【０００１】
【発明の属する技術分野】
テレビカメラを画像センサーとして使用し、撮影したテレビ画面に写った特定のターゲットのテレビ画面内における位置を解析するために、テレビ画面内の特定したターゲットの発する固有の光の波長を識別し認識するために、ターゲット固有の光の波長のみを選択的にかつ効果的に透過させるために狭帯域バンドパスフィルターを使用した技術である。
【０００２】
【従来の技術】
フィルムの感度特性を調整するために、カメラレンズの前面にカットフィルターやワイドバンドフィルターを取り付けてフィルムの感度特性の補正を行うことは広く行われている。この場合のフィルムの感度特性が比較的なめらかな特性を持つため、フィルターは特性のゆるやかなものでよく、光の波長のずれも特に問題にならなかった。
【０００３】
また、テレビカメラに使用されている光の波長の帯域を補正するフィルターは、光の波長の短い波長を遮断する赤外線透過型フィルターが広く用いられており、ＣＣＤ素子で電気信号に変換した後で電子回路やプログラムソフト等で電子的な各種の補正をするものもあった。
【０００４】
図１は赤外線光の補正フィルターを使用した例の説明図であり、図２も同様である。図１は、ＣＣＤカメラ用光学系レンズの前面に赤外線透過フィルター１を取り付けたもので、レンズユニット２の光学系機器の外部に被せる場合が多く、レンズユニット２からの赤外線透過光は、ＣＣＤ素子２表面で実像を得るように組み合わせ、回路基板４で電気信号に変換される。
【０００５】
図２は、赤外線透過フィルター６をレンズユニット７の対物レンズ１０に蒸着させたものであり、広い範囲の波長のワイドバンドカットフィルターや可視光線を遮断する赤外線透過フィルター用に用いられ、広い範囲の波長光を対象にしたものである。この場合も、光はレンズユニット７を通り、ＣＣＤ素子８で実像を得て、回路基板９で電気信号に変える。
【０００６】
図１及び図２に示すように、赤外線透過フィルターを使用する場合やその他の光学補正フィルターを使用する場合には、光の補正フィルターへの入射角の補正は行われることは無く、基本的に補正の必要のない使用方法が主であった。
【０００７】
また、本発明で使用する狭帯域バンドパスフィルターの主な使用目的は、主に光学機器の実験や天体の観測、記録に使用され、狭帯域バンドパスフィルターへの光の入射角はほぼ直角（９０度）での使用であり、狭帯域バンドパスフィルターへの広角からの光の入射角を使用した光学機器は無く、必要も多くは無かった。
【０００８】
狭帯域バンドパスフィルターはガラス面に多数の誘電体を繰り返し蒸着して製造され、各膜の厚さは数百ｎｍ（ナノメーター）オーダーの積層となり、必要な狭帯域特性を得るためにガラス蒸着フィルターを数枚重ねる構造をとることで特定波長の透過光を得るものである。図３は狭帯域バンドパスフィルターの特性の説明図であり、図４は一例として赤外線狭帯域バンドパスフィルターの透過特性を示したグラフである。
【０００９】
図５は、この赤外線狭帯域バンドパスフィルターの入射角特性を示した一例である。以上の例で解るように、一般的に透過帯域特性が狭くなるほど入射角の範囲が狭くなる特性がある。
【００１０】
狭帯域バンドパスフィルターは、狭帯域バンドパスフィルターに光が入射すると、蒸着で作られた多層膜の間で光の反射や透過があり、特定の波長の光のみが透過し他の波長の光は干渉しあって消滅するように製作されており、入射する光は狭帯域バンドパスフィルターにほぼ直角に入射すると想定して製作されている。従って、入射する光が直角と異なる角度で入射する場合は、直角からずれるほど透過する特定の波長の光は減り、干渉して消滅する光の割合は多くなる。
【００１１】
このことは、図６に説明するように狭帯域バンドパスフィルター１６に合った波長の光でも、入射角が直角に対して３０度または６０度の傾きがある場合には、ほぼ完全に遮光される入射光となる。１８は入射角９０度の光であり、１７は１２０度の入射角の光、１９は入射角６０度の光を示し、同一波長の光である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の発明者が出願済みの特願２０００−２５２７１４の追尾システムは、ターゲットとなる特定波長の光を広い範囲から精度の高い検出をする必要があるために、広い視野角のテレビ画面と狭いバンドパス特性のフィルターが必要であり、さらに望遠レンズを使用した狭い視野角のテレビ画面も追尾精度を得るために必要とし、これらの相反する事柄の解決が必要であった。
【００１３】
また、本発明の発明者がすでに出願済みの特開２００１−３３２１２に記載されたテレビカメラの走査線から直接赤外線ＬＥＤによる特定の光のターゲットを検出しテレビ画面内のターゲットの位置を検出するためには、ターゲットになる特定波長の光のみを狭帯域で透過させる必要があった。
【００１４】
さらに、本発明の発明者が出願した特願２０００−２５２７１４での使用目的のためには、ＣＣＤカメラがターゲットをとらえる範囲は広いほうが望ましいために、広い視野角のレンズユニットを使用し広い範囲を検出範囲とすることであるが、特定波長の光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルターは、図５および図６の項で説明した光学的な特性上から、実際のレンズの視野角よりも検出範囲が狭くなる問題点があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
広い視野角からの入射角の光をレンズにより補正して、狭帯域バンドパスフィルターへの光の入射角をほぼ直角から２５度以内になるように補正することで、赤外線ＬＥＤを広い視野角で広い範囲内での検出を可能にし、広い視野角内の検出位置から狭い視野角の光学機器に切替えて誘導し、狭い視野角用の光学機器による狭い範囲でターゲットの位置の検出精度を高めることで解決した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、狭帯域バンドパスフィルターを使用した光学機器において、広い視野角のレンズユニットを使用し狭い入射角の狭帯域バンドパスフィルターを使用するための発明であり、狭帯域バンドパスフィルターをレンズユニット内に組み込み、対物レンズユニットに入射する光が、レンズユニットに組み込まれた狭帯域バンドパスフィルターを透過する所では、狭帯域バンドパスフィルターに対してほぼ直角から２５度以内になるように光学レンズまたは反射鏡を使って補正した光学機器である。
【００１７】
【実施例】
図７は、狭帯域バンドパスフィルターをレンズユニット内に組み込んだ光学機器の実施例の説明図である。２０は狭帯域バンドパスフィルターであり、２１は対物レンズユニット、２２は接眼レンズユニット、２３はＣＣＤ素子、２４は回路基板、２５は入射する光を示す。
【００１８】
対物レンズユニット２１に対してそれぞれの入射角をもって入射する光２５は、対物レンズユニット２１において狭帯域バンドパスフィルター２０に対してほぼ直角から２５度以内に入射するようにレンズの組み合わせでほぼ平行線光線とする。狭帯域バンドパスフィルター２０は、狭い入射角の透過特性を持っているが、ほぼ直角から２５度以内に入射する光に対しては特性通りの透過特性で特定の波長のみを透過することが出来る。透過した特定波長の光は、接眼レンズユニット２２によりＣＣＤ素子２３上で実像を得るようにレンズの組み合わせで調整してあり、回路基板２４において透過した特定波長の光を電気信号に変えるものである。
【００１９】
図１９は狭帯域バンドパスフィルターをレンズユニット後部に組み込み、より広い範囲を撮影可能な光学機器の実施例の説明図である。１２８は狭帯域バンドパスフィルターであり、１２９は魚眼レンズユニット、１３０はＣＣＤ素子、１３１は回路基板、１３４は接眼レンズである。
【００２０】
より広い範囲を撮影可能な魚眼レンズ１２９に対してそれぞれの入射角をもつて入射する光１３２は、接眼レンズ１３４側においてＣＣＤ素子１３０集光し、集光した光はＣＣＤ素子１３０に対して垂直よりほぼ２５度以内の画角で集光するように魚眼レンズ１２９ユニットで調整されており、魚眼レンズの接眼レンズ側とＣＣＤ素子の間に狭帯域バンドパスフィルターを取り付けことにより、光１３２の入射する光に対しては特性通りの透過特性で特定の波長のみの光を透過させＣＣＤ素子で透過させた特定の光のみを電気信号に変えることが出来、魚眼レンズの特性を生かしてターゲットを効率よく検出することを可能とした。
【００２１】
図８は、狭帯域バンドパスフィルターをズームレンズユニットに組み込んだ光学機器の実施例の説明図である。２６は狭帯域バンドパスフィルターであり、２７は対物レンズユニット、２８は接眼レンズユニット、２９はＣＣＤ素子、３０は回路基板、３１はズームレンズユニット、３２はズーム用レンズユニット駆動機構、３３はズームレンズユニット駆動ギヤ、３４は入射する光を示す。
【００２２】
狭帯域バンドパスフィルター２６を組み込んだズームレンズユニット３１の視野角を調整するために、対物レンズユニット２７に入射した光３４の角度を変えるようにズーム用レンズユニット駆動機構３２の操作でズームレンズユニット駆動ギヤを動かしズームレンズユニット３１を調整しても、対物レンズユニット２７に入射する光３４の狭帯域バンドパスフィルター２６に入射する角度が常にほぼ直角から２５度以内になるように対物レンズユニット２７とズームレンズユニット３１は組み合わされている。
【００２３】
狭帯域バンドパスフィルター２６を透過した特定の波長の光はズームレンズユニット３１と接眼レンズ２８によってＣＣＤ素子２９上で実像を得るものである。
【００２４】
この場合において、狭帯域バンドパスフィルター２６に入射する光３４の角度をほぼ直角から２５度以内に保つことで、狭帯域バンドパスフィルター２６を透過する光の透過特性の変化は無いために、ＣＣＤ素子２９から得られる回路基板３０の電気特性に変化は無いものである。
【００２５】
従って、本発明の狭帯域バンドパスフィルター２６を組み込んだズームレンズユニット３１はズーム操作による特定波長の透過光の特性を一定に保つことが出来るものである。
【００２６】
図９は、ズームレンズユニットに赤外線狭帯域バンドパスフィルターを使用した、ＣＣＤカメラの映像を映したテレビ画面の説明図である。Ａは本発明のズームレンズユニットのズームレンズを広角側にした場合の赤外線ＬＥＤ３５を検出した画面図であり、Ｂは絞り込んだ場合の赤外線ＬＥＤ３６を検出した画面図であり、Ｃはズームレンズを遠方側にした場合の赤外線ＬＥＤ３７を検出した画面図であり、Ｄは近接側にした場合の赤外線ＬＥＤ３８を検出した画面図である。検出した赤外線ＬＥＤ３５、３６、３７、３８は被写体がつけた同じ赤外線ＬＥＤである。画像は赤外線画像であり、赤外線ＬＥＤの発光以外写っていないが実際の位置関係を表すため、被写体及び背景を点線で表記している。
【００２７】
上記のいずれの場合においても赤外線狭帯域バンドパスフィルターに入射する光の角度をほぼ直角から２５度以内にすることで、従来は赤外線狭帯域バンドパスフィルターの特性により検出できなかった角度の位置にある赤外線ＬＥＤの特定波長の光を検出することが出来るものである。
【００２８】
次に、狭帯域バンドパスフィルターを内蔵した広角レンズユニットと同じく狭帯域バンドパスフィルターを内蔵した望遠レンズユニットを組み合わせて、広い視野角で広い範囲を映し出せる広角レンズユニット付ＣＣＤカメラからの駆動誘導によって、狭い視野角の狭い範囲を映し出せる望遠レンズユニット付ＣＣＤテレビカメラによる、精度の高いテレビ画面の位置検出について説明する
【００２９】
図１０は、広角レンズユニットと望遠レンズユニットに同一帯域の赤外線狭帯域バンドパスフィルターを内蔵した装置の説明図である。Ｅは広角レンズユニットであり、３９は赤外線帯域の狭帯域バンドパスフィルター、４０は対物レンズユニット、４１は接眼レンズユニット、４２はＣＣＤ素子、４３は回路基板、４４は広角レンズユニットに入射する光を示し、Ｆは望遠レンズユニット、４５は３９と同一の赤外線帯域の狭帯域バンドパスフィルター、４６は対物レンズユニット、４７は接眼レンズユニット、４８はＣＣＤ素子、４９は回路基板、５０は広角レンズユニットに入射する光を示し、広角レンズユニットに入射する光４４と同一方向の光であり、１２１は広角レンズユニットＥと望遠レンズユニットＦを駆動する駆動機構である。
【００３０】
広角レンズユニットＥの対物レンズユニット４０に入射する光４４は、対物レンズユニット４０で狭帯域バンドパスフィルター３９に対してほぼ直角から２５度以内に入射するように調整され、狭帯域バンドパスフィルター３９は、ほぼ直角から２５度以内に入射した光４４を狭帯域バンドパスフィルターの特性通りに特定波長の赤外線ＬＥＤの光のみを透過させ、接眼レンズユニット４１は透過した特定波長の赤外線ＬＥＤの光をＣＣＤ素子４２上に結像し、回路基板４３により電気信号に変換している。
【００３１】
望遠レンズユニットＦも同様に、対物レンズユニット４６に入射する光５０を対物レンズユニット４６により狭帯域バンドパスフィルター４５に対しほぼ直角から２５度以内に入射するように調整し、狭帯域バンドパスフィルター４５は同様に、特定波長の赤外線ＬＥＤの光のみを透過させ、接眼レンズユニット４７は透過した特定波長の赤外線ＬＥＤの光をＣＣＤ素子４８上に結像し、回路基板４９により電気信号に変換している。
【００３２】
図１１は、図１０に説明した広角レンズユニットＥと望遠レンズユニットＦが撮影した、特定波長の赤外線ＬＥＤを検出した映像をモニターテレビ画面に映し出した説明図であり、Ｇは広角レンズユニットＥが撮影した映像を表し、５１は検出した赤外線ＬＥＤの光である。Ｈは望遠レンズユニットＦが撮影した映像を表し、５２は検出した赤外線ＬＥＤの光であり５１と同一の赤外線ＬＥＤである。画像は赤外線画像であるため、点線で示した人物及び背景は本来画面には見えていないが、画面内の位置関係を表すために表記している。
【００３３】
本発明の目的である、特定のターゲットの位置検出を行うために、狭帯域バンドパスフィルター内蔵光学機器による広角レンズユニットＥが撮影した広い視野角でのターゲット検出を可能とし、広角レンズユニットＥが撮影した映像Ｇ内の赤外線ＬＥＤ５１の位置を検出し駆動機構１３５で導き、続いて望遠レンズユニットＦが撮影した画像Ｈ内の赤外線ＬＥＤ５２の位置を検出し駆動機構１３５で導くことで、狭い視野角の画像である画像Ｈ内に検出した赤外線ＬＥＤ５２の位置のより精度の高い位置解析と駆動を行うことが可能となるものである。
【００３４】
次に、本発明の狭帯域バンドパスフィルターを内蔵した光学機器による、広角レンズユニットと望遠レンズユニットによる映像を利用したＣＣＤカメラセンサーを本発明の発明者が出願した、特願２００１−３３２１２の追尾システムに応用した実施例を説明する。
【００３５】
図１２は赤外線ＬＥＤ用の狭帯域バンドパスフィルターを内蔵した広角レンズと望遠レンズを使用した、ＣＣＤカメラセンサー追尾システムを説明したシステム図である。（以降、文中及び図中の狭帯域バンドパスフィルターは、赤外線フィルターと記す。）５３は赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサーであり、５４は赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー、５５は駆動機構、５６はテレビカメラ、５７はＹ軸駆動モーター、５８はＸ軸駆動モーター、５９は支点、６０は広角レンズ撮影範囲、６１は望遠レンズ撮影範囲、６２はターゲットの赤外線ＬＥＤ、１２６はカラーテレビモニター、６４はフィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路、６５は駆動機構データ算出回路、６６は望遠レンズＣＣＤカメラセンサー優先切替え回路、６７は駆動機構データ算出回路、６８はフィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラ位置解析回路、６９はＸ軸Ｙ軸モーター駆動ドライバー、１１５は広角レンズ撮影範囲６０及び望遠レンズ撮影範囲６１内にあるターゲットの赤外線ＬＥＤの設定位置、１１６はカラーテレビモニター画面内のターゲットである赤外線ＬＥＤ６２の設定位置である。
【００３６】
赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５３及び赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５４は、赤外線ＬＥＤ６２の波長にあわせた赤外線フィルターを内蔵している。
【００３７】
赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５３と赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５４及びテレビカメラ５６は、同一の駆動機構５５に取り付けられており、駆動機構５５は支点５９でＸ軸モーターと５８Ｙ軸モーター５７とほぼ直角交差し、駆動機構５５はＸ軸モーター５８とＹ軸モーター５７によって、ほぼ垂直方向から駆動される。設定位置１１６は、駆動機構データ算出回路６５および駆動機構データ算出回路６７に設定される。
【００３８】
赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５３が、広角レンズ撮影範囲６２に赤外線ＬＥＤ１２５を検出した場合において、赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５４は望遠レンズ撮影範囲内６１に赤外線ＬＥＤ６２を検出できない場合に、赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路６４は広角レンズ撮影範囲６０内の赤外線ＬＥＤ６２の位置を解析する。
【００３９】
駆動機構データ算出回路６５は、設定された設定位置１１６と赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路６４が解析した赤外線ＬＥＤ１２５の位置とを比較して、設定位置１１６と赤外線ＬＥＤ６２の解析位置が重なるように駆動機構データ算出回路６５が駆動データを算出する。
【００４０】
この駆動データは、赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５４がターゲットの赤外線ＬＥＤ６２の位置を検出していない場合は、望遠レンズ優先切替え回路６０を通ってＸ軸Ｙ軸駆動ドライバー６９によってＸ軸モーター５８とＹ軸モーター５７を動かして駆動機構５５が広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５３と赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー５４のアングルを上方に変える。
【００４１】
つまり、ターゲットである赤外線ＬＥＤ６２を広角レンズ撮影範囲６０および望遠レンズ撮影範囲６１内の設定位置１１５が移動することにより、赤外線ＬＥＤ６２に重なる様にカメラアングルを駆動機構５５が変えることにより、赤外線ＬＥＤ６２が望遠レンズ撮影範囲６１に撮影範囲が移動して赤外線ＬＥＤ６２を望遠レンズ撮影範囲６１内に映し出すことが出来る。
【００４２】
赤外線ＬＥＤ６２を望遠レンズ撮影範囲６１内に映し出すことが出来、赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラ位置解析回路６８が赤外線ＬＥＤ６２の位置を解析できた場合に、駆動機構データ算出回路６７は赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラ位置解析回路６８が解析した赤外線ＬＥＤ６２の位置を設定された設定位置１１６と比較し、赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラ位置解析回路６８が解析した赤外線ＬＥＤ６２の位置と設定された設定位置１１６が重なる様に駆動データを算出する。
【００４３】
このとき、望遠レンズ優先切替え回路６５は、優先して駆動機構データ算出回路６７の駆動データをＸ軸Ｙ軸駆動ドライバー６９に送り、Ｘ軸Ｙ軸駆動ドライバー６９は、Ｘ軸モーター５８とＹ軸モーター５７を動かして駆動機構５５を駆動し望遠レンズ撮影範囲６１内の設定位置１１６が移動して、赤外線ＬＥＤ６２に重なる様に導くことにより、カラーテレビカメラ５６により映し出されるカラーテレビモニター画面５６内の設定位置１１６を広角レンズ撮影範囲６０及び望遠レンズ撮影範囲６１内の設定位置１１５に合わせておくことで、カラーテレビモニター画面１２６内の設定位置１１６に赤外線ＬＥＤ６２を映し出すことが出来るものである。
【００４４】
このように、広角レンズ撮影範囲６０の広い画面でターゲットである赤外線ＬＥＤ６２を検出し、望遠レンズ撮影範囲６１の狭い画面内に赤外線ＬＥＤ６２を検出できるように誘導し、望遠レンズ撮影範囲６１の狭い画面内でターゲットである赤外線ＬＥＤ６２を検出し位置解析を行うことにより、広い画面範囲内でターゲットである赤外線ＬＥＤを検出して誘導し、狭い望遠画面による精度の高い位置解析を行い誘導することを可能としたものである。
【００４５】
広い撮影範囲でターゲットを検出し、狭い撮影範囲に誘導することによる精度の高い位置解析を行うことで、設定位置１１６への駆動データも精度の高い値を算出することが出来、カラーテレビモニター画面１２６内の設定位置１１６への赤外線ＬＥＤ６２の移動も非常に精度の高いものとなり、移動速度も速く、人間が操作する速度より速く正確な追尾が可能である。
【００４６】
本発明の発明者が出願した特願２０００−２５２７１４に記載した追尾システムのターゲット位置解析にテレビ画面の走査線を利用している為に、出来るだけ狭い画面でのターゲットの位置解析による精度の高い位置解析が望ましいが、システム動作時や広い空間でのターゲットの位置解析および動作中にターゲットを見失った場合は、広い画面でのターゲットの位置解析が有効である事から狭帯域バンドパスフィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサーと狭帯域バンドパスフィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサーの共用によるターゲット位置解析が必要であり、特に広い空間で使用する場合の有効な手段である。
【００４７】
次に、本発明の赤外線フィルターを内蔵した電動ズームレンズを用いたＣＣＤカメラセンサー追尾システムについて説明する。 図１３は赤外線ＬＥＤ用の赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサーを本発明の発明者が出願した特願２０００−２５２７１４に記載した追尾システムに応用したシステムの実施図であり、図１４は図１３の赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０が撮影したズーム画面の説明図である。
【００４８】
７０は赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサーであり、７１はカラーテレビカメラ、７２は赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０とカラーテレビカメラ７１を同一面に取り付けて同一に駆動される駆動機構、７３はＹ軸駆動モーター、７４はＸ軸駆動モーター、７５は駆動機構７２を支える支点、７６は電動ズームレンズ駆動モーター、７７は電動ズームレンズ駆動ギヤ、７８はターゲットである赤外線ＬＥＤであり図１４の８８赤外線ＬＥＤと同じである。７９はカラーテレビモニターあり、８０は赤外線フィルター内臓電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路、８１は駆動機構データ算出回路、８２はＸ軸Ｙ軸モーター駆動ドライバー、８３は電動ズームレンズ駆動データ算出回路、８４は電動ズームレンズ駆動ドライバー、１１７は設定位置である。
【００４９】
赤外線フィルター内臓電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０に内蔵された赤外線フィルターは、赤外線ＬＥＤ７８の波長に合わせてあり、ターゲットである赤外線ＬＥＤを撮影し赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路８０により赤外線ＬＥＤ７８の位置を解析する。
【００５０】
解析されたデータにより、カラーテレビカメラ７１の映像であるカラーテレビモニター７９の画面内の設定位置１１７に赤外線ＬＥＤ７８を重ね合わせるように、カラーテレビカメラ７１の位置を適正な位置へ駆動機構７２を駆動し、撮影アングルを変えるものである。
【００５１】
また、設定位置１１７は、カラーテテレビモニター７９画面内に任意に設定した位置であり、駆動機構データ算出回路８１に事前に記憶し設定した設定位置である。
【００５２】
赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０の電動ズームレンズを広角側にし、図１３内の赤外線ＬＥＤ７８を図１４に示す広角側画面８５内の赤外線ＬＥＤ８８の位置に映し出した場合、電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路８０が赤外線ＬＥＤ７８の位置を解析する。駆動機構データ算出回路８１は設定した設定位置１１７と赤外線ＬＥＤ８８の位置が異なる場合には、駆動機構７２を駆動して赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路８０が解析した赤外線ＬＥＤ８８の位置と設定位置１１７位置が重なるように駆動データを算出する。
【００５３】
この駆動データにより、Ｘ軸Ｙ軸モーター駆動ドライバー８２はＸ軸モーター７４とＹ軸モーター７３を駆動し、電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０が撮影した画面内の赤外線ＬＥＤ８８の解析位置と設定位置１１７とが重なるように駆動する。
【００５４】
同時に、赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路８０が赤外線ＬＥＤ７８の位置検出が出来ている場合に、電動ズームレンズ駆動データ算出回路８３のデータが図１４に示す電動ズームレンズ設定範囲をあらかじめ設定しておいた電動ズームレンズ設定値１１８と比較して、電動ズームレンズ駆動算出回路８３の設定範囲より内側にある場合には電動ズームレンズ駆動算出回路８３は電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０に内蔵した電動ズームレンズを望遠側に駆動する駆動するデータを算出し、電動ズームレンズ駆動ドライバー８４により電動ズームレンズ駆動モーター７６を駆動し、電動ズームレンズ駆動ギヤ７７を駆動して電動ズームレンズを望遠側に駆動する。
【００５５】
従って、赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０の撮影したテレビ画面は、図１４に示す広角画面８５から電動ズーム画面８６となり、赤外線ＬＥＤ８８は設定位置１１７方向に移動し、赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０の撮影するテレビ画面は同様に、望遠画面８７へと移動し赤外線ＬＥＤ８８はズームアップし大きく映し出される。
【００５６】
撮影画面がズームアップし大きくなることにより、図１２の項で説明した通り望遠画面８７の画像から赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路８０が解析する赤外線ＬＥＤ８８の位置解析精度は高いものになる。
【００５７】
従って、ターゲットである赤外線ＬＥＤ７８の位置と動きを広角側画面で捕らえ、望遠側画面に誘導することで正確に追尾出来る物である。
【００５８】
本発明の赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサーの使用により、広い範囲から赤外線ＬＥＤの位置を解析し、狭い範囲での赤外線ＬＥＤの正確な位置解析を誘導することを可能とするものである。
【００５９】
また、逆に赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０がターゲットの赤外線ＬＥＤを見失った場合には、赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路８０は赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０の電動ズームレンズを広角側に駆動するデータを出力し、図１４に示す赤外線ＬＥＤ７８を図１４に示す電動ズーム画面８６または広角画面８５内に入るように誘導する。
【００６０】
駆動機構データ算出回路８１は設定位置１１７が電動ズーム画面８６または広角画面８５内の赤外線ＬＥＤ８８へ誘導するためのデータを算出し、Ｘ軸Ｙ軸駆動ドライバー８２によりＸ軸モーター７４及びＹ軸モーター７３を駆動して駆動機構７２を駆動し、電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー７０を連続して傾けて赤外線ＬＥＤ７８を追尾して、カラーテレビカメラ７１の撮影画面であるカラーテレビモニター７９の画面内に赤外線ＬＥＤ７８を設定位置１１７に映し出すことが出来るものである。
【００６１】
次に本発明の赤外線フィルター内蔵の光学機器を使用したデジタルズームＣＣＤカメラセンサー追尾システムの実施例を図１５で説明する。デジタルズームＣＣＤカメラセンサーは、機械的な稼動部分が無い分ズーム操作が高速に行えるメリットがある。
【００６２】
図１５は赤外線フィルター内蔵広角レンズ付デジタルズームＣＣＤカメラセンサーによる追尾システムの実施図であり、図１６は同様に赤外線フィルター内蔵広角レンズ付デジタルズームＣＣＤカメラセンサーの撮影画面の説明図である。８９は赤外線フィルター内蔵広角レンズ付のデジタルズームＣＣＤカメラセンサーであり、９０はカラーＣＣＤカメラ、９１は赤外線フィルター内蔵デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９とカラーＣＣＤカメラ９０を同一面に取り付けた駆動機構、９２はＹ軸駆動モーター、９３はＸ軸駆動モーター、９４は駆動機構の支点であり、９５は被写体に付けたターゲットである赤外線ＬＥＤであり、図１６の１０４赤外線ＬＥＤと同じである。９６はカラーテレビモニターであり、９７は赤外線フィルター内蔵デジタルズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路、９８は駆動データ算出回路、９９はＸ軸Ｙ軸モーター駆動ドライバー、１００はデジタルズーム設定範囲回路、１２７はカラーテレビモニター９６画面内に設定した赤外線ＬＥＤ１２７を映し出す設定位置である。
【００６３】
Ｙ軸駆動モーター９２とＸ軸駆動モーター９３は、支点９４を中心にほぼ直交する様に取り付けており、駆動機構９１を垂直方向から駆動する。また、赤外線フィルター内蔵デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９に内蔵した赤外線フィルターは、赤外線ＬＥＤ９５の波長に合わせてあり、設定位置１２７は、カラーテテレビモニター９６画面内に任意に設定した位置であり、駆動機構データ算出回路９８に事前に記憶し設定した設定位置である。
【００６４】
赤外線フィルター内蔵デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９が図１６に示す広角画面１０１内に、赤外線ＬＥＤ１０４を検出した場合、デジタルズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路９７は、図１６に示す広角画面１０１内の赤外線ＬＥＤ１０４の位置を解析する。
【００６５】
このとき、駆動機構データ算出回路９８は、前記の赤外線ＬＥＤ１０４を解析した位置と設定位置１２７を比較して赤外線ＬＥＤ１０４を解析した位置と設定位置１２７が重なるように駆動機構９１のＸ軸モーター９３及びＹ軸モーター９２を駆動する駆動データを算出し、Ｘ軸Ｙ軸駆動ドライバー回路によって駆動機構９１を駆動する。
【００６６】
また、デジタルズーム設定範囲回路１００は、デジタルズーム設定範囲回路１００内に設定した図１６に示すデジタルズーム設定範囲１２０と、デジタルズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路９７の解析した赤外線ＬＥＤ１０４の解析位置とを比較し、デジタルズーム設定範囲１２０内に赤外線ＬＥＤ１０４がある場合は、赤外線フィルター内蔵デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９のデジタルズームを望遠側にする。
【００６７】
従って、デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９の撮影した画面は、図１６に示すデジタルズーム画面１０２となり、駆動機構９１はデジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９の向きを赤外線ＬＥＤ１０４へと駆動することにより望遠デジタルズーム画面１０３になる。
【００６８】
この説明のように、赤外線フィルター内蔵デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９の画面は望遠側画面１０３を映し出すことになり、駆動機構９１に取り付けたカラーＣＣＤカメラ９０がカラーテレビモニター９６に映し出す画面内の設定位置１２７に赤外線ＬＥＤ９５を重ね合わせて映し出すことが出来、図１２の項で説明した事と同様に、広い範囲から赤外線ＬＥＤを検出し、狭い範囲へと誘導することで赤外線ＬＥＤの精度の高い位置検出を行うことが可能となり、正確な追尾が出来るものである。
【００６９】
また、デジタルズームＣＣＤカメラセンサー８９が赤外線ＬＥＤ９５を見失った場合においては、デジタルズーム設定範囲回路１００による速いデジタルズーム操作により画面を広角側にしてターゲットの赤外線ＬＥＤ９５の検出が可能であり、駆動機構９１の駆動も素早い対応が可能となる。
【００７０】
次に本発明の赤外線フィルターを内蔵した光学機器を使用したデジタルスポットズーム機能を持つＣＣＤカメラセンサーを利用した追尾システムを説明する。図１７は赤外線フィルター内蔵広角レンズ付デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー追尾システムの実施例であり、図１８は赤外線フィルター内蔵広角レンズ付デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサーの撮影画面の説明図である。１０５は赤外線フィルター内蔵広角レンズ付のデジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサーであり、１０６は広角レンズレンズ付デジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ、１０７は被写体がつけたターゲットである赤外線ＬＥＤ、１０８は広角レンズレンズ付のデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６の画像を映したカラーテレビモニター、１０９は赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路、１１０はスポット位置操作回路、１１１はデジタルスポットズーム設定回路、１２４はスポット設定位置である。
【００７１】
赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５は図１８に示す様に狭帯域バンドパスフィルター内臓広角デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５の撮影した画面内の任意のスポット位置にスポットズームが出来るＣＣＤカメラセンサーであり、デジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６も同様の機能を持つカラーＣＣＤカメラである。
【００７２】
赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５と広角レンズ付きデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６は、ＣＣＤ素子上の任意のポイントをスポットし、このポイントを中心に任意倍率でズームアップすることが可能なＣＣＤ素子を取り付けたＣＣＤカメラであり、赤外線フィルター内臓広角レンズ付きデジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路１０９の出力する解析位置を中心にデジタルスポットズーム設定回路が指示するスポットにズームインおよびアウトすることが出来る機能を持つＣＣＤ素子である。
【００７３】
赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５の赤外線フィルターは、赤外線ＬＥＤ１０７の波長に合わせてあり、赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５とデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６は同一の画角で同一の画面を撮影している。また、スポット設定位置１２４はカラーテレビモニター１０８の画面内に任意に設定した設定位置であり、スポット位置操作回路１１０に事前に設定し記憶している。
【００７４】
赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５及びデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６の標準画面は、図１８に示す広角画面１１２であり、赤外線ＬＥＤ１０７の位置を広角画面１１２内の赤外線ＬＥＤ１２３の位置に検出した場合に、赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路１０９は図１８に示す広角画面１１２内の赤外線ＬＥＤ１２３の位置を解析し、デジタルスポットズーム設定回路１１１は赤外線ＬＥＤ１２３の解析位置に向かってデジタルスポットズーム動作を行う信号を赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５およびデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６に送る。
【００７５】
このとき、赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５およびデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６は、デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路１０９が解析した赤外線ＬＥＤ１２３の解析位置とスポット設定位置１２４が重なるようにスポットズームを行い、広角画面１１２からズーム画面１１３、望遠側画面１１４を映し出す。
【００７６】
このことは、広角側ＣＣＤ画面１１２内の赤外線ＬＥＤ１２３の解析位置をスポット位置として設定することで可能であり、従って、デジタルスポットズーム設定回路１１１からの同一信号で操作されるデジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５の映像もデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６と同じ映像を映し出すことが出来るものである。
【００７７】
赤外線ＬＥＤ１０７のターゲットに対してデジタルスポットズームのデジタル画面の切替えは、赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５の映像内に映し出された赤外線ＬＥＤ１０７の検出に従うものであり、赤外線フィルター内蔵デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー１０５内に赤外線ＬＥＤ１０７が検出さえすればデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ１０６は赤外線ＬＥＤ１０７を追尾した画面を映し出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンズユニットに取り付けたフィルターの説明図である。
【図２】フィルターをレンズにコーティングしたレンズユニットの説明図である。
【図３】狭帯域バンドパスフィルターの特性図である。
【図４】狭帯域バンドパスフィルターの波長対透過特性図である。
【図５】狭帯域バンドパスフィルターの入射角特性図である。
【図６】狭帯域バンドパスフィルターへの透過光線の入射角の説明図である。
【図７】レンズユニット内に組み込んだ狭帯域バンドパスフィルターの説明図である。
【図８】ズームレンズユニット内に組み込んだ狭帯域バンドパスフィルターの説明図である
【図９】狭帯域バンドパスフィルターを使用したＣＣＤカメラ画像の説明図である。
【図１０】広角レンズユニットと望遠レンズユニットの説明図である。
【図１１】広角レンズユニットと望遠レンズユニットで写した画像の説明図である
【図１２】ＣＣＤカメラセンサー追尾システムの説明図である。
【図１３】電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー追尾システムの説明図である。
【図１４】電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサーの画像の説明図である。
【図１５】デジタルズームＣＣＤカメラセンサー追尾システムの説明図である
【図１６】デジタルズームＣＣＤカメラセンサーの画像の説明図である。
【図１７】デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサーシステムの説明図である
【図１８】デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサーの画像の説明図である
【図１９】狭帯域バンドパスフィルターをレンズユニット後部に組み込んだ光学機器の説明図である。
【符号の説明】
１、６ 赤外線透過フィルター
２、７ レンズユニット
３、８、２３、２９、４２、４８、１３０ ＣＣＤ素子
４、９、２４、３０、４３、４９、１３１ 回路基板
５、１１、２５、３４、４４、５０、１３２ 光
１０、１３３ 対物レンズ
１３４ 接眼レンズ
１２、１６、２０、２６、３９、４５、１２８ 狭帯域バンドパスフィルター
１３ 赤外線Ａ
１４ 赤外線Ｂ
１５ 赤外線Ｃ
１７ 入射角１２０°
１８ 入射角９０°
１９ 入射角６０°
２２、２８、４１、４７ 接眼レンズユニット
２１、２７、４０、４６ 対物レンズユニット
３１ ズーム用レンズユニット
３２ ズームレンズ用駆動機構
３３ ズームレンズ用駆動ギヤ
３５、３６、３７、３８、５１、５２、６２、７８、８８、９５、
１０４、１０７、１２３ 赤外線ＬＥＤ
５３ 赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー
５４ 赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラセンサー
５５、７２、９１、１２１ 駆動機構
５６、７９、７１、９０ カラーテレビカメラ
５７、７３、９２ Ｙ軸駆動モーター
５８、７４、９３ Ｘ軸駆動モーター
５９、７５、９４ 支点
６０ 広角レンズ撮影範囲
６１ 望遠レンズ撮影範囲
１１５、１１６、１１７、１１９、１２７ 設定位置
６４ 赤外線フィルター内蔵広角レンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路
６５、８１ 駆動機構データ算出回路
６６ 望遠レンズＣＣＤカメラセンサー優先切替え回路
６７ 駆動機構データ算出回路
６８ 赤外線フィルター内蔵望遠レンズ付ＣＣＤカメラ位置解析回路
６９、８２、９９ Ｘ軸Ｙ軸モーター駆動ドライバー
７０ 赤外線フィルター内臓電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー
７６ 電動ズームレンズ駆動モーター
７７ 電動ズームレンズ駆動ギヤ
８０ 赤外線フィルター内蔵電動ズームレンズ付ＣＣＤカメラセンサー位置解析回路
８３ 電動ズームレンズ駆動データ算出回路
８４ 電動ズームレンズ駆動ドライバー
８５、１０１、１１２ 広角画面
８６ 電動ズーム画面
８７ 望遠画面
８９ 赤外線フィルター内臓広角レンズ付デジタルズームＣＣＤカメラセンサー
９６、７９、１０８、１２６ カラーテレビモニター
９７ 赤外線フィルター内臓広角レンズ付デジタルズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路
９８ 駆動機構データ算出回路
１００ デジタルズーム設定範囲回路
１０２ デジタルズーム画面
１０３ 望遠デジタルズーム画面
１１４ 望遠側画面
１０５ 赤外線フィルター内臓デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー
１０６ 広角レンズ付きデジタルスポットズームカラーＣＣＤカメラ
１０９ 赤外線フィルター内臓広角レンズ付デジタルスポットズームＣＣＤカメラセンサー位置解析回路
１１０ スポット位置操作回路
１１１ デジタルスポットズーム設定回路
１１３ ズーム画面
１１８ 電動ズームレンズ設定値内
１２０ デジタルズーム設定範囲
１２４ スポット設定位置
１２５、１２６ スポット位置
１２９ 魚眼レンズユニット
Ａ 広角側画像
Ｂ 広角側レンズでの絞り込み画像
Ｃ 望遠側画像
Ｄ 望遠側最大画像
Ｅ 広角レンズユニット
Ｆ 望遠レンズユニット
Ｇ 広角レンズユニットＥのＣＣＤカメラ画像
Ｈ 望遠レンズユニットＦのＣＣＤカメラ画像[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Using a TV camera as an image sensor to identify and recognize the unique wavelength of light emitted by the specified target in the TV screen to analyze the position of the specific target in the TV screen captured in the taken TV screen Therefore, this technique uses a narrow band-pass filter to selectively and effectively transmit only the wavelength of light specific to the target.
[0002]
[Prior art]
In order to adjust the sensitivity characteristics of a film, it is widely practiced to attach a cut filter or a wide band filter to the front of a camera lens to correct the sensitivity characteristics of the film. In this case, since the sensitivity characteristics of the film have comparatively smooth characteristics, the filter may have a gradual characteristic, and the shift of the light wavelength is not particularly problematic.
[0003]
In addition, as a filter for correcting the wavelength band of light used in a television camera, an infrared transmission type filter that blocks a short wavelength of light is widely used. There are also electronic circuits and program software that perform various electronic corrections.
[0004]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an example using a correction filter for infrared light, and FIG. 2 is the same. FIG. 1 shows an infrared transmission filter 1 attached to the front of an optical lens for a CCD camera. The infrared transmission filter 1 is often placed outside the optical device of the lens unit 2. The two substrates are combined so as to obtain a real image, and are converted into electric signals by the circuit board 4.
[0005]
FIG. 2 shows an infrared transmission filter 6 deposited on the objective lens 10 of the lens unit 7, which is used for a wide band cut filter having a wide range of wavelengths and an infrared transmission filter for blocking visible light. This is for wavelength light. Also in this case, the light passes through the lens unit 7, obtains a real image with the CCD element 8, and converts it into an electric signal with the circuit board 9.
[0006]
As shown in FIGS. 1 and 2, when an infrared transmission filter is used or another optical correction filter is used, the incident angle of the light to the correction filter is not corrected. It was mainly used without correction.
[0007]
The narrow bandpass filter used in the present invention is mainly used for experiments of optical instruments, observation and recording of astronomical objects, and the angle of incidence of light on the narrowband bandpass filter is almost a right angle ( 90 degrees), and there was no optical device using the incident angle of light from a wide angle to the narrow bandpass filter, and there was no need for many.
[0008]
Narrow bandpass filters are manufactured by repeatedly depositing a large number of dielectrics on a glass surface, and the thickness of each film is in the order of several hundreds of nanometers (nanometers). By using a structure in which several filters are stacked, transmitted light of a specific wavelength is obtained. FIG. 3 is an explanatory diagram of the characteristics of the narrow band pass filter, and FIG. 4 is a graph showing the transmission characteristics of the infrared narrow band pass filter as an example.
[0009]
FIG. 5 is an example showing an incident angle characteristic of the infrared narrow band pass filter. As can be seen from the above example, there is a characteristic that the range of the incident angle generally becomes narrower as the transmission band characteristic becomes narrower.
[0010]
When light enters a narrow bandpass filter, light is reflected or transmitted between the multilayer films formed by evaporation, and only light of a specific wavelength is transmitted, while light of another wavelength is transmitted. Are manufactured so as to interfere with each other and disappear, and are manufactured on the assumption that incident light is incident on the narrow band-pass filter almost at a right angle. Therefore, when the incident light is incident at an angle different from the right angle, the light of a specific wavelength transmitted decreases as the angle deviates from the right angle, and the ratio of light that disappears due to interference increases.
[0011]
This means that light having a wavelength suitable for the narrow band-pass filter 16 is almost completely shielded when the incident angle is inclined by 30 or 60 degrees with respect to the right angle as described in FIG. Incident light. Reference numeral 18 denotes light having an incident angle of 90 degrees, reference numeral 17 denotes light having an incident angle of 120 degrees, and reference numeral 19 denotes light having an incident angle of 60 degrees, which is light having the same wavelength.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The tracking system of Japanese Patent Application No. 2000-252714, filed by the inventor of the present invention, requires a high-precision detection of light of a specific wavelength to be a target from a wide range. A filter having a bandpass characteristic was required, and a television screen having a narrow viewing angle using a telephoto lens was also required to obtain tracking accuracy, and these conflicting issues had to be solved.
[0013]
In addition, the inventor of the present invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-33212 has already filed an application for directly detecting a target of specific light by an infrared LED from a scanning line of a television camera and detecting a position of the target in a television screen. However, it was necessary to transmit only light of a specific wavelength to be a target in a narrow band.
[0014]
Furthermore, for the purpose of use in Japanese Patent Application No. 2000-252714 filed by the inventor of the present invention, it is desirable that the range in which the CCD camera can capture the target is wide. The narrow band-pass filter that transmits only light of a specific wavelength has a detection range that is smaller than the actual viewing angle of the lens because of the optical characteristics described in FIGS. 5 and 6. There was a problem that the range became narrow.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
By correcting the light at the incident angle from a wide viewing angle with a lens and correcting the incident angle of the light to the narrow bandpass filter so that it is within approximately 25 degrees from a right angle, the infrared LED can be used at a wide viewing angle. To enable detection within a wide range, switch from the detection position within a wide viewing angle to an optical device with a narrow viewing angle and guide it, and improve the detection accuracy of the target position in a narrow range with the optical device for a narrow viewing angle Was solved.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is an invention for using a narrow bandpass filter having a narrow angle of incidence using a lens unit having a wide viewing angle in an optical apparatus using a narrowband bandpass filter. When the light incident on the objective lens unit is incorporated into the unit and passes through the narrow band-pass filter incorporated in the lens unit, it is optically controlled so that it is within 25 degrees from a right angle to the narrow band-pass filter. This is an optical device corrected using a lens or a reflecting mirror.
[0017]
【Example】
FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical device in which a narrow band pass filter is incorporated in a lens unit. Reference numeral 20 denotes a narrow band pass filter, reference numeral 21 denotes an objective lens unit, reference numeral 22 denotes an eyepiece unit, reference numeral 23 denotes a CCD element, reference numeral 24 denotes a circuit board, and reference numeral 25 denotes incident light.
[0018]
The light 25 incident on the objective lens unit 21 at each incident angle is substantially parallel to the narrow bandpass filter 20 in the objective lens unit 21 by a combination of lenses so as to be incident within approximately 25 degrees from a right angle. Light rays. The narrow band-pass filter 20 has a transmission characteristic at a narrow incident angle, but can transmit only a specific wavelength with a transmission characteristic according to the characteristic for light incident within approximately 25 degrees from a right angle. . The transmitted light of a specific wavelength is adjusted by a combination of lenses so as to obtain a real image on the CCD element 23 by the eyepiece lens unit 22, and converts the light of the specific wavelength transmitted through the circuit board 24 into an electric signal. .
[0019]
FIG. 19 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical device capable of photographing a wider range by incorporating a narrow band pass filter at the rear of the lens unit. 128 is a narrow band-pass filter, 129 is a fisheye lens unit, 130 is a CCD element, 131 is a circuit board, and 134 is an eyepiece.
[0020]
The light 132 that enters the fisheye lens 129 capable of photographing a wider area at each incident angle is condensed on the eyepiece 134 side by the CCD element 130, and the condensed light is perpendicular to the CCD element 130. It is adjusted by a fisheye lens 129 unit so as to converge at an angle of view within approximately 25 degrees, and by attaching a narrow band pass filter between the eyepiece side of the fisheye lens and the CCD element, the light 132 On the other hand, it is possible to transmit only light of a specific wavelength with the transmission characteristics according to the characteristics and convert only the specific light transmitted by the CCD element into an electric signal, and to efficiently detect the target by utilizing the characteristics of the fisheye lens Was made possible.
[0021]
FIG. 8 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical device in which a narrow band pass filter is incorporated in a zoom lens unit. 26 is a narrow band-pass filter, 27 is an objective lens unit, 28 is an eyepiece unit, 29 is a CCD element, 30 is a circuit board, 31 is a zoom lens unit, 32 is a zoom lens unit driving mechanism, and 33 is zoom. A lens unit driving gear 34 indicates incident light.
[0022]
In order to adjust the viewing angle of the zoom lens unit 31 incorporating the narrow bandpass filter 26, the zoom lens unit is operated by operating the zoom lens unit driving mechanism 32 so as to change the angle of the light 34 incident on the objective lens unit 27. Even if the zoom gear unit 31 is adjusted by moving the drive gear, the angle at which the light 34 incident on the objective lens unit 27 is incident on the narrow band-pass filter 26 is always within approximately 25 degrees from a right angle. And the zoom lens unit 31 are combined.
[0023]
The light of a specific wavelength transmitted through the narrow band-pass filter 26 obtains a real image on the CCD element 29 by the zoom lens unit 31 and the eyepiece 28.
[0024]
In this case, by keeping the angle of the light 34 incident on the narrow bandpass filter 26 within substantially 25 degrees from a right angle, there is no change in the transmission characteristic of the light passing through the narrowband bandpass filter 26. The electrical characteristics of the circuit board 30 obtained from the element 29 do not change.
[0025]
Therefore, the zoom lens unit 31 incorporating the narrow band-pass filter 26 of the present invention can maintain the characteristic of the transmitted light of a specific wavelength by the zoom operation constant.
[0026]
FIG. 9 is an explanatory diagram of a television screen displaying an image of a CCD camera using an infrared narrow bandpass filter for a zoom lens unit. A is a screen view of detecting the infrared LED 35 when the zoom lens of the zoom lens unit according to the present invention is set to the wide-angle side, B is a screen view of detecting the infrared LED 36 when the aperture is narrowed down, and C is a distant view of the zoom lens unit. FIG. 4 is a screen view in which the infrared LED 37 is detected in the case of the near side, and D is a screen view in which the infrared LED 38 is detected in the case of the near side. The detected infrared LEDs 35, 36, 37 and 38 are the same infrared LEDs attached to the subject. The image is an infrared image, and is not shown except for the emission of the infrared LED, but the object and the background are indicated by dotted lines to represent the actual positional relationship.
[0027]
In any of the above cases, by setting the angle of light incident on the infrared narrowband bandpass filter within approximately 25 degrees from a right angle, the light can be located at an angle that could not be detected by the characteristics of the infrared narrowband bandpass filter. The infrared LED can detect light of a specific wavelength.
[0028]
Next, by combining a wide-angle lens unit with a built-in narrow band-pass filter and a telephoto lens unit with a built-in narrow-band band-pass filter, drive guidance from a CCD camera with a wide-angle lens unit that can project a wide range with a wide viewing angle The following describes how to accurately detect the position of a television screen by a CCD television camera with a telephoto lens unit that can project a narrow range of a narrow viewing angle.
[0029]
FIG. 10 is an explanatory diagram of a device in which an infrared narrow bandpass filter having the same band is built in the wide-angle lens unit and the telephoto lens unit. E is a wide-angle lens unit, 39 is a narrow band-pass filter in the infrared band, 40 is an objective lens unit, 41 is an eyepiece unit, 42 is a CCD element, 43 is a circuit board, and 44 is light incident on the wide-angle lens unit. Where F is a telephoto lens unit, 45 is a narrow band-pass filter of the same infrared band as 39, 46 is an objective lens unit, 47 is an eyepiece lens unit, 48 is a CCD element, 49 is a circuit board, and 50 is a wide-angle lens. Light that enters the unit is light in the same direction as the light 44 that enters the wide-angle lens unit. Reference numeral 121 denotes a drive mechanism that drives the wide-angle lens unit E and the telephoto lens unit F.
[0030]
The light 44 incident on the objective lens unit 40 of the wide-angle lens unit E is adjusted by the objective lens unit 40 so as to enter the narrowband bandpass filter 39 within approximately 25 degrees from a right angle. Transmits the light 44 incident within approximately 25 degrees from a right angle only the light of the specific wavelength infrared LED according to the characteristics of the narrow band pass filter, and the eyepiece unit 41 transmits the transmitted specific light of the infrared LED. An image is formed on the CCD element 42 and converted into an electric signal by the circuit board 43.
[0031]
Similarly, the telephoto lens unit F is adjusted by the objective lens unit 46 so that the light 50 incident on the objective lens unit 46 is incident on the narrowband bandpass filter 45 within approximately 25 degrees from a right angle. Similarly, 45 transmits only the light of the infrared LED of a specific wavelength, and the eyepiece unit 47 forms an image of the transmitted infrared LED of the specific wavelength on the CCD element 48 and converts it into an electric signal by the circuit board 49. ing.
[0032]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an image on which the infrared LED of a specific wavelength detected by the wide-angle lens unit E and the telephoto lens unit F described with reference to FIG. A photographed image is shown, and 51 is the detected infrared LED light. H indicates an image captured by the telephoto lens unit F, and 52 indicates the detected infrared LED light, which is the same infrared LED as 51. Since the image is an infrared image, the person and the background indicated by the dotted lines are not originally visible on the screen, but are shown to indicate the positional relationship within the screen.
[0033]
In order to detect the position of a specific target, which is the object of the present invention, the wide-angle lens unit E can detect a target with a wide viewing angle captured by an optical device with a built-in narrow bandpass filter. By detecting the position of the infrared LED 51 in the photographed image G and guiding it by the drive mechanism 135, and subsequently detecting the position of the infrared LED 52 in the image H photographed by the telephoto lens unit F and guiding it by the drive mechanism 135, a narrow viewing angle is obtained. It is possible to perform more accurate position analysis and driving of the position of the infrared LED 52 detected in the image H which is the image of FIG.
[0034]
Next, the tracking of Japanese Patent Application No. 2001-33212 filed by the inventor of the present invention for a CCD camera sensor utilizing an image formed by a wide-angle lens unit and a telephoto lens unit using an optical device having a built-in narrow-band bandpass filter of the present invention. An embodiment applied to a system will be described.
[0035]
FIG. 12 is a system diagram illustrating a CCD camera sensor tracking system using a wide-angle lens and a telephoto lens having a built-in narrow band pass filter for an infrared LED. (Hereinafter, the narrow-band bandpass filter in the description and the drawings is referred to as an infrared filter.) 53 is a CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter, 54 is a CCD camera sensor with a telephoto lens with a built-in infrared filter, and 55 is a drive. Mechanism, 56 is a television camera, 57 is a Y-axis drive motor, 58 is an X-axis drive motor, 59 is a fulcrum, 60 is a wide-angle lens shooting range, 61 is a telephoto lens shooting range, 62 is a target infrared LED, and 126 is a color TV. Monitor, 64: CCD camera sensor position analysis circuit with built-in filter, wide-angle lens, 65: Driving mechanism data calculation circuit, 66: Telephoto lens CCD camera sensor priority switching circuit, 67: Driving mechanism data calculation circuit, 68: Telephoto lens with built-in filter CCD camera position analysis circuit, 69 is X-axis Y-axis model Tar driving driver 115 is set the position of the infrared LED of the targets in the wide-angle lens imaging range 60 and the telephoto lens imaging range 61, 116 is the set position of the infrared LED62 is the target of a color television monitor screen.
[0036]
The CCD camera sensor 53 with a wide-angle lens with a built-in infrared filter and the CCD camera sensor 54 with a telephoto lens with a built-in infrared filter have built-in infrared filters that match the wavelength of the infrared LED 62.
[0037]
The CCD camera sensor 53 with a wide-angle lens with a built-in infrared filter, the CCD camera sensor 54 with a telephoto lens with a built-in infrared filter, and the television camera 56 are mounted on the same drive mechanism 55. The drive mechanism 55 is driven by the X-axis motor 58 and the Y-axis motor 57 from a substantially vertical direction. The set position 116 is set in the drive mechanism data calculation circuit 65 and the drive mechanism data calculation circuit 67.
[0038]
When the CCD camera sensor 53 with a built-in infrared filter and the wide-angle lens has detected the infrared LED 125 in the wide-angle lens shooting range 62, and the CCD camera sensor 54 with a tele-lens with built-in infrared filter cannot detect the infrared LED 62 in the telephoto lens shooting range 61. A CCD camera sensor position analysis circuit 64 with a built-in infrared filter and a wide-angle lens analyzes the position of the infrared LED 62 within the wide-angle lens shooting range 60.
[0039]
The drive mechanism data calculation circuit 65 compares the set position 116 with the position of the infrared LED 125 analyzed by the position analysis circuit 64 of the CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter, and analyzes the set position 116 and the analysis position of the infrared LED 62. The drive mechanism data calculation circuit 65 calculates the drive data so that is overlapped.
[0040]
When the CCD camera sensor 54 with a telephoto lens with a built-in infrared filter does not detect the position of the target infrared LED 62, the driving data passes through the telephoto lens priority switching circuit 60 and the X-axis Y-axis driving driver 69 transmits the X-axis motor. By driving the 58 and the Y-axis motor 57, the drive mechanism 55 changes the angles of the CCD camera sensor 53 with a wide-angle lens and the CCD camera sensor 54 with a telephoto lens with a built-in infrared filter upward.
[0041]
That is, by moving the infrared LED 62 as a target by moving the set position 115 within the wide-angle lens imaging range 60 and the telephoto lens imaging range 61, the driving mechanism 55 changes the camera angle so that the infrared LED 62 overlaps the infrared LED 62. The photographing range is moved to the telephoto lens photographing range 61, and the infrared LED 62 can be projected within the telephoto lens photographing range 61.
[0042]
When the infrared LED 62 can be projected within the telephoto lens imaging range 61 and the CCD camera position analysis circuit 68 with the telephoto lens with a built-in infrared filter can analyze the position of the infrared LED 62, the driving mechanism data calculation circuit 67 sets the telephoto with the built-in infrared filter. The position of the infrared LED 62 analyzed by the CCD camera with lens position analysis circuit 68 is compared with the set position 116, and the position of the infrared LED 62 analyzed by the CCD camera with infrared filter built-in telephoto lens position analysis circuit 68 is set. The driving data is calculated so that the positions 116 overlap.
[0043]
At this time, the telephoto lens priority switching circuit 65 preferentially sends the drive data of the drive mechanism data calculation circuit 67 to the X-axis Y-axis drive driver 69, and the X-axis Y-axis drive driver 69 transmits the X-axis motor 58 and the Y-axis By moving the motor 57 to drive the drive mechanism 55 to move the set position 116 in the telephoto lens shooting range 61 so as to overlap the infrared LED 62, the color TV monitor screen 56 displayed by the color TV camera 56 By setting the setting position 116 to the setting position 115 in the wide-angle lens shooting range 60 and the telephoto lens shooting range 61, the infrared LED 62 can be projected at the setting position 116 in the color television monitor screen 126.
[0044]
As described above, the infrared LED 62 as a target is detected on the wide screen of the wide-angle lens photographing range 60, and the infrared LED 62 is guided so as to be detectable within the narrow screen of the telephoto lens photographing range 61, and the screen of the telephoto lens photographing range 61 is narrow. By detecting the infrared LED 62 that is the target inside and performing position analysis, it is possible to detect and guide the infrared LED that is the target within a wide screen range, and to perform highly accurate position analysis with a narrow telephoto screen and guide It is what it was.
[0045]
By detecting a target in a wide shooting range and performing high-precision position analysis by guiding to a narrow shooting range, the driving data to the set position 116 can also calculate a high-precision value. The movement of the infrared LED 62 to the set position 116 within 126 is also very accurate, and the movement speed is fast, and accurate tracking is possible faster than the speed operated by a human.
[0046]
Since the scanning line of the television screen is used for the target position analysis of the tracking system described in Japanese Patent Application No. 2000-252714 filed by the inventor of the present invention, high accuracy is obtained by analyzing the target position on a screen as narrow as possible. Position analysis is desirable, but if the target is lost during system operation or in a large space and during operation, the target position analysis on a wide screen is effective. Target position analysis is required by sharing a CCD camera sensor with a lens and a CCD camera sensor with a telephoto lens with a built-in narrow bandpass filter, which is an effective means especially when used in a large space.
[0047]
Next, a CCD camera sensor tracking system using an electric zoom lens having a built-in infrared filter according to the present invention will be described. FIG. 13 is an implementation diagram of a system in which a CCD camera sensor with an electric zoom lens with a built-in infrared filter for an infrared LED is applied to a tracking system described in Japanese Patent Application No. 2000-252714 filed by the inventor of the present invention. FIG. 13 is an explanatory diagram of a zoom screen captured by a CCD camera sensor with an electric zoom lens 13 with a built-in infrared filter.
[0048]
70 is a CCD camera sensor with an electric zoom lens with a built-in infrared filter, 71 is a color TV camera, and 72 is a CCD camera sensor with a motorized zoom lens with a built-in infrared filter and a color TV camera 71 mounted on the same surface and driven identically. A driving mechanism, 73 is a Y-axis driving motor, 74 is an X-axis driving motor, 75 is a fulcrum supporting the driving mechanism 72, 76 is an electric zoom lens driving motor, 77 is an electric zoom lens driving gear, and 78 is a target infrared LED. The same as the 88 infrared LED of FIG. 79 is a color television monitor, 80 is a CCD camera sensor position analysis circuit with an infrared filter built-in electric zoom lens, 81 is a drive mechanism data calculation circuit, 82 is an X axis Y axis motor drive driver, 83 is an electric zoom lens drive data calculation circuit Reference numeral 84 denotes an electric zoom lens driving driver, and 117 denotes a set position.
[0049]
The infrared filter incorporated in the CCD camera sensor 70 with the built-in infrared filter is adapted to the wavelength of the infrared LED 78. To analyze the position of the infrared LED 78.
[0050]
Based on the analyzed data, the drive mechanism 72 drives the position of the color TV camera 71 to an appropriate position so that the infrared LED 78 is superimposed on the set position 117 in the screen of the color TV monitor 79 which is the image of the color TV camera 71. And change the shooting angle.
[0051]
The setting position 117 is a position arbitrarily set in the screen of the color television monitor 79, and is a setting position previously stored and set in the drive mechanism data calculation circuit 81.
[0052]
When the electric zoom lens of the CCD camera sensor 70 with the electric zoom lens with the built-in infrared filter is set to the wide-angle side, and the infrared LED 78 in FIG. 13 is projected at the position of the infrared LED 88 in the wide-angle screen 85 shown in FIG. A CCD camera sensor position analysis circuit 80 analyzes the position of the infrared LED 78. When the set position 117 and the position of the infrared LED 88 are different from each other, the drive mechanism data calculation circuit 81 drives the drive mechanism 72 to calculate the infrared LED 88 analyzed by the CCD camera sensor position analysis circuit 80 with the electric zoom lens with a built-in infrared filter. The drive data is calculated so that the position and the set position 117 overlap.
[0053]
Based on the driving data, the X-axis / Y-axis motor driving driver 82 drives the X-axis motor 74 and the Y-axis motor 73, and the analysis position and the setting position 117 of the infrared LED 88 in the screen captured by the CCD camera sensor 70 with the electric zoom lens. Are driven so as to overlap.
[0054]
At the same time, when the position analysis circuit 80 of the CCD camera sensor with the electric zoom lens with the built-in infrared filter is able to detect the position of the infrared LED 78, the data of the electric zoom lens drive data calculation circuit 83 is set to the electric zoom lens setting range shown in FIG. If the electric zoom lens driving calculation circuit 83 is inside the set range of the electric zoom lens driving calculation circuit 83 compared to the electric zoom lens setting value 118 set in advance, the electric zoom lens driving calculation circuit 83 The driving data for driving the electric zoom lens incorporated in the camera to the telephoto side is calculated, the electric zoom lens driving motor 76 is driven by the electric zoom lens driving driver 84, and the electric zoom lens driving gear 77 is driven to drive the electric zoom lens. Drive to the telephoto side.
[0055]
Therefore, the television screen captured by the CCD camera sensor 70 with the electric zoom lens with the built-in infrared filter is changed from the wide-angle screen 85 shown in FIG. 14 to the electric zoom screen 86, the infrared LED 88 moves toward the setting position 117, and the electric zoom with the built-in infrared filter is formed. Similarly, the television screen captured by the CCD camera sensor with lens 70 moves to the telephoto screen 87, and the infrared LED 88 is zoomed up and projected to a large extent.
[0056]
As the shooting screen is zoomed up and enlarged, the position analysis precision of the infrared LED 88 analyzed by the CCD camera sensor position analysis circuit 80 with the electric zoom lens with a built-in infrared filter from the image of the telephoto screen 87 is high as described in the section of FIG. Become something.
[0057]
Therefore, the position and movement of the infrared LED 78 as a target can be accurately tracked by capturing the position and movement of the infrared LED 78 on the wide-angle screen and guiding it to the telephoto screen.
[0058]
By using the CCD camera sensor with an electric zoom lens with a built-in infrared filter of the present invention, it is possible to analyze the position of the infrared LED from a wide range and to guide the accurate position analysis of the infrared LED in a narrow range. .
[0059]
Conversely, if the CCD camera sensor 70 with the electric zoom lens with a built-in infrared filter misses the target infrared LED, the CCD camera sensor with a motorized zoom lens with a built-in infrared filter position analysis circuit 80 It outputs data for driving the electric zoom lens of the camera sensor 70 to the wide angle side, and guides the infrared LED 78 shown in FIG. 14 to enter the electric zoom screen 86 or the wide angle screen 85 shown in FIG.
[0060]
The drive mechanism data calculation circuit 81 calculates data for guiding the set position 117 to the infrared LED 88 in the electric zoom screen 86 or the wide-angle screen 85, and the X-axis motor 74 and the Y-axis motor 73 by the X-axis Y-axis drive driver 82. To drive the drive mechanism 72, continuously tilt the CCD camera sensor 70 with the electric zoom lens, and track the infrared LED 78, and display the infrared light on the screen of the color television monitor 79 which is the photographing screen of the color television camera 71. The LED 78 can be projected at the set position 117.
[0061]
Next, an embodiment of a digital zoom CCD camera sensor tracking system using an optical device having a built-in infrared filter according to the present invention will be described with reference to FIG. The digital zoom CCD camera sensor has an advantage that the zoom operation can be performed at high speed because there is no mechanically operating part.
[0062]
FIG. 15 is a diagram showing an embodiment of a tracking system using a digital zoom CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter. FIG. 16 is an explanatory diagram of a photographing screen of a digital zoom CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter. Reference numeral 89 denotes a digital zoom CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter; 90, a color CCD camera; 91, a driving mechanism in which the digital zoom CCD camera sensor 89 with a built-in infrared filter and the color CCD camera 90 are mounted on the same surface; A drive motor, 93 is an X-axis drive motor, 94 is a fulcrum of a drive mechanism, and 95 is an infrared LED which is a target attached to a subject, which is the same as 104 infrared LED in FIG. Reference numeral 96 denotes a color television monitor; 97, a digital zoom CCD camera sensor position analysis circuit with a built-in infrared filter; 98, a drive data calculation circuit; 99, an X-axis and Y-axis motor driver; 100, a digital zoom setting range circuit; This is a setting position where the infrared LED 127 set in the 96 screen is projected.
[0063]
The Y-axis drive motor 92 and the X-axis drive motor 93 are mounted so as to be substantially orthogonal to each other about a fulcrum 94, and drive the drive mechanism 91 from the vertical direction. Further, the infrared filter built in the digital zoom CCD camera sensor 89 with a built-in infrared filter is adjusted to the wavelength of the infrared LED 95, and the setting position 127 is a position arbitrarily set in the screen of the color television monitor 96, and the driving mechanism data calculation is performed. The setting position is stored and set in advance in the circuit 98.
[0064]
When the digital zoom CCD camera sensor 89 with the built-in infrared filter detects the infrared LED 104 in the wide-angle screen 101 shown in FIG. 16, the digital zoom CCD camera sensor position analysis circuit 97 determines the position of the infrared LED 104 in the wide-angle screen 101 shown in FIG. To analyze.
[0065]
At this time, the drive mechanism data calculation circuit 98 compares the position obtained by analyzing the infrared LED 104 with the set position 127, and sets the X-axis motor 93 and the X-axis motor 93 of the drive mechanism 91 so that the position obtained by analyzing the infrared LED 104 and the set position 127 overlap. Drive data for driving the Y-axis motor 92 is calculated, and the drive mechanism 91 is driven by the X-axis Y-axis drive driver circuit.
[0066]
The digital zoom setting range circuit 100 compares the digital zoom setting range 120 set in the digital zoom setting range circuit 100 shown in FIG. 16 with the analysis position of the infrared LED 104 analyzed by the digital zoom CCD camera sensor position analysis circuit 97, and performs digital zoom. If the infrared LED 104 is within the setting range 120, the digital zoom of the digital zoom CCD camera sensor 89 with a built-in infrared filter is set to the telephoto side.
[0067]
Accordingly, the screen shot by the digital zoom CCD camera sensor 89 becomes the digital zoom screen 102 shown in FIG. 16, and the drive mechanism 91 turns the digital zoom CCD camera sensor 89 to the infrared LED 104 to become the telephoto digital zoom screen 103.
[0068]
As described above, the screen of the digital zoom CCD camera sensor 89 with the built-in infrared filter will display the telephoto side screen 103, and the color CCD camera 90 attached to the drive mechanism 91 will have the set position 127 in the screen displayed on the color television monitor 96. In the same manner as described in FIG. 12, the infrared LED 95 can be detected from a wide range and guided to a narrow range to detect the position of the infrared LED with high accuracy. It is possible to perform accurate tracking.
[0069]
Further, when the digital zoom CCD camera sensor 89 loses sight of the infrared LED 95, the digital zoom setting range circuit 100 can detect the target infrared LED 95 by setting the screen to the wide angle side by a fast digital zoom operation, and the driving mechanism 91 can be driven. Quick response is possible.
[0070]
Next, a tracking system using a CCD camera sensor having a digital spot zoom function using an optical device having a built-in infrared filter according to the present invention will be described. FIG. 17 shows an embodiment of a digital spot zoom CCD camera sensor tracking system with a wide-angle lens with a built-in infrared filter. FIG. 18 is an explanatory diagram of a photographing screen of a digital spot zoom CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter. Reference numeral 105 denotes a digital spot zoom CCD camera sensor with a wide-angle lens with a built-in infrared filter; 106, a digital spot zoom color CCD camera with a wide-angle lens lens; 107, an infrared LED that is a target attached to the subject; Digital television monitor for displaying the image of the digital spot zoom color CCD camera 106, 109 is a digital spot zoom CCD camera sensor position analysis circuit with a built-in infrared filter, 110 is a spot position operation circuit, 111 is a digital spot zoom setting circuit, and 124 is a spot setting. Position.
[0071]
As shown in FIG. 18, the digital spot zoom CCD camera sensor 105 with a built-in infrared filter is a CCD camera sensor capable of spot zooming to an arbitrary spot position in a screen shot by the wide angle digital spot zoom CCD camera sensor 105 with a built-in narrow band pass filter. The digital spot zoom color CCD camera 106 is a color CCD camera having the same function.
[0072]
A digital spot zoom CCD camera sensor 105 with a built-in infrared filter and a digital spot zoom color CCD camera 106 with a wide-angle lens are used to spot any point on the CCD element and to zoom up at this point with an arbitrary magnification. This is a CCD camera equipped with an element. It can zoom in and out on the spot specified by the digital spot zoom setting circuit centering on the analysis position output by the digital spot zoom CCD camera sensor position analysis circuit 109 with a built-in infrared filter and wide-angle lens. It is a CCD device with a function.
[0073]
The infrared filter of the digital spot zoom CCD camera sensor 105 with a built-in infrared filter is adjusted to the wavelength of the infrared LED 107, and the digital spot zoom CCD camera sensor 105 with a built-in infrared filter and the digital spot zoom color CCD camera 106 have the same angle of view and the same angle of view. Shooting the screen. The spot setting position 124 is a setting position arbitrarily set in the screen of the color television monitor 108, and is set and stored in the spot position operation circuit 110 in advance.
[0074]
The standard screen of the digital spot zoom CCD camera sensor 105 and digital spot zoom color CCD camera 106 with a built-in infrared filter is the wide-angle screen 112 shown in FIG. 18, and the position of the infrared LED 107 is detected at the position of the infrared LED 123 in the wide-angle screen 112. In this case, the digital spot zoom CCD camera sensor position analysis circuit 109 with a built-in infrared filter analyzes the position of the infrared LED 123 in the wide-angle screen 112 shown in FIG. A signal for performing the spot zoom operation is sent to a digital spot zoom CCD camera sensor 105 and a digital spot zoom color CCD camera 106 with a built-in infrared filter.
[0075]
At this time, the digital spot zoom CCD camera sensor 105 and digital spot zoom color CCD camera 106 with a built-in infrared filter are set so that the analysis position of the infrared LED 123 analyzed by the digital spot zoom CCD camera sensor position analysis circuit 109 and the spot setting position 124 overlap. The spot zoom is performed, and the wide screen 112 to the zoom screen 113 and the telephoto side screen 114 are displayed.
[0076]
This can be achieved by setting the analysis position of the infrared LED 123 in the wide-angle side CCD screen 112 as a spot position. Therefore, the digital spot zoom CCD camera sensor operated by the same signal from the digital spot zoom setting circuit 111 is used. The image 105 can also display the same image as the digital spot zoom color CCD camera 106.
[0077]
Switching of the digital screen of the digital spot zoom with respect to the target of the infrared LED 107 is performed in accordance with the detection of the infrared LED 107 projected in the image of the digital spot zoom CCD camera sensor 105 with the built-in infrared filter. As long as the infrared LED 107 is detected in the camera sensor 105, the digital spot zoom color CCD camera 106 can project a screen following the infrared LED 107.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a filter attached to a lens unit.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a lens unit in which a filter is coated on a lens.
FIG. 3 is a characteristic diagram of a narrow-band bandpass filter.
FIG. 4 is a graph showing wavelength versus transmission characteristics of a narrow band pass filter.
FIG. 5 is an incident angle characteristic diagram of a narrow band pass filter.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an incident angle of a transmitted light beam to a narrow band pass filter.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a narrow band-pass filter incorporated in a lens unit.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a narrow-band bandpass filter incorporated in a zoom lens unit.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a CCD camera image using a narrow band pass filter.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a wide-angle lens unit and a telephoto lens unit.
FIG. 11 is an explanatory diagram of an image captured by a wide-angle lens unit and a telephoto lens unit.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a CCD camera sensor tracking system.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a CCD camera sensor tracking system with an electric zoom lens.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an image of a CCD camera sensor with an electric zoom lens.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a digital zoom CCD camera sensor tracking system.
FIG. 16 is an explanatory diagram of an image of a digital zoom CCD camera sensor.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a digital spot zoom CCD camera sensor system.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an image of a digital spot zoom CCD camera sensor.
FIG. 19 is an explanatory diagram of an optical device in which a narrow-band bandpass filter is incorporated in a rear part of a lens unit.
[Explanation of symbols]
1,6 Infrared transmission filter
2,7 lens unit
3, 8, 23, 29, 42, 48, 130 CCD elements
4, 9, 24, 30, 43, 49, 131 circuit board
5, 11, 25, 34, 44, 50, 132 light
10, 133 objective lens
134 eyepiece
12, 16, 20, 26, 39, 45, 128 Narrow band pass filter
13 Infrared A
14 Infrared B
15 Infrared C
17 Incident angle 120 °
18 Incident angle 90 °
19 Incident angle 60 °
22, 28, 41, 47 Eyepiece unit
21, 27, 40, 46 Objective lens unit
31 Zoom lens unit
32 Zoom lens drive mechanism
33 Drive gear for zoom lens
35, 36, 37, 38, 51, 52, 62, 78, 88, 95,
104, 107, 123 Infrared LED
53 CCD Camera Sensor with Wide Angle Lens with Built-in Infrared Filter
54 CCD camera sensor with telephoto lens with built-in infrared filter
55, 72, 91, 121 drive mechanism
56, 79, 71, 90 color TV camera
57, 73, 92 Y-axis drive motor
58, 74, 93 X-axis drive motor
59, 75, 94 fulcrum
60 Wide-angle lens shooting range
61 Telephoto lens shooting range
115, 116, 117, 119, 127 Setting position
64 CCD camera sensor position analysis circuit with wide-angle lens with built-in infrared filter
65, 81 drive mechanism data calculation circuit
66 Telephoto lens CCD camera sensor priority switching circuit
67 Drive mechanism data calculation circuit
68 CCD camera position analysis circuit with telephoto lens with built-in infrared filter
69, 82, 99 X-axis Y-axis motor driver
70 CCD camera sensor with electric zoom lens with built-in infrared filter
76 Electric zoom lens drive motor
77 Electric zoom lens drive gear
80 CCD camera sensor position analysis circuit with electric zoom lens with built-in infrared filter
83 Electric Zoom Lens Drive Data Calculation Circuit
84 Electric Zoom Lens Driver
85, 101, 112 Wide-angle screen
86 Electric zoom screen
87 Telephoto screen
89 Digital zoom CCD camera sensor with wide angle lens with built-in infrared filter
96, 79, 108, 126 color television monitor
97 Digital zoom CCD camera sensor with infrared filter built-in wide-angle lens sensor position analysis circuit
98 Drive mechanism data calculation circuit
100 Digital zoom setting range circuit
102 Digital zoom screen
103 Telephoto zoom screen
114 Telephoto screen
105 Digital spot zoom CCD camera sensor with built-in infrared filter
106 Digital Spot Zoom Color CCD Camera with Wide Angle Lens
109 Digital spot zoom CCD camera with built-in infrared filter and wide angle lens Sensor sensor position analysis circuit
110 Spot position operation circuit
111 Digital spot zoom setting circuit
113 Zoom screen
118 Within the motorized zoom lens setting
120 Digital zoom setting range
124 Spot setting position
125, 126 spot position
129 Fisheye lens unit
A Wide-angle image
B. Filtered image with wide-angle lens
C Telephoto image
D Maximum telephoto image
E Wide-angle lens unit
F Telephoto lens unit
G CCD camera image of wide-angle lens unit E
H CCD camera image of telephoto lens unit F
