JP2005250227A - Imaging lens, imaging unit and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は新規な撮像レンズ、撮像ユニット及び撮像装置に関する。詳しくは、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることによって低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができるものにあって、赤外線カットフィルタの光路中への出し入れによる光学特性の変動を少なくする技術に関する。 The present invention relates to a novel imaging lens, imaging unit, and imaging apparatus. Specifically, low-illuminance photography and normal photography can be selectively performed by putting an infrared cut filter in and out of the optical path, and optical characteristics change due to the infrared cut filter being taken in and out of the optical path is reduced. Related to technology.
ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、小型モジュール用カメラ、監視用カメラ等の撮像装置において、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の赤外線に対する感度が高い撮像素子を用いた場合、通常撮影時に赤外線をカットするフィルタを光路中に挿入する必要があった。 When an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) is used in an imaging device such as a video camera, a digital still camera, a small module camera, or a surveillance camera, It was necessary to insert a filter that cuts infrared rays into the optical path during normal photographing.
また、上記したような撮像素子を使用した撮像装置にあっては、撮像素子が赤外線に対して高い感度を有することを利用して、光路中に挿入した赤外線カットフィルタを光路中から取り出すことによって低照度下における撮影を可能にしたものもある。例えば、特許文献1にあっては、低照度撮影が可能なビデオカメラが提案されている。
Further, in an imaging apparatus using the imaging device as described above, by taking out the infrared cut filter inserted in the optical path from the optical path by utilizing the fact that the imaging device has high sensitivity to infrared rays. Some have made it possible to shoot under low illumination. For example,
特許文献1に示されたビデオカメラの鏡筒は赤外線除去(カット)フィルタを光路中と光路から外れた位置との間で移動させるための切り替え機構を有しており、該切り替え機構を動作させることによって、低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができるようにされている。
The lens barrel of the video camera shown in
ところで、従来、赤外線カットフィルタはガラス基材に赤外線除去機能を有する薄膜を形成して構成されるのが通常であった。従来の大きさや重量を余り気にしない時代にあっては、赤外線カットフィルタの基材にガラスを使用することはさほど問題とされなかったが、小型化及び軽量化に対する要望が大きい現今にあっては、フィルタの基材にガラスを用いた場合の、重量、大きさ(特に、厚み)は無視することができない。そのため、ガラス基材を用いた赤外線カットフィルタを使用した場合、その切替機構に厚い赤外線カットフィルタのみを保持するスペースが必要であり、そのことが鏡筒全体のレイアウトに影響を与え、小型化、軽量化の弊害となっていた。 By the way, conventionally, an infrared cut filter is usually configured by forming a thin film having an infrared ray removing function on a glass substrate. In the era when the conventional size and weight are not much concerned, it was not a problem to use glass as the base material of the infrared cut filter, but there is a great demand for miniaturization and weight reduction. The weight and size (particularly thickness) cannot be ignored when glass is used as the filter substrate. Therefore, when an infrared cut filter using a glass substrate is used, a space for holding only a thick infrared cut filter is required for the switching mechanism, which affects the layout of the entire lens barrel, and is downsized. It was an adverse effect of weight reduction.
また、赤外線カットフィルタ自体がわずかながら屈折率を持つので、その移動に伴って、フィルタの屈折率をn、厚みをtとしたとき、Δd=t(n−1)/nだけ結像位置がずれてしまい、フォーカスレンズで結像位置を補正する必要があり、そのためのメカ的な余裕が必要となり、鏡筒設計だけでなく光学設計の上でも小型化・部品点数削減に対する弊害となっており、さらに、光学性能の面では像面湾曲の劣化が避けられなかった。さらにまた、赤外線カットフィルタの製造を基材に薄膜を蒸着して行う場合、入射光線に対して角度依存性を持ってしまうため、周辺色収差の劣化等光学性能への影響も大きくなっていた。 In addition, since the infrared cut filter itself has a slight refractive index, when the refractive index of the filter is n and the thickness is t, the imaging position is Δd = t (n−1) / n. It is necessary to correct the image formation position with the focus lens, and a mechanical margin is required for this purpose. This is an adverse effect not only on the lens barrel design but also on the optical design. Furthermore, in terms of optical performance, the field curvature is inevitably deteriorated. Furthermore, when the infrared cut filter is manufactured by depositing a thin film on a base material, it has an angle dependency with respect to the incident light, so that the influence on the optical performance such as deterioration of peripheral chromatic aberration has been increased.
そこで、本発明は、赤外線カットフィルタの光路中への出し入れによる光学特性の変動を少なくすることを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce fluctuations in optical characteristics due to insertion and removal of the infrared cut filter into and from the optical path.
本発明撮像レンズは、上記した課題を解決するために、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることで低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができる撮像レンズにおいて、赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、上記有機物質基板及び蒸着膜が、dを赤外線カットフィルタの厚さ、nを有機物質基板のd線での屈折率として、条件式(1)d×(n−1)<0.15を満足するものである。 In order to solve the above-described problems, the imaging lens of the present invention is an imaging lens that can selectively perform low-illuminance shooting and normal shooting by putting the infrared cut filter into and out of the optical path. The organic material substrate is formed by providing a vapor deposition film having an effect of cutting infrared rays on the organic material substrate, wherein d is the thickness of the infrared cut filter, and n is the d line of the organic material substrate. As the refractive index, the conditional expression (1) d × (n−1) <0.15 is satisfied.
また、本発明撮像ユニットは、上記した課題を解決するために、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることで低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができる撮像レンズと、上記撮像レンズにより形成された光学像を撮像する撮像手段とを備えた撮像ユニットであって、上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、上記有機物質基板及び蒸着膜が、dを赤外線カットフィルタの厚さ、nを有機物質基板のd線での屈折率として、条件式(1)d×(n−1)<0.15を満足するものである。 Further, in order to solve the above-described problem, the imaging unit of the present invention includes an imaging lens capable of selectively performing low-illuminance shooting and normal shooting by putting an infrared cut filter into and out of the optical path, and the imaging lens. An imaging unit including an imaging unit that captures an optical image formed by the infrared cut filter, wherein the infrared cut filter is formed by providing a vapor deposition film having an effect of cutting infrared rays on an organic material substrate, The organic material substrate and the vapor deposition film satisfy the conditional expression (1) d × (n−1) <0.15, where d is the thickness of the infrared cut filter and n is the refractive index at the d line of the organic material substrate. Is.
さらに、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることで低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができる撮像レンズと、上記撮像レンズにより形成された光学像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した像を記録する記録手段とを備えた撮像装置であって、上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、上記有機物質基板及び蒸着膜が、dを赤外線カットフィルタの厚さ、nを有機物質基板のd線での屈折率として、条件式(1)d×(n−1)<0.15を満足するものである。 Furthermore, in order to solve the above-described problems, the imaging apparatus of the present invention includes an imaging lens capable of selectively performing low-illuminance shooting and normal shooting by putting an infrared cut filter into and out of the optical path, and the imaging lens. An image pickup apparatus including an image pickup unit that picks up an optical image formed by the image pickup unit and a recording unit that records an image picked up by the image pickup unit, wherein the infrared cut filter has an effect of cutting infrared rays. The vapor deposition film is formed on the organic material substrate, and the organic material substrate and the vapor deposition film are defined by conditional expression (1) where d is the thickness of the infrared cut filter and n is the refractive index at the d line of the organic material substrate. d × (n−1) <0.15 is satisfied.
従って、本発明にあっては、通常撮影と低照度撮影とを切り換えたときにおける結像位置の変動を抑えることが出来ると共に、小型化及び軽量化が可能になる。 Therefore, in the present invention, it is possible to suppress fluctuations in the imaging position when switching between normal shooting and low illumination shooting, and it is possible to reduce the size and weight.
本発明撮像レンズは、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることで低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができる撮像レンズにおいて、赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、上記有機物質基板及び蒸着膜が、dを赤外線カットフィルタの厚さ、nを有機物質基板のd線での屈折率として、条件式(1)d×(n−1)<0.15を満足することを特徴とする。 The imaging lens of the present invention is an imaging lens capable of selectively performing low-lighting photography and normal photography by inserting and removing the infrared cut filter in the optical path, and the infrared cut filter has an effect of cutting infrared rays. The vapor deposition film is formed on the organic material substrate, and the organic material substrate and the vapor deposition film are defined by conditional expression (1) where d is the thickness of the infrared cut filter and n is the refractive index at the d line of the organic material substrate. d × (n−1) <0.15 is satisfied.
また、本発明撮像ユニットは、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることで低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができる撮像レンズと、上記撮像レンズにより形成された光学像を撮像する撮像手段とを備えた撮像ユニットであって、上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、上記有機物質基板及び蒸着膜が、dを赤外線カットフィルタの厚さ、nを有機物質基板のd線での屈折率として、条件式(1)d×(n−1)<0.15を満足することを特徴とする。 In addition, the imaging unit of the present invention captures an optical lens formed by the imaging lens capable of selectively performing low-illuminance shooting and normal shooting by inserting and removing the infrared cut filter into and from the optical path. An imaging unit including an imaging unit, wherein the infrared cut filter is formed by applying a vapor deposition film having an effect of cutting infrared rays to an organic material substrate, and the organic material substrate and the vapor deposition film are d Is the thickness of the infrared cut filter, and n is the refractive index at the d-line of the organic material substrate, the conditional expression (1) d × (n−1) <0.15 is satisfied.
さらに、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、赤外線カットフィルタを光路中に出し入れすることで低照度撮影と通常撮影とを選択的に行うことができる撮像レンズと、上記撮像レンズにより形成された光学像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した像を記録する記録手段とを備えた撮像装置であって、上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、上記有機物質基板及び蒸着膜が、dを赤外線カットフィルタの厚さ、nを有機物質基板のd線での屈折率として、条件式(1)d×(n−1)<0.15を満足することを特徴とする。 Furthermore, in order to solve the above-described problems, the imaging apparatus of the present invention includes an imaging lens capable of selectively performing low-illuminance shooting and normal shooting by putting an infrared cut filter into and out of the optical path, and the imaging lens. An image pickup apparatus including an image pickup unit that picks up an optical image formed by the image pickup unit and a recording unit that records an image picked up by the image pickup unit, wherein the infrared cut filter has an effect of cutting infrared rays. The vapor deposition film is formed on the organic material substrate, and the organic material substrate and the vapor deposition film are defined by conditional expression (1) where d is the thickness of the infrared cut filter and n is the refractive index at the d line of the organic material substrate. d × (n−1) <0.15 is satisfied.
従って、本発明にあっては、赤外線カットフィルタを薄く且つ軽量に形成することが出来る。そのため、赤外線カットフィルタの厚みによる影響を最小限に抑えることが出来ると共に赤外線カットフィルタを移動させる機構の駆動力が小さくて済むので、通常撮影と低照度撮影とを切り換えたときにおける結像位置の変動を抑えることが出来ると共に、像面湾曲も抑制することができ、さらには小型化及び軽量化が可能になる。 Therefore, in the present invention, the infrared cut filter can be formed thin and lightweight. For this reason, the influence of the thickness of the infrared cut filter can be minimized, and the driving force of the mechanism for moving the infrared cut filter can be reduced, so that the imaging position when switching between normal shooting and low illumination shooting can be reduced. The variation can be suppressed, the curvature of field can be suppressed, and further, the size and weight can be reduced.
請求項2、請求項18及び請求項34に記載した発明にあっては、r1を赤外線カットフィルタの像側の面の曲率半径、r2を赤外線カットフィルタの物体側の面の曲率半径、EXPを射出瞳と像面との間の距離、Dを光軸上における赤外線カットフィルタと像面との間の距離として、条件式(2)0.9<|r1/r2|<1.1及び条件式(3)0.8<|r1/r2|/(EXP−D)<1.2を満足するように、上記赤外線カットフィルタが湾曲しているので、赤外線カットフィルタの蒸着膜に対して入射する光線の入射角度を浅くすることができ、それによって、赤外線カットフィルタの分光特性の入射角依存性を最小限に抑えることが出来る。従って、通常撮影と低照度撮影との切り換えによる色収差の変動を抑制することができる。さらには、撮像面で反射された光が赤外線カットフィルタの像側の面でさらに反射された場合でも、赤外線カットフィルタの像側の面で反射された光が再び撮像面に入射することがないので、赤外線カットフィルタの光路上への挿入によるいわゆるゴーストの発生を防止することができる。 In the invention described in claim 2, claim 18 and claim 34, r1 is the radius of curvature of the image side surface of the infrared cut filter, r2 is the radius of curvature of the object side surface of the infrared cut filter, and EXP is Conditional expression (2) 0.9 <| r1 / r2 | <1.1 and condition, where D is the distance between the exit pupil and the image plane, and D is the distance between the infrared cut filter and the image plane on the optical axis. Since the infrared cut filter is curved so as to satisfy the formula (3) 0.8 <| r1 / r2 | / (EXP-D) <1.2, it is incident on the deposited film of the infrared cut filter. The incident angle of the incident light can be made shallower, whereby the incident angle dependence of the spectral characteristic of the infrared cut filter can be minimized. Therefore, variation in chromatic aberration due to switching between normal shooting and low illumination shooting can be suppressed. Furthermore, even when the light reflected by the imaging surface is further reflected by the image side surface of the infrared cut filter, the light reflected by the image side surface of the infrared cut filter does not enter the imaging surface again. Therefore, it is possible to prevent a so-called ghost from being generated by inserting the infrared cut filter on the optical path.
請求項3、請求項4、請求項19、請求項20、請求項35及び請求項36に記載した発明にあっては、上記赤外線カットフィルタは、上記有機物質基板の両面にそれぞれ1層以上の蒸着膜が付与されて成るので、両面の蒸着膜で発生する応力を所望の状態で均衡させることにより、赤外線カットフィルタに所望の曲率を持たせることができる。また、温度による変形も最小限に抑えることが出来る。
In the invention described in
請求項5乃至請求項8、請求項21乃至請求項24及び請求項37乃至請求項40に記載した発明にあっては、上記赤外線カットフィルタが光量調整フィルタの機能を併せ持っているので、光量調整用のフィルタを別個に設ける必要が無くなり、部品点数の削減によるコストの低減及び小型化、軽量化が可能になる。
In the inventions described in
請求項9乃至請求項16、請求項25乃至請求項32及び請求項41乃至請求項48に記載した発明にあっては、上記赤外線カットフィルタに紫外線カット膜が蒸着されているので、通常撮影時と低照度撮影時とで撮像面に到達する赤外線及び紫外線の量が調整され、各撮影条件での理想的な光束を撮像面へ到達させることができる。また、CCDやCMOS等の固体撮像素子を使用した場合、固体撮像素子の紫外線による劣化を抑制することができる。
In the invention described in
以下に、本発明撮像レンズ、撮像ユニット及び撮像装置を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the imaging lens, imaging unit, and imaging apparatus of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は撮像ユニットの第1の実施の形態を示す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of an imaging unit.
撮像ユニット1は撮像レンズ2と該撮像レンズ2によって形成された光学像を撮像する撮像手段3とから成る。撮像手段3としてはCCDやCMOS等の撮像素子を使用するのが一般的であるが、本発明における撮像手段がCCDやCMOS等の撮像素子に限られることを意味するものではない。
The
撮像レンズ2は複数のレンズL、L、・・・によって構成されたレンズ系4と該レンズ系4の光路上に挿脱可能に構成された赤外線カットフィルタ5とから成る。レンズ系4は単焦点レンズ系、ズームレンズ系、可変焦点レンズ系等適宜のタイプのレンズ系を適用することができる。また、レンズ系4を構成する各レンズL、L、・・・は屈折型レンズに限らず、回折型レンズ、ハイブリッド型レンズ等適宜のタイプのレンズであって構わない。
The imaging lens 2 includes a
上記赤外線カットフィルタ5は有機物質基板に赤外光線をカットする効果を有する膜を蒸着して成る。赤外線カットフィルタ5の基板となる有機物質は特に問うものではなく、また、蒸着膜も赤外光線をカットする効果を有するものであればよい。
The
図1に示した撮像ユニット1において、通常撮影時には赤外線カットフィルタ5が、実線で示すように、レンズ系4の光路上に挿入され、物体Oから発せられた光束lは、被写体6に反射してレンズ系4及び赤外線カットフィルタ5を通過して撮像手段3に到達する。そして、赤外線カットフィルタ5を通過するときに蒸着膜によって上記光束lから赤外光線がカットされる。また、低照度撮影時には、赤外線カットフィルタ5が、破線で示すように、レンズ系4の光路上から取り除かれ、従って、撮像手段3には低照度時の画像として認識されるのに最適な赤外光線が到達する。
In the
上記赤外線カットフィルタ5において、赤外線カットフィルタ5の厚みをd、赤外線カットフィルタ5を構成する有機物質基板のd線での屈折率をnとして、
(1)d×(n−1)<0.15
の条件式を満足することが必要である。
In the
(1) d × (n−1) <0.15
It is necessary to satisfy the following conditional expression.
この条件式(1)は、通常撮影と低照度撮影の切り換えによる結像位置の変動を抑えると共に小型化及び軽量化の達成に必要な条件を定めるものである。この条件より外れると、通常撮影と低照度撮影の切り換えによる結像位置の変動が大きくなり、そのための調整手段が必要となることと赤外線カットフィルタ5の移動機構が大型化することとによって、撮像レンズ1の小型化及び軽量化が妨げられる。また、上記条件より外れると、通常撮影と低照度撮影の切り換えによるワイド端での像面湾曲の変動が著しくなる。
Conditional expression (1) determines the conditions necessary to achieve miniaturization and weight reduction while suppressing fluctuations in the imaging position due to switching between normal photographing and low illumination photographing. If this condition is not met, fluctuations in the imaging position due to switching between normal shooting and low-illuminance shooting will increase, and an adjustment means for this will be required, and the moving mechanism of the
図2は撮像ユニットの第2の実施の形態を示す概念図である。この第2の実施の形態にかかる撮像ユニット1Aにあっては、赤外線カットフィルタ5Aに最大入射角度を持って入射される光束7に対して該光束7の入射角度θが浅くなるように赤外線カットフィルタ5Aが湾曲していることを特徴とする。なお、図2ではレンズ系4を簡略表示してある。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the imaging unit. In the
具体的には、レンズの射出瞳と像面との間の距離をEXP、赤外線カットフィルタの像側の面の曲率半径をr1、赤外線カットフィルタの物体側の面の曲率半径をr2、光軸上における赤外線カットフィルタと像面との間の距離をDとして、次の条件式(2)及び(3)を満足する。 Specifically, the distance between the exit pupil of the lens and the image plane is EXP, the radius of curvature of the image side surface of the infrared cut filter is r1, the radius of curvature of the object side surface of the infrared cut filter is r2, the optical axis The following conditional expressions (2) and (3) are satisfied, where D is the distance between the infrared cut filter and the image plane.
(2)0.9<|r1/r2|<1.1
(3)0.8<|r1/r2|/(EXP−D)<1.2
すなわち、赤外線カットフィルタ5Aは、上記条件式(2)及び(3)を満足して、軸上光束から周辺光束に至る各光束の入射角度を浅くする(0に近付ける)方向に、シリンドリカル形状、球面、自由曲面等の曲面で湾曲している。これによって、光束の蒸着膜に対する入射角度を浅くして、赤外線カットフィルタ5Aの分光特性の入射角度依存性を最小限に抑えることが可能になる。そして、条件式(2)の条件から外れると、赤外線カットフィルタ5A自体がパワーを持つ(レンズ作用を有する)ことになり、所望の湾曲面を形成することが困難となる。また、条件式(3)の条件から外れると、分光特性の入射角度依存性により撮像手段3に達する光束の特性が像高によって著しく異なってしまい、必要とされる特性を満足することが困難になる。
(2) 0.9 <| r1 / r2 | <1.1
(3) 0.8 <| r1 / r2 | / (EXP-D) <1.2
That is, the
図3は図2で示した第2の実施の形態にかかる撮像ユニット1Aにおいて、撮像手段3によって反射された光束がゴースト光となることが防止される作用を示す。赤外線カットフィルタ5が平面である場合(図3(a)参照)、撮像手段3で反射された光束laが赤外線カットフィルタ5で反射されて、該光lgが再度撮像手段3に入射することによって、上記光lgがゴースト光となるが、上記撮像ユニット1Aにあっては、赤外線カットフィルタ5Aの像側の面が像側に凸に湾曲しているため、図3(b)に示すように、撮像手段3で反射されて赤外線カットフィルタ5Aに向かった光laは赤外線カットフィルタ5Aで撮像手段3の外側へと反射され(光線lng参照)、ゴースト光とはならない。
FIG. 3 shows an effect of preventing the light beam reflected by the imaging means 3 from becoming ghost light in the
図4は本発明における赤外線カットフィルタの第3の実施の形態を示す。この実施の形態にかかる赤外線カットフィルタ5Bは有機物質基板8の両面に1層以上からなる蒸着膜9、10が形成されている。蒸着膜9、10にはその内部に発生する応力により破線で示すように湾曲しようとする力が働く。そこで、上記湾曲しようとする力を物体側面と像側面とで均衡させることにより、赤外線カットフィルタ5Bに所望の曲率を持たせることができる。すなわち、物体側の面に形成する蒸着膜9の湾曲しようとする力を像側の物体側の面に形成する蒸着膜9の湾曲しようとする力より強くすれば、物体側に凹の曲率を持つことになり、そして、両者の力の差を大きくすれば湾曲を深くすることができ、逆に両者の力の差を小さくすれば湾曲を浅くすることができる。また、基板9の両面に蒸着膜9、10を形成して両方の蒸着膜9、10に発生する応力を所望の割合で均衡させることにより、温度による変形も最小限に抑えることが出来る。
FIG. 4 shows a third embodiment of an infrared cut filter according to the present invention. In the
図5及び図6は本発明における赤外線カットフィルタの第4の実施の形態を示すものである。この実施の形態にかかる赤外線カットフィルタ5Cは赤外線カット機能と共に光量調節機能を併せ持つことを特徴とする。
5 and 6 show a fourth embodiment of an infrared cut filter according to the present invention. The
図5から分かるように、赤外線カットフィルタ5Cは有機物質基板11の一方の面に赤外線カット膜12が蒸着され、基板11の他方の面に光量調整膜13が蒸着されている(図5(a)参照)。そして、図示したものにあっては、光量調整膜13は2層13a、13bが形成され、全体が、光量調整膜13がない部分14a、1層の光量調整膜13aがある部分14b、光量調整膜が2層13a、13b重なっている部分14cの3つの部分に区分されている(図5(b)参照)。なお、ここで1層、2層というのは実際の蒸着回数を示すものではなく、光量調整機能上の表現である。実際の光量調整膜の形成に当たっては、光量調整膜13a、13bがそれぞれ数層乃至数十層の蒸着によって形成されることもある。
As can be seen from FIG. 5, in the
上記赤外線カットフィルタ5Cは4段階に移動される。すなわち、光量調整膜13a、13b共に存在しない部分14aが光路上に位置した状態、光量調整膜13aのみがある部分14bが光路上に位置した状態、光量調整膜13a、13bが共にある部分14cが光路上に位置した状態及び赤外線カットフィルタ5cの全体が光路上から離脱した状態の4段階に移動される。そして、低照度撮影時には、赤外線カットフィルタ5Cを光路上から離脱させ、高照度撮影時には光束lhのように部分14cを透過させ、中間照度での撮影時には光束lm1又はlm2用に部分14bまた14aを透過させる(図6参照)。これにより、それぞれの光束状態に最適な撮影を行うことができると共に、赤外線カットフィルタの他に光量調整用のフィルタを別個に設ける必要が無くなり、部品点数の削減によるコストの低減及び小型、軽量化が可能になる。
The
図7は本発明撮像ユニットの第5の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、赤外線カットフィルタ5Dは紫外線カット機能を併せ持っていることを特徴とする。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the imaging unit of the present invention. In this embodiment, the
赤外線カットフィルタ5Dは、有機物質基板15の一方の面に赤外線カット膜16が蒸着され、他方の面に紫外線カット膜17が蒸着されて成る。従って、赤外線カットフィルタ5Dが光路上に挿入された状態で為される通常撮影時には、赤外線及び紫外線の透過率が制御され、理想的な光束が撮像手段に到達することになる。また、CCDやCMOS等の固体撮像素子を使用した場合、固体撮像素子の紫外線による劣化を抑制することができる。
The
ZEONR(日本化薬株式会社の商品の商品名)の名で知られているポリオレフィンを基板として、該基板の両面にほぼ等厚となるようにチタニウムとシリカの極薄膜を交互に45層(両面合わせて)を蒸着積層して総厚みを50μmとした赤外線カットフィルタを作成した。 Using polyolefin known as ZEONR (product name of Nippon Kayaku Co., Ltd.) as a substrate, 45 layers of ultrathin titanium and silica layers (both sides) so that both sides of the substrate are approximately the same thickness And an infrared cut filter having a total thickness of 50 μm.
上記赤外線カットフィルタについて25℃環境下で昼光の透過テストを行った結果を図8に示す。図8で分かるように赤外光線が極めて良好にカットされている。 FIG. 8 shows the result of a daylight transmission test performed on the infrared cut filter in a 25 ° C. environment. As can be seen in FIG. 8, the infrared rays are cut very well.
また、上記赤外線カットフィルタは、温度25℃環境下での可視光長波長側の50%波長値をλL、環境温度の変化量をΔT、環境温度変化後の可視光長波長側の50%波長値をλCとした場合(|λC−λL|)/ΔT≦0.07の条件を満足するものであり、これを25℃環境下、−30℃環境下及び45℃環境下で昼光の透過テストを行った結果を図9に示す。図9で分かるように、温度変化に対する赤外線カット率の変動が極めて少なく、広範な温度環境下において十分に機能することが明らかである。なお、上記条件より外れた場合は、温度変化により画像の色が変化をしてしまい被写体との色の差異が大きくなり、良好な画質を得ることが困難である。 The infrared cut filter has a wavelength of 50% on the long wavelength side of visible light at a temperature of 25 ° C., λL, an amount of change in environmental temperature of ΔT, and a wavelength of 50% on the long wavelength side of visible light after the environmental temperature changes. When the value is λC, the condition of (| λC−λL |) /ΔT≦0.07 is satisfied, and this is transmitted in daylight in an environment of 25 ° C., −30 ° C. and 45 ° C. The result of the test is shown in FIG. As can be seen from FIG. 9, it is clear that the variation of the infrared ray cut rate with respect to the temperature change is extremely small, and it functions sufficiently in a wide temperature environment. If the above condition is not satisfied, the color of the image changes due to a temperature change, the color difference from the subject increases, and it is difficult to obtain good image quality.
図10及び図11に本発明撮像装置の実施の形態を示す。なお、図示した実施の形態は本発明撮像装置をビデオカメラに適用したものである。 10 and 11 show an embodiment of the imaging apparatus of the present invention. In the illustrated embodiment, the imaging apparatus of the present invention is applied to a video camera.
図10によって説明すると、ビデオカメラ20の外筐21の前端から撮像レンズ22の一部が突出され、外筐21の上面にはEVF(エレクトリックビューファインダー)が角度変更自在に設けられている。外筐21の側面にはテープカセット装着部23が設けられており、図示しないテープカセットが着脱されるようになっている。さらに、外筐21の側面の前端寄りの位置には切替スイッチ24が設けられており、該切替スイッチ24の操作によって通常撮影と低照度撮影が切り換えられるようになっている。さらに、外筐21の前面には赤外線ライト25が配置されている。外筐21の外面には上記したものの他、録画スイッチ、各種設定スイッチ、バッテリー装着部等が設けられているが、図示及び説明を省略する。
Referring to FIG. 10, a part of the
図11で分かるように、外筐21内においては、鏡筒21aに支持されたレンズ系21bと共に撮像レンズ21を構成する赤外線カットフィルタ21cが撮像手段(ここでは赤外線に対して感度を有するCCDが使用されている)26とレンズ系21bとの間で光路上に出し入れ可能に配置されている。上記赤外線カットフィルタ21cは移動可能に設けられた保持枠27に支持されており、該保持枠27が上記切替スイッチ24の操作で移動することによって赤外線カットフィルタ21cが撮像レンズ21の光路上に挿入されたり(図11(b)参照)、撮像レンズ21の光路上から離脱されたり(図11(a)参照)する。上記赤外線ライト25はバッテリー28に保護回路29を介して接続されており、上記切替スイッチ24が赤外線ライト25への電源供給の切替も行うようになっている。
As can be seen from FIG. 11, in the
そこで、例えば、夜間における撮影等の低照度撮影時には、切替スイッチ24を操作して、図11(a)に示すように、赤外線カットフィルタ21cを撮影レンズ21の光路上から離脱させ、且つ、赤外線ライト25を点灯する。これによって、被写体で反射した赤外線ライト25の赤外光線がレンズ系21bで制御されて直接撮像手段(CCD)26に到達し、撮像手段26において赤外線による像が形成される。また、昼光による撮影等通常撮影時には、切替スイッチ24を操作して、図11(b)に示すように、赤外線カットフィルタ21cを撮像レンズ21の光路上に挿入すると共に赤外線ライト25での通電を遮断する。これによって、被写体によって反射された昼光等がレンズ系21b及び赤外線カットフィルタ21cを介して撮像手段26に到達する。従って、撮像手段26に到達する光には赤外線が含まれていないので、撮像手段26が赤外線に対して感度を有していても、撮像手段26において赤外線による像が形成されることはない。そして、低照度撮影時及び通常撮影時のいずれにおいても、撮像手段26に形成された像はテープカセットのテープあるいは別の記録手段に記録される。
Therefore, for example, when shooting at low illuminance such as shooting at night, the
なお、上記実施の形態では、撮像装置としてビデオカメラを示したが、本発明における撮像装置がビデオカメラに限定されることを意味するものではない。例えば、デジタルスチルカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)や携帯電話等の携帯型機器に内蔵されるカメラ等、種々の形態で実施可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれるものである。 In the above embodiment, a video camera is shown as the imaging device. However, the imaging device in the present invention is not limited to the video camera. For example, the present invention can be implemented in various forms such as a digital still camera, a PDA (Personal Digital Assistance), a camera built in a portable device such as a cellular phone, and the like, and these are also included in the technical scope of the present invention. .
その他、上記した各実施の形態において示した各部の形状及び構造は、いずれも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。 In addition, the shape and structure of each part shown in each of the above-described embodiments are merely examples of implementations in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is limited by these. It should not be interpreted in a general way.
夜間などの低照度下における撮影と昼光による撮影等通常の撮影とを選択的に行う撮像装置に適用して好適である。 It is suitable for application to an imaging apparatus that selectively performs shooting under low illuminance such as at night and normal shooting such as shooting under daylight.
1…撮像ユニット、2…撮像レンズ、3…撮像手段、4…レンズ系、5…赤外線カットフィルタ、1A…撮像ユニット、2A…撮像レンズ、5A…赤外線カットフィルタ、5B…赤外線カットフィルタ、8…有機物質基板、9…蒸着膜、10…蒸着膜、5C…赤外線カットフィルタ、11…有機物質基板、12…赤外線カット膜(蒸着膜)、1D…撮像ユニット、2D…撮像レンズ、5D…赤外線カットフィルタ、15…有機物質基板、16…赤外線カット膜(蒸着膜)、17…紫外線カット膜、20…ビデオカメラ(撮像装置)、21…撮像レンズ、21b…レンズ系、21c…赤外線カットフィルタ、26…撮像手段
DESCRIPTION OF
Claims (48)
上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、
上記有機物質基板及び蒸着膜が下記条件式(1)を満足する
ことを特徴とする撮像レンズ。
(1)d×(n−1)<0.15
但し、
d:赤外線カットフィルタの厚さ
n:有機物質基板のd線での屈折率
とする。 In an imaging lens that can selectively perform low-light shooting and normal shooting by putting an infrared cut filter in and out of the optical path,
The infrared cut filter is formed by applying a vapor deposition film having an effect of cutting infrared rays to an organic material substrate,
The imaging lens, wherein the organic material substrate and the vapor deposition film satisfy the following conditional expression (1).
(1) d × (n−1) <0.15
However,
d: Thickness of the infrared cut filter n: Refractive index at d line of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
(2)0.9<|r1/r2|<1.1
(3)0.8<|r1/r2|/(EXP−D)<1.2
但し、
r1:赤外線カットフィルタの像側の面の曲率半径
r2:赤外線カットフィルタの物体側の面の曲率半径
EXP:射出瞳と像面との間の距離
D:光軸上における赤外線カットフィルタと像面との間の距離
とする。 The imaging lens according to claim 1, wherein the infrared cut filter is curved so as to satisfy the following conditional expressions (2) and (3).
(2) 0.9 <| r1 / r2 | <1.1
(3) 0.8 <| r1 / r2 | / (EXP-D) <1.2
However,
r1: radius of curvature of image side surface of infrared cut filter r2: radius of curvature of object side surface of infrared cut filter EXP: distance between exit pupil and image plane D: infrared cut filter and image plane on optical axis The distance between
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 1, wherein the infrared cut filter is provided with one or more deposited films on both surfaces of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 2, wherein the infrared cut filter is provided with one or more deposited films on both surfaces of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 1, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 2, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 3, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 4, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 1, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 2, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 3, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 4, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 5, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項6に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 6, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項7に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 7, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像レンズ。 The imaging lens according to claim 8, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、
上記有機物質基板及び蒸着膜が下記条件式(1)を満足する
ことを特徴とする撮像ユニット。
(1)d×(n−1)<0.15
但し、
d:赤外線カットフィルタの厚さ
n:有機物質基板のd線での屈折率
とする。 An imaging unit comprising an imaging lens capable of selectively performing low-illuminance photography and normal photography by inserting and removing an infrared cut filter in the optical path, and an imaging means for imaging an optical image formed by the imaging lens Because
The infrared cut filter is formed by applying a vapor deposition film having an effect of cutting infrared rays to an organic material substrate,
The organic substance substrate and the vapor deposition film satisfy the following conditional expression (1).
(1) d × (n−1) <0.15
However,
d: Thickness of the infrared cut filter n: Refractive index at d line of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項17に記載の撮像ユニット。
(2)0.9<|r1/r2|<1.1
(3)0.8<|r1/r2|/(EXP−D)<1.2
但し、
r1:赤外線カットフィルタの像側の面の曲率半径
r2:赤外線カットフィルタの物体側の面の曲率半径
EXP:射出瞳と像面との間の距離
D:光軸上における赤外線カットフィルタと像面との間の距離
とする。 The imaging unit according to claim 17, wherein the infrared cut filter is curved so as to satisfy the following conditional expressions (2) and (3).
(2) 0.9 <| r1 / r2 | <1.1
(3) 0.8 <| r1 / r2 | / (EXP-D) <1.2
However,
r1: radius of curvature of image side surface of infrared cut filter r2: radius of curvature of object side surface of infrared cut filter EXP: distance between exit pupil and image plane D: infrared cut filter and image plane on optical axis The distance between
ことを特徴とする請求項17に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 17, wherein the infrared cut filter is formed by providing one or more deposited films on both surfaces of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項18に記載の撮像ユニット。 19. The imaging unit according to claim 18, wherein the infrared cut filter is provided with one or more deposited films on both surfaces of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項17に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 17, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項18に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 18, wherein the infrared cut filter has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項19に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 19, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項20に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 20, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項17に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 17, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項18に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 18, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項19に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 19, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項20に記載の撮像ユニット。 21. The imaging unit according to claim 20, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項21に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 21, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項22に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 22, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項23に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 23, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項24に記載の撮像ユニット。 The imaging unit according to claim 24, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
上記赤外線カットフィルタが、赤外光線をカットする効果を有する蒸着膜を有機物質基板に付与して形成され、
上記有機物質基板及び蒸着膜が下記条件式(1)を満足する
ことを特徴とする撮像装置。
(1)d×(n−1)<0.15
但し、
d:赤外線カットフィルタの厚さ
n:有機物質基板のd線での屈折率
とする。 An imaging lens capable of selectively performing low-illuminance shooting and normal shooting by inserting / removing an infrared cut filter into / from the optical path, an imaging unit for imaging an optical image formed by the imaging lens, and the imaging unit An image pickup apparatus comprising a recording means for recording a picked-up image,
The infrared cut filter is formed by applying a vapor deposition film having an effect of cutting infrared rays to an organic material substrate,
The imaging apparatus, wherein the organic material substrate and the vapor deposition film satisfy the following conditional expression (1).
(1) d × (n−1) <0.15
However,
d: Thickness of the infrared cut filter n: Refractive index at d line of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項33に記載の撮像装置。
(2)0.9<|r1/r2|<1.1
(3)0.8<|r1/r2|/(EXP−D)<1.2
但し、
r1:赤外線カットフィルタの像側の面の曲率半径
r2:赤外線カットフィルタの物体側の面の曲率半径
EXP:射出瞳と像面との間の距離
D:光軸上における赤外線カットフィルタと像面との間の距離
とする。 The imaging device according to claim 33, wherein the infrared cut filter is curved so as to satisfy the following conditional expressions (2) and (3).
(2) 0.9 <| r1 / r2 | <1.1
(3) 0.8 <| r1 / r2 | / (EXP-D) <1.2
However,
r1: radius of curvature of image side surface of infrared cut filter r2: radius of curvature of object side surface of infrared cut filter EXP: distance between exit pupil and image plane D: infrared cut filter and image plane on optical axis The distance between
ことを特徴とする請求項33に記載の撮像装置。 34. The imaging apparatus according to claim 33, wherein the infrared cut filter is provided with one or more deposited films on both surfaces of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項34に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 34, wherein the infrared cut filter is provided with one or more deposited films on both surfaces of the organic material substrate.
ことを特徴とする請求項33に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 33, wherein the infrared cut filter has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項34に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 34, wherein the infrared cut filter has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項35に記載の撮像装置。 36. The imaging apparatus according to claim 35, wherein the infrared cut filter also has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項36に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 36, wherein the infrared cut filter has a function of a light amount adjustment filter.
ことを特徴とする請求項33に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 33, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項34に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 34, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項35に記載の撮像装置。 36. The imaging device according to claim 35, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項36に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 36, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項37に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 37, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項38に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 38, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項39に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 39, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
ことを特徴とする請求項40に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 40, wherein an ultraviolet cut film is deposited on the infrared cut filter.
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