JP2010231051A - Filter holding mechanism, lens apparatus, and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光学性能を調整する光学フィルターを備えたフィルター保持機構、レンズ装置および撮像装置に関する。 The present invention relates to a filter holding mechanism, a lens device, and an imaging device that include an optical filter that adjusts optical performance.
近年、デジタルカメラなどの撮像装置において、より一層の小型化とともに高倍率化が要求されている。この要求に応えるために、撮像装置に搭載する小型で高変倍が可能なレンズ装置が求められている。撮像装置本体内には、撮像用の光電変換素子すなわち撮像素子が配置されている。撮像素子は、レンズ装置を介して入射した外光を受光し、光電変換して、入射光量に応じた電気信号を出力する。 In recent years, imaging devices such as digital cameras have been required to have higher magnification as well as further miniaturization. In order to meet this demand, there is a demand for a lens device that can be mounted on an image pickup apparatus and that is capable of high magnification. An imaging photoelectric conversion element, that is, an imaging element is arranged in the imaging apparatus main body. The image sensor receives external light incident through the lens device, performs photoelectric conversion, and outputs an electrical signal corresponding to the amount of incident light.
撮像素子は、具体的には、たとえばCCDイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子によって実現される。これらの撮像素子は、紫外光から可視光を含み近赤外光までの広い範囲の波長を受光するため、色収差が生じる。 Specifically, the imaging device is realized by a solid-state imaging device such as a CCD image sensor (Charge Coupled Device Image Sensor) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. Since these imaging elements receive a wide range of wavelengths from ultraviolet light to visible light including near infrared light, chromatic aberration occurs.
ここで、可視光の波長範囲を、たとえば400nm以上700nm未満と定義する。その理由は、写真レンズでは、人間の目の感度から可視光の波長範囲を、たとえば360nm以上700nm未満とすることが一般的であるが、CCDイメージセンサなどの電子記録媒体においては、波長が360nm以上400nm未満の光の感度が低いためである。また、近赤外光の波長範囲を、たとえば700nm以上1100nm未満と定義する。その理由は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの感度の上限が、波長が1100nmの光まで撮像可能であるためである。なお、可視光または近赤外光の波長範囲は、これに限ることなく、レンズの種類や使用目的によって種々変更可能である。 Here, the wavelength range of visible light is defined as 400 nm or more and less than 700 nm, for example. The reason is that in a photographic lens, the wavelength range of visible light is generally set to, for example, not less than 360 nm and less than 700 nm because of the sensitivity of the human eye, but in an electronic recording medium such as a CCD image sensor, the wavelength is 360 nm. This is because the sensitivity of light of less than 400 nm is low. Moreover, the wavelength range of near infrared light is defined as 700 nm or more and less than 1100 nm, for example. This is because the upper limit of sensitivity of a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like can pick up an image up to light having a wavelength of 1100 nm. The wavelength range of visible light or near-infrared light is not limited to this, and can be variously changed depending on the type of lens and the purpose of use.
図12は、可視光の色収差の補正について示す説明図である。また、図13は、可視光から近赤外光までの色収差について示す説明図である。図12に示すように、可視光(たとえば、波長が400nm以上700nm未満の光)の色収差を補正しても、図13に示すように、近赤外光(たとえば、波長が700nm以上1100nm未満の光)の色収差までは補正しきれない。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing correction of chromatic aberration of visible light. FIG. 13 is an explanatory diagram showing chromatic aberration from visible light to near infrared light. As shown in FIG. 12, even if the chromatic aberration of visible light (for example, light having a wavelength of 400 nm or more and less than 700 nm) is corrected, as shown in FIG. 13, near infrared light (for example, having a wavelength of 700 nm or more and less than 1100 nm). Even light (chromatic) chromatic aberration cannot be corrected.
このような問題を解決するため、可視光域カットフィルターと近赤外光域カットフィルター(IRカットフィルター)をレンズ系の光路内で出し入れして、可視光または近赤外光のみを撮像する撮像装置及びレンズ装置が提案されている(たとえば、下記特許文献1参照。)。 In order to solve such problems, the visible light region cut filter and the near infrared light region cut filter (IR cut filter) are taken in and out of the optical path of the lens system to capture only visible light or near infrared light. An apparatus and a lens apparatus have been proposed (for example, see Patent Document 1 below).
図14は、IRカットフィルターを挿入した場合の色収差の補正について示す説明図である。IRカットフィルターは、可視光を透過し近赤外光を吸収する。したがって、図14に示すように、明るい被写体に対しては、IRカットフィルターをレンズの光路内に挿入して可視光のみを受光するため、撮像素子の受光する波長の範囲が狭くなり、小型化を保ったまま色収差の補正を行うことができる。 FIG. 14 is an explanatory diagram showing correction of chromatic aberration when an IR cut filter is inserted. The IR cut filter transmits visible light and absorbs near infrared light. Therefore, as shown in FIG. 14, for a bright subject, an IR cut filter is inserted into the optical path of the lens to receive only visible light, so the wavelength range received by the image sensor is narrowed and the size is reduced. It is possible to correct chromatic aberration while maintaining the above.
また、図15は、近赤外投光器によって近赤外光を投光した場合の色収差について示す説明図である。可視光域カットフィルターは、赤外光を透過し可視光を吸収する。したがって、図15に示すように、IRカットフィルターをはずし、可視光カットフィルターを挿入した場合、近赤外光を被写体に投光して撮影するため、可視光のピント位置と近赤外光のピント位置が多少ずれていても投光している光の像にピントを合わせなおすことが出来る。したがって、図12に示すように可視光の色収差が補正されていれば、図13に示すように近赤外光までの色収差が補正されていなくても、図15に示すように、近赤外光投光器によって近赤外光を投光する場合、解像に大きな問題は起こらなかった。 FIG. 15 is an explanatory diagram showing chromatic aberration when near-infrared light is projected by a near-infrared projector. The visible light region cut filter transmits infrared light and absorbs visible light. Therefore, as shown in FIG. 15, when the IR cut filter is removed and the visible light cut filter is inserted, the near infrared light is projected onto the subject to shoot, so the focus position of the visible light and the near infrared light Even if the focus position is slightly deviated, it is possible to refocus the projected light image. Therefore, if the chromatic aberration of visible light is corrected as shown in FIG. 12, even if the chromatic aberration up to near infrared light is not corrected as shown in FIG. 13, as shown in FIG. When projecting near-infrared light with a light projector, no major problem occurred in resolution.
しかしながら、時間帯によって明るい被写体と、暗い被写体と、を1台の撮像装置で撮像する監視用途に使用されるカメラにおいては、可視光から近赤外光までの光を出来るだけ取り込んで、監視の死角をなくすことが求められている。このため、上述した特許文献1のように、可視光カットフィルターとIRカットフィルターを切り替える方式では、IRカットフィルターに切り替えた場合に、近赤外光があっても可視光がなければ被写体を撮影することが出来ないし、逆に、可視光カットフィルターに切り替えた場合は、可視光があっても近赤外光が無ければ被写体を撮影することができないという問題がある。 However, in a camera used for monitoring that images a bright subject and a dark subject with a single imaging device depending on the time zone, light from visible light to near infrared light is captured as much as possible. There is a need to eliminate blind spots. For this reason, in the method of switching between the visible light cut filter and the IR cut filter as in Patent Document 1 described above, the subject is photographed when there is no visible light even when there is near infrared light when switched to the IR cut filter. On the other hand, when switching to the visible light cut filter, there is a problem that even if there is visible light, the subject cannot be photographed without near infrared light.
このような問題を解決するため、近年では、暗い被写体に投光しないで、撮像素子への入射光量を増やす目的でIRカットフィルターをはずし、可視光カットフィルターを挿入せずに、可視光から近赤外光までを撮影する場合が多くなってきた。このため、可視光カットフィルターもIRカットフィルターもレンズ系の光路内に挿入せずに、可視光から近赤外光までのどの光で照明された被写体に対しても、色収差によって解像力が低下することなく撮像することが求められている。 In order to solve such problems, in recent years, the IR cut filter has been removed for the purpose of increasing the amount of light incident on the image sensor without projecting on a dark subject, and the visible light has not been inserted. There are many cases of photographing up to infrared light. For this reason, the resolution of a subject illuminated with any light from visible light to near-infrared light is reduced by chromatic aberration without inserting a visible light cut filter or an IR cut filter into the optical path of the lens system. There is a demand for imaging without any problems.
しかしながら、可視光から近赤外光までの混合光による像を結像することになるので、図12に示すように、可視光の色収差が補正されていても、図13に示すように可視光から近赤外光までの色収差が補正されていないと、大きくボケた像になってしまう。このため、分散の小さな硝子で形成されたレンズを用いることが考えられるが、分散の小さな硝子は高価であるため、コストが高くなるという問題がある。また、分散の小さな硝子は屈折率が低いので、レンズの曲率が強くなるために収差が発生して、この収差を補正するために、レンズが大型化してしまうという問題がある。 However, since an image of mixed light from visible light to near-infrared light is formed, even if the chromatic aberration of visible light is corrected as shown in FIG. 12, visible light as shown in FIG. If the chromatic aberration from to near infrared light is not corrected, the image will be greatly blurred. For this reason, it is conceivable to use a lens formed of a glass having a small dispersion. However, since a glass having a small dispersion is expensive, there is a problem that the cost is increased. Further, since the glass with small dispersion has a low refractive index, there is a problem that aberration occurs because the curvature of the lens becomes strong, and the lens becomes large in order to correct this aberration.
特に、高変倍のレンズ装置の場合は、可視光の範囲だけでも、ワイド端からテレ端までの全ズーム域において色収差を補正することが難しいのにも関わらず、可視光から近赤外光までの色収差を補正することは、小型化を保ったままでは困難である。このように、時間帯によって明るい被写体と、暗い被写体と、を1台の撮像装置で撮像する監視用途に使用されるカメラにおいては、小型化・高性能化・低コスト化を両立させることは難しいという問題がある。 In particular, in the case of a high-magnification lens device, visible light to near-infrared light is difficult even though it is difficult to correct chromatic aberration in the entire zoom range from the wide end to the tele end only in the visible light range. It is difficult to correct the chromatic aberration up to the above while keeping downsizing. As described above, it is difficult to achieve both downsizing, high performance, and low cost in a camera used for monitoring purposes in which a single imaging device captures a bright subject and a dark subject depending on the time of day. There is a problem.
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、可視光から近赤外光までの波長範囲を撮像することができ、かつ色収差によるボケを低減することができるフィルター保持機構、レンズ装置および撮像装置を提供することを目的とする。 In order to eliminate the above-described problems caused by the prior art, the present invention can capture a wavelength range from visible light to near infrared light, and can reduce blur caused by chromatic aberration and a lens device. It is another object of the present invention to provide an imaging device.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかるフィルター保持機構は、可視光から近赤外光までの波長域の中の一部の波長を遮断し、かつ可視光の少なくとも一部の波長ならびに近赤外光の少なくとも一部の波長を透過させる第1の光学フィルターと、前記第1の光学フィルターを光路上に保持する保持部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the filter holding mechanism according to the invention of claim 1 blocks some wavelengths in the wavelength range from visible light to near-infrared light, and visible light. A first optical filter that transmits at least a part of the wavelength and at least a part of the near-infrared light, and a holding unit that holds the first optical filter on the optical path. To do.
この請求項1の発明によれば、可視光から近赤外光までの波長範囲の一部を遮断するのみであるため、可視光または近赤外光のどちらの光が入射されても撮像することができ、かつ使用波長範囲が可視光から近赤外光の全ての波長範囲より狭いため、色収差によるボケを抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, since only a part of the wavelength range from visible light to near infrared light is blocked, an image is picked up regardless of whether light of visible light or near infrared light is incident. Since the usable wavelength range is narrower than the entire wavelength range from visible light to near infrared light, blur due to chromatic aberration can be suppressed.
また、請求項2の発明にかかるフィルター保持機構は、請求項1に記載の発明において、前記第1の光学フィルターと、近赤外光を遮断する第2の光学フィルターと、を切り替える切替部をさらに備えたことを特徴とする。 A filter holding mechanism according to a second aspect of the present invention is the filter holding mechanism according to the first aspect, further comprising a switching unit that switches between the first optical filter and a second optical filter that blocks near-infrared light. It is further provided with a feature.
この請求項2の発明によれば、明るい被写体を撮影する場合は、近赤外光を遮断するIRカットフィルターを用いることで鮮明なカラー画像を撮像することができる。さらに、暗い被写体を撮影する場合は、可視光領域でも近赤外領域でも撮像することができる。 According to the second aspect of the present invention, when shooting a bright subject, a clear color image can be captured by using an IR cut filter that blocks near-infrared light. Furthermore, when photographing a dark subject, it is possible to capture images in both the visible light region and the near infrared region.
また、請求項3の発明にかかるフィルター保持機構は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1の光学フィルターは、可視光の短波長側の一部の波長を遮断することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the filter holding mechanism according to the first or second aspect, wherein the first optical filter blocks a part of wavelengths on the short wavelength side of visible light. And
この請求項3の発明によれば、可視光の長波長側の一部と近赤外光に使用波長範囲を狭めることができるので、色収差によるボケを低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the usable wavelength range can be narrowed to a part of the long wavelength side of visible light and near infrared light, blur due to chromatic aberration can be reduced.
また、請求項4の発明にかかるフィルター保持機構は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1の光学フィルターは、近赤外光の長波長側の一部の波長を遮断することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the filter holding mechanism according to the first or second aspect, wherein the first optical filter blocks some wavelengths on the long wavelength side of near infrared light. It is characterized by.
この請求項4の発明によれば、可視光と近赤外光の短波長側の一部に使用波長範囲を狭めることができるので、色収差によるボケを低減することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the usable wavelength range can be narrowed to a part of the short wavelength side of visible light and near infrared light, blur due to chromatic aberration can be reduced.
また、請求項5の発明にかかるフィルター保持機構は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1の光学フィルターは、可視光の短波長側の一部の波長および近赤外光の長波長側の一部の波長を遮断することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the filter holding mechanism according to the first or second aspect of the present invention, wherein the first optical filter has a wavelength of a short wavelength side of visible light and near infrared light. It is characterized by blocking some wavelengths on the long wavelength side.
この請求項5の発明によれば、可視光の長波長側の一部と近赤外光の短波長側の一部に使用波長範囲を狭めることができるので、色収差によるボケをより低減することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the usable wavelength range can be narrowed to a part on the long wavelength side of the visible light and a part on the short wavelength side of the near-infrared light, so that the blur due to chromatic aberration is further reduced. Can do.
また、請求項6の発明にかかるフィルター保持機構は、請求項2に記載の発明において、前記切替部は、前記第1の光学フィルターとして、可視光の短波長側の一部の波長を遮断する光学フィルター、近赤外光の長波長側の一部の波長を遮断する光学フィルターまたは可視光の短波長側の一部の波長および近赤外光の長波長側の一部の波長を遮断する光学フィルターのいずれか一つと、前記第2の光学フィルターと、を切り替えることを特徴とする。 The filter holding mechanism according to a sixth aspect of the present invention is the filter holding mechanism according to the second aspect, wherein the switching unit blocks a part of wavelengths on the short wavelength side of visible light as the first optical filter. An optical filter, an optical filter that blocks some wavelengths on the long wavelength side of near infrared light, or a part of wavelengths on the short wavelength side of visible light and a part of wavelengths on the long wavelength side of near infrared light Any one of the optical filters and the second optical filter are switched.
この請求項6の発明によれば、色収差や使用目的の異なるレンズ装置を用いる場合でも、可視光または近赤外光のどちらの光が入射されても撮像することができ、かつ色収差によるボケを低減することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, even when using a lens apparatus having different chromatic aberration or purpose of use, it is possible to take an image regardless of whether visible light or near-infrared light is incident, and blur due to chromatic aberration is eliminated. Can be reduced.
また、請求項7の発明にかかるレンズ装置は、請求項1〜6に記載の、光学フィルターを有するフィルター保持機構と、外光を前記光学フィルターに入射させる複数のレンズと、を備え、前記フィルター保持機構は、前記レンズの物体側、前記レンズの間または前記レンズの後ろ側のいずれか一つに配置されたことを特徴とする。 A lens device according to a seventh aspect of the present invention includes the filter holding mechanism having an optical filter according to any one of the first to sixth aspects, and a plurality of lenses that allow external light to enter the optical filter. The holding mechanism is arranged on any one of the object side of the lens, between the lenses, or on the rear side of the lens.
この請求項7の発明によれば、可視光から近赤外光までの波長範囲の一部を遮断するのみであるため、可視光または近赤外光のどちらの光が入射されても撮像することができ、かつ使用波長範囲が可視光から近赤外光の全ての波長範囲より狭いため、色収差によるボケを抑えることができる。さらに、高い光学性能を備え、光変倍が可能な小型のレンズ装置にも、簡単に、安い製造コストで適用することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since only a part of the wavelength range from visible light to near-infrared light is cut off, imaging is performed regardless of whether visible light or near-infrared light is incident. Since the usable wavelength range is narrower than the entire wavelength range from visible light to near infrared light, blur due to chromatic aberration can be suppressed. Furthermore, it can be easily applied to a small lens device having high optical performance and capable of optical zooming at a low manufacturing cost.
また、請求項8の発明にかかる撮像装置は、請求項1〜6に記載の、光学フィルターを有するフィルター保持機構と、撮像用の光電変換素子と、外光を前記光学フィルターを介して前記光電変換素子に入射させる複数のレンズを有するレンズ装置と、を備えたことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the filter holding mechanism having an optical filter, a photoelectric conversion element for imaging, and external light is passed through the optical filter. And a lens device having a plurality of lenses to be incident on the conversion element.
この請求項8の発明によれば、可視光から近赤外光までの波長範囲の一部を遮断するのみであるため、可視光または近赤外光のどちらの光が入射されても撮像することができ、かつ使用波長範囲が可視光から近赤外光の全ての波長範囲より狭いため、色収差によるボケを抑えることができる。さらに、高い光学性能を備え、光変倍が可能な小型のレンズ装置を備えた撮像装置にも、簡単に、安い製造コストで適用することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since only a part of the wavelength range from visible light to near infrared light is cut off, imaging is performed regardless of whether visible light or near infrared light is incident. Since the usable wavelength range is narrower than the entire wavelength range from visible light to near infrared light, blur due to chromatic aberration can be suppressed. Furthermore, it can be easily applied to an image pickup apparatus having a small lens device having high optical performance and capable of optical zooming at a low manufacturing cost.
本発明にかかるフィルター保持機構、レンズ装置および撮像装置によれば、可視光から近赤外光までの波長範囲を撮像することができ、かつ色収差によるボケを低減することができるという効果を奏する。さらに、高い光学性能を備え、光変倍が可能な小型のレンズ装置にも、簡単に、安い製造コストで適用することができるという効果を奏する。 According to the filter holding mechanism, the lens device, and the imaging device according to the present invention, it is possible to take an image of a wavelength range from visible light to near infrared light, and to reduce blur due to chromatic aberration. Furthermore, the present invention has an effect that it can be easily applied to a small lens device having high optical performance and capable of optical zooming at a low manufacturing cost.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるフィルター保持機構、レンズ装置および撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a filter holding mechanism, a lens device, and an imaging device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
(撮像装置の構成について)
まず、この発明の実施の形態1にかかる撮像装置の構成について説明する。図1〜図3は、実施の形態1にかかる撮像装置の構成について示す説明図である。図1〜図3に示すように、撮像装置100は、レンズ装置110と、撮像装置本体120とを備えている。撮像装置本体120には、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの撮像素子121が備えられており、レンズ装置110によって外光が入射される。
(Embodiment 1)
(About the configuration of the imaging device)
First, the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. 1 to 3 are explanatory diagrams illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. As illustrated in FIGS. 1 to 3, the
また、レンズ装置110は、第1の光学フィルター132と、第2の光学フィルター131と、を切り替える切替装置130を備えている。切替装置130は、第1の光学フィルター132または第2の光学フィルター131のいずれか一つを光路111上に保持する。第2の光学フィルター131は、可視光を透過し近赤外光を遮断するIRカットフィルター等である(以下、第2の光学フィルターをIRカットフィルターとする)。具体的には、たとえばIRカットフィルター131は、波長が700nm以上の光を遮断する。また、第1の光学フィルター132は、詳細は後述するが、可視光から近赤外光(たとえば、波長が400nm以上1100nm以下)までの波長域の中の一部の波長を遮断し、かつ可視光の少なくとも一部の波長ならびに近赤外光の少なくとも一部の波長を透過させる。切替装置130は、レンズ装置110の物体側に配置されてもよいし(図1)、レンズ装置110の光学系の中に配置されてもよいし(図2)、レンズ装置110の光学系の後ろに配置されていてもよい(図3)。
The
このように、レンズ装置110を透過した外光は、光路111上に保持されたIRカットフィルター131または第1の光学フィルター132を介して撮像素子121に受光される。このため、撮像素子121においては、IRカットフィルター131または第1の光学フィルター132によって一部の波長が遮断された外光が入射される。
Thus, the external light transmitted through the
(撮像装置の他の構成について)
つぎに、実施の形態1にかかる撮像装置の他の構成について説明する。図4は、実施の形態1にかかる撮像装置の他の構成について示す説明図である。図4に示すように、切替装置130は、光路111上、かつ撮像素子121の前であれば、撮像装置本体120内に配置されていてもよい。
(Other configurations of the imaging device)
Next, another configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram of another configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the
(第1の光学フィルターの特性について)
つぎに、実施の形態1にかかる第1の光学フィルター132の特性について説明する。図5は、実施の形態1にかかる第1の光学フィルターの特性について示す特性図である。図5においては、縦軸は透過率であり、横軸は波長である。図5に示すように、第1の光学フィルター132は、可視光の短波長側の光を遮断する。第1の光学フィルター132は、具体的には、たとえば波長が450nm以上650nm以下の光のうちの任意の波長未満の光を遮断する。
(About the characteristics of the first optical filter)
Next, characteristics of the first
その理由は、可視光の波長の範囲を、たとえば400nm以上700nm未満とした場合、色収差の発生が比較的小さいレンズでは、波長が450nm以下の光を遮断することで画像の劣化を防止することが出来るからである。また、色収差の発生が比較的大きいレンズでは、可視光を撮像可能な最短の波長、たとえば、波長が650nm以下の光までを遮断することにより、可視光と近赤外光の混合光で撮像した画像の劣化を低減することができるからである。さらに、波長が650nmより大きい波長の光を遮断すると、可視光の範囲の全てを遮断することとほとんど変わらない為、可視光が入射されても撮像できなくなってしまうからである。 The reason for this is that when the visible light wavelength range is 400 nm or more and less than 700 nm, for lenses with relatively small chromatic aberration, light with a wavelength of 450 nm or less is blocked to prevent image degradation. Because you can. In addition, in a lens having a relatively large amount of chromatic aberration, imaging is performed with a mixture of visible light and near-infrared light by blocking the shortest wavelength at which visible light can be imaged, for example, light having a wavelength of 650 nm or less. This is because image degradation can be reduced. Furthermore, blocking light having a wavelength greater than 650 nm is almost the same as blocking all of the visible light range, so that imaging cannot be performed even when visible light is incident.
図6は、実施の形態1にかかる第1の光学フィルターを透過した外光の像面上での軸上スポット像について示す説明図である。図6においては、波長が550nm未満の光を遮断する第1の光学フィルター132を挿入した場合について説明する。図6には、第1の光学フィルター132を透過し像面に入射される光のうち、可視光の短波長側の最短波長(たとえば、550nm)、可視光と近赤外光との境界の波長(たとえば、700nm)、近赤外光の長波長側の最長波長(たとえば、1100nm)の光の軸上スポット像を示している。図6に示すように、図13において像面に入射される光のうちの、可視光の短波長側の最短波長(たとえば、400nm)、可視光と近赤外光との境界の波長(たとえば、700nm)、近赤外光の長波長側の最長波長(たとえば、1100nm)の光の軸上スポット像の範囲と比べると、それぞれのスポット像の範囲が狭くなっているのがわかる。すなわち、色収差によるボケが少ないため、可視光と近赤外光の混合光を受光しても、撮像した画像の劣化を低減することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an axial spot image on the image plane of external light that has passed through the first optical filter according to the first embodiment. In FIG. 6, the case where the 1st
なお、実施の形態1においては、光路上にIRカットフィルター131と第1の光学フィルター132を切り替える切替装置130を配置しているが、これに限るものではない。たとえば、切替装置130ではなく、第1の光学フィルターのみを保持する保持装置を配置してもよい。このようにすることで、明るい被写体の画像の解像度は若干落ちるが、IRカットフィルターと第1の光学フィルターとを切り替えずに、明るい被写体も暗い被写体も撮像することができる。具体的には、たとえば時間帯によって明るい被写体と、暗い被写体と、を1台の撮像装置で撮像する監視用途に使用されるカメラにおいて、昼間と夜間で光学フィルターを切り替えなくても、監視の死角をなくすことができる。
In the first embodiment, the
(実施の形態2)
(撮像装置の構成について)
つぎに、実施の形態2にかかるレンズ装置または撮像装置について説明する。実施の形態2にかかるレンズ装置または撮像装置は、切替装置130におけるIRカットフィルター131と切り替える第1の光学フィルターが、実施の形態1にかかる第1の光学フィルター132とは異なる波長の光を遮断する。その他の構成については、実施の形態1と同様のため、説明を省略する。
(Embodiment 2)
(About the configuration of the imaging device)
Next, a lens apparatus or an imaging apparatus according to the second embodiment will be described. In the lens device or the imaging device according to the second embodiment, the first optical filter that switches with the IR cut
(第1の光学フィルターの特性について)
つぎに、実施の形態2にかかる第1の光学フィルター133の特性について説明する。図7は、実施の形態2にかかる第1の光学フィルターの特性について示す特性図である。図7においては、縦軸は透過率であり、横軸は波長である。図7に示すように、第2の光学フィルター133は、近赤外光の長波長側の光を遮断する。第1の光学フィルター133は、具体的には、たとえば波長が900nm以上1100nm以下の光のうちの任意の波長より大きい波長の光を遮断する。
(About the characteristics of the first optical filter)
Next, characteristics of the first
その理由は、一般的に用いられている赤外LED投光器から投光される赤外光の波長が850nm程度であり、この赤外LED投光器から投光された光によって照射された物体を撮像できるようにするためである。また、LED投光器から投光される光には、ある程度の波長幅があるため、900nmより大きい波長の光を遮断することで、画像の劣化を低減することができる。また、赤外LED投光器には、投光される赤外光の波長が950nm程度のものもある。このため、波長が950nm程度の赤外光によって照射された物体を撮像できるように、ある程度の波長幅を考慮して1000nmより大きい波長の光を遮断することで、画像の劣化を低減することができる。また、LED投光器よりも波長が長い光源の光に照射された物体の撮像に対しては、現在市販されているCCDやCMOSなどの撮像素子の感度が概ね1100nmの波長の光までであり、それ以上の波長の光に対しては非常に感度が低く、色収差による画像ボケの影響が少ない為である。 The reason is that the wavelength of infrared light projected from a commonly used infrared LED projector is about 850 nm, and an object illuminated by the light projected from this infrared LED projector can be imaged. It is for doing so. In addition, since the light projected from the LED projector has a certain wavelength width, image degradation can be reduced by blocking light with a wavelength greater than 900 nm. In addition, some infrared LED projectors have a wavelength of about 950 nm of projected infrared light. For this reason, image degradation can be reduced by blocking light with a wavelength larger than 1000 nm in consideration of a certain wavelength width so that an object irradiated with infrared light having a wavelength of about 950 nm can be imaged. it can. In addition, for imaging an object irradiated with light from a light source having a wavelength longer than that of an LED projector, the sensitivity of imaging devices such as CCDs and CMOSs currently on the market is only up to light having a wavelength of 1100 nm. This is because the sensitivity to light of the above wavelengths is very low and the influence of image blur due to chromatic aberration is small.
図8は、実施の形態2にかかる第1の光学フィルターを透過した外光の像面上での軸上スポット像について示す説明図である。図8においては、波長が900nmより大きい波長の光を遮断する第1の光学フィルター133を挿入した場合について説明する。図8には、第1の光学フィルター133を透過し像面に入射される光のうちの、可視光の短波長側の最短波長(たとえば、400nm)、可視光と近赤外光との境界の波長(たとえば、700nm)、近赤外光の長波長側の最長波長(たとえば、900nm)の光の軸上スポット像を示している。図8に示すように、図13において像面に入射される光のうちの、可視光の短波長側の最短波長(たとえば、400nm)、可視光と近赤外光との境界の波長(たとえば、700nm)、近赤外光の長波長側の最長波長(たとえば、1100nm)の光の軸上スポット像の範囲と比べると、それぞれのスポット像の範囲が狭くなっているのがわかる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an axial spot image on the image plane of external light that has passed through the first optical filter according to the second embodiment. In FIG. 8, the case where the 1st
実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態3)
(撮像装置の構成について)
つぎに、実施の形態3にかかるレンズ装置または撮像装置について説明する。実施の形態3にかかるレンズ装置または撮像装置は、切替装置130におけるIRカットフィルター131と切り替える第1の光学フィルターが、実施の形態1または実施の形態2にかかる第1の光学フィルター132、133とは異なる波長の光を遮断する。その他の構成については、実施の形態1と同様のため、説明を省略する。
(Embodiment 3)
(About the configuration of the imaging device)
Next, a lens apparatus or an imaging apparatus according to the third embodiment will be described. In the lens device or the imaging device according to the third embodiment, the first optical filter to be switched with the IR cut
(第1の光学フィルターの特性について)
つぎに、実施の形態3にかかる第1の光学フィルター134の特性について説明する。図9は、実施の形態3にかかる第1の光学フィルターの特性について示す特性図である。図9においては、縦軸は透過率であり、横軸は波長である。図9に示すように、第1の光学フィルター134は、可視光の短波長側の光と近赤外光の長波長側の光を遮断する。第1の光学フィルター134は、具体的には、たとえば波長が450nm以上650nm以下の光のうちの任意の波長未満の光と、波長が900nm以上1100nm以下の光のうちの任意の波長より大きい波長の光と、を遮断する。
(About the characteristics of the first optical filter)
Next, characteristics of the first
その理由は、実施の形態1および実施の形態2に示した理由と同様である。 The reason is the same as the reason described in the first and second embodiments.
(第1の光学フィルターの最適な特性について)
つぎに、実施の形態3にかかる第1の光学フィルターの最適な特性について説明する。図10は、実施の形態3にかかる第1の光学フィルターの最適な特性について示す特性図である。図10においては、縦軸は透過率であり、横軸は波長である。図10に示すように、最適な特性の第1の光学フィルター134は、たとえば波長が550nm未満の光と、波長が900nmより大きい波長の光と、を遮断する。
(About the optimum characteristics of the first optical filter)
Next, optimum characteristics of the first optical filter according to the third embodiment will be described. FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating optimum characteristics of the first optical filter according to the third embodiment. In FIG. 10, the vertical axis represents the transmittance, and the horizontal axis represents the wavelength. As shown in FIG. 10, the first
その理由は、波長が550nm未満の光を遮断した場合、可視光の波長範囲において短波長側の半分(たとえば、400nm以上550nm未満の波長範囲)の光を遮断することができるので、色収差が改善され、画像の劣化が抑えられるからである。また、CCDイメージセンサなどの撮像素子においては、波長が550nm以上600nm未満の光の感度が高いため、この範囲の波長の光を透過させることで輝度が大きく下がることを抑えることができるからである。 The reason is that when light with a wavelength of less than 550 nm is blocked, light on the short wavelength side half (for example, a wavelength range of 400 nm to less than 550 nm) can be blocked in the visible light wavelength range, thus improving chromatic aberration. This is because the deterioration of the image is suppressed. In addition, since an imaging element such as a CCD image sensor has high sensitivity to light having a wavelength of 550 nm or more and less than 600 nm, it is possible to suppress a significant decrease in luminance by transmitting light having a wavelength in this range. .
また、実施の形態2において説明したように、一般的に用いられているLED投光器から投光される光の波長が850nm程度であり、ある程度の波長幅を考慮して、波長が900nm以上の光を遮断しても、比較的明るい画像を撮像することができ、また画像の劣化を防ぐことができるためである。 Further, as described in the second embodiment, the wavelength of light emitted from a commonly used LED projector is about 850 nm, and light having a wavelength of 900 nm or more is considered in consideration of a certain wavelength width. This is because a relatively bright image can be taken even if the image is blocked, and deterioration of the image can be prevented.
図11は、実施の形態3にかかる第1の光学フィルターを透過した外光の像面上での軸上スポット像について示す説明図である。図11においては、図10に示す最適な特性の第1の光学フィルター134を挿入した場合について説明する。図11には、最適な特性の第1の光学フィルター134を透過し像面に入射される光のうち、可視光の短波長側の最短波長(たとえば、550nm)、可視光と近赤外光との境界の波長(たとえば、700nm)、近赤外光の長波長側の最長波長(たとえば、900nm)の光の軸上スポット像を示している。図11に示すように、図13において像面に入射される光のうちの、可視光の短波長側の最短波長(たとえば、400nm)、可視光と近赤外光との境界の波長(たとえば、700nm)、近赤外光の長波長側の最長波長(たとえば、1100nm)の光の軸上スポット像の範囲と比べると、それぞれのスポット像の範囲が狭くなっているのがわかる。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an axial spot image on the image plane of external light that has passed through the first optical filter according to the third embodiment. In FIG. 11, a case where the first
さらに、図11においては、図6および図8に示す像面上での軸上スポット像と比べても、像面に入射される光のうちの、可視光の短波長側の最短波長、可視光と近赤外光との境界の波長、近赤外光の長波長側の最長波長の光の軸上スポット像が、それぞれ狭くなっているのがわかる。 Further, in FIG. 11, the shortest wavelength on the short wavelength side of the visible light, visible light, of the light incident on the image plane, compared to the axial spot images on the image plane shown in FIGS. It can be seen that the wavelength on the boundary between the light and the near-infrared light and the on-axis spot image of the light having the longest wavelength on the long-wavelength side of the near-infrared light are narrowed.
実施の形態3によれば、実施の形態1または実施の形態2と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態3によれば、実施の形態1または実施の形態2と比べても、より色収差が少なく、劣化の少ない画像を撮像することができる。 According to the third embodiment, the same effects as those of the first or second embodiment can be obtained. Furthermore, according to the third embodiment, it is possible to capture an image with less chromatic aberration and less deterioration compared to the first or second embodiment.
(実施の形態4)
(撮像装置の構成について)
つぎに、実施の形態4にかかるレンズ装置または撮像装置について説明する。実施の形態4にかかるレンズ装置または撮像装置は、切替装置130が、IRカットフィルター131に加え、実施の形態1にかかる第1の光学フィルター132、実施の形態2にかかる第1の光学フィルター133または実施の形態3にかかる第1の光学フィルター134のうちの少なくとも2つ以上の光学フィルターを備えている。そして、切替装置130によってレンズ装置110の色収差と使用目的により切り替えて、IRカットフィルター131、実施の形態1にかかる第1の光学フィルター132、実施の形態2にかかる第1の光学フィルター133、実施の形態3にかかる第1の光学フィルター134のいずれか一つを光路内に挿入するようにする。その他の構成については、実施の形態1と同様のため、説明を省略する。
(Embodiment 4)
(About the configuration of the imaging device)
Next, a lens apparatus or an imaging apparatus according to the fourth embodiment will be described. In the lens device or the imaging device according to the fourth embodiment, the
実施の形態4によれば、実施の形態1〜実施の形態3と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態4によれば、色収差や使用目的の異なる様々な種類のレンズ装置または撮像装置に切替装置130を配置することができる。
According to the fourth embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained. Further, according to the fourth embodiment, the
以上説明したように、フィルター保持機構、レンズ装置および撮像装置によれば、明るい被写体を撮影する場合は、IRカットフィルター131を挿入することでカラー画像を撮像し、暗い被写体を撮影する場合には、IRカットフィルター131をレンズの光路から出して、可視光から近赤外光の間の特定の区間の波長を遮断するフィルターを挿入して撮像する。このようにすることで、ビデオカメラまたはビデオカメラ用のレンズ装置において、可視光の色収差は補正できているが、可視光から近赤外光までの色収差が充分に補正しきれていないレンズ装置で撮像する場合であっても、撮影をおこなう波長範囲を狭めることができるので、色収差による画像のボケを低減しながら被写体の撮影光量および撮影波長の死角を低減することができる。なお、フィルターによって遮断する、可視光から近赤外光の間の波長の範囲については、各レンズの色収差と使用目的により選択してもよい。
As described above, according to the filter holding mechanism, the lens device, and the imaging device, when shooting a bright subject, a color image is taken by inserting the IR cut
以上のように、本発明にかかるフィルター保持機構、レンズ装置および撮像装置は、ビデオカメラまたはビデオカメラ用のレンズ装置に有用であり、特に、監視用途に使用されるビデオカメラまたはビデオカメラ用のレンズ装置に適している。 As described above, the filter holding mechanism, the lens device, and the imaging device according to the present invention are useful for a video camera or a video camera lens device, and in particular, a video camera or a video camera lens used for surveillance purposes. Suitable for equipment.
100 撮像装置
110 レンズ装置
111 光路
120 撮像装置本体
121 撮像素子
130 切替装置
131 IRカットフィルター
132 第1の光学フィルター
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の光学フィルターを光路上に保持する保持部と、
を備えたことを特徴とするフィルター保持機構。 A first optical filter that blocks some wavelengths in a wavelength range from visible light to near infrared light and transmits at least some wavelengths of visible light and at least some wavelengths of near infrared light When,
A holding unit for holding the first optical filter on the optical path;
A filter holding mechanism characterized by comprising:
外光を前記光学フィルターに入射させる複数のレンズと、
を備え、
前記フィルター保持機構は、前記レンズの物体側、前記レンズの間または前記レンズの後ろ側のいずれか一つに配置されたことを特徴とするレンズ装置。 A filter holding mechanism having an optical filter according to claim 1,
A plurality of lenses that allow external light to enter the optical filter;
With
The lens device according to claim 1, wherein the filter holding mechanism is arranged on any one of an object side of the lens, a space between the lenses, or a rear side of the lens.
撮像用の光電変換素子と、
外光を前記光学フィルターを介して前記光電変換素子に入射させる複数のレンズを有するレンズ装置と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 A filter holding mechanism having an optical filter according to claim 1,
A photoelectric conversion element for imaging;
A lens device having a plurality of lenses that allow external light to enter the photoelectric conversion element via the optical filter;
An imaging apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2009079504A JP2010231051A (en) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | Filter holding mechanism, lens apparatus, and imaging apparatus |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004126416A (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Camera |
JP2005148224A (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | On-vehicle camera |
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2009
- 2009-03-27 JP JP2009079504A patent/JP2010231051A/en active Pending
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