JP2018031915A - 撮像レンズ装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸方向に沿った全長の長さを抑制するとともに、重量を低減して、コストを抑制できる撮像レンズ装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】撮像レンズ系１０は、被写体からの光が入射される凸レンズ２１と、凹面鏡の中央部に孔部２２ａが形成され、凸レンズ２１を透過した光を反射する主鏡２２と、球面状に形成された凸面鏡であって、主鏡２２からの光を主鏡２２の孔部２２ａに向けて反射する副鏡２３と、副鏡２３で反射され主鏡２２の孔部２２ａを通過した光の焦点距離を変化させるズームレンズ５１と、主鏡２２の孔部２２ａを通過した光を撮像面にフォーカスさせるためのフォーカスレンズ４１と、異なる帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを有し、複数のバンドパスフィルタのいずれか１つが主鏡２２の孔部２２ａを通過した光の光路上に配置される光学フィルタ３１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズ装置及び撮像装置に関する。

従来、可視光領域と近赤外領域での撮影に使用可能にしたレンズシステムが提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、同文献の図１に示すように、ＣＰＵ１６は、近赤外領域の撮影モードが選択された場合には、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬの設定位置に基づいて、フォーカスレンズＦＬの各設定位置に対する被写体距離（ピントが合う被写体の距離）が可視光領域の撮影モード時と一致するようにトラッキングレンズＴＬの設定位置を補正する。

特許文献１の技術は、上記のようにトラッキングレンズの設定位置を補正して、フォーカスレンズの各設定位置に対応する被写体距離をいずれの波長領域での撮影においても一致させることで、撮影可能な波長領域を拡大して、可視光領域でも近赤外領域でも撮影できる。

特開２００３−２６２７７５号公報

しかし、特許文献１のレンズシステムは、比較的多くのレンズを使用しているため、光軸方向に沿った全長が長くなってしまい、簡単に雲台に取り付けられない問題がある。また、上記レンズシステムは、重量が重くなり、コストがかかる問題がある。さらに、このようなレンズシステムを取り付けるための雲台が大型化してしまい、雲台のコストが大きくなる問題がある。

本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、光軸方向に沿った全長の長さを抑制するとともに、重量を低減して、コストを抑制できる撮像レンズ装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像レンズ装置は、被写体からの光が入射される凸レンズと、球面状に形成された凹面鏡であって、前記凹面鏡の中央部に孔部が形成され、前記凸レンズを透過した光を反射する主鏡と、前記凸レンズの光出射面側に設けられ、球面状に形成された凸面鏡であって、前記主鏡からの光を前記主鏡の孔部に向けて反射する副鏡と、前記副鏡で反射され前記主鏡の孔部を通過した光の焦点距離を変化させるズームレンズと、前記主鏡の孔部を通過した光を撮像面にフォーカスさせるためのフォーカスレンズと、可視光帯域から近赤外光帯域においてそれぞれ異なる帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを有し、複数のバンドパスフィルタのいずれか１つが前記主鏡の孔部を通過した光の光路上に配置される光学フィルタと、を備えている。

請求項２に記載の撮像レンズ装置は、請求項１に記載の撮像レンズ装置であって、前記フォーカスレンズは、前記主鏡と前記ズームレンズとの間の光軸上に設置されたことを特徴とする。

請求項３に記載の撮像レンズ装置は、請求項２に記載の撮像レンズ装置であって、前記光学フィルタは、前記主鏡と前記フォーカスレンズとの間に設置されたことを特徴とする。

請求項４に記載の撮像装置は、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の撮像レンズ装置と、前記撮像レンズ装置を透過した被写体からの光に基づいて前記被写体を撮像し、前記被写体の画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段により生成された画像に所定の信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理された画像を出力する画像出力手段と、を備えている。

本発明は、光軸方向に沿った全長の長さを抑制するとともに、重量を低減して、コストを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 光の様々な波長領域においてフォーカスレンズ及びズームレンズを光軸方向にそれぞれ移動させた状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、高倍率・長焦点のものであり、可視光領域から近赤外光領域までの光に対応して被写体を撮像する。

撮像装置１は、具体的には、被写体からの光を入射してズームやフォーカスなどを制御する撮像レンズ系１０と、撮像レンズ系１０を介して入射された光に基づいて被写体の画像を生成する撮像系６０と、全体を制御する制御系７０と、を備えている。

撮像レンズ系１０は、光の入射側（光伝搬方向の上流側）から順に、シュミットカセグレン式光学系２０と、光学フィルタ部３０と、フォーカスレンズ部４０と、ズームレンズ部５０と、を備えている。

シュミットカセグレン式光学系２０は、シュミット補正板である凸レンズ２１と、球面状に形成された凹面鏡である主鏡２２と、球面状に形成された凸面鏡である副鏡２３と、補正レンズ２４と、を備えている。

凸レンズ２１は、その中心が光軸上になるように配置され、被写体からの光を主鏡２２に集光する。凸レンズ２１の光入射面側の中央部には、遮光部２１ａが設けられている。また、凸レンズ２１の光出射面側の中央部（遮光膜２１ａの背面側）には、副鏡２３が設けられている。

主鏡２２は、球面状に形成された凹面鏡である。主鏡２２は、その中心が光軸上になるように、かつ、凹面が被写体側に向くように配置されている。主鏡２２の中央部には、副鏡２３で反射された光を通すための孔部２２ａが形成されている。主鏡２２は、凸レンズ２１からの光を反射して、反射光を凸レンズ２１の中央部にある副鏡２３に集中させる。

副鏡２３は、球面状に形成された凸面鏡である。副鏡２３は、その中心が光軸上になるように、かつ、凸面が光伝搬方向に向くように、凸レンズ２１の光出射面（光入射面の反対面）側に設けられている。副鏡２３は、主鏡２１からの光を反射して、その反射光を主鏡２１の近傍に設けられた補正レンズ２４に向けて折り返す。

補正レンズ２４は、主鏡２２と副鏡２３の間の光軸上であって、主鏡２２の孔部２２ａの近傍に設けられている。補正レンズ２４は、副鏡２３で反射された光を集光する。これにより、補正レンズ２４で集光された光が、主鏡２２の孔部２２ａを通過して、光学フィルタ部３０の光学フィルタ３１に入射される。

光学フィルタ部３０は、異なる帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを有する光学フィルタ３１と、光学フィルタ３１の複数のバンドパスフィルタのいずれか１つを光軸上に配置させるためのモータ３２と、モータ３２を駆動させる駆動回路３３と、各バンドパスフィルタ３１の位置に応じた信号を出力するポテンショメータ３４と、を備えている。

光学フィルタ３１は、可視光帯域から近赤外光帯域においてそれぞれ異なる帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを有している。複数のバンドパスフィルタのいずれか１つが、常に、主鏡２２の孔部２２ａを通過した光の光路上に配置される。なお、バンドパスフィルタの切り替えは、モータ３２により行われる。

フォーカスレンズ部４０は、フォーカス位置を調整するために光軸上を移動可能なフォーカスレンズ４１と、フォーカスレンズ４１を光軸上に移動させるためのモータ４２と、モータ４２を駆動させる駆動回路４３と、フォーカスレンズ４１の光軸上の位置に応じた信号を出力するポテンショメータ４４と、を備えている。フォーカスレンズ４１は、モータ４２の駆動により、光軸上を移動することにより、主鏡２２の孔部２２ａを通過した光を撮像面にフォーカスさせる。

ズームレンズ部５０は、光軸上をそれぞれ移動可能な４群のレンズで構成された４群レンズ５１と、４群レンズ５１を光軸上に移動させるためのモータ５２と、モータ５２を駆動させる駆動回路５３と、４群レンズ５１の光軸上の位置に応じた信号を出力するポテンショメータ５４と、を備えている。

４群レンズ５１の各レンズは、機械的構造によって、光軸上で連動している。つまり、ズームレンズ部５０の機械的構造により、４群レンズのいずれか１つのレンズの光軸上の位置が決まれば、他の残りの３つのレンズの光軸上の位置も自動的に決まる。

４群レンズ５１は、モータ５２の駆動により、光軸上を移動することにより、主鏡２２の孔部２２ａを通過した光の焦点距離を変化させて、撮像面の被写体像の大きさ（ワイド（Ｗｉｄｅ）からテレ（Ｔｅｌｅ）まで）を調整する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、光の様々な波長領域において、フォーカスレンズ４１及びズームレンズ５１を光軸方向にそれぞれ移動させた状態を示す図である。同図に示すように、フォーカスレンズ４１及びズームレンズ５１が光軸上を移動することによって、可視光領域から近赤外光領域までの撮影が可能になる。

撮像系６０は、撮像レンズ系１０を介して入射された被写体からの光に基づいて当該被写体の画像を生成するＣＣＤイメージセンサ６１と、生成された画像をアナログ信号からディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器６２と、ディジタル信号に変換された画像に対してホワイトバランス調整、ガンマ補正等の所定の信号処理を行う信号処理回路６３と、信号処理済みの画像を出力する出力部６４と、を備えている。

制御系７０は、ユーザにより撮影条件に応じた操作が行われる操作部７１と、所定のデータが予め記憶されているメモリ７２と、各ポテンショメータからの信号を常時モニタすると共に各レンズ及び各バンドパスフィルタに対応する各駆動回路等を制御する中央処理演算ユニット（ＣＰＵ）７３と、を備えている。

ＣＰＵ７３は、各ポテンショメータからの信号を常時モニタして、各ポテンショメータの信号値が所定値になるように、各モータの駆動を制御する。なお、ユーザは、操作部７１を操作することで、メモリ７２に記憶されているデータを書き換えることが可能である。

以上のような構成により、本発明の実施形態に係る撮像装置１の全長は、屈折系の撮像装置（反射鏡のないレンズのみの撮像装置）の全長に比べて、例えば４５％程度に抑制される。さらに、撮像装置１の重量は、屈折系の撮像装置に比べて、例えば３０％程度になる。この結果、撮像装置１は、屈折系の撮像装置に比べて、コストが抑制される。さらに、撮像装置１を設置するための雲台の小型化・軽量化も可能になるので、雲台のコストも抑制できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計変更されたものにも適用可能である。
上述した撮像装置１は、主鏡２２の中央部に孔部２２ａを設け、孔部２２ａの前面に補正レンズ２４を配置することにより、光学系の設計自由度を高くしたものであるが、そのような構成に限定されるものではない。例えば、撮像装置１は、主鏡２２の孔部２２ａにレンズを配置することも可能である。

１ 撮像装置
１０ 撮像レンズ系
２０ シュミットカセグレン式光学系
２１ 凸レンズ
２２ 主鏡
２３ 副鏡
２４ 補正レンズ
３１ 光学フィルタ
４１ フォーカスレンズ
５１ ズームレンズ
６０ 撮像系
６１ ＣＣＤイメージセンサ
６２ Ａ／Ｄ変換器
６３ 信号処理回路
６４ 出力部
７０ 制御系

Claims (4)

1. 被写体からの光が入射される凸レンズと、
   球面状に形成された凹面鏡であって、前記凹面鏡の中央部に孔部が形成され、前記凸レンズを透過した光を反射する主鏡と、
   前記凸レンズの光出射面側に設けられ、球面状に形成された凸面鏡であって、前記主鏡からの光を前記主鏡の孔部に向けて反射する副鏡と、
   前記副鏡で反射され前記主鏡の孔部を通過した光の焦点距離を変化させるズームレンズと、
   前記主鏡の孔部を通過した光を撮像面にフォーカスさせるためのフォーカスレンズと、
   可視光帯域から近赤外光帯域においてそれぞれ異なる帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタを有し、複数のバンドパスフィルタのいずれか１つが前記主鏡の孔部を通過した光の光路上に配置される光学フィルタと、
   を備えた撮像レンズ装置。
2. 前記フォーカスレンズは、前記主鏡と前記ズームレンズとの間の光軸上に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ装置。
3. 前記光学フィルタは、前記主鏡と前記フォーカスレンズとの間に設置されたことを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の撮像レンズ装置と、
   前記撮像レンズ装置を透過した被写体からの光に基づいて前記被写体を撮像し、前記被写体の画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段により生成された画像に所定の信号処理を施す信号処理手段と、
   前記信号処理手段により信号処理された画像を出力する画像出力手段と、
   を備えた撮像装置。

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