JP2018173459A - 撮像装置、光学部品及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視する。【解決手段】光源の光が被写体で散乱されて入射する撮像装置であって、入射された光を集光する光学部品ＬＰ１と、光学部品によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサＩＭＧと、を含み、光源ＬＳ１，ＬＳ２は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有し、光学部品ＬＰ１は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなるほど焦点距離が長くなるように設計されており、光学部品は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズを有する。【選択図】図１１

Description

本開示は、撮像装置、光学部品及び撮像システムに関する。

従来、ドライバーの顔を撮影し、画像認識処理によって、顔向き、目の開き具合を検知し、警告／警報をドライバーに与えるドライバー監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このドライバー監視装置において、ドライバーの顔を照らす照明として近赤外線ＬＥＤを用いた場合、ドライバーの顔全体を照らすために近赤外線ＬＥＤから発せられる光をレンズによって放射状に広げることが開示されている。

特開２０１３−１４６０３２号公報

しかし、周囲温度が変化すると、フォーカス位置が変化して解像度が落ちてしまい、ドライバーなどの被写体の状態を解像度良く監視することができないという問題がある。本開示は、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することを可能とする撮像装置、光学部品及び撮像システムを提供する。

本開示における撮像装置は、光源の光が被写体で散乱されて入射する撮像装置であって、前記入射された光を集光する光学部品と、前記光学部品によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサと、を備え、前記光源は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有し、前記光学部品は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなるほど焦点距離が長くなるように設計されており、前記光学部品は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズを有する。

本開示における撮像装置は、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品の焦点距離の変化を抑えることができる。一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

比較例に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。 比較例に係る光線の角度を説明するための図である。 ＬＥＤの周囲温度に対する発行波長の関係を示すグラフの一例である。 凹レンズ（負レンズ）の焦点距離を説明するための模式図である。 凸レンズ（正レンズ）の焦点距離を説明するための模式図である。 比較例に係る第１のレンズＬ９１と第２のレンズＬ９２の合成焦点距離を説明するための図である。 比較例に係る第３のレンズＬ９３と第４のレンズＬ９４の合成焦点距離を説明するための図である。 比較例に係る光学部品ＬＰ９の光路を説明する図である。 比較例に係る周囲温度とフォーカス位置の関係を示すグラフの一例である。 各実施形態に係る光学部品における周囲温度とフォーカス位置との関係を示すグラフの一例である。 第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る光学部品ＬＰ１の光路を説明する図である。 第１の実施形態と変形例１及び２のレンズ群の材質の構成を示す表である。 第２の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る光学部品ＬＰ２の光路を説明する図である。 第３の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。 第３の実施形態と変形例１〜３のレンズ群の材質の構成を示す表である。 第４の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。 第４の実施形態と変形例１〜３のレンズ群の材質の構成を示す表である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

［比較例］
近年、自動車の自動運転技術が開発されている。また国際連合の欧州経済委員会の自動車基準調和世界フォーラム（ＵＮ／ＥＣＥ／ＷＰ２９）では、自動運転について議論がされている。今後の自動運転の普及に伴い、自動運転中のドライバーの状態をモニターするニーズが増加することが予想される。

本実施形態について説明する前に、本実施形態をより良く理解するために比較例について説明する。比較例では撮像装置の一例である、車載用途としてのドライバーモニター用カメラについて説明する。

［０−１．構成］
図１は比較例に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。図１に示すように、
比較例に係る撮像システムＩＳ９は、光源ＬＳ１、ＬＳ２、及び撮像装置（カメラ）ＩＤ９を備える。

光源ＬＳ１、ＬＳ２は一例としてＬＥＤであり、近赤外線を放射する。地上に届く太陽光は紫外線から赤外線まで広い波長帯域があるが、ＬＥＤから放射される波長は、上記太陽光の比較的低強度の波長帯域である。これは、太陽光の影響をできるだけ除外するためである。

撮像装置ＩＤ９は、被写体ＯＪＴを撮像するカメラである。撮像装置ＩＤ９は、バンドパスフィルタＢＰＦ、光学部品ＬＰ９、及びイメージセンサ（撮像素子）ＩＭＧを備える。

バンドパスフィルタＢＰＦは、入射光を選択的に波長制限し、設定範囲（ここでは一例として900〜1000nm）の波長を通過させる。光学部品ＬＰ９は、撮像するために、イメージセンサＩＭＧに光を導く。イメージセンサ（撮像素子）ＩＭＧは、光学部品ＬＰ９によって導かれた光を電気信号に変換する。

ここで、光学部品ＬＰ９は、第１のレンズＬ９１、第２のレンズＬ９２、第３のレンズＬ９３、第４のレンズＬ９４、及び第２のレンズＬ９２と第３のレンズＬ９３の間に配置された絞りＡＰＥを備える。

第１のレンズＬ９１は焦点距離が負である負レンズ（凹レンズ）であり、第２のレンズＬ９２は焦点距離が正である正レンズ（凸レンズ）であり、第３のレンズＬ９３は焦点距離が負である負レンズ（凹レンズ）で、第４のレンズＬ９４は焦点距離が正である正レンズ（凸レンズ）である。

絞りＡＰＥより被写体ＯＪＴ側に構成されている第１のレンズＬ９１、第２のレンズＬ９２は、絞りＡＰＥまで光束を導く機能を有する。第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２の合成焦点距離は負である。

図２は、比較例に係る光線の角度を説明するための図である。矢印Ａ３に示すように、被写体から散乱された光は、第１のレンズＬ９１へ入射角θｉｎで入射し、入射角θｉｎより狭い入射角θｏｕｔ（＜θｉｎ）で絞りＡＰＥへ入射する。図２に示すように、第１のレンズＬ９１は画角を狭くする機能がある。

第２のレンズＬ９２は第１のレンズＬ９１にて生じた収差を補正する機能を有する。換言すれば、第２のレンズＬ９２を透過する光の波長帯域に対して、第１のレンズＬ９１で屈折した波長帯域の波長誤差に対する変化を打ち消す機能（いわゆる色消機能）がある。
絞りＡＰＥは光束を制限する。

絞りＡＰＥよりイメージセンサＩＭＧ側に構成されている第３のレンズＬ９３、第４のレンズＬ９４は、絞りＡＰＥからの光束をイメージセンサＩＭＧ上に結像する機能を有する。第３のレンズＬ９３、第４のレンズＬ９４の合成焦点距離は正であり、第３のレンズＬ９３及び第４のレンズＬ９４の組は、一枚の凸レンズと等価とみなせる。凸レンズは波長に帯域があると凹レンズと同様に焦点距離に誤差を生じる。そのため、第４のレンズＬ９４だけでは焦点距離誤差を生じさせてしまうため、その誤差を除去するために、第３のレンズＬ９３を付加することで焦点距離の誤差を小さくしている。

［０−２．動作］
図１の矢印Ａ１、Ａ２に示すように、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴに照射される。ここで被写体ＯＪＴは例えば、自動運転中の自動車のドライバーである。主にドライバーの眼（もしくは瞳）及び／または頭部に、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が照射される。あるいは、姿勢を検知するための手や腕を含めたドライバーの体全体に、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が照射される場合もある。被写体ＯＪＴによって散乱された光が撮像装置ＩＤ９に入射される。

撮像装置ＩＤ９に入射された光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過し、上記の４枚構成の第１のレンズＬ９１、第２のレンズＬ９２、第３のレンズＬ９３、第４のレンズＬ９４を屈折透過し、イメージセンサＩＭＧに倒立像が形成される。

光源ＬＳ１、ＬＳ２として使用されるＬＥＤの波長は例えば、９４０ｎｍを中心におよそ９２０ｎｍ〜９７０ｎｍの帯域をもって発光する。ここで、車載カメラ用途ではＬＥＤの周囲温度に対する発光波長の変移を考慮する必要がある。すなわち、車載カメラ用途では、常温２５℃に対して、低温−６０℃〜−４０℃および高温＋８５℃とし、自動車からの放熱を加味すると、＋１０５℃〜＋１２５℃を考慮しておく必要がある。

図３は、ＬＥＤの周囲温度に対する発光波長の関係を示すグラフの一例である。図３に示すように、ＬＥＤの温度に対する発光波長の変移は、単位温度あたり０．３ｎｍ／Ｋの変化特性を持っている。このため、例えば２５℃から−６０℃に変化した場合、常温（２５℃）で９４０ｎｍで発光していた近赤外光は、９１４．５ｎｍ（＝０．３×（−８５ｄｅｇ））が中心波長であり、８９４．５ｎｍ〜９３４．５ｎｍの帯域を有するようになる。
一方、例えば２５℃から１２５℃に変化した場合、常温（２５℃）で９４０ｎｍで発光していた近赤外光は、９７０ｎｍ（＝０．３×（１００ｄｅｇ））が中心波長であり、９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの帯域を有するようになる。

このようにＬＥＤから発光する波長は、中心波長が９４０ｎｍであっても帯域を考慮すると９２０〜９７０ｎｍであり、さらに−６０〜＋１２５℃の温度変化を考慮すると、８９４．５ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を発光することになる。

低温側の温度設定を−６０℃ではなく−４０℃、高温側の温度設定を＋１２５℃ではなく１０５℃とすれば、ＬＥＤの帯域は９００．５〜９９４ｎｍとなる。また、ＬＥＤの温度に対する発光波長の変移を、０．３ｎｍ／Ｋから０．２５ｎｍ／Ｋとした特性であれば、上記はそれぞれ、８９４．５ｎｍ〜１０００ｎｍであったものが８９８．７５〜９９５ｎｍとなり、９００．５〜９９４ｎｍであったものが９０３．７５〜９９０ｎｍとなる。

このことから、先ほど示した太陽光によるロバスト性改善によるバンドパスフィルタＢＰＦの選択波長は一例として、９００〜１０００ｎｍである。

仮に、光学部品ＬＰ９に入射する波長を900〜1000nmとした場合、波長900nmにおいてイメージセンサＩＭＧで良好な結像画像が得られなければならないし、波長1000nmでもイメージセンサＩＭＧで良好な結像画像が得られなければならない。しかし、レンズの屈折率は、波長によって違う。つまり、短い波長では屈折率は大きくなり、長い波長では屈折率は小さくなる。

図４は、凹レンズ（負レンズ）の焦点距離を説明するための模式図である。図４には、波長900nmの光路ＳＬ１、波長1000nmの光路ＬＬ１が示されている。図４に示すように波長900nmの焦点距離をｆ１₍₉₀₀₎、波長1000nmの焦点距離をｆ１₍₁₀₀₀₎とした場合、｜ｆ１₍₉₀₀₎｜＜｜ｆ１₍₁₀₀₀₎｜となる。このように、凹レンズ（負レンズ）では、短い波長では焦点距離の絶対値は小さくなり、長い波長では焦点距離の絶対値が大きくなる。これでは、例えば、波長900nmで良好な結像画質を得られたとしても、波長1000nmでは波長900nmと同等の結像画質を得られないことを意味している。

図５は、凸レンズ（正レンズ）の焦点距離を説明するための模式図である。図５には、波長900nmの光路ＳＬ２、波長1000nmの光路ＬＬ２が示されている。図５に示すように波長900nmの焦点距離をｆ２₍₉₀₀₎、波長1000nmの焦点距離をｆ２₍₁₀₀₀₎とした場合、ｆ２₍₉₀₀₎＜ｆ２₍₁₀₀₀₎となる。このように、凸レンズ（正レンズ）では、短い波長では焦点距離は短くなり、長い波長では焦点距離は長くなる。これでは、例えば、波長900nmで良好な結像画質を得られたとしても、波長1000nmでは波長900nmと同等の結像画質を得られないことを意味している。

上記、波長による焦点距離の変化をできるだけ小さくするため、比較例においては、図６及び７に示すように、凹レンズと凸レンズとを組み合わせて使うことでこの問題を解消する。

図６は、比較例に係る第１のレンズＬ９１と第２のレンズＬ９２の合成焦点距離を説明するための図である。図６に示すように、900nmの焦点距離をｆ１２₍₉₀₀₎、1000nmの焦点距離をｆ１２₍₁₀₀₀₎とした場合、ｆ１２₍₉₀₀₎≒ｆ１２₍₁₀₀₀₎となる。このように、凹レンズと凸レンズを組み合わせることで短い波長での焦点距離と長い波長での焦点距離が略同じになる。

図７は、比較例に係る第３のレンズＬ９３と第４のレンズＬ９４の合成焦点距離を説明するための図である。図７に示すように、900nmの焦点距離をｆ３４₍₉₀₀₎、1000nmの焦点距離をｆ３４₍₁₀₀₀₎とした場合、ｆ３４₍₉₀₀₎≒ｆ３４₍₁₀₀₀₎となる。このように、凹レンズと凸レンズを組み合わせることで短い波長での焦点距離と長い波長での焦点距離が略同じになる。

図８は、比較例に係る光学部品ＬＰ９の光路を説明する図である。図８には、波長900nmの光路ＳＬ１４、波長1000nmの光路ＬＬ１４が示されている。図８に示すように、比較例で示す光学部品ＬＰ９に入射する波長を900〜1000nmとした場合、900nmでも1000nmでもイメージセンサＩＭＧで良好な結像画質が得られる。

図９は、比較例に係る周囲温度とフォーカス位置の関係を示すグラフの一例である。ここでフォーカス位置は、図８においてｘ軸方向において光が集光する位置である。図９に示すように、周辺温度の変化に対してフォーカス位置があまり変化しない設計がされ、波長が変化してもフォーカス位置があまり変化しない設計がされている。

比較例に係る光学部品ＬＰ９に含まれるレンズは、全てガラスを使用しており、ガラスは、周囲温度変化に対して、屈折率の変化が極めて小さい。このため、周囲温度が変化することによってＬＥＤが発光する近赤外光の波長が変化しても、光学部品ＬＰ９の焦点距離の変化が極めて小さい。それゆえ、光学部品ＬＰ９のようにレンズ構成として凹レンズと凸レンズとを組み合わせて使うことにより900nmでも1000nmでもイメージセンサＩＭＧで良好な結像画質が得られるようにしておけば、周囲温度変化が変化することによってＬＥＤが発光する近赤外光の波長が変化しても、イメージセンサＩＭＧで良好な結像画質が得られる。

［実施形態］
［各実施形態に共通する課題］
続いて、各実施形態に共通する課題について説明する。

比較例では、周囲温度変化が変化することによってＬＥＤが発光する近赤外光の波長が変化しても、イメージセンサＩＭＧで良好な結像画質が得られる要因の一つは、光学部品ＬＰ９に含まれるレンズとして全てガラスレンズを採用したことである。よって、従来技術では、光学部品ＬＰ９に含まれるレンズの材質をすべてガラスにしないと構成できないシステムとなっており、光学部品ＬＰ９が高価になってしまうという課題があった。

各実施形態は、係る事情に鑑みてなされたものであり、自動運転中のドライバーの状態を監視する光学系のコストを抑えることを可能とする撮像装置、光学部品及び撮像システムを提供する。

［各実施形態に共通する原理］
各実施形態において、撮像装置の一例として、車載用途としてのドライバーモニター用カメラを対象に説明する。

光学系のコストを抑えるために、ガラスレンズよりも安価なプラスチックレンズを使用することが考えられる。ここでプラスチックレンズは、高温時屈折率が小さくなり、低温時屈折率が大きくなる特性を有する。このため、プラスチックレンズそのものの温度変化による屈折率変化によって、常温では良好な結像画質が得られていても、周囲温度が変化することにより、そのままではイメージセンサＩＭＧで良好な結像画質が得られなくなるという新たな課題が発生する。

そこで、各実施形態に係る光学部品の特性は、図１０のように設計されている。図１０は、各実施形態に係る光学部品における周囲温度とフォーカス位置との関係を示すグラフの一例である。各実施形態に係る光学部品は、入射された光を集光するレンズセットである。フォーカス位置は、被写体からイメージセンサへの方向を正としており、０がイメージセンサの位置でマイナスになるほど被写体に近づく。

図１０の矢印Ａ１１に示すように、各実施形態に係る光学部品は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなるほど焦点距離が長くなるように設計されている。逆の観点からいうと、図１０の矢印Ａ１２に示すように、各実施形態に係る光学部品は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなるほど焦点距離が長くなるように設計されている。

各実施形態に係る光学部品は、温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズを少なくとも一つ備える。これにより、温度が上昇するほど負レンズによる光の発散力が弱まるため当該光学部品の焦点距離が短くなるので、図１０の矢印Ａ１３に示すように、フォーカス位置が負の方向（すなわち被写体に近づく方向）へ移動する。
逆の観点からいうと、当該負レンズは、温度が下落するほど屈折率が大きくなる特性を有する。これにより、温度が下落するほど負レンズによる光の発散力が強まるため当該光学部品の焦点距離が長くなるので、図１０の矢印Ａ１４に示すように、フォーカス位置が正の方向（すなわち被写体から遠ざかる方向）へ移動する。

また、各実施形態では、光源は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有する。逆の観点からいうと、光源は、温度が下落するほど出射する光の波長が短くなる特性を有する。このような特性を有する光源の一例として、各実施形態では光源がＬＥＤであるものとして説明する。

この構成により、周囲温度が上昇した場合、光源の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品の焦点距離の変化を抑えることができる。
逆に、周囲温度が下降した場合、光源の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても、解像度を維持することができる。

各実施形態に係る光学部品は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、且つ温度が上昇するほど焦点距離が短くなり、温度一定の条件下で波長が短くなるほど焦点距離は短くなり、且つ温度が下落するほど焦点距離が長くなるという構成を実現するために以下の構成を有する。すなわち、各実施形態に係る光学部品は、絞りからイメージセンサ（撮像素子）までの間に、合成焦点距離が正であるレンズ群を有する。そして、そのレンズ群の内、一番パワーの大きい正レンズの材質はガラスであり、前記負レンズがプラスチックである。これにより、周囲温度が変化しても、画角の変動を抑制することができる。なお、絞りからイメージセンサまでの間に、合成焦点距離が正であるレンズ群には、材質がガラスである正レンズが少なくとも一つ含まれていてもよい。これにより、周囲温度が変化しても、画角の変動を抑制することができる。

ここでプラスチックは、ポリカーボネート系の樹脂であってもよいし、シクロオレフィン系ポリマーであってもよいし、アクリルであってもよい。

［第１の実施形態］
以下、図１１〜１３を用いて第１の実施形態について説明する。
［１−１．構成］
図１１は、第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。図１１に示すように、第１の実施形態に係る撮像システムＩＳ１は、光源ＬＳ１、ＬＳ２、及び撮像装置（カメラ）ＩＤ１を備える。ここで、各実施形態に係る撮像システムすなわち撮像装置と光源は、自動車に設置されている。

光源ＬＳ１、ＬＳ２は一例としてＬＥＤであり、近赤外線を放射する。地上に届く太陽光は紫外線から赤外線まで広い波長帯域があるが、ＬＥＤから放射される波長は、上記太陽光の比較的低強度の波長帯域である。これは、太陽光の影響をできるだけ除外するためである。

撮像装置ＩＤ１は、被写体ＯＪＴを撮像するカメラである。撮像装置（カメラ）ＩＤ１に入射する光は、撮像装置ＩＤ１の近傍に設置された光源（一例としてＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２から出射された近赤外光が被写体に直接照射されることによって、被写体ＯＪＴで散乱（あるいは反射）された光である。撮像装置ＩＤ９は、バンドパスフィルタＢＰＦ、光学部品としての光学部品ＬＰ１、及びイメージセンサ（撮像素子）ＩＭＧを備える。

バンドパスフィルタＢＰＦは、被写体ＯＪＴとイメージセンサＩＭＧとの間に配置され、入射光を選択的に波長制限し、設定範囲の波長を通過させる。ここで設定範囲は一例として、近赤外領域の波長帯（ここでは一例として900〜1000nm）である。この構成により、バンドパスフィルタＢＰＦは、光源ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴで散乱されて入射する近赤外光を選択的に透過させることができる。

不要な太陽光の帯域が、光学部品ＬＰ１に入射することでイメージセンサＩＭＧに到達してしまうことを防止することが目的であり、検知すべき映像に対して、ロバスト性を高めるためである。不要な太陽光とは、紫外線や３８０ｎｍ〜７８０ｎｍまでの可視光及びＬＥＤの発光しない赤外光（例えば、１２００ｎｍ以上の赤外線）である。

ここで、実施例としてのバンドパスフィルタＢＰＦの選択的に入射する波長はおよそ９００ｎｍ〜１０００ｎｍとしている。これは、太陽光の影響を受けにくい９４０〜９５０ｎｍを中心とした帯域である。他の実施例として太陽光の影響を受けにくい８４０〜８５０ｎｍを中心とした８００〜９００ｎｍとしたバンドパスフィルタＢＰＦまたは８４０〜８５０ｎｍを包含する８００ｎｍ〜１０００ｎｍを帯域としたバンドパスフィルタＢＰＦでもよい。

光学部品ＬＰ１は、入射された光をイメージセンサＩＭＧ上に集光する。イメージセンサ（撮像素子）ＩＭＧは、光学部品ＬＰ１によって導かれた光を電気信号に変換する。

ここで、光学部品ＬＰ１は、第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４、及び第２のレンズＬ２と第３のレンズＬ３の間に配置された絞りＡＰＥを備える。

第１のレンズＬ１は焦点距離が負である負レンズ（凹レンズ）であり、材質はガラスである。第２のレンズＬ９２は焦点距離が正である正レンズ（凸レンズ）であり、材質はガラスである。第３のレンズＬ９３は焦点距離が負である負レンズ（凹レンズ）で、材質はプラスチックである。第４のレンズＬ９４は焦点距離が正である正レンズ（凸レンズ）であり、材質がガラスである。

絞りＡＰＥより被写体ＯＪＴ側に構成されている第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２は、絞りＡＰＥまで光束を導く機能を有する。第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２の合成焦点距離は負である。第１のレンズＬ１は画角を狭くする機能がある。

第２のレンズＬ２は第１のレンズＬ１にて生じた収差を補正する機能を有する。換言すれば、第２のレンズＬ２を透過する光の波長帯域に対して、第１のレンズＬ１で屈折した波長帯域の波長誤差に対する変化を打ち消す機能（いわゆる色消機能）がある。

絞りＡＰＥは光束を制限する。絞りＡＰＥよりイメージセンサＩＭＧ側に構成されている第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４は、絞りＡＰＥからの光束をイメージセンサＩＭＧ上に結像する機能を有する。

第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４の合成焦点距離は正であり、第３のレンズＬ３及び第４のレンズＬ４の組は、一枚の凸レンズと等価とみなせる。凸レンズは波長に帯域があると凹レンズと同様に焦点距離に誤差を生じる。そのため、第４のレンズＬ４だけでは焦点距離誤差を生じさせてしまうため、その誤差を除去するために、第３のレンズＬ３を付加することで焦点距離の誤差を小さくしている。

図１２は、第１の実施形態に係る光学部品ＬＰ１の光路を説明する図である。図１２には、波長900nmの光路Ｓ５、波長1000nmの光路Ｌ５が示されている。図１２に示すように、第１の実施形態に係る光学部品ＬＰ１に入射する波長を900〜1000nmとした場合、温度一定の条件下で波長900nmより、波長1000nmの方が焦点距離が長くなる。すなわち、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。

第１のレンズＬ１は画角を狭くする機能がある。第２のレンズＬ２は第１のレンズＬ９１にて生じた収差を補正する機能を有する。換言すれば、第２のレンズＬ２を透過する光の波長帯域に対して、第１のレンズＬ１で屈折した波長帯域の波長誤差に対する変化を打ち消す機能（いわゆる色消機能）がある。絞りＡＰＥは光束を制限する。絞りＡＰＥよりイメージセンサＩＭＧ側に構成されている第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４は、絞りＡＰＥからの光束をイメージセンサＩＭＧ上に結像する機能を有する。

第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２の合成焦点距離は負、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４の合成焦点距離は正であり、第１のレンズＬ１から第４のレンズＬ４の合成焦点距離は正である。第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２は画角を決定する機能を有する。

第３のレンズＬ３は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズ（凹レンズ）である。第３のレンズＬ３の材質はプラスチックである。これにより、第３のレンズＬ３は、温度が上昇するほど焦点距離が短くなり、温度が下落するほど焦点距離が長くなる。図１１に示すように、第３のレンズＬ３は、絞りＡＰＥよりもイメージセンサＩＭＧ側に位置する。

第４のレンズＬ４は、入射する光を集光する正レンズであり、その材質はガラスである。
第１のレンズＬ１は、焦点距離が負であり且つ絞りＡＰＥよりも被写体ＯＪＴ側に位置する第２の負レンズであり、その材質はガラスである。この構成により、第１のレンズＬ１の材質をガラス製にすることにより、温度変化に対する画角の変動を抑えることができる。

第２のレンズＬ２は、焦点距離が正である第２の正レンズであり、その材質はガラスである。
このように、第３のレンズＬ３の材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスである。

［１−２．動作］
図１１の矢印Ａ２１、Ａ２２に示すように、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴに照射される。ここで各実施形態の被写体ＯＪＴは例えば、自動運転中の自動車のドライバーである。主にドライバーの眼（もしくは瞳）及び／または頭部に、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が照射される。あるいは、姿勢を検知するための手や腕を含めたドライバーの体全体に、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が照射される場合もある。被写体ＯＪＴによって散乱された光が撮像装置ＩＤ１に入射される。

撮像装置ＩＤ１に入射された光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過し、上記の４枚構成の第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４を屈折透過し、イメージセンサＩＭＧに倒立像が形成される。

光学部品ＬＰ１は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。第３のレンズＬ３の材質がプラスチックであるので、温度が上昇するほど負のパワーが弱くなるため光学部品ＬＰ１の焦点距離が短くなるように作用する。一方、温度が下落するほど負のパワーが強くなるため光学部品ＬＰ１の焦点距離が長くなるように作用する。

よって、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ１の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［１−３．効果等］
以上のように、本実施形態に係る撮像システムＩＳ１は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有する光源ＬＳ１、ＬＳ２と、光源ＬＳ１の光が被写体ＯＪＴで散乱されて入射する撮像装置ＩＤ１と、を備える。撮像装置ＩＤ１は、前記入射された光を集光する光学部品ＬＰ１と、光学部品ＬＰ１によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサＩＭＧと、を有する。光学部品ＬＰ１は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなったときに焦点距離が長くなるように設計されており、光学部品ＬＰ１は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズ（凹レンズ）である第３のレンズＬ３を有する。

この構成によれば、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ１の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［１−４．変形例］
なお、光学部品ＬＰ１に含まれるレンズ群の材質の構成は、第３のレンズＬ３の材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスであるという構成に限ったものではない。図１３は、第１の実施形態と変形例１及び２のレンズ群の材質の構成を示す表である。

変形例１のように、第１のレンズＬ１及び第２のレンズＬ２の材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスであってもよい。これにより、第１のレンズＬ１及び第２のレンズＬ２が両方ともプラスチックであるので、温度が上昇するほど負のパワーが弱くなるため光学部品ＬＰ１の焦点距離が短くなる。一方、温度が下落するほど負のパワーが強くなるため光学部品ＬＰ１の焦点距離が長くなる。

変形例２のように、第１のレンズＬ１の材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスであってもよい。これにより、第１のレンズＬ１の材質がプラスチックであるので、温度が上昇するほど負のパワーが弱くなるため光学部品ＬＰ１の焦点距離が短くなる。一方、温度が下落するほど負のパワーが強くなるため光学部品ＬＰ１の焦点距離が長くなる。

［第２の実施形態］
続いて、図１４、１５を用いて第２の実施形態について説明する。
［２−１．構成］
図１４は、第２の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。図１１と同じ要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１４に示すように、第２の実施形態に係る撮像システムＩＳ２は、図１１の第１の実施形態に係る撮像装置ＩＤ１が撮像装置ＩＤ２に変更されたものになっている。撮像装置ＩＤ２は、図１１の第１の実施形態に係る光学部品ＬＰ１が光学部品ＬＰ２に変更されたものになっている。光学部品ＬＰ２は、第１のレンズＬ２１、第２のレンズＬ２２、第３のレンズＬ２３、第４のレンズＬ２４、第２のレンズＬ２２と第３のレンズＬ２３の間に配置された絞りＡＰＥを備える。

被写体ＯＪＴと絞りＡＰＥとの間に配置された第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２の合成焦点距離は正である。絞りＡＰＥと被写体ＯＪＴとの間に配置された第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４の合成焦点距離は正である。第１のレンズＬ１から第４のレンズＬ４の合成焦点距離は正である。

第３のレンズＬ２３は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズ（凹レンズ）である。第３のレンズＬ２３の材質はプラスチックである。これにより、第３のレンズＬ２３は、温度が上昇するほど焦点距離が短くなり、温度が下落するほど焦点距離が長くなる。図１４に示すように、第３のレンズＬ２３は、絞りＡＰＥよりもイメージセンサＩＭＧ側に位置する。

第４のレンズＬ２４は、入射する光を集光する正レンズであり、その材質はガラスである。
第１のレンズＬ２１は、焦点距離が正である正レンズであり、その材質はガラスである。この構成により、第１のレンズＬ１の材質をガラス製にすることにより、温度変化に対する画角の変動を抑えることができる。

第２のレンズＬ２２は、焦点距離が負である第２の負レンズであり、その材質はプラスチックである。
このように、第２のレンズＬ２２及び第３のレンズＬ２３の材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスである。

図１５は、第２の実施形態に係る光学部品ＬＰ２の光路を説明する図である。図１５には、波長900nmの光路Ｓ６、波長1000nmの光路Ｌ６が示されている。図１５に示すように、第２の実施形態に係る光学部品ＬＰ２に入射する波長を900〜1000nmとした場合、温度一定の条件下で波長900nmより、波長1000nmの方が焦点距離が長くなる。すなわち、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。

［２−２．動作］
図１４の矢印Ａ２１、Ａ２２に示すように、光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴに照射される。被写体ＯＪＴによって散乱された光が撮像装置ＩＤ２に入射される。

撮像装置ＩＤ２に入射された光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過し、上記の４枚構成の第１のレンズＬ２１、第２のレンズＬ２２、第３のレンズＬ２３、第４のレンズＬ２４を屈折透過し、イメージセンサＩＭＧに倒立像が形成される。

光学部品ＬＰ２は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。第２のレンズＬ２２及び第３のレンズＬ２３の材質がプラスチックであるので、温度が上昇するほど負のパワーが弱くなるため光学部品ＬＰ２の焦点距離が短くなるように作用する。一方、温度が下落するほど負のパワーが強くなるため光学部品ＬＰ２の焦点距離が長くなるように作用する。

周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ２の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品ＬＰ２の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［２−３．効果等］
以上のように、本実施形態に係る撮像システムＩＳ２は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有する光源ＬＳ１、ＬＳ２と、光源ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴで散乱されて入射する撮像装置ＩＤ２と、を備える。撮像装置ＩＤ２は、前記入射された光を集光する光学部品ＬＰ２と、光学部品ＬＰ２によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサＩＭＧと、を有する。光学部品ＬＰ２は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなったときに焦点距離が長くなるように設計されており、光学部品ＬＰ２は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズ（凹レンズ）である第２のレンズＬ２２及び第３のレンズＬ２３を有する。

この構成によれば、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ２の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品ＬＰ２の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

なお、本実施形態では、第２のレンズＬ２２及び第３のレンズＬ２３をプラスチックにしたが、第２のレンズＬ２２または第３のレンズＬ２３のどちらか一方をプラスチックにしてもよい。よって、光学部品ＬＰ２は、第１のレンズＬ２１から第４のレンズまで順に、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズとした４枚のレンズ構成であり、そのうち少なくとも１枚の負レンズがプラスチックである。

［第３の実施形態］
続いて、図１６、１７を用いて第３の実施形態について説明する。
［３−１．構成］
図１６は、第３の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。図１１と同じ要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１６に示すように、第３の実施形態に係る撮像システムＩＳ３は、図１１の第１の実施形態に係る撮像装置ＩＤ１が撮像装置ＩＤ３に変更されたものになっている。撮像装置ＩＤ３は、図１１の第１の実施形態に係る光学部品ＬＰ１が光学部品ＬＰ３に変更されたものになっている。光学部品ＬＰ３は、第１のレンズＬ３１、第２のレンズＬ３２、第３のレンズＬ３３、第４のレンズＬ３４、第５のレンズＬ３５、第６のレンズＬ３６、第３のレンズＬ３３と第４のレンズＬ３４の間に配置された絞りＡＰＥを備える。

第１のレンズＬ３１は負レンズ（第２の負レンズ）、第２のレンズＬ３２は負レンズ（第３の負レンズ）であり、第３のレンズＬ３３は正レンズ（第２の正レンズ）である。第４のレンズＬ３４は負レンズ、第５のレンズＬ３５は正レンズ、第６のレンズ（第３の正レンズ）Ｌ３６は正レンズである。

被写体ＯＪＴと絞りＡＰＥとの間に配置された第１のレンズＬ３１〜第３のレンズＬ３３の合成焦点距離は負である。絞りＡＰＥと被写体ＯＪＴとの間に配置された第４のレンズＬ３４〜第６のレンズＬ３６の合成焦点距離は正である。第１のレンズＬ３１から第６のレンズＬ３６の合成焦点距離は正である。

上述したように、第１のレンズＬ３１の材質はガラスである。この構成により、第１のレンズＬ３１の材質をガラス製にすることにより、温度変化に対する画角の変動を抑えることができる。

第２のレンズＬ３２、第３のレンズＬ３３、第４のレンズＬ３４、第６のレンズＬ３６の材質はプラスチックであり、第５のレンズＬ３５はガラスである。

光学部品ＬＰ３は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。

［３−２．動作］
光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴに照射される。被写体ＯＪＴによって散乱された光が撮像装置ＩＤ３に入射される。

撮像装置ＩＤ３に入射された光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過し、上記の６枚構成の第１のレンズＬ３１〜第６のレンズＬ３６を屈折透過し、イメージセンサＩＭＧに倒立像が形成される。

上述したように光学部品ＬＰ３は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。第２のレンズＬ３２及び第４のレンズＬ３４の材質がプラスチックであるので、温度が上昇するほど負のパワーが弱くなるため光学部品ＬＰ３の焦点距離が短くなるように作用する。一方、温度が下落するほど負のパワーが強くなるため光学部品ＬＰ３の焦点距離が長くなるように作用する。

よって、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ３の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品ＬＰ３の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［３−３．効果等］
以上のように、本実施形態に係る撮像システムＩＳ３は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有する光源ＬＳ１、ＬＳ２と、光源ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴで散乱されて入射する撮像装置ＩＤ３と、を備える。撮像装置ＩＤ３は、前記入射された光を集光する光学部品ＬＰ３と、光学部品ＬＰ３によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサＩＭＧと、を有する。光学部品ＬＰ３は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなったときに焦点距離が長くなるように設計されており、光学部品ＬＰ３は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズ（凹レンズ）である第２のレンズＬ３２及び第４のレンズＬ３４を有する。

この構成によれば、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ３の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品ＬＰ３の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［３−４．変形例］
なお、光学部品ＬＰ３に含まれるレンズ群の材質の構成は、本構成に限ったものではない。図１７は、第３の実施形態と変形例１〜３のレンズ群の材質の構成を示す表である。
第３の実施形態に係る第２のレンズＬ３２はガラスであってもよいし、第３のレンズＬ３３はガラスであってもよいし、第６のレンズＬ３６はプラスチックであってもよい。第６のレンズＬ３６は、パワーが規定のパワーより大きければガラスであることが好ましく、パワーが規定のパワーより小さければプラスチックであっても構わない。

変形例１のように、第１のレンズＬ３１〜第３のレンズＬ３３の材質がガラスで且つ第４のレンズＬ３４の材質がプラスチックであってもよい。第１のレンズＬ３１〜第３のレンズＬ３３まで、すべてガラスであれば、温度が上昇しても合成パワーの変化が小さいので、第４のレンズＬ３４の温度に応じたパワーの変化で合成パワーが決定されるため、温度が上昇するほど負のパワーが弱まり合成パワーが強くなるから焦点距離は短くなる。

変形例２及び３のように、第１のレンズＬ３１、第２のレンズＬ３２の負レンズのどちらか一方の材質がプラスチックで、第３のレンズＬ３３の材質がガラスの場合、温度が上昇するほど負のパワーが弱まり合成パワーが強くなるから焦点距離は短くなる。

このように、光学部品ＬＰ３が、被写体ＯＪＴからイメージセンサＩＭＧに向かって、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの順に６枚のレンズが配置され、少なくとも１枚の負レンズ（凹レンズ）はプラスチックである。この構成により、温度が上昇するほど負のパワーが弱まり合成パワーは強くなるから焦点距離は短くなる。一方、温度が下落するほど負のパワーが強まり合成パワーは弱くなるから焦点距離は長くなる。

［第４の実施形態］
続いて、図１８、１９を用いて第４の実施形態について説明する。
［４−１．構成］
図１８は、第４の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す模式図である。図１１と同じ要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１８に示すように、第４の実施形態に係る撮像システムＩＳ４は、図１１の第１の実施形態に係る撮像装置ＩＤ１が撮像装置ＩＤ３に変更されたものになっている。撮像装置ＩＤ４は、図１１の第１の実施形態に係る光学部品ＬＰ１が光学部品ＬＰ４に変更されたものになっている。光学部品ＬＰ４は、第１のレンズＬ４１、第２のレンズＬ４２、第３のレンズＬ４３、第４のレンズＬ４４、第５のレンズＬ４５、第６のレンズＬ４６、第３のレンズＬ４３と第４のレンズＬ４４の間に配置された絞りＡＰＥを備える。

第１のレンズＬ４１は負レンズ（第２の負レンズ）、第２のレンズＬ４２は負レンズ（第３の負レンズ）であり、第３のレンズＬ４３は正レンズ（第２の正レンズ）である。第４のレンズＬ４４は正レンズ、第５のレンズＬ４５は負レンズ、第６のレンズ（第３の正レンズ）Ｌ４６は正レンズである。

被写体ＯＪＴと絞りＡＰＥとの間に配置された第１のレンズＬ４１〜第３のレンズＬ４３の合成焦点距離は負である。絞りＡＰＥと被写体ＯＪＴとの間に配置された第４のレンズＬ４４〜第６のレンズＬ４６の合成焦点距離は正である。第１のレンズＬ４１から第６のレンズＬ４６の合成焦点距離は正である。

上述したように、第１のレンズＬ４１の材質はガラスである。この構成により、第１のレンズＬ４１の材質をガラス製にすることにより、温度変化に対する画角の変動を抑えることができる。

第２のレンズＬ４２、第３のレンズＬ４３、第５のレンズＬ４５、第６のレンズＬ４６の材質はプラスチックであり、第４のレンズＬ４４はガラスである。

光学部品ＬＰ４は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。

［４−２．動作］
光源（例えば、ＬＥＤ）ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴに照射される。被写体ＯＪＴによって散乱された光が撮像装置ＩＤ４に入射される。

撮像装置ＩＤ４に入射された光は、バンドパスフィルタＢＰＦを通過し、上記の６枚構成の第１のレンズＬ４１〜第６のレンズＬ４６を屈折透過し、イメージセンサＩＭＧに倒立像が形成される。

上述したように光学部品ＬＰ４は、温度一定の条件下で波長が長くなるほど焦点距離は長くなり、波長が短くなるほど焦点距離は短くなるように設計されている。第２のレンズＬ４２及び第５のレンズＬ４５の材質がプラスチックであるので、温度が上昇するほど負のパワーが弱くなるため光学部品ＬＰ４の焦点距離が短くなるように作用する。一方、温度が下落するほど負のパワーが強くなるため光学部品ＬＰ４の焦点距離が長くなるように作用する。

よって、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ４の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品ＬＰ４の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［４−３．効果等］
以上のように、本実施形態に係る撮像システムＩＳ４は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有する光源ＬＳ１、ＬＳ２と、光源ＬＳ１、ＬＳ２の光が被写体ＯＪＴで散乱されて入射する撮像装置ＩＤ４と、を備える。撮像装置ＩＤ４は、前記入射された光を集光する光学部品ＬＰ４と、光学部品ＬＰ４によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサＩＭＧと、を有する。光学部品ＬＰ４は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなったときに焦点距離が長くなるように設計されており、光学部品ＬＰ４は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズ（凹レンズ）である第２のレンズＬ４２及び第５のレンズＬ４５を有する。

この構成によれば、周囲温度が上昇した場合、周囲温度の上昇に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が長くなって焦点距離が長くなる方向に作用するのに対し、周囲温度の上昇に伴って負レンズの屈折率が小さくなって負のパワーが弱くなり焦点距離が短くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が上昇しても光学部品ＬＰ４の焦点距離の変化を抑えることができる。

一方、周囲温度が下降した場合、周囲温度の下降に伴って光源ＬＳ１、ＬＳ２の光の波長が短くなって焦点距離が短くなる方向に作用するのに対し、負レンズの屈折率が大きくなって負のパワーが大きくなり焦点距離が長くなる方向に作用するので、焦点距離に対する作用が相殺される方向に働き、周囲温度が下降しても光学部品ＬＰ４の焦点距離の変化を抑えることができる。このため、周囲温度が変化しても被写体の状態を解像度良く監視することができる。

［４−４．変形例］
なお、光学部品ＬＰ４に含まれるレンズ群の材質の構成は、本構成に限ったものではない。図１９は、第４の実施形態と変形例１〜３のレンズ群の材質の構成を示す表である。第４の実施形態に係る第６のレンズＬ４６はガラスであってもよく、第６のレンズＬ４６は、パワーが規定のパワーより大きければガラスであることが好ましく、パワーが規定のパワーより小さければプラスチックであっても構わない。また、第４の実施形態において、第１のレンズＬ４１がガラス且つ第３のレンズＬ４３がガラスとした場合、第２のレンズＬ４２がガラスであってもよい。周囲温度が変化しても第１のレンズＬ４１〜第３のレンズＬ４３の合成焦点距離はほとんど変化しないからである。

例えば変形例１のように、第１のレンズＬ４１〜第３のレンズＬ４３の材質がガラスで且つ第５のレンズＬ４５の材質がプラスチックであってもよい。第１のレンズＬ４１〜第３のレンズＬ４３まで、すべてガラスであれば、温度が上昇しても合成パワーの変化が小さいので、第５のレンズＬ４５の温度に応じたパワーの変化で合成パワーが決定されるため、温度が上昇するほど負のパワーが弱まり合成パワーが強くなるから焦点距離は短くなる。

変形例２及び３のように、第１のレンズＬ４１、第２のレンズＬ４２の負レンズのどちらか一方の材質がプラスチックで、第３のレンズＬ４３の材質がガラスの場合、温度が上昇するほど負のパワーが弱まり合成パワーが強くなるから焦点距離は短くなる。

このように、光学部品ＬＰ４が、被写体ＯＪＴからイメージセンサＩＭＧに向かって、負レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの順に６枚のレンズが配置されており、負レンズのうち少なくとも１枚はプラスチックである。この構成により、温度が上昇するほど負のパワーが弱まり合成パワーは強くなるから焦点距離は短くなる。一方、温度が下落するほど負のパワーが強まり合成パワーは弱くなるから焦点距離は長くなる。

［他の実施形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。

そこで、以下、他の実施形態を例示する。
各実施形態では、光学部品ＬＰ１〜４が撮像装置（カメラ）に固定されているものとして説明したが、これに限ったものではなく、光学部品（光学部品）ＬＰ１〜４が撮像装置（カメラ）から取り外し可能であってもよい。

各実施形態では、バンドパスフィルタＢＰＦは、被写体ＯＪＴと光学部品ＬＰ１〜４の間にあることを説明したが、光学部品ＬＰ１〜４とイメージセンサＩＭＧの間にあってもよく、同様の効果が得られる。さらに、両方に設置されてもよい。またバンドパスフィルタＢＰＦの波長選択機能を光学部品ＬＰ１〜４内に設置してもよいし、光学部品ＬＰ１〜４内のレンズコーティングによって実現してもよい。このように、バンドパスフィルタＢＰＦは、被写体ＯＪＴとイメージセンサＩＭＧとの間に配置されていれば、どの位置でもよい。

第１の実施形態では、光は、負レンズである第３のレンズ、正レンズである第４のレンズの順に通過したが、これに限ったものではなく、正レンズである第４のレンズ、負レンズである第３のレンズの順に通過してもよい。このように、光は、負レンズである第３のレンズ及び正レンズである第４のレンズのいずれを先に通過してもよい。そして、イメージセンサＩＭＧは、負レンズである第３のレンズ及び正レンズである第４のレンズを通って入射された光を電気信号に変換する。

材質がプラスチックの負レンズは、非球面レンズであってもよい。これにより、画像の歪みを補正することができる。

各実施形態において、撮像装置と光源とは物理的に別個のものとして説明したが、これに限らず、物理的に一つであってもよく、例えば撮像装置と光源とが一つの筐体に収納されていてもよい。また各実施形態において、光源は二つであるとして説明したが、これに限らず、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。

ＩＳ１〜ＩＳ４、ＩＳ９ 撮像システム
ＩＤ１〜ＩＤ４、ＩＤ９ 撮像装置
ＬＳ１、ＬＳ２ 光源
ＢＰＦ バンドパスフィルタ
ＬＰ１〜ＬＰ４、ＬＰ９ 光学部品
ＩＭＧ イメージセンサ
Ｌ１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１、Ｌ９１ 第１のレンズ
Ｌ２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２、Ｌ９２ 第２のレンズ
Ｌ３、Ｌ２３、Ｌ３３、Ｌ４３、Ｌ９３ 第３のレンズ
Ｌ４、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ４４、Ｌ９４ 第４のレンズ
Ｌ３５、Ｌ４５ 第５のレンズ
Ｌ３６、Ｌ４６ 第６のレンズ

Claims (15)

1. 光源の光が被写体で散乱されて入射する撮像装置であって、
   前記入射された光を集光する光学部品と、
   前記光学部品によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサと、
   を備え、
   前記光源は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有し、
   前記光学部品は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなるほど焦点距離が長くなるように設計されており、
   前記光学部品は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズを有する
   撮像装置。
2. 前記負レンズの材質はプラスチックである
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学部品は、
   該撮像装置に入射する光を絞る絞りと、
   前記絞りから前記イメージセンサまでの間に、合成焦点距離が正であるレンズ群と、
   を有し、
   前記レンズ群には、材質がガラスである正レンズが少なくとも一つ含まれる
   請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記光学部品は、該撮像装置に入射する光を絞る絞りと、
   焦点距離が負であり且つ前記絞りよりも被写体側に位置する第２の負レンズと、
   を更に有し、
   前記負レンズは、前記絞りよりも前記イメージセンサ側に位置する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記第２の負レンズの材質はガラスである
   請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記光学部品は、焦点距離が正である第２の正レンズを更に有し、
   前記被写体から前記イメージセンサに向かって、前記第２の負レンズ、前記第２の正レンズ、前記負レンズ、前記正レンズの順にそれぞれ第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズとして配置され、
   前記第３のレンズの材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスであるか、
   前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスであるか、または
   前記第１のレンズの材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスである
   請求項４または５に記載の撮像装置。
7. 前記光学部品は、焦点距離が正である第２の正レンズを更に有し、
   前記被写体から前記イメージセンサに向かって、前記第２の正レンズ、前記第２の負レンズ、前記負レンズ、前記正レンズの順にそれぞれ第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズとして配置され、
   前記第２のレンズ及び前記第３のレンズの材質がプラスチックで且つ他のレンズの材質がガラスである
   請求項４または５に記載の撮像装置。
8. 前記光学部品は、
   焦点距離が負であり且つ前記負レンズ及び第２の負レンズを含む３枚の負レンズと、
   焦点距離が正であり且つ前記正レンズを含む３枚の正レンズと、
   を有し、
   前記被写体から前記イメージセンサに向かって、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの順に配置され、
   前記負レンズのうち少なくとも１枚はプラスチックである
   請求項４または５に記載の撮像装置。
9. 前記光学部品は、
   焦点距離が負であり且つ前記負レンズ及び第２の負レンズを含む３枚の負レンズと、
   焦点距離が正であり且つ前記正レンズを含む３枚の正レンズと、
   を有し、
   前記被写体から前記イメージセンサに向かって、負レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの順に配置され、
   前記負レンズのうち少なくとも１枚はプラスチックである
   請求項４または５に記載の撮像装置。
10. 前記光源はＬＥＤである
    請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 前記被写体と前記イメージセンサとの間に配置され、設定範囲の波長を通すバンドパスフィルタを更に備える
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 前記設定範囲は、近赤外領域の波長帯である
    請求項１１に記載の撮像装置。
13. 当該撮像装置は、自動車に設置されており、
    前記被写体は、前記自動車のドライバーである
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の撮像装置。
14. 光源の光が被写体で散乱されて入射された光を集光する光学部品であって、
    焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズを有する負レンズ
    を備え、
    前記光源は、温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有し、
    前記光学部品は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなったときに焦点距離が長くなるように設計されている
    光学部品。
15. 温度が上昇するほど出射する光の波長が長くなる特性を有する光源と、
    前記光源の光が被写体で散乱されて入射する撮像装置と、
    を備え、
    前記撮像装置は、
    前記入射された光を集光する光学部品と、
    前記光学部品によって集光された光を電気信号に変換するイメージセンサと、
    を有し、
    前記光学部品は、温度が一定の条件下において前記入射された光の波長が長くなったときに焦点距離が長くなるように設計されており、
    前記光学部品は、焦点距離が負であり且つ温度が上昇するほど屈折率が小さくなる特性を有する負レンズを有する
    撮像システム。