JP2001272708A - 可視／赤外両用撮像装置 - Google Patents

可視／赤外両用撮像装置

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JP2001272708A
JP2001272708A JP2000087774A JP2000087774A JP2001272708A JP 2001272708 A JP2001272708 A JP 2001272708A JP 2000087774 A JP2000087774 A JP 2000087774A JP 2000087774 A JP2000087774 A JP 2000087774A JP 2001272708 A JP2001272708 A JP 2001272708A
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和雄 吉川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影レンズ系と前記固体撮像素子との間に配
された厚み可変型光学フィルタの厚みを、撮像条件と、
焦点位置の移動を補正し得る厚み可変型光学フィルタの
厚みとの相関テーブルに基づいてコントロールすること
で、撮像条件に応じた、撮影レンズの軸上色収差による
焦点位置の移動を良好に補正する。 【構成】 撮影レンズ１と、可視光領域から近赤外光領
域までの範囲に感度を有するＣＣＤ２との間に厚み可変
型光学フィルタ３を配設し、撮像条件と、この撮像条件
に応じた、軸上色収差の変動による焦点位置の移動を補
正し得る厚み可変型光学フィルタ３の厚みとの相関テー
ブルに基づき、アクチュエータ２５を制御して厚み可変
型光学フィルタ３の厚みを変化させる。厚み可変型光学
フィルタ３は、２つの楔形プリズムを平行平面板状に組
み合わせ、互いの斜面が接する状態で該斜面に沿って相
対移動させて、全体の厚みを変化させ得る構成とされて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視光領域から赤
外光領域までの範囲に感度を有する撮像素子を備えた可
視／赤外両用撮像装置に関し、特に、撮像条件に応じて
発生する軸上色収差による焦点位置の移動を補正するこ
とが可能な可視／赤外両用撮像装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像素子を用いたカメラにお
いて、固体撮像素子の分光感度が可視光領域から近赤外
領域までのびたものが開発され、このような固体撮像素
子を使用したカメラも知られている。
【０００３】赤外光は夜間撮影に適しているため、この
ようなカメラは特に昼夜両用の監視カメラとしての利用
が注目されている。しかしながら、撮影レンズの軸上色
収差の発生量は可視光領域と近赤外領域とで大きく異な
り、したがって両者の間では焦点位置にずれが生じてし
まう。図３（Ａ）は軸上色収差が波長に応じて大きく変
化することを示すものである。
【０００４】したがって、固体撮像素子を固定した状態
で使用した場合には、一方の波長領域で焦点合わせをす
ると、他方の波長領域では焦点がぼけた状態になり最良
な画像が得られないという問題を有している。
【０００５】このような焦点位置の移動を補正するに
は、固体撮像素子を光波長領域に応じて移動する方法が
考えられるが、光学性能を維持するためには像面を移動
させるこのような方法は余り好ましいとはいえない。そ
こで、従来、固体撮像素子と撮影レンズの間に、厚みの
異なるフィルタを、光波長領域に応じて交換可能に配設
する図６に示す如く構成されたものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮影レ
ンズの軸上色収差の発生量は、特に近赤外光の場合、光
波長のみならず撮影レンズの焦点距離（ズーム倍率）に
よっても大きく変化するものである。図３（Ｂ）はこの
ことを示すものである。また、撮影レンズの明るさ、フ
ォーカス位置、さらには絞りの開口量にも大きく左右さ
れる。
【０００７】したがって、実際に上記従来技術を種々の
撮像条件において適用しようとすると、数多くの厚みの
異なる光学フィルタを用意しなければならず、現実には
困難であると考えられる。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、種々の撮像条件に応じて、撮影レンズの軸上色収
差による焦点位置の移動を補正することが可能な、構成
簡易な可視／赤外両用撮像装置を提供することを目的と
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の可視／赤外両用
撮像装置は、可視光領域から赤外光領域までの範囲に感
度を有する撮像素子を備え、撮像条件に応じた、撮影レ
ンズにより発生する軸上色収差の変動による焦点位置の
移動を補正する手段を備えた撮像装置において、撮影レ
ンズ系と前記固体撮像素子との間に配された、厚み可変
型光学フィルタと、該厚み可変型光学フィルタの厚みを
変化せしめるアクチュエータと、前記撮像条件と、前記
焦点位置の移動を補正し得る前記厚み可変型光学フィル
タの厚みとの相関テーブルを格納してなるメモリと、こ
のメモリに格納された該相関テーブルに基づき前記アク
チュエータを制御する厚みコントロール手段を備えてな
ることを特徴とするものである。
【００１０】前記厚み可変型光学フィルタは、例えば、
２つの楔形プリズムを平行平面板状に組み合わせ、互い
の斜面が接する状態で該斜面に沿って相対移動させて、
全体の厚みを変化させ得る構成とされていてもよいし、
平行に配された２枚の平板内部に充填された液体を移動
させることにより全体の厚みを変化させ得る構成とされ
ていてもよいが、これらのものに限定されるものではな
い。
【００１１】また、前記撮像条件は、例えば、入射光の
波長域、前記撮影レンズ系の明るさ、被写体の明るさ、
ズーム倍率、フォーカス位置および絞りの開口量のうち
少なくとも１つの条件とされるが、これらの条件のみに
限定されるものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態に係る可視
／赤外両用撮像装置について図面を用いて説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施例１の主要構成を示
す概略図である。すなわち、被写体像を担持した光は撮
影レンズ１によりＣＣＤ２の結像面２ａに結像されるこ
とになるが、この撮影レンズ１による軸上色収差の発生
量は光の波長領域に応じて大きく異なる。ＣＣＤ２は可
視光領域から近赤外領域に到る広い波長域に亘って感度
を有しており、この撮像装置は昼夜両用に使用し得るも
のとなっている。したがって、主として可視光領域の光
による昼間撮影の場合と、近赤外領域の割合が多い光に
よる夜間撮影の場合とでは、軸上色収差の発生量が大き
く異なり焦点位置が互いに異なるので、例えばＣＣＤ２
の結像面２ａを昼間撮影に適した位置に設定しておく
と、夜間撮影において得られた画像がボケたものとなっ
てしまう。
【００１４】そこで、本実施形態においては、２つの楔
型プリズムを平行平面板状に組み合わせ、互いの斜面に
沿って両者を互いにスライドさせることにより全体の厚
みを可変とし得る厚み可変型光学フィルタ３を撮影レン
ズ１とＣＣＤ２との間の光軸Ｘ上に配設し、撮影レンズ
１から入射する光の波長領域に応じて上記厚み可変型光
学フィルタ３の厚みを変化せしめ、上記焦点位置の移動
を補正するようにしている。
【００１５】この厚み可変型光学フィルタ３のスライド
は周知のアクチュエータによりなされるようになってい
る。このアクチュエータを含めた厚み可変システムにつ
いては後述する。
【００１６】図２は、本発明の実施例２の主要構成を示
す概略図である。この実施例２における厚み可変型光学
フィルタ１３は、２枚のガラス板を平行に配置し、その
間に所定の液体を充填してシールし、その液体の移動に
よって、全体の厚みを可変とし得るようになっている。
この厚み可変型光学フィルタ１３の厚みの変化は、例え
ば特開平8-39861号公報に記載されているバリアングル
プリズム用のアクチュエータと同様のものを用いればよ
い。厚み可変システムについては、後述する実施例１の
ものと同様に構成すればよい。
【００１７】図４は、前述した厚み可変型光学フィルタ
３のアクチュエータ移動機構を示すものである。この図
４においては厚み可変型光学フィルタ３の側面側が示さ
れている。
【００１８】すなわち、この厚み可変型光学フィルタ３
を構成する各楔型プリズム３Ａ，３Ｂの側面には、この
プリズム３Ａ，３Ｂの側面と相似形状のラック板４Ａ，
４Ｂが取りつけられている。各ラック板４Ａ，４Ｂの斜
辺部にはラック４Ｃ，４Ｄが設けられていて、このラッ
ク４Ｃ，４Ｄと、アクチュエータとしてのモータ５の回
動軸に取り付けられたピニオン６とが噛合するように構
成されている。モータ５の回動によりピニオン６が矢印
Ａ方向に回動すると、それに応じて各ラック板４Ａ，４
Ｂと一体化された各楔型プリズム３Ａ，３Ｂが矢印Ｂ方
向に移動し、厚み可変型光学フィルタ３の全体厚みは薄
くなる方向に変化する。勿論、厚みが薄くなった状態
で、モータ５を上記と逆に回動せしめれば、厚み可変型
光学フィルタ３の厚みは厚くなる方向に変化する。
【００１９】次に、図５を用いて本実施形態装置の厚み
可変システムについて説明する。この厚み可変システム
は、カメラ側のズーム位置検出部２１および波長検出部
２２からのズーム位置情報および波長情報を入力される
演算手段としてのＣＰＵ２３、撮像条件と、この撮像条
件に応じた、軸上色収差の変動による焦点位置の移動を
補正し得る厚み可変光学フィルタ３の厚みとの相関を設
定したテーブルを格納されたメモリ２４と、ＣＰＵ２３
からの厚み可変指示信号に基づき厚み可変型光学フィル
タ３の厚みを変化せしめるアクチュエータ２５と、この
厚み可変型光学フィルタ３の現在の厚み情報をＣＰＵ２
３にフィードバックするプリズム厚み検出部２６とから
なっている。
【００２０】図６においては、ズーム位置情報および波
長情報のみがＣＰＵ２３に入力されるように示されてい
るが、フォーカス位置情報、被写体明るさ情報、レンズ
明るさ情報、絞り開口量情報等を適宜ＣＰＵ２３に入力
するように構成することが可能である。
【００２１】また、メモリ２４に格納されている相関テ
ーブルとしても、撮像条件として、ＣＰＵ２３に適宜入
力される上記各情報を考慮した相関関係を規定したもの
とすることが望ましい。この相関テーブルは、上記、各
種情報と軸上色収差の関係（例えば前述した図３に示す
関係）を予め求めておき、求められた関係に基づいて規
定される。
【００２２】このように構成された厚み可変システムに
よれば、ＣＰＵ２３は入力された撮像条件に関する各種
情報に基づき、メモリ２４にアクセスして、相関テーブ
ルより、この場合における、厚み可変光学フィルタ３の
適正な厚みを得る。次に、ＣＰＵ２３はアクチュエータ
２５に厚み可変指示信号を送出し、アクチュエータ２５
により厚み可変型光学フィルタ３の厚みが適正な値とな
るように指示する。なお、ＣＰＵ２３には現在の厚み情
報がプリズム厚み検出部２６から得られているので、適
正な厚みと現在の厚みの差に相当する厚み可変信号をア
クチュエータ２５に送出することになる。
【００２３】なお、本発明の可視／赤外両用撮像装置と
しては、上記実施形態のものに限られるものではなく、
例えば撮影レンズが固定焦点レンズであるような場合に
は、上記ズーム情報に関する相関データは不要である。
【００２４】また、２つの可視／赤外両用光学装置は特
に昼夜両用のカメラ（監視カメラ等）に適用することが
有用であるが、その他の種々の光学装置に適用可能であ
り、例えば赤外光の利用が求められる航空機の運航用撮
像カメラやＣＣＤ搭載型双眼鏡等にも適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の可視／
赤外両用撮像装置によれば、撮影レンズ系と前記固体撮
像素子との間に配された厚み可変型光学フィルタの厚み
を、撮像条件と、焦点位置の移動を補正し得る厚み可変
型光学フィルタの厚みとの相関テーブルに基づいてコン
トロールするようにしているので、種々の撮像条件に応
じた、撮影レンズの軸上色収差の変動による焦点位置の
移動を補正することが可能となる。これにより、主に可
視光による昼間撮影と、主に近赤外光による夜間撮影の
いずれにおいても、ボケのない良好な画像を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る可視／赤外両用撮像装
置を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係る可視／赤外両用撮像装
置を示す概略図
【図３】撮像条件に応じた軸上色収差の変化を示すグラ
フ
【図４】本発明の実施形態におけるアクチュエータ移動
機構を示す概略図
【図５】本発明の実施形態における厚み可変システムを
示すブロック図
【図６】従来例を示す概略図
【符号の説明】
１ 撮影レンズ ２ ＣＣＤ ３、１３ 厚み可変型光学フィルタ ３Ａ、３Ｂ 楔形プリズム ４Ａ、４Ｂ ラック板 ４Ｃ、４Ｄ ラック ５ モータ ６ ピニオン ２１ ズーム位置検出部 ２２ 波長検出部 ２３ ＣＰＵ ２４ メモリ ２５ アクチュエータ ２６ プリズム厚み検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｋ 5/232 Ｎ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可視光領域から赤外光領域までの範囲に
    感度を有する撮像素子を備え、撮像条件に応じた、撮影
    レンズにより発生する軸上色収差の変動による焦点位置
    の移動を補正する手段を備えた撮像装置において、 撮影レンズ系と前記固体撮像素子との間に配された、厚
    み可変型光学フィルタと、 該厚み可変型光学フィルタの厚みを変化せしめるアクチ
    ュエータと、 前記撮像条件と、前記焦点位置の移動を補正し得る前記
    厚み可変型光学フィルタの厚みとの相関テーブルを格納
    してなるメモリと、 このメモリに格納された該相関テーブルに基づき前記ア
    クチュエータを制御する厚みコントロール手段を備えて
    なることを特徴とする可視／赤外両用撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記厚み可変型光学フィルタは、２つの
    楔形プリズムを平行平面板状に組み合わせ、互いの斜面
    が接する状態で該斜面に沿って相対移動させて、全体の
    厚みを変化させ得る構成とされていることを特徴とする
    請求項１記載の可視／赤外両用撮像装置。
  3. 【請求項３】 前記厚み可変型光学フィルタは、平行に
    配された２枚の平板内部に充填された液体を移動させる
    ことにより全体の厚みを変化させ得る構成とされている
    ことを特徴とする請求項１記載の可視／赤外両用撮像装
    置。
  4. 【請求項４】 前記撮像条件は、入射光の波長域、前記
    撮影レンズ系の明るさ、被写体の明るさ、ズーム倍率、
    フォーカス位置および絞りの開口量のうち少なくとも１
    つの条件とされていることを特徴とする請求項１〜３の
    うちいずれか1項記載の可視／赤外両用撮像装置。
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