JP2013242413A - Imaging optical system and image capturing device - Google Patents
Imaging optical system and image capturing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013242413A JP2013242413A JP2012115187A JP2012115187A JP2013242413A JP 2013242413 A JP2013242413 A JP 2013242413A JP 2012115187 A JP2012115187 A JP 2012115187A JP 2012115187 A JP2012115187 A JP 2012115187A JP 2013242413 A JP2013242413 A JP 2013242413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- imaging
- image
- light
- imaging optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cameras In General (AREA)
- Camera Bodies And Camera Details Or Accessories (AREA)
- Structure And Mechanism Of Cameras (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、撮像光学系、および撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging optical system and an imaging apparatus.
従来より、たとえば、特許文献１，２に開示されるように、被写体光を、ガラスプリズムを用いて可視光と赤外光とに分光し、分光された各光（可視光／赤外光）をそれぞれ異なる撮像素子で撮像し、被写体光の各光について画像を取得することができる撮像装置が知られている。また、特許文献３に開示されるように、反射ミラーの一部に被写体光の一部が通過する孔部を設け、この孔部を通過した被写体光については赤外光用カメラで撮影し、反射ミラーで反射した被写体光については可視光用カメラで撮影を行い、被写体光の各光について画像を取得する撮像装置が知られている。
Conventionally, as disclosed in
しかしながら、家庭用のビデオカメラあるいは電子スチルカメラに広く使用されているＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、一般に、光検出部にＳｉ（シリコン）が用いられている。かかるＣＣＤは、可視光に対しては良好なＳ／Ｎの画像を撮像できるため可視光の撮像には適しているが、赤外光に対する感度が低い。そのため、赤外光の画像のＳ／Ｎは、可視光の画像に比べて劣る（低い）。したがって、上記のように検出部にＳｉを用いたＣＣＤを用いて赤外光の撮像を行っても、Ｓ／Ｎが良好な画像を得難いという問題がある。 However, in a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) widely used for home video cameras or electronic still cameras, Si (silicon) is generally used in the light detection section. Such a CCD is suitable for imaging visible light because it can capture a good S / N image for visible light, but has low sensitivity to infrared light. Therefore, the S / N of the infrared light image is inferior (low) compared to the visible light image. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain an image with a good S / N even when infrared light is imaged using a CCD using Si as the detection unit as described above.
また、赤外光は、可視光に比べてガラスへの吸収率（消衰係数）が大きい。そのため、ガラスプリズムを用いて被写体光を可視光と赤外光とに分光する構成の場合、ガラスプリズムを透過する赤外光の透過率が大幅に低下し、赤外光の画像のＳ／Ｎも大幅に低下してしまうという問題がある。 Further, infrared light has a higher absorption rate (extinction coefficient) into glass than visible light. For this reason, in the case of a configuration in which subject light is split into visible light and infrared light using a glass prism, the transmittance of infrared light transmitted through the glass prism is greatly reduced, and the S / N of an infrared light image is reduced. However, there is a problem that it is greatly reduced.
また、ガラスプリズムを用いずに、特許文献３に開示されるように、反射ミラーに形成された孔部を通過した被写体光を赤外光用カメラで撮影する構成の場合、赤外光用カメラに入射する被写体光の光量は孔部を通過する光量に制限されてしまう。そのため、この構成の場合にも、赤外光用カメラで撮影される赤外光の画像のＳ／Ｎが低下し易いという問題がある。
In addition, as disclosed in
そこで、本発明は、被写体について、赤外光の撮影と可視光の撮影とを行う際に、赤外光の画像のＳ／Ｎの低下を抑制することができる撮像光学系、および撮像装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides an imaging optical system and an imaging apparatus that can suppress a decrease in S / N of an infrared light image when photographing infrared light and visible light with respect to a subject. The issue is to provide.
上記課題を解決するため、撮像光学系は、第１撮像素子と、第１撮像素子上に被写体光を結像させる第１結像光学系と、第１結像光学系の光路外に配置される第２撮像素子と、被写体と第１撮像素子との間の光路上に配置される反射ミラーにより被写体光を分離し、第２撮像素子上に、分離された被写体光を結像させる第２結像光学系とを有し、第１結像光学系と、第２結像光学系とは、被写体と反射ミラーとの間の光軸が同一光軸であり、かつ、少なくとも一方の光学系のＦナンバーは１．５以下であり、Ｆナンバーが１．５以下の光学系に配置される撮像素子は、赤外光を撮像することができる撮像素子であることとする。 In order to solve the above problems, the imaging optical system is disposed outside the optical path of the first imaging element, the first imaging optical system that forms an image of subject light on the first imaging element, and the first imaging optical system. A second imaging element that separates subject light by a second imaging element and a reflecting mirror disposed on an optical path between the subject and the first imaging element, and forms an image of the separated subject light on the second imaging element. The first imaging optical system and the second imaging optical system have the same optical axis between the subject and the reflection mirror, and at least one of the optical systems The F-number is 1.5 or less, and the imaging device arranged in the optical system having the F-number of 1.5 or less is an imaging device capable of imaging infrared light.
上記発明において、反射ミラーの反射面は、第１結像光学系の光軸上に配置され、第１撮像素子には、反射ミラーの周囲を通過した光が撮像されることとする。 In the above invention, the reflection surface of the reflection mirror is disposed on the optical axis of the first imaging optical system, and the first image pickup device captures light that has passed around the reflection mirror.
上記発明において、反射ミラーは、第１結像光学系の光軸を含む光束が通過する孔部が形成され、第１撮像素子には、孔部を通過した光が撮像されることとする。 In the above invention, the reflection mirror is formed with a hole through which a light beam including the optical axis of the first imaging optical system passes, and the light that has passed through the hole is imaged by the first imaging element.
上記発明において、赤外光を撮像することができる撮像素子は、遠赤外光を撮像できる撮像素子であることとする。 In the above invention, the imaging element that can image infrared light is an imaging element that can image far-infrared light.
上記発明において、赤外光を撮像することができる撮像素子が配置される結像光学系を構成するレンズの少なくとも１つは、プラスチックレンズであることとする。 In the above invention, at least one of the lenses constituting the imaging optical system in which an imaging element capable of imaging infrared light is disposed is a plastic lens.
上記発明において、赤外光を撮像することができる撮像素子が配置される結像光学系を構成するレンズの少なくとも１つは、フレネルレンズであることとする。 In the above invention, at least one of the lenses constituting the imaging optical system in which an imaging device capable of imaging infrared light is arranged is a Fresnel lens.
上記発明において、第１撮像素子は、赤外光を撮像することができる撮像素子であり、反射ミラーは、第１結像光学系を構成するレンズに支持されていることとする。 In the above invention, the first imaging device is an imaging device capable of imaging infrared light, and the reflection mirror is supported by a lens constituting the first imaging optical system.
上記課題を解決するため、撮像装置は、上述の撮像光学系を備えることとする。 In order to solve the above problem, the imaging apparatus includes the above-described imaging optical system.
本発明によれば、被写体について、赤外光の撮影と可視光の撮影とを行う際に、赤外光の撮影と可視光の撮影とを視差なく行うことができ、さらに、赤外光の画像のＳ／Ｎの低下を抑制することができる撮像光学系、および撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, when photographing infrared light and visible light with respect to a subject, infrared light photographing and visible light photographing can be performed without parallax. An imaging optical system and an imaging apparatus that can suppress a decrease in the S / N of an image can be provided.
以下、本発明の実施の形態に係る、撮像光学系、およびこの撮像光学系を備える撮像装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of an image pickup optical system and an image pickup apparatus including the image pickup optical system according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１の実施の形態）
（撮像光学系１および撮像装置２の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像光学系１と、この撮像光学系１を備える撮像装置２の構成を示す図である。
(First embodiment)
(Configuration of Imaging
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an imaging
（撮像光学系１の構成）
撮像光学系１は、第１結像光学系３と、第１撮像素子４と、第２結像光学系５と、第２撮像素子６とを有する。第１結像光学系３は、被写体Ｍからの被写体光を第１撮像素子４に結像させる。第２結像光学系５は、被写体Ｍと第１撮像素子４との間の光路上に配置される反射ミラー７を有し、この反射ミラー７により反射された被写体光を第２撮像素子６に結像させる。
(Configuration of the imaging optical system 1)
The imaging
第１結像光学系３は、結像レンズ８と、可視光カットフィルター９と、第１撮像素子４とを有している。結像レンズ８は、赤外光の吸収がガラスよりも少ないプラスチックレンズにより構成される。可視光カットフィルター９は、たとえば、概ね７００ｎｍ以下の波長の光を透過しない特性を有している。そして、第１撮像素子４は、概ね７００ｎｍを超える波長の光を撮像することができるＣＣＤにより構成される。第１撮像素子４は、７００ｎｍを超える波長の光を撮像することができればよく、７００ｎｍ以下の波長の光も撮像できるものであってもよい。さらに、第１結像光学系３は、Ｆナンバーが、たとえば、１．０となるように構成されている。
The first imaging
一方、第２結像光学系５は、反射ミラー７と、結像レンズ１０と、赤外線カットフィルター１１と、第２撮像素子６とを有している。反射ミラー７は、反射面が第１結像光学系３の光軸Ｘ１上に配置され、被写体光の一部を第１結像光学系３の光路と異なる光路の光として反射させる。そして、反射ミラー７と第２結像光学系５とは、反射ミラー７と被写体Ｍとの間において、第２結像光学系５の光軸Ｘ２が、第１結像光学系３の光軸Ｘ１と一致するように配置されている。
On the other hand, the second imaging
結像レンズ１０は、ガラス、あるいはプラスチック等、可視光を透過することができる材質により形成されている。赤外線カットフィルター１１は、たとえば、概ね７００ｎｍを超える波長の光を透過しない特性を有している。そして、第２撮像素子６は、概ね７００ｎｍ以下の波長の光を撮像することができるＣＣＤにより構成される。第２撮像素子６は、７００ｎｍ以下の波長の光を撮像することができればよく、７００ｎｍを超える波長の光も撮像できるものであってもよい。さらに、第２結像光学系５は、Ｆナンバーが、たとえば、５．０となるように構成されている。
The
（画像処理部２０の構成）
撮像装置２は、上述の撮像光学系１に加えて、画像処理部２０を備える。画像処理部２０は、第１撮像素子４および第２撮像素子６から出力される画像信号を処理して、モニター等の表示部ＭＴあるいはハードディスク等の記録部ＭＲ等に出力する。
(Configuration of the image processing unit 20)
The
画像処理部２０は、信号処理部２１，２２と、フレームメモリー２３，２４と、同期信号生成部２５と、画像合成部２６と、インターフェース２７と、ＣＰＵ２９等を有する。信号処理部２１は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏl）回路、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル変換）回路等を備え、第１撮像素子４にて光電変換されて得られたアナログ画像信号をデジタル画像信号として出力する。また、信号処理部２１においては、第１撮像素子４から出力された画像信号に対して、ホワイトバランス、ガンマ補正等の信号処理が行われる。フレームメモリー２３は、たとえば、ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）から構成され、信号処理部２１から出力されたデジタル画像信号が格納される。
The
信号処理部２２も、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏl）回路、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル変換）回路等を備え、第２撮像素子６にて光電変換されて得られたアナログ画像信号をデジタル画像信号として出力する。また、信号処理部２２においては、第２撮像素子６から出力された画像信号に対して、ガンマ補正等の輝度信号に関する信号処理が行われる。フレームメモリー２４も、たとえば、ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）から構成され、信号処理部２２から出力されたデジタル画像信号が格納される。
The
第１撮像素子４と第２撮像素子６には、同期信号生成部２５が接続されている。同期信号生成部２５は、第１撮像素子４と第２撮像素子６とが同じ時刻で撮像した画像に基づくアナログ画像信号を同じタイミングで信号処理部２１，２２に出力させるタイミング信号を生成する。
A
画像合成部２６は、フレームメモリー２３，２４から出力される、第１撮像素子４と第２撮像素子６とからそれぞれ出力されるデジタル画像信号を合成し、インターフェース２７を介して表示部ＭＴに出力する。したがって、表示部ＭＴには、第１撮像素子４で撮像された画像と、第２撮像素子６で撮像された画像とが重ね合わされた画像を表示することができる。
The
ＣＰＵ２９は、撮像装置２の全体の動作を制御するものであり、ＣＰＵ２９が、第１撮像素子４と、第２撮像素子６と、信号処理部２１，２２と、フレームメモリー２３，２４と、同期信号生成部２５と、画像合成部２６等の動作を制御することで、第１撮像素子４で撮像された画像と、第２撮像素子６で撮像された画像とが重ね合わされた画像の画像データーがインターフェース２７から表示部ＭＴに出力される。
The
なお、画像処理部２０は上述の構成に限るものでなく、たとえば、表示部ＭＴに表示する換わりにハードディスク等の記録部ＭＲに記録する構成としてもよい。また、第１撮像素子４と第２撮像素子６で撮像された画像を合成する（重ね合わせる）ことなく別々に表示したり、あるいは、別々の画像として記録部ＭＲに記録する構成としてもよい。
The
（第１の実施の形態の主な効果）
上述のように撮像光学系１は、第１撮像素子４と、この第１撮像素子４上に被写体光を結像させる第１結像光学系３とを有している。また、撮像光学系１は、第２撮像素子６と、この第２撮像素子６上に被写体光を結像させる第２結像光学系５とを有している。第２結像光学系５は、第１結像光学系３の光軸Ｘ１上に反射面が配置される反射ミラー７を有している。
(Main effects of the first embodiment)
As described above, the imaging
反射ミラー７は、被写体Ｍ側において、第１結像光学系３の光軸Ｘ１と、第２結像光学系５の光軸Ｘ２とが一致するように配置されている。すなわち、第１結像光学系３と、第２結像光学系５とは、被写体Ｍと反射ミラー７との間において、光軸Ｘ１と光軸Ｘ２とは同一の光軸となっている。反射ミラー７は、被写体光を分離し、第１結像光学系３の光路とは異なる光路の光として反射させる。そして、第２撮像素子６は、反射ミラー７により反射され折り曲げられた光路上に配置され、第１結像光学系３の光路外に配置される。第１結像光学系３は、Ｆナンバーが１．０であり、第２結像光学系５はＦナンバーが５．０とされている。
The
上述のように、撮像光学系１を構成することで、第１撮像素子４と第２撮像素子６とにおいて、同一光軸の被写体像を撮像することができる。すなわち、第１撮像素子４と第２撮像素子６とにおいて、視差のない被写体像を撮像することができる。そのため、たとえば、画像処理部２０において、第１撮像素子４と第２撮像素子６とにおいて撮像された画像を合成（重ね合わせ）する際に、視差のない状態で両画像を合成（重ね合わせ）することができる。
As described above, by configuring the imaging
第１結像光学系３は、Ｆナンバーが１．０とされている。一般に、可視光の撮影においては、結像の明るさと、レンズによる光学収差の補正を適正に行う観点から、Ｆナンバーは２．０〜６．０とされることが多い。これに対し、第１結像光学系３は、Ｆナンバーを１．０とすることで、第１撮像素子４に入射する光量を多くすることができる。また、第１撮像素子４の光入射側には、可視光カットフィルター９が配置されている。
The first imaging
一般に、光検出部にＳｉ（シリコン）を用いたＣＣＤやＣＭＯＳは、可視光に比べて赤外光に対する感度が低い。しかしながら、第１結像光学系３のＦナンバーを１．０とすることで、第１撮像素子４に入射する被写体光の光量を多くすることができ赤外光の入射量も多くすることができる。さらに、第１結像光学系３には可視光カットフィルター９が備えられている。そのため、第１撮像素子４に撮像される赤外光の画像のＳ／Ｎを良好なものとすることができる。なお、第１撮像素子４が赤外光を受光できる撮像素子であれば、撮像素子の形態に拘わらず、上述の撮像光学系１を用いることで、第１撮像素子４に撮像される赤外光の画像のＳ／Ｎを向上させることができる。
In general, CCDs and CMOSs using Si (silicon) for the light detection unit have lower sensitivity to infrared light than visible light. However, by setting the F number of the first imaging
なお、第１撮像素子４に可視光の感度波長域が少ない撮像素子を用いる場合には、可視光カットフィルター９を配置しなくてもよい。たとえば、光検出部にＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ化物）を用いた撮像素子については、光の検出波長域を０．８μｍ〜２．６μｍとすることができ、この場合には可視光カットフィルター９を配置しなくてもよい。また、光検出部にＰｂＳ（硫化鉛）を用いた撮像素子については、光の検出波長域を１μｍ〜３．５μｍとすることができ、この場合にも可視光カットフィルター９を配置しない構成とすることができる。
In addition, when using an image pick-up element with few visible light sensitivity wavelength ranges for the 1st image pick-up element 4, the visible light cut
また、結像レンズ８は、プラスチック材により形成されている。プラスチック材としては、たとえば、ポリエチレン、ＰＥＴ (ポリエチレンテレフタレート)、アクリル等を用いることができる。プラスチック材は、ガラスに比べて赤外線の吸収率が小さい。したがって、結像レンズ８をプラスチックレンズとすることで、被写体光が結像レンズ８を通過する際の赤外光の損失を抑えることができ、第１撮像素子４に入射する赤外光の光量の増加を図ることができる。その結果、第１撮像素子４においてＳ／Ｎが良好な赤外線画像を撮像することができる。なお、結像レンズ８が複数枚のレンズにより構成される場合には、少なくとも１枚のレンズについてプラスチック材にて構成することで、被写体光が結像レンズ８を通過する際の赤外光の損失を抑えることができる。
The
ところで、赤外光は可視光に比べて光エネルギーが小さく、撮像素子に撮像される画像のコントラストが可視光に比べて低くなり易い。そのため、第１結像光学系３のＦナンバーを小さくすることにより、第１撮像素子４の赤外光の結像に収差が発生し易くなったとしても、観察される画像（撮像画像）においては収差が目立ち難くなる。また、可視光に比べて光エネルギーが小さい赤外光を受光する撮像素子については、ノイズ対策を行う必要から、光検出部の構造や光検出部に用いられる材料等に制限が生じ光検出部の微細化が難しい。たとえば、可視光用のＣＣＤと赤外光用のボロメータとでは、前者が画素ピッチ１．２μｍ程度であるのに対し、後者は画素ピッチ２４μｍ程度であり画素ピッチが大きく異なる。画素ピッチの値は光検出部に使用される材料等により前後するが、赤外光用のボロメータは、可視光用のＣＣＤに比べて画素ピッチが十数倍以上大きい。そのため、第１結像光学系３のＦナンバーを小さくすることにより、第１撮像素子４の赤外光の結像に収差が発生し易くなったとしても、観察される画像においては収差が目立ち難い。したがって、第２結像光学系５に比べてＦナンバーが小さな第１結像光学系３に赤外光を透過させることで、Ｓ／Ｎを大きくしながら収差の影響をできるだけ小さく抑えた状態の赤外光の画像を観察することができる。
By the way, infrared light has smaller light energy than visible light, and the contrast of an image picked up by the image sensor tends to be lower than that of visible light. Therefore, even if aberrations are likely to occur in the imaging of the infrared light of the first imaging element 4 by reducing the F number of the first imaging
特に、１０μｍ〜１０００μｍの波長の赤外線に対して撮像光学系１を用い、第１撮像素子４の画素ピッチを２０μｍ〜３０μｍとした場合には、波長が長いにも拘わらず、Ｓ／Ｎの低下を効果的に防ぎながら収差についてもできるだけ小さく抑えた状態の赤外光の画像を観察することができる。
In particular, when the imaging
一方、可視光は赤外光に比べて光エネルギーが大きく、撮像素子に撮像される画像のコントラストが赤外光に比べて高くなり易い。コントラストが高くなることで、第２結像光学系５で発生する収差は観察される画像において目立ち易くなる。また、撮像素子は、上述のように、赤外光を受光できる構成に比べて可視光を受光できる構成の方が画素ピッチを小さくし易い反面、撮像素子の画素ピッチが小さくなるに従って観察される画像においては収差が目立ち易くなる。しかしながら、第２結像光学系５は、Ｆナンバーが５．０であり、可視光について収差の発生を抑え易い光学系に構成されている。したがって、赤外光に比べて可視光に対する感度の高い撮像素子として、たとえば、光検出部にＳｉを用いたＣＣＤやＣＭＯＳを第２撮像素子６に用いた場合であっても、第２結像光学系５のＦナンバーを５．０とした場合には、収差が好適に抑制され、収差の影響が抑えられた可視光の画像を撮像することができる。
On the other hand, visible light has higher light energy than infrared light, and the contrast of an image picked up by the image sensor is likely to be higher than infrared light. By increasing the contrast, the aberration generated in the second imaging
上述のように、赤外光を結像させる第１結像光学系３については、Ｆナンバーを１．０とすることで、撮像される画像のＳ／Ｎを良好なものとすることができ、可視光を結像させる第２結像光学系５については、Ｆナンバーを５．０とすることで、収差の発生を抑えた画像を撮像することができる。すなわち、第１結像光学系３のＦナンバーは、第１撮像素子４で赤外光の撮像を好適に行うことができるように光量を優先した値に設定され、第２結像光学系５のＦナンバーは、可視光について収差の抑え易さを優先とした値に設定する。
As described above, with respect to the first imaging
具体的には、第１結像光学系３については、Ｆナンバーを１．５以下、０．５以上とすることで、第１撮像素子４において赤外光について、Ｓ／Ｎが好適な撮像を行うことができる。Ｆナンバーが１．５を超えると、撮像のＳ／Ｎが十分に確保できないという問題が生じ易く、Ｆナンバーが０．５未満となると、観察される画像に収差の影響が目立ち易くなるという問題が生じる。Ｆナンバーを１．２以下、０．８以上とすることで、観察される画像に収差の影響を目立ち難くしながらＳ／Ｎについてもより好適に向上させることができる。
Specifically, for the first imaging
また、第２結像光学系５については、Ｆナンバーを２．０以上、８．０以下とすることで、第２撮像素子６において可視光について、収差とＳ／Ｎが好適に抑えられた撮像を行うことができる。Ｆナンバーが８．０を超えると、画像が暗くなりすぎ撮像のＳ／Ｎが十分に確保できないという問題が生じ易く、Ｆナンバーが２．０未満となると、収差の補正が難しくなるという問題が生じ易い。Ｆナンバーを３．０以上、７．０以下とすることで、収差を好適に抑制しながらＳ／Ｎについてもより好適に向上させることができる。
Further, for the second imaging
なお、第１撮像素子４の赤外光に対する感度や、赤外光の像に対して要求される像の収差の程度、および、第２撮像素子６の可視光に対する感度や、可視光の像に対して要求される像の収差の程度により、第１結像光学系３および第２結像光学系５に要求されるＦナンバーは異なるが、概ね上記の範囲とすることで、第１撮像素子４で得られる赤外光の画像と第２撮像素子６で得られる可視光の画像とを好適なものとし易い。
Note that the sensitivity of the first image sensor 4 to infrared light, the degree of image aberration required for an infrared light image, the sensitivity of the
また、反射ミラー７よりも被写体Ｍ側においては、第１結像光学系３と第２結像光学系５は同一光軸であるため、第１撮像素子４で得られた画像と第２撮像素子６で得られた画像とに視差が発生しないようにすることができる。
Further, since the first imaging
（結像レンズ８の他の構成）
上述の第１結像光学系３を構成する結像レンズ８は、図２に示すように、フレネルレンズ８Ｆ１，８Ｆ２により構成することが好ましい。結像レンズ８は、レンズ面が連続する球面あるいは非球面レンズにて構成することもできるが、図２に示すように、フレネルレンズ８Ｆ１，８Ｆ２にて構成することが好ましい。結像レンズ８をフレネルレンズ８Ｆ１，８Ｆ２で構成することで、結像レンズ８の被写体光が通過する部分の厚さを薄くすることができる。結像レンズ８のレンズの厚さを薄くすることで、赤外光がレンズに吸収される量を抑制することができ、第１撮像素子４においてＳ／Ｎが好適な赤外光の撮像を行うことができる。
(Other configuration of the imaging lens 8)
The
結像レンズ８は、フレネルレンズ８Ｆ１，８Ｆ２の２枚構成とする必要はなく、１枚構成であってもあるいは３枚以上の構成であってもよいが、被写体光が結像レンズ８を透過する際の総厚ができるだけ薄くなるように、フレネルレンズの枚数や、屈折率等を設定することが好ましい。また、結像レンズ８を構成するフレネルレンズはプラスチック材で形成することが好ましい。フレネルレンズをプラスチック材とすることで、赤外光が結像レンズ８を透過する際に結像レンズ８に吸収される量をより抑制することができる。
The
（反射ミラー７の支持構造）
上述の図１，２に示す撮像光学系１においては、結像レンズ１０は、図示を省略する鏡筒に保持されている。そして、反射ミラー７についても該鏡筒に支持することができる。反射ミラー７の該鏡筒への支持は、たとえば、図１，２に示すように、支持柱１２により行うことができる。支持柱１２は、光軸Ｘ１の周囲に、たとえば、１２０度間隔で配置される。しかしながら、このように、該鏡筒に支持柱１２を用いて反射ミラー７を支持する構成とした場合には、支持柱１２の部分で光の回折が生じ、第１撮像素子４で得られる撮像が乱れる虞がある。
(Support structure of reflection mirror 7)
In the imaging
そこで、図３に示すように、反射ミラー７を結像レンズ８に対して支持手段としての支持杆１３により支持する構成としてもよい。つまり、反射ミラー７の直後、すなわち第１撮像素子４側に隣接するレンズの光軸Ｘ１上に前方に伸びる支持杆１３を取り付け、この支持杆１３に反射ミラー７を支持する。
Therefore, as shown in FIG. 3, the
かかる構成とした場合には、反射ミラー７を支持する支持杆１３は、反射ミラー７の後方に配置されるため、第１撮像素子４に入射する光束中に配置されないようにすることができる。このように構成した場合には、支持杆１３により被写体光が回折して、第１撮像素子４で得られる撮像が乱れてしまうことを防止できる。
In such a configuration, the
結像レンズ８に反射ミラー７を支持する支持手段は、支持杆１３の他に、結像レンズ８に反射ミラー７を支持する台座を設け、この台座に反射ミラー７を取り付けたり、あるいは、反射ミラー７を直接結像レンズ８に取り付ける構成としてもよい。
The supporting means for supporting the reflecting
なお、図１から図３に示す撮像光学系１に備えられる反射ミラー７は、結像レンズ８よりも前側（被写体Ｍ側）に配置されている。しかしながら、反射ミラー７は、結像レンズ８の背後、すなわち、結像レンズ８と第１撮像素子４との間に配置してもよい。また、結像レンズ８が複数のレンズから構成される場合には、結像レンズ８を構成するレンズとレンズとの間に、反射ミラー７を配置してもよい。
Note that the
（第２の実施の形態）
（撮像光学系３１および撮像装置３２の構成）
次に、図４を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係る撮像光学系３１と、この撮像光学系３１を備える撮像装置３２の構成について説明する。上述した第１の実施の形態に係る撮像光学系１（図１参照）は、第１結像光学系としての第１結像光学系３のＦナンバーが、第２結像光学系としての第２結像光学系５のＦナンバーよりも大きい構成である。これに対し、図４に示す本発明の第２の実施の形態に係る撮像光学系３１のように、第２結像光学系としての第２結像光学系３３のＦナンバーが、第１結像光学系としての第１結像光学系３４よりも大きな構成としてもよい。なお、以下の説明において、図１に示す第１の実施の形態に係る撮像光学系１と、この撮像光学系１を備える撮像装置２の構成部分と同様の構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
(Second Embodiment)
(Configuration of the imaging
Next, the configuration of the imaging
（撮像光学系３１の構成）
撮像光学系３１は、第１結像光学系３４と、第１撮像素子３５と、第２結像光学系３３と、第２撮像素子３６とを有する。第１結像光学系３４は、被写体Ｍからの被写体光を第１撮像素子３５に結像させる。第２結像光学系３３は、被写体Ｍと第１撮像素子３５との間の光路上に配置される反射ミラー３７を有し、この反射ミラー３７により反射された被写体光を第２撮像素子３６に結像させる。
(Configuration of the imaging optical system 31)
The imaging
第１結像光学系３４は、結像レンズ３８と、赤外線カットフィルター３９と、第１撮像素子３５とを有し、被写体Ｍからの被写体光を第１撮像素子３５に結像させる。第２結像光学系３３は、被写体Ｍと第１撮像素子３５との間の光路上に配置される反射ミラー３７と、結像レンズ４０を有し、反射ミラー３７により反射された被写体光を第２撮像素子３６に結像させる。
The first imaging
反射ミラー３７は、中央部に孔部４１が形成され、この孔部４１内を第１結像光学系３４の光軸Ｘ１を含む光束が通過するように配置されている。したがって、反射ミラー３７の孔部４１を通過した被写体光は、第１結像光学系３４によって第１撮像素子３５に結像される。また、第２結像光学系３３は、反射ミラー３７の孔部４１以外の反射面で反射された被写体光を第２撮像素子３６に結像させる。そして、反射ミラー３７と第２結像光学系３３とは、反射ミラー３７と被写体Ｍとの間において、第２結像光学系３３の光軸Ｘ２が、第１結像光学系３４の光軸Ｘ１と一致するように配置されている。
The
撮像光学系３１は、第１結像光学系３４のＦナンバーが、たとえば、５．０となるように構成され、また、第２結像光学系３３のＦナンバーが、たとえば、１．０となるように構成されている。
The imaging
第１結像光学系３４は、結像レンズ３８と、赤外線カットフィルター３９と、第１撮像素子３５とを有し、結像レンズ３８は、ガラス、あるいはプラスチック等、可視光を透過することができる材質により形成されている。また、赤外線カットフィルター３９は、概ね７００ｎｍを超える波長の光を透過しない特性を有している。そして、第２撮像素子３６は、概ね７００ｎｍ以下の波長の光を撮像することができるＣＣＤにより構成される。
The first imaging
一方、第２結像光学系３３は、反射ミラー３７と、結像レンズ４０と、可視光カットフィルター４２と、第２撮像素子３６とを有し、結像レンズ４０は、赤外光の吸収がガラスよりも少ないプラスチックレンズにより構成される。可視光カットフィルター４２は、概ね７００ｎｍ以下の波長の光を透過しない特性を有している。そして、第２撮像素子３６は、概ね７００ｎｍを超える波長の光を撮像することができるＣＣＤにより構成される。第２撮像素子３６は、７００ｎｍを超える波長の光を撮像することができればよく、７００ｎｍ以下の波長の光も撮像できるものであってもよい。
On the other hand, the second imaging
反射ミラー３７には、第１結像光学系３４の光軸Ｘ１上の光を含む光束を結像レンズ３８の側に通過させる孔部４１が形成され、孔部４１の周囲の反射面で被写体光の一部を第１結像光学系３４の光路と異なる光路を構成する結像レンズ４０の側に反射させる。反射ミラー３７と第２結像光学系３３とは、反射ミラー３７と被写体Ｍとの間において、第２結像光学系３３の光軸Ｘ２が、第１結像光学系３４の光軸Ｘ１と一致するように配置されている。
The
（画像処理部５０の構成）
撮像装置３２は、上述の撮像光学系３１に加えて、画像処理部５０を備える。第１の実施の形態における撮像装置２においては、信号処理部２２およびフレームメモリー２４は、第２結像光学系５の側に接続されると共に、信号処理部２１およびフレームメモリー２３は、第１結像光学系３の側に接続されているのに対し、画像処理部５０においては、信号処理部２２およびフレームメモリー２４は、第１結像光学系３４に接続され、また、信号処理部２１およびフレームメモリー２３は、第２結像光学系３３に接続されている点で相違するが、他の構成については、同様の構成であるのでその説明を省略する。
(Configuration of the image processing unit 50)
The
（第２の実施の形態の主な効果）
上述のように撮像光学系３１は、第１撮像素子３５と、この第１撮像素子３５上に被写体光を結像させる第１結像光学系３４とを有している。また、撮像光学系３１は、第２撮像素子３６と、この第２撮像素子３６上に被写体光を結像させる第２結像光学系３３とを有している。第２結像光学系３３は、第１結像光学系３４の光軸Ｘ１上に配置される反射ミラー３７を有している。
(Main effects of the second embodiment)
As described above, the imaging
反射ミラー３７は、中央部に孔部４１が形成され、この孔部４１内を第１結像光学系３４の光軸Ｘ１が通過するように配置されている。すなわち、孔部４１は、第１結像光学系３４の光軸Ｘ１を含む光束が通過する部分に形成されている。したがって、反射ミラー３７の孔部４１を通過した被写体光は、第１結像光学系３４によって第１撮像素子３５に結像される。
The
また、第２結像光学系３３は、反射ミラー３７の孔部４１以外の反射面で反射された被写体光を第２撮像素子３６に結像させる。そして、反射ミラー３７と第２結像光学系３３とは、反射ミラー３７と被写体Ｍとの間において、第２結像光学系３３の光軸Ｘ２が、第１結像光学系３４の光軸Ｘ１とが一致するように配置されている。すなわち、第１結像光学系３４と第２結像光学系３３とは、反射ミラー３７よりも被写体Ｍ側において同一光軸の光学系を構成している。反射ミラー３７は、被写体光を分離し、第１結像光学系３４の光路とは異なる光路の光として反射させる。つまり、第２結像光学系３３は、反射ミラー３７により反射され折り曲げられた光路上に配置され、第１結像光学系３４の光路外に配置されている。第１結像光学系３４は、Ｆナンバーが５．０であり、第２結像光学系３３はＦナンバーが１．０とされている。
Further, the second imaging
上述のように、撮像光学系３１を構成することで、第１撮像素子３５と第２撮像素子３６とにおいて、同一光軸の被写体像を撮像することができる。すなわち、第１撮像素子３５と第２撮像素子３６とにおいて、視差のない被写体像を撮像することができる。そのため、たとえば、画像処理部２０において、第１撮像素子３５と第２撮像素子３６とにおいて撮像された画像を合成する際に、視差のない状態で両画像を合成することができる。
As described above, by configuring the imaging
第２結像光学系３３は、Ｆナンバーが１．０とされている。一般に、可視光の撮影においては、結像の明るさと、レンズによる光学収差の補正を適正に行う観点から、Ｆナンバーは２．０〜６．０とされることが多い。これに対し、第２結像光学系３３はＦナンバーを１．０とすることで、第２撮像素子３６に入射する光量を多くすることができる。また、第２撮像素子３６の光入射側には、可視光カットフィルター９が配置されている。
The second imaging
一般に、光検出部にＳｉを用いたＣＣＤやＣＭＯＳは、可視光に比べて赤外光に対する感度が低い。しかしながら、第２結像光学系３３のＦナンバーを１．０とすることで、第２撮像素子３６に被写体光の光量を多くすることで赤外光の入射量も多くすることができる。さらに、第２結像光学系３３には可視光カットフィルター４２が備えられている。そのため、第２撮像素子３６に撮像される赤外光の画像のＳ／Ｎを良好なものとすることができる。なお、第２撮像素子３６が赤外光を受光できる撮像素子であれば、撮像素子の形態に拘わらず、上述の撮像光学系３１を用いることで、第２撮像素子３６に撮像される赤外光の画像のＳ／Ｎを向上させることができる。
In general, CCDs and CMOSs using Si for the light detection section are less sensitive to infrared light than visible light. However, by setting the F number of the second imaging
なお、第２撮像素子３６に感度波長域に可視光を含まない撮像素子を用いる場合には、可視光カットフィルター４２を配置しなくてもよい。たとえば、光検出部にＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ化物）を用いた撮像素子については、光の検出波長域を０．８μｍ〜２．６μｍとすることができ、この場合には可視光カットフィルター４２を配置しなくてもよい。また、光検出部にＰｂＳ（硫化鉛）を用いた撮像素子については、光の検出波長域を１．０μｍ〜３．５μｍとすることができ、この場合にも可視光カットフィルター４２を配置しない構成とすることができる。
In addition, when using the image pick-up element which does not contain visible light in the sensitivity wavelength range for the 2nd image pick-up
また、結像レンズ４０は、プラスチック材により形成されている。プラスチック材としては、たとえば、ポリエチレン、ＰＥＴ (ポリエチレンテレフタレート)、アクリル等を用いることができる。プラスチック材は、ガラスに比べて赤外線の吸収率が少ない。したがって、結像レンズ４０をプラスチックレンズとすることで、被写体光が結像レンズ４０を通過する際の赤外光の損失を抑えることができ、第２撮像素子３６に入射する赤外光の光量の増加を図ることができる。その結果、第２撮像素子３６においてＳ／Ｎが良好な赤外線画像を撮像することができる。なお、結像レンズ４０が複数枚のレンズにより構成される場合には、少なくとも１枚のレンズについてプラスチック材にて構成することで、被写体光が結像レンズ４０を通過する際の赤外光の損失を抑えることができる。
The
ところで、赤外光は可視光に比べて光エネルギーが小さく、撮像素子に撮像される画像のコントラストが可視光に比べて低くなり易い。そのため、第２結像光学系３３のＦナンバーを小さくすることにより、第２撮像素子３６の赤外光の結像に収差が発生し易くなったとしても、観察される画像（撮像画像）においては収差が目立ち難くなる。また、可視光に比べて光エネルギーが小さい赤外光を受光する撮像素子については、ノイズ対策を行う必要から、光検出部の構造や光検出部に用いられる材料等に制限が生じ光検出部の微細化が難しい。たとえば、可視光用のＣＣＤと赤外光用のボロメータとでは、前者が画素ピッチ１．２μｍ程度であるのに対し、後者は画素ピッチ２４μｍ程度であり画素ピッチが大きく異なる。画素ピッチの値は光検出部に使用される材料等により前後するが、赤外光用のボロメータは、可視光用のＣＣＤに比べて画素ピッチが十数倍以上大きい。そのため、第２結像光学系３３のＦナンバーを小さくすることにより、第２撮像素子３６の赤外光の結像に収差が発生し易くなったとしても、観察される画像においては収差が目立ち難い。したがって、第１結像光学系３４に比べてＦナンバーが小さな第２結像光学系３３に赤外光を透過させることで、Ｓ／Ｎを大きくしながら収差の影響をできるだけ小さく抑えた状態の赤外光の画像を観察することができる。
By the way, infrared light has smaller light energy than visible light, and the contrast of an image picked up by the image sensor tends to be lower than that of visible light. Therefore, even if aberrations are likely to occur in the infrared imaging of the
特に、１０μｍ〜１０００μｍの波長の赤外線に対して撮像光学系３１を用い、第２撮像素子３６の画素ピッチを２０μｍ〜３０μｍとした場合には、波長が長いにも拘わらず、Ｓ／Ｎの低下を効果的に防ぎながら収差についてもできるだけ小さく抑えた状態の赤外光の画像を観察することができる。
In particular, when the imaging
一方、可視光は赤外光に比べて光エネルギーが大きく、撮像素子に撮像される画像のコントラストが赤外光に比べて高くなり易い。コントラストが高くなることで、第２結像光学系３３で発生する収差は観察される画像において目立ち易くなる。また、撮像素子は、上述のように、赤外光を受光できる構成に比べて可視光を受光できる構成の方が画素ピッチを小さくし易い反面、撮像素子の画素ピッチが小さくなるに従って観察される画像においては収差が目立ち易くなる。
On the other hand, visible light has higher light energy than infrared light, and the contrast of an image picked up by the image sensor is likely to be higher than infrared light. By increasing the contrast, the aberration generated in the second imaging
しかしながら、第１結像光学系３４は、Ｆナンバーが５．０であり、可視光について収差の発生を抑え易い光学系に構成されている。したがって、赤外光に比べて可視光に対する感度の高い撮像素子として、たとえば、光検出部にＳｉを用いたＣＣＤやＣＭＯＳを第１撮像素子３５に用いた場合であっても、第１結像光学系３４のＦナンバーを５．０とした場合には、収差が好適に抑制され、収差の影響が抑えられた可視光の画像を撮像することができる。
However, the first imaging
上述のように、赤外光を結像させる第２結像光学系３３については、Ｆナンバーを１．０とすることで、撮像される画像のＳ／Ｎを良好なものとすることができ、可視光を結像させる第１結像光学系３４については、Ｆナンバーを５．０とすることで、収差の発生を抑えた画像を撮像することができる。すなわち、第２結像光学系３３のＦナンバーは、第２撮像素子３６で赤外光の撮像を好適に行うことができるように光量を優先した値に設定され、第１結像光学系３４のＦナンバーは、可視光について収差の発生が抑え易さを優先とした値に設定する。
As described above, with respect to the second imaging
具体的には、第２結像光学系３３については、Ｆナンバーを１．５以下、０．５以上とすることで、第２撮像素子３６において赤外光について、Ｓ／Ｎが好適な撮像を行うことができる。Ｆナンバーが１．５を超えると、撮像のＳ／Ｎが十分に確保できないという問題が生じ易く、Ｆナンバーが０．５未満となると、観察される画像に収差の影響が目立ち易くなるという問題が生じる。Ｆナンバーを１．２以下、０．８以上とすることで、観察される画像に収差の影響を目立ち難くしながらＳ／Ｎについてもより好適に向上させることができる。
Specifically, with respect to the second imaging
また、第１結像光学系３４については、Ｆナンバーを２．０以上、８．０以下とすることで、第１撮像素子３５において可視光について、収差とＳ／Ｎが好適に抑えられた撮像を行うことができる。Ｆナンバーが８．０を超えると、画像が暗くなりすぎ撮像のＳ／Ｎが十分に確保できないという問題が生じ易く、Ｆナンバーが２．０未満となると、収差の補正が難しくなるという問題が生じ易い。Ｆナンバーを３．０以上、７．０以下とすることで、収差を好適に抑制しながらＳ／Ｎについてもより好適に向上させることができる。
In addition, with respect to the first imaging
なお、第２撮像素子３６の赤外光に対する感度や、赤外光の像に対して要求される像の収差の程度、および、第１撮像素子３５の可視光に対する感度や、可視光の像に対して要求される像の収差の程度により、第２撮像素子３６および撮像光学系３１に要求されるＦナンバーは異なるが、概ね上記の範囲とすることで、第２撮像素子３６で得られる赤外光の撮像と第１撮像素子３５で得られる可視光の撮像とを好適なものとし易い。
Note that the sensitivity of the
また、反射ミラー３７よりも被写体Ｍ側においては、第２結像光学系３３と第１結像光学系３４は同一光軸であるため、第２撮像素子３６で得られた画像と第１撮像素子３５で得られた画像とに視差が発生しないようにすることができる。
Further, on the subject M side with respect to the
上述の第２結像光学系３３の結像レンズ４０についても、少なくとも１枚についてはフレネルレンズとすることが好ましい。フレネルレンズで構成することで、結像レンズ４０の被写体光が通過する部分の厚さを薄くすることができ、第２撮像素子３６においてＳ／Ｎが好適な赤外光の撮像を行うことができる。また、フレネルレンズをプラスチック材とすることで、赤外光が結像レンズ４０を透過する際に結像レンズ４０に吸収される量をより抑制することができる。
Regarding the
なお、反射ミラー３７については、凹面鏡あるいは凸面鏡としてもよい。反射ミラー３７を凹面鏡あるいは凸面鏡として、結像レンズ４０の結像機能の一部あるいは全部を、反射ミラー３７に担わせることで、結像レンズ４０の枚数を減らすことが可能となる。光を反射する反射ミラー３７において損失される光量は、光を透過するレンズに比べて小さい。したがって、結像レンズ４０の結像機能の全部あるいは一部を、反射ミラー３７に担わせることで、結像レンズ４０の枚数を減らすことが可能となり、第２撮像素子３６への赤外光の入射量の低下を抑えることができる。
The
（撮像光学系１および撮像光学系３１の他の実施の形態）
一般に、赤外光は、概ね、波長０．７−２．５μｍの光を近赤外光、波長２．５−４μｍの光を中赤外光、波長４−１０００μｍの光を遠赤外光という。アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）について、光の波長に対する屈折率（ｎ）、消衰係数（ｋ）、反射率（Ｒ）は、図５，６に示すようになっている。また、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）について、光の波長に対する屈折率（ｎ）、消衰係数（ｋ）は、図７，８に示すようになっている。
(Another embodiment of the imaging
In general, infrared light generally includes near-infrared light having a wavelength of 0.7-2.5 μm, mid-infrared light having a wavelength of 2.5-4 μm, and far-infrared light having a wavelength of 4-1000 μm. That's it. For aluminum (Al) and gold (Au), the refractive index (n), extinction coefficient (k), and reflectance (R) with respect to the wavelength of light are as shown in FIGS. For germanium (Ge) and silicon (Si), the refractive index (n) and extinction coefficient (k) with respect to the wavelength of light are as shown in FIGS.
図５，６に示すように、Ａｌ、Ａｕは、近赤外光以上の波長域の光、すなわち赤外光全域に亘って、可視光に対する反射率よりも高い反射率を有している。したがって、図４に示す第２の実施の形態に係る撮像光学系３１に備えられる反射ミラー３７の反射面をＡｌ、あるいはＡｕにより形成することが好ましい。かかる構成とすることで、反射ミラー３７で反射し第２撮像素子３６に入射する被写体光の赤外光の光量の増加を図ることができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, Al and Au have a reflectance higher than the reflectance for visible light over light in a wavelength region equal to or greater than near-infrared light, that is, over the entire infrared light region. Therefore, it is preferable that the reflection surface of the
図７に示すように、Ｇｅは、中赤外光および略３０〜６０μｍの波長域を除く遠赤外光に対する消衰係数が、可視光および近赤外光に対する消衰係数に比べて小さい。また、図８に示すように、Ｓｉは、中赤外光および遠赤外光に対する消衰係数が、可視光および近赤外光に対する消衰係数に比べて小さい。 As shown in FIG. 7, Ge has a smaller extinction coefficient for mid-infrared light and far-infrared light except for a wavelength range of approximately 30 to 60 μm, compared to extinction coefficients for visible light and near-infrared light. Further, as shown in FIG. 8, Si has a smaller extinction coefficient for mid-infrared light and far-infrared light than that for visible light and near-infrared light.
したがって、図１，２，３に示す結像レンズ８をＧｅあるいはＳｉにより形成することで、結像レンズ８をガラスあるいは樹脂により形成する場合に比べて、中赤外光および遠赤外光が結像レンズ８を透過する際の損失量の低減を図ることができ（Ｇｅについては、略３０〜６０μｍの波長域の光を除く）、第１撮像素子４に入射する被写体光の中赤外光および遠赤外光の光量の増加を図ることができる（Ｇｅについては、略３０〜６０μｍの波長域の光を除く）。また、ＧｅおよびＳｉは可視光については透過率が低いため、結像レンズ８をＧｅあるいはＳｉにより形成することで、可視光カットフィルター９を備えない構成とすることもできる。
Therefore, when the
また、図４に示す結像レンズ４０をＧｅあるいはＳｉにより形成することで、結像レンズ４０をガラスあるいは樹脂により形成する場合に比べて、中赤外光および遠赤外光が結像レンズ４０を透過する際の損失量の低減を図ることができ（Ｇｅについては、略３０〜６０μｍの波長域の光を除く）、第２撮像素子３６に入射する被写体光の中赤外光および遠赤外光の光量の増加を図ることができる（Ｇｅについては、略３０〜６０μｍの波長域の光を除く）。また、ＧｅおよびＳｉは可視光については透過率が低いため、結像レンズ８をＧｅあるいはＳｉにより形成することで、可視光カットフィルター４２を備えない構成とすることもできる。
Further, by forming the
撮像光学系１の第１撮像素子４に、たとえば、ボロメータ型赤外線撮像素子を用いることで２０〜１０００μｍの波長域の遠赤外光を撮像することができる。
By using, for example, a bolometer-type infrared imaging device as the first imaging device 4 of the imaging
上述したように、撮像光学系１の第１結像光学系３は、被写体光の中の赤外光について、第１撮像素子４への入射量の増大が図られた構成とされている。したがって、第１撮像素子４に上述の遠赤外光（２０〜１０００μｍの波長域）を受光することができる撮像素子を用いることで、第１撮像素子４で得られる遠赤外光の撮像のＳ／Ｎを効果的に向上させることができる。特に、結像レンズ８をフレネルレンズとし、かつ、ＧｅあるいはＳｉにて形成することで、第１撮像素子４で得られる遠赤外光の画像のＳ／Ｎをより効果的に向上させることができる。
As described above, the first imaging
また、撮像光学系３１の第２撮像素子３６についても同様に、遠赤外光に対して感度が高い、上述のボロメータ型赤外線撮像素子を使用してもよい。撮像光学系３１の第２結像光学系３３は、上述したように、被写体光の中の赤外光について、第２撮像素子３６への入射量の増大が図られた構成とされている。つまり、第２撮像素子３６に上述の遠赤外光（２０〜１０００μｍの波長域）を受光することができる撮像素子を用いることで、第２撮像素子３６で得られる遠赤外光の撮像のＳ／Ｎを効果的に向上させることができる。特に、結像レンズ４０をフレネルレンズとし、かつ、ＧｅあるいはＳｉにて形成することで、第２撮像素子３６で得られる遠赤外光の撮像のＳ／Ｎをより効果的に向上させることができる。
Similarly, the above-described bolometer-type infrared imaging device having high sensitivity to far infrared light may be used for the
なお、上述した撮像光学系１，３１および撮像装置２，３２は、フローサイトメトリーの検出光学系に使用することができる。
The imaging
１，３１ … 撮像光学系。
２，３２ … 撮像装置
３ … 第１結像光学系
４ … 第１撮像素子
５ … 第２結像光学系
６ … 第２撮像素子
７，３７ … 反射ミラー
８Ｆ１，８Ｆ２ … フレネルレンズ
４１ … 孔部
Ｍ … 被写体
Ｘ２ … 光軸
Ｘ１，Ｘ２ … 光路
1,31 ... Imaging optical system.
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第１撮像素子上に被写体光を結像させる第１結像光学系と、
前記第１結像光学系の光路外に配置される第２撮像素子と、
被写体と前記第１撮像素子との間の光路上に配置される反射ミラーにより前記被写体光を分離し、前記第２撮像素子上に、前記分離された前記被写体光を結像させる第２結像光学系と、
を有し、
前記第１結像光学系と、前記第２結像光学系とは、前記被写体と前記反射ミラーとの間の光軸が同一光軸であり、かつ、少なくとも一方の光学系のＦナンバーは１．５以下であり、前記Ｆナンバーが１．５以下の光学系に配置される撮像素子は、赤外光を撮像することができる撮像素子である、
ことを特徴とする撮像光学系。 A first image sensor;
A first imaging optical system that forms an image of subject light on the first image sensor;
A second imaging element disposed outside the optical path of the first imaging optical system;
A second imaging that separates the subject light by a reflecting mirror disposed on an optical path between the subject and the first image sensor and forms the separated subject light on the second image sensor. Optical system,
Have
In the first imaging optical system and the second imaging optical system, the optical axis between the subject and the reflection mirror is the same optical axis, and the F number of at least one of the optical systems is 1. .5 or less, and the image sensor arranged in the optical system having the F number of 1.5 or less is an image sensor capable of imaging infrared light.
An imaging optical system characterized by the above.
前記反射ミラーの反射面は、前記第１結像光学系の光軸上に配置され、
前記第１撮像素子には、前記反射ミラーの周囲を通過した光が撮像される、
ことを特徴とする撮像光学系。 The imaging optical system according to claim 1,
The reflecting surface of the reflecting mirror is disposed on the optical axis of the first imaging optical system,
The first imaging element captures an image of light that has passed around the reflection mirror.
An imaging optical system characterized by the above.
前記反射ミラーは、前記第１結像光学系の光軸を含む光束が通過する孔部が形成され、
前記第１撮像素子には、前記孔部を通過した光が撮像される、
ことを特徴とする撮像光学系。 The imaging optical system according to claim 1,
The reflection mirror is formed with a hole through which a light beam including the optical axis of the first imaging optical system passes,
The first image sensor captures an image of light that has passed through the hole.
An imaging optical system characterized by the above.
前記赤外光を撮像することができる撮像素子は、遠赤外光を撮像できる撮像素子である、
ことを特徴とする撮像光学系。 The imaging optical system according to any one of claims 1 to 3,
The imaging device capable of imaging the infrared light is an imaging device capable of imaging far-infrared light.
An imaging optical system characterized by the above.
前記赤外光を撮像することができる撮像素子が配置される結像光学系を構成するレンズの少なくとも１つは、プラスチックレンズである、
ことを特徴とする撮像光学系。 The imaging optical system according to any one of claims 1 to 4,
At least one of the lenses constituting the imaging optical system in which an imaging device capable of imaging the infrared light is disposed is a plastic lens.
An imaging optical system characterized by the above.
前記赤外光を撮像することができる撮像素子が配置される結像光学系を構成するレンズの少なくとも１つは、フレネルレンズである、
ことを特徴とする撮像光学系。 The imaging optical system according to claim 1,
At least one of the lenses constituting the imaging optical system in which an imaging device capable of imaging the infrared light is disposed is a Fresnel lens.
An imaging optical system characterized by the above.
前記第１撮像素子は、赤外光を撮像することができる撮像素子であり、
前記反射ミラーは、前記第１結像光学系を構成するレンズに支持されている、
ことを特徴とする撮像光学系。 The imaging optical system according to claim 2,
The first image sensor is an image sensor capable of imaging infrared light,
The reflection mirror is supported by a lens constituting the first imaging optical system.
An imaging optical system characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012115187A JP2013242413A (en) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | Imaging optical system and image capturing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012115187A JP2013242413A (en) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | Imaging optical system and image capturing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013242413A true JP2013242413A (en) | 2013-12-05 |
Family
ID=49843367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012115187A Pending JP2013242413A (en) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | Imaging optical system and image capturing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013242413A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022085853A (en) * | 2020-11-27 | 2022-06-08 | 日本電子株式会社 | X-ray detector and method |
| JP2022540061A (en) * | 2019-07-03 | 2022-09-14 | レティノル カンパニー リミテッド | Camera module using small reflector and optical device for augmented reality using the same |
| US11699567B2 (en) | 2020-11-27 | 2023-07-11 | Jeol Ltd. | X-ray detection apparatus and method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0437383A (en) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Method and apparatus for picture synthesis |
| JPH05265104A (en) * | 1992-03-19 | 1993-10-15 | Canon Inc | Photometry device for microreader printer |
| JPH0972781A (en) * | 1995-09-07 | 1997-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Infrared sensor |
| JPH11215487A (en) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Nissan Motor Co Ltd | Pedestrian sensing and alarming system |
| JP2009236601A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Topcon Corp | Surveying device and surveying system |
| JP2011080976A (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Topins Co Ltd | Single-axis lens module for thermal imaging camera |
| JP2012050760A (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-15 | Kowa Co | Objective lens unit and ophthalmologic imaging apparatus |
| JP2012052946A (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-15 | Topcon Corp | Measuring method and measuring apparatus |
-
2012
- 2012-05-21 JP JP2012115187A patent/JP2013242413A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0437383A (en) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Method and apparatus for picture synthesis |
| JPH05265104A (en) * | 1992-03-19 | 1993-10-15 | Canon Inc | Photometry device for microreader printer |
| JPH0972781A (en) * | 1995-09-07 | 1997-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Infrared sensor |
| JPH11215487A (en) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Nissan Motor Co Ltd | Pedestrian sensing and alarming system |
| JP2009236601A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Topcon Corp | Surveying device and surveying system |
| JP2011080976A (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Topins Co Ltd | Single-axis lens module for thermal imaging camera |
| JP2012052946A (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-15 | Topcon Corp | Measuring method and measuring apparatus |
| JP2012050760A (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-15 | Kowa Co | Objective lens unit and ophthalmologic imaging apparatus |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022540061A (en) * | 2019-07-03 | 2022-09-14 | レティノル カンパニー リミテッド | Camera module using small reflector and optical device for augmented reality using the same |
| JP7356183B2 (en) | 2019-07-03 | 2023-10-04 | レティノル カンパニー リミテッド | Camera module using a small reflective part and optical device for augmented reality using the same |
| JP2022085853A (en) * | 2020-11-27 | 2022-06-08 | 日本電子株式会社 | X-ray detector and method |
| JP7245885B2 (en) | 2020-11-27 | 2023-03-24 | 日本電子株式会社 | X-ray detection device and method |
| US11699567B2 (en) | 2020-11-27 | 2023-07-11 | Jeol Ltd. | X-ray detection apparatus and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3414763B1 (en) | Mobile device for hdr video capture | |
| US9395617B2 (en) | Panoramic multi-scale imager and method therefor | |
| JP4757221B2 (en) | Imaging apparatus and method | |
| US10146034B2 (en) | Cata-dioptric system and image capturing device | |
| US20100085453A1 (en) | Apparatus for optically combining visible images with far-infrared images | |
| JP4259541B2 (en) | Panorama imaging device | |
| TW200642091A (en) | Dual band reflective thermal imaging system | |
| KR20160013855A (en) | Image pickup lens, camera module, and image pickup device | |
| TWI475260B (en) | Ir-cut filter having red absorbing layer for digital camera | |
| US20210255443A1 (en) | Single Optic for Low Light and High Light Level Imaging | |
| JP2013242413A (en) | Imaging optical system and image capturing device | |
| JP5279605B2 (en) | Individual imaging apparatus and monitoring system | |
| JP5045504B2 (en) | Optical system | |
| US10095100B2 (en) | Panoramic viewing system and method thereof | |
| US20110234809A1 (en) | Dual-lens image capture device | |
| JP2012002735A (en) | Spatial information detection device | |
| WO2017217053A1 (en) | Imaging device and filter | |
| US7898591B2 (en) | Method and apparatus for imaging using sensitivity coefficients | |
| US20210003818A1 (en) | Imaging lens and imaging apparatus | |
| JP2016048282A (en) | Imaging apparatus | |
| JP2016046774A (en) | Imaging device | |
| JP2021036257A (en) | Visible light and near infrared light imaging system | |
| KR20200116235A (en) | The lens module | |
| JP2016046773A (en) | Imaging device | |
| JP2018170608A (en) | Imaging apparatus, control method of the same, and program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150520 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160309 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160315 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20161115 |