专利名称：可见光和红外光摄影用透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及可见光和红外光摄影用透镜系统，特别涉及可利用可见光和红外光同时摄影同一被摄体的可见光和红外光摄影用透镜。
背景技术：
在用电视摄影机(例如CCTV摄影机)进行监视等用途中进行摄影的情况下，在中午等明亮环境下进行用可见光的摄影，在夜间等可见光不能观察被摄体的黑暗环境下用红外(近红外)光进行摄影。
现有技术中，有时用一台摄影机进行用可见光的摄影和用红外光的摄影，已知有在摄影机主体上安装的摄影透镜，在可见光用和红外光用中不交换就能使用。例如，若将设计成用于可见光摄影中的摄影透镜，原样使用于红外光摄影中，则有红外光中的轴上色像差变大等问题。特别是在将具有变焦功能的可见光用摄影透镜使用于红外光用的情况下，即使进行了跟踪调整(凸缘衬圈(flange back)调整)，若改变变焦倍率，焦点也偏移，就有不能有效地进行跟踪调整(凸缘衬圈调整)的问题。
因此，在将可见光中使用的摄影透镜兼用于红外光中摄影的情况下，适用下述的方法，例如，通过在透镜中使用萤石和ED玻璃(低色散玻璃)等的低分散玻璃，通过光学方式减少红外光波长范围的色像差的方法，将校正色像差的光学部件(透镜、棱镜)插入到摄影透镜的光学系统中的方法等。
此外，例如，在傍晚这样的稍暗的摄影条件下，有时想同时用能清楚地照映被摄体的红外光进行摄影和能得到被摄体的颜色信息的可见光的摄影。但是，在使用一台摄影机交替进行可见光和红外光的摄影的情况下，不能同时进行可见光和红外光的摄影。因此，现有情况中有时就用可见光用和红外光用的两台摄影机同时进行摄影。但是，若使用两台摄影机，就有必须要两台同时进行聚焦和变焦等的透镜操作，并且必须操作成摄影距离(距对焦的被摄体位置的距离(被摄体距离))和视场角都一致的问题。此外，若使用两台摄影机，也有摄影机间产生视差，用可见光摄影的图像的视角和用红外光摄影的图像的视角不一致的问题。
对此，在特开平2003-69865号公报中，提出了用半透明反射镜分割入射到摄影透镜上的被摄体光，将一方作为可见光用的被摄体光进行摄像，将另一方作为红外光用的被摄体光进行摄像的摄像装置。这样，能够使利用可见光摄影的图像的视场角和用红外光摄影的图像的视场角一致。
此外，通过使用可见光用和红外光用的两台摄影机，例如，在用分光镜和棱镜，将来自摄影的被摄体的被摄体光分成可见光用和红外光用的被摄体光之后，使其分别入射可见光用的摄影机和红外光用的摄影机的摄影透镜，也能够使由可见光用的摄影机摄影的图像的视场角和用红外光用的摄影机摄影的图像的视场角一致。
但是，在特开平2003-69865号公报中，由于没有假想同时进行可见光和红外光的摄影，故在同时进行可见光的摄影和红外光的摄影的情况下存在问题。即，在半透明反射镜的前面配置聚焦透镜(组)和变焦透镜(组)等光学系统的情况下，其光学系统的波长特性在可见光范围和红外光范围中不同。因此，即使在将聚焦透镜和变焦透镜设定在预定位置上的状态中可见光和红外光的摄影距离一致，若从该预定位置移动聚焦透镜和变焦透镜，就有可见光和红外光的摄影距离变得不一致的问题。此外，在引用文献1中，由于没有分别调整可见光和红外光的焦点位置的装置，故在可见光和红外光的摄影距离不同的情况下不能校正它。
另一方面，如上所述，由于在用分光镜和棱镜，将来自摄影的被摄体的被摄体光分成可见光用和红外光用的被摄体光之后，使其分别入射可见光用摄影机和红外光用摄影机的摄影透镜的情况下，能够用各摄影机的摄影透镜分别进行聚焦调整，因此，能够使对焦在相同位置的被摄体上。但是，若使用两台摄影机，就有必须要两台同时进行聚焦或变焦等的透镜操作，并且必须操作成摄影距离和视场角一致的问题。此外，作为装置整体大型化，并由于必须要在可见光用摄影机和红外光用摄影机中使用两个摄影透镜，故也有成本增高的问题。另外，在摄影透镜的前面配置反射镜或棱镜的情况下，需有使用比摄影透镜的所述球透镜大的分光镜和棱镜，从而反射镜或棱镜变大，导致装置的大型化，同时成本也变高的问题。
发明内容
本发明鉴于这样的事情，其目的在于提供一种可见光和红外光摄影用透镜系统，能够同时且不用操作者的手工操作而容易地用可见光和红外光摄影同一被摄体，此外，能够抑制装置的大型化和成本的上升。
为了达到上述目的，本发明的第1方案的可见光和红外光摄影用透镜系统，能够用可见光和红外光同时对同一被摄体进行摄影，其特征在于，具有聚焦透镜，可在光轴方向上移动，对在所需被摄体距离的被摄体进行对焦；分光装置，将通过上述聚焦透镜的被摄体光分割为可见光用被摄体光和红外光用被摄体光，并分别将可见光用被摄体光和红外光用被摄体光导向可见光用光路和红外光用光路；可见光用摄像装置，利用上述可见光用被摄体光拍摄可见光的被摄体像；红外光用摄像装置，利用上述红外光用被摄体光拍摄红外光的被摄体像；校正透镜，配置在上述可见光用光路和红外光用光路的至少一方上，可在光轴方向上移动，调整通过该校正透镜的被摄体光的成像位置；校正透镜控制装置，根据上述聚焦透镜的位置，控制上述校正透镜的位置，使得对焦的被摄体相对于上述可见光用摄像装置的被摄体距离，与对焦的被摄体相对于上述红外光用摄像装置的被摄体距离一致。
此外，本发明的第2方案，其特征在于，在第1方案中具有变焦透镜，配置在上述分光装置的前侧，用于调整变焦倍率，可在光轴方向上移动，上述校正透镜控制装置根据上述聚焦透镜的位置和上述变焦透镜的位置，控制上述校正透镜的位置。
此外，本发明的第3方案，其特征在于，在第1或第2方案中，上述分光装置是分色镜或分色棱镜，将上述可见光用的被摄体光作为可见光范围的被摄体光，将上述红外光用的被摄体光作为红外光范围的被摄体光，在波长范围中进行分光。
此外，本发明的第4方案，其特征在于，在第1或第2方案中，在上述可见光用光路和上述红外光用光路中配置了光圈，所述可见光用光路和红外光用光路分别引导由上述分光装置分割的可见光用被摄体光和红外光用被摄体光。
此外，本发明的第5方案，其特征在于，在第1或第2方案中，将光圈配置在所述分光装置的前侧。
此外，本发明的第6方案，其特征在于，在第1或第2方案中，在在上述分光装置的前侧配置光圈，并在上述可见光用光路和上述红外光用光路的两方或某一方中配置了光量调整装置，所述可见光用光路和红外光用光路分别引导由所述分光装置分割的可见光用被摄体光和红外光用被摄体光。
此外，本发明的第7方案的可见光和红外光摄影用透镜系统，能够用可见光和红外光同时对同一被摄体进行摄影，其特征在于，具有聚焦透镜，可在光轴方向上移动，对在所需被摄体距离的被摄体进行对焦；分光装置，将通过上述聚焦透镜的被摄体光分割为可见光用被摄体光和红外光用被摄体光，并分别将可见光用被摄体光和红外光用被摄体光导向可见光用光路和红外光用光路；可见光用摄像装置，利用上述可见光用被摄体光拍摄可见光的被摄体像；红外光用摄像装置，利用上述红外光用被摄体光拍摄红外光的被摄体像；控制装置，根据上述聚焦透镜的位置，控制上述可见光用摄像装置或上述红外光用摄像装置的摄像面的位置，使得对焦的被摄体相对于上述可见光用摄像装置的被摄体距离，与对焦的被摄体对于上述红外光用摄像装置的被摄体距离一致。
此外，本发明的第8方案，其特征在于，在第7方案中具有具有变焦透镜，配置在上述分光装置的前侧，用于调整变焦倍率，可在光轴方向上移动，上述控制装置根据上述聚焦透镜的位置和上述变焦透镜的位置，控制上述摄像面的位置。
根据本发明，由于利用校正透镜等，使在可见光摄影中对焦的被摄体的被摄体距离与在红外光摄影中对焦的被摄体的被摄体距离一致，因此，就能够用可见光和红外光对焦在位于同一被摄体距离的同一被摄体上，并同时进行摄影。此外，由于根据聚焦透镜的位置等自动控制校正透镜等的控制，故不需要操作者的手工操作。
此外，由于将分割可见光用被摄体光和红外光用被摄体光的分光装置，配置在可见光和红外光的摄影中公用的聚焦透镜的后侧，因此，分光装置不大型化，能够抑制系统的大型化和成本的上升。通过在可见光和红外光的摄影中共用聚焦透镜，也能谋求成本的降低。
发明效果根据本发明的可见光和红外光摄影用透镜系统，由于利用校正透镜等，使在可见光摄影中对焦的被摄体的被摄体距离与在红外光摄影中对焦的被摄体的被摄体距离一致，因此，就能够用可见光和红外光将焦对角在位于同一被摄体距离的同一被摄体上，并同时进行摄影。此外，由于根据聚焦透镜的位置等自动控制校正透镜等的控制，故不需要操作者的手工操作。
此外，由于将分割可见光用被摄体光和红外光用被摄体光的分光装置，配置在可见光和红外光的摄影中公用的聚焦透镜的后侧，因此，分光装置不大型化，能够抑制系统的大型化和成本的上升。通过在可见光和红外光的摄影中共用聚焦透镜，也能谋求成本的降低。
图1是示出了适用本发明的透镜系统的整体结构的图。
图2是示出了分色棱镜的波长特性的一例的图。
图3是以数据表示出了校正透镜的校正数据的一例的图。
图4是利用三维图表表示了图3的校正数据的图。
图5是示出了摄影透镜的其他实施方式的结构的图。
图6是示出了摄影透镜的其他实施方式的结构的图。
图7是示出了摄影透镜的其他实施方式的结构的图。
具体实施例方式
以下，按照附图，关于本发明涉及的可见光和红外光摄影用透镜系统的最佳实施方式进行说明。
图1是示出了适用本发明的透镜系统的整体结构的图。适用于监视用电视摄影机等中的该图的透镜系统，是能够利用可见光和红外光(近红外光)同时摄影同一被摄体的系统。如该图所示，本透镜系统由透镜装置、可见光用摄影机主体14、红外光用摄影机主体16构成，所述透镜装置由光学系统(摄影透镜)10和控制系统12构成，所述可见光用摄影机主体14搭载了利用可见光波长范围(可见光范围)的被摄体光来摄影被摄体的摄像元件(CCD)DA，所述红外光用摄影机主体16搭载了利用红外光波长范围(红外光范围)的被摄体光来摄影被摄体的摄像元件(CCD)DB。可以利用预定的固定件，将透镜筒内配置了各种光学部件的摄影透镜10，可装卸地安装在可见光用摄影机主体14和红外光用摄影机主体16中。
在摄影透镜10中设置可见光用光路和红外光用光路，所述可见光用光路，将入射的被摄体光中的可见光范围的被摄体光，导向可见光用摄影机主体14的摄像元件DA；所述红外光用光路，将红外光范围的被摄体光，导向红外光用摄影机主体16的摄像元件DB。
在可见光用光路中，沿光轴O，从物方侧依次配置聚焦透镜(组)FL、变焦透镜(组)ZL、分色棱镜P、光圈(光圈机构)IA、中继透镜(组)RLA。在中继透镜(组)RLA的后级，配置了可见光用摄影机主体14的摄像元件DA。
另一方面，在红外光用光路中，沿光轴O，从物方侧依次配置了与可见光用光路共用的聚焦透镜FL、变焦透镜ZL、分色棱镜P，从分色棱镜P向后，沿着大致垂直于光轴O的方向的光轴O′，配置了光圈(光圈机构)IB、中继透镜(组)RLB。在中继透镜RLB的后级，配置了红外光用摄影机主体16的摄像元件DB。
利用这些可见光用光路和红外光用光路，入射到摄影透镜10的被摄体光中，可见光范围的被摄体光，依次通过聚焦透镜FL、变焦透镜ZL、分色棱镜P、光圈IA和中继透镜RLA，入射到可见光用摄像元件DA的摄像面。另一方面，红外光范围的被摄体光，依次通过聚焦透镜FL、变焦透镜ZL、分色棱镜P、光圈IB和中继透镜RLB，入射到红外光用摄像元件DB的摄像面。
再有，以下，将由配置在可见光用光路中的透镜等构成的光学系统称作可见光用光学系统，将由配置在红外光用光路中的透镜等构成的光学系统称作红外光用光学系统。
在可见光用光学系统和红外光用光学系统的聚焦调整时，利用聚焦用电动机FM，驱动聚焦透镜FL在光轴O方向上前后移动。在聚焦透镜FL的位置发生变化的情况下，利用可见光用光学系统的对可见光范围的被摄体光的成像作用，可见光用的摄像元件DA的摄像面到对焦的被摄体位置(与摄像面共轭的物体面)的距离发生变化，并且，利用红外光用光学系统的对红外光范围的被摄体光的成像作用，红外光用摄像元件DB的摄像面距对焦的被摄体位置(与摄像面共轭的物体面)的距离发生变化。再有，在以下的说明中，将摄像元件DA的摄像面距对焦的被摄体位置的距离，称作可见光用光学系统的被摄体距离，将摄像元件DB的摄像面距对焦的被摄体位置的距离，称作红外光用光学系统的被摄体距离。
在可见光用光学系统和红外光用光学系统的变焦调整(焦距的调整)时，利用变焦用电动机ZM，驱动变焦透镜ZL在光轴O方向上前后移动。再有，变焦透镜ZL由可变放大系统透镜(组)和校正系统透镜(组)构成，在利用这些透镜按预定的位置关系进行联动而改变变焦倍率(焦距)的情况下，校正成可见光范围和红外光范围的被摄体光的成像位置不变动。即，校正成可见光用光学系统和红外光用光学系统的被摄体距离不变动。但是，红外光用光学系统的被摄体距离，由于不能完全校正因改变变焦倍率的变动，因此，如后所述，利用校正透镜CL来校正。
分色棱镜P在反光镜面PM上，将入射的被摄体光分光成可见光范围的被摄体光和近红外光范围的被摄体光，使可见光范围的被摄体光透射，并使红外光范围的被摄体光反射。从而，可见光范围的被摄体光仍然在光轴O的方向上行进，红外光范围的被摄体光在与光轴O大致垂直的光轴O′方向上行进。
图2中示出分色棱镜P的波长特性的一例。如该图所示，以大约700nm为界，位于比其短的波长侧的可见光范围的被摄体光，按约90％左右的透射率透射分色棱镜P，位于长于700nm的波长侧的红外光范围的被摄体光，按超过90％的反射率，在分色棱镜P上反射。
此外，也可以取代上述分色棱镜P，使用分色镜和半透明反射镜，将入射到摄影透镜10的被摄体光，分割为可见光用被摄体光和红外光用被摄体光。但是，不同于利用波长范围分割被摄体光的分色棱镜或分色镜，在使用了半透明反射镜这样的分成几乎等效波长范围的光的分光装置的情况下，最好利用滤波器，将不要的波长范围的光从分光后的可见光用和红外光用的被摄体光除去。
光圈IA利用光圈用电动机IMA进行开关动作，在可见光用光学系统的光圈调整时，即，在调整入射到摄像元件DA的摄像面的可见光范围的被摄体光的光量时，驱动光圈IA。
中继透镜RLA是对通过光圈IA的可见光范围的被摄体光最终成像的透镜组，配置在其一部分上的跟踪调整(凸缘衬圈调整)用跟踪透镜(组)TL，在光轴O方向上前后移动。跟踪透镜TL在例如摄影开始前等进行可见光用光学系统的跟踪调整时，由手动进行操作，设定在一个位置上，使得即使从宽端到窄端移动变焦透镜ZL，可见光用光学系统的成像位置(即可见光用光学系统的被摄体距离)也不变动。此外，在该图的系统中，用手动操作跟踪透镜TL，但也可以由电动机来驱动。
可见光用摄影机主体14的摄像元件DA，将成像在摄像面上的可见光范围的被摄体光进行光电变换，将被摄体像作为电信号进行输出。在可见光用摄影机主体14中搭载需要的信号处理电路，利用该信号处理电路，将从摄像元件DA输出的信号变换成图像信号，输出到外部机器等。
光圈IB利用光圈用电动机IMB进行开关工作，在红外光用光学系统的光圈调整时，即，在调整入射到摄像元件DB的摄像面的红外光范围的被摄体光的光量时，驱动光圈IB。
中继透镜RLB是对通过光圈IB的红外光范围的被摄体光最终成像的透镜组，在其一部分上配置了校正透镜(组)CL，所述校正透镜CL与上述跟踪透镜TLA的结构类似。利用校正用电动机CM，该校正透镜CL在光轴O′方向上前后移动，追随聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置变化进行驱动。即，若校正透镜CL的位置变化，则红外光范围的被摄体光的成像位置就变化，红外光用光学系统的被摄体距离就变化，因此，通过控制校正透镜CL的位置来进行调整，使得红外光用光学系统的被摄体距离与可见光用光学系统的被摄体距离、即与聚焦透镜FL的位置对应的预定的被摄体距离一致。再有，以后详细叙述。
红外光用摄影机主体16的摄像元件DB，将成像在摄像面上的红外光范围的被摄体光进行光电变换，将被摄体的像作为电信号进行输出。在红外光用摄影机主体16中搭载需要的信号处理电路，利用该信号处理电路，将从摄像元件DB输出的信号变换成图像信号，输出到外部机器等。
控制系统12的控制电路20一边分别利用电位计FP、ZP、IPA、IPB、CP检测上述聚焦透镜FL、变焦透镜ZL、光圈IA、光圈IB、校正透镜CL的位置，一边驱动上述聚焦用电动机FM、变焦用电动机ZM、光圈用电动机IMA、IMB、校正用电动机CM，控制各透镜和光圈的位置(或动作速度)。
例如，基于无图示的控制器中的操作者的聚焦操作和变焦操作，从控制器给予控制电路20指令信号，所述指令信号示出聚焦透镜FL或变焦透镜ZL的移动目标位置(或移动目标速度)，控制电路20基于给予的指令信号，驱动控制聚焦用电动机FM和变焦用电动机ZM，控制聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置或速度。
此外，例如，求出光圈值，该光圈值是在可见光用摄影机主体14和红外光用摄影机主体16中分别用摄像元件DA、DB摄像的图像成为适当亮度的光圈值，从各摄影机主体14、16对控制电路20发送指示设定其光圈值的指令信号。控制电路20基于这些指令信号，驱动光圈用电动机IMA、IMB，控制光圈IA、IB的位置。这样，就将光圈IA设定在用摄像元件DA摄影的图像成为适当亮度的位置上，将光圈IB设定在用摄像元件DB摄影的图像成为适当亮度的位置上。
再有，也可以用上述以外的方法进行聚焦透镜FL、变焦透镜ZL、光圈IA、IB的控制。
另一方面，参照预先存储在存储器22中的校正数据，驱动校正用电动机CM，使得校正透镜CL位于根据其校正数据读取的位置，来进行校正透镜CL的控制。
在此，可见光用光学系统的被摄体距离与与聚焦透镜FL的位置对应的预定的被摄体距离一致，并且通过事先用跟踪透镜TLA进行跟踪调整，使得即使变焦透镜ZL的位置变化，其被摄体距离也不变动。另一方面，由于设计成与可见光用光学系统公用的光学部件(聚焦透镜FL和变焦透镜ZL等)适应可见光范围的被摄体光，因此，红外光用光学系统的被摄体距离不与对应于聚焦透镜FL的位置而预定的被摄体距离(即可见光用光学系统的被摄体距离)一致，其偏移量也因聚焦透镜FL的位置而不同。此外，若使变焦透镜ZL的位置变化，则红外光用光学系统的被摄体距离就变动，其变动量也因变焦透镜ZL的位置而不同。
因此，控制校正透镜CL的位置，来校正红外光用光学系统的被摄体距离，使得红外光用光学系统的被摄体距离与对应于聚焦透镜FL的位置而预定的被摄体距离(即可见光用光学系统的被摄体距离)一致，并且使得即使变焦透镜ZL的位置变化，红外光用光学系统的被摄体距离也不变动。然后，对于聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的各位置，利用逻辑运算等事先算出用于校正该红外光用光学系统的被摄体距离的校正透镜CL的位置，并作为校正数据存储在存储器22中，参照该校正数据，来决定摄影时的校正透镜CL的位置。
图3是用数据表来表示校正数据的一例的图，图4是用三维图表表示该校正数据的图。从这些图可知，校正数据对于聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的各位置，与来自校正透镜CL的预定基准位置的校正量相关联，将从电位计FP、ZP读取的聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的当前位置，或者基于指令信号要设定的聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的目标位置，作为校正数据中的聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置，通过从校正数据读取与这些位置相对应的校正透镜CL的校正量，就可以知道根据校正透镜CL的基准位置的校正量，所述的校正透镜CL用于使红外光用光学系统的被摄体距离与可见光用光学系统的被摄体距离一致。
再有，在如图3、图4所述形式的校正数据的情况下，校正透镜CL的校正量对于聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的离散位置相关联，有时不直接从校正数据读取对于欲求的聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置的校正透镜CL的校正量。在这样的情况下，例如，通过由插值运算内插数据，能够求得对于聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的期望位置的校正透镜CL的校正量。
此外，校正数据示出了红外光范围中也对于特定波长(主要波长)的被摄体光成为最佳校正量的数据，但是，例如在进行用红外光的摄影的情况下，有时由红外光照明器具照明被摄体，该情况下，最好使用符合该照明光的主要波长(最大强度的波长)的校正数据。例如，若照明光的主要波长是950nm，就最好使用对于950nm的被摄体光得到最佳校正量的校正数据。此外，也可以使主要波长不同的几种校正数据存储在存储器22中，就能够按照照明光的主要波长等，由用户适当地选择实际参照的校正数据，或者，也可以利用传感器检测主要波长，选择与其相匹配的最佳校正数据。
此外，求校正透镜CL的校正量的方法不限于上述方法，也可以用使用数学式的运算来求出校正量等的其他方法。
此外，红外光用光学系统的被摄体距离也因光圈IB的位置而正确地变化，因此，最好除聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置之外，还考虑光圈IB的位置，来决定校正透镜CL的校正量。
另外，有时需要按照可见光用光学系统中的跟踪透镜TL的位置，来变更校正透镜CL的上述基准位置，在该情况下，例如，就要能在控制电路20中检测跟踪透镜TL的位置，通过能利用事先存储在存储器22中的数据表，调整对于跟踪透镜TL的位置适当的基准位置，来进行处理。
控制电路20在基于指令信号使聚焦透镜FL和变焦透镜ZL位移的情况下，如上所述地，从校正数据读取校正透镜CL的校正量，所述的校正量是对于从电位计FP、ZP读取的聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的当前位置，或者基于指令信号要设定的聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的目标位置的校正量。然后，通过使校正透镜CL从预定的基准位置仅位移从校正数据读取的校正量，来使红外光用光学系统的被摄体距离与可见光用光学系统的被摄体距离一致。这样，由可见光用光学系统对焦的被摄体位置与由红外光用光学系统对焦的被摄体位置一致，就能够由摄像元件DA、DB同时摄影在同一被摄体上对焦的可见光的图像和红外光的图像。再有，由于在可见光用光学系统和红外光用光学系统中共用变焦透镜ZL，故变焦倍率(摄影视场角)在可见光的影像和红外光的影像中大致一致。但是，未必需要摄影视场角一致，只要摄影视场角的中心示出的摄影位置大致一致，则应用上就足够了，至少满足该条件。
以上，在上述实施方式中，利用校正透镜CL，按照聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置，校正红外光用光学系统的被摄体距离，但也可以不校正红外光用光学系统的被摄体距离，按照聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的位置，校正可见光用光学系统的被摄体距离。即，将上述实施方式中的可见光用光学系统的结构和控制，作为红外光用光学系统的结构和控制进行适用，并且，也可以将上述实施方式中的红外光用光学系统的结构和控制，作为可见光用光学系统的结构和控制来适用。
此外，在上述实施方式中，可使可见光范围的被摄体光在分色棱镜P中透过，使红外光范围的被摄体光反射，也可以与此相反。
此外，在上述实施方式中，关于在具有聚焦透镜FL和变焦透镜ZL的摄影透镜中适用了本发明的情况进行了说明，但在不具有变焦透镜ZL的固定焦距的摄影透镜即单焦点透镜中，也可以同样地适用本发明。
此外，在上述实施方式中，通过移动校正透镜CL的位置，来校正红外光用光学系统的被摄体距离，但也可以取代移动校正透镜CL的位置，通过移动摄像元件DB的摄像面的位置，来校正红外光用光学系统的被摄体距离。此外，作为移动摄像元件DB的摄像面位置的方法，除了直接移动摄像元件DB的情况外，也可以移动安装了摄影透镜10和红外光用摄影机主体16的固定件部分，也可以相对于摄影透镜10而移动红外光用摄影机主体16整体。
此外，在上述实施方式中，在红外光用光学系统中，由于利用分解棱镜P，由反光镜面PM反射红外光范围的被摄体，故由摄像元件DB摄影的图像成为倒转图像，但也可以为了消除这一现象而在摄像后的信号处理中通过电气方式使图像倒转，但也可以通过光学方式使其倒转。图5是示出了该情况的摄影透镜的结构的图。再有，在图5中，在与图1相同或类似作用的结构要素中标注同一标记，省略其说明。图5中示出的摄影透镜10的可见光用光学系统的结构与图1完全相同，红外光用光学系统的结构与图1不同。即，在图5的红外光用光学系统中，由分色棱镜P的反光镜面PM反射后在光轴O′上行进的红外光范围的被摄体像，接着由反光镜M，向大致垂直于光轴O′的光轴O″方向反射。然后，通过光轴O″上的中继透镜RLB，入射到红外光用摄影机主体16的摄像元件DB的摄像面上。这样地，通过使红外光范围的被摄体光在配置在红外光用光学系统中的反光镜M上反射，就能够通过光学方式消除由摄像元件DB摄影的图像变为倒转图像的情况。
此外，在上述实施方式中，将光圈IA和光圈IB配置在由分色棱镜P分光成可见光范围的被摄体光和红外光范围的被摄体光之后，这些可见光范围的被摄体光和红外光范围的被摄体光各自通过的位置上，但也可以将某一方配置在由分色棱镜P分光前的被摄体光通过的位置上。但是，在用红外光进行摄影的情况下，许多情况下是用红外光照明器具向被摄体照射红外光。因此，与可见光范围的被摄体光相比，红外光范围的被摄体光的强度大的情况较多。在考虑了这样的情况时，将配置在分色棱镜P前面的光圈作为光圈IA比作为光圈IB的情况更合适。图6是示出了这样地将图1中示出的光圈IA配置在分色棱镜P的前面时的摄影透镜的结构的图。再有，在图6中，在与图1相同或类似作用的结构要素上标注同一标记，省略其说明。在如图6中示出的摄影透镜10所示，将光圈IA配置在分色棱镜P的前侧的情况下，光圈IA作为可见光用光学系统和红外光用光学系统的公用的光量调整机构进行作用。该情况下，利用由来自可见光用摄影机主体14的指令信号所指示的光圈值，来控制光圈IA，设定在利用可见光范围的被摄体光摄影的图像的亮度成为适当的位置上。另一方面，利用由来自红外光用摄影机主体16的指令信号所指示的光圈值，来控制光圈IB。此时，由于由来自红外光用摄影机主体16的指令信号所指示的光圈值，是应该满足光圈IA和光圈IB两方的值，因此，考虑光圈IA的位置的情况下，控制光圈IB的位置。再有，在只由光圈IA调整光量时，由红外光范围的被摄体光摄影的图像过于明亮的情况下，在进一步限制红外光范围的被摄体光的光量的情况下，光圈IB有效地作用。
此外，在不限于如上述图6的结构，将光圈配置在分色棱镜P的前面的情况中，也可以在分色棱镜P的后侧的可见光用光路和红外光用光路的两方或某一方中，配置光圈、ND滤波器转换机构、或液晶可变透射机构等光量调整机构。
再有，也可以不像图1或图6所示配置两个光圈IA、IB，而如图7(在与图1同样或类似作用的构成要素上标注了统一标记)所示，在分色棱镜P前侧例如配置光圈IA。在该情况下，该光圈IA不限于按照根据可见光范围的被摄体光的光亮从可见光用摄影机本体14输出的指令信号进行控制的情况，也可以按照根据可见光范围的被摄体光的光量从可见光用摄影机本体14输出的指令信号进行控制。此外，如上所述，将光圈在光学系统中只配置一个的情况下，也可以分别通过可见光用摄影机主体14和红外光用摄影机主体16中的电子快门或增益控制，来各自控制可见光范围的被摄体光的光量(利用可见光用摄影机主体14获得的影像信号的电平)和红外光范围的被摄体光的光量(红外光用摄影机主体16获得的影像信号的电平)。
权利要求
1.一种可见光和红外光摄影用透镜系统，能够用可见光和红外光同时对同一被摄体进行摄影，其特征在于，具有聚焦透镜，可在光轴方向上移动，对在所需被摄体距离的被摄体进行对焦；分光装置，将通过上述聚焦透镜的被摄体光分割为可见光用被摄体光和红外光用被摄体光，并分别将可见光用被摄体光和红外光用被摄体光导向可见光用光路和红外光用光路；可见光用摄像装置，利用上述可见光用被摄体光拍摄可见光的被摄体像；红外光用摄像装置，利用上述红外光用被摄体光拍摄红外光的被摄体像；校正透镜，配置在上述可见光用光路和红外光用光路的至少一方上，可在光轴方向上移动，调整通过该校正透镜的被摄体光的成像位置；校正透镜控制装置，根据上述聚焦透镜的位置，控制上述校正透镜的位置，使得对焦的被摄体相对于上述可见光用摄像装置的被摄体距离，与对焦的被摄体相对于上述红外光用摄像装置的被摄体距离一致。
2.如权利要求1所述的可见光和红外光摄影用透镜系统，其特征在于，具有变焦透镜，配置在上述分光装置的前侧，用于调整变焦倍率，可在光轴方向上移动，上述校正透镜控制装置根据上述聚焦透镜的位置和上述变焦透镜的位置，控制上述校正透镜的位置。
3.如权利要求1或2所述的可见光和红外光摄影用透镜系统，其特征在于，上述分光装置是分色镜或分色棱镜，将上述可见光用的被摄体光作为可见光范围的被摄体光，将上述红外光用的被摄体光作为红外光范围的被摄体光，在波长范围中进行分光。
4.如权利要求1或2所述的可见光和红外光摄影用透镜系统，其特征在于，在上述可见光用光路和上述红外光用光路中配置了光圈，所述可见光用光路和所述红外光用光路分别引导由上述分光装置分割的可见光用被摄体光和红外光用被摄体光。
5.如权利要求1或2所述的可见光和红外光摄影用透镜系统，其特征在于，将光圈配置在所述分光装置的前侧。
6.如权利要求1或2所述的可见光和红外光摄影用透镜系统，其特征在于，在上述分光装置的前侧配置光圈，并在上述可见光用光路和上述红外光用光路的两方或某一方中配置光量调整装置，所述可见光用光路和所述红外光用光路分别引导由所述分光装置分割的可见光用被摄体光和红外光用被摄体光。
7.一种可见光和红外光摄影用透镜系统，能够用可见光和红外光同时对同一被摄体进行摄影，其特征在于，具有聚焦透镜，可在光轴方向上移动，对在所需被摄体距离的被摄体进行对焦；分光装置，将通过上述聚焦透镜的被摄体光分割为可见光用被摄体光和红外光用被摄体光，并分别将可见光用被摄体光和红外光用被摄体光导向可见光用光路和红外光用光路；可见光用摄像装置，利用上述可见光用被摄体光拍摄可见光的被摄体像；红外光用摄像装置，利用上述红外光用被摄体光拍摄红外光的被摄体像；控制装置，根据上述聚焦透镜的位置，控制上述可见光用摄像装置或上述红外光用摄像装置的摄像面的位置，使得对焦的被摄体相对于上述可见光用摄像装置的被摄体距离，与对焦的被摄体相对于上述红外光用摄像装置的被摄体距离一致。
8.如权利要求7所述的可见光和红外光摄影用透镜系统，其特征在于，具有变焦透镜，配置在上述分光装置的前侧，用于调整变焦倍率，并可在光轴方向上移动，上述控制装置根据上述聚焦透镜的位置和上述变焦透镜的位置，控制上述摄像面的位置。
全文摘要
本发明提供一种可见光和红外光摄影用透镜系统，通过将入射到摄影透镜后通过聚焦透镜的被摄体光，用分色棱镜分光成可见光范围的被摄体光和红外光范围的被摄体光，用可见光用摄像元件和红外光用摄像元件摄像各自的被摄体光，并通过用校正透镜调整红外光范围的被摄体光的成像位置，能够对焦在同一距离的被摄体上，并进行用可见光和红外光的摄影。
文档编号G02B15/16GK1573505SQ200410047548
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者桑木野康示, 矢作智, 长谷川孝美 申请人:富士写真光机株式会社, 长谷川孝美