JP2011085876A - 広、狭域同時撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広域撮影と狭域撮影を極短時間に撮影、記録する。又、可視光撮影と同時に、赤外光撮影も極力時間差を少なく撮影する様にした機器を提供する。機器体積を小型化し、且つ、重量も軽量化をはかり、航空写真等で手持ちでの操作を可能にした機器の提供である。
【解決手段】 広域撮影レンズと狭域撮影レンズの光路内にビームスプリッターを配置し、赤外光撮像素子、可視光撮像素子に光線を導く様に構成する。ビームスプリッターと各撮影光学系の間にシャッターを配置する。シャッターの回動に伴い広域撮影と狭域撮影を交互に且つ、極短時間で撮影、記録するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影機器１つで広域撮影と、該広域撮影の略中心部の狭域撮影を同時に行う様にした機器に関するものである。

従来の航空撮影機器に於いては、広、狭域撮影を行う為には、二種類の機材を使い分けていた。その為、機器の持ち替えに時間がかかり、最初に撮影した対象物から距離が変化する為、次の撮影を行った時には、時間軸の変化と距離の変化が発生していた。これらの変化は、撮影位置のみならず、被写体の変化ズレが必然的に発生していた。

前記問題解消のために、二種類の機材を同時に操作出来るように、アダプター等で対応する様にしていたが、機材体積が大きくなると共に重量も増加し操作性が悪かった。又、可視光と赤外光を同時撮影する為には、更なる機材を必要とするものであった。

従来は、前述した様に広、狭域撮影を行う為複数の機材を使い分け使用するか、複数の機材を組み合わせて使用していた。その為、制約ある体積空間内では、機材の配置、操作性を阻害していた。複数の機材を組み合わせて使用する場合は、機器の体積が大きくなると共に重量も必然的に増加していた。

本発明は、広、狭域同時撮影及び可視光と赤外光の同時撮影を１つの機材及び簡単な操作で行える様に小型化、軽量化した機器を提供するものである。又、狭域に対して、広域撮影の領域比を簡単に変換可能な様に構成したものである。

前記の目的を達成する為に本発明は、狭域撮影用の光学系と広域撮影用の光学系を平行に配置し、狭域撮影用光学系の光路内に光線を屈折する為のミラーもしくはプリズムを配置し、屈折後の光線をビームスプリッターに導き、ビームスプリッターの近傍に配置された撮像素子上に結像するように配置する。広域撮影用光学系の光線はビームスプリッターにそのまま導き前記の撮像素子上に結像するように配置する。

広、狭域光学系の撮像素子結像の切替えの為に、両光学系とビームスプリッターの間に光線を遮断するシャッター機構を配置する。其のシャッター機構は、狭域光学系の光線を通している時は、広域光学系の光線を遮断する様にしてある。シャッターが回動するとシャッターの開口部が狭域光学系の光線を遮断し、広域光学系の光線を通過出来るようになる。シャッターの回動中に、両光学系の光線を遮断している間に、シャッターの開口していた時の撮像素子のデーターを記憶素子に転送記憶する様にする。

撮像素子は、ビームスプリッターの近傍に配置するし、ビームスプリッターで分割した片側を可視光撮像素子に、他方を赤外光撮像素子に結像する様に配置構成する。又、広域撮影用光学系を交換可能に構成する事で、必要に応じ広、狭域の比率をかえる事も可能である。広域撮影用光学系にズーム光学系を利用するとより簡単に広、狭域の比率変換が出来る。

前述した、構成をとる事で、小型化、軽量化を達成できると共に、可視光撮影、赤外光撮影が同時に出来るし、広、狭域撮影が瞬時に可能となる。それらの情報は、広域範囲の略中心部狭域範囲の詳細な解析、周辺状況の把握解析に役立つ。又、其の逆の状況把握に利用出来る。それらは、学術的利用に役立つ。

本発明の実施形態を、図１〜図３に示した第１実施例と、図４及び図５に示した他の実施例によって説明する。これらの実施例は、広域撮影用光学系と狭域撮影用光学系の二種類を備えている。狭域撮影用光学系の結像面側には、光線を屈折さす為のプリズム或いは、ミラーが配設され、屈折した光線をビームスプリッターに導いている。広域撮影用光学系は、光線を屈折さす事なく光線をビームスプリッターに導いている。

両光系の光路は、ビームスプリッターで分割され、二つの撮像素子に結像する様にビームスプリッターと撮像素子が配置構成されている。撮像素子の１つは、可視光用撮像素子であり、他方の撮像素子は、赤外光用撮像素子であり、該赤外光用撮像素子の前面には、赤外線のみを透過させるフィルターを配設している。尚、可視光用撮像素子の前面には、有害光をカットし可視光のみを透過させるフィルターを配設している。

可視光のベスト結像位置と赤外光のベスト結像位置には、波長の違いによりズレが発生する。そのズレを補正する為、ビームスプリッターに対して波長ズレを補正して取付ける。この様にする事で可視光画像と赤外光画像をピント補正無しで同時に撮影する事が可能になる。説明では、可視光と赤外光で記述しているが、それ以外の機能を有する素子の組合せで合ってもかまわない。或いは、単独素子使用であってもなんら問題ではない。

シャッターは、広域撮影用光学系と狭域撮影用光学系のどちらかのみをビームスプリッターに導く為の機能と、撮像素子の情報を取込む為に光路を遮断する機能を有する。

広域撮影用光学系の、ビームスプリッター被写体側前面には、広域撮影用光学系を取付ける為のレンズマウントを有している。該マウントは、一眼レフレックスカメラのバヨネットマウントを利用することで、市販されている色々な交換レンズが利用可能となる利点を有する。これは広、狭域の撮影比率を自在に選択する事が可能になる。特に、ズーム系のレンズを使用するとレンズ交換を行うこと無く、敏速に比率変換が出来る。尚、マウントの位置に関しては、利用する交換レンズの種類によって、撮像素子の結像面からの距離を設定する必要がある。

第１実施例に関して、具体的に説明する。図１は、狭域光学系が撮像素子に結像している状態を示している。１は、狭域撮影光学系の対物レンズで、主鏡３で、対物レンズ１より入射した光を反射させて、副鏡２に光線を導く。副鏡２で反射した光線は、主鏡３の中心部分に設けられた開口から、主鏡３の後方に設けたプリズム４或いはミラーに導かれ、光線は９０度屈折される。屈折された光線は、二群光学系５に入射しビームスプリッター１１に導かれる。ビームスプリッター１１によって、光線は、二分割され反射した光線は、赤外光カットフィルター１５を通過し、可視光撮像素子１４に導かれ、可視光像を結像する。
ビームスプリッター１１によって、分割された他方の光線はビームスプリッター１１を通過し、可視光カットフィルター１２を通って、赤外光撮像素子１３に導かれ、赤外光像を結像する。狭域撮影用光学系に設けられた、ＮＤフィルター６は、光量を制御する為の物であり、広域撮影用光学系の光量と一致させる為に役立つ。場合によっては使用しなくても良い。

ビームスプリッター１１、可視光撮像素子１４、赤外光撮像素子１３を、包括する様に配設されたシャッター１６は、ドラム筒状であり、其の側面には、広、狭域撮影用光学系の光線を透過させたり遮断させたりする開口部が設けられている。図１に於いては、狭域撮影用光学系の光線を撮像素子に導くようになっている。ドラム筒状のシャッター１６は、図示していないモーター等の駆動源によって回動される。
シャッターの形態については、ドラム筒状になんらこだわる事は無く、後述のシャッターで構成する事も可能である。

シャッター１６が回動され図２の状態になると、広、狭域撮影用光学系の光路が遮断されて、狭域光学系が各撮像素子に結像していた時の直前の情報をホールドしている。該情報を図示しない転送ソフト等で記憶素子等に転送すると共に、図示しない表示機構等に転送し表示する事も可能である。

さらにシャッター１６が回動されると図３の状態となる。この状態は、広域光学系が撮像素子に結像している状態を示している。広域光学系の対物レンズ７に入射した光は、レンズ７，８、レンズ１０を通過して、ビームスプリッター１１に到達し、該ビームスプリッター１１で光線が二分割される。
ビームスプリッター１１を直進した光は、前述した赤外光カットフィルター１５を通過し、可視光撮像素子１４に導かれ可視光像を結像する。屈折した光は、前述した可視光カットフィルター１２を通って、赤外光撮像素子１３に導かれ、赤外光像を結像する。広域光学系の間に設けられた、絞り９は、光量を制御する為の物であり、狭域撮影用光学系の光量と一致させる為に役立つ。

さらにシャッター１６が回動されると、広、狭域撮影用光学系の光路が遮断されて、広域光学系が各撮像素子に結像していた時の直前の情報をホールドしている。該情報を図示しない転送ソフト等で記憶素子等に転送すると共に、図示しない表示機構等に転送し表示する事も可能である。

広域光学系とビームスプリッター１１の間に設けた、広域光学系レンズのレンズ取付けマウント１７は、広域光学系レンズの交換に役立ち、広、狭域撮影範囲の比率変換を行う事が可能である利点を有する。

広、狭域撮影用光学系のピント設定に関しては、手動で行っても良いが、可視光撮像素子に結像されている情報を解析して、図示していない自動焦点調節機構（通常オートフォーカス）を利用して焦点合わせを行うことが可能である。

図４は、他の実施例である。具体的に説明する。狭域撮影用光学系に、第１実施例で説明した様な反射望遠系ではなく、通常の屈折系を利用した望遠レンズ系１８（図４で示すレンズ１８ａ、レンズ１８ｂ、絞り１８ｃ、レンズ１８ｄは構成の一例）で構成している。該、望遠レンズ系１８の後方には、ポロミラーシステム（ミラーＡ１９、ミラーＢ２０、ミラーＣ２１の構成）で光線を屈折させビームスプリッター１１に光を導く。
ビームスプリッター１１以降の構成は、第１実施例で説明した物と同じである。
シャッターに関しては、ビームスプリッター１１の反射面と平行する軸を回転中心とする円盤状の板で構成し、該、円盤状シャッター羽根２２には、扇状の開口が設けられている。該、開口は、広、狭域撮影用光学系の光線を交互に透過、遮断する機能を有する。
第１実施例で説明した様に、開口部が広、狭域撮影用光学系の両方の光線を遮断した時に、遮断直前の結像情報を記憶ホールドし、該、情報を図示しない転送ソフト等で記憶素子等に転送すると共に図示しない表示機構等に転送し表示する事も可能である。

図５は、図４の変形実施例である。具体的に説明する。狭域撮影用光学系は、図４と同じであるが、後方のポロミラーシステムの変わりに複数の反射面を有するプリズムを使用した物である。該、プリズムは、広域撮影用光学系で結像されている像と左右反転しない様に屋根型ペンタプリズム２３を利用することも有効である。
シャッターは、図４の変形であり、図４の円盤状を傘型状で構成しコンパクト化した物（傘型状シャッター羽根２４、図５参照）である。ビームスプリッター以降の撮像素子等の構成に関しては、第１実施例で説明したので、此処では割愛する。

尚、光学系の簡素化の為、広、狭域撮影の画像が反転していても画像処理で一致させる事が可能である。又、可視光撮影画像と赤外光撮影画像とは、左右反転しているが、画像処理技術で一致させる。

本発明の第１実施例の形態で、広、狭域同時撮影装置の光学系部品の配置及び、撮像素子、シャッターの配置を示す概念図である。狭域光学系が撮像素子に結像している状態を示した図である。 図１からシャッターが回動し、広、狭域光学系の光路を遮断し撮像素子の情報を記憶素子に転送している状態を示す概念図である。 図２からさらにシャッターが回動し広域光学系が撮像素子に結像している状態を示した図である。 本発明の他の実施形態で、狭域光学系の光路にポロミラーシステムで構成した概念図である。又、シャッターを円盤状で構成した配置を示す概念図である。 本発明の他の実施形態で、狭域光学系の光路にペンタプリズムを配置構成した概念図である。又、シャッターを傘型形状でビームスプリッターを包括するようにした配置を示す概念図である。

１ 対物レンズ
２ 副鏡
３ 主鏡
４ プリズム
５ 二群光学系
６ ＮＤフィルター
７ レンズ
８ レンズ
９ 絞り
１０ レンズ
１１ ビームスプリッター
１２ 可視光カットフィルター
１３ 赤外線撮像素子
１４ 可視光撮像素子
１５ 赤外光カットフィルター
１６ シャッター
１７ レンズ取付マウント
１８ 望遠レンズ系
１８ａ レンズ
１８ｂ レンズ
１８ｃ 絞り
１８ｄ レンズ
１９ ミラーＡ
２０ ミラーＢ
２１ ミラーＣ
２２ 円盤状シャッター羽根
２３ 屋根型ペンタプリズム
２４ 傘型状シャッター羽根

Claims (6)

1. 狭域撮影光学系に光路を屈折させる為のミラー或いはプリズムを配置し、光路を屈折した後、光路をビームスプリッターに導き、ビームスプリッターを介して、撮像素子に結像する様に構成すると共に、広域撮影光学系は、狭域撮影光学系の光軸に略平行に配置し、広域撮影光学系の光路は、前記ビームスプリッターに導き、撮像素子に結像する様に構成する。ビームスプリッターの各撮影光学系側には、各光学系の光を交互に遮断する為のシャッター機構を配置した事を特徴とする広、狭域同時撮影装置。
2. 各撮影光学系とビームスプリッターの間に配置されたシャッターは、ビームスプリッターと撮像素子の外周を回動するドラム筒の側壁に開口を設けた事を特徴とし、該、ドラム筒の回動により、狭域撮影光学系と広域撮影光学系を交互に切替え撮影する事を特徴とする特許項１記載の広、狭域同時撮影装置。
3. 撮像素子は、ビームスプリッターの近傍に配置され、ビームスプリッターで分割した線の片方は、可視光撮像素子に、他方は他の機能を有する撮像素子に導くように構成した事を特徴とする特許項１及び、特許請求項２記載の広、狭域同時撮影装置。
4. 狭域撮影光学系は、機器の小型化及び軽量化の為に、反射望遠光学系で構成した事を特徴とする特許項１記載の広、狭域同時撮影装置。
5. 広域撮影光学系は、機器に対して着脱可能な様に、機器に広域撮影光学系レンズマウントとを配置構成した事を特徴とする特許項１記載の広、狭域同時撮影装置。
6. 各撮影光学系とビームスプリッターの間に配置されたシャッターは、シャッター羽根円盤状の板或いは、傘型状の円盤で構成され、円盤には、扇型状の開口が設ける。羽根は一方向の回転をし、開口部が広、狭域光路をさえぎった時に撮像素子の情報を記憶素子に伝達する様に構成した事を特徴とする特許項１記載の広、狭域同時撮影装置。

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