JP2005258238A - 全方位型対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】全方位型対物レンズを軽量化し、コストを低減し、大量生産可能にする。
【解決手段】環状かつ曲面状に形成された被写体光の入射面１１ａ、入射面１１ａを通過した光を反射するべく環状かつ曲面状に形成された第１反射面１２ａ、第１反射面１２ａにより反射された光を出射するべく反射する第２反射面１３ａを備えた全方位型対物レンズを、所定空間を画定する樹脂製の殻体１０により形成し、この殻体１０を、入射面１１ａをもつ第１殻体ユニット１１、第１反射面１２ａをもつ第２殻体ユニット１２、及び第２反射面１３ａをもつ第３殻体ユニット１３を接合して形成する。これにより、ガラス材料により形成される場合に比べて、コストを低減でき、大量生産が可能になり、又、殻体の内部が空洞であるため成型後の収縮変形又はヒケ等を防止して寸法精度を高めることができ、所望の光学特性を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全方位の被写体を撮影可能なカメラ等に搭載される全方位型対物レンズに関し、特に、３６０度の全方位を撮影して監視する監視カメラ等に搭載される全方位型対物レンズに関する。

全方位の撮影が可能な従来のカメラ（画像取込装置）としては、図４に示すように、全方位型対物レンズ１、リレーレンズ２、撮像素子３等により構成されたものが知られている。そして、全方位型対物レンズ１は、中心軸Ｌから外れた位置に被写体光が入射する周透光面１ａ、周透光面１ａを通過した被写体光を反射する反射面をもつ周遮光面１ｂ、周遮光面１ｂにより反射された反射光をリレーレンズ２に向けて反射する反射面をもつ中央遮光面１ｃ、中央遮光面１ｃで反射された反射光を通す中央透光面１ｄ等を画定するべく、中実のガラス材料により形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−００４３８３号公報

ところで、上記従来の全方位型対物レンズ１においては、ガラス材料により形成されていたため重量があり、コストが高く、同時に大量生産できない等の問題がある。一方、この全方位型対物レンズ１を、ガラス材料ではなく樹脂材料を用いて型成形することも考えられるが、中実の形状にすると肉厚が厚くなり、成形後の収縮、ヒケ等により歪あるいは巣等が発生して、所望の寸法精度が得られないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、コストを低減でき、大量生産が可能で、寸法精度が確保されて所望の光学特性が得られる全方位型対物レンズを提供することにある。

本発明の全方位型対物レンズは、環状かつ曲面状に形成された被写体光の入射面と、入射面を通過した光を反射するべく環状かつ曲面状に形成された第１反射面と、第１反射面により反射された光を出射するべく反射する第２反射面と、を備えた全方位型対物レンズであって、上記入射面、第１反射面、及び第２反射面は、所定空間を画定する樹脂製の殻体により形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、入射面、第１反射面、及び第２反射面が樹脂製の殻体により形成されるため、ガラス材料により形成される場合に比べて、コストを低減でき、大量生産が可能になり、又、殻体の内部が空洞であるため成型後の収縮変形又はヒケ等を防止して寸法精度を高めることができ、所望の光学特性を得ることができる。

上記構成において、殻体は、入射面及び第２反射面を形成する第１殻体ユニットと、第１反射面を形成する第２殻体ユニットと、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、第１殻体ユニットと第２殻体ユニットとの二つの部品により殻体を形成するため、殻体を容易に成型することができ、又、それぞれを高精度に形成することができる。

また、上記構成において、殻体は、入射面を形成する第１殻体ユニットと、第１反射面を形成する第２殻体ユニットと、第２反射面を形成する第３殻体ユニットと、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、第１殻体ユニット，第２殻体ユニット，第３殻体ユニットの三つの部品により殻体を形成するため、殻体を一層容易に成型することができ、又、それぞれをさらに高精度に形成することができる。

上記構成において、第２殻体ユニットには、第２反射面により反射された光を出射する開口部が形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、殻体の内部空間が開口部を通して外部空間と連通しているため、殻体の内部空間と外部空間との雰囲気を同一にすることができ、それ故に、雰囲気の相違による光学特性の変化を防止することができる。

上記構成において、第１殻体ユニットと第２殻体ユニットとの接合領域には、取付け用の段差部が形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、この全方位型対物レンズをケース等に取り付ける際に、この段差部で位置決めできるため、容易に取り付けることができる。

上記構成において、入射面は、第１反射面及び第２反射面の中心軸と垂直な平面に対して、第１反射面寄りの方向からの被写体光が入射し得る負角をもつように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、広い視野に亘って被写体光を取り込むことができるため、全方位型の監視カメラ等に適した全方位型対物レンズを得ることができる。

上記構成の全方位型対物レンズによれば、軽量化でき、コストを低減でき、大量生産が可能で、寸法精度が確保されて所望の光学特性が得られる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、本発明の全方位型対物レンズの一実施形態を示すものであり、図１は全方位型対物レンズの断面図、図２は全方位型対物レンズを備えた監視カメラを示す断面図である。

この全方位型対物レンズは、図１及び図２に示すように、樹脂材料により成型され内部に所定空間（空洞）を画定する殻体１０からなる。そして、この殻体１０は、被写体光の入射面１１ａを画定する第１殻体ユニット１１と、入射面１１ａを通過した光を反射する第１反射面１２ａを画定する第２殻体ユニット１２と、第１反射面１２ａにより反射された光を出射するべく反射する第２反射面１３ａを画定する第３殻体ユニット１３とが、それぞれ接合されることにより形成されている。

第１殻体ユニット１１は、透明な樹脂材料により所定の肉厚に成型されたものであり、図１に示すように、３６０度の全方位に向くように環状かつ曲面（例えば球面）状に形成されて、その表面において被写体光の入射面１１ａを画定している。入射面１１ａは、第１反射面１２ａと第２反斜面１３ａの中心軸Ｌと垂直な平面Ｓに対して、第１反射面１２ａ寄りの角度θの方向から進入してくる被写体光が入射できる負角をなすように形成されている。このように、負角θを設定することにより、広い視野に亘って被写体光を取り込むことができる。

第２殻体ユニット１２は、透明又は不透明な樹脂材料により所定の肉厚に成型されたものであり、図１及び図２に示すように、第１殻体ユニット１１と略対称的に、環状でかつ曲面（例えば、球面）状に形成されて、その内面において第１反射面１２ａを画定している。第１反射面１２ａは、入射面１１ａを通過した光を第２反斜面１３ａに向けて反射するものである。第１反射面１２ａは、成型後において成膜あるいは塗布等の所定の処理を施こすことにより形成されてもよい。
また、第２殻体ユニット１２は、中心軸Ｌを中心とする領域において、第２反斜面１３ａにより反射された光を出射する円形の開口部１２ｂを画定し、又、第１殻体ユニット１１との接合領域において、取付け用の段差部１２ｃを画定するように形成されている。
このように、開口部１２ｂを設けることで、殻体の内部空間と外部空間との雰囲気を同一にすることができ、それ故に、雰囲気の相違による光学特性の変化を防止することができる。

第３核体ユニット１３は、透明又は不透明な樹脂材料により所定の肉厚に成型されたものであり、図１及び図２に示すように、第２殻体ユニット１２の開口部１２ｂと対向するように、曲面（例えば、球面）状に形成されて、その内面において第２反射面１３ａを画定している。第２反斜面１３ａは、第１反射面１２ａにより反射された光を開口部１２ｂから出射するように中心軸Ｌに略沿う方向に反射し、下流側のリレーレンズ２０を通して撮像素子としてのＣＣＤ３０に結像させるものである。第２反斜面１３ａは、成型後において成膜あるいは塗布等の所定の処理を施こすことにより形成されてもよい。

上記のように、それぞれに成型された第１殻体ユニット１１、第２殻体ユニット１２、及び第３殻体ユニット１３は、中心軸Ｌ上において、第２反斜面１３ａ及び開口部１２ｂの中心並びに入射面１１ａ及び第１反射面１２ａの中心が位置するように、お互いに接着剤等により接合されて、中心軸Ｌに対して回転対称な殻体を形成している。

このように、全方位型対物レンズ１０が、空洞をもつ樹脂製の殻体により形成されているため、ガラス材料により形成される場合に比べて、軽量化でき、コストを低減でき、大量生産が可能になる。また、この殻体が、個々に成型された三つの殻体ユニット１１，１２，１３を接合することにより形成されているため、成型後の収縮変形又はヒケ等を防止して各々の肉厚の寸法精度を高めることができ、所望の光学特性を得ることができる。

また、この全方位型対物レンズ１０は、図２に示すように、リレーレンズ２０及びＣＣＤ３０を配置した円筒状のケース４０の開口部４１に取り付けられる。すなわち、ケース４０の環状フランジ４１ａに段差部１２ｃを突き当てて位置決めし、その後、接着剤あるいはその他の固着手段を用いて堅固に固定される。このように、第２殻体ユニット１２に段差部１２ｃを設けたことにより、この段差部１２ｃを位置決めとして用いることができ、ケース４０に対して容易に取り付けることができる。
そして、全方位型対物レンズ１０、リレーレンズ２０、ＣＣＤ３０、及びケース４０により、全方位を監視可能な監視カメラが形成される。この監視カメラは、監視のための種々の場所、例えば、会議席のテーブル上に、あるいは、逆向きにして天井に配置される。

図３は、本発明に係る全方位型対物レンズの他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この全方位型対物レンズは、図３に示すように、樹脂材料により成型され内部に所定空間（空洞）を画定する殻体１０´からなる。そして、この殻体１０´は、被写体光の入射面１１ａ及び第２反射面１１ｂを画定する第１殻体ユニット１１´と、入射面１１ａを通過した光を第２反射面１１ｂに反射する第１反射面１２ａを画定する第２殻体ユニット１２とが、お互いに接合されることにより形成されている。

第１殻体ユニット１１´は、透明な樹脂材料により所定の肉厚に成型されたものであり、図３に示すように、３６０度の全方位に向くように環状かつ曲面（例えば球面）状に形成されて、その表面において被写体光の入射面１１ａを画定している。また、中心軸Ｌを中心とする領域の内面には、第２反射面１１ｂを画定している。第２反斜面１１ｂは、第１反射面１２ａにより反射された光を開口部１２ｂから出射するように中心軸Ｌに略沿う方向に反射し、下流側のリレーレンズ２０を通して撮像素子としてのＣＣＤ３０に結像させるものである。第２反斜面１１ｂは、第１殻体ユニット１１の成型後において、反射面として機能する膜を成膜あるいは塗布等の所定の処理を施こして形成される。

上記のように、それぞれに成型された第１殻体ユニット１１´及び第２殻体ユニット１２は、中心軸Ｌ上において、第２反斜面１１ｂ及び開口部１２ｂの中心並びに入射面１１ａ及び第１反射面１２ａの中心が位置するように、お互いに接着剤等により接合されて、中心軸Ｌに対して回転対称な殻体を形成している。

このように、全方位型対物レンズ１０´が、空洞をもつ樹脂製の殻体により形成されているため、ガラス材料により形成される場合に比べて、軽量化でき、コストを低減でき、大量生産が可能になる。また、この殻体が、個々に成型された二つの殻体ユニット１１´，１２を接合することにより形成されているため、成型後の収縮変形又はヒケ等を防止して各々の肉厚の寸法精度を高めることができ、所望の光学特性を得ることができると共に、前述の実施形態に比べて部品点数が減り、その分だけ組立て工数を削減でき、又、部品の管理コストを低減できる。

上記実施形態においては、樹脂製の殻体１０，１０´として、個々に成型された三つの殻体ユニット１１，１２，１３あるいは二つの殻体ユニット１１´，１２を接合したもの示したが、それ以外の個数にそれぞれ成型された殻体ユニットを接合するものを採用してもよい。
上記実施形態においては、第２殻体ユニット１２において、中心軸Ｌが通る領域に円形の開口部１２ｂを設けたが、透明な樹脂材料により覆って光透過面を形成してもよい。
上記実施形態においては、取付け用の段差部１２ｃを第２殻体ユニット１２に設けた場合を示したが、第１殻体ユニット１１，１１´に設けてもよい。

以上述べたように、本発明の全方位型対物レンズは、全方位を監視する監視用のカメラに適用できるのは勿論のこと、幅広い視野に亘って撮影することが要望されるカメラであれば、監視以外の目的として利用される撮影カメラ、その他の光学系等においても使用することができる。

本発明に係る全方位型対物レンズの一実施形態を示す断面図である。 図１に示す全方位型対物レンズを備えた監視カメラの断面図である。 本発明に係る全方位型対物レンズの他の実施形態を示す断面図である。 従来の全方位型対物レンズを示す断面図である。

符号の説明

１０，１０ 全方位型対物レンズ（殻体）
１１，１１´ 第１殻体ユニット
１１ａ 入射面
１１ｂ 第２反斜面
１２ 第２殻体ユニット
１２ａ 第１反射面
１２ｂ 開口部
１２ｃ 段差部
１３ 第３殻体ユニット
１３ａ 第２反射面
２０ リレーレンズ
３０ ＣＣＤ
４０ ケース
４１ 開口部
４１ａ 環状フランジ
Ｌ 中心軸
Ｓ 中心軸に垂直な平面

Claims (6)

1. 環状かつ曲面状に形成された被写体光の入射面と、前記入射面を通過した光を反射するべく環状かつ曲面状に形成された第１反射面と、前記第１反射面により反射された光を出射するべく反射する第２反射面と、を備えた全方位型対物レンズであって、
   前記入射面、第１反射面、及び第２反射面は、所定空間を画定する樹脂製の殻体により形成されている、
   ことを特徴とする全方位型対物レンズ。
2. 前記殻体は、前記入射面及び第２反射面を形成する第１殻体ユニットと、前記第１反射面を形成する第２殻体ユニットと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の全方位型対物レンズ。
3. 前記殻体は、前記入射面を形成する第１殻体ユニットと、前記第１反射面を形成する第２殻体ユニットと、前記第２反射面を形成する第３殻体ユニットと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の全方位型対物レンズ。
4. 前記第２殻体ユニットには、前記第２反射面により反射された光を出射する開口部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の全方位型対物レンズ。
5. 前記第１殻体ユニットと前記第２殻体ユニットとの接合領域には、取付け用の段差部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２ないし４いずれかに記載の全方位型対物レンズ。
6. 前記入射面は、前記第１反射面及び第２反射面の中心軸と垂直な平面に対して、前記第１反射面寄りの方向からの被写体光が入射し得る負角をもつように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の全方位型対物レンズ。
   
   

Images