JP2005062694A

JP2005062694A - 防水カメラ

Info

Publication number: JP2005062694A
Application number: JP2003295522A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Horiguchi; 修一堀口; Tatsuo Kobayashi; 達夫小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】ガラスの前玉レンズにより防水カメラケースを密封し、水平画角１００°以上のカメラの大きさを半分に小型化する。
【解決手段】防水ケース１００の前面には開口が形成され、この開口はメニスカス凹レンズ１ａにより紫外線硬化型樹脂を介して密封されている。メニスカス凹レンズの後方には順次、メニスカス凹レンズ１ｂと、メニスカス凸レンズ１ｃと、絞り３と、メニスカス凸の非球面レンズ２０とＣＣＤ撮像素子５が配置されている。メニスカス凹レンズと、メニスカス凹レンズとメニスカス凸レンズは前群レンズ１を構成し、この前群レンズは全体として負の焦点距離を有する。メニスカス凸の非球面レンズは後群レンズであって正の焦点距離を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載監視用や工業監視用として好適な水平画角１００°以上の広角の防水カメラに関する。

図６は従来の防水カメラの構成を示している。カメラケースとなる防水ケース１００の前面には開口が形成され、この開口は平面ガラス１０１により密封されている（防水構造１０６）。防水ケース１００の内部には、広角レンズを構成するレンズ１０２、１０３、１０４とＣＣＤ撮像素子１０５が配置されている。レンズ１０２、１０３、１０４は通常、プラスチックで構成されている。

ところで、広角レンズ（１０２、１０３、１０４）の前を平面ガラス１０１により密封する場合、広角レンズ（１０２、１０３、１０４）に入射する光線１０７が平面ガラス１０１により、けられないようにするためには平面ガラス１０１を大きくする必要があるので、防水カメラが大型化してしまうという問題点がある。

そこで、平面ガラス１０１の代わりに上記広角レンズを構成するレンズ群中の前玉レンズ１０２をガラスにより構成してこれにより密封する構造が考えられる。なお、従来例として、例えば下記の特許文献１にはレンズ鏡筒内を防水するために前群レンズの対物側前端に位置するレンズを防水する構造が提案されている。
特開平９−２６５０３５号公報

しかしながら、上記従来の防水構造は、レンズ鏡筒内を前玉レンズにより単に防水する構造であり、防水カメラケースを密封する構造ではない。

そこで本発明は、ガラスの前玉レンズにより防水カメラケースを密封し、大きさを半分に小型化することができる防水カメラを提供することを目的とする。

本発明の防水カメラは上記目的を達成するために、前面に開口が形成された防水カメラケースと水平画角１００°以上の広角レンズ群を有し、
前記広角レンズ群は、絞りを挟んで全体として負の焦点距離の前群レンズと全体として正の焦点距離の後群レンズを有し、
前記前群レンズは、対物側から順に第１のメニスカス凹レンズと、第２のメニスカス凹レンズと、メニスカス凸レンズのみから成り、
前記後群レンズは、メニスカス凸の非球面レンズのみから成り、
前記防水カメラケースの前記前面の前記開口を前記第１のメニスカス凹レンズにより封止するように構成した（請求項１）。
上記構成により、ガラスの前玉レンズにより防水カメラケースを密封し、大きさを半分に小型化することができる。

また、本発明の防水カメラは上記目的を達成するために、前面に開口が形成された防水カメラケースと水平画角１００°以上の広角レンズ群を有し、
前記広角レンズ群は、絞りを挟んで全体として負の焦点距離の前群レンズと全体として正の焦点距離の後群レンズを有し、
前記前群レンズは、対物側から順に第１のメニスカス凹レンズと、第２のメニスカス凹レンズと、メニスカス凸レンズのみから成り、
前記後群レンズは、対物側から順に両凹の球面レンズ及び両凸の球面レンズを貼り合わせたレンズと、両凸の非球面レンズのみから成り、
前記防水カメラケースの前記前面の前記開口を前記第１のメニスカス凹レンズにより封止するように構成した（請求項２）。
上記構成により、ガラスの前玉レンズにより防水カメラケースを密封し、大きさを半分に小型化することができる。

本発明によれば、ガラスの前玉レンズにより防水カメラケースを密封しているので、全体の大きさを半分に小型化することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る防水カメラの第１の実施の形態を示す構成図である。

図１において、カメラケースとなる防水ケース１００の前面には開口が形成され、この開口はメニスカス凹レンズ１ａにより、例えば紫外線硬化型樹脂を介して密封されている（防水構造１０６）。また、メニスカス凹レンズ１ａの後方には順次、メニスカス凹レンズ１ｂと、メニスカス凸レンズ１ｃと、絞り３と、メニスカス凸の非球面レンズ２０とＣＣＤ撮像素子５が配置されている。メニスカス凹レンズ１ａと、メニスカス凹レンズ１ｂとメニスカス凸レンズ１ｃは前群レンズ１を構成し、この前群レンズ１は全体として負の焦点距離を有する。メニスカス凸の非球面レンズ２０は後群レンズであって正の焦点距離を有する。また、メニスカス凹レンズ１ａはガラスで形成され、メニスカス凹レンズ１ｂとメニスカス凸レンズ１ｃと非球面レンズ２０はガラス又はプラスチックで形成されている。

図２は第２の実施の形態を示し、前群レンズ１は第１の実施の形態と同じ構成である。これに対し、後群レンズ２は両凹の球面レンズ２ａ及び両凸の球面レンズ２ｂを貼り合わせたレンズと、両凸の非球面レンズ２ｃにより構成され、全体として正の焦点距離を有する。貼り合わせレンズ（２ａ、２ｂ）はガラスで形成され、両凸の非球面レンズ２ｃはガラス又はプラスチックで形成されている。

図３は第２の実施の形態の実際の防水カメラの構成を示している。図３において、絞り３を挟んで超広角レンズを構成する前群レンズ１と後群レンズ２が配置され、また、後群レンズ２の後方にはフィルタ４とＣＣＤ撮像素子５が配置されている。前群レンズ１は対物側から順次、メニスカス凹レンズ１ａと、メニスカス凹レンズ１ｂとメニスカス凸レンズ１ｃのみにより構成され、後群レンズ２は対物側から順次、両凹の球面レンズ２ａ及び両凸の球面レンズ２ｂを貼り合わせたレンズと、両凸の非球面レンズ２ｃのみにより構成されている。

上記の超広角レンズの一例として、ｆ＝１．６５、Ｆナンバー＝２．２５、像高＝２．２５［ｍｍ］、物体距離＝∞として、上記のレンズ１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃを次のように設計した。なお、図３において、ｒ１〜ｒ１４は物体側から順にレンズ１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ及び平行平面フィルタ４の有効半径（曲率半径）［ｍｍ］を示している。また、ｄ１〜ｄ１３は物体側から順のレンズ１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ及びフィルタ４のレンズ厚さ又は間隔［ｍｍ］を示す。また、ｎ１〜ｎ７はそれぞれ、ｄ線に対するレンズ１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ及びフィルタ４の屈折率を示し、ν１〜ν７はそれぞれレンズ１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ及びフィルタ４のアッベ数を示す。

以下に、上記の曲率半径ｒ１〜ｒ１４［ｍｍ］、レンズ厚さ又は間隔ｄ１〜ｄ１３［ｍｍ］、屈折率ｎ１〜ｎ７、アッベ数ν１〜ν７の一例を示す。
＜レンズ１ａ＞
ｎ１＝１．５１６，ν１＝６４．１０
ｒ１＝１９．２８，ｄ１＝１．００
ｒ２＝４．０４，ｄ２＝２．５３
＜レンズ１ｂ＞
ｎ２＝１．５２６，ν２＝５２．０８
ｒ３＝９．９８，ｄ３＝０．８７５
ｒ４＝１．９８，ｄ４＝２．０５
＜レンズ１ｃ＞
ｎ３＝１．５２６， ν３＝５２．０８
ｒ５＝−１９．９３，ｄ５＝２．３１
ｒ６＝ −３．８８，ｄ６＝０．８４
＜絞り３＞
ｒ７＝∞，ｄ７＝１．２７

＜レンズ２ａ＞
ｎ４＝１．８４７，ν４＝２３．７８
ｒ８＝−１３．５２，ｄ８＝０．６２５
＜レンズ２ｂ＞
ｎ５＝１．８０４， ν５＝４６．５０
ｒ９＝２．９６，ｄ９＝１．６９
ｒ１０＝−４．５９，ｄ１０＝０．１４
＜レンズ２ｃ＞
ｎ６＝１．５２６，ν６＝５２．０８
ｒ１１＝５．６８（非球面），ｄ１１＝１．５９
Ａ＝−０．４４９×１０^-2，
Ｂ＝０．１９７×１０^-2，
Ｃ＝−０．５５１×１０^-3，
Ｄ＝０．５１８×１０^-4
ｒ１２＝−２５．３４（非球面），ｄ１２＝１．４５
Ａ＝−０．３８９×１０^-2，
Ｂ＝０．１５５×１０^-2，
Ｃ＝−０．４３７×１０^-3，
Ｄ＝０．４００×１０^-4
＜フィルタ４＞
ｎ７＝１．５１６，ν７＝６４．１０
ｒ１３＝ｒ１４＝∞、ｄ１３＝１．８７５
なお、両凸の非球面レンズ２ｃの非球面定義式は次式で表される。

すなわち、
前群レンズ１の焦点距離ｆ_F＜０，
後群レンズ２の焦点距離ｆ_R＞０、
レンズ１ａ、１ｂ、１ｃ、２ｃの各屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ６＜１．５３
レンズ２ａ、２ｂの各屈折率ｎ４、ｎ５＞１．８０
である。

また、貼り合わされたレンズ２ａの前面と、レンズ２ａの後面及びレンズ２ｂの前面（貼り付け面）と、レンズ２ｂの後面の各レンズ球面半径をそれぞれＲ８、Ｒ９、Ｒ１０として、
｜ｒ８／Ｒ８｜、｜ｒ９／Ｒ９｜、｜ｒ１０／Ｒ１０｜＜０．５５
である。さらに、ｒ８＜０、ｒ９＜０、ν４＜２４．０、ｒ１０＜０、ν５＞４６．０、ｒ１＞０、ｒ２＞０、ｆ１＜０である。

図４は上記の超広角レンズのλ＝６５２．０［ＮＭ］、５９６．０［ＮＭ］、５４０．０［ＮＭ］、４８４．０［ＮＭ］、４２８．０［ＮＭ］に対するレンズ縦収差を示し、特に図４（ａ）は球面収差を、図４（ｂ）は非点収差を、図４（ｃ）は歪曲収差を示している。また、図５は同じ波長λに対する横収差を示し、特に図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、タンジェンシャル像面、サジタル像面の横収差を示す。図４、図５に示すように上記の超広角レンズによれば、前群３枚＋後群３枚＝６枚のレンズ枚数で収差を少なくすることができる。

本発明の防水カメラは、車載監視用や工業監視用などとして利用可能である。

本発明に係る防水カメラの第１の実施の形態を示す構成図第２の実施の形態の防水カメラを示す構成図第２の実施の形態の実際の防水カメラを示す構成図図３の超広角レンズの縦収差を示すグラフであって、（ａ）球面収差を示すグラフ（ｂ）非点収差を示すグラフ（ｃ）歪曲収差を示すグラフ図３の超広角レンズの横収差を示すグラフであって、（ａ）タンジェンシャル像面の横収差を示すグラフ（ｂ）サジタル像面の横収差を示すを示すグラフ従来の防水カメラを示す構成図

符号の説明

１前群レンズ
２後群レンズ
１ａ、１ｂメニスカス凹レンズ
１ｃメニスカス凸レンズ
２ａ両凹の球面レンズ（貼り合わせレンズ）
２ｂ両凸の球面レンズ（貼り合わせレンズ）
２ｃ両凸の非球面レンズ
３絞り
４フィルタ（平行平面フィルタ）
５ＣＣＤ撮像素子
２０メニスカス凸の非球面レンズ
１００防水ケース（カメラケース）
１０６防水構造

Claims

前面に開口が形成された防水カメラケースと水平画角１００°以上の広角レンズ群を有し、
前記広角レンズ群は、絞りを挟んで全体として負の焦点距離の前群レンズと全体として正の焦点距離の後群レンズを有し、
前記前群レンズは、対物側から順に第１のメニスカス凹レンズと、第２のメニスカス凹レンズと、メニスカス凸レンズのみから成り、
前記後群レンズは、メニスカス凸の非球面レンズのみから成り、
前記防水カメラケースの前記前面の前記開口を前記第１のメニスカス凹レンズにより封止するようにした防水カメラ。
前面に開口が形成された防水カメラケースと水平画角１００°以上の広角レンズ群を有し、
前記広角レンズ群は、絞りを挟んで全体として負の焦点距離の前群レンズと全体として正の焦点距離の後群レンズを有し、
前記前群レンズは、対物側から順に第１のメニスカス凹レンズと、第２のメニスカス凹レンズと、メニスカス凸レンズのみから成り、
前記後群レンズは、対物側から順に両凹の球面レンズ及び両凸の球面レンズを貼り合わせたレンズと、両凸の非球面レンズのみから成り、
前記防水カメラケースの前記前面の前記開口を前記第１のメニスカス凹レンズにより封止するようにした防水カメラ。