JP2007047236A - ２視野撮影光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】２視野方向にあるそれぞれの被写体を、簡単な構成で、視野方向あるいは撮影範囲を変えて撮影することが可能な２視野撮影光学系を提供する。
【解決手段】第１と第２の視野内にある被写体４１、４２が撮影レンズ３１、３２により撮影絞り３３、３４の位置に像４１ａ、４２ａとして結像され、各被写体の像が、視野合成ハーフミラー３５により合成されてリレーレンズ３６によりＣＣＤ３７上に再結像される。撮影レンズ３２は、光軸３２ａから偏心して配置することができ、見かけ上の光軸３２ａ”がずれるので、撮影視野を任意に選択することができる。また、視野絞り３３、３４の開口面積を可変にすることで、多様な表示画像を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、２視野撮影光学系、更に詳細には、１台のカメラで２方向の視野内にある被写体を撮影することが可能な光学系に関するものである。

近年、銀行、コンビニエンスストア、駅など種々の設置場所に現金自動預払機（以下ＡＴＭという）が設置されている。ＡＴＭは無人あるいはそれに近い環境で運用されるため、防犯対策としてＡＴＭないしその周囲の状態を監視する監視カメラを設置するのが普通である。

この種の監視カメラは、ＡＴＭおよびその周囲の状況を異なる画角から複数の映像として記録することが望まれている。たとえば、この監視カメラの構成が、下記の特許文献１に記載されており、この構成では、図５に示したように、顔撮影用対物レンズ１によりＡＴＭ操作者の顔２１が顔撮影用視野絞り３の位置に像２１ａとして結像され、また、手元撮影用対物レンズ２により操作者の手元２２が手元撮影用視野絞り４の位置に像２２ａとして結像され、両像２１ａと２２ａが複数視野合成プリズム５により合成される。そして、この合成された画像が、リレーレンズ８を介して監視カメラとしての複数視野カメラ６のＣＣＤ７面上に再結像される。
特開２００４−３３６３９６号公報

しかしながら、このようなプリズムを用いた構成では、視野方向がプリズムの形状により決められてしまい、そのため設置場所によって微妙な調整が必要とされるときに不便であった。また、この欠点を補うべく様々な形状のプリズムを用意するのは製造上コスト高になってしまい、現実的ではない。さらに従来例ではＣＣＤ上に結像される２方向の視野の比率が１：１であり、用途によってその比率を変えたいものがあってもそのままでは対応できなかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、２視野方向にあるそれぞれの被写体を、簡単な構成で、視野方向あるいは撮影範囲を変えて撮影することが可能な２視野撮影光学系を提供することをその課題とする。

本発明は、
第１の視野内の被写体を第１の撮影条件により撮影する第１の撮影光学系と、
第２の視野内の被写体を第２の撮影条件により撮影する第２の撮影光学系と、
前記第１および第２の撮影光学系により結像した被写体の画像を合成する視野合成ハーフミラーと、
前記視野合成ハーフミラーにより合成された画像を撮像手段に再結像させるリレー光学系とを有し、
前記第１および／または第２の撮影光学系を光軸と偏心させて配置させることを特徴とする。

本発明では、第１と第２の視野内の被写体をそれぞれ撮影する第１と第２の撮影光学系の光軸を偏心させる偏心機構を設けるようにしているので、撮影視野を任意に選択できるという効果が得られる。これは従来のプリズムを用いる方法に比較して低コストで実現できるものであり、また、被写体の撮影範囲を定める視野絞りの開口面積を簡単な方法で可変にすることができるので、多様な表示画像が得られる。

以下に、図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

図１に示す２視野撮影光学系は、１つの方向の視野（第１の視野）内にある被写体４１と、これとは異なる他の方向の視野（第２の視野）内にある被写体４２をＣＣＤカメラ５０のＣＣＤ（撮像手段）３７の面に合成して結像させる。ＣＣＤカメラ５０が何を撮影するかで、それぞれ被写体が定まり、例えば、ＣＣＤカメラ５０が、ＡＴＭ端末に設置された監視カメラである場合には、被写体４１は、ＡＴＭ端末を操作する操作者の顔であり、被写体４２はその操作者の手元である。

被写体４１は、撮影レンズ３１により像４１ａとして結像され、その結像面に、視野絞り３３が配置される。視野絞り３３は、撮影レンズ３１の光軸３１ａの図で上部にある像を絞るように、光軸３１ａに対して非対称に配置されるので、視野絞り３３を通過する被写体の像４１ａは、光軸３１ａより上部にある被写体４１の像となる。

同様に、被写体４２は、撮影レンズ３２により、像４２ａとして結像され、その結像面に配置された光軸３２ａに対して非対称な視野絞り３４により図で撮影レンズ３２の光軸３２ａの右側の部分が絞られて視野絞り３４を通過する。従って、視野絞り３４を通過する被写体の像４２ａは、光軸３２ａより右側にある被写体４２の像となる。

視野絞り３３で絞られた被写体の像４１ａは、両光軸３１ａと３２ａが交差するところに配置された２視野合成ハーフミラー３５を通過してリレーレンズ（リレー光学系）３６によりＣＣＤ３７の光軸３１ａの上側に像４１ｂとして再結像され、また、視野絞り３４で絞られた被写体の像４２ａは、２視野合成ハーフミラー３５で反射されてリレーレンズ３６によりＣＣＤ３７の光軸３１ａの下側に像４２ｂとして再結像され、これによりＣＣＤ３７により異なる２視野にある被写体４１と４２が１つの画像として撮影される。

ここで、撮影レンズ３１と３２は、焦点距離（画角）、距離環（不図示）などの撮影条件（撮影パラメータ）がそれぞれ同じかあるいは異なり、撮影レンズ３１は、第１の視野内にある被写体４１を第１の撮像条件で撮影する第１の撮影光学系を構成し、撮影レンズ３２は、第２の視野内にある被写体４２を、第１の撮影条件と同じ又は異なる第２の撮像条件で撮影する第２の撮影光学系を構成し、各撮影光学系は、その光軸３１ａ、３２ａが９０度の角度をなして配置される。

なお、実際の光学系では、必要に応じて上記の各視野絞り３３、３４の近傍には各撮影レンズ３１、３２の射出瞳とリレーレンズ３６の入射瞳が共役関係となるようなフィールドレンズが配置される（不図示）。

この種のＣＣＤカメラ５０においては出力される映像はアスペクト比４：３の横長の長方形であるが、本発明においては長辺部の中心を境に２つに分け、それぞれの視野からの画像を表示するようにするため、ＣＣＤカメラ５０の部分は、通常の向きに対し光軸を中心に図示のように９０°回転させた状態で配置する。これにより、ＣＣＤカメラの左側面および右側面は図示のように符号５０ａ、５０ｂの位置に来て、図の面がＣＣＤカメラの上面となる。

ＣＣＤカメラ５０は、ＣＣＤ３７の撮影画像処理を制御するためのＣＰＵおよびメモリなどから成る制御部５１、あるいはさらに撮影画像データを記録するためのビデオレコーダやハードディスクのようなハードウェアから構成された記録媒体５２、不図示のモニタや外部のビデオレコーダなどに撮影画像データを出力するための入出力部５３などが設けられる。記録媒体５２および入出力部５３は双方が必須のものではなく、いずれか一方を省略する場合もあり得る。

このような光学系の構成により、撮影レンズ３１により結像された被写体４１の像は、視野絞り３３によってマスキングされ、上部の像４１ａのみがハーフミラー３５を通過して、ＣＣＤ３７に再結像（４１ｂ）され、一方、撮影レンズ３２により結像された被写体４２の像は、視野絞り３４によってマスキングされ、右側の像４２ａのみがハーフミラー３５で反射されてＣＣＤ３７に再結像（４２ｂ）され、２視野内の被写体４１、４２の画像を１つの画像に合成した画像がＣＣＤ３７から出力される。

このような構成で、第１と第２の撮影光学系は、例えば９０度の角度をなして配置される。しかし、これでは、撮影領域がこの配置によるものだけに限られてしまう。例えば、ＣＣＤカメラを、ＡＴＭ端末に設置するような場合、このままでは第１の撮影光学系によって顔は撮影できても、第２の撮影光学系によって手元を撮影しようとするのは困難である。

そこで、図２に示すように、撮影レンズ３２を光軸３２ａに対して偏心させて配置する。こうすることで、視野絞り３４の開口右端３４´と撮影レンズ３２の中心を結ぶ線は、偏心前は、光軸３２ａであったものが、偏心後は、線３２ａ”となり、被写体４２の撮影される範囲が変化して、得られる視野がプリズムを用いたときと同様となる効果が得られる。

上記した偏心構造を実現するために、図３（Ａ）に示したように、円形の穴６１を偏心して形成した偏心環６０が、その環中心６０ａを撮影光学系の光軸（撮影レンズ３２の光軸）３２ａと一致させて、光軸３２ａを中心に回動できるように、カメラ本体側に取り付けられる。

また、撮影レンズ３２のマウント部３２ｂには、図３（Ｂ）に示したように、円形の穴７１を偏心して形成した偏心環７０が固定され、そのマウント部３２ｂには、撮影レンズ３２が、その中心を偏心環７０の環中心７０ａに一致させて固定される。偏心環６０、７０の外縁は、図３（Ａ）、（Ｂ）の図示例では、同じ大きさになっており、また、偏心穴６１、７１も同じ円形でその大きさ（面積）は同じになっているが、撮影レンズ３２の視野が確保されるのなら、図示例に限定されるものでなく、偏心環６０、７０の外縁の大きさや形状、それに、偏心穴６１、７１の円の大きさ（面積）は異なってもよい。また、偏心穴６１，７１は環中心６０ａ、７０ａからの偏心量が同じになっており、それにより偏心稼動範囲内の任意の位置にレンズを配置することが可能となる。

偏心環６０には、偏心穴６１よりわずかに大きな円形の凹溝６０ｂが偏心穴６１と同心に形成されており、偏心環７０には、この凹溝６０ｂに嵌合する円形の凸条７０ｂが、偏心穴７１と同心に形成されている。凹溝６０ｂと凸条７０ｂは、互いにずれなく嵌合し、それにより、偏心環６０と７０は、中心６１ａと７１ａを一致させて、互いに回動できるようになる。その場合、偏心環６０は、光軸３２ａを中心に回動し、偏心環７０は、偏心穴７１の中心７１ａ（＝偏心穴６１の中心６１ａ）を中心に回動する。

このような構成で、偏心環７０を回動させて、環中心６０ａ、７０ａが一致するようにすると、撮影レンズ３２の中心は、環中心６０ａ、つまり光軸３２ａと一致する。この状態が、図３（Ｃ）に断面図として示されている。

この状態から、偏心環７０のみを回動させると、マウント部３２ｂを介して偏心環７０と同軸に固定されている撮影レンズ３２は、偏心穴７１の中心７１ａ（＝偏心穴６１の中心６１ａ）を中心に、偏心環６０上を回動する。図３（Ｃ）に示した状態から偏心環７０を１８０度回転させると、撮影レンズ３２の中心（＝偏心環７０の環中心７０ａ）は、図３（Ｄ）に示したように、光軸３２ａと一致する位置から、回動中心７１ａ（６１ａ）を中心として矢印円７２に沿って１８０度回転して位置３２ａ’に移動する。この状態のＥ−Ｅ線断面図が図３（Ｅ）に図示されている。また、この状態から更に、偏心環７０を同方向に１８０度回転させると、撮影レンズ３２の中心は、矢印円７３に沿って１８０度回転して、光軸３２の位置に移動し、図３（Ｃ）に示した位置に戻る。

このように、偏心環７０を回動することにより、撮影レンズ３２の中心は、偏心穴７１の中心７１ａと光軸３２ａの距離を半径として、中心を７１ａとする矢印円７２と７３で定まる円周上の任意の位置に移動する。また、偏心環６０を環中心６０ａを中心に回動させると、偏心環７０並びに撮影レンズ３２が、偏心環６０とともに光軸３２ａを中心に一体となって回動するので、偏心環７０の回動により移動した撮影レンズ３２の中心位置は、その中心位置と光軸３２ａとの距離を半径として光軸３２ａを中心とする円周上を移動する。従って、偏心環６０及び７０を回動させることにより、撮影レンズ３２を、点３２ａと３２ａ’間の距離を最大値として任意の角度で光軸３２ａから偏心させて配置させることができる。

以上の実施例では、撮影レンズ３２のみを偏心させる方法を述べたが、当然撮影レンズ３１のみを偏心させても、あるいは撮影レンズ３１と３２の両方を偏心させてもよい。撮影レンズ３１を偏心させる機構は、撮影レンズ３２を偏心させる上述した機構と同様な偏心機構を用いることができる。

また、視野絞りについて、通常では第１と第２の撮影光学系によるＣＣＤ３７面上への結像領域は１：１であり、このときは、図４（Ａ）に示すように、両視野絞り３３、３４の開口部３３ａ、３４ａの面積が同じに設定される。しかし用途によってはこの比率を変えたいケースもある。例えば第１の撮影光学系からの像は画面の２／３で、第２の撮影光学系からの像は画面の１／３になるように撮影、表示したいときは、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示したような大きな開口部８０ａを有する視野絞り８０を設け、開口部８０ａの面積をマスク８１により設定する。例えば、マスク８１は、磁性を帯びた長方形の板で金属製の視野絞り８０に貼り付けられるようになっており、マスク８１を貼り替えて開口部８０ａの大きさをフレキシブルに調整できるようにする。図４（Ｂ）の視野絞りは、開口部８０ａが２／３に絞られるので、第１撮影光学系の視野絞りに使用され、図４（Ｃ）の視野絞りは、開口部８０ａが１／３に絞られるので、第２の撮影光学系の視野絞りとして使用することができる。

なお、上述した実施例では、撮像素子としてＣＣＤを挙げたが、これはＣＭＯＳなどの素子であってもよい。

２視野の画像を合成するためにハーフミラーを使用した実施例の光学系の配置を示した光学図である。 図１で撮影光学系の光軸を偏心させた光学系の配置を示した光学図である。 （Ａ）、（Ｂ）は偏心環の平面図、（Ｃ）は撮影レンズと偏心環の縦断面図、（Ｄ）は一方の偏心環を他方の偏心環に対して１８０度回転したときの偏心環の配置を示した説明図、（Ｅ）はＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。 撮影絞りの開口部の面積を変化させる状態を示した説明図である。 ２視野の画像を合成するためにプリズムを使用した従来例の光学系の配置を示した光学図である。

符号の説明

３１、３２ 撮影レンズ
３２ａ 撮影レンズ３２の光軸
３２ａ” 偏心した撮影レンズ３２の見かけ上の光軸
３３、３４ 視野絞り
３５ ハーフミラー
３６ リレーレンズ
３７ ＣＣＤ
４１、４２ 被写体

Claims (3)

1. 第１の視野内の被写体を第１の撮影条件により撮影する第１の撮影光学系と、
   第２の視野内の被写体を第２の撮影条件により撮影する第２の撮影光学系と、
   前記第１および第２の撮影光学系により結像した被写体の画像を合成する視野合成ハーフミラーと、
   前記視野合成ハーフミラーにより合成された画像を撮像手段に再結像させるリレー光学系とを有し、
   前記第１および／または第２の撮影光学系を光軸と偏心させて配置させることを特徴とする２視野撮影光学系。
2. 前記第１および第２の撮影光学系に入射した光が結像したそれぞれの位置に、開口面積を調整できる視野絞りを設けることを特徴とする請求項１に記載の２視野撮影光学系。
3. 前記視野絞りの開口面積の調整は、視野絞りの開口部にマスクをかけることにより行われることを特徴とする請求項２に記載の２視野撮影光学系。
   

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