JP5252851B2

JP5252851B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5252851B2
Application number: JP2007197491A
Authority: JP
Inventors: 晴滋山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP2009031650A

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、照射方向の調整技術に特徴のある撮像装置に関する。

従来この種の撮像装置の補助照明装置に関して、特許文献１には、照明用ランプを取り付けた照明用ホルダを、カメラ用ホルダとは独立に方向を設定できる機構が提案されている。また、特許文献１には、照明用ホルダの方向を、ケースの外部から調節可能な調節ネジにて設定する機構が提案されている。

また、特許文献２に開示されているように、被写体の距離と撮影焦点距離とから赤目ランプの光軸補正とズーム補正を行う技術も知られている。

また、特許文献３には、技術赤外光投光部と赤外光受光部とによって測距される自動焦点機構と、焦点距離可変機構と、赤外光投光部の前側に配置された可変頂角プリズムとを有する構成が提案されている。そして、駆動手段によって、可変頂角プリズムの頂角αを調整可能し、変更された焦点距離に対応して、可変頂角プリズムの頂角αを調整して、赤外光の照射方向を修正する。このことで、ファインダー画面上での表示部の位置と赤外光の実際に照射されている位置とが常に合致させる。
特開平１１−３４１３１７号公報特開平９−１９７５０３号公報特開平６−８２６８５号公報

上記特許文献１においては、照明ランプとカメラをそれぞれ独立して取り付けることが可能となり、またケースの外部から照明の向きを調整できるので、カメラに対して照明の位置を自由に成すことは可能となった。

しかし、カメラが、例えば、可変焦点タイプであり、遠くの被写体をズ−ムアップして撮影する際などは、照明光が遠くまで届かないという問題が生じる。これに対して、照明光学系をカメラに連動させて照射角を可変に成すことが考えられるが、これに関する技術的な開示は成されていない。

また、上記特許文献２は、ストロボ照射による所謂赤目写真への対策のため、ストロボ撮影に際して予備発光する赤目ランプをズーム構成とするとともに、その照射角度と照射方向を、撮影レンズの焦点距離及び被写体距離から制御するものである。しかし、このような構成にすると装置の大型化、コスト上昇を招くという問題が生ずる。

更に、上記特許文献３においては、赤外光自体は照射角度を可変に成しておらず、照射角度可変機構と調整機構に関する技術的開示は成されていない。

本発明の目的は、照射方向の調整を容易にし、組立工数を低減してコスト低減を図ることができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、被写体を撮影する撮影光学系と前記被写体に照明光を照射する補助照明装置とを備え、前記照明光の照射角度が前記撮影光学系の撮影画角と連動する撮像装置であって、前記撮影光学系の撮影画角と前記補助照明装置の照射角度との連動を解除する連動解除手段と、前記連動解除手段により前記撮影画角と前記照射角度との連動が解除されると、前記撮影光学系をワイド状態にすると共に、前記補助照明装置をテレ状態にする制御手段と、ワイド状態にある前記撮影光学系の撮影領域内で、テレ状態にある前記補助照明装置の照明領域が、テレ状態での前記撮影光学系の撮影領域と重なるように、前記補助照明装置の光軸を調整する光軸調整手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、照射方向の調整を容易にし、組立工数を低減してコスト低減を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラの外観斜視図である。

図１において、監視カメラ本体１は、架台２のターンテーブル３により、水平方向に回動自在に支持されている。またチルト支持腕４により垂直方向に回転自在に支持されている。

ターンテーブル３は、図外の減速ギアを介したモータなど、公知の駆動機構が組み込まれ、監視カメラ本体１の水平方向回転、即ち、パンニング駆動が行われる。また、チルト支持腕４の内部にも図外の減速ギアを介したモータなど公知の駆動機構が組み込まれ、カメラ本体の垂直方向の回転、即ち、チルト駆動が行われるようになっている。

撮影レンズ鏡筒５は、公知のズーム機構が組み込まれて撮影画角を可変することが可能となっている。補助照明の照射開口部６の内部には、例えば、赤外照明を適宜照射できる照明光学系が組み込まれている。

図２は、図１の監視カメラの撮影光学系の構成図である。

図２において、撮影光学系は、先端に固定された正の屈折力を有する第一レンズ群７と、負の屈折力を有し、図中破線矢印のごとく変倍に伴い光軸に沿って駆動される第二レンズ群８とを備える。

また、撮影光学系は、正の屈折力を有し、図中破線矢印のごとく変倍に伴い光軸に沿って駆動される第三レンズ群９、被写界の輝度に応じて開口面積を適宜制御し、適正露光を得るための絞り１０を備える。また、撮影光学系は、絞り１０の後部に固定された正の屈折力を有する第四レンズ群１１を備える。ＣＣＤ１２は、撮影光学系により結像された像（映像）信号を電気信号に変換する機能を有している。

第二レンズ群８は、公知のステッピングモータ１３により回転される送りねじ１４により光軸方向に進退する。また、第三レンズ群９も同様に、公知のステッピングモータ１５により回転される送りねじ１６により光軸方向に進退する。この動きにより、撮影画角を適宜変更してズーミング撮影が行われることが可能となっている。

絞り１０は、これも公知のモータ１７によりその開口量が制御され、適正露光の撮影を可能としている。

図３は、本発明の実施の形態に係る補助照明装置の構成図である。

本補助照明装置は、撮影方向の調整が可能な撮像装置（図１の監視カメラ本体１）に取り付けられた状態で、撮像装置の撮影対象物を照明（照射）する。

図３において、複数の赤外発光ＬＥＤ１８は、実装基板１９上に固定され、素子保持枠２０に固定されている。素子保持枠２０の被写体側（図の左側）には、第一の光学素子であるズーム固定パネル２１が組み込まれている。

ズーム固定パネル２１は、素子保持枠２０に固定された押さえバネ２２により、素子保持枠２０の座面２０ａに押接されている。圧縮バネ２３は、ズーム固定パネル２１を、押さえバネ２２の押圧力による摩擦力に抗して光軸垂直方向に付勢する。

光軸調整ネジ２４は、素子保持枠２０に螺合するとともに、補助照明装置の筐体２５の外から、光軸調整ネジ２４の調整つまみ部（端部の鍔部）を回転することで、光軸直角方向にその先端が進退する。ここで、光軸調整ネジ２４は、光軸調整手段として機能する。

光軸調整ネジ２４の進行（図の上方への移動）により、ズーム固定パネル２１は、圧縮バネ２３のバイアス力による図中下方向への移動付勢力に抗してその一端部２１ａが図の上方に押圧駆動される。このようにズーム固定パネル２１は、光軸調整ネジ２４の回転量に応じて光軸直角方向に移動することが可能となっている。そして同じような機構が紙面垂直方向に対しても調整可能なようにもう一つの調整機構が組み込まれている。

ズーム移動パネル２６は、ズーム固定パネル２１の前面に位置し光軸に沿って進退する。この際、嵌合部２６ａは、筐体２５に支持されたガイド軸２７に摺動自在に保持され、更に、公知のモータ（照射角独立駆動手段）２８によって回転される送りねじ２９の作用により、光軸に沿って進退する。この結果、赤外発光ＬＥＤ１８から投射された赤外光線は、撮影レンズの画角に応じて照射範囲が変化する。

ここで、ズーム固定パネル２１、ズーム移動パネル２６は、照射角可変手段として、機能し、また、照射状態を調整する照射調整手段として機能する。光学要素としてのズーム固定パネル２１、ズーム移動パネル２６は、赤外発光ＬＥＤ１８の前方（図の左側）に配置されている。光学要素は、照射光を集光または分散させる作用を有する。

図４は、図３の補助照明装置の照射範囲を説明するための図である。

具体的には、ズーム移動パネル２６がモータ２８により回転される送りねじ２９により光軸方向に駆動制御された時の補助照明装置の照射範囲を説明するための図である。

図４中、（ａ）に示すＴＥＬＥ（テレ）においては、ズーム移動パネル２６及びズーム固定パネル２１の間隔が狭まった状態にあるため、所謂、平板ガラスが赤外発光ＬＥＤ１８の前面に配置されたものとほぼ同等であり、ＬＥＤ素子の持つ配光とほぼ等しい。

本実施の形態に使われているＬＥＤ１８は、反射タイプのＬＥＤであり、素子裏面に形成された略放物形状を成した反射傘の作用により、ほぼ平行光が照射される素子であり、図中破線で示したような光が被写体に向けて照射される。

このような照射光学系にすることで光をより有効利用することができるため、テレ状態でより光を集光して遠くまで届かせることが可能である。

図４中、（ｂ）に示すＷＩＤＥ（ワイド）においては、ズーム移動パネル２６が送りねじ２９の作用により、図中左方に繰り出され、ズーム固定パネル２１との間隔が開いた状態となっている。

この状態においては、ＬＥＤ１８からほぼ平行光で射出した光が、ズーム固定パネル２１の凸レンズ部２１ｂ、ズーム移動パネル２６の凹レンズ部２６ｂで屈折されて、図中破線のように、拡散した光となってワイド状態の被写界を照射することが可能となっている。

図５は、図１の監視カメラの制御ブロック図である。

図５において、監視カメラ本体１の内部には、撮影光学系３０が、モータ駆動回路３１及び映像信号処理部３２を介して中央演算処理装置（制御手段）３５に接続されている。補助照明装置３３は、駆動回路３４を介してこれも中央演算処理装置３５と接続されている。

この状態で、モニタ管理者などの手動操作により、図中制御信号線を介して、ズーム操作が行われると、前述のごとく、撮影光学系３０のズーム機構が駆動され、撮影画角が変化する。またこれに伴って、補助照明装置３３も照射角を可変するため、前述のようにズーム移動パネル２６が駆動操作されて、照射角度が可変する。

更に、モニタ管理者の操作により、監視カメラ本体１は、チルトモータ３６及びパンニングモータ３７により被写体を追尾してパンチルト撮影を行うことが可能となっている。

監視カメラ本体１は、更に、撮像フレーム信号などの一時記憶場所であるメモリ３８、公知の磁気テープまたは固体メモリやハードディスクなどで構成された映像記録部３９、公知の液晶モニタなどで構成された映像表示部４０を備える。また、外部の電源供給源からの電力を受けて、前記中央演算処理装置に電力を供給するための電源回路４１、制御信号や映像信号を授受する信号ケーブルを備えている。

連動解除スイッチ４２の作用により、撮影光学系３０と補助照明装置３３の連動が解除されて、撮影光学系３０はＷＩＤＥ状態に、そして補助照明装置３３はＴＥＬＥの状態に制御される。

図６は、図１の監視カメラにおいて、ある被写体距離におけるＷＩＤＥ撮影領域（破線部）とＴＥＬＥ撮影領域（実線部）を表した図である。

例えば、１０ｍ先の被写界であるとする。図中、ハッチングが施された円形部は、補助照明装置３３がＴＥＬＥ状態にあるとき、１０ｍ先の被写界において照明可能な領域（ＴＥＬＥ時補助照明位置）である。

通常撮影時においては、ＴＥＬＥ撮影領域の範囲を拡大観察している状態のため、監視カメラ本体１が最初に組み立てられ、補助照明装置３３もＴＥＬＥ状態にしてしまうと、撮影領域から逸脱している補助照明装置３３の照明位置を判別できない。

そして、その調整に際して、先ず適当な方向に光軸調整の補正を行って、その位置をＴＥＬＥ撮影領域内に入れる必要があるので、組立工数が増大し大幅なコスト上昇を招いてしまう。

しかしながら、本発明の実施の形態に示すように、撮影光学系３０をＷＩＤＥ状態にしておいて、補助照明装置３３をＴＥＬＥにして、その照明位置を観察すると、図６の破線つまりＷＩＤＥ状態の被写界内に補助照明装置３３の照明位置が入っている。このことで、容易に補助照明光装置３３の照明位置を判別することができる。

例えば、この監視カメラの撮影レンズ焦点距離が３５ｍｍフィルムのレンズ換算で４７ｍｍ〜１２００ｍｍであるとすると、水平方向の画角はＷＩＤＥで４２°、ＴＥＬＥで１．７°である。

仮に、補助照明装置３３のＴＥＬＥ状態の水平画角が１０°程度であるとすると、部品公差のばらつきを考えても、光軸方向に向けて設計された光学系がＷＩＤＥ画角４２°を逸脱することは考え難い。仮に、補助照明光装置３３の照明位置が見つけられないときは、素子の不良などを考えることが先決となり、不良原因の究明も簡単に行うことができるようになる。

図６に示す、ＷＩＤＥ状態（ワイド状態）の被写界を観察しつつ、ＴＥＬＥ状態（テレ状態）での照明位置を目視しながら、図３で説明した光軸調整ネジ（光軸調整手段）２４を回転させて照明位置がＴＥＬＥの撮影領域に重なるように調整を行う。即ち、撮影画角の中心に照明光が一致するよう調整を行う。このことで、簡単に組立作業を行うことができる。

図７は、図３の補助照明装置におけるズーム固定パネルを光軸調整ネジにより偏芯（上下移動）させて投射光軸が変化している状態を表した図である。

図７のように、ズーム固定パネル２１が光軸調整ネジ２４により、図中上方に偏移されると、補助照明装置３３の光軸は、図中一点鎖線で示したように上向きになる。前述のように、紙面垂直方向に関しても同様な調整機構が組み込まれているので、補助照明の照明位置を上下左右に振って、前述のようにＴＥＬＥの撮影領域を覆うように調整が行われる。

以上、本発明の補助照明装置３３の照明位置調整手法に関して詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、赤外発光ＬＥＤ１８が実装された実装基板１９を公知の方法で光軸直角方向に偏芯させたり、また、ズーム移動パネル２６を支持しているガイド軸２７を傾けるなどの手法を取ることも可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラの外観斜視図である。図１の監視カメラの撮影光学系の構成図である。本発明の実施の形態に係る補助照明装置の構成図である。図３の補助照明装置の照射範囲を説明するための図である。図１の監視カメラの制御ブロック図である。図１の監視カメラにおいて、ある被写体距離におけるＷＩＤＥ撮影領域（破線部）とＴＥＬＥ撮影領域（実線部）を表した図である。図３の補助照明装置におけるズーム固定パネルを光軸調整ネジにより偏芯させて投射光軸が変化している状態を表した図である。

符号の説明

１監視カメラ本体
２架台
３ターンテーブル
４チルト支持腕
５撮影レンズ鏡筒
６補助照明の照射開口部
７第一レンズ群
８第二レンズ群
９第三レンズ群
１０絞り
１１第四レンズ群
１２ＣＣＤ
１３ステッピングモータ
１４送りねじ
１５ステッピングモータ
１６送りねじ
１７モータ
１８赤外発光ＬＥＤ
１９実装基板
２０素子保持枠
２１ズーム固定パネル
２２押さえバネ
２３圧縮バネ
２４光軸調整ネジ
２５筐体
２６ズーム移動パネル
２７ガイド軸
２８モータ
２９送りねじ
３０撮影光学系
３１モータ駆動回路
３２映像信号処理部
３３補助照明装置
３４駆動回路
３５中央演算処理装置
３６チルトモータ
３７パンニングモータ
３８メモリ
３９映像記録部
４０映像表示部
４１電源回路
４２連動解除スイッチ

Claims

被写体を撮影する撮影光学系と前記被写体に照明光を照射する補助照明装置とを備え、
前記照明光の照射角度が前記撮影光学系の撮影画角と連動する撮像装置であって、
前記撮影光学系の撮影画角と前記補助照明装置の照射角度との連動を解除する連動解除手段と、
前記連動解除手段により前記撮影画角と前記照射角度との連動が解除されると、前記撮影光学系をワイド状態にすると共に、前記補助照明装置をテレ状態にする制御手段と、
ワイド状態にある前記撮影光学系の撮影領域内で、テレ状態にある前記補助照明装置の照明領域が、テレ状態での前記撮影光学系の撮影領域と重なるように、前記補助照明装置の光軸を調整する光軸調整手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
前記補助照明装置は、
前記照明光を発光する発光手段と、
前記発光手段の前記被写体側に、前記発光手段の光軸方向に垂直な方向に可動に配置された第１の光学要素と、
前記第１の光学要素の前記被写体側に、前記発光手段の光軸方向において前記第１の光学要素との間の距離を調整可能に配置された第２の光学要素と、を有し、
前記制御手段は、前記発光手段の光軸方向における前記第１の光学要素と前記第２の光学要素との間の距離を調整することによって前記補助照明装置をテレ状態とし、
前記光軸調整手段は、前記発光手段の光軸方向に垂直な方向における前記第１の光学要素の位置を調整することにより、前記照明位置を調整することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記発光手段は、前記照明光として平行光を出射し、
前記第１の光学要素は凸レンズであり、前記第２の光学要素は凹レンズであり、
前記補助照明装置のテレ状態は、前記第１の光学要素と前記第２の光学要素とを近接させて、前記第１の光学要素の凸面と前記第２の光学要素の凹面との間の隙間が狭まった状態であり、
前記補助照明装置のテレ状態では、該補助照明装置から出射される照明光の配光は、前記発光手段から出射される照明光の配光に等しいことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。