JP5830666B2 - ドーム型カメラ - Google Patents

Description

本発明は、カメラレンズを覆うドームカバーを備えたドーム型カメラに関するものである。

ドーム型カメラは、監視カメラなどに利用されている。監視カメラでは、カメラレンズがドームカバーで覆われて、ドームカバーによりカメラレンズが保護されている。また、一般的な監視カメラは、パンチルト機能（カメラレンズをパン方向およびチルト方向に回動する機能）やズーム機能を備えている。

従来のドーム型カメラは、半球状のドームカバーを備えており、カメラレンズの回動中心が光軸上にあり、かつドームカバーの中心と一致するように配置されている。このような配置により、良好が画像が得られることが知られていた。

ところが、上記のようなカメラレンズの配置では、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合に、ケラレが生じてしまい、良好な画像を得られない。そこで、従来、カメラレンズを、ドームカバーの中心から天頂方向へオフセットする技術が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。

カメラレンズをドームカバーの天頂方向へオフセットすることにより、ケラレを生じることなく、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影することが可能になる。

特開２００５−３００６５９号公報 特開２００５−２２１６３７号公報

しかしながら、従来のドーム型カメラにおいては、カメラレンズをドームカバーの中心からオフセットするので、ドームカバーのレンズ効果に起因する収差が生じ、この収差により画質が劣化してしまうという問題があった。つまり、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合に、広い視野の確保と画質劣化の低減はトレードオフの関係にあり、この二つを両立することは極めて困難であった。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合において、広い視野の確保と画質劣化の低減とを両立することのできるドーム型カメラを提供することを目的とする。

本発明のドーム型カメラは、チルト方向に回動可能なカメラレンズと、前記カメラレンズを覆うドームカバーと、前記カメラレンズのチルト回動軸が前記ドームカバーの中心位置より天頂方向に位置しており、前記カメラレンズのチルト角が所定のしきい角度より大きくなるのに応じて、前記カメラレンズの光軸上に偏光フィルタまたは部分遮光フィルタを挿入するフィルタ挿入手段と、を備えた構成を有している。

この構成により、カメラレンズのチルト角が大きくなると、カメラレンズの光軸上に偏光フィルタまたは部分遮光フィルタ（入射光の一部分が遮光される遮光フィルタ）が挿入される。この偏光フィルタや部分遮光フィルタにより、カメラレンズのオフセットによって画質が劣化するのを抑えることができる。これにより、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合において、広い視野の確保と画質劣化の低減とを両立することが可能になる。

また、本発明のドーム型カメラでは、前記部分遮光フィルタは、前記カメラレンズの視野の半分を遮光する遮光エリアを有し、前記遮光エリアは、前記ドームカバーの天頂方向と反対側の半分の範囲に設定された構成を有している。

この構成により、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合に、部分遮光フィルタの遮光エリアによって、ドームカバーの天頂方向と反対側（チルト角が大きい側、水平方向に近い側）の半分の範囲が遮光される。この遮光される範囲は、ドームカバーの成形精度がそれほど高くなく、画質劣化の原因になる部分に相当すると考えられる。この部分を遮光することにより、画質劣化を抑えることができる。

また、本発明のドーム型カメラでは、前記カメラレンズは、ズーム機能を備えており、前記フィルタ挿入手段は、前記カメラレンズのズーム倍率が所定のしきい倍率より大きいＴＥＬＥ端側の倍率範囲内となるときに、前記カメラレンズの光軸上に前記偏光フィルタまたは前記部分遮光フィルタを挿入する構成を有している。

この構成により、カメラレンズのズーム倍率がＴＥＬＥ端側に設定されたときに、カメラレンズの光軸上に偏光フィルタや部分遮光フィルタが挿入され、この偏光フィルタや部分遮光フィルタにより、カメラレンズのオフセットによって画質が劣化するのを抑えることができる。なお、カメラレンズのズーム倍率がＷＩＤＥ端側に設定されたときには、画質の劣化が少ないので、その場合には、カメラレンズのチルト角にかかわらず、偏光フィルタや部分遮光フィルタを挿入しなくてもよい。

また、本発明のドーム型カメラでは、前記偏光フィルタまたは前記部分遮光フィルタは、前記カメラレンズの前側に挿入される構成を有している。

この構成により、偏光フィルタや部分遮光フィルタが、カメラレンズの前側に挿入され、カメラレンズに入射する前の光が、偏光レンズにより偏光または部分遮光フィルタにより部分的に遮光される。つまり、偏光レンズにより偏光された光または部分遮光フィルタにより部分的に遮光された光が、カメラレンズに入射することになる。これにより、カメラレンズのオフセットによって画質が劣化するのを抑えることができる。

また、本発明のドーム型カメラでは、前記偏光フィルタは、赤外線カットフィルタと光学ガラスの切替え手段を用いて、撮像素子の前側に挿入される構成を有している。

この構成により、赤外線カットフィルタと光学ガラスの切替え手段を利用して、偏光フィルタを挿入することができる。既設の機構（赤外線カットフィルタと光学ガラスの切替え手段）を利用することにより、専用の機構を別途設ける場合に比べて、部品点数を減らすことができ、製造コストを下げることができるとともに、小型化が可能になる。

本発明は、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合において、広い視野の確保と画質劣化の低減とを両立することができるという効果を有するドーム型カメラを提供することができるものである。

第１の実施の形態におけるドーム型カメラ（チルト角：大）の説明図 第１の実施の形態におけるドーム型カメラ（チルト角：小）の説明図 第１の実施の形態におけるレンズユニット（偏光フィルタ：挿入位置）の斜視図 第１の実施の形態におけるレンズユニット（偏光フィルタ：退避位置）の斜視図 第１の実施の形態の変形例におけるレンズユニット（遮光フィルタ：挿入位置）の斜視図 第１の実施の形態におけるチルト角とオフセット量およびフィルタ挿入の有無の関係図 第１の実施の形態におけるズーム倍率とフィルタ挿入の有無の関係図 第１の実施の形態の変形例におけるズーム倍率とフィルタ挿入の有無の関係図 第１の実施の形態におけるフィルタ挿入領域の説明図 第２の実施の形態におけるカメラユニットの斜視図 第２の実施の形態におけるカメラユニット（偏光フィルタ挿入位置）の正面図 第２の実施の形態におけるカメラユニット（赤外線カットフィルタ挿入位置）の正面図 第２の実施の形態におけるカメラユニット（光学ガラス挿入位置）の正面図 第２の実施の形態の変形例におけるフィルタ切替え機構の斜視図 第２の実施の形態の変形例におけるフィルタ切替え機構（偏光フィルタ挿入時）の斜視図

以下、本発明の実施の形態のドーム型カメラについて、図面を用いて説明する。本実施の形態では、監視カメラ等に用いられるドーム型カメラの場合を例示する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のドーム型カメラの構成を、図面を参照して説明する。図１および図２は、本実施の形態のドーム型カメラの説明図である。図３および図４は、本実施の形態のドーム型カメラのレンズユニットの斜視図である。

図１および図２に示すように、ドーム型カメラ１は、天井や壁などに取り付けられるベース２と、ベース２に取り付けられるドームカバー３を備えている。ドームカバー３の内側には、カメラレンズ４を有するレンズユニット５が備えられている。レンズユニット５は、ベース２とドームカバー３で構成される筐体の内部に収納されており、カメラレンズ４は、ドームカバー３により覆われている。このカメラレンズ４は、ズーム機能を備えている。

ドーム型カメラ１には、パンモータとチルトモータが備えられており、レンズユニット５（カメラレンズ４）は、パンモータとチルトモータの駆動力により、パン方向とチルト方向に回動可能である。これらのモータ（パンモータ、チルトモータ）は、マイコンなどの制御部によって動作が制御されている。

図３および図４に示すように、レンズユニット５には、偏光フィルタ６が備えられている。偏光フィルタ６の偏光方向は、垂直方向（縦方向）または水平方向（横方向）である。偏光フィルタ６の上部からは、円弧状のガイド部７を有する支持片８が延びている。円弧状のガイド部７の左右の側面には、それぞれ２つのガイドピン９が突設されている。レンズユニット５の上部には、左右一対のガイド板１０が設けられる。支持片８のガイド部７は、左右一対のガイド板１０に挟まれており、ガイドピン９は、ガイド板１０に設けられた円弧状の長穴１１にスライド可能に挿入されている。

そして、ガイドピン９がガイド板１０の長穴１１の中でスライドすることにより、偏光フィルタ６が、挿入位置（図３に示すように、カメラレンズ４の前側に偏光フィルタ６が挿入された位置）と退避位置（図４に示すように、カメラレンズ４の前側から偏光フィルタ６が退避した位置）との間で往復移動する。ドーム型カメラ１には、フィルタ用モータが設けられており、偏光フィルタ６は、フィルタ用モータの駆動力により、挿入位置と退避位置との間で移動可能である。このフィルタ用モータも、マイコンなどの制御部によって動作が制御されている。

図５には、本実施の形態のレンズユニット５の変形例が示される。この変形例では、偏光フィルタ６の代わりに、部分遮光フィルタ１２が用いられる。部分遮光フィルタ１２は、入射光の一部分が遮光される遮光フィルタである。この場合、図５に示すように、部分遮光フィルタ１２は、カメラレンズ４の視野の半分を遮光する遮光エリア１３を有している。この遮光エリア１３は、ドームカバー３の天頂方向と反対側（図５における下側）の半分の範囲に設定されている。

つぎに、以上のように構成された第１の実施のドーム型カメラ１について、図面を参照してその動作を説明する。

図６は、本実施の形態のドーム型カメラ１におけるチルト角とオフセット量の関係、および、チルト角とフィルタ挿入の有無の関係を示す図である。

ここで、カメラレンズ４のチルト角（レンズユニット５のチルト角）は、ドームカバー３の天頂方向を基準とする。つまり、チルト角は、カメラレンズ４がドームカバー３の天頂方向を向いたときに０度となり、カメラレンズ４が水平方向を向いたときに９０度となる。したがって、カメラレンズ４がドームカバー３の天頂方向へ向けられるほど、チルト角は小さくなり、カメラレンズ４が天頂方向から水平方向へ向けられるほど、チルト角は大きくなる。

この場合、オフセット量ｘは、チルト角θに依存する。ドームカバー３の中心Ｐ１とチルト回動軸Ｐ２とのずれ量をｘ０とすると、オフセット量ｘは、下記の式で与えられる（図２および図６参照）。
ｘ＝ｘ０ × ｓｉｎθ

なお、ここでは、オフセット量ｘが、図６のようにチルト角θに依存する場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されず、例えば、オフセット量は、チルト角が７５度を超えたら、チルト回動軸Ｐ２を天頂方向に移動させることにより変化するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、カメラレンズ４のチルト角（レンズユニット５のチルト角）が、０°〜θｓの範囲にあるときには、偏光フィルタ６が挿入されない（偏光フィルタ６が退避位置のままである）。カメラレンズ４のチルト角（レンズユニット５のチルト角）がθｓを超えると、偏光フィルタ６が挿入される（偏光フィルタ６が挿入位置に移動する）。ここでは、チルト角θｓが、本発明のしきい角度に相当する。なお、このしきい角θｓは、ドーム型カメラの用途や設置環境などに応じて任意の値に設定することができる。

図７は、本実施の形態のドーム型カメラ１におけるズーム倍率とフィルタ挿入の有無の関係を示す図である。図７に示すように、ズーム倍率が、１倍〜１０倍の範囲（ＷＩＤＥ端側の範囲）にあるときには、偏光フィルタ６が挿入されない（偏光フィルタ６が退避位置のままである）。ズーム倍率が、１０倍を超えた範囲（ＴＥＬＥ端側の範囲）に入ると、偏光フィルタ６が挿入される（偏光フィルタ６が挿入位置に移動する）。ここでは、ズーム倍率１０倍が、本発明のしきい倍率に相当する。

なお、偏光フィルタ６の挿入は、チルト角が大チルト角範囲（７５度を超えた範囲）であり、かつ、ズーム倍率がＴＥＬＥ端側の範囲（１０倍を超えた範囲）であるときに行われる。すなわち、チルト角が大チルト角範囲（例えば、チルト角が９０度）である場合でも、ズーム倍率がＷＩＤＥ端側の範囲であれば、偏光フィルタ６の挿入は行われない。

図８には、ズーム倍率に対するフィルタ挿入の制御の変形例が示される。図８に示すように、フィルタ挿入の制御は、所定のヒステリシス幅をもって行われてもよい。例えば、ズーム倍率が小さな値（ＷＩＤＥ端に近い値）から大きな値（ＴＥＬＥ端に近い値）へ変化するときには、第１のしきい倍率ｚ１で偏光フィルタ６が挿入され、ズーム倍率が大きな値（ＴＥＬＥ端に近い値）から小さな値（ＴＥＬＥ端に近い値）へ変化するときには、第２のしきい倍率ｚ２（ｚ１＜ｚ２）で偏光フィルタ６が退避されてもよい。

本実施の形態では、フィルタ挿入の有無が、チルト角とズーム倍率とに依存する。図９は、偏光フィルタ６が挿入される領域（フィルタ挿入領域）を模式的に示した図である。図９に示すように、本実施の形態において、フィルタ挿入領域は、ズーム倍率とチルト角により決定されている。

このような本発明の第１の実施の形態のドーム型カメラ１によれば、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合において、広い視野の確保と画質劣化の低減とを両立することができる。

すなわち、本実施の形態では、カメラレンズ４のチルト回動軸Ｐ２（レンズユニット５のチルト回動軸Ｐ２）がドームカバー３の中心Ｐ１よりも天頂方向にあるので、カメラレンズ４のチルト角（レンズユニット５のチルト角）が大きくなっても、水平方向の視野を広く確保することができる。そして、この場合、カメラレンズ４のチルト角（レンズユニット５のチルト角）が大きくなると、カメラレンズ４の光軸上に偏光フィルタ６が挿入される。この偏光フィルタ６により、カメラレンズ４のオフセット（レンズユニット５のオフセット）によって画質が劣化するのを抑えることができる。これにより、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合において、広い視野の確保と画質劣化の低減とを両立することが可能になる。

また、本実施の形態では、カメラレンズ４のズーム倍率がＴＥＬＥ端側に設定されたときに、カメラレンズ４の光軸上に偏光フィルタ６が挿入され、この偏光フィルタ６により、カメラレンズ４のオフセット（レンズユニット５のオフセット）によって画質が劣化するのを抑えることができる。なお、カメラレンズ４のズーム倍率がＷＩＤＥ端側に設定されたときには、画質の劣化が少ないので、その場合には、カメラレンズ４のチルト角（レンズユニット５のチルト角）にかかわらず、偏光フィルタ６や部分遮光フィルタ１２を挿入しなくてもよい。なお、倍率が高い望遠レンズを装着している場合には、ＷＩＤＥ端側でも、偏光フィルタ６や部分遮光フィルタ１２を挿入することで、画質劣化を抑えることができる。

また、本実施の形態では、偏光フィルタ６が、カメラレンズ４の前側に挿入され、カメラレンズ４に入射する前の光が、偏光レンズにより偏光される。つまり、偏光レンズにより偏光された光が、カメラレンズ４に入射することになる。これにより、カメラレンズ４のオフセット（レンズユニット５のオフセット）によって画質が劣化するのを抑えることができる。

本実施の形態の変形例（図５の変形例）では、偏光フィルタ６の代わりに部分遮光フィルタ１２が利用されるが、この変形例によっても、本実施の形態と同様の作用効果が奏される。

また、この変形例では、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合に、部分遮光フィルタ１２の遮光エリア１３によって、ドームカバー３の天頂方向と反対側（チルト角が大きい側、水平方向に近い側）の半分の範囲が遮光される。この遮光される範囲は、ドームカバー３の成形精度がそれほど高くなく、画質劣化の原因になる部分に相当すると考えられる。この部分を遮光することにより、画質劣化を抑えることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のドーム型カメラについて説明する。ここでは、第２の実施の形態のドーム型カメラが、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図１０は、本実施の形態のドーム型カメラのカメラユニットの斜視図であり、図１１〜図１３は、カメラユニットの正面図である。カメラユニットは、レンズユニットの内部に備えられるユニットであり、赤外線カットフィルタと光学ガラスの切替え機構を備えている。赤外線カットフィルタは、昼間の撮影時に用いられ、光学ガラスは、夜間の撮影時に用いられる。

図１０〜図１３に示すように、カメラユニット２０には、赤外線カットフィルタ２１と光学ガラス２２と偏光フィルタ６が取り付けられるフィルタフレーム２３が備えられている。このフィルタフレーム２３は、モータの駆動力により回動可能である。このフィルタフレーム２３には、３つの回動位置（偏光フィルタ挿入位置、赤外線カットフィルタ挿入位置、光学ガラス挿入位置）が設定されている。

フィルタフレーム２３の回動位置が偏光フィルタ挿入位置のときには、偏光フィルタ６が撮像素子の前側に挿入される（図１１参照）。また、フィルタフレーム２３の回動位置が赤外線カットフィルタ挿入位置のときには、赤外線カットフィルタ２１が撮像素子の前側に挿入される（図１２参照）。また、フィルタフレーム２３の回動位置が光学ガラス挿入位置のときには、光学ガラス２２が撮像素子の前側に挿入される（図１３参照）。

図１４および図１５には、第２の実施の形態のカメラユニット２０の変形例が示される。この変形例では、偏光フィルタ６と、赤外線カットフィルタ２１および光学ガラス２２とが、それぞれ別々のフィルタフレーム２３に取り付けられており、それぞれが独立に回動可能である。この場合、図１４に示すように赤外線カットフィルタ２１のみ（または、光学ガラス２２のみ）を挿入することができるとともに、図１５に示すように赤外線カットフィルタ２１（または、光学ガラス２２）と偏光フィルタ６を両方とも挿入することができる。

このような本発明の第２の実施の形態のドーム型カメラ１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

その上、本実施の形態では、赤外線カットフィルタ２１と光学ガラス２２の切替え機構を利用して、偏光フィルタ６を挿入することができる。既設の機構（赤外線カットフィルタ２１と光学ガラス２２の切替え機構）を利用することにより、専用の機構を別途設ける場合に比べて、部品点数を減らすことができ、製造コストを下げることができるとともに、小型化が可能になる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上のように、本発明にかかるドーム型カメラは、チルト角が大きい方向（水平方向に近い方向）を撮影する場合において、広い視野の確保と画質劣化の低減とを両立することができるという効果を有し、監視カメラ等として有用である。

１ ドーム型カメラ
２ ベース
３ ドームカバー
４ カメラレンズ
５ レンズユニット
６ 偏光フィルタ
７ ガイド部
８ 支持片
９ ガイドピン
１０ ガイド板
１１ 長穴
１２ 部分遮光フィルタ
１３ 遮光エリア
２０ カメラユニット
２１ 赤外線カットフィルタ
２２ 光学ガラス
２３ フィルタフレーム
Ｐ１ ドームカバーの中心
Ｐ２ チルト回動軸

Claims (1)

1. カメラレンズを回動させる駆動部を有するドーム型カメラであって、
   前記ドーム型カメラは、
   球状カバーと、
   前記球状カバーの内側に設けられる前記カメラレンズと、
   前記カメラレンズへの入射光の一部のエリアを遮光する遮光部と、
   を備え、
   前記駆動部によって回動する前記カメラレンズに対して前記遮光部を回動させて、前記カメラレンズへの入射光を遮光しない退避位置から前記球状カバーと前記カメラレンズとの間の挿入位置へ前記遮光部を前記カメラレンズのチルト方向から挿入することを特徴とするドーム型カメラ。

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