JP6851875B2 - 撮像装置、及び画像監視システム - Google Patents

Description

本発明は、照明手段を搭載したネットワークカメラを含む監視カメラ等の撮像装置に関する。

ネットワーク監視カメラ等では、暗所での撮影を可能とすべく、撮像ユニットを保護するドームカバーと撮像ユニットとの間に照明手段を内蔵したものがある。このような監視カメラでは、撮像ユニットと照明手段との間に遮光部材を設け、照明手段から被写体に向けて照射した照明光がドームカバーなどで反射して撮像ユニットのレンズに侵入し、撮影画像に映り込むのを防いでいる（特許文献１）。

一方、特に密閉構造を採用した監視カメラでは、カメラ内での空気の循環不足や低温環境下等でのカメラの内外の温度差により、ドームカバーの内外表面に結露や霜が発生し、撮影画像の鮮明度を低下させる原因になる。このため、カメラ内に透過膜や除湿素子を設けることで自然対流によりカメラ内の空気を循環させたり、送風ファン等で強制的に空気を循環させたりしてドームカバーの内外表面に発生する結露や霜を抑制する技術が提案されている（特許文献２）。

特開２００５−１３６８００号公報 特開２００９−１３５７２３号公報

しかし、上記特許文献１では、円環状の遮光部材をドームカバーの内壁面に密着させて配置する構造となる。従って、透過膜や除湿素子或いは送風ファンによりカメラ内の空気を循環させた場合、遮光部材の内周側でレンズユニットの正面側の空間と遮光部材の外周側のドームカバー内の空間との間で空気の循環が起きにくい。このため、照明手段を搭載した監視カメラにおいて、ドームカバーの内外表面に発生する結露や霜を抑制することが難しい。

そこで、本発明は、照明手段を搭載した撮像装置において、遮光性を確保しつつ、装置内の空気の循環を改善してレンズユニットを保護するカバーに発生する結露や霜を抑制し、鮮明度の高い画像を取得することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、レンズユニットと、前記レンズユニットを保護するカバーと、前記レンズユニットの周囲に設けられ、照明光を照射する照明手段と、前記レンズユニットと前記カバーとの間で前記カバーに密着した状態で設けられ、前記照明手段から照射された照明光が前記カバーで反射して前記レンズユニットに入り込まないように、前記照明光の反射光を遮光する環状の遮光部材と、を備え、前記遮光部材には、前記遮光部材の内周側の空間と前記遮光部材の外周側の空間との間で空気の循環を可能にする循環路が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、照明手段を搭載した撮像装置において、遮光性を確保しつつ、装置内の空気の循環を改善してレンズユニットを保護するカバーの内外表面に発生する結露や霜を抑制し、鮮明度の高い画像を取得することができる。

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるネットワーク監視カメラの外観図及び分解斜視図である。 撮像ユニットの分解斜視図である。 ネットワーク監視カメラの概略断面図である。 遮光部材を説明する図である。 遮光部材の形状と照明手段の位置関係を示す図である。 溝部が支持部材側に形成された遮光部材を有する撮像ユニットの部分斜視図である。 穴部が形成された遮光部材を有する撮像ユニットの部分斜視図である。 穴部が形成された支持部材を有する撮像ユニットの部分斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１（ａ）は本発明の撮像装置の実施形態の一例であるネットワーク監視カメラ（以下、監視カメラという）の外観図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す監視カメラの分解斜視図である。なお、本実施形態では、外部の画像監視センター等のサーバ（監視装置）と無線又は有線により通信可能に接続されてサーバ側で撮像画像を監視する画像監視システムを構成する監視カメラを例示するが、本発明の適用先は監視カメラに限定されない。

本実施形態の監視カメラは、図１に示すように、上カバー１０３、下カバー１０２、及びドーム状のカバー１０１（以下、ドームカバー１０１という）によって形成される外装カバーの内部に撮像ユニット２が設けられている。ドームカバー１０１は、撮像ユニット２のレンズユニット２０１（図２参照）の撮影可能範囲の正面側（被写体側）に配置されてレンズユニット２０１を保護する略半球状の透明部材である。

外装カバー内には、撮像ユニット２の他に、不図示のプリント基板が設けられている。また、外装カバー内には、不図示のヒータ、マイク、スピーカ、ＬＥＤ、及びモータなどの電気部品が設けられ、各電気部品間は電気ケーブルやＦＰＣ、ＦＦＣなどで接続されている。なお、本実施形態では、密閉構造とするためにドームカバー１０１と下カバー１０２との間、及び下カバー１０２と上カバー１０３との間にそれぞれ不図示のシール材を介装させているが、密閉構造とするか否かは任意である。

プリント基板には、映像処理エンジン、通信処理エンジン、メモリ、電源系ＩＣなどが配設されている。また、プリント基板には、外部インターフェースとして、ＲＪ４５コネクタ、外部入力／出力コネクタ、電源接続コネクタ、音声入力／出力コネクタ、ビデオアウトコネクタ、ＳＤカードなどの外部メモリコネクタなどが実装されている。

図２は、撮像ユニット２の分解斜視図である。図２に示すように、撮像ユニット２は、レンズユニット２０１、送風ファン２０２，２０７、プリント基板２０６、遮光部材２０３、支持部材２０４、メインベース２１２、パンベース２１１、固定部材２０９，２１０、及びチルトベース２０８を有する。

レンズユニット２０１は、不図示のレンズ群、レンズホルダ、プリント基板、撮像素子などを備える。送風ファン２０２，２０７は、駆動されることで、監視カメラの内部の空気の循環を増進させ、後述する結露、霜の発生を効果的に抑制する。なお、レンズユニット２０１の背面側に配置される送風ファン２０２の送風方向は、レンズユニット２０１の光軸方向の正面側又は背面側のどちらでもよい。

プリント基板２０６は、略円環状に形成され、レンズユニット２０１の周囲に配置されてチルトベース２０８に両面テープ、接着剤等により固定される。プリント基板２０６には、少なくとも１つの照明手段２０６ａが設けられている。なお、照明手段２０６ａによる照射光の照射方向は、通常、レンズユニット２０１の光軸方向であるが、それ以外の方向でもよい。また、プリント基板２０６の形状は、図２では略円環状としているが、略円環を任意の数に分割した形状や多角形状であってもよい。

遮光部材２０３は、略円環状に形成され、照明手段２０６ａから被写体に向けて照射された照明光がドームカバー１０１で反射してレンズユニット２０１に入り込み、撮影画像に映り込むのを防ぐ部材である。遮光部材２０３のドームカバー１０１に対向する面には、ドームカバー１０１に密着した状態で接触する密着部２０３ａ（図４）が設けられている。また、遮光部材２０３のドームカバー１０１に対向する面には、ドームカバー１０１と密着しない、後述する螺旋状、クランク状、又は直線状などの溝部２０３ｂが形成されている。溝部２０３ｂは、ドームカバー１０１に密着する遮光部材２０３の内周側におけるレンズユニット２０１の正面側空間と遮光部材２０３の外周側のドームカバー１０１内の空間との間で空気の循環を可能にする循環路として機能する。

支持部材２０４は、筒状に形成され、レンズユニット２０１の周囲を覆うように配置される。支持部材２０４には、不図示の両面テープ、接着剤等により遮光部材２０３が固定される。また、支持部材２０４の外周部には、光軸方向に延びる凸部２０４ａが設けられ、凸部２０４ａは、チルトベース２０８の内周部に形成された溝部２０８ａに対して光軸方向に移動可能に係合する。これにより、レンズユニット２０１に対して支持部材２０４が光軸方向に移動可能に支持されている。なお、レンズユニット２０１を光軸方向に移動可能に支持する手段は、これに限定されない。

また、支持部材２０４は、ばね部材２０５によりレンズユニット２０１の光軸方向に付勢される。なお、図２では、１つのばね部材２０５により支持部材２０４を付勢し、ばね部材２０５の中心とレンズユニット２０１の光軸中心が一致している場合を例示しているが、撮像ユニットの構成はこれに限定されない。すなわち、ばね部材２０５の中心とレンズユニット２０１の光軸中心は一致している必要はなく、ばね部材２０５の数も複数でよい。

メインベース２１２は、ビスなどにより上カバー１０３に固定される。パンベース２１１は、メインベース２１２に対してパン回転軸Ｐを中心にパン方向に回転可能に支持される。固定部材２１０は、パンベース２１１をメインベース２１２に対してパン方向に回転可能に固定する。パンベース２１１をメインベース２１２に回転可能に固定する構造としては、不図示のウェーブワッシャや板金等の弾性力を持った部品やビスで固定する構造、ギアを用いた噛み合い構造、さらにギアの回転をモータで電子制御する構造等がある。

チルトベース２０８は、パンベース２１１に対してレンズユニット２０１をチルト回転軸Ｔを中心にチルト方向に回転可能に支持する。レンズユニット２０１は、チルトベース２０８にビスなどにより固定される。固定部材２０９は、パンベース２１１に対してチルトベース２０８をチルト回転軸Ｔを中心にチルト方向に回転可能に固定する。チルトベース２０８をパンベース２１１に対して回転可能に固定する構造としては、ビス、平座金、ばね座金を使用して保持力を発揮する構造や弾性体を挟んで保持力を発揮する構造などがある。また、パン動作の構造と同様に、ギアを用いた噛み合い構造、さらにギアの回転をモータで電子制御する構造などもある。

図３は、監視カメラの概略断面図である。図３に示すように、遮光部材２０３は、ばね部材２０５の付勢力または遮光部材２０３自身の変形によりドームカバー１０１に密着する。遮光部材２０３がドームカバー１０１に密着することで、照明手段２０６ａから照射される照射光２０６ｂがドームカバー１０１で反射してレンズユニット２０１に入り込むことを防ぐことができる。

なお、遮光部材２０３は、剛体でもよいが、ドームカバー１０１との密着性向上、ドームカバー１０１への傷防止、レンズユニット２０１への衝撃吸収力向上のため弾性体や発泡体が望ましい。また、照明手段２０６ａから照射される照明光２０６ｂが撮影範囲に向けて照射されるように照明手段２０６ａの照射方向に照明光２０６ｂの集光手段または拡散手段を設けてもよい。

支持部材２０４は、レンズユニット２０１やチルトベース２０８から正面側に外れないように支持部材２０４のフランジ部２０４ｂをレンズユニット２０１のフランジ部２０１ａに係合させて可動範囲が規制され、ばね部材２０５により正面側に付勢されている。なお、フランジ部２０４ｂ，２０１ａ以外にチルトベース２０８にフランジ部を設けて支持部材２０４の可動範囲を規制してもよい。また、本実施形態では、支持部材２０４とばね部材２０５により遮光部材２０３をドームカバー１０１に密着させているが、その他の構造で遮光部材２０３をドームカバー１０１に密着させてもよい。

ここで、前述したように、遮光部材２０３により、照明手段２０６ａから照射される照射光２０６ｂの一部の照明光２０６ｃがドームカバー１０１の内外表面で反射して少ない反射回数でレンズユニット２０１に入り込むことを防いでいる。遮光部材２０３を設けないと、照明光２０６ｃの反射光２０６ｃ１（図３で破線で示す）がレンズユニット２０１に入り込んで撮影画像に映り込んでしまう。

また、遮光部材２０３に溝部２０３ｂを形成することで、ドームカバー１０１に密着する遮光部材２０３の内周側のレンズユニット２０１の正面側空間と遮光部材２０３の外周側のドームカバー１０１内の空間との間で空気の循環を可能としている。そして、溝部２０３ｂを介した空気の循環により、低温環境下等でドームカバー１０１の内外表面に結露や霜が発生するのを抑制している。

次に、図４を参照して、遮光部材２０３について詳しく説明する。図４では、任意の位置や角度から遮光部材２０３に照明光２０６ｂの反射光２０６ｄが届く場合を想定している。図４（ａ）は、溝部２０３ｂの形状を螺旋状とした遮光部材２０３を示す図である。

図４（ａ）に示すように、照明手段２０６ａから照射されてドームカバー１０１で反射した反射光２０６ｄは、直進性を持つ。図４（ａ）では、直進性を持つ反射光２０６ｄに対して溝部２０３ｂが円弧状に大きく湾曲した螺旋形状に形成されているため、反射光２０６ｄは、レンズユニット２０１に入光する前に遮光部材２０３に吸収、もしくは反射、減衰される。図示の矢印以外の反射光についても、同様である。

一方、空気は直進性を持たないため、螺旋状の溝部２０３ｂに沿って流れて循環可能である。つまり、図４（ａ）に示すように、螺旋状の溝部２０３ｂを有する遮光部材２０３は、通気性と遮光性を両立させることができる。なお、溝部２０３ｂの数、幅、曲率などの組み合わせは、図示した例以外にも多数存在する。また、溝部２０３ｂに通気性の高い材料を充填して、ドームカバー１０１と接触するようにしてもよく、溝部２０３ｂに光の反射を抑える表面処理や反射防止コート等を施してもよい。

図４（ｂ）は、溝部２０３ｂの形状をクランク形状とした遮光部材２０３を示す図である。図４（ｂ）の場合も図４（ａ）と同様に、直進性を持つ反射光２０６ｄに対して溝部２０３ｂがクランク状に屈曲しているため、反射光２０６ｄは、レンズユニット２０１に入光する前に遮光部材２０３に吸収、もしくは反射、減衰される。図示の矢印以外の反射光についても、同様である。

一方、空気は直進性を持たないため、クランク形状の溝部２０３ｂに沿って流れて循環可能である。つまり、図４（ａ）と同様に、クランク形状の溝部２０３ｂを有する遮光部材２０３は、通気性と遮光性を両立させることができる。なお、溝部２０３ｂの数、幅、クランク回数などの組み合わせは、図示した例以外にも多数存在する。このように、遮光部材２０３の外周部と内周部を接続する溝部２０３ｂを形成した遮光部材２０３は、通気性と遮光性を両立することができる。

図５は、遮光部材２０３の形状と照明手段２０６ａの位置関係を示す図である。図４では、任意の位置や角度から遮光部材２０３に照明光２０６ｂの反射光２０６ｄが届く場合を想定したが、実際には、反射光２０６ｄは、様々な箇所で複数回反射した減衰されており、レンズユニット２０１に入り込む可能性が低い。

そこで、図５では、照明手段２０６ａから照射された照明光２０６ｂの反射光２０６ｄがレンズユニット２０１へ直接入光して撮影画像に映り込む可能性が高い場合を想定して説明する。

図５（ａ）は、溝部２０３ｂの形状を直線状とした遮光部材２０３の例を示す図である。図５（ａ）に示す溝部２０３ｂは、照明手段２０６ａとレンズユニット２０１の光軸中心とを結ぶ直線を避けた位置でレンズユニット２０１の径方向に沿って直線状に形成されている。図５（ａ）に示すように、ドームカバー１０１で反射した直進性を持つ反射光２０６ｄに対して、密着部２０３ａが反射光２０６ｄの入射方向、つまり、レンズユニット２０１の光軸中心と照明手段２０６ａとを結ぶ直線上に存在する。このため、反射光２０６ｄは、遮光部材２０３に吸収／反射される。

一方、空気は直進性を持たないため、このような直線状の溝部２０３ｂに沿って流れて循環可能である。つまり、図５（ａ）に示す直線状の溝部２０３ｂを持つ遮光部材２０３は、通気性と遮光性を両立することができる。なお、溝部２０３ｂの数、幅などの組み合わせは、図示した例以外にも多数存在する。

図５（ｂ）は、溝部２０３ｂの形状を直線状とした遮光部材２０３の他の例を示す図である。図５（ｂ）に示す溝部２０３ｂは、レンズユニット２０１の径方向と交差する方向に沿って直線状に形成されている。図５（ｂ）に示す直線状の溝部２０３ｂを持つ遮光部材２０３も、図５（ａ）の場合と同様に、通気性と遮光性を両立することができる。なお、溝部２０３ｂの数、幅、角度などの組み合わせは、図示した例以外にも多数存在する。

このように、密着部２０３ａが照明手段２０６ａとレンズユニット２０１の光軸中心とを結ぶ直線上に存在する遮光部材２０３は、通気性と遮光性を両立することができる。なお、図４及び図５で示す遮光部材２０３の溝部２０３ｂの表面に微細な凹凸を形成することで、反射光２０６ｄの反射を抑えて遮光性をより高めることができる。

図６は、溝部２０３ｃが支持部材２０４側に形成された遮光部材２０３を有する撮像ユニット２の部分斜視図である。

溝部２０３ｃは、遮光部材２０３の外周部と内周部を繋ぐように形成される。溝部２０３ｃの形状は、図４、図５の溝部２０３ｂと同様に、螺旋状、クランク状、直線状など様々な組み合わせで構成することが可能である。遮光部材２０３のドームカバー１０１に対向する面に設けられた密着部２０３ａは、略円環状に遮光部材２０３の全周に亘って形成される。これにより、ドームカバー１０１からの反射光を良好に遮ることが可能となる。また、支持部材２０４側に溝部２０３ｃを形成することにより、遮光部材２０３は通気性と遮光性を両立することができる。

図７は、穴部２０３ｄが形成された遮光部材２０３を有する撮像ユニット２の部分斜視図である。

穴部２０３ｄは、遮光部材２０３の外周部と内周部を繋ぐように形成される。穴部２０３ｄの形状は、図４、図５の溝部２０３ｂと同様に、螺旋状、クランク状、直線状など様々な組み合わせで構成することが可能である。また、穴部２０３ｄの断面形状は、一定断面である必要はなく、送風ファン２０２、２０７等によって生じる空気の循環において本発明の目的を達成する限りにおいて可変断面としてもよい。遮光部材２０３のドームカバー１０１に対向する面に設けられた密着部２０３ａは、略円環状に遮光部材２０３の全周に亘って形成される。これにより、ドームカバー１０１からの反射光を良好に遮ることが可能となる。また、遮光部材２０３の外周部と内周部を繋ぐ穴部２０３ｄを形成することにより、遮光部材２０３は通気性と遮光性を両立することができる。

図８は、穴部２０４ｃが形成された支持部材２０４を有する撮像ユニット２の部分斜視図である。

穴部２０４ｃは、支持部材２０４の外周部と内周部を繋ぐように支持部材２０４に形成される。穴部２０４ｃの形状は、図４、図５の溝部２０３ｂと同様に、螺旋状、クランク状、直線状など様々な組み合わせで構成することが可能である。このように、支持部材２０４の外周部と内周部を繋ぐ穴部２０４ｃを形成することにより、支持部材２０４は通気性と遮光性を両立することができる。

なお、穴部２０４ｃを支持部材２０４に形成する場合、当該穴部２０４ｃがレンズユニット２０１によって塞がれないように、穴部２０４ｃをレンズユニット２０１と対向しない位置に形成する必要がある。したがって、穴部２０４ｃを形成するために支持部材２０４を光軸方向に長くし、レンズユニット２０１と対向しない位置である支持部材２０４の上部において穴部２０４ｃを形成する。この場合、支持部材２０４は、穴部２０４ｃを設けた分だけ光軸方向に長くなるため、遮光部材２０３に溝部２０３ｃ又は穴部２０３ｄを形成する場合と比較すると、ドームカバー１０１内のスペースを拡大する必要がある。これに対応し、穴部２０４ｃは、レンズユニット２０１の形状を考慮して設けるようにしてもよい。一例として、レンズユニット２０１が、その外周部の一部が切り欠かれているいわゆるＤカット形状を有している場合には、Ｄカット部分へ対向するように支持部材２０４へ穴部２０４ｃを形成してもよい。レンズユニット２０１のＤカット部分は穴部２０４ｃを塞ぐことがないため、穴部２０４ｃを支持部材２０４の光軸方向においてどの位置に形成しても通気性確保することができる。したがって、支持部材２０４を光軸方向に長くする必要もない。これにより、光軸方向に長くなった支持部材２０４を収容するためにドームカバー１０１内のスペースを拡大する必要がなく、監視カメラの小型化を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態では、照明手段２０６ａを搭載した監視カメラにおいて、遮光性を確保しつつ、カメラ内の空気の循環を改善することができるので、ドームカバー１０１の内外表面に発生する結露や霜を抑制することができる。これにより、鮮明度の高い画像を取得することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１０１ ドームカバー
２０１ レンズユニット
２０３ 遮光部材
２０３ａ 密着部
２０３ｂ 溝部
２０６ プリント基板
２０６ａ 照明手段

Claims (14)

1. レンズユニットと、
   前記レンズユニットを保護するカバーと、
   前記レンズユニットの周囲に設けられ、照明光を照射する照明手段と、
   前記レンズユニットと前記カバーとの間で前記カバーに密着した状態で設けられ、前記照明手段から照射された照明光が前記カバーで反射して前記レンズユニットに入り込まないように、前記照明光の反射光を遮光する環状の遮光部材と、を備え、
   前記遮光部材には、前記遮光部材の内周側の空間と前記遮光部材の外周側の空間との間で空気の循環を可能にする循環路が設けられていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記循環路は、前記遮光部材の前記カバーに密着する側の面に形成された溝部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記循環路は、前記遮光部材の前記カバーに密着する側の面と対向する面に形成された溝部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記循環路は、前記遮光部材の外周部と内周部を繋ぐように形成された穴部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記カバーは、ドーム状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記遮光部材の前記カバーに密着する密着部は、前記遮光部材の前記レンズユニットの光軸中心と前記照明手段とを結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記遮光部材は、発泡体または弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記循環路には、微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記カバーの内部の空気を循環させる送風手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像装置。
10. 前記レンズユニットを光軸方向に移動可能に支持する支持部材を備え、
    前記支持部材には、前記遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 前記レンズユニットは、パン方向及びチルト方向に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. レンズユニットと、
    前記レンズユニットを保護するカバーと、
    前記レンズユニットと前記カバーとの間で前記カバーに密着した状態で設けられ、照明光が前記カバーで反射して前記レンズユニットに入り込まないように、前記照明光の反射光を遮光する環状の遮光部材と、を備え、
    前記遮光部材には、前記遮光部材の内周側の空間と前記遮光部材の外周側の空間との間で空気の循環を可能にする循環路が設けられていることを特徴とする撮像装置。
13. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の撮像装置と、前記撮像装置と通信手段を介して通信可能に接続された監視装置と、を備え、
    前記監視装置は、少なくとも前記撮像装置により撮像された画像を前記通信手段を介して取得することを特徴とする画像監視システム。
14. 請求項１２に記載の撮像装置と、前記撮像装置と通信手段を介して通信可能に接続された監視装置と、を備え、
    前記監視装置は、少なくとも前記撮像装置により撮像された画像を前記通信手段を介して取得することを特徴とする画像監視システム。

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