(57)【要約】【課題】焦点距離の異なる複数のレンズを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できる。【解決手段】集光レンズは、フレームと、フレームに一体に形成されそれぞれの光軸が平行となる複数の狭角レンズと、狭角レンズと同方向の光軸を有してフレームに一体に形成され狭角レンズよりも焦点距離が短く、光源とこの光源からの光が入射する境界面との距離が狭角レンズと異なる１つの広角レンズと、狭角レンズと同方向の光軸を有してフレームに一体に形成され狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ広角レンズよりも焦点距離が長く、光源と境界面との距離が狭角レンズおよび広角レンズと異なる複数の中角レンズと、を設けた。【選択図】図２
2020187277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となる複数の狭角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、光源と前記光源からの光が入射する境界面との距離が前記狭角レンズと異なる１つの広角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記光源と境界面との距離が前記狭角レンズおよび前記広角レンズと異なる複数の中角レンズと、を備える、
集光レンズ。
【請求項２】
前記光源からのそれぞれの前記境界面の距離が、前記広角レンズ、前記中角レンズ、前記狭角レンズの順で大きくなる、
請求項１に記載の集光レンズ。
【請求項３】
４つの前記狭角レンズのそれぞれは、四角形の各角部に光軸が配置され、
前記広角レンズは、前記四角形の一対の対角線の交点に光軸が配置され、
２つの前記中角レンズのそれぞれは、前記広角レンズを挟んで前記四角形の任意の一辺と平行な方向に光軸が並んで配置される、
請求項１または２に記載の集光レンズ。
【請求項４】
前記２つの中角レンズのうち一方の中角レンズが、他方の中角レンズと同形のレンズの光軸を前記一辺と垂直な方向にずらして２個重ねた形状で形成される、
請求項３に記載の集光レンズ。
【請求項５】
フレームと、
前記フレームに一体に形成されそれぞれの光軸が平行となる複数の狭角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、光源とこの光源からの光が入射する境界面との距離が前記狭角レンズと異なる１つの広角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、光源と境界面との距離が前記狭角レンズおよび前記広角レンズと異なる複数の中角レンズと、を備えた集光レンズと、
前記狭角レンズ、前記広角レンズおよび前記中角レンズのそれぞれに少なくとも一つずつ対応して配置される複数のＬＥＤのそれぞれが、同一の基板に実装された光源部と、を有する、
監視カメラ。
【請求項６】
前記集光レンズを介して前記光源部からの照明光の照射された被写体を撮像するカメラ部と、
前記カメラ部の撮像方向を旋回させるパン回転機構と、
前記パン回転機構に保持された前記カメラ部を前記旋回の中心と直交するチルト回転中心回りに回転するチルト回転機構と、
前記カメラ部の画角を可変するズーム機構と、を有する、
請求項５に記載の監視カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、集光レンズおよび監視カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の防犯または監視用のカメラには、視野を調整可能にする可変焦点レンズ（ズームレンズ）を使用するものがある。また、ズームレンズの焦点距離とともに変化する照明パターンのＩＲ照明ビームを生成することができる可変照明パターンの赤外線照明ビームを生成するための装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５１６３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射するには、例えば近くの被写体から遠くの被写体までに対応した焦点距離の異なる複数のレンズを備えることが望ましい。この場合、それぞれのレンズを光源部に位置決め固定すれば、固定部品が増え、照明装置が高価となるとともに、固定構造が大型となる。また、各レンズとそれぞれの光源部との位置決め精度が低下すれば、映像に明暗のむらが生じる。
【０００５】
本開示は、上記従来の事情に鑑みて案出され、焦点距離の異なる複数のレンズのそれぞれを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できる集光レンズおよび監視カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、フレームと、前記フレームに一体に形成されそれぞれの光軸が平行となる複数の狭角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、光源とこの光源からの光が入射する境界面との距離が前記狭角レンズと異なる１つの広角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、光源と境界面との距離が前記狭角レンズおよび前記広角レンズと異なる複数の中角レンズと、を備える集光レンズを提供する。
【０００７】
また、本開示は、フレームと、前記フレームに一体に形成されそれぞれの光軸が平行となる複数の狭角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、光源とこの光源からの光が入射する境界面との距離が前記狭角レンズと異なる１つの広角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、光源と境界面との距離が前記狭角レンズおよび前記広角レンズと異なる複数の中角レンズと、を備えた集光レンズと、前記狭角レンズ、前記広角レンズおよび前記中角レンズのそれぞれに少なくとも一つずつ対応して配置される複数のＬＥＤが、同一の基板に実装された光源部と、を有する監視カメラを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の集光レンズによれば、焦点距離の異なる複数のレンズのそれぞれを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できる。
【０００９】
本開示の監視カメラによれば、焦点距離の異なる複数のレンズを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できるとともに、監視カメラ全体の小型化、省電力化も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る集光レンズを備える監視カメラの一例の正面図
【図２】図１に示した集光レンズの一例の正面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図
【図６】狭角照明の角度強度と角度との相関例を示す図
【図７】広角照明の角度強度と角度との相関例を示す図
【図８】中角照明の角度強度と角度との相関例を示す図
【図９】各レンズによる倍率と照度との相関例を示す図
【図１０】実施の形態２に係る集光レンズの一例の正面図
【図１１】図１０に示した集光レンズの一例の斜視図
【図１２】図１０のＤ−Ｄ断面図
【図１３】二重中角レンズを有した中角照明の角度強度と角度との相関例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る集光レンズおよび監視カメラの構成および作用を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る集光レンズ１１を備える監視カメラ１３の一例の正面図である。
【００１３】
実施の形態１に係る集光レンズ１１は、例えば防犯あるいは監視用のカメラである監視カメラ１３に設けられる。なお、集光レンズ１１は、防犯あるいは監視用途のカメラ以外のカメラに設けられてもよい。監視カメラ１３は、その上部に、固定パイプ１５を有した固定台１７が形成される。監視カメラ１３は、固定パイプ１５が固定具（不図示）に固定されることにより、例えばポールなどに垂下した状態で取り付けられる。
【００１４】
監視カメラ１３は、カメラ部１９と、照明装置２１と、パン回転機構２３と、チルト回転機構２５と、ズーム機構（図示略）と、を有する。
【００１５】
固定台１７は、パン回転機構２３が鉛直軸回りに回転自在に取り付けられる。パン回転機構２３は、カメラ部１９の撮像方向を鉛直軸回りに旋回させる。チルト回転機構２５は、パン回転機構２３に設けられる。チルト回転機構２５は、パン回転機構２３により旋回駆動される。チルト回転機構２５は、カメラ部１９を保持する。チルト回転機構２５は、カメラ部１９を、パン回転の中心と直交するチルト回転中心回りに回転駆動する。パン回転機構２３とチルト回転機構２５とは、回転台部２７を構成する。ズーム機構は、撮像レンズユニットの所定のレンズを移動することによりカメラ部１９の画角を可変可能とする。
【００１６】
監視カメラ１３では、パン回転機構２３とチルト回転機構２５とが、いわゆるドームカバーにより覆われない。つまり、監視カメラ１３は、ドームカバーレスのＰＴＺ（Ｐａｎ  Ｔｉｌｔ  Ｚｏｏｍ）型となって構成されている。
【００１７】
ＰＴＺ型の監視カメラ１３におけるパン回転機構２３およびチルト回転機構２５は、パン回転機構２３が固定台１７側の初段となった多段回転駆動機構を構成する。
【００１８】
カメラ部１９は、夜間などの暗い環境において撮像する際に、集光レンズ１１を介して光源部３３（図３参照）からの照明光（赤外線照明）が照射された被写体を撮像する。チルト回転機構２５は、照明装置２１をカメラ部１９とともに保持する。固定台１７の形成された監視カメラ１３は、真下の撮像は可能となるが、真上の撮像では上部の固定台１７が映像に侵入する。このため、回転台部２７は、上方向のチルト回転を可能な限り大きく確保できるように縦長の開口部２９を有する。
【００１９】
図２は、図１に示した集光レンズ１１の一例の正面図である。
【００２０】
照明装置２１は、基台３１と、光源部３３（図３参照）と、集光レンズ１１と、を有する。基台３１は、平面視において四角形の平板状に形成される。光源部３３は、基板３５（図３参照）の一方の面に、複数の光源（以下、ＬＥＤ３７と表記）のそれぞれを実装して形成される。光源部３３は、基台３１の一方に、複数のＬＥＤ３７のそれぞれを対向させて固定される。基台３１には、複数のＬＥＤ３７のそれぞれを貫通させる複数の貫通穴３９（図３参照）のそれぞれが穿設されている。複数のＬＥＤ３７のそれぞれは、複数の貫通穴３９のそれぞれに対応して設けられる。つまり、ＬＥＤ３７は、複数の狭角レンズ４３のそれぞれに向けて照明光を照射する。また、ＬＥＤ３７は、広角レンズ４５に向けて照明光を照射する。また、ＬＥＤ３７は、複数の中角レンズ４７のそれぞれに向けて照明光を照射する。
【００２１】
実施の形態１に係る集光レンズ１１は、フレーム４１と、複数の狭角レンズ４３のそれぞれと、広角レンズ４５と、複数の中角レンズ４７のそれぞれと、を有する。複数の狭角レンズ４３のそれぞれ、広角レンズ４５および複数の中角レンズ４７のそれぞれは、複数のＬＥＤ３７のうち対応するＬＥＤ３７からの光が入射する境界面４９と反対側の光を出射する面とが球面となる。
【００２２】
フレーム４１は、光源部３３が固定された面と反対側の基台３１の面に、複数の固定ねじ５１のそれぞれにより固定される。フレーム４１には、複数の狭角レンズ４３のそれぞれと、１つの広角レンズ４５と、複数の中角レンズ４７のそれぞれとが一体に形成されている。
【００２３】
フレーム４１は、平面視において略四角形に形成される。フレーム４１は、より具体的に、例えば、横寸法Ｌが９０ｍｍ程度、縦寸法Ｈが６０ｍｍ程度となる。また、フレーム４１は、基台３１に対して異なる高さで複数の狭角レンズ４３のそれぞれと、広角レンズ４５と、複数の中角レンズ４７のそれぞれと、を形成しているため、側面視の一部分が階段状となって形成される（図３参照）。基台３１に穿設される複数の貫通穴３９のそれぞれは、集光レンズ１１の複数の狭角レンズ４３のそれぞれと、広角レンズ４５と、複数の中角レンズ４７のそれぞれとに応じて配置される。
【００２４】
集光レンズ１１において、狭角レンズ４３は、４つ設けられる。４つの狭角レンズ４３のそれぞれは、四角形の各角部に光軸５３が配置される。広角レンズ４５は、１つ設けられる。広角レンズ４５は、四角形の一対の対角線５５の交点５７に光軸５３が配置される。中角レンズ４７は、２つ設けられる。２つの中角レンズ４７のそれぞれは、広角レンズ４５を挟んで四角形の任意の一辺と平行な方向に光軸５３が並んで配置される。
【００２５】
集光レンズ１１は、量産性の観点で樹脂製が優れる。樹脂としては、例えばアクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ポリカーボネイト系、スチレン系、塩化ビニル系などが好ましい。また、樹脂が有する性質は、光硬化型、熱可塑型などを製法に応じ適宜選択できる。樹脂製の集光レンズ１１は、例えば金型によるキャスト成形法、プレス成形法、射出成形法などが実用的となる。
【００２６】
金型成形法で集光レンズ１１を形成する場合、集光レンズ１１は、例えば、熱可塑性樹脂をレンズ形状の金型を用いて射出成形されて製造される。集光レンズ１１は、より微細な成形を行うには、光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を金型に充填して押圧し、その後、光または熱によって樹脂を硬化させ、金型から樹脂を剥離させる。集光レンズ１１は、特に、高精度が要求される場合、熱による膨張、収縮が少ない光硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００２７】
なお、集光レンズ１１は、ガラス製としてもよい。ガラス製の集光レンズ１１は、寿命および信頼性の点で優れる。光学的な観点上、集光レンズ１１は、使用されるガラス材として、例えば、石英ガラス、溶融シリカ、無アルカリガラスなどが好ましい。
【００２８】
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、フレーム４１に一体に形成され、それぞれの光軸５３が平行となる。より具体的には、複数の狭角レンズ４３のそれぞれの外径Ｔは、３０〜３１ｍｍで形成される。複数の狭角レンズ４３のそれぞれの厚みＴｈは、１３〜１４ｍｍで形成される。複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、それぞれの光軸５３の位置に対応した基板３５上に複数のＬＥＤ３７のそれぞれが配置される。複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、複数のＬＥＤ３７のそれぞれとこれら複数のＬＥＤ３７のそれぞれからの光が入射する境界面４９のそれぞれとの距離Ｔｇが１７〜１８ｍｍで設定される。なお、複数の狭角レンズ４３のそれぞれの外径Ｔ，厚みＴｈおよび距離Ｔｇは、一例であり、上述した値に限らない。
【００３０】
図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００３１】
広角レンズ４５は、複数の狭角レンズ４３のそれぞれと同方向の光軸５３を有してフレーム４１に一体に形成される。広角レンズ４５は、複数の狭角レンズ４３のそれぞれよりも焦点距離が短く、光軸５３の位置に対応して２つのＬＥＤ３７のそれぞれが配置される。広角レンズ４５は、２つのＬＥＤ３７のそれぞれとこれら複数のＬＥＤ３７のそれぞれからの光が入射する境界面４９との距離Ｗｇが、狭角レンズ４３と異なる。より具体的には広角レンズ４５の外径Ｗは、１５〜１６ｍｍで形成される。広角レンズ４５の厚みＷｈは、５〜６ｍｍで形成される。広角レンズ４５は、２つのＬＥＤ３７のそれぞれとこれら２つのＬＥＤ３７のそれぞれからの光が入射する境界面４９との距離Ｗｇが３〜４ｍｍで設定される。なお、広角レンズ４５のみ２つのＬＥＤ３７のそれぞれが配置される。２つのＬＥＤ３７のそれぞれは、広角レンズ４５の光軸５３を挟み、ピッチＰで離間して配置される。ピッチＰは、７ｍｍ程度で設定される。なお、広角レンズ４５の外径Ｗ，厚みＷｈ，距離ＷｇおよびピッチＰは、一例であり、上述した値に限らない。
【００３２】
図５は、図２のＣ−Ｃ断面図である。
【００３３】
複数の中角レンズ４７のそれぞれは、複数の狭角レンズ４３のそれぞれと同方向の光軸５３を有してフレーム４１に一体に形成される。複数の中角レンズ４７のそれぞれは、狭角レンズ４３よりも焦点距離が短く、かつ広角レンズ４５よりも焦点距離が長い。複数の中角レンズ４７のそれぞれは、光軸５３のそれぞれの位置に対応した基板３５上に複数のＬＥＤ３７のそれぞれが配置される。複数の中角レンズ４７のそれぞれは、複数のＬＥＤ３７のそれぞれと境界面４９のそれぞれとの距離が、狭角レンズ４３および広角レンズ４５と異なる。より具体的には複数の中角レンズ４７のそれぞれの外径Ｍは、１８〜１９ｍｍで形成される。複数の中角レンズ４７のそれぞれの厚みＭｈは、１０〜１１ｍｍで形成される。複数の中角レンズ４７のそれぞれは、複数のＬＥＤ３７のそれぞれとこれら複数のＬＥＤ３７のそれぞれからの光が入射する境界面４９のそれぞれとの距離Ｍｇが７〜８ｍｍで設定される。なお、複数の中角レンズ４７のそれぞれの外径Ｍ，厚みＭｈ，距離ＭｇおよびピッチＰは、一例であり、上述した値に限らない。
【００３４】
したがって、集光レンズ１１は、広角レンズ４５ごと、中角レンズ４７ごとおよび狭角レンズ４３ごとに設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれから各レンズのそれぞれの境界面４９までの距離が、広角レンズ４５、中角レンズ４７、狭角レンズ４３の順で大きくなる。
【００３５】
図６は、狭角照明の角度強度と角度との相関例を示す図である。狭角照明は、複数の狭角レンズ４３のそれぞれに対応して設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれである。
【００３６】
図６〜図８には、集光レンズ１１における各レンズを透過して得られる光強度分布を、上記した具体例の数値に基づきシミュレーションした結果を示す。各図中の縦軸の角度強度とは、単位角度あたりの光強度である。各図中の横軸の角度は、複数のＬＥＤ３７のそれぞれの光軸５３に対する角度である。なお、複数のＬＥＤ３７のそれぞれから出射される光の強度は全て同じとした。
【００３７】
複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、光軸５３（つまり０°）に近い部分（角度）を集中的に強く照射できる。したがって、複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、監視カメラ１３から遠距離に位置する被写体を撮像可能となる。
【００３８】
図７は、広角照明の角度強度と角度との相関例を示す図である。広角照明は、広角レンズ４５に対応して設けられた２つのＬＥＤ３７のそれぞれである。
【００３９】
広角レンズ４５は、光軸５３（つまり０°）から離れた広い部分（角度）を複数の狭角レンズ４３のそれぞれよりも弱く照射できる。したがって、広角レンズ４５は、監視カメラ１３から近距離に位置する被写体を広角で撮像可能となる。
【００４０】
図８は、中角照明の角度強度と角度との相関例を示す図である。中角照明は、複数の中角レンズ４７のそれぞれに対応して設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれである。
【００４１】
複数の中角レンズ４７のそれぞれは、複数の狭角レンズ４３のそれぞれよりも広く、広角レンズ４５よりも狭い部分を照射し、狭角レンズ４３と広角レンズ４５の間の光強度で照射できる。したがって、複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、監視カメラ１３から中距離に位置する被写体を撮像可能となる。
【００４２】
図９は、各レンズによる倍率と照度との相関例を示す図である。
【００４３】
広角レンズ４５は、例えばズーム倍率が１〜２程度の照明に適用される。広角レンズ４５と複数の中角レンズ４７のそれぞれとの併用は、例えばズーム倍率が３〜６程度の照明に適用される。複数の中角レンズ４７のそれぞれは、例えばズーム倍率が７〜９程度の照明に適用される。複数の中角レンズ４７のそれぞれと複数の狭角レンズ４３のそれぞれとの併用は、例えばズーム倍率が１０〜１５程度の照明に適用される。複数の狭角レンズ４３のそれぞれは、例えばズーム倍率が１７〜４０程度の照明に適用される。
【００４４】
次に、実施の形態１に係る構成の作用を説明する。
【００４５】
実施の形態１に係る集光レンズ１１は、フレーム４１と、フレーム４１に一体に形成されそれぞれの光軸５３が平行となる複数の狭角レンズ４３と、狭角レンズ４３と同方向の光軸５３を有してフレーム４１に一体に形成され狭角レンズ４３よりも焦点距離が短く、光源とこの光源からの光が入射する境界面４９との距離が狭角レンズ４３と異なる１つの広角レンズ４５と、狭角レンズ４３と同方向の光軸５３を有してフレーム４１に一体に形成され狭角レンズ４３よりも焦点距離が短くかつ広角レンズ４５よりも焦点距離が長く、光源と境界面４９との距離が狭角レンズ４３および広角レンズ４５と異なる複数の中角レンズ４７と、を備える。
【００４６】
実施の形態１に係る集光レンズ１１では、狭角レンズ４３、広角レンズ４５および中角レンズ４７が、フレーム４１を介して一体に形成される。これにより、集光レンズ１１は、広角レンズ４５による数メートル先の撮像範囲における照明の照射から、狭角レンズ４３による約３５０ｍ先の撮像範囲における照明の照射、および中角レンズ４７によるこれらの中間距離の撮像範囲における照明の照射までを、一体構成した複数のレンズにより実現させることができる。その結果、集光レンズ１１は、監視カメラ１３の夜間視認性を向上させることができる。
【００４７】
集光レンズ１１は、金型成形法での製造が可能となることから、量産性に優れ、安価に製造できる。
【００４８】
例えば、金型成形法で製作される集光レンズ１１は、焦点距離の異なる複数のレンズのそれぞれを、それぞれ所定の位置に高精度に配置できる。これにより、光源との位置ずれを抑制して、むらのない高品位な照度分布を得ることができる。
【００４９】
また、集光レンズ１１は、各レンズがフレーム４１に一体に形成されるので、複数種類のレンズのそれぞれを、フレーム４１を介して光源部３３に一括して固定できる。これにより、集光レンズ１１は、複数種類のレンズのそれぞれを個別に配置、保持するための部材やスペースが削減でき、部品コストを安価にできる。
【００５０】
また、部品点数が少なくなるので、組付け作業も容易となって、組付け作業コストも安価にできる。
【００５１】
さらに、固定部品を削減し、レンズ固定構造を簡素化できるので、照明装置全体の小型化に寄与する。
【００５２】
そして、集光レンズ１１は、部品点数を少なくして固定構造を簡素にできるので、質量を小さく（軽量化）することができる。軽量の集光レンズ１１は、照明装置２１を軽量化できる。集光レンズ１１を用いた照明装置２１は、ＰＴＺ型の監視カメラ１３に搭載される場合、カメラ部１９と共にチルト回転機構２５に支持される。このチルト回転機構２５は、さらにパン回転機構２３に支持される。つまり、チルト回転機構２５、パン回転機構２３は、パン回転機構２３が固定側の初段となった多段回転駆動機構を構成する。したがって、集光レンズ１１は、この多段回転駆動機構の駆動先端側の質量を小さくできる。これにより、チルト回転機構２５を小型化でき、最終的にはパン回転機構２３も小型化できる。その結果、監視カメラ１３全体の小型化、省電力化も実現できる。
【００５３】
また、集光レンズ１１は、光源部３３に設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれから各レンズの境界面４９のそれぞれまでの距離が、広角レンズ４５、中角レンズ４７、狭角レンズ４３の順で大きくなる。
【００５４】
この集光レンズ１１では、広角レンズ４５、中角レンズ４７、狭角レンズ４３の順で焦点距離を長くとれる。レンズは、焦点距離が長いほど光源からの光を絞る（光軸５３に近い部分を集中的に照射する）ことができる。換言すれば、各レンズのそれぞれに対応する光源部３３に設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれは、対応するレンズの境界面４９の位置を変えることにより、同一平面に配置できる。したがって、集光レンズ１１は、光源部３３に設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれからの各レンズの境界面４９の距離を変えることで、１つの基板３５の同一平面に、複数の光源部３３のそれぞれに設けられた複数のＬＥＤ３７のそれぞれを一括して実装できる。これにより、集光レンズ１１は、光源部３３を簡素に構成することができる。
【００５５】
また、集光レンズ１１では、４つの狭角レンズ４３のそれぞれは四角形の各角部に光軸５３が配置され、広角レンズ４５は四角形の一対の対角線５５の交点５７に光軸５３が配置され、２つの中角レンズ４７のそれぞれは広角レンズ４５を挟んで四角形の任意の一辺と平行な方向に光軸５３が並んで配置される。
【００５６】
この集光レンズ１１では、約３５０ｍ先の撮像範囲における照明の照射には、照射角度を小さくして、強い光が得られる４つの狭角レンズ４３のそれぞれが用いられる。４つの狭角レンズ４３のそれぞれは、遠くの撮像範囲を集中的に照明する。このため、４つの狭角レンズ４３のそれぞれは、各光軸５３が撮像範囲の中央を中心に放射状に配置される。この放射状の配置は、各レンズの光軸５３が四角形の各角部に配置されることにより実現されている。集光レンズ１１は、この４つの狭角レンズ４３のそれぞれを最外周に配置することにより、フレーム４１の外形を単純な四角形に形成することができる。４つの狭角レンズ４３のそれぞれは、照射角度が小さいので、集光レンズ１１の最外周に配置した場合であっても、周囲部材によるケラレが生じにくい利点もある。
【００５７】
一方、近くの撮像範囲における照明の照射には、照射角度を大きくして、比較的弱い光でよい１つの広角レンズ４５が用いられる。このため、広角レンズ４５は、光軸５３が四角形の一対の対角線５５の交点５７に配置される。つまり、広角レンズ４５は、四角形のフレーム４１の中央に配置される。照射角度の大きい広角レンズ４５は、集光レンズ１１の中央に配置されることにより、複数のレンズのうち、周囲部材によるケラレが最も生じにくい位置の配置が可能となる。
【００５８】
これら４つの狭角レンズ４３のそれぞれおよび１つの広角レンズ４５が、各角部と中央に配置された四角形のフレーム４１の余剰スペースには、２つの中角レンズ４７のそれぞれが配置される。即ち、２つの中角レンズ４７のそれぞれは、広角レンズ４５を狭んで四角形の任意の一辺と平行な方向に光軸５３が並んで配置される。したがって、四角形のフレーム４１は、２つの中角レンズ４７のそれぞれが沿って並ぶ一辺が短辺となる矩形（長方形）状となる。
【００５９】
また、集光レンズ１１は、狭角レンズ４３、広角レンズ４５および中角レンズ４７をこのような適材適所に配置することにより、高密度なレンズ配置を実現しながら、むら（ケラレなど）の生じにくい照明の照射が可能となる。
【００６０】
実施の形態１に係る監視カメラ１３は、フレーム４１と、フレーム４１に一体に形成されそれぞれの光軸５３が平行となる複数の狭角レンズ４３のそれぞれと、複数の狭角レンズ４３のそれぞれと同方向の光軸５３を有してフレーム４１に一体に形成され複数の狭角レンズ４３のそれぞれよりも焦点距離が短く、光源とこの光源からの光が入射する境界面４９との距離が複数の狭角レンズ４３のそれぞれと異なる１つの広角レンズ４５と、複数の狭角レンズ４３のそれぞれと同方向の光軸５３を有してフレーム４１に一体に形成され複数の狭角レンズ４３のそれぞれよりも焦点距離が短くかつ広角レンズ４５よりも焦点距離が長く、光源と境界面４９との距離が複数の狭角レンズのそれぞれ４３および広角レンズ４５と異なる複数の中角レンズ４７と、を備えた集光レンズ１１と、狭角レンズ４３、広角レンズ４５および中角レンズ４７のそれぞれに少なくとも一つずつ対応して配置される複数のＬＥＤ３７が、同一の基板３５に実装された光源部３３と、を有する。
【００６１】
実施の形態１に係る監視カメラ１３では、狭角レンズ４３、広角レンズ４５および中角レンズ４７が一体の集光レンズ１１で形成され、それぞれのレンズに応じた複数のＬＥＤ３７が光源部３３の１つの基板３５に実装される。これら集光レンズ１１と光源部３３とは、照明装置２１を構成する。この照明装置２１では、単体で形成した焦点距離の異なる複数のレンズごとに、単体で形成した複数のＬＥＤ３７のそれぞれを個々に位置決めする構造に比べ、各レンズに対してそれぞれのＬＥＤ３７を一括して高精度に位置決めできる。これにより、光源との位置ずれを抑制して、むらのない高品位な照度分布を得ることができる。また、部品点数を削減し、組み立て作業を容易にできることから製品コストを削減できる。また、複数のレンズおよび複数の光源からなる照明装置２１を小型化できる。更に、照明装置２１を軽量化できる。
【００６２】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る集光レンズ５９を説明する。
【００６３】
図１０は、実施の形態２に係る集光レンズ５９の一例の正面図である。
【００６４】
なお、実施の形態２においては実施の形態１に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
【００６５】
実施の形態２に係る集光レンズ５９は、２つの中角レンズ４７のうち一方の中角レンズが、他方の中角レンズ４７と同形のレンズの光軸５３を一辺と垂直な方向にずらして２個重ねた形状で形成される。このずらし寸法ｄは、２．４ｍｍ程度に設定される。
【００６６】
図１１は、図１０に示した集光レンズ５９の一例の斜視図である。
【００６７】
この２個のレンズをずらして重ねた中角レンズは、二重中角レンズ６１と称すこととする。二重中角レンズ６１は、球面の頂部が２つ存在する。二重中角レンズ６１は、２つの頂部の間が、一辺に沿う方向の谷溝部６３となる。
【００６８】
図１２は、図１０のＤ−Ｄ断面図である。
【００６９】
谷溝部６３は、溝延在方向に直交する断面が微小な曲面Ｒとなる。より具体的には、曲面Ｒは、０．２ｍｍとなる。二重中角レンズ６１の長径Ｍ２は、１９〜２０ｍｍで形成される。二重中角レンズ６１の厚みＭｈは、１０〜１１ｍｍで形成される。二重中角レンズ６１は、ＬＥＤ３７とこのＬＥＤ３７からの光が入射する境界面４９との距離Ｍｇが７〜８ｍｍで設定される。他の構成は、実施の形態１と同じである。なお、二重中角レンズ６１が有する谷溝部６３の曲面Ｒ，長径Ｍ２，厚みＭｈおよび距離Ｍｇは、上述した値に限らず、後述する図１３に示す中角照明のように図８に示した中角照明の光強度分布に比べ広い部分（角度）を照射可能な光強度分布を得られる値であればよい。
【００７０】
図１３は、二重中角レンズ６１を有した中角照明の角度強度と角度との相関例を示す図である。
【００７１】
二重中角レンズ６１は、複数の狭角レンズ４３のそれぞれよりも広く、広角レンズ４５よりも狭い部分を複数の狭角レンズ４３のそれぞれと広角レンズ４５の間の光強度で照射できる。また、二重中角レンズ６１は、２つの光軸５３を離間させた分、図８に示した中角レンズ４７に比べ広い部分を照射できる。
【００７２】
次に、実施の形態２に係る構成の作用を説明する。
【００７３】
集光レンズ５９は、２つの中角レンズ４７のうち一方の中角レンズ４７が、他方の中角レンズ４７と同形のレンズの光軸５３を一辺と垂直な方向にずらして２個重ねた形状で形成される。
【００７４】
この集光レンズ５９では、２つの中角レンズ４７のうち一方の中角レンズ４７が、他方の中角レンズ４７と同形の２個のレンズからなる。この２個のレンズは、光軸５３を一辺と垂直な方向にずらし、ずらした２個のレンズを重ねた形状で形成される。二重中角レンズ６１は、２個のレンズのそれぞれを離間して配置することにより、集光した照明を、角度をかえて重ねることで、照度分布を横長の矩形状の画角にあわせて広げることができる。
【００７５】
２つの中角レンズ４７は、双方を二重中角レンズ６１とすると、２個のレンズのそれぞれの光軸５３に近い部分に照明の集中した強い光が二箇所で照射され、その間の照度が小さくなって映像にむらが発生する。そこで、集光レンズ５９は、２つの中角レンズ４７のうち、一方のみを二重中角レンズ６１としている。これにより、集光レンズ５９は、強い光が照射される二箇所の間の照度が弱くなることを抑制し、映像に明るさのむらが生じないようになされている。
【００７６】
また、二重中角レンズ６１は、それぞれの光軸５３を離間させた分、二重中角レンズ６１を透過する照明の配光を離間方向に広げることができる。
【００７７】
実施の形態２に係る監視カメラ１３は、集光レンズ５９を介して光源部３３からの照明光の照射された被写体を撮像するカメラ部１９と、カメラ部１９の撮像方向を旋回させるパン回転機構２３と、パン回転機構２３に保持されたカメラ部１９を旋回の中心と直交するチルト回転中心回りに回転するチルト回転機構２５と、カメラ部１９の画角を可変するズーム機構と、を有する。
【００７８】
なお、実施の形態２に係る監視カメラ１３は、集光レンズ５９の他は監視カメラ１３と同一の構成であるので図示は省略する。
【００７９】
この監視カメラ１３では、カメラ部１９が、パン回転機構２３により鉛直軸回りに回転駆動可能に支持され、チルト回転機構２５により水平軸回りに回転駆動可能に支持される。また、ズーム機構により、焦点距離が可変可能となる。つまり、監視カメラ１３は、ＰＴＺ型となる。
【００８０】
監視カメラ１３に備えられる集光レンズ５９は、２つの中角レンズ４７のうち、一方のみを二重中角レンズ６１とする。
【００８１】
二重中角レンズ６１は、２個のレンズのそれぞれの光軸５３に近い部分に照明の集中した強い光が二箇所で照射される。即ち、二重中角レンズ６１は、それぞれの光軸５３を離間させた分、照明の配光を離間方向に広げることができる。
【００８２】
集光レンズ５９が用いられる監視カメラ１３は、二重中角レンズ６１が鉛直方向の上側に配置される。監視カメラ１３は、上部が固定されるＰＴＺ型の場合、真下の撮像は可能となるが、真上の撮像では上部の固定台１７が映像に侵入する。このため、回転台部２７は、上方向のチルト回転を可能な限り大きく確保できる縦長の開口部２９を有する。この場合、集光レンズ５９は、カメラ部１９の上側に設けた構成では、上側へのチルト回転時に、カメラ部１９よりも先に開口部２９の上端に干渉する。つまり、上側の照明の一部分が開口部２９の上端によりケラレおよび照度が低下する可能性がある。
【００８３】
そこで、集光レンズ５９では、上側の中角レンズ４７が二重中角レンズ６１となっている。二重中角レンズ６１は、照明の配光を２個のレンズの離間方向に広げることで、横方向に明るい映像が得られる。これにより、集光レンズ５９は、監視カメラ１３の仰角時に、開口部２９の上端で照明がケラレても、映像が不自然に暗くなる（映像にむらが生じる）ことが抑制されている。
【００８４】
したがって、実施の形態２に係る集光レンズ１１、集光レンズ５９によれば、焦点距離の異なる複数のレンズを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できる。
【００８５】
実施の形態２に係る監視カメラ１３によれば、焦点距離の異なる複数のレンズを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できるとともに、監視カメラ１３全体の小型化、省電力化も実現できる。
【００８６】
以上、添付図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本開示は、集光レンズおよび監視カメラの提示において、焦点距離の異なる複数のレンズを安価にかつ高精度に配置でき、近くの被写体から遠くの被写体まで照明をむらなく照射できる集光レンズおよび監視カメラとして有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１１  集光レンズ
１３  監視カメラ
１９  カメラ部
２３  パン回転機構
２５  チルト回転機構
３３  光源部
３５  基板
３７  ＬＥＤ
４１  フレーム
４３  狭角レンズ
４５  広角レンズ
４７  中角レンズ
４９  境界面
５３  光軸
５５  対角線
５７  交点
【図１】
2020187277.tif 000003
【図２】
2020187277.tif 000004
【図３】
2020187277.tif 000005
【図４】
2020187277.tif 000006
【図５】
2020187277.tif 000007
【図６】
2020187277.tif 000008
【図７】
2020187277.tif 000009
【図８】
2020187277.tif 000010
【図９】
2020187277.tif 000011
【図１０】
2020187277.tif 000012
【図１１】
2020187277.tif 000013
【図１２】
2020187277.tif 000014
【図１３】
2020187277.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月1日(2019.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視において略四角形状に形成されたフレームと、
前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となり、前記フレームの四隅のそれぞれに配置された４つの狭角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、前記四隅の２つの対角線の交点に配置された１つの広角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記略四角形状の対向するそれぞれの一辺に沿って並ぶ２つの前記狭角レンズおよび前記広角レンズに囲まれて配置された２つの中角レンズと、を備え、
前記２つの中角レンズのうち一方の中角レンズは、他方の中角レンズの前記光軸と前記広角レンズの前記光軸とを結ぶ第１方向と直交する第２方向に２つの頂部と、前記２つの頂部の間かつ前記第１方向に沿って所定の曲率を有して延在するように形成された谷溝部とを有する、
集光レンズ。
【請求項２】
平面視において略四角形状に形成されたフレームと、
前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となり、前記フレームの四隅のそれぞれに配置された４つの狭角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、前記四隅の２つの対角線の交点に配置された１つの広角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記略四角形状の対向するそれぞれの一辺に沿って並ぶ２つの前記狭角レンズおよび前記広角レンズに囲まれて配置された２つの中角レンズと、を備える、
集光レンズ。
【請求項３】
前記フレームは、略四角形状に形成された基台により支持され、前記基台からの高さが異なる階段状に形成された３段構造を有し、
前記中角レンズは、前記３段構造のうち前記高さが最も高い前記狭角レンズが配置された第１段部より低い第２段部に配置され、
前記広角レンズは、前記中角レンズが配置された前記第２段部より前記高さが低い第３段部に配置される、
請求項１または２に記載の集光レンズ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の集光レンズと、
前記４つの狭角レンズのそれぞれに対応して１つのＬＥＤ、前記１つの広角レンズに対応して２つのＬＥＤ、前記２つの中角レンズのそれぞれに対応して１つのＬＥＤが、同一の基台に実装された光源部と、を有する、
監視カメラ。
【請求項５】
前記集光レンズを介して前記光源部からの照明光の照射された被写体を撮像するカメラ部と、
前記カメラ部の撮像方向を旋回させるパン回転機構と、
前記パン回転機構に保持された前記カメラ部を前記旋回の中心と直交するチルト回転中心回りに回転するチルト回転機構と、
前記カメラ部の画角を可変するズーム機構と、を有する、
請求項４に記載の監視カメラ。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、平面視において略四角形状に形成されたフレームと、前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となり、前記フレームの四隅のそれぞれに配置された４つの狭角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、前記四隅の２つの対角線の交点に配置された１つの広角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記略四角形状の対向するそれぞれの一辺に沿って並ぶ２つの前記狭角レンズおよび前記広角レンズに囲まれて配置された２つの中角レンズと、を備え、前記２つの中角レンズのうち一方の中角レンズは、他方の中角レンズの前記光軸と前記広角レンズの前記光軸とを結ぶ第１方向と直交する第２方向に２つの頂部と、前記２つの頂部の間かつ前記第１方向に沿って所定の曲率を有して延在するように形成された谷溝部とを有する、集光レンズを提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の集光レンズと、前記４つの狭角レンズのそれぞれに対応して１つのＬＥＤ、前記１つの広角レンズに対応して２つのＬＥＤ、前記２つの中角レンズのそれぞれに対応して１つのＬＥＤが、同一の基台に実装された光源部と、を有する、監視カメラを提供する。
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月6日(2020.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視において略長方形状に形成されたフレームと、
前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となり、前記フレームの四隅のそれぞれに配置された４つの狭角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、前記四隅の２つの対角線の交点に配置された１つの広角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記略長方形状の長手方向の２つの辺のそれぞれに沿って並ぶ２つの前記狭角レンズおよび前記広角レンズに囲まれて配置された２つの中角レンズと、を備え、
前記２つの中角レンズのうち一方の中角レンズは、平面視において、前記長手方向に２つの頂部と、前記２つの頂部の間かつ前記長手方向と直交する方向に沿って所定の曲率を有して延在するように形成された谷溝部とを有する、
集光レンズ。
【請求項２】
平面視において略長方形状に形成されたフレームと、
前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となり、前記フレームの四隅のそれぞれに配置された４つの狭角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、前記四隅の２つの対角線の交点に配置された１つの広角レンズと、
前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記略長方形状の長手方向の２つの辺のそれぞれに沿って並ぶ２つの前記狭角レンズおよび前記広角レンズに囲まれて配置された２つの中角レンズと、を備える、
集光レンズ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の集光レンズと、
前記４つの狭角レンズのそれぞれに対応して１つのＬＥＤ、前記１つの広角レンズに対応して２つのＬＥＤ、前記２つの中角レンズのそれぞれに対応して１つのＬＥＤが、同一の基台に実装された光源部と、を有する、
監視カメラ。
【請求項４】
前記集光レンズを介して前記光源部からの照明光の照射された被写体を撮像するカメラ部と、
前記カメラ部の撮像方向を旋回させるパン回転機構と、
前記パン回転機構に保持された前記カメラ部を前記旋回の中心と直交するチルト回転中心回りに回転するチルト回転機構と、
前記カメラ部の画角を可変するズーム機構と、を有する、
請求項３に記載の監視カメラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、平面視において略長方形状に形成されたフレームと、前記フレームに一体に形成され、それぞれの光軸が平行となり、前記フレームの四隅のそれぞれに配置された４つの狭角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短く、前記四隅の２つの対角線の交点に配置された１つの広角レンズと、前記狭角レンズと同方向の光軸を有して前記フレームに一体に形成され、前記狭角レンズよりも焦点距離が短くかつ前記広角レンズよりも焦点距離が長く、前記略長方形状の長手方向の２つの辺のそれぞれに沿って並ぶ２つの前記狭角レンズおよび前記広角レンズに囲まれて配置された２つの中角レンズと、を備え、前記２つの中角レンズのうち一方の中角レンズは、平面視において、前記長手方向に２つの頂部と、前記２つの頂部の間かつ前記長手方向に直交する方向に沿って所定の曲率を有して延在するように形成された谷溝部とを有する、集光レンズを提供する。