(57)【要約】【課題】より無駄の少ない照明により暗所での撮影を行うことが可能な照明付カメラを提供する。【解決手段】本発明によって提供される照明付カメラＡ１は、光源１からの光を読取対象Ｂに照射し、その反射光を撮像手段３で受光するものであって、読取対象Ｂを内包する照明範囲Ｃ１に光源１からの光を照射するとともに、読取対象Ｂを内包する受光範囲からの光を撮像手段３に結像させる共用レンズ５を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を読取対象に照射し、その反射光を撮像手段で受光する照明付カメラであって、
上記読取対象を内包する照明範囲に上記光源からの光を照射する照明用レンズと、
上記読取対象を内包する受光範囲からの光を上記撮像手段に結像させる結像用レンズと、を備えていることを特徴とする、照明付カメラ。
【請求項２】
上記照明用レンズおよび上記結像用レンズの双方を兼ねる共用レンズを備えている、請求項１に記載の照明付カメラ。
【請求項３】
上記光源からの光を反射させて上記共用レンズに入射させるとともに、上記共用レンズからの光を透過させて上記撮像手段に入射させるハーフミラーを備えている、請求項２に記載の照明付カメラ。
【請求項４】
上記光源から出射された光のうち上記ハーフミラーを透過した光を吸収する光吸収面を備えている、請求項３に記載の照明付カメラ。
【請求項５】
上記光吸収面と上記ハーフミラーとの間に、上記ハーフミラー側からの光を通すための孔部を有する壁面が設けられている、請求項４に記載の照明付カメラ。
【請求項６】
上記ハーフミラーと上記撮像手段との距離と、上記ハーフミラーと上記光源との距離とが、異なっている、請求項３ないし５のいずれかに記載の照明付カメラ。
【請求項７】
上記照明用レンズと上記結像用レンズとは、同じ焦点距離を有するレンズであり、
上記照明用レンズの光軸と、上記結像用レンズの光軸とが、同じ方向を向いている、請求項１に記載の照明付カメラ。
【請求項８】
上記照明用レンズおよび上記結像用レンズの光軸方向において、上記撮像手段と上記結像用レンズとの距離と、上記光源と上記照明用レンズとの距離とは、異なっている、請求項７に記載の照明付カメラ。
【請求項９】
上記撮像手段は、基板上に回路部、下部電極層、光吸収層として機能するカルコパイライト構造の化合物半導体薄膜、透光性電極層が積層されて構成される固体撮像装置である、請求項１ないし８のいずれかに記載の照明付カメラ。
【請求項１０】
上記光源が、赤外線を出射する、請求項１ないし９のいずれかに記載の照明付カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば監視カメラとして利用できる、暗所での撮影が可能な照明付カメラに関する。
【０００２】
図６は、従来の照明付カメラの一例を平面図で示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示された照明付カメラＸは、カメラレンズ９１と、カメラレンズ９１を囲むパッキング９２と、パッキング９２の外周に配置された複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）９３と、を備えている。この照明付カメラＸは、ＬＥＤ９３の明かりにより、暗がりの環境であっても、画像を得ることが可能となっている。
【０００３】
しかしながら、照明付カメラＸでは、カメラレンズ９１によって受光可能な受光範囲と、各ＬＥＤ９３が照明する照明範囲と、を一致させるのが困難であった。このため、照明付カメラＸでは、読取対象を確実に照明するために、多数のＬＥＤ９３を設置する必要があり、無駄が多くコストが高くなっていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より無駄の少ない照明により暗所での撮影を行うことが可能な照明付カメラを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される照明付カメラは、光源からの光を読取対象に照射し、その反射光を撮像手段で受光する照明付カメラであって、上記読取対象を内包する照明範囲に上記光源からの光を照射する照明用レンズと、上記読取対象を内包する受光範囲からの光を上記撮像手段に結像させる結像用レンズと、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、上記光源からの光は上記照明用レンズにより上記読取対象を的確に照らし、さらに、上記読取対象からの光は上記結像用レンズにより上記撮像手段に収束される。このため、この照明付カメラは、より無駄の少ない照明により暗所での撮影を行うことが可能となっている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記照明用レンズおよび上記結像用レンズの双方を兼ねる共用レンズを備えている。より好ましくは、上記光源からの光を反射させて上記共用レンズに入射させるとともに、上記共用レンズからの光を透過させて上記撮像手段に入射させるハーフミラーを備えている。このような構成によれば、上記照明範囲および上記受光範囲はいずれも上記共用レンズの光軸周りに形成されるため、互いのずれがより小さくなり、より無駄なく上記読取対象を照明可能となっている。
【０００９】
より好ましい実施の形態においては、上記光源から出射された光のうち上記ハーフミラーを透過した光を吸収する光吸収面を備えている。さらにより好ましくは、上記光吸収面と上記ハーフミラーとの間に、上記ハーフミラー側からの光を通すための孔部を有する壁面が設けられている。このような構成によれば、上記光源からの光のうち、上記ハーフミラーを透過した光は、上記孔部を通り上記光吸収面に吸収される。さらに、上記光吸収面で吸収されなかった光も上記壁部で遮られるため、上記撮像手段に不当な光が入り込みにくくなっている。このため、上記撮像手段はより精度の高い画像を得ることができる。
【００１０】
さらにより好ましい実施の形態においては、上記ハーフミラーと上記撮像手段との距離と、上記ハーフミラーと上記光源との距離とが、異なっている。このような構成によれば、上記共用レンズによる上記読取対象の像が上記撮像手段に好ましく結像されるとき、上記読取対象に重なるように形成される上記共用レンズによる上記光源の像はぼやけたものとなる。このため、上記撮像手段が得る画像に上記光源の像が写りにくくなっている。従って、上記照明付カメラはより好ましい画像を得ることができる。
【００１１】
また、別の好ましい実施の形態においては、上記照明用レンズと上記結像用レンズとは、同じ焦点距離を有するレンズであり、上記照明用レンズの光軸と、上記結像用レンズの光軸とが、同じ方向を向いている。このような構成によると、上記照明範囲と上記受光範囲とのずれが比較的小さくなり、無駄なく上記読取対象を照明可能となっている。
【００１２】
さらに好ましくは、上記照明用レンズおよび上記結像用レンズの光軸方向において、上記撮像手段と上記結像用レンズとの距離と、上記光源と上記照明用レンズとの距離とは、異なっている。このような構成によると、上記光源の像は上記照明範囲においてぼやけて形成されるため、上記撮像手段が得る画像に上記光源の像が写り込みにくくなる。このため、上記照明付カメラはより好ましい画像を得ることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記撮像手段は、基板上に回路部、下部電極層、光吸収層として機能するカルコパイライト構造の化合物半導体薄膜、透光性電極層が積層されて構成される固体撮像装置である。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光源が、赤外線を出射する。このような構成によれば、暗所での撮影をより好ましく行うことができる。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本発明にかかる照明付カメラの第１実施形態を示している。図１および図２に示す照明付カメラＡ１は、光源１、パッケージ基板２、固体撮像装置３、ハーフミラー４、共用レンズ５、および、ケース６を備えている。図１には、光源１からの光が読取対象Ｂを照明する様子を示しており、光源１からの光により照明される照明範囲Ｃ１を示している。一方、図２には、読取対象Ｂで反射した光が固体撮像装置３に受光される様子を示しており、固体撮像装置３が受光可能な受光範囲Ｃ２を示している。なお、図１および図２には、説明のために互いに直交するｘ方向とｙ方向を示している。
【００１８】
光源１は、光源用基板１１、光源用基板１１に搭載されたＬＥＤ素子１２、および、樹脂パッケージ１３を備えている。ＬＥＤ素子１２には、赤外線を出射可能なものが用いられる。樹脂パッケージ１３は、ＬＥＤ素子１２から出射される光に対して透光性を有する樹脂で形成されている。また、樹脂パッケージ１３は、ＬＥＤ素子１２からの光をｘ方向に沿って進行させるようにレンズ状に形成されている。
【００１９】
パッケージ基板２は、固体撮像装置３を保持しており、固体撮像装置３と導通する配線パターンを備えている。
【００２０】
固体撮像装置３は、たとえば国際公開番号ＷＯ２００８／０９３８３４のＰＣＴ文献に記載の固体撮像装置である。この固体撮像装置３は、図３に示すように、回路部３ａと光電変換部３ｂとを備えている。光電変換部３ｂは、下部電極３１、化合物半導体薄膜３２、バッファ層３３、および透光性電極層３４が積層された構造となっている。化合物半導体薄膜３２は、カルコパイライト構造を有しており、光吸収層として機能する。このような固体撮像装置３は、可視光から近赤外光までの広い波長域に渡って高い感度を有している。
【００２１】
ハーフミラー４は、入射角４５°で入射してきた光の半分を透過させ、残りの半分を反射するように形成されており、ｘ，ｙ方向に対して４５°傾斜するように配置されている。図１に示すように、このハーフミラー４は、光源１からｘ方向に沿って進行してきた光の半分を透過させ、残りの半分をｙ方向に向けて反射する。また、図２に示すように、ハーフミラー４は、共用レンズ２からｙ方向に沿って進行してきた光の半分を透過させ、残りの半分をｘ方向に向けて反射する。
【００２２】
共用レンズ５は、光軸がｙ方向に沿うように配置されたレンズによって構成されている。この共用レンズ５は、図２に示すように、読取対象Ｂを含む受光範囲Ｃ２からの光を固体撮像装置３に結像させる結像用レンズである。さらに、図１に示すように、この共用レンズ５は、ハーフミラー４からの光を、読取対象Ｂを含む照明範囲Ｃ１に向けて出射する照明用レンズでもある。また、反射により固体撮像装置３に不当な光が入るのを防ぐために、共用レンズ５の表面には、ＡＲコートが施されている。
【００２３】
ケース６は、ｘ，ｙ方向に交差する十字状に形成されており、中央にハーフミラー４を、ｘ方向における一方の端に光源１を、ｙ方向における一方の端に固体撮像装置３を、ｙ方向における他方の端に共用レンズ５を収容している。さらに、ケース６のｙ方向における他方の端には、共用レンズ５と外部との間で光の行き来が可能なように出射孔６ａが形成されている。またさらに、ケース６のｘ方向における他方の端には黒色の光吸収面６１が形成されており、光吸収面６１とハーフミラー４との間に壁面６２が形成されている。光吸収面６１は、ｘ方向に対して傾斜する面に、たとえば黒色塗料を塗布することにより形成されている。壁面６２の中央には、壁面６２をｘ方向に貫通するホール６ｂが形成されている。
【００２４】
また、ケース６は、ハーフミラー４と光源１との距離と、ハーフミラー４と固体撮像装置３との距離とが、異なる長さとなるように形成されている。さらに、壁面６２のｘ方向における位置は、レンズ状の樹脂パッケージ１３によりＬＥＤ素子１２からの光が収束する位置となっている。ハーフミラー４と共用レンズ５とのｙ方向における距離は、ハーフミラー４と壁面６２とのｘ方向における距離と同じとなっている。
【００２５】
次に、照明付カメラＡ１の作用について説明する。
【００２６】
本実施形態によれば、照明範囲Ｃ１および受光範囲Ｃ２はともに共用レンズ５の光軸を中心として形成されている。このため、照明範囲Ｃ１と受光範囲Ｃ２とのずれを小さくしやすくなっており、受光範囲Ｃ２内の読取対象Ｂを無駄なく照明することができる。従って、照明付カメラＡ１は、１つの光源１により正確に読取対象Ｂを照明可能であり、さらに使用するレンズの数も抑えることが可能であるため、コストの削減を図りやすくなっている。
【００２７】
また、本実施形態によれば、ハーフミラー４と光源１との距離が、ハーフミラー４と固体撮像装置３との距離と異なっている。このため、共用レンズ５による読取対象Ｂの像が固体撮像装置３に好ましく結像されるとき、読取対象Ｂに重なって形成される共用レンズ５による光源１の像はぼやけたものとなる。従って、固体撮像装置３が得る画像に、光源１の像が写り込みにくくなっており、照明付カメラＡ１は、より好ましい画像を得ることができる。なお、この距離の差は、照明範囲Ｃ１が広がりすぎて暗くなることがないように、十分に小さな距離の差となっている。
【００２８】
また、本実施形態によれば、光源１からの光のうちハーフミラー４を透過した光は、ホール６ｂを通って光吸収面６１に吸収されている。さらに、この光吸収面６１で吸収されずに反射された光は、ホール６ｂを通り抜けにくく、壁面６２のハーフミラー４側に戻りにくくなっている、このため、ハーフミラー４を透過した光が固体撮像装置３に不当に入りにくくなっている。従って、照明付カメラＡ１は、より好ましい画像を得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、ＬＥＤ素子１２は赤外線を出射可能であり、かつ、固体撮像装置３は、赤外線を高感度で受光可能なものである。このため、照明付カメラＡ１は、暗所での撮影を好ましく行うことができる。さらに、共有レンズ５としてより焦点距離が長いものを用いることによって、より遠方の読取対象Ｂを撮影することが可能である。
【００３０】
また、上記実施形態では、共用レンズ５は単一のレンズであるが、たとえば倍率を変化させることが可能なように構成された複数のレンズ群であってもよい。この場合、レンズ群の倍率を変化させると、追従して照明範囲Ｃ１も変化する。このため、たとえばズーム撮影をするときにも、照明範囲Ｃ１と受光範囲Ｃ２はほぼ一致しており、効率的に照明することが可能である。
【００３１】
なお、樹脂パッケージ１３の形状を、図４に示すように、ＬＥＤ素子１２からの光に指向性を持たせるような形状としてもよい。光源１からの光の指向性を高めることにより、より遠方の読取対象Ｂを好ましく照明することができる。
【００３２】
図５は、本発明にかかる照明付カメラの第２実施形態を示している。なお、この図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。図５に示す照明付カメラＡ２は、共用レンズ５のかわりに照明用レンズ５１および結像用レンズ５２を備えている。
【００３３】
照明用レンズ５１および結像用レンズ５２は、それぞれ全体としての焦点距離が同じとなるように構成されたレンズ群であり、互いの光軸が平行となるように設置されている。また、照明用レンズ５１および結像用レンズ５２は、隣接しており、互いに連動して動くように構成されている。
【００３４】
また、光源１と照明用レンズ５１との距離は、固体撮像装置３と結像用レンズ５２との距離よりも短くなっている。このため、結像用レンズ５２による読取対象Ｂの像が固体撮像装置３に好ましく結像するとき、読取対象Ｂに重なるように形成される照明用レンズ５１による光源１の像はぼやけたものとなる。従って、固体撮像装置３が得る画像に、光源１の像が写り込みにくくなっており、照明付カメラＡ２は、より好ましい画像を得ることができる。
【００３５】
また、照明付カメラＡ２では、照明付カメラＡ１と異なりハーフミラーを用いていないため、光源１からの光が読取対象Ｂで反射して固体撮像装置３に到達するまで間に弱まりにくくなっている。このため、照明付カメラＡ２では、より無駄なく暗所での撮影を行うことが可能となっている。さらに、光源１からの光のうち照明用レンズ５１によって反射した光が、固体撮像装置３に入りにくく、より精度の高い撮影を行うことが可能となっている。
【００３６】
本発明にかかる照明付カメラは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明にかかる照明付カメラの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、本実施形態では、ＬＥＤ素子１２を内蔵した光源１を用いているが、赤外線レーザーを出射可能な光源装置を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明付カメラの照明時の断面図である。
【図２】図１に示す照明付カメラの受光時の断面図である。
【図３】本発明に係る固体撮像装置の断面図を示している。
【図４】図１に示す照明付カメラの光源の別の形態を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る照明付カメラの平面図である。
【図６】従来の照明付カメラの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ１，Ａ２    照明付カメラ
Ｂ            読取対象
Ｃ１          照明範囲
Ｃ２          受光範囲
１            光源
２            パッケージ基板
３            固体撮像装置（撮像手段）
３ａ          回路部
３ｂ          光電変換部
４            ハーフミラー
５            共用レンズ
６            ケース
６ａ          出射孔
６ｂ          ホール
１１          光源用基板
１２          ＬＥＤ素子
１３          樹脂パッケージ
３１          下部電極
３２          化合物半導体薄膜
３３          バッファ層
３４          透光性電極層
５１          照明用レンズ
５２          結像用レンズ
６１          光吸収面
６２          壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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