(57)【要約】【課題】  赤外照明を長距離照射することができ、かつ照明部の小型化を実現した監視カメラを提供すること。【解決手段】  撮像レンズユニットと、配光角が１０度以下の光源ユニットと、前記光源ユニットの光を撮影画角と略等しいか、もしくは撮影画角よりも大きい配光角に拡散する拡散板と、を備えたことを特徴とする構成とした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズユニットと、
配光角が１０度以下の光源ユニットと、
前記光源ユニットの光を撮影画角と略等しいか、もしくは撮影画角よりも大きい配光角に拡散する拡散板と、
を備えたことを特徴とする監視カメラ。
【請求項２】
前記撮像レンズユニットは広角側から望遠側まで撮影画角が変更可能であり、
前記拡散板は、
前記光源ユニットの光を広角側画角と略等しい配光角に拡散する第１の拡散板と、
前記光源ユニットの光を望遠側画角よりも大きい配光角に拡散する第２の拡散板と、からなり、
前記光源ユニットは、
前記第１の拡散板に対応するように設けられる第１の光源ユニットと、
前記第２の拡散板に対応するように設けられる第２の光源ユニットと、からなることを特徴とする、請求項１に記載の監視カメラ。
【請求項３】
前記第１の光源ユニットは、撮影画角が広角側のときのみ点灯し、
前記第２の光源ユニットは、撮影画角が望遠側のときのみを点灯することを特徴とする、請求項２に記載の監視カメラ。
【請求項４】
前記拡散板は、
前記光源ユニットの光を広角側画角と略等しい配光角に拡散する第１の拡散板と、
前記光源ユニットの光を望遠側画角よりも大きい配光角に拡散する第２の拡散板と、からなり、
前記第１の拡散板および前記第２の拡散板を移動可能に保持する保持部材と、
前記保持部材を移動させる駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
撮影画角が広角側のときは前記第１の拡散板が前記光源ユニットの光を拡散するように前記保持部材を移動させ、
撮影画角が望遠側のときは前記第２の拡散板が前記光源ユニットの光を拡散するように前記保持部材を移動させることを特徴とする、請求項１に記載の監視カメラ。
【請求項５】
前記保持部材は、前記撮像レンズユニットの光軸と平行な軸を中心として回転可能であり、
前記制御部は、
撮影画角が広角側のときは前記第１の拡散板が前記光源ユニットの光を拡散するように前記保持部材を回転させ、
撮影画角が望遠側のときは前記第２の拡散板が前記光源ユニットの光を拡散するように前記保持部材を回転させることを特徴とする、請求項４に記載の監視カメラ。
【請求項６】
前記第１の拡散板と前記第２の拡散板は、前記保持部材の回転中心からの距離が同一になるように配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の監視カメラ。
【請求項７】
前記保持部材は、前記撮像レンズユニットの光軸方向からみたときに、前記撮像レンズユニットの四隅に配置されることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の監視カメラ。
【請求項８】
前記保持部材はパン回転の回転軸に沿った方向に移動可能であることを特徴とする、請求項７に記載の監視カメラ。
【請求項９】
前記保持部材はチルト回転の回転軸に沿った方向に移動可能であることを特徴とする、請求項７に記載の監視カメラ。
【請求項１０】
前記光源ユニットの光を、広角側の撮影画角と望遠側の撮影画角の間を補完する配光角に拡散する第３の拡散板を備えたことを特徴とする、請求項２から９のいずれか一項に記載の監視カメラ。
【請求項１１】
前記撮像レンズユニットが固定されるカメラユニット部と、
取付部を有するベース部と、
前記ベース部に対してパン回転可能であると共に
前記カメラユニット部をチルト回転可能に支持する一対のカメラユニット支持部と、
を備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の監視カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は監視カメラの赤外照明に関し、特に長距離まで照射できる赤外照明の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、日中の自然光下や白色光などの可視光の照明下で撮像を行うデイモードと、赤外光を照射して撮像を行うナイトモードの２種類のモードを備える監視カメラがある。また、監視カメラの中には、ズームレンズを有し広角側から望遠側まで撮影画角を変化できるものもある。広角時は撮影画角全体を明るく照らすために赤外光の配光角を広くする必要があり、望遠時は所望の距離に赤外光を到達させるために配光角を狭くして単位面積当たりの光量を増やさなければならない。
【０００３】
赤外光には一般的に赤外ＬＥＤが用いられる。ＬＥＤの光の広がりを表す指標として半値全幅角がある。撮影画角に対してＬＥＤの半値全幅角が大きい場合はレンズによって集光させ、撮影画角に対してＬＥＤの半値全幅角が小さい場合はレンズや拡散板によって撮影画角より配光角を広げる必要がある。
【０００４】
例えば、特開２００６−３１０５４９号公報（特許文献１）では、ＬＥＤと２枚の集光レンズを用いてＬＥＤ光を集光させて所望の到達距離を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１０５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のＬＥＤとレンズを用いた構成では、ＬＥＤと集光レンズ間に一定の距離が必要であり、さらにレンズ直径とレンズ厚みも大きくなってしまう。厚みに関してはフレネルレンズにして薄型にすることは可能であるが、ＬＥＤ−レンズ間距離とレンズ直径は小さくできない。
【０００７】
監視カメラには光学ズームの仕様が３０倍や４０倍といったものもあり、数百ｍ先の被写体まで赤外光を照射したいという要望がある。その場合はＬＥＤを多数使用して光量を増やす必要があるが、ＬＥＤの数だけ集光レンズも必要になり、ＬＥＤが配置されている照明部及びカメラが大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、赤外照明を長距離照射することができ、かつ照明部の小型化を実現した監視カメラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の監視カメラは、
撮像レンズユニットと、配光角が１０度以下の光源ユニットと、前記光源ユニットの光を撮影画角と略等しいか、もしくは撮影画角よりも大きい配光角に拡散する拡散板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、赤外照明を長距離照射することができ、かつ照明部の小型化を実現した監視カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した監視カメラの実施例における、（ａ）正面図、（ｂ）底面図
【図２】本発明を適用した監視カメラの外観斜視図
【図３】図１の正面図におけるＡ−Ａ断面図
【図４】本発明を適用した監視カメラの第２の実施例における正面図
【図５】図４の正面図におけるＢ−Ｂ断面図
【図６】本発明を適用した監視カメラの第３の実施例における、カメラユニット内部の正面図
【図７】図６の正面図におけるＣ−Ｃ断面図であり、（ａ）望遠画角対応拡散板が光源上に位置する場合、（ｂ）ミドル画角対応拡散板が光源上に位置する場合、（ｃ）広角画角対応拡散板が光源上に位置する場合
【図８】本発明を適用した監視カメラの第４の実施例における、カメラユニット内部の正面図
【図９】図８の正面図におけるＤ−Ｄ断面図であり、（ａ）望遠画角対応拡散板が光源上に位置する場合、（ｂ）ミドル画角対応拡散板が光源上に位置する場合、（ｃ）広角画角対応拡散板が光源上に位置する場合
【図１０】第４の実施例における、カメラユニット内部の正面図であり、（ａ）２組の赤外照明ユニットを上下に並べた場合、（ｂ）２組の赤外照明ユニットを左右に並べた場合
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１から図３を参照して、本発明の第１の実施例による、監視カメラの赤外照明について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる監視カメラ１の外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。図２は監視カメラの外観斜視図であり、図３は図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、拡散板１２ａ及び１２ｃとレーザダイオード１１ａ及び１１ｃを備える赤外照明部の構成を示す断面図である。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、監視カメラ１は、撮像レンズユニット１３と、カメラユニット部１４と、ベース部１６と、一対のカメラユニット支持部１５と、光源ユニットとしてのレーザダイオード１１ａ及び１１ｃと、拡散板１２ａ及び１２ｃと、を備える。
【００１５】
撮像レンズユニット１３は、撮像レンズや撮像素子等を有している。撮像レンズユニット１３はカメラユニット部１４の内部に取り付けられる。撮像レンズユニット１３は広角側画角から望遠側画角まで撮影画角が変更可能である。
【００１６】
カメラユニット部１４は、撮像レンズユニット１３が固定されるとともに、カメラユニットの外装部１４ａを有する。
【００１７】
ベース部１６は、監視カメラ１を天井等に取り付けるための取付部を有する。
【００１８】
一対のカメラユニット支持部１５は、カメラユニット部１４をチルト回転可能に支持する。一対のカメラユニット支持部１５は、カメラユニット部１４の両端に設けられる。一対のカメラユニット支持部１５は、ベース部１６に対してパン回転可能である。
【００１９】
カメラユニットの回転方向は図２に図示する通り、Ｙ軸に平行なパン軸を回転中心としてカメラユニット部１４と支持部１５がベース部１６に対してパン回転する。また、Ｚ軸に平行なチルト軸を回転中心としてカメラユニット部１４が支持部１５に対してチルト回転する。
【００２０】
レーザダイオード１１ａ及び１１ｃは、基板１１に実装されている。レーザダイオード１１ａ及び１１ｃは、カメラユニット部１４の両端に撮像レンズユニット１３を中心として対称的に設けられている。レーザダイオード１１ａは、左右にそれぞれ２つずつ配置され、監視カメラ１の撮影画角が望遠側のときに点灯される。レーザダイオード１１ｃは、左右にそれぞれ１つずつ配置され、監視カメラ１の撮影画角が広角側のときに点灯される。
【００２１】
レーザダイオード１１ａ及び１１ｃは、配光角が１０度以下である。レーザダイオードの数量は必要照射距離に応じて適宜変更しても良い。
【００２２】
次に、監視カメラ１の画角とレーザダイオードの配光角の関係について説明する。監視カメラ１の広角側水平画角は図１ｂに示すαであり、望遠側水平画角はβである。一般的に監視カメラのアスペクト比は１６：９か４：３、もしくはそのどちらかを選択可能であり、水平画角は垂直画角に比べて大きい。よってレーザダイオード１１ａ及び１１ｃの配光角が上下左右均一な円錐状である場合は、監視カメラ１の水平画角α及びβをカバーできるようにレーザダイオード１１ａ及び１１ｃの配光角を設定すればよい。
【００２３】
拡散板１２ａ及び１２ｃは、レーザダイオードの光を拡散するためのものであり、カメラユニットの外装１４ａに固定されている。本実施例に使用する拡散板は、光拡散シート・光拡散フィルムとも呼ばれ、材質はポリカーボネート、アクリル、ポリエステル等の樹脂やガラスで、厚さは材質によるが約０．１ｍｍから３ｍｍと一般的な球面／非球面レンズに比べて薄い。拡散板の表面には数μｍサイズの微小なレンズがランダムな状態で形成されており、この微小なレンズにより光を設計通りの配光角に屈折させることができる。例えば、微小レンズの凹凸を小さくかつ間隔を粗くすれば、小さい配光角に屈折させることができ、微小レンズの凹凸を大きくかつ間隔を狭くすれば、大きい配光角に屈折させることができる。なお、配光角とは中心照度が半値になる角度であり、半値全幅角（ＦＷＨＭ）や半値半幅角（ＨＷＨＭ）で表されるが、ここでは全幅である画角に対応させるために半値全幅角を用いる。
【００２４】
レーザダイオード１１ａから平行光が出射されると拡散板１２ａにより、平行光はθａの配光角に拡散される。θａは望遠側水平画角βに対して十分に大きいことが好ましい。例えば撮像レンズユニットが光学４０倍ズームのような高倍ズームの場合、望遠側の水平画角は２度程度である。外装１４ａに対する基板１１の取付誤差や撮像レンズユニット１３の組立誤差、さらにはレーザダイオードの実装ずれ・実装浮き、構成部品の寸法公差などが積み重なり、撮像レンズの光軸とレーザダイオードの光軸が数度ずれる。θａを画角βと同程度に設計すると、光軸がずれた場合に撮影画角の赤外照射強度が足りなくなる恐れがある。よって画角βが２度の場合は、θａを６度程度に大きくすればよい。
【００２５】
また、レーザダイオード１１ｃから平行光が出射されると拡散板１２ｃにより、平行光はθｃの配光角に拡散される。θｃは広角側水平画角αと略等しい角度であればよい。例えば広角側の水平画角が６０度とすると、撮像レンズの光軸とレーザダイオードの光軸のずれを２度としても、ずれ角度に対して画角が十分に大きいため画角の大部分が配光角の範囲に収まる。よって配光角θｃは５８〜６２度のように、広角側水平画角と略等しい角度にすれば良い。なお、監視カメラが単焦点の場合、拡散板は１種類で良い。
【００２６】
このようにレーザダイオードと拡散板を使用することにより、従来のＬＥＤと集光レンズを使用した場合に比べて、光源と拡散板の距離が小さくでき、かつ拡散板の厚みを薄くできるため照明部を薄型化できる。レーザダイオードはＬＥＤと異なり光が広がらないため、拡散板の直径を小さくすることができ、また、必要配光角が同じ場合は複数の光源に対して１枚の拡散板を使用することができるため部品点数を削減することができる。そのため照射距離を長くしたい場合に光源の数を容易に増加させることができるといった利点もある。
【００２７】
なお、レーザダイオード１１ａと１１ｃは全く同じものを使用しても良いし、特性の異なるものを使用しても良い。量産効果により価格が下がるのであれば同じものを使用するのが好ましい。また、レーザダイオードはＬＥＤとレンズを組み合わせた光源にしてもよい。拡散板は集光させることができないため、その場合は配光角の小さいＬＥＤを使用し、集光レンズで集光させる必要がある。１５０ｍ、もしくはそれ以上の長距離照射を行う監視カメラの場合、望遠端の水平画角は５度以下であり、拡散板は集光できないことを考慮すると光源の半値全幅角は１０度以下であることが望ましい。
【実施例２】
【００２８】
以下、図４と図５を参照して、本発明の第２の実施例による、監視カメラの赤外照明について説明する。図４は監視カメラの正面図であり、図５は図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
図５に示すように、本実施例ではレーザダイオード６個を１枚の基板に実装し、実施例１に対して基板枚数を１枚削減している。また、４個のレーザダイオード２１ａに対して１枚の拡散板２２ａを使用し、２個のレーザダイオード２１ｃに対して１枚の拡散板２２ｃを使用しており、実施例１に対して拡散板を２枚削減している。
【００３０】
図４に示す通り、赤外照明をカメラユニットの下側にまとめて配置することにより、カメラユニットの幅方向を小さくすることができ、ベース部２６の直径を小さくできるため、監視カメラのサイズを小型化することができる。
【００３１】
配光角θａとθｃに対する、画角αとβの関係は実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【実施例３】
【００３２】
以下、図６と図７を参照して、本発明の第３の実施例による、監視カメラの赤外照明について説明する。図６はカメラユニットから外装を取り外した状態の正面図である。図７は図６におけるＣ−Ｃ断面図で、（ａ）は拡散板３２ａがレーザダイオード３１ａの直上にあるときの断面図であり、同様に（ｂ）は拡散板３２ｂが、（ｃ）は拡散板３２ｃがレーザダイオード３１ａの直上にあるときの断面図である。
【００３３】
本実施例では、図６に示すように赤外照明部は撮像レンズユニット３３の四隅に４組配置される。監視カメラ１は、保持部材の一例としての外周にギアが形成された回転体３７と、拡散板３２ａと３２ｃを補完する拡散板３２ｂと、回転体３７を回転させるステッピングモータを制御する制御部と、を備える。
【００３４】
回転体３７は、撮像レンズユニット１３の光軸と平行な軸を中心として回転可能である。
【００３５】
回転体３７は、撮像レンズユニット１３の光軸方向からみたときに、撮像レンズユニット１３の四隅に配置されている。
【００３６】
回転体３７のギアは、駆動部としてのステッピングモータと一体的に回転するギア３９とギア３８を介して噛合している。回転体３７は撮像レンズユニット３３のズーム位置に対応して回転するように、ステッピングモータが制御される。すなわち、撮像レンズの画角が望遠側にあるときは、拡散板３２ａがレーザダイオード３１ａの直上にくるように回転体３７は駆動される。撮像レンズの画角が広角側にあるときも同様に、拡散板３２ｃをレーザ光が通過するように回転体３７は駆動される。ステッピングモータ、ギア３８、３９、及び回転体３７は、不図示の固定部材に保持されるが簡単のため省略する。また、図示する通り、ステッピングモータは、上下２組の回転体を駆動させている。
【００３７】
拡散板３２ｂは、撮影画角が望遠側と広角側の間の画角であるときに、その画角を無駄なくまた画角全体を均一に照射できるように、拡散板３２ａと３２ｃを補完する。拡散板３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、回転板３７の回転中心からの距離が同一になるように配置されている。図７（ａ）に示す通り、拡散板３２ａは配光角θａが小さいため、あるミドル画角では中心だけが明るく、周囲が暗くなる場合がある。また図７（ｃ）のように拡散板３２ｃの配光角θｃが大きければ、単位面積当たりの照度が小さくなるため、レーザ光が到達する距離は限られ、あるミドル画角では画面全体が暗くなる。よって、拡散板３２ｂの配光角θｂは、拡散板３２ｃでは届かない距離を照射でき、かつ拡散板３２ａでは照射むらが大きくなる画角を均一に照射できるような角度に設定する。
【００３８】
このように拡散板の種類を増やして画角に適した拡散板を使用することにより、望遠側から広角側まで全ての画角で画角内を均一照射できる。ミドル画角時に広角側対応拡散板を使用して足りない光量を電力で補うといった必要がなくなり、消費電力の増加を抑制することができる。また、従来のＬＥＤと集光レンズの構成では、長距離照射のために望遠用の集光レンズが回転体３７の直径に近いサイズになるためこのような構成にすると監視カメラが大型化する。しかし、本実施例の構成では拡散板及び回転体の直径を小さくでき、監視カメラを小型化できる。さらに図６に示すように回転体３７を撮像レンズユニット３３の四隅に配置して投影上重ねることにより、カメラユニット部を小型化することができる。
【００３９】
実施例１及び２では望遠画角用と広角画角用でそれぞれレーザダイオードが必要であったが、本実施例では回転体１個当たりにレーザダイオード１個で良いため、レーザダイオードの数を削減することができる。よって高価なレーザダイオードを使用する場合は、総コストではこのような構成が有利となる。
【実施例４】
【００４０】
以下、図８から図１０を参照して、本発明の第４の実施例による、監視カメラの赤外照明について説明する。図８はカメラユニットから外装を取り外した状態の正面図である。図９は図８におけるＤ−Ｄ断面図で、（ａ）は拡散板４２ａがレーザダイオード４１ａの直上にあるときの断面図であり、同様に（ｂ）は拡散板４２ｂが、（ｃ）は拡散板４２ｃがレーザダイオード４１ａの直上にあるときの断面図である。図１０は赤外照明ユニットを２組使用したもので、（ａ）は上下に並べた場合の正面図、（ｂ）は左右に並べた場合の正面図である。監視カメラ１は、拡散板４２ａ、４２ｂ、４２ｃを平行移動可能に保持する保持部材４７を備える。
【００４１】
保持部材４７は左右両端を固定部材４８に対してガイドバーでガイドされ、パン回転の回転軸方向に平行移動可能に取り付けられる。保持部材４８は、保持部材４８に固定されたステッピングモータ４９が送りねじを回転させ、送りねじに螺合しているラックがパン軸方向に直進移動することで、移動する。保持部材４７はラックと係合しており、ステッピングモータ４９の駆動に伴いパン軸方向に平行移動し、レーザダイオード上の拡散板を切り替えることができる。
【００４２】
図９に示すように、レーザダイオード４１ａは１枚の基板上に９個実装される。赤外照明の到達距離を２倍にするには、照射面積は２乗に比例して４倍になるため、他の条件が同じであれば光源の数は４倍必要になる。本実施例はさらなる長距離照射を目的として、光源の数を容易に増やせる構成としている。実施例３では光源を離れた四隅に配置したため同一画角で拡散板を４枚必要としたが、今回は光源が全て１箇所に集まっているため同一画角時の拡散板は１枚あれば良く、望遠・広角・ミドルの３画角をカバーする場合でも３枚で足りる。配光角θａ、θｂ、θｃと水平画角α、βとの関係は、上述した実施例１から３と同じであるため説明は省略する。
【００４３】
到達距離をさらに伸ばすために、図１０（ａ）のように上側にも同様の照明部を追加しても良いし、図１０（ｂ）のように左右に２組配置し、チルト回転の回転軸方向に保持部材を移動させても良い。
【００４４】
全ての実施例に当てはまるが、撮影画角を変更しても光源の電圧・電流値が同じ場合、画角によって照度が異なり画像が見づらくなるおそれがある。それを防ぐために画角によって電流値を調整したり、点灯する光源の数を調整したりするなどして、どの画角でも照度が均一になるようにする。
【００４５】
上記に説明した通り、レーザダイオードのような狭角に照射する光源と拡散板を使用することにより、赤外照明を長距離照射することができ、かつ照明部の小型化を実現した監視カメラを提供することができる。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  監視カメラ
１１  回路基板
１１ａ、１１ｃ  レーザダイオード
１２ａ、１２ｃ  拡散板
１３  撮像レンズユニット
１４  カメラユニット
１５  支持部
１６  ベース部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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