(57)【要約】【課題】簡単な構造で、確実にレンズの位置決めが可能であり、正確に光軸合わせをすることができるパノラマ撮像レンズを提供する。【解決手段】凸レンズ状に形成された環状の光入射面２２と、光入射面２２と互いに略対向するように環状に形成され外方に膨らんで凹面鏡状に形成された第一反射面２３とを有する。光入射面２２の環内の中央部に設けられ、第一反射面２３からの反射光を第一反射面２３の環の内側部分に向けて反射する凸面鏡状の第二反射面２４と、第一反射面２３の環内中央部に位置し第二反射面２４と対向して第二反射面２４からの光を透過する光出射面２５とを備える。光入射面２２と第一反射面２３との間に形成された側周面３０には所定の幅があり、光入射面２２の外径は第一反射面２３の外径よりも大きく、第一反射面２３の外径から続いて光入射面２２の外径よりも小さい円筒状の小径部３２を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の素材により形成され、レンズ中心の光軸回りに回転対称に形成されて、３６０°全周から側方の光が入射可能に膨らんで略凸レンズ状に形成された環状の光入射面と、この光入射面と互いに略対向するように環状に形成され外方に膨らんだ形状に形成されこのレンズ内へ光を反射するように凹面鏡状に形成された第一反射面と、上記光入射面の環内の中央部に設けられ上記第一反射面からの反射光を上記第一反射面の環の内側部分に向けて反射する凸面鏡状の第二反射面と、上記第一反射面の環内中央部に位置し上記第二反射面と対向して上記第二反射面からの光を透過する光出射面とを備えたパノラマ撮像レンズにおいて、上記光入射面と第一反射面との間に形成された側周面に所定の幅があり、上記光入射面の外径は上記第一反射面の外径よりも大きく、上記第一反射面の外径から続いて上記光入射面の外径よりも小さい外径の円筒状の小径部が上記側周面に形成され、この小径部がこのレンズを保持するレンズホルダの保持筒部に嵌合して位置決め保持されていることを特徴とするパノラマ撮像レンズ。
【請求項２】
上記側周面に、上記小径部の光入射面側の端部から円錐状に、上記光入射面の外縁部に続くテーパー部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のパノラマ撮像レンズ。
【請求項３】
上記小径部の側周面は、このレンズの光軸と略平行に形成されていることを特徴とするパノラマ撮像レンズ。
【請求項４】
上記側周面に、上記小径部の第一光入射面側の端部からこのレンズの光軸に対して直角な面の環状部が形成され、この環状部の外縁部が上記光入射面に続いていることを特徴とする請求項１記載のパノラマ撮像レンズ。
【請求項５】
上記側周面は、光を吸収して反射しない黒若しくは暗色に形成され、若しくは光を乱反射して特定方向に正反射しないように粗面に形成され、またはこれらを組み合わせたものであり、この側周面位置は、上記光入射面に入射し屈折してレンズ内を進む撮像光のレンズ内の光路と一致するように、光入射面でレンズ内からレンズ内へ一部内面反射される光のレンズ内の光路であって、上記光入射面に向かう光路上に位置し、光を正反射させない非反射部として形成されていることを特徴とする請求項１，２，３または４記載のパノラマ撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、３６０°の視界を環状の画像として撮像することができるパノラマ撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−２８４１７９
【特許文献２】特開２００２−１６９２３６
従来、３６０°の視界を一度に撮像できるパノラマ撮像レンズとして、特許文献１，２に開示されたレンズがあった。このパノラマ撮像レンズ１は、図３に示すように、光学ガラスや透明樹脂等の光透過性の素材により、レンズの中心である光軸回りに回転対称に形成されている。そして、パノラマ撮像レンズ１は、３６０°全周から側方の光が入射する環状の光入射面２と、この光入射面２と隣接し略対向するようにして環状に形成され、レンズ１内へ光を反射する第一反射面３と、光入射面２の環内の中央部に設けられ第一反射面３からの反射光を第一反射面３の環の内側部分に向けて反射する第二反射面４を備える。第一反射面３の環内中央部には、第二反射面４と対向する位置に第二反射面４からの光を透過する光出射面５が形成されている。光入射面２は側方に膨らんだ凸レンズ状に形成され、その中心部の第二反射面４は、凹面状に形成されレンズ１の内面側が凸面鏡状の反射面となっている。また、光入射面２に隣接した第一反射面３も、側方に膨らんだ凸面状に形状され、レンズ１の内面側が第二反射面４の方向を向いた環状の凹面鏡の反射面となっている。光出射面５は、適宜凹面や凸面または平面状に形成されている。
【０００３】
このパノラマ撮像レンズ１を用いたパノラマ撮像システムは、図３に示すように、パノラマ撮像レンズ１とその光軸上に設けられた結像用のリレーレンズ６とを保持したレンズホルダ１１、及び図示しないケース等から成るパノラマ撮像アダプタ１０と、このパノラマ撮像アダプタ１０が取り付けられるビデオカメラ等の撮像装置８からなる。撮像装置８は、像を捉える対物レンズ系９と、その結像位置に設けられたＣＣＤ等の撮像素子７、その他図示しない必要な制御部等から成る。パノラマ撮像レンズ１により捉えられた３６０°のパノラマ風景１３の画像は、撮像装置８の撮像素子７により電気信号に変換されて、液晶やＣＲＴ等の各種モニタ装置１４に映し出される。
【０００４】
このパノラマ撮像レンズ１は、図３に示すようにレンズホルダ１１により、パノラマ撮像レンズ１の第一反射面３とその端縁部を保持するようにして固定されている。また、特許文献２に開示されているように、パノラマ撮像レンズ１の光入射面２と第一反射面３との境界部分に鍔状の支持部を延出させ、第一反射面３と光出射面５の境界にリング状の凸部を形成しこの凸部端面にネジ穴等の連結部を形成したものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の場合、パノラマ撮像レンズ１は広角の画角を有することが特徴であるため、レンズホルダ１１の保持端縁１１ａによる画角の制限を最小限とするため、レンズホルダ１１の保持端縁１１ａは光入射面２に僅かに掛かる程度ととし、側面も斜めに形成して極力画角を遮らないようにしている。従って、パノラマ撮像レンズ１自体の保持が難しく、不安定なものとなりやすいものであった。またこのパノラマ撮像レンズ１の保持面が第一反射面３となるため、曲面による保持となり、正確な位置決めができずレンズの光軸合わせが難しいものであった。
【０００６】
また特許文献２のようにレンズの側周面に支持部を形成することにより、レンズホルダへの固定が容易となるが、この鍔状の支持部により固定しても、レンズホルダ１１の保持端縁１１ａとの当接面での僅かな誤差が光軸のずれになり、正確にリレーレンズ等との光軸をそろえることが難しいものであった。
【０００７】
この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みて成されたもので、簡単な構造で、確実にレンズの位置決めが可能であり、正確に光軸合わせをすることができるパノラマ撮像レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光学ガラスや透明樹脂等の光透過性の素材により形成され、レンズ中心の光軸回りに回転対称に形成され、３６０°全周から側方の光が入射可能に膨らんで略凸レンズ状に形成された環状の光入射面と、この光入射面と互いに略対向するように環状に形成され外方に膨らんだ形状に形成されこのレンズ内へ光を反射するように凹面鏡状に形成された第一反射面と、上記光入射面の環内の中央部に設けられ上記第一反射面からの反射光を上記第一反射面の環の内側部分に向けて反射する凸面鏡状の第二反射面と、上記第一反射面の環内中央部に位置し上記第二反射面と対向して上記第二反射面からの光を透過する光出射面とを備えたパノラマ撮像レンズであって、上記光入射面と第一反射面との間に形成された側周面に所定の幅があり、上記光入射面の外径は上記第一反射面の外径よりも大きく、上記第一反射面の外径から続いて上記光入射面の外径よりも小さい外径の円筒状の小径部が上記側周面に形成され、この小径部がこのレンズを保持するレンズホルダの保持筒部に嵌合して位置決め保持されているパノラマ撮像レンズである。
【０００９】
さらに、上記側周面に上記小径部の光入射面側の端部から円錐状に、上記光入射面の外縁部に続くテーパー部が形成されている。上記小径部は、ほぼ上記第一光反射部の外径と等しい。また、上記小径部の側周面は、このレンズの光軸と略平行に形成されている。
【００１０】
また、上記側周面にこの小径部の光入射面側の端部からこのレンズの光軸に対して直角な面の環状部が形成され、この環状部の外縁部が上記第一光入射面続いているものでも良い。
【００１１】
この発明の上記側周面は、光を吸収して反射しない黒若しくは暗色に形成され、若しくは光を乱反射して特定方向に正反射しないように粗面に形成され、またはこれらを組み合わせたものである。この側周面の位置は、上記光入射面に入射し屈折してレンズ内を進む正規の撮像光のレンズ内の光路と一致するように、光入射面でレンズ内からレンズ内へ一部内面反射されるノイズ光のレンズ内の光路であって、上記光入射面に向かう光路上に位置し、光を正反射させない非反射部として形成されているものである。
【００１２】
この発明のパノラマ撮像レンズは、側周面の小径部でレンズホルダに保持させ、レンズの位置決めと固定を正確に行わせることができるものである。また、側周面は、ノイズ光の非反射部として機能している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態のパノラマ撮像レンズ２０は、光学ガラスやレンズ用の透明樹脂等で形成され、レンズ中心の光軸回りに回転対称に形成されている。パノラマ撮像レンズ２０は、３６０°の視界を一度に撮像できるように３６０°全周から側方の光が入射する環状の光入射面２２を備える。光入射面２２は、側方に膨らんだ凸レンズ状に形成されている。この光入射面２２に対して所定の間隔を隔てて、光入射面２２から入射した光をレンズ２０内へ反射する環状の第一反射面２３が形成されている。環状の光入射面２２の環内中央部には、第一反射面２３からの反射光を第一反射面２３の環の内側部分に向けて反射する第二反射面２４が設けられている。第一反射面２３は側方に膨らんだ凸面状に形状され、第一反射面２３のレンズ２０内面側が、第二反射面２４の方向を向いた環状の凹面鏡の反射面となっている。第二反射面２４は、凹面状に形成されレンズ２０の内面側が凸面鏡状の反射面となっている。そして、環状の第一反射面２３の環内中央部には、第二反射面２４と対向する位置に、第二反射面２４からの光を透過する光出射面２５が形成されている。
【００１４】
光入射面２２、第一光反射面２３、及び第二光反射面２４の各表面形状は、光入射面２２から入射した３６０°のパノラマ画像が、光出射面２５を経て得られるように、球面または適宜の式で設定される非球面形状に形成されている。光出射面２５は、光学系に合わせて凹面、凸面または平面状に形成される。
【００１５】
このパノラマ撮像レンズ２０は、光入射面２２と第一反射面２３との間が所定の間隔がありその側周面３０は所定の幅で設けられている。そして、光入射面２２の外径は第一反射面２３の外径よりも大きく、第一反射面２３の外径端縁部から続いて、光入射面２２の外径よりも小さい外径の円筒状に、側周面３０の小径部３２が形成されている。円筒状の小径部３２の周面は、このパノラマ撮像レンズ２０の光軸と平行に形成されている。さらに、側周面３０には、この小径部３２の光入射面２２側の端部から円錐状に、光入射面２２の外縁部に続くテーパー部３４が形成されている。テーパー部３４の光入射面２２側端部は、このレンズの光軸と直交する面に位置して全周に亘って広がった支持フランジ部３６が形成されている。この支持フランジ部３６の外周縁部が光入射面２２の外径とほぼ等しく形成されている。支持フランジ部３６の外周縁部と光入射面２２の外周縁部との間には、幅狭の被保持部３８が全周に亘って形成されている。
【００１６】
このパノラマ撮像レンズ２０は、円筒状の小径部３２がレンズホルダ４０の保持筒部４２に嵌合し、正確に軸合わせがなされて位置決め可能に設けられている。レンズホルダ４０は、保持筒部４２の一端部からテーパー状に広がった開角部４４が設けられ、この開角部４４にパノラマ撮像レンズ２０のテーパー部３４が位置し、開角部４４の開口端部４６の端面４６ａが、このレンズの光軸と直交する面上に位置し、パノラマ撮像レンズ２０の支持フランジ部３６の当接面３６ａに当接して正確に位置決めされる。開口端部４６の外周面には雄ねじが形成され、この雄ねじに螺合する雌ねじを有した抑え環部材５０により、このパノラマ撮像レンズ２０が保持される。この保持は、抑え環部材５０の内周面が、被保持部３８に当接して、支持フランジ部３６の当接面３６ａを開口端部４６の端面４６ａに押しつけて固定する。
【００１７】
この実施形態のパノラマ撮像レンズ２０の側周面３０は、光を吸収して反射しない黒若しくは暗色に形成された吸光部、若しくは光を乱反射して特定方向に正反射しないように粗面に形成された乱反射部、またはこれらを組み合わせたものであり、適宜用途により選択される。そして、この側周面３０は、光入射面２２に入射し屈折してレンズ内を進む正規の撮像光のレンズ内の光路と一致するように、光入射面２２でレンズ内からレンズ内へ一部内面反射されるノイズ光のレンズ内の光路であって、光入射面２２に向かう光路上に位置し、光を正反射させない非反射部として形成されている。
【００１８】
この実施形態のパノラマ撮像レンズ２０の製造は、光学ガラスの場合は所定の厚みの形状に形成後、側周面３０を削る。その後この側周面３０を保持して、光入射面２２、第一反射面２３、第二反射面２４、光出射面２５を研磨し、第一反射面２３、第二反射面２４の表面に光反射膜としての金属薄膜を真空蒸着等により形成する。また、その前または後に、側周面３０を非反射部とするため、必要に応じて適宜粗面加工し、黒色または暗色に表面を被覆する処理を行う。
【００１９】
また、パノラマ撮像レンズ２０が樹脂レンズの場合、このパノラマ撮像レンズ２０の形状の金型に透明樹脂を射出して一体に形成する。この後、光学ガラスの場合と同様に、第一反射面２３、第二反射面２４の表面に光反射膜としての金属薄膜を真空蒸着等により形成し、その前または後に、側周面を非反射部として、適宜粗面加工し、黒色または暗色に表面を被覆する処理を行う。
【００２０】
この実施形態のパノラマ撮像レンズ２０も、図３に示すようなパノラマ撮像システムに用いられるもので、パノラマ撮像アダプタ１０に設けられ、ビデオカメラ等の撮像装置８を介して３６０°のパノラマ撮像を可能とする。
【００２１】
この実施形態のパノラマ撮像レンズ２０は、その側周面３０の小径部３２により、レンズホルダ４０に対して安定に且つ正確に保持させることができ、しかも、抑え環部材５０の内周面が、パノラマ撮像レンズ２０の被保持部３８に当接して、支持フランジ部３６の当接面３６ａをレンズホルダ４０の開口端部４６の端面４６ａに強く押しつけ、より正確に位置決めすることができる。また、側周面３０による非反射部により、フレアやゴーストの原因となるノイズ光の光入射面２２での反射光をなくし、撮像画像の品質を向上させることができる。
【００２２】
次にこの発明の他の実施形態のパノラマ撮像レンズ２０について、図２を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態では、パノラマ撮像レンズ２０のテーパー部３４が直角に全周に亘って切除されて切除部５４が形成されたものである。これにより、側周面３０には、小径部３２の光入射面２２側の端部から、このレンズの光軸に対して直角な面の環状部５６が形成され、この環状部５６の外縁部が、幅狭のテーパー部３４を経て、支持フランジ部３６の当接面３６ａに繋がっている。この切除部５４も暗色または黒色で、適宜梨地状に形成された非反射部であり、レンズ内を通過する撮像光の妨げとはならない位置に形成されている。
【００２３】
この実施形態によっても上記と同様の効果を得ることができ、テーパー部３４が短いのでレンズ加工がより容易である。また、テーパー部３４が設けられていないものでも良く、適宜の形状に設計し得る。
【００２４】
なお、この発明のパノラマ撮像レンズは、上記実施形態に限らず、各部の形状や比率は適宜設定可能なものであり、側周面の小径部以外の部分の形状や、非反射部の位置や形状、被覆材料は、上記各実施形態に限らず、適宜設定可能なものである。例えば、小径部は、樹脂レンズの場合、抜きテーパーが必要であるので、光軸に対して僅かにテーパーを有するが、ほぼ平行なものとすることができる。また、意図的に所定の傾斜のテーパーを小径部に付けて、レンズホルダーに強固に嵌合するようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
この発明のパノラマ撮像レンズによれば、パノラマ撮像レンズの光軸合わせや位置決めが容易であり、組み立ても簡単なものとすることができる。また、側周面を利用して、フレアやゴーストの原因となるノイズ光を確実に抑え、撮像画像の品質を向上させることができる。これにより、各種監視カメラ等の撮像精度を上げ、暗い場所や複雑な画像においても良好な撮像を可能とし、画像処理等も容易なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のパノラマ撮像レンズを示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態のパノラマ撮像レンズを示す断面図である。
【図３】この発明のパノラマ撮像レンズの原理を示す概略図である。
【符号の説明】
２０    パノラマ撮像レンズ
２２    光入射面
２３    第一反面
２４    第二反射面
２５    光出射面
３０    側周面
３２    小径部
３４    テーパー部
３６    支持フランジ部
４０    レンズホルダ
４２    保持筒部
４４    開角部
４６    開口端部
５０    抑え環部材
【図１】
2004157241.tif 000003
【図２】
2004157241.tif 000004
【図３】
2004157241.tif 000005