JP2003167195A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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Abstract
学装置を提供する。 【解決手段】 光学装置10は、レンズ14と、レンズ
を透過した光像を受像する受像面18と、レンズの光軸
12を中心としてレンズの周囲に配置された第1の反射
鏡22と、第1の反射鏡で反射した光をレンズに向けて
反射する第2の反射鏡26とを備え、第1の反射鏡と第
2の反射鏡の反射面24,28は、受像面中心部におけ
る光像拡大率が受像面周辺部における光像拡大率よりも
大きくなる又は小さくなる形状に形成されている。
Description
い視野の光像を撮影するために利用される光学装置に関
する。
は監視するために魚眼レンズが用いられており、現在提
供されている魚眼レンズの殆どが等距離射影方式(小倉
敏布著、1995年、朝日ソノラマ発行を参照)を採用
している。
式を採用している魚眼レンズを備えた監視カメラを天井
に下向きに取り付けて室内全体を監視する場合、カメラ
直下の被写体は大きく映るが、被写体がカメラ直下から
離れていくにしたがって像が小さくなり、しかも撮影さ
れた像の歪みが大きくなるという問題があった。
等の管路の内壁検査に用いる場合、カメラの光軸を管路
に沿って挿入すると、カメラの真横にある内壁部分は大
きく映るが、前方の離れた場所にある内壁部分は小さく
映るという問題があった。
を解消するためになされたもので、光学装置が、レンズ
と、レンズを透過した光像を受像する受像面と、第1の
反射鏡と、第1の反射鏡で反射した光をレンズに向けて
反射する第2の反射鏡とを備え、第1の反射鏡と第2の
反射鏡の反射面は、受像面中心部における光像拡大率が
受像面周辺部における光像拡大率よりも大きくなる形状
に形成されていることを特徴とする。
と第2の反射鏡の反射面が、以下の関係を満足するよう
に形成されていることを特徴とする。
ズを透過した光像を受像する受像面と、第1の反射鏡
と、第1の反射鏡で反射した光をレンズに向けて反射す
る第2の反射鏡とを備え、第1の反射鏡と第2の反射鏡
の反射面は、受像面中心部における光像拡大率が受像面
周辺部における光像拡大率よりも小さくなる形状に形成
されていることを特徴とする。光学装置。
と第2の反射鏡の反射面が、以下の関係を満足するよう
に形成されていることを特徴とする。
面は光軸を中心とする開口部を有し、この開口部に第2
のレンズが配置されていることを特徴とする。
のレンズと第2のレンズが、光軸を中心として対称形状
の略半球状又は略ドーム状の透明カバーによって覆われ
ていることを特徴とする。
鏡を含む光学系と、光学系によって案内された光を受像
する受像面とを有し、光学系は、受像面中心部における
光像拡大率が受像面周辺部における光像拡大率よりも大
きくなるように設計されていることを特徴とする。
は反射鏡を含む光学系と、光学系によって案内された光
を受像する受像面とを有し、光学系は、受像面中心部に
おける光像拡大率が受像面周辺部における光像拡大率よ
りも小さくなるように設計されていることを特徴とす
る。
の複数の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で
は、理解を容易にするために種々の方向を示す用語(例
えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、
「前」及びこれらを含む用語)を用いているが、本発明
はこれらの用語によって限定的に解釈されるものでな
い。また、以下の説明において、「レンズ」とは、一枚
のレンズによって構成されるものだけでなく、複数枚の
レンズによって構成される組レンズも含む。
係る光学装置を具体化した監視カメラ10を示す。監視
カメラ10は、図面の上下方向に向けられた光軸12を
有するレンズ(結像レンズ)14備えている。レンズ1
4の下には撮像装置16が配置されており、レンズ14
によって結像された光像が撮像装置16の受像面18に
受像されるようにしてある。レンズ14の上には、光軸
12を中心とする対称形状の略半球状又は略ドーム状の
透明カバー20が配置されている。透明カバー20の内
側であってレンズ14の外側には、光軸12を中心とす
るドーナッツ状の主鏡(第1の反射鏡)22が配置され
ている。主鏡22の上面である反射面(第1の反射面)
24は、図1において断面で表された部分に明瞭に描か
れているように、上に向けて凸形状に加工されている。
また、透明カバー20の内側であってレンズ14の真上
には、副鏡(第1の反射鏡)26が配置されている。副
鏡26の下面である反射面(第2の反射面)28は、図
1において断面で表された部分に明瞭に描かれているよ
うに、下に向けて凸形状(例えば、円錐状)に加工され
ている。このように構成された監視カメラ10によれ
ば、図示するように、監視カメラ10に入る光のうち主
鏡22に入射された光30は、この主鏡22の反射面2
4で反射し、次に副鏡26の反射面28で反射し、レン
ズ14によって撮像装置16の受像面18に結像され
る。
形状について説明する。理解を容易にするために、図2
に示すように、監視カメラ10の視野角を180°と
し、監視カメラ10から直径dの半球の仮想表面32を
撮影する場合を考える。この場合、光軸12の方向を入
射角0の方向とすると、光軸12を中心として入射角φ
の方向に見える半球仮想表面32上の円34の周長cφ
は、式(1)で与えられる。
表面32上の円36の周長cmaxは、式(2)で与え
られる。
想表面32上の円36の監視カメラ10から見た見込み
角は2πであるから、入射角φ方向に見える半球仮想表
面32上の円34の見込み角は、式(3)で与えられ
る。
受像面18に半径1の円形像38が映っている場合を考
える。この場合、半径yの円40の周長cyは、式
(4)で与えられる。
見て入射角φ方向に見える半球仮想表面32上の円34
と完全に重なって映っているとすると、式(5)の関係
が成立する。
る。
る。
たがって、C=0である。よって、式(7)から式
(8)が導かれる。
すように、半球仮想表面32にある小さな球状被写体を
投影した受像面18の光像42において、光軸12を中
心とする径方向の幅ABと周方向の幅CDは等しくな
る。また、式(5)より、φ=0、y=0のとき、 となり、φ=π/2、y=1のとき、 となり、入射角90°方向の光像は入射角0°方向の光
像に比べて2倍の拡大率をもって受像される。そのた
め、図5に示すように、入射角を変化させて微小な球体
を撮像しても該球体の光像44は歪まず、大きさのみが
変化する。
4,28が式(8)の関係を満足するように設計するこ
とで、受像面中心の像に比べて受像面周辺の像が拡大し
て表示される。そのため、例えば、天井に下向きに監視
カメラ10を取り付けて室内全体を監視する場合、被写
体が監視カメラ10の真下から離れていく(つまり、受
像面周辺部寄りになる)ほど被写体が監視カメラ10か
ら遠くなって見込み角が小さくなるが、拡大率が大きく
なることによって撮影される像は小さくならず、被写体
の監視が容易に行える。
カメラを水道管等の管路の内壁検査に用いる場合、カメ
ラの光軸を管路に沿って挿入すると、カメラの真横にあ
る内壁部分は大きく映るが、前方の離れた場所にある内
壁部分は小さく映る。したがって、実施の形態1の監視
カメラ10に対する主鏡22と副鏡26の設計とは逆
に、主鏡22と副鏡26の反射面24,28は式(9)
の関係を満足するように設計する
ば、受像面周辺部の像に比べて受像面中心部の像が拡大
して表示されるので、例えば水道管の内壁検査に用いる
場合、カメラの光軸を水道管の回転対称軸(長軸)に平
行に挿入すると、カメラから見て前方にある内壁部分
(つまり、受像面中心部寄りになる)ほど被写体が監視
カメラから遠くなって見込み角が小さくなるが、拡大率
が大きくなることによって撮影される像は小さくなら
ず、水道管内壁の検査が容易に行える。
の監視カメラ10では、図6に示すように、視野46内
で副鏡26の背後が死角48となり、副鏡26の背後か
ら該副鏡26に向かって進行する光は副鏡26によって
遮断され、レンズ14に入射することがない。したがっ
て、図7に示すように、副鏡26の中心に光軸12を中
心とする円形の開口部50を形成すると共に、この開口
部50にレンズ(例えば凹レンズ)52を配置し、レン
ズ14の正面から該レンズ14に向かって進行する光を
レンズ52で集光してレンズ14に入射することが望ま
しい。これにより、監視カメラ10の視野46が拡大さ
れ、広範囲の被写体を撮像できる。
ないレンズ又はレンズ系にも適用することができる。具
体的に、図8に示すように複数枚のレンズによって構成
されるレンズ系(組レンズ)54において、レンズ系5
4に入射される光の入射角をφ、受像面18における像
高をY、像高の最大値をYmaxとすると、このレンズ
系54が式(10)を満足するように設計することで、
受像面中心部に比べて受像面周辺部の拡大率を大きくす
ることができる。
メラ10を取り付けて室内全体を監視する場合、被写体
が監視カメラ10の真下から離れていく(つまり、受像
面周辺部寄りになる)ほど被写体が監視カメラ10から
遠くなって見込み角が小さくなるが、拡大率が大きくな
ることによって撮影される像は小さくならず、被写体の
監視が容易に行える。
るように設計することで、受像面周辺部に比べて受像面
中心部の拡大率を大きくすることができる。
面中心部の像が拡大して表示されるので、例えば水道管
の内壁検査に用いる場合、カメラの光軸を水道管の回転
対称軸(長軸)に平行に挿入すると、カメラから見て前
方にある内壁部分(つまり、受像面中心部寄りになる)
ほど被写体が監視カメラから遠くなって見込み角が小さ
くなるが、拡大率が大きくなることによって撮影される
像は小さくならず、水道管内壁の検査が容易に行える。
に係る光学装置によれば、広範囲の領域の像を少ない歪
で受像できる。
斜視図。
面を示す斜視図。
面図。
れた状態を示す平面図。
る光路を示す断面図。
撮像装置、18 受像面、20 透明カバー、22 主
鏡、24 反射面、26 副鏡、28 反射面、30
光。
Claims (8)
- 【請求項1】 レンズと、 レンズを透過した光像を受像する受像面と、 第1の反射鏡と、 第1の反射鏡で反射した光をレンズに向けて反射する第
2の反射鏡とを備え、 第1の反射鏡と第2の反射鏡の反射面は、受像面中心部
における光像拡大率が受像面周辺部における光像拡大率
よりも大きくなる形状に形成されていることを特徴とす
る光学装置。 - 【請求項2】 第1の反射鏡と第2の反射鏡の反射面
が、以下の関係を満足するように形成されていることを
特徴とする請求項1に記載の光学装置。 - 【請求項3】 レンズと、 レンズを透過した光像を受像する受像面と、 第1の反射鏡と、 第1の反射鏡で反射した光をレンズに向けて反射する第
2の反射鏡とを備え、 第1の反射鏡と第2の反射鏡の反射面は、受像面中心部
における光像拡大率が受像面周辺部における光像拡大率
よりも小さくなる形状に形成されていることを特徴とす
る光学装置。 - 【請求項4】 第1の反射鏡と第2の反射鏡の反射面
が、以下の関係を満足するように形成されていることを
特徴とする請求項1に記載のカメラ。 - 【請求項5】 第2の反射面は光軸を中心とする開口部
を有し、この開口部に第2のレンズが配置されているこ
とを特徴とする請求項1から4のいずれか一に記載の光
学装置。 - 【請求項6】 第1のレンズと第2のレンズが、光軸を
中心として対称形状の略半球状又は略ドーム状の透明カ
バーによって覆われていることを特徴とする請求項1か
ら5のいずれか一に記載の光学装置。 - 【請求項7】 レンズ又は反射鏡を含む光学系と、 光学系によって案内された光を受像する受像面とを有
し、 光学系は、受像面中心部における光像拡大率が受像面周
辺部における光像拡大率よりも大きくなるように設計さ
れていることを特徴とする光学装置。 - 【請求項8】 レンズ又は反射鏡を含む光学系と、 光学系によって案内された光を受像する受像面とを有
し、 光学系は、受像面中心部における光像拡大率が受像面周
辺部における光像拡大率よりも小さくなるように設計さ
れていることを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001369956A JP3631718B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 光学装置 |
Publications (2)
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JP2003167195A true JP2003167195A (ja) | 2003-06-13 |
JP3631718B2 JP3631718B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=19179267
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001369956A Expired - Lifetime JP3631718B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 光学装置 |
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-
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- 2001-12-04 JP JP2001369956A patent/JP3631718B2/ja not_active Expired - Lifetime
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