JP2000092357A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の撮像装置では、一つの光学窓で波長帯
や視野の異なる複数の光学系を持つ場合、大きな光学窓
を使うか光学窓を分割するかしなければならなかった
が、透過率の良い大きな光学窓は加工上の問題等から製
造することが困難であり、また、風防体が撮像部と一体
となって駆動するため、分割によって大きな視野を確保
する大きな光学窓を備えると装置が大型化した。 【解決手段】 十分な光の透過率を確保し、また、大き
な視野を確保する複数に分割した大きな光学窓を有した
風防体を持ち、この風防体を撮像部と独立して光学系の
視野が確保できる位置まで回転させることのできる駆動
機構を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両、船舶、航
空機などに搭載され、撮像部で取得された画像を空間安
定化させるジンバル機構を有する撮像装置において、特
に撮像部を保護し光学窓を有する風防体の駆動に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の２軸ジンバル機構を有す
る撮像装置の構成を示す図である。図１３において１は
外界から入射する光１１を検知する撮像部、３６は風雨
などの外乱から撮像部１を保護するための風防体、３と
４は光１１を透過させ撮像部１へ出射する光学窓、５は
撮像部１を風防体３６に連結する軸、３７は撮像部１と
風防体３６を支持部７に対して回転できるように支持す
るための軸受、７は軸受３７を介して撮像部１と風防体
３６を支える支持部、９は撮像装置を車両、船舶、航空
機などに固定する支持部、１０は支持部７を支持部９に
対して回転できるように支持するための軸受である。図
１４は撮像部１と風防体３６の構成を示す図である。１
１は撮像部１の捉えた被写体から出射される光、１３は
風防体３６の一部で光学窓３と光学窓４とを防水性を有
して保持するためにそれらの間に設けられ、例えばアル
ミやＦＲＰなどの不透明な部材で成る仕切り部、１４は
光学窓３と光学系１６を通過した光１１を検知する光検
知素子、１５は光学窓４と光学系１７を通過した光１１
を検知する光検知素子、１６は光１１を光検知素子１４
に結像させる光学系、１７は光１１を光検知素子１５に
結像させる光学系、１８は光検知素子１４と光検知素子
１５を冷却するための冷却器、１９は光検知素子１４と
光検知素子１５を納める筐体、２０は光検知素子１４を
筐体１９に固定する支持部、２１は光検知素子１５を筐
体１９に固定する支持部であり、撮像部１は１４，１
５，１６，１７，１８，１９，２０，２１から成る。ま
た、光学系１６と光学系１７は光学部を形成する。

【０００３】従来の撮像装置は以上のように構成されて
おり、光検知素子１４及び光検知素子１５から得られる
画像のブレを打ち消すように図示しない駆動モータを駆
動制御して支持部７と軸５を回転させ、撮像部１は風防
体３６と一体となって回転し、撮像部１の視軸を安定さ
せた画像を得ている。

【０００４】この種の撮像装置においては、可視光線、
赤外線等の種々の波長帯の光１１を検知する様々な装置
が提案されている。これらの撮像装置は様々な用途に使
われているが、例えば、航空機に搭載されて災害、ある
いは事故発生時に災害もしくは事故状況を調査する用途
に使われるものとして、光学窓３、光学系１６及び光検
知素子１４に赤外線を検知するための光学系と光検知素
子を用い、光学窓４、光学系１７及び光検知素子１５に
可視光線を検知するための光学系と光検知素子を用いた
ものがある。このような撮像装置では、まず光学系１６
を広角（広視野）にして災害もしくは事故発生場所の遠
方から広範囲を撮影し、災害もしくは事故で発生した火
災等で発している赤外線を光検知素子１４で検知するこ
とにより、災害もしくは事故発生場所の探索を行う。次
に、災害もしくは事故発生場所に近づいてからは、光学
系１７をズームアップして（狭視野で）可視光線を光検
知素子１５によって検知することにより、鮮明な画像で
詳細な状況の撮影を行うような運用形態で使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置では、
広範囲の探索を行いまた鮮明な画像を取得するために、
各光検知素子１４，１５に対応する二つの光学窓３，４
に有効径の大きい光学窓を使用し、光学窓１６の視野２
４及び光学系１７の視野２５を広く確保することが必要
であった。しかし従来の撮像装置において、このような
二つの有効径の大きい光学窓を持つ風防体３６と撮像部
１を配置する場合、図１５（Ａ）に示すように光学系１
６の鏡筒と光学系１７の鏡筒間の間隔ｄを広く取って光
学系の光軸が概ね光学窓の中心を通るように配置するた
め、それに応じて風防体３６の外形が大きくなった。し
かし、撮像装置を特に航空機のような移動体に取り付け
る場合、空力抵抗の軽減や軽量化のために小型化が要求
されるため、風防体３６の外形を極力小さくしなければ
ならず、光学窓１６，１７間の光軸の間隔ｄを広く取る
ような配置は採用し難かった。また、撮像装置の風防体
３６を小型化するように光学系１６と１７間の光軸の間
隔を狭くして（例えば光学系１６，１７の鏡筒間の間隔
ｄを零にして）配置すると、図１５（Ｂ）に示すように
風防体３６における各光学窓３，４間の仕切り部１３に
よって、光学窓１６，１７の有する視野の一部が遮られ
てしまうという問題があった。

【０００６】また上記の問題に対処するため、光学系１
６と１７間の光軸の間隔を極力狭くしながら二つの光学
系の視野を確保するように、図１の光学窓３，４に代わ
る風防体３６の光学窓として、図１５（ｃ）に示すよう
な仕切り部１３のない一つの大きな光学窓３８を用いる
場合、次のような光学特性と製造上の問題があった。例
えば、赤外線と可視光線では光１１の波長帯が異なるた
め、光学窓３８で屈折、反射、及び散乱等が発生し、必
要とする波長帯の光の透過率が十分でないという光学特
性上の問題があった。また、光学窓３８に赤外線を透過
するものを用いる場合、光学窓３８として例えば硫化亜
鉛等が使用され、ホットプレスで成形された後研磨され
て要求された形状となるが、ホットプレス時の圧力のば
らつきや研磨の精度といった加工精度の問題から光１１
（この場合は赤外線）の透過率を満足する大きな光学窓
３８を製造できなかった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、複数の光学系に一対一に対応
し、それぞれの光学系に必要な光の透過率と視野を十分
確保する複数の光学窓を有する風防体を持ち、少なくと
も一つの光学系の視野が確保できるようにこの風防体を
撮像部と独立に駆動する手段を有し、かつ小型で広い視
野を確保した複数の光学系を有する撮像装置を得ること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第一の発明による撮像装
置は、入射光を透過する複数の光学窓と、上記光学窓か
らの光を導いて上記光検知素子に結像し、波長帯もしく
は視野の異なる複数の光学系と、上記それぞれの光学系
からの光を検知する光検知素子と、上記複数の光学系と
上記光検知素子が保持され、回転可能に支持された撮像
部と、上記各々の光学窓が仕切り部を間に挟んで互いに
離間して保持され、上記撮像部の回転軸と略同軸に回転
可能に支持された風防体と、上記風防体を回転させる駆
動部と、上記駆動部を駆動制御する制御部とを具備し、
上記制御部は、上記複数の光学系の少なくとも一つを選
択し、この選択された光学系が所望の視野を得られるよ
うに上記光学窓を移動させる機能を有するものである。

【０００９】第二の発明による撮像装置は、第一の発明
において、上記駆動部は、上記風防体を回転駆動させる
歯車と、上記歯車を回転させるアクチュエータとを具備
したものである。

【００１０】また、第三の発明による撮像装置は、第一
の発明において、上記駆動部は、上記風防体の回転軸か
ら突設した突起部と上記突起部を押す又は引張ることに
よって上記風防体を回転させるアクチュエータとを具備
したものである。

【００１１】さらにまた、第四の発明の撮像装置は、第
一の発明において、上記駆動部は、上記風防体に設けら
れた被動車と上記被動車を回転駆動させるベルトと、上
記ベルトを駆動させるモータとを具備したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１はこの発明の実施の形態１を示す撮像装置の構成図
である。図１において１は光１１を検知する撮像部、２
は風雨など外乱から撮像部１を保護するための風防体、
３は光１１を透過させ撮像部１に出射する従来の光学窓
３より大型な光学窓、４は光１１を透過させ撮像部１に
出射する従来の光学窓４より大型な光学窓、５は撮像部
１に連結された軸、６は撮像部１を支持部７に対して軸
５で回転できるように支持するための軸受、７は軸受６
を介して撮像部１を支え、また、軸受８を介して風防体
２を支える支持部、８は風防体２を支持部７に対して回
転できるように支持するための軸受、９は撮像装置を車
両、船舶、航空機などの移動体に固定する支持部、１０
は支持部７を支持部９に対して回転できるように支持す
るための軸受、１１はこの撮像装置に入射する光、１２
は風防体２を回転させる駆動部である。撮像部１の構成
は図２のとおりで、１３は風防体２の一部で光学窓３と
光学窓４とを保持しそれらの間に設けられた仕切り部、
１４と１５は従来と同じ光検知素子、１６と１７は従来
と同じ光学系、１８は従来と同じ冷却器、１９は筐体、
２０は光検知素子１４を筐体１９に固定する従来と同様
の支持部、２１は光検知素子１５を筐体１９に固定する
従来と同様の支持部である。駆動部１１は図３に示すよ
うに、風防体２に設けられた歯車に噛み合う歯車列２２
と歯車の設けられたアクチュエータであるモータ部２３
よりなる。モータ部２３は支持部７に取り付けられ固定
されている。

【００１３】この撮像装置は、初期位置では、光学系１
６を介して入射する光１１の画像を得るため、風防体２
は図４（Ａ）のように光学系１６が光学系１６に対応し
た光学窓３で所望の視野２４を確保できる（光学系１６
の光軸が概ね光学窓３の中心を通る）位置にある。この
時、光検知素子１４で得られる画像は図示しない画像切
換え装置により図示しない画像出力装置に出力され、ま
た光検知素子１５で得られる画像はこの画像切換え装置
により無視される。すなわち、光学系１６を通り光検知
素子１４で検知された光１１の画像と光学系１７を通り
光検知素子１５で検知された光１１の画像の両方の画像
を同時に使用することはない。

【００１４】次に光学系１７の画像を得るためには、図
示しない制御部からモータ部２３に電圧を印加させて図
３のようにモータ部２３が歯車列２２を回転させ、歯車
列２２は風防体２を回転させる。そして風防体２を図４
（Ｂ）のように光学系１７が光学系１７に対応した光学
窓４で所望の視野２５を確保できる所定の位置（光学系
１７の光軸が概ね光学窓４の中心を通る位置）まで、図
に向かって右回りに角度にして１０度前後風防体２を回
転させる。この時、図示しない画像切換え装置は、光検
知素子１５で得られる画像を図示しない画像出力装置に
出力し、また、光検知素子１４で得られる画像を無視す
る。このように動作させることにより、撮像装置に各視
野２４，２５を広く確保するための大きな光学窓３，４
を備えたとしても、従来より小型な風防体２を備えるこ
とができ、また、仕切り部１３とそれぞれの光学系１
６，１７との視野の干渉を抑えることができる。さら
に、視野２４，２５と仕切り部１３とが干渉する心配が
なくなるため、光学系１６と光学系１７間の距離を各光
学系の鏡筒が互いに接する位置まで短くする（例えば図
１５（Ａ）の距離ｄを零にする）ことで撮像部１を特に
小さくでき、またそれに応じて風防体３６も小さくでき
るので撮像装置をより小型化できる。

【００１５】再び光学系１６の画像を得るためには、光
学系１６の画像から光学系１７の画像を得る手順の逆の
手順を実施する。例えば、風防体２を図４（Ｂ）に向か
って左回りに回転させて図４（Ａ）の状態に戻し、画像
切換え装置を切換えて光検知素子１４で得られる画像を
画像出力装置に出力し、光検知素子１５で得られる画像
を図示しない画像切換え装置によって無視する。なお、
各歯車は図３に示した矢印とは逆に回る。

【００１６】このように風防体２を回転させることで光
学系１６と光学系１７の視野を光学系の切替えに応じて
それぞれ確保できる。

【００１７】また、図示しない制御部において、各光検
知素子１４，１５で得られる画像のブレを打ち消すよう
に撮像部１、支持部７を図示しない駆動モータで回転さ
せるように駆動制御することで、撮像部１の視軸を安定
させ、安定した画像を取得できる。この時、風防体２
を、撮像部１の駆動制御に同調して光学系１６もしくは
光学系１７の視野を確保するように回転させることによ
り、撮像部１が視軸を安定させるために動揺しても各光
学系の視野を確保できる。

【００１８】また、この撮像装置では、２枚の光学窓
３，４が各光学系１６，１７に一対一で対応しており、
各光学窓を視野の確保に必要最小限の大きさにできるの
で、視野２４，２５を一つの大きな光学窓内に包含する
図１５（ｃ）のような光学窓３８に比べて加工しやす
く、必要な光１１の透過率を得やすくなる。さらにま
た、２枚の光学窓３，４を備えるため、図５（Ａ），
（Ｂ）のように１枚の光学窓２６を動かす角度（数十
度）よりも小さな角度（仕切り部１３で干渉する角度１
０度前後）回転させれば良いので光学系１６もしくは１
７を介して得られる画像の切換時間がより早くなり、画
像を切換える間のブランキング期間を短くし、使用者の
心理的負担が減少する。

【００１９】なお、以上までに二つ以上の光学系とそれ
に一対一で対応する光検知素子を有する撮像装置につい
て示したが、光検知素子については、プリズムや鏡で光
１１を曲げたり、遮蔽板で光１１を遮るなどして、各光
学系に入射した光１１を一つの光検知素子に導くように
構成することにより、光検知素子を１つにすることも可
能である。

【００２０】実施の形態２ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図６に示すように、風
防体２に設けられた歯車に噛み合うラック２７とアクチ
ュエータであるリニアモータ２８よりなる。前記リニア
モータ２８におけるラック２７に接続される側と反対の
側は支持部７に取り付けられている。

【００２１】リニアモータ２８に電圧を印加すると図６
のようにリニアモータ２８はラック２７を移動させ、移
動したラック２７は風防体２を回転させることができ
る。

【００２２】実施の形態３ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図７に示すように、風
防体２に設けられた歯車に噛み合うラック２７、ボール
ネジ２９及びアクチュエータであるモータ３０よりな
る。モータ３０は一端がボールネジ２９に接続され、他
端が支持部７に取り付けられている。

【００２３】モータ３０に電圧を印加すると、図７のよ
うにモータ３０はボールネジ２９を回転させる。前記ボ
ールネジ２９のモータ３０の反対側端部にはラック２７
が接続されており、ボールネジ２９におけるモータ３０
の反対の側は回転を拘束される。このため、ボールネジ
部が伸縮し、ラック２７を移動させ、移動したラック２
７は風防体２を回転させることができる。

【００２４】実施の形態４ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図８に示すように、風
防体２に設けられた歯車に噛み合うラック２７とアクチ
ュエータである圧電素子３１よりなる。圧電素子３１に
おけるラック２７に接続される側と反対の側は支持部７
に取り付けられている。

【００２５】圧電素子３１に電圧を印加すると、図８の
ように圧電素子３１は伸縮し、ラック２７を移動させ、
移動したラック２７は風防体２を回転させることができ
る。

【００２６】実施の形態５ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図９に示すように、風
防体２の一部に設けられた突起部３２、支持部７に取り
付けられたアクチュエータであるリニアモータ２８及び
リニアモータ２８と突起部３２を接続するピンジョイン
ト３３よりなる。

【００２７】リニアモータ２８に電圧を印加すると図９
のようにリニアモータ２８はピンジョイント３３を介し
て突起部３２を押すあるいは引張ることにより風防体２
を回転させることができる。

【００２８】実施の形態６ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図１０に示すように、
風防体２の一部に設けられた突起部３２、支持部７に取
り付けられたアクチュエータであるモータ３０及びモー
タ３０に接続されているボールネジ２９よりなる。ま
た、ボールネジ２９はピンジョイント３３を介して突起
部３２と接続されている。

【００２９】モータ３０に電圧を印加すると図１０のよ
うにモータ３０はボールネジ２９を回転させる。ボール
ネジ２９の端部にはピンジョイント３３を介して風防体
２の突起部３２が接続されており、ボールネジ２９のモ
ータ３０の反対側は回転を拘束されるため、ボールネジ
２９が伸縮することになり、突起部３２を押すあるいは
引張ることにより風防体２を回転させることができる。

【００３０】実施の形態７ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図１１に示すように、
風防体２の一部に設けられた突起部３２、支持部７に取
り付けられたアクチュエータである圧電素子３１よりな
る。また圧電素子３１はピンジョイント３３を介して突
起部３２に接続されている。

【００３１】圧電素子３１に電圧を印加すると、図１１
のように圧電素子３１はピンジョイント３３を介して突
起部３２を押すあるいは引張ることにより風防体２を回
転させることができる。

【００３２】実施の形態８ この実施の形態では、駆動部１０の構成以外は実施の形
態１と同様である。駆動部１０は図１２に示すように、
風防体２に設けられた被動車であるベルト車、支持部７
に取り付けられベルト車の設けられたモータ部３５、風
防体２に設けられたベルト車とモータ部３５に設けられ
たベルト車にかかるベルト３４よりなる。

【００３３】モータ部３５に電圧を印加すると図１２の
ようにモータ部３５が回転し、ベルト３４が駆動する。
駆動するベルト３４は風防体２を回転させることができ
る。

【００３４】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり構成され
ているため、複数の異なる光学系、例えば可視光線と赤
外線のような異なる光の波長帯の画像、あるいは狭視野
と広視野というような異なる視野の画像を得る複数の光
学系を一つの撮像装置内に有することができ、小型で、
かつそれぞれの光学系の要求する大きな視野と光の透過
率を確保する光学窓を使用できるため良好な光学性能を
持つ撮像装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における撮像装置の
構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における撮像装置の
撮像部の構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の駆動部を示した図
である。

【図４】 この発明の実施の形態１の動作を示した図で
ある。

【図５】 この発明の実施の形態１の類似機構の光学系
の配置図である。

【図６】 この発明の実施の形態２の駆動部を示した図
である。

【図７】 この発明の実施の形態３の駆動部を示した図
である。

【図８】 この発明の実施の形態４の駆動部を示した図
である。

【図９】 この発明の実施の形態５の駆動部を示した図
である。

【図１０】 この発明の実施の形態６の駆動部を示した
図である。

【図１１】 この発明の実施の形態７の駆動部を示した
図である。

【図１２】 この発明の実施の形態８の駆動部を示した
図である。

【図１３】 従来の撮像装置の構成図である。

【図１４】 従来の撮像装置における撮像部の構成図で
ある。

【図１５】 従来の撮像装置の光学系の配置図である。

【符号の説明】

１ 撮像部、２ 風防体、３ 光学窓、４ 光学窓、５
軸、６ 軸受、７支持部、８ 軸受、９ 支持部、１
０ 軸受、１１ 光、１２ 駆動部、１３仕切り部、１
４ 光検知素子、１５ 光検知素子、１６ 光学系、１
７ 光学系、１８ 冷却器、１９ 筐体、２０ 支持
部、２１ 支持部、２２ 歯車列、２３ モータ部、２
４ 視野、２５ 視野、２６ 光学窓、２７ ラック、
２８リニアモータ、２９ ボールネジ、３０ モータ、
３１ 圧電素子、３２ 突起部、３３ ピンジョイン
ト、３４ ベルト、３５ モータ部、３６ 光学窓、３
７ 軸受。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を透過する複数の光学窓と、上記
   光学窓からの光を導いて上記光検知素子に結像し、波長
   帯もしくは視野の異なる複数の光学系と、上記それぞれ
   の光学系からの光を検知する光検知素子と、上記複数の
   光学系と上記光検知素子が保持され、回転可能に支持さ
   れた撮像部と、上記各々の光学窓が仕切り部を間に挟ん
   で互いに離間して保持され、上記撮像部の回転軸と略同
   軸に回転可能に支持された風防体と、上記風防体を回転
   させる駆動部と、上記駆動部を駆動制御する制御部とを
   具備し、上記制御部は、上記複数の光学系の少なくとも
   一つを選択し、この選択された光学系が所望の視野を得
   られるように上記光学窓を移動させる機能を備えたこと
   を特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 上記駆動部は、上記風防体を回転駆動さ
   せる歯車と、上記歯車を回転させるアクチュエータとを
   具備したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 上記駆動部は、上記風防体の回転軸から
   突設した突起部と、上記突起部を押すあるいは引張るこ
   とによって上記風防体を回転させるアクチュエータとを
   具備したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 上記駆動部は、上記風防体に設けられた
   被動車と、上記被動車を回転駆動させるベルトと、上記
   ベルトを駆動させるモータとを具備したことを特徴とす
   る撮像装置。