JP2003259168A - パン・チルトカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像ユニットのパン・チルト駆動によりフレ
キシブル基板が断線しにくい高信頼性のパン・チルトカ
メラを提供する。 【解決手段】 パン・チルトカメラは、ＣＣＤセンサ４
を有し且つパン方向１６及びチルト方向１４に回転可能
な撮像ユニット２と、回路基板１０と、撮像ユニット２
のＣＣＤセンサ４と回路基板１０とを電気的に接続する
ための配線を有するフレキシブル基板１２とを備える。
フレキシブル基板１２は、撮像ユニット２のパン方向１
６に関する回転時に撓んだ状態で移動するパン用撓み部
分１２Ｐと、撮像ユニット２のチルト方向１４に関する
回転時に撓んだ状態で移動するチルト用撓み部分１２Ｔ
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にパン・チル
トカメラに関する。本発明は特に、圧電素子を用いたア
クチュエータによりパン及びチルト駆動を行うパン・チ
ルトカメラに関する。

【０００２】

【発明の背景】一般に、パン・チルトカメラは、パン及
びチルト方向に回転可能な撮像ユニットを有し、この撮
像ユニットには、該ユニットのパン・チルト駆動を行う
ためのアクチュエータや、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像
素子等が搭載されている。撮像素子から信号を外部回路
に送るためには、撮像素子と外部回路との間を電気的に
接続する必要があるが、撮像ユニットはパン及びチルト
駆動するので、フレキシブルな信号線を用いる必要があ
る。しかしながら、リードワイヤやフラットケーブルを
使用すると、撮像ユニットにコネクタ部が必要となりそ
の分ユニットが大型化する。

【０００３】そこで、配線を有するフレキシブル基板に
撮像素子を直接接続し、このフレキシブル基板を撮像ユ
ニット外に引き出して外部回路と接続することで、コネ
クタ部を不要とし、したがって撮像ユニットを小型化す
る方法が考えられる。

【０００４】しかしながら、フレキシブル基板は、撮像
ユニットの回転時に曲げによる力が加わり、配線が破断
する場合がある。

【０００５】そこで、本発明は、撮像ユニットのパン・
チルト駆動によりフレキシブル基板が断線しにくい高信
頼性のパン・チルトカメラを提供することを目的とす
る。

【０００６】本発明はまた、撮像ユニットを駆動するア
クチュエータとしてダイレクトドライブを採用すること
で、小型化されたパン・チルトカメラを提供することを
目的とする。

【０００７】

【発明の概要】上記目的を達成するために、本発明に係
るパン・チルトカメラは、撮像素子を有し且つパン方向
及びチルト方向に回転可能な撮像ユニットと、回路部
と、撮像ユニットの撮像素子と回路部とを電気的に接続
するための配線を有するフレキシブル基板とを備えたパ
ン・チルトカメラにおいて、フレキシブル基板は、撮像
ユニットのパン方向に関する回転時に撓んだ状態で移動
するパン用撓み部分と、撮像ユニットのチルト方向に関
する回転時に撓んだ状態で移動するチルト用撓み部分と
を有することを特徴とするものである。

【０００８】かかるパン・チルトカメラでは、チルト用
及びパン用撓み部分が撮像ユニットの回転に伴う曲げ力
を緩和することで、フレキシブル基板の断線を防止でき
る。

【０００９】フレキシブル基板の少なくともパン用及び
チルト用撓み部分は、可撓性を有するベース層及びカバ
ー層の間に配線を設けてなる片面構造を有してもよい。
この構成によれば、パン用及びチルト用撓み部分の配線
部分に加わる引張り力を減らし、したがってフレキシブ
ル基板の断線を効果的に防止できる。

【００１０】フレキシブル基板の少なくともパン用及び
チルト用撓み部分における配線部分は、中立面又は中立
面に対し凹側に配置されるようにしてもよい。この構成
では、配線部分には引張力が作用しないため、フレキシ
ブル基板の断線をさらに効果的に防止できる。

【００１１】撮像ユニットのパン及びチルト方向に関す
る回転駆動は、それぞれ圧電アクチュエータにより行わ
れ、各圧電アクチュエータは、撮像ユニットに設けたパ
ン又はチルト方向に関して回転可能なロータ部に接触す
る接触部を有し、撮像ユニットのパン又はチルト方向に
関する回転駆動は、前記接触部が楕円運動を行うように
圧電アクチュエータを駆動させ、これによりロータ部を
回転させることにより行われるようにしてもよい。

【００１２】かかるパン・チルトカメラは、圧電アクチ
ュエータの接触部が被駆動体であるロータ部を直接駆動
する構成を有し、したがってパン・チルトカメラの小型
化が実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係る実施の形態を説明する。

【００１４】図１は、本発明に係るパン・チルトカメラ
において、撮像ユニットと回路基板（広義には回路部）
との接続関係の一実施形態を示す図である。撮像ユニッ
ト２は、撮像素子であるＣＣＤセンサ４と、ＣＣＤセン
サ４に被写体の画像を結像するためのレンズ機構６とを
備える。回路基板１０には、画像処理用ＩＣ（図示せ
ず）や、撮像ユニット２のパン・チルト駆動を行うため
の駆動ＩＣ（図示せず）等が搭載されている。回路基板
１０とＣＣＤセンサ４は、配線を有するフレキシブル基
板１２を介して電気的に接続されており、これによりＣ
ＣＤセンサ４により撮像された画像データが画像処理用
ＩＣに送信されるようにしてある。画像処理用ＩＣは、
撮像ユニット２で撮像された画像データ（一般にアナロ
グ信号の形で得られる。）を、デジタルデータに変換
し、その後必要に応じて種々の処理を施すためのもので
ある。レンズ機構６は、所定の方向に平行な光軸を有す
る複数のレンズからなる、撮影倍率が可変のズームレン
ズ機構であって、レンズ機構６の撮影倍率を変化させる
ためのズームアクチュエータ（図示せず）及びズーム位
置を検出するためのセンサ（図示せず）が併設されてい
る。回路基板１０上には、このズームアクチュエータを
制御するための駆動ＩＣ（図示せず）も搭載されてい
る。

【００１５】撮像ユニット２は、後述する圧電アクチュ
エータによりチルト方向１４及びパン方向１６に関して
それぞれ所定の角度だけ回転駆動できるようになってい
る。以下、説明の都合上、チルト方向１４に関する回転
をＸ軸周りの回転、パン方向１６に関する回転をＺ軸周
りの回転とする。Ｙ軸は、撮像ユニット２が待機位置
で、レンズ機構６の光軸と一致する。フレキシブル基板
１２は、図に示すように、Ｘ軸に垂直なＹＺ平面に関し
て曲率を持つように撓んだチルト用撓み部分１２Ｔと、
Ｚ軸に垂直なＸＹ平面に関して曲率を持つように撓んだ
パン用撓み部分１２Ｐとを有する。フレキシブル基板１
２の他の部分については後述する。

【００１６】撮像ユニット２がチルト方向１４又はパン
方向１６に関して回転駆動する際、フレキシブル基板１
２はチルト方向１４又はパン方向１６に移動しようとす
る。このとき、フレキシブル基板１２に撓み部分がない
と、フレキシブル基板１２が曲げ力を受け、フレキシブ
ル基板１２の配線が破断する場合がある。これに対し、
本発明では、フレキシブル基板１２にチルト用及びパン
用撓み部分１２Ｔ，１２Ｐを設けることにより、撮像ユ
ニット２の回転に伴う曲げ力を緩和することができ、し
たがってフレキシブル基板１２の断線を防止できる。

【００１７】図２、３、４はそれぞれ、図１に示す撮像
ユニットと回路基板との接続を実現するための本発明に
係るパン・チルトカメラの一実施形態を示す概略的な正
面図、側面図、及び底面図である（これらの図では、部
材が一部透視して示されている。）

【００１８】本実施形態に係るパン・チルトカメラは、
回路基板１０（図１）を除く撮像ユニット２、フレキシ
ブル基板１２等の各種部材は、カメラ前部及び側部外観
を形成する透明又は半透明の球状ハウジング３２及びカ
メラ後部外観を形成するハウジング３３内に収容されて
いる。回路基板１０は、ハウジング３３に設けたスリッ
ト３３ｂから外側に延伸したフレキシブル基板１２部分
と接続される。パン・チルトカメラは、ハウジング３３
に固定されＺ方向に伸びるシャフト３４Ｚ周りにパン駆
動するフレーム３６と、フレーム３６に固定されＸ方向
に伸びるシャフト３４Ｘ周りにチルト駆動するフレーム
４０とを有する。フレーム４０には撮像ユニット２が固
定されている。撮像ユニット２の図２左側には円弧状の
ロータ４２Ｔが、撮像ユニット２とともにシャフト３４
Ｘ周りに回転できるように配置されている。ロータ４２
Ｔの回転は、図示しないストッパにより所定の範囲内に
規制されている。本実施形態では、フレーム３６が固定
ハウジング３３に相対的にシャフト３４Ｚ周りにパン回
転し、撮像ユニット２を保持するフレーム４０がフレー
ム３６に相対的にシャフト３４Ｘ周りに回転すること
で、撮像ユニット２のパン・チルト駆動が行われる。

【００１９】図３の部分拡大図である図５を特に参照し
て、ロータ４２Ｔに設けた円筒部の内面に対向して、ロ
ータ４２Ｔを回転駆動するためのトラス型アクチュエー
タ４４Ｔが設けてある。具体的に、アクチュエータ４４
Ｔは、変位素子である２つの圧電素子４６ａ、４６ｂを
略直角に交差させて配置し、それらの交差側端部にチッ
プ部４８を接着剤により接合している。チップ部４８
は、ばね４９などの加圧部材により、ロータ４２Ｔの円
筒内面に押圧されている。一方、圧電素子４６ａ、４６
ｂの他端部は、ベース部５０に接着剤により接合してい
る。チップ部４８の材料としては、安定して高い摩擦係
数が得られ、かつ耐摩耗性に優れたタングステン等が好
ましい。ベース部５０の材料としては、製造が容易で、
かつ強度に優れたステンレス鋼等が好ましい。また、接
着剤としては、接着力及び強度に優れたエポキシ系樹脂
等が好ましい。

【００２０】圧電素子４６ａと圧電素子４６ｂは実質的
に同一であり、以下、圧電素子４６ａについて説明す
る。圧電素子４６ａは、図６に示すように、ＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）など圧電効果を有するセラミック
ス材料を薄く伸ばしてなる板５２と、電極５４、５６と
を交互に積層して形成された積層型圧電素子である。セ
ラミックス板５２と電極５４、５６は接着剤などで接合
されている。１つおきに配置された電極群５４、５６
は、それぞれ配線５８、６０を介して回路基板１０（図
１）に実装した駆動回路６２に接続されており、その結
果、駆動回路６２により所定の電圧が電極５４、５６に
印加されると、電極５４、５６に挟まれたセラミックス
板５２の分極の方向が、積層方向に沿って上向き下向き
を交互に繰り返すようになっている。配線５８、６０と
フレキシブル基板１２（図１）との関係は後述する。な
お、圧電素子４６ａの長手方向に関する両端部に設けた
部材６４、６６は、保護層であり、一方はチップ部４
８、他方はベース部５０と接続するためのものである。

【００２１】駆動回路６２により直流の駆動電圧を各電
極５４と５６の間に印加すると、全てのセラミック板１
６が同方向に伸び又は縮み、圧電素子４６ａ全体として
伸縮する。電界が小さく、かつ変位の履歴が無視できる
領域では、各電極５４と５６の間に発生する電界と圧電
素子４６ａの変位は、ほぼ直線的な関係と見なすことが
できる。この様子を図７に示す。図中、横軸は電界強度
を、縦軸は歪み率を表す。

【００２２】駆動回路６２により交流の駆動電圧（交流
信号）を各電極５４と５６の間に印加すると、その電界
に応じて各セラミック板５２は同方向に伸縮を繰り返
し、圧電素子４６ａ全体として伸縮を繰り返す。圧電素
子４６ａには、その構造や電気的特性により決定される
固有の共振周波数が存在する。交流の駆動電圧の周波数
が圧電素子４６ａの共振周波数と一致すると、インピー
ダンスが低下し、圧電素子４６ａの変位が増大する。圧
電素子４６ａは、その外形寸法に対して変位が小さいた
め、低い電圧で駆動するためには、この共振現象を利用
することが望ましい。

【００２３】本実施形態では、駆動回路６２は、圧電素
子４６ａ、４６ｂのいずれか一方を選択して駆動電圧を
印加できるように構成されており、圧電素子４６ａと圧
電素子４６ｂのいずれか一方、例えば圧電素子４６ａの
みを駆動し、その振動をベース部１８を介して圧電素子
４６ｂに伝達し、圧電素子４６ｂを所定の位相差を持っ
て共振させることができる。その結果、圧電素子４６ａ
と圧電素子４６ｂの交点に設けられたチップ部４８は、
楕円振動の式（リサージュの式）に従った楕円（円を含
む）軌跡を描くように駆動される（位相差が９０度のと
き軌跡は円形となる。）。

【００２４】チップ部４８は、ロータ４２Ｔの円筒内面
に押圧されているので、チップ部４８の楕円運動（円運
動を含む）をロータ４２Ｔの回転運動に変換することが
できる。ロータ４２Ｔの円筒内面には、チップ部４８と
の摩擦による摩耗を防止するため、アルマイト処理、タ
フトライド処理などを施すことが好ましい。このように
一方の圧電素子のみに電圧を印加して振動させ、この振
動を他方の圧電素子に伝達させることにより被駆動体を
駆動する方法は、本出願人による例えば特開２００１−
５４２９１号に詳述されている。

【００２５】圧電アクチュエータ４４Ｔは、モータと異
なりダイレクトドライブであり、したがって、パン・チ
ルトカメラの小型化が実現できるとともに、高精度且つ
高応答の駆動が行える。

【００２６】また、圧電アクチュエータ４４Ｔとして、
チップ部４８の楕円運動の振幅が例えば１μｍ程度の高
分解能のものを作製できることが本発明者らにより確認
されている。したがって、ロータ４２Ｔの回転駆動を極
めて小さい送りピッチで行うことができる。

【００２７】図２〜４に戻ってパン・チルトカメラの構
成をさらに説明する。図３を参照して、シャフト３４Ｘ
の上方には、外周近傍においてＮ極とＳ極が周方向に順
次着磁された円筒状の磁気スケール７０Ｔが、撮像ユニ
ット２及びロータ４２Ｔとともにシャフト３４Ｘ周りに
回転できるように配置されている。磁気スケール７０Ｔ
の外周面に対向してＭＲ（Magneto-Resistance）センサ
７２Ｔが配置されており、ＭＲセンサ７２Ｔからの検出
値に基づいて、磁気スケール７０Ｔしたがって撮像ユニ
ット２のチルト方向に関する回転角を検出するようにし
てある。

【００２８】図２、３を参照して、シャフト３４Ｚ周り
に回転するフレーム３６は、主に、ロータ４２Ｔの図２
左側に配置され圧電アクチュエータ４４Ｔを保持するた
めの側壁部分３６ａと、後述するパン用磁気スケールを
固定するための底壁部分３６ｂと、撮像ユニット２の図
２右側に配置されシャフト３４Ｘを回転可能に支持する
支持部分３６ｃと、撮像ユニット２の後方に配置された
後壁部分３６ｄとを有する。

【００２９】撮像ユニット２の下方には、フレーム３６
のパン駆動を行うための機構が設けてある。図４を特に
参照して、この機構は、フレーム３６の底壁部分３６ｂ
とともにシャフト３４Ｚ周りの回転する円弧状のロータ
４２Ｐを有し、ロータ４２Ｐに設けた円筒部の内面に対
向してトラス型圧電アクチュエータ４４Ｐが設けてあ
る。このアクチュエータ４４Ｐは、上述のアクチュエー
タ４４Ｔと同様の構成を有しており、その説明を省略す
る。ロータ４２Ｐの回転は、図示しないストッパにより
所定の範囲内に規制されている。ロータ４２Ｐの外周面
上に、外周近傍においてＮ極とＳ極が周方向に順次着磁
された円筒状の磁気スケール７０Ｐが配置されている。
磁気スケール７０Ｐは、フレーム３６の底壁部分３６ｂ
に固定されている。磁気スケール７０Ｐの外周面に対向
するようにＭＲセンサ７２Ｐが配置されており、駆動回
路６２は、ＭＲセンサ７２Ｐからの検出値に基づいて、
磁気スケール７０Ｐしたがって（フレーム３６及び）撮
像ユニット２のパン方向に関する回転角を検出するよう
にしてある。チルト方向及びパン方向の回転角を検出す
るための位置センサとして、ＭＲセンサ７２Ｔ、７２Ｐ
の代わりに、例えば、エンコーダ、ポテンショメータ、
ホール素子などを用いた磁気センサ、あるいはＰＳＤ
（Position Sensitive Detector）を用いた光センサを
利用してもよい。

【００３０】なお、図３、４を参照して、チルト駆動に
関し、磁気スケール７０Ｔの着磁部分は、ロータ４２Ｔ
の円筒部の周方向に延長した領域に配置されているのに
対し、パン駆動に関し、磁気スケール７０Ｐの着磁部分
は、ロータ４２Ｐの半径方向外側に配置されている。こ
れは、パン・チルト駆動時において他の部材との干渉を
避けたり、空きスペースを利用するなどの設計上の理由
による。

【００３１】図８は、本実施形態に係るパン・チルトカ
メラに用いられる、撮像ユニットと回路基板を接続する
ためのフレキシブル基板の一例を示す展開図である。図
１、３及び図４も参照して、フレキシブル基板１２は、
撮像ユニット２から回路基板１０に向けて、カメラに実
装する際にＣＣＤセンサ４と接続するために撮像ユニッ
ト２の後面に貼り付ける裏側部分１２ａと、点線に沿っ
て裏側部分１２ａに折り返される折返し部分１２ｂと、
ＹＺ平面に関し曲率を有する（稜線がＸ軸に平行とな
る）ように撓むチルト用撓み部分１２Ｔと、シャフト３
４Ｚ周りに回転するフレーム３６の後壁部分３６ｄに貼
り付けられるＵ字部分１２ｃと、ＸＹ平面に関し曲率を
有する（稜線がＹ軸に平行となる）ように撓むパン用撓
み部分１２Ｐと、ハウジング３３に部分的に貼り付けら
れるＬ字部分１２ｄとからなり、ＣＣＤセンサ４を回路
基板１０上に搭載された画像処理用ＩＣ７８に電気的に
接続する。図に示すように、チルト用撓み部分１２Ｔと
パン用撓み部分１２Ｐは長手方向のなす角が９０°に設
定されている。図３に示すように、Ｕ字部分１２ｃは、
少なくともチルト用撓み部分１２Ｔの近傍とパン用撓み
部分１２Ｐの近傍で後壁部分３６ｄに固定されている。
後で詳しく述べるが、パン用撓み部分１２Ｐは、撮像ユ
ニット２のパン駆動時に、ガイドによりその移動領域が
規制される。

【００３２】折返し部分１２ｂにはランド８０ａが形成
されている。このランド８０ａには、配線を有するフレ
キシブル基板（図示せず）を介して、レンズ機構６（図
１）の撮影倍率を変化させるためのズーム用アクチュエ
ータ８２及びズーム位置を検出するためのセンサ（例え
ばＭＲセンサ８４）が接続されている。ズーム用アクチ
ュエータ８２及びＭＲセンサ８４は、フレキシブル基板
１２を介して、回路基板１０上のズーム駆動ＩＣ８６に
電気的に接続されている。折返し部分１２ｂは撮像ユニ
ット２とともにパン・チルト方向に移動するため、撮像
ユニット２内のレンズ機構６、ズーム用アクチュエータ
８２及びＭＲセンサ８４を部分１２ｂに接続すること
で、撮像ユニット２のパン・チルト駆動時に、ランド８
０ａに接続されたフレキシブル基板が曲げ力を受けるの
を防止できる。なお、折返し部分１２ｂには、必要に応
じてＣＣＤセンサ４の信号処理用回路（例えば、ＣＣＤ
センサ４から出力した電気信号を増幅するためのアン
プ）を配置してもよい。

【００３３】Ｕ字部分１２ｃにはランド８０ｂが形成さ
れている。このランド８０ｂには、配線を有するフレキ
シブル基板（図示せず）を介して、チルト用アクチュエ
ータ４４Ｔ及びＭＲセンサ７２Ｔが接続されている。チ
ルト用アクチュエータ４４Ｔ及びＭＲセンサ７２Ｔは、
フレキシブル基板１２を介して、駆動回路６２を構成す
るチルト駆動ＩＣ（圧電素子の駆動周波数生成部）７３
Ｔに電気的に接続されている。フレーム３６に貼り付け
られたＵ字部分１２ｃは撮像ユニット２とともにパン方
向に移動するが、チルト用撓み部分１２Ｔによりチルト
方向の移動が妨げられるため、チルト用アクチュエータ
４４Ｔ及びＭＲセンサ７２ＴをＵ字部分１２ｃに接続す
ることで、撮像ユニット２のチルト駆動時に、ランド８
０ｂに接続されたフレキシブル基板が曲げ力を受けるの
を防止できる。

【００３４】回路基板１０上にはランド８０ｃが形成さ
れている。このランド８０ｃには、配線を有するフレキ
シブル基板（図示せず）を介して、パン用アクチュエー
タ４４Ｐ及びＭＲセンサ７２Ｐが接続されている。パン
用アクチュエータ４４Ｐ及びＭＲセンサ７２Ｐは、駆動
回路６２を構成するパン駆動ＩＣ（圧電素子の駆動周波
数生成部）７３Ｐに電気的に接続されている。回路基板
１０は撮像ユニット２のパン駆動時に移動しないため、
パン用アクチュエータ４４Ｐ及びＭＲセンサ７２Ｐを回
路基板１０に接続することで、撮像ユニット２のパン駆
動時に、ランド８０ｃに接続されたフレキシブル基板が
曲げ力を受けるのを防止できる。

【００３５】以上の構成を有するパン・チルトカメラに
おいて、駆動回路６２は、目標座標が設定されると、ア
クチュエータ４４Ｐ、４４Ｔを駆動して撮像ユニット２
をパン及び／又はチルト方向に所定量回転させる。

【００３６】図９は、撮像ユニット２のチルト駆動時に
おける、フレキシブル基板１２のチルト用撓み部分１２
Ｔの移動の様子を示す図である。図３及び図８も参照し
て、チルト用撓み部分１２Ｔは、撮像ユニット２の後面
に固定された折返し部分１２ｂとフレーム後壁部分３６
ｄに固定されたＵ字部分１２ｃとの間に配置されてお
り、撮像ユニット２が光軸がＹ軸に一致する待機位置で
の撓み部分を１２Ｔ（Ｈ）、シャフト３４Ｘ周りに図９
時計回り方向に最も回転した場合の撓み部分を１２Ｔ
（Ｄ）、シャフト３４Ｘ周りに図９反時計回り方向に最
も回転した場合の撓み部分を１２Ｔ（Ｕ）で表す。な
お、図において、符号８７は折返し部分１２ｂを撮像ユ
ニット２後面に貼り付けるための粘着テープを表す。チ
ルト用撓み部分１２Ｔは、チルト駆動時に撓んだ状態で
移動することで、フレキシブル基板１２が受ける曲げ力
を低減させ、これによりフレキシブル基板１２の断線を
防止する。また、チルト用撓み部分１２Ｔの稜線は、回
転軸３４Ｘと同一方向であるが、これは、チルト駆動時
に撓み部分１２Ｔにねじり力が作用しない効果を有す
る。

【００３７】図１０は、撮像ユニット２のパン駆動時に
おける、フレキシブル基板１２のパン用撓み部分１２Ｐ
の移動の様子を示す図である。図３、４、８も参照し
て、パン用撓み部分１２Ｐは、フレーム後壁部分３６ｄ
に固定されたＵ字部分１２ｃとハウジング３３に固定さ
れたＬ字部分１２ｄとの間に配置されており、撮像ユニ
ット２が光軸がＹ軸に一致する待機位置での撓み部分を
１２Ｐ（Ｈ）、シャフト３４Ｚ周りに図１０時計回り方
向に最も回転した場合の撓み部分を１２Ｐ（Ｌ）、シャ
フト３４Ｚ周りに反時計回り方向に最も回転した場合の
撓み部分を１２Ｐ（Ｒ）で表す。図に示すように、Ｕ字
部分１２ｃを固定する後壁部分３６ｄは、シャフト３４
Ｚを回転中心とする円筒状に形成されているとともに、
ハウジング３３は、待機位置でのＵ字部分１２ｃに対向
し且つ実質的にシャフト３４Ｚを中心とした円筒状の固
定ガイド３３ａを備えている。その結果、後壁部分３６
ｄとガイド３３ａとの間の環状領域は、パン用撓み部分
１２Ｐの移動領域を形成し、パン用撓み部分１２Ｐは、
パン駆動時に曲率が略一定で移動するようになってい
る。なお、図において、符号８８はＵ字部分１２ｃを後
壁部分３６ｄに貼り付けるための粘着テープを表す。パ
ン用撓み部分１２Ｐは、パン駆動時に撓んだ状態で移動
することで、フレキシブル基板１２が受ける曲げ力を低
減させ、これによりフレキシブル基板１２の断線を防止
する。また、パン用撓み部分１２Ｐの稜線は、回転軸３
４Ｚと同一方向であるが、これは、パン駆動時に撓み部
分１２Ｐにねじり力が作用しない効果を有する。

【００３８】上述したように、パン用撓み部分１２Ｐ
は、図１０に示すようにパン駆動時に曲率が略一定で移
動するが、チルト用撓み部分１２Ｔは、図９に示すよう
にチルト駆動時に曲率が変化しながら移動する。これ
は、本実施形態に係るパン・チルトカメラでは、パン回
転機構の上にチルト回転機構が搭載されており、パン用
撓み部分１２Ｐの曲率を略一定に保ちながらパン駆動す
る構成は設計上比較的容易なのに対し、チルト用撓み部
分１２Ｔの曲率を略一定に保ちながらチルト駆動する構
成は、小型に設計するには比較的困難であることによ
る。曲率が変化するとチルト用撓み部分１２Ｔに折り曲
げ力が加わるため、曲率の変化が大きいとチルト用撓み
部分１２Ｔの配線部分が破断することもある。したがっ
て、チルト用撓み部分１２Ｔの曲率の変化はできる限り
小さくなるように設計するのが好ましい。

【００３９】図１１は、フレキシブル基板１２の好適な
実施形態を示す断面図である。パン／チルト用撓み部分
１２Ｐ、１２Ｔは、例えばポリイミドなどの可撓性材料
からなるベース層９０と、ベース層９０の片面に形成さ
れた銅などの金属からなる配線９２Ｕと、配線９２Ｕ上
に形成された例えばポリイミドなどの可撓性材料からな
るカバー層９４Ｕとを有する片面構造を有する。一方、
フレキシブル基板１２のパン／チルト用撓み部分１２
Ｐ、１２Ｔ以外の非撓み部分（例えば折り曲げ部１２
ｂ）は、ベース層９０の他面側にも配線９２Ｄ、カバー
層９４Ｄを順次積層した両面構造を有する。なお、図の
符号９６は、配線９２Ｕ，９２Ｄを接続するスルーホー
ルを表す。このように、撓み部分１２Ｐ、１２Ｔでは基
板の厚みをできるだけ薄くすることで、撓ませた場合に
配線９２Ｕに必要以上の引張り力が働かないようにし
て、配線９２Ｕの破断を防止する（両面構造の場合、片
面構造に比べて、一方の配線は曲率中心からの距離が長
く、したがって加わる引張り力が大きくなる。）。さら
に、撓み部分１２Ｐ、１２Ｔを撓ませた場合に中立面を
境にして凸側には引張り力、凹側には圧縮力が作用する
ため、配線９２Ｕが中立面又は凹側に配置されるよう設
計し、配線９２Ｕに引張力が働かないようにするのが好
ましい。

【００４０】ところで、本実施形態に係るパン・チルト
カメラにおいて、撮像ユニット２は、被駆動体であるロ
ータ４２Ｐ，４２Ｔとパン・チルト駆動用アクチュエー
タ４４Ｐ，４４Ｔのチップ部４８（図５）との接触力の
みによりその位置が保持されている。このため、フレキ
シブル基板１２の撓み部分１２Ｐ、１２Ｔの屈曲により
生じるパン及び／又はチルト方向の負荷により、撮像ユ
ニット２が所定の位置からずれる場合がある。図１２
は、上記問題を解決するためのフレキシブル基板の一例
を示す展開図である。

【００４１】このフレキシブル基板１２’において、チ
ルト用撓み部分１２Ｔ_１、Ｕ字部分１２ｃ_１、パン用撓
み部分１２Ｐ_１、及びＬ字部分１２ｄ_１からなる部分
と、チルト用撓み部分１２Ｔ_２、Ｕ字部分１２ｃ_２、パ
ン用撓み部分１２Ｐ_２、及びＬ字部分１２ｄ_２からなる
部分とが、折返し部分１２ｂ’から対角上に伸びてい
る。Ｌ字部分１２ｄ_１は回路基板１０’に接続されてい
る。Ｌ字部分１２ｄ_２は、その先端に形成した端子部８
０ｄを回路基板１０’に形成したランド８０ｅに接続す
ることにより、回路基板１０’に接続される。フレキシ
ブル基板１２’の配線は、折返し部分１２ｂ’で２手に
分かれて回路基板１０’に接続されるため、折返し部分
１２ｂ’から回路基板１０’に至るまでの分岐した２つ
の部分の幅は、図８のフレキシブル基板１２より小さく
設定してもよい。Ｕ字部分１２ｃ_１、１２ｃ_２にはそれ
ぞれチルト用アクチュエータ及びＭＲセンサ用のランド
８０ｂ _１、８０ｂ_２が形成されているが、ランドは一方
のＵ字部分のみに設けてもよい。

【００４２】図１３は、撮像ユニット２のチルト駆動時
における、フレキシブル基板１２’のチルト用撓み部分
１２Ｔ_１、１２Ｔ_２の移動の様子を示す図である。図１
２も参照して、チルト用撓み部分１２Ｔ_１、１２Ｔ
_２は、撮像ユニット２の後面に固定された折返し部分１
２ｂとフレーム後壁部分３６ｄに固定されたＵ字部分１
２ｃ_１、１２ｃ_２との間に配置されており、撮像ユニッ
ト２が光軸がＹ軸に一致する待機位置での撓み部分を１
２Ｔ_１（Ｈ）、１２Ｔ_２（Ｈ）、シャフト３４Ｘ周りに
図１３反時計回り方向に最も回転した場合の撓み部分を
１２Ｔ_１（Ｕ）、１２Ｔ_２（Ｕ）で表す。なお、図にお
いて、符号８７ａ_１、８７ａ_２は折返し部分１２ｂを撮
像ユニット２後面に貼り付けるための粘着テープを表
す。チルト用撓み部分１２Ｔ_１、１２Ｔ_２は、撮像ユニ
ット２に加わる力を互いに相殺するように撓み方向が逆
向きとなっており、その結果、フレキシブル基板１２’
の撓み部分１２Ｔ_１、１２Ｔ_２の屈曲によるチルト方向
の負荷が小さくなり、撮像ユニット２が所定の位置から
ずれるのが防止される。

【００４３】図１４は、撮像ユニット２のパン駆動時に
おける、フレキシブル基板１２’のパン用撓み部分１２
Ｐ_１、１２Ｐ_２の移動の様子を示す図である。図１２も
参照して、パン用撓み部分１２Ｐ_１、１２Ｐ_２は、フレ
ーム後壁部分３６ｄ_１、３６ｄ_２に固定されたＵ字部分
１２ｃ_１、１２ｃ_２とハウジング３３’に固定されたＬ
字部分１２ｄ_１、１２ｄ_２との間、詳しくは後壁部分３
６ｄ_１、３３ｄ_２とハウジング３３’に設けたガイド３
３ａ_１、３３ａ_２との間の環状領域に配置されており、
撮像ユニット２が光軸がＹ軸に一致する待機位置での撓
み部分を１２Ｐ _１（Ｈ）、１２Ｐ_２（Ｈ）、シャフト３
４Ｚ周りに図１４反時計回り方向に最も回転した場合の
撓み部分を１２Ｐ_１（Ｒ）、１２Ｐ_２（Ｒ）で表す。な
お、図において、符号８８ａ_１、８８ａ_２は、Ｕ字部分
１２ｃ_１、１２ｃ_２を後壁部分３６ｄ_１、３６ｄ_２に貼
り付けるための粘着テープを表す。パン用撓み部分１２
Ｐ _１、１２Ｐ_２は、撮像ユニット２に加わる力を互いに
相殺するように撓み方向が逆向きとなっており、その結
果、フレキシブル基板１２’の撓み部分１２Ｐ_１、１２
Ｐ_２の屈曲によるパン方向の負荷を低下し、撮像ユニッ
ト２が所定の位置からずれるのが防止される。

【００４４】以上の説明は、本発明の一実施形態に関す
るものであって、本発明は種々改変可能である。例え
ば、上記実施形態では、パン回転機構の上にチルト回転
機構が搭載されていたが、逆に、チルト回転機構の上に
パン回転機構を搭載してもよい。この場合、図１を参照
して、撮像ユニット２に対するチルト用撓み部分１２Ｔ
とパン用撓み部分１２Ｐの位置を逆にする必要がある。

【００４５】また、パン・チルト駆動用アクチュエータ
として、図５に示す構成を有する圧電アクチュエータ４
４Ｔ以外であっても、被駆動体であるロータに接触する
接触部（図５のチップ部４８）が楕円運動をするダイレ
クトドライブ構成であれば、パン・チルトカメラの小型
化が実現できる。

【００４６】もちろん、パン・チルト駆動用アクチュエ
ータとして、一般的な他のアクチュエータ（ＤＣモー
タ、ステッピングモータ）を用いてもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、撮像ユニットのパン・
チルト駆動によりフレキシブル基板が断線しにくい高信
頼性のパン・チルトカメラを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るパン・チルトカメラにおいて、
撮像ユニットと回路基板との接続関係の一実施形態を示
す図。

【図２】 図１に示す撮像ユニットと回路基板との接続
を実現するための本発明に係るパン・チルトカメラの一
実施形態を示す概略的な正面図。

【図３】 図２のパン・チルトカメラを示す概略的な側
面図。

【図４】 図２のパン・チルトカメラを示す概略的な底
面図。

【図５】 図２〜４に示すパン・チルトカメラに用いる
チルト駆動用圧電アクチュエータを示す拡大図。

【図６】 図５の圧電アクチュエータに用いる積層型圧
電素子の断面図。

【図７】 図６の積層型圧電素子において各電極の間に
発生する電界と圧電素子の変位の関係を示す図。

【図８】 図２〜４に示すパン・チルトカメラに用いら
れる、撮像ユニットと回路基板を接続するためのフレキ
シブル基板の一例を示す展開図。

【図９】 チルト駆動時における、フレキシブル基板の
チルト用撓み部分の移動の様子を示す図。

【図１０】 パン駆動時における、フレキシブル基板の
パン用撓み部分の移動の様子を示す図。

【図１１】 フレキシブル基板の好適な実施形態を示す
断面図。

【図１２】 フレキシブル基板の別の例を示す展開図。

【図１３】 チルト駆動時における、図１２のフレキシ
ブル基板のチルト用撓み部分の移動の様子を示す図。

【図１４】 パン駆動時における、図１２のフレキシブ
ル基板のパン用撓み部分の移動の様子を示す図。

【符号の説明】

２：撮像ユニット ４：ＣＣＤセンサ（撮像素子） １０：回路基板（回路部） １２：フレキシブル基板 １２Ｐ：パン用撓み部分 １２Ｔ：チルト用撓み部分 ４２Ｐ、４２Ｔ：ロータ ４４Ｐ、４４Ｔ：圧電アクチュエータ ４６ａ、４６ｂ：圧電素子 ４８：接触部 ９０：ベース層 ９２Ｕ、９２Ｄ：配線 ９４Ｕ、９４Ｄ：カバー層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H100 BB11 5C022 AA01 AB43 AB62 AC27 AC51 AC70 AC74 CA00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子を有し且つパン方向及びチルト
   方向に回転可能な撮像ユニットと、回路部と、撮像ユニ
   ットの撮像素子と回路部とを電気的に接続するための配
   線を有するフレキシブル基板とを備えたパン・チルトカ
   メラにおいて、 前記フレキシブル基板は、撮像ユニットのパン方向に関
   する回転時に撓んだ状態で移動するパン用撓み部分と、
   撮像ユニットのチルト方向に関する回転時に撓んだ状態
   で移動するチルト用撓み部分とを有することを特徴とす
   るカメラ。
2. 【請求項２】 前記フレキシブル基板の少なくとも前記
   パン用撓み部分及びチルト用撓み部分は、可撓性を有す
   るベース層及びカバー層の間に前記配線を設けてなるこ
   とを特徴とする請求項１のカメラ。
3. 【請求項３】 前記フレキシブル基板の少なくとも前記
   パン用撓み部分及びチルト用撓み部分における配線部分
   は、中立面又は中立面に対し凹側に配置されていること
   を特徴とする請求項２のカメラ。
4. 【請求項４】 前記撮像ユニットのパン及びチルト方向
   に関する回転駆動は、それぞれ圧電アクチュエータによ
   り行われ、 各圧電アクチュエータは、前記撮像ユニットに設けたパ
   ン又はチルト方向に関して回転可能なロータ部に接触す
   る接触部を有し、 前記撮像ユニットのパン又はチルト方向に関する回転駆
   動は、前記接触部が楕円運動を行うように圧電アクチュ
   エータを駆動させ、これによりロータ部を回転させるこ
   とにより行われることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載のカメラ。