JP2009105710A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転部と固定部を有する撮像装置における信号の送受信において、ブラシとスリップリングという信号伝送機構を用いた場合、電極部が磨耗するだけでなく、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部とアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部を介することにより、量子化ノイズが増加し、画質劣化や通信障害が起こりやすい。
【解決手段】回転部（１）のカメラ（３）からの映像信号の伝送のための回転部側発光素子（４）が、回転軸線（１４）の方向に光を発するように設けられ、固定部側受光素子（５）が、回転部側発光素子（４）が発した光を受けるように設けられ、カメラの制御のための信号の伝送のための固定部側発光素子（７）が、回転軸線の方向以外の方向に光を発するように設けられ、回転部側受光素子（６）が固定部側発光素子（７）からの光を受けることが可能なように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に３６０度以上エンドレスに回転可能な撮像手段としてのカメラを備え、監視用途に適した撮像装置に関する。

回転式の撮像装置は、カメラが搭載された回転部からの映像情報を固定部へ伝達する必要があり、固定部からは回転部内のカメラに対して制御信号を送る必要がある。従来の回転式撮像装置ではこれらの信号伝送をブラシとスリップリングを用いて行っている（特許文献１参照）。

特開２００２−３６９０３８号公報（段落０００５）

従来のブラシとスリップリングという信号伝送機構を用いた場合、構造上回転部と固定部との接点となる電極が必要となるが、長時間使用することで電極部が磨耗し、回転部が回転している途中で一時的に接点が離れることが起こり得た。映像信号をデジタル伝送している場合に電極離れが発生すると映像にデジタルノイズが発生するとか画面が白飛びするといった現象が起こるため、通常は映像のアナログ伝送を行い、電極離れに対してはフィルターによる平滑化により映像への影響を最小限に抑えるなどの処理が行われている。ただし、回転部のカメラで撮像した映像情報を固定部の信号処理回路へアナログ伝送する場合にはデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部とアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部を介することにより、量子化ノイズが増加し、画質劣化や通信障害が起こりやすいという問題も発生する。

本発明の撮像装置は、
固定部と、前記固定部に対して回転軸線を中心として回転可能な回転部とを備え、該回転部内に撮像手段を有し、前記固定部内に設けられ前記撮像手段を制御するための制御信号を生成する固定部側制御回路とを有する撮像装置において、
前記回転部に設けられた第１の発光素子を備え、前記撮像手段からの映像信号を光信号に変換する第１の電気−光変換手段と、
前記固定部に設けられた第１の受光素子を備え、前記第１の電気−光変換手段からの光信号を電気信号に変換する第１の光−電気変換手段と、
前記固定部に設けられた第２の発光素子を備え、前記固定部側制御回路で生成された前記制御信号を光信号に変換する第２の電気−光変換手段と、
前記回転部に設けられた第２の受光素子を備え、前記第２の電気−光変換手段からの光信号を電気信号に変換する第２の光−電気変換手段とを有し、
前記第１の発光素子が、前記回転軸線上に配置され、前記回転軸線に沿う方向に光を発するように設けられ、
前記第１の受光素子が、前記回転軸線上に配置され、前記第１の発光素子が前記回転軸線に沿う方向に発した光を受けるように設けられ、
前記第２の発光素子が、前記回転軸線に沿う方向以外の方向に光を発するように設けられ、
前記第２の受光素子が、前記第２の発光素子からの光を受けることが可能なように設けられている
ことを特徴とする。

この発明によれば、回転部と固定部間の信号伝送を状来のブラシとスリップリングを用いずに非接触な光伝送にて行うため、ノイズによる映像信号の乱れがなく信頼性の高い映像伝送を行うことができる。
また、回転部から固定部への信号伝送を、回転軸線に沿う光によって行うため、信号伝送を連続的に行うことができ、映像信号を高速で行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示す概略図であり、内部にレンズのズーム機能を有する撮像手段としてのカメラ３を配した回転部１と、軸受け（図示せず）で回転部１を回転可能に保持する固定部２とを有する。

図示の回転部１は、回転軸線１４に沿う一方の側（図面で上部）に半球状の部分１１０を有し、他方の側（図面で下部）に円柱状部分１２０を有する。半球状部分１１０と円柱状部分１２０とはともに回転軸線１４を中心軸線として形成されている。
半球状部分１１０は、半球面状のカバー１１１と、該カバー１１１の環状の縁部に、その外側の縁部が結合されたフランジ状部分１１２とを有する。

円柱状部分１２０は、その側面に沿って設けられた側壁１２１と、底面に沿って設けられた円板状の底板１２２とを有する。
側壁１２１の一方の端部（図で上側の端部）はフランジ状部分１１２の内側の縁部に結合され、底板１２２の外縁部は、側壁１２１の他方の端部（図で下側の端部）に結合されている。
底板１２２の中心に、即ち回転軸線１４が底板１２２を通過する位置に、回転部側発光素子（第１の発光素子）４が設けられている。

半球状のカバー１１１は、例えばその全体が光透過性の板で構成されていてもよく、撮像手段としてカメラ３に被写体からの光を導く部分のみ光透過性の板で構成されていてもよい。

固定部２は、概して椀形の形状を成すものであり、筒状部２１０と、該筒状部２１０の一端を塞ぐ円盤状の基底部２２０とを有する。
回転部１は、固定部２に対し、図示しない軸受けにより、中心軸線１４を中心として３６０度以上エンドレスに回転可能に支持されている。

筒状部２１０は、その内側の円筒状壁板（内壁板）２１１を有し、外側に円筒状壁板（外壁板）２１２を有し、さらに内壁板２１１の一方の端部（図で上側の端部）と外壁板２１２の一方の端部（図で上側の端部）とを結合するフランジ状部分２１３とを有する。
基底部２２０は、内側円板２２１と外側円板２２２とを有する。内側円板２２１は、その周縁部が、内壁板２１１の他方の端部（図で下側の端部）に結合され、外側円板２２２は、その周縁部が、外壁板２１２の他方の端部（図で下側の端部）に結合されている。

内側円板２２１の中心に、即ち回転軸線１４が内側円板２２１を通過する位置に、固定部側受光素子（第１の受光素子）５が設けられている。
上記の回転部側発光素子４は、回転軸線１４に沿う方向に、固定部２の内側円板２２１に向けて光を発するように設けられており、固定部側受光素子５は、回転部側発光素子４が発した光を、回転部１の固定部２に対する相対的回転角度（相対的位置）にかかわらず、常に受光するようになっている。

内側壁板２１１には、固定部側発光素子（第２の発光素子）７が設けられており、回転部１の円柱状部分１２０の側壁１２１に向けて光を発するようになっている。
一方、回転部１の円柱状部分１２０の側壁１２１には、回転部側受光素子６が設けられており、回転部１が固定部２に対して特定の相対回転角度範囲内にあるときに、固定部側発光素子７からの光を受けることが可能なように、即ち固定部側発光素子７からの光ビームの投射角内に位置するようになっている。

回転部１はその内部に、撮像手段としてのカメラ３と、回転部側回路８を備える。図示の例では、カメラ３は、半球状部分１１０のカバー１１１内に設けられ、回転軸線１４に対して直交する方向に向けられている。従って、カメラ３はその撮像方向３ｃを回転軸線１４を中心として制限なしに（３６０度以上かつエンドレスに）変更可能である。カメラ３は、また、図示しない手段により、チルト（傾転）可能である。即ち、カメラ３の撮像方向３ｃの、回転軸線１４に直交する面に対する傾き角度も変更可能である。ただし、以下の説明では、簡単のためカメラ３は、回転軸線１４に直交する方向に向けられているものとして説明する。

回転部側回路８は、図示の例では、円柱状部分１２０内に設けられており、回転部側送信回路９と、回転部側受信回路１０と、回転部側制御回路１７とを備える。
回転部側送信回路９は、回転部側発光素子４とともに、回転部側電気−光変換手段を構成する。回転部側受信回路１０は、回転部側受光素子６とともに、回転部側光−電気変換手段を構成する。

回転部側送信回路９は、カメラ３の撮像制御回路３ａから出力される、同期信号を含む映像信号をシリアルの駆動信号に変換し、回転部側発光素子４を駆動することにより、回転部側発光素子４を点灯／消灯させ、シリアル映像信号、同期信号（水平同期信号および垂直同期信号）を表わす光信号を発生させる。

固定部２はその内部に、固定部側回路１１と、モータ２３１と、モータ駆動回路２３２とを備える。
固定部側回路１１は、固定部側受信回路１２と、固定部側送信回路１３と、映像信号処理部１５と、固定部側制御回路１６とを備える。

固定部側受信回路１２は、固定部側受光素子５とともに、固定部側光−電気変換手段を構成する。固定部側送信回路１３は、固定部側発光素子７とともに、固定部側電気−光変換手段を構成する。

固定部側受信回路１２は、回転部側発光素子４から出力された光信号を受光する固定部側受光素子５が出力する信号に対して、増幅、２値化などを行なってシリアルな信号を出力する。

固定部側受信回路１２から出力される信号は、映像信号処理部１５及び固定部側制御回路１６に供給される。
映像信号処理部１５においては、例えば画素補間、露光制御のための増幅利得の制御、色調整などの信号処理を行い、カメラ３で撮像した画像を表す映像信号を生成して、出力する。

上記の露光制御は、固定部受信回路１２から出力される映像信号の平均輝度などに基づいて行われるものであり、映像信号処理部１５内での増幅利得の制御のほか、カメラ３における電荷蓄積時間の制御、カメラ３内部の図示しない増幅手段における増幅率の制御などにより行われる。カメラ３における電荷蓄積時間の制御のための信号は、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ伝送される。
さらに、階調特性、カメラの向き（チルト方向）、ズーム倍率変更、カメラ電源のオン／オフなどの制御のための制御信号も、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ伝送される。

固定部側制御回路１６は、映像信号処理部１５からの露光制御のための制御信号、階調特性の制御のための制御信号を受け、さらに、固定部側受信回路１２の出力を受け、内部でカメラの向き（チルト方向）、カメラ電源オン／オフ、ズーム倍率変更などの制御のための制御信号を発生し、これらの制御信号を固定部側送信回路１３に供給する。固定部制御回路１６は、さらに、回転部１の（従って、カメラ３の）回転軸線１４を中心とする回転の制御のための信号を生成して、モータ２３１のモータ駆動回路２３２に供給する。

固定部側制御回路１６から、固定部側送信回路１３に供給される信号は固定長のシリアル信号である。
固定部側制御回路１６から出力されるカメラ制御信号（撮像手段制御信号）は、制御コマンドを表すものであり、カメラの状態ないしパラメータを設定するものである。

固定部側送信回路１３は、固定部側回路１１内の固定部側制御回路１６にて生成された制御信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ（「高」レベル／「低」レベル）に基づき、固定部側発光素子６の点灯／消灯を制御して、光信号を発生させる。

回転部側受信回路１０は、固定部側発光素子７から出力された光信号を受光する回転部側受光素子６が出力する信号に対して、増幅、２値化などを行なって、シリアルな信号を出力する。

回転部側受信回路１０から出力される信号は、回転部側制御回路１７に供給される。
回転部側制御回路１７は、回転部側受信回路１０から出力された信号のうち、カメラ３の制御に用いられる信号（カメラ制御信号）をカメラ３内部の撮像制御回路３ａに供給する。
撮像制御回路３ａは、回転部側制御回路１７から供給された信号（設定データ）に基づき、カメラの制御（電荷蓄積時間の制御、カメラ内部の増幅手段の増幅率の制御、階調特性、カメラの向き（チルト方向）、ズーム倍率変更、電源オン／オフのなど制御）を行なう。
回転部側制御回路１７は、回転部受信回路１０から受けた信号のうち、カメラの向き（チルト方向）に関するものに基づいて、図示しないチルト制御用の駆動手段（例えばチルト用モータを駆動する駆動回路）に供給して、カメラの向き（チルト方向）を制御する。

回転部側制御回路１７は、後述のように、回転部側受光素子６の出力の値を反映した信号や、カメラ３の状態を示す信号（ステータス信号）を、回転部側送信回路９に供給し、これに応じた光信号を回転部側発光素子４から出力させる。

カメラ３の撮像素子の画素数が多く、またフレームレートが高速となるほど映像信号は高速で伝送する必要がある。
回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ光信号を送信する際には比較的高速で信号伝送を行い、ビットレートは例えば、３００Ｍｂｐｓとする。回転部側発光素子４と固定部側受光素子５は回転軸線１４上に配置されているので、回転部１が固定部２に対してどのような相対的回転角度にあっても、回転部側発光素子４と固定部側受光素子５は対向する関係にあり、常に固定部側受光素子５が回転部側発光素子４からの光ビームを受信可能な位置にあるため、信号伝送をシームレスで行うことができる。

一方、カメラ３の制御信号は高速伝送する必要はないため、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ光信号を送信する際のビットレートは例えば１ｋｂｐｓと設定される。回転部側受光素子６は、円柱状部分１２０の側壁１２１に設けられ、回転部１が特定の回転角度範囲内にあるときに限り、固定部側発光素子７からの光が回転部側受光素子６により受光され、そのような状態にあるときに限り、固定部２から回転部１への信号伝送が行われる。

回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ高速伝送と、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ低速伝送は同期する必要がなく、それぞれ独立のタイミングで信号の伝送を行うため、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ高速伝送中に、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ低速伝送を行うことができる。
また、カメラ３への制御信号の供給はフレーム周期に同期して行われるとは限らない。例えばズーム倍率変更動作を連続して行う場合などは１フレーム期間中の固定タイミングではなく、任意のタイミングにてカメラ３へ制御信号が供給される。

ただし、カメラ３からは映像信号及び同期信号の他に例えばカメラの電源オン／オフ状態（ステータス信号）や制御信号に対する応答信号（後述の受信確認信号、受信確認不可信号）が伝送されることも有る。そのような信号も、映像信号や同期信号と同じ信号伝送路を使って同じビットレートで伝送される。従って、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への伝送信号は、映像信号、同期信号、状態信号（ステータス信号）、応答信号（受信確認信号、受信確認不可信号）の情報から構成される。

回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への高速信号伝送においては、回転部側発光素子４から伝送される信号を固定部側受信回路１２で取り込む際に通信同期が維持されるようにするため、垂直ブランキング期間に高速同期パルス（ブランキング期間よりも周期の短いパルス）を継続して出力する。固定部側受信回路１２では、この高速同期パルスで定められるタイミングで固定部側受光素子５の出力のサンプリング及び２値化を行なう。

固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ低速伝送されるカメラ制御信号により表される制御コマンドは回転部側制御回路１７でデコードされて設定データとなり、撮像制御回路３ａに供給されて、カメラ３の制御に用いられる。
その後上記設定データがステータスデータ（カメラ３の状態を表すデータ）としてデータ受信後の最初のフレームにおいて、映像フレームの末尾（垂直ブランキング期間）に追加されて回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ高速伝送される。

固定部側回路１１内の固定部側制御回路１６では、回転部１からのステータスデータをデコードし、デコードされたステータスデータで表される状態が、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ送信した制御信号が表す状態と同じか否かを判定する。
そして、異なる場合は制御が正しく行なわれていない（制御信号による設定が反映されていない）と判定して、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ制御信号の再送を行う。

図２は、回転部側発光素子４、固定部側受光素子５、回転部側受光素子６、固定部側発光素子７の位置関係を示す配置図である。
回転部１は、固定部２に対して、回転軸線１４を中心として、矢印１００で示すように、両方向に回転可能である。

上記のように、回転部側受光素子６は回転部１の円柱状部分１２０の側壁１２１に配され、固定部側発光素子７は固定部２の筒状部２１０の内壁板２１１に配される。
回転部側発光素子４からの光ビームは投射角１０１で拡散し、固定部２上では、範囲２０内で受光される。同様に、固定部側発光素子７からの光ビームは投射角１０２で拡散し、回転部１上では、範囲２１内で受光される。

回転部側受光素子６が回転部側受光範囲２１内に入るようにするための回転部１の回転角を制御は、例えば以下のようにして行なわれる。
すなわち、通常のモード（カメラ制御モード（撮像手段制御モード））では、固定部側制御回路１６は、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ制御信号として用いられる固定長のシリアル信号のうち、特定のビット、例えば、最上位ビットと最下位ビットとして常時Ｈｉｇｈ（「高」レベル）の信号を出力させることとし、回転部側受光素子６の出力を処理する回転部側受信回路１０の出力において、該固定長信号の最上位ビットと最下位ビットがともにＨｉｇｈであることを回転部側制御回路１７で検出した場合には、カメラ制御信号の受信が正常に行われたと判断し、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への高速伝送時に映像信号と同期信号とともに受信確認信号、例えばＨｉｇｈの応答信号を伝送させる。回転部側受光素子６の出力を処理する回転部側受信回路１０の出力において、最上位ビットと最下位ビットのうちどちらか一方でもＨｉｇｈであることを回転部側制御回路１７で検出できなかった場合は、カメラ制御信号の受信が正常に行われたなかったと判断し、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への高速伝送時に映像信号及び同期信号とともに受信確認不可信号、例えばＬｏｗの応答信号を伝送させる。

固定部側受信回路１２から出力される応答信号が固定部側制御回路１６においてＬｏｗであると判定された場合、固定部側制御回路１６は、シークモードに移行し、固定部側制御回路１６から固定部側送信回路１３に対して常時Ｈｉｇｈの（固定部側発光素子７が点灯状態を維持させる）信号を供給する。この結果、固定部側発光素子７はＨｉｇｈ状態（点灯状態）を維持する。
これとともに、固定部側制御回路１６は、モータ駆動部２３２を制御して、モータ２３１を回転させることで、回転部１をいずれか一方の方向（或いはあらかじめ定められた特定の方向）に回転させる。

回転部１が回転している間に回転部側受信回路１０の出力信号（回転部側受光素子６と回転部側受信回路１０からなる光−電気変換手段の検出信号）がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったら、その時点で回転部側受光素子６が回転部側受光範囲２１内に入ったと判断することができる。

回転部側制御回路１７は、そのような、回転部側受信回路１０の出力信号（回転部側受光素子６と回転部側受信回路１０からなる光−電気変換手段の検出信号）のＬｏｗからＨｉｇｈへの切り替わりを検出して、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への高速伝送時に映像信号及び同期信号とともにＨｉｇｈの応答信号（受信確認信号）を伝送する。
固定部側受信回路１２から出力される応答信号が映像信号処理部１５においてＨｉｇｈと判定された場合、固定部側制御回路１６は、カメラ制御モードに移行し、
固定部側制御回路１６から固定部側送信回路１３に対してＨｉｇｈ固定ではない、通常のカメラ制御信号が出力され、このカメラ制御信号に応じた光信号を固定部側発光素子７が発光する。

回転部側受光素子６を回転部側受光範囲２１内に導く別の方法としては、位置センサ（例えば、機械的接触を利用した位置センサ、電気的接触を利用した位置センサ、磁気誘導を利用した近接センサ、静電容量を利用した近接センサなど）を設けて、位置センサから得られる位置情報に基づき、回転部側受光素子６を受光範囲２１内に導くようにしてもよく、カメラ３で撮像した映像の被写体位置（被写体を撮像するときの回転部の回転角度）と、固定部側発光素子７に対する回転部側受光素子６の相対位置（相対回転角度）を予めメモリ（図示せず）に記憶させておき、撮像画像を解析した結果得られる位置情報から回転部側受光素子６を受光範囲２１内に導くよう構成してもよい。

発光素子４、７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよく、レーザーでもよい。
カメラ３への電源供給については、回転部１内に図示しない電池を設けて、該電池からカメラ３に電源を供給するようにしても良く、また固定部２側から、回転部１側へ例えば図示しないコイルを用いて電磁誘導により電源を供給するようにしてもよい。

なお、図１及び図２の例では、固定部側発光素子７が、回転軸線１４に直交する方向に光を発するように設けられているが、固定部側発光素子７が光を発する方向は、回転軸線１４に直交する方向以外であってもよい。例えば、回転軸線１４に対してねじれの位置にある直線に沿って光を発するように設けられてもよく、回転軸線１４に対して斜めの向きに光を発するように設けられていてもよい。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る撮像装置の構成を示す概略図であり、図４は実施の形態２に係る撮像装置の発光素子及び受光素子の配置を示す図である。図示の例では、実施の形態１に係る図１及び図２とは異なり、回転部側受光素子６は回転部側発光素子４と同じ面内にあり、固定部側発光素子７は固定部側受光素子５と同じ面内にある。例えば、回転部側受光素子６は回転部側発光素子４を保持するのと同じ底板（板状部材）１２２に保持され、固定部側発光素子７は固定部側受光素子５を保持するのと同じ外側円板（板状部材）２２２に保持されている。固定部側発光素子７は、回転軸線１４からずれた位置に、回転軸線１４と平行な方向に沿って光を発するように設けられ、回転部側受光素子６は回転軸線１４からずれた位置に配置されている。固定部側発光素子７の回転軸線１４からのずれと回転部側受光素子６の回転軸線１４からのずれは同じであるのが望ましい。

図３及び図４に示される配置の場合、固定部側受光素子５及び回転部側受光素子６が迷光による受信精度低下を防ぐ必要がある。固定部側受光素子５に入射する迷光としては、固定部側発光素子７が発した光のうち、回転部１で反射したものの影響が大きく、回転部側受光素子６に入射する迷光としては、回転部側発光素子５が発した光のうち、固定部２で反射したものの影響が大きい。このような迷光が受光素子に入射するのを防ぎ、或いは十分少なくするには以下のようにすることが有効である。
（ａ） 回転部側発光素子４と固定部側発光素子７とを十分に離す。
（ｂ） 回転部側発光素子４と固定部側受光素子５とをできるだけ近づけ、固定部側発光素子７と回転部側受光素子６とをできるだけ近づける。
（ｃ） 回転部側発光素子４の投射角１０１を十分小さくし、固定部側発光素子７の投射角を小さくする。

例えば、一つの目安として、回転部側発光素子４から出力される光ビームの投射角１０１による投射範囲と、固定部側発光素子７から出力される光ビーム投射角１０２による投射範囲とが重ならないようにする。
投射角１０１、１０２を一定とした場合、発光素子４と受光素子５の距離、発光素子７と受光素子６の距離を短くすることで、受信精度の低下を招くことなく、受光素子６と発光素子４の距離、或いは発光素子７と受光素子５の距離を短くすることできる。

以上説明したように実施の形態１、及び実施の形態２によれば、回転部１と固定部２間の信号伝送を非接触の光伝送方式としたため、ノイズによる映像信号の乱れがなく信頼性の高い映像伝送を行うことができ、回転部１から固定部２への信号伝送は回転軸線１４上の発光素子及び受光素子を用いて行うため、回転部１から固定部２への映像信号伝送を高速にかつ連続的に（シームレスで）行うことができる。
一方、固定部２から回転部１への制御信号の伝送は、回転軸線からずれた位置にある発光素子及び受光素子を用いて行うこととしているが、制御信号の伝送は低速でよくかつ連続的でなくてもよいので、そのような態様での伝送でも十分である。
このように、実施の形態１及び２では、伝送すべき信号の性質に応じて発光素子及び受光素子の配置が最適に定められている。

実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３に係る撮像装置の発光素子及び受光素子の配置を示す図である。図示の例では、実施の形態２と同様に、回転部側受光素子６は回転部側発光素子４と同じ面内にあり、固定部側発光素子７は固定部側受光素子５と同じ面内にある。固定部側発光素子７は、回転軸線１４からずれた位置に、回転軸線１４と平行な方向に沿って光を発するように設けられ、回転部側受光素子６は回転軸線１４からずれた位置に配置されている。固定部側発光素子７の回転軸線１４からのずれと回転部側受光素子６の回転軸線１４からのずれは同じであるのが望ましい。

図５の例では、発光素子７が受光素子５に近づけられ（発光素子７が中心軸線１４に、より近い位置に設けられ）、また発光素子７の投射角１０２が比較的大きく、該投射角１０２の範囲が発光素子４の投射角１０１の範囲と重なりあっており、かつ、受光素子６は、回転部１がどのような相対的位置にあるときも、（回転部１の回転に伴う受光素子６の軌跡６１で示すように）、発光素子７の投射角１０２の範囲内にあり、従って発光素子７から光を受けることができる。

回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への高速伝送と、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６への低速伝送は時分割にて行われる。この時分割伝送において、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ映像信号を伝送している期間（有効映像期間）中は固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ制御信号の伝送は行わず、垂直ブランキング期間中のみ固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ信号伝送を行う。

そのための制御は、例えば固定部側制御回路１６で行われる。即ち、固定部側制御回路１６は、固定部側受信回路１２の出力に基づき、映像信号のブランキング期間であることを検出して、その期間だけ、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６への制御信号の伝送を許可する。

時分割伝送のために回転部側発光素子４から固定部側受光素子５への信号伝送を途切れさせることは処理時間の長時間化を招くだけでなく、一旦信号伝送が途切れることにより、回転部側発光素子４から伝送される映像信号と同期信号を再度固定部側受光素子５側で取り込むことが困難となる。よって、垂直ブランキング期間中においても、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ高速同期パルスを出力し続ける。

さらに、回転部側回路８において、固定部側発光素子７から回転部側受光素子６へ伝送された信号の受信処理を行う際には、高速伝送路からの漏れ光等の外乱成分を除去するため、受信信号をＬＰＦを通して処理する。これにより、低速伝送された制御信号に混入した外乱を除去することができる。このＬＰＦは例えば、回転部側受信回路１０内に設けてもよく、また回転部側受信回路１０と回転部側制御回路１７の間に挿入される。なお、このＬＰＦを回転部側受信回路１０と回転部側制御回路１７の間に挿入する代わりに、回転部側制御回路１７内の、制御信号をデコードする手段の前に挿入してもよい。

同様に、回転部側発光素子４から固定部側受光素子５へ伝送された信号を固定部側回路１１で受信処理を行う際には、低速伝送路からの漏れ光等の外乱成分を除去するため、受信信号をＨＰＦを通して処理する。これにより、高速伝送された映像信号に混入した外乱を除去することができる。このＨＰＦは例えば、固定部側受信回路１２内に設けてもよく、また固定部側受信回路１２と固定部側制御回路１６の間、及び／又は映像信号処理部１５の間に挿入される。

以上説明したように実施の形態３によれば、発光素子７を中心軸線１４に近づけ及び／又は発光素子７の投射角１０２を大きくすることにより、回転部１の相対回転角度の如何を問わず、受光素子６が発光素子７からの光を受けることができるようにしたため、固定部２に対する回転部１の相対的回転角度に関係なく、垂直ブランキング期間中であれば常時カメラの制御信号が伝送可能となり、処理時間の短時間化を図ることができる。

変形例．
実施の形態１、及び実施の形態２においても、実施の形態３で説明したのと同様に、第１の電気−光変換手段（９，４）から第１の光−電気変換手段（５，１２）へ映像信号を伝送している期間（有効映像期間）中は、第２の電気−光変換手段（１３，７）から第２の光−電気変換手段（６，１０）へのカメラ制御信号の伝送は行わず、映像信号の垂直ブランキング期間中にのみ前記第２の電気−光変換手段（１３）から第２の光−電気変換手段（６，１０）へのカメラ制御信号の伝送を行うこととしてもよい。

また、図１及び図２に示される撮像装置では、固定部２が、フランジ状部２１３、内壁板２１１、外壁板２１２、内側円板２２１、外側円板２２２などで閉鎖された構造を有するが、本発明は必ずしもこれに限定されず、例えば、内壁板２１１、内側円板２２１がなくても、受光素子５、発光素子７が、何らかの方法で保持されて、発光素子４、受光素子６に対して図示の例と同様の位置関係を持つようになっていればよい。
回転部１も同様で、発光素子４、受光素子６は、必ずしも底板１２２、側壁１２１に保持されていなくても、何らかの方法で保持されて、受光素子５、発光素子７に対して図示の例と同様の位置関係を持つようになっていれば良い。
図３及び図４に示す撮像装置、図５に示す撮像装置についても同様である。

以上の説明で、便宜上「図で上」、「図で下」などと説明したが、図面上の位置関係は、必ずしも完成された装置あるいは使用状態における装置の向きに対応したものではない。
例えば、図１に示される撮像装置は、固定部２を上にして天井などに固定し、回転部１を下にして用いることもある。

この発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示す概略図である。 実施の形態１に係る撮像装置の発光素子及び受光素子の配置を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る撮像装置の構成を示す概略図である。 実施の形態２に係る撮像装置の発光素子及び受光素子の配置を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る撮像装置の発光素子及び受光素子の配置を示す図である。

符号の説明

１ 回転部、 ２ 固定部、 ３ カメラ、 ４ 回転部側発光素子、 ５ 固定部側受光素子、 ６ 回転部側受光素子、 ７ 固定部側発光素子、 ８ 回転部側回路、 ９ 回路部側送信回路、 １０ 回路部側受信回路、 １１ 固定部側回路、 １２ 固定部側受信回路、 １３ 固定部側送信回路、 １４ 中心軸線、 １５ 映像信号処理部、 １６ 固定部側制御回路、 ２０ 受光範囲、 ２１ 受光範囲、 １００ 回転方向、 １０１ 投射角、 １０２ 投射角。

Claims (14)

1. 固定部と、前記固定部に対して回転軸線を中心として回転可能な回転部とを備え、該回転部内に撮像手段を有し、前記固定部内に設けられ前記撮像手段を制御するための制御信号を生成する固定部側制御回路とを有する撮像装置において、
   前記回転部に設けられた第１の発光素子を備え、前記撮像手段からの映像信号を光信号に変換する第１の電気−光変換手段と、
   前記固定部に設けられた第１の受光素子を備え、前記第１の電気−光変換手段からの光信号を電気信号に変換する第１の光−電気変換手段と、
   前記固定部に設けられた第２の発光素子を備え、前記固定部側制御回路で生成された前記制御信号を光信号に変換する第２の電気−光変換手段と、
   前記回転部に設けられた第２の受光素子を備え、前記第２の電気−光変換手段からの光信号を電気信号に変換する第２の光−電気変換手段とを有し、
   前記第１の発光素子が、前記回転軸線上に配置され、前記回転軸線に沿う方向に光を発するように設けられ、
   前記第１の受光素子が、前記回転軸線上に配置され、前記第１の発光素子が前記回転軸線に沿う方向に発した光を受けるように設けられ、
   前記第２の発光素子が、前記回転軸線に沿う方向以外の方向に光を発するように設けられ、
   前記第２の受光素子が、前記第２の発光素子からの光を受けることが可能なように設けられている
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記回転部が前記回転軸線を中心軸線とする円柱状の部分を有し、
   前記第１の発光素子が、前記円柱状の部分の底面に、前記回転軸線上に配置され、
   前記第１の受光素子が、前記回転軸線上に配置され、
   前記第２の発光素子が、前記円柱状の部分の側面に向けて光を発するように設けられ、
   前記第２の受光素子が、前記円柱状の部分の側面に、前記回転部が特定の回転角度範囲内にあるときに前記第２の発光素子からの光を受けることが可能なように設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記回転部が前記回転軸線を中心軸線とする板状の部分を有し、
   前記第１の発光素子が、前記板状の部分の前記回転軸線上に配置され、
   前記第１の受光素子が、前記回転軸線上に配置され、
   前記第２の発光素子が、前記回転軸線からずれた位置において、前記板状の部分に向けて光を発するように設けられ、
   前記第２の受光素子が、前記板状の部分に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記第２の受光素子が、前記板状の部分に、前記回転部が特定の回転角度範囲内にあるときに前記第２の発光素子からの光を受けることが可能なように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記第２の受光素子が、前記板状の部分に、前記回転部がいかなる回転角度範囲内にあるときにも前記第２の発光素子からの光を受けることが可能なように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記第２の発光素子が、前記回転軸線からずれた位置において、前記回転軸線と平行な線に沿って光を発するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記第１の電気−光変換手段と前記第１の光−電気変換手段で比較的高速の信号伝送を行い、
   前記第２の光−電気変換手段と前記第２の電気−光変換手段で比較的低速の信号伝送を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記回転部はさらに、前記第２の光−電気変換手段から出力される信号にもとづき、前記撮像手段を制御する回転部側制御回路を有し、
   撮像手段制御モードにおいて、前記固定部側制御回路は、前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段へ前記制御信号として用いられる固定長のシリアル信号のうち、最上位ビットと最下位ビットとして常に「高」レベルの信号を出力させ、
   前記第２の光−電気変換手段で該固定長のシリアル信号の最上位ビットと最下位ビットがともに「高」レベルであることを検出した場合には、
   前記回転部側制御回路は、前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ、前記映像信号とともに受信確認信号を伝送させ、
   前記第２の光−電気変換手段で該固定長のシリアル信号の最上位ビットと最下位ビットのうちどちらか一方でも、「高」レベルであることが検出されなかった場合には、前記回転部側制御回路は、前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ、前記映像信号とともに受信確認不可信号を伝送させる
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記固定部側制御回路は、前記受信確認不可信号を検出すると、シークモードに移行し、前記第２の電気−光変換手段から「高」レベルを維持する信号を出力させ、
   前記回転部の回転に伴い、前記第２の光−電気変換手段から出力される信号が「低」レベルから「高」レベルへ切り替わったことが前記回転部側制御回路により検出されると、前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ、前記映像信号とともに前記受信確認信号を伝送させ、
   前記第１の光−電気変換手段において、前記受信確認信号が受信されたことが、前記固定部側制御回路において検出されたとき、前記固定部側制御回路は、前記撮像手段制御モードに移行し、
   前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段へ前記制御信号を出力させる
   ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記受信確認信号が「高」レベルの信号であり、
    前記受信確認信号が「低」レベルの信号である
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
11. 前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ伝送される映像信号の有効映像期間中は、前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段への前記制御信号の伝送は行わず、
    垂直ブランキング期間中にのみ前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段への前記制御信号の伝送を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の撮像装置。
12. 前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ伝送される映像信号の垂直ブランキング期間に該垂直ブランキング期間よりも短い周期で同期パルスを繰り返し出力することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の撮像装置。
13. 前記第１の発光素子と前記第２の受光素子が同一平面上にあり、かつ
    前記第１の受光素子と前記第２の発光素子が同一平面上にあり、
    前記回転部側制御回路１７は、
    前記第２の光−電気変換手段の出力の高周波数成分を除去するＬＰＦと、
    前記ＬＰＦの出力を受け、前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段に伝送された制御信号をデコードするデコード手段と
    をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の撮像装置。
14. 前記回転部側制御回路は、
    前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ、前記撮像手段の状態を示すステータスデータを前記映像信号とともに送信させ、
    前記固定部側制御回路は、
    前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段へ送信した前記制御信号により指示された状態と、前記第１の電気−光変換手段から前記第１の光−電気変換手段へ伝送された前記ステータスデータにより表される前記撮像手段の状態とが同じか否かを判定し、
    異なる場合は、前記第２の電気−光変換手段から前記第２の光−電気変換手段へ前記制御信号の再送を行わせる
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の撮像装置。

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