JP2012085171A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パン、チルトおよびローテーションの3軸回りにレンズの向きを調整することができる撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of adjusting the direction of a lens around three axes of pan, tilt, and rotation.
従来、パン、チルトの2軸周りにレンズの向きを電動駆動できるカメラが種々知られている。例えば、特許文献1に開示されたパンチルトカメラは、チルト機構を内蔵したカメラ本体と、カメラ本体をパン駆動するためのパン機構と、制御部及び電源部が設けられたメイン基板とを備えている。 Conventionally, various cameras that can electrically drive the direction of a lens around two axes of pan and tilt are known. For example, a pan-tilt camera disclosed in Patent Document 1 includes a camera body with a built-in tilt mechanism, a pan mechanism for driving the camera body to pan, and a main board provided with a control unit and a power supply unit. .
近年、パンおよびチルトに加えて、ローテーションの軸回りにもレンズの向きを調整することができるカメラが所望されている。3軸回りにレンズの向きを調整できるカメラは、パン機構、チルト機構およびローテーション機構がそれぞれ独立して駆動できるように構成されている。そのために、パン機構、チルト機構およびローテーション機構のそれぞれのアクチュエータへの配線が必要になる。
ここで、図3を参照して、パン、チルトおよびローテーションの3軸回りにレンズの向きを調整することができるカメラの一例について説明する。
In recent years, in addition to panning and tilting, there has been a demand for a camera that can adjust the direction of a lens around a rotation axis. A camera that can adjust the direction of the lens around three axes is configured such that the pan mechanism, the tilt mechanism, and the rotation mechanism can be driven independently. For this purpose, wiring to each actuator of the pan mechanism, the tilt mechanism, and the rotation mechanism is necessary.
Here, with reference to FIG. 3, an example of a camera capable of adjusting the direction of the lens around three axes of pan, tilt, and rotation will be described.
図3に示すように、カメラ50は、メインベース51、パンベース52、チルトベース54、ローテーションベース56およびレンズユニット58などを備えている。
メインベース51には、後述するパンモータ53、チルトモータ55およびローテーションモータ57の駆動を制御するメイン基板60が固定されている。
As shown in FIG. 3, the
A
パンベース52は、メインベース51に備えられたパンモータ53の駆動によって、パン軸(P軸)回りに回転する。
チルトベース54は、パンベース52に備えられたチルトモータ55の駆動によって、チルト軸(T軸)回りに回転する。
ローテーションベース56は、ローテーションベース56に備えられたローテーションモータ57の駆動によって、ローテーション軸(R軸)回りに回転する。
The
The
The
レンズユニット58はローテーションベース56に一体的に取付けられ、ローテーションベース56に同期してローテーション軸(R軸)回りに回転する。
レンズユニット58の結像面の位置には撮像センサ基板59が取り付けられている。撮像センサ基板59はCCDやC−MOSなどの撮像素子が実装されている。
The
An
メイン基板60とパンモータ53との間には、メイン基板60からパンモータ53に制御信号を伝達するためのパンケーブル61が接続されている。
メイン基板60とチルトモータ55との間には、メイン基板60からチルトモータ55に制御信号を伝達するためのチルトケーブル62が接続されている。
メイン基板60とローテーションモータ57との間には、メイン基板60からローテーションモータ57に制御信号を伝達するためのローテーションケーブル63が接続されている。
A
A
A
また、メイン基板60と撮像センサ基板59との間には、ビデオケーブル64が接続されている。メイン基板60は、ビデオケーブル64および撮像センサ基板59を経由してレンズユニット58に制御信号を送信する。また、撮像センサ基板59は、ビデオケーブル64を経由してメイン基板60に、撮像素子に結像された画像信号を送信する。
A
このように構成されるカメラ50において、パン駆動に伴って動くケーブルは、チルトケーブル62、ローテーションケーブル63およびビデオケーブル64の3系統である。
また、チルト駆動に伴って動くケーブルは、チルトケーブル62とローテーションケーブル63およびビデオケーブル64の3系統である。
また、ローテーション駆動に伴って動くケーブルは、ローテーションケーブル63およびビデオケーブル64の2系統である。
In the
Further, there are three systems of cables that move along with the tilt drive: a
In addition, there are two systems of cables that move along with the rotation drive: a
3軸回りにレンズの向きを調整できるカメラ50では、メイン基板60からパン機構、チルト機構およびローテーション機構のそれぞれのアクチュエータまでのケーブルの長さが長くなってしまい、コストが増大してしまうという問題がある。
また、各ケーブルの長さが長いと各ケーブルのひねりや曲げが多くなってしまうため、ケーブルの反力が大きくなり、パン駆動、チルト駆動およびローテーション駆動における駆動負荷が増大してしまうという問題がある。このとき、パン駆動、チルト駆動に伴って動くケーブルが多いことも、駆動負荷が増大する一因である。
さらには、ケーブルは反力に抗して動かされるために、ケーブル自体の耐久性が低下してしまうという問題もある。
In the
Also, if the length of each cable is long, the twisting and bending of each cable will increase, and the reaction force of the cable will increase, increasing the driving load in pan driving, tilt driving and rotation driving. is there. At this time, the fact that there are many cables that move with panning and tilting driving is also a factor that increases the driving load.
Furthermore, since the cable is moved against the reaction force, there is a problem that the durability of the cable itself is lowered.
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされ、ケーブルのコストを抑え、パン駆動、チルト駆動およびローテーション駆動における駆動負荷を軽減させると共に、繰り返しの駆動に対する耐久性を向上させることができる撮像装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is capable of reducing the cable cost, reducing the driving load in pan driving, tilt driving, and rotation driving, and improving the durability against repeated driving. Providing equipment.
本発明に係る撮像装置は、パン機構、チルト機構およびローテーション機構を介して、設置位置に対しパン、チルトおよびローテーションの3軸回りに駆動されるレンズユニットを備えた撮像装置であって、前記レンズユニットと一体的に移動する第1の基板と、前記設置位置に対して固定され、前記レンズユニットを駆動するための制御信号を送信する第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配線され、前記第2の基板から送信されるチルト駆動およびローテーション駆動の少なくとも何れか一つの制御信号を前記第1の基板に伝達する第1のケーブルと、前記第1の基板とチルト駆動手段との間に配線され、前記第1の基板から送信されるチルト駆動の制御信号を前記チルト駆動手段に伝達する第2のケーブルと、前記第1の基板とローテーション駆動手段との間に配線され、前記第1の基板から送信されるローテーション駆動の制御信号を前記ローテーション駆動手段に伝達する第3のケーブルと、を備えていることを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus including a lens unit that is driven around three axes of pan, tilt, and rotation with respect to an installation position via a pan mechanism, a tilt mechanism, and a rotation mechanism, and the lens A first substrate that moves integrally with the unit; a second substrate that is fixed with respect to the installation position and transmits a control signal for driving the lens unit; the first substrate and the second substrate; A first cable that is wired between the first board and transmits at least one control signal of tilt driving and rotation driving transmitted from the second board to the first board; and A second cable that is wired between the substrate and the tilt drive means and transmits a tilt drive control signal transmitted from the first substrate to the tilt drive means; A third cable that is wired between the first substrate and the rotation driving means and transmits a rotation driving control signal transmitted from the first substrate to the rotation driving means. To do.
本発明によれば、チルト機構、ローテーション機構等のアクチュエータに配線するケーブルの長さを短くすることができる。そのため、ケーブルの曲げやひねりが少なく、パン駆動、チルト駆動およびローテーション駆動におけるケーブルの反力を少なくすることができる。したがって、コストダウン、低消費電力および高耐久性を図ることができる。 According to the present invention, the length of a cable wired to an actuator such as a tilt mechanism or a rotation mechanism can be shortened. Therefore, the cable is less bent and twisted, and the reaction force of the cable in pan driving, tilt driving and rotation driving can be reduced. Therefore, cost reduction, low power consumption, and high durability can be achieved.
以下、本発明に係る実施形態について図1および図2を参照して説明する。本実施形態では、撮像装置として監視用カメラ(以下、カメラという)を用いて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るカメラの外観を示す斜視図である。
カメラ100はカメラ本体10を覆う、半球状の透明なドームカバー31、円筒状カバー32および有底円筒状カバー33を備えている。有底円筒状カバー33の底部を例えば天井面などに取り付けることで、カメラ100が設置位置に固定される。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In this embodiment, a description will be given using a monitoring camera (hereinafter referred to as a camera) as an imaging apparatus.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a camera according to the present embodiment.
The
図2は、パン、チルトおよびローテーションの3軸回りにレンズユニットが回転できるカメラ本体10の構成を示す模式図である。
カメラ本体10は、メインベース11、パンベース12、チルトベース14、ローテーションベース16およびレンズユニット18などを備えている。
メインベース11は扁平状の円筒状に形成され、その底部が設置位置に直接または上述した有底円筒状カバー33を介して取付けられる。メインベース11の内部には、パン駆動、チルト駆動およびローテーション駆動を制御するメイン基板(第2の基板)20が固定されている。したがって、レンズユニット18がパン、チルトおよびローテーションの3軸回りに回転しても、設置位置に対するメイン基板20の位置は変わらない。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
The
The
また、メインベース11には、パンベース12をパン駆動するためのパンモータ13が取り付けられている。本実施形態では、パンモータ13としてステッピングモータが用いられている。このパンモータ13の出力軸には平歯車13aが軸着され、後述するパンベース12の内歯車12aと噛合する。
メインベース11は、その上方でパンベース12をパン軸(P軸)回りに回転自在に支持している。
The
The
パンベース12は上方が開口する円筒状に形成されている。パンベース12の内周面の一部にはパンモータ13の平歯車13aと噛合する内歯車12aが形成されているので、パンモータ13の駆動によってパンベース12はパン軸(P軸)回りに回転する。このようなメインベース11とパンベース12との間に配設されたパンモータ13の平歯車13aと内歯車12aとが噛合する構成は、パン機構の一例である。
また、パンベース12には、チルトベース14をチルト駆動するためのチルトモータ15が取り付けられている。本実施形態では、チルトモータ15としてステッピングモータが用いられている。このチルトモータ15の出力軸には平歯車15aが軸着され、後述するチルトベース14の歯車14bと噛合する。
パンベース12は、その内部でチルトベース14をチルト軸(T軸)回りに回転自在に軸支している。
The
In addition, a
The
チルトベース14は上方が開口する円筒状に形成されている。チルトベース14の回動軸14aの一部にはチルトモータ15の平歯車15aと噛合する歯車14bが形成されているので、チルトモータ15の駆動によってチルトベース14はチルト軸(T軸)回りに回転する。このようなパンベース12とチルトベース14との間に配設されたチルトモータ15の平歯車15aと歯車14bとが噛合する構成は、チルト機構の一例である。また、チルトベース14の内周面の一部には、後述するローテーションモータ17の平歯車17aと噛合する内歯車14cが形成されている。
チルトベース14は、その内部でローテーションベース16をローテーション軸(R軸)回りに回転自在に支持している。
The
The
ローテーションベース16は平板状に形成されている。ローテーションベース16には、ローテーションモータ17が取り付けられている。本実施形態では、ローテーションモータ17としてステッピングモータが用いられている。このローテーションモータ17の出力軸にはチルトベース14の内歯車14cと噛合する平歯車17aが軸着されているので、ローテーションモータ17の駆動によってローテーションベース16はローテーション軸(R軸)回りに回転する。このようなチルトベース14とローテーションベース16との間に配設されたローテーションモータ17の平歯車17aと内歯車14cとが噛合する構成は、ローテーション機構の一例である。
The
ローテーションベース16は、その中央でレンズユニット18を保持している。レンズユニット18は円柱状に形成され、その内部には光軸に沿って図示しない複数のレンズが配置されている。レンズユニット18は、ローテーションベース16に対してレンズユニット18の光軸とローテーション軸(R軸)とが略一致するように取付けられている。
また、レンズユニット18の後端であって、レンズユニット18の結像面には、撮像センサ基板(第1の基板)19が取付けられている。撮像センサ基板19は、CCDやC−MOSなどの撮像素子が実装され、レンズユニット18によって結像される被写体像を検出する。
The
An imaging sensor substrate (first substrate) 19 is attached to the rear end of the
次に、本実施形態のカメラ本体10では、各アクチュエータに制御信号を伝達するためのケーブルの長さが短くなるように構成されている。以下では、本実施形態に係るケーブルの配線について説明する。
メイン基板20とパンモータ13との間には、メイン基板20からパンモータ13に制御信号を伝達するためのパンケーブル21が接続されている。
また、撮像センサ基板19とチルトモータ15との間には、メイン基板20からチルトモータ15に制御信号を伝達するためのチルトケーブル(第2のケーブル)22が接続されている。
また、撮像センサ基板19とローテーションモータ17との間には、メイン基板20からローテーションモータ17に制御信号を伝達するためのローテーションケーブル(第3のケーブル)23が接続されている。
Next, the
A
A tilt cable (second cable) 22 for transmitting a control signal from the
A rotation cable (third cable) 23 for transmitting a control signal from the
また、メイン基板20と撮像センサ基板19との間には、ビデオケーブル(第1のケーブル)24が接続されている。メイン基板20は、ビデオケーブル24および撮像センサ基板19を経由してレンズユニット18に制御信号を送信する。また、撮像センサ基板19は、ビデオケーブル24を経由してメイン基板20に、撮像素子に結像された画像信号を送信する。
A video cable (first cable) 24 is connected between the
さらに、本実施形態の撮像センサ基板19には、メイン基板20からチルトモータ15およびローテーションモータ17への制御信号を各モータへのパルス信号に変換する駆動回路が実装されている。したがって、駆動回路はメイン基板20から送信されたチルトモータ15への制御信号をパルス信号に変換し、変換したパルス信号をチルトケーブル22を経由してチルトモータ15に送信する。同様に、駆動回路はメイン基板20から送信されたローテーションモータ17への制御信号をパルス信号に変換し、変換したパルス信号をローテーションケーブル23を経由してローテーションモータ17に送信する。
Furthermore, a drive circuit that converts control signals from the
このように構成することで、チルトケーブル22およびローテーションケーブル23の長さを短くすることができる。また、メイン基板20からパンベース12に向かって配線するケーブルをビデオケーブル24のみにすることができる。
なお、メイン基板20からビデオケーブル24を経由してチルトモータ15およびローテーションモータ17に直接、高周波のパルス信号を送信してしまうと、ビデオケーブル24を経由して送信される画像信号にノイズの影響を与えてしまうおそれがある。しかし、本実施形態では、メイン基板20からビデオケーブル24を経由して撮像センサ基板19に周波数の低い制御信号が送信されるだけである。その後、撮像センサ基板19が駆動回路を介してチルトモータ15およびローテーションモータ17を駆動可能な制御信号に変換して送信する。これにより、画像信号の送信やチルトモータ15およびローテーションモータ17の制御を1本のビデオケーブル24で実現しつつも、ビデオケーブル24によって送信される画像信号に対するノイズの影響を軽減することができる。
With this configuration, the lengths of the
Note that if a high-frequency pulse signal is directly transmitted from the
次に、パン駆動、チルト駆動およびローテーション駆動を行い、レンズユニット18の向きを移動させる動作について説明する。
まず、パン駆動する場合、制御信号がメイン基板20からパンケーブル21を経由してパンモータ13に送信される。パンモータ13が駆動することで、パンベース12に一体的に可動するレンズユニット18がパン軸(P軸)回りに回転する。このとき、パン駆動に伴って動くケーブルは、ビデオケーブル24のみである。
Next, an operation of moving the direction of the
First, when pan driving is performed, a control signal is transmitted from the
次に、チルト駆動する場合、メイン基板20はビデオケーブル24を経由して制御信号を撮像センサ基板19に送信する。上述したように、撮像センサ基板19の駆動回路は、制御信号をパルス信号に変換した後、チルトケーブル22を経由してパルス信号をチルトモータ15に送信する。チルトモータ15が駆動することで、チルトベース14に一体的に可動するレンズユニット18がチルト軸(T軸)回りに回転する。このとき、チルト駆動に伴って動くケーブルは、チルトケーブル22とビデオケーブル24の2系統である。
Next, in the case of tilt driving, the
次に、ローテーション駆動する場合、メイン基板20はビデオケーブル24を経由して制御信号を撮像センサ基板19に送信する。上述したように、撮像センサ基板19の駆動回路は、制御信号をパルス信号に変換した後、ローテーションケーブル23を経由してパルス信号をローテーションモータ17に送信する。ローテーションモータ17が駆動することで、ローテーションベース16と一体的に可動するレンズユニット18がローテーション軸(R軸)回りに回転する。このとき、ローテーション駆動に伴って動くケーブルは、チルトケーブル22とビデオケーブル24の2系統である。また、本実施形態におけるチルトケーブル22は、メイン基板20とチルトモータ15とを接続するのではなく、撮像センサ基板19とチルトモータ15とを接続するように構成した。このように構成することにより、チルトケーブル22を図3で示したチルトケーブル62よりも短くすることが可能となる。これにより、パン駆動およびローテーション駆動における駆動負荷の軽減、チルトケーブル22の耐久性向上、更にはケーブルのコストダウンを実現することができる。
Next, when rotating, the
本実施形態によれば、パン機構、チルト機構およびローテーション機構における各アクチュエータに配線するケーブルの長さを短くすることができる。そのため、ケーブルの曲げやひねりが少なく、パン駆動、チルト駆動およびローテーション駆動におけるケーブルからの反力を少なくすることができる。したがって、コストダウン、低消費電力および高耐久性を図ることができる。 According to the present embodiment, the length of the cable wired to each actuator in the pan mechanism, the tilt mechanism, and the rotation mechanism can be shortened. Therefore, there is little bending and twisting of the cable, and the reaction force from the cable in pan driving, tilt driving and rotation driving can be reduced. Therefore, cost reduction, low power consumption, and high durability can be achieved.
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、上述した実施形態では、チルトモータ15をパンベース12に設置する場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、チルトモータ15を、チルトベース14に設置し、パンベース12との間でギヤ連動する構造にしてもよい。この場合、チルト駆動に伴って動くケーブルは、ビデオケーブル24の1系統のみとなる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated with various embodiment, this invention is not limited only to these embodiment, A change etc. are possible within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、チルトケーブル22とローテーションケーブル23との接続元を撮像センサ基板19とする場合について説明したが、この場合に限られない。ローテーションベース16やレンズユニット18と一体的に動く基板であれば、別の基板でもあってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the connection source of the
11:メインベース 12:パンベース 13:パンモータ 14:チルトベース 15:チルトモータ 16:ローテーションベース 17:ローテーションモータ 18:レンズユニット 19:撮像センサ基板 20:メイン基板 21:パンケーブル 22:チルトケーブル 23:ローテーションケーブル 24:ビデオケーブル 11: Main base 12: Pan base 13: Pan motor 14: Tilt base 15: Tilt motor 16: Rotation base 17: Rotation motor 18: Lens unit 19: Image sensor board 20: Main board 21: Pan cable 22: Tilt cable 23: Rotation cable 24: Video cable
Claims (5)
前記レンズユニットと一体的に移動する第1の基板と、
前記設置位置に対して固定され、前記レンズユニットを駆動するための制御信号を送信する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配線され、前記第2の基板から送信されるチルト駆動およびローテーション駆動の少なくとも何れか一つの制御信号を前記第1の基板に伝達する第1のケーブルと、
前記第1の基板とチルト駆動手段との間に配線され、前記第1の基板から送信されるチルト駆動の制御信号を前記チルト駆動手段に伝達する第2のケーブルと、
前記第1の基板とローテーション駆動手段との間に配線され、前記第1の基板から送信されるローテーション駆動の制御信号を前記ローテーション駆動手段に伝達する第3のケーブルと、を備えていることを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus including a lens unit that is driven around three axes of pan, tilt, and rotation with respect to an installation position via a pan mechanism, a tilt mechanism, and a rotation mechanism,
A first substrate that moves integrally with the lens unit;
A second substrate fixed to the installation position and transmitting a control signal for driving the lens unit;
The first substrate is wired between the first substrate and the second substrate, and transmits at least one control signal of tilt driving and rotation driving transmitted from the second substrate to the first substrate. 1 cable,
A second cable that is wired between the first substrate and the tilt drive means and transmits a tilt drive control signal transmitted from the first substrate to the tilt drive means;
A third cable that is wired between the first substrate and the rotation driving means and transmits a rotation drive control signal transmitted from the first substrate to the rotation driving means. A characteristic imaging device.
前記ローテーション駆動手段は、前記ローテーションベースに取り付けられていることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の撮像装置。 A rotation base that holds the lens unit and rotates about the rotation axis integrally with the lens unit;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the rotation driving unit is attached to the rotation base.
前記チルト駆動手段は、前記チルトベースに取り付けられていることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の撮像装置。 A tilt base that holds the lens unit and rotates about the tilt axis integrally with the lens unit;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the tilt driving unit is attached to the tilt base.
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Cited By (2)
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WO2016139704A1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image pickup device and image pickup system |
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