JP2017022629A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低減を図ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】第１の基板５１と、第１の基板５１と対向するとともに、第１の基板５１の略中心に対して垂直な軸まわりに回転する第２の基板５２と、第２の基板５２の略中心に設けられるとともに、第２のデータ速度を有する第２の光を出力する第２の発光素子６０と、第１の基板５１の略中心に設けられるとともに、第２の光を受光する第２の受光素子５８と、第１の基板５１と第２の基板５２の間に設けられるとともに、第２の光を集光する集光部１３９を有する。【選択図】図１７

Description

本発明は、回転駆動機構を有する撮像装置に関する。

回転駆動機構を有する撮像装置として、例えば特許文献１に記載された撮像装置が知られている。特許文献１に記載された撮像装置は、固定部と、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る。回転部内には、カメラ、第１の発光素子及び第２の受光素子が設けられる。固定部内には、カメラを制御するための制御データを生成する固定部側制御回路、第１の受光素子及び第２の発光素子が設けられる。第１の発光素子は、回転軸線上で、回転軸線に沿う方向に光を発するように配置される。第１の受光素子は、回転軸線上で、第１の発光素子が発した光を受光できるように配置される。第２の発光素子は、回転軸線に沿う方向以外の方向に光を発するように配置される。第２の受光素子は、第２の発光素子が発した光を受光できるように配置される。

回転部内に配置されたカメラから出力された映像データは、回転部側の第１の発光素子と固定部側の第１の受光素子とによって固定部側に伝送される。固定部内に配置された固定部側制御回路で生成された制御データは、固定部側の第２の発光素子と回転部側の第２の受光素子とによって回転部側に伝送される。これにより、撮像装置は、第１の発光素子及び第２の発光素子それぞれからの光が分散されることにより、発光強度を上げることができる。

特開２００９−１０５７１０号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、第２の発光素子からの光が回転部の回転軸線に沿う方向以外の方向に発するので、第２の受光素子において受光強度が弱くなり、固定部側から回転部側への制御データの伝送が効率的ではない場合があった。このため、第２の発光素子からの光の発光強度を増す必要がある。このため、従来の撮像装置は、消費電力が高くなるという課題があった。

本発明は、上記した従来の課題を解決するために、消費電力の低減を図ることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１の基板と、前記第１の基板と対向するとともに、前記第１の基板の略中心に対して垂直な軸まわりに回転する第２の基板と、前記第２の基板の略中心に設けられるとともに、第２のデータ速度を有する第２の光を出力する第２の発光素子と、前記第１の基板の略中心に設けられるとともに、前記第２の光を受光する第２の受光素子と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられるとともに、前記第２の光を集光する集光部を有する、撮像装置を提供する。

本発明によれば、撮像装置において消費電力の低減を図ることができる。

第１の実施形態の撮像装置の分解斜視図 図１に示すベース部を上方から見た平面図 図２のＡ−Ａ断面図 図３に示すベース部の第１の基板側の概略構成を示すブロック図 （ａ），（ｂ）図４に示す第１の基板の下り信号伝送部のシリアル／パラレル変換回路におけるシリアル／パラレル変換のタイミングを示す図 図３に示すベース部の第２の基板側の概略構成を示すブロック図 （ａ），（ｂ）図６に示す第２の基板の上り信号伝送部のシリアル／パラレル変換回路におけるシリアル／パラレル変換のタイミングを示す図，（ｃ）シリアル／パラレル変換回路から出力された３ビットのパラレル変換データを示す図 図３に示す導光体の斜視図 図８に示す導光体の受光面が形成される側の側面図 図９のＢ−Ｂ断面図 図９のＣ−Ｃ矢視図 図９のＤ−Ｄ矢視図 第２の実施形態の散乱部の設けられた導光体の斜視図 第１の発光素子と第１の受光素子との位置関係を表す説明図 第１の受光素子の検出電圧と放射面の円周位置との相関を表すグラフ 第１の発光素子の位置を基準とした放射面の位置を表す説明図 第３の実施形態の導光体を備えたベース部の断面図 図１７に示す導光体の軸線を含む面による断面図

以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る撮像装置を具体的に開示した各実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（第１の実施形態の撮像装置に至る経緯）
上記した特許文献１の構成では、固定部側に設けられた第２の発光素子からの光が回転部の回転軸線に沿う方向以外の方向に発するので、回転部側に設けられた第２の受光素子において受光強度が弱くなり、固定部側から回転部側への制御データの伝送が効率的ではない場合があった。このため、第２の発光素子からの光の発光強度を増す必要がある。このため、従来の撮像装置は、消費電力が高くなるという課題があった。

そこで、以下の第１の実施形態では、消費電力の低減を図ることができる撮像装置の第１例を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の撮像装置１１の分解斜視図である。同図に示す撮像装置１１は、非接触送電回転機構を有するベース部１３と、回転部１５とを含む構成である。ベース部１３は、装置本体側となる本体基台（図示略）を介してカメラ用台座（図示略）に固定される。回転部１５は、ベース部１３のシャフト１７によって連結される。

回転部１５は、回転軸１９と、ウォームホイール２１と、カメラブラケット２３と、チルトアーム２７と、撮像部の一例としてのカメラ２５とを有する。回転軸１９には、ベース部１３のシャフト１７が連結される。また、回転軸１９には、ウォームホイール２１が軸心を一致させて固定され、更にカメラブラケット２３が固定される。カメラブラケット２３は、チルトアーム２７を介してカメラ２５を支持する。カメラ２５は、アーム支軸２９を中心に回転自在にチルトアーム２７に支持される。カメラ２５には、アーム支軸２９を中心にカメラ２５をチルト方向（鉛直軸に直交する軸回り方向）に回転させるチルト回転用のモータ（図示略）が設けられている。また、カメラ２５には、レンズを移動させるためのズーム処理用のモータ（図示略）も設けられている。

回転部１５は、ウォームホイール２１、カメラブラケット２３、チルトアーム２７及びカメラ２５と一体に固定された回転軸１９が、ベース部１３のシャフト１７に固定される。これにより、回転部１５は、シャフト１７とともに回転する。回転部１５は、装置本体側に固定された回転駆動ユニット３１によって正逆方向へ回転駆動される。回転部１５が回転駆動されることで、ベース部１３のシャフト１７が回転部１５に従動回転（つまり、連れ回り）する。

回転駆動ユニット３１は、装置本体側に固定されるパンモータ３３と、パンモータ３３のモータ駆動軸３５に固定されるピニオン３７と、ピニオン３７に噛合する中間ギヤ３９と、中間ギヤ３９と同軸に固定されるウォームギヤ４１と、からなる。ウォームギヤ４１は、回転部１５のウォームホイール２１と噛合する。回転駆動ユニット３１は、ベース部１３のシャフト１７に固定された回転部１５を旋回駆動（つまり、パン方向への回転）する。即ち、回転駆動ユニット３１のパンモータ３３を駆動させると、ピニオン３７と中間ギヤ３９を介してウォームギヤ４１が回転し、ウォームギヤ４１の回転によってウォームホイール２１が回転して、シャフト１７に固定された回転部１５が旋回する。カメラ２５は、上記複数のモータによって、旋回（パン回転）、チルト、ズームの動作（ＰＴＺ（Pan Tilt Zoom）動作）を行う。

図２は、図１に示すベース部１３を上方から見た平面図である。なお、図２では図１に描かれる本体基台固定用のブラケットが省略されている。同図に示すように、ベース部１３は、第１の基板保持部５３と、軸受５５と、回転盤５０と、シャフト１７と、が同心円に配置される。回転盤５０及びシャフト１７は、軸受５５を介して第１の基板保持部５３に対して回転自在となる。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。ベース部１３は、回転部１５を旋回可能に支持する。同図において、ベース部１３は、シャフト１７を有する回転盤５０と、軸受５５と、第１の基板５１に対向配置される第２の基板５２と、第１の基板５１を保持する第１の基板保持部５３と、第２の基板５２を保持する第２の基板保持部５４と、第１の基板保持部５３を外輪５５Ａに固定し、第２の基板保持部５４を内輪５５Ｂに固定する軸受５５と、第１の基板保持部５３の略中心に配置される略円筒体の導光体５６と、を備える。

第１の基板５１には、その一方の面（図に向かって上側の面）に第１の発光素子５７及び第２の受光素子５８を含む各種電子部品が実装されている。第２の受光素子５８は、その中心が第１の基板５１の中心と略一致するように配置される。第１の発光素子５７は、第２の受光素子５８から離間して配置される。第１の発光素子５７は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、第２の受光素子５８は、例えばＰＤ（Photo Diode）である。図面では、第１の発光素子５７をＬＥＤ、第２の受光素子５８をＰＤと記載している。

第２の基板５２には、その一方の面（図３に向かって下側の面）に第１の受光素子５９及び第２の発光素子６０を含む各種電子部品が実装されている。第２の発光素子６０は、その中心が第２の基板５２の中心と略一致するように配置される。第１の受光素子５９は、第２の発光素子６０から離間して配置される。第１の基板５１の中心と第２の基板５２の中心が略一致していることから、第１の発光素子５７と第１の受光素子５９は、第１の基板５１の中心或いは第２の基板５２の中心から同じ半径方向の位置に配置される。第２の発光素子６０は、例えばＬＥＤであり、第１の受光素子５９は、例えばＰＤである。図面では、第２の発光素子６０をＬＥＤ、第１の受光素子５９をＰＤと記載している。

第２の発光素子６０は、第２の基板５２の略中心に設けられ、第２の受光素子５８は、第１の基板５１の略中心に設けられる。

この撮像装置１１によれば、第１の基板５１上の第２の受光素子５８が第１の基板５１の略中心に配置され、第２の基板５２上の第２の発光素子６０が第２の基板５２の略中心に配置され、第１の基板５１の中心と第２の基板５２の中心が略一致している。従って、第２の発光素子６０からの第２の光は、第２の基板５２の回転に関係なく、第１の基板の第２の受光素子５８にて受光が可能となる。また、第２の発光素子６０と第２の受光素子５８が軸心を略共通にて配置されることから、これらの間における光の拡散を少なく抑えることができる。これにより、第２の発光素子６０の発光強度を余計に高める必要がない分、省電力化が図れる。

第１の発光素子５７から出力される第１の光は、導光体５６を介して第１の受光素子５９に受光される。第２の発光素子６０から出力される第２の光は、第２の受光素子５８にて受光される。第１の発光素子５７から出力される第１の光は制御データの搬送に使用される。制御データは、例えばカメラ２５のパン方向への移動の指示、チルト方向への移動の指示、及びズーム処理の指示を行うためのデータである。第２の発光素子６０から出力される第２の光は映像データの搬送に使用される。制御データの搬送に使用される第１の光のデータ速度（第１のデータ速度）は数十ｋｂｐｓ〜数Ｍｂｐｓであり、映像データの搬送に使用される第２の光のデータ速度（第２のデータ速度）は数Ｇｂｐｓである。第１の発光素子５７から第１の受光素子５９に向かう第１の光を上り信号とも言い、第２の発光素子６０から第２の受光素子５８に向かう第２の光を下り信号とも言う。第１の光の波長は８７０ｎｍ、第２の光の波長は８５０ｎｍであり、第２の光の波長の方が第１の光の波長よりも短くなっている。第１の光及び第２の光として、互いに波長の異なる光を用いることにより、第１の光と第２の光の干渉を防ぐことが可能になる。なお、第１の光の波長を第２の光の波長よりも短くしても構わないし、光の干渉の影響が少ない場合は、第１の光の波長と第２の光の波長を同じにしても構わない。

第１の基板保持部５３は、金属でできている。第１の基板保持部５３は、軸受５５の外輪５５Ａに固定される。第２の基板保持部５４は、上面に基板収容部を有し、この基板収容部に第２の基板５２を保持する。第２の基板保持部５４は、第１の基板保持部５３と同様の金属でできている。第２の基板保持部５４は、軸受５５の内輪５５Ｂに固定される。

第１の基板保持部５３の中央部には、円筒状の導光体収容部１１１が形成される。この導光体収容部１１１の内周には、直径方向両端に、一対の保持部１１３が凹設されている。一方、円筒状に形成される導光体５６の外周には、直径方向両端に、一対の固定突起１１５が突設される。本実施形態において、導光体５６は、導光体収容部１１１に挿入され、固定突起１１５を保持部１１３に係合することで、第１の基板保持部５３に固定される。

軸受５５の外輪５５Ａと内輪５５Ｂの間には複数個の転動体５５Ｃが設けられている。ベース部１３では、軸受５５の外輪５５Ａ側が固定され、内輪５５Ｂ側が回転可能となる。従って、回転駆動ユニット３１のパンモータ３３を駆動させることで、回転部１５とベース部１３の軸受５５の内輪５５Ｂ側が旋回する。この場合、軸受５５の内輪５５Ｂには、回転盤５０、第２の基板５２、第２の基板保持部５４が繋がっているので、これらも内輪５５Ｂとともに旋回する。導光体５６は、第１の基板保持部５３に固定されているので、回転しない。

図４は、図３に示すベース部１３の第１の基板５１側の概略構成を示すブロック図である。同図において、撮像装置１１のベース部１３の第１の基板５１側には、下り信号伝送部８０、画像信号処理部８１、制御部８２及び上り信号伝送部８３が設けられる。

下り信号伝送部８０は、第２の受光素子５８と、第２の受光素子５８が第２の光を受光することで得られる映像データを増幅するレシーバ回路８０１と、レシーバ回路８０１で増幅された映像データをパラレル変換するシリアル／パラレル変換回路８０２とを有する。第２の受光素子５８より得られる映像データは、撮像装置１１の第２の基板５２側から１フレーム単位で伝送されてくる。シリアル／パラレル変換回路８０２は、１フレーム分の映像データをパラレル変換する毎に、変換を行った旨を制御部８２に通知する。

画像信号処理部８１は、画像処理回路８１０を有し、下り信号伝送部８０から出力される１フレーム毎の映像データに対して画像処理を行う。画像信号処理部８１は、画像処理により得られた映像データを制御部８２に出力する。画像処理回路８１０は、制御部８２からの指示に従って画像処理を行い、１フレーム分の映像データに対する画像処理が終了すると、その旨を制御部８２に通知する。

制御部８２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８２１と、ＣＬＫ回路（クロック回路）８２２と、外部インターフェース８２３とを有する。ＣＰＵ８２１は、ＣＬＫ回路８２２から出力されるクロック信号を元に動作する。ＣＰＵ８２１は、下り信号伝送部８０からパラレル変換した旨の通知を受けることで、画像信号処理部８１に画像処理を行わせる。また、ＣＰＵ８２１は、画像信号処理部８１から１フレーム分の映像データに対する画像処理が行われた旨の通知を受けることで、外部インターフェース８２３を制御して、画像処理回路８１０で画像処理された映像データを外部へ出力させる。また、ＣＰＵ８２１は、外部インターフェース８２３にカメラ２５を操作するための情報が入力された場合、その情報を制御データとして上り信号伝送部８３に出力する。

上り信号伝送部８３は、第１の発光素子５７と、制御部８２からの制御データをシリアル変換して出力するパラレル／シリアル変換回路８３１と、パラレル／シリアル変換回路８３１から出力される制御データを増幅して第１の発光素子５７を駆動するドライバ回路８３２とを有する。

図５（ａ）及び（ｂ）は、図４に示す第１の基板５１の下り信号伝送部８０のシリアル／パラレル変換回路８０２におけるシリアル／パラレル変換のタイミングを示す図である。図５（ａ）は、第２の受光素子５８から出力されたシリアルの受光データ（映像データ）を示し、図５（ｂ）はシリアル／パラレル変換回路８０２から出力された３２ビットのパラレル変換データ（映像データ）を示す。映像データは、制御データを含むＲＧＢ信号であり、Ｄ１〜Ｄ１０がＲＧＢのＲ（Read）に対応し、Ｄ１１〜Ｄ２０がＧ（Green）に対応し、Ｄ２１〜Ｄ３０がＢ（Blue）に対応し、Ｄ３１，Ｄ３２が制御データに対応する。クロック（ＣＬＫ）信号の立ち上がりをトリガーとしてシリアルの受光データがパラレル変換される。同図に示す最初のシリアルの受光データがパラレル変換されて３２ビットのパラレル変換データ（映像データ）が得られる。

なお、第１の基板５１の上り信号伝送部８３のパラレル／シリアル変換回路８３１では、クロック（ＣＬＫ）信号の立ち下がりをトリガーとして３ビットの制御データがシリアル変換される。最初の３ビットのパラレルの制御データ（“ＨＬＨ”）がシリアル変換されてシリアルの制御データが得られる。

このように、撮像装置１１の第１の基板５１側では、第２の受光素子５８で第２の光を受光して、該光により搬送されてきた映像データをパラレル変換して画像処理を行い、画像処理後の映像データを外部インターフェース８２３から外部へ出力し、また、カメラ２５を操作するための情報が入力された場合、該情報を制御データとしてシリアル変換した後、第１の発光素子５７で光変換して第１の光として出力する。

図６は、図３に示すベース部１３の第２の基板５２側の概略構成を示すブロック図である。同図において、撮像装置１１の第２の基板５２側には、画像信号処理部９０、下り信号伝送部９１、上り信号伝送部９２及び制御部９３が設けられる。

画像信号処理部９０は、画像処理回路９０１を有し、カメラ２５のイメージセンサ２５１から出力される１フレーム毎の映像データに対して画像処理を行う。画像信号処理部９０は、画像処理により得られた映像データを下り信号伝送部９１に出力する。画像処理回路９０１は、制御部９３からの指示に従って画像処理を行い、１フレーム分の映像データに対する画像処理が終了すると、その旨を制御部９３に通知する。

下り信号伝送部９１は、第２の発光素子６０と、制御部９３からの指示に従って、画像信号処理部９０から出力されるパラレルの映像データをシリアル変換するパラレル／シリアル変換回路９１０と、パラレル／シリアル変換回路９１０でシリアル変換された映像データを増幅して第２の発光素子６０を駆動するドライバ回路９１１とを有する。

上り信号伝送部９２は、第１の受光素子５９と、第１の受光素子５９が第１の光を受光することで得られる制御データを増幅するレシーバ回路９２１と、レシーバ回路９２１で増幅された制御データをパラレル変換するシリアル／パラレル変換回路９２２とを有する。第１の受光素子５９より得られる制御データは、撮像装置１１の第１の基板５１側から伝送されてくる。

制御部９３は、ＣＰＵ９３１と、ＣＬＫ回路（クロック回路）９３２とを有する。ＣＰＵ９３１は、ＣＬＫ回路９３２から出力されるクロック信号を元に動作する。ＣＰＵ９３１は、上り信号伝送部９２のシリアル／パラレル変換回路９２２から出力される制御データを取り込み、この制御データに従って、画像信号処理部９０に画像処理を行わせる指示を与える。また、ＣＰＵ９３１は、下り信号伝送部９１に映像データをシリアル変換させる指示を与える。

第２の基板５２の下り信号伝送部９１のパラレル／シリアル変換回路９１０において、画像処理回路９０１から出力されたパラレルの映像データは、クロック（ＣＬＫ）信号の立ち下がりをトリガーとしてシリアル変換される。最初の３２ビットのパラレルの映像データがシリアル変換されてシリアル変換データが得られる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、図６に示す第２の基板５２の上り信号伝送部９２のシリアル／パラレル変換回路９２２におけるシリアル／パラレル変換のタイミングを示す図である。図７（ａ）は第１の受光素子５９から出力されたシリアルの受光データ（制御データ）を示し、図７（ｂ）はクロック（ＣＬＫ）信号、（ｃ）はシリアル／パラレル変換回路９２２から出力された３ビットのパラレル変換データ（制御データ）を示す。クロック（ＣＬＫ）信号の立ち上がりをトリガーとしての制御データがパラレル変換される。同図に示す最初の受光データ（“ＨＬＨ”）がパラレル変換されてパラレルの制御データが得られる。

撮像装置１１の第１の基板５１には、ＡＣアダプタ８５からの直流電圧が供給される。第１の基板５１のＣＰＵ８２１を含む各回路は、ＡＣアダプタ８５からの直流電圧を直流−直流変換して得られた電圧で動作する。一方、撮像装置１１の第２の基板５２のＣＰＵ９３１を含む各回路は、第１の基板５１側に設けられた送電コイル８６と第２の基板５２側に設けられた受電コイル９５との間の非接触電力伝送により得られる電圧で動作する。即ち、送電コイル８６と受電コイル９５を隣接配置させて、送電コイル８６に電流を流すことで発生する磁束を媒介して、受電コイル９５に起電力を発生させる電磁誘導を用いた非接触電力伝送によって、第２の基板５２のＣＰＵ９３１を含む各回路を動作させる。この場合、送電コイル８６と受電コイル９５を同軸に配置させることで効率のよいエネルギー伝送が可能となる。

図８は、図３に示す導光体５６の斜視図である。導光体は、第１の光を受光する受光面と、第１の光を放射するとともに、受光面とは向きの異なる放射面と、を有する。導光体５６は、第１の基板５１に実装された第１の発光素子５７から出力される第１の光を第２の基板５２の第１の受光素子５９へ伝送する。導光体５６は、例えば金型で一体に形成される。

導光体５６は、例えば略円筒体で形成される。導光体５６は、軸線に沿う方向の一端側の端面が、後述の環状面となる。この環状面と反対側の端面には、同心円の小径円筒部１１７（図１０参照）が形成される。小径円筒部１１７の外側は、半径方向の距離が一定の螺旋面１１９（図９参照）が形成される。螺旋面１１９は、環状面と反対側の端面から、環状面に徐々に接近するように、小径円筒部１１７を包囲しながら螺旋状に形成される。螺旋面１１９の形成範囲は、例えば３６０°となる。従って、螺旋面１１９は、基端が、環状面と反対側の端面に同一平面で接続し、先端が、環状面と反対側の端面から環状面に接近した段差面１２１（図１０参照）となる。導光体５６は、環状面と反対側の端面と、段差面１２１と、小径円筒部１１７の外周に囲まれた面が、受光面１２３（図１０参照）となる。導光体５６の受光面１２３は、第１の基板５１と垂直な面となる。第１の発光素子５７は、この受光面１２３に対して垂直な方向から第１の光を入射させる。

放射面１２５は、軸から第１の発光素子５７までの位置に対応する半径を有する環状面となる。放射面１２５の内周は、徐々に縮径されるテーパ面１２７となる。テーパ面１２７は、小内径部１２９に接続する。小内径部１２９は、開口部１３１に接続する。これら、テーパ面１２７、小内径部１２９、開口部１３１は、同心円で形成される。開口部１３１は、導光体５６の環状面（放射面１２５）と反対側の端面で開口する。

この撮像装置１１によれば、放射面１２５を、円筒体の軸線方向一端側の端面、即ち、環状面とすることができる。円筒体からなる導光体５６は、軸線が回転中心となって回転されることで、停止時や回転時において、この環状面に他部材との相対変位が生じない。つまり、導光体５６は、回転体間（第１の基板５１と第２の基板５２との間）において、安定した放射面１２５が得られる。

撮像装置１１において、第１の発光素子５７及び第１の受光素子５９は、軸から同じ半径方向の位置に設けられる。

撮像装置１１は、第１の基板５１の中心と第２の基板５２の中心が、略一致している。第２の基板５２は、この中心を軸として、第１の基板５１に対して回転される。第１の発光素子５７と第１の受光素子５９とは、この軸から同じ半径方向の位置に設けられることで、相対回転する第１の基板５１と第２の基板５２との間で、環状面となる放射面１２５によって、高い光利用効率で光通信が可能となる。

図９は、図８に示す導光体の受光面が形成される側の側面図である。撮像装置１１は、受光面１２３が、第１の基板５１に対して略垂直に設けられる。

第１の基板５１と第２の基板５２とは、平行に配置され、共通の軸を回転中心に相対回転（より具体的には第１の基板５１に対し第２の基板５２が回転）する。第１の光は、受光面１２３が第１の基板５１に略垂直に設けられていることで、第１の発光素子５７から第１の基板５１と平行に出射される。第１の光は、第２の基板５２へ放射されなければならないので、導光体内部において、伝搬方向が９０°転換される。その結果、第１の光は、導光体内部での反射の数が増え、均一な光として放射面から放射可能となる。

また、第１の発光素子５７は、第１の基板５１に対して略平行な方向に第１の光を発光する。

この撮像装置１１では、円筒体からなる導光体５６の受光面１２３に、軸に直交する方向（即ち、円筒体の接線に沿う方向）から第１の光を入射させることが可能となる。これにより、第１の光は、円筒体の軸線に沿う方向から入射される場合に比べ、導光体内部を反射しながら放射面１２５へ伝搬する。その結果、導光体５６は、放射面１２５において、第１の光をより均一な光で取り出すことができる。導光体５６の放射面１２５は、均一な放射光を放射することがシミュレーションで確認されている。この現象は、円筒体である導光体５６に、円筒体の接線に沿う方向から光を入射させると、光が拡散及び反射しながら円周方向に回り、その結果、むらなく一端面の放射面１２５から放射されるのが理由と思われる。

図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。撮像装置１１は、第２の基板５２に設けられるとともに、第１のデータ速度よりも大きな第２のデータ速度を有する第２の光を出力する第２の発光素子６０と、第１の基板５１に設けられるとともに、第２の光を受光する第２の受光素子５８とを有する。導光体５６は、第２の光を通過させる開口部１３１を有している。

この撮像装置１１によれば、導光体５６は、第１の光の導光路に干渉しない開口部１３１を有する。導光体５６は、この開口部１３１に第２の光を通すことで、第２の光を、第１の光と干渉させずに、コンパクトなスペースで、回転体間（つまり、第１の基板５１と第２の基板５２との間）で光通信を可能にできる。

図１１は、図９のＣ−Ｃ矢視図である。導光体５６は、受光面１２３が、軸線を含む面と平行に形成される。なお、受光面１２３は、放射面１２５における任意位置での放射光の均一化を調整するためには、軸線を含む面に対し、若干量傾斜して形成されてもよい。

図１２は、図９のＤ−Ｄ矢視図である。導光体５６は、本実施形態において、外周に一対の固定突起１１５を突設したが、固定突起１１５は、２つ以上設けられてもよい。なお、固定突起１１５の表面には、後述の散乱部を設けることが好ましい。導光体５６は、散乱部を固定突起１１５に設けることで、固定突起１１５に伝搬した光が外部へ漏れることを防止できる。これにより、導光体５６は、光の伝搬損失を抑制することができる。

この撮像装置１１によれば、受光面と放射面の向きを異ならせることにより、受光面から入射した第１の光は、導光体の内部で散乱しながら放射面から放出される。第１の光は、放射面から放射されるとき、放射面の全ての領域で強度が均一となる。これにより、第２の基板の回転に連動する第１の受光素子は、安定的に第１の光を受光することが可能になる。従って、撮像装置１１は、特許文献１の構成に比べ、第１の発光素子５７の発光強度を上げる必要がなく、消費電力の低減を図ることができる。

（第２の実施形態の撮像装置に至る経緯）
上記した特許文献１の構成では、固定部側に設けられた第２の発光素子からの光が回転部の回転軸線に沿う方向以外の方向に発するので、回転部側に設けられた第２の受光素子において受光強度が弱くなり、固定部側から回転部側への制御データの伝送が効率的ではない場合があった。このため、第２の発光素子からの光の発光強度を増す必要がある。このため、従来の撮像装置は、消費電力が高くなるという課題があった。

そこで、以下の第２の実施形態では、消費電力の低減を図ることができる撮像装置の第２例を説明する。以下の各実施形態でも、撮像装置１１の全体構成は同様であるため、説明の便宜上、第１の実施形態の撮像装置１１と同一の符号を用いて説明する。

（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態の散乱部１３３の設けられた導光体１３５の斜視図である。本実施形態の撮像装置１１は、導光体１３５が散乱部１３３を有する。撮像装置１１は、受光面１２３と放射面１２５との間に複数の表面を有する。散乱部１３３は、複数の表面のうち、少なくとも１つに設けられる。散乱部１３３は、第１の光を導光体内部に散乱させる。

この撮像装置１１によれば、導光体１３５において、受光面１２３と放射面１２５との間の複数の表面のうち、少なくとも１つの面に散乱部１３３を設けることにより、導光体１３５に入射した第１の光は、途中で導光体１３５の外へ漏れにくくなって放射面１２５で放射される。放射面１２５から放射される第１の光は、導光体内部での伝搬効率が高まり、強度の低下が抑制される。これにより、第２の基板５２の回転に連動する第１の受光素子５９は、安定的に第１の光を受光することが可能になる。従って、第１の発光素子５７の発光強度を上げる必要がなく、消費電力の低減を図ることができる。

また、散乱部１３３は、導光体１３５の表面に設けられた梨地面である。梨地面とは、サンドブラスト加工、マットコーティング加工ほかの方法にて導光体１３５の基材表面に形成される微細凸凹である。また、梨地面は、サンドペーパ等によって樹脂製の導光体１３５の表面を粗面とすることによっても形成できる。この場合、サンドペーパは、＃８００程度のものが好適となる。梨地面によって反射された第１の光は、巨視的には鏡面反射となるが、微視的には散乱して反射される。これにより、導光体１３５に入射した第１の光は、伝搬損失が抑制されながら、放射面１２５の全体から均一な強度の光として連続的に放射可能となる。

また、撮像装置１１は、第１の基板５１及び第２の基板５２の少なくとも一方に導光体１３５を保持する上記の保持部１１３が設けられている。散乱部１３３は、導光体１３５の表面のうち、保持部１１３が対向する面に設けられる。

この撮像装置１１によれば、導光体１３５は、保持部１１３によって、第１の基板５１及び第２の基板５２の少なくとも一方に保持される。受光面１２３及び放射面１２５は、この保持部１１３が対向する表面と異なる面に設けられる。即ち、散乱部１３３は、導光体１３５の機能面（つまり、受光面１２３及び放射面１２５）とは異なる表面に設けられている。これにより、導光体１３５は、機能面以外の表面を有効利用して伝搬損失を抑制している。

更に、散乱部１３３は、導光体５６のテーパ面１２７、小内径部１２９、開口部１３１に設けられてもよい。また、散乱部１３３は、放射面１２５と反対側の円筒体の端面（即ち、螺旋面１１９）に設けられてもよい。これにより、光の伝搬損失を更に抑制することが可能となる。

また、散乱部１３３は、導光体１３５の表面に設けられた着色面とすることができる。

この撮像装置１１によれば、導光体１３５の表面が着色面（例えば、つや消し白色面）となることで、導光体内部を伝搬する第１の光は、導光体１３５と外部との境界面を透過しようとする際、着色面によって散乱し、再び導光体内部へと戻される。これにより、導光体１３５は、安価な塗料処理によって、第１の光の伝搬損失が抑制可能となる。

図１４は、第１の発光素子５７と第１の受光素子５９との位置関係を表す説明図である。本実施形態の撮像装置１１は、散乱部１３３が、放射面１２５の一部にも設けられる。この散乱部１３３は、放射面１２５の光レベルを抑制する効果を有する。光レベルを抑制する理由は、第１の受光素子５９の特性にある。即ち、図７（ａ）に示した第１の受光素子５９から出力されたシリアルの受光データ（制御データ）は、第１の受光素子５９が、光レベルを電圧に変換することによって得られる。この電圧レベルは、低いので、図６のレシーバ回路９２１によって増幅される。増幅された電圧は、レシーバ回路９２１によって、閾値よりも高い（Ｈ）か、低い（Ｌ）かが判定される。

ここで、第１の発光素子５７と第１の受光素子５９の位置関係は、図１４に示すように、導光体１３５の直径ＤＤ＝１４．６ｍｍ、テーパ面１２７の開口径Ｄｄ＝１１ｍｍ、軸から第１の発光素子５７までの半径Ｌｒ＝７．３ｍｍ、軸から第１の受光素子５９までの半径Ｐｒ＝６．４ｍｍ、導光体１３５の高さＤＨ＝８ｍｍ、導光体１３５と第１の受光素子５９の距離Ｄｈ＝１ｍｍとする。

図１５は、第１の受光素子の検出電圧と放射面の円周位置との相関を表すグラフである。図１４に示した位置関係において、第１の受光素子５９が出力する電圧は、図１５に示す通りとなる。即ち、放射面１２５は、第１の発光素子５７の位置を基準（角度θ＝０°）に、円周方向で０°〜９０°の角度範囲、及び２７０°〜３６０°の角度範囲で、光強度が高レベルとなる場合がある。この場合、第１の受光素子５９は、飽和特性により、電圧レベルが０Ｖ近傍まで低下することがある。第１の受光素子５９は、同グラフの電圧値１．５Ｖで発生し易くなる。レシーバ回路９２１は、電圧レベルが０Ｖ近傍まで低下すると、判定にエラーが生じる。

図１６は、第１の発光素子の位置を基準とした放射面の位置を表す説明図である。そこで、撮像装置１１には、放射面１２５の一部である円周方向で０°〜９０°の範囲Ｓ１、及び２７０°〜３６０°の範囲Ｓ２にも散乱部１３３が設けられている。導光体１３５は、放射面１２５に生じる光強度の高レベルとなる部分に応じ、散乱部１３３を設けることで、放射面１２５の光レベルが均一なる。その結果、第１の受光素子５９は、放射面１２５の全円周方向で均一な電圧値Ｖｆ（例えば０．２Ｖ）の検出が可能となる。この場合、閾値は、０．１Ｖ程度となる。これにより、レシーバ回路９２１は、０Ｖか０．２Ｖかの検出値によって、高精度なＨｉ／Ｌｏ判定が可能となる。

この撮像装置１１によれば、第１の光が導光体１３５によって高効率に伝搬した結果、放射面１２５の一部に放射光強度の高い部分が生じても、導光体１３５の当該部分に散乱部１３３が設けられることで、放射面１２５における当該部分の光レベルが抑制される。これにより、撮像装置は、第１の受光素子５９の電圧ベルが過剰に上昇し、飽和特性により第１の光を誤検出することが防止される。

（第３の実施形態の撮像装置に至る経緯）
上記した特許文献１の構成では、加工精度の問題から、回転部側に設けられた第１の発光素子と固定部側に設けられた第１の受光素子とが回転軸線から外れて実装される場合がある。この場合、第１の受光素子は第１の発光素子と外れて対向することになるので、光伝送の直進性を考慮すると、第１の受光素子が受光する光（つまり、第１の発光素子からの光）の強度は低下する。従って、第１の発光素子から出力される光の強度を予め上げる必要があり、消費電力が高くなるという課題がある。

そこで、以下の第３の実施形態では、消費電力の低減を図ることができる撮像装置の第３例を説明する。

（第３の実施形態）
図１７は、第３の実施形態の導光体１３７を備えたベース部１３の断面図である。本実施形態の撮像装置１１は、第１の基板５１と第２の基板５２の間に設けられるとともに、第２の光を集光する集光部１３９を有する。本実施形態において、この集光部１３９は、導光体１３７に設けられる。集光部１３９は、導光体１３７のテーパ面１２７と、開口部１３１との間に形成される。集光部１３９は、導光体１３７と一体に形成される凸レンズとすることができる。

この撮像装置１１によれば、部品の加工精度や組立精度の問題から、第２の発光素子６０と第２の受光素子５８が回転軸線から外れて配置されたとしても、第１の基板５１と第２の基板５２との間に集光部１３９を設けることにより、第２の光を集光部１３９で集光して第２の受光素子５８に受光させることができる。これにより、第２の受光素子５８は、受信する第２の光の強度の低下することが抑制される。従って、第２の発光素子６０の発光強度を上げる必要がなく、消費電力の低減を図ることができる。

図１８は、図１７に示す導光体１３７の軸線を含む面による断面図である。本実施形態の撮像装置１１は、集光部１３９の有効径がＬ、第２の発光素子６０における発光面の有効径がａ、集光部１３９と第２の発光素子６０とのずれ量がΔであるとき、（ａ／２）＋Δ＜（Ｌ／２）の関係式を満足する。

この撮像装置１１によれば、第２の発光素子６０と集光部１３９とがずれ量Δで相対変位したときであっても、第２の発光素子６０における発光面の有効径ａが、集光部１３９の有効径Ｌの範囲内に収まる。これにより、第２の発光素子６０からの第２の光は、全てが集光部１３９によって集光され、第２の受光素子５８が受光する第２の光の強度低下が抑制される。従って、第２の発光素子６０は、集光部１３９とずれ量Δでずれていても、発光強度を上げる必要がなく、消費電力の低減を図ることができる。

従って、上記各実施形態に係る撮像装置１１によれば、消費電力の低減を図ることができる。

本発明は、消費電力の低減を図ることができる撮像装置として、例えば所定の制御信号に応じて光軸を可変可能であって、かつ監視対象のエリアの状況を映像として撮像する監視カメラに利用可能である。

１１ 撮像装置
５１ 第１の基板
５２ 第２の基板
５６ 導光体
５７ 第１の発光素子
５８ 第２の受光素子
５９ 第１の受光素子
６０ 第２の発光素子
１１３ 保持部
１２３ 受光面
１２５ 放射面
１３１ 開口部
１３３ 散乱部
１３９ 集光部

Claims (2)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板と対向するとともに、前記第１の基板の略中心に対して垂直な軸まわりに回転する第２の基板と、
   前記第２の基板の略中心に設けられるとともに、第１のデータ速度を有する第１の光を出力する第１の発光素子と、
   前記第１の基板の略中心に設けられるとともに、前記第１の光を受光する第１の受光素子と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられるとともに、前記第１の光を集光する集光部と、を有する、
   撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記集光部の有効径がＬ、前記第１の発光素子における発光面の有効径がａ、前記集光部と前記第１の発光素子とのずれ量がΔである場合に、
   ａ／２＋Δ＜Ｌ／２
   の関係式を満足する、
   撮像装置。

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