JP2021190830A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の撮像ユニットを電動で操作し、それぞれの撮像ユニットの容易な画角調整を可能としつつ、撮像装置を小型化する。【解決手段】ベース部上に円周状に配置され、ベース部上において、それぞれ円周方向に駆動可能な複数の撮像部を備える撮像装置であって、撮像部は、レンズおよび撮像素子を含むレンズ部と、レンズ部をパン駆動可能に支持するパンベース部と、パンベース部に対してレンズ部をパン駆動させる為の駆動部と、レンズ部のパン角度を検出する検出部と、を有する。検出部は、撮像部のベース部上における前記円周方向の位置をさらに検出する【選択図】図8

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。
近年、設備の天井や壁面、もしくはポールに設置して、監視及び撮影することを目的とした撮像装置に対するユーザニーズは多様化している。例えば、撮像装置を設置した場所の周囲360°を撮影したいというユーザのニーズに対応する撮像装置として、魚眼レンズ等を搭載した全方位撮影型の撮像装置がある。そのような撮像装置によって撮影された画像には、搭載された魚眼レンズの影響により、360°撮影を可能とする反面、撮影画像全体が歪むという特徴がある。撮影画像の歪みを抑えつつ、360°の画像を撮影する方法としては、次のような方法がある。1つの撮像装置内に複数のレンズユニットを有するように構成された、多眼撮像装置を用いて、それぞれのレンズユニットによって撮影された画像を取得する方法である。このような撮像装置の場合、所望の画角の撮影画像を取得する為、複数のレンズユニットの画角を調整する必要がある。
複数のレンズユニットを搭載し、それぞれの画角を調整することで画像を取得することが可能な多眼撮像装置として、特許文献1に記載のマルチカメラヘッドアセンブリがある。特許文献1に記載の構成は、複数のトラックから成るベースと複数の支持フレーム、複数のイメージセンサアセンブリとからなる。複数の支持フレームには、イメージセンサアセンブリの傾斜移動を導くためのガイド部材や、イメージセンサアセンブリのパン移動を可能にするように、可動域にある複数のトラックに連結する為の支持基盤が具備される。これにより、イメージセンサアセンブリが簡易にベースに組付け可能に構成されている。このような構成とすることで、所望の画角を得る為の複数のレンズユニットの画角調整を容易に実施することができる。
米国特許出願公開第2016/0191813号明細書
しかしながら、従来の構成では、複数のレンズユニットの画角調整は、手動で実施されなければならず、常に人がカメラアセンブリに近づかなければ、複数のレンズユニットを操作できない。その為、カメラアセンブリが高所に設置された場合などには、所望の画角に調整することが難しい。また、さらに従来構成では、複数のレンズユニットを収納しているハウジングカバーを開けなければ、複数のレンズユニットを操作することができない。その為、画角調整の為にハウジングカバーを開いて、画角調整した後にカバーを閉じなければならず、画角調整が困難である。
そこで、本発明の目的は、複数の撮像ユニットを電動で操作し、それぞれの撮像ユニットの容易な画角調整を可能としつつ、撮像装置を小型化することである。
上記課題を解決するために、本発明は、ベース部上に円周状に配置され、前記ベース部上において、それぞれ円周方向に駆動可能な複数の撮像部を備える撮像装置であって、前記撮像部は、レンズおよび撮像素子を含むレンズ部と、前記レンズ部をパン方向にパン駆動可能に支持するパンベース部と、前記パンベース部に対して前記レンズ部をパン駆動させる為の駆動部と、前記レンズ部のパン角度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、前記撮像部の前記ベース部上における前記円周方向の位置をさらに検出することを特徴とする。
本発明によれば、複数の撮像ユニットを電動で操作し、それぞれの撮像ユニットの容易な画角調整を可能としつつ、撮像装置を小型化することができる。
第1の実施形態に係る撮像装置の外観図である。 第1の実施形態に係る撮像装置の分解斜視図である。 第1の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 第1の実施形態に係る第1の撮像ユニットの分解斜視図である。 第1の実施形態に係る第1の撮像ユニットのパンモータユニットの付勢方向を示す内観図である。 第1の撮像ユニットのパン角度およびシフト位置の検出を説明する模式図である。 第2の撮像ユニットのシフト位置の検出を説明する模式図である。 第1の実施形態に係る撮像装置の上面断面図である。 第1の実施形態に係るパン角度およびシフト位置検出処理の一例を示すフロー図である。
以下、図を用いて、本発明の実施形態について説明する。その際、図において同一の機能を有するものは同一の数字を付け、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は、図示された構成に限定されるものではない。
<第1の実施形態>
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態における撮像装置の基本構成を説明する。図1は、第1の実施形態に係る撮像装置の外観図である。図2は、第1の実施形態に係る撮像装置の分解斜視図である。撮像装置100は、上ケースユニット200と、下ケースユニット300と、を備える。撮像装置100は、筐体内部に複数の撮像ユニット(撮像部)を組み付けて構成され、不図示の設備設置用のアクセサリーを介して天井や壁面、もしくはポールに設置される。なお、本実施形態では一例として、撮像装置100は、第1の撮像ユニット400、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600および第4の撮像ユニット700の4つの撮像部を備える。
上ケースユニット200は、透光性を有する樹脂等の部材からなるドームカバー210と、金属もしくは樹脂等の部材でリング状に形成された上カバー220と、を含み、下ケースユニット300に組付けられる。
下ケースユニット300は、金属もしくは樹脂等の部材で形成された略円筒形状の下カバー310と、映像信号や各種制御信号回路部や電源回路部を有するメイン基板320と、ベース部材330(ベース部)と、シフトシャフトホルダー340と、を含む。
ベース部材330は、樹脂等の部材で略円筒形状に成形されている。円筒内面には、シフトギア330aが形成され、円周状に形成されたリブ330bおよび330cと、半径方向に延在したリブ333cと、が形成されている。また、円筒中心周りに、シフトシャフト334dが形成されている。リブ330bはシフトシャフト334dと略同心となるように形成されておいる。また、リブ330bは、パン(単にパンということもある)方向の回転位置、換言すると、パン角度を検出する為の電気素子434(検出部)のパン駆動時の移動軌跡460(図8に図示)と略外接する円周上に形成される。
複数の撮像ユニットは、ベース部材330上をベース部材330の中心軸301(図8に図示)を軸として、ベース部材330の円周方向にそれぞれ独立して移動可能である。本明細書において、このような移動をシフト回転と呼ぶ。なお、シフト回転は、水平方向、換言すると、パン方向への移動であるため、パン駆動と呼ばれることもある。また、本明細書において、ベース部材330上における、撮像部のベース部材330の円周方向の位置をシフト位置という。
図3は、第1の実施形態に係る撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。撮像装置100は、第1の撮像ユニット400、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600および第4の撮像ユニット700を制御する制御部110をさらに備える。制御部110は、例えば、CPUおよびメモリを含む。CPUは、例えば、メモリからロードしたコンピュータプログラムに従い、撮像装置100の各構成要素を統括的に制御する。
次に、図4および図5を参照して、複数の撮像ユニット(第1の撮像ユニット400、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600、第4の撮像ユニット700)について説明する。まず、第1の撮像ユニット400について説明し、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600、および第4の撮像ユニット700については、第1の撮像ユニット400とほぼ同一の箇所については説明を省略する。なお、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600、第4の撮像ユニット700において、第1の撮像ユニット400とほぼ同一の機能を有する部材については、500番台、600番台、700番台の符号を用いる。
図4は、第1の実施形態に係る第1の撮像ユニットの分解斜視図である。第1の撮像ユニット400は、ローテーション部410(レンズ部)、チルト部420、パン部430、およびシフト部440を備える。
ローテーション部410は、複数のレンズを有する鏡筒411と、撮像素子を実装した撮像素子基板412と、フロントカバー413と、リアカバー414と、を備える。フロントカバー413は、樹脂等の部材から形成された略円筒形状の部材であり、外周面にはローテーションギア413aが形成されている。
チルト部420は、チルトベース421と、ウォームギアを具備したローテーションモータユニット422と、を備える。チルトベース421は樹脂等の部材で略円筒形状に形成されており、外周面には円筒半径方向に延在したチルトシャフト421aが成形されている。また、チルトベース421の外周面には、さらにチルトギア421bが形成されている。
パン部430は、パンベース431(パンベース部)、パンシャフトホルダー432、ウォームギアを具備したチルトモータユニット433、およびパン方向の回転位置を検出する為の電気素子434を備える。パンベース431は、樹脂等の部材で略円筒形状に形成されており、外周面にパンギア431aが成形されている。また、パンベース431は、円筒内部にチルトモータユニット433を具備する。さらに、チルトモータユニット433が具備される面側には、光軸方向に延在したチルトアーム431bが形成されており、チルトアームにはU字開口431cが形成されている。また、チルトモータユニット433が具備される面の反対側に、パン方向の回転位置を検出する為の電気素子434が具備される。またパンベース431の中心には、円形開孔431dが形成されている。パン方向の回転位置を検出する為の電気素子434は、例えばフォトインタラプタ(PI)であり、対応するように遮光用のリブ等が形成されている部材との相対位置検出を可能とする。電気素子434は、ローテーション部410とともにパン方向およびベース部材330上を円周方向に移動可能である。
シフト部440は、シフトベース441、およびパン・シフト駆動部450を備える。シフトベース441は、樹脂等の部材で略円筒形状に形成されており、外周面には半径方向に延在した凸部441aが形成されている。凸部441aの端面はR面441bが形成されている。
また、円筒底面には、パンシャフト441cと円周状のリブ441dが形成される。さらに、底面には、モータユニットシャフト441e(図5に図示)、スプリングシャフト441f(図5に図示)、および中継ギアシャフト441g(図5に図示)が形成されている。また、さらに、シフトベース441の外周面には凸部441hが外形方向に延在し、凸部441hにはR面441bと同心円周状のリブ441i(リブ部)が形成されている。凸部441hは、第1の撮像ユニット400と隣り合う第2の撮像ユニット500が配置される側へ延在している。シフト位置検出のための基準点(原点)を検出する際の第2の撮像ユニット500の駆動方向580(図8に図示)は、シフト位置検出のための基準点を検出する際の第1の撮像ユニット400の駆動方向480(図8に図示)と同じである。なお、本明細書において、シフト位置を検出するための基準点をシフト原点という。リブ441iは、シフト原点検出時における電気素子434のシフト駆動の移動軌跡350(図8に図示)の円周上に形成される。第1の撮像ユニット400のリブ441iは、第2の撮像ユニット500のシフト原点の検出に用いられる。このため、第2の撮像ユニット500の電気素子534のパン駆動時の移動軌跡560と、略外接する円周状に形成される。
ここで、第4の撮像ユニット700のシフトベース741には、第1の撮像ユニット400の凸部441hとリブ441iに対応する形状はない。
図5は、第1の実施形態に係る第1の撮像ユニット400のパンモータユニットの付勢方向を示す内観図である。パン・シフト駆動部450は、ウォームギアを具備したパンモータユニット451、ウォームギアの先端部を押圧方向に付勢する為の押圧部材452、ウォームギア先端を引き込み方向に付勢する為の引込部材453、および中継ギア454を備える。図5(A)は、パンモータユニット451がパンギア431a方向に付勢されている状態を示す図である。図5(B)は、パンモータユニット451が中継ギア454方向に付勢されている状態を示す図である。
パンモータユニット451は、シフトベースのモータユニットシャフト441e周りに回動自在に具備され、ウォームギアの先端に加わる付勢力によって、押圧方向、引込方向が切替可能に取り付けられている。押圧部材452は、例えばソレノイド等であり、導通により、先端部の位置を変更することが可能である。引込部材453は、例えば引張コイルスプリング等である。パンモータユニット451は、押圧部材452の押圧力が働いていない状態では、引込部材453の引込力によって、パンモータユニット451をパンギア431a方向に移動する。一方、押圧力が働いている状態では、パンモータユニット451は、その押圧力により、シフトベース441の中継ギアシャフト441gに取り付けられた中継ギア454方向に移動する。このように構成することで、押圧部材452の動作状態により、パンモータユニット451の回転トルクを、パンギア431a、もしくは中継ギア454に選択的に伝達可能となる。
次に、第1の撮像ユニット400のローテーション・チルト・パン駆動について説明する。
ローテーション部410は、チルトベース421の内周面で嵌合し、ローテーションギア413aとチルト部420のローテーションモータユニット422のウォームギアが歯合するように組付けられる。これにより、ローテーション部410は、チルト部420に対して、チルトベース421の円筒軸周りに回動自在に組付けられる。本明細書において、このような駆動をローテーション駆動という。
チルト部420は、チルトシャフト421aとパン部430のU字開口431cが嵌合し、チルトギア421bとチルトモータユニット433のウォームギアが歯合するように、パンベース431に組付けられる。これにより、チルト部420は、組付けられているローテーション部410と共に、パン部430に対して、チルトシャフト421a周りに回動自在に組付けられる。本明細書において、このような駆動をチルト駆動という。
パン部430は、パンベース431の円形開孔431dとシフト部440のパンシャフト441cが、パンシャフトホルダー432を介して嵌合する。そして、パンギア431aとパンモータユニット451のウォームギアが歯合するように、シフトベース441に組付けられる。これにより、パン部430は、組付けられているローテーション部410とチルト部420と共に、シフト部440に対して、パンシャフト441c周りに回動自在に組付けられる。本明細書において、このような回転駆動をパン駆動という。なお、このような回転駆動は、ツイスト駆動と呼ばれることもある。パンベース431は、ローテーション部410とチルト部420をパン駆動可能に支持する。なお、この際、図5(A)に示すようにパンモータユニット451はパンギア431a方向に付勢されている。
図6は、第1の撮像ユニット400のパン角度およびシフト位置の検出を説明する模式図である。図6(A)は、パン回転の位置の検出を説明する模式図である。シフトベース441の円周状のリブ441dは、パン回転時に、パン部430に組付けられている電気素子434の光路を遮断するように配置されている。このため、リブ441dの先端部で電気素子434の遮光・透過が切り替わることで、パン回転角度が検出される。
上述のように構成された複数の撮像ユニットは、凸部441aを、下ケースユニット300のベース部材330とシフトシャフトホルダー340との間で、シフトベース441の凸部441aを挟み込むように取り付けられる。
次に、第1の撮像ユニット400のシフト駆動について説明する。シフト部440は、シフトベース441の凸部441aのR面441bがベース部材330のシフトシャフト334dでガイドされ、シフト部440の中継ギア454とシフトギア330aが歯合するように、ベース部材330に組付けられる。これにより、第1の撮像ユニット400は、ベース部材330に対して、シフトシャフト334d周りに回動自在に組付けられ、シフト駆動が可能となる。なお、シフト駆動時には、パンモータユニット451は、図4(B)に示すように中継ギア454方向に付勢されている。
ここで、第1の撮像ユニット400におけるシフト位置の検出について説明する。図6(B)は、シフト位置の検出を説明する模式図である。ベース部材330の円周状のリブ330bは、シフト駆動時に、パン部430に組付けられている電気素子434の光路を遮断するように配置されている。このため、リブ330bの先端部で電気素子434の遮光・透過が切り替わることで、シフト位置を検出することができる。
なお、シフト位置の検出時には、第1の撮像ユニット400のパン角度は、図6(B)に示すように、電気素子434のパン駆動時の移動軌跡460と、円周状のリブ330bが略外接する位置470(基準位置)となっている。電気素子434のパン駆動の移動軌跡460と、電気素子434を基準位置に配置した場合の電気素子434のシフト駆動の移動軌跡350とは、略接する。このような配置とすることで、パン角度を検出するための電気素子434で、シフト位置についても検出するこが可能となる。
また、第1の撮像ユニット400のシフト駆動時には、シフトベースの凸部441aが、ベース部材330の半径方向に延在したリブ333cと接触することでシフト駆動角度が規制される。すなわち、リブ333cは、少なくとも一つの撮像ユニットのシフト回転を規制する規制部として機能する。
次に、図7を参照して、第2の撮像ユニット500のシフト位置の検出について説明する。図7は、第2の撮像ユニット500のシフト位置の検出を説明する模式図である。パン回転の位置の検出については、第1の撮像ユニットと同様であるため説明を省略する。第1の撮像ユニット400では、リブ330bの先端部によって電気素子434の遮光・透過が切り替わることで、シフト位置を検出した。一方、第2の撮像ユニットでは、第1の撮像ユニットのシフトベース441に設けられたリブ441iの先端部によって電気素子534の遮光・透過が切り替わることで、シフト位置を検出する。このような構成とすることにより、パン回転の位置を検出するための電気素子を用いて、シフト位置についても検出することが可能となり、撮像装置を小型化することが可能となる。
次に、図8を参照して、複数の撮像ユニット(第1の撮像ユニット400、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600、および第4の撮像ユニット700)のシフト駆動の位置検出の順番について説明する。図8は、第1の実施形態に係る撮像装置100の上面断面図である。なお、本実施形態では、ベース部材330のリブ333cの直近の撮像ユニットを、第1の撮像ユニット400と、第4の撮像ユニット700として説明する。
撮像装置100の電源投入後、まず、第1の撮像ユニット400〜第4の撮像ユニット700のパン角度を検出するための基準点(原点)を取得する。その後、シフト原点検出の為の位置(基準位置)まで、パン駆動角度を移動させる。この際、撮像ユニット同士の位置検出の順番は問わない。
次に、第1の撮像ユニット400のシフト原点の検出を実施する。この際、第4の撮像ユニット700のシフト原点の検出は同時に実施しても良い。但し、その際には、両者ともにベース部材330のリブ333cに近づく方向にシフト駆動させる。次に、第2の撮像ユニット500、第3の撮像ユニット600の順にシフト原点の検出を実施する。本実施形態において、第2の撮像ユニット500のシフト原点検出のための駆動方向580と、第3の撮像ユニット600のシフト原点検出のための駆動方向680とは同じである。そして、第2の撮像ユニット500は、第3の撮像ユニット600の駆動方向680側に配置されている。このため第3の撮像ユニット600のシフト位置の検出には、第2の撮像ユニット500のリブ541iを用いる。なお、第3の撮像ユニット600のシフト原点検出のために駆動する方向が、第4の撮像ユニット700が配置されている方向である場合は、第4の撮像ユニット700に凸部741hとリブ741iを設ける。この場合、リブ741iを第3の撮像ユニット600のシフト位置の検出に用いる。このような構成とする場合、第1の撮像ユニット400の凸部441hと円周状のリブ441iに対応する形状は、第1の撮像ユニット400と、第4の撮像ユニット700にのみ備えられていれば良い。このため、撮像装置100の製造の用いる部材をより低減するこができる。
次に、図9を参照して、本実施形態に係るパン角度およびシフト位置検出の処理のフローについて説明する。図9は、第1の実施形態に係るパン角度およびシフト位置検出処理の一例を示すフロー図である。このフロー図で示す各動作(ステップ)は、制御部110の各構成要素の制御によって実行されうる。
まず、ユーザによって、撮像装置100が起動される(S801)。その後、制御部110は、第1の撮像ユニット400をパン駆動させ、第1の撮像ユニット400のパン角度を検出するための基準点を取得する(S802)。なお、パン回転位置を検出するための基準点をパン原点という。その後、第1の撮像ユニット400のパン角度を、電気素子434のパン駆動時の移動軌跡460と、円周状のリブ330bが略外接する角度と、即ち、基準位置へと変更する。そして、制御部110は、第1の撮像ユニット400をシフト駆動し、第1の撮像ユニット400のシフト原点を取得する(S803)。
S802〜S803と並行して、第4の撮像ユニット700についても、パン原点の取得(S804)と、シフト原点の取得(S805)を同様に実行する。
その後、制御部110は、第2の撮像ユニット500についても、パン原点の取得(S806)と、シフト原点の取得(S807)を同様に実行する。そして、制御部110は、第3の撮像ユニット600についても、パン原点の取得(S808)と、シフト原点の取得(S809)を同様に実行する。
全ての撮像ユニットについての基準点の取得が完了したら、制御部110は、各撮像ユニットをユーザによって指定された配置へ移動させる(S810)。
なお、上述のフローは一例であり、工程を入れ替えることも可能である。例えば、シフト原点の検出については、少なくともパン原点の取得後に行わればよい。また、第2の撮像ユニット500のシフト原点の取得は、少なくとも第1の撮像ユニット400のシフト原点の取得後に行われれば良い。また、第3の撮像ユニット600の位置検出に第4の撮像ユニット700のリブ741iを用いる場合、第3の撮像ユニット600のシフト原点の取得は、少なくとも第4の撮像ユニット700のシフト原点の取得後に行われれば良い。
本実施形態によれば、複数の撮像ユニットを電動で操作し、それぞれの撮像ユニットの容易な画角調整を可能としつつ、撮像装置を小型化することができる。
<その他の実施形態>
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが,本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。また、上述した実施形態の一部を適宜組み合わせても良い。
上述の実施形態では、複数の撮像ユニットとして4つの撮像ユニットが配置される例について説明したが、これに限られるものではない。また、シフト位置検出のための回転方向についても、上述の実施形態に限られるものではない。
100 撮像装置
330b リブ
400〜700 撮像ユニット
434,534 電気素子
441i リブ

Claims (6)

  1. ベース部上に円周状に配置され、前記ベース部上において、それぞれ円周方向に駆動可能な複数の撮像部を備える撮像装置であって、
    前記撮像部は、レンズおよび撮像素子を含むレンズ部と、前記レンズ部をパン方向にパン駆動可能に支持するパンベース部と、前記パンベース部に対して前記レンズ部をパン駆動させる為の駆動部と、前記レンズ部のパン角度を検出する検出部と、を有し、
    前記検出部は、前記撮像部の前記ベース部上における前記円周方向の位置をさらに検出することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記検出部は、前記レンズ部とともに、前記パン方向および前記円周方向に移動可能であり、
    前記検出部の前記パン方向における移動軌跡と、前記検出部を前記円周方向の位置を検出するための基準位置に配置した場合の前記検出部の前記円周方向の駆動の移動軌跡とは、略接することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記検出部は、前記レンズ部の前記パン角度の検出に用いる第1の基準点を検出した後に、前記レンズ部の前記円周方向の位置の検出に用いる第2の基準点を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記複数の撮像部は、第1の撮像部と、前記第1の撮像部と隣り合い、前記第2の基準点を検出する際に、前記第1の撮像部が配置される方向に駆動する第2の撮像部と、を含み、
    前記第1の撮像部は、前記第2の撮像部が配置される側へ延在する凸部に、前記第2の撮像部の前記第2の基準点の検出に用いるリブ部を備え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1の撮像部の前記第2の基準点が検出された後に、前記第2の撮像部の前記第2の基準点が検出されることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
  6. 前記ベース部に配置され、少なくとも一つの前記撮像部の前記円周方向への回転を規制する規制部と、
    前記規制部を挟んで、前記第1の撮像部と隣り合う第3の撮像部と、を有し
    前記第1の撮像部と、前記第3の撮像部の前記第2の基準点を検出する際に駆動する方向は異なることを特徴とする請求項4または5に記載の撮像装置。


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