JP4404120B2 - レンズ鏡筒回転検知装置及びレンズ鏡筒回転型撮像装置 - Google Patents

レンズ鏡筒回転検知装置及びレンズ鏡筒回転型撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、撮像用のレンズが取り付けられ、駆動源の駆動力によって水平方向又は垂直方向に回転するレンズ鏡筒の回転状態を検知するためのレンズ鏡筒回転検知装置及びレンズ鏡筒回転型撮像装置に係るものである。そして、詳しくは、レンズ鏡筒回転検知装置の検知の信頼性を向上させるとともに、装置の小型化を実現できるようにした技術に関するものである。
レンズ鏡筒が回転するレンズ鏡筒回転型撮像装置として、例えば、テレビ会議用のビデオカメラや監視用のビデオカメラ等があり、これらのビデオカメラは、その用途から、レンズ鏡筒を水平方向(以下、「パン方向」と言う)及び垂直方向(以下、「チルト方向」と言う)に回転できるようになっている。すなわち、被写体を撮影画像の中心にとらえられるように、レンズ鏡筒を被写体に向けてパン方向やチルト方向に回転できるようにするとともに、レンズ鏡筒の回転状態(回転の有無、回転範囲の限界位置)を検知できるようにしている。
ここで、従来から、パン方向又はチルト方向への回転駆動機構として、ダイレクト方式及び減速方式が知られている。ダイレクト方式は、レンズ鏡筒を支持して回転可能な台座に対し、回転の駆動力を発揮する駆動モータ(駆動源)を直接的に連結したもので、歯車等による減速手段を持っていない。一方、減速方式は、複数の平歯車等を組み合わせることによって駆動モータの回転速度を減速させながら駆動力を伝達し、大きくて重いレンズ鏡筒であっても回転駆動できるようにしたものである。そして、回転駆動機構がダイレクト方式であっても減速方式であっても、レンズ鏡筒の回転状態(回転の有無、回転範囲の限界位置)を検知するためのレンズ鏡筒回転検知装置を備えている。
ところで、ズーム機能を備えた撮像装置では、ズーム範囲の限界位置を検知するためのズーム位置検知装置が設けられている。このズーム位置検知装置は、電動操作によってレンズの焦点距離を変化させた場合に、レンズの移動位置を検知できるようにしたものであり、フォーカスリングやズームモータの回転とともに回転する櫛歯状の回転部材と、回転部材の回転状態を検知するための2つのフォトカプラとを備えている。そして、フォトカプラの発光体が発した光を回転部材の円周上に並べられた櫛歯状の部分が遮るか透過するか(各フォトカプラの受光体が遮光状態となるか受光状態となるか)によって変化する2つのフォトカプラの出力パターンにより、レンズの移動状態(フォーカスリング又はズームモータの回転の有無、回転範囲の限界位置)を検知している(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特開平05−11163号公報 特開2001−324664号公報
上記の特許文献1及び特許文献2の技術は、レンズ鏡筒回転検知装置ではなく、ズーム位置検知装置に係るものであるが、フォーカスリング又はズームモータの回転の有無や回転範囲の限界位置を検知できるため、同じような回転部材とフォトカプラとを使用することにより、レンズ鏡筒回転検知装置に応用することも可能である。例えば、レンズ鏡筒の回転とともに回転する櫛歯状の回転部材を用い、その回転部材の回転状態(回転の有無、回転範囲の限界位置)を2つのフォトカプラによって検知すれば、レンズ鏡筒の回転検知が可能となる。
しかし、上記の特許文献1及び特許文献2の技術を応用してレンズ鏡筒回転検知装置を構成すると、検知の信頼性が問題となる。すなわち、特許文献1及び特許文献2の技術では、2つのフォトカプラの出力パターンにおける「High」又は「Low」をカウントして回転位置を算出している。そのため、外部からのノイズ等によってフォトカプラの出力パターンが影響を受け、「Low」であるべきところが「High」になったりしてしまうと、回転位置(算出位置)が変わってしまう。その結果、レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を過ぎても回転が停止せず、故障等の原因になる。
そこで、櫛歯状の回転部材を2つ設け、一方の回転部材とフォトカプラとを組み合わせることによって回転の有無を検知し、その回転部材と同心円に設けられた他方の回転部材とフォトカプラとを組み合わせることによって回転範囲の限界位置を検知することが考えられる。このように構成すれば、フォトカプラの出力パターン(「High」又は「Low」)のカウントに頼らずに、レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を検知できるため、検知の信頼性が向上する。
ところが、2つの回転部材を同心円に設けると、2列配置ができるだけの広いスペースが必要となり、レンズ鏡筒回転検知装置が大きくなるので、撮像装置の小型化や設計の自由度が妨げられてしまう。また、異なる形状の2つの回転部材が必要となることから、コスト面(複雑な櫛歯状の回転部材を成型する金型の製作費等)や生産性(回転部材を2列に配置する工数等)にも問題が生ずる。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、レンズ鏡筒回転検知装置の検知の信頼性を向上させ、レンズ鏡筒の回転状態(回転の有無、回転範囲の限界位置)を正確に検知できるようにするとともに、レンズ鏡筒回転検知装置の大型化を回避し、レンズ鏡筒回転型撮像装置の小型化を実現できるようにすることである。
本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
本発明の請求項1に記載の発明は、撮像用のレンズが取り付けられ、駆動源の駆動力によって水平方向又は垂直方向に回転するレンズ鏡筒の回転状態を検知するためのレンズ鏡筒回転検知装置であって、前記レンズ鏡筒の回転とともに回転する1つの回転部材と、前記回転部材の回転状態を検知するための3つの回転検知手段とを備え、各前記回転検知手段は、発光体及び受光体を備えるフォトカプラであり、前記回転部材は、前記発光体が発した光を透過させる透光部と前記発光体が発した光を遮る遮光部とが回転中心に対してθ°ごとに交互に配置された一定のパターンと、前記レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を示す回転限界部とが形成された回転検知リングであり、前記回転限界部は、前記遮光部と異なる位置で前記発光体が発した光を遮るシャッタであり、3つの前記フォトカプラ中の1番目と2番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ+(θ/2))°の間隔で配置され、3つの前記フォトカプラ中の2番目と3番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ−(θ/2))°の間隔で配置され、3つの前記フォトカプラの各前記受光体が受光状態と遮光状態とを繰り返すか否かによって前記回転検知リングの回転の有無を検知し、3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が受光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が遮光状態のときに、前記回転検知リングの一方向の回転による回転範囲の限界位置を検知し、3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が遮光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が受光状態のときに、前記回転検知リングの他方向の回転による回転範囲の限界位置を検知する
また、本発明の請求項に記載の発明は、撮像用のレンズが取り付けられたレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を水平方向又は垂直方向に回転させる駆動力を発揮する駆動源と、前記レンズ鏡筒の回転状態を検知するためのレンズ鏡筒回転検知装置とを備えるレンズ鏡筒回転型撮像装置であって、前記レンズ鏡筒回転検知装置は、前記レンズ鏡筒の回転とともに回転する1つの回転部材と、前記回転部材の回転状態を検知するための3つの回転検知手段とを備え、各前記回転検知手段は、発光体及び受光体を備えるフォトカプラであり、前記回転部材は、前記発光体が発した光を透過させる透光部と前記発光体が発した光を遮る遮光部とが回転中心に対してθ°ごとに交互に配置された一定のパターンと、前記レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を示す回転限界部とが形成された回転検知リングであり、前記回転限界部は、前記遮光部と異なる位置で前記発光体が発した光を遮るシャッタであり、3つの前記フォトカプラ中の1番目と2番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ+(θ/2))°の間隔で配置され、3つの前記フォトカプラ中の2番目と3番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ−(θ/2))°の間隔で配置され、3つの前記フォトカプラの各前記受光体が受光状態と遮光状態とを繰り返すか否かによって前記回転検知リングの回転の有無を検知し、3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が受光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が遮光状態のときに、前記回転検知リングの一方向の回転による回転範囲の限界位置を検知し、3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が遮光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が受光状態のときに、前記回転検知リングの他方向の回転による回転範囲の限界位置を検知する
(作用)
上記の請求項1及び請求項に記載の発明は、レンズ鏡筒回転検知装置として、レンズ鏡筒の回転とともに回転する1つの回転部材と、回転部材の回転状態を検知するための3つの回転検知手段とを備えている。そして、回転部材は、各回転検知手段によって検知可能な一定のパターンと、レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を示す回転限界部とが形成されており、各回転検知手段は、回転部材の回転の有無と、回転範囲の限界位置とを検知可能に配置されている。すなわち、レンズ鏡筒の回転とともに回転する回転部材には、一定のパターンと回転限界部とが形成され、このような1つの回転部材に対して3つの回転検知手段を配置することにより、回転部材の回転の有無と回転範囲の限界位置とを検知できるようにしている。
上記の発明によれば、回転部材に一定のパターンが形成されているので、このパターンを各回転検知手段によって検知することにより、回転部材の回転の有無を検知できる。また、回転部材に形成された回転限界部により、レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を正確に検知できる。さらにまた、1つの回転部材によって回転の有無及び回転範囲の限界位置が検知できるので、レンズ鏡筒回転検知装置が大きくならず、レンズ鏡筒回転型撮像装置の小型化を実現できる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、本発明のレンズ鏡筒回転型撮像装置として、テレビ会議用のビデオカメラ10を例に挙げている。そして、本実施形態のビデオカメラ10は、レンズ41が被写体に向かうようにレンズ鏡筒40をパン方向やチルト方向に回転させ、HD(High Definition )画質の画像を撮影できるものである。
図1は、本実施形態のビデオカメラ10を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態のビデオカメラ10は、ベース台座20によって会議室等に設置され、テレビ会議等に使用できるものである。すなわち、ベース台座20は、回転台座30を回転自在に支持している。また、回転台座30は、レンズ鏡筒40を回転自在に支持している。そして、レンズ鏡筒40には、撮像用のレンズ41等が取り付けられている。そのため、回転台座30を回転させ、レンズ41の光軸を会議の出席者等に向けて撮影すれば、テレビ会議等を行うことができる。
ここで、ベース台座20が水平に設置されていれば、回転台座30は、図1に示す垂直軸を回転中心軸としてパン方向に回転する。そのため、会議卓の前に列席する出席者等のそれぞれにレンズ41を向けることができる。なお、この場合、回転台座30の回転中心軸である垂直軸がレンズ41の光軸と交差しているので、回転台座30の回転にともなってレンズ鏡筒40が回転しても、レンズ41の光軸は、常に垂直軸(パン方向の回転中心軸)を通る。
また、レンズ鏡筒40は、回転台座30に対し、図1に示す水平軸を回転中心としてチルト方向に回転する。そのため、会議の出席者の背丈やプレゼンテーションの画面等の高さに合せてレンズ41を上下させることができる。そして、レンズ鏡筒40の回転中心軸である水平軸は、レンズ41の光軸と交差し、回転台座30の回転中心軸である垂直軸と直交するので、回転台座30やレンズ鏡筒40を適宜回転させることにより、光軸と垂直軸(パン方向の回転中心軸)と水平軸(チルト方向の回転中心軸)との交点を一定の位置に維持したままレンズ41の向きを3次元的に制御でき、左右上下の自由な方向にレンズ41を向けることができる。
このように、本実施形態のビデオカメラ10は、レンズ鏡筒40をパン方向及びチルト方向に回転できる。そして、レンズ鏡筒40は、十分な駆動力によって小さい最小駆動角度で回転駆動されるので、会議の出席者等の被写体を撮影画像の中心に高解像度でとらえることができる。
そこで次に、本実施形態のビデオカメラ10におけるレンズ鏡筒40の回転駆動機構について説明する。
図2は、本実施形態のビデオカメラ10の内部構造を示す斜視図である。
図2に示すように、レンズ鏡筒40は、レンズ41の光軸が水平軸(チルト方向の回転中心軸)と直交するようにしてレンズシャーシ42に支持されており、レンズシャーシ42は、チルト方向への回転のための回転軸43を備えている。そして、回転軸43は、チルト方向の回転中心軸である水平軸と一致するようにして回転台座30(図1参照)の内部にあるチルトシャーシ31に回転可能に支持されている。そのため、レンズシャーシ42の回転軸43を介してチルトシャーシ31に支持されているレンズ鏡筒40(レンズ41)は、レンズシャーシ42と一緒になってチルトシャーシ31に対してチルト方向に回転する。
また、チルトシャーシ31は、パン方向の回転中心軸である垂直軸を中心として、ベース台座20(図1参照)に対して回転可能に支持されている。そのため、レンズシャーシ42の回転軸43を介してチルトシャーシ31に支持されているレンズ鏡筒40(レンズ41)は、レンズ41の光軸が垂直軸(パン方向の回転中心軸)と直交しつつ、レンズシャーシ42及びチルトシャーシ31と一緒になってベース台座20に対してパン方向に回転する。
このように、レンズ鏡筒40(レンズ41)は、水平軸を中心に、図1に示す回転台座30(チルトシャーシ31)に対して、レンズシャーシ42と一緒にチルト方向に回転可能となっている。また、レンズ鏡筒40(レンズ41)は、垂直軸を中心に、図1に示すベース台座20に対して、レンズシャーシ42及びチルトシャーシ31と一緒にパン方向に回転可能となっている。そして、レンズ鏡筒40の後端部には、図示はしないが、CCD(Charge Coupled Devices)デバイスやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )デバイス等の撮像素子が取り付けられているので、レンズ鏡筒40(レンズ41)をチルト方向やパン方向に回転させれば、その方向からレンズ41に入射した光が撮像素子の撮像面に結像するようになる。すると、その像の光による明暗が電荷の量に光電変換され、それが順次読み出されて電気信号に変換されるので、その方向の被写体が撮影されることとなる。
ここで、レンズ鏡筒40のチルト方向やパン方向への回転(レンズシャーシ42やチルトシャーシ31の回転)は、回転駆動機構(チルト回転駆動機構50、パン回転駆動機構60)によって行われる。すなわち、本実施形態のビデオカメラ10は、チルト方向の回転駆動機構として、チルトモータ51、制振ダンパ52、タイミングベルト53、歯車付きプーリ54、及び最終平歯車55からなるチルト回転駆動機構50を備えている。そして、チルト回転駆動機構50は全てチルトシャーシ31の左側面に配置されており、チルトモータ51が制振ダンパ52を介して取り付けられ、チルトモータ51と歯車付きプーリ54との間にタイミングベルト53が掛け回されている。また、歯車付きプーリ54の歯車と最終平歯車55とが噛み合っており、最終平歯車55は、レンズシャーシ42の回転軸43に連結されている。
したがって、チルト回転駆動機構50のチルトモータ51を回転させれば、その駆動力がタイミングベルト53によって歯車付きプーリ54に伝達される。そして、この際に、チルトモータ51の回転速度が減速(1段目)されるとともに、制振ダンパ52及びタイミングベルト53によって振動や騒音等の発生が防止される。また、歯車付きプーリ54から最終平歯車55にも回転速度が減速(2段目)されて伝達されるので、回転軸43(水平軸)を中心に、レンズシャーシ42及びレンズ鏡筒40(レンズ41)をチルト方向に小さい最小駆動角度で回転させることができる。しかも、歯車付きプーリ54及び最終平歯車55により、チルトモータ51の駆動力が効率良く2段減速で伝達されるので、HD画質での撮影が可能な高性能の大きくて重いレンズ鏡筒40を回転駆動することができる。
また、本実施形態のビデオカメラ10は、パン方向の回転駆動機構として、パン回転駆動機構60を備えている。そして、パン回転駆動機構60は、パンモータ62(本発明における駆動源に相当するもの)、制振ダンパ63、固定板64、タイミングベルト65、歯車付きプーリ66、及び最終平歯車67によって構成されている。
ここで、パン回転駆動機構60は全てチルトシャーシ31の下部に配置されており、パンモータ62は、制振ダンパ63を介して固定板64に取り付けられている。また、歯車付きプーリ66も固定板64に取り付けられており、パンモータ62と歯車付きプーリ66との間にタイミングベルト65が掛け回されている。そして、パンモータ62、制振ダンパ63、固定板64、タイミングベルト65、及び歯車付きプーリ66が一体化されてパン回転駆動ユニット61が構成され、このパン回転駆動ユニット61は、固定板64によってベース台座20(図1参照)の内部に固定されるようになっている。一方、最終平歯車67は、ベース台座20とチルトシャーシ31との間に配置され、歯車付きプーリ66の平歯車66aと最終平歯車67とが噛み合うようになっている。
したがって、パン回転駆動機構60のパンモータ62を回転させれば、その駆動力がタイミングベルト65によって歯車付きプーリ66に平行に伝達される。そして、この際、パンモータ62の回転速度が減速(1段目)されるとともに、制振ダンパ63及びタイミングベルト65によって振動や騒音等の発生が防止される。また、歯車付きプーリ66から最終平歯車67にも回転速度が減速(2段目)されて平行に伝達され、チルトシャーシ31をパン方向に回転させるので、レンズ鏡筒40(レンズ41)がレンズシャーシ42を介してチルトシャーシ31と一緒にパン方向に回転する。
このように、本実施形態のビデオカメラ10は、レンズ鏡筒40(レンズ41)がチルト回転駆動機構50によってチルト方向に回転し、パン回転駆動機構60によってパン方向にも回転する。そして、レンズ鏡筒40のチルト方向及びパン方向への回転状態(回転の有無、回転範囲の限界位置)を検知できるように、レンズ鏡筒40の回転検知装置が設けられている。
そこで次に、レンズ鏡筒40のパン回転検知装置70(本発明におけるレンズ鏡筒回転検知装置に相当するもの)について説明する。なお、チルト回転検知装置80(本発明におけるレンズ鏡筒回転検知装置に相当するもの)については後述する。
図3は、本実施形態のビデオカメラ10におけるパン回転検知装置70を示す斜視図である。
図3に示すように、パン回転検知装置70は、1つの回転検知リング71(本発明における回転部材に相当するもの)と、3つのフォトカプラ75〜77(本発明における回転検知手段に相当するもの)とを備えている。
ここで、回転検知リング71は、最終平歯車67(図2参照)の外側に配置され、チルトシャーシ31と一緒に回転する。そのため、パンモータ62(図2参照)の回転駆動により、チルトシャーシ31を介してレンズ鏡筒40をパン方向に回転させれば、レンズ鏡筒40の回転とともに回転検知リング71が回転する。そして、回転検知リング71は、透光部72と遮光部73とが一定の間隔で交互に配置された櫛歯状となっているので、回転検知リング71を回転させると、各フォトカプラ75〜77の発光体が発した光を透光部72で透過させ、遮光部73で遮るようになる。
また、回転検知リング71には、各フォトカプラ75〜77の発光体の光を遮るシャッタ74(本発明における回転限界部に相当するもの)が設けられている。このシャッタ74は、透光部72の一部を閉鎖したものであり、レンズ鏡筒40の回転範囲の限界となる位置に形成されている。なお、図3では、図示できる位置にシャッタ74を示しており、実際のシャッタ74は、この位置ではない。
一方、3つのフォトカプラ75〜77は、回転検知リング71の回転状態を検知するため、回転検知リング71の回転の有無と回転範囲の限界位置とを検知可能なように、ベース台座20上に1列に配置されている。そして、1番目のフォトカプラ75の受光体が受光状態で、2番目のフォトカプラ76及び3番目のフォトカプラ77の各受光体が遮光状態のときに、回転検知リング71の一方向の回転による回転範囲の限界位置を検知し、1番目のフォトカプラ75の受光体が遮光状態で、2番目のフォトカプラ76及び3番目のフォトカプラ77の各受光体が受光状態のときに、回転検知リング71の他方向の回転による回転範囲の限界位置を検知するようになっている。なお、回転検知リング71が限界位置を越えて回転した場合に備えて、ベース台座20には、チルトシャーシ31のストッパ(図示せず)が設けられている。
図4は、本実施形態のビデオカメラ10におけるパン回転検知装置70を示す平面図である。
なお、図4に示すX軸及びY軸は、説明の便宜のために付記したものであり、X軸が光軸と一致し、X軸の正方向がレンズ41(図3参照)の正面方向となる。また、図4は、回転検知リング71の回転範囲の限界位置等を検知できる透光部72及び遮光部73の間隔θ、シャッタ74の位置、フォトカプラ75〜77の配置の一例を示しており、これに限定されるものではない。
図4に示すように、パン回転検知装置70の回転検知リング71には、全周にわたって透光部72と遮光部73とが交互に配置されている。そして、透光部72の1つが埋められてシャッタ74となっている。また、このような1つの回転検知リング71に対し、3つのフォトカプラ75〜77が配列されている。
ここで、各透光部72及び各遮光部73の間隔θは、回転検知リング71の回転(パン方向)を検知するために必要な分解能と回転範囲の限界位置とによって決定される。すなわち、本実施形態のビデオカメラ10では、両端のフォトカプラ75及びフォトカプラ77を負方向側のY軸からそれぞれ8°ずらして配置し、正方向側のY軸上の位置から時計回り及び反時計回りの回転範囲の限界位置までをそれぞれ172°(=180°−8°)に設定したので、各透光部72及び各遮光部73の間隔θは、回転中心からそれぞれ4°(=(180°−172°)/2)となっている。そして、4°間隔の一定のパターンで整然と並ぶ各透光部72及び各遮光部73において、正方向側のY軸上に1つの透光部72の中心を位置させ、この透光部72のみを閉鎖することにより、回転の限界位置を示すシャッタ74を形成している。
また、フォトカプラ75〜77は、各透光部72及び各遮光部73の間隔θを4°(θ=4°)に設定したことに基づいて、負方向側のY軸からフォトカプラ75を時計回りに8°(=2θ)、フォトカプラ76を反時計回りに2°(=θ/2)、フォトカプラ77を反時計回りに8°(=2θ)ずらした位置とし、1番目のフォトカプラ75と2番目のフォトカプラ76との間隔を10°(=(2θ+(θ/2))、2番目のフォトカプラ76と3番目のフォトカプラ77との間隔を6°(=(2θ−(θ/2))としている。
このようなパン回転検知装置70において、回転検知リング71が時計回り又は反時計回りに回転すると、上記した回転検知リング71の透光部72及び遮光部73の間隔θ、シャッタ74の位置、フォトカプラ75〜77の配置により、回転検知リング71の回転状態を検知できる。すなわち、フォトカプラ75〜77が受光状態と遮光状態とを繰り返すことによって回転検知リング71の回転の有無が検知され、シャッタ74がフォトカプラ75〜77の位置まで到達することによって回転検知リング71の回転範囲の限界位置が検知される。
図5は、パン回転検知装置70の回転検知リング71が時計回りに回転した場合のフォトカプラ75〜77の受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、回転の有無を検知するものである。
なお、以下では、便宜的に、フォトカプラ75〜77の発光体が発した光が透光部72を透過し、受光体が受光状態となるときを「Lo」(Low)、発光体が発した光が遮光部73で遮られ、受光体が遮光状態となるときを「Hi」(High)とする。
図5に示すステップS11は、1番目のフォトカプラ75が透光部72、2番目のフォトカプラ76が透光部72、3番目のフォトカプラ77が透光部72に位置した状態を示している。そのため、フォトカプラ75〜77の出力をソフトウェアによって見に行くと「Lo−Lo−Lo」になっている。
次に、回転検知リング71(図4参照)の時計回りの回転によって透光部72及び遮光部73が図5の左向きにずれると、ステップS12に示す位置関係となり、2番目のフォトカプラ76が遮光部73にかかるようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Hi−Lo」に変わる。そして、次のステップS13もステップS12と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77が「Lo−Hi−Lo」となっている。
その後、ステップS14に示す位置関係になると、1番目のフォトカプラ75及び3番目のフォトカプラ77も遮光部73にかかるようになる。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」に変わる。また、次のステップS15〜S16もステップS14と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」のまま変わらない。
さらに、ステップS17に示す位置関係になると、2番目のフォトカプラ76が透光部72に位置するようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Hi」に変わる。さらにまた、続くステップS18もステップS17と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Hi」のままである。そして、次のステップS19になると、ステップS11の位置関係に戻るので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Lo−Lo」となる。なお、その後のステップS20〜S27は、ステップS12〜S19と同じ位置関係である。
このように、回転検知リング71(図4参照)が時計回りに回転すると、フォトカプラ75〜77は、ステップS11の「Lo−Lo−Lo」から「Lo−Hi−Lo」、「Hi−Hi−Hi」、「Hi−Lo−Hi」と変化する。そして、ステップS19でステップS11と同じ「Lo−Lo−Lo」に復帰し、その後は、同じ変化のパターンが繰り返される。そのため、ステップS11〜S18のパターンが繰り返されている限り、回転検知リング71の回転有りが検知されることとなる。一方、ステップS11〜S18のパターンのいずれかで止まり、他のパターンに変化しないときは、回転検知リング71の回転無しが検知されることとなる。
図6は、パン回転検知装置70の回転検知リング71が時計回りに回転した場合のフォトカプラ75〜77の受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、時計回りの回転範囲の限界位置を検知するものである。
図6に示すステップS31〜S47は、シャッタ74がフォトカプラ75〜77を横切る状態であり、フォトカプラ75〜77の「Lo」又は「Hi」のパターンにより、時計回りの回転範囲の限界位置を検知できる。
図6に示すステップS31は、シャッタ74がフォトカプラ77まで到達しておらず、1番目のフォトカプラ75が透光部72、2番目のフォトカプラ76が透光部72、3番目のフォトカプラ77が透光部72に位置した状態を示している。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Lo−Lo」となっている。
次に、回転検知リング71(図4参照)の時計回りの回転によって透光部72及び遮光部73が図6の左向きにずれると、ステップS32に示す位置関係となり、2番目のフォトカプラ76が遮光部73にかかるようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Hi−Lo」に変わる。そして、次のステップS33もステップS12と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77が「Lo−Hi−Lo」となっている。
その後、ステップS34に示す位置関係になると、1番目のフォトカプラ75及び3番目のフォトカプラ77も遮光部73にかかるようになる。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」に変わる。また、次のステップS35〜S36もステップS34と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」のまま変わらない。
さらに、ステップS37に示す位置関係になると、2番目のフォトカプラ76が透光部72に位置するようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Hi」に変わる。さらにまた、続くステップS38もステップS37と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Hi」のままである。すなわち、ステップS31〜S38までは、シャッタ74がフォトカプラ75〜77に関係しないので、図5に示すステップS11〜S18までと同じパターンになる。
ところが、次のステップS39になると、シャッタ74が3番目のフォトカプラ77を遮るようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Lo−Hi」に変わる。そして、ステップS40では、2番目のフォトカプラ76が遮光部73にかかるようになるので、フォトカプラ75〜77が「Lo−Hi−Hi」となる。なお、次のステップS41までは、シャッタ74が3番目のフォトカプラ77を遮ったままなので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Hi−Hi」のまま変わらない。また、ステップS42〜S44は、シャッタ74が3番目のフォトカプラ77と2番目のフォトカプラ76との間に位置するので、図5に示すステップS22〜S24のパターンと同じになる。
このように、ステップS39に示す位置関係になると、フォトカプラ75〜77がこの状態でのみ「Lo−Lo−Hi」となり、このパターンは、シャッタ74が3番目のフォトカプラ77を遮るようになって初めて出現する(シャッタ74がフォトカプラ75〜77に関係しない図5のステップS11〜S19(ステップS19〜S27)では出現しない)。そのため、フォトカプラ75〜77の「Lo−Lo−Hi」により、時計回りの回転範囲の限界位置が検知されることとなる。
さらに、外部からのノイズ等によって3番目のフォトカプラ77が誤って「Hi」になる場合を想定し、次のステップS40の状態まで確認する。そして、フォトカプラ75〜77がステップS40で「Lo−Hi−Hi」となっていることが確認できたならば、このパターンもまた、シャッタ74が3番目のフォトカプラ77を遮るようになって初めて出現するものなので、時計回りの回転範囲の限界位置であると判断できる。そのため、限界位置であることが確実に検知されることとなる。
図7は、パン回転検知装置70の回転検知リング71が反時計回りに回転した場合のフォトカプラ75〜77の受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、回転の有無を検知するものである。
図7に示すステップS51は、1番目のフォトカプラ75が透光部72、2番目のフォトカプラ76が透光部72、3番目のフォトカプラ77が透光部72に位置した状態を示している。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Lo−Lo」となっている。
次に、回転検知リング71(図4参照)の反時計回りの回転によって透光部72及び遮光部73が図7の右向きにずれると、ステップS52に示す位置関係となり、1番目のフォトカプラ75及び3番目のフォトカプラ77が遮光部73にかかるようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Hi」に変わる。そして、次のステップS53もステップS52と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77が「Hi−Lo−Hi」となっている。
その後、ステップS54に示す位置関係になると、2番目のフォトカプラ76も遮光部73にかかるようになる。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」に変わる。また、次のステップS55〜S56もステップS54と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」のまま変わらない。
さらに、ステップS57に示す位置関係になると、1番目のフォトカプラ75及び3番目のフォトカプラ77が透光部72に位置するようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Hi−Lo」に変わる。さらにまた、続くステップS58もステップS57と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Hi−Lo」のままである。そして、次のステップS59になると、ステップS51の位置関係に戻るので、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Lo−Lo」となる。なお、その後のステップS60〜S67は、ステップS52〜S59と同じ位置関係である。
このように、回転検知リング71(図4参照)が反時計回りに回転すると、フォトカプラ75〜77は、ステップS51の「Lo−Lo−Lo」から「Hi−Lo−Hi」、「Hi−Hi−Hi」、「Lo−Hi−Lo」と変化する。そして、ステップS59でステップS51と同じ「Lo−Lo−Lo」に復帰し、その後は、同じ変化のパターンが繰り返される。そのため、ステップS51〜S58のパターンが繰り返されている限り、回転検知リング71の回転有りが検知されることとなる。一方、ステップS51〜S58のパターンのいずれかで止まり、他のパターンに変化しないときは、回転検知リング71の回転無しが検知されることとなる。
図8は、パン回転検知装置70の回転検知リング71が反時計回りに回転した場合のフォトカプラ75〜77の受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、反時計回りの回転範囲の限界位置を検知するものである。
図8に示すステップS71〜S87は、シャッタ74がフォトカプラ75〜77を横切る状態であり、フォトカプラ75〜77の「Lo」又は「Hi」のパターンにより、反時計回りの回転範囲の限界位置を検知できる。
図8に示すステップS71は、シャッタ74がフォトカプラ75まで到達しておらず、1番目のフォトカプラ75が透光部72、2番目のフォトカプラ76が透光部72、3番目のフォトカプラ77が透光部72に位置した状態を示している。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Lo−Lo−Lo」となっている。
次に、回転検知リング71(図4参照)の反時計回りの回転によって透光部72及び遮光部73が図8の右向きにずれると、ステップS72に示す位置関係となり、1番目のフォトカプラ75及び3番目のフォトカプラ77が遮光部73にかかるようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Hi」に変わる。そして、次のステップS73もステップS72と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77が「Hi−Lo−Hi」となっている。
その後、ステップS74に示す位置関係になると、2番目のフォトカプラ76も遮光部73にかかるようになる。そのため、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」に変わる。また、次のステップS75〜S76もステップS74と同じ位置関係にあるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Hi」のまま変わらない。
ところが、次のステップS77になると、遮光部73に続いてシャッタ74が1番目のフォトカプラ75を遮るようになり、3番目のフォトカプラ77だけが透光部72に位置するようになるので、フォトカプラ75〜77が「Hi−Hi−Lo」となる。また、次のステップS78も、シャッタ74が1番目のフォトカプラ75を遮っているので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Hi−Lo」のまま変わらない。
さらにまた、その次のステップS79も、シャッタ74が1番目のフォトカプラ75を遮っているが、2番目のフォトカプラ76が透光部72に位置するようになるので、フォトカプラ75〜77は、「Hi−Lo−Lo」となる。なお、その後のステップS80〜S86は、シャッタ74が1番目のフォトカプラ75と2番目のフォトカプラ76との間に位置するので、図7に示すステップS60〜S66のパターンと同じになる。
このように、ステップS77に示す位置関係になると、フォトカプラ75〜77がこの状態でのみ「Hi−Hi−Lo」となり、このパターンは、シャッタ74が1番目のフォトカプラ75を遮るようになって初めて出現する(シャッタ74がフォトカプラ75〜77に関係しない図7のステップS51〜S59(ステップS59〜S67)では出現しない)。そのため、フォトカプラ75〜77の「Hi−Hi−Lo」により、反時計回りの回転範囲の限界位置が検知されることとなる。
さらに、外部からのノイズ等によって1番目のフォトカプラ75が誤って「Hi」になる場合を想定し、次のステップS78の状態まで確認する。そして、フォトカプラ75〜77が「Hi−Hi−Lo」であることが確認されたならば、反時計回りの回転範囲の限界位置であると判断できる。そのため、限界位置であることが確実に検知されることとなる。
したがって、図5に示すステップS11〜S18のパターンか、図7に示すステップS51〜S58のパターンが繰り返されている限り、回転検知リング71(図4参照)の回転有りが検知される。また、図6に示すステップS39のように、フォトカプラ75〜77の「Lo−Lo−Hi」によって時計回りの回転範囲の限界位置が検知され、図8に示すステップS77のように、フォトカプラ75〜77の「Hi−Hi−Lo」によって時計回りの回転範囲の限界位置が検知される。
ところで、ビデオカメラ10は、パン方向への回転だけでなく、チルト方向へも回転する。そのため、チルト方向についても、回転状態(回転の有無、回転範囲の限界位置)を検知する必要がある。
そこで次に、本実施形態のビデオカメラ10におけるチルト回転検知装置80について説明する。
図9は、本実施形態のビデオカメラ10におけるチルト回転検知装置80を示す平面図である。
図9に示すように、チルト回転検知装置80は、1つの回転検知リング81(本発明における回転部材に相当するもの)と、3つのフォトカプラ85〜87(本発明における回転検知手段に相当するもの)とを備えている。そして、回転検知リング81には、全周にわたって透光部82と遮光部83とが交互に配置されており、透光部82が2つ埋められてシャッタ84a及びシャッタ84bが形成されている。また、このような1つの回転検知リング81に対し、3つのフォトカプラ85〜87が配列されている。
ここで、各透光部82及び各遮光部83の間隔θは、回転検知リング81の回転(チルト方向)を検知するために必要な分解能と回転範囲の限界位置とによって決定されるが、図9に示す回転検知リング81では、図4に示す回転検知リング71と同様に、回転中心からそれぞれ4°としている。また、フォトカプラ85〜87も同様で、負方向側のY軸からフォトカプラ85を時計回りに8°(=2θ)、フォトカプラ86を反時計回りに2°(=θ/2)、フォトカプラ87を反時計回りに8°(=2θ)の位置とし、1番目のフォトカプラ85と2番目のフォトカプラ86との間隔を10°(=(2θ+(θ/2))、2番目のフォトカプラ86と3番目のフォトカプラ87との間隔を6°(=(2θ−(θ/2))としている。
一方、シャッタ84a及びシャッタ84bは、チルト方向の回転範囲の限界位置に応じて、負方向側のY軸からシャッタ84aを時計回りに60°、シャッタ84bを反時計回りに60°の位置としている。そして、限界位置に対応する2つのシャッタ84a又はシャッタ84bがフォトカプラ85〜87の位置まで到達したか否かにより、パン回転検知装置70における回転範囲の限界位置の検知(図6及び図8参照)と同様にして、チルト回転検知装置80における回転範囲の限界位置を検知できる。なお、回転検知リング81の回転の有無も同様に、フォトカプラ85〜87の受光状態と遮光状態との繰返しパターンによって検知できる。
したがって、パン回転検知装置70(チルト回転検知装置80)は、1つの回転検知リング71(回転検知リング81)により、少ないスペースで回転の有無と回転範囲の限界位置とを検知できる。また、このようなパン回転検知装置70(チルト回転検知装置80)により、ビデオカメラ10のレイアウト等の設計の自由度が増す。さらにまた、シャッタ74(シャッタ84a及びシャッタ84b)は、透光部72(透光部82)の一部を閉鎖するだけなので、回転検知リング71(回転検知リング81)の成形が容易で品質不良も減る。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
(1)本実施形態では、レンズ鏡筒回転型撮像装置として、会議室用のビデオカメラ10を例に挙げたが、レンズ鏡筒40が回転する撮像装置であれば、ビデオカメラ10に限られない。また、本実施形態のビデオカメラ10は、パン方向及びチルト方向の両方に回転可能であるが、パン方向に回転可能であれば、パン回転検知装置70を適用でき、チルト方向に回転可能であれば、チルト回転検知装置80を適用できる。
(2)本実施形態では、各透光部72及び各遮光部73(各透光部82及び各遮光部83)の間隔θを回転中心からそれぞれ4°としているが、間隔θは、これに限らず、パン方向(チルト方向)の回転を検知するために必要な分解能と回転範囲の限界位置とによって決定すれば良い。
本実施形態のビデオカメラを示す斜視図である。 本実施形態のビデオカメラの内部構造を示す斜視図である。 本実施形態のビデオカメラにおけるパン回転検知装置を示す斜視図である。 本実施形態のビデオカメラにおけるパン回転検知装置を示す平面図である。 パン回転検知装置の回転検知リングが時計回りに回転した場合のフォトカプラの受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、回転の有無を検知するものである。 パン回転検知装置の回転検知リングが時計回りに回転した場合のフォトカプラの受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、時計回りの回転範囲の限界位置を検知するものである。 パン回転検知装置の回転検知リングが反時計回りに回転した場合のフォトカプラの受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、回転の有無を検知するものである。 パン回転検知装置の回転検知リングが反時計回りに回転した場合のフォトカプラの受光状態及び遮光状態を示す説明図であり、反時計回りの回転範囲の限界位置を検知するものである。 本実施形態のビデオカメラにおけるチルト回転検知装置を示す平面図である。
符号の説明
10 ビデオカメラ(レンズ鏡筒回転型撮像装置)
40 レンズ鏡筒
41 レンズ
62 パンモータ(駆動源)
70 パン回転検知装置(レンズ鏡筒回転検知装置)
71 回転検知リング(回転部材)
72 透光部
73 遮光部
74 シャッタ(回転限界部)
75 1番目のフォトカプラ(回転検知手段)
76 2番目のフォトカプラ(回転検知手段)
77 3番目のフォトカプラ(回転検知手段)
80 チルト回転検知装置(レンズ鏡筒回転検知装置)
81 回転検知リング(回転部材)
82 透光部
83 遮光部
84a,84b シャッタ(回転限界部)
85 1番目のフォトカプラ(回転検知手段)
86 2番目のフォトカプラ(回転検知手段)
87 3番目のフォトカプラ(回転検知手段)

Claims (2)

  1. 撮像用のレンズが取り付けられ、駆動源の駆動力によって水平方向又は垂直方向に回転するレンズ鏡筒の回転状態を検知するためのレンズ鏡筒回転検知装置であって、
    前記レンズ鏡筒の回転とともに回転する1つの回転部材と、
    前記回転部材の回転状態を検知するための3つの回転検知手段と
    を備え、
    各前記回転検知手段は、発光体及び受光体を備えるフォトカプラであり、
    前記回転部材は、前記発光体が発した光を透過させる透光部と前記発光体が発した光を遮る遮光部とが回転中心に対してθ°ごとに交互に配置された一定のパターンと、前記レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を示す回転限界部とが形成された回転検知リングであり、
    前記回転限界部は、前記遮光部と異なる位置で前記発光体が発した光を遮るシャッタであり、
    3つの前記フォトカプラ中の1番目と2番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ+(θ/2))°の間隔で配置され、
    3つの前記フォトカプラ中の2番目と3番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ−(θ/2))°の間隔で配置され、
    3つの前記フォトカプラの各前記受光体が受光状態と遮光状態とを繰り返すか否かによって前記回転検知リングの回転の有無を検知し、
    3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が受光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が遮光状態のときに、前記回転検知リングの一方向の回転による回転範囲の限界位置を検知し、
    3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が遮光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が受光状態のときに、前記回転検知リングの他方向の回転による回転範囲の限界位置を検知する
    レンズ鏡筒回転検知装置。
  2. 撮像用のレンズが取り付けられたレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒を水平方向又は垂直方向に回転させる駆動力を発揮する駆動源と、
    前記レンズ鏡筒の回転状態を検知するためのレンズ鏡筒回転検知装置と
    を備えるレンズ鏡筒回転型撮像装置であって、
    前記レンズ鏡筒回転検知装置は、
    前記レンズ鏡筒の回転とともに回転する1つの回転部材と、
    前記回転部材の回転状態を検知するための3つの回転検知手段と
    を備え、
    各前記回転検知手段は、発光体及び受光体を備えるフォトカプラであり、
    前記回転部材は、前記発光体が発した光を透過させる透光部と前記発光体が発した光を遮る遮光部とが回転中心に対してθ°ごとに交互に配置された一定のパターンと、前記レンズ鏡筒の回転範囲の限界位置を示す回転限界部とが形成された回転検知リングであり、
    前記回転限界部は、前記遮光部と異なる位置で前記発光体が発した光を遮るシャッタであり、
    3つの前記フォトカプラ中の1番目と2番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ+(θ/2))°の間隔で配置され、
    3つの前記フォトカプラ中の2番目と3番目とは、前記回転検知リングの回転中心に対して(2θ−(θ/2))°の間隔で配置され、
    3つの前記フォトカプラの各前記受光体が受光状態と遮光状態とを繰り返すか否かによって前記回転検知リングの回転の有無を検知し、
    3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が受光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が遮光状態のときに、前記回転検知リングの一方向の回転による回転範囲の限界位置を検知し、
    3つの前記フォトカプラ中の1番目の前記受光体が遮光状態で、2番目及び3番目の各前記受光体が受光状態のときに、前記回転検知リングの他方向の回転による回転範囲の限界位置を検知する
    レンズ鏡筒回転型撮像装置
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