JP4533082B2 - カメラ内蔵外枠装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラを防水のため収納し、カメラの対物レンズの部分に対物レンズが外部から受光出来るように透明な窓を設けたカメラ内蔵外枠装置に関し、特に、カメラが対物レンズの光軸周り及び光軸の挟み角の双方の方向に広い視界を有しているため、部分球面形等の突曲面状の窓と、その窓を拭き落とすワイパー機構を備えたカメラ内蔵外枠装置に関する。

水陸用の高解像度カメラは、ビュジュアルな映像を提供するため、近年その技術は急激に進歩している。特に水陸用カメラは、従来の光学式カメラに加えてデジタルカメラの機能向上が加わり、機種もその使用目的により多様化してきた。
これら、水陸用カメラは、一般に陸上で使用しているカメラ本体に加えて、防水性を具備したカメラハウジングを準備し、この中にカメラ本体を装着することにより、水中カメラとして撮影可能なカメラ機構としている。これらのカメラハウジングは、陸上で使用するカメラ操作の機能が、水中でも低下しないようコンパクト軽量化されている。

このような水陸用映像撮影用のカメラ内蔵外枠装置は、特に外気温度や湿度等の条件により、その映像の解像度が大きく左右される。特にカメラ用窓に付着した水滴や付着物は、極力取り除いた状態で画面上に映像を送信することは必須条件である。このため、一般の屋外に設置される防水用のカメラでは、カメラハウジングにワイパー機構が装備され、このワイパー機構による窓の表面に付着した水滴が除去できるようになっている。

ワイパー機構を装備したカメラハウジングを記載した先行する特許文献としては、例えば特開２００３−４６８２７号公報や特開平１０−２１６０４９号公報がある。特開２００３−４６８２７号公報には、半円筒形の窓を拭き落とすワイパーを装備したカメラハウジングが記載されている。また、特開平１０−２１６０４９号公報には、窓が半球面形であり、それを拭き落とすためのワイパー機構を備えたカメラハウジングが記載されている。

今日のカメラは高解像度、光感度等の性能の向上に加え、広い視野角を備えた超広角レンズを備えるものも多くなっている。このような超広角レンズを使用したカメラでは、カメラをパンニングせずに、広い範囲を撮影出来る利点がある。例えば、対物レンズの光軸の周りに３６０゜、光軸の挟み角方向に±１００゜の視界を有するものがあり、さらにそれ以上の視界を有するものもある。

このような広い視界を有する超広角カメラを防水用のカメラハウジングに収めて使用する場合に、カメラの広く視界を確保するためには、窓は部分球面形等の透明な窓とし、その中にカメラの対物レンズを配置する必要がある。

前記特開平１０−２１６０４９号公報には、窓が半球面形であり、それを拭き落とすためのワイパー機構が記載されているが、ワイパーアームはその両端を支持して揺動する両端支持形式のものである。また、特開２００３−４６８２７号公報には、半円筒形の窓を拭き落とすワイパー機構であるが、やはりワイパーアームの両端を支持して揺動する両端支持形式のワイパーが記載されている。

前記のような従来の二点支持方式のワイパー機構は、ワイパーアームの両端側を二つの軸で同期して回転しなければならない。しかしながら、窓の中にはカメラのレンズ部分が配置されるため、軸を窓に貫通するよう設けることは不可能である。そのため、二軸を同期して回転するために特殊な機構が必要となり、またそのような特殊な機構を使用したものではワイパーの動作も不安定となる。
特開平１０−２１６０４９号公報 特開２００３−４６８２７号公報 特開平９−２３３３８１号公報 特開２００２−３５４３０３号公報 特開平１０−９０７７７号公報 特開平８−２５４７３８号公報

本発明では、前記従来の窓にワイパー機構を備えたカメラハウジングにおける課題に鑑み、簡単な構造で部分球面状の窓の表面を確実に拭くことが出来、なお且つ簡単な駆動機構により、円滑な動作も確保することが出来、さらにカメラの広い視界の妨げにならないワイパー機構を備えたカメラ内蔵外枠装置を提供することを目的とする。

本発明では、前記の目的を達成するため、ワイパー２を一端側のみが支持された片側支持のアームにより駆動する構造とし、なお且つ、ワイパー２のブレード４が部分球面体の窓５に押し当てるように適宜の部分に弾力を付与するバネ２７、２９を設けた。

すなわち、本発明によるカメラ内蔵外枠装置は、カメラ１０を収納し、カメラ１０の対物レンズ１７が外部から受光する透明な窓５にワイパー２を装備してなる防水性を有するものであって、前記の窓５を部分球面体とし、この部分球面体の窓５の表面を拭き落とす前記ワイパー２は、前記窓５の表面より曲率半径を小さく湾曲させると共に、先端縁を窓５の表面に当てたブレード４と、このブレード４を保持する湾曲したブレードホルダ２６と、このブレードホルダ２６に連結され、一端が窓５の中心においてその中心軸と直交する一つの線を中心として回転する軸３１により支持されたアーム２５と、このアーム２５に前記ブレードホルダ２６を介して前記ブレード４を窓５の表面に押し当てるように弾力を付与する第一のバネ２７と、前記ブレードホルダ２６に対してブレード４の両端の間の中間部を窓５の表面に押し当てるように弾力を付与する第二のバネ２９と、前記軸３１を往復回転させて前記アーム２５を揺動させる駆動機構とを備えるものである。

このような本発明によるカメラ内蔵外枠装置では、窓５の表面を拭き落とすブレード４を支持するアーム２５がその一端のみで軸３１により支持され、揺動されるため、アームの両端を支持しているワイパーのように、アームをその両端において二つの軸で回転し、揺動する必要が無い。そのため、機構が簡単となり、動作も安定し、確実な動作が期待出来る。さらに、アーム２５は窓の片側に配置されるため、カメラ１０の視界を邪魔する部分が狭くなり、広い視界を確保することが出来る。

さらに、ワイパー２は、湾曲したブレードホルダ２６を介して湾曲したブレード４を窓５の表面に押し当てる方向にアーム２５に弾力を付与する第一のバネ２７を備えることにより、湾曲したブレード４を窓５の表面に確実且つ安定して押し当てることが出来る。これに加え、ブレード４をアーム２５の先端に連結された湾曲したブレードホルダ２６により保持し、このブレードホルダ２６に対して湾曲したブレード４の両端の間の中間部を窓５の表面に押し当てる方向に弾力を付与する第二のバネ２９を装着することにより、前記窓５の表面より曲率半径を小さく湾曲したブレード４を部分球面形の窓５の表面により確実且つ安定して押し当てることが出来る。

以上説明した通り、本発明によるカメラ内蔵外枠装置では、簡単な構造で部分球面体の窓を確実に拭くことが出来、なお且つ簡単な駆動機構により、円滑な動作も確保することが出来る。しかもカメラの視界を妨げる部分が狭く、広い視界を確保することが出来る。

本発明は、ワイパー２のアーム２５をその片端の一軸にて揺動するようにし、構造の簡素化と動作の安定化を図ったものである。
以下、このような本発明の実施例について、図面を参照しながら具体例を挙げて詳細に説明する。

本発明において、カメラハウジングを使用する目的は、一般のカメラハウジグと同一である。撮影された映像は、映像制御装置によりディスプレイ画面上に映し出される。カメラハウジングの中には、高解像度のカメラ本体の他に、ワイパー駆動用モータや温度、湿度調整用の各制御部品が一体となっている。ここでは、このようなカメラハウジングを特に「カメラ内蔵外枠装置」と呼ぶ。このカメラ内蔵外枠装置は、映像制御装置と情報を送受信するケーブルで連結されている。

前記のカメラ内装外枠装置を使用した映像撮影システムでは、ディスプレイ画面上に送信される映像が自由に選択される映像制御装置を有している。この映像制御装置より、撮影中のカメラ内蔵外枠装置にワイパー作動の指令、ヒーターのＯＮ、ＯＦＦ指令、換気ファンのＯＮ、ＯＦＦ指令等を送信し作動させることが出来る。これらの操作は撮影者が自ら操作するのでなく、ディスプレイ画面上の映像を処理している室内の操作者が操作出来る利点がある。例えば水中での撮影者は、自由にこのカメラ内蔵外枠装置部のハンドル部を両手で握り、水中での撮影が出来る。

前記カメラ内蔵外枠装置を使用するカメラ本体は、映像用の高解像度カメラであり、その防水構造は、高い気密性が要求される。これらの防水構造と併行して、外気温度の影響を極力緩和させるために、外枠円部に断熱材を使用した堅牢なカメラ内蔵外枠構造体とした。外枠の外周は、ステンレス薄板材とし、水陸兼用を考慮し、軽量化を図った。また、ワイパーと接触する窓には、透明なアクリル系樹脂、或いはガラス材が使用される。

次に、図面を参照しながら本発明によるカメラ内蔵外枠装置の構成と動作をより具体的に説明する。
図１は、水陸用映像撮影用のカメラ内蔵外枠装置の外観を示す図である。カメラ内蔵外枠装置の最も外側の部分は、ステンレス製の外カバー１であり、この外カバー１の内部にカメラ本体やワイパー駆動モータ、カメラ本体の外周温度調節用のヒーター等が内蔵される。

外カバー１の図１において最上部にカメラ観察用の窓５が設けられている。この窓５は強化ガラス等からなら透明なもので、図示の場合は半球形である。この窓５の内側にカメラの対物レンズが配置される。
この窓５には、その表面を拭き落とすワイパー２が装備されている。このワイパー２は、前記外カバー１内に内蔵されている駆動用モータからの回転を、やはり外カバー１に内蔵されている歯車機構と図１に表された揺動リンク３０を介してアーム２５を揺動させ、アーム２５の先端に連結されたブレードホルダ２６に固定されたブレード４を窓５の表面に沿って往復動させ、窓５に付着した水滴等をふき取る。

外カバー１の中に内蔵したカメラにより撮影された映像は、外カバー１に設けた入出力電源端子６、６’を介して映像ケーブルに接続し、この映像ケーブルを介して映像制御室に送られてくる画像を観察しながら、画像が制御される。
水中で移動をしながらの撮影は、外カバー１に取り付けられたハンドル７を両手で握り、カメラ内蔵外枠装置を保持しながら行うる。また、本カメラを監視用カメラ等として固定して設置する場合は、外カバー１の底面に設けた固定用取付ネジを利用して設置出来る構造となっている。

図２は、前記カメラ内蔵外枠装置を使用したカメラによる映像システムの説明用ブロック図である。この中で二点鎖線で囲まれた部分が、カメラ内蔵外枠装置である。このカメラ内蔵外枠装置には、カメラ本体１０、ワイパー駆動用モータ９、内部の温度をコントロールする低温側及び高温側の動作用のサーマルリレー（Ｔ１）１１、同（Ｔ２）１１’が接続されている。このサーマルリレー１１、１１’により、ヒーター１２がＯＮ、ＯＦＦし、装置内の温度がコントロールされるようになっている。また、装置内の温度を均一化するための循環ファン１３も内蔵されている。

この映像撮影システムでは、カメラ内蔵外枠装置内のカメラにより撮影された映像が別場所の室内でこの映像全体をコントロールする映像制御装置１４にて処理され、末端のディスプレイ１５の画面に映し出される。また、スイッチング電源部１６を有し、このスイッチング電源部１６を通して各ユニットに交流及び直流の電力が供給される。

図３は、本案を採用したカメラ内蔵外枠装置の構造図で、図４は、特にその窓５とワイパー２及びその駆動部を示した図である。図５は、窓５とワイパー２の部分をさらに拡大して示した図である。
この装置の中心部は、撮影用のカメラ１０である。このカメラ１０は図３と図４において最上部に対物レンズ１７を有する。この対物レンズ１７は、半球形状の窓５の中に配置される。

図３には、図２により前述したサーマルリレー１１、１１’、ヒーター１２及び循環ファン１３も図示されている。さらに、外カバー１の底面には、前述のようにしてカメラを定位置に固定して監視用等として使用するときに、構造物に固定するための固定用取付ネジ８が図示されている。

外カバー１の内部には、内カバー１８が配置され、外カバー１の内部に固定されている。前記の半球面体の窓５はこの内カバー１８の図３において最上部に取り付けられている。窓５の図３と図４において下部には外側に一体に広がったフランジが形成され、図４に示すように、このフランジ部分が金属のフランジ３２、３３により挟まれた状態で内カバー１８に固定され、これらフランジ３２、３３の接合部がＯリング等のパッキン２２によりシールされている。

この内カバー１８の内側には、発泡樹脂等からなる断熱材１９が張られている。また、前記窓５の内側の下半分の部分にもやや厚めの発泡樹脂等からなる断熱材２１が挿入され、この断熱材２１が内カバー１８に固定されたフランジ３２の部分も内側から覆っている。この窓５の部分に挿入された厚めの断熱材２１により、窓５の冷却が抑えられる。これにより、内カバー１８内のヒータシステムによる保温が有効となり、窓の結露による曇りが防止される。またこの断熱材２１は、カメラ１０の対物レンズ１７からの反射も防止するレンズフードとしても機能し、フレアー等の撮影障害を防止する。

カメラ１０は前記の内カバー１８内に配置され、固定されている。また、この内カバー１８内には、ワイパー２を駆動するための駆動モータ９やその動力伝達機構である歯車機構２０もこの内カバー１８に固定されている。
次に、図４と図５により、ワイパー機構の詳細について説明する。

内カバー１８内に固定された駆動モータ９の回転軸が揺動変換機構と傘歯車からなる歯車機構２０を介して軸３１に伝達される。図５に示すように、この軸３１の中心軸ａｓは、前記半球面形状の窓５の中心軸ａｗと当該窓５の中心ｃにおいて直交している。換言すると、この軸３１は、前記半球面形状の窓５の中心軸ｃｗと当該窓の中心ｃにおいて直交する或る一つの線上に中心軸ｃａを有している。ここで言う窓５の中心軸ｃｗとは、定義するまでも無いが、その線を中心として１／４の円弧を回転させることにより、窓５の半球形が形成される回転軸を意味する。

この軸３１には、揺動リンク３０を介してアーム２５の基端が連結されている。この揺動リンク３０から先が前記の外カバー１の外側となる。図示の例では、外カバー１の図４において右肩部から上に揺動リンク３０が突出している。アーム２５はく字形に屈曲しており、その先端は前記窓５の図４と図５において上側に伸び、前述した中心軸ａｗ上に配置されている。

さらにこのアーム２５の先端には、円弧状のリンクであるブレードホルダ２６の中央部分が連結されている。このブレードホルダ２６は、円弧状のものであり、このブレードホルダ２６の内周側からその中心に向けて等角度間隔で複数の突起状のブラケットが一体に突設されている。そして、このブラケットに挟まれるようにして円弧状のブレード４が装着されている。

このブレード４は、ゴムや弾性を有する樹脂等により作られたもので、先端縁は或る程度細く、いわばエッジ状に形成されている。このブレード４の先端縁の円弧の直径、すなわち曲率半径は、ブレード４に外力を与えない自由な状態では、窓５の表面の曲率半径よりやや小さい。このブレード４の先端縁は、窓５の表面に当てられている。

このワイパー２には、ブレード４の先端縁を窓５の表面に押し当てるための２つのバネ２７、２９が装着されている。第一のバネ２７は、アーム２５と揺動リンク３０との間に掛けられたコイル状のバネ２７で、アーム２５が連結された前記湾曲したブレードホルダ２６を介して湾曲したブレード４の先端縁を窓５の表面に押し当てるように、揺動リンク３０に対してアーム２５を図４と図５において左周りに回転させる方向に弾力が付勢されている。第二のバネ２９は、図５に示すように、湾曲したブレードホルダ２６の内側にあって、ブレードホルダ２６とやはり湾曲したブレード４との間に装着され、湾曲したブレード４の両端の間の中間部に当てられ、その先端縁を窓５の表面に押し当てるように弾力が付勢された板状のバネ２９である。

このようなワイパー２では、駆動モータ９の回転が揺動変換機構と歯車機構２０を介して軸３１に往復回転運動として伝達され、さらにこの軸３１の往復回転により揺動リンク３０が揺動される。これによりアーム２５の先端にブレードホルダ２６を介して取り付けられたブレード４が往復運動し、窓５の表面を拭く。そのストロークは、カメラ１０の対物レンズ１７の最大視角を十分カバーする範囲とする。またこのとき、前記バネ２７、２９がブレード４の先端縁を窓５の表面に押し当てるため、窓５の表面に付着した水滴等を確実に拭き落とすことが出来る。

本発明によるカメラ内蔵外枠装置の一実施例を示す外観斜視図である。 本発明によるカメラ内蔵外枠装置の一実施例を使用する時の周辺機器との関連を示すブロック図である。 本発明によるカメラ内蔵外枠装置の一実施例について、外カバーを一部切り欠いて示した縦断側面図である。 本発明によるカメラ内蔵外枠装置の一実施例を示す窓とワイパー機構付近の要部拡大縦断側面図である。 本発明によるカメラ内蔵外枠装置の一実施例を示す窓とワイパーアーム付近の要部拡大縦断側面図である。

符号の説明

２ ワイパー
４ ワイパーのブレード
５ 窓
１０ カメラ
１７ カメラの対物レンズ
２５ ワイパーのアーム
２６ ワイパーのブレードホルダ
２７ ワイパーのバネ
２９ ワイパーのバネ
３０ ワイパーの揺動リンク
３１ ワイパーのアームの軸

Claims (3)

1. カメラ（１０）を収納し、カメラ（１０）の対物レンズ（１７）が外部から受光するの透明な窓（５）にワイパー（２）を装備してなる防水性を有するカメラ内蔵外枠装置において、窓（５）を部分球面体とし、この部分球面体の窓（５）の表面を拭き落とす前記ワイパー（２）は、前記窓（５）の表面より曲率半径を小さく湾曲させると共に、先端縁を窓（５）の表面に当てたブレード（４）と、このブレード（４）を保持する湾曲したブレードホルダ（２６）と、このブレードホルダ（２６）に連結され、一端が窓（５）の中心においてその中心軸と直交する一つの線を中心として回転する軸（３１）により支持されたアーム（２５）と、このアーム（２５）に前記ブレードホルダ（２６）を介して前記ブレード（４）を窓（５）の表面に押し当てるように弾力を付与する第一のバネ（２７）と、前記ブレードホルダ（２６）に対してブレード（４）の両端の間の中間部を窓（５）の表面に押し当てるように弾力を付与する第二のバネ（２９）と、前記軸（３１）を往復回転させて前記アーム（２５）を揺動させる駆動機構とを備えることを特徴とするカメラ内蔵外枠装置。
2. 第一のバネ（２７）は、軸（３１）にアーム（２５）を連結した揺動リンク（３０）とアーム（２５）との間に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ内蔵外枠装置。
3. 第二のバネ（２９）は、湾曲したブレードホルダ（２６）とこれに保持された湾曲したブレード（４）との間に装着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラ内蔵外枠装置。

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