JP4579368B2 - 可動カメラ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動カメラ装置、特にカメラユニットをパン(水平)方向・チルト(垂直)方向への駆動を行い、静止画及び動画を撮影するための可動カメラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の可動カメラ装置は、例えば実開平6−9264号公報に記載されているように、水平支持部から立設された1本の垂直支持によりカメラユニットをチルト(垂直)回転可能に支持し、主回路基板をカメラユニットに対して垂直支持部と反対位置になるように水平支持部に立設させている。
【0003】
また、従来のこの主の可動カメラ装置は、例えば実公平2−4319号公報に記載されているように、水平支持部より立設された2本の短い垂直支持部が設けられ、カメラユニットの最下部に設けられた垂直(チルト)回転軸を垂直(チルト)回転可能に支持している。また、チルト駆動ユニットの一部(ウォーム部や駆動モータ等)は水平支持部内に配置されている。
【0004】
さらに、垂直(チルト)回転軸を中空に形成し、カメラユニットからの信号伝達用ケーブルを挿通させ、固定部に導かれている。その引き回し方は、内部の隙間にケーブルを通していくだけの単純なものであるが、ケーブルが引き回されている周辺部分を包含しているケース部材、特に垂直支持部とその根元付近の水平支持部には、開口部がほとんど設けられていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような各従来例によれば、水平支持部が立設された1本の垂直支持部によりカメラユニットを垂直(チルト)回転可能に支持しているので、1本の垂直支持部のチルト回転軸及び軸受部にカメラユニットの負荷が集中するため、チルト回転軸及び軸受部周辺を機械的に強固にしなければならず、必然的に支持部が大型化し、装置全体が巨大化する。
【0006】
また、主回路基板がカメラユニットに対して垂直支持部と反対位置になるように水平支持部に立設させているので、可動部である水平(パン)支持部の重量が増大し、そのために、加減速時間が長くなって高速駆動できなくなる、もしくは高速駆動させるために、水平(パン)駆動ユニットが大型化し、装置が巨大化する。
【0007】
さらに、水平支持部より立設された2本の垂直支持部が短いために、カメラユニットの垂直(チルト)可動時の逃げの空間が少なく、カメラユニットの一部が水平支持部に当接しないように、垂直(チルト)可動範囲を狭く制限しなければならなかった。
【0008】
また、2本の垂直支持部が短いために、垂直(チルト)駆動ユニットが支持部内に収まりきらず、垂直(チルト)駆動ユニットの一部が水平支持部内に至っており、水平支持部をその分大型化していてスペース効率が悪くなっている。
【0009】
さらに、カメラユニットの最下部に設けられた垂直(チルト)回転軸を垂直(チルト)回転可能に支持しているので、明らかにカメラユニットの重心は、垂直(チルト)回転中心よりも上方にあり、そのために垂直(チルト)回転の慣性モーメントが増大し、必要な駆動力を得るために垂直(チルト)駆動ユニットが大型化して、装置が巨大化する。
【0010】
さらに、また、ケーブルが引き回されている周辺部分を包含しているケース部材、特に垂直支持部とその根元付近の水平支持部には、開口部がほとんど設けられていないので、カメラユニットからのケーブルを固定部内間で引き回していく際の作業性が極めて悪い構造になっている。
【0011】
本発明は、以上のような局面にかんがみてなされたもので、この種のカメラの駆動ユニットへの駆動負荷を少なくすることにより、高速駆動を可能とし、スペース効率を向上することにより可動カメラを小型化し得る手段の提供を目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
従来例における上記のような課題を解決するため、本発明、以下の項(1)に示す可動カメラ装置の提供により、前記目的を達成しようとするものである。
【0013】
(1)カメラユニットと、可動部及び固定部より成る雲台と、この雲台の前記可動部より立設され、前記カメラユニットを挟み込むように支持するための第1と第2の各支持部と、前記カメラユニット内に設置されたレンズユニットと、前記カメラユニット内に設置された第1の信号処理回路基板と、前記雲台内に設けられた第2の信号処理回路基板とから成るパン・チルト駆動可能な可動カメラ装置において、前記第1の支持部には、チルト回転駆動手段を設け、前記第2の支持部には、前記第1と第2の各信号処理基板を接続するための接続手段が設けられており、前記第1の信号処理回路基板は、前記カメラユニット内の前記第2の支持部側であって前記レンズユニット側方に設置されていることを特徴とする可動カメラ装置。
【0018】
【作用】
以上のような本発明部材により、それぞれ下記に示す対応作用,効果が得られる。
【0019】
1)前項(1)に示す発明により、駆動ユニットへの駆動負荷を少なくすることで高速駆動を可能にし、スペース効率を向上し、カメラを小型化し得る。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、それぞれの実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
【実施例】
本発明の可動カメラ装置は、大別して、カメラユニットと雲台とから成る。
【0024】
まず、本発明実施例における可動カメラ装置のカメラユニットの内部構成及びカメラ支持部の右方から視た内部構造をそれぞれ図1,図2を用いて説明する。
【0025】
本実施例の可動カメラ装置のカメラユニット1は、ズーム・フォーカス光学系から成る撮像光学系と露光調整装置と、それらを駆動するための駆動系から成るレンズユニット2と、レンズユニット後方に配置され撮像素子が取り付けられている撮像素子回路基板3と、レンズユニット側方に配置されて、撮像素子回路基板3と結線されているカメラ回路基板4と、それらを包含し、樹脂モールドで形成されたカメラ上ケース5及びカメラ下ケース6と、カメラユニット内を覆うように形成され、カメラ上ケース5とカメラ下ケース6とにそれぞれ熱かしめ等で取付けられている金属薄板7,8、カメラ上ケース5と下ケースとで挟み込むようにレンズユニット前方に取り付けられているフィルタ等の取り付け用ねじリング9(後述図3参照)と、カメラ下ケース6に取付けられ、後述の雲台12のカメラ支持部12a−1、12a−2の穴12a−1−a、12a−2−aとそれぞれ嵌合し、カメラユニット1をチルト方向に回動可能にするチルト回転軸10,11から成っている。各チルト回転軸10,11は、潤滑性の高い材料で形成するのが望ましい。
【0026】
次に、本発明実施例の可動カメラ装置のカメラユニット1の取付け関係について図1を用いて説明する。
【0027】
各チルト回転軸10,11は、それらの軸部10a,11aがカメラ下ケース6の側面に設けられた各穴部6a,6bにそれぞれ嵌合し、各フランジ部10b,11bに設けられたセルフタップ穴10b−1〜10b−3(10b−3不図示)、11b−1〜11b−3(11b−3不図示)と、カメラ下ケース6の両側面に設けられた係止穴6c−1〜6c−3(6c−3不図示)、6d−1〜6d−3(6d−3不図示)とにより締結固定される。
【0028】
各チルト回転軸10,11がカメラ下ケース6に取付けられると、軸部10a,11aの各端面10a−1、11a−1は、カメラ下ケース6の両側面から若干突出した寸法設定になっている。
【0029】
チルト回転軸10は、中空(中空部10c)になっていて、カメラユニット1のカメラ回路基板4から延びた後述図2の接続部材16,17を挿入させる構造になっている。また、軸部10eが設けられ、後述のカメラ支持部12a−1の穴部12a−1−aと嵌合する。
【0030】
また、軸部10eは、前記接続部材16,17を係止するための溝部10dが設けられている。一方、チルト回転軸11は、軸部11eが設けられ、後述のカメラ支持部12a−2の穴部12a−2−aと嵌合する。また、後述のスリップ機構およびウォームホイールを取付けるための軸部11f及びこれらの締結固定用のセルフタップ穴11gがある。
【0031】
なお、カメラユニット1の重心位置は、ほぼチルト回転中心線上に来るように設定している。これにより、チルト回転軸の慣性モーメントを小さくでき、チルト回転加速時間の短縮及び消費電力の削減に結びつき有利になる。
【0032】
撮像素子回路基板3とカメラ回路基板4は、レンズユニット2に設けられたセルフタップ穴を有する軸部2aにより、所定の位置に締結固定される。カメラ回路基板4の所定位置は2つ考えられる。一つは図1に示すように、レンズユニット2側方のカメラ支持部側に設置する方法である。この方法によれば、カメラユニット部上もしくは下方向に基板のスペースを設けなくてよく、高さ方向の大きさを小さくできるので、高さ方向の小型化には有利である。また、カメラ支持部12a−1に接近しているので、接続部材16,17が短くてすみ、省資源化にも有利である。
【0033】
もう一つは、カメラユニット1の上方もしくは下方に配置させる方法である。
この方法によれば、カメラユニット1の幅方向に基板4のスペースを設けなくてよいので、幅方向の小型化には有利である。撮像素子回路基板3とカメラ回路基板4とは、フレキシブルプリント基板等の接続部材により結線されている。また、カメラ回路基板4からは、後述の雲台12の主回路基板18へ向かう接続部材16,17の一方の端部がコネクタ等により接続されていて、チルト回転軸10の中空部10cを通っている。
【0034】
レンズユニット2は、軸部2aと同様のセルフタップ穴を有する軸部と、カメラ下ケース6に設けられた係止穴部とにより、カメラ下ケース6に締結固定される。カメラ上ケース5とカメラ下ケース6は、一方のケースから突き出したセルフタップ穴を有する軸部と、他方のケースから突き出した係止穴を有する軸部とから、周知の方法で締結固定される(不図示)。
【0035】
次に、本発明の可動カメラ装置の雲台12の構成を説明する。雲台12は、可動部12aと、固定部12bとに分けられる。また、可動部12aは、カメラ支持部12a−1,12a−2と可動ベース部12a−3に分けられる。
【0036】
まず、可動部12aのカメラ支持部12a−1,12a−2の構成と取付け関係を説明する。
【0037】
カメラ支持部12a−1は、可動ベース部12a−3より立設されている。カメラ支持部12a−1は、チルト回転中心軸と同軸上に穴部12a−1−aが設けられていて、チルト回転軸10の軸部10eが嵌合している。また各接続部材15,16(図2)を主回路基板18へ導くための各ガイド部13a,13b,14a,14b,15が設けられている。
【0038】
ここで、この接続部材の引き回しについて詳述する。図2は、本発明の実施例の可動カメラを右方から視た図で、右側支持部12a−1(図1)内とカメラユニット1内を露出した状態である。
【0039】
カメラ回路基板4には、コネクタ部材4a,4bがあり、接続部材16,17が接続されている。コネクタ部材4a,4bから延びた接続部材16,17は、チルト回転軸10(図1)の中空部10cの中を通り、カメラ支持部12a−1側に導かれる。
【0040】
その際、チルト回転軸10の円筒状軸部の外周の一部に、接続部材16,17の幅よりも若干大きい深さの溝部10d(図1)が施されていて、中空部10c(図1)を通った接続部材16,17が、その溝部10d付近で90°に屈曲されていて、溝部10dに挿通されている。
【0041】
そして溝部10dを通った各接続部材16,17は、軸部10e(図1)の外周1〜3回程度渦巻き状に形成した後、第1のガイド部13a,13bで形成された溝部13cを通る。また第1のガイド部13a,13bは、チルト回転軸10の中心とほぼ同心の円弧部13a−1,13b−1が形成されていて、接続部材16,17が作る渦巻き形状を所定の直径内に収まるようにしている。
【0042】
この渦巻き状の構造により、カメラユニット1が、チルト回転動作をした時に、各接続部材16,17が作る渦巻きの径が大きくなったり、小さくなったりして、チルト回転負荷を軽減している(図2では、カメラユニット1が反時計回りに回転すると、渦巻きの径が大きくなる方向、時計回りの回転では、小さくなる方向に設定している)。
【0043】
また、チルト駆動時に、各接続部材16,17に繰り返しかかる屈曲負荷も大幅に軽減でき、接続部材の導体部金属疲労による断線等を防げ、装置の耐久性が飛躍的に向上する。
【0044】
カメラ支持部12a−1には、第2のガイド部14a,14bが設けられている。第2のガイド部14aはU字状に、第2のガイド部14bは軸状に形成されていて、溝部13cを通った各接続部材16,17を、第2のガイド部14a,14bの間に挟み込むように挿通されている。そして、U字状の一端からU字状の外周面に引き回し、カメラ支持部12a−1(図1)に設けられた軸部15に引掛けた後、90°屈曲させて、装置中央部へ導かれている。
【0045】
なお、図2が示すように、カメラ支持部12a−1の外側は開口しており、上記渦巻き構造を形成し易くなっていて、作業性を向上させている。また、カメラ支持部12a−1には、開口部を塞ぐように形成され、カメラ支持部12a−1内に配置された各接続部材16,17の保護のためのカバー部材19(図1)が、外側からねじ等の締結部材により取付けられている。
【0046】
一方、図1に示すようにカメラ支持部12a−2も、可動ベース部12a−3より立設されている。カメラ支持部12a−2は、チルト回転中心軸と同軸上に穴部12a−2−aが設けられていて、チルト回転軸11の軸部11eが嵌合している。チルト回転軸11の軸部11eには、リング状の支持板金20がまず嵌合されていて、軸部11eと軸部11fの段差部で位置規制されている。またDカット等の周知の技術により、チルト回転軸11に対して、支持板金20が円周方向(チルト方向)に回転しないように施されている。
【0047】
次に、シリコンゴム等で作られたリング状の摩擦部材21が嵌め込まれ、その次にウォームホイール22が軸部11fに嵌合している。またウォームホイール22の内径部には、円周方向にウェーブ形状のワッシャ23が配置され、その上から平ワッシャ24が嵌め込まれ、ネジ等の締結部材により、チルト回転軸11に締結固定される。
【0048】
その際、ウェーブ状ワッシャ23がチルト回転軸方向に若干変形されていて、その変形力が、ウォームホイール22の端面を摩擦部材21へ押圧するように働いている。以上の構造によりスリップ機構が形成されている。
【0049】
スリップ機構は、例えば、不意の外力がカメラユニット1に加わり、チルト回転力が働いた時に、チルト回転軸11に取付けられたウォームホイール22の回転力により、ウォームホイール22の駆動伝達機構である後述のウォーム部を傷めて、チルト回転精度の悪化もしくはチルト回転不良を起こすのを防止する効果がある。
【0050】
具体的には、ウォームホイール22に外力による不意の回転力が働くと、ウォームホイール22とウォーム部32b(後述図3)の噛み合わせ位置を維持したまま(ウォームホイール22とウォーム部32bとは回転せずに止まったまま)、ウォームホイール22の摩擦部材21側の面もしくは支持板金20の摩擦部材21側の面が摩擦部材21と擦れ合ってチルト回転する。
【0051】
この摩擦力は、正常な駆動(チルトモータ28(図3)への通電による駆動)状態では、ウェーブ状ワッシャ23(図1)の変形量の設定により、スリップを起こさないような値となっている。
【0052】
図3は、本発明実施例の可動カメラ支持部を左方から視た内部構造図で、左側支持部12a−2内と雲台可動部12a及び固定部12b内を露出した状態の図である。
【0053】
25はチルト駆動ユニットである。板金26に、第1ギヤ27を装着したチルトモータ28がねじ等で締結され、各軸受29,30(板金26に嵌合)より軸支されると共に、板ばね31(板金26に締結)によりウォームホイール側とウォーム軸のスラスト方向のガタ取りのための付勢力を受けているウォーム軸32が配置され、第1ギヤ27とウォーム軸32の第2ギヤ部32aがタイミングベルト33で連結されている。
【0054】
また、ウォーム軸32のウォーム部32bは、ウォームホイール22に螺合されている。以上のチルト駆動ユニットは、カメラ支持部12a−2(図1)の内部にねじ等により締結されており、チルトモータ28への通電が行われると、その駆動力が伝達され、カメラユニット1がチルト回転する仕組みになっている。
【0055】
34は中継基板で、主回路基板18(図1)からの接続部材35の接続コネクタ34aと、チルトモータ28の端子からの接続部材36の接続コネクタ34bと、フォトインタラプタ等の位置検出器からの接続部材37の接続コネクタ38が設けられている。
【0056】
この中継基板34は、チルトモータ28及び位置検出器39と主回路基板18(図1)を継いで信号伝達を中継するものである。接続部材35は、カメラ支持部12a−2(図1)内で屈曲され、装置中央部へ導かれている。
【0057】
なお、図3が示すように、カメラ支持部12a−2の外側は開口しており、上記チルト駆動ユニット等を取付ける際の作業がし易くなっている。また、カメラ支持部12a−2には、開口部を塞ぐように形成され、カメラ支持部内に配置された接続部材の保護のためのカバー部材40(図1)が、外側からねじ等の締結部材により取付けられている。
【0058】
図1において、可動ベース部41の中央にはパン回転の主軸である、パン回転軸42が圧入もしくはインサート成形で固定されている。また、パン回転軸42周辺には、チルト側と同様のスリップ機構部品(支持板金、摩擦部材、ウォームホイール、ウェーブ状ワッシャ)が取付けられるように、軸部41aがチルト回転軸11と同様に施されている。
【0059】
43はキャップ部材で、ウォームホイール44の内径よりも若干小さい外周部43aと嵌合させながら、当接面43bによりウェーブ状ワッシャを変形させる方向に嵌め込んで行くと、スナップフィット爪部43c〜43e(43e不図示)が、軸部41aに設けられた溝部41a−1に係合し、キャップ部材43が軸部41aに係止され、チルト側と同様のスリップ力が働くような仕組みになっている。このスリップ力は、ウェーブ状ワッシャ45の変形量により、適度に設定されている。チルト側と同様に、正常な駆動(パンモータ46への通電よる駆動)状態ではスリップを起こさず、不意の外力によるパン回転力が働いた時には、ウォーム機構にその負荷が掛からないようにしてスリップを起こすような仕組みになっている。
【0060】
図1におけるカメラ支持部12a−1,12b−1から軸部41a付近まで引き回された接続部材16,17(図2),35(図3)は、軸部41aに設けられた溝部41a−2にガイドされて、後述のパンケース48に導かれている。
【0061】
固定部12bには、まずベース板金47が敷設されている。ベース板金47には、パンケース48がねじ等により締結されている。パンケース48には、パン回転軸42を支持する軸受部48aと、パン回転軸を中心とした筒状のケーシング48bが施されている。
【0062】
さらにベース板金47には、チルト側と同様の構成のパン駆動ユニット49と主回路基板18が、ねじ等により締結されている。そして、固定部内部を覆うように形成された雲台固定ケース50には、ベース板金47がねじ等により、締結されている。なお、ベース板金47の設置面には、弾性部材51が取付けられていて、安定した設置が得られるようになっている。
【0063】
さて、雲台固定部12bに、雲台可動部12aが組込まれる様子を図1により説明する。雲台固定部12bの軸受部48aに、雲台可動部12aのパン回転軸42が嵌合される。その際に、ケーシング部48bには、可動部12aからの接続部材16,17,35が、カメラ支持部12a−1内と同様の渦巻き形状に形成されている。
【0064】
この渦巻き状の構造により、カメラユニット1が、パン回転動作をした時に、接続部材16,17,35が作る渦巻きの径が大きくなったり、小さくなったりして、パン回転負荷を軽減している。
【0065】
また、パン駆動時に、接続部材16,17,35に繰り返しかかる屈曲負荷も大幅に軽減でき、接続部材の導体部金属疲労による断線等を防げ、装置の耐久性が飛躍的に向上する。ケーシング部48b(図1)に収められた前記接続部材16,17,35は、ケーシング部48b(図1)の円筒部の一部に、接続部材の幅よりも若干大きい溝部が設けられていて、その溝部から、ケーシング部48bの外部へ引き出されるようになっている。
【0066】
そして、主回路基板18に設けられたコネクタ18a〜18cにそれぞれ接続される。このようにして、カメラユニット1と主回路基板18との接続が行われ、信号伝達が可能となっている。なお、パンモータ46の端子に接続された接続部材52も、主回路基板18に接続されていて、主回路基板18からの指令により、駆動できるようになっている。
【0067】
パン回転軸42が、軸受部48aに完全に嵌合されると、パン回転軸42の根元面41a−3と軸受部の先端面48cが潤滑性の高い材料で作られたスペーサ53を介して、当接する。また、パン回転軸42の先端部には、溝部42aが形成されている。パンケース48に設けられた穴部48dと、ベース板金47に設けられた穴部47aにより、開口部が形成されていて、その開口部より、潤滑性の高い材料で作られたスペーサ53を介して、E型止め輪54が、溝部42aに取付けられる。これにより、可動部12aは、パン方向に駆動可能な状態で、固定部12bに結合される。
【0068】
以上のように、本発明実施例の可動カメラが構成されている。
【0069】
ところで、図示のように、垂直(チルト)回転中心線から、第1,第2の支持部と水平(パン)可動部が作る空間は、カメラユニットの垂直(チルト)回転中心線から後方の形状を避けるような形状で形成されている。このようにすれば、カメラ部を真上の方向までチルトアップできるので広範囲の撮影が可能になる。
例えば、底面部を天井に取付けた場合は、本装置が上下逆になるので、真下の撮影が可能になるということであり、監視用途にも適した広範囲の可動カメラが提供できる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、前述の課題解決手段における(1)項に示す発明は、駆動ユニットへの駆動負荷を少なくすることで高速駆動を可能にし、スペース効率を向上させることで小型の可動カメラを提供でき可動カメラ装置の高性能化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例可動カメラのカメラユニットの内部構造図
【図2】実施例可動カメラのカメラ支持部の右方から視た内部構造図
【図3】実施例可動カメラのカメラ支持部の左方から視た内部構造図
【符号の説明】
1 カメラユニット
10,11 チルト回転軸
12 雲台
12a 雲台可動部
12a−1,12a−2 カメラ支持部
12b 雲台固定部
16,17,35 接続部材
Claims (5)
- カメラユニットと、可動部及び固定部より成る雲台と、この雲台の前記可動部より立設され、前記カメラユニットを挟み込むように支持するための第1と第2の各支持部と、前記カメラユニット内に設置されたレンズユニットと、前記カメラユニット内に設置された第1の信号処理回路基板と、前記雲台内に設けられた第2の信号処理回路基板とから成るパン・チルト駆動可能な可動カメラ装置において、
前記第1の支持部には、チルト回転駆動手段を設け、
前記第2の支持部には、前記第1と第2の各信号処理基板を接続するための接続手段が設けられており、
前記第1の信号処理回路基板は、前記カメラユニット内の前記第2の支持部側であって前記レンズユニット側方に設置されていることを特徴とする可動カメラ装置。 - 前記接続手段は、前記カメラユニットをチルト方向に回動可能にするチルト回転軸を略中心として渦巻き状に引き回され、
前記第2の支持部には、外側に開口部が設けられており、この開口部を塞ぐように形成され、前記接続手段を保護するカバー部材が取り付けられることを特徴とする請求項1記載の可動カメラ装置。 - 前記第2の支持部には、前記チルト回転軸中心と略同心の円弧部が形成され、前記接続手段をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項2記載の可動カメラ装置。
- 前記ガイド部材には、前記接続部材を通すための溝部が形成されていることを特徴とする請求項3記載の可動カメラ装置。
- 前記接続手段は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の可動カメラ装置。
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