JP4978335B2 - ロータリジョイント - Google Patents

Description

本発明は、固定部とこれに回転自在に組み合わされた回転部とにわたる信号伝送を行うロータリジョイントに係り、特に、ブラシと導電リングの摺動接触による伝送と、光信号による伝送とを併用するロータリジョイントに関する。

屋内の天井等に固定設置される監視カメラ装置として、カメラのパン角度やチルト角度を制御して撮像方向を変えながら監視を行うものが多数普及している。このような角度制御が可能な監視カメラ装置においては、天井等に固定設置される固定部とパン方向に回動可能な可動部とが電動雲台を介して接続された構成を有しているものが多い。即ち、監視カメラ装置は、チルト方向に回転駆動するチルト駆動機構を備えたカメラが搭載された可動部が、パン方向に回動可能な電動雲台の一方（可動部分）に取り付けられると共に電動雲台の他方（固定部分）が固定部の一方に取り付けられ、そして固定部の他方が天井等に固定設置された構成を有したものが多い。このような構成の監視カメラ装置においては、可動部に搭載されたカメラから出力された映像信号が電動雲台を介して固定部に伝送され、この固定部で画像処理や出力インターフェース変換がされたのち、外部のモニタや映像信号記録装置に出力されるようになっている。

このような監視カメラ装置で用いられる電動雲台には幾つかの方式が知られているが、特に可動部をパン方向に連続して旋回させることが可能な電動雲台としては、スリップリングとブラシとの摺動接点によって旋回部と固定部とにわたる信号接続路を構築するものが知られている。しかし、この摺動接点方式は、旋回するスリップリングと固定されたブラシとの接点部分に油膜や塵埃が付着して電気的接触が不安定になったり、機械的接触に伴うノイズが発生したり、長期間の連続摺動により電気的接触性能が劣化する等の問題があった。特に映像信号においては回転に伴うノイズ発生、パン、チルトコントロール等の制御信号においては、誤動作の発生が問題となっている。さらにこのような機械接触による方法では伝送可能な周波数帯域が限られているので、高精細映像信号や高速データの伝送は困難であった。

そこで、特許文献１では、スリップリングとブラシによる摺動接触と光伝送とを併用して、カメラの映像信号伝送路をスリップリングとブラシの摺動接触に替えて回転軸部に設けた伝送路により光信号伝送を行う電動雲台が提案されている。

この特許文献１に記載の電動雲台では、回転体と共に回転される複数の導電リングと摺動接触する複数の導電接触片とによるスリップリング伝達部と、回転体の回転軸に一致する光軸を成すように回転体の一端に固定され回転体と共に回転する発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子とによって信号を伝達する光信号伝達部と、カメラを回転させる伝達歯車と、回転体を回転自在に保持する２個の軸受とを有する電動雲台において、スリップリング伝達部を第１の閉空間で囲むと共に、光信号伝達部を第２の閉空間で囲むように形成して、これらの閉じられた空間外に伝達歯車を設ける構成としている。特に、その構成の詳細においては、軸受が第１及び第２の閉空間を仕切るようになっている。
特許第３６８７４５３号公報（図２，図４）

しかしながら、特許文献１に記載の電動雲台では次の問題がある。即ち、軸受はその構造上、仕切る側と仕切られる側とを完全に遮断できる構造はとりづらく、第１の閉空間内に存するスリップリングとブラシによる摺動接触伝送部から飛散されるグリースが軸受を通過して第２の閉空間に入り込み、光伝送伝達部の光出入射面に付着し、これによって光伝送伝達部の光伝送効率が低下するおそれがあった。

即ち、スリップリングとブラシによる摺動接触部には、安定的な接触を保つためグリースを塗布する必要がある。また、グリースが塗布された摺動接触部は構造的に光伝送伝達部近くに設けられるので、摺動接触部に塗布されたグリースの油分によるオイルミストが飛散し、この飛散したオイルミストが光伝送伝達部の光出入射面に付着して油膜を形成する場合があった。この形成された油膜により、発光素子の光出射面からの出射光量、又は受光素子の光入射面への入射光量が低下し、光伝送伝達部の光伝送効率が低下する場合があった。

また、発光素子、又は受光素子の光出入射面に油膜が形成されると、この油膜に塵埃が付着し易くなる。さらに塵埃に加えて、劣化したグリースが接触部から飛散して付着するおそれもある。この付着物によりさらに光伝送伝達部の光伝送効率が低下する場合があった。

さらに、摺動接触部を挟む軸受にも潤滑剤としてグリースを封入することが好ましいが、そのようにすることにより、軸受に封入されたグリースがオイルミストとなり、同様に光伝送伝達部の光伝送効率を低下させるおそれがあった。このように、従来の閉空間構造では、光信号伝達部のオイルミスト・防塵対策は不十分であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光伝送の信頼性低下を防止するロータリジョイントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るロータリジョイントの第１の特徴は、固定部と、該固定部に対して軸を中心に回転可能な回転部と、固定部内に少なくともその一端が軸を中心とする軸受けにより回転自在に取り付けられると共に、他端が回転部に固定又は係合された中空の回転体部とを有し、回転体部を経由して、固定部と回転部との間で情報の伝送を行うよう構成したロータリジョイントであって、回転体部は、回転体部の外周部に設けられた導電リングと、回転体部の内部に軸と略同軸上に設けられた光透過性を有する光伝送手段とを備え、回転部は、光伝送手段の一方の端部に近接するように配置された第１の発光素子又は第１の受光素子を備え、固定部は、固定部の内側に前記軸受けと、導電リングに摺動接触するよう設けられた導電ブラシとが固定されると共に、導電リングが収納された導電リングハウジングと、光伝送手段の他方の端部側に近接されて、第１の発光素子又は第１の受光素子と対になるように設けられた第２の受光素子又は第２の発光素子と、第２の受光素子又は前記第２の発光素子と、光伝送手段の他方の端部とを収納する光伝送ハウジングと、第２の受光素子又は第２の発光素子と光伝送手段の他方の端部との間で行われる光伝送を妨げず、かつ光伝送ハウジング内部への軸受け及び導電リングに塗布された潤滑剤の侵入を遮蔽するように、導電リングハウジングと前記光伝送ハウジングとの間に設けられた遮蔽壁とを備え、回転体部は更に、光透過性を有した部材で形成されると共に、回転部側における前記回転体部の端部が、軸に直交する面を回転体部の外周側から軸方向へ回転体部の中心部に向かってすり鉢状の傾斜面を形成するように成型され、回転部は更に、固定部側における回転体部の端部との間の光信号伝送が、すり鉢状の傾斜面の光反射により光路が設けられる位置に固定された第３の受光素子又は第３の発光素子を備え、固定部は更に、第３の受光素子又は第３の発光素子と対になるように、光伝送ハウジングの内側に固定された第４の発光素子又は第４の受光素子と、固定部側における回転体部の端部と第４の発光素子の発光面又は第４の受光素子の受光面との間で、光反射により光路が確立するように設けられた反射部材とを備えたことにある。

本発明のロータリジョイントによれば、光伝送の信頼性低下を防止することができる。

以下、本発明の実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、発光素子と受光素子とこの受発光素子間に光透過性を有する樹脂で成形した光伝送部材とを備えた光伝送伝達部により光伝送を行うと共に、ブラシと導電リングを用いた摺動接触による電力又は電気信号の伝送を行うロータリジョイントを例に挙げて説明する。

図１は、本発明に係る第１の実施形態であるロータリジョイントの構成を示した構成図である。

図１に示すように、第１の実施形態であるロータリジョイント１は、固定部３とこの固定部３に対して軸Ｐを中心に回転する回転部２と、固定部３に対して一端が軸Ｐを中心に回転自在に取り付けられ、かつ他端が回転部２に固定される中空の回転体部２１とを備えている。

固定部３は、回転体部２１を回転自在に保持する軸受としての中空ベアリング４ａ及び４ｂを有している。そして、この回転体部２１の周辺に設けられた中空部を有するダイレクトドライブモータ１７の動力により回転体部２１が回転し、これにより固定部３に対して回転体部２１と共に回転部２が回転する。

なお、ダイレクトドライブモータ１７のロータ部（不図示）に回転部２を固定し、回転体部２１とダイレクトドライブ１７のロータ部とを係合させる構成としてもよい。

この回転体部２１を円滑に回転させるために、中空ベアリング４ａ，４ｂには潤滑剤としてグリースが封入されている。

また、回転体部２１の外周部であって、かつ中空ベアリング４ａ及び４ｂの内側にはスリップリング伝達部５が形成されている。具体的には、スリップリング伝達部５は、複数（本実施形態においては１１本とする）の導電リング６が回転体部２１の外周部であって、かつ中空ベアリング４ａ，４ｂの内側に、絶縁リング７を介して固定されたものである。

そして、複数（本実施形態においては１１本とする）のブラシ８は、１１本の導電リング６にそれぞれ対応している摺動接触を維持するように絶縁台９に固定され、絶縁台９は固定部３に導電リングを収納するように形成された導電リングハウジング１２に固定されている。そして、ブラシ８の各先端部は、各ブラシ８自身の弾性力によって導電リング６に押圧されて接触の安定性を確保している。

この１１本の導電リング６には、回転部２側リード線１０の一端がそれぞれ接続されており、回転部２側リード線１０の他端は、回転体部２1の内部を通って回転部２側に引き出されて駆動部１０５（後述する図２を参照）等に接続される。また、１１本のブラシ８には、固定部３側リード線１１の一端がそれぞれ接続されており、固定部３側リード線１１の他端は、固定部３側へ引き出されて制御回路１０９や電源回路１１０（いずれも、後述する図２を参照）等に接続される。このようにして、導電リング６に摺動接触したブラシ８を介してそれぞれ接続された回転部２側の駆動部１０５等と固定部３側の制御回路１０９や電源回路１１０等との電気的接続が確立される。そして、良好な電気的接続を維持するために、導電リング６とブラシ８の摺動接触部には、潤滑剤としてグリースが塗布されている。

また、固定部３には、受光素子であるフォトダイオード１６が、このフォトダイオード１６の光軸が軸Ｐと略一致するようにフォトダイオード基板１５に取り付けられており、フォトダイオード基板１５は、フォトダイオード１６を収納するように形成された光伝送ハウジング１８に固定されている。

回転部２には、発光素子であるレーザダイオード１３が、このレーザダイオード１３の光軸が軸Ｐと略一致するようにレーザダイオード基板１４に取り付けられている。

図１に示すように、回転体部２１内部は空洞であり、レーザダイオード１３とフォトダイオード１６との間に、径寸法が数１００μｍ〜数ｍｍ程度である光透過性を有する円柱形状の導光管１９が、この円柱形状の中心軸と軸Ｐとを略一致させて設けている。

導光管１９は、導光管１９の一方（回転部２側）がレーザダイオード１３からの出射光に最適な光結合が得られるように固定されている。また、導光管１９の他方（固定部３側）とフォトダイオード１６の受光部分との間隔は、数ｍｍ以下であって物理的に接触しない程度になるように設定され、導光管１９の他方（固定部３側）から出射される信号光はこの近距離の自由空間を介してフォトダイオード１６に入射される。

これにより、レーザダイオード１３から出射されて導光管１９を伝播した信号光が、フォトダイオード１６で受光され、光伝送が確立される。

そして、スリップリング伝達部５の回転により飛散する導電リング６とブラシ８の摺動接触部に塗布されたグリースのオイルミストや、中空ベアリング４ａに封入されたグリースのオイルミストが、フォトダイオード１６の光入射面や導光管１９の光出射端面に付着しないように、中空ベアリング４ａの光伝送ハウジング１８側に近接されて遮蔽壁２０が設けられている。

具体的には、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部を収納する導電リングハウジング１２により形成される内部空間２２と、導光管１９の光出射端面と光信号を受光するフォトダイオード１６を収納する光伝送ハウジング１８により形成される内部空間２３とを仕切るように、中空ベアリング４ａに近接されて遮蔽壁２０が導電リングハウジング１２と光伝送ハウジング１８との間に固定されている。

これにより、オイルミストが、内部空間２３に侵入することを防ぎ、フォトダイオード１６の光入射面への入射光量の低下や導光管１９の光出射面からの出射光量の低下を防止することができる。

なお、ダイレクトドライブモータ１７内部にもベアリングが使用されているが、ベアリングがダイレクトドライブモータ１７内部で密閉されており、フォトダイオード１６から十分な距離を有しているので、ダイレクトドライブモータ１７内部のベアリングからのオイルミスト飛散の影響はない。

次に、第１の実施形態であるロータリジョイント１を適用した電動監視カメラシステム１００の構成について説明する。

図２は、第１の実施形態であるロータリジョイント１を適用した電動監視カメラシステム１００の構成を示した構成図である。

図２に示すように、電動監視カメラシステム１００は、旋回部１０１と設置部１０２とを備え、旋回部１０１と設置部１０２とはロータリジョイント１により接続されている。旋回部１０１には高精細、例えばＳＸＶＧＡ（１２８０×９６０ピクセル）、３０ｆｐｓのカメラ１０３と、パラレル→シリアル変換部１０４と、駆動部１０５と、チルトモータ１０６とを備える。

カメラ１０３の出力はＲＧＢそれぞれ８ビットのパラレルデータで出力され、パラレル→シリアル変換部１０４に入力される。パラレル→シリアル変換部１０４はパラレルデータを一本のシリアルデータに変換する。シリアルデータ信号は、８Ｂ−１０Ｂ変換後にロータリジョイント１に出力される。８Ｂ−１０Ｂ変換されたシリアルデータ信号の伝送レートは約１．１〜１．５Ｇｂｐｓになる。これにより、ロータリジョイント１のレーザダイオード１３ではシリアルデータにより強度変調された信号光が出力される。レーザダイオード１３の周波数応答は数ＧＨｚ程度の性能が容易に得られるため、１．１〜１．５Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送を十分に行う事が可能である。また、レーザダイオード１３は、出射光軸が回転軸である軸Ｐに略一致するように配置されているので、レーザダイオード１３から出射された信号光は回転軸中心に設けられた導光管１９の一端に入射する。そして、導光管１９に入射した信号光は他端に向かって伝播し、導光管１９内を伝播した信号光は他端より設置部１０２内に放出される。

設置部１０２は、Ｏ／Ｅ変換部１０７と、シリアル→パラレル変換部１０８と、制御回路１０９と、電源回路１１０と、駆動部１１１と、ダイレクトドライブモータ１７と、ネットワーク回路１１３とを備える。

ロータリジョイント１の導光管１９から出射された信号光は、フォトダイオード１６により受光され、Ｏ／Ｅ変換部１０７により電気信号へと変換された後、シリアル→パラレル変換部１０８に出力される。シリアル→パラレル変換部１０８は、送られてきたシリアル電気信号を１０Ｂ−８Ｂ変換し、カメラ１０３のＲＧＢパラレルデータ信号に復調してネットワーク回路１１３から映像出力コネクタ１１４より出力する。映像出力コネクタ１１４はケーブルを介し図示しないＰＣやモニタに接続され、映像出力コネクタ１１４を介して出力されたカメラ画像データが記録または再生される。

また、回転部２を回転させるアクチュエータとして、駆動系の省スペース化と静音化に有効なダイレクトドライブモータ１７が設置されており、駆動部１１１から供給される制御信号に基づいて駆動する。このダイレクトドライブモータ１７の駆動により、回転部２が軸Ｐを中心に回転され、それに伴い旋回部１０１全体が回転される。このダイレクトドライブモータ１７は、伝達歯車のような動力伝達部品を必要としない構造を有するので、動力伝達部品に塗布されたグリースの飛散を考慮する必要はない。

以上のように、第１の実施形態であるロータリジョイント１を電動監視カメラシステム１００に適用することによって、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部に塗布されたグリースから生ずるオイルミストや中空ベアリング４ａに封入されたオイルミストの飛散による光伝送伝達部の光伝送効率の低下を防止することができ、安定的に監視映像を受信できる電動監視カメラシステムを実現することができる。

＜第２の実施形態＞
図３は、本発明に係る第２の実施形態であるロータリジョイントの構成を示した構成図である。

第１の実施形態であるロータリジョイント１では、円柱形状の光透過性の部材で形成された導光管１９を備える構成とした。第２の実施形態であるロータリジョイント１ａでは、第１の実施形態であるロータリジョイント１の構成に加え、更に、ＬＥＤ発光素子２４と、反射部材２５と、ＬＥＤ受光素子２８とを備える。反射部材２５は、錫メッキを施したブリキにより形成した部材で構成されており、信号光を反射させる光反射面２６を有する。

ＬＥＤ発光素子２４は、レーザダイオードより安価なＬＥＤ発光ダイオードを用いており、数十〜１００Ｍｂｐｓ程度の制御信号を送信することができる。このＬＥＤ発光素子２４は、光伝送ハウジング１８に固定されており、ＬＥＤ発光素子２４から出射された制御信号光は、反射部材２５の反射面２６により回転体部２１方向へ反射され、回転体部２１の端面２７に入射する。

また、第２の実施形態であるロータリジョイント１ａの回転体部２１は、図３に示すように、中空円筒形状を有する光透過性樹脂で形成されており、回転部２側の端面は、中空円筒状形状の外周側から軸Ｐ方向へ、導光管１９の中心部に向かってすり鉢状の傾斜面を形成するように成型されている。

これにより、回転体部２１は、回転体部２１の一方の端部２７より入射したＬＥＤ発光素子２４の制御信号光を内部で伝送させ、伝送された制御信号光を、回転部２側の端面で中空円筒状形状の外周側へ反射させ、回転部２側に設けられたＬＥＤ受光素子２８に入射させる。

ここで、回転体部２１は、回転部２と共に軸Ｐを回転軸として回転する。この場合にも回転体部２１は中空円筒形状を有しているので、ＬＥＤ発光素子２４と反射部材２５と回転体部２１の光入射面との位置関係に変化は生じない。そのため、回転体部２１は、回転しながら制御信号光を入射させ、内部を伝播させて、回転体部２１と共に回転するＬＥＤ受光素子２８に安定的に制御信号光を伝送することができる。

また、第１の実施形態であるロータリジョイント１では、ブラシ８と導電リング６による摺動接触を用いて、固定部３から回転部２へ制御信号を伝送するが、第２の実施形態であるロータリジョイント１ａでは、ブラシ８と導電リング６による摺動接触を用いて、固定部３から回転部２への電力を供給するようにしてもよい。

このように、より高速な光伝送が要求される映像信号の伝送路として導光管１９を用いて光伝送を行い、信比較的低速で良い制御信号光を伝送するために、回転体部２１を用いて光伝送を行うことにより、より効率的にデータ伝送を行うことができる。

そして、これらＬＥＤ発光素子２４と反射部材２５と回転体部２１の光入射端面は、共に光伝送ハウジング１８と、基板１５と、遮蔽壁２０とで形成された内部空間２３内に配置されている。これにより、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部に塗布されたグリースから生ずるオイルミストや中空ベアリング４ａに封入されたグリースから生じるオイルミストの付着による光伝送伝達部の光伝送効率の低下を防止している。

具体的には、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部を取り囲む導電リングハウジング１２により形成される内部空間２２と、光伝送ハウジング１８により形成される内部空間２３を仕切るように、遮蔽壁２０が形成されており、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部に塗布されたグリースから生ずるオイルミストや中空ベアリング４ａに封入されたグリースから生じるオイルミストが、内部空間２３に侵入するのを防ぐことができる。

これにより、フォトダイオード１６の入射面や導光管１９の光入射面からの入射光量の低下を防止するだけでなく、ＬＥＤ発光素子２４の出射光量の低下、反射板２６の反射効率の低下、及び回転体部２１の一方の端部２７への入射光量の低下を防止することができる。

以上のように第２の実施形態であるロータリジョイント１ａによれば、一つの回転軸である軸Ｐについて、導光管１９による高精細カメラ映像伝送を行い、回転体部２１による制御信号の伝送を併用して高精細カメラ映像伝送に最適な非対称双方向光伝送路を構成することができる。

なお、第２の実施形態であるロータリジョイント１ａの反射部材２５の材質は、安価なブリキを用いたが、材質はブリキに限られない。ＬＥＤ発光素子２４からの制御信号光が反射されるようにミラーや樹脂の光沢面により反射面を形成するようにしてもよい。

図４は、第２の実施形態であるロータリジョイント１ａを適用した電動監視カメラシステム１００ａの構成を示した構成図である。

図４に示すように、電動監視カメラシステム１００ａは、第１の実施形態であるロータリジョイント１を適用した電動監視カメラシステム１００の構成に加え、更に、設置部１０２にパラレル→シリアル変換部１１５を備え、旋回部１０１にシリアル→パラレル変換部１１６と制御回路１１７とを備える。

パラレル→シリアル変換部１１５は、制御回路１０９からパラレルデータとして出力された制御信号をシリアルデータに変換する。そして、シリアルデータに変換した制御信号をロータリジョイント１ａに供給し、ロータリジョイント１ａに供給された制御信号は、ＬＥＤ発光素子２４で制御信号光へ変換されて出射される。

ＬＥＤ発光素子２４より発光された制御信号光は、光透過性樹脂で形成された回転体部２１の一方の端部２７より入射され、入射した制御信号光は回転体部２１内部を伝送し、回転体部２１の他端から出射されて回転部２側に設けられたＬＥＤ受光素子２８に入射する。

そして、入射した制御信号光はＬＥＤ受光素子２８において、電気信号に変換され、シリアル→パラレル変換部１１６に供給される。シリアル→パラレル変換部１１６では、送られてきたシリアル電気信号を１０Ｂ−８Ｂ変換し、変換した制御信号を制御回路１１７へ供給する。そして、制御回路１１７は、供給された制御信号に基づいて、カメラ１０３を制御する。

以上のように、第２の実施形態であるロータリジョイント１ａを電動監視カメラシステム１００ａに適用することによって、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部に塗布されたグリースから生ずるオイルミストや中空ベアリング４ａに封入されたグリースから生じるオイルミストの飛散による光伝送伝達部の光伝送効率の低下を防止することができ、安定的に監視映像及び制御信号を送受信できる電動監視カメラシステムを実現することができる。

＜第３の実施形態＞
図５は、本発明に係る第３の実施形態であるロータリジョイントの構成を示した構成図である。

第１の実施形態であるロータリジョイント１では、回転部２にレーザダイオード１３を備え、固定部３にフォトダイオード１６を備える構成としたが、固定部３にレーザダイオード１３を備え、回転部２にフォトダイオード１６を備える構成としてもよい。

第３の実施形態であるロータリジョイント１ｂは、固定部３にレーザダイオード１３を備え、回転部２にフォトダイオード１６を備える構成とする。

図５に示すように、固定部３には、発光素子であるレーザダイオード１３が、このレーザダイオード１３の光軸が軸Ｐと略一致するようにレーザダイオード基板１４に取り付けられており、レーザダイオード基板１４は、光伝送ハウジング１８により固定されている。

そして、回転部２には受光素子であるフォトダイオード１６が、このフォトダイオード１６の光軸が軸Ｐと略一致するようにフォトダイオード基板１５に取り付けられている。

さらに、導電リングハウジング１２と光伝送ハウジング１８との接続部には、導電リングハウジング１２により形成される内部空間２２と光伝送ハウジング１８により形成される内部空間２３とを遮断するように、遮蔽壁２０がベアリング４ａの光伝送ハウジング１８側に近接されて光伝送ハウジング１８に固定されている。

具体的には、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部を取り囲む導電リングハウジング１２により形成される内部空間２２と、導光管１９の光出射端面と光信号を受光するフォトダイオード１６が存在する光伝送ハウジング１８により形成される内部空間２３を仕切るように、中空ベアリング４ａに近接して遮蔽壁２０が形成されている。

これにより、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部に塗布されたグリースから生ずるオイルミストや中空ベアリング４ａに封入されたグリースから生じるオイルミストが、内部空間２３に侵入するのを防ぎ、レーザダイオード１３の出射面からの出射光量の低下や導光管１９の光入射面からの入射光量の低下を防止し、光伝送伝達部の光伝送効率の低下を防止することができる。

次に、第３の実施形態であるロータリジョイント１ｂを適用した回転表示システム２００の構成について説明する。

図６は、第３の実施形態であるロータリジョイント１ｂを適用した回転表示システム２００の構成を示した構成図である。

図６に示すように、回転表示システム２００は、第１の実施形態であるロータリジョイント１を適用した電動監視カメラシステム１００の構成と比較して、カメラ１０３に置き換えて表示部１１８を備えている。これに伴い、設置部１０２にパラレル→シリアル変換部１０４を備え、旋回部１０１にシリアル→パラレル変換部１０８を備える構成とする。

図６に示すように、第３の実施形態であるロータリジョイント１ｂを適用した回転表示システム２００では、設置部１０２に、例えばＳＸＶＧＡ（１２８０×９６０ピクセル）、３０ｆｐｓの映像データがネットワーク回路１１３及び制御回路を介してパラレル→シリアル変換部１０４に供給される。そして、供給された映像データはパラレル→シリアル変換部１０４によりパラレルデータを一本のシリアルデータに変換される。シリアルデータ信号は、８Ｂ−１０Ｂ変換後にＯ／Ｅ変換部１０７により光信号に変換され、ロータリジョイント１ｂに出力される。８Ｂ−１０Ｂ変換されたシリアルデータ信号の伝送レートは約１．１〜１．５Ｇｂｐｓになる。これにより、ロータリジョイント１ｂのレーザダイオード１３ではシリアルデータにより強度変調された信号光が出力される。レーザダイオード１３の周波数応答は数ＧＨｚ程度の性能が容易に得られるため、１．１〜１．５Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送を十分に行う事が可能である。レーザダイオード１３は、出射光軸が回転軸に略一致するように配置されているので、信号光は回転軸中心に設けられた導光路１９の一端に入射する。入射された信号光は導光路１９の内部を他端に向かって伝播し、他端より旋回部１０１内に放出される。

旋回部１０１は、駆動部１０５と、チルトモータ１０６と、シリアル→パラレル変換部１０８と、表示部１１８とを備えている。

ロータリジョイント１ｂの導光管１９から出射された信号光は、フォトダイオード１６により受光され、電気信号へと変換される。電気信号に変換された映像信号はシリアル→パラレル変換部１０８に出力される。シリアル→パラレル変換部１０８は、送られてきたシリアル電気信号を１０Ｂ−８Ｂ変換し、パラレルデータ信号に復調して表示部１１８へ出力する。そして表示部１１８がパラレルデータ信号として供給された映像データに基づいて映像を表示する。

以上のように、第３の実施形態であるロータリジョイント１ａを回転表示システム２００に適用することによって、ブラシ８と導電リング６の摺動接触部に塗布されたグリースから生ずるオイルミストや中空４ａベアリングに封入されたオイルミスとの飛散による光伝送効率の低下を防止することができ、安定的に映像を表示できる回転表示システムを実現することができる。

なお、第１の実施形態から第３の実施形態であるロータリジョイントにおいて、レーザダイオード１３の前面にレンズを備えることにより、より多くの光を効率的に導光管１９に入射させる構成としてもよいし、フォトダイオード１６の前面にレンズ等の集光手段を備えて、フォトダイオードの素子に効率良く信号光を集める構成としても良い。

また、第１の実施形態から第３の実施形態であるロータリジョイントにおいては、回転部側２の信号光を発光するレーザダイオード１３と導光管１９の光入射端面、又は信号光を受光するフォトダイオード１６と導光管１９の光出射端面が配置される空間は、固定部３の導電リングハウジング１２で形成される内部空間２２と繋がった構造では無い。また、パンとチルトの駆動系はダイレクトドライブモータ１７により伝達機構を用いず直接回転させていることから、周囲に伝達歯車のようにグリースを塗布された部品は無い。そのため、この空間は特に閉じた空間に収める必要はないが、塵埃防止のために閉じた構造としてもよい。

また、第２の実施形態であるロータリジョイント１ａでは、回転部２にＬＥＤ受光素子２８を備え、固定部３にＬＥＤ発光素子２４を備える構成としたが、固定部３にＬＥＤ受光素子２８を備え、回転部２にＬＥＤ発光素子２４を備える構成としてもよい。

本発明に係る第１の実施形態であるロータリジョイントの構成を示した構成図である。 第１の実施形態であるロータリジョイントを適用した電動監視カメラシステムの構成を示した構成図である。 本発明に係る第２の実施形態であるロータリジョイントの構成を示した構成図である。 第２の実施形態であるロータリジョイントを適用した電動監視カメラシステムの構成を示した構成図である。 本発明に係る第３の実施形態であるロータリジョイントの構成を示した構成図である。 第３の実施形態であるロータリジョイントを適用した回転表示システムの構成を示した構成図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ…ロータリジョイント
２…回転部
３…固定部
４ａ…ベアリング
４ａ…中空ベアリング
４ａ，４ｂ…中空ベアリング
５…スリップリング伝達部
６…導電リング
７…絶縁リング
８…ブラシ
９…絶縁台
１２…導電リングハウジング
１３…レーザダイオード
１３…ＬＥＤ発光素子
１４…レーザダイオード基板
１５…フォトダイオード基板
１６…フォトダイオード
１７…ダイレクトドライブモータ
１８…光伝送ハウジング
１９…導光管
２０…光伝送ハウジング
２０…遮蔽壁
２１…回転体部
２４…ＬＥＤ発光素子（第２の発光素子）
２５…反射部材
２８…ＬＥＤ受光素子（第２の受光素子）
１００，１００ａ…電動監視カメラシステム
１０１…旋回部
１０２…設置部
１０３…カメラ
１０４，１１５…パラレル→シリアル変換部
１０５…駆動部
１０６…チルトモータ
１０７…Ｏ／Ｅ変換部
１０８，１１６…シリアル→パラレル変換部
１０９…制御回路
１１０…電源回路
１１１…駆動部
１１３…ネットワーク回路
１１４…映像出力コネクタ
１１７…制御回路
１１８…表示部
２００…回転表示システム

Claims (1)

1. 固定部と、該固定部に対して軸を中心に回転可能な回転部と、前記固定部内に少なくともその一端が前記軸を中心とする軸受けにより回転自在に取り付けられると共に、他端が前記回転部に固定又は係合された中空の回転体部とを有し、該回転体部を経由して、前記固定部と前記回転部との間で情報の伝送を行うよう構成したロータリジョイントであって、
   前記回転体部は、
   該回転体部の外周部に設けられた導電リングと、
   前記回転体部の内部に前記軸と略同軸上に設けられた光透過性を有する光伝送手段とを
   備え、
   前記回転部は、
   前記光伝送手段の一方の端部に近接するように配置された第１の発光素子又は第１の受光素子を備え、
   前記固定部は、
   該固定部の内側に前記軸受けと、前記導電リングに摺動接触するよう設けられた導電ブラシとが固定されると共に、前記導電リングが収納された導電リングハウジングと、
   前記光伝送手段の他方の端部側に近接されて、前記第１の発光素子又は前記第１の受光素子と対になるように設けられた第２の受光素子又は第２の発光素子と、
   前記第２の受光素子又は前記第２の発光素子と、前記光伝送手段の他方の端部とを収納する光伝送ハウジングと、
   前記第２の受光素子又は前記第２の発光素子と前記光伝送手段の他方の端部との間で行われる光伝送を妨げず、かつ前記光伝送ハウジング内部への前記軸受け及び前記導電リングに塗布された潤滑剤の侵入を遮蔽するように、前記導電リングハウジングと前記光伝送ハウジングとの間に設けられた遮蔽壁と、
   を備え、
   前記回転体部は更に、
   光透過性を有した部材で形成されると共に、前記回転部側における前記回転体部の端部が、前記軸に直交する面を前記回転体部の外周側から前記軸方向へ前記回転体部の中心部に向かってすり鉢状の傾斜面を形成するように成型され、
   前記回転部は更に、
   前記固定部側における前記回転体部の端部との間の光信号伝送が、前記すり鉢状の傾斜面の光反射により光路が設けられる位置に固定された第３の受光素子又は第３の発光素子を備え、
   前記固定部は更に、
   前記第３の受光素子又は前記第３の発光素子と対になるように、前記光伝送ハウジングの内側に固定された第４の発光素子又は第４の受光素子と、
   前記固定部側における前記回転体部の端部と前記第４の発光素子の発光面又は第４の受光素子の受光面との間で、光反射により光路が確立するように設けられた反射部材と
   を備えた構成のロータリジョイント。

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