JP4995112B2

JP4995112B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4995112B2
Application number: JP2008031859A
Authority: JP
Inventors: 孝之坪井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: JP2009194527A

Description

本発明は、例えば、撮影画像等をネットワークを介して伝送する監視カメラ等の撮像装置に関する。

従来の監視カメラとしては、例えば、雲台にパンニング（以下、パンという）機構及びチルティング（以下、チルトという）機構を設け、チルト機構にカメラ部を取り付けて、カメラ部のパン・チルト動作を可能にしたものが知られている。雲台に接続される電源線や通信用の配線は、可撓性を有するフレキシブルプリント板等を介してチルト機構に取り付けられたカメラ部に接続される。

このような監視カメラではカメラ部のパン・チルト動作時に配線の負荷がかかるため、小型のモータでのパン・チルト機構の駆動が難しい。また、カメラ部のパン・チルト動作を高速化すると、配線の断線等が懸念されるため、カメラ部のパン・チルト動作の高速化が難しい。更には、エンドレス（３６０度以上の回転）のパン動作では、配線が巻き付いてしまうため、エンドレスでのカメラ部のパン動作には対応することができない。

カメラ部のエンドレスでのパン動作を可能にした監視カメラとして、パン機構に対して非接触で電力の供給及びカメラ部の制御信号等の送受信を行う技術が提案されている（特許文献１）。

この提案では、パン機構のシャフトと同軸にステータとロータとを配置し、ステータに、映像用巻線及び電源用巻線を設け、ロータに、ステータに設けた映像用巻線及び電源用巻線に対して軸方向に対向するように映像用巻線及び電源用巻線を設けている。これにより、パン動作の位置に関わらずステータとロータとの位置関係が変わらないようにしている。

また、１次側入力コイルの軸心と２次側出力コイルの軸心とを直交させるように各コイルを配置して、一次側入力コイルと二次側出力コイルとの空間に生じる磁束の干渉を避けるようにしたトランス構造が開示されている（特許文献２）。
特開２０００−９２４７５号公報特開２００５−２８５８４４号公報

しかし、上記特許文献１では、巻線を軸方向に平面的に対向させているため、巻線の巻数を多くして電力の供給効率を高めようとすると、ステータ及びロータの径が大径になり、監視カメラの大型化を招く原因になる。

また、上記特許文献２では、誘導コイルによる電力の供給に関しては、低ノイズで効率的に行うことはできるが、可動部であるパン・チルト機構に取り付けたカメラ部への非接触での電力供給には適用しにくい。

そこで、本発明は、カメラ部のエンドレスのパン動作を可能にすることができると共に、カメラ部に対して非接触での高効率な電力供給を大型化を招くことなく実現することができる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、台座部と、該台座部に回転可能に支持されるヨークユニットと、該ヨークユニットの回転方向とは異なる方向に前記ヨークユニットに回転可能に支持されるカメラ部と、電磁誘導により前記カメラ部に電力を供給する電力供給手段と、を備える撮像装置であって、前記電力供給手段は、前記台座部に設けられて、前記ヨークユニットに磁束を発生させる第１のコイルと、前記カメラ部に設けられて、前記ヨークユニットに発生した磁束により電流を発生させる第２のコイルと、を備え、前記ヨークユニットは、前記第１のコイルが配置される第１のヨークと前記第２のコイルが配置される第２のヨークとを略一体に連結するねじれ形状をしていることを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、カメラ部のエンドレスなパン動作を可能にすることができると共に、カメラ部に対して非接触での高効率な電力供給を大型化を招くことなく実現することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は本発明の撮像装置の実施の形態の一例であるパン・チルト機構を備える監視カメラを説明するための概略断面図、図２は図１の左側面から見た概略断面図、図３は図１に示す監視カメラの立体形状を示す斜視図である。なお、図３では、連結ヨークの配置を破線で表示している。また、図４はヨークユニットを示す斜視図、図５は固定部及びカメラ部の制御ブロック図である。

本実施形態の監視カメラは、図１及び図２に示すように、固定部（台座部）１、ヨークユニット３、カメラ部２、第１のモータユニット１０、及び第２のモータユニット１１を備える。

固定部１には、図５に示すように、電源回路１２、モータドライバ回路１０ａ、コントロール回路１３、ネット通信回路１４、ワイヤレス送受信機１５及び第１のコイル１ｂが設けられている。電源回路１２には、例えば、ＡＣ１００Ｖの電源線が接続される。

図５において、電源回路１２は、ＡＣ／ＤＣコンバータなどで構成され、１００Ｖの配線からＤＣ１２Ｖを作り出して各回路に供給する。コントロール回路１３は、監視カメラをコントロールするマイクロコンピュータ等が内蔵され、固定部１に実装されたトランスの第１のコイル１ｂや後述する各回路ユニットをコントロールする。

ネット通信回路１４は、例えばインターネット等のネットワークに接続されて、コントロール回路１３から出力されるコマンド信号や映像信号などを送信するとともに、監視基地局からのコマンド信号を受信して監視カメラを動作させる機能を有する。

モータドライバ回路１０ａは、コントロール回路１３からの指令によって第１のモータユニット１０を駆動する。この第１のモータユニット１０の駆動によって固定部１に対してヨークユニット３がカメラ部２と一体となって図２の上下方向の軸線を中心として回転動作（パン動作）する。

送受信機１５は、例えばＷＵＳＢ（ワイヤレスＵＳＢ）等に代表されるワイヤレス送受信機であり、カメラ部２の送受信機４との間で各指令信号や映像信号の送受信をリアルタイムで行う。

図２に戻って、第１のコイル１ｂは、上下方向の軸線を有しており、その内周側には、コイルボビン１ａが設けられている。

ヨークユニット３は、固定部１とカメラ部２との間に配置されており、軟磁性材で形成されて、パン動作の回転軸を構成する第１のヨーク３ａとチルト動作の回転軸を構成する第２のヨーク３ｂとが連結ヨーク３ｃを介して略一体に連結されている（図４参照）。第１のヨーク３ａは、コイルボビン１ａに嵌合されて回転可能に支持されている。

本実施形態では、図３の破線矢印で示すように、空間的に第１のヨーク３ａ−連結ヨーク３ｃ−第２のヨーク３ｂ−連結ヨーク３ｃのように構成されているねじれ形状のヨークユニット３により閉磁路が構成されることで効率の良い電力の伝達がなされる。

また、第１のヨーク３ａ、及び第２のヨーク３ｂに嵌合しながら回動可能に構成されている第１のコイル１ｂ(電源供給側)、及び第２のコイル(電源需給側)２ｂがそれぞれ空間的に異なる軸により構成されているため負荷無く２軸方向に回転することが出来る。

カメラ部２には、図５に示すように、撮像レンズ１９、撮像回路１８、カメラ制御部１６、ワイヤレス送受信機４、モータドライバ回路１１ａ、２次電池５及び第２のコイル２ｂ等が設けられている。

図５において、カメラ制御部１６は、マイクロコンピュータ等が内蔵され、パン・チルト動作を含むカメラ部２全体の動作を制御する。２次電池５は、リチウムイオン電池などからなり、電源回路１２に電力を供給するＡＣ電源が停電したとしても復旧する時間まで電力を供給できるように充分な容量を持っている。

モータドライバ回路１１ａは、カメラ制御部１６によって制御されて、第２のモータユニット１１を駆動する。この駆動により、ヨークユニット３に対してカメラ部２が図１の左右方向の軸線を中心として回転動作（チルト動作）する。

送受信機４は、例えばワイヤレスＵＳＢ等に代表されるワイヤレス送受信機であり、固定部１側の送受信機１５との間で各指令信号や映像信号の送受信をリアルタイムで行う。

撮像回路１８は、ビデオカメラユニット等からなり、撮像レンズ１９によって結像された被写体像をＣＣＤ等のセンサによって電気信号に変換してカメラ制御部１６に出力する。この出力信号は、必要に応じて送受信機４によって固定部１側の送受信機１５に転送され、コントロール回路１３及びネット通信回路１４を介して監視基地局に送信される。

図１に戻って、カメラ部２には、左右方向の軸線を有する第２のコイル２ｂ及びコイルボビン２ａが設けられている。コイルボビン２ａは、ヨークユニット３の第２のヨーク３ｂに嵌合されて、ヨークユニット３の回転方向とは異なる方向に回転可能に支持されている。

第１のモータユニット１０は、固定部１に設けた不図示のギヤに噛合する減速ギヤ機構を有している。電源からモータドライバ回路１０ａを介して第１のモータユニット１０に通電が行われると、上述したように、固定部１に対してヨークユニット３がカメラ部２と一体となって図２の上下方向の軸線を中心として回転動作（パン動作）する。

第２のモータユニット１１は、カメラ部２に設けた不図示のギヤに噛合する減速ギヤ機構を有している。カメラ部２のモータドライバ回路１１ａから第２のモータユニット１１に通電が行われると、上述したように、ヨークユニット３に対してカメラ部２が図１の左右方向の軸線を中心として回転動作（チルト動作）する。

上記構成の監視カメラは、通常は不図示のドーム状の透明ケースに収納されて、固定部１が例えば天井や壁等に取り付けられる。

次に、図６を参照して、固定部１からカメラ部２に電磁誘導により非接触で電力を供給する回路（電力供給手段）について説明する。

図６に示すように、この電力供給回路は、２次電池５、１次コイルＬ１，Ｌ２（第１のコイル１ｂに相当）、２次コイルＬ３（第２のコイル２ｂに相当）、ダイオードＤ１，Ｄ２、トランジスタＴｒ、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３、抵抗Ｒ１により構成されている。

ところで、従来、負荷に電力を供給する装置として、電磁誘導により非接触で電力供給を行う非接触型電力供給装置が知られている。

この装置は、一般的に、送信ユニットと受信ユニットとで構成され、送信ユニットには送信コイルを有する高周波発振器が設けられ、受信ユニットには受信コイルが設けられる。そして、送信ユニットの送信コイルと受信ユニットの受信用コイルとが電磁結合することで、非接触で電力を供給し、受信コイルで受信した電力を負荷に供給する。

以下、負荷を２次電池５とした例について説明する。

負荷が２次電池５であるので、非接触型電力供給装置を構成する送信ユニットが充電部であり、受信ユニットが充電用の２次電池５を備えた被充電部となる。

そして、固定部１の充電部である第１のコイル１ｂ及びコイルボビン１ａを含むユニットには、トランスの１次コイルＬ１，Ｌ２、トランジスタＴｒ、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ２，Ｃ３で構成された高周波発振器（自励振型発振回路）が設けられる。この高周波発振器から外部に電磁界を発生する。

カメラ部２である被充電部には、充電部の１次コイルＬ１，Ｌ２と電磁結合して電圧を誘起させるために、トランスの２次コイルＬ３が設けられると共に、整流用のダイオードＤ２、２次電池（リチウムイオン２次電池）５等が設けられる。

充電部の１次コイルＬ１，Ｌ２と、被充電部の２次コイルＬ３とが電磁結合するので、被充電部の２次コイルＬ３には電圧が誘起する。そして、この誘起した電圧によりダイオードＤ２を介して２次電池５が充電される。

次に、上記構成の監視カメラの動作例について説明する。

電源回路１２にＡＣ１００Ｖの家庭用電源が接続されると、電源回路１２において、公知のＡＣ／ＤＣコンバータにより例えば１２ＶのＤＣ電源にコントロール回路１３の指示で変換される。電源回路１２で変換されたＤＣ電源は、図６のＡ，Ｂ端子に入力され、その後、コントロール回路１３の指示により第１のコイル１ｂに発振回路を通じて交流波形で入力される。

この第１のコイル１ｂによりヨークユニット３に磁束を発生させ、その磁束により第２のコイル２ｂに電流を発生させ、該電流をダイオードによって整流化して２次電池５をチャージする。この構造は、所謂ＤＣ／ＤＣコンバータと呼ばれるものであり、第２のコイル２ｂには、第１のコイル１ｂとの巻き線比による電圧で電流が流れ、２次電池５に規定の電圧で電力がチャージされることになる。また、この2次電池は大型のコンデンサー等の蓄電池であっても良いことは言うまでも無い。なお、チャージされる電力量は、監視カメラが消費する最大電力以上であることが望ましい。

カメラ部２は、全ての動作が２次電池５からの電力で作動するカメラ制御部１６により制御される。カメラ制御部１９は、必要に応じてモータドライバ回路１１ａを制御して第２のモータユニット１１を駆動し、カメラ部２をチルト動作させる。また、カメラ制御部１６は、撮像回路１８を制御して露出やフォーカスを調整しながら被写体像を撮像しその映像信号を送受信機４を介して送受信機１５にワイヤレスで送信する。

一方、固定部１側のコントロール回路１３は、電源回路１２からＤＣ電源が供給され、第１のコイル１ｂの発振を制御すると共に、モータドライバ回路１０ａを制御して第１のモータユニット１０を駆動し、カメラ部２及びヨークユニット３をパン動作させる。また、コントロール回路１３は、送受信機１５を制御して送受信機４からワイヤレスで送信された映像信号を必要に応じてネット通信回路１４を介して監視カメラの監視基地局へワイヤレスで送信する。

このように動作することによって、カメラ部２は、予め定められた制御プログラムに基づいて、あるいはユーザの指示やセンサからの信号などによりパン・チルト動作を行いつつ被写体を３６０°以上の範囲で撮像して、撮像した画像を外部に送信する。

以上説明したように、本実施形態では、パン動作の回転軸と略同軸に配置された第１のコイル１ｂにより軟磁性材のヨークユニット３に磁束を発生させ、この磁束によりチルト動作の回転軸と略同軸に配置された第２のコイル２ｂに電流を発生させる。そして、その電流をダイオードによって整流化して２次電池５をチャージする。これにより、カメラ部２のパン・チルト動作時に従来のような配線の負荷がかからないため、カメラ部２のエンドレスなパン動作を可能にすることができると共に、カメラ部２への非接触での高効率な電力供給を大型化を招くことなく実現することができる。

また、カメラ部２のパン・チルト動作時に従来のように配線の負荷がかからないことから、小型のモータでパン・チルト機構の駆動が可能になるとともに、カメラ部２のパン・チルト動作を高速化することができる。

また、パン・チルト動作中のカメラ部２の状態や位置に関わらず、第１のコイル１ｂ、ヨークユニット３、第２のコイル２ｂの相互間の位置関係に変化がないため、常に一定の効率を維持した状態でカメラ部２に連続的に電力を供給することができる。

更に、カメラ部２の送受信機４と固定部１の送受信機１５との間での信号の送受信をワイヤレスで行うようにしているので、カメラ部２の制御信号等の送受信を非接触で行うことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、撮像装置として監視カメラを例示したが、監視カメラ以外の撮像装置に本発明を適用してもよい。

本発明の撮像装置の実施の形態の一例であるパン・チルト機構を備える監視カメラを説明するための概略断面図である。図１の左側面から見た概略断面図である。図１に示す監視カメラの立体形状を示す斜視図である。ヨークユニットを示す斜視図である。固定部及びカメラ部の制御ブロック図である。固定部からカメラ部に非接触で電力を供給する回路図である。

符号の説明

１固定部
１ｂ第１のコイル
２カメラ部
２ｂ第２のコイル
３ヨークユニット
４送受信機
５２次電池
１０第１のモータユニット
１１第２のモータユニット
１２電源回路
１３コントロール回路
１４ネット通信回路
１５送受信機
１６カメラ制御部
１８撮像回路
１９撮像レンズ

Claims

台座部と、該台座部に回転可能に支持されるヨークユニットと、該ヨークユニットの回転方向とは異なる方向に前記ヨークユニットに回転可能に支持されるカメラ部と、電磁誘導により前記カメラ部に電力を供給する電力供給手段と、を備える撮像装置であって、
前記電力供給手段は、前記台座部に設けられて、前記ヨークユニットに磁束を発生させる第１のコイルと、前記カメラ部に設けられて、前記ヨークユニットに発生した磁束により電流を発生させる第２のコイルと、を備え、
前記ヨークユニットは、前記第１のコイルが配置される第１のヨークと前記第２のコイルが配置される第２のヨークとを略一体に連結するねじれ形状をしていることを特徴とする撮像装置。
前記電力供給手段は、前記カメラ部に設けられて、前記第２のコイルで発生した電流が充電される２次電池もしくは蓄電池を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１のコイルは、前記ヨークユニットの回転軸と略同軸に配置され、前記第２のコイルは、前記カメラ部の回転軸と略同軸に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記カメラ部に設けられた送受信機と前記台座部に設けられた送受信機との間での信号の送受信をワイヤレスで行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。