JP5789774B2 - 近接無線通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、近接無線通信装置に関し、特に、固定筐体と、当該固定筐体に対して無限軌道旋回(以下、エンドレス回転ともいう。)する可動筐体とを備えた近接無線通信装置に関する。
様々な分野において、旋回動作する可動筐体を備えた製品が使われている。このような製品として、例えば、回転式のディスプレイを備えた携帯電話装置、回転式レーダー、及び追尾式のカメラなどが挙げられる。一般に、旋回動作する可動筐体の回転範囲には制限があるが、製品によっては、回転範囲に制限がなく無限軌道旋回可能(無限回の回転が可能)であることが求められる。無限軌道旋回可能であることが求められる製品の代表的な例として、監視カメラ装置がある。監視カメラ装置は、不特定多数の人が出入りする場所又は立入り禁止区域等で侵入者を監視する目的で、数多く用いられている。監視カメラ装置は、監視という性格上、場所によっては広範囲な監視範囲を有する必要がある。従って、監視カメラ装置の視野を広範囲に変化させて侵入者を追尾するために、カメラ自体をパン方向(水平方向)及びチルト方向(仰角方向)に駆動する駆動装置が設けられる。
監視カメラ装置の固定筐体と、カメラが取り付けられる可動筐体とを配線ケーブルを用いて有線接続すると、配線ケーブルが捩れてしまい可動筐体をエンドレス回転させることはできないので、従来、固定筐体と可動筐体とはスリップリングを用いて電気的に接続されていた。しかしながら、スリップリングを用いた場合、カメラから固定筐体内の画像処理回路に、低解像度のアナログ映像データ及び情報量が比較的少ない制御データしか伝送できないという課題があった。
この課題を解決するために、特許文献1は、固定部と、回転軸を中心に回動する可動部を有し、上記固定部には、少なくとも第1の無線部、第1の信号処理部および電源部を有し、上記可動部には、少なくともカメラ部、第2の信号処理部、第2の無線部および上記カメラ部を駆動する駆動部を有し、上記第1の無線部と上記第2の無線部とを電波が伝播する導波管で結合し、上記導波管の導波路を上記可動部の上記回転軸の中心に一致させるように構成されたカメラ装置を開示している。特許文献1に係るカメラ装置によれば、固定部と可動部との間を無線接続するので、エンドレス回転可能で、かつ、スリップリングを用いる場合に比較して高解像度の映像データを伝送できる。
特開2007−201576号公報。
特許文献1に係るカメラ装置はエンドレス回転可能であるが、可動部及び固定部にミリ波帯の高周波信号を送受信するための第1及び第2の無線部をそれぞれ設ける必要があり、スリップリングを用いる場合に比較してコストアップしてしまうという課題があった。また、可動部と固定部とを有線接続する場合と比較すると、データ転送速度が小さく、低解像度の映像データしか伝送できないという課題があった。コストアップを避け、データ転送速度を上げるために、固定部に設けられる第1の信号処理部と、可動部に設けられる第2の信号処理部とをそれぞれ大規模集積回路(Large-Scale Integration;以下、LSIという。)で実現して、LSI間の無線通信をワイヤレスTSV(Through Silicon Via)などの近接無線通信で実現することも考えられる。しかしながら、特許文献1記載のカメラ装置では、第1の無線部と第2の無線部とを電波が伝播する導波管で結合し、導波管の導波路を可動部の回転軸の中心に一致させるように構成するので、データ転送速度を上げるために複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを互いに対向させて複数の無線通信路を形成して用いる近接無線通信を利用することはできなかった。
本発明の目的は以上の問題点を解決し、エンドレス回転可能で、従来技術に比較してデータ転送速度を上げることができ、低コストで実現できる、監視カメラ装置などのための近接無線通信装置を提供することにある。
本発明に係る近接無線通信装置は、固定筐体と、上記固定筐体に対して所定の回転軸の周りを回転するように設けられた第1の可動筐体とを備えた近接無線通信装置において、上記固定筐体は、上記固定筐体に対して固定された複数のアンテナ素子を備えた第1のアレーアンテナを備えた第1の近接無線通信回路を備え、上記第1の可動筐体は、上記第1の可動筐体を回転させる第1の駆動手段と、上記第1の可動筐体に対して固定された複数のアンテナ素子をそれぞれ備え、上記第1の可動筐体が所定の角度だけ回転したときに上記第1のアレーアンテナに対向するようにそれぞれ配置された複数の第2のアレーアンテナを備えた第2の近接無線通信回路と、上記複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御することにより、上記第1の近接無線通信回路と上記第2の近接無線通信回路との間で、上記第1のアレーアンテナと上記選択された第2のアレーアンテナとを介して近接無線通信を行うように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
上記近接無線通信装置において、上記近接無線通信は、上記第1の近接無線通信回路から上記第2の近接無線通信回路への無線通信と、上記第2の近接無線通信回路から上記第1の近接無線通信回路への無線通信と、上記第1の近接無線通信回路と上記第2の近接無線通信回路との間の双方向の無線通信とのうちの1つであることを特徴とする。
また、上記近接無線通信装置において、上記複数の第2のアレーアンテナは上記回転軸の周りに所定の角度間隔で配置されたことを特徴とする。
さらに、上記近接無線通信装置において、上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子は、上記回転軸に直交する直線上に配置されたことを特徴とする。
またさらに、上記近接無線通信装置において、上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子は上記回転軸に直交する平面上に配置され、
上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子は、上記回転軸に直交する第1の直線上に配置され、
上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素のうちの他のアンテナ素子は、上記回転軸に直交する第2の直線上に配置されたことを特徴とする。

また、上記近接無線通信装置において、上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子は上記回転軸に直交する平面上に配置され、
上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、上記回転軸にそれぞれ直交する複数の直線上にそれぞれ配置されたことを特徴とする。
さらに、上記近接無線通信装置において、上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のうちの1つのアンテナ素子は、上記回転軸上に配置されたことを特徴とする。
また、上記近接無線通信装置において、上記固定筐体に対して上記回転軸の周りを回転するように設けられた第2の可動筐体をさらに備え、
上記第2の可動筐体は、上記第2の可動筐体に対して固定され、かつ、上記第2の近接無線通信回路との間で有線通信を行う電子機器を備え、
上記制御手段は、
上記第2の可動筐体の回転角に基づいて、上記第1の可動筐体の回転角と上記第2の可動筐体の回転角との間の差の大きさが最小となるように、上記複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御することにより、上記電子機器と上記第1の近接無線通信回路との間で上記第2の近接無線通信回路を介して通信を行うように制御することを特徴とする。
さらに、上記近接無線通信装置において、上記固定筐体に対して上記回転軸の周りを回転するように設けられた第2の可動筐体をさらに備え、
上記第2の可動筐体は、上記第2の可動筐体に対して固定され、かつ、上記第2の近接無線通信回路との間で有線通信を行う電子機器を備え、
上記制御手段は、
上記第2の可動筐体の回転角に基づいて、上記第1の可動筐体の回転角と上記第2の可動筐体の回転角との間の差の大きさが上記角度間隔の半分の角度以下となるように、上記複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御することにより、上記電子機器と上記第1の近接無線通信回路との間で上記第2の近接無線通信回路を介して通信を行うように制御することを特徴とする。
またさらに、上記近接無線通信装置において、上記電子機器は、上記第1の可動筐体と上記第2の可動筐体とが互いに独立に回転するために必要とされる長さを有するケーブルを用いて、上記第2の近接無線通信回路に有線接続されたことを特徴とする。
また、上記近接無線通信装置において、上記第1の可動筐体は所定の信号データを格納するバッファメモリをさらに備え、
上記制御手段は、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御した後に、上記バッファメモリに出力された信号データを上記第1の近接無線通信回路に出力するように、上記バッファメモリを制御することを特徴とする請求項1から10のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
さらに、上記近接無線通信装置において、上記電子機器は、映像データを生成して上記信号データとして上記バッファメモリに出力する撮像装置であることを特徴とする。
またさらに、上記近接無線通信装置において、上記第2の可動筐体は、上記第2の可動筐体を回転させる第2の駆動手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記電子機器を所定の方向に向けるように上記第2の駆動手段を制御することを特徴とする。
また、上記近接無線通信装置において、上記制御手段は、上記電子機器を連続的に回転させるように上記第2の駆動手段を制御することを特徴とする。
さらに、上記近接無線通信装置において、上記制御手段は、上記電子機器をステップ的に回転させるように上記第2の駆動手段を制御することを特徴とする。
またさらに、上記近接無線通信装置において、上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、誘導コイルであり、
上記各第2のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、誘導コイルであり、
上記第1のアレーアンテナと上記選択された第2のアレーアンテナとが対向するとき、上記第1のアレーアンテナの各誘導コイルと、上記選択された第2のアレーアンテナの各誘導コイルとは、互いに誘導結合することを特徴とする。
また、上記近接無線通信装置において、上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、所定の共振周波数を有し、
上記各第2のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、上記共振周波数を有し、
上記第1のアレーアンテナと上記選択された第2のアレーアンテナとが対向するとき、上記第1のアレーアンテナの各アンテナ素子と、上記選択された第2のアレーアンテナの各アンテナ素子とは、互いに電磁界結合することを特徴とする。
本発明に係る近接無線通信装置によれば、第1の可動筐体に設けられた複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、選択された第2のアレーアンテナを固定筐体に設けられた第1のアレーアンテナに対向させるように駆動手段を制御することにより、第1の可動筐体の第1の近接無線通信回路と固定筐体の第2の近接無線通信回路との間で、第1のアレーアンテナと選択された第2のアレーアンテナとを介して近接無線通信を行うので、第1の可動筐体は固定筐体に対してエンドレス回転可能である。また、近接無線通信を行うので、従来技術に比較してデータ転送速度を上げることができ、低コストで実現できる。
さらに、本発明に係る近接無線通信装置によれば、第2の可動筐体の回転角に基づいて、第1の可動筐体の回転角と第2の可動筐体の回転角との間の差の大きさが最小となるように、複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、選択された第2のアレーアンテナを第1のアレーアンテナに対向させるように第1の駆動手段を制御することにより、電子機器と第1の近接無線通信回路との間で第2の近接無線通信回路を介して通信を行うように制御するので、第2の可動筐体は固定筐体に対してエンドレス回転可能である。
本発明の第1の実施形態に係るカメラ装置1の構成を示す断面図である。 図1のカメラ装置1の構成を示すブロック図である。 図1のアプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す側面図である。 図1のアプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図である。 図1の撮像処理集積回路46に形成されたアレーアンテナ49A〜49Hと、アプリケーション集積回路25に形成されたアレーアンテナ28とを示す平面図である。 図2のアレーアンテナ選択テーブル47tを示す表である。 図2のコントローラ47によって実行されるカメラ装置制御処理を示すフローチャートである。 図1のカメラ部31の回転角θ3が15度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が0度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が15度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が0度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が30度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が45度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が30度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が45度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が100度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が90度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が100度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が90度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が200度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が180度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が200度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が180度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が300度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が315度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図である。 図1のカメラ部31の回転角θ3が300度であり、撮像処理集積回路46の回転角θ4が315度であるときの、アプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46とを示す平面図である。 本発明の第1の実施形態の第1の変形例に係る撮像処理集積回路46Aに形成されたアレーアンテナ49A−1〜49H−1と、アプリケーション集積回路25Aに形成されたアレーアンテナ28Aとを示す平面図である。 本発明の第1の実施形態の第2の変形例に係る撮像処理集積回路46Bに形成されたアレーアンテナ49A−2〜49H−2と、アプリケーション集積回路25Bに形成されたアレーアンテナ28Bとを示す平面図である。 本発明の第1の実施形態の第3の変形例に係る撮像処理集積回路46Cに形成されたアレーアンテナ49A−3〜49H−3と、アプリケーション集積回路25Cに形成されたアレーアンテナ28Cとを示す平面図である。 本発明の第1の実施形態の第4の変形例に係る撮像処理集積回路46Dに形成されたアレーアンテナ49A−4〜49H−4と、アプリケーション集積回路25Dに形成されたアレーアンテナ28Dとを示す平面図である。 本発明の第1の実施形態の第5の変形例に係る撮像処理集積回路46Eに形成されたアレーアンテナ49A−5〜49H−5と、アプリケーション集積回路25Eに形成されたアレーアンテナ28Eとを示す平面図である。 本発明の第1の実施形態の第6の変形例に係る撮像処理集積回路46Fに形成されたアレーアンテナ49A及び49Eを示す平面図である。 本発明の第2の実施形態に係る携帯電話装置1Aの平面図である。 図19の携帯電話装置1AのラインA−Bに沿った断面図である。 図19の携帯電話装置の1Aの構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態に係る携帯電話装置1Bの構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
第1の実施形態.
図1は、本発明の第1の実施形態に係るカメラ装置1の構成を示す断面図であり、図2は、図1のカメラ装置1の構成を示すブロック図である。また、図3は、図1のアプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す側面図であり、図4は、図1のアプリケーション集積回路25と、撮像処理集積回路46と、カメラ部31と、フレキシブルケーブル5とを示す平面図であり、図5は、図1の撮像処理集積回路46に形成されたアレーアンテナ49A〜49Hと、アプリケーション集積回路25に形成されたアレーアンテナ28とを示す平面図である。さらに、図6は、図2のアレーアンテナ選択テーブル47tを示す表である。また、図7は、図2のコントローラ47によって実行されるカメラ装置制御処理を示すフローチャートである。
詳細後述するように、本実施形態に係るカメラ装置1は、固定筐体2と、固定筐体2に対して回転軸21の周りを回転するように設けられた可動筐体3及び4とを備えて構成される。ここで、固定筐体2は、固定筐体2に対して固定された複数の誘導コイルR1,R2,R3を備えたアレーアンテナ28を備えた近接無線通信回路251を備える。また、可動筐体4は、可動筐体4を回転させる駆動装置45と、可動筐体4に対して固定された3個の誘導コイルをそれぞれ備え、可動筐体4が所定の角度だけ回転したときにアレーアンテナ28に対向するようにそれぞれ配置された8個のアレーアンテナ49A〜49Hを備えた近接無線通信回路463と、コントローラ47とを備える。ここで、コントローラ47は、可動筐体3の回転角に基づいて、可動筐体3の回転角θ3と可動筐体4の回転角θ4との間の差の大きさが最小となるように、アレーアンテナ49A〜49Hのうちの1つを選択し、選択されたアレーアンテナをアレーアンテナ28に対向させるように駆動装置45を制御することにより、近接無線通信回路251と上記第2の近接無線通信回路463との間で、アレーアンテナ28と、アレーアンテナ49A〜49Hから選択されたアレーアンテナとを介して近接無線通信を行うように制御することを特徴としている。
図1において、カメラ装置1は、回転軸21を有する固定筐体2と、回転軸21に対して摺動回転自在に軸支された可動筐体3と、回転軸21に対して摺動回転自在に軸支された可動筐体4とを備えて構成される。ここで、回転軸21にはギア26及び27が固定されている。また、固定筐体2の内側に、回転軸21に対して垂直に誘電体基板22が固定され、誘電体基板22の上面に、1つのシリコンデバイスで形成されたLSIであるアプリケーション集積回路25が搭載されている。さらに、固定筐体2の内側に磁石23及び24が設けられる。
また、図1において、可動筐体3の内側には、可動筐体3を回転軸21に対して反時計回りにエンドレス回転させるための駆動装置35が設けられる。ここで、駆動装置35は、ステッピングモータ33と、ステッピングモータ33の軸に固定されギア26と嵌合するギア32と、ステッピングモータ33の回転速度を検出して回転速度を表すパルス信号を発生するエンコーダ34とを備えて構成される。また、可動筐体3には、可動筐体3が(すなわち、カメラ部31が)詳細後述する所定の基準位置にあるときに磁石23と対向するように、ホール素子36が設けられる。エンコーダ34と、ホール素子36とは、可動筐体3の回転角θ3(図3参照。)を検出するための回転角検出手段を構成する。さらに、可動筐体3の上部には、デジタルの映像データ(信号データである。)を生成する撮像装置であるカメラ部31と、スイッチ又はテンキーなどの操作入力部39とが固定されている。カメラ装置1は、カメラ部31を回転軸21の周りに連続的にエンドレス回転させ続けるエンドレス回転モードと、カメラ部31の回転角θ3(図3参照。)を指定する回転角指定モードとの2つの動作モードを有し、カメラ装置1のユーザは、操作入力部39に対して、エンドレス回転モードでの動作の指示、又は、回転角指定モードでの動作の指示及びカメラ部31の回転角θ3を、入力することができる。操作入力部39は、ユーザからの指示の情報を含む指示信号S39を発生して可動筐体4に設けられたコントローラ47に出力する。
さらに、図1において、可動筐体4の内側には、回転軸21に対して垂直に誘電体基板48が固定されており、誘電体基板48の上面にコントローラ47が搭載され、誘電体基板48の下面に1つのシリコンデバイスで形成されたLSIである撮像処理集積回路46が搭載される。さらに、可動筐体4の内側には、可動筐体4を回転軸21に対して反時計回りにエンドレス回転させるための駆動装置45が設けられる。ここで、駆動装置45は、ステッピングモータ43と、ステッピングモータ43の軸に固定されギア27と嵌合するギア42と、ステッピングモータ43の回転速度を検出して回転速度を表すパルス信号を発生するエンコーダ44とを備えて構成される。また、可動筐体4には、撮像処理集積回路46が詳細後述する所定の基準位置にあるときに磁石24と対向するように、ホール素子41が設けられる。エンコーダ44と、ホール素子41とは、可動筐体4の回転角θ4(図3参照。)を検出するための回転角検出手段を構成する。
さらに、図1〜図4に示すように、可動筐体3に設けられたカメラ部31、操作入力部39、ステッピングモータ33、エンコーダ34及びホール素子36を含む各回路等は、フレキシブルケーブル5を用いて撮像処理集積回路46の端部の接続導体に電気的に接続されている(図3及び図4参照。)。カメラ部31からの映像データは、フレキシブルケーブル5を介して撮像処理集積回路46のカメラ信号処理回路461(図2参照。)に出力される一方、操作入力部39を用いて入力されたユーザからの指示の情報を含む指示信号S39(図2参照。)と、エンコーダ34及びホール素子36からの各出力信号とは、フレキシブルケーブル5及び誘電体基板48に形成された接続配線導体を介してコントローラ47に出力される。また、ステッピングモータ33に対する制御信号は、コントローラ47から、誘電体基板48に形成された接続配線導体及びフレキシブルケーブル5を介してステッピングモータ33に出力され、これに応答して、ステッピングモータ33は可動筐体3を回転させる。さらに、ステッピングモータ43、エンコーダ44及びホール素子41はそれぞれ、可動筐体4内の配線導体を介してコントローラ47に電気的に接続されている。エンコーダ44及びホール素子41からの各出力信号は、コントローラ47に出力される。また、ステッピングモータ43に対する制御信号は、コントローラ47からステッピングモータ33に出力され、これに応答して、ステッピングモータ43は可動筐体4を回転させる。
なお、詳細後述するように、図1において、カメラ部31と撮像処理集積回路46とは互いに独立に回転軸21の周りを回転する。このため、フレキシブルケーブル5は、カメラ部31と撮像処理集積回路46とが互いに独立に回転してフレキシブルケーブル5の両端の位置が離れても、断線したり捩れたりしないように、十分かつ最短の長さを有する。
さらに、図1において、固定筐体2内のアプリケーション集積回路25を含む各回路等に対して、外部の電源から直接、電力が供給されている。また、固定筐体2と可動筐体3及び4との間には、外部の電源から固定筐体2を介して、可動筐体3及び4内の各回路等に対して電力を供給するためのスリップリング(図示せず。)が設けられている。
図1、図3、図4及び図5に示すように、本実施形態において、カメラ部31の回転中心をO3とし、撮像処理集積回路46の回転中心をO4とする。さらに、回転中心O3及びO4をアプリケーション集積回路25に投影した位置を円筒座標系の原点O2とし、原点O2に対して上方向をZ軸の正の方向とし、原点から図1及び図4の右方向に向かう方向をX軸の正の方向とし、アプリケーション集積回路25とX軸の正の方向との交点をアプリケーション集積回路25の基準点ST2とする。また、カメラ部31の基準位置を図4に示すように定義し、カメラ部31が基準位置にあるときのカメラ部31とX軸の正の方向との交点をカメラ部31の基準点ST3とし、カメラ部31の基準位置からの回転角をθ3とする。さらに、撮像処理集積回路46の基準位置を図4に示すように定義し、撮像処理集積回路46が基準位置にあるときの撮像処理集積回路46とX軸の正の方向との交点を撮像処理集積回路46の基準点ST4とし、撮像処理集積回路46の基準位置からの回転角をθ4とする。
図1において、コントローラ47は、ホール素子36からの出力信号に基づいて可動筐体3が基準位置にあるか否かを検出し、可動筐体3が基準位置にあるタイミングからのエンコーダ34からのパルス信号のパルス数をカウントし、カウントされたパルス数と、可動筐体3が一回転したときの既知のパルス数とに基づいて回転角θ3を算出する。コントローラ47は、算出された回転角θ3に基づいてステッピングモータ33を駆動することにより、可動筐体3を(すなわち、カメラ部31を)所望の角度だけ回転させる。同様に、コントローラ47は、ホール素子41からの出力信号に基づいて可動筐体4が基準位置にあるか否かを検出し、可動筐体4が基準位置にあるタイミングからのエンコーダ44からのパルス信号のパルス数をカウントし、カウントされたパルス数と、可動筐体4が一回転したときの既知のパルス数とに基づいて回転角θ4を算出する。コントローラ47は、算出された回転角θ4に基づいてステッピングモータ43を駆動することにより、可動筐体4を(すなわち、撮像処理集積回路46を)所望の角度だけ回転させる。
図5において、アプリケーション集積回路25の上面に、アレーアンテナ28が形成されている。アレーアンテナ28は、X軸の正の部分に間隔Lを有して形成された3個の誘導コイルR1,R2,R3を備えて構成される。また、図5において、撮像処理集積回路46の表面には、回転軸21の周りに、45度の角度間隔Δθ4で、アレーアンテナ28に対向するようにそれぞれ配置された8個のアレーアンテナ49A〜49Hが形成されている。なお、図5では、撮像処理集積回路46をZ軸の正の方向から透視した透視図を示す。具体的には、撮像処理集積回路46が基準位置にあるとき(回転角θ4が0度であるとき。)に誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、撮像処理集積回路46の下面に、アレーアンテナ49Aを構成する誘導コイルA1,A2,A3が形成されている。同様に、回転角θ4が45度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Hを構成する誘導コイルH1,H2,H3が形成され、回転角θ4が90度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Gを構成する誘導コイルG1,G2,G3が形成され、回転角θ4が135度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Fを構成する誘導コイルF1,F2,F3が形成されている。また、回転角θ4が180度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Eを構成する誘導コイルE1,E2,E3が形成され、回転角θ4が225度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Dを構成する誘導コイルD1,D2,D3が形成されている。さらに、回転角θ4が270度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Cを構成する誘導コイルC1,C2,C3が形成され、回転角θ4が315度であるときに誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向するように、アレーアンテナ49Bを構成する誘導コイルB1,B2,B3が形成されている。なお、可動筐体2のアレーアンテナ28に対向する部分には、スリット2sが設けられている。
詳細後述するように、コントローラ47は、撮像処理集積回路46を45度の角度間隔Δθ4で回転させることにより、アレーアンテナ49A〜49Hのうちの1つのアレーアンテナを、アレーアンテナ28に対向させる。ここで、例えば、誘導コイルA1,A2,A3が誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向しているとき、誘導コイル対A1及びR1,誘導コイル対A2及びR2,及び誘導コイル対A3及びR3は、それぞれ誘導結合して無線伝送路を形成する。そして、形成された3個の無線伝送路は、ワイヤレスTSVを用いる近接無線通信に用いられる。ここで、ワイヤレスTSVは、近接場(電磁波の波長の1/10以下の近距離又は極短距離の場である。)を対象とした無線通信である。例えば、シリコン中を40GHzの電磁波が伝搬する場合、1mm以下が近接場になる。本実施形態において、対向する誘導コイル対間の距離(撮像処理集積回路46の上面とアプリケーション集積回路25の下面との間の距離である。)は1mm以下に設定されている。また、各誘導コイルの直径は、対向する誘導コイル間の距離よりも小さい値に設定されており、誘導コイルR1,R2,R3間の距離Lは各無線伝送路間で干渉が起きない距離に設定されている。なお、ワイヤレスTSVにおいて、1対の誘導コイルで実現できるデータ転送速度は、10Gbps以上である。
図2において、コントローラ47は、アレーアンテナ選択テーブル47tをあらかじめ格納するテーブルメモリ47mを備えて構成される。図6に示すように、アレーアンテナ選択テーブル47tは、カメラ部31(すなわち、可動筐体3)の回転角θ3と、撮像処理集積回路46(すなわち、可動筐体4)の回転角θ4と、撮像処理集積回路46において選択される誘導コイルとの関係を示す。具体的には、撮像処理集積回路46の回転角θ4は、カメラ部31の回転角θ3に応じて、回転角θ4と回転角θ3との間の差の大きさ|θ3−θ4|を最小にするように、0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、及び315度のうちの1つの角度に設定される。本実施形態によれば、回転角θ4と回転角θ3との間の差の大きさ|θ3−θ4|は、アレーアンテナ49A〜49Hの角度間隔Δθ4(45度)の半分の22.5度以下である。
また、図2において、撮像処理集積回路46は、カメラ信号処理回路461と、バッファメモリ462と、近接無線通信回路463とを備えて構成される。ここで、近接無線通信回路463は、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3と、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3にそれぞれ接続された送信バッファA1b,A2b,A3b,B1b,B2b,…,H1b,H2b,H3bと、送信バッファA1b,A2b,A3b,B1b,B2b,…,H1b,H2b,H3bをそれぞれオンオフ制御するアレーアンテナ選択制御回路464とを備えて構成される。ここで、カメラ信号処理回路461は、カメラ部31からの映像データに対してノイズ除去処理及び圧縮処理を含む所定の信号処理を行った後に、所定のクロック信号に従って2個の映像データに直並列変換し、クロック信号と2個の映像データとをバッファメモリ462に出力する。バッファメモリ462は、入力されるクロック信号及び2個の映像データを、それぞれ、送信バッファA1b,B1b,…,H1bと、送信バッファA2b,B2b,…,H2bと、送信バッファA3b,B3b,…,H3bとにそれぞれ出力する。ここで、詳細後述するように、アレーアンテナ選択制御回路464は、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3のうち、アレーアンテナ28に対向するアレーアンテナに含まれる3個の誘導コイルに接続された3個の送信バッファのみをオンするための制御信号を送信バッファA1b,A2b,A3b,B1b,B2b,…,H1b,H2b,H3bに送信するように制御される。これにより、カメラ信号処理回路461からのクロック信号及び2個の映像データは、バッファメモリ462と、アレーアンテナ選択制御回路464によりオンされている送信バッファと、当該オンされている送信バッファに接続された誘導コイルとを介して、誘導コイルR1,R2,R3に向けて無線送信される。
さらに、図2において、アプリケーション集積回路25は、近接無線通信回路251と、アプリケーション処理回路252とを備えて構成される。ここで、近接無線通信回路251は、誘導コイルR1,R2,R3と、誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ接続された受信バッファR1b,R2b,R3bとを備えて構成される。誘導コイルR1,R2,R3によって受信されたクロック信号及び2個の映像データは、それぞれ受信バッファR1b,R2b,R3bを介してアプリケーション処理回路252に出力される。アプリケーション処理回路252は、入力されるクロック信号に従って、入力される2個の映像データを並直列変換し、変換後の映像データに対して輝度調整処理、色差調整処理、及びオブジェクト認識処理を含む所定のアプリケーション処理を行う。
次に、図7を参照して、図2のコントローラ47によって実行されるカメラ装置制御処理を説明する。なお、カメラ装置1の電源がオンされる前は、可動筐体3及び4はそれぞれ基準位置にある。始めに、カメラ装置1の電源がオンされると、ステップS1において、回転角指定モードを示す指示信号S39を受信したか否かが判断され、YESのときはステップS2に進む一方、NOのときはステップS7に進む。このとき、回転角指定モードを指定する指示信号S39は、カメラ部31の回転角θ3を含む。そして、ステップS2において、コントローラ47は、指示信号S39に含まれる回転角θ3に基づいて、アレーアンテナ選択テーブル47tを参照し、撮像処理集積回路46の回転角θ4及び選択する3個の誘導コイルを決定する。すなわち、ステップS2において、コントローラ47はアレーアンテナ49A〜49Hのうちの1つのアレーアンテナを選択する。さらに、ステップS3において、コントローラ47は、カメラ部31を回転角θ3だけ回転させるようにステッピングモータ33を制御するとともに、撮像処理集積回路46を回転角θ4だけ回転させるようにステッピングモータ43を制御して、撮像処理集積回路46において選択された3個の誘導コイルを誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向させる。そして、ステップS4において、選択された3個の誘導コイルに接続された送信バッファをそれぞれオンするように、アレーアンテナ選択制御回路464を制御する。引き続き、ステップS5において、コントローラ47は、カメラ信号処理回路461からの映像データ及びクロック信号を出力するように、バッファメモリ462を制御する。これにより、カメラ信号処理回路461からの映像データ及びクロック信号は、バッファメモリ462と、選択された3個の誘導コイルに接続された送信バッファと、選択された3個の誘導コイルと、誘導コイルR1,R2,R3と、受信バッファR1b,R2b,R3bとを介して、アプリケーション処理回路252に無線送信される。ステップS5に引き続き、ステップS6では、カメラ装置1の停止を示す指示信号S39を受信したか否かが判断され、YESのときはステップS1に戻る。このとき、コントローラ47は、可動筐体3及び4をそれぞれ基準位置に戻す。また、ステップS6においてNOのときは、ステップS6の処理を繰り返す。
また、図7において、ステップS7では、エンドレス回転モードを示す指示信号S39を受信したか否かが判断され、YESのときはステップS8に進む一方、NOのときはステップS1に戻る。ステップS8において、コントローラ47は、カメラ部31を所定の回転速度で回転させるようにステッピングモータ33を制御する。次に、ステップS9において、コントローラ47は、エンコーダ34からのパルス信号及びホール素子36からの出力信号に基づいてカメラ部31の回転角θ3を算出する。そして、ステップS9に続いて、ステップS10において、算出された回転角θ3に基づいて、アレーアンテナ選択テーブル47tを参照し、撮像処理集積回路46の回転角θ4及び選択する3個の誘導コイルを決定する。すなわち、ステップS10において、コントローラ47はアレーアンテナ49A〜49Hのうちの1つのアレーアンテナを選択する。次に、ステップS10に続いて、ステップS11において、コントローラ47は、撮像処理集積回路46を回転角θ4だけ回転させるようにステッピングモータ43を制御して、撮像処理集積回路46において選択された3個の誘導コイルを誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ対向させる。引き続き、ステップS12において、選択された3個の誘導コイルに接続された送信バッファをそれぞれオンするように、アレーアンテナ選択制御回路464を制御する。次に、コントローラ47は、ステップS15において、カメラ信号処理回路461からの映像データを出力するように、バッファメモリ462を制御し、ステップS14に進む。ステップS14では、カメラ装置1の停止を示す指示信号S39を受信したか否かが判断され、YESのときはステップS1に戻る。このとき、コントローラ47は、可動筐体3及び4をそれぞれ基準位置に戻す。ステップS14においてNOのときは、ステップS9に戻る。
図7のカメラ装置制御処理によれば、カメラ部31からの映像データはカメラ信号処理回路461に連続的に出力され、カメラ信号処理回路461からの映像データ及びクロック信号もまた連続的にバッファメモリ462に連続的に出力される。一方、バッファメモリ462内の映像データ及クロック信号は、撮像処理集積回路46のアレーアンテナ49A〜49Hのうちの選択されたアレーアンテナがアレーアンテナ28に対向しているときにのみ、選択されたアレーアンテナに接続された送信バッファに出力され、選択されたアレーアンテナから、アレーアンテナ28に向けて無線送信される。従って、バッファメモリ462を用いない場合に比較して、確実に映像データを無線送信できる。
次に、図8A、図8B〜図12A、図12Bを参照して、カメラ部31の回転角θ3と、撮像処理集積回路46の回転角θ4との具体例を示す。図8A、図8B〜図12A、図12Bでは、撮像処理集積回路46をZ軸の正の方向から透視した透視図を示す。図8A及び図8Bに示すように、カメラ部31の回転角θ3が15度のときは、撮像処理集積回路46の回転角θ4は0度に設定され、誘導コイルA1,A2及びA3が誘導コイルR1,R2及びR3にそれぞれ対向する。また、図9A及び図9Bに示すように、カメラ部31の回転角θ3が30度のときは、撮像処理集積回路46の回転角θ4は45度に設定され、誘導コイルH1,H2及びH3が誘導コイルR1,R2及びR3にそれぞれ対向する。さらに、図10A及び図10Bに示すように、カメラ部31の回転角θ3が100度のときは、撮像処理集積回路46の回転角θ4は90度に設定され、誘導コイルG1,G2及びG3が誘導コイルR1,R2及びR3にそれぞれ対向する。またさらに、図11A及び図11Bに示すように、カメラ部31の回転角θ3が200度のときは、撮像処理集積回路46の回転角θ4は180度に設定され、誘導コイルE1,E2及びE3が誘導コイルR1,R2及びR3にそれぞれ対向する。また、図12A及び図12Bに示すように、カメラ部31の回転角θ3が300度のときは、撮像処理集積回路46の回転角θ4は315度に設定され、誘導コイルB1,B2及びB3が誘導コイルR1,R2及びR3にそれぞれ対向する。図8A、図8B〜図12A、図12Bにおいて、カメラ部31の回転角θ3と、撮像処理集積回路46の回転角θ4とは互いに異なる。しかしながら、本実施形態によれば、回転角θ3及びθ4の差の大きさの最大値は22.5度であり、フレキシブルケーブル5は、回転角θ3及びθ4の差の大きさが22.5度であっても断線したり捩れたりしないように十分かつ最短の長さを有するので、回転角θ3及びθ4の差をフレキシブルケーブル5で吸収できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、可動筐体4に設けられた複数のアレーアンテナ49A〜49Hのうちの1つを選択し、選択されたアレーアンテナを固定筐体2に設けられたアレーアンテナ28に対向させるように駆動装置35を制御することにより、可動筐体4の近接無線通信回路463と固定筐体2の近接無線通信回路251との間で、選択されたアレーアンテナとアレーアンテナ28とを介して近接無線通信を行うので、可動筐体4は固定筐体2に対してエンドレス回転可能である。また、ワイヤレスTSVを用いて近接無線通信を行うので、データ転送速度を、有線通信でのデータ転送速度と同程度まで上げることができ、低コストで実現できる。従って、本実施形態によれば、近接無線通信回路463と近接無線通信回路251との間で高精細の映像データを転送できる。
また、本実施形態によれば、カメラ部31を可動筐体4とは別の可動筐体3に設け、カメラ部31を近接無線通信回路463に有線接続し、可動筐体3の回転角θ3に基づいて、可動筐体3の回転角θ3と可動筐体4の回転角θ4との間の差の大きさを最小にするように、アレーアンテナ49A〜49Hのうちの1つのアレーアンテナを選択する。このため、可動筐体4は角度単位Δθ4(本実施形態では、45度である。)でしかエンドレス回転しないが、可動筐体3は任意の回転角θ3で回転可能であり、カメラ部31を任意のパン方向に向けることができる。さらに、カメラ部31を、固定筐体2に対して連続的にエンドレス回転させることができる。
なお、本実施形態において、コントローラ47は、エンドレス回転モードにおいて、カメラ部31を所定の回転速度で回転させるようにモータ33を制御したが、本発明はこれに限られず、カメラ部31を所定のステップ的に回転させるようにモータ33を制御してもよい。具体的には、例えば、カメラ部31を所定の回転角(例えば、30度である。)だけ回転させた後に所定の時間期間(例えば、10秒である。)だけカメラ部31を回転させずに固定することを繰り返すようにモータ33を制御してもよい。
第1の実施形態の第1の変形例.
第1の実施形態において、アプリケーション集積回路25に形成されるアレーアンテナ28を構成する誘導コイルR1,R2,R3は、回転軸21に直交する直線上(X軸上)に配置された(図5参照。)が、本発明はこれに限らず、任意の形状で配置されてよい。図13は、本発明の第1の実施形態の第1の変形例に係る撮像処理集積回路46Aに形成されたアレーアンテナ49A−1〜49H−1と、アプリケーション集積回路25Aに形成されたアレーアンテナ28Aとを示す平面図である。図13において、本変形例に係るアプリケーション集積回路25Aの上面には、アレーアンテナ28Aが形成されている。アレーアンテナ28Aは、三角形の頂点にそれぞれ配置された3個の誘導コイルR1,R2,R3を備えて構成される。ここで、誘導コイルR1及びR3はX軸上に形成される一方、誘導コイルR2は回転軸21に直交する直線Xa上に形成される。また、本変形例に係る撮像処理集積回路46Aの下面には、撮像処理集積回路46Aを基準位置から0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、及び315度だけ回転させたときにアレーアンテナ28Aに対向するように、アレーアンテナ49A−1〜49H−1が形成されている。
第1の実施形態では、アレーアンテナ28の素子間隔はLであったが、本変形例に係るアレーアンテナ28Aの場合、アプリケーション集積回路25Aの面積を増やすことなく素子間隔をLよりも長くできる。このため、第1の実施形態に比較して誘導コイルR1,R2,R3間の干渉を小さくできる。
第1の実施形態の第2の変形例.
図14は、本発明の第1の実施形態の第2の変形例に係る撮像処理集積回路46Bに形成されたアレーアンテナ49A−2〜49H−2と、アプリケーション集積回路25Bに形成されたアレーアンテナ28Bとを示す平面図である。図14において、本変形例に係るアプリケーション集積回路25Bの上面には、アレーアンテナ28Bが形成されている。アレーアンテナ28Bは、三角形の頂点にそれぞれ配置された3個の誘導コイルR1,R2,R3を備えて構成される。ここで、誘導コイルR1はX軸上に形成され、誘導コイルR2は回転軸21に直交する直線Xa上に形成され、誘導コイルR3は回転軸21に直交する直線Xb上に形成される。また、本変形例に係る撮像処理集積回路46Bの下面には、撮像処理集積回路46Bを基準位置から0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、及び315度だけ回転させたときにアレーアンテナ28Bに対向するように、アレーアンテナ49A−2〜49H−2が形成されている。本変形例は、第1の実施形態の第1の変形例と同様の効果を奏する。
第1の実施形態の第3の変形例.
図15は、本発明の第1の実施形態の第3の変形例に係る撮像処理集積回路46Cに形成されたアレーアンテナ49A−3〜49H−3と、アプリケーション集積回路25Cに形成されたアレーアンテナ28Cとを示す平面図である。図15において、アプリケーション集積回路25Cの上面には、アレーアンテナ28Cが形成されている。アレーアンテナ28Cは、第1の実施形態に係るアレーアンテナ28に比較して、誘導コイルR1を原点O2に(すなわち、回転軸21上に)配置した点が異なる。すなわち、誘導コイルR1,R2及びR3は、X軸上に素子間隔Lで形成されている。また、本変形例に係る撮像処理集積回路46Cの下面には、撮像処理集積回路46Cを基準位置から0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、及び315度だけ回転させたときにアレーアンテナ28Cに対向するように、アレーアンテナ49A−3〜49H−3が形成されている。ここで、誘導コイルA1は回転中心O4に設けられ、アレーアンテナ49A−3〜49H−3で共用される。なお、撮像処理集積回路46Cの回転中心O4に誘導コイルA1を形成できるように、固定筐体2から回転軸21を取り除いて2つの円形の溝を形成し、各溝に可動筐体3及び4を摺動可能にはめ込んであり、もしくは、回転軸21を円筒形に形成してある。
本変形例によれば、誘導コイルR1と誘導コイルA1とは常に対向しているので、誘導コイルR1と誘導コイルA1とを介して、クロック信号を連続的に送信できる。このため、第1の実施形態に比較して、近接無線通信回路463及び251間で安定して無線通信を行うことができる。また、誘導コイルA1をアレーアンテナ49A−3〜49H−3で共用するので、第1の実施形態に比較して、撮像処理集積回路46Cをより低コストで製造できる。
第1の実施形態の第4の変形例.
図16は、本発明の第1の実施形態の第4の変形例に係る撮像処理集積回路46Dに形成されたアレーアンテナ49A−4〜49H−4と、アプリケーション集積回路25Dに形成されたアレーアンテナ28Dとを示す平面図である。図16において、本変形例に係るアプリケーション集積回路25Dの上面には、アレーアンテナ28Dが形成されている。アレーアンテナ28Dは、三角形の頂点にそれぞれ配置された3個の誘導コイルR1,R2,R3を備えて構成される。ここで、誘導コイルR1及びR3はX軸上に形成される一方、誘導コイルR2は回転軸21に直交する直線Xa上に形成される。さらに、誘導コイルR1は原点O2に形成される。また、本変形例に係る撮像処理集積回路46Dの下面には、撮像処理集積回路46Dを基準位置から0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、及び315度だけ回転させたときにアレーアンテナ28Dに対向するように、アレーアンテナ49A−4〜49H−4が形成されている。
第1の実施形態の第3の変形例では、アレーアンテナ28Cの素子間隔はLであったが、本変形例に係るアレーアンテナ28Dの場合、アプリケーション集積回路25Dの面積を増やすことなく素子間隔をLよりも長くできる。このため、第1の実施形態の第3の変形例に比較して誘導コイルR1,R2,R3間の干渉を小さくできる。
第1の実施形態の第5の変形例.
図17は、本発明の第1の実施形態の第5の変形例に係る撮像処理集積回路46Eに形成されたアレーアンテナ49A−5〜49H−5と、アプリケーション集積回路25Eに形成されたアレーアンテナ28Eとを示す平面図である。図17において、本変形例に係るアプリケーション集積回路25Eの上面には、アレーアンテナ28Eが形成されている。アレーアンテナ28Eは、三角形の頂点にそれぞれ配置された3個の誘導コイルR1,R2,R3を備えて構成される。ここで、誘導コイルR1は原点O2に形成され、誘導コイルR2は回転軸21に直交する直線Xa上に形成され、誘導コイルR3は回転軸21に直交する直線Xb上に形成される。また、本変形例に係る撮像処理集積回路46Eの下面には、撮像処理集積回路46Eを基準位置から0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、及び315度だけ回転させたときにアレーアンテナ28Eに対向するように、アレーアンテナ49A−5〜49H−5が形成されている。本変形例は、第1の実施形態の第4の変形例と同様の効果を奏する。
第1の実施形態の第6の変形例.
第1の実施形態において、アレーアンテナ49A〜49Hの角度間隔Δθ4は45度であったが、本発明はこれに限らず、角度間隔Δθ4は360度以外の360の正の約数Nであればよい。このとき、撮像処理集積回路46上には、撮像処理集積回路46を角度間隔Δθ4(=N)ずつ回転させたときにアレーアンテナ28に対向するように、M(=360/N)個のアレーアンテナ28が形成される。また、コントローラ47は、回転角θ3と回転角θ4との間の差の大きさ|θ3−θ4|がΔθ4/2以下となるように、回転角θ4を決定する。さらに、フレキシブルケーブル5の長さは、可動筐体3及び4が互いに独立に回転するために必要とされる長さに設定される。具体的には、フレキシブルケーブル5の長さは、回転角θ3と回転角θ4との間の差の大きさ|θ3−θ4|がΔθ4/2であっても捩れたり断線したりしないように設定される。
図18は、本発明の第1の実施形態の第6の変形例に係る撮像処理集積回路46Fに形成されたアレーアンテナ49A及び49Eを示す平面図である。本変形例において、アレーアンテナ49A及び49Eの角度間隔Δθ4は180度であり、撮像処理集積回路46Bには2個のアレーアンテナ49A及び49Eのみが形成されている。
また、第1の実施形態において、アレーアンテナ49A〜49Hは回転軸21の周りに等間隔に配置されたが、本発明はこれに限らず、非等間隔に配置されてもよい。この場合も、コントローラ47は、回転角θ3と回転角θ4との間の差の大きさ|θ3−θ4|が最小となるように、回転角θ4を決定する。
なお、第1の実施形態及びその変形例において、コントローラ47は、回転角θ3に基づいてアレーアンテナ選択テーブル47tを参照して回転角θ4を決定した。しかしながら、本発明はこれに限らず、回転角θ3に基づいて、回転角θ3と回転角θ4との間の差の大きさ|θ3−θ4|が最小となるように、回転角θ4を算出してもよい。
また、第1の実施形態及びその変形例において、アレーアンテナ28A〜28Eを構成する誘導コイルの個数は3個であったが、本発明はこれに限らず、2個又は4個以上であってもよい。アレーアンテナ28A〜28Eを構成する誘導コイルの個数を増やすことにより、撮像処理集積回路46A〜46Eとアプリケーション集積回路25A〜25Eとの間のデータ転送速度を大きくすることができる。
また、第1の実施形態の各変形例は、後述する第2及び第3の実施形態にも適用される。
第2の実施形態.
図19は、本発明の第2の実施形態に係る携帯電話装置1Aの平面図であり、図20は、図19の携帯電話装置1AのラインA−Bに沿った断面図である。また、図21は、図19の携帯電話装置の1Aの構成を示すブロック図である。上述した第1の実施形態では、映像データは可動筐体3から固定筐体2に出力されたが、本実施形態では、映像データは、固定筐体2Aから可動筐体3Aに出力される。
図19及び図20において、携帯電話装置1Aは、回転軸21を有する固定筐体2Aと、回転軸21に対して摺動回転自在に軸支された可動筐体3Aと、回転軸21に対して摺動回転自在に軸支された可動筐体4Aとを備えて構成される。ここで、回転軸21にはギア27が固定されている。また、固定筐体2Aの内側に、回転軸21に対して垂直に誘電体基板22が固定され、誘電体基板22の上面に、1つのシリコンデバイスで形成されたLSIであるアプリケーション集積回路25Bが搭載されている。アプリケーション集積回路25Bには、第1の実施形態と同様に、誘導コイルR1,R2,R3を含むアレーアンテナ28が形成されている。さらに、固定筐体2Aの内側に磁石24が設けられる。
また、図20において、可動筐体3Aの上部には、デジタルの映像データを表示する電子機器であるディスプレイ部31Aが固定されている。可動筐体3Aの内側には、可動筐体3Aの回転角θ3を検出するための回転角検出回路37が設けられる。
さらに、図20において、可動筐体4Aの内側には、回転軸21に対して垂直に誘電体基板48が固定されており、誘電体基板48の上面にコントローラ47Aが搭載され、誘電体基板48の下面に1つのシリコンデバイスで形成されたLSIである表示処理集積回路46Cが搭載される。また、表示処理集積回路46Cには、第1の実施形態と同様に、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3が形成されている。さらに、可動筐体4Aの内側には、第1の実施形態と同様に、可動筐体4Aを回転軸21に対して反時計回りにエンドレス回転させるための駆動装置45が設けられる。また、可動筐体4Aには、表示処理集積回路46Cが所定の基準位置にあるときに磁石24と対向するように、ホール素子41が設けられる。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同様に、ディスプレイ部31Aの回転中心O3と、表示処理集積回路46Cの回転中心O4と、原点O2を含む円筒座標系と、ディスプレイ部31Aの基準位置及び回転角θ3と、表示処理集積回路46Cの基準位置及び回転角をθ4とを定義する。
さらに、図19〜図21に示すように、可動筐体3Aに設けられたディスプレイ部31A及び回転角検出回路37を含む各回路等は、フレキシブルケーブル5を用いて表示処理集積回路46Cの端部の接続導体に電気的に接続されている(図20参照。)。図19及び図20において、ディスプレイ部31Aと表示処理集積回路46Cとは、第1の実施形態に係るカメラ部31及び撮像処理集積回路46と同様に、互いに独立に回転軸21の周りを回転する。フレキシブルケーブル5は、ディスプレイ部31Aと表示処理集積回路46Cとが互いに独立に回転してフレキシブルケーブル5の両端の位置が離れても、断線したり捩れたりしないように、十分かつ最短の長さを有する。また、ステッピングモータ43、エンコーダ44及びホール素子46はそれぞれ、可動筐体4A内の配線導体を介してコントローラ47Aに電気的に接続されている。
さらに、図20において、固定筐体2A内のアプリケーション集積回路25Bを含む各回路等に対して、二次電池から直接、電源が供給されている。また、固定筐体2Aと可動筐体3A及び4との間には、二次電池から固定筐体2Aを介して、可動筐体3A及び4内の各回路等に対して電力を供給するためのスリップリング(図示せず。)が設けられている。
また、図21において、アプリケーション集積回路25Bは、近接無線通信回路251Aと、アプリケーション処理回路252Aとを備えて構成される。ここで、近接無線通信回路251Aは、誘導コイルR1,R2,R3と、誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ接続された送信バッファR1c,R2c,R3cとを備えて構成される。アプリケーション処理回路252Aは、映像データを生成し、生成された映像データを所定のクロック信号に従って2個の映像データに直並列変換し、クロック信号と2個の映像データと送信バッファR1c,R2c,R3cにそれぞれ出力する。そして、クロック信号と2個の映像データとは、誘導コイルR1,R2,R3を用いて、近接無線通信回路463Aの対向する3個の誘導コイルに向けて無線送信される。
さらに、図21において、表示処理集積回路46Cは、ディスプレイ信号処理回路461Aと、バッファメモリ462と、近接無線通信回路463Aとを備えて構成される。ここで、近接無線通信回路463Aは、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3と、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3にそれぞれ接続された受信バッファA1c,A2c,A3c,B1c,B2c,…,H1c,H2c,H3cと、送信バッファA1c,A2c,A3c,B1c,B2c,…,H1c,H2c,H3cをそれぞれオンオフ制御するアレーアンテナ選択制御回路464Aとを備えて構成される。
さらに、図21において、コントローラ47Aは、第1の実施形態に係るコントローラ47と同様に、アレーアンテナ選択テーブル47tをあらかじめ格納するテーブルメモリ47mを備えて構成される。ユーザが可動筐体3Aをエンドレス回転させると、コントローラ47は、回転角検出回路37からの出力信号に基づいて可動筐体3Aの回転角θ3を検出する。そして、コントローラ47Aは、検出された回転角θ3に基づいてアレーアンテナ選択テーブル47tを参照し、可動筐体4Aの回転角θ4及び選択する3個の誘導コイルを決定する。さらに、コントローラ47Aは、表示処理集積回路46Cを回転角θ4だけ回転させるようにステッピングモータ43を制御し、選択された3個の誘導コイルに接続された受信バッファをそれぞれオンするように、アレーアンテナ選択制御回路464Aを制御する。そして、コントローラ47Aは、近接無線通信回路463Aからのクロック信号及び映像データをディスプレイ信号処理回路461Aに出力するように、バッファメモリ462を制御する。ディスプレイ信号処理回路461Aは、入力されるクロック信号に従って映像データを並直列変換した後に、変換後の映像データをディスプレイ部31Aに出力して表示させる。
本実施形態は、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。
第3の実施形態.
図22は、本発明の第3の実施形態に係る携帯電話装置1Bの構成を示すブロック図である。上述した第2の実施形態では、映像データは固定筐体2Aのアプリケーション集積回路25Aから可動筐体3Aのディスプレイ部31Aに出力されたが、本実施形態では、映像データ及びその他の信号は、固定筐体2Aのアプリケーション集積回路25Bと可動筐体3Aのタッチパネル部31Bとの間で双方向に送受信される。
図22において、携帯電話装置1Bは、第2の実施形態に係る携帯電話装置1Aのディスプレイ部31A、コントローラ47A、表示処理集積回路46C及びアプリケーション集積回路25Aを、タッチパネル部31B、コントローラ47B、タッチパネル処理集積回路46D及びアプリケーション集積回路25Bに置き換えたものである。ここで、タッチパネル処理集積回路46D及びアプリケーション集積回路25Bは、それぞれ、1つのシリコンデバイスで形成されたLSIである。タッチパネル処理集積回路46Dは、タッチパネル信号処理回路461Bと、バッファメモリ462と、近接無線通信回路463Bとを備えて構成される。また、近接無線通信回路463Bは、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3と、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3にそれぞれ接続され送信バッファ及び受信バッファを含む送受信バッファ回路A1d,A2d,A3d,B1d,B2d,…,H1d,H2d,H3dと、送信バッファA1d,A2d,A3d,B1d,B2d,…,H1d,H2d,H3dの各送信バッファ及び各受信バッファをそれぞれオンオフ制御するアレーアンテナ選択制御回路464Bとを備えて構成される。さらに、アプリケーション集積回路25Bは、近接無線通信回路251Bと、アプリケーション処理回路252Bとを備えて構成される。ここで、近接無線通信回路251Bは、誘導コイルR1,R2,R3と、誘導コイルR1,R2,R3にそれぞれ接続され送信バッファ及び受信バッファを含む送受信バッファ回路R1d,R2d,R3dとを備えて構成される。
図22において、タッチパネル部31Bは、ユーザがタッチパネル部31Bをタッチしたことを検出して当該タッチに関する情報を含む信号データをタッチパネル信号処理回路461Bに出力する一方、タッチパネル信号処理回路461Bからの映像データなどの信号データを表示する電子機器である。また、タッチパネル信号処理回路461Bは、タッチパネル部31Bからの出力信号をバッファメモリ462を介して近接無線通信回路463Bに出力する一方、近接無線通信回路463Bからバッファメモリ462を介して受信した映像データをタッチパネル部31Bに出力して表示する。
また、アプリケーション処理回路252Bは、映像データの送信時には、送受信バッファ回路R1c,R2c,R3cの各送信バッファをオンして、送信する映像データを送受信バッファ回路R1c,R2c,R3c及び誘導コイルR1,R2,R3を介して近接無線通信回路463Bに向けて無線送信する。さらに、アプリケーション処理回路252Bは、データの受信時には、送受信バッファ回路R1c,R2c,R3cの各受信バッファをオンして、近接無線通信回路463Bからのデータを、誘導コイルR1,R2,R3を介して無線受信する。
コントローラ47Bは、第1の実施形態に係るコントローラ47と同様に、アレーアンテナ選択テーブル47tをあらかじめ格納するテーブルメモリ47mを備えて構成される。ユーザが可動筐体3Aを回転させると、コントローラ47は、回転角検出回路37からの出力信号に基づいて可動筐体3Aの回転角θ3を検出する。そして、コントローラ47Bは、検出された回転角θ3に基づいてアレーアンテナ選択テーブル47tを参照し、可動筐体4Aの回転角θ4及び選択する3個の誘導コイルを決定する。さらに、コントローラ47Bは、タッチパネル処理集積回路46Dを回転角θ4だけ回転させるようにステッピングモータ43を制御する。このとき、コントローラ47Bは、アプリケーション集積回路25Bへのデータの送信時には、選択された3個の誘導コイルに接続された送受信バッファ回路の送信バッファをそれぞれオンするように、アレーアンテナ選択制御回路464Bを制御する一方、アプリケーション集積回路25Bからのデータの受信時には、選択された3個の誘導コイルに接続された送受信バッファ回路の受信バッファをそれぞれオンするように、アレーアンテナ選択制御回路464Bを制御する。
本実施形態は、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。
上記各実施形態及び各変形例において、誘導コイルを誘導結合するように対向させて近接無線通信を行うワイヤレスTSVを用いたが、本発明はこれに限らず、トランスファジェットなどの比較的狭い指向特性を有するアンテナ素子を対向させて近接無線通信を行う他の近接無線通信方法を用いてもよい。また、誘導コイルA1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3,R1,R2,R3に代えて、所定の周波数を有するヘリカルアンテナ又はメアンダラインアンテナを用い、対向するヘリカルアンテナ又はメアンダラインアンテナの共振時の磁界結合又は電界結合(共振現象を利用した電磁界結合、又は電磁界共振結合という。)を利用して近接無線通信を行ってもよい。
また、上記各実施形態及び変形例では、固定筐体2又は2Aに複数のアレーアンテナ49A〜49H又は複数のアレーアンテナ49A−1〜49H−1を設け、可動筐体4又は4Aに1つのアレーアンテナ28又は28Aを設けた。しかしながら、本発明はこれに限らず、固定筐体2又は2Aに1つのアレーアンテナ28又は28Aを設け、可動筐体4又は4Aに複数のアレーアンテナ49A〜49H又は複数のアレーアンテナ49A−1〜49H−1を設けてもよい。この場合には、可動筐体4又は4Aにおいて、上記各実施形態及び変形例と同様に、可動筐体4又は4Aの回転角θ4を決定して可動筐体4又は4Aを回転角θ4だけ回転させると共に、可動筐体4又は4Aから固定筐体2又は2Aに、可動回転角θ4の情報を無線送信する。そして、固定筐体2又は2Aにおいて、受信した回転角θ4に基づいて複数のアレーアンテナ49A〜49H又は複数のアレーアンテナ49A−1〜49H−1のうちの1つを選択し、選択されたアレーアンテナと、可動筐体4又は4Aのアレーアンテナ28又は28Aとの間で近接無線通信を行う。
以上説明したように、本発明に係る近接無線通信装置によれば、第1の可動筐体に設けられた複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、選択された第2のアレーアンテナを固定筐体に設けられた第1のアレーアンテナに対向させるように駆動手段を制御することにより、第1の可動筐体の第1の近接無線通信回路と固定筐体の第2の近接無線通信回路との間で、第1のアレーアンテナと選択された第2のアレーアンテナとを介して近接無線通信を行うので、第1の可動筐体は固定筐体に対してエンドレス回転可能である。また、近接無線通信を行うので、従来技術に比較してデータ転送速度を上げることができ、低コストで実現できる。
さらに、本発明に係る近接無線通信装置によれば、第2の可動筐体の回転角に基づいて、第1の可動筐体の回転角と第2の可動筐体の回転角との間の差の大きさが最小となるように、複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、選択された第2のアレーアンテナを第1のアレーアンテナに対向させるように第1の駆動手段を制御することにより、電子機器と第1の近接無線通信回路との間で第2の近接無線通信回路を介して通信を行うように制御するので、第2の可動筐体は固定筐体に対してエンドレス回転可能である。
本発明に係る近接無線通信装置は、パン方向にエンドレス回転する監視カメラ装置及びエンドレス回転する回転式ディスプレイを備えた携帯電話装置のための近接無線通信装置として有用である。また、近接無線通信回路は、高周波回路を備えた無線通信回路よりも低コストで実現できるので、本発明に係る近接無線通信装置は、業務用に限らず、民生向けの監視カメラ装置のための近接無線通信装置としても有用である。
1…カメラ装置、
1A,1B…携帯電話装置、
2,2A…固定筐体、
3,3A…可動筐体、
4,4A…可動筐体、
5…フレキシブルケーブル、
21…回転軸、
22…誘電体基板、
23,24…磁石、
25,25A,25B,25C,25D,25E…アプリケーション集積回路、
26,27…ギア、
28,28A…アレーアンテナ、
31…カメラ部、
31A…ディスプレイ部、
31B…タッチパネル部、
32…ギア、
33…ステッピングモータ、
34…エンコーダ、
35…駆動装置、
36…ホール素子、
37…回転角検出回路、
39…操作入力部、
41…ホール素子、
42…ギア、
43…ステッピングモータ、
44…エンコーダ、
45…駆動装置、
46,46A,46B,46C,46D,46E,46F…撮像処理集積回路、
46C…表示処理集積回路、
46D…タッチパネル処理集積回路、
47,47A,47B…コントローラ、
47m…テーブルメモリ、
47t…アレーアンテナ選択テーブル、
48…誘電体基板、
49A〜49H…アレーアンテナ、
49A−1〜49H−1,49A−2〜49H−2,49A−3〜49H−3,49A−4〜49H−4,49A−5〜49H−5…アレーアンテナ、
251,251A,251B…近接無線通信回路、
252,252A,252B…アプリケーション処理回路、
461…カメラ信号処理回路、
461A…ディスプレイ信号処理回路、
461B…タッチパネル信号処理回路、
462…バッファメモリ、
463,463A,463B…近接無線通信回路、
464,464A,464B…アレーアンテナ選択制御回路、
A1,A2,A3,B1,B2,…,H1,H2,H3…誘導コイル、
A1b,A2b,A3b,B1b,B2b,…,H1b,H2b,H3b…送信バッファ、
A1c,A2c,A3c,C1c,C2c,…,H1c,H2c,H3c…受信バッファ、
A1d,A2d,A3d,D1d,D2d,…,H1d,H2d,H3d…送受信バッファ回路、
R1,R2,R3…誘導コイル、
R1b,R2b,R3b…受信バッファ、
R1c,R2c,R3c…送信バッファ、
R1d,R2d,R3d…送受信バッファ回路。

Claims (17)

  1. 固定筐体と、上記固定筐体に対して所定の回転軸の周りを回転するように設けられた第1の可動筐体とを備えた近接無線通信装置において、
    上記固定筐体は、上記固定筐体に対して固定された複数のアンテナ素子を備えた第1のアレーアンテナを備えた第1の近接無線通信回路を備え、
    上記第1の可動筐体は、
    上記第1の可動筐体を回転させる第1の駆動手段と、
    上記第1の可動筐体に対して固定された複数のアンテナ素子をそれぞれ備え、上記第1の可動筐体が所定の角度だけ回転したときに上記第1のアレーアンテナに対向するようにそれぞれ配置された複数の第2のアレーアンテナを備えた第2の近接無線通信回路と、
    上記複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御することにより、上記第1の近接無線通信回路と上記第2の近接無線通信回路との間で、上記第1のアレーアンテナと上記選択された第2のアレーアンテナとを介して近接無線通信を行うように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする近接無線通信装置。
  2. 上記近接無線通信は、上記第1の近接無線通信回路から上記第2の近接無線通信回路への無線通信と、上記第2の近接無線通信回路から上記第1の近接無線通信回路への無線通信と、上記第1の近接無線通信回路と上記第2の近接無線通信回路との間の双方向の無線通信とのうちの1つであることを特徴とする請求項1記載の近接無線通信装置。
  3. 上記複数の第2のアレーアンテナは上記回転軸の周りに所定の角度間隔で配置されたことを特徴とする請求項1又は2記載の近接無線通信装置。
  4. 上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子は、上記回転軸に直交する直線上に配置されたことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  5. 上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子は上記回転軸に直交する平面上に配置され、
    上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子は、上記回転軸に直交する第1の直線上に配置され、
    上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素のうちの他のアンテナ素子は、上記回転軸に直交する第2の直線上に配置されたことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  6. 上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子は上記回転軸に直交する平面上に配置され、
    上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、上記回転軸にそれぞれ直交する複数の直線上にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  7. 上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のうちの1つのアンテナ素子は、上記回転軸上に配置されたことを特徴とする請求項1から6のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  8. 上記固定筐体に対して上記回転軸の周りを回転するように設けられた第2の可動筐体をさらに備え、
    上記第2の可動筐体は、上記第2の可動筐体に対して固定され、かつ、上記第2の近接無線通信回路との間で有線通信を行う電子機器を備え、
    上記制御手段は、
    上記第2の可動筐体の回転角に基づいて、上記第1の可動筐体の回転角と上記第2の可動筐体の回転角との間の差の大きさが最小となるように、上記複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御することにより、上記電子機器と上記第1の近接無線通信回路との間で上記第2の近接無線通信回路を介して通信を行うように制御することを特徴とする請求項1から7のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  9. 上記固定筐体に対して上記回転軸の周りを回転するように設けられた第2の可動筐体をさらに備え、
    上記第2の可動筐体は、上記第2の可動筐体に対して固定され、かつ、上記第2の近接無線通信回路との間で有線通信を行う電子機器を備え、
    上記制御手段は、
    上記第2の可動筐体の回転角に基づいて、上記第1の可動筐体の回転角と上記第2の可動筐体の回転角との間の差の大きさが上記角度間隔の半分の角度以下となるように、上記複数の第2のアレーアンテナのうちの1つを選択し、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御することにより、上記電子機器と上記第1の近接無線通信回路との間で上記第2の近接無線通信回路を介して通信を行うように制御することを特徴とする請求項3記載の近接無線通信装置。
  10. 上記電子機器は、上記第1の可動筐体と上記第2の可動筐体とが互いに独立に回転するために必要とされる長さを有するケーブルを用いて、上記第2の近接無線通信回路に有線接続されたことを特徴とする請求項8又は9記載の近接無線通信装置。
  11. 上記第1の可動筐体は所定の信号データを格納するバッファメモリをさらに備え、
    上記制御手段は、上記選択された第2のアレーアンテナを上記第1のアレーアンテナに対向させるように上記第1の駆動手段を制御した後に、上記バッファメモリに出力された信号データを上記第1の近接無線通信回路に出力するように、上記バッファメモリを制御することを特徴とする請求項1から10のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  12. 上記電子機器は、映像データを生成して上記信号データとして上記バッファメモリに出力する撮像装置であることを特徴とする請求項11記載の近接無線通信装置。
  13. 上記第2の可動筐体は、上記第2の可動筐体を回転させる第2の駆動手段をさらに備え、
    上記制御手段は、上記電子機器を所定の方向に向けるように上記第2の駆動手段を制御することを特徴とする請求項8から12のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  14. 上記制御手段は、上記電子機器を連続的に回転させるように上記第2の駆動手段を制御することを特徴とする請求項13記載の近接無線通信装置。
  15. 上記制御手段は、上記電子機器をステップ的に回転させるように上記第2の駆動手段を制御することを特徴とする請求項13記載の近接無線通信装置。
  16. 上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、誘導コイルであり、
    上記各第2のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、誘導コイルであり、
    上記第1のアレーアンテナと上記選択された第2のアレーアンテナとが対向するとき、上記第1のアレーアンテナの各誘導コイルと、上記選択された第2のアレーアンテナの各誘導コイルとは、互いに誘導結合することを特徴とする請求項1から15のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
  17. 上記第1のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、所定の共振周波数を有し、
    上記各第2のアレーアンテナの複数のアンテナ素子はそれぞれ、上記共振周波数を有し、
    上記第1のアレーアンテナと上記選択された第2のアレーアンテナとが対向するとき、上記第1のアレーアンテナの各アンテナ素子と、上記選択された第2のアレーアンテナの各アンテナ素子とは、互いに電磁界結合することを特徴とする請求項1から15のうちのいずれか1つに記載の近接無線通信装置。
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