JP6844910B2 - カメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクションカメラ等の小型カメラ装置に関する。

従来、円筒状筐体の内部に基板を配置するカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、カメラ本体の重力方向を検出して、表示される画像を補正する構成のカメラが知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合には、内視鏡の先端部にジャイロセンサ等を設置して、重力方向を検出している。

特許文献２に記載された従来のカメラ装置では、撮像素子を有する撮像部の移動に伴い、表示される画像の向きが変化する場合にも、ジャイロセンサで重力方向を検出し、観察画像に対して、重力方向を表示することができる。

特開２０１５−２３１５５８号公報 特開平１１−２８１８９７号公報

しかし、特許文献２に開示されたように、重力センサを撮像部の先端部に配置する場合には、センサの位置が安定せず、正確に重力方向を検出できないという問題があった。

一方、特許文献１に開示されたように、単に基板を円筒状の筐体の内部に配置しただけでは、基板の位置が安定しないという問題があった。

従って、例えば、特許文献２に開示された重力センサを、特許文献１に開示された基板に搭載した場合、重力方向を正確に検出できず、表示される画像の向きを一定方向に維持できないおそれがあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の位置を筐体に対して規定することで、カメラ装置と重力センサの位置関係を規定することにある。

上記の目的を達成するため、この発明では、略円筒形状の筐体を有するカメラ装置において、重力センサを搭載した基板を、基板ホルダで保持、固定するようにした。

具体的には、本発明のカメラ装置は、略円筒形状の筐体を有するカメラ装置であって、筐体は、その内部に、重力方向を検出する重力センサを搭載した基板と、筐体との間で基板の位置固定を行う基板ホルダを有しており、筐体の外周面及び内周面は、周方向に平坦面及び円弧面を有しており、基板ホルダの断面形状は、直線と円弧との合成形状となっており、基板ホルダの外周面は、筐体の内周面における平坦面と円弧面とに沿っていることを特徴とする。

この構成によれば、筐体内での基板の位置が安定するため、重力センサの位置も安定し、重力方向の検出を正確に行える。また、基板ホルダが、カメラ装置の前後方向に延びる軸に対して自由に回転できないため、筐体に対して、基板ホルダ、ひいては基板の位置が固定される。

筐体の前後方向から見て、基板が円筒の中心線に位置するように配置されており、基板ホルダが基板の上下いずれか一方にのみ位置するように配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、基板の広さを最大限に確保しつつ、基板の上下のいずれか一方のみに基板ホルダを配置することで、基板の冷却効率を維持できる。

基板に設けられた切り欠き部に、基板ホルダに設けられたボスが嵌め込まれた状態で、基板と基板ホルダとが位置決め固定されている、のが好ましい。

この構成によれば、筐体内での基板の位置をより安定させることができる。

以上説明したように、本発明によると、筒状筐体に対する基板の位置が安定するため、正確にカメラ装置と重力方向の関係を算出することができる。

本発明の実施の形態に係る、カメラ装置を含む画像記録装置の概略図である。 本発明の実施の形態に係る、カメラ装置の分解斜視図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線での断面図である。 図３におけるＶ−Ｖ線での断面図である。 本発明の実施の形態に係る、画像記録装置の機能ブロック図である。 重力方向の検出機能ブロック図である。

以下、本実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

なお、本説明において、特に断らない限り、「前」、「後」は、カメラ装置のカバー部が配置された側と、その反対側をいい、「下」とは、カメラ装置の筐体の平坦面が設けられた側をいい、「上」とは、その反対側をいう。

図１は、本実施の形態に係る、カメラ装置を含む画像記録装置の概略図であり、図２は、本実施の形態に係る、カメラ装置の分解斜視図である。

図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線での断面図であり、図５は、図３におけるＶ−Ｖ線での断面図である。

図６は、本発実施の形態に係る、画像記録装置の機能ブロック図であり、図７は、重力方向の検出機能ブロック図である。

（画像記録装置の概要）
図１に示すように、画像記録装置１は、カメラ装置１０と、これに接続されたケーブル３０と、ケーブル３０に接続された信号処理装置４０と、を有している。

本実施の形態において、カメラ装置１０は、アクション動作等を行う観察者が着用する眼鏡１００の鉄系材料でできたフレーム１００ａに取り付けられている。また、図２、図３に示す、円筒状の筐体１１の外周面の一部に設けられた平坦面１１ａと、フレーム１００ａの表面と、が接するように、カメラ装置１０がフレーム１００ａに取り付けられている。

眼鏡１００のフレーム１００ａに取り付けられたカメラ装置１０により取得された画像は、ケーブル３０を経由して、信号処理装置４０に送られる。

送られた画像は、信号処理装置４０内に設けられた画像処理部４１（図６参照）により処理が行われ、記録部４５（図６参照）に表示される。

また、画像処理部４１で処理された画像は、信号処理装置４０に接続された画像表示部５０で見ることが可能である。

例えば、観察中のリアルタイムの画像を、離れた場所にいる別の人が、画像表示部５０により見ることができる。また、記録部４５に記録された画像を、時間をおいて観察者が画像表示部５０で確認することも可能である。複数の画像表示部５０を用いて、観察者と、離れた場所にいる別の人との間で画像を同時に見ることもできる。

（カメラ装置の構造）
図２、図３に示すように、カメラ装置１０は、周方向に平坦面１１ａ及び円弧面１１ｃを有し、略円筒形状である筐体１１と、筐体１１の前面に設けられたカバー部１２と、撮影対象に光を当てるための照明部１３と、カメラレンズ（図示せず）を含むレンズ部１４と、撮像素子（図示せず）を有する撮像部１５と、を有している。

ここで、平坦面１１ａは、筐体１１の外周面における周方向の一部に設けられている。

カバー部１２は、カバーガラス１２ａと、Ｏリング１２ｂと、を有している。

Ｏリング１２ｂは、カバーガラス１２ａと、ジョイント２４とで、前後を封止された筐体１１の内部の気密を保つために設けられている。

また、筐体１１の内部には、基板１７と、基板１７を保持するための基板ホルダ１９と、が配置されている。基板１７には、ケーブル３０と電気的に接続するためのコネクタ１８と、信号増幅用ＩＣ２１、２３と、重力センサ２２と、その他の電子部品（図示せず）と、が設けられている。

ケーブル３０は、照明部１３や撮像部１５や重力センサ２２に電力を送るための電源線（図示せず）と、撮像部１５を駆動制御するための第１信号線（図示せず）と、撮像部１５からの画像信号や重力センサ２２からの信号を受け取るための第２信号線（図示せず）と、それ以外の制御信号をやり取りするための第３信号線（図示せず）を有しており、図示しないフレキシブル配線等の配線を介して、ケーブル３０の各線と、基板１７に設けられたコネクタ１８とが電気的に接続されている。

基板１７上のプリント配線（図示せず）を介して、基板１７に設けられた信号増幅ＩＣ２１や重力センサ２２に電力が送られ、また、信号処理装置４０との信号のやり取りが行われる。また、基板１７に接続されたフレキシブル配線１６を介して、照明部１３や撮像部１５に電力が送られ、また、信号処理装置４０との信号のやり取りが行われる。

信号増幅ＩＣ（信号増幅部）２１は、上記の電源線、第１信号線及び第２信号線でやり取りされる信号を増幅するために設けられている。このＩＣを設けることにより、ケーブル３０を延長する場合にも、照明部１３や撮像部１５や重力センサ２２に対して、十分な強度の信号を供給することができる。

第１信号線でやり取りされる信号としては、例えば、Ｉ^２Ｃ通信規格に準拠する信号が挙げられ、第２信号線でやり取りされる信号としては、例えば、ＭＩＰＩ（登録商標）規格に準拠する信号が挙げられる。

信号増幅ＩＣ２３は、上記の第３信号線でやり取りされる信号を増幅するために設けられている。

重力センサ２２は、例えば、カメラ装置１０が装着された人の頭部の動きに対応して、重力方向を検出する。

重力センサ２２としては、加速度センサやジャイロセンサ等の回転角速度センサ、あるいはこれらを併用したセンサ等を用いることができる。

基板ホルダ１９の下面側に磁石２０が設けられており、この磁力によって、鉄系材料からなるフレーム１００ａの側面と、筐体１１の平坦面１１ａとが接した状態で、カメラ装置１０がフレーム１００ａに固定されている。

磁石２０は、例えば、テープ等の接着材により、基板ホルダ１９に取り付けられている。

また、基板ホルダ１９の上面には、基板１７の下面に設けられた部品、例えば、信号増幅ＩＣ２３等の形状に応じて、凹部が設けられている。

また、図３から図５に示すように、基板ホルダ１９は、磁石２０が装着され、かつ、基板１７が載置された状態で筐体１１内部に挿入されており、基板１７に設けられた切り欠き部１７ａに、基板ホルダ１９に設けられたボス１９ａが嵌め込まれ、基板１７と基板ホルダ１９との位置決めが行われる。

また、筐体１１内での基板ホルダ１９は、その前後方向及び回転方向ともに位置決め固定されている。

まず、前後方向での位置決め固定について述べる。

基板ホルダ１９は、その後面で、ジョイント２４と突き合って接しており、後側は、筐体１１の内周全体に接するように形成されており、また、前方から見て中央にケーブル３０を挿入するための開口部を有している。

ケーブル３０が挿入されたジョイント２４の先端部を筐体１１内に挿入し、筐体１１に設けられた位置決め穴１１ｂと、ジョイント２４に設けられた位置決め用突起２４ａとを嵌合して、筐体１１に対し、ケーブル３０とジョイント２４とが固定される。同様に、基板ホルダ１９の後側も、開口部にケーブル３０が挿入された状態で位置決めされる。

また、基板ホルダ１９が筐体１１に挿入された後、撮像部１５、レンズ部１４、照明部１３、カバー部１２が、順次、筐体１１に取り付けられるが、このとき、フレキシブル配線１６の付勢力により、基板ホルダ１９が後方に押しつけられ、基板ホルダ１９の前側も固定される。

次に、回転方向での位置決め固定について述べる。

基板ホルダ１９の断面形状は、筐体１１の内周面に沿っており、直線と円弧との合成形状となっているため、カメラ装置１０の前後方向に延びる軸に対して自由に回転できない。よって、基板１７及び基板ホルダ１９の位置が固定される。

なお、上記の後側を除いて、基板ホルダ１９は、基板１７の下方のみに設けられている。つまり、筐体１１の内部における基板１７の上方側は、中空である。

また、図４、図５に示すように、基板１７は、筐体１１の平坦面１１ａとは略平行になるように配置されているため、基板１７の上面に設けられた重力センサ２２と平坦面１１ａとの配置関係も一義的に決定される。

さらに、前方から見て、基板１７は、筐体１１の中心線、この場合、径方向に位置するように配置されている。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、基板１７と基板ホルダ１９とを位置決め固定するとともに、基板ホルダ１９と筐体１１とを、カメラ装置１０の前後方向及び前後軸に対する回転方向に対して固定することで、筐体１１に対して重力センサ２２の位置が安定し、重力方向をより確実に検出できる。

また、基板１７の切り欠き部１７ａに、基板ホルダ１９のボス１９ａが嵌め込まれ、基板１７と基板ホルダ１９とが位置決め固定されることにより、筐体１１に対する基板１７、ひいては重力センサ２２の位置がより安定し、重力方向の検出精度が向上する。

また、基板１７を略円筒形状の筐体１１の中心線に位置するように配置することで、基板１７の面積を大きくとることができ、基板１７に配置される部品点数を増やす、あるいは部品間の距離を大きく取ることができる。

また、部品間の距離を大きく取るとともに、基板１７の上方に空間を設けることで、部品間での発熱が相互に影響するのを抑制でき、筐体１１内の冷却効率が維持できる。

なお、基板１７と平坦面１１ａとは平行であるのが好ましいが、基板１７が略円筒形状の筐体１１の中心線に位置していれば、厳密に平行でなくてもよく、傾いていてもよい。

また、本実施の形態において、基板ホルダ１９に磁石２０を嵌め込み、さらに筐体１１の平坦面１１ａの側、すなわち、基板１７の下方に配置することにより、磁力を利用して、特別なアタッチメントを準備することなく、カメラ装置１０の、機器や器具への装着が容易となる。

なお、基板ホルダ１９は基板１７の上方に設けてもよい。その場合は、例えば、筐体１１の内面に、直接、磁石２０を配置することもできる。ただし、その場合は、ケーブル３０との接続を考慮すると、コネクタ１８は、基板１７の下面に設けるほうがよい。

また、基板１７と基板ホルダ１９とは接着材等で接着されていてもよい。

なお、本実施の形態において、筐体１１とフレーム１００ａとを、磁力を介して結合させているが、他の手段、例えば、接着材やクリップや結束具などを用いてもよい。

カメラ装置１０を外すときには、磁石２０を用いる場合よりも手間がかかるが、被装着部材が磁力に反応しない材料の場合は、上記の手段が有効である。

なお、信号増幅ＩＣ２１、２３及び重力センサ２２は、基板１７の上面に配置されていてもよいし、下面に配置されていてもよい。すべての部品が基板１７の同じ面に配置されていてもよく、特に配置については限定されない。

また、本実施の形態において、筐体１１は略円筒形状であったが、これに特に限定されず、多角筒形状であってもよい。

また、眼鏡１００のフレーム１００ａにカメラ装置１０を装着するにあたって、カメラ装置の寸法は、直径が５ｍｍから１．５ｃｍ程度、長さが１ｃｍから５ｃｍ程度であるのが好ましいが、特にこれに限定されるものでなく、装着される部材や用途等によって適宜変更可能である。

（画像記録装置の機能ブロック構成）
図６に示すように、バス６０を介して、照明部１３と、撮像部１５と、信号増幅部２１と、重力センサ２２と、信号処理装置４０と、画像表示部５０と、が接続されている。

ここで、バス６０は、ケーブル３０内の配線と、信号処理装置４０内部の配線（図示せず）、及び信号処理装置４０と画像表示部５０との間の配線を指す。

なお、信号処理装置４０と画像表示部５０との間は、画像信号のやり取りであるため、有線通信でなく、無線通信であってもよい。

また、信号処理装置４０は、画像処理部４１と、信号処理部４３と、電源部４４と、記録部４５と、を有している。また、画像処理部４１は、画像補正部４２を有している。

なお、画像処理部４１でやり取りされる信号は、上述したケーブル３０の第２信号線で伝送される信号に、信号処理部４３でやり取りされる信号は、上述したケーブル３０の第１信号線で伝送される信号に、電源部４４でやり取りされる信号は、上述したケーブル３０の電源線で伝送される信号にそれぞれ対応している。

また、信号処理装置４０には、その他、用途等に応じて必要な機能ブロックを有することができる。

また、記録部４５は、画像データ以外の、例えば、画像補正用のデータを保持していてもよい。また、記録部４５が、信号処理装置４０とは別に設けられていてもよい。

記録部４５は、ＳＤカードやＵＳＢメモリ等の記録媒体への書き込み、読み出しができるように構成されていてもよい。

画像表示部５０は、記録部４５に記録された画像データを、後から見るために設けられている。よって、画像記録装置１とは別に設けられているが、画像記録装置１に組み込まれていてもよい。

ここで、重力センサ２２により検出された信号を用いた画像補正について説明する。

図７に示すように、加速度センサまたは回転角速度センサ、あるいはこれら両方のセンサからの信号は、画像補正部４２に送られ、カメラ姿勢算出部４２ａで、平坦面１１ａを基準とした重力方向を算出し、算出された重力ベクトルを用いて、カメラ装置１０の現在の姿勢量を算出する。

算出された姿勢量をもとに、姿勢補正量算出部４２ｂで、カメラ装置１０の傾きに基づく画像の傾きを実際に補正する量を算出する。次のタイミングでの補正量算出に用いるため、算出された補正量は、姿勢補正量記録部４２ｃに記録される。

傾きが補正された画像は、画像表示部５０に送られ、表示される。

本実施の形態によれば、平坦面１１ａを基準面とすることで、重力方向の検出が容易となるため、カメラ装置１０の揺れ等に起因する画像の傾き補正が容易となる。

このことにより、カメラ装置１０が装着される被装着部材が大きく動いたとしても、揺れの少ない安定した画像を記録することができ、例えば、カメラ装置１０を眼鏡１００に装着した操作者が頭を左右に動かしても安定した記録画像を得ることができる。

なお、本実施の形態において、カメラ装置１０を眼鏡１００に装着して、観察対象物の画像を記録する例について述べたが、適用される範囲はこれに限定されない。例えば、配管内検査等に適用することも可能である。

また、本実施の形態において、カメラ装置１０と信号処理装置４０とをケーブル３０で接続した例を示したが、例えば、これらの間の信号のやり取りを無線で行ってもよい。

その場合は、カメラ装置１０の内部に、電源として電池を有していてもよい。

本発明のカメラ装置は、筐体に対して重力センサを搭載した基板の位置を確実に固定でき、器具に装着可能なカメラ装置として、きわめて有用である。

１ 画像記録装置
１０ カメラ装置
１１ 筐体
１１ａ 平坦面
１５ 撮像部
１７ 基板
１９ 基板ホルダ
２２ 重力センサ
４１ 画像処理部
４５ 記録部
５０ 画像表示部

Claims (3)

1. 略円筒形状の筐体を有するカメラ装置であって、
   前記筐体は、その内部に、重力方向を検出する重力センサを搭載した基板と、前記筐体との間で前記基板の位置固定を行うための基板ホルダを有しており、
   前記筐体の外周面及び内周面は、周方向に平坦面及び円弧面を有しており、
   前記基板ホルダの断面形状は、直線と円弧との合成形状となっており、前記基板ホルダの外周面は、前記筐体の内周面における前記平坦面と前記円弧面とに沿っている、カメラ装置。
2. 前記筐体の前後方向から見て、前記基板が円筒の中心線に位置するように配置されており、前記基板ホルダが前記基板の上下いずれか一方にのみ位置するように配置されている、請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記基板に設けられた切り欠き部に、前記基板ホルダに設けられたボスが嵌め込まれた状態で、前記基板と前記基板ホルダとが位置決め固定されている、請求項１または２に記載のカメラ装置。