JP7150492B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置に関するものである。

撮像装置にはユーザーの望む位置・方向を撮影するために、カメラ部のパンチルト角度を変更できるものがある。

一般的なチルト回転機能を有する撮像装置には、チルト軸の下側に配置したステッピングモーターによって減速機構を介してチルト回転軸に固定したギアを回転させることで、カメラ部をチルト回転させるものがある。

同様に一般的なパン回転機能を有する撮像装置には、パン軸の周りに配置したステッピングモーターによって減速機構を介してパン回転軸に固定したギアを回転させることで、カメラ部をパン回転させるものがある。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００６－４１９号公報

しかしながら、上記従来例のように、ステッピングモーターを用いた撮像装置では、モータへの入力に対して出力が遅い、すなわち、応答性がよくない場合が考えられる。

そこで、本発明は、より応答性が優れている駆動源を備える撮像装置を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の撮像装置は以下の構成を有する。撮像素子を含むカメラユニットと、ローターおよびステーターを有するとともに、チルト回転軸と同軸で配置され、前記カメラユニットを前記チルト回転軸を中心として回転駆動するリング状の超音波モーターと、前記ローターを固定するローター固定部材と、貫通孔を有し、前記ステーターを固定するステーター固定部材と、前記チルト回転軸を回転可能に支持するベアリングと、前記ベアリングの内周側を抑える第１の抑え部材と、前記ベアリングの外周側を抑える第２の抑え部材と、を備え、前記超音波モーターの前記ローターは、前記チルト回転軸の方向において、前記超音波モーターの前記ステーターよりも前記カメラユニット側に配置され、前記超音波モーターは、前記ローター固定部材と前記ステーター固定部材に挟持され、前記第１の抑え部材および前記第２の抑え部材は、前記ステーター固定部材の前記貫通孔に配置されることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、超音波モーターを用いたことで、ステッピングモータを用いた撮像装置より応答性が優れている撮像装置を提供することができる。

本発明における撮像装置の外観図 本発明におけるチルトユニットの分解図 本発明におけるカメラユニットの分解図 本発明における撮像装置の断面図 本発明におけるチルト回転軸周辺の断面図 本発明におけるチルト軸の超音波モーター周辺の分解図 本発明におけるパンユニットの分解図 本発明におけるパン回転軸周辺の断面図 本発明におけるパン軸の超音波モーター周辺の分解図

以下、本発明の実施形態について説明する。図１に本発明の実施形態における撮像装置の外観図、図２にチルトユニットの分解図、図３にカメラユニットの分解図、図４に撮像装置の断面図を示す。

撮像装置１００は撮影を行うためのカメラユニット２００、カメラユニット２００をチルト軸線Ｌ２周りにチルト方向に回転させるチルトユニット３００を備える。さらに、撮像装置１００は、カメラユニット２００をパン軸線Ｌ３周りにパン方向に回転させるパンユニット４００、撮像装置１００を壁面や天井に取り付ける際の固定部となるベースユニット５００を備える。

＜カメラユニット２００＞
カメラユニット２００は、図２に示すように、光軸Ｌ１方向を撮影することができるカメラ２０１と、ケース部材２０２と、カメラカバー２０３とから構成される。カメラ２０１は、撮像素子および複数のレンズを含む。ケース部材２０２は、図３に示すように、板金で形成されている上ケース２０２ａ及び板金で形成されている下ケース２０２ｂからなる。カメラ２０１は、ケース部材２０２に取付支持される。カメラカバー２０３は、樹脂で形成されている上カバー２０３ａ及び樹脂で形成されている下カバー２０３ｂからなる。カメラカバー２０３は、カメラ２０１およびケース部材２０２の一部を覆う。また、図２に示すように、パンカバー３３１、フロントカバー３３０、サイドカバー３２４、サイドカバー３１１が後述するボトムケース５０１に取付固定されることでカメラユニット２００及びチルトユニット３００が保護される。

＜チルトユニット３００＞
図５に本発明の実施形態におけるチルト回転軸周辺の断面図、図６にチルト軸の超音波モーター周辺の分解図を示す。チルトユニット３００は、第１の回転軸３２０と、第２の回転軸３０１と、超音波モーター３０５と、ローター固定部材３０２と、第１の支持部材３２３と、第２の支持部材３１０と、ベアリングホルダー３２２と、回転防止部材３０７と、を備える。

チルト回転軸としての第１の回転軸３２０は、チルト軸線Ｌ２周りに回転可能であり、一方がケース部材２０２に取り付けされ、他方がベアリング３２１内に挿通される。ベアリング３２１は、図４に示すように、ベアリングホルダー３２２に嵌めあい支持される。ベアリングホルダー３２２は、第１の支持部材３２３に取付固定される。ベアリングホルダー３２２は、図２に示すように、円筒形の部分を有し、ベアリング３２１を保持する。

ローター固定部材３０２は、図２に示すように、円状であり、図４に示すように、カメラカバー２０３の開口に挿入され、ケース部材２０２の側面に固定されている。また、ローター固定部材３０２には、エンコーダーのスケール３１２が固定されている。

チルト回転軸としての第２の回転軸３０１は、中空であり、ローター固定部材３０２と一体成形されている。第２の回転軸３０１は、ベアリング３０３によってチルト軸線Ｌ２周りに回転可能に支持される。ベアリング３０３は、第１のベアリング抑え部材３０４と、後述するステーター固定部材３０８と、第２のベアリング抑え部材３０９と、によって、支持されている。

第１のベアリング抑え部材３０４は、円筒状であり、ベアリング３０３の内輪３０３ａ側を固定する。第２のベアリング抑え部材３０９は、円筒状であり、ベアリング３０３の外輪３０３ｂ側を固定する。さらに、ベアリング３０３は、ステーター固定部材３０８に設けた貫通孔３０８ｂの内部に挿入され、支持される。また、第２のベアリング抑え部材３０９は、ステーター固定部材３０８の貫通孔３０８ｂの内部に挿入され、固定される。

第１の支持部材３２３は、カメラユニット２００に対して、超音波モーター３０５が配置されていない側に配置され、ベアリングホルダー３２２を固定する。第１の支持部材３２３は、パンベース４０９に固定される。

第２の支持部材３１０は、第１の支持部材３２３と対になるように、パンベース４０９に固定されている。第２の支持部材３１０は、超音波モーター３０５に対してカメラユニット２００と反対側に配置されている。第２の支持部材３１０は、ステーター固定部材３０８を固定する。

接続部材としての信号線３３３は、カメラ２０１の撮像素子基板と後述の制御基板４１２をつないでいる。信号線３３３は、超音波モーター３０５及び第２の回転軸３０１の内部（内側空間部）を挿通される。

回転防止部材３０７は、ステーター３０５ｂのステーター固定部材３０８に対するチルト軸線Ｌ２周りの回転移動を防止する。回転防止部材３０７は、ステーター固定部材３０８上の取付部３０８ａに取付支持され、取付部３０８ａと超音波モーター３０５の隙間に設けられた取付空間３３４に配置される。回転防止部材３０７は第２の回転軸３０１の径方向に突起部３０７ａが略等間隔に設けられ、突起部３０７ａがステーター３０５ｂの櫛歯部３０５ｃの隙間に挿通される。これによりステーター３０５ｂのステーター固定部材３０８に対するチルト軸線Ｌ２周りの回転移動を防止する。

エンコーダーは、カメラユニット２００のチルト方向の回転角度を検出する。エンコーダーのスケール３１２は、回転軸３０１と同軸かつローター固定部材３０２上に固定されている。エンコーダーのセンサ３１３は、ローター固定部材３０２上のスケール３１２と対応するようにステーター固定部材３０８に配置される。センサ３１３の値を読み取ることで、ステーター３０５ｂに対するローター３０５ａの回転移動量が分かり、カメラユニット２００のチルト角度を検出することができる。

超音波モーター３０５は、カメラユニット２００をチルト方向に回転させる駆動源であり、リング状の部材からなる。超音波モーター３０５は、図６に示すように、駆動用の信号線３３２を備える環状のステーター３０５ｂと、ステーター３０５ｂに対して相対的に回転駆動される環状のローター３０５ａで構成される。超音波モーター３０５は、第２の回転軸３０１と同軸であり、かつ、ステーター固定部材３０８の外周面に配置される。詳細には、ローター３０５ａがカメラユニット側、ステーター３０５ｂが第２の支持部材側に配置される。さらにローター３０５ａは回転軸３０１と同軸かつ、ローター固定部材３０２上に設置される。

ステーター３０５ｂは回転軸３０１と同軸かつローター３０５ａに接するように配置され、後述の制御基板４１２と信号線３３２で接続される。付勢部材３０６がステーター３０５ｂをローター３０５ａ方向に付勢するように、ステーター固定部材３０８上に取付支持される。すなわち、超音波モーター３０５及び付勢部材３０６はローター固定部材３０２とステーター固定部材３０８に挟持されている。このとき、付勢部材３０６はステーター３０５ｂがローター３０５ａを回転させる上で十分な付勢力を発揮する。これによってステーター３０５ｂを駆動することでローター３０５ａがチルト軸線Ｌ２まわりに回転する。

以下、超音波モータ３０５によるカメラユニット２００の駆動について、説明する。駆動用の信号線３３２から信号が入力されると、ステーター３０５ｂが振動する。ローター３０５ａは、その振動がステーター３０５ｂから伝わり、チルト方向に回転する。また、ロータ３０５ａは、ローター固定部材３０２に固定されているので、ロータ３０５ａが回転することにより、ロータ固定部材３０２も、第２の回転軸３０１を中心に回転する。すなわち、第２の回転軸３０１は、ロータ３０５ａの回転によって、チルト方向に回転する。また、ロータ固定部材３０２には、ケース部材２０２が固定されているため、ロータ固定部材３０２が回転すると、カメラユニット２００も回転する。

上述の通り、超音波モーター３０５を用いたことで、ステッピングモータを用いた撮像装置より応答性が優れている撮像装置を提供することができる。また、超音波モーター３０５のローターは、超音波モーター３０５のステーターよりもカメラユニット２００側に配置されているので、無駄のない効率的な配置である。より詳細には、ローターとステータを本実施形態とは逆に配置した場合、ステーターを支持する支持部材とは別にローターを抑える部材が別途必要になる。よって、本実施形態の配置は、無駄のない効率的な配置といえる。

また、ステッピングモータは、減速機構が必要であるが、超音波モータを用いることにより、複雑なギア構成を有する減速機構が不要となる。また、ステッピングモータの場合は、チルト回転軸と同軸上に減速機構を設け、その下方に、モータを配置していた。しかしながら、本実施形態では、超音波モーター３０５を第２の回転軸３０１と同軸に配置したことで第２の回転軸３０１の下側にモーターを配置する必要がなくなるため、小型化につながる。また、カメラ２０１で撮影した映像信号を制御基板４１２に伝送する信号線３３３を、超音波モーター３０５及び回転軸３０１の内部に配置することで、カメラユニット２００に対して超音波モーター３０５とは逆側に信号線を設ける必要がなくなる。

ローター固定部材３０２と第２の回転軸３０１を一体形成の部品として形成することで、部品点数を削減することができる。超音波モーター３０５の内部かつステーター固定部材３０８の貫通孔３０８ｂにベアリング３０３、ベアリング抑え部材３０９、ベアリング抑え環３０４、回転軸３０１、信号線３３３を配置したことで、スペースが削減される。具体的には、従来は超音波モーターを配置するスペースとは別に必要となる、ベアリングやベアリングを抑える部材のスペースが削減される。よって、撮像装置本体を小型化することができる。

＜ベースユニット５００＞
ベースユニット５００は、図４に示すように、ボトムケース５０１と、ボトム板金５０２と、電源基板５０３と、を備える。

ボトムケース５０１は、ボトム板金５０２を介して、天井や壁に設置され、内部には後述するパンユニット４００が配置される。ボトム板金５０２は、天井や壁に固定される部材である。電源基板５０３は、電源供給用の基板であり、信号線４１４によって制御基板４１２へ電源を供給する。信号線４１４は、後述するパン回転軸４０１の内部（内側空間部）を挿通している。電源基板５０３は、ボトム板金５０２に取り付けられている。

＜パンユニット４００＞
図７に本発明の実施形態における撮像装置のパンユニットの分解図、図８にパン回転軸周辺の断面図、図９にパン軸の超音波モーターの分解図を示す。パンユニット４００は、パン回転軸４０１と、パンベース４０９と、ベース部材４１３と、超音波モーター４０６と、を備える。

パンベース４０９は、中心に貫通孔４０９ｂを有する略円状の部材であり、パン回転時に回転する。パンベース４０９には、第１の支持部材３２３及び第２の支持部材３１０が固定されている。また、パンベース４０９には、制御基板４１２が固定されている。制御基板４１２は、それぞれ信号線によってカメラ２０１、超音波モーター３０５、後述の超音波モーター４０６、電源基板５０３と接続される。ベース部材４１３は、中心に貫通孔４１３ａを有する円状の部材である。ベース部材４１３は、ボトムケース５０１に固定される。

パン回転軸４０１は、中空であり、パン軸線Ｌ３周りに回転可能である。パン回転軸４０１の端部には、抜け防止部材４０５と係合するねじ部４０１ａが形成されている。また、パン回転軸４０１には、ベアリング４０２、４０３およびベアリング４０２、４０３がパン軸線Ｌ３方向へ動くのを抑えるためのベアリング抑え部材４０４が挿通されている。ベアリング抑え部材４０４は、３本の突起４０１ｄを有し、３本の突起４０１ｄが、パンベース４０９上の３本の突起４０９ｄに対応するように配置され、パンベース４０９に固定される。抜け防止部材４０５はベアリング抑え部材４０４がパン回転軸４０１から脱落するのを防止するためにパン回転軸４０１のねじ部４０１ｄにねじ固定される。これにより、ベアリング抑え部材４０４が回転軸４０１に取付固定され、パン回転軸４０１がパン軸線Ｌ３周りに回転可能になる。

回転防止部材４０８は、振動子４０６ｂがパンベース４０９に対して相対的に回転しないようにするための部材である。回転防止部材４０８は、図９に示すように、パンベース４０９上の取付部４０９ａに取付支持され、取付部４０９ａと超音波モーター４０６の隙間に設けられた取付空間４１６に配置される。回転防止部材４０８はパン軸線Ｌ３の径方向に突起部４０８ａが略等間隔に設けられ、突起部４０８ａが振動子４０６ｂの櫛歯部４０６ｃの隙間に挿通される。これにより振動子４０６ｂがパンベース４０９に対してパン軸線Ｌ３周りに回転するのを防ぐ。

エンコーダーは、カメラユニット２００のパン方向の回転角度を検出する。エンコーダーのスケール４１０は、回転軸４０１と同軸かつベース部材４１３上に固定されている。エンコーダーのセンサ４１１は、ベース部材４１３上のスケール４１０と対応するように、パンベース４０９に配置される。センサ４１１の値を読み取ることで、ベース部材４１３に対するパンベース４０９の回転移動量が分かり、カメラユニット２００のパン角度を検出することができる。

超音波モーター４０６は、カメラユニット２００をパン方向に回転させる駆動源であり、リング状の部材からなる。超音波モーター４０６は、駆動用の信号線４１５（図４参照）を備える環状の振動子４０６ｂと、環状の摺擦部材４０６ａで構成される。また、超音波モーター４０６は、パン回転軸４０１と同軸かつベース部材４１３の貫通孔４１３ａの周囲に配置される。詳細には、環状の振動子４０６ｂがパンベース４０９側、摺擦部材４０６ａがベース部材４１３側に配置される。

さらに、摺擦部材４０６ａは、パン回転軸４０１と同軸かつ、ベース部材４１３上に固定される。振動子４０６ｂはパン回転軸４０１と同軸かつ摺擦部材４０６ａに接するように配置され、制御基板４１２と信号線４１５で接続される。付勢部材４０７が振動子４０６ｂを摺擦部材４０６ａ方向に付勢するように、パンベース４０９に取付支持される。すなわち、超音波モーター４０６及び付勢部材４０７はベース部材４１３とパンベース４０９に挟持されている。このとき、付勢部材４０７は、振動子４０６ｂと摺擦部材４０６ａとが相対的に回転する上で十分な付勢力を発揮する。これによって、振動子４０６ｂは、振動することで摺擦部材４０６ａに対して、パン軸まわりに回転する。

以下、超音波モータ４０６によるカメラユニット２００の駆動について、説明する。駆動用の信号線４１５から信号が入力されると、振動子４０６ｂが振動する。これにより、振動子４０６ｂは、摺擦部材４０６ａに対して、相対的にパン方向に回転する。また、振動子４０６ｂは、後述する回転防止部材４０８によりパンベース４０９に対して相対的に回転しないように固定されているので、振動子４０６ｂの振動により、パンベース４０９も、パン回転軸４０１を中心に回転する。すなわち、パン回転軸４０１は、振動子４０６ｂの振動によって、パン方向に回転する。また、パンベース４０９には、第１の支持部材３２３及び第２の支持部材３１０が固定されているため、パンベース４０９が回転すると、カメラユニット２００も回転する。

上述の通り、超音波モーター４０６を用いたことで、ステッピングモータを用いた撮像装置より応答性が優れている撮像装置を提供することができる。また、制御基板４１２と振動子４０６ｂが、パンベース４０９に配置されるので、カメラユニット２００がパン方向に回転しても制御基板４１２と振動子４０６ｂをつなぐ信号線４１５がねじれることがない。また、ステッピングモータは、減速機構が必要であるが、超音波モータを用いることにより、複雑なギア構成を有する減速機構が不要となる。また、ステッピングモータの場合は、パン回転軸と同軸上に減速機構を設け、その隣に、モータを配置していた。しかしながら、本実施形態では、超音波モーター４０６をパン回転軸３０１と同軸に配置したことでパン回転軸３０１の隣にモーターを配置する必要がなくなる。よって、空いたスペースに別の部品を配置することができる。

超音波モーター４０６の内部やベース部材４１３の貫通孔４１３ａに信号線４１４、回転軸４０１、ベアリング４０２、ベアリング４０３、ベアリング抑え部材４０４、抜け防止部材４０５を配置したことで、スペースが削減される。具体的には、従来は超音波モーターを配置するスペースとは別に必要となるベアリングやベアリングを抑える部材のスペースが削減される。よって、撮像装置本体を小型化することができる。

＜その他実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

例えば、ローター固定部材３０２と回転軸３０１は別部品でもよい。付勢部材３０６、４０７は超音波モーター３０５、４０６のローター３０５ａ、４０６ａとステーター３０５ｂ、４０６ｂの間に回転駆動する上で適切な付勢力を発揮できれば、ウェーブワッシャーやゴムなどの弾性部材でもよい。

カメラ２０１と制御基板４１２を接続する信号線３３３及び制御基板４１２と電源基板５０３を接続する信号線４１４は、フレキシブルプリント基板や細線同軸ケーブル、スリップリングでもよい。回転防止部材３０７、４０８をステーター固定部材３０８、パンベース４０９にそれぞれ固定する手段はスナップフィットやねじ止めとしてもよい。

１００ 撮像装置
２００ カメラユニット
３００ チルトユニット
３０１ 第２の回転軸
３０２ ローター固定部材
３０３ ベアリング
３０４ ベアリング抑え部材
３０５ 超音波モーター
３０５ａ ローター
３０５ｂ ステーター
３０７ 回転防止部材
３０８ ステーター固定部材
３０９ ベアリング抑え部材
３１０ 第２の支持部材
３２０ 第１の回転軸
３２３ 第１の支持部材
４００ パンユニット
４０１ パン回転軸
４０４ ベアリング抑え部材
４０６ 超音波モーター
４０６ａ ローター
４０６ｂ ステーター
４０８ 回転防止部材
４０９ パンベース
４１３ ベース部材
５００ ベースユニット

Claims (8)

1. 撮像素子を含むカメラユニットと、
   ローターおよびステーターを有するとともに、チルト回転軸と同軸で配置され、前記カメラユニットを前記チルト回転軸を中心として回転駆動するリング状の超音波モーターと、
   前記ローターを固定するローター固定部材と、
   貫通孔を有し、前記ステーターを固定するステーター固定部材と、
   前記チルト回転軸を回転可能に支持するベアリングと、
   前記ベアリングの内周側を抑える第１の抑え部材と、
   前記ベアリングの外周側を抑える第２の抑え部材と、を備え、
   前記超音波モーターの前記ローターは、前記チルト回転軸の方向において、前記超音波モーターの前記ステーターよりも前記カメラユニット側に配置され、
   前記超音波モーターは、前記ローター固定部材と前記ステーター固定部材に挟持され、
   前記第１の抑え部材および前記第２の抑え部材は、前記ステーター固定部材の前記貫通孔に配置されることを特徴とする撮像装置。
2. 制御基板と前記撮像素子の撮像素子基板とを接続する接続部材を備え、前記接続部材は、前記超音波モーターの内側空間部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記チルト回転軸は中空であり、
   前記接続部材は、前記チルト回転軸の内側空間部に配置されることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記カメラユニットを保持するケース部材をさらに備え、
   前記ローター固定部材は、前記ケース部材の側面に支持されることを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
5. 前記ローター固定部材は前記チルト回転軸と一体形成であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記貫通孔に前記ベアリング及び前記回転軸が配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記カメラユニットのチルト方向の回転角度を検出するためのエンコーダを、備え、
   前記エンコーダーのスケールは、前記ローター固定部材に配置され、前記エンコーダのセンサは、前記ステーター固定部材に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記超音波モーターの前記ステーターが前記ステーター固定部材に対して回転移動するのを防ぐための回転防止部材を、備え、
   前記回転防止部材は、前記超音波モーターと前記ステーター固定部材の間に配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置。

Images