JPH1032738A

JPH1032738A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH1032738A
Application number: JP8187392A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tamura; 純一田村; Masakazu Fujiki; 真和藤木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: JP3715718B2; US6147701A

Abstract

(57)【要約】【課題】視野角の制限なく、常に適正な映像を得るこ
とができるコンパクトな構成の撮像装置を提供する。【解決手段】レンズ１と、レンズ１の結像を電気信号
に変換する受像素子２と、少なくともレンズ１及び受像
素子１を内蔵する第１支持体４と、第１支持体４を支え
る第２支持体８と、第２支持体８を支える第３支持体１
２と、第１の軸を回転軸として第１支持体４を回転させ
る第１の駆動部５と、第１の軸と同一平面上で直交する
第２の軸を回転軸として第２支持体８を回転させる第２
の駆動部１０と、を備えている。３６０°無制限に連続
回転して対象物を撮影することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影対象の方向に
レンズと受像素子の向きを回転させて向けることのでき
るようにした撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカメラでは撮影方向を移動回転さ
せるために、カメラ本体を上下左右方向に回転可能な雲
台に乗せ、この雲台を手動又はモータ等によって駆動す
るものが用いられている。また、カメラ及び雲台を一体
化して、更に駆動部を設けた回転型撮影ユニットも製品
化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のようなカメラと
雲台から成る方式では雲台及びカメラは取り外し可能で
はあるが、電子カメラを用いる場合はカメラから信号線
や電源線等が出ているため、そのコード類が邪魔にな
り、上下左右方向の回転角が制限される。即ち、上下左
右の視野角（チルト／パン角）が制限される。

【０００４】そのため、例えばカメラの周囲を規則的或
いは不規則的を問わず任意に（何回転でも）移動し続け
る被写体を連続映像として撮影することができなかっ
た。この場合、電子カメラと共に記録装置を雲台上に設
置すれば実現可能だが、これでは雲台を駆動するモータ
等全体が構造的に大きくなってしまう。更に、この構成
では映像をリアルタイムでモニタリングすることができ
ない。

【０００５】また、近距離に焦点を固定した電子カメラ
を従来の雲台に取付けた場合、カメラの撮像面と回転軸
が離れているため、例えばカメラレンズを回転軸に沿っ
て回転したときに映し出される映像面のピントは連続し
ていなかった。例えば、回転する前に画面の下側でピン
トが合っていた被写体の場合、カメラを下方向に回転し
て画面の上側に移動させると、移動後の被写体のピント
はぼけてしまう。つまり、カメラを左右上下に回転させ
た場合の被写界面が均一でないため（同一球面状にな
い）、得られた映像は人間にとって非常に違和感があ
り、見難いものとなる。また、上下左右任意の方向に
（何回転でも）動く被写体を違和感なく、しかも自動追
尾撮影可能で、更に種々のレンズをコードレスで容易に
交換することができる撮像装置は存在しない。

【０００６】本発明はかかる実情に鑑み、視野角の制限
なく、常に適正な映像を得ることができるコンパクトな
構成の撮像装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
レンズと、このレンズの結像を電気信号に変換する受像
素子と、少なくとも前記レンズ及び受像素子を内蔵する
第１支持体と、この第１支持体を支える第２支持体と、
この第２支持体を支える第３支持体と、第１の軸を回転
軸として前記第１支持体を回転させる第１の駆動部と、
前記第１の軸と同一平面上で直交する第２の軸を回転軸
として前記第２支持体を回転させる第２の駆動部と、を
備えたものである。

【０００８】請求項２に係る発明は、前記第１支持体に
内蔵されるレンズと、前記受像素子或いは前記レンズの
結像を前記受像素子に反射させるミラーは、前記第１の
軸及び前記第２の軸の交差点を通り、且つ前記第１の軸
と直交する第３の軸上に取り付けられるものである。

【０００９】請求項３に係る発明は、前記第１の駆動部
は、前記第１支持体と前記第２支持体の接続部分を直接
又は間接に駆動する手段を備え、前記第１支持体に内蔵
又は固定することにより前記第１支持体を回転させるも
のである。

【００１０】請求項４に係る発明は、前記第１の駆動部
は、前記第１支持体と前記第２支持体の接続部分を直接
又は間接に駆動する手段を備え、前記第２支持体に内蔵
又は固定することにより前記第１支持体を回転させるも
のである。

【００１１】請求項５に係る発明は、前記第１支持体と
前記第２支持体の接続部分は、少なくとも１以上の導電
体と絶縁体から構成され、且つ前記第１の軸上に配置さ
れた接続部分の円周上に少なくとも１以上の導電体を配
置した接点部分を有しており、この接点部分は、前記第
１支持体に内蔵されている電気回路等の電気信号或いは
電源等の電気信号をフレキシブルな接点構造により前記
第２支持体に伝達する手段を備えたものである。

【００１２】請求項６に係る発明は、前記第２支持体と
前記第３支持体の接続部分は、少なくとも１以上の導電
体と絶縁体から構成され、且つ前記第２の軸上に配置さ
れた接続部分の円周上に少なくとも１以上の導電体を配
置した接点部分を有し、この接点部分は、前記第２支持
体に内蔵又は配置されている電気回路等の電気信号或い
は電源等の電気信号をフレキシブルな接点構造により前
記第３支持体に伝達する手段を備えたものである。

【００１３】請求項７に係る発明は、前記第１支持体は
少なくとも、前記受像素子の出力となる映像信号を光信
号に変換する１つ以上の発光素子を、前記第３支持体は
前記発光素子の光信号を受光し電気信号に変換する１つ
以上の受光素子を、前記第２支持体及び前記接続部分は
前記第１支持体から前記第３支持体へ前記光信号を伝達
する手段を有する１つ以上の光ガイドを、それぞれ備
え、前記光ガイドの両端に前記発光素子及び受光素子を
配置したことにより、前記第１支持体の光信号を前記第
３支持体に伝達可能としたものである。

【００１４】請求項８に係る発明は、前記第１支持体は
少なくとも、映像信号及び各種センサ信号を光信号に変
換する１つ以上の発光素子と外部からの制御信号を光信
号に変換する１つ以上の受光素子を、また、前記第３支
持体は前記発光素子の光信号を受光し電気信号に変換す
る１つ以上の受光素子と外部からの制御信号を電気信号
に変換する１つ以上の受光素子を、また、前記第２支持
体及び前記接続部分は前記第１支持体から前記第３支持
体へ前記光信号を伝達する手段を有する１つ以上の光ガ
イドを、それぞれ備え、前記光ガイドの両端に前記発光
素子及び受光素子を配置したことにより、前記第１支持
体と前記第３支持体の間で光信号を双方向に伝達可能と
したものである。

【００１５】請求項９に係る発明は、前記第１支持体
は、前記第３支持体から前記第２支持体を通して供給さ
れた電気を蓄積するバッテリを備え、前記第１支持体及
び前記第２支持体の光ガイドの継ぎ目部分に、各々光信
号を集光或いは伝達させるためのレンズを備え、前記第
１支持体と前記第２支持体を取り外し可能な構造にした
接続部を備えたものである。

【００１６】

【作用】請求項１に係る発明によれば、レンズと受像素
子等を内蔵し、第１支持体及び第２支持体を各々独立し
て駆動することができるので、第１の軸方向及び第２の
軸方向に３６０°無制限に連続回転して対象物を撮影す
ることができる。

【００１７】請求項２に係る発明によれば、レンズを通
して得られた像の光軸は、第１支持体を任意に回転させ
た場合の中心を通るため、第１支持体を回転させても受
像素子に結像される被写体のピントがずれない（即ち、
同一被写界面上のピントを一定に保つことができる）。
その結果、連続回転して対象物を撮影した場合の違和感
がなくなる。

【００１８】請求項３に係る発明によれば、第１回転駆
動部を第１支持体に内蔵又は固定することによって第２
支持体の構造は軽く且つ薄くなる。また、第１支持体の
重量に合った駆動モータを内蔵することができるため、
レンズの種類やグレードに合った第１支持体と容易に取
り替えることができる。

【００１９】請求項４に係る発明によれば、第１の駆動
部を第２支持体に内蔵又は固定することによって第１支
持体は軽くなり、慣性モーメントが小さくなる。これに
より第１支持体を高速に回転させて撮影する場合に有効
である。

【００２０】請求項５に係る発明によれば、第１支持体
と第２支持体の接続部分にフレキシブル接点を設けたこ
とにより、第１支持体の回転角に制約がなくなる。つま
り第１の軸方向の回転は無制限になり、且つ電気信号を
コードレスで伝達することができる。

【００２１】請求項６に係る発明によれば、第２支持体
と第３支持体の接続部分にフレキシブル接点を設けたこ
とにより、第２支持体の回転角に制約がなくなる。つま
り第２の軸方向の回転は無制限になり、且つ電気信号を
コードレスで伝達することができる。

【００２２】請求項７に係る発明によれば、第１支持体
と第２支持体の接続部分、或いは第２支持体と第３支持
体の金属接点部分を取り除き、光信号で映像信号や制御
信号等を伝達することにより、接点接続部分で生じる接
触ノイズ等を排除することができる。また、フレキシブ
ル接点接続部の接触抵抗を軽減することができるので駆
動部の負荷を減らすことができ、回転型撮像ユニットの
小型、軽量化が実現可能になる。

【００２３】請求項８に係る発明によれば、第１支持体
と第２支持体の接続部分、或いは第２支持体と第３支持
体の金属接点部分を取り除き、光信号で映像信号や制御
信号等を伝達することにより、接点接続部分で生じる接
触ノイズ等を排除することができる。また、フレキシブ
ル接点接続部の接触抵抗を軽減することができるので駆
動部の負荷を減らすことができ、回転型撮像ユニットの
小型、軽量化が実現可能になる。特に、第１支持体と第
３支持体の間の制御信号をディジタル信号で伝達する場
合、接触ノイズの混入を排除することは極めて重要であ
る。

【００２４】請求項９に係る発明によれば、第３支持体
から第２支持体を通して供給された電気を蓄積するバッ
テリ、或いは別途蓄積されたバッテリを備えることによ
り、第１支持体を取り外し可能とすることができる。更
に光ガイドの継ぎ目部分には各々光信号を集光或いは伝
達させるためのレンズを備えたことにより、第１支持体
と第２支持体の間を離しても光信号を伝達することがで
きる。例えば、テレビ会議用として備え付けていたカメ
ラ部分（第１支持体）を取り外し、書架カメラ用の雲台
に取付ける等、光信号が伝搬する任意の場所に移動して
撮影することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の撮
像装置の好適な実施の形態を説明する。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施形態の特徴を
最もよく表わす図である。図１において、１は集光／フ
ォーカス／ズーム等の機能を備えた光学レンズ、２は光
信号を電気信号に置き換える受像素子（例えばＣＣＤに
より構成される）であり、第１回転軸（以下Ｘ軸とい
う）と第２回転軸（以下Ｙ軸という）の交点に取り付け
られている。３は受像素子２の出力信号をＮＴＳＣ信号
等に変換し或いはその出力信号を整形する画像信号整形
部、４は光学レンズ１、受像素子２、画像信号整形部３
を有するカメラユニット、モータ等を内蔵する球形支持
体（第１支持体）である。

【００２７】５は球形支持体４をＸ軸上で回転させるＸ
軸回転駆動部（Ｘモータ）、６はＸモータ５の駆動力を
伝達するＸ軸駆動力伝達部、７は球形支持体４のＸ軸上
に一部が固定されたＸ軸フレキシブル接点接続部、８は
Ｘ軸フレキシブル接点接続部７の一部を固定し、球形支
持体４を支えるＹ形支持体（第２支持体）、９はＹ形支
持体８のＹ軸上に一部が固定されたＹ軸フレキシブル接
点接続部、１０はＹ形支持体８をＹ軸上で回転させるＹ
軸回転駆動部（Ｙモータ）、１１はＹモータ１０の駆動
力を伝達するＹ軸駆動力伝達部、１２はＹ形支持体８を
支える台座形支持体（第３支持体）である。

【００２８】１３は画像信号整形部３及びＸモータ５と
Ｘ軸フレキシブル接点接続部７とを電気的に接続する球
形支持体伝導部、１４はＸ軸フレキシブル接点接続部７
とＹ軸フレキシブル接点接続部９とを電気的に接続する
Ｙ形支持体伝導部、１５はＹ軸フレキシブル接点接続部
９と後述する端子板１６とを電気的に接続する台座形支
持体伝導部である。１６は電気信号等をこの装置外部に
出力するための端子板（コネクタ）、１７はＸ軸の回転
方向を検出するＸ軸方向センサ、１８はＹ軸の回転方向
を検出するＹ軸方向センサである。

【００２９】なお、この実施形態では画像信号線、方向
制御信号線、レンズ制御信号線、モータ制御信号線及び
各種電源線等は、端子板１６を通して外部の各制御部及
び電源部に接続されており、外部の各制御部により本撮
像装置のレンズ方向等が制御される。

【００３０】また、図２は、Ｘ軸フレキシブル接点接続
部７及びＸ軸方向センサ１７まわりの基本構成を示して
いる。この基本構造は、Ｙ軸フレキシブル接点接続部９
及びＹ軸方向センサ１８についても実質的に同様であ
る。なお、図２に示す構成について詳しくは後述する。

【００３１】次に、この実施形態における撮像装置の動
作について説明する。先ず、被写体の映像は光学レンズ
１を通った後、第１回転軸（Ｘ軸）と第２回転軸（Ｙ
軸）の交点に取り付けられた受像素子（ＣＣＤ）２に結
像される。受像素子２は光信号を電気信号に変換する。
この信号は画像信号整形部３によって一般のテレビモニ
タ等に直結できるＮＴＳＣ信号に変換され、後述のよう
に球形支持体伝導部１３、Ｘ軸フレキシブル接点接続部
７、Ｙ形支持体伝導部１４、Ｙ軸フレキシブル接点接続
部９、台座形支持体伝導部１５、及び端子板１６を通し
て外部に出力される（以下、この経路を伝導経路と呼
ぶ）。

【００３２】ここで、外部に出力する信号は受像素子２
の出力信号そのものであっても構わない。この場合、画
像信号整形部３は外部接続機器等とのインピーダンスマ
ッチング等を行なう。また、光学レンズ１をフォーカス
／ズームするための制御信号やモータの駆動に関連する
制御信号は、外部から伝導経路を通して入力される。こ
の撮像装置を上又は下方向に回転させる場合は、Ｘモー
タ５を駆動させる。

【００３３】このＸモータ５は球形支持体４に固定され
ており、この実施形態ではＸモータ５の先にウォームギ
ア５ａ（図１）が取り付けられている。Ｘ軸駆動力伝達
部６は、Ｙ形支持体８に固定されており、またＸ軸を中
心に回転可能なベアリング１５０を介して球形支持体４
に固定されている。Ｘ軸を中心に球形支持体４が回転可
能な構造となっている軸６上に円形ギア６ａが固定され
ている。通常、Ｘ軸駆動力伝達部６に取り付けられるギ
ア６ａは、Ｘモータ５のトルク、耐久性及び回転制御速
度等を考慮したギア比で設計されたギアボックスが用い
られる。この実施形態では、固定された円形ギア６ａの
円周に沿って、Ｘモータ５がウォームギア５ａを介して
回転させるようにしている。Ｘモータ５を左又は右まわ
りに回転させると、球形支持体４全体が上又は下方向に
回転し、カメラの方向を上下に変えることができる。

【００３４】また、外部からの指示によりＸモータ５に
電源が供給される限り、該Ｘモータ５は回転し続ける。
つまり球形支持体４を回転角の制限なく、３６０°何回
転でも自由に回転させることができる。

【００３５】ここで、この実施形態の球形支持体４は球
形としているが、特に球形でなくても構わない。但し、
Ｘ軸の円周に沿ってＸモータ５が移動できる構成を容易
に実現し、或いは撮像装置を監視用に使用する場合にお
いて撮影対象人物に監視されているという不快感を与え
ないようにし、更に撮像装置の表面の清掃のし易さ等々
の点を考慮すると、支持体の形状は球形に近い構造にす
ることが好ましい。特に撮像装置の表面を黒色等の暗い
色調の色にし、球形の球形支持体４を透明な硝子等の材
料で覆えば（その際、レンズのカバーも兼用できる）レ
ンズ部分が隠されるので、カメラの向きが解かり難くな
り、撮影対象人物に不快感を与えないようにすることが
できる。この場合、サングラス等に用いられているミラ
ーコーティングを施すと更に効果がある。

【００３６】球形支持体４の回転角制御方法については
２通りの方法がある。その１つの方法は、人間がカメラ
映像を見ながら上下左右の回転をマニュアルモードで動
かす方法である。別の方法は、撮像装置或いは外部から
別途得られた映像情報、制御情報及び赤外線センサ等の
情報を用いて自動追尾を行なう等、自動制御を行なう方
法である。方向に関する情報を用いて制御する場合、Ｘ
軸方向についてはＸ軸方向センサ１７が現在の方向を検
出し、伝導経路を通じて外部の撮像装置制御部へ送る。
この制御部はセンサ情報を基にＸモータ５の動作を制御
する。

【００３７】既に述べたように図２においては、Ｘ軸方
向センサ１７の基本構成が示されている。方向センサの
最も簡易な方法としては、Ｘ軸の中心から外側へ複数の
放射状線を描いたドーナツ型円盤をＸ軸フレキシブル接
点接続部７のＹ形支持体８に固定し、球形支持体４に固
定されたフォトセンサ２００によって非接触で放射状線
の数をパルス数として読み取ることで、原点からの角度
を容易に算出することができる。例えば、放射状線の数
が３６０本の場合、撮像装置はＸ軸１回転当たり３６０
°の分解能で角度制御が可能である。もちろん、既製品
の（ロータリ）エンコーダ等を用いても良い。

【００３８】Ｘ軸フレキシブル接点接続部７は、図２に
示すように導電部と絶縁部から成るパイプ軸上に配され
た複数の導電性の（ドーナツ型）ベアリング３００によ
り構成されている。図２の構造は、Ｙ形支持体８に前記
パイプ軸３０２の一端３０２ａが固定されており、パイ
プ軸３０２の導電部分３０２ｃ上にドーナツ型ベアリン
グ３００の内側３００ａが接触固定されている。ドーナ
ツ型ベアリング３００の外側３００ｂは、球形支持体４
に不図示の絶縁性部材を介して固定されている。本実施
形態において、導電部分３０２ｃは具体的にはパイプ軸
３０２にスルーホールを形成し、パイプ軸３０２の内部
に配された信号線の端部をハンダ付けして形成される。

【００３９】球形支持体４内の電気信号、例えば映像信
号は、球形支持体伝導部１３のうち信号線１３ａを介し
て導電性ベアリング３００及びパイプ軸３０２内を通
り、Ｙ形支持体伝導部１４と電気的に接続される。ま
た、モータ制御・駆動信号が信号線１３ｂを介して、モ
ータ電源が信号線１３ｃを介して、カメラ制御信号が信
号線１３ｄを介してＸ軸フレキシブル接点接続部７側か
ら球形支持体４側のそれぞれ該当する箇所に伝達され
る。このようなＸ軸フレキシブル接点接続部７を設けた
ことにより、球形支持体４内の映像信号、モータの電源
やセンサ信号等がコードレスでＹ形支持体８へ伝達され
るため、回転角の制限がなくなる。つまり球形支持体４
を何回転でも自由に回転させることができる。

【００４０】この実施形態では、フレキシブル接点とし
て導電性のドーナツ型ベアリングを用いたが、ドーナツ
型ベアリングの代わりに導電性板バネ（バネ構造と導電
体構造を含む）、導電性ブラシ、導電性ローラ等、種々
の材料及び構造が選択可能である。

【００４１】次に、Ｙ形支持体伝導部１４から台座形支
持体伝導部１５への接続方法は、Ｘ軸フレキシブル接点
接続部７と同様の構造を有するＹ軸フレキシブル接点接
続部９を通り、台座形支持体１２内の端子板１６に電気
的に接続される。Ｙ軸フレキシブル接点接続部９はＹ軸
駆動力伝達部１１と一体構成になっているが、台座形支
持体１２と球形支持体４の間には構成及び動作について
対応関係がある。つまりＸモータ５、Ｘ軸駆動力伝達部
６、Ｘ軸フレキシブル接点接続部７及びＸ軸方向センサ
１７における構成及び動作は、球形支持体４を台座形支
持体１２に置き換えて考えることで、それぞれＹモータ
１０、Ｙ軸駆動力伝達部１１、Ｙ軸フレキシブル接点接
続部９及びＹ軸方向センサ１８の構成及び動作にあては
めることができる。

【００４２】ここでＹ形支持体８と台座形支持体１２の
位置関係において、これらの支持体の回転軸となるＸ軸
とＹ軸は、少なくとも直交する位置に取り付けなければ
ならない点に注意する必要がある。更に前述の受像素子
（ＣＣＤ）２は、Ｘ，Ｙ軸の交点を通り、且つＸ軸と直
角に交わる第３軸上に配置することにより、撮像装置が
Ｘ軸及びＹ軸とも３６０°自由に回転してもピントずれ
がおきないようにしている。この実施形態では結像部分
に受像素子２を置いたが、最終的に受像素子２に映像を
結像させるミラー等を置いても同様の効果が得られる。

【００４３】また、この実施形態でＸモータ５及びＹモ
ータ１０として、ステッピングモータ（パルスモータ）
を用いると精密な角度制御が可能になる。更に小型、高
速、高トルクの利点を持つ超音波モータを用いれば、Ｘ
軸駆動力伝達部６及びＹ軸駆動力伝達部１１等のギア関
連部品の部品点数を少なく設計することができるため小
型、軽量化に有効である。

【００４４】次に、本発明による撮像装置の第２の実施
の形態を説明する。前述のように第１の実施形態では、
Ｘモータ５、Ｘ軸駆動力伝達部６及びＸ軸フレキシブル
接点接続部７が球形支持体４内に備えられる。この第２
の実施形態では、図３に示すようにＹ形支持体８内にＸ
モータ５、Ｘ軸駆動力伝達部６及びＸ軸フレキシブル接
点接続部７を備えている。また、Ｙモータ１０、Ｙ軸駆
動力伝達部１１及びＹ軸フレキシブル接点接続部９につ
いては、第１の実施形態の場合と同様にＹ形支持体８内
に備えることができる。

【００４５】第２の実施形態において、受像素子２の信
号は、球形支持体伝導部１３、Ｘ軸フレキシブル接点接
続部７、Ｙ形支持体伝導部１４、Ｙ軸フレキシブル接点
接続部９、台座形支持体伝導部１５、及び端子板１６を
通して外部に出力される。また、Ｘ軸方向センサ１７が
現在の方向を検出し、外部の撮像装置制御部はそのセン
サ情報を基にＸモータ５の動作を制御する。この第２の
実施形態でも第１の実施形態と同様な作用効果を得るこ
とができる。

【００４６】次に、本発明による撮像装置の第３の実施
の形態を説明する。第１の実施形態では画像信号線、方
向制御信号線、レンズ制御信号線、モータ制御信号線及
び各種電源線等をフレキシブル接点構造により各支持体
間の信号を伝達していた。ところが、これら全ての信号
線にフレキシブル接点構造を用いると、接触ノイズが生
ずる場合がある。更に、接点が多くなればそれだけ接点
部分の摩擦も大きくなり、回転駆動モータの寿命が短く
なり、そのままでは駆動トルクを稼ぐためモータも大き
くならざるを得ない。そこで、第３の実施形態では、こ
のような問題を解決すべく画像信号整形部３の電気信号
を一旦光信号に変換（Ｅ／Ｏ変換）した後、光信号のま
まで台座形支持体１２内に伝達することにより外部ノイ
ズにも強い撮像装置を実現するというものである。

【００４７】図４は、第３の実施形態に係るフレキシブ
ル接点接続部の構造を示している。なお、この図４に示
す構造は、Ｘ軸フレキシブル接点接続部７についてのも
のであり、本実施形態の説明に必要な部分のみが示され
ている。画像信号整形部３の信号は、光信号整形部３１
により光信号に変換して伝達可能な電気信号に整形され
る。画像信号がＣＣＤ信号であれば、そのまま光信号フ
ォーマットに整形する。また、ＮＴＳＣ信号等直流成分
を含む場合、光信号整形部３１は、一旦ＲＦ（Radio Fr
equency ）信号等直流成分を含まない電気信号に変換し
た後、光信号に整形する。７１はＥ／Ｏ変換器であり、
フォトダイオード等を用いる。Ｅ／Ｏ変換器７１は球形
支持体４に光軸がＸ軸と一致する位置に固定されてい
る。

【００４８】ここで、Ｅ／Ｏ変換器７１とＸ軸軸受７２
は非接触になっているので、球形支持体４が回転しても
光信号はＸ軸軸受７２へ伝達される。Ｘ軸軸受７２は内
側が鏡面コーティングされているパイプ状（光ファイ
バ）になっており、光信号を効率良く伝達することがで
きるようになっている。Ｙ形支持体光伝達部７３もＸ軸
軸受７２と同様に光を伝達することができる構造になっ
ており、台座形支持体１２内へ光信号を伝達する。

【００４９】図５は、Ｙ形支持体８から台座形支持体１
２内の端子板１６へ光信号を伝達するための構造を図解
したものである。光信号は、Ｙ形支持体８内に備えられ
たＹ形支持体光伝達部７３を通って、第２回転軸の中心
を通る位置に配された受光器（フォトセンサ）７４へ到
達する。受光器７４でＯ／Ｅ変換された電気信号は、電
気信号整形部７５により出力信号フォーマット（出力イ
ンピーダンス調整或いはＮＴＳＣ信号等）に整形され、
端子板１６から外部へ出力される。

【００５０】上述の説明では、光信号は受像素子２の映
像信号として説明してきたが、もちろんこの光信号は各
種制御信号であっても、或いは映像信号と制御信号がミ
ックスされた信号であっても良い。また、映像信号やカ
メラ回転角情報を球形支持体８から台座形支持体１２
へ、或いは方向制御信号線、レンズ制御信号線及びモー
タ制御信号線等の外部制御部からの制御信号を球形支持
体４にまで伝達させるためには、双方向に信号を送受信
できる構成にする。この場合、図６および図７に示すよ
うに光ガイドの両端に各々波長が異なるＥ／Ｏ変換器７
１（λ１）及び１２２（λ２）と受光器７４（λ１）及
び１２３（λ２）を光波長毎にペアにして取り付ける。
このように送信側と受信側で同一波長の光ディバイスを
ペアにして取り付けることで、往復各信号の波長を異な
る波長にすれば、同一光ファイバを用いて双方向の信号
を独立に扱うことができる（光波長多重通信）。もちろ
ん、Ｅ／Ｏ変換器、受光器のペアは信号の種類に応じて
複数あっても構わない。

【００５１】Ｘ軸軸受７２、Ｙ形支持体光伝達部７３
は、伝達したい光信号のみを伝達できれば本来の目的を
達成することができるので、材質や形状については種々
の選択が可能である。例えば、表面に光の反射率を高め
るためのコーティグ等を施した透明な硝子、プラスチッ
ク或いはフレキシブルな透明ゴム等を用いても同様の効
果が得られる。

【００５２】次に、本発明による撮像装置の第４の実施
の形態を説明する。この第４の実施形態によれば、球形
支持体４とＹ形支持体８を取り外し可能とした構成を容
易に実現することができる。

【００５３】図８は、Ｘ軸フレキシブル接点接続部７に
ついて取り外し可能な構造部分のみを示す要部構成図で
ある。図８においては、球形支持体４とＹ形支持体８の
接点接続部の構造が示されている。球形支持体４に可動
式ベアリング等によってＸ軸上に固定されたパイプ軸の
両端に、該パイプ軸をＹ形支持体８に固定するための突
起物７７が取り付けられている。また、Ｙ形支持体８に
は突起物７７及びパイプ軸を取り外し可能にするための
ガイド（溝）と、突起物７７を装着した後パイプ軸を固
定するための固定具７６を有している。この固定具７６
はスライド式になっており、突起物７７をＹ形支持体８
に装着後、球形支持体４に固定する役割を担っている。

【００５４】更に、球形支持体４及びＹ形支持体８間を
電気信号、電源等により結合する場合は、接点接続部７
側のパイプ断面（突起物７７）及びＹ形支持体８の固定
位置に対応する接点７８を配しておき、球形支持体４を
装着するとＹ形支持体８と導通するようにしておく。こ
こで、球形支持体４側のパイプ軸（Ｘ軸軸受７２）の断
面は、レンズ構造１２５となっており、光通信を可能に
する光アンテナの役割を担っている。Ｙ形支持体８にも
同様のレンズが組み込まれており、球形支持体４及びＹ
形支持体８間で光信号を伝達させることができる。

【００５５】また、図９は、球形支持体４内に取り外し
可能なバッテリー４１を内蔵した様子を示している。こ
の構成と第３の実施形態を組み合わせることにより、映
像信号及び制御信号等は光信号のかたちで信号伝達を行
う。また、駆動モータの電力は球形支持体４内のバッテ
リ４１から供給することにより、フレキシブル接点部分
を削除することもできる。もちろん電源部を併用しても
よい。

【００５６】ところで、前述した実施の形態では、各種
電気信号や制御信号を導体を用いたフレキシブル接点接
続構造や、単方向或いは双方向の光信号通信機構によ
り、球形支持体４と台座形支持体１２の間を電気的、光
学的に接続した例について説明した。実際には、モータ
駆動に必要な電気（信号）や画像信号整形部３等の電気
回路基板の電源等は導体を配した伝導経路により、また
映像信号や光学レンズ１のフォーカス／ズーム制御信
号、センサ信号１７，１８等の信号は双方向の光信号経
路を用いることがノイズや回転摩擦を軽減する点で好ま
しい。

【００５７】この場合、光信号伝達経路と電気信号伝達
経路を配さなさければならないが、この配置方法と実装
上の要点について更に詳細に説明する。図１０は、球形
支持体４に球形支持体軸２０１が貫通している様子を示
している。球形支持体軸２０１と球形支持体４とはボー
ルベアリング等のフレキシブル接続部２０２により接続
されている。前述したように図１に示した形態では、説
明の便宜上、この球形支持体軸２０１を切断した構造に
して説明した。実際には１本の棒状にしておいた方が、
回転時のブレが少なくスムーズに回転する。そのために
は前記Ｘ軸駆動力伝達部とＸ軸軸受７２を光伝導軸２０
２２にて図１１のように直線上で結合し、接着固定す
る。

【００５８】ここで留意しなければならない点は、画像
信号整形部３等の基板上に配置固定してあるＥ／Ｏ変換
器７１や受光器１２３は、球形支持体４や光学レンズ１
及び受像素子２と共に、光伝導軸２０２２の周囲を等距
離・非接触で回転する。このような構成において光信号
の強度或いは受光レベルを変化させずに、適正な光通信
を如何に行わせるかという点である。そこで、光伝導軸
２０２２は、Ｘ軸軸受７２内部を光通信させるために、
好適には透明なガラス、アクリル或いはモールド系の材
料を用いる。Ｅ／Ｏ変換器７１の光信号をＸ軸軸受７２
へ、またＸ軸軸受７２からの光信号を受光器１２３へ効
率良く伝達するために、Ｘ軸駆動力伝達部の光伝導軸２
０２２接続側の一端を図１１に示すように円錐形に形成
する（この場合、円錐の頂点部はＸ軸の中心を通るよう
に形成する）。この円錐部に反射率の高いミラーコーテ
ィングを施しておくことにより、Ｅ／Ｏ変換器７１や受
光器１２３がＸ軸を中心にして光フレキシブル接続部２
０２の周囲を回転する際光信号を正確に伝達することが
できる。なお、伝達効率を更に考慮すれば、光伝導軸２
０２２の接続部の双方の端部をほぼ球面形状にして接続
することが望ましい。このような構成によれば、伝達効
率を劣化させることなく、また光伝導軸２０２２の接続
点における芯ずれが多少は許容される。

【００５９】なお、円錐部におけるミラーコーティング
については、Ｘ軸駆動力伝達部６に例えばステンレス製
の反射率の高い金属を用いることによって代用すること
ができる。もちろんＸ軸軸受７２内部（光伝達経路）も
光を伝達し易くするため、反射率の高い材料でコーティ
ングされている。更に、光の漏れを防ぐ場合、Ｅ／Ｏ変
換器７１や受光器１２３を包み込む（同様に内側がミラ
ーコーティングされている）球状或いは円筒形状のフー
ドを球形支持体軸２０１に非接触で基板等に固定すれば
よい。

【００６０】次に、電気信号伝達経路についてＸ軸軸受
７２の構造を更に詳しく説明する。図１２において、Ｘ
軸軸受７２内部の一端（Ｙ形支持体８への接続側）には
Ｘ軸接点端子７２１が配される。また、Ｘ軸軸受伝導部
７２２は、絶縁体の間に導電体が形成されているフレキ
シブル基板であり、図中の黒潰し部分は導体（金属）部
分が片面でむき出しになっている。このＸ軸軸受伝導部
７２２をＸ軸軸受７２に接着或いは金具等で圧着固定
し、既に図２において説明した導電性ベアリングの内側
がその導体（金属）部分に導電接着・固定される（図１
２（ａ））。

【００６１】その場合、Ｘ軸軸受伝導部７２２はＸ軸軸
受７２の外周部に設けられるため、例えば図１２（ｂ）
のようにパイプ状の保護カバー７２３を被着するとよ
く、これによりＸ軸軸受伝導部７２２を損傷等から有効
に保護することができる。この保護カバー７２３の被着
後、ベアリングを介して球形支持体４を取り付ける。も
ちろん、Ｘ軸軸受伝導部７２２は、Ｘ軸軸受７２の形成
時に埋め込んでもよい。この場合は、パイプ状の保護カ
バーは不必要になる。

【００６２】Ｘ軸軸受伝導部７２２のもう片方側は、Ｘ
軸接点端子７２１に導電接着・固定される。また導電性
ベアリングの外輪側は後述する導電性バネ７２４を介し
て、球形支持体４に堅固に支持された導電体端子７２５
に接続され、球形支持体伝導部１３へと繋がる。この導
電性ベアリングの外輪側と球形支持体４に支持された導
電体端子７２５との間は、図１３に示すようにＸ軸に対
して垂直方向、且つＸ軸を押圧（図１３（ｂ）、矢印Ｆ
参照）し得るフレキシブルな導電性バネ７２４（板バネ
状の導体）によって接続される。

【００６３】これは、電気（信号）の種類だけ導電性ベ
アリングを配置した場合、複数のベアリングの内輪側及
び外輪側を僅かな遊びの余裕なく固定接続してしまう
と、ベアリング及びその配置或いはベアリング精度誤差
があった場合、接触抵抗が大きくなり、回転摩擦を軽減
することができないからである。また、ベアリングの精
度や構造が簡易である場合、ベアリングの接触ムラが生
じ、信号にスパークノイズが生じる場合がある。このよ
うな問題は、前述の「ベアリングを常に一方向に押し続
ける構造」にすることにより解決できる。

【００６４】ここで、図８においては、球形支持体４と
Ｙ形支持体８を取り外し可能な構造として説明したが、
球形支持体４をＹ形支持体８に装着した際（突起物７７
のガイドに沿って）、Ｘ軸接点端子７２１（＝電気信号
・電源用接点７８）と向かい合う同一位置にＹ形支持体
伝導部１４の接点端子を配しておけばよい。つまり、球
形支持体４をＹ形支持体８に装着したとき、Ｘ軸軸受７
２とＹ形支持体伝導部７３の断面に各々配置された金属
接点同士が接触し、Ｙ形支持体伝導部１４と球形支持体
伝導部１３の間で電気（信号）的に導通する。ここで、
各電気信号の接点は、球形支持体４の装着時に他の端子
と接触しない位置に配しておけば、電源がＯＮの状態で
もレンズ交換可能になる。この点に関しては、Ｙ形支持
体８と台座形支持体１２についても、前述の球形支持体
４とＹ形支持体８の説明で置き換えることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、（１）同一被写界面を違和感無く撮影する（人間の目玉
を左右上下に動かした映像と同等の映像を得る）基本構
造を実現することができる。（２）第１支持体内に駆動部を設けることにより、第１
支持体に内蔵するレンズ等の大きさに適したモータを内
蔵できるので、第１支持体を撮影目的に応じた種々のレ
ンズに交換することができる。（３）カメラを内蔵した第１支持体が軽量化できるた
め、高速回転を行う場合に有利となる。（４）第１支持体内の映像情報、センサ情報等を第２支
持体及び第３支持体を通じて外部へ、また外部からの制
御信号を第１支持体の駆動モータやカメラ部等へコード
レスで電気信号を伝達することができるため（各支持体
間の電気的接続部分をフレキシブル接点接続としたた
め）、回転型撮影ユニットの回転が制約されることがな
い。つまり、チルト／パン角方向の回転制限が無くな
る。（５）微弱な映像信号やノイズ等の悪影響を及ぼし易い
制御信号等を、光信号に変換して第１支持体内と外部間
で伝達することができる構成をとったため、フレキシブ
ル接点接続部の摩擦を減少させることができる。このた
め駆動モータを小型化できて寿命も向上する。更に接点
部分で生じ易い接触ノイズや外部のノイズに強くなる。（６）第１支持体を容易に取り外しできるため、撮像装
置の他に例えば書架カメラ等の雲台に乗せ変えることが
できる。また、撮影対象及び目的等に応じて、種々のカ
メラユニットに交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態における正
面図および側面図である。

【図２】本発明の撮像装置の第１の実施形態におけるＸ
軸フレキシブル接点接続部の構成図である。

【図３】本発明の撮像装置の第２の実施形態における第
２支持体内にＸ軸回転駆動部を備えた構成図である。

【図４】本発明の撮像装置の第３の実施形態における映
像信号を光信号により伝達する構成図である。

【図５】本発明の撮像装置の第３の実施形態における映
像信号を光信号により伝達する構成図である。

【図６】本発明の撮像装置の第４の実施形態における映
像信号及び制御信号を双方向の光信号により伝達する構
成図である。

【図７】本発明の撮像装置の第４の実施形態における映
像信号及び制御信号を双方向の光信号により伝達する構
成図である。

【図８】本発明の撮像装置の第４の実施形態における球
形支持体とＵ形支持体を取り外し可能な構造とする要部
構成図である。

【図９】本発明の撮像装置の第４の実施形態における球
形支持体内に着脱可能なバッテリを搭載した構成図であ
る。

【図１０】本発明の撮像装置における光信号伝達経路及
び電気信号伝達経路の他の配置方法を構成するための球
形支持体及び球形支持体軸の関係を示す図である。

【図１１】本発明の撮像装置におけるＸ軸駆動力伝達部
及びＸ軸軸受を光伝導軸を介して結合する構成例を示す
図である。

【図１２】本発明の撮像装置における電気信号伝達経路
についてＸ軸軸受の構造例を示すそれぞれ分解斜視図で
ある。

【図１３】本発明の撮像装置におけるＸ軸軸受伝導部に
おけるＸ軸接点端子との接続構造例を示す図である。

【符号の説明】

１光学レンズ２受像素子（ＣＣＤ）３画像信号整形部４球形支持体５Ｘ軸回転駆動部（Ｘモータ）６Ｘ軸駆動力伝達部７Ｘ軸フレキシブル接点接続部８Ｙ形支持体９Ｙ軸フレキシブル接点接続部１０Ｙ軸回転駆動部（Ｙモータ）１１Ｙ軸駆動力伝達部１２台座形支持体１３球形支持体伝導部１４Ｙ形支持体伝導部１５台座形支持体伝導部１６端子版（コネクタ）１７Ｘ軸方向センサ１８Ｙ軸方向センサ３１光信号整形部（球形支持体側）４１バッテリ７１Ｅ／Ｏ変換器（球形支持体側）７２Ｘ軸軸受７３Ｙ形支持体光伝導部７４受光器（台座形支持体側）７５電気信号整形部（台座形支持体側）７６固定具７７突起物７８電気信号・電源用接点１２１光信号整形部（台座形支持体側）１２２Ｅ／Ｏ変換器（台座形支持体側）１２３受光器（球形支持体側）１２４電気信号整形部（球形支持体側）１２５レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズと、このレンズの結像を電気信号に変換する受像素子と、少なくとも前記レンズ及び受像素子を内蔵する第１支持
体と、この第１支持体を支える第２支持体と、この第２支持体を支える第３支持体と、第１の軸を回転軸として前記第１支持体を回転させる第
１の駆動部と、前記第１の軸と同一平面上で直交する第２の軸を回転軸
として前記第２支持体を回転させる第２の駆動部と、を
備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記第１支持体に内蔵されるレンズと、
前記受像素子或いは前記レンズの結像を前記受像素子に
反射させるミラーは、前記第１の軸及び前記第２の軸の
交差点を通り、且つ前記第１の軸と直交する第３の軸上
に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の撮
像装置。
【請求項３】前記第１の駆動部は、前記第１支持体と
前記第２支持体の接続部分を直接又は間接に駆動する手
段を備え、前記第１支持体に内蔵又は固定することによ
り前記第１支持体を回転させることを特徴とする請求項
１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】前記第１の駆動部は、前記第１支持体と
前記第２支持体の接続部分を直接又は間接に駆動する手
段を備え、前記第２支持体に内蔵又は固定することによ
り前記第１支持体を回転させることを特徴とする請求項
１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】前記第１支持体と前記第２支持体の接続
部分は、少なくとも１以上の導電体と絶縁体から構成さ
れ、且つ前記第１の軸上に配置された接続部分の円周上
に少なくとも１以上の導電体を配置した接点部分を有し
ており、この接点部分は、前記第１支持体に内蔵されて
いる電気回路等の電気信号或いは電源等の電気信号をフ
レキシブルな接点構造により前記第２支持体に伝達する
手段を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の
撮像装置。
【請求項６】前記第２支持体と前記第３支持体の接続
部分は、少なくとも１以上の導電体と絶縁体から構成さ
れ、且つ前記第２の軸上に配置された接続部分の円周上
に少なくとも１以上の導電体を配置した接点部分を有
し、この接点部分は、前記第２支持体に内蔵又は配置さ
れている電気回路等の電気信号或いは電源等の電気信号
をフレキシブルな接点構造により前記第３支持体に伝達
する手段を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記
載の撮像装置。
【請求項７】前記第１支持体は少なくとも、前記受像
素子の出力となる映像信号を光信号に変換する１つ以上
の発光素子を、前記第３支持体は前記発光素子の光信号
を受光し電気信号に変換する１つ以上の受光素子を、前
記第２支持体及び前記接続部分は前記第１支持体から前
記第３支持体へ前記光信号を伝達する手段を有する１つ
以上の光ガイドを、それぞれ備え、前記光ガイドの両端に前記発光素子及び受光素子を配置
したことにより、前記第１支持体の光信号を前記第３支
持体に伝達可能としたことを特徴とする請求項３〜６の
いずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】前記第１支持体は少なくとも、映像信号
及び各種センサ信号を光信号に変換する１つ以上の発光
素子と外部からの制御信号を光信号に変換する１つ以上
の受光素子を、また、前記第３支持体は前記発光素子の光信号を受光し
電気信号に変換する１つ以上の受光素子と外部からの制
御信号を電気信号に変換する１つ以上の受光素子を、また、前記第２支持体及び前記接続部分は前記第１支持
体から前記第３支持体へ前記光信号を伝達する手段を有
する１つ以上の光ガイドを、それぞれ備え、前記光ガイドの両端に前記発光素子及び前記受光素子を
配置したことにより、前記第１支持体と前記第３支持体
の間で光信号を双方向に伝達可能としたことを特徴とす
る請求項３〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】前記第１支持体は、前記第３支持体から
前記第２支持体を通して供給された電気を蓄積するバッ
テリを備え、前記第１支持体及び前記第２支持体の光ガ
イドの継ぎ目部分に、各々光信号を集光或いは伝達させ
るためのレンズを備え、前記第１支持体と前記第２支持
体を取り外し可能な構造にした接続部を備えたことを特
徴とする請求項７又は８に記載の撮像装置。