(57)【要約】【課題】  チルト回転機構を設けた撮像装置において、チルト回転機構によって生じるデットスペースを有効活用できる撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像素子と、撮像光学系の光軸に直交する面に対して撮像素子を回転可能に保持する保持部材と、撮像素子と接続される基板と、を備え、基板の少なくとも一部は、撮像光学系の光軸方向において、保持部材の回転領域に含まれるように配置されている。【選択図】  図５
2020187251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
撮像光学系の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転可能に保持する保持部材と、
前記撮像素子と接続される基板と、を備え、
前記基板の少なくとも一部は、前記撮像光学系の光軸方向において、前記保持部材の回転領域に含まれるように配置されていることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記基板は、前記保持部材の回転軸と略同一の高さに位置するように配置されてい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】
前記撮像素子と前記基板を接続するフレキシブルプリント基板を備え、
前記フレキシブルプリント基板のうち前記基板との接続部は、前記撮像光学系の光軸方向において、前記回転領域内に含まれるように配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記フレキシブルプリント基板は、光軸に直交する方向に延びる撓み部と、光軸方向に延びる延伸部と、を有することを特徴とする、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記回転領域内に位置する前記基板に実装されている部品の高さは、前記回転領域外に位置する前記基板に実装されている部品の高さよりも低いことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記基板は、前記回転領域内に配置された側の端部を起点として、光軸に対して傾斜した状態で配置されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子、前記保持部材および前記基板を収容するケースと、
前記ケースと接続される熱伝導部材と、さらに備え、
前記基板に実装されている部品は、前記熱伝導部材と接触するように配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像光学系を有するレンズ装置を取り付けるための取付部を備えることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系に対して相対的に傾動動作可能な撮像素子を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラに代表されるネットワークカメラの構成は、主にレンズ部とカメラ部で構成されており、レンズ部により被写体からの光線をカメラ部に内蔵された撮像素子へ結像させることで画像を取得している。
【０００３】
一般的に取得画像は被写界深度内の被写体を撮影すると良好な結像状態の画像となり、被写界深度外の被写体を撮影するとボケた画像となる。特に画素ピッチが小さい撮像素子を内蔵したカメラ部を用いたり、レンズ部に内蔵された絞りを開放で使用した場合、被写界深度外の範囲が広がる。監視用途においては、被写界深度外の範囲が広がると、特定人物の顔などの被写体を認識することができなくなる恐れがあり問題となる。
【０００４】
このような場合は、絞りを絞ることにより被写界深度を深くする手段がある。しかし、夜間監視では光量を多く取り込むために絞りを開放にして使用する場合があるので、絞りを開放にした状態での被写体の認識の重要性は高いと言える。また、被写体までの距離に応じて複数の監視カメラを設置することによって、被写界深度内に被写体が入るようにする手段がある。しかし、カメラの台数が多くなるので、一台で被写界深度が深いカメラが望ましい。そこで、特許文献１のように、絞りが開放状態で被写界深度を深くするために、レンズと撮像素子を相対的に傾けて被写界深度範囲を広げるチルト回転機構付きカメラがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２５１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、撮像素子のチルト回転機構は光軸方向に一定の可動領域を必要とする。特許文献１の技術では、チルト回転機構の可動領域用の空間を設けているため、デッドスペースが生じてしまうといった課題がある。
【０００７】
そこで本発明はこれらの課題を鑑みて、チルト回転機構を設けた撮像装置において、チルト回転機構によって生じるデットスペースを有効活用できる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、撮像光学系の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転可能に保持する保持部材と、前記撮像素子と接続される基板と、を備え、前記基板の少なくとも一部は、前記撮像光学系の光軸方向において、前記保持部材の回転領域に含まれるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、チルト回転機構を設けた撮像装置において、チルト回転機構によって生じるデットスペースを有効活用できる撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における監視カメラの斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるカメラ本体の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における撮像素子ユニットの分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるフィルタ切替機構部の分解斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるカメラ本体の一部の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるカメラ本体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
＜監視カメラ１００の概略構成＞
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態におけるネットワーク監視カメラ（以下、「監視カメラ」という）１００の構成について説明する。図１は、本実施形態における監視カメラ１００の外観斜視図である。
【００１３】
監視カメラ１００は、カメラ本体（撮像装置）３００と、カメラ本体３００に着脱可能なレンズ装置（レンズ鏡筒）２００とを備えて構成される。なおカメラ本体３００とレンズ装置２００とは一体的に構成されていてもよい。
【００１４】
レンズ装置２００は、固定レンズ、ズームレンズ、および、フォーカスレンズ等の撮像光学系を有する。固定レンズは、光軸に沿った方向（光軸方向）において固定されている。ズームレンズは、ズーム駆動部により、光軸方向に移動して変倍動作（ズーミング）を行う。フォーカスレンズは、フォーカス駆動部により、光軸方向に移動して合焦動作（フォーカシング）を行う。レンズ装置２００の撮像光学系を通過した光は、撮像素子により撮像される。
【００１５】
カメラ本体３００は、詳細は後述するが、撮像素子や撮影を行うための基板等を含む撮像素子ユニット４００等を有する。カメラ本体３００は、ベース部材５、アッパーケース６、および、ボトムケース７を備えて構成される。ベース部材５、アッパーケース６およびボトムケース７は、不図示のねじで固定されている。
【００１６】
ベース部材５には、レンズ装置２００を取り付けるための取付部としてのマウント部３１（図２参照）が設けられている。マウント部３１は、３か所の爪部を有し、レンズ装置２００の爪に係合して固定する、いわゆるバヨネット構造を有する。
【００１７】
＜カメラ本体３００の構成＞
次に、図２を参照して、カメラ本体３００の構成について説明する。図２は、カメラ本体３００の分解斜視図である。カメラ本体３００は、その内部に、撮像素子ユニット４００、フィルタ切替機構部５００、メイン基板２、パワー基板３、シャーシ１５が収容されている。
【００１８】
メイン基板２は、撮像素子基板と後述するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２１を介して電気的に接続されている。そして、撮像素子１ａの信号をメイン基板２へ伝送している。また、メイン基板２は、後述するフィルタ切替機構部５００に内蔵された光学フィルタ挿抜モータ１２と、撮像素子ユニット４００に内蔵されたステッピングモータ１１と不図示のＦＰＣで接続されている。
【００１９】
パワー基板３は、通信及び給電のためのＲＪ４５コネクタ３ａなどの外部インターフェース部品が実装されている。インターフェース部品はボトムケース７に具備された開口部７ａを介して外部に露出している。パワー基板３とメイン基板２は、不図示のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）により電気的に接続されており、外部インターフェースより供給された電力はパワー基板３と不図示のＦＰＣを介してメイン基板２へ供給されている。
【００２０】
シャーシ１５は、メイン基板２およびパワー基板３を保持している。シャーシ１５は、矩形状であり、開口１５ａを有している。開口１５ａ内に不図示のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が挿入されている。また、メイン基板２は、シャーシ１５に不図示のねじで固定されている。メイン基板２が固定されたシャーシ１５とパワー基板３はボトムケース７へ不図示のねじによって固定されている。
【００２１】
ベース部材５には、撮像素子ユニット４００とフィルタ切替機構部５００が不図示のねじで固定されている。アッパーケース６は、メイン基板２が固定されたシャーシ１５と、パワー基板３を覆う形で、ボトムケース７へ不図示のねじで固定されている。
【００２２】
＜撮像素子ユニット４００の構成＞
次に、図３を参照して、撮像素子ユニット４００の構成について説明する。図３は撮像素子ユニット４００の分解斜視図である。
【００２３】
撮像素子１ａは、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを有し、レンズ装置２００の撮像光学系を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換して電気信号（画像データ）を出力する。撮像素子１ａは、撮像素子基板に半田付けされ、接着剤（非図示）にてセンサ板金１に取り付けられる。撮像素子ホルダ１０には、撮像素子１ａと撮像素子基板が取り付けられたセンサ板金１が締結ビスで固定される。保持部材としての撮像素子ホルダ１０は、撮像素子１ａの略撮像面上に回転軸としての支持軸１０ａ、１０ｂが一体となって形成されており、この支持軸１０ａ、１０ｂが支持部材４に対して傾動可能に保持されている。すなわち、撮像素子ホルダ１０は、撮像光学系の光軸に直交する面に対して撮像素子１ａを回転可能に保持している。支持軸１０ｂには、ギア部１０ｃが形成されており、ギア部１０ｃはステッピングモータ１１と歯合している。ステッピングモータ１１は、ギア部１０ｃに駆動力を伝達することにより、撮像素子ホルダ１０を傾動させる。
【００２４】
支持部材４には、穴部４ａ、穴部４ｂが形成されている。穴部４ａには、ベアリング８ａが挿入されている。穴部４ｂには、軸受９が挿入されている。軸受９は、ベアリング８ｂを保持しており、不図示のねじで支持部材４に固定されている。
【００２５】
撮像素子ホルダ１０と支持部材４との間には、ワッシャが配置されている。また、他方の撮像素子ホルダ１０と支持部材４との間には、ワッシャおよびウェーブワッシャが配置されている。ウェーブワッシャは、支持軸方向の位置ずれを防止するため、撮像素子ホルダ１０を付勢している。撮像素子ホルダ１０を支持軸方向に付勢することで、カメラ本体３００の設置姿勢の違いや振動等による撮像素子の位置ずれを防ぐことができる。
【００２６】
ステッピングモータ１１は、支持部材４に不図示のねじで固定されている。またステッピングモータ１１は不図示のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が接続され、電源が供給されている。ステッピングモータ１１のねじ部１１ａにギア部１０ｃが螺合することで、ステッピングモータ１１の動力が、撮像素子１ａを保持した撮像素子ホルダ１０に伝達され、撮像素子ホルダ１０は傾動可能となっている。
【００２７】
＜フィルタ切替機構部５００の構成＞
次に、図４を参照して、フィルタ切替機構部５００の構成について説明する。図４は、フィルタ切替機構部５００の分解斜視図である。
【００２８】
光学フィルタ保持枠１４は、ＩＲカットフィルタ１６ａ、バンドパスフィルタ１６ｂを保持する。１７と１８はガイドバーであり、光学フィルタ保持枠１４に設けたスリーブ部１４ａがガイドバー１７に係合して光学フィルタ保持枠６０が光軸方向に案内される。また、光学フィルタ保持枠１４に設けたＵ溝１４ｃがガイドバー１８に係合し光学フィルタ保持枠１４のガイドバー１８を中心とした回転を規制している。ガイドバー１７、１８は、押え枠１９とフィルタベース１３に挟まれる形で固定されている。
【００２９】
光学フィルタ挿抜モータ１２はフィルタベース１３の穴部１３ａに不図示のねじにより固定される。ラック２０は、フィルタ保持枠１４に設けられた支持部１４ｃへ係合することで固定され、光学フィルタ挿抜モータ１２に設けられた不図示のねじ部と穴１３ａを介して螺合している。また光学フィルタ挿抜モータ１２は、不図示のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が接続され電源が供給されている。
【００３０】
光学フィルタ挿抜モータ１２が光軸に垂直な軸周りに回転すると、ＩＲカットフィルタ１６ａおよびバンドパスフィルタ１６ｂが光路に挿抜される。ＩＲカットフィルタ１６ａが光路に挿入されると、撮像素子１ａに入射する光から赤外光がカットされ、通常のカラー画像を生成するのに適した光線が得られる。バンドパスフィルタ１６ｂが光路に挿入されると、例えば近赤外光のような特定の波長域の光線のみが撮像素子１ａに入射することで、よりコントラストの高い画像を生成するのに適した光線が得られる。ＩＲカットフィルタ１６ａおよびバンドパスフィルタ１６ｂを光路中から退避させると、赤外光を含んだ光線が撮像素子１ａに入射することで、夜間等の低照度下でも撮影可能なようにより多くの光量が得られる。
【００３１】
＜メイン基板２の構成および配置＞
次に、図５を参照して、メイン基板２の構成および配置について説明する。図５（Ａ）は、撮像素子ユニット４００がチルト動作する前のカメラ本体の一部の断面図である。図５（Ｂ）は、撮像素子ユニット４００が時計回りにチルト動作したときのカメラ本体の一部の断面図である。
【００３２】
まず、図５（Ａ）を参照して、メイン基板２と撮像素子基板の電気的な接続の詳細を説明する。撮像素子基板は、ＦＰＣ２１が接続するコネクタ部１ｂを有しており、メイン基板２は、ＦＰＣ２１が接続する接続部としてのコネクタ部２ａを有している。コネクタ部１ｂ、２ａは、撮像素子ホルダ１０に設けられた支持軸１０ａ、１０ｂで規定される回転中心ＯのＯｘ軸と略同一の高さに配置されている。また、ＦＰＣ２１は、回転中心ＯのＯｙ軸方向へ撓んでいる撓み部２１ａと、回転中心ＯのＯｘ軸方向へ延伸部２１ｂとで構成されている。これにより、コネクタ２ａとＦＰＣ２１のそれぞれの電気的な接点がチルト動作により離反する危険性が低減する。
【００３３】
次に、図５（Ｂ）を参照して、メイン基板２の光軸方向の配置を説明する。メイン基板２は、撮像素子１ａがチルト動作することによって生じるデットスペース（回転領域）に入り込むように配置されている。
【００３４】
より具体的には、メイン基板２は、次式（１）の関係式で定義されたチルト動作領域ａから撮像素子１ａや撮像素子基板等の厚みを引いた分の領域ｃ（回転領域）に、一部が入り込むように配置されている。なお、θ１は、チルトユニットの動作範囲であり、Ｌは、回転中心Ｏから撮像素子の長さである。
【００３５】
ａ＝Ｌ＊ｓｉｎθ１                                    （式１）
また、メイン基板２に実装されている部品としての集積回路（ＩＣ）は、領域ｃ内のＩＣ２ｂの高さよりも、領域ｃ外のＩＣ２ｃの高さの方が高いものを配置している。すなわち、撮像素子ホルダ１０の回転領域内に位置するメイン基板２に実装されている部品の高さは、撮像素子ホルダ１０の回転領域外に位置するメイン基板２に実装されている部品の高さよりも低い。
【００３６】
これによりチルト動作時の撮像素子１ａとＩＣ２ｂのＯｙ方向のクリアランスができるので、メイン基板２がより領域ｃへ入り込むことが可能となる。
【００３７】
以上のように、撮像素子１ａのチルト動作のデッドスペースである領域ｃにメイン基板２の一部が入り込むように配置されることで、デットスペースの有効活用ができる。また、装置全体の光軸方向への大型化を避けることが可能となる。
【００３８】
また、チルト動作の回転中心位置と略同一高さに、撮像素子１ａのコネクタ１ｂとメイン基板２のコネクタ２ａが配置されることで、撮像素子１ａとメイン基板２が電気的に接続する経路が最短となる。これにより信号の乱れ、減衰を抑えることが可能となる。
【００３９】
また撮像素子１ａがチルト動作しても撮像素子１ａとメイン基板２間で接続されたＦＰＣ２１の屈曲負荷は回転中心近傍で発生するので、屈曲負荷によって発生するモーメントは小さい。そのため、撮像素子１ａのチルト動作への負荷影響を小さくすることが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図６を参照して、説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態とメイン基板の配置が異なる。なお、本実施形態の基本構成は、第１実施形態と同じであり、共通する構成要素には第１実施形態と同符号を付して説明に代える。図６（Ａ）は、撮像素子ユニット４００がチルト動作する前のカメラ本体の断面図である。図６（Ｂ）は、撮像素子ユニット４００が時計回りにチルト動作した場合のカメラ本体の断面図である。
【００４１】
まず、図６（Ａ）を参照して、メイン基板８０と撮像素子基板の電気的な接続の詳細を説明する。撮像素子基板は、ＦＰＣ２１が接続するコネクタ部１ｂを有しており、メイン基板２は、ＦＰＣ２１が接続するコネクタ部８０ａを有している。コネクタ部１ｂ、８０ａは、撮像素子ホルダ１０に設けられた支持軸１０ａ、１０ｂで規定される回転中心ＯのＯｘ軸と略同一高さに配置されている。また、ＦＰＣ２１は、回転中心ＯのＯｙ軸方向へ撓んでいる撓み部２１ａと、回転中心ＯのＯｘ軸方向へ延伸部２１ｂとで構成されている。これにより、コネクタ８０ａとＦＰＣ２１のそれぞれの電気的な接点がチルト動作により離反する危険性が低減する。
【００４２】
次に、図６（Ｂ）を参照して、メイン基板８０の光軸方向の配置を説明する。メイン基板８０は、撮像素子１ａがチルト動作することによって、生じるデットスペース（回転領域）に入り込むように配置されている。より具体的には、メイン基板８０は、次式（２）の関係式で定義されたチルト動作領域ａから撮像素子１ａや撮像素子基板等の厚みを引いた分の領域ｃ（回転領域）に、一部が入り込むように配置されている。なお、θ１は、チルトユニットの動作範囲であり、Ｌは、回転中心Ｏから撮像素子の長さである。
【００４３】
ａ＝Ｌ＊ｓｉｎθ１                                    （式１）
またメイン基板８０は領域ｃに入り込んでいる端部を起点に光軸に対して傾斜している。傾斜量θ２は次式（３）の関係式が成り立つ。なお、θ２は基板の傾き量であり、Ｂは基板全長であり、Ｌは回転中心ＯからＯｙ方向の撮像素子の高さである。
【００４４】
Ｌ＞Ｂｓｉｎθ２                                          （式３）
このようにメイン基板８０を傾斜させることで、（Ｂ−Ｂｃｏｓθ２）分、全長を短くすることができる。さらにはその傾斜量をＬ＞Ｂｓｉｎθ２とすることで、撮像素子１ａの高さをメイン基板８０が超えることがないため、傾斜により装置本体が大型化することを避けることができる。
【００４５】
また、メイン基板８０に実装されている集積回路（ＩＣ）は、領域ｃ内のＩＣ８０ｂの高さよりも、領域ｃ外のＩＣ８０ｃの高さの方が高いものを配置している。また比較的消費電力が高く発熱するＩＣ８０ｃ（画像処理回路、ネットワーク処理回路、メモリ等）はメイン基板８０の領域ｃに入り込んでいる端と反対側の端側の近傍に配置されている。さらにアッパーケース６０に設けられた当接部６０ａとＩＣ８０ｃが熱伝導部材２２を介して当接している。
【００４６】
このようにメイン基板８０の傾斜の起点となる端と反対側の端側の近傍に高さが高いＩＣ８０ｃが実装されることで、アッパーケース６０とＩＣ８０ｃのＯｙ方向のクリアランスが狭くなり、接触しやすくなる。これにより、アッパーケース６０と熱伝導部材２２を介してＩＣ８０ｃの熱はカメラ本体３００の外部へ放熱することが可能となる。
【００４７】
以上のように、本発明によれば、メイン基板８０を傾斜させることで、（Ｂ−Ｂｃｏｓθ２）分全長を短くすることができる。さらにはその傾斜量をＬ＞Ｂｓｉｎθ２とすることで、撮像素子２の高さをメイン基板８０が超えることないため、傾斜により装置本体が大型化することを避けることができる。
【００４８】
またメイン基板８０の傾斜の起点となる端と反対側の端側に高さが高いＩＣ８０ｃが実装されることで、アッパーケース６０とＩＣ８０ｃのＯｙ方向のクリアランスが狭くなり、当接しやすくなる。これにより、アッパーケース６０と熱伝導部材２２を介してＩＣ８０ｃの熱はカメラ本体３００の外部へ放熱することが可能となる。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ  撮像素子
２  メイン基板
３  パワー基板
４  支持部材
６  アッパーケース
７  ボトムケース
１０  撮像素子ホルダ
２１  フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１００  監視カメラ
２００  レンズ装置
３００  カメラ本体（撮像装置）
４００  撮像素子ユニット
５００  フィルタ切替機構部
【図１】
2020187251.tif 000003
【図２】
2020187251.tif 000004
【図３】
2020187251.tif 000005
【図４】
2020187251.tif 000006
【図５】
2020187251.tif 000007
【図６】
2020187251.tif 000008