(57)【要約】【課題】  内外圧差の大きい環境で使用されても、内部の気密状態を保持し、冷却性能が劣化せず、摺動シールが摩耗した場合に、容易に交換できるシール構造を有する撮像装置を得る。【解決手段】  風防体の回動軸まわりに摺動シールを配置して、摺動シールの被摺動面及び動力伝達用の歯車を具備するシャフトの歯車の歯先円直径と、シャフトとリングとの嵌合面の直径を、摺動シールの摺動面の内径より小さくして、摺動シールを着脱可能とするとともに、摺動シールをコイルスプリングで緊迫して撮像装置の気密を確保する構成とした。【選択図】      図４
2005221767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部（１）と、
前記撮像部（１）の両端部をそれぞれ固定する第１、第２のシャフト（１１、１２）と、
前記第１、第２のシャフト（１１、１２）にそれぞれ支持され、摺動面を有した第１、第２のブシュ（３６、４５）と、
前記第１、第２のシャフト（１１、１２）を内輪に取付けて、それぞれ回転自在に軸支する第１、第２の軸受（１３、１８）と、
前記第１、第２の軸受（１３、１８）の外輪をそれぞれ取り付けた第１、第２の外側シャフト（３４、４３）と、
前記第１、第２の外側シャフト（３４、４３）の端部をそれぞれ着脱可能に固定した第１、第２のリング（３２、４１）と、
前記第１、第２のリング（３２、４１）をそれぞれ着脱可能に固定した支持フレーム（１５）と、
前記第１、第２のブシュ（３６、４５）の摺動面にそれぞれ接する摺動部（２９ａ）と前記第１、第２のリング（３２、４１）にそれぞれ嵌めこまれた嵌合部（２９ｄ）をそれぞれ有し、当該摺動部と嵌合部（２９ｄ）の間で空隙を有するようにＵ字形状を成して、当該空隙が前記第１、第２のリング（３２、４１）とそれぞれ対向配置される第１、第２の摺動シール（２９、２９０）と、
前記第１、第２の摺動シール（２９、２９０）の摺動部をそれぞれ緊迫するリング状の第１、第２のコイルスプリング（２９ｂ）と、
前記第１、第２のブシュ（３６、４５）にそれぞれ固定されて撮像部（１）を内包し、内部を気密保持する風防体（３）と、
前記支持フレーム（１５）にそれぞれ固定され、前記第１、第２のリング（３２、４１）と前記第１、第２の摺動シール（２９）の嵌合部を覆って気密保持するカバー（２０）と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記第１、第２のブシュ（３６、４５）をそれぞれ外輪に取付け、前記第１、第２の外側シャフト（３４、４３）をそれぞれ内輪に取付けて、前記第１、第２のブシュ（３６、４５）を、前記第１、第２の外側シャフト（３４、４３）に対してそれぞれ回転自在に軸支する第１、第２の外側軸受（１７、１８）を備えた請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記支持フレーム（１５）に固定され、前記カバー内部の空気を熱交換する熱交換機（２４）を備えた請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
被回転体に対し回転自在に軸支されて撮像部を内包する風防体と、被回転体との、互いの間隙に配置されて、風防体に固定されるとともに被回転体の被摺動面に接して摺動し、摺動面での気密を保持する摺動シールであって、
被摺動面に接する摺動部（２９ａ）と固定用部材に嵌めこまれる嵌合部（２９ｄ）とをそれぞれ有し、当該摺動部と嵌合部（２９ｄ）の間に空隙を有するように、Ｕ字形状を成した摺動シール（２９、２９０）と、
摺動シール（２９、２９０）の摺動部を被摺動面に緊迫するコイルスプリング（２９ｂ）とを備えたことを特徴とする撮像装置用摺動シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機に搭載され、撮像部を空間安定化させるジンバル機構を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機や飛行船などの移動体にカメラを載せて、任意の方向の画像を撮影する撮像装置が知られている。この種の撮像装置は、カメラの撮像部を回動自在に軸支するジンバル機構を備えている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のジンバル機構は、外部アジマス軸、カバーエレベーション軸、内部アジマス軸、内部エレベーション軸、ロール軸の５軸で構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平8-297324号公報
【０００４】
また、撮影装置内部を砂塵や風雨から保護するために、内ジンバル用カバーと外ジンバル用カバーの間に摺動シールを設けて密封容器構造とし、自動調圧バルブを設けて密封容器の内外圧力差を調整している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献２】実開平5-72700号公報
【０００６】
移動体が高速度で移動する場合に、外部の空気流との摩擦によって撮像装置の表面が発熱する。外ジンバル用カバーの外部表面は熱放効率が悪いので、撮像装置の内部空気を循環して熱交換装置で冷却していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
航空機が高速度で高々度を飛行する場合、撮像装置の外部気圧は０気圧近傍まで低下する。従来の撮像装置は、自動調圧バルブによって内外の気圧差を調整すると、外部気圧に合わせて撮像装置の内部気圧が低下する。この場合、内部気圧の低下に伴なって撮像装置内部の冷却性能が低下し、撮像性能が劣化してしまう。したがって、高々度を飛行する航空機の場合に、充分な撮像性能を得ることができなかった。また、自動調圧バルブによって内外圧力差を調整しなくても、外部気圧が低下した場合に、摺動シールの摺動面から内部空気が流出し、結果的に内部気圧が低下していた。
【０００８】
さらに、従来の撮像装置は、外ジンバルを構成する２つの支持部の間に、内ジンバルの側板を挟んで支持し、支持部と側板との間に摺動シールを配置する構造となっていた。磨耗した摺動シールを交換する場合は、外ジンバルの２つの支持部を分解して支持円板から分離した後、軸受や内ジンバルを取り外してから摺動シールを取り出していた。このため、摺動シールの交換に時間を要し、装置の運用上、効率的ではなかった。
【０００９】
この発明は、かかる課題を解決されるためになされたものであり、航空機に取付けられて内外圧差の大きい環境下で使用されても、外部空気の気圧に合わせて内部空気の気圧を低下させることのない密封構造を得ることを目的とする。
【００１０】
また、摺動シールが摩耗した場合であっても、容易に交換できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による撮像装置は、撮像部（１）と、前記撮像部（１）の両端部をそれぞれ固定する第１、第２のシャフト（１１、１２）と、前記第１、第２のシャフト（１１、１２）にそれぞれ支持され、摺動面を有した第１、第２のブシュ（３６、４５）と、前記第１、第２のシャフト（１１、１２）を内輪に取付けて、それぞれ回転自在に軸支する第１、第２の軸受（１３、１８）と、前記第１、第２の軸受（１３、１８）の外輪をそれぞれ取り付けた第１、第２の外側シャフト（３４、４３）と、前記第１、第２の外側シャフト（３４、４３）の端部をそれぞれ着脱可能に固定した第１、第２のリング（３２、４１）と、前記第１、第２のリング（３２、４１）をそれぞれ着脱可能に固定した支持フレーム（１５）と、前記第１、第２のブシュ（３６、４５）の摺動面にそれぞれ接する摺動部（２９ａ）と前記第１、第２のリング（３２、４１）にそれぞれ嵌めこまれた嵌合部（２９ｄ）をそれぞれ有し、当該摺動部と嵌合部（２９ｄ）の間に空隙を有するようにＵ字形状を成して、当該空隙が前記第１、第２のリング（３２、４１）とそれぞれ対向配置される第１、第２の摺動シール（２９、２９０）と、前記第１、第２の摺動シール（２９、２９０）の摺動部をそれぞれ緊縛するリング状の第１、第２のコイルスプリング（２９ｂ）と、前記第１、第２のブシュ（３６、４５）にそれぞれ固定されて撮像部（１）を内包し、内部を気密保持する風防体（３）と、前記支持フレーム（１５）にそれぞれ固定され、前記第１、第２のリング（３２、４１）と前記第１、第２の摺動シール（２９）の嵌合部を覆って気密保持するカバー（２０）とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、内外圧差の大きい環境下で使用されても、内部の気密を保持して、内部空気の圧力を外部空気の圧力に合わせて低下させることがない。
【００１３】
また、摺動シールが摩耗した場合に、軸受（１３、１４）や支持フレーム（１５）を分解することなく、リング（３２、４１）を取り外すことによって、摺動シール（２９、２９０）を容易に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、図を用いて、この発明に係る実施の形態１について説明する。
図１は実施の形態１による撮像装置の構成を示している。図において、光を検知する撮像部１は、内部アジマス軸（ＡＺ軸）を構成するシャフト５と、シャフト６に固定されている。シャフト５とシャフト６はフレーム１０の上下に配置される。シャフト５は軸受８の内輪に回転自在に軸支される。軸受８の外輪はフレーム１０の上側の軸受穴に取付けられる。シャフト６は軸受９の内輪に回転自在に軸支される。軸受９の外輪はフレーム１０の下側の軸受穴に取付けられる。エレベーション軸（ＥＬ軸）１６を構成するシャフト１１とシャフト１２は、フレーム１０を挟むようにそれぞれ図の右側と左側に配置されて、フレーム１０に固定される。フレーム１０に対して、シャフト５、６とシャフト１１、１２は、直交配置される。
【００１５】
シャフト１１は軸受１３の内輪に嵌合されて回動自在に軸支される。軸受１３の外輪は、外側シャフト３４の軸受穴に取付けられる。シャフト１１と外側シャフト３４には、角度検出装置２７のロータとステータがそれぞれ取付けられている。角度検出装置２７はフレーム１０のＥＬ軸１６周りの角度位置を検出する。外側シャフト３４は軸受１７の内輪に嵌合されて回動自在に軸支される。軸受１７の外輪は、ブシュ３６の軸受穴に取付けられる。ブシュ３６は風防体２の図の右側面側が固定される。風防体２は、風雨や砂塵などの外乱から撮像部１を保護するように内部を密封する。風防体２には、開口部を有しており、光を透過する窓３が開口部を覆うように取付けされている。
【００１６】
シャフト１２は軸受１４の内輪に嵌合されて回動自在に軸支される。軸受１４の外輪は、外側シャフト４３の軸受穴に取付けられる。シャフト１２と外側シャフト４３には、モータ２８のロータとステータがそれぞれ取付けられている。モータ２８はフレーム１０を介して撮像部１をＥＬ軸１６周りに駆動する。外側シャフト４３は軸受１８の内輪に嵌合されて回動自在に軸支される。軸受１８の外輪は、ブシュ４５の軸受穴に取付けられる。ブシュ４５は風防体２の図の左側面側が固定される。
【００１７】
支持フレーム１５の左右の軸受穴に対して、リング３２とリング４１を嵌合させて固定する。支持フレーム１５は一体構造を成しており、左右の軸受穴は分離していない。リング３２は外側シャフト３４に固定される。リング４１は外側シャフト４３に固定される。これによって、支持フレーム１５は、風防体２及びフレーム１０を介在させて、撮像部１を支持する。風防体２は、軸受１７と軸受１８の中心を結ぶ仮想的な回転軸であるＷＳ軸１９を回転中心として、軸受１７および軸受１８によって支持フレーム１５に対して回転支持される。リング３２とリング４１の固定構造の詳細については、後述する。支持フレーム１５は、図示しない外部アジマス軸によって、図の鉛直軸周りに回転可能に支持されている。ここでは、説明を簡略化するため、その構成については省略する。
【００１８】
カバー２０とカバー２１は、支持フレーム１５に図示しないボルトにより締結されて、内部を密封する。Ｏリング２２、２３は、カバー２０，２１に設けられた溝内に挿入される。支持フレーム１５にはファン３９が取付けられており、ファン３９はカバー２０とカバー２１で密封された内部空気を循環させる。ファン３９は熱交換機２４に直結されて、内部空気の熱を外部との間で熱交換する。熱交換装置２４は支持フレーム１５に固定される。コネクタ２５は気密保持したまま、内部と外部との間で電気信号を伝送する。図の右側に配置されたスリップリング２６は、ケーブル４０を介してコネクタ２５と撮像部１を電気的に接続する。スリップリング２６は、ステータ側がシャフト１１に固定され、ロータ側が撮像部１に固定されている（図示せず）。摺動シール２９は、ブシュ３６とリング３２の間に配置される。摺動シール２９０は、ブシュ４５とリング４１の間に配置される。摺動シール２９、摺動シール２９０は、風防体２と支持フレーム１５との間隙を通じて、外部から進入する外部空気を遮断する。駆動部３０は支持フレーム１５に固定され、風防体２をＷＳ軸まわりに回転駆動する。
【００１９】
支持フレーム１５、カバー２０、カバー２１の連接面に配置されたＯリング２２、２３により、回動部分を除く部分の気密が保持されている。摺動シール２９、摺動シール２９０は、支持フレーム１５と、カバー２０、カバー２１とで覆われた内部空気が、風防体２と支持フレーム１５との間隙に漏れ出ることを防止し、内部空気が外部に流出するのを遮断する。ファン３９により、撮像装置内の空気を熱交換装置２４を経由して対流させることにより、空冷による撮像装置の冷却がなされる。
【００２０】
図２は撮像装置のスリップリング２６が配置された側の、回転軸周りの構成を示す図である。リング３２はボルト３３により支持フレーム１５に締結される。外側シャフト３４は、リング３２をボルト３５により締結し、軸受１３、軸受１７を介してフレーム１０及び風防体２を支持する。外側シャフト３６は、風防体２にボルト３７により締結され、軸受１７を介して風防体２を支持し、摺動シール２９の摺動部２９ａに対する被摺動面となる。Ｏリング３８はシャフト３７、風防体２に圧接される。
【００２１】
図３は摺動シール２９の詳細構造を示す断面図である。摺動シール２９は、摺動部２９ａ、摺動部２９ａを緊迫するコイルスプリング２９ｂ、取付フランジ２９ｃ、嵌合部２９ｄから構成される。回転摺動シール２９はテフロン（登録商標）などの樹脂系の材料から成形される。内外圧差が低いとき、すなわち撮像装置が地上に放置されているには、コイルスプリング２９ｂの緊迫力により、摺動面２９ａが相手面に圧接され、気密が確保される。内外圧差が高いときには、図３に示すように圧力差により、摺動面２９ａが圧力により相手側に圧接され気密が確保される。摺動シール２９０も、同様の構成をしているので、ここでは説明を省く。
【００２２】
図２において、リング３２を支持フレーム１５に締結することにより、摺動シール２９のフランジ部２９ｃがリング３２とフレーム１５に圧接され、外部と撮像装置内部の気密が保持される。摺動面２９ｃはリング３６に圧接され、撮像装置回動部と外部との気密が確保される。
【００２３】
図４は撮像装置の駆動装置３０の配置される側の、回転軸周りの構成を示す図である。リング４１はボルト４２により支持フレーム１５に締結される。リング４１は、一部切欠き形状を有する。外側シャフト４３は、リング４１にボルト４４により締結され、軸受１４、軸受１８を介してフレーム１０及び風防体２を支持する。外側シャフト４３は一部切欠き形状を有する。ブシュ４５は、ボルト４６により風防体２に締結され、軸受１８を介して風防体２を支持する。Ｏリング４７はブシュ４５、風防体２に圧接される。
【００２４】
図５に示すように、ブシュ４５は、動力伝達用の歯車４５ａ、摺動シール２９０に対して摺動する被摺動面４５ｂ、溝４５ｃを具備する。歯車４５ａの歯先円直径を、摺動シール２９０の被摺動面４５ｂの直径よりも小さくし、かつ外側シャフト４３のリング４１との嵌合面の直径を、回転摺動シール２９の被摺動面の内径よりも小さく構成する。
【００２５】
このように構成することによって、カバー２１及び駆動機構３０を、支持フレーム１５から取り外した後、締結用のボルト４２、４４を外して、リング４１を支持フレーム１５及び外側シャフト４３から取外す。これによって、撮像装置の外部から摺動シール２９０を容易に取り外すことができ、摺動シールの交換が可能となる。このとき、風防体２およびフレーム１０を支持フレーム１５から取外す必要はないため、分解する範囲が狭まり、交換に要する作業時間が短縮される。駆動装置３０は撮像装置内部に配置されるため、異物や塵芥の混入によるギア列の損傷や、回転機能の低減できる。さらに、ギア列の錆による表面の金属組織の劣化も防止できる効果もある。
【００２６】
なお、特許文献２記載の撮像装置は、エレベーションカバーとカバーエレベーション軸、カバーエレベーション軸と内部エレベーション軸を、それぞれ軸受で軸支しているが、摺動シールの交換を容易に実現する構造についてまでは開示されていない。
【００２７】
また、同様にして、カバー２０を、支持フレーム１５から取り外した後、締結用のボルト３３、３５を外して、リング３２を支持フレーム１５及び外側シャフト３４から取外す。これによって、撮像装置の外部から摺動シール２９を容易に取り外すことができ、摺動シールの交換が可能となる。
【００２８】
さらに、軸受１３、１４や支持フレーム１５を分解することなく、リング３２、４１を取り外すことによって、摺動シール２９、２９０を外部から取り外し可能となるので、支持フレーム１５を、従来例のように分割した構造とする必要がない。そのため、部品点数が減るため、加工時間が減るという効果がある。
【００２９】
以上により、この実施の形態による撮像装置は、内外圧差の大きい環境下で使用されても、内部の気密を保持して、内部空気の圧力を外部空気の圧力に合わせて低下させることがない。
【００３０】
また、摺動シールが摩耗した場合に、軸受１３、１４や支持フレーム１５を分解することなく、リング３２、４１を取り外すことによって、摺動シール２９、２９０を容易に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１である撮像装置を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す回転摺動シールの取付部を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す回転摺動シールを示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す回転摺動シールの取付部を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示すシャフトを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ 撮像部、２ 風防体、３ 光学窓、５ シャフト、６ シャフト、７ ＡＺ軸、８ 軸受、９ 軸受、１０ フレーム、１１ シャフト、１２ シャフト、１３ 軸受、１４ 軸受、１５ 支持フレーム、１６ ＥＬ軸、１７ 軸受、１８ 軸受、１９ ＷＳ軸、２０ カバー、２１ カバー、２２ Ｏリング、２３ Ｏリング、２４ 熱交換装置、２５ コネクタ、２６ スリップリング、２７ 角度検出装置、２８ モータ、２９ 回転摺動シール、２９ａ 摺動面
２９ｂ コイルスプリング、２９ｃ フランジ部、２９ｄ 嵌合部、３０ 駆動装置、３１ 歯車、３２ リング、３３ ボルト、３４ 外側シャフト、３５ ボルト、３６ ブッシュ、３７ ボルト、３８ Ｏリング、３９ ファン、４０ ケーブル、４１ リング、４２ ボルト、４３ 外側シャフト、４４ ボルト、４５ ブシュ、４６ ボルト、４７ Ｏリング。
【図１】
2005221767.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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