(57)【要約】【課題】情報量の多い信号光を送受信する光伝送系の光パワーを損なうことなく、非対称双方向の光伝送を行う電動監視カメラに好適な伝送装置を提供する。【解決手段】所定の部材に固定される固定部３に収納される固定部側装置と、回転軸方向に貫通する貫通孔３０を有する結合部を介して、固定部に回転可能に結合される回転部２に収納される回転部側装置とが、結合部の貫通孔を通して双方向に光信号を伝送するに当たり、回転部の第１の発光素子６及び固定部３の第２の受光素子１０により回転部から固定部へ光信号を伝送し、固定部の第２の発光素子１８及び第２の光学部材８、回転部の第１の光学部材７及び第１の受光素子１９により固定部から回転部へ光信号を伝送するように構成する。【選択図】図１
2007243357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の部材に固定される固定部に収納される固定部側装置と、回転軸方向に貫通する貫通孔を有する結合部を介して、前記固定部に回転可能に結合される回転部に収納される回転部側装置とが、前記貫通孔の軸芯部に延在する第１の光伝送路及び前記軸芯部の周囲に延在する第２の光伝送路を通して双方向に光信号を伝送する伝送装置であって、
前記回転部側装置は、
前記第１の光伝送路に信号光を射出する第１の発光素子と、
前記貫通孔から径方向外側に外れた位置に装着される第１の受光素子と、
前記第２の光伝送路を進行してきた信号光の進路を変えて前記第１の受光素子に受光させる第１の光学部材とを備え、
前記固定部側装置は、
前記第１の光伝送路を進行してきた信号光を受光する第２の受光素子と、
前記貫通孔から径方向外側に外れた位置に装着され、信号光を径方向内側に射出する第２の発光素子と、
前記第２の発光素子から射出された信号光の進路を変えて前記第２の光伝送路に進行させる第２の光学部材とを備えた伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部に収納される固定部側装置と、回転軸方向に貫通する貫通孔を有する結合部を介して、固定部に回転可能に結合される回転部に収納される回転部側装置とが双方向に光信号を伝送する伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、比較的大きな角度範囲で回転する回転部を有する装置、例えば電動監視カメラにおいては、カメラを収納した回転部が回転しながら固定部に対して信号を伝送する構造として有線接続が一部で採用されていた。しかし、重要な監視用途でカメラを同一方向にエンドレスで回転可能にする構造には有線接続を採用することができないため、スリップリングと呼ばれるブラシと接触子との摺動接触によって電気信号を伝えていた。
【０００３】
図５はスリップリングを用いて電気信号を伝える従来の電動監視カメラの概略構成図である。図５において、電動監視カメラ１０１は、回転部１０２、固定部１０３及び外部コントローラ１０４を備え、このうち、回転部１０２は、結合部１０５を介して、固定部１０３に回転可能に結合されている。回転部１０２にはカメラ１０６と、このカメラ１０６を垂直方向に傾動させるチルト駆動部１０７とが収納されている。固定部１０３は天井や机などに固定されるようになっており、その内部には電源回路１０８、制御回路１０９、回転部１０２を水平方向に回動させるパン駆動部１１０、画像処理回路１１１及びネットワーク回路１１２が収納され、さらに、映像出力コネクタ１１３が設けられている。結合部１０５は後述するスリップリングを含み、このスリップリングを介して、固定部１０３から回転部１０２に対して、電源回路１０８がチルト駆動部１０７に駆動電力を供給し、制御回路１０９がチルト駆動部１０７に制御信号を加え、回転部１０２側から固定部１０３側に対して、カメラ１０６が画像処理回路１１１に映像信号を送信する。
【０００４】
上記のように構成された電動監視カメラ１０１において、外部コントローラ１０４からの指令により、制御回路１０９がパン駆動部１１０及びチルト駆動部１０７に制御信号を加え、これによってカメラ１０６は所望のパン角度、チルト角度に調整される。カメラ１０６の映像信号は、フレキシブル基板やワイヤケーブルを介して、回転部側基板（図示せず）に導かれ、この回転部側基板から結合部１０５のスリップリングを経由して、固定部側基板（図示せず）に導かれて、画像処理回路１１１に供給される。画像処理回路１１１によって画像処理された映像信号はネットワーク回路１１２によって、映像出力コネクタ１１３に接続される図示省略のネットワークに送信される。
【０００５】
図６はスリップリングを含む結合部１０５の詳細な構成を示す断面図である。この結合部１０５は、固定シリンダ部１２１の内側に、一対の軸受１２３を介して、回転シリンダ１２２が回動可能に装着され、この回転シリンダ１２２の外周部に設けられた環状の接触子１２４と、固定シリンダ部１２１の内周部に設けられたブラシ１２５とが摺動接触するように構成されている。
【０００６】
図６において、接触子１２４及びブラシ１２５によってスリップリングが形成されており、このスリップリングはチルト駆動部１０７に対する駆動電力の供給及び制御信号の伝送、並びにカメラ１０６の映像信号の伝送に用いられ、さらに、回転部１０２から制御回路１０９に対するゼロ点検出情報の伝送にも用いられる。
【０００７】
しかしながら、スリップリングは機械的な接触を伴うため、その接触部分での信号の伝送品質が問題となる。すなわち、制御信号を伝送する場合に故障が発生しやすく、また、カメラ１０６として高精細カメラを用いる場合には、映像信号の周波数範囲が広いために接触部分での信号劣化が許容できないレベルになる。そこで、スリップリングに替わる伝送品質がよく信頼性の高い接続手段が求められていた。
【０００８】
このような問題を解決する従来技術として、スリップリングに替えて、回転軸部にカメラの映像信号を伝送する伝送路を確保して、光信号を伝送する装置が開示されている（例えば、下記の特許文献１参照）。この装置は、スリップリングを形成する回転体の回転軸に光軸が一致するように、その一端部に発光素子を装着し、この発光素子と光軸が一致するように固定部に受光素子を配置して光伝送系を構成している。この構成により、電力や制御信号はスリップリングを介して伝送され、高精細カメラの周波数範囲の広い映像信号は光伝送系を用いて伝送することができる。
【０００９】
この装置は光伝送系を用いて周波数範囲の広い映像信号が伝送されるので良好な伝送品質を確保することができる。しかし、電力や制御信号はスリップリングを介して伝送されるため、ブラシ接触による故障という問題は依然として存在した。
【００１０】
その問題を解決するものとして、回転部と固定部との信号伝送を、双方向で光伝送する装置が開示されている（例えば、下記の特許文献２参照）。この装置は回転軸の軸線上に固定部側発光素子と回転部側受光素子とを配置するとともに、軸線から外れた位置に固定部側受光素子と回転部側発光素子とを配置し、かつ固定部側発光素子と回転部側受光素子との間の光軸上に固定部側ハーフミラーと回転部側ハーフミラーとを配置することにより、固定部側受光素子から射出された信号光を回転部側受光素子で受光する光伝送系と、回転部側発光素子から射出された信号光を回転部側ハーフミラー及び固定部側ハーフミラーでそれぞれ反射させて固定部側受光素子で受光する光伝送系とで双方向の光伝送を行っている。
【特許文献１】特開２００１−１８３７３８号公報（段落００４３、図２）
【特許文献２】特開２００２−２７１２７０号公報（段落００３２、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
高精細カメラを用いた電動監視カメラでは、固定部から回転部に伝送される情報量と比較すると、回転部から固定部に伝送されるカメラの映像信号の情報量の方が圧倒的に多い。したがって、上述した双方向の光伝送を行う装置では、回転軸の軸芯上に配置した発光素子及び受光素子で構成される光伝送系を用いてカメラの映像信号を伝送し、回転軸の軸線上に一対のハーフミラーを配置した光伝送系を用いて制御信号などを伝送すれば、情報量に見合った非対称の光伝送装置とすることができる。しかしながら、軸線上に配置した一対のハーフミラーがカメラの映像信号を伝送する信号光をも所定の割合で反射させることから、その分だけ光パワーを損なうことになり、高精細カメラの映像信号の伝送効率を低下させてしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上述した従来装置の問題点を解決するためになされたもので、情報量の多い信号光を送受信する光伝送系の光パワーを損なうことなく、非対称双方向の光伝送を行う電動監視カメラに好適な伝送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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、所定の部材に固定される固定部に収納される固定部側装置と、回転軸方向に貫通する貫通孔を有する結合部を介して、前記固定部に回転可能に結合される回転部に収納される回転部側装置とが、前記貫通孔の軸芯部に延在する第１の光伝送路及び前記軸芯部の周囲に延在する第２の光伝送路を通して双方向に光信号を伝送する伝送装置であって、
前記回転部側装置は、
前記第１の光伝送路に信号光を射出する第１の発光素子と、
前記貫通孔から径方向外側に外れた位置に装着される第１の受光素子と、
前記第２の光伝送路を進行してきた信号光の進路を変えて前記第１の受光素子に受光させる第１の光学部材とを備え、
前記固定部側装置は、
前記第１の光伝送路を進行してきた信号光を受光する第２の受光素子と、
前記貫通孔から径方向外側に外れた位置に装着され、信号光を径方向内側に射出する第２の発光素子と、
前記第２の発光素子から射出された信号光の進路を変えて前記第２の光伝送路に進行させる第２の光学部材とを備えた伝送装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、貫通孔の軸芯部に延在する第１の光伝送路を通して第１の発光素子から第２の受光素子に光信号を伝送する一方、軸芯部の周囲に延在する第２の光伝送路に設けられた第２の光学部材及び第１の光学部材を介して、第２の発光素子から第１の受光素子へ光信号を伝送するように構成されているため、第１の光伝送路の光パワーが第２の光学部材及び第１の光学部材によって損なわれることがなくなり、これによって非対称双方向の光伝送を行う電動監視カメラに好適な伝送装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係る伝送装置を収納した電動監視カメラの第１の実施の形態の概略構成図である。図１において、電動監視カメラ１は回転部２及び固定部３を備えている。回転部２は固定部３に対して、回転軸方向に貫通する貫通孔３０を有する図示省略の結合部によって、回転軸Ｒを中心にして矢印Ｘ方向又はＹ方向に回転可能に結合されている。この結合部の軸芯部、すなわち、貫通孔３０の中心部には大口径の光ファイバを用いた導波路９が、回転部２と一体的に回転するように、図示省略の保持部材によって保持されている。そして、回転部２には、カメラ４と、その映像信号を並列−直列変換するパラレル−シリアル変換部（図面ではＰ→Ｓ変換部と略記する）５と、導波路９に信号光を射出するレーザダイオード部６と、貫通孔３０の中心部を外れた領域、すなわち導波路９の周囲を光伝送路として、この光伝送路を進行してきた信号光の進路を変える回転部側ミラー７と、この回転部側ミラー７からの信号光を受光する回転部側受光素子１９と、カメラ４を垂直方向に駆動するチルトモータ２２と、その駆動部２３と、チルト原点検出ＳＷ２４とが収納されている。このうち、レーザダイオード部６はそのドライバと共に基板に装着され、回転部側ミラー７は導波路９を貫通させる孔を備えている。
【００１６】
一方、固定部３には、貫通孔３０の中心部を外れた領域、すなわち導波路９の周囲を光伝送路として、この光伝送路に信号光を進行させるように進路を変える固定部側ミラー８と、導波路９を進行してきた信号光を受光する固定部側受光素子１０と、この固定部側受光素子１０の光度に応じた信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部１１と、変換された電気信号を直列−並列変換するシリアル−パラレル変換部（図面ではＳ→Ｐ変換部と略記する）１２と、制御回路１３と、電源回路１４と、映像出力コネクタ１５と、制御回路１３からの制御信号を並列−直列変換するパラレル−シリアル変換部１６と、その制御信号を光度に応じた信号に変換するＥ／Ｏ変換部１７と、変換された光度に応じた光信号を射出して固定部側ミラー８に照射するレーザダイオード部１８と、回転部２を水平方向に駆動するパンモータ２５と、その駆動部２６と、画像処理回路２７と、ネットワーク回路２８とが収納されている。このうち、レーザダイオード部１８はそのドライバと共に基板に装着され、固定部側ミラー８は導波路９を貫通させる孔を備えている。
【００１７】
また、電磁力を利用して固定部３から回転部２に動作電力を供給するべく、固定部３に電力送信モジュール２０を、回転部２には電力受信モジュール２１をそれぞれ設けて両者を対向させている。
【００１８】
上記のように構成された電動監視カメラ１の動作について以下に説明する。まず、導波路９は回転部２の軸芯にあり、回転部２と一体的に回転するように保持されている。この導波路９を第１の光伝送路として、一端部に配置されたレーザダイオード部６とその他端部に配置された固定部側受光素子１０とによって第１の光伝送系が形成されている。この第１の光伝送系は周波数範囲の広い映像信号の伝送に用いられる。また、導波路９の周囲の空間を第２の伝送路として、レーザダイオード部１８と、固定部側ミラー８と、回転部側ミラー７と、回転部側受光素子１９とによって第２の光伝送系が形成されている。この第２の光伝送系は制御信号の伝送に用いられる。
【００１９】
次に、電源回路１４は、固定部３に収納された電気的要素にそれぞれ動作電力を供給するとともに、互いに対向する電力送信モジュール２０及び電力受信モジュール２１を介して、回転部２に収納された電気的要素にそれぞれ駆動電力を供給する。そして、制御回路１３がネットワーク回路２８を介して回転部２を水平方向に駆動する制御信号を受信すると、制御回路１３はその制御信号を駆動部２６に加える。駆動部２６はパンモータ２５を駆動して回転部２を回転させる。また、制御回路１３はネットワーク回路２８を介してカメラ４を垂直方向に駆動するパラレルの制御信号を受信したり、カメラ４のパラレルの制御信号を受信したりすると、それらの制御信号をパラレル−シリアル変換部１６に加える。パラレル−シリアル変換部１６はパラレルの制御信号をシリアル信号に変換してＥ／Ｏ変換部１７に加える。これによってシリアルの制御信号は光信号に変換されてレーザダイオード部１８から射出される。射出された光信号は、それぞれ中心部に導波路９を貫通させた固定部側ミラー８及び回転部側ミラー７で順次反射されて回転部側受光素子１９で受光される。回転部側受光素子１９は電気的なカメラ制御信号をカメラ４に加える。また、カメラ４を垂直方向に駆動するための電気的な制御信号を駆動部２３に加える。駆動部２３はチルトモータ２２を駆動してカメラ４を回動させる。なお、中央部に導波路９を貫通させた固定部側ミラー８及び回転部側ミラー７における２回の反射により、光の伝送効率が大幅に低下するが、固定部３から回転部２へ送信する信号量は、回転部２から固定部３へ送信する信号量と比較して格段に少ないため、必要な信号量に対しては十分な伝送路を確保することができる。このとき、レーザダイオード部１８の前面及び回転部側受光素子１９の前面にレンズを設けて、信号光を効率的に送るようにしてもよい。
【００２０】
次に、カメラ４は、例えばＳＸＧＡ（走査線数１２８０×水平サンプル数９６０）、３０ｆｐｓの高精細カメラであり、ＲＧＢがそれぞれ８ビットのパラレルの映像信号を出力する。この映像信号はパラレル−シリアル変換部５に加えられ、ここでシリアルの映像信号に変換され、さらに、８Ｂ−１０Ｂ変換されてレーザダイオード部６に加えられる。８Ｂ−１０Ｂ変換された映像信号の伝送レートは約１．１Ｇｂｐｓになる。レーザダイオード部６はシリアル信号によって強度変調された信号光に変換する。レーザダイオード部６の周波数応答は数ギガヘルツ程度の性能が容易に得られるため、１．１Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送は余裕を持って行うことができる。レーザダイオード部６から射出された信号光は、回転の軸芯部に設けられた導波路９の一端に入射される。このとき、レーザダイオード部６の発光パワーの大きい中心部の光が導波路９に入射されるため、光信号を効率よく伝送することができる。なお、レーザダイオード部６の前面にレンズを設けてより多くの光を導波路９に送り込むようにしてもよい。導波路９の内壁は反射性処理が施されており、一端から入射した信号光は他端に向かって進行する。導波路９は回転部側ミラー７及び固定部側ミラー８を貫通しているので、回転部側ミラー７及び固定部側ミラー８で反射される信号光の影響を受けることはない。導波路９を進んだ信号光は他端より固定部３側に放出される。
【００２１】
導波路９から放出された信号光は、固定部側受光素子１０によって受光される。このとき、固定部側受光素子１０の前面にレンズなどの集光手段を用いて、固定部側受光素子１０に効率よく信号光を集めるような構成にしてもよい。固定部側受光素子１０で受光された信号光はＯ／Ｅ変換部１１で電気信号に変換されてシリアル−パラレル変換部１２に加えられる。シリアル−パラレル変換部１２はこれに加えられたシリアルの電気信号を１０Ｂ−８Ｂ変換し、カメラ４のＲＧＢパラレル信号に変換し、復調した映像信号を画像処理回路２７に加える。画像処理回路２７は周知の画像圧縮などを行ってネットワーク回路２８に加える。ネットワーク回路２８は信号処理が行われた映像信号を、映像出力コネクタ１５に接続されたケーブルを介して、ＰＣやモニタに送信する。これらの処理によって、カメラ４の映像信号の記録又は再生が行われる。
【００２２】
図２は回転部２を回転させた場合に生じやすい光学系の相対的な位置ずれに伴う光パワーの減少を未然に防止する取付機構を示した図である。図２において、回転部２側においてはレーザダイオード部６、回転部側ミラー７、回転部側受光素子１９及び導波路９を回転部側保持部材３１によって一体的に保持し、固定部３側においては固定部側ミラー８、固定部側受光素子１０及びレーザダイオード部１８を固定部側保持部材３２によって一体的に保持するように構成されている。このとき、固定部側保持部材３２は導波路９を回動可能に支持している。
【００２３】
このように、第１の実施の形態によれば、貫通孔３０の軸芯部を第１の光伝送路としてレーザダイオード部６から固定部側受光素子１０に光信号を伝送する一方、貫通孔３０の軸芯部を外れた周囲の領域を第２の光伝送路として、この第２の光伝送路に設けられた固定部側ミラー８及び回転部側ミラー７を介して、レーザダイオード部１８から回転部側受光素子１９へ光信号を伝送するように構成されているため、第１の光伝送路の光パワーが第２の光学部材及び第１の光学部材によって損なわれることがなくなり、これによって非対称双方向の光伝送を行う電動監視カメラに好適な伝送装置が提供される。
【００２４】
なお、第１の実施の形態においては、回転部２側の回転部側保持部材３１が導波路９を保持し、固定部側保持部材３２が導波路９を回転可能に支持したが、これとは反対に、固定部３側の固定部側保持部材３２が導波路９を保持し、回転部側保持部材３１が導波路９を回転可能に支持するように構成することもできる。また、第１の実施の形態においては、回転部側保持部材３１がレーザダイオード部６、回転部側ミラー７及び回転部側受光素子１９を一体的に保持し、固定部側保持部材３２が固定部側受光素子１０、固定部側ミラー８及びレーザダイオード部１８を一体的に保持したが、少なくとも位置ずれが大きい回転部側ミラー７及び回転部側受光素子１９を回転部側保持部材３１で一体的に保持し、固定部側ミラー８及びレーザダイオード部１８を固定部側保持部材３２で一体的に保持するようにしても、回転部２の回転に伴う光パワーの減少をわずかに抑えることができる。
【００２５】
また、第１の実施の形態においては、導波路９として大口径の光ファイバを使用しているが、回転しながら信号光を一端より受けて他端まで導く機能を有するものであれば、直径が数１００ミクロン〜数ミリのものを使用してもよく、要は光結合に高い位置精度を必要としないものであれば、光ファイバ以外のものを使用することもできる。なお、通信用に使用されていた従来の光ファイバは、ファイバ内を複数の経路で通過することによって生じる遅延広がりにより伝送周波数帯域に制限を受けることを防止するために、数１０ミクロン〜数１００ミクロンに設定するが、本実施の形態ではファイバ長が数センチ程度であるため、遅延広がりは問題とならず、例えば１０Ｇｂｐｓの高速データ伝送であっても帯域制限による問題は発生しない。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
図３は本発明に係る伝送装置の第２の実施の形態として、図２と同様に、回転部２の回転によっても光パワーの減少を防止する取付機構を示した図である。図中、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態は図１又は図２中の導波路９を除去し、その代わりにレーザダイオード部６の前面にレンズ３３を設けてレーザダイオード部６からの信号光をコリメートして平行光とし、さらに、固定部側受光素子１０の前面にレンズ３４を設けて平行光を集光して固定部側受光素子１０に受光させるように構成している。この場合には、図４（ａ）に示したように回転部側ミラー７及び固定部側ミラー８に貫通孔３５を設けておいてもよいし、図４（ｂ）に示したように、中心部のみを透明部３６としてもよい。なお、第２の実施の形態の変形例として、図４（ｃ）に示したように、中心部に反射膜３７を形成し、その周囲を透明にすることによって、映像信号の伝送系と制御信号の伝送系を入れ替えることもできる。この場合には、回転部２のレーザダイオード部６と回転部側受光素子１９とを入れ替え、さらに、固定部３の固定部側受光素子１０とレーザダイオード部１８とを入れ替えればよい。
【００２７】
このように、第２の実施の形態によれば、貫通孔３０の軸芯部を第１の光伝送路としてレーザダイオード部６から固定部側受光素子１０に光信号を伝送する一方、貫通孔３０の軸芯部を外れた周囲の領域を第２の光伝送路として、この第２の光伝送路に設けられた固定部側ミラー８及び回転部側ミラー７を介して、レーザダイオード部１８から回転部側受光素子１９へ光信号を伝送するように構成されているため、第１の光伝送路の光パワーが第２の光学部材及び第１の光学部材によって損なわれることがなくなり、これによって非対称双方向の光伝送を行う電動監視カメラに好適な伝送装置が提供される。
【００２８】
なお、上述した第１、第２の実施の形態では、それぞれ貫通孔３０の軸芯部を外れた周囲の領域を第２の光伝送路としたが、貫通孔３０が広い場合には軸芯部から外れた周囲の一部の領域を第２の光伝送路としても、第１、第２の実施の形態に準じた性能を有する伝送装置が提供される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、回転部側発光素子及び固定部側受光素子により回転部から固定部へ光信号を伝送し、固定部側発光素子、固定部側光学部材、回転部側光学部材及び回転部側受光素子により固定部から回転部へ光信号を伝送することができるため、非対称双方向の光伝送を行う電動監視カメラに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る伝送装置を収納した電動監視カメラの第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の光学系の取付機構を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の光学系の取付機構を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の回転部側ミラー、固定部側ミラーの構成例を示した斜視図である。
【図５】従来の電動監視カメラの概略構成図である。
【図６】従来の電動監視カメラの結合部の詳細な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電動監視カメラ
２  回転部
３  固定部
４  カメラ
６  レーザダイオード部（第１の発光素子）
７  回転部側ミラー（第１の光学部材）
８  固定部側ミラー（第２の光学部材）
９  導波路
１０  固定部側受光素子（第２の受光素子）
１８  レーザダイオード部（第２の発光素子）
１９  回転部側受光素子（第１の受光素子）
２０  電力送信モジュール
２１  電力受信モジュール
３０  貫通孔
３１  回転部側保持部材
３２  固定部側保持部材
３３、３４  レンズ
３５  貫通孔
３６  透明部
３７  反射膜
【図１】
2007243357.tif 000003
【図２】
2007243357.tif 000004
【図３】
2007243357.tif 000005
【図４】
2007243357.tif 000006
【図５】
2007243357.tif 000007
【図６】
2007243357.tif 000008