(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が静止体側に連結され他端が旋回体側に連結された渦巻き状ケーブルと、前記旋回体を時計回り及び反時計回りに有限回数旋回させる旋回駆動部と、前記渦巻き状ケーブルが所定の状態より巻き締まった状態から更に巻き締まる方向に旋回体が旋回するときには旋回速度を低く制限する制御手段と、を備えたことを特徴とする旋回機構。
【請求項２】
一端が静止体側に連結され他端が旋回体側に連結された渦巻き状ケーブルと、前記旋回体を時計回り及び反時計回りに有限回数旋回させる旋回駆動部と、前記渦巻き状ケーブルが所定の状態より巻き緩んだ状態から更に巻き緩む方向に旋回体が旋回するときには旋回速度を低く制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする旋回機構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の旋回機構において、前記旋回体の旋回開始後に前記所定の状態がじきに到来するとの判断を得たときには、前記低速制限下による旋回制御を行うようにしたことを特徴とする旋回機構。
【請求項４】
少なくともパン操作機構を備えたビデオカメラ装置において、前記パン操作機構に請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の旋回機構を備えたことを特徴とするビデオカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は旋回機構及び監視カメラ等として利用されるビデオカメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
監視カメラの多くは、撮像方向を自在に変更できるようにパン操作回転機構やチルト操作回転機構を備えている。このような回転機構を備える場合、固定側と回転側との間で信号や電力伝達のために、スリップリング機構、ゼンマイ状に巻いた渦巻きケーブル、螺旋状に巻いたカールケーブルなどが設けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記スリップリング機構は、回転接触部において磨耗や腐食が生じやすく、信頼性に劣り、回転速度を上げると寿命が短くなる上に、回転接触部に貴金属類が用いられるために割高になるという欠点がある。
【０００４】
渦巻きケーブルを用いる場合には、ケーブルの巻き数を多くしてストレスが小さい巻き状態内で旋回させることになるため、長いケーブルが必要になるとともに、煩雑なケーブルの巻き込み作業が必要になる。また、旋回速度を速くすると、ケーブル同士の接触抵抗が大きくなり、ケーブルにテンションがかかり、ケーブルの特定部において小さい半径での繰り返し曲げが発生し、ケーブルの断線等の不具合が発生するおそれがある。
【０００５】
前記カールケーブルを用いた従来技術として、特開平１１−２０３９４９号公報（ＩＰＣ：Ｈ０１Ｂ  ７／０８：Ｈ０４Ｎ  ５／２２５）には、カールケーブルを利用した監視カメラが開示されている。カールケーブルはケーブルを螺旋状に巻いたものであり、ケーブルとしての”伸び”の機能を持たせたに過ぎず、このカールケーブルでは十分な旋回範囲を確保することはできない。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑み、渦巻き状のケーブルを用いつつ旋回時のケーブル同士の擦れによる不具合発生を防止し、極力高速での旋回を実現することができる旋回機構及びビデオカメラ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】
この発明の旋回機構は、一端が静止体側に連結され他端が旋回体側に連結された渦巻き状ケーブルと、旋回体を時計回り及び反時計回りに有限回数旋回させる旋回駆動部と、渦巻き状ケーブルが所定の状態より巻き締まった状態から更に巻き締まる方向に旋回体が旋回するときには旋回速度を低く制限する制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成であれば、渦巻き状ケーブルが巻き締まって小径状態でケーブル同士が接触し得る段階では旋回速度を低速制限下に置くことでケーブルのテンション増大を回避する一方、このような段階前においては低速制限下に置かないことで、旋回速度の高速化が図れることになる。
【０００９】
また、この発明の旋回機構は、一端が静止体側に連結され他端が旋回体側に連結された渦巻き状ケーブルと、旋回体を時計回り及び反時計回りに有限回数旋回させる旋回駆動部と、渦巻き状ケーブルが所定の状態より巻き緩んだ状態から更に巻き緩む方向に旋回体が旋回するときには旋回速度を低く制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成であれば、渦巻き状ケーブルが巻き緩んで大径状態でケーブル同士が接触し得る段階では旋回速度を低速制限下に置くことでケーブルのテンション増大を回避する一方、このような段階前においては低速制限下に置かないことで、旋回速度の高速化が図れることになる。
【００１１】
旋回体の旋回開始後に所定の状態がじきに到来するとの判断を得たときには、低速制限下による旋回制御を行うのがよい。
【００１２】
また、この発明のビデオカメラ装置は、少なくともパン操作機構を備えたビデオカメラ装置において、前記パン操作機構に前述したいずれかの旋回機構を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態におけるビデオカメラ装置を図１乃至図７に基づいて説明する。
【００１４】
図１乃至図５はビデオカメラ装置の機構部分を示した斜視図である。固定側シャーシ１には、固定側構成部として、固定座部材１ａ、螺旋ガイド２ａを有するパン旋回軸２、及び内平歯ギヤ板１２が固定されている。前記パン旋回軸２の上部側と下部側に各々軸受け（ベアリング）４が装着されている。これら軸受け４・４にパン旋回シャーシ３がその筒部３ｅを嵌合させることによって固定され、パン旋回シャーシ３はパン旋回軸２を中心にして旋回する。パン旋回シャーシ３の下部には当該シャーシ３と一体的に回転するケース部１６が設けられており、このケース部１６と前記固定座部材１ａとで形成される収容空間にＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）１７が渦巻き状に巻かれて配置されている（図６参照）。ＦＦＣ１７の一端側は固定座部材１ａに形成された穴から取り出され、他端側はケース部１６の端面側から出て前記パン旋回シャーシ３に固定されている回路基板１８に接続される。
【００１５】
前記パン旋回シャーシ３は底板部分と立状部分とから成る。底板部分にはモータ取付座３ａが形成されている。モータ取付座３ａにはパン旋回用モータ１１が取り付けられている。パン旋回用モータ１１の回転軸に固定された主動ギヤ１１ａは、モータ取付座３ａに形成されている穴を通して底裏面側に出ている。主動ギヤ１１ａは前記内平歯ギヤ板１２の内平歯に噛み合っており、パン旋回用モータ１１の駆動によってパン旋回シャーシ３はパン旋回軸２を中心に回動する。
【００１６】
また、パン旋回シャーシ３の底板部分には基板取付座２０が固定されており、この基板取付座２０に回路基板１８が取り付けられている。更に、パン旋回シャーシ３の底板部分には、前記パン旋回軸２と平行にガイド軸１３が立設されている。ガイド軸１３にはスライダ１４が昇降自在に設けられている。このスライダ１４には前記パン旋回軸２の螺旋ガイド２ａに係合する係合突起１４ａが形成されている。この係合突起１４ａはパン旋回シャーシ３の筒部３ｅに固定されているガイド部材３ｂのガイド穴（このガイド穴に対応して筒部３ｅにも穴が形成されている）によって上下に案内され、パン旋回シャーシ３の旋回状態によってスライダ１４の位置が変化することになる。また、前記係合突起１４ａと反対の側には光遮蔽突起１４ｂが形成されている。回路基板１８には二つのフォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂがガイド軸１３と平行に並んで配置されており、前記光遮蔽突起１４ｂはスライダ１４の昇降によってフォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂの光を遮る状態及び遮らない状態を形成する。
【００１７】
パン旋回シャーシ３の立状部分には、軸受け支持部３ｃが側方に突出して形成されている。この軸受け支持部３ｃに嵌合された軸受け６には前記パン旋回軸２の軸方向に直交するようにチルト回転軸５が回転自在に支持されている。チルト回転軸５の先端部にはカメラ２５を支持するカメラシャーシ２６が連結されている。チルト回転軸５には一体回転可能にギヤ７が固定されている。また、パン旋回シャーシ３の立状部分には支持軸８が前記チルト回転軸５と平行に突出しており、この支持軸８に回転可能に支持された中継ギヤ９が前記ギヤ７に噛み合っている。更に、パン旋回シャーシ３の立状部分にはモータ取付座部３ｄが形成されており、このモータ取付座部３ｄにチルト駆動用モータ１０がその回転軸をチルト回転軸５と平行にして固定されている。チルト駆動用モータ１０の回転軸に固定された主動ギヤ１０ａは前記中継ギヤ９に噛み合っており、チルト駆動用モータ１０の駆動によって中継ギヤ９、ギヤ７、チルト回転軸５が回転し、カメラシャーシ２６（カメラ２５）がチルト回動する。
【００１８】
図６は渦巻き状のＦＦＣ１７を示した斜視図である。渦巻き状のＦＦＣ１７の中心側端部が固定側とされ、周辺側端部がパン旋回シャーシ３の旋回によって移動することになり、渦巻き状のＦＦＣ１７は巻き締まったり、或いは巻き緩んだりすることになる。
【００１９】
パン旋回シャーシ３は基準位置（原点位置）から時計回りに１．５回転し、また、同様に基準位置から反時計回りに１．５回転するように設定している。すなわち、この実施形態ではパン旋回数を３回としている。そして、前記基準位置において、渦巻き状のＦＦＣ１７における巻き締まる方向の余裕と巻き緩む方向の余裕とが略均等となるようにしている。
【００２０】
パン旋回シャーシ３が前記の基準位置に位置する状態のときに、スライダ１４の係合突起１４ａがパン旋回軸２の螺旋ガイド２ａの略中程において係合するようにしておく。ここで、パン旋回シャーシ３が基準位置に位置する状態は、パン旋回数を３回としてその始端を基準にしてみれば、２回転目の中央位置とみることができる。前記スライダ１４の光遮蔽突起１４ｂは、例えば、パン旋回シャーシ３の第１回転目においてはフォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂの一方に対して光を遮る状態を形成し、第２回転目においてはフォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂの両方に対して光を遮る状態を形成し、第３回転目においてはフォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂの一方に対して光を透過させる状態を形成する。
【００２１】
パン旋回シャーシ３の基板取付座２０の一部は内平歯ギヤ板１２の外縁部上方に臨んでおり、この部位にホール素子３１が設けられている。そして、内平歯ギヤ板１２の外縁部には磁石３０が設けられている。パン旋回シャーシ３が前記の基準位置に位置し得るとき（第何回転目かは不明）、磁石３０の直上にホール素子３１が位置するようにしている。前記フォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂの出力によって第２回転目の状態であると判断され、且つ、ホール素子３１にて磁石３０を検出したとき、第２回転目の中央位置、すなわち、パン旋回シャーシ３が前記の基準位置に位置していることを検出することになる。
【００２２】
ここで、パン旋回シャーシ３が第２回転目の状態において渦巻き状のＦＦＣ１７の巻きが安定している状態とし、第１回転目の状態では或る程度巻き締まった状態であるとし、第３回転目の状態では或る程度巻き緩んだ状態であるとする。図示しないマイクロコンピュータ（このマイクロコンピュータは前記回路基板１８に設けておいてもよいし、或いは、固定側構造部に設けておいて前記ＦＦＣ１７を接続したものでもよい）は、フォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂの出力信号とホール素子３１の出力信号とに基づき、パン旋回シャーシ３の回転回数情報及び基準位置情報を取得すると共に、オペレータからの旋回指令（ここでは、パン操作信号とする）を受け取り、以下に示すようにパン旋回用モータ１１の速度制御を行う。なお、かかる制御の概要を図７に示している。
【００２３】
▲１▼−１．第１回転目の状態又は第２回転目の状態から第３回転目の状態となる方向への旋回指令（巻き締まり状態又は安定状態から巻き緩む方向への旋回指令）を受けたときには、パン旋回用モータ１１を高速回転させる。
▲１▼−２．上記旋回状態において第３回転目の状態に入ると、パン旋回用モータ１１を低速回転させる。
▲１▼−３．第３回転目の状態において更に巻き緩む方向への旋回指令を受けたときには、パン旋回用モータ１１を低速回転させる。
▲１▼−４．第２回転目の状態から第３回転目の状態となる方向への旋回指令（巻き締まり状態又は安定状態から巻き緩む方向への旋回指令）を受けたが、現在状態が第３回転目にじきに入ると予測される状態のときには、パン旋回用モータ１１を低速回転させる。
【００２４】
▲２▼−１．第３回転目の状態又は第２回転目の状態から第１回転目の状態となる方向への旋回指令（巻き緩み状態又は安定状態から巻き締まる方向への旋回指令）を受けたときには、パン旋回用モータ１１を高速回転させる。
▲２▼−２．上記旋回状態において第１回転目の状態に入ると、パン旋回用モータ１１を低速回転させる。
▲２▼−３．第１回転目の状態において更に巻き締まる方向への旋回指令を受けたときには、パン旋回用モータ１１を低速回転させる。
▲２▼−４．第２回転目の状態から第１回転目の状態となる方向への旋回指令（巻き緩み状態又は安定状態から巻き締まる方向への旋回指令）を受けたが、現在状態が第１回転目にじきに入ると予測される状態のときには、パン旋回用モータ１１を低速回転させる。
【００２５】
前記▲１▼−４、及び▲２▼−４の制御において、予測の処理は例えば、以下のようにして行うことができる。ここで、パン旋回用モータ１１はステッピングモータであるとし、パン旋回シャーシ３が時計回りに１．５回転するのに６０００パルスが必要であり、また、同様に基準位置から反時計回りに１．５回転するのに同６０００パルスが必要であるとする場合を想定する。パン旋回シャーシ３が基準位置に位置する状態から２０００パルス分の旋回時点で第１回転目に入る、或いは第３回転目に入ることになり、上記パルス数を管理しておくことで、第１回転目又は第３回転目にじきに入ると予測される状態（例えば、１５００〜１９９９パルスの間とする）をマイクロコンピュータ側で把握することができる。
【００２６】
上述した旋回速度制御により、渦巻き状のＦＦＣ１７が巻き締まって小径状態でＦＦＣ１７同士が接触し得る段階では旋回速度を低速制限下に置くことでＦＦＣ１７のテンション増大を回避する一方、このような段階前においては低速制限下に置かないことで、旋回速度の高速化が図れることになる。また、渦巻き状のＦＦＣ１７が巻き緩んで大径状態でＦＦＣ１７同士が接触し得る段階では旋回速度を低速制限下に置くことでＦＦＣ１７のテンション増大を回避する一方、このような段階前においては低速制限下に置かないことで、旋回速度の高速化が図れることになる。また、現在回転状態が第１回転目或いは第３回転目にじきに入ると予測される状態のときには、パン旋回用モータ１１を低速回転させることとしているので、短時間のうちに高加速→高速回転→低速回転といった変化が生じるのを回避でき、電力消費の増大や機構ストレスの発生を防止できる。
【００２７】
なお、以上の例では、渦巻き状のケーブルとしてＦＦＣ１７を示したが、これに限るものではなく、例えば、ＦＰＣ（フレキシブル・プリンテッド・サーキット）などを用いることができる。また、旋回数を３回としたが、このような回数に限定されるものではない。また、高速旋回と低速旋回の境界を第２回転目と第１回転目との境界及び第２回転目と第３回転目の境界としたが、このような境界に限られないものである。ここで、例えば、上述した構成において、巻き締まる方向に更に０．５回転、及び巻き緩む方向に更に０．５回転の旋回が行えることとし、この０．５回転分については非常用（突発状況用）として、前記低速旋回よりも更に低速とした３段階速度制御を行うことも可能である。また、回転回数検出の機構として、螺旋ガイド２ａにスライダ１４を係合させてフォトインタラプタ１５Ａ・１５Ｂに作用させる機構を採用したが、かかる機構に限らず、他の検出機構を用いてもよい。また、基準位置検出にホール素子を用いる構成を示したが、かかる構成に限らず、他の検出構成を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、渦巻き状のケーブルを用いつつ旋回時のケーブル同士の擦れによる不具合発生を防止し、極力高速での旋回を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のビデオカメラ装置の機構部を示した斜視図である。
【図２】この発明のビデオカメラ装置の機構部を示した斜視図である。
【図３】この発明のビデオカメラ装置の機構部を示した斜視図である。
【図４】この発明のビデオカメラ装置の機構部を示した斜視図である。
【図５】この発明のビデオカメラ装置の機構部を示した斜視図である。
【図６】渦巻き状のＦＦＣを示した斜視図である。
【図７】この発明の実施形態の速度制御の概要を示した説明図である。
【符号の説明】
１    固定側シャーシ
２    パン旋回軸
２ａ  螺旋ガイド
３    パン旋回シャーシ
５    チルト回転軸
１０  チルト旋回用モータ
１１  パン旋回用モータ
１２  内平歯ギヤ板
１３  ガイド軸
１４  スライダ
１５Ａ・１５Ｂ  フォトインタラプタ
１７  ＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）
１８  回路基板
２５  カメラ
【図１】
0004049615.tif 000002
【図２】
0004049615.tif 000003
【図３】
0004049615.tif 000004
【図４】
0004049615.tif 000005
【図５】
0004049615.tif 000006
【図６】
0004049615.tif 000007
【図７】
0004049615.tif 000008