(57)【要約】【課題】  監視カメラの雲台において、長期間の連続使用環境下で精度の高いパンニング機構を実現する。伝達機構バックラッシ及びヒステリシスの影響や、駆動機構からの油脂や摩耗分の飛散及び、組立時の油脂、異物付着の問題のない、検知分解能と検知エラー耐性の高いパンニング回転角検出機構を、簡易な構成で実現する。【解決手段】  パンニング軸を、基底部に配置された電装部の電磁シールド空間内まで延長し、その端部付近にエンコーダー機構を構成することで、駆動機構と隔離された空間内に大直径のパターン板を用いたエンコーダー機構を構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と撮像素子で構成されるレンズユニットと、
該レンズユニットに電気的に接続する第１電気回路基板と
固定部に設置される第２電気回路基板と、
前記第１電気回路基板と前記第２電気回路基板を電気的に接続する接続手段と、
前記第１電気回路基板と前記第２電気回路基板が電気的接続されることにより画像出力をする監視カメラ装置であり、
前記レンズユニットを搭載して前記固定部に対してパンニング軸を中心として水平回転する様に接合されたパンニング可動部と、
前記パンニング可動部を回転運動させるパンニング回転駆動手段と、
前記パンニング軸上に固設したパンニング角度検知手段を有し、
該パンニング角度検知手段を前記回転駆動手段とは隔離された空間に配置した可動雲台を備えたことを特徴とする監視カメラ装置。
【請求項２】
前記隔離された空間は、前記第２電気回路基板の電磁シールド板によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の監視カメラ装置。
【請求項３】
前記チルト軸に固設されて前記チルト軸と伴に回動するパターン板と、該パターン板上に描画された濃／淡または透過／不透過の特定パターンを光学式センサーで読み取る前記角度検知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の監視カメラ装置。
【請求項４】
前記パターン板は、透明な材質で製作された円板に前記特定のパターンを印刷したものであることを特徴とする請求項２に記載の監視カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、可動雲台を有する監視カメラの構造に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラは、長期間連続で運用することや、正確な動作を長期間保証される必要がある。ひとつのカメラで複数の個所をモニターする可動雲台付監視カメラは、パンニングやチルティングの回転停止位置精度を長期間保証できることが重要である。これに対して工作機械に用いられる駆動系にサーボ制御のモーターを使用してモーター回転数を正確に保つことで回転停止位置精度保証する方法を用いることが考えられる。
【０００３】
また一方で、特許文献１などに開示されている様に、光学式、磁気式のエンコーダーなどをパンニングおよびチルティングの回転軸に直接取り付けて回転対象の絶対回転位置を検出する方法が開示されている。この方式はモーターの回転数を監視する方法に対して、回路構成等が簡易である。また、モーターからパンニング軸、チルティング軸といった回転角検出対象の回転軸までの動力伝達機構のガタやバックラッシに対する補正の必要が無い優れた方式である。
【特許文献１】特開2000-156855号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしその反面、回転角検出対象の回転数と、エンコーダーの回転数倍率が１対１となる為に、エンコーダー自体の検出分解能を高くしなければ成らないという課題がある。
【０００５】
対策としてエンコーダーパターン板（以下、パターン板）上のパターンピッチを細かくして対応する方法が考えられるが、 より高いパターンの読み取り精度が要求される事になる。これにより読み取りエラーに対するマージンが狭くなり、部品精度や環境変化耐性への要求厳しくなり検出品質を維持することが難しくなる。
【０００６】
第二の対策としてパターン板の径を大きくすることでパターンピッチを細かくすることなく単位角度当たりのパターン数を増やす方法が考えられる。前者の対策よりも検出品質の維持に対するハードルは低くなる。その一方で、特許文献１に提示されるように、駆動機構の付近にパターン板を構成すると、パターン板が大きくなることにより駆動機構周りの構造が大型する。
【０００７】
更に駆動機構周辺にエンコーダーを配置した場合には、歯車や軸受けなどに塗布された油脂類や磨耗粉の駆動時の飛び散りや、油脂塗布時の付着などでパターン板汚染の問題があり、エンコーダーの読み取りエラーの問題要因として無視できない。
【０００８】
本発明においては、回転対象の回転軸にパターン板をダイレクトに接続し、且つ十分な回転検出精度を維持しながら、動作時や、組み立て時におけるパターン板の汚染を防ぐ機構を考案する。これにより、監視カメラに雲台として長期間の連続使用の下で雲台の回転位置精度が維持可能な雲台付き監視カメラ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明においては、可能な限り径を大きくしたエンコーダーパターン板を回転軸にダイレクトに固設すると同時に、駆動機構とパターン板をそれぞれ隔離した空間に配置する構成をとることにする。
【００１０】
現在、監視カメラにおいてもコンシューマーユースのデジタル画像機器と同様に高精細画像撮影や高精細画像の高速伝送などのトレンドが有る。これにより画像処理や画像伝送のための電気的信号処理の処理速度の高速化が進み、電気回路の高速クロック動作が顕著になっている。この為に処理を行う電気回路からの放射電波は増加する。この放射電波を防止するために、電気回路回りに放射電波を遮蔽する電磁シールド空間を金属板などで構成する事が必須となっている。
【００１１】
本発明においては、この電磁シールド空間内までパンニング軸を延長してその端付近に、パターン板を固設する。この構成により駆動機構とパターン板をそれぞれ隔離した空間に配置可能にする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明によれば簡易な構成で、監視カメラに雲台として長期間の連続使用の下で雲台の回転位置精度が維持可能な雲台付き監視カメラ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の可動雲台付き監視カメラ装置の外観図である。
【００１７】
撮影用レンズユニット１０は、カメラユニット２０内に設置されている。
【００１８】
固定部６０上にパンニング基台３０が固定部６０に対して水平回転（パンニング）可能なように接続されている。パンニング基台３０上には、カメラユニットケース２０を挟み込む構造で第１支柱４０と第２支柱５０が立設されている。カメラユニット２０の第１支柱、第２支柱に面する部分には図示されないチルト軸が設置され、これらが第１支柱と第２支柱に設けられた軸受け部に嵌合しており、カメラユニット２０はパンニング基台に対して垂直回転（チルティング）可能となっている。
【００１９】
またカメラユニット２０はカメラケーシングカバー２１が、第１支柱４０には第１支柱カバー４１が、第２支柱５０には第２支柱カバー５１が、着脱自在に取り付けられている。
【００２０】
図２は、図１をＡ方向より見た内部透視図である。カバーの一部や機構の一部が断面として示されており、一部公知のものや本発明の説明上不要で図が煩雑になるものは省略して描かれている。
【００２１】
撮影用レンズユニット１０と第１電気回路基板１２が図示しない板金や樹脂などの構造体で、カメラユニット２０内部に固定されている。カメラユニット１０は公知の撮影光学系と撮像素子より構成され撮像素子と、第１電気回路基板１２と信号ケーブル１１で接続されており、第１電気回路基板１２を介して公知の電気処理を経て撮像した画像を出力する。
【００２２】
カメラユニット２０の両側には、第１チルト軸１４と第２チルト軸１５が固設されており、パンニング基台３０上に立設されている第１支柱４０の軸受け部４２と、の軸受け部５２と回転可能な様に嵌合している。第１支柱４０側の第１チルト軸１４には、ウォームホイール８０がねじ１５などで固定されている。ウォームホイール８０はステップモーター８５の動力で回転するウォーム８１により回転して第１チルト軸及びカメラユニット２０を回転運動させる。ここでステップモーター８５の動力はモーターピニオン８４からウォーム８１に同軸に構成されたプーリ８２にベルト８３で伝達されてウォーム８１を回転させる。ステップモーター８５には後述する第２電気基板６１接続する電線１０３から図示しない公知の電気的接続手段で電力及び制御が与えられる。なお、ステップモーター８５やウォーム８１などを第１支柱４０へ固定している固定構造は本図では省略し、詳細は図３に記す。
【００２３】
図３は第１支柱カバー４１を外した状態で第１支柱４０を側面より見たものである。ウォーム８１、プーリ８２、ベルト８３、モーターピニオン８４、ステップモーター８５は構造基板８６上に構成されて第１支柱４０へねじ８７などで固定されている。
【００２４】
図２において、第２支柱５０側には第２チルト軸１５が嵌合している。第２チルト軸１５は中空で、後述の第２電気回路基板６１に接続する電線１０１をカメラユニット２０の内部へ通過させ第１電気回路基板１２とコネクター１３で接続させる。これにより第１電気基板と第２電気基板が電気的に接続する。なお、電線１０１はカメラユニット２０の回転によって断線しないように、第２チルト軸１５の周りに渦巻状に数回巻かれた後に第２チルト軸内へ導入される。
【００２５】
第２チルト軸の先端付近にはパターン板９０が圧入等で固設されている。パターン板９０は透明な部材で出来ており、周辺部表面に360dpiなどの所定の間隔で黒線が印刷されている。センサー９１は発光部と受光部の対が１から複数配列されていおり発光部と受光部によってパターン板９０を挟むように設置されている。この発光部から発した光が黒線に所定時間に何回遮られるかをカウントすることで、パターン板９０の回転角度と回転速度を検出することが可能である。センサー９１はセンサー電気基板９２に実装され同じ電気基板９２上に実装されているコネクタ９３を介して後述する第２電気回路基板６１と接続する電線１０２と接続される。これによりセンサー９１は第２電気回路基板６１より電源および制御を受け、第２電気回路基板６１はセンサー９１からの信号検知を行う。図４は第２支柱カバー５１を外した状態で第２支柱５０を側面より見たものである。センサー電気基板９２はねじ９４などで第２支柱５０に固定される。
【００２６】
図２において固定部６０に機構台６２がねじ７４などで固定されている。パンニング基台にはパン軸３１圧入などで固設されている。パン軸受け３２が前述の機構台６２にねじ３５などで固定され、パン軸３１が回転可能に嵌合している。これにより、パンニング基台３０は固定部６０に対して水平に回転可能に接合される。パン軸３１はスプリングリング３３によって抜け止が施されている。ウォームホイール３４はパン軸３１と同軸となるようにパンニング基台３０にねじ３６などで固定されている。ウォームホイール３４はステップモーターモーター７１の動力で回転するウォーム６７により回転してパンニング基台３０を回転運動させる。ここでステップモーター７１の動力はモーターピニオン７０からウォーム６７に同軸に構成されたプーリ６８にベルト６９で伝達されてウォーム６７を回転させる。ステップモーター７１には後述する第２電気回路基板６１に接続する電線１０３から電気基板、フレキシブル基板、コネクターなどの図示しない公知の電気的接続手段で電力及び制御が与えられる。なお、ステップモーター７１やウォーム６７などを機構台６１へ固定している固定構造は本図では省略し、詳細は図３に記す。図３は固定部６０の一部を透過した状態で第１支柱４０を側より見たものである。ウォーム６７、プーリ６８、ベルト６９、モーターピニオン７０、ステップモーター７１は構造基板７２上に構成されて機構台６１へねじ７３などで固定されている。
【００２７】
固定部６０上に固設された機構台６１には、電源や制御回路、内部配線用コネクター、各種外部インターフェイスなどが実装された第２電気回路基板６２がねじ７５が固定されている。制御回路としてはマルチプロセッサーユニット、モータードライバー、メモリー画像処理ユニットなどがある。外部インターフェイスとして電源入力端子１１５、画像出力ポート１１６、外部制御通信ポート１１７などがある。
【００２８】
電線群１０５はパンニング基台の回転により断線しないように前述のパン軸受け３２の周りに渦巻状に数回巻かれた状態で電線ケース７６内に設置されている。電線群１０５の下端は電線ケース７６から下方に配線されて図示しない公知の電気的接続手段によって第２電気回路基板に接続される。電線群１０５の上端は電線ケース７６から上方に配線されて、電線１０１、電線１０２、電線１０３などに分岐して前述の各所に配線される。
【００２９】
電磁波シールド上ケース６６と電磁はシールド下ケース６７が機構台６２に固定されて第２電気回路基板を上下に覆っている。電磁波シールド上ケース６６と電磁とシールド下ケース６７は第２電気回路基板から発生する電磁波を外部へ出さないように遮蔽する機能を有している。
【００３０】
前述のパン軸３１が電磁波シールド上ケース６６の一部を通り抜けて第２電気回路基板付近まで延長され、その先端にパターン板１１０がねじ３７などによって固設されている。
【００３１】
パターン板１１０は前述のパターン板９０と同様に透明な部材で出来ており、周辺部表面に所定の間隔で黒線が印刷されている。機構台６１に固定されたセンサー電気基板１１２に実装されたセンサー１１１とコネクタ１１３は、電磁波シールド上ケース６６の一部を通り抜けて第２電気回路基板付近まで突出されている。センサー１１０は前述のセンサー９１と同様にパターン板を挟み込むように設置されている。コネクタ１１３と第２電気回路基板上のコネクタ７７と電線１０６で接続する。センサー１１０はコネクタ１１３を介して第２電気回路基板６１と接続して電源および制御を受け、第２電気回路基板６１はセンサー１１１からの信号検知を行う。これによりパンニング基台３０の回転角度と回転速度の検知を行う。
【００３２】
以上の構成より、パンニング、チルティングの動作の例を説明する。
【００３３】
図５において、外部制御通信ポート１１７より受けた回転制御命令または内部的にプログラムされた制御命令により、第２電気回路基板６１上に構成されたMPU（メインプロセッサユニット）２０１はモータードライバー２０２をコントロールしてステップモーター２０３へ所定数の電力パルスを与えて駆動する。これによりチルト軸やパン軸の回転を検知しているセンサー９１やセンサー１１１の検出パルスｍがMPU２０４に入力されて、モータードライバーの出力パルスｎと比較する。センサー検出パルスｍとモータードライバーの出力パルスｎのMPU２０４による比較を行うことによる回転制御の例を、図６において説明する。
【００３４】
図６において、MPU２０４がモータードライバーの出力パルスｎとセンサー検出パルスｍを比較してｍ＝ｎの場合（２２１）は正常な動作をしたものとしてモーターの動き量として出力パルスｎをメモリーへ書き込む（２２２）。ｍ−ｎの値が設定された所定量ａより少ない場合（２２３）には、センサー検出パルスｍとなるまでモーターを駆動して（２２４）、モーターの動き量としてセンサー検出パルスｍをメモリーへ書き込む（２２２）。ｍ−ｎの値が設定された所定量ａより多い場合（２２３）には、以上が生じたと判定してモーター駆動を停止してアラームを出す（２２７−２２８）。
【００３５】
上記では、第１支柱４０側に駆動機構、第２支柱５０側にセンサー構造を配置したが、逆も可である。
【実施例２】
【００３６】
モーターはステップモーターでなく、DC、ACモーターを用いて角度センサーによるクローズ制御を行う事も可である。
【実施例３】
【００３７】
パターン板９０、１１０のパターンを黒（遮蔽）―透明（透過）などのデジタル的なパターンではなく、連続的な濃度変化をもったものにして透過率の連続的変化を検出することによって絶対位置を検出するポテンションメーターを構成してもよい。
【実施例４】
【００３８】
図７は固定部６０の構造の変化形態である。
【００３９】
固定部６０が金属材料で製作され、図示される様に固定部６０の底縁部に機構台６１を固定する台座を形成し、ここに機構台６１を固定すれば第２電気回路基板６２の電磁シールド空間を形成できる。
【００４０】
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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の運台付監視カメラの概観図。
【図２】本発明装置の正面透視図。
【図３】本発明装置の右面一部透視図。
【図４】本発明装置の左面一部透視図。
【図５】本発明装置の制御系の例示。
【図６】本発明装置のパン・チルト制御の例示。
【図７】固定部６０の構造の変化形態を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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