撮像装置
【課題】 複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができるコンパクトな撮像装置を提供することにある。
【解決手段】撮像装置は、軸受部４０を備える固定台４１と、回転軸が軸受部４０に支持されたパン回転台４２と、撮像カメラ４３と、パン回転台４２の上に配されると共に、撮像カメラ４３をその回転支持軸を介してチルト方向に回動可能に支持するチルト支持部４４とを備える。パン回転台４２の回転軸２は中空軸になっており、その先端には回転側プリント基板５が取り付けられている。さらに、回転側プリント基板５には、波長がＲ（６３９ｎｍ）、Ｇ（５３０ｎｍ）、及びＢ（４７０ｎｍ）の異なる３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）７が配されている。固定部３には、ＬＥＤ７の対向する位置にフォトダイオード８が載った固定側プリント基板６が取り付けられている。
【解決手段】撮像装置は、軸受部４０を備える固定台４１と、回転軸が軸受部４０に支持されたパン回転台４２と、撮像カメラ４３と、パン回転台４２の上に配されると共に、撮像カメラ４３をその回転支持軸を介してチルト方向に回動可能に支持するチルト支持部４４とを備える。パン回転台４２の回転軸２は中空軸になっており、その先端には回転側プリント基板５が取り付けられている。さらに、回転側プリント基板５には、波長がＲ（６３９ｎｍ）、Ｇ（５３０ｎｍ）、及びＢ（４７０ｎｍ）の異なる３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）７が配されている。固定部３には、ＬＥＤ７の対向する位置にフォトダイオード８が載った固定側プリント基板６が取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、監視又はテレビ会議等に用いるのに適し、カメラが３６０°以上エンドレスで回動可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラがエンドレスで回動可能な監視装置等では、固定部と回転部の間で、カメラ回転駆動用モータ等の電源の供給、カメラの制御信号やカメラの映像信号等の情報の授受を行う必要がある。そのために、ブラシとリング状電極から成る機械式スリップリングが広く用いられているが、その他に以下のような従来技術がある。
【０００３】
まず、第１の従来技術として、電動雲台の固定部及び回転部間の信号の授受をそれらの間に設けた光電変換手段により非接触で行う方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方式による監視装置は、図１２に示すように、固定部１０１と、固定部１０１の上に回転自在に載置された回転部１０２と、回転部１０２の上に搭載されたカメラ１０３とを備える。固定部１０１と回転部１０２の間において、固定部１０１は、光送信ユニット１０４と光受信ユニット１０７を有し、回転部１０２は、光送信ユニット１０４に対向する光受信ユニット１０５と、光受信ユニット１０７に対向する光送信ユニット１０６とを有する。これらの光送信ユニット１０４，１０６は、夫々、発光ダイオード（ＬＥＤ）とその駆動回路から成り、光受信ユニット１０５，１０７は、夫々、フォトダイオードと駆動回路とアンプとから成る。
【０００５】
光送信ユニット１０４と光受信ユニット１０５の組は、カメラのズーム、フォーカス、チルト動作等のカメラの制御信号を固定部１０１から回転部１０２に伝達し、光送信ユニット１０６と光受信ユニット１０７の組は、カメラの映像信号を回転部１０２から固定部１０１へ伝達することができる。
【０００６】
また、第２の従来技術として、固定部及び回転部間の信号の授受を発光素子と受光素子を備える光回転結合装置によって行うものがある（例えば、特許文献２）。
【０００７】
この光回転結合装置は、図１３に示すように、周辺に発光素子２０３が実装されると共に、回転軸２０７上において受光素子２０５が実装された固定側プリント基板２０１と、固定側プリント基板２０１に対して回転軸２０７の回りに回転自在に配され、周辺に発光素子２０２が実装されると共に、回転軸２０７上において受光素子２０６が実装されたに回転側プリント基板２０２とを備える。固定側プリント基板２０１の発光素子２０３は、回転側プリント基板２０２の受光素子２０６に向けて斜めに発光すると共に、回転側プリント基板２０２の発光素子２０４は、固定側プリント基板２０１の受光素子２０５に向けて斜めに発光するようになっている。これにより、固定側プリント基板２０１と回転側プリント基板２０２の間で信号を伝達することができる。
【０００８】
さらに、第３の従来技術として、固定部及び回転部間の信号の授受を複数のチャンネルをもつ１つの光学伝達系により行う方式がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
この方式は、ビデオレコーダーの回転磁気ヘッドの光信号を複数のチャンネルで伝達するものであり、複数のチャンネルに対応した波長の異なる発光素子の光をミラーとビームスプリッターとを組み合わせて１つの光路に合成し、回転側と固定側の間の空間を通して伝達し、その１つになった光を分光プリズムを用いて波長の違いにより分離し、各チャンネルの受光素子に導くようにしている。
【特許文献１】特開平９−２８４６１２号公報
【特許文献２】特開２００１−４４９４０号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１７１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、第１の従来技術では、固定部及び回転部間の信号の授受を発光素子と受光素子の組を２つ用いて行っているが、発光する光は区別されていないので、発光素子の光信号が受光素子の表面や伝送空間の壁面等で反射し、他の組の受光素子に入射してクロストークが生じ易く、また、発光素子と受光素子の組は２つしか配置されていないので、多チャンネルの信号伝達を行うことができない。
【００１１】
第２の従来技術では、発光素子の配置を中心軸からずらして、斜めに光を当てることにより、反射光が直接他の受光素子に入らないようにしているが、伝送空間の壁面等の反射光があり、クロストークが生じると共に、受光素子の配置も回転側、固定側の回転軸上に限定されるので、双方向で夫々１チャンネルの信号伝送しかできない。
【００１２】
第３の従来技術では、波長の異なる発光素子の光をビームスプリッター等のプリズムで合成し、回転軸を通る１つの光路を介して伝送し、再び分波プリズムを用いて分離するので、多チャンネルには適しているが、プリズムを用いた複雑な光学系を必要とするので、その占有空間が大きくなってコンパクトな構成にすることができず、また、光学プリズム等も高価で低コスト化することができない。
【００１３】
本発明の目的は、複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができるコンパクトな撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第1の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の第１の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第2の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、発光する波長が互いに異なると共に、前記複数の受光素子は、夫々、前記複数の発光素子が発光する光の波長を選択的に透過するカラーフィルタを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の撮像装置は、カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第1の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第2の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、前記複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光素子の複数は、発光する波長が互いに異なると共に、受光素子の複数は、夫々、前記複数の発光素子が発光する光の波長を選択的に透過するカラーフィルタを備えるので、複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができる。
【００１７】
本発明によれば、複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えるので、複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００２０】
図１の撮像装置は、軸受部４０を備える固定台４１と、回転軸が軸受部４０に支持されたパン回転台４２と、撮像カメラ４３と、パン回転台４２の上に配されると共に、撮像カメラ４３をその回転支持軸を介してチルト方向に回動可能に支持するチルト支持部４４とを備える。
【００２１】
撮像装置は、また、固定台４１内においてパン回転台４２の回転軸に固定されたギア５０と、固定台４１内に配されたパン用モータ４８と、パン用モータ４８の出力軸に取り付けられると共に、ギア５０に噛合するギア４９と、撮像カメラ４３の回転支持軸に固定されたギア４７と、チルト支持部４４内に配されたチルト用モータ４５と、チルト用モータ４５の出力軸に取り付けられると共に、ギア４７に噛合するウォームギア４６とを備える。
【００２２】
撮像装置は、さらに、軸受部４０内においてパン回転台４２の回転軸に設けられた電源供給のためのスリップリング５２と、固定台４１内において、軸受部４０の下端に取り付けられ、パン回転台４２の回転軸の先端と協働して作動すべく、３チャンネルの信号伝達経路を備える後述する図２の光回転結合器５１とを備える。
【００２３】
スリップリング５２は、パン回転台４２の回転軸に取り付けられたリング状電極と、それに接触するブラシとから成り、ブラシは端子５３に接続されている。
【００２４】
光回転結合器５１は、端子５４，５５，５６に夫々接続されており、
各々の端子には撮像カメラからの映像信号出力やカメラ情報信号出力、外部からのカメラ制御信号入力やチルト用モーターの制御信号入力などの入出力信号が割り当てられている。
【００２５】
上記のような機械式のスリップリング５２は、摩耗等により接触ノイズが生じ易いが、平滑回路等を用いることによりノイズをなくすことができる。しかし、撮像カメラ４３からの映像信号や固定台４１からパン回転台４２に伝達されるカメラ制御信号やチルトモータ用制御信号はノイズに弱いので、光回転結合器５１は、電気信号を光に変換して非接触で信号伝達を行う。
【００２６】
図２は、図１の撮像装置に用いられる光回転結合器の実施例の断面図である。図２の光回転結合器の構成はパン回転台４２から固定台４１へ撮像カメラからの映像信号出力やカメラ情報信号出力などの信号を一方向に伝達する場合を説明している。
【００２７】
図２の光回転結合器において、パン回転台４２の回転軸２は中空軸になっており、その先端には回転側プリント基板５が取り付けられている。さらに、回転側プリント基板５には、波長がＲ（６３９ｎｍ）、Ｇ（５３０ｎｍ）、及びＢ（４７０ｎｍ）の異なる３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）７が配されている。ＬＥＤ７の各信号線１０は、回転軸２の中空部を通って回転側の電気回路に接続されている。
【００２８】
固定部３には、ＬＥＤ７の対向する位置にフォトダイオード８が載った固定側プリント基板６が取り付けられている。フォトダイオード８は３つ配されており、その表面には夫々Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ９が接着されている。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター９はＬＥＤ７の光の波長に対応し、その波長の光を選択的に透過し、他の波長の光は吸収される。フォトダイオード８で受光した信号は信号線１１により固定側の電気回路に接続されている。
【００２９】
回転側プリント基板５上の３つのＬＥＤ７は、図３（ａ）に示すように、ほぼ同心円上に等角度間隔で配置され、固定側プリント基板６上のフォトダイオード８も、図３（ｂ）に示すように、ほぼ同心円上に等角度間隔で配置されている。
【００３０】
ＬＥＤ７から出射する光はＬＥＤのレンズにより広げられ、フォトダイオード８のある領域を照射する。その際、ＬＥＤ７の出射光の中心軸は３個のフォトダイオードの中心Ｏとなるように向きが調整されている。
【００３１】
回転軸２が回転してＬＥＤ７が回転する時、対応するフォトダイオード８にはその波長の光は常に入射しているので信号伝達は可能である。その際、ＬＥＤの光の照度むらがあるため、回転軸２の回転に同期した信号が発生するが、信号線の信号の周波数は数１０kHz以上なのでハイパスフィルタ等で取り除くことができる。
【００３２】
図２の光回転結合器では、回転軸２の側にＬＥＤを３つ、固定部３の側にフォトダイオードを３つ設け、回転軸２から固定部３へ一方向的に信号伝達が行われる例を示したが、ＬＥＤとフォトダイオードを入れ替えて、固定部３の側から回転軸２の側へ信号伝達を行うこともできる。
【００３３】
図４は、図２の光回転結合器の第１の変形例の断面図である。
【００３４】
図４の光回転結合器の構成は、撮像カメラからの映像信号をパン回転台４２から固定台４１へ伝達し、外部からのカメラ制御信号とチルト用モーターの制御信号を固定台４１から回転台４２へ伝達する場合を説明している。
。
【００３５】
回転側プリント基板５上の１つのＬＥＤ７と２つのフォトダイオード８は、ほぼ同心円上に等角度間隔で配置され（図５（ａ））、また、固定側プリント基板６の２つのＬＥＤ７と１つのフォトダイオード８もほぼ同心円状に等角度間隔で配置されている（図５（ｂ））。
【００３６】
本実施の形態ではＲ，Ｇ，Ｂの波長で３チャンネルの伝送を行う例を説明したが、波長の数を増やせば３チャンネル以上の伝送が可能になる。
【００３７】
図６は、図２の光回転結合器の第２の変形例の断面図である。
【００３８】
図６の光回転結合器は、ＬＥＤ７の近傍に出射光の指向性を制御する後述する図７（ａ））の光束制御板２０を備え、これにより、ＬＥＤ７の出射光の照度が均一になるようにしている。
【００３９】
図７（ａ）は、図６における光束制御板２０の断面図である。
【００４０】
図７（ａ）の光束制御板２０は、拡散シート２１と、拡散シート２１上に形成されたプリズムシート２２とから成る。拡散シート２１は、ＬＥＤ７からの出射光を一旦拡散し、プリズムシート２２はその拡散光を特定の角度範囲の光に集光する。
【００４１】
図７（ｂ）は、フォトダイオード８が配置された固定側プリント基板６の面の照度分布を示す図であり、横軸が位置、縦軸が照度を表す。
【００４２】
図６（ｂ）において、光束制御板２０がない場合は、照度は照度分布２３となり中心部が強く、照度にむらが生じ易い。光束制御板２０がある場合は、照度分布２４のように均一になり、照度むらや回転軸の回転によるノイズ成分が低減して、信号のＳ／Ｎが向上する。
【００４３】
光束制御板２０に使用するプリズムシートの形状は屋根型、ピラミッド状、マイクロレンズ状でもよく、適切な照度分布が得られるように設計される。また、プリズムシート２２は積層された複数枚のシートから成ってもよい。
【００４４】
図８は、図２の光回転結合器の第３の変形例の断面図である。
【００４５】
図８の光回転結合器は、回転軸２に固定された回転側プリント基板５に、波長が同一の２つのＬＥＤ７を備えている。各ＬＥＤ７の一方には、右旋回円偏光フィルタ３０が、他方には左旋回円偏光フィルタ３１が設けられている（図９（ａ））。
【００４６】
円偏光フィルター３０，３１は偏光板に１／４波長位相差板を所定の角度で重ね合わせたもので、偏光板と１／４波長位相差板のなす角度により右旋回と左旋回の円偏光を生成する。これにより、偏光板により生成された直線偏光を円偏光に変換する。同じ旋回方向をもつ円偏光フィルタを対向させれば、光は透過し、異なる旋回方向を持つ円偏光フィルタを対向させれば、光は遮断される。円偏光にすれば、回転軸が回転して円偏光フィルターが回転しても、偏光の旋回方向は変わらず、同じ旋回方向の円偏光フィルターで光を分離することができる。
【００４７】
固定側プリント基板６のフォトダイオード８の、一方には、右旋回円偏光フィルタ３２が、他方には、左旋回円偏光フィルタ３３が設けられ、これにより、右旋回円偏光と左旋回円偏光の光信号を分離して検出する（図９（ｂ））。
【００４８】
このように円偏光フィルタ３０，３１を用いることで、２つのフォトダイオード８に入る光信号を分離し、互いのフォトダイオードに混入するクロストーク成分が低く抑えることができ、Ｓ／Ｎのよい信号伝達が可能になる。
【００４９】
図１０は、図２の光回転結合器の第４の変形例の断面図であり、プリント基板の部分のみを示す。
【００５０】
図１０の光結合器において、回転側プリント基板５には同一の波長のＬＥＤ７が２つのみが示されており、第３の変形例に示した円偏光フィルタ３０，３１が設けられている。固定側プリント基板６には、フォトダイオード８が２つのみ示されており、各ＬＥＤ７の波長に対応したカラーフィルタ９と、その上に夫々右旋回円偏光フィルタ３２と左旋回円偏光フィルタ３３が設けられている。このような構成より、光信号の波長と円偏光旋回方向により光信号は分離して検出される。
【００５１】
上記第４の変形例において、回転側プリント基板５の上にＲ，Ｇ，Ｂの波長のＬＥＤを夫々２つずつ設け、全部で６つのＬＥＤを設けてもよい（図１１（ａ））。各波長のＬＥＤには、夫々右旋回円偏光フィルタ３０と左旋回円偏光フィルタ３１が設けてある。
【００５２】
また、固定側プリント基板６に、ＬＥＤに対応し、各波長に対応した同一のカラーフィルタ９を付けた２つのフォトダイオードに夫々右旋回円偏光フィルタ３２と左旋回円偏光フィルタ３３を設けたものをＲＧＢの波長ごとに３組設けることにより、６チャンネルの信号伝達が可能になる。
【００５３】
このように、波長と円偏光の旋回方向を組み合わせることで、Ｓ／Ｎが良好な多チャンネルの光信号伝達が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の撮像装置における光回転結合器の好ましい例の断面図である。
【図３】図２の光回転結合器のプリント基板上の素子配置を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図４】図２の光回転結合器の第１の変形例の断面図である。
【図５】図４の光回転結合器のプリント基板上の素子配置を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図６】図２の光回転結合器の第２の変形例の断面図である。
【図７】（ａ）は、図６における光束制御版の断面図であり、（ｂ）は、フォトダイオードが配置された固定側プリント基板の面の照度分布を示す図である。
【図８】図２の光回転結合器の第３の変形例の断面図である。
【図９】図８の光回転結合器のプリント基板上の素子配置を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図１０】図２の光回転結合器の第４の変形例の断面図である。
【図１１】図１０の光回転結合器のプリント基板上の素子配置の変形例を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図１２】第１の従来技術の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１３】第２の従来技術の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２ 回転軸
３ 固定部
５ 回転側プリント基板
６ 固定側プリント基板
７ ＬＥＤ
８ フォトダイオード
９ カラーフィルタ
２０ 光束制御板
２１ 拡散シート
２２ プリズムシート
３０，３２ 右旋回円偏光フィルタ
３１，３３ 左旋回円偏光フィルタ
４１ 固定台
４２ パン回転台
４３ 撮像カメラ
４４ チルト支持部
４５ チルト用モータ
４８ パン用モータ
５１ 光回転結合器
５２ スリップリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、監視又はテレビ会議等に用いるのに適し、カメラが３６０°以上エンドレスで回動可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラがエンドレスで回動可能な監視装置等では、固定部と回転部の間で、カメラ回転駆動用モータ等の電源の供給、カメラの制御信号やカメラの映像信号等の情報の授受を行う必要がある。そのために、ブラシとリング状電極から成る機械式スリップリングが広く用いられているが、その他に以下のような従来技術がある。
【０００３】
まず、第１の従来技術として、電動雲台の固定部及び回転部間の信号の授受をそれらの間に設けた光電変換手段により非接触で行う方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方式による監視装置は、図１２に示すように、固定部１０１と、固定部１０１の上に回転自在に載置された回転部１０２と、回転部１０２の上に搭載されたカメラ１０３とを備える。固定部１０１と回転部１０２の間において、固定部１０１は、光送信ユニット１０４と光受信ユニット１０７を有し、回転部１０２は、光送信ユニット１０４に対向する光受信ユニット１０５と、光受信ユニット１０７に対向する光送信ユニット１０６とを有する。これらの光送信ユニット１０４，１０６は、夫々、発光ダイオード（ＬＥＤ）とその駆動回路から成り、光受信ユニット１０５，１０７は、夫々、フォトダイオードと駆動回路とアンプとから成る。
【０００５】
光送信ユニット１０４と光受信ユニット１０５の組は、カメラのズーム、フォーカス、チルト動作等のカメラの制御信号を固定部１０１から回転部１０２に伝達し、光送信ユニット１０６と光受信ユニット１０７の組は、カメラの映像信号を回転部１０２から固定部１０１へ伝達することができる。
【０００６】
また、第２の従来技術として、固定部及び回転部間の信号の授受を発光素子と受光素子を備える光回転結合装置によって行うものがある（例えば、特許文献２）。
【０００７】
この光回転結合装置は、図１３に示すように、周辺に発光素子２０３が実装されると共に、回転軸２０７上において受光素子２０５が実装された固定側プリント基板２０１と、固定側プリント基板２０１に対して回転軸２０７の回りに回転自在に配され、周辺に発光素子２０２が実装されると共に、回転軸２０７上において受光素子２０６が実装されたに回転側プリント基板２０２とを備える。固定側プリント基板２０１の発光素子２０３は、回転側プリント基板２０２の受光素子２０６に向けて斜めに発光すると共に、回転側プリント基板２０２の発光素子２０４は、固定側プリント基板２０１の受光素子２０５に向けて斜めに発光するようになっている。これにより、固定側プリント基板２０１と回転側プリント基板２０２の間で信号を伝達することができる。
【０００８】
さらに、第３の従来技術として、固定部及び回転部間の信号の授受を複数のチャンネルをもつ１つの光学伝達系により行う方式がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
この方式は、ビデオレコーダーの回転磁気ヘッドの光信号を複数のチャンネルで伝達するものであり、複数のチャンネルに対応した波長の異なる発光素子の光をミラーとビームスプリッターとを組み合わせて１つの光路に合成し、回転側と固定側の間の空間を通して伝達し、その１つになった光を分光プリズムを用いて波長の違いにより分離し、各チャンネルの受光素子に導くようにしている。
【特許文献１】特開平９−２８４６１２号公報
【特許文献２】特開２００１−４４９４０号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１７１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、第１の従来技術では、固定部及び回転部間の信号の授受を発光素子と受光素子の組を２つ用いて行っているが、発光する光は区別されていないので、発光素子の光信号が受光素子の表面や伝送空間の壁面等で反射し、他の組の受光素子に入射してクロストークが生じ易く、また、発光素子と受光素子の組は２つしか配置されていないので、多チャンネルの信号伝達を行うことができない。
【００１１】
第２の従来技術では、発光素子の配置を中心軸からずらして、斜めに光を当てることにより、反射光が直接他の受光素子に入らないようにしているが、伝送空間の壁面等の反射光があり、クロストークが生じると共に、受光素子の配置も回転側、固定側の回転軸上に限定されるので、双方向で夫々１チャンネルの信号伝送しかできない。
【００１２】
第３の従来技術では、波長の異なる発光素子の光をビームスプリッター等のプリズムで合成し、回転軸を通る１つの光路を介して伝送し、再び分波プリズムを用いて分離するので、多チャンネルには適しているが、プリズムを用いた複雑な光学系を必要とするので、その占有空間が大きくなってコンパクトな構成にすることができず、また、光学プリズム等も高価で低コスト化することができない。
【００１３】
本発明の目的は、複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができるコンパクトな撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第1の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の第１の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第2の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、発光する波長が互いに異なると共に、前記複数の受光素子は、夫々、前記複数の発光素子が発光する光の波長を選択的に透過するカラーフィルタを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の撮像装置は、カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第1の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第2の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、前記複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光素子の複数は、発光する波長が互いに異なると共に、受光素子の複数は、夫々、前記複数の発光素子が発光する光の波長を選択的に透過するカラーフィルタを備えるので、複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができる。
【００１７】
本発明によれば、複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えるので、複雑な光学系を用いることなく、非接触で多チャンネルの信号伝達を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００２０】
図１の撮像装置は、軸受部４０を備える固定台４１と、回転軸が軸受部４０に支持されたパン回転台４２と、撮像カメラ４３と、パン回転台４２の上に配されると共に、撮像カメラ４３をその回転支持軸を介してチルト方向に回動可能に支持するチルト支持部４４とを備える。
【００２１】
撮像装置は、また、固定台４１内においてパン回転台４２の回転軸に固定されたギア５０と、固定台４１内に配されたパン用モータ４８と、パン用モータ４８の出力軸に取り付けられると共に、ギア５０に噛合するギア４９と、撮像カメラ４３の回転支持軸に固定されたギア４７と、チルト支持部４４内に配されたチルト用モータ４５と、チルト用モータ４５の出力軸に取り付けられると共に、ギア４７に噛合するウォームギア４６とを備える。
【００２２】
撮像装置は、さらに、軸受部４０内においてパン回転台４２の回転軸に設けられた電源供給のためのスリップリング５２と、固定台４１内において、軸受部４０の下端に取り付けられ、パン回転台４２の回転軸の先端と協働して作動すべく、３チャンネルの信号伝達経路を備える後述する図２の光回転結合器５１とを備える。
【００２３】
スリップリング５２は、パン回転台４２の回転軸に取り付けられたリング状電極と、それに接触するブラシとから成り、ブラシは端子５３に接続されている。
【００２４】
光回転結合器５１は、端子５４，５５，５６に夫々接続されており、
各々の端子には撮像カメラからの映像信号出力やカメラ情報信号出力、外部からのカメラ制御信号入力やチルト用モーターの制御信号入力などの入出力信号が割り当てられている。
【００２５】
上記のような機械式のスリップリング５２は、摩耗等により接触ノイズが生じ易いが、平滑回路等を用いることによりノイズをなくすことができる。しかし、撮像カメラ４３からの映像信号や固定台４１からパン回転台４２に伝達されるカメラ制御信号やチルトモータ用制御信号はノイズに弱いので、光回転結合器５１は、電気信号を光に変換して非接触で信号伝達を行う。
【００２６】
図２は、図１の撮像装置に用いられる光回転結合器の実施例の断面図である。図２の光回転結合器の構成はパン回転台４２から固定台４１へ撮像カメラからの映像信号出力やカメラ情報信号出力などの信号を一方向に伝達する場合を説明している。
【００２７】
図２の光回転結合器において、パン回転台４２の回転軸２は中空軸になっており、その先端には回転側プリント基板５が取り付けられている。さらに、回転側プリント基板５には、波長がＲ（６３９ｎｍ）、Ｇ（５３０ｎｍ）、及びＢ（４７０ｎｍ）の異なる３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）７が配されている。ＬＥＤ７の各信号線１０は、回転軸２の中空部を通って回転側の電気回路に接続されている。
【００２８】
固定部３には、ＬＥＤ７の対向する位置にフォトダイオード８が載った固定側プリント基板６が取り付けられている。フォトダイオード８は３つ配されており、その表面には夫々Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ９が接着されている。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター９はＬＥＤ７の光の波長に対応し、その波長の光を選択的に透過し、他の波長の光は吸収される。フォトダイオード８で受光した信号は信号線１１により固定側の電気回路に接続されている。
【００２９】
回転側プリント基板５上の３つのＬＥＤ７は、図３（ａ）に示すように、ほぼ同心円上に等角度間隔で配置され、固定側プリント基板６上のフォトダイオード８も、図３（ｂ）に示すように、ほぼ同心円上に等角度間隔で配置されている。
【００３０】
ＬＥＤ７から出射する光はＬＥＤのレンズにより広げられ、フォトダイオード８のある領域を照射する。その際、ＬＥＤ７の出射光の中心軸は３個のフォトダイオードの中心Ｏとなるように向きが調整されている。
【００３１】
回転軸２が回転してＬＥＤ７が回転する時、対応するフォトダイオード８にはその波長の光は常に入射しているので信号伝達は可能である。その際、ＬＥＤの光の照度むらがあるため、回転軸２の回転に同期した信号が発生するが、信号線の信号の周波数は数１０kHz以上なのでハイパスフィルタ等で取り除くことができる。
【００３２】
図２の光回転結合器では、回転軸２の側にＬＥＤを３つ、固定部３の側にフォトダイオードを３つ設け、回転軸２から固定部３へ一方向的に信号伝達が行われる例を示したが、ＬＥＤとフォトダイオードを入れ替えて、固定部３の側から回転軸２の側へ信号伝達を行うこともできる。
【００３３】
図４は、図２の光回転結合器の第１の変形例の断面図である。
【００３４】
図４の光回転結合器の構成は、撮像カメラからの映像信号をパン回転台４２から固定台４１へ伝達し、外部からのカメラ制御信号とチルト用モーターの制御信号を固定台４１から回転台４２へ伝達する場合を説明している。
。
【００３５】
回転側プリント基板５上の１つのＬＥＤ７と２つのフォトダイオード８は、ほぼ同心円上に等角度間隔で配置され（図５（ａ））、また、固定側プリント基板６の２つのＬＥＤ７と１つのフォトダイオード８もほぼ同心円状に等角度間隔で配置されている（図５（ｂ））。
【００３６】
本実施の形態ではＲ，Ｇ，Ｂの波長で３チャンネルの伝送を行う例を説明したが、波長の数を増やせば３チャンネル以上の伝送が可能になる。
【００３７】
図６は、図２の光回転結合器の第２の変形例の断面図である。
【００３８】
図６の光回転結合器は、ＬＥＤ７の近傍に出射光の指向性を制御する後述する図７（ａ））の光束制御板２０を備え、これにより、ＬＥＤ７の出射光の照度が均一になるようにしている。
【００３９】
図７（ａ）は、図６における光束制御板２０の断面図である。
【００４０】
図７（ａ）の光束制御板２０は、拡散シート２１と、拡散シート２１上に形成されたプリズムシート２２とから成る。拡散シート２１は、ＬＥＤ７からの出射光を一旦拡散し、プリズムシート２２はその拡散光を特定の角度範囲の光に集光する。
【００４１】
図７（ｂ）は、フォトダイオード８が配置された固定側プリント基板６の面の照度分布を示す図であり、横軸が位置、縦軸が照度を表す。
【００４２】
図６（ｂ）において、光束制御板２０がない場合は、照度は照度分布２３となり中心部が強く、照度にむらが生じ易い。光束制御板２０がある場合は、照度分布２４のように均一になり、照度むらや回転軸の回転によるノイズ成分が低減して、信号のＳ／Ｎが向上する。
【００４３】
光束制御板２０に使用するプリズムシートの形状は屋根型、ピラミッド状、マイクロレンズ状でもよく、適切な照度分布が得られるように設計される。また、プリズムシート２２は積層された複数枚のシートから成ってもよい。
【００４４】
図８は、図２の光回転結合器の第３の変形例の断面図である。
【００４５】
図８の光回転結合器は、回転軸２に固定された回転側プリント基板５に、波長が同一の２つのＬＥＤ７を備えている。各ＬＥＤ７の一方には、右旋回円偏光フィルタ３０が、他方には左旋回円偏光フィルタ３１が設けられている（図９（ａ））。
【００４６】
円偏光フィルター３０，３１は偏光板に１／４波長位相差板を所定の角度で重ね合わせたもので、偏光板と１／４波長位相差板のなす角度により右旋回と左旋回の円偏光を生成する。これにより、偏光板により生成された直線偏光を円偏光に変換する。同じ旋回方向をもつ円偏光フィルタを対向させれば、光は透過し、異なる旋回方向を持つ円偏光フィルタを対向させれば、光は遮断される。円偏光にすれば、回転軸が回転して円偏光フィルターが回転しても、偏光の旋回方向は変わらず、同じ旋回方向の円偏光フィルターで光を分離することができる。
【００４７】
固定側プリント基板６のフォトダイオード８の、一方には、右旋回円偏光フィルタ３２が、他方には、左旋回円偏光フィルタ３３が設けられ、これにより、右旋回円偏光と左旋回円偏光の光信号を分離して検出する（図９（ｂ））。
【００４８】
このように円偏光フィルタ３０，３１を用いることで、２つのフォトダイオード８に入る光信号を分離し、互いのフォトダイオードに混入するクロストーク成分が低く抑えることができ、Ｓ／Ｎのよい信号伝達が可能になる。
【００４９】
図１０は、図２の光回転結合器の第４の変形例の断面図であり、プリント基板の部分のみを示す。
【００５０】
図１０の光結合器において、回転側プリント基板５には同一の波長のＬＥＤ７が２つのみが示されており、第３の変形例に示した円偏光フィルタ３０，３１が設けられている。固定側プリント基板６には、フォトダイオード８が２つのみ示されており、各ＬＥＤ７の波長に対応したカラーフィルタ９と、その上に夫々右旋回円偏光フィルタ３２と左旋回円偏光フィルタ３３が設けられている。このような構成より、光信号の波長と円偏光旋回方向により光信号は分離して検出される。
【００５１】
上記第４の変形例において、回転側プリント基板５の上にＲ，Ｇ，Ｂの波長のＬＥＤを夫々２つずつ設け、全部で６つのＬＥＤを設けてもよい（図１１（ａ））。各波長のＬＥＤには、夫々右旋回円偏光フィルタ３０と左旋回円偏光フィルタ３１が設けてある。
【００５２】
また、固定側プリント基板６に、ＬＥＤに対応し、各波長に対応した同一のカラーフィルタ９を付けた２つのフォトダイオードに夫々右旋回円偏光フィルタ３２と左旋回円偏光フィルタ３３を設けたものをＲＧＢの波長ごとに３組設けることにより、６チャンネルの信号伝達が可能になる。
【００５３】
このように、波長と円偏光の旋回方向を組み合わせることで、Ｓ／Ｎが良好な多チャンネルの光信号伝達が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の撮像装置における光回転結合器の好ましい例の断面図である。
【図３】図２の光回転結合器のプリント基板上の素子配置を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図４】図２の光回転結合器の第１の変形例の断面図である。
【図５】図４の光回転結合器のプリント基板上の素子配置を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図６】図２の光回転結合器の第２の変形例の断面図である。
【図７】（ａ）は、図６における光束制御版の断面図であり、（ｂ）は、フォトダイオードが配置された固定側プリント基板の面の照度分布を示す図である。
【図８】図２の光回転結合器の第３の変形例の断面図である。
【図９】図８の光回転結合器のプリント基板上の素子配置を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図１０】図２の光回転結合器の第４の変形例の断面図である。
【図１１】図１０の光回転結合器のプリント基板上の素子配置の変形例を説明する図であり、（ａ）は、プリント基板が回転側プリント基板の場合を示し、（ｂ）はプリント基板が固定側プリント基板の場合を示す。
【図１２】第１の従来技術の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１３】第２の従来技術の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２ 回転軸
３ 固定部
５ 回転側プリント基板
６ 固定側プリント基板
７ ＬＥＤ
８ フォトダイオード
９ カラーフィルタ
２０ 光束制御板
２１ 拡散シート
２２ プリズムシート
３０，３２ 右旋回円偏光フィルタ
３１，３３ 左旋回円偏光フィルタ
４１ 固定台
４２ パン回転台
４３ 撮像カメラ
４４ チルト支持部
４５ チルト用モータ
４８ パン用モータ
５１ 光回転結合器
５２ スリップリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、
前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第１の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の第１の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第2の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、発光する波長が互いに異なると共に、前記複数の受光素子は、夫々、前記複数の発光素子が発光する光の波長を選択的に透過するカラーフィルタを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の光学素子は、前記発光素子から成ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の光学素子は、前記受光素子から成ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子は、前記発光素子及び前記受光素子の双方を含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、前記カラーフィルタを備える複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、
前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第１の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第２の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、前記複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記第１及び第2の光学素子の発光素子に拡散シートまたはプリズムシートからなる光束制御板を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１】
カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、
前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第１の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の第１の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第2の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、発光する波長が互いに異なると共に、前記複数の受光素子は、夫々、前記複数の発光素子が発光する光の波長を選択的に透過するカラーフィルタを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の光学素子は、前記発光素子から成ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の光学素子は、前記受光素子から成ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子は、前記発光素子及び前記受光素子の双方を含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、前記カラーフィルタを備える複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
カメラと、前記カメラを保持する回転部と、前記回転部を回転自在に支持する固定部と、前記回転部と前記固定部の間に配された光回転結合器とからなる撮像装置において、
前記光回転結合器は、前記回転部に配され、発光素子及び受光素子の少なくとも一方から成る複数の第１の光学素子と、前記固定部に配され、前記複数の光学素子と夫々対応すると共に相補的な複数の第２の光学素子とから成り、前記複数の発光素子は、円偏光の旋回方向が互いに異なる円偏光フィルタを備え、前記複数の受光素子は、当該受光素子に対応する発光素子の円偏光フィルタと同じ旋回方向の円偏光フィルタを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記第１及び第2の光学素子の発光素子に拡散シートまたはプリズムシートからなる光束制御板を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３１４０４４（Ｐ２００６−３１４０４４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３６３６９（Ｐ２００５−１３６３６９）
【出願日】平成１７年５月９日（２００５．５．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月９日（２００５．５．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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