JP2010011199A

JP2010011199A - 可動雲台付き監視カメラ装置

Info

Publication number: JP2010011199A
Application number: JP2008169245A
Authority: JP
Inventors: Satoru Okinishi; 覚沖西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: JP5207850B2

Abstract

【課題】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。
【解決手段】カメラユニット４の両側に設けたチルト軸９、１０のそれぞれを、パンニング基台２上に立設された第１、第２支柱部５、６の軸受部に組込む。一方の第１支柱部５内にチルト駆動機構を組込み、他方の第２支柱部６内にエンコーダ機構による光学センサを構成することで、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機構を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば遠隔的に使用する可動雲台付き監視カメラに関するものである。

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。１個のカメラで複数の個所をモニタする監視カメラは、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を使用して、モータ回転数を正確に保持することで、回転停止位置精度を保証する方法を用いることが考えられる。

また、一方で特許文献１などに開示されているように、光学式、磁気式のエンコーダなどをパンニング及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り、モータからパンニング軸、チルティング軸のような回転角検出対象の回転軸までの動力伝達機構のがたや、バックラッシに対する補正の必要がない優れた方式である。

特開２０００−１５６８５５号公報

しかし、その反面で回転角検出対象の回転数と、エンコーダの回転数倍率が１対１となるために、エンコーダ自体の検出分解能を高くしなければならないという課題がある。その対策として、エンコーダの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取精度が要求されることになる。これにより、読取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が厳しくなり、検出品質を維持することが難しくなる。

第２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、前者の対策よりも検出品質の維持が容易となる。一方で、特許文献１に示されるように、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化する。

更に、駆動機構周辺にエンコーダ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の汚染の危険性があり、エンコーダの読取エラーの危険要因として無視できない。

本発明の目的は、上述の課題を解消した簡易な構成で、長期間の連続使用の下でも、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ことにある。

上記目的を達成するための本発明に係る可動雲台付き監視カメラ装置は、固定部の上に水平回転するパンニング基台を載置し、該パンニング基台の上に第１支柱部と第２支柱部を設け、これらの第１、第２支柱部によりカメラユニットの両側のチルト軸を支持し、前記カメラユニットをチルト方向に回動可能にした可動雲台付き監視カメラ装置において、前記第１支柱部に前記チルト軸を回転させるチルト回転駆動手段を配置し、前記第２支柱部に前記チルト軸の回転量を検知する角度検知手段を配置したことを特徴とする。

本発明に係る可動雲台付き監視カメラ装置によれば、第１支柱部に駆動機構を配置し、第２支柱部にセンサ機構を配置したので、それぞれが干渉することなく作動し、雲台の回転位置精度の維持が可能となる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は可動雲台付き監視カメラ装置の斜視図である。固定部１上に、パンニング可動部であるパンニング基台２が水平回転（パンニング）可能に載置されている。パンニング基台２上には、レンズユニット３を備えたカメラユニット４を挟み込む第１支柱部５と第２支柱部６が立設され、カメラユニット４はパンニング基台２に対して垂直回転（チルティング）可能とされている。カメラユニット４の第１支柱部５、第２支柱部６に面する部分にはチルト軸が設置され、これらのチルト軸が第１支柱部５と第２支柱部６に設けられた軸受部に嵌合されている。

また、カメラユニット４にはケーシングカバー４ａが設けられ、第１支柱部５、第２支柱部６にはそれぞれカバー５ａ、６ａが取り付けられている。

図２は図１の前方から見た断面図であり、一部の公知のものや、説明上不要で図が煩雑になるものは省略している。カメラユニット４には、レンズユニット３と第１電気回路基板７が内蔵され、第１電気回路基板７は図示しない板金や樹脂材などの構造体により固定されている。レンズユニット３は公知の撮像光学系と撮像素子とから構成され、撮像素子と第１電気回路基板７とは信号ケーブル８により接続されており、第１電気回路基板７、電気処理回路を経て撮像した画像を出力するようになっている。

カメラユニット４の両側には、第１チルト軸９と第２チルト軸１０が外側に突出して設けられており、第１支柱部５の軸受部５ｂと、第２支柱部６の軸受部６ｂにより回動可能に支持されている。第１支柱部５側の第１チルト軸９には、ウォームホイール１１がねじ１２により固定されている。ウォームホイール１１はステップモータ１３の動力を基にウォーム１４により回転して、第１チルト軸９及びカメラユニット４をチルト方向に回動させる。

ここで、ステップモータ１３の動力はモータピニオン１５からウォーム１４に同軸に構成されたプーリ１６、ベルト１７により伝達されて、ウォーム１４を回転させる。ステップモータ１３には、電線１８を経由して図示しない公知の電気的接続手段を介して電力及び制御指令が与えられる。

図３は第１支柱部５の断面図である。ウォーム１４、プーリ１６、ベルト１７、モータピニオン１５、ステップモータ１３が構造基板１９上に固定され、第１支柱部５にねじ２０などで固定されている。

図２において、第２支柱部６側には第２チルト軸１０が嵌合している。第２チルト軸１０は中空で、後述する固定部１内の第２電気回路基板２１に接続する電線２２をカメラユニット４の内部を通過させ、第１電気回路基板７にコネクタ２３を介して接続されている。これにより、第１電気回路基板７と第２電気回路基板２１とが電気的に接続される。なお、電線２２はカメラユニット４の回転によって断線しないように、第２チルト軸１０の周りに渦巻状に数回巻かれた後に、第２チルト軸１０内に導入されている。

第２チルト軸１０の先端付近には光学センサ２４が設けられ、光学センサ２４は発光部と受光部の対が単数又は複数配列されており、発光部と受光部によって第２チルト軸１０と共に回転するパターン板２５を挟むように設置されている。パターン板２５は透明な材質で製作された円板であり、周辺部表面に３６０ｄｐｉなどの所定の間隔で黒線によるパターンが例えば放射状に印刷されている。

光学センサ２４の発光部から発した光が、パターン板２５の黒線により所定時間に何回遮光されるかを計数することで、パターン板２５の回転角度と回転速度を検出することが可能である。光学センサ２４はセンサ電気基板２６に実装され、同じ電気基板２６上に実装されているコネクタ２７を介して、第２電気回路基板２１と接続する電線２８と接続されている。これにより、光学センサ２４は第２電気回路基板２１による電源及び制御指令を受け、第２電気回路基板２１は光学センサ２４によるチルト回転駆動の回転量の角度検知を行う。

図４は第２支柱部６の断面図である。センサ電気基板２６はねじ２９などで第２支柱部６に固定されている。

固定部１においては、機構台３１が固定部１にねじ３２などで固定されている。パン軸受け３３が機構台３１にねじ３４で固定され、パンニング基台２の鉛直方向を向くパン軸３５が回転可能に嵌合されている。

これにより、パンニング基台２は固定部１に対して水平に回転可能に接合され、パン軸３５はリング３６によって抜け止めが施されている。ウォームホイール３７はパン軸３５と同軸となるように、パンニング基台２にねじ３８などで固定されている。ウォームホイール３７はステップモータ３９の動力により回転するウォーム４０により駆動され、パンニング基台２を回転運動させる。ウォーム４０、プーリ４１、ベルト４２、モータピニオン４３、ステップモータ３９は、図３に示す構造基板４４上に構成され、機構台３１にねじ４５により固定されている。

ステップモータ３９の動力はモータピニオン４３からウォーム４０に同軸に構成されたプーリ４１に、ベルト４２で伝達されてウォーム４０を回転させる。ステップモータ３９には、後述する第２電気回路基板２１に接続する電線１８を経由して、電気基板、フレキシブル基板、コネクタなどの図示しない公知の電気的接続手段により電力及び制御指令が与えられる。

固定部１に固設された機構台３１には、電源や制御回路、内部配線用コネクタ、各種の外部インタフェイスなどが実装された第２電気回路基板２１がねじ５１により固定されている。外部インタフェイスとしては、電源入力端子５２、画像出力ポート５３、外部制御通信ポート５４などがある。

フレキシブル配線から成る電線群５５はパンニング基台２の回転により断線しないように、前述のパン軸受け３３の周りに渦巻状に数回巻かれた状態で、電線ケース５６内に設置されている。電線群５５の下端は電線ケース５６から下方に配線されて、電気的接続手段によって第２電気回路基板２１に接続されている。電線群５５の上端は電線ケース５６から上方に配線され、電線１８、２２、２８などに分岐して前述の各所に配線されている。

電磁波シールド機能を有する上ケース５７と下ケース５８が機構台３１に固定されて、第２電気回路基板２１を上下から覆っている。上ケース５７と下ケース５８は、第２電気回路基板２１から発生する電磁波を外部に漏洩しないように遮蔽する機能を有している。

機構台３１にセンサ電気基板６１が固定され、センサ電気基板６１に光学センサ６２とコネクタ６３が実装され、センサ電気基板６１は上ケース５７の一部を通り抜けて、第２電気回路基板２１の付近まで突出されている。光学センサ６２は前述の光学センサ２４と同様に、パターン板６４を挟み込むように設置されている。パン軸３５が上ケース５７の一部を通り抜けて第２電気回路基板２１の付近まで延長され、その先端にパターン板６４がねじ６５によって固設されている。パターン板６４はパターン板２５と同様に透明な部材で製作されており、周辺部表面に所定の間隔で黒線によるパターンが印刷されている。コネクタ６３と第２電気回路基板２１上のコネクタ６６とは電線６７により接続されている。

光学センサ６２はコネクタ６３を介して第２電気回路基板２１と接続して電源及び制御指令を受け、第２電気回路基板２１は光学センサ６２からの信号検知を行う。これにより、パンニング基台２の回転角度と回転速度の検知を行う。

図５は制御系のブロック回路構成図である。第２電気回路基板２１上に構成されたＭＰＵ（メインプロセッサユニット）７１には光学センサ２４、６２から成るセンサ７２の出力が接続されている。また、ＭＰＵ７１はモータドライバ７３に接続され、モータドライバ７３のパルス出力は、ステップモータ１３、３９から成るステップモータ７４に接続されている。

外部制御通信ポート５４から受けた回転制御命令又は内部的にプログラムされた制御命令により、ＭＰＵ７１はモータドライバ７３を制御してステップモータ７４に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７２の検出パルスｍがＭＰＵ７１に入力されて、モータドライバ７３の出力パルスｎと比較される。

図６は動作フローチャート図である。ＭＰＵ７１がモータドライバ７３の出力パルスｎとセンサ７２の検出パルスｍを比較する。ｍ＝ｎの場合（ステップＳ１）は、正常な動作をしたものとしてステップモータ７４の動き量として出力パルスｎをメモリに書き込む（ステップＳ２）。ｍ−ｎの値が設定された所定量ａよりも少ない場合（ステップＳ３）には、検出パルスｍとなるまでステップモータ７４を駆動して（ステップＳ４）、ステップモータ７４の動き量として検出パルスｍをメモリに書き込む（ステップＳ５）。

ｍ−ｎの値が設定された所定量ａより多い場合（ステップＳ３）には、異常が生じたと判定してステップモータ７４の駆動を停止して警報を出力する（ステップＳ７、Ｓ８）。

本実施例では、一方の第１支柱部５側に駆動機構、他方の第２支柱部６側にセンサ構造を配置したが、逆の配置であっても問題はない。また、モータはステップモータでなく、ＤＣ、ＡＣモータを用いて角度センサによるフィードバック制御を行うこともできる。

パターン板２５、６４のパターンを黒（遮蔽）と透明（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有するものにして、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を構成してもよい。また、反射型のパターン板を使用することもできる。

更に、第１支柱部５、第２支柱部６は何れを右側又は左側に配置してもよい。

以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明は実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

監視カメラの斜視図である。正面方向から見た断面図である。第１支柱部の側面方向から見た断面図である。第２支柱部の側面方向から見た断面図である。制御系のブロック回路構成図である。動作フローチャート図である。

符号の説明

１固定部
２パンニング基台
３レンズユニット
４カメラユニット
５、６支柱部
７、２１電気回路基板
９、１０チルト軸
１３、３９ステップモータ
２４、６２光学センサ
２５、６４パターン板
７１ＭＰＵ

Claims

固定部の上に水平回転するパンニング基台を載置し、該パンニング基台の上に第１支柱部と第２支柱部を設け、これらの第１、第２支柱部によりカメラユニットの両側のチルト軸を支持し、前記カメラユニットをチルト方向に回動可能にした可動雲台付き監視カメラ装置において、前記第１支柱部に前記チルト軸を回転させるチルト回転駆動手段を配置し、前記第２支柱部に前記チルト軸の回転量を検知する角度検知手段を配置したことを特徴とする可動雲台付き監視カメラ装置。
前記カメラユニットは撮像光学系と撮像素子から構成するレンズユニットと、該レンズユニットに接続する第１電気回路基板とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の可動雲台付き監視カメラ装置。
前記固定部に第２電気回路基板を設置し、該第２電気回路基板は前記第１電気回路基板と接続し、前記レンズユニットによる画像を出力することを特徴とする請求項２に記載の可動雲台付き監視カメラ装置。
前記角度検知手段は前記チルト軸に固設し、前記チルト軸と共に回転するパターン板と、該パターン板のパターンを読み取る光学センサとから成ることを特徴とする請求項１に記載の可動雲台付き監視カメラ装置。
前記パターン板は透明な材質で製作した円板に、前記パターンを印刷した請求項４に記載の可動雲台付き監視カメラ装置。