(57)【要約】【課題】従来例のような防振装置等を設けることなく防振制御を行うことができ、小型化、軽量化を図ることが可能となる防振制御機能を有する雲台装置を提供する。【解決手段】撮像部１４０を支持し、該撮像部を駆動手段により所定の方向に回動制御するようにした雲台装置において、前記撮像部の光軸と略同軸の回転軸を中心として回転自在なローテーション回転部と、前記ローテーション回転部の回転軸に対して垂直方向で交わる回転軸を中心として旋回可能なパン旋回部１８０と、前記ローテーション回転部の回転軸に対して水平方向で交わると共に前記パン旋回部の回転軸と直交する回転軸を中心として旋回可能なチルト旋回部１３０と、前記雲台装置を取り付けるための固定部１１０等に伝播する交番振動を検出するジャイロ等による振動検出手段１６０と、を有する構成とする。【選択図】            図１
2005234230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部を支持し、該撮像部を駆動手段により所定の方向に回動制御するようにした雲台装置において、
前記撮像部の光軸と略同軸の回転軸を中心として回転自在なローテーション回転部と、前記ローテーション回転部の回転軸に対して垂直方向で交わる回転軸を中心として旋回可能なパン旋回部と、
前記ローテーション回転部の回転軸に対して水平方向で交わると共に前記パン旋回部の回転軸と直交する回転軸を中心として旋回可能なチルト旋回部と、
前記雲台装置を取り付けるための固定部等に伝播する交番振動を検出する振動検出手段と、を有し
前記振動検出手段によって検出された振動と反転させて前記各回転軸を交番駆動し、前記固定部等に対する震動を吸収することを特徴とする雲台装置。
【請求項２】
前記交番駆動に重畳可能とした位置制御手段を有し、前記位置制御手段で前記パン旋回部の回転軸と前記チルト旋回部の回転軸を制御して、前記撮像部を目標とする任意な目標角度に維持する一方、前記ローテーション回転部の回転軸を制御して撮像部の上下姿勢を重力に対して任意に維持することを特徴とする請求項１に記載の雲台装置。
【請求項３】
前記固定部が、移動体等に対する固定部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雲台装置。
【請求項４】
前記固定部が、航空機、または自動車、または船等のいずれかの移動体に対する固定部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の雲台装置。
【請求項５】
前記駆動手段が、振動波モータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の雲台装置。
【請求項６】
前記振動波モータを駆動する伝達手段がスリップリングであり、駆動回路を構成する昇圧部が前記振動波モータ側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は雲台装置に関し、例えば監視用雲台・放送用雲台・防災用雲台等の撮像装置に用いられる防振制御機能を有する雲台装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の監視活動や放送用の撮影等においては、例えば航空機等の移動体にビデオ・カメラ（撮像装置）を搭載して、災害速報番組等で地震現場や台風の接近現場の撮影を行い、それらの映像が放映されることが一般化されてきている。このような撮影によると、固定式撮像機の場合のように地震・風等の影響で撮像機が振動して映像が流れて見えにくくなることを防ぐことができ、また地形の険しい火山の調査や逃走犯の追跡・不信船の追跡等の人的に接近が難しく発生場所の予測が困難な現場等でのリアルな撮影が可能となる。また、夜間の監視では赤外線カメラを装備する事で人の目では見えないような物まで撮影が可能であり、さらに最近の撮像機ではハイビジョンカメラ等での高精彩な撮影が可能となっている。
【０００３】
このような撮影等において、ズーミングにより被写体をとらえ撮影することにより、より精細な画像を得ることが可能となるが、つぎのような問題が生じる。すなわち、図６（ａ）に示すように被写体１６１を撮影する場合Ｈ３＞Ｈ４のときθ４＜θ３となり、振動回転角θＶに対する比率が大きくなる。同様に遠方から被写体を捉えようとした場合も図６（ｂ）に示すようにＬ２＞Ｌ１のときθ４＜θ３でθＶに対する比率が大きくなる。
これらは、ズームで拡大したとき回転振動を受けるとズーム比に応じてブレが大きくなることによる。つまり、任意な目標角度で固定されている撮像機が、外部振動の影響で微小に回転振動を受けると、ズームの拡大比率が大きいほど画像のブレ量を生じることになり、画像が流れやすくなるためである。
【０００４】
このような振動成分は、従来のカメラ防振装置におけるパン・チルト動作（２軸）のみでは、振動によって発生する撮像部の光軸と略同軸の回転軸回りのヨー（ローテーション）方向の角度成分を、防振することができなかった。
このようなことから、従来においては特許文献１に示されているように、振動成分を吸収するためにパン・チルトの２軸動作と防振装置との組み合わせによって、撮像装置の像ブレを補正する撮像装置が提案されている。この撮像装置は図７に示すように、移動体に固定するための部材である固定部７に、パンニングするパン旋回部６がパン回転自在に連結されている。また、パン旋回部６にはチルティングするチルト旋回部５がチルト回転自在に挟持されており、このチルト旋回部５に撮像装置としてのカメラ３、レンズ４が保持されている。さらに、これらのパン旋回部６、カメラ３、レンズ４を含むチルト旋回部５が全体として防振装置８に組み込まれており、これらパン旋回部６とチルト旋回部５によるパン・チルトの２軸動作と、防振装置８により振動成分が吸収可能に構成されている。
【０００５】
また、特許文献２のように、テレビカメラをジャイロセンサを設けたカメラ支持台で支持して、カメラ防振台に取り付けるようにしたカメラ防振装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２０１２８５
【特許文献２】特開平０６−１２５４９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例の特許文献１の撮影装置では、パン・チルト機構を構成する雲台型の装置と防振装置の二重構造になることから、構造が巨大となりそれらを支える駆動体に対する負荷が増大する等の問題を有していた。
また、上記従来例の特許文献２のカメラ防振装置においても、振動除去機構が独立して必要となり、結果、構造自体が巨大という上記課題を避けることはできないものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、従来例のような防振装置等を設けることなく防振制御を行うことができ、小型化、軽量化を図ることが可能となる雲台装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のように構成した防振制御機能を有する雲台装置を提供するものである。
すなわち、本発明の防振制御機能を有する雲台装置は、撮像部を支持し、該撮像部を駆動手段により所定の方向に回動制御するようにした雲台装置において、
前記撮像部の光軸と略同軸の回転軸を中心として回転自在なローテーション回転部と、前記ローテーション回転部の回転軸に対して垂直方向で交わる回転軸を中心として旋回可能なパン旋回部と、前記ローテーション回転部の回転軸に対して水平方向で交わると共に前記パン旋回部の回転軸と直交する回転軸を中心として旋回可能なチルト旋回部と、前記雲台装置を取り付けるための固定部等に伝播する交番振動を検出する振動検出手段とを有し、前記振動検出手段によって検出された振動と反転させて前記各回転軸を交番駆動し、前記固定部等に対する震動を吸収するように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来例のような防振装置等を設けることなく防振制御を行うことができ、小型化、軽量化を図ることが可能となる雲台装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
［実施例１］
本発明の実施例１における防振雲台は、上記した本発明の雲台装置の構成を適用して構成したものである。
【００１２】
つぎに、これらを図によって更に具体的に説明する。
図１は本実施例における防振雲台の斜視図であり、図１において、１１０は固定台、１８０はパン旋回部である。移動体に固定するための部材である固定台１１０に、パンニングするパン旋回部１８０が固定台１１０に設けられた第１の回転軸を中心としてパン旋回自在に連結されている。
【００１３】
また、１３０はチルト旋回部であり、パン旋回部１８０に対して第１の回転軸と直行する第２の回転軸回りにチルト旋回自在に連結されている。
１４０は映像を捉える撮像装置であり、撮像装置１４０は光学レンズと撮像素子からなるカメラで構成されている。
この撮像装置１４０は、撮像装置１４０の光軸と略同軸の第３の回転軸回りにヨー（ローテーション）方向に回転自在に構成されている。
また１９０は台座部、１６０はジャイロであり、台座部１９０には撮像装置１４０が固定されており、この台座部１９０に上記ジャイロ１６０が取り付けられ、上記第１〜第３の各回転軸における３軸方向の角加速度を検出するように構成されている。
【００１４】
以上により、固定台１１０から伝播する交番振動を角加速度検出する前記ジャイロ１６０で検出し、この検出された振動と反転して上記第１〜第３の各回転軸を不図示の電動手段等により能動的に交番駆動して、移動体等から伝播する外乱振動を吸収することで、現位置を適正に保持することが可能となる。
【００１５】
また、１７０は重力センサであり、重力センサ１７０は撮像装置１４０を決まった任意の角度位置を保持するために、不図示の移動体と固定される固定台１１０に取り付けられている。この重力センサ１７０によって、重力線からずれた量を検出し、上記第３の回転軸を中心としてヨー（ローテーション）方向回りに撮像装置１４０を回転させることにより、そのずれ量が補正され、画像を重力軸線に合う姿勢に保持するように位置制御可能に構成されている。
また、重力センサ１７０で得られる信号を基準として、第１の回転軸回によるパン旋回部１８０と第２の回転軸回りによるチルト旋回部１３０の各旋回によって、光軸線と重力線が直交する姿勢を保持するように位置制御可能に構成されている。
【００１６】
本実施例においては、このような位置制御を、上記した交番駆動に重畳させ、目標とする任意な目標角度に上記した第１の回転軸と第２の回転軸で移動可能とし、上記した第３の回転軸で撮像部の上下姿勢を重力に対して任意に維持することが可能となる。
【００１７】
［実施例２］
本発明の実施例２における防振雲台は、上記した本発明の雲台装置の構成を適用して構成したものである。
図２（ａ）は本発明の実施例２である防振雲台の正面断面図であり、図２（ｂ）は本発明の実施例２である防振雲台の側面図である。
図２（ａ）において、１１１、１２１はそれぞれモータでチルト用モータ（第１の駆動源）、パン用モータ（第２の駆動源）であり、ともにケース（雲台本体）１０１に固定されている。レンズ部１４０Ａと撮像部１４０Ｂで構成された撮像装置１４０は、カメラである。本実施例では、撮像装置１４０を搭載して防振カメラとして用いているが、被駆動体として撮像装置カメラ以外の装置を搭載することもできる。
【００１８】
プーリ１１４，ベルト１１５，プーリ１１２はパン軸回転用減速機構を構成しパン用モータ１１１に連結されている。プーリ１２４、ベルト１２５、プーリ１２２は、チルト軸回転用減速機構を構成しチルト用モータ１２１に連結されている。プーリ１１２は移動体等へ装着する為の固定台１４１に固着され、ケース１０１に対してベアリング１１３を介して回転自由になっている。プーリ１２２はローテーション枠１３３に固着されケース１０１に対して対向するベアリング１２３Ａ・１２３Ｂによって回転自由になるローテーション枠１３３はパンティング・チルティング回転が自在にできる。ウォームホィール１３２はローテーション枠１３３に対して光軸回りに回転自由に取り付けられている。撮像装置１４０は固定具１０３に固着されウォームホィール１３２に固着されている。
【００１９】
図２（ｂ）において、ローテーション用モータ１３１はケース１０５に固定され、その回転軸には減速機構としてのウォームギヤ１３４が固着され、ウォームホィール１３２に連結して回転力を撮像装置が取り付けられている固定具１０３を回転させる。これらにより、パンティング、チルティング、ローテーションの３方向に撮像装置１４０が回転可能になる。
モータ１１１、１２１、１３１は超音波モータであり、超音波モータの特徴は小型軽量であることから、電磁モータとモーメントで対比した場合、軽くすることができる。そのため、宇宙船・航空機のように重量の制約がある場合には特に有効である。
【００２０】
以下、実施例１と異なるモータの構成を中心に、説明を行う。
振動波モータの構成の一例としては、円環状に形成された金属等からなる弾性体の底面に所定の電極パターンが形成された圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子を固定し、この電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を供給することによって、弾性体の表面に複数の定在波を発生させるものである。
この複数の定在波に所定の時間的位相差（２つの定在波の場合は９０度、３つの定在波の場合は１２０度）を設けることで、この複数の定在波の合成によって弾性体の表面には円環に沿って進む進行波が発生する。
【００２１】
このとき、弾性体の表面の各質点は楕円運動を行っており、この弾性体の表面にロータを圧接させれば、この弾性体表面の楕円運動と摩擦力によって、ロータは進行波の進む方向とは反対側に回転移動する。
ロータを弾性体に圧接させる方法としては、バネによってロータを弾性体に加圧するのが最も容易であり、加圧力も調整しやすい。
【００２２】
［実施例３］
本発明の実施例３における防振雲台は、上記した本発明の雲台装置の構成を適用して構成したものである。本実施例において上記本発明の構成を適用し、上記した駆動手段を振動波モータで構成するに際して、該振動波モータを駆動する伝達手段をスリップリング構成し、駆動回路を構成する昇圧部を前記振動波モータ側に配置するように構成することができる。
つぎに、これらを図によって更に具体的に説明する。
図３は本実施例である防振雲台の正面断面図、図４は本実施例である防振雲台の駆動回路図を示す。
まず、図４により振動波モータ１５３と駆動回路１５２の結線について説明する。モータ１５３は振動波モータで振動波モータ１５３に駆動の為の交番昇圧電気を動作指令信号に合わせ供給する。交番昇圧電気は直流駆動電気をスイッチング素子等で交番電気に変換し、それをＤＣ−ＤＣ変換素子やトランス等の昇圧回路部品で昇圧して作られている。
【００２３】
ここで、本実施例における防振雲台を移動体に取り付けた場合、姿勢は目まぐるしく変化する。そのために回転角度に制約があると、大変使いにくくなり移動体の動作に規制をかけることになる。そこで、本実施例では振動波モータの電源供給に回転軸を通して行なうようにした。そのため、本実施例では電気接点としてのスリップリング１５１を設けるようにしている。
また、一般に高圧電気ほど接点の劣化が起こりやすい為に高圧電機を通すことができなかったが、動作指令信号電気と直流駆動電気の間にスリップリング１５１を設けたことで解決した。
【００２４】
図３に示す本実施例の構成は、実施例２の構成のものに電気接点及び駆動回路を実装した場合の形態を示している。
ここで、ローテンション機構部は、ローテーション駆動用の駆動回路１４８がローテーション枠１３３に内蔵され、ローテーション駆動用モータ１３１に交番昇圧電気を直接供給するように構成されている。
また、駆動回路１４８は、チルト回転軸に組み込まれたスリップリング１４４を経由してパン回転部に組み込まれたスリップリング１４５を通って操作部とつながり電気信号を受けるように構成されている。
また、パン・チルト機構部にはケース１０１の内部にパン駆動用の駆動回路１４７及びチルト駆動用の駆動回路１４６が、内蔵され、それぞれパン駆動モータ１１１・チルと駆動用モータ１２１に交番昇圧電気を直接供給するように構成されている。駆動回路１４６・１４８はパン回転軸に組み込まれたスリップリング１４５を通って操作部とつながり電気信号を受けるように構成されている。
これらにより、エンドレス回転が可能になる。
【００２５】
［実施例４］
本発明の実施例４は、上記した本発明の雲台装置の構成を適用して構成したものである。本実施例では上記本発明の構成を適用するに際して、上記した固定部を、移動体等に対する固定部とするようにしたものである。
つぎに、これらを図によって更に具体的に説明する。
図５に、本発明の実施例４である上記した各実施例の防振雲台を移動体に取り付けるようにした構成の正面図を示す。防振雲台１４３が航空機としてのヘリコプタ−に固定するように構成されている。この防振雲台１４３が固定される移動体は、ヘリコプタ−にかぎらず、本発明の雲台装置を用いて撮影することが可能な移動体であれば、宇宙船、自動車、船等のどのような移動体にも適用することができる。
【００２６】
以上の各実施例によれば、ブレの無い映像を得ることができる小型で軽量な撮像装置システムを実現することができる。また、一般的なレンズ・カメラで構成された撮像装置が使えるため、安価にブレの無い映像を得ることができる撮像装置システムを実現することが可能となる。
また、以上で説明した各実施例は、本発明を実施した場合の一例でもあり、本発明は上記各実施例に様々な変更や改良が加えられて実施可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１における防振雲台の斜視図。
【図２】本発明の実施例２における防振雲台の構成を示す図であり、（ａ）その断面図、（ｂ）は側面図。
【図３】本発明の実施例３における防振雲台の断面図。
【図４】本発明の実施例３における防振雲台の駆動回路図。
【図５】本発明の実施例４における防振雲台の正面図。
【図６】従来における課題のブレを説明するための図。
【図７】従来例である特許文献１の構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００２８】
１４０：撮像装置
１４０Ａ：レンズ部
１４０Ｂ：撮像部
１１２、１１４、１２２、１２４：プーリ
１１５、１２５：ベルト
１１３、１２３Ａ、１２３Ｂ：ベアリング
１３２：ウォームホィール
１３４：ウォーム
１０１：ケース
１３３：ローテーション枠
１３０：チルト旋回部
１８０：パン旋回部
１０３：固定具
１１０，１４１：固定台
１５３，２１１，２２１，２３１：振動波モータ
１４６，１４７，１４８，１５２：駆動回路
１５１，１４５，１４４：スリップリング
１４２：ヘリコプター（移動体）
１４３：雲台
１６１：被写体
１９０：台座部
１７０：重力センサ
１６０：ジャイロ
【図１】
2005234230.tif 000003
【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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