(57)【要約】【課題】  被駆動体の重心を回転軸上に配置するとともに、装置の小型化も達成できる回転台装置を提供する。【解決手段】  複数の軸まわりで互いに独立して回転可能な第１の回転部材（２６）および第２の回転部材（３３）と、第１の回転部材を駆動する第１の駆動源（２１）と、第２の回転部材を駆動する第２の駆動源（３１）とを有し、第２の回転部材が第１の回転部材に回転可能に支持され、被駆動体（４０）が第１の回転部材の回転軸から外れた位置で第２の回転部材に固定されている。【選択図】図１
2005033693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軸まわりで互いに独立して回転可能な第１の回転部材および第２の回転部材と、前記第１の回転部材を駆動する第１の駆動源と、前記第２の回転部材を駆動する第２の駆動源とを有し、被駆動体の向きを変化させる回転台装置において、
前記第２の回転部材が前記第１の回転部材に回転可能に支持され、前記被駆動体が前記第１の回転部材の回転軸から外れた位置で前記第２の回転部材に固定されていることを特徴とする回転台装置。
【請求項２】
前記被駆動体は、撮像光学系が収納された筐体を有するレンズ部と、前記撮影光学系を通過した光束を電気信号に変換する光電変換素子および前記光電変換素子の出力信号を処理する処理回路が収納された筐体を有する撮像部を備えた撮像装置であり、前記撮像部は前記レンズ部よりも小さく、前記被駆動体は前記撮像部にて前記第２の回転部材に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の回転台装置。
【請求項３】
前記第１の回転部材および前記第２の回転部材と独立して回転可能な第３の回転部材と、前記第３の回転部材を駆動する第３の駆動源を有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転台装置。
【請求項４】
前記駆動源は振動波モータであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転台装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の回転台装置と、前記駆動源の作動を制御する制御装置を有することを特徴とする被駆動体回転制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置等の被駆動体を所望の角度に回転させることができる回転台装置および被駆動体回転制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラや、医学の研究用として手術の様子を撮影するカメラでは、これら被駆動体を２軸や３軸方向に回転駆動可能とした雲台装置が従来用いられている。
【０００３】
図３に従来の雲台装置を示す（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
１０１はコの字型をした台座であるマウンティングアームであり、先端に第１のモータ１１１が固定されている。このマウンティングアーム１０１の内側にはリング状のローテーション枠１１２が支持され、このローテーション枠１１２は第１のモータ１１１によってチルト方向に回転駆動させられる。ローテーション枠１１２には第２のモータ１２１が固定され、その内側にはローテーション枠１２２が支持され、このローテーション枠１２２は第２のモータ１２１によってパン方向に回転駆動させられる。ローテーション枠１２２には第３のモータ１３１が固定され、内側にはローテーション枠１３２が支持されている。第３のモータ１３１によって回転させられるローラー１３３の外周、および、ローテーション枠１３２の外周にはベルト溝が形成され、ベルト１３４がこれらと嵌合しており、第３のモータ１３１を駆動すると、ローラー１３３およびベルト１３４を介してローテーション枠１３２がパン方向、チルト方向とも異なる方向に回転する。ローテーション枠１３２の中央には撮像部１００Ａおよびレンズ部１００Ｂとからなる被駆動体１００が固定され、モータ１１１，１２１および１３１を独立に制御することで被駆動体１００を所望の方向に向けることが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−４０５５２号公報（第３頁、第１，２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
医療現場では、より高画質な手術記録を残すことが求められる。人の目では見えないような微細な臓器等を撮影するためにもより高精彩な映像が求められている。高精彩な画像を得るためにはハイビジョンカメラ等が使われ、それに見合うレンズ部として大きな径のレンズが用いられる。レンズにはガラスや蛍石等が使われており一般的には、レンズ部の方が撮像部より重たくなっている。
【０００６】
被駆動体を軸まわりに回転させるときは、それぞれの軸まわりの重量バランスが安定しているほうが好ましい。重量のバランスが悪いと、大きなモーメントがかかり、モータにかかる負荷が増大するからである。そのため、チルト方向の回転軸およびパン方向の回転軸は、被駆動体の重心位置とおおよそ一致する位置に設けられている。
【０００７】
上述したように、一般的に撮像部よりもレンズ部のほうが大きいため、重量のバランスを考慮してローテーション枠１３２やベルト１３４はレンズ部１００Ａの外側に配置されることになる。被駆動体１００を第３軸まわりに回転させる構造を得るためには、ローテーション枠１３２にはレンズ部１００Ｂをその内部に収納できるだけの大きさが必要となり、それを支える雲台に対しての負荷が増大するため、小型化が難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の回転台装置は、複数の軸まわりで互いに独立して回転可能な第１の回転部材および第２の回転部材と、第１の回転部材を駆動する第１の駆動源と、第２の回転部材を駆動する第２の駆動源とを有し、第２の回転部材が第１の回転部材に回転可能に支持され、被駆動体が第１の回転部材の回転軸から外れた位置で第２の回転部材に固定されている。
【０００９】
また、本発明の被駆動体回転制御システムは、請求項１から４のいずれか１つに記載の回転台装置と、前記駆動源の作動を制御する制御装置を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被駆動体の重量のバランスを考慮しながら、第２の回転部材と被駆動体の固定位置を第１の回転部材の回転軸からずらすことで、第１の回転軸上に重心を配置することが可能となり、モータにかかる負荷を小さくすることができる。また、第１の回転軸上に重心を配置したまま、被駆動体のうち外径の小さな部位に第２の回転部材を固定することが可能となる。この結果、第２の回転部材を小さく構成することができ、装置全体を小型化することが可能となる。
【００１１】
このとき、被駆動体の中心部に重心がくるように設定すれば、被駆動体の回転に必要なスペースを効率良く利用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の実施例１および実施例２に示す通りである。
【実施例１】
【００１３】
図１に本発明の実施例１である回転台装置を示す。図１（Ａ）は回転台装置の側面断面図であり、図１（Ｂ）は回転台装置の背面図である。この回転台装置は、被駆動体をチルト方向、パン方向、カメラの光軸まわりの方向に回転させることが可能である。
【００１４】
４０は被駆動体となるカメラであり、４０Ａは撮像部、４０Ｂはレンズ部である。レンズ部４０Ｂは撮像光学系と、これを収納した筐体で構成され、撮像部４０Ａはレンズ部４０Ｂの撮像光学系を通過した光束を電気信号に変換する光電変換素子と、この光電変換素子の出力信号を処理する処理回路と、これらを収納した筐体で構成されている。
【００１５】
１は台座となるマウンティングアームであり、内部にパン方向の駆動を行う電磁モータ１１とチルト方向の駆動を行う電磁モータ２１とが配置されている。１２，１３はプーリ、１４はこれらを連結するベルトである。プーリ１３は回転台装置全体を支える台座の役割を果たしており、マウンティングアーム１はその中央部でベアリング１５を介してプーリ１３に支持されている。パン用モータ１１を駆動するとプーリ１２、ベルト１４を介してプーリ１３に回転力が伝達されるが、上述したようにプーリ１３が固定されているため、プーリ１２がプーリ１３を軸として公転するようにマウンティングアーム１がパン方向に回転する。パン用モータ１１とチルト用モータ２１は第２軸を中心として対称となる位置に配置されている。
【００１６】
２２，２３はプーリ、２４はこれらを連結するベルトであり、２５Ａ，２５Ｂはローテーション枠２６を回転可能に支持するベアリングである。チルト用モータ２１を駆動すると、プーリ２２、ベルト２４を介してプーリ２３がチルト方向に回転する。プーリ２３にはローテーション枠２６が固定されており、後述するウォームホイール３３が回転可能に支持されている。
【００１７】
３１はローテーション枠２６に固定された電磁モータ、３２は減速機構としてのウォームギアであり、ウォームホイール３３と嵌合する。モータ３１を駆動すると、ウォームギア３２を介して回転力が伝達され、ウォームホイール３３がパン方向およびチルト方向と異なる方向に回転する。被駆動体４０はウォームホイール３３の回転中心となる位置に固着具を介して固定され、モータ１１，２１および３１の駆動量に応じてその向きが変化する。
【００１８】
この回転台装置には３つのモータ１１，２１，３１を駆動する駆動回路２が設けられている。駆動回路２には制御装置３としてのコントロールユニット（リモコン等の操作ユニットやパーソナルコンピュータ）が設置されており、この制御装置３から、通信手段（有線、無線の両方を含む）を介してそれぞれの軸まわりの駆動を指示する制御信号が駆動回路２に入力され、駆動回路２は入力された制御信号に応じて各モータ１１，２１，３１を駆動する。
【００１９】
ここで、ローテーション枠２６、ウォームホイール３３および被駆動体４０からなるローテーション機構の特徴について説明する。ローテーション枠２６はウォームホイール３３との係合部がチルト方向の回転軸から外れた位置に設けられており、被駆動体４０はチルト方向の回転軸から外れた位置でウォームホイール３３に固定されている。具体的には、カメラ４０は撮像部４０Ａとレンズ部４０Ｂとで構成されているわけだが、レンズ部４０Ｂよりも小さくて軽い撮像部４０Ａがウォームホイール３３に固されている。撮像部４０Ａにウォームホイール３３の重みが加わり、さらにウォームホイール３３がチルト方向の回転軸よりも撮像部４０Ａ側にずれた位置にあるために、結果的に質量の多いレンズ部４０Ｂとのバランスがとれ、ローテーション機構の重心はチルト方向の回転軸上に位置することになる。
【００２０】
また、撮像部４０Ａはレンズ部４０Ｂよりも小さいため、レンズ部４０Ｂを固定した場合と比較して、ウォームホイール３３を小さくすることができる。
【実施例２】
【００２１】
図２に本発明の実施例２である雲台の断面図を示す。
【００２２】
上記実施例１では、雲台の駆動源（チルト用モータおよびパン用モータ）として電磁モータ１１，２１，３１を使用していたが、本実施例２では雲台の駆動源として振動波モータ（超音波モータ）５１，６１，７１を使用している。
【００２３】
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があげられる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
この回転台装置は、駆動源となるモータ以外の構成は、駆動源以外は実施例１とおおよそ同じである。振動波モータは同じトルクを得るのであれば電磁モータよりも小型かつ軽量の構成とすることができため、電磁モータとモーメントで対比した場合、チルト方向の回転軸と、ウォームホイール３３と撮像部４０Ａとの固定部との距離を長くとることが可能である。
【００２８】
以上説明した各実施例は、本発明の一例であって、様々な変更や改良が加えられて実施されるものである。
【００２９】
実施例１および２では、第１軸から外れた位置で被駆動体を支持していたが、これは第２軸あるいは第３軸と入れ替えた構成であってもよい。また、被駆動体としてカメラ等の撮像装置を例にあげて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、撮像装置以外を被駆動体としても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１である回転台装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例２である回転台装置を示す図である。
【図３】従来の回転台装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１                      台座
２                      駆動回路
３                      制御装置
１１，２１，３１        電磁モータ
１２，１３，２２，２３  プーリ
１４，２４              ベルト
１５，２５Ａ，２５Ｂ    ベアリング
２６                    ローテーション枠
３２                    ウォームギア
３３                    ウォームホイール
４０Ａ                  撮像部
４０Ｂ                  レンズ部
５１，６１，７１        振動波モータ
【図１】
2005033693.tif 000003
【図２】
2005033693.tif 000004
【図３】
2005033693.tif 000005