(57)【要約】【課題】  スムースな撮像角度の変化を維持しつつ、大きなトルクを必要せずに撮像装置のチルト移動を行なうことができる雲台装置を提供する。【解決手段】  チルト移動手段は、撮像装置を前後方向にスライド移動する手段と、スライド移動に伴い撮像装置の姿勢角度を変更して撮像方向を傾斜する手段を有し、撮像装置をスライド移動する手段は、撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なう。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止画又は動画を撮像する撮像装置の撮像方向を前後傾斜方向に移動するチルト移動手段を有する雲台装置に於いて、
前記チルト移動手段は、
前記撮像装置を前後方向にスライド移動する手段と、
前記スライド移動に伴い前記撮像装置の姿勢角度を変更して撮像方向を傾斜する手段を有し、
前記撮像装置をスライド移動する手段は、
前記撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なうように移動することを特徴とする雲台装置。
【請求項２】
前記撮像装置を保持する保持体と、該保持体に回動可能に枢支されたスライダと、該スライダをスライド移動するスライド機構と、該スライド機構を駆動する駆動手段と、一端を前記保持体に対して回動可能に支持すると共に他端を該雲台装置の台座に対して回動可能に支持したアーム部材を有し、
前記撮像装置をスライド移動する手段は、前記スライダのスライド移動に基づいて移動する手段であると共に、
前記撮像装置の姿勢角度を変更して撮像方向を傾斜する手段は、
前記スライダのスライド移動に伴う前記保持体の移動運動に起因する、前記保持体の、前記アーム部材の他端を中心とする回転運動に従う角度変更により、前記撮像装置の姿勢角度を変更する手段であることを特徴とする請求項１記載の雲台装置。
【請求項３】
前記撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なう手段は、前記撮像装置の前後方向へのスライド移動速度を制御する手段によることを特徴とする請求項１又は２記載の雲台装置。
【請求項４】
前記撮像装置の前後方向へのスライド移動速度を制御する手段は、前記スライダのスライド移動速度を制御する手段によることを特徴とする請求項３記載の雲台装置。
【請求項５】
前記スライド機構は一定ピッチの溝を有するリードスクリューの回転駆動によって前記スライダをスライド移動する機構であって、前記スライダのスライド移動速度を制御する手段は、前記リードスクリューの回転速度を制御する手段によることを特徴とする請求項４記載の雲台装置。
【請求項６】
前記スライド機構は漸変ピッチの溝を有するリードスクリューの回転駆動によって前記スライダをスライド移動する機構であって、前記スライダのスライド移動速度を制御する手段は、前記リードスクリューを一定速度の回転で行なう手段によることを特徴とする請求項４記載の雲台装置。
【請求項７】
前記チルト移動手段と共に前記撮像装置の撮像方向を水平回動方向へ移動するパン移動手段を有することを特徴とする請求項1乃至6記載の雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置を可動式に支持し、少なくとも撮像方向を前後傾斜方向に移動するチルト移動手段を有する雲台装置であって、特に動力を用いて駆動するようにした雲台装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の装置は、撮像装置の撮像方向を水平回動方向へ移動するパン移動手段と撮像方向を前後傾斜方向に移動するチルト移動手段を有している。その従来のチルト移動手段は、撮像装置をある固定の回転軸を中心にチルト方向に回転させる構造を採用している。
【０００３】
この固定の回転軸を採用した構造は、撮像装置のチルト方向への回転移動量と撮像装置の撮像角度の変化量の相関が取リ易い為、スムースな撮像角度の変化が要求される動画撮像に有利な構造である。
【０００４】
その回転軸と撮像装置の相対的な位置関係は、大きく分けると二つのグループ分けることができる。一つは特許文献１等で開示されている、回転軸を撮像装置の重心近傍位置に配置するグループであり、もう一つは特許文献２等で開示されている、回転軸を撮像装置の下部端面近傍に配置するグループである。
【０００５】
前者は雲台装置に撮像装置を固定保持した、監視カメラ系の雲台装置に多く採用される構造であり、後者は撮像装置にデジタルカメラ等を採用して雲台装置に着脱自在とした、家庭内見守り系の雲台装置に多く採用される構造である。
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００２−４０５５３号
【特許文献２】特開２００３−６０９３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
その後者のグループは、その回転軸が撮像装置の重心から離れた位置に配置されている為、例えば、雲台装置をテーブルの上に置き、撮像装置の撮像方向を真下方向、すなわちテーブル面撮影方向の位置から水平方向へチルト移動する場合は、大きなトルクが必要となる。その為、駆動力の大きいサイズの大きなモータを採用して撮像装置のサイズとコストを犠牲にするか、又は撮像装置のチルト移動範囲を狭めて仕様を犠牲にするかのいずれかの方法を採用していた。
【０００７】
また、そのグループの雲台装置を天井に配置した場合は、撮像装置を真下の床方向を撮像する姿勢で維持することが、上述と同様の理由で大変困難であった。
【０００８】
本発明は以上説明した課題を解決すると共に、動画撮像に要求されるスムースな撮像角度の変化をも維持する雲台装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する為に、本発明の雲台装置の第１の請求項は、静止画又は動画を撮像する撮像装置の撮像方向を前後傾斜方向に移動するチルト移動手段を有する雲台装置に於いて、前記チルト移動手段は、前記撮像装置を前後方向にスライド移動する手段と、前記スライド移動に伴い前記撮像装置の姿勢角度を変更して撮像方向を傾斜する手段を有し、前記撮像装置をスライド移動する手段は、前記撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なうように移動することを特徴とする。
【００１０】
更に、第２の請求項は、電気撮像装置を保持する保持体と、該保持体に回動可能に枢支されたスライダと、該スライダをスライド移動するスライド機構と、該スライド機構を駆動する駆動手段と、一端を前記保持体に対して回動可能に支持すると共に他端を該雲台装置の台座に対して回動可能に支持したアーム部材を有し、前記撮像装置をスライド移動する手段は、前記スライダのスライド移動に基づいて移動する手段であると共に、前記撮像装置の姿勢角度を変更して撮像方向を傾斜する手段は、前記スライダのスライド移動に伴う前記保持体の移動運動に起因する、前記保持体の、前記アーム部材の他端を中心とする回転運動に従う角度変更により、前記撮像装置の姿勢角度を変更する手段であることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の請求項は、前記撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なう手段は、前記撮像装置の前後方向へのスライド移動速度を制御する手段によることを特徴とする。
【００１２】
更に、第４の請求項は、前記撮像装置の前後方向へのスライド移動速度を制御する手段は、前記スライダのスライド移動速度を制御する手段によることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の請求項は、前記スライド機構は一定ピッチの溝を有するリードスクリューの回転駆動によって前記スライダをスライド移動する機構であって、前記スライダのスライド移動速度を制御する手段は、前記リードスクリューの回転速度を制御する手段によることを特徴とする。
【００１４】
更に、第６の請求項は、前記スライド機構は漸変ピッチの溝を有するリードスクリューの回転駆動によって前記スライダをスライド移動する機構であって、前記スライダのスライド移動速度を制御する。
【００１５】
そして、第７の請求項は、前記チルト移動手段と共に前記撮像装置の撮像方向を水平回動方向へ移動するパン移動手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記の手段により、本発明のチルト移動手段は、撮像装置をある固定の回転軸を中心にチルト方向に回転させる従来技術の構造とは異なり、撮像装置を前後方向にスライド移動する手段と、そのスライド移動に伴い撮像装置の姿勢角度を変更して撮像方向を傾斜する手段を用いる為、例えば、雲台装置をテーブルの上に置き、撮像装置の撮像方向を真下方向、すなわちテーブル面撮影方向の位置から水平方向へチルト移動する場合でも、大きなトルクを必要せずにチルト移動を行なうことができると共に、撮像装置をスライド移動する手段は、撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なうので、動画撮像に要求されるスムースな撮像角度の変化を可能とする。更には、雲台装置を天井に配置した場合でも、撮像装置を真下の床方向を撮像する姿勢で維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（実施形態）
図１は本発明の実施形態の雲台装置１の斜視図を示す。同図に於いて、２はデジタルカメラ、３はそれを保持する保持体で、主保持部３ａと蓋部３ｂから構成されている。４は雲台装置１の台座である。水平回動のパン移動手段を含む場合は、デジタルカメラ２と共に水平回動のパン回転を行なうが、これについては一番最後に説明する。５はそのパン回転を支持する固定台座、６はアーム部材で、本実施形態では６ａ及び６ｂの一対のアームを例として採用している。アーム６ａはその一端６ａ１を保持体３に回動可能に支持されると共に、他端６ａ２を台座４の４ａ部にて同様に回動可能に支持されている。また、アーム６ｂも一端６ｂ１を保持体３に、そして他端６ｂ２を４ｂ部に、各々回動可能に支持されている。（６ｂ１は図示せず。図２参照）
図２及び図３は、図１に示した矢印Ａ方向からの斜視図で、内部構造の説明の為、図２はデジタルカメラ２を省略すると共に保持体３と台座４の一部を切り欠き、図３は更に保持体３、台座４を省略している。また、図４は図３の構成を図１に示した矢印Ｂ方向からの斜視図である。
【００１９】
それらの図に於いて、７はデジタルカメラ２で撮像されたデータを送信するコネクタ、８はコネクタ７を支持する基板、９は基板８に差し込まれ、上記データをケーブル１０を介して送信する。ケーブル１０はアーム６ａの一端６ａ１の中空穴を介してアーム６ａ内に入り、他端６ａ２の中空穴、そして台座４の４ａ部の中空穴を介して基板１５に接続される。基板１５にはＣＰＵ３０等の回路部品が構成されており、後に他図にてその基本ブロック構成を説明する。
【００２０】
また、１１は保持体３に回動可能に枢支されたスライダで、円筒形状を成すと共に１１ａ、１１ｂ、１１ｃの三つの突起を有している。それらの突起は、台座４の穴４ｃ、４ｄ、４ｅ（図６参照）を介して、台座４の内部側に突出している。突起１１ａはリードスクリュー１２の回転に従いスライダ１１をリードスクリュー１２の軸芯方向に沿って移動する構成を有している。また、突起１１ｂ及び１１ｃは各々スライド支持軸１３ｂ及び１１ｃを貫通する穴を有し、そのスライダ１１の移動を支持している。尚、リードスクリュー１２の回転は、チルトモータ１４の回転駆動がモータギア１４ａを介してリードスクリュー１２のギア部１２ａに伝えられることによって、実行される。また、１５はリードスクリュー１２、スライド支持軸１３ｂ、１３ｃ、チルトモータ１４を支持する台座フレームで、１５ａ、１５ｂ等の取り付け部で台座４にビス締め固定される。
【００２１】
尚、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは図６で示す穴４ｃ、４ｄ、４ｅを外観的に遮蔽する役目を成す、スライダ１１から突出した部分であるが、本発明の主旨には関係しないので、説明を省く。
【００２２】
以上説明した構成を基に、図５及び図６を用いて、本発明の特徴であるチルト移動手段を説明する。図５は（１）のデジタルカメラ２の撮像方向が上面方向の水平姿勢から（４）の撮像方向が水平方向の垂直姿勢までのチルト移動を４段階に分けて図示した側面図で、台座４と固定台座５を中央部で切断して内部を可視化している。図６は図５の(１)から（４）の４段階の斜視図である。
【００２３】
図５の（１）の状態に於いて、チルトモータ１４の駆動によりリードスクリュー１２が回転を開始すると、スライダ１１はリードスクリュー１２の軸芯方向に沿って図５右側方向への移動を開始する。その移動に伴い、スライダ１１を回動可能に枢支している保持体３は、アーム６ａ及び６ｂに端部６ａ２及び６ｂ２を中心とした回転運動を促す。そのアーム６ａ及び６ｂの回転運動に従い、保持体３はその姿勢角度を変更しつつスライド移動し、図５の（２）に示す様に保持するデジタルカメラ２の撮像方向を傾斜する。更にスライダ１１が移動すると、図５の（３）の状態を経由して（４）の撮像方向が水平方向の状態に至る。
【００２４】
このようなチルト移動手段は、従来技術のような固定された回転軸を撮像装置の下部端面近傍に配置し、その軸部を回転させてチルト移動する手段と比較すると、明らかに必要とする動力が少なくてすむ。すなわち、図５の（２）に於いて、デジタルカメラ２はその重量をスライダ１１の突起１１ｂと１１ｃで支えられると共にアーム部材６（アーム６ａと６ｂ）によっても支えられている。その為、スライダ１１の移動に要する動力は、突起１１ｂと１１ｃ部で受ける荷重の水平成分と支持軸１３ｂ、１３ｃとの摩擦成分の合力と、アーム６で受ける荷重で発生するアーム６の慣性モーメント力とを合わせた力に対応するものとなる。それは、同図からアーム６を取り省き、突起１１ｂ近傍部を回転中心としてデジタルカメラ２をチルト回転させるトルクと比較すると、大変小さい力となる。
【００２５】
更には、図５で示した雲台装置１を上下反転して天井に配置した場合は、スライダ１１の突起１１ｂと１１ｃによるスライド軸１３ｂ及び１３ｃでの支持と、アーム部材６による支持により、図５（１）のデジタルカメラ２の姿勢に於いても、充分にその姿勢を維持することができる。
【００２６】
図７にリードスクリュー１２の拡大図を示す。本リードスクリュー１２の溝ピッチは、一定値Ｌで構成されている。このようなリードスクリューを採用して回転速度一定で回転した場合は、それに伴うデジタルカメラ２の図５及び図６の（１）から（４）までの姿勢角度の角度変化は、一定速度とはならず、後述の式から導かれる速度に基づく。すなわち、図５（１）のＴＯ点からスライド移動変位をＸとし、その時のデジタルカメラ２の角度をαとした場合、それらの関係の近似式として、
【００２７】
【数１】
2007072298.tif 000003
が成立する。同式のＡ、Ｂ、Ｃはアーム部６の長さ、ＴＯ点とアーム端部６ａ１までの距離等で決定される定数である。同式から、スライド移動変位Ｘの変位速度と角度αの変位速度の関係が導かれ、図５の（１）から（２）までのような、デジタルカメラ２の姿勢を水平姿勢からの起き上がり直後姿勢までの変化速度と、（３）から（４）までの垂直姿勢近傍でのそれを比較すると、前者の方が大きくなる。その問題を解決する本発明の特徴について、以下説明する。
【００２８】
図８は本発明の基本ブロック構成を説明する図で、本図では後述するパン移動手段をも含む構成を示している。１７は雲台、１８はデジタルカメラ、１９はデジタルカメラ１８の撮像データを処理するカメラインターフェイスコントローラ、２０はパンモータ２１とチルトモータ２２のモータドライバ、２３はモータドライバ２０を制御するＣＰＵ、そして２４はメインＣＰＵを示す。尚、外部機器へのＬＡＮ接続又は電源関係等の、本発明の主旨とは関係がない構成は省略している。以上の構成に於いて、ＣＰＵ２３は、上述した近似式から導かれるスライド移動変位Ｘの変位速度と角度αの変位速度の関係に従い、角度αの変位速度を一定となるようにチルトモータ２２を制御する。それにより、デジタルカメラ１８の撮像方向の傾斜変化速度を一定とすることができる。
【００２９】
上述した手段は、チルトモータ２２の回転速度を制御する手段であるが、諸事情によりその手段が困難な場合は、図９に示すリードスクリュー２５の様に、上述した近似式から導かれるスライド移動変位Ｘの変位速度と角度αの変位速度の関係に従って、角度αの変位速度を一定となるように溝のピッチを設定することにより、チルトモータ２２の均一回転速度でデジタルカメラ１８の撮像方向の傾斜変化速度を一定とすることができる。
【００３０】
以下最後に、デジタルカメラ２の撮像方向を水平回動方向へ移動するパン移動手段について説明する。本実施の形態の雲台１はパン移動手段を有しており、図１から図５の説明図にもそれを垣間見ることができるが、説明上の混乱を避ける為、説明を控えてきた。図１０は、図４で示した状態から固定台座５、アーム６等を省略し、図４よりやや下側から見た斜視図である。２９は２９ａ及び２９ｂ部にて固定台座５にビス締め固定されたフレームで、ＣＰＵ３０等の回路部品を備えた基板１６とパンモータ２６を保持している。パンモータ２６は傘歯ギア２７を備え、その回転を傘歯ギア２８に伝える。２９ｃはフレーム２９に固定された軸で、基板１６の穴部を貫通して直立し、傘歯ギア２８を回転自在に支持している。また、傘歯ギア２８はその上部のフレーム１５を固定支持している。以上の構成から、パンモータ２６が回転すると、傘歯ギア２７、２８を介して、フレーム１５を軸２９ｃを中心としてパン回転移動を行なう。前述したようにフレーム１５は台座４にビス締め固定されているので、それらに支持されているデジタルカメラ２もそのパン回転移動に従い、回転する。
【００３１】
以上の本実施形態で説明したように、本発明によれば、大きなトルクを必要せずに撮像装置のチルト移動を行なうことができると共に、撮像装置をスライド移動する手段は、撮像装置の姿勢角度の角度変化を任意の一定速度で行なうので、動画撮像に要求されるスムースな撮像角度の変化を可能とする。
【００３２】
更には、雲台装置を天井に配置した場合でも、撮像装置を真下の床方向を撮像する姿勢で維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の雲台１の斜視図。
【図２】雲台１の内部構成を説明する斜視図。
【図３】雲台１の内部構成を説明する斜視図。
【図４】雲台１の内部構成を説明する斜視図。
【図５】撮像装置のスライド移動を説明する側面図。
【図６】撮像装置のスライド移動を説明する斜視図。
【図７】一定ピッチ溝を有するリードスクリューを説明する図。
【図８】基本ブロック構成を説明する図。
【図９】溝ピッチを変化させたリードスクリューを説明する図。
【図１０】パン移動手段を説明する図。
【符号の説明】
【００３４】
１  雲台
２  デジタルカメラ
３  保持体
４  台座
５  固定台座
６  アーム部材
１１  スライダ
１２  リードスクリュー
１３ｂ、１３ｃ  スライド軸
１４  チルトモータ
２５  パンモータ
【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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【図８】
2007072298.tif 000011
【図９】
2007072298.tif 000012
【図１０】
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