説明

雲台式カメラ装置

【課題】カメラ部が高い位置でパン及びチルト回転する場合でも不安定にならず、かつ簡単に移動でき、しかも設置面積を小さく抑えることができる雲台式カメラ装置を提供する。
【解決手段】本発明の雲台式カメラ装置(パンチルトカメラ装置)は、上下移動可能なパンチルトカメラユニット1を備える。そして、パンチルトカメラユニット1が上昇した時に、外方に広がる支持部43を台座ユニット2の下端部に複数備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カメラ部が上下移動可能な雲台式カメラ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、垂直方向(チルト方向)及び水平方向(パン方向)に回転可能な雲台式カメラ装置(パンチルトカメラ装置)は種々知られている(例えば、特許文献1参照)。さらに、特許参考文献2に記載されているように、カメラ部が垂直方向へ上下移動するような構成のパンチルトカメラ装置も提案されている。
【特許文献1】特開2002−40553号公報
【特許文献2】特開平8−107516号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上下移動可能なパンチルトカメラ装置では、カメラ部が上昇すると重心位置が高くなる。そのため、その位置でカメラ部がパン及びチルト方向に高速で回転駆動すると、カメラ部が低い位置で回転駆動した場合に比べて非常に不安定な状態になり、転倒してしまうことも考えられる。
【0004】
従って、転倒防止のために、上下移動可能なパンチルトカメラ装置を接地面等に固定したり、設置面積を大きくしていた。
【0005】
しかし、接地面等に固定すると簡単に移動できないという問題がある。また、設置面積を大きくすると、カメラ部を低い位置で使用する場合には設置面積を必要以上に取ってしまい、狭い場所で、かつ常にカメラ部を低い位置で使う場合には不効率になるという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、カメラ部が高い位置でパン及びチルト回転する場合でも不安定にならず、かつ簡単に移動でき、しかも設置面積を小さく抑えることができる雲台式カメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1記載の雲台式カメラ装置は、上下移動可能なパンチルトカメラユニットを備える雲台式カメラ装置において、前記パンチルトカメラユニットが上昇した時に、外方に広がる支持部を備えることを特徴とする。
【0008】
請求項5記載の雲台式カメラ装置は、上下移動可能なパンチルトカメラユニットを備える雲台式カメラ装置において、前記パンチルトカメラユニットが上昇した時に、パン方向及びチルト方向の回転速度と回転加速度の値のどちらか一方または両方を低く設定する制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明の雲台式カメラ装置によれば、カメラ部が高い位置でパン及びチルト回転する場合でも不安定にならず、かつ簡単に移動でき、しかも設置面積を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置(雲台式カメラ装置)を右斜め上から見た斜視図、図2は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の正面図である。尚、説明のためにパンチルトカメラ部及びパンチルトカメラ下部の外装部を一部外した状態を表している。
【0012】
始にパンチルトカメラ部の構造及び動作について説明する。図1、図2おいて、パンチルトカメラユニット1は、台座ユニット2の上部に搭載されている。カメラ部3は、正面のレンズ5より画像を取り込み、取り込まれた画像は、カメラ部3内部に設けられた不図示のCCDにより電気的に変換され処理される。
【0013】
回転板7は、上部にチルトシャーシ8が固定されている。チルトシャーシ8の左右には側板8a、8bが垂直に設けられ、カメラ部3に設けられた軸3a、3bが回転自由に挿入されている。
【0014】
チルトモータ固定板14は、かさ歯ギア11が圧入されたチルトモータ12が固定されている。チルトモータ固定板14は、チルトギア10とかさ歯ギア11とが噛合うように側板8aに固定されている。従って、チルトモータ12を回転駆動することによりカメラ部3は垂直方向に回転する。
【0015】
パンシャーシ15は、コネクタ21、22や不図示のCPUやモータドライバ等が搭載された制御基板16が固定されている。パンシャーシ15にはモータ固定板17が固定され、モータ固定板17にはパンモータ24が固定されている。また、モータ固定板17にはパン軸受18も固定されている。
【0016】
回転板7にはパンギア26が固定され、さらに、回転板7にはパンギア26と同軸上に不図示のパン軸が固定され、パン軸受18に回転自由に挿入されている。パンモータ24にはかさ歯ギア25が圧入されており、パンギア26と噛合っているため、パンモータ24を回転駆動することにより、回転板7と共にカメラ部3は水平方向へ回転する。
【0017】
次に、台座ユニット2について説明する。
【0018】
図3は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置を左斜め下から見た斜視図、図4は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の右側面図、図5は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の背面図である。
【0019】
ケース27は、実際には円筒形状をしているが、説明のために図1から図4では前方部を、図5では後方部の一部を切り欠いた形状として表している。ケース27は、機構部を覆う外装の役割と天板29と底板28の間を支える構造部材の役割も果たしている。
【0020】
天板29にはモータ固定板29cが一体に設けられ、固定板29cには上下移動用の上下移動モータ31が固定されている。上下移動モータ31にはギア32が固定され、ギア32は、ラックシャフト33に形成されたラック33aと噛合っている。また、天板29には側板29a、29bも一体に設けられている。
【0021】
プーリ30の両端には軸30a、30bが形成され、側板29a、29bに設けられた軸受部に回転自由に挿入されている。また、プーリ30にはプーリギア30cが一体に設けられ、ラックシャフト33に形成されたラック33bと噛合っている。
【0022】
ワイヤ34は、プーリ30に巻き付き、ワイヤ34の一方の端部はプーリ30に固定され、他方の端部はウエイト(錘)35に固定されている。ウエイト35は、台座ユニットの中央(中心部)で上下する。ガイドシャフト40、41は、天板29と底板28に固定され、ウエイト35の上下移動をガイドしている。
【0023】
図6は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置のパンチルトカメラユニットが上昇した状態の背面図、図7は、本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置のパンチルトカメラユニットが上昇した状態を後方斜め右下から見た斜視図である。
【0024】
図3、図6、図7を用いてパンチルトカメラユニット1の上下移動について説明する。シャフト36、37の上端部はパンシャーシ15に固定されており、下端部はプレート38に固定されている。ラックシャフト33も同様に、上端部はパンシャーシ15に固定され、下端部はプレート38に固定されている。
【0025】
上下移動モータ31が回転するとギア32が回転し、ギア32と噛合っているラック33aが上下方移動する。また、シャフト36、37は天板29に設けられた軸受29d、29eに上下移動可能に挿入されているため、ラックシャフト33の上下移動により、パンチルトカメラユニット1はシャフト36、37をガイド軸として天板29に対して上下移動する。
【0026】
次にウエイト35の動きについて図5、図6、図7を使って説明する。図5は、パンチルトカメラユニット1が最も下降した状態を表しており、図6、図7は、最も上昇した状態を表している。
【0027】
ラックシャフト33の上下移動により、ラック33bと噛合っているプーリギア30cも回転する。ラックシャフト33が上昇すると、プーリ30に巻き取られたワイヤ34はプーリ30から解放されるように巻かれているため、ウエイト35は下降する。
【0028】
ウエイト35の重さは、パンチルトカメラユニット1及びシャフト36、37、ラックシャフト33等の上下移動するユニットとほぼ同じ重さになっており、パンチルトカメラユニット1の上下移動時の上下移動モータ31への負荷を軽減する。また、ウエイト35は、パンチルトカメラユニット1が上昇した際に下降するため、ウエイト35自身の重心が下がり、上下移動可能なパンチルトカメラ装置を安定させる効果も兼ねている。
【0029】
続いて、台座ユニット2の底部について説明する。図3において、下カバー42は、底面外周部に円盤状の凸部42aが3箇所形成される。さらに、3箇所の切欠き部が設けられ、それぞれの切欠き部には底面にゴム44が接着された支持部43が収納されている。支持部43は、台座ユニット2の底部に複数設けられている(本実施の形態では3つ)。
【0030】
図2に示すように、この状態ではゴム44が凸部42aよりも、下カバー42の底面からの凸量が大きいため、台座ユニット2は3箇所のゴム44の接地により支えられている。
【0031】
図8は、図1のパンチルトカメラ装置の支持部が下カバーから放射状に外方伸びた状態を前方斜め左下から見た斜視図である。
【0032】
図8に示すように、支持部43は下カバー42から放射状に伸縮可能となっている。図8の状態でも図3の状態と同様に、ゴム44が凸部42aよりも僅かに凸量が大きくなっているため、台座ユニット2はゴム44の接地により支えられている。
【0033】
次に支持部43が伸縮する機構について説明する。
【0034】
図9Aは、図1における底板の下方部分を、下カバーを外した状態で左斜め下から見た斜視図であり、図9Bは、図1における底板の上方部分を左斜め上から見た斜視図である。
【0035】
図10Aは、図9Aの状態の部品の下面図であり、図10Bは、図10AのA−A断面図であり、図10Cは、図9Aにおけるカムギアの平面図である。
【0036】
図9A、図9Bにおいて、支持部43の伸縮駆動用の支持部伸縮モータ46は、底板28に固定され、支持部伸縮モータ46にはギア47が固定されている。カムギア45は、カム軸45aが一体に設けられ、底板28に設けられた軸受部に回転自由に挿入され、Eリング48によりスラスト方向の規制を受けている。
【0037】
カムギア45にはギア部45bが設けられ、支持部伸縮モータ46に固定されたギア47と噛合っている。底板28にはガイド板28a、28bが3箇所の支持部43の側面に設けられ、支持部43の伸縮時のガイドの役割をしている。
【0038】
またガイド板28a、28bには支持部43の伸縮方向に細長い溝28c、28dが設けられ、支持部43に一体に設けられた円筒形状のピン43c、43dが挿入されている。従って、支持部43はガイド板28a、28bと溝28c、溝28dに沿って伸縮する。
【0039】
図10B、図10Cにおいて、カムギア45上に形成されたカム溝6は、カム軸45aを中心に等間隔に3箇所設けられている。カム溝6には支持部43に一体に設けられた球形状の凸部43aが嵌合している。
【0040】
また、支持部43には板バネ50がインサート成型されており板バネ50により、凸部43aは、ピン43c、43dを回転中心として溝6の底面に押付けられている。カム溝6では溝6aと溝6eの部分は浅く、中間の溝6cの部分は深くなっており、溝6b、6dの部分は浅い部分と深い部分を繋ぐ斜面となっている。
【0041】
支持部43は、溝6a、6eの浅い部分ではピン43c、43dを回転中心としてゴム44が下カバー42から下方へ出っ張る方向に移動し、溝6cの部分では上方向へ移動する。
【0042】
図11Aから図11Dは、図1における支持部が伸縮する際の動作を示す正面図である。
【0043】
図11Aは、支持部43が最も縮んだ状態で、かつ支持部43が下がった状態のため、3箇所のゴム44が接地している。支持部43の凸部43aは図10Cに示す溝6eに位置する。カムギア45がカム軸45a方向から見て時計方向へ回転すると、凸部43aは溝6cへ移動する。溝6cは、溝6eに比べて深くなっているため、支持部43がピン43c、43dを回転中心として回転し、ゴム44が上昇する(図11Bの状態)。
【0044】
この状態では下カバー42の凸部42aが接地する。カムギア45がさらに時計方向へ回転すると、凸部43aは溝6cに沿って移動し、支持部43は下カバー42から広がるように伸びる。この時ゴム44は上昇したままである。
【0045】
図11Cは、凸部43aが溝6bの直前まで移動した状態を示している。さらに、カム45ギアが時計方向へ回転すると、凸部43aが溝6aに移動するため、ゴム44は再び下降し接地状態となる(図11dの状態)。尚、ゴム44が上下移動する際には支持部43の伸縮はほとんどないようにカム溝6は形成されている。
【0046】
図12は、図1のパンチルトカメラ装置のブロック図である。
【0047】
図12を用いて全体の構成について説明する。パンチルトカメラユニット1に内蔵された制御基板16には、チルトモータ12、パンモータ24、上下移動モータ31、支持部伸縮モータ46が接続されている。
【0048】
それぞれのモータにはエンコーダ12a、24a、31a、46aが内蔵され、各モータの回転情報を制御基板16へ送信している。また、各モータに対応したホームポジションセンサ51、52、53、54も制御御基板16に接続されており、各モータにより駆動される被駆動体の初期位置検出を行っている。
【0049】
制御基板16にはマイクロコンピュータ55が接続されている。マイクロコンピュータ55からの命令をチルトモータドライバ61、パンモータドライバ62、上下移動モータドライバ63、支持部伸縮モータドライバ64が受け、それぞれに対応したモータを回転駆動するよう駆動信号を発信する。
【0050】
制御基板16にはカウンタ60、タイマ58、メモリ57も搭載され、各モータの加減速時間を計測し、また、回転数をカウントして、それらの情報をメモリ57へ記憶する。
【0051】
次に、パンチルトカメラユニット1が上昇する際の動作について説明する。
【0052】
マイクロコンピュータ55からパンチルトカメラユニット1へ上昇命令が発信されると、3箇所の支持部43は支持部伸縮モータ46の駆動により、図11Aから図11Dに示したような動作を行う。
【0053】
始に、ゴム44が上昇し(図11Bの状態)、次に放射状に徐々に伸び所定の位置まで伸びたところで(図11Cの状態)、再び下降しゴム44が接地する(図11Dの状態)。続いて、パンチルトカメラユニット1が所定の高さまで上昇するように上下移動モータ31を駆動する。その後、パンチルトカメラユニット1はマイクロコンピュータ55の命令により、パン方向の回転やチルト方向の回転を行いつつ、カメラ部3により画像を取り込む。
【0054】
このように、支持部43が放射状に伸び、接地部のゴム44が広がることにより、カメラ部3がパン方向及びチルト方向に回転しても台座ユニット2の安定性が維持できる。
【0055】
図13Aは、本発明の第2の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の台座ユニットの下部を示す正面図であり、図13Bは、図13Aの状態から支持部が放射状に伸びた状態を示す正面図である。
【0056】
第1の実施の形態では、通常状態において、台座ユニット2は、支持部43の底面に接着されたゴム44が接地している。そして、3箇所の支持部43が放射状に伸びる際には、支持部43を一度上昇させ、支持部43を徐々に放射状に伸ばし、伸びきったところで下降させ接地させていた。
【0057】
第2の実施の形態では、図13A、図13Bに示したように、台座ユニット2の接地部は支持部43の下面ではなく、3個所の凸部42aであり、支持部43は凸部42aよりも僅かに接地面から離れた状態となっている。パンチルトカメラユニット1が上昇する際に、支持部43は放射状に伸びるが、その際に、支持部43は上下方向への移動はない。第2の実施の形態においては、支持部43の役割は台座ユニット2が傾いた際の倒れ防止となっている。
【0058】
第1、第2の実施の形態では、パンチルトカメラユニット1が上昇した際に、支持部43が放射状に伸び、さらにウエイト35が下降することにより、カメラ3がパン方向及びチルト方向に回転した場合でも台座ユニット2の安定性を維持した。
【0059】
第3の実施の形態では、支持部43を放射状に伸縮させる等のメカ機構に頼るのではなく、パンモータ24及びチルトモータ12の駆動制御により、パンチルトカメラユニット1が上昇した際の、台座ユニット2の安定性を維持する技術を提案する。
【0060】
図14は、図1におけるパンモータの速度カーブを示すグラフである。
【0061】
図14において、縦軸がパンモータ24の回転速度、横軸がパンモータ24の回転時間を示している。速度カーブ65は、パンチルトカメラユニット1が下降した時のパンモータ24の速度カーブを示し、速度カーブ66は、パンチルトカメラユニット1が上昇した時のパンモータ24の速度カーブを示している。
【0062】
どちらの場合も移動角度は同じだが、パンチルトカメラユニット1が上昇した時は、下降した時に比べて移動時間は長くなり、加減速時の加速度も小さくなり、さらに最高回転速度も低くなるように制御している。
【0063】
上述したように、制御手段を構成する制御基板16トマイクロコンヒピュータ55は、パンチルトカメラユニット1が上昇した時に、パン方向及びチルト方向の回転速度と回転加速度の値のどちらか一方または両方を低く設定する。
【0064】
チルトモータ12も同様に、パンチルトカメラユニット1が上昇した時は、下降した時に比べて加減速時の加速度を小さくし、最高回転速度も低くなるように制御する。
【0065】
このような制御をすることにより、パンチルトカメラユニット1が上昇した状態でも安定した状態でパンチルト駆動が可能となる。
【0066】
第4の実施の形態として、第1または第2の実施形態の構造を有し、状況に応じて第3の実施形態を使い分けるという方法もある。
【0067】
例えば、パンチルトカメラユニット1が上昇する際に、パンモータ24、及びチルトモータ12を駆動させカメラ部3により支持部43の周辺を観察し障害物の有無を調べる。支持部43が伸びるスペースがある場合は支持部43を伸ばし、以後、第1または第2の実施形態と同様に制御する。一方、障害物がある場合は支持部43を伸ばさず、パンチルトカメラユニット1を上昇させ、以後、第3の実施形態と同様に制御する。また、支持部43周辺の障害物の有無は、支持部43またはその周辺に検出手段を設け、その検出状況により障害物の有無を調べても構わない。
【0068】
第1、第2、第4の実施形態では、支持部43を伸ばすタイミングがパンチルトカメラユニット1が上昇する前であったが、上昇中(上昇時)や上昇後でも構わない。特に第4の実施例の場合ではパンチルトカメラユニット1が上昇した後の方が、カメラ部3による観察範囲が広がり支持部43を伸ばすスペースをより正確に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置を右斜め上から見た斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の正面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置を左斜め下から見た斜視図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の右側面図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の背面図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置のパンチルトカメラユニットが上昇した状態の背面図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置のパンチルトカメラユニットが上昇した状態を後方斜め右下から見た斜視図である。
【図8】図1のパンチルトカメラ装置の支持部が下カバーから放射状に外方伸びた状態を前方斜め左下から見た斜視図である。
【図9A】図1における底板の下方部分を、下カバーを外した状態で左斜め下から見た斜視図である。
【図9B】図1における底板の上方部分を左斜め上から見た斜視図である。
【図10A】図9Aの状態の部品の下面図である。
【図10B】図10AのA−A断面図である。
【図10C】図9Aにおけるカムギアの平面図である。
【図11A】図1における支持部が伸縮する際の動作を示す正面図である(その1)。
【図11B】図1における支持部が伸縮する際の動作を示す正面図である(その2)。
【図11C】図1における支持部が伸縮する際の動作を示す正面図である(その3)。
【図11D】図1における支持部が伸縮する際の動作を示す正面図である(その4)。
【図12】図1のパンチルトカメラ装置のブロック図である。
【図13A】本発明の第2の実施の形態に係るパンチルトカメラ装置の台座ユニットの下部を示す正面図である。
【図13B】図13Aの状態から支持部が放射状に伸びた状態を示す正面図である。
【図14】図1におけるパンモータの速度カーブを示すグラフである。
【符号の説明】
【0070】
1 パンチルトカメラユニット
2 台座ユニット
3 カメラ部
3a 軸
3b 軸
5 レンズ
6 カム溝
6a 溝
6b 溝
6c 溝
6d 溝
6e 溝
7 回転板
8 チルトシャーシ
8a 側板
8b 側板
10 チルトギア
11 かさ歯ギア
12 チルトモータ
12a エンコーダ
14 チルトモータ固定板
15 パンシャーシ
16 制御基板
17 モータ固定板
18 パン軸受
21 コネクタ
22 コネクタ
24 パンモータ
24a エンコーダ
25 かさ歯ギア
26 パンギア
27 ケース
28 底板
28a ガイド板
28b ガイド板
28c 溝
28d 溝
29 天板
29a 側板
29b 側板
29c モータ固定板
29d 軸受
29e 軸受
30 プーリ
30a 軸
30b 軸
30c プーリギア
31 上下移動モータ
31a エンコーダ
32 ギア
33 ラックシャフト
33a ラック
33b ラック
34 ワイヤ
35 ウエイト
36 シャフト
37 シャフト
38 プレート
40 ガイドシャフト
41 ガイドシャフト
42 下カバー
42a 凸部
43 支持部
43a 凸部
43c ピン
43d ピン
44 ゴム
45 カムギア
45a カム軸
45b ギア部
46 支持部伸縮モータ
46a エンコーダ
47 ギア
48 Eリング
50 板バネ
51 ホームポジションセンサ
52 ホームポジションセンサ
53 ホームポジションセンサ
54 ホームポジションセンサ
55 マイクロコンピュータ
61 モータドライバ
62 モータドライバ
63 モータドライバ
64 モータドライバ
65 速度カーブ
66 速度カーブ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上下移動可能なパンチルトカメラユニットを備える雲台式カメラ装置において、
前記パンチルトカメラユニットが上昇した時に、外方に広がる支持部を備えることを特徴とする雲台式カメラ装置。
【請求項2】
前記支持部は、台座ユニットの底部に複数設けられていることを特徴とする請求項1記載の雲台式カメラ装置。
【請求項3】
前記パンチルトカメラユニットが上昇した時に、下降する錘を備えることを特徴とする請求項1記載の雲台式カメラ装置。
【請求項4】
前記錘は、台座ユニットの中央で上下することを特徴とする請求項3記載の雲台式カメラ装置。
【請求項5】
上下移動可能なパンチルトカメラユニットを備える雲台式カメラ装置において、
前記パンチルトカメラユニットが上昇した時に、パン方向及びチルト方向の回転速度と回転加速度の値のどちらか一方または両方を低く設定する制御手段を備えることを特徴とする雲台式カメラ装置。
【請求項6】
前記支持部が外方へ広がるスペースの有無を検出する検出手段を設け、その情報を基に、カメラユニットの上昇時に前記支持部を外方に広げるか、広げずにパン方向及びチルト方向の回転速度と回転加速度の値のどちらか一方または両方を低く設定する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の雲台式カメラ装置。
【請求項7】
前記支持部が外方へ広がるスペースの有無を検出する検出手段は、前記パンチルトカメラユニットが兼ねることを特徴とする請求項6記載の雲台式カメラ装置。

【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】
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【図9A】
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【図9B】
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【図10A】
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【図10B】
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【図10C】
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【図11A】
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【図11B】
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【図11C】
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【図11D】
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【図12】
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【図13A】
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【図13B】
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【図14】
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