JP2002148685A - Pan tilt camera, and mirror unit for the same - Google Patents

Pan tilt camera, and mirror unit for the same

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JP2002148685A
JP2002148685A JP2000340190A JP2000340190A JP2002148685A JP 2002148685 A JP2002148685 A JP 2002148685A JP 2000340190 A JP2000340190 A JP 2000340190A JP 2000340190 A JP2000340190 A JP 2000340190A JP 2002148685 A JP2002148685 A JP 2002148685A
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JP
Japan
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mirror
camera
image
lens
image pickup
Prior art date
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Application number
JP2000340190A
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Japanese (ja)
Inventor
Mineo Kubota
峰夫 窪田
Yoshito Umeda
義人 梅田
Katsura Nakajima
桂 中嶋
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Canon Finetech Nisca Inc
Original Assignee
Nisca Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a camera mirror unit for preventing the occurrence of image blurring, as for a camera for continuously photographing a moving image in plural various positions in an mage pickup direction. SOLUTION: As for the camera provided with an image pickup means or picking up the image of an object, a lens for forming the image on the image pickup means, a mirror arranged ahead of the lens so as to change the image pickup direction and a driving means for driving the mirror so as to change the direction of the mirror, the driving means is provided with a coil for generating a magnetic field corresponding to a current, a permanent magnet arranged facing the coil, and a displacement sensor such as a Hall element for detecting the relative displacement between the coil and the permanent magnet. Besides, it is allocable that the driving means is composed of a piezoelectric element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はカメラのパンチルト
構造にかかわり、特に装置全体が可動しなくても内部の
撮像系に載置したミラーを駆動して変更する事で、カメ
ラの撮像範囲を上下左右に変更できる技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pan-tilt structure of a camera, and in particular, drives a mirror mounted on an internal image pickup system to change the image pickup range of the camera up and down even if the entire apparatus is not movable. Related to the technology that can be changed left and right.

【従来の技術】パソコン等の普及によってデジタル画像
の取扱いが容易になってきた。これに伴って、かつて風
景や人物の撮影は銀塩タイプのフィルム上への投影が主
流であったが、風景を緻密にデジタル化して取り込むデ
ジタルカメラやデジタルビデオカメラが普及してきた。
このようなカメラは、デジタル処理入射した光を電荷に
変換する光電変換素子によって電気信号を得、後段の装
置、たとえば画像モニタ装置やコンピュータなどで利用
可能なデータ形式に変換される。例えば日本ではNTS
C(National Television Sys
tem Comittee)方式、欧州ではPAL(P
hase Alternation Line Met
hod)方式のようなテレビジョン等で標準的に利用さ
れている形式や、コンピュータ等デジタル機器に接続し
易いデジタルの標準インターフェース、たとえばUSB
(Univeral Serial Bus)、IEE
E1394規格などが用いられている。このような信号
に変換する回路を主として、光電変換素子(撮像素子)か
ら得られた画像信号のレベル補正や、光電変換素子がカ
ラーであれば色のバランス等をとるための回路がパンチ
ルトカメラのケーシングに内蔵されている。
2. Description of the Related Art The handling of digital images has become easier with the spread of personal computers and the like. Along with this, photography of landscapes and people used to be mainly performed on a silver halide type film, but digital cameras and digital video cameras that capture the landscape in a precise digital form have become widespread.
In such a camera, an electric signal is obtained by a photoelectric conversion element for converting incident light into electric charge by digital processing, and is converted into a data format that can be used by a subsequent device, for example, an image monitor device or a computer. For example, in Japan NTS
C (National Television Sys)
tem Committee) system, PAL (P
case Alteration Line Met
(hod) format such as a standard used in television or the like, or a digital standard interface that is easily connected to digital equipment such as a computer, for example, USB
(Universal Serial Bus), IEEE
E1394 standard or the like is used. A circuit for converting such a signal is mainly a circuit for level correction of an image signal obtained from a photoelectric conversion element (imaging element), and a circuit for balancing colors if the photoelectric conversion element is a color, for a pan-tilt camera. Built in the casing.

【0002】図15は従来例の図である。カメラ全体は
省略されているが、撮像素子(CCD)12に被写体を
結像させるレンズ10と、このレンズを固定して基板1
3上に支える鏡筒11と、が省略されたカメラフレーム
上に固定載置されている。一方、このレンズ10の撮像
方向前方には、反射方向を変更できるミラー20が載置
されている。このミラー20は、X軸方向に回転させる
ための軸21が枠体22に回転可能にして支持されてい
る。この軸21は片側にてギヤ列23を介してモータ2
4に連結されているため、このモータ24の駆動によっ
てX軸回りにミラーが回転する。
FIG. 15 is a diagram of a conventional example. Although the entire camera is omitted, a lens 10 for forming an image of a subject on an image pickup device (CCD) 12 and a substrate 1
The lens barrel 11 supported on the camera 3 is fixedly mounted on a camera frame from which the lens barrel 11 is omitted. On the other hand, a mirror 20 capable of changing the reflection direction is mounted in front of the lens 10 in the imaging direction. The mirror 20 is supported such that a shaft 21 for rotating in the X-axis direction is rotatable by a frame 22. The shaft 21 is connected to the motor 2 via a gear train 23 on one side.
4, the mirror is rotated around the X axis by the driving of the motor 24.

【0003】そして、この枠体22の下方略中央で、支
持柱25がギア列26を介してモータ27に連結してい
るために、固定されたフランジ28に対してY軸方向に
回転できる。更に図では見えないが、軸21や指示柱2
5には位置センサが配置されており、この信号に応じ
て、停止起動を行う制御回路が準備されている。
[0003] Since the support column 25 is connected to the motor 27 via the gear train 26 at substantially the center below the frame 22, the support column 25 can rotate in the Y-axis direction with respect to the fixed flange 28. Although not visible in the figure, the shaft 21 and the pointing post 2
5 is provided with a position sensor, and a control circuit for stopping and starting according to this signal is prepared.

【0004】このように撮像方向を変更できるカメラの
用途について少し述べる。たとえば、部屋の中や屋外に
おいて、環境状況を監視したり店舗等の中において不正
等がないか監視したりする監視用のカメラがある。従来
の監視カメラにおいては、広範囲なエリアを撮像しなけ
ればならないこともあって、十分に大きな撮像レンズを
必要とすることから、カメラ全体を上下動可能に構成し
ていた。
[0004] The use of a camera capable of changing the image pickup direction in this way will be briefly described. For example, there is a surveillance camera that monitors an environmental condition in a room or outdoors, or monitors a store or the like for fraud. In a conventional surveillance camera, a sufficiently large imaging lens is required because an image of a wide area must be taken, so that the entire camera is configured to be vertically movable.

【0005】また、少し小さなエリアをカバーする、た
とえばコンピュータやデジタルテレビ等に接続をして構
成する簡易会議システムがある。これらのシステムに用
いられるカメラは、像の歪み等の画像問題を多少は許さ
れることもあって、安価に構成されたカメラが用いられ
る。この場合、撮像する範囲(向き)は手動で設定される
ことが多いが、電動で動かせるものも雲台と呼ばれる駆
動台上に乗っているものや、特開平10−341370
に開示されたようなケーシングの一部を可動にしてその
内部に駆動を設けたものがある。また、家庭のドアに載
置して来訪者の様子をモニタするいわゆるドアホンのよ
うな像の歪みが大きくても良い用途において、たとえば
特開平11−231371に開示された、撮像を行う撮
像素子は固定してレンズを移動して撮像範囲を変更する
ものもある。
There is also a simple conference system which covers a small area, for example, by connecting to a computer or a digital television. The camera used in these systems is an inexpensive camera, because image problems such as image distortion may be somewhat tolerated. In this case, the imaging range (orientation) is often set manually, but the one that can be moved electrically can be set on a drive platform called a pan head, or the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-341370.
In some cases, a part of the casing is made movable and a drive is provided inside the casing as disclosed in US Pat. Further, in an application in which image distortion may be large, such as a so-called door phone which is mounted on a door of a home and monitors the state of a visitor, for example, an image pickup device for performing image pickup disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-231371 In some cases, the imaging range is changed by moving the lens while fixed.

【0006】そして、これらのようにカメラ全体を上下
左右に (パン方向、チルト方向に)振る方法では、かな
り大きな駆動力を必要とするために、消費電力も大きな
ものであった。そして、素早く撮影方向を変更すること
は、重量が大きいために無理であった。
[0006] The method of swinging the entire camera up, down, left and right (in the pan and tilt directions) requires a considerably large driving force, and thus consumes a large amount of power. It was impossible to change the shooting direction quickly because of the large weight.

【0007】この点を解決したものに、撮影方向の変更
を、被写体を反射投影するミラーを用いて2軸を制御し
て達成する方法が、たとえば特開平7−170434な
どに示されている。
To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-170434 discloses a method for changing the photographing direction by controlling two axes by using a mirror for reflecting and projecting a subject.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】確かにこのミラーを位
置制御する方法は、ミラーの重量が軽いために大変効果
的である。しかし、図13を用いて説明した方法は、D
Cモータなどの回転軸駆動をギヤによって減速してミラ
ー方向の変更駆動に変えるものであって、ギヤが滑らか
に動かずに回転中の映像がぶれると言う問題があった。
撮像方向の複数変更位置で静止画像を撮る場合は問題が
少ないが、動画を連続撮影しているときの映像ぶれは問
題である。
It is true that this method of controlling the position of the mirror is very effective because the weight of the mirror is small. However, the method described with reference to FIG.
In this method, the rotation of a rotating shaft of a C motor or the like is changed to drive for changing the mirror direction by deceleration by a gear, and there is a problem that the rotating image is blurred without the gear moving smoothly.
Although there are few problems when taking a still image at a plurality of positions where the imaging direction is changed, there is a problem with image blurring during continuous shooting of moving images.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、被写体を撮像する撮像手段と、この撮像手段へ像形
成するレンズと、このレンズの前方に設置されて撮像方
向を変更するミラーと、このミラーの向きを変更駆動す
る駆動手段とを備えたカメラであって、この駆動手段
が、電流に応じた磁界発生を行うコイルと、このコイル
に対向配置された永久磁石と、前記コイルと前記永久磁
石との相対変位を検出する変位センサを備えたカメラと
した。
In order to solve this problem, an image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, and a mirror installed in front of the lens for changing the image pickup direction are provided. A driving means for changing the direction of the mirror, the driving means comprising: a coil for generating a magnetic field in accordance with a current; a permanent magnet opposed to the coil; The camera is provided with a displacement sensor for detecting a relative displacement with respect to the permanent magnet.

【0010】また、被写体を撮像する撮像手段と、この
撮像手段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に設
置されて撮像方向を変更するミラーと、このミラーの向
きを変更駆動する駆動手段とを備えたカメラであって、
この駆動手段が、電流に応じた磁界発生を行うコイル
と、直径方向に磁化された円筒形状の永久磁石と、前記
永久磁石を回転支持する軸心と、を備えたカメラとし
た。
[0010] Further, an image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens to change the image pickup direction, and a drive means for changing the direction of the mirror for driving. A camera with
The driving means is a camera including a coil for generating a magnetic field in accordance with an electric current, a cylindrical permanent magnet magnetized in a diameter direction, and an axis for rotatably supporting the permanent magnet.

【0011】さらに、被写体を撮像する撮像手段と、こ
の撮像手段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に
設置されて撮像方向を変更するミラーと、このミラーの
向きを変更駆動する駆動手段とを備えたカメラであっ
て、この駆動手段が圧電素子を備えたカメラとした。
Further, an image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens for changing the image pickup direction, and a drive means for changing the direction of the mirror for driving The driving means is a camera provided with a piezoelectric element.

【0012】そして、被写体を撮像する撮像手段と、こ
の撮像手段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に
設置されて撮像方向を変更するミラーと、このミラーの
向きを変更駆動する駆動手段とを備えたカメラであっ
て、前記撮像手段を保持する撮像ケーシングと、前記ミ
ラーと駆動手段を保持するミラーケーシングとを着脱可
能に構成したカメラとした。
And an image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens for changing the image pickup direction, and a drive means for changing the direction of the mirror. Wherein the imaging casing holding the imaging means and the mirror casing holding the mirror and the driving means are detachably configured.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の詳細について、概念を示
す簡略図である斜視図の図1と、内部ユニットの側面を
示した図2に基づいて説明する。 (撮像部説明)カメラのケーシング1に内蔵されるユニ
ットの斜視図である図1では、撮像を行う撮像基板53
と信号を処理する処理基板55とがミラー70のミラー
面70aに斜めに対向してケーシング1内に固定され
る。撮像基板53には、レンズ51を内包して固定する
鏡筒50が、CCD(撮像素子)52を覆うように載置
されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a simplified perspective view showing the concept and FIG. 2 which shows a side view of an internal unit. (Explanation of Imaging Unit) In FIG. 1 which is a perspective view of a unit built in the casing 1 of the camera, an imaging substrate 53 for performing imaging is shown.
And the processing substrate 55 for processing signals are fixed in the casing 1 so as to obliquely face the mirror surface 70a of the mirror 70. A lens barrel 50 that encloses and fixes a lens 51 is mounted on the imaging substrate 53 so as to cover a CCD (image sensor) 52.

【0014】CCD52から得られた映像信号は微弱で
あって、ノイズの影響を受けやすいため、撮像基板53
上でエッミトフォロワトランジスタ(図示省略)によって
インピーダンスを低く変換し耐ノイズ性を高めてから、
フレキシブルサーキット54によって、信号処理基板5
5に渡される。
The image signal obtained from the CCD 52 is weak and easily affected by noise.
After lowering the impedance with an Emitto follower transistor (not shown) and increasing the noise resistance,
The flexible circuit 54 allows the signal processing board 5
Passed to 5.

【0015】上記CCD52は30V,15V、5V,
−8Vのように多くの電圧を必要とするために、信号処
理基板55上で電圧生成されてからフレキシブルサーキ
ット54を経由して撮像基板53に渡される。このカメ
ラ内に電源を持つのであれば、100Vの商用電源から
生成する事になるが、小型の構成をするのであればスペ
ースが取れないため、何らかの外部電源より単一電源
(たとえば5V)からインバータ電源を利用して生成され
る。
The CCD 52 has a voltage of 30 V, 15 V, 5 V,
Since a large voltage such as -8 V is required, a voltage is generated on the signal processing board 55 and then passed to the imaging board 53 via the flexible circuit 54. If this camera has a power supply, it will be generated from a 100V commercial power supply.
(For example, 5V) using an inverter power supply.

【0016】また、上記のノイズ対策に加えてグランド
インピーダンスの改善のために、信号線とグランド線を
交互に配置する手段も用いられる。撮像基板53を固定
しているフレーム60は、稼動ミラー70とその駆動機
構とを載置するフレーム61,62と一体に構成され
て、カメラケーシング1に固定されている。
Further, in order to improve the ground impedance in addition to the above noise countermeasures, means for alternately arranging signal lines and ground lines is also used. The frame 60 to which the imaging substrate 53 is fixed is integrally formed with frames 61 and 62 on which the operating mirror 70 and its driving mechanism are mounted, and is fixed to the camera casing 1.

【0017】CCD52には分解能(解像度)に応じた数
だけ2次元に配列されたフォトダイオードあり、このフ
ォトダイオード群に光照射を行うレンズ51とCCD5
2の内部に配列されたフォトダイオード群との位置関係
はレンズ51(鏡筒50内のレンズ群)の焦点距離によっ
て決められるため、振動等意図しない外因によって変化
しないよう相対位置を固定される。さらに、以下で詳細
を説明するミラー部分と、この撮像素子を含む撮像部分
とは、切り離して構成する事も出来て、容易な構成なの
で図は省略するが、ケーシング1をミラー部を保持する
第1のケーシングと、撮像部を保持する第2のケーシン
グとに分割し、これらが合体あるいは交換可能に設計し
さえすれば、CCD51の画素が異なるものや、レンズ
の画角が異なるもののユニットをシリーズ化して製品群
を構成する事が出来る。
The CCD 52 has two-dimensionally arranged photodiodes of a number corresponding to the resolution (resolution). A lens 51 for irradiating the photodiode group with light and a CCD 5 are provided.
Since the positional relationship with the photodiode group arranged inside 2 is determined by the focal length of the lens 51 (the lens group in the lens barrel 50), the relative position is fixed so as not to change due to unintended external factors such as vibration. Further, a mirror part, which will be described in detail below, and an image pickup part including this image pickup element can be configured separately from each other. 1 and a second casing for holding the imaging unit, and if these are designed to be united or exchangeable, a unit having a different pixel of the CCD 51 or a unit having a different angle of view of the lens is series. Product groups.

【0018】この構成により、ミラー部の開発を共通化
してコスト削減に寄与できる。
With this configuration, the development of the mirror unit can be made common and the cost can be reduced.

【0019】(ミラー部説明)被写体をミラー70の反
射面70aで反射して撮像部のCCD52に結像する。
ミラー70は表面にアルミ蒸着されているため、表面が
反射面となる。Tilt動作支点(P)は反射面内にあ
るとともにCCD52に投影するレンズ51の光学中心
軸(Z)がこのP支点を通過するため、このP支点を中
心にしてミラーが回転しても常にレンズ51の光学中心
軸(Z)はP支点から外れない。図2に示したように、
ミラー70はレンズ51の光学中心に対して45°画基
準位置であって、この位置を中心にして+-20°程度
の遥動回転を行う。
(Explanation of Mirror) The subject is reflected by the reflecting surface 70a of the mirror 70 and forms an image on the CCD 52 of the image pickup unit.
Since the mirror 70 has aluminum evaporated on the surface, the surface is a reflection surface. Since the Tilt operation fulcrum (P) is within the reflection surface and the optical center axis (Z) of the lens 51 projected onto the CCD 52 passes through the P fulcrum, the lens always rotates even when the mirror rotates about the P fulcrum. The optical center axis (Z) of 51 does not deviate from the P fulcrum. As shown in FIG.
The mirror 70 is at an image reference position of 45 ° with respect to the optical center of the lens 51, and performs a circling around + -20 ° around this position.

【0020】ケーシング1の処理基板55側の面1bを
壁面に取り付け、面1aを上方として使用することを前
提に以下説明する。たとえば、このカメラを家屋のドア
近傍の壁面に取り付けてドアホンとして使う場合であ
る。上下(チルト)方向と、左右(パン)方向にミラーを振
る事によって、訪問者の身長や立っている位置に関わら
ず撮影可能になる。
The following description is based on the assumption that the surface 1b of the casing 1 on the processing substrate 55 side is attached to a wall surface and the surface 1a is used as an upper side. For example, this camera is mounted on a wall near a door of a house and used as a door phone. By swinging the mirror in the up-down (tilt) direction and the left-right (pan) direction, it becomes possible to shoot regardless of the height and standing position of the visitor.

【0021】上下方向はA1点からA3点までが撮像範
囲となる。この2点においてミラー70への入射角が異
なるために、撮影された被写体は台形に歪んだ状態にな
るが、この補正は処理基板55上の補正回路もしくはこ
のカメラから出力された映像信号を入力するたとえばコ
ンピュータなどのソフトウエアによって拡大縮小処理を
施すことで補正可能である。
In the vertical direction, the imaging range is from point A1 to point A3. Since the angles of incidence on the mirror 70 at these two points are different, the photographed subject becomes trapezoidally distorted. This correction is performed by inputting a correction circuit on the processing board 55 or a video signal output from the camera. For example, correction can be performed by performing scaling processing by software such as a computer.

【0022】一方、ミラー70を正面にした被写体にと
って左右方向では、A2点からA4点までが撮像範囲と
なる。この2点においてはミラー70への入射角が異な
らないために、撮影された被写体は台形に歪まない。但
し、左右方向に振ったときには、同じ現象が起きるた
め、補正処理を要求する。
On the other hand, in the left-right direction for the subject with the mirror 70 facing forward, the imaging range is from point A2 to point A4. Since the angles of incidence on the mirror 70 at these two points do not differ, the photographed subject is not distorted into a trapezoid. However, since the same phenomenon occurs when the camera shakes in the left-right direction, a correction process is required.

【0023】ところで、図1でミラー70上の撮像範囲
がA1,A2,A3,A4を通る楕円で記入されている
のは、レンズ51が円形投影であって、そのうちの有効
径に相当する円が傾斜して楕円となるためである。レン
ズ70の有効径範囲内でCCD52の方形領域が撮像範
囲となる。
In FIG. 1, the image pickup area on the mirror 70 is indicated by an ellipse passing through A1, A2, A3, and A4 because the lens 51 is a circular projection and a circle corresponding to the effective diameter of the circle. Is inclined to form an ellipse. The rectangular area of the CCD 52 within the effective diameter range of the lens 70 is the imaging range.

【0024】さて、ミラー70の保持を行うミラーフォ
ルダー(第1フォルダー)71はミラーに契合して支える
部分71a、71bにピン72が挿入される。このピン
72はパン(左右方向)側の回転(遥動)軸になってお
り、この軸に直交する方向のチルト(上下方向)側の回転
(遥動)を行わせるパンフォルダー(第2フォルダー)のミ
ラーフォルダー(第1フォルダー)71、フランジ75
a、75bへ、ピン72によって回動(遥動)可能に支持
されている。
Now, a pin 72 is inserted into portions 71a and 71b of the mirror folder (first folder) 71 for holding the mirror 70 in support of the mirror. The pin 72 serves as a pan (left-right direction) side rotation (swing) axis, and a tilt (up-down direction) side rotation in a direction perpendicular to this axis.
Mirror folder (first folder) 71, flange 75 of bread folder (second folder) to perform (haruka)
a and 75b are supported by a pin 72 so as to be rotatable (movable).

【0025】ミラーフォルダー(第1フォルダー)71
は、ミラー70が取り付けられているのとは反対の面
に、駆動アーム76が備えられている。この駆動アーム
76のスリット穴76aにクランク66のクランクピン
66aが契合し、このクランク66がパンモータ65の
軸65bに勘合しているから、パンモータ65の遥動動
力が伝達される。
Mirror folder (first folder) 71
Is provided with a drive arm 76 on the surface opposite to the surface on which the mirror 70 is mounted. The crank pin 66a of the crank 66 engages with the slit hole 76a of the drive arm 76, and the crank 66 fits on the shaft 65b of the pan motor 65, so that the oscillating power of the pan motor 65 is transmitted.

【0026】パンモータ65はパンフォルダ(第2フォ
ルダー)75に固定されている。パンルダー75のミラ
ーフォルダー(第1フォルダー)71と反対の面にモータ
固定フランジ76が備えられている。パンモータ65は
取り付け部65aに切ってあるメネジとオネジ77によ
ってモータ固定フランジ75cへ固定されている。
The pan motor 65 is fixed to a pan folder (second folder) 75. A motor fixing flange 76 is provided on the surface of the pan holder 75 opposite to the mirror folder (first folder) 71. The pan motor 65 is fixed to the motor fixing flange 75c by a female screw and a male screw 77 cut in the mounting portion 65a.

【0027】一方、チルトモータ63は同様にしてクラ
ンク64のクランクピン64aが、パンフォルダー75
のパン駆動アーム78にスリット78aで契合してパン
フォルダー75を動作させる。このチルトモータ63は
固定フレーム61,62に連結した固定板(図示せず)に
ネジで固定される。
On the other hand, in the same manner as the tilt motor 63, the crank pin 64a of the crank 64 is connected to the pan folder 75.
The pan folder 75 is operated in agreement with the pan driving arm 78 through the slit 78a. The tilt motor 63 is fixed to a fixing plate (not shown) connected to the fixing frames 61 and 62 with screws.

【0028】(パン、チルトモータの構造説明)図3に
モータの詳細構造を示した。図1と図2で示したパンモ
ータ65とチルトモータ63は同一構造であるから、こ
こではチルトモータの説明を行う。また、図4の磁気回
路説明の図を併用して説明する。
(Description of Structure of Pan / Tilt Motor) FIG. 3 shows the detailed structure of the motor. Since the pan motor 65 and the tilt motor 63 shown in FIGS. 1 and 2 have the same structure, the tilt motor will be described here. The description will be made with reference to the magnetic circuit diagram of FIG.

【0029】このチルトモータ63の中心に位置してい
るロータ83は永久磁石である。このロータは回転軸8
6をそなえており、この回転軸86に対して同一半径の
円筒形状である。着磁方向は半径方向であって、図4に
示したようにある半径方向を境にしてS極とN極が構成
されている。上ボビン81と下ボビン82が回転軸86
の軸方向よりロータ83を囲んで回転可能に勘合固定さ
れる。ボビン82には端子ピン82aが一体成型されて
おり、この後、エナメル線などの絶縁皮膜を有する銅線
をボビン82に巻き込んで、コイル84を形成する。こ
の巻き線の端部の絶縁をはがして端子ピン82aに絡げ
はんだ付けされる。次ぎに、上ボビン81に上蓋80を
装着し、反対方向より磁気回路を形成するためのヨーク
87を装填し、最後は基板85を取り付けてモータの完
成となる。
The rotor 83 located at the center of the tilt motor 63 is a permanent magnet. This rotor has a rotating shaft 8
6 and has a cylindrical shape having the same radius with respect to the rotating shaft 86. The magnetization direction is the radial direction, and the S pole and the N pole are formed at a certain radial direction as a boundary as shown in FIG. The upper bobbin 81 and the lower bobbin 82 are
Are rotatably fitted around the rotor 83 in the axial direction. A terminal pin 82a is integrally formed on the bobbin 82. Thereafter, a copper wire having an insulating film such as an enamel wire is wound around the bobbin 82 to form a coil 84. The ends of the windings are stripped off and soldered to the terminal pins 82a. Next, the upper lid 80 is mounted on the upper bobbin 81, a yoke 87 for forming a magnetic circuit is loaded from the opposite direction, and finally a substrate 85 is mounted to complete the motor.

【0030】尚、完成したモータ(チルトモータ63)
の軸86は上蓋80から外部に覗いており、この部分
に、クランク64を圧入する。チルトモータ63には取
り付け様のネジが切ってある取り付け部63aが準備さ
れている。また、図4に示したように、磁界の磁束密度
を検出する事によってロータ83が変位(角変位:回転
の変位)をしたことを検知するためのホール素子90が
ロータ83側面に備え付けられている。ロータ83は着
磁方向が図4でわかるような半径方向であるため、シャ
フト86を中心にして回転すると、ホール素子90の面
直交方向成分の磁束密度が変化する。
The completed motor (tilt motor 63)
The shaft 86 is viewed from the upper lid 80 to the outside, and the crank 64 is pressed into this portion. The tilt motor 63 is provided with a mounting portion 63a which is threaded for mounting. Further, as shown in FIG. 4, a Hall element 90 for detecting that the rotor 83 has been displaced (angular displacement: rotational displacement) by detecting the magnetic flux density of the magnetic field is provided on the side surface of the rotor 83. I have. Since the magnetization direction of the rotor 83 is a radial direction as can be seen in FIG. 4, when the rotor 83 rotates around the shaft 86, the magnetic flux density of the component of the Hall element 90 in the direction perpendicular to the plane changes.

【0031】図4の磁力線は、コイル84へ通電をして
いない状態を示している。コイル84は図4で2つに分
かれているように描かれているが、電気的にはカスケー
ド接続されており、1つのコイルに等価である。
The lines of magnetic force shown in FIG. 4 indicate a state where the coil 84 is not energized. Although the coil 84 is depicted as being divided into two in FIG. 4, it is electrically cascaded and equivalent to one coil.

【0032】(モータの制御についての説明)図5と図
6にロータの回転角とホール素子出力との関係を示して
いる。図7はパンモータ65、チルトモータ63を位置
制御するためのサーボ回路である。
(Description of Motor Control) FIGS. 5 and 6 show the relationship between the rotation angle of the rotor and the output of the Hall element. FIG. 7 shows a servo circuit for controlling the position of the pan motor 65 and the tilt motor 63.

【0033】図5ではパンモータ65のシャフト振れ
角、チルトモータ63のシャフト振れ角に応じたホール
素子90の出力電圧を示している。ホール素子90の載
置位置はちょうど図4に示したように、ロータ83のS
極とN極との境目に位置する。実際の組み立て時には、
ロータ83のシャフト86をこの位置で固定した状態
で、クランク64の位置調整をしてミラー70が初期位
置(圧像範囲の原点位置)となるようにする。このクラン
ク64の調整は、後述する電気的バランス調整で磁気バ
ランス点を変更することで調整される。パンモータ65
も同様である。
FIG. 5 shows the output voltage of the Hall element 90 according to the shaft deflection angle of the pan motor 65 and the shaft deflection angle of the tilt motor 63. The mounting position of the Hall element 90 is, as shown in FIG.
It is located at the boundary between the pole and the north pole. During actual assembly,
With the shaft 86 of the rotor 83 fixed at this position, the position of the crank 64 is adjusted so that the mirror 70 is at the initial position (the origin position of the pressure image range). The adjustment of the crank 64 is adjusted by changing a magnetic balance point by an electric balance adjustment described later. Pan motor 65
The same is true for

【0034】ホール素子90の載置位置をロータ83の
S極とN極との境目に位置する理由は、図6に示したよ
うに回転角と磁石位置特性でわかるように、NSの中和
位置(磁束が0ガウスの位置)でその前後がほぼリニアな
出力特性を有するからである。リニアな出力を得ること
が出来ると、この出力を元に演算制御する時に補正が不
要になる。
The reason why the mounting position of the Hall element 90 is located at the boundary between the S-pole and the N-pole of the rotor 83 is as shown in FIG. This is because the position (the position where the magnetic flux is 0 Gauss) has a substantially linear output characteristic before and after the position. If a linear output can be obtained, there is no need for correction when performing arithmetic control based on this output.

【0035】図7はこのホール素子90からの出力を利
用して、チルトモータ63のシャフト86の方向、つま
りミラー70のチルト方向を制御するためのフィードバ
ック(サーボ制御)回路である。当然パンモータ65に関
しても同様である。
FIG. 7 shows a feedback (servo control) circuit for controlling the direction of the shaft 86 of the tilt motor 63, that is, the tilt direction of the mirror 70, using the output from the Hall element 90. Of course, the same applies to the pan motor 65.

【0036】ホール素子90はバイアス電圧を印加され
て動作し、出力端子電圧はボリューム95,96でバラ
ンス調整されてアンプ97に入力される。このアンプ9
7からの出力は動作用アンプ99に入力され、端子98
からの制御信号と加算されてコイル84の1端に印加さ
れる。また、コイル84の他の1端はアンプ100から
の電圧でバイアスされる。コイル84はにブロックに分
けられて巻回しているが、既に述べたように使用する回
転範囲(+−20°程度)ではほぼリニアに磁束を発生
するとして、信号入力端子98に与える電圧もほぼリニ
アに与えられる。
The Hall element 90 operates with a bias voltage applied thereto, and the output terminal voltage is balanced by the potentiometers 95 and 96 and input to the amplifier 97. This amplifier 9
7 is input to the operation amplifier 99, and the terminal 98
And is applied to one end of the coil 84. The other end of the coil 84 is biased by the voltage from the amplifier 100. The coil 84 is divided into blocks and wound. However, as described above, it is assumed that the magnetic flux is generated almost linearly in the rotation range (approximately + -20 °) used, and the voltage applied to the signal input terminal 98 is also substantially equal. Given linearly.

【0037】尚、以上の説明でいずれもホール素子を磁
気センサとして取り上げているが、MR素子のように磁
気で電気抵抗の変化するものや、コイル自体が移動しな
いでも検出可能な、アクティブ型のサーチコイルを載置
することでも良い。
In the above description, the Hall element is taken up as a magnetic sensor in any case. However, an active element, such as an MR element, which changes its electric resistance by magnetism or can detect even if the coil itself does not move, is used. A search coil may be mounted.

【0038】また、コイル84に電流が流れた状態で
は、ホール素子90に掛かる磁界がロータ83からの磁
界と、コイル84からの磁界の合成磁界を見ている事に
なるが、ホール素子90の位置はロータ83の極めて近
くであることと、コイル84は磁気抵抗の関係からその
磁束をロータ83方向に集中しているため、ほとんど無
視できる精度で、ロータ83の磁界を検出している事に
なる。とくに、ロータ回転角が小さい+−20°位で
は、コイル電流も小さいので近似できる。
When a current flows through the coil 84, the magnetic field applied to the Hall element 90 sees the combined magnetic field of the magnetic field from the rotor 83 and the magnetic field from the coil 84. Since the position is very close to the rotor 83 and the coil 84 concentrates its magnetic flux in the direction of the rotor 83 due to the magnetic resistance, the magnetic field of the rotor 83 is detected with almost negligible accuracy. Become. In particular, when the rotor rotation angle is small, about + -20 °, the coil current is small, so that it can be approximated.

【0039】このような近似ではなく、ホール素子90
の出力を一旦デジタル変換して、CPUなどの管理によ
ってメモリ上のデータテーブルを参照し、非線形の微妙
な制御を実現することもできる。設定されたデジタルの
値を再度アナログ変換しても良いし、PWM(Puls
e Width Modulation)として電流を
コイルに与えても良い。
Instead of such an approximation, the Hall element 90
Can be once converted to digital, and a data table on a memory can be referred to by management of a CPU or the like, and nonlinear delicate control can be realized. The set digital value may be converted to analog again, or PWM (Puls
A current may be supplied to the coil as e Width Modulation.

【0040】(第1変形例の説明)図8は積層セラミッ
ク(ピエゾ素子)による構成である。カメラフレーム2
00には、撮像をする光電変換素子(CCD)204が
載置した撮像基板206と、CCD204に被写体を結
像するレンズ205がある。そして、このレンズ205
の前方でカメラフレーム200外部の被写体からの光を
変更する為のミラー223とその駆動部とがある。ミラ
ー223は第1フォルダー220に固定されて、支点2
22で第2フォルダーに遥動自在に支持される。
(Explanation of First Modification) FIG. 8 shows a configuration using a laminated ceramic (piezo element). Camera frame 2
In 00, there are an imaging substrate 206 on which a photoelectric conversion element (CCD) 204 for imaging is mounted, and a lens 205 for imaging an object on the CCD 204. And this lens 205
In front of the camera frame 200, there is a mirror 223 for changing light from a subject outside the camera frame 200 and a drive unit thereof. The mirror 223 is fixed to the first folder 220 and the fulcrum 2
At 22, the second folder is movably supported.

【0041】第1フォルダー220の一部に駆動伝達す
る第1アーム221が構成されていて、この第1アーム
221先端が第1ピエゾ素子230の駆動を受ける第1
レバー224に結合している。第1レバーは225と2
26のアングルで支点支持される。以上第1ピエゾ素子
230を含むミラー223までの全体構成を第2ピエゾ
素子210が駆動する。
A first arm 221 for transmitting the drive to a part of the first folder 220 is formed, and the tip of the first arm 221 receives the drive of the first piezo element 230.
It is connected to the lever 224. The first lever is 225 and 2
The fulcrum is supported at 26 angles. The second piezo element 210 drives the entire configuration up to the mirror 223 including the first piezo element 230 as described above.

【0042】第1フォルダ220の一部に張り出し部2
20aがあって、第2ピエゾ素子210の変位を拡大し
て伝達する第2アーム212の先端部212aと遥動自
在に連結する。第2アームは第2ピエゾ素子210に近
い位置で支点ピン213がアングル211に回転可能に
取り付けられ、この第2アームの梃子原理で第2ピエゾ
素子の小さな変位が実用的な変位に増幅される。第2ピ
エゾ素子210は傾斜フレーム203に固定されて、ば
ね214,215が第2フォルダーを支えるために、こ
の第2ピエゾ素子で第1フォルダー全体がチルト動作
し、また、第1ピエゾ素子により、ミラー223はパン
動作する。
An overhang portion 2 is provided at a part of the first folder 220.
20a, which is connected to the distal end portion 212a of the second arm 212 for expanding and transmitting the displacement of the second piezo element 210 so as to be able to move freely. The fulcrum pin 213 is rotatably attached to the angle 211 at a position close to the second piezo element 210 in the second arm, and a small displacement of the second piezo element is amplified to a practical displacement by the lever principle of the second arm. . Since the second piezo element 210 is fixed to the inclined frame 203, and the springs 214 and 215 support the second folder, the entire first folder is tilted by the second piezo element. The mirror 223 performs a panning operation.

【0043】尚、傾斜フレーム203は接続部203a
にてカメラフレーム200に固定されている。また、撮
像方向には透明部材で出来た窓201が設置されてお
り、この窓201によって外光を取り込む。
The inclined frame 203 is connected to a connecting portion 203a.
Is fixed to the camera frame 200. A window 201 made of a transparent member is provided in the imaging direction, and the window 201 takes in external light.

【0044】(第2変形例の説明)図9は別の変形例で
バイモルフを用いた例の説明図である。バイモルフは、
外見的にはバイメタルのように2枚の長尺板を張り合わ
せた構造であって、各々が薄い積層版の積み重ねになっ
ている。そして、各々の積層板に掛ける電圧を逆方向に
してあるため、伸び縮みの方向が2枚の板で異なる事に
なる。したがって、バイメタルと同様に伸びるほうを外
側にした曲率で曲がるものである。すなわち、ここでは
磁気力以外による方法での駆動を示す。
(Explanation of Second Modification) FIG. 9 is an explanatory diagram of another modification using a bimorph. Bimorph,
In appearance, it has a structure in which two long plates are laminated like a bimetal, and each is a stack of thin laminated plates. Since the voltage applied to each laminated plate is reversed, the direction of expansion and contraction differs between the two plates. Therefore, like the bimetal, the bend is formed at the curvature with the extension extending outward. That is, here, the driving by a method other than the magnetic force is shown.

【0045】第1変形例と同様に、カメラフレーム25
0にレンズ257、CCD256、基板255からなる
撮像部がある。また、第1変形例と同じ様に第1フォル
ダ261、第2フォルダ263が構成されていてミラー
260を支えている。第1フォルダ261はアーム先端
261aで第1バイモルフ265の先端と契合してい
る。266は補助的にこの契合部を支えるバネである。
この第1バイモルフ265は契合部と逆の端で第2フォ
ルダ263に固定されている第1アングル264に固定
される。
As in the first modification, the camera frame 25
An imaging unit 0 includes a lens 257, a CCD 256, and a substrate 255. Further, a first folder 261 and a second folder 263 are configured similarly to the first modification, and support the mirror 260. The first folder 261 is engaged with the tip of the first bimorph 265 at the arm tip 261a. Reference numeral 266 denotes a spring that supports the engagement part in an auxiliary manner.
The first bimorph 265 is fixed to a first angle 264 fixed to the second folder 263 at an end opposite to the engagement portion.

【0046】さらに、第2フォルダ263のアーム先端
263aで第2バイモルフ先端270aに契合している
第2バイモルフ270は他端270bで第2アングル2
71に固定される。そして第2アングル271、第2バ
イモルフ先端270aを支えるばね271はカメラフレ
ーム250に固定点252aで固定された傾斜フレーム
252上に固定される。そして、第2フォルダは第2バ
イモルフ他端270b上でバネ272によって支えられ
るため、第1バイモルフ265でミラー260はチルト
動作を、第2バイモルフ270でパン動作を行うことが
可能になる。なお、251は外光を取り入れる窓であ
る。
Further, the second bimorph 270 engaged with the second bimorph tip 270a at the arm tip 263a of the second folder 263 is connected to the second angle 2 at the other end 270b.
Fixed to 71. Then, the spring 271 supporting the second angle 271 and the second bimorph tip 270a is fixed on the inclined frame 252 fixed to the camera frame 250 at the fixing point 252a. Since the second folder is supported by the spring 272 on the other end 270b of the second bimorph, the mirror 260 can perform a tilt operation with the first bimorph 265 and a pan operation with the second bimorph 270. 251 is a window for taking in external light.

【0047】(第3変形例の説明)既に述べたようにパ
ンモータとチルトモータではそれぞれの軸に掛かるモー
メントが異なる。パンモータはミラーとフレームを駆動
するだけに対して,チルトモータはパンモータつきのミ
ラーと2つのフォルダを駆動しなければならないためで
ある。
(Explanation of Third Modification) As described above, the moment applied to each axis differs between the pan motor and the tilt motor. This is because the pan motor only drives the mirror and the frame, whereas the tilt motor must drive the mirror with the pan motor and two folders.

【0048】したがって、最適構成を考えるとたとえば
図10に示したように、パン方向とチルト方向のそれぞ
れの駆動源の出力を異ならせることが考えられる。図1
0はチルト駆動用にモータを2つ用意して高出力を達成
した例である。
Therefore, considering the optimum configuration, it is conceivable to make the outputs of the driving sources different in the pan direction and the tilt direction, for example, as shown in FIG. FIG.
Reference numeral 0 denotes an example in which two motors are prepared for tilt drive to achieve high output.

【0049】第1チルトモータ310と第2チルトモー
タ320は、それぞれのクランク311,321で第2
フォルダ下面のアーム312,322にリンクしてい
る。
The first tilt motor 310 and the second tilt motor 320 are driven by the second cranks 311 and 321 respectively.
It is linked to the arms 312 and 322 on the lower surface of the folder.

【0050】第2フォルダ下面に取りつけられているパ
ンモータ300は既に述べた例と同様にして第1フォル
ダ331とミラー332とを遥動駆動する。この例で
は、パンモータ300もチルトモータ310、320と
も同じ出力のモータを用いている。
The pan motor 300 mounted on the lower surface of the second folder drives the first folder 331 and the mirror 332 to swing in the same manner as in the example described above. In this example, the pan motor 300 and the tilt motors 310 and 320 use the same output motor.

【0051】尚、図示しないが、2つのモータで駆動を
行うこと以外にも、たとえばチルトモータの出力を大き
く設計する事によっても良い。たとえば、同じヨーク長
さでも大きな径にすると高出力になる。更に、たとえば
パンモータを既に述べたバイモルフ駆動にすれば、軽量
化になるのでチルトモータのトルクが少なくてすむ。つ
まり、種々の駆動方法のうちでパン方向とチルト方向に
適した別の駆動方法を組み合わせてよい。
Although not shown, it is also possible to design the output of the tilt motor to be large, for example, in addition to driving with two motors. For example, a large diameter results in a high output even with the same yoke length. Further, for example, if the pan motor is driven by the bimorph drive described above, the weight is reduced, so that the torque of the tilt motor can be reduced. That is, of the various driving methods, another driving method suitable for the pan direction and the tilt direction may be combined.

【0052】(他の変形例の簡単な説明)図11
(a)、図11(b)に駆動手段への磁気利用の更なる
変形例を2つ示した。図11(a)では、ミラー400
を保持するフォルダ401にアーム403があって、ば
ね404で支えられえている。アーム403に対向する
辺にマグネット405を備えた突起があり、コイル40
6の起磁力で支点402回りに遥動する。このときのマ
グネット405が変位するのでこの磁気をホール素子4
07が検出し、出力電圧の変化を観察する。既に述べた
モータの場合では、ロータの変位(角変位)を検知した
が、この場合はホール素子407と平行移動である。
(Simple Description of Another Modification) FIG. 11
(A) and FIG. 11 (b) show two further modifications of the use of magnetism for the driving means. In FIG. 11A, the mirror 400
The arm 401 is provided in a folder 401 that holds the. On the side facing the arm 403, there is a projection provided with a magnet 405, and the coil 40
6 oscillate around the fulcrum 402 with the magnetomotive force of 6. At this time, the magnet 405 is displaced.
07 detects the change in the output voltage. In the case of the motor described above, the displacement (angular displacement) of the rotor is detected. In this case, the displacement is parallel to the Hall element 407.

【0053】図11(b)では、ミラー420を保持す
るフォルダ421に裏面中央に凹みがあって、この凹み
にピボット423が差し込まれているので遥動自在であ
る。フォルダ421の裏面4隅付近にはマグネット42
5が埋め込まれている。このマグネット425の真下付
近にコイル426があって通電による起磁力でフレーム
421がコントロールされ、ピボット423回りに遥動
する。ホール素子427はコイル425の磁束を検出す
る。
In FIG. 11B, the folder 421 holding the mirror 420 has a recess in the center of the rear surface, and the pivot 423 is inserted into the recess, so that the folder 421 can move freely. A magnet 42 is provided near the four corners of the back of the folder 421.
5 is embedded. A coil 426 is provided immediately below the magnet 425, and the frame 421 is controlled by a magnetomotive force generated by energization, and moves around the pivot 423. Hall element 427 detects the magnetic flux of coil 425.

【0054】(ミラー形状の説明)図12と図13は光
学的検討からミラー形状を規定した説明の図である。
(Explanation of Mirror Shape) FIGS. 12 and 13 are illustrations in which the mirror shape is defined based on an optical study.

【0055】図12(a)はチルト方向の投影図であ
る。図12(b)はパン方向の投影図である。パン方向
は基準状態(原点位置)でミラーがレンズのセンター光
軸に直交している。このため、レンズ撮像範囲の投影は
円形である。そしてミラーが傾くと楕円になる。また、
チルト方向は直交してなく基準状態(原点位置)でも楕
円になっている。
FIG. 12A is a projection view in the tilt direction. FIG. 12B is a projection view in the pan direction. In the pan direction, the mirror is orthogonal to the center optical axis of the lens in the reference state (origin position). For this reason, the projection of the lens imaging range is circular. When the mirror is tilted, it becomes elliptical. Also,
The tilt direction is not orthogonal, and is an ellipse even in the reference state (origin position).

【0056】すなわち、ミラー上の投影範囲は楕円領域
であって、図13(a)(b)に示したように4隅をカ
ットしたり、楕円ミラーにしたり可能である。四角のま
まのミラーに比べて追加工費用が掛かるが、ミラーを少
しでも軽量化することは、このミラーの傾き駆動を行う
駆動手段に必要なトルクを軽減できる事になる。そし
て、既に述べたように、チルト方向の駆動手段は、パン
方向の駆動手段とミラーとを共に駆動しなければならな
いためにパン方向駆動手段が軽く小さくて済むと言うこ
とは大きな意義がある。
That is, the projection range on the mirror is an elliptical area, and as shown in FIGS. 13A and 13B, four corners can be cut or an elliptical mirror can be used. Although additional processing cost is required as compared with a square mirror, reducing the weight of the mirror as much as possible can reduce the torque required for the drive means for tilting the mirror. As described above, it is significantly significant that the tilt-direction driving unit needs to drive both the pan-direction driving unit and the mirror, so that the pan-direction driving unit can be made light and small.

【0057】(被写体の台形補正の説明)チルト方向は
図12(a)でわかるようにレンズのセンター光軸から
45°傾いた位置がミラー原点位置となる。P12、P
22は撮像範囲の境界点である。P0はミラーの傾きが
変化しても変わらない点である。
(Explanation of Keystone Correction of the Subject) As can be seen from FIG. 12A, the tilt direction is a mirror origin position at a position inclined by 45 ° from the center optical axis of the lens. P12, P
Reference numeral 22 denotes a boundary point of the imaging range. P0 is a point that does not change even if the inclination of the mirror changes.

【0058】レンズのセンター光軸とミラーの交点P
0、レンズの光学的中点Lとすると、P12、L、P0
が成す角度はP22、L、P0とで成す角度とは等しい
が、ミラーの基準角度が0°では無いためにミラーに対
する入射角度はこのP12、P22の2点で異なる。
Intersection point P between the center optical axis of the lens and the mirror
0, the optical midpoint L of the lens, P12, L, P0
Is equal to the angle formed by P22, L, and P0, but since the reference angle of the mirror is not 0 °, the angle of incidence on the mirror differs at the two points P12 and P22.

【0059】一方、パン方向は図12(b)に示された
ように、ミラーの基準角度が0°であるから、Q12、
L、Q0が成す角度はQ22、L、Q0とで成す角度と
は等しいが、ミラーの基準角度が0°であるからミラー
に対する入射角度はこのQ12、Q22の2点で同一で
ある。この性質によって、パン方向とチルト方向とで歪
が異なってしまう。
On the other hand, in the pan direction, as shown in FIG. 12B, since the reference angle of the mirror is 0 °, Q12,
The angle formed by L and Q0 is equal to the angle formed by Q22, L and Q0, but since the reference angle of the mirror is 0 °, the angle of incidence on the mirror is the same at Q12 and Q22. Due to this property, distortion differs between the pan direction and the tilt direction.

【0060】図14はチルト方向に対してミラーが向き
を変更するときに発生する歪を説明している。既に冒頭
で述べたような、ドアホンとしてCCDを情報に向けた
設置方法では、この図のようにA3,B3,A4,B4
のラインに被写体が位置していることが想定される。ミ
ラーがB1,B2ライン(ほぼ45°)に傾いていると
きには、ほぼ90°方向に撮像範囲が得られている。そ
して撮像範囲はB3,B4である。一方、ミラーがA
1,A2ラインに傾いているときには、かなり下方に撮
像範囲が変更されている。そして、その撮像範囲はA
3,A4である。
FIG. 14 illustrates the distortion that occurs when the mirror changes its direction with respect to the tilt direction. In the installation method in which the CCD is directed to information as a door phone as described above, A3, B3, A4, B4
It is assumed that the subject is located on the line of. When the mirror is tilted to the B1 and B2 lines (approximately 45 °), the imaging range is obtained in the direction of approximately 90 °. The imaging range is B3, B4. On the other hand, the mirror is A
When the line is inclined to the A1 and A2 lines, the imaging range is changed considerably downward. And the imaging range is A
3, A4.

【0061】この図で明らかに示されているように、A
3,A4のながさとB3,B4の長さは異なる。45°
を基準の傾きとするならば、センターの上下が均一であ
って、このB3,B4長さを1にするならば、ミラーが
変更されているときのA3,A4長さは1よりも大きく
拡大された範囲を撮っている事になる。
As clearly shown in this figure, A
The length of B3 and B4 differs from the length of B3 and A4. 45 °
If the standard inclination is used, the top and bottom of the center are uniform, and if the lengths of B3 and B4 are set to 1, the lengths of A3 and A4 when the mirror is changed are larger than 1. It means that you are shooting the range that was done.

【0062】一方、撮像素子のCCDは同じ数の画素で
この投影された映像を信号に変換するので、同じ画素数
で大きな(拡大された)領域を取得するということは、
CCDから得た画素信号の再生を行った時に縮小された
映像となる事になる。したがって、ミラーの傾きに関係
なく、いつでも同じ大きさで歪み無く映像を取得するた
めには、このミラーの傾きに応じた拡大処理を行う。拡
大縮小の方法は既に知られた種々の方法を用いればよい
から、ここでは省略する。
On the other hand, since the CCD of the imaging device converts the projected image into a signal with the same number of pixels, obtaining a large (enlarged) area with the same number of pixels means that
When a pixel signal obtained from the CCD is reproduced, a reduced image is obtained. Therefore, in order to always obtain an image of the same size without distortion regardless of the tilt of the mirror, enlargement processing according to the tilt of the mirror is performed. Since various known methods may be used for the enlargement / reduction, they are omitted here.

【0063】以上のように、パン方向とチルト方向に関
しておのおの適正に拡大処理を施す事によって、常に正
方領域の映像が得られる事になる。またこのアルゴリズ
ムはソフトウエア上でもハードウエア上でも達成可能で
あるから、処理基板55上に登載されていても良いし、
インターフェースされたコンピュータ内のアプリケーシ
ョン等でソフトウエア的に処理されても良い。
As described above, by appropriately performing enlargement processing in the pan direction and the tilt direction, an image in a square area can always be obtained. Also, since this algorithm can be achieved on software or hardware, it may be registered on the processing board 55,
The processing may be performed by software using an application or the like in the interfaced computer.

【0064】(このカメラの用途について)既に述べて
いるように、ミラーの反射面方向は自在に制御でき、ま
た、その制御は専用の制御線でも良いし、このカメラと
インターフェースする汎用インターフェースの制御ある
いはコマンドによっても良い。本発明の主旨に重要では
ないため、処理基板上の詳細については述べなかった
が、汎用のインターフェースを利用する例として、コン
ピュータで用いられているUSB(UniveralS
erial Bus)では電源供給も可能である。この
利点を利用して、屋外に持ち歩くいわゆるモバイル環境
として利用できる。
As described above, the direction of the reflecting surface of the mirror can be freely controlled, and the control may be performed by a dedicated control line, or the control of a general-purpose interface that interfaces with the camera. Alternatively, a command may be used. The details on the processing substrate are not described because they are not important to the gist of the present invention. However, as an example of using a general-purpose interface, a USB (Universal S
In an area bus, power supply is also possible. By taking advantage of this advantage, it can be used as a so-called mobile environment to carry outdoors.

【0065】昨今では、コンピュータのOSであるWI
NDOWS(マイクロソフト社)ではUSBインターフェ
ースを標準のインターフェースとしてサポートし、機器
の接続/切り離しも極めて簡単に出来るため、個人宅で
の会議システム端末、テレビ電話などのほか携帯でも簡
便に構築できる。
In recent years, WI, which is the OS of a computer,
Since NDOWS (Microsoft) supports the USB interface as a standard interface, and can easily connect / disconnect devices, it can be easily constructed with a mobile phone as well as a conference system terminal at a personal home, a videophone, and the like.

【0066】従来の技術で提示したような方法では、大
きな電力を必要とすることから乾電池の使用などに不向
きであったが、この方法では低消費電力に押さえること
が可能であって、持ち運んで利用するパンチルトカメラ
としての価値が高い。
The method proposed in the prior art is not suitable for use of a dry battery or the like because it requires a large amount of power. However, this method can reduce power consumption and can be carried around. High value as a pan-tilt camera to use.

【0067】また、家屋の入り口近くに据え付けられて
利用される、いわゆるドアホンというものは、近年訪問
者の姿を写すカメラを備えている。本発明のカメラをこ
こに応用すれば、背の高い大人のほか、背の小さな子供
が訪問してきても最適な撮像位置にカメラを向けること
で、被写体が見えないという問題を、魚眼レンズのよう
な大きな歪を持たないで解決できるので好ましいが、カ
メラのインターフェースは無線にして、しかも電池駆動
にすると外壁へ設置する時に外部に線を出さずに出来、
壁を傷めることもない。
A so-called door phone which is installed near the entrance of a house and is used in recent years is equipped with a camera for photographing a visitor. If the camera of the present invention is applied here, in addition to a tall adult, even if a small child visits, the problem of not being able to see the subject by pointing the camera to the optimal imaging position, such as a fisheye lens, It is preferable because it can be solved without large distortion, but if the camera interface is wireless, and it is battery-operated, it can be installed without putting a line outside when installing on the outer wall,
No damage to the walls.

【0068】更に、携帯端末用のカメラとして考える
と、上記で述べたモバイル環境などで消費電力を押さえ
ることが出来て好ましい。
Further, when considered as a camera for a portable terminal, it is preferable because the power consumption can be suppressed in the mobile environment described above.

【0069】[0069]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願パンチルトカメラの概念を示す概略構造図
である。
FIG. 1 is a schematic structural view showing the concept of a pan-tilt camera of the present application.

【図2】本願パンチルトカメラの主要部分の側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view of a main part of the pan-tilt camera of the present application.

【図3】ミラー駆動用のモータ構造の図である。FIG. 3 is a diagram of a motor structure for driving a mirror.

【図4】モータ断面での概略磁気回路の図である。FIG. 4 is a diagram of a schematic magnetic circuit in a motor cross section.

【図5】パン方向、チルト方向の各ホール素子出力の図
である
FIG. 5 is a diagram of output of each Hall element in a pan direction and a tilt direction.

【図6】永久磁石のロータの角度とホール素子出力の関
係図である
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the angle of the rotor of the permanent magnet and the output of the Hall element.

【図7】モータの駆動回路図であるFIG. 7 is a drive circuit diagram of a motor.

【図8】駆動手段の第1変形例の図である。FIG. 8 is a diagram of a first modification of the driving means.

【図9】駆動手段の第2変形例の図である。FIG. 9 is a view of a second modification of the driving means.

【図10】駆動手段の第3変形例の図である。FIG. 10 is a diagram of a third modification of the driving means.

【図11】駆動手段のその他の変形例の図である。FIG. 11 is a view of another modification of the driving means.

【図12】ミラー撮像領域の概念図であるFIG. 12 is a conceptual diagram of a mirror imaging area.

【図13】ミラーの変形例であるFIG. 13 is a modified example of the mirror.

【図14】撮像領域歪の説明図であるFIG. 14 is an explanatory diagram of an imaging region distortion.

【図15】従来の図であるFIG. 15 is a conventional diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50 鏡筒 51 レンズ 52 CCD(撮像素子) 53 撮像基板 55 処理基板 63 チルトモータ 65 パンモータ 70 ミラー 71 第1フォルダ 75 第2フォルダ Reference Signs List 50 lens barrel 51 lens 52 CCD (imaging element) 53 imaging board 55 processing board 63 tilt motor 65 pan motor 70 mirror 71 first folder 75 second folder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/225 H04N 5/225 E 7/18 7/18 H Fターム(参考) 5C022 AA01 AB51 AB62 AC42 AC51 AC74 5C054 AA01 AA05 CA04 CC06 CD06 CE08 HA18 HA22 HA25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/225 H04N 5/225 E 7/18 7/18 HF Term (Reference) 5C022 AA01 AB51 AB62 AB42 AC42 AC51 AC74 5C054 AA01 AA05 CA04 CC06 CD06 CE08 HA18 HA22 HA25

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被写体を撮像する撮像手段と、この撮像手
段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に設置され
て撮像方向を変更するミラーと、このミラーの向きを変
更する駆動手段とを備えたカメラであって、この駆動手
段が、電流に応じた磁界発生を行うコイルと、このコイ
ルに対向配置された永久磁石と、前記コイルと前記永久
磁石との相対変位を検出する変位センサを備えたカメラ
An image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens for changing an image pickup direction, and a driving means for changing the direction of the mirror. A camera comprising: a driving unit that generates a magnetic field according to a current, a permanent magnet opposed to the coil, and a displacement sensor that detects a relative displacement between the coil and the permanent magnet. Equipped camera
【請求項2】前記変位センサが、前記永久磁石近傍にあ
って磁界の磁束密度検出をする磁気センサである、請求
項1のカメラ
2. The camera according to claim 1, wherein said displacement sensor is a magnetic sensor near said permanent magnet for detecting magnetic flux density of a magnetic field.
【請求項3】前記カメラは、前記磁気センサからの出力
信号に基づいて前記コイルへ流す電流をフィードバック
制御する電流制御手段を備えた、請求項2のカメラ
3. The camera according to claim 2, wherein said camera includes current control means for performing feedback control of a current flowing through said coil based on an output signal from said magnetic sensor.
【請求項4】前記電流制御手段が、電流を連続的に制御
可能なアナログ制御方式である、請求項3のカメラ
4. The camera according to claim 3, wherein said current control means is an analog control system capable of continuously controlling a current.
【請求項5】前記カメラは、前記永久磁石が前記コイル
から発生する磁場に直交する回転軸を持つ、請求項1の
カメラ
5. The camera according to claim 1, wherein said camera has a rotation axis perpendicular to a magnetic field generated by said permanent magnet from said coil.
【請求項6】前記磁気センサは、前記ミラーが撮像方向
変更範囲の中央の時に前記永久磁石のN極S極との境に
前記磁気センサが位置することを特徴とする、請求項5
のカメラ
6. The magnetic sensor according to claim 5, wherein the magnetic sensor is located at a boundary between the N pole and the S pole of the permanent magnet when the mirror is at the center of the imaging direction change range.
Camera
【請求項7】前記回転軸の駆動力を前記ミラーへ伝達す
る駆動伝達手段を備えた、請求項5のカメラ
7. The camera according to claim 5, further comprising a drive transmitting means for transmitting a driving force of said rotating shaft to said mirror.
【請求項8】前記カメラは、前記駆動伝達手段が、前記
回転軸に設けられたレバー、カム等の遥動部材と、前記
ミラーを支持する枠体の一部に設けられた契合部とで摺
接することを特徴とする、請求項5のカメラ
8. The camera according to claim 1, wherein the drive transmitting means includes a swinging member such as a lever and a cam provided on the rotating shaft and an engagement portion provided on a part of a frame supporting the mirror. 6. The camera according to claim 5, wherein the camera is in sliding contact.
【請求項9】被写体を撮像する撮像手段と、この撮像手
段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に設置され
て撮像方向を変更するミラーと、このミラーの向きを変
更駆動する駆動手段とを備えたカメラであって、この駆
動手段が、電流に応じた磁界発生を行うコイルと、直径
方向に磁化された円筒形状の永久磁石と、前記永久磁石
を回転支持する軸心と、を備えたカメラ
9. An image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens for changing the image pickup direction, and a driving means for changing the direction of the mirror for driving. Wherein the driving means includes a coil for generating a magnetic field in accordance with a current, a cylindrical permanent magnet magnetized in a diametric direction, and an axis for rotatably supporting the permanent magnet. Camera
【請求項10】前記カメラは、前記永久磁石の回転変位
を検出する変位センサを備えた、請求項9のカメラ
10. The camera according to claim 9, wherein said camera comprises a displacement sensor for detecting a rotational displacement of said permanent magnet.
【請求項11】前記変位センサの信号に基づいて前記コ
イルに流す電流をフィードバック制御する、請求項10
のカメラ
11. A feedback control of a current flowing through the coil based on a signal from the displacement sensor.
Camera
【請求項12】前記カメラは、前記前記変位センサが磁
界の磁束密度を検出をする磁気センサをそなえた、請求
項10のカメラ
12. The camera according to claim 10, wherein said camera comprises a magnetic sensor, wherein said displacement sensor detects a magnetic flux density of a magnetic field.
【請求項13】被写体を撮像する撮像手段と、この撮像
手段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に設置さ
れて撮像方向を変更するミラーと、このミラーの向きを
変更駆動する駆動手段とを備えたカメラであって、この
駆動手段が圧電素子を備えたカメラ
13. An image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens to change the image pickup direction, and a drive means for changing the direction of the mirror. Wherein the driving means includes a piezoelectric element.
【請求項14】前記カメラは、前記圧電素子がバイモル
フ圧電素子である、請求項13のカメラ
14. The camera according to claim 13, wherein said piezoelectric element is a bimorph piezoelectric element.
【請求項15】前記カメラは、前記ミラーの四隅がカッ
トされて8角形を成すミラーである事を特徴とする、請
求項1から請求項14に記載のカメラ
15. The camera according to claim 1, wherein the camera is a mirror whose four corners are cut to form an octagon.
【請求項16】前記カメラは、前記ミラーを保持する第
1のフレームに前記駆動手段である第1の駆動手段が取り
付けられ、この第1のフォルダーを遥動可能に支持する
第2のフォルダーと、前記撮像手段を固定する固定フレ
ームに取り付けられた第2の駆動手段が前記第1のフォ
ルダーを駆動することを特徴とする、請求項1から請求
項14に記載のカメラ
16. The camera according to claim 16, wherein the camera holds a mirror.
A first drive unit, which is the drive unit, is attached to one frame, a second folder that supports the first folder movably, and a second folder that is attached to a fixed frame that fixes the imaging unit. 15. The camera according to claim 1, wherein the first driving means drives the first folder.
【請求項17】前記第2の駆動手段が前記第1の駆動手
段より高トルク出力であることを特徴とする、請求項1
6のカメラ。
17. The apparatus according to claim 1, wherein said second driving means has a higher torque output than said first driving means.
6 cameras.
【請求項18】前記第2の駆動手段が複数であることを
特徴とする、請求項16のカメラ。
18. The camera according to claim 16, wherein a plurality of said second driving means are provided.
【請求項19】被写体を撮像する撮像手段と、この撮像
手段へ像形成するレンズと、このレンズの前方に設置さ
れて撮像方向を変更するミラーと、このミラーの向きを
変更駆動する駆動手段とを備えたカメラであって、前記
撮像手段を保持する第1のケーシングと、前記ミラーと
駆動手段を保持する第2のケーシングとを交換可能に構
成したカメラ
19. An image pickup means for picking up an image of a subject, a lens for forming an image on the image pickup means, a mirror installed in front of the lens to change the image pickup direction, and a drive means for changing the direction of the mirror. Comprising a first casing for holding the image pickup means and a second casing for holding the mirror and drive means, which are interchangeable.
【請求項20】前記ミラーの撮像方向を変更すときに発
生する撮像領域が台形になる台形歪を前記撮像方向に基
づいて補正する台形歪補正手段を備えた、請求項1から
請求項19に記載のカメラ
20. The apparatus according to claim 1, further comprising trapezoidal distortion correcting means for correcting trapezoidal distortion in which an imaging area generated when changing the imaging direction of the mirror is trapezoidal, based on the imaging direction. The stated camera
【請求項21】被写体を撮影するカメラのレンズ前方に
載置して撮影領域を可動して変更する為のカメラ用ミラ
ーユニットであって、このミラーユニットを駆動する駆
動手段が、電流に応じた磁界発生を行うコイルと、この
コイルに対向配置された永久磁石と、前記コイルと前記
永久磁石との相対変位を検出する変位センサを備えたカ
メラ用ミラーユニット
21. A mirror unit for a camera which is mounted in front of a lens of a camera for photographing a subject to move and change a photographing area, wherein a driving means for driving the mirror unit is adapted to drive the mirror unit in accordance with a current. A mirror unit for a camera, comprising a coil for generating a magnetic field, a permanent magnet arranged opposite to the coil, and a displacement sensor for detecting a relative displacement between the coil and the permanent magnet.
【請求項22】被写体を撮影するカメラのレンズ前方に
載置して撮影領域を変更する為のカメラ用ミラーユニッ
トであって、このミラーユニットを駆動する駆動手段が
圧電素子を備えたカメラ用ミラーユニット
22. A mirror unit for a camera, which is mounted in front of a lens of a camera for photographing a subject and changes a photographing area, wherein the driving means for driving the mirror unit has a piezoelectric element provided with a piezoelectric element. unit
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