JP2005284212A

JP2005284212A - カメラ作動装置

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Publication number: JP2005284212A
Application number: JP2004102198A
Authority: JP
Inventors: Raiju Yamamoto; 頼寿山本
Original assignee: BETERU KK; Bethel KK
Current assignee: BETERU KK; Bethel KK
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP4322157B2

Abstract

【課題】
Ｘ軸、Ｙ軸方向の角度調節を１段方式によって行うようにするものであり、これによって比較的小型であって設置角からの突出量が少なく、部品点数が少なく制御系も簡単なものとして低コストにして、汎用性のあるカメラ作動装置を提供する。
【解決手段】
カメラ作動装置１００は、カメラを設置する可動ベース３と、可動ベース３の中央点を支持し、設置ベース４に固着された支持部材７と、可動ベース３を設置ベース４に対して実質的に平面状に保持可能な原点復帰バネ１０と、可動ベース３に可動ベース３に対向して配置された３つ以上の複数の電磁石６と、これらの電磁石６にそれぞれ対向する方向であり、かつカメラ方向に可動ベース上３に配置、固着された磁石９と、それぞれの電磁石６の磁力を制御する磁力制御手段１１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視カメラ、携帯用カメラなどのカメラ方向が操作されるカメラの作動装置に関する。

例えば監視カメラの場合、固定ベースに設けられて、水平面に対するカメラ方向、あるいは回転方向の角度が調節されるようになっている。そして、設置面に並行な面を平面として平面内での回転角度をパン角、平面に対する角度をチル角と呼ばれている。
従来の二軸可動タイプのカメラ作動装置は、回転台の上にもう一軸の可動機構を搭載する構成としている。すなわち、２段に組み合わせる構造としている。

特許文献１には、上述のパン角の角度調節機構が記載されている。すなわち、特許文献１には、監視用のカメラを設置する設置面に固定されるベースと、設置面に略平行な面内で回動自在になるようにベースに保持され前記カメラが取り付けられる取付台と、取付台に固着され取付台の回転方向において複数極が交互に異極に配置された回転磁石と、回転磁石の磁極に対向可能な位置でベースに固定され励磁により取付台に回転力を与える複数極の電磁石とを備える監視カメラ装置が記載され、該監視カメラ装置は、設置面に対する前記カメラの光軸の角度を手操作により調節可能とする角度調節機構を前記取付台に設けている。当該文献に記載されているように、パン角とチル角との角度調節をモータなどの駆動源を使って機械的機構によって行うことが知られている。この場合に、Ｘ軸とＹ軸との操作をカメラ方向に２段に組み合わせたものとしている。

特開平１０−２７１３６４号公報

チル角、すなわちカメラを平面に対してＸ軸およびＹ軸方向に角度調節することがしばしば求められる。この場合に、パン角、すなわち回転角度の調節は重要な要因ではない。監視カメラばかりでなく、各種のカメラにおいて、Ｘ軸およびＹ軸方向に角度調節する場合に、手操作で調節するものは、設置後の調節を頻繁に行う場合には用いられないという問題がある。また、カメラ方向に２段に組み合わせた機械的機構のものは移動体の追尾を追うなど速度が要求される場合には、大型化（パワーの増大）して突出量が大きくなると共に、部品点数が多くなって構成が複雑になって制御も複雑になるからコストが高くなるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、Ｘ軸、Ｙ軸方向の角度調節を１段方式によって行うようにするものであり、これによって比較的小型であって設置角からの突出量が少なく、部品点数が少なく制御系も簡単なものとして低コストにして、追尾性の向上を図ったカメラ作動装置を提供することを目的とする。

本発明は、カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの中央点を支持し、設置ベースに固着された支持部材と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な平面保持手段と、前記可動ベースに前記可動ベースに対向して配置された３つ以上の複数の電磁石と、これらの電磁石にそれぞれ対向する方向であり、かつカメラ方向に前記可動ベース上に配置、固着された磁石と、それぞれの電磁石の磁力、すなわち斥力を制御する磁力制御手段とを備えるカメラ作動装置を提供する。

本発明によれば、上述構成のカメラ作動装置が提供され、Ｘ軸、Ｙ軸方向の角度調節を１段方式（構成）によって行うことが出来、これによって比較的小型であって設置面からの突出量が少なく、部品点数が少なく制御系も簡単なものとして低コストとすることが出来、追尾性のすぐれた汎用性のあるものとすることが出来る。

本実施例のカメラ作動装置は、カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの中央点を支持し、設置ベースに固着された支持部材と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な平面保持手段と、前記可動ベースと前記設置ベースとの間でカメラの方向に対向して配置された３つ以上の複数の電磁力作用機構と、それぞれの電磁力作用機構の磁力を制御する磁力制御手段とを備え、カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの中央点を支持し、設置ベースに固着された支持部材と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な平面保持手段と、前記可動ベースに前記可動ベースに対向して配置された３つ以上の複数の電磁石と、これらの電磁石にそれぞれ対向する方向であり、かつカメラ方向に前記可動ベース上に配置、固着された磁石と、それぞれの電磁石の磁力、すなわち斥力を制御する磁力制御手段とを備える。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例のカメラ作動装置１００の構成を示す一部断面を含む側面図であり、図２は図１の正面図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。これらの図において、ＣＣＤカメラ１は、レンズ２を備えて可動ベース３に取り付けられ、固定される。ＣＣＤカメラは、撮像素子とレンズからなるカメラとして知られている。カメラとしては、ＣＣＤカメラに限定されず、他の一般のカメラであってもよい。そして、ＣＣＤカメラ等についてはよく知られており、ここでは詳述しない。可動ベース３は、平板状をなし、本例の場合、丸形状に形成してあるが、矩形状であってもよい。カメラ作動装置１００は、図示していないがカバーを備える。

可動ベース３に対向して、かつ所定の間隔Ｌを置いて設置ベース４が配設してある。ここでは設置ベース４は固定されたベース台（すなわち固定ベース）として説明するが、設置ベース４自体が携帯され、移動体となることは一向に構わない。設置ベース４の可動ベース３側に対する対向面５上には、可動ベース３に向けて電磁石６が設けてある。本例の場合は、電磁石６は４個設けてあるが、これに限定されず、３個以上の複数個であればよいが、４個が推奨される。２個であると、一軸方向のみの制御となって不適であり、二軸方向の制御のために３個以上の電磁石６の設置を必要とする。数多くすることはコストの面で望ましくなく、せいぜい８個止まりとするのがよい。

対向面５上には、その中央部に支持部材７が上述の可動ベース３に向けて、そしてこれに接触するようにして設けてある。支持部材７は、棒状体をなし、その先端部は支点構成、すなわち先鋭化あるいは丸形状の回転を許容する形状としてある。ここに軸受構成を設けるようにしたものでもよい。棒状でなくてもよい。従って、支持部材７は、可動ベース３の中央部に接し、この地点で可動ベース３を傾斜可能にして保持する。

可動ベース３の設置ベース４に対向する他の対向面８上には、電磁石６に対向して、電磁石６の数と同じ数だけのマグネット（磁石）が設けてある。従って、電磁石６とマグネット９とは可動ベース３と設置ベース４との１段構成の間で対向配置される。本例の場合、可動ベース３の上にマグネット９を配し、設置ベース４の上に電磁石６を配しているが、逆配置として可動ベース３の上に電磁石６を、そして設置ベース４の上にマグネット９を配してもよい。要は、レンズ方向に、すなわちチル角を制御する方向に電磁石およびマグネットからなる電磁力作用機構を設けている。

対向面５と他の対向面８との間には４組の原点復帰用バネ１０が設けてある。これらの原点復帰用バネ１０は圧縮されたコイル部を含み、可動ベース３を設置ベース４に引き寄せる作用を有し、電磁力作用機構に電磁力が作用していない場合、あるいは均等な電磁力が作用している場合には、可動ベース３を設置ベース４に対して平行、すなわち水平面（平面状）を維持するように作用する。すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸方向設置ベース４に対して水平に保持する。すなわち、原点に復帰させる機能を有する。このように、組み合わされた原点復帰用バネ１０は、可動ベース３について平面状に保持するものであり、平面保持手段と称することが出来る。平面保持手段はバネ機構によるものに限られず、摩擦、重さ（重力）を利用した構成のものとしてもよい。また、弾性体を利用するものでもよく、油圧あるいは空気圧を利用するものでもよい。従って、ここでは原点復帰機構と称する場合もある。
電磁力作用機構、すなわち電磁石６の磁力を制御する磁力制御手段（装置）１１が設けられる。

以上のように、上述のカメラ作動装置１００は、カメラを設置する可動ベース３と、可動ベース３の中央点を支持し、設置ベース４に固着された支持部材７と、可動ベース３を設置ベース４に対して実質的に平面状に保持可能な原点復帰用バネ１０などによる平面保持手段と、可動ベース３と設置ベース４との間でカメラの方向に対向して配置された３つ以上の複数の電磁力作用機構と、それぞれの電磁力作用機構の磁力を制御する磁力制御手段１１とを備える。

また、上述のカメラ作動装置１００は、カメラを設置する可動ベース３と、可動ベース中央点を支持し、設置ベース４に固着された支持部材７と、可動ベース３を設置ベース４に対して実質的に平面状に保持可能な平面保持手段と、可動ベース３に可動ベース３に対向して配置された３つ以上の複数の電磁石６と、これらの電磁石６にそれぞれ対向する方向であり、かつカメラ方向に可動ベース４上に配置、固着された磁石９と、それぞれの電磁石６の磁力を制御する磁力制御手段１１とを備える。磁力制御手段１１は図示していないが電源装置を備える。

このような構成に基づいてＣＣＤカメラ１をＸ軸方向およびＹ軸方向に傾斜させる方法について図４、図５および図６を用いて説明する。
図４は、図２あるいは図３に示すようにして配置した電磁石６とマグネット９による作用によってＸ軸およびＹ軸方向に傾斜させた例を示す。磁力制御手段１１の制御信号によって、各電磁石に流す電流値を変え、この変化に基づいて各電磁石に発生する磁力の値を変え、電磁石６とマグネット９の配置と同極対向配置としてマグネット９との間に作用する斥力を変えることを行う。斥力を変えると、可動ベース３はＸ軸およびＹ軸の任意の方向に変位、すなわち傾動することになる。可動ベース３は、この支点を中心に電磁石６とマグネット９の相互作用により力を受け水平、垂直方向に可動する。電磁石とマグネットの相互作用は磁力による斥力である。磁石同士の相互力は距離の２乗に比例するため、引力を用いるとバランスをとるのが困難であるが、斥力を用いることにより安定した制御が可能となる。

図５は、水平方向、例えばＸ軸傾斜制御と垂直方向、例えばＹ軸傾斜制御を組み合わせることによって可動ベース３をＸ軸傾斜＋Ｙ軸傾斜制御を行っていることを示す。このように、Ｘ軸傾斜制御およびＹ軸傾斜制御することによって、可動ベース３と設置ベース４との１段構成の間でＸ軸傾斜＋Ｙ軸傾斜制御を行い、原点である平面に対して任意の方向に傾斜させることが出来る。

図６を用いて、制御方法について説明する。図６において、磁力制御手段１１は、演算処理装置としてのＣＰＵを備え、当該ＣＰＵは、処理手段２１、記憶手段２２、入力手段２３および出力手段２４を備える。記憶手段２２はカメラ方向に対する設定された傾斜角度に対して電磁石Ａ、電磁石Ｂ、電磁石Ｃおよび電磁石Ｄに対して与える電流の値をマップの形で記憶している。ＣＰＵは、カメラ操作者の操作信号によって、もしくはカメラによって得られた画像に対して予め与えた手法による操作信号によってＣＣＤカメラ１の傾斜のための指令値を入力手段２３に入力する。この場合に、可動ベース３上に取り付けた傾度センサからの傾度信号を入力するようにしてもよいし、先の計算結果に基づく傾度を記憶手段２２に記憶しておいて、この傾度を傾度信号として使用してもよい。ＣＰＵは、指令値および傾度信号に基づいてカメラ方向に対する設定傾斜角度を処理手段２１を使用して演算処理する。設定する傾斜角度が求められると記憶手段２２にマップ状に記憶されたデータから電磁石Ａ、電磁石Ｂ、電磁石Ｃ、電磁石Ｄに対して与える電流値を演算し、その結果を出力手段２４に出力する。出力手段２４から各電磁石に対する制御信号が、電流値の形で出力される。異なった電流値によって各電磁力作用機構には異なった磁力、すなわち斥力が作用することになる。水平（Ｘ軸）方向の追尾の場合は、Ａ、Ｃの電磁石を用いる電磁石Ａにマグネットに対して斥力を発生させるような電流を流す。力を受けたマグネットは可動ベースを押上げ、可動ベースは支点を中心に傾くことによりベースに搭載したカメラの撮影する方向が変わる。反対にＣに電流を流すことにより反対側へベースが傾く。垂直（Ｙ軸）方向もこれと同じようにＢ、Ｃの電磁石の組み合わせで動かす。可動ベース４箇所に付けられたバネは原点復帰用として取り付けられており、マグネットへの電流がない場合には可動ベースが原点（正面へ向く）へ戻るように作用する。これによって、上述したようにＸ軸傾斜＋Ｙ軸傾斜制御を行うことが出来る。
本例にあってはマップを用いた手段について説明したが、２軸の傾斜センサを取り付け、フィードバック制御を行うようにしてもよい。

本例において、上述のＸ軸傾斜＋Ｙ軸傾斜制御を行うことを主眼としているが、特定の範囲においてカメラ方向に対して回動させる制御を加えることが出来る。この場合には、カメラ方向に対して回動させる方向、すなわち回転方向に上述と同様にして電磁力作用機構を設けることになる。この場合には、原点復帰用のバネ１０は、可動ベース３を特定の範囲において回動することを許容する作用をなすことになる。

図７は、本発明のコンセプトをまとめて示すものである。図において、対策１として、軽量、安価、小型化可能なＸ軸およびＹ軸方向に傾動させる傾動機能を有して、追尾速度を向上させること、そして対策２として、安定した傾動制御を行うようにすることを意図している。

その対応として、カメラ方向に作用する磁力を複数個形成し、各所（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の磁力の相違によってカメラの姿勢を傾動させる。また、磁力としては同極対向による斥力を利用する。斥力を用いることによって安定した傾動制御を行う。また、原点保持機構および原点復帰機構を備える。これらの機構は一体物あるいは別体物で構成する。また、傾動させるための構造は１階構成として、構造をコンパクトなものとする。具体的構成として、電磁石とマグネットからなる電磁作用機構を構成し、原点保持した状態で電磁作用機構によって可動ベースに斥力を作用させる構造とし、制御装置（磁力制御手段）によって各所の電磁作用機構によって発生する斥力は相違させ得るものとして、傾動させる。これらの構成によって、可動ベースには機能的に見ると、機械的、構造的な構成とされた原点保持機構、電磁作用機構による斥力作用機構、原点復帰機構がカメラ方向に作用し、これらの機構は１階構成とされ、多段階構造とすることなくコンパクトなものとする。

以上の構成によって、カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの原点を保持する原点保持機構と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な原点復帰機構と、前記可動ベースと前記設置ベースとの間でカメラの方向に対向して配置された３つ以上の複数の電磁力作用機構による斥力作用機構と、それぞれの電磁力作用機構の斥力を制御する磁力制御手段とを備えるカメラ作動装置が構成される。

上述構成のカメラ作動装置は、Ｘ軸、Ｙ軸方向の角度調節を１段方式（構成）によって行うことが出来、これによって比較的小型であって設置面からの突出量が少なく、部品点数が少なく制御系も簡単なものとして低コストとすることが出来、追尾性のすぐれた汎用性のあるものとすることが出来る。

本発明の実施例の構成を示す一部断面を示す構成図。図１の正面図。図１のＡ−Ａ断面図。傾斜状態図。磁力制御装置の処理方法を示す図。磁力制御手段の構成を示す図。本発明の概念を説明する図。

符号の説明

１…ＣＣＤカメラ、２…レンズ、３…可動ベース、４…設置ベース（固定ベース）、５…対向面、６…電磁石、７…支持部材、８…他の対向面、９…マグネット、１０…原点復帰用バネ、１１…磁力制御装置（手段）、２１…処理手段、２２…記憶手段、２３…入力手段、２４…出力手段、１００…カメラ作動装置。

Claims

カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの中央点を支持し、設置ベースに固着された支持部材と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な平面保持手段と、前記可動ベースと前記設置ベースとの間でカメラの方向に対向して配置された３つ以上の複数の電磁力作用機構と、それぞれの電磁力作用機構の斥力を制御する磁力制御手段とを備えること
を特徴とするカメラ作動装置。
カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの中央点を支持し、設置ベースに固着された支持部材と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な平面保持手段と、前記可動ベースに前記可動ベースに対向して配置された３つ以上の複数の電磁石と、これらの電磁石にそれぞれ対向する方向であり、かつカメラ方向に前記可動ベース上に配置、固着された磁石と、それぞれの電磁石の磁力を制御する斥力制御手段とを備えることを特徴とするカメラ作動装置。
請求項１または２において、磁力制御手段は、指令値を入力する入力手段と、指令値に基づいてカメラのＸ軸およびＹ軸方向の傾度を演算し、記憶手段に記憶されたデータを使用して各電磁石に与える電流値を計算する処理手段と、カメラの傾度と各電磁石に与えられるべき電流値とのデータをマップの形で記憶する前記記憶手段と、および前記処理手段の処理結果を入力して各電磁石に制御信号として出力する出力手段とを備えることを特徴とするカメラ作動装置。
カメラを設置する可動ベースと、該可動ベースの原点を保持する原点保持機構と、可動ベースを前記設置ベースに対して実質的に平面状に保持可能な原点復帰機構と、前記可動ベースと前記設置ベースとの間でカメラの方向に対向して配置された３つ以上の複数の電磁力作用機構による斥力作用機構と、それぞれの電磁力作用機構の斥力を制御する磁力制御手段とを備えること
を特徴とするカメラ作動装置。