JP2007096493A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パンおよびチルト時に安定した動作を行う撮像装置を提供する。
【解決手段】パンチルトカメラ１は、固定ベース２と、固定ベース２に、パン方向に回転可能に取り付けられたパン回転軸３と、パン回転軸３の上端に固定され、パン回転軸３の回転に連動して、パン方向に回転可能なシャーシ４とを備えている。シャーシ４の一方の側面には、取り付け板５ａを介して、パンモータ５が取り付けられている。また、パンモータ５の回転軸には、パンモータ軸ギア５ｂが取り付けられている。パン回転軸３には、パン回転軸ギア８が取り付けられ、パンモータ軸ギア５ｂとかみ合っている。また、シャーシ４の他方の側面には、取り付け板を介して、チルトモータ６が取り付けられている。また、チルトモータ６の回転軸には、チルトモータ軸カサ歯ギアが取り付けられている。チルト回転軸Ｒには、チルト回転カサ歯ギアが固定され、チルトモータ軸カサ歯ギアとかみ合っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラユニットをパン（水平）方向およびチルト（垂直）方向に駆動させ、被写体を撮影する撮影装置に関する。

カメラユニットをパン方向およびチルト方向にそれぞれ駆動させるパン機構およびチルト機構を備え、遠隔操作などによって、パン機構およびチルト機構を駆動させて撮影を行う撮影装置（以下、「パンチルトカメラ」という）は、従来から知られている。

このようなパンチルトカメラでは、カメラユニットの重心を、カメラユニットを含む回転部の回転中心に位置させている。このように構成することで、回転部の慣性モーメントが小さくなり、カメラユニットを駆動する駆動力が小さくてすみ、消費電力も少なくなる。

また近年、パン方向およびチルト方向の動作を高速で行うという状況も増えてきた。このような動作状況では、慣性モーメントを極めて小さくすることが、応答性の良い制御を行うために重要になってくる。

そこで、カメラユニットの重心位置がほぼカメラユニットの回転中心になるように構成し、チルト方向の回転に対する慣性モーメントを減少させるようにしたパンチルトカメラが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

しかし、上記従来のパンチルトカメラでは、チルト方向の駆動用モータ（以下、「チルトモータ」という）が、カメラユニットを挟み込むように支持する支持部の一方のみに設置されているため、カメラユニットをパン方向に回転させようとすると、チルトモータの重量の影響により、パン方向の回転に対する慣性モーメントは増大してしまう。

そこで、パン方向に回転させるために設けた回転体に、カメラユニット、パン方向の駆動用モータ（以下、「パンモータ」という）、チルトモータおよびチルト回転機構を設け、重量物であるパンモータおよびチルトモータをパン方向の回転軸を挟んで配置するようにしたパンチルトカメラが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。このパンチルトカメラでは、重量バランスが良好であるため、高速駆動を行う際にも安定した制御を行うことができる。
特開２００１−２８５６７５号公報 特開２００３−３３００９９号公報

しかし、上記従来のパンチルトカメラ、すなわち、特許文献２に記載のパンチルトカメラでは、パンモータとチルトモータとが、チルト方向の回転機構のカメラ支持軸を回転軸とする平面を挟んで配置されているので、パンモータおよびチルトモータは、カメラユニットがチルト方向に回転する際の軌道の同心円上に配置されることになる。このため、上記平面より下に位置するモータが、カメラユニットのチルト方向の回転を妨げないように、チルト回転軸であるカメラ支持軸を高い位置に配置しなくてはならない。そして、カメラユニットをこのような高い位置に配置すると、パンチルトカメラ全体の重心が高い位置になり、回転時に転倒するなど不安定な駆動になることがある。

また、上記従来のパンチルトカメラでは、パンモータの重心位置と、チルトモータの重心位置が、パン方向の回転軸の中心から等距離に位置している訳ではないため、パン方向の回転の重量バランスが完全に取れているとは言えない。

本発明は、この点に着目してなされたものであり、パンモータおよびチルトモータの駆動時に、安定した動作を行うことが可能となる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、カメラユニットと、該カメラユニットをパン方向およびチルト方向に回転可能に支持する支持手段と、該支持手段をパン方向に回転させるパン回転軸と、前記支持手段の２つの側面によって支持され、前記カメラユニットをチルト方向に回転させるチルト回転軸と、前記パン回転軸を回転させるパンモータと、前記チルト回転軸を回転させるチルトモータとを有し、前記パンモータは、前記支持手段の一方の側面に取り付けられるとともに、前記チルトモータは、前記支持手段の他方の側面に取り付けられ、前記パンモータおよび前記チルトモータの各取付位置は、前記パン回転軸の中心から略等距離であることを特徴とする。

本発明によれば、支持手段、パンモータおよびチルトモータを含む回転部のパン方向の回転に対する慣性モーメントを小さくしたので、パン方向の回転の開始時と停止時における応答性が向上する。また、上記回転部の重心を下層部に位置するようにしたので、安定した高速駆動が可能になる。さらに、カメラユニットをチルト方向に回転させたときの軌道上に、パンモータおよびチルトモータを配置しないようにしたので、カメラユニットをチルト方向に広範囲に回転させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係るパンチルトカメラ１の機構部を示す斜視図であり、図４は、パンチルトカメラ１の正面図である。

パンチルトカメラ１は、リモコンやネットワークを介して、撮影者が離れた場所からカメラユニットをパン方向やチルト方向に回転させることにより、カメラの撮影方向を被写体に向けることのできる撮像装置である。

図１に示すように、パンチルトカメラ１は、固定ベース２と、固定ベース２に、パン方向に回転可能に取り付けられたパン方向の回転軸（以下、「パン回転軸」という）３と、パン回転軸３の上端に固定され、パン回転軸３の回転に連動して、パン方向に回転可能なシャーシ４とを備えている。

シャーシ４の一方の側面には、取り付け板５ａを介して、パンモータ５が取り付けられている。また、パンモータ５の回転軸には、パンモータ軸ギア５ｂが取り付けられている。前記パン回転軸３には、パン回転軸ギア８が取り付けられ、パンモータ軸ギア５ｂとかみ合っている。

また、シャーシ４の他方の側面には、図２に示すように、取り付け板６ａを介して、チルトモータ６が取り付けられている。また、チルトモータ６の回転軸には、チルトモータ軸カサ歯ギア６ｂが取り付けられている。チルト方向の回転軸（以下、「チルト回転軸」という）Ｒ９ａには、チルト回転カサ歯ギア１０が固定され、チルトモータ軸カサ歯ギア６ｂとかみ合っている。さらに、チルト回転軸Ｒ，Ｌ９ａおよび９ｂは、シャーシ４に回転可能に取り付けられており、カメラシャーシ７ｄは、チルト回転軸Ｒ，Ｌ９ａおよび９ｂに固定されている。

また、カメラユニット７は、カメラシャーシ７ｄと、ズーム・フォーカス光学系からなる撮像光学系と、露光調整装置と、それを駆動するための駆動系からなるレンズユニット７ａと、レンズユニット７ａの後方に配置された撮像素子回路基板７ｂと、レンズユニット７ａの側方に配置され、撮像素子回路基板７ｂと結線されているカメラ回路基板７ｃとによって構成されている。

なお、カメラユニット７の重心位置は、チルト方向の回転中心軸上にくるように設定されている。これにより、チルト回転軸Ｒ，Ｌ９ａおよび９ｂの慣性モーメントを小さくでき、チルト方向の回転加速時間の短縮および消費電力の削減に結びつく。

カメラＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）７ｅは、図１に示すように、カメラ回路基板７ｃからチルト回転軸Ｌ９ｂの中を通り、シャーシ４と一体となって回転するケース４ａに渦巻状に配置されている。さらに、カメラＦＦＣ７ｅは、シャーシ４の側面を通り、パンモータ５から出ているパンモータＦＦＣ５ｃ（図２）と一体となり、取り付け板５ａに形成されている穴５ａ−１およびシャーシ４に形成されている穴４−１（図４）を通り、パン回転軸３の中に入っている。

同様に、チルトモータ６から出ているチルトモータＦＦＣ６ｃも、取り付け板６ａに形成されている穴６ａ−１（図２）およびシャーシ４に形成されている穴４−２（図４）を通ってパン回転軸３の中に入っている。

ここで、カメラＦＦＣ７ｅ、パンモータＦＦＣ５ｃ（図２）およびチルトモータＦＦＣ６ｃは一体となり、図３に示すように、固定ベース２に取り付けられたケース２ａの中で渦巻状に配置され、最終的にメイン基板２ｂに接続される。

メイン基板２ｂは、ＡＣ電源もしくはバッテリーなどの電源ユニット（図示せず）と接続されている。

次に、パンモータ５およびチルトモータ６の配置について、図４を用いで説明する。

本実施の形態では、パンモータ５およびチルトモータ６として、同一形状の超音波モータを採用している。超音波モータは、電圧の印加された圧電素子が振動することを利用して駆動されるモータである。超音波モータは、電磁モータに比べ、体積あたりの出力が大きく、低速で高トルクを出すことができる。そのため、超音波モータをパンチルトカメラに使用すると、電磁モータに比べ、高速駆動時における慣性モーメントが低下する。

パンモータ５とチルトモータ６は、シャーシ４の外側の両側面に重量バランスを取りつつ配置されている。もしパンモータ５とチルトモータ６をシャーシ４の内側の両側面に配置すると、カメラユニット７がチルト方向に回転した場合、カメラユニット７が両モータ５および６と干渉してしまう。この干渉を回避するには、カメラユニット７を、両モータ５および６と干渉しない程度上方に配置する必要がある。しかし、上方に配置した場合には、カメラユニット７を含む回転部の重心が、パンチルトカメラ全体の上部に位置してしまうので、慣性モーメントが増大する。したがって、パンチルト動作を高速に行うと、パンチルトカメラが転倒してしまう可能性がある。この危険性を避けるため、本実施の形態では、パンモータ５とチルトモータ６をシャーシ４の外側の両側面中、できるだけ下部に配置させ、回転部の重心を低くすることで、回転部の慣性モーメントを低減させるようにしている。

なお、チルトモータ６の底面６−１をパン回転軸ギア８より下に配置した場合には、パン回転軸ギア８とチルトモータ６が干渉しないようにしなければならない。そのため、パン回転軸ギア８に外平歯ギアを使用すると、パン回転軸ギア８の径をチルトモータ６の外径と干渉しない大きさにする必要がある。パンモータ５とチルトモータ６は、同一形状であるため、それに伴い、パンモータ軸ギア５ｂの外径はパンモータ５の外径より大きくなる。このとき、パン駆動の減速比をあまり大きく取れないので、減速比を大きく取る必要がある場合には、パン回転軸ギアを内歯ギアにすればよい。

図５は、パン回転軸ギアを内歯ギアにした場合のパンチルトカメラの斜視図であり、図６は、その平面図である。なお、前記パンチルトカメラ１と実質的に同様の要素については、パンチルトカメラ１と同一符号を付し、その説明を省略する。

パンモータ５が駆動すると、パンモータ５の回転軸に取り付けられたパンモータ軸ギア５ｂが回転し、その回転が、パンモータ軸ギア５ｂとかみ合うパン回転軸内歯ギア１１に伝達する。これにより、パン回転軸内歯ギア１１と、ギア固定板金１２によって取り付けられたパン回転軸３が回転する。

本発明の一実施の形態に係るパンチルトカメラの機構部を示す斜視図である。 図１と異なった方向から見たときのパンチルトカメラの機構部を示す斜視図である。 図１および図２と異なった方向から見たときのパンチルトカメラの機構部を示す斜視図である。 図１のパンチルトカメラの正面図である。 パン回転軸ギアを内歯ギアにした場合のパンチルトカメラの斜視図である。 図５のパンチルトカメラの平面図である。

符号の説明

１ パンチルトカメラ
２ 固定ベース
３ パン回転軸
４ シャーシ
５ パンモータ
５ａ パンモータ軸ギア
６ チルトモータ
６ａ チルトモータ軸カサ歯ギア
７ カメラユニット
７ｄ カメラシャーシ
８ パン回転軸外歯ギア
９ａ チルト回転軸Ｒ
９ｂ チルト回転軸Ｌ
１０ チルト回転軸カサ歯ギア
１１ パン回転軸内歯ギア

Claims (6)

1. カメラユニットと、
   該カメラユニットをパン方向およびチルト方向に回転可能に支持する支持手段と、
   該支持手段をパン方向に回転させるパン回転軸と、
   前記支持手段の２つの側面によって支持され、前記カメラユニットをチルト方向に回転させるチルト回転軸と、
   前記パン回転軸を回転させるパンモータと、
   前記チルト回転軸を回転させるチルトモータと
   を有し、
   前記パンモータは、前記支持手段の一方の側面に取り付けられるとともに、前記チルトモータは、前記支持手段の他方の側面に取り付けられ、前記パンモータおよび前記チルトモータの各取付位置は、前記パン回転軸の中心から略等距離であることを特徴とする撮像装置。
2. 前記パンモータおよびチルトモータは、前記パン回転軸を中心にして、互いに１８０°対抗して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置
3. 前記パンモータおよびチルトモータの各回転軸は、前記パン回転軸と平行であり、かつ互いに１８０°対抗していることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記パンモータおよびチルトモータのそれぞれの重心位置は、略同一であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記パンモータおよびチルトモータは、ともに同一形状であることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記パンモータおよびチルトモータは、ともに超音波モータからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。

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