JP2007166372A - Camera actuation device - Google Patents
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Abstract
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作動位置に関する。 The present invention relates to a camera operating position where a camera direction of a surveillance camera, a portable camera, or the like is operated.
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ト角と呼ばれている。 For example, in the case of a surveillance camera, it is provided on a fixed base so that the angle of the camera direction or the rotation direction with respect to the horizontal plane is adjusted. A plane parallel to the installation surface is a plane, and the rotation angle in the plane is called the pan angle, and the angle with respect to the plane is called the tilt angle.
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。 A conventional two-axis movable type camera operating device is configured such that another one-axis movable mechanism is mounted on a turntable. That is, the structure is combined in two stages.
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、パン角とチルト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。
特許文献2には、向き変更自在に自在継手を介して管内走行用機体に取付けてある管内監視用カメラに対し、その姿勢を前記自在継手との協働で一定の方向に向くように付勢するスプリングを前記機体と前記カメラとの間にわたって設け、前記スプリングによる付勢力に抗してあらかじめ記憶された方向に前記カメラの向きを変更する形状記憶合金を、前記カメラと前記機体とにわたって前記自在継手の周方向の少なくとも3箇所に設け、前記形状記憶合金を、それへの通電に伴う抵抗熱によって記憶形状再生状態にする通電操作装置を設けてある管内監視用カメラの姿勢制御装置が記載されている。
特許文献3には、地上に立設した支柱や建造物の壁部等の設置部材に取り付けられ、保護筺体に水平旋回動作可能な監視カメラを内装してなり、上記監視カメラを上記保護筺体に自重による鉛直方向への自由な傾動を許容する状態で吊下可能な自在継手機構を設けてなることを特徴とする監視カメラ装置が記載されている。
本願出願者は、先に特許文献4に示される内容のカメラ作動装置の提案を行った。
In
The applicant of the present application has previously proposed a camera operating device having the contents shown in Patent Document 4.
チルト角、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。 It is often required to adjust the tilt angle, i.e., the angle of the camera in the X and Y axis directions relative to the plane. In this case, the adjustment of the pan angle, that is, the rotation angle is not an important factor. In various cameras as well as surveillance cameras, when the angle is adjusted in the X-axis and Y-axis directions, those that are adjusted manually are not used when frequent adjustments are made after installation. . Also, in the case of a mechanical mechanism combined in two steps in the camera direction, when speed is required such as following the tracking of a moving body, the protrusion is increased by increasing the size (increasing power) and the number of parts. However, there is a problem that the cost becomes high because the configuration becomes complicated and the control becomes complicated.
本出願の発明者等は、特許文献4に示されるように、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案した。 As shown in Patent Document 4, the inventors of the present application are to perform angle adjustment in the X-axis and Y-axis directions by a one-stage system, which makes it relatively small in size from the installation angle. We proposed a camera operating device that has low projecting amount, low component count, simple control system, low cost, and improved tracking.
当該カメラ装置は、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ことを特徴としている。 The camera device is configured to support a movable base for installing a camera, a support member that supports a central point of the movable base, and is fixed to the installation base, and can hold the movable base substantially in a plane with respect to the installation base. A plane holding means, a plurality of electromagnets of three or more arranged on the movable base so as to face the movable base, and a direction facing each of these electromagnets, and arranged on the movable base in the camera direction The magnets are fixed and magnetic force control means for controlling the magnetic force of each electromagnet, that is, repulsive force, is provided.
そして、このカメラ作動装置によれば、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ようになった。 According to this camera operating device, the camera operating device having the above-described configuration is provided, and the angle adjustment in the X-axis and Y-axis directions can be performed by a one-stage system (configuration). The amount of protrusion from the installation surface is small, the number of parts is small, the control system is simple, and the cost can be reduced, and the versatility with excellent tracking performance can be achieved.
本願発明者等は、更に研究を進めると、電磁力作用装置に使用する電力の消費を少なくすることができれば更に秀れたカメラ作動装置を提供することができることになると認識するに至った。 The inventors of the present application have come to recognize that further research can provide a better camera operating device if the consumption of electric power used for the electromagnetic force acting device can be reduced.
このため、本発明は、比較的小型であって低コスト化が可能であって、電磁力作用装置に使用する電力の消費を少なくすることのできるカメラ作動装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a camera operating device that is relatively small in size and can be reduced in cost, and that can reduce the consumption of electric power used in the electromagnetic force acting device.
本発明は、カメラおよび該カメラで取得された撮像信号を通信する通信手段を載置するベースと、該ベースに対向して配設される支持部材と、前記ベースと前記支持部材との間に設けられた自在継手と、前記ベースと前記支持部材とに設けられた電磁石および永久磁石からなる電磁力作用装置とを備えたカメラ作動装置において、
前記ベースの一部であって、前記自在継手の継手部を中心として該継手部よりも前記支持部材側(すなわち継手部を中心としてカメラの反対側)にバランサーを取り付けたこと
を特徴とするカメラ作動装置を提供する。
The present invention provides a base on which a camera and communication means for communicating an imaging signal acquired by the camera are placed, a support member disposed to face the base, and between the base and the support member In a camera operating device comprising a universal joint provided, and an electromagnetic force acting device comprising an electromagnet and a permanent magnet provided on the base and the support member,
A balancer, which is a part of the base and has a balancer attached to the support member side (that is, on the opposite side of the camera with the joint portion as the center) with respect to the joint portion of the universal joint as a center. An actuating device is provided.
本発明によれば、ベースに作用する重心位置を調節することができるから比較的小型であって、部品点数を少なくして低コスト化が可能であって、電磁力作用装置に使用する電力の消費を少なくすることのできるカメラ作動装置を提供することができる。更に、重心を継手部あるいは継手部近傍に設定すること、この位置に可動体を保持することが出来るから、更に消費電力を小さくすることができる。 According to the present invention, since the position of the center of gravity acting on the base can be adjusted, it is relatively small, and the cost can be reduced by reducing the number of parts, and the power used for the electromagnetic force acting device can be reduced. It is possible to provide a camera operating device that can reduce consumption. Furthermore, since the center of gravity can be set at or near the joint and the movable body can be held at this position, the power consumption can be further reduced.
本発明の実施例によれば、前述のカメラ作動装置であって、前記バランサーは、前記ベースに作用する重心位置を前記継手部に設定するようにした重心調整部材であることを特徴とするかメラ作動装置が構成される。 According to an embodiment of the present invention, in the camera operating device described above, the balancer is a center-of-gravity adjusting member configured to set a position of the center of gravity acting on the base in the joint portion. Mera actuator is configured.
また、前記ベースは、前記カメラおよび前記通信手段を載置するベース部と該ベース部に一体構造とされ、前記カメラ装置、前記通信手段、前記支持部材の一部、前記自在継手および前記電磁力作用装置を内部に包含するようにした外殻とから構成されることを特徴とするカメラ作動装置が構成される。 The base has a base portion on which the camera and the communication means are placed and an integral structure with the base portion, and the camera device, the communication means, a part of the support member, the universal joint, and the electromagnetic force The camera operating device is configured by an outer shell that includes the working device therein.
また、前記外殻の内側に前記バランサーが取り付けられることを特徴とするカメラ作動装置が構成される。 Further, the camera operating device is configured in which the balancer is attached to the inside of the outer shell.
また、前記外殻は、前記支持部材が貫通する部分を除いて、外面が球状をなすことを特徴とするカメラ作動装置が構成される。 The outer shell may have a spherical outer surface except for a portion through which the support member penetrates.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例であるカメラ作動装置、いわゆるカメラ姿勢制御装置の外観図であり、図2は図1の断面図である。 FIG. 1 is an external view of a camera operation device, that is, a so-called camera attitude control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG.
これらの図において、カメラ作動装置100は、ベース1と支持部材としてのシャフト2とベース1とシャフト2との間に設けた自在継手としてのユニバーサルジョイント3とベース1に取り付けた撮像及び撮像信号を送信する手段からなるカメラ装置4とベース1およびシャフト2の間にベース1の姿勢制御のために設けられる電磁力作用装置5とから構成される。
In these drawings, the
ベース1は、カメラ装置4を載置しており、本実施例の場合、平面円盤状のベース台11およびこれに取り付けられた外殻12とからなる。
The
外殻12はシャフト2が貫通する部分(貫通部13)を除いてほぼ球形をなし、先端部にアクリルカバー14が設けてある。別の見方をすれば、外殻12の内部にベース台11が取り付けられてベース1が構成されていることになる。ベース台11は、外殻12の内部の中心のやや上側に設定される。
The
外殻12の内部にあって、ベース台11には回路基板15、CCD16およびレンズ17からなるカメラ装置4が載置されている。CCD16およびレンズ17によってカメラが構成され、撮像された像の信号は回路基板15から外部に伝送される。すなわち、回路基板15はCCD16を駆動し、撮像信号を受け取って外部に伝送することを行う。
Inside the
レンズ17の周囲には外殻12に設けられたアクリルカバー14が配設される。
An
シャフト2は、一方の先端部が貫通部13を貫通して外殻12内に位置し、先端部には自在継手保持部21およびベース台11に並行して電磁石保持部22が形成してある。
One end portion of the
自在継手保持部21とベース台11の下面との間には、部材A23および部材B24からなるユニバーサルジョイント3が設けてある。ユニバーサルジョイント3の継手部は球状の外殻12のほぼ中心点に設定される。
Between the universal
電磁石保持部22は、等間隔に複数個(例えば、3、4個)の電磁石31が設けられる。そして、外殻12の内面であって貫通部13の近傍に継手部方向に伸びる永久磁石32が電磁石31に対向する形でわずかに離間して設けられる。電磁石31と永久磁石32によって電磁力作用装置5が構成される。この例では、電磁力作用装置5を構成するに当って電磁石31を電磁石保持部22に、そして永久磁石32を外殻12に設けているが、反対に外殻12に電磁石31を、そして電磁石保持部32に永久磁石32を取り付けるようにしてもよい。この場合には、電磁石保持部22は、永久磁石保持部となる。
The
ベース台11および外殻12からなるベース1、回路基板15、CCD16およびレンズ17からなるカメラ装置4、外殻12の一部をなすアクリルカバー14、永久磁石31およびユニバーサルジョイント3の構成する部材A23で形成される可動体各部の重みおよび継手部に対する各モーメントから計算される可動体の重心を継手部に設定する。継手部における摩擦を考慮すると数学的な継手部支点である必要はなく、継手部を含む近傍でよい。
A
このように、重心をベース1の下方であるシャフト側(継手部を中心としてカメラ装置4の反対側)にシフト(すなわち調整)させることによって電磁作用装置によるシャフト2に対する可動体の姿勢制御に当って電力を小さくすることができる。すなわち、電磁力作用措置5の消費電力を小さくすることができる。特に、重心を継手部に一致させることによって消費電力は極めて小さいものとすることができるようになる。
In this way, by shifting (ie, adjusting) the center of gravity to the shaft side below the base 1 (that is, the side opposite to the camera device 4 with the joint portion as the center), the electromagnetic body device controls the posture of the movable body with respect to the
この場合に、外殻12は球形とすることによって装置全体をコンパクトにするだけでなく、消費電力を小さくするのに有利である。しかしながら、外殻12の形状は球状に限定されず、楕円状であっても角形であっても構わない。
In this case, the
永久磁石32の重みだけでは重心の位置を継手部に設定することが出来ない場合が想定される。この場合には、永久磁石32に付加して重みをつけることになる。従って、この場合、永久磁石32と重みによって定まる装置がバランサーとして機能する。このように、バランサーは重心位置調整部材である。上述の重みは永久磁石32と一体的構成としてもよいし、別体としてもよい。また、永久磁石32をベース台11に取り付けたような場合には可動体の上方部の重みが増すことになるので、ベース1、すなわち外殻12の下方部に付けるバランサーはそれだけ大きなものとすることになる。このように、永久磁石32をバランサーとしても機能させると装置をより小型化することができる。バランサーの位置、重みは直ちに計算することが可能である。
It is assumed that the position of the center of gravity cannot be set at the joint by only the weight of the
上述の実施例であって、電磁作用装置に加えて力の小さなバネ機構を設けるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, a spring mechanism having a small force may be provided in addition to the electromagnetic action device.
図3を用いて、制御方法について説明する。図3において、磁力制御手段40は、演算処理装置としてのCPUを備え、当該CPUは処理手段41、記憶手段42、入力手段43および出力手段44を備える。記憶手段42はカメラ方向に対する設定された傾斜角度に対して、例えば電磁石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カメラの傾斜のための指令値を入力手段43に入力する。この場合に、ベース台11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42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値傾斜角度を処理手段41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42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44に出力する。出力手段44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に永久磁石に対して斥力を発生させるような電流を流す。力を受けた永久磁石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箇所につけられたバネは原点復帰用として取り付けられており、永久磁石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。
A control method will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the magnetic force control unit 40 includes a CPU as an arithmetic processing unit, and the CPU includes a
本例にあってはマップを用いた手段についても説明したが、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。 In this example, the means using the map has been described, but a biaxial tilt sensor may be attached to perform feedback control.
このような制御を行うに際して、バランサー付加したことに伴なって重心位置を制御することができ、特に重心位置を継手部あるいは継手部近傍に設定することによって電力を極めて小さくした制御が可能になる。 When performing such control, it is possible to control the position of the center of gravity with the addition of the balancer. In particular, by setting the position of the center of gravity to the joint part or the vicinity of the joint part, it is possible to control with extremely low power. .
取得された撮像信号を通信する通信手段を含んだカメラ装置4を載置するベース1と、ベース1に対向して配設される支持部材であるシャフト2と、ベース1とシャフト2との間に設けられた自在継手と、ベース1とシャフト2とに設けられた電磁石および永久磁石からなる電磁力作用装置5とを備えたカメラ作動装置であって、ベース1、外殻2、カメラ装置4、部材A23および永久磁石32から可動体が構成され、ベース1の一部に、特に外殻12の内部に、自在継手の継手部を中心として継手部よりもシャフト側(すなわち継手部を中心としてカメラ装置4の反対側)に電磁力作用装置5の一部、例えば永久磁石32によって、あるいは永久磁石32と重みとによって構成されるバランサーを取り付けたカメラ作動装置100が構成される。この可動体の重心は継手部もしくは継手部の近傍に設定するのがよい。
A
1…ベース、2…シャフト、3…ユニバーサルジョイント、4…カメラ装置、5…電磁力作用装置、11…ベース台、12…外殻、13…貫通部、14…アクリルカバー、15…回路基板、16…CCD、17…レンズ、21…自在継手保持部、22…電磁石保持部、23…部材A,24…部材B、100…カメラ作動装置。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ベースの一部に、前記自在継手の継手部を中心として該継手部よりも前記支持部材側(すなわち継手部を中心としてカメラ装置の反対側)にバランサーを取り付けたこと
を特徴とするカメラ作動装置。 A base on which a camera device including communication means for communicating acquired imaging signals is placed, a support member disposed opposite to the base, and a free space provided between the base and the support member In a camera operating device comprising a joint, and an electromagnetic force acting device comprising an electromagnet and a permanent magnet provided on the base and the support member,
A camera operation characterized in that a balancer is attached to a part of the base, with the joint portion of the universal joint as a center, on the support member side of the joint portion (that is, on the opposite side of the camera device with the joint portion as a center). apparatus.
6. The camera operating device according to claim 1, wherein the balancer is a center-of-gravity position adjusting member configured to set a center-of-gravity position acting on the base in the joint portion.
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