JP2010283614A - カメラ制御装置、撮影方向制御方法、カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、カメラ装置の撮影方向を制御するためのモータ、ギア（歯車）、駆動ベルト、及びこれらの固定用部材を不要とし、静穏性、軽量性、耐久性を高めたカメラ制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
開示のカメラ制御装置の一形態は、電圧を印加することで変位を生じる圧電体と該圧電体上に設置する棒状のシャフトとを含むアクチュエータが２つと、回転可能に設置される２つの円形部材を含み、該２つの円形部材で２つの前記シャフトを挟み込む回転部と、前記圧電体に交流電圧を印加する電源部と、を備え、前記円形部材と直結されるカメラ装置の撮影方向を、該円形部材の回転方向に、該円形部材の回転角の大きさに応じて変化させる回転制御手段を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラの撮影方向を制御する技術に関する。

監視カメラなどのカメラ装置は、無線通信又は有線通信（例えば、制御線）を介した遠隔制御により撮影方向を変化させることができる。そして、カメラ装置は、カメラ装置の向き自体を水平方向及び高さ方向にそれぞれ変化させることで、その撮影方向を変化させる。そして、カメラ装置の向きを変化させるためにカメラ装置はモータを備え、モータの回転力をギア（歯車）や駆動ベルトを介してカメラ装置に伝達する。

特開２００８−０７９３９５号公報

しかしながら、上記技術においては、カメラ装置の撮影方向を制御する場合、モータ、ギア（歯車）、及び駆動ベルト等は必須の構成要件であり、これらモータ、ギア、駆動ベルト、及びこれらの固定用部材の重量によりカメラ装置の重量が大きくなると言う問題点がある。カメラ装置の重量が大きい場合、当該カメラ装置の設置用部品が大きくなり、設置作業に手間が掛かるという問題が発生する。

また、モータ、ギア、及び駆動ベルトによる駆動音や、これら耐久部品の交換の手間が発生するという問題点もある。

さらには、モータを駆動する際に、該モータから電磁波が発生するため、カメラ装置の設置場所が制限されるという問題点もある。

本発明は、上記問題点に鑑み、カメラ装置の撮影方向を制御するためのモータ、ギア（歯車）、駆動ベルト、及びこれらの固定用部材を不要とし、静穏性、軽量性、耐久性を高めたカメラ制御装置、撮影方向制御方法、及びカメラ装置を提供することを目的とする。

開示のカメラ制御装置の一形態は、電圧を印加することで変位を生じる圧電体と該圧電体上に設置する棒状のシャフトとを含むアクチュエータが２つと、回転可能に設置される２つの円形部材を含み、該２つの円形部材で２つの前記シャフトを挟み込む回転部と、前記圧電体に交流電圧を印加する電源部と、を備え、前記円形部材と直結されるカメラ装置の撮影方向を、該円形部材の回転方向に、該円形部材の回転角の大きさに応じて変化させる回転制御手段を有することを特徴とする。

開示のカメラ制御装置は、カメラ装置の撮影方向を制御するためのモータ、ギア（歯車）、駆動ベルト、及びこれらの固定用部材を不要とし、静穏性、軽量性、耐久性を高めることができる。

本実施の形態に係るカメラ装置の概要を説明する図である。 本実施の形態に係るカメラ装置の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る圧電体の動作を説明する図である。 本実施の形態に係る圧電体の動作を説明する図である。 本実施の形態に係るアクチュエータの構成例を説明する図である。 本実施の形態に係る回転部の構成例を説明する図である（正面図）。 本実施の形態に係る回転部の構成例を説明する図である（側面図）。 本実施の形態に係る回転部の動作を説明する図である。 本実施の形態に係る回転部の動作を説明する図である（高さ方向の回転を説明する図）。 本実施の形態に係る回転部の動作を説明する図である（水平方向の回転を説明する図）。 本実施の形態に係るカメラ装置による処理例のフローチャートである。

図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１を用いて、本実施の形態に係るカメラ装置３００の概略を説明する。図１は、カメラ装置３００の概略を説明する図である。図１で示すように、カメラ装置３００は、被写体を撮影する撮影部１９０を備え、撮影部１９０が回転することにより、カメラ装置３００の撮影方向は変化する。つまり、カメラ装置３００の撮影方向は、撮影部１９０自身が水平方向（パン）及び高さ方向（チルト）に向きを変えることによって変化する。

そして、本実施の形態に係るカメラ制御装置１００は、アクチュエータ１１０を利用して円形部材１５０を回転させ、円形部材１５０の回転に応じて撮影部１９０を回転させる。カメラ装置３００は２つのカメラ制御装置１００を備え、うち１つは水平方向の変化に対応し、もう一つは高さ方向の変化に対応するものである。つまり、カメラ装置３００は、各カメラ制御装置１００の備える円形部材１５０の回転を制御することによって、その撮影方向を自在に変化させることができる。

（本実施の形態に係るカメラ装置３００の動作原理）
図２を用いて、本実施の形態に係るカメラ装置３００の動作原理を説明する。ここで、図２は、カメラ装置３００の機能ブロック図である。図２で示すように、カメラ装置３００は、カメラ制御装置１００、撮影部１９０、画像処理部２００、通信部２１０、記録媒体インタフェース２２０を有する。そして、カメラ装置３００は、有線通信回線又は無線通信回線を介して、画像記録装置２３０と接続し、記録媒体インタフェース２２０を介して、外部記録メディア２４０と接続する。

撮影部１９０は、撮像デバイスを利用して、被写体が発した光又は被写体で反射した光から、当該被写体の画像情報を取得する。撮像デバイスとは、例えば、ＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）である。

画像処理部２００は、撮影部１９０により取得された画像情報にデータ圧縮等の画像処理を施し、元データに比べデータサイズの小さい画像情報を生成する。データ圧縮とは、例えば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−２規格、ＭＰＥＧ−４規格、又はＨ．２６４規格などに基づき、動画像をデータ圧縮する処理である。また、画像圧縮部２００は、画像データの圧縮処理に利用するため、画像データを所定期間一時的に保存・保持し、古くなった画像データから順次消去する。

通信部２１０は、画像処理部２００によりデータ圧縮が施された画像情報（以下、圧縮画像情報という。）を画像記録装置２３０に送信する。その際、通信部２１０は、有線通信回線又は無線通信回線を通じて、画像記録装置２３０に、圧縮画像情報を送信する。ここで、有線通信回線とは、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などである。また、無線通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格による通信やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）規格による通信など通信規格は限定しない。無線通信回線により圧縮画像情報を送信すれば、映像線及び制御線が不要となり、カメラ装置３００の設置場所変更工事が容易となる。

記録媒体インタフェース２２０は、カメラ装置３００と外部記録メディア１９０とのインタフェースである。そして、画像処理部２００は、記録媒体インタフェース２２０を介して、圧縮画像情報を外部記録メディア２４０に記録・保存する。ここで、外部記録メディア２４０とは、ＳＤカード、ＵＳＢメモリなど、取り外し可能な記録メディアである。

画像記録装置２３０は、通信部２１０により送信された圧縮画像情報を受信する。そして、画像記録装置２３０は、受信された圧縮画像情報を記録・保存する。また、画像記録装置２３０がユーザ端末である場合、当該ユーザ端末は、記録・保存した圧縮画像情報について、検索、再生及び編集等を行うアプリケーションソフトウェアを備える。

一方、カメラ制御装置１００は、アクチュエータ１１０、回転部１４０、電源部１６０、回転制御手段１７０、挟力調整手段１８０を有する。また、アクチュエータ１１０は、圧電体１２０、シャフト１３０を有し、回転部１４０は、円形部材１５０を有する。

図３及び図４を用いて、圧電体１２０を説明する。図３で示すように、圧電体１２０は、２つの圧電セラミックスで弾性部材を挟み込む構成である。ただし、圧電体１２０を構成する圧電セラミックスは、１層であっても２層以上の複数層であっても良く、各圧電セラミックスの間には弾性素材を挟み込む構成とする。圧電セラミックスとは、電圧を印加すると変位を生じる素子であり、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛などを主成分とするセラミックスである。また、各圧電セラミックスの間に弾性部材を挟み込むのは、圧電体１２０の反発力、つまり、アクチュエータ１１０のトルクを増すためであり、弾性部材には、例えば、ベリリウム銅などを使用する。

そして、図３に示す圧電体１２０に電圧を印加すると、図４で示すように圧電体１２０は変位を生じる。ここで、図３及び図４では、円形の圧電体１２０を図示しているが、圧電体１２０は、楕円、多角形等円形以外の形状であっても良い。

今度は、図５を用いて、アクチュエータ１１０について説明する。図５で示すように、アクチュエータ１１０は、圧電体１２０の上に棒状のシャフト１３０を設置し、圧電体１２０には電源部１６０を接続して構成する。圧電体１２０に電圧を印加すると、圧電体１２０は図４で示すように変位し、圧電体１２０への電圧印加を止めると、圧電体１２０は図３で示すように元の形状に戻る。従って、電源部１６０から圧電体１２０に対し所定周波数の交流電圧を印加すると、圧電体１２０は所定周波数で振動することとなり、それに伴いシャフト１３０も所定周波数で振動する。

なお、カメラ制御装置１００は、２つのアクチュエータ１１０を備え、カメラ装置３００は、２つのカメラ制御装置１００を備えるため、４つのアクチュエータを備える。

次に、図６及び図７を用いて、回転部１４０について説明する。回転部１４０は、２つの円形部材１５０を備え、これら円形部材１５０で２つのシャフト１３０を挟み込む。ここで、図６で示すように、２つのシャフト１３０は、並行で、かつ、円形部材１５０外周の接線方向に沿って、かつ、円形部材１５０の中心から対称となるように配置される。これらシャフト１３０、円形部材１５０を側面から見ると、図７で示すようになる。

また、円形部材１５０によってシャフト１３０を挟み込む力は、挟力調整手段１８０によって調整される。挟力調整手段１８０は、図６及び図７で示すように、例えば、円形部材１５０の中心に設置するネジ状の部材であり、この部材を回転させることにより円形部材１５０がシャフト１３０を挟み込む力の強弱を調節する。

ここで、回転部１４０が備える回転部材１５０が回転する原理について説明する。圧電体１２０に電圧を印加すると、圧電体１２０の変位に伴いシャフト１３０も変位する。そこで、円形部材１５０がシャフト１３０を挟み込む力を適当に調整した場合、シャフト１３０が変位するとシャフト１３０−円形部材１５０間の摩擦力によって、円形部材１５０はシャフト１３０の変位方向に回転する。そして、シャフト１３０が元の位置に戻る場合、円形部材１５０は、シャフト１３０と共に元の位置には戻らず、現在の位置に留まる。これは、シャフト１３０−円形部材１５０間の摩擦力に比し、円形部材１５０の慣性力が勝る場合に生じる。つまり、シャフト１３０−円形部材１５０間の摩擦力と円形部材１５０の慣性力が、上記の関係となるように、挟力調整手段１８０によって調整する。

そして、先に説明したように、電源部１６０から圧電体１２０に対し所定周波数の交流電圧を印加すると、シャフト１３０は所定周波数で振動し、円形部材１５０はシャフト１３０の変位方向に回転する。回転部１４０は、２つのシャフト１３０を挟み込んでいるため、何れか一方の圧電体１２０に交流電圧を印加することによって、一方のシャフト１３０を振動させ、円形部材１５０を何れか一方向に回転させることができる。

また、円形部材１５０の回転量は、圧電体１２０に交流電圧を印加する時間に従って制御することができる。つまり、円形部材１５０の回転量を大きくしたい場合、電圧印加の時間を長くし、円形部材１５０の回転量を小さくしたい場合、電圧印加の時間を短くする。さらに、印加交流電圧の周波数によって、円形部材１５０の回転速度を制御することができる。例えば、円形部材１５０を高速で回転させたい場合、相対的に高い周波数（例えば、３３−４５ｋＨｚ）の電圧を印加し、低速で回転させたい場合、相対的に低い周波数（例えば、２５ｋＨｚ）の電圧を印加する。

そして、図８で示すように、回転部１４０の回転部材１５０は、ギア（歯車）や駆動ベルトを介さず、撮影部１９０に直結する。また、回転部１４０は、撮影部１９０を水平方向に回転させるために１つ、撮影部１９０を高さ方向に回転させるために１つ、合計２箇所に配置される。従って、回転部１４０の各回転部材１５０が回転した分だけ撮影部１９０は回転し、撮影部１９０の撮影方向は、アクチュエータ１１０（圧電体１２０）に対して印加する交流電圧の周波数及び印加する時間によって制御される。図９では、撮影部１９０を高さ方向に回転させるための回転部１４０（回転部材１５０）の詳細を示し、図１０では、撮影部１９０を水平方向に回転させるための回転部１４０（回転部材１５０）の詳細を示す。

（本実施の形態に係るカメラ装置による処理例）
図１１を用いて、本実施の形態に係るカメラ装置３００による処理例を説明する。図１１は、カメラ装置３００が撮影方向を変化させた後、被写体を撮影し、撮影した画像情報を外部の画像記録装置２３０に転送する処理に関するフローチャートである。

Ｓ１０で回転制御手段１７０が、ユーザの指示又は所定のプログラムによる指示に基づき、圧電体１２０に所定周波数の交流電圧を印加する。ここで、交流電圧が印加される圧電体１２０は、上記指示に基づき、撮影部１９０を水平方向に回転させるためのアクチュエータ１１０から一つ、撮影部１９０を高さ方向に回転させるためのアクチュエータ１１０から一つが選択される。

また、印加電圧の大きさは予め定められているが（例えば、２５Ｖ）、印加電圧の周波数や電圧の印加時間については、上記指示に基づき設定される。つまり、上記指示に基づいて、撮影部１９０の回転速度は、例えば、高速制御モードにするか低速制御モードにするかの選択がされ、撮影部１９０の回転時間は、例えば、指示入力のある期間継続するか予め設定される所定時間継続するかの選択がされる。

Ｓ２０で圧電体１２０が、交流電圧の印加に伴い所定周波数で振動すると共に、当該圧電体１２０上に設置されたシャフト１３０も所定周波数で振動する。Ｓ３０で回転部１４０の回転部材１５０が、シャフト１３０の振動に伴い回転する。そして、Ｓ４０で撮影部１９０が、回転部材１５０の回転に伴い、水平方向及び高さ方向に回転して、撮影方向を変化させる。

Ｓ５０で撮影部１９０が、撮像デバイスを利用して、被写体が発した光又は被写体で反射した光から、当該被写体の画像情報を取得し、画像処理部２００が、撮影部１９０により取得された画像情報にデータ圧縮等の画像処理を施し、元データに比べデータサイズの小さい画像情報を生成する。

続いて、通信部２１０が、画像処理部２００によりデータ圧縮が施された圧縮画像情報を画像記録装置２３０に送信し、画像記録装置２３０が、通信部２１０により送信された圧縮画像情報を受信・記録・保存する。また、画像処理部２００が、記録媒体インタフェース２２０を介して、圧縮画像情報をＳＤカード、ＵＳＢメモリなどの外部記録メディア２４０に記録・保存する形態でも良い。

上記のように、カメラ制御装置１００を備えるカメラ装置３００は、その撮影方向の制御に、モータ、ギア（歯車）、及び駆動ベルトなどの部品・部材を要さないため、軽量化を図ることができる。カメラ装置３００の軽量化を図ることによって、カメラ装置３００の取り付け、取り外しの作業負担を軽減することができる。

また、カメラ装置３００は、撮影方向制御用のモータが不要であるため、電磁波を発することが無く、医療設備の近辺など使用場所の制限が無い。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形・変更が可能である。

１００ カメラ制御装置
１１０ アクチュエータ
１２０ 圧電体
１３０ シャフト
１４０ 回転部
１５０ 円形部材
１６０ 電源部
１７０ 回転制御手段１７０
１８０ 挟力調整部
１９０ 撮影部
２００ 画像処理部
２１０ 通信部
２２０ 記録媒体インタフェース
２３０ 画像記録装置
２４０ 外部記録メディア

Claims (11)

1. 電圧を印加することで変位を生じる圧電体と該圧電体上に設置する棒状のシャフトとを含むアクチュエータが２つと、
   回転可能に設置される２つの円形部材を含み、該２つの円形部材で２つの前記シャフトを挟み込む回転部と、
   前記圧電体に交流電圧を印加する電源部と、を備え、
   前記円形部材と直結されるカメラ装置の撮影方向を、該円形部材の回転方向に、該円形部材の回転角の大きさに応じて変化させる回転制御手段を有することを特徴とするカメラ制御装置。
2. 前記２つのシャフトそれぞれは、並行で、かつ、前記円形部材外周の接線方向に沿って、かつ、該円形部材の中心について対称となる位置で挟み込まれることを特徴とする請求項１に記載のカメラ制御装置。
3. 前記２つのシャフトを挟み込む力を調整する挟力調整手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ制御装置。
4. 前記圧電体は、複数の圧電体で構成され、該各圧電体間には弾性部材が挟み込まれ、該各圧電体には、前記電源部により同じ電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一にカメラ制御装置。
5. 前記回転制御手段は、前記交流電圧の周波数と該交流電圧が印加される時間とに応じて、前記円形部材の回転角の大きさを制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一にカメラ制御装置。
6. 電圧を印加することで変位を生じる圧電体と該圧電体上に設置する棒状のシャフトとを含むアクチュエータが２つと、
   回転可能に設置される２つの円形部材を含み、該２つの円形部材で２つの前記シャフトを挟み込む回転部と、
   前記圧電体に交流電圧を印加する電源部と、を備えるカメラ制御装置の撮影方向制御方法であって、
   回転制御手段が、前記円形部材と直結されるカメラ装置の撮影方向を、該円形部材の回転方向に、該円形部材の回転角の大きさに応じて変化させるステップを有することを特徴とする撮影方向制御方法。
7. 前記２つのシャフトそれぞれは、並行で、かつ、前記円形部材外周の接線方向に沿って、かつ、該円形部材の中心について対称となる位置で挟み込まれることを特徴とする請求項６に記載の撮影方向制御方法。
8. 挟力調整手段が、前記２つのシャフトを挟み込む力を調整するステップを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の撮影方向制御方法。
9. 前記圧電体は、複数の圧電体で構成され、該各圧電体間には弾性部材が挟み込まれ、該各圧電体には、前記電源部により同じ電圧が印加されることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一に撮影方向制御方法。
10. 前記回転制御手段は、前記交流電圧の周波数と該交流電圧が印加される時間とに応じて、前記円形部材の回転角の大きさを制御することを特徴とする請求項６乃至９の何れか一に撮影方向制御方法。
11. 請求項１乃至５の何れか一に記載のカメラ制御装置を含み、該カメラ制御装置による制御によって、撮影方向を変化させるカメラ装置。

Images