JP5342436B2 - 雲台カメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、雲台カメラ装置に係り、被写体の撮像方向が水平回転および垂直回転により設定される撮像装置の停止時の精度が優れる雲台カメラ装置に関する。

以下、図６を用いて従来技術に係る雲台カメラ装置の構成と動作について説明する。
図６は、従来技術に係る雲台カメラ装置の正面図である。

従来技術に係る雲台カメラ装置は、図６に示されるように、カメラケース３、水平回転部２、固定部１からなっている。水平回転部２は、左右に回転するようになっており、固定部１は、水平回転部２を固定している。カメラケース３は、カメラおよびカメラレンズから成る撮像装置が収納されており、水平回転部２の回転軸の外側で垂直回転する。

水平回転部２の内部には、垂直回転用モータ５、垂直回転用ベルト１３、カメラケース３に固定された垂直回転用シャフト８、水平回転用モータ４、水平回転用ベルト７、固定部１に固定された水平回転用シャフト６、コントロール回路１０、垂直回転用モータドライバ４７、水平回転用モータドライバ４６、モータコントロール回路用の電源ユニット４０、原点位置の読み取り用のセンサ４４、４５、ロータリーエンコーダ２０、２１、ロータリーエンコーダの読み取り回路２２が納さめられている。

垂直回転用モータ５への制御は、コントロール回路１０と垂直回転用モータドライバ４７および垂直回転用モータケーブル１２を介しておこなう。同様に水平回転用モータ４への制御は、コントロール回路１０と水平回転用モータドライバ４６および水平回転用モータケーブル１１を介しておこなう。

映像出力／コントロール信号は、映像出力／コントロールケーブル９を介してコントロール回路１０へ入力され、コントロール回路１０へ入力された映像出力／コントロール信号は、カメラコントロールケーブル１４を介してカメラケース３へ供給される。また、ＡＣ電源ケーブル４３により、モータコントロール回路用の電源ユニット４０に電力を供給する。電源ユニット４０の出力は、コントロール回路１０および水平回転用モータドライバ４６、垂直回転用モータドライバ４７を介して、水平回転用モータ４、垂直回転用モータ５に供給される。

センサ４４、４５は、イニシャル動作時の原点位置を読み取るためのセンサであり、原点位置を把握した後、ロータリーエンコーダ２０、２１により、高分解能で現在の位置を検出する。検出信号は、読み取り回路２２により、グリッチやチャタリングを除去し、読み取られる。

次に、従来技術に係る雲台カメラ装置の動作について説明する。

始めに、電源が投入されるとイニシャル動作をおこない、原点をセンサ４４、４５によって把握する。イニシャル動作後、指定位置に回転させるプリセット動作をさせる場合、映像出力／コントロール信号入出力ケーブル９によって水平回転角度または水平回転時間の情報が含まれた水平回転指令が、コントロール回路１０に入力される。この水平回転指令の入力により、コントロール回路１０はパルスを発生させ、それによって、水平回転用モータ４、垂直回転用モータ５がパルス数分回転する。

プリセット動作においてベルト７、１３は、若干たわむため毎回同じ位置で停止することがなく、例えば、水平回転において右側からプリセット動作した場合と左側からでは、たわみにより異なった位置で停止してしまう。また、風などの外的負荷が加わった場合、ベルト駆動では、モータの回転軸にこの負荷が加わるため、モータが回転させられ位置ずれが発生することもある。

ロータリーエンコーダ２０、２１は、軸の最終段でこのずれを検出し、読み取り回路２２によりグリッチやチャタリングを除去し読取った後、コントロール回路１０において、常時現在位置を読み取り、現在位置との読取りずれがあった場合には、水平回転用モータ４、垂直回転用モータ５を回転させ正規の位置に回転させる。

特許文献１には、上記のような構成で、水平回転用モータ、垂直回転用モータに、それぞれロータリーエンコーダを設け、モータ回転の位置検出をおこなう雲台カメラ装置が開示されている。

特開平２００８−１４７８８６号公報

雲台カメラ装置での撮像装置の回転位置検出は、例えば、ズーム比３５倍、水平画角２°のレンズの場合０．２°のずれでも画面上約１０％のずれとして見えてしまう。

上述の従来技術に係る雲台カメラ装置では、ロータリーエンコーダを使用した場合、例えば、分解能が０．２°で１回転１８００パルスを出力するような高分解能のものはコストが高いという問題点がある。

また若干安価な磁気式では、例えば、分解能を０．２°とするため出力電圧５ＶをＡＤ変換した場合、１ＬＳＢは、５Ｖ／１８００＝２．８ｍｖと微小電圧となるため、ノイズなどの影響により現実的には読み取ることが困難である。

抵抗帯を利用した通常の安価なポテンションメータを使用した場合、前記の磁気式と同様に分解能が高くできない問題点があり、また、抵抗帯は、始まりと終わりがあり、電極を接続する必要があるため、回転の一部で抵抗帯が無い部分があり、連続的にエンドレスで検出することができない問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、雲台カメラ装置に安価なポテンションメータを使用して、エンドレスで撮像装置の回転の位置検出をおこなうことができ、しかも、位置検出の分解能を高くすることのできる雲台カメラ装置を提供することにある。

本発明の雲台カメラ装置では、ポテンションメータで撮像装置の回転位置の検出をおこなうようにしたものであり、低分解能用の抵抗帯と高分解能用の抵抗帯を有している。そして、低分解能の検出における不感部分を別の低分解能または高分解能の検出手段で補い、高分解能の検出における不感部分を別の高分解能の検出手段で補うことようにしている。

ポテンションメータでは、同心円上に低分解能用の抵抗帯を１本以上、高分解能用の抵抗帯を２本以上配置し、高分解能用の抵抗帯は、同一円上で２本以上分離されている。

抵抗帯に同一電圧を印加することにより、低分解能と高分解能からなるポテンションメータの出力電圧の可変範囲を同一とし、回転角度対出力電圧の関係が低分解能より高分解能の方が回転角度に対する出力電圧変化を大きくしている。

本発明によれば、雲台カメラ装置に安価なポテンションメータを使用して、エンドレスで撮像装置の回転の位置検出をおこなうことができ、しかも、位置検出の分解能を高くすることのできる雲台カメラ装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係る雲台カメラ装置の正面図である。 本発明の一実施形態に係るポテンションメータの構造を示す図で、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃに分解したときの様子を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るポテンションメータの構造を示す図で、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃを組み立てるときの側面図である。 本発明の一実施形態に係るポテンションメータの構造を示す図で、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃを組み立てた後の側面図である。 本発明の第一の実施形態に係るポテンションメータの抵抗帯配置板の構造の例を示す図である。 ポテンションメータの電圧出力の波形を示したグラフである。 本発明の第二の実施形態に係るポテンションメータの抵抗帯配置板の構造の例を示す図である。 従来技術に係る雲台カメラ装置の正面図である。

以下、本発明に係る各実施形態を、図１ないし図５を用いて説明する。

〔実施形態１〕
先ず、図１ないし図２Ｃを用いて本発明の第一の実施形態に係る雲台カメラ装置の構成について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る雲台カメラ装置の正面図である。
図２Ａないし図２Ｃは、本発明の第一の実施形態に係るポテンションメータの構造を示す図である。

本実施形態の雲台カメラ装置は、従来技術の雲台カメラ装置に比べて異なる所は、ロータリーエンコーダ２０、２１が、ポテンションメータ５０、５１となりロータリーエンコーダの読み取り回路２２が、ポテンションメータ読み取り回路５２になったことである。以下では、ポテンションメータ５０を例として説明するが、ポテンションメータ５１についても、構成と動作は同様である。

ポテンションメータ５０の構造は、図２Ａないし図２Ｃに示されるように、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃからなる。

ここで、図２Ａは、ポテンションメータ５０を、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃに分解したときの様子を示す斜視図、図２Ｂは、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃを組み立てるときの側面図、図２Ｃは、ケース５０ａ、回転体５０ｂ、抵抗帯配置板５０ｃを組み立てた後の側面図である。

回転体５０ｂには、後に詳説するようなパターンの抵抗帯と、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子が配されている。

図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、機器本体に固定されるケース５０ａの中心に設けられた穴に、回転体５０ｂの軸を挿入して、回転体５０ｂは、回転自在に取り付けられており、水平回転用モータ４による水平方向の回転に従って回転する。抵抗帯配置板５０ｃは、ケース５０ａの四隅にねじ止めに取り付けられて固定される。回転体５０ｂには、外側から見て、ブラシＡ、Ｂ、Ｃがあり、図２Ｃに示されるように、抵抗帯配置板５０ｃに配置されている抵抗帯と接触するようになっている。

ポテンションメータ読み取り回路５２と、ブラシＡ、Ｂ、Ｃと、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子とは、配線されており、その配線間の電圧を読み取れるようになっている。

次に、図３および図４を用いて本発明の第一の実施形態に係る雲台カメラ装置の位置検出に関する構造と原理について説明する。
図３は、本発明の第一の実施形態に係るポテンションメータの抵抗帯配置板の構造の例を示す図である。
図４は、ポテンションメータの電圧出力の波形を示したグラフである。

本実施形態の雲台カメラ装置のポテンションメータ５０の抵抗帯配置板５０ｃの内部は、図３に示されるように、一平面上かつ同心円上に抵抗帯Ａ、抵抗帯Ｂ、抵抗帯Ｃが配置されている。抵抗帯Ａの切れ目は、１箇所であり、抵抗帯Ｂと抵抗帯Ｃは、それぞれ同一円状にそれぞれＢ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５と５本の抵抗帯となっており、各々の切れ目を包含する様に配置している。また抵抗帯Ａの切れ目を包含する様に抵抗帯Ｂを配置している。これら３種の抵抗帯は、各々の抵抗帯の要素の端から端までの抵抗は等しくなっている。また、それぞれの抵抗帯の両端には、ＶＣＣ（電源）とＧＮＤ（０Ｖ）の端子を接続している。ポテンションメータとしてはこの抵抗帯にブラシ等を接触させ回転することにより、ブラシが接触する抵抗帯の位置によって電圧が変化することにより、ポテンションメータ読み取り回路５２によって、回転位置を検出することができる。

図４は、図３に示した構造を有するポテンションメータの電圧出力の波形を示したものである。これによれば、回転と共に抵抗帯Ａによって出力される電圧は、ＶＣＣまで徐々にあがり、抵抗帯Ａの切れ目では出力がなくなる。同様に抵抗帯Ｂ、抵抗帯Ｃも回転により電圧がＶＣＣまで徐々にあがるが、５本の抵抗帯からなっているため、それぞれ１回転（３６０°）の中に５回変化が現れる。また、抵抗帯Ｂ、抵抗帯Ｃも同様に切れ目では出力がなくなる。ここで、上記の様に各々の切れ目を包含するように別の抵抗帯を配置しているため、例えば、抵抗帯Ｂの出力が無い場合でも抵抗帯Ｃの出力を検出すればよい。

例えば、図２の位置Ｐに、それぞれの抵抗帯Ａ、Ｂ、ＣのブラシＡ、Ｂ、Ｃが来ているときには、図３に示されるように、ブラシＡ、Ｂ、Ｃから出ている配線を利用して、ポテンションメータ読み取り回路５２は、位置Ｐの縦線とグラフの交点に示す電圧を読み取る。

抵抗帯Ａは切れ目を無視した場合３６０°を０Ｖ〜ＶＣＣまでで出力されるため、例えば、分解能１０ビットのＡＤ変換器を使用した場合、分解能は約０．３５°となる。抵抗帯Ｂ、Ｃで切れ目を無視した場合３６０°／５を０Ｖ〜ＶＣＣまでで出力されるため約０．０７°となる。このように抵抗帯Ａによって３６０°中のおおよその位置と抵抗帯Ｂ、Ｃによる高分解能検出が同一の電源電圧によって可能になる。

また、抵抗帯Ｂ、Ｃの切れ目の数を増やすことにより、さらに分解能を上げることができる。

〔実施形態２〕
以下、図５を用いて本発明の第二の実施形態を説明する。
図５は、本発明の第二の実施形態に係るポテンションメータの抵抗帯配置板の構造の例を示す図である。

本実施形態のポテンションメータの抵抗帯配置板では、図５に示されるように、各抵抗帯に接続するＶＣＣとＧＮＤの端子が接続された非抵抗帯Ｄ、Ｅが、図４に示した抵抗帯Ａ、Ｂ、Ｃに同心円上に配置されたものである。ここで、非抵抗帯は、抵抗が０に近い導体からなっている。

そして、回転体５０ｂには、ブラシＡ、Ｂ、Ｃの外側に、非抵抗帯Ｄと接するブラシＤと、非抵抗帯Ｅと接するブラシＥが配されており、ブラシＡ、Ｂ、Ｃと、ブラシＤ、Ｅに配線して、ポテンションメータ読み取り回路５２は、これらの間の電圧を検知する。これにより、エンドレスで電源を抵抗帯に供給することができる。

Ａ…抵抗帯Ａ、Ｂ１〜Ｂ５…抵抗帯Ｂ、Ｃ１〜Ｃ５…抵抗帯Ｃ、Ｃ１〜Ｃ５…抵抗帯Ｃ、Ｄ…非抵抗帯Ｄ、Ｅ…非抵抗帯Ｅ、
１…固定部、２…水平回転部、３…カメラケース、４…水平回転用モータ、５…垂直回転用モータ、６…水平回転用シャフト、７…水平回転用ベルト、８…垂直回転用シャフト、９…映像出力、コントロール信号入出力ケーブル、１０…コントロール回路、１３…垂直回転用ベルト、１４…映像出力、カメラコントロールケーブル、４０…モータ用電源ユニット、４１…コントロール回路用電源ユニット、４４、４５…原点位置の読み取り用のセンサ、４６…水平回転用モータドライバ、４７…垂直回転用モータドライバ、３３…垂直回転用センサ、、３１…水平回転用センサ、２０…水平回転用ポテンションメータ、２１…垂直回転用ポテンションメータ、２２…読み取り回路。

Claims (2)

1. 撮像方向が水平回転および垂直回転によって設定され、回転位置を検出するポテンションメータを備える雲台カメラ装置であって、
   前記ポテンションメータは、低分解能の抵抗体と高分解能の抵抗体がそれぞれの切れ目を補うように同心円上に配置され、前記各々の抵抗帯に電圧を印加することにより、前記低分解能の抵抗体と前記高分解能の抵抗体の出力電圧の可変範囲を同一とし、前記低分解能の抵抗体より前記高分解能の抵抗体の方が回転角度に対する出力電圧変化を大きくすることを特徴とする雲台カメラ装置。
2. 前記ポテンションメータは、少なくとも１つの前記低分解能の抵抗体と少なくとも２つの前記高分解能の抵抗体を備え、前記低分解能の抵抗体の切れ目を前記高分解能の抵抗体のいずれかが補い、前記高分解能の一方の抵抗体と前記高分解能のもう一方の抵抗体はそれぞれの切れ目を互いに補うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の雲台カメラ装置。

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