JPH05252430A - 撮像部回転制御ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は撮像部が自動的に回転して水平保持す
るビデオカメラに関し、特に撮像部のガタを除去して高
精度な角度決めが可能な回転駆動機構を提供することに
ある。 【構成】ビデオカメラ３の撮像部４を光軸を中心に筐体
６に対して回転可能に軸支し、撮像部に傾斜角センサー
９を設け、傾斜角センサーの出力にしたがい撮像部を回
転駆動する。回転駆動部５は撮像部側のホィールギアと
ステッピングモーター１７に固定したウォームギア１１
の一段減速機構から成り、ホィールギアは撮像部に固定
した固定ギア１０ａと固定しない可動ギア１０ｂの２枚
構成とし、固定ギアと可動ギアの間にばねを配置して可
動ギアを回転方向に付勢する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像部が自動的に回転
して水平保持するビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のビデオカメラは、撮像部が筐体に
一体的に固定されているため、ファインダーを覗いて筐
体の水平を常に確保する必要があった。しかし、ファイ
ンダーを覗いて筐体の水平を確保しようとしても、撮影
者が波に揺れる船の上に居る場合は撮影者自身が揺れて
しまうので、水平が確保できない問題があった。

【０００３】上記の問題点を解決するために、ビデオカ
メラの撮像部を光軸を中心に筐体に対して回転可能に軸
支し、該撮像部に傾斜角センサーを設け、該傾斜角セン
サーの出力にしたがい上記撮像部を回転駆動して撮像部
が自動的に水平を保持するビデオカメラが特開昭５７−
９９８７４号公報又は特開平２−１５３６８５号公報に
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の回転駆
動機構は、撮像部に固着した歯車とモーターに固着した
歯車とをかみあわせた一段減速機構である。歯車が回転
するためには、歯車と歯車のかみあわせに必ずバックラ
ッシと称する隙間が必要である。しかし、このバックラ
ッシの存在のため、モーターは動かなくとも、撮像部は
微小角度の範囲内で自由に回転しまう問題がある。この
ことは、逆にいえば、モーターが微小角度回転して位置
（角度）決めを行おうとしても撮像部は全く動かない角
度が存在することを意味する。したがって、上記従来技
術では、撮像部の微小角度制御が不可能であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一段減速の二個の歯車の
内、一方の歯車を二重にし、二重にした一方を撮像部に
固定した固定歯車、他方を撮像部に固定しない可動歯車
とし、固定歯車と可動歯車との間に、固定歯車に対して
可動歯車を回転方向に付勢するばねを設けた。また、回
転駆動源としてステッピングモーターを用いた。

【０００６】

【作用】ばねは歯車を軸回りに付勢する。したがって、
固定歯車の歯と可動歯車の歯とで、１段減速の他方の歯
車の歯を挾み込むので、撮像部側の歯車とモーター側の
歯車との間の隙間がなくなり、バックラッシを除去する
ことが可能となる。

【０００７】ステッピングモーターは１回転をｎ等分
し、ｎ等分のうちの任意の角度で停止できるモーターで
ある。したがって、ステッピングモーターを撮像部の回
転駆動源に用いると、撮像部の回転制御角度をｎ分の１
に細分化可能となる。このことはステッピングモーター
がｎ分の１の減速機構を有することを示す。加えるにス
テッピングモーターは停止中ホールディングトルクが働
いているため、この減速機構には原理的にバックラッシ
が存在しない。

【０００８】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１に示す。ＶＴＲ
一体型ビデオカメラ１はＶＴＲ２と本発明のビデオカメ
ラ３とから成る。ビデオカメラ３は撮像部４と、撮像部
４の後端に設けた傾斜角センサー９と、撮像部４を回転
させる回転駆動部５と、撮像部４が回転できるように軸
支持するフレーム６とからなる。

【０００９】ビデオカメラ３の中心断面図を図２に示
す。撮像部４の前端にはリング２８が固着され、撮像部
４の後端にはセンサー取付枠８が固着され、センサー取
付枠８には回転軸２３が植立されている。図２のＡ−Ａ
断面図を図３に示す。フレーム６には３本の軸２６ａ，
２６ｂ，２６ｃが１２０度間隔で植立され、それぞれに
ローラー２７ａ，２７ｂ，２７ｃが回転自在にはめこま
れ、ストッパ３４ａ，３４ｂ、３４ｃで抜け止めされて
いる。上部のローラー２７ａの材質はゴムであり、下部
のローラー２７ｂ，２７ｃの材質は金属である。３個の
ローラー２７ａ，２７ｂ，２７ｃに外接する円の直径は
リング２８の外径よりもわずかに小さいとした。したが
って、リング２８は３個のローラー２７ａ，２７ｂ，２
７ｃでガタ無く回転保持される。図２に戻り、回転軸２
３はボールベアリング２１を介してフレーム６に支持さ
れている。回転軸２３にはさらにボールベアリング２２
がはめこまれ、ボールベアリング２２とフレーム６との
間に圧縮コイルばね２０が挿入され、回転軸２３の端部
にはストッパ２４が止めネジ２５で固定されている。圧
縮コイルばね２０は回転軸２３を一方向（図２の場合、
図面の左方向）に付勢しており、ボールベアリング２１
のガタを吸収している。したがって、撮像部４は３個の
ローラー２７ａ，２７ｂ，２７ｃとボールベアリング２
１とでフレーム６にガタ無く回転可能に支持されてい
る。

【００１０】傾斜角センサー９は、撮像部４と一体的に
構成したセンサー取付枠８内に挿置され、センサー固定
ネジ１５で固定される。図２のＢ−Ｂ断面図を図４に示
す。傾斜角センサー９はセンサーケース３５にマグネッ
ト３６を板ばね３７で吊るし、板ばね３７を中心に、線
対称に、ホール素子３８，４１をそれぞれ基板３９，４
２を介してネジ４０，４３でセンサーケース３５に止め
たものである。マグネット３６を板ばね３７で吊した振
動系を図５に示す。板ばね３７は、板ばね３７をセンサ
ーケース３５に固定する固定部４７と、ばね部４８と、
マグネット３６を保持する保持部４９とから成る。固定
部４７にはネジ４４を通す穴５１ａ，５１ｂがあけられ
ている。保持部４９には複数個の突起５０が形成されて
いる。突起５０の先端に内接する円の直径はマグネット
３６の外径よりも小さい。したがって、保持部４９にマ
グネット３６が挿入されると、突起５０は弾性変形して
マグネット３６を保持する。図４に戻り、撮像部４が回
転すると撮像部４と一体のホール素子３８，４１も回転
する。一方、マグネット３６は板ばね３７で垂下されて
いるので、ホール素子３８，４１とマグネット３６の間
隔２９ａ，２９ｂが変化する。すなわち、間隔２９ａが
広がれば、間隔２９ｂは狭くなる。ホール素子３８，４
１の出力は磁束量に比例するので、間隔２９ａの広いホ
ール素子３８の出力は下がり、間隔２９ｂの狭いホール
素子４１の出力は上がる。したがって、間隔２９ａと間
隔２９ｂが等しければ撮像部４は水平保持されているこ
とになる。

【００１１】センサー取付枠８の下面にはプリズム４５
を固着し、プリズム４５の下方にはフォトインタラプタ
１２をフレーム６にネジ３２で固定した。フォトインタ
ラプタ１２にはフォトダイオードとフォトトランジスタ
が内蔵され、フォトダイオードから出射された光４６ａ
はプリズム４５で２回９０度方向に反射され、その反射
光４６ｂはフォトインタラプタ１２に戻り、フォトトラ
ンジスタに入射する。出射光４６ａがフォトインタラプ
タ１２に戻るのは、プリズム４５がフォトインタラプタ
１２に正対したときである。これによって、撮像部４は
フレーム６に対して特定の角度で位置合わせ可能とな
る。

【００１２】図２に戻り、回転駆動部５はセンサー取付
枠８端面に設けたホィールギア１０とフレーム６に固着
したステッピングモーター１７及びステッピングモータ
ー１７の軸５２に固着したウォームギア１１とから成
る。ホィールギア１０はセンサー取付枠８に回動角制御
棒１３と固定ネジ１９で固定された固定ギア１０ａと、
回転軸２３の軸周りに回転可能な可動ギア１０ｂとから
成る。一方、ステッピングモーター１７はネジ３０，３
１でウォームギア枠１６に固定される。図２のＣ−Ｃ断
面図を図６に示す。固定ギア１０ａには２個の窓５７
ａ，５８ａがあけられ、窓５７ａには突起５９ａ，６０
ａ、窓５８ａには突起６１ａ，６２ａ、が形成されてい
る。可動ギア１０ｂには２個の窓５７ｂ，５８ｂがあけ
られ、窓５７ｂには突起５９ｂ，６０ｂ、窓５８ｂには
突起６１ｂ，６２ｂが形成されている。固定ギア１０ａ
の窓５７ａ，５８ａは、回転軸２３を中心に、右側の窓
５７ａが高く、左側の窓５８ａが低い点対称に形成され
ており、可動ギア１０ｂの窓５７ｂ，５８ｂは回転軸２
３を中心に、右側の窓５７ｂが低く、左側の窓５８ｂが
高い点対称に形成されている。一方、固定ギア１０ａの
右側の窓５７ａと可動ギア１０ｂの左側の窓５８ｂとは
線対称に形成され、固定ギア１０ａの左側の窓５８ａと
可動ギア１０ｂの右側の窓５７ｂとは線対称に形成され
ている。そして、窓５７ａ，５７ｂには圧縮コイルばね
５５が配置され、窓５８ａ，５８ｂには圧縮コイルばね
５６が配置されている。圧縮コイルばね５５の両端は突
起５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂに嵌まり込み、圧縮
コイルばね５６の両端は突起６１ａ，６１ｂ，６２ａ，
６２ｂに嵌まり込んでいる。したがって、圧縮コイルば
ね５５は可動ギア１０ｂを押し下げる方向に付勢し、圧
縮コイルばね５６は可動ギア１０ｂを押し上げる方向に
付勢する。すなわち、圧縮コイルばね５５および５６は
可動ギア１０ｂを時計方向に回転させる働きをする。こ
の結果、２枚のホィールギア１０ａ，１０ｂはウォーム
ギア１１の歯を挾み込み、バックラッシを除去してい
る。ウォームギア１１はモーター軸５２に圧入されてい
る。ステッピングモーター１７はウォームギア枠１６に
固着され、モーター軸５２の一端はスラストベアリング
５３で回転保持され、モーター軸５２の他端５２ａは半
球状に仕上げられ、板ばね５４と当接している。板ばね
５４はモーター軸５２を付勢し、モーター軸５２をスラ
ストベアリング５３に押しつけている。したがって、モ
ーター軸５２の軸方向のガタは無い。

【００１３】ホィールギア１０の歯数は１００である。
ウォームギア１１が１回転するとホィールギア１０の歯
を１つ送るから、ギア部における減速比は１／１００と
なる。又、ステッピングモーター１７のステップ角度は
１５度である。したがって、ステッピングモーター１７
は２０ステップで１回転する。ここでステッピングモー
ター１７が１ステップしたときのホールギア１０の回転
角度を求める。

【００１４】

【数１】３６０／（１００×２０）＝０．１８ すなわち０．１８°である。したがって、本実施例では
撮像部４の回転最小位置決め角度は０．１８°となる。

【００１５】また、自動制御機能をはずして、マニュア
ル操作の時は、ユーザの任意の設定角度に撮像部４を回
転できる。即ち、設定角度をθ、必要ステップ数をｎと
すれば、

【００１６】

【数２】ｎ＝θ／０．１８ 例えば、θ＝３０°の場合、

【００１７】

【数３】ｎ＝３０／０．１８＝１６６．７ 即ち、１６７ステップせよとの信号をステッピングモー
ターに入力すれば、撮像部４は３０．０６°回転する。

【００１８】図２のＤ−Ｄ断面図を図７に示す。スイッ
チ１４ａ，１４ｂは左右線対称の位置にネジ３３ａ，３
３ｂでフレーム６に固定される。回転角制御棒１３は撮
像部４（図２）の回転にしたがって回転軸２３を中心に
矢印Ｅ又はＦ方向に回転する。回転角制御棒１３が矢印
方向に回転してスイッチ１４ａ又は１４ｂに当接する
と、スイッチ１４ａ又は１４ｂが閉じて、撮像部４が回
転限界角度まで回転したことが知らされる。

【００１９】本実施例の制御ブロック図を図８に示す。
制御ブロックは、傾斜角センサー９と、オペアンプ６
３，６４と、コンパレータ６５と、マイクロコンピュー
タ６６と、ＳＴＭドライバー６７及びステッピングモー
ター１７とからなる。傾斜角センサー９は左右にホール
素子３８，４１、中央にマグネット３６を有し、マグネ
ット３６との間隔２９ａ，２９ｂの変化即ち傾きをアナ
ログの電圧値として出力する。オペアンプ６３，６４は
ホール素子３８，４１の電圧を増幅する。コンパレータ
６５はホール素子３８，４１の電圧の大小を比較し、Ｈ
ｉｇｈ又はＬｏｗのデジタルな電圧値に変換する。マイ
クロコンピュータ６６はコンパレータ６５の信号にした
がってステッピングモーター１７回転方向、回転速度及
び停止を制御する。ＳＴＭドライバー６７はマイクロコ
ンピュータ６６の制御信号を増幅してステッピングモー
ター１７を駆動する。また、数２をマイクロコンピュー
タ６６にプログラムしておくことにより、外部設定角度
θにしたがって、撮像部４を任意角度に回転できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、撮像部に固着したホィ
ールギアとステッピングモーターに固着したウォームギ
アとのバックラッシを除去でき、ステッピングモーター
の任意角度停止機能をバックラッシの無い減速機構とし
て用いるのでガタの無い高精度な角度制御が可能とな
る。

【００２１】また、回転軸受機構にボールベアリングを
用い軸方向に付勢したので、撮像部の軸振れを低減でき
る。

【００２２】さらに、駆動源としてステッピングモータ
ーを用いたので、入力ステップ数によって撮像部の回転
角度が設定でき、外部より撮像部の角度を任意にコント
ロールできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す中心断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】振動系の斜視図である。

【図６】図１のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】本発明の一実施例の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１…ＶＴＲ一体型ビデオカメラ、 ２…ＶＴＲ部、 ３…ビデオカメラ、 ４…撮像部、 ５…回転駆動部、 ９…傾斜角センサー、 １０…ホィールギア、 １０ａ…固定ギア、 １０ｂ…可動ギア、 １１…ウォームギア、 １７…ステッピングモーター、 ５５，５６…圧縮コイルばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム（６）と、該フレーム（６）に光
   軸を中心に軸支された撮像部（４）と、該撮像部（４）
   に固着され、該撮像部（４）の鉛直方向からの傾きを検
   出する傾斜角センサー（９）と、該傾斜角センサー
   （９）の出力にしたがって上記撮像部（４）を回転させ
   る回転機構（５）と、からなるビデオカメラ（３）にお
   いて、上記回転機構（５）が上記撮像部（４）に固着さ
   れた主ホィールギア（１０ａ）と、該主ホィールギア
   （１０ａ）と同軸に重なって配置され、上記撮像部
   (４）に固着されていない従ホィールギア（１０ｂ）
   と、上記主ホィールギア（１０ａ）と該従ホィールギア
   （１０ｂ）との間に配置され、主ホィールギア（１０
   ａ）にたいして従ホィールギア（１０ｂ）を軸周りに付
   勢するばね（５５，５６）と、上記主ホィールギア（１
   ０ａ）及び従ホィールギア（１０ｂ）とかみ合うウォー
   ムギア（１１）と、該ウォームギア（１１）を回転させ
   るステッピングモーター（１７）と、からなることを特
   徴とする撮像部回転制御ビデオカメラ。
2. 【請求項２】上記撮像部（４）が、該撮像部（４）の後
   部に植立された回転軸（２３）と、該回転軸（２３）に
   環装し、上記フレームに外輪を固着したボールベアリン
   グ(２１）と、上記回転軸に環装したボールベアリング
   （２２）と、該ボールベアリング（２２）の内輪に当接
   し上記回転軸に固着したストッパー（２４）と、上記ボ
   ールベアリング（２２）の外輪と上記フレーム（６）と
   の間に配置された圧縮コイルばね（２０）と、からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像部回転制御ビデオ
   カメラ。