JPH09236196A - 二方向移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばビデオカメラ１００をモータ１０と１
７の力によってパン方向Ｐとティルト方向Ｔの二方向に
移動させる装置（パン・ティルタ）１において、大きな
モータを使用して高速、大トルクでの動作を可能とす
る。 【解決手段】 ビデオカメラ１００をパン方向Ｐとティ
ルト方向Ｔに移動させるモータ１０と１７を、何れも固
定部２側に配設した構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラをパン方向とティルト方向とに移動させる二方向移動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビデオカメラによる監視システム
においては、ビデオカメラをパン方向（左右の水平方
向）とティルト方向（上下の傾き方向）に移動させる二
方向移動装置が多く用いられている。

【０００３】この二方向移動装置は、いわゆるパン・テ
ィルタと呼ばれるもので、その構成は固定部と、この固
定部に対し被移動体であるビデオカメラをパン方向とテ
ィルト方向に移動可能に支持する可動部とを有し、ビデ
オカメラをパン方向に駆動するモータとティルト方向に
駆動するモータは、その少なくとも一方が可動部側に設
けられていた。

【０００４】これは、ゆっくりした動きが主であるため
比較的小型のモータが使用可能であったこと、及びその
ため可動部の動きによるモータの慣性モーメントを無視
できたからである。

【０００５】一方、近年、デスクトップ・コンファレン
スやテレビ会議などにパン・ティルタを使用することが
多くなり、ここで比較的高速（例えば８０度／秒）の動
作の要求が高まってきた。このような用途には、高速で
動かすため可動部の重力質量はもとより、慣性質量も小
さくする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速動
作を実現するためにはモータのパワーを大きくする必要
があり、従ってモータの形状も大きくなってしまう。こ
のため、可動部側にモータを配置する従来の構造では、
可動部が重くなってしまうので高速動作の障害となり、
上記ニーズに対応したものが実現できない。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、大きなモータを使用して高速動作の可能な二
方向移動装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、ビデオカメラ（被移動体）をパン方向
（第１の方向）とティルト方向（第２の方向）に移動さ
せる装置（パン・ティルタ）であって、固定部と、この
固定部に対しパン方向に移動可能に支持され、かつビデ
オカメラがティルト方向に移動可能に支持される可動部
と、固定部に対し可動部を移動させ、ビデオカメラをパ
ン方向に移動させるパン方向駆動機構（第１の駆動機
構）と、可動部に対しビデオカメラをティルト方向に移
動させるティルト方向駆動機構（第２の駆動機構）と、
を備えてなる装置において、パン方向駆動機構とティル
ト方向駆動機構を駆動するモータを、固定部側に設けた
構造としたものである。

【０００９】このような構造としたことにより、大きな
モータを使用しても可動部が重たくなることはないの
で、高速・大トルクでの動作が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。ここでは、本発明によ
る二方向移動装置として、ビデオカメラをパン方向とテ
ィルト方向に移動させる、いわゆるパン・ティルタを例
示して説明する。

【００１１】図１〜図３は本発明の代表的な実施形態で
ある第１の実施例を示している。

【００１２】本例のパン・ティルタ１は、図１に示すよ
うにビデオカメラ１００をパン方向（第１の方向）Ｐと
ティルト方向（第２の方向）Ｔの二方向に移動させるも
のであり、このパン・ティルタ１において２は固定部、
３は可動部を示し、この可動部３にビデオカメラ１００
が支持されている。尚、１０１はこのビデオカメラ１０
０のレンズである。

【００１３】本例のパン・ティルタ１の内部構造を図２
及び図３に示す。固定部２の固定基盤２Ａの中心部には
主軸４が垂直に立設されており、この主軸４を中心とし
て可動部３の可動盤３Ａが固定部２に対し水平方向即ち
パン方向Ｐに回転移動可能に支持されている。

【００１４】可動部３の可動盤３Ａ上には、左右一対の
支持板５ａ，５ｂが立設されており、この支持板５ａ，
５ｂの間にビデオカメラ１００が、その左右両側面部か
ら突出される支軸６ａ，６ｂを介してティルト方向Ｔに
傾斜移動可能に支持されている。

【００１５】そしてこのパン・ティルタ１の固定部２と
可動部３との間には、固定部２に対し可動部３を主軸４
を中心として回転移動させてビデオカメラ１００をパン
方向Ｐに移動させるパン方向駆動機構（第１の駆動機
構）と、可動部３に対しビデオカメラ１００をティルト
方向Ｔに傾斜移動させるティルト方向駆動機構（第２の
駆動機構）とが構成されている。

【００１６】パン方向駆動機構は、可動部３の可動盤３
Ａの底面に固定され、主軸４を中心として可動部３と一
体に回転されるパン駆動ギア８と、固定部２の固定基盤
２Ａ上に配設され、パン駆動ギア８と噛み合うギア９を
駆動軸に取り付けた電動式のモータ１０と、により構成
される。

【００１７】そしてこのパン方向駆動機構においてモー
タ１０が回転駆動されると、そのトルクがギア９からパ
ン駆動ギア８に伝わり、このパン駆動ギア８の回転によ
ってこれと一体に可動部３が主軸４を中心として固定部
２に対し回転し、これによってビデオカメラ１００がパ
ン方向Ｐに回転移動される。

【００１８】一方、ティルト方向駆動機構は、パン駆動
ギア８の下に位置して主軸４に回転可能に取り付けられ
るティルト駆動ギア１１と、可動部３の可動板３Ａの上
に位置して主軸４に回転可能に取り付けられる中央ギア
１２と、パン駆動ギア８の中心部を貫通してティルト駆
動ギア１１と中央ギア１２とを一体的に連結する連結管
１３と、可動部３においてビデオカメラ１００の支軸６
ａ，６ｂに固定され、ビデオカメラ１００と一体に回動
するクラウンギア１４ａ，１４ｂと、このクラウンギア
１４ａ，１４ｂに上記中央ギア１２の回転を伝達するギ
ア１５ａ及び１５ｂと、固定部２の固定基盤２Ａ上に配
設され、ティルト駆動ギア１１と噛み合うギア１６を駆
動軸に取り付けた電動式のモータ１７と、により構成さ
れる。

【００１９】尚、このティルト方向駆動機構において
は、クラウンギア１４ａと１４ｂとを同方向に回動させ
るために、中央ギア１２とギア１５ｂとの間にアイドラ
ギア１５ｃを介在させてある。

【００２０】またクラウンギア１４ａ，１４ｂは、図４
に示す如く半円形状に形成されている。このクラウンギ
ア１４ａ，１４ｂは通常の円形状としても良いが、本例
では可動部３の高さを低く抑えるために半円形状として
ある。

【００２１】そしてこのように構成されるティルト方向
駆動機構においてモータ１７が回転駆動されると、その
トルクがギア１６からティルト駆動ギア１１に伝わり、
このティルト駆動ギア１１と一体に中央ギア１２が回転
し、さらにこの中央ギア１２の回転がギア１５ａを介し
てクラウンギア１４ａに伝わると共に、アイドラギア１
５ｃ及びギア１５ｂを介してクラウンギア１４ｂに伝わ
り、このクラウンギア１４ａ，１４ｂが支軸６ａ，６ｂ
を中心として同方向に回動されることによって、これと
一体にビデオカメラ１００が傾斜回動し、即ちビデオカ
メラ１００のティルト方向Ｔの移動動作が行なわれる。

【００２２】以上のパン方向駆動機構とティルト方向駆
動機構を夫々駆動するモータ１０と１７は、例えばステ
ッピングモータが好適に用いられ、何れも固定部２の固
定基盤２Ａの上に載置固定されている。

【００２３】以上の如き内部構造を有する本例のパン・
ティルタ１において固定部２では、固定基盤２Ａ上のモ
ータ１０，１７及び全ての機構部品を覆うように外筐２
Ｂが固定基盤２Ａに取り付けられている。また可動部３
においても、可動盤３Ａ上のビデオカメラ１００及び全
ての機構部品を覆うように外筐３Ｂが可動盤３Ａに取り
付けられている。この可動部３の外筐３Ｂの一部には開
口部１８が形成されており、この開口部１８からビデオ
カメラ１００のレンズ部１０１が表出される。

【００２４】尚、本例図面においては、パン方向駆動機
構及びティルト方向駆動機構の各ギアは何れも歯を省略
して描いてあるが、実際には歯を有し、この歯の部分に
おいて互いに噛み合っているものである。

【００２５】次に以上の如く構成される本例のパン・テ
ィルタ１におけるパン方向及びティルト方向の駆動制御
について説明する。尚、以下の説明においては、パン方
向駆動機構とティルト方向駆動機構の減速比は同一であ
るものとする。

【００２６】先ず、パン方向の駆動は次のようにして行
なわれる。即ちこの場合は、モータ１０を回転させるこ
とによって前述した如くパン方向駆動機構が作動してビ
デオカメラ１００はパン方向Ｐに回転移動されるが、こ
のときモータ１７を停止させたままだと、可動部３の回
転に伴なってティルト方向駆動機構も作動してしまうの
で、モータ１０と共にモータ１７も同じ方向に同じ回転
角で回転させる。

【００２７】こうすることにより、パン駆動ギア８とテ
ィルト駆動ギア１１の相対的位置が変化しないので、実
質的にはパン方向駆動機構のみが作動してティルト方向
駆動機構は作動せず、従ってビデオカメラ１００はパン
方向Ｐにのみ移動されることになる。

【００２８】一方、ティルト方向の駆動の場合は、モー
タ１０を停止させた状態でモータ１７を回転させること
により、前述した如くティルト方向駆動機構が作動して
ビデオカメラ１００はティルト方向Ｔに移動される。

【００２９】さらにパン方向の駆動とティルト方向の駆
動とを同時に行なう場合は、パン駆動ギア８とティルト
駆動ギア１１の相対位置変化がティルト方向駆動機構を
作動させるので、それに合致する回転をモータ１０と１
７に発生させる。

【００３０】即ち、例えばパン方向に移動しながら、同
じ速度でティルト方向に移動させるには、パン駆動ギア
８とティルト駆動ギア１１の回転方向が同一のときには
モータ１７の回転速度をモータ１０の二倍に、逆向きの
ときにはモータ１７を停止させる。要するにパン駆動ギ
ア８とティルト駆動ギア１１の相対差によりティルト方
向及び速度が決まる。

【００３１】以上のように本例のパン・ティルタ１で
は、モータ１０と１７の駆動制御が若干複雑となるが、
これらのモータ（ステッピングモータ）の駆動制御は通
常マイクロプロセッサで行なうので、これは実用上の問
題とはならない。

【００３２】以上の如く構成され動作される本例のパン
・ティルタ１は、次のような優れた特長を有している。

【００３３】パン方向駆動機構を駆動するモータ１０と
ティルト方向駆動機構を駆動するモータ１７とが何れも
固定部２側に配設されているので、大きなモータを使用
しても可動部３が重たくなることはない。

【００３４】従って、必要な速度、トルクに応じたモー
タが使えるため、高速、大トルクのパン・ティルタが容
易に実現できる。

【００３５】またモータ１０と１７を固定部２側に配設
したことにより、可動部３の重量のうち、ビデオカメラ
１００以外の重量を最小にできるので、高速動作に一段
と有利である。

【００３６】さらにモータ１０と１７を固定部２側に配
設したことにより、モータ１０と１７の放熱が容易とな
る。

【００３７】さらに本例のパン・ティルタ１において
は、パン方向駆動機構とティルト方向駆動機構の一部が
同軸構造に構成されており、即ち本例では、パン方向駆
動機構の回転中心軸である主軸４にティルト方向駆動機
構のティルト駆動ギア１１と中央ギア１２及び連結管１
３が回転可能に組み込まれているため、パン方向駆動機
構とティルト方向駆動機構とが構造的にコンパクトにま
とまり、装置の小型化に有利な構成となっている。

【００３８】図５は本発明の第２の実施例を示してい
る。尚、この第２の実施例において前述した第１の実施
例と対応する部分には同一符号を付しその説明は省略す
る。

【００３９】本例のパン・ティルタ１は、パン方向駆動
機構を駆動するモータとティルト方向駆動機構を駆動す
るモータとを一台のモータで兼用したものである。

【００４０】即ち本例においては、前述した第１の実施
例で設けられていたモータ１０を削除し、一個のモータ
１７のみでパン方向駆動機構とティルト方向駆動機構と
を駆動する構造となっている。

【００４１】そしてさらに本例のパン・ティルタ１で
は、このモータ１７によるパン方向駆動機構の駆動とテ
ィルト方向駆動機構の駆動とを選択的に切り換える切り
換え機構２０が設けられている。

【００４２】この切り換え機構２０は次のように構成さ
れる。

【００４３】固定部２の固定基盤２Ａ上には支柱２１が
立設されており、この支柱２１に切り換えプレート２２
が水平方向に回動可能に支持されている。

【００４４】そしてこの切り換えプレート２２には図６
に示す如く二つのギア即ち回転ギア２３と固定ギア２４
とが取り付けられている。

【００４５】回転ギア２３は、図７Ａに示すようにパン
駆動ギア８とティルト駆動ギア１１とに同時に噛み合う
もので、切り換えプレート２２に対し自由に回転可能に
枢支されている。

【００４６】一方、固定ギア２４は、図７Ｂに示すよう
にパン駆動ギア８にのみ噛み合うもので、切り換えプレ
ート２２に対し回転不能状態に固定されている（但し、
パン駆動ギア８との噛み合いを確実にするために若干の
遊びを持たせてあるものとする）。

【００４７】上記の図７ＡとＢの噛み合い状態は、切り
換えプレート２２の回動によって選択的に切り換わるよ
うになっており、この切り換えプレート２２の回動動作
機構として本例では、図６に示すようにプランジャ２５
及びリターンスプリング２６が用いられている。

【００４８】即ち、通常の状態では、切り換えプレート
２２がリターンスプリング２６に引張られていることに
よって図６の如く回転ギア２３がパン駆動ギア８とティ
ルト駆動ギア１１とに噛み合い、プランジャ２５が作動
すると、このプランジャ２５によって切り換えプレート
２２がリターンスプリング２６の力に抗して回動されて
固定ギア２４がパン駆動ギア８と噛み合うようになって
いる。

【００４９】そして回転ギア２３がパン駆動ギア８とテ
ィルト駆動ギア１１とに噛み合っている状態（図５、図
６及び図７Ａ）でモータ１７を駆動させると、ティルト
駆動ギア１１が回転されると共に、回転ギア２３を介し
てパン駆動ギア８も一体的に回転される。このようにパ
ン駆動ギア８とティルト駆動ギア１１とが一体的に回転
されると、前述した如く実質的にパン方向駆動機構のみ
が作動し、ビデオカメラ１００のパン方向Ｐの移動動作
が行なわれる。

【００５０】また固定ギア２４がパン駆動ギア８と噛み
合っている状態（図７Ｂ）では、固定ギア２４によって
パン駆動ギア８が回転不能に固定され、この状態でモー
タ１７を駆動させると、ティルト駆動ギア１１が回転さ
れてティルト方向駆動機構のみが作動し、ビデオカメラ
１００はティルト方向Ｔに移動される。

【００５１】以上の如き本例のパン・ティルタでは、パ
ン方向の駆動とティルト方向の駆動とを同時に行なうこ
とはできないが、モータ及びこのモータの駆動回路が一
つでよいため、前述した第１の実施例のような二つのモ
ータを用いた構成に比べて低コスト化、低消費電力化が
可能となる。

【００５２】以上、本発明の実施形態として第１及び第
２の実施例を図示して説明したが、本発明はこれらの実
施例に限ることなく他にも様々な実施形態を採ることが
できる。

【００５３】例えば、図示の実施例ではクラウンギア１
４ａ，１４ｂは半円形であるが、これを円形のものとし
て、可動盤３Ａと支軸６ａ，６ｂとの間の距離を必要な
だけ確保することにより、ビデオカメラ１００のティル
ト方向Ｔの動作角を概ね３６０°まで設定できる。尚、
この場合、可動部３の外筐３Ｂの開口部１８はビデオカ
メラ１００のティルト方向の動作角に対応して大きく形
成する。このように構成したパン・ティルタは、天井等
に取り付け、監視カメラとして使用する場合に適する。

【００５４】また、図示の実施例ではティルト方向駆動
機構のバックラッシュに付き特に考慮していないが、こ
のティルト方向駆動機構においてクラウンギア１４ａ，
１４ｂのうち何れか一方に支軸６ａ，６ｂに対しスプリ
ング等でプリロードを加え、クラウンギア１４ａと１４
ｂを互いに逆方向に回動偏倚させることにより、ギア間
のバックラッシュを取り除くことができる。

【００５５】さらに実施例においては、パン方向駆動機
構及びティルト方向駆動機構は何れも全てギアの噛み合
いによってトルクを伝達する構造となっているが、その
一部または全部を、適当な摩擦を有する摩擦車によるト
ルク伝達構造としてもよい。この場合、ビデオカメラ１
００や可動部３に不測に外力が加わったときなどのため
のトルクリミッタ機能を持たせることが可能である。

【００５６】以上の実施例においては、ビデオカメラ１
００をパン方向Ｐとティルト方向Ｔの二方向に移動させ
るパン・ティルタを例示して説明したが、本発明はこれ
以外の用途にも適用可能であることは明らかであり、高
速、大トルクを必要とする二方向移動装置に幅広く応用
できるものである。

【００５７】

【発明の効果】以上に説明した如く本発明の二方向移動
装置は、第１の駆動機構と第２の駆動機構を駆動するモ
ータが固定部側に配設されているので、大きなモータを
使用しても可動部が重たくなることはない。従って、必
要な速度、トルクに応じたモータが使えるため、高速、
大トルクの二方向移動装置が容易に実現できる。

【００５８】また、モータを固定部側に配設したことに
より、モータの放熱が容易となる効果をも有する。

【００５９】さらに本発明では、第１の駆動機構と第２
の駆動機構を駆動するモータを一台のモータで兼用し、
このモータによる第１の駆動機構の駆動と第２の駆動機
構の駆動とを選択的に切り換える切り換え機構を設ける
ことにより、低コスト化、低消費電力化が可能となる。

【００６０】さらに本発明においては、第１の駆動機構
と第２の駆動機構の一部を同軸構造に構成することによ
り、装置の小型化に有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるパン・ティルタの外観を
示す斜視図である。

【図２】第１の実施例を示すパン・ティルタの内部構造
の正面図である。

【図３】同、平面図である。

【図４】パン・ティルタにおけるティルト方向駆動機構
の一部分の説明図である。

【図５】第２の実施例を示すパン・ティルタの内部構造
の正面図である。

【図６】切り換え機構の平面図である。

【図７】切り換え機構による噛み合い状態の切り換えの
説明図である。

【符号の説明】

１ パン・ティルタ、２ 固定部、３ 可動部、４ 主
軸、８ パン駆動ギア、１０ モータ（パン駆動用）、
１１ ティルト駆動ギア、１７ モータ（ティルト駆動
用）、２０ 切り換え機構、１００ ビデオカメラ（被
移動体）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被移動体を第１の方向と第２の方向に移
   動させる装置であって、 固定部と、 この固定部に対し第１の方向に移動可能に支持され、か
   つ上記被移動体が第２の方向に移動可能に支持される可
   動部と、 上記固定部に対し上記可動部を移動させ、上記被移動体
   を第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、 上記可動部に対し上記被移動体を第２の方向に移動させ
   る第２の駆動機構と、 を備え、 上記第１の駆動機構と第２の駆動機構を駆動するモータ
   が上記固定部側に配設されていることを特徴とする二方
   向移動装置。
2. 【請求項２】 上記第１の駆動機構と第２の駆動機構を
   駆動するモータを一台のモータで兼用し、このモータに
   よる上記第１の駆動機構の駆動と上記第２の駆動機構の
   駆動とを選択的に切り換える切り換え機構を設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載の二方向移動装置。
3. 【請求項３】 上記第１の駆動機構と第２の駆動機構の
   一部が同軸構造に構成されていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の二方向移動装置。