KR20060016669A

KR20060016669A - 카메라 팬 틸트 장치

Info

Publication number: KR20060016669A
Application number: KR1020040065188A
Authority: KR
Inventors: 이연백; 양수상; 김용재; 오연택
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-02-22
Also published as: US7503708B2; KR100835352B1; US20060039687A1; JP4105172B2; JP2006060773A

Abstract

본 발명은 카메라 팬 틸트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라의 틸트 각도가 모터의 회전각도에 대하여 선형적이도록 하기 위한 구동메커니즘에 관한 것이다.

본 발명에 따른 카메라 팬 틸트 장치는 카메라의 틸트 동작을 일으키는 틸트 구동부; 카메라의 팬 동작을 일으키는 팬 구동부; 상기 틸트 구동부에 마련되는 틸트 모터; 상기 카메라의 틸트 각도가 상기 틸트 모터의 회전각도에 대하여 선형적이도록 상기 틸트 모터의 구동력을 상기 카메라에 전달하는 링크장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따르면 카메라의 틸트 각도가 틸트 모터의 회전각도에 대하여 선형적인 관계에 있어, 카메라 틸트 각도를 제어하고자 할 경우 틸트 모터의 회전각도를 직접 이용할 수 있으므로 제어가 용이한 효과가 있다.

카메라, 팬/틸트, 선형, 틸트모터, 링크.

Description

카메라 팬 틸트 장치{PAN/TILT APPARATUS FOR A CAMERA}

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치를 도시한 사시도.

도2는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 분해 사시도.

도3은 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 정면도.

도4는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 횡단면도.

도5a는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치를 도시한 측면도.

도5b는 도5a의 요부를 도시한 확대도.

도6a는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 틸트 동작을 도시한 측면도.

도6b는 도6a의 요부를 도시한 확대도.

도7a는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 틸트 동작을 도시한 측면도.

도7b는 도7a의 요부를 도시한 확대도.

도8은 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 팬 동작을 도시한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 카메라 21: 틸트 브라켓

22: 팬 브라켓 30: 메인 샤프트

40: 팬 모터 50: 틸트 모터

61: 제1틸트 링크 62: 제2틸트 링크

63: 제3틸트 링크 70: 디커플부

71: 리니어 가이드 72: 회전자

본 발명은 카메라 팬 틸트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라의 틸트 동작과 팬 동작을 위한 구동메커니즘에 관한 것이다.

카메라 팬 틸트 장치는 장치 내에 탑재된 카메라를 상하, 좌우로 회전시켜 카메라의 촬영 영역을 확장하기 위한 장치이다. 이 장치는 카메라를 상하로 회전시키는 틸트(Tilt) 동작과 좌우로 회전시키는 팬(Pan) 동작을 기본 동작으로 한다.

종래의 카메라 팬 틸트 장치의 예로서 대한민국 등록실용신안 0273675호에는 사용자가 소망하는 위치를 촬영할 수 있도록 다양한 신호입력수단을 갖춘 신호입력부와; 상기 신호입력부의 입력신호를 처리하는 제어부 및 상기 제어부의 명령에 의해 회전하는 팬모터가 설치되는 하우징과; 틸트모터와 감시카메라가 브래킷에 설치 되는 회전판과; 상기 하우징에 축설되고 상기 회전판을 고정시킨 후 상기 팬모터에 의해 상기 회전판을 수평회전시키도록 개재되는 수평회전장치로 구성되는 팬틸트 카메라가 개시되어 있다.

그런데, 상기 팬틸트 카메라에서는 팬 동작 시 카메라 뿐만 아니라 틸트 모터도 함께 회전하기 때문에 팬모터에 많은 부하가 걸리는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 단점을 보완하기 위한 것으로 대한민국 특허공개 2002-0063676호에는 카메라를 장착하기 위한 카메라 장착대와, 카메라 장착대의 팬 동작과 틸트 동작이 상호 독립적으로 수행되도록 하는 독립동작전달부와, 카메라 장착대의 팬 동작을 수행할 수 있도록 하는 팬 동작수행부와, 카메라 장착대의 틸트 동작을 수행할 수 있도록 하는 틸트 동작수행부와, 틸트 동작수행부 및 팬 동작수행부를 지지하는 고정판 등으로 구성되는 카메라 팬 틸트 구동장치가 개시되어 있다.

상기 팬 동작수행부는 전기모터인 팬 구동수단과, 팬 구동수단에 의해 구동되는 구동기어와, 이 구동기어에 맞물려 회전하며 고정프레임 일단과 결합되는 종동기어 등으로 구성된다. 그리고 상기 틸트 동작수행부는 전기모터인 틸트 구동수단과, 틸트 구동수단에 의해 회전하는 피니언과, 피니언에 맞물려 상하로 수직이동하면서 카메라 장착대를 상하로 움직이는 래크로 구성된다.

상기 카메라 팬 틸트 구동장치에서 틸트 동작은 틸트 구동수단에 의해 회전하는 피니언을 따라 래크가 상하로 움직일 때, 고정프레임에 힌지결합된 카메라의 후단부가 상하로 요동하면서 힌지축을 중심으로 회전함으로써 이루어지게 된다. 그런데 이와 같은 구성에 있어서 카메라의 틸트 각도는 모터의 회전각에 대하여 비선 형적으로 변화하기 때문에 원하는 틸트 각도로 카메라를 제어하기 위하여는 카메라의 틸트 각도와 모터의 회전각 간의 관계를 계산하는 알고리즘을 통하여 모터의 회전각을 제어하여만 하였고, 이로 인하여 제어부의 계산 부하가 커져 제어가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 팬 모터의 부하를 작게 하여 구동이 용이한 카메라 팬 틸트 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 카메라의 틸트 각도가 틸트 동작을 일으키는 틸트 모터의 회전각에 대하여 선형적으로 변화되도록 하여 제어가 용이한 카메라 팬 틸트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라 팬 틸트 장치는 카메라의 틸트 동작을 일으키는 틸트 구동부; 카메라의 팬 동작을 일으키는 팬 구동부; 상기 틸트 구동부에 마련되는 틸트 모터; 상기 카메라의 틸트 각도가 상기 틸트 모터의 회전각도에 대하여 선형적이도록 상기 틸트 모터의 구동력을 상기 카메라에 전달하는 링크장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 틸트 구동부는 틸트 동작과 팬 동작이 독립적으로 수행되도록 하기 위한 디커플부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬 구동부는 팬 동작을 수행할 수 있도록 그 중심축에 대하여 회전가능하게 설치되는 메인샤프트와; 상기 메인샤프트를 회전시키기 위한 팬 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬 구동부는 상기 팬 모터의 구동력을 상기 메인샤프트에 전달하기 위한 벨트전동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카메라 팬 틸트 장치는 상기 메인샤프트에 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 일체로 회전하는 팬 브라켓과; 상기 카메라가 설치되며, 틸트 동작이 가능하도록 상기 팬 브라켓에 힌지 결합되는 틸트 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디커플부는 상기 메인샤프트를 따라 상하 운동하는 리니어 가이드와; 상기 리니어 가이드와 함께 승강하며, 상기 메인샤프트를 회전축으로 하여 상기 리니어 가이드 상에서 회전가능하게 설치되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리니어 가이드와 상기 회전자 사이에는 베어링이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크장치는 일단부가 고정된 위치에서 회전가능하게 설치되어 상기 틸트 모터의 구동력에 의해 회전하는 제1틸트 링크와; 일단부가 상기 제1틸트 링크의 자유단부 측에 힌지결합되고 타단부는 상기 리니어 가이드에 힌지결합되어 상기 디커플부를 승강시키는 제2틸트 링크와; 일단부가 상기 회전자에 힌지결합되고 타단부는 상기 틸트 브라켓에 힌지결합되어 상기 디커플부의 상하 운동에 따라 상기 틸트 브라켓을 상하방향으로 회전시켜 상기 카메라의 틸트 동작을 만드는 제3틸트 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1틸트 링크의 회전각과 상기 카메라의 틸트 각은 일치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 틸트 브라켓과 상기 팬 브라켓의 힌지결합 중심 A와 상기 틸트 브라켓과 상기 제3틸트 링크의 힌지결합 중심 C 사이의 거리 m₁, 상기 제1틸트 링크의 회전중심 B와 상기 제1틸트 링크와 상기 제2틸트 링크의 힌지결합 중심 D 사이의 거리 m₂,

상기 틸트 브라켓과 상기 팬 브라켓의 힌지결합 중심 A와 상기 제1틸트 링크의 회전 중심 B 사이의 수직 거리 l₁, 상기 틸트 브라켓과 상기 제3틸트 링크의 힌지결합 중심 C와 상기 제1틸트 링크와 상기 제2틸트 링크의 힌지결합 중심 D 사이의 수직거리 l₂, 상기 제3틸트 링크와 상기 회전자의 힌지결합 중심 E와 상기 제2틸트 링크와 상기 리니어 가이드의 힌지결합 중심 F 사이의 수직거리 l₃는 m₁= m₂, l₁= l₂= l₃인 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 틸트 구동부는 상기 제1틸트 링크의 회전 중심 측에 연결되어 상기 틸트 모터의 구동력을 전달하는 전동축과; 상기 틸트 모터의 구동력을 상기 전동축에 전달하기 위한 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전동축과 상기 틸트 모터의 구동축은 교차하도록 설치되며, 상기 기어는 베벨기어인 것을 특징으로 한다.

그리고 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라 팬 틸트 장치는 대상물을 촬영하기 위한 카메라; 틸트 동작을 위하여 상기 카메라를 상하 회전가능하게 지지하는 브라켓부; 팬 동작을 위하여 그 중심 축에 대하여 회전가능하게 설치되는 메인샤프트; 상기 메인샤프트 상에서 승강하는 승강부; 상기 브라켓부 및 상기 승강부와 연동하여 틸트 동작을 만들어 내는 링크장치를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 승강부는 상기 메인샤프트를 따라 상하 운동하는 리니어 가이드와; 상기 리니어 가이드와 함께 승강하며 상기 메인샤프트를 회전축으로 하여 상기 리니어 가이드 상에 회전가능하게 설치되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브라켓부는 상기 메인샤프트에 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 일체로 회전하는 팬 브라켓과; 상기 카메라가 설치되며, 틸트 동작이 가능하도록 상기 팬 브라켓에 힌지 결합되는 틸트 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크 장치는 일단부가 고정된 위치에서 회전가능하게 설치되어 회전하는 제1틸트 링크와; 일단부가 상기 제1틸트 링크의 자유단부 측에 힌지결합되고 타단부는 상기 리니어 가이드에 힌지결합되어 상기 승강부를 승강시키는 제2틸트 링크와; 일단부가 상기 회전자에 힌지결합되고 타단부는 상기 틸트 브라켓에 힌지결합되어 상기 승강부의 상하 운동에 따라 상기 틸트 브라켓을 상하방향으로 회전시켜 상기 카메라의 틸트 동작을 만드는 제3틸트 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카메라 팬 틸트 장치는 상기 링크 장치를 구동하기 위한 틸트 모 터를 더 포함하고, 상기 카메라의 틸트각은 상기 틸트 모터의 회전각에 대하여 선형적인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카메라 팬 틸트 장치는 상기 메인샤프트를 회전시키기 위한 팬 모터와, 상기 팬 모터의 구동력을 상기 메인샤프트에 전달하기 위한 전동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

카메라 팬 틸트 장치란 카메라의 촬영 영역을 확대할 수 있도록 카메라를 수평방향(혹은 좌우방향) 및 수직방향(혹은 상하방향)으로 회전시키는 장치이다. 카메라를 수평방향으로 회전시키는 동작을 팬 동작(Pan, Panoramic movement)이라 하며, 카메라를 수직방향으로 회전시키는 동작을 틸트 동작(Tilt, Tilting movement)라 한다.

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치를 도시한 사시도, 도2는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치를 도시한 분해 사시도, 도3은 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 정면도, 도4는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 횡단면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 전체적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 카메라 팬 틸트 장치는 원하는 대상을 촬영하기 위한 카메라(10), 카메라(10)의 틸트 동작을 위한 틸트 구동부, 카메라(10)의 팬 동작을 위한 팬 구동부, 카메라(10)가 거치되는 브라켓부(21,22) 및 상기 틸트 구동부와 팬 구동부가 설치되는 베이스(90)를 포함한다.

카메라(10)가 설치되는 브라켓부(21,22)는 상하방향으로 회동가능하도록 서로 힌지 결합되는 틸트 브라켓(21)과 팬 브라켓(22)으로 구성된다. 카메라(10)는 몸체가 틸트 브라켓(21)의 상면에 고정되며, 틸트 브라켓(21)의 저면 양 측부에는 팬 브라켓(22)에 힌지결합을 위한 축돌기가 형성된 제1힌지결합부(21a)와, 제1힌지결합부(21a)와 일정 거리 이격된 지점에 마련되어 상기 틸트 구동부 힌지결합되는 제2힌지결합부(21b)가 마련된다. 팬 브라켓(22)의 양측에는 틸트 브라켓(21)의 제1힌지결합부(21a)와 결합되는 제3힌지결합부(22a)가 마련된다.

베이스(90) 중앙에는 브라켓부(21,22)를 지지하는 메인샤프트(30)가 설치된다. 메인샤프트(30)는 그 축 중심에 대하여 회전가능하도록 설치된다. 메인샤프트(30)의 상단은 팬 브라켓(22)의 저면에 고정되어 메인샤프트(30)가 회전할 때 브라켓부(21,22) 및 카메라(10)가 일체로 회전하여 팬 동작이 이루어진다. 메인샤프트(30) 하단부는 베이스(90) 중앙에 마련된 메인샤프트 지지대(31)에 의해 둘러싸여 지지되며, 메인샤프트(30)의 회전을 원할히 하기 위하여 메인샤프트(30)와 메인샤프트 지지대(31) 사이에는 베어링(32)이 개재된다. 그리고 메인샤프트(30) 주위에는 메인샤프트(30)의 회전각도를 감지하는 센서(34)가 구비된다.

베이스(90)의 우측에는 팬 동작을 위한 구동력을 발생시키는 팬 모터(40)가 설치된다. 팬 모터(40)는 구동축이 아래쪽을 향한 채로 베이스(90)에 고정된 모터지지대(41)에 설치된다. 팬 모터(40)의 구동력을 메인샤프트(30)에 전달하기 위하 여 벨트전동장치가 마련되는데, 이 벨트전동장치는 팬 모터(40)의 구동축에 마련되는 구동풀리(42), 메인샤프트(30)의 하부에 마련되는 종동풀리(33), 구동풀리(42)와 종동풀리(33)에 감기는 벨트(43)로 구성된다.

상기 팬 모터(40), 벨트전동장치, 메인샤프트(30) 등이 카메라(10)의 팬 동작을 만들어내는 팬 구동부가 된다.

한편, 베이스(90)의 좌측, 즉 팬 모터(40)의 반대편에는 틸트 동작을 위한 구동력을 발생시키는 틸트 모터(50)가 설치된다. 틸트 모터(50)는 그 구동축이 상방으로 놓인 채로 베이스(90)에 고정된 모터지지대(51)에 설치된다. 틸트 모터(50)의 상측에는 틸트 모터(50)의 구동력을 카메라(10)측으로 전달하기 위한 전동축(52)이 마련된다. 이 전동축(52)은 일측 단부가 메인샤프트(30)를 향하도록 틸트 모터(50)의 구동축 방향에 직교하게 놓인다. 모터지지대(51)의 상부에는 전동축(52)의 양측부를 회전가능하게 지지하는 전동축지지대(53)가 설치된다. 틸트 모터(50)의 구동력을 전동축(52)에 전달하기 위하여 틸트 모터(50)의 구동축에 고정되는 구동기어(54)와 이 구동기어(54)에 맞물리며 전동축(52)에 고정되는 종동기어(55)가 구비된다(도3 참조). 이 구동기어(54)와 종동기어(55)는 교차하는 두 축간의 전동을 위한 베벨기어를 사용하는 것이 바람직하다.

전동축(52)에는 카메라(10)의 틸트 동작을 만들어내는 링크장치가 연결되고, 링크장치의 중도에는 팬 동작과 틸트 동작이 독립적으로 일어날 수 있도록 하는 디커플부(70)가 구비된다.

디커플부(70)는 상기 메인샤프트(30)를 따라 상하 운동하는 리니어 가이드 (71)와, 리니어 가이드(71)와 함께 상하 운동함과 동시에 메인샤프트(30)의 축방향에 대하여 회전가능하게 설치되는 회전자(72)로 구성된다. 리니어 가이드(71)는 아래쪽으로 갈수록 외경이 커지도록 다단으로 단차진 형상으로 마련되며, 그 상반부는 회전자(72)의 중앙부에 삽입된다. 회전자(72)는 리니어 가이드(71)에 대하여 상하방향으로 상대 움직임이 일어나지 않도록 리니어 가이드(71) 상에 설치되며, 회전자(72)는 다만 리니어 가이드(71)의 외주면 상에 회전가능하게 설치된다. 회전자(72)와 리니어 가이드(71) 사이에는 베어링(73)이 개재되어 회전자(72)의 회전을 원할하게 한다.

링크장치는 일단부가 상기 전동축(52)에 고정되어 상기 전동축(52)에 의해 회전운동하게 되는 제1틸트 링크(61)와, 일단부는 상기 제1틸트 링크(61)의 자유단부측에 힌지결합되고 타단부는 상기 리니어 가이드(71)의 하반부 외주면 상에 힌지결합되는 제2틸트 링크(62)와, 일단부가 상기 회전자(72)의 외주면 상에 힌지결합되고 타단부는 상기 틸트 브라켓(21)의 제2힌지결합부(21b)에 힌지결합되는 제3틸트 링크(63)로 구성된다.

상기 틸트 모터(50), 전동축(52), 링크장치, 디커플부(70) 등이 틸트 구동부를 이루게 된다.

다음은 상기 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 동작을 설명한다. 상기 실시예의 카메라 팬 틸트 장치는 틸트 동작과 팬 동작을 독립적으로 수행할 수 있도록 만들어진 바, 우선 틸트동작에 대하여 설명한다.

도5a 및 도5b는 카메라(10)가 정면을 향하고 있는 상태의 카메라 팬 틸트 장 치를 도시한 측면도이며, 도6a 및 도6b는 도1의 실시예에 따른 카메라 팬 틸트 장치의 틸트 동작을 도시한 측면도이다.

틸트 동작에는 틸트 구동부가 관여하는데 전동 순서에 따라 순차로 설명하면 다음과 같다. 우선 틸트 모터(50)가 구동되면 구동축 단부에 마련된 기어(54)를 통하여 전동축(52)으로 구동력이 전달되어 전동축(52)이 회전한다. 이 회전력에 의해 전동축(52)의 일단부에 고정되어 있는 제1틸트 링크(61)가 전동축(52)을 중심으로 회전하게 되고, 제1틸트 링크(61)는 그 자유단부 측에 연결되어 있는 제2틸트 링크(62)를 도6a에 도시 된 바와 같이 아래로 밀어 내리게 된다. 제2틸트 링크(62)의 다른 일단부는 메인샤프트(30)를 따라 상하로 선형운동하는 리니어 가이드(71)를 아래로 밀어 내리게 된다. 리니어 가이드(71) 상부에 결합되어 있는 회전자(72)는 리니어 가이드(71)에 대하여 상하 방향으로 상대운동이 일어나지 않도록 구속되어 있기 때문에 리니어 가이드(71)와 함께 내려가게 된다. 회전자(72)에 일단부가 연결되어 있는 제3틸트 링크(63)의 다른 일단부는 틸트 브라켓(21)의 제2힌지결합부(21b)에 연결되어 있으므로, 제3틸트 링크(63)가 회전자(72)를 따라 아래로 내려갈 때 틸트 브라켓(21)의 제2힌지결합부(21b)가 아래로 당겨지면서 틸트 브라켓(21)이 제1힌지결합부(21a)를 중심으로 상방으로 회전하게 되고 이에 따라 카메라(10)도 상방으로 회전하면서 틸트 동작이 일어난다.

다음은 틸트 모터(50)의 회전각과 카메라(10)의 틸트각 간의 관계를 설명한다.

상기 카메라 팬 틸트 장치에서 틸트 모터(50)의 구동력은 베벨기어(54,55)를 통하여 전동축(52)에 전달되고, 전동축(52)에 일단이 고정된 제1틸트 링크(61)는 전동축(52)의 회전각도 만큼 회전하게 된다. 만일 구동기어(54)와 종동기어(55)의 잇수비가 1:1일 경우 틸트 모터(50)의 회전각과 전동축(52)의 회전각은 일치하게 되고, 결국 모터의 회전각과 제1틸트 링크(61)의 회전각 θa는 일치하게 된다.

그리고 카메라(10)의 틸트각 θc는 카메라(10)가 고정되어 있는 틸트 브라켓(21)의 회전각 θb와 동일하다.

한편, 도6a 및 도6b에 도시 된 바와 같이 상기 카메라 팬 틸트 장치에 있어서, 틸트 브라켓(21)과 팬 브라켓(22)의 힌지결합 중심 A와, 틸트 브라켓(21)과 제3틸트 링크(63)의 힌지결합 중심 C 사이의 거리 m₁은, 제1틸트 링크(61)의 회전중심 B와, 제1틸트 링크(61)와 제2틸트 링크(62)의 힌지결합 중심 D 사이의 거리 m₂와 같다. 그리고 틸트 브라켓(21)과 팬 브라켓(22)의 힌지결합 중심 A와 제1틸트 링크(61)의 회전 중심 B 사이의 수직 거리 l₁(여기서 수직거리라 함은 베이스(90)를 기준으로 한 높이 차를 말한다.), 틸트 브라켓(21)과 제3틸트 링크(63)의 힌지결합 중심 C와 제1틸트 링크(61)와 제2틸트 링크(62)의 힌지결합 중심 D 사이의 수직거리 l₂, 제3틸트 링크(63)와 상기 회전자(72)의 힌지결합 중심 E와 제2틸트 링크(62)와 리니어 가이드(71)의 힌지결합 중심 F 사이의 수직거리 l₃는 모두 같다. 즉 m₁= m₂, l₁= l₂= l₃인 관계를 만족하도록 구성된다.

그리고 기하학적관계에 따라 사각형 ABDC는 평행사변형을 이루고, 틸트 브라 켓(21)의 회전각 θb는 제1틸트 링크(61)의 회전각 θa와 같게 된다. 따라서 상기 구동기어(54)와 종동기어(55)의 잇수비가 1:1일 경우 카메라(10)의 틸트각 θc는 틸트 모터(50)의 회전각과 일치하게 된다. 구동기어(54)와 종동기어(55)의 잇수비가 1:1이 아닌 경우라 할지라도 카메라(10)의 틸트각 θc는 제1틸트 링크(61)의 회전각 θa와 같고, 제1틸트 링크(61)의 회전각 θa는 틸트 모터(50)의 회전각에 대하여 선형적으로 변화하므로, 결국 카메라(10)의 틸트각은 항상 틸트 모터(50)의 회전각에 대하여 선형적인 관계에 있게 된다.

도7a 및 도7b는 틸트 모터(50)가 도6a 및 도6b와 반대방향으로 회전할 경우 카메라(10)의 틸트 동작을 도시한 도면으로, 틸트 모터(50)의 회전에 의해 제1틸트 링크(61)가 제2틸트 링크(62)를 끌어 올리게 되고 이에 따라 리니어 가이드(71)와 회전자(72)가 함께 올라가면서 회전자(72)에 연결될 제3틸트 링크(63)가 틸트 브라켓(21)의 제2힌지결합부(21b)를 밀어올리게 되어 카메라(10)가 아래 쪽을 향하도록 틸트 동작이 이루어진다. 도6a 및 도6b에서와 마찬가지로 카메라(10)의 틸트각 θc과, 틸트 브라켓(21)의 회전각 θb와, 제1틸트 링크(61)의 회전각 θa는 일치하고, 제1틸트 링크(61)의 회전각 θa는 전동축(52)의 회전각과 동일하며, 전동축(52)의 회전각은 모터의 회전각과 선형적인 관계에 있기 때문에 결국 카메라(10)의 틸트각 θc과 틸트 모터(50)의 회전각은 선형적인 관계에 있게 된다.

다음은 상기 실시예에 따른 카메라(10) 팬 틸트 장치의 팬 동작에 대하여 설명한다.

도8은 카메라(10)가 상방으로 틸트 된 상태에서의 팬 동작을 도시한 사시도 로서, 팬 동작 시 움직이게 되는 주요부분이 실선으로 표시되고 나머지는 점선으로 표시되어 있다.

팬 동작에서는 팬 구동부가 관여하는데 전동 순서에 따라 순차로 설명하면 다음과 같다. 팬 모터(40)가 구동되면 팬 모터(40)의 구동축에 설치된 구동풀리(42)가 회전하고 구동풀리(42)의 회전력을 벨트(43)를 통해 메인샤프트(30)에 마련된 종동풀리(33)에 전달된다. 이에 따라 메인샤프트(30)가 회전하게 되는데, 메인샤프트(30)의 상단에 고정된 팬 브라켓(22), 틸트 브라켓(21) 및 카메라(10)도 일체로 회전하면서 카메라(10)의 팬 동작이 이루어진다.

한편, 틸트 브라켓(21)의 제2힌지결합부(21b)에는 제3틸트 링크(63)가 연결되어 있기 때문에 제3틸트 링크(63)도 틸트 브라켓(21)을 따라 회전하며, 제3틸트 링크(63)에 연결된 회전자(72)도 함께 회전하게 된다. 회전자(72)는 리니어 가이드(71)에 대하여 상대 회전이 가능하도록 설치되어 있기 때문에 회전자(72) 자체가 회전할 뿐 리니어 가이드(71)가 따라서 회전하지는 않는다. 그리고 이때 제3틸트 링크(63)는 수평방향으로 회전할 뿐 상하방향으로는 운동하지 않기 때문에 카메라(10)의 틸트 각도는 유지된다. 따라서 팬 동작은 틸트 동작과는 독립적으로 이루어지게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 카메라 팬 틸트 장치는 틸트 동작과 팬 동작이 독립적으로 수행되고, 틸트 모터가 카메라에서 분리되어 베이스에 고정되어 있기 때문에 팬 동작 시 팬 모터에 걸리는 부하가 작아 구동이 용 이한 효과가 있다.

또한, 카메라의 틸트 각도가 틸트 모터의 회전각도에 대하여 선형적인 관계에 있어, 카메라 틸트 각도를 제어하고자 할 경우 틸트 모터의 회전각도를 직접 이용할 수 있으므로 제어가 용이한 효과가 있다.

Claims

카메라의 틸트 동작을 일으키는 틸트 구동부;

카메라의 팬 동작을 일으키는 팬 구동부;

상기 틸트 구동부에 마련되는 틸트 모터;

상기 카메라의 틸트 각도가 상기 틸트 모터의 회전각도에 대하여 선형적이도록 상기 틸트 모터의 구동력을 상기 카메라에 전달하는 링크장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제1항에 있어서,

상기 틸트 구동부는 틸트 동작과 팬 동작이 독립적으로 수행되도록 하기 위한 디커플부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제2항에 있어서,

상기 팬 구동부는 팬 동작을 수행할 수 있도록 그 중심축에 대하여 회전가능하게 설치되는 메인샤프트와; 상기 메인샤프트를 회전시키기 위한 팬 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제3항에 있어서,

상기 팬 구동부는 상기 팬 모터의 구동력을 상기 메인샤프트에 전달하기 위 한 벨트전동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제3항에 있어서,

상기 카메라 팬 틸트 장치는 상기 메인샤프트에 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 일체로 회전하는 팬 브라켓과; 상기 카메라가 설치되며, 틸트 동작이 가능하도록 상기 팬 브라켓에 힌지 결합되는 틸트 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제5항에 있어서,

상기 디커플부는 상기 메인샤프트를 따라 상하 운동하는 리니어 가이드와; 상기 리니어 가이드와 함께 승강하며, 상기 메인샤프트를 회전축으로 하여 상기 리니어 가이드 상에서 회전가능하게 설치되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제6항에 있어서,

상기 리니어 가이드와 상기 회전자 사이에는 베어링이 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제6항에 있어서,

상기 링크장치는 일단부가 고정된 위치에서 회전가능하게 설치되어 상기 틸 트 모터의 구동력에 의해 회전하는 제1틸트 링크와; 일단부가 상기 제1틸트 링크의 자유단부 측에 힌지결합되고 타단부는 상기 리니어 가이드에 힌지결합되어 상기 디커플부를 승강시키는 제2틸트 링크와; 일단부가 상기 회전자에 힌지결합되고 타단부는 상기 틸트 브라켓에 힌지결합되어 상기 디커플부의 상하 운동에 따라 상기 틸트 브라켓을 상하방향으로 회전시켜 상기 카메라의 틸트 동작을 만드는 제3틸트 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제8항에 있어서,

상기 제1틸트 링크의 회전각과 상기 카메라의 틸트 각은 일치하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제9항에 있어서,

상기 틸트 브라켓과 상기 팬 브라켓의 힌지결합 중심 A와 상기 틸트 브라켓과 상기 제3틸트 링크의 힌지결합 중심 C 사이의 거리 m₁, 상기 제1틸트 링크의 회전중심 B와 상기 제1틸트 링크와 상기 제2틸트 링크의 힌지결합 중심 D 사이의 거리 m₂,

상기 틸트 브라켓과 상기 팬 브라켓의 힌지결합 중심 A와 상기 제1틸트 링크의 회전 중심 B 사이의 수직 거리 l₁, 상기 틸트 브라켓과 상기 제3틸트 링크의 힌지결합 중심 C와 상기 제1틸트 링크와 상기 제2틸트 링크의 힌지결합 중심 D 사이 의 수직거리 l₂, 상기 제3틸트 링크와 상기 회전자의 힌지결합 중심 E와 상기 제2틸트 링크와 상기 리니어 가이드의 힌지결합 중심 F 사이의 수직거리 l₃는

m₁= m₂, l₁= l₂= l₃인 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제8항에 있어서,

상기 틸트 구동부는 상기 제1틸트 링크의 회전 중심 측에 연결되어 상기 틸트 모터의 구동력을 전달하는 전동축과; 상기 틸트 모터의 구동력을 상기 전동축에 전달하기 위한 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제11항에 있어서,

상기 전동축과 상기 틸트 모터의 구동축은 교차하도록 설치되며, 상기 기어는 베벨기어인 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
대상물을 촬영하기 위한 카메라;

틸트 동작을 위하여 상기 카메라를 상하 회전가능하게 지지하는 브라켓부;

팬 동작을 위하여 그 중심 축에 대하여 회전가능하게 설치되는 메인샤프트;

상기 메인샤프트 상에서 승강하는 승강부;

상기 브라켓부 및 상기 승강부와 연동하여 틸트 동작을 만들어 내는 링크장 치를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제13항에 있어서,

상기 승강부는 상기 메인샤프트를 따라 상하 운동하는 리니어 가이드와; 상기 리니어 가이드와 함께 승강하며 상기 메인샤프트를 회전축으로 하여 상기 리니어 가이드 상에 회전가능하게 설치되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제14항에 있어서,

상기 브라켓부는 상기 메인샤프트에 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 일체로 회전하는 팬 브라켓과; 상기 카메라가 설치되며, 틸트 동작이 가능하도록 상기 팬 브라켓에 힌지 결합되는 틸트 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제15항에 있어서,

상기 링크 장치는 일단부가 고정된 위치에서 회전가능하게 설치되어 회전하는 제1틸트 링크와; 일단부가 상기 제1틸트 링크의 자유단부 측에 힌지결합되고 타단부는 상기 리니어 가이드에 힌지결합되어 상기 승강부를 승강시키는 제2틸트 링크와; 일단부가 상기 회전자에 힌지결합되고 타단부는 상기 틸트 브라켓에 힌지결합되어 상기 승강부의 상하 운동에 따라 상기 틸트 브라켓을 상하방향으로 회전시 켜 상기 카메라의 틸트 동작을 만드는 제3틸트 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제16항에 있어서,

상기 카메라 팬 틸트 장치는 상기 링크 장치를 구동하기 위한 틸트 모터를 더 포함하고, 상기 카메라의 틸트각은 상기 틸트 모터의 회전각에 대하여 선형적인 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.
제16항에 있어서,

상기 카메라 팬 틸트 장치는 상기 메인샤프트를 회전시키기 위한 팬 모터와, 상기 팬 모터의 구동력을 상기 메인샤프트에 전달하기 위한 전동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 팬 틸트 장치.