JP2004295050A

JP2004295050A - 雲台

Info

Publication number: JP2004295050A
Application number: JP2003091051A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 尋之高橋
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】移動体の揺れや振動が激しい環境下でも入力装置の安定した操作をすることができる雲台を提供する。
【解決手段】ジョイスティック１の操作の方向と反対方向の力を発生させるＤＣモータ５，６を採用し、ジョイスティック１の操作速度が高くなるとともにズーム倍率検出センサ２の検出倍率が高くなるにしたがってＤＣモータ５，６の操作抵抗を増加させるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両や船舶やヘリコプタ等の移動体に搭載され、カメラを回転させることができる雲台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の雲台として、ジョイスティックと、カメラを回転させるジンバル機構と、カメラのレンズのズーム倍率を検出するズーム倍率検出手段と、ジンバル機構の駆動を制御するジンバル回転制御手段とを備えているものがある（下記特許文献参照）。
【０００３】
ジンバル回転制御手段は、ジョイスティックの傾斜角に比例する値を速度に変換し、その速度にズーム倍率検出手段で検出されたズーム倍率に反比例する利得を掛算してジンバル機構の駆動速度を求め、その駆動速度によりジンバル機構を回転制御する。
【０００４】
この雲台によれば、ジョイスティックの傾斜角が一定であっても、カメラレンズのズーム倍率が高い場合にはカメラの回転速度が低くなり、逆にズーム倍率が低い場合にはカメラの回転速度は高くなる。
【０００５】
この雲台が搭載された移動体が安定して移動し、しかも移動体の動力系からジョイスティックを操作する人間の手に伝わる振動が小さい場合には、ズーム倍率が高くても撮影対象物を確実に捉えて撮影することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２２１５７１号公報（段落０００８〜９、００１３、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、移動体の周囲の環境の変化などに起因して移動体が揺れた場合や、移動体の動力系から伝わる振動が大きい場合、その揺れや振動がジョイスティックを操作する人間の手に伝わって、映像が大きく揺れてしまう。
【０００８】
また、ジョイスティックの操作が不安定になるので、撮影対象物をカメラで追いきれなくなることがある。
【０００９】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は移動体の揺れや振動が激しい環境下でも入力装置の安定した操作をすることができる雲台を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため請求項１記載の発明の雲台は、所定の可動域を有する手動操作式の入力手段と、前記入力手段からの駆動信号に基づいて撮像装置を回転させる回転手段と、前記入力手段の操作方向と反対方向の力を発生させる操作抵抗発生手段と、前記入力手段の操作状態に基づいて前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を制御する操作力制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
上述のように入力手段の操作状態に基づいて操作抵抗発生手段の操作抵抗を制御するようにしたので、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作している人間の手に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性が保たれる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の雲台において、前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作量が多くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする。
【００１３】
上述のように入力手段の操作状態に相当する操作量が多くなるにしたがって操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させるようにしたので、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作している人間の手に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性が保たれる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の雲台において、前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作速度が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする。
【００１５】
上述のように入力手段の操作状態に相当する操作速度が高くなるにしたがって操作抵抗発生手段の操作抵抗を大きくするようにしたので、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作している人間の手に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性が保たれる。
【００１６】
請求項４記載の発明の雲台は、所定の可動域を有する手動操作式の入力手段と、前記入力手段からの駆動信号に基づいて撮像装置を回転させる回転手段と、前記撮像装置のズーム倍率を検出する倍率検出手段と、前記入力手段の操作方向と反対方向の力を発生させる操作抵抗発生手段と、前記入力手段の操作状態と前記倍率検出手段の検出倍率とに基づいて前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を制御する操作力制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
上述のように入力手段の操作状態と前記倍率検出手段の検出倍率とに基づいて前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を制御するようにしたので、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作している人間の手に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性がより向上する。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の雲台において、前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作量が多くなるとともに前記倍率検出手段の検出倍率が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする。
【００１９】
上述のように入力手段の操作状態に相当する操作量が多くなるとともに倍率検出手段の検出倍率が高くなるにしたがって操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させるので、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作している人間の手に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性がより向上する。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明の雲台において、前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作速度が高くなるとともに前記倍率検出手段の検出倍率が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする。
【００２１】
上述のように入力手段の操作状態に相当する操作速度が高くなるとともに前記倍率検出手段の検出倍率が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させるようにしたので、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作している人間の手に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性がより向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１はこの発明の一実施形態に係る雲台の構成を示す図であり、同図（ａ）は雲台の構成全体を示すブロック図、同図（ｂ）は制御装置を示すブロック図である。図２はジョイスティックを示す斜視図である。
【００２４】
この雲台は、図１（ａ）に示すように、ジョイスティック（入力手段）１、ズーム倍率検出センサ（倍率検出手段）２、制御装置（操作力制御手段）３、駆動装置（回転手段）４及びＤＣモータ（操作抵抗発生手段）５，６を備えている。
【００２５】
ジョイスティック１は所定の可動域を有する手動操作式の入力手段の１つである。図２に示すように、ジョイスティック１のスティック部１ａの下部に球状部１ｂが転動可能に設けられ、スティック部１ａは球状部１ｂを支点として倒れる。スティック部１ａにはばね７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが接続されている。ばね７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂのばね力は、基準面に対してスティック部１ａが直角に起立する状態（中立位置）を保つように作用する。
【００２６】
球状部１ｂには軸部９、軸部１０が接続されている。軸部９にはポテンショメータ１１とＤＣモータ５とが、軸部１０にはポテンショメータ１２とＤＣモータ６とがそれぞれ設けられている。軸部９は中立位置のスティック部１ａに対して直角に配置され、軸部１０は中立位置のスティック部１ａ及び軸部９のそれぞれに対して直角に配置されている。ポテンショメータ１１は軸部９周りのスティック部１ａの傾斜角を検出し、ポテンショメータ１２は軸部１０周りのスティック部１ａの傾斜角を検出する。ポテンショメータ１１，１２で検出されたスティック部１ａの傾斜角はジョイスティック傾斜角信号ｓ１として駆動装置４及び制御装置３に出力される。
【００２７】
ＤＣモータ５は、操作者が軸部９周りへスティック部１ａを傾斜させる力を与えたときに、その操作の方向と反対方向の力をスティック部１ａに与えることができる。
【００２８】
ＤＣモータ６は、操作者が軸部１０周りへスティック部１ａを傾斜させる力を与えたときに、その操作の方向と反対方向の力をスティック部１ａに与えることができる。
【００２９】
ズーム倍率検出センサ２としては例えばポテンショメータを用いることができる。図示しないレンズ鏡筒部のズームリング部にポテンショメータを装着する。ズーム倍率の変化に応じてズーム倍率検出センサ２から倍率比例信号ｓ２が出力される。
【００３０】
制御装置３の入力端にはジョイスティック１の出力端及びズーム倍率検出センサ２の出力端がそれぞれ電気的に接続される。制御装置３の出力端にはＤＣモータ５，６の入力端が電気的に接続される。
【００３１】
制御装置３は、図１（ｂ）に示すように、微分処理部３ａ、乗算処理部３ｂ及びゲイン処理部３ｃから構成される。微分処理部３ａにはポテンショメータ１１，１２の出力信号（ジョイスティック傾斜角信号ｓ１）が入力される。乗算処理部３ｂには微分処理部３ａの出力信号（ジョイスティック傾斜速度信号ｓｄ）とズーム倍率検出センサ２の出力信号（倍率比例信号ｓ２）とが入力される。ゲイン処理部３ｃには乗算処理部３ｂの乗算処理出力信号ｓｍが入力される。ゲイン処理部３ｃからＤＣモータ５，６を駆動する信号（ＤＣモータ駆動信号ｓ３）が出力される。
【００３２】
駆動装置４は図示しないカメラ（撮像装置）を回転させ、視軸の向きを変化させる装置である。カメラで取得した映像は図示しないモニタの画面に表示される。
【００３３】
次に、この雲台の動作を説明する。
【００３４】
操作者が手動でジョイスティック１のスティック部１ａを倒したとき、そのスティック部１ａの傾斜角がポテンショメータ１１，１２で検出され、ポテンショメータ１１，１２からジョイスティック傾斜角信号ｓ１が駆動装置４及び制御装置３に出力される。
【００３５】
駆動装置４はジョイスティック傾斜角に比例した値を駆動速度としてカメラを回転させる。その結果カメラの視軸の向きが変化する。
【００３６】
制御装置３の微分処理部３ａではスティック部１ａの傾斜角θを意味するジョイスティック傾斜角信号ｓ１が微分処理（ｄθ／ｄｔ）され、ジョイスティック傾斜速度信号ｓｄは乗算処理部３ｂに入力される。また、ズーム倍率検出センサ２から倍率比例信号ｓ２が乗算処理部３ｂに入力される。
【００３７】
乗算処理部３ｂではジョイスティック傾斜速度信号ｓｄに倍率比例信号ｓ２を掛け合わせる乗算処理が行なわれ、乗算処理出力信号ｓｍがゲイン処理部３ｃに入力される。
【００３８】
ゲイン処理部３ｃでは乗算処理出力信号ｓｍにフィードバックゲインを掛け合わせるゲイン処理が行なわれ、ＤＣモータ駆動信号ｓ３がＤＣモータ５，６に入力される。
【００３９】
ＤＣモータ５，６の駆動力は操作者のスティック部１ａを操作する方向と反対方向へ作用する。すなわち、ＤＣモータ５，６の駆動力が操作者の操作に対する抵抗となる。この実施形態ではＤＣモータ５，６の駆動力がジョイスティック傾斜速度に比例する粘性抵抗となり、ジョイスティック傾斜速度が低いとき抵抗は小さく、ジョイスティック１のスティック部１ａを小さな力で操作でき（例えば微調整のための操作）、ジョイスティック傾斜速度が高いとき抵抗は大きくなり、大きな力でなければ操作できなくなる。
【００４０】
また、ジョイスティック１のスティック部１ａに作用する抵抗はカメラのズーム倍率に比例するので、低倍のとき抵抗は小さく、ジョイスティック１のスティック部１ａを小さな力で操作でき、高倍のとき抵抗は大きくなり、大きな力でなければ操作できなくなる。但し、駆動装置４のカメラ駆動速度は低くならないので、高倍のときでもカメラを速く回転させることができる。
【００４１】
この実施形態によれば、ジョイスティック傾斜速度及びズーム倍率が高いとき、スティック部１ａの操作に対する抵抗は大きくなるので、移動体の周囲の環境の変化などに起因して移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動がジョイスティック１を操作する人間に伝わったとしても、ジョイスティック１は不必要に傾かず、操作が安定し、映像が大きく揺れたりしない。
【００４２】
また、揺れや振動がジョイスティック１の操作に影響をほとんど与えないので、撮影対象物をカメラで追いきれなくなることも少なくなる。
【００４３】
なお、この実施形態ではジョイスティック１の操作状態の一態様としてのジョイスティック傾斜速度が高くなるにしたがってジョイスティック１に与える抵抗を大きくしたが、ジョイスティック１の操作状態の別の態様としてのジョイスティック傾斜角が大きくなるにしたがってジョイスティック１に与える抵抗を大きくしてもよい。
【００４４】
また、この実施形態ではジョイスティック１を用いたが、他の入力手段として例えばトラックボールや回転式入力ノブ、いわゆるシーソーレバ等のように所定の可動域を有する手動操作式のものを用いるようにしてもよい。
【００４５】
また、操作抵抗発生手段としてはＤＣモータ５，６の他にＡＣモータ等のようにトルクを与えることができるものであればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１、２又は３記載の発明の雲台によれば、移動体が揺れたり、移動体の動力系から伝わる振動が大きくなったりして、その揺れや振動が入力手段を操作する人間の手を介して入力手段に伝わったとしても、入力手段は大きく動かず、その操作の安定性が保たれるので、映像が大きく揺れたりしないし、撮影対象物を追いきれなくなることも少なくなる。
【００４７】
請求項４、５又は６記載の発明の雲台によれば、入力手段の操作の安定性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る雲台の構成を示す図であり、同図（ａ）は雲台の構成全体を示すブロック図、同図（ｂ）は制御装置を示すブロック図である。
【図２】図２はジョイスティックを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ジョイスティック（入力手段）
２ズーム倍率検出センサ（倍率検出手段）
３制御装置（操作力制御手段）
４駆動装置（回転手段）
５，６ＤＣモータ（操作抵抗発生手段）

Claims

所定の可動域を有する手動操作式の入力手段と、
前記入力手段からの駆動信号に基づいて撮像装置を回転させる回転手段と、
前記入力手段の操作方向と反対方向の力を発生させる操作抵抗発生手段と、
前記入力手段の操作状態に基づいて前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を制御する操作力制御手段とを備えていることを特徴とする雲台。
前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作量が多くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする請求項１記載の雲台。
前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作速度が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする請求項１記載の雲台。
所定の可動域を有する手動操作式の入力手段と、
前記入力手段からの駆動信号に基づいて撮像装置を回転させる回転手段と、
前記撮像装置のズーム倍率を検出する倍率検出手段と、
前記入力手段の操作方向と反対方向の力を発生させる操作抵抗発生手段と、
前記入力手段の操作状態と前記倍率検出手段の検出倍率とに基づいて前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を制御する操作力制御手段とを備えていることを特徴とする雲台。
前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作量が多くなるとともに前記倍率検出手段の検出倍率が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする請求項４記載の雲台。
前記操作力制御手段は、前記入力手段の操作状態に相当する操作速度が高くなるとともに前記倍率検出手段の検出倍率が高くなるにしたがって前記操作抵抗発生手段の操作抵抗を増加させることを特徴とする請求項４記載の雲台。