JP2017102138A - 水平位置調節装置付き三脚 - Google Patents

Abstract

【課題】三脚の設置場所を変えてセットする場合に、三脚の操作に習熟していない人であっても、雲台の水平位置調節を容易かつ短時間に精度良く行うことが可能である水平位置調節装置付き三脚を提供する。【解決手段】脚部１０と、撮像機器３０を保持し固定するための固定部５０を有する雲台４０と、前記固定部５０を水平位置に調節するための水平位置調節装置とを有し、前記水平位置調節装置は、角速度センサ又は加速度センサを用いた傾斜検出手段と、駆動源に位置決め制御が可能なモータを用いた固定部水平作動手段と、前記固定部を水平状態に制御するための水平制御手段とを有するように水平位置調節装置付き三脚を構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、水平位置調節装置付き三脚に関するものである。

ビデオカメラ等の撮影機器が取り付けられる三脚として、水平位置を調節するために、水準器とハーフボールレベラを備えるものが公知である（例えば特許文献１参照）。

三脚の水平位置の調節は、三脚を移動するたびに行う必要がある。具体的には水準器で水平を見ながら、三脚の各脚の長さを調節したり、ボールレベラーの傾き等を調節する。水平位置の調節は、操作に習熟すれば短時間で済む。しかし、操作に不慣れなものが取り扱うと、時間がかかってしまう。また、操作に習熟したものであっても、報道現場や取材等では、その水平位置調節作業が多数発生するために、作業が煩雑である。

従来、三脚における水平位置の調節を容易にするための種々の技術が提案されている（例えば特許文献２〜４参照）。

特許４０８１０２０号公報 特開平２−３２８１９５号公報 特開平１１−２５７９５４号公報 特開２００１−７４４５０号公報

上記特許文献２に記載の装置は、ビデオカメラの水平位置検出装置と水平位置調整手段を組み合わせて用いることにより、水平位置を調節するように構成されている。

しかし上記水平位置検出装置は、ビデオカメラで水平部分を有する被写体を撮像して得られるビデオ信号を処理する必要があり、ビデオカメラと組み合わせて用いることが前提となっており、三脚だけで水平を調節することができないという問題がある。

また上記特許文献３には、測量機器及び工作機械等の水平設定を自動的に行う自動水平設定装置が記載されている。この装置は、光電素子と光導管を持つ、重力を利用した水平センサー部と、自在ナット、及び静電容量を利用した粗水平センサー部を持ち、演算制御部と、駆動部と、固定板と、可動板などから構成されている。

しかし上記特許文献３に記載の自動水平設定装置は、錘と光電素子と光導管を用いるために、脚部が傾きの大きな場所に設置された場合には、錘の鉛直方向からの変動が大きくなり水平を出すことが不可能になってしまう。更に錘が自重により鉛直を示すことを利用しているので、錘が風や振動等の外部の影響を受けて作動が不安定になり易く、水平位置の調節精度が低下する恐れがある。また、特許文献３の自動水平設定装置の性能は、光導管と自在保持具の機械的な精度により影響をうけることから、その精度を維持するため、頻繁にメンテナンスや校正を行う必要がある。

また上記特許文献４は、デジタル水準器付き三脚が開示されている。上記デジタル水準器は、水平度が要求される部材の傾斜角を検知して傾斜角信号を出力するセンサ部と、該センサ部からの傾斜角信号をデジタルの表示信号に変換する信号処理部と、該信号処理部からの表示信号を用いて前記部材の水平または傾斜状態を表示する表示部とから構成されている。

上記特許文献４に記載の装置では、デジタル水準器を用いることにより、使用者が雲台の水平状態を楽な姿勢で確認することが可能である。しかしながら、水平位置の調節は、使用者が自分の目でデジタル水準器の表示を見ながら、雲台のパン、チルト動作を行って、手動で水平位置に調節する必要があった。このように特許文献４は、雲台の水平位置調節を自動化するものではない。そのため、三脚の操作に慣れていない人には、水平位置を合わせることは、手間がかかる作業であることに変わりがない。

本発明の目的は、三脚の設置場所を変えてセットする場合に、三脚の操作に習熟していない人であっても、雲台の水平位置調節を容易かつ短時間に精度良く行うことが可能である水平位置調節装置付き三脚を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の水平位置調節装置付き三脚は、
脚部と、撮像機器を保持し固定するための固定部を有する雲台と、前記固定部を水平位置に調節するための水平位置調節装置とを有する水平位置調節装置付き三脚であって、
前記水平位置調節装置は、前記固定部の傾斜情報を検出するための傾斜検出手段と、前記傾斜検出手段により検出された傾斜情報に基づいて、前記固定部を水平にするための固定部水平作動手段と、前記脚部の状態が変化した場合に前記固定部が水平状態となるように前記固定部水平作動手段を制御するための水平制御手段とを有し、
前記傾斜検出手段が角速度センサ又は加速度センサを用いたものであり、前記固定部水平作動手段が駆動源に位置決め制御が可能なモータを用いたものである。

前記三脚において、更に、前記水平制御手段により水平状態となった前記固定部を物理的に固定する雲台固定手段を備え、
前記水平制御手段は、前記固定部が固定された際に前記水平位置調節装置の作動を停止して、前記固定部水平作動手段への電源の供給を停止するように構成されていることが好ましい。

前記三脚において、前記雲台固定手段の作動が前記固定部水平作動手段への電源供給の開始又は停止と連動しており、前記雲台固定手段の固定開始により前記電源供給を停止し、前記雲台固定手段の固定解除により前記電源供給が開始するように構成されていることが好ましい。

前記三脚において、前記水平位置自動調節装置が、二軸又は三軸ブラシレスジンバルであることが好ましい。

本発明の三脚は、前記水平位置調節装置は、前記固定部の傾斜情報を検出するための傾斜検出手段と、前記傾斜検出手段により検出された傾斜情報に基づいて、前記固定部を水平にするための固定部水平作動手段と、前記脚部の状態が変化した場合に前記固定部が水平状態となるように前記固定部水平作動手段を制御するための水平制御手段とを有し、前記傾斜検出手段が角速度センサ又は加速度センサを用いたものであり、前記固定部水平作動手段が駆動源に位置決め制御が可能なモータを用いたものであるから、三脚の設置場所を変えてセットする場合に、三脚の操作に習熟していない人であっても、傾きの大きさに左右されることなく雲台の水平位置調節を容易かつ短時間に精度良く行うことが可能である。

更に水平制御手段では、傾斜検出手段の角速度センサ又は加速度センサの傾斜情報に応じた、前記固定部水平作動手段のモータの駆動の制御を、随時行うことができるから、脚部の位置の変化があっても、固定部の水平位置をリアルタイムで変化させて水平状態を維持するように自動化することが容易である。また、固定部水平作動手段の駆動源として位置決め制御が可能なモータが採用されていることにより、固定部水平作動手段の精密な制御が可能とされている。

本発明の三脚の一実施例の外観を示す分解斜視図である。 図１の三脚における雲台の外観を示す斜視図である。 水平位置調節装置の制御系統の概略を示すブロック図である。

以下、本発明の水平位置調節装置付き三脚（以下、単に三脚と云う場合もある）について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の三脚の一実施例の外観を示す分解斜視図であり、図２は、図１の三脚の水平位置調節装置を備える雲台の外観を示す斜視図である。尚、図１では雲台の構造を簡略化して記載した。図１に示す三脚１０は、脚部２０と該脚部２０の上端に接続、固定されている雲台４０とから構成されている。雲台４０は、ビデオカメラ等の撮像機器３０を保持し、所定の位置に固定するための固定部５０を有する。図２の固定部５０は、撮像機器３０の底面を支持する平板状の基板部５１と、該基板部５１に設けられた固定ねじ部５２とを有する

脚部２０は、通常の写真用三脚やビデオ用三脚等の脚部や一般的なスタンド等の脚を、そのまま利用することが可能である。また脚部２０と雲台４０の接続は、特に図示しないが、通常の三脚と雲台の接続と同様の接続構造を用いることができる。図１の雲台４０では、脚部２０に雲台４０を接続して固定するための取り付け部６０が設けられている。

雲台４０は、撮像機器３０が水平状態となるように水平位置を調節することが可能な水平位置調節装置を備える。さらに雲台４０は、その水平位置を維持した状態で固定可能とする雲台固定手段を備える。図１の雲台４０は、水平位置調節装置として、図２に示すように三軸ブラシレスジンバルを用いたものである。

図２の三軸ブラシレスジンバルは、第１のモータ４１、第２のモータ４２、第３のモータ４３の３つのモータを有する。これらモータ４１〜４３は位置決め制御が可能なブラシレスモータであり、モータ４１〜４３の回転軸は、互いにほぼ直交するように配置されている。モータ４１はｚ軸を、モータ４２はｘ軸を、モータ４３はｙ軸を、それぞれ回転軸として回転する。尚、本発明でいう「位置決め制御が可能なモータ」とはオープンループ制御またはクローズドループ制御によりその回転角度の指定が可能なモータであり、例えば、駆動回路からのパルス数に対応した角度だけ回転するステッピングンモータや、フィードバック制御により回転角度を調節可能なサーボモータ、あるいは、エンコーダを備えたブラシレスＤＣモータなどを意味している。

ｚ軸のモータ４１には、Ｌ字金具４１Ａが軸支されていて、端部にｘ軸を回転軸とするモータ４２が固定されている。Ｌ字金具４１Ａは、モータ４２がｚ軸を回転軸として回動すると、モータ４２の回転軸であるｘ軸がｚ軸を回転軸として回動する。

ｘ軸のモータ４２には、Ｌ字金具４２Ａが軸支されていて、端部にｙ軸を回転軸とするモータ４３が固定されている。Ｌ字金具４２Ａは、モータ４２を回転軸として回動すると、モータ４３の回転軸であるｙ軸がｘ軸を回転軸として回動する。

ｙ軸のモータ４３には、Ｌ字金具４３Ａが軸支されている。Ｌ字金具４３Ａのモータ４３と反対側の端部は、撮像機器を固定、保持するための固定部５０として形成されている。Ｌ字金具４３Ａは、モータ４３がｙ軸を回転軸として回動すると、基板部５１がｙ軸を回転軸として回動する。

図２に示すように、Ｌ字金具４３Ａの固定部５０には、撮像機器３０が固定される。撮像機器３０は、光軸がｘ軸と一致するように固定部５０に取り付けられて、雲台４０に固定されている。

モータ４３を回動させると、撮像機器３０の前後方向のチルト角を制御することができる。同様に、ｘ軸のモータ４２を回動させると、撮像機器３０の左右方向のロール角を制御することができる。

また、ｚ軸のモータを回動させると、撮像機器３０を水平方向に回転させて、撮像機器３０のパン角を制御することができる。

ｚ軸のモータ４１、Ｘ軸のモータ４２及びｙ軸のモータ４３には、図示しないが、角速度センサと加速度センサが取り付けられている。角速度センサと加速度センサにより、モータ４１〜４３のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に対する変位の角速度と加速度を計測して、固定部５０の水平位置に対する傾斜角度を傾斜情報として検出することができる。

角速度センサはジャイロセンサと呼ばれるもので、ジャイロスコープ、光ファイバジャイロ等を用いることができる。加速度センサは、１軸加速度センサ、３軸加速度センサ等を用いることができる。加速度センサは、ピエゾ抵抗型、静電容量型、圧電型、歪ゲージ型等が挙げられる。

図３は、水平位置調節装置の制御系統の概略を示すブロック図である。水平位置調節装置１００は、制御部１１０と、角速度センサ１２１と加速度センサ１２２からなる傾斜検出手段１２０と、駆動源としてモータ４１、４２、４３を用いた固定部水平作動手段１３０によって構成されている。

制御部１１０は、マイクロプロセッサ１１１を有する。制御部１１０は、傾斜検出手段１２０の角速度センサ１２１と加速度センサ１２２に電気的に接続されている。また、制御部１１０は固定部水平作動手段１３０の駆動手段であるモータ４１〜４３に電気的に接続されている。

傾斜検出手段１２０の角速度センサ１２１及び加速度センサ１２２は、各センサ位置の標準状態に対する回転の度合い、および、またはセンサの傾斜を算出可能な３軸の加速度情報を制御部１１０のマイクロプロセッサ１１１に送信する。マイクロプロセッサ１１１は、上記パラメータに基づいて、固定部５０が水平位置となる座標を求める演算処理を行う。その結果に基づいて、各モータ４１、４２、４３に所定の回転角となるように作動信号を送信し、モータ４１、４２、４３を回動させる。この際、絶対的な傾斜の度合いは加速度センサ１２２の３軸の値から算出可能であるが、これに、傾斜する速度を検知する角速度センサ１２１を組み合わせることにより、固定部５０全体の慣性を考慮した制御が可能となる。また、角速度センサ１２１のみでも傾斜の補正を行なうことはできるが、角速度センサ１２１は変異量を基準としていることから、長時間運用されることにより誤差が累積していく。そのため、通常は、加速度センサ１２２の値により校正や補正が行われる。こうした制御はＰＩＤ制御として知られており、Ｐ（位置を基準とする補正）、Ｉ（ずれた早さを基準とする補正）、およびＤ（ずれが継続する度合いを基準とする補正）という３種類の演算を組み合わせて効果的に補正を行なっている。

モータ４１、４２、４３が所定の回転角に回動すると、固定部５０は水平状態となる。モータ４２は、ｙ軸が回転軸となる変位に対する角速度と加速度を計測した値に基づいて回転させると、撮像機器３０の左右方向のロール角が補正される。モータ４３は、ｙ軸が回転軸となる変位に対する角速度と加速度を計測した値に基づいて回転させると、撮像機器３０の前後方向のチルト角が補正される。このように傾斜検出手段の傾斜情報に対しモータ４２、４３が作動することにより、固定部５０の水平位置が維持される。

雲台４０には、固定部５０が水平制御手段１４０により水平になった状態で、該固定部５０を物理的に固定する雲台固定手段１５０が設けられている。雲台固定手段は、ネジを用いて固定部５０を雲台４０に固定するように構成されている。固定手段としては、モータ４１、４２、および４３に回転抵抗を与えることができるブレーキ構造などが一般的である。これは回転するモータの回転部に巻き付き、締め付ける構造や、回転部をはさみ固定するなどの構造により実現され、固定する場合はモータ４１、４２、４３の順に固定すると良い。

雲台固定手段１５０は、固定部５０が固定された際に、水平位置調節装置の固定部水平作動手段１３０のモータ４１〜４３への電源供給を停止するように構成されている。更に雲台固定手段１３０の作動が、固定部水平作動手段１３０のモータへの電源供給の開始と停止とを連動するように構成されている。

具体的には、雲台固定手段１５０のネジの先端がマイクロスイッチを作動させるようになっていて、ネジ止めによりマイクロスイッチがオンになり、ネジ止めが解除されると、マイクロスイッチがオフになるように構成されている。マイクロスイッチは、制御部１１０の水平制御手段１４０と電気的に接続されていて、雲台固定手段１５０による固定と解除の情報の信号を制御部１１０に送信する。制御部１１０ではこの信号に基づいて、モータ４１〜４３への電源供給の開始と停止を行う。すなわち雲台固定手段１５０による固定が行われると、モータ４１〜４３への電源供給を停止して自動的に省電力となる。また雲台固定手段１５０による固定が解除されると、モータ４１〜４３への電源供給を開始して、自動的に水平を維持することが可能である。

通常、ブラシレスジンバルでは、装置を作動させている間、傾斜検出手段の傾斜情報に対し、固定部水平作動手段のモータは常に作動していて微振動していて、モータは停止しないようになっている。これは一般にモータを停止させると、作動させておいた場合よりも、傾き角を制御する動作精度が低下するためである。モータが作動している間は、常に電力を消費することになる。ブラシレスジンバルを手持ち撮影で使用する場合は、常にモータを作動させる必要がある。これに対し、ブラシレスジンバルを三脚に乗せて使用する場合、手ぶれの問題はないので、水平位置になった後は、モータの作動を停止しても動作精度の問題は生じない。そのため上記のように雲台固定手段１５０の固定部が固定された際にモータへの電源供給を停止するように構成することで、水平になった状態ではモータの作動を停止して、省電力化することが可能である。

このように、雲台固定手段の作動が、固定部水平作動手段への電源供給の開始と停止に連動するように構成されていると、雲台固定手段を用いて水平状態の固定と解除の操作だけで、固定部水平作動手段のオン、オフを特別な操作を行うことなく同時に行うことができるので、使用者の操作が簡便となる。尚、当然、固定部５０を固定せず、常にモータ４１〜４３へ電源供給を行う構成とすることも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば上記実施例では、水平位置自動調節装置として三軸ブラシレスジンバルを用いたが、二軸ブラシレスジンバルを用いてもよい。また上記実施例では、傾斜検出手段として、角速度センサと加速度センサを用いたが、どちらか一方のみを用いてもよい。

１０ 水平位置調節装置付き三脚
２０ 脚部
３０ 撮像機器
４０ 雲台
４１ ｚ軸のモータ
４２ ｘ軸のモータ
４３ ｙ軸のモータ
５０ 撮像機器の固定部
１００ 水平位置調節装置
１１０ 制御部
１２０ 傾斜検出手段
１２１ 角速度センサ
１２２ 加速度センサ
１３０ 固定部水平作動手段
１４０ 水平制御手段
１５０ 雲台固定手段

Claims (4)

1. 脚部と、撮像機器を保持し固定するための固定部を有する雲台と、前記固定部を水平位置に調節するための水平位置調節装置とを有する水平位置調節装置付き三脚であって、
   前記水平位置調節装置は、前記固定部の傾斜情報を検出するための傾斜検出手段と、前記傾斜検出手段により検出された傾斜情報に基づいて、前記固定部を水平にするための固定部水平作動手段と、前記脚部の状態が変化した場合に前記固定部が水平状態となるように前記固定部水平作動手段を制御するための水平制御手段とを有し、
   前記傾斜検出手段が角速度センサおよび／または加速度センサを用いたものであり、前記固定部水平作動手段が駆動源に位置決め制御が可能なモータを用いたものであることを特徴とする水平位置調節装置付き三脚。
2. 更に、前記水平制御手段により水平状態となった前記固定部を物理的に固定する雲台固定手段を備え、
   前記水平制御手段は、前記固定部が固定された際に前記水平位置調節装置の作動を停止して、前記固定部水平作動手段への電源の供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の水平位置調節装置付き三脚。
3. 前記雲台固定手段の作動が前記固定部水平作動手段への電源供給の開始又は停止と連動しており、前記雲台固定手段の固定開始により前記電源供給を停止し、前記雲台固定手段の固定解除により前記電源供給が開始することを特徴とする請求項２に記載の水平位置調節装置付き三脚。
4. 前記水平位置自動調節装置が、二軸又は三軸ブラシレスジンバルであることを特徴とする請求項３に記載の水平位置調節装置付き三脚。
   
   

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