JPH09512882A - 減衰を伴う、少なくとも１つの運動軸を与える装置取付具における、またはそれに関連する改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この開示は、カメラのパン運動またはチルト運動を減衰するために、ＴＶカメラまたはビデオカメラのための取付具に組み込むためのラビリンスリング式の粘性ダンパに関する。ダンパは、複数の直立する同心環状フィン（１２）を有する固定子（１０）と、固定子の直立するフランジとクリアランスを保って差し挟まれる、対応する複数の下方に突出した同心環状フィン（３２）を有する回転子（１７）とを有し、フィンの間の間隔は回転子と固定子との間の相対的な運動に対する抵抗を与えるために粘性流体で満たされる。回転子は、モータにより駆動される親ねじによって、固定子に対して調整される。速度センサは固定子に対する回転子の速度を測定し、カメラをパンまたは傾けるために手動制御によってカメラに与えられるトルクは手動制御に関連するひずみ計によって測定される。トルクおよひ速度を調整する１つ以上のアルゴリズムで予めプログラムされるマイクロプロセッサで具体化される、モータのための制御システムか設けられる。こうして粘性ダンパは制御されて、速度センサによって検出される速度とともに、一般には線形に、あるレベルまで大きくなり、その後一定に維持される、運動に対して抵抗トルクを与えるだろう。

Description

【発明の詳細な説明】 減衰を伴う、少なくとも１つの運動軸を与える 装置取付具における、またはそれに関連する改良 この発明は、少なくとも１つの運動軸を有する装置取付具に関し、より特定的 には、装置の運動を減衰するための可変抵抗装置を組込む、手動で可動な取付具 に関する。この発明は、しかしながら、典型的には少なくともパンおよびチルト モードにおいて可動であるフィルムカメラ、Ｔ．Ｖ．カメラまたはビデオカメラ のための取付具に特に限定的に適用されるものではない。 種々の形式のダンパがカメラのパン／チルト取付具において使用されており、 相互係合する、摺動する面を具体化するもので、摩擦タイプのものもあれば、面 と面との間における相対的な運動によってせん断される粘性流体が間に介在する 、相対的に可動な面を有して抵抗を与える粘性タイプのものもある。さらに他の 形式のダンパは、摩擦構成要素および粘性構成要素の両方を具体化している。こ のような構成の例は、我々の米国特許第４，１７７，８８４号、我々の国際特許 公開ＷＯ９２／０３６８３号、および我々の国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９３／０ ０７４６号に見ることができる。 上述の構成はすべて事実上本質的に機械的であり、与えられる最大抵抗を変更 するための調整を与えることが普通であるが、そのようなダンパのトルク／速度 特性はそれら の設計および構造において固有のものであり、後で容易に変更することはできな い。 この発明は、装置に少なくとも１つの軸における運動を与える装置取付具を提 供し、減衰手段は上記運動を制御するために設けられ、この減衰手段は、その取 付具の運動に対抗するための可変抵抗装置と、取付具の運動に関する１つまたは それより多い可変パラメータに従ってその抵抗を変化させるための、上記可変抵 抗装置のための、電気で作動する制御手段と、上記パラメータの変更に従って必 須抵抗を与えるために、上記パラメータの変更を検出して制御手段に抵抗装置を 変更させる手段とを含む。 たとえば、運動の与えられる力および速度を検出するための手段を設けてもよ く、上記制御手段は、所定の関係に従って速度とともに変化する、運動に対する 抵抗を与えるために、可変抵抗を調整してもよい。 １つのそのような制御手段は、必要な抵抗／速度特性を与えるためにアルゴリ ズムでプログラムされるマイクロプロセッサを含んでもよい。後者の例では、マ イクロプロセッサは、操作者による選択に対する力／速度関係に対して、異なる アルゴリズムを受けるようにされてもよい。 さらに、マイクロプロセッサは異なる力／速度関係に対する多数のアルゴリズ ムを含んでもよく、操作者が必須アルゴリズムを選択するための手段が設けられ る。 上述の構成のいずれにおいても、制御手段は、可変力装 置を周囲条件に適合させるよう調整するために、周囲条件を検出するためのさら なる手段を有してもよい。 たとえば、上記周囲条件を検出するための手段は、温度および風速を検出する ための手段を含んでもよい。 さらに、上述の構成のいずれにおいても、制御手段は、カメラパラメータの調 整に従って可変抵抗を変化させるための手段を含んでもよい。 この発明に従う１つの構成では、装置はズームレンズを有するカメラを含んで もよく、レンズの焦点距離の変化と、それによるレンズの視野における変化とに 応答して運動に対して変化する抵抗を与えるための手段が設けられてもよい。 さらに、上述の構成のいずれにおいても、取付具はカメラのパンおよびチルト 運動を与えてもよく、パンおよびチルトの両方におけるカメラの動きを制御する ための可変抵抗装置は上記制御手段によって動作するように設けられる。 以下に、添付の図面を参照して、この発明のいくつかの特定の実施例が説明さ れている。 図１は、この発明に従う、カメラ取付具のための、ラビリンス（labyrinth ） 式可変粘性ダンパの概略図である。 図２は、カメラの台のパンおよびチルト運動を制御するのに利用される２つの そのようなダンパを示す概略図である。 図３は、トルクセンサを伴なわない状態での、異なるド ラグ特性に対しての、角速度に対してプロットされたラビリンス係合のグラフを 示す。 図４は、図３の特性を達成するための制御システムを示すブロック図である。 図５は、トルクセンサを有するシステムに対する、角速度に対してプロットさ れたドラグトルクのグラフである。 図６は、図５の特性を達成するための制御システムのブロック図である。 図面は、カメラ取付具におけるＴ．Ｖ．／ビデオカメラのパンおよびチルト運 動を減衰するためのラビリンスリング式の粘性ダンパを示す。 ダンパは、一体化した直立の同心環状フィン１２を有して形成されるベースプ レート１１と、環状外壁１３と、ハウジングの頂部に中央開口部１５を与える環 状頂部壁１４とを有する、中空の、円形断面のハウジングの形態である固定子１ ０を含む。環状シール１６は中央開口部１５に取付けられる。 ダンパのための回転子は一般に１７で示され、固定子の頂部壁上において、環 状スラストレース２０上に支持される中空の円筒形ハブ１８を含む。固定子ハウ ジング内に配置される円形の駆動プレート２１は、シール１６と係合する状態で 頂部プレートの開口部１５を通って延びる直立のボス２２を有し、ハブの下側に 固定される。第２の環状スラストレース２３は、駆動プレートの上側とハブの下 側と の間に配置される。駆動プレートは、直径方向に間隔を隔てて、下方に突出する １対の駆動ピン２４を有する。 親ねじ２５は、駆動プレート２１の中心にある穴２６に回転可能なように取付 けられ、そこを下方に向かって固定子ハウジングのベースプレート１１へ延び、 そこで、親ねじは、ベースプレート１１にある円形ソケット２８に位置する短い 円形ボス２７を有するように形成される。親ねじは、こうして、固定子ハウジン グ内での回転のために支持される。 回転子プレート２９は固定子ハウジング内に位置付けられ、親ねじの回転が以 下に述べる目的のためにプレートを上下動させるように親ねじが係合する、中央 のねじが切られた穴３０を有する。 回転子プレートは、回転子プレートの穴３１に係合する駆動ピン２４によって 、ともに回転可能なように駆動プレートに結合される。親ねじによって回転子プ レートを上下動させることにより、そのプレートが上下動する一方で、駆動ピン はプレート間の駆動接続を維持する。 回転子プレートは、固定子のベースプレート上の直立するフランジとクリアラ ンスを保って差し挟まれる多数の下方に突出した同心環状フィン３２を有し、回 転子プレートおよび固定子のフランジ間の間隔は、回転子と固定子との間におけ る相対的な運動に対して抵抗を与えるために粘性流体で満たされる。シール１６ は、ボス２２と頂部壁１４ の開口部１５との間における流体の損失を防ぐ。親ねじによって回転子プレート を上下動させることにより、固定子および回転子のフィン間の重複部分が変化し て、回転子と固定子との間における「結合」または粘性ドラグ（抗力）を変化さ せる。 親ねじ２５の上端は、ハブ１８内に突出し、ギア３３を支持する。可逆電気駆 動モータ３４はハブ上においてギアの一方の側に取付けられ、親ねじを回転させ るためにギア３３と噛み合う駆動ピニオン３５を支える出力駆動を有する。親ね じの制御は、ハブにおいてギア３３の他方の側に取付けられ、かつギア３３と噛 み合うピニオン３７を支えるロータリポテンショメータ３６を介して行なわれる 。速度センサ３８は、固定子に対する回転子の速度を測定するために、固定子の 表面に面するようにハブ１８上に取付けられる。カメラをパンするまたはチルト する（傾ける）ために手動制御によってカメラに与えられるトルクは、手動制御 に関連するひずみ計によって測定される。 図面の図２は、カメラの台４０のパンおよびチルト運動を制御する２つのその ようなダンパを示す。この台は、水平軸４１についてのチルト運動のために、水 平軸４１のまわりでの回転を制御する、４３で示される一方のダンパの回転子に 結合される台の直立側壁４２で取付けられる。ダンパの固定子は、台のパン運動 を制御するために、垂直軸４５のまわりを回転可能な第２のダンパ４４の回転子 に取 付けられる。 取付具のパンおよびチルト運動に抵抗する可変粘性ダンパのための制御システ ムは、トルクと速度との間の必要な関係を与えるためにトルクと速度との調整を 行なう１つ以上のアルゴリズムで予めプログラムされるマイクロプロセッサで具 体化して与えられる。加えて、ダンパ流体の粘性に影響し得る温度、カメラに対 する操作者の制御、つまり、焦点距離の変更と、それによる視野の変更とに伴っ て変化する抵抗を与えるための、ズームレンズ等のカメラの特徴の調整に影響し 得る風速等の、カメラの制御に影響するであろう周囲条件を測定するための手段 が設けられ得る。加えて、マイクロプロセッサは、ユーザの個人的な好みである 特定の操作特性に適合するようにプログラムされてもよい。例として、取付具は 、操作者の好みに従ってダンパを制御するための、磁気カード上の予め記録され た情報を受取るために、入力装置を有してもよい。 最後に、抵抗、つまりダンパの特性の振幅を調整するための手動制御が設けら れてもよい。 チルト軸またはパン軸における、カメラのその取付具上での運動の結果、ダン パは、一般には、速度センサ１９により検出される運動速度とともに線形に、あ るレベルまで大きくなり、その後一定に維持される、運動に対する抵抗トルクを 与える。それはほんの１つのトルク速度特性であり、多くのほかのそのような特 性が必要に応じてユーザに よる選択のために予めプログラムされてもよいことが理解されるだろう。 上に示したように、粘性ダンパは、回転子と固定子との間隔の調整によって変 化する抵抗を与える。電界に従って粘性を変化させる電子流動学的流体の利用を 含む、粘性ダンパにより与えられる減衰を変化させるための他の方法が利用可能 である。この発明の実施において、電気信号に関連して減衰のレベルを変化させ るための原動力を与えるために圧電装置が用いられてもよいことも構想される。 粘性結合を調整するためのモータドライブは、好ましくは、ステッパモータ型 か、または制御されたループにおけるＤＣサーボモータである。 図３は、異なるドラグ特性に対しての、角速度に対してプロットされたラビリ ンス係合を示すグラフであり、図４は、対応する制御システムのブロック図であ る。 図５は角速度に対してプロットされたドラグトルクのグラフであり、図６は対 応する制御システムのブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 あるレベルまで大きくなり、その後一定に維持される、 運動に対して抵抗トルクを与えるだろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 運動を制御するための減衰手段をもった、装置に少なくとも１つの軸にお ける運動を与える装置取付具であって、前記減衰手段は、前記取付具の運動に対 抗するための可変抵抗装置と、前記取付具の運動に関する１つまたはそれより多 い可変パラメータに従って抵抗を変化させるための、前記可変抵抗装置のための 、電気で作動する制御手段と、前記パラメータの変更に従って必須抵抗を与える ために、前記パラメータの変更を検出して前記制御手段に前記抵抗装置を変更さ せる手段とを含む、装置取付具。 ２． 前記取付具の運動の加えられる力および速度を検出するための手段が設け られ、前記制御手段は、所定の関係に従って速度とともに変化する、運動に対す る抵抗を与えるために、可変抵抗を調整する、請求項１に記載の取付具。 ３． 前記制御手段は、必要な抵抗／速度特性を与えるために、アルゴリズムで プログラムされるマイクロプロセッサを含む、請求項２に記載の取付具。 ４． マイクロプロセッサは、操作者による選択のための力／速度関係のための 異なるアルゴリズムを受けるようにされる、請求項３に記載の取付具。 ５． マイクロプロセッサは異なる力／速度関係のための多数のアルゴリズムを 含み、操作者が必須アルゴリズムを選択するための手段が設けられる、請求項４ に記載の取付具。 ６． 前記制御手段は、前記可変力装置を周囲条件に適合するように調整するた めに前記周囲条件を検出するためのさらなる手段を有する、請求項１から請求項 ５までのいずれかに記載の取付具。 ７． 前記周囲条件を検出するための前記手段は温度および風速を検出するため の手段を含む、請求項６に記載の取付具。 ８． 前記装置により与えられる、運動に対する抵抗の名目レベルが調整され得 るように、操作者によって使用される、可変抵抗のための手動制御が設けられる 、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の取付具。 ９． 前記取付具によって与えられる運動または運動の少なくとも１つは回転運 動であり、前記可変抵抗装置は、中のドラグを変化させるための手段を有する回 転粘性ダンパである、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の取付具。 １０． 前記ダンパは、複数の環状プレートを有する固定子と、その固定子のプ レートが差し挟まれかつそれらから間隔を隔てた複数の環状プレートを有する回 転子と、前記プレート間の間隔を満たす粘性流体とを含み、前記プレート間の重 複部分を変化させ、それによって、前記ダンパの抵抗を変化させるために、回転 子／固定子の分離を調整するための手段が設けられる、請求項９に記載の取付具 。 １１． 前記ダンパの回転子／固定子の間隔を調整するた めの電気モータが設けられ、前記モータは、必要に応じて前記ダンパにより与え られる抵抗を変化させるために前記制御手段によって作動される、請求項１０に 記載の取付具。 １２． 前記モータは、回転子／固定子の間隔の精密な制御を与えるためのステ ッパモータまたはＤ．Ｃ．サーボモータである、請求項１１に記載の取付具。 １３． 前記粘性ダンパは電子流動学的流体を含み、前記流体の粘性を変化させ るために前記流体において可変電界を生じさせるための手段を設ける、請求項９ に記載の取付具。 １４． 前記可変抵抗装置は、前記制御手段からの電圧供給に従って抵抗を変化 させるための圧電装置を含む、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の取 付具。 １５． 前記制御手段は、装置のパラメータの調整に従って可変抵抗を変化させ るための手段を含む、請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の取付具。 １６． 前記取付具はフィルムカメラ、Ｔ．Ｖ．カメラまたはビデオカメラを受 けるようにされ、前記制御手段はカメラパラメータの調整でもってダンパの抵抗 を調整するための手段を含む、請求項１５に記載の取付具。 １７． 前記カメラはズームレンズを有し、レンズの焦点距離の変化と、それに よるレンズの視野の変化とに応答して運動に対するダンパの抵抗を変更するため の手段が設けられる、請求項１６に記載のカメラ取付具。 １８． 前記取付具は、フィルムカメラ、Ｔ．Ｖ．カメラまたはビデオカメラを 受けるようにされ、かつカメラにパン運動およびチルト運動を与え、電気で作動 する制御手段を有する前記可変抵抗装置はパン方向およびチルト方向の両方にお けるカメラの動きを制御するために設けられる、請求項１から請求項１７までの いずれかに記載の取付具。 １９． 前記取付具は、フィルムカメラ、Ｔ．Ｖ．カメラまたはビデオカメラを 受けるようにされ、かつ、電気で作動する制御手段をもった可変抵抗減衰装置を 有する、高さが可変である柱を含む、請求項１から請求項１８までのいずれかに 記載の取付具。 ２０． 前記取付具は車輪をもった台の上で支持され、その台の車輪は電気で作 動する制御手段をもった可変抵抗減衰装置を有する、請求項１から請求項１９ま でのいずれかに記載の取付具。 ２１． 前記取付具は、可変抵抗減衰装置と電気で作動する制御手段とを有する 可動クレーンアームを含む、請求項１から請求項２０までのいずれかに記載の取 付具。