(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2013099260
(43)【国際公開日】20130704
【発行日】20150430
(54)【発明の名称】撮像装置
(51)【国際特許分類】
   H04N 5/225 20060101AFI20150403BHJP
   G03B 17/56 20060101ALI20150403BHJP
   G03B 17/02 20060101ALI20150403BHJP
【FI】
   !H04N5/225 E
   !G03B17/56 H
   !G03B17/02
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】40
【出願番号】2013525035
(21)【国際出願番号】JP2012008369
(22)【国際出願日】20121227
(31)【優先権主張番号】2011288482
(32)【優先日】20111228
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニック株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】勝山 範一
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地 パナソニック株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】本庄 弘典
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地 パナソニック株式会社内
【テーマコード(参考)】
2H100
2H105
5C122
【Fターム(参考)】
2H100AA61
2H100BB06
2H100CC07
2H100EE06
2H105DD06
2H105EE01
5C122EA36
5C122GC38
5C122GD11
5C122GE01
5C122GE05
5C122GE10
5C122HA82
(57)【要約】
撮像装置(100)は、内面が球面状の外殻(1)と、外殻(1)内を移動可能に構成され、外殻(1)の外の被写体を外殻(1)を通して撮影するカメラ本体(2)と、カメラ本体(2)に取り付けられ、外殻(1)の内面に接触し、カメラ本体(2)を駆動する第1〜第3駆動部(26A〜26C)と、外殻(1)の内面上の異物を清掃する清掃部(7)とを備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体を撮影する撮像装置であって、
内面が球面状のケースと、
前記ケース内を移動可能に構成され、該ケース外の被写体を該ケースを通して撮影する撮像部と、
前記撮像部に取り付けられ、前記ケースの内面に接触し、該撮像部を駆動する駆動部と、
前記ケースの内面上の異物を清掃する清掃部とを備えた撮像装置。
【請求項2】
前記清掃部は、前記ケースの内面上の異物を拭く又は掃くように構成された、請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記清掃部は、前記撮像部の撮影範囲外に位置した状態で該撮像部と共に移動するように構成された、請求項1に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ここに開示される技術は、ケース内に配置された撮像部を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に係る撮像装置では、内面が球帯状に形成された球殻(ケース)内に撮像部を配置している。この撮像装置においては、撮像部を球殻の内面に沿って相対的に移動させることによって、撮像範囲を調整しながら撮影を行う。より具体的には、撮像部は、3つの駆動輪を有し、該駆動輪が球殻の内面に接触している。駆動輪が駆動されることによって、撮像部が球殻の内面に沿って移動する。撮像部は、球殻を通して、球殻外部の被写体を撮影する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−254838号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に係る撮像装置では、撮像部が球殻の内面に接触しながら移動するので、球殻内では摩耗粉が生じ得る。撮像部は、球殻を通じて球殻の外部の被写体の撮影を行うため、球殻内に摩耗粉が存在すると、摩耗粉が撮影画像に写り込む虞がある。
【0005】
ここに開示される技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ケース内の異物に起因する画質劣化を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここに開示される技術は、被写体を撮影する撮像装置が対象である。この撮像装置は、被写体を撮影する撮像装置であって、内面が球面状のケースと、前記ケース内に配置され、該ケースに対して移動可能に構成された撮像部と、前記撮像部に取り付けられ、前記ケースの内面に接触し、該撮像部を駆動する駆動部と、前記ケースの内面上の異物を清掃する清掃部とを備えているものとする。
【発明の効果】
【0007】
ここに開示される技術によれば、ケース内の異物に起因する画質劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】図1は、実施形態1の撮像装置の斜視図である。
【図2】図2は、撮像装置の断面図であり、(A)は、外殻の中心を通り且つP軸に直交する平面で切断した撮像装置の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置の断面図である。
【図3】図3は、カメラ本体を示し、(A)はカメラ本体の斜視図であり、(B)はカメラ本体の正面図である。
【図4】図4は、移動枠及び第1〜第3駆動部の分解斜視図である。
【図5】図5は、撮像装置の機能ブロック図である。
【図6】図6は、清掃部の斜視図である。
【図7】図7は、制御回路のフローチャート図である。
【図8】図8は、撮像装置の使用形態説明図である。
【図9】図9は、実施形態2の撮像装置の斜視図である。
【図10】図10は、撮像装置の断面図であり、(A)は、外殻の中心を通り且つP軸を含む平面で切断した撮像装置の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置の断面図である。
【図11】図11は、カメラ本体を示し、(A)はカメラ本体の斜視図であり、(B)はカメラ本体の右側面図であり、(C)はカメラ本体の(A)とは異なる角度から見た斜視図である。
【図12】図12は、移動枠及び第1〜第3駆動部の分解斜視図である。
【図13】図13は、制御回路のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
《実施形態1》
〈1.外観〉
図1に撮像装置100の斜視図を示す。図2は、撮像装置100の断面図であり、(A)は、外殻1の中心Oを通り且つP軸に直交する平面で切断した撮像装置100の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置100の断面図である。
【0010】
撮像装置100は、略球状の外殻1と、該外殻1内に配置されたカメラ本体2と、外殻1内の異物を清掃する清掃部7とを備えている。カメラ本体2は、外殻1の内面に沿って外殻1に対して相対的に移動する。カメラ本体2は、外殻1内を移動しつつ、外殻1を通して外殻1の外部の被写体を撮影する。
【0011】
〈2.外殻〉
外殻1は、第1ケース11と第2ケース12と第3ケース13とを有している。第1ケース11と第2ケース12とが互いに接合され、第2ケース12と第3ケース13とが互いに接合されている。外殻1は、全体として略球状となっている。外殻1の内面は、略球面に形成されている。
【0012】
第1ケース11は、外殻1の大円を含まない球冠状に形成されている。第1ケース11の内面は、球冠状に形成されている。第1ケース11は、可視光に対し透明なアクリル製樹脂で形成されている。第1ケース11の光透過率は、第2ケース12及び第3ケース13の光透過率よりも高い。ここで、「球冠」とは、「球帯」のうち、開口を1つしか有さないものを意味する。
【0013】
第2ケース12は、外殻1の大円を含む球帯状に形成され、2つの開口部12a,12bを有している。2つの開口部12a,12bは、外殻1の小円で構成され且つ大円と平行となっている。また、2つの開口部12a,12bは同じ径を有する。すなわち、開口部12aと大円との間隔は、開口部12bと大円との間隔と等しい。一方の開口部12aは、第1ケース11が接合される。他方の開口部12bは、第3ケース13が接合される。第2ケース12の内面は、球帯状に形成されている。第2ケース12は、硬度が高い(例えば、第1ケース11よりも高度が高い)材料、例えば、セラミックス材料等で形成されている。これにより、後述する駆動子42との接触による磨耗を低減することができる。
【0014】
第3ケース13は、外殻1の大円を含まない球冠状に形成されている。第3ケース13の内面は球冠状に形成されている。第3ケース13は、ポリカーボネイト樹脂で形成されている。
【0015】
第1ケース11の内面と第2ケース12の内面と第3ケース13の内面とは、曲率が略同一となっている。
【0016】
ここで、図1に示すように、外殻1の中心点(即ち、第2ケース12の中心)をO点、O点と第2ケース12の2つの開口部の中心とを通る直線をP軸、O点を通りP軸と直交する軸をQ軸と定義する。
【0017】
〈3.カメラ本体〉
図3は、カメラ本体2を示し、(A)はカメラ本体2の斜視図であり、(B)はカメラ本体2の正面図である。図4は、移動枠21及び第1〜第3駆動部26A〜26Cの分解斜視図である。
【0018】
カメラ本体2は、移動枠21と、レンズ鏡筒3と、移動枠21に取り付けられた第1〜第3駆動部26A〜26Cと、レンズ鏡筒3を移動枠21に取り付けるための取付板27と、カメラ本体2の制御を行う回路基板28とを有している。カメラ本体2は、静止画撮影及び動画撮影を行うことができる。ここで、レンズ鏡筒3の光軸20をZ軸とし、光軸20の被写体側を前側とする。カメラ本体2は、撮像部の一例である。
【0019】
移動枠21は、正面から見たときに略正三角形状の枠体である。移動枠21は、三角形の三辺をなす第1〜第3側壁23a〜23cを含む外周壁22と、外周壁22の内側に形成された仕切壁24とを有する。仕切壁24の中央には、開口部25が形成されている。
【0020】
レンズ鏡筒3は、光軸20を有する複数のレンズ31と、レンズ31を保持するレンズ枠32と、撮像素子33とを有している。レンズ枠32は、移動枠21の内部に配置され、光軸20が移動枠21の中心を通っている。レンズ鏡筒3の撮像素子33の裏側には取付板27が設けられている(図2(B)参照)。レンズ鏡筒3は、取付板27を介して移動枠21に取り付けられている。取付板27の、レンズ鏡筒3と反対側には、回路基板28が取り付けられている。
【0021】
第1〜第3駆動部26A〜26Cは、移動枠21の外周面に設けられている。詳しくは、第1駆動部26Aは、第1側壁23aに設けられている。第2駆動部26Bは、第2側壁23bに設けられている。第3駆動部26Cは、第3側壁23cに設けられている。第1〜第3駆動部26A〜26Cは、Z軸回りにおいて略等間隔、即ち、略120°ごとに配置されている。ここで、図3(B)に示すように、Z軸と直交し、第3駆動部26Cを通る軸をY軸とし、Z軸及びY軸の両方に直交する軸をX軸とする。
【0022】
第1駆動部26Aは、アクチュエータ本体4Aと第1支持機構5Aとを有している。第2駆動部26Bは、アクチュエータ本体4Bと第2支持機構5Bとを有している。第3駆動部26Cは、アクチュエータ本体4Cと第3支持機構5Cとを有している。
【0023】
3つのアクチュエータ本体4A〜4Cは、共通の構成をしている。以下では、アクチュエータ本体4Aについてのみ説明し、アクチュエータ本体4B,4Cの説明を省略する。アクチュエータ本体4Aは、振動体41と、振動体41に取り付けられた2つの駆動子42と、振動体41を保持するホルダ43とを有している。
【0024】
振動体41は、積層セラミックからなる圧電素子で形成されている。振動体41は、概ね直方体状に形成されている。振動体41の電極(図示省略)に所定の駆動電圧(交番電圧)を印加することによって、振動体41が長手方向への伸縮振動と短手方向への屈曲振動とを調和的に発生させる。
【0025】
2つの駆動子42は、振動体41の一側面において、振動体41の長手方向に並んで取り付けられている。駆動子42は、セラミック製の球体であって、振動体41に接着されている。振動体41が前述の伸縮振動及び屈曲振動を行うことによって、2つの駆動子42はそれぞれ楕円運動を行う。駆動子42が楕円運動を行うことによって、振動体41の長手方向への駆動力が出力される。
【0026】
ホルダ43は、ガラス入りポリカーボネイト製樹脂で形成されている。ホルダ43は、振動体41の積層方向(長手方向及び短手方向の両方に直交する方向)の両側から振動体41を挟み込んでいる。ホルダ43は、振動体41に接着されている。ホルダ43には、振動体41の積層方向に延びる回転軸44が外側に突出して設けられている。
【0027】
第1支持機構5Aは、2つのブラケット51を有している。2つのブラケット51は、第1側壁23aの外面にネジ固定されている。2つのブラケット51は、アクチュエータ本体4Aを挟み込んだ状態で、ホルダ43の回転軸44を回転自在に支持している。こうして、アクチュエータ本体4Aは、Z軸に直交する平面に平行で且つ第1側壁23aに平行な軸回りに回転自在な状態で第1支持機構5Aに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Aの2つの駆動子42は、Z軸と平行に並んで配置されている。
【0028】
第2支持機構5Bは、第1支持機構5Aと同様の構成であり、2つのブラケット51を有している。2つのブラケット51は、第2側壁23bの外面にネジ固定されている。2つのブラケット51は、アクチュエータ本体4Bを挟み込んだ状態で、ホルダ43の回転軸44を回転自在に支持している。こうして、アクチュエータ本体4Bは、Z軸に直交する平面に平行で且つ第2側壁23bに平行な軸回りに回転自在な状態で第2支持機構5Bに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Bの2つの駆動子42は、Z軸と平行に並んで配置されている。
【0029】
第3支持機構5Cは、ホルダ43に取り付けられた保持板52と、アクチュエータ本体4Cの回転軸44を支持する2つの支持部53と、2つの付勢バネ54と、回転軸44の移動を規制するストッパ55とを有している。保持板52は、ホルダ43にネジ固定されている。保持板52は、振動体41の長手方向に延びる板状の部材であって、両端部に開口52aが設けられている。これら開口52aには、後述するピン23dの先端が挿通される。2つの支持部53は、第3側壁23cにおいて、Z軸方向と平行に並んで配置されている。支持部53の先端には、回転軸44が係合するガイド溝53aが形成されている。ガイド溝53aは、Z軸に直交する方向に延びている。ガイド溝53aには、ホルダ43の回転軸44が、ガイド溝53aの長手方向に進退自在で且つ該回転軸44回りに回転自在に嵌め込まれる。回転軸44の先端部は、支持部53からZ軸方向にはみ出している。第3側壁23cの外面には、2つのピン23dが設けられている。付勢バネ54は、該ピン23dに嵌められている。ストッパ55は、回転軸44の、ガイド溝53aの長手方向(即ち、ガイド溝53aが延びる方向)への移動を規制する第1規制部55aと、回転軸44の、Z軸と平行な方向への移動を規制する第2規制部55bとを有している。ストッパ55は、第3側壁23cにネジ固定される。第1規制部55aは、ストッパ55が第3側壁23cに取り付けられたときに、ガイド溝53aの先端に嵌り込むようになっている(図3(A)参照)。第2規制部55bは、ストッパ55が第3側壁23cに取り付けられたときに、ガイド溝53aに係合している回転軸44の先端と対向する位置に配置されるようになっている。
【0030】
このように構成された第3支持機構5Cにおいて、アクチュエータ本体4Cは、ホルダ43の回転軸44をガイド溝53aに嵌めるようにして支持部53に設置される。このとき、保持板52と第3側壁23cとは、付勢バネ54を挟み込んで、付勢バネ54を圧縮変形させる。この状態で、ストッパ55が第3側壁23cにネジ固定される。アクチュエータ本体4Cは、付勢バネ54の弾性力により、Z軸に直交する方向であってZ軸から離れる側に付勢される。このとき、ガイド溝53aの先端は、ストッパ55の第1規制部55aにより塞がれてるので、回転軸44がガイド溝53aから抜け出ることが防止されている。また、回転軸44の先端と対向する位置にはストッパ55の第2規制部55bが位置しているので、アクチュエータ本体4CのZ軸方向への移動が第2規制部55bにより規制されている。つまり、アクチュエータ本体4Cは、ガイド溝53aの長手方向に移動可能であると共に、回転軸44を中心に回転可能に第3支持機構5Cによって支持されている。
【0031】
図5に、撮像装置100の機能ブロック図を示す。回路基板28は、撮像素子33からの出力信号に基づいて映像信号処理を行う映像処理部61と、第1〜第3駆動部26A〜26Cの駆動制御を行う駆動制御部62と、無線信号の送受信を行うアンテナ63と、映像処理部61からの信号を送信信号に変換して、該送信信号をアンテナ63を介して送信する送信部64と、アンテナ63を介して無線信号を受信し、該無線信号を変換して駆動制御部62へ出力する受信部65と、バッテリ66と、カメラ本体2の角速度を検出するジャイロセンサ67とを有している。
【0032】
ジャイロセンサ67は、3軸の検出軸を有している。つまり、ジャイロセンサ67は、X軸周りの回転角速度を検出するX軸ジャイロセンサと、Y軸周りの回転角速度を検出するY軸ジャイロセンサと、Z軸周りの角速度を検出するZ軸ジャイロセンサが1つのパッケージに収納されたセンサである。ジャイロセンサ67は、各検出軸回りの角速度に応じた信号を出力する。ジャイロセンサ67の出力信号に基づいて、カメラ本体2の回転移動を検出することができる。
【0033】
映像処理部61は、撮像素子33からの出力信号の増幅及びA/D変換などを行う。駆動制御部62は、第1〜第3駆動部26A〜26Cのそれぞれに駆動電圧(制御信号)を出力する。駆動制御部62は、アンテナ63及び受信部65を介して入力される外部からの信号(指令)、及びジャイロセンサ67からの出力信号に基づいて駆動電圧を生成する。
【0034】
〈4.清掃部の構成〉
図6に清掃部の斜視図を示す。
【0035】
清掃部7は、全体として漏斗形状をしている。清掃部7は、円錐台部71と、円筒部74とを有している。円筒部74は、円錐台部71のうち径が最も小さくなった端部に連結されている。円筒部74は、レンズ枠32に外嵌めされる。
【0036】
円錐台部71は、径が最も大きくなった端部に設けられた除去部72と、円筒部74に連結された保持部73とを有している。除去部72と保持部73とは、連結されている。除去部72は、多孔質の材料で構成されている。また、除去部72は、外殻1よりも柔らかい材料で構成されている。
【0037】
〈5.カメラ本体の外殻内における配置〉
カメラ本体2は、図2に示すように、外殻1のケース12内に配置される。カメラ本体2のZ軸が外殻1のP軸と一致しているときを基準状態とする。すなわち、図2(A),(B)は、撮像装置100の基準状態を示す。第1〜第3駆動部26A〜26Cそれぞれの駆動子42は、第2ケース12の内面と接触している。レンズ鏡筒3は、第1ケース11の方を向いており、カメラ本体2は、該ケース12外の被写体を開口部12aを通じて撮影する。回路基板28は、基準状態においては、第3ケース13内に位置している。第3駆動部26Cは、Z軸を中心とする半径方向に移動可能であって且つ付勢バネ54によって該半径方向外側に付勢されている。そのため、第3駆動部26Cの駆動子42は、付勢バネ54の弾性力によって第2ケース12の内面に押圧された状態で接触しており、第1及び第2駆動部26A,26Bの駆動子42は、付勢バネ54の反力によって第2ケース12の内面に押圧された状態で接触している。また、基準状態においては、第1駆動部26Aの駆動子42は、P軸と平行に並んでいる。第2駆動部26Bの駆動子42は、P軸と平行に並んでいる。一方、第3駆動部26Cの駆動子42は、外殻1の大円の円周方向、即ち、P軸を中心とする周方向に並んでいる。ここで、第3駆動部26Cのアクチュエータ本体4CがZ軸を中心とする半径方向に移動可能であることに加えて、第1〜第3駆動部26A〜26Cのアクチュエータ本体4A〜4Cがそれぞれの回転軸44回りに回転自在に支持されているので、第2ケース12の内面の形状誤差及び各駆動部の組立誤差などが吸収される。
【0038】
ここで、レンズ枠32に取り付けられた清掃部7の除去部72は、外殻1の内面に接触している。また、清掃部7の円錐台部71は、レンズ鏡筒3の画角によって規定されるレンズ鏡筒3の撮影範囲Sよりも外側に位置している。
【0039】
〈6.カメラ本体の動作〉
第1〜第3駆動部26A〜26Cに駆動電圧が印加されると、それぞれの駆動子42が楕円運動を行う。駆動子42が楕円運動を行うと、第1駆動部26Aは、Z軸と平行な方向に駆動力を出力する。第2駆動部26Bは、Z軸と平行な方向に駆動力を出力する。第3駆動部26Cは、Z軸回りの周方向に駆動力を出力する。そのため、第1駆動部26Aの駆動力と第2駆動部26Bの駆動力とを組み合わせることによって、外殻1のP軸に対するカメラ本体2のZ軸を任意に調整することができる。さらに、第3駆動部26Cの駆動力によって、カメラ本体2をZ軸回りに回転させることができる。このように、第1〜第3駆動部26A〜26Cの駆動力を調整することによって、カメラ本体2を外殻1に対して回転移動させ、外殻1に対するカメラ本体2の姿勢を任意に調整することができる。
【0040】
図7に、駆動制御のフローチャートを示す。
【0041】
まず、駆動制御部62は、ステップS1において、外部からの無線通信によるマニュアル指令の入力があるか否かを判定する。マニュアル指令は、例えば、特定の被写体の追尾指令、カメラ本体2の所定の角度でのパンニング(Y軸回りの回転)、チルティング(X軸回りの回転)、ローリング(Z軸回りの回転)等である。マニュアル指令がある場合には、駆動制御部62は、ステップS2へ進む一方、マニュアル指令が無い場合には、駆動制御部62は、ステップS3へ進む。
【0042】
ステップS2においては、駆動制御部62は、マニュアル指令に基づいてマニュアル駆動指令値を生成する。マニュアル駆動指令値は、第1〜第3駆動部26A〜26Cのそれぞれに対する指令値である。その後、フローは、ステップS3へ進む。
【0043】
ステップS3においては、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の出力に基づいて、外乱によるカメラ本体2の回転を打ち消すための指令値を生成する。詳しくは、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の検出信号に基づいて求められるカメラ本体2のX軸、Y軸及びZ軸回りの回転を打ち消すように、X軸回りの回転指令値(以下、「X軸ジャイロ指令値」という)、Y軸回りの回転指令値(以下、「Y軸ジャイロ指令値」という)及びZ軸回りの回転指令値(以下、「Z軸ジャイロ指令値」という)を生成する。そして、X軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第1駆動部26Aへの駆動指令値が生成される。また、X軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第2駆動部26Bへの駆動指令値が生成される。第3駆動部26Cについては、Z軸ジャイロ指令値が駆動指令値となる。ここで、マニュアル駆動指令値がある場合には、ジャイロ指令値に基づいて生成された駆動指令値にマニュアル駆動指令値が加えられ、最終的な駆動指令値が生成される。駆動制御部62は、こうして生成された駆動指令値に応じた駆動電圧を第1〜第3駆動部26A〜26Cのそれぞれに印加する。
【0044】
その結果、マニュアル指令が無い場合には、カメラ本体2に作用する外乱を打ち消すように第1〜第3駆動部26A〜26Cが作動し、カメラ本体2の姿勢、即ち、光軸20の向きが一定に維持される。一方、マニュアル指令がある場合には、カメラ本体2に作用する外乱を打ち消すと共にマニュアル指令に応じてカメラ本体2が移動するように第1〜第3駆動部26A〜26Cが作動する。
【0045】
マニュアル指令の有無にかかわらず、ジャイロセンサ67の出力に基づいてカメラ本体2の回転ブレが抑制されるので、撮影画像における像ブレが抑制される。さらに、映像処理部61は、撮影される映像の動きベクトルを検出し、該動きベクトルに基づいて画像処理により像ブレを電子補正している。つまり、撮像装置100は、比較的大きく且つ低い周波数の像ブレをカメラ本体2の姿勢制御で抑制し、比較的小さく且つ高い周波数の像ブレを映像処理部51による電子補正により補正している。
【0046】
〈7.外殻内の清掃〉
このように構成された撮像装置100では、前記第1〜第3駆動部26A〜26Cが外殻1の内面に接触しているので、外殻1内に摩耗粉が発生し得る。
【0047】
ここで、清掃部7は、図2(B)に示すように、カメラ本体2と共に移動し、除去部72は、外殻1の内面と摺接している。そのため、除去部72は、外殻1の内面に存在する異物を掃いて除去することができる。さらに、除去部72は、多孔質で形成されているので、掃き取った異物は、除去部72に付着する。こうして、除去部72は、カメラ本体2の移動に伴って、外殻1の内面の異物を拭き取る。
【0048】
また、清掃部7は、前述の如く、レンズ鏡筒3に取り付けられる一方、外殻1の内面に接触しているので、外殻1内の空間を2つに仕切っている。清掃部7に仕切られた一方の空間である第1空間Mに、レンズ鏡筒3の撮影範囲Sが含まれており、他方の空間である第2空間Nに、第1〜第3駆動部26A〜26Cが含まれている。摩耗粉は、第2空間Nで生じ得る。つまり、清掃部7は、レンズ鏡筒3の撮影範囲Sが含まれる空間と摩耗粉が生じ得る空間とを仕切る機能を有している。そのため、除去部72に掃き取られた異物が除去部72に付着しなかったとしても、第2空間N内に溜められた状態となる。
【0049】
このように、外殻1内の異物は、除去部72に付着するか、第2空間N内に掃き集められた状態となる。清掃部7はカメラ本体2と共に移動するので、第1空間M及び第2空間Nもカメラ本体2と共に移動する。そのため、除去部72に付着した異物や第2空間Nに貯留された異物が第1空間M内に進入することはない。
【0050】
〈7.撮像装置の使用例〉
図8に撮像装置100の使用例を示す。
【0051】
第2ケース12の外表面にピン81が設けられている。ピン81には、ストラップ82が取り付けられている。第3ケース13の外表面には面ファスナ(図示省略)が設けられている。
【0052】
ユーザは、ストラップ82を首に掛け、撮像装置100を首からぶら下げた状態で使用する。このとき、面ファスナを衣服などに貼り付けることによって、歩行時などでも撮像装置100の大きな揺れを防止することができる。
【0053】
パン、チルト、ロール方向へのカメラ本体2の操作は、例えば、スマートフォンなどの無線通信機器を介して行うことができる。さらに、ジャイロセンサ67により、歩行時の像ブレを抑制することができる。
【0054】
〈8.効果〉
したがって、撮像装置100は、内面が球面状の外殻1と、前記外殻1内を移動可能に構成され、該外殻1の外の被写体を該外殻1を通して撮影するカメラ本体2と、前記カメラ本体2に取り付けられ、前記外殻1の内面に接触し、該カメラ本体2を駆動する第1〜第3駆動部26A〜26Cと、前記外殻1の内面上の異物を清掃する清掃部7とを備えている。
【0055】
この構成によれば、第1〜第3駆動部26A〜26Cが外殻1の内面に接触しているので、外殻1内に摩耗粉が生じ得る。このように、外殻1内に異物が存在したとしても、清掃部7を設けることによって、外殻1内の異物を清掃することができる。これにより、外殻1内の異物が低減されるので、カメラ本体2の撮像画像に異物が写り込むことが防止される。その結果、外殻1内の異物に起因する画質劣化を低減することができる。
【0056】
また、清掃部7は、前記外殻1の内面上の異物を掃くように構成されている。
【0057】
これにより、外殻1の内面の異物を容易に取り除くことができる。
【0058】
さらに、清掃部7は、前記外殻1の内面上の異物を拭くように構成されている。具体的には、清掃部7は、外殻1の内面に摺接し、清掃部7のうち外殻1と摺接する部分は多孔質で形成されている。つまり、清掃部7は、異物を掃くだけでなく、多孔質による吸着作用により異物を拭き取ることができる。
【0059】
この構成によれば、清掃部7で集めた異物が外殻1内に再び拡散することを防止することができる。
【0060】
さらに、清掃部7は、前記カメラ本体2の撮像範囲S外に位置した状態で該カメラ本体2と共に移動するように構成されている。
【0061】
この構成によれば、清掃部7は、カメラ本体2の撮影範囲Sの外側に位置している。そして、清掃部7、その状態のまま、カメラ本体2と共に移動する。つまり、カメラ本体2が移動しても、清掃部7がカメラ本体2の撮影範囲S内に入り込むことがない。
【0062】
また、清掃部7は、カメラ本体2に取り付けられているため、カメラ本体2が移動すると、自動的に清掃部7が外殻1内の清掃を行う。つまり、清掃部7を駆動する機構を別途設けなくてもよい。
【0063】
《実施形態2》
続いて、実施形態2に係る撮像装置200について説明する。撮像装置200は、カメラ本体202の構成が実施形態1のカメラ本体2と異なる。そこで、撮像装置200のうち実施形態1と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【0064】
〈1.外観〉
図9に撮像装置200の斜視図を示す。図10は、撮像装置200の断面図であり、(A)は、外殻201の中心Oを通り且つP軸を含む平面で切断した撮像装置200の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置200の断面図である。
【0065】
撮像装置200は、略球状の外殻201と、該外殻201内に配置されたカメラ本体202と、外殻201内の異物を清掃する清掃部7とを備えている。カメラ本体202は、外殻201の内面に沿って外殻201に対して相対的に移動する。カメラ本体202は、外殻201内を移動しつつ、外殻201を通して外殻201の外部の被写体を撮影する。
【0066】
〈2.外殻〉
外殻201は、第1ケース211と第2ケース212とを有している。第1ケース211と第2ケース212とは、互いに接合され、全体として略球状となっている。外殻201の内面は、略球面に形成されている。外殻201は、ケースの一例である。
【0067】
第1ケース211は、外殻201の大円を含む球冠状に形成されている。第1ケース211は、開口部211aを有し、その内面は球帯状に形成されている。第1ケース211の内面は、第2ケース212の内面と曲率が略同一となっている。第1ケース211は、可視光に対し透明な材料であって且つ高い硬度の材料(例えば、セラミックス材料)で形成されている。高い硬度の材料を採用することにより、後述する駆動子42との接触による磨耗を低減することができる。第1ケース211の光透過率は、第2ケース212の光透過率よりも高い。
【0068】
第2ケース212は、外殻201の大円を含まない球冠状に形成されている。第2ケース212は、開口部212aを有し、その内面は球帯状に形成されている。開口部212aは、開口部211aと同じ径を有する。第2ケース212は、高い硬度の材料(例えば、セラミックス材料)で形成されている。これにより、後述する駆動子42との接触による磨耗を低減することができる。
【0069】
第1ケース211の開口部211aと第2ケース212の開口部212aとが互いに接合される。こうして、外殻201は、接合部213を有している。
【0070】
ここで、図9に示すように、外殻201の中心点(即ち、第1ケース211の中心)をO点、O点と第1ケース211の開口部211aの中心とを通る直線をP軸、O点を通りP軸と直交する軸をQ軸と定義する。
【0071】
〈3.カメラ本体〉
図11は、カメラ本体202を示し、(A)はカメラ本体202の斜視図であり、(B)はカメラ本体202の右側面図であり、(C)はカメラ本体202の(A)とは異なる角度から見た斜視図である。図12は、移動枠21及び第1〜第3駆動部26A〜26Cの分解斜視図である。
【0072】
カメラ本体202は、移動枠221と、レンズ鏡筒3と、移動枠221に取り付けられた第1〜第3駆動部226A〜226Cと、レンズ鏡筒3を移動枠221に取り付けるための取付板227と、カメラ本体202の制御を行う回路基板28とを有している。カメラ本体202は、静止画撮影及び動画撮影を行うことができる。ここで、レンズ鏡筒3の光軸20をZ軸とし、光軸20の被写体側を前側とする。カメラ本体202は、撮像部の一例である。
【0073】
移動枠221は、第1枠221aと、第2枠221bとを有している。第1枠221aと第2枠221bとは、ネジで固定される。第1枠221aは、第1駆動部226Aが取り付けられる第1側壁223aと、第3駆動部226Cが取り付けられる第2側壁223bと、レンズ鏡筒3が配置される円筒部225とを有している。円筒部225の軸線は、Z軸と一致している。第1側壁223a及び第2側壁223bは、Z軸に直交するX軸と平行であって且つZ軸に対して傾斜している。詳しくは、Z軸は、第1側壁223aの外面の法線と第2側壁223bの外面の法線とのなす角の二等分線になっている。第2枠221bは、第2駆動部26Bが取り付けられる第3側壁223cを有している。第3側壁223cは、Z軸と直交している。
【0074】
尚、Z軸及びX軸の両方に直交する軸をY軸とする。
【0075】
レンズ鏡筒3は、実施形態1と同じ構成である。レンズ枠32は、移動枠221の円筒部225内に配置され、光軸20が円筒部225の軸線と一致している。レンズ鏡筒3の撮像素子33の裏側には取付板227が設けられている(図10(A)参照)。レンズ鏡筒3は、取付板227を介して移動枠221に取り付けられている。
【0076】
レンズ枠32には、清掃部7が取り付けられている。清掃部7の構成は、実施形態1と同じである。
【0077】
第1〜第3駆動部226A〜226Cは、移動枠221の外周面に設けられている。詳しくは、第1駆動部226Aは、第1側壁223aに設けられている。第2駆動部226Bは、第3側壁223cに設けられている。第3駆動部226Cは、第2側壁223bに設けられている。第1〜第3駆動部226A〜226Cは、X軸回りにおいて略等間隔、即ち、略120°ごとに配置されている。
【0078】
第1駆動部226Aは、アクチュエータ本体4Aと第1支持機構205Aとを有している。第2駆動部226Bは、アクチュエータ本体4Bと第2支持機構205Bとを有している。第3駆動部226Cは、アクチュエータ本体4Cと第3支持機構205Cとを有している。
【0079】
3つのアクチュエータ本体4A〜4Cは、共通の構成をしている。アクチュエータ本体4A〜4Cは、実施形態1と同じ構成をしている。
【0080】
第1支持機構205Aの基本的な構成は、実施形態1の第1支持機構5Aと同じである。第1支持機構205Aと第1支持機構5Aとでは、アクチュエータ本体4Aの姿勢が異なる。詳しくは、アクチュエータ本体4Aは、Y軸及びZ軸を含む平面に含まれ且つZ軸に対して傾斜する軸回りに回転自在な状態で第1支持機構205Aに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Aの2つの駆動子42は、X軸と平行に並んで配置されている。
【0081】
第3支持機構205Cの基本的な構成は、実施形態1の第2支持機構5Bと同じである。第3支持機構205Cと第2支持機構5Bとでは、アクチュエータ本体4C(アクチュエータ本体4B)の姿勢が異なる。詳しくは、アクチュエータ本体4Cは、Y軸及びZ軸を含む平面に含まれ且つZ軸に対して傾斜する軸回りに回転自在な状態で第3支持機構205Cに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Cの2つの駆動子42は、X軸と平行に並んで配置されている。
【0082】
第2支持機構205Bの基本的な構成は、実施形態1の第3支持機構5Cと同じである。第2支持機構205Bと第3支持機構5Cとでは、アクチュエータ本体4B(アクチュエエータ本体4C)の姿勢が異なる。詳しくは、アクチュエータ本体4Bは、ガイド溝53aの長手方向(Z軸方向)に移動可能であると共に、回転軸44を中心に回転可能に第2支持機構205Bによって支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Bの2つの駆動子42は、Y軸と平行に並んで配置されている。
【0083】
〈4.カメラ本体の外殻内における配置〉
カメラ本体202は、図10に示すように、外殻201内に配置される。カメラ本体202のZ軸が外殻201のP軸と一致しているときを基準状態とする。すなわち、図10(A),(B)は、撮像装置200の基準状態を示す。第1及び第3駆動部226A,226Cそれぞれの駆動子42は、第1ケース211の内面と接触している。第2駆動部226Bの駆動子42は、第2ケース212の内面と接触している。レンズ鏡筒3は、第1ケース211の方を向いており、カメラ本体202は、該第1ケース211を介して撮影する。第2駆動部226Bは、X軸を中心とする半径方向(即ち、Z軸方向)に移動可能であって且つ付勢バネ54によって該半径方向外側に付勢されている。そのため、第2駆動部226Bの駆動子42は、付勢バネ54の弾性力によって第2ケース212の内面に押圧された状態で接触しており、第1及び第3駆動部226A,226Cの駆動子42は、付勢バネ54の反力によって第1ケース211の内面に押圧された状態で接触している。ここで、第2駆動部226Bのアクチュエータ本体4BがZ軸方向に移動可能であることに加えて、第1〜第3駆動部226A〜226Cのアクチュエータ本体4A〜4Cがそれぞれの回転軸44回りに回転自在に支持されているので、外殻201の内面の形状誤差及び各駆動部の組立誤差などが吸収される。
【0084】
ここで、レンズ枠32に取り付けられた清掃部7の除去部72は、外殻201の内面に接触している。また、清掃部7の円錐台部71は、レンズ鏡筒3の画角によって規定されるレンズ鏡筒3の撮影範囲Sよりも外側に位置している。
【0085】
〈5.カメラ本体の動作〉
第1〜第3駆動部226A〜226Cに駆動電圧が印加されると、それぞれの駆動子42が楕円運動を行う。ここで、第1駆動部226Aの駆動子42は、Z軸を中心とする周方向に並んでいる。第3駆動部226Cの駆動子42は、Z軸を中心とする周方向に並んでいる。一方、第2駆動部226Bの駆動子42は、X軸を中心とする周方向に並んでいる。そのため、駆動子42が楕円運動を行うと、第1駆動部226Aは、Z軸周りの周方向に駆動力を出力する。第3駆動部226Cは、Z軸周りの周方向に駆動力を出力する。第2駆動部226Bは、X軸回りの周方向に駆動力を出力する。そのため、第1駆動部226Aの駆動力と第3駆動部226Cの駆動力とを組み合わせることによって、カメラ本体202をY軸又はZ軸周りに回転させることができる。さらに、第2駆動部226Bの駆動力によって、カメラ本体202をX軸回りに回転させることができる。このように、第1〜第3駆動部226A〜226Cの駆動力を調整することによって、カメラ本体202を外殻201に対して回転移動させ、外殻201に対するカメラ本体202の姿勢を任意に調整することができる。
【0086】
図13に、駆動制御のフローチャートを示す。
【0087】
まず、駆動制御部62は、ステップS21において、外部からの無線通信によるマニュアル指令の入力があるか否かを判定する。マニュアル指令は、例えば、特定の被写体の追尾指令、カメラ本体202の所定の角度でのパンニング(Y軸回りの回転)、チルティング(X軸回りの回転)、ローリング(Z軸回りの回転)等である。マニュアル指令がある場合には、駆動制御部62は、ステップS22へ進む一方、マニュアル指令が無い場合には、駆動制御部62は、ステップS23へ進む。
【0088】
ステップS22においては、駆動制御部62は、マニュアル指令に基づいてマニュアル駆動指令値を生成する。マニュアル駆動指令値は、第1〜第3駆動部226A〜226Cのそれぞれに対する指令値である。その後、フローは、ステップS23へ進む。
【0089】
ステップS23においては、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の出力に基づいて、外乱によるカメラ本体202の回転を打ち消すための指令値を生成する。詳しくは、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の検出信号に基づいて求められるカメラ本体202のX軸、Y軸及びZ軸回りの回転を打ち消すように、X軸回りの回転指令値(以下、「X軸ジャイロ指令値」という)、Y軸回りの回転指令値(以下、「Y軸ジャイロ指令値」という)及びZ軸回りの回転指令値(以下、「Z軸ジャイロ指令値」という)を生成する。そして、Z軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第1駆動部226Aへの駆動指令値が生成される。また、Z軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第3駆動部226Cへの駆動指令値が生成される。第2駆動部226Bについては、X軸ジャイロ指令値が駆動指令値となる。ここで、マニュアル駆動指令値がある場合には、ジャイロ指令値に基づいて生成された駆動指令値にマニュアル駆動指令値が加えられ、最終的な駆動指令値が生成される。駆動制御部62は、こうして生成された駆動指令値に応じた駆動電圧を第1〜第3駆動部226A〜226Cのそれぞれに印加する。
【0090】
その結果、マニュアル指令が無い場合には、カメラ本体202に作用する外乱を打ち消すように第1〜第3駆動部226A〜226Cが作動し、カメラ本体202の姿勢、即ち、光軸20の向きが一定に維持される。一方、マニュアル指令がある場合には、カメラ本体202に作用する外乱を打ち消すと共にマニュアル指令に応じてカメラ本体202が移動するように第1〜第3駆動部226A〜226Cが作動する。
【0091】
マニュアル指令の有無にかかわらず、ジャイロセンサ67の出力に基づいてカメラ本体202の回転ブレが抑制されるので、撮影画像における像ブレが抑制される。さらに、映像処理部61は、撮影される映像の動きベクトルを検出し、該動きベクトルに基づいて画像処理により像ブレを電子補正している。つまり、撮像装置200は、比較的大きく且つ低い周波数の像ブレをカメラ本体202の姿勢制御で抑制し、比較的小さく且つ高い周波数の像ブレを映像処理部61による電子補正により補正している。
【0092】
〈6.外殻内の清掃〉
このように構成された撮像装置200では、前記第1〜第3駆動部226A〜226Cが外殻201の内面に接触しているので、外殻201内に摩耗粉が発生し得る。しかし、外殻201内の異物は、実施形態1と同様に、清掃部7により拭き取られる。また、清掃部7は、外殻201内の空間をレンズ鏡筒3の撮影範囲Sが含まれた第1空間Mと、第1〜第3駆動部226A〜226Cが含まれた第2空間Nとに仕切り、集めた異物を第2空間Nに閉じ込めている。
【0093】
このように、外殻201内の異物は、除去部72に付着するか、第2空間N内に掃き集められ、第1空間M内に進入することはない。
【0094】
その結果、撮影画像の劣化を防止することができる。その他、実施形態1と同様の作用効果を奏することができる。
【0095】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0096】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【0097】
前記撮像装置100は、静止画撮影及び動画撮影を行うが、撮像装置は、静止画撮影のみを行うものであってもよいし、動画撮影のみを行うものであってもよい。
【0098】
また、外殻1,201の構成は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、外殻1,201は、4つ以上に分割されてもよい。また、外殻1,201は、内面が球面状であれば、外面は任意の形状でよい。また、外殻1,201の内面は、完全な球面である必要はなく、少なくとも、駆動部が接触する領域が球面状であればよい。
【0099】
また、前記第1〜第3駆動部26A〜26C,226A〜226Cは、圧電素子を含む振動型アクチュエータであるが、これに限られるものではない。例えば、駆動部は、ステッピングモータと駆動輪とを有し、駆動輪が外殻1,201の内面に接触する構成であってもよい。
【0100】
さらに、駆動部26A〜26C,226A〜226Cの個数や配置も任意に設定することができる。例えば、駆動部の個数は、3つに限定されるものではなく、2つ以下であっても、4つ以上であってもよい。
【0101】
また、清掃部7は、前記の構成に限られるものではない。例えば、清掃部7は、レンズ枠23以外の部分、例えば、移動枠21等に取り付けられてもよい。また、清掃部7の除去部72は、多孔質でなくてもよい。つまり、清掃部7の除去部72は、異物を付着させる機能を有さず、異物を掃くだけの機能を有するものであってもよい。また、清掃部7は、カメラ本体2,202と一体的に移動するものでなくてもよい。例えば、清掃部7を駆動する駆動部を別途設け、清掃部7とカメラ本体2,202とを個別に移動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0102】
以上説明したように、ここに開示された技術は、内面が球面状に形成されたケース内に配置された撮像部を備えた撮像装置について有用である。
【符号の説明】
【0103】
100,200 撮像装置
1、201 外殻
11 第1ケース
12 第2ケース
12a 開口部
12b 開口部
13 第3ケース
2,202 カメラ本体(撮像部)
20 光軸
21,221 移動枠
22 外周壁
23a,223a 第1側壁
23b,223b 第2側壁
23c,223c 第3側壁
24 仕切壁
25 開口部
26A,226A 第1駆動部
26B,226B 第2駆動部
26C,226C 第3駆動部
27,227 取付板
28 回路基板
3 レンズ鏡筒
32 レンズ枠
33 撮像素子
4A アクチュエータ本体
4B アクチュエータ本体
4C アクチュエータ本体
41 振動体
42 駆動子
43 ホルダ
44 回転軸
5A,205A 第1支持機構
5B,205B 第2支持機構
5C,205C 第3支持機構
51 ブラケット
52 保持板
52a 開口
53 支持部
53a ガイド溝
54 付勢バネ
55 ストッパ
55a 第1規制部
55b 第2規制部
61 映像処理部
62 駆動制御部
63 アンテナ
64 送信部
65 受信部
66 バッテリ
67 ジャイロセンサ
68 フォトセンサ
7 清掃部
71 円錐台部
72 除去部
73 保持部
74 円筒部
81 ピン
82 ストラップ
211 第1ケース
211a 開口部
212 第2ケース
212a 開口部
213 接合部
221a 第1枠
221b 第2枠
225 円筒部
S 撮影範囲
M 第1空間
N 第2空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】

【手続補正書】
【提出日】20130530
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ここに開示される技術は、ケース内に配置された撮像部を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に係る撮像装置では、内面が球帯状に形成された球殻(ケース)内に撮像部を配置している。この撮像装置においては、撮像部を球殻の内面に沿って相対的に移動させることによって、撮像範囲を調整しながら撮影を行う。より具体的には、撮像部は、3つの駆動輪を有し、該駆動輪が球殻の内面に接触している。駆動輪が駆動されることによって、撮像部が球殻の内面に沿って移動する。撮像部は、球殻を通して、球殻外部の被写体を撮影する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−254838号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に係る撮像装置では、撮像部が球殻の内面に接触しながら移動するので、球殻内では摩耗粉が生じ得る。撮像部は、球殻を通じて球殻の外部の被写体の撮影を行うため、球殻内に摩耗粉が存在すると、摩耗粉が撮影画像に写り込む虞がある。
【0005】
ここに開示される技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ケース内の異物に起因する画質劣化を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここに開示される技術は、被写体を撮影する撮像装置が対象である。この撮像装置は、被写体を撮影する撮像装置であって、内面が球面状のケースと、前記ケース内に配置され、該ケースに対して移動可能に構成された撮像部と、前記撮像部に取り付けられ、前記ケースの内面に接触し、該撮像部を駆動する駆動部と、前記ケースの内面上の異物を清掃する清掃部とを備えているものとする。
【発明の効果】
【0007】
ここに開示される技術によれば、ケース内の異物に起因する画質劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】図1は、実施形態1の撮像装置の斜視図である。
【図2】図2は、撮像装置の断面図であり、(A)は、外殻の中心を通り且つP軸に直交する平面で切断した撮像装置の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置の断面図である。
【図3】図3は、カメラ本体を示し、(A)はカメラ本体の斜視図であり、(B)はカメラ本体の正面図である。
【図4】図4は、移動枠及び第1〜第3駆動部の分解斜視図である。
【図5】図5は、撮像装置の機能ブロック図である。
【図6】図6は、清掃部の斜視図である。
【図7】図7は、制御回路のフローチャート図である。
【図8】図8は、撮像装置の使用形態説明図である。
【図9】図9は、実施形態2の撮像装置の斜視図である。
【図10】図10は、撮像装置の断面図であり、(A)は、外殻の中心を通り且つP軸を含む平面で切断した撮像装置の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置の断面図である。
【図11】図11は、カメラ本体を示し、(A)はカメラ本体の斜視図であり、(B)はカメラ本体の右側面図であり、(C)はカメラ本体の(A)とは異なる角度から見た斜視図である。
【図12】図12は、移動枠及び第1〜第3駆動部の分解斜視図である。
【図13】図13は、制御回路のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
《実施形態1》
〈1.外観〉
図1に撮像装置100の斜視図を示す。図2は、撮像装置100の断面図であり、(A)は、外殻1の中心Oを通り且つP軸に直交する平面で切断した撮像装置100の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置100の断面図である。
【0010】
撮像装置100は、略球状の外殻1と、該外殻1内に配置されたカメラ本体2と、外殻1内の異物を清掃する清掃部7とを備えている。カメラ本体2は、外殻1の内面に沿って外殻1に対して相対的に移動する。カメラ本体2は、外殻1内を移動しつつ、外殻1を通して外殻1の外部の被写体を撮影する。
【0011】
〈2.外殻〉
外殻1は、第1ケース11と第2ケース12と第3ケース13とを有している。第1ケース11と第2ケース12とが互いに接合され、第2ケース12と第3ケース13とが互いに接合されている。外殻1は、全体として略球状となっている。外殻1の内面は、略球面に形成されている。
【0012】
第1ケース11は、外殻1の大円を含まない球冠状に形成されている。第1ケース11の内面は、球冠状に形成されている。第1ケース11は、可視光に対し透明なアクリル製樹脂で形成されている。第1ケース11の光透過率は、第2ケース12及び第3ケース13の光透過率よりも高い。ここで、「球冠」とは、「球帯」のうち、開口を1つしか有さないものを意味する。
【0013】
第2ケース12は、外殻1の大円を含む球帯状に形成され、2つの開口部12a,12bを有している。2つの開口部12a,12bは、外殻1の小円で構成され且つ大円と平行となっている。また、2つの開口部12a,12bは同じ径を有する。すなわち、開口部12aと大円との間隔は、開口部12bと大円との間隔と等しい。一方の開口部12aは、第1ケース11が接合される。他方の開口部12bは、第3ケース13が接合される。第2ケース12の内面は、球帯状に形成されている。第2ケース12は、硬度が高い(例えば、第1ケース11よりも高度が高い)材料、例えば、セラミックス材料等で形成されている。これにより、後述する駆動子42との接触による磨耗を低減することができる。
【0014】
第3ケース13は、外殻1の大円を含まない球冠状に形成されている。第3ケース13の内面は球冠状に形成されている。第3ケース13は、ポリカーボネイト樹脂で形成されている。
【0015】
第1ケース11の内面と第2ケース12の内面と第3ケース13の内面とは、曲率が略同一となっている。
【0016】
ここで、図1に示すように、外殻1の中心点(即ち、第2ケース12の中心)をO点、O点と第2ケース12の2つの開口部の中心とを通る直線をP軸、O点を通りP軸と直交する軸をQ軸と定義する。
【0017】
〈3.カメラ本体〉
図3は、カメラ本体2を示し、(A)はカメラ本体2の斜視図であり、(B)はカメラ本体2の正面図である。図4は、移動枠21及び第1〜第3駆動部26A〜26Cの分解斜視図である。
【0018】
カメラ本体2は、移動枠21と、レンズ鏡筒3と、移動枠21に取り付けられた第1〜第3駆動部26A〜26Cと、レンズ鏡筒3を移動枠21に取り付けるための取付板27と、カメラ本体2の制御を行う回路基板28とを有している。カメラ本体2は、静止画撮影及び動画撮影を行うことができる。ここで、レンズ鏡筒3の光軸20をZ軸とし、光軸20の被写体側を前側とする。カメラ本体2は、撮像部の一例である。
【0019】
移動枠21は、正面から見たときに略正三角形状の枠体である。移動枠21は、三角形の三辺をなす第1〜第3側壁23a〜23cを含む外周壁22と、外周壁22の内側に形成された仕切壁24とを有する。仕切壁24の中央には、開口部25が形成されている。
【0020】
レンズ鏡筒3は、光軸20を有する複数のレンズ31と、レンズ31を保持するレンズ枠32と、撮像素子33とを有している。レンズ枠32は、移動枠21の内部に配置され、光軸20が移動枠21の中心を通っている。レンズ鏡筒3の撮像素子33の裏側には取付板27が設けられている(図2(B)参照)。レンズ鏡筒3は、取付板27を介して移動枠21に取り付けられている。取付板27の、レンズ鏡筒3と反対側には、回路基板28が取り付けられている。
【0021】
第1〜第3駆動部26A〜26Cは、移動枠21の外周面に設けられている。詳しくは、第1駆動部26Aは、第1側壁23aに設けられている。第2駆動部26Bは、第2側壁23bに設けられている。第3駆動部26Cは、第3側壁23cに設けられている。第1〜第3駆動部26A〜26Cは、Z軸回りにおいて略等間隔、即ち、略120°ごとに配置されている。ここで、図3(B)に示すように、Z軸と直交し、第3駆動部26Cを通る軸をY軸とし、Z軸及びY軸の両方に直交する軸をX軸とする。
【0022】
第1駆動部26Aは、アクチュエータ本体4Aと第1支持機構5Aとを有している。第2駆動部26Bは、アクチュエータ本体4Bと第2支持機構5Bとを有している。第3駆動部26Cは、アクチュエータ本体4Cと第3支持機構5Cとを有している。
【0023】
3つのアクチュエータ本体4A〜4Cは、共通の構成をしている。以下では、アクチュエータ本体4Aについてのみ説明し、アクチュエータ本体4B,4Cの説明を省略する。アクチュエータ本体4Aは、振動体41と、振動体41に取り付けられた2つの駆動子42と、振動体41を保持するホルダ43とを有している。
【0024】
振動体41は、積層セラミックからなる圧電素子で形成されている。振動体41は、概ね直方体状に形成されている。振動体41の電極(図示省略)に所定の駆動電圧(交番電圧)を印加することによって、振動体41が長手方向への伸縮振動と短手方向への屈曲振動とを調和的に発生させる。
【0025】
2つの駆動子42は、振動体41の一側面において、振動体41の長手方向に並んで取り付けられている。駆動子42は、セラミック製の球体であって、振動体41に接着されている。振動体41が前述の伸縮振動及び屈曲振動を行うことによって、2つの駆動子42はそれぞれ楕円運動を行う。駆動子42が楕円運動を行うことによって、振動体41の長手方向への駆動力が出力される。
【0026】
ホルダ43は、ガラス入りポリカーボネイト製樹脂で形成されている。ホルダ43は、振動体41の積層方向(長手方向及び短手方向の両方に直交する方向)の両側から振動体41を挟み込んでいる。ホルダ43は、振動体41に接着されている。ホルダ43には、振動体41の積層方向に延びる回転軸44が外側に突出して設けられている。
【0027】
第1支持機構5Aは、2つのブラケット51を有している。2つのブラケット51は、第1側壁23aの外面にネジ固定されている。2つのブラケット51は、アクチュエータ本体4Aを挟み込んだ状態で、ホルダ43の回転軸44を回転自在に支持している。こうして、アクチュエータ本体4Aは、Z軸に直交する平面に平行で且つ第1側壁23aに平行な軸回りに回転自在な状態で第1支持機構5Aに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Aの2つの駆動子42は、Z軸と平行に並んで配置されている。
【0028】
第2支持機構5Bは、第1支持機構5Aと同様の構成であり、2つのブラケット51を有している。2つのブラケット51は、第2側壁23bの外面にネジ固定されている。2つのブラケット51は、アクチュエータ本体4Bを挟み込んだ状態で、ホルダ43の回転軸44を回転自在に支持している。こうして、アクチュエータ本体4Bは、Z軸に直交する平面に平行で且つ第2側壁23bに平行な軸回りに回転自在な状態で第2支持機構5Bに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Bの2つの駆動子42は、Z軸と平行に並んで配置されている。
【0029】
第3支持機構5Cは、ホルダ43に取り付けられた保持板52と、アクチュエータ本体4Cの回転軸44を支持する2つの支持部53と、2つの付勢バネ54と、回転軸44の移動を規制するストッパ55とを有している。保持板52は、ホルダ43にネジ固定されている。保持板52は、振動体41の長手方向に延びる板状の部材であって、両端部に開口52aが設けられている。これら開口52aには、後述するピン23dの先端が挿通される。2つの支持部53は、第3側壁23cにおいて、Z軸方向と平行に並んで配置されている。支持部53の先端には、回転軸44が係合するガイド溝53aが形成されている。ガイド溝53aは、Z軸に直交する方向に延びている。ガイド溝53aには、ホルダ43の回転軸44が、ガイド溝53aの長手方向に進退自在で且つ該回転軸44回りに回転自在に嵌め込まれる。回転軸44の先端部は、支持部53からZ軸方向にはみ出している。第3側壁23cの外面には、2つのピン23dが設けられている。付勢バネ54は、該ピン23dに嵌められている。ストッパ55は、回転軸44の、ガイド溝53aの長手方向(即ち、ガイド溝53aが延びる方向)への移動を規制する第1規制部55aと、回転軸44の、Z軸と平行な方向への移動を規制する第2規制部55bとを有している。ストッパ55は、第3側壁23cにネジ固定される。第1規制部55aは、ストッパ55が第3側壁23cに取り付けられたときに、ガイド溝53aの先端に嵌り込むようになっている(図3(A)参照)。第2規制部55bは、ストッパ55が第3側壁23cに取り付けられたときに、ガイド溝53aに係合している回転軸44の先端と対向する位置に配置されるようになっている。
【0030】
このように構成された第3支持機構5Cにおいて、アクチュエータ本体4Cは、ホルダ43の回転軸44をガイド溝53aに嵌めるようにして支持部53に設置される。このとき、保持板52と第3側壁23cとは、付勢バネ54を挟み込んで、付勢バネ54を圧縮変形させる。この状態で、ストッパ55が第3側壁23cにネジ固定される。アクチュエータ本体4Cは、付勢バネ54の弾性力により、Z軸に直交する方向であってZ軸から離れる側に付勢される。このとき、ガイド溝53aの先端は、ストッパ55の第1規制部55aにより塞がれてるので、回転軸44がガイド溝53aから抜け出ることが防止されている。また、回転軸44の先端と対向する位置にはストッパ55の第2規制部55bが位置しているので、アクチュエータ本体4CのZ軸方向への移動が第2規制部55bにより規制されている。つまり、アクチュエータ本体4Cは、ガイド溝53aの長手方向に移動可能であると共に、回転軸44を中心に回転可能に第3支持機構5Cによって支持されている。
【0031】
図5に、撮像装置100の機能ブロック図を示す。回路基板28は、撮像素子33からの出力信号に基づいて映像信号処理を行う映像処理部61と、第1〜第3駆動部26A〜26Cの駆動制御を行う駆動制御部62と、無線信号の送受信を行うアンテナ63と、映像処理部61からの信号を送信信号に変換して、該送信信号をアンテナ63を介して送信する送信部64と、アンテナ63を介して無線信号を受信し、該無線信号を変換して駆動制御部62へ出力する受信部65と、バッテリ66と、カメラ本体2の角速度を検出するジャイロセンサ67とを有している。
【0032】
ジャイロセンサ67は、3軸の検出軸を有している。つまり、ジャイロセンサ67は、X軸周りの回転角速度を検出するX軸ジャイロセンサと、Y軸周りの回転角速度を検出するY軸ジャイロセンサと、Z軸周りの角速度を検出するZ軸ジャイロセンサが1つのパッケージに収納されたセンサである。ジャイロセンサ67は、各検出軸回りの角速度に応じた信号を出力する。ジャイロセンサ67の出力信号に基づいて、カメラ本体2の回転移動を検出することができる。
【0033】
映像処理部61は、撮像素子33からの出力信号の増幅及びA/D変換などを行う。駆動制御部62は、第1〜第3駆動部26A〜26Cのそれぞれに駆動電圧(制御信号)を出力する。駆動制御部62は、アンテナ63及び受信部65を介して入力される外部からの信号(指令)、及びジャイロセンサ67からの出力信号に基づいて駆動電圧を生成する。
【0034】
〈4.清掃部の構成〉
図6に清掃部の斜視図を示す。
【0035】
清掃部7は、全体として漏斗形状をしている。清掃部7は、円錐台部71と、円筒部74とを有している。円筒部74は、円錐台部71のうち径が最も小さくなった端部に連結されている。円筒部74は、レンズ枠32に外嵌めされる。
【0036】
円錐台部71は、径が最も大きくなった端部に設けられた除去部72と、円筒部74に連結された保持部73とを有している。除去部72と保持部73とは、連結されている。除去部72は、多孔質の材料で構成されている。また、除去部72は、外殻1よりも柔らかい材料で構成されている。
【0037】
〈5.カメラ本体の外殻内における配置〉
カメラ本体2は、図2に示すように、外殻1のケース12内に配置される。カメラ本体2のZ軸が外殻1のP軸と一致しているときを基準状態とする。すなわち、図2(A),(B)は、撮像装置100の基準状態を示す。第1〜第3駆動部26A〜26Cそれぞれの駆動子42は、第2ケース12の内面と接触している。レンズ鏡筒3は、第1ケース11の方を向いており、カメラ本体2は、該ケース12外の被写体を開口部12aを通じて撮影する。回路基板28は、基準状態においては、第3ケース13内に位置している。第3駆動部26Cは、Z軸を中心とする半径方向に移動可能であって且つ付勢バネ54によって該半径方向外側に付勢されている。そのため、第3駆動部26Cの駆動子42は、付勢バネ54の弾性力によって第2ケース12の内面に押圧された状態で接触しており、第1及び第2駆動部26A,26Bの駆動子42は、付勢バネ54の反力によって第2ケース12の内面に押圧された状態で接触している。また、基準状態においては、第1駆動部26Aの駆動子42は、P軸と平行に並んでいる。第2駆動部26Bの駆動子42は、P軸と平行に並んでいる。一方、第3駆動部26Cの駆動子42は、外殻1の大円の円周方向、即ち、P軸を中心とする周方向に並んでいる。ここで、第3駆動部26Cのアクチュエータ本体4CがZ軸を中心とする半径方向に移動可能であることに加えて、第1〜第3駆動部26A〜26Cのアクチュエータ本体4A〜4Cがそれぞれの回転軸44回りに回転自在に支持されているので、第2ケース12の内面の形状誤差及び各駆動部の組立誤差などが吸収される。
【0038】
ここで、レンズ枠32に取り付けられた清掃部7の除去部72は、外殻1の内面に接触している。また、清掃部7の円錐台部71は、レンズ鏡筒3の画角によって規定されるレンズ鏡筒3の撮影範囲Sよりも外側に位置している。
【0039】
〈6.カメラ本体の動作〉
第1〜第3駆動部26A〜26Cに駆動電圧が印加されると、それぞれの駆動子42が楕円運動を行う。駆動子42が楕円運動を行うと、第1駆動部26Aは、Z軸と平行な方向に駆動力を出力する。第2駆動部26Bは、Z軸と平行な方向に駆動力を出力する。第3駆動部26Cは、Z軸回りの周方向に駆動力を出力する。そのため、第1駆動部26Aの駆動力と第2駆動部26Bの駆動力とを組み合わせることによって、外殻1のP軸に対するカメラ本体2のZ軸を任意に調整することができる。さらに、第3駆動部26Cの駆動力によって、カメラ本体2をZ軸回りに回転させることができる。このように、第1〜第3駆動部26A〜26Cの駆動力を調整することによって、カメラ本体2を外殻1に対して回転移動させ、外殻1に対するカメラ本体2の姿勢を任意に調整することができる。
【0040】
図7に、駆動制御のフローチャートを示す。
【0041】
まず、駆動制御部62は、ステップS1において、外部からの無線通信によるマニュアル指令の入力があるか否かを判定する。マニュアル指令は、例えば、特定の被写体の追尾指令、カメラ本体2の所定の角度でのパンニング(Y軸回りの回転)、チルティング(X軸回りの回転)、ローリング(Z軸回りの回転)等である。マニュアル指令がある場合には、駆動制御部62は、ステップS2へ進む一方、マニュアル指令が無い場合には、駆動制御部62は、ステップS3へ進む。
【0042】
ステップS2においては、駆動制御部62は、マニュアル指令に基づいてマニュアル駆動指令値を生成する。マニュアル駆動指令値は、第1〜第3駆動部26A〜26Cのそれぞれに対する指令値である。その後、フローは、ステップS3へ進む。
【0043】
ステップS3においては、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の出力に基づいて、外乱によるカメラ本体2の回転を打ち消すための指令値を生成する。詳しくは、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の検出信号に基づいて求められるカメラ本体2のX軸、Y軸及びZ軸回りの回転を打ち消すように、X軸回りの回転指令値(以下、「X軸ジャイロ指令値」という)、Y軸回りの回転指令値(以下、「Y軸ジャイロ指令値」という)及びZ軸回りの回転指令値(以下、「Z軸ジャイロ指令値」という)を生成する。そして、X軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第1駆動部26Aへの駆動指令値が生成される。また、X軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第2駆動部26Bへの駆動指令値が生成される。第3駆動部26Cについては、Z軸ジャイロ指令値が駆動指令値となる。ここで、マニュアル駆動指令値がある場合には、ジャイロ指令値に基づいて生成された駆動指令値にマニュアル駆動指令値が加えられ、最終的な駆動指令値が生成される。駆動制御部62は、こうして生成された駆動指令値に応じた駆動電圧を第1〜第3駆動部26A〜26Cのそれぞれに印加する。
【0044】
その結果、マニュアル指令が無い場合には、カメラ本体2に作用する外乱を打ち消すように第1〜第3駆動部26A〜26Cが作動し、カメラ本体2の姿勢、即ち、光軸20の向きが一定に維持される。一方、マニュアル指令がある場合には、カメラ本体2に作用する外乱を打ち消すと共にマニュアル指令に応じてカメラ本体2が移動するように第1〜第3駆動部26A〜26Cが作動する。
【0045】
マニュアル指令の有無にかかわらず、ジャイロセンサ67の出力に基づいてカメラ本体2の回転ブレが抑制されるので、撮影画像における像ブレが抑制される。さらに、映像処理部61は、撮影される映像の動きベクトルを検出し、該動きベクトルに基づいて画像処理により像ブレを電子補正している。つまり、撮像装置100は、比較的大きく且つ低い周波数の像ブレをカメラ本体2の姿勢制御で抑制し、比較的小さく且つ高い周波数の像ブレを映像処理部51による電子補正により補正している。
【0046】
〈7.外殻内の清掃〉
このように構成された撮像装置100では、前記第1〜第3駆動部26A〜26Cが外殻1の内面に接触しているので、外殻1内に摩耗粉が発生し得る。
【0047】
ここで、清掃部7は、図2(B)に示すように、カメラ本体2と共に移動し、除去部72は、外殻1の内面と摺接している。そのため、除去部72は、外殻1の内面に存在する異物を掃いて除去することができる。さらに、除去部72は、多孔質で形成されているので、掃き取った異物は、除去部72に付着する。こうして、除去部72は、カメラ本体2の移動に伴って、外殻1の内面の異物を拭き取る。
【0048】
また、清掃部7は、前述の如く、レンズ鏡筒3に取り付けられる一方、外殻1の内面に接触しているので、外殻1内の空間を2つに仕切っている。清掃部7に仕切られた一方の空間である第1空間Mに、レンズ鏡筒3の撮影範囲Sが含まれており、他方の空間である第2空間Nに、第1〜第3駆動部26A〜26Cが含まれている。摩耗粉は、第2空間Nで生じ得る。つまり、清掃部7は、レンズ鏡筒3の撮影範囲Sが含まれる空間と摩耗粉が生じ得る空間とを仕切る機能を有している。そのため、除去部72に掃き取られた異物が除去部72に付着しなかったとしても、第2空間N内に溜められた状態となる。
【0049】
このように、外殻1内の異物は、除去部72に付着するか、第2空間N内に掃き集められた状態となる。清掃部7はカメラ本体2と共に移動するので、第1空間M及び第2空間Nもカメラ本体2と共に移動する。そのため、除去部72に付着した異物や第2空間Nに貯留された異物が第1空間M内に進入することはない。
【0050】
.撮像装置の使用例〉
図8に撮像装置100の使用例を示す。
【0051】
第2ケース12の外表面にピン81が設けられている。ピン81には、ストラップ82が取り付けられている。第3ケース13の外表面には面ファスナ(図示省略)が設けられている。
【0052】
ユーザは、ストラップ82を首に掛け、撮像装置100を首からぶら下げた状態で使用する。このとき、面ファスナを衣服などに貼り付けることによって、歩行時などでも撮像装置100の大きな揺れを防止することができる。
【0053】
パン、チルト、ロール方向へのカメラ本体2の操作は、例えば、スマートフォンなどの無線通信機器を介して行うことができる。さらに、ジャイロセンサ67により、歩行時の像ブレを抑制することができる。
【0054】
.効果〉
したがって、撮像装置100は、内面が球面状の外殻1と、前記外殻1内を移動可能に構成され、該外殻1の外の被写体を該外殻1を通して撮影するカメラ本体2と、前記カメラ本体2に取り付けられ、前記外殻1の内面に接触し、該カメラ本体2を駆動する第1〜第3駆動部26A〜26Cと、前記外殻1の内面上の異物を清掃する清掃部7とを備えている。
【0055】
この構成によれば、第1〜第3駆動部26A〜26Cが外殻1の内面に接触しているので、外殻1内に摩耗粉が生じ得る。このように、外殻1内に異物が存在したとしても、清掃部7を設けることによって、外殻1内の異物を清掃することができる。これにより、外殻1内の異物が低減されるので、カメラ本体2の撮像画像に異物が写り込むことが防止される。その結果、外殻1内の異物に起因する画質劣化を低減することができる。
【0056】
また、清掃部7は、前記外殻1の内面上の異物を掃くように構成されている。
【0057】
これにより、外殻1の内面の異物を容易に取り除くことができる。
【0058】
さらに、清掃部7は、前記外殻1の内面上の異物を拭くように構成されている。具体的には、清掃部7は、外殻1の内面に摺接し、清掃部7のうち外殻1と摺接する部分は多孔質で形成されている。つまり、清掃部7は、異物を掃くだけでなく、多孔質による吸着作用により異物を拭き取ることができる。
【0059】
この構成によれば、清掃部7で集めた異物が外殻1内に再び拡散することを防止することができる。
【0060】
さらに、清掃部7は、前記カメラ本体2の撮像範囲S外に位置した状態で該カメラ本体2と共に移動するように構成されている。
【0061】
この構成によれば、清掃部7は、カメラ本体2の撮影範囲Sの外側に位置している。そして、清掃部7、その状態のまま、カメラ本体2と共に移動する。つまり、カメラ本体2が移動しても、清掃部7がカメラ本体2の撮影範囲S内に入り込むことがない。
【0062】
また、清掃部7は、カメラ本体2に取り付けられているため、カメラ本体2が移動すると、自動的に清掃部7が外殻1内の清掃を行う。つまり、清掃部7を駆動する機構を別途設けなくてもよい。
【0063】
《実施形態2》
続いて、実施形態2に係る撮像装置200について説明する。撮像装置200は、カメラ本体202の構成が実施形態1のカメラ本体2と異なる。そこで、撮像装置200のうち実施形態1と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【0064】
〈1.外観〉
図9に撮像装置200の斜視図を示す。図10は、撮像装置200の断面図であり、(A)は、外殻201の中心Oを通り且つP軸を含む平面で切断した撮像装置200の断面図であり、(B)は(A)のB−B線における、撮像装置200の断面図である。
【0065】
撮像装置200は、略球状の外殻201と、該外殻201内に配置されたカメラ本体202と、外殻201内の異物を清掃する清掃部7とを備えている。カメラ本体202は、外殻201の内面に沿って外殻201に対して相対的に移動する。カメラ本体202は、外殻201内を移動しつつ、外殻201を通して外殻201の外部の被写体を撮影する。
【0066】
〈2.外殻〉
外殻201は、第1ケース211と第2ケース212とを有している。第1ケース211と第2ケース212とは、互いに接合され、全体として略球状となっている。外殻201の内面は、略球面に形成されている。外殻201は、ケースの一例である。
【0067】
第1ケース211は、外殻201の大円を含む球冠状に形成されている。第1ケース211は、開口部211aを有し、その内面は球帯状に形成されている。第1ケース211の内面は、第2ケース212の内面と曲率が略同一となっている。第1ケース211は、可視光に対し透明な材料であって且つ高い硬度の材料(例えば、セラミックス材料)で形成されている。高い硬度の材料を採用することにより、後述する駆動子42との接触による磨耗を低減することができる。第1ケース211の光透過率は、第2ケース212の光透過率よりも高い。
【0068】
第2ケース212は、外殻201の大円を含まない球冠状に形成されている。第2ケース212は、開口部212aを有し、その内面は球帯状に形成されている。開口部212aは、開口部211aと同じ径を有する。第2ケース212は、高い硬度の材料(例えば、セラミックス材料)で形成されている。これにより、後述する駆動子42との接触による磨耗を低減することができる。
【0069】
第1ケース211の開口部211aと第2ケース212の開口部212aとが互いに接合される。こうして、外殻201は、接合部213を有している。
【0070】
ここで、図9に示すように、外殻201の中心点(即ち、第1ケース211の中心)をO点、O点と第1ケース211の開口部211aの中心とを通る直線をP軸、O点を通りP軸と直交する軸をQ軸と定義する。
【0071】
〈3.カメラ本体〉
図11は、カメラ本体202を示し、(A)はカメラ本体202の斜視図であり、(B)はカメラ本体202の右側面図であり、(C)はカメラ本体202の(A)とは異なる角度から見た斜視図である。図12は、移動枠21及び第1〜第3駆動部26A〜26Cの分解斜視図である。
【0072】
カメラ本体202は、移動枠221と、レンズ鏡筒3と、移動枠221に取り付けられた第1〜第3駆動部226A〜226Cと、レンズ鏡筒3を移動枠221に取り付けるための取付板227と、カメラ本体202の制御を行う回路基板28とを有している。カメラ本体202は、静止画撮影及び動画撮影を行うことができる。ここで、レンズ鏡筒3の光軸20をZ軸とし、光軸20の被写体側を前側とする。カメラ本体202は、撮像部の一例である。
【0073】
移動枠221は、第1枠221aと、第2枠221bとを有している。第1枠221aと第2枠221bとは、ネジで固定される。第1枠221aは、第1駆動部226Aが取り付けられる第1側壁223aと、第3駆動部226Cが取り付けられる第2側壁223bと、レンズ鏡筒3が配置される円筒部225とを有している。円筒部225の軸線は、Z軸と一致している。第1側壁223a及び第2側壁223bは、Z軸に直交するX軸と平行であって且つZ軸に対して傾斜している。詳しくは、Z軸は、第1側壁223aの外面の法線と第2側壁223bの外面の法線とのなす角の二等分線になっている。第2枠221bは、第2駆動部26Bが取り付けられる第3側壁223cを有している。第3側壁223cは、Z軸と直交している。
【0074】
尚、Z軸及びX軸の両方に直交する軸をY軸とする。
【0075】
レンズ鏡筒3は、実施形態1と同じ構成である。レンズ枠32は、移動枠221の円筒部225内に配置され、光軸20が円筒部225の軸線と一致している。レンズ鏡筒3の撮像素子33の裏側には取付板227が設けられている(図10(A)参照)。レンズ鏡筒3は、取付板227を介して移動枠221に取り付けられている。
【0076】
レンズ枠32には、清掃部7が取り付けられている。清掃部7の構成は、実施形態1と同じである。
【0077】
第1〜第3駆動部226A〜226Cは、移動枠221の外周面に設けられている。詳しくは、第1駆動部226Aは、第1側壁223aに設けられている。第2駆動部226Bは、第3側壁223cに設けられている。第3駆動部226Cは、第2側壁223bに設けられている。第1〜第3駆動部226A〜226Cは、X軸回りにおいて略等間隔、即ち、略120°ごとに配置されている。
【0078】
第1駆動部226Aは、アクチュエータ本体4Aと第1支持機構205Aとを有している。第2駆動部226Bは、アクチュエータ本体4Bと第2支持機構205Bとを有している。第3駆動部226Cは、アクチュエータ本体4Cと第3支持機構205Cとを有している。
【0079】
3つのアクチュエータ本体4A〜4Cは、共通の構成をしている。アクチュエータ本体4A〜4Cは、実施形態1と同じ構成をしている。
【0080】
第1支持機構205Aの基本的な構成は、実施形態1の第1支持機構5Aと同じである。第1支持機構205Aと第1支持機構5Aとでは、アクチュエータ本体4Aの姿勢が異なる。詳しくは、アクチュエータ本体4Aは、Y軸及びZ軸を含む平面に含まれ且つZ軸に対して傾斜する軸回りに回転自在な状態で第1支持機構205Aに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Aの2つの駆動子42は、X軸と平行に並んで配置されている。
【0081】
第3支持機構205Cの基本的な構成は、実施形態1の第2支持機構5Bと同じである。第3支持機構205Cと第2支持機構5Bとでは、アクチュエータ本体4C(アクチュエータ本体4B)の姿勢が異なる。詳しくは、アクチュエータ本体4Cは、Y軸及びZ軸を含む平面に含まれ且つZ軸に対して傾斜する軸回りに回転自在な状態で第3支持機構205Cに支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Cの2つの駆動子42は、X軸と平行に並んで配置されている。
【0082】
第2支持機構205Bの基本的な構成は、実施形態1の第3支持機構5Cと同じである。第2支持機構205Bと第3支持機構5Cとでは、アクチュエータ本体4B(アクチュエエータ本体4C)の姿勢が異なる。詳しくは、アクチュエータ本体4Bは、ガイド溝53aの長手方向(Z軸方向)に移動可能であると共に、回転軸44を中心に回転可能に第2支持機構205Bによって支持されている。このとき、アクチュエータ本体4Bの2つの駆動子42は、Y軸と平行に並んで配置されている。
【0083】
〈4.カメラ本体の外殻内における配置〉
カメラ本体202は、図10に示すように、外殻201内に配置される。カメラ本体202のZ軸が外殻201のP軸と一致しているときを基準状態とする。すなわち、図10(A),(B)は、撮像装置200の基準状態を示す。第1及び第3駆動部226A,226Cそれぞれの駆動子42は、第1ケース211の内面と接触している。第2駆動部226Bの駆動子42は、第2ケース212の内面と接触している。レンズ鏡筒3は、第1ケース211の方を向いており、カメラ本体202は、該第1ケース211を介して撮影する。第2駆動部226Bは、X軸を中心とする半径方向(即ち、Z軸方向)に移動可能であって且つ付勢バネ54によって該半径方向外側に付勢されている。そのため、第2駆動部226Bの駆動子42は、付勢バネ54の弾性力によって第2ケース212の内面に押圧された状態で接触しており、第1及び第3駆動部226A,226Cの駆動子42は、付勢バネ54の反力によって第1ケース211の内面に押圧された状態で接触している。ここで、第2駆動部226Bのアクチュエータ本体4BがZ軸方向に移動可能であることに加えて、第1〜第3駆動部226A〜226Cのアクチュエータ本体4A〜4Cがそれぞれの回転軸44回りに回転自在に支持されているので、外殻201の内面の形状誤差及び各駆動部の組立誤差などが吸収される。
【0084】
ここで、レンズ枠32に取り付けられた清掃部7の除去部72は、外殻201の内面に接触している。また、清掃部7の円錐台部71は、レンズ鏡筒3の画角によって規定されるレンズ鏡筒3の撮影範囲Sよりも外側に位置している。
【0085】
〈5.カメラ本体の動作〉
第1〜第3駆動部226A〜226Cに駆動電圧が印加されると、それぞれの駆動子42が楕円運動を行う。ここで、第1駆動部226Aの駆動子42は、Z軸を中心とする周方向に並んでいる。第3駆動部226Cの駆動子42は、Z軸を中心とする周方向に並んでいる。一方、第2駆動部226Bの駆動子42は、X軸を中心とする周方向に並んでいる。そのため、駆動子42が楕円運動を行うと、第1駆動部226Aは、Z軸周りの周方向に駆動力を出力する。第3駆動部226Cは、Z軸周りの周方向に駆動力を出力する。第2駆動部226Bは、X軸回りの周方向に駆動力を出力する。そのため、第1駆動部226Aの駆動力と第3駆動部226Cの駆動力とを組み合わせることによって、カメラ本体202をY軸又はZ軸周りに回転させることができる。さらに、第2駆動部226Bの駆動力によって、カメラ本体202をX軸回りに回転させることができる。このように、第1〜第3駆動部226A〜226Cの駆動力を調整することによって、カメラ本体202を外殻201に対して回転移動させ、外殻201に対するカメラ本体202の姿勢を任意に調整することができる。
【0086】
図13に、駆動制御のフローチャートを示す。
【0087】
まず、駆動制御部62は、ステップS21において、外部からの無線通信によるマニュアル指令の入力があるか否かを判定する。マニュアル指令は、例えば、特定の被写体の追尾指令、カメラ本体202の所定の角度でのパンニング(Y軸回りの回転)、チルティング(X軸回りの回転)、ローリング(Z軸回りの回転)等である。マニュアル指令がある場合には、駆動制御部62は、ステップS22へ進む一方、マニュアル指令が無い場合には、駆動制御部62は、ステップS23へ進む。
【0088】
ステップS22においては、駆動制御部62は、マニュアル指令に基づいてマニュアル駆動指令値を生成する。マニュアル駆動指令値は、第1〜第3駆動部226A〜226Cのそれぞれに対する指令値である。その後、フローは、ステップS23へ進む。
【0089】
ステップS23においては、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の出力に基づいて、外乱によるカメラ本体202の回転を打ち消すための指令値を生成する。詳しくは、駆動制御部62は、ジャイロセンサ67の検出信号に基づいて求められるカメラ本体202のX軸、Y軸及びZ軸回りの回転を打ち消すように、X軸回りの回転指令値(以下、「X軸ジャイロ指令値」という)、Y軸回りの回転指令値(以下、「Y軸ジャイロ指令値」という)及びZ軸回りの回転指令値(以下、「Z軸ジャイロ指令値」という)を生成する。そして、Z軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第1駆動部226Aへの駆動指令値が生成される。また、Z軸ジャイロ指令値とY軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第3駆動部226Cへの駆動指令値が生成される。第2駆動部226Bについては、X軸ジャイロ指令値が駆動指令値となる。ここで、マニュアル駆動指令値がある場合には、ジャイロ指令値に基づいて生成された駆動指令値にマニュアル駆動指令値が加えられ、最終的な駆動指令値が生成される。駆動制御部62は、こうして生成された駆動指令値に応じた駆動電圧を第1〜第3駆動部226A〜226Cのそれぞれに印加する。
【0090】
その結果、マニュアル指令が無い場合には、カメラ本体202に作用する外乱を打ち消すように第1〜第3駆動部226A〜226Cが作動し、カメラ本体202の姿勢、即ち、光軸20の向きが一定に維持される。一方、マニュアル指令がある場合には、カメラ本体202に作用する外乱を打ち消すと共にマニュアル指令に応じてカメラ本体202が移動するように第1〜第3駆動部226A〜226Cが作動する。
【0091】
マニュアル指令の有無にかかわらず、ジャイロセンサ67の出力に基づいてカメラ本体202の回転ブレが抑制されるので、撮影画像における像ブレが抑制される。さらに、映像処理部61は、撮影される映像の動きベクトルを検出し、該動きベクトルに基づいて画像処理により像ブレを電子補正している。つまり、撮像装置200は、比較的大きく且つ低い周波数の像ブレをカメラ本体202の姿勢制御で抑制し、比較的小さく且つ高い周波数の像ブレを映像処理部61による電子補正により補正している。
【0092】
〈6.外殻内の清掃〉
このように構成された撮像装置200では、前記第1〜第3駆動部226A〜226Cが外殻201の内面に接触しているので、外殻201内に摩耗粉が発生し得る。しかし、外殻201内の異物は、実施形態1と同様に、清掃部7により拭き取られる。また、清掃部7は、外殻201内の空間をレンズ鏡筒3の撮影範囲Sが含まれた第1空間Mと、第1〜第3駆動部226A〜226Cが含まれた第2空間Nとに仕切り、集めた異物を第2空間Nに閉じ込めている。
【0093】
このように、外殻201内の異物は、除去部72に付着するか、第2空間N内に掃き集められ、第1空間M内に進入することはない。
【0094】
その結果、撮影画像の劣化を防止することができる。その他、実施形態1と同様の作用効果を奏することができる。
【0095】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0096】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【0097】
前記撮像装置100は、静止画撮影及び動画撮影を行うが、撮像装置は、静止画撮影のみを行うものであってもよいし、動画撮影のみを行うものであってもよい。
【0098】
また、外殻1,201の構成は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、外殻1,201は、4つ以上に分割されてもよい。また、外殻1,201は、内面が球面状であれば、外面は任意の形状でよい。また、外殻1,201の内面は、完全な球面である必要はなく、少なくとも、駆動部が接触する領域が球面状であればよい。
【0099】
また、前記第1〜第3駆動部26A〜26C,226A〜226Cは、圧電素子を含む振動型アクチュエータであるが、これに限られるものではない。例えば、駆動部は、ステッピングモータと駆動輪とを有し、駆動輪が外殻1,201の内面に接触する構成であってもよい。
【0100】
さらに、駆動部26A〜26C,226A〜226Cの個数や配置も任意に設定することができる。例えば、駆動部の個数は、3つに限定されるものではなく、2つ以下であっても、4つ以上であってもよい。
【0101】
また、清掃部7は、前記の構成に限られるものではない。例えば、清掃部7は、レンズ枠23以外の部分、例えば、移動枠21等に取り付けられてもよい。また、清掃部7の除去部72は、多孔質でなくてもよい。つまり、清掃部7の除去部72は、異物を付着させる機能を有さず、異物を掃くだけの機能を有するものであってもよい。また、清掃部7は、カメラ本体2,202と一体的に移動するものでなくてもよい。例えば、清掃部7を駆動する駆動部を別途設け、清掃部7とカメラ本体2,202とを個別に移動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0102】
以上説明したように、ここに開示された技術は、内面が球面状に形成されたケース内に配置された撮像部を備えた撮像装置について有用である。
【符号の説明】
【0103】
100,200 撮像装置
1、201 外殻
11 第1ケース
12 第2ケース
12a 開口部
12b 開口部
13 第3ケース
2,202 カメラ本体(撮像部)
20 光軸
21,221 移動枠
22 外周壁
23a,223a 第1側壁
23b,223b 第2側壁
23c,223c 第3側壁
24 仕切壁
25 開口部
26A,226A 第1駆動部
26B,226B 第2駆動部
26C,226C 第3駆動部
27,227 取付板
28 回路基板
3 レンズ鏡筒
32 レンズ枠
33 撮像素子
4A アクチュエータ本体
4B アクチュエータ本体
4C アクチュエータ本体
41 振動体
42 駆動子
43 ホルダ
44 回転軸
5A,205A 第1支持機構
5B,205B 第2支持機構
5C,205C 第3支持機構
51 ブラケット
52 保持板
52a 開口
53 支持部
53a ガイド溝
54 付勢バネ
55 ストッパ
55a 第1規制部
55b 第2規制部
61 映像処理部
62 駆動制御部
63 アンテナ
64 送信部
65 受信部
66 バッテリ
67 ジャイロセンサ
68 フォトセンサ
7 清掃部
71 円錐台部
72 除去部
73 保持部
74 円筒部
81 ピン
82 ストラップ
211 第1ケース
211a 開口部
212 第2ケース
212a 開口部
213 接合部
221a 第1枠
221b 第2枠
225 円筒部
S 撮影範囲
M 第1空間
N 第2空間
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体を撮影する撮像装置であって、
内面が球面状のケースと、
前記ケース内を移動可能に構成され、該ケース外の被写体を該ケースを通して撮影する撮像部と、
前記撮像部に取り付けられ、前記ケースの内面に接触し、該撮像部を駆動する駆動部と、
前記ケースの内面上の異物を清掃する清掃部とを備えた撮像装置。
【請求項2】
前記清掃部は、前記ケースの内面上の異物を拭く又は掃くように構成された、請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記清掃部は、前記撮像部の撮影範囲外に位置した状態で該撮像部と共に移動するように構成された、請求項1に記載の撮像装置。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【国際調査報告】