JPH1118000A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JPH1118000A JPH1118000A JP9168956A JP16895697A JPH1118000A JP H1118000 A JPH1118000 A JP H1118000A JP 9168956 A JP9168956 A JP 9168956A JP 16895697 A JP16895697 A JP 16895697A JP H1118000 A JPH1118000 A JP H1118000A
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- Japan
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- imaging unit
- imaging
- image pickup
- friction member
- housing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 目標物を自動追尾可能な撮像装置において、
撮像光学系11及び固体撮像装置12を含む撮像ユニッ
ト10の駆動機構の制御が容易で、かつ得られた画像の
傾きをなくす。 【解決手段】 撮像光学系11及び撮像素子12を略球
形の撮像ユニット10の内部に収納し、撮像ユニット1
0を筐体20の凹球面25と撮像ユニット10の外面1
5の凸球面との間に設けたボール26により自転自在に
保持する。摩擦部材42を中心として90度ことに形成
された4本の腕41a〜41dを有する2次元圧電アク
チュエータ41を撮像ユニット10の外面15に設け、
摩擦部材42を筐体20の凹球面25に押圧しつつ楕円
軌道を描くように駆動し、撮像ユニット10全体を所定
の方向に自転させる。
撮像光学系11及び固体撮像装置12を含む撮像ユニッ
ト10の駆動機構の制御が容易で、かつ得られた画像の
傾きをなくす。 【解決手段】 撮像光学系11及び撮像素子12を略球
形の撮像ユニット10の内部に収納し、撮像ユニット1
0を筐体20の凹球面25と撮像ユニット10の外面1
5の凸球面との間に設けたボール26により自転自在に
保持する。摩擦部材42を中心として90度ことに形成
された4本の腕41a〜41dを有する2次元圧電アク
チュエータ41を撮像ユニット10の外面15に設け、
摩擦部材42を筐体20の凹球面25に押圧しつつ楕円
軌道を描くように駆動し、撮像ユニット10全体を所定
の方向に自転させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、目標物を自動追尾
可能な撮像装置、いわゆるロボットアイに関する。
可能な撮像装置、いわゆるロボットアイに関する。
【0002】
【従来の技術】ジンバルを用いた従来の撮像装置の構成
を図10に示す。撮像光学系及びCCD等の撮像素子
(図示せず)は、略円筒形の撮像ユニット100の内部
に収納されている。撮像素子は、ケーブルK1を介して
制御ユニット130に接続されている。撮像ユニット1
00は、軸101により回転フレーム102に軸支さ
れ、Y軸の周りに回転可能である。また、回転フレーム
102は、軸103により固定フレーム104に軸支さ
れ、X軸の周りに回転可能である。X軸は、ほぼ水平で
あり、不動である。一方、Y軸はX軸に直交する面内で
回転する。
を図10に示す。撮像光学系及びCCD等の撮像素子
(図示せず)は、略円筒形の撮像ユニット100の内部
に収納されている。撮像素子は、ケーブルK1を介して
制御ユニット130に接続されている。撮像ユニット1
00は、軸101により回転フレーム102に軸支さ
れ、Y軸の周りに回転可能である。また、回転フレーム
102は、軸103により固定フレーム104に軸支さ
れ、X軸の周りに回転可能である。X軸は、ほぼ水平で
あり、不動である。一方、Y軸はX軸に直交する面内で
回転する。
【0003】軸101にはギヤ112が固定され、モー
タ113の回転軸に固定されたギヤ111等と噛合す
る。ギヤ111,112、モータ113及びエンコーダ
(図示せず)等でY軸駆動機構110を構成し、軸10
1の回転量及び回転方向等を制御する。モータ113及
びエンコーダは、ケーブルK2等を介して制御ユニット
130に接続されている。
タ113の回転軸に固定されたギヤ111等と噛合す
る。ギヤ111,112、モータ113及びエンコーダ
(図示せず)等でY軸駆動機構110を構成し、軸10
1の回転量及び回転方向等を制御する。モータ113及
びエンコーダは、ケーブルK2等を介して制御ユニット
130に接続されている。
【0004】同様に、軸103にはギヤ122が固定さ
れ、モータ123の回転軸に固定されたギヤ121と噛
合する。ギヤ121,122、モータ123及びエンコ
ーダ(図示せず)等でX軸駆動機構120を構成し、軸
103の回転量及び回転方向等を制御する。モータ12
3及びエンコーダは、ケーブルK3等を介して制御ユニ
ット130に接続されている。
れ、モータ123の回転軸に固定されたギヤ121と噛
合する。ギヤ121,122、モータ123及びエンコ
ーダ(図示せず)等でX軸駆動機構120を構成し、軸
103の回転量及び回転方向等を制御する。モータ12
3及びエンコーダは、ケーブルK3等を介して制御ユニ
ット130に接続されている。
【0005】目標物を自動追尾する場合、制御ユニット
130は、撮像ユニット100により取り込まれた画像
を処理し、目標物の画像を分離抽出する。そして、目標
物の画像を画面中央に移動させるために、必要な移動量
を演算する。さらに、演算結果に基づいて、モータ11
3及び123を駆動し、撮像ユニット100の撮像光学
系の光軸を目標物の方向に向ける。
130は、撮像ユニット100により取り込まれた画像
を処理し、目標物の画像を分離抽出する。そして、目標
物の画像を画面中央に移動させるために、必要な移動量
を演算する。さらに、演算結果に基づいて、モータ11
3及び123を駆動し、撮像ユニット100の撮像光学
系の光軸を目標物の方向に向ける。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の撮像装置の
構成では、少なくとも一方の駆動ユニット、例えばX軸
駆動ユニット120が固定フレーム104に対して固定
されているため、Y軸駆動ユニット110及びX軸駆動
ユニット120を駆動して、撮像ユニット100の撮像
光学系の光軸を目標物の方向に向けたとしても、撮像ユ
ニット100の撮像素子の縦横が目標物の水平垂直と一
致しない、すなわち画面が若干傾くという現象が起こ
る。さらに、1回の動作で撮像ユニット100の撮像光
学系の光軸を目標物の方向に向けることは困難であり、
補正をする必要がある。これらの問題点を図11を用い
て説明する。
構成では、少なくとも一方の駆動ユニット、例えばX軸
駆動ユニット120が固定フレーム104に対して固定
されているため、Y軸駆動ユニット110及びX軸駆動
ユニット120を駆動して、撮像ユニット100の撮像
光学系の光軸を目標物の方向に向けたとしても、撮像ユ
ニット100の撮像素子の縦横が目標物の水平垂直と一
致しない、すなわち画面が若干傾くという現象が起こ
る。さらに、1回の動作で撮像ユニット100の撮像光
学系の光軸を目標物の方向に向けることは困難であり、
補正をする必要がある。これらの問題点を図11を用い
て説明する。
【0007】図11において、点Pを初期状態における
撮像ユニット100の撮像光学系の光軸上の頂点、すな
わち直線OPを光軸とする。ここで、直線ORが光軸と
なるようにY軸駆動ユニット110及びX軸駆動ユニッ
ト120を駆動し、撮像光学系の光軸上の頂点を点Pか
ら点Rに移動させる場合を考える。
撮像ユニット100の撮像光学系の光軸上の頂点、すな
わち直線OPを光軸とする。ここで、直線ORが光軸と
なるようにY軸駆動ユニット110及びX軸駆動ユニッ
ト120を駆動し、撮像光学系の光軸上の頂点を点Pか
ら点Rに移動させる場合を考える。
【0008】まず、Y軸駆動ユニット110を駆動して
撮像ユニット100をY−Y軸を中心として回転し、撮
像ユニット100の撮像光学系の光軸上の頂点を、点P
から点Q(点Qは、点Rを通る経線Fと赤道Eの交点)
まで赤道E上を移動させる。次に、X軸駆動ユニット1
20を駆動して、撮像ユニット100をX−X軸を中心
として回転する。ここで、撮像ユニット100の撮像光
学系の光軸上の頂点は、経線Fに沿って移動せず、点Q
を通りX−X軸に直交する円Gに沿って移動する。その
ため、本来の目標である点Rから少しずれた点Sに到達
する。従って、撮像ユニット100の撮像光学系の光軸
上の頂点を点Sから点Rに補正するために、再度Y軸駆
動ユニット110を駆動する必要がある。
撮像ユニット100をY−Y軸を中心として回転し、撮
像ユニット100の撮像光学系の光軸上の頂点を、点P
から点Q(点Qは、点Rを通る経線Fと赤道Eの交点)
まで赤道E上を移動させる。次に、X軸駆動ユニット1
20を駆動して、撮像ユニット100をX−X軸を中心
として回転する。ここで、撮像ユニット100の撮像光
学系の光軸上の頂点は、経線Fに沿って移動せず、点Q
を通りX−X軸に直交する円Gに沿って移動する。その
ため、本来の目標である点Rから少しずれた点Sに到達
する。従って、撮像ユニット100の撮像光学系の光軸
上の頂点を点Sから点Rに補正するために、再度Y軸駆
動ユニット110を駆動する必要がある。
【0009】また、撮像ユニット100の撮像光学系の
光軸上の頂点が経線Fに沿って移動した場合、撮像ユニ
ット100の撮像素子の縦・横と目標物の水平・垂直と
が一致し、画面は傾かない。ところが、撮像ユニット1
00の撮像光学系の光軸上の頂点が点Qを通りX−X軸
に直交する円Gに沿って移動するため、撮像ユニット1
00の撮像素子の縦・横が目標物の水平・垂直と一致せ
ず、画面が若干傾く。このことは、撮像ユニット100
の撮像光学系の光軸上の頂点が、最終的に目標である点
Rに到達した場合でも同じである。すなわち、補正によ
り撮像ユニット100の撮像光学系の光軸上の頂点が点
Rへ到達した場合、最初から撮像ユニット100の撮像
光学系の光軸上の頂点を、点Pから点T(点Tは、点R
を通りX−X軸に直交する円Hと赤道Eの交点)まで赤
道E上を移動させ、X−X軸に直交する円Hに沿って点
Rまで移動させた場合と等価である。従って、撮像ユニ
ット100の撮像光学系の光軸上の頂点がいずれかの経
線に沿って移動していない場合、撮像ユニット100の
撮像素子の縦・横が目標物の水平・垂直と一致せず、画
面が若干傾くことは避けられない。
光軸上の頂点が経線Fに沿って移動した場合、撮像ユニ
ット100の撮像素子の縦・横と目標物の水平・垂直と
が一致し、画面は傾かない。ところが、撮像ユニット1
00の撮像光学系の光軸上の頂点が点Qを通りX−X軸
に直交する円Gに沿って移動するため、撮像ユニット1
00の撮像素子の縦・横が目標物の水平・垂直と一致せ
ず、画面が若干傾く。このことは、撮像ユニット100
の撮像光学系の光軸上の頂点が、最終的に目標である点
Rに到達した場合でも同じである。すなわち、補正によ
り撮像ユニット100の撮像光学系の光軸上の頂点が点
Rへ到達した場合、最初から撮像ユニット100の撮像
光学系の光軸上の頂点を、点Pから点T(点Tは、点R
を通りX−X軸に直交する円Hと赤道Eの交点)まで赤
道E上を移動させ、X−X軸に直交する円Hに沿って点
Rまで移動させた場合と等価である。従って、撮像ユニ
ット100の撮像光学系の光軸上の頂点がいずれかの経
線に沿って移動していない場合、撮像ユニット100の
撮像素子の縦・横が目標物の水平・垂直と一致せず、画
面が若干傾くことは避けられない。
【0010】本発明は、上記従来例の問題を解決するた
めになされたものであり、補正をすることなく容易に撮
像ユニットの撮像光学系の光軸を目標物の方向に向ける
ことができ、かつ画面の傾きがない撮像装置を提供する
ことを目的としている。
めになされたものであり、補正をすることなく容易に撮
像ユニットの撮像光学系の光軸を目標物の方向に向ける
ことができ、かつ画面の傾きがない撮像装置を提供する
ことを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の撮像装置は、少なくとも撮像光学系及び撮
像素子を内部に収納し、その外面の少なくとも一部分が
凸球面である撮像ユニットと、撮像ユニットを内部に収
納すべく、撮像ユニットの凸球面と対向する凹球面を有
すると共に、その一部に少なくとも撮像光学系により被
写体を撮像するための開口部を有する筐体と、撮像ユニ
ットに設けられ、撮像ユニットを凸球面を形成する球の
中心を通る2以上の任意の軸の周りに自転させる駆動機
構とを具備する。
め、本発明の撮像装置は、少なくとも撮像光学系及び撮
像素子を内部に収納し、その外面の少なくとも一部分が
凸球面である撮像ユニットと、撮像ユニットを内部に収
納すべく、撮像ユニットの凸球面と対向する凹球面を有
すると共に、その一部に少なくとも撮像光学系により被
写体を撮像するための開口部を有する筐体と、撮像ユニ
ットに設けられ、撮像ユニットを凸球面を形成する球の
中心を通る2以上の任意の軸の周りに自転させる駆動機
構とを具備する。
【0012】上記構成によれば、撮像ユニットの凸球面
と筐体の凹球面とがいわゆる球面軸受けを構成するの
で、撮像ユニットは、その凸球面を形成する球の中心を
通る任意の軸を中心として自転しうる。
と筐体の凹球面とがいわゆる球面軸受けを構成するの
で、撮像ユニットは、その凸球面を形成する球の中心を
通る任意の軸を中心として自転しうる。
【0013】次に、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上
の頂点を、点Pから点Rに移動させる場合を考える。上
記撮像装置によれば、駆動機構が撮像ユニット側に設け
られているので、例えば図12に示すように、撮像ユニ
ットをY−Y軸を中心として回転させ、撮像ユニットの
撮像光学系の光軸上の頂点を、点Pから点Q(点Qは、
点Rを通る経線Fと赤道Eの交点)まで赤道E上を移動
させると、X−X軸もX’−X’軸に回転している。次
に、撮像ユニットをX’−X’軸を中心として回転させ
ると、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点は、経
線Fに沿って移動する。そのため、補正することなく、
1回の動作で本来の目標である点Rに到達する。また、
撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点が常にいずれ
かの経線に沿って移動するので、撮像ユニットの撮像素
子の縦・横と目標物の水平・垂直とが一致し、画面は傾
かない。
の頂点を、点Pから点Rに移動させる場合を考える。上
記撮像装置によれば、駆動機構が撮像ユニット側に設け
られているので、例えば図12に示すように、撮像ユニ
ットをY−Y軸を中心として回転させ、撮像ユニットの
撮像光学系の光軸上の頂点を、点Pから点Q(点Qは、
点Rを通る経線Fと赤道Eの交点)まで赤道E上を移動
させると、X−X軸もX’−X’軸に回転している。次
に、撮像ユニットをX’−X’軸を中心として回転させ
ると、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点は、経
線Fに沿って移動する。そのため、補正することなく、
1回の動作で本来の目標である点Rに到達する。また、
撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点が常にいずれ
かの経線に沿って移動するので、撮像ユニットの撮像素
子の縦・横と目標物の水平・垂直とが一致し、画面は傾
かない。
【0014】上記構成において、駆動機構は、球の中心
を通り互いに直交する2軸上にそれぞれ設けられた2組
の筐体の凹球面に押圧される摩擦部材及び摩擦部材を駆
動する1次元圧電アクチュエータを含むことが好まし
い。2つの1次元圧電アクチュエータをそれぞれ、例え
ば図8における赤道E及び点Pを通る経線I上に設ける
ことにより、撮像ユニットのX−X軸を中心とする回転
及びY−Y軸を中心とする回転を、それぞれ独立して制
御することが可能である。また、圧電アクチュエータを
用いているので、撮像ユニットの内部にモータや減速ギ
ヤを設ける必要がなく、駆動機構が小型になり、撮像ユ
ニットへの搭載が容易になる。
を通り互いに直交する2軸上にそれぞれ設けられた2組
の筐体の凹球面に押圧される摩擦部材及び摩擦部材を駆
動する1次元圧電アクチュエータを含むことが好まし
い。2つの1次元圧電アクチュエータをそれぞれ、例え
ば図8における赤道E及び点Pを通る経線I上に設ける
ことにより、撮像ユニットのX−X軸を中心とする回転
及びY−Y軸を中心とする回転を、それぞれ独立して制
御することが可能である。また、圧電アクチュエータを
用いているので、撮像ユニットの内部にモータや減速ギ
ヤを設ける必要がなく、駆動機構が小型になり、撮像ユ
ニットへの搭載が容易になる。
【0015】また、上記構成において、1次元圧電アク
チュエータは、摩擦部材を中心とする略対称な2本の腕
を有し、2本の腕を含み、かつ摩擦部材の筐体の凹球面
と接触する面に対して直交する断面が略「く」の字形で
あり、断面に直交する方向に積層されていることが好ま
しい。すなわち、1次元アクチュエータの2本の腕の部
分に位相差を有する2つの正弦波電圧をそれぞれ印加す
ることにより、第1の腕が伸び第2の腕が縮む状態、第
1及び第2の腕が共に伸びる状態、第1の腕が縮み第2
の腕が伸びる状態、第1及び第2の腕が共に縮む状態を
繰り返す。その結果、摩擦部材が楕円軌道を描くように
駆動される。筐体の凹球面が固定されているので、相対
的に撮像ユニットが所定方向に自転する。また、1次元
圧電アクチュエータは、略「く」の字形断面に直交する
方向に積層されているので、略「く」の字形状の2本の
腕の角度等の形状が安定する。
チュエータは、摩擦部材を中心とする略対称な2本の腕
を有し、2本の腕を含み、かつ摩擦部材の筐体の凹球面
と接触する面に対して直交する断面が略「く」の字形で
あり、断面に直交する方向に積層されていることが好ま
しい。すなわち、1次元アクチュエータの2本の腕の部
分に位相差を有する2つの正弦波電圧をそれぞれ印加す
ることにより、第1の腕が伸び第2の腕が縮む状態、第
1及び第2の腕が共に伸びる状態、第1の腕が縮み第2
の腕が伸びる状態、第1及び第2の腕が共に縮む状態を
繰り返す。その結果、摩擦部材が楕円軌道を描くように
駆動される。筐体の凹球面が固定されているので、相対
的に撮像ユニットが所定方向に自転する。また、1次元
圧電アクチュエータは、略「く」の字形断面に直交する
方向に積層されているので、略「く」の字形状の2本の
腕の角度等の形状が安定する。
【0016】または、駆動機構は、球の中心を通る1つ
の軸上に設けられ、筐体の凹球面に押圧される摩擦部材
及び摩擦部材を駆動する2次元圧電アクチュエータを含
むことが好ましい。すなわち、2次元圧電アクチュエー
タを用いることにより、撮像ユニットのX−X軸を中心
とする回転及びY−Y軸を中心とする回転を、同時に制
御することが可能である。また、圧電アクチュエータの
構成が複雑になる反面、その数を1つに減らすことがで
き、より小型軽量な撮像装置が得られる。
の軸上に設けられ、筐体の凹球面に押圧される摩擦部材
及び摩擦部材を駆動する2次元圧電アクチュエータを含
むことが好ましい。すなわち、2次元圧電アクチュエー
タを用いることにより、撮像ユニットのX−X軸を中心
とする回転及びY−Y軸を中心とする回転を、同時に制
御することが可能である。また、圧電アクチュエータの
構成が複雑になる反面、その数を1つに減らすことがで
き、より小型軽量な撮像装置が得られる。
【0017】上記構成において、2次元圧電アクチュエ
ータは、摩擦部材を中心として略90度ごとに設けられ
た4本の腕を有し、4本の腕のうち互いに隣接しない2
本を含み、かつ摩擦部材の筐体の凹球面と接触する面に
対して直交する断面がそれぞれ略「く」の字形であり、
各断面に直交する方向にそれぞれ積層されていることが
好ましい。すなわち、2次元アクチュエータの4本の腕
のうち、1対をなす第1及び第3の腕部分に、位相差を
有する2つの正弦波電圧をそれぞれ印加することによ
り、第1の腕が伸び第3の腕が縮む状態、第1及び第3
の腕が共に伸びる状態、第1の腕が縮み第3の腕が伸び
る状態、第1及び第3の腕が共に縮む状態を繰り返す。
その結果、第1及び第3の腕の部分を含む面において、
摩擦部材が楕円軌道を描くように駆動される。同様に、
2次元アクチュエータの4本の腕のうち、1対をなす第
2及び第4の腕部分に、位相差を有する2つの正弦波電
圧をそれぞれ印加することにより、第2の腕が伸び第4
の腕が縮む状態、第2及び第4の腕が共に伸びる状態、
第2の腕が縮み第4の腕が伸びる状態、第2及び第4の
腕が共に縮む状態を繰り返す。その結果、第2及び第4
の腕の部分を含む面において、摩擦部材が楕円軌道を描
くように駆動される。これらの2つの動きのタイミング
を任意に制御できるので、摩擦部材を2次元方向の任意
の方向に移動し、それに伴って撮像ユニットは、球の中
心を通る任意の軸の周りに自転する。また、2次元圧電
アクチュエータの4本の腕のうち、第1及び第3の腕の
部分と第2及び第4の腕の部分とがそれぞれ一体とな
り、それぞれ略「く」の字形断面に直交する方向に積層
されているので、略「く」の字形状の2本の腕の角度等
の形状が安定する。
ータは、摩擦部材を中心として略90度ごとに設けられ
た4本の腕を有し、4本の腕のうち互いに隣接しない2
本を含み、かつ摩擦部材の筐体の凹球面と接触する面に
対して直交する断面がそれぞれ略「く」の字形であり、
各断面に直交する方向にそれぞれ積層されていることが
好ましい。すなわち、2次元アクチュエータの4本の腕
のうち、1対をなす第1及び第3の腕部分に、位相差を
有する2つの正弦波電圧をそれぞれ印加することによ
り、第1の腕が伸び第3の腕が縮む状態、第1及び第3
の腕が共に伸びる状態、第1の腕が縮み第3の腕が伸び
る状態、第1及び第3の腕が共に縮む状態を繰り返す。
その結果、第1及び第3の腕の部分を含む面において、
摩擦部材が楕円軌道を描くように駆動される。同様に、
2次元アクチュエータの4本の腕のうち、1対をなす第
2及び第4の腕部分に、位相差を有する2つの正弦波電
圧をそれぞれ印加することにより、第2の腕が伸び第4
の腕が縮む状態、第2及び第4の腕が共に伸びる状態、
第2の腕が縮み第4の腕が伸びる状態、第2及び第4の
腕が共に縮む状態を繰り返す。その結果、第2及び第4
の腕の部分を含む面において、摩擦部材が楕円軌道を描
くように駆動される。これらの2つの動きのタイミング
を任意に制御できるので、摩擦部材を2次元方向の任意
の方向に移動し、それに伴って撮像ユニットは、球の中
心を通る任意の軸の周りに自転する。また、2次元圧電
アクチュエータの4本の腕のうち、第1及び第3の腕の
部分と第2及び第4の腕の部分とがそれぞれ一体とな
り、それぞれ略「く」の字形断面に直交する方向に積層
されているので、略「く」の字形状の2本の腕の角度等
の形状が安定する。
【0018】上記各構成において、撮像ユニットの重心
が球の中心とほぼ一致することが好ましい。上記のよう
に、撮像ユニットは圧電アクチュエータにより自転され
る。従って、小さな駆動力で撮像ユニットをスムーズに
自転させるためには、その重心が移動しない方がよい。
撮像ユニットの重心を球の中心にほぼ一致させるため
に、具体的には撮像ユニットの内部にバランスウエイト
等を設けてもよい。
が球の中心とほぼ一致することが好ましい。上記のよう
に、撮像ユニットは圧電アクチュエータにより自転され
る。従って、小さな駆動力で撮像ユニットをスムーズに
自転させるためには、その重心が移動しない方がよい。
撮像ユニットの重心を球の中心にほぼ一致させるため
に、具体的には撮像ユニットの内部にバランスウエイト
等を設けてもよい。
【0019】また、上記構成において、撮像ユニットの
凸球面と筐体の凹球面との間にボールが設けられている
ことが好ましい。すなわち、いわゆるボールベアリング
を構成することにより、撮像ユニットを自転させる際の
負荷がきわめて小さくなる。また、摩擦部材の弾性によ
り、撮像ユニットとボールとの隙間のガタが吸収され
る。
凸球面と筐体の凹球面との間にボールが設けられている
ことが好ましい。すなわち、いわゆるボールベアリング
を構成することにより、撮像ユニットを自転させる際の
負荷がきわめて小さくなる。また、摩擦部材の弾性によ
り、撮像ユニットとボールとの隙間のガタが吸収され
る。
【0020】また、上記構成において、筐体の開口部と
撮像ユニットの撮像光学系との隙間にシール部材が設け
られていることが好ましい。または、上記構成におい
て、筐体の開口部が、透明部材により密閉されているこ
とが好ましい。このような構成により、撮像ユニットを
筐体の内部に実質的に密閉することができ、特殊なハウ
ジングを用いることなく、防塵、防湿又は防水効果が得
られる。
撮像ユニットの撮像光学系との隙間にシール部材が設け
られていることが好ましい。または、上記構成におい
て、筐体の開口部が、透明部材により密閉されているこ
とが好ましい。このような構成により、撮像ユニットを
筐体の内部に実質的に密閉することができ、特殊なハウ
ジングを用いることなく、防塵、防湿又は防水効果が得
られる。
【0021】
(第1の実施形態)本発明の撮像装置の第1の実施形態
を図1から図6を参照しつつ説明する。図1は第1の実
施形態に係る撮像装置の初期状態における構成を示す断
面図であり、図2はその動作状態を示す。なお、本発明
の撮像装置は、軸A−Aを通る紙面に垂直な断面におい
ても、ほぼ同じ構成を有している。
を図1から図6を参照しつつ説明する。図1は第1の実
施形態に係る撮像装置の初期状態における構成を示す断
面図であり、図2はその動作状態を示す。なお、本発明
の撮像装置は、軸A−Aを通る紙面に垂直な断面におい
ても、ほぼ同じ構成を有している。
【0022】図1及び図2に示すように、撮像ユニット
10はその外面15の少なくとも一部分が凸球面であ
る。撮像ユニット10は、内部に撮像光学系11、CC
D等の固体撮像素子12、バランスウエイト14及び駆
動機構40等が設けられている。駆動機構40は、撮像
ユニット10の外面15の凸球面を形成する球の中心O
に対して、撮像光学系11とは略対称な位置に一箇所設
けられている。
10はその外面15の少なくとも一部分が凸球面であ
る。撮像ユニット10は、内部に撮像光学系11、CC
D等の固体撮像素子12、バランスウエイト14及び駆
動機構40等が設けられている。駆動機構40は、撮像
ユニット10の外面15の凸球面を形成する球の中心O
に対して、撮像光学系11とは略対称な位置に一箇所設
けられている。
【0023】筐体20は2つの部分21及び22からな
り、撮像ユニット10を収納するための略球形の空間2
4を有する。筐体20の前面には開口部23が形成さ
れ、開口部23から撮像ユニット10の撮像光学系11
の部分が外部に突出する。空間24の凹球面25と撮像
ユニット10の外面15の凸球面との間には、複数のボ
ール26が設けられ、撮像ユニット10をその球の中心
Oを通る任意の軸の周りに自転自在に保持している。こ
こで、ボール26は、いわゆるボールベアリングを構成
するので、撮像ユニット10の外面15の凸球面とボー
ル26とは点接触し、かつ撮像ユニット10が自転する
際、これらの間には転がり摩擦しか働かない。従って、
撮像ユニット10は、きわめて小さい力で自転すること
ができる。
り、撮像ユニット10を収納するための略球形の空間2
4を有する。筐体20の前面には開口部23が形成さ
れ、開口部23から撮像ユニット10の撮像光学系11
の部分が外部に突出する。空間24の凹球面25と撮像
ユニット10の外面15の凸球面との間には、複数のボ
ール26が設けられ、撮像ユニット10をその球の中心
Oを通る任意の軸の周りに自転自在に保持している。こ
こで、ボール26は、いわゆるボールベアリングを構成
するので、撮像ユニット10の外面15の凸球面とボー
ル26とは点接触し、かつ撮像ユニット10が自転する
際、これらの間には転がり摩擦しか働かない。従って、
撮像ユニット10は、きわめて小さい力で自転すること
ができる。
【0024】筐体20の内部で、かつ軸A−A及び軸B
−Bを含む第1の面(紙面と平行な面)上の所定の位置
(例えば、底部)には、第1の面に垂直な軸を回転軸と
するエンコーダ27が設けられており、第1の面上にお
ける撮像ユニット10の回転角(回転量)を検出する。
同様に、筐体20の内部で、かつ第1の面に直交する第
2の面(紙面に垂直な面)上の所定の位置(例えば、側
部)にも、第2の面に垂直な軸を回転軸とするエンコー
ダ(図示せず)が設けられており、第2の面上における
撮像ユニット10の回転角(回転量)を検出する。これ
ら2つのエンコーダ27の検出信号は制御ユニット50
(図6参照)に入力され、撮像ユニット10の撮像光学
系11の光軸の方向が演算される。なお。エンコーダも
撮像ユニット10側に配置し、それぞれX−X軸及びY
−Y軸の回りの回転量を直接検出するようにしても良
い。
−Bを含む第1の面(紙面と平行な面)上の所定の位置
(例えば、底部)には、第1の面に垂直な軸を回転軸と
するエンコーダ27が設けられており、第1の面上にお
ける撮像ユニット10の回転角(回転量)を検出する。
同様に、筐体20の内部で、かつ第1の面に直交する第
2の面(紙面に垂直な面)上の所定の位置(例えば、側
部)にも、第2の面に垂直な軸を回転軸とするエンコー
ダ(図示せず)が設けられており、第2の面上における
撮像ユニット10の回転角(回転量)を検出する。これ
ら2つのエンコーダ27の検出信号は制御ユニット50
(図6参照)に入力され、撮像ユニット10の撮像光学
系11の光軸の方向が演算される。なお。エンコーダも
撮像ユニット10側に配置し、それぞれX−X軸及びY
−Y軸の回りの回転量を直接検出するようにしても良
い。
【0025】次に、駆動機構40の詳細について、図3
〜図5を参照しつつ説明する。図3(a)及び(b)に
示すように、駆動機構40は、2次元圧電アクチュエー
タ41とそのほぼ中央部に設けられた摩擦部材42等で
構成されている。図3(b)に示すように、2次元圧電
アクチュエータ41は、摩擦部材42を中心として略9
0度ごとに設けられた第1〜第4の腕41a〜41dを
有する。また、図3(a)に示すように、4本の腕のう
ち互いに隣接しない第1の腕41aと第3の腕14c及
び第2の腕41bと第4の腕41dは、それぞれ摩擦部
材42を中心として対称に、かつ摩擦部材42の筐体2
0の空間24の凹球面25と接触する面42aに対して
略直交する断面が略「く」の字(又は、へリングボーン
(herringbone)形状)に形成されている。さらに、第1
〜第4の腕41a〜41dは、それぞれ第1〜第4の部
分電極44a〜44b、圧電板43、共通電極45の順
に積層されている。
〜図5を参照しつつ説明する。図3(a)及び(b)に
示すように、駆動機構40は、2次元圧電アクチュエー
タ41とそのほぼ中央部に設けられた摩擦部材42等で
構成されている。図3(b)に示すように、2次元圧電
アクチュエータ41は、摩擦部材42を中心として略9
0度ごとに設けられた第1〜第4の腕41a〜41dを
有する。また、図3(a)に示すように、4本の腕のう
ち互いに隣接しない第1の腕41aと第3の腕14c及
び第2の腕41bと第4の腕41dは、それぞれ摩擦部
材42を中心として対称に、かつ摩擦部材42の筐体2
0の空間24の凹球面25と接触する面42aに対して
略直交する断面が略「く」の字(又は、へリングボーン
(herringbone)形状)に形成されている。さらに、第1
〜第4の腕41a〜41dは、それぞれ第1〜第4の部
分電極44a〜44b、圧電板43、共通電極45の順
に積層されている。
【0026】例えばX方向の動作の場合、共通電極45
と第1の腕41aの第1の部分電極44aとの間及び共
通電極45と第3の腕41cの第3の部分電極44cと
の間にはそれぞれ、例えば図4に示すような位相差を有
する2つの正弦波電圧W1及びW2を印加する。圧電板
43は、電界方向(Y方向)に伸びるとき、電界に直交
する方向(X方向)に縮む。その逆も同様である。2次
元圧電アクチュエータ41では、X方向の変位を利用し
て、摩擦部材42を筐体20の空間24の凹球面25に
押圧し、その反作用として撮像ユニット10をX方向に
駆動する。
と第1の腕41aの第1の部分電極44aとの間及び共
通電極45と第3の腕41cの第3の部分電極44cと
の間にはそれぞれ、例えば図4に示すような位相差を有
する2つの正弦波電圧W1及びW2を印加する。圧電板
43は、電界方向(Y方向)に伸びるとき、電界に直交
する方向(X方向)に縮む。その逆も同様である。2次
元圧電アクチュエータ41では、X方向の変位を利用し
て、摩擦部材42を筐体20の空間24の凹球面25に
押圧し、その反作用として撮像ユニット10をX方向に
駆動する。
【0027】図4に示す正弦波電圧W1を第1の腕41
aに、正弦波電圧W2を第3の腕41cに印加するもの
とする。時間t1では、図5(a)に示すように、第1
の腕41aが伸び、第3の腕41cが縮む。時間t2で
は、図5(b)に示すように、第1及び第3の腕41a
及び41cが共に伸びる。時間t3では、図5(c)に
示すように、第1の腕41aが縮み、第3の腕41cが
伸びる。時間t4では、図5(d)に示すように、第1
の腕41a及び第3の腕41cが共に縮む。その結果、
摩擦部材42が楕円軌道を描くように駆動される。筐体
20の空間24の凹球面25が固定されているため、相
対的に撮像ユニット10が、例えば図5(b)中矢印D
で示す方向に自転する。
aに、正弦波電圧W2を第3の腕41cに印加するもの
とする。時間t1では、図5(a)に示すように、第1
の腕41aが伸び、第3の腕41cが縮む。時間t2で
は、図5(b)に示すように、第1及び第3の腕41a
及び41cが共に伸びる。時間t3では、図5(c)に
示すように、第1の腕41aが縮み、第3の腕41cが
伸びる。時間t4では、図5(d)に示すように、第1
の腕41a及び第3の腕41cが共に縮む。その結果、
摩擦部材42が楕円軌道を描くように駆動される。筐体
20の空間24の凹球面25が固定されているため、相
対的に撮像ユニット10が、例えば図5(b)中矢印D
で示す方向に自転する。
【0028】同様に、2次元アクチュエータの4本の腕
のうち、1対をなす第2及び第4の腕41b及び42d
の部分に、位相差を有する2つの正弦波電圧をそれぞれ
印加することにより、第2の腕41bが伸び第4の腕4
1dが縮む状態、第2及び第4の腕41b及び41dが
共に伸びる状態、第2の腕41bが縮み第4の腕41d
が伸びる状態、第2及び第4の腕41b及び41dが共
に縮む状態を繰り返す。その結果、第2及び第4の腕4
1b及び41dの部分を含む面において、摩擦部材42
が楕円軌道を描くように駆動される。
のうち、1対をなす第2及び第4の腕41b及び42d
の部分に、位相差を有する2つの正弦波電圧をそれぞれ
印加することにより、第2の腕41bが伸び第4の腕4
1dが縮む状態、第2及び第4の腕41b及び41dが
共に伸びる状態、第2の腕41bが縮み第4の腕41d
が伸びる状態、第2及び第4の腕41b及び41dが共
に縮む状態を繰り返す。その結果、第2及び第4の腕4
1b及び41dの部分を含む面において、摩擦部材42
が楕円軌道を描くように駆動される。
【0029】これらの2つの動きのタイミングを任意に
制御できるので、摩擦部材42を2次元方向の任意の方
向に移動させることができ、それに伴って撮像ユニット
10も任意の軸を中心として自転することができる。
制御できるので、摩擦部材42を2次元方向の任意の方
向に移動させることができ、それに伴って撮像ユニット
10も任意の軸を中心として自転することができる。
【0030】次に、制御ユニット50のブロック構成を
図6に示す。制御ユニット50のハードウエアは、マイ
クロコンピュータ、メモリ等(周知につき、図示せず)
で構成されている。一方、制御ユニット50は、機能的
には、固体撮像素子12からの画像信号(アナログ信
号)をA/D変換し、制御ユニット50に取り込むため
の画像取込手段51と、A/D変換された画像データを
記憶するための画像記憶手段52と、画像記憶手段52
に記憶されている画像データをD/A変換し、例えばN
TSC信号等に変換してモニターTV等(図示せず)に
出力する画像表示手段53と、例えば人物等の移動する
目標物を自動追尾する際に、画像記憶手段52に記憶さ
れている画像を処理し、目標物の画像を前画像と比較す
る等の方法により分離抽出する画像評価手段54と、撮
像ユニット10の撮像光学系11がズームレンズである
場合に、レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段
と、画像評価手段54により分離抽出された目標物の画
像データと、焦点距離検出手段55により検出された撮
像光学系11の焦点距離データに基づいて、目標物の画
像を画面中央に移動させるために必要な駆動量、例えば
図4に示す正弦波電圧の周波数、位相のずれ量、位相の
ずれ方向等を演算するための駆動量演算手段56と、駆
動量演算手段56により演算された駆動量及びエンコー
ダ27からの検出信号に基づいて駆動機構40(2次元
圧電アクチュエータ41)を制御する駆動制御手段57
と、モニターTVを見ながら手動で撮像ユニット10の
視線、すなわち撮像光学系11の光軸Lの方向を制御す
るための視線操作手段58等を含む。
図6に示す。制御ユニット50のハードウエアは、マイ
クロコンピュータ、メモリ等(周知につき、図示せず)
で構成されている。一方、制御ユニット50は、機能的
には、固体撮像素子12からの画像信号(アナログ信
号)をA/D変換し、制御ユニット50に取り込むため
の画像取込手段51と、A/D変換された画像データを
記憶するための画像記憶手段52と、画像記憶手段52
に記憶されている画像データをD/A変換し、例えばN
TSC信号等に変換してモニターTV等(図示せず)に
出力する画像表示手段53と、例えば人物等の移動する
目標物を自動追尾する際に、画像記憶手段52に記憶さ
れている画像を処理し、目標物の画像を前画像と比較す
る等の方法により分離抽出する画像評価手段54と、撮
像ユニット10の撮像光学系11がズームレンズである
場合に、レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段
と、画像評価手段54により分離抽出された目標物の画
像データと、焦点距離検出手段55により検出された撮
像光学系11の焦点距離データに基づいて、目標物の画
像を画面中央に移動させるために必要な駆動量、例えば
図4に示す正弦波電圧の周波数、位相のずれ量、位相の
ずれ方向等を演算するための駆動量演算手段56と、駆
動量演算手段56により演算された駆動量及びエンコー
ダ27からの検出信号に基づいて駆動機構40(2次元
圧電アクチュエータ41)を制御する駆動制御手段57
と、モニターTVを見ながら手動で撮像ユニット10の
視線、すなわち撮像光学系11の光軸Lの方向を制御す
るための視線操作手段58等を含む。
【0031】なお、上記本発明の撮像装置を塵埃の多い
環境、湿度の高い環境又は水にぬれやすい環境等に配置
する場合、筐体20の開口部23と撮像ユニット10の
外面15との間に、例えばOリング等のシール部材(図
示せず)を設ければよい。このようにすれば、特殊なケ
ースを用いることなく、容易に防塵、防湿又は防水効果
が得られる。なお、撮像ユニット10の撮像光学系11
の部分がシールされていることは言うまでもない。
環境、湿度の高い環境又は水にぬれやすい環境等に配置
する場合、筐体20の開口部23と撮像ユニット10の
外面15との間に、例えばOリング等のシール部材(図
示せず)を設ければよい。このようにすれば、特殊なケ
ースを用いることなく、容易に防塵、防湿又は防水効果
が得られる。なお、撮像ユニット10の撮像光学系11
の部分がシールされていることは言うまでもない。
【0032】(第2の実施形態)本発明の撮像装置の第
2の実施形態の構成を図7に示す。第2の実施形態に係
る撮像装置は、第1の実施形態に係る撮像装置の筐体2
0の開口部23の前面を透明部材28で密閉したもので
ある。なお、その他の構成は図1に示す場合と実質的に
同じであるため、説明を省略する。この場合、筐体20
及び透明部材28が実質的に密閉ハウジングを構成す
る。従って、撮像ユニット10の撮像光学系11の部分
は、必ずしもシールされている必要はない。
2の実施形態の構成を図7に示す。第2の実施形態に係
る撮像装置は、第1の実施形態に係る撮像装置の筐体2
0の開口部23の前面を透明部材28で密閉したもので
ある。なお、その他の構成は図1に示す場合と実質的に
同じであるため、説明を省略する。この場合、筐体20
及び透明部材28が実質的に密閉ハウジングを構成す
る。従って、撮像ユニット10の撮像光学系11の部分
は、必ずしもシールされている必要はない。
【0033】(第3の実施形態)本発明の撮像装置の第
3の実施形態を図8及び図9を参照しつつ説明する。図
8は第3の実施形態における撮像ユニット及びその駆動
機構の詳細を示す斜視図である。駆動機構30は、筐体
20の凹球面25に押圧される摩擦部材32及び摩擦部
材32を駆動する1次元圧電アクチュエータ31を含
み、赤道E及び点Pを通る経線I上に設けられている。
その他の構成は、上記第1又は第2の実施形態の場合と
同様であるので、その説明を省略する。
3の実施形態を図8及び図9を参照しつつ説明する。図
8は第3の実施形態における撮像ユニット及びその駆動
機構の詳細を示す斜視図である。駆動機構30は、筐体
20の凹球面25に押圧される摩擦部材32及び摩擦部
材32を駆動する1次元圧電アクチュエータ31を含
み、赤道E及び点Pを通る経線I上に設けられている。
その他の構成は、上記第1又は第2の実施形態の場合と
同様であるので、その説明を省略する。
【0034】図9(a)に示すように、1次元圧電アク
チュエータ31は、摩擦部材32を中心として対称に形
成された第1の腕31a及び第2の腕31bを有し、か
つ摩擦部材32の筐体20の凹球面25と接触する面3
2aに対して直交する断面が略「く」の字(又は、へリ
ングボーン(herringbone)形状)に形成されている。ま
た、図9(b)に示すように、1次元アクチュエータ31
は、略「く」の字形断面に直交する方向(Y方向)に、
第1及び第2の部分電極34a,34b、圧電板33、
共通電極35の順に積層されている。
チュエータ31は、摩擦部材32を中心として対称に形
成された第1の腕31a及び第2の腕31bを有し、か
つ摩擦部材32の筐体20の凹球面25と接触する面3
2aに対して直交する断面が略「く」の字(又は、へリ
ングボーン(herringbone)形状)に形成されている。ま
た、図9(b)に示すように、1次元アクチュエータ31
は、略「く」の字形断面に直交する方向(Y方向)に、
第1及び第2の部分電極34a,34b、圧電板33、
共通電極35の順に積層されている。
【0035】1次元アクチュエータ31の第1の腕31
a及び第2の腕31bに、それぞれ位相差を有する2つ
の正弦波電圧をそれぞれ印加することにより、第1の腕
31aが伸び第2の腕31bが縮む状態、第1及び第2
の腕31a及び31bが共に伸びる状態、第1の腕31
aが縮み第2の腕31bが伸びる状態、第1及び第2の
腕31a及び31bが共に縮む状態を繰り返す。その結
果、摩擦部材32が楕円軌道を描くように駆動される。
筐体20の凹球面25が固定されているので、相対的に
撮像ユニット10が所定方向に自転する。
a及び第2の腕31bに、それぞれ位相差を有する2つ
の正弦波電圧をそれぞれ印加することにより、第1の腕
31aが伸び第2の腕31bが縮む状態、第1及び第2
の腕31a及び31bが共に伸びる状態、第1の腕31
aが縮み第2の腕31bが伸びる状態、第1及び第2の
腕31a及び31bが共に縮む状態を繰り返す。その結
果、摩擦部材32が楕円軌道を描くように駆動される。
筐体20の凹球面25が固定されているので、相対的に
撮像ユニット10が所定方向に自転する。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明の撮像装置は、少
なくとも撮像光学系及び撮像素子を内部に収納し、その
外面の少なくとも一部分が凸球面である撮像ユニット
と、撮像ユニットを内部に収納するべく、撮像ユニット
の凸球面と対向する凹球面を有すると共に、その一部に
少なくとも撮像光学系により被写体を撮像するための開
口部を有する筐体と、撮像ユニットに設けられ、撮像ユ
ニットを凸球面を形成する球の中心を通る2以上の任意
の軸の周りに自転させる駆動機構とを具備するので、撮
像ユニットの凸球面と筐体の凹球面とがいわゆる球面軸
受けを構成するので、撮像ユニットは、その凸球面を形
成する球の中心を通る任意の軸を中心として自転しう
る。また、駆動機構が撮像ユニットに設けられているの
で、例えば撮像ユニットをY−Y軸を中心として回転さ
せると、X−X軸もY−Y軸を中心として回転する。従
って、撮像ユニットをX−X軸を中心として回転させる
と、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点は、常に
経線に沿って移動する。そのため、補正することなく、
1回の動作で本来の目標点に到達することができる。ま
た、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点が常にい
ずれかの経線に沿って移動するので、撮像ユニットの撮
像素子の縦・横と目標物の水平・垂直とが一致し、画面
は傾かない。
なくとも撮像光学系及び撮像素子を内部に収納し、その
外面の少なくとも一部分が凸球面である撮像ユニット
と、撮像ユニットを内部に収納するべく、撮像ユニット
の凸球面と対向する凹球面を有すると共に、その一部に
少なくとも撮像光学系により被写体を撮像するための開
口部を有する筐体と、撮像ユニットに設けられ、撮像ユ
ニットを凸球面を形成する球の中心を通る2以上の任意
の軸の周りに自転させる駆動機構とを具備するので、撮
像ユニットの凸球面と筐体の凹球面とがいわゆる球面軸
受けを構成するので、撮像ユニットは、その凸球面を形
成する球の中心を通る任意の軸を中心として自転しう
る。また、駆動機構が撮像ユニットに設けられているの
で、例えば撮像ユニットをY−Y軸を中心として回転さ
せると、X−X軸もY−Y軸を中心として回転する。従
って、撮像ユニットをX−X軸を中心として回転させる
と、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点は、常に
経線に沿って移動する。そのため、補正することなく、
1回の動作で本来の目標点に到達することができる。ま
た、撮像ユニットの撮像光学系の光軸上の頂点が常にい
ずれかの経線に沿って移動するので、撮像ユニットの撮
像素子の縦・横と目標物の水平・垂直とが一致し、画面
は傾かない。
【0037】また、駆動機構として摩擦部材及び1次元
アクチュエータを2組用い、それぞれ球の中心を通り互
いに直交する2軸上にそれぞれ設けることにより、撮像
ユニットのX−X軸を中心とする回転及びY−Y軸を中
心とする回転を、それぞれ独立して制御することが可能
である。また、圧電アクチュエータを用いているので、
撮像ユニットの内部にモータや減速ギヤを設ける必要が
なく、駆動機構が小型になり、撮像ユニットへの搭載を
容易にすることができる。
アクチュエータを2組用い、それぞれ球の中心を通り互
いに直交する2軸上にそれぞれ設けることにより、撮像
ユニットのX−X軸を中心とする回転及びY−Y軸を中
心とする回転を、それぞれ独立して制御することが可能
である。また、圧電アクチュエータを用いているので、
撮像ユニットの内部にモータや減速ギヤを設ける必要が
なく、駆動機構が小型になり、撮像ユニットへの搭載を
容易にすることができる。
【0038】また、1次元圧電アクチュエータを、摩擦
部材を中心として略「く」の字状の対称な2本の腕を設
け、2本の腕の部分に位相差を有する2つの正弦波電圧
をそれぞれ印加することにより、第1の腕が伸び第2の
腕が縮む状態、第1及び第2の腕が共に伸びる状態、第
1の腕が縮み第2の腕が伸びる状態、第1及び第2の腕
が共に縮む状態を繰り返しことができる。その結果、摩
擦部材が楕円軌道を描くように駆動され、それに伴っ
て、撮像ユニットを相対的に所定方向に自転させること
ができる。また、1次元圧電アクチュエータを、略
「く」の字形断面に直交する方向に積層することによ
り、略「く」の字形状の2本の腕の角度等の形状を安定
させることができる。
部材を中心として略「く」の字状の対称な2本の腕を設
け、2本の腕の部分に位相差を有する2つの正弦波電圧
をそれぞれ印加することにより、第1の腕が伸び第2の
腕が縮む状態、第1及び第2の腕が共に伸びる状態、第
1の腕が縮み第2の腕が伸びる状態、第1及び第2の腕
が共に縮む状態を繰り返しことができる。その結果、摩
擦部材が楕円軌道を描くように駆動され、それに伴っ
て、撮像ユニットを相対的に所定方向に自転させること
ができる。また、1次元圧電アクチュエータを、略
「く」の字形断面に直交する方向に積層することによ
り、略「く」の字形状の2本の腕の角度等の形状を安定
させることができる。
【0039】または、駆動機構として摩擦部材及び摩擦
部材を駆動する2次元圧電アクチュエータを用い、球の
中心を通る1つの軸上に設けることにより、撮像ユニッ
トのX−X軸を中心とする回転及びY−Y軸を中心とす
る回転を、同時に制御することが可能である。また、圧
電アクチュエータの構成が複雑になる反面、その数を1
つに減らすことができ、より小型軽量な撮像装置を得る
ことができる。
部材を駆動する2次元圧電アクチュエータを用い、球の
中心を通る1つの軸上に設けることにより、撮像ユニッ
トのX−X軸を中心とする回転及びY−Y軸を中心とす
る回転を、同時に制御することが可能である。また、圧
電アクチュエータの構成が複雑になる反面、その数を1
つに減らすことができ、より小型軽量な撮像装置を得る
ことができる。
【0040】また、2次元圧電アクチュエータとして、
摩擦部材を中心として略90度ごとに設けられた4本の
腕を設け、1対をなす第1及び第3の腕部分に、位相差
を有する2つの正弦波電圧をそれぞれ印加することによ
り、第1及び第3の腕の部分を含む面において、摩擦部
材を楕円軌道を描くように駆動することができる。同様
に、1対をなす第2及び第4の腕部分に、位相差を有す
る2つの正弦波電圧をそれぞれ印加することにより、第
2及び第4の腕の部分を含む面において、摩擦部材を楕
円軌道を描くように駆動することができる。これらの2
つの動きのタイミングを任意に制御することにより、摩
擦部材を2次元方向の任意の方向に移動させることがで
き、それに伴って撮像ユニットを任意の軸の周りに自転
させることができる。また、2次元圧電アクチュエータ
の4本の腕のうち、第1及び第3の腕の部分と第2及び
第4の腕の部分とがそれぞれ一体とし、それぞれ略
「く」の字形断面に直交する方向に積層することによ
り、略「く」の字形状の2本の腕の角度等の形状を安定
させることができる。
摩擦部材を中心として略90度ごとに設けられた4本の
腕を設け、1対をなす第1及び第3の腕部分に、位相差
を有する2つの正弦波電圧をそれぞれ印加することによ
り、第1及び第3の腕の部分を含む面において、摩擦部
材を楕円軌道を描くように駆動することができる。同様
に、1対をなす第2及び第4の腕部分に、位相差を有す
る2つの正弦波電圧をそれぞれ印加することにより、第
2及び第4の腕の部分を含む面において、摩擦部材を楕
円軌道を描くように駆動することができる。これらの2
つの動きのタイミングを任意に制御することにより、摩
擦部材を2次元方向の任意の方向に移動させることがで
き、それに伴って撮像ユニットを任意の軸の周りに自転
させることができる。また、2次元圧電アクチュエータ
の4本の腕のうち、第1及び第3の腕の部分と第2及び
第4の腕の部分とがそれぞれ一体とし、それぞれ略
「く」の字形断面に直交する方向に積層することによ
り、略「く」の字形状の2本の腕の角度等の形状を安定
させることができる。
【0041】また、撮像ユニットの重心が球の中心とほ
ぼ一致させることにより、小さな駆動力で撮像ユニット
をスムーズに自転させることができる。
ぼ一致させることにより、小さな駆動力で撮像ユニット
をスムーズに自転させることができる。
【0042】また、撮像ユニットの凸球面と筐体の凹球
面との間にボールを設けることにより、いわゆるボール
ベアリングを構成することができ、撮像ユニットを自転
させる際の負荷をきわめて小さくすることができる。ま
た、摩擦部材の弾性により、撮像ユニットと保持部材と
の隙間のガタを吸収することができる。
面との間にボールを設けることにより、いわゆるボール
ベアリングを構成することができ、撮像ユニットを自転
させる際の負荷をきわめて小さくすることができる。ま
た、摩擦部材の弾性により、撮像ユニットと保持部材と
の隙間のガタを吸収することができる。
【0043】また、筐体の開口部と撮像ユニットの撮像
光学系との隙間にシール部材を設けることにより、また
は、筐体の開口部を透明部材により密閉することによ
り、撮像ユニットを筐体の内部に実質的に密閉すること
ができ、特殊なハウジングを用いることなく、防塵、防
湿又は防水効果を得ることができる。
光学系との隙間にシール部材を設けることにより、また
は、筐体の開口部を透明部材により密閉することによ
り、撮像ユニットを筐体の内部に実質的に密閉すること
ができ、特殊なハウジングを用いることなく、防塵、防
湿又は防水効果を得ることができる。
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の初
期状態を示す断面図である。
期状態を示す断面図である。
【図2】 図1に示す撮像装置における駆動状態を示す
断面図である。
断面図である。
【図3】 (a)は第1の実施形態における駆動機構の
構成を示す正面図、(b)はその平面図である。
構成を示す正面図、(b)はその平面図である。
【図4】 本発明の各実施形態に共通する圧電アクチュ
エータを駆動するための位相差を有する2つの正弦波電
圧を示す図である。
エータを駆動するための位相差を有する2つの正弦波電
圧を示す図である。
【図5】 (a)〜(d)は、それぞれ第1の実施形態
における駆動機構の一連の動作を示す図である。
における駆動機構の一連の動作を示す図である。
【図6】 第1の実施形態における制御ユニットの一構
成例を示すブロック図である。
成例を示すブロック図である。
【図7】 本発明の第2の実施形態に係る撮像装置の初
期状態を示す断面図である。
期状態を示す断面図である。
【図8】 本発明の第3の実施形態に係る撮像装置の撮
像ユニット及び駆動機構の詳細を示す斜視図である。
像ユニット及び駆動機構の詳細を示す斜視図である。
【図9】 (a)は第3の実施形態における駆動機構の
構成を示す正面図、(b)はその平面図である。
構成を示す正面図、(b)はその平面図である。
【図10】 従来の撮像装置の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図11】 従来の撮像装置の問題点を説明するための
図である。
図である。
【図12】 本発明の撮像装置の効果を説明するための
図である。
図である。
10 :撮像ユニット 11 :撮像光学系 12 :固体撮像装置 14 :バランスウエイト 15 :(撮像ユニットの)外面 20 :筐体 23 :開口部 24 :略球形の空間 25 :凹球面 26 :ボール 27 :エンコーダ 28 :透明部材 30 :駆動機構 31 :1次元アクチュエータ 32 :摩擦部材 40 :駆動機構 41 :2次元アクチュエータ 42 :摩擦部材 50 :制御ユニット
Claims (9)
- 【請求項1】 少なくとも撮像光学系及び撮像素子を内
部に収納し、その外面の少なくとも一部分が凸球面であ
る撮像ユニットと、 前記撮像ユニットを内部に収納すべく、前記撮像ユニッ
トの凸球面と対向する凹球面を有すると共に、その一部
に少なくとも前記撮像光学系により被写体を撮像するた
めの開口部を有する筐体と、 前記撮像ユニットに設けられ、前記撮像ユニットを前記
凸球面を形成する球の中心を通る2以上の任意の軸の周
りに自転させる駆動機構と、を具備する撮像装置。 - 【請求項2】 前記駆動機構は、前記球の中心を通り互
いに直交する2軸上にそれぞれ設けられた2組の前記筐
体の凹球面に押圧される摩擦部材及び前記摩擦部材を駆
動する1次元圧電アクチュエータを含むことを特徴とす
る請求項1記載の撮像装置。 - 【請求項3】 前記1次元圧電アクチュエータは、前記
摩擦部材を中心とする略対称な2本の腕を有し、前記2
本の腕を含み、かつ前記摩擦部材の前記筐体の凹球面に
押圧される面に対して直交する断面が略「く」の字形で
あり、前記断面に直交する方向に積層されていることを
特徴とする請求項2記載の撮像装置。 - 【請求項4】 前記駆動機構は、前記球の中心を通る1
つの軸上に設けられ、前記筐体の凹球面に押圧される摩
擦部材及び前記摩擦部材を駆動する2次元圧電アクチュ
エータを含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装
置。 - 【請求項5】 前記2次元圧電アクチュエータは、前記
摩擦部材を中心として略90度ごとに設けられた4本の
腕を有し、前記4本の腕のうち互いに隣接しない2本を
含み、かつ前記摩擦部材の前記筐体の凹球内面と接触す
る面に対して直交する断面がそれぞれ略「く」の字形で
あり、前記各断面に直交する方向にそれぞれ積層されて
いることを特徴とする請求項4記載の撮像装置。 - 【請求項6】 前記撮像ユニットの重心が前記球の中心
とほぼ一致することを特徴とする請求項1から5のいず
れかに記載の撮像装置。 - 【請求項7】 前記撮像ユニットの凸球面と前記筐体の
凹球面との間にボールを設けたことを特徴とする請求項
1から6のいずれかに記載の撮像装置。 - 【請求項8】 前記筐体の開口部と前記撮像ユニットの
外面との隙間にシール部材が設けられていることを特徴
とする請求項1から7のいずれかに記載の撮像装置。 - 【請求項9】 前記筐体の開口部を透明部材により密閉
したことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載
の撮像装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9168956A JPH1118000A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 撮像装置 |
US09/093,036 US6078440A (en) | 1997-06-25 | 1998-06-08 | Image pickup apparatus with a driving device including an actuator and friction member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9168956A JPH1118000A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1118000A true JPH1118000A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15877680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9168956A Pending JPH1118000A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1118000A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100718459B1 (ko) * | 2002-06-25 | 2007-05-16 | 전자부품연구원 | 구면모터 장치 |
JP2008122008A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | ターゲット捕捉用ジンバル装置 |
US7423666B2 (en) | 2001-05-25 | 2008-09-09 | Minolta Co., Ltd. | Image pickup system employing a three-dimensional reference object |
KR101195502B1 (ko) | 2006-08-11 | 2012-10-29 | 삼성전자주식회사 | 촬상 장치용 센터링 모듈 |
JP5702007B1 (ja) * | 2014-02-24 | 2015-04-15 | ツイスト・ドライブ・テクノロジーズ株式会社 | 光学デバイス駆動装置 |
US10341539B2 (en) | 2015-08-04 | 2019-07-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photographing apparatus module, user terminal including the same, and method of operating the user terminal |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP9168956A patent/JPH1118000A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7423666B2 (en) | 2001-05-25 | 2008-09-09 | Minolta Co., Ltd. | Image pickup system employing a three-dimensional reference object |
KR100718459B1 (ko) * | 2002-06-25 | 2007-05-16 | 전자부품연구원 | 구면모터 장치 |
KR101195502B1 (ko) | 2006-08-11 | 2012-10-29 | 삼성전자주식회사 | 촬상 장치용 센터링 모듈 |
JP2008122008A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | ターゲット捕捉用ジンバル装置 |
JP5702007B1 (ja) * | 2014-02-24 | 2015-04-15 | ツイスト・ドライブ・テクノロジーズ株式会社 | 光学デバイス駆動装置 |
US10341539B2 (en) | 2015-08-04 | 2019-07-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photographing apparatus module, user terminal including the same, and method of operating the user terminal |
US10887495B2 (en) | 2015-08-04 | 2021-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photographing apparatus module, user terminal including the same, and method of operating the user terminal |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041214 |