CN112119625B - 偏振滤光片装置、摄像装置以及移动体 - Google Patents

Abstract

很难容易地掌握偏振滤光片当前的旋转角度，为了解决该问题，提供一种偏振滤光片装置。偏振滤光片装置可以包括第一偏振滤光片。偏振滤光片装置可以包括检测器，其检测第一偏振滤光片的旋转状态。偏振滤光片装置可以包括存储器，其存储第一偏振滤光片的旋转角度，所述旋转角度基于从检测器输出的用于表示第一偏振滤光片旋转状态的信号而确定。偏振滤光片装置可以包括电动机。偏振滤光片装置可以包括传递机构，其将来自电动机的动力传递给第一偏振滤光片而使偏振滤光片旋转。

Description

偏振滤光片装置、摄像装置以及移动体

【技术领域】

本发明涉及一种偏振滤光片装置、摄像装置以及移动体。

【背景技术】

在专利文献1中，公开有一种滤光片操作装置，其可拆装于镜头镜筒，并可以通过来自装置主体外部的操作对设置在装置主体内部的滤光片单元进行旋转操作。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利文献特开第2000-249888号公报

【发明内容】

【发明所要解决的技术问题】

根据如专利文献1所记载的滤光片操作装置，很难容易地掌握偏振滤光片当前的旋转角度。

【用于解决技术问题的手段】

本发明的一个方面所涉及的偏振滤光片装置可以包括第一偏振滤光片。偏振滤光片装置可以包括检测器，其检测第一偏振滤光片的旋转状态。偏振滤光片装置可以包括存储器，其存储第一偏振滤光片的旋转角度，其中，所述旋转角度基于从检测器输出的用于表示第一偏振滤光片旋转状态的信号而确定。

偏振滤光片装置可以包括电动机。偏振滤光片装置可以包括传递机构，其将来自电动机的动力传递给第一偏振滤光片而使偏振滤光片旋转。

传递机构可以包括齿轮，其接受来自电动机的动力并旋转。检测器可以检测出齿轮的旋转状态作为第一偏振滤光片的旋转状态。

检测器可以是光遮断器。光遮断器可以输出与齿轮的旋转相对应的信号，作为表示第一偏振滤光片旋转状态的信号。

本发明的一个方面所涉及的摄像装置可以包括上述偏振滤光片装置。摄像装置可以包括图像传感器，其接收通过第一偏振滤光片的光。摄像装置可以包括电路，其构成为根据从检测器输出的用于表示第一偏振滤光片旋转状态的信号确定第一偏振滤光片的旋转角度，并使该旋转角度存储在存储器中。

偏振滤光片装置可以是可从摄像装置拆装的接合器。

偏振滤光片装置可以包括电动机。偏振滤光片装置可以具备传递机构，其将来自电动机的动力传递给第一偏振滤光片而使偏振滤光片旋转。

传递机构可以包括齿轮，其接受来自电动机的动力并旋转。检测器可以检测出齿轮的旋转状态作为第一偏振滤光片的旋转状态。

检测器可以是光遮断器。光遮断器可以输出与齿轮的旋转相对应的信号，作为表示第一偏振滤光片的旋转状态的信号。

电路可以控制电动机使第一偏振滤光片旋转。

偏振滤光片装置可以包括第二偏振滤光片，其在摄像装置的光路的方向上与第一偏振滤光片重叠。电路可以控制电动机使第一偏振滤光片旋转，从而相对于第二偏振滤光片的偏振方向，调整第一偏振滤光片的偏振方向。

偏振滤光片装置可以包括支撑结构，其可移动地支撑第二偏振滤光片，使得第二偏振滤光片插入到光路中或者相对于光路退避。

通过电路的控制，可以使表示存储在存储器中的旋转角度的信息显示在显示部上。

偏振滤光片装置可以包括保持框架，其保持第一偏振滤光片、电动机以及传递机构。摄像装置可以包括收纳结构，其可拆装地收纳保持框架。

第一偏振滤光片可以与保持框架的第一端部相邻并被其可旋转地保持。电动机可以与保持框架的第一端部的相反侧的第二端部相邻并被其保持。保持框架可以从第一端部被插入到摄像装置内而收纳在收纳结构中。

本发明的一个方面所涉及的移动体可以是具备上述摄像装置并移动的移动体。

根据本发明的一个方面，能够容易地掌握偏振滤光片的旋转角度。

另外，上述本发明的内容中没有穷举本发明的所有必要的特征。另外，这些特征群的子组合也可形成发明。

【附图说明】

图1是从摄像面侧观察到的摄像装置的外观立体图。

图2是示出摄像装置的功能块的一个示例的图。

图3是示出拆下摄像装置的外装罩，将滤光片装置从收纳结构中拔出的状态的图。

图4是拆下摄像装置的外装罩的状态下的摄像装置的正视图。

图5是图4所示的A-A’剖面图。

图6是示出滤光片装置的电路结构的图。

图7是示出使偏振滤光片旋转的处理步骤的一个示例的流程图。

图8是示出无人驾驶航空器及远程操作装置的外观的一个示例的图。

【具体实施方式】

以下，通过发明的实施方式来对本发明进行说明，但是以下实施方式并非限制权利要求书所涉及的发明。此外，实施方式中说明的所有特征的组合未必是发明的解决方案所必须的。

在权利要求书、说明书、说明书附图以及说明书摘要中包含作为著作权所保护对象的事项。任何人只要如专利局的文档或者记录所表示的那样进行这些文件的复制，著作权人就无法异议。但是，在除此以外的情况下，保留一切的著作权。

图1是从摄像面侧观察到的根据本实施方式的摄像装置100的外观立体图。摄像装置100包括图像传感器120以及卡口800，其中，通过所述卡口800将可互换镜头可拆装地连接在摄像装置100上。摄像装置100在已安装了可互换镜头的状态下，可以被万向节等支撑机构所支撑，所述万向节用于调整摄像装置100的姿态。摄像装置100可以搭载于移动体。摄像装置100也可以通过支撑机构搭载于移动体。移动体包括在空中移动的飞行物体、在地面移动的车辆、在水上移动的船舶等的概念。在空中移动的飞行物体包括无人驾驶航空器(UAV)外，在空中移动的其他的飞机、飞艇、直升飞机等的概念。

图2是摄像装置100的功能块的一个示例。摄像装置100包括摄像控制部110、图像传感器120、存储器130、滤光片装置140、滤光片装置500、收纳结构400以及卡口800。图像传感器120可以由CCD或CMOS构成。图像传感器120通过可互换镜头对成像的光学图像进行拍摄，将拍摄的图像输出至摄像控制部110。图像传感器120接受通过滤光片装置500的光。摄像控制部110可以由CPU或MPU等微处理器、MCU等微控制器等构成。摄像控制部110可以按照摄像装置100的动作指令对摄像装置100、滤光片装置140以及滤光片装置500进行控制。摄像控制部110是电路的一个示例。

存储器130可以为计算机可读记录介质，可以包括SRAM、DRAM、EPROM、EEPROM、USB存储器及固态硬盘(SSD)等闪存中的至少一个。存储器130储存摄像控制部110对图像传感器120等进行控制所需的程序等。存储器130可以设置于摄像装置100的壳体内部。存储器130可以设置成可从摄像装置100的壳体中拆卸下来。

卡口800具有用于使可互换镜头与摄像装置100可拆装地连接的机械性结构。卡口800配置在与图像传感器120的摄像面相对的位置上。卡口800具有锁止销801以及电触点802。锁止销801设置为通过弹簧等弹性体向物侧施力。可互换镜头将锁止销801推压在摄像面侧的同时进行旋转，当可互换镜头旋转至预设的位置时，锁止销801嵌入到可互换镜头的定位用的插入孔中，可互换镜头被摄像装置100锁止。另外，当可互换镜头旋转至预设的位置时，电触点802与可互换镜头的电触点电连接。

滤光片装置140包括至少一个滤光片。滤光片装置500是可拆装地安装于摄像装置100上的接合器。滤光片装置500包括偏振滤光片504以及可旋转地保持偏振滤光片504的保持框架502。收纳结构400可拆装地收纳保持框架502。

图3是示出拆下摄像装置100的外装罩，将滤光片装置500从收纳结构400中拔出的状态的图。从保持框架502的滑动方向550一方的第一端部5021将保持框架502插入到收纳结构400内。滤光片装置500在保持框架502的第一端部5021的相反侧的第二端部5022上还具有把手部506。使用者可以抓住把手部506，来进行保持框架502的相对于收纳结构400的拆装。摄像装置100具备用于与滤光片装置500电连接的电触点150。

图4是拆下摄像装置100的外装罩的状态下的摄像装置100的正视图。图5是图4所示的A-A’剖面图。滤光片装置140配置在与图像传感器120的摄像面相对的位置上。滤光片装置140包括滤光片142以及滤光片144。滤光片142以及滤光片144并列地布置在第一方向601上。滤光片装置140包括在第一方向601上可移动地支撑滤光片142以及滤光片144的支撑结构，其使滤光片142以及滤光片144插入到摄像装置100的光路中或者相对于光路退避。支撑结构例如包括：将滤光片142以及滤光片144夹在中间并对其可滑动地支撑的一对滑动轴，以及将来自电动机的动力传递给滤光片142以及滤光片144，从而使滤光片142以及滤光片144插入到光路中或者相对于光路退避的齿轮等传递机构。

滤光片142以及滤光片144可以是中性密度滤光片(ND滤光片)、偏振滤光片(PL滤光片)以及红外透射滤光片(IR滤光片)等。滤光片142以及滤光片144中的一个是第二偏振滤光片的一个示例。

图6是示出滤光片装置500的电路结构的图。滤光片装置500包括电触点505、与电触点505电连接的电路基板507、搭载于电路基板507上的存储器509、电动机508、传递机构510以及光遮断器520。保持框架502对偏振滤光片504进行可旋转地保持。偏振滤光片504是第一偏振滤光片的一个示例。保持框架502还对电触点505、电路基板507、存储器509、电动机508、传递机构510以及光遮断器520进行保持。电触点505与摄像装置100的电触点150电连接。

偏振滤光片504与保持框架502的第一端部5021相邻并可旋转地搭载在其上。电动机508与保持框架502的第一端部5021的相反侧的第二端部5022相邻并被其支撑。保持框架502对电动机508进行保持，并且使电动机508的驱动轴沿着与第一方向601以及摄像装置100的光路的方向603垂直的第二方向602配置。保持框架502从第一端部5021被插入到摄像装置100内而收纳在收纳结构400中。

传递机构510将来自电动机508的动力传递给偏振滤光片504，使偏振滤光片504旋转。电动机508可以是DC电动机、无芯电动机或者超声波电动机。传递机构510具有第一齿轮511、第二齿轮512、第三齿轮513、第四齿轮514、第五齿轮515以及第六齿轮516。第一齿轮511是与电动机508的驱动轴连接的蜗杆。第二齿轮512是与第一齿轮511啮合的蜗轮。第三齿轮513是包括第一级齿轮以及第二级齿轮的二级齿轮，第一级齿轮与第二齿轮512啮合。第四齿轮514是包括第一级齿轮以及第二级齿轮的二级齿轮。第四齿轮514的第一级齿轮与第三齿轮513的第二级齿轮啮合。第五齿轮515是正齿轮，其与第四齿轮514的第二级齿轮啮合。第六齿轮沿着圆形的偏振滤光片504的圆周而设置，与第五齿轮515啮合。光遮断器520是检测偏振滤光片504旋转状态的检测器。光遮断器520检测第三齿轮513的转数作为偏振滤光片504的旋转状态。光遮断器520也可以对第三齿轮513以外的齿轮的旋转进行检测，只要被检测的齿轮是根据偏振滤光片504的旋转相应地旋转的齿轮即可。

摄像控制部110按照来自使用者的指示通过电触点505使电动机508旋转，从而使偏振滤光片504旋转。摄像控制部110根据从光遮断器520输出的表示偏振滤光片504旋转状态的信号确定偏振滤光片504的旋转角度，并使该旋转角度存储在存储器509中。存储器509将偏振滤光片504位于表示预设的偏振方向(例如，第二方向602)的旋转位置时的第三齿轮513的转数作为初始值(例如，0)而存储。

摄像控制部110可以包括根据从光遮断器520输出的信号对第三齿轮513的转数进行计数的计数器。例如，当第三齿轮513向第一旋转方向旋转时，计数器将计数值递增，当第三齿轮513向第二旋转方向旋转时，计数器将计数值递减。摄像控制部110可以根据计数与偏振滤光片504的旋转角度(旋转量)的预设的对应关系确定计数器的计数值所对应的偏振滤光片504的旋转角度。

摄像控制部110根据从光遮断器520输出的信号确定第三齿轮513的转数，可以根据该转数以及存储在存储器509中的上一次的偏振滤光片504的旋转角度确定当前的偏振滤光片504的旋转角度。

例如，当偏振方向与第二方向602平行时，将偏振滤光片504的旋转角度记作0度。偏振滤光片504的旋转角度可以是第二方向602与偏振滤光片504的偏振方向所成的角度。摄像控制部110将基于从光遮断器520输出的信号所确定的偏振滤光片504的旋转角度作为偏振滤光片504当前的旋转角度，存储在存储器509中。摄像控制部110也可以将偏振滤光片504当前的旋转角度存储在摄像装置100所具备的存储器130中。

此外，在本实施方式中，对以下示例进行了说明，即摄像装置100所具备的摄像控制部110起到电路的作用，该电路对偏振滤光片504的旋转角度进行确定以及向存储器509存储的处理。然而，滤光片装置500等以外的装置也可以具备对偏振滤光片504的旋转角度进行确定以及向存储器509存储的处理的处理器等电路。

滤光片装置140可以将作为偏振滤光片的滤光片142或者滤光片144配置在与偏振滤光片504在摄像装置100的光路的方向上重叠的位置上。通过使两个偏振滤光片重叠，调整彼此的偏振方向，能够调整通过两个偏振滤光片的光量。即，能够使两个偏振滤光片起到可变中性密度滤光片的作用。

摄像控制部110可以控制电动机508使偏振滤光片504旋转，从而相对于插入到光路中的作为偏振滤光片的滤光片142或者滤光片144的偏振方向，调整偏振滤光片504的偏振方向。摄像控制部110接收来自使用者的指示，使偏振滤光片504旋转，从而可以调整通过偏振滤光片504、滤光片142或者滤光片144的光量。

通过摄像控制部110的控制，使表示存储在存储器509中的旋转角度的信息显示在显示部上。摄像装置100也可以具备显示部。对摄像装置100进行远程操作的操作终端也可以具备显示部。摄像控制部110可以使偏振滤光片504的偏振方向与滤光片142或者滤光片144的偏振方向所成的角度或者与角度对应的ND值显示在显示部上。

在本实施方式中，对滤光片装置500具备光遮断器520作为检测器的示例进行了说明。即，对摄像控制部110根据第三齿轮513的转数间接地对偏振滤光片504的旋转角度进行确定的示例进行了说明。但是，检测器可以直接检测偏振滤光片504的旋转角度。例如，也可以使可变电阻器起到检测器的作用，从而直接检测偏振滤光片504的旋转角度。沿着偏振滤光片504的圆周布置电阻。保持框架502具有与该电阻电连接的触点。摄像控制部110可以根据流入该触点的电流的大小确定电阻值，进而根据电阻值确定偏振滤光片504的旋转角度。

图7是示出使偏振滤光片504旋转的处理步骤的一个示例的流程图。

当摄像装置100上安装有滤光片装置500时，摄像控制部110从存储器509读取偏振滤光片504当前的旋转角度(S100)，在远程操作终端等的显示部上显示偏振滤光片504的旋转角度(S102)。摄像控制部110从摄像装置100的使用者界面、远程操作终端等接收偏振滤光片504的旋转指示(S104)。摄像控制部110按照旋转指示驱动电动机508，使偏振滤光片504旋转(S106)。

摄像控制部110可以在接收到旋转指示的同时，驱动电动机508，使偏振滤光片504旋转。摄像控制部110也可以在接收到旋转指示后，并在接收到旋转停止指示之前，驱动电动机508，使偏振滤光片504旋转。也可以设定偏振滤光片504所能够旋转的旋转允许范围。在这种情况下，摄像控制部110可以接收到旋转指示，并在偏振滤光片504的旋转允许范围内驱动电动机508，使偏振滤光片504旋转。旋转指示可以表示偏振滤光片504的偏离当前旋转位置的旋转量或者偏振滤光片504的所期望的旋转角度。摄像控制部110驱动电动机508，使偏振滤光片504旋转，以便使偏振滤光片504只旋转与旋转指示对应的旋转量。

摄像控制部110根据来自光遮断器520的信号确定偏振滤光片504当前的旋转角度，并使该旋转角度存储在存储器509中(S108)。

如上所述，根据本实施方式，偏振滤光片504当前的旋转角度存储在存储器509中。因此，使用者能够容易地掌握偏振滤光片504当前的旋转角度。例如，即使当从摄像装置100上将滤光片装置500拆下后，又重新安装到摄像装置100上时，摄像控制部110也会读取存储在存储器509中的旋转角度，并使该旋转角度显示在显示部上。据此，使用者能够容易地掌握偏振滤光片504当前的旋转角度。

上述这样的摄像装置100也可以搭载在移动体上。摄像装置100也可以搭载在图8所示的无人驾驶航空器(UAV)上。UAV10可以具备UAV主体20、万向节50、多个摄像装置60以及摄像装置100。万向节50及摄像装置100为摄像系统的一个示例。UAV10为由推进部推进的移动体的一个示例。移动体是指不仅包括UAV，还包含在空中移动的其他的飞机等飞行体、在地面移动的车辆、在水上移动的船舶等的概念。

UAV主体20包括多个旋翼。多个旋翼为推进部的一个示例。UAV主体20通过控制多个旋翼的旋转而使UAV10飞行。UAV主体20使用例如四个旋翼来使UAV10飞行。旋翼的数量不限于四个。另外，UAV10也可以是没有旋翼的固定翼机。

摄像装置100为对包含在所期望的摄像范围内的被摄体进行摄像的摄像用相机。万向节50可旋转地支撑摄像装置100。万向节50为支撑机构的一个示例。例如，万向节50使用致动器以俯仰轴为中心可旋转地支撑摄像装置100。万向节50使用致动器进一步分别以滚转轴和偏航轴为中心可旋转地支撑摄像装置100。万向节50可通过使摄像装置100以偏航轴、俯仰轴以及滚转轴中的至少一个为中心旋转，来变更摄像装置100的姿势。

多个摄像装置60是为了控制UAV10的飞行而对UAV10的周围进行拍摄的传感用相机。两个摄像装置60可以设置于UAV10的机头、即正面。并且，其它两个摄像装置60可以设置于UAV10的底面。正面侧的两个摄像装置60可以成对，起到所谓的立体相机的作用。底面侧的两个摄像装置60也可以成对，起到立体相机的作用。可以根据由多个摄像装置60所拍摄的图像来生成UAV10周围的三维空间数据。UAV10所具备的摄像装置60的数量不限于四个。UAV10具备至少一个摄像装置60即可。UAV10也可以在UAV10的机头、机尾、侧面、底面及顶面分别具备至少一个摄像装置60。摄像装置60中可设定的视角可大于摄像装置100中可设定的视角。摄像装置60也可以具有单焦点镜头或鱼眼镜头。

远程操作装置300与UAV10通信，以远程操作UAV10。远程操作装置300可以与UAV10进行无线通信。远程操作装置300向UAV10发送表示上升、下降、加速、减速、前进、后退、旋转等与UAV10的移动有关的各种指令的指示信息。指示信息包括例如使UAV10的高度上升的指示信息。指示信息可以表示UAV10应该位于的高度。UAV10进行移动，以位于从远程操作装置300接收的指示信息所表示的高度。指示信息可以包括使UAV10上升的上升指令。UAV10在接受上升指令的期间上升。在UAV10的高度已达到上限高度时，即使接受上升指令，也可以限制UAV10上升。

以上使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。对本领域普通技术人员来说，显然可以对上述实施方式加以各种变更或改良。从权利要求书的记载可知，加以了这样的变更或改良的方式都可包含在本发明的技术范围之内。

应该注意的是，权利要求书、说明书以及说明书附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤以及阶段等各项处理的执行顺序，只要没有特别明示“在…之前”、“事先”等，且只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的操作流程，为方便起见而使用“首先”、“接着”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序实施。

【符号说明】

10 UAV

20 UAV 主体

50 万向节

60 摄像装置

100 摄像装置

110 摄像控制部

120 图像传感器

130 存储器

140 滤光片装置

142、144 滤光片

300 远程操作装置

400 收纳结构

500 滤光片装置

502 保持框架

504 偏振滤光片

505 电触点

506 把手部

507 电路基板

508 电动机

509 存储器

510 传递机构

511 第一齿轮

512 第二齿轮

513 第三齿轮

514 第四齿轮

515 第五齿轮

516 第六齿轮

520 光遮断器

800 卡口

801 锁止销

802 电触点

Claims (11)

1.一种摄像装置，其特征在于，包括：

偏振滤光片装置，所述偏振滤光片装置包括：第一偏振滤光片；检测器，其检测第一偏振滤光片的旋转状态；以及，存储器，其存储所述第一偏振滤光片的旋转角度，所述旋转角度基于从所述检测器输出的用于表示所述第一偏振滤光片旋转状态的信号而确定；

图像传感器，其接受通过所述第一偏振滤光片的光；

电路，其构成为根据从所述检测器输出的用于表示所述第一偏振滤光片旋转状态的信号确定所述第一偏振滤光片的旋转角度，并使所述旋转角度存储在所述存储器中；以及

第二偏振滤光片，所述第二偏振滤光片在所述摄像装置的光路的方向上与所述第一偏振滤光片重叠，所述电路控制所述第一偏振滤光片旋转，从而调整相对于所述第二偏振滤光片的偏振方向的所述第一偏振滤光片的偏振方向；

所述偏振滤光片装置是可拆装于所述摄像装置的接合器。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述偏振滤光片装置还包括：

电动机；以及

传递机构，其将来自所述电动机的动力传递给所述第一偏振滤光片而使所述偏振滤光片旋转。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述传递机构包括齿轮，所述齿轮接受来自所述电动机的动力而旋转，

所述检测器检测出所述齿轮的旋转状态作为所述第一偏振滤光片的旋转状态。

4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述检测器是光遮断器，

所述光遮断器输出与所述齿轮的旋转相对应的信号，作为表示所述第一偏振滤光片旋转状态的信号。

5.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，所述电路控制所述电动机使得所述第一偏振滤光片旋转。

6.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，

所述电路控制所述电动机使所述第一偏振滤光片旋转。

7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，还包括支撑结构，所述支撑结 构可移动地支撑所述第二偏振滤光片，以使所述第二偏振滤光片插入到所述光路中或者相对于光路退避。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述电路进行控制，使得存储在所述存储器中的表示所述旋转角度的信息显示在显示部上。

9.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述偏振滤光片装置还包括保持框架，其保持所述第一偏振滤光片、所述电动机以及所述传递机构，

所述摄像装置还包括收纳结构，所述收纳结构可拆装地收纳所述保持框架。

10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，所述第一偏振滤光片与所述保持框架的第一端部相邻并被其可旋转地保持，

所述电动机与所述保持框架的所述第一端部的相对侧的第二端部相邻并被其支撑，

所述保持框架从所述第一端部被插入到所述摄像装置内而收纳在所述收纳结构中。

11.一种移动体，其特征在于，其具备根据权利要求1至10的任意一项所述的摄像装置并移动。

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