JP2019032418A - Diaphragm blade driving unit, imaging apparatus including the same, moving body, and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絞り羽根駆動ユニット並びにこれを備える撮像装置、移動体及びロボットに関する。 The present invention relates to a diaphragm blade drive unit, an imaging device including the diaphragm blade drive unit, a moving body, and a robot.
車両、ドローン等の移動体に搭載される撮像装置は、絞り装置を備える。絞り装置は、撮像レンズを透過し撮像素子に入射する光の光量を、調整する。 An imaging device mounted on a moving body such as a vehicle or a drone includes an aperture device. The diaphragm device adjusts the amount of light that passes through the imaging lens and enters the imaging element.
例えば、特許文献1は、開口部を有する基板と、開口部を開閉可能に支持された絞り羽根と、絞り羽根を開閉駆動するための駆動リングと、駆動リングを回転させるアクチュエータとを備える、絞り装置を開示している。駆動リングは、外周縁に、アクチュエータにより回転する歯車に噛合する歯部を有する。特許文献1の絞り装置では、駆動リングがアクチュエータにより回転し、絞り羽根によって形成された絞り孔の開口面積が変化する。撮像素子に入射する光の光量は、絞り孔の開口面積により調整される。
For example,
移動体に搭載された撮像装置は、種々の振動と衝撃を受ける。例えば、ドローンに搭載された撮像装置は、ドローンの飛行用モータからの振動を受ける。また、車両に搭載された撮像装置は、車両の走行時の振動と衝撃を受ける。特許文献1の絞り装置では、駆動リングが、振動、衝撃等により回転して、撮像素子に入射する光の光量が、設定値からずれる場合がある。
An imaging device mounted on a moving body receives various vibrations and impacts. For example, an imaging device mounted on a drone receives vibration from a drone flying motor. In addition, the imaging device mounted on the vehicle is subjected to vibration and impact during traveling of the vehicle. In the diaphragm device of
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、振動、衝撃等による絞りリングの回転を抑制できる、絞り羽根駆動ユニット並びにこれを備える撮像装置、移動体及びロボットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an aperture blade drive unit that can suppress rotation of the aperture ring due to vibration, impact, and the like, an imaging device including the same, a moving body, and a robot. And
(1)上記の目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る絞り羽根駆動ユニットは、
開口部を有する地板と、
前記開口部の開口面積を変化させる絞り羽根と、
前記開口部を囲み、回転して前記絞り羽根を駆動する絞りリングと、を備え、
平面視した場合に、前記絞りリングの回転軸と重心の位置とが一致している。
(1) In order to achieve the above object, the diaphragm blade drive unit according to the first aspect of the present invention is:
A main plate having an opening;
A diaphragm blade that changes the opening area of the opening,
A diaphragm ring that surrounds the opening and rotates to drive the diaphragm blade;
When viewed in plan, the rotation axis of the aperture ring and the position of the center of gravity coincide.
(2)上記の絞り羽根駆動ユニットは、
アクチュエータと、
前記アクチュエータによって回転するギヤと、を備え、
前記絞りリングは、外周に前記ギヤに噛合するギヤ部を有してもよい。
(3)前記絞りリングは、回転位置を検出される突出部を有してもよい。
(2) The above diaphragm blade drive unit is
An actuator,
A gear that is rotated by the actuator,
The aperture ring may have a gear portion that meshes with the gear on the outer periphery.
(3) The aperture ring may have a protruding portion whose rotational position is detected.
上記(1)〜(3)の構成により、平面視した場合に、絞りリングの回転軸と重心の位置とが一致しているので、振動、衝撃等による絞りリングの回転を抑制できる。 With the configurations (1) to (3) described above, the rotation axis of the aperture ring and the position of the center of gravity coincide with each other when viewed in plan, so that rotation of the aperture ring due to vibration, impact, or the like can be suppressed.
(4)前記ギヤ部と前記突出部は、前記回転軸を挟んで対称に設けられてもよい。
この構成により、絞りリングの強度を高くできる。
(4) The gear portion and the protruding portion may be provided symmetrically with respect to the rotation shaft.
With this configuration, the strength of the aperture ring can be increased.
(5)前記絞りリングは、貫通孔を有してもよい。
(6)前記絞りリングは、前記ギヤ部と、前記絞りリングの内周の前記ギヤ部に対向する部分との間に、貫通孔を有してもよい。
(7)前記絞りリングは、切り欠きを有してもよい。
これらの構成により、絞りリングの回転軸と重心の位置とを、容易に一致させることができる。
(5) The aperture ring may have a through hole.
(6) The aperture ring may have a through hole between the gear portion and a portion of the inner periphery of the aperture ring facing the gear portion.
(7) The aperture ring may have a notch.
With these configurations, the rotation axis of the aperture ring and the position of the center of gravity can be easily matched.
(8)本発明の第2の観点に係る撮像装置は、上記絞り羽根駆動ユニットを備える。 (8) An imaging device according to a second aspect of the present invention includes the diaphragm blade drive unit.
(9)本発明の第3の観点に係る移動体は、上記撮像装置を備える。
(10)本発明の第4の観点に係るロボットは、上記撮像装置を備える。
(9) A mobile body according to a third aspect of the present invention includes the imaging device.
(10) A robot according to a fourth aspect of the present invention includes the imaging device.
本発明によれば、絞りリングの回転軸と重心の位置とが一致しているので、振動、衝撃等による絞りリングの回転を抑制できる。 According to the present invention, since the rotation axis of the aperture ring coincides with the position of the center of gravity, rotation of the aperture ring due to vibration, impact, or the like can be suppressed.
(実施の形態1)
図1〜8を参照して、本発明の実施の形態に係る絞り羽根駆動ユニット100を説明する。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-8, the aperture
本実施の形態に係る絞り羽根駆動ユニット100は、図1に示すように、光軸Oを有する撮像レンズ1と、シャッタ2と、撮像素子3と、制御部4とを備えた撮像装置5に搭載される。撮像装置5は、例えば、デジタルカメラ、監視カメラ、車両、ドローン等の移動体に搭載されるカメラ、ロボットに搭載されるカメラである。
絞り羽根駆動ユニット100は、撮像レンズ1を透過し撮像素子3に入射する光の光量を、調整する。撮像素子3は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のイメージセンサである。制御部4は、シャッタ2と撮像素子3と絞り羽根駆動ユニット100とを制御する。
As shown in FIG. 1, the diaphragm
The diaphragm
絞り羽根駆動ユニット100は、図2に示すように、地板10と、複数の絞り羽根20と、絞りリング30と、ギヤ45とを備える。絞り羽根駆動ユニット100は、図3に示すように、さらにアクチュエータ40を備える。地板10は開口部12を有する。絞り羽根20は、地板10の開口部12の開口面積を変化させる。絞りリング30は、回転して、絞り羽根20を駆動する。アクチュエータ40は、ギヤ45を介して、絞りリング30を回転させる。
また、絞り羽根駆動ユニット100は中心軸Jを有する。中心軸Jは、地板10の開口部12の中心を通り、撮像装置5の撮像レンズ1の光軸Oに一致する。
なお、図2において、正面側が撮像装置5における被写体側、背面側が撮像装置5における撮像素子3側として説明する。
As shown in FIG. 2, the diaphragm
The diaphragm
In FIG. 2, the front side is described as the subject side in the imaging device 5, and the back side is described as the imaging element 3 side in the imaging device 5.
絞り羽根駆動ユニット100の地板10は、合成樹脂等から円板状に形成される。地板10は、絞り羽根20と絞りリング30とギヤ45とアクチュエータ40を搭載する。
図4に示すように、地板10は、中央部に、撮像レンズ1を透過した光が通過する円形の開口部12を有する。また、地板10の被写体側の面には、開口部12を囲む凹部14が形成される。さらに、7つの支持ピン16が、凹部14の外側に、開口部12の周方向に沿って等間隔に立設される。
凹部14には、絞りリング30が回転可能に配置される。支持ピン16は、絞り羽根20を回転可能に支持する。なお、絞り羽根駆動ユニット100の中心軸Jは、開口部12の円形の中心を通る。
The
As shown in FIG. 4, the
An
絞り羽根駆動ユニット100の絞り羽根20は、地板10の開口部12の開口面積を変化させる。本実施形態においては、7つの絞り羽根20が、協働して、開口部12の開口面積を変化させる。
The
絞り羽根20は、合成樹脂等から形成される。絞り羽根20は、図5に示すように、支持孔22と案内孔24とを有する。支持孔22は、地板10の支持ピン16に挿通される。案内孔24は、後述する絞りリング30の駆動ピン32に挿通される。
絞り羽根20は、地板10の支持ピン16に回転可能に取り付けられる。
The
The
絞り羽根駆動ユニット100の絞りリング30は、合成樹脂等から円環状に形成される。絞りリング30は、例えば、金型を用いて一体成形される。絞りリング30は、地板10の凹部14に回転可能に配置され、地板10の開口部12を囲む。絞りリング30は、中心軸Jを回転軸として回転し、絞り羽根駆動ユニット100の絞り羽根20を駆動する。
The
さらに、絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、絞りリング30の回転軸である中心軸Jと、絞りリング30の重心Mの位置とが一致する。換言すると、絞りリング30の重心Mは、絞りリング30の回転軸である中心軸J上に位置する。以下では、理解を容易にするために、絞りリング30の回転軸を回転軸Jと記載する。
絞りリング30は、図6に示すように、凸部31と、7つの駆動ピン32と、ギヤ部34と、突出部35と、貫通孔36、37とを有する。
Further, when the diaphragm
As shown in FIG. 6, the
絞りリング30の凸部31は、円孔状であり、絞りリング30の撮像素子3側の面に、周方向に沿って等間隔に設けられる。凸部31は、絞りリング30が回転する場合に、地板10の凹部14に設けられた環状の凸部と摺動する。これにより、絞りリング30に係る負荷を軽減できる。
The
絞りリング30の駆動ピン32は、T字型のピンであり、絞りリング30の被写体側の面に、周方向に沿って等間隔に設けられる。駆動ピン32のそれぞれは、絞り羽根20の案内孔24のそれぞれに挿入される。駆動ピン32は、絞りリング30の回転に伴い、案内孔24の内面を押圧しつつ、案内孔24内を移動する。これにより、絞り羽根20は、地板10の支持ピン16を中心に回転する。
The drive pins 32 of the
絞りリング30のギヤ部34は、絞りリング30の外周の一部に設けられる。ギヤ部34は、アクチュエータ40により回転されるギヤ45に噛合する。これにより、絞りリング30は、アクチュエータ40を駆動源として回転する。
The
絞りリング30の突出部35は、絞りリング30の外周に設けられる。突出部35は、地板10の図示しない貫通孔を挿通し、地板10の撮像素子3側に突出する。突出部35は、撮像装置5の図示しない光センサ(例えば、フォトインタラプタ)により回転位置を検出される。制御部4は、光センサにより検出された突出部35の回転位置から、絞りリング30の回転位置、開口部12の開口面積等を求めることができる。
The
絞りリング30の貫通孔36、37は、絞りリング30の重心Mの位置調整のために設けられる孔である。絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、絞りリング30の重心Mの位置は、貫通孔36、37により、絞りリング30の回転軸Jに一致する。なお、本実施の形態においては、貫通孔37が貫通孔36よりも大きい。
本実施の形態においては、絞りリング30は、外周にギヤ部34と突出部35とを有する。また、ギヤ部34は突出部35よりも大きい。したがって、より大きな貫通孔37をギヤ部34の近傍に設け、貫通孔36を貫通孔37に比べて突出部35に近い位置に設けることにより、絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、絞りリング30の回転軸Jと絞りリング30の重心Mの位置とを一致させることができる。例えば、貫通孔37は、ギヤ部34と、絞りリング30の内周のギヤ部34に対向する部分との間に設けられる。
一方、貫通孔36、37を有しない比較例の絞りリング300では、重心Mの位置は、図7に示すように、回転軸Jからギヤ部34の方向にずれる。
The through holes 36 and 37 of the
In the present embodiment, the
On the other hand, in the
絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、絞りリング30の回転軸Jと絞りリング30の重心Mの位置とが一致するので、振動、衝撃等による絞りリング30の自己慣性モーメントの発生を抑制でき、振動、衝撃等による絞りリング30の回転を抑制できる。これにより、絞り羽根駆動ユニット100の耐震動性、耐衝撃性を向上できる。
なお、絞りリング30、300において、駆動ピン32の両側に位置する孔39は、絞りリング30を一体成形する場合に、駆動ピン32をT字型に成形するために生じる孔である。
When the diaphragm
In the aperture rings 30 and 300, the
絞り羽根駆動ユニット100のアクチュエータ40は、絞りリング30を回転させる駆動源である。アクチュエータ40は、例えばステッピングモータであり、地板10の撮像素子3側の面に設けられる。アクチュエータ40の回転軸は、図示しない地板10の貫通孔を挿通して、被写体側に突出する。ギヤ45が、被写体側に突出したアクチュエータ40の回転軸に設けられる。アクチュエータ40の回転軸の回転が、ギヤ45を介して、絞りリング30に伝達される。これにより、絞りリング30は回転軸Jを中心に回転する。
The
絞り羽根駆動ユニット100のギヤ45は、被写体側に突出したアクチュエータ40の回転軸に設けられ、絞りリング30のギヤ部34に噛合する。
The
次に、図2、図8を参照して、撮像装置5に搭載された絞り羽根駆動ユニット100の動作について説明する。図2は、開口部12の開口面積を最大にした状態の絞り羽根駆動ユニット100を示す。図8は、開口部12の開口面積を最小にした状態の絞り羽根駆動ユニット100を示す。
Next, the operation of the diaphragm
絞り羽根駆動ユニット100は、操作者の操作によって、開口部12の開口面積を、図2に示す最大にした状態から、図8に示す最小にした状態まで変化させる。
例えば、開口部12の開口面積を最大にした状態において、操作者が開口部12の開口面積を狭める操作を行った場合、制御部4からの制御信号により、アクチュエータ40の回転軸が時計回りに回転し、ギヤ45が時計回りに回転する。ギヤ45の時計回りの回転により、ギヤ45に噛合するギヤ部34を有する絞りリング30が、回転軸Jを中心に、反時計回りに回転する。これにより、絞り羽根20のそれぞれは、それぞれの案内孔24の内面を、絞りリング30の駆動ピン32のそれぞれに押圧されて、支持ピン16を中心に時計回りに回転する。支持ピン16を中心に時計回り回転する絞り羽根20は、協働して、開口部12の開口面積を狭めていく。そして、所定の開口部12の開口面積が得られると、制御部4からの制御信号により、アクチュエータ40の回転軸の回転は停止する。
The diaphragm
For example, when the operator performs an operation of narrowing the opening area of the
一方、操作者が開口部12の開口面積を広げる操作を行った場合、制御部4からの制御信号により、アクチュエータ40の回転軸が反時計回りに回転し、絞りリング30が回転軸Jを中心に時計回りに回転する。これにより、絞り羽根20のそれぞれは、支持ピン16を中心に反時計回りに回転し、協働して、開口部12の開口面積を広げていく。そして、所定の開口部12の開口面積が得られると、制御部4からの制御信号により、アクチュエータ40の回転軸の回転は停止する。
以上のように、絞り羽根駆動ユニット100は、開口部12の開口面積を変化させ、撮像レンズ1を透過し撮像素子3に入射する光の光量を、所定の光量に調整する。なお、開口部12の開口面積を狭める操作とは、撮像装置5の絞りを絞る操作を意味し、開口部12の開口面積を広げる操作とは、撮像装置5の絞りを開ける操作を意味する。
On the other hand, when the operator performs an operation to increase the opening area of the
As described above, the diaphragm
以上のように、絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、絞りリング30の回転軸Jと絞りリング30の重心Mの位置とが一致するので、絞り羽根駆動ユニット100は、振動、衝撃等による絞りリング30の回転を抑制できる。さらに、絞り羽根駆動ユニット100は、アクチュエータ40による絞りリング30の安定した回転を実現できる。これらにより、絞り羽根駆動ユニット100の耐震動性、耐衝撃性が向上し、さらに、絞り羽根駆動ユニット100の安定した動作が実現できる。
As described above, when the diaphragm
(実施の形態2)
実施の形態1において、絞りリング30のギヤ部34と突出部35は、外周に約120°の間隔で配置されているが、ギヤ部34と突出部35の配置はこれに限られない。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the
本実施の形態において、絞り羽根駆動ユニット100は、絞りリング30に代えて、絞りリング60を備える。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
In the present embodiment, the aperture
絞りリング60は、図9に示すように、7つの駆動ピン32と、ギヤ部34と、突出部35と、貫通孔62、63とを有する。絞りリング60のギヤ部34と突出部35は、回転軸Jを挟んで対称な位置に設けられる。また、絞りリング60は、絞りリング30の貫通孔36、37に代えて、貫通孔62、63を有する。絞りリング60のその他の構成は、絞りリング30と同様である。
As shown in FIG. 9, the
絞りリング60のギヤ部34は、実施の形態1におけるギヤ部34と同様に、絞りリング60の外周の一部に設けられ、ギヤ45に噛合する。これにより、絞りリング30は、アクチュエータ40を駆動源として回転する。また、絞りリング60の突出部35は、実施の形態1における突出部35と同様に、絞りリング60の外周に設けられ、地板10の撮像素子3側に突出する。
絞りリング60のギヤ部34と突出部35は、回転軸Jを挟んで対称な位置に設けられる。
The
The
貫通孔62、63は、実施の形態1における貫通孔36、37と同様に、絞りリング60の重心Mの位置調整のために設けられる孔である。貫通孔62、63は、ギヤ部34と突出部35とを結ぶ直線Lを挟んで、ギヤ部34の近傍に設けられる。絞りリング60の重心Mの位置は、貫通孔62、63により、絞りリング60の回転軸Jに一致する。
The through holes 62 and 63 are holes provided for adjusting the position of the center of gravity M of the
絞りリング60の外周に設けられたギヤ部34と突出部35が、回転軸Jを挟んで対称な位置に位置するので、貫通孔62、63の体積の和を、実施の形態1における貫通孔36、37の体積の和よりも小さくできる。
Since the
以上のように、絞りリング60においては、貫通孔62、63の体積の和を小さくできる。これにより、絞りリング60の強度を高くできる。また、絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、実施の形態1における絞りリング30と同様に、絞りリング60の回転軸Jと重心Mの位置とが一致するので、絞り羽根駆動ユニット100は、振動、衝撃等による絞りリング30の回転を抑制できる。さらに、絞り羽根駆動ユニット100は、アクチュエータ40による絞りリング60の安定した回転を実現できる。
As described above, in the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
絞りリング30、60は、重心Mの位置調整のために、貫通孔36、37又は貫通孔62、63に代えて、切り欠きを有してもよい。例えば、絞りリング30は、図10に示すように、貫通孔36、37に代えて、切り欠き72、73を外周に有してもよい。絞り羽根駆動ユニット100を平面視した場合に、絞りリング30の重心Mの位置は、切り欠き72、73により、回転軸Jに一致する。
The aperture rings 30 and 60 may have notches in place of the through
また、絞りリング30は、図11に示すように、貫通孔36、37に代えて、切り欠き74を内周に有してもよい。さらに、絞りリング30、60の重心Mの位置は、絞りリング30、60に設けられた凹部、突起等により、回転軸Jに一致してもよい。
Further, as shown in FIG. 11, the
絞りリング30、60の重心Mの位置調整のために設けられる貫通孔、切り欠き、凹部は、複数であることが好ましい。これにより、絞りリング30、60の強度を高くできる。 It is preferable that there are a plurality of through holes, notches, and recesses provided for adjusting the position of the center of gravity M of the aperture rings 30 and 60. Thereby, the intensity | strength of the aperture rings 30 and 60 can be made high.
絞りリング30、60の駆動ピン32は、T字型に限られない。例えば、駆動ピン32は棒状であってもよい。この場合、絞りリング30、60を一体成形しても、孔39は生じない。
The drive pins 32 of the aperture rings 30 and 60 are not limited to the T-shape. For example, the
1 レンズ
2 シャッタ
3 撮像素子
4 制御部
5 撮像装置
10 地板
12 開口部
14 凹部
16 支持ピン
20 絞り羽根
22 支持孔
24 案内孔
30 絞りリング
31 凸部
32 駆動ピン
34 ギヤ部
35 突出部
36、37 貫通孔
39 孔
40 アクチュエータ
45 ギヤ
60 絞りリング
62、63 貫通孔
72、73、74 切り欠き
100 絞り羽根駆動ユニット
300 絞りリング
O 光軸
J 中心軸、回転軸
M 重心
L 直線
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記開口部の開口面積を変化させる絞り羽根と、
前記開口部を囲み、回転して前記絞り羽根を駆動する絞りリングと、を備え、
平面視した場合に、前記絞りリングの回転軸と重心の位置とが一致している、
絞り羽根駆動ユニット。 A main plate having an opening;
A diaphragm blade that changes the opening area of the opening,
A diaphragm ring that surrounds the opening and rotates to drive the diaphragm blade;
When viewed in plan, the rotation axis of the aperture ring and the position of the center of gravity match.
Aperture blade drive unit.
前記アクチュエータによって回転するギヤと、を備え、
前記絞りリングは、外周に前記ギヤに噛合するギヤ部を有する、
請求項1に記載の絞り羽根駆動ユニット。 An actuator,
A gear that is rotated by the actuator,
The aperture ring has a gear portion that meshes with the gear on the outer periphery,
The diaphragm blade drive unit according to claim 1.
請求項2に記載の絞り羽根駆動ユニット。 The aperture ring has a protrusion whose rotational position is detected,
The diaphragm blade drive unit according to claim 2.
請求項3に記載の絞り羽根駆動ユニット。 The gear portion and the protruding portion are provided symmetrically across the rotation shaft.
The diaphragm blade drive unit according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の絞り羽根駆動ユニット。 The aperture ring has a through hole,
The diaphragm blade drive unit according to any one of claims 1 to 4.
請求項2から4のいずれか1項に記載の絞り羽根駆動ユニット。 The aperture ring has a through hole between the gear portion and a portion of the inner periphery of the aperture ring facing the gear portion,
The diaphragm blade drive unit according to any one of claims 2 to 4.
請求項1から6のいずれか1項に記載の絞り羽根駆動ユニット。 The aperture ring has a notch,
The diaphragm blade drive unit according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017152891A JP2019032418A (en) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Diaphragm blade driving unit, imaging apparatus including the same, moving body, and robot |
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