JP2019193516A - 駆動装置および駆動制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な制御により設置された物体の回転駆動制御を行うことが可能な駆動装置を提供する。【解決手段】モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部と、前記回転部の回転角の情報を、回転角度に比例した情報として取得する回転角取得部と、前記回転角取得部が取得した回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、を備える、駆動装置が提供される。【選択図】図10

Description

本開示は、駆動装置および駆動制御方法に関する。
設置された物体を所望の角度回転駆動させるための方法として、モータによってギアを回し、そのギアの回転によって物体を回転駆動させる方法がある。その物体に対する無線給電を採用すると、物体を所望の角度回転駆動させるための方法として、モータによって回転するギアに回転センサを設け、ギア比から回転角度を計算したり、原点位置のキャリブレーションを行ったりすることで回転角度を計算する方法がある。回転角度センサを開示した文献としては例えば特許文献1がある。
特開2006−337206号公報
しかし、ギア比からの回転角度の計算には多次元の関数計算が必要となり、また原点位置のキャリブレーションを行う必要もあることから、回転駆動のための制御が複雑になる。
そこで、本開示では、簡易な制御により設置された物体の回転駆動制御を行うことが可能な、新規かつ改良された駆動装置および駆動制御方法を提案する。
本開示によれば、モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部と、前記回転部の回転角度の情報を、回転角度に比例した情報として取得する回転角度取得部と、前記回転角取得部が取得した回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、を備える、駆動装置が提供される。
また本開示によれば、モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部の回転角の情報を、回転角度に比例した情報として取得することと、取得された回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御することと、を含む、駆動制御方法が提供される。
以上説明したように本開示によれば、簡易な制御により設置された物体の回転駆動制御を行うことが可能な、新規かつ改良された駆動装置および駆動制御方法が提供される。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置が横置きで置かれている様子を示す説明図である。 同実施の形態に係るクレードルの外観例を示す説明図である。 同実施の形態に係る表示装置がクレードルの上に設置されている状態を示す説明図である。 本開示の実施の形態に係るクレードルの機能構成例を示す説明図である。 本開示の実施の形態に係るクレードルの詳細な構成例を示す説明図である。 回転駆動部の詳細な構成例を示す説明図である。 回転駆動部を上面から見た説明図である。 回転駆動部の回転角度と、回転角度取得部が取得する回転センサのセンサ値との関係例を示す説明図である。 クレードルの詳細な構成例を示す説明図である。 回転位置によって給電量を変化させる例を示す説明図である。 クレードルの詳細な構成例を示す説明図である。 受信コイルの例を背面から示す説明図である。 送信コイルの例を背面から示す説明図である。 図18に示した受信コイルと、図19に示した送信コイルとが重なり合った状態を平面図で示す説明図である。 回転駆動部の回転角度と、受信コイルおよび送信コイルによる給電効率との関係例を示す説明図である。 受信コイルの例を背面から示す説明図である。 送信コイルの例を背面から示す説明図である。 図22に示した受信コイルと、図23に示した送信コイルとが重なり合った状態を平面図で示す説明図である。 本開示の実施の形態に係る防磁シートの形状の例を示す説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.本開示の実施の形態
1.1.表示装置の外観例
1.2.クレードルの構成例
2.まとめ
<1.本開示の実施の形態>
[1.1.表示装置の外観例]
まず、本開示の実施の形態に係る表示装置の外観例を説明する。図1〜図6は、本開示の実施の形態に係る表示装置の外観例を示す説明図である。
本開示の実施の形態に係る表示装置100は、図1〜図6に示したように、底面が略正三角形の柱状の筐体を有する装置である。図1は、本開示の実施の形態に係る表示装置100の正面図である。図2は、本開示の実施の形態に係る表示装置100の背面図である。図3は、本開示の実施の形態に係る表示装置100の右側面図である。図4は、本開示の実施の形態に係る表示装置100の左側面図である。図5は、本開示の実施の形態に係る表示装置100の平面図である。図6は、本開示の実施の形態に係る表示装置100の底面図である。
本開示の実施の形態に係る表示装置100は、正面に表示部140を有する。表示部140は、例えば液晶ディスプレイ等の薄型のディスプレイデバイスで構成されており、平面画像及び、裸眼方式による立体画像を表示することができるデバイスである。
また本開示の実施の形態に係る表示装置100は、正面にセンサ部130を有する。センサ部130は、表示部140が表示するコンテンツを見ているユーザの状況を検出するために設けられているものである。本実施形態では、センサ部130は、撮像画像からユーザの状況を検出するためのイメージセンサと、センサ部130からユーザまでの距離を検出するためのToF(Time of Flight)センサと、からなる。本開示の実施の形態に係る表示装置100は、センサ部130によるセンシングの結果に基づいて、表示部140で表示する画像を平面画像にするか、立体画像にするか、を選択することが出来る。
本開示の実施の形態に係る表示装置100は、底面が略正三角形の柱状の筐体を有することで、表示装置100単体で、ユーザによる横置きでのコンテンツの視聴を容易に行わせることが出来る。図7は、本開示の実施の形態に係る表示装置100が横置きで置かれている様子を示す説明図である。
本開示の実施の形態に係る表示装置100は、底面にクレードルを接続することができる。図8は、本開示の実施の形態に係るクレードル200の外観例を示す説明図である。
クレードル200は、表示装置100の底面と同様に略正三角形の底面を有する柱状の筐体を有している。
図9は、表示装置100がクレードル200の上に設置されている状態を示す説明図である。図9に示したように、表示装置100は、クレードル200の上に設置されることで、クレードル200から電力の供給を受けることが出来る。またクレードル200は、表示装置100の長手方向を軸にして表示装置100を回動させることが出来るよう構成されている。表示装置100の回動は、ユーザの手によって行われても良く、表示装置100がクレードル200を駆動させることで行われても良い。
[1.2.クレードルの構成例]
続いて、本開示の実施の形態に係るクレードル200の機能構成例について説明する。図10は、本開示の実施の形態に係るクレードル200の機能構成例を示す説明図である。以下、図10を用いて本開示の実施の形態に係るクレードル200の機能構成例について説明する。
図10に示したように、本開示の実施の形態に係るクレードル200は、外部データ取得部210と、回転角度取得部220と、制御部230と、モータ240と、回転駆動部250と、を含んで構成される。
外部データ取得部210は、クレードル200の外部の装置、例えば表示装置100などからデータを取得する。外部データ取得部210が外部の装置から取得するデータには様々なものがありうる。例えば、外部データ取得部210は、外部の装置から方向に関するデータを取得する。方向に関するデータは、外部の装置において取得されたデータであり、例えばクレードル200に置かれた表示装置100が、クレードル200に対して時計回りに所望の角度の回転を指示するためのデータでありうる。
回転角度取得部220は、回転駆動部250の回転角度を取得する。例えば、回転角度取得部220は、回転駆動部250の回転角度を取得するためのセンサでありうる。回転駆動部250の回転角度を取得するためには、例えば回転駆動部250の中心軸上に磁石を備え、その磁石が発する磁束を磁気回転センサで捉えることにより行う。回転角度取得部220は、取得した回転駆動部250の回転角度を制御部230に送る。
制御部230は、外部データ取得部210が取得したデータや、回転角度取得部220から送られる回転角度に基づいてモータ240を駆動させる。例えば、外部データ取得部210が取得したデータが、180度回転させる指示に基づくデータであれば、制御部230は、回転角度取得部220から送られる回転角度によって、回転駆動部250が180度回転するまで、モータ240を駆動させる。
モータ240は、制御部230の制御によって動作するモータである。モータ240の動作によって回転駆動部250を回転駆動させることができる。
回転駆動部250は、モータ240の動作によって回転駆動する。モータ240の動作によって回転駆動部250が回転駆動することで、クレードル200は、設置された物体(例えば表示装置100)を回動させることができる。
以上、図10を用いて本開示の実施の形態に係るクレードル200の機能構成例について説明した。続いて、クレードル200の、特に回転駆動部250の詳細な構成例を説明する。
図11は、本開示の実施の形態に係るクレードル200の詳細な構成例を示す説明図であり、特に回転駆動部250の構成例を側面から詳細に示した説明図である。また図12は、回転駆動部250の詳細な構成例を示す説明図であり、回転駆動部250について、回転領域と固定領域とを分離して図示した説明図である。また図13は、回転駆動部250を上面から見た説明図である。
モータ240が動作すると、ギア261が回転する。ギア261の回転に伴い、ギア261と噛み合っているギア262が回転する。ギア262の回転により、ギア262の下側でギア262と噛み合っているギア263が回転する。ギア264は固定されているので、ギア263の回転により、中心軸251を中心に回転駆動部250の回転領域が回動し、クレードル200に設置された物体(例えば表示装置100)が回動する。
なお、それぞれのギアの歯車の数は、図11に示したものに限定されるものでは無い。またギアの数についても、図11に示したものに限定されるものでは無い。
図12に示したように、回転駆動部250は固定領域と回転領域とを有する。回転駆動部250の回転領域には円盤部256が設けられ、円盤部256の下面には受信コイル252と防磁シート254とが備えられている。また回転駆動部250の固定領域には送信コイル253と防磁シート255とが備えられている。受信コイル252は、送信コイル253が発生させた磁界による電磁誘導により電流を発生させる。また送信コイル253は、電流を流すことで電磁誘導により磁界を発生させる。
受信コイル252、送信コイル253、防磁シート254、255は、中心軸251を通すことが出来るように、いずれも中心部分に穴が開いている。そして、送信コイル253と防磁シート255とは、中心軸251の回転に応じて回転する。受信コイル252および送信コイル253により、クレードル200に設置された装置に対する非接触給電を行う。防磁シート254、255は、受信コイル252や送信コイル253が発生させた磁界の外部への放出を防ぐ。
本開示の実施の形態では、回転駆動部250の中心軸251の上部に、回転駆動部250の回転領域の回転角度を取得するための回転角度取得部220を備える。すなわち、回転角度取得部220が取得した回転角度は、回転駆動部250の回転領域の回転角度に相当するものである。
従って、本開示の実施の形態に係るクレードル200は、回転駆動部250の回転と、回転駆動部250の回転角度とを1対1で取得することができる。すなわち、本開示の実施の形態に係るクレードル200は、制御部230によるモータ240の動作制御を容易に行うことができる。
回転角度取得部220は、回転駆動部250の回転角度の絶対値を取得することができる。例えば、ホールセンサ等の検出スイッチを、筐体正面等の所定位置に合わせることで原点を決めておく。そして回転角度取得部220は、中心軸251上に設けられる回転センサの値を使用することで、回転駆動部250の回転角度の絶対値を取得することができる。
図14は、回転駆動部250の回転角度と、回転角度取得部220が取得する回転センサのセンサ値との関係例を示す説明図である。図14に示したように、回転駆動部250の回転角度が0度から増加すると、増加に伴い回転センサのセンサ値も増加する。しかし、回転駆動部250の回転角度が360度になると、増加していた回転センサのセンサ値が0に戻る。従って、回転センサの周期値付近、すなわち、回転駆動部250の回転角度が360度付近では、センサ値が大きく変動しうる。センサ値が大きく変動する回転角度付近でモータ240の動作を止めてしまうと安定した回転制御ができない可能性がある。
そこで本実施形態では、制御部230は、回転センサの周期値付近を避けてモータ240の動作を止める制御を行っても良い。例えば制御部230は、360度の前後5〜10度程度の範囲を避けてモータ240の動作を止める制御を行う。このような制御を行うことで、本実施形態に係るクレードル200は安定した回転制御を行うことができる。
上述の例では、送信コイル253に対応する防磁シート255には中心軸251を通すために穴が開けられている。しかし、防磁シート255に穴が開けられていることにより給電効率が低下してしまう。
そこで、送信コイル253をギア264の背面に設置してもよい。図15は、クレードル200の詳細な構成例を示す説明図であり、特に回転駆動部250の構成例を側面から詳細に示した説明図である。図15には、ギア264よりもさらに下に送信コイル253及び防磁シート255が設けられたクレードル200の構成例が示されている。このように、送信コイル253をギア264の背面に設置することで防磁シート255に穴が不要となり、送信コイル253による給電効率の低下を防ぐことができる。
ここまでは、中心軸251の上部に回転センサを備えることで、回転駆動部250の回転角度を取得する構成を説明した。回転駆動部250の回転角度を取得するための構成は係る例に限定されるものでは無い。
例えば、受信コイル252と送信コイル253とによる給電量を一定では無く、回転駆動部250の回転に応じて変化させてもよい。受信コイル252と送信コイル253とによる給電量を、回転駆動部250の回転に応じて変化させていることで、給電量によって回転角度を特定することができる。すなわち、受信コイル252と送信コイル253とによる給電量を、回転駆動部250の回転に応じて可変とすること、給電機構のみで回転角度を取得することができる。
図16は、回転位置によって給電量を変化させる例を示す説明図である。受信コイル252と送信コイル253のそれぞれについて、中心軸251から原点を所定量ずらす。受信コイル252は中心軸251からベクトルRrずらし、送信コイル253は中心軸251からベクトルRtずらしている。このように、受信コイル252と送信コイル253のそれぞれについて、中心軸251から原点を所定量ずらすことで、給電効率と回転角度との関係が1対1となる。そのため、給電量により回転角度が一意に決定する。
図17は、クレードル200の詳細な構成例を示す説明図であり、特に回転駆動部250の構成例を側面から詳細に示した説明図である。図17には、受信コイル252と送信コイル253との間の隙間が一定では無く、場所によって変わっている様子が示されている。この受信コイル252と送信コイル253のそれぞれについて、図16に示した様に中心軸251から原点を所定量ずらすことで、給電量により回転角度を取得できる。
図18は、受信コイル252の例を背面から示す説明図である。図19は、送信コイル253の例を背面から示す説明図である。そして図20は、図18に示した受信コイル252と、図19に示した送信コイル253とが重なり合った状態を平面図で示す説明図である。
図20に示したように受信コイル252と送信コイル253とは、それぞれ原点から所定量ずれた状態で重なり合っている。従って、モータ240の動作によって受信コイル252が回転すると、その回転に応じて受信コイル252と送信コイル253とが重なりあう領域が変化する。従って、回転角度取得部220は、受信コイル252の回転によって変化する給電量(給電効率)をモニタすることで、回転駆動部250の回転角度を求めることができる。
図21は、回転駆動部250の回転角度と、受信コイル252および送信コイル253による給電効率との関係例を示す説明図である。図21に示したように、回転駆動部250の回転角度が0度から増加すると、増加に伴い給電効率も増加し、180度を超えると給電効率が減少する。そして回転駆動部250の回転角度が360度に達すると、給電効率が再び増加に転じる。回転角度取得部220は、受信コイル252の回転によって変化する効率をモニタすることで、回転駆動部250の回転角度を求めることができる。
回転位置によって給電量を変化させる別の例を説明する。受信コイル252または送信コイル253の少なくとも一方について、形状を非対称にしたり、巻き数を変化させたりすることで、受信コイル252と送信コイル253とによる給電量を、回転駆動部250の回転に応じて変化させてもよい。
図22は、受信コイル252の一例を背面から示す説明図である。図23は、送信コイル253の一例を背面から示す説明図である。そして図24は、図22に示した受信コイル252と図23に示した送信コイル253とが重なり合った状態を平面図で示す説明図である。
受信コイル252を、図22に示した様に非対称の形状にし、送信コイル253を、図23に示した様に線対称及び点対称の形状とすることで、受信コイル252と送信コイル253とによる給電量を、回転駆動部250の回転に応じて変化させることができる。
また本開示の実施の形態に係るクレードル200は、防磁シートの形状や厚みを部分的に変更することで、防磁力に非対称性を持たせても良い。防磁シートの防磁力に非対称性を持たせることで、受信コイル252の回転によって給電量(給電効率)が変化する。
従って、回転角度取得部220は、受信コイル252の回転によって変化する給電量(給電効率)をモニタすることで、回転駆動部250の回転角度を求めることができる。防磁シートの形状や厚みを部分的に変更するだけで回転駆動部250の回転角度を求めることができるので、本開示の実施の形態に係るクレードル200は、低コストで回転駆動部250の回転角度を求めることが可能となる。
図25は、本開示の実施の形態に係る防磁シート254、255の形状の例を示す説明図である。このように、防磁シート254に複数の穴258を開け、さらにそれらの穴258の形状を場所によって変化させることで、防磁シート254の防磁力に非対称性を持たせることができる。そして、このような防磁シート254を設けることで、本開示の実施の形態に係るクレードル200は、受信コイル252の回転によって給電量(給電効率)を変化させることが出来る。
<2.まとめ>
以上説明したように本開示の実施の形態によれば、回転駆動部250の回転と、回転駆動部250の回転角度とを1対1で取得して、制御部230によるモータ240の動作制御を容易に行うことができるクレードル200が提供される。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態ではクレードル200について示したが、本開示は係る例に限定されるものでは無い。すなわち、モータの駆動によって回転運動を行う物体全般に対して、上述のような駆動制御を行うことが可能である。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部と、
前記回転部の回転角度の情報を、回転角度に比例した情報として取得する回転角度取得部と、
前記回転角取得部が取得した回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、
を備える、駆動装置。
(2)
前記回転角度取得部は、前記中心軸上に設けられる、前記(1)に記載の駆動装置。
(3)
前記回転角度取得部は、前記中心軸上に設けられるセンサである、前記(2)に記載の駆動装置。
(4)
前記制御部は、前記回転角度取得部が取得する回転角の情報が急激に変化する付近を避けて前記モータを止めるように駆動させる制御を行う、前記(2)または(3)に記載の駆動装置。
(5)
前記回転角の情報が急激に変化する付近とは、前記回転部が1回転する周期付近である、前記(4)に記載の駆動装置。
(6)
前記回転部は、非接触給電を行い、前記モータの駆動により回転する非接触給電部をさらに備え、
前記回転角度取得部は、回転に応じた前記非接触給電部の給電効率に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、前記(1)に記載の駆動装置。
(7)
前記非接触給電部は、磁界を発生させる送信コイルと、前記送信コイルが発生させた磁界による電磁誘導により電流を発生させる受信コイルと、を備え、
前記回転角度取得部は、前記送信コイルと前記受信コイルとの形状の違いに起因する、回転に応じた給電効率の変化に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、前記(6)に記載の駆動装置。
(8)
前記非接触給電部は、磁界を発生させる送信コイルと、前記送信コイルが発生させた磁界による電磁誘導により電流を発生させる受信コイルと、を備え、
前記回転角度取得部は、前記送信コイルと前記受信コイルとの間の間隔の違いに起因する回転に応じた給電効率の変化に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、前記(6)に記載の駆動装置。
(9)
前記非接触給電部は、コイルが発生させる磁界の外部への放出を防ぐ防磁シートを備え、
前記回転角度取得部は、前記防磁シートの形状に起因する、回転に応じた給電効率の変化に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、前記(6)に記載の駆動装置。
(10)
前記防磁シートは、大きさが位置によって異なる複数の穴が開けられている、前記(9)に記載の駆動装置。
(11)
モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部の回転角の情報を、回転角度に比例した情報として取得することと、
取得された回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御することと、
を含む、駆動制御方法。
100 :表示装置
130 :センサ部
140 :表示部
200 :クレードル
210 :外部データ取得部
220 :回転角度取得部
230 :制御部
240 :モータ
250 :回転駆動部
251 :中心軸
252 :受信コイル
253 :送信コイル
254 :防磁シート
255 :防磁シート
256 :円盤部
261 :ギア
262 :ギア
263 :ギア
264 :ギア

Claims (11)

  1. モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部と、
    前記回転部の回転角度の情報を、回転角度に比例した情報として取得する回転角度取得部と、
    前記回転角取得部が取得した回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、
    を備える、駆動装置。
  2. 前記回転角度取得部は、前記中心軸上に設けられる、請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記回転角度取得部は、前記中心軸上に設けられるセンサである、請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記制御部は、前記回転角度取得部が取得する回転角の情報が急激に変化する付近を避けて前記モータを止めるように駆動させる制御を行う、請求項2に記載の駆動装置。
  5. 前記回転角の情報が急激に変化する付近とは、前記回転部が1回転する周期付近である、請求項4に記載の駆動装置。
  6. 前記回転部は、非接触給電を行い、前記モータの駆動により回転する非接触給電部をさらに備え、
    前記回転角度取得部は、回転に応じた前記非接触給電部の給電効率に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、請求項1に記載の駆動装置。
  7. 前記非接触給電部は、磁界を発生させる送信コイルと、前記送信コイルが発生させた磁界による電磁誘導により電流を発生させる受信コイルと、を備え、
    前記回転角度取得部は、前記送信コイルと前記受信コイルとの形状の違いに起因する、回転に応じた給電効率の変化に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、請求項6に記載の駆動装置。
  8. 前記非接触給電部は、磁界を発生させる送信コイルと、前記送信コイルが発生させた磁界による電磁誘導により電流を発生させる受信コイルと、を備え、
    前記回転角度取得部は、前記送信コイルと前記受信コイルとの間の間隔の違いに起因する回転に応じた給電効率の変化に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、請求項6に記載の駆動装置。
  9. 前記非接触給電部は、コイルが発生させる磁界の外部への放出を防ぐ防磁シートを備え、
    前記回転角度取得部は、前記防磁シートの形状に起因する、回転に応じた給電効率の変化に基づいて前記回転部の回転角の情報を取得する、請求項6に記載の駆動装置。
  10. 前記防磁シートは、大きさが位置によって異なる複数の穴が開けられている、請求項9に記載の駆動装置。
  11. モータの駆動により中心軸を中心に回転される回転部の回転角の情報を、回転角度に比例した情報として取得することと、
    取得された回転角の情報に基づいて前記モータの駆動を制御することと、
    を含む、駆動制御方法。
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