JP2021110793A - カメラ装置及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ部を、高い信頼性、高い精度、高い応答性で駆動して、広範囲の撮像画像を得ることができるカメラ装置及び撮像システムを提供すること。【解決手段】カメラ装置１において、可動マグネット１６１は、リング形状を成し、軸部１４１の外周で、Ｓ極及びＮ極を成す偶数の磁極が交互に着磁されて構成され、コア体２１０の磁極数と可動マグネット１６１の磁極数は、等しく、コア体２１０の偶数の磁極は、可動マグネット１６１と、軸部１４１の外周側でエアギャップを挟み各々対向して配置され、駆動ユニット２００には、可動マグネット１６１に対向して設けられた磁性体であり、可動マグネット１６１を基準位置に磁気吸引するマグネット位置保持部２４０が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ部の向きを変えることが可能なカメラ装置及び撮像システムに関する。

従来、カメラによって広範囲の撮像画像を得るための方法として、
（ｉ）広角レンズを使用する方法、
（ｉｉ）複数のカメラを使用する方法、
などがある。

ところが、上記（ｉ）の方法においては、撮像範囲に対して像サイズが縮小するので画素分解能が低下することや、ダイナミックレンジ(輝度再現能力)に対して輝度範囲が拡大することなどに起因して、解像度の低下を招く欠点がある。また、上記（ｉ）の方法においては、広角にするほど周辺像の歪みが大きくなる欠点がある。

一方で、上記（ｉｉ）の方法は、言わば、狭角カメラを複数台並べて広角の撮像画像を得る構成であり、よって、合計のカメラサイズが大きくなるとともに複数カメラの撮像制御が必要となることから、実用的でない欠点がある。

かかる課題を解決する一つの方法として従来、特許文献１などで開示されているように、カメラをモーターによって所定角度回転させることにより、カメラをパン及びチルト制御し、これにより、広範囲の撮像を実現する装置がある。

特開２００８−１６７２５７号公報

ところで、特許文献１で開示されているように、モーターを用いてカメラをパン制御する場合には、駆動部として、
（ａ）ブラシ付きＤＣモーターと減速機と位置センサーとを用いる場合、
（ｂ）ステッピングモーター又はギヤードモーターを用いる場合、
（ｃ）サーボモーター（ＤＣサーボモーター、ＡＣサーボモーター）を用いる場合、
などが考えられる。

しかしながら、上記（ａ）の場合には、ブラシ等が摩耗するので、保守性及び信頼性が劣る欠点がある。また、ブラシ接触部で電気ノイズ及び機械ノイズが発生する欠点がある。

上記（ｂ）の場合には、ローター(永久磁石)、ステーター(磁極)それぞれの小歯と巻き線電流とにより回転位置を制御する構成となっているので、モーターの相数によって基本ステップ角度が決まってしまい（５相では０．７２°、２相では１．８°）、円滑性が低い欠点がある。ギヤードモーター(ステッピングモータ＋ギヤ)を採用すれば、ステップ角度による円滑性の低下を抑制できる。しかし、急な負荷変動が生じると脱調(制御信号と回転の同期が失われる現象)が発生したり、各相の電流切替により回転させているために高回転での運用に不向きな欠点がある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、カメラ部を、高い信頼性、高い精度、高い応答性で駆動して、広範囲の撮像画像を得ることができるカメラ装置及び撮像システムを提供する。

本発明のカメラ装置の一つの態様は、
カメラ部と、
ベース部と、
前記カメラ部が接続される軸部に固定された可動マグネットと、
コア体、及び、通電時に前記コア体に磁束を発生させるコイル体を有し、前記コア体から発生する磁束と前記可動マグネットとの電磁相互作用により、前記可動マグネットを往復回転駆動する駆動ユニットと、
を備え、
前記可動マグネットは、リング形状を成し、前記軸部の外周で、Ｓ極及びＮ極を成す偶数の磁極が交互に着磁されて構成され、
前記コア体の磁極数と前記可動マグネットの磁極数は、等しく、
前記コア体の偶数の磁極は、前記可動マグネットと、前記軸部の外周側でエアギャップを挟み各々対向して配置され、
前記駆動ユニットには、前記可動マグネットに対向して設けられた磁性体であり、前記可動マグネットを基準位置に磁気吸引するマグネット位置保持部が設けられている。

本発明によれば、カメラ部を、高い信頼性、高い精度、高い応答性で駆動して、広範囲の撮像画像を得ることができるカメラ装置及び撮像システムを実現できる。

実施の形態のカメラ装置の外観斜視図 カメラ装置の分解斜視図 図１の回転往復駆動アクチュエーターを駆動ユニット側から見た側面図 回転往復駆動アクチュエーターの磁気回路の動作の説明に供する図 回転往復駆動アクチュエーターの磁気回路の動作の説明に供する図 カメラ装置を用いた撮像システムの要部構成を示すブロック図 カメラ装置を用いた撮像システムの他の要部構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜１＞カメラ装置の全体構成
図１は、実施の形態のカメラ装置１の外観斜視図である。図２は、カメラ装置１の分解斜視図である。

カメラ装置１は、回転往復駆動アクチュエーター１００にカメラ部３００が取り付けられて構成されている。カメラ装置１は、回転往復駆動アクチュエーター１００によってカメラ部３００を回転往復駆動することにより、カメラ部３００をパン動作させることできるようになっている。

回転往復駆動アクチュエーター１００は、大きく分けて、ベース部１１０と、ベース部１１０に回転自在に支持されるカメラホルダー１２０と、カメラホルダー１２０を往復回転駆動する駆動ユニット２００と、カメラホルダー１２０の回転角度位置を検出する角度センサー部１３０と、を有する。

本実施の形態の場合、カメラホルダー１２０は、図２から分かるように、挿通孔１２０ａが形成された基板であり、挿通孔１２０ａには軸部１４１が挿通され、カメラホルダー１２０と軸部１４１は固着される。

ベース部１１０は、一対の壁部１１１ａ、１１１ｂを有する断面が略コ字状の部材でなる。一対の壁部１１１ａ、１１１ｂにはそれぞれ軸部１４１が挿通される挿通孔１１２が形成されている。さらに、一対の壁部１１１ａ、１１１ｂにはそれぞれ挿通孔１１２と壁部１１１ａ、１１１ｂの外縁とを連通する切欠穴１１３が形成されている。

これにより、軸部１４１にカメラホルダー１２０を固着させた状態で、軸部１４１を切欠穴１１３を介して挿通孔１１２の位置に配置させることができる。切欠穴１１３が無い場合には、一対の壁部１１１ａ、１１１ｂの間にカメラホルダー１２０を配置させた状態で、軸部１４１を壁部１１１ａ、１１１ｂの挿通孔１１２及びカメラホルダー１２０の挿通孔１２０ａの両方に挿通し、さらに軸部１４１とカメラホルダー１２０を固着させるといった煩雑な組立て作業が必要となる。これに対して、本実施の形態においては、切欠穴１１３を形成したので、予めカメラホルダー１２０を固着させた軸部１４１を、簡単に挿通孔１１２に挿通させることができるようになる。

軸部１４１の両端にはボールベアリング１５１が取り付けられる。ボールベアリング１５１は、一対の壁部１１１ａ、１１１ｂの挿通孔１１２の位置に形成されたベアリング取付部１１４に取り付けられる。これにより、軸部１４１は、ボールベアリング１５１を介して回転自在にベース部１１０に取り付けられ、一対の壁部１１１ａ、１１１ｂの間には、可動対象物であるカメラホルダー１２０が配置される。

さらに、軸部１４１の一端には可動マグネット１６１が固着される。可動マグネット１６１は、駆動ユニット２００内に配置され、駆動ユニット２００により発生される磁束によって往復回転駆動される。

このように、本実施の形態では、可動対象物であるカメラホルダー１２０が取り付けられる軸部１４１は、ベース部１１０の一対の壁部１１１ａ、１１１ｂによって、カメラホルダー１２０を両側から支持するように軸支されている。これにより、軸部１４１を片持ちで軸支するよりもカメラホルダー１２０の支持が強固となり、耐衝撃性や耐振動性が高まる。

駆動ユニット２００は、図２から分かるように、コア体２１０と、コイル体２２０と、を有する。コイル体２２０の内部にはコイルが巻回して設けられている。コア体２１０は、第１コア体２１１と第２コア体２１２とからなる。同様に、コイル体２２０は、第１コイル体２２１と第２コイル体２２２とからなる。コイル体２２０は、コア体２１０の一部に差し込むようにして取り付けられる。これにより、コイル体２２０のコイルが通電されると、コア体２１０が励磁される。

コア体２１０及びコイル体２２０は、固定プレート２５０に固定され、固定プレート２５０は、止着材２５１を介してベース１１０の壁部１１１ａに固定される。

因みに、本実施の形態の例では、駆動ユニット２００は、さらに、架設コア２３０と、マグネット位置保持部２４０と、を有する。架設コア２３０は、コア体２１０と同様の構成である。マグネット位置保持部２４０は、マグネットにより構成されている。マグネット位置保持部２４０の磁力によって可動マグネット１６１の位置が動作基準位置に磁気吸引される。このことについては、後で詳述する。

本実施の形態の例では、コア体２１０及び架設コア２３０は、それぞれ積層コアであり、例えば、ケイ素鋼板を積層して構成されている。

角度センサー部１３０は、回路基板１３１と、回路基板１３１に実装されたホールＩＣ(磁気センサー)１３２及びコネクター１３３と、磁石１３４と、ケース１３５と、を有する。回路基板１３１は止着材１３６によりケース１３５に固定される。ケース１３５は止着材１３７により壁部１１１ｂに固定される。

磁石１３４は、ドーナッツ状であり、中心の穴に軸部１４１が挿通された状態で軸部１４１に固着して取り付けられ、可動マグネット１６１及びカメラホルダー１２０と一体に回転する。磁石１３４は、円周方向に渡ってＳ極とＮ極が交互に着磁されている。ホールＩＣ(磁気センサー)１３２は、ホール素子を有する。軸部１４１とともに磁石１３４が回転するとホールＩＣ１３２での磁束が変化し、ホールＩＣ１３２からは磁束変化に応じた電圧が出力される。これにより、ホールＩＣ(磁気センサー)１３２からの出力電圧に基づいて、可動マグネット１６１及びカメラホルダー１２０の回転位置を検出できる。

本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター１００においては、可動マグネット１６１や軸部１４１を有する可動体、コイル体２２０及びコア体２１０などを有する駆動ユニット２００は、ベース部１１０の一対の壁部１１１ａ、１１１ｂのうちの一方の壁部１１１ａの外面側に取り付けられる。これに対して、軸部１４１の回転角度を検知する角度センサー部１３０は、ベース部１１０の一対の壁部１１１ａ、１１１ｂのうちの他方の壁部１１１ｂの外面側に取り付けられている。

これにより、角度センサー部１３０の取り外しや組み付け位置の調整が容易となる。角度センサー部１３０の取り外しが容易となることにより、角度センサー部１３０に不具合が生じた場合に容易に交換できるようになる。また、角度センサー部１３０の組み付けを組み立ての最終段階で行うことが可能となる。この結果、他の部品の組み立てが正常であることを確認してから角度センサー部１３０を組み付けることができるので、角度センサー部１３０を他の部品の組み立て不良が原因で無駄にするといったリスクを抑制することができる。

＜２＞回転往復駆動アクチュエーターの詳細構成及び動作
次に、回転往復駆動アクチュエーター１００の詳細構成及び動作について、図３−図５を用いて説明する。

図３は、図１の回転往復駆動アクチュエーター１００を図１の左側から見た側面図である。つまり、図３では、主に、駆動ユニット２００が示されている。

回転往復駆動アクチュエーター１００においては、マグネット位置保持部２４０と可動マグネット１６１との磁気吸引力、所謂、磁気バネにより、常態時では、可動マグネット１６１や軸部１４１などからなる可動体は、動作基準位置に位置するように、回動自在に保持されている。ここで、常態時は、コイル体２２０に通電されていない状態である。

可動体が動作基準位置に位置することは、本実施の形態では、可動マグネット１６１がコイル体２２０の励磁するコア体２１０の磁極２１１ａ、２１２ａに対して中立な位置に位置することを意味し、軸回りの一方向と他方向（軸部１４１側から見て正転及び逆転）の双方のいずれの方向にも同様に回転が可能な位置である。換言すれば、マグネット位置保持部２４０が可動マグネット１６１を磁気吸引する基準位置は、可動マグネット１６１の往復回転の回転中心位置である。可動体が動作基準位置に位置するとき、可動マグネット１６１の磁極の切り替わり部１６１ｃが、コイル体２２０側の磁極と対向する位置に位置する。

可動マグネット１６１とコイル体２２０との協働により、可動体の軸部１４１は、ベース部１１０に対して動作基準位置から軸回りの一方向と他方向とに往復回転する。

可動マグネット１６１は、リング形状をなしており、軸部１４１の外周で、軸部１４１の回転軸方向と直交する方向に、Ｓ極及びＮ極が交互に着磁された偶数の磁極１６１ａ、１６１ｂを有する。可動マグネット１６１は、本実施の形態では、２極に着磁されているが、可動時の振幅に応じて２極以上着磁されていてもよい。

偶数の磁極１６１ａ、１６１ｂは、軸部１４１を挟み互いに反対側に向く異なる極性の着磁面を有する。本実施の形態では、磁極１６１ａ、１６１ｂは、軸部１４１の軸方向に沿う平面を境界として異なる極性である。

また、偶数の磁極１６１ａ、１６１ｂは、軸部１４１の外周で、等間隔に着磁されて構成されている。

このように可動マグネット１６１では、軸部１４１の外周に、Ｓ極及びＮ極をなす偶数の磁極１６１ａ、１６１ｂが交互に配置され、かつ、それぞれの磁極１６１ａ、１６１ｂは等間隔に配置されている。

より具体的には、可動マグネット１６１は、それぞれの半円状の部位が異なる磁極１６１ａ、１６１ｂを構成している。半円状の部位の円弧状の湾曲面が、異なる磁極１６１ａ、１６１ｂの着磁面であり、この異なる磁極１６１ａ、１６１ｂの着磁面が軸回りに周方向に延在するように構成されている。言い換えれば、磁極１６１ａ、１６１ｂの着磁面は、軸部１４１の軸方向と直交する方向に並び、且つ、回転してそれぞれ第１コア体２１１、第２コア体２１２の磁極２１１ａ、２１２ａに対向可能に配置される。

可動マグネット１６１の磁極数は、コア体２１０の磁極数と等しい。

可動マグネット１６１の磁極１６１ａ、１６１ｂの磁極切り替わり部１６１ｃは、コイル体２２０への非通電時において、第１コア体２１１、第２コア体２１２の磁極２１１ａ、２１２ａの幅方向の中心位置と対向する位置に位置する。

第１コア体２１１、第２コア体２１２は、互いに平行であり、かつ、可動マグネット１６１を挟むように形成された芯部２１１ｂ、２１２ｂ（図４参照）を有する。芯部２１１ｂ、２１２ｂには、それぞれ、第１コイル体２２１、第２コイル体２２２が外挿されている。芯部２１１ｂ、２１２ｂの一方の端部間に架設コア２３０が架設され、芯部２１１ｂ、２１２ｂの他方の端部に連続して磁極２１１ａ、２１２ａが形成されている。

このように、コア体２１０は、コイル体２２１、２２２が外挿される芯部２１１ｂ、２１２ｂと、磁極２１１ａ、２１２ａと、磁極２１１ａ、２１２ａとは反対側の端部間に架設される架設コア２３０と、を有する。すなわち、コア体２１０は３つの分割体により構成されている。これら分割体のうち、架設コア２３０にマグネット位置保持部２４０が設けられている。

２つの磁極２１１ａ、２１２ａは、可動マグネット１６１の外周とエアギャップＧを空けて可動マグネット１６１を挟むように対向して配置される。

架設コア２３０には、可動マグネット１６１にエアギャップＧを空けて対向して配置されるマグネット位置保持部２４０が、可動マグネット１６１側に凸状に突出して取り付けられている。

マグネット位置保持部２４０は、例えば、対向面をＮ極（図４参照）に着磁されたマグネットである。マグネット位置保持部２４０は、架設コア２３０と一体的に形成されていてもよい。

マグネット位置保持部２４０は、可動マグネット１６１との間に発生する磁気吸引力により、可動マグネット１６１とともに磁気バネとして機能し、回転する可動マグネット１６１の位置を動作基準位置に位置させて保持する。

マグネット位置保持部２４０は、可動マグネット１６１側に向けて着磁されたマグネットである。マグネット位置保持部２４０は、動作基準位置において、可動マグネット１６１の磁極切り替わり部１６１ｃを、磁極２１１ａ、２１２ａと対向する位置に位置させる。このように、マグネット位置保持部２４０は、可動マグネット１６１と互いに吸引し合い、可動マグネット１６１を動作基準位置に位置させることができる。これにより、可動マグネット１６１の磁極切り替わり部１６１ｃが、第１コア体２１１、第２コア体２１２の磁極２１１ａ、２１２ａと対向する。この位置で、駆動ユニット２００は最大トルクを発生して可動体を安定して駆動する。

また、可動マグネット１６１は、２極着磁されているので、コア体２１０との協働により、可動対象物を高振幅で駆動しやすくなるとともに、振動性能の向上を図ることができる。

図４及び図５は、回転往復駆動アクチュエーター１００の磁気回路の動作の説明に供する図である。

コイル体２２０（２２１、２２２）への非通電時において、可動マグネット１６１は、マグネット位置保持部２４０と可動マグネット１６１との磁気吸引力、つまり、磁気ばねにより動作基準位置に位置する。

この動作基準位置（以下、動作基準位置を常態時と呼ぶこともある）では、可動マグネット１６１の磁極１６１ａ、１６１ｂの一方がマグネット位置保持部２４０に吸引されて、磁気切り替わり部１６１ｃが、第１コア体２１１、第２コア体２１２の磁極２１１ａ、２１２ａの中心位置と対向する位置に位置する。

コイル体２２０に通電が行われると、コイル体２２０（２２１、２２２）は、第１コア体２１１、第２コア体２１２を励磁する。

図４に示す方向でコイル体２２０が通電されると、磁極２１１ａはＮ極に磁化され、磁極２１２ａはＳ極に磁化される。

この結果、第１コア２１１では、Ｎ極に磁化された磁極２１１ａから可動マグネット１６１に出射して、可動マグネット１６１、マグネット回転位置保持部２４０、架設コア２３０を順に流れ、芯部２１１ｂに入射する磁束が形成される。

また、第２コア２１２では、磁束は、芯部２１２ｂから架設コア２３０側に出射して、架設コア２３０、マグネット回転位置保持部２４０、可動マグネット１６１を順に流れ、磁極２１２ａに入射する。

これにより、Ｎ極に磁化された磁極２１１ａは、可動マグネット１６１のＳ極と引き合い、Ｓ極に磁化された磁極２１２ａは、可動マグネット１６１のＮ極と引き合い、可動マグネット１６１には軸部１４１の軸回りにＦ方向のトルクが発生し、可動マグネット１６１はＦ方向に回転する。これに伴い、軸部１４１も回転し、軸部１４１に固定されているカメラホルダー１２０も軸部１４１と一体に回転する。

次に、図５に示したように、コイル体２２０の通電方向が逆方向に切り替わると、磁極２１１ａはＳ極に磁化され、磁極２１２ａはＮ極に磁化され、磁束の流れも逆になる。

これにより、Ｓ極に磁化された磁極２１１ａは、可動マグネット１６１のＮ極と引き合い、Ｎ極に磁化された磁極２１２ａは、可動マグネット１６１のＳ極と引き合い、可動マグネット１６１には軸部１４１の軸回りにＦ方向とは逆回りの方向のトルクが発生し、可動マグネット１６１はＦ方向とは逆の方向に回転する。これに伴い、軸部１４１も逆方向に回転し、軸部１４１に固定されるカメラホルダー１２０も先の回転方向とは逆方向に回転する。回転往復駆動アクチュエーター１００は、これを繰り返すことで、カメラホルダー１２０を往復回転駆動する。

実際上、回転往復駆動アクチュエーター１００は、電源供給部からコイル体２２０に入力される交流波によって駆動される。つまり、コイル体２２０の通電方向は周期的に切り替わり、可動体には、軸回りのＦ方向のトルクと、Ｆ方向とは逆の方向（−Ｆ方向）のトルクが交互に作用する。これにより、可動体は、往復回転駆動される。

因みに、通電方向の切り替わり時には、マグネット回転位置保持部２４０と可動マグネット１６１との間の磁気吸引力、つまり磁気バネにより、磁気バネトルクＦＭ（図４）又は−ＦＭ（図５）が発生し可動マグネット１６１は動作基準位置に付勢される。

以下に、回転往復駆動アクチュエーター１００の駆動原理について簡単に説明する。本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター１００では、可動体の慣性モーメントをＪ［ｋｇ・ｍ^２］、磁気バネ（磁極２１１ａ、２１２ａ、マグネット位置保持部２４０及び可動マグネット１６１）のねじり方向のバネ定数をＫ_ｓｐとした場合、可動体は、ベース部１１０に対して、式（１）によって算出される共振周波数Ｆ_ｒ［Ｈｚ］で振動（往復回転）する。

可動体は、バネ−マス系の振動モデルにおけるマス部を構成するので、コイル体２２０に可動体の共振周波数Ｆ_ｒに等しい周波数の交流波が入力されると、可動体は共振状態となる。すなわち、電源供給部からコイル体２２０に対して、可動体の共振周波数Ｆ_ｒと略等しい周波数の交流波を入力することにより、可動体を効率良く振動させることができる。

回転往復駆動アクチュエーター１００の駆動原理を示す運動方程式及び回路方程式を以下に示す。回転往復駆動アクチュエーター１００は、式（２）で示す運動方程式及び式（３）で示す回路方程式に基づいて駆動する。

すなわち、回転往復駆動アクチュエーター１００における可動体の慣性モーメントＪ［ｋｇ・ｍ^２］、回転角度θ（ｔ）［ｒａｄ］、トルク定数Ｋ_ｔ［Ｎ・ｍ／Ａ］、電流ｉ（ｔ）［Ａ］、バネ定数Ｋ_ｓｐ［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］、減衰係数Ｄ［Ｎ・ｍ／（ｒａｄ／ｓ）］、負荷トルクＴ_Ｌｏｓｓ［Ｎ・ｍ］等は、式（２）を満たす範囲内で適宜変更できる。また、電圧ｅ（ｔ）［Ｖ］、抵抗Ｒ［Ω］、インダクタンスＬ［Ｈ］、逆起電力定数Ｋ_ｅ［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］は、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。

このように、回転往復駆動アクチュエーター１００は、可動体の慣性モーメントＪと磁気ばねのバネ定数Ｋ_ｓｐにより決まる共振周波数Ｆ_ｒに対応する交流波によりコイルへの通電を行った場合に、効率的に大きな振動出力を得ることができる。

本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター１００によれば、トルクの発生効率が高いので、可動対象であるカメラ部３００に熱が伝達しにくいといったメリットがある。また、本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター１００は、製造性が高く、組立精度がよく、カメラ部３００の重量が大きくても高振幅で駆動できる。

なお、本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター１００は、共振駆動が可能であるが、非共振駆動も可能である。

＜３＞撮像システムの概略構成
次に、カメラ装置１を用いた撮像システムの構成について簡単に説明する。

図６は、カメラ装置１を用いた撮像システム１０の要部構成を示すブロック図である。

撮像システム１０は、カメラ装置１に加えて、コントローラー２、カメラ撮像制御部３、回転フィードバック制御部４及び駆動回路５を有する。

コントローラー２は、カメラ部３００から撮像データを入力するとともに、角度センサー部１３０から角度情報を入力する。コントローラー２は、この撮像データと角度情報とに基づいて、カメラ部３００によって所望の方向の映像が取得されるように、カメラ部３００及び回転往復駆動アクチュエーター１００を制御する。

具体的に説明する。コントローラー２は、角度情報に基づいて、所望の回転位置でカメラ部３００による撮像が行われるように、カメラ撮像制御部３に制御信号を送る。これにより、撮像システム１０は、例えば、カメラ部３００が所望の回転角度にあるときだけ撮像を行う。

また、コントローラー２は、撮像データに基づいて、回転フィードバック制御部４に目標回転角度情報を送る。これにより、撮像システム１０は、例えば、第１の撮像データを取得した後に、第２の撮像データを取得するための回転位置にカメラ部３００を回転させる。実際上、コントローラー２からの目標回転角度情報は回転フィードバック制御部４に入力され、回転フィードバック制御部４は、コントローラー２からの目標回転角度情報と角度センサー部１３０からの角度情報との差分値を算出し、これを駆動回路５に送る。駆動回路５は、差分値に応じた駆動電流をコイル体２２０に供給する。これにより、カメラ部３００の回転位置が目標回転角度に対応した位置とされる。

これにより、例えば、撮像システム１０は、コントローラー２から目標回転角度情報が出力されると、カメラ部３００の回転位置が制御され、その回転位置でカメラ部３００による撮像が行われ、得られた撮像データがコントローラー２に送られる。コントローラー２は、その撮像データを入力すると、次の撮像データを取得するための回転位置にカメラ部３００が回転されるように回転往復駆動アクチュエーター１００を制御する。

本実施の形態の撮像システム１０は、ギヤを有さない回転往復駆動アクチュエーター１００を用いているので、カメラ部３００を目標回転位置に応答性良く回転させることができる。この結果、例えば、撮像したい物体を撮り逃す確率を低減できる。また、撮像システム１０は、ギヤの摩耗等がないので、耐久性及び信頼性が高い。

図６との対応部分に同一符号を付して示す図７は、カメラ装置１を用いた撮像システムの他の例を示すブロック図である。

図７の撮像システム２０は、図６の撮像システム１０に加えて、センサー６及び変換部７を有する。

センサー６は、例えば五感センサーである。つまり、センサー６は、視覚センサー（カメラ、輝度・照度計等）、聴覚センサー（マイクロホン、波動検知センサー等）、触覚センサー（Ｇセンサー、温湿度センサー、圧力センサー等）、臭覚センサー（ガス検知センサー等）、味覚センサー等である。ちなみに、本発明の撮像システムにおいて五感センサーを用いるとは、五感センサーの全てを用いるという意味ではなく、五感センサーのいずれか１つ以上を用いることを意味する。

変換部７は、センサー６により得られた情報に基づいて角度情報をコントローラー２に出力する。例えば、センサー６がガス検知センサーである場合、変換部７はセンサー６からガスが検知されたことを示す情報を入力すると、センサー６が設けられている位置に対応する角度情報を出力する。この結果、カメラ部３００がガスの検知された方向に回転される。

このように、撮像システム２０は、五感センサーであるセンサー６の検知方向にカメラ部３００の回転位置を制御することにより、センサーの検知に対してリアルタイムに応答して撮像データを得ることができる。この結果、カメラの台数や撮像・録画データを増加させることなく、必要な撮像データを得ることができるようになる。

例えば、防犯・監視カメラシステムとして撮像システム２０を用いることで、カメラの台数や撮像・録画データを増加させることなく、必要な撮像データを得ることができるようになる。また、例えば、ＷＥＢカメラシステムやＴＶ会議システムとして撮像システム２０を用いれば、発話者の方向に応答性良くカメラ部３００を向けることができるようになる。

＜４＞まとめ
以上説明したように、本実施の形態のカメラ装置１は、カメラ部３００と、ベース部１１０と、カメラ部３００が接続される軸部１４１に固定された可動マグネット１６１と、コア体２１０、及び、通電時にコア体２１０に磁束を発生させるコイル体２２０を有し、コア体２１０から発生する磁束と可動マグネット１６１との電磁相互作用により、可動マグネット１６１を往復回転駆動する駆動ユニット２００と、を有する。さらに、カメラ装置１においては、可動マグネット１６１は、リング形状を成し、軸部１４１の外周で、Ｓ極及びＮ極を成す偶数の磁極が交互に着磁されて構成され、コア体２１０の磁極数と可動マグネット１６１の磁極数は、等しく、コア体２１０の偶数の磁極は、可動マグネット１６１と、軸部１４１の外周側でエアギャップを挟み各々対向して配置され、駆動ユニット２００には、可動マグネット１６１に対向して設けられた磁性体であり、可動マグネット１６１を基準位置に磁気吸引するマグネット位置保持部２４０が設けられている。

これにより、可動マグネット１６１がマグネット位置保持部２４０によって、通電方向の切り替わる度に中立位置（動作基準位置）に磁気吸引されるので、エネルギー効率が良く、応答性が良く、かつ高振幅の往復回転駆動が実現される。

本実施の形態のカメラ装置１及び撮像システム１０、２０は、このような回転往復駆動アクチュエーター１００にカメラ部３００を固定した構成となっているので、以下のような効果を得ることができる。

・既存の位置固定カメラに容易にパン制御を追加できる。
・円滑性、静粛性及び信頼性の高いパン制御を実現できる。
・機構に大きく依存せずに、シンプルな電流制御によってリニアな回転位置(撮像位置)制御を実現できる。
・一定の回転動作だけではなく、停止(位置保持)からの起動特性も保証できるので、カメラ部３００を任意の撮像位置に精度良く向けることができる。
・従来技術と比較し構造及び制御がシンプルであり、位置移動性能や構造変更が容易である。
・位置を制御するための信号が角度値のみでシンプルであり、五感センサー等の様々な外部システムと接続して、カメラ位置(撮像位置)の制御が可能である。

本発明の一つの態様においては、マグネット位置保持部２４０が可動マグネット１６１を磁気吸引する基準位置は、可動マグネット１６１の往復回転の回転中心位置である。

本発明の一つの態様においては、可動マグネット１６１は、軸部１４１の外周で、偶数の磁極が等間隔に着磁されている。

本発明の一つの態様においては、マグネット位置保持部２４０は、コア体２１０の偶数の磁極の間の位置であり、かつ、可動マグネット１６１の径方向に対向した位置に、配置されている。

これらの構成によって、駆動トルクを最大化でき、かつ、駆動トルクの向きを安定化できる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、軸部１４１をベース部１１０に回転自在に取り付ける軸受けとして、ボールベアリング１５１を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限定されず、軸受けとしては、例えばエアー軸受けやオイル軸受けなどを用いてもよい。

上述の実施の形態では、駆動ユニット２００が壁部１１１ａの外面側に取り付けられている場合について述べたが、駆動ユニット２００の位置はこれに限らない。駆動ユニット２００は、例えば壁部１１１ａの内面側に取り付けられてもよい。

上述の実施の形態では、コントローラー２、カメラ撮像制御部３、回転フィードバック制御部４及び駆動回路５がカメラ装置１の外部に設けられている場合について述べたが、これらのうちいずれか１つ以上はカメラ装置１内に設けられていてもよい。

本発明は、カメラ部の向きを変えることが可能なカメラ装置及び撮像システムに好適である。

１ カメラ装置
２ コントローラー
３ カメラ撮像制御部
４ 回転フィードバック制御部
５ 駆動回路
６ センサー
７ 変換部
１０、２０ 撮像システム
１００ 回転往復駆動アクチュエーター
１１０ ベース部
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ 壁部
１１２、１２０ａ 挿通孔
１１３ 切欠穴
１１４ ベアリング取付部
１２０ カメラホルダー
１３０ 角度センサー部
１３１ 回路基板
１３２ ホールＩＣ
１３３ コネクター
１３４ 磁石
１３５ ケース
１３６、１３７、２５１ 止着材
１３８ 取付材
１４１ 軸部
１５１ ボールベアリング
１６１ 可動マグネット
１６１ｃ 磁極切り替わり部
２００ 駆動ユニット
２１０ コア体
２１１ 第１コア体
２１２ 第２コア体
２２０ コイル体
２２１ 第１コイル体
２２２ 第２コイル体
２３０ 架設コア
２４０ マグネット位置保持部
２５０ 固定プレート

Claims (6)

1. カメラ部と、
   ベース部と、
   前記カメラ部が接続される軸部に固定された可動マグネットと、
   コア体、及び、通電時に前記コア体に磁束を発生させるコイル体を有し、前記コア体から発生する磁束と前記可動マグネットとの電磁相互作用により、前記可動マグネットを往復回転駆動する駆動ユニットと、
   を備え、
   前記可動マグネットは、リング形状を成し、前記軸部の外周で、Ｓ極及びＮ極を成す偶数の磁極が交互に着磁されて構成され、
   前記コア体の磁極数と前記可動マグネットの磁極数は、等しく、
   前記コア体の偶数の磁極は、前記可動マグネットと、前記軸部の外周側でエアギャップを挟み各々対向して配置され、
   前記駆動ユニットには、前記可動マグネットに対向して設けられた磁性体であり、前記可動マグネットを基準位置に磁気吸引するマグネット位置保持部が設けられている、
   カメラ装置。
2. 前記マグネット位置保持部が前記可動マグネットを磁気吸引する前記基準位置は、前記可動マグネットの往復回転の回転中心位置である、
   請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記可動マグネットは、前記軸部の外周で、前記偶数の磁極が等間隔に着磁されている、
   請求項１または２に記載のカメラ装置。
4. 前記マグネット位置保持部は、前記コア体に設けられる凸状の磁極である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のカメラ装置。
5. 請求項１に記載のカメラ装置と、
   前記カメラ部により得られた撮像データと、前記カメラ部が接続される軸部の回転角度情報と、に基づいて、前記カメラ部及び前記駆動ユニットの動作を制御するコントローラーと、
   を備える撮像システム。
6. 前記コントローラーは、さらにセンサーによる検知結果に基づいて、前記カメラ部及び前記駆動ユニットの動作を制御する、
   請求項５に記載の撮像システム。

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