JP2021173996A - ２軸傾動装置、カメラ装置、及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】カメラユニットのブレを抑制することができる２軸傾動装置、カメラ装置、及び電子機器を提供する。【解決手段】２軸傾動装置１０は、被傾動部材１００の底面１２０に空間を隔てて対面する背面板２１１を有する枠体２００と、底面１２０と背面板２１１との間を接続する、形状記憶合金製の複数の懸架ばね３００Ａ〜３００Ｄと、複数の懸架ばね３００Ａ〜３００Ｄに対して電流を供給する電流供給制御ユニットと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、２軸傾動装置、カメラ装置、及び電子機器に関する。
車両に取り付けられるドライブレコーダの撮影装置として、カメラユニットと、このカメラユニットを支持するホルダとを有するものが知られている（特許文献１）。
特開２０１２−２４４６１４号公報
車両に取り付けられるドライブレコーダは、カメラユニットが車両に直接取り付けられるため走行中の振動や衝撃によってブレが生じやすく、鮮明な画像を残せない場合があり得る。
本発明は、カメラユニットのブレを抑制することができる２軸傾動装置、カメラ装置、及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明の一つの態様は、２軸傾動装置であって、この装置は、被傾動部材の底面に空間を隔てて対面する背面板を有する枠体と、前記底面と前記背面板との間を接続する、形状記憶合金製の複数の懸架ばねと、前記複数の懸架ばねに対して電流を供給する電流供給制御ユニットと、を備える、２軸傾動装置である。
好適には、前記複数の懸架ばねのそれぞれは、ワイヤを螺旋状に巻回することによって形成されている。
好適には、前記ワイヤの中央を、前記懸架ばね全体の一端側で折り返すことによって前記ワイヤの両端が前記懸架ばね全体の他端側に位置する。
好適には、前記ワイヤの両端が前記電流供給制御ユニットに電気接続される。
好適には、前記ワイヤの両端が前記底面に接続され、前記ワイヤの折り返し部が前記背面板に接続され、前記電流供給制御ユニットが前記被傾動部材に設けられる。
好適には、少なくとも３つの前記懸架ばねが、前記底面の中心軸回りに、等間隔に循環配置されている。
本発明の他の態様は、被傾動部材としてのカメラユニットと、上記発明の２軸傾動装置と、を備えたカメラ装置である。
本発明の他の態様は、上記発明のカメラ装置を備えた、電子機器である。
本発明によれば、カメラユニットである被傾動部材を、複数の形状記憶合金製の懸架ばねによって枠体の背面板に対して傾動可能に懸架している。懸架ばねに電流を供給することで懸架ばねの寸法を変化させることによって、被傾動部材を傾動させることが可能である。これにより、被傾動部材のブレを抑制することができる。
本実施形態のドライブレコーダ１０の外観斜視図である。 図１のドライブレコーダ１０の、背面板を分離した状態で図１とは反対方向から見た場合の分解斜視図である。 懸架ばねの外観斜視図である。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の２軸傾動装置、カメラ装置、及び電子機器を例示して示すものであり、本発明を以下の実施形態に限定することを意図するものではない。
図１に示すように、本実施形態の電子機器としてのドライブレコーダ１０は、カメラ装置と、取付部材５００と、を備えている。カメラ装置は、被傾動部材としてのカメラユニット１００と、カメラユニット１００を２軸で傾動させる２軸傾動装置と、を備えている。カメラユニット１００には、電源ケーブル４００が接続されている。２軸傾動装置は、カメラユニット１００の周囲を包囲する枠体２００と、カメラユニット１００と枠体２００とを接続する４つの懸架ばね３００と、懸架ばね３００のそれぞれに対して電流を供給する電流供給制御ユニット（図示せず）、を有する。
カメラユニット１００は、直方体形状の箱体として形成される。カメラユニット１００は、Ｘ−Ｙ平面方向に広がる略正方形の前面１１０、前面１１０に対して平行な底面１２０、および４つの側面１３０Ａ〜１３０Ｄ（特に区別しない場合は、まとめて「側面１３０」と呼ぶ）を有する。前面１１０と底面１２０は略同一形状、同一寸法である。前面１１０、底面１２０は、長方形や円形であってもよい。４つの側面１３０Ａ〜１３０ＤはそれぞれＺ軸方向に所定高さ、Ｙ軸方向又はＸ軸方向に所定長さを有する略同一の大きさの長方形である。側面１３０Ａ、１３０Ｂは、Ｙ−Ｚ平面方向に広がっており、側面１３０Ｃ、１３０Ｄは、Ｘ−Ｚ平面方向に広がっている。
カメラユニット１００の前面１１０には、Ｚ軸方向を光軸とするレンズ１４０が配置される。また、カメラユニット１００の内部には、このレンズ１４０を通した被写体からの光を受ける撮像素子（図示せず）が、レンズ１４０に対して平行に配置されている。また、カメラユニット１００の内部には、懸架ばね３００のそれぞれに対して電流を供給する電流供給制御ユニットが設けられる。さらに、ＳＤカード等の記憶媒体を格納する記憶媒体格納部（図示せず）や、撮像素子で撮影された映像を処理して記憶媒体に記憶させる映像制御ユニット（図示せず）が設けられてもよい。
枠体２００は、背面側枠体２１０と、枠体側板２２０と、を含む。背面側枠体２１０は、Ｘ−Ｙ平面方向に広がる、矩形状の背面板２１１と、背面板２１１の周縁部からＺ軸方向に沿って延出した４つの背面側板２１２Ａ〜２１２Ｄと、を含む。背面板２１１の大きさは、上述したカメラユニット１００の底面１２０の大きさよりも大きい。つまり、背面板２１１のＸ軸方向の長さ、Ｙ軸方向の長さは、底面１２０のＸ軸方向の長さ、Ｙ軸方向の長さよりも大きい。
枠体側板２２０は、カメラユニット１００の周囲を包囲しており、Ｚ軸方向両側が開いた中空の筒状部材であり、４つの枠体側板２２０Ａ〜２２０Ｄを含む。枠体側板２２０Ａ、２２０ＢのＹ軸方向の長さ、枠体側板２２０Ｃ、２２０ＤのＸ軸方向の長さは、それぞれ背面側板２１２Ａ、２１２ＢのＹ軸方向の長さ、背面側板２１２Ｃ、２１２ＤのＸ軸方向の長さと等しい。また、カメラユニット１００の側面１３０Ａ、１３０ＢのＹ軸方向の長さ、側面１３０Ｃ、１３０ＤのＸ軸方向の長さよりも大きい。したがって、カメラユニット１００が枠体２００内に配置されたときに、各側面１３０Ａ〜１３０Ｄは、各枠体側板２２０Ａ〜２２０Ｄのそれぞれに対して接触することなく空間を隔てて対面する。
４つの懸架ばね３００は、カメラユニット１００の底面１２０と、枠体２００の背面板２１１との間に配置され、両者を接続している。４つの懸架ばね３００は、底面１２０の中心軸周りに、等間隔（９０度間隔）に循環配置、つまり回転対称に配置されている。本実施形態では、Ｘ軸方向に２つ（懸架ばね３００Ａ、３００Ｂ）、Ｙ軸方向に２つ（懸架ばね３００Ｃ、３００Ｄ）がそれぞれ配置される。懸架ばね３００Ａは、底面１２０の、側面１３０Ａに近い部位におけるＹ軸方向の中央に配置され、懸架ばね３００Ｂは、カメラユニット１００の底面１２０の、側面１３０Ｂに近い部位におけるＹ軸方向の中央に配置される。懸架ばね３００Ｃは、底面１２０の、側面１３０Ｃに近い部位におけるＸ軸方向の中央に配置され、懸架ばね３００Ｄは、底面１２０の、側面１３０Ｄに近い部位におけるＸ軸方向の中央に配置される。
４つの懸架ばね３００を、カメラユニット１００の底面１２０の四隅付近に配置してもよい。また、本発明は、４つの懸架ばね３００を配置することに限定されず、底面１２０の中心軸周りに、少なくとも３つの懸架ばね３００が等間隔に並べて循環配置されるようにしてあればよい。
図３に示すように、それぞれの懸架ばね３００は、全体として見た場合に、背面板側端部３０１と、カメラユニット側端部３０２と、を有し、背面板側端部３０１とカメラユニット側端部３０２の間にばね本体部３０３が形成される。それぞれの懸架ばね３００は、形状記憶合金製のワイヤ３１０を真ん中で折り返して螺旋状に巻回することによって形成される。このワイヤ３１０の中央部分３１１が折り返されて折り返し部３１２を形成し、この折り返し部３１２は、懸架ばね３００全体の一端側である背面板側端部３０１となる。即ち、ばね本体部３０３は、螺旋状に形成される第１ばね本体部３０３Ａと第２ばね本体部３０３Ｂが同軸上に組み合わされている。折り返し部３１２は、直線状に、背面板２１１に対して平行に延在して、第１ばね本体部３０３Ａと第２ばね本体部３０３Ｂを連結している。ワイヤ３１０の両端部３１３は、折り返し部３１２と反対側に位置し、懸架ばね３００全体の他端側であるカメラユニット側端部３０２となる。両端部３１３は、第１ばね本体部３０３Ａの端部と第２ばね本体部３０３Ｂの端部をそれぞれＺ方向に折り曲げて形成されている。両端部３１３は、螺旋の中心軸を挟んだ反対側に設けることが望ましい。
ワイヤ３１０の両端部３１３はカメラユニット１００の底面１２０に固定され、カメラユニット１００内部の電流供給制御ユニット（図示せず）に電気接続される。一方、折り返し部３１２は、背面板２１１に固定される。したがって、懸架ばね３００は、電流供給制御ユニットのみから制御電流が供給され、背面側枠体２１０側から電流を供給する必要がない。ワイヤ３１０は、両端部３１３を除いて絶縁材料で被覆されることが好ましい。
図２に示すように、カメラユニット１００の底面１２０には電源ケーブル４００が接続されている。電源ケーブル４００は、カメラユニット１００に格納された電流供給制御ユニット、記憶媒体格納部、映像制御ユニットに電源を供給する。背面側板２１２Ｂと背面板２１１には、切欠き部２３０が形成される。この切欠き部２３０は、電源ケーブル４００を外部に引き出すための導出口である。
図１、図２に示すように、取付部材５００は、棒材５１０と、固定部材５２０と、を有する。棒材５１０の一端５１０Ａは、枠体２００に固定され、例えば枠体側板２２０Ｄに固定される。棒材５１０の他端５１０Ｂには、球体５１０Ｃが形成される。固定部材５２０は、車両のフロントガラス等に貼り付けられる貼り付け面を有する固定板５２１とこの貼り付け面と反対側に突出する円筒部５２２を有する。円筒部５２２と球体５１０Ｃは、いわゆるボールジョイントを構成しており、円筒部５２２は、球体５１０Ｃを包み込むように保持し、棒材５１０は、ある程度の自由度で、固定部材５２０に対して向きや角度を調節できるように支持される。
上記説明した本実施形態のドライブレコーダ１０の組み立ての例について説明する。カメラユニット１００の底面１２０に電源ケーブル４００、及び懸架ばね３００のカメラユニット側端部３０２を接続する。このとき、Ｘ軸方向に並べて配置される懸架ばね３００Ａ、３００Ｂの折り返し部３１２は、Ｘ軸方向に沿って延在するように配置される。同様に、Ｙ軸方向に並べて配置される懸架ばね３００Ｃ、３００Ｄの折り返し部３１２は、Ｙ軸方向に沿って延在するように配置される。次いで、懸架ばね３００の背面板側端部３０１を、背面板に２１１に接続する。これにより、カメラユニット１００は、枠体２００に懸架ばね３００によって懸架された状態となる。
次いで、カメラユニット１００を枠体側板２２０内に挿入する。そして枠体側板２２０を背面側枠体２１０に対して取り付ける。具体的には、枠体側板２２０Ａ〜２２０ＤのＺ軸方向の後端を、背面側枠体２１０の背面側板２１２Ａ〜２１２ＤのＺ軸方向の前端に突き合わせて固定する。このとき、電源ケーブル４００は、背面側枠体２１０の切欠き部２３０を通して枠体２００の外部に引き出される。これにより、カメラユニット１００は、枠体２００の内部で傾動可能な状態となる。
さらに、取付部材５００の棒材５１０の一端５１０Ａを枠体２００の枠体側板２２０の一つ（図１、図２では枠体側板２２０Ｄ）に固定接続し、他端５１０Ｂの球体５１０Ｃを固定部材５２０の円筒部５２２内に挿入する。
次に、本実施形態のドライブレコーダ１０の動作について説明する。例えば、４つの懸架ばね３００には予め電流供給制御ユニットからそれぞれ所定の電流を流しておく。Ｘ軸方向に並んだ懸架ばね３００Ａに流す電流を増やし、懸架ばね３００Ｂに流す電流を減らす。すると、懸架ばね３００ＡがＺ軸方向に沿って収縮し、カメラユニット１００は枠体２００の背面板２１１側に引き寄せられる。また、もう一方の懸架ばね３００ＢがＺ軸方向に沿って伸長し、カメラユニット１００は枠体２００の背面板２１１側から離される。結果として、カメラユニット１００にはＹ軸周りの回動（図２において反時計回り）が生じる。
流す電流を逆にして懸架ばね３００Ａを伸長させ、懸架ばね３００Ｂを収縮させれば、カメラユニット１００には、Ｙ軸周りに時計回りの回動が生じる。
同様に、Ｙ軸方向に並んだ２つの懸架ばね３００Ｃ、３００Ｄに同様の電流制御をすれば、カメラユニット１００にＸ軸周りの回動を生じさせることができる。このようにして、カメラユニット１００にＸ軸周り、Ｙ軸周りの回動を生じさせることができる。
また、予め所定の電流を流しておくことをせずに、収縮させる懸架ばね３００に必要な電流を流して収縮させ、カメラユニット１００に回動を生じさせてもよい。
カメラユニット１００の電流供給制御ユニットは、角速度検出デバイス（図示せず）を有する。車両の走行中の振動や衝撃がカメラユニット１００に伝わり、角速度検出デバイスによって、Ｘ軸周り成分、Ｙ軸周り成分毎に検出される。電流供給制御ユニットは、検出されたＸ軸及び／又はＹ軸周り成分の角速度の大きさと方向に応じて、懸架ばね３００Ａ〜３００Ｄにそれぞれ電流を流して、伸長／収縮、あるいは収縮させる。これによって、カメラユニット１００をＸ軸周り及び／又はＹ軸周りに傾動させ、元の向きに引き戻す。これにより、カメラユニット１００は、車両の揺れから遮断される。
なお、懸架ばね３００は、背面板側端部３０１としてワイヤ３１０の両端部３１３を配置し、カメラユニット側端部３０２として折り返し部３１２を配置してもよい。また、ワイヤ３１０の一方の端部３１３を背面板側端部３０１として背面板２１１に固定し、他方の端部３１３をカメラユニット側端部３０２としてカメラユニット１００の底面１２０に固定してもよい。その場合、ばね本体部３０３は螺旋を一つのみ有する形状のみで形成される。上記実施形態は、本発明をドライブレコーダに適用した例について説明したが、本発明の適用対象はドライブレコーダに限らず、自転車搭載用やドローン搭載用のカメラ装置等であってもよい。
１０ ドライブレコーダ １００ カメラユニット
１１０ 前面
１２０ 底面
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄ 側面
１４０ レンズ
２００ 枠体
２１０ 背面側枠体
２１１ 背面板
２１２Ａ〜２１２Ｄ 背面側板
２２０、２２０Ａ〜２２０Ｄ 枠体側板
２３０ 切り欠き部
３００、３００Ａ〜３００Ｄ 懸架ばね
３０１ 背面板側端部
３０２ カメラユニット側端部
３０３ ばね本体部
３１０ ワイヤ
３１１ 中央部分
３１２ 折り返し部
３１３ 端部
４００ 電源ケーブル
５００ 取付部材
５１０ 棒材
５１０Ａ 一端
５１０Ｂ 他端
５１０Ｃ 球体
５２０ 固定部材
５２１ 固定板
５２２ 円筒部

Claims (8)

  1. 被傾動部材の底面に空間を隔てて対面する背面板を有する枠体と、
    前記底面と前記背面板との間を接続する、形状記憶合金製の複数の懸架ばねと、
    前記複数の懸架ばねに対して電流を供給する電流供給制御ユニットと、を備える、２軸傾動装置。
  2. 前記複数の懸架ばねのそれぞれは、ワイヤを螺旋状に巻回することによって形成されている、請求項１記載の２軸傾動装置。
  3. 前記ワイヤの中央を、前記懸架ばね全体の一端側で折り返すことによって前記ワイヤの両端が前記懸架ばね全体の他端側に位置する、請求項２記載の２軸傾動装置。
  4. 前記ワイヤの両端が前記電流供給制御ユニットに電気接続される、請求項３記載の２軸傾動装置。
  5. 前記ワイヤの両端が前記底面に接続され、前記ワイヤの折り返し部が前記背面板に接続され、前記電流供給制御ユニットが前記被傾動部材に設けられる、請求項４記載の２軸傾動装置。
  6. 少なくとも３つの前記懸架ばねが、前記底面の中心軸回りに、等間隔に循環配置されている、請求項１から５いずれかに記載の２軸傾動装置。
  7. 前記被傾動部材としてのカメラユニットと、請求項１から６いずれかに記載の２軸傾動装置と、を備えたカメラ装置。
  8. 請求項７記載のカメラ装置を備えた電子機器。

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