JP6265577B1 - 撮像装置、撮像システム、移動体、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
光学素子の振動の幅が変動することにより、光学素子が十分に振動せず、塵等の除去が十分に行えない場合がある。撮像装置は、イメージセンサと、イメージセンサの前方に配置される光学部材と、光学部材に取り付けられている電気機械変換素子と、電気機械変換素子に制御信号を供給して電気機械変換素子の振動を制御する制御部とを備える。制御部は、電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が第１周波数より光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさより小さい第２の大きさである制御信号を、電気機械変換素子に供給する。
Description
本発明は、撮像装置、撮像システム、移動体、方法及びプログラムに関する。
撮像装置が備えるイメージセンサの前方に配置される光学部材を振動させることで、光学部材に付着した塵等を除去する技術が各種提案されている。特許文献１には、光学素子を少なくとも２つ以上の共振周波数の付近で順次振動させる技術が開示されている。
特許文献１ 特許第３７２７９０３号公報
特許文献２ 特許第４２５３５２３号公報
特許文献３ 特許第５００４８１９号公報
特許文献４ 特許第３９１７８９３号公報
特許文献５ 特許第３９４７６８９号公報
特許文献６ 特許第４００２７８５号公報
特許文献７ 特許第４０３９９０４号公報
特許文献８ 特許第４８６３４４０号公報
特許文献９ 特許第４６６０５７５号公報
特許文献１０ 特許第４９３６５１８号公報
特許文献１１ 特許第４６１７２７７号公報
特許文献１２ 特許第４８５９２１６号公報
特許文献１３ 特許第４８５７１９５号公報
特許文献１４ 特許第５１１１２１９号公報
特許文献１５ 特許第５２６４３０２号公報
特許文献１６ 特許第５０９４６２８号公報
特許文献１７ 特許出願公開第２０１４−１４９９０７号公報
特許文献１ 特許第３７２７９０３号公報
特許文献２ 特許第４２５３５２３号公報
特許文献３ 特許第５００４８１９号公報
特許文献４ 特許第３９１７８９３号公報
特許文献５ 特許第３９４７６８９号公報
特許文献６ 特許第４００２７８５号公報
特許文献７ 特許第４０３９９０４号公報
特許文献８ 特許第４８６３４４０号公報
特許文献９ 特許第４６６０５７５号公報
特許文献１０ 特許第４９３６５１８号公報
特許文献１１ 特許第４６１７２７７号公報
特許文献１２ 特許第４８５９２１６号公報
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特許文献１４ 特許第５１１１２１９号公報
特許文献１５ 特許第５２６４３０２号公報
特許文献１６ 特許第５０９４６２８号公報
特許文献１７ 特許出願公開第２０１４−１４９９０７号公報
光学素子の振動の幅は、光学部材に加えられる振動周波数の大きさによって変動する。光学素子の振動の幅が変動することにより、光学素子が十分に振動せず、塵等の除去が十分に行えない場合がある。
本発明の一態様に係る撮像装置は、イメージセンサを備える。撮像装置は、イメージセンサの前方に配置される光学部材を備える。撮像装置は、光学部材に取り付けられている電気機械変換素子を備える。撮像装置は、電気機械変換素子に制御信号を供給して電気機械変換素子の振動を制御する制御部を備える。制御部は、電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が第１周波数より光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさより小さい第２の大きさである制御信号を、電気機械変換素子に供給する。
制御部は、電圧の周波数が第２周波数から離れるほど電圧の振幅が大きい制御信号を、電気機械変換素子に供給してよい。第２周波数は、光学部材の共振周波数でよい。
制御部は、電圧の周波数が第１周波数から第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第１の大きさから第２の大きさまで段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。
第１周波数は、第２周波数より小さく、第２周波数は、共振周波数でよい。制御部は、電圧の周波数が第１周波数から第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第１の大きさから第２の大きさまで段階的に変化した後、電圧の周波数が第２周波数から第２周波数より大きい第３周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第２の大きさから第２の大きさより大きい第３の大きさに段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。
制御部は、電圧の周波数が第２周波数から第３周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第２の大きさから第３の大きさに段階的に変化した後、電圧の周波数が第３周波数から第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第３の大きさから第２の大きさまで段階的に変化し、更に、電圧の周波数が第２周波数から第１周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第２の大きさから第１の大きさまで段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。
制御部は、制御信号を電気機械変換素子に供給することを予め定められた回数繰り返してよい。
制御部は、電圧の周波数及び電圧の振幅の大きさが予め定められた時間毎に段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。
制御部は、電圧の周波数が予め定められた周波数毎、及び電圧の振幅の大きさが予め定められた大きさ毎に段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。
本発明の一態様に係る撮像システムは、上記撮像装置を備える。撮像システムは、撮像装置を支持する支持機構を備える。
本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像システムを備えて移動する。移動体は無人航空機でよい。
上記撮像システムは、支持機構に取り付けられている持ち手部を更に備えてよい。
本発明の一態様に係る方法は、イメージセンサの前方に配置される光学部材に取り付けられている電気機械変換素子に制御信号を供給して電気機械変換素子の振動を制御する方法である。方法は、電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が第１周波数より光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさより小さい第２の大きさである制御信号を、電気機械変換素子に供給する段階を備える。
本発明の一態様に係るプログラムは、イメージセンサの前方に配置される光学部材に取り付けられている電気機械変換素子に制御信号を供給して電気機械変換素子の振動を制御する制御部としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。プログラムは、電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が第１周波数より光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさより小さい第２の大きさである制御信号を、電気機械変換素子に供給する段階をコンピュータに実行させる。
光学素子の振動の幅が変動することにより、光学素子が十分に振動せず、塵等の除去が十分に行えないことを抑制できる。
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階および「部」が、プログラマブル回路、及び／又はプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含んでよい。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、撮像装置１００、及びレンズ装置２００を備える。ＵＡＶ１０は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。
ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。
撮像装置１００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１００及びレンズ装置２００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１００及びレンズ装置２００を、ピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００及びレンズ装置２００を、更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を支持してもよし、レンズ装置２００を支持してもよい。撮像装置１００は、レンズ装置２００を含んでもよい。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００及びレンズ装置２００を回転させることで、撮像装置１００の撮像方向を変更してよい。
撮像装置１００は、レンズ装置２００を介して結像された光学像の画像データを生成して記録する。レンズ装置２００は、撮像装置１００と一体的に設けられてよい。レンズ装置２００は、いわゆる交換レンズでよく、撮像装置１００に対して着脱可能に設けられてよい。
複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズ又は魚眼レンズを有してもよい。
図２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３２、通信インタフェース３４、推進部４０、ジンバル５０、撮像装置６０、撮像装置１００、及びレンズ装置２００を備える。
通信インタフェース３４は、外部の送信機と通信する。通信インタフェース３４は、遠隔の送信機からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を受信する。メモリ３２は、ＵＡＶ制御部３０が推進部４０、ジンバル５０、撮像装置６０、撮像装置１００、及びレンズ装置２００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリ等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３２は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。
ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３２に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵ又はＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３４を介して遠隔の送信機から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。
レンズ装置２００は、複数のレンズ２１０、レンズ移動機構２１２、及びレンズ制御部２２０を備える。複数のレンズ２１０は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ２１０の少なくとも一部又は全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。複数のレンズ２１０は、レンズ装置２００に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。レンズ移動機構２１２は、複数のレンズ２１０の少なくとも一部又は全部を光軸に沿って移動させる。レンズ制御部２２０は、撮像装置１００からのレンズ制御命令に従って、レンズ移動機構２１２を駆動して、１又は複数のレンズ２１０を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。
撮像装置１００は、イメージセンサ１２０、制御部１１０、メモリ１３０、及び塵除去部３００を備える。制御部１１０は、撮像制御部１１２及び振動制御部１１４を有する。撮像制御部１１２は、撮像装置１００による撮像を制御する。振動制御部１１４は、塵除去部３００による振動を制御する。振動制御部１１４は、ＵＡＶ制御部３０からの振動制御命令に応じて、塵除去部３００による振動を制御してよい。
制御部１１０は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。撮像制御部１１２及び振動制御部１１４は、１又は複数のマイクロコントローラで構成されてよい。撮像制御部１１２及び振動制御部１１４は、それぞれ別個のマイクロコントローラで構成されてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。
イメージセンサ１２０は、レンズ２１０を介して結像された光学像の画像データを生成して、撮像制御部１１２に出力する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳにより構成されてよい。撮像制御部１１２は、イメージセンサ１２０から出力された画像データをメモリ１３０に格納する。撮像制御部１１２は、ＵＡＶ制御部３０を介して画像データをメモリ３２に出力して格納してもよい。撮像制御部１１２は、ＵＡＶ制御部３０から提供されたレンズ装置２００の動作命令に応じて、レンズ装置２００を制御する。
塵除去部３００は、光学部材３０２、及び電気機械変換素子３０３を有する。光学部材３０２は、イメージセンサ１２０の前方に配置される。光学部材３０２は、ガラス又は石英などの光透過性を有する材料で構成されてよい。光学部材３０２は、板状に構成されてよい。「光透過性」とは、光を透過する性質を有することを意味する。光透過性を有する材料は、可視光域（３５０ｎｍ〜７８０ｎｍ）における光の透過率が少なくとも５０％を超える性質を有する材料でよい。電気機械変換素子３０３は、光学部材３０２に取り付けられる。電気機械変換素子３０３は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。電気機械変換素子３０３は、例えば、圧電素子でよい。
図３は、塵除去部３００の構成の一例を示す。塵除去部３００は、フレーム３０１、光学部材３０２、電気機械変換素子３０３、配線３０４及び配線３０５を有する、フレーム３０１は、光学部材３０２を支持する。電気機械変換素子３０３は、フレーム３０１を介して光学部材３０２に取り付けられてよい。電気機械変換素子３０３は、配線３０４及び配線３０５を介して振動制御部１１４に電気的に接続されている。振動制御部１１４から供給される制御信号が、配線３０４、及び配線３０５を介して電気機械変換素子３０３に伝達される。電気機械変換素子３０３は、制御信号に応じて振動し、光学部材３０２を振動させる。光学部材３０２が振動することで、光学部材３０２に付着した塵等が除去される。
図４は、撮像装置１００の一部である撮像機構４００の一例の外観を示す。撮像機構４００は、支持基板４０１、放熱板４０２、レンズマウント４０７、及び塵除去部３００を有する。放熱板４０２の一方の面上に支持基板４０１が設けられる。支持基板４０１は、イメージセンサ１２０を支持する。支持基板４０１の放熱板４０２とは反対側の面上にフレーム３０１を介して光学部材３０２が設けられる。フレーム３０１の支持基板４０１と反対側の面には、レンズマウント４０７が設けられる。レンズマウント４０７は、外周部に支持体４０４を有する。支持体４０４は、レンズマウント４０７と一体的に構成されている。支持体４０４は、ばね４０３を介して支持基板４０１に固定されている。ばね４０３は、支持基板４０１のあおりを調整する。支持基板４０１は、配線４０５を有する。支持基板４０１は、配線４０５を介して制御部１１０に接続される。レンズマウント４０７は、少なくとも１つの電気接点４０８、及び配線４０６を有する。電気接点４０８は、配線４０６を介して制御部１１０に接続される。電気接点４０８を介して撮像装置１００からレンズ装置２００にレンズ制御命令が伝達される。
以上のように構成された撮像装置１００において、光学部材３０２を振動させることで、光学部材３０２に付着した塵等を除去する。光学部材３０２の振動特性は、温度、気圧等の周囲環境によって変化する。例えば、撮像装置１００を搭載したＵＡＶ１０は、周囲環境が著しく変化する上空を飛行する。このような周囲環境下で塵除去部３００が使用された場合、光学部材３０２の振動特性が変動して、光学部材３０２が十分に振動せずに、光学部材３０２に付着した塵等が除去されない可能性がある。
振動制御部１１４は、光学部材３０２の振動周波数を制御する。振動制御部１１４は、電気機械変換素子３０３に制御信号を供給して電気機械変換素子３０３の振動を制御する。振動制御部１１４は、予め定められた振動周波数で、かつ予め定められた大きさの振幅の電圧である制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する。電気機械変換素子３０３は、振動制御部１１４からの制御信号に基づいて光学部材３０２を振動させる。
振動制御部１１４は、電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が第１周波数より光学部材３０２の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさより小さい第２の大きさである制御信号を、電気機械変換素子３０３に供給する。振動制御部１１４は、電圧の周波数が第２周波数から離れるほど電圧の振幅が大きい制御信号を、電気機械変換素子３０３に供給してよい。第２周波数は、光学部材３０２の共振周波数でよい。
振動制御部１１４は、電圧の周波数が第１周波数から第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第１の大きさから第２の大きさまで段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。第１周波数は、第２周波数より小さくてよい。第２周波数は、共振周波数でよい。振動制御部１１４は、電圧の周波数が第１周波数から第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第１の大きさから第２の大きさまで段階的に変化した後、電圧の周波数が第２周波数から第２周波数より大きい第３周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第２の大きさから第２の大きさより大きい第３の大きさに段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子に供給してよい。
振動制御部１１４は、電圧の周波数が第２周波数から第３周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第２の大きさから第３の大きさに段階的に変化した後、電圧の周波数が第３周波数から第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第３の大きさから第２の大きさまで段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子３０３に供給してよい。更に、振動制御部１１４は、電圧の周波数が第２周波数から第１周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が第２の大きさから第１の大きさまで段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子３０３に供給してよい。例えば、振動制御部１１４は、第１周波数（例えば、１０ｋＨｚ）から第３周波数（例えば、５０ｋＨｚ）までの電圧パルス（矩形波電圧）を出力できる電圧発生器として機能してよい。
振動制御部１１４は、制御信号を電気機械変換素子３０３に供給することを予め定められた回数繰り返してよい。振動制御部１１４は、電圧の周波数及び電圧の振幅の大きさが予め定められた時間毎に段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子３０３に供給してよい。振動制御部１１４は、電圧の周波数が予め定められた周波数毎、及び電圧の振幅の大きさが予め定められた大きさ毎に段階的に変化する制御信号を電気機械変換素子３０３に供給してよい。
振動制御部１１４は、制御信号の電圧の周波数が、光学部材３０２の共振周波数付近の場合に、制御信号の電圧が最小になるような制御信号を電気機械変換素子３０３に供給してよい。振動制御部１１４は、例えば、電圧の振幅の大きさが８０Ｖで、第１周波数の制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する。その後、振動制御部１１４は、周波数が光学部材３０２の共振周波数に近づくにつれて、電圧の振幅の大きさが小さくなるような制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する。更に、振動制御部１１４は、周波数が光学部材３０２の共振周波数に遠ざかるにつれて、電圧の振幅の大きさが大きくなるような制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する。電気機械変換素子３０３に供給される制御信号の電圧の振幅の大きさは、光学部材３０２の共振周波数付近で最小となる。
以上のように、振動制御部１１４が、制御信号の周波数に応じて制御信号の電圧の振幅の大きさを変更する。制御信号の周波数が光学部材３０２の共振周波数付近である場合、制御信号の電圧の振幅の大きさが小さくても、光学部材３０２の振動の幅は大きくなる。一方、制御信号の周波数が光学部材３０２の共振周波数から離れていると、制御信号の電圧の振幅の大きさが共振周波数付近と同じ場合、光学部材３０２の振動の幅は小さくなる。制御信号の電圧の振幅の大きさを共振周波数付近より大きくすることで、光学部材３０２の振動の幅を大きくできる。これにより、電気機械変換素子３０３に供給される周波数の大きさの違いにより生じる光学部材３０２の振動の幅のばらつきを抑制する。よって、電気機械変換素子３０３に供給される周波数の大きさの違いにより、光学部材３０２が十分に振動せずに、光学部材３０２に付着した塵等が除去されないという事象を抑制できる。
また、振動制御部１１４は、光学部材３０２の振動周波数を第１周波数から第３周波数まで段階的に変化させた後、第３周波数から第１周波数まで段階的に変化させる。これにより、変動が大きい周囲環境下で塵除去部３００が使用された場合に生じ得る光学部材３０２の振動特性の変動の影響を抑制できる。よって、たとえ変動が大きい周囲環境下で塵除去部３００が使用された場合でも、光学部材３０２を効率的に振動させることができる。これにより、光学部材３０２が十分に振動せずに、光学部材３０２に付着した塵等が除去されないという事象を抑制できる。例えば、周囲環境に応じて変化する光学部材３０２の共振周波数を検出して、検出された共振周波数に応じて、振動制御部１１４が制御信号を制御しなくてもよい。よって、塵除去部３００の構成を複雑化せずに済む。
図５は、電気機械変換素子３０３に供給される制御信号の振動周波数と時間との関係の一例を示す。振動制御部１１４は、例えば、１０ｍｓ毎に１０ｋＨｚずつ５０ｋＨｚまで振動周波数が増加し、その後、１０ｍｓ毎に１０ｋＨｚずつ１０ｋＨｚまで振動周波数が減少するような制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する。
図６は、電気機械変換素子３０３に供給される制御信号の電圧の振幅の大きさと時間との関係の一例を示す。この例では、光学部材３０２の共振周波数は、２５ｋＨｚ付近である。振動制御部１１４は、制御信号の周波数を１０ｋＨｚから段階的に２５ｋＨｚまで増加させる間、制御信号の電圧を最大電圧８０Ｖから最小電圧１０Ｖまで段階的に下げていく。次いで、振動制御部１１４は、制御信号の周波数を２５ｋＨｚから段階的に５０ｋＨｚまで増加させる間、制御信号の電圧を最小電圧１０Ｖから最大電圧８０Ｖまで段階的に上げていく。更に、振動制御部１１４は、制御信号の周波数を５０ｋＨｚから段階的に２５ｋＨｚまで減少させる間、制御信号の電圧を最大電圧８０Ｖから最小電圧１０Ｖまで段階的に下げていく。次いで、振動制御部１１４は、制御信号の周波数を２５ｋＨｚから段階的に１０ｋＨｚまで減少させる間、制御信号の電圧を最小電圧１０Ｖから最大電圧８０Ｖまで段階的に上げていく。このように、制御信号の周波数の大きさに応じて、制御信号の電圧を変化させることで、光学部材３０２の振動の幅のばらつきを抑制できる。
図７は、光学部材３０２の振動制御の手順の一例を示すフローチャートである。振動制御部１１４は、予め定められた時間毎に、予め定められた周波数まで振動周波数が増加するような制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する（Ｓ１００）。次いで、振動制御部１１４は、予め定められた周波数で振動周波数が減少するような制御信号を電気機械変換素子３０３に供給する（Ｓ１０２）。振動制御部１１４は、ステップＳ１００からステップＳ１０２を実行する間、制御信号の電圧の幅の大きさが、光学部材３０２の共振周波数付近で最小となるように、制御信号の電圧を調整する。振動制御部１１４は、ステップＳ１００及びステップＳ１０２の処理を予め定められた回数ｎ（ｎ：自然数）実行したか否かを判定する（Ｓ１０４）。振動制御部１１４は、処置が予め定められた回数ｎだけ実行されるまで、ステップＳ１００及びステップＳ１０２の処理を繰り返す。
図８は、スタビライザ８００の一例を示す外観斜視図である。上記では、塵除去部３００を有する撮像装置１００を搭載したＵＡＶ１０について説明した。しかしながら、塵除去部３００を有する撮像装置１００は、ＵＡＶ１０に搭載されなくてよい。塵除去部３００を有する撮像装置１００は、ＵＡＶ１０以外の移動体に搭載されてよい。例えば、スタビライザ８００に搭載されたカメラユニット８１３が塵除去部３００を有してもよい。
スタビライザ８００は、カメラユニット８１３、ジンバル８２０、及び持ち手部８０３を備える。ジンバル８２０は、カメラユニット８１３を回転可能に支持する。ジンバル８２０は、パン軸８０９、ロール軸８１０、及びチルト軸８１１を有する。ジンバル８２０は、パン軸８０９、ロール軸８１０、及びチルト軸８１１を中心に、カメラユニット８１３を回転可能に支持する。ジンバル８２０は、支持機構の一例である。カメラユニット８１３は、撮像装置の一例である。カメラユニット８１３は、内部に塵除去部３００を有する。カメラユニット８１３は、メモリを挿入するためのスロット８１２を有する。ジンバル８２０は、ホルダ８０７を介して持ち手部８０３に固定される。
持ち手部８０３は、ジンバル８２０、カメラユニット８１３を操作するための各種ボタンを有する。持ち手部８０３は、シャッターボタン８０４、録画ボタン８０５、及び操作ボタン８０６を含む。シャッターボタン８０４が押下されることで、カメラユニット８１３により静止画を記録することができる。録画ボタン８０５が押下されることで、カメラユニット８１３により動画を記録することができる。
デバイスホルダ８０１が持ち手部８０３に固定されている。デバイスホルダ８０１は、スマートフォンなどのモバイルデバイス８０２を保持する。モバイルデバイス８０２は、ＷｉＦｉなどの無線ネットワークを介してスタビライザ８００と通信可能に接続される。これにより、カメラユニット８１３により撮像された画像をモバイルデバイス８０２の画面に表示させることができる。
以上のように構成されたスタビライザ８００によれば、光学部材３０２の振動周波数の変動により光学部材３０２の振動にばらつきが生じ、光学部材３０２に付着した塵等が除去されないという事象を抑制できる。また、スタビライザ８００が山間部、極寒地帯など周囲環境の変動が大きい地帯で利用される場合でも、光学部材３０２が十分に振動せずに、光学部材３０２に付着した塵等が除去されないという事象を抑制できる。
図９は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作又は当該装置の１又は複数の「部」として機能させることができる。又は、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該操作又は当該１又は複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０およびＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。
通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＲ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体又はネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ１２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現可能である。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３２，１３０ メモリ
３４ 通信インタフェース
４０ 推進部
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１１０ 制御部
１１２ 撮像制御部
１１４ 振動制御部
１２０ イメージセンサ
２００ レンズ装置
２１０ レンズ
２１２ レンズ移動機構
２２０ レンズ制御部
３００ 塵除去部
３０１ フレーム
３０２ 光学部材
３０３ 電気機械変換素子
３０４，３０５，４０５，４０６ 配線
４００ 撮像機構
４０１ 支持基板
４０２ 放熱板
４０４ 支持体
４０７ レンズマウント
４０８ 電気接点
８００ スタビライザ
８０１ デバイスホルダ
８０２ モバイルデバイス
８０３ 持ち手部
８０４ シャッターボタン
８０５ 録画ボタン
８０６ 操作ボタン
８０７ ホルダ
８０９ パン軸
８１０ ロール軸
８１１ チルト軸
８１２ スロット
８１３ カメラユニット
８２０ ジンバル
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３２，１３０ メモリ
３４ 通信インタフェース
４０ 推進部
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１１０ 制御部
１１２ 撮像制御部
１１４ 振動制御部
１２０ イメージセンサ
２００ レンズ装置
２１０ レンズ
２１２ レンズ移動機構
２２０ レンズ制御部
３００ 塵除去部
３０１ フレーム
３０２ 光学部材
３０３ 電気機械変換素子
３０４，３０５，４０５，４０６ 配線
４００ 撮像機構
４０１ 支持基板
４０２ 放熱板
４０４ 支持体
４０７ レンズマウント
４０８ 電気接点
８００ スタビライザ
８０１ デバイスホルダ
８０２ モバイルデバイス
８０３ 持ち手部
８０４ シャッターボタン
８０５ 録画ボタン
８０６ 操作ボタン
８０７ ホルダ
８０９ パン軸
８１０ ロール軸
８１１ チルト軸
８１２ スロット
８１３ カメラユニット
８２０ ジンバル
Claims (15)
- イメージセンサと、
前記イメージセンサの前方に配置される光学部材と、
前記光学部材に取り付けられている電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に制御信号を供給して前記電気機械変換素子の振動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が前記第１周波数より前記光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が前記第１の大きさより小さい第２の大きさである前記制御信号を、前記電気機械変換素子に供給する、撮像装置。 - 前記制御部は、電圧の周波数が前記第２周波数から離れるほど電圧の振幅が大きい前記制御信号を、前記電気機械変換素子に供給する、請求項１に記載の撮像装置。
- 前記第２周波数は、前記光学部材の共振周波数である、請求項１に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、電圧の周波数が前記第１周波数から前記第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が前記第１の大きさから前記第２の大きさまで段階的に変化する前記制御信号を前記電気機械変換素子に供給する、請求項１に記載の撮像装置。
- 前記第１周波数は、前記第２周波数より小さく、
前記第２周波数は、前記共振周波数であり、
前記制御部は、電圧の周波数が前記第１周波数から前記第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が前記第１の大きさから前記第２の大きさまで段階的に変化した後、電圧の周波数が前記第２周波数から前記第２周波数より大きい第３周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が前記第２の大きさから前記第２の大きさより大きい第３の大きさに段階的に変化する前記制御信号を前記電気機械変換素子に供給する、請求項４に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、電圧の周波数が前記第２周波数から前記第３周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が前記第２の大きさから前記第３の大きさに段階的に変化した後、電圧の周波数が前記第３周波数から前記第２周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が前記第３の大きさから前記第２の大きさまで段階的に変化し、更に、電圧の周波数が前記第２周波数から前記第１周波数まで段階的に変化することに対応して、電圧の振幅が前記第２の大きさから前記第１の大きさまで段階的に変化する前記制御信号を前記電気機械変換素子に供給する、請求項５に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、前記制御信号を前記電気機械変換素子に供給することを予め定められた回数繰り返す、請求項６に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、電圧の周波数及び電圧の振幅の大きさが予め定められた時間毎に段階的に変化する前記制御信号を前記電気機械変換素子に供給する、請求項１に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、電圧の周波数が予め定められた周波数毎、及び電圧の振幅の大きさが予め定められた大きさ毎に段階的に変化する前記制御信号を前記電気機械変換素子に供給する、請求項１に記載の撮像装置。
- 請求項１から９の何れか１つに記載の撮像装置と、
前記撮像装置を支持する支持機構と
を備える、撮像システム。 - 請求項１０に記載の撮像システムを備えて移動する移動体。
- 前記移動体は無人航空機である、請求項１１に記載の移動体。
- 前記支持機構に取り付けられている持ち手部
を更に備える、請求項１０に記載の撮像システム。 - イメージセンサの前方に配置される光学部材に取り付けられている電気機械変換素子に制御信号を供給して電気機械変換素子の振動を制御する方法であって、
電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が前記第１周波数より前記光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が前記第１の大きさより小さい第２の大きさである前記制御信号を、前記電気機械変換素子に供給する段階を備える、方法。 - イメージセンサの前方に配置される光学部材に取り付けられている電気機械変換素子に制御信号を供給して電気機械変換素子の振動を制御する制御部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
電圧の周波数が第１周波数である場合に電圧の振幅が第１の大きさであり、電圧の周波数が前記第１周波数より前記光学部材の共振周波数に近い第２周波数である場合に電圧の振幅が前記第１の大きさより小さい第２の大きさである前記制御信号を、前記電気機械変換素子に供給する段階を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
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