JPH06282001A

JPH06282001A - 姿勢検出装置及びそれを備えたカメラ

Info

Publication number: JPH06282001A
Application number: JP5072034A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Okazaki; 光宏岡崎; Hajime Nakamura; 肇中村; Yoshihiko Suzuki; 美彦鈴木; Jun Iwasaki; 純岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-07
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JP3132225B2

Abstract

(57)【要約】【目的】水銀を用いない。小型化する。【構成】内部に空間を有する構造体１、２と、構造体
１、２の内面に互いに絶縁されて設けられた複数の電極
と、空間内で運動自由な導体３と、電極と導体３の接触
から導体３の位置を検出する検出手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、姿勢検出装置及びそれ
を備えたカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】運動体の制御を行うために運動体の姿勢
を検出することが必要な場合がある。特開昭６４−１３
１２５号には、次の様なカメラが開示されている。この
カメラは、測光データから露出制御値を決定するアルゴ
リズムの情報に、水銀傾斜スイッチで求めたカメラの姿
勢情報を用いている。上記測光データは、画面を複数の
セグメントに分割して測光することにより得られる。そ
して、太陽などの異常に高輝度の被写体が画面上にある
場合には、そのセグメントのデータを無視するかウエイ
トを下げて測光する。一般的には画面の上側が空なの
で、画面の上側にある高輝度物は太陽であると判断して
データ処理するようなアルゴリズムを用いている。しか
しながら、撮影者はカメラで撮影するときにカメラの姿
勢を変えて撮影する。従って、上記の様なアルゴリズム
を用いて露出制御を行なう場合には、画面の上側がどこ
にあるかを判断するために、カメラの光軸回転方向の姿
勢情報が必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
カメラの姿勢検出で用いていた従来の水銀を用いた傾斜
スイッチは環境上の問題等により、廃棄処理が簡単でな
いという問題を有していた。また、従来の傾斜スイッチ
では、１つの傾斜スイッチで１方向（例えば、上下方向
という１方向）しか検出できなかった。従って、カメラ
等に用いる場合、従来の傾斜スイッチでは複数の姿勢を
検出するためには複数のスイッチを用いる必要があるの
で、スペースをとりすぎるという問題点があった。

【０００４】本発明は、水銀を用いないで構成すること
が可能であり、小型化することができる姿勢検出装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記問題点解決のた
め、本発明の姿勢検出装置は、内部に空間を有する構造
体と、前記構造体の内面に互いに絶縁されて設けられた
複数の電極と、前記空間内で運動自由な導体と、前記電
極と前記導体の接触から前記導体の位置を検出し姿勢を
求める検出手段から構成した。

【０００６】また、本発明の姿勢検出装置を露光制御に
用いたカメラは、入射光の光量を測定して前記光量に応
じた信号を出力する測光手段と、内部に空間を有する構
造体と、前記構造体の内面に互いに絶縁されて設けられ
た複数の電極と、前記空間内で運動自在な導体と、前記
電極と前記導体の接触から前記導体の位置を検出する検
出手段と、前記検出手段で検出した前記導体の位置を姿
勢情報信号として出力する出力手段とを有することを特
徴とする姿勢検出装置と、前記測光手段から出力される
信号と前記姿勢情報信号を入力して露出制御値を演算す
る演算手段と、前記演算手段からの露出制御値の信号を
入力して露出を制御する露出制御装置から構成した。

【０００７】また、本発明の姿勢検出装置を光学系の駆
動制御に用いたカメラは、内部に空間を有する構造体
と、前記構造体の内面に互いに絶縁されて設けられた複
数の電極と、前記空間内で運動自在な導体と、前記電極
と前記導体の接触から前記導体の位置を検出する検出手
段と、前記検出手段で検出した前記導体の位置を姿勢情
報信号として出力する出力手段とを有することを特徴と
する姿勢検出装置と、光学系を駆動する駆動部と、前記
姿勢情報信号を入力して前記光学系を駆動する力を演算
して前記光学系を駆動する力に応じた信号を出力する演
算手段と、前記演算手段からの光学系を駆動する力に応
じた信号を入力して前記駆動部を制御する駆動制御装置
から構成した。

【０００８】

【作用】内部に空間を有する構造体は、内面に互いに絶
縁された複数の電極が設けられ、空間内部に運動自在な
導体を有している。この構造体の姿勢が変化すると、導
体の位置が変化し導体が接触する電極が変わる。導体が
静止したときには導体は複数の電極に同時に接触してい
るので導体と接している電極は導体を介して導通する。
したがって、電極間の導通を調べることによって導体の
位置が分かり、構造体の姿勢を検出することが可能とな
る。

【０００９】

【実施例１】以下、本発明の第１の実施例による姿勢検
出装置を、図１、図２、図３、図４を用いて述べる。本
実施例の姿勢検出装置は、姿勢検出器と導体球の位置を
検出し姿勢を求める検出部から構成されている。また、
本姿勢検出装置は正立、倒立、左傾、右傾、前傾、後傾
の６つの姿勢を検出できる構成とした。

【００１０】姿勢検出器の構造を図１を用いて説明す
る。図１ａをＣの線で切った断面図が図１ｂであり、図
１ａをＤの線で切った断面図が図１ｃである。姿勢検出
装置が上記６通りの姿勢を検出するために、姿勢検出器
の内部空間の形状を８個の正三角形で構成された正八面
体とした。八面体の場合、頂点は６個あるので６種類の
姿勢を識別することができる。第一部材１と第二部材２
は、四角錐のくぼみがあり、第一部材１と第二部材２を
接合して構造体が製作されている。例えば、第一部材１
と第二部材２はプラスチック材料を加工して製作され
る。第一部材１と第二部材２からなる構造体内部には運
動自在な導体球３が入っており、運動体の姿勢によって
導体球３の静止位置が変化する。この導体球３は表面が
導体であれば良く、導体材料で表面を覆われた絶縁材料
の球でも良い。この導体球３の位置を検出することによ
り運動体の姿勢を検出することができる。四角錐の内面
には図２のように互いに絶縁された８枚の電極４ａ、４
ｂ，４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈが接合されて
おり、それぞれ配線５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５
ｆ、５ｇ、５ｈと接続されている。

【００１１】次に、姿勢と信号の関係について説明す
る。互いに絶縁されている電極は、導体球３がそれぞれ
の電極に接することにより、導体球３を介して導通す
る。導通している電極を検出すれば運動体の姿勢を検出
することができる。図２において、姿勢検出器が正立し
ているときは電極４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈのうちの少な
くとも３電極が導体球を介して互いに導通する。そのた
め、電極４ｅと４ｇまたは電極４ｆと４ｈの少なくとも
１組は導通する。また、電極４ｅと４ｇまたは電極４ｆ
と４ｈが導通するのは姿勢検出器が正立しているときに
限られるので、これらの導通を調べれば正立姿勢かそれ
以外の姿勢かを識別できる。正立以外の姿勢の場合も同
様に識別することでき、導体球の位置と電極間の導通の
関係は表１のようになる。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１において、導体球の位置が下というの
は、姿勢検出装置の姿勢が正立の状態にあることを示
す。同様にして、導体球が上、左、右、前、後の位置に
あるとき、姿勢検出装置の姿勢は、それぞれ倒立、左
傾、右傾、前傾、後傾の状態にあることを示す。また、
導通を検出するとき、電極４ａと４ｃ、電極４ａと４
ｆ、電極４ａと４ｈ、電極４ｂと４ｄ、電極４ｂと４
ｅ、電極４ｂと４ｇ、電極４ｃと４ｆ、電極４ｃと４
ｈ、電極４ｄと４ｅ、電極４ｄと４ｇ、電極４ｅと４
ｇ、電極４ｆと４ｈの間の導通をそれぞれ調べて検出す
る。このとき、上記以外の電極間は調べなくてよい。

【００１４】ここでは図３のように姿勢検出装置６の姿
勢についてピッチ回転の方向Ａに４分割（導体球の位置
が上、下、左、右）、ロール回転の方向Ｂに４分割（導
体球の位置が上、下、前、後）の分解能を有する。この
場合、ロール回転とピッチ回転の姿勢情報の出力は、正
立状態と倒立状態で共通なので、６通りの姿勢を識別で
きる。

【００１５】次に、姿勢を求める検出手段について説明
する。図４において、導通検出部１０は、配線５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈと接続され
て、各電極間の導通を上記の様に検出して、その結果を
出力する。姿勢検出部１１は導通検出部１０からの信号
を入力して、その信号から姿勢検出装置の姿勢を表１に
したがって検出する。図４のように姿勢検出器６の電極
間の導通状態を導通検出部１０で検出し、その信号を姿
勢検出部１１に入力して６種類の姿勢を検出する。

【００１６】本実施例では、６種類の姿勢を検出するた
めに内部に正八面体を有する構成とした。しかし、測定
したい姿勢の種類に応じて内部の空間の形状を変えれ
ば、目的に応じた種類の姿勢を検出できる。また、導体
球３の形状を球としたが、電極に接して導通の検出が可
能な形状であればどのような形状でもよい。

【００１７】

【実施例２】本発明の第２の実施例について説明する。
本実施例においては、図２における姿勢検出器６の８個
の電極の内、頂点を共有しない１組（２個）の電極を選
び、その２つの電極の厚さを十分に厚くする。こうする
ことによって、この２つの電極の一方に、必ず導体球３
が接するように電極を形成される。そして、この２つの
電極に異なる電位を与える。

【００１８】例えば、電極４ａ、４ｇの厚さを厚くし
て、電極４ａにＶ₁の電位を与え、電極４ｇにＶ₂の電
位を与える。上記のようにすると、例えば導体球が検出
器６の上側にある時（実際には姿勢検出装置は倒立の姿
勢）、導体球３は少なくとも３個の電極に接するが、電
極４ａが出っ張っているため、電極４ａ、４ｂ、４ｃか
電極４ａ、４ｄ、４ｃのいずれかに接する。つまり電極
４ａ、４ｃには必ず接するわけである。つまり、電極４
ｃの電位は、導体球３の位置が上側にあるときは、電極
４ａの電位と常に同一であり、他の位置に導体球３があ
る時は、電極４ｃが電極４ａと同電位になることはない
ので、電極４ｃの電位を測定すると姿勢検出器６が倒立
の姿勢になっているか、他の姿勢になっているかがわか
る。

【００１９】同様にして、姿勢検出器の他の姿勢（正
立、左傾、右傾、前傾、後傾）がわかる。表２に導体球
の位置と各電極の電位の関係を記す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２において、導体球の位置と姿勢検出装
置の姿勢の関係は実施例１と同様である。また、本実施
例によれば簡単に姿勢検出装置の姿勢を検出することが
できる。本実施例においては、２つの電極の厚さを厚く
したが、その２つの電極の面が出っ張るように、第一部
材１と第二部材２の四角錐のくぼみを形成してもよい。

【００２２】他の構成は、実施例１と同様である。

【００２３】

【実施例３】本発明の第３の実施例による姿勢検出装置
を図５、図６を用いて説明する。実施例１、２の場合、
例えば、検出器の姿勢が変化して導体球が移動している
間、または検出器が振動することによって球が振動する
ときはどの姿勢の情報も出力されなくなることがある。

【００２４】しかし、姿勢情報を、例えばカメラの露光
の制御やレンズの駆動制御等に用いる場合、姿勢情報が
無くなる時間があると制御が正しく行われないことがあ
る。この様な時、ある姿勢の情報が出力されて次の姿勢
の情報が出力されるまで、前の姿勢の情報を出力し続け
てやればよい。上記方法を図５に表す。ここで用いてい
る６チャンネルの姿勢出力処理部１２は、例えばチャン
ネル１（ｃｈ．１）からの入力がオフになっても、いず
れかのチャンネルからの入力がオンになるまでチャンネ
ル１の出力をオンに保持しておく機能を有するものであ
る。この姿勢出力処理部１２の入出力例を図６に示す。

【００２５】図６は、チャンネル１とチャンネル２（ｃ
ｈ．２）の信号の入力と出力の関係である。ここで、他
の姿勢情報の信号の入力はないものとする。入力１と出
力１は、チャンネル１の入力と出力であり、チャンネル
２の場合も同様である。一方の入力がオンとオフを繰り
返しても、もう一方の入力がオフのときは、最初の入力
の情報を出力し続けているのがわかる。

【００２６】他の構成は、実施例１、２と同様である。

【００２７】

【実施例４】図７は、本発明の第４の実施例による姿勢
検出装置を備えたカメラの構成図である。図７では、電
極を接点にして、導体球をスイッチとして表している。
尚、実施例１、２と同じものは、同じ符号を用いた。

【００２８】以下、姿勢検出装置を露出制御に用いた場
合を説明する。姿勢検出装置からの６種類の姿勢情報の
内、導体球３の位置が上、下、左、右にあるという姿勢
情報の信号と測光手段１５からの測光信号は、露出制御
用演算手段１６に入力される。ここで、測光手段１５で
は、撮影画面を複数のセグメントに分割して、それぞれ
のセグメントの入射光量を測りそれぞれの光量に応じた
測光信号を出力する。露出制御用演算手段１６では、フ
ィルム感度、撮影レンズによって定まる開放絞り値、ま
たは撮影者が選ぶ撮影モード（絞り優先か、シャッタ速
度優先かを撮影者が選ぶことができる。）等から、レン
ズの絞り値とシャッタ速度の値を演算して、演算結果を
露出制御信号として出力する。この露出制御信号を絞り
制御装置１８とシャッタ制御装置１９に入力して、露出
制御を行なう。絞り制御装置１８はレンズの絞りを制御
するものであり、シャッタ制御装置１９はシャッタ速度
を制御するものである。

【００２９】尚、上記姿勢情報と、測光手段と、露出制
御用演算手段と、絞り制御装置と、シャッタ制御装置に
ついては、特開昭６４−１３１２５号に詳しく説明され
ているので、ここではその説明を省略する。また、上記
露出制御を行う場合、レンズの絞りかシャッタ速度のど
ちらか一方だけを露出制御に用いる場合もある。

【００３０】ところで、レンズを自動的に駆動する場
合、カメラが上を向いているときと、下を向いていると
きでは、レンズの重さがあるので駆動に要する力が違
う。つまり、カメラが下を向いているとき、レンズを下
方向に移動するのと、レンズを上方向に移動するのとで
は駆動させる力が違う。従って、カメラの姿勢に応じて
レンズの駆動を行う必要がある。以下、姿勢検出装置を
レンズの駆動制御に用いた場合を説明する。

【００３１】導体球３の位置が上、下、前、後にあると
いう情報は、レンズ駆動制御用演算手段１７に入力され
る。レンズ駆動制御用演算手段１７では、姿勢情報信号
からレンズを駆動させるモータを動かす力を演算して、
モータ制御信号として出力する。モータ制御信号をモー
タ制御装置２０に入力して、不図示のモータを駆動す
る。以上のようにしてレンズ駆動制御を行なう。

【００３２】本実施例では、露出制御とレンズ駆動制御
を同時に行なう構成にしたが、これはどちらか一方だけ
行なってもよい。どちらか一方だけ行なう場合は、実施
例１のような姿勢検出装置ではなく、４方向が判断でき
る姿勢検出装置でよい。また、本実施例では、レンズを
駆動させているが、それを含む光学系を駆動させてもよ
い。

【００３３】他の構成は実施例１、２と同様である。

【００３４】

【実施例５】実施例１で示した第一部材１、第二部材２
の形状を容易に製作する方法を図８を用いて説明する。
図８は、第一部材の組立図である。尚、実施例１と同じ
ものは、同じ符号を用いた。図８のように、直方体の頂
点を切り落とした形状の部材の切り口に電極４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄを作り絶縁層２１、２２をはさんで接合
すると、実施例１の第一部材１、第二部材２と同じ形状
の部材を製作することができる。この方法では四角錘の
くぼみの加工が不要であり、また、絶縁された電極を製
作することが容易である。

【００３５】

【実施例６】実施例１で示した第一部材１、第二部材２
の形状を容易に製作する方法を図９を用いて説明する。
図９は、第一部材１にシリコン基板を用いて、そのシリ
コン基板をエッチングした図である。シリコンの異方性
エッチング技術を用いると、実施例１で説明した第一部
材１、第二部材２の形状が容易に形成できる。例えば、
結晶面の方位を表すミラー指数が（１００）の面を表面
に持つシリコン基板２３に酸化膜を形成し、正方形の形
状を成すように酸化膜を除去する。その後、ＫＯＨ等の
異方性エッチャントでシリコン基板をエッチングする
と、（１１１）面と等価な面２４のエッチングレートが
小さいため、図９のように４つの（１１１）面と等価な
面２４で構成される四角錐のくぼみを形成することがで
きる。この四角錐の形状は、実施例１で示した第一部材
１、第二部材２の形状と等しい。同様にして、第二部材
２も形成することができる。その後、実施例１と同様に
このくぼみに電極、配線を設け、姿勢を求める検出手段
を接続すると、姿勢を検出することができる。この方法
を用いると、小型化、軽量化、低価格化が可能である。
また、姿勢を求める演算手段またはその他の回路と同一
基板内に製作することが可能なので、配線や取り付けが
簡略化され組立が容易になる。

【００３６】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば構造が簡単
なので信頼性が高く、小型化、軽量化、低価格化が可能
になり、水銀を用いない構成にすることが可能である。
また、姿勢検出装置を備えたカメラの場合、あらゆる方
向の姿勢を１つの姿勢検出装置で検出できるので、露出
制御を行なうのにスペースが要らない。また、レンズの
駆動制御が高速で高精度にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による姿勢検出装置の姿勢検出
器の断面図

【図２】本発明の第１の実施例による姿勢検出装置の姿
勢検出器の内部配線図

【図３】本発明の第１の実施例による姿勢検出装置の仕
様図

【図４】本発明の第１の実施例による姿勢検出装置の構
成図

【図５】本発明の第３の実施例による姿勢検出装置の構
成図

【図６】本発明の第３の実施例による姿勢検出装置の姿
勢出力処理部の出力例図

【図７】本発明の第４の実施例による姿勢検出装置を備
えたカメラの構成図

【図８】本発明の第５の実施例による姿勢検出装置の第
１部材の組立図

【図９】本発明の第６の実施例による姿勢検出装置の第
１部材の形状図

【符号の説明】

１・・・第一部材２・・・第二部材３・・・導体球４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ・・
・電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ・・
・配線６・・・姿勢検出装置７・・・姿勢検出器１０・・・導通検出部１１・・・姿勢検出部１２・・・姿勢出力処理部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｈ・・
・電位検出器１４ａ・・・左右検出器１４ｂ・・・上下検出器１４ｃ・・・前後検出器１５・・・測光手段１６・・・露出制御用演算手段１７・・・レンズ駆動制御用演算手段１８・・・絞り制御装置１９・・・シャッタ制御装置２０・・・モータ制御装置２１、２２・・・絶縁層２３・・・（１００）シリコン基板２４・・・（１１１）面と等価な面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎純東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に空間を有する構造体と、前記構造体の内面に互いに絶縁されて設けられた複数の
電極と、前記空間内で運動自在な導体と、前記電極と前記導体の接触から前記導体の位置を検出す
る検出手段とを有することを特徴とする姿勢検出装置。
【請求項２】入射光の光量を測定して前記光量に応じた
信号を出力する測光手段と、内部に空間を有する構造体と、前記構造体の内面に互い
に絶縁されて設けられた複数の電極と、前記空間内で運
動自在な導体と、前記電極と前記導体の接触から前記導
体の位置を検出する検出手段と、前記検出手段で検出し
た前記導体の位置を姿勢情報信号として出力する出力手
段とを有する姿勢検出装置と、前記測光手段から出力される信号と前記姿勢情報信号を
入力して露出制御値を演算する演算手段と、前記演算手段からの露出制御値の信号を入力して露出を
制御する露出制御装置とを有することを特徴とするカメ
ラ。
【請求項３】内部に空間を有する構造体と、前記構造体
の内面に互いに絶縁されて設けられた複数の電極と、前
記空間内で運動自在な導体と、前記電極と前記導体の接
触から前記導体の位置を検出する検出手段と、前記検出
手段で検出した前記導体の位置を姿勢情報信号として出
力する出力手段とを有する姿勢検出装置と、光学系を駆動する駆動部と、前記姿勢情報信号を入力して前記光学系を駆動する力を
演算して前記光学系を駆動する力に応じた信号を出力す
る演算手段と、前記演算手段からの光学系を駆動する力に応じた信号を
入力して前記駆動部を制御する駆動制御装置とを有する
ことを特徴とするカメラ。