JPWO2018155296A1 - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の課題は、ユーザが光学装置の動作を目視で確認することが容易でない状況にあっても、ユーザからの指示を受け付けたことをユーザに知らせることができる光学装置を提供することである。カメラ装置(1)は、カメラユニット(3)と、可動ユニット(10)と、固定ユニット(20)と、駆動部(30)と、駆動制御部(111)と、検出部(160)とを備える。駆動制御部(111)は、可動ユニット(10)が回転駆動するように駆動部(30)を制御する。検出部(160)は、固定ユニット(20)及び可動ユニット(10)の少なくとも一方に対してユーザが行う所定の操作を検出する。駆動制御部(111)は、検出部(160)がユーザの所定の操作を検出すると、可動ユニット(10)が振動するように駆動部(30)を制御する。

Description

本発明は、光学装置に関し、より詳細には駆動対象を回転させる光学装置に関する。
従来、カメラを種々の方法で制御する技術、例えばボタン操作に代えてカメラに振動を与えて所望の操作を行う技術がある。
特許文献1では、カメラに振動を与える操作(カメラの外装を軽く叩くタップ操作)と、ユーザが意図しない振動(カメラを机上に置くときの振動)とを区別して誤操作を防止することが記載されている。
また、近年、ウェアラブルカメラが普及している。ユーザはウェアラブルカメラを装着して、運動中、自転車の運転中に自身の周囲を撮影する機会が増えている。
ユーザがウェアラブルカメラ(光学装置)を装着後(例えば、ウェアラブルカメラを備えるヘルメットを装着後)、ウェアラブルカメラを撮影に係わるボタン操作することはユーザがボタンを見ることができないため容易ではない。そこで、ボタン操作を行わない代わりに、ウェアラブルカメラに特許文献1で記載された技術を適用することが考えられる。しかしながら、ウェアラブルカメラの装着後にウェアラブルカメラを直接見ることができない場合には、ユーザのタップ操作が確実に受け付けられたか否かを、ウェアラブルカメラを装着したままではユーザは確認することができない。
特開2012−146156号公報
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされ、ユーザが光学装置の動作を目視で確認することが容易でない状況にあっても、ユーザからの指示を受け付けたことをユーザに知らせることができる光学装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る光学装置は、光学ユニットと、可動ユニットと、固定ユニットと、駆動部と、駆動制御部と、検出部とを備える。前記光学ユニットは、光学素子を有する。前記可動ユニットは、前記光学ユニットを保持する。前記固定ユニットは、パンニング方向、チルティング方向及びローリング方向のうち少なくとも2つの方向に回転可能に前記可動ユニットを保持する。前記駆動部は、前記固定ユニットに対して前記可動ユニットを、前記少なくとも2つの方向に回転駆動させる。前記駆動制御部は、前記可動ユニットが回転するように前記駆動部を制御する。前記検出部は、前記固定ユニット及び前記可動ユニットの少なくとも一方に対してユーザが行う所定の操作を検出する。前記駆動制御部は、前記検出部が前記ユーザの前記所定の操作を検出すると、前記少なくとも2つの方向のうち少なくとも1つの方向において前記可動ユニットが振動するように前記駆動部を制御する。
図1は、本発明に係る一実施形態のカメラ装置(光学装置)の構成を示すブロック図である。 図2Aは、同上のカメラ装置の斜視図である。図2Bは、同上のカメラ装置の平面図である。 図3は、同上のカメラ装置のX−X断面図である。 図4は、同上のカメラ装置の分解斜視図である。 図5は、同上のカメラ装置が備える可動ユニットの分解斜視図である。 図6は、本発明に係る一実施形態の情報端末の構成を示すブロック図である。
以下に説明する実施形態及び変形例は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、実施形態及び変形例に限定されることなく、この実施形態及び変形例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(実施形態)
本実施形態の光学装置としてのカメラ装置1について、図1〜図5を用いて説明する。
カメラ装置1は、例えば可搬型のカメラであり、図2A〜図4に示すように、アクチュエータ2とカメラユニット3とを備える。カメラユニット3は、チルティング方向、パンニング方向及びローリング方向に回転可能である。アクチュエータ2は、カメラユニット3を所望の回転方向に駆動させ、カメラユニット3の不要な揺れを抑えるスタビライザー2aとして機能する。
カメラ装置1は、ユーザによって所定の操作(タップ動作)がされると、タップ動作の回数(タップ回数)に応じてカメラユニット3の撮影に係る機能を実行する。例えば、カメラ装置1は、タップ回数に応じて、カメラユニット3による動画の撮影の開始、又は終了を行う。ここで、タップ動作とは、カメラ装置1を軽く叩く動作である。カメラ装置1が軽く1回叩かれることで、タップ動作は1回とカウントされる。
カメラユニット3は、撮像素子3aと、撮像素子3aの撮像面に被写体像を結像させるレンズ3bと、レンズ3bを保持するレンズ鏡筒3cとを含む(図3参照)。カメラユニット3は、撮像素子3aの撮像面に形成された映像を電気信号に変換する。レンズ鏡筒3cは、カメラユニット3の光軸1aの方向に突出している。光軸1aに垂直なレンズ鏡筒3cの断面は、円形状である。またカメラユニット3には、撮像素子3aが生成した電気信号を外部に設けられた画像処理回路(外部回路)に送信するための複数のケーブルがコネクタを介して電気的に接続されている。本実施形態では、複数のケーブルは、コプレーナ導波路又はマイクロストリップラインを含んでいる。または、複数のケーブルのそれぞれは長さが同一である細線の同軸ケーブルを含んでもよい。複数のケーブルは、所定数のケーブル束11に分けられている。
アクチュエータ2(カメラ装置1)は、図2A、図3に示すように、アッパーリング4、可動ユニット10、固定ユニット20、駆動部30及びプリント基板90を備える。
可動ユニット10は、カメラホルダ40と、第1可動ベース部41と、第2可動ベース部42とを有している(図5参照)。また、固定ユニット20は、可動ユニット10との間に隙間を設けて可動ユニット10を嵌め合せる。可動ユニット10は、固定ユニット20に対して、カメラユニット3のレンズの光軸1aを中心に回転(ローリング)する。また、可動ユニット10は、固定ユニット20に対して、光軸1aに直交する軸1b及び軸1cのそれぞれを中心に回転する。ここで、軸1b、軸1cは、可動ユニット10が回転していない状態において可動ユニット10を固定ユニット20に嵌め合せる嵌合方向に直交している。さらに、軸1b、軸1cは、互いに直交している。なお、可動ユニット10の詳細な構成については後述する。カメラユニット3は、カメラホルダ40に取り付けられている。第1可動ベース部41及び第2可動ベース部42の構成については、後述する。可動ユニット10が回転することでカメラユニット3を回転させることができる。なお、本実施形態では、光軸1aが軸1b及び軸1cの双方と直交している場合に、可動ユニット10(カメラユニット3)は中立状態であると定義する。また、軸1bを中心として可動ユニット10(カメラユニット3)が回転する方向をパンニング方向と、軸1cを中心として可動ユニット10(カメラユニット3)が回転する方向をチルティング方向と、それぞれ定義する。さらに、光軸1aを中心として可動ユニット10(カメラユニット3)が回転(ローリング)する方向をローリング方向と定義する。なお、光軸1a、軸1b,1cは、仮想的な軸である。
固定ユニット20は、連結部50と本体部51とを含んでいる(図4参照)。
連結部50は、直線形状の連結棒501と、遊嵌部材502とを有する。連結棒501は、中央部位に開口部503を有している。遊嵌部材502は、基部504と壁部505とを有している。基部504は、カメラユニット3が中立状態である場合の光軸1aから見ると円形状である。基部504は、カメラユニット3に近い面が平面であり、カメラユニット3から遠い面が球面となっている。壁部505は、基部504の平面の中央部位に設けられており、凹部506を有している(図5参照)。壁部505の外周の径は連結棒501の開口部503の径と略同一である。壁部505は、連結棒501の開口部503に嵌め込まれる。
本体部51は、一対の突出部510を有している。一対の突出部510は、中立状態時の可動ユニット10における光軸1aに直交する方向において対向するように設けられている。さらに、一対の突出部510は、後述する第1コイルユニット52と、後述する第2コイルユニット53とが配置された隙間に位置するように設けられている。連結部50は、本体部51との間に第2可動ベース部42を挟み込み、本体部51にねじ止めされる。具体的には、連結部50の両端が、本体部51の一対の突出部510にそれぞれねじ止めされる。
本体部51は、2つのケーブル束11を固定するための2つの固定部703が設けられている(図2A、図3参照)。2つの固定部703は、一対の突出部510の配置方向に直交し、互いに対向するように配置されている。2つの固定部703は、軸1bと軸1cとを含む平面に対してカメラユニット3の方向に傾いて本体部51に設けられている(図4参照)。2つの固定部703は、板形状の第1部材704と、板形状の第2部材705とを有している。ケーブル束11の一部が、第1部材704と第2部材705との間に挟み込まれる。
固定ユニット20は、可動ユニット10を電磁駆動で回転可能とするために、一対の第1コイルユニット52と、一対の第2コイルユニット53とを有している(図4参照)。一対の第1コイルユニット52は、軸1bを中心として可動ユニット10を回転させる。一対の第2コイルユニット53は、軸1cを中心として可動ユニット10を回転させる。
各第1コイルユニット52は、磁性材料で形成された第1磁気ヨーク710と、駆動コイル720,730と、磁気ヨークホルダ740,750とを有している(図4参照)。各第1磁気ヨーク710は、回転の中心点460を中心とする円弧形状である。後述する一対の第1駆動磁石620がローリング方向に回転駆動するように、第2コイルユニット53が対向する方向(軸1b)を巻方向として導線が各第1磁気ヨーク710に巻き付けられて駆動コイル730が形成されている。ここで、本実施形態において、コイルの巻方向とは、巻き数が増える方向である(例えば、円筒コイルの場合では軸方向)。各第1磁気ヨーク710に駆動コイル730が設けられた後、各第1磁気ヨーク710の両側に磁気ヨークホルダ740、750を、ねじで固定する。その後、一対の第1駆動磁石620がパンニング方向に回転駆動するように、可動ユニット10が中立状態である場合の光軸1aを巻方向として導線が各第1磁気ヨーク710に巻き付けられて駆動コイル720が形成されている。そして、各第1コイルユニット52を、カメラユニット3側から見て対向するように、ねじで本体部51に固定する。具体的には、光軸1aの方向における各第1コイルユニット52の一端部をねじで本体部51に固定する。光軸1aの方向における各第1コイルユニット52の他端部は、アッパーリング4に嵌め込まれる。
各第2コイルユニット53は、磁性材料で形成された第2磁気ヨーク711と、駆動コイル721,731と、磁気ヨークホルダ741,751とを有している(図4参照)。各第2磁気ヨーク711は、回転の中心点460を中心とする円弧形状である。後述する第2駆動磁石621がローリング方向に回転駆動するように、第1コイルユニット52が対向する方向(軸1c)を巻方向として導線が各第2磁気ヨーク711に巻き付けられて駆動コイル731が形成されている。各第2磁気ヨーク711に駆動コイル731が設けられた後、各第2磁気ヨーク711の両側に磁気ヨークホルダ741,751を、ねじで固定する。その後、一対の第2駆動磁石621がチルティング方向に回転駆動するように、可動ユニット10が中立状態である場合の光軸1aを巻方向として導線が各第2磁気ヨーク711に巻き付けられて駆動コイル721が形成されている。そして、各第2コイルユニット53を、カメラユニット3側から見て対向するように、ねじで本体部51に固定する。具体的には、光軸1aの方向における各第2コイルユニット53の一端部をねじで本体部51に固定する。光軸1aの方向における各第2コイルユニット53の他端部は、アッパーリング4に嵌め込まれる。
カメラユニット3を取り付けたカメラホルダ40は、第1可動ベース部41にねじで固定される。第1可動ベース部41は、第2可動ベース部42との間に連結部50を挟み込む。
プリント基板90は、カメラユニット3のパンニング方向及びチルティング方向における回転位置を検出するための複数の磁気センサ92(ここでは4個)を有している。ここで、磁気センサ92は、例えばホール素子である。
プリント基板90は、さらに駆動コイル720,721,730,731に流す電流を制御するための回路等が搭載されている。例えば、プリント基板90は、図1に示すドライバ部120の機能を有する回路、及び図1に示すセンサ130が搭載されている。
プリント基板90には、マイコン(マイクロコントローラ)等が搭載されている。マイコンは、メモリに格納されているプログラムを実行することにより、図1に示す制御部110の機能及びカメラ制御部150の機能を実現する。プログラムは、ここではコンピュータのメモリに予め記録されている。なお、プログラムは、インターネット等の電気通信回線を通じて、あるいはメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。なお、制御部110及びカメラ制御部150の詳細については、後述する。
次に、第1可動ベース部41及び第2可動ベース部42の詳細な構成について説明する。
第1可動ベース部41は、本体部43と、一対の保持部44と、遊嵌部材45と、球体46とを有している(図5参照)。本体部43は、カメラホルダ40との間でリジッド部12を挟み込み、リジッド部12を固定(保持)する。各保持部44は、互いに対向するように本体部43の周縁に設けられている(図5参照)。各保持部44は、本体部43の側壁431との間でケーブル束11を挟み込み、ケーブル束11を保持する(図3参照)。遊嵌部材45は、テーパー形状の貫通孔451を有している(図3参照)。球体46は、遊嵌部材45の貫通孔451に嵌め込まれて固定されており、凸状球面である第1遊嵌面461を含んでいる(図3参照)。第1遊嵌面461は、遊嵌部材502の壁部505の第2遊嵌面507と僅かな隙間を介して嵌め合せるように(遊嵌するように)点又は線接触する。これにより、連結部50は、可動ユニット10が回転可能となるように可動ユニット10をピボット支持することができる。ここで、球体46の中心が、回転の中心点460となる。
第2可動ベース部42は、第1可動ベース部41を支持する。第2可動ベース部42は、バックヨーク610と、一対の第1駆動磁石620と、一対の第2駆動磁石621とを有している(図5参照)。第2可動ベース部42は、さらにボトムプレート640と、位置検出磁石650と、脱落防止部651とを有している(図5参照)。
バックヨーク610は、円板部分と、円板部分の外周部からカメラユニット3側(上側)に突出する4つの固定部(アーム)とを有している。4つの固定部のうち2つの固定部は、軸1bにおいて対向し、他の2つの固定部は、軸1cにおいて対向している。4つの固定部は、一対の第1コイルユニット52及び一対の第2コイルユニット53と一対一に対向している。
一対の第1駆動磁石620は、バックヨーク610の4つの固定部のうち一対の第1コイルユニット52と対向する2つの固定部に、一対一に設けられている。一対の第2駆動磁石621は、バックヨーク610の4つの固定部のうち一対の第2コイルユニット53と対向する2つの固定部に、一対一に設けられている。
第1駆動磁石620と第1コイルユニット52とによる電磁駆動、及び第2駆動磁石621と第2コイルユニット53とによる電磁駆動で、可動ユニット10(カメラユニット3)をパンニング方向、チルティング方向及びローリング方向に回転させることができる。具体的には、2つの駆動コイル720と2つの第1駆動磁石620とによる電磁駆動及び2つの駆動コイル721と2つの第2駆動磁石621とによる電磁駆動とで、可動ユニット10をパンニング方向及びチルティング方向に回転させることができる。また、2つの駆動コイル730と2つの第1駆動磁石620とによる電磁駆動及び2つの駆動コイル731と2つの第2駆動磁石621とによる電磁駆動とで、可動ユニット10をローリング方向に回転させることができる。
ボトムプレート640は、非磁性であり、例えば真鍮で形成されている。ボトムプレート640は、バックヨーク610に取り付けられ、可動ユニット10(第2可動ベース部42)の底部を形成する。ボトムプレート640は、ねじでバックヨーク及び第1可動ベース部41に固定される。ボトムプレート640は、カウンタウエイトとして機能する。ボトムプレート640をカウンタウエイトとして機能させることで、回転の中心点460と、可動ユニット10の重心とを一致させることができる。そのため、可動ユニット10の全体に外力が加わった場合、可動ユニット10が軸1bを中心に回転するモーメント及び軸1cを中心に回転するモーメントは小さくなる。これにより、小さな駆動力で可動ユニット10(カメラユニット3)を中立状態に維持したり、軸1b及び軸1cを中心に回転させたりすることができる。
ボトムプレート640は、カメラユニット3に近い面が平面となっており、当該平面の中央部位は突出部641を有している。突出部641の先端部には曲面形状の凹部642を有している。凹部642のカメラユニット3側(上側)に遊嵌部材502が位置する。
ボトムプレート640は、カメラユニット3から遠い面が球面となっており、当該球面の中央部位に凹部が設けられている。当該凹部には、位置検出磁石650及び脱落防止部651が配置される(図3参照)。脱落防止部651は、ボトムプレート640の凹部に配された位置検出磁石650の落下を防止する。
ボトムプレート640の凹部642と、遊嵌部材502との間には隙間が設けられている(図3参照)。ボトムプレート640の凹部642の内周面及び遊嵌部材502の基部504の球面は、互いに対向する曲面である。この隙間は、ボトムプレート640が遊嵌部材502と接触した場合であっても、第1駆動磁石620及び第2駆動磁石621の各々の磁気により第1駆動磁石620及び第2駆動磁石621の各々が元の位置に戻ることができる距離である。これにより、カメラユニット3が中立状態時である場合の光軸1aの方向に対してカメラユニット3が移動した場合であっても一対の第1駆動磁石620及び一対の第2駆動磁石621を元の位置に戻すことができる。
プリント基板90に設けられた4つの磁気センサ92は、可動ユニット10が回転すると、可動ユニット10の回転に応じて位置検出磁石650の位置が変化することで、4つの磁気センサ92に作用する磁力が変化する。4つの磁気センサ92は、位置検出磁石650の回転により作用する磁力変化を検出し、軸1b、軸1cに対する2次元の回転角度を算出する。これにより、4つの磁気センサ92は、チルティング方向及びパンニング方向のそれぞれにおける回転位置を検出することができる。また、カメラ装置1は、4つの磁気センサ92とは別の磁気センサであって光軸1aを中心とした可動ユニット10(カメラユニット3)の回転を検出する磁気センサを有している。なお、光軸1aを中心とした回転を検出するセンサは、磁気センサに限らない。光軸1aを中心とした回転を検出するセンサは、ジャイロセンサであってもよい。
ここで、一対の第1駆動磁石620は、吸着用磁石として機能し、対向する第1磁気ヨーク710との間に第1磁気吸引力が発生する。また、一対の第2駆動磁石621は、吸着用磁石として機能し、対向する第2磁気ヨーク711との間にも第2磁気吸引力が発生する。ここで、第1磁気吸引力のベクトルの向きは、回転の中心点460、第1磁気ヨーク710の中心位置及び第1駆動磁石620の中心位置を結ぶ中心線と平行になっている。第2磁気吸引力のベクトルの向きは、回転の中心点460、第2磁気ヨーク711の中心位置及び第2駆動磁石621の中心位置を結ぶ中心線と平行になっている。
また、第1磁気吸引力及び第2磁気吸引力は、固定ユニット20の遊嵌部材502の球体46に対する垂直抗力となる。また、可動ユニット10が中立状態である場合には、可動ユニット10における磁気吸引力は、中立状態時のカメラユニット3における光軸1a方向の合成ベクトルとなる。第1磁気吸引力、第2磁気吸引力及び合成ベクトルにおける力のバランスは、ヤジロベエの力学構成に似ており、可動ユニット10は安定して3軸方向に回転することができる。
本実施形態では、上述した一対の第1コイルユニット52、一対の第2コイルユニット53、一対の第1駆動磁石620及び一対の第2駆動磁石621が、駆動部30を構成する。また、駆動部30は、チルティング方向に可動ユニット10を回転させる第1駆動部30a、パンニング方向に可動ユニット10を回転させる第2駆動部30b及びローリング方向に可動ユニット10を回転させる第3駆動部30cを含んでいる。
第1駆動部30aは、一対の第1コイルユニット52における一対の第1磁気ヨーク710及び一対の駆動コイル720と、一対の第1駆動磁石620とを含んでいる。第2駆動部30bは、一対の第2コイルユニット53における一対の第2磁気ヨーク711及び一対の駆動コイル721と、一対の第2駆動磁石621とを含んでいる。第3駆動部30cは、一対の第1駆動磁石620と、一対の第2駆動磁石621と、一対の第1磁気ヨーク710と、一対の第2磁気ヨーク711と、一対の駆動コイル730と、一対の駆動コイル731とを含んでいる。
本実施形態のカメラ装置1は、一対の駆動コイル720と一対の駆動コイル721に同時に通電することで、可動ユニット10を2次元的に回転(パンニング、チルティング)させることができる。また、カメラ装置1は、一対の駆動コイル730と一対の駆動コイル731に同時に通電することで、可動ユニット10を光軸1aを中心に回転(ローリング)させることもできる。
次に、カメラ装置1の機能構成について説明する。
カメラ装置1は、記憶部100、制御部110、ドライバ部120、通信部140、カメラ制御部150、駆動部30及びカメラユニット3を備える(図1参照)。
センサ130は、例えばジャイロセンサである。センサ130は、センサ130が設けられたプリント基板90、つまり固定ユニット20の角速度を検出する。センサ130は、検出結果を、制御部110へ出力する。
記憶部100は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等から選択されるデバイスで構成される。記憶部100は、タップ回数と、カメラユニット3に対する処理とを対応付けた処理テーブルを記憶している。例えば、処理テーブルには、タップ回数“2”と、処理として“動画の撮影開始”とが対応付けられている。処理テーブルには、タップ回数“3”と、処理として“動画の撮影終了”とが対応付けられている。
制御部110は、可動ユニット10の駆動(回転駆動及び振動駆動)を制御する機能を有している。制御部110の機能は、上述したようにマイコンがプログラムを実行することで実現される。制御部110は、図1に示すように、駆動制御部111及び検出処理部112を有している。
駆動制御部111は、チルティング方向、パンニング方向及びローリング方向のそれぞれにおいて可動ユニット10を回転駆動させるための回転駆動信号を生成し、可動ユニット10を回転させる方向に応じてドライバ部120に出力する。例えば、駆動制御部111は、可動ユニット10をチルティング方向に回転させる場合には、回転駆動信号を後述する第1ドライバ部121に出力する。駆動制御部111は、可動ユニット10をパンニング方向に回転させる場合には、回転駆動信号を後述する第2ドライバ部122に出力する。駆動制御部111は、可動ユニット10をローリング方向に回転させる場合には、回転駆動信号を後述する第3ドライバ部123に出力する。回転駆動信号は、制振駆動信号と振動駆動信号とが用いられる。制振駆動信号と振動駆動信号とは、周期ごとにオンデューティ比を変化させるPWM(Pulse Width Modulation)方式による信号である。PWMの周期の逆数は、例えば数十kHzである。制振駆動信号と振動駆動信号とは、PWMのデューティ比を変化させることにより生成される。
制振駆動信号の周波数は、カメラ装置1(アクチュエータ2)をスタビライザー2aとして機能させることが可能な周波数であり、例えば数Hz〜数十Hzである。スタビライザー2aとしての回転駆動信号(制振駆動信号)の周波数は、40,50Hzまでが好ましい。
駆動制御部111は、ローリング方向において可動ユニット10を振動駆動させるための回転駆動信号(振動駆動信号)を生成し、第3ドライバ部123に出力する。ここで、振動駆動信号の周波数が、例えば100Hz〜300Hzの範囲の場合、ユーザに触覚刺激を与えることが可能である。振動駆動信号の周波数が、例えば1kHz〜8kHzの範囲の場合、可聴音を発生させることが可能である。ここで、可聴音は、人が発する言語音声であってもよい。または、可聴音は、言語音声に限らず、例えばビープ音、メロディ音等であってもよい。
振動駆動信号の周波数は、制振駆動信号の周波数よりも高い周波数である。そのため、制振駆動信号と振動駆動信号とを重畳して出力することが可能であり、カメラ装置1がスタビライザー2aとして動作中に振動駆動をさせることができる。なお、制振駆動信号又は振動駆動信号の一方を回転駆動信号として出力してもよい。
この構成により、駆動制御部111は、振動駆動信号を第3ドライバ部123に出力する。第3駆動部30cの一対の駆動コイル730及び一対の駆動コイル731では、振動駆動信号に応じた電流が流れ、可動ユニット10が振動駆動信号に同期してローリング方向に振動駆動する。この振動により、可聴音が発せられる、またはユーザがアクチュエータ2に触れているときに触覚刺激を与える。また、PWMのデューティの変化が大きいと、可動ユニット10が振動する振幅が大きくなる。そのため、振動駆動信号の振幅が大きくなるほど、デューティの変化を大きくすることが好ましい。
駆動制御部111の制御により可動ユニット10が振動駆動すると、固定ユニット20は、可動ユニット10の振動に同期して振動する。つまり、可動ユニット10が振動駆動することで、カメラ装置1全体が振動する。
検出処理部112は、センサ130の検出結果に基づいて、検出結果に応じた回転駆動信号を生成するように、駆動制御部111を制御する。
検出処理部112は、センサ130が検出した検出結果(角速度)がユーザのタップ動作により生じた結果であるか他の要因による生じた結果であるかを判別する。例えば、検出処理部112は、センサ130の検出された3軸方向それぞれのベクトルの大きさの比、及び3軸方向のベクトルの合力が所定の範囲内に存在するか否かに基づいて、タップ動作が行われたか否かを判断する。
検出処理部112は、ユーザのタップ動作により生じた角速度をセンサ130が検出したと判断する場合には、所定期間(例えば、3秒)内において当該角速度が検出された回数、つまりタップ回数を求める。検出処理部112は、記憶部100の処理テーブルを用いて、求めたタップ回数に応じた処理を決定する。検出処理部112は、決定した処理に応じた指示信号をカメラ制御部150に出力する。検出処理部112は、ユーザのタップ動作に応じた応答(アンサーバック)として、振動駆動を行うように駆動制御部111を制御する。
検出処理部112は、ユーザのタップ動作以外の要因(例えば、手振れ等)により生じた角速度をセンサ130が検出したと判断する場合には、当該角速度と磁気センサ92による検知結果とに基づいて、手振れ等によって変化したカメラ装置1の位置(変位)を補正する。具体的には、検出処理部112は、センサ130の検出結果と磁気センサ92の検知結果とから、3つの回転方向のうち少なくとも1つの回転方向における回転角度を求める。検出処理部112は、求めた回転角度で回転するように駆動制御部111を制御する。これにより、カメラ装置1をスタビライザー2aとして機能させることができる。
ここで、カメラ装置1では、センサ130と検出処理部112とで、固定ユニット20に対してユーザが行う所定の操作(タップ動作)を検出する検出部160として機能している。
ドライバ部120は、第1ドライバ部121、第2ドライバ部122及び第3ドライバ部123を備える。第1ドライバ部121は、第1駆動部30aへの回転駆動信号(制振駆動信号)の出力の制御を行う。第2ドライバ部122は、第2駆動部30bへの回転駆動信号(制振駆動信号)の出力の制御を行う。第3ドライバ部123は、第3駆動部30cへの振動駆動信号及び制振駆動信号の出力の制御を行う。
通信部140は、情報端末8(図1参照)との間で無線通信を行う。なお、通信部140と情報端末8との間の通信方式は、Wi−Fi(登録商標)あるいは免許を必要としない小電力無線(特定小電力無線)等の無線通信である。この種の小電力無線については、用途等に応じて使用する周波数帯域や空中線電力などの仕様が各国で規定されている。日本国においては、920MHz帯又は420MHz帯の電波を使用する小電力無線が規定されている。
カメラ制御部150は、検出処理部112から受け取った信号に応じて、撮像素子3aの画像信号(出力信号)の処理、つまりカメラユニット3の動画撮影に係る処理を実行する。例えば、カメラ制御部150は、検出処理部112から受け取った指示信号が動画の撮影開始を表している場合には、動画撮影を行う処理を実行して、カメラユニット3が動画撮影を行うようカメラユニット3を制御する。カメラ制御部150は、検出処理部112から受け取った指示信号が動画の撮影終了を表している場合には、動画撮影を終了する処理を実行して、カメラユニット3が動画撮影を終了(停止)するようカメラユニット3を制御する。
カメラ制御部150は、情報端末8から受け取った信号に応じてカメラユニット3の動画撮影に係る処理を制御する。カメラ制御部150は、情報端末8がタップ回数を表すタップ検出信号を、通信部140を介して情報端末8から受け取ると、当該タップ検出信号が表すタップ回数に応じた処理を実行する。例えば、カメラ制御部150は、タップ回数が2回であることを表すタップ検出信号を情報端末8から受け取ると、対応する処理(ここでは、動画撮影を行う処理)を処理テーブルから決定する。カメラ制御部150は、決定した処理を実行する。カメラ制御部150は、情報端末8から受け取ったタップ検出信号に応答する信号として情報端末8に対して振動するよう指示する振動指示信号を、情報端末8に送信する。
次に情報端末8の構成の機能構成について説明する。
情報端末8は、一例として表示部801を備えるスマートフォンである。情報端末8は、図6に示すように、表示部801、処理部802、通信部803、入力部804、センサ805及びバイブレータ806を備える。情報端末8は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリを有しており、CPUがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータを処理部802として機能させる。プログラムは、ここではインターネット等の電気通信回線を通じて、あるいはメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されるが、コンピュータのメモリに予め記録されていてもよい。
センサ805は、例えばジャイロセンサである。センサ805は、情報端末8の角速度を検出する。センサ805は、検出結果を、処理部802へ出力する。
表示部801は、例えば液晶ディスプレイや有機EL(electroluminescence)ディスプレイのような薄型のディスプレイ装置である。
処理部802は、情報端末8の全体の機能に係る制御を行う。
処理部802は、センサ805が検出した検出結果(角速度)がユーザのタップ動作により生じた結果であるか他の要因による生じた結果であるかを判別する。処理部802は、ユーザのタップ動作により生じた角速度をセンサ805が検出したと判断する場合には、所定期間(例えば、3秒)内において当該角速度が検出された回数(タップ回数)を求める。処理部802は、求めたタップ回数を表すタップ検出信号を通信部803を介してカメラ装置1へ送信する。ここで、情報端末8に対するタップ動作とは、情報端末8の筐体を軽く叩く動作である。
処理部802は、振動指示信号をカメラ装置1から通信部803を介して受け取ると、バイブレータ806が振動するようバイブレータ806を制御する。
通信部803は、カメラ装置1との間で無線通信を行う。
入力部804は、情報端末8の所有者の操作を受け付ける機能を有している。本実施形態では、情報端末8はタッチパネルディスプレイを搭載したスマートフォンであり、タッチパネルディスプレイが表示部801及び入力部804として機能する。
バイブレータ806は、処理部802の制御により振動する。これにより情報端末8が振動する。
次に、カメラ装置1の動作について説明する。
先ず、ユーザがカメラ装置1に対してタップ動作した場合におけるカメラ装置1の動作について説明する。
制御部110の検出処理部112は、センサ130の検出結果から、所定期間内でのタップ回数を求める。検出処理部112は、求めたタップ回数に対応する処理を、処理テーブルから決定する。
検出処理部112は、アンサーバックとして可動ユニット10がローリング方向において振動駆動するよう駆動制御部111を制御する。駆動制御部111は、振動駆動信号を、第3ドライバ部123に出力することで、可動ユニット10をローリング方向において振動駆動させる。
検出処理部112は、予め定められた時間(例えば、2秒)の間、可動ユニット10をローリング方向において振動駆動させた後、決定した処理に応じた指示信号をカメラ制御部150に出力する。
カメラ制御部150は、検出処理部112から受け取った指示信号に応じた処理を実行する。
次に、ユーザが情報端末8に対してタップ動作した場合におけるカメラ装置1の動作について説明する。
情報端末8の処理部802は、センサ805の検出結果から、所定期間内でのタップ回数を求める。処理部802は、求めたタップ回数を表すタップ検出信号を、カメラ装置1に送信する。
カメラ制御部150は、情報端末8から受け取ったタップ検出信号が表すタップ回数に応じた処理を、処理テーブルから決定する。カメラ制御部150は、決定した処理を実行する。
カメラ制御部150は、タップ検出信号に対するアンサーバックとして振動指示信号を、情報端末8に送信する。このとき、情報端末8の処理部802は、振動指示信号をカメラ装置1から受け取ると、バイブレータ806を振動させる。
なお、カメラユニット3で撮影された動画(画像)は、カメラ装置1に設けられた表示部に表示してもよいし、情報端末8の表示部801に表示してもよい。または、カメラユニット3で撮影された画像は、記憶部100に記憶してもよい。
(変形例)
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。
上記実施形態において、センサ130は、プリント基板90に設けられる構成としたが、この構成に限定されない。センサ130は、プリント基板90に限らず固定ユニット20に設けられていればよい。または、センサ130は、固定ユニット20に限らず、可動ユニット10に設けられていてもよい。
上記実施形態において、センサ130は、一例としてジャイロセンサとしたが、これに限定されない。センサ130は、3軸加速度センサであってもよい。
上記実施形態において、駆動制御部111は、ローリング方向において可動ユニット10を振動駆動させる構成としたが、この構成に限定されない。駆動制御部111は、パンニング方向又はチルティング方向において可動ユニット10を振動駆動させてもよい。
上記実施形態において、カメラ装置1の可動ユニット10は、3軸方向(パンニング方向、チルティング方向及びローリング方向)において回転可能な構成としたが、この構成に限定されない。カメラ装置1の可動ユニット10は、3軸方向のうち少なくとも2軸方向において回転可能であればよい。
上記実施形態において、カメラ装置1は、情報端末8からタップ検出信号を受け取った場合、そのアンサーバックとして振動指示信号を情報端末8に送信する構成としたが、この構成に限定されない。カメラ装置1は、タップ検出信号のアンサーバックとして可動ユニット10を振動駆動させてもよい。この場合、ユーザがカメラ装置1を装着しているときには、可動ユニット10が振動することで、ユーザは、情報端末8に対してタップ動作したことによってカメラユニット3の操作が行われることを感じることができる。
または、カメラ装置1は、タップ検出信号のアンサーバックとして、振動指示信号を情報端末8に送信するに加えて、可動ユニット10を振動駆動させてもよい。つまり、カメラ装置1は、可動ユニット10及び情報端末8を振動させてもよい。
上記実施形態において、カメラ装置1は、磁気センサ92を備える構成としたが、磁気センサ92は、構成要素として必須ではない。カメラ装置1は、磁気センサ92を備えていない場合には、センサ130の検出結果から、カメラユニット3の変位を補正するための回転角度を求める。
上記実施形態において、カメラ装置1の検出処理部112は、タップ回数を検出する構成としたが、この構成に限定されない。検出処理部112は、カメラ装置1が振られたことを検出してもよい。つまり、検出処理部112は、カメラ装置1に対して外力が加えられたことを検出してもよい。例えば、センサ130の検出結果(角速度)が頻繁かつ大きく変化している場合には、検出処理部112は、カメラ装置1が振られていると判断する。
上記実施形態において、情報端末8からカメラ装置1へタップ回数を表すタップ検出信号を送信する構成としたが、この構成に限定されない。情報端末8は、タップ回数に応じた処理を表すカメラ制御信号を、カメラ装置1へ送信してもよい。この場合、情報端末8は、カメラ装置1の記憶部100で記憶している処理テーブルと同一のテーブルを所定の記憶領域に記憶している。情報端末8の処理部802は、タップ回数に応じた処理を、記憶領域に記憶しているテーブルから決定する。処理部802は、決定した処理を表すカメラ制御信号をカメラ装置1へ送信する。カメラ制御部150は、情報端末8で決定された処理を表すカメラ制御信号を情報端末8から受け取ると、受け取ったカメラ制御信号が表す処理を実行する。
上記実施形態において、カメラ装置1は、可動ユニット10を振動駆動させる際に、可聴音を発生させる構成としたが、この構成に限定されない。カメラ装置1は、可動ユニット10を少なくとも振動させればよい。つまり、振動駆動信号の周波数は、制振駆動信号の周波数より大きい周波数に限らず、制振駆動信号の周波数の範囲と重なる数Hz〜数十Hzの周波数であってもよい。
上記実施形態において、カメラ装置1に対してタップ動作が行われた場合、カメラ制御部150による制御が行われる前にアンサーバックとしての振動駆動が行われる構成としたが、この構成に限定されない。カメラ装置1に対してタップ動作が行われた場合、カメラ制御部150による制御が行われた後にアンサーバックとしての振動駆動が行われてもよい。
または、カメラ装置1に対してタップ動作が行われた場合、カメラ制御部150による制御に応じて、アンサーバックのタイミングは異なってもよい。例えば、カメラ制御部150による制御が動画の撮影開始である場合には、カメラ制御部150による制御が行われる前に、検出処理部112は、アンサーバックとしての振動駆動を行う。カメラ制御部150による制御が撮影終了である場合には、カメラ制御部150による制御が行われた後に、検出処理部112は、アンサーバックとしての振動駆動を行う。これにより、カメラユニット3で撮影された画像は、振動駆動によるブレは生じない。
上記実施形態では、光学装置としてカメラ装置1を用いて説明した。しかしながら、光学装置はカメラ装置1に限定されない。光学装置として、受光素子、発光素子、撮像素子3a等である光学素子を有する装置に適用可能である。例えば、光学装置として、レーザポインタ、照明器具、プロジェクタ等の装置に適用することができる。光学装置として、レーザポインタ、照明器具、プロジェクタ等の装置に適用する場合、光学装置は、カメラ制御部150の代わりに素子制御部を有する。素子制御部は、ユーザの光学装置又は情報端末8に対するタップ動作によって、光学素子(発光素子)による光(出力信号)の出力の制御を行う。
上記実施形態では、球体46が遊嵌部材45の貫通孔451に嵌め込まれて固定された構成としたが、この構成に限定されない。球体46は、遊嵌部材502の凹部506に固定される構成であってもよい。この場合、遊嵌部材45の貫通孔451の内周面が第1遊嵌面に相当し、遊嵌部材502から突出した球体46の凸状球面が第2遊嵌面に相当する。遊嵌部材502から突出した球体46の凸状球面(第2遊嵌面)は、遊嵌部材45の貫通孔451の内周面(第1遊嵌面)と僅かな隙間を介して嵌め合せるように(遊嵌するように)点又は線接触する。
上記実施形態では、ユーザがカメラ装置1又は情報端末8に対してタップ動作が行われることで、カメラ装置1がカメラユニット3での動画撮影の開始、終了に係る処理を実行する構成としたが、この構成に限定されない。ユーザがカメラ装置1又は情報端末8に対してタップ動作がされることで、カメラ装置1は、静止画像の撮影に係る処理を実行してもよい。または、ユーザがカメラ装置1又は情報端末8に対してタップ動作が行われることで、カメラ装置1は、カメラユニット3への電力の供給開始又は終了に係る処理、つまりカメラユニット3の起動、停止に係る処理を実行してもよい。
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様の光学装置(カメラ装置1)は、光学ユニット(カメラユニット3)と、可動ユニット(10)と、固定ユニット(20)と、駆動部(30)と、駆動制御部(111)と、検出部(160)とを備える。光学ユニットは、光学素子(撮像素子3a)を有する。可動ユニット(10)は、光学ユニットを保持する。固定ユニット(20)は、パンニング方向、チルティング方向及びローリング方向のうち少なくとも2つの方向に回転可能に可動ユニット(10)を保持する。駆動部(30)は、固定ユニット(20)に対して可動ユニット(10)を、少なくとも2つの方向に回転駆動させる。駆動制御部(111)は、可動ユニット(10)が回転するように駆動部(30)を制御する。検出部(160)は、固定ユニット(20)及び可動ユニット(10)の少なくとも一方に対してユーザが行う所定の操作(タップ動作)を検出する。駆動制御部(111)は、検出部(160)がユーザの所定の操作を検出すると、少なくとも2つの方向のうち少なくとも1つの方向において可動ユニット(10)が振動するように駆動部(30)を制御する。
この構成によると、光学装置は、ユーザによる所定の操作を検出すると、可動ユニット10を振動駆動させる。そのため、ユーザは、可動ユニット(10)による振動を感じることで、ユーザが光学装置を装着している間であってもユーザの指示が光学装置に受け付けられたことを知ることができる。つまり、光学装置は、ユーザからの指示を受け付けたことをユーザに装着されている間であってもユーザに知らせることができる。
第2の態様の光学装置では、第1の態様において、駆動制御部(111)は、少なくとも1つの方向において可動ユニット(10)が可聴音の周波数で振動するように駆動部(30)を制御する。この構成によると、ユーザは音によってもユーザの指示が光学装置に受け付けられたことを知ることができる。
第3の態様の光学装置は、第1又は第2の態様において、可動ユニット(10)を少なくとも2つの方向のうち所望の回転方向に駆動させるスタビライザー(2a)として用いられる。駆動制御部は、可動ユニット(10)を所望の回転方向に回転駆動させ、可動ユニット(10)が振動するための振動駆動信号と可動ユニット(10)を制振するための制振駆動信号とを用いた回転駆動信号を駆動部(30)に出力する。この構成によると、光学装置は、可動ユニット(10)を回転駆動させる際に、光学ユニット(カメラユニット3)の不要な揺れを抑えることができる。
第4の態様の光学装置では、第3の態様において、振動駆動信号の周波数は、制振駆動信号の周波数よりも高い。この構成によると、制振駆動信号と、振動駆動信号とを切り分けることができる。
第5の態様の光学装置では、第3又は第4の態様において、検出部(160)は、ジャイロセンサ(センサ130)を含んでいる。ジャイロセンサは、固定ユニット(20)の角速度及び可動ユニット10の角速度のうち少なくとも一方の角速度を検出する。駆動制御部(111)は、ジャイロセンサが検出した角速度に基づいて、スタビライザー(2a)として機能するよう駆動部(30)を制御する。この構成によると、光学装置は、ユーザの所定の操作の検出機能、及びスタビライザー(2a)としての機能の双方に、ジャイロセンサを用いることができる。
第6の態様の光学装置では、第1〜第5のいずれかの態様において、駆動部(30)は、可動ユニット(10)に設けられた一対の駆動磁石(第1駆動磁石620、第2駆動磁石621)と、一対のコイル(駆動コイル720,730,721,731)とを含んでいる。一対のコイルは、一対の駆動磁石に対向するように固定ユニット(20)に設けられている。駆動部(30)は、一対のコイルと一対の駆動磁石とを用いた電磁駆動で可動ユニット(10)を駆動する。この構成によると、光学装置は、電磁駆動により可動ユニット(10)を回転させることができる。
第7の態様の光学装置は、第1〜第6のいずれかの態様において、通信部(140)と、処理制御部(カメラ制御部150)とを、さらに備える。通信部(140)は、ユーザが情報端末(8)に対して行う所定の動作により生成された信号(例えば、タップ検出信号)を情報端末(8)から受信する。処理制御部は、通信部(140)が受信した信号に応じて光学ユニットの光学素子の出力信号の処理又は制御をする。この構成によると、光学装置は、外部の装置(情報端末8)からの指示により処理を実行することができる。そのため、ユーザは、光学装置を直接操作するのではなく、情報端末(8)を用いることで光学装置に対する操作を行うことができる。
第8の態様の光学装置では、第7の態様において、固定ユニット(20)及び可動ユニット(10)の少なくとも一方に対してユーザが行う所定の操作は、第1のタップ動作である。情報端末(8)に対してユーザが行う所定の動作は、第2のタップ動作である。処理制御部は、同一回数の第1のタップ動作と第2のタップ動作に対して、光学ユニットについて同一の処理を実行する。この構成によると、ユーザは、同一の処理を行う場合、光学装置に対する操作と、情報端末(8)に対する操作とで操作内容が異ならないため、操作内容の違いを意識する必要がない。
第9の態様の光学装置では、第7又は第8の態様において、通信部(140)は、信号を受信した後、情報端末(8)が振動するように振動指示信号を情報端末(8)に送信する。この構成によると、情報端末(8)は振動するので、情報端末(8)の振動によってもユーザの指示が光学装置に受け付けられたことをユーザは知ることができる。
第10の態様の光学装置では、第1〜第9のいずれかの態様において、光学素子は、撮像素子(3a)である。この構成によると、光学装置は、ユーザの所定の操作に応じた処理であって撮影に係る処理を実行することができる。
1 カメラ装置(光学装置)
2a スタビライザー
3 カメラユニット(光学ユニット)
3a 撮像素子(光学素子)
8 情報端末
10 可動ユニット
20 固定ユニット
30 駆動部
111 駆動制御部
112 検出処理部
130 センサ(ジャイロセンサ)
140 通信部
150 カメラ制御部
160 検出部
620 第1駆動磁石(駆動磁石)
621 第2駆動磁石(駆動磁石)
720,721,730,731 駆動コイル(コイル)

Claims (10)

  1. 光学素子を有する光学ユニットと、
    前記光学ユニットを保持する可動ユニットと、
    パンニング方向、チルティング方向及びローリング方向のうち少なくとも2つの方向に回転可能に前記可動ユニットを保持する固定ユニットと、
    前記固定ユニットに対して前記可動ユニットを、前記少なくとも2つの方向に回転駆動させる駆動部と、
    前記可動ユニットが回転するように前記駆動部を制御する駆動制御部と、
    前記固定ユニット及び前記可動ユニットの少なくとも一方に対してユーザが行う所定の操作を検出する検出部とを備え、
    前記駆動制御部は、
    前記検出部が前記ユーザの前記所定の操作を検出すると、前記少なくとも2つの方向のうち少なくとも1つの方向において前記可動ユニットが振動するように前記駆動部を制御する
    ことを特徴とする光学装置。
  2. 前記駆動制御部は、
    前記少なくとも1つの方向において前記可動ユニットが可聴音の周波数で振動するように前記駆動部を制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記可動ユニットを前記少なくとも2つの方向のうち所望の回転方向に駆動させるスタビライザーとして用いられ、
    前記駆動制御部は、前記可動ユニットを前記所望の回転方向に回転駆動させ、前記可動ユニットが振動するための振動駆動信号と前記可動ユニットを制振するための制振駆動信号とを用いた回転駆動信号を前記駆動部に出力する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学装置。
  4. 前記振動駆動信号の周波数は、前記制振駆動信号の周波数よりも高い
    ことを特徴とする請求項3に記載の光学装置。
  5. 前記検出部は、ジャイロセンサを含んでおり、
    前記ジャイロセンサは、前記固定ユニットの角速度及び前記可動ユニットの角速度のうち少なくとも一方の角速度を検出し、
    前記駆動制御部は、
    前記ジャイロセンサが検出した前記角速度に基づいて、前記スタビライザーとして機能するよう前記駆動部を制御する
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載の光学装置。
  6. 前記駆動部は、前記可動ユニットに設けられた一対の駆動磁石と、前記一対の駆動磁石に対向するように前記固定ユニットに設けられた一対のコイルとを含んでおり、
    前記駆動部は、前記一対のコイルと前記一対の駆動磁石とを用いた電磁駆動で前記可動ユニットを駆動する
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学装置。
  7. 前記ユーザが情報端末に対して行う所定の動作により生成された信号を前記情報端末から受信する通信部と、
    前記通信部が受信した前記信号に応じて前記光学ユニットの前記光学素子の出力信号の処理又は制御をする処理制御部とを、さらに備える
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学装置。
  8. 前記固定ユニット及び前記可動ユニットの少なくとも一方に対して前記ユーザが行う前記所定の操作は、第1のタップ動作であり、
    前記情報端末に対して前記ユーザが行う前記所定の動作は、第2のタップ動作であり、
    前記処理制御部は、同一回数の前記第1のタップ動作と前記第2のタップ動作に対して、前記光学ユニットについて同一の処理を実行する
    ことを特徴とする請求項7に記載の光学装置。
  9. 前記通信部は、前記信号を受信した後、前記情報端末が振動するように振動指示信号を前記情報端末に送信する
    ことを特徴とする請求項7又は8に記載の光学装置。
  10. 前記光学素子は、撮像素子である
    ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学装置。
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