(57)【要約】【課題】小型化することができる撮像装置を提供する。【解決手段】カメラ１００は、レンズユニット５０を有するチルトユニット４０と、ベースユニット２０と、ベースユニット２０から立設されてチルトユニット４０を回転支持するパンユニット３０と、チルトユニット４０を回転駆動するチルト駆動ユニット３５０を備え、チルト駆動ユニット３５０は駆動力を伝達する駆動部３５１を有し、駆動部３５１がレンズユニット５０へ加圧接触するようにチルト駆動ユニット３５０がパンユニット３０のパンシャーシ３１１へ配置される。【選択図】図３
2018205492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体と、基台部と、前記基台部から立設されて前記被駆動体を回転支持する支持部とを備える電子機器において、
前記被駆動体を駆動するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは前記支持部へ配置されることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記支持部は一対の腕部からなり、
前記被駆動体は前記一対の腕部に挟まれるように支持され、
少なくとも１つの前記腕部には、前記被駆動体に対向するように開口する開口部が設けられ、
前記アクチュエータは前記開口部へ配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記アクチュエータは駆動力を伝達する伝達部を有し、前記伝達部が前記被駆動体へ加圧接触するように前記支持部へ配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
【請求項４】
前記支持部に配置されて前記被駆動体の回転位置を検出する位置検出部をさらに備え、
前記被駆動体の回転中心から前記伝達部までの距離が、前記被駆動体の回転中心から前記位置検出部によって回転位置が検出される検出点までの距離以下であることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項５】
撮像部と、基台部と、前記基台部から立設されて前記撮像部を回転支持する支持部とを備える撮像装置において、
前記撮像部を駆動するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは駆動力を伝達する伝達部を有し、前記伝達部が前記撮像部へ加圧接触するように前記支持部へ配置されることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記支持部は一対の腕部からなり、
前記撮像部は前記一対の腕部に挟まれるように支持され、
一の前記腕部には、前記撮像部に対向するように開口する開口部が設けられ、
前記アクチュエータは前記開口部へ配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
前記支持部を保持し、前記撮像部の回転軸と直交する他の回転軸を中心軸として回転する保持部をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記他の回転軸に沿って眺めたときに前記保持部が回転する領域内に納められることを特徴とする請求項５又は６記載の撮像装置。
【請求項８】
前記伝達部は一対の突起部からなり、
前記アクチュエータは、前記一対の突起部を結んで得られる仮想直線の中点が、前記撮像部の回転軸及び前記他の回転軸で規定される仮想平面に位置するように配置されることを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像部は前記伝達部が加圧接触する被伝達平面を有し、
前記アクチュエータは駆動部を有し、
前記駆動部は、前記伝達部に含まれる振動子と、前記振動子に振動を励起させる圧電素子と、前記圧電素子へ電力を供給する配線部材とを有し、
前記振動子において励起される振動により、前記伝達部が加圧接触する前記被伝達平面を前記振動子に対して相対移動させることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像部の回転位置を検出する位置検出部をさらに備え、
前記位置検出部は発光部及び受光部を有し、
他の前記腕部には他の開口部が設けられ、
前記撮像部は前記他の開口部に対向するように配置される反射部を有し、
前記位置検出部は、前記反射部に対向するように、前記他の開口部へ配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像部の回転中心から前記伝達部までの距離が、前記撮像部の回転中心から前記位置検出部によって回転位置が検出される検出点までの距離以下であることを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
撮像部と、基台部と、前記基台部から立設されて前記撮像部を回転支持する支持部とを備える撮像装置において、
前記撮像部を駆動するアクチュエータと、
前記支持部を保持し、前記撮像部の回転軸と直交する他の回転軸を中心軸として回転する保持部とを備え、
前記支持部は、前記支持部の一部を切り欠くことによって形成される欠損部を有し、
前記アクチュエータは、前記欠損部へ配置されるとともに、前記他の回転軸に沿って眺めたときに前記保持部が回転する領域内に納められることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置を備えることを特徴とする移動体。
【請求項１４】
飛翔機構をさらに備え、前記飛翔機構によって飛翔中に前記撮像装置によって撮像することを特徴とする請求項１３記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータによって駆動される被駆動体を備える電子機器、撮像装置及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アクションカムやウエアラブルカメラと称される小型のカメラが普及している（例えば、特許文献１参照。）。このようなカメラは撮影者の身体に装着されるだけでなく、移動体である自転車やドローン（無人航空機）に装着され、移動体の移動時に動画を撮影する。
【０００３】
図１２は、ドローンに従来の小型のカメラが装着される様子を示す図である。図１２（Ａ）はカメラの装着構成を説明するための分解図であり、図１２（Ｂ）はカメラが装着されたドローンの斜視図である。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）において、ドローン１は複数、例えば、４つのプロペラを備えるクワッドコプターからなり、全てのプロペラの回転数を揃えることにより、機体を空中で安定保持（ホバリング）させる。また、ドローン１はプロペラの回転数を不均衡にすることにより、機体のバランスを変化させて姿勢を変更することができる。ドローン１に装着される小型のカメラ２はアクションカムからなる。カメラ２は比較的広角に撮影が可能な光学レンズユニットを搭載する。カメラ２は保持部材であるジンバル３によって保持される。ジンバル３はドローン１に対してビス４で固定され、カメラ２は不図示の固定部品によってジンバル３に固定される。固定部品としては、例えば、粘着性両面テープや結束バンドなどが適用される。ジンバル３には、固定されたカメラ２の姿勢を一定に維持する姿勢維持機構（図示しない）が内蔵される。姿勢維持機構はカメラ２のパン（水平・左右）方向／チルト（垂直・上下）方向／ロール（回転）方向の動きを制御し、カメラの撮影画像に対するドローン１の揺れの影響を排除する。
【０００４】
図１２のドローン１のカメラ２が画像を撮影する方向（以下、「撮像方向」という。）を変更するためにはジンバル３ごとドローン１の本体の向きを変更する必要があり、ドローン１の操縦者に不便を強いる。また、カメラ２が自転車のハンドルに装着される場合、撮像方向を変更するためにはハンドルの向きを変更する必要があり、自転車の運転者に不便を強いる。さらに、カメラ２が撮影者の身体に装着される場合、撮像方向を変更するためには身体の向きを変更する必要があり、やはり、撮影者に不便を強いる。
【０００５】
そこで、カメラをパン方向やチルト方向へ比較的大きく動かすことができる回転駆動機構をドローンやハンドルに装着してドローンの本体の向きやハンドルの向きを変更すること無く撮像方向を変更することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−８２４６３号公報
【特許文献２】特開２００９−５８８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の回転駆動機構では、カメラのレンズ鏡筒の回転軸にプーリを取り付け、該プーリにタイミングベルトを巻回させてモータの駆動力をプーリに伝達するチルト駆動機構が用いられる。特に、チルト方向の回転制御を細かく行うためには、モータの回転を大きく減速する必要があるため、複数のプーリやタイミングベルトが必要となり、チルト駆動機構が大型化する。その結果、カメラ及び回転駆動機構からなる撮像装置も大型化し、ドローンや自転車のハンドルへの装着の自由度が減じるおそれがあり、特に、ドローンにおいて撮像装置の重量が最大積載量を超えるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、小型化することができる電子機器、撮像装置及び移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、被駆動体と、基台部と、前記基台部から立設されて前記被駆動体を回転支持する支持部とを備える電子機器において、前記被駆動体を駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータは前記支持部へ配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被駆動体を駆動するアクチュエータが、基台部から立設されて被駆動体を支持する支持部へ配置される。これにより、アクチュエータを支持部とは別個に配置する場合に比して電子機器の構成要素が占める空間容積を縮小することができ、もって、電子機器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としてのカメラを搭載したドローンの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１におけるカメラの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図２のカメラが有するパンニングユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図４】図２のカメラの構成を概略的に示す縦断面図である。
【図５】パンユニットのパンシャーシへのチルト駆動ユニット及びチルト位置検出ユニットの取付形態を説明するための平面図である。
【図６】チルト駆動ユニットの駆動部の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図７】チルト位置検出ユニットのチルト用光学式センサの構成を概略的に示す図である。
【図８】図２におけるベースユニットの内部構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図９】パン駆動ユニットの駆動部の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図１０】パン位置検出ユニットのパン用光学式センサの構成を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのカメラの構成を概略的に示す縦断面図である。
【図１２】ドローンに従来の小型のカメラが装着される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態では、無人航空機としてのドローン（移動体）に装着される撮像装置としてのカメラに本発明を適用する場合について説明するが、本発明の適用先はこれに限られない。本発明は、アクチュエータによって駆動される被駆動体を備える電子機器の全般に適用することができる。また、本発明が適用されるカメラは、ドローンだけでなく他の移動体（自動車や自転車）に装着することができ、さらに、撮影者の身体に装着することもできる。まず、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置（電子機器）について説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る撮像装置としてのカメラを搭載したドローンの構成を概略的に示す図である。図１（Ａ）は降着状態のドローンを示し、図１（Ｂ）は飛翔状態のドローンを示す。
【００１４】
図１において、ドローン１０は４つのプロペラ１１ａ〜１１ｄ（以下、まとめて「プロペラ１１」という。）（飛翔機構）を備える。プロペラの数はドローン１０の大きさや重量、用途等に応じて変化する。図１のドローン１０は４つのプロペラを備えるクワッドコプターからなり、回転する各プロペラ１１が生じる揚力によって飛翔する。また、全てのプロペラ１１の回転数を揃えることにより、機体を空中でホバリングさせ、各プロペラ１１の回転数を不均衡にすることにより、機体のバランスを変化させて姿勢を変更することができる。
【００１５】
ドローン１０にはカメラ１００が装着される。カメラ１００は、例えば、粘着性両面テープや結束バンドを用いてドローン１０へ装着されるが、アタッチメント等の取付器具を用いてドローン１０へ装着してもよい。なお、ドローン１０におけるカメラ１００の装着位置は特に限られないが、撮像のし易さや重量バランスの観点から、機体の中央近辺且つ下方に装着される。また、ドローン１０は一対の降着脚であるスキッド１２ａ，１２ｂをさらに備える。スキッド１２ａ，１２ｂは可倒式に構成され、降着時にはドローン１０の下方へ突出し（図１（Ａ））、飛翔時にはドローン１０の機体へ向けて引き上げられる（図１（Ｂ））。これにより、降着時に機体の下方に装着されたカメラ１００が地面等と接触するのを防止するとともに、飛翔中にカメラ１００がスキッド１２ａ，１２ｂを撮影するのを防止する。
【００１６】
図２は、図１におけるカメラの構成を概略的に示す分解斜視図である。図３は、図２のカメラが有するパンニングユニットの構成を示す分解斜視図である。図４は、図２のカメラの構成を概略的に示す縦断面図である。図５は、パンユニットのパンシャーシへのチルト駆動ユニット及びチルト位置検出ユニットの取付形態を説明するための平面図である。特に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は互いに異なる方向から斜視したパンニングユニットの構成を示す。また、図５（Ａ）には分解された状態のチルト駆動ユニットが示され、図５（Ｂ）にはチルト駆動ユニット及びチルト位置検出ユニットがパンシャーシへ取り付けられた状態が示される。なお、図４では、説明の便宜のために、後述する軸Ｔと平行な方向をＸ方向と規定し、後述する軸Ｐと平行な方向をＹ方向と規定し、さらに、図５では後述するレンズユニット５０の光軸方向をＺ方向と規定する。
【００１７】
図２〜図５において、カメラ１００は、ベースユニット２０（基台部）と、パンニングユニット（以下、「パンユニット」という。）３０と、レンズユニット５０（撮像部）を保持するチルティングユニット（以下、「チルトユニット」という。）４０とを備える。パンユニット３０はベースユニット２０の上に水平回転（パンニング）可能に載置され、パンユニット３０にはチルトユニット４０が垂直回転（チルティング）可能に取り付けられる。ここで、図２中の軸Ｐはパンユニット３０の水平回転の中心軸（他の回転軸）を示し、同軸Ｔはチルトユニット４０の垂直回転の中心軸（撮像部の回転軸）を示す。軸Ｐと軸Ｔは互いに直交する。レンズユニット５０は撮像光学系を有し、被写体を撮影する。ドローン１０の飛翔中に飛行姿勢が一定に保たれていても、カメラ１００はパンユニット３０やチルトユニット４０によってレンズユニット５０を水平回転又は垂直回転させることにより、様々な方向、角度から被写体を撮影することができる。カメラ１００は無線通信部（図示しない）をさらに備える。該無線通信部を介してカメラ１００は外部機器からの操作を受け付ける。例えば、カメラ１００はスマートフォン等の端末機器からリモート撮影や撮影画像の転送等の操作を受け付ける。
【００１８】
ベースユニット２０はベースカバー２１０、制御基板２２０及びボトムカバー２３０を有する。制御基板２２０は画像処理を行うＣＰＵやメモリ等を搭載し、パンユニット３０やチルトユニット４０の駆動制御を行うドライバＩＣも搭載する。ボトムカバー２３０は記録部２３１及びフレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」という。）２３２を搭載する。記録部２３１は、例えば、カードタイプの不揮発性メモリが収容可能なコネクタを実装するプリント基板であり、ＦＰＣ２３２によって制御基板２２０と電気的に接続される。カメラ１００は、記録部２３１に搭載される不揮発性メモリに対して画像処理を通じて生成された画像データを書き込むことにより、撮影画像を記録する。
【００１９】
パンユニット３０はパン基台３１０、パンカバー３２０及びパン回転板３３０を有する。パン基台３１０は、板状金属をプレス加工によってコの字状に折り曲げて成形したパンシャーシ３１１（保持部）と、射出成型等の方法によって加工された樹脂製の円板状のパンベース３１２とを有する。パンシャーシ３１１はビスによってパンベース３１２に固定される。チルトユニット４０は水平方向に沿って配置される円筒状部材からなる。パンシャーシ３１１の上端近傍には貫通穴を含む軸支部材としての一対のチルト回転支持部３１１ａがビスによって締結される。チルト回転支持部３１１ａは、低摩擦で摺動性に優れる樹脂（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）等）を射出成型して形成される。なお、チルト回転支持部３１１ａとして、ボールベアリングやローラーベアリング等の転がり軸受けを採用してもよい。各チルト回転支持部３１１ａにはチルトユニット４０の各側面から軸Ｔに沿って突出するチルト軸部４０ａが嵌合する。これにより、チルトユニット４０はパンシャーシ３１１に保持されて軸Ｔを中心軸として回転（垂直回転）可能な状態でパンユニット３０に支持される。パンベース３１２は下方に突出するパン軸部３１２ａを有し、ベースカバー２１０へ軸Ｐに沿って穿設された貫通穴を含む軸支部材としてのパン回転支持部２１０ａにパン軸部３１２ａが嵌合される。さらに、ベースカバー２１０の内側において、円環状部材からなるパン回転板３３０をパンベース３１２に締結することにより、パンユニット３０は軸Ｐを中心軸として回転（水平回転）可能な状態でベースカバー２１０に載置される。レンズユニット５０は配線５１によって制御基板２２０と電気的に接続される。配線５１は、例えば、導体の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線と、各電線の両端に接続されるコネクタと、電線を一定長さに亘って束ねる粘着テープとによって構成される。配線５１に使用される電線は、例えば、内部導体、絶縁体、外部導体及び保護被覆によって構成される同軸ケーブルであってもよい。
【００２０】
コの字状部材からなるパンシャーシ３１１は、ビスによってパンベース３１２に締結される平面を有する基台部３１１ｂと、該基台部３１１ｂに対して略垂直に立設する一対の腕部３１１ｃとからなる。チルトユニット４０の一の側面にはチルト回転板４１がビスによって固定される。また、チルトユニット４０の他の側面には両面テープ４０ｂによってチルト用反射スケール４２が貼り付けられる。チルトユニット４０がパンユニット３０に支持される際、チルト回転板４１やチルト用反射スケール４２は各腕部３１１ｃに対向する。基台部３１１ｂには開口部３１１ｄが形成され、腕部３１１ｃには開口部３１１ｅ（欠損部）及び開口部３１１ｆが形成される。なお、開口部３１１ｅや開口部３１１ｆは腕部３１１ｃに形成された穴によって構成されてもよく、腕部３１１ｃの一部を切り欠くことによって形成されてもよい。チルトユニット４０から延出する配線５１は、開口部３１１ｄを挿通して制御基板２２０に接続される。パンシャーシ３１１では、後述するチルト駆動ユニット３５０（アクチュエータ）が開口部３１１ｅに進入するように配置され、後述するチルト位置検出ユニット３６０（位置検出部）が開口部３１１ｆに進入するように配置される。
【００２１】
カメラ１００では、ベースカバー２１０に対してパンユニット３０及びチルトユニット４０が取り付けられた後に制御基板２２０がベースカバー２１０に固定される。制御基板２２０には、複数のコネクタが実装され、配線５１だけでなく、チルト駆動ユニット３５０やチルト位置検出ユニット３６０から延出するＦＰＣが接続される。ボトムカバー２３０には予め記録部２３１が組み付けられる。記録部２３１にはＦＰＣ接続用のコネクタが実装される。該コネクタにはＦＰＣ２３２の一端が接続され、ボトムカバー２３０をベースカバー２１０に組み付ける前にＦＰＣ２３２の他端が制御基板２２０に配置されるコネクタに接続される。ボトムカバー２３０はビスでベースカバー２１０に固定される。記録部２３１の下部には電池接点２３１ａが実装される。ボトムカバー２３０には該電池接点２３１ａと対向するように開口部が形成され、電池接点２３１ａの先端部分が露出する。カメラ１００では、ボトムカバー２３０へ外部電源（図示しない）が装着される。外部電源としては、例えば、アルカリ二次電池やリチウムイオン二次電池を搭載したバッテリパックが該当する。ボトムカバー２３０には外部電源の取り付け部２３０ａが形成され、外部電源が取り付け部２３０ａに固定されると、外部電源側の電子接点が電池接点２３１ａと接触し、カメラ１００に電力が供給される。なお、外部電源はドローン１０の本体に搭載してもよい。この場合、カメラ１００がドローン１０に装着されると、電池接点２３１ａがドローン１０の下部に形成される電子接点（図示しない）と接触し、ドローン１０からカメラ１００へ電力が供給される。
【００２２】
チルト駆動ユニット３５０は、超音波振動を利用して被駆動体を駆動する、いわゆる超音波モータからなるアクチュエータである。超音波モータを利用する際、駆動力を被駆動体に伝達するために、超音波モータを被駆動体へ加圧接触させる必要がある。本実施の形態でも、後述するように、チルト駆動ユニット３５０はチルトユニット４０へ加圧接触する。チルト駆動ユニット３５０は、駆動部３５１（伝達部）、フェルト３５２、プレッサー３５３、バネ３５４及びケース３５５を有する。
【００２３】
図６は、チルト駆動ユニットの駆動部の構成を概略的に示す分解斜視図である。図６において、駆動部３５１は、振動子３５１ａ、圧電素子３５１ｂ、配線部材としてのＦＰＣ３５１ｃ及びベース部材３５１ｄを有する。圧電素子３５１ｂは振動子３５１ａへ超音波振動を付与し、ＦＰＣ３５１ｃは圧電素子３５１ｂに接着固定されて圧電素子３５１ｂへ高周波電圧を印加する。ベース部材３５１ｄは、振動子３５１ａ、圧電素子３５１ｂ及びＦＰＣ３５１ｃを保持し、チルト駆動ユニット３５０がパンシャーシ３１１の腕部３１１ｃへ取り付けられる際、振動子３５１ａをチルトユニット４０に加圧接触させる。ＦＰＣ３５１ｃは、制御基板２２０と直接接続され、ドライバＩＣからの制御信号に応じて任意の高周波電圧を圧電素子３５１ｂに印加する。振動子３５１ａは複数の突起からなる接触点３５１ｅ（突起部）を有する。圧電素子３５１ｂに高周波電圧が印加されると、振動子３５１ａには任意の周波数の振動が励起され、各接触点３５１ｅの配列方向へ被駆動体を駆動する駆動力を生じる。振動子３５１ａがチルトユニット４０に加圧接触されるため、該駆動力はチルトユニット４０へ伝達されてチルトユニット４０をチルト駆動ユニット３５０に対して相対移動させる。
【００２４】
図２〜図５に戻り、チルト駆動ユニット３５０では、ケース３５５がビスによって腕部３１１ｃに固定され、ケース３５５に支持されたバネ３５４がフェルト３５２とプレッサー３５３を介して駆動部３５１を押圧する。プレッサー３５３は、駆動部３５１のベース部材３５１ｄの内部に配置され、軸Ｔと平行な方向にスライド移動し、バネ３５４の局所的な押圧力を広範囲に伝達する。これにより、チルト駆動ユニット３５０では、振動子３５１ａが傾くこと無く押圧され、駆動部３５１の複数の接触点３５１ｅがチルトユニット４０に対して均等に加圧される。また、フェルト３５２は、プレッサー３５３及び駆動部３５１の間に配置され、振動子３５１ａで発生する振動を減衰し、該振動がプレッサー３５３やバネ３５４に伝わるのを抑制する。チルト駆動ユニット３５０は、少なくとも各接触点３５１ｅが腕部３１１ｃの開口部３１１ｅに進入するように、腕部３１１ｃへ取り付けられる。
【００２５】
チルトユニット４０の一の側面には、上述したように、チルト回転板４１が固定され、各接触点３５１ｅはチルト回転板４１の摩擦摺動面４１ａ（被伝達平面）に加圧接触する。摩擦摺動面４１ａにはラップ加工等の表面加工が施され、高い平面度を有し且つ平滑な平面が形成される。また、チルト回転板４１には窒化処理等の硬化処理が施されたステンレス材等が用いられる。これにより、チルト回転板４１は各接触点３５１ｅの安定的な接触と低摩耗量を両立する。なお、チルト回転板４１の硬化処理としては、例えば、摩擦摺動面４１ａの表面に炭素を添加して硬化させる侵炭法を用いてもよい。
【００２６】
また、チルト位置検出ユニット３６０はスペーサ３６１及びＦＰＣ３６２を有し、ＦＰＣ３６２にはチルト用光学式センサ３６３が実装される。ＦＰＣ３６２はスペーサ３６１を介して、チルト用光学式センサ３６３の一部が腕部３１１ｃの開口部３１１ｆへ進入するように、ビスによって腕部３１１ｃに固定される。上述したように、チルトユニット４０の他の側面にはチルト用反射スケール４２が設けられるが、チルト位置検出ユニット３６０は、チルト用光学式センサ３６３及びチルト用反射スケール４２が所定の間隔を挟んで対向するように腕部３１１ｃへ取り付けられる。また、ＦＰＣ３６２は配線（不図示）を介して制御基板２２０に接続され、チルト用光学式センサ３６３の検出結果をＣＰＵへ出力する。チルト用反射スケール４２は、チルト軸部４０ａの回りに一定の周期で周方向に配列される複数の明暗パターンからなる光学格子４２ａ（反射部）を有する。チルト用反射スケール４２の基材としては、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂が用いられる。また、チルト用反射スケール４２では、基材の表面に、例えば、アルミニウム膜からなる光学格子４２ａが反射膜として形成される。なお、チルト用反射スケール４２の基材は上述の基材に限らず、例えば、石英ガラスや青板ガラスやシリコンウエハを用いてもよい。また、光学格子４２ａとして、例えば、クロム膜を用いてもよい。
【００２７】
図７は、チルト位置検出ユニットのチルト用光学式センサの構成を概略的に示す図である。図７（Ａ）はチルト用光学式センサをチルトユニット側から眺めた図であり、図７（Ｂ）はチルト用光学式センサをカメラの正面側から眺めた図である。チルト用光学式センサ３６３は、基板３６３ａと、該基板３６３ａに実装される発光部３６３ｂ及び受光部アレイ３６３ｃとを備える。発光部３６３ｂはチルト用反射スケール４２に光を照射し、受光部アレイ３６３ｃはチルト用反射スケール４２からの反射光を受光する。発光部３６３ｂとしては、例えば、発光ダイオードが用いられ、受光部アレイ３６３ｃとしては、例えば、フォトトランジスタが用いられる。具体的に、受光部アレイ３６３ｃは、発光部３６３ｂの照射光に起因する光学格子４２ａの明暗パターンからの反射光が入射する範囲に配列された複数のフォトトランジスタによって構成される。チルト用光学式センサ３６３は光学格子４２ａの明暗パターンからの反射光を受光部アレイ３６３ｃによって受光し、該受光した反射光を電気信号に変換する。光学格子４２ａの明暗パターンからの反射光は、反射パターンの像、所謂、反射率分布像を形成する。受光部アレイ３６３ｃは、該反射率分布像を光電変換して反射率分布像の光量分布に応じた正弦波状の波形の電気信号を出力する。カメラ１００では、チルト用反射スケール４２とチルト用光学式センサ３６３とが相対的に移動すると、光学格子４２ａの明暗パターンからの反射光によって形成される反射率分布像が変化する。カメラ１００は、この変化に応じた正弦波状の電気信号を読み取ることにより、チルトユニット４０の回転位置を検知する。そして、光学格子４２ａから受光部アレイ３６３ｃに入射する反射光の変動方向を読み取ることによって、チルトユニット４０の回転方向を検知することができる。
【００２８】
図８は、図２におけるベースユニットの内部構成を概略的に示す分解斜視図である。図８では、チルトユニット４０が取り付けられたパンユニット３０が予めベースカバー２１０へ水平回転（パンニング）方向に回転可能な状態で保持される様子を示す。このとき、パン回転支持部２１０ａにパン軸部３１２ａが嵌合されるが、パン回転支持部２１０ａは、チルト回転支持部３１１ａと同様に、低摩擦で摺動性に優れる樹脂（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）等）を射出成型して形成される。なお、パン回転支持部２１０ａとして、ボールベアリングやローラーベアリング等の転がり軸受けを採用してもよい。これにより、パンユニット３０は軸Ｐ周りに円滑に回転（水平回転）可能な状態でベースユニット２０に支持される。パンユニット３０のパン軸部３１２ａには、カメラ１００の底面側からパン回転板３３０がビスによって締結される。また、パン回転板３３０には、不図示の両面テープによってパン用反射スケール３３１が貼り付けられる。ベースカバー２１０にパン回転板３３０及びパン用反射スケール３３１を組み込んだ後、カメラ１００の底面側からメインシャーシ２４０が組み込まれ、ビスによってメインシャーシ２４０がベースカバー２１０に固定される。メインシャーシ２４０には、ビス穴以外に開口部２４０ａ及び開口部２４０ｂが形成される。開口部２４０ｂは隣接して配置された円形状開口及び矩形状開口からなる。チルトユニット４０から延出する配線５１は、開口部２４０ｂの円形状開口に挿通されて制御基板２２０に接続される。メインシャーシ２４０には、パンユニット３０を駆動するパン駆動ユニット２５０と、パンユニット３０の回転検出を行うパン位置検出ユニット２６０とが取り付けられる。具体的には、パン駆動ユニット２５０が開口部２４０ｂの矩形状開口に進入するように配置され、パン位置検出ユニット２６０が開口部２４０ａに進入するように配置される。パン駆動ユニット２５０は、前述したチルト駆動ユニット３５０と同様の構成を有する超音波モータからなるアクチュエータである。したがって、駆動力を伝達するために、本実施の形態では、後述するように、パン駆動ユニット２５０がパンユニット３０へ締結されたパン回転板３３０へ加圧接触する。パン駆動ユニット２５０は、駆動部２５１、フェルト２５２、プレッサー２５３、バネ２５４及びケース２５５を有する。
【００２９】
図９は、パン駆動ユニットの駆動部の構成を概略的に示す分解斜視図である。図９において、駆動部２５１は、振動子２５１ａ、圧電素子２５１ｂ、配線部材としてのＦＰＣ２５１ｃ及びベース部材２５１ｄを有する。圧電素子２５１ｂは振動子２５１ａへ超音波振動を付与し、ＦＰＣ２５１ｃは圧電素子２５１ｂに接着固定されて圧電素子２５１ｂへ高周波電圧を印加する。ベース部材２５１ｄは、振動子２５１ａ、圧電素子２５１ｂ及びＦＰＣ２５１ｃを保持し、パン駆動ユニット２５０がメインシャーシ２４０へ取り付けられる際、振動子２５１ａをパン回転板３３０に加圧接触させる。ＦＰＣ２５１ｃは、制御基板２２０と直接接続され、ドライバＩＣからの制御信号に応じて任意の高周波電圧を圧電素子２５１ｂに印加する。振動子２５１ａは複数の突起からなる接触点２５１ｅを有する。圧電素子２５１ｂに高周波電圧が印加されると、振動子２５１ａには任意の周波数の振動が励起され、各接触点２５１ｅの配列方向へ被駆動体を駆動する駆動力を生じる。振動子２５１ａがパン回転板３３０に加圧接触されるため、該駆動力はパン回転板３３０へ伝達されてパンユニット３０をパン駆動ユニット２５０に対して相対移動させる。
【００３０】
パン駆動ユニット２５０では、ケース２５５がビスによってメインシャーシ２４０に固定され、ケース２５５に支持されたバネ２５４がフェルト２５２とプレッサー２５３を介して駆動部２５１を押圧する。プレッサー２５３は、駆動部２５１のベース部材２５１ｄの内部に配置され、軸Ｐと平行な方向にスライド移動し、バネ２５４の局所的な押圧力を広範囲に伝達する。これにより、パン駆動ユニット２５０では、振動子２５１ａが傾くこと無く押圧され、駆動部２５１の複数の接触点２５１ｅがパン回転板３３０に対して均等に加圧される。また、フェルト２５２は、プレッサー２５３及び駆動部２５１の間に配置され、振動子２５１ａで発生する振動を減衰し、該振動がプレッサー２５３やバネ２５４に伝わるのを抑制する。パン駆動ユニット２５０は、少なくとも各接触点２５１ｅがメインシャーシ２４０の開口部２４０ｂの矩形状開口に進入するように、メインシャーシ２４０へ取り付けられる。
【００３１】
パン回転板３３０の下面には摩擦摺動面３３０ａが形成され、各接触点２５１ｅは摩擦摺動面３３０ａに加圧接触する。摩擦摺動面３３０ａにはラップ加工等の表面加工が施され、高い平面度を有し且つ平滑な平面が形成される。また、パン回転板３３０には窒化処理等の硬化処理が施されたステンレス材等が用いられる。これにより、パン回転板３３０は各接触点２５１ｅの安定的な接触と低摩耗量を両立する。なお、パン回転板３３０の硬化処理としては、例えば、摩擦摺動面３３０ａの表面に炭素を添加して硬化させる侵炭法を用いてもよい。
【００３２】
また、パン位置検出ユニット２６０はＦＰＣ２６１を有し、ＦＰＣ２６１にはパン用光学式センサ２６２が実装される。ＦＰＣ２６１は、パン用光学式センサ２６２の一部がメインシャーシ２４０の開口部２４０ａへ進入するように、ビスによってメインシャーシ２４０に固定される。上述したように、パン回転板３３０の下面にはパン用反射スケール３３１が設けられるが、パン位置検出ユニット２６０は、パン用光学式センサ２６２及びパン用反射スケール３３１が所定の間隔を挟んで対向するようにメインシャーシ２４０へ取り付けられる。また、ＦＰＣ２６１は配線（不図示）を介して制御基板２２０に接続され、パン用光学式センサ２６２の検出結果をＣＰＵへ出力する。パン用反射スケール３３１は、軸Ｐ（パン軸部３１２ａ）の回りに一定の周期で周方向に配列される複数の明暗パターンからなる光学格子３３１ａを有する。パン用反射スケール３３１の基材としては、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂が用いられる。また、パン用反射スケール３３１では、基材の表面に、例えば、アルミニウム膜からなる光学格子３３１ａが反射膜として形成される。なお、パン用反射スケール３３１の基材は上述の基材に限らず、例えば、石英ガラスや青板ガラスやシリコンウエハを用いてもよい。また、光学格子３３１ａとして、例えば、クロム膜を用いてもよい。
【００３３】
図１０は、パン位置検出ユニットのパン用光学式センサの構成を概略的に示す図である。図１０（Ａ）はパン用光学式センサをパンユニット側から眺めた図であり、図１０（Ｂ）はパン用光学式センサをカメラの正面側から眺めた図である。パン用光学式センサ２６２は、基板２６２ａと、該基板２６２ａに実装される発光部２６２ｂ及び受光部アレイ２６２ｃとを備える。発光部２６２ｂはパン用反射スケール３３１に光を照射し、受光部アレイ２６２ｃはパン用反射スケール３３１からの反射光を受光する。発光部２６２ｂとしては、例えば、発光ダイオードが用いられ、受光部アレイ２６２ｃとしては、例えば、フォトトランジスタが用いられる。具体的に、受光部アレイ２６２ｃは、発光部２６２ｂの照射光に起因する光学格子３３１ａの明暗パターンからの反射光が入射する範囲に配列された複数のフォトトランジスタによって構成される。パン用光学式センサ２６２は光学格子３３１ａの明暗パターンからの反射光を受光部アレイ２６２ｃによって受光し、該受光した反射光を電気信号に変換する。光学格子３３１ａの明暗パターンからの反射光は、反射パターンの像、所謂、反射率分布像を形成する。受光部アレイ２６２ｃは、該反射率分布像を光電変換して反射率分布像の光量分布に応じた正弦波状の波形の電気信号を出力する。カメラ１００では、パン用反射スケール３３１とパン用光学式センサ２６２とが相対的に移動すると、光学格子３３１ａの明暗パターンからの反射光によって形成される反射率分布像が変化する。カメラ１００は、この変化に応じた正弦波状の電気信号を読み取ることにより、パン回転板３３０、すなわち、パンユニット３０の回転位置を検知する。そして、光学格子３３１ａから受光部アレイ２６２ｃに入射する反射光の変動方向を読み取ることによって、パンユニット３０の回転方向を検知することができる。
【００３４】
図５に戻り、カメラ１００では、上面からの投影視（軸Ｐに沿って眺めたとき）において、一対の接触点３５１ｅを結んだ仮想直線の中点Ｍが軸Ｔ上に位置するように、チルト駆動ユニット３５０が腕部３１１ｃへ組み付けられる。より詳しくは、仮想直線の中点Ｍが軸Ｔ及び軸Ｐで規定される仮想平面に位置するように、チルト駆動ユニット３５０が配置される。これにより、駆動部３５１の駆動力をチルトユニット４０へ偏り無く（バランスよく）伝達することができ、もって、チルトユニット４０を円滑に回転させることができる。
【００３５】
また、チルト駆動ユニット３５０では、ケース３５５、バネ３５４、フェルト３５２、プレッサー３５３及び駆動部３５１が重ねて配置されるため、チルト駆動ユニット３５０は一定の厚みを有する。しかしながら、上述したように、チルト駆動ユニット３５０は、少なくとも駆動部３５１の各接触点３５１ｅが腕部３１１ｃの開口部３１１ｅに進入するように配置され、さらに、ケース３５５が間に他の部材を挟まずに腕部３１１ｃへ固定される。したがって、チルト駆動ユニット３５０の腕部３１１ｃからの軸Ｔに沿う突出量を低減することができる。具体的には、軸Ｐに沿って眺めたとき、腕部３１１ｃへ組み付けられたチルト駆動ユニット３５０はパンシャーシ３１１が回転する領域内に納まる。より具体的には、軸Ｐに沿って眺めたとき、チルト駆動ユニット３５０が、チルト回転板４１の表面に沿う仮想直線及びパンカバー３２０の外縁が交差する点Ａ、Ｂがなす弦Ａ−Ｂと、パンカバー３２０の外縁における弧Ａ−Ｂとの間の領域内に納まる。これにより、カメラ１００の構成要素が占める空間容積を縮小することができ、もって、カメラ１００を小型化することができる。
【００３６】
また、図４に示すように、チルト駆動ユニット３５０は、チルト軸部４０ａ（チルト回転支持部３１１ａ）及びパンベース３１２の間に配置される。上述したように、チルトユニット４０はレンズユニット５０を保持するが、レンズユニット５０が正面を向いた状態において、レンズユニット５０の光軸中心は軸Ｔと交差する。これにより、軸Ｔ周りのチルト回転時におけるレンズユニット５０（チルトユニット４０）の首振り量を低減することができ、もって、カメラ１００を小型化することができる。
【００３７】
カメラ１００では、レンズユニット５０の光軸中心が軸Ｔと交差するようにチルトユニット４０を配置することにより、チルトユニット４０全体をベースユニット２０からやや上方に位置させることできる。これにより、チルト軸部４０ａ（チルト回転支持部３１１ａ）及びパンベース３１２の間に一定の空間を確保することができる。これにより、その空間にチルト駆動ユニット３５０を配置することができる。その結果、チルト駆動ユニット３５０を上記空間とは別個に配置する場合に比してカメラ１００の構成要素が占める空間容積を縮小することができ、もって、カメラ１００を小型化することができる。
【００３８】
さらに、カメラ１００では、チルト駆動ユニット３５０がチルトユニット４０へ加圧接触されて直接駆動力を伝達するため、チルトユニット４０を駆動するためにギヤやプーリを用いる必要を無くすことができる。これにより、カメラ１００をより一層小型化することができる。また、カメラ１００では、チルト位置検出ユニット３６０が、チルト駆動ユニット３５０が取り付けられる腕部３１１ｃとは別の腕部３１１ｃへ取り付けられる。これにより、チルト軸部４０ａ（チルト回転支持部３１１ａ）及びパンベース３１２の間の空間を有効に活用してカメラ１００の構成要素が占める空間容積をさらに縮小することができる。
【００３９】
ところで、カメラ１００では、図４において、Ｙ方向に関する軸Ｔ（チルトユニット４０の回転中心）からチルト駆動ユニット３５０の接触点３５１ｅまでの距離をＤ１とした場合、距離Ｄ１は短い方が好ましい。これにより、接触点３５１ｅの一振動当たりのチルトユニット４０の移動角度（回転移動量）を大きくすることができ、もって、チルトユニット４０の回転移動速度を高くすることができる。このとき、距離Ｄ１は、チルト回転支持部３１１ａ及びチルト軸部４０ａの摩擦負荷、チルトユニット４０の重量、チルトユニット４０の回転時の配線５１の摺動摩擦負荷、並びにチルト駆動ユニット３５０が発生可能な駆動力を考慮して決定される。また、Ｙ方向に関する軸Ｔからチルト用光学式センサ３６３が光学格子４２ａからの反射光を検出する検出点までの距離をＤ２とした場合、距離Ｄ２は長い方が好ましい。これにより、検出点における単位移動角あたりのチルトユニット４０の回転移動量を大きくすることでき、もって、チルト用光学式センサ３６３によって得られる反射率分布像の精度を向上することができる。このとき、距離Ｄ２は、パンカバー３２０に収容可能なチルト用反射スケール４２の最大直径を考慮して決定される。特に、カメラ１００では、距離Ｄ１が距離Ｄ２以下となるように各構成要素の配置、大きさを設定することが好ましい。これにより、チルト動作の高速化とチルト回転検出の精度向上を両立させることができる。
【００４０】
なお、ベースカバー２１０に対してパンユニット３０やチルトユニット４０の組み付けが完了した後に、制御基板２２０やボトムカバー２３０をベースカバー２１０に組み付けてカメラ１００のアセンブリは終了する。
【００４１】
本実施の形態では、チルトユニット４０へ別部品としてのチルト回転板４１やチルト用反射スケール４２を取り付けたが、チルトユニット４０の両側面へそれぞれ直接、摩擦摺動面４１ａや光学格子４２ａを形成してもよい。これにより、両面テープ４０ｂを省くことができ、チルトユニット４０の軸Ｔに沿う長さを短くすることができ、よりカメラ１００を小型化することができる。また、パン基台３１０を板状金属で形成されるパンシャーシ３１１及び樹脂製からなるパンベース３１２で構成するが、パンシャーシ３１１及びパンベース３１２を一体的に高強度な樹脂材料で形成してもよい。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置（電子機器）について説明する。第２の実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【００４３】
図１１は、第２の実施の形態に係る撮像装置としてのカメラの構成を概略的に示す縦断面図である。なお、図１１でも、図４と同様に、説明の便宜のために、軸Ｔと平行な方向をＸ方向と規定し、軸Ｐと平行な方向をＹ方向と規定する。
【００４４】
本実施の形態に係る撮像装置としてのカメラ２００では、パンシャーシ３１１の各腕部３１１ｃが、カメラ１００の各腕部３１１ｃよりも上方へ延出される。また、チルト駆動ユニット３５０及びチルト位置検出ユニット３６０は、軸Ｔよりも上方において各腕部３１１ｃへ取り付けられる。これにより、チルト軸部４０ａ及びパンベース３１２の間に一定の空間へ他の構成要素を配置することができ、カメラ２００では、当該空間にマイクロフォン（以下、単に「マイク」という。）５００ａ、５００ｂが配置される。マイク５００ａ、５００ｂとしては、コンデンサマイクやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）マイク等が用いられる。マイク５００ａは、チルト駆動ユニット３５０から下方へ延出するＦＰＣ３５１ｃに実装されて制御基板２２０へ電気的に接続される。マイク５００ｂは、チルト位置検出ユニット３６０から下方へ延出するＦＰＣ３６２に実装されて制御基板２２０へ電気的に接続される。マイク５００ａ、５００ｂにはそれぞれブッシュ５１０、５２０が取り付けられる。ブッシュ５１０、５２０に用いられる材料としては、弾性材料が用いられ、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やシリコンゴムが用いられる。ブッシュ５１０、５２０にはマイク５００ａ、５００ｂの集音部に対応して集音穴５１０ａ、５２０ａが形成される。また、集音穴５１０ａ、５２０ａに対応してパンカバー３２０には集音穴３２０ａ、３２０ｂが形成される。パンカバー３２０の内部では、マイク５００ａ、５００ｂ及びブッシュ５１０、５２０は、パンカバー３２０とパンシャーシ３１１の間に挟まれるように保持される。ブッシュ５１０、５２０はパンカバー３２０の内周面に密着し、集音穴３２０ａ、３２０ｂから入り込む音を漏らさず取り込むことができる。
【００４５】
カメラ２００では、チルト駆動ユニット３５０及びチルト位置検出ユニット３６０を軸Ｔよりも上方に配置することにより、カメラ１００に比し、軸Ｔ方向に関して大型化すること無く、マイク５００ａ、５００ｂを配置することができる。また、カメラ２００では、マイク５００ａ、５００ｂを配置することにより、各マイク５００ａ、５００ｂが録音する音の時間差を検出して音源の位置を特定してもよい。さらに、特定された音源の位置に向けてレンズユニット５０を自動に指向させてもよい。
【００４６】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、カメラ２００では、チルト軸部４０ａ及びパンベース３１２の間の空間（以下、「収容空間」という。）にマイク５００ａ、５００ｂを配置したが、他のユニット、モジュール又はデバイスを収容空間に配置してもよい。例えば、ブザーやスピーカー等の発声ユニットを収容空間に配置してもよい。この場合、例えば、撮影する映像の中に予め記録される画像データと類似する画像が確認された場合に任意の音を発音させる発音機能を付加することができる。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を収容空間に配置してもよい。これにより、カメラ２００が搭載されるドローン１０に対してＬＥＤタグ（可視光通信ユニット）を追加することができる。この場合、任意の飛行空間を飛行する際、飛行認可を受けているドローンのみが受信できる発光情報を受信し、該受信に応じてＬＥＤタグを発光させる。その結果、当該ドローンが飛行認可を受けているドローンであることを外部に伝達することができる。なお、収容空間を構成する位置はチルト軸部４０ａ及びパンベース３１２の間に限られず、カメラ１００（２００）を大型化しない限り、任意の位置に収容空間を設けてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ｐ，Ｔ  軸
Ｄ１，Ｄ２  距離
１０  ドローン
１１  プロペラ
２０  ベースユニット
３０  パンユニット
４０  チルトユニット
４１  チルト回転板
４１ａ  摩擦摺動面
４２ａ  光学格子
５０  レンズユニット
１００，２００  カメラ
３１１  パンシャーシ
３１１ａ  チルト回転支持部
３１１ｃ  腕部
３１１ｅ，３１１ｆ  開口部
３５０  チルト駆動ユニット
３５１  駆動部
３５１ａ  振動子
３５１ｂ  圧電素子
３５１ｅ  接触点
３６０  チルト位置検出ユニット
３６３  チルト用光学式センサ
３６３ｂ  発光部
３６３ｃ  受光部アレイ
【図１】
2018205492.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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