(57)【要約】【課題】カム環を使用した機構において、ギア間のガタツキがレンズの駆動に影響を与える場合がある。【解決手段】レンズ装置は、第１回転方向及び第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転することでレンズを光軸に沿って移動させるカム環を備えてよい。レンズ装置は、カム環を回転させるための動力を発生させる駆動源を備えてよい。レンズ装置は、互いに連結する第１ギア及び第２ギアを有し、駆動源からの動力をカム環に伝達するギア部を備えてよい。レンズ装置は、カム環が第１回転方向及び第２回転方向のいずれの方向に回転する場合も第１ギアの第１歯面と第２ギアの第１歯面に対向する第２歯面とが接触するように、カム環を第１回転方向に付勢する付勢部を備えてよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転方向及び前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転することでレンズを光軸に沿って移動させるカム環と、
前記カム環を回転させるための動力を発生させる駆動源と、
互いに連結する第１ギア及び第２ギアを有し、前記駆動源からの動力を前記カム環に伝達するギア部と、
前記カム環が前記第１回転方向及び前記第２回転方向のいずれの方向に回転する場合も前記第１ギアの第１歯面と前記第２ギアの前記第１歯面に対向する第２歯面とが接触するように、前記カム環を前記第１回転方向に付勢する付勢部と
を備えるレンズ装置。
【請求項２】
前記レンズは、フォーカスレンズである、請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記カム環が前記ギア部を介して前記駆動源からの動力を受けて前記第１回転方向及び前記第２回転方向に回転することで、前記フォーカスレンズのウォブリング動作が実行される、請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記駆動源は、電動機であり、
前記レンズ装置は、
前記電動機の回転量を検出する検出部と、
前記回転量に基づいて前記電動機の回転を制御する制御部と
をさらに備える、請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記レンズは、フォーカスレンズであり、
前記制御部は、前記カム環が前記ギア部を介して前記電動機からの動力を受けて前記第１回転方向及び前記第２回転方向に回転するように前記電動機の回転を制御することで、前記フォーカスレンズのウォブリング動作を実行する、請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記電動機のトルクが前記付勢部による前記カム環の前記第１回転方向への付勢力を上回るように前記電動機を制御することで、前記カム環を前記第２回転方向に回転させ、前記電動機のトルクが前記付勢部の前記付勢力を下回るように前記電動機を制御することで、前記カム環を前記第１回転方向に回転させる、請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記付勢部は、弾性体を含む、請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記カム環を回転可能に収容する固定筒をさらに備え、
前記弾性体は、前記カム環を前記固定筒に対して付勢することで、前記カム環を前記第１回転方向に付勢する、請求項７に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記弾性体の第１部分が、前記カム環に固定され、前記弾性体の第２部分が前記固定筒に固定されることで、前記カム環が前記第１回転方向に付勢される、請求項８に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記レンズを保持するレンズ保持枠をさらに備え、
前記レンズ保持枠は、前記カム環のカム溝に係合するピンを有し、
前記弾性体の第１部分は、前記レンズ保持枠に固定され、前記弾性体の第２部分が前記固定筒に固定されることで、前記カム環が前記第１回転方向に付勢される、請求項８に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１つに記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって結像された光を撮像する撮像装置と
を備える撮像システム。
【請求項１２】
前記レンズ装置及び前記撮像装置を回転可能に前記レンズ装置及び前記撮像装置の少なくとも一方を支持する支持機構をさらに備える、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の撮像システムを搭載して移動する移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置、撮像システム、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スクリューに螺合されるナットを有するレンズ保持枠を備え、スクリューを回転させることで、ナットを介してレンズ保持枠を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置が開示されている。レンズ駆動装置は、レンズを付勢する部材を備える。部材が、一定の方向にレンズを片寄せすることで、レンズ保持枠とナットとに間に生じるガタツキを抑える。
特許文献１  特開２００６−３１７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
レンズを駆動する機構として、ギアを介して回転するカム環を用いた機構が知られている。このようなカム環を使用した機構でも、ギア間のガタツキがレンズの駆動に影響を与える場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様に係るレンズ装置は、第１回転方向及び第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転することでレンズを光軸に沿って移動させるカム環を備えてよい。レンズ装置は、カム環を回転させるための動力を発生させる駆動源を備えてよい。レンズ装置は、互いに連結する第１ギア及び第２ギアを有し、駆動源からの動力をカム環に伝達するギア部を備えてよい。レンズ装置は、カム環が第１回転方向及び第２回転方向のいずれの方向に回転する場合も第１ギアの第１歯面と第２ギアの第１歯面に対向する第２歯面とが接触するように、カム環を第１回転方向に付勢する付勢部を備えてよい。
【０００５】
レンズは、フォーカスレンズでよい。カム環がギア部を介して駆動源からの動力を受けて第１回転方向及び第２回転方向に回転することで、フォーカスレンズのウォブリング動作が実行されてよい。
【０００６】
駆動源は、電動機でよい。レンズ装置は、電動機の回転量を検出する検出部を備えてよい。レンズ装置は、回転量に基づいて電動機の回転を制御する制御部を備えてよい。
【０００７】
レンズは、フォーカスレンズでよい。制御部は、カム環がギア部を介して電動機からの動力を受けて第１回転方向及び第２回転方向に回転するように電動機の回転を制御することで、フォーカスレンズのウォブリング動作を実行してよい。
【０００８】
制御部は、電動機のトルクが付勢部によるカム環の第１回転方向への付勢力を上回るように電動機を制御することで、カム環を第２回転方向に回転させてよい。制御部は、電動機のトルクが付勢部の付勢力を下回るように電動機を制御することで、カム環を第１回転方向に回転させてよい。
【０００９】
付勢部は、弾性体を含んでよい。カム環を回転可能に収容する固定筒をさらに備えてよい。弾性体は、カム環を固定筒に対して付勢することで、カム環を第１回転方向に付勢してよい。
【００１０】
弾性体の第１部分が、カム環に固定され、弾性体の第２部分が固定筒に固定されることで、カム環が第１回転方向に付勢されてよい。
【００１１】
レンズ装置は、レンズを保持するレンズ保持枠を備えてよい。レンズ保持枠は、カム環のカム溝に係合するピンを有してよい。弾性体の第１部分は、レンズ保持枠に固定され、弾性体の第２部分が固定筒に固定されることで、カム環が第１回転方向に付勢されてよい。
【００１２】
本発明の一態様に係る撮像システムは、上記レンズ装置を備えてよい。撮像システムは、レンズ装置によって結像された光を撮像する撮像装置を備えてよい。
【００１３】
撮像システムは、レンズ装置及び撮像装置を回転可能にレンズ装置及び撮像装置の少なくとも一方を支持する支持機構を備えてよい。
【００１４】
本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像システムを搭載して移動する移動体でよい。
【００１５】
本発明の一態様によれば、ギア間のガタツキによるレンズの駆動への影響を抑制できる。
【００１６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】レンズ装置の構成部品の一部の外観斜視図である。
【図２】ギア部について説明するための図である。
【図３】撮像装置の機能ブロックの一例を示す図である。
【図４】バネの配置の一例を示す図である。
【図５】ステッピングモータの制御原理を説明するための図である。
【図６】ステッピングモータに供給される電流値の一例を示す図である。
【図７】ステッピングモータに印加される駆動電圧とモータ回転位置との関係の一例を示す図である。
【図８】無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の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。以下の実施の形態に、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、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００１９】
特許請求の範囲、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。
【００２０】
図１は、レンズ装置２００の構成部品の一部の外観斜視図である。レンズ装置２００は、レンズ２１０、レンズ保持枠２１２、ガイド軸２１６、ステッピングモータ２０２、ギア部２３０、検出部２５０、カム環２６０、及び固定筒２７０を備える。
【００２１】
固定筒２７０は、カム環２６０を回転可能に保持する。カム環２６０の内部に、レンズ２１０、レンズ保持枠２１２、及びガイド軸２１６が配置される。カム環２６０は、側面にカム溝２６２を有する。レンズ保持枠２１２は、レンズ２１０を保持する。レンズ保持枠２１２は、光軸方向に移動可能に一対のガイド軸２１６に支持される。レンズ保持枠２１２は端部にピン２１４を有する。ピン２１４は、カム溝２６２に係合される。カム環２６０が回転することで、ピン２１４がカム溝２６２に沿って移動して、レンズ保持枠２１２及びレンズ２１０が光軸方向に移動する。
【００２２】
ステッピングモータ２０２は、カム環２６０を回転させるための動力を発生させる。ステッピングモータ２０２は、駆動源、及び電動機の一例である。ギア部２３０は、ステッピングモータ２０２からの動力をカム環２６０に伝達する。ギア部２３０は、ギア２３１、ギア２３２、ギア２３３を含む。ギア２３１は、ステッピングモータ２０２の駆動軸に設けられている。ギア２３３は、カム環２６０の外周面に設けられている。ギア２３３は、撮像面側のカム環２６０の一端の縁部に沿って設けられてよい。ギア２３２は、ギア２３１及びギア２３３に連結され、ギア２３１からの動力をギア２３３に伝達し、ギア２３３からの動力をギア２３１に伝達する。ギア２３１、ギア２３２、及びギア２３３のうち、互いに連結する２つのギアが、第１ギア及び第２ギアの一例である。
【００２３】
検出部２５０は、ステッピングモータ２０２の回転量を検出する。検出部２５０は、格子円盤２５２及びフォトインタラプタ２５４を有する。格子円盤２５２は、ステッピングモータ２０２の駆動軸に固定され、ステッピングモータ２０２の駆動軸の回転に応じて回転する。格子円盤２５２は、放射状に等間隔に配置されたスリット２５３を含む。フォトインタラプタ２５４は、発光部と受光部とを備える。発光部と受光部との間に格子円盤２５２が配置される。発光部から発光された光をスリット２５３を介して受光部で受光し、その受光パターンによりステッピングモータ２０２の回転量が特定される。
【００２４】
ステッピングモータ２０２が回転することで、ギア２３１が回転する。ギア２３１が回転するとこで、ギア２３１に連結されたギア２３２が回転する。さらに、ギア２３２が回転することで、ギア２３２に連結されたギア２３３が回転し、カム環２６０が回転する。なお、ギア部２３０が有するギアの数は３つには限定されない。ギア部２３０は、２つ以上の任意の数のギアを含んでよい。
【００２５】
図２は、ギア部２３０について説明するための図である。ギア２３１の歯面２３１ａと、歯面２３１ａに対向するギア２３２の歯面２３２ａとが接触しながら、ギア２３１が矢印２３７で示す回転方向に回転する。その回転に応じてギア２３２が矢印２３８で示す回転方向に回転する。さらに、ギア２３２の歯面２３２ｂと、歯面２３２ｂに対向するギア２３３の歯面２３３ｂとが接触しながら、ギア２３２が矢印２３８で示す回転方向に回転する。その回転に応じてギア２３３が矢印２３９で示す回転方向に回転する。
【００２６】
このように構成されたギア部２３０において、ギア２３１とギア２３２との間には、隙間２３５が存在する。ギア２３２とギア２３３との間にも、隙間２３６が存在する。このような隙間２３５及び２３６は、バックラッシュと称される。バックラッシュが存在することで、レンズ２１０の位置制御に影響を与えることがある。例えば、ギア２３１が矢印２３７で示す回転方向に回転した後、矢印２４１で示す回転方向に回転する場合、隙間２３５の存在により、ギア２３２がギア２３１に係合して、矢印２４２で示す回転方向に回転するまでにはタイムラグが生じる。このようなタイムラグが、レンズ２１０の位置制御に影響を与えることがある。
【００２７】
レンズ２１０は、フォーカスレンズを含む。フォーカスレンズの駆動機構にガタツキがあると、フォーカス処理に影響が生じる場合がある。ズームレンズの駆動機構のガタツキよりもフォーカスレンズの駆動機構のガタツキのほうが撮像により大きく影響する場合がある。そこで、フォーカスレンズの駆動機構のガタツキの影響を抑えるために、フォーカスレンズを小型化することが考えられる。一方、フォーカスレンズの性能を向上させるために、フォーカスレンズを大型化することも考えられる。そして、大型のフォーカスレンズを精度よく駆動するために、フォーカスレンズの駆動機構にカム環を利用することが考えられる。一方、撮像装置が、例えば、動画撮影時にオートフォーカス処理を実行する場合、フォーカスレンズを光軸方向に沿って微小に往復駆動させるウォブリング動作を実行する場合がある。しかしながら、上記のようなギア間のバックラッシュが存在すると、精度の高いウォブリング動作は難しい。このようにカム環を利用したフォーカスレンズなどのレンズの駆動には課題がある。
【００２８】
そこで、本実施形態に係るレンズ装置２００によれば、カム環２６０が第１回転方向（例えば、矢印２４０で示す回転方向）及び第１回転方向とは反対の第２回転方向（例えば、矢印２３９で示す回転方向）のいずれの方向に回転する場合もギア２３１の歯面２３１ａとギア２３２の歯面２３２ａとが接触し、かつギア２３２の歯面２３２ｂとギア２３３の歯面２３３ｂとが接触するように、カム環２６０を第１回転方向に付勢する。これにより、ギア間のバックラッシュの影響を無くしつつ、カム環を利用したレンズの駆動の精度を向上させる。第１回転方向は、時計回りの方向でよく、第２回転方向は、反時計周りの方向でよい。または、第１回転方向は、反時計回りの方向でよく、第２回転方向は、時計回りの方向でよい。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る撮像装置１００の機能ブロックの一例を示す。撮像装置１００は、レンズ装置２００と撮像部１０２とを備える。
【００３０】
撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、ジャイロセンサ１１６、及びメモリ１３０を有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して結像された光学像の画像データを撮像制御部１１０に出力する。撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたは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。撮像制御部１１０は、ユーザからの操作部を介した撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。ジャイロセンサ１１６は、撮像装置１００の振動を検出する。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。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。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。
【００３１】
レンズ装置２００は、複数のレンズ２１０、レンズ制御部２２０、メモリ２２２を有する。レンズ装置２００は、ステッピングモータ２０２、カム環２６０、レンズ保持枠２１２、ギア部２３０、検出部２５０、及び固定筒２７０をさらに備える。レンズ保持枠２１２は、レンズ２１０を保持する。レンズ保持枠２１２に設けられたピン２１４が、カム環２６０のカム溝に係合される。カム環２６０が回転することで、カム溝に沿ってピン２１４が移動し、レンズ保持枠２１２と共にレンズ２１０が光軸方向に移動する。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の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ装置２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。
【００３２】
ステッピングモータ２０２は、ギア部２３０を介してカム環２６０に動力を伝達し、カム環２６０を回転させる。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、ステッピングモータ２０２を駆動して、ギア部２３０及びカム環２６０を介して１または複数のレンズ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。レンズ制御部２２０は、レンズ２１０の少なくとも１つを光軸に沿って移動させることで、ズーム動作及びフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。レンズ制御部２２０は、例えば動画撮影時のオートフォーカス動作を実行する場合、カム環２６０を第１回転方向及び第２回転方向に微小に往復回転させるようにステッピングモータ２０２を制御して、フォーカスレンズを微小に往復駆動させることで、ウォブリング動作を実行する。ここで、ウォブリング動作は、フォーカスレンを光軸に沿って微小振動させながらコントラスト値などの画像のぼけ度合いを示す評価値を算出し、次に光軸に沿って移動させるべき方向を決定しながら徐々に合焦状態に近づける動作をいう。レンズ制御部２２０は、制御部に一例である。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのオートフォーカス命令に従って、ウォブリング動作を実行する。
【００３３】
メモリ２２２は、複数のレンズ２１０の制御値を記憶する。メモリ２２２は、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。
【００３４】
このように構成された撮像装置１００において、レンズ装置２００が、ギア部２３０のバックラッシュの影響を抑制すべく、バネ２８０を備える。バネは、弾性体及び付勢部の一例である。バネ２８０は、カム環２６０が第１回転方向及び第２回転方向のいずれの方向に回転する場合もギア２３１の歯面２３１ａとギア２３２の歯面２３２ａとが接触し、かつギア２３２の歯面２３２ｂとギア２３３の歯面２３３ｂとが接触するように、カム環２６０を第１回転方向に付勢する。
【００３５】
レンズ制御部２２０は、ステッピングモータ２０２のトルクがバネ２８０によるカム環２６０の第１回転方向（例えば、図２の矢印２４０で示す回転方向）への付勢力を上回るようにステッピングモータ２０２を制御することで、カム環２６０を第２回転方向（例えば、図２の矢印２３９で示す回転方向）に回転させる。レンズ制御部２２０は、ステッピングモータ２０２のトルクがバネ２８０によるカム環２６０の第１回転方向への付勢力を下回るようにステッピングモータ２０２を制御することで、カム環２６０を第１回転方向に回転させる。この場合、バネ２８０による付勢力が、カム環２６０の第１回転方向への回転、及びギアの歯面同士の接触の維持に利用される。さらに、レンズ制御部２２０は、ステッピングモータ２０２のトルクと、バネ２８０によるカム環２６０の第１回転方向への付勢力とが釣り合うようにステッピングモータ２０２を制御することで、カム環２６０を所望の回転位置に停止させる。
【００３６】
バネ２８０の第１部分は、レンズ保持枠２１２に固定され、バネ２８０の第２部分が固定筒２７０に固定されることで、バネ２８０がカム環２６０を第１回転方向に付勢してよい。バネ２８０の一端が、レンズ保持枠２１２に固定されてよい。バネ２８０の他端が、固定筒２７０の内周面に設けられた固定枠２７２に固定されてよい。レンズ保持枠２１２のピン２１４が、カム環２６０のカム溝２６２に係合している。これにより、バネ２８０が、レンズ保持枠２１２を光軸に沿った第１方向に付勢することで、カム環２６０が第１回転方向に付勢される。このように、カム環２６０が第１回転方向に付勢されることで、カム環２６０が第１回転方向及び第２回転方向のいずれの方向に回転する場合にもギア部２３０のバックラッシュの影響を抑制できる。
【００３７】
バネ２８０は、カム環２６０を一定の回転方向に付勢できれば、どのような位置に設けられてもよい。例えば、図４に示すように、一対のバネ２８０が、カム環２６０の一部と、固定筒２７０の一部に固定され、カム環２６０を矢印２４０で示す第１回転方向に付勢してよい。一対のバネ２８０は、カム環２６０を挟んで対向して配置されてよい。一対のバネ２８０は、カム環２６０の回転軸を挟んで対称的に配置されてよい。一対のバネ２８０のそれぞれは、カム環２６０の外周面に、矢印２４０で示す第１回転方向に沿って配置されてよい。そして、一対のバネ２８０のそれぞれの一端がカム環２６０の外周面、一対のバネ２８０のそれぞれの他端が固定筒２７０の一部に固定されてよい。カム環２６０の一部は、カム環２６０の回転に応じてカム環２６０と一体的に回転する部分であれば任意の部分でよい。カム環２６０の一部は、カム環２６０の外周面の任意の部分でよい。カム環２６０の一部は、カム環２６０に固定される部品でもよい。固定筒２７０の一部は、カム環２６０の回転に応じて、カム環２６０に対して移動しない部分であれば任意の部分でよい。固定筒２７０の一部は、固定筒２７０に固定される部品でもよい。レンズ装置２００は、一対のバネ２８０に加えて、図３に示すバネ２８０のような、固定枠２７２とレンズ枠２１２とに固定された追加のバネをさらに備えてもよい。追加のバネは、カムフォロアなどのレンズ２１０の駆動機構におけるガタ取り用の弾性体として機能してよい。バネ２８０は、１以上の任意の数でよい。レンズ装置２００は、ギア同士の継続的な接触に必要な付勢力をカム環２６０に与えられるようにレンズ２１０の駆動機構の構造を考慮して任意の数、及び任意の場所に配置されたバネ２８０を有してよい。
【００３８】
カム環２６０を一定の回転方向に付勢する付勢部は、バネ２８０などの弾性体以外の手段でもよい。付勢部は、例えば、カム環２６０を一定の回転方向に付勢する電動機または磁石でもよい。付勢部が、電動機の場合、レンズ装置２００は、ステッピングモータ２０２の他に、カム環２６０を一定の回転方向に付勢する付勢用のステッピングモータをさらに備えてよい。付勢用のステッピングモータは、付勢用のギアを介してカム環２６０に設けられたギア２３３に動力を伝達してよい。レンズ装置２００は、レンズ装置２００が動作中、一定の電圧を継続的に付勢用のステッピングモータに印加して一定の回転方向に付勢力を発生させてよい。付勢部が、磁石の場合、カム環２６０及び固定筒２７０のそれぞれに、カム環２６０を一定の方向に付勢するための磁石を設けてよい。また、ギアのそれぞれの歯を磁石で構成し、カム環２６０を一定の回転方向に付勢してもよい。
【００３９】
図５は、ステッピングモータ２０２の制御原理を説明するための図である。レンズ制御部２２０は、検出部２５０により検出されたステッピングモータ２０２の回転量に基づいて、フィードバック制御によりステッピングモータ２０２を制御してよい。レンズ制御部２２０は、検出部２５０により検出されたステッピングモータ２０２の回転量に基づいてＰＩＤ制御でステッピングモータ２０２を制御してよい。レンズ制御部２２０は、回転角度演算部２２４、差動演算部２２６、及び駆動電圧演算部２２８を含んでよい。回転角度演算部２２４は、検出部２５０で検出されたステッピングモータ２０２の回転量を取得する。回転角度演算部２２４は、回転量に基づいてステッピングモータ２０２の回転角度を演算する。差動演算部２２６は、回転角度演算部２２４により演算された回転角度と、撮像制御部１１０からのレンズ駆動命令に基づく目標回転角度との差分を演算する。駆動電圧演算部２２８は、差動演算部２２６から提供される差分に基づいて、ステッピングモータ２０２に印加する駆動電圧を演算する。駆動電圧演算部２２８は、差分に従ってＰＩＤ制御によりステッピングモータ２０２に印加する駆動電圧を演算する。駆動電圧演算部２２８は、差分に従ってＰＩＤ制御により、ステッピングモータ２０２に供給する電流値を制御してよい。レンズ制御部２２０は、２相励磁によりステッピングモータ２０２を制御してよい。レンズ制御部２２０は、例えば、図６に示すような電流がステッピングモータ２０２のＡ相及びＢ相のコイルに流れるように電流値を制御してよい。ステッピングモータ２０２に一周期分の電流が流れると、ステッピングモータ２０２は例えば９度回転する。
【００４０】
ステッピングモータ２０２の回転位置に応じて、バネ２８０がカム環２６０を第１回転方向に付勢する付勢力は変化する。したがって、ステッピングモータ２０２に印加する駆動電圧もステッピングモータ２０２の回転位置に応じて変化する。レンズ制御部２２０は、例えば、図７に示すように、ステッピングモータ２０２の回転位置（カム環２６０の回転角度）に応じて、ステッピングモータ２０２に印加する駆動電圧を変化させる。駆動電圧５００は、カム環２６０の回転を停止させている時にステッピングモータ２０２に印加される電圧を示す。駆動電圧５０２は、付勢方向と反対方向にカム環２６０を回転させる場合に、ステッピングモータ２０２に印加される電圧を示す。駆動電圧５０２は、駆動電圧５００より高い。駆動電圧５０４は、付勢方向にカム環２６０を回転させる場合に、ステッピングモータ２０２に印加される電圧を示す。駆動電圧５０４は、駆動電圧５００より低い。
【００４１】
このように、ステッピングモータ２０２に印加される駆動電圧をカム環２６０の回転角度に応じて変化させる。これにより、ギア２３１の歯面２３１ａとギア２３２の歯面２３２ａとを接触させ、かつギア２３２の歯面２３２ｂとギア２３３の歯面２３３ｂとを接触させながら、カム環２６０の第１回転方向及び第２回転方向のいずれの方向への回転も実現できる。よって、ギア部２３０のバックラッシュの影響を抑制できる。よって、例えば、カム環２６０を利用してフォーカスレンズを駆動させても、バックラッシュの影響を受けることなく、動画撮影時のウォブリング動作を実現できる。
【００４２】
上記のような撮像装置１００は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置１００は、図８に示すような、無人航空機（ＵＡＶ）に搭載されてもよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備えてよい。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。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などの飛行体、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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を、アクチュエータを用いて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を、アクチュエータを用いて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、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を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更してよい。
【００４５】
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、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。
【００４６】
遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。
【００４７】
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、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４８】
特許請求の範囲、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、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、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。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ＵＡＶ
２０  ＵＡＶ本体
５０  ジンバル
６０  撮像装置
１００  撮像装置
１０２  撮像部
１１０  撮像制御部
１１６  ジャイロセンサ
１２０  イメージセンサ
１３０  メモリ
２００  レンズ装置
２０２  ステッピングモータ
２１０  レンズ
２１２  レンズ保持枠
２１４  ピン
２１６  ガイド軸
２２０  レンズ制御部
２２２  メモリ
２２４  回転角度演算部
２２６  差動演算部
２２８  駆動電圧演算部
２３０  ギア部
２３１  ギア
２３１ａ  歯面
２３２  ギア
２３２ａ  ギア
２３２ａ  歯面
２３２ｂ  歯面
２３３  ギア
２３３ｂ  歯面
２３５  隙間
２３６  隙間
２５０  検出部
２５２  格子円盤
２５３  スリット
２５４  フォトインタラプタ
２６０  カム環
２６２  カム溝
２７０  固定筒
２７２  固定枠
２８０  バネ
３００  遠隔操作装置
【図１】
2019049653.tif 000003
【図２】
2019049653.tif 000004
【図３】
2019049653.tif 000005
【図４】
2019049653.tif 000006
【図５】
2019049653.tif 000007
【図６】
2019049653.tif 000008
【図７】
2019049653.tif 000009
【図８】
2019049653.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月3日(2018.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転方向及び前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転することでレンズを光軸に沿って移動させるカム環と、
前記カム環を回転させるための動力を発生させる電動機を有する駆動源と、
互いに連結する第１ギア及び第２ギアを有し、前記駆動源からの動力を前記カム環に伝達するギア部と、
前記カム環を固定する固定筒と、
前記カム環が前記第１回転方向及び前記第２回転方向のいずれの方向に回転する場合も前記第１ギアの第１歯面と前記第２ギアの前記第１歯面に対向する第２歯面とが接触するように、前記カム環を前記固定筒に対して付勢することで前記カム環を前記第１回転方向に付勢する付勢部と、
前記電動機の回転量を検出する検出部と、
前記回転量に基づいて前記電動機の回転を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電動機のトルクが前記付勢部による前記カム環の前記第１回転方向への付勢力を上回るように前記電動機を制御することで、前記カム環を前記第２回転方向に回転させ、前記電動機のトルクが前記付勢部の前記付勢力を下回るように前記電動機を制御することで、前記カム環を前記第１回転方向に回転させる、レンズ装置。
【請求項２】
前記レンズは、フォーカスレンズである、請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記カム環が前記ギア部を介して前記駆動源からの動力を受けて前記第１回転方向及び前記第２回転方向に回転することで、前記フォーカスレンズのウォブリング動作が実行される、請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記レンズは、フォーカスレンズであり、
前記制御部は、前記カム環が前記ギア部を介して前記電動機からの動力を受けて前記第１回転方向及び前記第２回転方向に回転するように前記電動機の回転を制御することで、前記フォーカスレンズのウォブリング動作を実行する、請求項１から３の何れか１つに記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記付勢部は、弾性体を含む、請求項１から４の何れか１つに記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記弾性体の第１部分が、前記カム環に固定され、前記弾性体の第２部分が前記固定筒に固定されることで、前記カム環が前記第１回転方向に付勢される、請求項５に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記レンズを保持するレンズ保持枠をさらに備え、
前記レンズ保持枠は、前記カム環のカム溝に係合するピンを有し、
前記弾性体の第１部分は、前記レンズ保持枠に固定され、前記弾性体の第２部分が前記固定筒に固定されることで、前記カム環が前記第１回転方向に付勢される、請求項５に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記弾性体は、一対のバネを含み、
前記一対のバネは、前記カム環を挟んで対向して配置され、
前記一対のバネのそれぞれは、前記レンズ保持枠の一部と、前記固定筒の一部に固定されている、請求項７に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記一対のバネのそれぞれは、前記カム環の外周面に前記第１回転方向に沿って配置されている、請求項８に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１つに記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって結像された光を撮像する撮像装置と
を備える撮像システム。
【請求項１１】
前記レンズ装置及び前記撮像装置を回転可能に前記レンズ装置及び前記撮像装置の少なくとも一方を支持する支持機構をさらに備える、請求項１０に記載の撮像システム。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の撮像システムを搭載して移動する移動体。