(57)【要約】【課題】  構造が簡単で、かつ小型化及び省電力化に供する方向制御装置を提供する。【解決手段】  可動アーム４は、制御部３とビデオカメラ５との間に取り付けられている。可動アーム４は、ビデオカメラ５を保持する芯材１０と、芯材１０の表面を覆う光変形樹脂膜１１と、外部光を遮蔽する光遮蔽部１２と、光遮蔽部１２の内面に設けられ制御部３に結線されたフレキシブル基板１３と、フレキシブル基板１３上に実装され光変形樹脂膜１１を照射する紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５とを備えている。光変形樹脂膜１１は、紫外ＬＥＤ１４によって紫外光が照射されると屈曲変形するとともに芯材１０を変形させ、可視ＬＥＤ１５によって可視光が照射されると復元する。制御部３が各ＬＥＤ１４，１５の点灯・非点灯を制御することで、ビデオカメラ５の向きが制御される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器を保持する保持部材と、この保持部材を変形させて前記機器の方向を変えるアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御部とを備えた方向制御装置において、
前記アクチュエータは、第一波長域の光を受けて変形し、第二波長域の光を受けて復元する光変形プラスチックと、この光変形プラスチックに前記第一又は第二波長域の光を選択的に照射する光源装置とから構成されていることを特徴とする方向制御装置。
【請求項２】
前記機器は、カメラ又は照明機器であることを特徴とする請求項１記載の方向制御装置。
【請求項３】
前記光変形プラスチックは、棒状に形成された前記保持部材の表面を覆うように被着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の方向制御装置。
【請求項４】
前記光変形プラスチックは、ワイヤ状に形成され、棒状に形成された前記保持部材の一端から他端へ張架されていることを特徴とする請求項１又は２記載の方向制御装置。
【請求項５】
前記光源装置は、前記第一波長域の光として紫外光を発する第一発光ダイオードと、前記第二波長域の光として可視光を発する第二発光ダイオードとによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の方向制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれかの方向制御装置と、複数箇所に配置され、所定の物体を感知するセンサとを備え、
前記センサは、前記物体を感知した場合に位置情報を前記方向制御装置に送信し、前記制御部は、この位置情報に基づいて前記アクチュエータを制御して前記機器を前記物体の方向に向けることを特徴とする自動追尾システム。
【請求項７】
棒状の部材の周囲に配置され、第一波長域の光を受けて変形し、第二波長域の光を受けて復元する光変形プラスチックと、前記部材及び前記光変形プラスチックを内部に通して遮光する管状の光遮蔽部と、この光遮蔽部の内面に配置され、前記光変形プラスチックに前記第一又は第二波長域の光を選択的に照射する光源装置とを備え、
前記光変形プラスチックの変形に応じて前記部材を変形させることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の機器を保持して所定の方向に向ける方向制御装置及びこの装置を備えた自動追尾システム、並びにアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、監視カメラは、金融機関やコンビニエンスストアなどに設置される防犯を目的としたものだけでなく、老人介護や動物観察などにおいても利用されている。このような監視カメラには、カメラを固定して撮影を行うもののほか、人や動物などの動きが予測できない被写体をカメラが自動的に追尾して撮影するようにしたものが知られており、人物や動物などが発する音や赤外線をセンサが感知したときに、撮像レンズをその被写体に向けるようにカメラ方向を制御する自動追尾システムが各種提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３３３０７号公報
【特許文献２】特開平５−１５０３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に記載されるシステムでは、いずれもカメラ方向の制御を行う装置として、カメラを取り付ける雲台（カメラ台）と、この雲台の回転制御を行うサーボモータとが用いられている。しかしながら、このような方向制御装置は、雲台やサーボモータを用いるので装置の構造及び機構が複雑で、装置サイズが大きくなるといった問題がある。また、当該装置は、サーボモータの消費電力が大きいといった点も問題である。
【０００５】
本発明は上記背景を考慮してなされたものであり、構造が簡単で、かつ小型化及び省電力化に供する方向制御装置及びこの装置を備えた自動追尾システム、並びにアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の方向制御装置は、機器を保持する保持部材と、この保持部材を変形させて前記機器の方向を変えるアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御部とを備えた方向制御装置において、前記アクチュエータは、第一波長域の光を受けて変形し、第二波長域の光を受けて復元する光変形プラスチックと、この光変形プラスチックに前記第一又は第二波長域の光を選択的に照射する光源装置とから構成されていることを特徴とするものである。なお、上記機器は、カメラ又は照明機器であることが好ましい。
【０００７】
また、前記光変形プラスチックは、棒状に形成された前記保持部材の表面を覆うように被着されていることが好ましい。
【０００８】
また、前記光変形プラスチックは、ワイヤ状に形成され、棒状に形成された前記保持部材の一端から他端へ張架されていてもよい。
【０００９】
また、前記光源装置は、前記第一波長域の光として紫外光を発する第一発光ダイオードと、前記第二波長域の光として可視光を発する第二発光ダイオードとによって構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の自動追尾システムは、上記方向制御装置と、複数箇所に配置され、所定の物体を感知するセンサとを備え、前記センサは、前記物体を感知した場合に位置情報を前記方向制御装置に送信し、前記制御部は、この位置情報に基づいて前記アクチュエータを制御して前記機器を前記物体の方向に向けることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のアクチュエータは、棒状の部材の周囲に配置され、第一波長域の光を受けて変形し、第二波長域の光を受けて復元する光変形プラスチックと、前記部材及び前記光変形プラスチックを内部に通して遮光する管状の光遮蔽部と、この光遮蔽部の内面に配置され、前記光変形プラスチックに前記第一又は第二波長域の光を選択的に照射する光源装置とを備え、前記光変形プラスチックの変形に応じて前記部材を変形させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方向制御装置によれば、アクチュエータを光変形プラスチックとこれを照射する光源装置とによって構成しているので、モータなどの機械的な駆動部を要さず、アクチュエータを簡素に、かつ小型化することができる。また、アクチュエータは光によって駆動するものであるので、消費電力が少なく、省電力化に供する。さらに、光源装置を発光ダイオードによって構成することは、この省電力化に資するところが大きい。
【００１３】
本発明の自動追尾システムは、小型化及び省電力化された上記方向制御装置を備えるので、設置可能な場所が広がり、様々な場所で利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に本発明の方向制御装置を用いた自動追尾システムの概略を示す。複数のセンサ２が所定の場所に配置されている。センサ２は、音や赤外線を感知するものであり、人物や動物などが近づいたことを感知した場合に、位置情報を表す信号Ｓを制御部３に送信する。この信号Ｓの送信は、有線によるものであっても無線によるものであってもよい。
【００１５】
制御部３には、可動アーム４の一端が取り付けられている。可動アーム４の他端には、小型のビデオカメラ５が接続されている。可動アーム４は、ビデオカメラ５を空中に保持するとともに、制御部３の制御によって湾曲する。制御部３は、センサ２から送られた信号Ｓに基づいて可動アーム４を湾曲させ、ビデオカメラ５の方向（レンズ方向）を信号Ｓが発せられたセンサ２の位置へ向ける。このとき、ビデオカメラ５は被写体の撮影を開始し、撮影された画像データを制御部３へ送信する。この画像データは、制御部３に接続された記録媒体６に逐次記録される。
【００１６】
ビデオカメラ５は、ＣＣＤ型あるいはＭＯＳ型のイメージセンサを備えた動画撮像装置であり、可動アーム４のみで支えられる程度に軽量なものである。ビデオカメラ５の撮影で得られた画像データは、可動アーム４の内部に挿通された配線を通して制御部３に送られ、記録媒体６として例えばビデオテープが用いられる。なお、画像データは、可動アーム４の外部に渡されたリード線、あるいは無線によってビデオカメラ５から制御部３に送られるようにしてもよく、記録媒体６としてビデオテープのほか、光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどを用いてもよい。
【００１７】
また、可動アーム４は、後述するように上下、左右、斜めのいずれの方向へも湾曲することができるので、ビデオカメラ５のレンズ方向を背後を除くあらゆる方位に向けることができる。センサ２をこの方位内（撮影範囲内）のいずれの位置に配置してもよく、センサ２はその位置情報に基づいた信号Ｓを制御部３に送信する。
【００１８】
可動アーム４の構成を示す図２及び図３において、可動アーム４は、棒状の芯材（保持部材）１０と、芯材１０の表面を覆うように被着した光変形樹脂膜１１と、光変形樹脂膜１１で覆われた芯材１０を中空の内部に通した管状の光遮蔽部１２と、光遮蔽部１２の内面に貼り付けられたフレキシブル基板１３と、フレキシブル基板１３上に実装された複数の紫外光発光ダイオード（以下、紫外ＬＥＤと呼ぶ）１４及び可視光発光ダイオード（以下、可視ＬＥＤと呼ぶ）１５とを備えている。
【００１９】
芯材１０は、一端が制御部３に取り付けられており、他端がビデオカメラ５に取り付けられている。芯材１０は、ビデオカメラ５の重量を支えることができ、かつ表面を覆う光変形樹脂膜１１によって所定以上の外力が加わった場合に塑性変形し、塑性変形した形状を保持することができる。
【００２０】
光変形樹脂膜１１は、特定の光の照射によって変形し、かつ復元することができる樹脂膜である。このような光変形樹脂膜１１としては、アゾベンゼン分子を主原料とする高分子材料（プラスチック）を用いたものが英国雑誌「ＮＡＴＵＲＥ」（Vol.425, 11 SEPTEMBER 2003）などで知られている。この光変形樹脂膜１１は、波長が３６６ｎｍ程度の紫外光により平坦な状態から屈曲変形（湾曲）し、波長が約５４０ｎｍ以上の可視光の照射により元の平坦な形状に戻る性質を有している。
【００２１】
光遮蔽部１２は、ゴムなどの可撓性を有する部材であって、光変形樹脂膜１１の周囲を覆っており、外部からの光が光変形樹脂膜１１に照射されないように遮光している。管状の光遮蔽部１２の内面には、その長手方向に沿って４つのフレキシブル基板１３が貼り付けられており、フレキシブル基板１３は、図３（Ａ）に示すように、芯材１０の中心軸に対して上下、左右（すなわち９０°の回転対称となる位置）にそれぞれ配置されている。また、フレキシブル基板１３の端は制御部３に結線されている。
【００２２】
紫外ＬＥＤ１４には、例えばＧａＩｎＮを材質として製造された約３６６ｎｍの波長の紫外光を発するＬＥＤが用いられる。可視ＬＥＤ１５には、例えばＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓを材質として製造された約５６２ｎｍの波長の緑色光を発するＬＥＤが用いられる。図３（Ｂ）に示すように、近接するように設けられた紫外ＬＥＤ１４と可視ＬＥＤ１５とが１組となって、各フレキシブル基板１３上に所定の間隔をおいて配設されている。紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５は、フレキシブル基板１３を介して制御部３に電気的に接続されており、制御部３によって点灯・非点灯が制御される。
【００２３】
紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５は、点灯された場合に直近の光変形樹脂膜１１の表面を照射する。紫外ＬＥＤ１４が点灯すると、この紫外光が照射された光変形樹脂膜１１の部分は屈曲変形する。なお、この変形量は、紫外光の照射量に応じて制御される。紫外ＬＥＤ１４を非点灯として、隣接する可視ＬＥＤ１５を点灯すると、光変形樹脂膜１１の湾曲した部分が平坦な形状に復元する。
【００２４】
図４は、光変形樹脂膜１１が変形するとともに心材１０が変形して、可動アーム４の全体が湾曲した様子を示す。このように可動アーム４を湾曲させてビデオカメラ５の向きを変えるには、その所望の方向に位置するフレキシブル基板１３上の紫外ＬＥＤ１４を一斉に点灯させ、他のフレキシブル基板１３上の紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５を非点灯とする。光変形樹脂膜１１は、点灯した紫外ＬＥＤ１４によって紫外光が照射された部分が屈曲変形して収縮する。これにより、心材１０は点灯した紫外ＬＥＤ１４の方向へ湾曲し、心材１０によって保持されたビデオカメラ５の向きが変化する。なお、心材１０の湾曲量は、紫外光の照射量や照射時間によって調整することができる。
【００２５】
制御部３は、人物などを感知したセンサ２の位置情報を表す前述の信号Ｓに基づいて、前述のように配置された４つのフレキシブル基板１３から紫外ＬＥＤ１４を点灯させるものを決定し、その紫外ＬＥＤ１４の点灯時間を決定する。これにより、ビデオカメラ５を上下、左右の任意の位置に配置されたセンサ２の方向へ向けることができる。
【００２６】
なお、上記４つのフレキシブル基板１３から２つを同時に選択して、それらに実装された紫外ＬＥＤ１４を点灯させることで、ビデオカメラ５を斜め方向へ向けることも可能である。例えば、芯材１０の中心軸に対して上に配置されたフレキシブル基板１３と右に配置されたフレキシブル基板１３とを同時に選択することで、ビデオカメラ５を右斜め上方向へ向けることができる。また、各紫外ＬＥＤ１４の照射量や照射時間をそれぞれ個別に調整することより、可動アーム４の形状を微調整することができ、ビデオカメラ５を任意の方向へ向けることができる。
【００２７】
可動アーム４を元の直線状の形状に復元するには、可視ＬＥＤ１５を点灯させて、紫外光が照射された光変形樹脂膜１１の部分に可視光を十分な時間照射すればよい。このように、可動アーム４は光によって駆動するアクチュエータによって構成されているので、エネルギーの無駄が少なく、ＬＥＤ１４，１５を駆動するだけの電圧信号が制御部３から供給されればよい。
【００２８】
上記実施形態では、光変形樹脂膜１１を芯材１０の表面を覆うように被着させて可動アーム４を構成したが、これに限られるものではなく、芯材を光変形樹脂膜で覆わずに、光変形樹脂で細長く形成されたワイヤを可動アームの一端から他端へ張架するようにしてもよい。図５は、このようにして構成された上記とは別の形態の可動アームを示し、上記実施形態と共通に用いられる部材には共通の符号を付している。芯材１０の上下、左右には、フレキシブル基板１３に沿うように細長い光変形ワイヤ１６が配置されている。光変形ワイヤ１６は、前述のアゾベンゼン分子を主原料とする高分子材料によって形成されており、可動アーム７の一端から他端へ張架されている。
【００２９】
図６に示すように、光変形ワイヤ１６は、直近の紫外ＬＥＤ１４で紫外光が照射された部分が屈曲変形することで収縮し、可視ＬＥＤ１５で可視光が照射されることで元の形状へ復元する。先の実施形態と同様に、制御部３が各フレキシブル基板１３上の紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５の点灯・非点灯を制御することで、可動アーム７の形状を変化させ、ビデオカメラ５を所望の方向へ向けることができる。なお、光変形ワイヤ１６の数やその配置する位置などは適宜変更可能である。
【００３０】
以上、図示した実施形態にしたがって本発明を説明したが、紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５は、それぞれ所定の波長域の光を発するものであればよく、上記の材質の発光ダイオードに限られない。また、紫外ＬＥＤ１４及び可視ＬＥＤ１５の代わりに、発光ダイオード以外の光源装置を用いることも可能である。
【００３１】
また、上記方向制御装置を胃カメラや工業用ファイバースコープなどの内視鏡として利用することも可能である。可動アームが保持する機器は、ビデオカメラに限られず、静止画撮影を行うデジタルスチルカメラなどであってもよく、カメラの他、ライトやストロボ装置などの照明機器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の方向制御装置を用いた自動追尾システムの概略図である。
【図２】可動アームの斜視図である。
【図３】（Ａ）は可動アームを長手方向と垂直に切断した断面図であり、（Ｂ）は可動アームを長手方向に沿って切断した断面図である。
【図４】可動アームの部分断面を示し、所定の紫外ＬＥＤが点灯して可動アームが湾曲した様子を示す図である。
【図５】別形態の可動アームを示し、（Ａ）は可動アームを長手方向と垂直に切断した断面図であり、（Ｂ）は可動アームを長手方向に沿って切断した断面図である。
【図６】別形態の可動アームの部分断面を示し、所定の紫外ＬＥＤが点灯して可動アームが湾曲した様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
２  センサ
３  制御部
４  可動アーム
５  ビデオカメラ
６  記録媒体
７  可動アーム
１０  芯材
１１  光変形樹脂膜
１２  光遮蔽部
１３  フレキシブル基板
１４  紫外光発光ダイオード
１５  可視光発光ダイオード
１６  光変形ワイヤ
【図１】
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【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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