JPH07234447A - 撮影ユニットおよびカメラ - Google Patents

撮影ユニットおよびカメラ

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JPH07234447A
JPH07234447A JP28812394A JP28812394A JPH07234447A JP H07234447 A JPH07234447 A JP H07234447A JP 28812394 A JP28812394 A JP 28812394A JP 28812394 A JP28812394 A JP 28812394A JP H07234447 A JPH07234447 A JP H07234447A
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driving
axis
rotation
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JP28812394A
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Osamu Sakata
修 坂田
Hiroshi Nishimura
博史 西村
Rikako Sakai
利佳子 酒井
Sakiko Yamaguchi
咲子 山口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影光学系を装着したカメラ自体を回転駆動
するというのではなく、従来撮影レンズと撮像素子とを
少なくとも有する撮影光学系を有する撮影ユニット本体
を眼球の挙動のように回動させ、カメラ全体の小型化に
寄与でき、また静音化も図れる撮影ユニットを提供す
る。 【構成】 撮影レンズ３および撮像手段４を少なくとも
ケース５に内蔵し、駆動面を提供する球面部を該ケース
の外面に少なくとも有する撮影ユニット本体と、少なく
とも互いに直交する２軸の交点を該球面部の回転中心と
して回転可能に支持する支持手段２と、該駆動面と該支
持手段との間に生じさせた摩擦力で該撮影ユニット本体
を夫々独立して任意の方向に摩擦駆動させる摩擦駆動手
段１ａ、１ｂとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は撮影対象の方向に例えば
球形に形成された撮影ユニット本体を眼球の挙動と同様
に回動させることができる撮影ユニット、および該撮影
ユニットを有するカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、カメラの撮影方向を変える機構と
しては、カメラ本体を回転台（雲台）に装着し、該回転
台をモータ駆動する方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カメラ
の撮影方向を変える上記した従来の機構は、カメラ本体
外に回転駆動のための駆動装置を設けるため構造的に大
きなものになる。この場合、映像を取り込む装置として
小型化するのには限界がある。特にロボットの目（映像
入力装置）に組み込むには従来の構造ではサイズ的に制
約が大きい。
【０００４】また、駆動時の音は従来の様に回転の為の
装置がカメラ本体外にあるため静かとはいえない。
【０００５】本出願に係る第１の発明の目的は、撮影光
学系を装着したカメラ自体を回転駆動するというのでは
なく、従来撮影レンズと撮像素子とを少なくとも有する
撮影光学系を有する撮影ユニット本体を眼球の挙動のよ
うに回動させ、カメラ全体の小型化に寄与でき、また静
音化も図れる撮影ユニットを提供することにある。
【０００６】本出願に係る第２の発明の目的は、第１の
目的を実現した撮影ユニットを装着し、小型軽量で静音
化の図れたカメラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する第１の構成は、請求項１に記載のよう
に、撮影レンズおよび撮像手段を少なくともケースに内
蔵し、駆動面を提供する球面部を該ケースの外面に少な
くとも有する撮影ユニット本体と、少なくとも互いに直
交する２軸の交点を該球面部の回転中心として回転可能
に支持する支持手段と、該駆動面と該支持手段との間に
生じさせた摩擦力で該撮影ユニット本体を夫々独立して
任意の方向に摩擦駆動させる摩擦駆動手段とを有するこ
とを特徴とする撮影ユニットにある。
【０００８】この構成では、撮影ユニット本体を眼球の
ような挙動で回動させることができ、撮影ユニット本体
のみを任意の向きに回動させて撮影が行える。また、撮
影ユニット本体の駆動は、支持手段と撮影ユニットの間
での摩擦駆動に依存するので、静粛でしかも滑らかな回
動が得られる。さらに、カメラ全体を雲台で回動させる
従来の機構に比べ、撮影ユニット本体のみを駆動するの
で、駆動負荷が小さく消費電力の削減が図れる。また、
従来の雲台を用いた機構では減速機構を用いて重量のあ
るカメラ全体を駆動しているので、回動速度を高めるに
は出力の増大を招く他、慣性モーメントが大きく作用し
所望の位置に停止させ難いのに対し、駆動対象は軽量の
撮影ユニット本体であるため、回動速度の高速化が図れ
るとともに位置決め精度も向上する。さらには、直交す
る３軸の交点を中心として撮影ユニット本体の駆動も可
能である。
【０００９】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
第２の構成は、請求項２に記載のように、撮影レンズお
よび撮像手段を少なくともケースに内蔵した撮影ユニッ
ト本体と、互いに直交する第１の軸と第２の軸の交点を
該撮影ユニット本体の回転中心とし、該撮影ユニット本
体を該第１の軸および該第２の軸を中心として夫々独立
に回動可能に支持する２軸方向支持手段と、該撮影ユニ
ット本体を夫々独立して該２軸方向に駆動させる駆動手
段とを有することを特徴とする撮影ユニットにある。
【００１０】この構成では、上記した構成と同様の作用
効果が得られる他、２軸方向支持手段で撮影ユニット本
体の支持を行っているため、撮影ユニット本体を各軸方
向へ確実に移動させることができる。
【００１１】本出願に係る第１の目的を実現する第３の
構成は、請求項３に記載のように、請求項１または２に
おいて、ケースは全体的に球面形状に形成されているこ
とを特徴とする撮影ユニットにある。
【００１２】この構成では、回転駆動するケース自体を
全体的に球面形状とするので、撮影ユニット本体の支持
を容易とし、また自由な回動が保証される。
【００１３】本出願に係る第１の目的を実現する第４の
構成は、請求項４に記載のように、請求項１において、
摩擦駆動手段は、進行波を形成するための電気−機械エ
ネルギー変換素子を有し、該電気−機械エネルギー変換
素子は駆動面又は支持手段に加圧接触していることを特
徴とする撮影ユニットにある。
【００１４】この構成では、駆動面あるいは支持手段側
に圧電素子等の進行波形成用の電気−機械エネルギー変
換素子を設けるといった簡単な構成で、撮影ユニット本
体の自由な方向の回動を行える。またこの駆動方式は、
非常に静粛であり、微小な回動が保証できると共に、高
精度の位置決めが実現できる。
【００１５】本出願に係る第１の目的を実現する第５の
構成は、請求項５に記載のように、請求項４において、
進行波を形成するための電気−機械エネルギー変換素子
は、各軸の駆動方向毎に夫々設けられていることを特徴
とする撮影ユニットにある。この構成では、確実に撮影
ユニット本体を任意の方向に回動させることができる。
【００１６】本出願に係る第１の目的を実現する第６の
構成は、請求項６に記載のように、請求項４において、
進行波を形成するための電気−機械エネルギー変換素子
は、一体で各軸方向の駆動を行うことを特徴とする撮影
ユニット。
【００１７】この構成では、電気−機械エネルギー変換
素子の取付け作業が簡単となる。
【００１８】本出願に係る第１の目的を実現する第７の
構成は、請求項７に記載のように、請求項１において、
摩擦駆動手段は、駆動面と支持手段との間に配置された
駆動ローラであることを特徴とする撮影ユニットにあ
る。
【００１９】この構成では、コンパクトでシンプルな駆
動機構が得られる。
【００２０】本出願に係る第１の目的を実現する第８の
構成は、請求項８に記載のように、請求項７において、
駆動ローラは各駆動軸方向毎に対向して一対設けたこと
を特徴とする撮影ユニットにある。
【００２１】この構成では、確実な駆動が行える。
【００２２】本出願に係る第１の目的を実現する第９の
構成は、請求項９に記載のように、請求項７において、
摩擦駆動手段は、駆動ローラと該駆動ローラに対向した
回転子とを一組として各駆動軸方向毎に設けたことを特
徴とする撮影ユニット。
【００２３】この構成では、回転子をベアリング等を含
む低摩擦材とし、他方の駆動ローラで夫々の軸方向に駆
動するので、両方の駆動ローラで同じ回転が得られ、両
軸方向への移動がスムーズに行われる。
【００２４】本出願に係る第１の目的を実現する第１０
の構成は、請求項１０に記載のように、請求項２におい
て、２軸方向支持手段は、第１の軸を回動中心とした第
１の支持部材と、第２の軸を回動中心とした第２の支持
部材と、該第１の支持部材と一体に撮影ユニット本体を
移動させ、該第２の支持部材と一体に該撮影ユニット本
体を移動させ、該第１の支持部材と該第２の支持部材と
の移動を互いに不干渉状態で独立に移動可能とする連結
手段とを有することを特徴とする撮影ユニット。
【００２５】この構成では、第１の支持部材と第２の支
持部材を用いて撮影ユニット本体を回動させるので、確
実な回動が保証される。
【００２６】本出願に係る第１の目的を実現する第１１
の構成は、請求項１１に記載のように、請求項１０にお
いて、第１の支持部材と第２の支持部材は円弧形状に形
成されていることを特徴とする撮影ユニットにある。
【００２７】この構成では、第１の支持部材および第２
の支持部材は球形状の撮影ユニット本体に合致した形状
とでき、無駄なくコンパクト化が図れ、全体の構造的空
間において合理的である。
【００２８】本出願に係る第１の目的を実現する第１２
の構成は、請求項１２に記載のように、請求項１０また
は１１において、駆動手段は、第１の支持部材と第２の
支持部材を夫々回動させることを特徴とする撮影ユニッ
トにある。
【００２９】この構成では、任意の向きに撮影ユニット
本体を確実に回動させることができる。
【００３０】本出願に係る第１の目的を実現する第１３
の構成は、請求項１３に記載のように、請求項１０又は
１１において、駆動手段は、連結手段を第１の支持部材
および第２の支持部材に対してその長さ方向に沿って移
動させることを特徴とする撮影ユニット。
【００３１】この構成では、駆動手段が直接連結手段を
駆動するので、低出力でも高トルクで撮影ユニット本体
の回動が行え、高速、高精度の駆動制御が行える。
【００３２】本出願に係る第１の目的を実現する第１４
の構成は、請求項１４に記載のように、請求項２におい
て、２軸方向支持手段は、第１の軸を回動中心とした第
１の支持部材と、該第１の支持部材に連結され、該第１
の軸と直交する第２の軸の回りを移動する撮影ユニット
本体に連結される連結手段とを有することを特徴とする
撮影ユニット。
【００３３】この構成では、一つの支持部材により撮影
ユニットを直交する２軸方向に自由に移動させることが
できる。
【００３４】本出願に係る第１の目的を実現する第１５
の構成は、請求項１５に記載のように、請求項１ないし
１３のいずれかにおいて、撮影ユニット本体の位置を検
出する検出手段を有し、該検出手段からの情報に基づき
駆動手段を駆動制御して該撮影ユニット本体を任意の向
きに回転させる制御手段を有することを特徴とする撮影
ユニット。
【００３５】この構成では、撮影ユニット本体をフィー
ドバック制御により所望する向きに回動させることがで
き、高速、高精度に低消費電力での制御が行える。
【００３６】本出願に係る第２の目的を実現する構成
は、請求項１６に記載のように、請求項１ないし１３の
いずれかに記載の撮影ユニットをカメラ本体に装着した
ことを特徴とするカメラ。
【００３７】この構成では、カメラ自体を回動させるこ
となく任意の向きに撮影ユニットを向けて撮影が行え
る。
【００３８】
【実施例】
（第１実施例）図１は本実施例の特徴をもっともよく表
わす撮影ユニットの斜視図を示す。
【００３９】同図において、１ａ、１ｂは進行波が形成
される圧電振動子で、振動弾性体に圧電素子が固定され
たもので、該圧電素子に駆動用周波電圧を印加すると、
該振動弾性体に所定方向の進行波が形成される。これら
の圧電振動子はその振動弾性体を内周面側に向けて後述
の球形回転ユニット固定枠２に固定され、Ｙ軸に対称の
一対の圧電振動子１ａにはＹ軸回りの進行波が形成さ
れ、またＸ軸に対称の一対の圧電振動子１ｂにはＸ軸回
りの進行波が形成される。
【００４０】この進行波は、弾性体である振動弾性体の
駆動面をなす内周面の表面粒子に楕円運動を生じさせる
もので、この進行波形成面に加圧接触する後述の球形回
転ユニット５を摩擦駆動する。また、本実施例では各軸
に対称の一対の各圧電振動子１ａ、１ｂの夫々に進行波
を形成するようにしているが、対向する一対の振動子の
合成で進行波を形成するようにしてもよい。
【００４１】なお、進行波の形成原理は公知なので詳述
しないが、９０度の位相ずれを有する２つの定在波を圧
電素子により振動弾性体上に形成することにより、その
合成で該振動弾性体の表面粒子に楕円運動が生じ、この
振動弾性体に加圧接触する部材（本実施例では球形回転
ユニット）を該楕円運動によりその方向と逆方向に摩擦
駆動するもので、該２つの定在波を形成する圧電振動子
に印加する周波電圧を同位相とすると、該楕円運動が形
成されず、単なる定在波のみが形成され、その波形の頂
点で点接触的に該振動弾性体と該部材とが加圧接触す
る。
【００４２】２は圧電振動素子１ａ、１ｂを固定し、ユ
ニット全体をカメラ内に固定する球形回転ユニット固定
枠で、例えば金属等の弾性部材により形成される。な
お、この球形回転ユニット枠２に対して圧電振動子１
ａ、１ｂは求心に向けてバネ力が作用するバネ部材を介
して固定され、後述の球形回転ユニット５に加圧接触す
るようにしている。なお、圧電振動素子１ａ、１ｂは後
述する球形回転ユニット５側に進行波を形成するための
圧電振動子を設けるようにしても良い。
【００４３】３は集光，フォーカス，ズームを行なう光
学レンズ、４は光学レンズ３を通した画像を電気信号に
置き換える撮像素子（ＣＣＤ）、５は光学レンズ３と受
像素子４をケース内に内蔵した球形回転ユニットで、加
圧接触している回転ユニット固定枠２に圧電振動子１に
より励起された楕円運動を生じさせる進行波によりＸ軸
回りおよびＹ軸回りに夫々自由回転できるようになって
いる。なお、回転支軸側の圧電振動子の圧電素子には同
位相の周波電圧を印加しておくと、上記した進行波が形
成されないので、その部分では点接触的な軸受が構成さ
れ、スムーズに球形回転ユニットを回転させることがで
きる。
【００４４】６は球形回転ユニット５のカメラ本体に対
する回転角度を検出する方向検出センサー、７，８，
９，１０はそれぞれ撮像素子４の画像の情報を送る画像
信号線、圧電振動子１を駆動する情報を送る方向制御信
号線、光学レンズ３を制御するためのレンズ制御信号
線、方向検出センサー６の情報を送る方向センサー信号
線である。
【００４５】また、図２は本実施例の構造を断面から分
かり易く示した図である。同図において、１１は撮像素
子４の電気情報を映像として再構成する画像処理装置、
１２は圧電振動子１を駆動させ球形回転ユニット５の方
向を変える方向制御装置、１３は光学レンズ３のフォー
カス、ズームを動かすレンズ制御装置である。球形回転
ユニット５の回転位置を方向検出センサー６で確認し、
常に方向制御装置１２へフィードバックしながら制御す
る。
【００４６】次に動作について説明する。
【００４７】まず、球形回転ユニット５がカメラの正面
を向いている場合、圧電振動子１ａ、１ｂが取付けられ
た固定枠２が球形回転ユニットに加圧接触しているの
で、圧電振動子１の圧電素子に電圧をかけない状態では
接触面の摩擦により球形回転ユニット５は固定されたロ
ック状態にある。つまりカメラ本体が揺れても球形回転
ユニット５の相対的な方向は保たれる。
【００４８】次に、画面を左右に振る（球形回転ユニッ
ト５を水平方向に回転する）場合は、左右一対の圧電振
動子１ａの圧電素子に駆動用周波電圧を印加すると、Ｘ
−Ｚ平面において圧電振動子１ａにＹ軸方向に回転軸を
有する楕円運動が形成され、これにより球形回転ユニッ
ト５は図１のＹ軸を中心に回転し、左右の画像を光学レ
ンズ３及び撮像素子４で撮影することができる。そし
て、圧電振動子１ａの圧電素子に印加する周波電圧を切
ることにより、希望の角度で加圧接触の摩擦力により球
形回転ユニット５をロックし、球形回転ユニット５の向
きを固定し、撮影画像を固定できる。
【００４９】同様に画面を上下に振る（球形回転ユニッ
ト５を垂直方向に回転する）場合は、上下１対の圧電振
動子１ｂの圧電素子に駆動用の周波電圧を印加すると、
Ｙ−Ｚ平面において圧電振動子１ｂにＸ軸方向に回転軸
を有する楕円運動が形成され、これにより球形回転ユニ
ット５は図１のＸ軸を中心に回転し、上下の画像を光学
レンズ３及び撮像素子４で撮影することができる。そし
て、圧電振動子１ｂの圧電素子に印加する周波電圧を切
ることにより、希望の角度で加圧接触の摩擦力により球
形回転ユニット５をロックし、球形回転ユニット５の向
きを固定し、撮影画像を固定できる。
【００５０】また、画面は同じにし傾き方向に動かす
（球形回転ユニット５をカメラの方向に垂直な円周上で
回転する）場合は、上下左右の１対または２対の圧電振
動子１ａ、１ｂの圧電素子に電圧を印加し、圧電振動子
１の駆動面に形成する楕円運動をそれぞれ図１のＺ軸を
中心とした円周上の同一回転方向に発生させる。
【００５１】これにより球形回転ユニット５は図１のＺ
軸を中心に回転し、傾いた画像をレンズ３及び撮像素子
４で撮影することができる。そして、圧電振動子１ａ、
１ｂの圧電素子に印加する電圧を切ることにより、希望
の角度で加圧接触の摩擦力により球形回転ユニット５を
ロックし、撮影画像を固定できる。
【００５２】さらに以上の回転運動を組み合わせること
により任意の方向に画面を振ることができる（任意の軸
を中心に球形回転ユニットを回転することができる）。
なお、球形回転ユニット５のカメラ本体に対する回転移
動量は、方向検出センサー６で確認できる。
【００５３】また、左右上下方向に加え傾き方向にも回
転できる。さらに左右上下の回転を組み合わせることで
スムーズに任意方向に回転できる。これらの特徴を利用
し、カメラのセルフ撮影時の遠隔からのリモコン操作に
よる画面の設定が三脚や雲台を使わなくても容易にでき
る。あるいは防犯用の監視カメラの遠隔操作に利用でき
る。
【００５４】ここで回転ユニット５は完全な球形でなく
ても、回転範囲のみ球形であればよい。たとえば、図３
の（ａ）に示す球形型以外に、（ｂ）の球形＋円錐型、
（ｃ）の球形＋面型、（ｄ）の球形＋円筒型や、（ｅ）
のレンズおよび撮像素子が球形ユニット外にあるものな
どが考えられる。
【００５５】また、固定する球形回転ユニット固定枠の
種類、さらに圧電振動子の数や配置などは図４に示すも
のであっても良い。（ａ）は固定する球形回転ユニット
固定枠を透明にすることによりカメラで捕えることので
きる視覚領域を拡大することができる。圧電振動子の数
や配置も、（ｂ）のように球形回転ユニットのまわりに
リング状あるいは多数の圧電振動子を配置したものや、
（ｃ）のように圧電振動子を対象の対の関係に配置した
り、回転子や低摩擦材との対も考えられる。さらに、
（ｄ）のように圧電振動子が１つでも駆動可能であり、
圧電振動子の形状も回転方向と配置する位置により、円
形、リング形、四角形、多角形などが考えられる。
【００５６】また、圧電振動素子の代わりに、円柱形状
の超音波モータあるいは通常の電磁モータを使用するこ
ともできる。
【００５７】さらに、圧電振動子は上記した板形状のも
のばかりなく、円環形状のものであってもよく、この場
合は、円環の円周方向に沿って進行波が形成されるの
で、回転ユニット５の回転軸をなすＸ軸およびＹ軸上に
円環形状の圧電振動子を配置し、Ｘ軸回りに回転ユニッ
ト５を回転させる場合には、Ｘ軸上の圧電振動子を駆動
し、Ｙ軸回りに回転ユニット５を回転させる場合には、
Ｙ軸上の圧電振動子を駆動することで同様に回転ユニッ
ト５を撮影方向に向けてチルト動作およびパン動作を行
なわせることができる。
【００５８】以下の第５実施例までの説明では、ユニッ
トが球形で、圧電振動子２対が９０度ずれ、帯状の枠で
固定した形式のものを用いて説明する。
【００５９】（第２実施例）図５は第２実施例を示す。
【００６０】本実施例は、第１実施例を画像処理に応用
した例で、球形回転ユニット５内の撮像素子４で電気信
号に変換したものを画像処理装置１１で映像として再構
成し、その画像をもとに画像認識装置１４で画像の内容
を認識する。認識方向により形状／色／動作／変化等の
認識項目が可能である。画像認識装置１４の情報を方向
制御装置１２にフィードバックすることにより、必要と
する撮影対象を自動で選択および追尾する、あるいは録
画のオンオフの自動切替が可能となる。
【００６１】具体的な例で説明すると、防犯用監視カメ
ラで人物を選択追尾するとき、画像認識装置１４で動く
ものを認識してその人物を画像で捕え、顔の拡大撮影や
行動を追尾することができる。
【００６２】（第３実施例）図６は第３実施例を示す。
【００６３】本実施例は第１実施例と各種センサーを組
み合わせたものである。センサーには赤外線、温度、超
音波など多数あるが、ここでは赤外線センサーを使った
ものを例に説明する。
【００６４】図６は第１実施例に赤外線センサーと画像
処理を組み込んだ概念図である。赤外線センサー１５の
情報を赤外線センサー画像認識装置１６で映像の内容を
認識する。赤外線センサーにより形状／色／動作／変化
等の認識項目が可能である。赤外線センサー画像認識装
置１６の情報を方向制御装置１２にフィードバックする
ことにより、必要とする撮影対象を自動で選択および追
尾する、あるいはカメラの作動のオンオフの自動切替が
可能となる。
【００６５】具体的な例で説明すると、防犯用監視カメ
ラで暗闇の人物を選択追尾するとき、赤外線センサー画
像認識装置１６で動くものを認識し、部屋の明かりを点
灯してその人物を画像で捕え、顔の拡大撮影や行動を追
尾することができる。
【００６６】本実施例では、超音波センサーや温度セン
サーなどその他のセンサーをも同様に人物を認識するこ
とができる。
【００６７】（第４実施例）図７は第４実施例を示す。
【００６８】本実施例は第１実施例をロボットあるいは
仮想現実システム（ＶＲ）用の立体画像入力装置として
応用した例である。図７のようにロボットまたは仮想現
実システムに球形回転型光学ユニット５を左右の目とし
て２つ組み込む。２つの球形回転型光学ユニット５で撮
影した情報を画像処理装置１１で再構成し、画像を得
る。同時にその画像を画像認識装置１４に送り、撮影対
象の形状、色、動きを分析し、左右の球形回転型光学ユ
ニットの目が同じ対象を撮像素子４の中心で撮影するよ
うに方向制御装置１２へフィードバックする。これによ
り撮影者がその場で実際に見えるであろう立体映像をヘ
ッドマウントディスプレイ等をとおして仮想空間で情報
を確認できる。また、カメラのフォーカス及びズームを
撮影者の視線に合わせればさらに臨場感が増すであろ
う。
【００６９】また、この２眼式を用いて、フォーカス及
びユニットの回転より撮影対象の大きさや距離を算出す
ることができる。さらに、球形回転ユニットを制御する
方法として、撮影者や観測者の視線（人の眼球の動き）
を視線検出装置１９で検出し、視線が動いた方向に回転
させることができる。これにより、人に負担をかけず
に、人の意思を反映したより自然なカメラの動きを実現
することができる。
【００７０】（第５実施例）図８は第５実施例を示す。
【００７１】本実施例は第１実施例をカメラの手ぶれ防
止あるいは移動用ロボットの視覚情報の振れ防止の制御
システムとして応用したもので、図８をもって説明す
る。
【００７２】カメラを手に持ったり、作業や移動するロ
ボットの撮影画像は本体の揺れにより画像が振れる。カ
メラやロボット本体の揺れを、（ａ）の手振れセンサー
１７により検出し、それを手振れ情報処理装置１８で振
動の方向、振幅、周期などの特性を分析し、振動特性を
打ち消す情報を算出する。この情報を方向制御装置１２
にフィードバックし、球形回転型光学ユニットを回転さ
せて画像の振れを抑える。これにより、（ｂ）のように
カメラ本体が上下左右に振れても球形回転型光学ユニッ
ト部の撮影対象に対する相対的方向を保つことができ
る。従来の手振れ防止機構では、電気情報のエリア移動
による劣化や、バリアングルプリズムの煽りなど画質の
劣化現象があったが本実施例を利用することにより画質
を保持することができる。
【００７３】（第６実施例）図９は第６実施例を示す。
【００７４】上記した第１実施例では、圧電振動子を駆
動源として発生する進行波により、球形回転ユニット５
を摩擦駆動するようにしているが、本実施例は図９に示
すように、Ｘ軸回転用の一対の回転ローラ２１と、Ｙ軸
回転用の一対の回転ローラ２２を固定枠２の内面側に設
け、これら回転ローラ２１、２２を回転ユニット５に接
触させ、回転ローラ２１の回転により球形回転ユニット
５を球の中心を通るＸ軸を中心として回動し、例えばカ
メラの視線が正面を向いた状態から球形回転ユニット５
が左右方向に移動する。一方、回転ローラ２２の回転に
より球形回転ユニット５を球の中心を通るＹ軸を中心と
し、例えばカメラの視線が正面を向いた状態から球形回
転ユニット５が上下方向に移動する。これらの回転ロー
ラ２１、２２の駆動源は特に限定されるものではなく、
電磁モータ、棒形状の超音波モータ等を用いることがで
きる。
【００７５】（第７実施例）図１０は第７の実施例を示
す。
【００７６】上記した第６実施例では、駆動用の回転ロ
ーラ２１、２２は対向して一対設けてそれぞれ一組とし
ているが、本実施例ではボールベアリング等の点接触方
式の回転子２３、２４をそれぞれ一つの回転ローラ２
１、２２と対向して夫々配置している。
【００７７】本実施例では、回転子２３と２４は任意の
方向の回転について何等の規制が働かないので、回転ロ
ーラ２１と回転ローラ２２とを組み合わせて回転させる
ことができ、これにより球形回転ユニット５を任意の回
転軸を中心として移動させることができる。
【００７８】（第８実施例）図１１は第８実施例を示
す。
【００７９】２６は半円弧形状の第１の支持バー、２７
は半円弧形状の第２の支持バーで、球形回転ユニット５
の外周に同心的に配置され、球形回転ユニット５の回転
中心を通るＸ、Ｙ軸に夫々回転軸を有しており、またこ
れらの第１の支持バー２６と第２の支持バー２７には周
方向に夫々中央スリット２６ａ、２６ｂが形成され、回
転ユニット５から外方向に延出する係合子２５にこれら
の中央スリット２６ａ、２６ｂが夫々係合し、係合子２
５がこれらの中央スリット２６ａ、２６ｂに沿って摺動
するようになっている。なお、本実施例では係合子２５
内に球形回転ユニット５内の光学レンズや撮像素子等の
電源、信号ケーブル等を通している。
【００８０】２８は第１の支持バー２６の回転支軸をな
す第１の支軸部、２９は第２の支持バー２７の回転支軸
をなす第２の支軸部で、これらの第１の支軸部２８と第
２の支軸部２９は夫々カメラ等の撮影装置あるいは固定
装置等の取付け本体（不図示）に取付けられている。そ
して、この第１の支軸部２８および第２の支軸部２９に
夫々電磁モータあるいは超音波モータ等の駆動用のモー
タ（不図示）が取付けられている。
【００８１】したがって、該駆動用のモータ、例えば第
１の支軸部２８用のモータを駆動すると、第１の支持バ
ー２６がＸ軸を中心として回動を行い、第１の支持バー
２６の中央スリット２６ａに係合している係合子２５が
第２の支持バー２７の中央スリット２７ａ内を摺動し、
球形回転ユニット５がＸ軸を中心として回動する。
【００８２】また、第２の支軸部２９用のモータを駆動
すると、第２の支持バー２７がＹ軸を中心として回動を
行い、第２の支持バー２７の中央スリット２７ａに係合
している係合子２５が第１の支持バー２６の中央スリッ
ト２６ａ内を手動し、球形回転ユニット５がＹ軸を中心
として回動する。さらに、これら両駆動用のモータを同
時に駆動すると任意の向きに素早く球形回転ユニット５
を移動させることができる。
【００８３】（第９実施例）図１２は第９実施例を示
す。
【００８４】上記した第８実施例は、第１の支持バー２
６と第２の支持バー２７の中央に長さ方向に形成した中
央スリット２６ａ、２７ａに係合子２５を係合させてい
るが、本実施例では第１の支持バー２６と第２の支持バ
ー２７ともに中央スリットを形成していない形式とし、
第１の支持バー２６と第２の支持バー２７の両方に夫々
摺動自在な連結部材３２を取付け、この連結部材３２に
係合子２５を係合させている。
【００８５】したがって、第８の実施例と同様に、第１
の支軸部用の駆動源と第２の支軸部用の駆動源とを駆動
することにより、連結部材３２を夫々第１の支持バー２
６、第２の支持バー２７に沿って移動でき、係合子２５
を介して球形回転ユニット５を回動させることができ
る。
【００８６】（第１０実施例）図１３は第１０実施例を
示す。
【００８７】上記した第８実施例および第９実施例は共
に第１の支持バー２６と第２の支持バー２７の回転支軸
部をなす第１の支軸部２８と第２の支軸部２９をモータ
駆動して球形回転ユニット５の回動を行うようにしてい
るが、図１３の（ａ）に示す第９の実施例の変形例で
は、第１の支持バー２６および第２の支持バー２７の表
面にギア部２６ｂ、２７ｂを夫々形成し、またギア部２
６ｂに噛合するモータギアを有する第１のモータ３３
と、ギア部２７ｂに噛合するモータギアを有する第２の
モータ３４とを夫々連結部材３２に取付け、この連結部
材３２に係合する係合子２５を介して球形回転ユニット
５を駆動するようにしている。
【００８８】また図１３の（ｂ）に示す第８実施例の変
形例では、連結部材３２は第１の支持バー２６と第２の
支持バー２７に摺動可能に連結されると共に、駆動用モ
ータ３３、３４の取付け台として機能し、係合子２５は
中央のスリットに係合するようにしている。
【００８９】本実施例では、第８実施例および第９実施
例のように円弧形状の第１の支持バー２６と第２の支持
バー２７とをその回転支軸を駆動させるのではなく、係
合子２５の近傍で駆動するので、小さなトルクでも十分
な駆動ができ、また高速、高精度の位置決めが実現でき
る。
【００９０】（第１１実施例）図１４は第１１実施例を
示す。
【００９１】本実施例は上記した図１２の実施例と図１
３の実施例とを組み合わせたもので、図１４の（ａ）で
は、第１の支持バー２６をその回動支軸を駆動モータ
（不図示）によりＸ軸を中心として回動させて球形回転
ユニット５をＸ軸を中心に移動させ、第１の支持バー２
６に摺動自在に取付けられた連結部材３２の駆動モータ
３３を駆動することにより、第１の支持バー２６のギア
部２６ｂとのモータギアの噛合により該駆動モータを駆
動することで球形回転ユニット５をＹ軸を中心として回
動させるようにしている。
【００９２】図１４の（ｂ）では、第２の支持バー２７
をその回動支軸を駆動モータ（不図示）によりＹ軸を中
心として回動させて球形回転ユニット５をＹ軸を中心に
移動させ、駆動モータ３４を駆動することにより第２の
支持バー２７のギア部２７ｂとのモータギアの噛合によ
り球形回転ユニット５をＸ軸を中心として回動させるよ
うにしている。
【００９３】本実施例では、一つの支持バーのみで球形
回転ユニットを任意の向きの移動させることができる。
【００９４】なお、駆動源を連結部材３２に取付けず
に、無端の回動ワイヤー（ベルト）等により駆動するよ
うにしても良い。
【００９５】（第１２実施例）図１１、図１２に示す実
施例では、第１の支持バー２６と第２の支持バー２７と
は共に交差する部分があるので、第１の支持バー２６と
第２の支持バー２７を電磁式のリニアーモータの原理を
用いて駆動することができる。
【００９６】例えば図１１の構成に対しては、Ｓ・Ｎ磁
極を発生する電磁石を夫々第１の支持バー２６と第２の
支持バー２７に組み込むことにより、通電制御側の支持
バーを他方のＳ・Ｎ磁極無変化側の支持バーに対して所
望の方向に移動させることができる。
【００９７】また、図１２の構成に対しては、第１の支
持バー２６と第２の支持バー２７にＳ・Ｎ磁極を発生さ
せる磁石を夫々組み込み、連結部材３２にＳ・Ｎ磁極を
発生する電磁石を第１の支持バー用と第２の支持バー用
に夫々組み込み、連結部材に設けられた電磁石を制御す
ることで、連結部材を移動させることができる。
【００９８】（第１３実施例）上記した第８実施例〜第
１２実施例において、球形回転ユニット５を任意の向き
に位置決めするには、この球形回転ユニットの位置を何
らかの方法で検出し、フィードバック制御する必要があ
り、これを以下に述べる。
【００９９】第１の制御方式 駆動源を第１の支持バーや第２の支持バーの支軸部に設
ける場合、連結部材に駆動源を設ける場合に係らず、支
持バーあるいは連結部材の位置を角度情報として検出
し、得られた２つの角度情報を球形回転ユニット５が正
面を向いたホームポジションを中心とした角度座標と併
せてフィードバック制御する。
【０１００】第２の制御方式 両方の支持バーの交点の位置をホームポジションからの
距離距離情報として検出し、２つの距離値をホームポジ
ションを中心とした距離座標と併せてフィードバック制
御する。
【０１０１】第３の制御方式 第１、第２の駆動源または支持バーの回転角または移動
距離を夫々電気信号として取り出し、２つの角度数値を
ホームポジションを中心とした角度座標を併せて駆動源
にフィードバックし、方向の制御行う。
【０１０２】第４の制御方式 球形回転ユニット５内に、例えば角速度センサー、圧電
センサー等の振動ジャイロで構成される角度センサーを
設け、該角速度センサーの角度情報とホームポジション
を中心とした角度座標と併せて駆動源にフィードバック
し、方向の制御を行う。
【０１０３】（第１４実施例）上記した第８実施例〜第
１２実施例において、球形回転ユニット５はＸ軸および
Ｙ軸を中心とした回転を行わせているが、取付け本体に
対して第１の支持バー、第２の支持バーを、２つの円弧
に直交するリング状のジャイロ回転機構を介して支持固
定するようにすれば、さらにＺ軸を中心として球形回転
ユニット５を回転させることができる。
【０１０４】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、撮影ユ
ニット本体を眼球のような挙動で回動させることがで
き、撮影ユニット本体のみを任意の向きに回動させて撮
影が行える。また、撮影ユニット本体の駆動は、支持手
段と撮影ユニットの間での摩擦駆動に依存するので、静
粛でしかも滑らかな回動が得られる。さらに、カメラ全
体を雲台で回動させる従来の機構に比べ、撮影ユニット
本体のみを駆動するので、駆動負荷が小さく消費電力の
削減が図れる。また、従来の雲台を用いた機構では減速
機構を用いて重量のあるカメラ全体を駆動しているの
で、回動速度を高めるには出力の増大を招く他、慣性モ
ーメントが大きく作用し所望の位置に停止させ難いのに
対し、駆動対象は軽量の撮影ユニット本体であるため、
回動速度の高速化が図れるとともに位置決め精度も向上
する。さらには、直交する３軸の交点を中心として撮影
ユニット本体の駆動も可能である。
【０１０５】請求項２に記載の発明によれば、上記した
構成と同様の作用効果が得られる他、２軸方向支持手段
で撮影ユニット本体の支持を行っているため、撮影ユニ
ット本体を各軸方向へ確実に移動させることができる。
【０１０６】請求項３に記載の発明によれば、回転駆動
するケース自体を全体的に球面形状とするので、撮影ユ
ニット本体の支持を容易とし、また自由な回動が保証さ
れる。
【０１０７】請求項４に記載の発明によれば、駆動面あ
るいは支持手段側に圧電素子等の進行波形成用の電気−
機械エネルギー変換素子を設けるといった簡単な構成
で、撮影ユニット本体の自由な方向の回動を行える。ま
たこの駆動方式は、非常に静粛であり、微小な回動が保
証できると共に、高精度の位置決めが実現できる。
【０１０８】請求項５に記載の発明によれば、確実に撮
影ユニット本体を任意の方向に回動させることができ
る。
【０１０９】請求項６に記載の発明によれば、電気−機
械エネルギー変換素子の取付け作業が簡単となる。
【０１１０】請求項７に記載の発明によれば、コンパク
トでシンプルな駆動機構が得られる。
【０１１１】請求項８に記載の発明によれば、確実な駆
動が行える。
【０１１２】請求項９に記載の発明によれば、回転子を
ベアリング等を含む低摩擦材とし、他方の駆動ローラで
夫々の軸方向に駆動するので、両方の駆動ローラで同じ
回転が得られ、両軸方向への移動がスムーズに行われ
る。
【０１１３】請求項１０に記載の発明によれば、第１の
支持部材と第２の支持部材を用いて撮影ユニット本体を
回動させるので、確実な回動が保証される。
【０１１４】請求項１１に記載の発明によれば、第１の
支持部材および第２の支持部材は球形状の撮影ユニット
本体に合致した形状とでき、無駄なくコンパクト化が図
れ、全体の構造的空間において合理的である。
【０１１５】請求項１２に記載の発明によれば、任意の
向きに撮影ユニット本体を確実に回動させることができ
る。
【０１１６】請求項１３に記載の発明によれば、駆動手
段が直接連結手段を駆動するので、小トルクでも撮影ユ
ニット本体の回動が行え、また高速、高精度の駆動制御
が行える。
【０１１７】請求項１４に記載の発明によれば、一つの
支持部材により撮影ユニットを直交する２軸方向に自由
に移動させることができる。
【０１１８】請求項１５に記載の発明によれば、撮影ユ
ニット本体をフィードバック制御により所望する向きに
回動させることができ、高速、高精度に低消費電力での
制御が行える。
【０１１９】請求項１６に記載の発明によれば、カメラ
自体を回動させることなく任意の向きに撮影ユニットを
向けて撮影が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影ユニットの第１実施例を示す
斜視図。
【図２】図１の側面図。
【図３】球形回転ユニットの変形例を示す図。
【図４】球形回転ユニット固定枠および圧電振動子の変
形例を示す図。
【図５】第２実施例を示す画像認識装置のブロック図。
【図６】第３実施例を示す赤外線画像認識装置のブロッ
ク図。
【図７】第４実施例を示す立体画像入力装置のブロック
図。
【図８】第５実施例を示す手振れ補正装置のブロック
図。
【図９】第６実施例を示す概略斜視図。
【図１０】第７実施例を示す概略図。
【図１１】第８実施例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）
は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図を示す。
【図１２】第９実施例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）
は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図を示す。
【図１３】第１０実施例を示す上面図で、（ａ）は第９
実施例の変形例、（ｂ）は第８実施例の変形例を示す。
【図１４】第１１実施例を示す上面図。
【符号の説明】
１ 圧電素子 ２ 球形回転ユニ
ット固定枠 ３ 光学レンズ ４ 撮像素子（Ｃ
ＣＤ） ５ 球形回転ユニット ６ 方向検出セン
サー ７ 画像信号線 ８ 方向制御信号
線 ９ レンズ制御信号線 １０ 方向センサ
ー信号線 １１ 画像処理装置 １２ 方向制御装
置 １３ レンズ制御装置 １４ 画像認識装
置 １５ 赤外線センサー １６ 赤外線セン
サー画像認識装置 １７ 手振れセンサー １８ 手振れ情報
処理装置 １９ 視線検出装置 ２２、２２ 駆動
ローラ ２３、２４ 回転子（ベアリング） ２５ 係合子 ２６、２７ 支持バー ２８、２９ 支軸
部 ３２ 連結部材 ３３、３４ モー
タ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 15/00 Ｐ 17/02 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｄ (72)発明者 山口 咲子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮影レンズおよび撮像手段を少なくとも
    ケースに内蔵し、駆動面を提供する球面部を該ケースの
    外面に少なくとも有する撮影ユニット本体と、少なくと
    も互いに直交する２軸の交点を該球面部の回転中心とし
    て回転可能に支持する支持手段と、該駆動面と該支持手
    段との間に生じさせた摩擦力で該撮影ユニット本体を夫
    々独立して任意の方向に摩擦駆動させる摩擦駆動手段と
    を有することを特徴とする撮影ユニット。
  2. 【請求項２】 撮影レンズおよび撮像手段を少なくとも
    ケースに内蔵した撮影ユニット本体と、互いに直交する
    第１の軸と第２の軸の交点を該撮影ユニット本体の回転
    中心とし、該撮影ユニット本体を該第１の軸および該第
    ２の軸を中心として夫々独立に回転可能に支持する２軸
    方向支持手段と、該撮影ユニット本体を夫々独立して該
    ２軸方向に駆動させる駆動手段とを有することを特徴と
    する撮影ユニット。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、ケースは全
    体的に球面形状に形成されていることを特徴とする撮影
    ユニット。
  4. 【請求項４】 請求項１において、摩擦駆動手段は、進
    行波を形成するための電気−機械エネルギー変換素子を
    有し、該電気−機械エネルギー変換素子は駆動面又は支
    持手段に加圧接触していることを特徴とする撮影ユニッ
    ト。
  5. 【請求項５】 請求項４において、進行波を形成するた
    めの電気−機械エネルギー変換素子は、各軸の駆動方向
    毎に夫々設けられていることを特徴とする撮影ユニッ
    ト。
  6. 【請求項６】 請求項４において、進行波を形成するた
    めの電気−機械エネルギー変換素子は、一体で各軸方向
    の駆動を行うことを特徴とする撮影ユニット。
  7. 【請求項７】 請求項１において、摩擦駆動手段は、駆
    動面と支持手段との間に配置された駆動ローラであるこ
    とを特徴とする撮影ユニット。
  8. 【請求項８】 請求項７において、駆動ローラは各駆動
    軸方向毎に対向して一対設けたことを特徴とする撮影ユ
    ニット。
  9. 【請求項９】 請求項７において、摩擦駆動手段は、駆
    動ローラと該駆動ローラに対向した回転子とを一組とし
    て各駆動軸方向毎に設けたことを特徴とする撮影ユニッ
    ト。
  10. 【請求項１０】 請求項２において、２軸方向支持手段
    は、第１の軸を回動中心とした第１の支持部材と、第２
    の軸を回動中心とした第２の支持部材と、該第１の支持
    部材と一体に撮影ユニット本体を移動させ、該第２の支
    持部材と一体に該撮影ユニット本体を移動させ、該第１
    の支持部材と該第２の支持部材との移動を互いに不干渉
    状態で独立に移動可能とする連結手段とを有することを
    特徴とする撮影ユニット。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、第１の支持部材
    と第２の支持部材は円弧形状に形成されていることを特
    徴とする撮影ユニット。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１において、駆動
    手段は、第１の支持部材と第２の支持部材を夫々回動さ
    せることを特徴とする撮影ユニット。
  13. 【請求項１３】 請求項１０又は１１において、駆動手
    段は、連結手段を第１の支持部材および第２の支持部材
    に対してその長さ方向に沿って移動させることを特徴と
    する撮影ユニット。
  14. 【請求項１４】 請求項２において、２軸方向支持手段
    は、第１の軸を回動中心とした第１の支持部材と、該第
    １の支持部材に連結され、該第１の軸と直交する第２の
    軸の回りを移動する撮影ユニット本体に連結される連結
    手段とを有することを特徴とする撮影ユニット。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかにおい
    て、撮影ユニット本体の位置を検出する検出手段を有
    し、該検出手段からの情報に基づき駆動手段を駆動制御
    して該撮影ユニット本体を任意の向きに回転させる制御
    手段を有することを特徴とする撮影ユニット。
  16. 【請求項１６】 請求項１ないし１５のいずれかに記載
    の撮影ユニットをカメラ本体に装着したことを特徴とす
    るカメラ。
JP28812394A 1993-12-28 1994-11-22 撮影ユニットおよびカメラ Pending JPH07234447A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28812394A JPH07234447A (ja) 1993-12-28 1994-11-22 撮影ユニットおよびカメラ
US08/364,704 US6734914B1 (en) 1993-12-28 1994-12-28 Image recording unit and camera permitting 360° rotation
DE69425239T DE69425239T2 (de) 1993-12-28 1994-12-28 In einer Augapfelanordnung montierde und von der Kameraeinheit getrennte Bildaufnahmevorrichtung
EP94309848A EP0661871B1 (en) 1993-12-28 1994-12-28 Image sensing unit mounted in an eyeball assembly separately from the camera unit
US10/819,519 US7209164B2 (en) 1993-12-28 2004-04-06 Image recording unit having a spherical surface portion for defining a driving surface and camera

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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