特許 5702007 光学デバイス駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5702007

(24)【登録日】2015年2月27日

(45)【発行日】2015年4月15日

(54)【発明の名称】光学デバイス駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 19/02 20060101AFI20150326BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20150326BHJP

   G02B 7/04 20060101ALI20150326BHJP

【ＦＩ】

   F16H19/02 A

   H04N5/225 D

   G02B7/04 E

   G02B7/04 D

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-32653(P2014-32653)

(22)【出願日】2014年2月24日

【審査請求日】2014年5月20日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514046770

【氏名又は名称】ツイスト・ドライブ・テクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145883

【弁理士】

【氏名又は名称】新池 義明

(72)【発明者】

【氏名】ゴドレール イヴァン

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 能臣

(72)【発明者】

【氏名】宮本 弘之

【審査官】 中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９６３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０４９７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７９３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１８０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８０９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８９１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６９１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９６５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００７７２５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４８４３９２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５９３５７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０２２４４０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １９／０２

Ｇ０２Ｂ ７／０４

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動する第１駆動モータ及び第２駆動モータと、
１端が前記第１駆動モータの回転軸に固定され、他端が対象物を撮影する第１光学デバイスに、該光学デバイスを第１の回動軸線の回りに回動させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された第１線状体と、
１端が前記第２駆動モータの回転軸に固定され、他端が対象物を撮影する第２光学デバイスに、該光学デバイスを第２の回動軸線の回りに回動させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された第２線状体と、
第１の回動軸線の回りに前記第１光学デバイスを前記第１線状体のねじれによって生じる引っ張り力とは逆の方向に回動させ、かつ第２の回動軸線の回りに前記第２光学デバイスを前記第２線状体のねじれによって生じる引っ張り力とは逆の方向に回動させる弾性力を付勢する第１弾性部材と、
回転駆動する第３駆動モータと、
前記第１光学デバイスと前記第２光学デバイスを、第１の回動軸線及び第２の回動軸線に対して直角方向の第３の回動軸線の回りに回動可能に連結する連結部材と、
１端が前記第３駆動モータの回転軸に固定され、他端が前記連結部材に、該連結部材を回転させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された第３線状体と、
前記連結部材を前記第３線状体のねじれによって生じる引っ張り力とは逆の方向に回転させる弾性力を付勢する第２弾性部材とを備える光学デバイス駆動装置。

【請求項2】

前記第１光学デバイスと前記第２光学デバイスの回動速度及び角度を検出する光学デバイス運動検出手段と、
前記光学デバイス運動検出手段により検出された前記各光学デバイスの回動速度と角度及び／又は前記第１駆動モータないし前記第３駆動モータのそれぞれの回転速度と負荷電流を含む情報に基づき前記各光学デバイスの回動速度と角度を制御する制御演算装置と
を備える請求項１記載の光学デバイス駆動装置。

【請求項3】

前記光学デバイス運動検出手段が前記第１光学デバイス及び前記第２光学デバイスから受信した画像情報に基づいて前記各光学デバイスの回動速度と角度を検出する請求項２記載の光学デバイス駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば半導体カメラのような光学デバイスを駆動する光学デバイス駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

監視カメラやヒューマノイドロボット用のビジョンカメラは、固定したままで使用するよりも回転させて、注目する方位又は対象物の方向に向けて撮る方が、カメラの全体の視野が拡大するので望ましい。

【0003】

例えば、小型カメラを球体に埋設し、該球体をロータとする球面超音波モータをモータ制御ユニットで制御し、ジョイスティックやマウスなどのポインティングデバイスでカメラ制御ユニットを介して操作するマイクロインテリジェントアイが開示されている（特許文献１参照）。

【0004】

また、イオン伝導アクチュエータなどのような、電圧の印加によって曲伸する材料によるアクチュエータを設け、該アクチュエータにより基板の向きを変えることにより、基板に取り付けられた台座上に固定された監視カメラの向きを変える駆動機構が開示されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−５４３５６号公報

【特許文献2】特開２００６−１０８７９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の発明では、球体に埋設させる必要があるので、カメラは小型に限られる。大型であれば、それを埋設させるために球体をより大きくすることが必要であり、装置が大型となる。

【0007】

特許文献２の発明では、電圧の印加によって曲伸する材料によるアクチュエータとして、例えばイオン伝導性高分子化合物、電子伝導性高分子化合物、非イオン性のゲルやエラストマーを用いた多様な方式の高分子アクチュエータがある。この高分子アクチュエータは、高分子化合物からなるフィルムと、該フィルムの両面に形成されている電極を含み、該電極間に電圧を印加することによって、フィルムが屈曲変形する。このとき、電極を形成するためのメッキには、例えば、無電解メッキ法が利用されるが、メッキ回数を繰り返す手間や多大な時間を要する。また、貴金属を使用するためコストがかかるという問題がある。

【0008】

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するものであり、対象物を撮影する光学デバイスを広範囲の対象物の方向に素早く向けることができる、簡単かつ軽量な光学デバイス駆動装置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】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る光学デバイス駆動装置（６０）は、回転駆動する第１駆動モータ（５４）及び第２駆動モータ（６４）と、１端が前記第１駆動モータの回転軸に固定され、他端が対象物を撮影する第１光学デバイス（５２）に、該光学デバイスを第１の回動軸線（Ｃ１）の回りに回動させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された第１線状体（５６）と、１端が前記第２駆動モータの回転軸に固定され、他端が対象物を撮影する第２光学デバイス（６２）に、該光学デバイスを第２の回動軸線（Ｃ２）の回りに回動させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された第２線状体（６６）と、第１の回動軸線の回りに前記第１光学デバイスを前記第１線状体のねじれによって生じる引っ張り力とは逆の方向に回動させ、かつ第２の回動軸線の回りに前記第２光学デバイスを前記第２線状体のねじれによって生じる引っ張り力とは逆の方向に回動させる弾性力を付勢する第１弾性部材（５８）と、回転駆動する第３駆動モータ（７４）と、前記第１光学デバイスと前記第２光学デバイスを、第１の回動軸線及び第２の回動軸線に対して直角方向の第３の回動軸線（Ｃ３）の回りに回動可能に連結する連結部材（６５）と、１端が前記第３駆動モータの回転軸に固定され、他端が前記連結部材に、該連結部材を回転させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された第３線状体（７３）と、前記連結部材を前記第３線状体のねじれによって生じる引っ張り力とは逆の方向に回転させる弾性力を付勢する第２弾性部材（７８）とを備えることを特徴とする。

【0010】

本発明による光学デバイス駆動装置では、第１線状体及び第２線状体の１端がそれぞれ第１駆動モータ及び第２駆動モータの回転軸に、各他端が第１光学デバイス及び第２光学デバイスに固定されているので、第１駆動モータ及び第２駆動モータの回転による各線状体のねじれによって生じた引っ張り力で第１光学デバイス及び第２光学デバイスがそれぞれ一定の方向に回動する。各駆動モータを正又は逆回転させて線状体の引っ張り力を強めたり、弱めたりすると、該引っ張り力とは逆の方向に付勢している第１弾性部材の弾性力により第１光学デバイス及び第２光学デバイスがそれぞれ回動し、第１線状体及び第２線状体の引っ張り力と弾性部材の弾性力が釣り合うところで第１光学デバイス及び第２光学デバイスが停止する。つまり、駆動モータの回転を制御することによって光学デバイスの角度と速度を調整することができる。

【0016】

さらに、第３線状体の１端が第３駆動モータの回転軸に、他端が第１光学デバイス及び第２光学デバイスを連結する連結部材に固定されているので、第３駆動モータの回転による第３線状体のねじれによって生じた引っ張り力にで連結部材が１方向に回転する。第３駆動モータを逆回転させて第３線状体の引っ張り力を弱めると、該引っ張り力とは逆の方向に付勢している第２弾性部材の弾性力により連結部材が逆方向に回転し、引っ張り力と弾性力が釣り合うところで連結部材、つまり該連結部材と連結した第１光学デバイス及び第２光学デバイスの向きを第３の回動軸線の回りで調整することができる。

【0019】

好適には、前記第１光学デバイスと前記第２光学デバイスの回動速度及び角度を検出する光学デバイス運動検出手段（８２）と、前記光学デバイス運動検出手段により検出された前記各光学デバイスの回動速度と角度及び／又は前記第１駆動モータないし前記第３駆動モータのそれぞれの回転速度と負荷電流を含む情報に基づき前記各光学デバイスの回動速度と角度を制御する制御演算装置（８６）とを備えることを特徴とする。このことによって、各光学デバイスの回動角速度と角度が検出され、その情報に基づき各光学デバイスの回動速度と角度が演算される。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る光学デバイス駆動装置によれば、２つの光学デバイスが、駆動モータの回転による線状体のねじれによって生じた引っ張り力と、該引っ張り力とは逆の方向に付勢している弾性力が釣り合うように回動する。また、前記回動線と直角方向に２つの光学デバイスを連結する連結部材が、駆動モータの回転による線状体のねじれによって生じた引っ張り力と、該引っ張り力とは逆の方向に付勢している弾性力が釣り合うように回転するので、２つの光学デバイスを前後左右方向に素早く向けることができ、広範囲の対象物を追跡することができる。また、駆動モータと線状体と弾性部材の組み合わせで構成されるので、簡単かつ軽量とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例１）

【図2】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例２）

【図3】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例３）

【図4】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例４）

【図5】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例５）

【図6】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例６）

【図7】本発明の光学デバイス駆動装置を示す斜視図である。（実施例７）

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明に係る光学デバイス駆動装置について図面に基づき、詳細に説明する。以下の実施例において同一部材については同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。
また、以下の実施例における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、実施例の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

【実施例】

【0023】

−実施例１−
図１は、本発明の実施例１に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。
図１に示すように、本実施例の光学デバイス駆動装置１０は、回転駆動する駆動モータ１４と、１端が第１支持部１３ａを介して光学デバイス１２に固定され、他端が駆動モータ１４の回転軸１４ａにそれぞれ固定された線状体１６と、線状体１６により回動される光学デバイス１２を元の位置に戻す弾性力を付勢する弾性部材であるバネ１８を備える。

【0024】

光学デバイスは、半導体カメラ（本明細書において単に「カメラ」ということがある。）１２などの対象物を撮像する装置であり、例えば、ＵＳＢカメラ、ウェッブカメラがあげられる。バネ１８は、先端を引っ張ったときに、元に戻ろうとする特性を有する引っ張りコイルばねである。
カメラ１２は、回動可能な第１支持部１３ａに固定され、第１支持部１３ａに複数本の糸（線・条）からなる線状体１６の１端が取り外し可能に取り付けられている。支持部１３ａは、鈍角に屈曲した略Ｌ字形であり、その１辺は中心が回動軸線（回転軸線）Ｃ１に一致するように、その他辺はカメラ１２のレンズの反対面を向くようにカメラ１２に取り付けられている。

【0025】

さらに、カメラ１２は、その下部（第１支持部１３ａ取付部の反対側）に第２支持部１３ｂが回動可能に固定されている。第２支持部１３ｂはＬ字形であり、その１辺の中心が回動軸線Ｃ１に一致し、その他辺の先端がカメラ１２のレンズの面と同じ方向を向くようにカメラ１２にて固定されている。その先端には、バネ１８が線状体１６と略平行かつ同方向に取り外し可能に取り付けられている。

【0026】

本発明において、線状体１６（「線・条」ということがある。）は、１又は２以上の線又は複数のからなる条など捩ることができる細長いものをいい、帯状体も含む。好適には、可撓性を有するとともに引張り強度に優れ適切な剛性をもちかつ繰り返し曲げに対する十分な耐久性をもつ高強度繊維、例えば、炭素繊維、Kevlar、ザイロン、ナイロンを用いることができる。
また、線状体１６の断面形状としては、円、多角形、又は長方形（リボン）とすることができる。長方形（リボン）にすると、同じトルク−引っ張り力変換率でより大きな断面積とすることができ、伝達可能な力容量を増大させ得る。

【0027】

さらに、線状体１６の耐久性を増すために、四弗化エチレン樹脂（登録商標：テフロン）、ナイロンなど摩擦係数の小さな材料でコーティングを施し、内部摩擦及び繊維同士の摩擦を減少させるとよい。また、内部摩擦を減少させ耐久性を向上させるために、適切な潤滑剤を線・条に適用することができる。例えば、グリース、オイル、四弗化エチレン樹脂粉、ナイロン粉、モリコート及びこれらの組み合わせがある。
線状体１６の１端の駆動モータ１４の回転軸１４ａや、他端の第１支持部１３ａへの固定や交換を行い易くするために、線・条１６の両端及び／又は中間部に適切な形状のフックやループを接着、モールドなどで固定することもできる。

【0028】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置１０では、駆動モータ１４が回転すると、その回転軸１４ａに固定されている線状体１６にねじれが生じる。このねじれにより線状体１６の両端間の距離を縮めようとする引っ張り力が発生する。この引っ張り力が第１支持部１３ａを、その接続点で駆動モータ１４の回転軸１４ａ方向に引っ張る。第１支持部１３ａは、カメラ１２に固定されており、鈍角に屈曲した略Ｌ字形であり、その先端はカメラ１２のレンズの反対面を向いており、その先端部１３ａ₁に線状体１６が取り付けられているので、上記引っ張り力によりカメラ１２が回動軸線Ｃ１を中心として回動（回転）する。このことによって、カメラ１２のレンズ向きを回動する方向（水平方向）に移動させることができる。

【0029】

駆動モータ１４を逆回転すると線状体１６のねじれが解け、両端間の距離が長くなるので、カメラ１２を回動させる方向の引っ張り力が弱くなる。一方、カメラ１２は、回動可能な第２支持部１３ｂに固定され、Ｌ字形の支持部１３ｂの端１３ｂ₁にバネ１８が線状体１６のねじれによる引っ張り力とは逆の方向にカメラ１２を回動させる弾性力を付勢するように取り付けられているので、回動軸線Ｃ１を中心として元の位置に戻る方向に回動し、線状体１６の引っ張り力とバネ１８の弾性力が釣り合うところで、停止する。このように、駆動モータ１４の回転を制御することによって、カメラ１２のレンズ方向を調整することができる。
上記のように、光学デバイス駆動装置１０は、歯車減速機、ベルト駆動、ラックアンドピニオンなどの機構を用いることなく１自由度のカメラの回動駆動を可能にする。
なお、本実施例では、回動軸線Ｃ１がカメラ１２の中心を通るように、２つの支持部１３ａ，１３ｂが取り付けられているが、中心を通らなくてもよく、傾いていてもよい。

【0030】

−実施例２−
次に、実施例２について詳細に説明する。以下の説明において、実施例１と重複する内容について、詳細な説明を省略する。
図２は、本発明の実施例２に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。図２に示すように、光学デバイス駆動装置２０は、回転駆動する駆動モータ１４及び第２の駆動モータ２４と、１端が駆動モータ１４の回転軸１４ａに固定され、他端がカメラ２２に４角形の枠２２ａ及び第１支持部２３ａを介して固定され線状体１６と、カメラ２２に枠２２ａと第２支持部２３ｂを介して接続されたバネ１８と、１端が第２の駆動モータ２４の回転軸２４ａに固定され、他端がカメラ２２にその背面に設けられた第３支持部２３ｃを介して固定され第２の線状体２６と、第２の線状体２６の引っ張り力とは反対向きに弾性力を付勢するように第３支持部２３ｃに接続されたバネ２８とを備える。

【0031】

カメラ２２は、４角形の枠２２ａ中に第２の回動軸線Ｃ２を中心として回動可能に固定され、枠２２ａには２つの対向する辺の外側に断面Ｌ字形の第１及び第２支持部２３ａ，２３ｂが、その１辺の中心線を第１の回動軸線Ｃ１と一致させ、各他辺の先端部は枠２２ａの２つの対向に沿って互いに反対向きに固定されている。
線状体１６は、その１端が回転駆動する駆動モータ１４の回転軸１４ａ、他端が第１支持部１３ａに固定されている。バネ１８は、支持部２３ｂに線状体１６と略平行かつ同方向に取り外し可能に取り付けられている。
さらに、カメラ２２の背面に固着された第３支持部２３ｃの先端部には第２の線状体２６及びバネ２８が互いに反対方向に向かって取り付けられ、第２の線状体２６の他端は第２の駆動モータ２４の回転軸２４ａに固定されている。

【0032】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置２０では、４角形の枠２２ａの対向する２辺の外側に第１及び第２支持部１３ａ，１３ｂが各１辺を第１の回動軸線Ｃ１を中心として回動可能に固定にされ、線状体１６及びバネ１８の１端が接続される各他辺は反対方向を向いているので、実施例１の場合と同様に、線状体１６の引っ張り力によりカメラ２２が第１の回動軸線Ｃ１を中心として回動し、駆動モータ１４を逆回転し線状体１６のねじれを戻すとバネ１８の弾性力によって、カメラ２２が元の向きに戻る方向に回動する。そして、線状体１６の引っ張り力がバネ１８の弾性力と釣り合いがとれた位置で停止する。

【0033】

また、カメラ２２の背面に設けられた第３支持部２３ｃに互いに水平かつ逆方向に力を作用させるように取り付けられた第２の線状体２６とバネ２８の関係は次のとおりである。つまり、駆動モータ２４の回転により第２の線状体２６に引っ張り力が生じると、カメラ２２が第２の回動軸線Ｃ２を中心として水平方向に回動し、駆動モータ２４を逆回転し第２の線状体２６のねじれを戻すとバネ２８の弾性力によってカメラ２２が元の向きに戻る方向に回動する。そして、第２の線状体２６の引っ張り力とバネ２８の弾性力が釣り合ったところで停止する。
なお、第１及び第２の回動軸線Ｃ１，Ｃ２が直行するときは、例えば、カメラの水平と垂直（左右と上下、パンとチルト）の駆動が可能になり、カメラ２２の２自由度駆動やロボットのビジョン用カメラの駆動で人間の眼球の動きを再現することができる。

【0034】

−実施例３−
図３は、本発明の実施例３に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。図３に示すように、光学デバイス駆動装置３０は、回転駆動する２つの駆動モータ１４，２４と、１端がカメラ２２にその背面に設けられた第３支持部２３ｃを介して接続され、他端が駆動モータ１４，２４の回転軸１４ａ，２４ａにそれぞれ固定された２つの線状体１６，２６と、各線状体１６，２６による引っ張り力とは反対向きに弾性力を付勢する力の成分を有するようにカメラ２２にその背面に設けられた第３支持部２３ｃに取り外し可能に取り付けられたバネ３８とを備える。

【0035】

カメラ２２は、４角形の枠２２ａ中に第１の回動軸線Ｃ１を中心として回動可能に固定され、枠２２ａにはカメラ２２とともに第２の回動軸線Ｃ２を中心として回動可能に固定されている。
カメラ２２の背面には第３支持部２３ｃが固着され、線状体１６，２６は、各１端が回転駆動する駆動モータ１４，２４の回転軸１４ａ，２４ａ、各他端が第３支持部２３ｃの先端部に固定されている。第３支持部２３ｃの先端部には、駆動モータ１４，２４の回転により生じる線状体１６，２６のねじれによる各引っ張り力とは逆向きに弾性力を付勢する力の成分を有する方向にようにバネ３８が取り外し可能に取り付けられている。

【0036】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置３０では、駆動モータ１４の回転により線状体１６に引っ張り力が生じると、カメラ２２が第１の回動軸線Ｃ１を中心として水平方向に回動し、駆動モータ１４が逆回転し線状体１６のねじれが戻るとバネ３８の水平方向の弾性力によって、カメラ２２が元の向きに戻る方向に回動する。そして、線状体１６の引っ張り力とバネ３８の弾性力の水平方向の成分が釣り合ったところで停止する。

【0037】

第２の回動軸線Ｃ２回りの回動についても同様であり、駆動モータ２４の回転により線状体２６に引っ張り力が生じると、カメラ２２が第２の回動軸線Ｃ２を中心として回動し、駆動モータ２４が逆回転し線状体２６のねじれが戻すとバネ３８の垂直（上下）方向の弾性力によって、カメラ２２が元の向きに戻る方向に回動し、線状体２６の引っ張り力とバネ３８の弾性力の垂直方向の成分が釣り合ったところで停止する。
図示していないが、バネ３８はそれぞれの方向に分離して独立した２つのバネに分けることもできるが、本実施例ではバネ３８が１つであるので部品数が少ないメリットがある。
上記のように、光学デバイス駆動装置３０は、歯車減速機、ベルト駆動、ラックアンドピニオンなどの機構を用いることなく２自由度のカメラの回転駆動を可能にする。

【0038】

−実施例４−
図４は、本発明の実施例４に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。図４に示すように、光学デバイス駆動装置４０は、回転駆動する２つの駆動モータ１４，４４と、各１端が駆動モータ１４，４４の回転軸に固定され、各他端がカメラ３２に枠３２ａを貫通して連結した断面Ｔ字形状の連結部材４５の先端部の両端４５ａ，４５ｂにそれぞれ固定され２つの線状体１６，４６と、連結部材が貫通した枠３２ａの辺と対向する辺に両線状体１６，４６と略平行かつ同方向に取り付けられたバネ４８とを備える。

【0039】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置４０では、駆動モータ１４の回転により線状体１６がねじれることにより、その両端間の距離が縮まる。このとき発生する引っ張り力によってカメラ３２は連結部材４５を介して第１の回動軸線Ｃ１を中心として回動（回転）する。駆動モータ４４の回転により線状体４６がねじれることにより、線状体４６の両端間の距離が縮むと引っ張り力が発生し、この力によってカメラ３２は連結部材４５を介して第１の回動軸線Ｃ１を中心として逆方向に回動（回転）する。このように２つの駆動モータ１４，４４の回転軸の差動的な逆位相動作でカメラ３２の第１の回動軸線Ｃ１回りの回動を制御することができる。

【0040】

さらに、２つの駆動モータ１４，４４を同相動作させて２つの線状体１６，４６のねじれによる両端間の距離を同じ長さに変えると、２つの線状体１６，４６に生じた引っ張り力が共働し、カメラ３２が第２の回動軸線Ｃ２を中心として水平方向に回動する。次に、駆動モータ１４，４４を逆回転に同相動作して線状体１６，４６のねじれを戻すとバネ４８の弾性力によって、カメラ３２が元の向きに戻る方向に回動し、２つの線状体１６，４６の引っ張り力とバネ４８の弾性力が釣り合ったところで停止する。

【0041】

上記のように、光学デバイス駆動装置４０は、歯車減速機、ベルト駆動、ラックアンドピニオンなどの機構を用いることなく２自由度のカメラの回転駆動を可能にする。
なお、第１及び第２の回動軸線Ｃ１，Ｃ２が直行するときは、例えば、カメラの水平と垂直（左右と上下、パンとチルト）の駆動が可能になり、カメラ３２の２自由度駆動やロボットのビジョン用カメラの駆動で人間の眼球の動きを再現することができる。

【0042】

−実施例５−
図５は、本発明の実施例５に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。図５に示すように、光学デバイス駆動装置５０は、回転駆動する駆動モータ５４，６４と、１端が第１支持部５３ａを介してカメラ５２に固定され、他端が駆動モータ５４の回転軸に固定された線状体５６と、１端が第３支持部６３ｂを介してカメラ６２に固定され、他端が駆動モータ６４の回転軸に固定された線状体６６と、１端が第２支持部５３ｂ、他端が第３支持部６３ｂの各端部に取り外し可能に取り付けられたバネ５８とを備える。

【0043】

ここで、第１支持部５３ａは、Ｌ字形であり、その１辺は中心がカメラ５２の回動軸線Ｃ１に一致するように、他辺の先端部５３ａ₁がカメラ５２の背面（レンズの面と逆の方向）を向くようにカメラ５２の上部に取り付けられており、該先端部に線状体６６の１端が取り付けられている。
また、第２支持部５３ｂは、Ｌ字形であり、その１辺は中心がカメラ５２の回動軸線Ｃ１に一致するように、他辺の先端部（図示せず）が第１支持部５３ａの先端部５３ａ₁とは逆の方向（カメラ５２のレンズの方向）を向くようにカメラ５２の下部に取り付けられており、該先端部に線状体６６の１端が取り付けられている。
第３支持部６３ｂは第２支持部５３ｂと同様な構成であり、その中心をカメラ６２の第２の回動軸線Ｃ２が通る支持部６３ａの対向（下）部に、第２支持部５３ｂがカメラ５２に固定されているのと同様に、カメラ６２に固着されている。

【0044】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置５０では、駆動モータ５４の回転により線状体５６に引っ張り力が生じると、カメラ５２が第１の回動軸線Ｃ１を中心として水平方向に回動（回転）する。同時に、その角度だけカメラ５２の下部に固定された第２支持部５３ｂも回動するので、第２支持部５３ｂの先端の回動分だけバネ５８が伸びる。このとき、バネ５８には元に戻ろうとする弾性力が働くので、カメラ６２は下部に固定された第３支持部６３ｂとともに第２の回動軸線Ｃ２を中心として水平方向に、かつカメラ５２と同方向に回動（回転）する。
このとき、第３支持部６３ｂのバネ５８取り付け部とは反対側の端部に固定されている線状体６６は伸びるので、その両端には線状体６６を元の長さに戻そうとする引っ張り力が働く。そして、線状体６６の引っ張り力とバネ５８の弾性力が釣り合った位置で、２つのカメラ５２，６２はそれぞれ一定の方向を向いて停止する。

【0045】

逆に、駆動モータ６４の回転により線状体６６に引っ張り力が生じると、カメラ６２が第２の回動軸線Ｃ２を中心として水平方向に回動する。同時に、その角度だけカメラ６２の下部に固定された第３支持部６３ｂが回動するので、第３支持部６３ｂの先端の回動分だけバネ５８は伸びる。このとき、バネ５８には元に戻ろうとする弾性力が働くので、カメラ５２は下部に固定された第２支持部５３ｂとともに第１の回動軸線Ｃ１を中心として水平方向に、かつカメラ６２と同方向に回動する。
また、カメラ５２の上部に固定された第１支持部５３aもカメラ５２とともに第１の回動軸線Ｃ１を中心として回動する。この方向は、線状体５６を伸ばす方向であるので、その両端には線状体５６を元の長さに戻そうとする引っ張り力が働く。そして、線状体５６の引っ張り力とバネ５８の弾性力が釣り合った位置で、２つのカメラ５２，６２はそれぞれ一定の方向を向いて停止する。さらに、２つの駆動モータ５４，６４の調整により、２つのカメラ５２、６２の水平方向での各方向をそれぞれ独立に調整することができる。

【0046】

上記のように、光学デバイス駆動装置５０では、２つの半導体カメラなどの光学デバイスをそれぞれ１自由度で独立に駆動できる。
変形例として、図５のバネ５８は、２つのカメラ５２，６２を逆駆動する２つの独立したバネ（図示せず）に代えることができる。しかし、２つのカメラ５２，６２をロボットのビジョンなどの３次元画像を得るときに使われるステレオカメラとして使用するときは両カメラがほぼ同じ動きをすることが多いため、１つのバネ５８を図示したように用いると全動作範囲においてほぼ一定の張力を得るメリットがある。

【0047】

−実施例６−
図６は、本発明の実施例６に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。本実施例では、実施例５の光学デバイス駆動装置５０における２つのカメラ５２，６２が連結部材６５により連結されている。そして、さらに連結部材６５に固定された棒状の支持部６５aと、回転駆動する駆動モータ７４と、１端が支持部６５ａの１端部に固定され、他端が駆動モータ７４の回転軸に固定された線状体７６と、１端が支持部６５aの他端部に取り外し可能に取り付けられた第２のバネ７８とを備える。

【0048】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置６０では、駆動モータ７４の回転により線状体７６に引っ張り力が生じると、水平に設置された連結部材６５がその回転中心（回動軸線Ｃ３）を中心として回動（回転）するので、回動可能に連結部材６５に固定された２つカメラ５２，６２も回動軸線Ｃ３を中心として同じ方向に回動する。
駆動モータ７４を逆回転し、線状体７６のねじれを解くと、連結部材６５を回動させる引っ張り力が弱くなるので、連結部材６５に回動可能に固定された２つのカメラ５２，６２は連結部材６５とともに、バネ７８の弾性力に引っ張られる方向に回動する。そして、線状体７６の引っ張り力とバネ７８の弾性力の釣り合いがとれたところで、停止する。

【0049】

このように、駆動モータ７４の回転を調製することによって、２つの撮影するカメラ５２，６２のレンズ方向を同時に垂直（上下）方向に調整することができる。
カメラ５２，６２の垂直方向の各回動軸線を中心とする各カメラ５２，６２の水平方向の回動を各駆動モータ５４，６４の回転を制御することによって、２つの撮影するカメラ５２，６２のレンズ方向を同時に水平方向に調整することができることは、実施例５で説明したとおりである。
上記のように、光学デバイス駆動装置６０では、２つの半導体カメラなどの光学デバイスを１つ目の回動方向に独立に駆動でき、２つ目の回動方向には共通で駆動できる。

【0050】

変形例として、図６のバネ５８は、２つのカメラ５２，６２を逆駆動する２つの独立したバネ（図示せず）に代えることができる。しかし、２つのカメラ５２，６２をロボットのビジョンなどの３次元画像を得るときに使われるステレオカメラとして使用するときは両カメラがほぼ同じ動きをすることが多いため、１つのバネ５８を図示したように用いると全動作範囲においてほぼ一定の張力を得るメリットがある。
さらに、カメラ５２，６２の回動軸線Ｃ１，Ｃ２と回動軸線Ｃ３がそれぞれ直交するときは、例えば、カメラの水平と垂直（左右と上下、パンとチルト）の駆動が可能になり、監視カメラやロボットのビジョン用カメラの駆動で人間の眼球の動きを再現することがきる。

【0051】

−実施例７−
図７は、本発明の実施例７に係る光学デバイス駆動装置の概略構成を示す。
本実施例では、実施例１の光学デバイス駆動装置１０のカメラ１２の運動を制御するものであり、図１に示した構成の他に、カメラ１２の回動速度及び角度を検出するカメラ運動検出器８２と、駆動モータ１４の回転速度及び負荷電流を検出するモータ運動検出器８４と、外部からの運動指令を送信する外部司令部８８と、制御演算を行う制御演算装置８６とを備える。

【0052】

上記のような構成の光学デバイス駆動装置７０では、カメラ１２の回転速度（角速度）と方向（角度）がカメラ運動検出器８２で検出され、制御演算装置８６に送信される。駆動モータ１４の回転速度（回転数）、電圧、電流などがモータ運動検出器８４で検出され、制御演算装置８６に送信される。さらに、上位コンピュータにプログラムされたアルゴリズムや動作パターン等に従って生成される運動指令や人間の操作によって生成される光学デバイスの目標動作を表す信号（値）などの外部からの運動指令が外部司令部８８から制御演算装置８６に送信される。これらの情報に基づいて制御演算装置８６では駆動モータ１４に供給する適切な符号付き印加電圧が算出され、駆動モータ１４に供給される。

【0053】

このとき、制御演算装置８６ではカメラ運動検出器８２、モータ運動検出器８４及び外部司令部８８から送信された情報のいずれかを選択してカメラの回動速度と角度を制御するようにすることができる。
このことによって、カメラ１２のより精密な制御が可能になる。
本実施例では、実施例１の光学デバイス駆動装置１０に適用する一例を示したが、実施例２ないし６の光学デバイス駆動装置２０〜６０についても適用することができる。
変形例として、カメラ運動検出器８２をカメラ１２から受信した画像情報に基づいてカメラ１２の回動速度及び角度を検出するものとすることができる。それ以外は、実施例７と同様である。

【0054】

このことによって、カメラ１２の出力画像から回転角度や回転速度等を得ることができるので、機構がより簡易になり、大きさや費用の観点でよりメリットがある。
上記実施例７及び変形例に示した光学デバイス駆動装置では動的な性能を制御によって改善し、人間の目の動きと同等又はそれ以上の性能、即ち、光学デバイスの回転速度を９００度／秒以上にすることを可能にできる。

【0055】

上記のように、本発明に係る光学デバイス駆動装置は、歯車減速機、ベルト駆動、ラックアンドピニオンなどの機構を用いることなく半導体カメラなどの光学デバイスの回動駆動を可能にする、簡単な構造で軽量・安価な駆動装置である。しかも、バックラッシュがないため騒音の発生がなく、駆動モータの回転軸の慣性モーメントを増加させないため応答性に優れている。

【符号の説明】

【0056】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ 光学デバイス駆動装置
１２，２２，３２，４２，５２，６２ カメラ（光学デバイス）
１３ａ，１３ｂ，２３a，２３ｂ，２３ｃ，５３a，５３ｂ，６３a，６３ｂ 支持部
１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４ 駆動モータ
１４ａ，２４a 回転軸
１６，２６，３６，４６，５６，６６，７６ 線状体
１８，２８，３８，４８，５８，７８ バネ（弾性部材）
２２ａ，３２a 枠
４５，６５ 連結部材
８２ カメラ運動検出器（光学デバイス運動検出手段）
８４ 駆動モータ運動検出器
８６ 制御演算装置
８８ 外部司令部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 回動軸線

【要約】

【課題】対象物を撮影する光学デバイスを広範囲の対象物の方向に素早く向けることができる、簡単かつ軽量な光学デバイス駆動装置を提供する。
【解決手段】回転駆動する駆動モータ１４と、１端が前記駆動モータの回転軸に固定され、他端が対象物を撮影する光学デバイス１２に、回動軸線の回りに回動させる引っ張り力を付与するように、直接又は間接的に固定された線状体１６と、回動軸線の回りに光学デバイスを線状体のねじれによる引っ張り力とは逆の方向に回動させる弾性力を付勢する弾性部材１８とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】