JP6638148B2

JP6638148B2 - 光学装置、移動体及びシステム

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Publication number: JP6638148B2
Application number: JP2017559884A
Authority: JP
Inventors: 永旺徐; 高志小山; 龍吉白
Original assignee: SZ DJI Technology Co Ltd
Current assignee: SZ DJI Technology Co Ltd
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: JPWO2018134926A1; WO2018134926A1

Description

本発明は、光学装置、移動体及びシステムに関する。

フォーカスレンズ群の保持枠を保持しつつ当該フォーカスレンズ群をズーム駆動するズーム移動枠と、該保持枠との間で、両者を光軸方向に関して離反させる方向へ付勢するバネを備えているズームレンズ鏡胴が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１特開２００２−２９６４８１号公報

解決しようとする課題

可動レンズの光軸に交差する方向の加速度が光学装置に加わる場合に、可動レンズの動きを十分に抑制できないという課題があった。

一般的開示

本発明の一態様に係る光学装置は、光軸方向に移動するレンズを収容する鏡筒を備える。光学装置は、レンズの光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールを備える。光学装置は、光軸に交差する方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズをバイアスするバイアス部を備える。

バイアス部は、光軸に直交する面内における、第１ガイドポールと第２ガイドポールとを結ぶ直線に交差する方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズをバイアスしてよい。

光学装置は、レンズを保持する保持部をさらに備えてよい。鏡筒は、レンズ及び保持部を有するレンズユニットを収容してよい。第１ガイドポール及び第２ガイドポールは、保持部を介して、レンズの光軸方向の移動を制御してよい。バイアス部は、光軸に交差する方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズユニットをバイアスしてよい。

バイアス部は、レンズユニットに設けられてよい。鏡筒は、光軸方向に沿って設けられた突出部を鏡筒の内面に有してよい。バイアス部は、レンズユニットが光軸方向に移動する場合に、突出部と接して移動してよい。

バイアス部は、レンズユニットの重心に向かう方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズユニットをバイアスしてよい。

バイアス部は、レンズユニットの重量以上の力により、鏡筒に対してレンズユニットをバイアスしてよい。

バイアス部は、光学装置に加わる最大加速度の設計値を重力加速度Ｇで除した値をＡとして、レンズユニットの質量に（Ａ＋１）Ｇを乗じた力以上の力により、鏡筒に対してレンズユニットをバイアスしてよい。

光軸に直交する面内において、レンズユニットの重心と第１ガイドポールとの間の距離と、レンズユニットの重心と第２ガイドポールとの間の距離は略等しくてよい。

光学装置が予め定められた姿勢にある場合、バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズをバイアスしてよい。

バイアス部は、光軸に交差する第１方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズをバイアスする第１バイアス部と、光軸の方向及び第１方向を含む面に交差する第２方向の成分を有する力により、鏡筒に対してレンズをバイアスする第２バイアス部とを有してよい。

レンズをさらに備えてよい。

レンズを通過した光により撮像する撮像部をさらに備えてよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記の光学装置を備えて移動する。

移動体は無人航空機であってよい。

本発明の一態様に係るシステムは、上記の光学装置と、光学装置を変位可能に支持する支持機構とを備える。

上記の光学装置によれば、レンズの光軸に交差する方向の成分を持つ加速度が光学装置に加わる場合において、レンズの動きを抑制できる。

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。

無人航空機（ＵＡＶ）１００及びコントローラ５０を備える移動体システム１０の一例を概略的に示す。ＵＡＶ１００の機能ブロックの一例を示す。第２レンズユニット３０２の支持構造の一部を示す斜視図である。鏡筒３６０を示す斜視図である。基台３７０側から鏡筒３６０を見た場合の正視図である。第２レンズユニット３０２が鏡筒３６０内に収容された状態を示す斜視図である。第１ガイドポール３１０、第２ガイドポール３２０、及び板バネ４００の位置関係を概略的に示す。レンズ装置１６０の変形例における第１ガイドポール３１０、第２ガイドポール３２０、板バネ４００及び板バネ５００の位置関係を概略的に示す。スタビライザ８００の一例を示す外観斜視図である。

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、請求の範囲の記載から明らかである。

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。

図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１００及びコントローラ５０を備える移動体システム１０の一例を概略的に示す。ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ本体１０１、ジンバル１１０、複数の撮像装置２３０、及び撮像装置２２０を備える。撮像装置２２０は、レンズ装置１６０及び撮像部１４０を備える。ＵＡＶ１００は、撮像装置を備えて移動す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、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。撮像装置２２０は、光学装置の一例である。

ＵＡＶ本体１０１は、複数の回転翼を備える。ＵＡＶ本体１０１は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１００を飛行させる。ＵＡＶ本体１０１は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１００を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。ＵＡＶ１００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置２３０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。複数の撮像装置２３０は、ＵＡＶ１００の飛行を制御するためにＵＡＶ１００の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。撮像装置２３０は、ＵＡＶ本体１０１に固定されていてよい。

２つの撮像装置２３０が、ＵＡＶ１００の機首である正面に設けられてよい。さらに他の２つの撮像装置２３０が、ＵＡＶ１００の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置２３０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２３０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２３０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１００の周囲の３次元空間データが生成されてよい。撮像装置２３０により撮像された被写体までの距離は、複数の撮像装置２３０によるステレオカメラにより特定され得る。

ＵＡＶ１００が備える撮像装置２３０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１００は、少なくとも１つの撮像装置２３０を備えていればよい。ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ１００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２３０を備えてもよい。撮像装置２３０は、単焦点レンズ又は魚眼レンズを有してもよい。ＵＡＶ１００に係る説明において、複数の撮像装置２３０を、単に撮像装置２３０と総称する場合がある。

コントローラ５０は、表示部５４と操作部５２を備える。操作部５２は、ＵＡＶ１００の姿勢を制御するための入力操作をユーザから受け付ける。コントローラ５０は、操作部５２が受け付けたユーザの操作に基づいて、ＵＡＶ１００を制御するための信号を送信する。例えば、操作部５２は、レンズ装置１６０のフォーカスを変更する操作を受け付ける。コントローラ５０は、フォーカスの変更を指示する信号をＵＡＶ１００に送信する。

コントローラ５０は、撮像装置２３０及び撮像装置２２０の少なくとも一方が撮像した画像を受信する。表示部５４は、コントローラ５０が受信した画像を表示する。表示部５４はタッチ式のパネルであってよい。コントローラ５０は、表示部５４を通じて、ユーザから入力操作を受け付けてよい。表示部５４は、撮像装置２２０に撮像させるべき被写体の位置をユーザが指定するユーザ操作等を受け付けてよい。

撮像装置２２０において、撮像部１４０は、レンズ装置１６０により結像された光学像の画像データを生成して記録する。レンズ装置１６０は、撮像部１４０と一体的に設けられる。

ジンバル１１０は、撮像装置２２０を可動に支持する支持機構を有する。撮像装置２２０は、ジンバル１１０を介してＵＡＶ本体１０１に取り付けられる。ジンバル１１０は、撮像装置２２０を、ピッチ軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１０は、撮像装置２２０を、ロール軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１０は、撮像装置２２０を、ヨー軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１０は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の少なくとも１つの軸を中心に、撮像装置２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１１０は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸のそれぞれを中心に、撮像装置２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１１０は、撮像部１４０を保持してもよい。ジンバル１１０は、レンズ装置１６０を保持してもよい。ジンバル１１０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させることで、撮像装置２２０の撮像方向を変更してよい。

図２は、ＵＡＶ１００の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１００は、インタフェース１０２、制御部１０４、メモリ１０６、ジンバル１１０、撮像部１４０、及びレンズ装置１６０を備える。

インタフェース１０２は、コントローラ５０と通信する。インタフェース１０２は、コントローラ５０から各種の命令を受信する。制御部１０４は、コントローラ５０から受信した命令に従って、ＵＡＶ１００の飛行を制御する。制御部１０４は、ジンバル１１０、撮像部１４０、及びレンズ装置１６０を制御する。制御部１０４は、ＣＰＵ又は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。メモリ１０６は、制御部１０４がジンバル１１０、撮像部１４０、及びレンズ装置１６０を制御するのに必要なプログラムなどを格納する。

メモリ１０６は、コンピュータが可読な記録媒体でよい。メモリ１０６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。メモリ１０６は、ＵＡＶ１００の筐体に設けられてよい。ＵＡＶ１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

ジンバル１１０は、制御部１１２、ドライバ１１４、ドライバ１１６、ドライバ１１８、駆動部１２４、駆動部１２６、駆動部１２８、及び支持機構１３０を有する。駆動部１２４、駆動部１２６及び駆動部１２８は、モータであってよい。

支持機構１３０は、撮像装置２２０を支持する。支持機構１３０は、撮像装置２２０の撮像方向を可動に支持する。支持機構１３０は、撮像部１４０及びレンズ装置１６０をヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸を中心に回転可能に支持する。支持機構１３０は、回転機構１３４、回転機構１３６、及び回転機構１３８を含む。回転機構１３４は、駆動部１２４を用いてヨー軸を中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させる。回転機構１３６は、駆動部１２６を用いてピッチ軸を中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させる。回転機構１３８は、駆動部１２８を用いてロール軸を中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させる。

制御部１１２は、制御部１０４からのジンバル１１０の動作命令に応じて、ドライバ１１４、ドライバ１１６、及びドライバ１１８に対して、それぞれの回転角度を示す動作命令を出力する。ドライバ１１４、ドライバ１１６、及びドライバ１１８は、回転角度を示す動作命令に従って駆動部１２４、駆動部１２６、及び駆動部１２８を駆動させる。回転機構１３４、回転機構１３６、及び回転機構１３８は、駆動部１２４、駆動部１２６、及び駆動部１２８によりそれぞれ駆動されて回転し、撮像部１４０及びレンズ装置１６０の姿勢を変更する。

撮像部１４０は、レンズ装置１６０が有する第１レンズユニット３０１、第２レンズユニット３０２及び第３レンズユニット３０３を通過した光により撮像する。撮像部１４０は、制御部２２２、撮像素子２２１及びメモリ２２３を備える。制御部２２２は、ＣＰＵ又は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。制御部２２２は、制御部１０４からの撮像部１４０及びレンズ装置１６０に対する動作命令に応じて、撮像部１４０及びレンズ装置１６０を制御する。制御部２２２は、コントローラ５０から受信した信号に基づいて、レンズ装置１６０に変倍を指示する制御命令をレンズ装置１６０に出力する。

メモリ２２３は、コンピュータが可読な記録媒体でよく、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２２３は、撮像部１４０の筐体の内部に設けられてよい。撮像部１４０の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

撮像素子２２１は、撮像部１４０の筐体の内部に保持され、レンズ装置１６０を介して結像された光学像の画像データを生成して、制御部２２２に出力する。制御部２２２は、撮像素子２２１から出力された画像データをメモリ２２３に格納する。制御部２２２は、画像データを、制御部１０４を介してメモリ１０６に出力して格納してもよい。

レンズ装置１６０は、制御部１６２、メモリ１６３、駆動機構１６１、第１レンズユニット３０１、第２レンズユニット３０２、第３レンズユニット３０３及び鏡筒３６０を備える。鏡筒３６０は、第１レンズユニット３０１、第２レンズユニット３０２及び第３レンズユニット３０３を収容する。第１レンズユニット３０１及び第３レンズユニット３０３は、光軸方向に固定されている。具体的には、第１レンズユニット３０１及び第３レンズユニット３０３は、鏡筒３６０に対して、光軸方向に固定されている。第２レンズユニット３０２は、光軸方向に可動なレンズユニットである。第２レンズユニット３０２は、鏡筒３６０に対して光軸方向に可動であってよい。

なお、本実施形態の説明において、第１レンズユニット３０１、第２レンズユニット３０２及び第３レンズユニット３０３が備えるレンズにより構成されるレンズ系の光軸のことを、単に「光軸」と呼ぶ場合がある。

制御部１６２は、制御部２２２からの制御命令に従って、第２レンズユニット３０２を光軸に沿って移動させる。第２制御部１６２は、例えばフォーカス変更時に、第２レンズユニット３０２を光軸に沿って移動させる。レンズ装置１６０が有する第１レンズユニット３０１、第２レンズユニット３０２及び第３レンズユニット３０３により結像された像は、撮像部１４０により撮像される。

駆動機構１６１は、第２レンズユニット３０２を駆動する。駆動機構１６１は、例えばアクチュエータと、カム筒とを備える。アクチュエータは、制御部１６２から供給された駆動用のパルスに応じた角度だけカム筒を回転させる。カム筒には、第２レンズユニット３０２が有するカムピンと係合するカム溝が設けられている。第２レンズユニット３０２には、カム筒の回転に応じてカムピンを介して光軸方向の駆動力が加わる。これにより、第２レンズユニット３０２が光軸方向に移動する。

第２レンズユニット３０２には板バネ４００が設けられている。板バネ４００は、鏡筒３６０に接触する。具体的には、板バネ４００は、鏡筒３６０の内面に設けられた突出部３６２に接触する。板バネ４００は、光軸に交差する方向の成分を有する力により、突出部３６２に対して第２レンズユニット３０２をバイアスする。そのため、第２レンズユニット３０２は、板バネ４００により鏡筒３６０から常時バイアス力が付与された状態となる。これにより、ＵＡＶ１００が光軸に直交する方向に振動しても、第２レンズユニット３０２が光軸に直交する方向に振動することを抑制することができる。

撮像装置２３０は、制御部２３２、制御部２３４、撮像素子２３１、メモリ２３３、レンズ２３５、及び基台３７０を備える。制御部２３２は、ＣＰＵ又は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。制御部２３２は、制御部１０４からの撮像素子２３１の動作命令に応じて、撮像素子２３１を制御する。

制御部２３４は、ＣＰＵ又は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。制御部２３４は、制御部１０４からのレンズ２３５に対する動作命令に応じて、レンズ２３５の焦点距離を制御する。制御部２３４は、レンズ２３５に対する動作命令に応じて、レンズ２３５の焦点を制御してよい。制御部２３４は、レンズ２３５に対する動作命令に応じて、レンズ２３５が有する絞りを制御してよい。

メモリ２３３は、コンピュータが可読な記録媒体であってよい。メモリ２３３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。

撮像素子２３１は基台３７０に固定されている。基台３７０には、鏡筒３６０が固定されている。撮像素子２３１は、レンズ２３５を介して結像された光学像の画像データを生成して、制御部２３２に出力する。制御部２３２は、撮像素子２３１から出力された画像データをメモリ２３３に格納する。

本実施形態では、ＵＡＶ１００が、制御部１０４、制御部１１２、制御部２２２、制御部２３２、制御部２３４、及び制御部１６２を備える例について説明する。しかし、制御部１０４、制御部１１２、制御部２２２、制御部２３２、制御部２３４、及び制御部１６２のうちの複数で実行される処理をいずれか１つの制御部が実行してよい。制御部１０４、制御部１１２、制御部２２２、制御部２３２、制御部２３４、及び制御部１６２で実行される処理を１つの制御部で実行してもよい。本実施形態では、ＵＡＶ１００が、メモリ１０６、メモリ２２３、及びメモリ２３３を備える例について説明する。メモリ１０６、メモリ２２３、及びメモリ２３３のうちの少なくとも１つに記憶される情報は、メモリ１０６、メモリ２２３、及びメモリ２３３のうちの他の１つ又は複数のメモリに記憶してよい。

図３は、第２レンズユニット３０２の支持構造の一部を示す斜視図である。図４は、鏡筒３６０を示す斜視図である。図５は、基台３７０側から鏡筒３６０を見た場合の正視図である。図６は、第２レンズユニット３０２が鏡筒３６０内に収容された状態を示す斜視図である。

図３には、レンズ装置１６０が有する支持板３８０、第１ガイドポール３１０、第２ガイドポール３２０及び第２レンズユニット３０２と、撮像装置２２０が有する基台３７０とが組み付けられた状態が示されている。基台３７０には、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０の一端が固定される。第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０の他端は、支持板３８０に固定される。このように、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０は、支持板３８０と基台３７０とを接続する。支持板３８０は、基台３７０及び第２レンズユニット３０２より物体側に位置する。支持板３８０には、第１レンズユニット３０１が固定される。鏡筒３６０は、基台３７０及び支持板３８０に固定される。これにより、鏡筒３６０、基台３７０、支持板３８０、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０は、一体的に組み付けられる。

第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０は、光軸に略平行に設けられる。光軸に垂直な断面において、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０は、基台３７０の異なる位置に固定される。すなわち、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０は、基台３７０の異なる位置から物体側に延伸する。第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０は、第２レンズユニット３０２の光軸方向の移動を制御する。これにより、第２レンズユニット３０２が有するレンズの光軸方向の移動は、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０によって制御される。第１ガイドポール３１０は、第２レンズユニット３０２の向きを規制する主軸である。第２ガイドポール３２０は、第２レンズユニット３０２の回転を抑制するための副ガイドポールである。

第２レンズユニット３０２は、レンズを保持する保持部３４０と、支持部３５０とを有する。第２レンズユニット３０２の支持部３５０は、光軸方向に延伸する。第１ガイドポール３１０は、光軸方向の異なる２箇所で、支持部３５０を貫通している。これにより、第２レンズユニット３０２は、第１ガイドポール３１０により光軸方向に沿って支持される。第２レンズユニット３０２の光軸に対する傾斜は、主として第１ガイドポール３１０によって規制される。

第２レンズユニット３０２の保持部３４０には、光軸方向に保持部３４０を貫通する貫通溝３４１及び貫通溝３４２が形成されている。第１ガイドポール３１０は、貫通溝３４１に挿入されている。第２ガイドポール３２０は、貫通溝３４２に挿入されている。これにより、保持部３４０に保持されるレンズは、保持部３４０を介して、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０に沿って光軸方向に移動可能に設けられる。第２レンズユニット３０２の光軸回りの回転は、主として第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０によって規制される。

第２レンズユニット３０２の支持部３５０は、外側方向に突出するカムピン３５２を有する。カムピン３５２は、上述したように、レンズ装置１６０が有するカム筒のカム溝に係合している。カムピン３５２は、カム筒の回転に応じて、カム筒から光軸方向の力が加えられる。カムピン３５２に光軸方向の力が加えられると、第２レンズユニット３０２は、それぞれ第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０に沿って光軸方向に移動する。支持部３５０には、第２レンズユニット３０２を光軸方向にバイアスするバネ３３０が設けられている。第２レンズユニット３０２がバネ３３０によって光軸方向にバイアスされているので、第２レンズユニット３０２の光軸方向のブレを抑制することができる。

保持部３４０には、板バネ４００が設けられる。板バネ４００は、第２レンズユニット３０２に固定されたバネ部材の一例である。板バネ４００は、光軸に交差する方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスする。

具体的には、板バネ４００は、光軸から離れる方向に湾曲し、再び光軸に近づく方向に曲がった湾曲部４０２を有する。板バネ４００は、光軸から離れる方向に曲がっているだけの構造でもよい。図４及び図５に示されるように、鏡筒３６０は、鏡筒３６０の内面３６１に突出部３６２を有する。突出部３６２は、内面３６１から光軸に向かう方向に突出する。図６に示されるように、第２レンズユニット３０２が鏡筒３６０内に組み付けられた場合に、板バネ４００の湾曲部４０２と鏡筒３６０の内面３６１の突出部３６２とが接触する。これにより、第２レンズユニット３０２は、板バネ４００によって、光軸に交差する方向にバイアスされる。そのため、第２レンズユニット３０２は、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０に押しつけられる。このように、第２レンズユニット３０２が有するレンズは、鏡筒３６０に対してバイアスされる。

これにより、第２レンズユニット３０２は、例えば第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０の少なくとも一方に押しつけられて、光軸に直交する方向に位置決めされる。したがって、ＵＡＶ１００が光軸に直交する方向に振動した場合に、第２レンズユニット３０２が光軸に直交する方向にブレることを抑制することができる。これにより、振動に強いレンズ駆動機構を提供することができる。言い換えれば、例えば第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０の少なくとも一方と第２レンズユニット３０２とのガタつきを抑制できる。

図４に示されるように、鏡筒３６０の突出部３６２は光軸方向に延伸する。第２レンズユニット３０２が光軸方向に移動する場合に、板バネ４００は突出部３６２と接して移動する。具体的には、板バネ４００の湾曲部４０２の頂部が、突出部３６２の頂部と接した状態で、板バネ４００が光軸方向に移動する。これにより、板バネ４００が第２レンズユニット３０２を光軸に交差する方向に力が加わった状態を保ったまま、第２レンズユニット３０２が光軸方向に移動することができる。

図７は、第１ガイドポール３１０、第２ガイドポール３２０、及び板バネ４００の位置関係を概略的に示す。図７は、基台３７０側から鏡筒３６０を見た場合の正視図である。

図７は、撮像装置２２０が基準姿勢にある場合の各部材の位置関係を概略的に示す。基準姿勢は、撮像装置２２０において予め定められた姿勢である。基準姿勢とは、例えば、光軸２４０が鉛直方向と直交する姿勢であってよい。図７には、鉛直下向き方向をｙ軸プラス方向とし、撮像装置２２０から物体側に向かう方向をｚ軸プラス方向とする直交座標系が示されている。図７に関する説明において、力の方向等を、当該座標系を用いて示す場合がある。

図７において、点線７００は、第２レンズユニット３０２の位置を概略的に示す。板バネ４００の湾曲部４０２が突出部３６２に当接して発生する力により、第２レンズユニット３０２には鉛直下向きの力Ｆが加わる。このように、撮像装置２２０が予め定められた基準姿勢にある場合、板バネ４００は、鉛直下向きの力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスする。これにより、鉛直上向きの力を第２レンズユニット３０２に加える場合に比べて、板バネ４００に必要なバネ力を低減することができる。

図７において、Ｐは、第２レンズユニット３０２の重心の位置を示す。図７に示されるように、板バネ４００は、第２レンズユニット３０２の重心に向かう方向の力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスする。板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加える力が第２レンズユニット３０２の重心に向かうようにすることで、第２レンズユニット３０２に重心まわりの大きなモーメントが加わることを抑制することができる。これにより、第２レンズユニット３０２に加わる光軸２４０まわりの回転方向の力を低減することができる。

図７において、一点鎖線は、第１ガイドポール３１０の中心と第２ガイドポール３２０の中心とを結ぶ直線Ｌを示す。板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加える力は、直線Ｌの方向と交差する。このように、板バネ４００は、光軸２４０に直交する面内における、第１ガイドポール３１０と第２ガイドポール３２０とを結ぶ方向に交差する方向の力により、鏡筒３６０に対してレンズをバイアスする。これにより、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０に第２レンズユニット３０２をより均等に押しつけることができる。これにより、第２レンズユニット３０２が光軸２４０まわりに回転することを抑制することができる。

なお、光軸２４０に直交する面内において、第２レンズユニット３０２の重心と第１ガイドポール３１０との間の距離と、第２レンズユニット３０２の重心と第２ガイドポール３２０との間の距離は略等しくなるように配置されることが望ましい。これにより、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０に対する第２レンズユニット３０２のブレを抑制することができる。

板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加える力の大きさは、第２レンズユニット３０２の重量以上であることが好ましい。すなわち、板バネ４００は、第２レンズユニット３０２の重量以上の力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスすることが好ましい。これにより、板バネ４００のバイアス力に抗って第２レンズユニット３０２が変位することを抑制できる。なお、第２レンズユニット３０２の重量は、第２レンズユニット３０２の質量ｍと重力加速度Ｇとを用いて、ｍＧで表される。

撮像装置２２０に加わることが予測される最大加速度を重力加速度Ｇで除した値をＡとすると、板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加える力の大きさは、（Ａ＋１）ｍＧ以上であることがより好ましい。例えば、板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加える力の大きさは、予め定められた１以上の安全率をＳとして、Ｓ（Ａ＋１）ｍＧであることがより好ましい。このように、板バネ４００は、撮像装置２２０に加わる最大加速度の設定値を重力加速度Ｇで除した値をＡとして、第２レンズユニット３０２の質量に（Ａ＋１）Ｇを乗じた力以上の力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスすることがより好ましい。これにより、板バネ４００のバイアス力に抗って第２レンズユニット３０２が変位することを抑制できる。

なお、板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加える力は、図７におけるｙ軸方向の成分以外に、ｘ軸方向の成分を有してよい。すなわち、板バネ４００が発生するバイアス力は、光軸２４０に交差する方向の成分を有していればよい。つまり、板バネ４００は、光軸２４０に交差する方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスしてよい。板バネ４００は、第２レンズユニット３０２の重心に向かう方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスしてよい。板バネ４００は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスしてよい。撮像装置２２０が予め定められた基準姿勢にある場合、板バネ４００は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対してレンズをバイアスしてよい。なお、板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加えるｙ軸方向成分の力は、ｘ軸方向成分の力より大きいことが望ましい。板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加えるｙ軸方向成分の力は、ｚ軸方向成分の力より大きいことが望ましい。

以上に説明したレンズ装置１６０によれば、第２レンズユニット３０２が光軸に交差する方向に振動しにくくすることができる。なお、図７等に関連して説明したように、板バネ４００は第２レンズユニット３０２をｙ軸方向にバイアスするので、第２レンズユニット３０２を第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０に押しつけることができる。そのため、第１ガイドポール３１０及び第２ガイドポール３２０と第２レンズユニット３０２との摩擦力により、第２レンズユニット３０２のｘ軸方向のブレもある程度抑制することができる。

図８は、レンズ装置１６０の変形例における第１ガイドポール３１０、第２ガイドポール３２０、板バネ４００及び板バネ５００の位置関係を概略的に示す。図８は、図７と同様に、基台３７０側から鏡筒３６０を見た場合の正視図である。図８に示すレンズ装置１６０の変形例は、レンズ装置１６０が有する構成に加えて、鏡筒３６０の内面３６１が突出部５６２を有し、第２レンズユニット３０２が板バネ５００を有する。その他の点を除いて、図８に示すレンズ装置１６０の変形例は図１から図７に関連して説明したレンズ装置１６０と同様の構成を有する。

板バネ５００は、板バネ４００と同様に、突出部５６２と接して移動する湾曲部を有する。図１から図７に関連して説明した板バネ４００は、主としてｙ軸方向の力を第２レンズユニット３０２に加える。これに対し、板バネ５００は、主としてｘ軸方向の力を第２レンズユニット３０２に加える。例えば、板バネ５００が第２レンズユニット３０２に加えるｘ軸方向成分の力は、板バネ５００が第２レンズユニット３０２に加えるｙ軸方向成分及びｚ軸方向成分の力より大きい。

図８に示されるように、板バネ５００は、第２レンズユニット３０２の重心に向かう方向の力により、鏡筒３６０に対して第２レンズユニット３０２をバイアスする。板バネ５００が第２レンズユニット３０２に加えるｙ軸方向成分の力の方向は、板バネ４００が第２レンズユニット３０２に加えるｙ軸方向成分の力の方向と一致してよい。図８に示す変形例によれば、光軸２４０に直交する面内において、第２レンズユニット３０２を異なる２方向から力を加えることができる。そのため、ＵＡＶ１００が振動した場合に第２レンズユニット３０２に生じる振動をより強く抑制することができる。

なお、板バネ４００は、光軸２４０に交差する第１方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対してレンズをバイアスする第１バイアス部の一例である。また、板バネ５００は、光軸２４０の方向及び第１方向を含む面に交差する第２方向の成分を有する力により、鏡筒３６０に対してレンズをバイアスする第２バイアス部の一例である。

以上に説明したレンズ装置１６０によれば、第２レンズユニット３０２の振動を抑制することができる。

なお、上述した板バネ４００及び板バネ５００は、第２レンズユニット３０２をバイアスする弾性体の一例である。バイアス部は、板バネ４００及び板バネ５００に限られない。また、上述したレンズ装置１６０においては、第２レンズユニット３０２のバイアス力を発生するバイアス部が、第２レンズユニット３０２に設けられる。他の実施形態において、第２レンズユニット３０２のバイアス力を発生するバイアス部を、鏡筒３６０側に設けてもよい。

図９は、スタビライザ８００の一例を示す外観斜視図である。スタビライザ８００は、移動体の他の一例である。例えば、スタビライザ８００が備えるカメラユニット８１３が、撮像装置２２０と同様の構成の撮像装置を備えてよい。

スタビライザ８００は、カメラユニット８１３、ジンバル８２０、及び持ち手部８０３を備える。ジンバル８２０は、カメラユニット８１３を回転可能に支持する。ジンバル８２０は、パン軸８０９、ロール軸８１０、及びチルト軸８１１を有する。ジンバル８２０は、パン軸８０９、ロール軸８１０、及びチルト軸８１１を中心に、カメラユニット８１３を回転可能に支持する。ジンバル８２０は、支持機構の一例である。

カメラユニット８１３は、撮像装置の一例である。カメラユニット８１３は、メモリを挿入するためのスロット８１２を有する。ジンバル８２０は、ホルダ８０７を介して持ち手部８０３に固定される。

持ち手部８０３は、ジンバル８２０、カメラユニット８１３を操作するための各種ボタンを有する。持ち手部８０３は、シャッターボタン８０４、録画ボタン８０５、及び操作ボタン８０６を含む。シャッターボタン８０４が押下されることで、カメラユニット８１３により静止画を記録することができる。録画ボタン８０５が押下されることで、カメラユニット８１３により動画を記録することができる。

デバイスホルダ８０１が持ち手部８０３に固定されている。デバイスホルダ８０１は、スマートフォンなどのモバイルデバイス８０２を保持する。モバイルデバイス８０２は、ＷｉＦｉなどの無線ネットワークを介してスタビライザ８００と通信可能に接続される。これにより、カメラユニット８１３により撮像された画像をモバイルデバイス８０２の画面に表示させることができる。

スタビライザ８００においても、撮像装置２２０が有する構成をカメラユニット８１３に適用することで、フォーカスレンズ等の可動レンズの振動を抑制することができる。

以上、移動体の一例としてＵＡＶ１００及びスタビライザ８００を取り上げて説明した。撮像装置２２０と同様の構成を有する撮像装置は、ＵＡＶ１００及びスタビライザ以外の移動体に取り付けられてよい。

以上の説明では、移動体に取り付けられる撮像装置について説明した。しかし、撮像装置２２０が備える構成の少なくとも一部を、移動体に取り付けられる撮像装置のみならず、設置場所が固定の撮像装置に適用してよい。例えば、撮像装置２２０が備える構成の少なくとも一部を、監視カメラに適用してよい。撮像装置２２０が備える構成の少なくとも一部を、いわゆるコンパクトデジタルカメラに適用してよい。レンズ装置１６０が備える構成の少なくとも一部を、一眼レフレックスカメラ等のレンズ交換式カメラの交換レンズに適用してよい。撮像装置２２０が備える構成の少なくとも一部を、ビデオカメラに適用してよい。

以上において、レンズ装置１６０及び撮像部１４０を備える撮像装置２２０を光学装置の一例として説明した。しかし、光学装置は、レンズ装置１６０であってよい。光学装置は、撮像用のレンズ装置１６０以外に、計測用、照明用、光投射用、又は光通信用のレンズ装置であってよい。光学装置は、撮像用及び光投射用以外の様々な用途のレンズ装置であってよい。

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、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現可能である。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。

１０移動体システム
５０コントローラ
５２操作部
５４表示部
１００ＵＡＶ
１０１ＵＡＶ本体
１０２インタフェース
１０４制御部
１０６メモリ
１１０ジンバル
１１２制御部
１１４、１１６、１１８ドライバ
１２４、１２６，１２８駆動部
１３０支持機構
１３４、１３６、１３８回転機構
１４０撮像部
１６０レンズ装置
１６１駆動機構
１６２制御部
１６３メモリ
２２０、２３０撮像装置
２２１撮像素子
２２２制御部
２２３メモリ
２３１撮像素子
２３２制御部
２３３メモリ
２３４制御部
２３５レンズ
３０１第１レンズユニット、３０２第２レンズユニット、３０３第３レンズユニット
３１０第１ガイドポール、３２０第２ガイドポール
３３０バネ
３４０保持部、３４１貫通溝、３４２貫通溝
３５０支持部、３５２カムピン
３６０鏡筒、３６１内面、３６２突出部
３７０基台
３８０支持板
４００板バネ、４０２湾曲部
５００板バネ、５６２突出部
８００スタビライザ
８０１デバイスホルダ
８０２モバイルデバイス
８０３持ち手部
８０４シャッターボタン
８０５録画ボタン
８０６操作ボタン
８０７ホルダ
８０９パン軸
８１０ロール軸
８１１チルト軸
８１２スロット
８１３カメラユニット
８２０ジンバル

Claims

光学装置を備えて移動する無人航空機であって、
前記光学装置は、
光軸方向に移動するレンズを保持する保持部と、
前記レンズ及び前記保持部を有するレンズユニットを収容する鏡筒と、
前記保持部を介して、前記レンズの前記光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールと、
前記光軸に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスするバイアス部と
を備え、
前記光学装置が予め定められた姿勢にある場合、前記バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスし、
前記バイアス部は、前記レンズユニットに設けられ、
前記鏡筒は、前記光軸方向に沿って設けられた突出部を前記鏡筒の内面に有し、
前記バイアス部は、前記レンズユニットが前記光軸方向に移動する場合に、前記突出部と接して移動する
無人航空機。
光学装置を備えて移動する無人航空機であって、
前記光学装置は、
光軸方向に移動するレンズを保持する保持部と、
前記レンズ及び前記保持部を有するレンズユニットを収容する鏡筒と、
前記保持部を介して、前記レンズの前記光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールと、
前記光軸に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスするバイアス部と
を備え、
前記光学装置が予め定められた姿勢にある場合、前記バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスし、
前記バイアス部は、前記レンズユニットの重心に向かう方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする
無人航空機。
光学装置を備えて移動する無人航空機であって、
前記光学装置は、
光軸方向に移動するレンズを保持する保持部と、
前記レンズ及び前記保持部を有するレンズユニットを収容する鏡筒と、
前記保持部を介して、前記レンズの前記光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールと、
前記光軸に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスするバイアス部と
を備え、
前記光学装置が予め定められた姿勢にある場合、前記バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスし、
前記バイアス部は、前記レンズユニットの重量以上の力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする
無人航空機。
光学装置を備えて移動する無人航空機であって、
前記光学装置は、
光軸方向に移動するレンズを保持する保持部と、
前記レンズ及び前記保持部を有するレンズユニットを収容する鏡筒と、
前記保持部を介して、前記レンズの前記光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールと、
前記光軸に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスするバイアス部と
を備え、
前記光学装置が予め定められた姿勢にある場合、前記バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスし、
前記バイアス部が前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする力の前記鉛直下向き方向の成分が、前記レンズユニットの重量以上である
無人航空機。
光学装置を備えて移動する無人航空機であって、
前記光学装置は、
光軸方向に移動するレンズを保持する保持部と、
前記レンズ及び前記保持部を有するレンズユニットを収容する鏡筒と、
前記保持部を介して、前記レンズの前記光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールと、
前記光軸に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスするバイアス部と
を備え、
前記光学装置が予め定められた姿勢にある場合、前記バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスし、
前記バイアス部は、前記光学装置に加わる最大加速度の設計値を重力加速度Ｇで除した値をＡとして、前記レンズユニットの質量に（Ａ＋１）Ｇを乗じた力以上の力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする
無人航空機。
光学装置を備えて移動する無人航空機であって、
前記光学装置は、
光軸方向に移動するレンズを保持する保持部と、
前記レンズ及び前記保持部を有するレンズユニットを収容する鏡筒と、
前記保持部を介して、前記レンズの前記光軸方向の移動を制御する第１ガイドポール及び第２ガイドポールと、
前記光軸に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスするバイアス部と
を備え、
前記光学装置が予め定められた姿勢にある場合、前記バイアス部は、鉛直下向き方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスし、
前記光学装置に加わる最大加速度の設計値を重力加速度Ｇで除した値をＡとして、前記バイアス部が前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする力の前記鉛直下向き方向の成分が、前記レンズユニットの質量に（Ａ＋１）Ｇを乗じた力以上である
無人航空機。
前記バイアス部は、前記光軸に直交する面内における、前記第１ガイドポールと前記第２ガイドポールとを結ぶ方向に交差する方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズをバイアスする
請求項１から６のいずれか一項に記載の無人航空機。
前記光軸に直交する面内において、前記レンズユニットの重心と前記第１ガイドポールとの間の距離と、前記レンズユニットの重心と前記第２ガイドポールとの間の距離は略等しい
請求項１から７のいずれか一項に記載の無人航空機。
前記バイアス部は、
前記光軸に交差する第１方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする第１バイアス部と、
前記光軸の方向及び前記第１方向を含む面に交差する第２方向の成分を有する力により、前記鏡筒に対して前記レンズユニットをバイアスする第２バイアス部と
を有する請求項１から８のいずれか一項に記載の無人航空機。
前記光学装置は、前記レンズをさらに備える
請求項１から９のいずれか一項に記載の無人航空機。
前記光学装置は、前記レンズを通過した光により撮像する撮像部
をさらに備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の無人航空機。
前記光学装置を変位可能に支持する支持機構
をさらに備える請求項１から１１のいずれか一項に記載の無人航空機。