(57)【要約】【課題】交換可能な可動部を良好な精度で駆動する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、撮像系を備えた可動部１００が交換可能に装着される。撮像装置は、可動部に接触して該可動部の向きが変わるように該可動部を駆動するアクチュエータ１１〜１３と、可動部に関する情報を取得する情報取得手段２１９と、該情報に応じてアクチュエータを制御する制御手段２０１とを有する。【選択図】図１
2020202511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像系を備えた可動部が交換可能に装着される撮像装置であって、
前記可動部に接触して該可動部の向きが変わるように該可動部を駆動するアクチュエータと、
前記可動部に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記情報に応じて前記アクチュエータを制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記情報は、前記可動部を識別するための情報であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、サイズ、重量および前記アクチュエータが接触する面の材質のうち少なくとも１つが互いに異なる複数の可動部を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記情報取得手段は、前記可動部との通信により前記情報を取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記情報に応じて前記アクチュエータに対して供給する駆動電力を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子によって振動が励起される振動体を有し、該振動体に接触する前記可動部を駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記振動体は複数の振動部を有し、
前記制御手段は、前記情報に応じて、前記複数の振動部のうち振動を発生させる振動部を変更することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記アクチュエータに対する前記可動部の接触状態を検出する接触検出手段を有し、
前記制御手段は、前記接触状態が所定範囲内にある場合に前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記情報を取得する前に前記可動部に対する給電を行い、前記可動部から前記情報を取得することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
撮像系を備えた可動部が交換可能に装着される撮像装置であり、前記可動部に接触して該可動部の向きが変わるように該可動部を駆動するアクチュエータを有する撮像装置の制御方法であって、
前記可動部に関する情報を取得するステップと、
前記情報に応じて前記アクチュエータを制御するステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
撮像系を備えた可動部が交換可能に装着される撮像装置であり、前記可動部に接触して該可動部の向きが変わるように該可動部を駆動するアクチュエータを有する撮像装置のコンピュータに、請求項１０に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像方向を変更可能な可動部を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラシステム等で用いられる撮像装置には、特許文献１に開示されているように、圧電素子に電圧を印加してアクチュエータ（振動体）を振動させ、該アクチュエータに加圧接触している球体可動部を回転させることで、該球体可動部により保持された撮像系の向き、すなわち撮像方向を変更できるものがある。
【０００３】
このような撮像装置において、望遠撮像タイプ、広角撮像タイプおよび小型軽量タイプ等、複数種類の可動部を交換可能に使用できることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２４６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、可動部ごとに重量、大きさおよび表面材質等が異なると、可動部とアクチュエータとの接触状態が異なるため、可動部を所望の精度で駆動することができない。
【０００６】
本発明は、交換可能な可動部を良好な精度で駆動することが可能な撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像系を備えた可動部が交換可能に装着される。該撮像装置は、可動部に接触して該可動部の向きが変わるように該可動部を駆動するアクチュエータと、可動部に関する情報を取得する情報取得手段と、該情報に応じてアクチュエータを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像系を備えた可動部が交換可能に装着される撮像装置であり、可動部に接触して該可動部の向きが変わるように該可動部を駆動するアクチュエータを有する撮像装置に適用される。該制御方法は、可動部に関する情報を取得するステップと、該情報に応じてアクチュエータを制御するステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
なお、上記撮像装置のコンピュータに上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、交換可能な可動部を良好な精度で駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例である撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例の撮像装置における振動体の選択方法を説明する図。
【図３Ａ】実施例の撮像装置における振動体と可動部の接触状態を示す図。
【図３Ｂ】振動体と可動部の別の接触状態を示す図。
【図３Ｃ】振動体と可動部のさらに別の接触状態を示す図。
【図４】実施例の撮像装置の外観斜視図。
【図５】実施例の撮像装置に用いられる振動型アクチュエータを説明する図。
【図６】実施例の撮像装置の分解斜視図。
【図７】実施例の撮像装置における支持部、可動部、振動体および受圧部の関係を示す図。
【図８】実施例の撮像装置をＸ１方向から見た図。
【図９】実施例における座標系を示す図。
【図１０】実施例の撮像装置で行われる処理を示すフローチャート。
【図１１】実施例におけるデータテーブルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例である撮像装置１の内部構成を示している。１００は可動部であり、２００は可動部１００を回転可能に支持する支持部である。可動部１００は、支持部２００に対して交換（着脱）可能に装着されている。支持部２００に対して装着可能な可動部１００としては、その仕様、すなわちサイズ、重量および後述する球面の表面材質等のうち少なくとも１つが互いに異なる複数の可動部が用意されている。サイズや重量が互いに異なる可動部同士は、撮像系の焦点距離等が互いに異なる。
【００１３】
可動部１００の外面の少なくとも一部は、球面ＳＲとして形成されている。支持部２００には、圧電素子（図３中の１７）を含む複数の振動体（振動型アクチュエータ）１１〜１３が可動部１００の球面ＳＲに加圧接触するように設けられている。支持部２００は、振動体１１〜１３を駆動して振動を発生させることにより可動部１００の回転位置を制御するとともに撮像装置１の全体を制御するメイン制御部２０１を有する。
【００１４】
可動部１００は、レンズユニット１０１と撮像部１０２とにより構成される撮像系を有する。レンズユニット１０１は、ズームユニット、絞り／シャッタユニットおよびフォーカスユニット等を含む撮像光学系である。撮像部１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の撮像素子を含み、レンズユニット１０１により形成された光学像（被写体像）を光電変換して電気信号（撮像データ）を出力する。撮像データ記憶部１０３は、撮像部１０２から出力された撮像データを記憶し、記憶した撮像データを可動部通信部１０４に転送する。可動部通信部１０４は、送受信アンテナを含み、可動部１００と支持部２００との間で無線によるデータ通信を行う。撮像部１０２から出力されて撮像データ記憶部１０３に記憶された撮像データは、時系列の順序で支持部２００に送信される。
【００１５】
レンズアクチュエータ制御部１０６は、モータドライバＩＣを含み、レンズユニット１０１のズームユニット、絞り／シャッタユニットおよびフォーカスユニット等におけるアクチュエータを駆動する。各アクチュエータは、可動部通信部１０４を介して支持部２００から受信したレンズユニット１０１のアクチュエータ駆動指示信号に応じて駆動される。無線電力受電部１０５は、支持部２００から電力を受電し、受電した電力を可動部１００内の各要素に電源を供給する。可動部情報送信部１０７は、振動体１１〜１３の駆動を制御するために用いられる可動部情報を支持部２００に無線通信により送信する。可動部情報は、可動部１００に関する情報であり、具体的には後述する。
【００１６】
支持部２００において、制御手段としてのメイン制御部２０１は、ＣＰＵ等のマイクロコンピュータにより構成され、撮像装置１の全体を制御する。支持部通信部２０８は、無線通信によって、可動部１００から撮像部１０２で得られた撮像データを受信したり可動部１００にアクチュエータ駆動指示信号を送信したりする。撮像信号処理部２０９は、支持部通信部２０８なより受信した撮像データを映像信号に変換する。映像信号処理部２１０は、撮像信号処理部２０９から出力された映像信号を用途に応じて加工する。映像信号の加工は、電子防振のための画像切出しおよび回転加工を含む。
【００１７】
操作部２０２は、ユーザが撮像装置１に対して指示を与えるために設けられている。記憶部２０３は、映像信号や種々なデータを記憶する。表示部２０４は、ＬＣＤ等のディスプレイデバイスを備え、映像信号処理部２１０から出力された映像信号に応じて画像表示を行う。外部入出力端子部２０５は、外部装置との間で通信信号および映像信号を入出力する。電源部２０６は、撮像装置１内の各要素に対して電源を供給する。無線電力送信部２０７は、可動部１００に無線により電力を送信する。
【００１８】
位置検出部２１２は、光源２１６と画像センサ２１７とを含み、可動部１００の回転位置を検出する。具体的には、位置検出部２１２は、光源２１６からの光を可動部１００の球面ＳＲに照射して画像センサ２１７によって該球面ＳＲを撮像し、その後に所定時間が経過してから画像センサ２１７により球面ＳＲを再度撮像する。球面ＳＲには、マークまたは模様等の相対位置検出用の指標が設けられている。そして位置検出部２１２は、最初の撮像により得られた画像と後の撮像により得られた画像とを比較して、指標の移動方向と移動量を検出する。可動部１００の回転方向と回転量、すなわち相対的な回転位置を検出することができる。
【００１９】
また、球面ＳＲには、相対位置検出用の指標とは別に絶対位置検出用の指標も設けられている。可動部１００における絶対位置検出用の指標の位置は予めメモリに記憶されており、絶対位置検出用の指標が検出された状態からの相対位置検出用の指標の移動方向と移動量に基づいて、可動部１００の絶対的な回転位置を検出できる。
【００２０】
メイン制御部２０１は、位置検出部２１２からの回転位置をモニタしながら可動部制御部２１１を通じて複数の振動体１１〜１３の駆動を制御することにより、可動部１００の多自由度回転を制御する。可動部制御部２１１は、振動体１１〜１３のうち全部または一部の圧電素子に駆動電圧（駆動電力）を印加することで、振動体を駆動して振動を発生させる。なお、本実施例では振動体をアクチュエータ（駆動手段）として用いるが、ステッピングモータやＤＣモータ等の他のアクチュエータを用いてもよい。
【００２１】
位置補正部２１３は、位置検出部２１２の画像センサにより取得した画像に可動部１００の回転位置情報（絶対位置検出用の指標）が含まれている場合に、相対的な回転位置検出結果から求めた絶対位置と実際の絶対位置の誤差を補正する。情報取得手段としての可動部情報受信部２１９は、上述した可動部情報を無線通信により可動部１００から受信（取得）する。メイン制御部２０１は、受信した可動部情報に応じて可動部制御部２１１を通じて振動体１１〜１３の駆動を制御する。
【００２２】
接触検出部（接触検出手段）２１８は、振動体１１〜１３に対する可動部１００の球面ＳＲの加圧接触状態を検出する。加圧接触状態の検出方法については後述する。メイン制御部２０１は、接触検出部２１８を通じて加圧接触状態が検出されることに応じて振動体１１〜１３を駆動する。
【００２３】
なお、支持部２００と可動部１００との間の撮像データ、アクチュエータ駆動指示信号および電力供給を有線で行ってもよい。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、振動体１１は、複数の振動部１１−１〜１１−３を有する。他の振動体１２，１３も同様に、複数の振動部１２−１〜１２−３，１３−１〜１３−３を有する。以下、振動体１１（振動部１１−１〜１１−３）について説明するが、他の振動体１２，１３についても同様である。図２（ｂ）に示すように、複数の振動部１１−１〜１１−３は上下方向および左右方向に互いにずれた位置に配置されている。これにより、互いにサイズが異なる複数の可動部１００の球面ＳＲに対して振動部１１−１〜１１−３のうちいずれかが加圧接触することができる。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、可動部制御部２１１内には選択スイッチ３１と振動体駆動回路３２が設けられている。可動部制御部２１１は、メイン制御部２０１からの選択信号に応じて振動部１１−１〜１１−３のうち１つを振動体駆動回路３２に接続するように選択スイッチ３１をセットする。これにより、可動部１００の球面ＳＲに加圧接触するのに最適な振動部が選択される。
【００２６】
なお、各振動体に含まれる振動部の数は図２（ａ），（ｂ）に示した３つに限られない。また以下の説明において、振動体を駆動する（振動体に振動を励起する）とは、その振動体の複数の振動部のうち選択スイッチ３１により振動体駆動回路３２に接続されるように選択された振動部を駆動することを意味する。なお、振動体１１〜１３において、選択される振動部の組み合わせは、振動部１１−１，１２−１，１３−１、振動部１１−２，１２−２，１３−２または振動部１１−３，１２−３，１３−３となる。
【００２７】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、振動体１１における振動部１１−１〜１１−３と互いにサイズが異なる可動部１００との接触状態を示している。なお、これらの図は振動部１１−１〜１１−３を図２（ｂ）中の矢印Ｄの方向から見て示している。
【００２８】
図３Ａに示すように、半径Ｒ１のサイズを有する可動部１００の球面ＳＲには、振動部１１−１が接触する。図３Ｂに示すように、半径Ｒ１より大きい半径Ｒ２のサイズを有する可動部１００の球面ＳＲには、振動部１１−２が接触する。図３Ｃに示すように、半径Ｒ２より大きい半径Ｒ３のサイズを有する可動部１００の球面ＳＲには、振動部１１−３が接触する。複数の可動部１００のサイズは、このように振動部１１−１〜１１−３のうちいずれか１つと接触するように設定される。
【００２９】
次に、図４および図６を用いて撮像装置１の具体的な構成について説明する。図４は撮像装置１の外観を示し、図６は撮像装置１を分解して示している。可動部１００は、内部にレンズユニット１０１と撮像部１０２等が組み込まれた筐体（外装部材）としての球体を有する。球体の表面が前述した球面ＳＲである。可動部１００は、支持部２００に設けられた複数の振動体１１〜１３上に載置されている。以下の説明においては、図４に示すように、支持部２００の底面２００ａは互いに直交するＸ１軸とＺ１軸を含むＸ１−Ｚ１面に平行な平面とし、Ｘ１軸とＺ１軸のそれぞれに対して直交する軸（高さ方向の軸）をＹ１軸とする。
【００３０】
振動体１１〜１３はそれぞれ、可動部１００の球心Ｃに向かって付勢されるように不図示のバネ部材を介して支持部２００により保持されている。すなわち、振動体１１〜１３はそれぞれ、可動部１００における接触面としての球面ＳＲに加圧接触した状態で支持部２００により保持されている。球面ＳＲは金属等、振動体との摩擦接触による摩耗が少ない材料の面として形成されている。本実施例では、球面ＳＲを金属により形成している。
【００３１】
図１に示した可動部制御部２１１が各振動体の圧電素子に駆動電圧を印加すると、該振動体に振動が励起され、可動部１００は該振動体との接触部にて摩擦駆動される。振動体１１〜１３のそれぞれから可動部１００に与えられた駆動力の合成力によって、可動部１００は球心Ｃを中心として回転する。これにより、レンズユニット１０１の向きである撮像方向を自由に選択することができる。
【００３２】
図５（ａ）〜（ｃ）を用いて、振動体１１〜１３の駆動原理について説明する。各振動体は、振動板１８と、振動板１８の裏面に貼り付けられた電気−機械エネルギ変換素子としての圧電素子１７とにより構成されている。  図５（ａ）は、振動板１８の裏面に貼り付けられた圧電素子１７の電極領域を示す。ここでは、長手方向（ａ方向）において２等分された電極領域１７−１，１７−２が形成されている。電極領域１７−１，１７−２のそれぞれにおける分極方向は、同一方向（「＋」）となっている。右側の電極領域１７−１には駆動電圧としての交流電圧Ｖ１が印加され、左側の電極領域１７−２には駆動電圧としての交流電圧Ｖ２が印加される。交流電圧Ｖ１，Ｖ２は、図５（ｂ）に示す振動モード（Ａモード）の共振周波数付近の周波数を有し、互いに位相が１８０°ずれている。
図５（ｂ）では、圧電素子１７のうち右側の電極領域１７−１が縮み、左側の電極領域１７−２が伸びた状態を示している。交流電圧Ｖ１，Ｖ２の印加により、この状態と右側の電極領域１７−１が伸び、左側の電極領域１７−２が縮む状態とが交互に発生する。その結果、振動板１８にＡモードの振動が発生する。このＡモードは、ａ方向の２次の曲げモードであり、ｃ方向の変位が小さい３つの節部とｃ方向の変位が大きい２つの腹部とを有する振動モードである。このような振動モードの振動が発生すると、振動板１８の中心部に設けられた接触部としての突起部１９の先端が図５（ｂ）の左右方向に変位する。図５（ａ）では、突起部１９は圧電素子１７の裏側に存在している。
【００３３】
一方、交流電圧Ｖ１，Ｖ２を図５（ｃ）に示す振動モード（Ｂモード）の共振周波数付近の周波数を有し、互いに同位相の交流電圧とすると、圧電素子１７の全体（電極領域１７−１，１７−２）が伸びる状態と縮む状態とが交互に発生する。この結果、振動板１８にはＢモードの振動が発生する。Ｂモードは、ｂ方向の１次の曲げモードであり、ｃ方向の変位が小さい２つの節部と、ｃ方向の変位が大きい１つの腹部とを有する振動モードである。Ａモードの共振周波数とＢモードの共振周波数は、互いに同じ（または同じと見なせる程度の差のみを有する）周波数に設定される。
【００３４】
このような振動をある時間的位相関係で合成することにより、可動部１００と接触している突起部１９の先端には、ａ方向およびｃ方向を径方向とする楕円状の運動が発生する。可動部１００は、このように楕円運動する突起部１９から摩擦力を受けて図５（ｂ）中の太矢印の方向に駆動される。また、電極領域１７−１，１７−２に印加される駆動電圧の位相差を変えることにより、ＡモードとＢモードの発生比を変化させることが可能である。楕円の縦横比も、ＡモードとＢモードの発生比に応じて変化する。振動体１１〜１３のそれぞれにおいてＡモードとＢモードの発生比を変えることによって、それぞれの振動体１１〜１３が可動部１００に与える駆動力を変えることができるため、可動部１００の回転速度をコントロールすることが可能となる。
【００３５】
接触検出部２１８による加圧接触状態の検出方法について説明する。メイン制御部２０１は、可動部１００を駆動することなく振動体１１〜１３と可動部１００の球面ＳＲとが加圧接触した状態か否かを検出するために、振動体１１〜１３に上述したＢモードの振動を発生させる。このとき各振動体に振動を励起する圧電素子では、該振動体を介して作用する加圧力に応じて圧電素子に発生する電圧（端子電圧）が変化する。このため、振動体駆動回路３２に接続された振動体に振動を励起する圧電素子の端子電圧が所定電圧範囲内にあるか否か、言い換えれば振動体１１〜１３に対する可動部１００の接触状態が所定範囲内にあるか否かによって、可動部１００が振動体１１〜１３に対して適切な加圧接触状態にあるか否かを検出することができる。
【００３６】
図６において、支持部２００は、ベースカバー２３０、シャーシ２４０、内部構造体２５０およびボトムカバー２６０により構成されている。ベースカバー２３０には、振動体１１〜１３を保持するシャーシ２４０が固定される。振動体１１〜１３はそれぞれ、シャーシ２４０に設けられた開口２４０ａから可動部１００側に露出するように配置され、可動部１００の球心Ｃに向かって付勢力が作用するように不図示のバネ部材を介してシャーシ２４０に取り付けられる。振動体１１〜１３から延出するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１１ａ〜１１ｃはそれぞれ、制御基板２５０ａと電気的に接続されている。
【００３７】
内部構造体２５０の制御基板２５０ａは、図１に示したメイン制御部２０１、記憶部２０３および可動部制御部２１１等を有する。可動部制御部２１１は、ＦＰＣ１１ａ〜１１ｃを介して振動体１１〜１３のそれぞれの圧電素子１７に駆動電圧を印加する。内部構造体２５０は、シャーシ２４０とともにベースカバー２３０の内側に固定され、ベースカバー２３０の下部にボトムカバー２６０が固定されることでケーシングされる。
【００３８】
図７（ａ）〜（ｄ）を用いて、撮像装置１のうち支持部２００、可動部１００、振動体１１〜１３および受圧部２２０ａの関係について説明する。図７（ａ）には、支持部２００の底面２００ａ、可動部１００、振動体１１〜１３および受圧部２２０ａを示している。以下の説明では、可動部１００の球心Ｃにおいて、第１座標系（Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸）をＸ１軸回りに角度θだけ回転させた座標系を第２座標系（Ｘ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸）とする。
【００３９】
図７（ｂ）〜（ｄ）は、Ｙ２軸方向から見た可動部１００と振動体１１〜１３を示している。振動体１１〜１３は、Ｙ２軸に直交するＸ２−Ｚ２面に平行で可動部１００の球心Ｃから距離Ｌだけ離れた平面と球面ＳＲとの交円Ｓの周上に１２０°間隔で配置されている。球心Ｃは、交円Ｓの円周上の各点と受圧部２２０ａとを結んで形成される円錐領域Ａの内部に位置する。受圧部２２０ａと交円Ｓの中心Ｃｓとを結ぶ仮想直線ＳＬは、可動部１００の球心Ｃを通り、交円Ｓに対して直交する（Ｙ２軸と平行である）。このような構成により、可動部１００に対して振動体１１〜１３が加圧接触した状態を効果的に維持することが可能となるとともに、可動部１００を確実に保持してそれらの脱落を阻止することができる。
【００４０】
次に、可動部１００の回転方向に応じた振動体１１〜１３の駆動制御について説明する。図７（ｂ）は、可動部１００をＺ２軸回りで回転させるときの振動体１１〜１３の駆動制御を示す。３つの振動体１１〜１３は、交円Ｓの周上に１２０°間隔でＹ２軸から距離ｄの位置に配置されている。振動体１１〜１３がそれぞれ時計回り方向の正の駆動力を発生すると、振動体１１が発生する駆動力の向きはＸ２軸方向を基準として０°方向、振動体１２が発生する駆動力の向きは２４０°方向、振動体１３が発生する駆動力の向きは１２０°方向となる。３つの振動体１１〜１３は、それらの突起部（接触部）１９にて可動部１００の球面ＳＲに３点で接触する。これにより、振動体１１〜１３の突起部１９は、可動部１００の球面ＳＲと安定的に接触することが可能である。
【００４１】
図７（ｂ）において、可動部１００をＺ２軸回りで回転させるために振動体１１が発生する駆動力をｆ１、振動体１２が発生する駆動力をｆ２、振動体１３が発生する駆動力をｆ３とし、単位駆動力をｆとすると、
ｆ１＝２×ｆ
ｆ２＝−ｆ
ｆ３＝−ｆ
となる。ＦｘをＸ２軸方向への力、ＦｚをＹ２軸方向への力、Ｆｙを回転方向への力、ｄをＹ２軸から振動体１１〜１３のそれぞれまでの距離とすると、Ｆｘ、ＦｚおよびＦｘはそれぞれ以下の式（１），（２）および（３）で表される。
【００４２】
Ｆｘ＝ｆ１×ｃｏｓ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｃｏｓ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｃｏｓ（１２０ｄｅｇ）
＝（２×ｆ×１）＋（−ｆ×−０．５）＋（−ｆ×−０．５）＝３×ｆ    （１）
Ｆｚ＝ｆ１×ｓｉｎ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｓｉｎ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｓｉｎ（１２０ｄｅｇ）
＝（２×ｆ×０）＋（−ｆ×−０．８６）＋（−ｆ×０．８６）＝０×ｆ  （２）
Ｆｙ＝ｆ１×ｄ＋ｆ２×ｄ＋ｆ３×ｄ
＝（２×ｆ×ｄ）＋（−ｆ×ｄ）＋（−ｆ×ｄ）
＝０×ｆ                                                            （３）
このため、振動体１１〜１３にｆ１〜ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＸ２軸方向の力Ｆｘのみが発生する。すなわちＸ２軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１〜１３が発生する駆動力の合成力Ｆｘは、可動部１００をＺ２軸回りで回転させる。
【００４３】
図７（ｃ）は、可動部１００をＸ２軸回りで回転させるときの振動体１１〜１３の駆動制御を示す。可動部１００をＸ２軸回りで回転させるために振動体１１が発生する駆動力をｆ１、振動体１２が発生する駆動力をｆ２、振動体１３が発生する駆動力をｆ３とし、単位駆動力をｆとすると、
ｆ１＝０×ｆ
ｆ２＝−ｆ
ｆ３＝＋ｆ
となる。可動部１００をＺ２軸回りで回転させるときと同様に、可動部１００に加わる力Ｆｘ、ＦｚおよびＦｙはそれぞれ、以下の式（１ａ），（２ａ）および（３ａ）のように表される。
【００４４】
Ｆｘ＝ｆ１×ｃｏｓ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｃｏｓ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｃｏｓ（１２０ｄｅｇ）
＝（０×ｆ×１）＋（−ｆ×−０．５）＋（ｆ×−０．５）
＝０×ｆ                                                        （１ａ）
Ｆｚ＝ｆ１×ｓｉｎ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｓｉｎ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｓｉｎ（１２０ｄｅｇ）
＝（０×ｆ×０）＋（−ｆ×−０．８６）＋（ｆ×０．８６）
＝１．７３×ｆ                                                  （２ａ）
Ｆｙ＝ｆ１×ｄ＋ｆ２×ｄ＋ｆ３×ｄ
＝（０×ｆ×ｄ）＋（−ｆ×ｄ）＋（ｆ×ｄ）
＝０×ｆ                                                        （３ａ）
このため、振動体１１〜１３にｆ１〜ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力として−Ｚ２軸方向の力Ｆｚのみが発生する。すなわち−Ｚ２軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１〜１３が発生する駆動力の合成力Ｆｚは、可動部１００をＸ２軸回りで回転させる。
【００４５】
図７（ｄ）は、可動部１００をＹ２軸回りで回転させるときの振動体１１〜１３の駆動制御を示す。可動部１００をＹ２軸回りで回転させるために振動体１１が発生する駆動力をｆ１、振動体１２が発生する駆動力をｆ２、振動体１３が発生する駆動力をｆ３とし、単位駆動力をｆとすると、
ｆ１＝−ｆ
ｆ２＝−ｆ
ｆ３＝−ｆ
となる。可動部１００に加わる力Ｆｘ、ＦｚおよびＦｙはそれぞれ、以下の式（１ｂ），（２ｂ）および（３ｂ）のように表される。
【００４６】
Ｆｘ＝ｆ１×ｃｏｓ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｃｏｓ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｃｏｓ（１２０  ｄｅｇ）
＝（−ｆ×１）＋（−ｆ×−０．５）＋（−ｆ×−０．５）
＝０×ｆ                                                          （１ｂ）
Ｆｚ＝ｆ１×ｓｉｎ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｓｉｎ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｓｉｎ（１２０ｄｅｇ）
＝（−ｆ×０）＋（−ｆ×−０．８６）＋（−ｆ×０．８６）
＝０×ｆ                                                            （２ｂ）
Ｆｙ＝ｆ１×ｄ＋ｆ２×ｄ＋ｆ３×ｄ
＝（−ｆ×ｄ）＋（−ｆ×ｄ）＋（−ｆ×ｄ）
＝−３×ｆ                                                          （３ｂ）
このため、振動体１１〜１３にｆ１〜ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＹ２軸方向の力Ｆyのみが発生する。すなわちＹ２軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１〜１３が発生する駆動力の合成力Ｆyは、可動部１００をＹ２軸回りで回転させる。
【００４７】
これらの回転を組み合わせることにより、可動部１００を球心Ｃを中心として、言い換えれば球心Ｃを通る任意の軸回りで回転させることができ、任意の撮像方向にレンズユニット１０１を向けることができる。これにより、様々な方向の撮像が可能になるだけでなく、カメラ振れによるレンズユニット１０１の光軸ずれを補正するための動作が可能となる。
【００４８】
図８は、Ｘ１軸方向から見た撮像装置１を示している。図８において、可動部１００は、レンズユニット１０１の光軸Ｏが底面２００ａに対して直交する回転位置に位置している。αはレンズユニット１０１の画角（撮像範囲）を示している。この状態では、底面２００ａに対して直交する方向の撮像を行うことができる。例えば、底面２００ａを天井に取り付ければ、天井から真下の撮像が可能になる。
【００４９】
図９は、支持部２００に対する可動部１００の光軸Ｏの向き（撮像方向）を説明するための球面座標系を示している。球面座標系は、１つの動径座標と２つの角度座標とで表される極座標系である。第１の角度座標はＺ軸と動径とがなす角度を示し、第２の角度座標はＺ軸に垂直な平面上のＸ軸とこの平面に動径が射影された軸とがなす角度である。図９では、動径座標をｒで表し、第１の角度座標をθで表し、第２の角度座標をφで表す。ここで、可動部１００の支持部２００に対する基準位置座標を（ｒ０，θ０，φ０）とする。
【００５０】
図１０のフローチャートは、可動部１００が交換されたときにコンピュータとしてのメイン制御部２０１がコンピュータプログラムに従って実行する初期設定処理を示す。
【００５１】
Ｓ１０１では、メイン制御部２０１は、操作部２０２を介して撮像装置１の電源がＯＮされたことを確認する。
【００５２】
次にＳ１０２では、メイン制御部２０１は、無線電力送信部２０７を介して可動部１００に電力を送電する。すなわち、後述するＳ１０５で可動部１００から可動部情報を受信する前に可動部１００に対する給電を行う。
【００５３】
次にＳ１０３では、メイン制御部２０１は、可動部情報受信部２１９に可動部１００における可動部情報送信部１０７との通信を開始させる。
【００５４】
次にＳ１０４では、メイン制御部２０１は、支持部通信部２０８を介して可動部１００に可動部情報の送信を要求する。可動部情報送信部１０７は、不図示のメモリに記憶された可動部情報を支持部２００に送信する。Ｓ１０５では、メイン制御部２０１は、可動部情報を可動部情報受信部２１９に受信させる。可動部情報は、可動部１００を識別するための情報であり、例えばその可動部１００の型番である。
【００５５】
次にＳ１０６において、メイン制御部２０１は、可動部１００から受信した可動部情報としての型番を参照し、その型番の可動部１００に対して各振動体にて駆動する振動部、可動部制御部２１１から該振動部に供給する駆動電圧およびメイン制御部２０１が該振動部を駆動するための駆動パラメータをメイン制御部２０１内のメモリから読み出す。
【００５６】
これは、前述したように可動部１００の球面ＳＲのサイズによって駆動する振動部が異なるためである。また、可動部１００の重量や球面ＳＲの表面材質等の差異によって振動体１１〜１３と球面ＳＲとの摩擦状態が変わるため、装着された（振動体１１〜１３に接触している）可動部１００に応じて駆動電圧や振動周波数および位相等の駆動パラメータを適切に設定して、摩擦状態が変わっても良好な駆動力を発生させるためである。
【００５７】
図１１は、メイン制御部２０１内のメモリに記憶されたデータテーブル３０１を示す。データテーブル３０１には、可動部１００の型番（Ａ〜Ｃ）ごとに、駆動する振動部（−１〜−３）、振動部に印加する駆動電圧（電圧１〜３）および駆動パラメータ（パラメータ１〜３）が保持されている。例えばＳ１０５で受信した可動部１００の型番がＡである場合は、メイン制御部２０１は、データテーブル３０１のうち型番Ａに対応する振動部（−１）、駆動電圧（電圧１）および駆動パラメータ（パラメータ１）を読み出す。なお、駆動電圧および駆動パラメータは、各型番の可動部１００を用いた事前の測定の結果から得られたものである。
【００５８】
次にＳ１０７では、メイン制御部２０１は、読み出した振動部、駆動電圧および駆動パラメータを可動部制御部２１１に対して設定する。これにより、可動部１００の型番に応じて振動部、駆動電圧および駆動パラメータが変更される。
【００５９】
なお、データテーブル３０１は、可動部１００の型番に対する球面ＳＲのサイズや表面材質または摩擦の情報および可動部１００の重量のデータを保持してもよい。また、湿度や温度等の周辺環境によっても可動部１００と振動体１１〜１３との摩擦状態が変化するため、周辺環境に応じた駆動電圧や駆動パラメータをデータテーブル３０１に含ませてもよい。さらに、可動部１００から受信する可動部情報は、その可動部１００に対して駆動すべき振動部を直接指定する情報を含んでいてもよい。
【００６０】
次にＳ１０８において、メイン制御部２０１は、接触検出部２１８を通じて振動体１１〜１３に対して可動部１００が適切な加圧接触状態にあるか否かを判定する。メイン制御部２０１は、適切な加圧接触状態であると判定できた場合は、可動部制御部２１１を介して振動体１１〜１３を駆動し、可動部１００を所定の初期位置に回転させる。一方、適切な加圧接触状態であると判定できなかった場合は、表示部２０４に可動部１００が適切に装着できていない旨を表示させる。
【００６１】
以上説明した実施例によれば、装着された可動部１００の仕様に応じた振動体１１〜１３の駆動設定を適切に行うことができ、可動部１００を良好な精度で回転駆動することができる。
【００６２】
なお、上記実施例では、支持部２００は可動部情報を可動部１００から通信により取得する場合について説明した。しかし、ユーザがリモコン信号や操作部２０２を介して支持部２００に入力した可動部情報を取得するようにしてもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００６３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１                撮像装置
１１，１２，１３  振動体
１００            可動部
１０１            レンズユニット
２００            支持部
２０１            メイン制御部
【図１】
2020202511.tif 000003
【図２】
2020202511.tif 000004
【図３Ａ】
2020202511.tif 000005
【図３Ｂ】
2020202511.tif 000006
【図３Ｃ】
2020202511.tif 000007
【図４】
2020202511.tif 000008
【図５】
2020202511.tif 000009
【図６】
2020202511.tif 000010
【図７】
2020202511.tif 000011
【図８】
2020202511.tif 000012
【図９】
2020202511.tif 000013
【図１０】
2020202511.tif 000014
【図１１】
2020202511.tif 000015