(57)【要約】【課題】固定部に対する可動部の絶対位置を適切に検出可能な小型の駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置（１）は、可動部（１００）と、可動部を保持する固定部（２００）と、固定部に対する可動部の位置を制御する制御部（２０１）と、音声を再生する音声再生部（２１５）と、音声を集音する集音部（１０７）と、集音部により集音された音声に基づいて、固定部に対する可動部の位置情報を取得する音声処理部（１０８）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
前記可動部を保持する固定部と、
前記固定部に対する前記可動部の位置を制御する制御部と、
音声を再生する音声再生部と、
前記音声を集音する集音部と、
前記集音部により集音された前記音声に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の位置情報を取得する音声処理部と、を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記音声処理部は、前記音声再生部により再生された前記音声の方向に基づいて、前記位置情報を特定することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記音声再生部は、前記固定部に設けられており、
前記集音部および前記音声処理部は、前記可動部に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記可動部を第一のリセット位置に移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、
撮像部により取得された画像に基づいて特定のパターンを判定し、
前記特定のパターンに基づいて、前記可動部を前記第一のリセット位置から第二のリセット位置に移動させることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第二のリセット位置からの相対位置情報を検出する相対位置検出部と、
前記相対位置に基づいて絶対位置情報を演算する絶対位置演算部と、を更に有し、
前記制御部は、前記音声処理部により取得された前記位置情報に基づいて、前記絶対位置演算部により演算された前記絶対位置情報を補正することを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記集音部は、複数のマイクを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記複数のマイクのうち２つのマイクは、前記可動部の外面において撮像部を挟むように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記複数のマイクのうち少なくとも３つは、前記可動部の外面において一直線状に配置されていないことを特徴とする請求項７または８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記音声処理部は、前記音声再生部からの前記音声が前記複数のマイクのそれぞれに到達する時間の差に基づいて、前記位置情報を取得することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記音声は、起動音であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記音声は、可聴帯域外の音であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記可動部の外面の少なくとも一部は球面であり、
前記固定部は、
前記可動部の前記球面に加圧接触して前記可動部を駆動する複数の振動体と、
前記可動部に対する前記複数の振動体の加圧接触状態を保持する受圧部と、を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の駆動装置と、
撮像部と、を有し、
前記撮像部は、前記可動部に設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
前記集音部は、前記撮像部で撮像される動画用の音声データを集音することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
可動部と、前記可動部を保持する固定部と、前記固定部に対する前記可動部の位置を制御する制御部と、を有する駆動装置の制御方法であって、
音声再生部を用いて音声を再生するステップと、
集音部を用いて前記音声を集音するステップと、
前記集音部により集音された前記音声に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の位置情報を取得するステップと、を有することを特徴とする駆動装置の制御方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の駆動装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部に対して可動部を駆動する駆動装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雲台撮影システムは、監視カメラシステム等で用いられ、モータ等のアクチュエータを動作させてカメラを含む可動部をパン動作およびチルト動作させることにより、可動部の向きを変更することができる。通常、雲台撮影システムは、ジンバル構造により実現されるが、構造が複雑であるとともに、サイズが大型になる。そこで、小型の雲台撮影システムを実現するため、球形の可動部の内部にカメラを内蔵した球形構造が提案されている。球形構造によれば、カメラを搭載した可動部（球体）と、アクチュエータを搭載した固定部とを用いることにより、多自由度の駆動を実現することができる。その結果、複雑なジンバル構造が不要となる。
【０００３】
ところで、ジンバル構造の場合、複数の駆動軸があるとともにアクチュエータの駆動方向が一方向であるため、ロータリエンコーダやリニアエンコーダにより位置検出を行うことができる。しかしながら、球形構造の場合、多自由度駆動を検出する必要がある。球形構造の位置検出では、光学マウス等で使用されている画像センサを用いる。このような画像センサは、現在位置からの移動方向を検出することはできるが、可動部（球体）と固定部との絶対的な位置関係を検出することはできない。
【０００４】
特許文献１には、固定部に対する可動部の絶対位置を検出するため、可動部の基準方向を決定する駆動装置が開示されている。また特許文献１には、リセット動作の際に、固定部の内面に記載された特定のマークが撮像部の撮像範囲に含まれるように制御を行い、撮像画像中のマークに基づいて可動部の基準方向を決定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された駆動装置では、可動部の基準方向を決定するために新たな部材を追加する必要がある。このため、駆動装置を小型化することができない。また特許文献１に開示された駆動装置では、リセット動作がユーザにとって不審な動作になるとともに、撮像開始までに時間を要する。
【０００７】
そこで本発明は、固定部に対する可動部の絶対位置を適切に検出可能な小型の駆動装置、撮像装置、駆動装置の制御方法、および、プログラム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】
【０００８】
本発明の一側面としての駆動装置は、可動部と、前記可動部を保持する固定部と、前記固定部に対する前記可動部の位置を制御する制御部と、音声を再生する音声再生部と、前記音声を集音する集音部と、前記集音部により集音された前記音声に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の位置情報を取得する音声処理部とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記駆動装置と撮像部とを有する。
【００１０】
本発明の他の側面としての駆動装置の制御方法は、可動部と、前記可動部を保持する固定部と、前記固定部に対する前記可動部の位置を制御する制御部とを有する駆動装置の制御方法であって、音声再生部を用いて音声を再生するステップと、集音部を用いて前記音声を集音するステップと、前記集音部により集音された前記音声に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の位置情報を取得するステップとを有する。
【００１１】
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記駆動装置の制御方法をコンピュータに実行させる。
【００１２】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、固定部に対する可動部の絶対位置を適切に検出可能な小型の駆動装置、撮像装置、駆動装置の制御方法、および、プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２】本実施形態における撮像装置の外観斜視図である。
【図３】本実施形態における振動体の駆動原理の説明図である。
【図４】本実施形態における撮像装置の分解斜視図である。
【図５】本実施形態における撮像装置の説明図である。
【図６】本実施形態における撮像装置をＸ１方向から見た図である。
【図７】本実施形態における撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態における音声方向の検出原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施形態における撮像装置（駆動装置）の内部構成および機能について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１のブロック図である。図１において、１００はレンズユニット１０１と撮像部１０２とを備えた可動部、２００は可動部１００を保持する固定部である。固定部２００には、可動部１００の位置を駆動制御するとともに撮像装置１の全体を制御する中央制御部（ＣＰＵ）２０１が設けられている。なお可動部１００は、外面の少なくとも一部が球面（球面形状）ＳＲである。また、圧電素子１７（図３参照）を含む複数の振動体（振動波モータ）１１〜１３が、可動部１００の球面ＳＲに接触（加圧接触）するように、固定部２００上に設けられている。
【００１７】
まず、可動部１００の構成について説明する。レンズユニット（光学系）１０１は、ズームユニット（ズーム光学系）、絞り／シャッタユニット、および、フォーカスユニット（フォーカス光学系）等を備えた撮像光学系である。撮像部１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどの撮像素子を含み、撮像光学系（レンズユニット１０１）を介して形成された光学像（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から出力される撮像データを記憶し、記憶した撮像データを可動部データ無線通信部１０４に転送する。可動部データ無線通信部１０４は、送受信アンテナを含み、可動部１００と固定部２００との間のデータ通信を無線通信で実施する。撮像部１０２から出力される撮像データを無線通信により固定部２００に送信する際には、撮像データ記憶部１０３に記憶された撮像データの時系列の順序で送信される。
【００１８】
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の各種アクチュエータを駆動する。各種アクチュエータは、可動部データ無線通信部１０４を介して固定部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基づいて駆動される。無線電力受電部１０５は、固定部２００から電力を受電し、受電した電力を可動部１００の全体（各要素）の電源として用途に応じて供給する。
【００１９】
集音部１０７は、マイクロフォンを含む音声入力部であり、マイク１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄの４つのマイクで構成されている。なお本実施形態において、集音部１０７は４つのマイクを備えているが、これに限定されるものではなく、少なくとも２つのマイクを備えていればよい。音声処理部１０８は、集音部１０７で得られた音声データに対してデジタル音声処理を行う。音声処理部１０８は、音声認識部１０８１、音声方向検出部１０８２、および、音声記憶部１０８３を有する。音声認識部１０８１は、特定の音声データを認識して検出する。音声方向検出部１０８２は、音声認識部１０８１により検出された音声データがどの方向から発生したかを判定する。音声記憶部１０８３は、撮像部１０２から出力される撮像データと独立してあるいは対応させて、集音した音声データを動画用音声として記憶するためのフォーマット処理を行う。音声記憶部１０８３は、記憶した音声データを可動部データ無線通信部１０４に転送する。
【００２０】
次に、固定部２００の構成について説明する。中央制御部２０１は、撮像装置１の全体を制御する制御部（ＣＰＵ）である。固定部データ無線通信部２０８は、可動部１００の撮像部１０２の撮像データの受信およびレンズユニット１０１の各種アクチュエータ駆動指示信号の送信等の可動部１００と固定部２００との間のデータ通信を無線通信で実施する。撮像信号処理部２０９は、固定部データ無線通信部２０８から出力された撮像部１０２の電気信号（撮像データ）を映像信号へ変換する。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、画像切り出しおよび回転加工による電子防振動作を含む。音声信号処理部２１４は、固定部データ無線通信部２０８から出力された集音部１０７の電気信号を音声信号へ変換する。
【００２１】
操作部２０２は、撮像装置１を操作するために設けられている。記憶部２０３は、撮影により得られた映像情報などの種々のデータを記憶する。表示部２０４は、ＬＣＤなどのディスプレイを備え、映像信号処理部２１０から出力された信号に基づいて、必要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の全体（各要素）に用途に応じて電源を供給する。無線電力送信部２０７は、可動部１００へ電力を送信する。
【００２２】
音声再生部２１５は、音声発生手段であるスピーカを備え、音声データを電気信号に変換して音声を再生させる。相対位置検出部２１２は、光源（照射用光源）と画像センサとを備えて構成され、固定部２００に対する可動部１００の相対位置を検出する。絶対位置演算部２１３は、リセット位置（所定の位置）から相対位置検出部２１２の結果をフィードバックさせて、固定部２００に対する可動部１００の絶対位置（絶対位置情報）を演算する。
【００２３】
中央制御部２０１は、相対位置検出部２１２および絶対位置演算部２１３からの情報に基づいて、可動部制御部２１１を用いて複数の振動体１１〜１３を動作させることにより、可動部１００の位置（向き）を制御する。可動部制御部２１１は、可動部１００を移動（変位）させるために振動体１１〜１３のそれぞれの圧電素子に電圧を印加する。可動部制御部２１１により振動体１１〜１３の一部または全てを適宜動作させることで、可動部１００の多自由度駆動を実現することができる。
【００２４】
なお、本実施形態において、固定部２００から可動部１００への電力供給を無線で行っているが、有線で電力を供給してもよい。また、固定部２００と可動部１００との間の制御信号や撮像データ等のデータ送受信を無線通信で行っているが、有線で通信を行ってもよい。
【００２５】
次に、図２を参照して、撮像装置１の外観構成について説明する。図２は、撮像装置１の外観斜視図である。可動部１００は、その内部にレンズユニット１０１が組み込まれた球面（球面形状）を有する。可動部１００は、固定部２００に設けられた複数の振動体１１〜１３と、固定部２００に連結されたアーム部２２０の先端に設けられた受圧部２２０ａとの間で挟持されている。本実施形態では、説明の便宜上、固定部２００の底面２００ａは、互いに直交するＸ１軸およびＺ１軸により規定され、Ｘ１軸およびＺ１軸のそれぞれに対して直交する軸をＹ１軸と規定するものとする。
【００２６】
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固定部２００に固定されている。受圧部２２０ａは、バネ部材による可動部１００の付勢力を受けるように構成されている。すなわち、振動体１１〜１３はそれぞれ、可動部１００の球面ＳＲに加圧接触した状態（加圧接触状態）で配置されている。可動部制御部２１１により振動体１１〜１３のそれぞれに駆動力（駆動のための電気信号）を与えると、可動部１００は振動体１１〜１３のそれぞれの接触点（接触部）で摩擦駆動される。そして、その合成力により、可動部１００を球心Ｃを通る任意の軸回りに移動させることができる。このような構成により、撮像装置１は、レンズユニット１０１を有する可動部１００を固定部２００に対して相対的に移動させることができ、その結果、種々の方向および角度の撮影が可能となる。
【００２７】
集音部１０７の４つのマイク１０７ａ〜１０７ｄは、レンズユニット１０１の周辺に配置されている。また、マイク１０７ａ〜１０７ｄのうちの少なくとも２つは、動画録音する際にステレオ（Ｌｃｈ、Ｒｃｈ）として録音されるように配置される。また、複数のマイク１０７ａ〜０１７ｄにおいて、３つ以上のマイクが同一線上に配置されないことが好ましい。
【００２８】
次に、図３を参照して、振動体（振動波モータ）１１〜１３の駆動原理について説明する。図３は、振動体１１〜１３の駆動原理の説明図である。本実施例において、振動体１１〜１３はそれぞれ、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ー変換素子としての圧電素子１７とを備えて構成される。
【００２９】
図３（ａ）は、振動板１８の裏面に貼り付けられた圧電素子１７の電極パターンを示す図であり、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。また、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。圧電素子１７の２つの電極領域１７−１、１７−２のうち、図３（ａ）中の右側に位置する電極領域１７−１には、交流電圧Ｖ１が印加される。また、図３（ａ）中の左側に位置する電極領域１７−２には、交流電圧Ｖ２が印加される。図３（ａ）において、交流電圧Ｖ１、Ｖ２を、Ａモードの共振周波数付近の周波数であって、かつ位相が１８０°互いにずれた交流電圧であるとする。このとき、ある瞬間において、圧電素子１７の右側の電極領域１７−１が縮むとともに、左側の電極領域１７−２が伸びる。また、別の瞬間には、逆の関係となる。その結果、振動板１８には、図３（ｂ）に示されるようなＡモードの振動が発生する。Ａモードとは、矢印ａの方向の２次の曲げモードであり、ｃ方向の変位が小さい節部を３つ有し、逆にｃ方向の変位が大きい腹部を２つ有するモードである。このような振動が発生すると、振動板１８の中心部に設けられた突起部１９の先端は、図３（ｂ）の左右方向に変位する。突起部１９は、図３（ａ）の裏側に存在し、可動部１００に接触する接触部である。
【００３０】
一方、交流電圧Ｖ１、Ｖ２をＢモードの共振周波数付近の周波数であって、かつ同位相の交流電圧であるとすると、圧電素子１７の全体（２つの電極領域１７−１、１７−２）がある瞬間には伸び、また別の瞬間には縮む。その結果、振動板１８には、図３（ｃ）に示されるようなＢモードの振動が発生する。Ｂモードとは、ｂ方向の１次の曲げモードであり、ｃ方向の変位の小さい節部を２つ有し、逆にｃ方向の変位が大きい腹部を１つ有するモードである。このとき、「Ａモードの共振周波数」と「Ｂモードの共振周波数」は、略一致した周波数に設定される。ここで、略一致とは、厳密に一致する場合だけでなく、一致していると評価される程度に一致する（実質的に一致する）場合を含む意味である。
【００３１】
このようなそれぞれの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方向を径とする楕円状の運動が発生する。そして、この楕円運動を可動部１００が振動体１１〜１３の摩擦力として受け、図３（ｂ）中の矢印方向に駆動される。また、ＡモードとＢモードとの発生比を圧電素子１７の２等分された電極領域１７−１、１７−２へ入力する電圧の位相差を変えることにより変化させることが可能であり、楕円の縦横比もＡモードとＢモードとの発生比に応じて変化する。振動体１１〜１３において、ＡモードとＢモードとの発生比を変えることにより、接触部の駆動力が変えられるため可動部の速度をコントロールすることが可能となる。
【００３２】
次に、図４を参照して、撮像装置１の構成について説明する。図４は、撮像装置１の分解斜視図である。撮像装置１は、主に、レンズユニット１０１を備えた可動部１００と、アーム部２２０、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を備えた固定部２００とから構成される。内部構造体２５０は、制御基板２５０ａを有する。制御基板２５０ａは、中央制御部（ＣＰＵ）２０１、記憶部（メモリ）２０３、および、可動部１００の駆動制御を行う可動部制御部２１１を有し、撮像装置１の全体の制御を司る。内部構造体２５０は、シャーシ２４０を介してベースカバー２３０の内部に固設された後、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。
【００３３】
振動体１１〜１３は、超音波振動を利用して、被駆動体を摩擦駆動する方式の、所謂、超音波モータと呼ばれるアクチュエータである。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に固定されている。振動体１１〜１３から延出するＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１１ａ、１２ａ、１３ａはそれぞれ、制御基板２５０ａと電気的に接続されている。ＦＰＣ１１ａ、１２ａ、１３ａは、可動部制御部２１１からの制御信号を受けて、振動体１１〜１３のそれぞれの圧電素子１７（電気機械エネルギー変換素子）に任意の高周波電圧を印加することができる。
【００３４】
アーム部２２０は、その先端に設けられた受圧部２２０ａが、可動部１００の球面ＳＲに接触するようにシャーシ２４０にビス等の締結部材により固定される。これにより、受圧部２２０ａが振動体１１〜１３のそれぞれの付勢力を受けることで、可動部１００に対する振動体１１〜１３の加圧接触状態を維持することができる。受圧部２２０ａは、可動部１００の回転駆動時の摩擦を小さくするため、低摩擦で摺動性に優れる樹脂（例えば、ポリアセタール等）や転動部材等で構成され、接触箇所を複数設けてもかまわない。
【００３５】
次に、図５を参照して、固定部２００、可動部１００、振動体１１〜１３、および、受圧部２２０ａの関係を説明する。図５は、撮像装置１の説明図である。図５（ａ）は、撮像装置１から、固定部２００の底面２００ａ、可動部１００、振動体１１〜１３、および、受圧部２２０ａのみを取り出して示している。ここで、説明の便宜上、可動部１００の球心Ｃにおいて、第一座標系（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）をＸ１軸回りに角度θだけ回転させた座標系を第二座標系（Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸）とする。
【００３６】
図５（ｂ）〜（ｄ）は、Ｙ２軸方向から見た図である。図５に示されるように、振動体１１〜１３は、Ｙ２軸に垂直な平面（Ｘ２軸およびＺ２軸により規定される平面）のうち、球心Ｃから距離Ｌだけ離れた平面と球面ＳＲとの交円（小円）Ｓの周上に１２０°間隔で配置されている。なお、振動体１１〜１３はそれぞれ、不図示のバネ部材を介して可動部１００の球心Ｃに向かって付勢されている。可動部１００の球面ＳＲの球心Ｃは、複数の振動体１１〜１３のそれぞれを通る円（交円（小円）Ｓ）の円周上の各点と受圧部２２０ａとを結んで形成される領域Ａの内部に位置する。言い換えると、可動部１００の球面ＳＲの球心Ｃは、複数の振動体１１〜１３を通る平面と受圧部２２０ａとの間に位置する。前述の複数の振動体を通る平面は、振動体が４つ以上の場合、複数の振動体のいずれか３つを通る平面を含む。ここでは、受圧部２２０ａと交円（小円）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（小円）Ｓに対して垂直（Ｙ２軸と平行）である。このような構成により、可動部１００に対する振動体１１〜１３の加圧接触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を確実に保持して可動部１００の不用意な脱落を阻止することが可能となる。
【００３７】
次に、可動部１００の回転動作について説明する。図５（ｂ）は、実際に可動部１００をＺ２軸中心に回転させるときの状態を示す図である。図５に示されるように、振動体１１〜１３は、１２０°間隔でＹ２軸から距離ｄの位置に配置されている。時計周り方向の力を正とすると、それぞれが正方向の力を発生しているとき、振動体１１の力の向きはＸ２軸方向を基準として０°、振動体１２の力の向きは２４０°、振動体１３の力の向きは１２０°となる。振動体１１〜１３上にはそれぞれ突起部（接触部）１９が設けられており、可動部１００が有する球面ＳＲとは振動体１１〜１３のそれぞれの突起部１９の３点で接触するようになっている。３つの突起部１９を用いた３点接触の構成により、振動体１１〜１３はそれぞれ、球面ＳＲと安定して接触することが可能となっている。
【００３８】
図５（ｂ）において、可動部１００をＺ２軸中心に回転させるために振動体１１に加える力をｆ１、振動体１２に加える力をｆ２、振動体１３に加える力をｆ３とすると、所定の力をｆとして、ｆ１＝２×ｆ  ｆ２＝−ｆ、ｆ３＝−ｆとなる。ここで、ＦｘをＸ２方向への力、ＦｚをＹ２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のそれぞれとの距離とすると、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｆｘはそれぞれ、以下の式（１）〜（３）のように表される。
【００３９】
Ｆｘ＝ｆ１＊ｃｏｓ（０）＋ｆ２＊ｃｏｓ（４π／３）＋ｆ３＊ｃｏｓ（２π／３）＝（２×ｆ×１）＋（−ｆ×−０．５）＋（−ｆ×−０．５）＝３×ｆ  …  （１）
Ｆｚ＝ｆ１＊ｓｉｎ（０）＋ｆ２＊ｓｉｎ（４π／３）＋ｆ３＊ｓｉｎ（２π／３）＝（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、ｆ１〜ｆ３を入力すると、交円（小円）Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＸ２方向の力Ｆｘのみが発生する。すなわち、Ｘ２方向のみの駆動力が可動部１００に加えられる。従って、振動体１１〜１３の合成力Ｆｘは、可動部１００をＺ２軸中心に回転させることができる。
【００４０】
図５（ｃ）は、実際に可動部１００をＸ２軸中心に回転させるときの状態を示す図である。図５（ｃ）において、可動部１００をＸ２軸中心に回転させるために振動体１１に加える力をｆ１、振動体１２に加える力をｆ２、振動体１３に加える力をｆ３とすると、所定の力をｆとして、ｆ１＝０×ｆ、ｆ２＝−ｆ、ｆ３＝＋ｆとなる。Ｚ２軸中心に回転させたときと同様に、可動部１００への力の入力を考えると、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｆｙはそれぞれ、以下の式（１ａ）〜（３ａ）のように表される。
【００４１】
Ｆｘ＝ｆ１＊ｃｏｓ（０）＋ｆ２＊ｃｏｓ（４π／３）＋ｆ３＊ｃｏｓ（２π／３）＝（０×ｆ×１）＋（−ｆ×−０．５）＋（ｆ×−０．５）＝０×ｆ  …  （１ａ）
Ｆｚ＝ｆ１＊ｓｉｎ（０）＋ｆ２＊ｓｉｎ（４π／３）＋ｆ３＊ｓｉｎ（２π／３）＝（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、ｆ１〜ｆ３を入力すると、交円（小円）Ｓの中心点Ｃｓに合成力として−Ｚ２方向の力Ｆｚのみが発生する。すなわち、−Ｚ２方向のみの駆動力が可動部１００に加えられる。従って、振動体１１〜１３の合成力Ｆｚは、可動部１００をＸ２軸中心に回転させることができる。
【００４２】
図５（ｄ）は、実際に可動部１００をＹ２軸中心に回転させるときの状態を示す図である。図５（ｄ）において、可動部１００をＹ２軸中心に回転させるために振動体１１に加える力をｆ１、振動体１２に加える力をｆ２、振動体１３に加える力をｆ３とすると、所定の力をｆとして、ｆ１＝−ｆ、ｆ２＝−ｆ、ｆ３＝−ｆとなる。このとき、可動部１００への力の入力を考えると、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｆｙはそれぞれ、以下の式（１ｂ）〜（３ｂ）のように表される。
【００４３】
Ｆｘ＝ｆ１＊ｃｏｓ（０）＋ｆ２＊ｃｏｓ（４π／３）＋ｆ３＊ｃｏｓ（２π／３）＝（−ｆ×１）＋（−ｆ×−０．５）＋（−ｆ×−０．５）＝０×ｆ  …  （１ｂ）
Ｆｚ＝ｆ１＊ｓｉｎ（０）＋ｆ２＊ｓｉｎ（４π／３）＋ｆ３＊ｓｉｎ（２π／３）＝（−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、ｆ１〜ｆ３を入力すると、交円（小円）Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＹ２軸中心の回転方向の力Ｆｙのみが発生する。すなわち、Ｙ２軸中心の回転方向のみの駆動力が可動部１００に加えられる。従って、振動体１１〜１３の合成力Ｆｙは、可動部１００をＹ２軸中心に反時計周りに回転させることができる。
【００４４】
また、前述の回転運動を適宜組み合わせることにより、球心Ｃを通る任意の軸を中心に可動部１００を回転させることができる（すなわち、任意の方向にレンズユニット１０１を振ることができる）。これにより、あらゆる方向の撮影が可能になるだけでなく、手振れなど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。
【００４５】
図６は、撮像装置１をＸ１軸方向から見た図である。図６において、撮像装置１の可動部１００は、レンズユニット１０１の光軸Ｏが底面２００ａに対して直交する位置に移動している。αは、レンズユニット１０１の撮影範囲（レンズユニット１０１の画角）である。図６に示されるように、受圧部２２０ａは、レンズユニット１０１の撮影範囲αよりも外側の位置にある。このような角度θを設定することにより、撮像装置１は、底面２００ａに対して直交する方向の撮影が可能となる。例えば、撮像装置１の底面２００ａを天井に取り付けた場合、天井に対して真下の撮影が可能になる。
【００４６】
次に、図７を参照して、本実施形態における撮像装置１の制御方法（可動部１００の基準位置の決定方法）について説明する。図７は、撮像装置１の制御方法を示すフローチャートである。図７（ａ）は可動部１００の基準方向を決定するための初期化シーケンス、図７（ｂ）は可動部１００を駆動している間の位置補正シーケンスをそれぞれ示す。図７の各ステップは、主に、中央制御部２０１の指令に基づいて撮像装置１の各部により実行される。本実施形態において、音声処理部１０８（音声方向検出部１０８２）は、音声再生部２１５の向き、すなわち可動部１００の向きを検出することにより、可動部１００の基準位置（リセット位置）を決定する。
【００４７】
図７（ａ）は、撮像装置１の起動直後の初期動作開始の際におけるリセット動作を示している。図７（ａ）のフローチャートに沿ってリセット動作を行うことにより、レンズユニット１０１がどの向きに向いていた場合でも、レンズユニット１０１を初期動作時の基準方向に向けることができる。
【００４８】
まずステップＳ７０１において、中央制御部２０１は、集音部１０７と音声処理部１０８（音声認識部１０８１および音声方向検出部１０８２）を起動させる。続いてステップＳ７０２において、中央制御部２０１は、音声再生部２１５を用いて、特定の音（本実施例では起動音）を再生させる。ステップＳ７０２にて再生させる特定の音（起動音）は、音声処理部１０８（音声認識部１０８１）に予め記憶されている。続いてステップＳ７０３において、音声認識部１０８１は、音声再生部２１５により特定の音（ステップＳ７０２にて再生される起動音）が再生されたことを検出する。続いてステップＳ７０４において、音声方向検出部１０８２は、ステップＳ７０３にて起動音を検出したタイミングで、発生した起動音の位置（起動音の発生方向）を特定する。これにより音声処理部１０８は、可動部１００を基準とした音声再生部２１５の位置を把握することができる。なお、音声方向の検出方法の詳細については後述する。
【００４９】
続いてステップＳ７０５において、中央制御部２０１は、固定部２００の振動体１１〜１３を動作させることで、検出した音声発生方向（音声再生部２１５が存在する方向）がレンズユニット１０１の光軸方向になるように可動部１００を移動させる。本実施形態において、音声発生方向を第一のリセット位置とし、ここまでの音声に基づくリセット動作を行う手段を第一の位置リセット手段（音声処理部１０８、中央制御部２０１、音声信号処理部２１４、音声再生部２１５）とする。
【００５０】
続いてステップＳ７０６において、中央制御部２０１は、撮像部１０２により特定のパターンが検出されたか否かを判定する。本実施形態において、第一の位置リセット手段を用いてステップＳ７０１〜Ｓ７０６の初期動作を行うことにより、撮像部１０２を用いて特定のパターンを検出することができる。特定のパターンとは、ユニークな模様、ロゴマーク、音声再生部２１５のスピーカ穴、または、メカ的なケラレなどである。撮像部１０２により特定のパターンを検出できない場合、ステップＳ７０７に進む。ステップＳ７０７において、音声再生部２１５は、再度、特定の音を再生する。特定の音は、ステップＳ７０２にて再生した起動音であるが、これに限定されるものではない。特定の音として、例えば、可聴帯域外（１６ｋＨｚ以上）の周波数の音を再生することで、ユーザに気付かれずに再位置合わせを行うことが可能となる。特定の音を再生した後、ステップＳ７０３に戻る。
【００５１】
一方、ステップＳ７０６にて特定のパターンが検出された場合、ステップＳ７０８に進む。ただし、第一の位置リセット手段のみでは、レンズユニット１０１の光軸回転方向に位置合わせを行うことは難しい。このためステップＳ７０８において、中央制御部２０１は、ステップＳ７０６にて検出された特定のパターンが所定の回転角になっているか否かを判定する。
【００５２】
特定のパターンが所定の回転角でない場合、ステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９において、中央制御部２０１は、レンズユニット１０１の光軸を中心として可動部１００を回転させることにより、特定のパターンが所定の回転角になるように撮像部１０２を用いて位置合わせを行う。この位置を第二のリセット位置とし、光軸を中心として可動部１００を回転させるための撮像部１０２によるリセット動作を第二の位置リセット手段（撮像部１０２、中央制御部２０１）とする。
【００５３】
一方、ステップＳ７０８にて特定のパターンが所定の回転角である場合、初期動作は終了する。図７（ａ）の初期化シーケンスに従って、レンズユニット１０１を含む可動部１００を振動体１１〜１３を用いて移動させることにより、中央制御部２０１はレンズユニット１０１の基準方向（基準位置）を決定することができる。このように本実施形態では、撮像装置１の電源をオンした際に、可動部１００と固定部２００との間の絶対位置（絶対位置情報）を検出する。これにより、固定部２００の一部領域を可動部１００に含まれるレンズユニット１０１を用いて撮像することにより、基準方向（基準位置）を決定することができる。
【００５４】
図７（ｂ）は、図７（ａ）のリセット動作後における、被写体追従、パン動作、または、防振動作などの定常動作を示している。撮像装置１の定常動作中に、相対位置検出部２１２により検出される相対位置の誤差が蓄積する。図７（ｂ）のフローチャートに従うことにより、絶対位置演算部２１３の蓄積誤差が大きくなった場合や想定外の突発動作による位置ずれが生じた場合、蓄積誤差や位置ずれを補正することができる。
【００５５】
まずステップＳ７１０において、中央制御部２０１は、被写体の動きや固定部２００の振動に追従、または、パン・チルト動作のため、可動部制御部２１１を用いて可動部１００の移動を制御する。続いてステップＳ７１１において、中央制御部２０１は、相対位置検出部２１２を用いて、可動部１００と固定部２００との間の移動距離を算出する。続いてステップＳ７１２において、中央制御部２０１は、ステップＳ７１１にて検出された移動距離に基づいて、可動部１００と固定部２００との間の絶対位置（絶対位置情報）を算出する。すなわち中央制御部２０１は、絶対位置演算部２１３を用いて、予め記憶された絶対位置（リセット位置）にステップＳ７１１にて検出された移動距離を加算することにより、絶対位置を補正する。中央制御部２０１は、ステップＳ７１０〜Ｓ７１２を繰り返すことにより、常に可動部１００と固定部２００との間の絶対位置情報を把握することができる。
【００５６】
ただし、相対位置検出部２１２により検出された相対位置の誤差が蓄積し、絶対位置演算部２１３により算出された絶対位置の蓄積誤差が大きくなる可能性がある。また、想定外の突発動作による位置ずれによって絶対位置がずれてしまう可能性がある。このためステップＳ７１３において、中央制御部２０１は、図７（ｂ）のシーケンス中に音声再生部２１５を用いてシャッタ音やその他の効果音などの音声を再生させたか否かを判定する。音声を再生させていない場合、ステップＳ７１０に戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ７１３にて音声を再生させたと判定された場合、ステップＳ７１４に進む。ステップＳ７１４において、音声処理部１０８（音声方向検出部１０８２）は、音声認識部１０８１により音声（再生音）を検出したタイミングで、音声方向を検出する。続いてステップＳ７１５において、中央制御部２０１は、ステップＳ７１４にて検出された音声方向と、可動部１００と固定部２００との間の絶対位置（絶対位置情報）とが異なるか否かを判定する。可動部１００と固定部２００との間の絶対位置（絶対位置情報）とが一致する場合、ステップＳ７１０に戻る。一方、可動部１００と固定部２００との間の絶対位置（絶対位置情報）とが異なる場合、ステップＳ７１６に進む。ステップＳ７１６において、中央制御部２０１は、再度、リセット動作を行うため、ステップＳ７０１に戻る。
【００５８】
本実施形態によれば、可動部１００と固定部２００との間の絶対位置（絶対位置情報）に蓄積誤差や突発による誤差が生じた場合でも、誤差の発生を特定することができる。本実施形態において、任意に再生された音声に基づいて補正を行うが、これに限定されるものではない。本発明は、可聴帯域外の音などを再生することにより、常に、再生し続けながら補正を行ってもよい。また本実施形態において、絶対位置のずれを検出した際にリセット動作を行うが、これに限定されるものではない。本発明は、音声方向検出部１０８２により検出された音声方向の結果に基づいて絶対位置を補正可能な範囲であれば、リセット動作を行わずに絶対位置を補正してもよい。
【００５９】
次に、図８を参照して、音声方向検出部１０８２による音声方向の検出原理について説明する。図８は、音声方向の検出原理の説明図である。図８は、簡易的に２つのマイク１０７ａ、１０７ｂによる音声方向の検出を示す。
【００６０】
本実施形態において、マイク１０７ａ、１０７ｂは、図８に示されるように平面上に配置されている。マイク１０７ａとマイク１０７ｂとの間の距離をｄ［ａ−ｂ］とする。マイク１０７ａ、１０７ｂは可動部１００に配置されているため、音源は距離ｄ［ａ‐ｂ］に対して十分に遠方にあると仮定する。音声処理部１０８は、マイク１０７ａとマイク１０７ｂにより集音される音声を比較することにより、音声の遅延時間（到達遅延時間）を特定することができる。到達遅延時間に音速（空気中は３４０ｍ／ｓ）を乗じることにより、図８中の距離ｌ［ａ‐ｂ］を特定することができる。その結果に基づいて、以下の式（）を用いて音源方向の角度θ［ａ‐ｂ］を特定することができる。
【００６１】
θ［ａ‐ｂ］＝ａｃｏｓ（ｌ［ａ‐ｂ］／ｄ［ａ‐ｂ］）  …  （４）
しかしながら、２つのマイク１０７ａ、１０７ｂを用いた場合、図８に示される平面上においては、音源方向がθ［ａ−ｂ］′の場合と区別することができない。さらには三次元上で考えると、マイク１０７ａとマイク１０７ｂとを結ぶ直線上の角度θ［ａ−ｂ］を特定できるに過ぎず、角度θ［ａ−ｂ］をなす円周上に音源の位置が想定される。このように、２つのマイク１０７ａ、１０７ｂだけでは絶対位置を特定することができない。
【００６２】
そこで本実施例では、マイク１０７ｃを用いて、角度θ［ａ−ｃ］を求めることで、平面上において正確な音源の位置を特定することができる。さらに、マイク１０７ｄを追加して角度θ［ａ−ｄ］を求めることで、三次元上の音源の位置を特定することができる。
【００６３】
以上のような処理を行うため、４つのマイク１０７ａ〜１０７ｃは、直線状に少なくとも３つのマイクを配置するのではなく、図２に示されるように異なる位置に配置することが好ましい。または、２つのマイク１０７ａ、１０７ｂのみを設け、可動部１００を移動させながら角度θ［ａ−ｂ］を求めることで、音源の位置を特定することもできる。また、以上の方法を組み合わせてより正確な音源の位置を特定することも可能である。  
【００６４】
このように本実施形態において、駆動装置（撮像装置１）は、可動部１００、可動部を保持する固定部２００、および、固定部に対する可動部の位置を制御する制御部（中央制御部２０１）を有する。また駆動装置は、音声を再生する音声再生部（２１５）、音声を集音する集音部１０７、および、集音部により集音された音声に基づいて、固定部に対する可動部の位置情報（絶対位置情報）を取得する音声処理部１０８を有する。
【００６５】
好ましくは、音声処理部は、音声再生部により再生された音声の方向に基づいて、位置情報を特定する。また好ましくは、音声再生部は、固定部に設けられており、集音部および前記音声処理部は、可動部に設けられている。なお、逆に、音声再生部を可動部に設け、集音部および音声処理部を固定部に設けてもよい。好ましくは、制御部は、位置情報に基づいて、可動部を第一のリセット位置に移動させる。より好ましくは、制御部は、撮像部１０２により取得された画像に基づいて特定のパターンを判定し、特定のパターンに基づいて、可動部を第一のリセット位置から第二のリセット位置に移動させる。
【００６６】
好ましくは、駆動装置は、第二のリセット位置からの相対位置情報を検出する相対位置検出部２１２、および、相対位置に基づいて絶対位置情報を演算する絶対位置演算部２１３を有する。制御部は、音声処理部により取得された位置情報に基づいて、絶対位置演算部により演算された絶対位置情報（音声処理部１０８からの位置情報と絶対位置演算部２１３からの絶対位置情報との誤差）を補正する。また好ましくは、集音部は、複数のマイク１０７ａ〜１０７ｄを有する。より好ましくは、複数のマイクのうち少なくとも２つは、可動部の外面において撮像部を挟むように配置されている（レンズユニット１０１の少なくとも一部は、複数のマイクのうち第一のマイクと第二のマイクとを結ぶ可動部の外面の線分の上に設けられている）。また好ましくは、複数のマイクのうち少なくとも３つは、可動部の外面において一直線状に配置されていない。
【００６７】
好ましくは、音声処理部は、音声再生部からの音声が複数のマイクのそれぞれに到達する時間の差に基づいて、位置情報を取得する。また好ましくは、音声は起動音である。また好ましくは、音声は可聴帯域外の音である。また好ましくは、可動部の外面の少なくとも一部は球面であり、固定部は、可動部の球面に加圧接触して可動部を駆動する複数の振動体１１〜１３、および、可動部に対する複数の振動体の加圧接触状態を保持する受圧部２２０ａを有する。
【００６８】
（その他の実施形態）
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。
【００６９】
本実施形態によれば、固定部に対する可動部の絶対位置を適切に検出可能な小型の駆動装置、撮像装置、駆動装置の制御方法、および、プログラムを提供することができる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  撮像装置（駆動装置）
１００  可動部
１０７  集音部
１０８  音声処理部
２００  固定部
２０１  中央制御部（制御部）
【図１】
2020113816.tif 000003
【図２】
2020113816.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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