(57)【要約】【課題】固定部分に様々な可動部分が取り付けられても、可動部分を所望の駆動精度で駆動することが可能な撮像装置、および撮像装置の制御方法を提供すること。【解決手段】撮像装置は、被写体像を結像する撮像光学系と、被写体像を電気信号に変換する撮像部とを備える可動部と、可動部が着脱可能に取り付けられる固定部とを有し、固定部は、可動部を回転可能に支持する支持駆動部と、可動部に関する可動部情報に応じて支持駆動部を変更する制御部とを備える。【選択図】図１
2020187278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像する撮像光学系と、前記被写体像を電気信号に変換する撮像部とを備える可動部と、
前記可動部が着脱可能に取り付けられる固定部とを有し、
前記固定部は、前記可動部を回転可能に支持する支持駆動部と、前記可動部に関する可動部情報に応じて前記支持駆動部を変更する制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
複数の前記支持駆動部を更に有し、
前記制御部は、前記可動部情報に応じて前記複数の支持駆動部から使用する支持駆動部を選択す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】
前記制御部は、前記可動部情報に応じて前記支持駆動部を移動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記可動部情報は、前記可動部の重量、大きさ、表面材質、および種類のうち少なくとも１つに関する情報を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記可動部に給電した後、前記可動部から前記可動部情報を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記可動部は、前記固定部に対して前記可動部情報を送るための第１通信部を備え、
前記固定部は、前記可動部から前記可動部情報を受け取るための第２通信部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記可動部は、前記可動部の表面を撮影した画像情報に基づいて前記可動部の現在位置と前記撮像光学系の指向方向を検出する位置検出部と、前記可動部の検出位置を補正する位置補正部とを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記支持駆動部に含まれる圧電素子の端子電圧を用いて前記支持駆動部が前記可動部に加圧接触しているかどうかを検出する接触検出部を更に有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記可動部の少なくとも一部の表面は、球面形状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
被写体像を結像する撮像光学系と、前記被写体像を電気信号に変換する撮像部とを備える可動部と、前記可動部を回転可能に支持する支持駆動部を備え、前記可動部が着脱可能に取り付けられる固定部とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記固定部が前記可動部から前記可動部に関する可動部情報を取得するステップと、
前記可動部情報に応じて前記支持駆動部を変更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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影方向を変更可能な可動部を備える撮像装置、および撮像装置の制御方法に関する。
【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ることでカメラをパン動作およびチルト動作させて、カメラ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。ジンバル構造では、複数の駆動軸があり、かつ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。
【０００３】
特許文献１には、レンズユニットの回転量を規制しつつ、レンズユニットを３６０度以上回転させることが可能な撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−８３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
雲台撮影システムでは、ユーザー用途に応じて撮像光学系を含む可動部分を交換可能な構造が好ましい。しかしながら、可動部分の重量、大きさ、および表面材質等の影響により、可動部分と固定部分の接触精度が出せないため、可動部分を所望の駆動精度で駆動できないという問題がある。特許文献１では、レンズユニットを交換させることは記載されておらず、このような問題については考慮されていない。
【０００６】
本発明は、固定部分に様々な可動部分が取り付けられても、可動部分を所望の駆動精度で駆動することが可能な撮像装置、および撮像装置の制御方法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】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像装置は、被写体像を結像する撮像光学系と、被写体像を電気信号に変換する撮像部とを備える可動部と、可動部が着脱可能に取り付けられる固定部とを有し、固定部は、可動部を回転可能に支持する支持駆動部と、可動部に関する可動部情報に応じて支持駆動部を変更する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一側面としての撮像装置の制御方法は、被写体像を結像する撮像光学系と、被写体像を電気信号に変換する撮像部とを備える可動部と、可動部を回転可能に支持する支持駆動部を備え、可動部が着脱可能に取り付けられる固定部とを有する撮像装置の制御方法であって、固定部が可動部から可動部に関する可動部情報を取得するステップと、可動部情報に応じて支持駆動部を変更するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定部分に様々な可動部分が取り付けられても、可動部分を所望の駆動精度で駆動することが可能な撮像装置、および撮像装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。
【図２】振動体の選択方法の説明図である。
【図３】振動体と可動部との接触状態の説明図である。
【図４】撮像装置の外観斜視図である。
【図５】振動体の駆動原理の説明図である。
【図６】撮像装置の分解斜視図である。
【図７】固定部、可動部、および振動体の関係の説明図である。
【図８】撮像装置をＸ１方向から見た図である。
【図９】球面座標系の説明図である。
【図１０】可動部を所望の駆動精度で駆動させるために固定部の設定を切り替えるときのフローチャートである。
【図１１】中央制御部が管理しているテーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る撮像装置１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。撮像装置１は、レンズユニット１０１と撮像部１０２を備え、外面の少なくとも一部が球面（球面形状）ＳＲである可動部１００、および可動部１００を保持する固定部２００を有する。可動部１００は、着脱可能に固定部２００に取り付けられている。固定部２００には、可動部１００とはサイズや撮像光学系の異なる可動部を取り付けることも可能である。
【００１３】
まず、可動部１００の構成について説明する。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）を介して結像された光学像（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。
【００１４】
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。可動部側可動部情報送受信部（第１通信部）１０７は、可動部１００を制御するために必要な可動部情報を固定部２００に無線通信する。
【００１５】
次に、固定部２００の構成について説明する。中央制御部（ＣＰＵ）２０１は、可動部１００を駆動制御するとともに、撮像装置１の全体を制御する。固定部データ無線通信部２０８は、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、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。
【００１６】
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（メモリ）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（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）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）に用途に応じて電力を供給する。無線電力送信部２０７は、可動部１００に給電する。位置検出部２１２は、光源（照射用光源）２１６と画像センサ２１７とを備え、可動部１００の現在位置を検出する。光源２１６は、固定部２００の所定の領域に設けられている。可動部１００の位置検出原理としては、まず、画像センサ２１７を用いて可動部１００の表面を撮影する。次に、可動部１００の表面を撮影してから所定時間経過後に画像センサ２１７を用いて可動部１００の表面を再び撮影する。位置検出部２１２は、最初に撮影された撮影画像のマーク（模様）を保持し、所定時間経過後に撮影された撮影画像のマーク（模様）がどのように移動したかを検出することにより、可動部１００の移動量を検出することができる。このように、位置検出部２１２は、撮影画像のマーク（模様）がどのように移動するかを検出し続けることにより、可動部１００の移動量、およびレンズユニット１０１の指向方向を検出する。
【００１７】
また、固定部２００には、後述する圧電素子１７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）するように設けられている。接触検出部２１８は、振動体１１〜１３が球面ＳＲに加圧接触した状態（加圧接触状態）であるかどうかを検出する。中央制御部２０１は、位置検出部２１２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）させるために複数の振動体１１〜１３のそれぞれの圧電素子１７に電圧を印加する。可動部制御部２１１により複数の振動体１１〜１３の少なくとも一部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。位置補正部２１３は、位置検出部２１２により取得された画像情報に可動部１００の位置情報（位置情報を示すマーク）が含まれている場合、可動部１００の検出位置を補正する。固定部側可動部情報送受信部（第２通信部）２１９は、可動部１００を制御するために必要な可動部情報を固定部２００に無線通信する。固定部側可動部情報送受信部２１９で受信した可動部情報に基づいて可動部制御部２１１を用いて可動部１００の多自由度駆動が行われる。
【００１８】
なお、本実施形態では、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。
【００１９】
図２は、振動体の選択方法の説明図である。ここでは、一例として、振動体１１の選択方法について説明する。振動体１１は、複数の振動体１１−１〜１１−３を備える。可動部制御部２１１は、振動体選択スイッチ３１、および振動体駆動回路３２を備える。可動部制御部２１１は、振動体１１−１〜１１−３のうち１つの振動体を、球面ＳＲに加圧接触するために最適な振動体として選択する。振動体駆動回路３２は、振動体選択スイッチ３１を介して振動体１１−１〜１１−３のうち可動部制御部２１１により選択された１つの振動体に接続される。振動体１１−１〜１１−３を図２（ｂ）に示されるように上下左右方向へずらして配置することで、振動体１１−１〜１１−３のうちいずれか１つはサイズの異なる球面ＳＲに対して加圧接触できる。なお、本実施例では振動体の数を３個としているが、振動体の数を他の数にしてもよい。
【００２０】
以下の説明では、振動体１１は振動体１１−１〜１１−３のうち振動体選択スイッチ３１により選択された振動体を指すものとする。振動体１２および振動体１３はそれぞれ、複数の振動体１２−１〜１２−３および複数の振動体１３−１〜１３−３を備え、振動体１１と同様に可動部制御部２１１により１つの振動体が選択される。振動体１１−１が選択された場合、振動体１２−１，１３−１が選択される。また、振動体１１−２が選択された場合、振動体１２−２，１３−２が選択され、振動体１１−３が選択された場合、振動体１２−３，１３−３が選択される。本実施形態では、振動体１１−１，１２−１，１３−１により固定部２００を回転可能に支持する支持駆動部が構成される。同様に、振動体１１−２，１２−２，１３−２、および振動体１１−３，１２−３，１３−３により支持駆動部が構成される。
【００２１】
以下、図３を参照して、振動体１１−１〜１１−３とサイズの異なる可動部１００ａ〜１００ｃとの接触状態について説明する。図３は、振動体１１−１〜１１−３と可動部１００ａ〜１００ｃとの接触状態の説明図であり、振動体１１−１〜１１−３と可動部１００ａ〜１００ｃの断面を示している。振動体１１−１〜１１−３は図２（ｂ）に示されるように配置されているため、一部が重なっているように見えるが、紙面奥行方向へずれて配置されているため振動体の重なりはない。可動部１００ａ〜１００ｃのそれぞれの半径Ｒ１〜Ｒ３はＲ１＜Ｒ２＜Ｒ３の大小関係を示すものとする。半径Ｒ１のサイズの可動部１００ａは、図３（ａ）に示されるように、振動体１１−１と接触する。半径Ｒ２のサイズの可動部１００ｂは、図３（ｂ）に示されるように、振動体１１−２と接触する。半径Ｒ３のサイズの可動部１００ｃは、図３（ｃ）に示されるように、振動体１１−３と接触する。
【００２２】
このように、本実施形態では、振動体１１は、振動体１１−１〜１１−３のいずれか１つが可動部と接触するように可動部の曲率を含めて設計されている。また、振動体１２，１３も振動体１２−１〜１２−３のいずれか１つおよび振動体１３−１〜１３−３の１つが可動部と接触するように設計されている。
【００２３】
以下、図４を参照して、撮像装置１の外観構成について説明する。図４は、撮像装置１の外観斜視図である。可動部１００は、固定部２００に設けられた複数の振動体１１〜１３と、可動部１００の自重により加圧接触している。そのため、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。なお、本実施形態では可動部１００の自重により加圧接触状態を維持するものとして説明するが、加圧用の固定部材を固定部２００に連結して可動部１００を挟持する構成にしてもよい。また、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軸により規定される。
【００２４】
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。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で配置されている。可動部制御部２１１が振動体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、球心Ｃを通る任意の軸回りに可動部１００を移動させることができる。このような構成により、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、撮像装置１は種々の方向および角度の撮影が可能となる。
【００２５】
以下、図５を参照して、振動体１１〜１３の駆動原理について説明する。図５は、振動体１１〜１３の駆動原理の説明図である。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とを備える。
【００２６】
図５（ａ）は、圧電素子１７の電極パターンを示している。圧電素子１７には、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が設けられている。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。図５（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、図５（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。
【００２７】
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と、ある瞬間には電極領域１７−１が縮むとともに、電極領域１７−２が伸び、別の瞬間には逆の関係となる。その結果、振動板１８には、図５（ｂ）に示されるＡモードの振動が発生する。Ａモードとは、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（接触部）１９の先端は、図５（ｂ）の左右方向へ変位する。突起部１９は、図５（ａ）の裏側に存在し、可動部１００に接触する。
【００２８】
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５（ｃ）に示される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。
【００２９】
なお、「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。
【００３０】
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５（ｂ）中の矢印方向へ駆動される。また、電極領域１７−１，１７−２に入力する電圧の位相差を変えることによりＡモードとＢモードとの発生比を変化させることが可能であり、ＡモードとＢモードとの発生比に応じて楕円の縦横比が変化する。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、突起部１９の駆動力を変えることができるため可動部１００の速度をコントロールすることが可能となる。
【００３１】
次に、接触検出部２１８の検出方法について説明する。接触検出部２１８では、可動部１００を移動させずに振動体１１〜１３が可動部１００の球面ＳＲに加圧接触した状態であるかどうかを検出するため、振動体１１〜１３にＢモードの振動を発生させる。振動体１１〜１３はそれぞれ圧電素子１７を備えており、振動発生状態における圧電素子１７への加圧状態に応じて、圧電素子１７の端子電圧が変化する。そのため、振動体駆動回路３２と接続される振動体１１〜１３の端子電圧をモニターし、端子電圧が所望の範囲にあるかどうかで、所望の加圧状態が実現できているかどうかを検出することが可能である。
【００３２】
以下、図６を参照して、撮像装置１の構成について説明する。図６は、撮像装置１の分解斜視図である。撮像装置１は、レンズユニット１０１を備える可動部１００、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を備える固定部２００とを有する。内部構造体２５０は、制御基板２５０ａを備える。制御基板２５０ａは、中央制御部２０１、記憶部２０３、および、可動部１００の駆動制御を行う可動部制御部２１１を備え、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の内部に固定された後、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、いわゆる、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〜１１ｃはそれぞれ、制御基板２５０ａと電気的に接続されている。ＦＰＣ１１ａ〜１１ｃ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に任意の高周波電圧を印加することができる。
【００３４】
以下、図７を参照して、固定部２００、可動部１００、および振動体１１〜１３の関係を説明する。図７は、固定部２００、可動部１００、および振動体１１〜１３の関係の説明図である。図７（ａ）は、撮像装置１から、固定部２００の底面２００ａ、可動部１００、および振動体１１〜１３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。
【００３５】
図７（ｂ）〜（ｄ）は、Ｙ２方向から見た図である。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。
【００３６】
まず、振動体１１−１〜１１−３，１２−１〜１２−３，１３−１〜１３−３の位置関係について説明する。振動体１１−１，１２−１，１３−１は、１２０°間隔でＹ２軸から距離ｄ１の位置に配置されている。振動体１１−２，１２−２，１３−２は、１２０°間隔でＹ２軸から距離ｄ２の位置に配置されている。振動体１１−３，１２−３，１３−３は、１２０°間隔でＹ２軸から距離ｄ３の位置に配置されている。なお、距離ｄ１〜ｄ３は、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の大小関係を示す距離である。このうち選択された振動体の距離をｄとすると、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。
【００３７】
次に、可動部１００の回転動作について説明する。図７（ｂ）は、可動部１００をＺ２軸中心に回転させるときの状態を示している。時計周り方向の力を正とし、各振動体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。球面ＳＲは、振動体１１〜１３のそれぞれの突起部１９の３点と接触する。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７（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）で表される。
【００３９】
Ｆｘ＝ｆ１＊ｃｏｓ０°＋ｆ２＊ｃｏｓ２４０°＋ｆ３＊ｃｏｓ１２０°
＝２ｆ×１＋（−ｆ）×（−０．５）＋（−ｆ）×（−０．５）
＝３ｆ                                                        （１）
Ｆｚ＝ｆ１＊ｓｉｎ０°＋ｆ２＊ｓｉｎ２４０°＋ｆ３＊ｓｉｎ１２０°
＝２ｆ×０＋（−ｆ）×（−０．８６）＋（−ｆ）×（０．８６）
＝０                                                          （２）
Ｆｙ＝ｆ１＊ｄ＋ｆ２＊ｄ＋ｆ３＊ｄ
＝２ｆ×ｄ＋（−ｆ）×ｄ＋（−ｆ）×ｄ
＝０                                                          （３）
式（１）〜（３）より、力ｆ１〜ｆ３を各振動体に加えると、交円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。したがって、力Ｆｘにより、可動部１００をＺ２軸中心に回転させることができる。
【００４０】
図７（ｃ）は、可動部１００をＸ２軸中心に回転させるときの状態を示している。図７（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、ｆ２＝−ｆ、ｆ３＝ｆとなる。このとき、力Ｆｘ，Ｆｚ，Ｆｙはそれぞれ、以下の式（１ａ）〜（３ａ）で表される。
【００４１】
Ｆｘ＝ｆ１＊ｃｏｓ０°＋ｆ２＊ｃｏｓ２４０°＋ｆ３＊ｃｏｓ１２０°
＝０×１＋（−ｆ）×（−０．５）＋ｆ×（−０．５）
＝０                                                          （１ａ）
Ｆｚ＝ｆ１＊ｓｉｎ０°＋ｆ２＊ｓｉｎ２４０°＋ｆ３＊ｓｉｎ１２０°
＝０×０＋（−ｆ）×（−０．８６）＋ｆ×０．８６
＝１．７３ｆ                                                  （２ａ）
Ｆｙ＝ｆ１＊ｄ＋ｆ２＊ｄ＋ｆ３＊ｄ
＝０×ｆ×ｄ＋（−ｆ）×ｄ＋ｆ×ｄ
＝０                                                          （３ａ）
式（１ａ）〜（３ａ）より、力ｆ１〜ｆ３を各振動体に加えると、交円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。したがって、力Ｆｚにより、可動部１００をＸ２軸中心に回転させることができる。
【００４２】
図７（ｄ）は、可動部１００をＹ２軸中心に回転させるときの状態を示している。図７（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、力Ｆｘ，Ｆｚ，Ｆｙはそれぞれ、以下の式（１ｂ）〜（３ｂ）で表される。
【００４３】
Ｆｘ＝ｆ１＊ｃｏｓ０°＋ｆ２＊ｃｏｓ２４０°＋ｆ３＊ｃｏｓ１２０°
＝（−ｆ）×１＋（−ｆ）×（−０．５）＋（−ｆ）×（−０．５）
＝０                                                          （１ｂ）
Ｆｚ＝ｆ１＊ｓｉｎ０°＋ｆ２＊ｓｉｎ２４０°＋ｆ３＊ｓｉｎ１２０°
＝（−ｆ）×０＋（−ｆ）×（−０．８６）＋（−ｆ）×０．８６
＝０                                                          （２ｂ）
Ｆｙ＝ｆ１＊ｄ＋ｆ２＊ｄ＋ｆ３＊ｄ
＝（−ｆ）×ｄ＋（−ｆ）×ｄ＋（−ｆ）×ｄ
＝−３ｆ                                                      （３ｂ）
式（１ｂ）〜（３ｂ）より、力ｆ１〜ｆ３を各振動体に加えると、交円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。したがって、力Ｆｙにより、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】
前述した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（任意の方向へレンズユニット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８は、撮像装置１をＸ１方向から見た図である。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。撮像装置１は、図８の状態では、底面２００ａに対して直交する方向の撮影が可能である。例えば、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】
以下、図９を参照して、固定部２００に対する可動部１００の光軸Ｏの向き（カメラ指向方向）を説明する。図９は、球面座標系の説明図である。球面座標系は、一つの動径座標と二つの角度座標で表される極座標系である。第一の角度はある軸と動径がなす角度で、第二の角度はその軸に垂直な平面にある別の軸とこの平面への動径の射影がなす角度である。通常は動径座標に記号ｒを用い、第一の角度座標にはθを、第二の角度座標にはφを用いて表される。ここで、可動部１００の固定部２００に対する基準位置座標を（ｒ０，θ０，φ０）とする。
【００４７】
図１０は、可動部１００を交換したときに可動部１００を所定の加圧力で確実に保持しつつ、所望の駆動精度で駆動させるために固定部２００の設定を切り替えるときのフローチャートである。
【００４８】
ステップＳ１０１では、中央制御部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。
【００４９】
ステップＳ１０２では、中央制御部２０１は、無線電力送信部２０７を介して可動部１００に給電する。
【００５０】
ステップＳ１０３では、中央制御部２０１は、固定部側可動部情報送受信部２１９を介して可動部１００との通信を開始する。
【００５１】
ステップＳ１０４では、中央制御部２０１は、固定部側可動部情報送受信部２１９を介して可動部１００に可動部情報を要求する。可動部情報は、例えば、可動部１００の重量、直径や半径（大きさ）、円周の情報、表面材質、または可動部１００の型番（種類）である。また、固定部２００に使用してもらいたい振動体を指定する情報（本実施形態では、例えば、振動体１１−１，１１−２，１１−３のいずれか１つを指定する情報）でも構わない。
【００５２】
ステップＳ１０５では、中央制御部２０１は、固定部側可動部情報送受信部２１９を介して可動部１００から可動部情報を受信する。
【００５３】
ステップＳ１０６では、中央制御部２０１は、受信した可動部情報を用いて動作させる振動体を選択する。ここで、中央制御部２０１が管理、記憶しているテーブル３０１の一例について説明する。図１１は、中央制御部２０１が管理しているテーブル３０１の一例を示す図である。テーブル３０１には、可動部１００の型番一覧３０２と振動体１１〜１３のうち動作させる振動体の一覧３０３が管理されている。例えば、ステップＳ１０５で受信した可動部１００の型番情報が型番Ａの場合、中央制御部２０１は振動体１１−１，１２−１，１３−１を選択する。このように、可動部１００を交換したときに、受信した可動部情報に基づいて可動部１００と適切に加圧接触する振動体１１〜１３が選択される。なお、本実施形態では、型番を用いて振動体を選択したが、型番以外の可動部１００の直径や円周の情報等の型番以外の情報を用いて振動体を選択しても構わない。
【００５４】
ステップＳ１０７では、中央制御部２０１は、振動体選択スイッチ３１を介してステップＳ１０６で選択された振動体を動作可能状態にする。
【００５５】
ステップＳ１０８では、中央制御部２０１は、接触検出部２１８を介して可動部１００が振動体１１〜１３に対して加圧接触できているかどうかを判断する。可動部１００が振動体１１〜１３に対して加圧接触できている場合、ステップＳ１０９に進み、可動部１００が振動体１１〜１３に対して加圧接触できていない場合、ステップＳ１１０に進む。
【００５６】
ステップＳ１０９では、中央制御部２０１は、可動部制御部２１１を介して振動体１１〜１３を動作させて可動部１００を初期位置に移動させる。
【００５７】
ステップＳ１１０では、中央制御部２０１は、表示部２０４を介してユーザーに対して可動部１００が適切に設置できていない旨を通知する。
【００５８】
なお、本実施形態の撮像装置１では、複数の支持駆動部を備え、可動部情報に基づいて使用する支持駆動部が選択されるが、本発明はこれに限定されない。撮像装置１は、支持駆動部を少なくとも１つ備え、可動部情報に基づいて支持駆動部を移動させてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、ユーザーによって可動部１００が交換されたときに可動部１００の特性に応じて固定部２００の初期設定を適切に行うことができる。すなわち、可動部１００を交換した場合であっても、可動部１００を所定の加圧力で確実に保持しつつ、所望の駆動精度で駆動することが可能となる。
【００６０】
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】
【００６１】
１                撮像装置
１１，１２，１３  振動体（支持駆動部）
１００            可動部
１０１            レンズユニット（撮像光学系）
１０２            撮像部
２００            固定部
２０１            中央制御部（制御部）
【図１】
2020187278.tif 000003
【図２】
2020187278.tif 000004
【図３】
2020187278.tif 000005
【図４】
2020187278.tif 000006
【図５】
2020187278.tif 000007
【図６】
2020187278.tif 000008
【図７】
2020187278.tif 000009
【図８】
2020187278.tif 000010
【図９】
2020187278.tif 000011
【図１０】
2020187278.tif 000012
【図１１】
2020187278.tif 000013