(57)【要約】【課題】可搬性と駆動安定性とを両立させた撮像装置を提供する。【解決手段】固定筐体（３０）に対して着脱可能な撮像装置（２０）であって、撮像素子を備えた撮像部（１５２）と、撮像部（１５２）を収容する球面部（１１０）と、球面部（１１０）を回転可能に保持する球体保持部（２００）とを有し、撮像部（１５２）の少なくとも一部は、球面部（１１０）から露出し、球体保持部（２００）は、球面部（１１０）に加圧接触した状態で球面部（１１０）を回転させる駆動部（２０１、２０２、２０３）と、固定筐体（３０）と電気的に接続可能な接点部（２２０）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】
固定筐体に対して着脱可能な撮像装置であって、
撮像素子を備えた撮像部と、
前記撮像部を収容する球面部と、
前記球面部を回転可能に保持する球体保持部と、を有し、
前記撮像部の少なくとも一部は、前記球面部から露出し、
前記球体保持部は、
前記球面部に加圧接触した状態で前記球面部を回転させる駆動部と、
前記固定筐体と電気的に接続可能な接点部と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置が前記固定筐体に装着された場合、前記接点部を介して、前記固定筐体から前記駆動部へ通電され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】
前記駆動部は、
前記球面部に接触する振動子と、
電気的エネルギーを受けて機械的エネルギーに変換し前記振動子へ駆動信号を入力する圧電素子と、
前記接点部と前記圧電素子とを電気的に接続する配線部と、を有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】
前記駆動部は、前記振動子に励起される振動により前記球面部を前記振動子に対して相対移動させることで前記球面部を回転させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記球体保持部は、
前記固定筐体に吸着される被吸着部と、
前記球面部に圧接可能な圧接部と、を有し、
前記撮像装置が前記固定筐体に装着されていない場合、前記圧接部は、前記球面部に圧接し、
前記撮像装置が前記固定筐体に装着されている場合、前記被吸着部は、前記固定筐体の吸着部に吸着されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像素子を備えた撮像部と、前記撮像部を収容する球面部と、前記球面部を回転可能に保持する球体保持部と、を有する撮像装置を着脱可能に保持する固定筐体であって、
前記撮像装置と電気的に接続可能な端子部と、
前記端子部を介して前記撮像装置の前記球面部の位置を制御する制御部と、を有することを特徴とする固定筐体。
【請求項７】
前記撮像装置の前記球体保持部は、前記球面部に加圧接触した状態で前記球面部を回転させる駆動部と、前記固定筐体と電気的に接続可能な接点部と、を有し、
前記撮像装置が前記固定筐体に装着された場合、前記固定筐体は、前記端子部と前記撮像装置の前記接点部とを介して、前記駆動部へ通電することを特徴とする請求項６に記載の固定筐体。
【請求項８】
前記固定筐体は、前記接点部の少なくとも一部の構成が共通する第２の接点部を有する第２の撮像装置を装着することが可能であることを特徴とする請求項７に記載の固定筐体。
【請求項９】
前記撮像装置の前記球面部の位置を検出する位置検出部を更に有し、
前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記球面部の位置に基づいて前記球面部を制御することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の固定筐体。
【請求項１０】
前記固定筐体は、前記撮像装置を保持可能に吸着する吸着部を更に有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の固定筐体。
【請求項１１】
撮像装置と、前記撮像装置を着脱可能に保持する固定筐体と、を有する撮像システムであって、
前記撮像装置は、
撮像素子を備えた撮像部と、
前記撮像部を収容する球面部と、
前記球面部を回転可能に保持する球体保持部と、を有し、
前記撮像部の少なくとも一部は、前記球面部から露出し、
前記球体保持部は、
前記球面部に加圧接触した状態で前記球面部を回転させる駆動部と、
前記固定筐体と電気的に接続可能な接点部と、を有し、
前記固定筐体は、
前記接点部と電気的に接続可能な端子部と、
前記端子部を介して前記球面部の位置を制御する制御部と、を有することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータにより駆動される可動体を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクチュエータにより駆動される可動体の内部に撮像装置を搭載し、様々な姿勢で撮像を行うことが可能な撮像装置が知られている。例えば特許文献１には、圧電振動子に電圧を印加して圧電振動子と加圧接触する可動体を駆動することにより、撮像手段を備えた球体を駆動する駆動装置が開示されている。また特許文献１には、圧電振動子と可動体（球体）の加圧方法として磁力を用いた方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、可動体（球体）の加圧機構が可動体の磁気吸着から引き離す方向に作用するため、不用意に可動体が脱落する可能性があり、安定して可動体の駆動制御を行うことが難しい。一方、可動体（球体）の加圧を安定的に行うため、可動体を固定筐体に対して回転駆動可能に固定保持するように構成すると、可動体と固定筐体との両方を持ち運ばなくてはならず、可搬性が損なわれる。
【０００５】
そこで本発明は、可搬性と駆動安定性とを両立させた撮像装置、固定筐体、および、撮像システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての撮像装置は、固定筐体に対して着脱可能な撮像装置であって、撮像素子を備えた撮像部と、前記撮像部を収容する球面部と、前記球面部を回転可能に保持する球体保持部とを有し、前記撮像部の少なくとも一部は、前記球面部から露出し、前記球体保持部は、前記球面部に加圧接触した状態で前記球面部を回転させる駆動部と、前記固定筐体と電気的に接続可能な接点部とを有する。
【０００７】
本発明の他の側面としての固定筐体は、撮像素子を備えた撮像部と、前記撮像部を収容する球面部と、前記球面部を回転可能に保持する球体保持部と、を有する撮像装置を着脱可能に保持する固定筐体であって、前記撮像装置と電気的に接続可能な端子部と、前記端子部を介して前記撮像装置の前記球面部の位置を制御する制御部とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての撮像システムは、撮像装置と、前記撮像装置を着脱可能に保持する固定筐体とを有する撮像システムであって、前記撮像装置は、撮像素子を備えた撮像部と、前記撮像部を収容する球面部と、前記球面部を回転可能に保持する球体保持部とを有し、前記撮像部の少なくとも一部は、前記球面部から露出し、前記球体保持部は、前記球面部に加圧接触した状態で前記球面部を回転させる駆動部と、前記固定筐体と電気的に接続可能な接点部とを有し、前記固定筐体は、前記接点部と電気的に接続可能な端子部と、前記端子部を介して前記球面部の位置を制御する制御部とを有する。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、可搬性と駆動安定性とを両立させた撮像装置、固定筐体、および、撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における撮像装置の分解斜視図である。
【図２】第１の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態における可動筐体の構成図である。
【図４】第１の実施形態における振動体の駆動原理の説明図である。
【図５】第１の実施形態における球体固定ユニットの構成図である。
【図６】第１の実施形態における球体保持ユニットおよび球体固定ユニットの断面図である。
【図７】第１の実施形態におけるターミナルの断面図である。
【図８】第２の実施形態における第２の可動筐体の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。なお本実施形態では、撮像装置（所謂、デジタルカメラ）について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクチュエータにより撮像素子を含むユニットを駆動させて複数の範囲の撮影が可能な電子機器に広く適用可能である。
【００１４】
まず、図１を参照して、本実施形態における撮像装置１０の構成について説明する。図１は、撮像装置１０の分解斜視図である。なお本実施形態では、本発明を説明するために必要な部分のみを図示し、その他の部分を不図示として説明に用いる図を簡潔に表現する。
【００１５】
撮像装置（撮像システム）１０は、可動筐体（撮像装置本体）２０と固定筐体３０とを有する。可動筐体２０は、球体撮像ユニット（可動部）１００と球体保持ユニット（保持部）２００とを有する。固定筐体３０は、球体固定ユニット３００とケーブル４００とを有する。可動筐体２０は、固定筐体３０に対して着脱可能に構成されている。なお、可動筐体２０の着脱方法については後述する。
【００１６】
球体撮像ユニット１００は、球体保持ユニット２００に対して回転可能に保持されている。球体固定ユニット３００は、ケーブル４００が挿抜可能に構成されている。球体固定ユニット３００には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）規格やＨＤＭＩ(登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に対応したケーブル等が装着可能なコネクタ間口が形成されている。
【００１７】
ケーブル４００は、球体固定ユニット３００に形成されたコネクタ間口にその一端を装着することにより、球体固定ユニット３００に固定保持される。ケーブル４００の他端は、ＰＣ、ディスプレイ、または、情報端末等に接続される。撮像装置１０は、ケーブル４００を介して外部機器との情報通信が可能に構成されている。なお本実施形態では、ケーブル４００を介して外部機器との情報通信を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、球体固定ユニット３００の内部に外部機器との無線通信が可能な通信モジュールを搭載し、無線通信により外部機器との情報通信を行ってもよい。またケーブル４００は、例えばピンジャックのプラグ形状として、球体固定ユニット３００へ電源を供給してもよい。
【００１８】
次に、図２を参照して、撮像装置１０の内部構成について説明する。図２は、本発明に係る撮像装置１０のブロック図である。まず、可動筐体２０の内部構成について説明する。レンズユニット（撮像光学系）１５１は、複数のレンズ、複数のレンズをそれぞれ保持するホルダ、ズームレンズ機構、絞り・シャッタユニット、および、オートフォーカスユニット等を有する。撮像部１５２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１５１により形成される光学像（被写体像）を光電変換して電気信号（画像信号）を出力する。撮像制御部１３１は、撮像部１５２から出力された電気信号を任意の画像データに加工し、撮像データ記憶部１３３に画像データを記憶する。また撮像制御部１３１は、撮像データ記憶部１３３に記憶した画像データ（撮像データ）を可動部通信部（無線通信部）１４１に転送する。
【００１９】
可動部通信部１４１は、送受信アンテナを含み、可動筐体２０と固定筐体３０との間のデータ通信を無線通信で実施する。レンズ／アクチュエータ制御部１５３は、モータドライバＩＣを含み、レンズユニット１５１のズームレンズ機構、絞り・シャッタユニット、および、オートフォーカスユニット等の各種アクチュエータを駆動制御する。各種アクチュエータは、可動部通信部１４１により受信したレンズユニット１５１のアクチュエータ駆動指示情報に基づいて駆動制御される。
【００２０】
球体撮像ユニット１００は、電源部１２０および電力受電部１３２を有する。電力受電部１３２は、電源部１２０から電力を受電し、受電した電力を球体撮像ユニット１００の各部に供給する。また球体保持ユニット２００は、振動体（振動波モータ、駆動部）２０１、２０２、２０３を有する。
【００２１】
次に、固定筐体３０の内部構成について説明する。中央制御部（制御部）３０１は、撮像装置１０の全体を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）である。固定部通信部（無線通信部）３０７は、可動筐体２０からの画像データ（撮像データ）の受信、および、レンズユニット１５１の各種アクチュエータ駆動指示信号の送信等の可動筐体２０と固定筐体３０とのデータ通信を無線通信で実施する。
【００２２】
撮像信号処理部３０８は、撮像部１５２から固定部通信部３０７を介して出力された電気信号（撮像信号）を、映像信号へ変換する。映像信号処理部３０９は、撮像信号処理部３０８から出力された映像信号を用途に応じて任意の画像データに加工する。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。操作部３０２は、ユーザが撮像装置１０を操作するために設けられている。記憶部３０３は、撮像により取得した映像情報等の種々のデータを記録する。表示部３０４は、映像信号処理部３０９から出力された信号に基づいて、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の外部ディスプレイに映像信号を出力し、画像表示を行う。
【００２３】
外部入出力端子部３０５は、外部機器との間で通信信号および映像信号を入出力し、必要に応じて外部からの電源供給も可能に構成される。外部入出力端子部３０５から電源が供給される場合、電力受電部３０６は外部入出力端子部３０５からの電力を受電し、受電した電力を撮像装置１０の各部に供給する。
【００２４】
位置検出部３１１は、照射用光源と位置検出用の画像センサとを有する。可動部制御部３１０は、振動体２０１、２０２、２０３の電気機械エネルギー変換素子に電圧を印加することにより、球体撮像ユニット１００を移動（変位）させることが可能である。可動部制御部３１０が振動体２０１、２０２、２０３を適宜駆動制御することにより、球体撮像ユニット１００の多自由度駆動を実現している。
【００２５】
位置検出部３１１により取得された画像情報に球体撮像ユニット１００の位置情報が含まれている場合、補正部３１２は、球体撮像ユニット１００の検出位置を補正する（位置検出補正を行う）。なお本実施形態では、球体撮像ユニット１００の内部の各部を電源部１２０からの電力で動作させるが、これに限定されるものではない。例えば、固定筐体３０と可動筐体２０との間で無線給電機構を構成し、固定筐体３０から球体撮像ユニット１００へ電源を供給してもよい。また、固定筐体３０から球体撮像ユニット１００への制御信号や画像信号等のデータは無線通信による送受信ではなく、有線による送受信であってもよい。
【００２６】
次に、図３を参照して、本実施形態における可動筐体２０の構造について詳述する。図３は可動筐体２０の構成図であり、図３（ａ）は可動筐体２０の分解斜視図、図３（ｂ）は可動筐体２０が固定筐体３０に接続される部位を俯瞰する平面図である。
【００２７】
まず、球体撮像ユニット１００について説明する。レンズ鏡筒１５０は、レンズユニット１５１や撮像部１５２を含むユニットであり、不図示の配線材料により撮像制御基板１３０に電気的に接続される。撮像制御基板１３０には、撮像制御部１３１、撮像データ記憶部１３３、レンズ／アクチュエータ制御部１５３、および、電力受電部１３２が設けられている。電源部１２０は、例えばリチウムイオン電池であり、不図示の配線材料により撮像制御基板１３０に電気的に接続される。無線通信ユニット１４０は、可動部通信部１４１を有し、不図示の配線材料により撮像制御基板１３０に電気的に接続される。
【００２８】
球面ロータ１１０には孔（開口）１１１が形成されている。電源部１２０、撮像制御基板１３０、無線通信ユニット１４０、およびレンズ鏡筒１５０は、不図示のホルダに固定された後、球面ロータ１１０の孔１１１の内部に装着される。そして、キャップ１６０を組み込むことにより球体撮像ユニット１００が完成する。球面ロータ１１０の表面は、ステンレス材等の材料を採用し、且つ予め表面処理として窒化処理等による硬化処理を施している。
【００２９】
次に、球体保持ユニット２００について説明する。球体保持ユニット２００は、主として球体保持部２１０と球体保持アーム２５０とで構成される。球体保持部２１０は、球面ロータ１１０を受ける載置部２１１、および、載置部２１１から延出する腕部２１２、２１３、２１４を有する。腕部２１２、２１３、２１４は、アーム形状を有し、球体撮像ユニット１００の一部を包含可能に構成される。
【００３０】
載置部２１１には、回転規制部２１５および開口部２１６が形成されている。回転規制部２１５は、載置部２１１の中心部に形成され、その一部が球面ロータ１１０側に露出している。回転規制部２１５が露出する表面は、弾性を有する材料により構成され、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やシリコンゴム等のシート材が採用される。
【００３１】
振動体２０１、２０２、２０３は、腕部２１２、２１３、２１４からそれぞれの少なくとも一部が露出するように構成されている。腕部２１２、２１３、２１４の外周側には、溝部２２１、２２２、２２３が形成されている。腕部２１２は、他の腕部２１３、２１４と比較して長いアーム形状を有し、その先端には接合部２１７が形成されている。接合部２１７は、球体保持部２１０に対して球体保持アーム２５０を接合する部位である。球体保持ユニット２００は、載置部２１１に球体撮像ユニット１００を載置させた後に球体保持部２１０と球体保持アーム２５０とを接合し、球体保持ユニット２００に対して球体撮像ユニット１００が脱落せずに回転可能に保持する。
【００３２】
球体保持アーム２５０の先端には、加圧受け部２５１が形成されている。加圧受け部２５１は球面ロータ１１０と直接接触し、振動体２０１、２０２、２０３および加圧受け部２５１の４点で球面ロータ１１０を保持する。加圧受け部２５１は、振動体２０１、２０２、２０３からの加圧力を受けつつ、球体撮像ユニット１００を一定の位置に保持している。このような構成により、球体撮像ユニット１００に対する振動体２０１、２０２、２０３のそれぞれの加圧接触状態を安定的に維持することができる。加圧受け部２５１は、球体撮像ユニット１００の回転駆動時における摩擦を極力小さくするため、低摩擦で摺動性に優れたポリアセタール（ＰＯＭ）等や転動部材等で構成される。なお、接触個所は１点接触でも複数でもよい。
【００３３】
載置部２１１の固定筐体３０と当接する部分には、ターミナル２１８が形成されている。ターミナル２１８は、球体保持部２１０に対して、球面ロータ１１０の球心方向に一定量スライド移動可能に固定されている。ターミナル２１８の中央には、被吸着部２１９が形成されている。被吸着部２１９の表面は、例えば鉄等の強磁性材料で形成されている。被吸着部２１９の周囲には、複数の電子接点（接点部）２２０が形成されている。電子接点２２０の表面は、例えば金メッキや錫メッキ等の表面処理が施されている。
【００３４】
次に、図４を参照して、振動体２０１、２０２、２０３の駆動原理について説明する。図４は、振動体２０１、２０２、２０３の駆動原理の説明図である。振動体２０１、２０２、２０３はそれぞれ、高周波電圧が印加されることにより任意の周波数の振動を励起させ、その振動波によりロータを駆動させる振動波モータである。また振動体２０１、２０２、２０３はそれぞれ、主として、振動板（振動子）２０５と、振動板２０５の裏面に貼り付けられた圧電素子２０４とを備えて構成される。圧電素子２０４は、可動部制御部３１０から印加される電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械エネルギー変換素子である。
【００３５】
図４（ａ）は、振動板２０５の裏面に貼り付けられた圧電素子２０４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２０４−１、２０４−２が形成されている。また、電極領域２０４−１、２０４−２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２０４の２つの電極領域２０４−１、２０４−２のうち、図４（ａ）中の右側に位置する電極領域２０４−１には、交流電圧Ｖ１が印加される。また、図４（ａ）中の左側に位置する電極領域２０４−２には、交流電圧Ｖ２が印加される。図４（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２０４の右側の電極領域２０４−１が縮むとともに、左側の電極領域２０４−２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２０５には、図４（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２０５の中心部に設けられた突起部２０６の先端は、図４（ｂ）の左右方向に変位する。突起部２０６は、図４（ａ）の裏側に存在し、球体撮像ユニット１００（球面ロータ１１０）に接触する接触部である。
【００３６】
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２０４の全体（２つの電極領域２０４−１、２０４−２）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２０５には、図４（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。
【００３７】
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、球面ロータ１１０と接触している突起部２０６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、この楕円運動を球面ロータ１１０が振動体２０１、２０２、２０３の摩擦力として受け、図４（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２０４の２等分された電極領域２０４−１、２０４−２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２０１、２０２、２０３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、球面ロータ１１０の速度を制御することが可能となる。
【００３８】
次に、図５を参照して、本実施形態における球体固定ユニット３００の構造について詳述する。図５（ａ）は、球体保持ユニット２００を球体固定ユニット３００が保持する部位を俯瞰する平面図である。図５（ｂ）は、球体固定ユニット３００の内部構造を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中の線Ｚ−Ｚで切断した断面に相当する。
【００３９】
球体固定ユニット３００にはカバー３２０が設けられており、カバー３２０の内部に種々の電子部品が収容される。カバー３２０には、球体保持ユニット２００の載置部２１１が収容可能な球面状の窪みが形成されている。球面状の窪みには、突出部３２１、３２２、３２３が球面状の窪みの底部Ｏからの距離が略等しい位置に形成されている。略等しいとは、窪みの底部Ｏからの距離が厳密に互いに等しい場合に限定されるものではなく、実質的に互いの距離が等しいと評価される場合を含む意味である。この点は、以下の説明でも同様である。
【００４０】
突出部３２１、３２２、３２３は、球面状の窪みの底部Ｏを中心として、任意の二つの突出部とを結んで形成される円弧の中心角が一部異なるように配置される。本実施形態において、突出部３２１と突出部３２２と球面状の窪みの底部Ｏとで形成される円弧の中心角θ１は、突出部３２１と突出部３２３と球面状の窪みの底部Ｏとで形成される円弧の中心角θ２と略等しい。また本実施形態において、中心角θ１は、突出部３２２と突出部３２３と球面状の窪みの底部Ｏとで形成される円弧の中心角θ３とは異なる（θ１＝θ２≠θ３）。
【００４１】
カバー３２０には、突出部３２１に隣接して孔３２７が形成されている。孔３２７は、カバー３２０の一部を貫通する貫通孔である。孔３２７には透過カバー３２４が装着され、透過カバー３２４はカバー３２０に対して接着固定される。透過カバー３２４は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等を成型して加工される。カバー３２０の内部には、透過カバー３２４と対向する位置に撮像素子３３５が配置されている。撮像素子３３５は、プリント基板３３７に実装されている。プリント基板３３７は、光源３３６を実装し、不図示の固定部によりカバー３２０に固定されている。
【００４２】
突出部３２１、３２２、３２３と球面状の窪みの底部Ｏとの間には、球面状の窪みの底部Ｏを中心にして形成される円の円周方向に互いに略等しい間隔で形成される複数の孔３２５が形成されている。孔３２５は、カバー３２０の一部を貫通する貫通孔である。カバー３２０の内部には、球面状の窪みの底部Ｏにおいて、凹部３２６が形成されている。凹部３２６には、磁石（吸着部）３４０が収容されている。磁石３４０は、カバー３２０に対して接着固定される。磁石３４０としては、例えばネオジム磁石等の磁束密度の高い材料が採用される。
【００４３】
カバー３２０の内側には、複数のプリント基板３２９、３３０、３３１、３３２が互いに平行に配置されており、不図示の固定部によりカバー３２０に固定されている。プリント基板（制御基板）３３０は、中央制御部３０１を搭載している。またプリント基板３３０は、記憶部３０３、表示部３０４、外部入出力端子部３０５、電力受電部３０６、撮像信号処理部３０８、映像信号処理部３０９、および、補正部３１２を搭載している。プリント基板３３１は、可動部制御部３１０を搭載し、フレキシブルプリント基板３３３によりプリント基板３３０と電気的に接続される。プリント基板３３２は、固定部通信部３０７を搭載し、フレキシブルプリント基板３３４によりプリント基板３３０と電気的に接続される。プリント基板３３０、３３１、３３２は、不図示の固定部によりカバー３２０に固定される。
【００４４】
プリント基板３２９には、複数のコンタクトプローブ（端子部）３２８が実装されている。コンタクトプローブ３２８は、ベース本体に対して一方向にスライドするピン状のプローブとバネが組み込まれている伸縮性電極である。コンタクトプローブ３２８は、カバー３２０に形成されている孔３２５にコンタクトプローブ３２８のプローブが挿通可能なように円周方向に対して略等しい間隔で実装される。プリント基板３２９は、コンタクトプローブ３２０８のプローブ先端が孔３２５からカバー３２０の外側に一部が露出する位置で、カバー３２０に対して固定される。プリント基板３２９は、不図示の配線材料によりプリント基板３３０と電気的に接続される。同様にプリント基板３３７は、不図示の配線材料によりプリント基板３３０と電気的に接続される。
【００４５】
本実施形態における撮像装置１０の電気回路は、球体撮像ユニット１００の内部に収容される制御回路ブロックと、球体固定ユニット３００の内部に収容される制御回路ブロックとに大別される。球体撮像ユニット１００に収容される制御回路ブロックは、撮像に関する回路ブロックと、撮像データを球体固定ユニット３００へ送信するための回路ブロックとを有する。一方、例えば球体撮像ユニット１００の位置を検出する回路ブロックや、球体駆動アクチュエータの制御回路ブロック等を球体固定ユニット３００に収容することにより球体撮像ユニット１００の小型化および軽量化を実現している。球体撮像ユニット１００を小型化および軽量化することにより、可動筐体２０をユーザが持ち運ぶ際の可搬性を向上させることができる。
【００４６】
次に、図６を参照して、球体保持ユニット２００と球体固定ユニット３００との固定保持構造について詳述する。図６は、球体保持ユニット２００および球体固定ユニット３００の固定保持構造の断面図であり、球体保持ユニット２００と球体固定ユニット３００との固定保持構造（装着状態）を示している。
【００４７】
球体保持ユニット２００に形成されている溝部２２１、２２２、２２３は、カバー３２０に形成されている突出部３２１、３２２、３２３と嵌合可能に構成されている。被吸着部２１９の中央部を中心として溝部２２１と溝部２２２とを結んで形成される円弧の中心角と、被吸着部２１９の中央部を中心として溝部２２１と溝部２２３とを結んで形成される円弧の中心角は、それぞれ中心角θ１、θ２と略等しい。また、被吸着部２１９の中央部を中心として溝部２２２と溝部２２３とを結んで形成される円弧の中心角は、中心角θ３と略等しい。このような構成により、球体固定ユニット３００に対して球体保持ユニット２００が装着されるときの位相のズレを防止することができる。
【００４８】
コンタクトプローブ３２８および電子接点２２０は互いに等しい間隔でそれぞれカバー３２０およびターミナル２１８に配列されている。球体固定ユニット３００に球体保持ユニット２００を装着すると、コンタクトプローブ３２８と電子接点２２０とが電気的に接続される。このとき、被吸着部２１９に対向する位置には磁石３４０が配置されている。このため、磁石３４０の磁力により、被吸着部２１９が磁石３４０に吸着され、カバー３２０に対して球体保持ユニット２００が吸着保持される。
【００４９】
載置部２１１とターミナル２１８との間には、弾性部材３３８が配置されている。弾性部材３３８は、例えば、リン青銅やベリリウム銅等の板材を任意の形状にプレス加工してなる板バネである。ターミナル２１８は、球体保持部２１０に対して、球面ロータ１１０の球心方向に一定量スライド移動可能に固定されている。またターミナル２１８は、弾性部材３３８の弾性力により、球面ロータ１１０の球心方向に付勢されている。
【００５０】
球体固定ユニット３００に対して球体保持ユニット２００を装着すると、ターミナル２１８は、磁石３４０の磁気吸着力により弾性部材３３８の弾性力に抗して磁石３４０側にスライド移動する。磁石３４０が被吸着部２１９を磁気吸着する吸着力は、弾性部材３３８がターミナル２１８を付勢する力と、全てのコンタクトプローブ３２８が電子接点２２０を押圧する力との合力よりも強い磁気吸着力である。このような構成により、カバー３２０に対して球体保持ユニット２００が容易に脱落せず、コンタクトプローブ３２８と電子接点２２０の電気的接続を安定的に維持することができる。
【００５１】
球体固定ユニット３００に対して球体保持ユニット２００を装着すると、開口部２１６と透過カバー３２４とが対向する位置に配置される。透過カバー３２４の直下には、プリント基板３３７が配置されており、プリント基板３３７には撮像素子３３５および光源３３６が実装されている。光源３３６は、発光ダイオード等の半導体素子を有する。光源３３６から照射された光は、透過カバー３２４の内面を反射し、開口部２１６を通過して球面ロータ１１０の表面へ到達する。球面ロータ１１０の表面で反射した光の一部は、撮像素子３３５の受光面に到達する。撮像素子３３５は、光学像を光電変換して不図示の配線材料を介して電気信号をプリント基板３３０へ出力する。
【００５２】
球体撮像ユニット１００を回転駆動させると、撮像素子３３５が受光する光学像は、連続的に変位する。撮像素子３３５は、連続的に変位する光学像から変換される電気信号をプリント基板３３０へ出力し続ける。プリント基板３３０は、これらの情報（電気信号）に基づいて、球面ロータ１１０の変位量（位置情報）を演算することができる。補正部３１２は、プリント基板３３０により算出された位置情報に基づいて補正駆動情報を生成する。中央制御部３０１は、補正駆動情報を可動部制御部３１０へ伝達する。可動部制御部３１０は、振動体２０１、２０２、２０３のそれぞれへアクチュエータ駆動信号を出力し、球体撮像ユニット１００の位置補正駆動を行う。
【００５３】
次に、図７を参照して、球体撮像ユニット１００の回転規制構造について詳述する。図７は、ターミナル２１８の断面図である。前述のとおり、ターミナル２１８は、球面ロータ１１０の球心方向に対して一定量スライド移動可能に固定されている。またターミナル２１８は、弾性部材３３８の弾性力により、球面ロータ１１０の球心方向に付勢されている。
【００５４】
図７は、可動筐体２０が固定筐体３０から取り外されている状態を表している。この状態において、ターミナル２１８は、球面ロータ１１０の球心方向に若干量変位して、回転規制部材（圧接部）２１５が球面ロータ１１０の表面を押圧した状態で球体保持ユニット２００に固定保持されている。回転規制部２１５が球面ロータ１１０を押圧する表面は、弾性を有する材料によって構成されており、高い摩擦係数を有する。このため、可動筐体２０が固定筐体３０から取り外されている状態において（可動筐体２０が固定筐体３０に装着されていない場合）、球体撮像ユニット１００は、回転規制部２１５の作用により、球体保持ユニット２００に対して回転変位し難い状態に維持される。
【００５５】
このような構成により、例えば可動筐体２０のみをユーザが持ち運ぶ際、振動や衝撃が加わることにより球面ロータ１１０が回転変位して、振動体２０１、２０２、２０３が摩耗すること等を低減することができる。また、電子接点２２０が載置部２１１の表面から若干量、奥側に沈み込むため、電子接点２２０が外部から触れにくくなり、接点部の傷防止等にも寄与する。
【００５６】
本実施形態では、球面ロータ１１０の表面に窒化処理による硬化処理を施しているが、このような表面処理に限定されるものではなく、例えば耐摩耗性を得るため、球面ロータ１１０の表面に炭素を添加して硬化させる浸炭法を用いてもよい。また本実施形態では、中心角θ１は、中心角θ２と略等しく（θ１＝θ２）、かつ中心角θ３とは異なる（θ１≠θ３）が、このような配置に限定されるものではない。球体固定ユニット３００に対して球体保持ユニット２００が任意の角度位相で位置決めができる構成であれば、例えば中心角θ１、θ２、θ３の全てが互いに異なる角度（θ１≠θ２≠θ３）であってもよい。
【００５７】
また本実施形態において、磁石３４０としてネオジムを主成分とする材料が採用されているが、これに限定されるものではない。コンタクトプローブ３２８の押圧力に抗して可動筐体２０を固定筐体３０に固定保持することができれば、フェライトやコバルト等を主成分とする材料を採用してもよい。
【００５８】
また本実施形態において、球体撮像ユニット１００の位置検出方法として、光源３３６からの光を球面ロータ１１０の表面で反射させ、この反射光を撮像素子３３５が受光する非接触型の位置検出方法を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光源３３６として発光ダイオードではなくレーザ光を発するレーザ光源を採用してもよい。または、球面ロータ１１０の表面に比較的摩擦係数の高い球体を接触させて、この球体の挙動を複数のエンコーダで検出する接触式の位置検出方法を採用してもよい。なお、固定筐体３０と可動筐体２０との間で無線給電機構により固定筐体３０から球体撮像ユニット１００へ電源を供給する場合、電源部１２０は二次電池に代えて、アルミ電解コンデンサや電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）等の大容量キャパシタを用いてもよい。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、実施形態１で説明した撮像装置１０の構成要素と同じ部分については、同じ符号を用いて、その詳細な説明は省略する。図８は、本実施形態における可動筐体（第２の可動筐体）５０の構成図であり、第１の実施形態における可動筐体２０と比較して示している。本実施形態において、撮像装置（撮像システム）１０は、可動筐体（第２の可動筐体、撮像装置本体）５０と固定筐体３０とにより構成される。図８に示されるように、可動筐体５０は、可動筐体２０よりもサイズが直径ｄだけ小さい。
【００６０】
可動筐体（第２の撮像装置）５０は、球体撮像ユニット５００と球体保持ユニット５０１とを有する。まず、球体撮像ユニット５００について説明する。レンズ鏡筒５５０は、可動筐体２０に搭載されているレンズ鏡筒１５０とは異なる構成を有する。本実施形態において、レンズ鏡筒５５０は、単焦点の光学レンズ構成を有する。球面ロータ５１０の内部には、不図示の電源部、無線通信ユニット、および、撮像制御基板が収容されている。レンズ鏡筒５５０、電源部、および、無線通信ユニットはそれぞれ、撮像制御基板と電気的に接続される。球面ロータ５１０の表面は、ステンレス材等の材料を採用し、且つ予め表面処理として窒化処理等による硬化処理が施されている。
【００６１】
次に、球体保持ユニット５０１について説明する。球体保持ユニット５０１は、主として球体保持部５０２と球体保持アーム５０３とで構成される。球体保持部５０２は、球面ロータ５１０を受ける載置部５１１と、載置部５１１から延出する腕部５１２、５１３、５１４が形成されている。腕部５１２、５１３、５１４は、アーム形状を有し、球体撮像ユニット５００の一部を包含可能に構成される。３つの腕部（図８には腕部５１４のみが示されている）にはそれぞれ不図示の振動体の少なくとも一部が各腕部から露出するように配置される。
【００６２】
腕部５１４の外周側には、溝部５２３が形成されている。また３つの腕部のうち１つの腕部は、腕部５１４を含む他の腕部と比較して長いアーム形状を有し、その先端に球体保持アーム５０３が接合する。球体保持ユニット５０１は、載置部５１１に球体撮像ユニット５００を載置させた後に球体保持部５０２と球体保持アーム５０３を接合し、球体保持ユニット５０１に対して球体撮像ユニット５００が脱落せずに回転可能に保持する。
【００６３】
載置部５１１の固定筐体３０と当接する部分には、ターミナル５１８が形成されている。ターミナル５１８は、球体保持部５０２に対して、球面ロータ５１０の球心方向に一定量スライド移動可能に固定されている。ターミナル５１８の中央には、被吸着部５１９が形成されている。被吸着部５１９の表面は、例えば鉄等の強磁性材料で形成されている。被吸着部５１９の周囲には、複数の電子接点（第２の接点部）５２０が形成されている。電子接点５２０の表面は、例えば金メッキや錫メッキ等の表面処理が施されている。
【００６４】
第１の実施形態にて説明した可動筐体２０のターミナル２１８と本実施形態における可動筐体（第２の可動筐体）５０のターミナル５１８の外形形状は、互いに同一である。可動筐体５０の載置部５１１は、可動筐体２０の載置部２１１が固定筐体３０と当接する領域の球面の曲率と同じ曲率を有する。また、被吸着部５１９の中央部を中心として溝部５２１と溝部５２２とを結んで形成される円弧の中心角と、被吸着部５１９の中央部を中心として溝部５２１と溝部５２３とを結んで形成される円弧の中心角はそれぞれ中心角θ１、θ２に略等しい。また、被吸着部５１９の中央部を中心として溝部５２２と溝部５２３とを結んで形成される円弧の中心角は、中心角θ３に略等しい。
【００６５】
このような構成により、球体撮像ユニット１００、５００の球面ロータ１１０、５１０の曲率やサイズによらず、固定筐体３０に装着することができる。また、このような構成を採用することにより、様々な球体撮像ユニットを固定筐体３０に装着することができる。また、球体撮像ユニットの内部構造を多様化させて、ユーザ利便性を向上させることができる。例えば、より小型に構成したユニットや電池の高容量化や無線のマルチバンド通信に対応したユニット、より焦点距離の長い光学特性としたレンズ鏡筒を搭載したユニット等を実現することが可能である。
【００６６】
各実施形態において、撮像システム（撮像装置１０）は、撮像装置（可動筐体２０）と、撮像装置を着脱可能に保持する固定筐体３０とを有する。撮像装置（可動筐体２０）は、固定筐体３０に対して着脱可能であり、撮像素子を備えた撮像部１５２と、撮像部を収容する球面部（球面ロータ１１０）と、球面部を回転可能に保持する球体保持部（球体保持ユニット２００）とを有する。撮像部の少なくとも一部は、球面部から露出している。球体保持部は、球面部に加圧接触した状態で球面部を回転させる駆動部（振動体２０１、２０２、２０３）と、固定筐体と電気的に接続可能な接点部（電子接点２２０）とを有する。
【００６７】
好ましくは、撮像装置が固定筐体に装着された場合、接点部を介して、固定筐体から駆動部へ通電される。また好ましくは、駆動部は、球面部に接触する振動子（振動板２０５）と、電気的エネルギーを受けて機械的エネルギーに変換し振動子へ駆動信号を入力する圧電素子２０４と、接点部と圧電素子とを電気的に接続する配線部とを有する。より好ましくは、駆動部は、振動子に励起される振動により球面部を振動子に対して相対移動させることで球面部を回転させる。
【００６８】
好ましくは、球体保持部は、球面部に対して近接または離間する方向に変位可能に固定筐体に吸着される被吸着部２１９と、球面部に圧接可能な圧接部（回転規制部２１５）とを有する。撮像装置が固定筐体に装着されていない場合、圧接部は、球面部に圧接する。一方、撮像装置が固定筐体に装着されている場合、被吸着部は、球面部から離間する方向に変位して固定筐体の吸着部に吸着される。
【００６９】
また各実施形態において、固定筐体３０は、撮像素子を備えた撮像部１５２と、撮像部を収容する球面部と、球面部を回転可能に保持する球体保持部とを有する撮像装置（可動筐体２０）を着脱可能に保持する。固定筐体は、撮像装置と電気的に接続可能な端子部（コンタクトプローブ３２８）と、端子部を介して撮像装置の球面部の位置を制御する制御部（３０１）とを有する。
【００７０】
好ましくは、撮像装置の球体保持部は、球面部に加圧接触した状態で球面部を回転させる駆動部と、固定筐体と電気的に接続可能な接点部とを有する。撮像装置が固定筐体に装着された場合、固定筐体は、端子部と撮像装置の接点部とを介して、駆動部へ通電する。また好ましくは、固定筐体は、撮像装置の球面部の位置を検出する位置検出部３１１を有する。制御部は、位置検出部により検出された球面部の位置に基づいて球面部を制御する。また好ましくは、固定筐体は、撮像装置を保持可能に吸着する吸着部（磁石３４０）を有する。また好ましくは、固定筐体は、接点部の少なくとも一部の構成が共通する第２の接点部（電子接点５２０）を有する第２の撮像装置（可動筐体５０）を装着することが可能である。
【００７１】
各実施形態によれば、可搬性と駆動安定性とを両立させた撮像装置、固定筐体、および、撮像システムを提供することができる。
【００７２】
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】
【００７３】
２０  可動筐体（撮像装置本体）
３０  固定筐体
１１０  球面ロータ（球面部）
１５２  撮像部
２００  球体保持ユニット（球体保持部）
２０１、２０２、２０３  振動体（駆動部）
２２０  電子接点（接点部）
【図１】
2019191526.tif 000003
【図２】
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【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】
2019191526.tif 000009
【図８】
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