(57)【要約】【課題】移動体を所定の加圧力で確実に保持することが可能な駆動装置を提供する。【解決手段】撮像装置（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）とを有し、可動部の外面の少なくとも一部は球面（ＳＲ）であり、固定部は、可動部の球面に加圧接触して可動部を回転駆動する複数の振動体（１１〜１３）と、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）とを有し、可動部は、複数の振動体のそれぞれと受圧部とで挟持されており、可動部の前記球面の球心（Ｃ）は、複数の振動体を通る平面と受圧部との間に位置する。【選択図】図５
2019041377.tif 000002
【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、を有し、
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回転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、を有し、
前記可動部は、前記複数の振動体のそれぞれと前記受圧部とで挟持されており、
前記可動部の前記球面の球心は、前記複数の振動体を通る平面と前記受圧部との間に位置することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記複数の振動体のそれぞれを通る円の中心と前記受圧部とを結ぶ仮想直線は、前記固定部の底面の法線に対して所定の角度を有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】
前記可動部は、レンズユニットと撮像部とを備えており、
前記レンズユニットの光軸が前記固定部の前記底面に対して直交するとき、前記仮想直線と前記球面との交点は、前記レンズユニットの画角の範囲外に位置することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記仮想直線は、前記球面の球心を通ることを特徴とする請求項２または３に記載の駆動装置。
【請求項５】
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、を有し、
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回転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複数の受圧部と、を有し、
前記可動部は、前記複数の振動体のそれぞれと前記複数の受圧部のそれぞれとで挟持されており、
前記可動部の前記球面の球心は、前記複数の振動体を通る平面と前記複数の受圧部を通る平面との間に位置することを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
前記複数の振動体のそれぞれを通る円の中心と前記球面の球心とを結ぶ仮想直線は、前記複数の受圧部のそれぞれを通る円の内部を通過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】
前記振動体が接触する球面と前記受圧部が接触する球面とは互いに異な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】
前記複数の振動体はそれぞれ、電気機械エネルギー変換素子を含み、
前記可動部は、前記複数の振動体のそれぞれに含まれる前記電気機械エネルギー変換素子に電圧を印加して得られる合成力により、前記球面の球心を通る任意の軸を中心として回転駆動されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械エネルギー変換素子を含む振動体により移動体を駆動させることが可能な駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動子に電圧を印加し、圧電振動子と加圧接触している移動体を駆動させる構造が知られている。例えば特許文献１には、圧電振動子と加圧接触している移動体を、撮像部を備えた球体で構成した撮像装置が開示されている。
【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】
特許文献１に開示された撮像装置では、圧電振動子と移動体（球体）とを磁力を利用して加圧している。しかし、磁力を利用して加圧を行う構成では、移動体（球体）が不用意に脱落してしまう可能性がある。そこで本発明は、移動体を所定の加圧力で確実に保持することが可能な駆動装置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】
【０００５】
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を有し、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回転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し、前記可動部は、前記複数の振動体のそれぞれと前記受圧部とで挟持されており、前記可動部の前記球面の球心は、前記複数の振動体を通る平面と前記受圧部との間に位置する。
【０００６】
本発明の他の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を有し、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回転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複数の受圧部とを有し、前記可動部は、前記複数の振動体のそれぞれと前記複数の受圧部のそれぞれとで挟持されており、前記可動部の前記球面の球心は、前記複数の振動体を通る平面と前記複数の受圧部を通る平面との間に位置する。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明によれば、移動体を所定の加圧力で確実に保持することが可能な駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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２】第１の実施形態における撮像装置の外観斜視図である。
【図３】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４】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５】第１の実施形態における撮像装置の説明図である。
【図６】第１の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】第２の実施形態における撮像装置の説明図である。
【図８】第３の実施形態における撮像装置の説明図である。
【図９】第４の実施形態における撮像装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における駆動装置である撮像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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。位置検出部２１２は、光源（照射用光源）２１６と画像センサ２１７とを備えて構成され、可動部１００の位置を検出する。光源２１６は、固定部２００の所定の領域に設けられている。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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（レンズユニット）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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態における撮像装置について説明する。図７は、本実施形態における撮像装置１ａの説明図である。なお、第１実施形態で説明した撮像装置１と同じ部分については、同じ符号を付与し、本実施形態での説明は省略する。
【００３９】
図７（ａ）は、撮像装置１ａ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が組み込まれた球形状を有する。また可動部１００は、固定部２００に設けられた受圧部２２０ａと、固定部２００に連結されたアーム部２２０に設けられた複数の振動体１１〜１３との間で挟持されている。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、バネ部材（不図示）を介してアーム部２２０の内部に固定されている。受圧部２２０ａは、複数の振動体１１〜１３のそれぞれ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で配置されている。
【００４０】
次に、図７（ｂ）を参照して、可動部１００、固定部２００、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（ｂ）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す図である。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。
【００４１】
図７（ｂ）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。振動体１１〜１３はそれぞれ、バネ部材（不図示）を介して、可動部１００の球心Ｃに向かって付勢されている。なお可動部１００は、第１の実施形態で説明した方法と同様に回転動作が可能である。図７（ｂ）に示されるように、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、可動部１００の球心Ｃが位置する。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。角度θは、仮想直線ＳＬと球面ＳＲとの交点Ｐが、レンズユニット１０１の撮影範囲αよりの外側に位置するように設定されている。前述のような構成においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第３の実施形態における撮像装置について説明する。図８は、本実施形態における撮像装置１ｂ、１ｃの説明図である。なお、第１実施形態で説明した撮像装置１と同じ部分については、同じ符号を付与し、本実施形態での説明は省略する。
【００４３】
図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、本実施形態において、受圧部２２０aは、複数の振動体１１〜１３が接触している球面ＳＲとは異なる球面ＳＲ´に接触している。すなわち、振動体１１〜１３が接触する球面ＳＲと受圧部２２０ａが接触する球面ＳＲ´とは互いに異なる。ここで、球面ＳＲの半径をＲ、球面ＳＲ´の半径をｒとするとき、Ｒ≠ｒである。すなわち、図８（ａ）に示される撮像装置１ｂのようにＲ＞ｒ、または、図８（ｂ）に示される撮像装置１ｃのようにＲ＜ｒのいずれの関係であってもよい。前述のような構成によれば、第１の実施形態と同様の回転動作が可能であるとともに、撮像装置の小型化を図ることができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第４の実施形態における撮像装置について説明する。図９は、本実施形態における撮像装置１ｄの説明図である。なお、第１実施形態で説明した撮像装置１と同じ部分については、同じ符号を付与し、本実施形態での説明は省略する。
【００４５】
図９に示されるように、本実施形態の撮像装置１ｄには、複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃが設けられている。可動部１００は、複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃのそれぞれと複数の振動体１１〜１３のそれぞれとの間で挟持されている。受圧部２２０ａ〜２２０ｃ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。一方、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から受圧部と反対方向に距離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。すなわち、複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃにより規定される交円（小円）Ｓ´と複数の振動体１１〜１３により規定される交円（小円）Ｓは、球心Ｃを間に挟んで略平行となるような位置関係になっている。また、図９に示されるように、交円（小円）Ｓの円周上の各点と交円（小円）Ｓ´の円周上の各点を結んで形成される領域Ｂの内部に、可動部１００（球面ＳＲ）の球心Ｃが位置する。ここで、可動部１００の球心Ｃと、交円（小円）Ｓの中心Ｃｓとを結ぶ仮想直線ＳＬ´は、交円（小円）Ｓ´の内側を通り、交円（小円）Ｓ´に対して略垂直（Ｙ２軸と平行）である。前述のような構成によれば、第１の実施形態と同様の回転動作が可能であるとともに、複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃを補正することで、可動部１００に対する振動体１１〜１３の加圧接触状態を効果的に調整することができる。
【００４６】
このように各実施形態において、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領域Ａの内部に位置する。好ましくは、交円Ｓの中心Ｃｓと受圧部２２０ａとを結ぶ仮想直線ＳＬは、固定部２００の底面２００ａの法線に対して所定の角度θ（≠０）を有する。より好ましくは、レンズユニット１０１の光軸Ｏが固定部２００の底面２００ａに対して直交するとき、仮想直線ＳＬと球面ＳＲとの交点（２２０ａ、Ｐ）は、レンズユニット１０１の画角の範囲外に位置する。
【００４７】
好ましくは、可動部１００の球面ＳＲの球心Ｃは、複数の振動体１１〜１３のそれぞれを通る交円Ｓの円周上の各点と複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃとを結んで形成される領域Ｂ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を通る平面と複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃを通る平面との間に位置する。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つを通る平面を含み、前述の複数の受圧部を通る平面は、受圧部が４つ以上の場合、複数の受圧部のいずれか３つを通る平面を含む。より好ましくは、複数の振動体１１〜１３のそれぞれを通る円（交円Ｓ）の中心Ｃｓと球面ＳＲの球心Ｃとを結ぶ仮想直線ＳＬ´は、複数の受圧部２２０ａ〜２２０ｃのそれぞれを通る円（交円Ｓ´）の内部を通過する。
【００４８】
各実施形態によれば、移動体を所定の加圧力で確実に保持しつつ、撮影方向を拡げる（撮影方向の制限を緩和する）ことが可能な撮像装置を提供することができる。
【００４９】
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】
【００５０】
１  撮像装置（駆動装置）
１１、１２、１３  振動体
１００  可動部
１０１  レンズユニット
２００  固定部
２０１  中央制御部（制御部）
２２０ａ  受圧部
Ａ  領域
Ｃ  球心
Ｓ  交円
ＳＲ  球面
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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