JP5535404B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

ここに開示される技術は、内面が球面状に形成されたケース内に配置された撮像部を備えた撮像装置に関する。

特許文献１に係る撮像装置では、内面が球面状に形成されたケース内に撮像部を配置している。ケースは、２つの部分に分割されている。該２つの部分は、撮像部をそれらの内部に収容した状態で互いに接合される。この撮像装置においては、撮像部をケースの内面に沿って相対的に移動させることによって、撮像範囲を調整しながら撮影を行う。より具体的には、撮像部は、３つの駆動輪を有し、該駆動輪がケースの内面に接触している。駆動輪が駆動されることによって、撮像部がケースの内面に沿って移動する。撮像部は、ケースを通して、ケース外部の被写体を撮影する。

特開平９−２５４８３８号公報

ところで、特許文献１に係る撮像装置では、撮像部の移動中に、駆動輪がケースの繋ぎ目、即ち、接合部を通過する場合がある。そのようなときには、駆動輪が接合部を通過する際の衝撃により、撮像部の画像に乱れが生じる場合がある。また、接合部に段差がある場合には、駆動部が接合部に引っ掛かって、撮像部の移動ができなくなる虞がある。

ここに開示される技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ケースの接合部が撮像部に与える悪影響を防止することにある。

ここに開示される技術は、被写体を撮影する撮像装置が対象である。この撮像装置は、第１部分と、該第１部分に接合された第２部分とを有し、内面が球面状に形成されたケースと、前記ケース内に配置され、該ケースに対して移動可能に構成された撮像部と、前記撮像部に設けられ、前記ケースの内面に接触し、該撮像部を駆動する第１駆動部及び第２駆動部と、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１駆動部が前記第１部分にのみ接触し、前記第２駆動部が前記第２部分にのみ接触するように制御するものとする。

ここに開示される技術によれば、ケースの接合部が撮像部に与える悪影響を防止することができる。

図１は、撮像装置の斜視図である。 図２は、撮像装置の断面図であり、（Ａ）は、外殻の中心を通り且つＰ軸を含む平面で切断した撮像装置の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における、撮像装置の断面図である。 図３は、カメラ本体を示し、（Ａ）はカメラ本体の斜視図であり、（Ｂ）はカメラ本体の右側面図であり、（Ｃ）はカメラ本体の（Ａ）とは異なる角度から見た斜視図である。 図４は、移動枠及び第１〜第３駆動部の分解斜視図である。 図５は、撮像装置の機能ブロック図である。 図６は、制御回路のフローチャート図である。 図７は、カメラ本体の回転規制説明図である。 図８は、撮像装置の使用形態説明図である。

〈１．外観〉
図１に撮像装置１００の斜視図を示す。図２は、撮像装置１００の断面図であり、（Ａ）は、外殻１の中心Ｏを通り且つＰ軸を含む平面で切断した撮像装置１００の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における、撮像装置１００の断面図である。

撮像装置１００は、略球状の外殻１と、該外殻１内に配置されたカメラ本体２とを備えている。カメラ本体２は、外殻１の内面に沿って外殻１に対して相対的に移動する。カメラ本体２は、外殻１内を移動しつつ、外殻１を通して外殻１の外部の被写体を撮影する。

〈２．外殻〉
外殻１は、第１ケース１１と第２ケース１２とを有している。第１ケース１１と第２ケース１２とは、互いに接合され、全体として略球状となっている。外殻１の内面は、略球面に形成されている。外殻１は、ケースの一例であり、第１ケース１１は、第１部分の一例であり、第２ケース１２は、第２部分の一例である。

第１ケース１１は、外殻１の大円を含む球冠状に形成されている。ここで、「球冠」とは、「球帯」のうち、開口を１つしか有さないものを意味する。第１ケース１１は、開口部１１ａを有し、その内面は球帯状に形成されている。第１ケース１１の内面は、第２ケース１２の内面と曲率が略同一となっている。第１ケース１１は、可視光に対し透明な材料であって且つ高い硬度の材料（例えば、セラミックス材料）で形成されている。高い硬度の材料を採用することにより、後述する駆動子４２との接触による磨耗を低減することができる。第１ケース１１の光透過率は、第２ケース１２の光透過率よりも高い。第１ケース１１の内面には、赤外光を反射する反射膜１１ｂが設けられている。詳しくは、反射膜１１ｂは、第１ケース１１の内面における開口縁部に球帯状に塗装されている。反射膜１１ｂは、開口縁に近づくにつれて（即ち、第２ケース１２に近づくにつれて）外殻１の中心Ｏを中心とする半径が大きくなる非球面形状となっている。

第２ケース１２は、外殻１の大円を含まない球冠状に形成されている。第２ケース１２は、開口部１２ａを有し、その内面は球帯状に形成されている。開口部１２ａは、開口部１１ａと同じ径を有する。第２ケース１２は、高い硬度の材料（例えば、セラミックス材料）で形成されている。これにより、後述する駆動子４２との接触による磨耗を低減することができる。

第１ケース１１の開口部１１ａと第２ケース１２の開口部１２ａとが互いに接合される。こうして、外殻１は、接合部１３を有している。

ここで、図１に示すように、外殻１の中心点（即ち、第１ケース１１の中心）をＯ点、Ｏ点と第１ケース１１の開口部１１ａの中心とを通る直線をＰ軸、Ｏ点を通りＰ軸と直交する軸をＱ軸と定義する。

〈３．カメラ本体〉
図３は、カメラ本体２を示し、（Ａ）はカメラ本体２の斜視図であり、（Ｂ）はカメラ本体２の右側面図であり、（Ｃ）はカメラ本体２の（Ａ）とは異なる角度から見た斜視図である。図４は、移動枠２１及び第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃの分解斜視図である。

カメラ本体２は、移動枠２１と、レンズ鏡筒３と、移動枠２１に取り付けられた第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃと、レンズ鏡筒３を移動枠２１に取り付けるための取付板２７と、カメラ本体２の制御を行う回路基板２８とを有している。カメラ本体２は、静止画撮影及び動画撮影を行うことができる。ここで、レンズ鏡筒３の光軸２０をＺ軸とし、光軸２０の被写体側を前側とする。カメラ本体２は、撮像部の一例である。

移動枠２１は、第１枠２１ａと、第２枠２１ｂとを有している。第１枠２１ａと第２枠２１ｂとは、ネジで固定される。第１枠２１ａは、第１駆動部２６Ａが取り付けられる第１側壁２３ａと、第３駆動部２６Ｃが取り付けられる第２側壁２３ｂと、レンズ鏡筒３が配置される円筒部２５とを有している。円筒部２５の軸線は、Ｚ軸と一致している。第１側壁２３ａ及び第２側壁２３ｂは、Ｚ軸に直交するＸ軸と平行であって且つＺ軸に対して傾斜している。詳しくは、Ｚ軸は、第１側壁２３ａの外面の法線と第２側壁２３ｂの外面の法線とのなす角の二等分線になっている。第２枠２１ｂは、第２駆動部２６Ｂが取り付けられる第３側壁２３ｃを有している。第３側壁２３ｃは、Ｚ軸と直交している。

尚、Ｚ軸及びＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする。

レンズ鏡筒３は、光軸２０を有する複数のレンズ３１と、レンズ３１を保持するレンズ枠３２と、撮像素子３３とを有している。レンズ枠３２は、移動枠２１の円筒部２５内に配置され、光軸２０が円筒部２５の軸線と一致している。レンズ鏡筒３の撮像素子３３の裏側には取付板２７が設けられている（図２（Ａ）参照）。レンズ鏡筒３は、取付板２７を介して移動枠２１に取り付けられている。

第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃは、移動枠２１の外周面に設けられている。詳しくは、第１駆動部２６Ａは、第１側壁２３ａに設けられている。第２駆動部２６Ｂは、第３側壁２３ｃに設けられている。第３駆動部２６Ｃは、第２側壁２３ｂに設けられている。第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃは、Ｘ軸回りにおいて略等間隔、即ち、略１２０°ごとに配置されている。

第１駆動部２６Ａは、アクチュエータ本体４Ａと第１支持機構５Ａとを有している。第２駆動部２６Ｂは、アクチュエータ本体４Ｂと第２支持機構５Ｂとを有している。第３駆動部２６Ｃは、アクチュエータ本体４Ｃと第３支持機構５Ｃとを有している。

３つのアクチュエータ本体４Ａ〜４Ｃは、共通の構成をしている。以下では、アクチュエータ本体４Ａについてのみ説明し、アクチュエータ本体４Ｂ，４Ｃの説明を省略する。アクチュエータ本体４Ａは、振動体４１と、振動体４１に取り付けられた２つの駆動子４２と、振動体４１を保持するホルダ４３とを有している。

振動体４１は、積層セラミックからなる圧電素子で形成されている。振動体４１は、概ね直方体状に形成されている。振動体４１の電極（図示省略）に所定の駆動電圧（交番電圧）を印加することによって、振動体４１が長手方向への伸縮振動と短手方向への屈曲振動とを調和的に発生させる。

２つの駆動子４２は、振動体４１の一側面において、振動体４１の長手方向に並んで取り付けられている。駆動子４２は、セラミック製の球体であって、振動体４１に接着されている。振動体４１が前述の伸縮振動及び屈曲振動を行うことによって、２つの駆動子４２はそれぞれ楕円運動を行う。駆動子４２が楕円運動を行うことによって、振動体４１の長手方向への駆動力が出力される。

ホルダ４３は、ガラス入りポリカーボネイト製樹脂で形成されている。ホルダ４３は、振動体４１の積層方向（長手方向及び短手方向の両方に直交する方向）の両側から振動体４１を挟み込んでいる。ホルダ４３は、振動体４１に接着されている。ホルダ４３には、振動体４１の積層方向に延びる回転軸４４が外側に突出して設けられている。

第１支持機構５Ａは、２つのブラケット５１を有している。２つのブラケット５１は、第１側壁２３ａの外面にネジ固定されている。２つのブラケット５１は、アクチュエータ本体４Ａを挟み込んだ状態で、ホルダ４３の回転軸４４を回転自在に支持している。こうして、アクチュエータ本体４Ａは、Ｙ軸及びＺ軸を含む平面に含まれ且つＺ軸に対して傾斜する軸回りに回転自在な状態で第１支持機構５Ａに支持されている。このとき、アクチュエータ本体４Ａの２つの駆動子４２は、Ｘ軸と平行に並んで配置されている。

第３支持機構５Ｃは、第１支持機構５Ａと同様の構成であり、２つのブラケット５１を有している。２つのブラケット５１は、第２側壁２３ｂの外面にネジ固定されている。２つのブラケット５１は、アクチュエータ本体４Ｃを挟み込んだ状態で、ホルダ４３の回転軸４４を回転自在に支持している。こうして、アクチュエータ本体４Ｃは、Ｙ軸及びＺ軸を含む平面に含まれ且つＺ軸に対して傾斜する軸回りに回転自在な状態で第３支持機構５Ｃに支持されている。このとき、アクチュエータ本体４Ｃの２つの駆動子４２は、Ｘ軸と平行に並んで配置されている。

第２支持機構５Ｂは、ホルダ４３に取り付けられた保持板５２と、アクチュエータ本体４Ｂの回転軸４４を支持する２つの支持部５３と、２つの付勢バネ５４と、回転軸４４の移動を規制するストッパ５５とを有している。保持板５２は、ホルダ４３にネジ固定されている。保持板５２は、振動体４１の長手方向に延びる板状の部材であって、両端部に開口５２ａが設けられている。これら開口５２ａには、後述するピン２３ｄの先端が挿通される。２つの支持部５３は、第３側壁２３ｃにおいて、Ｘ軸方向と平行に並んで配置されている。支持部５３の先端には、回転軸４４が係合するガイド溝５３ａが形成されている。ガイド溝５３ａは、Ｚ軸と平行な方向に延びている。ガイド溝５３ａには、ホルダ４３の回転軸４４が、ガイド溝５３ａの長手方向に進退自在で且つ該回転軸４４回りに回転自在に嵌め込まれる。回転軸４４の先端部は、支持部５３からＸ軸方向にはみ出している。第３側壁２３ｃの外面には、２つのピン２３ｄが設けられている。付勢バネ５４は、該ピン２３ｄに嵌められている。ストッパ５５は、回転軸４４の、ガイド溝５３ａの長手方向（即ち、ガイド溝５３ａが延びる方向）への移動を規制する第１規制部５５ａと、回転軸４４の、Ｘ軸と平行な方向への移動を規制する第２規制部５５ｂとを有している。ストッパ５５は、第３側壁２３ｃにネジ固定される。第１規制部５５ａは、ストッパ５５が第３側壁２３ｃに取り付けられたときに、ガイド溝５３ａの先端に嵌り込むようになっている（図３（Ａ）参照）。第２規制部５５ｂは、ストッパ５５が第３側壁２３ｃに取り付けられたときに、ガイド溝５３ａに係合している回転軸４４の先端と対向する位置に配置されるようになっている。

このように構成された第２支持機構５Ｂにおいて、アクチュエータ本体４Ｂは、ホルダ４３の回転軸４４をガイド溝５３ａに嵌めるようにして支持部５３に設置される。このとき、保持板５２と第３側壁２３ｃとは、付勢バネ５４を挟み込んで、付勢バネ５４を圧縮変形させる。この状態で、ストッパ５５が第３側壁２３ｃにネジ固定される。アクチュエータ本体４Ｂは、付勢バネ５４の弾性力により、Ｚ軸方向であって第３側壁２３ｃから離れる側に付勢される。このとき、ガイド溝５３ａの先端は、ストッパ５５の第１規制部５５ａにより塞がれてるので、回転軸４４がガイド溝５３ａから抜け出ることが防止されている。また、回転軸４４の先端と対向する位置にはストッパ５５の第２規制部５５ｂが位置しているので、アクチュエータ本体４ＢのＸ軸方向への移動が第２規制部５５ｂにより規制されている。つまり、アクチュエータ本体４Ｂは、ガイド溝５３ａの長手方向に移動可能であると共に、回転軸４４を中心に回転可能に第２支持機構５Ｂによって支持されている。このとき、アクチュエータ本体４Ｂの２つの駆動子４２は、Ｙ軸と平行に並んで配置されている。

図５に、撮像装置１００の機能ブロック図を示す。回路基板２８は、撮像素子３３からの出力信号に基づいて映像信号処理を行う映像処理部６１と、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃの駆動制御を行う駆動制御部６２と、無線信号の送受信を行うアンテナ６３と、映像処理部６１からの信号を送信信号に変換して、該送信信号をアンテナ６３を介して送信する送信部６４と、アンテナ６３を介して無線信号を受信し、該無線信号を変換して駆動制御部６２へ出力する受信部６５と、バッテリ６６と、カメラ本体２の角速度を検出するジャイロセンサ６７と、カメラ本体２の位置を検出するための３つのフォトセンサ６８とを有している。駆動制御部６２は、制御部の一例である。

回路基板２８は、図３に示すように、第１基板２８ａと第２基板２８ｂとに分かれている。映像処理部６１、駆動制御部６２、アンテナ６３、送信部６４、受信部６５、バッテリ６６及びジャイロセンサ６７は、第１基板２８ａに設けられている。フォトセンサ６８は、第２基板２８ｂに設けられている。第１基板２８ａと第２基板２８ｂとは、第３側壁２３ｃを挟持するようにして第２枠２１ｂに取り付けられている。第１基板２８ａは、移動枠２１の内側に位置し、第２基板２８ｂは、移動枠２１の外側に位置する。

第１基板２８ａの一方の面にバッテリ６６が設けられ、他方の面にジャイロセンサ６７が設けられている。第２基板２８ｂのうち第１基板２８ａと反対側の面にフォトセンサ６８が設けられている。

ジャイロセンサ６７は、３軸の検出軸を有している。つまり、ジャイロセンサ６７は、Ｘ軸周りの回転角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサと、Ｙ軸周りの回転角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサと、Ｚ軸周りの角速度を検出するＺ軸ジャイロセンサが１つのパッケージに収納されたセンサである。ジャイロセンサ６７は、各検出軸回りの角速度に応じた信号を出力する。ジャイロセンサ６７の出力信号に基づいて、カメラ本体２の回転移動を検出することができる。

フォトセンサ６８は、赤外光を出力する発光部(図示省略)と、赤外光を受光する受光部（図示省略）とを有している。フォトセンサ６８は、波長９００ｎｍの赤外光の受発光を行う。撮像素子３３の前側にはＩＲカットフィルタが設けられているので、フォトセンサ６８の光を赤外光とすることによって、撮影画像に不要な光が写り込むことを防止することができる。３つのフォトセンサ６８は、第２基板２８ｂにおいて、Ｚ軸を中心に略１２０°の間隔を空けて配置されている。各フォトセンサ６８は、外殻１の内面に向かって赤外光を出力し、該内面からの反射光を受光するように配置されている。詳しくは後述するが、フォトセンサ６８の出力信号に基づいて、外殻１内におけるカメラ本体２の位置を検出することができる。

映像処理部６１は、撮像素子３３からの出力信号の増幅及びＡ／Ｄ変換などを行う。駆動制御部６２は、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃのそれぞれに駆動電圧（制御信号）を出力する。駆動制御部６２は、アンテナ６３及び受信部６５を介して入力される外部からの信号（指令）、ジャイロセンサ６７からの出力信号、及びフォトセンサ６８からの出力信号に基づいて駆動電圧を生成する。

〈４．カメラ本体の外殻内における配置〉
カメラ本体２は、図２に示すように、外殻１内に配置される。カメラ本体２のＺ軸が外殻１のＰ軸と一致しているときを基準状態とする。すなわち、図２（Ａ），（Ｂ）は、撮像装置１００の基準状態を示す。第１及び第３駆動部２６Ａ，２６Ｃそれぞれの駆動子４２は、第１ケース１１の内面と接触している。第２駆動部２６Ｂの駆動子４２は、第２ケース１２の内面と接触している。レンズ鏡筒３は、第１ケース１１の方を向いており、カメラ本体２は、該第１ケース１１を介して撮影する。第２基板２８ｂは、基準状態においては、第２ケース１２内に位置している。第２駆動部２６Ｂは、Ｘ軸を中心とする半径方向（即ち、Ｚ軸方向）に移動可能であって且つ付勢バネ５４によって該半径方向外側に付勢されている。そのため、第２駆動部２６Ｂの駆動子４２は、付勢バネ５４の弾性力によって第２ケース１２の内面に押圧された状態で接触しており、第１及び第３駆動部２６Ａ，２６Ｃの駆動子４２は、付勢バネ５４の反力によって第１ケース１１の内面に押圧された状態で接触している。ここで、第２駆動部２６Ｂのアクチュエータ本体４ＣがＺ軸方向に移動可能であることに加えて、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃのアクチュエータ本体４Ａ〜４Ｃがそれぞれの回転軸４４回りに回転自在に支持されているので、外殻１の内面の形状誤差及び各駆動部の組立誤差などが吸収される。

ここで、３つのフォトセンサ６８は、第２基板２８ｂの、移動枠２１とは反対側の面に設けられている。３つのフォトセンサ６８は、Ｚ軸回りに略１２０°ごとに配置されている。基準状態においては、３つのフォトセンサ６８は、第２ケース１２の内面と対向しており、反射膜１１ｂとは対向していない。尚、フォトセンサ６８は、第２ケース１２の内面とは接触していない。カメラ本体２が基準状態からＸ軸周りに回転すると、フォトセンサ６８は、第１ケース１１内に進入し、反射膜１１ｂと対向するようになる。反射膜１１ｂは、前述の如く、非球面形状となっているので、カメラ本体２のＸ軸周りの回転角度（即ち、外殻１のＰ軸に対するカメラ本体２のＺ軸の傾斜角度）に応じて、フォトセンサ６８と反射膜１１ｂとの距離が変化する。フォトセンサ６８は、フォトセンサ６８と反射膜１１ｂとの距離に応じた検出信号を出力する。そのため、該検出信号に基づいて、フォトセンサ６８が第１ケース１１の開口縁からどれだけ離反しているかを求めることができ、ひいては、外殻１のＰ軸に対するカメラ本体２のＺ軸の傾きを求めることができる。

〈５．カメラ本体の動作〉
第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃに駆動電圧が印加されると、それぞれの駆動子４２が楕円運動を行う。ここで、第１駆動部２６Ａの駆動子４２は、Ｚ軸を中心とする周方向に並んでいる。第３駆動部２６Ｃの駆動子４２は、Ｚ軸を中心とする周方向に並んでいる。一方、第２駆動部２６Ｂの駆動子４２は、Ｘ軸を中心とする周方向に並んでいる。そのため、駆動子４２が楕円運動を行うと、第１駆動部２６Ａは、Ｚ軸周りの周方向に駆動力を出力する。第３駆動部２６Ｃは、Ｚ軸周りの周方向に駆動力を出力する。第２駆動部２６Ｂは、Ｘ軸回りの周方向に駆動力を出力する。そのため、第１駆動部２６Ａの駆動力と第３駆動部２６Ｃの駆動力とを組み合わせることによって、カメラ本体２をＹ軸又はＺ軸周りに回転させることができる。さらに、第２駆動部２６Ｂの駆動力によって、カメラ本体２をＸ軸回りに回転させることができる。このように、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃの駆動力を調整することによって、カメラ本体２を外殻１に対して回転移動させ、外殻１に対するカメラ本体２の姿勢を任意に調整することができる。

図６に、駆動制御のフローチャートを示す。

まず、駆動制御部６２は、ステップＳ１において、３つのフォトセンサ６８の出力が所定の設定値以下であるか否かを判別する。少なくとも１つのフォトセンサ６８の出力が該設定値を超えている場合は、駆動制御部６２は、ステップＳ２においてワーニング指令を出力する。

詳しくは、駆動制御部６２は、カメラ本体２の回転範囲をフォトセンサ６８に基づいて制御している。反射膜１１ｂは、前述の如く、第１ケース１１の開口縁から離れるにつれて外殻１の中心Ｏを中心とする半径が小さくなっている。また、フォトセンサ６８の出力は、反射対象物、即ち、反射膜１１ｂに近接するほど大きくなる。つまり、駆動制御部６２は、フォトセンサ６８の出力に基づいて、フォトセンサ６８が第１ケース１１の開口縁からどれくらい離反しているかを求めることができる。フォトセンサ６８が第１ケース１１の開口縁から離れることは、外殻１のＰ軸に対する光軸２０の傾きが大きくなることを意味する。フォトセンサ６８の出力を所定の設定値以下に制限することによって、カメラ本体２の回転範囲を所定の範囲に制限している。カメラ本体２の回転範囲については後述する。

ワーニング指令は、例えば、撮像装置１００に設けられたスピーカ（図示省略）へ入力される。スピーカは、所定の音声を出力する。あるいは、駆動制御部６２は、ワーニング指令をアンテナ６３を介して外部機器（図示省略）へ無線通信するようにしてもよい。

３つのフォトセンサ６８の出力が全て前記設定値以下である場合は、駆動制御部６２は、ステップＳ３において、外部からの無線通信によるマニュアル指令の入力があるか否かを判定する。マニュアル指令は、例えば、特定の被写体の追尾指令、カメラ本体２の所定の角度でのパンニング（Ｙ軸回りの回転）、チルティング（Ｘ軸回りの回転）、ローリング（Ｚ軸回りの回転）等である。マニュアル指令がある場合には、駆動制御部６２は、ステップＳ４へ進む一方、マニュアル指令が無い場合には、駆動制御部６２は、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ４においては、駆動制御部６２は、マニュアル指令に基づいてマニュアル駆動指令値を生成する。マニュアル駆動指令値は、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃのそれぞれに対する指令値である。その後、フローは、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５においては、駆動制御部６２は、ジャイロセンサ６７の出力に基づいて、外乱によるカメラ本体２の回転を打ち消すための指令値を生成する。詳しくは、駆動制御部６２は、ジャイロセンサ６７の検出信号に基づいて求められるカメラ本体２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの回転を打ち消すように、Ｘ軸回りの回転指令値（以下、「Ｘ軸ジャイロ指令値」という）、Ｙ軸回りの回転指令値（以下、「Ｙ軸ジャイロ指令値」という）及びＺ軸回りの回転指令値（以下、「Ｚ軸ジャイロ指令値」という）を生成する。そして、Ｚ軸ジャイロ指令値とＹ軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第１駆動部２６Ａへの駆動指令値が生成される。また、Ｚ軸ジャイロ指令値とＹ軸ジャイロ指令値とが所定の比率で合成され、第３駆動部２６Ｃへの駆動指令値が生成される。第２駆動部２６Ｂについては、Ｘ軸ジャイロ指令値が駆動指令値となる。ここで、マニュアル駆動指令値がある場合には、ジャイロ指令値に基づいて生成された駆動指令値にマニュアル駆動指令値が加えられ、最終的な駆動指令値が生成される。駆動制御部６２は、こうして生成された駆動指令値に応じた駆動電圧を第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃのそれぞれに印加する。

その結果、マニュアル指令が無い場合には、カメラ本体２に作用する外乱を打ち消すように第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃが作動し、カメラ本体２の姿勢、即ち、光軸２０の向きが一定に維持される。一方、マニュアル指令がある場合には、カメラ本体２に作用する外乱を打ち消すと共にマニュアル指令に応じてカメラ本体２が移動するように第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃが作動する。

マニュアル指令の有無にかかわらず、ジャイロセンサ６７の出力に基づいてカメラ本体２の回転ブレが抑制されるので、撮影画像における像ブレが抑制される。さらに、映像処理部６１は、撮影される映像の動きベクトルを検出し、該動きベクトルに基づいて画像処理により像ブレを電子補正している。つまり、撮像装置１００は、比較的大きく且つ低い周波数の像ブレをカメラ本体２の姿勢制御で抑制し、比較的小さく且つ高い周波数の像ブレを映像処理部６１による電子補正により補正している。

〈６．カメラ本体の回転規制〉
図７に、カメラ本体２が回転許容範囲の境界まで回転した状態の撮像装置１００の断面図を示す。

駆動制御部６２は、フォトセンサ６８の出力に基づいて、第１及び第３駆動部２６Ａ，２６Ｃの各駆動子４２が第１ケース１１の内面とのみ接触し、第２ケース１２の内面と接触しないように、さらに、第２駆動部２６Ｂの各駆動子４２が第２ケース１２の内面とのみ接触し、第１ケース１１の内面と接触しないように、カメラ本体２の回転範囲を制限している。

ここで、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６ＣがＸ軸回りにおいて略１２０°ごとに配置されている場合においては、外殻１の接合部１３の大きさをＸ軸周りの角度で１２０°とすることによって、カメラ本体２の回転許容範囲を大きくすることができる。詳しくは、第１駆動部２６Ａの駆動子４２と第３駆動部２６Ｃの駆動子４２とのＸ軸回りの角度、第３駆動部２６Ｃの駆動子４２と第２駆動部２６Ｂの２つの駆動子４２の中間点とのＸ軸回りの角度、及び、第２駆動部２６Ｂの２つの駆動子４２の中間点と第１駆動部２６Ａの駆動子４２とのＸ軸回りの角度は、それぞれ同じ大きさである。つまり、これらの角度をθａとすると、θａは、１２０°である。第２駆動部２６Ｂにおいて、２つの駆動子４２の中間点と各駆動子４２とのＸ軸周りの角度θｂを５°とする。そして、接合部１３の開口角度（即ち、接合部１３とＹＺ平面との２つの交点のＸ軸周りの角度）θｃと駆動子４２間の角度θａとを一致させると、カメラ本体２の回転許容範囲θｄは、少なくとも、（θａ／２−θｂ）×２＝１１０°を確保することができる。このとき、基準状態において、接合部１３は、Ｘ軸周りにおいて、第１駆動部２６Ａ又は第３駆動部２６Ｃの駆動子４２と第２駆動部２６Ｂの駆動子４２との略中間に位置する。

本実施形態では、カメラ本体２の回転許容範囲θｄを９０°に設定している。具体的には、外殻１のＰ軸に対するカメラ本体２のＺ軸の傾斜角度が４５°となったときに、フォトセンサ６８が反射膜１１ｂと対向するようにフォトセンサ６８及び反射膜１１ｂを配置している。まず、フォトセンサ６８が開口縁から第１ケース１１内に進入すると、フォトセンサ６８は反射膜１１ｂからの反射光を検出するようになる。そして、の反射膜１１ｂは、第１ケース１１の開口縁から離れるにつれて外殻１の中心Ｏを中心とする半径が小さくなっているので、フォトセンサ６８が第１ケース１１の内方に進入するに従ってフォトセンサ６８の出力は大きくなる。ここで、フォトセンサ６８の出力が所定の設定値に達すると、外殻１のＰ軸に対するカメラ本体２のＺ軸の傾斜角度が大きくなる方向へのカメラ本体２の回転を禁止する。所定の設定値は、外殻１のＰ軸に対するカメラ本体２のＺ軸の傾斜角度が４５°となるときのフォトセンサ６８の出力に設定されている。これにより、カメラ本体２の回転許容範囲θｄが９０°に制限される。フォトセンサ６８が第１ケース１１の開口縁から内方に進入するときには、第２駆動部２６Ｂの駆動子４２が外殻１の接合部１３に接近すると共に、第１駆動部２６Ａの駆動子４２及び第３駆動部２６Ｃの駆動子４２の少なくとも一方（図７においては、第１駆動部２６Ａの駆動子４２）も接合部１３に接近する。その結果、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃの駆動子４２が接合部１３を通過したり、接合部１３に引っ掛かったりすることを防止することができる。尚、カメラ本体２のＰ軸周りの回転については、駆動子４２が接合部１３に干渉することがないので、カメラ本体２は、制限されることなく自由に回転することができる。

また、カメラ本体２は、レンズ鏡筒３に固有の撮影範囲Ｓを有している。第１駆動部２６Ａの駆動子４２及び第３駆動部２６Ｃの駆動子４２は、カメラ本体２のうち撮影範囲Ｓの外側の部分、具体的には、第１側壁２３ａ及び第２側壁２３ｂに配置されている。前述の如く、カメラ本体２の回転範囲が制限される結果、第１駆動部２６Ａの駆動子４２及び第３駆動部２６Ｃの駆動子４２は接合部１３に到達しないので、接合部１３が撮影範囲Ｓ内に入り込むことを防止することができる。その結果、撮影画像に接合部１３が写り込んでしまうことを防止でき、撮影画像の劣化を抑制することができる。

〈７．撮像装置の使用例〉
図８に撮像装置１００の使用例を示す。

第１ケース１１の外表面にピン８１が設けられている。ピン８１には、ストラップ８２が取り付けられている。第２ケース１２の外表面には面ファスナ（図示省略）が設けられている。

ユーザは、ストラップ８２を首に掛け、撮像装置１００を首からぶら下げた状態で使用する。このとき、面ファスナを衣服などに貼り付けることによって、歩行時などでも撮像装置１００の大きな揺れを防止することができる。

パン、チルト、ロール方向へのカメラ本体２の操作は、例えば、スマートフォンなどの無線通信機器を介して行うことができる。さらに、ジャイロセンサ６７により、歩行時の像ブレを抑制することができる。

〈８．効果〉
したがって、撮像装置１００は、第１ケース１１と、該第１ケース１１に接合された第２ケース１２とを有し、内面が球面状に形成された外殻１と、前記外殻１内に配置され、該外殻１に対して移動可能に構成されたカメラ本体２と、前記カメラ本体２に設けられ、前記外殻１の内面に接触し、該カメラ本体２を駆動する第１駆動部２６Ａ及び第２駆動部２６Ｂと、前記第１駆動部２６Ａ及び前記第２駆動部２６Ｂを制御する駆動制御部６２とを備え、前記駆動制御部６２は、前記第１駆動部２６Ａが前記第１ケース１１にのみ接触し、前記第２駆動部２６Ｂが前記第２ケース１２にのみ接触するように制御する。

この構成によれば、第１駆動部２６Ａが第１ケース１１にのみ接触し、第２駆動部２６Ｂが第２ケース１２にのみ接触するので、第１駆動部２６Ａ及び第２駆動部２６Ｂが外殻１の接合部１３に接触することを防止することができる。その結果、接合部１３の影響を受けることなく、カメラ本体２による撮影を行うことができる。例えば、動画撮影を行っているときに、第１駆動部２６Ａ又は第２駆動部２６Ｂが接合部１３を通過すると、そのときの衝撃をカメラ本体２が受けて、撮影画像が乱れる虞がある。また、撮影中に限らず、カメラ本体２が外殻１内を移動しているときに、第１駆動部２６Ａ又は第２駆動部２６Ｂが接合部１３に引っ掛かってしまうと、カメラ本体２の移動が不能になる虞がある。それに対して、前記の構成によれば、第１駆動部２６Ａ又は第２駆動部２６Ｂが接合部１３に接触することがないので、接合部１３に起因する画像の乱れを防止することができると共に、カメラ本体２の移動が接合部１３に阻害されることを防止することができる。

また、前記カメラ本体２は、前記第１ケース１１を通じて被写体を撮影するように構成されており、前記カメラ本体２の撮影範囲Ｓには、前記第１ケース１１と前記第２ケース１２との接合部１３が含まれない。

この構成によれば、カメラ本体２の撮影範囲Ｓ内に接合部１３が入り込むことが防止される。その結果、撮影画像に接合部１３が写り込んで画質が劣化することを防止することができる。

さらに、前記第１ケース１１にのみ接触する第２駆動部２６Ｂをさらに備え、前記第１駆動部２６Ａ及び前記第２駆動部２６Ｂは、前記カメラ本体２のうち、該カメラ本体２の撮影範囲Ｓ外の部分に配置されている。

この構成によれば、第１駆動部２６Ａ及び第２駆動部２６Ｂは、カメラ本体２のうち撮影範囲Ｓ外の部分に配置されている。つまり、第１駆動部２６Ａ及び第２駆動部２６Ｂが撮影画像に写り込むことはない。また、第１駆動部２６Ａ及び第２駆動部２６Ｂは、接合部１３よりも第１ケース１１の内方に配置され、接合部１３との接触が防止されている。つまり、撮影範囲Ｓ外に配置された第１駆動部２６Ａ及び第２駆動部２６Ｂが接合部１３に到達しないということは、接合部１３が撮影範囲Ｓ内に入り込むことはない。よって、撮影画像に接合部１３が写り込んで画質が劣化することを防止することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

前記撮像装置１００は、静止画撮影及び動画撮影を行うが、撮像装置は、静止画撮影のみを行うものであってもよいし、動画撮影のみを行うものであってもよい。

また、前記第１〜第３駆動部２６Ａ，２６Ｃは、圧電素子を含む振動型アクチュエータであるが、これに限られるものではない。例えば、駆動部は、ステッピングモータと駆動輪とを有し、駆動輪が外殻１の内面に接触する構成であってもよい。

さらに、第１〜第３駆動部２６Ａ〜２６Ｃは、Ｘ軸周りに等間隔に配置されているが、等間隔でなくてもよい。また、駆動部の個数は、３つに限定されるものではなく、２つ以下であっても、４つ以上であってもよい。例えば、撮像装置１００が４つの駆動部を備える場合、４つの駆動部を等間隔（９０°ごとに）配置としてもよい。

さらには、前記実施形態では、反射膜１１ｂ及びフォトセンサ６８を設けることによってカメラ本体２の回転範囲を限定しているが、これに限られるものではない。例えば、駆動制御部６２は、前記基準状態のようなカメラ本体２の原点位置を記憶しておき、該原点位置からの移動量を制限することによってカメラ本体２の回転範囲を限定してもよい。または、第１ケース１１の開口縁の近傍及び第２ケース１２の開口縁の近傍に開口縁と平行に延びる環状の凸条を形成し、該凸条によりカメラ本体２の回転を物理的に規制する構成としてもよい。

前記実施形態では、カメラ本体２の位置をフォトセンサ６８により検出しているが、これに限られるものではない。例えば、マグネットとホールセンサによってカメラ本体２の位置を検出してもよいし、第２ケース１２を金属製として、渦電流損失や静電容量変化を検出することによってカメラ本体２の位置を求めてもよい。また、カメラ本体２による第１ケース１１の画像検出を利用してもよい。

また、前記実施形態では、反射膜１１ｂを第１ケース１１の開口縁部のみに設けているが、これに限られるものではない。例えば、第２ケース１２の内面に反射膜１１ｂを設けてもよい。フォトセンサ６８の位置も反射膜１１ｂの位置に応じて適宜変更すればよい。また、反射膜１１ｂの形状も任意に変更することができる。また、フォトセンサ６８の個数は、３つに限られるものではなく、１つや４つ以上であってもよい。反射膜１１ｂの場所及び形状並びにフォトセンサ６８の個数は、カメラ本体２が回転許容範囲の境界に到達したことを反射膜１１ｂとフォトセンサ６８とによって検出できる限りにおいては、任意に設定することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術は、内面が球面状に形成されたケース内に配置された撮像部を備えた撮像装置について有用である。

１００ 撮像装置
１ 外殻（ケース）
１１ 第１ケース（第１部材）
１１ａ 開口部
１１ｂ 反射膜
１２ 第２ケース（第２部材）
１２ａ 開口部
１３ 接合部
２ カメラ本体（撮像部）
２０ 光軸
２１ 移動枠
２３ａ 第１側壁
２３ｂ 第２側壁
２３ｃ 第３側壁
２５ 円筒部
２６Ａ 第１駆動部
２６Ｂ 第２駆動部
２６Ｃ 第３駆動部
２７ 取付板
２８ 回路基板
３ レンズ鏡筒
３２ レンズ枠
３３ 撮像素子
４Ａ アクチュエータ本体
４Ｂ アクチュエータ本体
４Ｃ アクチュエータ本体
４１ 振動体
４２ 駆動子
４３ ホルダ
４４ 回転軸
５Ａ 第１支持機構
５Ｂ 第２支持機構
５Ｃ 第３支持機構
５１ ブラケット
５２ 保持板
５２ａ 開口
５３ 支持部
５３ａ ガイド溝
５４ 付勢バネ
５５ ストッパ
５５ａ 第１規制部
５５ｂ 第２規制部
６１ 映像処理部
６２ 駆動制御部（制御部）
６３ アンテナ
６４ 送信部
６５ 受信部
６６ バッテリ
６７ ジャイロセンサ
６８ フォトセンサ
８１ ピン
８２ ストラップ
Ｓ 撮影範囲

Claims (3)

1. 被写体を撮影する撮像装置であって、
   第１部分と、該第１部分に接合された第２部分とを有し、内面が球面状に形成されたケースと、
   前記ケース内に配置され、該ケースに対して移動可能に構成された撮像部と、
   前記撮像部に設けられ、前記ケースの内面に接触し、該撮像部を駆動する第１駆動部及び第２駆動部と、
   前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記第１駆動部が前記第１部分にのみ接触し、前記第２駆動部が前記第２部分にのみ接触するように制御する撮像装置。
2. 前記撮像部は、前記第１部分を通じて被写体を撮影するように構成されており、
   前記撮像部の撮影範囲には、前記第１部分と前記第２部分との接合部が含まれない、請求項１の撮像装置。
3. 前記第１部分にのみ接触する第３駆動部をさらに備え、
   前記第１駆動部及び前記第３駆動部は、前記撮像部のうち、該撮像部の撮影範囲外の部分に配置されている、請求項１の撮像装置。

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