WO2019044489A1 - 駆動装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents

駆動装置および撮像装置の制御方法 Download PDF

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movable
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歩 根本
敏男 井比
創 井上
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キヤノン株式会社
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    • G03B2205/0061—Driving means for the movement of one or more optical element using piezoelectric actuators

Definitions

  • the present invention relates to a drive device capable of driving a movable body by a vibrator including an electromechanical energy conversion element.
  • Patent Document 1 discloses an imaging device in which a moving body in pressure contact with a piezoelectric vibrator is formed of a spherical body provided with an imaging unit.
  • the piezoelectric vibrator and the moving body are pressurized using a magnetic force.
  • the magnetic force is used to apply pressure
  • an object of this invention is to provide the drive device which can hold
  • the drive device as one aspect of the present invention includes a movable portion, a fixed portion for holding the movable portion, and a control portion for controlling the position of the movable portion with respect to the fixed portion, and the outer surface of the movable portion
  • At least a part is a spherical surface
  • the fixed part is a plurality of vibrators that press-contacts the spherical surface of the movable part to rotationally drive the movable part, and a pressure of the plurality of vibrators against the movable part
  • the movable portion is sandwiched between each of the plurality of vibrators and the pressure receiving portion, and the spherical core of the movable portion has the plurality of vibrations. It is located between a plane passing through the body and the pressure receiving portion.
  • the drive device as another aspect of the present invention includes a movable portion, a fixed portion for holding the movable portion, and a control portion for controlling the position of the movable portion with respect to the fixed portion, the outer surface of the movable portion At least a part of the fixed part is a spherical surface, and the fixed part is a plurality of vibrators which press-contacts the spherical surface of the movable part to rotationally drive the movable part, and a plurality of vibrators added to the movable part.
  • a plurality of pressure receiving portions for holding a pressure contact state, wherein the movable portion is sandwiched between each of the plurality of vibrators and each of the plurality of pressure receiving portions, and the spherical surface of the spherical surface of the movable portion
  • the heart is located between a plane passing through the plurality of vibrators and a plane passing through the plurality of pressure receiving portions.
  • FIG. 1 is a block diagram of an imaging device 1 in the present embodiment.
  • a movable unit 100 includes a lens unit 101 and an imaging unit 102, and a fixed unit 200 holds the movable unit 100.
  • the fixed unit 200 is provided with a central control unit (CPU) 201 that drives and controls the position of the movable unit 100 and controls the entire imaging apparatus 1.
  • CPU central control unit
  • the movable portion 100 at least a part of the outer surface is a spherical surface (spherical shape) SR.
  • a plurality of vibrators (oscillation wave motors) 11 to 13 including the piezoelectric element 17 (see FIG. 3) are provided on the fixed portion 200 so as to contact (pressure contact) the spherical surface SR of the movable portion 100. ing.
  • the lens unit 101 is an imaging optical system provided with a zoom unit, an aperture / shutter unit, a focus unit, and the like.
  • the imaging unit 102 includes an imaging element such as a CMOS sensor or a CCD sensor, and photoelectrically converts an optical image (subject image) formed through an imaging optical system (lens unit 101) to output an electric signal (imaging data) Do.
  • the imaging data storage unit 103 stores imaging data output from the imaging unit 102, and transfers the stored imaging data to the movable unit data wireless communication unit 104.
  • the movable unit data wireless communication unit 104 includes a transmitting / receiving antenna, and implements data communication between the movable unit 100 and the fixed unit 200 by wireless communication. When the imaging data output from the imaging unit 102 is transmitted to the fixed unit 200 by wireless communication, the imaging data stored in the imaging data storage unit 103 are transmitted in the order of time series of imaging data.
  • the lens actuator control unit 106 includes a motor driver IC, and drives various actuators such as the zoom unit, the aperture / shutter unit, and the focus unit of the lens unit 101.
  • the various actuators are driven based on the actuator drive instruction signal of the lens unit 101 received from the fixed unit 200 via the movable unit data wireless communication unit 104.
  • the wireless power reception unit 105 receives power from the fixed unit 200 and supplies the received power as a power supply of the entire movable unit 100 (each element) according to the application.
  • the central control unit 201 is a control unit (CPU) that controls the entire imaging device 1.
  • the fixed unit data wireless communication unit 208 wirelessly performs data communication between the movable unit 100 and the fixed unit 200 such as reception of imaging data of the imaging unit 102 of the movable unit 100 and transmission of various actuator drive instruction signals of the lens unit 101. Implement by communication.
  • the imaging signal processing unit 209 converts the electrical signal (imaging data) of the imaging unit 102 output from the fixed unit data wireless communication unit 208 into a video signal.
  • the video signal processing unit 210 processes the video signal output from the imaging signal processing unit 209 according to the application.
  • the processing of the video signal includes an electronic image stabilization operation by image cutout and rotational processing.
  • the operation unit 202 is provided to operate the imaging device 1.
  • the storage unit 203 stores various data such as video information obtained by shooting.
  • the display unit 204 includes a display such as an LCD, and displays an image as needed based on the signal output from the video signal processing unit 210.
  • An external input / output terminal unit 205 inputs and outputs communication signals and video signals to and from an external device.
  • the power supply unit 206 supplies power to the entire imaging device 1 (each element) according to the application.
  • the wireless power transmission unit 207 transmits power to the movable unit 100.
  • the position detection unit 212 includes a light source (light source for irradiation) 216 and an image sensor 217, and detects the position of the movable unit 100.
  • the light source 216 is provided in a predetermined area of the fixing unit 200.
  • the central control unit 201 controls the position (direction) of the movable unit 100 by operating the plurality of vibrators 11 to 13 using the movable unit control unit 211 based on the information from the position detection unit 212.
  • the movable portion control unit 211 applies a voltage to each of the piezoelectric elements of the vibrators 11 to 13 in order to move (displace) the movable portion 100.
  • the position correction unit 213 corrects the detection position of the movable unit 100 when the image information acquired by the position detection unit 212 includes the position information (a mark indicating the position information) of the movable unit 100.
  • the power supply from the fixed unit 200 to the movable unit 100 is performed wirelessly, the power may be supplied by wire.
  • data transmission and reception of control signals and imaging data between the fixed unit 200 and the movable unit 100 are performed by wireless communication, communication may be performed by wire.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the imaging device 1.
  • the movable portion 100 has a spherical surface (spherical shape) in which the lens unit 101 (lens unit) is incorporated.
  • the movable portion 100 is sandwiched between the plurality of vibrators 11 to 13 provided in the fixed portion 200 and a pressure receiving portion 220 a provided at the tip of the arm portion 220 connected to the fixed portion 200.
  • the bottom surface 200a of the fixing portion 200 is defined by the X1 axis and the Z1 axis orthogonal to each other, and an axis orthogonal to each of the X1 axis and the Z1 axis is defined as the Y1 axis.
  • Each of the vibrators 11 to 13 is fixed to the fixed unit 200 via a spring member (not shown) so as to be biased toward the center of gravity C of the movable unit 100.
  • the pressure receiving portion 220a is configured to receive the biasing force of the movable portion 100 by the spring member. That is, the vibrators 11 to 13 are arranged in a state of pressure contact (pressure contact state) with the spherical surface SR of the movable portion 100, respectively.
  • driving force electric signal for driving
  • the movable portion control unit 211 the movable portion 100 is frictionally driven at each contact point (contact portion) of the vibrators 11 to 13. Ru.
  • the movable portion 100 can be moved about an arbitrary axis passing through the center of gravity C by the combined force.
  • the imaging device 1 can move the movable unit 100 having the lens unit 101 relative to the fixed unit 200, and as a result, imaging in various directions and angles becomes possible.
  • FIG. 3 is an explanatory view of the drive principle of the vibrators 11 to 13.
  • each of the vibrators 11 to 13 is configured to include the diaphragm 18 and the piezoelectric element 17 as an electromechanical energy conversion element attached to the back surface of the diaphragm 18.
  • FIG. 3A is a view showing an electrode pattern of the piezoelectric element 17 attached to the back surface of the diaphragm 18, and electrode regions 17-1 and 17-2 which are bisected in the longitudinal direction (a direction). Is formed. Further, the polarization direction in each of the electrode regions 17-1 and 17-2 is the same direction ("+").
  • An alternating voltage V1 is applied to an electrode region 17-1 located on the right side in FIG. 3A among the two electrode regions 17-1 and 17-2 of the piezoelectric element 17. Further, an alternating voltage V2 is applied to the electrode region 17-2 located on the left side in FIG. 3A.
  • AC voltages V1 and V2 are AC voltages having frequencies near the resonance frequency of A mode and 180 ° out of phase with each other.
  • the right electrode region 17-1 of the piezoelectric element 17 is contracted and the left electrode region 17-2 is expanded.
  • A-mode vibration as shown in FIG. 3B is generated on the diaphragm 18.
  • the A mode is a secondary bending mode in the direction of the arrow a, and is a mode having three nodes with small displacement in the c direction and conversely having two abdominal parts with large displacement in the c direction.
  • the tip of the projection 19 provided at the center of the diaphragm 18 is displaced in the left-right direction of FIG.
  • the protrusion 19 is a contact portion which exists on the back side of FIG. 3A and contacts the movable portion 100.
  • the entire piezoelectric element 17 (two electrode regions 17-1 and 17-2) It stretches at one moment and shrinks at another moment.
  • B-mode vibration as shown in FIG. 3C is generated in the diaphragm 18.
  • the B mode is a primary bending mode in the b direction, and is a mode having two nodes with small displacement in the c direction and conversely having one abdomen with large displacement in the c direction.
  • the “resonance frequency of A mode” and the “resonance frequency of B mode” are set to substantially coincide with each other.
  • the term “substantially match” means not only strictly matching but also matching (substantially matching) to the extent that it is evaluated as matching.
  • an elliptical motion with a diameter in the a direction and c direction occurs at the tip of the protrusion 19 in contact with the movable portion 100. .
  • the movable portion 100 receives this elliptic motion as the frictional force of the vibrators 11 to 13, and is driven in the arrow direction in FIG. 3 (b).
  • it is possible to change the generation ratio of A mode and B mode by changing the phase difference of the voltage input to the bisected electrode regions 17-1 and 17-2 of the piezoelectric element 17, and an ellipse
  • the aspect ratio of H also changes according to the generation ratio of A mode and B mode.
  • the driving force of the contact portion can be changed, so that the speed of the movable portion can be controlled.
  • the imaging apparatus 1 mainly includes a movable unit 100 including a lens unit 101, and a fixed unit 200 including an arm unit 220, a base cover 230, a chassis 240, an internal structure 250, and a bottom cover 260. Ru.
  • the internal structure 250 has a control substrate 250a.
  • the control board 250 a includes a central control unit (CPU) 201, a storage unit (memory) 203, and a movable unit control unit 211 that performs drive control of the movable unit 100, and controls the entire imaging device 1.
  • the internal structure 250 is fixed to the inside of the base cover 230 via the chassis 240, and is then casingd by fixing the bottom cover 260 to the lower portion of the base cover 230.
  • the vibrators 11 to 13 are actuators called a so-called ultrasonic motor of a method of frictionally driving a driven body by using ultrasonic vibration.
  • the vibrators 11 to 13 are disposed so as to be exposed from the opening 240 a provided in the chassis 240 to the movable unit 100 side, and are not illustrated so that a biasing force acts on the ball center C of the movable unit 100. It is fixed to the chassis 240 via a spring member.
  • the FPCs (flexible printed circuit boards) 11a, 12a and 13a extending from the vibrating bodies 11 to 13 are electrically connected to the control board 250a.
  • the FPCs 11a, 12a, and 13a can receive any control signal from the movable portion control unit 211, and can apply an arbitrary high frequency voltage to the respective piezoelectric elements 17 (electromechanical energy conversion elements) of the vibrators 11 to 13.
  • the position detection unit 212 is fixed to the chassis 240 via a fixing member (not shown) so that the surface of the movable unit 100 can be photographed without interfering with the driving of the movable unit 100.
  • the arm portion 220 is fixed to the chassis 240 by a fastening member such as a screw so that the pressure receiving portion 220 a provided at the tip end contacts the spherical surface SR of the movable portion 100.
  • the pressure receiving portion 220a receives the respective biasing forces of the vibrators 11 to 13, whereby the pressure contact state of the vibrators 11 to 13 with respect to the movable portion 100 can be maintained.
  • the pressure receiving portion 220a is made of a resin (for example, polyacetal, etc.) or a rolling member that is low in friction and excellent in slidability to reduce friction when the movable portion 100 is rotationally driven, and even if a plurality of contact points are provided. I do not mind.
  • FIG. 5 is an explanatory view of the imaging device 1.
  • FIG. 5A shows only the bottom surface 200a of the fixed unit 200, the movable unit 100, the vibrators 11 to 13, and the pressure receiving unit 220a, which are taken out of the imaging device 1.
  • a second coordinate system (X2) is obtained by rotating a first coordinate system (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) by an angle ⁇ around the X1 axis at the ball center C of the movable portion 100.
  • the vibrators 11 to 13 each have a plane separated by a distance L from the center of gravity C and a spherical surface SR in a plane perpendicular to the Y2 axis (a plane defined by the X2 axis and the Z2 axis).
  • the circles are arranged at intervals of 120 ° on the circumference of the circle S (small circle).
  • the vibrating bodies 11 to 13 are biased toward the center of gravity C of the movable portion 100 through a spring member (not shown).
  • the spherical center C of the spherical surface SR of the movable portion 100 is formed by connecting each point on the circumference of a circle (cross circle (small circle) S) passing through each of the plurality of vibrators 11 to 13 and the pressure receiving portion 220a. Located inside the region A. In other words, the center of gravity C of the spherical surface SR of the movable portion 100 is located between the plane passing through the plurality of vibrators 11 to 13 and the pressure receiving portion 220a.
  • the plane passing through the plurality of vibrators mentioned above includes a plane passing through any three of the plurality of vibrators in the case of four or more vibrators.
  • an imaginary straight line SL connecting the pressure receiving portion 220a and the center Cs of the crossing circle (small circle) S passes the center of gravity C of the movable portion 100 and is perpendicular to the crossing circle (small circle) S (with the Y2 axis Parallel).
  • FIG. 5B is a view showing a state when the movable portion 100 is actually rotated about the Z2 axis.
  • the vibrators 11 to 13 are disposed at a distance d from the Y2 axis at intervals of 120 °. Assuming that the force in the clockwise direction is positive, when each generates a positive force, the direction of the force of the vibrator 11 is 0 ° with respect to the X2 axis direction, and the direction of the force of the vibrator 12 is 240 ° The direction of the force of the vibrator 13 is 120 °.
  • Protrusions (contact portions) 19 are provided on the vibrators 11 to 13, respectively, and contact with the spherical surface SR of the movable portion 100 at three points of the respective protuberances 19 of the vibrators 11 to 13 It has become.
  • the configuration of the three-point contact using the three projections 19 enables the vibrators 11 to 13 to stably contact the spherical surface SR, respectively.
  • FIG. 5C is a view showing a state in which the movable portion 100 is actually rotated about the X2 axis.
  • the force applied to the vibrating body 11 is f1
  • the force applied to the vibrating body 12 is f2
  • the force applied to the vibrating body 13 is f3 in order to rotate the movable portion 100 about the X2 axis.
  • Fx, Fz, and Fy are expressed as the following equations (1a) to (3a), respectively, when considering the input of the force to the movable unit 100.
  • FIG. 5D is a diagram showing a state in which the movable portion 100 is actually rotated about the Y2 axis.
  • the force applied to the vibrating body 11 is f1
  • the force applied to the vibrating body 12 is f2
  • the force applied to the vibrating body 13 is f3 in order to rotate the movable portion 100 about the Y2 axis.
  • Fx, Fz, and Fy are expressed as the following equations (1b) to (3b), respectively.
  • the movable unit 100 can be rotated about an arbitrary axis passing through the ball center C (that is, the lens unit 101 can be shaken in any direction) by appropriately combining the above-described rotational movement.
  • the lens unit 101 can be shaken in any direction
  • FIG. 6 is a view of the imaging device 1 as viewed from the X1 axis direction.
  • the movable unit 100 of the imaging device 1 is moved to a position where the optical axis O of the lens unit 101 is orthogonal to the bottom surface 200 a.
  • ⁇ is a shooting range of the lens unit 101 (field angle of the lens unit 101).
  • the pressure receiving unit 220 a is located outside the imaging range ⁇ of the lens unit 101.
  • the imaging device 1 can capture an image in a direction orthogonal to the bottom surface 200 a. For example, when the bottom surface 200 a of the imaging device 1 is attached to a ceiling, shooting directly below the ceiling becomes possible.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the imaging device 1a in the present embodiment.
  • the same parts as those of the imaging device 1 described in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description in the present embodiment is omitted.
  • FIG. 7A is an external perspective view of the imaging device 1a.
  • the movable portion 100 has a spherical shape in which the lens unit 101 is incorporated.
  • the movable portion 100 is sandwiched between a pressure receiving portion 220 a provided in the fixed portion 200 and a plurality of vibrators 11 to 13 provided in an arm portion 220 connected to the fixed portion 200.
  • Each of the vibrators 11 to 13 is fixed to the inside of the arm portion 220 via a spring member (not shown) so as to be biased toward the ball center C of the movable portion 100.
  • the pressure receiving portion 220a is configured to receive the biasing force of each of the plurality of vibrators 11 to 13. That is, the vibrators 11 to 13 are disposed in pressure contact with the spherical surface SR of the movable portion 100, respectively.
  • FIG. 7B is a view showing only the bottom surface 200a of the fixed unit 200, the movable unit 100, the vibrators 11 to 13, and the pressure receiving unit 220a from the imaging device 1.
  • a second coordinate system (X2) is obtained by rotating a first coordinate system (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) by an angle ⁇ around the X1 axis at the ball center C of the movable portion 100.
  • the vibrators 11 to 13 are planes separated by a distance L from the center of gravity C among planes perpendicular to the Y2 axis (planes defined by the X2 axis and the Z2 axis). They are arranged at intervals of 120 ° on the circumference of a crossing circle (small circle) S with the spherical surface SR. Each of the vibrators 11 to 13 is biased toward the center of gravity C of the movable portion 100 via a spring member (not shown). In addition, the movable portion 100 can perform a rotation operation in the same manner as the method described in the first embodiment. As shown in FIG.
  • the spherical center C of the movable portion 100 is To position.
  • an imaginary straight line SL connecting the pressure receiving portion 220a and the center Cs of the crossing circle (small circle) S passes the center of gravity C of the movable portion 100 and is perpendicular to the crossing circle (small circle) S (Y2 axis Parallel to The angle ⁇ is set such that the intersection P of the virtual straight line SL and the spherical surface SR is located outside the imaging range ⁇ of the lens unit 101.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the imaging devices 1b and 1c in the present embodiment.
  • the same parts as those of the imaging device 1 described in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description in the present embodiment is omitted.
  • the pressure receiving portion 220a is in contact with a spherical surface SR ′ different from the spherical surface SR with which the plurality of vibrators 11 to 13 are in contact. . That is, the spherical surface SR in contact with the vibrators 11 to 13 and the spherical surface SR 'in contact with the pressure receiving portion 220a are different from each other.
  • R the radius of the spherical surface SR is R and the radius of the spherical surface SR 'is r
  • R ⁇ r that is, it may have any relationship of R> r as in the imaging device 1b shown in FIG. 8A, or R ⁇ r as in the imaging device 1c shown in FIG. 8B.
  • the rotation operation similar to that of the first embodiment is possible, and the imaging device can be miniaturized.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an imaging device 1 d in the present embodiment.
  • the same parts as those of the imaging device 1 described in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description in the present embodiment is omitted.
  • the image pickup apparatus 1d of the present embodiment is provided with a plurality of pressure receivers 220a to 220c.
  • the movable portion 100 is sandwiched between each of the plurality of pressure receiving portions 220a to 220c and each of the plurality of vibrators 11 to 13.
  • Pressure receiving portions 220a to 220c are intersection circles (small circles) of a plane separated by a distance L 'from spherical center C and spherical surface SR in a plane perpendicular to Y2 axis (a plane defined by X2 axis and Z2 axis) They are arranged at 120 ° intervals on the circumference of S ′.
  • the vibrating bodies 11 to 13 among the planes perpendicular to the Y2 axis (the planes defined by the X2 axis and the Z2 axis), the plane separated from the spherical center C by the distance L in the opposite direction to the pressure receiving portion
  • the circles are arranged at intervals of 120 ° on the circumference of the circle S (small circle).
  • a circle (small circle) S 'defined by the plurality of pressure receiving portions 220a to 220c and a circle (small circle) S defined by the plurality of vibrators 11 to 13 sandwich the ball center C therebetween.
  • the positional relationship is such that they are substantially parallel. Further, as shown in FIG.
  • the rotation operation similar to that of the first embodiment is possible, and the pressurization of the vibrators 11 to 13 with respect to the movable portion 100 is achieved by correcting the plurality of pressure receiving portions 220a to 220c.
  • the contact state can be effectively adjusted.
  • the spherical center C of the spherical surface SR of the movable portion 100 is a point on the circumference of the intersection circle S passing through each of the plurality of vibrators 11 to 13 and the pressure receiving portion 220a. And is located in the inside of the area
  • an imaginary straight line SL connecting the center Cs of the intersection circle S and the pressure receiving portion 220a has a predetermined angle ⁇ ( ⁇ 0) with respect to the normal to the bottom surface 200a of the fixed portion 200.
  • the intersection point (220 a, P) of the virtual straight line SL and the spherical surface SR falls outside the range of the angle of view of the lens unit 101.
  • the center C of the spherical surface SR of the movable portion 100 is formed by connecting each point on the circumference of the intersection circle S passing through each of the plurality of vibrators 11 to 13 with the plurality of pressure receiving portions 220a to 220c. Located inside the region B. In other words, the center of gravity C of the spherical surface SR of the movable unit 100 is located between the plane passing through the plurality of vibrators 11 to 13 and the plane passing through the plurality of pressure receiving units 220a to 220c.
  • the plane passing through the plurality of vibrators includes a plane passing through any three of the plurality of vibrators, and the plane passing through the plurality of pressure receiving portions is four pressure receiving portions In one or more cases, it includes a plane passing through any three of the plurality of pressure receiving portions. More preferably, an imaginary straight line SL 'connecting the center Cs of a circle (cross circle S) passing through each of the plurality of vibrators 11 to 13 and the center of gravity C of the spherical surface SR corresponds to each of the plurality of pressure receiving portions 220a to 220c. Pass through the inside of the circle (cross circle S ').
  • an imaging device capable of expanding the imaging direction (relaxing the restriction of the imaging direction) while reliably holding the movable body with a predetermined pressing force. it can.
  • an imaging device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
  • the basic configuration of the imaging device in the present embodiment is the same as the imaging device 1 described in the first embodiment with reference to FIGS. 1 to 6, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a position detection method.
  • FIG. 10A shows the surface (mark “A”) of the movable unit 100 photographed using the image sensor 217 of the position detection unit 212.
  • FIG. 10B shows the surface of the movable unit 100 photographed using the image sensor 217 of the position detection unit 212 after a predetermined time has elapsed since the surface shown in FIG. 10A was photographed.
  • the position detection unit 212 holds the mark (pattern) of the photographed image of FIG. 10 (a), and how the mark (pattern) of the photographed image of FIG.
  • the amount of movement of the movable portion 100 can be detected by detecting As described above, the position detection unit 212 detects the amount of movement of the movable unit 100 by continuously detecting how the photographed mark (pattern) moves.
  • FIG. 11 is an explanatory view of a spherical coordinate system.
  • the spherical coordinate system is a polar coordinate system represented by one radius (radius coordinate) r and two angles (angle coordinates) ⁇ and ⁇ .
  • the first angle ⁇ is an angle between a certain axis (the z axis in FIG. 11) and the radius r.
  • the second angle ⁇ is the angle between another axis (x-axis in FIG. 11) in a plane perpendicular to that axis (z-axis) and the projection of the radius r on this plane.
  • the spherical coordinate system of FIG. 11 is also applied to a sixth embodiment described later.
  • FIG. 12 is an explanatory view of the surface structure of the movable portion 100.
  • the surface structure of the movable portion 100 is a two-layer structure, and an outer shell 300 in contact with each of the vibrators 11 to 13, and a first inner shell 301 and a second inner shell 302 provided inside the outer shell 300.
  • an inner shell having the The outer shell 300 is composed of a member with high transmittance.
  • Each of the first inner shell 301 and the second inner shell 302 is subjected to surface treatment and is composed of members having different reflectances.
  • the first inner shell 301 has a first reflectance
  • the second inner shell has a second reflectance higher than the first reflectance
  • the boundary portion 303 between the first inner shell 301 and the second inner shell 302 is configured such that the reflectance (brightness value corresponding to the reflectance) gradually changes. That is, the boundary portion 303 has a third reflectance that changes between the first reflectance and the second reflectance.
  • a third inner shell whose reflectance changes gradually between the first inner shell 301 and the second inner shell 302 may be provided, or the first inner shell 301 or the second inner shell 302 may be provided.
  • a region may be provided in which the reflectance at the boundary portion gradually changes in at least one of the two.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the inner shell (the first inner shell 301, the second inner shell 302) of the movable portion 100 and the luminance value.
  • the horizontal axis indicates the position
  • the vertical axis indicates the luminance value.
  • the luminance value corresponding to the first inner shell 301 is L1
  • the luminance value corresponding to the second inner shell 302 is L2
  • the luminance value corresponding to the boundary region between the positions P1 and P2 is , From the position P1 to the position P2, linearly changing from the luminance value L1 to the luminance value L2.
  • the image sensor 217 acquires the luminance value L1 (first luminance value) when imaging the first inner shell 301, and acquires the luminance value L2 (second luminance value) when imaging the second inner shell 302. Do.
  • the image sensor 217 also acquires a third luminance value (a luminance value that changes between the luminance values L1 and L2) when the boundary portion 303 is imaged.
  • the outer shell 300 is formed of a member with high transmittance, even when the first inner shell 301 or the second inner shell 302 is imaged from the outside of the outer shell 300 using the image sensor 217 of the position detection unit 212, The difference between the luminance values of the first inner shell 301 and the second inner shell 302 can be recognized. Since outer shell 300 is a homogeneous member, the frictional force generated between outer shell 300 and each of vibrators 11-13 depends on the contact position between outer shell 300 and each of vibrators 11-13. Therefore, stable friction can be generated.
  • FIG. 14 is a view showing the relationship between the inner shell of the movable portion 100 and the control speed limit.
  • the control speed limit corresponds to the maximum driving speed of the movable unit 100, and is set according to the luminance value of the image acquired using the image sensor 217 of the position detection unit 212.
  • the maximum velocity as the velocity limiter is set to zero. That is, when the luminance value of the captured image by the image sensor 217 is L1, the central control unit 201 (the movable unit control unit 211) stops the driving of the movable unit 100. On the other hand, when the luminance value is high (in the case of the luminance value L2) as in the region of the second inner shell 302, the controllable maximum drive speed VM is set as the speed limiter. That is, when the luminance value of the image captured by the image sensor 217 is L2, the central control unit 201 (the movable unit control unit 211) continues the driving of the movable unit 100.
  • the control speed limit changes in accordance with the brightness value, and is directed from the position P2 of the second inner shell 302 to the position P1 of the first inner shell 301.
  • the movable portion 100 is decelerated gradually and stopped.
  • the first inner shell 301 is disposed such that the image sensor 217 reads the first inner shell 301 at a position where a member (the fixing unit 200) constituting the imaging device 1 is reflected in the imaging unit 102.
  • the second inner shell 302 is disposed such that the image sensor 217 reads the second inner shell 302 at a position where a member constituting the imaging device 1 is not reflected in the imaging unit 102.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the photographing operation. Each step in FIG. 15 is mainly executed based on a command from the central control unit 201 of the imaging device 1.
  • step S101 the power supply of the imaging device 1 is turned on.
  • step S102 the movable portion control unit 211 performs an initialization operation of driving the movable portion 100 to the initial position to fix the movable portion 100.
  • step S103 the central control unit 201 calculates the luminance value (luminance information) of the image acquired by the image sensor 217.
  • step S104 the central control unit 201 determines whether it is necessary to change the control speed limit currently set, based on the luminance value (luminance information) acquired in step S103. For example, if the boundary area or the first inner shell 301 is changed to be photographed from the state in which the second inner shell 302 is photographed, that is, if the luminance value becomes small, the central control unit 201 controls the control speed Determine that the limit needs to be changed. If it is necessary to change the control speed limit, the process proceeds to step S105. In step S105, the central control unit 201 changes the control speed limit, and proceeds to step S106. On the other hand, when the change of the control speed limit is unnecessary, the process skips step S105 and proceeds to step S106.
  • step S106 the central control unit 201 drives the movable unit 100 with the currently set control speed limit as the maximum driving speed.
  • the central control unit 201 determines whether the power of the imaging device 1 is turned off. If the power is not turned off, the process returns to step S103, and steps S103 to S106 are repeated. On the other hand, if the power of the imaging device 1 is turned off, the process proceeds to step S108.
  • step S108 the movable portion control unit 211 drives the movable portion 100 to the standby position when the power is off, and ends the present flow.
  • the surface information of the movable unit 100 is information on the reflectance of the surface of the movable unit 100, but the present invention is not limited to this, and color information etc. if distinguishable using the image sensor 217 Other information may be used.
  • the movable section control unit 211 changes the maximum driving speed as the driving condition of the movable section 100 according to the luminance information, but the present invention is not limited thereto. The conditions may be changed.
  • the imaging device and imaging capable of recording an image without vignetting even when an error occurs between the actual position of the movable portion and the detection position of the movable portion detected by the image sensor
  • An apparatus control method can be provided.
  • an imaging device according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
  • the basic configuration of the imaging device in the present embodiment is the same as the imaging device 1 described in the first embodiment with reference to FIGS. 1 to 6, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 16 is a plan view of the imaging device 1.
  • FIGS. 17 (a) to 17 (c) are explanatory diagrams of the surface image of the movable unit 100 photographed by the image sensor 217 of the position detection unit 212, and the same mark "B" is photographed respectively.
  • FIG. 16A shows a plan view of the imaging device 1 when the movable unit 100 is held at the reference position.
  • FIG. 17A shows a surface image of the movable part 100 when the movable part 100 is held at the reference position of FIG.
  • FIG. 16B shows a plan view of the imaging device 1 in the case where the movable unit 100 is held by being rotated 90 degrees counterclockwise from the reference position.
  • FIG. 17B shows a surface image of the movable portion 100 when the movable portion 100 is held at the position of FIG.
  • FIG. 16C shows a plan view of the imaging device 1 in the case where the movable portion 100 is rotated 90 degrees clockwise from the reference position and held.
  • FIG. 17C shows a surface image of the movable portion 100 when the movable portion 100 is held at the position of FIG.
  • the position detection unit 212 calculates the direction of the optical axis O of the movable unit 100 based on the position (surface position) of the movable unit 100 and the degree of tilt of the image obtained at that position (tilt information of the image) Correction).
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of a position correction method, and shows an image obtained by photographing a mark (position information) printed on the surface of the movable unit 100.
  • the position correction unit 213 analyzes the acquired image to acquire the position information (r1, ⁇ 1, ⁇ 1). After that, the position information of the movable unit 100 detected and recorded by the position detection unit 212 is overwritten (updated or corrected) as the position information (r1, ⁇ 1, ⁇ 1) acquired this time.
  • the position correction unit 213 analyzes the acquired image to acquire the position information (r2, ⁇ 2, ⁇ 2). Thereafter, the position information of the movable unit 100 detected and recorded by the position detection unit 212 is overwritten (updated or corrected) as the position information (r2, ⁇ 2, ⁇ 2) acquired this time.
  • the position correction unit 213 analyzes the acquired image to obtain the position information (r1, ⁇ 1, ⁇ 1) and the position Information (r2, ⁇ 2, ⁇ 2) is acquired.
  • the position correction unit 213 acquires position information ((r1 + r2) / 2, ( ⁇ 1 + ⁇ 2) / 2, ( ⁇ 1 + ⁇ 2) / 2) as the respective average positions.
  • the position information of the movable unit 100 detected and recorded by the position detection unit 212 is overwritten (updated or updated) as the currently acquired position information ((r1 + r2) / 2, ( ⁇ 1 + ⁇ 2) / 2, ( ⁇ 1 + ⁇ 2) / 2). to correct.
  • the position correction unit 213 calculates the direction of the optical axis O by analyzing the inclinations of the acquired image “C” and the image “D”, and the optical axis O detected and recorded by the position detection unit 212 Update (correct) information on the orientation of
  • the mark print indicating the position information is the image “C” and the image “D”, but the mark print is not limited to such alphabet letters, and the dot pattern etc. It may be a mark of.
  • FIG. 19 is an explanatory view of a dot pattern as position information.
  • a reference dot 400 is a dot serving as a reference for measuring the range and angle of the dot pattern.
  • the grid dots 401 are dots arranged at equal intervals between adjacent reference dots 400 so as to surround the information dots 402 and serve as a reference for analyzing the information dots 402.
  • the information dot 402 is a dot having position information as a bit string at a position within the area surrounded by the grid dots 401.
  • the position correction unit 213 can correct the position information and the information of the direction of the optical axis O based on the arrangement information (dot arrangement information) of the dot pattern.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a photographing operation. Each step in FIG. 20 is mainly executed based on a command from the central control unit 201 of the imaging device 1.
  • step S201 the power supply of the imaging device 1 is turned on.
  • step S202 the movable portion control unit 211 performs an initialization operation of driving the movable portion 100 to the initial position to fix the movable portion 100.
  • step S203 the central control unit 201 calculates the current position of the movable unit 100 based on the image acquired by the image sensor 217 of the position detection unit 212.
  • step S204 the central control unit 201 determines whether the image acquired in step S203 includes position correction information (whether or not the acquired image has position correction information). When position correction information is included in the acquired image, the process proceeds to step S205.
  • step S ⁇ b> 205 the position correction unit 213 performs position correction of the movable unit 100.
  • the central control unit 201 updates (corrects) information related to the direction of the optical axis O based on the inclination of the acquired image (image including position correction information). Then, the process proceeds to step S206.
  • step S206 the movable part control unit 211 drives the movable part 100.
  • step S207 the central control unit 201 determines whether the power of the imaging device 1 is turned off. If the power is not turned off, the process returns to step S203, and steps S203 to S206 are repeated.
  • step S208 the movable portion control unit 211 drives the movable portion 100 to the standby position at the time of power-off, and ends the present flow.
  • a mark indicating position information of the movable unit 100 is disposed on the surface of the movable unit 100, and the position correction unit 213 determines the position of the movable unit 100 based on the mark such as a dot pattern.
  • the position correction unit 213 corrects the position of the movable unit 100 based on the image of the mark captured by the image sensor 217. More preferably, when an image of a plurality of marks is included in the image captured by the image sensor 217, the position correction unit 213 corrects the position of the movable unit 100 based on the average position of the plurality of marks.
  • the position correction unit 213 corrects the direction of the optical axis O of the lens unit 101 based on the mark. More preferably, the position correction unit 213 corrects the direction of the optical axis O based on the position of the movable unit 100 and the tilt information of the image of the mark. Also preferably, the control unit (the movable unit control unit 211) is movable (based on the corrected position) after the position correction unit 213 corrects the position of the movable unit 100 when the position detection unit 212 detects a mark. The unit 100 is driven. On the other hand, when the position detection unit 212 does not detect the mark, the control unit drives the movable unit 100 without correcting the position of the movable unit 100 by the position correction unit 213.
  • the position of the movable portion It is possible to provide an imaging device capable of controlling the image sensor with high accuracy and a control method of the imaging device.
  • an imaging device according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
  • the basic configuration of the imaging device in the present embodiment is the same as the imaging device 1 described in the first embodiment with reference to FIGS. 1 to 6, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an initialization sequence for determining the reference direction of the movable unit 100. Each step in FIG. 21 is mainly executed by each unit based on a command from the central control unit 201.
  • the central control unit 201 controls the orientation of the movable unit 100 so that a part of the fixed unit 200 falls within the imaging range. Then, the central control unit 201 determines a reference direction (reference position) based on position information (position information of the movable unit 100 with respect to the fixed unit 200) in the image acquired by photographing with the lens unit 101. Further, in the present embodiment, the central control unit 201 determines the direction of the movable unit 100 based on the position of the light source 216 which is a part of the fixed unit 200. The light source 216 is disposed at the intersection of the Y2 axis in FIG. 5D and the fixing unit 200.
  • the lens unit 101 can be directed to the reference direction in the initial operation regardless of the direction in which the lens unit 101 is directed.
  • step S 701 the central control unit 201 moves the vibrating body 11 which is a part of the fixed unit 200 using the movable unit control unit 211, thereby photographing while rotating the movable unit 100 by 360 degrees.
  • step S702 the central control unit 201 determines whether the imaging unit 102 has detected the light of the light source 216 or not. If the imaging unit 102 detects the light of the light source 216, the process proceeds to step S710. On the other hand, when the imaging unit 102 does not detect the light of the light source 216, after the vibrator 11 is returned to the position before moving the vibrator 11 in step S701, the process proceeds to step S703.
  • step S703 the central control unit 201 moves the vibrating body 12 by using the movable unit control unit 211, thereby capturing images while rotating the movable unit 100 by 360 degrees.
  • step S704 the central control unit 201 confirms whether the imaging unit 102 has detected the light of the light source 216 or not. If the imaging unit 102 detects the light of the light source 216, the process proceeds to step S710. On the other hand, when the imaging unit 102 does not detect the light of the light source 216, after returning the vibrating body 12 to the position before moving the vibrator 12 in step S703, the process proceeds to step S705.
  • step S ⁇ b> 705 the central control unit 201 moves the vibrating body 13 by using the movable unit control unit 211 to shoot while rotating the movable unit 100 by 360 degrees. While executing the shooting in step S705, in step S706, the central control unit 201 confirms whether the imaging unit 102 has detected the light of the light source 216 or not. If the imaging unit 102 detects the light of the light source 216, the process proceeds to step S710. On the other hand, when the imaging unit 102 does not detect the light of the light source 216, after the vibrator 13 is returned to the position before moving the vibrator 13 in step S705, the process proceeds to step S707.
  • step S 707 the central control unit 201 moves an arbitrary angle from the angle determined by the irradiation angle of the light source 216 and the angle of view of the lens unit 101 with respect to the light source 216.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram of step S 707 in FIG.
  • the vibrators 11 to 13 are arranged in directions rotated by 120 degrees around the light source 216. The fact that the light source 216 can not be detected even if the vibrators 11 to 13 are each rotated 360 degrees means that the lens unit 101 is not present at the place where the light of the light source 216 is irradiated. .
  • the area 801 is an area to which light is emitted by operating the vibrating body 11 and rotating the movable portion 100.
  • An area 802 is an area to which light is irradiated by operating the vibrator 12 to rotate the movable portion 100.
  • the area 803 is an area to which light is irradiated by operating the vibrating body 13 and rotating the movable portion 100.
  • the three regions 801 to 803 to which the light of the light source 216 is irradiated exist in the direction rotated 60 degrees around the Y2 axis. There is. Therefore, by rotating the movable portion 100 by 30 degrees with respect to the Y2 axis at the start of the initial operation in step S701, it is possible to irradiate light to the area where the light of the light source 216 was not irradiated.
  • the central control unit 201 changes the state at the start of the initial operation. That is, the central control unit 201 changes the state at the start of the initial operation by rotating the movable unit 100 by a predetermined angle (30 degrees in the present embodiment).
  • step S 708 the central control unit 201 determines whether the initial operation repetition number n is equal to or more than the threshold value of the repetition number. If the initial operation repetition number n is equal to or more than the threshold value, the central control unit 201 determines that an error occurs and cancels the initial operation. On the other hand, if the initial operation repetition number n is less than the threshold value, the process proceeds to step S709. In step S709, the central control unit 201 adds 1 to the initial operation repetition number n, and then returns to step S701 to perform a search for the light source 216.
  • the shootable range of the lens unit 101 is 1 ⁇ 8 or more of the circumference of the movable portion 100. Therefore, the imaging unit 102 can always detect the light of the light source 216 by executing the initialization sequence shown in FIG. If the imaging unit 102 detects the light source 216 in steps S702, S704, and S706, the process proceeds to step S710. In step S710, the central control unit 201 blinks the light of the light source 216 in a specific pattern.
  • step S711 the central control unit 201 determines whether the imaging unit 102 receives light blinking in a specific pattern.
  • the imaging unit 102 does not receive light blinking in a specific pattern, it means that the lens unit 101 is not directed to the light source 216. Therefore, after checking the initial operation repetition number n, the central control unit 201 returns to step S701.
  • the imaging unit 102 receives the light blinking in the specific pattern in step S711, it means that the lens unit 101 is directed to the light source 216, so the process proceeds to step S712.
  • step S712 the central control unit 201 operates the vibrators 11 to 13 while capturing the shape of the light source 216, and aligns the rotational directions of the Y2 axes.
  • the light of the light source 216 is exposed to the imaging unit 102.
  • FIG. 23 is an explanatory view of the shape of the light source 216, and the shape of the projection light at this time is a shape 216 'as shown in FIG.
  • the shape 216 'of the projection light is a shape or pattern that can uniquely determine the orientation when the movable unit 100 is rotated about the Y2 axis.
  • the shape of the light source 216 is input to the memory included in the central control unit 201 inside the fixed unit 200, and the vibrators 11 to 13 are operated such that the rotational direction of the Y2 axis is correct. .
  • the central control unit 201 uses the movable portion control unit 211 so that the predetermined pixels of the imaging unit 102 (that is, the imaging element) receive the light of the light source 216. Fine-tune the 13 positions. Thereby, the reference position of the movable portion 100 is determined.
  • the initial operation ends.
  • the central control unit 201 determines the reference direction (reference position) of the lens unit 101 by moving the movable unit 100 including the lens unit 101 using the vibrators 11 to 13 according to the initialization sequence shown in FIG. be able to. For this reason, according to the present embodiment, the position of the movable unit 100 with respect to the fixed unit 200 is detected when the imaging apparatus 1 is powered on (during initial operation). Therefore, the reference direction can be determined by photographing a part of the fixed unit 200 (for example, the light source 216) with the lens unit 101 included in the movable unit 100.
  • the central control unit 201 controls the position of the movable unit 100 such that the predetermined area of the fixed unit 200 is included in the angle of view (the shooting range ⁇ ) of the lens unit 101. Then, the central control unit 201 determines the reference position (reference direction) of the movable unit 100 based on a predetermined area included in the image acquired by the imaging unit 102.
  • the predetermined region of fixed portion 200 has a shape or pattern capable of uniquely determining the orientation of movable portion 100 when movable portion 100 is rotated about optical axis O of lens unit 101.
  • a light source 216 is provided in a predetermined area of the fixing unit 200.
  • the present embodiment it is possible to provide a compact imaging device capable of detecting the absolute position of the movable portion (spherical body) with respect to the fixed portion, and a control method thereof.
  • Imaging device (drive device) 11, 12 and 13 Vibrator 100 Movable part 101 Lens unit 200 Fixed part 201 Central control part (control part) 220a Pressure receiving area A area C Sphere S Circle Circle SR Sphere

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Abstract

【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。

Description

駆動装置および撮像装置の制御方法
　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。
　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。
特開２０１０－１２４６０３号公報
　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。また、特許文献１に開示された球体形状の撮像装置を用いた場合でも、所定の方向の撮影を行うことは困難である。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
第１の実施形態における撮像装置のブロック図である。 第１の実施形態における撮像装置の外観斜視図である。 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。 第１の実施形態における撮像装置の分解斜視図である。 第１の実施形態における撮像装置の説明図である。 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。 第２の実施形態における撮像装置の説明図である。 第３の実施形態における撮像装置の説明図である。 第４の実施形態における撮像装置の説明図である。 第５の実施形態における位置検出方法の説明図である。 第５の実施形態における座標系の説明図である。 第５の実施形態における可動部の表面構造の説明図である。 第５の実施形態における可動部の内殻と輝度値との関係を示す図である。 第５の実施形態における可動部の内殻と制御速度リミットとの関係を示す図である。 第５の実施形態における撮影動作を示すフローチャートである。 第６の実施形態における撮像装置の平面図である。 第６の実施形態における可動部の表面画像の説明図である。 第６の実施形態における位置補正方法の説明図である。 第６の実施形態における位置情報としてのドットパターンの説明図である。 第６の実施形態における撮影動作を示すフローチャートである。 第７の実施形態における可動部の基準方向を決定するための初期化シーケンスを示すフローチャートである。 第７の実施形態における初期化シーケンス（ステップＳ７０７）の説明図である。 第７の実施形態における光源の形状の説明図である。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。位置検出部２１２は、可動部１００の駆動を妨げることなく、可動部１００の表面を撮影することができるように、不図示の固定部材を介してシャーシ２４０に固定される。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　　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。
　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。
　　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。
　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。
　　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　（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。
　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。
　このように第１～第４の実施形態において、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。
　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。
　第１～第４の実施形態によれば、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。
　（第５の実施形態）
　次に、本発明の第５の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態における撮像装置の基本構成は、図１乃至図６を参照して第１の実施形態にて説明した撮像装置１と同じであるため、それらの説明は省略する。
　まず、図１０を参照して、位置検出部２１２による位置検出方法について説明する。図１０は、位置検出方法の説明図である。図１０（ａ）は、位置検出部２１２の画像センサ２１７を用いて撮影した可動部１００の表面（マーク「Ａ」）を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示される表面を撮影してから所定時間経過後に位置検出部２１２の画像センサ２１７を用いて撮影した可動部１００の表面を示している。位置検出部２１２は、図１０（ａ）の撮影画像のマーク（模様）を保持し、所定時間経過後に撮影された図１０（ｂ）の撮影画像のマーク（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、撮影したマーク（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の移動量を検出する。
　次に、図１１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）に関する球面座標系について説明する。図１１は、球面座標系の説明図である。球面座標系は、一つの動径（動径座標）ｒと二つの角度（角度座標）θ、φとで表される極座標系である。第一の角度θは、ある軸（図１１ではｚ軸）と動径ｒとのなす角度である。第二の角度φは、その軸（ｚ軸）に垂直な平面にある別の軸（図１１ではｘ軸）とこの平面への動径ｒの射影とのなす角度である。なお、図１１の球面座標系は、後述の第６の実施形態においても適用される。
　次に、図１２を参照して、可動部１００の表面構造について説明する。図１２は、可動部１００の表面構造の説明図である。可動部１００の表面構造は２層構造となっており、振動体１１～１３のそれぞれと接する外殻３００、および、外殻３００の内側に設けられた第１内殻３０１と第２内殻３０２とを有する内殻を備えて構成されている。外殻３００は、透過率の高い部材で構成されている。第１内殻３０１と第２内殻３０２はそれぞれ、表面処理が施され、反射率の異なる部材で構成されている。本実施形態において、第１内殻３０１は第１反射率を有し、第２内殻は第１反射率よりも高い第２反射率を有する。このため、位置検出部２１２の画像センサ２１７を用いて第１内殻３０１と第２内殻３０２をそれぞれ撮影すると、撮影画像の輝度値（輝度情報）に違いが生じる。
　また本実施形態において、第１内殻３０１と第２内殻３０２との境界部３０３は、反射率（反射率に対応する輝度値）が徐々に変化するように構成されている。すなわち境界部３０３は、第１反射率と第２反射率との間で変化する第３反射率を有する。境界部３０３としては、第１内殻３０１と第２内殻３０２との間に反射率が徐々に変化する第３内殻を設けるか、または、第１内殻３０１または第２内殻３０２の少なくとも一方のうち境界部における反射率が徐々に変化する領域を設けてもよい。
　次に、図１３を参照して、第１内殻３０１、第２内殻３０２、および、第１内殻３０１と第２内殻３０２との境界領域（境界部３０３）を撮影した画像の輝度値の変化について説明する。図１３は、可動部１００の内殻（第１内殻３０１、第２内殻３０２）と輝度値との関係を示す図である。図１３において、横軸は位置、縦軸は輝度値をそれぞれ示している。図１３に示されるように、第１内殻３０１に対応する輝度値はＬ１、第２内殻３０２に対応する輝度値はＬ２、位置Ｐ１、Ｐ２との間の境界領域に対応する輝度値は、位置Ｐ１から位置Ｐ２へ向けて、輝度値Ｌ１から輝度値Ｌ２へ線形に変化する。このように画像センサ２１７は、第１内殻３０１を撮像したとき輝度値Ｌ１（第１輝度値）を取得し、第２内殻３０２を撮像したとき輝度値Ｌ２（第２輝度値）を取得する。また画像センサ２１７は、境界部３０３を撮像したときには第３輝度値（輝度値Ｌ１、Ｌ２の間で変化する輝度値）を取得する。
　外殻３００は透過率の高い部材で構成されているため、位置検出部２１２の画像センサ２１７を用いて外殻３００の外側から第１内殻３０１または第２内殻３０２を撮像した場合でも、第１内殻３０１および第２内殻３０２の輝度値の差を認識することができる。なお、外殻３００は均質な部材であるため、外殻３００と振動体１１～１３のそれぞれとの間に発生する摩擦力は外殻３００と振動体１１～１３のそれぞれとの接触位置に依らず、安定した摩擦力を発生することができる。
　次に、図１４を参照して、可動部１００を駆動制御する際の制御速度リミットの設定について説明する。図１４は、可動部１００の内殻と制御速度リミットとの関係を示す図である。制御速度リミットは、可動部１００の最大駆動速度に相当し、位置検出部２１２の画像センサ２１７を用いて取得した画像の輝度値に応じて設定されている。
　第１内殻３０１のように輝度値が低い場合（輝度値Ｌ１の場合）、速度リミッタとしての最大速度が０に設定されている。すなわち、画像センサ２１７による撮影画像の輝度値がＬ１の場合、中央制御部２０１（可動部制御部２１１）は、可動部１００の駆動を停止する。一方、第２内殻３０２の領域のように輝度値が高い場合（輝度値Ｌ２の場合）、速度リミッタとして、制御可能な最大駆動速度ＶＭが設定されている。すなわち、画像センサ２１７による撮影画像の輝度値がＬ２の場合、中央制御部２０１（可動部制御部２１１）は、可動部１００は駆動を継続する。第１内殻３０１と第２内殻３０２との境界領域では、輝度値に応じて制御速度リミットが変化しており、第２内殻３０２の位置Ｐ２から第１内殻３０１の位置Ｐ１へ向けて可動部１００を駆動する場合、可動部１００は徐々に減速して停止する。
　本実施形態において、撮像装置１を構成する部材（固定部２００）が撮像部１０２に写り込む位置では、画像センサ２１７が第１内殻３０１を読み取るように第１内殻３０１を配置する。一方、撮像装置１を構成する部材が撮像部１０２に写り込まない位置では、画像センサ２１７が第２内殻３０２を読み取るように第２内殻３０２を配置する。このように第１内殻３０１と第２内殻３０２とを配置することにより、第１内殻３０１を読み取る位置において可動部１００は停止する。このため、撮像装置１を構成する部材が撮像部１０２に写り込む方向に向けて可動部１００を駆動することを防止することができる。したがって、撮像部１０２により固定部２００の少なくとも一部が撮影されることを回避することが可能である。
　次に、図１５を参照して、撮像装置１の撮影動作について説明する。図１５は、撮影動作を示すフローチャートである。図１５の各ステップは、主に、撮像装置１の中央制御部２０１の指令に基づいて実行される。
　まずステップＳ１０１において、撮像装置１の電源がオンする。続いてステップＳ１０２において、可動部制御部２１１は、可動部１００を初期位置に駆動して可動部１００を固定する初期化動作を行う。続いてステップＳ１０３において、中央制御部２０１は、画像センサ２１７により取得した画像の輝度値（輝度情報）を算出する。
　続いてステップＳ１０４において、中央制御部２０１は、ステップＳ１０３にて取得した輝度値（輝度情報）に基づいて、現在設定されている制御速度リミットを変更する必要があるか否かを判定する。例えば、第２内殻３０２を撮影していた状態から、境界領域または第１内殻３０１が撮影されるように変化した場合、すなわち輝度値が小さくなった場合、中央制御部２０１は、制御速度リミットを変更する必要があると判定する。制御速度リミットを変更する必要がある場合、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５において、中央制御部２０１は、制御速度リミットを変更し、ステップＳ１０６へ進む。一方、制御速度リミットの変更が不要な場合、ステップＳ１０５をスキップしてステップＳ１０６へ進む。
　ステップＳ１０６において、中央制御部２０１は、現在設定されている制御速度リミットを最大駆動速度として、可動部１００を駆動する。本実施形態において、輝度値がＬ１の場合、制御速度リミット（最大駆動速度）は０であるため、中央制御部２０１は可動部１００を駆動しない。続いてステップＳ１０７において、中央制御部２０１は、撮像装置１の電源がオフされるか否かを判定する。電源がオフされない場合、ステップＳ１０３へ戻り、ステップＳ１０３～Ｓ１０６を繰り返す。一方、撮像装置１の電源がオフされた場合、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８において、可動部制御部２１１は、電源オフ時の待機位置へ可動部１００を駆動して、本フローを終了する。
　なお本実施形態において、可動部１００の表面情報は可動部１００の表面の反射率に関する情報であるが、これに限定されるものではなく、画像センサ２１７を用いて区別することができれば色情報等の他の情報を利用してもよい。また本実施形態において、可動部制御部２１１は、輝度情報に応じて、可動部１００の駆動条件としての最大駆動速度を変更するが、これに限定されるものではなく、最大駆動速度以外の駆動条件を変更してもよい。
　本実施形態によれば、可動部の実位置と画像センサにより検出された可動部の検出位置との間に誤差が生じた場合でも、ケラレのない画像を記録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。
　（第６の実施形態）
　次に、本発明の第６の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態における撮像装置の基本構成は、図１乃至図６を参照して第１の実施形態にて説明した撮像装置１と同じであるため、それらの説明は省略する。
　まず、図１６および図１７を参照して、位置検出部２１２の画像センサ２１７を用いて撮影した可動部１００の表面画像と可動部１００の光軸Ｏの向きとの関係について説明する。図１６は、撮像装置１の平面図である。図１７（ａ）～（ｃ）は、位置検出部２１２の画像センサ２１７で撮影した可動部１００の表面画像の説明図であり、それぞれ同じマーク「Ｂ」が撮影されている。
　図１６（ａ）は、可動部１００が基準位置に保持されている場合の撮像装置１の平面図を示している。図１７（ａ）は、可動部１００が図１６（ａ）の基準位置に保持されている場合の可動部１００の表面画像を示している。図１６（ｂ）は、可動部１００が基準位置から反時計回りに９０度回転して保持されている場合の撮像装置１の平面図を示している。図１７（ｂ）は、可動部１００が図１６（ｂ）の位置に保持されている場合の可動部１００の表面画像を示している。図１６（ｃ）は、可動部１００が基準位置から時計回りに９０度回転して保持されている場合の撮像装置１の平面図を示している。図１７（ｃ）は、可動部１００が図１６（ｃ）の位置に保持されている場合の可動部１００の表面画像を示している。
　このように、位置検出部２１２の画像センサ２１７が可動部１００の同一表面位置を撮影した場合に、可動部１００（レンズユニット１０１）の光軸Ｏの向きに応じて、得られる画像の傾き具合（マーク「Ｂ」の傾き（回転方向の位置））が異なる。このため位置検出部２１２は、可動部１００の位置（表面位置）とその位置で得られる画像の傾き具合（画像の傾き情報）とに基づいて、可動部１００の光軸Ｏの向きを算出（補正）することができる。
　次に、図１８を参照して、可動部１００の位置補正方法について説明する。図１８は、位置補正方法の説明図であり、可動部１００の表面に印字されたマーク（位置情報）を撮影した画像を示している。図１８（ａ）に示される位置情報を含む画像「Ｃ」が得られた場合、位置補正部２１３は、取得画像を解析して位置情報（ｒ１、θ１、φ１）を取得する。その後、位置検出部２１２により検出されて記録された可動部１００の位置情報を、今回取得した位置情報（ｒ１、θ１、φ１）として上書き（更新または補正）する。
　図１８（ｂ）に示される位置情報を含む画像「Ｄ」が得られた場合、位置補正部２１３は取得画像を解析し、位置情報（ｒ２、θ２、φ２）を取得する。その後、位置検出部２１２により検出されて記録された可動部１００の位置情報を、今回取得した位置情報（ｒ２、θ２、φ２）として上書き（更新または補正）する。
　図１８（ｃ）に示される位置情報を含む画像「Ｃ」および画像「Ｄ」が得られた場合、位置補正部２１３は、取得画像を解析して位置情報（ｒ１、θ１、φ１）および位置情報（ｒ２、θ２、φ２）を取得する。このように複数の位置情報を取得した場合、位置補正部２１３は、それぞれの平均位置として、位置情報（（ｒ１＋ｒ２）／２、（θ１＋θ２）／２、（φ１＋φ２）／２）を取得する。その後、位置検出部２１２により検出されて記録された可動部１００の位置情報を、今回取得した位置情報（（ｒ１＋ｒ２）／２、（θ１＋θ２）／２、（φ１＋φ２）／２）として上書き（更新または補正）する。また、位置補正部２１３は、取得した画像「Ｃ」および画像「Ｄ」の傾きを解析することにより、光軸Ｏの向きを算出し、位置検出部２１２により検出されて記録された光軸Ｏの向きに関する情報を更新（補正）する。
　なお、図１８において、位置情報を示すマーク印字が画像「Ｃ」および画像「Ｄ」であるとして説明したが、マーク印字はこのようなアルファベット文字に限定されるものではなく、ドットパターン等の他のマークでもよい。
　図１９は、位置情報としてのドットパターンの説明図である。図１９において、基準ドット４００は、ドットパターンの範囲および角度を測定する基準となるドットである。格子ドット４０１は、情報ドット４０２を囲み、情報ドット４０２を解析するための基準となるように、隣接する基準ドット４００の間に等間隔に配置されたドットである。情報ドット４０２は、格子ドット４０１で囲まれた領域内の位置において、ビット列として位置情報を有するドットである。このように位置補正部２１３は、ドットパターンの配列情報（ドット配列情報）に基づいて、位置情報および光軸Ｏの向きの情報を補正することができる。
　次に、図２０を参照して、撮像装置１の撮影動作について説明する。図２０は、撮影動作を示すフローチャートである。図２０の各ステップは、主に、撮像装置１の中央制御部２０１の指令に基づいて実行される。
　まずステップＳ２０１において、撮像装置１の電源がオンする。続いてステップＳ２０２において、可動部制御部２１１は、可動部１００を初期位置に駆動して可動部１００を固定する初期化動作を行う。続いてステップＳ２０３において、中央制御部２０１は、位置検出部２１２の画像センサ２１７で取得した画像に基づいて、可動部１００の現在位置を算出する。続いてステップＳ２０４において、中央制御部２０１は、ステップＳ２０３にて取得した画像が位置補正情報を含むか否か（取得した画像に位置補正情報があるか否か）を判定する。取得した画像に位置補正情報が含まれる場合、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５において、位置補正部２１３は、可動部１００の位置補正を実施する。このとき、中央制御部２０１は、取得した画像（位置補正情報を含む画像）の傾きに基づいて、光軸Ｏの向きに関する情報を更新（補正）する。そして、ステップＳ２０６へ進む。
　一方、ステップＳ２０４にて画像に位置補正情報がない場合（画像から位置補正情報を取得することができない場合）、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６において、可動部制御部２１１は、可動部１００を駆動する。続いてステップＳ２０７において、中央制御部２０１は、撮像装置１の電源がオフされるか否かを判定する。電源がオフされない場合、ステップＳ２０３へ戻り、ステップＳ２０３～Ｓ２０６を繰り返す。一方、撮像装置１の電源がオフされた場合、ステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８において、可動部制御部２１１は、電源オフ時の待機位置へ可動部１００を駆動して、本フローを終了する。
　このように本実施形態において、可動部１００の表面には、可動部１００の位置情報を示すマークが配置されており、位置補正部２１３は、ドットパターン等のマークに基づいて可動部１００の位置を補正する。好ましくは、位置補正部２１３は、画像センサ２１７により撮影されたマークの画像に基づいて可動部１００の位置を補正する。より好ましくは、位置補正部２１３は、画像センサ２１７により撮影された画像に複数のマークの画像が含まれている場合、複数のマークの平均位置に基づいて可動部１００の位置を補正する。また好ましくは、位置補正部２１３は、マークに基づいてレンズユニット１０１の光軸Ｏの向きを補正する。より好ましくは、位置補正部２１３は、可動部１００の位置とマークの画像の傾き情報とに基づいて、光軸Ｏの向きを補正する。また好ましくは、制御部（可動部制御部２１１）は、位置検出部２１２がマークを検出した場合、位置補正部２１３が可動部１００の位置を補正した後に（補正後の位置に基づいて）可動部１００を駆動する。一方、制御部は、位置検出部２１２がマークを検出しない場合、位置補正部２１３が可動部１００の位置を補正することなく可動部１００を駆動する。
　本実施形態によれば、球体構造の可動部の位置検出を行う際に実際の可動部の位置と画像センサで検出した可動部の位置との間に誤差が生じた場合でも、可動部の位置を高精度に制御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。
　（第７の実施形態）
　次に、本発明の第７の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態における撮像装置の基本構成は、図１乃至図６を参照して第１の実施形態にて説明した撮像装置１と同じであるため、それらの説明は省略する。
　まず、図２１を参照して、本実施形態における可動部１００の基準方向（基準位置）を決定するための初期化シーケンス（リセット動作）について説明する。図２１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を示すフローチャートである。図２１の各ステップは、主に、中央制御部２０１の指令に基づいて各部により実行される。
　本実施形態において、中央制御部２０１は、可動部１００の向きを、固定部２００の一部が撮影範囲に入るように制御する。そして中央制御部２０１は、レンズユニット１０１による撮影により取得した画像中の位置情報（固定部２００に対する可動部１００の位置情報）に基づいて、基準方向（基準位置）を決定する。また本実施形態において、中央制御部２０１は、固定部２００の一部である光源２１６の位置を基準として、可動部１００の向きを決定する。光源２１６は、図５（ｄ）のＹ２軸と固定部２００とが交わる個所に配置されている。
　図２１のフローチャートのスタート時は、撮像装置１の起動直後の初期動作開始時を示している。なお、スタート時において、初期動作繰り返し回数ｎ＝０とする。図２１のフローチャートに従って動作させることにより、レンズユニット１０１がどの向きに向いていた場合でも、初期動作時の基準方向に向けることができる。
　まず、ステップＳ７０１において、中央制御部２０１は、可動部制御部２１１を用いて固定部２００の一部である振動体１１を動かすことにより、可動部１００を３６０度回転させながら撮影する。ステップＳ７０１の撮影を実行しながら、ステップＳ７０２において、中央制御部２０１は、撮像部１０２が光源２１６の光を検知したか否かを判定する。撮像部１０２が光源２１６の光を検知した場合、ステップＳ７１０へ進む。一方、撮像部１０２が光源２１６の光を検知していない場合、ステップＳ７０１にて振動体１１を動かす前の位置に戻してから、ステップＳ７０３へ進む。
　ステップＳ７０３において、中央制御部２０１は、可動部制御部２１１を用いて振動体１２を動かすことにより、可動部１００を３６０度回転させながら撮影する。ステップＳ７０３の撮影を実行しながら、ステップＳ７０４において、中央制御部２０１は、撮像部１０２が光源２１６の光を検知したか否かを確認する。撮像部１０２が光源２１６の光を検知した場合、ステップＳ７１０へ進む。一方、撮像部１０２が光源２１６の光を検知していない場合、ステップＳ７０３にて振動体１２を動かす前の位置に戻してから、ステップＳ７０５へ進む。
　ステップＳ７０５において、中央制御部２０１は、可動部制御部２１１を用いて振動体１３を動かすことにより、可動部１００を３６０度回転させながら撮影する。ステップＳ７０５の撮影を実行しながら、ステップＳ７０６において、中央制御部２０１は、撮像部１０２が光源２１６の光を検知したか否かを確認する。撮像部１０２が光源２１６の光を検知した場合、ステップＳ７１０へ進む。一方、撮像部１０２が光源２１６の光を検知していない場合、ステップＳ７０５にて振動体１３を動かす前の位置に戻してから、ステップＳ７０７へ進む。
　ステップＳ７０７において、図２２に示されるように、中央制御部２０１は、光源２１６に対して、光源２１６の照射角とレンズユニット１０１の画角とで決まる角度から任意の角度を動かす。図２２は、図２１のステップＳ７０７の説明図である。本実施形態において、振動体１１～１３は、光源２１６を中心に１２０度ずつ回転した方向に配置されている。振動体１１～１３をそれぞれ３６０度回転させても、光源２１６を検知することができないということは、光源２１６の光が照射される箇所にレンズユニット１０１が存在しなかったことを意味している。
　図２２において、光源２１６の光が照射される３つの領域８０１～８０３は点線で示されている。すなわち、領域８０１は、振動体１１を動作させて可動部１００を回転することにより光が照射される領域である。領域８０２は、振動体１２を動作させて可動部１００を回転することにより光が照射される領域である。領域８０３は、振動体１３を動作させて可動部１００を回転することにより光が照射される領域である。
　図２１のステップＳ７０６にて振動体１３を動かす前の位置に戻すと、光源２１６の光が照射される３つの領域８０１～８０３は、Ｙ２軸を中心に６０度ずつ回転した方向に存在している。このため、ステップＳ７０１における初期動作開始時の位置をＹ２軸に対して可動部１００を３０度回転させることにより、光源２１６の光が照射されなかった領域に光を照射することができる。このように中央制御部２０１は、固定部２００の所定の領域に配置された光源２１６がレンズユニット１０１の画角（撮影領域α）に含まれない場合、初期動作開始時の状態を変更する。すなわち中央制御部２０１は、可動部１００を所定の角度（本実施形態では３０度）だけ回転させることにより、初期動作開始時の状態を変更する。
　ステップＳ７０７にて可動部１００を３０度回転させると、ステップＳ７０８へ進む。ステップＳ７０８において、中央制御部２０１は、初期動作繰り返し回数ｎが、繰り返し回数の閾値以上であるか否かを判定する。初期動作繰り返し回数ｎが閾値以上である場合、中央制御部２０１は、エラーであると判定し、初期動作を中止する。一方、初期動作繰り返し回数ｎが閾値未満である場合、ステップＳ７０９へ進む。ステップＳ７０９において、中央制御部２０１は、初期動作繰り返し回数ｎに１を加算した後、ステップＳ７０１に戻り、光源２１６の探索を実施する。
　本実施形態において、レンズユニット１０１の撮影可能範囲は、可動部１００の円周の１／８以上である。このため、図２１に示される初期化シーケンスを実施することにより、必ず、撮像部１０２は光源２１６の光を検知することができる。ステップＳ７０２、Ｓ７０４、Ｓ７０６にて撮像部１０２が光源２１６を検知した場合、ステップＳ７１０へ進む。ステップＳ７１０において、中央制御部２０１は、光源２１６の光を特定のパターンで点滅させる。
　続いてステップＳ７１１において、中央制御部２０１は、特定のパターンで点滅した光を撮像部１０２が受けているか否かを判定する。特定のパターンで点滅した光を撮像部１０２が受けていない場合、レンズユニット１０１が光源２１６の方向を向いていないことを意味している。このため中央制御部２０１は、初期動作繰り返し回数ｎをチェックした後、ステップＳ７０１に戻る。一方、ステップＳ７１１にて特定のパターンで点滅した光を撮像部１０２が受けている場合、レンズユニット１０１が光源２１６の方向を向いていることを意味しているため、ステップＳ７１２へ進む。
　ステップＳ７１２において、中央制御部２０１は、光源２１６の形状を撮影しながら、振動体１１～１３を動作させ、Ｙ２軸の回転方向の向きを合わせる。光源２１６の光が、撮像部１０２に露光される。図２３は、光源２１６の形状の説明図であり、このときの投影光の形状は、図２３に示されるような形状２１６´である。投影光の形状２１６´は、Ｙ２軸を中心として可動部１００を回転させた場合に、向きを一意的に決定することが可能な形状または模様である。初期動作前に固定部２００の内部の中央制御部２０１に含まれるメモリに光源２１６の形状を入力しておき、Ｙ２軸の回転方向の向きが正しくなるように、振動体１１～１３を動作させる。
　その後、ステップＳ７１３において、中央制御部２０１は、撮像部１０２（すなわち撮像素子）の所定の画素が光源２１６の光を受けた状態になるように、可動部制御部２１１を用いて振動体１１～１３の位置を微調整する。これにより、可動部１００の基準位置が決定される。ステップＳ７１３が完了すると、初期動作は終了する。中央制御部２０１は、図２１に示される初期化シーケンスに従って、振動体１１～１３を用いてレンズユニット１０１を含む可動部１００を動かすことにより、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。このため本実施形態によれば、撮像装置１の電源投入時（初期動作の際）に、固定部２００に対する可動部１００の位置を検知する。このため、固定部２００の一部（例えば、光源２１６）を可動部１００に含まれるレンズユニット１０１で撮影することにより、基準方向を決定することができる。
　このように本実施形態において、中央制御部２０１は、固定部２００の所定の領域がレンズユニット１０１の画角（撮影範囲α）に含まれるように可動部１００の位置を制御する。そして中央制御部２０１は、撮像部１０２により取得された画像に含まれる所定の領域に基づいて、可動部１００の基準位置（基準方向）を決定する。好ましくは、固定部２００の所定の領域は、レンズユニット１０１の光軸Ｏを中心として可動部１００を回転させた場合に可動部１００の向きを一意に決定することが可能な形状または模様を有する。また好ましくは、固定部２００の所定の領域には、光源２１６が設けられている。
　本実施形態によれば、固定部に対する可動部（球体）の絶対位置を検知することが可能な小型の撮像装置およびその制御方法を提供することができる。
　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。
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

Claims (41)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  9. 　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、
    　画像センサを備え、前記可動部の位置を検出する位置検出部と、を有し、
    　前記画像センサは、前記可動部の表面情報に基づいて、前記可動部の位置に応じて異なる輝度情報を取得することを特徴とする駆動装置。
  10. 　前記表面情報は、前記可動部の表面の反射率に関する情報であることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
  11. 　前記制御部は、前記画像センサにより取得された前記輝度情報に応じて、前記可動部の駆動条件を変更することを特徴とする請求項９または１０に記載の駆動装置。
  12. 　前記制御部は、前記輝度情報に応じて、前記可動部の最大駆動速度を変更することを特徴とする請求項１１に記載の駆動装置。
  13. 　前記可動部の外面の少なくとも一部は球面であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
  14. 　前記可動部は、
    　外殻と、
    　前記外殻の内側に設けられた第１内殻および第２内殻と、を有し、
    　前記第１内殻は、第１反射率を有し、
    　前記第２内殻は、前記第１反射率よりも高い第２反射率を有し、
    　前記画像センサは、
    　前記第１内殻を撮像したとき、前記輝度情報として第１輝度値を取得し、
    　前記第２内殻を撮像したとき、前記輝度情報として第２輝度値を取得することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
  15. 　前記第１内殻と前記第２内殻との境界部は、前記第１反射率と前記第２反射率との間で変化する第３反射率を有することを特徴とする請求項１４に記載の駆動装置。
  16. 　前記可動部の撮像部に前記駆動装置の少なくとも一部の部材が写り込む場合、前記画像センサは、前記第１内殻に対応する前記第１輝度値を取得することを特徴とする請求項１４または１５に記載の駆動装置。
  17. 　前記画像センサが前記第１輝度値を取得した場合、前記制御部は、前記可動部の最大駆動速度を０に設定することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の駆動装置。
  18. 　レンズユニットと撮像部とを備えた可動部と、前記可動部を保持する固定部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    　画像センサを用いて前記可動部の表面情報に応じた輝度情報を取得するステップと、
    　前記輝度情報に応じて前記可動部の駆動条件を設定するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  19. 　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、
    　前記可動部の位置を検出する位置検出部と、
    　前記位置検出部により検出された前記可動部の位置を補正する位置補正部と、を有し、
    　前記可動部の表面には、前記可動部の位置情報を示すマークが配置されており、
    　前記位置補正部は、前記マークに基づいて前記可動部の位置を補正することを特徴とする駆動装置。
  20. 　前記可動部は、レンズユニットと撮像部とを備えており、
    　前記位置補正部は、前記マークに基づいて前記レンズユニットの光軸の向きを補正することを特徴とする請求項１９に記載の駆動装置。
  21. 　前記可動部の外面の少なくとも一部は球面であることを特徴とする請求項１９または２０に記載の駆動装置。
  22. 　前記位置検出部は、画像センサを有し、
    　前記位置補正部は、前記画像センサにより撮影された前記マークの画像に基づいて前記可動部の位置を補正することを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の駆動装置。
  23. 　前記位置補正部は、前記画像センサにより撮影された画像に複数のマークの画像が含まれている場合、前記複数のマークの平均位置に基づいて前記可動部の位置を補正することを特徴とする請求項２２に記載の駆動装置。
  24. 　前記マークはドットパターンであり、
    　前記位置補正部は、前記画像センサにより撮像された前記ドットパターンの画像のドット配列情報に基づいて、前記可動部の位置を補正することを特徴とする請求項２２または２３に記載の駆動装置。
  25. 　前記可動部は、レンズユニットと撮像部とを備えており、
    　前記位置補正部は、
    　前記画像センサにより撮像された前記ドットパターンの画像のドット配列情報に基づいて前記可動部の位置を取得し、
    　前記可動部の位置と前記画像の傾き情報とに基づいて、前記レンズユニットの光軸の向きを補正することを特徴とする請求項２４に記載の駆動装置。
  26. 　前記制御部は、
    　前記位置検出部が前記マークを検出した場合、前記位置補正部が前記可動部の位置を補正した後に前記可動部を駆動し、
    　前記位置検出部が前記マークを検出しない場合、前記位置補正部が前記可動部の位置を補正することなく前記可動部を駆動することを特徴とする請求項１９乃至２５のいずれか１項に記載の駆動装置。
  27. 　レンズユニットと撮像部とを備えた可動部と、前記可動部を保持する固定部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    　前記固定部に対する前記可動部の位置を取得するステップと、
    　画像センサによる撮影画像に、前記可動部の位置情報を示すマークの画像が含まれている否かを判定するステップと、
    　前記撮影画像に前記マークの画像が含まれている場合、前記マークに基づいて前記可動部の位置を補正するステップと、
    　補正後の前記可動部の位置に基づいて前記可動部を駆動するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  28. 　前記可動部の位置を補正するステップは、前記マークの画像の傾きに基づいて、前記レンズユニットの光軸の向きを補正するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の撮像装置の制御方法。
  29. 　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、
    　前記制御部は、前記固定部の所定の領域がレンズユニットの画角に含まれるように前記可動部の位置を制御し、撮像部により取得された画像に含まれる前記所定の領域に基づいて前記可動部の基準位置を決定することを特徴とする駆動装置。
  30. 　前記可動部の外面の少なくとも一部は球面であることを特徴とする請求項２９に記載の駆動装置。
  31. 　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動作させる複数の振動体と、
    　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いることを特徴とする請求項３０に記載の駆動装置。
  32. 　前記固定部に設けられた画像センサを含む位置検出部を更に有し、
    　前記制御部は、前記位置検出部からの情報に基づいて前記複数の振動体を動作させることにより、前記可動部の向きを制御することを特徴とする請求項３１に記載の駆動装置。
  33. 　前記可動部の前記球面の球心は、前記複数の振動体のそれぞれを通る円の円周上の各点と前記受圧部とを結んで形成される領域の内部に位置することを特徴とする請求項３１または３２に記載の駆動装置。
  34. 　前記固定部の前記所定の領域は、前記レンズユニットの光軸を中心として前記可動部を回転させた場合に前記可動部の向きを一意に決定することが可能な形状または模様を有することを特徴とする請求項２９乃至３３のいずれか１項に記載の駆動装置。
  35. 　前記固定部の前記所定の領域には、光源が設けられていることを特徴とする請求項２９乃至３４のいずれか１項に記載の駆動装置。
  36. 　前記制御部は、前記撮像部が前記光源の光を検知した場合、前記光源を特定のパターンで点滅させることを特徴とする請求項３５に記載の駆動装置。
  37. 　前記制御部は、前記撮像部の所定の画素が前記光源の光を受けた状態となるように前記可動部の前記位置を調整することにより、前記可動部の前記基準位置を決定することを特徴とする請求項３５または３６に記載の駆動装置。
  38. 　前記制御部は、初期動作の際に、前記可動部の前記基準位置を決定することを特徴とする請求項２９乃至３７のいずれか１項に記載の駆動装置。
  39. 　前記制御部は、前記初期動作の際に前記固定部の前記所定の領域が前記レンズユニットの前記画角に含まれない場合、初期動作開始時の状態を変更することを特徴とする請求項３８に記載の駆動装置。
  40. 　前記制御部は、前記可動部を所定の角度だけ回転させることにより、前記初期動作開始時の状態を変更することを特徴とする請求項３９に記載の駆動装置。
  41. 　レンズユニットと撮像部とを備えた可動部と、前記可動部を保持する固定部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    　複数の振動体を制御して前記可動部を移動させるステップと、
    　前記撮像部を用いて前記固定部の所定の領域に設けられた光源の光を検知するステップと、
    　前記撮像部の所定の画素が前記光源の光を受けた状態となるように前記複数の振動体を調整するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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