(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】撮像装置
(51)【国際特許分類】
G03B 17/02 20210101AFI20231212BHJP
G03B 17/56 20210101ALI20231212BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20231212BHJP
H04N 23/58 20230101ALI20231212BHJP
H04N 5/222 20060101ALI20231212BHJP
H04N 23/51 20230101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
G03B17/02
G03B17/56 B
G03B15/00 P
H04N23/58
H04N5/222 100
H04N23/51
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019100462
(22)【出願日】2019-05-29
(65)【公開番号】P2020194118
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2022-05-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【弁理士】
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】兵藤 禎正
(72)【発明者】
【氏名】根本 歩
【審査官】殿岡 雅仁
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２４５４２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０４４４８９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－２０７４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０３４９３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０６１０５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－０７８４５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３５２３８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２１１６７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２４６０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２３４４４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０１７９９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ １５／００ － １５／１６
Ｇ０３Ｂ １７／０２
Ｇ０３Ｂ １７／５６ － １７／５８
Ｇ０３Ｂ ５／００ － ５／０８
Ｈ０４Ｎ ５／２２２ － ５／２５７
Ｈ０４Ｎ ２３／００
Ｈ０４Ｎ ２３／４０ － ２３／７６
Ｈ０４Ｎ ２３／９０ － ２３／９５９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レンズ、撮像素子、アンテナを通じて外部との無線通信を行う通信手段および電池を含む撮像ユニットと、少なくとも一部が球面である外面を有し、前記レンズを露出させるために前記外面にて開口する凹部が内側に設けられ、該凹部内に挿入された前記撮像ユニットを保持する筐体と、
前記撮像ユニットの向きが変わるように前記筐体を回転させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段は、圧電素子により振動が励起される振動体であり、
前記球面に前記振動体が接触する接触面が設けられており、
前記接触面は、前記球面の球心を通る少なくとも１つの断面において、該球面における前記球心回りにおける１８０度以上の中心角の領域に連続して設けられており、
前記アンテナは、前記撮像ユニットのうち前記接触面に対して前記球面の径方向にて重ならない位置に配置され、
前記撮像ユニット内において、前記アンテナ、前記通信手段およびこれらを接続する通信系信号路と、前記撮像素子に接続された撮像系信号路とが、前記電池を挟んだ互いに反対側の領域にそれぞれ配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記アンテナは、前記撮像ユニットのうち前記凹部の開口から露出した部分の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記中心角が２７０度以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記撮像ユニットは、前記凹部に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記球面のうち前記凹部の開口とは反対側の部分も前記接触面の一部になっていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記接触面は、金属により形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記アンテナは、前記少なくとも１つの断面における前記中心角の領域の両端を超えた範囲に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記アンテナは、前記少なくとも１つの断面において、前記中心角の領域の両端よりも被写体側に突出した位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像方向を変更可能な可動部を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
上記のような撮像装置としては、特許文献１にて開示されているように、圧電素子に電圧を印加して振動体を振動させ、該振動体に加圧接触している球体可動部を回転させることで、該球体可動部により保持された撮像系の向き、すなわち撮像方向を変更できるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－１２４６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような撮像装置においては撮像可能な範囲（撮像範囲）ができるだけ広いことが望ましく、このため球体可動部の回転可能範囲（可動範囲）をできるだけ大きくすることが望ましい。
【0005】
本発明は、球体可動部の可動範囲を大きくして撮像範囲を広くすることができるようにした撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面としての撮像装置は、レンズ、撮像素子、アンテナを通じて外部との無線通信を行う通信手段および電池を含む撮像ユニットと、少なくとも一部が球面である外面を有し、レンズを露出させるために外面にて開口する凹部が内側に設けられ、該凹部内に挿入された撮像ユニットを保持する筐体と、撮像ユニットの向きが変わるように筐体を回転させる駆動手段とを有する。駆動手段は、圧電素子により振動が励起される振動体であり、上記球面に振動体が接触する接触面が設けられている。接触面は、球面の球心を通る少なくとも１つの断面において、該球面における球心回りにおける１８０度以上の中心角の領域に連続して設けられている。アンテナは、撮像ユニットのうち接触面に対して球面の径方向にて重ならない位置に配置され、撮像ユニット内において、アンテナ、通信手段およびこれらを接続する通信系信号路と、撮像素子に接続された撮像系信号路とが、電池を挟んだ互いに反対側の領域にそれぞれ配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、球体可動部の可動範囲を大きくして撮像範囲を広くした撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施例である撮像装置の構成を示すブロック図。
【図2】実施例の撮像装置の外観斜視図。
【図3】実施例の撮像装置に用いられる振動型アクチュエータを説明する図。
【図4】実施例の撮像装置の分解斜視図。
【図5】実施例の撮像装置における支持部、可動部、振動体および受圧部の関係を示す図。
【図6】実施例の撮像装置における可動部に対する撮像ユニットの着脱を示す図。
【図7】実施例の撮像装置における可動部の斜視図、正面図および断面図。
【図8】実施例の撮像装置における可動部の筐体の外観図および断面。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例である撮像装置１の内部構成を示している。１００は移動体としての球体可動部（以下、単に可動部という）であり、２００は可動部１００を回転可能に支持する支持部である。可動部１００の外面の少なくとも一部は、球面ＳＲとして形成されている。支持部２００には、圧電素子（図３中の１７）を含む複数の振動体（振動型アクチュエータ）１１～１３が可動部１００の球面ＳＲに加圧接触するように設けられている。支持部２００は、振動体１１～１３を駆動して振動を発生させることにより可動部１００の回転位置を制御するとともに撮像装置１の全体を制御するメイン制御部２０１を有する。
【0010】
可動部１００は、レンズユニット１０１と撮像部１０２とにより構成される撮像系を有する。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含む撮像光学系である。撮像部１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の撮像素子を含む。撮像素子は、レンズユニット１０１により形成された光学像（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。撮像部１０２はさらに、撮像素子を制御したり撮像データに対する処理を行ったりする撮像制御処理回路も含まれる。
【0011】
撮像データ記憶部１０３は、撮像部１０２から出力された撮像データを記憶し、記憶した撮像データを通信手段としての可動部無線通信部１０４に転送する。可動部無線通信部１０４は、送受信アンテナを含み、可動部１００と支持部２００との間で無線によるデータ通信を行う。撮像部１０２から出力されて撮像データ記憶部１０３に記憶された撮像データは、時系列の順序で支持部２００に送信される。
【0012】
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におけるアクチュエータを駆動する。各アクチュエータは、可動部通信部１０４を介して支持部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応じて駆動される。電池１０５は、電力を可動部１００内の各要素に電源を供給する。
【0013】
支持部２００において、メイン制御部２０１は、ＣＰＵ等のマイクロコンピュータにより構成され、撮像装置１の全体を制御する。固定部通信部２０８は、無線通信によって、可動部１００から撮像部１０２で得られた撮像データを受信したり可動部１００にアクチュエータ駆動指示信号を送信したりする。撮像信号処理部２０９は、固定部通信部２０８なより受信した撮像データを映像信号に変換する。映像信号処理部２１０は、撮像信号処理部２０９から出力された映像信号を用途に応じて加工する。映像信号の加工は、電子防振のための画像切出しおよび回転加工を含む。
【0014】
操作部２０２は、ユーザが撮像装置１に対して指示を与えるために設けられている。記憶部２０３は、映像信号や種々なデータを記憶する。表示部２０４は、ＬＣＤ等のディスプレイデバイスを備え、映像信号処理部２１０から出力された映像信号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内の各要素に対して電源を供給する。
【0015】
位置検出部２１２は、光源と画像センサとを含み、可動部１００の回転位置を検出する。具体的には、位置検出部２１２は、光源からの光を可動部１００の球面ＳＲに照射して画像センサによって該球面ＳＲを撮像し、その後に所定時間が経過してから画像センサにより球面ＳＲを再度撮像する。球面ＳＲには、マークまたは模様等の相対位置検出用の指標が設けられている。そして位置検出部２１２は、最初の撮像により得られた画像と後の撮像により得られた画像とを比較して、指標の移動方向と移動量を検出する。これにより、可動部１００の回転方向と回転量、すなわち相対的な回転位置を検出することができる。
【0016】
また、球面ＳＲには、相対位置検出用の指標とは別に絶対位置検出用の指標も設けられている。可動部１００における絶対位置検出用の指標の位置は予めメモリに記憶されており、絶対位置検出用の指標が検出された状態からの相対位置検出用の指標の移動方向と移動量に基づいて可動部１００の絶対的な回転位置を検出することができる。
【0017】
メイン制御部２０１は、位置検出部２１２からの回転位置をモニタしながら可動部制御部２１１を通じて複数の振動体１１～１３の駆動を制御することにより、可動部１００の多自由度回転を制御する。可動部制御部２１１は、振動体１１～１３のうち全部または一部の圧電素子に電圧を印加することで、振動体を駆動して振動を発生させる。
【0018】
位置検出補正部２１３は、位置検出部２１２の画像センサにより取得した画像に可動部１００の回転位置情報（絶対位置検出用の指標）が含まれている場合に、相対的な回転位置検出結果から求めた絶対位置と実際の絶対位置の誤差を補正する。
【0019】
次に、図２および図４を用いて撮像装置１の具体的な構成について説明する。図２は撮像装置１の外観を示し、図４は撮像装置１を分解して示している。可動部１００は、内部にレンズユニット１０１と撮像部１０２等が組み込まれた筐体（外装部材）としての球体を有する。球体の表面が前述した球面ＳＲである。可動部１００は、支持部２００に設けられた複数の振動体１１～１３上に載置されている。以下の説明においては、図２に示すように、支持部２００の底面２００ａは互いに直交するＸ軸とＺ軸を含むＸ－Ｚ面に平行な平面とし、Ｘ軸とＺ軸のそれぞれに対して直交する軸（高さ方向の軸）をＹ軸とする。
【0020】
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支持部２００により保持されている。すなわち、振動体１１～１３はそれぞれ、可動部１００における接触面としての球面ＳＲに加圧接触した状態で支持部２００により保持されている。球面ＳＲは金属等、振動体との摩擦接触による摩耗が少ない材料の面として形成されている。本実施例では、球面ＳＲを金属により形成している。
【0021】
図１に示した可動部制御部２１１が各振動体の圧電素子に電圧を印加すると、該振動体に振動が励起され、可動部１００は該振動体との接触部にて摩擦駆動される。振動体１１～１３のそれぞれから可動部１００に与えられた駆動力の合成力によって、可動部１００は球心Ｃを中心として回転する。これにより、レンズユニット１０１の向きである撮像方向を自由に選択することができる。
【0022】
図３（ａ）～（ｃ）を用いて、振動体１１～１３の駆動原理について説明する。各振動体は、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とにより構成されている。 図３（ａ）は、振動板１８の裏面に貼り付けられた圧電素子１７の電極領域を示す。ここでは、長手方向（ａ方向）において２等分された電極領域１７－１，１７－２が形成されている。電極領域１７－１，１７－２のそれぞれにおける分極方向は、同一方向（「＋」）となっている。右側の電極領域１７－１には交流電圧Ｖ１が印加され、左側の電極領域１７－２には交流電圧Ｖ２が印加される。交流電圧Ｖ１，Ｖ２は、図３（ｂ）に示す振動モード（Ａモード）の共振周波数付近の周波数を有し、互いに位相が１８０°ずれている。
【0023】
図３（ｂ）では、圧電素子１７のうち右側の電極領域１７－１が縮み、左側の電極領域１７－２が伸びた状態を示している。交流電圧Ｖ１，Ｖ２の印加により、この状態と右側の電極領域１７－１が伸び、左側の電極領域１７－２が縮む状態とが交互に発生する。その結果、振動板１８にＡモードの振動が発生する。このＡモードは、ａ方向の２次の曲げモードであり、ｃ方向の変位が小さい３つの節部とｃ方向の変位が大きい２つの腹部とを有する振動モードである。このような振動モードの振動が発生すると、振動板１８の中心部に設けられた接触部としての突起部１９の先端が図３（ｂ）の左右方向に変位する。図３（ａ）では、突起部１９は圧電素子１７の裏側に存在する。
【0024】
一方、交流電圧Ｖ１，Ｖ２を図３（ｃ）に示す振動モード（Ｂモード）の共振周波数付近の周波数を有し、互いに同位相の交流電圧とすると、圧電素子１７の全体（電極領域１７－１，１７－２）が伸びる状態と縮む状態とが交互に発生する。この結果、振動板１８にはＢモードの振動が発生する。Ｂモードは、ｂ方向の１次の曲げモードであり、ｃ方向の変位が小さい２つの節部と、ｃ方向の変位が大きい１つの腹部とを有する振動モードである。Ａモードの共振周波数とＢモードの共振周波数は、互いに同じ（または同じと見なせる程度の差のみを有する）周波数に設定される。
【0025】
このような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方向を径方向とする楕円状の運動が発生する。可動部１００は、このように楕円運動する突起部１９から摩擦力を受けて図３（ｂ）中の太矢印の方向に駆動される。また、電極領域１７－１，１７－２への印加電圧の位相差を変えることにより、ＡモードとＢモードの発生比を変化させることが可能である。楕円の縦横比も、ＡモードとＢモードの発生比に応じて変化する。振動体１１～１３のそれぞれにおいてＡモードとＢモードの発生比を変えることによって、それぞれの振動体１１～１３が可動部１００に与える駆動力を変えることができるため、可動部１００の回転速度をコントロールすることが可能となる。
【0026】
図４において、支持部２００は、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により構成されている。ベースカバー２３０には、振動体１１～１３を保持するシャーシ２４０が固定される。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に取り付けられる。振動体１１～１３から延出するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１１ａ～１１ｃはそれぞれ、制御基板２５０ａと電気的に接続されている。
【0027】
内部構造体２５０の制御基板２５０ａは、図１に示したメイン制御部２０１、記憶部２０３および可動部制御部２１１等を有する。可動部制御部２１１は、ＦＰＣ１１ａ～１１ｃを介して振動体１１～１３のそれぞれの圧電素子１７に交流電圧を印加する。内部構造体２５０は、シャーシ２４０とともにベースカバー２３０の内側に固定され、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。
【0028】
図５（ａ）～（ｃ）は、Ｙ軸方向から見た可動部１００と振動体１１～１３を示している。振動体１１～１３は、図２に示すようにＹ軸に直交するＸ－Ｚ面に平行で可動部１００の球心Ｃから距離Ｌだけ離れた平面と球面ＳＲとの交円Ｓの周上に１２０°間隔で配置されている。交円Ｓの中心をＣｓとする。このような構成により、可動部１００に対して振動体１１～１３が加圧接触した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を確実に保持してそれらの脱落を阻止することができる。
【0029】
次に、可動部１００の回転方向に応じた振動体１１～１３の駆動制御について説明する。図５（ａ）は、可動部１００をＺ軸回りで回転させるときの振動体１１～１３の駆動制御を示す。３つの振動体１１～１３は、交円Ｓの周上に１２０°間隔でＹ軸から距離ｄの位置に配置されている。振動体１１～１３がそれぞれ時計回り方向の正の駆動力を発生すると、振動体１１が発生する駆動力の向きはＸ軸方向を基準として０°方向、振動体１２が発生する駆動力の向きは２４０°方向、振動体１３が発生する駆動力の向きは１２０°方向となる。３つの振動体１１～１３は、それらの突起部（接触部）１９にて可動部１００の球面ＳＲに３点で接触する。これにより、振動体１１～１３の突起部１９は、可動部１００の球面ＳＲと安定的に接触することが可能である。
【0030】
図５（ａ）において可動部１００をＺ軸回りで回転させるために振動体１１が発生する駆動力をｆ１、振動体１２が発生する駆動力をｆ２、振動体１３が発生する駆動力をｆ３とし、単位駆動力をｆとすると、ｆ１＝２×ｆ ｆ２＝－ｆ ｆ３＝－ｆとなる。ＦｘをＸ軸方向への力、ＦｚをＹ軸方向への力、Ｆｙを回転方向への力、ｄをＹ軸から振動体１１～１３のそれぞれまでの距離とすると、Ｆｘ、ＦｚおよびＦｘはそれぞれ以下の式（１），（２）および（３）で表される。
【0031】
Ｆｘ＝ｆ１×ｃｏｓ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｃｏｓ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｃｏｓ（１２０ｄｅｇ）
＝（２×ｆ×１）＋（－ｆ×－０．５）＋（－ｆ×－０．５）＝３×ｆ （１）
Ｆｚ＝ｆ１×ｓｉｎ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｓｉｎ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｓｉｎ（１２０ｄｅｇ）
＝（２×ｆ×０）＋（－ｆ×－０．８６）＋（－ｆ×０．８６）＝０×ｆ （２）
Ｆｙ＝ｆ１×ｄ＋ｆ２×ｄ＋ｆ３×ｄ
＝（２×ｆ×ｄ）＋（－ｆ×ｄ）＋（－ｆ×ｄ）
＝０×ｆ （３）
このため、振動体１１～１３にｆ１～ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＸ軸方向の力Ｆｘのみが発生する。すなわちＸ軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１～１３が発生する駆動力の合成力Ｆｘは、可動部１００をＺ軸回りで回転させる。
＋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、振動体１１～１３にｆ１～ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＸ軸方向の力Ｆｘのみが発生する。すなわちＸ軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１～１３が発生する駆動力の合成力Ｆｘは、可動部１００をＺ軸回りで回転させる。
【0032】
図５（ｂ）は、可動部１００をＸ軸回りで回転させるときの振動体１１～１３の駆動制御を示している。可動部１００をＸ軸回りで回転させるために振動体１１が発生する駆動力をｆ１、振動体１２が発生する駆動力をｆ２、振動体１３が発生する駆動力をｆ３とし、単位駆動力をｆとすると、
ｆ１＝０×ｆ
ｆ２＝－ｆ
ｆ３＝＋ｆ
となる。可動部１００をＺ軸回りで回転させるときと同じように、可動部１００に加わる力Ｆｘ、ＦｚおよびＦｙはそれぞれ、以下の式（１ａ），（２ａ）および（３ａ）のように表される。
ｆ１＝０×ｆ
ｆ２＝－ｆ
ｆ３＝＋ｆ
となる。可動部１００をＺ軸回りで回転させるときと同じように、可動部１００に加わる力Ｆｘ、ＦｚおよびＦｙはそれぞれ、以下の式（１ａ），（２ａ）および（３ａ）のように表される。
【0033】
Ｆｘ＝ｆ１×ｃｏｓ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｃｏｓ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｃｏｓ（１２０ｄｅｇ）
＝（０×ｆ×１）＋（－ｆ×－０．５）＋（ｆ×－０．５）
＝０×ｆ （１ａ）
Ｆｚ＝ｆ１×ｓｉｎ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｓｉｎ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｓｉｎ（１２０ｄｅｇ）
＝（０×ｆ×０）＋（－ｆ×－０．８６）＋（ｆ×０．８６）
＝１．７３×ｆ （２ａ）
Ｆｙ＝ｆ１×ｄ＋ｆ２×ｄ＋ｆ３×ｄ
＝（０×ｆ×ｄ）＋（－ｆ×ｄ）＋（ｆ×ｄ）
＝０×ｆ （３ａ）
このため、振動体１１～１３にｆ１～ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力として－Ｚ軸方向の力Ｆｚのみが発生する。すなわち－Ｚ軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１～１３が発生する駆動力の合成力Ｆｚは、可動部１００をＸ軸回りで回転させる。
＋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、振動体１１～１３にｆ１～ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力として－Ｚ軸方向の力Ｆｚのみが発生する。すなわち－Ｚ軸方向の駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１～１３が発生する駆動力の合成力Ｆｚは、可動部１００をＸ軸回りで回転させる。
【0034】
図５（ｃ）は、可動部１００をＹ軸回りで回転させるときの振動体１１～１３の駆動制御を示している。可動部１００をＹ軸回りで回転させるために振動体１１が発生する駆動力をｆ１、振動体１２が発生する駆動力をｆ２、振動体１３が発生する駆動力をｆ３とし、単位駆動力をｆとすると、
ｆ１＝－ｆ
ｆ２＝－ｆ
ｆ３＝－ｆ
となる。可動部１００に加わる力Ｆｘ、ＦｚおよびＦｙはそれぞれ、以下の式（１ｂ），（２ｂ）および（３ｂ）のように表される。
ｆ１＝－ｆ
ｆ２＝－ｆ
ｆ３＝－ｆ
となる。可動部１００に加わる力Ｆｘ、ＦｚおよびＦｙはそれぞれ、以下の式（１ｂ），（２ｂ）および（３ｂ）のように表される。
【0035】
Ｆｘ＝ｆ１×ｃｏｓ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｃｏｓ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｃｏｓ（１２０ ｄｅｇ）
＝（－ｆ×１）＋（－ｆ×－０．５）＋（－ｆ×－０．５）
＝０×ｆ （１ｂ）
Ｆｚ＝ｆ１×ｓｉｎ（０ｄｅｇ）＋ｆ２×ｓｉｎ（２４０ｄｅｇ）
＋ｆ３×ｓｉｎ（１２０ｄｅｇ）
＝（－ｆ×０）＋（－ｆ×－０．８６）＋（－ｆ×０．８６）
＝０×ｆ （２ｂ）
Ｆｙ＝ｆ１×ｄ＋ｆ２×ｄ＋ｆ３×ｄ
＝（－ｆ×ｄ）＋（－ｆ×ｄ）＋（－ｆ×ｄ）
＝－３×ｆ （３ｂ）
このため、振動体１１～１３にｆ１～ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＹ軸回りの力Ｆｙのみが発生する。すなわちＹ軸回りの駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１～１３が発生する駆動力の合成力Ｆｙは、可動部１００をＹ軸回りで回転させる。
＋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、振動体１１～１３にｆ１～ｆ３を発生させると、交円Ｓの中心点Ｃｓに合成力としてＹ軸回りの力Ｆｙのみが発生する。すなわちＹ軸回りの駆動力のみが可動部１００に加えられる。したがって、振動体１１～１３が発生する駆動力の合成力Ｆｙは、可動部１００をＹ軸回りで回転させる。
【0036】
これらの回転を組み合わせることにより、可動部１００を球心Ｃを中心として、言い換えれば球心Ｃを通る任意の軸回りで回転させることができ、任意の撮像方向にレンズユニット１０１を向けることができる。これにより、様々な方向の撮像が可能になる。
【0037】
図６は、可動部１００（筐体１１０）に対して着脱可能な撮像ユニット３００を示す。図７（ａ）および（ｂ）は筐体１１０に撮像ユニット３００が装着された状態の可動部１００の外観を示す。図７（ｃ）は図７（ｂ）におけるＡ－Ａ線での可動部１００の断面を示す。撮像ユニット３００は、図１に示したレンズユニット１０１、レンズアクチュエータ制御部１０６、撮像部１０２、撮像データ記憶部１０３、可動部無線通信部１０４および電池１０５を一体に収容している。
【0038】
図７（ｂ）において、５１は撮像部１０２のうち撮影素子から前述した撮像制御処理回路や撮像データ記憶部１０３への撮像データ用の信号路（撮像系信号路）を形成する撮像フレキシブル配線板である。５２は可動部無線通信部１０４とそのアンテナ５３とを接続する通信系信号路を形成する通信フレキシブル配線板である。図８（ａ）は筐体１１０の外観を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ－Ａ線での筐体１１０の断面を示している。筐体１１０は、その全体が金属で構成（例えば削り出しにより作製）されてもよいし、樹脂製の筐体本体の外周面にメッキ等により金属層を形成することで構成されてもよい。また、３Ｄプリンタによって金属粉を含有した材料を用いて製作してもよい。
【0039】
筐体１１０には、該筐体１１０の表面にて開口する凹部としての底付き穴部１１０ａが形成されている。撮像ユニット３００は、この底付き穴部１１０ａにレンズユニット１０１側とは反対側から挿入されて筐体１１０に装着される。底付き穴部１１０ａへの撮像ユニット３００の挿入は可動部１００の回転時における撮像ユニット３００の抜けを防止するために圧入であってもよい。また、筐体１１０からの撮像ユニット３００の抜けを阻止したりこれを解除したりするロック機構を設けてもよい。
【0040】
図７（ｃ）の断面において、筐体１１０の表面における底付き穴部１１０ａの開口およびその近傍を除いた領域は、球心Ｃ回りにおける１８０度以上の角度または１８０度より大きい角度（以下、中心角という）θの領域である。中心角θは、より望ましくは２７０度以上、さらに望ましくは３００度以上であるとよい。この中心角θの領域が全て振動体１１～１３と接触可能な連続した球面ＳＲとなっている。言い換えれば、中心角θの球面ＳＲ内には筐体１１０の分割線や段差等の不連続な部分がない。底付き穴部１１０ａの開口とは反対側の部分も閉じられて球面ＳＲの一部となっている。このような球面ＳＲを設けることで、振動体１１～１４の駆動によって可動部１００をスムーズに回転させることができる回転範囲（可動範囲）を大きくすることができる。
【0041】
なお、中心角θの連続した球面ＳＲは、筐体１１０において球心Ｃを通る複数の断面のうち１つの断面において存在すればよい。
【0042】
また、図７（ｃ）に示すように、可動部無線通信部１０４が可動部１００の外部（支持部通信部２０８）と無線通信を行うために撮像ユニット３００の内部に設けられたアンテナ５３は、可動部１００における上記中心角θの領域（球面ＳＲ）の外側、すなわち可動部１００における中心角θの領域の両端を超えた範囲に配置されている。言い換えれば、アンテナ５３は、可動部１００のうち中心角θの領域の両端よりも被写体側Ｂに突出した位置に配置されている。
【0043】
本実施例では、可動部１００の可動範囲を大きくするために可動部１００の外面のうち金属で形成される球面ＳＲを広くしている。このとき仮にアンテナ５３の周囲が金属の球面ＳＲで覆われると、良好な無線通信ができなくなる。このため、アンテナ５３を図７（ｃ）に示したように配置することで、筐体１１０全体または球面ＳＲが金属により形成されていても、アンテナ５３が球面ＳＲに径方向にて重ならず、この結果、外部との無線通信を良好に行うことができる。
【0044】
さらに、撮像ユニット３００内において、撮像フレキシブル配線板５１、撮像部１０２のうち撮像制御処理回路および撮像データ記憶部１０３と、可動部無線通信部１０４、アンテナ５３および通信フレキシブル配線板５２とは、電池１０５を挟んで（言い換えればレンズユニット１０１の光軸を挟んで）互いに反対側の領域に配置されている。このような配置により、撮像系信号路である撮像フレキシブル配線板５１と通信系信号路である通信フレキシブル配線板５２とを離すことができ、しかもそれらの間に電池１０５を配置できるため、撮像系通信路で発生するノイズによって無線通信が影響を受け難くなる。
【0045】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0046】
１ 撮像装置
１１，１２，１３ 振動体
１００ 可動部
１１０ 筐体
２００ 支持部
３００ 撮像ユニット
１１，１２，１３ 振動体
１００ 可動部
１１０ 筐体
２００ 支持部
３００ 撮像ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
