JP2006345629A

JP2006345629A - 駆動装置及び撮像装置

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Publication number: JP2006345629A
Application number: JP2005168473A
Authority: JP
Inventors: Takashi Koyama; 高志小山; Tomoya Takei; 智哉武井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-06-08
Also published as: JP4716096B2

Abstract

【課題】小型化及び被駆動体の高速移動を可能とする。
【解決手段】被駆動体１６（１１）に連結されると共に駆動電圧が印加されて変形される圧電素子４５と、被駆動体の移動方向における圧電素子の両端部にそれぞれ同極が接した状態で取り付けられた一対のマグネット４３、４４と、励磁コイル４７と該励磁コイルを保持するヨーク４６とを有すると共に上記一対のマグネットのヨークに対する吸着と反発の制御を行う電磁石４２とを設け、上記ヨークに上記一対のマグネットをそれぞれ配置し励磁コイルへの通電方向に応じて極性が変更される一対の極部４８ａ、４９ａを設け、励磁コイルへの通電方向を連続的に変更して一対の極部の極性が互いに異極となるように反転させ、励磁コイルに一方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対して駆動電圧を印加すると共に励磁コイルに他方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対する駆動電圧の印加を停止するようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は駆動装置及び撮像装置についての技術分野に関する。詳しくは、圧電素子の変形により被駆動体を移動させて小型化及び被駆動体の高速移動を可能とする技術分野に関する。

被駆動体とされる可動レンズや撮像素子を所定の方向へ移動させる駆動装置は、ビデオカメラやスチルカメラの他、携帯電話等の各種の撮像装置に組み込まれている。例えば、可動レンズは、これを保持するレンズホルダーとともに可動部を構成し、該可動部は駆動装置によってフォーカス又はズーミングのために光軸方向へ移動されたり、ブレ補正を行うために光軸方向と直交する方向へ移動される。

このような駆動装置には、圧電素子を駆動手段として用い、圧電素子の両端部にそれぞれ取り付けられた一対の電磁石の励磁コイルに交流電圧を印加して電磁石の極性を連続的に反転させ、同時に、圧電素子に直流電圧を所定のタイミングで間欠的に印加し、該圧電素子を伸縮させて電磁石と圧電素子を一体に移動させて被駆動体を所定の方向へ移動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−４９２６９号公報

ところが、上記した従来の駆動装置にあっては、圧電素子にヨークと励磁コイルとをそれぞれ有する一対の電磁石が取り付けられており、圧電素子と一対の電磁石とが一体となって移動されるため、可動部の大型化を来たすと共に可動部の重量が大きくなり移動時の高速化を図ることが困難であるという問題がある。

そこで、本発明駆動装置及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化及び被駆動体の高速移動を可能とすることを課題とする。

本発明駆動装置及び撮像装置は、上記した課題を解決するために、被駆動体に連結されると共に駆動電圧が印加されて変形される圧電素子と、被駆動体の移動方向における圧電素子の両端部にそれぞれ同極が接した状態で取り付けられた一対のマグネットと、励磁コイルと該励磁コイルを保持するヨークとを有すると共に上記一対のマグネットのヨークに対する吸着と反発の制御を行う電磁石とを設け、上記ヨークに上記一対のマグネットをそれぞれ配置し励磁コイルへの通電方向に応じて極性が変更される一対の極部を設け、励磁コイルへの通電方向を連続的に変更して一対の極部の極性が互いに異極となるように反転させ、励磁コイルに一方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対して駆動電圧を印加すると共に励磁コイルに他方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対する駆動電圧の印加を停止するようにしたものである。

従って、本発明駆動装置及び撮像装置にあっては、圧電素子に対する駆動電圧の印加が間欠的に行われて該圧電素子が電磁石に対して移動される。

本発明駆動装置は、被駆動体とされる可動レンズ又は撮像素子を所定の方向へ移動させる駆動装置であって、被駆動体に連結されると共に駆動電圧が印加されて変形される圧電素子と、被駆動体の移動方向における圧電素子の両端部にそれぞれ同極が接した状態で取り付けられた一対のマグネットと、励磁コイルと該励磁コイルを保持するヨークとを有すると共に上記一対のマグネットのヨークに対する吸着と反発の制御を行う電磁石とを備え、上記ヨークには上記一対のマグネットがそれぞれ配置され励磁コイルへの通電方向に応じて極性が変更される一対の極部が設けられ、励磁コイルへの通電方向を連続的に変更して一対の極部の極性が互いに異極となるように反転させ、励磁コイルに一方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対して駆動電圧を印加すると共に励磁コイルに他方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対する駆動電圧の印加を停止するようにしたことを特徴とする。

従って、圧電素子とマグネットのみが一体となって移動され、ヨークは移動されないため、駆動装置のうちの可動する部分の小型化を図ることができると共に可動する部分の重量が小さくなり移動時の高速化を図ることができる。

請求項２に記載した発明にあっては、上記圧電素子として、複数の圧電磁器板が積層されて構成され、被駆動体の移動方向に伸縮される素子を用いたので、積層数に応じて圧電素子の伸縮量を任意に設定することが可能であり、圧電素子の伸縮量の制御の容易化を図ることができる。

請求項３に記載した発明にあっては、上記圧電素子として、被駆動体の移動方向に直交する方向へ曲げ変形される素子を用いたので、圧電素子が印加される駆動電圧の大きさに応じて曲げ変形されるため、圧電素子の変形量の制御の容易化を図ることができる。

本発明撮像装置は、被駆動体とされる可動レンズ又は撮像素子と該被駆動体を所定の方向へ移動させる駆動装置とを備えた撮像装置であって、駆動装置は、被駆動体に連結されると共に駆動電圧が印加されて変形される圧電素子と、被駆動体の移動方向における圧電素子の両端部にそれぞれ同極が接した状態で取り付けられた一対のマグネットと、励磁コイルと該励磁コイルを保持するヨークとを有すると共に上記一対のマグネットのヨークに対する吸着と反発の制御を行う電磁石とを備え、上記ヨークには上記一対のマグネットがそれぞれ配置され励磁コイルへの通電方向に応じて極性が変更される一対の極部が設けられ、励磁コイルへの通電方向を連続的に変更して一対の極部の極性が互いに異極となるように反転させ、励磁コイルに一方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対して駆動電圧を印加すると共に励磁コイルに他方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対する駆動電圧の印加を停止するようにしたことを特徴とする。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。本発明撮像装置は、携帯電話、ビデオカメラ、スチルカメラ等の動画撮影又は静止画撮影の機能を有する各種の撮像装置に適用することができ、本発明駆動装置は、これらの撮像装置に組み込まれ可動レンズ又は撮像素子を移動させる各種の駆動装置に適用することができる。

撮像装置１は、図１に示すように、カメラブロック２、カメラＤＳＰ（Digital Signal Processor）３、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）４、媒体インターフェース５、制御ブロック６、操作部７、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）８及び外部インターフェース９を備え、記録媒体１００が着脱可能とされている。

記録媒体１００としては、半導体メモリーを用いた所謂メモリーカード、記録可能なＤＶＤ（Digital Versatile Disk）や記録可能なＣＤ（Compact Disc）等のディスク状記録媒体等の種々のものを用いることができる。

カメラブロック２は、可動部１０、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子１１、Ａ／Ｄ変換回路１２、第１のドライバー１３、第２のドライバー１４、タイミング生成回路１５等を備えている。

可動部１０は、例えば、手振れや像振れを補正するための補正レンズ等の可動レンズ１６と該可動レンズ１６を保持するレンズホルダー１７を有している（図２乃至図４参照）。

可動レンズ１６は光軸に直交する方向（図２乃至図４に示すＸＹ方向）へ移動される被駆動体とされる。

レンズホルダー１７は、図２に示すように、略円環状に形成され可動レンズ１６を保持するレンズ保持部１８と該レンズ保持部１８の側面から互いに反対側へ突出された第１の被支持部１９、第２の被支持部２０と該第２の被支持部２０から突出された被取付部２１とから成る。

第２の被支持部２０には上下（図２乃至図４に示すＹ方向）に離隔して軸受部２０ａ、２０ａが設けられている。軸受部２０ａ、２０ａには第１のガイド軸２２が挿通されている。

被取付部２１は第２の被支持部２０から側方へ突出されている。

レンズホルダー１７と該レンズホルダー１７に保持された可動レンズ１６とによって構成された可動部１０は、支持ベース２３に上下方向に移動自在に支持されている。支持ベース２３はベース部２４と該ベース部２４の左右両端部にそれぞれ設けられた第１の軸取付突部２５、２５、第２の軸取付突部２６、２６とベース部２４の上下両端部にそれぞれ設けられた第１の軸受突部２７、第２の軸受突部２８とベース部２４から側方へ突出されて設けられたケース部２９とから成る。

ベース部２４には光軸方向、即ち、前後方向（図２及び図３に示すＺ方向）に貫通された透過孔２４ａが形成されている。

第１の軸取付突部２５、２５には第２のガイド軸３０が取り付けられ、第２の軸取付突部２６、２６にはレンズホルダー１７の軸受部２０ａ、２０ａに挿通された第１のガイド軸２２が取り付けられている。第２のガイド軸３０はレンズホルダー１７の第１の被支持部１９に挿通される。従って、レンズホルダー１７は支持ベース２３に第１のガイド軸２２及び第２のガイド軸３０を介して上下方向へ移動自在に支持される。

一方の第２の軸取付突部２６は第２の軸受け突部２８から下方へ突出され、この突出された部分が被取付部２６ａとして設けられている。

支持ベース２３の第１の軸受突部２７には第１の案内軸３１が挿通され、第２の軸受突部２８には第２の案内軸３２が挿通されている。

支持ベース２３のケース部２９は、図５及び図６に示すように、前後方向を向く底面部３３と、該底面部３３の長手方向における両端側の部分からそれぞれ前方へ突出された４つの側壁部３４、３４、・・・とを有し、該側壁部３４、３４、・・・は、２つずつが対向した状態で位置されている。対向して位置された側壁部３４、３４、・・・間には、底面部３３の長手方向における両端部から前方へ突出された規制壁部３５、３５がそれぞれ設けられ、該規制壁部３５、３５の底面部３３からの前方への突出量は側壁部３４、３４、・・・の底面部３３からの前方への突出量より小さくされている。

ケース部２９には側壁部３４、３４、・・・と規制壁部３５、３５とによって囲まれた空間がそれぞれ配置空間２９ａ、２９ａとして形成されている。底面部３３の配置空間２９ａ、２９ａ間の部分は底面部３３の他の部分より一段低く形成され、コイル取付部３３ａとして設けられている。

側壁部３４、３４、・・・の前面には、それぞれＬ字状に形成されたガイド片３６、３６、・・・が設けられている。

支持ベース２３は固定ベース３７に左右方向（図２乃至図４に示すＸ方向）に移動自在に支持されている。

固定ベース３７は撮像装置１の図示しない鏡筒内に固定されている。固定ベース３７は、図２に示すように、ベース面部３８と該ベース面部３８の上下両端部にそれぞれ設けられた第１の軸保持突部３９、３９、第２の軸保持突部４０、４０とベース面部３８から下方へ突出されて設けられたケース部２９とから成る。この固定ベース３７に設けられたケース部２９は、支持ベース２９に設けられたケース部２９と同様のものである。

ベース面部３８には光軸方向に貫通された透過孔３８ａが形成されている。

第１の軸保持突部３９、３９には、支持ベース２３の第１の軸受突部２７に挿通された第１の案内軸３１が取り付けられ、第２の軸保持突部４０、４０には支持ベース２３の第２の軸受突部２８に挿通された第２の案内軸３２が取り付けられている。従って、支持ベース２３は固定ベース３７に第１の案内軸３１及び第２の案内軸３２を介して左右方向へ移動自在に支持される。

支持ベース２３のケース部２９及び固定ベース３７のケース部２９には、それぞれ駆動装置４１、４１が配置されている（図２、図３、図４及び図６参照）。

駆動装置４１は電磁石４２とマグネット４３、４４と圧電素子４５とから成る。

電磁石４２はヨーク４６と励磁コイル４７とから成る。ヨーク４６は、強磁性体、例えば、鉄材料によって形成され、第１の部材４８と第２の部材４９とが結合されて成る。

第１の部材４８は極部４８ａと挿入部４８ｂとから成り、極部４８ａは挿入部４８ｂより稍前方へ突出されている。第２の部材４９は極部４９ａによって構成されている。極部４８ａ、４９ａは励磁コイル４７への通電方向に応じて極性が変更される。

励磁コイル４７には第１の部材４８の挿入部４８ｂが挿入され、該挿入部４８ｂは第２の部材４９に接着やネジ止め等の適宜の方法によって結合される。励磁コイル４７に挿入部４８ｂが挿入され、第１の部材４８と第２の部材４９が結合されることにより、励磁コイル４７がヨーク４６に保持されて電磁石４２が構成される。

マグネット４３、４４はそれぞれヨーク４６の極部４８ａ、４９ａの前面に配置される。マグネット４３、４４は極部４８ａ、４９ａに接する面側の磁極４３ａ、４４ａが同極、例えば、Ｓ極に着磁され、反対の面側の磁極４３ｂ、４４ｂがともに同極、例えば、Ｎ極に着磁されている。

従って、励磁コイル４７への通電により、例えば、ヨーク４６の極部４８ａがＳ極に着磁されると共に極部４９ａがＮ極に着磁されると、極部４８ａとマグネット４３が反発されて両者の間に僅かな隙間が生じると共に極部４９ａがマグネット４４に吸着される。逆に、励磁コイル４７への通電方向が逆方向にされ、例えば、ヨーク４６の極部４８ａがＮ極に着磁されると共に極部４９ａがＳ極に着磁されると、極部４８ａがマグネット４３に吸着されると共に極部４９ａとマグネット４４が反発されて両者の間に僅かな隙間が生じる。また、励磁コイル４７への通電が行われていない状態においては、マグネット４３、４４にそれぞれ極部４８ａ、４９ａが吸着される。

圧電素子４５は一方向、即ち、可動部１０の移動方向であるＹ方向又はＸ方向に長く形成され、例えば、両面に電極を有したジルコンチタン酸鉛から成る圧電磁器板が多数長手方向に積層されて構成され、各電極は並列に接続されている。圧電素子４５は駆動電圧が印加されることにより、積層方向（長手方向）に伸長され、両端子間の電圧が０にされることにより元の状態に戻るように長手方向に収縮される。

圧電素子４５は、その長手方向における両端部が、それぞれマグネット４３、４４の磁極４３ｂ、４４ｂに接着等により固定されている。

駆動装置４１は、ヨーク４６の極部４８ａ、４９ａがそれぞれケース部２９の配置空間２９ａ、２９ａに挿入されて接着等によりヨーク４６に固定され、励磁コイル４７がケース部２９の底面部３３のコイル取付部３３ａに接着等によって固定される（図７及び図８参照）。圧電素子４５はケース部２９の規制壁部３５、３５の前方に配置されると共にガイド片３６、３６の後側に配置され、後述する長手方向への移動時にガイド片３６、３６、・・・に案内される。

一方の駆動装置４１の圧電素子４５の前面にはレンズホルダー１７の被取付部２１が接着等によって取り付けられ、他方の駆動装置４１の圧電素子４５の前面には支持ベース２３の被取付部２６ａが接着等によって取り付けられている（図３及び図４参照）。

撮像素子１１は、図１に示すように、第２のドライバー１４からの駆動信号に応じて動作し、可動レンズ１６を介して取り込まれた被写体の画像を取り込み、制御ブロック６によって制御されるタイミング生成回路１５から出力されたタイミング信号に基づいて、取り込んだ被写体の画像（画像情報）を電気信号としてＡ／Ｄ変換回路１２に送出する。

尚、撮像素子１１はＣＣＤに限られることはなく、撮像素子１１として、例えば、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の他の素子を使用することもできる。

Ａ／Ｄ変換回路１２は、入力された電気信号としての画像情報に対して、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理を行っての良好なＳ／Ｎ比の保持、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）処理を行っての利得の制御、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換を行ってのデジタル信号としての画像データーの生成等を行う。

第１のドライバー１３は、制御ブロック６の後述するＣＰＵの指令に基づいて圧電素子４５、４５に対して駆動信号を送出する。

第２のドライバー１４は、タイミング生成回路１５から出力されたタイミング信号に基づいて撮像素子１１に対して駆動信号を送出する。

タイミング生成回路１５は、制御ブロック６による制御に応じて、所定のタイミングを提供するタイミング信号を生成する。

カメラブロック２には可動部１０のＸＹ方向における変位量を検出する検出手段５０が設けられている。検出手段５０としては、例えば、ＭＲ（Magneto Resistance）センサー等の磁気的な検出手段やホール素子等を有する光学的な検出手段が用いられている。検出手段５０によって検出された検出結果は、制御ブロック６の後述するＣＰＵに可動部１０の位置情報として入力される。

カメラＤＳＰ３は、Ａ／Ｄ変換回路１２から入力した画像データーに対して、ＡＦ（Auto Focus）、ＡＥ（Auto Exposure）、ＡＷＢ（Auto White Balance）等の信号処理を行う。ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ等の信号処理が行われた画像データーは、所定の方式でデーター圧縮され、制御ブロック６を介して記録媒体１００に出力され、該記録媒体１００にファイルとして記録される。

カメラＤＳＰ３には、ＳＤＲＡＭコントローラー５１が設けられ、該ＳＤＲＡＭコントローラー５１の指令によりＳＤＲＡＭ４に対して高速でデーターの読み書きが行われる。

制御ブロック６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５、ＲＡＭ（Random Access Memory）２６、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）２７、時計回路５５等の各部がシステムバス５６を介して接続されて構成されたマイクロコンピュータであり、撮像装置１の各部を制御する機能を有する。

ＣＰＵ５２は第１のドライバー１３やタイミング生成回路１５を介して第２のドライバー１４等に指令信号を送出し、これらの各部を動作させる。ＣＰＵ５２には、検出手段５０によって検出された可動部１０の位置情報が入力され、ＣＰＵ５２によって、入力された位置情報に基づいて第１のドライバー１３に対して指令信号が出力される。

ＲＡＭ５３は処理の途中結果を一時記憶する等、主に作業領域として用いられる。

フラッシュＲＯＭ５４には、ＣＰＵ５２において実行する種々のプログラムや各処理に必要となるデーター等が記憶される。

時計回路５５は、現在年月日、現在曜日、現在時刻、撮影日時等を出力する回路である。

操作部７は撮像装置１の筐体に設けられたタッチパネルやコントロールキー等であり、操作部７に対する操作に応じた信号がＣＰＵ５２に入力され、該ＣＰＵ５２によって入力した信号に基づいて各部に指令信号が送出される。

ＬＣＤ８は、例えば、筐体に設けられ、システムバス５６に接続されたＬＣＤコントローラー５７によって制御される。ＬＣＤ８には、ＬＣＤコントローラー５７の駆動信号に基づいた画像データー等の各種の情報が表示される。

外部インターフェース９はシステムバス５６に接続されている。外部インターフェース９を介して外部機器２００、例えば、外部のパーソナルコンピューターと接続し、このパーソナルコンピューターから画像データーを受け取って記録媒体１００に記録したり、記録媒体１００に記録されている画像データーを外部のパーソナルコンピューター等に出力することができる。尚、記録媒体１００はシステムバス５６に接続された媒体インターフェース５を介して制御ブロック６に接続される。

また、外部インターフェース９に外部デバイス２００、例えば、通信モジュールを接続することにより、例えば、インターネット等のネットワークに接続し該ネットワークを通じて種々の画像データーやその他の情報を取得し、これらのデーターや情報を記録媒体１００に記録したり、記録媒体１００に記録されているデーターを、ネットワークを通じて目的とする相手先に送信したりすることができる。

尚、外部インターフェース９は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）１３２４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の有線用インターフェースとして設けることも可能であり、また、光や電波による無線用インターフェースとして設けることも可能である。

一方、記録媒体１００に記録された画像データーは、ユーザーによって行われた操作部７に対する操作に応じた操作信号に基いて記録媒体１００から読み出され、媒体インターフェース５を介してカメラＤＳＰ３に送出される。

カメラＤＳＰ３は、記録媒体１００から読み出されて入力された圧縮されている画像データーについて、データー圧縮の解凍処理（伸張処理）を行い、解凍後の画像データーをシステムバス５６を介してＬＣＤコントローラー５７に送出する。ＬＣＤコントローラー５７は、この画像データーに基づいた画像信号をＬＣＤ８に送出する。ＬＣＤ８には画像信号に基づいた画像が表示される。

以下に、駆動装置４１の動作について説明する（図９乃至図１３参照）。

駆動装置４１の駆動前の状態においては、ケース部２９に固定されたヨーク４６がマグネット４３、４４に吸着されて圧電素子４５がヨーク４６に対して固定されている（図９参照）。尚、図９に示すＭ１、Ｍ２はそれぞれ可動部１０の移動方向における圧電素子４５の中心及びヨーク４６の中心である。

この非駆動状態において、励磁コイル４７に交流電流が供給されると、電磁石４２が励磁されてヨーク４６の極部４８ａがＳ極に着磁されると共に極部４９ａがＮ極に着磁される（図１０参照）。従って、極部４８ａとマグネット４３が反発されて両者の間に僅かな隙間が生じると共に極部４９ａがマグネット４４に吸着された状態が保持される。

このとき圧電素子４５に駆動電圧が印加される。駆動電圧の印加は、上記したように、検出手段５０によって検出された可動部１０の位置情報に基づいてＣＰＵ５２から第１のドライバー１３に対して指令信号が出力され、第１のドライバー１３から圧電素子４５に対して駆動信号が出力されることにより行われる。

圧電素子４５に駆動電圧が印加されると、極部４８ａとマグネット４３の間に僅かな隙間が生じており極部４９ａがマグネット４４に吸着されているため、圧電素子４５がマグネット４３側に伸長され、マグネット４３が圧電素子４５の伸長に伴って移動される（図１１参照）。

続いて交流電流の位相が変化され、励磁コイル４７に対する通電方向が逆方向となる。従って、ヨーク４６の極部４８ａがＮ極に着磁されると共に極部４９ａがＳ極に着磁され（図１２参照）、極部４８ａがマグネット４３に吸着され極部４９ａとマグネット４４が反発されて両者の間に僅かな隙間が生じる。

このとき圧電素子４５の両端子間の電圧が０にされる。従って、伸長されていた圧電素子４５が元の長さに収縮され、マグネット４４が圧電素子４５の収縮に伴って移動される（図１３参照）。

以上のようにして、励磁コイル４７、４７に対する交流電流の供給時に、圧電素子４５、４５に対する駆動電圧の印加を所定のタイミングで間欠的に行うことにより、圧電素子４５、４５を移動させる。圧電素子４５、４５が移動されると、該圧電素子４５、４５にそれぞれ取り付けられているレンズホルダー１７又は支持ベース２３がＹ方向又はＸ方向へ移動され、可動レンズ１６がレンズホルダー１７又は支持ベース２３の移動に伴って移動される。

上記のように可動レンズ１６が光軸方向に直交する方向（ＸＹ方向）へ移動されることにより、手振れや像振れによって生じるブレを補正するブレ補正が行われる。

尚、圧電素子４５を上記とは逆のマグネット４４側へ移動させるには、交流電流の供給時に、圧電素子４５に対する駆動電圧の印加とその停止を上記とは逆のタイミングで行う。

また、圧電素子４５の移動を停止させるときには、励磁コイル４７への交流電流の供給を停止する。励磁コイル４７への交流電流の供給を停止することにより、ヨーク４６がマグネット４３、４４に吸着されて圧電素子４５の移動が停止される。従って、可動レンズ１６は励磁コイル４７に無通電の状態で所望の位置に保持される。

以上に記載した通り、撮像装置１にあっては、圧電素子４５とマグネット４３、４４のみが一体となって移動され、ヨーク４６は移動されないため、駆動装置４１のうちの可動する部分の小型化を図ることができると共に可動する部分の重量が小さくなり移動時の高速化を図ることができる。

また、可動レンズ１６は励磁コイル４７への通電が行われていない無通電の状態で所望の位置に保持されるため、省電力化を図ることができる。

さらに、圧電磁器板が積層されて構成された圧電素子４５を用いることにより、積層数に応じて圧電素子４５の伸縮量を任意に設定することが可能であり、圧電素子４５の伸縮量の制御を行い易く、ブレ補正の信頼性の向上を図ることができる。

以下に、ケース部及び駆動装置の変形例について説明する。尚、以下に示す変形例に係るケース部２９Ａ及び駆動装置４１Ａは、それぞれ上記したケース部２９及び駆動装置４１と比較して、側壁部の一部の形状が相違すること、圧電素子の変形方向が相違すること及び圧電素子にスライダーが取り付けられていることのみが相違するため、ケース部２９及び駆動装置４１と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分についてはケース部２９及び駆動装置４１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。

ケース部２９Ａの側壁部３４Ａ、３４Ａ、・・・には、それぞれ前方へ突出された支持突部３４ａ、３４ａ、・・・が設けられている（図１４参照）。支持突部３４ａ、３４ａ、・・・の内面には、それぞれ内方へ突出されたガイドピン３４ｂ、３４ｂ、・・・が設けられている（図１５参照）。

支持ベース２３のケース部２９Ａ及び固定ベース３７のケース部２９Ａには、それぞれ駆動装置４１Ａ、４１Ａが配置されている。

駆動装置４１Ａは電磁石４２とマグネット４３、４４と圧電素子４５Ａとスライダー５８とから成る（図１６参照）。

圧電素子４５Ａは一方向、即ち、可動部１０の移動方向に長く形成され、例えば、鉄板等の金属板の両面に一対の素子（セラミック素子）が貼り付けられて構成された所謂バイモルフ型が用いられている。圧電素子４５Ａは、一方の素子に駆動電圧が印加されることにより中央部が電磁石４２から離れる方向へ変位するように変形され、また、他方の素子に駆動電圧が印加されることにより中央部が電磁石４２に近付く方向へ変位するように変形される。

尚、圧電素子４５Ａとしてはバイモルフ型に限られることはなく、金属板の片面のみに素子（セラミック素子）が貼り付けられて構成された所謂ユニモルフ型を用いることも可能である。ユニモルフ型の圧電素子にあっては、素子に一方の方向への駆動電圧が印加されることにより中央部が電磁石４２から離れる方向へ変位するように変形され、また、素子に他方の方向への駆動電圧が印加されることにより中央部が電磁石４２に近付く方向へ変位するように変形される。

圧電素子４５Ａは、その長手方向における両端部が、それぞれマグネット４３、４４の磁極４３ｂ、４４ｂに接着等により固定されている。

圧電素子４５Ａの前面にはスライダー５８が取り付けられている。スライダー５８は圧電素子４５Ａの長手方向に長く形成され、長手方向における一端部に圧電素子４５Ａ側に突出された被取付突部５８ａを有している。スライダー５８の両側面には、長手方向に延びる被ガイド溝５８ｂ、５８ｂが形成されている。

スライダー５８は被取付突部５８ａが接着等によって圧電素子４５Ａの長手方向における一端部に取り付けられ、被ガイド溝５８ｂ、５８ｂにそれぞれケース部２９Ａのガイドピン３４ｂ、３４ｂが摺動自在に係合される。

一方の駆動装置４１Ａのスライダー５８の前面にはレンズホルダー１７の被取付部２１が接着等によって取り付けられ、他方の駆動装置４１Ａのスライダー５８の前面には支持ベース２３の被取付部２６ａが接着等によって取り付けられる。

以下に、駆動装置４１Ａの動作について説明する（図１７乃至図２０参照）。

非駆動状態において、励磁コイル４７に交流電流が供給されると、電磁石４２が励磁されてヨーク４６の極部４８ａがＮ極に着磁されると共に極部４９ａがＳ極に着磁される（図１７参照）。従って、極部４８ａがマグネット４３に吸着された状態が保持されると共に極部４９ａとマグネット４４が反発されて両者の間に僅かな隙間が生じる。

このとき圧電素子４５Ａに駆動電圧が印加される。圧電素子４５Ａに駆動電圧が印加されると、極部４８ａがマグネット４３に吸着され極部４９ａとマグネット４４との間に僅かな隙間が生じているため、圧電素子４５Ａが変形されてマグネット４４側の部分が該マグネット４４とともにマグネット４３側に移動される（図１８参照）。

続いて交流電流の位相が変化され、励磁コイル４７に対する通電方向が逆方向となる。従って、ヨーク４６の極部４８ａがＳ極に着磁されると共に極部４９ａがＮ極に着磁され（図１９参照）、極部４８ａとマグネット４３が反発されて両者の間に僅かな隙間が生じ極部４９ａがマグネット４４に吸着される。

このとき圧電素子４５Ａの両端子間の電圧が０にされる。従って、変形されていた圧電素子４５Ａが元の状態に戻り、スライダー５８がケース部２９Ａの支持突部３４ａ、３４ａに案内されてマグネット４３とともに移動される（図２０参照）。

以上のようにして、励磁コイル４７、４７に対する交流電流の供給時に、圧電素子４５Ａ、４５Ａに対する駆動電圧の印加を所定のタイミングで間欠的に行うことにより、スライダー５８、５８を移動させる。スライダー５８、５８が移動されると、該スライダー５８、５８に取り付けられているレンズホルダー１７又は支持ベース２３がＹ方向又はＸ方向へ移動され、可動レンズ１６がレンズホルダー１７又は支持ベース２３の移動に伴って移動される。

尚、スライダー５８を上記とは逆のマグネット４４側へ移動させるには、交流電流の供給時に、圧電素子４５Ａに対する駆動電圧の印加とその停止を上記とは逆のタイミングで行う。

また、スライダー５８の移動を停止させるときには、励磁コイル４７への交流電流の供給を停止する。励磁コイル４７への交流電流の供給を停止することにより、ヨーク４６がマグネット４３、４４に吸着されてスライダー５８の移動が停止される。従って、可動レンズ１６は励磁コイル４７に無通電の状態で所望の位置に保持される。

尚、上記した変形例においては、スライダー５８、５８を設けて可動レンズ１６をＸＹ方向へ移動させる例を示したが、スライダー５８、５８を設けずに、圧電素子４５Ａ、４５Ａにレンズホルダー１７の被取付部２１と支持ベース２３の被取付部２６ａをそれぞれ取り付けて可動レンズ１６をＸＹ方向へ移動させるようにしてもよい。

以上に記載した通り、上記した変形例にあっては、圧電素子４５Ａとマグネット４３、４４が一体となって移動され、ヨーク４６は移動されないため、駆動装置４１Ａのうちの可動する部分の小型化を図ることができると共に可動する部分の重量が小さくなり移動時の高速化を図ることができる。

さらに、圧電素子４５Ａは印加される駆動電圧の大きさに応じて曲げ変形され所望の方向へ移動されるため、圧電素子４５Ａの変形量の制御を行い易く、ブレ補正の信頼性の向上を図ることができる。

上記には、駆動装置４１、４１又は駆動装置４１Ａ、４１Ａを用いて可動レンズ１６を有する可動部１０をＸＹ方向へ移動させてブレ補正を行う例を示したが、図２１に示すように、駆動装置４１、４１又は駆動装置４１Ａ、４１Ａを用いて可動部１０に代えて撮像素子１１をＸＹ方向へ移動させることにより、ブレ補正を行うことも可能である。従って、この場合には、撮像素子１１が、駆動装置４１、４１又は駆動装置４１Ａ、４１Ａによって移動される被駆動体となる。

また、上記には、可動部１０又は撮像素子１１を光軸に直交する方向へ移動させてブレ補正を行う例を示したが、本発明は可動部１０又は撮像素子１１を光軸方向へ移動させてフォーカスやズームを行う装置にも適用することが可能である。

尚、上記に示した上下左右前後の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の適用においては、これらの方向に限定されることはない。

上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図２１と共に本発明の最良の形態を示すものであり、本図は、撮像装置の全体構成を示すブロック図である。要部の分解斜視図である。要部の拡大斜視図である。要部の拡大正面図である。ケース部の拡大断面図である。ケース部と駆動装置を示す拡大分解斜視図である。ケース部に駆動装置が組み付けられる前の状態を示す拡大斜視図である。ケース部に駆動装置が組み付けられた状態を示す拡大斜視図である。図１０乃至図１３と共に駆動装置の動作を示すものであり、本図は、駆動前の状態を示す拡大側面図である。励磁コイルに交流電流が供給されヨークが着磁された状態を示す拡大側面図である。圧電素子に駆動電圧が印加され該圧電素子が伸長された状態を示す拡大側面図である。ヨークの着磁が反転された状態を示す拡大側面図である。圧電素子に対する駆動電圧が停止され該圧電素子が収縮されて移動された状態を示す拡大側面図である。図１５乃至図２０と共に変形例を示すものであり、本図は、拡大斜視図である。スライダーを取り外して示す拡大斜視図である。拡大側面図である。図１８乃至図２０と共に駆動装置の動作を示すものであり、本図は、励磁コイルに交流電流が供給されヨークが着磁された状態を示す拡大側面図である。圧電素子に駆動電圧が印加され該圧電素子が変形された状態を示す拡大側面図である。ヨークの着磁が反転された状態を示す拡大側面図である。圧電素子の両端子間の電圧が０にされ該圧電素子が元の状態に戻って移動された状態を示す拡大側面図である。撮像素子を移動させる例を示す概念図である。

符号の説明

１…撮像装置、１１…撮像素子、１６…可動レンズ、４１…駆動装置、４２…電磁石、４３…マグネット、４４…マグネット、４５…圧電素子、４６…ヨーク、４７…励磁コイル、４８ａ…極部、４９ａ…極部、４１Ａ…駆動装置、４５Ａ…圧電素子

Claims

被駆動体とされる可動レンズ又は撮像素子を所定の方向へ移動させる駆動装置であって、
被駆動体に連結されると共に駆動電圧が印加されて変形される圧電素子と、
被駆動体の移動方向における圧電素子の両端部にそれぞれ同極が接した状態で取り付けられた一対のマグネットと、
励磁コイルと該励磁コイルを保持するヨークとを有すると共に上記一対のマグネットのヨークに対する吸着と反発の制御を行う電磁石とを備え、
上記ヨークには上記一対のマグネットがそれぞれ配置され励磁コイルへの通電方向に応じて極性が変更される一対の極部が設けられ、
励磁コイルへの通電方向を連続的に変更して一対の極部の極性が互いに異極となるように反転させ、励磁コイルに一方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対して駆動電圧を印加すると共に励磁コイルに他方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対する駆動電圧の印加を停止するようにした
ことを特徴とする駆動装置。
上記圧電素子として、複数の圧電磁器板が積層されて構成され、被駆動体の移動方向に伸縮される素子を用いた
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
上記圧電素子として、被駆動体の移動方向に直交する方向へ曲げ変形される素子を用いた
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
被駆動体とされる可動レンズ又は撮像素子と該被駆動体を所定の方向へ移動させる駆動装置とを備えた撮像装置であって、
駆動装置は、
被駆動体に連結されると共に駆動電圧が印加されて変形される圧電素子と、
被駆動体の移動方向における圧電素子の両端部にそれぞれ同極が接した状態で取り付けられた一対のマグネットと、
励磁コイルと該励磁コイルを保持するヨークとを有すると共に上記一対のマグネットのヨークに対する吸着と反発の制御を行う電磁石とを備え、
上記ヨークには上記一対のマグネットがそれぞれ配置され励磁コイルへの通電方向に応じて極性が変更される一対の極部が設けられ、
励磁コイルへの通電方向を連続的に変更して一対の極部の極性が互いに異極となるように反転させ、励磁コイルに一方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対して駆動電圧を印加すると共に励磁コイルに他方の方向への通電が行われたときに圧電素子に対する駆動電圧の印加を停止するようにした
ことを特徴とする撮像装置。