JP2010051060A - 駆動装置及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエータの駆動特性を効率良く取得することができる駆動装置及び光学装置を提供する。
【解決手段】
撮像光学系２を移動させる駆動装置であって、ヨー方向Ｘに撮像光学系２を移動させるアクチュエータ８と、ピッチ方向Ｙに撮像光学系２を移動させるアクチュエータ６と、アクチュエータ８、アクチュエータ６をそれぞれの駆動特性に基づいて駆動させる第１制御部３０と、アクチュエータ８及びアクチュエータ６のそれぞれの駆動特性を取得する第１制御部３０と、を備え、第１制御部３０は、撮像光学系２をヨー方向Ｘ及びピッチ方向Ｙに同時に移動させて移動速度を取得し、取得した移動速度に基づいて駆動特性を取得することにより、駆動特性を効率良く取得することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、対象物を駆動させる駆動装置及びその駆動装置を備える光学装置に関するものである。

従来の駆動装置及び光学装置として、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータ（圧電アクチュエータ）を有するものが知られている。例えば、特許文献１、２には、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させて対象物を移動させるものが開示されている。

特許文献１記載の駆動装置は、駆動開始、駆動停止及び駆動方向反転の際に、圧電素子への印加時間を制御することで対象物の移動速度を制御するものである。特許文献２記載の駆動装置は、駆動波形を予めメモリに記憶しておき、対象物の目標移動方向及び目標移動速度に応じて、記憶された駆動波形を選択し、駆動速度を制御するものである。
特開平９−１９１６７６号公報 特開平１１−１５５２９２号公報

ここで、駆動装置にあっては、使用期間や使用頻度に応じて圧電アクチュエータの駆動特性が変化する。例えば、使用期間や使用頻度に応じて駆動軸と被駆動部材との摩擦係数が変化する場合がある。このため、特許文献１記載の駆動装置にあっては、使用期間や使用頻度に伴って対象物を高精度に移動させることが困難となる。また、特許文献２記載の駆動装置にあっては、駆動特性を予め予測して駆動波形を大量に記憶しておかなければならず、リソースの負荷が増大するおそれがある。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、圧電アクチュエータの駆動特性を効率良く取得することができる駆動装置及び光学装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係る駆動装置は、対象物を移動させる駆動装置であって、第１方向に対象物を移動させる第１圧電アクチュエータと、第１方向とは別の第２方向に対象物を移動させる第２圧電アクチュエータと、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータを、それぞれの駆動特性に基づいて駆動させる駆動制御手段と、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータのそれぞれの駆動特性を取得する駆動特性取得手段と、を備え、駆動特性取得手段は、対象物を第１方向及び第２方向に同時に移動させて移動速度を取得し、移動速度に基づいて駆動特性を取得することを特徴として構成される。

本発明に係る駆動装置は、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータの駆動特性を取得する際に、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータを同時に駆動させて、第１方向及び第２方向のそれぞれの移動速度を取得する。このため、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータをそれぞれ個別に駆動させる場合に比べて短い時間で移動速度を取得できるので、効率良く駆動特性を取得することができる。

ここで、駆動装置において、駆動制御手段は、駆動特性に基づいて駆動時の速度を補正することが好適である。このようにすることで、駆動特性に基づいて補正した速度でアクチュエータを駆動させることができるので、制御目標通りの制御が可能となる。

また、駆動装置において、駆動特性取得手段は、第１方向及び第２方向により規定される角度を等分する方向に第１基準位置及び第２基準位置を設定し、駆動制御手段が第１圧電アクチュエータ又は第２圧電アクチュエータを駆動させる前に、第１基準位置及び第２基準位置により規定される区間で対象物を移動させることが好適である。

このように構成することで、第１方向及び第２方向の移動速度の算出を容易とすることができるので、簡単な演算により移動速度を取得して効率良く駆動特性を取得することができる。

また、駆動装置において、駆動特性取得手段は、第１方向及び第２方向により規定される角度を等分する方向に複数の基準位置を設定し、駆動制御手段が第１圧電アクチュエータ又は第２圧電アクチュエータを駆動させる前に、基準位置間で対象物を移動させて基準位置間ごとに駆動特性を取得し、基準位置間ごとに速度を補正することが好適である。このように構成することで、駆動特性の補正精度を向上させることができる。

さらに、本発明に係る光学装置は、上述した駆動装置を備えて構成される。この光学装置によれば、上述した駆動装置を備えていることから、光学部材を効率良く駆動特性を取得することができる。

本発明によれば、効率良く圧電アクチュエータの駆動特性を取得することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
本実施形態に係る撮像装置（光学装置）は、例えば撮像光学系と撮像素子を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正を行うものである。すなわち、手振れに応じて撮像光学系を移動させ、撮像素子との相対位置を変化させることで手振れを補正する。この撮像装置は、静止画を撮影するカメラ、動画を撮影するビデオカメラ、携帯電話に搭載される撮像部などに適用される。

まず、本実施形態に係る撮像装置の機械的な構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置における撮像部及び手振れ補正機構の分解斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置は、被写体の像を取得するための撮像光学系（対象物）２と撮像素子１４を備えている。撮像光学系２は、撮像素子１４に集光する光学系であり、撮影レンズを備えて構成されている。この撮像光学系２は、例えばホルダ２ａにレンズ（図示なし）を収容して構成される。撮像光学系２は、単体のレンズで構成してもよいし、複数のレンズによるレンズ群で構成してもよい。

撮像光学系２は、第２移動部材５に取り付けられており、撮像素子１４に対し光軸Ｏの方向（光軸方向）と直交する方向に相対移動可能に設けられている。第２移動部材５は、撮像素子１４を固定する撮像素子ホルダ１３に収容され、球体４で支持されることにより、撮像素子ホルダ１３及び撮像素子１４に対し光軸方向と直交する方向に相対移動可能となっている。このため、撮像光学系２は、第２移動部材５と共に撮像光学系２が移動することによって、撮像素子１４に対し光軸方向と直交する方向に相対移動することになる。

その際、撮像光学系２を第２移動部材５に対し光軸方向へ移動可能に取り付けることが好ましい。例えば、第２移動部材５に光軸方向へ向けた支持軸３を取り付け、その支持軸３に沿って撮像光学系２を移動可能に取り付ける。撮像光学系２を光軸方向へ移動させるアクチュエータ１０としては、圧電素子１０ａの伸縮により往復移動する駆動軸１０ｂを備えたものが用いられる。このアクチュエータ１０は、撮像光学系２を光軸方向へ移動させる第３アクチュエータとして機能するものである。圧電素子１０ａが第２移動部材５に取り付けられ、駆動軸１０ｂが撮像光学系２に摩擦係合される。駆動軸１０ｂの一端は、圧電素子１０ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸１０ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸１０ｂを撮像光学系２のホルダ２ａに一定の押圧力で圧接した状態とし、駆動軸１０ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸１０ｂが移動することにより、慣性により撮像光学系２の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸１０ｂが移動すると、撮像光学系２もその逆方向へ移動する。このような駆動軸１０ｂの往復移動を繰り返すことにより、第２移動部材５に対し相対的に撮像光学系２を移動させることができる。圧電素子１０ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸１０ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

このように、撮像光学系２を第２移動部材５に対し光軸方向へ移動可能に取り付けることにより、第２移動部材５に対し撮像光学系２のみを光軸方向へ移動させてフォーカシングを行うことができる。

撮像素子１４は、撮像光学系２により結像された像を電気信号に変換する撮像手段であり、撮像素子ホルダ１３に固定して取り付けられている。この撮像素子１４としては、例えばＣＣＤセンサが用いられる。

本実施形態に係る撮像装置は、第１アクチュエータ（第１圧電アクチュエータ）８及び第２アクチュエータ（第２圧電アクチュエータ）６を備えている。第１アクチュエータ８は、光軸方向と直交するヨー方向（第１方向）Ｘに撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させるアクチュエータである。この第１アクチュエータ８は、例えば、圧電素子８ａの伸縮により往復移動する駆動軸８ｂを備えたものが用いられる。駆動軸８ｂは、ヨー方向Ｘに向けて配置されている。圧電素子８ａは、撮像素子１４が固定される撮像素子ホルダ１３に取り付けられている。駆動軸８ｂは、第１移動部材１１に摩擦係合されている。駆動軸８ｂの一端は、圧電素子８ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸８ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸８ｂを第１移動部材１１に一定の押圧力で圧接された状態とし、駆動軸８ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸８ｂが移動することにより、慣性により第１移動部材１１の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸８ｂが移動すると、第１移動部材１１もその逆方向へ移動する。このような駆動軸８ｂの往復移動を繰り返すことにより、撮像素子１４に対し第１移動部材１１をヨー方向Ｘに沿って移動させることができ、撮像素子１４に対し相対的に撮像光学系２をヨー方向Ｘに移動させることができる。圧電素子８ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸８ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

なお、第１アクチュエータ８は、圧電素子８ａを第１移動部材１１側に取り付け、駆動軸８ｂを撮像素子ホルダ１３に摩擦係合させて構成する場合もある。

第２アクチュエータ６は、光軸方向と直交するピッチ方向（第２方向）Ｙに撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させるアクチュエータである。この第２アクチュエータ６と第１アクチュエータ８は、撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させる駆動手段として機能するものである。

ピッチ方向Ｙは、光軸方向と直交しヨー方向Ｘと交差する方向に設定される。この第２アクチュエータ６は、例えば、圧電素子６ａの伸縮により往復移動する駆動軸６ｂを備えたものが用いられる。駆動軸６ｂは、ピッチ方向Ｙに向けて配置されている。圧電素子６ａは、第２移動部材５に取り付けられている。駆動軸６ｂは、第１移動部材１１に摩擦係合されている。駆動軸６ｂの一端は、圧電素子６ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸６ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸６ｂを第１移動部材１１に一定の押圧力で圧接された状態とし、駆動軸６ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸６ｂが一方向に移動することにより、慣性により第２移動部材５の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸６ｂが移動しようとすると、駆動軸６ｂは摩擦力によって静止したまま、第２移動部材５が一方向へ移動する。このような駆動軸６ｂの往復移動を繰り返すことにより、撮像素子１４に対し第２移動部材５をピッチ方向Ｙに沿って移動させることができ、撮像素子１４に対し相対的に撮像光学系２をピッチ方向Ｙに移動させることができる。圧電素子６ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸６ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

第１移動部材１１には、上述した摩擦係合によって第２アクチュエータ６が取り付けられている。このため、第１アクチュエータ８の作動により第１移動部材１１がヨー方向Ｘに移動することによって第２アクチュエータ６もヨー方向Ｘへ移動することとなる。

なお、第２アクチュエータ６は、圧電素子６ａを第１移動部材１１側に取り付け、駆動軸６ｂを第２移動部材５に摩擦係合させて構成する場合もある。

撮像装置には、位置検出用磁石９、ホール素子１５ａ、１５ｂが設けられている。位置検出用磁石９は、第２移動部材５に取り付けられた磁石であり、ホール素子１５ａ、１５ｂで検出できるだけの磁界を発生するものであれば足りる。ホール素子１５ａ、１５ｂは、位置検出用磁石９から発生する磁界の状態に基づいて撮像素子１４と撮像光学系２の光軸方向と直交する方向に対する相対位置を検出する磁気センサであり、例えば、基板１７に取り付けられる。このホール素子１５ａ、１５ｂは、光軸方向と直交する方向の相対位置を検出可能なものが用いられる。基板１７は、撮像素子ホルダ１３に取り付けられる配線基板であり、例えばＬ字形に屈曲されて用いられる。この基板１７には、圧電素子６ａ、８ａ、１０ａのリード線がそれぞれ基板１７に取り付けられている。

撮像装置には、フォトインタラプタ１６が設けられている。フォトインタラプタ１６は、撮像光学系２の位置検出を行う位置検出センサである。フォトインタラプタ１６は、基板１７に取り付けられ、撮像光学系２の近傍位置に配置される。フォトインタラプタ１６は、発光部と受光部を備え、発光部と受光部の間を通過する移動片２ｂの位置検出を通じて、撮像光学系２の光軸方向の位置を検出する。移動片２ｂは、撮像光学系２のホルダ２ａに形成され、撮像光学系２と一体となって移動する部材である。

撮像装置は、上カバー１を備えている。上カバー１は、撮像部及び手振れ補正機構を収容する撮像素子ホルダ１３の開口部分を被うカバーであり、被写体像を入射するための開口部１ａを形成している。

第１移動部材１１は、第１支持軸１２によりヨー方向Ｘに沿って移動可能に支持されている。第１支持軸１２は、ヨー方向Ｘに向けて配置される軸部材であって、撮像素子ホルダ１３に取り付けられている。この第１支持軸１２は、第１移動部材１１の軸受け部１１ａを貫通して設けられている。これにより、第１移動部材１１は、第１支持軸１２によって撮像素子１４に対しヨー方向Ｘのみに移動するように支持されている。

第２移動部材５は、第２支持軸７によりピッチ方向Ｙに沿って移動可能に支持されている。第２支持軸７は、ピッチ方向Ｙに向けて配置される軸部材であって、第２移動部材５に取り付けられている。この第２支持軸７は、第１移動部材１１の軸受け部１１ｂを貫通して設けられている。これにより、第２移動部材５は、第２支持軸７によって第１移動部材１１に対しピッチ方向Ｙのみに移動するように支持されている。

次に、本実施形態に係る撮像装置の電気的構成を説明する。図２は、本実施形態に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る撮像装置は、第１制御部（駆動制御手段、駆動特性取得手段）３０を備えており、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６及び第１制御部３０により駆動装置が構成されている。

第１制御部３０は、例えば、撮像光学系２と撮像素子１４の光軸方向と直交する方向における相対移動を制御して手振れ補正を行う機能を有している。また、第１制御部３０は、例えば第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６を手振れ補正の動作前に駆動させて、それぞれの駆動特性を取得する機能を有している。そして、取得した駆動特性に基づいて、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６をそれぞれ駆動させる駆動信号を出力する機能を有している。

第１制御部３０は、例えばＣＰＵ、ドライバチップを内蔵するＬＳＩ（LargeScale Integration）などにより構成されている。第１制御部３０に接続されるジャイロセンサ５０は、手振れ量を検出する手振れ検出センサとして機能するものである。このジャイロセンサ５０は、防振ユニットの外部、すなわち撮像素子ホルダ１３の外部に配置されている。

また、第１制御部３０は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘとホール素子１５ａの検出信号Ｓ２ｘを入力し、第１アクチュエータ８に駆動信号Ｓｘを出力する。ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘは、ヨー方向Ｘ（Ｘ方向）の手振れ量に関する検出信号である。ホール素子１５ａの検出信号Ｓ２ｘは、ヨー方向Ｘにおける撮像素子１４と撮像光学系２の相対位置に関する検出信号である。

また、第１制御部３０は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｙとホール素子１５ｂの検出信号Ｓ２ｙを入力し、第２アクチュエータ６に駆動信号Ｓｙを出力する。ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｙは、ピッチ方向Ｙ（Ｙ方向）の手振れ量に関する検出信号である。ホール素子１５ｂの検出信号Ｓ２ｙは、ピッチ方向Ｙにおける撮像素子１４と撮像光学系２の相対位置に関する検出信号である。

また、第３アクチュエータ１０に接続される第２制御部４０は、撮像光学系２の光軸方向へ移動を制御する制御手段として機能するものである。この第２制御部４０は、例えばオートフォーカス用ＩＣやマイコンなどにより構成される。第２制御部４０は、図示しない測距装置により被写体までの距離情報を取得し、その距離情報とフォトインタラプタ１６の検出信号に基づいてアクチュエータ１０に駆動信号を出力し、撮像光学系２を移動制御する。

次に、第１制御部３０が有する手振れ補正信号の生成機能について説明する。図３は、本実施形態に係る撮像装置における手振れ補正回路の概要図である。第１制御部３０内には、例えば図３に示す差動増幅器３１を用いた手振れ補正回路が設けられている。この手振れ補正回路は、Ｘ方向の手振れ補正を行うものとＹ方向の手振れ補正を行うものの二つが設けられる。Ｘ方向の手振れ補正回路は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘとホール素子１５ａの検出信号Ｓ２ｘの差分に応じて第１アクチュエータ８の駆動信号Ｓｘを生成する。Ｙ方向の手振れ補正回路は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｙとホール素子１５ｂの検出信号Ｓ２ｙの差分に応じて第２アクチュエータ６の駆動信号Ｓｙを生成する。これにより、手振れ量と撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の差分を減少させて、手振れ補正が行われることとなる。

ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘ、Ｓ１ｙは、積分回路３２により積分処理して差動増幅器３１に入力することが好ましい。また、ホール素子１５ａ、１５ｂの検出信号Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙは、アンプ回路３３により増幅処理してから差動増幅器３１に入力することが好ましい。

次に、第１制御部３０が第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６にそれぞれ出力する信号について詳細を説明する。図４は、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６に入力される信号波形の一例を示すものであり、横軸が時間である。

図４（Ａ）、（Ｂ）の信号は、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６の駆動時における信号である。すなわち、図４（Ａ）は、摩擦係合される部材を圧電素子６ａ、８ａに接近させる方向に移動させる際に出力される出力信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴ（正転時の信号）であり、図４（Ｂ）は、摩擦係合される部材を圧電素子６ａ、８ａから離間させる方向に移動させる際に出力されるＡ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴ（逆転時の信号）である。

図４（Ａ）、（Ｂ）において、それぞれの二つのパルス信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴは、圧電素子６ａ、８ａに取り付けられたそれぞれ二つの端子（図１参照）に入力される信号であり、上述した駆動信号Ｓｘ、Ｓｙを構成する信号である。この二つのパルス信号は、例えば、同一の周波数ｆ（周期Ｔ）であって、互いの位相を異ならせることにより、互いの信号の電位差が一方向に段階的に変化し、逆方向に急激に変化する信号、又は、互いの信号の電位差が一方向に急激に変化し、逆方向に段階的に変化する信号となっている。その電位差が変動することにより圧電素子６ａ、８ａが伸縮する。１パルスごとの信号が連続して第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６に入力されることにより、連続駆動がそれぞれ行われることとなる。

パルス信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴは、例えば一方の信号がＨｉ出力となりＬｏ出力に低下した後に他方の信号がＨｉ出力となるように設定されている。それらの信号において、一方の信号がＬｏ出力になった際に一定のタイムラグｔＯＦＦの経過後、他方の信号がＨｉ出力となるように設定される。また、ＯＦＦはＯＦＦ出力（オープン出力）である。

また、パルス信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴ、すなわち圧電素子６ａ、８ａを作動させる電気信号は、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。二つのパルス信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴの周波数ｆは、可聴周波数を超える周波数信号とされ、例えば、３０〜８０ｋＨｚの周波数信号とされ、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚとされる。このような周波数のパルス信号を用いることにより、圧電素子６ａ、８ａの可聴領域における作動音を低減することができる。

一方、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６の休止時における信号は、図示していないが、圧電素子６ａ、８ａに取り付けられたそれぞれ二つの端子に入力される電位差がゼロとなる信号である。また、電位差がゼロとなる休止時の入力信号は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す駆動時の入力信号における１パルスの周期時間以上の長い時間で電位差がゼロとなる信号とすることが好ましい。

なお、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６に入力される信号は、図４に示すものに限られるものではなく、パルス信号でなく鋸歯波状の信号や三角波状の信号などであってもよい。

次に、本実施形態に係る撮像装置における手振れ補正時の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る撮像装置における手振れ補正時の動作を示すフローチャートである。図５に示す制御処理は、例えば、撮像装置を用いて撮影を行う際に手振れが生じたタイミングで実行される。

図５に示すように、撮像装置は第１制御部３０の手振れ補正回路を起動する処理から開始する（Ｓ１０）。手振れ補正回路が起動すると、ジャイロセンサ５０が手振れ量を検出し、手振れの検出信号Ｓ１を第１制御部３０に出力する。そして、第１制御部３０は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１とホール素子１５ａ、１５ｂの検出信号Ｓ２とに基づいて、手振れ補正回路を用いて撮像素子１４に撮像される画像がぶれないように、出力信号Ｓｘ，Ｓｙを演算する。そして、出力信号Ｓｘ，Ｓｙに基づいて、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６へ出力する駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴをそれぞれ生成する。Ｓ１０の処理が終了すると、速度読み出し処理へ移行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理は、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて撮像光学系２の移動速度を読み出す処理である。この処理について、図６、７を用いて詳細に説明する。図６は、第１制御部３０の速度読み出しの動作を示すフローチャートである。図７は光軸Ｏ方向からみた撮像光学系２の移動位置遷移を示す概要図であり、横軸がヨー方向Ｘの位置を示すヨー軸、縦軸がピッチ方向Ｙの位置を示すピッチ軸となっている。それぞれの軸は、−１．５°〜＋１．５°の範囲を示している。また、ヨー軸、ピッチ軸共に０となる位置は原点とする。ここでは、原点が光軸Ｏと重なるものとし、撮像光学系２の移動開始位置とする。また、基準位置（第１基準位置）Ｐ１、基準位置（第２基準位置）Ｐ２が、ヨー軸、ピッチ軸により規定される角度９０°を等分した４５°方向において、原点を挟むように設定されているものとする。なお、ここでは基準位置Ｐ１、Ｐ２をヨー軸、ピッチ軸の最大値（±１．５°）に設定しているものとする。

図６に示すように、第１制御部３０は、最初に撮像光学系２を原点から基準位置Ｐ１へ移動させる（Ｓ２０）。この基準位置Ｐ１が速度読み出し開始位置となる。

第１制御部３０は、撮像光学系２を基準位置Ｐ１に到達させた後、撮像光学系２を基準位置Ｐ１から原点へ移動させる（Ｓ２２）。第１制御部３０は、例えば速度読み出し用の駆動信号を第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６へそれぞれ出力し、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて撮像光学系２を基準位置Ｐ１から原点へ移動させる。速度読み出し用の駆動信号は、例えば、一定周波数で同一の大きさのパルス信号が連続したものが用いられる。第１制御部３０は、図７に示すように撮像光学系２を４５°方向に移動させて原点で停止させる。

第１制御部３０は、撮像光学系２を原点で停止させた後、撮像光学系２の移動速度Ｖ１を検出する（Ｓ２４）。例えば、第１制御部３０は、基準位置Ｐ１から原点までの移動時間を計測して、基準位置Ｐ１から原点までの移動速度Ｖ１を算出し、ピッチ方向Ｙの移動範囲＋１．５°〜０°における移動速度Ｖ１_Ｐ、ヨー方向Ｘの移動範囲＋１．５°〜０°における移動速度Ｖ１_Ｙを算出する。

第１制御部３０は、移動速度Ｖ１を算出後、撮像光学系２を原点から基準位置Ｐ２へ移動させる（Ｓ２６）。Ｓ２２の処理と同様に、速度読み出し用の駆動信号を用いて、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて、撮像光学系２を４５°方向に基準位置Ｐ２まで移動させる。そして、基準位置Ｐ２で停止させる（Ｓ２８）。

第１制御部３０は、撮像光学系２を基準位置Ｐ２で停止させた後、撮像光学系２の移動速度Ｖ２を検出する（Ｓ３０）。例えば、第１制御部３０は、原点から基準位置Ｐ２までの移動時間を計測して、原点から基準位置Ｐ２までの移動速度Ｖ２を算出し、ピッチ方向Ｙの移動範囲０°〜−１．５°における移動速度Ｖ２_Ｐ、ヨー方向Ｘの移動範囲０°〜−１．５°における移動速度Ｖ２_Ｙを算出する。

第１制御部３０は、移動速度Ｖ２を算出後、撮像光学系２を基準位置Ｐ２から原点へ移動させる（Ｓ３２）。Ｓ２２の処理と同様に、速度読み出し用の駆動信号を用いて、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて、撮像光学系２を４５°方向に原点まで移動させる。そして、原点で停止させる（Ｓ３４）。

第１制御部３０は、撮像光学系２を原点で停止させた後、撮像光学系２の移動速度Ｖ３を検出する（Ｓ３６）。例えば、第１制御部３０は、基準位置Ｐ２から原点までの移動時間を計測して、基準位置Ｐ２から原点までの移動速度を算出し、ピッチ方向Ｙの移動範囲−１．５°〜０°における移動速度Ｖ３_Ｐ、ヨー方向Ｘの移動範囲−１．５°〜０°における移動速度Ｖ３_Ｙを算出する。

第１制御部３０は、移動速度Ｖ３を算出後、撮像光学系２を原点から基準位置Ｐ１へ移動させる（Ｓ３８）。Ｓ２２の処理と同様に、速度読み出し用の駆動信号を用いて、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて、撮像光学系２を４５°方向に基準位置Ｐ１まで移動させる。そして、基準位置Ｐ１で停止させる（Ｓ４０）。

第１制御部３０は、撮像光学系２を基準位置Ｐ１で停止させた後、撮像光学系２の移動速度Ｖ４を検出する（Ｓ４０）。例えば、第１制御部３０は、原点から基準位置Ｐ１までの移動時間を計測して、原点から基準位置Ｐ１までの移動速度Ｖ４を算出し、ピッチ方向Ｙの移動範囲０°〜＋１．５°における移動速度Ｖ４_Ｐ、ヨー方向Ｘの移動範囲０°〜＋１．５°における移動速度Ｖ４_Ｙを算出する。

Ｓ４０の処理が終了すると、図６に示す制御処理は終了する。図６に示す制御処理を行なうことで、第１制御部３０は、ピッチ方向Ｙの全移動範囲の移動速度Ｖ１_Ｐ、Ｖ２_Ｐ、Ｖ３_Ｐ及びＶ４_Ｐと、ヨー方向Ｘの全移動範囲の移動速度Ｖ１_Ｙ、Ｖ２_Ｙ、Ｖ３_Ｙ及びＶ４_Ｙとを簡単かつ迅速に算出することができる。

図５に戻り、Ｓ１２の処理が終了すると、速度補正処理へ移行する（Ｓ１４）。Ｓ１４の処理では、第１制御部３０が、Ｓ１２の処理で取得した移動速度に基づいて、Ｓ１０の処理で生成した駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴを補正する。例えば、撮像光学系２をピッチ方向に移動させる第２アクチュエータ６について速度補正する場合には、ピッチ方向の移動範囲、移動速度Ｖ１_Ｐ、Ｖ２_Ｐ、Ｖ３_Ｐ及びＶ４_Ｐ及び速度読み出し用の駆動信号の駆動パルス数に基づいて、移動範囲と移動速度との関係（駆動特性）を算出する。そして、算出した駆動特性に基づいて、第２アクチュエータ６に出力される駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴを、撮像光学系２の移動速度が移動範囲で一定となるように変更する。同様に、撮像光学系２をヨー方向に移動させる第１アクチュエータ８について速度補正する場合には、ピッチ方向の移動範囲、移動速度Ｖ１_Ｙ、Ｖ２_Ｙ、Ｖ３_Ｙ及びＶ４_Ｙ及び速度読み出し用の駆動信号の駆動パルス数に基づいて移動範囲と移動速度との関係（駆動特性）を算出する。そして、算出した駆動特性に基づいて、第１アクチュエータ８に出力される駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴを、撮像光学系２の移動速度が移動範囲で一定となるように変更する。

駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴの変更は、例えば、単位時間あたりの駆動パルス数を補正することが好ましい。例えば、補正前の駆動パルスを図８（Ａ）に示す駆動パルスとする。ここで、ピッチ方向及びヨー方向の目標速度をそれぞれ３ｍｍ／ｓとした場合に、Ｓ２４で算出した移動速度Ｖ１_Ｐが５ｍｍ／ｓであったとすると、図８（Ｂ）に示す駆動信号のように、駆動期間と休止期間が交互に連続した駆動信号を出力することで、単位時間あたりのパルス数を変更し、基準位置Ｐ１から原点に移動する範囲での移動速度を目標速度と同一となるようにする。同様に、Ｖ２_Ｐ、Ｖ３_Ｐ、Ｖ４_Ｐ、Ｖ１_Ｙ、Ｖ２_Ｙ、Ｖ３_Ｙ及びＶ４_Ｙについても、目標速度と移動速度の差に応じて休止期間を設定することで、目標速度と同一となるようにする。よって、撮像光学系２と撮像素子１４の移動制御の正確性が向上する。また、駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴは、連続するパルス信号（駆動命令）と、電位差が０となる信号（休止命令）とが交互に繰り返し出力されるように変更される。

第１制御部３０は、駆動信号を変更した後に、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６に対し、変更した駆動信号を出力して手振れ補正動作する（Ｓ１６）。圧電素子６ａ，８ａは、それぞれ入力した駆動信号Ａ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴに基づいて伸縮し、撮像光学系２と撮像素子１４とを相対移動させて手振れ補正が行なわれる。これにより、撮像装置に手振れが生じても、撮像素子１４と撮像光学系２が相対的に移動制御され、撮像素子１４の撮像画像の手振れが抑制される。

Ｓ１６の処理が終了すると、図５に示す制御処理が終了する。図５に示す制御処理を行なうことで、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６の駆動特性を容易に取得することができる。

以上、第１実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６の駆動特性を取得する際に、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６を同時に駆動させて、ヨー方向及びピッチ方向それぞれの移動速度を取得する。このため、図１２に示すように、ヨー方向及びピッチ方向それぞれに基準位置を設けて、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６をそれぞれ個別に駆動させる場合に比べて短い時間で移動速度を取得できるので、駆動特性を効率良く取得することができる。そして、取得した駆動特性を用いて、経時変化による第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６の移動速度の変化を補正することで、手振れ補正動作を高精度で行うことができる。

また、第１実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、ピッチ方向Ｙ及びヨー方向により規定される角度９０°を等分した４５°方向に撮像光学系２を移動させるので、ピッチ方向Ｙ及びヨー方向Ｘの移動速度の算出を容易とすることができる。よって、簡単な演算により移動速度を取得して駆動特性を効率良く取得することができる。そして、駆動特性に基づいて補正した速度でアクチュエータを駆動させることができるので、制御目標通りの制御が可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る駆動装置及び光学装置は、第１実施形態に係る駆動装置及び光学装置と同様に構成されるものであって、撮像光学系２の移動速度を読み出す処理（図５に示すＳ１２の処理）のみが相違する。よって、第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図９は、第１制御部３０の速度読み出しの動作を示すフローチャートである。図１０は光軸Ｏ方向からみた撮像光学系２の移動位置遷移を示す概要図であり、図７に示す座標系と同一である。また、第１実施形態と同様の位置に、基準位置Ｐ１及び基準位置Ｐ２が設定されている。

図９に示すように、第１制御部３０は、最初に撮像光学系２を原点から基準位置Ｐ１へ移動させる（Ｓ５０）。この基準位置Ｐ１が速度読み出し開始位置となる。

第１制御部３０は、撮像光学系２を基準位置Ｐ１に到達させた後、撮像光学系２を基準位置Ｐ１から基準位置Ｐ２へ移動させる（Ｓ５２）。第１制御部３０は、例えば速度読み出し用の駆動信号を第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６へそれぞれ出力し、第１制御部３０が第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて撮像光学系２を基準位置Ｐ１から基準位置Ｐ２へ移動させる。速度読み出し用の駆動信号は、例えば、一定周波数で同一の大きさのパルス信号が連続したものが用いられる。第１制御部３０は、図１０に示すように撮像光学系２を４５°方向に移動させて基準位置Ｐ２で停止させる（Ｓ５４）。

第１制御部３０は、撮像光学系２を基準位置Ｐ２で停止させた後、撮像光学系２の移動速度Ｖ５を検出する（Ｓ５６）。例えば、第１制御部３０は、基準位置Ｐ１から基準位置Ｐ２までの移動時間を計測して、基準位置Ｐ１から基準位置Ｐ２までの移動速度Ｖ５を算出し、ピッチ方向Ｙの移動範囲＋１．５°〜−１．５°における移動速度Ｖ５_Ｐ、ヨー方向Ｘの移動範囲＋１．５°〜−１．５°における移動速度Ｖ５_Ｙを算出する。

第１制御部３０は、移動速度Ｖ５を算出後、撮像光学系２を基準位置Ｐ２から基準位置Ｐ１へ移動させる（Ｓ５８）。Ｓ５２の処理と同様に、速度読み出し用の駆動信号を用いて、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６を駆動させて、撮像光学系２を４５°方向に基準位置Ｐ１まで移動させる。そして、基準位置Ｐ１で停止させる（Ｓ６０）。

第１制御部３０は、撮像光学系２を基準位置Ｐ１で停止させた後、撮像光学系２の移動速度Ｖ６を検出する（Ｓ６２）。例えば、第１制御部３０は、基準位置Ｐ２から基準位置Ｐ１までの移動時間を計測して、基準位置Ｐ２から基準位置Ｐ１までの移動速度Ｖ６を算出し、ピッチ方向Ｙの移動範囲−１．５°〜＋１．５°における移動速度Ｖ６_Ｐ、ヨー方向Ｘの移動範囲−１．５°〜＋１．５°における移動速度Ｖ６_Ｙを算出する。

Ｓ６２の処理が終了すると、図９に示す制御処理は終了する。図９に示す制御処理を行なうことで、第１制御部３０は、ピッチ方向Ｙの全移動範囲の移動速度Ｖ５_Ｐ及びＶ６_Ｐと、ヨー方向Ｘの全移動範囲の移動速度Ｖ５_Ｙ及びＶ６_Ｙとを簡単かつ迅速に算出することができる。

以上、第２実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、第１実施形態に係る駆動装置及び光学装置に比べて、原点で停止することなく第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６の駆動特性を取得することができるので、より短い時間で移動速度を取得することができる。これにより、駆動特性を一層効率良く取得することができる。そして、駆動特性に基づいて補正した速度でアクチュエータを駆動させることができるので、制御目標通りの制御が可能となる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る駆動装置及び光学装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置及び光学装置は、これらの実施形態に係る駆動装置及び光学装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置及び光学装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態では、基準位置を２つ設定する例を説明したが、図１１に示すように、複数の基準位置を設けて移動速度を取得してもよい。このように複数の基準位置を設けることで、基準位置間ごとに速度補正を行なうことができるので、移動速度をより精度良く補正することが可能となる。

また、上述した実施形態では、手振れ補正機構として手振れに応じて撮像素子１４に対して撮像光学系２を移動させるものについて説明したが、撮像光学系２に対し撮像素子１４を移動させるものであってもよい。この場合、撮像素子１が光学部材となり、上述した実施形態に係る撮像装置と同様な作用効果が得られる。

また、上述した実施形態では、単位時間あたりの駆動パルス数を補正することで駆動信号を変更しているが、例えば駆動周波数やデューティー比、駆動電圧を補正することによって駆動信号を変更してもよい。

また、上述した実施形態では、第１制御部３０の制御対象のアクチュエータが２つの場合を説明したが、３以上のアクチュエータを制御する場合であってもよい。また、上述した実施形態では、手振れ補正機構に採用する例を説明したが、ズーム機構及びオートフォーカス機構を２つ以上のアクチュエータにより駆動している場合に採用してもよい。例えば、図１３に示すように、第１アクチュエータ８、第２アクチュエータ６により撮像素子が光軸方向に直交する方向に駆動可能に構成された撮像素子と、アクチュエータにより光軸方向に駆動可能に構成された移動レンズ１０２、１０３を備え、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６により撮像素子が駆動可能に構成された撮像装置に適用することができる。この撮像装置は、例えば、光軸Ｏを屈曲させる屈曲光学系が適用されており、固定レンズ１０５、プリズム１０４、移動レンズ１０３、１０２、固定レンズ１０１及び撮像素子１００を備えている。そして、アクチュエータが駆動することによって移動レンズ１０３、１０２が移動し、ズーム機能及びオートフォーカス機能が実現されるとともに、第１アクチュエータ８及び第２アクチュエータ６が駆動することによって撮像素子が移動し、手振れ補正機能が実現される。固定レンズ１０５から入射する被写体１０６の像は、プリズム１０４を介して屈曲され、移動レンズ１０３、移動レンズ１０２、固定レンズ１０１を介して撮像素子１００で検出される。このようなズーム機能、オートフォーカス機能、及び手振れ補正機能を有する撮像装置において、図５、６に示す制御処理を行うことで、アクチュエータの駆動特性に基づいて速度を補正することが可能となる。

さらに、上述した実施形態では、駆動装置及び光学装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータ、高分子アクチュエータ、形状記憶合金などの他の駆動部品を用いた場合でもよい。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置における撮像部及び手振れ補正機構の分解斜視図である。 第１実施形態に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。 図２に示す第１制御部が有する手振れ補正回路の概要図である。 図２に示す第１制御部が出力する駆動信号である。 第１実施形態に係る撮像装置の手振れ補正動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る撮像装置の速度読み出し動作を示すフローチャートである。 図６に示す速度読み出し動作を説明する概要図である。 本発明の実施形態に係る駆動装置の駆動信号の概要を説明する図である。 第２実施形態に係る撮像装置の速度読み出し動作を示すフローチャートである。 図９に示す速度読み出し動作を説明する概要図である。 他の速度読み出し動作を説明する概要図である。 従来の速度読み出し動作を説明する概要図である。 本発明の実施形態に係る駆動装置を採用した撮像装置の撮像光学系の概要図である。

符号の説明

２…撮像光学系（対象物、光学部材）、６…アクチュエータ（第２圧電アクチュエータ）、８…アクチュエータ（第１圧電アクチュエータ）、３０…第１制御部（駆動制御手段、駆動特性取得手段）。

Claims (5)

1. 対象物を移動させる駆動装置であって、
   第１方向に前記対象物を移動させる第１圧電アクチュエータと、
   第１方向とは別の第２方向に前記対象物を移動させる第２圧電アクチュエータと、
   前記第１圧電アクチュエータ及び前記第２圧電アクチュエータのそれぞれの駆動特性を取得する駆動特性取得手段と、
   前記第１圧電アクチュエータ及び前記第２圧電アクチュエータを前記駆動特性に基づいて駆動させる駆動制御手段と、
   を備え、
   前記駆動特性取得手段は、前記対象物を第１方向及び第２方向に同時に移動させて移動速度を取得し、前記移動速度に基づいて前記駆動特性を取得すること、
   を特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動制御手段は、前記駆動特性に基づいて駆動時の速度を補正することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記駆動特性取得手段は、第１方向及び第２方向により規定される角度を等分する方向に第１基準位置及び第２基準位置を設定し、
   前記駆動制御手段が前記第１圧電アクチュエータ又は前記第２圧電アクチュエータを駆動させる前に、前記第１基準位置及び前記第２基準位置により規定される区間で前記対象物を移動させること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記駆動特性取得手段は、第１方向及び第２方向により規定される角度を等分する方向に複数の基準位置を設定し、
   前記駆動制御手段が前記第１圧電アクチュエータ又は前記第２圧電アクチュエータを駆動させる前に、前記基準位置間で前記対象物を移動させて前記基準位置間ごとに前記駆動特性を取得し、前記基準位置間ごとに速度を補正することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の駆動装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の駆動装置を備え、
   前記対象物は光学部材であることを特徴とする光学装置。

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