JP2007047502A - Optical system driving unit and driving method for piezoelectric element - Google Patents

Optical system driving unit and driving method for piezoelectric element Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system driving unit in which open control that eliminates the need for a position detecting sensor is achieved, the effect of the hysteresis of piezoelectric elements is reduced, and following responsiveness is high. <P>SOLUTION: The optical system driving unit includes the piezoelectric elements 34a and 34b that are distorted by application of a voltage, and drives a reflecting member 22 by the piezoelectric elements 34a and 34b. The optical system driving device is characterized by including a voltage application section 19 by which the piezoelectric elements 34a and 34b are subjected to the application of a high frequency voltage by making the high frequency voltage being higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system composed of the piezoelectric elements 34a and 34b and reflecting member 22 and lower than the natural frequencies of the piezoelectric elements 34a and 34b overlap with a DC voltage applied to drive the reflecting member 22 to a predetermined position. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学系駆動装置に関するものであって、例えば、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話等のカメラにおける光学系の駆動源として圧電素子を用いた、圧電アクチュエータ方式の光学系駆動装置に関するものである。   The present invention relates to an optical system driving device, for example, to a piezoelectric actuator type optical system driving device using a piezoelectric element as a driving source of an optical system in a camera such as a digital camera or a camera-equipped mobile phone. is there.

圧電素子は電圧を印加すると伸縮し、しかも可逆性であることから、微細位置決め精度が要求される光学系駆動装置への利用が試みられている。   Since the piezoelectric element expands and contracts when a voltage is applied and is reversible, attempts have been made to use it in an optical system driving device that requires fine positioning accuracy.

しかし、圧電素子は、ヒステリシス特性を有していることが一般に知られている。図5は、圧電素子のヒステリシス特性の一例を示すグラフである。この図5のグラフの横軸は圧電素子に印加する電圧Vを示し、縦軸は圧電素子の変位量Xを示している。   However, it is generally known that piezoelectric elements have hysteresis characteristics. FIG. 5 is a graph showing an example of hysteresis characteristics of the piezoelectric element. The horizontal axis of the graph of FIG. 5 indicates the voltage V applied to the piezoelectric element, and the vertical axis indicates the displacement amount X of the piezoelectric element.

図5に示すように、例えば、電圧値がV=0の始状態OからV=V1になるように、未分極の圧電素子に対する印加電圧を増加させると、上記圧電素子は、図中の破線Sに沿って原点Oから点Bまで変化する。つづいて、圧電素子の印加電圧をV=0まで下げると、上記圧電素子は図5に示すように、図中の上側曲線Qに沿って点Bから点Aまで変化する。このとき印加電圧をV=0にしたにも関わらず圧電素子には残留変位量Xaが残ることとなる。   As shown in FIG. 5, for example, when the voltage applied to the unpolarized piezoelectric element is increased so that the voltage value changes from the initial state O of V = 0 to V = V1, the piezoelectric element becomes a broken line in the figure. It changes from origin O to point B along S. Subsequently, when the applied voltage of the piezoelectric element is lowered to V = 0, the piezoelectric element changes from point B to point A along the upper curve Q in the figure as shown in FIG. At this time, although the applied voltage is set to V = 0, the residual displacement amount Xa remains in the piezoelectric element.

さらに、この状態から、再び圧電素子の印加電圧をV=0からV=V1まで上昇させると、圧電素子は図中の下側曲線Pに沿って点Aから点Bまで変化することになる。その後、図中の下側曲線P上の点Cの状態から印加電圧VをV=0にまで下げると、上記圧電素子は曲線Rに沿って点Cから点Aまで変化する。また、圧電素子にV2の電圧を印加する場合も、例えば、点Aの状態に対応する電圧0からV2まで印加電圧Vを上昇させた場合には、圧電素子の変位量はXaからX1に変わる。また、点CからV2まで印加電圧Vを下降させた場合には、圧電素子の変位量はX2となり、点BからV2まで印加電圧Vを下降させた場合には、圧電素子の変位量はX3となる。   Furthermore, when the applied voltage of the piezoelectric element is increased again from V = 0 to V = V1 from this state, the piezoelectric element changes from point A to point B along the lower curve P in the figure. Thereafter, when the applied voltage V is lowered to V = 0 from the state of the point C on the lower curve P in the drawing, the piezoelectric element changes from the point C to the point A along the curve R. Further, when the voltage V2 is applied to the piezoelectric element, for example, when the applied voltage V is increased from the voltage 0 to V2 corresponding to the state of the point A, the displacement amount of the piezoelectric element changes from Xa to X1. . Further, when the applied voltage V is lowered from the point C to V2, the displacement amount of the piezoelectric element becomes X2, and when the applied voltage V is lowered from the point B to V2, the displacement amount of the piezoelectric element is X3. It becomes.

このように、圧電素子のヒステリシス特性は、圧電素子の変位量Xと圧電素子に印加する印加電圧Vとの関係が1対1に対応せず、それ以前の状態(電圧を印加する直前の状態)によって圧電素子の変位量Xが異なるため、圧電素子を用いた精密な制御を妨げている。   As described above, the hysteresis characteristic of the piezoelectric element is such that the relationship between the displacement amount X of the piezoelectric element and the applied voltage V applied to the piezoelectric element does not correspond one-to-one, and the previous state (the state immediately before the voltage is applied). ) Differs in the displacement amount X of the piezoelectric element, which prevents precise control using the piezoelectric element.

このような圧電素子のヒステリシス特性の影響を避けて、正確に圧電素子を変位させる方法が特許文献1に開示されている。上記特許文献1は、フィードバック制御方式を用いた手振れ補正機能付きカメラの屈曲光学系駆動装置に関するものである。具体的には、位置決め対象となる制御物体に位置検出センサを取り付けることによって、制御物体の現在位置を検出する。次に、制御物体の現在位置と目標位置との間の誤差を検出する。そして、検出された誤差に基づいて、圧電素子を目標位置まで駆動させる。これにより、圧電素子を正確に変位させることができる。   A method of accurately displacing the piezoelectric element while avoiding the influence of the hysteresis characteristics of the piezoelectric element is disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 relates to a bending optical system driving device for a camera with a camera shake correction function using a feedback control method. Specifically, the current position of the control object is detected by attaching a position detection sensor to the control object to be positioned. Next, an error between the current position of the control object and the target position is detected. Then, the piezoelectric element is driven to the target position based on the detected error. Thereby, a piezoelectric element can be displaced accurately.

また、特許文献2には、フォーカス用レンズ駆動に圧電素子を用いて正確に停止させる光学系駆動方法の一例が開示されている。具体的には、圧電素子に、ある電圧を印加する場合に、常に圧電素子の印加電圧をヒステリシス曲線に沿って一旦上昇させた後、印加電圧を初期値に戻す。次に、戻した初期値から再び目的とする電圧まで印加電圧を上昇させる。これにより、ヒステリシスループの下側曲線によって、圧電素子の変位量を決めることができる。
特開2004−219930号公報(2004年8月5日公開) 特開2004−205742号公報(2004年7月22日公開)
Patent Document 2 discloses an example of an optical system driving method for accurately stopping the focus lens drive using a piezoelectric element. Specifically, when a certain voltage is applied to the piezoelectric element, the applied voltage of the piezoelectric element is always increased along the hysteresis curve, and then the applied voltage is returned to the initial value. Next, the applied voltage is raised from the returned initial value to the target voltage again. Thereby, the displacement amount of the piezoelectric element can be determined by the lower curve of the hysteresis loop.
JP 2004-219930 A (released on August 5, 2004) Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-205742 (released on July 22, 2004)

ところが、上記従来の構成では、以下の問題点が生じる。   However, the above-described conventional configuration has the following problems.

具体的には、上記特許文献1に開示されている位置検出センサを用いたフィードバック方式の光学系駆動装置では、位置検出センサを配置するためのスペースが必要となる。これにより、光学系駆動装置の大型化という問題が生ずる。また、専用のフィードバック制御回路を要することにより、コストアップという問題が生ずる。   Specifically, in the feedback-type optical system driving device using the position detection sensor disclosed in Patent Document 1, a space for arranging the position detection sensor is required. As a result, there arises a problem of increasing the size of the optical system driving device. Further, since a dedicated feedback control circuit is required, a problem of cost increase arises.

また、特許文献2に開示された光学系駆動方法では、圧電素子の変位量を変化させるたびに、ヒステリシスループの1周相当の変位量の変化を終えた後に、目標位置に位置決めされる。そのため、目標位置が時間経過と共に動的に変化するような追従応答性が要求されるサーボ系には利用できないという問題が生ずる。   Further, in the optical system driving method disclosed in Patent Document 2, every time the displacement amount of the piezoelectric element is changed, the displacement amount corresponding to one round of the hysteresis loop is finished, and then the target position is determined. Therefore, there arises a problem that it cannot be used for a servo system that requires follow-up responsiveness such that the target position dynamically changes with time.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、位置検出センサを必要としないオープン制御で、圧電素子のヒステリシスの影響を低減して、追従応答性の高い光学系駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to perform an open control that does not require a position detection sensor, reduce the influence of hysteresis of the piezoelectric element, and drive an optical system with high tracking response. To provide an apparatus.

本発明に係る光学系駆動装置は、電圧を印加することにより歪を生じる圧電素子を備え、当該圧電素子によって光学エレメントを駆動する光学系駆動装置であって、上記圧電素子と上記光学エレメントとからなる光学機構系の機械的共振周波数よりも高く、かつ、上記圧電素子の固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧を、上記光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に重畳させて、上記圧電素子に対して印加する電圧印加手段を備えることを特徴としている。   An optical system driving apparatus according to the present invention is an optical system driving apparatus that includes a piezoelectric element that generates distortion upon application of a voltage, and drives the optical element by the piezoelectric element, and includes the piezoelectric element and the optical element. A high frequency voltage that is higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system and lower than the natural frequency of the piezoelectric element is superimposed on a DC voltage applied to drive the optical element to a predetermined position. And a voltage applying means for applying the voltage to the piezoelectric element.

また、本発明に係る圧電素子の駆動方法は、上記圧電素子と上記光学エレメントとからなる光学機構系の機械的共振周波数よりも高く、かつ、上記圧電素子の固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧を、上記光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に重畳させて、上記圧電素子に対して印加する電圧印加手段を備えることを特徴としている。   The piezoelectric element driving method according to the present invention has a frequency higher than a mechanical resonance frequency of an optical mechanism system including the piezoelectric element and the optical element and lower than a natural frequency of the piezoelectric element. Voltage applying means for applying the high frequency voltage to the piezoelectric element by superimposing the high frequency voltage on a DC voltage applied to drive the optical element to a predetermined position is provided.

上記光学エレメントとは、例えば、レンズ、ミラーおよびプリズム等の少なくとも1つを含む光学系部品を示している。換言すると、上記光学エレメントは、光を、屈折、反射、分離、偏光、集光の少なくとも1つの現象を起こさせるものである。   The optical element indicates an optical system component including at least one of a lens, a mirror, a prism, and the like, for example. In other words, the optical element causes at least one phenomenon of light refraction, reflection, separation, polarization, and light collection.

また、上記光学機構系の機械的共振周波数は、上記「光学機構系」が1つの部材から構成されている場合にはその部材の固有振動数を示し、「光学機構系」が複数の部材から構成されている場合には、例えば、有限要素法等を用いた計算機シミュレーションにより算出される振動数である。   The mechanical resonance frequency of the optical mechanism system indicates the natural frequency of the optical mechanism system when the optical mechanism system is composed of one member, and the optical mechanism system includes a plurality of members. In the case where it is configured, for example, it is a frequency calculated by a computer simulation using a finite element method or the like.

上記の構成によれば、光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に、上記光学機構系の機械的共振周波数よりも大きくかつ圧電素子の固有振動数よりも低い範囲内の周波数を有する交流電圧を重畳させた電圧を、圧電素子に対して印加している。   According to the above configuration, the DC voltage applied to drive the optical element to a predetermined position is set to a frequency within a range higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system and lower than the natural frequency of the piezoelectric element. A voltage obtained by superimposing the alternating current voltage is applied to the piezoelectric element.

上記重畳させる高周波電圧の周波数が、光学機構系の機械的共振周波数以下である場合には、上記直流電圧に重畳させた高周波電圧に対して、上記圧電素子が追従して変位を発生させることになる。従って、圧電素子を所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に対して、線形に光学エレメントを駆動できなくなる。その結果、所望の位置に光学エレメントを移動(駆動)させることができない。   When the frequency of the superposed high frequency voltage is equal to or lower than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system, the piezoelectric element follows the high frequency voltage superposed on the direct current voltage to generate a displacement. Become. Accordingly, the optical element cannot be linearly driven with respect to a DC voltage applied to drive the piezoelectric element to a predetermined position. As a result, the optical element cannot be moved (driven) to a desired position.

また、上記重畳させる高周波電圧の周波数が、上記圧電素子の固有振動数以上の周波数である場合には、圧電素子には変位が発生しないこととなる。   Further, when the frequency of the superposed high frequency voltage is equal to or higher than the natural frequency of the piezoelectric element, no displacement occurs in the piezoelectric element.

従って、上記直流電圧に対して、光学機構系の機械的共振周波数よりも大きくかつ圧電素子の固有振動数よりも低い範囲内の周波数を有する高周波電圧(交流電圧)を重畳させることにより、圧電素子のヒステリシス特性の影響を低減させることができるので、光学エレメントを線形に駆動させることができる。   Therefore, by superimposing a high frequency voltage (AC voltage) having a frequency within a range higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system and lower than the natural frequency of the piezoelectric element on the DC voltage, the piezoelectric element Since the influence of the hysteresis characteristic can be reduced, the optical element can be driven linearly.

本発明に係る光学系駆動装置は、上記高周波電圧の周波数が可聴周波数以上である構成であってもよい。   The optical system driving apparatus according to the present invention may be configured such that the frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than the audible frequency.

また、本発明に係る圧電素子の駆動方法は、上記高周波電圧の周波数が可聴周波数以上である構成であってもよい。   The piezoelectric element driving method according to the present invention may be configured such that the frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than an audible frequency.

上記の構成によれば、圧電素子に印加する高周波電圧の周波数を可聴周波数以上に設定している。従って、可聴周波数以上とすることで、人には聞こえないので、光学エレメントを駆動させる際に耳ざわりな騒音を発生させることがない。   According to said structure, the frequency of the high frequency voltage applied to a piezoelectric element is set more than the audible frequency. Accordingly, when the frequency is higher than the audible frequency, it cannot be heard by a person, so that no audible noise is generated when the optical element is driven.

本発明に係る光学系駆動装置は、上記光学エレメントの位置を固定するために上記直流電圧を上記圧電素子に印加している場合には、上記高周波電圧の重畳印加を行わないように上記電圧印加手段を制御する制御手段を備えている構成であってもよい。   In the optical system driving device according to the present invention, when the DC voltage is applied to the piezoelectric element in order to fix the position of the optical element, the voltage application is performed so as not to superimpose the high-frequency voltage. The structure provided with the control means which controls a means may be sufficient.

また、本発明に係る圧電素子の駆動方法は、上記光学エレメントの位置を固定するために上記直流電圧を上記圧電素子に印加している場合には、上記高周波電圧の重畳印加を行わないように上記電圧印加手段を制御する制御手段を備えている構成であってもよい。   In the piezoelectric element driving method according to the present invention, when the DC voltage is applied to the piezoelectric element in order to fix the position of the optical element, the high frequency voltage is not superimposed. The structure provided with the control means which controls the said voltage application means may be sufficient.

高周波電圧は、光学エレメントを駆動させる際に、当該光学エレメントを線形に駆動させる目的で印加させており、光学エレメントの位置を固定する場合には、高周波電圧を印加する必要はない。   When the optical element is driven, the high-frequency voltage is applied for the purpose of linearly driving the optical element. When the position of the optical element is fixed, it is not necessary to apply the high-frequency voltage.

上記の構成によれば、上記光学エレメントの位置を固定するために、圧電素子に対して直流電圧を印加している場合には、上記高周波電圧を印加しないように制御している。換言すれば、上記構成とすることにより、光学エレメントを駆動させる場合にのみ、高周波電圧を印加している。これにより、不要な高周波電圧の印加を行わないため、光学系駆動装置の消費電力を低減させることができる。   According to said structure, in order to fix the position of the said optical element, when applying DC voltage with respect to a piezoelectric element, it controls so that the said high frequency voltage is not applied. In other words, with the above configuration, the high frequency voltage is applied only when the optical element is driven. Thereby, since an unnecessary high frequency voltage is not applied, the power consumption of the optical system driving device can be reduced.

従って、本発明にかかる光学系駆動装置は、上記光学エレメントを駆動させるために、当該光学エレメントに対して直流電圧を上記圧電素子に印加する以外の場合には、上記高周波電圧の重畳印加を行わないように上記電圧印加手段を制御する制御手段を備えている構成であってもよい。   Therefore, in order to drive the optical element, the optical system driving device according to the present invention performs the superimposed application of the high-frequency voltage in cases other than applying a DC voltage to the piezoelectric element. It may be configured to include a control means for controlling the voltage application means so as not to exist.

本発明に係る光学系駆動装置は、電圧を印加することにより歪を生じる圧電素子を備え、当該圧電素子によって光学エレメントを駆動する光学系駆動装置であって、
上記圧電素子と上記光学エレメントとからなる光学機構系の機械的共振周波数よりも高く、かつ、上記圧電素子の固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧を、上記光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に重畳させて、上記圧電素子に対して印加する電圧印加手段を備えた構成である。
An optical system driving apparatus according to the present invention is an optical system driving apparatus that includes a piezoelectric element that generates distortion by applying a voltage, and drives the optical element by the piezoelectric element,
A high-frequency voltage that is higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system including the piezoelectric element and the optical element and lower than the natural frequency of the piezoelectric element is driven to the predetermined position. For this purpose, voltage applying means for applying the voltage to the piezoelectric element is superimposed on the DC voltage to be applied.

それゆえ、圧電素子のヒステリシス特性を低減させることができるので、光学エレメントを線形に駆動させることができる。これにより、位置検出センサを必要としないオープン制御で、圧電素子のヒステリシスの影響を低減して、追従応答性の高い光学系駆動装置を提供することができる。   Therefore, since the hysteresis characteristic of the piezoelectric element can be reduced, the optical element can be driven linearly. As a result, it is possible to provide an optical system driving device with high follow-up response by reducing the influence of hysteresis of the piezoelectric element by open control that does not require a position detection sensor.

また、本発明に係る圧電素子の駆動方法は、上記圧電素子と上記光学エレメントとからなる光学機構系の機械的共振周波数よりも高く、かつ、上記圧電素子の固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧を、上記光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に重畳させて、上記圧電素子に対して印加する電圧印加手段を備えた構成である。   The piezoelectric element driving method according to the present invention has a frequency higher than a mechanical resonance frequency of an optical mechanism system including the piezoelectric element and the optical element and lower than a natural frequency of the piezoelectric element. In this configuration, a high-frequency voltage is superimposed on a DC voltage applied to drive the optical element to a predetermined position, and applied to the piezoelectric element.

それゆえ、上記構成の圧電素子の駆動方法によれば、本発明の光学系駆動装置と同様の作用が実現されているので、本発明の光学系駆動装置と同様の作用効果を得ることができる。   Therefore, according to the driving method of the piezoelectric element configured as described above, the same operation as that of the optical system driving device of the present invention is realized, so that the same effect as that of the optical system driving device of the present invention can be obtained. .

本発明の一実施形態について図1〜図4に基づいて説明すると以下の通りである。また、本実施の形態では、光学系駆動装置として、屈曲光学系を備えた手振れ補正機能を有するカメラ本体に適用した例について説明するが、この他、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカムコーダなどの光学系合焦装置にも上記光学系駆動装置を適用することができる。   One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a camera body having a camera shake correction function including a bending optical system as an optical system driving device will be described. In addition, an optical system such as a digital still camera or a digital video camcorder is used. The optical system driving device can also be applied to the focusing device.

本実施形態におけるカメラ本体は、カメラユニット光学系を含み、当該カメラユニット光学系は、手振れ補正機能を有する光学系駆動装置を備えている。また、光学系駆動装置とは、光学機構系、つまり、ミラー等の光学エレメントを駆動させるための装置である。   The camera body in this embodiment includes a camera unit optical system, and the camera unit optical system includes an optical system driving device having a camera shake correction function. The optical system driving device is a device for driving an optical mechanism system, that is, an optical element such as a mirror.

図3は、本実施の形態にかかるカメラユニット光学系の概略構成を示す斜視図である。まず、カメラ本体に備えられるカメラユニット光学系100について図3を用いて以下に説明する。   FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the camera unit optical system according to the present embodiment. First, the camera unit optical system 100 provided in the camera body will be described below with reference to FIG.

カメラユニット光学系100は、前玉レンズ21、反射部材22(光学エレメント、光学機構系)、撮像レンズ群23、撮像素子24、ブレ補正装置30(光学機構系、光学系駆動装置)を備えている。   The camera unit optical system 100 includes a front lens 21, a reflecting member 22 (optical element, optical mechanism system), an imaging lens group 23, an imaging element 24, and a shake correction device 30 (optical mechanism system, optical system driving device). Yes.

上記前玉レンズ21は、被写体像の光線が入射されるレンズであり、入射された被写体像の光線を反射部材22に導くものである。   The front lens 21 is a lens into which the light beam of the subject image is incident, and guides the incident light beam of the subject image to the reflecting member 22.

反射部材22は、前玉レンズ21から入射された被写体像の光線を反射し、撮像レンズ群23に導くものである。上記反射部材22としては、例えば、プリズム、反射ミラー等が挙げられる。なお、本実施の形態における反射部材22は、断面が直角二等辺三角形の三角柱形状であり、45度の斜面に入射する光線を、入射角と同じ角度で反射する。   The reflecting member 22 reflects the light beam of the subject image incident from the front lens 21 and guides it to the imaging lens group 23. Examples of the reflection member 22 include a prism and a reflection mirror. The reflecting member 22 in the present embodiment has a triangular prism shape with a right-angled isosceles triangle, and reflects light incident on a 45-degree slope at the same angle as the incident angle.

撮像レンズ群23は、上記反射部材22によって反射された光線を撮像素子24に導くレンズの集合体である。   The imaging lens group 23 is a group of lenses that guides the light beam reflected by the reflecting member 22 to the imaging element 24.

撮像素子24は、被写体像を光電変換して撮像するものである。つまり、撮像素子24は、画像データを取得するものである。上記撮像素子24としては、例えば、CCD(電荷結合素子)が挙げられる。   The image sensor 24 captures a subject image by performing photoelectric conversion. That is, the image sensor 24 acquires image data. Examples of the image pickup device 24 include a CCD (charge coupled device).

ブレ補正装置30は、撮像素子24に入光する光路を変化させる光路補正部材である。なお、ブレ補正装置30の詳細については後述する。   The blur correction device 30 is an optical path correction member that changes the optical path that enters the image sensor 24. The details of the shake correction apparatus 30 will be described later.

ここで、カメラユニット光学系100に入射する被写体像の光線が撮像素子24に入光する構成について以下に説明する。ここでは、カメラユニット光学系100に入射する被写体像の光線が撮像素子24の撮像面と平行な方向から入射する場合について説明する。   Here, a configuration in which the light beam of the subject image incident on the camera unit optical system 100 enters the image sensor 24 will be described below. Here, a case where the light beam of the subject image incident on the camera unit optical system 100 is incident from a direction parallel to the imaging surface of the image sensor 24 will be described.

図3に示すように、図中の光軸A方向(撮像素子24の撮像面と平行な方向)から上記カメラユニット光学系100に入射する被写体像の光線は、上記前玉レンズ21を通過し、プリズム等からなる反射部材22に到達する。次に、反射部材22で直角に反射された光線は、光軸B(撮像素子24の撮像面に対して直交する方向)に沿って配置された撮像レンズ群23を通過して、撮像素子24に到達する。そして、撮像素子24で集光され像が結ばれ、画像データが生成される。   As shown in FIG. 3, the light beam of the subject image incident on the camera unit optical system 100 from the direction of the optical axis A (the direction parallel to the imaging surface of the image sensor 24) in the drawing passes through the front lens 21. The reflection member 22 made of a prism or the like is reached. Next, the light beam reflected at a right angle by the reflecting member 22 passes through the imaging lens group 23 arranged along the optical axis B (a direction orthogonal to the imaging surface of the imaging element 24), and passes through the imaging element 24. To reach. Then, the light is condensed by the image sensor 24 and an image is formed, and image data is generated.

なお、カメラユニット光学系100に入射する被写体像の光線が撮像素子24の撮像面に対して平行でない方向から入射した場合においても、上記反射部材22の裏面に取り付けられているブレ補正装置30によって、上記前玉レンズ21から撮像素子24までの光路が調整され、当該撮像素子24には、ブレの低減された被写体像が入射することになる。   Even when the light beam of the subject image incident on the camera unit optical system 100 is incident from a direction that is not parallel to the imaging surface of the image sensor 24, the blur correction device 30 attached to the back surface of the reflecting member 22 is used. The optical path from the front lens 21 to the image sensor 24 is adjusted, and a subject image with reduced blur is incident on the image sensor 24.

このブレ補正装置30は、図中に示す光軸B周りの回転方向であるヨーイング方向と、光軸Aおよび光軸Bに直交する軸周りの回転方向であるピッチング方向との光軸ブレを補正するために設けられている。なお、上記ヨーイング方向とピッチング方向とは、互いに直交する方向である。   This shake correction device 30 corrects the optical axis shake between the yawing direction which is the rotation direction around the optical axis B shown in the figure and the pitching direction which is the rotation direction around the axis orthogonal to the optical axis A and the optical axis B. Is provided to do. The yawing direction and the pitching direction are directions orthogonal to each other.

図4は、ブレ補正装置30の全体構成を示す分解斜視図である。ここで、ブレ補正装置30の構成について図4を用いて詳細に説明する。   FIG. 4 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the shake correction apparatus 30. Here, the configuration of the shake correction apparatus 30 will be described in detail with reference to FIG.

ブレ補正装置30は、反射部材ベース31、ブレ補正装置ベース33、圧電素子34a・34b(光学機構系)、圧電素子固定部材36を備えている。   The shake correction device 30 includes a reflection member base 31, a shake correction device base 33, piezoelectric elements 34 a and 34 b (optical mechanism system), and a piezoelectric element fixing member 36.

反射部材ベース31は、反射部材22の背面、すなわち光線を反射する面とは反対側の面に接着固定されている。また、反射部材ベース31は、カメラ本体の筐体(図示せず)に移動可能な状態で固定されている。この反射部材ベース31には、中心部突起32、押圧部突起35a・35b、予圧部突起37a・37bが設けられている。   The reflection member base 31 is bonded and fixed to the back surface of the reflection member 22, that is, the surface opposite to the surface that reflects the light beam. The reflecting member base 31 is fixed to a camera body casing (not shown) in a movable state. The reflection member base 31 is provided with a central protrusion 32, pressing protrusions 35a and 35b, and preload protrusions 37a and 37b.

中心部突起32は、反射部材ベース31の略中央部に、反射部材ベース31が反射部材22に固定される面とは反対側の面から垂直方向に突出するように設けられている。また、中心部突起32の中心を通る、中心部突起32に平行する直線と、図3に示した光軸Aの中心を通る、光軸Aに平行な直線とが交差するように中心部突起32が設けられている。   The central protrusion 32 is provided at a substantially central portion of the reflecting member base 31 so as to protrude in a vertical direction from a surface opposite to the surface on which the reflecting member base 31 is fixed to the reflecting member 22. Further, the central projection so that a straight line passing through the center of the central projection 32 and parallel to the central projection 32 intersects with a straight line passing through the center of the optical axis A shown in FIG. 32 is provided.

押圧部突起35a・35bは、反射部材ベース31が反射部材22に固定される面とは反対側の面に突出して設けられている。また、それぞれの押圧部突起35a・35bと中心部突起32とを結ぶ直線が直角二等辺三角形をなし、当該中心部突起32が直角部に位置するようにそれぞれが配置されている。   The pressing portion protrusions 35 a and 35 b are provided so as to protrude from the surface opposite to the surface on which the reflecting member base 31 is fixed to the reflecting member 22. Further, the straight lines connecting the respective pressing portion protrusions 35a and 35b and the central portion protrusion 32 form a right-angled isosceles triangle, and the central portion protrusion 32 is disposed at the right-angle portion.

ここで、押圧部突起35a・35bの位置について以下に詳述する。   Here, the positions of the pressing portion protrusions 35a and 35b will be described in detail below.

まず、反射部材22が、光軸Aに平行な直線と光軸Bに平行な直線とを有する平面と、反射部材22の反射面とが直交する状態、換言すると、光線がカメラ本体に対して直角に入射し、反射部材により直角に反射される状態にあると仮定する。このとき、押圧部突起35bが設けられている反射部材ベース31面上において、押圧部突起35bの中心点が光軸Aに対するピッチング方向の回転面上に位置するように、押圧部突起35bが設けられている。また、押圧部突起35aは、上述のように、中心部突起32の中心を直角部の頂点とした直角二等辺三角形において、押圧部突起35aと押圧部突起35bとが頂角に位置するように反射部材ベース31面上に設けられている。   First, the reflecting member 22 is in a state where a plane having a straight line parallel to the optical axis A and a straight line parallel to the optical axis B and the reflecting surface of the reflecting member 22 are orthogonal to each other, in other words, the light beam is directed to the camera body. Assume that the light is incident at a right angle and is reflected at a right angle by the reflecting member. At this time, the pressing portion protrusion 35b is provided on the reflecting member base 31 surface on which the pressing portion protrusion 35b is provided so that the center point of the pressing portion protrusion 35b is located on the rotation surface in the pitching direction with respect to the optical axis A. It has been. Further, as described above, the pressing portion protrusion 35a is positioned so that the pressing portion protrusion 35a and the pressing portion protrusion 35b are positioned at the apex angle in the right isosceles triangle having the center of the center portion protrusion 32 as the vertex of the right angle portion. It is provided on the reflecting member base 31 surface.

予圧部突起37a・37bは、反射部材ベース31が反射部材22に固定される面とは反対側の面から垂直方向に突出するように設けられている。また、予圧部突起37aは、当該予圧部突起37aと押圧部突起35aとを通る直線上に中心部突起32が位置するように反射部材ベース31に設けられている。そして、予圧部突起37bは、当該予圧部突起37bと押圧部突起35bとを通る直線上に中心部突起32が位置するように反射部材ベース31に設けられている。   The preload protrusions 37a and 37b are provided so as to protrude in a vertical direction from a surface opposite to the surface on which the reflecting member base 31 is fixed to the reflecting member 22. The preload portion protrusion 37a is provided on the reflecting member base 31 so that the central portion protrusion 32 is positioned on a straight line passing through the preload portion protrusion 37a and the pressing portion protrusion 35a. And the preload part protrusion 37b is provided in the reflection member base 31 so that the center part protrusion 32 may be located on the straight line which passes along the said preload part protrusion 37b and the press part protrusion 35b.

ブレ補正装置ベース33は、ブレ補正装置30をカメラ鏡筒部1に固定するためのものである。ブレ補正装置ベース33には、予圧部突起37と接触する板バネ形状の弾性部材38が設けられている。また、ブレ補正装置ベース33の中央付近には、後述の圧電素子34a・34bを貫通させるための開口部が設けられており、この開口部の周囲には、圧電素子固定部材36をネジ固定するための雌ネジ穴が設けられている。さらに、ブレ補正装置ベース33の中央部には、反射部材ベース31に設けられている中心部突起32を挿入させるための貫通穴が設けられている。なお、この貫通穴は中心部突起32を遊嵌状態に収容できる程度の大きさを有している。   The shake correction device base 33 is for fixing the shake correction device 30 to the camera barrel 1. The blur correction device base 33 is provided with a leaf spring-shaped elastic member 38 that contacts the preload portion protrusion 37. In addition, an opening for penetrating piezoelectric elements 34a and 34b described later is provided near the center of the shake correction device base 33, and a piezoelectric element fixing member 36 is screwed around the opening. A female screw hole is provided. Furthermore, a through hole for inserting the center protrusion 32 provided on the reflection member base 31 is provided at the center of the shake correction device base 33. The through hole has a size that can accommodate the center protrusion 32 in a loosely fitted state.

圧電素子34a・34bは、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは圧電体に印加された電圧を力に変換するという効果を利用した受動素子ある。本実施形態の圧電素子34a・34bは、積層型の構造であり、多数の圧電素子を重ねて棒状にしたものであり、電圧を印加した場合には、当該圧電素子の長手方向、つまり、反射部材22の反射面に直交する方向に変位するものである。なお、圧電素子34a・34bの詳細については、後述する。   The piezoelectric elements 34a and 34b are passive elements utilizing the effect of converting a force applied to the piezoelectric body into a voltage or converting a voltage applied to the piezoelectric body into a force. The piezoelectric elements 34a and 34b of the present embodiment have a laminated structure, and are formed by sticking a large number of piezoelectric elements into a rod shape. When a voltage is applied, the piezoelectric elements 34a and 34b are reflected in the longitudinal direction of the piezoelectric elements, that is, the reflection It is displaced in a direction perpendicular to the reflection surface of the member 22. Details of the piezoelectric elements 34a and 34b will be described later.

圧電素子固定部材36は、圧電素子34a・34bの一端を固定するものであり、ネジを介してブレ補正装置ベース33に固定される。   The piezoelectric element fixing member 36 fixes one end of the piezoelectric elements 34a and 34b, and is fixed to the shake correction apparatus base 33 via a screw.

ブレ補正装置30は、上述した各構成、すなわち反射部材ベース31、ブレ補正装置ベース33、圧電素子34a・34b、圧電素子固定部材36が反射部材22側から順に設けられている。   The shake correction device 30 includes the above-described configurations, that is, the reflection member base 31, the shake correction device base 33, the piezoelectric elements 34a and 34b, and the piezoelectric element fixing member 36 in order from the reflection member 22 side.

次に、ブレ補正装置30の構成について図3および図4を用いてさらに詳細に説明する。   Next, the configuration of the shake correction apparatus 30 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.

まず、反射部材ベース31は、上述のように反射部材22の背面に接着固定されている。そして、反射部材ベース31に設けられた中心部突起32が、ブレ補正装置ベース33の中央部に設けられた開口部に遊嵌状態に挿入されている。また、反射部材ベース31に設けられた予圧部突起37とブレ補正装置ベース33に設けられた弾性部材38とが接触しており、反射部材ベース31とブレ補正装置ベース33とは付勢力が働いた状態で保持されている。   First, the reflection member base 31 is bonded and fixed to the back surface of the reflection member 22 as described above. A center protrusion 32 provided on the reflection member base 31 is inserted in an open state in an opening provided in the center of the shake correction device base 33. In addition, the preload portion protrusion 37 provided on the reflection member base 31 and the elastic member 38 provided on the shake correction device base 33 are in contact with each other, and the urging force acts between the reflection member base 31 and the shake correction device base 33. It is held in the state.

また、圧電素子34a・34bの一端は、ブレ補正装置ベース33を貫通し反射部材ベース31に設けられた押圧部突起35a・35bにそれぞれ接触し、他端は、圧電素子固定部材36に接着固定されている。これにより、圧電素子34a・34bと押圧部突起35a・35bとの間には、圧力が加えられた状態となる。   In addition, one end of each of the piezoelectric elements 34 a and 34 b passes through the shake correction device base 33 and contacts the pressing portion protrusions 35 a and 35 b provided on the reflecting member base 31, and the other end is bonded and fixed to the piezoelectric element fixing member 36. Has been. As a result, a pressure is applied between the piezoelectric elements 34a and 34b and the pressing portion protrusions 35a and 35b.

これにより、反射部材ベース31とブレ補正装置ベース33とは、両者の間に常に付勢力が働いている状態で保持されている。   Thereby, the reflection member base 31 and the shake correction apparatus base 33 are held in a state in which an urging force is always acting between them.

ここで、圧電素子34aに電圧を印加すると、圧電素子34aは上記長手方向(反射部材22の反射面に直交する方向)に伸びる。圧電素子34aが長手方向に伸びると、圧電素子34aと接触している押圧部突起35aが押し込まれる。そして、反射部材ベース31は押圧部突起35aからの圧力を受け反射部材22とともに、中心部突起32を支点として図3に示したヨーイング方向に移動する。このとき、反射部材ベース31に設けられた予圧部突起37aは、圧電素子34aの変位に応じて、ブレ補正装置ベース33に設けられた弾性部材38の予圧部突起37aと接触する部分から付勢力を受けながら付勢力に抗した方向に移動する。   Here, when a voltage is applied to the piezoelectric element 34a, the piezoelectric element 34a extends in the longitudinal direction (a direction orthogonal to the reflecting surface of the reflecting member 22). When the piezoelectric element 34a extends in the longitudinal direction, the pressing portion protrusion 35a that is in contact with the piezoelectric element 34a is pushed. The reflecting member base 31 receives the pressure from the pressing portion protrusion 35a and moves together with the reflecting member 22 in the yawing direction shown in FIG. At this time, the preload portion protrusion 37a provided on the reflecting member base 31 is biased from the portion that contacts the preload portion protrusion 37a of the elastic member 38 provided on the shake correction device base 33 according to the displacement of the piezoelectric element 34a. Move in the direction against the biasing force while receiving.

また、圧電素子34bに電圧を印加すると、圧電素子34bは長手方向(反射部材22の反射面に直交する方向)に伸びる。圧電素子34bが長手方向に伸びると、圧電素子34bと接触している押圧部突起35bが押し込まれる。そして、反射部材ベース31は押圧部突起35bからの圧力を受け反射部材22とともに、中心部突起32を支点として図3に示したピッチング方向に移動する。このとき、反射部材ベース31に設けられた予圧部突起37bは、圧電素子34bの変位に応じて、ブレ補正装置ベース33に設けられた弾性部材38の予圧部突起37bと接触する部分から付勢力を受けながら付勢力に抗した方向に移動する。   Further, when a voltage is applied to the piezoelectric element 34b, the piezoelectric element 34b extends in the longitudinal direction (direction orthogonal to the reflecting surface of the reflecting member 22). When the piezoelectric element 34b extends in the longitudinal direction, the pressing portion protrusion 35b in contact with the piezoelectric element 34b is pushed. Then, the reflecting member base 31 receives the pressure from the pressing portion protrusion 35b, and moves together with the reflecting member 22 in the pitching direction shown in FIG. At this time, the preloading portion protrusion 37b provided on the reflecting member base 31 is biased from the portion that contacts the preloading portion protrusion 37b of the elastic member 38 provided on the shake correction device base 33 according to the displacement of the piezoelectric element 34b. Move in the direction against the biasing force while receiving.

ところで、圧電素子34a・34bに印加している電圧を下げた場合には、圧電素子34a・34bは長手方向に縮むことになる。そして、圧電素子34a・34bが長手方向に縮むと、反射部材ベース31は、予圧部突起37a・37bを介して弾性部材38からの付勢力を受けることによって、電圧を印加した場合の移動方向とは逆方向に移動することになる。   By the way, when the voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b is lowered, the piezoelectric elements 34a and 34b contract in the longitudinal direction. When the piezoelectric elements 34a and 34b are contracted in the longitudinal direction, the reflecting member base 31 receives a biasing force from the elastic member 38 via the preloading portion protrusions 37a and 37b, thereby moving the moving direction when a voltage is applied. Will move in the opposite direction.

また、上記圧電素子34a・34bに電圧を印加しない状態では、当該反射部材ベース31は初期の位置に戻っている。   In addition, in a state where no voltage is applied to the piezoelectric elements 34a and 34b, the reflecting member base 31 is returned to the initial position.

このように、圧電素子34a・34bに電圧を印加、あるいは印加した電圧を下げることにより、反射部材ベース31を移動させることができる。   In this way, the reflecting member base 31 can be moved by applying a voltage to the piezoelectric elements 34a and 34b or lowering the applied voltage.

ここで、反射部材ベース31は、反射部材22の背面に接着固定されているため、反射部材ベース31と反射部材22とは一体として移動可能な構成である。また、反射部材ベース31は、カメラ本体の筐体に移動可能に固定されている。さらに、反射部材ベース31は、撮像レンズ群23、撮像素子24、ブレ補正装置ベース33等を固定するためのハウジングであるカメラ鏡筒部1には固定されていない構成である。   Here, since the reflecting member base 31 is bonded and fixed to the back surface of the reflecting member 22, the reflecting member base 31 and the reflecting member 22 are configured to be movable as a unit. The reflecting member base 31 is fixed to the housing of the camera body so as to be movable. Further, the reflecting member base 31 is not fixed to the camera barrel 1 that is a housing for fixing the imaging lens group 23, the imaging device 24, the shake correction device base 33, and the like.

上記の構成により、反射部材ベース31と反射部材22とを、カメラ鏡筒部1に対して相対的に移動させることができる。具体的には、反射部材22の反射面の角度を、撮像素子24に対して変化させることができる。   With the above configuration, the reflecting member base 31 and the reflecting member 22 can be moved relative to the camera barrel 1. Specifically, the angle of the reflecting surface of the reflecting member 22 can be changed with respect to the image sensor 24.

ここで、例えば、ユーザがカメラで撮影中に、ユーザの操作によりカメラ振れが発生した場合、撮像素子24の受光面に導かれる光路が変化する。その結果、撮像素子24で不鮮明なぼやけた像が撮像されることになる。   Here, for example, when camera shake occurs due to a user operation while the user is shooting with the camera, the optical path guided to the light receiving surface of the image sensor 24 changes. As a result, an unclear blurred image is captured by the image sensor 24.

そこで、カメラ振れが発生した場合に、圧電素子34a・34bに電圧を印加することにより得られる圧電素子34a・34bの変位を利用することによって反射部材22を移動させることができる。そして、反射部材22の反射面を移動させることにより、カメラユニット光学系100に入射された光路を変化させて撮像素子24に正確に導くことができる。これにより、カメラ振れにより発生した像振れを補正することができる。   Therefore, when camera shake occurs, the reflecting member 22 can be moved by utilizing the displacement of the piezoelectric elements 34a and 34b obtained by applying a voltage to the piezoelectric elements 34a and 34b. Then, by moving the reflecting surface of the reflecting member 22, the optical path incident on the camera unit optical system 100 can be changed and accurately guided to the image sensor 24. As a result, image blur caused by camera shake can be corrected.

ところで、圧電素子34a・34bは、上述のように、ヒステリシス特性を有するため、変位量を正確に制御することが困難である。その結果、所望の位置に反射部材22を移動させることができない。そこで、圧電素子34a・34bのヒステリシス特性を低減するとともに反射部材22を所望の位置に移動させるための構成について以下に説明する。   Incidentally, since the piezoelectric elements 34a and 34b have hysteresis characteristics as described above, it is difficult to accurately control the amount of displacement. As a result, the reflecting member 22 cannot be moved to a desired position. Therefore, a configuration for reducing the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b and moving the reflecting member 22 to a desired position will be described below.

図1は、ブレ補正装置30が備える各構成の動作を制御するための制御システムの概略構成を示すブロック図である。まず、ブレ補正装置30の制御システムの構成について図1を参照して説明する。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system for controlling the operation of each component included in the shake correction apparatus 30. First, the configuration of the control system of the shake correction apparatus 30 will be described with reference to FIG.

ブレ補正装置30の制御システムは、ヨーイング方向角速度センサ10、ピッチング方向角速度センサ11、ブレ角速度検出回路12、A/D変換部13、MPU14(制御手段)、電圧印加部19、ブレ補正装置30、反射部材22を備えている。   The control system of the shake correction device 30 includes a yawing direction angular velocity sensor 10, a pitching direction angular velocity sensor 11, a shake angular velocity detection circuit 12, an A / D conversion unit 13, an MPU 14 (control means), a voltage application unit 19, a shake correction device 30, A reflection member 22 is provided.

ヨーイング方向角速度センサ10およびピッチング方向角速度センサ11は、カメラ鏡筒部1に生じるブレの角速度を検出する検出器であり、カメラ鏡筒部1に設けられる。具体的には、例えば、ヨーイング方向角速度センサ10およびピッチング方向角速度センサ11は、カメラ鏡筒部1がカメラ振れによって移動したときのブレの角速度を検出し、角速度信号を出力する。なお、ヨーイング方向角速度センサ10はカメラ鏡筒部1のヨーイング方向のブレを検出するセンサであり、ピッチング方向角速度センサ11はカメラ鏡筒部1のピッチング方向のブレを検出するセンサである。   The yawing direction angular velocity sensor 10 and the pitching direction angular velocity sensor 11 are detectors that detect the angular velocity of blurring that occurs in the camera barrel 1, and are provided in the camera barrel 1. Specifically, for example, the yawing direction angular velocity sensor 10 and the pitching direction angular velocity sensor 11 detect the angular velocity of blurring when the camera barrel 1 moves due to camera shake, and output an angular velocity signal. The yawing direction angular velocity sensor 10 is a sensor that detects blur in the yaw direction of the camera barrel 1, and the pitching direction angular velocity sensor 11 is a sensor that detects blur in the pitch direction of the camera barrel 1.

ブレ角速度検出回路12は、信号ノイズ除去処理とドリフトをカットするためのフィルタリング処理とアンプ処理を行い、各処理された信号をA/D変換部13に出力するものである。   The blur angular velocity detection circuit 12 performs signal noise removal processing, filtering processing for cutting drift, and amplification processing, and outputs each processed signal to the A / D conversion unit 13.

A/D変換部13は、アナログ電圧信号をデジタル信号に変換する変換器である。そして、A/D変換部13は、変換されたデジタル信号をMPU14に出力する。   The A / D converter 13 is a converter that converts an analog voltage signal into a digital signal. Then, the A / D conversion unit 13 outputs the converted digital signal to the MPU 14.

MPU14は、デジタル信号を積分処理しカメラ鏡筒部1のブレ角度を算出する演算器である。また、MPU14は、ブレ補正装置30内のヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bのブレ角度に応じたそれぞれの目標変位量を決定する。さらに、MPU14は、後述するスイッチ17に対して、直流駆動電圧発生回路15a・15bによって発生する直流電圧に高周波駆動電圧発生回路16によって発生する高周波電圧を供給するか否かの命令を付与する。   The MPU 14 is an arithmetic unit that calculates the blur angle of the camera barrel 1 by integrating digital signals. Further, the MPU 14 determines respective target displacement amounts corresponding to the shake angles of the yawing direction driving piezoelectric element 34 a and the pitching direction driving piezoelectric element 34 b in the shake correction apparatus 30. Further, the MPU 14 gives a command as to whether or not to supply the high frequency voltage generated by the high frequency drive voltage generation circuit 16 to the DC voltage generated by the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b to the switch 17 described later.

電圧印加部19は、MPU14からの命令に基づいて、後述のヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bそれぞれに電圧を印加するものである。当該電圧印加部19は、直流駆動電圧発生回路15a・15b、高周波駆動電圧発生回路16、スイッチ17、加算器18a・18bを備えている。   The voltage application unit 19 applies a voltage to each of a later-described piezoelectric element 34a for driving in the yawing direction and a piezoelectric element 34b for driving in the pitching direction based on a command from the MPU 14. The voltage application unit 19 includes DC drive voltage generation circuits 15a and 15b, a high frequency drive voltage generation circuit 16, a switch 17, and adders 18a and 18b.

直流駆動電圧発生回路15a・15bは、ヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bそれぞれに印加する直流電圧を発生させる回路である。   The DC drive voltage generation circuits 15a and 15b are circuits that generate DC voltages to be applied to the yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b, respectively.

高周波駆動電圧発生回路16は、高周波電圧を発生させる回路である。   The high frequency drive voltage generation circuit 16 is a circuit that generates a high frequency voltage.

スイッチ17は、MPU14からの命令に基づいて直流駆動電圧発生回路15a・15bによって発生する直流電圧に高周波駆動電圧発生回路16によって発生する高周波電圧を供給するか否かの切り換えを行う。   The switch 17 switches whether to supply the high-frequency voltage generated by the high-frequency drive voltage generation circuit 16 to the DC voltage generated by the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b based on a command from the MPU 14.

そして、MPU14からの命令に基づいてスイッチ17がオンとなる、つまり高周波を供給するタイミングは、手振れ補正動作が開始される直前、すなわち露光開始直前となるように制御されている。また、MPU14からの命令に基づいてスイッチ17がオフとなる、つまり高周波を遮断するタイミングは、手振れ補正動作が終了後、すなわち露光終了後となるように制御されている。   Based on a command from the MPU 14, the switch 17 is turned on, that is, the timing for supplying a high frequency is controlled to be immediately before the camera shake correction operation is started, that is, immediately before the start of exposure. Further, the timing at which the switch 17 is turned off based on a command from the MPU 14, that is, the high frequency is cut off, is controlled to be after the camera shake correction operation, that is, after the exposure.

なお、上記スイッチ17におけるオン・オフのタイミングは、上記に限らず、例えば、ユーザからの指示に基づくものであってもよい。   The on / off timing of the switch 17 is not limited to the above, and may be based on an instruction from the user, for example.

加算器18a・18bは、直流駆動電圧発生回路15a・15bから出力された直流電圧に、高周波駆動電圧発生回路16から出力される高周波電圧を加算する。そして、ヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bにそれぞれ上記加算した電圧を印加する。   The adders 18a and 18b add the high-frequency voltage output from the high-frequency drive voltage generation circuit 16 to the DC voltage output from the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b. Then, the added voltages are applied to the yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b, respectively.

反射部材22は、ブレ補正装置30に設けられる上記各圧電素子34a・34bの変位に基づいて移動するものである。そして、反射部材22に入射する光線の光路を変化させるものである。   The reflection member 22 moves based on the displacement of the piezoelectric elements 34a and 34b provided in the shake correction device 30. And the optical path of the light ray which injects into the reflection member 22 is changed.

以上のような構成の制御システムによって、ブレ補正の処理がされる。   The blur correction process is performed by the control system configured as described above.

次に、ブレ補正装置30の制御システムにおけるブレ補正の処理動作について図1を用いて説明する。以下では、ヨーイング方向とピッチング方向との2方向についてブレ補正を同時に行う場合について説明する。   Next, the blur correction processing operation in the control system of the blur correction apparatus 30 will be described with reference to FIG. In the following, a description will be given of a case where blur correction is simultaneously performed in two directions, a yawing direction and a pitching direction.

まず、ユーザがカメラのシャッターを押すと露光が開始される。この露光が開始される直前に、カメラ鏡筒部1がカメラ振れによって動いた場合、ヨーイング方向角速度センサ10、ピッチング方向角速度センサ11は、カメラ鏡筒部1のヨーイング方向およびピッチング方向のブレの角速度をそれぞれ検出し、この検出結果を示す角速度信号を出力する。なお、このときスイッチ17はMPU14からの命令に基づいてオンに切り替わる。   First, exposure starts when the user presses the shutter of the camera. If the camera barrel 1 is moved by camera shake immediately before the exposure starts, the yawing direction angular velocity sensor 10 and the pitching direction angular velocity sensor 11 are the angular velocities of the camera barrel 1 in the yawing direction and pitching direction. Are detected, and an angular velocity signal indicating the detection result is output. At this time, the switch 17 is turned on based on a command from the MPU 14.

次に、ブレ角速度検出回路12は、ヨーイング方向角速度センサ10およびピッチング方向角速度センサ11から出力された角速度信号を受信する。そして、ブレ角速度検出回路12は、上記角速度信号に対してノイズ除去処理とドリフトをカットするためのフィルタリング処理とアンプ処理とを行うことにより、アナログ電圧信号を生成する。次に、ブレ角速度検出回路12は、上記アナログ電圧信号をA/D変換部13に出力する。なお、上記ブレ角速度検出回路12は、ヨーイング方向及びピッチング方向のアナログ電圧信号をそれぞれ生成する。   Next, the blur angular velocity detection circuit 12 receives the angular velocity signals output from the yawing direction angular velocity sensor 10 and the pitching direction angular velocity sensor 11. The blur angular velocity detection circuit 12 generates an analog voltage signal by performing noise removal processing, filtering processing for cutting drift, and amplifier processing on the angular velocity signal. Next, the blur angular velocity detection circuit 12 outputs the analog voltage signal to the A / D converter 13. The blur angular velocity detection circuit 12 generates analog voltage signals in the yawing direction and the pitching direction, respectively.

A/D変換部13は、ブレ角速度検出回路12から取得した上記アナログ電圧信号をデジタル信号(デジタル角速度信号)に変換する。そして、A/D変換部13は、変換したデジタル角速度信号をMPU14に出力する。なお、アナログ電圧信号は、上記ブレ角速度検出回路12からA/D変換部13へ一定のサイクルで入力される。   The A / D converter 13 converts the analog voltage signal acquired from the shake angular velocity detection circuit 12 into a digital signal (digital angular velocity signal). Then, the A / D conversion unit 13 outputs the converted digital angular velocity signal to the MPU 14. The analog voltage signal is input from the shake angular velocity detection circuit 12 to the A / D converter 13 at a constant cycle.

MPU14は、A/D変換部13から伝送されてきた、上記デジタル角速度信号に対して、積分処理を行い、カメラ鏡筒部1のヨーイング方向およびピッチング方向のそれぞれのブレ角度を算出する。それと同時に、MPU14では、ブレ補正装置30内のヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bのそれぞれの目標変位量を、上記算出したブレ角度に基づいて決定する。そして、MPU14は、決定した目標変位量を直流駆動電圧発生回路15a・15bにそれぞれ出力する。   The MPU 14 performs an integration process on the digital angular velocity signal transmitted from the A / D conversion unit 13 and calculates respective blur angles in the yaw direction and the pitching direction of the camera barrel unit 1. At the same time, the MPU 14 determines the target displacement amounts of the yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b in the shake correcting apparatus 30 based on the calculated shake angle. Then, the MPU 14 outputs the determined target displacement amount to the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b, respectively.

次に、直流駆動電圧発生回路15a・15bは、MPU14によって算出されたヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bのそれぞれの目標変位量に基づいて、図3に示した前玉レンズ21のレンズパワーと、図4に示したプリズム回転中心と各圧電素子34a・34bの押圧位置とから決まる変位角度特性に基づいて、ヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bそれぞれに印加する直流電圧を出力する。   Next, the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b generate the front ball shown in FIG. 3 based on the respective target displacement amounts of the yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b calculated by the MPU 14. The yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b are based on the displacement angle characteristics determined from the lens power of the lens 21, the prism rotation center shown in FIG. 4, and the pressing positions of the piezoelectric elements 34a and 34b. The DC voltage applied to each is output.

また、高周波駆動電圧発生回路16からは、高周波電圧が出力される。なお、当該高周波電圧は、光学機構系、つまり反射部材22とブレ補正装置30との機械的共振周波数よりも大きく、かつ圧電素子34a・34bの固有振動数よりも低い範囲内の周波数を有する高周波電圧(交流電圧)である。また、上記高周波電圧は、ヒステリシスループを描く微小振幅の正弦波状の交流電圧であり、振幅および周波数は一定である。   A high frequency voltage is output from the high frequency drive voltage generation circuit 16. The high-frequency voltage has a frequency within a range that is higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system, that is, the reflection member 22 and the shake correction device 30, and lower than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b. Voltage (AC voltage). The high-frequency voltage is a sine wave-like AC voltage with a small amplitude that draws a hysteresis loop, and the amplitude and frequency are constant.

次に、加算器18a・18bは、直流駆動電圧発生回路15a・15bから出力されたそれぞれの直流電圧に、高周波駆動電圧発生回路16から出力される上記高周波電圧を加算する。そして、加算器18a・18bは、直流電圧と上記高周波電圧とを加算したそれぞれの電圧をヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bにそれぞれ印加する。   Next, the adders 18a and 18b add the high-frequency voltage output from the high-frequency drive voltage generation circuit 16 to the direct-current voltages output from the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b. The adders 18a and 18b apply respective voltages obtained by adding the DC voltage and the high-frequency voltage to the yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b, respectively.

そして、ヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bは、加算器18a・18bにより印加された電圧に応じてそれぞれ変位する。   The yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b are displaced according to the voltages applied by the adders 18a and 18b, respectively.

これにより、ヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bの変位に基づいて、反射部材22がヨーイング方向およびピッチング方向に移動する。   Accordingly, the reflecting member 22 moves in the yawing direction and the pitching direction based on the displacement of the yawing direction driving piezoelectric element 34a and the pitching direction driving piezoelectric element 34b.

このように、本実施形態のブレ補正装置30は、カメラ振れが発生した場合に、直流駆動電圧発生回路15a・15bから出力された直流電圧に、高周波駆動電圧発生回路16から出力される、反射部材22とブレ補正装置30との機械的共振周波数よりも大きく、かつ圧電素子34a・34bの固有振動数よりも低い範囲内の周波数を有する高周波電圧(交流電圧)を重畳させている。そして、前記重畳させた電圧を圧電素子34a・34bに印加することにより、当該圧電素子34a・34bの変位を利用して反射部材22を移動させる構成である。   As described above, when the camera shake occurs, the shake correction apparatus 30 of the present embodiment reflects the direct current voltage output from the direct current drive voltage generation circuits 15a and 15b from the high frequency drive voltage generation circuit 16. A high frequency voltage (AC voltage) having a frequency that is higher than the mechanical resonance frequency between the member 22 and the shake correction device 30 and lower than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b is superimposed. Then, by applying the superimposed voltage to the piezoelectric elements 34a and 34b, the reflecting member 22 is moved using the displacement of the piezoelectric elements 34a and 34b.

そして、上記の構成によれば、カメラ振れが発生した場合に、圧電素子34a・34bに電圧を印加することにより得られる圧電素子34a・34bの変位を利用することによって反射部材22を移動させることができる。そして、反射部材22の反射面を移動させることにより、カメラユニット光学系100に入射された光路を変化させて撮像素子24に正確に導くことができる。これにより、カメラ振れにより発生した像振れを補正することができる。   And according to said structure, when camera shake generate | occur | produces, the reflection member 22 is moved by utilizing the displacement of piezoelectric element 34a * 34b obtained by applying a voltage to piezoelectric element 34a * 34b. Can do. Then, by moving the reflecting surface of the reflecting member 22, the optical path incident on the camera unit optical system 100 can be changed and accurately guided to the image sensor 24. As a result, image blur caused by camera shake can be corrected.

なお、MPU14による目標変位量の決定方法としては、上記のように、目標変位量を毎回算出する方法に限らず、例えば、以下の方法によって決定してもよい。   The method for determining the target displacement amount by the MPU 14 is not limited to the method for calculating the target displacement amount every time as described above, and may be determined by the following method, for example.

上記MPU14には、上記デジタル角速度信号の強度と目標変位量とが対応付けられたテーブル(図示せず)を予め有している。そして、上記A/D変換部13からデジタル角速度信号を取得すると、上記MPU14は、上記テーブルを用いて、目標変位量を決定する。つまり、ブレ角度と目標変位量とは、一定の関係を有しているため、予め上記目標変位量を算出しておき、当該目標変位量と上記デジタル角速度信号の強度とを対応付けたテーブルを用いてもよい。このように、上記MPU14はテーブルを参照して目標変位量を決定してもよい。   The MPU 14 has in advance a table (not shown) in which the intensity of the digital angular velocity signal and the target displacement amount are associated with each other. When the digital angular velocity signal is acquired from the A / D conversion unit 13, the MPU 14 determines a target displacement amount using the table. That is, since the blur angle and the target displacement amount have a certain relationship, a table in which the target displacement amount is calculated in advance and the target displacement amount and the intensity of the digital angular velocity signal are associated with each other is calculated. It may be used. Thus, the MPU 14 may determine the target displacement amount with reference to the table.

また、ヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bそれぞれに印加する直流電圧の決定方法としては、上記のように、直流電圧を毎回算出する方法に限らず、例えば、以下の方法によって決定してもよい。   Further, the method for determining the DC voltage applied to each of the piezoelectric element 34a for driving in the yawing direction and the piezoelectric element 34b for driving in the pitching direction is not limited to the method for calculating the DC voltage every time as described above, but includes, for example, the following method You may decide by.

上記直流駆動電圧発生回路15a・15bには、上記目標変位量と直流電圧とが対応付けられたテーブル(図示せず)を予め有している。そして、上記MPU14から目標変位量を取得すると、上記直流駆動電圧発生回路15a・15bは、上記テーブルを用いて、直流電圧を決定する。つまり、目標変位量と直流電圧とは、一定の関係を有しているため、予め上記直流電圧を算出しておき、当該目標変位量と上記直流電圧とを対応付けたテーブルを用いてもよい。このように、上記直流駆動電圧発生回路15a・15bはテーブルを参照して直流電圧を決定してもよい。   The DC drive voltage generation circuits 15a and 15b have a table (not shown) in which the target displacement amount and the DC voltage are associated with each other in advance. When the target displacement amount is acquired from the MPU 14, the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b determine the DC voltage using the table. That is, since the target displacement amount and the DC voltage have a certain relationship, the DC voltage is calculated in advance, and a table in which the target displacement amount and the DC voltage are associated with each other may be used. . Thus, the DC drive voltage generation circuits 15a and 15b may determine the DC voltage with reference to the table.

図2(a)は、圧電素子34a、34bを駆動させる直流駆動電圧(直流電圧)に高周波電圧(交流電圧)を重畳させた場合のヨーイング方向駆動用圧電素子34aおよびピッチング方向駆動用圧電素子34bの電圧変位特性を示すグラフである。   FIG. 2A shows a yawing direction driving piezoelectric element 34a and a pitching direction driving piezoelectric element 34b when a high frequency voltage (AC voltage) is superimposed on a DC driving voltage (DC voltage) for driving the piezoelectric elements 34a and 34b. It is a graph which shows the voltage displacement characteristic.

なお、上記直流電圧に重畳する上記交流電圧は、反射部材22とブレ補正装置30との機械的共振周波数より高く、かつ圧電素子34a、34bの固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧であり、また、ヒステリシスループを描く微小振幅の正弦波状の電圧である。したがって、図2(a)に示すように、それぞれの圧電素子34a、34bは直流電圧の変化に対し、微小なヒステリシスループを描きながら変位することになる。   The AC voltage superimposed on the DC voltage is a high-frequency voltage that is higher than the mechanical resonance frequency of the reflecting member 22 and the shake correction device 30 and lower than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b. Also, it is a sinusoidal voltage with a small amplitude that draws a hysteresis loop. Therefore, as shown in FIG. 2A, the piezoelectric elements 34a and 34b are displaced while drawing a minute hysteresis loop with respect to the change of the DC voltage.

このように、上記直流電圧に上記高周波電圧を重畳させた電圧を圧電素子34a、34bに印加することにより、圧電素子34a、34bのヒステリシス特性を低減させることができる。   Thus, the hysteresis characteristic of the piezoelectric elements 34a and 34b can be reduced by applying a voltage obtained by superimposing the high-frequency voltage on the DC voltage to the piezoelectric elements 34a and 34b.

また、図2(b)は、上記直流電圧に上記高周波電圧を重畳させた電圧を圧電素子34a・34bに印加した場合の反射部材22の電圧変位(角度)特性を示すグラフである。   FIG. 2B is a graph showing the voltage displacement (angle) characteristics of the reflecting member 22 when a voltage obtained by superimposing the high-frequency voltage on the DC voltage is applied to the piezoelectric elements 34a and 34b.

上述のように、重畳させる高周波電圧の周波数を上記機械的共振周波数より高く設定しているため、上記機械的共振周波数より高い成分に反射部材22が追従することはない。これにより、圧電素子34a、34bのヒステリシス特性を低減させることができるとともに、図2(b)に示すように、直流電圧の変化方向に依存することなく、反射部材22を線形に駆動させることができる。   As described above, since the frequency of the superimposed high-frequency voltage is set higher than the mechanical resonance frequency, the reflecting member 22 does not follow a component higher than the mechanical resonance frequency. As a result, the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b can be reduced, and the reflecting member 22 can be driven linearly without depending on the change direction of the DC voltage, as shown in FIG. 2B. it can.

したがって、上記の構成によれば、位置検出センサを必要としないオープン制御で、圧電素子34a、34bのヒステリシスの影響を低減して、追従応答性の高い光学系駆動装置を提供することができる。   Therefore, according to the above configuration, it is possible to provide an optical system driving device with high follow-up response by reducing the influence of hysteresis of the piezoelectric elements 34a and 34b by open control that does not require a position detection sensor.

以上のように、本実施形態の構成によれば、反射部材22を所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に、ブレ補正装置30と反射部材22との機械的共振周波数よりも大きく、かつ圧電素子34a・34bの固有振動数よりも低い周波数の範囲内の電圧を重畳させた電圧を、圧電素子34a・34bに対して印加している。なお、ブレ補正装置30と反射部材22との機械的共振周波数は、例えば、有限要素法等を用いた計算機シミュレーションにより算出される振動数である。   As described above, according to the configuration of the present embodiment, the DC voltage applied to drive the reflecting member 22 to a predetermined position is greater than the mechanical resonance frequency between the shake correction device 30 and the reflecting member 22, and A voltage obtained by superimposing a voltage in a frequency range lower than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b is applied to the piezoelectric elements 34a and 34b. The mechanical resonance frequency between the shake correction device 30 and the reflection member 22 is a frequency calculated by a computer simulation using a finite element method or the like, for example.

ここで、圧電素子34a・34bに重畳させる高周波電圧の周波数が、ブレ補正装置30と反射部材22との機械的共振周波数以下である場合には、上記直流電圧に重畳させた高周波電圧に対して、圧電素子34a・34bが追従して変位を発生させることになる。従って、圧電素子34a・34bを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に対して、線形に反射部材22を駆動できなくなる。その結果、所望の位置に反射部材22を移動(駆動)させることができない。   Here, when the frequency of the high frequency voltage to be superimposed on the piezoelectric elements 34a and 34b is equal to or lower than the mechanical resonance frequency between the blur correction device 30 and the reflection member 22, the high frequency voltage superimposed on the DC voltage is used. Then, the piezoelectric elements 34a and 34b follow to generate displacement. Therefore, the reflecting member 22 cannot be driven linearly with respect to a DC voltage applied to drive the piezoelectric elements 34a and 34b to predetermined positions. As a result, the reflecting member 22 cannot be moved (driven) to a desired position.

また、上記重畳させる高周波電圧の周波数が、圧電素子34a・34bの固有振動数以上の周波数である場合には、圧電素子34a・34bには変位が発生しないこととなる。圧電素子34a・34bに変位が発生しないとヒステリシス特性を低減させることができないため、線形に反射部材22を駆動させることができない。   Further, when the frequency of the superposed high frequency voltage is equal to or higher than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b, no displacement occurs in the piezoelectric elements 34a and 34b. Since the hysteresis characteristic cannot be reduced unless the piezoelectric elements 34a and 34b are displaced, the reflecting member 22 cannot be driven linearly.

従って、上記直流電圧に対して、ブレ補正装置30と反射部材22との機械的共振周波数よりも大きくかつ圧電素子34a・34bの固有振動数よりも低い周波数の範囲内の電圧を重畳させることにより、圧電素子34a・34bのヒステリシス特性を低減させることができるので、反射部材22を線形に駆動させることができる。   Therefore, by superimposing a voltage within a frequency range that is higher than the mechanical resonance frequency of the shake correction device 30 and the reflection member 22 and lower than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b on the DC voltage. Since the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b can be reduced, the reflecting member 22 can be driven linearly.

また、高周波駆動電圧発生回路16の周波数を、可聴周波数以上に設定することで、光学エレメントを駆動させる際の耳ざわりな騒音を低減することが可能となる。   Further, by setting the frequency of the high-frequency drive voltage generation circuit 16 to be higher than the audible frequency, it is possible to reduce unpleasant noise when driving the optical element.

また、反射部材22の停止時や待機時には、スイッチ17をオフにすることで、高周波駆動電圧発生回路16からの高周波電圧の供給を遮断し、圧電素子34a、34bは、直流電圧のみにより変位が保持される。   Further, when the reflecting member 22 is stopped or in a standby state, the switch 17 is turned off to cut off the supply of the high frequency voltage from the high frequency drive voltage generation circuit 16, and the piezoelectric elements 34a and 34b are displaced only by the DC voltage. Retained.

また、高周波電圧は、反射部材22を駆動させる際に、反射部材22を線形に駆動させる目的で印加させており、反射部材22の位置を固定する場合には、高周波電圧を印加する必要はない。   Further, the high frequency voltage is applied for the purpose of linearly driving the reflecting member 22 when the reflecting member 22 is driven. When the position of the reflecting member 22 is fixed, it is not necessary to apply the high frequency voltage. .

上記の構成によれば、反射部材22の位置を固定するために、圧電素子34a、34bに対して直流電圧を印加している場合には、上記高周波電圧を印加しないように制御している。換言すれば、上記構成とすることにより、反射部材22を駆動させる場合にのみ、高周波電圧を印加している。これにより、不要な高周波電圧の印加を行わないため、光学系駆動装置の消費電力を低減させることができる。   According to said structure, in order to fix the position of the reflection member 22, when applying DC voltage with respect to piezoelectric element 34a, 34b, it controls so that the said high frequency voltage is not applied. In other words, with the above configuration, the high-frequency voltage is applied only when the reflecting member 22 is driven. Thereby, since an unnecessary high frequency voltage is not applied, the power consumption of the optical system driving device can be reduced.

なお、圧電素子34a、34bのヒステリシス特性が、図2(a)に示すように最小(微小)化される理由は、重畳する高周波交流電圧の高周波の振幅を単純に微小化することで得られるのではなく、実際の系において重畳する高周波交流電圧の周波数と振幅の組み合わせの最適化によって決定される。   The reason why the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b are minimized (small) as shown in FIG. 2A is obtained by simply miniaturizing the high-frequency amplitude of the superimposed high-frequency AC voltage. Instead, it is determined by optimizing the combination of the frequency and amplitude of the high-frequency AC voltage superimposed in the actual system.

また、高周波電圧を重畳することによりヒステリシス特性の影響を低減することができるが、重畳した高周波電圧の周波数が機械的共振周波数より低い場合は、高周波電圧成分に反射部材22が追従して変位を発生してしまうため、直流電圧の変化に対する線形性がなくなり、ギクシャクした動きになり手振れ補正には利用できなくなる。   In addition, the influence of the hysteresis characteristic can be reduced by superimposing the high frequency voltage. However, when the frequency of the superposed high frequency voltage is lower than the mechanical resonance frequency, the reflecting member 22 follows the high frequency voltage component to cause the displacement. Therefore, the linearity with respect to the change of the DC voltage is lost, and the movement becomes jerky and cannot be used for camera shake correction.

したがって、ヒステリシス特性の影響を低減するとともに線形性の良いスムーズな光学系の動作を行うことが可能となる圧電素子34a、34bの駆動回路(駆動方法)を実現するためには、直流電圧に重畳する高周波電圧の周波数を、ブレ補正装置30と反射部材22との機械的共振周波数よりも大きくかつ圧電素子34a・34bの固有振動数よりも低い範囲とすることが最適である。   Therefore, in order to realize a driving circuit (driving method) for the piezoelectric elements 34a and 34b that can reduce the influence of the hysteresis characteristic and perform a smooth optical system operation with good linearity, it is superimposed on the DC voltage. It is optimal to set the frequency of the high-frequency voltage to be in a range that is higher than the mechanical resonance frequency of the blur correction device 30 and the reflection member 22 and lower than the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b.

さらに、高周波電圧の周波数は、駆動時の騒音を低減するために可聴域より高い周波数である20KHz以上とすることが好ましい。また、高周波電圧の周波数は、これに限定されるものではなく、段階的に周波数を上げながらヒステリシス低減効果をチェックし、また、振幅変化によるヒステリシス低減効果もチェックし、ヒステリシス低減効果が光学系駆動装置の要求仕様を満足する高周波電圧の周波数と振幅の組み合わせの中で最も消費電力が最小となる組み合わせを選択することが好ましい。   Furthermore, the frequency of the high-frequency voltage is preferably 20 KHz or higher, which is a frequency higher than the audible range, in order to reduce noise during driving. The frequency of the high-frequency voltage is not limited to this. Check the hysteresis reduction effect while increasing the frequency step by step, check the hysteresis reduction effect due to amplitude change, and the hysteresis reduction effect is driven by the optical system. It is preferable to select the combination that minimizes the power consumption among the combinations of the frequency and amplitude of the high-frequency voltage that satisfies the required specifications of the apparatus.

したがって、高周波電圧の周波数の範囲については、可聴域を超えた20KHz程度から、圧電素子34a・34bに変位発生を可能とする上限周波数、つまり圧電素子34a・34bの固有振動数までであることが好ましい。   Therefore, the frequency range of the high-frequency voltage may be from about 20 KHz beyond the audible range to the upper limit frequency that allows the piezoelectric elements 34a and 34b to generate displacement, that is, the natural frequency of the piezoelectric elements 34a and 34b. preferable.

また、高周波電圧の周波数を変動させながら直流電圧に重畳させる構成とした場合は、変動(スイープ)回路を追加する必要がありコストアップになる。したがって、重畳する高周波電圧の周波数は、常に一定の数値に設定することが好ましい。   In addition, in the case of a configuration in which the frequency of the high-frequency voltage is varied and superimposed on the DC voltage, a fluctuation (sweep) circuit needs to be added, resulting in an increase in cost. Therefore, it is preferable to always set the frequency of the superimposed high-frequency voltage to a constant numerical value.

本実施形態における光学系駆動装置は、電圧印加により圧電素子に生じる歪を駆動力源として、光学系エレメントを駆動する光学系駆動装置において、前記光学系エレメントを含む光学機構系の機械的共振周波数以上の高周波電圧を重畳させた直流電圧を、前記圧電素子に印加する電圧印加手段を備えた構成であってもよい。   The optical system driving apparatus according to the present embodiment is a mechanical resonance frequency of an optical mechanism system including the optical system element in the optical system driving apparatus that drives the optical system element using a distortion generated in the piezoelectric element by voltage application as a driving force source. A configuration including voltage applying means for applying a DC voltage on which the above high-frequency voltage is superimposed to the piezoelectric element may be employed.

また、上記光学系駆動装置は、前記高周波電圧の周波数が、可聴周波数以上である構成であってもよい
また、上記光学系駆動装置は、前記光学系エレメントが停止している際には、前記高周波電圧の重畳を行わない切換手段を設けた構成であってもよい
また、圧電素子の駆動方法は、圧電素子に印加する直流駆動電圧に、高周波電圧を重畳させる構成であってもよい。
The optical system driving device may be configured such that a frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than an audible frequency. Further, the optical system driving device is configured so that the optical system element is stopped when the optical system element is stopped. A switching unit that does not superimpose the high-frequency voltage may be provided. The driving method of the piezoelectric element may be a configuration in which the high-frequency voltage is superimposed on the DC driving voltage applied to the piezoelectric element.

また、圧電素子の駆動方法は、前記高周波電圧の周波数は、圧電素子に生じる歪を駆動力源とする駆動機構の機械的共振周波数以上である構成であってもよい。   Further, the piezoelectric element driving method may be configured such that the frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than a mechanical resonance frequency of a driving mechanism using a strain generated in the piezoelectric element as a driving force source.

また、圧電素子の駆動方法は、前記高周波電圧の周波数は、可聴周波数以上である構成であってもよい。   The piezoelectric element driving method may be configured such that the frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than an audible frequency.

また、圧電素子の駆動方法は、前記駆動機構が停止している際には、前記高周波電圧の重畳を行わない切換手段を設けた構成であってもよい。   Further, the piezoelectric element driving method may be provided with a switching unit that does not superimpose the high-frequency voltage when the driving mechanism is stopped.

上記実施形態のブレ補正装置30に設けられる圧電素子34a・34bに印加する電圧の最適条件を求めるための実験を行った。これについて以下に説明する。   An experiment was performed to determine the optimum condition of the voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b provided in the shake correction apparatus 30 of the above embodiment. This will be described below.

まず、圧電素子34a・34bに直流電圧を印加した場合の反射部材22の変位角度を測定する実験を行った。なお、上記実験において、直流電源としてkikusui社製PMC350-0.2Aを用い、チルト量を測定するための機器としてオートコリメータ(キーエンス社製LA2400)を用いている。その結果に表1に示す。   First, an experiment was performed to measure the displacement angle of the reflecting member 22 when a DC voltage was applied to the piezoelectric elements 34a and 34b. In the above experiment, a PMC350-0.2A manufactured by kikusui was used as the DC power source, and an autocollimator (LA2400 manufactured by Keyence) was used as a device for measuring the tilt amount. The results are shown in Table 1.

Figure 2007047502
Figure 2007047502

表1は、圧電素子34bに直流電圧を印加した場合の反射部材22のピッチング方向の変位角度(チルト量)を測定した結果である。また、図6(a)は、表1の結果をグラフに示したものである。   Table 1 shows the results of measuring the displacement angle (tilt amount) of the reflecting member 22 in the pitching direction when a DC voltage is applied to the piezoelectric element 34b. FIG. 6A is a graph showing the results of Table 1.

次に、圧電素子34aに直流電圧を印加した場合の反射部材22のヨーイング方向の変位角度(チルト量)を測定した。その結果を表2に示す。また、図6(b)は、表2の結果をグラフに示したものである。   Next, the displacement angle (tilt amount) of the reflecting member 22 in the yawing direction when a DC voltage was applied to the piezoelectric element 34a was measured. The results are shown in Table 2. FIG. 6B is a graph showing the results of Table 2.

Figure 2007047502
Figure 2007047502

表1・2および図6(a)・6(b)の結果より、圧電素子34a・34bに40Vの直流電圧を印加すると、反射部材22のチルト量をピッチング方向およびヨーイング方向にそれぞれ10′以上変位させることができることが分かった。また、圧電素子に対する電圧の印加方向、すなわち昇圧方向および降圧方向によって変位角度が異なることが分かる。この現象は、圧電素子が有するヒステリシス特性によるものである。なお、圧電素子34a・34bのヒステリシス特性の低減方法については後述する。   From the results shown in Tables 1 and 2 and FIGS. 6A and 6B, when a DC voltage of 40 V is applied to the piezoelectric elements 34a and 34b, the tilt amount of the reflecting member 22 is 10 'or more in the pitching direction and yawing direction, respectively. It was found that it can be displaced. It can also be seen that the displacement angle varies depending on the voltage application direction to the piezoelectric element, that is, the step-up direction and the step-down direction. This phenomenon is due to the hysteresis characteristic of the piezoelectric element. A method for reducing the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b will be described later.

次に、FFTサーボアナライザ(アドバンテスト社製R9211C)を用い、周波数特性(周波数応答特性)を調べる実験を行った。   Next, an experiment for examining frequency characteristics (frequency response characteristics) was performed using an FFT servo analyzer (R9211C manufactured by Advantest Corporation).

図10(a)は、周波数を1Hz〜100Hzまでの範囲における、周波数とゲインと位相との関係を示したグラフであり、図10(b)は、周波数を100Hz〜500Hzまでの範囲における、周波数とゲインと位相との関係を示したグラフである。   FIG. 10A is a graph showing the relationship between frequency, gain, and phase in the frequency range from 1 Hz to 100 Hz, and FIG. 10B is the frequency in the frequency range from 100 Hz to 500 Hz. It is the graph which showed the relationship between a gain and a phase.

図10(a)より手振れ周波数域である20Hz以下の範囲では、ゲイン、位相の変化はなくフラットであることが分かる。また、図10(b)より500Hz以下の範囲においても本機構の一時共振周波数(機械的共振周波数)である180Hzにピークがあるが、手振れの周波数域に比べて十分高いため問題にならない。   From FIG. 10 (a), it can be seen that there is no change in gain and phase in the range of 20 Hz or less, which is the camera shake frequency range, and it is flat. 10B, there is a peak at 180 Hz, which is the temporary resonance frequency (mechanical resonance frequency) of this mechanism even in the range of 500 Hz or less, but this is not a problem because it is sufficiently higher than the frequency range of camera shake.

次に、圧電素子34a・34bを駆動させる方法について以下の実験を行った。   Next, the following experiment was conducted on the method of driving the piezoelectric elements 34a and 34b.

まず、直流駆動電圧に交流電圧を重畳した場合のヒステリシスを測定した。   First, hysteresis was measured when an AC voltage was superimposed on a DC drive voltage.

圧電素子34a・34bの持つヒステリシスを低減するため、圧電素子34a・34bに印加する駆動電圧に、反射部材22とブレ補正装置30との機械的共振周波数よりも大きくかつ圧電素子34a・34bの固有振動数よりも低い範囲内の周波数、具体的には、10KHz〜40KHzまでの高周波交流電圧を重畳させた状態で駆動電圧を可変し評価を行った。上記機械的共振周波数は、有限要素法等を用いた計算機シミュレーションにより算出した結果、180Hzであった。また、圧電素子の固有振動数は、100kHzである。   In order to reduce the hysteresis of the piezoelectric elements 34a and 34b, the drive voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b is larger than the mechanical resonance frequency between the reflecting member 22 and the shake correcting device 30 and is inherent to the piezoelectric elements 34a and 34b. Evaluation was performed by varying the drive voltage in a state where a frequency within a range lower than the frequency, specifically, a high-frequency AC voltage of 10 KHz to 40 KHz was superimposed. The mechanical resonance frequency was 180 Hz as a result of calculation by computer simulation using a finite element method or the like. The natural frequency of the piezoelectric element is 100 kHz.

そこで、駆動条件は、重畳する周波数を10KHz、20KHz、30KHz、40KHzとし、重畳電圧および波形をp−p4V、p−p8V、p−p12の正弦波形とする。また、本実施の形態における圧電素子34a・34bに印加する直流電圧に重畳させる高周波電圧の周波数は上記周波数、つまり、10KHz〜40KHzまでの範囲内である。   Therefore, the driving conditions are such that the superposed frequency is 10 KHz, 20 KHz, 30 KHz, and 40 KHz, and the superposed voltage and waveform are sine waveforms of p-p4V, p-p8V, and p-p12. In addition, the frequency of the high frequency voltage to be superimposed on the DC voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b in the present embodiment is within the above frequency, that is, in the range of 10 KHz to 40 KHz.

図13(a)〜図13(d)の結果より圧電素子34a・34bに上記高周波交流電圧を重畳する手法は、ヒステリシス低減に効果的であり、高周波交流電圧を重畳することによりヒステリシス特性による画素ずれの影響を0.5画素以下にすることが可能となる。   From the results shown in FIGS. 13A to 13D, the method of superimposing the high-frequency AC voltage on the piezoelectric elements 34a and 34b is effective in reducing the hysteresis, and the pixel based on the hysteresis characteristics by superimposing the high-frequency AC voltage. It is possible to reduce the influence of the shift to 0.5 pixels or less.

次に、交流駆動電圧に上記高周波交流電圧を重畳した場合の、反射部材22の変位角度を測定する実験を行った。   Next, an experiment was conducted to measure the displacement angle of the reflecting member 22 when the high-frequency AC voltage was superimposed on the AC drive voltage.

上記高周波交流電圧の重畳を行った場合においても、反射部材22は20Hzまでの指令信号に対して、高周波交流電圧の重畳波形の影響を受けることなく相似形で追従している様子が確認できる。また、後述の高周波交流電圧の重畳を行わなかった場合の図8(a)〜図9(b)と高周波交流電圧の重畳を行った場合の図14(a)〜図15(b)とのリサージュ波形を比較して、圧電素子34a・34bのヒステリシス特性の影響が低減されていることが分かる。   Even when superposition of the high-frequency AC voltage is performed, it can be confirmed that the reflecting member 22 follows the command signal up to 20 Hz in a similar manner without being affected by the superposition waveform of the high-frequency AC voltage. Further, FIG. 8A to FIG. 9B when the superposition of the high-frequency AC voltage described later is not performed and FIGS. 14A to 15B when the high-frequency AC voltage is superimposed. Comparing the Lissajous waveforms, it can be seen that the influence of the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b is reduced.

なお、本実験では、反射部材22のヒステリシス特性による影響を比較するために、交流駆動電圧に上記高周波交流電圧を重畳させているが、当該交流駆動電圧の周波数は、上記比較に影響しない程度に上記高周波交流電圧の周波数に比べて低く設定している。つまり、当該交流電圧は機械的共振周波数より低い手振れ周波数を意味しており、さらに詳しくは、圧電素子34a・34bの変位を決定する直流電圧が手振れの周波数で変動することを想定して交流駆動電圧を使用し動的な特性を測定している。したがって、圧電素子34a・34bに印加する駆動電圧を交流駆動電圧として実験を行っても直流駆動電圧(直流電圧)を印加した場合と同様の効果を得ることができる。   In this experiment, in order to compare the influence of the hysteresis characteristics of the reflecting member 22, the high-frequency AC voltage is superimposed on the AC driving voltage, but the frequency of the AC driving voltage does not affect the comparison. The frequency is set lower than the frequency of the high-frequency AC voltage. That is, the AC voltage means a camera shake frequency lower than the mechanical resonance frequency. More specifically, the AC drive is performed assuming that the DC voltage that determines the displacement of the piezoelectric elements 34a and 34b fluctuates at the camera shake frequency. Dynamic characteristics are measured using voltage. Therefore, even if the experiment is performed using the drive voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b as an AC drive voltage, the same effect as when a DC drive voltage (DC voltage) is applied can be obtained.

次に、図11に示す評価系を用いて、ブレ抑制特性を評価した。評価方法としては、まず自動回転ステージ上にプリズムを取り付けたブレ補正装置30を固定する。次に、ブレ補正装置30を駆動させず、回転ステージを揺動させPSD出力振幅を測定する。この測定結果を図12(a)に示す。   Next, the blur suppression characteristic was evaluated using the evaluation system shown in FIG. As an evaluation method, first, the shake correction device 30 having a prism attached on an automatic rotation stage is fixed. Next, the rotation stage is swung without driving the blur correction device 30, and the PSD output amplitude is measured. The measurement result is shown in FIG.

次に、回転ステージの揺動状態を変位センサにより測定し、その信号を用いてブレ補正装置30を駆動させ、そのときのPSD出力振幅を測定する。この測定結果を図12(b)に示す。そして、それぞれ測定したPSD出力振幅を比較する。   Next, the swinging state of the rotary stage is measured by a displacement sensor, the blur correction device 30 is driven using the signal, and the PSD output amplitude at that time is measured. The measurement result is shown in FIG. Then, the measured PSD output amplitudes are compared.

図12(a)・12(b)より、ブレ補正装置30を回転ステージの動きと同期させることによって、プリズムの振れ量を1/4以下に抑制することができることが分かる。
〔比較例〕
ここで、圧電素子34a・34bに印加する交流駆動電圧に上記高周波交流電圧を重畳しない場合の反射部材22の変位角度を測定する実験を行った。
12 (a) and 12 (b), it is understood that the shake amount of the prism can be suppressed to ¼ or less by synchronizing the shake correction device 30 with the movement of the rotary stage.
[Comparative example]
Here, an experiment was conducted to measure the displacement angle of the reflecting member 22 when the high-frequency AC voltage is not superimposed on the AC drive voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b.

なお、高周波交流電圧を重畳した場合のブレ補正装置30の変位角度特性については、オートコリメータの周波数帯域が低く、先と同様の方法では測定できないため、図7に示す評価系を構成し測定した。この評価系は、図7に示すように、ブレ補正装置30にプリズムを取り付け、光源(平行光)からの入射光を反射させる。そして、この反射光をPSD(Position Sensitive Detector)にて受光することによりプリズムの変位角度量を算出することができる構成である。   Note that the displacement angle characteristic of the shake correction device 30 when a high-frequency AC voltage is superimposed is measured by configuring the evaluation system shown in FIG. 7 because the frequency band of the autocollimator is low and cannot be measured by the same method as described above. . In this evaluation system, as shown in FIG. 7, a prism is attached to the shake correction apparatus 30 to reflect incident light from a light source (parallel light). And it is the structure which can calculate the displacement angle amount of a prism by receiving this reflected light with PSD (Position Sensitive Detector).

図8(a)〜図9(b)から分かるように、0.5Hzから20Hzの周波数域において、圧電素子に印加する駆動電圧(CH2)に対するプリズムチルトを表すPSD出力(CH1)に不要なノイズ等がのることなく相似形となっていることが分かる。これにより、ブレ補正装置30が手振れ補正範囲である20Hzまでの範囲で良好に動作していることが分かる。   As can be seen from FIGS. 8A to 9B, noise unnecessary for the PSD output (CH1) representing the prism tilt with respect to the drive voltage (CH2) applied to the piezoelectric element in the frequency range of 0.5 Hz to 20 Hz. It can be seen that it has a similar shape without any signs. Thereby, it can be seen that the shake correction apparatus 30 operates well in the range up to 20 Hz which is the camera shake correction range.

なお、図8(a)〜図9(b)のリサージュ波形(C1/C2)に示すように、駆動電圧昇圧時と降圧時で軌跡が異なる現象が確認できる。これは圧電素子34a・34bのヒステリシス特性に起因すると思われる。   In addition, as shown in the Lissajous waveform (C1 / C2) in FIGS. 8A to 9B, a phenomenon in which the locus is different between when the drive voltage is increased and when the voltage is decreased can be confirmed. This seems to be due to the hysteresis characteristics of the piezoelectric elements 34a and 34b.

このように、圧電素子34a・34bに印加する交流駆動電圧に上記高周波交流電圧を重畳しない場合には、ヒステリシスの影響を低減することができないことが分かる。   Thus, it can be seen that the effect of hysteresis cannot be reduced when the high-frequency AC voltage is not superimposed on the AC drive voltage applied to the piezoelectric elements 34a and 34b.

圧電素子を駆動源とする光学系駆動装置全般に適用でき、特に、小型化によって、携帯型撮影機器の光学系駆動装置に適用できる。また、圧電素子による微小変位を得るものであれば良く、オープン制御でも、圧電素子のヒステリシスの影響がなく、位置検出素子が不要で、かつ回路構成が容易にできるので、例えば、STM(走査型トンネル顕微鏡)、半導体製造装置、X−Y精密ステージ、磁気記録装置のトラッキング機構等の微小位置決め装置などにも適用できる。   The present invention can be applied to all optical system driving devices using a piezoelectric element as a driving source, and in particular, it can be applied to an optical system driving device of a portable photographing apparatus by downsizing. Also, it is only necessary to obtain a minute displacement by the piezoelectric element, and even with open control, there is no influence of the hysteresis of the piezoelectric element, the position detecting element is unnecessary, and the circuit configuration can be easily made. (Tunneling microscope), semiconductor manufacturing apparatus, XY precision stage, and micropositioning apparatus such as a magnetic recording apparatus tracking mechanism.

本発明の一実施形態を示すものであり、ブレ補正装置の概略構成を示すブロック図である。1, showing an embodiment of the present invention, is a block diagram showing a schematic configuration of a shake correction apparatus. FIG. (a)は、ブレ補正装置に設けられる圧電素子の電圧変位特性を示すグラフであり、(b)は、反射部材の電圧変位特性を示すグラフである。(A) is a graph which shows the voltage displacement characteristic of the piezoelectric element provided in a blurring correction apparatus, (b) is a graph which shows the voltage displacement characteristic of a reflection member. 上記ブレ補正装置が設けられるカメラユニット光学系の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the camera unit optical system provided with the said blurring correction apparatus. 上記ブレ補正装置の全体構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the whole structure of the said blurring correction apparatus. 圧電素子のヒステリシス特性を示すグラフである。It is a graph which shows the hysteresis characteristic of a piezoelectric element. (a)は、圧電素子に印加する直流電圧と圧電素子のピッチング方向の変位角度との関係を示したグラフであり、(b)は、圧電素子に印加する直流電圧と圧電素子のヨーイング方向の変位角度との関係を示したグラフである。(A) is the graph which showed the relationship between the direct current voltage applied to a piezoelectric element, and the displacement angle of the pitching direction of a piezoelectric element, (b) is the direct current voltage applied to a piezoelectric element, and the yawing direction of a piezoelectric element. It is the graph which showed the relationship with a displacement angle. 圧電素子に交流駆動電圧を印加した場合の反射部材の変位角度を測定するための評価系を示した平面図である。It is the top view which showed the evaluation system for measuring the displacement angle of a reflection member at the time of applying an alternating current drive voltage to a piezoelectric element. (a)は、圧電素子に印加する交流駆動電圧の周波数を0.5Hzにした場合の反射部材の変位角度と交流駆動電圧との関係を示した波形図であり、(b)は、圧電素子に印加する交流駆動電圧の周波数を1Hzにした場合の反射部材の変位角度と交流駆動電圧との関係を示した波形図であり、(c)は、圧電素子に印加する交流駆動電圧の周波数を5Hzにした場合の反射部材の変位角度と交流駆動電圧との関係を示した波形図である。(A) is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of setting the frequency of the alternating current drive voltage applied to a piezoelectric element to 0.5 Hz, and alternating current drive voltage, (b) is a piezoelectric element. It is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of setting the frequency of the alternating current drive voltage applied to 1Hz to alternating current drive voltage, and (c) is the frequency of the alternating current drive voltage applied to a piezoelectric element. It is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of setting to 5 Hz, and alternating current drive voltage. (a)は、圧電素子に印加する交流駆動電圧の周波数を10Hzにした場合の反射部材の変位角度と交流駆動電圧との関係を示した波形図であり、(b)は、圧電素子に印加する交流駆動電圧の周波数を20Hzにした場合の反射部材の変位角度と交流駆動電圧との関係を示した波形図である。(A) is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of setting the frequency of the alternating current drive voltage applied to a piezoelectric element to 10 Hz, and alternating current drive voltage, (b) is applied to a piezoelectric element. It is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of setting the frequency of the alternating current drive voltage to 20 Hz, and alternating current drive voltage. (a)は、周波数を1Hz〜100Hzまでの範囲における、周波数とゲインと位相との関係を示したグラフであり、(b)は、周波数を100Hz〜500Hzまでの範囲における、周波数とゲインと位相との関係を示したグラフである。(A) is a graph showing the relationship between frequency, gain and phase in the frequency range from 1 Hz to 100 Hz, and (b) is the frequency, gain and phase in the frequency range from 100 Hz to 500 Hz. It is the graph which showed the relationship. 手振れ補正の特性を測定するための評価系を示した平面図である。It is the top view which showed the evaluation system for measuring the characteristic of camera shake correction. (a)は、ブレ補正装置がオフの場合の反射部材の振れ量を示した波形図であり、(b)は、ブレ補正装置がオンの場合の反射部材の振れ量を示した波形図である。(A) is a waveform diagram showing the shake amount of the reflection member when the shake correction device is off, and (b) is a waveform diagram showing the shake amount of the reflection member when the shake correction device is on. is there. (a)は、圧電素子に印加する直流電圧に10Hzの周波数の交流電圧を重畳した場合の直流電圧とヒステリシスの特性との関係を示したグラフであり、(b)は、圧電素子に印加する直流電圧に20Hzの周波数の交流電圧を重畳した場合の直流電圧とヒステリシスの特性との関係を示したグラフであり、(c)は、圧電素子に印加する直流電圧に30Hzの周波数の交流電圧を重畳した場合の直流電圧とヒステリシスの特性との関係を示したグラフであり、(d)は、圧電素子に印加する直流電圧に40Hzの周波数の交流電圧を重畳した場合の直流電圧とヒステリシスの特性との関係を示したグラフである。(A) is the graph which showed the relationship between the direct-current voltage and hysteresis characteristic at the time of superimposing the alternating voltage of a frequency of 10 Hz on the direct-current voltage applied to a piezoelectric element, (b) is applied to a piezoelectric element. It is the graph which showed the relation between the direct-current voltage at the time of superposing the alternating voltage of the frequency of 20 Hz on the direct-current voltage, and the characteristic of hysteresis, and (c) is the direct-current voltage impressed to the piezoelectric element. It is the graph which showed the relationship between the direct current voltage at the time of superimposition, and the characteristic of hysteresis, (d) is the characteristic of direct current voltage and hysteresis at the time of superimposing the alternating voltage of a frequency of 40 Hz on the direct current voltage applied to a piezoelectric element. It is the graph which showed the relationship. (a)は、圧電素子に印加する0.5Hzの周波数の交流駆動電圧に高周波交流電圧を重畳した場合の反射部材の変位角度と交流電圧との関係を示した波形図であり、(b)は、圧電素子に印加する1Hzの周波数の交流駆動電圧に高周波交流電圧を重畳した場合の反射部材の変位角度と交流電圧との関係を示した波形図であり、(c)は、圧電素子に印加する5Hzの周波数の交流駆動電圧に高周波交流電圧を重畳した場合の反射部材の変位角度と交流電圧との関係を示した波形図である。(A) is a waveform diagram showing the relationship between the displacement angle of the reflecting member and the AC voltage when a high-frequency AC voltage is superimposed on an AC drive voltage with a frequency of 0.5 Hz applied to the piezoelectric element, (b) FIG. 6 is a waveform diagram showing the relationship between the displacement angle of the reflecting member and the AC voltage when a high-frequency AC voltage is superimposed on the AC drive voltage of 1 Hz frequency applied to the piezoelectric element, and FIG. It is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of superimposing a high frequency alternating voltage on the alternating current drive voltage of the frequency of 5 Hz to apply, and alternating voltage. (a)は、圧電素子に印加する10Hzの周波数の交流駆動電圧に高周波交流電圧を重畳した場合の反射部材の変位角度と交流電圧との関係を示した波形図であり、(b)は、圧電素子に印加する20Hzの周波数の交流駆動電圧に高周波交流電圧を重畳した場合の反射部材の変位角度と交流電圧との関係を示した波形図である。(A) is a waveform diagram showing the relationship between the displacement angle of the reflecting member and the AC voltage when a high-frequency AC voltage is superimposed on an AC drive voltage with a frequency of 10 Hz applied to the piezoelectric element, and (b) It is the wave form diagram which showed the relationship between the displacement angle of a reflection member at the time of superimposing a high frequency alternating voltage on the alternating current drive voltage of the frequency of 20 Hz applied to a piezoelectric element, and an alternating voltage.

符号の説明Explanation of symbols

1 カメラ鏡筒部
10 ヨーイング方向角速度センサ
11 ピッチング方向角速度センサ
14 MPU(制御手段)
15a・15b 直流駆動電圧発生回路
16 高周波駆動電圧発生回路
17 スイッチ
18a・18b 加算器
19 電圧印加部(電圧印加手段)
22 反射部材(光学エレメント、光学機構系)
30 ブレ補正装置(光学機構系)
34a、34b 圧電素子(光学機構系)
100 カメラユニット光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera barrel part 10 Yawing direction angular velocity sensor 11 Pitching direction angular velocity sensor 14 MPU (control means)
15a and 15b DC drive voltage generation circuit 16 High frequency drive voltage generation circuit 17 Switch 18a and 18b Adder 19 Voltage application unit (voltage application means)
22 Reflective member (optical element, optical mechanism system)
30 Shake correction device (optical mechanism system)
34a, 34b Piezoelectric element (optical mechanism system)
100 Camera unit optical system

Claims (6)

電圧を印加することにより歪を生じる圧電素子を備え、当該圧電素子によって光学エレメントを駆動する光学系駆動装置であって、
上記圧電素子と上記光学エレメントとからなる光学機構系の機械的共振周波数よりも高く、かつ、上記圧電素子の固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧を、上記光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に重畳させて、上記圧電素子に対して印加する電圧印加手段を備えることを特徴とする光学系駆動装置。
An optical system driving device including a piezoelectric element that generates distortion by applying a voltage, and driving an optical element by the piezoelectric element,
A high-frequency voltage that is higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system including the piezoelectric element and the optical element and lower than the natural frequency of the piezoelectric element is driven to the predetermined position. An optical system driving device comprising voltage applying means for applying to the piezoelectric element while being superimposed on a DC voltage to be applied.
上記高周波電圧の周波数が可聴周波数以上であることを特徴とする請求項1に記載の光学系駆動装置。   2. The optical system driving apparatus according to claim 1, wherein the frequency of the high-frequency voltage is not less than an audible frequency. 上記光学エレメントの位置を固定するために上記直流電圧を上記圧電素子に印加している場合には、上記高周波電圧の重畳印加を行わないように上記電圧印加手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学系駆動装置。   When the DC voltage is applied to the piezoelectric element in order to fix the position of the optical element, control means for controlling the voltage applying means so as not to superimpose the high frequency voltage is provided. The optical system driving apparatus according to claim 1 or 2, 上記圧電素子と上記光学エレメントとからなる光学機構系の機械的共振周波数よりも高く、かつ、上記圧電素子の固有振動数よりも低い周波数である高周波電圧を、上記光学エレメントを所定位置に駆動させるために印加する直流電圧に重畳させて、上記圧電素子に対して印加する電圧印加手段を備えることを特徴とする圧電素子の駆動方法。   A high-frequency voltage that is higher than the mechanical resonance frequency of the optical mechanism system including the piezoelectric element and the optical element and lower than the natural frequency of the piezoelectric element is driven to the predetermined position. A drive method for a piezoelectric element, comprising voltage applying means for applying to the piezoelectric element in a manner superimposed on a DC voltage applied for the purpose. 上記高周波電圧の周波数が可聴周波数以上であることを特徴とする請求項4に記載の圧電素子の駆動方法。   The method for driving a piezoelectric element according to claim 4, wherein the frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than an audible frequency. 上記光学エレメントの位置を固定するために上記直流電圧を上記圧電素子に印加している場合には、上記高周波電圧の重畳印加を行わないように上記電圧印加手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の圧電素子の駆動方法。   When the DC voltage is applied to the piezoelectric element in order to fix the position of the optical element, control means for controlling the voltage applying means so as not to superimpose the high frequency voltage is provided. 6. The method for driving a piezoelectric element according to claim 4, wherein the piezoelectric element is driven.
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