JP7091498B2

JP7091498B2 - 駆動装置、像ぶれ補正装置、レンズ鏡筒及び撮像装置

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Publication number: JP7091498B2
Application number: JP2021020185A
Authority: JP
Inventors: 悠貴小田; 雅則高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2035-10-07
Also published as: JP2021090350A

Description

本発明は、振動型アクチュエータを用いた駆動装置、駆動装置を用いた像ぶれ補正装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関し、特に、振動型アクチュエータの駆動負荷を軽減する技術に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置による撮像時の手ぶれ等に起因する画像ぶれを補正する像ぶれ補正機構として、レンズ又は撮像素子を撮像光軸と直交する面内の任意の方向に駆動するものが知られている。一例として、振動型アクチュエータを用いた像ぶれ補正装置が知られている。例えば、特許文献１には、移動板を、複数の振動体により、レンズの光軸と直交する平面内の互いに直交する第１の方向と第２の方向に駆動可能にすると共に、光軸を中心として回転可能に構成した像ぶれ補正装置が記載されている。

特開２０１３－４７７８７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された像ぶれ補正装置では、移動板に固定された摩擦板に、第１の方向駆動用の振動体と、第２の方向駆動用の振動体とを当接させた構造となっている。この場合、第２の方向駆動用の振動体と移動板との間に生じている摩擦力が、移動板を第１の方向に駆動するときの負荷となり、第１の方向駆動用の振動体と移動板との間に生じている摩擦力が、移動板を第２の方向に駆動するときの負荷となる。そのため、像ぶれ補正装置の駆動時の消費電力が大きくなり、駆動効率を低下させてしまうという問題がある。

本発明は、振動型アクチュエータの駆動負荷を軽減させた駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る駆動装置は、それぞれが、振動型アクチュエータと、推力を出力する出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、前記出力部と摺動自在に係合する推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、前記移動体を平面内の任意の方向に並進可能に支持する固定部と、を備え、前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、前記複数の支持部材は、前記移動体の厚さ方向と直交する方向において前記移動体の中心について対称となる位置に設けられ、前記推力受け部は、前記複数の支持部材を結ぶ直線上に設けられ、前記出力部は、前記移動体が並進可能な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする。

本発明によれば、振動型アクチュエータを用いた駆動装置において、振動型アクチュエータの駆動負荷を低減させることできる。これにより、振動型アクチュエータを効率よく駆動することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る並進駆動装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１に示す並進駆動装置の概略構成を示す上面図である。図１に示す並進駆動装置が備える駆動ユニットを構成する振動体の概略構成を示す斜視図と、振動体に励起される第１及び第２の振動モードを説明する模式図である。図１に示す並進駆動装置における駆動ユニットと支持コロの位置関係を示す平面図である。図２中に示す矢視Ａ－Ａの断面図である。本発明の第２実施形態に係る並進駆動装置の概略構成を示す分解斜視図である。図６に示す並進駆動装置の上面図である。図６に示す並進駆動装置が備える回転規制部の概略構成を示す分解斜視図である。図６に示す並進駆動装置において移動体の並進が規制された状態を示す平面図である。図６に示す並進駆動装置における駆動ユニット、支持コロ及び回転規制部の位置関係を示す平面図である。本発明の第３実施形態に係る並進駆動装置の概略構成を示す上面図である。図１に示す並進駆動装置を備える撮像装置の概略構成を示す上面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る並進駆動装置１００の概略構成を示す分解斜視図である。図２は、並進駆動装置１００の上面図である。なお、説明の便宜上、図１及び図２に示す三次元の直交座標系（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を定めることとする。ここで、並進駆動装置１００のスラスト方向（厚さ方向）をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する平面を互いに直交するＸ方向とＹ方向によって規定する。

並進駆動装置１００は、固定部１、保持部２、移動体３及び駆動ユニット４Ａ，４Ｂを有する。平板状で略円環状の移動体３の外周部には、ラジアル方向（径方向）に突出する円柱状の支持部材である４つの支持コロ５が、周方向に等間隔で設けられている。また、円環状の固定部１には、周方向を長手方向とした長孔部（孔部）であるコロ受け部８が、４つの支持コロ５のそれぞれと係合するように、周方向に等間隔で４カ所に形成されている。移動体３は、それぞれの支持コロ５がそれぞれのコロ受け部８に挿通されることにより、固定部１に対して可動な状態で固定部１に支持される。

ここで、支持コロ５は、コロ受け部８の長辺側の内周面に対して滑らかに摺動可能であり、よって、移動体３は、Ｚ方向での位置が固定部１によって規制されると共に、ＸＹ平面内の一定範囲内で移動可能（並進可能、回転可能）となっている。

固定部１には、２つの第１の変位センサ６ａ，６ｂがそれぞれ、測長方向が９０度（π／２ラジアン）異なるように配置されている。また、保持部２には第２の変位センサ７が配置（固定）されている。第１の変位センサ６ａ，６ｂ及び第２の変位センサ７の機能等については後述する。

平板状で円環状の保持部２は、固定部１の一方の開口（ＸＹ平面）を閉塞するように固定部１に接合されている。よって、保持部２と移動体３とは平行に配置される。なお、保持部２と固定部１とは、同じ材料によって一体成型されていてもよい。また、本実施形態では、中央部に孔部が設けられている保持部２を取り上げているが、並進駆動装置１００の用途によっては、支持部として孔部を有さない円板状のものを用いることができる。

保持部２には、２つの駆動ユニット４Ａと２つの駆動ユニット４Ｂが保持（固定）されている。駆動ユニット４Ａと駆動ユニット４Ｂは、振動型アクチュエータを構成する各種の要素部品が組み立てられてユニット化されたものであり、同じ構造を有する。

駆動ユニット４Ａは、主要な構成要素として、振動体１１０（図３参照）と、振動体１１０により摩擦駆動される被駆動体１０Ａとを有する。また、駆動ユニット４Ａは、振動体１１０を保持する枠部材と、被駆動体１０Ａを振動体１１０に対して加圧接触させる加圧部材とを有する。なお、振動体１１０及び被駆動体１０Ａは、振動型アクチュエータを構成するための最小限の要素である。駆動ユニット４Ｂもまた、主要な構成要素として、振動体１１０と、振動体１１０を保持する枠部材と、振動体１１０により摩擦駆動される被駆動体１０Ｂと、被駆動体１０Ｂを振動体１１０に対して加圧接触させる加圧部材とを有する。

図３（ａ）は、駆動ユニット４Ａ，４Ｂを構成する振動体１１０の概略構成を示す斜視図である。図３（ｂ）は、振動体１１０に励起される第１の振動モードを説明する模式図であり、図３（ｃ）は、振動体１１０に励起される第２の振動モードを説明する模式図である。

振動体１１０は、板状の弾性体１１１と、弾性体１１１の一方の面に設けられた２つの突起部１１２と、弾性体１１１において突起部１１２が設けられている面の反対側の面に接着された電気－機械エネルギ変換素子である圧電素子１１３とを有する。なお、図３（ａ）に示すように、２つの突起部１１２を結ぶ方向をα方向、突起部１１２の突出方向をγ方向、α方向及びγ方向と直交する方向をβ方向と定義する。

不図示であるが、圧電素子１１３の一方の面には、α方向に２つの独立電極が設けられており、他方の面には全面に共通電極が設けられている。２つの独立電極に所定の交流駆動電圧を印加することによって、振動体１１０に第１の振動モードの振動と第２の振動モードの振動を所定の位相差で励起することができる。

図３（ｂ）に示す第１の振動モードは、β方向における一次の屈曲振動であり、α方向と平行な２本の節を有する。なお、本実施形態の説明において、「平行な」とは、実質的に平行であるとみなせることをいい、厳密に平行であることを必要とするものではなく、同様の定義で以下の説明にも用いる。

突起部１１２は、第１の振動モードの振動において腹となる位置の近傍に配置されており、第１の振動モードの振動によってγ方向で往復運動を行う。一方、図３（ｂ）に示す第２の振動モードは、α方向における二次の屈曲振動であり、β方向と平行な３本の節を有する。突起部１１２は、第２の振動モードの振動において節となる位置の近傍に配置されており、第２の振動モードの振動によってα方向で往復運動を行う。

第１の振動モードにおける節と第２の振動モードにおける節とは、αβ面内において直交する。振動体１１０にＡモードとＢモードの各振動を所定の位相差で発生させることにより、突起部１１２の先端に楕円運動又は円運動（以下「楕円運動等」という）を発生させることができる。なお、本実施形態の説明において、「直交する」とは、実質的に直交しているとみなせることをいい、厳密に直交していることを必要とするものではなく、同様の定義で以下の説明にも用いる。

被駆動体１０Ａ，１０Ｂ（図３に不図示）はそれぞれ、γ方向を加圧方向として、突起部１１２と加圧接触している。駆動ユニット４Ａ，４Ｂでは、振動体１１０は固定されている。そのため、突起部１１２に楕円運動等が励起されることにより、被駆動体１０Ａ，１０Ｂは、突起部１１２により摩擦駆動されてα方向に直線的に駆動される。このように、駆動ユニット４Ａ，４Ｂはそれぞれ、被駆動体１０，１０Ｂをα方向に直線的に駆動する駆動力を発生させるリニア駆動型の振動型アクチュエータとして構成されている。

２つの駆動ユニット４Ａは、被駆動体１０Ａの駆動方向が平行となるように配置されており、２つの駆動ユニット４Ｂは、被駆動体１０Ｂの駆動方向が平行となるように配置されている。そして、駆動ユニット４Ａと駆動ユニット４Ｂは、被駆動体１０Ａの駆動方向と被駆動体１０Ｂの駆動方向とがＸＹ平面内で互いに直交するように保持部２に配置されている。

図２に示すように、駆動ユニット４Ａの被駆動体１０Ａの上面には出力部１０Ａ１が設けられており、駆動ユニット４Ｂの被駆動体１０Ｂの上面には出力部１０Ｂ１が設けられている。駆動ユニット４Ａの出力部１０Ａ１は、長手方向がラジアル方向となるように移動体３に設けられた長孔状の推力受け部１１Ａと摺動自在に係合している。出力部１０Ａ１は、被駆動体１０Ａの駆動方向（推力受け部１１Ａの短手方向）では推力受け部１１Ａに対して実質的にがたつきがなく、且つ、推力受け部１１Ａ内を推力受け部１１Ａの長手方向に移動可能な寸法精度で、推力受け部１１Ａと係合している。同様に、駆動ユニット４Ｂの出力部１０Ｂ１は、長手方向がラジアル方向となるように移動体３に設けられた長孔状の推力受け部１１Ｂと摺動自在に係合している。出力部１０Ｂ１は、被駆動体１０Ｂの駆動方向（推力受け部１１Ｂの短手方向）では推力受け部１１Ｂに対して実質的にがたつきがなく、且つ、推力受け部１１Ｂ内を推力受け部１１Ｂの長手方向に移動可能な寸法精度で、推力受け部１１Ｂと係合している。

よって、駆動ユニット４Ａを駆動すると、出力部１０Ａ１が移動体３へ推力を加えることにより、移動体３を被駆動体１０Ａの駆動方向へ直線的に並進させることができ、このとき、出力部１０Ｂ１は推力受け部１１Ｂ内をその長手方向に滑らかに移動する。同様に、駆動ユニット４Ｂを駆動すると、出力部１０Ｂ１が移動体３へ推力を加えることにより、移動体３を被駆動体１０Ｂの駆動方向へ直線的に並進させることができ、このとき、出力部１０Ａ１は推力受け部１１Ａ内をその長手方向に滑らかに移動する。

上記の通りに構成された並進駆動装置１００では、出力部１０Ａ１，１０Ｂ１が推力受け部１１Ａ，１１ＢからＺ方向において押圧力を受けることはない。また、出力部１０Ａ１と推力受け部１１Ａの内面との間に生じる摩擦力と、出力部１０Ｂ１と推力受け部１１Ｂの内面との間に生じる摩擦力は、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの駆動負荷を実質的に増加させるものではない。更に、移動体３のＺ方向の位置は、支持コロ５及びコロ受け部８によって定められ、出力部１０Ａ１，１０Ｂ１のＺ方向の位置によって規制されることはない。つまり、Ｚ方向において、移動体３と駆動ユニット４Ａ，４Ｂとの間に加圧力が作用することはない。

したがって、並進駆動装置１００では、実質的に駆動ユニット４Ａ，４Ｂを駆動したときに発生する出力部１０Ａ１、１０Ｂ１の推力のみによって、移動体３をＸＹ平面内の任意の方向に並進させることができる。また、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの駆動負荷は、移動体３の影響を受けず、実質的に駆動ユニット４Ａ，４Ｂ自体の構成に依存して定まる。よって、並進駆動装置１００では、駆動ユニット４Ａ，４Ｂで発生させた推力を、効率よく移動体３に与えて、移動体３をＸＹ平面内で並進させることができる。

次に、並進駆動装置１００における駆動ユニット４Ａ，４Ｂ、支持コロ５、第１の変位センサ６ａ，６ｂ及び第２の変位センサ７の位置関係について説明する。

図２に示されるように、出力部１０Ａ１，１０Ｂ１の推力を受ける推力受け部１１Ａ，１１Ｂはそれぞれ、移動体３の中心を挟んで対向する２つの支持コロ５を結ぶ直線上に設けられている。つまり、推力受け部１１Ａ，１１Ｂと出力部１０Ａ１，１０Ｂ１は、支持コロ５に近接する位置に設けられている。ここで、支持コロ５は、固定部１に対して移動体３のＺ方向の位置を決めている部品である。そのため、仮に移動体３の剛性が不足して移動体３に変形が生じたとしても、その影響を軽減することができ、移動体３を並進させる際の駆動精度を向上させることができる。

第１の変位センサ６ａは、移動体３の＋Ｙ方向への移動量を検出し、第１の変位センサ６ｂは、移動体３のＸ方向への移動量を検出し、第２の変位センサ７は、移動体３の－Ｙ方向へ移動量を検出する。並進駆動装置１００を駆動する不図示の制御装置（駆動回路）は、第１の変位センサ６ａ，６ｂ及び第２の変位センサ７からの情報（出力）と、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの駆動力ベクトルを合成した移動量との偏差に基づいて、移動体３の並進を制御する。

第１の変位センサ６ａの測長方向と第２の変位センサ７の測長方向は一致していることが望ましく、本実施形態では、同じＹ方向（＋Ｙ方向、－Ｙ方向）としている。仮に移動体３が回転した場合であっても、第１の変位センサ６ａと第２の変位センサ７のそれぞれが検出する移動量に差が生じるため、この差を三角関数等を用いて演算することにより、移動体３の回転角度を算出することができる。よって、検出された回転角度を相殺する補正制御を行うことにより、移動体３の回転を抑制して、移動体３の並進を精密に制御することができる。

なお、第１の変位センサ６ａ及び第２の変位センサ７が移動体３のＸ方向への移動量を検出し、第１の変位センサ６ｂが移動体３のＹ方向への移動量を検出する構成としても構わない。第１の変位センサ６ａ，６ｂ及び第２の変位センサ７としては、移動体３に設けられた直線スケールに対する投光と反射光の受光によって、移動体３の変位を検出するもの等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

図４は、並進駆動装置１００における駆動ユニット４Ａ，４Ｂと支持コロ５の位置関係を示す平面図である。図４中の第１の円１２は、保持部２（固定部１）の中心Ｏから駆動ユニット４Ａ，４Ｂまでの最短距離を半径とする円であり、駆動ユニット４Ａ，４Ｂを包含しない最大径の円である。また、図４中の第２の円１３は、保持部２（固定部１）の中心Ｏから駆動ユニット４Ａ，４Ｂにおいて最も離れている点（部位）までの距離を半径とする円であり、駆動ユニット４Ａ，４Ｂを包含する最小径の円である。第１の円１２と第２の円１３は、中心Ｏが共通する同心円である。

駆動ユニット４Ａ，４Ｂは、Ｚ方向から見て、第１の円１２の外側で、且つ、第２の円１３の内側の円環状の領域１４内に配置されている。また、第１の変位センサ６ａ，６ｂと第２の変位センサ７は、Ｚ方向から見て、領域１４において駆動ユニット４Ａ，４Ｂと重ならない位置に配置されており、支持コロ５は、第２の円１３の外側の領域に配置されている。このような配置とすることにより、保持部２における第１の円１２の内側を空間（中心孔）とすることができる。

保持部２に中心孔が形成されていることにより、並進駆動装置１００は、移動体３の中心孔に像ブレ補正用レンズを配置した像ぶれ補正装置として用いて、レンズ鏡筒内に配置することができる。また、並進駆動装置１００は、移動体３の中心孔に撮像素子を配置し、保持部２の中心孔に撮像素子の配線を通した像ぶれ補正装置として用いることもできる。更に、並進駆動装置１００をＸＹテーブルに適用した場合に、駆動ユニット４Ａ，４Ｂを駆動するための信号線等を保持部２の中心孔を通して配線することができる。

図５は、図２中に示す矢視Ａ－Ａの断面図であり、保持部２の中心Ｏについて対称となる位置にある支持コロ５の中心を通る断面図である。支持コロ５は、Ｚ方向において、駆動ユニット４Ａ（，４Ｂ）と重なる高さ配置されている。これにより、支持コロ５を駆動ユニット４と重ならない高さに配置した構成よりも、並進駆動装置１００を薄型化することが可能となる。

以上の説明の通り、並進駆動装置１００では、実質的に駆動ユニット４Ａ，４Ｂの推力以外の力を受けることなく、移動体３を並進させることができる。また、駆動ユニット４Ａ，４Ｂは、実質的に外力の影響を受けずに、移動体３を駆動することができる。よって、駆動ユニット４Ａ，４Ｂは、駆動により発生する推力を効率よく移動体３に与えて、移動体３を並進させることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る並進駆動装置１００Ａの概略構成を示す分解斜視図である。図７は、並進駆動装置１００Ａの上面図である。なお、説明の便宜上、図６及び図７に示す三次元の直交座標系（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を定めることとする。第１実施形態と同様に、並進駆動装置１００Ａのスラスト方向（厚さ）をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する平面を互いに直交するＸ方向とＹ方向によって規定する。なお、並進駆動装置１００Ａの構成要素であって、第１実施形態に係る並進駆動装置１００の構成要素と同じものについては、同じ符号を付して、適宜、重複する説明を省略する。

並進駆動装置１００Ａは、第１の変位センサ６ａ，６ｂ、第２の変位センサ７、回転規制部２０、固定部２１、保持部２２、移動体２３及び駆動ユニット４Ａ，４Ｂを有する。駆動ユニット４Ａ，４Ｂはそれぞれ、実質的に、第１実施形態で説明したものと同じであり、保持部２２に配置（固定）されている。並進駆動装置１００Ａでは、保持部２２は、固定部２１に対してＸＹ平面内で相対的に回転可能に配置されると共に、Ｚ方向においては固定部２１に対して実質的に変位が生じないように配置される。

本実施形態では、被駆動体１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに設けられた出力部１０Ａ２，１０Ｂ２の形状が、第１実施形態で説明した出力部１０Ａ１，１０Ｂ１の形状と異なる。即ち、出力部１０Ａ１，１０Ｂ１が四角柱形状を有するのに対して（図１，２参照）、出力部１０Ａ２，１０Ｂ２は円柱形状を有する（図６，７参照）。その理由は、次の通りである。即ち、後述するように、並進駆動装置１００Ａでは、保持部２２を固定部２１に対して回転させることにより、移動体２３を所定位置に保持する。そのために、移動体２３に設けられた推力受け部１１Ａ，１１Ｂ（第１実施形態での移動体３に設けられているものと同等）と係合する出力部１０Ａ２，１０Ｂ２は、推力受け部１１Ａ，１１Ｂに対して相対的に角度を変えることが可能な構造を有する必要がある。そこで、出力部１０Ａ２，１０Ｂ２を円柱形状としている。

出力部１０Ａ２，１０Ｂ２はそれぞれ、推力受け部１１Ａ，１１Ｂに対して摺動自在に係合しており、実質的に推力受け部１１Ａ，１１ＢからＺ方向で押圧力を受けないことは、第１実施形態と同様である。また、出力部１０Ａ２と推力受け部１１Ａの内面との間に生じる摩擦力と、出力部１０Ｂ２と推力受け部１１Ｂの内面との間に生じる摩擦力は、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの駆動負荷を増加させるものではない。したがって、駆動ユニット４Ａ，４Ｂは、外部から実質的に駆動負荷を増加させるような力を受けることがないため、効率よく移動体２３を並進させることができる。後述するように、並進駆動装置１００Ａでは、移動体２３のＸＹ平面内での回転は、回転規制部２０によって規制されている。

並進駆動装置１００と同様に、並進駆動装置１００Ａは、移動体２３に設けられた支持コロ５を固定部２１に設けられたコロ受け部８で受ける構造となっている。支持コロ５は、コロ受け部８内をその長手方向に滑らかに摺動可能であり、これにより、移動体２３は、Ｚ方向での移動が固定部２１によって規制されると共に、ＸＹ平面内の一定範囲内において並進可能となっている。

第１の変位センサ６ａ，６ｂと第２の変位センサ７の配置形態は、第１実施形態と同じである。第１の変位センサ６ａは、移動体２３の＋Ｙ方向への移動量を検出し、第１の変位センサ６ｂは、移動体２３のＸ方向への移動量を検出し、第２の変位センサ７は、移動体２３と保持部２２との相対的な－Ｙ方向での移動量を検出する。第１の変位センサ６ａ，６ｂ及び第２の変位センサ７からの情報（出力）と、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの駆動力ベクトルを合成した移動量との偏差を用いて、移動体２３をＸＹ平面内の所望する方向へ並進させることができる。

また、並進駆動装置１００Ａでは、固定部２１に対して保持部２２を回転させるように駆動ユニット４Ａ，４Ｂを駆動した場合に、第１の変位センサ６ａと第２の変位センサ７がそれぞれ検出したＹ方向の移動量に差が生じる。よって、この差に基づいて、保持部２２の回転角度を検出することができる。

なお、回転規制部２０に僅かながたつきがある場合には、保持部２２を回転させるように駆動ユニット４Ａ，４Ｂを駆動していないにもかかわらず、第１の変位センサ６ａと第２の変位センサ７がそれぞれ検出したＹ方向の移動量に差が生じることがある。この場合でも、移動体２３の回転を補正する制御を行うことによって、移動体２３を所望する方向へ並進させることができる。

回転規制部２０は、固定部２１に固定されている。図８は、回転規制部２０の概略構成を示す分解斜視図である。回転規制部２０は、基台３６と、スライド部材３５とを有する。基台３６は、固定部２１に固定される。基台３６には、基台３６が固定部２１に固定された状態で駆動ユニット４Ｂの被駆動体１０Ｂの駆動方向と平行な方向に延在するように、長孔状の摺動溝部１６ｂが設けられている。また、基台３６のスライド部材３５側の面には、３カ所にボール受け部３７Ａが設けられており、３カ所のボール受け部３７Ａのそれぞれに不図示のボール（ベアリング）が配置される。ボール受け部３７Ａに配置されるボールは、スライド部材３５と摺動する。

スライド部材３５の上面（基台３６側の面の反対側の面）には、基台３６が固定部２１に固定された状態で駆動ユニット４Ａの被駆動体１０Ａの駆動方向と平行な方向に並ぶように２つの球軸受け１７が配置されている。また、スライド部材３５の上面には、１カ所にボール受け部３７Ｂが設けられており、ボール受け部３７Ｂには不図示のボール（ベアリング）が配置される。ボール受け部３７Ｂに配置されるボールは、移動体２３と摺動する。スライド部材３５の下面（基台３６側の面）には、２つの球軸受け１７と同等の構造を有し、移動体２３に設けられた長孔状の摺動溝部１６ａと摺動自在に係合する不図示の２つの球軸受けが設けられている。

回転規制部２０が固定部２１に取り付けられた状態では、スライド部材３５の上面に設けられた２つの球軸受け１７は、移動体２３に設けられた摺動溝部１６ａと摺動自在に係合する。また、スライド部材３５の下面に設けられた不図示の２つの球軸受けは、基台３６に設けられた摺動溝部１６ｂに係合しており、摺動溝部１６ｂの形状によって、被駆動体１０Ａの駆動方向へのスライド部材３５の移動は規制されている。よって、駆動ユニット４Ａを駆動すると、２つの球軸受け１７が摺動溝部１６ａ内で転動し、移動体２３は、被駆動体１０Ａの駆動方向へ並進する。一方、駆動ユニット４Ｂを駆動すると、スライド部材３５の下面に設けられた不図示の２つの球軸受けが基台３６に設けられた摺動溝部１６ｂ内を転動し、移動体２３とスライド部材３５とが一体となって被駆動体１０Ｂの駆動方向へ並進する。

移動体２３を並進させる際には、移動体２３とスライド部材３５の間に１つのボールが配置され、スライド部材３５と基台３６との間に３つのボールが配置されているため、移動体２３、スライド部材３５、基台３６の位置関係は適切に保たれる。これにより、２つの球軸受け１７と摺動溝部１６ａとのクリアランスと、不図示の２つの球軸受けと摺動溝部１６ｂとのクリアランスのそれぞれを小さくして、がたつきの発生を抑制すると共に、摺動負荷を低減させることができる。なお、本実施形態では、球軸受け１７とボールを用いているが、これに代えて、ＰＴＦＥ等の摩擦係数の小さい材料からなる棒材や摺動ベアリングを用いた構成としてもよい。

このように、並進駆動装置１００Ａは、第１実施形態に係る並進駆動装置１００と同様に、移動体２３のＺ方向の位置は、駆動ユニット４Ａ，４Ｂによって規制されることはなく、支持コロ５及びコロ受け部８のみによって定められる。よって、Ｚ方向において移動体２３と駆動ユニット４Ａ，４Ｂとの間に加圧力が作用することはなく、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの駆動負荷は、実質的に駆動ユニット４Ａ，４Ｂ自体の構成に依存して定まり、移動体２３の影響を受けない。したがって、並進駆動装置１００Ａでも、駆動ユニット４Ａ，４Ｂのそれぞれで発生させることができる推力を、効率よく移動体２３に与えて移動体２３をＸＹ平面内で並進させることができる。

並進駆動装置１００Ａは、移動体２３を所定位置に保持して、移動体２３の並進を規制することが可能な構造を有する。図９は、並進駆動装置１００Ａにおいて移動体２３の並進が規制された状態を示す平面図である。保持部２２には３カ所に係合ピン１８が設けられており、移動体２３には３カ所に係合部１９が設けられている。なお、３カ所の係合ピン１８と３カ所に係合部１９とが係合しておらず、移動体２３がＸＹ平面内で並進可能な状態は、図７に示されている。

移動体２３は回転規制部２０によって回転することができないため、図７に示した状態で駆動ユニット４Ａ，４Ｂに、移動体２３を反時計回りに駆動させる駆動力を発生させると、その反力で駆動ユニット４Ａ，４Ｂが移動体２３に対して時計回りに動こうとする。これに伴い、駆動ユニット４Ａ，４Ｂを保持する保持部２２が時計回りに回転し、保持部２２が図９に示す位置まで回転したところで、係合ピン１８と係合部１９とが係合し、保持部２２の回転は停止する。こうして係合ピン１８と係合部１９とが係合することにより、移動体２３の並進は規制される。このとき、第１の変位センサ６ａと第２の変位センサ７がそれぞれ検出した変位に基づき、保持部２２の回転角度を測定し、測定された回転角度を制御パラメータとして並進駆動装置１００Ａの制御装置に記憶しておく。

移動体２３の並進規制を解除する場合には、制御パラメータとして記憶しておいた保持部２２の回転角度と同じ回転角度だけ保持部２２を反時計回りに回転させるように、駆動ユニット４Ａ，４Ｂを駆動すればよい。並進駆動装置１００Ａの非使用時等に移動体２３の並進を規制した状態とすることで、例えば、移動体２３に外力が作用した場合の損傷等を防止することができる。なお、本実施形態では、移動体２３の並進を規制する手段として、係合ピン１８と係合部１９との組み合せを用いたが、係合手段は、これに限定されず、他の係合手段を用いてもよい。

図１０は、並進駆動装置１００Ａにおける駆動ユニット４Ａ，４Ｂ、支持コロ５及び回転規制部２０の位置関係を示す平面図である。駆動ユニット４Ａ，４Ｂと支持コロ５の位置関係は、第１実施形態と同じであるため、ここでの説明を省略する。また、図１０中の第１の円１２及び第２の円１３は、図４を参照して説明した第１の円１２及び第２の円１３と同じであり、回転規制部２０は、第１の円１２の外側に配置されている。そのため、保持部２２の中央部に空間を設けることができる。よって、並進駆動装置１００Ａは、並進駆動装置１００と同様の用途に使用可能である。

＜第３実施形態＞
図１１は、本発明の第３実施形態に係る並進駆動装置１００Ｂの概略構成を示す上面図である。並進駆動装置１００Ｂは、第２実施形態に係る並進駆動装置１００Ａが２つずつ備える駆動ユニット４Ａ，４Ｂを、１つずつ備える構成としたものであり、その他の構成に変わりはない。よって、並進駆動装置１００Ｂは、並進駆動装置１００Ａが奏する効果と同じ効果を奏し、また、駆動ユニット４Ａ，４Ｂが削減されることによりコストダウンを図ることができる。

＜第４実施形態＞
図１２は、並進駆動装置１００を備える撮像装置２００の概略構成を示す上面図である。撮像装置２００は、大略的に、撮像素子を有する撮像装置本体３１と、撮像装置本体３１に対して着脱自在なレンズ鏡筒３２から構成されている。レンズ鏡筒３２は、複数のレンズ群３３を有すると共に、被写体の像ぶれを補正する像ぶれ補正装置としての並進駆動装置１００を有する。レンズ鏡筒３２を通過した光束は、撮像素子に結像する。撮像素子は、結像した光学像を光電変換により電気信号に変換し、撮像装置２００が備える画像処理回路へ出力する。画像処理回路は、受信した電気信号から画像データを生成する。

並進駆動装置１００は、移動体３の中心孔に固定された像ぶれ補正レンズ３４を有し、図１に示すＺ方向がレンズ鏡筒３２の光軸方向と一致するように、レンズ鏡筒３２に配置される。よって、像ぶれ補正レンズ３４を光軸と直交する面内で移動させることによって、手ぶれ等に起因する像ぶれを補正して、明瞭な画像を撮像することができる。

ここで、像ぶれ補正装置として、第２実施形態に係る並進駆動装置１００Ａを適用した場合には、撮像装置２００の非使用時には、移動体２３を並進が規制された状態（図９）とすることが望ましい。これにより、撮像装置２００の運搬時等に並進駆動装置１００Ａに外力が作用したときに、並進駆動装置１００Ａに損傷等が生じるのを防止することができる。更に、第３実施形態に係る並進駆動装置１００Ｂを撮像装置２００に適用した場合には、並進駆動装置１００Ｂの駆動による、撮像装置２００の駆動源であるバッテリの消耗を抑制することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

例えば、第１実施形態では、被駆動体１０Ａに四角柱形状の出力部１０Ａ１を設けたが、出力部は、推力受け部１１Ａの長辺側の内周面に接触する面を有する形状であればよく、例えば、六角柱形状や八角柱形状等であってもよい。また、本発明に係る並進駆動装置を構成する駆動ユニットの数は、２つ又は４つに限定されるものではなく、３つ又は５つ以上であってもよい。また、例えば、駆動ユニット４Ａでは、被駆動体１０Ａが振動体１１０に対して相対的に直線駆動される構成とした。これに限らず、被駆動体１０Ａが固定され、振動体１１０が被駆動体１０Ａに対して相対的に直線駆動される構成としてもよく、その場合には、出力部１０Ａ１は振動体１１０に設ければよい。

１固定部
２保持部
３移動体
４Ａ，４Ｂ駆動ユニット
５支持コロ
８コロ受け部
１０Ａ，１０Ｂ被駆動体
１０Ａ１，１０Ｂ１，１０Ａ２，１０Ｂ２出力部
１１Ａ，１１Ｂ推力受け部
２０回転規制部
１００，１００Ａ，１００Ｂ並進駆動装置
１１０振動体
１１３圧電素子
２００撮像装置

Claims

それぞれが、振動型アクチュエータと、推力を出力する出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と摺動自在に係合する推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内の任意の方向に並進可能に支持する固定部と、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記複数の支持部材は、前記移動体の厚さ方向と直交する方向において前記移動体の中心について対称となる位置に設けられ、
前記推力受け部は、前記複数の支持部材を結ぶ直線上に設けられ、
前記出力部は、前記移動体が並進可能な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
それぞれが、振動型アクチュエータと、推力を出力する出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と摺動自在に係合する推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内の任意の方向に並進可能に支持する固定部と、
前記移動体の前記平面内での回転を規定する回転規制部と、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記保持部は、円板状の形状を有し、前記固定部に対して回転可能に前記移動体と平行に配置され、
前記保持部と前記移動体は、前記保持部を回転させたときに互いに係合して前記保持部の回転を一定の角度に規制する係合手段を有し、
前記出力部は、前記移動体が並進可能な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
それぞれが、振動型アクチュエータと、推力を出力する出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と摺動自在に係合する推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内の任意の方向に並進可能に支持する固定部と、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記支持部材と前記駆動ユニットは、前記移動体の厚さ方向において重なる位置に配置され、
前記出力部は、前記移動体が並進可能な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
それぞれが、振動型アクチュエータと、推力を出力する出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と摺動自在に係合する推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内の任意の方向に並進可能に支持する固定部と、
前記移動体の移動量を測定する複数のセンサと、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記複数のセンサのうち、１つのセンサの測長方向と別のセンサの測長方向とが異なり、
前記出力部は、前記移動体が並進可能な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
前記振動型アクチュエータは、
電気－機械エネルギ変換素子と弾性体とが接合されてなる振動体と、
前記振動体と加圧接触する被駆動体と、を有し、
前記振動体と前記被駆動体とを加圧接触させる加圧方向は前記平面と直交し、
前記電気－機械エネルギ変換素子に駆動電圧を印加することにより前記振動体に励起された振動によって前記振動体と前記被駆動体との間に生じさせた相対的かつ直線的な移動が前記出力部の推力として出力されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記複数の駆動ユニットのうち、１つの駆動ユニットの出力部が前記移動体に加える推力の方向と、別の駆動ユニットの出力部が前記移動体に加える推力の方向とが、前記平面内で互いに直交することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記出力部は、前記平面と直交する方向に突出した柱状の形状を有し、
前記移動体は、平板状であり、
前記推力受け部は、前記出力部が挿通され、前記出力部の推力を受ける面は前記出力部と接触し、前記推力を受ける方向と直交する方向へは前記出力部の移動が可能な長さを有する長孔状の形状を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記支持部材は、前記孔部の内周面に対して摺動するように前記孔部と係合しており、
前記支持部材と前記孔部との係合により、前記移動体の前記固定部に対する前記移動体の厚さ方向での位置が規制されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置。
それぞれが、電気－機械エネルギ変換素子と弾性体とを有する振動体と、前記振動体と接触し、前記振動体に励起した振動により前記振動体と相対的に移動する被駆動体と、前記被駆動体に設けられた出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と係合し、前記出力部の推力を受ける推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内に可動に支持する固定部と、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記複数の支持部材は、前記移動体の厚さ方向と直交する方向において前記移動体の中心について対称となる位置に設けられ、
前記推力受け部は、前記複数の支持部材を結ぶ直線上に設けられ、
前記出力部は、前記移動体が可動な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
それぞれが、電気－機械エネルギ変換素子と弾性体とを有する振動体と、前記振動体と接触し、前記振動体に励起した振動により前記振動体と相対的に移動する被駆動体と、前記被駆動体に設けられた出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と係合し、前記出力部の推力を受ける推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内に可動に支持する固定部と、
前記移動体の平面内での回転を規定する回転規制部と、を備え
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記保持部は、円板状の形状を有し、前記固定部に対して回転可能に前記移動体と平行に配置され、
前記保持部と前記移動体は、前記保持部を回転させたときに互いに係合して前記保持部の回転を一定の角度に規制する係合手段を有し、
前記出力部は、前記移動体が可動な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
それぞれが、電気－機械エネルギ変換素子と弾性体とを有する振動体と、前記振動体と接触し、前記振動体に励起した振動により前記振動体と相対的に移動する被駆動体と、前記被駆動体に設けられた出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と係合し、前記出力部の推力を受ける推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内に可動に支持する固定部と、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記支持部材と前記駆動ユニットは、前記移動体の厚さ方向において重なる位置に配置され、
前記出力部は、前記移動体が可動な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
それぞれが、電気－機械エネルギ変換素子と弾性体とを有する振動体と、前記振動体と接触し、前記振動体に励起した振動により前記振動体と相対的に移動する被駆動体と、前記被駆動体に設けられた出力部と、を有する複数の駆動ユニットと、
前記複数の駆動ユニットを保持する保持部と、
前記出力部と係合し、前記出力部の推力を受ける推力受け部を有し、前記複数の駆動ユニットにより駆動される、平板状の移動体と、
前記移動体を平面内に可動に支持する固定部と、
前記移動体の移動量を測定する複数のセンサと、を備え、
前記固定部は、環状の形状を有し、且つ、複数の孔部を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から、前記移動体の厚さ方向と直交する方向に突出し、それぞれが前記複数の孔部のいずれかに挿通され、前記孔部の、前記固定部の周方向の内周面に対して摺動可能に接する複数の支持部材を有し、
前記複数のセンサのうち、１つのセンサの測長方向と別のセンサの測長方向とが異なり、
前記出力部は、前記移動体が可動な平面と直交する方向において、前記推力受け部から力を受けないことを特徴とする駆動装置。
前記複数のセンサのうち、少なくとも１つのセンサは前記固定部に配置され、少なくとも１つのセンサは前記保持部に配置されていることを特徴とする請求項４又は１２に記載の駆動装置。
前記孔部は、前記固定部の周方向を長手方向とした長孔部であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記固定部は、前記移動体を平面内の任意の方向に回転可能に支持することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の駆動装置。
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の駆動装置と、
前記駆動装置の前記移動体に設けられた像ぶれ補正用のレンズと、を備えることを特徴とする像ぶれ補正装置。
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の駆動装置と、
前記駆動装置の前記移動体に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴とする像ぶれ補正装置。
請求項１６に記載の像ぶれ補正装置を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１６又は１７に記載の像ぶれ補正装置を備えることを特徴とする撮像装置。