JPWO2020009071A1 - 振れ補正装置、駆動装置、撮像装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

振れ補正装置は、被駆動体と、第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータを介して被駆動体を支持する支持体と、第1のアクチュエータと被駆動体の間、および第1のアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、第2のアクチュエータと被駆動体の間、および第2のアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部とを備える。第1の接続機構部および第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する。【選択図】図3

Description

本開示は、振れ補正装置、駆動装置、撮像装置および電子機器に関する。
近年、デジタルカメラにおいては、振れ補正装置が搭載されるのが一般的になっている。このため、アクチュエータを用いた2軸以上の駆動装置(多軸駆動装置)に関して盛んに研究されている。
例えば特許文献1には、シンプルな構造でコンパクト化を図るために、高分子アクチュエータ素子を用いて手振れ補正装置を構成することが記載されている。
特開2009−92819号公報
本開示の目的は、2軸以上の駆動が可能な振れ補正装置、駆動装置、撮像装置および電子機器を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の開示は、被駆動体と、第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータを介して被駆動体を支持する支持体と、第1のアクチュエータと被駆動体の間、および第1のアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、第2のアクチュエータと被駆動体の間、および第2のアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部とを備え、第1の接続機構部および第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する振れ補正装置である。
第2の開示は、第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、第1のアクチュエータ上に設けられ、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータと、第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータ上に設けられた被駆動体と、第1のアクチュエータ、第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータを支持する支持体と、第1のアクチュエータと被駆動体との間を接続する第1の接続機構部と、第2のアクチュエータと被駆動体との間を接続する第2の接続機構部と、第3のアクチュエータと被駆動体との間を接続する第3の接続機構部とを備え、第1の接続機構部は、被駆動体を第2の方向に移動可能な並進自由度と、第1の方向および第2の方向に直交する軸回りに回転可能な回転自由度を有し、第2の接続機構部および第3の接続機構部は、被駆動体を第1の方向に移動可能な並進自由度と、軸回りに回転可能な回転自由度を有し、第1の接続機構部は、第2の接続機構部および第3の接続機構部の間に設けられている振れ補正装置である。
第3の開示は、被駆動体と、第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータを介して被駆動体を支持する支持体と、第1のアクチュエータと被駆動体の間、および第1のアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、第2のアクチュエータと被駆動体の間、および第2のアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部とを備え、第1の接続機構部および第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する駆動装置である。
第4の開示は、第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、第1のアクチュエータ上に設けられ、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータと、第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータ上に設けられた被駆動体と、第1のアクチュエータ、第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータを支持する支持体と、第1のアクチュエータと被駆動体との間を接続する第1の接続機構部と、第2のアクチュエータと被駆動体との間を接続する第2の接続機構部と、第3のアクチュエータと被駆動体との間を接続する第3の接続機構部とを備え、第1の接続機構部は、被駆動体を第2の方向に移動可能な並進自由度と、第1の方向および第2の方向に直交する軸回りに回転可能な回転自由度を有し、第2の接続機構部および第3の接続機構部は、被駆動体を第1の方向に移動可能な並進自由度と、軸回りに回転可能な回転自由度を有し、第1の接続機構部は、第2の接続機構部および第3の接続機構部の間に設けられている駆動装置である。
第5の開示は、第1または第2の開示の振れ補正装置を備える撮像装置である。
第6の開示は、第3または第4の開示の駆動装置を備える電子機器である。
本開示によれば、2軸以上の駆動が可能な振れ補正装置または駆動装置を実現できる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果またはそれらと異質な効果であってもよい。
図1Aは、駆動装置の構成を示す概略図である。図1Bは、駆動装置の動作を説明するための概略図である。 図2Aは、駆動装置の構成を示す概略図である。図2Bは、駆動装置の動作を説明するための概略図である。 図3Aは、本開示の第1の実施形態に係る駆動装置の構成の一例を示す概略図である。図3Bは、本開示の第1の実施形態に係る駆動装置の動作の一例を説明するための概略図である。 図4Aは、アクチュエータおよび接続機構部の構成の一例を示す平面図である。図4Bは、図4AのIVB−IVB線に沿った断面図である。 図5Aは、接続機構部の変形例を示す平面図である。図5Bは、図5AのVB−VB線に沿った断面図である。 図6は、接続機構部の変形例を示す平面図である。 図7は、アクチュエータの変形例を示す平面図である。 図8は、アクチュエータの変形例を示す平面図である。 図9は、駆動装置の変形例を示す平面図である。 図10Aは、本開示の第2の実施形態に係る駆動装置の構成の一例を示す概略図である。図10Bは、図10Aに示した接続機構部を拡大して表す図である。 図11Aは、本開示の第2の実施形態に係る駆動装置の回転駆動の動作の一例を説明するための概略図である。図11Bは、本開示の第2の実施形態に係る駆動装置の並進駆動の動作の一例を説明するための概略図である。 図12Aは、本開示の第3の実施形態に係る駆動装置の構成の一例を示す概略図である。図12Bは、図12AのXIIB−XIIB線に沿った断面図である。 図13Aは、本開示の第3の実施形態に係る駆動装置の下層の構成の一例を示す概略図である。図13Bは、本開示の第3の実施形態に係る駆動装置の中層の構成の一例を示す概略図である。 図14は、X軸方向への並進駆動時の駆動装置の動作の一例を説明するための概略図である。 図15Aは、X軸方向への並進駆動時の駆動装置の下層の状態の一例を示す概略図である。図15Bは、X軸方向への並進駆動時の駆動装置の中層の状態の一例を示す概略図である。 図16は、Y軸方向への並進駆動時の駆動装置の動作の一例を説明するための概略図である。 図17Aは、Y軸方向への並進駆動時の駆動装置の下層の状態の一例を示す概略図である。図17Bは、Y軸方向への並進駆動時の駆動装置の中層の状態の一例を示す概略図である。 図18は、回転駆動時の駆動装置の動作の一例を説明するための概略図である。 図19Aは、回転駆動時の駆動装置の下層の一例を示す概略図である。図19Bは、回転駆動時の駆動装置の中層の一例を示す概略図である。 図20は、本開示の第4の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。 図21Aは、参考例1の有限要素法モデルの構成を示す平面図である。図21Bは、図21Aに示した接続機構部を拡大して表す斜視図である。
本開示の実施形態について以下の順序で説明する。
1 第1の実施形態(駆動装置の例)
2 第2の実施形態(駆動装置の例)
3 第3の実施形態(駆動装置の例)
4 第4の実施形態(撮像装置の例)
<1 第1の実施形態>
[概要]
図1Aは、駆動装置400の構成の一例を示す。なお、以下では、説明の明確化のため、XYZ直交座標系を用いて説明する。また、以下の説明において、X、Y軸方向とは、板状を有する被駆動体401の主面の面内方向で、かつ互いに直交する第1、第2の方向のことをいう。また、Z軸方向とは、被駆動体401の主面に垂直な方向、すなわち第1、第2の方向の両方に垂直な第3の方向のことをいう。なお、駆動装置400が撮像装置等の振れ補正装置である場合には、X、Y軸方向は撮像装置等の光軸方向に垂直な方向、Z軸方向は撮像装置等の光軸方向となる。
駆動装置400は、いわゆるX軸方向およびY軸方向に移動可能な2軸駆動装置であり、被駆動体401と、被駆動体401をX、Y軸方向に移動する4つのアクチュエータ402〜405と、これらのアクチュエータ402〜405を介して被駆動体401を支持する支持体(枠体)406とを備える。アクチュエータ402〜405は、誘電エラストマーアクチュエータ(Dielectric Elastomer Actuator、以下「DEA」という。)により構成される。
上記構成を有する駆動装置400では、図1Bに示すように、例えばアクチュエータ403を駆動させ、X軸方向に被駆動体401を移動させた場合、アクチュエータ403の発生力は大きいが、駆動に寄与しないアクチュエータ404、405のせん断剛性が負荷となって、被駆動体401の移動の妨げとなる。
図2Aは、駆動装置410の構成の一例を示す。駆動装置410は、アクチュエータ402〜405に代えて、高アスペクト比を有する複数のアクチュエータ421により構成されるアクチュエータ群412〜415を備える点以外では、駆動装置400と同様の構成を有する。ここで、アスペクト比とは、アクチュエータ421の幅Wに対するアクチュエータ421の長さLの比率L/Wを意味する。
上記構成を有する駆動装置410では、図2Bに示すように、例えばアクチュエータ群413を駆動させ、X軸方向に被駆動体401を移動させた場合、アクチュエータ群414、415のせん断剛性は小さくなるが、アクチュエータ群413の発生力も小さくなってしまう。
そこで、本発明者らは、上述した2つの駆動装置400、410の問題点を鑑みて、発生力の低下を抑制しつつ、せん断剛性を抑制することができる駆動装置について鋭意検討した結果、以下の構成を有する駆動装置を見出すに至った。すなわち、アクチュエータと被駆動体の間、およびアクチュエータと支持体の間の少なくとも一方を接続する接続機構部を備え、接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度(少なくとも1軸の回転自由度)を有する駆動装置を見出すに至った。
[駆動装置の構成]
図3Aは、本開示の第1の実施形態に係る駆動装置10の構成の一例を示す。駆動装置10は、X軸方向およびY軸方向に並進駆動可能な2軸駆動装置、より具体的には、撮像装置等に用いられる2軸駆動の振れ補正装置である。駆動装置10は、被駆動体11と、一組のアクチュエータ(第1のアクチュエータ)12、13と、一組のアクチュエータ(第2のアクチュエータ)14、15と、支持体16と、接続機構部(第1の接続機構部)12A、12B、13A、13Bと、接続機構部(第2の接続機構部)14A、14B、15A、15Bとを備える。なお、駆動装置10には、図示をしないアクチュエータ駆動部およびアクチュエータ制御部が接続されている。
(被駆動体)
被駆動体11は、撮像素子またはレンズ等の駆動対象物を含む。より具体的には、被駆動体11は、駆動対象物と、駆動対象物を支持する支持部材とを備える。なお、被駆動体11の構成はこれに限定されるものではなく、駆動対象物を支持する支持部材であってもよい。撮像素子としては、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサまたはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが用いられる。被駆動体11は、対向する一組の第1、第2の辺部と、対向する一組の第3、第4の辺部とを持つ矩形板状を有している。ここで、辺部とは、被駆動体11の側面と被駆動体11の両主面の周縁部とからなる部分を意味するものとする。
(支持体)
支持体16は、アクチュエータ12〜15を介して被駆動体11を支持する。支持体16は、被駆動体11の第1〜第4の辺部にそれぞれ対向する第1〜第4の壁部を有する枠状体である。第1〜第4の壁部はそれぞれ、被駆動体111の第1〜第4の辺部から規定の距離離して設けられている。支持体16が、駆動装置10が設けられる撮像装置の筐体の一部であってもよい。
(アクチュエータ)
一組のアクチュエータ12、13は、±X軸方向(第1の方向)に伸縮可能に構成されている。一組のアクチュエータ14、15は、±Y軸方向(第1の方向と直交する第2の方向)に伸縮可能に構成されている。
アクチュエータ12〜15は、対向する第1、第2の端部を有する矩形のフィルム状を有している。具体的には、アクチュエータ12〜15は、図4Aに示すように、第1の方向(伸縮方向)において対向する第1、第2の端部を有する矩形フィルム状のアクチュエータ本体21と、第1の端部に設けられた第1の端部部材22と、第2の端部に設けられた第2の端部部材23とを備える。なお、アクチュエータ12〜15が第1の端部部材22と第2の端部部材23とを備えない構成を採用してもよいが、発生力の向上の観点からすると、第1の端部部材22と第2の端部部材23とを備えることが好ましい。
被駆動体11と支持体16との間には空間が設けられており、この空間にアクチュエータ12〜15が配置されている。より具体的には、アクチュエータ12は、被駆動体11の第1の辺部と支持体16の第1の壁部との間の空間に配置され、アクチュエータ13は、被駆動体11の第2の辺部と支持体16の第2の壁部との間の空間に配置されている。また、アクチュエータ14は、被駆動体11の第3の辺部と支持体16の第3の壁部との間の空間に配置され、アクチュエータ15は、被駆動体11の第4の辺部と支持体16の第4の壁部との間の空間に配置されている。
アクチュエータ12〜15の第1の端部部材22はそれぞれ、接続機構部12A〜15Aを介して、被駆動体11の第1〜第4の辺部に接続されている。アクチュエータ12〜15の第2の端部部材23はそれぞれ、接続機構部12B〜15Bを介して、支持体16の第1〜第4の壁部に接続されている。
アクチュエータ本体21は、いわゆるDEAであり、矩形のフィルム状を有している。図4Bに示すように、アクチュエータ本体21は、伸縮性を有する複数の誘電エラストマー層21Aと、誘電エラストマー層21Aの伸縮に追従して伸縮可能である複数の電極(第1の電極)21Bおよび複数の電極(第2の電極)21Cとを備える積層体である。電極21Bおよび電極21Cは、積層された誘電エラストマー層21Aの間に交互に配置されている。絶縁性の観点からすると、アクチュエータ本体21の両主面は、誘電エラストマー層21Aで覆われていることが好ましい。
誘電エラストマー層21Aは、例えば、絶縁性伸縮材料として絶縁性エラストマーを含む。誘電エラストマー層21Aは、必要に応じて添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、例えば、架橋剤、可塑剤、老化防止剤、界面活性剤、粘度調整剤、補強剤および着色剤等のうちの少なくとも1種である。絶縁性エラストマーは、例えば、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、イソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、水素化アクリルニトリル−ブタジエン共重合ゴム(H−NBR)、ヒドリン系ゴム、クロロプレンゴム(CR)、フッ素ゴムおよびウレタンゴム等のうちの少なくとも1種を含む。
電極21B、21Cは、導電性材料を含む。電極21B、21Cが、必要に応じて伸縮性を有するバインダ、ゲル、懸濁液およびオイルのうちの少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。また、電極21B、21Cが、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。
導電性材料は、例えば、導電性フィラーおよび導電性高分子のうちの少なくとも1種である。導電性フィラーの形状としては、例えば、球状、楕円体状、針状、板状、鱗片状、チューブ状、ワイヤー状、棒状(ロッド状)、繊維状、不定形状等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、1種状の形状の導電性フィラーのみを用いてもよいし、2種以上の形状の導電性フィラーを組み合わせて用いてもよい。
導電性フィラーは、例えば、炭素系フィラー、金属系フィラー、金属酸化物系フィラーおよび金属被覆系フィラーのうちの少なくとも1種を含む。ここで、金属には、半金属が含まれるものと定義する。
炭素系フィラーは、例えば、カーボンブラック(例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック等)、ポーラスカーボン、炭素繊維(例えばPAN系、ピッチ系等)、カーボンナノファイバー、フラーレン、グラフェン、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ(例えばSWCNT、MWCNT等)、カーボンマイクロコイルおよびカーボンナノホーンのうちの少なくとも1種を含む。
金属系フィラーは、例えば、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモンおよび鉛のうちの少なくとも1種を含む。
金属酸化物系フィラーは、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化錫、酸化インジウム−酸化錫または酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウムを含む。
金属被覆系フィラーは、ベースフィラーを金属で被覆したものである。ベースフィラーは、例えば、マイカ、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、酸化亜鉛または酸化チタンである。ベースフィラーを被覆する金属は、例えば、NiおよびAlのうちの少なくとも1種を含む。
導電性高分子は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)、ポリアニリン、ポリアセチレンおよびポリピロールのうちの少なくとも1種を含む。
バインダは、エラストマーであることが好ましい。エラストマーとしては、誘電エラストマー層21Aと同様のものを例示することができる。添加剤としては、誘電エラストマー層21Aと同様のものを例示することができる。
電極21B、21Cはコンポジット材料(複合材料)を含んでいてもよい。コンポジット材料は、例えば、エラストマーと導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも1種とのコンポジット材料、伸縮性のイオン導電性材料と電界質とを含むコンポジット材料、高分子の懸濁液(アクリルエマルジョン等)と導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも1種とのコンポジット材料、ブロックコポリマと導電性高分子および導電性フィラーの少なくとも1種とのコンポジット材料、および高分子ゲルとイオン導電体とのコンポジット材料のうちの少なくとも1種を含む。
第1、第2の端部部材22、23は、導電性を有している。第1の端部部材22は、複数の電極21Bに電気的に接続され、複数の電極21Bの取り出し電極としての機能を有する。一方、第2の端部部材23は、複数の電極21Cに電気的に接続され、複数の電極21Cの取り出し電極としての機能を有する。第1、第2の端部部材22、23は、アクチュエータ駆動部に対して接続されている。
第1、第2の端部部材22、23は、アクチュエータ本体21よりも高い弾性率を有していることが好ましい。これにより、駆動装置10を駆動させた際に、アクチュエータ本体21の第1、第2の端部の変形を抑制することができる。したがって、発生力を向上することができる。第1、第2の端部部材22、23の弾性率(ヤング率)が、発生力の向上の観点から、10MPa以上であることが好ましい。第1、第2の端部部材22、23の弾性率の上限値は特に限定されるものではないが、例えば1000GPa以下である。第1、第2の端部部材22、23は、例えば、金属を含む。上記の弾性率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定される値である。
(接続機構部)
接続機構部12A、12Bはそれぞれ、アクチュエータ12の第1の端部と被駆動体11の第1の辺部との間、アクチュエータ12の第2の端部と支持体16の第1の壁部との間を接続する。接続機構部13A、13Bはそれぞれ、アクチュエータ13の第1の端部と被駆動体11の第2の辺部との間、アクチュエータ13の第2の端部と支持体16の第2の壁部との間を接続する。接続機構部14A、14Bはそれぞれ、アクチュエータ14の第1の端部と被駆動体11の第3の辺部との間、アクチュエータ14の第2の端部と支持体16の第3の壁部との間を接続する。接続機構部15A、15Bはそれぞれ、アクチュエータ15の第1の端部と被駆動体11の第4の辺部との間、アクチュエータ15の第2の端部と支持体16の第4の壁部との間を接続する。
接続機構部12A、12Bは、Z軸回りに回転可能な1自由度の回転自由度を有する。具体的には、接続機構部12Aは、図4Aに示すように、アクチュエータ12の第1の端部に設けられた軸部31と、この軸部31に支持された円柱体32と、被駆動体11の第1の辺部に設けられた軸部33と、この軸部33により支持されたハウジング部34とを備える。また、接続機構部12Bは、図4Aに示すように、アクチュエータ12の第2の端部に設けられた軸部41と、この軸部41により支持された円柱体42と、支持体16の第1の壁部に設けられた軸部43と、この軸部43に支持されたハウジング部44とを備える。ハウジング部34、44はそれぞれ、円柱体32、42をZ軸回りに回転可能に収容している。
接続機構部13A、14A、15Aはそれぞれ、接続機構部12Aと同様の構成を有している。また、接続機構部13B、14B、15Bはそれぞれ、接続機構部12Bと同様の構成を有している。
(アクチュエータ制御部)
アクチュエータ制御部は、被駆動体11の移動駆動を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号をアクチュエータ駆動部に供給する。
(アクチュエータ駆動部)
アクチュエータ駆動部は、アクチュエータ制御部からの制御信号に基づいて、アクチュエータ12〜15に電圧を印加し、アクチュエータ12〜15を駆動する。
[駆動装置の動作]
以下に、上述の構成を有する駆動装置10の動作の一例について説明する。
アクチュエータ12に電圧を印加しアクチュエータ12を伸長させることで、被駆動体11を−X軸方向に移動させることができる。一方、アクチュエータ13に電圧を印加しアクチュエータ13を伸長させることで、被駆動体11を+X軸方向に移動させることができる。
アクチュエータ14に電圧を印加しアクチュエータ14を伸長させることで、被駆動体11を−Y軸方向に移動させることができる。一方、アクチュエータ15に電圧を印加しアクチュエータ15を伸長させることで、被駆動体11を+Y軸方向に移動させることができる。
例えば図3Bに示すように、被駆動体11をX軸方向に移動させた場合には、アクチュエータ14は接続機構部14A、14Bの回転により方向を変えることができると共に、アクチュエータ15は接続機構部15A、15Bの回転により方向を変えることができる。したがって、発生力の低下を抑制しつつ、せん断剛性を抑制することができる。
[効果]
第1の実施形態に係る駆動装置10は、被駆動体11を第1の方向(±X軸方向)に移動可能に構成された一組のアクチュエータ12、13と、被駆動体11を第2の方向(±Y軸方向)に移動可能に構成された一組のアクチュエータ14、15とを備えている。これにより、被駆動体11をX軸方向およびY軸方向に並進駆動させることができる。したがって、2軸駆動の駆動装置10を提供することがでる。
また、第1の実施形態に係る駆動装置10は、アクチュエータ12と被駆動体11の間、アクチュエータ12と支持体16の間をそれぞれ接続する接続機構部12A、12Bと、アクチュエータ13と被駆動体11の間、アクチュエータ13と支持体16との間をそれぞれ接続する接続機構部13A、13Bと、アクチュエータ14と被駆動体11の間、アクチュエータ14と支持体16の間をそれぞれ接続する接続機構部14A、14Bと、アクチュエータ15と被駆動体11の間、アクチュエータ15と支持体16との間をそれぞれ接続する接続機構部15A、15Bとを備える。これにより、被駆動体11を±X軸方向に移動させる際には、アクチュエータ14、アクチュエータ15はそれぞれ、接続機構部14A、14B、接続機構部15A、15BのZ軸回りの回転により方向を変えることができる。したがって、アクチュエータ14、15の発生力の低下を抑制しつつ、アクチュエータ14、15のせん断剛性を抑制することができる。また、被駆動体11を±Y軸方向に移動させる際には、アクチュエータ12、アクチュエータ13はそれぞれ、接続機構部12A、12B、接続機構部13A、13BのZ軸回りの回転により方向を変えることができる。したがって、アクチュエータ12、13の発生力の低下を抑制しつつ、アクチュエータ12、13のせん断剛性を抑制することができる。
[変形例]
(変形例1)
図5A、図5Bに示すように、駆動装置10が、接続機構部12Bに代えて、第2の端部部材23に設けられた円柱状の凸部23Aと、支持体16に設けられ、凸部23Aが回転可能に嵌め合わされる円柱状の孔部16Aとを有する接続機構部12Cを備えるようにしてもよい。同様に、駆動装置10が、接続機構部13B、14B、15Bに代えて、上述の接続機構部12Cと同様の構成を有する接続機構部を備えるようにしてもよい。上述の接続機構部12C等では、アクチュエータ12〜15の第2の端部と支持体16とが異なる高さに位置するため、駆動時に、アクチュエータ12〜15の第2の端部が支持体16に接触することを抑制することができる。なお、支持体16に凸部23Aが設けられ、第2の端部部材23に孔部16Aが設けられていてもよい。
図示はしないが、駆動装置10が、接続機構部12A、13A、14A、15Aに代えて、第1の端部部材22に設けられた円柱状の凸部と、被駆動体11に設けられ、凸部が回転可能に嵌め合わされる円柱状の孔部とを有する接続機構部を備えるようにしてもよい。上述の接続機構部では、アクチュエータ12〜15の第1の端部と被駆動体11とが異なる高さに位置するため、駆動時に、アクチュエータ12〜15の第1の端部が被駆動体11に接触することを抑制することができる。なお、被駆動体11に凸部が設けられ、第1の端部部材22に孔部が設けられていてもよい。
(変形例2)
駆動装置10が、接続機構部12A、13Aに代えて、Z軸回りに回転可能な1自由度の回転自由度を有する共に、被駆動体11の第1、第2の辺部に沿った方向(Y軸方向)に並進移動可能な1自由度の並進自由度を有する接続機構部を備えるようにしてもよい。また、駆動装置10が、接続機構部14A、15Aに代えて、Z軸周りに回転可能な1自由度の回転自由度を有する共に、被駆動体11の第3、第4の辺部に沿った方向(X軸方向)に並進移動可能な1自由度の並進自由度を有する接続機構部を備えるようにしてもよい。駆動装置10が、接続機構部12A、13A、14A、15Aに代えて、上述の接続機構部を備える場合には、接続機構部12B、13B、14B、15Bを備えていなくても、第1の実施形態と同様に、発生力の低下を抑制しつつ、せん断剛性を抑制することができる、という効果を得ることができる。
図6は、Z軸回りに回転可能な1自由度の回転自由度と被駆動体11の第1、第2の辺部に沿った方向に並進移動可能な1自由度の並進自由度を有する接続機構部12Dの構成の具体例を示す。この接続機構部12Dは、アクチュエータ12の第1の端部に設けられた軸部51と、この軸部51により支持されたハウジング部52と、ハウジング部52にZ軸周りに回転可能に収容された円柱体53とを備える。円柱体53は、±Y軸方向に並進移動可能なように、被駆動体11の第1の辺部に対して磁力等により結合されている。ここでは、アクチュエータ12の第1の端部と被駆動体11の第1の辺部との間に設けられた接続機構部12Dの構成について説明したが、これ以外の接続機構部についても接続機構部12Dと同様の構成とすることができる。また、円柱体53に代えて、球体を用いてもよい。
(変形例3)
図7に示すように、アクチュエータ12が、対向する第1、第2の端部を有する矩形状のアクチュエータ本体21と、アクチュエータ本体21の表面のうち、第1、第2の端部の間に位置する表面に設けられた複数の繊維24とを備えるようにしてもよい。複数の繊維24は、X軸方向(第1の端部から第2の端部に向かう方向)に直交するように延設され、かつ、第1、第2の端部の間に位置する表面の中央から第1、第2の端部に向かって密度が増加するように設けられていている。繊維24としては、例えば、合成繊維および金属繊維のうちの少なくとも1種を用いることができる。合成繊維としては、例えば、ナイロン繊維等のポリアミド系合成繊維または炭素繊維等を用いることができる。
ここでは、アクチュエータ12が複数の繊維24を備える構成について説明したが、アクチュエータ13〜15も同様に複数の繊維24を備えるようにしてもよい。但し、アクチュエータ14、15では、複数の繊維24は、Y軸方向(第1の端部から第2の端部に向かう方向)に直交するように延設され、かつ、第1、第2の端部の間に位置する表面の中央から第1、第2の端部に向かって密度が増加するように設けられる。また、複数の繊維24が、アクチュエータ12〜15の内部に設けられていてもよい。
(変形例4)
アクチュエータ本体21は、その中央から第1の端部に向かって剛性が高くなる剛性分布を有していてもよい。この場合、アクチュエータ12〜15は、第1の端部部材22を備えていなくてもよい。同様に、アクチュエータ本体21は、その中央から第2の端部に向かって剛性が高くなる剛性分布を有していてもよい。この場合、アクチュエータ12〜15は、第2の端部部材23を備えていなくてもよい。アクチュエータ本体21が上記の剛性分布を有することで、アクチュエータ12〜15が第1の端部部材22および第2の端部部材23を備えていなくとも、第1、第2の端部の変形を抑制することができる。したがって、発生力を向上することができる。
上述の剛性分布を有するアクチュエータ本体21の第1、第2の端部の弾性率(ヤング率)は、発生力の向上の観点から、10MPa以上であることが好ましい。アクチュエータ本体21の第1、第2の端部の弾性率の上限値は特に限定されるものではないが、例えば1000GPa以下である。上記の弾性率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定される値である。
上記剛性分布をアクチュエータ本体21に付与する方法としては、例えば、誘電エラストマー層21Aの全体を同一材料で構成し、材料の密度または物性等を調整することで、上記の剛性分布を誘電エラストマー層21Aに付与する方法、または誘電エラストマー層21Aに母材よりも高い剛性を有する材料を添加し、この材料に誘電エラストマー層21Aの中央から第1、第2の端部に向かって剛性が高くなる濃度分布を持たせる方法等が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。
(変形例5)
図8に示すように、アクチュエータ12の第2の端部が、凸状に湾曲していてもよい。同様に、アクチュエータ12の第1の端部も、凸状に湾曲していてもよい。このように第1、第2の端部が湾曲していることで、駆動時にアクチュエータ12が被駆動体11の第1の辺部および支持体16の第1の壁部に対して斜めになった場合に、アクチュエータ12の第1、第2の端部がそれぞれ第1の辺部、第1の壁部に接触することを抑制することができる。ここでは、アクチュエータ12の第1、第2の端部が湾曲している構成について説明したが、アクチュエータ13〜15の第1の端部が湾曲していてもよいし、アクチュエータ13〜15の第2の端部が湾曲していてもよい。
(変形例6)
駆動装置10は、図9に示すように、被駆動体11の第1の辺部と支持体16の第1の壁部との間、被駆動体11の第2の辺部と支持体16の第2の壁部との間、被駆動体11の第3の辺部と支持体16の第3の壁部との間、被駆動体11の第4の辺部と支持体16の第4の壁部との間それぞれに、複数のアクチュエータ12、複数のアクチュエータ13、複数のアクチュエータ14、複数のアクチュエータ15を備えるようにしてもよい。
(変形例7)
上述の第1の実施形態では、駆動装置10が4つのアクチュエータ12〜15を備える構成について説明したが、2つのアクチュエータ12、13のうちの一方と、2つのアクチュエータ14、15のうちの一方とを備えるようにしてもよい。
(変形例8)
接続機構部12A、12B、13A、13B、14A、14B、15A、15Bは、2自由度または3自由度の回転自由度を有するものであってもよい。このような接続機構部の具体的としては、ボールジョイント機構部等が挙げられる。
(変形例9)
上述の第1の実施形態では、アクチュエータ本体21が、複数の誘電エラストマー層21Aと、複数の電極21Bと、複数の電極21Cとを備える構成について説明したが、1つの誘電エラストマー層21Aと、誘電エラストマー層21Aの第1の面に設けられた1つの電極21Bと、誘電エラストマー層21Aの第2の面に設けられた1つの電極21Cとを備える構成であってもよい。また、上述の第1の実施形態では、アクチュエータ本体21が矩形状を有する場合について説明したが、アクチュエータ本体21の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、多角形状、長円状(楕円形状を含む)、円形状等であってもよい。また、アクチュエータ本体21が円柱状または円筒状に巻回されていてもよい。また、アクチュエータ本体21は、DEA以外の高分子アクチュエータであってもよいし、高分子アクチュエータ以外のアクチュエータであってもよい。
(変形例10)
上述の第1の実施形態では、駆動装置10が、撮像装置に用いられる振れ補正装置である場合について説明したが、本開示は、撮像装置以外の種々の電子機器に用いられる駆動装置に適用可能である。例えば、ロボット(多軸ロボット等)、ドローン、パーソナルコンピュータ、スマートフォン等の携帯電話、テレビ、ゲーム機器、車載用等の投影装置、スマートウオッチやヘッドマウンドディスプレイ等のウェアラブル端末、医療機器等に用いられる駆動装置に適用可能である。具体的には例えば、スマートフォン等の振れ補正装置、ロボットの関節、ドローンの駆動部、投影装置の光学系等に用いられる駆動装置にも適用可能である。
<2 第2の実施形態>
[駆動装置の構成]
図10Aは、本開示の第2の実施形態に係る駆動装置110の構成の一例を示す。駆動装置110は、被駆動体111と、アクチュエータ(第1〜第3のアクチュエータ)112〜114と、支持体115と、接続機構部(第1〜第3の接続機構部)112A、113A、114Aとを備える。駆動装置110は、X軸方向およびY軸方向に並進駆動可能であると共に、Z軸回りに回転駆動可能である3軸駆動の駆動装置である。
(被駆動体)
被駆動体111は、第1〜第3の辺部を持つ三角形板状を有している。
(支持体)
支持体115は、アクチュエータ112〜114を介して被駆動体111を支持する。支持体115は、被駆動体111の第1〜第3の辺に対向し、かつ被駆動体111の第1〜第3の辺から規定の距離離して設けられている。支持体115が、駆動装置110が設けられる電子機器等の筐体の一部であってもよい。
(アクチュエータ)
アクチュエータ112、113、114はそれぞれ、第1、第2、第3の方向に伸縮可能に構成されている。ここで、第1、第2、第3の方向とはそれぞれ、初期状態における被駆動体111の第1、第2、第3の辺部に直交またはほぼ直交する方向をいう。アクチュエータ112〜114は、対向する第1、第2の端部を有する矩形フィルム状のアクチュエータ本体121と、第1の端部に設けられた第1の端部部材122とを備える。アクチュエータ112、113、114の第1の端部はそれぞれ、接続機構部112A、113A、114Aを介して被駆動体111の第1、第2、第3の辺部に接続されている。一方、アクチュエータ112、113、114の第2の端部はそれぞれ、支持体115に支持されている。
アクチュエータ本体121、第1の端部部材122はそれぞれ、第1の実施形態におけるアクチュエータ本体21、第1の端部部材22と同様である。
(接続機構部)
接続機構部112Aは、アクチュエータ112の第1の端部部材122と被駆動体111の第1の辺部との間を接続する。接続機構部113Aは、アクチュエータ113の第1の端部部材122と被駆動体111の第2の辺部との間を接続する。接続機構部114Aは、アクチュエータ114の第1の端部部材122と被駆動体111の第3の辺部との間を接続する。
接続機構部112A、113A、114Aはそれぞれ、Z軸周りに回転可能な1自由度の回転自由度を有すると共に、被駆動体111の第1、第2、第3の辺部に沿って並進移動可能な1自由度の並進自由度を有する。
図10Bは、Z軸周りに回転可能な1自由度の回転自由度を有する共に、被駆動体111の第1の辺部に沿って並進移動可能な1自由度の並進自由度を有する接続機構部112Aの構成の具体例を示す。接続機構部112Aは、アクチュエータ112の第1の端部に設けられた軸部151と、軸部151により支持されたハウジング部152と、ハウジング部152にZ軸回りに回転可能に収容された円柱体153とを備える。円柱体153は、被駆動体111の第1の辺部に沿って並進移動可能なように、被駆動体111の第1の辺部に対して磁力等により結合されている。ここでは、接続機構部112Aの構成について説明したが、これ以外の接続機構部113A、114Aも接続機構部112Aと同様の構成を有する。
[駆動装置の動作]
以下、図11A、図11Bを参照して、被駆動体111をZ軸回りに回転駆動させるときの駆動装置110の動作、およびX軸方向に並進駆動させるときの駆動装置110の動作の例について説明する。なお、図11A、図11Bにおいて、初期状態(初期位置)における被駆動体111を二点鎖線にて示している。また、矢印111A、111B、111Cはそれぞれ、被駆動体111の回転駆動時および並進駆動時における接続機構部112A、113A、114Aの並進移動の方向を示している。
初期状態において、アクチュエータ112、113、114には、図示しないアクチュエータ駆動部により規定電圧が印加されており、アクチュエータ112、113、114が規定の長さに伸長された状態にある。したがって、被駆動体111の回転駆動時または並進駆動時に、規定電圧よりも高い電圧がアクチュエータ112、113、114に印加されると、アクチュエータ112、113、114は、初期状態よりも伸長されて、初期状態の長さよりも長くなる。一方、被駆動体111の回転駆動時または並進駆動時に、規定電圧よりも低い電圧がアクチュエータ112、113、114に印加されると、アクチュエータ112、113、114は、初期状態よりも収縮されて、初期状態の長さよりも短くなる。
(回転駆動)
図11Aに示すように、アクチュエータ112、113に規定電圧よりも低い電圧を印加し、アクチュエータ112、113を収縮させるのに対して、アクチュエータ114に規定電圧を印加し、アクチュエータ114を初期状態の長さに保持する。これにより、接続機構部112A、113A、114Aが回転されると共に並進移動され、被駆動体111がZ軸回りに回転駆動される。
(並進駆動)
図11Bに示すように、アクチュエータ114に規定電圧よりも高い電圧を印加し、アクチュエータ114を伸長させ、アクチュエータ112に規定電圧よりも低い電圧を印加し、アクチュエータ112を収縮させるのに対して、アクチュエータ113に規定電圧を印加し、アクチュエータ113を初期状態の長さに保持する。これにより、接続機構部112A、113A、114Aが並進移動され、被駆動体111がX軸方向に並進駆動される。
[効果]
第2の実施形態に係る駆動装置110は、第1〜第3の辺部を持つ三角形板状を有する被駆動体111と、第1の辺部に対して直交またはほぼ直交する第1の方向に伸縮可能に構成されたアクチュエータ112と、第2の辺部に対して直交またはほぼ直交する第2の方向に伸縮可能に構成されたアクチュエータ113と、第3の辺部に対して直交またはほぼ直交する第3の方向に伸縮可能に構成されたアクチュエータ114とを備える。さらに、駆動装置110は、アクチュエータ112の第1の端部と被駆動体111の第1の辺部の間を接続する接続機構部112Aと、アクチュエータ113の第1の端部と被駆動体111の第2の辺部の間を接続する接続機構部113Aと、アクチュエータ114の第1の端部と被駆動体111の第3の辺部の間を接続する接続機構部114Aと、アクチュエータ113〜114の第2の端部をそれぞれ支持する支持体115とを備える。これにより、被駆動体111をX軸方向およびY軸方向に並進駆動することができると共に、Z軸回りに回転駆動することができる。
[変形例]
被駆動体11、111の形状は、矩形板状および三角形板状に限定されるものではなく、円形板状、楕円形板状、矩形板状および三角形板状以外の多角形板状または不定形板状等であってもよいし、球状、楕円球状、多面体状、円柱状または筒状等の板状以外の形状であってもよい。
<3 第3の実施形態>
[駆動装置の構成]
図12Aは、本開示の第3の実施形態に係る駆動装置210の構成の一例を示す。図13Aは、駆動装置210の下層の構成の一例を示す。図13Bは、駆動装置210の中層の構成の一例を示す。駆動装置210は、図12A、図13A、図13Bに示すように、被駆動体211と、一組のアクチュエータ(第1のアクチュエータ)212A、212Bと、一組のアクチュエータ(第2のアクチュエータ)214A、214Bと、一組のアクチュエータ(第3のアクチュエータ)216A、216Bと、接続機構部(第1の接続機構部)213と、接続機構部(第2の接続機構部)215と、接続機構部(第3の接続機構部)217と、支持体218とを備える。駆動装置210は、X軸方向およびY軸方向に並進駆動可能であると共に、Z軸回りに回転駆動可能である3軸駆動の駆動装置、より具体的には、撮像装置等に用いられる3軸駆動の振れ補正装置である。
駆動装置210は、被駆動体211が上層として配置され、被駆動体211の裏面側に、一組のアクチュエータ214A、214Bおよび一組のアクチュエータ216A、216Bが中層として配置され、一組のアクチュエータ212A、212Bが下層として配置された構成を有している。
(被駆動体)
被駆動体211は、第1の実施形態における被駆動体11と同様である。
(支持体)
支持体218は、一組のアクチュエータ212A、212B、一組のアクチュエータ214A、214Bおよび一組のアクチュエータ216A、216Bを支持する。支持体218の構成は、第1の実施形態における支持体16と同様である。
(アクチュエータ)
一組のアクチュエータ212A、212Bは、±Y軸方向(第1の方向)に伸縮可能に構成されている。一組のアクチュエータ214A、214Bおよび一組のアクチュエータ216A、216Bは、±X軸方向(第1の方向と直交する第2の方向)に伸縮可能に構成されている。
一組のアクチュエータ214A、214Bおよび一組のアクチュエータ216A、216Bは、一組のアクチュエータ212A、212B上に設けられている。一組のアクチュエータ214A、214Bおよび一組のアクチュエータ216A、216B上に、被駆動体211が設けられている。
アクチュエータ212A、212B、アクチュエータ214A、214Bおよびアクチュエータ216A、216Bは、対向する第1、第2の端部を有する矩形フィルム状のDEAにより構成されている。このDEAは、第1の実施形態におけるアクチュエータ本体21と同様の構成を有している。
アクチュエータ212A、212Bの第1の端部同士が対向するようにして、アクチュエータ212A、212Bの第2の端部がそれぞれ支持体218の第3、第4の壁部に支持されている。アクチュエータ212A、212Bの対向する第1の端部の間には、接続機構部213が設けられている。
アクチュエータ214A、214Bの第1の端部同士が対向するようにして、アクチュエータ214A、214Bの第2の端部がそれぞれ支持体218の第1、第2の壁部に支持されている。アクチュエータ214A、214Bの対向する第1の端部の間には、接続機構部215が設けられている。
アクチュエータ216A、216Bの第1の端部同士が対向するようにして、アクチュエータ216A、216Bの第2の端部がそれぞれ支持体218の第1、第2の壁部に支持されている。アクチュエータ216A、216Bの、対向する第1の端部の間には、接続機構部217が設けられている。また、アクチュエータ214A、214Bとアクチュエータ216A、216Bとの間には隙間が設けられている。
(接続機構部)
接続機構部213は、アクチュエータ212A、212Bの第1の端部同士を接続すると共に、アクチュエータ212A、212Bの第1の端部の間と被駆動体211の裏面とを接続する。接続機構部213は、X軸方向に並進可能な並進自由度と、Z軸回りに回転可能な回転自由度とを有する。具体的には、接続機構部213は、図12Bに示すように、ボールジョイント機構とスライドレール機構とが一体となった機構部であり、一対のレール213A、213Bと、ボール部213Cとを備える。
レール213A、213Bはそれぞれ、アクチュエータ212A、212Bの第1の端部に固定されている。レール213A、213Bは、互いに平行に、かつ離間して設けられている。また、レール213Aは、レール213Aの長さ方向に延設された溝部213A1を有し、レール213Bは、レール213Bの長さ方向に延設された溝部213B1を有する。溝部213A1、213B1同士は互いに対向する位置に設けられている。レール213Aの長さ方向に垂直な方向に切断された溝部213A1の断面形状、およびレール213Bの長さ方向に垂直な方向に切断された溝部213B1の断面形状は、円弧状を有している。
ボール部213Cは、X軸方向に並進可能であり、かつZ軸回りに回転可能なようにレール213A、213B間、具体的には溝部213A1、213B1間に保持されている。ボール部213Cは、表面に垂直に立てられ、Z軸回りに回転可能である軸部213Dを有する。軸部213Dは、一組のアクチュエータ214A、214Bと一組のアクチュエータ216A、216Bとの間に設けられた隙間を介して、被駆動体211の裏面の中央を支持する。
接続機構部215は、アクチュエータ214A、214Bの第1の端部同士を接続すると共に、アクチュエータ214A、214Bの第1の端部の間と被駆動体211の裏面とを接続する。接続機構部215は、Y軸方向に並進可能な並進自由度と、Z軸回りに回転可能な回転自由度とを有する。具体的には、接続機構部215は、ボールジョイント機構とスライドレール機構とが一体となった機構部であり、一対のレール215A、215Bと、ボール部215Cとを備える。レール215A、215Bおよびボール部215Cの構成は、ボール部215Cが、Y軸方向に並進可能であり、かつZ軸回りに回転可能なようにレール215A、215B間に保持されていること、およびボール部215Cが有する軸部(図示せず)が被駆動体211の裏面の中央から第3の辺部の方向にずれた位置を支持すること以外は、レール213A、213Bおよびボール部213Cと同様である。
接続機構部217は、アクチュエータ216A、216Bの第1の端部同士を接続すると共に、アクチュエータ216A、216Bの第1の端部の間と被駆動体211の裏面とを接続する。接続機構部217は、Y軸方向に並進可能な並進自由度と、Z軸回りに回転可能な回転自由度とを有する。具体的には、接続機構部217は、ボールジョイント機構とスライドレール機構とが一体となった機構部であり、一対のレール217A、217Bと、ボール部217Cとを備える。レール217A、217Bおよびボール部217Cの構成は、ボール部217Cが有する軸部(図示せず)が被駆動体211の裏面の中央から第4の辺部の方向にずれた位置を支持すること以外は、レール215A、215Bおよびボール部215Cと同様である。
接続機構部213による被駆動体211の裏面の支持位置は、接続機構部215による被駆動体211の裏面の支持位置と、接続機構部217による被駆動体211の裏面の支持位置との真ん中である。
レール213A、213Bがそれぞれ、アクチュエータ212A、212Bよりも高い弾性率を有していることが好ましい。これにより、駆動装置210を駆動させた際に、アクチュエータ212A、212Bの第1の端部の変形を抑制することができる。したがって、発生力を向上することができる。レール215A、215Bもそれぞれ、アクチュエータ214A、214Bよりも高い弾性率を有していることが好ましい。また、レール217A、217Bもそれぞれ、アクチュエータ216A、216Bよりも高い弾性率を有していることが好ましい。
レール213A、213B、215A、215B、217A、217Bの弾性率(ヤング率)が、発生力の向上の観点から、10MPa以上であることが好ましい。レール213A、213B、215A、215B、217A、217Bの弾性率の上限値は特に限定されるものではないが、例えば1000GPa以下である。レール213A、213B、215A、215B、217A、217Bは、例えば、高分子樹脂、金属またはそれらの両方を含む。上記の弾性率は、JIS K 6251:2010に準拠して測定される値である。
なお、接続機構部213の全体、接続機構部215の全体、接続機構部217の全体がそれぞれ、レール213A、213B、レール215A、215B、レール217A、217Bと同様の弾性率を有していてもよい。
[駆動装置の動作]
以下、被駆動体111をX軸方向またはY軸方向に並進駆動させるときの駆動装置110の動作、および被駆動体111をZ軸回りに回転駆動させるときの駆動装置110の動作の例について説明する。
(X軸方向への並進駆動)
図14に示すように、被駆動体211をX軸方向に並進駆動させる場合には、以下のように駆動装置210の各部を制御する。すなわち、図15Aに示すように、アクチュエータ212A、212Bを駆動せずに、アクチュエータ212B、212Bを初期状態に保持する。一方、図15Bに示すように、アクチュエータ214B、216Bを駆動し、アクチュエータ214B、216Bを同じ長さ伸長させるのに対して、アクチュエータ214A、216Aを駆動せずに、アクチュエータ214B、216Bの伸長に伴ってアクチュエータ214B、216Bを収縮させる。これにより、接続機構部215、217が+X軸方向に並進駆動され、被駆動体211が+X軸方向に並進駆動される。
(Y軸方向への並進駆動)
図16に示すように、被駆動体211をY軸方向に並進駆動させる場合には、以下のように駆動装置210の各部を制御する。すなわち、図17Aに示すように、アクチュエータ212Bを駆動し、アクチュエータ212Bを伸長させるのに対して、アクチュエータ212Aを駆動せずに、アクチュエータ212Bの伸長に伴ってアクチュエータ212Aを収縮させる。一方、図17Bに示すように、アクチュエータ214A、214Bおよびアクチュエータ216A、216Bを駆動せずに、アクチュエータ214A、214Bおよびアクチュエータ216A、216Bを初期状態に保持する。これにより、接続機構部213が+Y軸方向に並進駆動され、被駆動体211が+Y軸方向に並進駆動される。
(Z軸回りの回転駆動)
図18に示すように、被駆動体211を回転駆動させる場合には、以下のように駆動装置210の各部を制御する。すなわち、図19Aに示すように、アクチュエータ212A、212Bを駆動せずに、アクチュエータ212A、212Bを初期状態に保持する。一方、図19Bに示すように、アクチュエータ214B、216Aを駆動し、アクチュエータ214B、216Aを同じ長さ伸長させるのに対して、アクチュエータ214A、216Bを駆動せずに、アクチュエータ214B、216Aの伸長によりアクチュエータ214A、216Bを収縮させる。これにより、接続機構部215、217がそれぞれ+X軸方向、−X軸方向に同じ距離駆動され、被駆動体211がZ軸回りに回転駆動される。
[効果]
第3の実施形態に係る駆動装置210は、上層としての被駆動体211の裏面側に、一組のアクチュエータ214A、214Bおよび一組のアクチュエータ216A、216Bが中層として配置され、さらにこれらの奥側にアクチュエータ212A、212Bが下層として配置された構成を有している。したがって、駆動装置210では、被駆動体11の周囲にアクチュエータ12〜15が配置された構成を有する、第1の実施形態に係る駆動装置110に比べて配置面積を縮小化することができる。したがって、駆動装置210は、駆動装置の配置面積が限られている撮像装置等の電子機器に適用することが特に有効である。
[変形例]
(変形例1)
第3の実施形態では、接続機構部213、215、217がそれぞれ、ボールジョイント機構とスライドレール機構とが一体となった機構部を有する場合について説明したが、接続機構部213、215、217がそれぞれ、ボールジョイント機構とスライドレール機構とが別体となった機構部を有していてもよい。
(変形例2)
駆動装置210が、アクチュエータ212A、212Bのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよい。また、アクチュエータ214A、214Bのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよいし、アクチュエータ216A、216Bのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよい。
(変形例3)
初期状態において、アクチュエータ212A、212B、214A、214B、216A、216Bに、図示しないアクチュエータ駆動部により規定電圧が印加されており、アクチュエータ212A、212B、214A、214B、216A、216Bが規定の長さに伸長された状態となっていてもよい。この場合、規定電圧よりも高い電圧がアクチュエータ212A、212B、214A、214B、216A、216Bに印加されると、アクチュエータ212A、212B、214A、214B、216A、216Bは、初期状態よりも伸長されて、初期状態の長さよりも長くなる。一方、規定電圧よりも低い電圧がアクチュエータ212A、212B、214A、214B、216A、216Bに印加されると、アクチュエータ212A、212B、214A、214B、216A、216Bは、初期状態よりも収縮されて、初期状態の長さよりも短くなる。
<4 第4の実施形態>
[撮像装置の構成]
図20は、本開示の第4の実施形態に係る撮影装置の構成の一例を示す。この撮影装置は、いわゆる一眼レフカメラであり、カメラ本体310と、このカメラ本体に対して着脱自在に構成された撮影レンズ320とを備える。図20では、撮影レンズ320がカメラ本体310に取り付けられて、両者が結合された状態を示している。
図示は省略するが、カメラ本体310および撮影レンズ320はマウント部を備え、このマウント部に撮影レンズ320が取り付け可能とされる。そして、撮影レンズ320がカメラ本体310に取り付けられた状態では、両者は光学的に結合されると共に、電気的にも結合(接続)されるようにマウント部が構成されている。
なお、周知のように、撮影レンズ320は、特定の1本の撮影レンズではなく、焦点距離が異なる単焦点の撮影レンズや、ズームレンズ等に交換可能である。これらの撮影レンズ320は、基本的には後述するレンズ光学系の構成が異なるだけで、その他の構成部分は、同様の構成となっているものである。
[カメラ本体の構成]
カメラ本体310は、撮像素子311、振れ補正アクチュエータ312、振れ補正アクチュエータ駆動部313、撮像素子支持体(図示せず)、カメラ振れ制御部314、カメラ振動センサ315、撮像素子位置センサ316、カメラ制御部317、操作入力部318および表示部319等を備えている。
撮像素子311は、撮影レンズ320を通じた入射光Lpにより形成される被写体光像を光電変換して撮像画像信号を生成する。撮像素子311は、例えば、CCDイメージセンサ、またはCMOSイメージセンサにより構成される。
撮像素子311から出力される撮像画像信号は、図示を省略した画像処理部により解像度変換等の画像処理がなされて、モニター用ディスプレイ(図示は省略)に表示される。また、シャッターボタンが押下されたときには、撮像画像信号は、圧縮処理および記録エンコード処理がなされた後、図示を省略した記録媒体に格納される。
撮像素子311は、カメラ本体310側の振れ補正機能における振れ補正部材(以下の説明では、単に補正部材という場合もある)を構成する。
振れ補正アクチュエータ312は、カメラ本体310側の補正部材としての撮像素子311を、入射光Lpの光軸に垂直な面内において、移動駆動させるようにする。振れ補正アクチュエータ312は、入射光Lpの光軸に垂直な面内において撮像素子311を横方向に移動させる一組のX方向アクチュエータと、入射光Lpの光軸に垂直な面内において撮像素子311を縦方向に移動させる一組のY方向アクチュエータと、X方向アクチュエータと撮像素子311との間を接続する接続機構部と、X方向アクチュエータと撮像素子支持体との間を接続する接続機構部と、Y方向アクチュエータと撮像素子311との間を接続する接続機構部と、Y方向アクチュエータと撮像素子支持体との間を接続する接続機構部とからなる。
撮像素子311と、振れ補正アクチュエータ312と、撮像素子支持体とにより振れ補正装置が構成される。なお、振れ補正装置としては、第1の実施形態に係る駆動装置10が用いられる。具体的には、一組のX方向アクチュエータ、一組のY方向アクチュエータ、撮像素子支持体としてはそれぞれ、第1の実施形態におけるアクチュエータ12、13、アクチュエータ14、15、支持体16が用いられる。また、接続機構部としては、第1の実施形態における接続機構部12A、12B、13A、13B、14A、14B、15A、15Bが用いられる。
カメラ振れ制御部314は、カメラ本体310の補正部材である撮像素子311の移動駆動を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号を振れ補正アクチュエータ駆動部313に供給する。
振れ補正アクチュエータ駆動部313は、カメラ振れ制御部314からの制御信号に基づいて、振れ補正アクチュエータ312を駆動する駆動信号を生成し、生成した駆動信号を振れ補正アクチュエータ312に供給する。
カメラ振動センサ315は、カメラ本体310での振動情報(振れ情報)を検出し、検出した振動情報をカメラ振れ制御部314に供給する。カメラ振動センサ315は、角速度センサまたは加速度センサ(ジャイロセンサ)で構成される。
撮像素子位置センサ316は、入射光Lpの光軸に垂直な面内における撮像素子311の位置を検出し、検出した位置情報をカメラ振れ制御部314に供給する。この撮像素子位置センサ316は、この例では、ホール素子を用いたホールセンサの構成とされている。
カメラ振れ制御部314は、カメラ振動センサ315で検出された振動情報から振れ量を算出し、算出した振れ量と、撮像素子位置センサ316からの位置情報とから、振れ補正量を算出する。そして、カメラ振れ制御部314は、算出した振れ補正量から補正部材である撮像素子311の移動駆動を制御する制御信号を生成して、振れ補正アクチュエータ駆動部313に供給する。
カメラ振れ制御部314は、カメラ制御部317からの制御信号により、振れ補正を実行するか否かを制御する。振れ補正を実行しないときには、カメラ振れ制御部314は、この例では、入射光Lpの光軸に垂直な面内における撮像素子311の位置を、可動可能範囲の中央位置(センタリング位置)に保持するように制御する。
カメラ制御部317は、マイクロコンピュータにより構成され、これには、操作入力部318および表示部319が接続される。すなわち、カメラ制御部317においては、システムバス317Aに対して、CPU(Central Processing Unit)317Bと、ROM(Read Only Memory)317Cと、RAM(Random Access Memory)317Dとが接続される。また、システムバス317Aには、I/Oポート317Eと、インターフェース(図では、I/Fと表記)317F、317G、317Hとが接続されている。
ROM317Cには、カメラ本体310側での制御処理のための種々のプログラムが格納されている。CPU317Bは、このROM317Cに格納されているプログラムに従い、RAM317Dをワークエリアとして用いて上記の種々の制御処理を実行する。
I/Oポート317Eは、カメラ振れ制御部314に接続されている。カメラ制御部317は、カメラ振れ制御部314に、振れ補正を実行するか否かの制御信号を、このI/Oポート317Eを通じて供給する。
インターフェース317Fは、撮影レンズ320の制御部(後述するレンズ制御部327)との間で通信を行なうためのものである。
インターフェース317Gは、操作入力部318用のインターフェースである。操作入力部318は、電源スイッチ、シャッターボタン、撮影モードの選択ボタン、メニューボタン、その他の操作ボタンを含むものである。
ユーザが操作入力部318のいずれかの操作ボタンを操作すると、その操作信号がインターフェース317Gを通じてシステムバス317Aに入力される。CPU317Bは、その操作信号から、操作入力部318のいずれの操作ボタンが操作されたかを判別し、その判別結果に応じて、必要な制御処理を実行する。
インターフェース317Hは、ディスプレイコントローラの機能を有するもので、表示部319用のインターフェースである。表示部319は、例えば液晶ディスプレイまたはEL(Electro Luminescence)ディスプレイで構成され、撮影時のモニター画像の表示用ディスプレイと兼用される場合もある。カメラ制御部317は、操作入力部318を通じてユーザのボタン操作入力に応じた表示情報を生成し、インターフェース317Hを通じて表示部319に供給し、その表示画面に表示するようにする。
[撮影レンズの構成]
撮影レンズ320は、レンズ光学系321、振れ補正アクチュエータ322、レンズ支持体(図示せず)、振れ補正アクチュエータ駆動部323、レンズ振れ制御部324、レンズ振動センサ325、レンズ位置センサ326およびレンズ制御部327を備えている。撮影レンズ320は、また、オートフォーカス用アクチュエータ328およびオートフォーカス用アクチュエータ駆動部329等を備えている。
レンズ光学系321は、複数枚のレンズ321A、321B、321C、およびこれらのレンズをそれぞれ支持する複数のホルダ(支持部材)等を備える。レンズ321Cは、振れ補正用レンズであり、撮影レンズ320側の振れ補正機能における振れ補正部材を構成する。レンズ支持体は、振れ補正アクチュエータ322を介してレンズ321Cのホルダを支持する。
振れ補正アクチュエータ322は、振れ補正用レンズ321Cを、入射光Lpの光軸に垂直な面内において移動させるようにする。振れ補正アクチュエータ322は、入射光Lpの光軸に垂直な面内において振れ補正用レンズ321Cを横方向に移動させる一組のX方向アクチュエータと、入射光Lpの光軸に垂直な面内において振れ補正用レンズ321Cを縦方向に移動させる一組のY方向アクチュエータと、X方向アクチュエータと振れ補正用レンズ321Cのホルダとの間を接続する接続機構部と、X方向アクチュエータとレンズ支持体との間を接続する接続機構部と、Y方向アクチュエータと振れ補正用レンズ321Cのホルダとの間を接続する接続機構部と、Y方向アクチュエータとレンズ支持体との間を接続する接続機構部とからなる。
補正用レンズ321Cと、振れ補正アクチュエータ322と、レンズ支持体とにより振れ補正装置が構成される。なお、振れ補正装置としては、第1の実施形態に係る駆動装置10が用いられる。具体的には、一組のX方向アクチュエータ、一組のY方向アクチュエータとしてはそれぞれ、第1の実施形態におけるアクチュエータ12、13、アクチュエータ14、15が用いられる。また、接続機構部としては、第1の実施形態における接続機構部12A、12B、13A、13B、14A、14B、15A、15Bが用いられる。
レンズ振れ制御部324は、振れ補正用レンズ321Cの移動駆動を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号を振れ補正アクチュエータ駆動部323に供給する。
振れ補正アクチュエータ駆動部323は、レンズ振れ制御部324からの制御信号に基づいて、振れ補正アクチュエータ322を駆動する駆動信号を生成し、生成した駆動信号を振れ補正アクチュエータ322に供給する。
レンズ振動センサ325は、撮影レンズ320での振動情報(振れ情報)を検出し、検出した振動情報をレンズ振れ制御部324に供給する。レンズ振動センサ325は、角速度センサまたは加速度センサ(ジャイロセンサ)で構成される。
レンズ位置センサ326は、入射光Lpの光軸に垂直な面内における振れ補正用のレンズ321Cの位置を検出し、検出した位置情報をレンズ振れ制御部324に供給する。このレンズ位置センサ326は、この例では、ホール素子を用いたホールセンサの構成とされている。
レンズ振れ制御部324は、レンズ振動センサ325で検出された振動情報から振れ量を算出し、算出した振れ量と、レンズ位置センサ326からの位置情報とから、振れ補正量を算出する。そして、レンズ振れ制御部324は、算出した振れ補正量から補正部材である振れ補正用レンズ321Cの移動駆動を制御する制御信号を生成して、振れ補正アクチュエータ駆動部323に供給する。
レンズ振れ制御部324は、レンズ制御部327からの制御信号により、振れ補正を実行するか否かを制御する。振れ補正を実行しないときには、レンズ振れ制御部324は、この例では、入射光Lpの光軸に垂直な面内における振れ補正用レンズの位置を、可動可能範囲の中央位置(センタリング位置)に保持するように制御する。
レンズ光学系321のレンズ321Aは、オートフォーカス用レンズである。
オートフォーカス用アクチュエータ328は、オートフォーカス用レンズ321Aを、入射光Lpの光軸方向に移動させるようにする。
オートフォーカス用アクチュエータ328は、例えば、圧電アクチュエータにより構成される。オートフォーカス用アクチュエータ328も、圧電アクチュエータに限らず、電磁モータ、超音波モータ、ステッピングモータ、DCモータ、高分子アクチュエータ、ピエゾモータのいずれかにより構成するようにしてもよい。
オートフォーカス用アクチュエータ駆動部329は、レンズ制御部327からの制御信号に基づいて、オートフォーカス用アクチュエータ328を駆動する駆動信号を生成し、生成した駆動信号をオートフォーカス用アクチュエータ328に供給する。
レンズ制御部327は、マイクロコンピュータにより構成される。すなわち、レンズ制御部327においては、システムバス327Aに対して、CPU327Bと、ROM327Cと、RAM327Dとが接続される。また、システムバス327Aには、I/Oポート327E、327Fと、インターフェース327Gとが接続されている。
ROM327Cには、撮影レンズ320側での制御処理のための種々のプログラムが格納されている。CPU327Bは、このROM327Cに格納されているプログラムに従い、RAM327Dをワークエリアとして用いて上記の種々の制御処理を実行する。
I/Oポート327Eは、レンズ振れ制御部324に接続されている。レンズ制御部327は、レンズ振れ制御部324に、振れ補正を実行するか否かの制御信号を、このI/Oポート327Eを通じて供給する。
また、I/Oポート327Fは、オートフォーカス用アクチュエータ駆動部329に接続されている。レンズ制御部327は、詳細は省略するが、周知の手法を用いてオートフォーカス用の制御信号を生成し、このI/Oポート327Fを通じてオートフォーカス用アクチュエータ駆動部329に供給する。
インターフェース327Gは、カメラ本体310のカメラ制御部317との間で通信を行なうためのものである。
[カメラ本体側での振れ補正動作]
振れ補正動作に入る前にカメラ制御部317は、撮像素子311を、入射光Lpの光軸に垂直な面内において、任意の位置から可動可能範囲の中心位置へ移動(センタリング移動)させるように、カメラ振れ制御部314に指示する。
カメラ振れ制御部314は、この指示を受けて、振れ補正アクチュエータ駆動部313にセンタリング移動させる制御信号を供給する。振れ補正アクチュエータ駆動部313は、その制御信号に応じた駆動信号を振れ補正アクチュエータ312に送る。当該振れ補正アクチュエータ312により、撮像素子311は、センタリング移動させられる。
撮像素子311をセンタリング移動させた後、カメラ振れ制御部314は、カメラ振動センサ315からの振動検出信号を取り込んで、振れ量を検出する。この例では、カメラ振動センサ315からは、振動検出信号として角速度データを取り込み、その取り込んだ角速度データを振れ角度および振れの大きさに変換し、その振れ角度および大きさから、撮像素子311の入射光Lpの光軸に垂直な面での振れ量を算出する。
次に、カメラ振れ制御部314は、撮像素子位置センサ316から、センタリング移動させられている撮像素子311の、入射光Lpの光軸に垂直な面内における位置信号を取り込む。そして、カメラ振れ制御部314は、算出した振れ量と、取得した撮像素子311の位置信号とから、入射光Lpの光軸に垂直な面内における撮像素子311の補正移動量に相当する振れ補正量を算出する。
そして、カメラ振れ制御部314は、算出した振れ補正量に応じた制御信号を、振れ補正アクチュエータ駆動部313に送る。振れ補正アクチュエータ駆動部313は、その制御信号に応じた駆動信号により振れ補正アクチュエータ312を駆動する。これにより、撮像素子311が、入射光Lpの光軸に垂直な面内において補正移動させられて、カメラ本体310側で検出された振れが補正される。
[撮影レンズ側での振れ補正動作]
撮影レンズ320側においても、上述のカメラ本体310側と同様にして振れ補正処理動作が行われる。
すなわち、振れ補正動作に入る前にレンズ制御部327は、レンズ振れ制御部324に、振れ補正用レンズ321Cを、入射光Lpの光軸に垂直な面内において、任意の位置から可動可能範囲の中心位置へ移動(センタリング移動)させるよう指示する。
レンズ振れ制御部324は、この指示を受けて、振れ補正アクチュエータ駆動部323にセンタリング移動させる制御信号を供給する。振れ補正アクチュエータ駆動部323は、その制御信号に応じた駆動信号を振れ補正アクチュエータ322に送る。当該振れ補正アクチュエータ322により、振れ補正用レンズ321Cは、センタリング移動させられる。
こうして、振れ補正用レンズ321Cをセンタリング移動させた後、レンズ振れ制御部324は、レンズ振動センサ325からの振動検出信号を取り込んで、振れ量を検出する。この例では、レンズ振動センサ325からは、振動検出信号として角速度データを取り込み、その角速度データを振れ角度および振れの大きさに変換し、その振れ角度および大きさから、振れ補正用レンズ321Cの入射光Lpの光軸に垂直な面での振れ量を算出する。
次に、レンズ振れ制御部324は、レンズ位置センサ326から、センタリング移動させられている振れ補正用レンズの、入射光Lpの光軸に垂直な面内における位置信号を取り込む。そして、レンズ振れ制御部324は、算出した振れ量と、取得した振れ補正用レンズ321Cの位置信号とから、入射光Lpの光軸に垂直な面内における振れ補正用レンズ321Cの補正移動量に相当する振れ補正量を算出する。
そして、レンズ振れ制御部324は、算出した振れ補正量に応じた制御信号を、振れ補正アクチュエータ駆動部323に送る。振れ補正アクチュエータ駆動部323は、その制御信号に応じた駆動信号により振れ補正アクチュエータ322を駆動する。これにより、振れ補正用レンズ321Cが、入射光Lpの光軸に垂直な面内において補正移動させられて、撮影レンズ320側で検出された振れが補正される。
[変形例]
手振れ補正装置として、第1の実施形態の変形例に係る駆動装置10を用いるようにしてもよいし、第3の実施形態またはその変形例に係る駆動装置210を用いるようにしてもよい。
上述の第3の実施形態では、カメラ本体310および撮影レンズ320の両方が振れ補正装置を有する場合について説明したが、カメラ本体310および撮影レンズ320のいずれかが振れ補正装置を備えるようにしてもよい。
[試験例]
以下、試験例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの試験例のみに限定されるものではない。
[試験例1]
まず、試験例1では、有限要素法(Finite Element Method:FEM)シミュレーションのモデル(1/2対象モデル)として、図21Aに示す2軸駆動の駆動装置60を用いた。なお、試験例1のモデルにおいて、第1の実施形態と対応する箇所には同一の符号を付す。
駆動装置60は、以下の点において第1の実施形態に係る駆動装置10と異なっている。すなわち、アクチュエータ14の第1の端部と被駆動体11の第3の辺部との間、アクチュエータ14の第2の端部と支持体16との間がそれぞれ、接続機構部61、62により接続されている。アクチュエータ12の第1の端部と被駆動体11の第1の辺部とが直接接続されていると共に、アクチュエータ12の第2の端部と支持体16とが直接接続されている。アクチュエータ13の第1の端部と被駆動体11の第2の辺部とが直接接続されていると共に、アクチュエータ13の第2の端部と支持体16とが直接接続されている。
接続機構部61は、図21Bに示すように、アクチュエータ14の第1の端部に設けられた接続部61Aと、被駆動体11の第3の辺部に設けられた円柱状の凸部61Bとを備える。接続部61Aは、凸部61BがZ軸回りに回転可能に嵌め合わさる孔部を有している。
同様に、接続機構部62は、アクチュエータ14の第2の端部に設けられた接続部62Aと、支持体16に設けられた円柱状の凸部62Bとを備える。接続部62Aは、凸部62Bが回転可能に嵌め合わさる孔部を有している。
以下に、試験例1のモデルの各部の設定条件の詳細に示す。
アクチュエータ本体21:DEA(ヤング率0.8MPa、ポアソン比0.5)
第1、第2の端部部材22、23:SUS304
被駆動体11:ダミーイメージャー(SUS304)、40mm角、厚さ1mm
支持体16:SUS304
接続機構部61、62:1軸の回転自由度(Z軸回りの回転自由度)有り、摩擦係数=0.35(一般的な銅同士の摩擦係数を想定)
上述の構成を有するモデルにおいて、矢印11Aに示すように+X軸方向に被駆動体11を1mm動かしたときの反力から駆動剛性を解析した。なお、駆動時には、初期サイズ(W=30mm、L=5mm、t=0.5mm)のアクチュエータ本体21を1.2倍に延伸させた。
[試験例2]
FEMシミュレーションのモデルにおいて、接続機構部61、62を1軸の回転自由度(Z軸回りの回転自由度)有りとし、摩擦係数=0.1(グリス等で摩擦を低減した摩擦係数を想定)としたこと以外は試験例1と同様にして駆動剛性を解析した。
[試験例3]
FEMシミュレーションのモデルにおいて、接続機構部61、62の回転自由度無しとしたこと以外は試験例1と同様にして駆動剛性を解析した。
[試験例4]
FEMシミュレーションのモデルとして、アクチュエータ14および接続機構部61、62が備えられていない1軸駆動の駆動装置を用いたこと以外は試験例1と同様にして駆動剛性を解析した。
(解析結果)
以下に、試験例1〜4の解析結果を示す。
・試験例1(接続機構部61、62:回転自由度有り)
摩擦係数=0.35(一般的な鋼同士の摩擦係数)
駆動剛性2.502N/mm
(アクチュエータ12、13の伸縮剛性+アクチュエータ14の伸縮剛性+接続機構部61、62の摩擦)
・試験例2(接続機構部61、62:回転自由度有り)
摩擦係数=0.1(グリス等で摩擦抑制を想定した値)
駆動剛性2.482N/mm
(アクチュエータ12、13の伸縮剛性+アクチュエータ14の伸縮剛性+接続機構部61、62の摩擦)
・試験例3(接続機構部61、62:回転自由度無し)
駆動剛性3.104N/mm
(アクチュエータ12、13の伸縮剛性+アクチュエータ14の伸縮剛性+アクチュエータ14のせん断剛性)
・試験例4(1軸駆動、アクチュエータ14および接続機構部61、62無し)
駆動剛性2.284N/mm
(アクチュエータ12、13の伸縮剛性のみ)
上記解析結果から以下のことがわかる。
接続機構部61、62を1軸の回転自由度有りとした試験例1、2では、接続機構部61、62を1軸の回転自由度無しとした試験例3に比べて駆動剛性を低減することができる。接続機構部61、62の摩擦係数を0.1とした試験例2では、特に駆動剛性を低減することができ、1軸駆動とした試験例4の駆動剛性に近い値を得ることができる。
以上、本開示の第1〜第4の実施形態およびそれらの変形例について具体的に説明したが、本開示は、上述の第1〜第4の実施形態およびそれらの変形例に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第1〜第4の実施形態およびそれらの変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。
また、上述の第1〜第4の実施形態およびそれらの変形例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本開示は以下の構成を採用することもできる。
(1)
被駆動体と、
第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータを介して前記被駆動体を支持する支持体と、
前記第1のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第1のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、
前記第2のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第2のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部と
を備え、
前記第1の接続機構部および前記第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する振れ補正装置。
(2)
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、誘電エラストマーアクチュエータである(1)に記載の振れ補正装置。
(3)
前記第1のアクチュエータは、前記第1の接続機構部に接続される第1の端部を有し、
前記第2のアクチュエータは、前記第2の接続機構部に接続される第2の端部を有し、
前記第1の端部および前記第2の端部の弾性率は、10MPa以上である(1)または(2)に記載の振れ補正装置。
(4)
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、
端部を有する誘電エラストマーアクチュエータと、
前記誘電エラストマーアクチュエータよりも高い弾性率を有し、前記端部に設けられた端部部材と
を備え、
前記第1のアクチュエータの前記端部部材、前記第2のアクチュエータの前記端部部材はそれぞれ、前記第1の接続機構部、前記第2の接続機構部に接続される(1)に記載の振れ補正装置。
(5)
前記第1のアクチュエータの前記端部部材および前記第2のアクチュエータの前記端部部材の弾性率は、10MPa以上である(4)に記載の振れ補正装置。
(6)
前記第1の接続機構部は、前記第1のアクチュエータと前記被駆動体の間を接続し、
前記第2の接続機構部は、前記第2のアクチュエータと前記被駆動体の間を接続し、
前記第1の接続機構部および前記第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の並進自由度をさらに有する(1)から(5)のいずれかに記載の振れ補正装置。
(7)
前記被駆動体と前記支持体との間に空間が設けられ、
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、前記空間に配置されている(1)から(6)のいずれかに振れ補正装置。
(8)
前記第1のアクチュエータは、前記第1の接続機構部に接続される第1の端部を有し、
前記第2のアクチュエータは、前記第2の接続機構部に接続される第2の端部を有し、
前記第1の端部および前記第2の端部は、凸状に湾曲している(1)から(7)のいずれかに記載の振れ補正装置。
(9)
前記第1のアクチュエータは、前記第1の接続機構部に接続される第1の端部を有し、
前記第2のアクチュエータは、前記第2の接続機構部に接続される第2の端部を有し、
前記第1のアクチュエータは、前記第1の方向に直交し、かつ前記第1の端部に向かって密度が増加するように設けられた複数の第1の繊維を有し、
前記第2のアクチュエータは、前記第2の方向に直交し、かつ前記第2の端部に向かって密度が増加するように設けられた複数の第2の繊維を有する(1)から(7)のいずれかに記載の振れ補正装置。
(10)
前記被駆動体は、撮像素子またはレンズを含む(1)から(11)のいずれかに記載の振れ補正装置。
(11)
第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
前記第1のアクチュエータ上に設けられ、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータと、
前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータ上に設けられた被駆動体と、
前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータを支持する支持体と、
前記第1のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第1の接続機構部と、
前記第2のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第2の接続機構部と、
前記第3のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第3の接続機構部と
を備え、
前記第1の接続機構部は、前記被駆動体を前記第2の方向に移動可能な並進自由度と、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
前記第2の接続機構部および第3の接続機構部は、前記被駆動体を前記第1の方向に移動可能な並進自由度と、前記軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
前記第1の接続機構部は、前記第2の接続機構部および第3の接続機構部の間に設けられている振れ補正装置。
(12)
被駆動体と、
第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータを介して前記被駆動体を支持する支持体と、
前記第1のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第1のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、
前記第2のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第2のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部と
を備え、
前記第1の接続機構部および前記第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する駆動装置。
(13)
第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
前記第1のアクチュエータ上に設けられ、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータと、
前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータ上に設けられた被駆動体と、
前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータを支持する支持体と、
前記第1のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第1の接続機構部と、
前記第2のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第2の接続機構部と、
前記第3のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第3の接続機構部と
を備え、
前記第1の接続機構部は、前記被駆動体を前記第2の方向に移動可能な並進自由度と、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
前記第2の接続機構部および第3の接続機構部は、前記被駆動体を前記第1の方向に移動可能な並進自由度と、前記軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
前記第1の接続機構部は、前記第2の接続機構部および第3の接続機構部の間に設けられている駆動装置。
(14)
(1)から(11)のいずれかに記載の前記振れ補正装置を備える撮像装置。
(15)
(12)または(13)に記載の前記駆動装置を備える電子機器。
10、110、210 駆動装置
11、111、211 被駆動体
12、13、112、212A、212B アクチュエータ(第1のアクチュエータ)
14、15、113、214A、214B アクチュエータ(第2のアクチュエータ)
114、216A、216B アクチュエータ(第3のアクチュエータ)
21、121 アクチュエータ本体
22、122 第1の端部部材
23 第2の端部端部
24 繊維
16、115、218 支持体
12A、13A、14A、15A、112A、213 接続機構部(第1の接続機構部)
12B、13B、14B、15B、113A、215 接続機構部(第2の接続機構部)
114A、217 接続機構部(第3の接続機構部)
213A、213B、215A、215B、217A、217B レール
213C、215C、217C ボール部
213A1、213B1 溝部

Claims (15)

  1. 被駆動体と、
    第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
    第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、
    前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータを介して前記被駆動体を支持する支持体と、
    前記第1のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第1のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、
    前記第2のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第2のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部と
    を備え、
    前記第1の接続機構部および前記第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する振れ補正装置。
  2. 前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、誘電エラストマーアクチュエータである請求項1に記載の振れ補正装置。
  3. 前記第1のアクチュエータは、前記第1の接続機構部に接続される第1の端部を有し、
    前記第2のアクチュエータは、前記第2の接続機構部に接続される第2の端部を有し、
    前記第1の端部および前記第2の端部の弾性率は、10MPa以上である請求項1に記載の振れ補正装置。
  4. 前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、
    端部を有する誘電エラストマーアクチュエータと、
    前記誘電エラストマーアクチュエータよりも高い弾性率を有し、前記端部に設けられた端部部材と
    を備え、
    前記第1のアクチュエータの前記端部部材、前記第2のアクチュエータの前記端部部材はそれぞれ、前記第1の接続機構部、前記第2の接続機構部に接続される請求項1に記載の振れ補正装置。
  5. 前記第1のアクチュエータの前記端部部材および前記第2のアクチュエータの前記端部部材の弾性率は、10MPa以上である請求項4に記載の振れ補正装置。
  6. 前記第1の接続機構部は、前記第1のアクチュエータと前記被駆動体の間を接続し、
    前記第2の接続機構部は、前記第2のアクチュエータと前記被駆動体の間を接続し、
    前記第1の接続機構部および前記第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の並進自由度をさらに有する請求項1に記載の振れ補正装置。
  7. 前記被駆動体と前記支持体との間に空間が設けられ、
    前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、前記空間に配置されている請求項1に記載の振れ補正装置。
  8. 前記第1のアクチュエータは、前記第1の接続機構部に接続される第1の端部を有し、
    前記第2のアクチュエータは、前記第2の接続機構部に接続される第2の端部を有し、
    前記第1の端部および前記第2の端部は、凸状に湾曲している請求項1に記載の振れ補正装置。
  9. 前記第1のアクチュエータは、前記第1の接続機構部に接続される第1の端部を有し、
    前記第2のアクチュエータは、前記第2の接続機構部に接続される第2の端部を有し、
    前記第1のアクチュエータは、前記第1の方向に直交し、かつ前記第1の端部に向かって密度が増加するように設けられた複数の第1の繊維を有し、
    前記第2のアクチュエータは、前記第2の方向に直交し、かつ前記第2の端部に向かって密度が増加するように設けられた複数の第2の繊維を有する請求項1に記載の振れ補正装置。
  10. 前記被駆動体は、撮像素子またはレンズを含む請求項1に記載の振れ補正装置。
  11. 第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
    前記第1のアクチュエータ上に設けられ、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータと、
    前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータ上に設けられた被駆動体と、
    前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータを支持する支持体と、
    前記第1のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第1の接続機構部と、
    前記第2のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第2の接続機構部と、
    前記第3のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第3の接続機構部と
    を備え、
    前記第1の接続機構部は、前記被駆動体を前記第2の方向に移動可能な並進自由度と、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
    前記第2の接続機構部および第3の接続機構部は、前記被駆動体を前記第1の方向に移動可能な並進自由度と、前記軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
    前記第1の接続機構部は、前記第2の接続機構部および第3の接続機構部の間に設けられている振れ補正装置。
  12. 被駆動体と、
    第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
    第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータと、
    前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータを介して前記被駆動体を支持する支持体と、
    前記第1のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第1のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第1の接続機構部と、
    前記第2のアクチュエータと前記被駆動体の間、および前記第2のアクチュエータと前記支持体の間の少なくとも一方を接続する第2の接続機構部と
    を備え、
    前記第1の接続機構部および前記第2の接続機構部は、少なくとも1自由度の回転自由度を有する駆動装置。
  13. 第1の方向に伸縮可能に構成された第1のアクチュエータと、
    前記第1のアクチュエータ上に設けられ、第2の方向に伸縮可能に構成された第2のアクチュエータおよび第3のアクチュエータと、
    前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータ上に設けられた被駆動体と、
    前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータおよび前記第3のアクチュエータを支持する支持体と、
    前記第1のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第1の接続機構部と、
    前記第2のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第2の接続機構部と、
    前記第3のアクチュエータと前記被駆動体との間を接続する第3の接続機構部と
    を備え、
    前記第1の接続機構部は、前記被駆動体を前記第2の方向に移動可能な並進自由度と、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
    前記第2の接続機構部および第3の接続機構部は、前記被駆動体を前記第1の方向に移動可能な並進自由度と、前記軸回りに回転可能な回転自由度を有し、
    前記第1の接続機構部は、前記第2の接続機構部および第3の接続機構部の間に設けられている駆動装置。
  14. 請求項1または11に記載の前記振れ補正装置を備える撮像装置。
  15. 請求項12または13に記載の前記駆動装置を備える電子機器。
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