(57)【要約】【課題】  変形を利用した駆動用素子を用いたレンズ駆動装置や撮像装置において、装置の移動や姿勢の変化に伴う可動部への外力の影響を補正して、駆動制御の精度を保証する。【解決手段】  対象物３の駆動装置１において、逆圧電効果を利用した駆動用素子２（圧電素子）を用いる。駆動用素子２の歪み量を検出し、その検出結果に基づいて駆動制御手段６が駆動量を算出して駆動手段４を制御する。装置に作用する力「Ｆ」（重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力）による影響を検出するための検出手段を設け、その検出結果に従って対象物３の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じて駆動量を補正することで制御精度を向上させる。【選択図】図１
2006345630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いて対象物を移動させるための駆動手段と、駆動用素子の歪み量を検出する歪み量検出手段と、該歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動手段に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた駆動装置において、
装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、当該検出手段による検出結果に従って上記対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた上記歪み量の変化に対して上記駆動量を補正するための補正演算が上記駆動制御手段により行われる
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載した駆動装置において、
上記対象物の駆動方向に上記重力又は慣性力が作用しない場合の上記歪み量と上記駆動量との間に成立する関係式に従って、上記歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動量を算出し、さらに、上記対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じて駆動量を補正する
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載した駆動装置において、
上記重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた上記歪み量の変化に基づいて算出される、上記駆動量に対する補正量との関係を示すデータテーブルが記憶手段に予め記憶されており、該データテーブルを参照して上記補正演算が行われる
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載した駆動装置において、
上記重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた上記歪み量の変化に基づいて算出される上記駆動量に対する補正量との関係を示す計算式のデータが記憶手段に予め記憶されており、該データに基づく計算式に従って上記補正演算が行われる
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載した駆動装置において、
上記歪み量検出手段として、上記駆動用素子の表面に付設される歪みゲージを用いた
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載した駆動装置において、
上記歪み量検出手段として、上記駆動用素子に蓄積された電荷量を検出するセンサを用いた
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いてレンズを移動させるための駆動手段と、駆動用素子の歪み量を検出する歪み量検出手段と、該歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動手段に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えたレンズユニットにおいて、
上記レンズを含む可動部に作用する重力又は該可動部に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、当該検出手段による検出結果に従って上記可動部の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた上記歪み量の変化を補正するための補正演算が上記駆動制御手段により行われて上記駆動量が算出される
ことを特徴とするレンズユニット。
【請求項８】
逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いてレンズ又は光学素子を移動させるための駆動手段と、駆動用素子の歪み量を検出する歪み量検出手段と、該歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動手段に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた撮像装置において、
装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、当該検出手段による検出結果に従って上記レンズ又は光学素子の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた上記歪み量の変化を補正するための補正演算が上記駆動制御手段により行われて上記駆動量が算出される
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆圧電効果を利用した駆動用素子（所謂「圧電素子」）を用いて可動部材を駆動する装置において、装置姿勢の変化に応じた重力の成分や、装置に働く外力による慣性力の成分によって影響を被る可動部材の駆動制御を精度良く行えるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ装置等において、レンズ駆動装置の駆動源としてリニアモータが用いられており、例えば、ズーミングやフォーカス制御に係るレンズ駆動、あるいは手振れ補正光学系に係るレンズ駆動等が行われる。
【０００３】
リニアモータは、永久磁石及びヨークを含む磁気回路を用いた界磁手段（あるいは磁界手段）と、磁界中に配置されたコイルを用いて構成され、コイル電流に応じて推力を発生させるアクチュエータであり、その駆動量の精密な制御には、ホール素子や磁気抵抗素子、光学センサ等を用いた位置検出手段が必要とされる（構造を複雑化させる一因となる。）。また、コイルへの通電によって推力を得ているために、可動レンズ等の静止状態においてもその位置を保持するには常に通電が必要であって、消費電力が大きいことが問題とされる。
【０００４】
そこで、リニアモータの代わりに、例えば、バイモルフ型又はユニモルフ型の圧電素子を用いた構成が知られている。これらの圧電素子は、電荷の蓄積により変形する素子であり、間欠的な通電により変位を保持することができるため、リニアモータとの比較において消費電力が小さいという特長を有する。
【０００５】
例えば、手振れ補正光学系の駆動手段に圧電素子を用いた構成（例えば、特許文献１参照。）や、フォーカスレンズの駆動手段に圧電素子を用いるとともに、歪ゲージによって駆動量の検出を行うようにした構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９４０２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１６１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の圧電素子を用いたレンズ駆動装置にあっては、装置が静止していない場合の慣性力による可動レンズへの影響や、装置姿勢の変化に伴う可動レンズへの重力成分の影響について考慮されておらず、レンズ駆動を精度良く制御できないことに問題がある。
【０００８】
圧電素子は、その通電に応じた一様の曲率をもって変形する特性をもち、よって、装置の静止状態や装置姿勢が水平状態に保たれている等、外力の影響を考慮しない場合には、素子の一部又は素子全体の歪み量を歪みゲージ等で検出すれば、検出結果に基づいて素子の駆動量を容易に算出可能である。
【０００９】
しかしながら、例えば、装置が静止しておらず、また、装置姿勢の変化を伴う使用状況下では、可動レンズを含む被駆動部に対して慣性力が作用し、あるいは、姿勢変化に応じた方向の重力（分力成分）が駆動方向に加わることになる。駆動手段に用いる圧電素子は板ばねの性質をも併せもつため、外力による荷重変化が該素子に加わった場合に弾性変形が生じる。この変形は、圧電素子の「通電に応じた一様の曲率」を乱す原因となり、従って、歪みゲージの検出値に基づいて駆動量の算出を行う場合の誤差要因となる。つまり、慣性力や重力による被駆動部への影響を考えずに圧電素子に付設された歪みゲージの検出値をそのまま信用して該素子の駆動を行ったのでは、カメラ等の携帯型機器への適用において性能低下等に繋がる虞がある（素子の駆動量を正しく算出することができず、所期の精度が保証されなくなる。）。
【００１０】
そこで、本発明は、レンズ駆動装置や撮像装置等において、装置の移動や姿勢の変化に伴う可動部への外力の影響に関する補正を行って、駆動制御の精度を保証することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記した課題を解決するために、装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、その検出結果に従って対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた駆動用素子の歪み量の変化に対して駆動量を補正するための補正演算が駆動制御手段により行われるように構成したものである。
【００１２】
従って、本発明では、対象物の駆動方向における重力又は慣性力の影響を考慮して、駆動量を補正することにより、駆動量の算出精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いて対象物を移動させる構成において、対象物の駆動方向における重力又は慣性力の影響が駆動量の算出に著しい誤差を与えないようにし、精度の高い駆動制御を保証することで性能の向上等を実現することができる。
【００１４】
駆動量の補正演算については、対象物の駆動方向に重力又は慣性力が作用しない場合の歪み量と駆動量との間に成立する関係式に従って、歪み量の検出結果に基づいて駆動量を算出し、さらに、対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じて駆動量を補正することが好ましい。つまり、歪み量と駆動量との間の基本的な関係式からの差異（ずれ量）に応じて駆動量を補正することができ、誤差除去に有効である。
【００１５】
また、重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示すデータテーブルを記憶手段に予め記憶させておき、補正演算の際に該データテーブルを参照する構成によれば、事前に判明している補正量を読み出して補正処理を容易に行えることができる。そして、装置毎の製造上のばらつきや検出手段の特性のばらつき等、固有の誤差要因に対して装置毎のテータを製造時に書き込めるので精度向上等に有効である。尚、テータテーブルに格納された離散的データにない中間的な値については、補間計算等の処理によってデータを補完することができる。
【００１６】
重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示す計算式のデータを記憶手段に予め記憶させておき、補正演算時に該データに基づく計算式を用いる構成によれば、計算に必要な比較的少数の定数値データ等を用いれば済むので、多量のデータを記憶手段に記憶させる必要がない等の利点が得られる。
【００１７】
歪み量検出手段として、駆動用素子の表面に付設される歪みゲージを用いる場合には、素子表層での伸縮量を検出して、素子の撓み量を計算することができ、また、歪み量検出手段として、駆動用素子に蓄積された電荷量を検出するセンサを用いる場合には、電荷量から素子変形時の歪み量を検出することができる。
【００１８】
駆動対象がレンズ又は光学素子を含む可動部であるレンズ駆動装置、レンズユニットあるいは撮像装置への適用において、可動部の駆動方向における重力や慣性力の影響に起因する誤差による性能低下を防止することができ、画質向上等に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、圧電素子等の駆動用素子を用いたアクチュエータと、駆動用素子の歪み量を検出した上でその検出結果に基づいてアクチュエータの駆動量を算出して駆動制御を行う構成形態において、装置に作用する重力や慣性力の影響を考慮して制御精度の向上を図ることを目的とする。
【００２０】
例えば、重力や慣性力の影響によって可動部に作用する力が、圧電素子への曲げモーメントとして作用し、その結果、該素子の弾性変形により歪み量に変化が生じる（一定曲率での変形状態からのずれが発生する。）。これが、歪み量の検出上の誤差要因となってしまう。そこで、このような検出誤差の発生を排除するために、重力や慣性力に係る検出結果に応じて補正量を算出して駆動量について補正を行うことにより正確な駆動制御を保証することができる。
【００２１】
尚、本発明は、携帯型機器に用いる駆動装置、例えば、レンズや光学素子を含む可動部を所定の方向に沿って移動させるための駆動装置又は該駆動装置を含むレンズ鏡胴やレンズユニット、スチルカメラやビデオカメラあるいは静止画及び動画の撮影が可能な各種の撮像装置に幅広く適用することができる。
【００２２】
図１は、本発明に係る駆動装置の基本構成例を示す概略図である。
【００２３】
駆動装置１は、逆圧電効果（電界を加えると、歪みが発生すること）を利用した駆動用素子２を用いて対象物３を移動させるための駆動手段４を備えている。例えば、駆動用素子２の一端部２ａが固定され、他端部２ｂ（図の黒円部参照）が対象物３の一部５に係合されている。
【００２４】
駆動用素子２として、例えば、圧電バイモルフが挙げられ、金属板をその両面側から圧電セラミック板で挟んだ構成を有し、電荷を与えると該素子が変形する。その際、素子への通電を断っても変形時の変位量を保持することができるため、消費電力が少なく、また発熱や電磁的ノイズ等の問題がないといった特長を有する。
【００２５】
本例では、駆動用素子２を用いた駆動手段４に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って制御を行う駆動制御手段６が設けられており、その制御下において駆動用素子２を用いて駆動される対象物３がガイド機構７により規定される所定方向（図中のｘ軸参照）に移動される。尚、ガイド機構７は、ガイド軸７ａと被ガイド部７ｂとで構成され、被ガイド部７ｂの一部８が対象物３に結合されている。
【００２６】
図中に示す点「Ｇ」は対象物３（可動部）の重心を示し、「Ｆ」で示す矢印は、装置に作用する重力の成分又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力の成分を示している。また、「Ｌ」は、駆動用素子２における任意位置での重心Ｇからの距離を示し、「Ｍ」は距離「Ｌ」での曲げモーメントを示している。
【００２７】
本構成において、駆動用素子２の駆動制御によって該素子の変形（撓み）を引き起こさせることで、例えば、図に二点鎖線で示すように、対象物３を所望の方向に移動させることができるが、矢印「Ｆ」に示す方向への重力や慣性力の成分が対象物３に加わった場合には、駆動用素子２に対して曲げモーメント「Ｍ」が作用する。その大きさは、重心「Ｇ」からの距離「Ｌ」に比例するため、素子上の位置毎に異なり、その結果、素子の変形に関して、一様の曲率をもって湾曲した状態からの乖離が問題となる。
【００２８】
そこで、本発明では、装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出し、その検出結果に従って対象物３の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた駆動用素子２の歪み量の変化に対して駆動量を補正することにより、その算出精度を向上させる。
【００２９】
駆動制御において駆動用素子２の変形状態を把握することが必要とされるが、そのためには、駆動用素子２の歪み量を検出する歪み量検出手段として、例えば、下記に示す形態が挙げられる。
【００３０】
（Ｉ）駆動用素子の表面に付設される歪みゲージを用いる構成
（ＩＩ）駆動用素子に蓄積された電荷量を検出するセンサを用いる構成。
【００３１】
上記（Ｉ）では、素子表層での伸縮量を検出することにより、素子の撓み量を計算することができ、撓み量を制御目標値と比較し、両者の差がゼロとなるように駆動制御手段６によってフィードバック制御が行われる。
【００３２】
また、上記（ＩＩ）では、素子の蓄積電荷量を検出することにより、素子変形時の歪み量を検出することができる。よって、歪み量に応じた素子の撓み量を計算し、撓み量を制御目標値と比較し、両者の差がゼロとなるように駆動制御手段６によってフィードバック制御が行われる。
【００３３】
いずれの形態においても、歪み量検出手段による検出結果に基づいて、駆動用素子２を用いた駆動手段４に係る駆動量を算出して当該駆動手段を制御することにより対象物３の駆動制御が行われる。
【００３４】
本発明に係る駆動装置をレンズユニットや撮像装置に適用する場合の例として、下記に示す形態が挙げられる。
【００３５】
・フォーカス調節用の可動レンズを光軸方向に沿って移動させる構成形態
・ズーミング等の変倍操作用の可動レンズを移動させる構成形態
・手振れ防止光学系を構成する可動レンズを光軸に対して直交する方向に沿って移動させる構成形態
・フィルタ等の光学部材又は遮光部材等を移動させる構成形態。
【００３６】
以下では、レンズ素子の駆動機構を例にして装置構成を説明する。
【００３７】
図２は撮像装置の構成例９を示したものであり、撮像部（あるいは撮像ユニット）１０、信号処理部１１、制御部１２を備えている。
【００３８】
撮像部１０には、光学系１３（図にはその可動レンズ１３ａだけを示す。）と、該光学系１３の光軸上に配置された撮像素子１４が設けられており、撮像信号がＡ／Ｄ変換回路１５にてアナログ信号からディジタル信号に変換された後で信号処理部１１のカメラＤＳＰ(Digital Signal Processor）部２２に送出される。
【００３９】
撮像素子１４には、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型等の固体撮像素子（エリアイメージセンサ）が用いられ、駆動回路１６やタイミング信号生成回路１７からの信号を受けて駆動制御や撮像制御が行われる。
【００４０】
可動レンズ１３ａを移動させる駆動手段１８には、例えば、バイモルフ型又はユニモルフ型の圧電素子１９が用いられ、駆動回路２０からの信号に従って制御される。尚、フォーカス調節等では、圧電素子１９を用いて可動レンズを光軸方向に沿って移動させるための構成が採られるが、手振れ防止光学系では、その可動レンズを光軸に直交する方向に移動させるための構成が採用される。
【００４１】
歪み量検出手段２１は、圧電素子１９の歪み量を検出するために設けられており、例えば、歪みゲージ及びこれを一辺に含むブリッジ回路、あるいは圧電素子１９に蓄積される電荷検出用のセンサ及び検出回路が用いられる。そして、検出結果を示す信号が制御部１２（のＣＰＵ２４）に送出される。
【００４２】
信号処理部１１を構成するカメラＤＳＰ部２２には、画像データを圧縮し又は圧縮データを伸長して復元する回路部２２ａと、自動焦点調節（ＡＦ）、自動露出（ＡＥ）、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）等の処理を行う回路部２２ｂと、データ処理に用いるメモリ２３（ＳＤＲＡＭ等）のメモリコントローラ２２ｃが含まれる。
【００４３】
制御部１２は、ＣＰＵ（中央処理装置）２４、主メモリ（ＲＡＭ）２５、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２６、時計回路２７を用いて構成され、これらがシステムバス２８を介してデータの送受を行う。尚、システムバス２８には、カメラＤＳＰ部２２や記録再生処理部２９のインターフェース部が繋がっている。
【００４４】
ＣＰＵ２４による制御信号は、Ａ／Ｄ変換回路１５、駆動回路２０、タイミング信号生成回路１７に送出され、光学系１３や撮像素子１４の制御が行われる。
【００４５】
検出手段３０は、装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力の影響を検出するために設けられており（重力成分と慣性力成分との違いを判別する必要はない。）、その検出信号がＣＰＵ２４に送出される。検出手段３０として、例えば、装置の姿勢変化について検出するための角速度センサや、加速度センサ等が用いられ、手振れ補正に用いるジャイロセンサ等を流用することができる。
【００４６】
本例において、ＣＰＵ２４、メモリ２５、２６、駆動回路２０等は、駆動手段１８を制御するための駆動制御手段を構成しており、検出手段３０による検出結果に従って可動レンズ１３ａの駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた圧電素子１９の歪み量の変化に対して駆動量を補正するための補正演算が行われる。圧電素子１９の変形状態については歪み量検出手段２１からの検出信号を受けてＣＰＵ２４が把握しており、また、装置に作用する重力や慣性力の影響については検出手段３０からの検出信号によって知ることができる。よって、これらの検出信号に基づいて駆動量に係る補正を行うことが可能であり、例えば、検出手段３０からの信号に従って下記に示す処理が行われる。
【００４７】
（Ａ）可動レンズの駆動方向に重力又は慣性力の成分が作用しない場合には、圧電素子の歪み量と、該素子の駆動量との間に成立する関係式に従って、駆動量を算出すること
（Ｂ）可動レンズの駆動方向に重力又は慣性力の成分が作用する場合には、上記関係式に従って駆動量を算出した後で、該成分の大きさに応じた歪み量の変化に基づいて駆動量を補正すること。
【００４８】
そして、上記関係式に従って算出された駆動量又は補正された駆動量に従ってＣＰＵ２４から駆動回路２０に制御信号が送出されて駆動制御が行われる。
【００４９】
駆動量の補正演算については、例えば、下記に示す形態が挙げられ、ＣＰＵ２４によって解釈されて実行されるプログラムがＲＯＭ２６に格納されていて該プログラムが読み出されて主メモリ２５に記憶される。
【００５０】
（１）データテーブルを参照する形態
（２）計算式を用いる形態。
【００５１】
先ず、上記（１）では、重力又は慣性力に係る検出手段３０によって得られる検出量と、該検出量に応じた圧電素子１９の歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示すデータテーブルを、不揮発性の記憶手段（例えば、ＲＯＭ２６）に予め記憶させておく。そして、上記（Ｂ）の補正において、データテーブルを参照して補正演算を行って駆動量を算出する。
【００５２】
事前に判明している補正量をテーブル形式のデータとして装置に記憶させておき、必要に応じてデータを読み出して補正処理を容易に行うことができる。また、装置毎の製造上のバラツキや検出手段の特性のバラツキ等、固有の誤差要因に対して装置毎のテータを製造時に記憶手段に対して書き込めるので制御精度の向上に有効である。
【００５３】
尚、データテーブルには離散的なデジタルデータが用いられるため、歪み量の検出データから補正量を算出する場合に、補間計算による定量的処理の補完が望ましい。つまり、検出データが予め記憶されているデータとは一致せずに、隣り合うデータ間の中間的な値を示す場合には、補間処理によって該当する補正データを計算で算出すれば良い。
【００５４】
また、上記（２）では、重力又は慣性力に係る検出手段３０によって得られる検出量と、該検出量に応じた圧電素子１９の歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示す計算式が用いられる。つまり、計算式のためのデータが、不揮発性の記憶手段（例えば、ＲＯＭ２６）に予め記憶されており、該データに基づく計算式に従って補正演算が行われる。上記（１）との比較において多量のデータを記憶手段に記憶させる必要がなく、また、装置毎の製造上のバラツキや検出手段の特性のバラツキ等に対しては、計算式に用いる定数値やパラメータ値の調整又は設定変更により対応することができる。
【００５５】
光学系１３に係る駆動制御下において撮影される画像情報については、記録再生処理部２９において記録媒体３１に記録される。つまり、記録再生処理部２９には、例えば、半導体記憶素子を用いた着脱可能な記録媒体又は磁気式若しくは光学式の記録媒体が用いられ、該記録媒体への撮影データ等の記録又は再生を行うためにシステムバス２８に接続された媒体インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３２が設けられている。
【００５６】
操作部３３には、撮像装置９の本体部に設けられた各種の操作釦やスイッチ類が含まれる。ユーザによる操作入力や設定等による信号がＣＰＵ２４の入力部に送出される。
【００５７】
また、表示部３４には、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）等を用いた表示パネル３５及びその表示制御部３６が含まれ、該表示制御部３６がシステムバス２８に接続されている。
【００５８】
また、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３７は、撮像装置９に対して有線又は赤外線や無線通信等を利用した外部機器又は外部デバイス３８との間のデータ送受等に用いられる。
【００５９】
図３は、本発明を適用した撮像部に係る実施の一例について要部を示したものであり、カメラ用レンズユニットの構成例３９を示す。
【００６０】
光学系４０は４群構成とされ、非可動の第１群４１と、ズーム変倍操作のために駆動制御される第２群４２と、非可動の第３群４３と、焦点調節のために駆動制御される第４群４４が光軸上に配置されている。そして、レンズユニット３９の後端部（以下、被写体側を前方と定義する。）には、撮像素子４５が配置されており、光学系４０により結像された光像を受光して電気信号に変換し、画像信号が出力される。
【００６１】
第１群４１の構成レンズは、前側鏡筒部材４６に固定されている。そして、第２群４２の構成レンズが可動枠４７に取り付けられており、第４群４４の構成レンズが可動枠４８に取り付けられている。
【００６２】
可動枠４７、４８は、前側鏡筒部材４６と後側鏡筒部材４９とに亘って光軸に平行な方向に延びるガイド軸５０、５０に沿って摺動可能な状態で支持されている。
【００６３】
尚、図示は省略するが、前側鏡筒部材４６と後側鏡筒部材４９との間を連結し、かつ第３群４３の構成レンズを保持するための外筒部材が設けられている。
【００６４】
第２群４２の可動枠４８は、レンズ保持部４８ａと被ガイド部４８ｂとが一体的に形成されており、被ガイド部４８ｂがガイド軸５０に摺動自在な状態で支持されている。そして、被ガイド部４８ｂにはコ字状をした係合凹部５１が形成されている。
【００６５】
後側鏡筒部材４９から前方に突出された支持部５２には、細長の矩形板状をした圧電素子（バイモルフ型）５３が設けられている。例えば、圧電素子５３の一端部が支持部５２に固定されており、該素子５３の他端部には円柱形状をした係合部５４が付設されていて、該係合部５４が上記係合凹部５１に係合されている。
【００６６】
図示しない回路部からの駆動信号を圧電素子５３に供給して、該素子に電荷を与えると変形が生じる。つまり、図中に矢印「Ｋ」で示す方向において素子が撓み、その結果、可動枠４８が前後方向（図中の矢印「Ｓ」で示す方向）に移動する。つまり、圧電素子５３が後方（又は前方）に撓んだ場合に、その変形に伴って係合部５４及び係合凹部５１が後方（又は前方）に移動する。
【００６７】
圧電素子５３の表裏面には、歪みゲージ５５、５５が一体的に接合されており、圧電素子５３の表面及び裏面の伸縮量が検出され、その検出信号が制御部（図２参照）に送出される。そして、検出結果に基づいて圧電素子５３に係る駆動量の算出及び補正演算が行われる。
【００６８】
図４は圧電素子５３の変形による撓み量について説明するための概略図である。
【００６９】
レンズユニット３９が水平姿勢に保たれ、かつ静止状態とされる場合には、圧電素子５３への外力の影響がない。つまり、重力による可動枠４８の移動方向への成分はゼロ又は無視し得るレベルであって、慣性力の当該方向への成分もゼロ又は無視し得るレベルである。
【００７０】
このような状態で圧電素子５３に電荷を与えた場合には、曲率一様の変形が引き起こされる。つまり、側方からみた素子形状に係る曲率半径を「Ｒ」と記すとき、曲率「１／Ｒ」が一定とされる。
【００７１】
このとき、圧電素子に付設された歪みゲージ５５、５５を用いて表裏面の伸縮量を検出すれば、その一方の歪みゲージによって縮み量が検出され、他方の歪みゲージによって伸び量が検出される。従って、それらの検出結果に基づいて圧電素子５３の撓み量（図中の「Ｘ」参照）を計算することができ、圧電素子の変形に伴う可動枠の駆動量の算出演算に誤差はないか又は殆ど生じない。
【００７２】
しかしながら、重力や慣性力の影響を無視できない状況では、「曲率一様」の前提が成立せず、これが駆動量の算出演算に係る誤差要因となる。例えば、レンズユニット全体が前後に傾斜した姿勢となった場合には、第４群４４の可動枠４８に作用する重力の光軸方向成分が被ガイド部４８ｂから圧電素子５３に対して作用する。また、レンズユニット全体を動かした場合の外力の加速度に対して、慣性力の光軸方向成分（外力の加速度とは反対向きの成分）が同様に圧電素子５３に対して作用する。これらの力の成分については、係合部５４の中心点を作用点として、該作用点からの距離に比例した曲げモーメントを発生させ、これが圧電素子５３に加わることになる。このときの、素子の弾性変形は上記した「曲率一様」の状態からの歪み量の変化となって現出し、これが駆動量の算出演算上での誤差要因となる。即ち、歪みゲージ等の歪み量検出手段による検出結果のみに基づいて駆動量を算出したのでは、その演算上の誤差が大きい場合に制御精度に問題が生じるため、上記検出手段３０（図２参照）を用いて、装置の姿勢や動きを監視し、可動枠の駆動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じた歪み量の変化に基づいて駆動量を補正する。
【００７３】
重力や慣性力の影響によって、上記「曲率一様」の状態からのずれが発生するが、その変化量が比較的小さい場合には、当該状態を基本とした差分補正を行うことが好ましく、例えば、上記のようにデータテーブルの参照による構成形態や、補正量を計算式で求める構成形態、あるいは両形態の併用等が挙げられる。
【００７４】
図５は駆動制御の一例を示すフローチャート図である。
【００７５】
先ず、ステップＳ１では圧電素子５３の初期基準位置を検出する。圧電素子に駆動電圧を印加すると電荷量に応じて変形し、これに伴って可動部が所定の方向に移動するが、その可動範囲を機械的に制限するための規制部が設けられている。該規制部によって可動部の移動が規制された場合には、圧電素子に生じる歪み量が急増し、これが歪みゲージ等の歪み量検出手段によって検出される。
【００７６】
図６は、圧電素子を用いた駆動手段に係る変位量を横軸にとり（任意単位）、歪み量検出手段により検出される歪み量を縦軸にとって（任意単位）、両者の関係を例示したグラフ図である。尚、実線で示すグラフが歪みゲージを用いた場合を例示し、破線で示すグラフが電荷量検出用のセンサを用いた場合を例示しており、図中の点Ｐ、Ｐが上記規制部の位置に相当する。
【００７７】
可動部（上記例では可動枠４８）を移動させ、これをそれぞれの規制部に押し当てるように駆動させると、可動部が規制部に当接されたときに点Ｐ、Ｐで示す変極点がそれぞれに出現する。つまり、変極点における歪み量検出手段の検出値から各規制部の位置を検出することができる。可動部の移動可能範囲は、２つの規制部の位置によって両位置の間の区間として決まるので、当該範囲の中心位置を基準位置（あるいはリセット位置）として設定することができる。それ以後は当該位置を基準として駆動量の算出等が行われる。尚、このような初期基準位置の検出は、経時変化や周囲条件（温湿度等）の変化等への対応を考慮した場合に装置の使用時に毎回又は定期的に行うことが好ましい。
【００７８】
次ステップＳ２では、圧電素子５３の歪み量を検出した後、ステップＳ３に進み、素子の撓み量の計算や駆動量の算出が行われる。例えば、可動部の移動方向において重力又は慣性力が作用しない場合の歪み量と駆動量との間に成立する関係式に従って駆動量が算出される。
【００７９】
そして、ステップＳ４では、上記検出手段３０によって重力や慣性力に関する検出が行われ、次ステップＳ５ではそれらの影響の有無について判断される。つまり、可動部の移動方向における重力や慣性力の成分の影響がないか又は無視できる場合にはステップＳ７に進むが、可動部の移動方向における重力や慣性力の成分の影響を無視できない場合にはステップＳ６に進んで駆動量の補正演算が行われる。
【００８０】
ステップＳ６では、重力や慣性力に関する検出結果に基づいて、差分補正等により、上記ステップＳ２で算出された駆動量が補正される。つまり、可動部の移動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じた補正量に従って駆動量を計算する。
【００８１】
ステップＳ７では算出された駆動量に従って圧電素子５３に駆動電圧が供給されて該素子の変形により可動部が駆動される。
【００８２】
尚、上記の例では、可動枠４８を前後方向に移動させるためにバイモルフ型素子を用いた構成を示したが、例えば、前方又は後方の一方にのみ可動枠を移動させる場合（一方向性の駆動制御）には、ユニモルフ型素子を用いることができる。また、焦点調節のためにレンズを光軸方向に移動させる構成形態に限らず、ズーム変倍操作のためにレンズ駆動制御を行う構成形態や、手振れ補正のためにレンズを光軸に対してほぼ直交する方向に移動させる構成形態等への適用が可能である。
【００８３】
以上に説明した構成によれば、例えば、下記に示す利点が得られる。
【００８４】
・リニアモータによる駆動方式のように、可動部を保持するために常時通電を行う必要がなく、消費電力が少なくかつ発熱量が低いこと
・アクチュエータ及び検出手段を含めた構成が簡素化され、部品点数の削減や装置の小型化に有利であること
・装置姿勢の変化に伴う、可動部の駆動方向における重力成分の影響、あるいは装置を動かしたときの、可動部の駆動方向における慣性力成分の影響を考慮して駆動量を算出することにより制御精度を高めることができること（例えば、カメラのように、手に持って移動しながら使用される機器への適用において、合焦精度、手振れ補正精度等を高めることができ、撮影画質の向上に寄与する。）。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る駆動装置の基本構成例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用したカメラ用レンズユニットの実施例を示す要部の斜視図である。
【図４】圧電素子の変形による撓み量について説明するための概略図である。
【図５】駆動制御の一例を示すフローチャート図である。
【図６】圧電素子に係る変位量と歪み量との関係を例示したグラフ図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…駆動装置、２…駆動用素子、３…対象物、４…駆動手段、６…駆動制御手段、９…撮像装置、２１…歪み量検出手段、３０…検出手段、３９…レンズユニット、５５…歪みゲージ
【図１】
2006345630.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006345630.tif 000005
【図４】
2006345630.tif 000006
【図５】
2006345630.tif 000007
【図６】
2006345630.tif 000008