(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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して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移動体と、
前記移動体を平面内の任意の方向に並進及び回転可能に支持する環状の固定部と、
前記平面内での前記移動体の回転を規制する回転規制手段と、を備え、
前記固定部は、周方向を長手方向とした複数の長孔を有し、
前記移動体は、前記移動体の外周から突出し、前記複数の長孔のそれぞれに挿通される複数の支持部材を有し、
前記複数の支持部材は、前記移動体のラジアル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、
前記回転規制手段は、前記移動体のスラスト方向から見たときに、前記固定部の中心軸を中心として前記複数の駆動ユニットを包含しない最大径の第１の円の外側に配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記回転規制手段の一部は、前記移動体のスラスト方向から見たときに、前記第１の円の外側、且つ、前記中心軸を中心として前記２つ以上の駆動ユニットを包含する最小径の第２の円の内側の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記回転規制手段の一部は、前記移動体のスラスト方向から見たときに、前記第１の円の外側、且つ、前記第２の円の内側の領域において、前記２つ以上の駆動ユニットと重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記回転規制手段は、前記固定部に固定される第１の部材と、前記第１の部材に対して第１の方向に移動可能な第２の部材とを有し、
前記移動体は、前記第２の部材に対して前記第１の方向と異なる第２の方向に移動可能であり、前記第２の部材と一体となって前記第１の方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第１の方向と前記第２の方向の少なくとも一方は、前記２つ以上の駆動ユニットのうちの１つが前記移動体を駆動する駆動方向と平行であることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第２の方向は、前記第１の方向と前記平面内において直交する方向であり、
前記２つ以上の駆動ユニットのうち、少なくとも１つは前記第１の方向と平行な方向へ前記移動体を駆動し、少なくとも別の１つは前記第２の方向と平行な方向へ前記移動体を駆動することを特徴とする請求項４又は５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記駆動ユニットは、
発生させた駆動力を出力する出力部と、
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、
前記移動体は、前記出力部と摺動自在に係合し、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により前記移動体が並進駆動され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。
【請求項８】
前記駆動ユニットは、駆動コイルと永久磁石とを有し、前記永久磁石で発生する磁束を利用して電気エネルギを機械エネルギに変換するモータであ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。
【請求項９】
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することを特徴とする請求項７又は８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記固定部と前記保持部は、前記保持部の前記固定部に対する位置を、前記移動体の並進が可能な位置と前記移動体の並進が規制される位置との間で切り替える切り換え手段を有することを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記移動体の移動量を測定する２つ以上のセンサを備え、
前記２つ以上のセンサのうち、１つのセンサと別の１つのセンサとでは、前記移動体の移動量を測定する方向が異なることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の並進駆動装置。
【請求項１２】
前記２つ以上のセンサは、前記第１の円の外側に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記２つ以上のセンサは、前記移動体のスラスト方向から見たときに、前記２つ以上の駆動ユニットと重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記２つ以上のセンサのうち、少なくとも１つは前記固定部に配置され、少なくとも別の１つ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１１乃至１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４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１６】
請求項１乃至１４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１７】
請求項１５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１８】
請求項１５又は１６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動対象物を駆動する駆動装置、駆動装置を備える像ぶれ補正装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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保持する保持部材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。また、このような像ぶれ補正機構として、保持部材の回転を防止するガイド機構と、不使用時に保持部材の移動を規制する保持機構とを備えるものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、レンズを保持する保持部材の回転を規制するガイド機構が、駆動ユニットとレンズ部との間にレンズ部を半周程度囲むように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４７７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている技術では、ガイド機構を配置するためのスペースを駆動ユニットを配置するスペースとは別に用意する必要があるため、像ぶれ補正装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、小型化と薄型化が可能な駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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して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移動体と、前記移動体を平面内の任意の方向に並進及び回転可能に支持する環状の固定部と、前記平面内での前記移動体の回転を規制する回転規制手段と、を備え、前記固定部は、周方向を長手方向とした複数の長孔を有し、前記移動体は、前記移動体の外周からラジアル方向に突出し、前記複数の長孔のそれぞれに挿通される複数の支持部材を有し、前記複数の支持部材は、前記移動体のラジアル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、前記回転規制手段は、前記移動体のスラスト方向から見たときに、前記固定部の中心軸を中心として前記複数の駆動ユニットを包含しない最大径の第１の円の外側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、駆動装置の小型化と薄型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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２】図１に示す並進駆動装置の上面図である。
【図３】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４】図１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５】図１に示す並進駆動装置が備える駆動ユニットの出力部が移動体を並進させる推力の大きさ及び方向と移動体の駆動方向との関係を示す図である。
【図６】図１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７】図１に示す並進駆動装置における駆動ユニット、回転規制部及び支持コロの位置関係を示す平面図である。
【図８】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上面図である。
【図９】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１０】図９に示す並進駆動装置を構成する駆動ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図１１】図９に示す並進駆動装置において固定部と保持部の位置関係とボールプランジャの動作とを説明する模式図である。
【図１２】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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
＜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。
【００１１】
並進駆動装置１００は、固定部１、保持部２、移動体３、駆動ユニット４Ａ，４Ｂ及び回転規制部２０を有する。
【００１２】
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。
【００１３】
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並進可能となっている。
【００１４】
回転規制部２０は、固定部１に固定されており、移動体３の回転を規制する。回転規制部２０の構成と機能の詳細については後述する。また、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。
【００１５】
平板状で円環状の保持部２は、固定部１の一方の開口（ＸＹ面）を閉塞するように、保持部２の中心を通ってＺ方向に平行な軸を回転軸として、固定部１に対して回転可能に配置されている。よって、保持部２と移動体３とは平行に配置される。なお、本実施形態では、中心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、孔部を有さない円板状の支持部を用いることができる。
【００１６】
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。
【００１７】
具体的には、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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合された電気−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。
【００２０】
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の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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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１０Ａ，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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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と保持部２との相対的なＹ方向での移動量を検出する。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の並進と回転を制御する。
【００２９】
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。並進駆動装置１００では、固定部１に対して保持部２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、この差を三角関数等を用いて演算することにより、保持部２の回転角度を算出することができる。
【００３０】
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２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３の回転を補正する制御を行うことによって、移動体３を所望する方向へ並進させることができる。
【００３１】
図４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２６（第１の部材）と、スライド部材２５（第２の部材）とを有する。基台２６は固定部１に固定される。基台２６には、固定部１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（第１の方向）に延在する長孔状の摺動溝部２１ｂが設けられている。また、基台２６のスライド部材２５側の面には、３カ所にボール受け部２７Ａが設けられており、３カ所のボール受け部２７Ａのそれぞれに不図示のボールが配置される。
【００３２】
スライド部材２５の上面（基台２６側の面の反対側の面）には、基台２６が固定部１に固定された状態で、駆動ユニット４Ａの被駆動体１０Ａの移動方向と平行な方向に並べて配置された２つの球軸受け２２が設けられている。また、スライド部材２５の上面には、１カ所にボール受け部２７Ｂが設けられており、ボール受け部２７Ｂには不図示のボールが配置される。スライド部材２５の下面（基台２６側の面）には、２つの球軸受け２２と同等の構造を有し、移動体３に設けられた長孔状の摺動溝部２１ａ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。摺動溝部２１ａは、その長さ方向が駆動ユニット４Ａの被駆動体１０Ａの駆動方向（第２の方向）と平行となるように移動体３に形成されている。
【００３３】
回転規制部２０が固定部１に取り付けられた状態で、スライド部材２５の上面に設けられた２つの球軸受け２２は、移動体３に設けられた長孔状の摺動溝部２１ａと摺動自在に係合する。よって、移動体３はスライド部材２５に対して移動可能である。また、スライド部材２５の下面に設けられた不図示の２つの球軸受けが基台２６に設けられた摺動溝部２１ｂに係合しており、摺動溝部２１ｂ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２５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２２が摺動溝部２１ａ内で転動し、移動体３は、被駆動体１０Ａの駆動方向と平行な方向へ並進する。
【００３４】
摺動溝部２１ａの形状によって、移動体３のスライド部材２５に対する被駆動体１０Ｂの駆動方向への移動は規制されている。一方、駆動ユニット４Ｂを駆動すると、スライド部材２５の下面に設けられた不図示の２つの球軸受けが基台２６に設けられた摺動溝部２１ｂ内を転動し、スライド部材２５が基台２６に対して移動する。よって、移動体３は、スライド部材２５と一体となって被駆動体１０Ｂの駆動方向へ並進する。
【００３５】
移動体３を並進させる際には、移動体３とスライド部材２５の間に１つのボールが配置され、スライド部材２５と基台２６との間に３つのボールが配置されているため、移動体３、スライド部材２５、基台２６の位置関係が適切に保たれる。これにより、２つの球軸受け２２と摺動溝部２１ａ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２１ｂ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２２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。
【００３６】
回転規制部２０は、移動体３のＸＹ面内での回転を規制することができればよいため、必ずしも、スライド部材２５の移動方向を被駆動体１０Ｂの駆動方向と平行とし、基台２６の移動方向を被駆動体１０Ａの駆動方向と略平行にする必要はない。しかし、移動体３の駆動方向によって、駆動ユニット４Ａ，４Ｂに生じさせる必要のある駆動力の大きさ、つまり、出力部１０Ａ１，１０Ｂ１が移動体３を並進させる推力の大きさが異なる場合がある。その場合には、回転規制部２０は、大きな駆動を必要とする駆動方向で回転規制部２０の摺動負荷が小さくなるように、設置されていることが望ましい。
【００３７】
一例として、移動体３の並進面が重力方向と平行になるように並進駆動装置１００が設置された場合を取り上げ、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの出力部１０Ａ１，１０Ｂ１が移動体３を並進させる推力の大きさと移動体３の駆動方向との関係について説明する。例えば、移動体３の中心に形成されている孔部にレンズ又は撮像素子を取り付けて像ぶれ補正装置を構成し、この像ぶれ補正装置撮像装置に適用した場合に、一般的な撮像姿勢で、移動体３の並進面は重力方向と平行になる。
【００３８】
図５は、駆動ユニット４Ａ，４Ｂの出力部１０Ａ１，１０Ｂ１が移動体３を並進させる推力の大きさ及び方向と移動体３の駆動方向との関係を示す図である。２つの出力部１０Ａ１が移動体３を並進させる推力をそれぞれＦ１，Ｆ３とし、２つの出力部１０Ｂ１が移動体３を並進させる推力をそれぞれＦ２，Ｆ４とし、反時計回りを正の向きとする。また、推力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４のＸ方向に対する傾きをそれぞれθ１，θ２，θ３，θ４とし、移動体３の重量をＭとする。なお、出力部１０Ａ１，１０Ｂ１が移動体３を並進させる推力の大きさは、駆動ユニット４Ａ，４Ｂが発生する駆動力の大きさと同等とみなすことができる。
【００３９】
このとき、移動体３を＋Ｙ方向に駆動するためには、下記式１の関係を満たす推力ＦＹが必要となる。なお、下記式１の“ｇ”は重力加速度である。
【００４０】
一方、推力ＦＹは、推力Ｆ１〜Ｆ４を用いて、下記式２で表される。実質的に推力Ｆ１〜Ｆ４は等しいとみなすことができるため、−Ｆ１＝Ｆ２＝Ｆ３＝−Ｆ４＝Ｆａである。並進駆動装置１００では、θ１＝θ２＝θ３＝θ４＝４５°であるため、下記式２は、下記式３に書き換えられる。こうして、下記式１と下記式３から、下記式４の関係が導かれる。
【００４１】
【数１】
0006645694.tif 000002
【００４２】
次に、推力Ｆ２の発生方向と一致する方向に移動体３を駆動するときの推力ＦＳを求める。この場合、Ｘ方向に負荷は掛からないため、推力ＦＳは移動体３をＹ方向に移動させるための力として作用する。よって、下記式５の関係が成立する。また、駆動ユニット４Ａを駆動する必要はないため、下記式６が成り立ち、Ｆ２＝−Ｆ４＝Ｆｂとすると、下記式７が得られる。したがって、下記式５と下記式７とから、下記式８の関係が得られる。
【００４３】
【数２】
0006645694.tif 000003
【００４４】
上記式３，４，７，８より、推力ＦＹと推力ＦＳとが等しい場合、Ｆｂ／Ｆａ＝２１／２の関係が得られる。このことは、推力Ｆ２の方向と移動体３の駆動方向とが略一致する場合に、より大きな推力が必要となることを示している。このことは、推力Ｆ３の方向と移動体３の駆動方向との関係についても同様である。
【００４５】
そこで、本実施形態では、駆動ユニット４Ｂに大きな駆動力を発生させることが必要となるときに回転規制部２０の摺動負荷が小さくなるように、スライド部材２５の移動方向が出力部１０Ｂ１の移動方向と平行となるように回転規制部２０を設置している。同様に、駆動ユニット４Ａに大きな駆動力を発生させることが必要となるときに回転規制部２０の摺動負荷が小さくなるように、基台２６の移動方向が出力部１０Ａ１の移動方向と平行となるように回転規制部２０を設置している。このように、スライド部材２５と基台２６の少なくとも一方又は両方が、被駆動体１０Ａ及び／又は被駆動体１０Ｂの駆動方向と平行な方向に移動可能な構成とすることにより、対応する駆動ユニットに発生させる駆動力を最小限に抑えることができる。
【００４６】
次に、移動体３を所定位置に保持する機構について説明する。並進駆動装置１００は、移動体３を所定位置に保持して、移動体３の並進を規制することが可能な構造を有する。図６は、並進駆動装置１００において移動体３の並進が規制された状態を示す平面図である。保持部２には３カ所に係合ピン１８が設けられており、移動体３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３がＸＹ面内で並進可能な状態は、図２に示されている。
【００４７】
移動体３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２の状態で駆動ユニット４Ａ，４Ｂに、移動体３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３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２が時計回りに回転し、保持部２が図６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２の回転は停止する。こうして係合ピン１８と係合部１９とが係合することで、移動体３の並進が規制される。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２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１００の制御装置に記憶しておく。
【００４８】
移動体３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２の回転角度と同じ回転角度だけ保持部２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１００の非使用時等に移動体３の並進を規制した状態とすることで、例えば、移動体３に外力が作用した場合の損傷等を抑制することができる。なお、本実施形態では、移動体３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。
【００４９】
並進駆動装置１００における駆動ユニット４Ａ，４Ｂ、回転規制部２０及び支持コロ５の位置関係について、図７を参照して説明する。図７は、並進駆動装置１００における駆動ユニット４Ａ，４Ｂ、回転規制部２０及び支持コロ５の位置関係を示す平面図である。
【００５０】
図７中の第１の円１２は、保持部２（固定部１）の中心から駆動ユニット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７中の第２の円１３は、保持部２（固定部１）の中心から駆動ユニット４Ａ，４Ｂの最も離れている点（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、中心が共通する同心円である。
【００５１】
駆動ユニット４Ａ，４Ｂは、回転軸の軸方向であるＺ方向から見たときに、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。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、第１の円１２の外側で、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。回転規制部２０の一部は、第１の円１２の外側、且つ、第２の円１３の内側に配置されている。このような構成により、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。
【００５２】
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の中心孔に像ぶれ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。
【００５３】
以上の説明の通り、並進駆動装置１００は、駆動ユニット４Ａ，４Ｂが配置されている領域に第１の変位センサ６ａ，６ｂ、第２の変位センサ７及び回転規制部２０を配置することができるため、小型化が容易となる。また、並進駆動装置１００は、保持部２と移動体３との間隔が、回転規制部２０を配置することによって広がることはないため、Ｚ方向での薄型化が可能となる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る並進駆動装置１００Ａの概略構成を示す上面図である。並進駆動装置１００Ａは、第１実施形態に係る並進駆動装置１００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１００Ａ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。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図９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。第１実施形態に係る並進駆動装置１００では、振動型アクチュエータを有する駆動ユニット４Ａ，４Ｂを用いて、移動体３の並進駆動を実現した。これに対して、並進駆動装置１００Ｂは、振動型アクチュエータを有する駆動ユニット４Ａ，４Ｂに代えて、駆動コイルと永久磁石によって構成されたモータを有する駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂを用いて、移動体３３を並進駆動する。
【００５６】
並進駆動装置１００Ｂは、固定部３１、保持部３２、移動体３３、駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂ，第１の変位センサ６ａ，６ｂ、第２の変位センサ７及び回転規制部２０を備える。第１の変位センサ６ａ，６ｂ、第２の変位センサ７及び回転規制部２０は、並進駆動装置１００を構成するものと同じであるため、ここでの説明を省略する。
【００５７】
固定部３１は、ボールプランジャ４０が所定位置に固定されている点で、第１実施形態に係る並進駆動装置１００を構成する固定部１と異なるが、その他の構成は固定部１と同じである。また、保持部３２は、ボールプランジャ４０と係合する凹部４１ａ，４１ｂを備える点で、第１実施形態に係る並進駆動装置１００を構成する保持部２と異なるが、その他の構成は保持部２と同じである。駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂを用いることで、移動体３３は、推力受け部１１Ａ，１１Ｂを必要としない。したがって、移動体３３は、推力受け部１１Ａ，１１Ｂを有さない点で第１実施形態に係る並進駆動装置１００を構成する移動体３と異なるが、それ以外の構成は移動体３と同じである。
【００５８】
図１０は、駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂの概略構成を示す断面図である。駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂは、それぞれが同じ構造を有しており、バックヨーク３５、永久磁石３６、駆動コイル３７及びヨーク３８を有する。駆動コイル３７はヨーク３８を介して移動体３３に取り付けられており、永久磁石３６はバックヨーク３５を介して保持部３２に取り付けられている。
【００５９】
駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂは、永久磁石３６で発生する磁束を利用して電気エネルギを機械エネルギに変換する、所謂、ボイスコイルモータである。駆動コイル３７には、図１０が描画されている紙面奥行き方向に電流が流れるようになっており、電流が流れたときに駆動コイル３７には紙面左右方向に移動する力が発生し、この力によって移動体３３を移動させる。なお、移動体３３に、直接、駆動コイル３７を取り付けて駆動することも可能である。
【００６０】
並進駆動装置１００Ｂでは、係合ピン１８と係合部１９とが係合していても、駆動コイル３７に電流を流していないときには駆動コイル３７に力が掛からないため、保持部３２と移動体３３を一定位置に保持することができない。そこで、並進駆動装置１００Ｂでは、ボールプランジャ４０を用いて、保持部３２の固定部３１に対する位置を、移動体３３の並進が可能な位置と移動体３３の並進が規制される位置との間で切り替える。
【００６１】
図１１は、固定部３１と保持部３２の位置関係とボールプランジャ４０の動作とを説明する模式図である。ボールプランジャ４０は、内蔵された内部バネによって長手方向の外側へ付勢されたボール４２を先端に有しており、内部バネを圧縮させる外力がボール４２に作用すると、ボール４２は内部に押し込まれ、この外力が除去されると先端に露出する構造となっている。
【００６２】
保持部３２の外周面には、ボール４２の係合用の凹部４１ａ，４１ｂが形成されている。図１１（ａ）は、移動体３３の並進が規制されていない状態（係合ピン１８と係合部１９とが係合していない状態）を示しており、この状態では、ボール４２は凹部４１ａと係合している。図１１（ｂ）に示すように、時計回りに保持部３２を回転させるように駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂを駆動すると、ボール４２は凹部４１ａ，４１ｂ間の外周面に乗り上げると共にボールプランジャ４０の内部に押し込められて、保持部３２の外周面を摺動する。
【００６３】
保持部３２が更に回転して、係合ピン１８が係合部１９に係合すると共に、図１１（ｃ）に示すように凹部４１ｂにボール４２が係合することで、保持部３２の回転は止まり、移動体３３の並進が規制された状態となる。なお、移動体３３の並進が規制された状態から並進が可能な状態へ戻す際には、所定角度、保持部３２を反時計回りに回転させればよい。このように、並進駆動装置１００Ｂでは、ボールプランジャ４０によって、駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂが駆動されていない状態でも、保持部３２を所定位置に保持することができる。
【００６４】
並進駆動装置１００Ｂでも、図９から明らかなように、駆動ユニット３４Ａ，３４Ｂが配置されている領域に第１の変位センサ６ａ，６ｂ、第２の変位センサ７及び回転規制部２０を配置することができるため、小型化が可能になる。また、並進駆動装置１００Ｂでも、保持部３２と移動体３３との間隔が回転規制部２０を配置することによって広がることはなく、これにより薄型化が可能となる。即ち、並進駆動装置１００Ｂもまた、第１実施形態に係る並進駆動装置１００と同等の効果を奏する。
【００６５】
＜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５１と、撮像装置本体５１に対して着脱自在なレンズ鏡筒５２から構成されている。レンズ鏡筒５２は、複数のレンズ群５３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。
【００６６】
レンズ鏡筒５２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。
【００６７】
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５４を有し、図１に示すＺ方向がレンズ鏡筒５２の光軸方向と一致するように、レンズ鏡筒５２に配置される。よって、像ぶれ補正レンズ５４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。
【００６８】
撮像装置２００の非使用時には、移動体３を並進が規制された状態（図６）とすることが望ましい。これにより、撮像装置２００の運搬時等に外力が並進駆動装置１００に作用しても、並進駆動装置１００の損傷等を防止することができる。更に、第２実施形態に係る並進駆動装置１００Ａを撮像装置２００に適用した場合には、並進駆動装置１００Ａ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。
【００６９】
＜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、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。
【符号の説明】
【００７０】
１，３１    固定部
２，３２    保持部
３，３３    移動体
４Ａ，４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ    駆動ユニット
５    支持コロ
６ａ，６ｂ    第１の変位センサ
７    第２の変位センサ
１０Ａ，１０Ｂ    被駆動体
１０Ａ１，１０Ｂ１    出力部
１８    係合ピン
１９    係合部
２０    回転規制部
２５    スライド部材
２６    基台
５２    レンズ鏡筒
１００，１００Ａ，１００Ｂ    並進駆動装置
２００    撮像装置
【図１】
0006645694.tif 000004
【図２】
0006645694.tif 000005
【図３】
0006645694.tif 000006
【図４】
0006645694.tif 000007
【図５】
0006645694.tif 000008
【図６】
0006645694.tif 000009
【図７】
0006645694.tif 000010
【図８】
0006645694.tif 000011
【図９】
0006645694.tif 000012
【図１０】
0006645694.tif 000013
【図１１】
0006645694.tif 000014
【図１２】
0006645694.tif 000015