(57)【要約】【課題】小型で応答速度が速く、配置の自由度の高い高分子アクチュエータを用いた駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置を提供すること。【解決手段】高分子アクチュエータを備え、該アクチュエータを用いて、撮像素子、レンズ、撮像光学系、鏡胴ユニット等の被駆動体を移動させることで、小型で応答速度が速く、配置の自由度の高い駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置を提供することができる。【選択図】図１
2007322479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体と、
前記被駆動体を移動させるための高分子アクチュエータとを有し、
前記被駆動体の移動方向のうち少なくとも略直交する２方向に前記高分子アクチュエータが配置されていることを特徴とする駆動ユニット。
【請求項２】
前記高分子アクチュエータは前記被駆動体に当接する変位部を有し、
前記変位部以外の部位は規制部材により変位が規制されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
前記高分子アクチュエータは、複数の前記変位部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
前記高分子アクチュエータは、前記被駆動体の移動方向のうち少なくとも１方向に複数個の前記変位部を有することを特徴とする請求項２または３に記載の駆動ユニット。
【請求項５】
被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される被写体像を撮像する撮像素子と、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動ユニットとを有し、
前記駆動ユニットにより被駆動体を移動させることで、前記撮像素子上の前記被写体像の振れを補正する手振れ補正手段を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項６】
前記被駆動体は前記撮像素子であることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記被駆動体は前記撮像光学系または前記撮像光学系を構成する光学素子の一部であることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記被駆動体は前記撮像光学系および前記撮像素子を含む鏡胴ユニットであることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
【請求項９】
被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される被写体像を撮像する撮像素子と、
請求項４に記載の駆動ユニットとを有し、
前記駆動ユニットにより被駆動体を移動および回転させることで、前記撮像素子上の前記被写体像の振れを補正する手振れ補正手段を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項１０】
前記被駆動体は前記撮像素子であることを特徴とする請求項９に記載の撮像ユニット。
【請求項１１】
請求項５乃至１０の何れか１項に記載の撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの手振れを検出する手振れ検知手段とを有し、
前記撮像ユニットが備える手振れ補正手段は、前記手振れ検知手段の検知結果に基づいて前記撮像ユニットが備える高分子アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像ユニットの温度を検知する温度検知手段を備え、
前記手振れ補正手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記高分子アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置に関し、特に、高分子アクチュエータを駆動源とする手振れ補正手段を有する駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話に内蔵されたカメラ等の小型撮像装置においては、装置の小型化が進むにつれて手振れによる画質劣化が問題となり、手振れ補正手段の搭載が必須となりつつある。手振れ補正の原理について、図１１を用いて説明する。図１１は、手振れ補正の原理を説明するための模式図である。
【０００３】
図１１において、撮像装置１は、レンズ２１１とレンズ２１２とから構成される撮像光学系２１１、撮像素子１６２および手振れ検知手段３０１とを備えている。手振れにより、撮像光学系２１１の光軸２００が上下方向（以後、Ｐ方向と言う：Ｐｉｔｃｈの意）、左右方向（以後、Ｙ方向と言う：Ｙａｗの意）あるいはその合成された方向に振れた場合、手振れ検知手段３０１が手振れの方向と量を検知し、撮像素子１６２あるいは撮像光学系２１１の一部であるレンズ２１１ｂが、Ｐ方向、Ｙ方向あるいはその両方向に動かされて手振れが打ち消され、撮像素子上の被写体像が常に一定となるように保たれる。これが手振れ補正の原理である。
【０００４】
従来の手振れ補正手段としては、例えば圧電素子を駆動源としたリニアアクチュエータ（ＳＩＤＭ：Ｓｍｏｏｔｈ  Ｉｍｐａｃｔ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を用いて撮像素子を動かして手振れ補正する手段（例えば、特許文献１参照）や、紐状の形状記憶合金（ＳＭＡ：Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙｓ）を駆動源として撮像光学系の一部のレンズを動かして手振れ補正する手段（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。さらに、高分子アクチュエータを駆動源として手振れ補正機能付き撮像装置の校正装置の駆動部が構成できるとの提案もなされている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、手振れ補正手段ではないが、高分子アクチュエータを駆動源として撮像素子を凹状に湾曲させることで画像の歪みをなくす方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１０９１９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４５７１号公報
【特許文献３】特開２００５−３３０４５７号公報
【特許文献４】特開２００５−２７８１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法では、ＳＩＤＭを配置するために撮像素子の周囲および裏面側にスペースが必要であり、また、ＳＩＤＭが１軸の駆動素子のために、手振れ補正のように少なくとも２軸方向の駆動が必要な場合には、１軸方向はＳＩＤＭごと駆動しなければならず、被駆動体が重くなり駆動力の大きなＳＩＤＭが必要となるため装置全体が大きく重くなりがちである。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、ＳＭＡは変位量が比較的少ないために変位量を大きくするためにはある程度大きなＳＭＡが必要となり、ＳＭＡを配置するためのスペースが大きくなりがちである。さらに、ＳＭＡは熱的な応答により制御されるため応答速度があまり速くなく、高速な応答性に欠ける面がある。
【０００８】
さらに、特許文献３の提案では、高分子アクチュエータが手振れ補正機能付き撮像装置の校正装置の駆動部に好適である、との記載があるのみで、具体的な手段や方法の提案は何らなされていない。また、本発明とは直接の関係は少ないが、特許文献４の方法では、撮像素子のような半導体素子に凹状に湾曲させるような外力を加えることは素子の割れに繋がるだけでなく、歪みによる素子特性の変化を引き起こし、特性劣化の要因となり好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型で応答速度が速く、配置の自由度の高い高分子アクチュエータを用いた駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像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】
【００１０】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１１】
１．被駆動体と、
前記被駆動体を移動させるための高分子アクチュエータとを有し、
前記被駆動体の移動方向のうち少なくとも略直交する２方向に前記高分子アクチュエータが配置されていることを特徴とする駆動ユニット。
【００１２】
２．前記高分子アクチュエータは前記被駆動体に当接する変位部を有し、
前記変位部以外の部位は規制部材により変位が規制されていることを特徴とする１に記載の駆動ユニット。
【００１３】
３．前記高分子アクチュエータは、複数の前記変位部が一体的に形成されていることを特徴とする２に記載の駆動ユニット。
【００１４】
４．前記高分子アクチュエータは、前記被駆動体の移動方向のうち少なくとも１方向に複数個の前記変位部を有することを特徴とする２または３に記載の駆動ユニット。
【００１５】
５．被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される被写体像を撮像する撮像素子と、
１乃至３の何れか１項に記載の駆動ユニットとを有し、
前記駆動ユニットにより被駆動体を移動させることで、前記撮像素子上の前記被写体像の振れを補正する手振れ補正手段を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【００１６】
６．前記被駆動体は前記撮像素子であることを特徴とする５に記載の撮像ユニット。
【００１７】
７．前記被駆動体は前記撮像光学系または前記撮像光学系を構成する光学素子の一部であることを特徴とする５に記載の撮像ユニット。
【００１８】
８．前記被駆動体は前記撮像光学系および前記撮像素子を含む鏡胴ユニットであることを特徴とする５に記載の撮像ユニット。
【００１９】
９．被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される被写体像を撮像する撮像素子と、
４に記載の駆動ユニットとを有し、
前記駆動ユニットにより被駆動体を移動および回転させることで、前記撮像素子上の前記被写体像の振れを補正する手振れ補正手段を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【００２０】
１０．前記被駆動体は前記撮像素子であることを特徴とする９に記載の撮像ユニット。
【００２１】
１１．５乃至１０の何れか１項に記載の撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの手振れを検出する手振れ検知手段とを有し、
前記撮像ユニットが備える手振れ補正手段は、前記手振れ検知手段の検知結果に基づいて前記撮像ユニットが備える高分子アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする撮像装置。
【００２２】
１２．前記撮像ユニットの温度を検知する温度検知手段を備え、
前記手振れ補正手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記高分子アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする１１に記載の撮像装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高分子アクチュエータを備え、該アクチュエータを用いて、撮像素子、レンズ、撮像光学系、鏡胴ユニット等の被駆動体を移動させることで、小型で応答速度が速く、配置の自由度の高い駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００２５】
まず、本発明における撮像装置について、図１を用いて説明する。図１は撮像装置１の構成を示す模式図である。
【００２６】
図１において、撮像装置１は、撮像部３５０と撮像回路３００とで構成される。撮像部３５０は、撮像ユニット３３０、手振れ検知手段３０１および温度検知手段３２１とで構成される。撮像ユニット３３０は、レンズ２１１ａとレンズ２１１ｂからなる撮像光学系２１１、撮像素子１６２および手振れ補正手段３３１で構成され、手振れ検知手段３０１は上下振れセンサ３０１Ｐと左右振れセンサ３０１Ｙとで構成される。温度検知手段３２１は手振れ補正手段３３１の近傍に配置され、手振れ補正手段３３１近傍の温度Ｔを検知する。
【００２７】
撮像回路３００は、振れ検出回路３０３、演算制御部３２０、駆動回路部３１３、撮像制御部１６１、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６３、画像処理部１６５、画像記録部１８１、操作部１１１および画像表示部１３１で構成される。演算制御部３２０は、振れ検出部３０５、係数変換部３０７、駆動制御部３０９および手振れ補正制御部３１１からなり、例えばマイクロコンピュータにより実現される。駆動回路部３１３には昇圧回路が含まれ、手振れ補正手段３３１を構成する高分子アクチュエータを駆動するのに必要な電圧が作られる。
【００２８】
図１の撮像装置１は大きく２つの機能に分かれる。一つは撮像機能であり、他は手振れ補正機能である。まず撮像機能について説明すると、被写体の像が撮像光学系２１１により撮像素子１６２の撮像面上に結像され、被写体像が撮像素子１６２により光電変換されて撮像データ１６２ｋとして出力される。出力された撮像データ１６２ｋはＡ／Ｄ変換器１６３でデジタルデータに変換され、画像処理部１６５でホワイトバランス処理やガンマ変換等の画像処理が施されて画像データとして画像記録部１８１に記録されるとともに、画像表示部１３１に適宜表示される。これらの一連の撮像動作は撮像制御部１６１により制御される。
【００２９】
手振れ補正機能は、手振れ検知手段３０１のセンサおよび振れ検出回路３０３により手振れが検知され、振れ量検出部３０５により上下および左右の手振れの量が検出され、係数変換部３０７で、振れ量検出部３０５で検出された上下および左右の手振れの量が撮像素子１６２の上下および左右の駆動量に変換され、駆動制御部３０９および駆動回路部３１３により手振れ補正手段３３１を構成する高分子アクチュエータに電圧が印加されて撮像素子１６２が上下および左右に移動されて手振れが補正される。
【００３０】
手振れ補正手段３３１については、図３以降で詳述する。また、温度検知手段３２１によって検出された手振れ補正手段３３１近傍の温度Ｔは係数変換部３０７に入力され、振れ量検出部３０５で検出された上下および左右の手振れの量が撮像素子１６２の上下および左右の駆動量に変換される際に使用される。詳細は図１０で説明する。
【００３１】
次に、本発明で使用される高分子アクチュエータの動作原理について、図２を用いて説明する。図２は、高分子アクチュエータの動作原理を説明するための模式図である。
【００３２】
図２において、高分子アクチュエータ４０１は、誘電ポリマ（シリコン樹脂やアクリル系樹脂）からなる伸張部４０３と、伸張部４０３の両面に設けられる導電性の炭素粒子を混ぜた高分子材料の電極４０５とからなる。電極４０５間に電界Ｅが印加されると、電極間に静電吸引力が発生して電極間が吸引され、その結果、弾性体である誘電ポリマからなる伸張部４０３が図の矢印の方向に伸張し、伸張の大きさは印加される電界Ｅの大きさに略比例する。
【００３３】
電極４０５を部分電極とすると部分電極の直下の伸張部４０３だけが伸張するので、電極４０５を複数の部分電極に分割し、それぞれを別個に駆動することで、複数個の高分子アクチュエータを並べた所謂アクチュエータアレイを作成可能である。高分子アクチュエータは、発生力が大きい、軽い、音がしない、低電力で駆動できる、材料が樹脂であるため成形で自由な形状が作れるなどの特徴がある。
【００３４】
次に、上述した高分子アクチュエータ４０１を用いた手振れ補正手段３３１の第１の実施の形態について、図３および図４を用いて説明する。図３は、手振れ補正手段３３１の第１の実施の形態の構成を示す模式図で、図３（ａ）は図３（ｃ）のＡ−Ａ’面での縦断面図、図３（ｂ）は本第１の実施の形態に用いられている高分子アクチュエータ４０１の形状を示す斜視図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ’面での横断面図である。
【００３５】
図３（ａ）において、レンズ２１１ａとレンズ２１１ｂとからなる撮像光学系２１１の光軸２００上の結像位置に撮像素子１６２の撮像素子チップ１６２ｂが配置され、撮像素子チップ１６２ｂは撮像素子パッケージ１６２ａ内に実装されている。撮像素子パッケージ１６２ａは手振れ補正手段３３１の固定部３３１ａ内に配置され、撮像素子パッケージ１６２ａと固定部３３１ａとの間には高分子アクチュエータ４０１が配置されている。
【００３６】
図３（ｂ）において、高分子アクチュエータ４０１は平面部４０１ａと突起状の変位部４０１ｂとを有し、例えば射出成形で一体的に形成される。形状はここに示したものに限られるものではなく、挿入されるスペースに即した任意の形状でよい。図２で説明したように、高分子アクチュエータの伸張の大きさは印加される電界Ｅの大きさに略比例するので、印加される電界Ｅを効率的に利用するために、変位部４０１ｂは平面部４０１ａと同等程度の肉厚とすることが望ましい。図２に示した電極４０５は、例えば、図の紙面上側は撮像素子パッケージ１６２ａと接する変位部４０１ｂの頂上部を除く全面に設けられ、図の紙面下側は変位部４０１ｂの凹部を含む全面に設けられる。
【００３７】
図３（ｃ）において、図３（ｂ）の高分子アクチュエータ４０１が撮像素子パッケージ１６２ａの短辺と長辺の４辺の各々に正対して、変位部４０１ｂの頂上部が撮像素子パッケージ１６２ａの側面に接し、平面部４０１ａの裏面が固定部３３１ａの内部壁面に接するように４個配置されている。撮像素子パッケージ１６２ａの短辺に正対する高分子アクチュエータ４０１を４０１Ｙ１と４０１Ｙ２、撮像素子パッケージ１６２ａの長辺に正対する高分子アクチュエータ４０１を４０１Ｐ１と４０１Ｐ２とする。
【００３８】
高分子アクチュエータ４０１の変位部４０１ｂ以外の平面部４０１ａは、固定部３３１ａに固定された規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれ、電界が印加されても伸張できないように規制されている。また、変位部４０１ｂの凹部は固定部３３１ａに設けられた突起部に接しており、固定部３３１ａ側への伸張が規制されている。ただし、凹部の先端部と固定部３３１ａの突起部との間には、変位部４０１ｂが撮像素子パッケージ１６２ａ側から押された場合に変形するための隙間が設けられている。
【００３９】
図４は、図３で説明した４つの高分子アクチュエータ４０１Ｐ１、４０１Ｐ２、４０１Ｙ１、４０１Ｙ２に印加される電界Ｅと撮像素子１６２のＰ方向変位およびＹ方向変位の関係を示すタイミングチャートである。
【００４０】
図４において、タイミングＴ１で図３（ｃ）の上側の高分子アクチュエータ４０１Ｐ１に＋Ｅの電界が印加されると、高分子アクチュエータ４０１Ｐ１の変位部４０１ｂ以外の部分は規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれて伸びることができないので、高分子アクチュエータ４０１Ｐ１の変位部４０１ｂのみが伸張し、高分子アクチュエータ４０１Ｐ２は柔らかい誘電ポリマでできているために変位部４０１ｂが撮像素子パッケージ１６２ａに押されて縮み、全体として撮像素子１６２の撮像素子パッケージ１６２ａが図３（ｃ）の下側に押され、撮像素子１６２は−Ｐ方向に変位する。
【００４１】
同様に、タイミングＴ２で高分子アクチュエータ４０１Ｐ２に＋Ｅの電界が印加されることで、高分子アクチュエータ４０１Ｐ２の変位部４０１ｂが伸張し、高分子アクチュエータ４０１Ｐ１の変位部４０１ｂが撮像素子パッケージ１６２ａに押されて縮み、撮像素子１６２の撮像素子パッケージ１６２ａが図３（ｃ）の上側に押され、撮像素子１６２は＋Ｐ方向に変位する。
【００４２】
タイミングＴ３で図３（ｃ）の左側の高分子アクチュエータ４０１Ｙ１に＋Ｅの電界が印加されることで、高分子アクチュエータ４０１Ｙ１の変位部４０１ｂが伸び、高分子アクチュエータ４０１Ｙ２の変位部４０１ｂが撮像素子パッケージ１６２ａに押されて縮み、撮像素子１６２の撮像素子パッケージ１６２ａが図３（ｃ）の右側に押され、撮像素子１６２は＋Ｙ方向に変位する。
【００４３】
同様に、タイミングＴ４で高分子アクチュエータ４０１Ｙ２に＋Ｅの電界が印加されることで、高分子アクチュエータ４０１Ｙ２の変位部４０１ｂが伸び、高分子アクチュエータ４０１Ｙ１の変位部４０１ｂが撮像素子パッケージ１６２ａに押されて縮み、撮像素子１６２の撮像素子パッケージ１６２ａが図３（ｃ）の左側に押され、撮像素子１６２は−Ｙ方向に変位する。
【００４４】
タイミングＴ１とＴ３の電界を同時に印加すると、撮像素子パッケージ１６２ａは図３（ｃ）の右下方向に押され、撮像素子１６２は−Ｐ／＋Ｙ方向に変位する。同様にタイミングＴ１とＴ４の電界を同時に印加すると撮像素子１６２は−Ｐ／−Ｙ方向に変位し、タイミングＴ２とＴ３の電界を同時に印加すると撮像素子１６２は＋Ｐ／＋Ｙ方向に変位し、タイミングＴ２とＴ４の電界を同時に印加すると撮像素子１６２は＋Ｐ／−Ｙ方向に変位する。
【００４５】
なお、図４は高分子アクチュエータの変位部の動作を簡略的に説明するためのタイミングチャートであり、実際の手振れ補正に適用する場合には、手振れの量に応じて高分子アクチュエータの変位部の変位量を制御する必要があるので、印加電界Ｅはアナログ的（デジタル信号によるデューティ制御を含む）に印加され、その印加電界Ｅに応じて変位部の変位を制御することになる。より高精度に位置制御を行う場合は、位置センサ等で変位部の位置を検知し、サーボ制御で駆動位置を制御することが好ましい。以上に述べた内容は、後述する第２乃至第６の実施の形態においても同様である。
【００４６】
以上に示したように、本第１の実施の形態によれば、高分子アクチュエータ４０１は、撮像素子１６２と手振れ補正手段３３１の固定部３３１ａの間の僅かの隙間に配置することができてスペース効率が非常によく、駆動も単に電界を印加するだけで非常に簡単で制御もしやすい。
【００４７】
次に、高分子アクチュエータ４０１を用いた手振れ補正手段３３１の第２の実施の形態を、図５および図６を用いて説明する。図５は、手振れ補正手段３３１の第２の実施の形態の構成を示す模式図で、図５（ａ）が手振れ補正手段３３１の第２の実施の形態の構成図、図５（ｂ）が高分子アクチュエータ４０１の構成図である。
【００４８】
図５（ａ）において、高分子アクチュエータ４０１は、撮像素子パッケージ１６２ａの四隅の角部に当接する４つの変位部４０１ｂ（図の右上から反時計回りに４０１ｂ１、４０１ｂ２、４０１ｂ３、４０１ｂ４とする）を持ち、一体的に形成されている。高分子アクチュエータ４０１の４つの変位部４０１ｂ以外の平面部４０１ａは固定部３３１ａに固定された規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれ、電界が印加されても伸張できないように規制されている。また、４つの変位部４０１ｂの撮像素子パッケージ１６２ａの四隅の角部に当接する面の裏面と固定部３３１ａとの間には、４つの変位部４０１ｂが撮像素子パッケージ１６２ａ側から押された場合に変形するための隙間が設けられている。
【００４９】
撮像素子パッケージ１６２ａが正方形でなければ、図５（ａ）に矢印で示したように４つの変位部４０１ｂの駆動力の作用線は直交するが一致はしないので、本第２の実施の形態によれば、撮像素子１６２を手振れ補正手段３３１の内部で水平、垂直方向に移動させるだけでなく、図の紙面上で回転させる（以下Ｒ方向と言う）ことも可能である。
【００５０】
図５（ｂ）において、図２に示した一方の電極４０５に相当する電極は、高分子アクチュエータ４０１の撮像素子パッケージ１６２ａと対向する側（図の内側）の撮像素子パッケージ１６２ａと接する変位部４０１ｂの角部を除く全面に設けられ、４つの変位部４０１ｂに個別の電界が印加可能なように、例えば規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれた部分で４つの部分電極（４０５１、４０５２、４０５３、４０５４）に分割されている。他方の電極４０５は、高分子アクチュエータ４０１の固定部３３１ａの内壁に接する側（図の外周）に共通電極として全面に設けられる。
【００５１】
図６は、図５で説明した高分子アクチュエータ４０１の４つの変位部４０１ｂ１、４０１ｂ２、４０１ｂ３、４０１ｂ４に印加される電界Ｅと撮像素子１６２のＰ方向変位、Ｙ方向変位およびＲ方向回転の関係を示すタイミングチャートである。
【００５２】
図６において、タイミングＴ１１で図５（ａ）の右上の変位部４０１ｂ１と左上の変位部４０１ｂ２とに＋Ｅの電界が印加されると、変位部以外の部分は規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれて伸びることができないので、変位部４０１ｂ１と４０１ｂ２とが伸び、撮像素子１６２が図５（ａ）の下側に押され、−Ｐ方向に変位する。同様に、タイミングＴ１２で変位部４０１ｂ３と変位部４０１ｂ４とに＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂ３と４０１ｂ４とが伸び、撮像素子１６２が図５（ａ）の上側に押され、＋Ｐ方向に変位する。
【００５３】
タイミングＴ１３で変位部４０１ｂ１と変位部４０１ｂ４とに＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂ１と４０１ｂ４が伸び、撮像素子１６２が図５（ａ）の左側に押され、−Ｙ方向に変位する。同様に、タイミングＴ１４で変位部４０１ｂ２と変位部４０１ｂ３とに＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂ２と４０１ｂ３とが伸びて撮像素子１６２が図５（ａ）の右側に押され、＋Ｙ方向に変位する。
【００５４】
タイミングＴ１５で変位部４０１ｂ１と変位部４０１ｂ３とに＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂ１と４０１ｂ３が伸び、撮像素子１６２が図５（ａ）のＲ方向に力を受け、時計方向に回転する。同様に、タイミングＴ１６で変位部４０１ｂ２と変位部４０１ｂ４とに＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂ２と４０１ｂ４とが伸びて撮像素子１６２が図５（ａ）のＲ方向に力を受け、反時計方向に回転する。
【００５５】
以上に示したように、本第２の実施の形態によれば、高分子アクチュエータ４０１は、撮像素子１６２の四隅を保持する形で配置され、四隅を押して撮像素子１６２を移動させるために水平、垂直方向へのスムーズな移動ができるだけでなく、撮像素子１６２を回転させることも可能である。また、撮像素子１６２と手振れ補正手段３３１の固定部３３１ａの間の僅かの隙間に配置することができてスペース効率が非常によく、駆動も単に電界を印加するだけで非常に簡単で制御もしやすい。
【００５６】
次に、高分子アクチュエータ４０１を用いた手振れ補正手段３３１の第３および第４の実施の形態を、図７を用いて説明する。図７は、手振れ補正手段３３１の第３および第４の実施の形態を説明するための模式図で、図７（ａ）は第３の実施の形態の、図７（ｂ）は第４の実施の形態の構成を示す図である。
【００５７】
図７（ａ）において、手振れ補正手段３３１は撮像光学系２１１を構成するレンズ２１１ｂを移動させることで手振れを補正する。レンズ２１１ｂは、手振れ補正手段３３１の円環形状をした固定部３３１ａの内側に配置され、レンズ２１１ｂと固定部３３１ａの間には高分子アクチュエータ４０１が配置される。高分子アクチュエータ４０１は、９０度ごとに突起状の変位部４０１ｂを４個備えており、一体的に形成されている。
【００５８】
４つの変位部４０１ｂ以外の４つの薄肉部４０１ｃは、固定部３３１ａに固定された規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれ、電界が印加されても伸張できないように規制されている。また、４つの変位部４０１ｂの凹部は固定部３３１ａに設けられた突起部に接しており、固定部３３１ａ側への伸張が規制されている。ただし、凹部の先端部と固定部３３１ａの突起部との間には、変位部４０１ｂがレンズ２１１ｂ側から押された場合に変形するための隙間が設けられている。
【００５９】
本第３の実施の形態における高分子アクチュエータ４０１の電極構成は、図５（ｂ）に示した第２の実施の形態の電極構成と同様でよい。また、駆動方法は、図７（ａ）の状態であれば図４に示した第１の実施の形態の駆動方法と同じ方法で駆動が可能であるし、図７（ａ）の状態から４５度回転させた状態とすると、図６に示した第２の実施の形態の駆動方法と同じ方法で駆動が可能である。本例では撮像光学系２１１を構成するレンズ２１１ｂを移動させるとしたが、撮像光学系２１１全体を移動させてもよい。高分子アクチュエータは発生力が大きいため、撮像光学系２１１全体のような重い物でも動かすことができる。
【００６０】
以上に示したように、本第３の実施の形態によれば、高分子アクチュエータ４０１は、射出成形等で形状が自由に形成できるため、本例のような円環状の内部に突起を持ったような通常のアクチュエータでは考えられない複雑な形状も作成可能であり、形状の自由度が極めて高い。また、レンズ２１１ｂと手振れ補正手段３３１の固定部３３１ａの間の僅かの隙間に配置することができてスペース効率が非常によく、駆動も単に電界を印加するだけで非常に簡単で制御もしやすい。
【００６１】
図７（ｂ）の第４の実施の形態においては、図３（ｃ）の４個の高分子アクチュエータ４０１の内、２個の高分子アクチュエータ４０１Ｙ２と４０１Ｐ２が一体的に形成されて、２個の突起状の変位部４０１ｂｐと４０１ｂｙを持つ高分子アクチュエータ４０１として配置されており、２個の高分子アクチュエータ４０１Ｙ１と４０１Ｐ１に相当する位置には２個の付勢バネ３３１ｃが配置されている。高分子アクチュエータ４０１の電極構成は図５（ｂ）の第２の実施の形態と同様でよい。
【００６２】
図７（ｂ）に図示した状態は、高分子アクチュエータ４０１に電界が印加されていない状態で、撮像素子１６２は付勢バネ３３１ｃによって−Ｐ／＋Ｙ方向に押しつけられており、高分子アクチュエータ４０１の変位部４０１ｂｐと４０１ｂｙも固定部３３１ａに設けられた突起部の押しつけられている。
【００６３】
駆動方法は図４の高分子アクチュエータ４０１Ｙ２と４０１Ｐ２の駆動方法と同じでよいが、撮像素子１６２のＰ方向の移動については、変位部４０１ｂｐの電極に印加される電界Ｅが大きくされることで、変位部４０１ｂｐが付勢バネ３３１ｃのバネ力に抗して伸張し、撮像素子１６２が変位部４０１ｂｐに押されて＋Ｐ方向に移動され、変位部４０１ｂｐの電極に印加される電界Ｅが小さくされることで、撮像素子１６２が付勢バネ３３１ｃのバネ力により押され、撮像素子１６２が−Ｐ方向に移動される。Ｙ方向についても同様である。
【００６４】
以上に示したように、本第４の実施の形態によれば、高分子アクチュエータおよびその駆動回路の数を第１の実施の形態の半分にでき、その場合でも第１の実施の形態と同様の動作をさせることが可能である。
【００６５】
次に、高分子アクチュエータ４０１を用いた手振れ補正手段３３１の第５の実施の形態を、図８を用いて説明する。図８は、手振れ補正手段３３１の第５の実施の形態を説明するための模式図で、図８（ａ）は手振れ補正手段３３１の第５の実施の形態の構成図、図８（ｂ）は高分子アクチュエータ４０１の５つの変位部のうちＰ方向にある３つの変位部に印加される電界Ｅと撮像素子１６２のＲ方向の回転の関係を示すタイミングチャートである。
【００６６】
図８において、手振れ補正手段３３１は、図５に示した第２の実施の形態と同様に、図３に示した手振れ補正手段での撮像素子１６２のＰ方向およびＹ方向への平行移動による手振れ補正に加えて、図８（ａ）に示したＲ方向の回転による手振れ補正も可能とするものである。Ｙ方向については、変位部４０１ｂｙ１と４０１ｂｙ２を用いて駆動するが、その方法は図３および図４と同じであるので説明は省略する。
【００６７】
Ｐ方向には、高分子アクチュエータ４０１は図の上部に変位部４０１ｂｐ１、下部に変位部４０１ｂｐ２と４０１ｂｐ３の合計３個の突起状の変位部を有している。変位部以外の平面部４０１ａは、固定部３３１ａに固定された規制部材３３１ｂと固定部３３１ａとに挟まれ、電界が印加されても伸張できないように規制されている。また、５つの変位部４０１ｂｙ１、４０１ｂｙ２、４０１ｂｐ１、４０１ｂｐ２および４０１ｂｐ３の凹部は固定部３３１ａに設けられた突起部に接しており、固定部３３１ａ側への伸張が規制されている。ただし、凹部の先端部と固定部３３１ａの突起部との間には、変位部が撮像素子１６２側から押された場合に変形するための隙間が設けられている。
【００６８】
ここで、Ｒ方向の動作について説明すると、例えば図８（ａ）に例示したように、Ｐ方向の３個の変位部のうち上部の変位部４０１ｂｐ１と下部の変位部４０１ｂｐ２とには電界が印加されず、下部の変位部４０１ｂｐ３に電界Ｅが印加されることで変位部４０１ｂｐ３が伸びた場合、撮像素子１６２は変位部４０１ｂｐ３により図の右下から上方向の力を受け、図の面内で反時計方向に回転する。この時、上部の変位部４０１ｂｐ１と下部の変位部４０１ｂｐ２、および左右の変位部４０１ｂｙ１と４０１ｂｙ２とは、撮像素子の反時計方向の回転に伴って変形する。
【００６９】
図８（ｂ）において、タイミングＴ２１で下部左側の変位部４０１ｂｐ２に＋Ｅの電界が印加されることで、撮像素子１６２は時計方向に回転される。タイミングＴ２２で下部右側の変位部４０１ｂｐ３に＋Ｅの電界が印加されることで、撮像素子１６２は反時計方向に回転する。図８（ａ）に例示した状態は、この状態である。
【００７０】
タイミングＴ２３で下部左側の変位部４０１ｂｐ２と下部右側の変位部４０１ｂｐ３に共に＋Ｅの電界が印加されることで、撮像素子１６２は回転せず、＋Ｐ方向に平行移動する。タイミングＴ２４で上部の変位部４０１ｂｐ１に＋Ｅの電界が印加されることで、撮像素子１６２は回転せず、−Ｐ方向に平行移動する。
【００７１】
以上に示したように、本第５の実施の形態によれば、少なくとも１方向の高分子アクチュエータに複数個の変位部を備えることで、撮像素子１６２のＰ方向およびＹ方向への平行移動に加えて、Ｒ方向に回転させることができ、光軸２００の周りの回転による手振れ補正も可能である。
【００７２】
次に、高分子アクチュエータ４０１を用いた手振れ補正手段３３１の第６の実施の形態を、図９を用いて説明する。図９は、手振れ補正手段３３１の第６の実施の形態を説明するための模式図で、図９（ａ）は手振れ補正手段３３１の第６の実施の形態の構成図、図９（ｂ）は高分子アクチュエータ４０１の変位部に印加される電界Ｅと光軸２００の振れ方向の関係を示すタイミングチャートである。
【００７３】
本第６の実施の形態は、レンズ２１１ａおよび２１１ｂからなる撮像光学系２１１を収納した鏡胴２０１と、鏡胴２０１に固定された撮像素子１６２とからなる鏡胴ユニット２２０全体を高分子アクチュエータ４０１で動かすことで手振れを補正するものである。
【００７４】
図９（ａ）において、高分子アクチュエータ４０１は図の上部と下部とにそれぞれ２個の突起状の変位部４０１ｂｐ１、４０１ｂｐ２、４０１ｂｐ３、４０１ｂｐ４を備え、４個の変位部で鏡胴ユニット２２０を挟み込む構成となっており、鏡胴ユニット全体を回転動作させることで、光軸２００をＰ方向に動かすことができるようになっている。また、図示していないが、Ｙ方向にも同じく４つの変位部を持つ高分子アクチュエータ４０１を配置することで、光軸２００をＹ方向にも動かすことができる。
【００７５】
図９（ｂ）において、タイミングＴ３１で変位部４０１ｂｐ２と４０１ｂｐ４に＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂｐ２と４０１ｂｐ４とが伸びるので、鏡胴ユニット２２０は、図９（ａ）に示したように−Ｐ方向に回転し、光軸２００は−Ｐ方向に回転する。
【００７６】
タイミングＴ３２で変位部４０１ｂｐ１と４０１ｂｐ３に＋Ｅの電界が印加されることで、変位部４０１ｂｐ１と４０１ｂｐ３とが伸びるので、鏡胴ユニット２２０は、図９（ａ）に示したように＋Ｐ方向に回転し、光軸２００は＋Ｐ方向に回転する。
【００７７】
以上に示したように、本第６の実施の形態によれば、鏡胴ユニット２２０全体を高分子アクチュエータで動かすことで光軸そのものを動かすことができ、撮像光学系２１１と撮像素子１６２の位置関係が常に一定であるため、常に撮像光学系２１１の光学性能のベストの位置で撮像ができ、最良の画質を得ることができる。
【００７８】
最後に、高分子アクチュエータの温度特性の補正について、図１０を用いて説明する。図１０は、高分子アクチュエータの変位特性（印加電界Ｅと変位量Ｘの関係を示す特性）の温度依存性を示す模式的なグラフである。
【００７９】
図１０において、高分子アクチュエータは、材質にもよるが、一般に変位特性は線形特性を示し、同一の変位Ｘ１をもたらす印加電界Ｅは、常温の値（図のＥ１）に対して、高温になるほど低く（図のＥ２）、低温になるほど高く（図のＥ３）なる。
【００８０】
そこで、図１０に示した同一変位をもたらす印加電界Ｅを、メモリにルックアップテーブルや関数の係数等の形で記憶しておき、図１に示した温度検知手段３２１を用いて手振れ補正手段３３１近傍の温度Ｔを検知し、手振れ補正に必要な変位Ｘをもたらす印加電界Ｅを、前述したメモリ等に記憶された印加電界Ｅと検知された温度Ｔから算出して高分子アクチュエータに印加することで、変位量をモニタしてフィードバックしながら印加電界を制御する所謂クローズドループ制御ではなく、所謂オープンループ制御で手振れ補正を行うことが可能となる。
【００８１】
オープンループ制御が可能であると制御が格段に簡略化でき、制御回路をシンプルで安価なものとすることができる。
【００８２】
上述した各実施の形態では、高分子アクチュエータを有した駆動ユニットを手振れ補正手段に用いた例で説明したが、高分子アクチュエータを有した駆動ユニットの用途はこれに限るものではなく、本発明で示した構成や駆動方法を応用することで、撮像装置に限っても、撮像光学系のフォーカス駆動およびズーム駆動、絞り駆動、シャッタ駆動、メモリカードやＤＶＤディスク等の記憶手段の挿脱等に利用可能である。また、その他、自動車や携帯電話、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）等におけるメカニカルな駆動部の多くにも、同様に利用可能である。
【００８３】
以上に述べたように、本発明によれば、高分子アクチュエータを備え、該アクチュエータを用いて、撮像素子、レンズ、撮像光学系、鏡胴ユニット等の被駆動体を移動させることで、小型で応答速度が速く、配置の自由度の高い駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置を提供することができる。
【００８４】
尚、本発明に係る駆動ユニット、撮像ユニットおよび撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】撮像装置の構成を示す模式図である。
【図２】高分子アクチュエータの動作原理を説明するための模式図である。
【図３】手振れ補正手段の第１の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図４】第１の実施の形態における高分子アクチュエータに印加される電界と撮像素子の変位の関係を示すタイミングチャートである。
【図５】手振れ補正手段の第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図６】第２の実施の形態における高分子アクチュエータに印加される電界と撮像素子の変位の関係を示すタイミングチャートである。
【図７】手振れ補正手段の第３および第４の実施の形態を説明するための模式図である。
【図８】手振れ補正手段の第５の実施の形態を説明するための模式図である。
【図９】手振れ補正手段の第６の実施の形態を説明するための模式図である。
【図１０】高分子アクチュエータの変位特性の温度依存性を示す模式的なグラフである。
【図１１】手振れ補正の原理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  撮像装置
１１１  操作部
１３１  画像表示部
１６１  撮像制御部
１６２  撮像素子
１６３  アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１６５  画像処理部
１８１  画像記録部
２００  光軸
２０１  鏡胴
２１１  撮像光学系
２１１ａ  レンズ
２１１ｂ  レンズ
２２０  鏡胴ユニット
３００  撮像回路
３０１  手振れ検知手段
３０３  振れ検出回路
３０５  振れ量検出部
３０７  係数変換部
３０９  駆動制御部
３１１  手振れ補正制御部
３１３  駆動回路部
３２１  温度検知手段
３３０  撮像ユニット
３３１  手振れ補正手段
３３１ａ  固定部
３３１ｂ  規制部材
３３１ｃ  付勢バネ
３５０  撮像部
４０１  高分子アクチュエータ
４０１ａ  平面部
４０１ｂ  変位部
４０３  伸張部
４０５  電極
【図１】
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【図２】
2007322479.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007322479.tif 000009
【図８】
2007322479.tif 000010
【図９】
2007322479.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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