(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を挟み込むよう反対方向から付勢して支持するバネ部材と駆動型弾力支持手段とで１つの弾力支持手段を構成し、
当該弾力支持手段を２つ、被駆動部材の中心軸に直角な面内に、互いに直交して配置してなる駆動装置であって、
各駆動型弾力支持手段は、被駆動部材に圧接する摩擦駆動部を有し、
当該摩擦駆動部の高周波振動により、被駆動部材を、当該駆動型弾力支持手段による上記付勢方向と略直角方向に上記面内で駆動し、
被駆動部材は、駆動型弾力支持手段の摩擦駆動部と圧接する面がテーパ面とされており、
当該駆動型弾力支持手段からの付勢力の一部が当該テーパ面によって、被駆動部材の中心軸方向の力に変換され、
当該中心軸方向の力に抗して被駆動部材に当接し、被駆動部材の光軸方向への移動を阻止する当接手段を設けたことを特徴とする、駆動装置。
【請求項２】
被駆動部材の中心軸に直角な面内に、当該被駆動部材を中心軸に向けて付勢する３つの駆動型弾力支持手段を略３等分位置に配置し、
各駆動型弾力支持手段は、被駆動部材に圧接する摩擦駆動部を有し、当該摩擦駆動部の高周波振動により、被駆動部材を、当該駆動型弾力支持手段による上記付勢方向と略直角方向に上記面内で駆動する駆動装置であって、
被駆動部材は、駆動型弾力支持手段の摩擦駆動部と圧接する面がテーパ面とされており、
当該駆動型弾力支持手段からの付勢力の一部が当該テーパ面によって、被駆動部材の中心軸方向の力に変換され、
当該中心軸方向の力に抗して被駆動部材に当接し、被駆動部材の光軸方向への移動を阻止する当接手段を設けたことを特徴とする、駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の駆動装置を用いて、手ぶれ補正レンズを光軸直角方向に駆動することを特徴とする、手ぶれ補正機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、被駆動部材を面内で移動させる駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮影レンズ内に手ぶれ補正レンズを配置し、検出したぶれ量およびぶれ方向に応じて手ぶれ補正レンズを適宜に移動して結像位置を一定に保つ手ぶれ補正機構が種々提案されている。
【０００３】
しかし、手ぶれ補正レンズは、高速、高精度に駆動する必要があるので、２つの手ぶれ補正レンズを直交方向にそれぞれ独立して駆動する構成とされていた。そのため、全体の構成が大きくなり、特に光軸方向（手ぶれ補正レンズの駆動方向と直角方向）に小型化するのが困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、被駆動部材の駆動方向と直角方向に小型化することが可能である駆動装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の駆動装置を提供する。
【０００６】
被駆動部材を挟み込むよう反対方向から付勢して支持する「バネ部材」と「駆動型弾力支持手段」とで１つの「弾力支持手段」を構成し、当該「弾力支持手段」を２つ、被駆動部材の中心軸に直角な面内に、互いに直交して配置してなる駆動装置である。各駆動型弾力支持手段は、被駆動部材に圧接する摩擦駆動部を有し、当該摩擦駆動部の高周波振動により、被駆動部材を、当該駆動型弾力支持手段による上記付勢方向と略直角方向に上記面内で駆動する。
また、被駆動部材は、上記駆動型弾力支持手段の摩擦駆動部と圧接する面がテーパ面とされている。これにより、当該駆動型弾力支持手段からの付勢力の一部が当該テーパ面によって、被駆動部材の中心軸方向の力に変換される。そして、「当該中心軸方向の力に抗して被駆動部材に当接し、被駆動部材の光軸方向への移動を阻止する当接手段」を設ける。
このような構成により、被駆動部材の中心軸方向の位置を一定に保持することができる。また、駆動型弾力支持手段の付勢力の分力により、被駆動部材の中心軸と平行な方向に被駆動部材を弾力的に付勢することができ、構成を簡単にすることができる。
【０００７】
上記構成において、被駆動部材は、バネ部材と駆動型弾力支持手段で構成される弾力支持手段の弾性力（付勢力）の釣り合いにより支持される。駆動型弾力支持手段の摩擦駆動部により、被駆動部材の支持点を移動させることができる。この支持点移動により、被駆動部材は移動させられ、新たな釣り合い位置で支持される。つまり、被駆動部材を直交する２方向に駆動することができる。
【０００８】
上記構成において、摩擦駆動部には、例えば連続変位形の圧電アクチュエータ、具体的には、高周波振動により被駆動部材を駆動する振動モータ（いわゆる超音波モータ）を用いることができる。この場合、振動モータは、被駆動部材に接触する摩擦駆動部が定在的な楕円振動により被駆動部材を駆動する定在波形のものであっても、進行波による表面の楕円振動により被駆動部材を駆動する進行波形のものであってもよい。摩擦結合を利用して被駆動部材を微小量単位で駆動することにより、高精度、高分解能の駆動が可能となる。また、駆動後、被駆動部材の位置をがた（遊び）なく保持することができる。
【０００９】
上記構成によれば、弾力支持手段は、被駆動部材を被駆動部材の中心軸に対して略直角方向に支持するので、被駆動部材の駆動方向と直角方向の空間に配置することなく、被駆動部材の駆動方向の空間のみに配置することができる。
【００１０】
したがって、被駆動部材の駆動方向と直角方向に小型化することが可能である。
【００１５】
上記駆動型弾力支持手段は、被駆動部材の中心軸に向けて被駆動部材を弾力的に付勢して支持する。
【００１６】
上記構成によれば、被駆動部材の中心軸方向に付勢力を与えるので、被駆動部材には余分なモーメントが発生しない。これにより、被駆動部材の摩擦結合部では均等に摩擦結合する状態となり、したがって、被駆動部材を安定して駆動することが可能である。
【００１９】
本発明の別の態様の駆動装置においては、被駆動部材の中心軸に直角な面内に、当該被駆動部材を中心軸に向けて付勢する３つの「駆動型弾力支持手段」を略３等分位置に配置する。各「駆動型弾力支持手段」は、被駆動部材に圧接する摩擦駆動部を有し、当該摩擦駆動部の高周波振動により、被駆動部材を、当該駆動型弾力支持手段による上記付勢方向と略直角方向に上記面内で駆動する。
被駆動部材は、駆動型弾力支持手段の摩擦駆動部と圧接する面がテーパ面とされており、当該駆動型弾力支持手段からの付勢力の一部が当該テーパ面によって、被駆動部材の中心軸方向の力に変換される。そして、当該中心軸方向の力に抗して被駆動部材に当接し、被駆動部材の光軸方向への移動を阻止する当接手段を設けている。
【００２０】
上記構成によれば、略１２０°毎に配置された３つの駆動型弾力支持手段により、駆動ベクトルの合成により被駆動部材を２方向に駆動することが可能である。さらに、被駆動部材を回転駆動することも可能である。
【００２１】
また、被駆動部材の中心軸方向の位置を一定に保持することができる。
【００２２】
ここでも、駆動型弾力支持手段の付勢力の分力により、被駆動部材の中心軸と平行な方向に被駆動部材を弾力的に付勢することができ、構成を簡単にすることができる。
【００２３】
上記各構成の駆動装置は、手ぶれ補正機構において、手ぶれ補正レンズを光軸直角方向に駆動するのに好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態に係る駆動装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、第１実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の駆動装置を用いた手ぶれ補正レンズ１の駆動機構を示す。手ぶれ補正レンズ１を保持するレンズ保持部材２は、手ぶれ補正レンズ１の半径方向に、互いに直角方向に配置した２対の弾力支持手段１００ａ，６ａ；１００ｂ，６ｂにより支持される。各対の弾力支持手段１００ａ，６ａ；１００ｂ，６ｂのうち一方１００ａ，１００ｂは駆動型弾力支持手段であり、駆動手段として超音波アクチュエータ３ａ，３ｂを含む。レンズ保持部材２は、超音波アクチュエータ３ａ，３ｂにより、半径方向から駆動される。この構成は、レンズ鏡胴での配置上、光軸方向に余裕がないときに有利である。
【００２７】
詳しくは、ｘ方向、ｙ方向に２個のアクチュエータ３ａ，３ｂでリニアに駆動する構成である。手ぶれ補正レンズ１を保持するレンズ保持部材２は、アクチュエータ３ａ，３ｂとアクチュエータベース４ａ，４ｂを介して、ばね部材５ａ，５ｂにより付勢され、これと反対側からもう一方のばね部材６ａ，６ｂで付勢され、ｘ、ｙの２方向で位置決めされている。アクチュエータ３ａ，３ｂは、アクチュエータベース４ａ，４ｂにそれぞれ接着されている。これに代えて、アクチュエータベース４ａ，４ｂに溝を設け、その溝にアクチュエータ３ａ，３ｂが嵌合する構成としてもよい。
【００２８】
アクチュエータベース４ａ，４ｂは、固定筒８のガイド溝８ａ，８ｂにより、アクチュエータベース４ａはｘ方向、アクチュエータベース４ｂはｙ方向への動きが規制されている。アクチュエータベース４ａ，４ｂは、図示していないが、光軸方向の動きも固定筒８により規制されている。したがって、アクチュエータベース４ａはｙ方向、アクチュエータベース４ｂはｘ方向の各一方向にのみ、移動自在である。
【００２９】
また、レンズ保持部材２は、図４の模式断面図に示すように、ばね１６により光軸方向にふらつかないよう付勢され、固定筒８に摩擦低減のために設けたボール部材１７に押し付けられ、光軸方向の移動が規制されている。
【００３０】
アクチュエータ３ａ，３ｂには、図３（ａ）に示した超音波モータ５０を用いる。手ぶれ補正のためのレンズ駆動アクチュエータとして超音波モータを用いると、立ち上がりからトップスピードまでの速さが速いので、追随性が良く、高速反転できたり、構成が比較的簡単な点など、他のアクチュエータより有利な点が多い。
【００３１】
超音波モータ５０は、超音波域の振動周波数で突出片の先端部５２ａ、５２ｂを楕円振動させ、これを被駆動体であるレンズ保持部材２に押し付けることで、摩擦力を介して楕円の接線方向にレンズ保持部材２を駆動する。
【００３２】
詳しくは、超音波モータ５０は、略コ字状に折り曲げた金属弾性部材である板部材５２の中央部の表裏面に圧電素子５４ａ，５４ｂを固着したものである。圧電素子５４ａ，５４ｂに交流電圧を印加して、例えば矢印で示したように、一方５４ａをその厚さ方向に、他方を板部材５２の延在方向に、それぞれ適宜伸縮させる。これにより、金属弾性部材５２に、屈曲や縦振動など複数のモードの共振を起こし、その合成として、突出片の先端部５２ａ、５２ｂを、図のような楕円状に振動させる。この場合、先端部５２ａ、５２ｂの楕円振動の位相は、略半周期ずれるようにする。
【００３３】
これに代え、図３（ｂ）に示した超音波モータ６０を用いてもよい。この超音波モータ６０は、ベース部６８とともにトラス状に構成した積層圧電素子６２，６４を互いに位相をずらして伸縮させ、筒状の先端部６６に楕円振動を得るものである。この場合、超音波モータ６０は、図６に示したように２個を１組として用い、レンズ保持部材２が回転しないようにする。
【００３４】
図１で、アクチュエータ３ａ側の圧電素子に通電し、レンズ保持部材２との接触部に楕円運動を起こすと、レンズ保持部材２は楕円の接線方向、すなわちｘ方向に移動する。このとき、ばね部材６ａとレンズ保持部材２との間では、滑りが生じる。レンズ保持部材２のｘ方向の移動により、ばね部材５ｂ，６ｂの付勢力のバランスが崩れるが、レンズ保持部材２が移動を停止すると、アクチュエータ３ａおよびばね部材６ａとレンズ保持部材２との間の静止摩擦力により、レンズ保持部材２が停止した位置に保持される。一方、レンズ保持部材２は、ばね部材５ａ，６ａによりｙ方向には中立状態を保つ。つまり、レンズ保持部材２は、ｘ方向に駆動される。
【００３５】
同様に、アクチュエータ３ｂにより、レンズ保持部材２はｙ方向に駆動される。
【００３６】
したがって、アクチュエータ３ａ，３ｂにより、レンズ保持部材２のｘ，ｙ方向位置を独立に制御できる。
【００３７】
図５は、手ぶれ補正レンズ１を有する撮影レンズ４０を用いるカメラのブロック図である。
【００３８】
撮影レンズ４０は、手ぶれ補正レンズ１をｘ、ｙ方向に駆動するアクチュエータ３ａ，３ｂと、例えば加速度センサによりｘ、ｙ方向のぶれを検出するぶれ検出手段７ａ，７ｂと、それらに接続されたレンズマイコン４２とを有する。カメラ本体３０は、カメラ全体の制御を統括するカメラＣＰＵ３４を有する。カメラＣＰＵ３４とレンズマイコン４２とは接続され、交信するようになっている。
【００３９】
レンズマイコン４２は、カメラＣＰＵ３４からの指令により、手ぶれ補正動作を実行する。すなわち、レンズマイコン４２は、ぶれ検出手段７ａ，７ｂからのぶれ情報が伝達され、それに基づいて必要補正量と方向を演算する。そして、アクチュエータ３ａ、３ｂを駆動制御して、手ぶれ補正レンズ１を光軸垂直面（ｘ−ｙ平面）内で移動させる。これにより、手ぶれが生じても、フィルム３２に対する被写体像の結像位置ずれを一定範囲内に保つことができる。
【００４０】
次に、第２実施形態について説明する。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、手ぶれ補正レンズ９を保持するレンズ保持部材１０は、一端を固定筒に回動自在に支持された３つの弾力支持手段２００により、支持される。
【００４２】
各弾力支持部材２００は、図２（ｂ）の拡大図に示すように構成されている。すなわち、アーム１２は、その一端に設けた穴１２ｗに、固定筒に設けた軸２０ｋが挿通され、回動自在に支持される。アーム１２は、ねじりコイルばね１３により、レンズ保持部材１０側へ付勢される。詳しくは、ねじりコイルばね１３は、そのコイル部が軸２０ｋに遊嵌するとともに、その両端が、アーム１２に設けた突起１２ｔと固定筒に設けた突起２０ｓとにそれぞれ係止する。
【００４３】
アクチュエータ１１は、第１実施形態と同様、図３（ａ）に示した超音波モータ５０であり、アクチュエータベース１１ｓに接着される。アーム１２の他端には、突起１２ｓが設けられ、これにアクチュエータベース１１ｓの穴１１ｔが嵌合し、アクチュエータ１１が揺動自在に保持されるようになっている。
【００４４】
図２（ａ）に戻り、ねじりコイルばね１３ａ，１３ｂ，１３ｃによりそれぞれレンズ保持部材１０に付勢されて摩擦結合するアクチュエータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを適宜駆動することにより、レンズ保持部材１０をアクチュエータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対して相対移動させることができる。このとき、各アーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、適宜回動する。すなわち、アクチュエータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの駆動量を制御することにより、手ぶれ補正レンズ９を光軸垂直面内で任意方向に移動させることができる。第１実施形態とは、レンズ保持部材１０の保持機構が違うだけで、ぶれ補正動作などは同様である。
【００４５】
ところで、手ぶれ補正レンズを保持するレンズ保持部材を、手ぶれ補正レンズの径方向側からアクチュエータで駆動する場合、第１実施形態の図４に示したように、ばね１６等でレンズ保持部材が光軸方向に動かないように、固定部側へ付勢する必要がある。これは、手ぶれ補正レンズを光軸方向側から駆動する場合にはない余分な部品を必要とするので、装置が大型化し、コスト上も不利である。
【００４６】
そこで、図７の模式断面図に示すように、アクチュエータ１１がレンズ保持部材１０に接触する部分は、光軸方向に対して傾いたテーパ面とし、ばね付勢力により光軸方向の分力が生じるようにする。つまり、アクチュエータ１１をレンズ枠１０に押し付けるためのばね１３を、光軸方向規制のばねと兼用する構成とする。
【００４７】
図７では、図２の構成を例にとって説明しているが、第１実施形態の図１の場合も、同様に構成することができる。ただし、図１の構成の場合には、レンズ保持部材２の光軸方向規制のために、アクチュエータ３ａ，３ｂとの当接面のみならず、ばね部材６ａ，６ｂとの当接面についても、光軸方向に対して傾いたテーパ面とする必要がある。
【００４８】
以上説明したように、手ぶれ補正レンズの径方向の空間にアクチュエータを配置すると、手ぶれ補正レンズの駆動機構を光軸方向に小型化することが可能である。
【００４９】
なお、本発明は、手ぶれ補正レンズの駆動についての上記各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００５０】
本発明の駆動装置は、微小量の高速駆動が可能であるので、例えば、第１実施形態と同様の構成でレンズの代わりにＣＣＤ受光素子を支持し、ＣＣＤ受光素子を微小駆動して、画素間を埋めて見かけ上の画素数を増やす、いわゆる画素ずらしに利用することができる。また、第２実施形態の構成は、平行移動のみならず回転移動も可能であるので、例えば、顕微鏡下で細胞に処理を施す場合や電子部品の製造工程などで必要とされる高精度移動ステージに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の駆動装置を示す要部横断面図である。
【図２】  本発明の第２実施形態の駆動装置を示す要部横断面図である。
【図３】  アクチュエータの要部構成図である。
【図４】  図１の縦断面図である。
【図５】  図１の駆動装置を用いるカメラの全体ブロック構成図である。
【図６】  図１の変形例の要部横断面図である。
【図７】  図２の縦断面図である。
【符号の説明】
１  手ぶれ補正レンズ
２  レンズ保持部材
３ａ，３ｂ  アクチュエータ（駆動手段）
４ａ，４ｂ  アクチュエータベース
５ａ，５ｂ  ばね部材
６ａ，６ｂ  ばね部材（弾力支持手段）
７ａ，７ｂ  ぶれ検出手段
８  固定筒
８ａ，８ｂ  ガイド溝
９  手ぶれ補正レンズ
１０  レンズ保持部材
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  アクチュエータ
１１ｓ  アクチュエータベース
１１ｔ  穴
１２，１２ａ、１２ｂ，１２ｃ  アーム
１２ｓ，１２ｔ  突起
１２ｗ  穴
１３  ねじりコイルばね
１６  ばね
１７  ボール部材
２０ｓ  突起
２０ｋ  軸
３０  カメラ本体
３２  フィルム
３４  カメラＣＰＵ
４０  撮影レンズ
４２  レンズマイコン
５０  超音波モータ
５２  板部材
５２ａ，５２ｂ  先端部
５４ａ，５４ｂ  圧電素子
６０  超音波モータ
６２，６４  圧電素子
６６  先端部
６８  ベース部
１００ａ，１００ｂ  駆動型弾力支持手段
２００  弾力支持手段
【図１】
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【図２】
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【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】
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