JP5132410B2 - 駆動装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動子の楕円振動を利用して移動枠（フレーム）を２軸駆動して所定の方向に移動させる駆動装置、および、該駆動装置を適用してぶれ補正を行うぶれ補正機能を有する撮像装置に関する。

従来、ぶれ補正機能を有する撮像装置として、例えば、デジタルカメラがあるが、そのぶれ補正機能は、カメラのピッチ方向（Ｙ軸方向）のぶれ振動と、カメラのヨー方向（Ｘ軸方向）のぶれ振動とを角速度センサ等のぶれ検出手段を用いて検出し、検出されたぶれ信号に基づいて、ぶれを打ち消す方向に撮像光学系の一部、若しくは、撮像素子を撮影光軸に直交する平面内で水平方向（Ｘ軸方向）および垂直方向（Ｙ軸方向）にそれぞれ独立にシフトさせることで、撮像素子の撮像面上での像のぶれを補正する手ぶれ補正機能が知られている。

このような手ぶれ補正機能を実現する手ぶれ補正機構において、上述した撮影レンズの一部、或いは、撮像素子を水平方向および垂直方向に移動する駆動手段に対しては、手ぶれに追随して動作させるために高い応答性と、精密駆動性（微小駆動性）と、電源を切っても移動体の位置が保持される自己保特性が要求される。

このような要求に対して特許文献１では、第一のインパクトアクチュエータを第一基板に固定して第二基板をヨー方向に駆動し、上記第二基板に上記第二のインパクトアクチュエータを固定して撮像素子の搭載された第三基板を駆動する手ぶれ補正機構が開示されている。

また、特許文献２では、撮像素子を搭載したボードを固定の部材に固定された直交方向に動作する２つのアクチュエータをリンク機構でボードに接続し、ピッチ方向とヨー方向にボードを駆動する手ぶれ補正機構が開示されている。
特開２００６−８１３４８号公報 特開２００６−１３３７４０号公報

しかしながら、特許文献１に示されるインパクトアクチュエータを駆動機構として用いた手ぶれ補正機構では、高い応答性と、精密駆動と、自己保特性は得られるが、慣性力を利用して駆動するため、衝撃振動を伝達するシャフトを剛性の高いものにすることが困難であるとともに小型で高い出力を得ることができないという問題もあった。また、カメラ等においてＣＣＤ等の撮像素子の前面に防塵フィルタ等が一体化されて、比較的大きくて重い撮像ユニットを駆動対象とする場合には高い出力が必要となり、カメラが大型化する。つまり、駆動力を上げるためには慣性質量を大きくする必要があり、駆動機構そのものが大きくなってしまう。また、摩擦力に打ち勝つ慣性力により駆動する原理から、摩擦滑りによるエネルギー損失が必ず生ずるものであり、効率をあまり高くすることができないという根本的な不具合もあり、小型で高出力な駆動機構が実現できない。さらに、枠の構成が固定枠（第一基板）と撮像素子の搭載される移動枠（第三基板）との間に枠状の第二基板が介在する構成になっており、枠構成が複雑で機構が大型化するといった問題があった。

一方、特許文献２に記載の手ぶれ補正機構では、２つの振動アクチュエータが、撮像素子の搭載されたボードにリンク機構で結合されており、特許文献１の枠構成よりも簡単な枠構成となっている。但し、振動アクチュエータとボードはリンク機構でつながれているため、機構は大きなものとなっている。また、リンク機構は構造を複雑にしているとともにリンク機構の駆動部には駆動のためのガタが必要であり、高精度な駆動をすることができない。また、リンクのガタによる駆動遅れが生じ、応答性がよくないと言った手ぶれ補正性能を悪化させる根本的な問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で駆動力が大きく、高効率であって、かつ、高精度の駆動装置および該駆動装置を適用するぶれ防止機能を有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の駆動装置は、第一のフレームの平面上で所定の面積を有する第二のフレームを移動させる駆動装置において、上記第一のフレームの平面上で第一の方向に延びる第一の軸部材と、上記第一の軸部材とは異なる軸部材であって、上記第二のフレームの平面上で上記第一の軸部材とは直交する第二の方向に延びる第二の軸部材と、上記第一のフレームに固定されていて、上記第一の軸部材を第一のガイド部でガイドするとともに上記第一の軸部材に押圧された状態で上記第一の軸部材に第一の楕円振動を付与する第一の振動子を有する第一の振動ユニットと、上記第二のフレームに固定されていて、上記第二の軸部材を第二のガイド部でガイドするとともに上記第二の軸部材に押圧された状態で上記第二の軸部材に第二の楕円振動を付与する第二の振動子を有する第二の振動ユニットと、上記第一の軸部材の中心軸と上記第二の軸部材の中心軸とが直交する位置近傍に配置されていて、当該第一の軸部材の中心軸と当該第二の軸部材の中心軸とが直交するように当該第一の軸部材の端部と当該第二の軸部材の端部とを結合するとともに、その結合部位が当該第一の軸部材または第二の軸部材が振動する際の固有振動における節の部分となる位置に配置された軸結合体と、を具備しており、上記第一の軸部材に上記第一の楕円振動が付与されている際には、上記第一の振動ユニットに対して当該第一の軸部材が当該第一の軸部材の軸に沿って移動することにより上記第二の軸部材、上記軸結合体、上記第二の振動ユニット及び上記第二のフレームが当該第一の軸部材の軸方向に移動し、上記第二の軸部材に上記第二の楕円振動が付与されている際には、上記軸結合体に結合している上記第二の軸部材に対して上記第二の振動ユニットが軸方向に沿って移動することにより上記第二のフレームが上記第二の軸部材の軸方向に移動することを特徴とする。

本発明の第２の駆動装置は、第１の駆動装置において、上記軸結合体と結合していない上記第一の軸部材及び上記第二の軸部材の各端部には、ストッパが設けられている。

本発明の第３の駆動装置は、第１の駆動装置において、上記第二のフレームを上記第一のフレームに押圧する方向に付勢する付勢手段と、上記第一のフレームと上記第二のフレームとの間に配置された少なくとも３つの転動体と、を更に具備しており、上記３つの転動体のうちの１つの転動体は、上記軸結合体の近傍に配置され、他の１つの転動体は、上記軸結合体と上記１つの転動体の略延長線上に配置され、さらに他の転動体は、第二の軸部材の略延長線上に配置されている。

本発明の第４の駆動装置は、第１の駆動装置において、上記第二のフレームを上記第一のフレームに押圧する方向に付勢する付勢手段と、上記第一のフレームと上記第二のフレームとの間に配置された少なくとも２つの転動体と、を更に具備しており、上記２つの転動体のうちの１つの転動体は、上記第一の軸部材の延長線上に配置され、他の１つの転動体は、第二の軸部材の略延長線上に配置されている。

本発明の第５の駆動装置は、第１の駆動装置において、上記第一の軸部材および第二の軸部材は、同形状を有し、互いに直交している。

本発明の第１のぶれ補正機能を有する撮像装置は、ぶれ補正機能を有する撮像装置において、所定の面積を有する第一のフレーム上で撮像素子が保持された第二のフレームを撮影光軸と垂直平面内で移動させることによりぶれを補正するぶれ補正機能を有する撮像装置において、上記第一のフレームの平面上で第一の方向に延びる第一の軸部材と、上記第一の軸部材とは異なる軸部材であって、上記第二のフレームの平面上で上記第一の軸部材とは直交する第二の方向に延びる第二の軸部材と、上記第一のフレームに固定されていて、上記第一の軸部材を第一のガイド部でガイドするとともに上記第一の軸部材に押圧された状態で当該第一の軸部材に第一の楕円振動を付与する第一の振動子を有する第一の振動ユニットと、上記第二のフレームに固定されていて、上記第二の軸部材を第二のガイド部でガイドするとともに上記第二の軸部材に押圧された状態で当該第二の軸部材に第二の楕円振動を付与する第二の振動子を有する第二の振動ユニットと、上記第一の軸部材の中心軸と上記第二の軸部材の中心軸とが直交する位置近傍に配置されていて、当該第一の軸部材の中心軸と当該第二の軸部材の中心軸とが直交するように当該第一の軸部材の端部と当該第二の軸部材の端部とを結合するとともに、その結合部位が当該第一の軸部材または第二の軸部材が振動する際の固有振動における節の部分となる位置に配置された軸結合体と、を具備しており、上記第一の軸部材に上記第一の楕円振動が付与されている状態では、上記第一の振動ユニットに対して上記第一の軸部材が移動することにより上記第二の軸部材と上記第二の振動ユニットと上記第二のフレームと上記軸結合体とが当該第一の軸部材の軸方向に移動し、上記第二の軸部材に上記第二の楕円振動が付与されている状態では、上記軸結合体に結合している上記第二の軸部材に対して上記第二の振動ユニットが当該第二の軸部材に沿って移動することにより上記第二のフレームが移動する。

本発明の第２のぶれ補正機能を有する撮像装置は、第１の撮像装置において、上記軸結合体と結合していない上記第一の軸部材及び上記第二の軸部材の各端部には、ストッパが設けられている。

本発明の第３のぶれ補正機能を有する撮像装置は、第１の撮像装置において、上記第一の軸部材と第二の軸部材とは、同形状を有しており、互いに直交している。

本発明の第４のぶれ補正機能を有する撮像装置は、第１の撮像装置において、上記第二のフレームを上記第一のフレームに押圧する方向に付勢する付勢手段と、上記第一のフレームと上記第二のフレームとの間に配置された少なくとも３つの転動体と、を更に具備しており、上記３つの転動体のうちの１つである、第一の転動体は、上記軸結合体の近傍に配置され、他の１つである第二の転動体は、上記軸結合体と上記第一の転動体の略延長線上に配置され、第３の転動体は、第二の軸部材の略延長線上に配置されている。

本発明によれば、小型で駆動力が大きく、高効率であって、かつ、高精度の駆動装置および該駆動装置を適用するぶれ防止機能を有する撮像装置を提供することができる。

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施の形態の撮像装置は、光電変換によって画像信号を得る撮像素子を含む撮像ユニットの手ぶれ補正を行うための駆動装置を搭載したものであり、ここでは、一例としてレンズ交換可能な一眼レフレックス式電子カメラ（デジタルカメラ）への適用例として説明する。

まず、図１を参照して本実施の形態のデジタルカメラ（以下、カメラと記載する）のシステム構成例について説明する。なお、図１は、本実施の形態のカメラのシステム構成を概略的に示すブロック図である。

本実施の形態のカメラは、撮像装置としてカメラ本体を有するボディユニット１００と、アクセサリ装置の一つである交換レンズとしてのレンズユニット１０とによりカメラシステムを構成している。

レンズユニット１０は、ボディユニット１００の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。レンズユニット１０の制御は、自身が有するレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）５が行う。ボディユニット１００の制御は、ボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）５０が行う。これらＬμｃｏｍ５とＢμｃｏｍ５０とは、ボディユニット１００にレンズユニット１０を装着した状態において、通信コネクタ６を介して通信可能に電気的に接続される。そして、カメラシステムとして、Ｌμｃｏｍ５がＢμｃｏｍ５０に従属的に協働しながら稼動するように構成されている。

レンズユニット１０は、撮影レンズ光軸ＯL 上に配される撮影レンズ１と絞り３とを備えている。撮影レンズ１は、レンズ駆動機構２内に設けられた図示しないＤＣモータによって駆動される。絞り３は、絞り駆動機構４内に設けられた図示しないステッピングモータによって駆動される。Ｌμｃｏｍ５は、Ｂμｃｏｍ５０の指令に基づいてこれら各モータを制御する。

ボディユニット１００内には、以下のような構成部材が図１の如く配設されている。例えば、光学系としての一眼レフ方式の構成部材（ペンタプリズム１２、クイックリターンミラー１１、接眼レンズ１３、サブミラー１１ａからなる）と、撮影レンズ光軸ＯL 上のフォーカルプレーン式のシャッター１５と、サブミラー１１ａからの反射光束を受けてデフォーカス量を検出するためのＡＦセンサユニット１６が設けられている。

また、ＡＦセンサユニット１６を駆動制御するＡＦセンサ駆動回路１７と、クイックリターンミラー１１を駆動制御するミラー駆動機構１８と、シャッター１５の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッターチャージ機構１９と、これら先幕と後幕の動きを制御するシャッター制御回路２０と、ペンタプリズム１２からの光束を検出する測光センサ２１ａに基づき測光処理を行う測光回路２１が設けられている。

撮影レンズ光軸ＯL 上には、上述の光学系を通過した被写体像を光電変換するための撮像ユニット３０が設けられている。撮像ユニット３０は、撮像光軸ＯC を有する撮像素子であるＣＣＤ３１やその前面に配設された光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２、防塵フィルタ３３をユニットとして一体化してなるものである。防塵フィルタ３３の周縁部には、圧電素子３４が取り付けられている（図２）。圧電素子３４は、２つの電極を有しており、防塵フィルタ制御回路４８によって圧電素子３４を所定の周波数で振動させることで防塵フィルタ３３を振動させ、フィルタ表面に付着した塵を除去し得るように構成されている。この撮像ユニット３０は、後述する手ぶれ補正用駆動装置である防振ユニット３００に搭載される（図７）。

また、本実施の形態のカメラシステムは、ＣＣＤ３１に接続したＣＣＤインターフェース回路２３と、液晶モニタ２４、記憶領域として機能するＳＤＲＡＭ２５、ＦｌａｓｈＲＯＭ２６などを利用して画像処理する画像処理コントローラ２８とを備え、電子撮像機能とともに電子記録表示機能を提供できるように構成されている。ここで、記録メディア２７は、各種のメモリカードや外付けのＨＤＤ等の外部記録媒体であり、通信コネクタを介してカメラ本体と通信可能かつ交換可能に装着される。そして、この記録メディア２７に撮影により得られた画像データが記録される。その他の記憶領域としては、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する、例えば、ＥＥＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ２９がＢμｃｏｍ５０からアクセス可能に設けられている。

Ｂμｃｏｍ５０には、当該カメラの動作状態を表示出力によってユーザヘ告知するための動作表示用ＬＣＤ５１および動作表示用ＬＥＤ５１ａと、カメラ操作スイッチ（以下、スイッチは、ＳＷと記載する）５２とが設けられている。カメラ操作ＳＷ５２は、例えばレリーズＳＷ、モード変更ＳＷおよびパワーＳＷなど、当該カメラを操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。さらに、電源としての電池５４と、電池５４の電圧を、当該カメラシステムを構成する各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する電源回路５３が設けられ、外部電源からジャックを介して電流が供給されたときの電圧変化を検知する電圧検出回路も設けられている。

上述のように構成されたカメラシステムの各部は、概略的には以下のように稼動する。まず、画像処理コントローラ２８は、Ｂμｃｏｍ５０の指令に従ってＣＣＤインターフェース回路２３を制御してＣＣＤ３１から画像データを取り込む。この画像データは画像処理コントローラ２８でビデオ信号に変換され、液晶モニタ２４で出力表示される。ユーザは、この液晶モニタ２４の表示画像から、撮影した画像イメージを確認できる。

ＳＤＲＡＭ２５は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリアなどに使用される。また、画像データは、ＪＰＥＧデータに変換された後、記録メディア２７に保管される。

ミラー駆動機構１８は、クイックリターンミラー１１をアップ位置とダウン位置へ駆動するための機構であり、このクイックリターンミラー１１がダウン位置にある時、撮影レンズ１からの光束は、ＡＦセンサユニット１６側とペンタプリズム１２側へと分割されて導かれる。ＡＦセンサユニット１６内のＡＦセンサからの出力は、ＡＦセンサ駆動回路１７を介してＢμｃｏｍ５０へ送信されて周知の測距処理が行われる。一方、ペンタプリズム１２を通過した光束の一部は測光回路２１内の測光センサ２１ａへ導かれ、ここで検知された光量に基づき周知の測光処理が行われる。

次に、防振ユニット３００に搭載されるＣＣＤ３１を含む撮像ユニット３０について、図２を参照して説明する。なお、図２は、撮像ユニット３０の構成例を示す縦断側面図である。

撮像ユニット３０は、撮影光学系を透過し自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る撮像素子としてのＣＣＤ３１と、ＣＣＤ３１の光電変換面側に配設され、撮影光学系を透過して照射される被写体光束から高周波成分を取り除く光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２と、この光学ＬＰＦ３２の前面側において所定間隔をあけて対向配置された防塵フィルタ３３と、この防塵フィルタ３３の周縁部に配設されて防塵フィルタ３３に対して所定の振動を与えるための圧電素子３４とを備える。なお、ＣＣＤ３１の光電変換面上の光軸を撮像光軸ＯC とする。勿論、撮像光軸ＯC は、撮影レンズ光軸ＯL （Ｚ方向）と平行である。

ＣＣＤ３１のＣＣＤチップ３１ａは、固定板３５上に配設されたＦＰＣ（フレキシブル基板）３１ｂに直接、実装され、ＦＰＣ３１ｂの両端から出た接続部３１ｃ，３１ｄが主回路基板３６に設けられたコネクタ３６ａ，３６ｂを介して主回路基板３６側と接続されている。また、ＣＣＤ３１が有する保護ガラス３１ｅは、スペーサ３１ｆを介してＦＰＣ３１ｂ上に固着されている。

ＣＣＤ３１と光学ＬＰＦ３２との間には、弾性部材等からなるフィルタ受け部材３７が配設されている。このフィルタ受け部材３７は、ＣＣＤ３１の前面側周縁部で光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、かつ、光学ＬＰＦ３２の背面側周縁部の近傍に当接することで、ＣＣＤ３１と光学ＬＰＦ３２との間を略気密性が保持されるように構成されている。そして、ＣＣＤ３１と光学ＬＰＦ３２とを気密的に覆うホルダ３８が配設されている。ホルダ３８は、撮像光軸ＯC 周りの略中央部分に矩形状の開口３８ｋを有し、この開口３８ｋの防塵フィルタ３３側の内周縁部には断面が略Ｌ宇形状の段部３８ｍが形成され、開口３８ｋに対してその後方側から光学ＬＰＦ３２およびＣＣＤ３１が配設されている。光学ＬＰＦ３２の前面側周縁部を段部３８ｍに対して略気密的に接触させるように配置することで、光学ＬＰＦ３２は、段部３８ｍによって撮像光軸ＯC 方向（Ｚ方向）の位置規制がなされ、ホルダ３８の内部から前面側に対する抜け止めがなされる。

一方、ホルダ３８の前面側の周縁部には、防塵フィルタ３３を光学ＬＰＦ３２の前面に所定間隔あけて保持するために段部３８ｍ周りで段部３８ｍよりも前面側に突出させた防塵フィルタ受け部３８ｎが全周に亘って形成されている。全体として円形ないしは多角形の板状に形成された防塵フィルタ３３は、板ばね等の弾性体で形成される部材であって、ビス３９で防塵フィルタ受け部３８ｎに固定された押圧部材４０により押圧状態で防塵フィルタ受け部３８ｎに支持される。防塵フィルタ３３の背面側の外周縁部に配設された圧電素子３４部分には、防塵フィルタ受け部３８ｎとの間に環状のシール４１が介在され、気密状態が確保されている。撮像ユニット３０は、このようにしてＣＣＤ３１を搭載する所望の大きさに形成されたホルダ３８を備えた気密構造を有している。

本実施の形態のカメラは、ボディユニット１００の撮影時に生じた手ぶれを補償するように撮像素子であるＣＣＤ３１を上記手ぶれに応じて移動させ、手ぶれのない撮影画像を得る手ぶれ補正機能を有している。そこで、上記カメラにおいては、撮影レンズ光軸ＯL （または、撮像光軸ＯC ）の方向をＺ方向として、該Ｚ方向と直交する平面（ＸＹ平面）内にて互いに直交する第一の方向をＸ方向とし、第二の方向をＹ方向とした場合、撮像ユニット３０のＣＣＤ３１を、上記Ｘ方向およびＹ方向にぶれを補償するように変位移動させるための手ぶれ補正用駆動装置である防振ユニット３００（図３）が適用される。そして、防振ユニット３００においては、所定の周波電圧を上記駆動装置の駆動源となる振動子に印加することにより振動子の駆動子に楕円振動を発生させることによって、撮像ユニット３０のＣＣＤ３１を搭載する移動対象物としてのホルダ３８が変位駆動される。

ここで、本実施の形態のカメラの手ぶれ補正用の駆動装置で駆動源として用いる上記振動子の動作原理について図３〜６を用いて説明する。なお、図３は、振動子の模式図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、上記振動子の動作原理を示す模式図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）および図６（Ａ）〜（Ｄ）は、上記振動子の振動過程を示す模式図である。

図３に示すように振動子２００は、所定の大きさで直方体に形成された圧電体２０１と、この圧電体２０１の片面側に片寄らせて分極により中心対称に形成された一対の駆動領域２０２，２０３と、駆動領域２０２，２０３に対応する圧電体２０１の表面位置に設けられた駆動部としての駆動子２０４，２０５とを備える。

駆動領域に電圧を印加しない図４（Ｂ）の状態（振動子長さＬ）から駆動領域２０２に＋の電圧を印加すると、図４（Ａ）に示すように、分極された駆動領域２０２部分が伸びるように変形する一方、その背面側の圧電体２０１部分は伸びるように変形しないので全体として円弧状に変形する。逆に、駆動領域２０２に−の電圧を印加すると、図４（Ｃ）に示すように、分極構造の駆動領域２０２部分が縮むように変形する一方、その背面側の圧電体２０１部分は縮まないので全体として、図４（Ａ）とは逆向きの円弧状に変形する。駆動領域２０３側でも同様である。

駆動子２０４，２０５の表面に楕円振動を発生させるには、圧電体２０１の分極された一方の駆動領域２０２に所定周波数の正弦波による周波電圧を印加するととともに、他方の駆動領域２０３に対して駆動領域２０２に印加する周波電圧の周波数と同じ周波数で位相のずれた正弦波による周波電圧を印加する。印加する周波電圧の周波数は、圧電体２０１の中央が屈曲振動の節Ｎ0 となり、駆動子２０４，２０５部分が屈曲振動の腹となり、かつ、圧電体２０１の縦振動の節が屈曲振動の節と一致するような所定の数値に設定する。

印加する周波電圧の＋，−の変化に伴い、振動子２００は、図５（Ａ）〜（Ｄ）と図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す屈曲振動と縦振動が合成された振動を繰り返し、駆動子２０４，２０５の表面にはそれぞれ楕円振動Ｅ1 ，Ｅ2 が発生する。よって、ホルダ２０６を介して振動子２００の駆動子２０４，２０５側を駆動対象となる移動体２０７に押圧接触させて配設することで、移動体２０７は、駆動子２０４，２０５の表面に生ずる楕円振動Ｅ1 ，Ｅ2 の向きに従い移動することとなる。

この際、駆動領域２０２，２０３に印加する周波電圧の位相差を変えることで、駆動子２０４，２０５の表面に発生する楕円振動Ｅ1 ，Ｅ2 の形状を変えることが可能であり、これにより振動子２００に駆動されて移動する移動体の移動速度を変えることができる。例えば、周波電圧の位相差が０°であれば、速度は０であるが、位相差を増やすと速度は次第に上がり、位相差９０°で最大速度となる。また、位相差９０°を超えて大きくすると逆に速度は次第に下がり、位相差１８０°では再び速度０となる。位相差を負の値にすると、駆動子２０４，２０５に発生する楕円振動Ｅ1 ，Ｅ2 の回転方向が逆転し、移動体を逆方向に駆動することが可能となる。この場合も、位相差−９０°のときに最大速度となる。

本実施形態のカメラに組み込まれ、上述した振動子を駆動源とする手ぶれ補正用駆動装置である防振ユニット３００の構成、作用について、図７〜１７を参照して説明する。

なお、図７は、本実施形態の防振ユニットの構成例を示す正面図である。図８は、防振ユニットの駆動源を含むＸ軸駆動機構部の分解斜視図である。図９は、図７のＡ−Ａ断面図である。但し、上ケースの一部は、非断面状態とする。図１０は、図９のＨ−Ｈ断面図である。図１１は、図９のＩ−Ｉ断面図である。図１２は、図９のＪ−Ｊ断面図である。図１３は、図７のＢ−Ｂ断面図である。図１４は、図７のＣ−Ｃ断面図である。図１５は、図７のＤ−Ｄ断面、または、Ｅ−Ｅ断面を示す図である。図１６は、図７のＦ−Ｆ断面図である。図１７は、図７のＧ−Ｇ断面図である。更に、図１８は、図９のＪ−Ｊ断面で示されるロッドの回転変位状態を示 す図である。図１９は、ロッドの共振状態（屈曲振動）の振幅を拡大して示した概念図である。

防振ユニット３００は、前述した光学ＬＰＦ３２、防塵フィルタ３３等ともに撮像素子であるＣＣＤ３１等からなる撮像ユニット３０（図２）を搭載した移動枠（第二のフレーム）としてのホルダ３８をＸ方向およびＹ方向に移動させる最終的な移動対象物とするものである。

ホルダ３８は、固定枠（第一のフレーム）であるフレーム３０２に対して後述するＸ軸駆動機構部３１０ｘおよびＹ軸駆動機構部３１０ｙによりＸ方向及びＹ方向に移動可能に支持され、かつ、フレーム３０２との間に設けた転動体であるボール（Ａ）３８１、ボール（Ｂ）３８２、ボール（Ｃ）３８３を挟み込むことでＺ方向の位置規制がなされている（図１４，１５）。

防振ユニット３００は、ホルダ３８をフレーム３０２に対してＸ方向に変位移動させるＸ軸駆動機構部３１０ｘと、ホルダ３８をＹ方向に変位移動させるＹ軸駆動機構部３１０ｙとを備え、Ｘ方向、Ｙ方向に独立に動作させることにより、ホルダ３８に搭載されたＣＣＤ３１はＸＹ平面内でＸ方向およびＹ方向にぶれを補償するように変位駆動される。

ここで、Ｘ方向の単軸駆動機構（第一の振動ユニット）を形成するＸ軸駆動機構部３１０ｘの構成について詳細に説明するが、Ｙ方向の単軸駆動機構（第二の振動ユニット）を形成するＹ軸駆動機構部３１０ｙも基本構造はＸ軸駆動機構部３１０ｘと同様であり、以下、Ｘ軸駆動機構部３１０ｘについて詳しく説明する。なお、各図中、Ｘ軸駆動機構部３１０ｘの各構成部材には各符号に添え字ｘを付して示し、Ｙ軸駆動機構部３１０ｙの対応する各構成部材には同一符号に添え字ｙを付して示す。

Ｘ軸駆動機構部３１０ｘは、上ケース３６０ｘと、圧電体３２３ｘおよび駆動子３２１ｘ，３２２ｘからなる第一の振動子であるＸ軸振動子３２０ｘと、ロッド本体３３１ｘおよび摺動板３３６ｘからなるＸ方向に移動可能な移動体（第一の軸部材）であるロッド３３０ｘと、Ｘ軸振動子３２０ｘを摺動板３３６ｘ側に付勢する付勢手段である押圧機構３５０ｘと、下ケース３４０ｘとを備えている。

Ｘ軸振動子３２０ｘにおいては、図４〜６で説明した振動子２００の動作原理に従い、振動子駆動回路６４（図１）で発生される所定の周波電圧が接続用ＦＰＣ（フレキシブルケーブル基板）３２６ｘを通して圧電体３２３ｘに印加され、矩形状の圧電体３２３ｘの片面に配される駆動部である駆動子３２１ｘ，３２２ｘに楕円振動が発生する。駆動子３２１ｘ，３２２ｘに生じる楕円振動により、Ｘ方向の駆動力が得られる。

Ｘ軸振動子３２０ｘには圧電体３２３ｘの駆動子３２１ｘ，３２２ｘと相反する側の中央位置にコの字形状の振動子ホルダ３２４ｘが固着されている。このＸ軸振動子３２０ｘは、図８，１０に示すように振動子ホルダ３２４ｘに形成された両側突起３２４ｘｃが下ケース３４０ｘの保持部である溝３４０ｘｃに嵌合することで、Ｘ方向の移動が規制され、更に、振動子ホルダ３２４ｘの側面が下ケース３４０ｘの内壁３４０ｘａに嵌合することで、Ｙ方向の移動が規制されて下ケース３４０ｘに保持されている。

また、ロッド３３０ｘは、全体が略円柱形状をなし、厳密にはＤカット円形断面をもつ被ガイド部であるロッド本体３３１ｘ上に形成された平面部３３１ｘａに摺動部である摺動板３３６ｘが固着されている。Ｘ軸振動子３２０ｘの駆動子３２１ｘ，３２２ｘがロッド３３０ｘ側に押圧され、摺動板３３６ｘに接触している。なお、摺動板３３６ｘとロッド本体３３１ｘの固着は接着によるとするが、ビス等で締結してもよく、さらには高剛性と耐摩耗性とを合わせ持つ材料であればロッド本体と一体の材料で形成しても良く、固定方式は、特に問わない。ロッド本体３３１ｘは、剛性の高いステンレスやフェライト系ステンレスの焼入れ材が好ましく、摺動板３３６ｘは耐磨耗性を有して剛性の高いセラミックス等の材質で形成され、ロッド３３０ｘの剛性を高めてある。このように剛性を高めることで、小型で高い出力を発生することが可能な移動体であるロッド３３０ｘを実現でき、また、後で述べるように構造体としても機能し、さらに精度を上げると同時に、枠部材をより小型にすることが可能となる。

また、ロッド本体３３１ｘは、摺動板３３６ｘが固着された平面部３３１ｘａとは反対の側の外周に円弧状の２列の溝３３１ｘｂに転動体であるボール３３５ｘを２つずつ、計４つで保持し、ボール３３５ｘは下ケース３４０ｘに設けたＸ方向に沿わせたＵ字溝３４０ｘｆの側面と底面で支持され、Ｘ振動子３２０ｘを摺動板３３６ｘに押圧することにより、Ｘ方向にロッド本体３３１ｘが下ケース３４０ｘと相対移動可能に位置決めされている。一方、下ケース３４０ｘは、フレーム３０２の上面３０２ｄにビス３４４ｘで固定されているのでロッド３３０ｘとフレーム３０２はＸ方向に相対移動が可能である（図９）。

なお、転動体としてのボール３３５ｘは、これに限らず、ローラであってもよい。但し、ローラの場合は、下ケース３４０ｘに設けるＸ軸に沿ったＵ字溝３４０ｘｆに替えて角部２箇所に該ローラを受ける斜面を形成し、該斜面とロッド３３０ｘとの間に上記ローラを配置する必要がある。

押圧機構３５０ｘは、上ケース３６０ｘの内部上方に挿入される板バネ３５２ｘと、板バネ３５２ｘの端部を押圧する調節ビス３５４ｘと、調節ビス押圧量を調節するための調節ワッシャ３５３ｘと、上ケース３６０ｘに配されるビス穴（ビス螺合用ネジ穴）３６０ｘｄとからなる。

板バネ３５２ｘは、図８，１０に示すようにＸ方向に延びる弾性変形可能な略真直な板バネであり、両端に幅方向の凸部３５２ｘｂと、中央幅方向に突出する位置決め凸部３５２ｘｃとを有している。この板バネ３５２ｘは、上ケース３６０ｘの内部上方に挿入され、両端の凸部３５２ｘｂが上ケース３６０ｘの内壁３６０ｘａに嵌合し、Ｙ方向の位置決めと回転が規制される。更に、位置決め凸部３５２ｘｃを上ケース３６０ｘの上部切り欠き３６０ｘｃに嵌入させてＸ方向の位置決めがなされる。

上ケース３６０ｘのビス穴３６０ｘｄに対して調節ワッシャ３５３ｘを挿入した状態で２本の調節ビス３５４ｘを螺合し、該ビスの先端でＸ方向対称な板バネ３５２ｘの両端部を下方に押圧する。板バネ３５２ｘの両端部の押圧変位により、板バネ中央下面押圧部にてゴム等の振動吸収材で形成された防振シート３５１ｘを介してＸ軸振動子３２０ｘ側の振動子ホルダ３２４ｘの凸状押圧部３２４ｘｂを押圧し、振動子ホルダ３２４ｘによりＸ軸振動子３２０ｘが押圧される。その押圧力によってＸ軸振動子３２０ｘの駆動子３２１ｘ，３２２ｘが摺動板３３６ｘに当接する。

板バネ３５２ｘの押圧変位量は、調節ワッシャ３５３ｘの厚みを変えることで変化し、該振動子押圧力の調整ができる。この押圧機構３５０ｘによる振動子押圧力量は、１５Ｎ（ニュートン）程度の非常に大きな力に設定される。

なお、上ケース３６０ｘは逆Ｕ宇形状で、Ｘ方向両端立下り部に両側面に２つずつ、４箇所に矩形穴３６０ｘｂを設けている。一方、下ケース３４０ｘには上記矩形穴３６０ｘｂに対応した位置に各々突起３４０ｘｂが設けられている（図８，９）。上ケース３６０ｘと下ケース３４０ｘとは、板バネ３５２ｘやＸ軸振動子３２０ｘ等を組み込んだ状態で内壁面と外面を嵌合させて組み付け、上ケース矩形穴３６０ｘｂと突起３４０ｘｂとを係合させると（図１１）、下ケース３４０ｘに対する上ケース３６０ｘの相対組み付け位置が決まる。

また、上ケース３６０ｘおよび下ケース３４０ｘには、それぞれ一方の側面部に切り欠き３６０ｘｅおよび３４０ｘｅが設けられている（図８）。これらの切り欠き部は、上述した上、下ケースの組み付け状態でＸ軸振動子３２０ｘの上面に接続される接続用ＦＰＣ３２６ｘを挿通させるための切り欠きとなる。

Ｙ軸駆動機構部３１０ｙも前述したように基本構造は、Ｘ軸駆動機構部３１０ｘと同様であり（図１３参照）、その詳細な説明は省略するが、Ｘ軸駆動機構部３１０ｘ側の上、下ケース３６０ｘ，３４０ｘやＸ軸振動子３２０ｘは、フレーム３０２に対する固定部材となり、Ｘ軸振動子３２０ｘの駆動力によって移動体であるロッド３３０ｘがＸ方向に移動する。それに対してＹ軸駆動機構部３１０ｙでは、移動体（第二の軸部材）であるロッド３３０ｙがフレーム３０２に対してＹ軸移動方向での固定側となり、第二の振動子であるＹ軸振動子３２０ｙ、下ケース３４０ｙ、押圧機構３５０ｙ、上ケース３６０ｙが移動部材となる。従って、下ケース３４０ｙに固定されているホルダ３８も移動部材となる。

なお、ロツド３３０ｘとロッド３３０ｙは、端部が軸結合体であるロッド結合体３７０の嵌合穴３７０ａ，３７０ｂに嵌入し、接着固定され、互いの中心軸が直交するように支持されている。従って、Ｘ軸駆動機構部３１０ｘによってロッド３３０ｘがＸ方向に駆動された場合は、ロッド３３０ｘに結合体３７０で結合されたロッド３３０ｙはロッド３３０ｘと一体的にＸ方向に移動し、ロッド３３０ｙに押圧支持されている上、下ケース３６０ｙ，３４０ｙ、更に、下ケース３４０ｙが固定されているホルダ３８もＸ方向に移動する。更に、Ｙ軸駆動機構部３１０ｙによってロッド３３０ｙが相対的に駆動された場合、ホルダ３８は、Ｙ方向に移動する。

ロッド３３０ｘは、図１８の破線（摺動板３３６ｘ′の位置）で示すように下ケース３６０ｘに対して溝３３１ｘｂの円筒面中心（ロッド３３０ｘの回転の軸心３３０ｘO）に回転可能である。ロッド３３０ｘにロッド結合体３７０で結合されているロッド３３０ｙも一体に回転可能である。ロッド３３０ｙは、下ケース３４０ｙにボール３３５ｙを介して押圧支持されており、下ケース３４０ｙは、ホルダ３８にビス３４４ｙで固定されている。ホルダ３８は、ロッド３３０ｙと一体の状態でロッド３３０ｘの軸心に周りに回転可能である。

一方、図７，１４に示すようにロッド３３０ｙの軸心とフレーム３０２のボール受け３０２ａに配置されたボール（Ａ）３８１の中心とが一致する状態でホルダ３８が支持されており、ボール（Ａ）３８１によってロッド３３０ｙのロッド３３０ｘの軸心まわりの回転が止められた状態で、ロッド３３０ｙの軸心は、フレーム３０２のボール受け３０２ａの平面と平行に保たれる。

また、Ｙ軸駆動機構部３１０ｙではロッド３３０ｙの軸心に対して回転可能であるが、ロッド３３０ｙは下ケース３４０ｙにボール３３５ｙを介して押圧支持されており、下ケース３４０ｙはホルダ３８にビス３４４ｙで固定されているので、ホルダ３８は、ロッド３３０ｙの軸心まわりに回転可能な状態にある。そこで、ロッド３３０ｙの中心軸から離れた位置、例えば、ロッド結合体３７０と該係合体近傍にあるボール（Ｃ）３８３との延長線上であって、ＣＣＤ３１の中心を超えた位置にフレーム３０２のボール受け３０２ｂを設け、ホルダ３８を受けるボール（Ｂ）３８２を配して、ホルダ３８のロッド３３０ｙの中心軸回りの回転を規制している（図７，１５）。

そして、ロッド３３０ｘを位置決めしている下ケース３４０ｘがフレーム３０２に固定されているので、フレーム３０２に対するロッド３３０ｘのＺ方向位置が決り、フレーム３０２に配置されたボール（Ａ）３８１、ボール（Ｂ）３８２でホルダ３８を支持することで、ホルダ３８は、Ｚ方向の正確な位置でＣＣＤ３１の装着面がＸＹ平面に平行な状態を保ってスライド可能に支持される。

また、フレーム３０２のボール受け３０２ｃとホルダ３８の間に配されるボール（Ｃ）３８３は、ロッド３３０ｘ，３３０ｙの軸心の交点（ロッド結合体３７０の位置）により近い位置に配されており、ホルダ３８をＸ方向、Ｙ方向に移動させたときに異常な負荷等の発生でホルダ３８に異常な回転力が加わった場合、ホルダ３８を傾かせないための補助的な支持を行うようにしている（図７，１５）。但し、このボール（Ｃ）３８３は、ホルダ３８の支持上、必ず必要とするものではない。

なお、ボール（Ａ），（Ｂ），（Ｂ）３８１，３８２，３８３は、同一の直径を有しており、それぞれの３箇所のボール受け３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃの受け面は同一平面上にあり、対向するホルダ３８の３箇所の凹状受け面３８ａも同一平面上にあるのでホルダ３８は、フレーム３０２とは平行に保たれる。

図１６に示すようにホルダ３８とフレーム３０２には外周部の対向した位置に腕が形成され、各々の腕の先端部にはＶ字形状の切欠であるバネフック３８ｅ，３０２ｅが形成されて付勢手段であるバネ３８４が懸架されている。バネ３８４の付勢力は、ホルダ３８をロッド３３０ｘ周りのモーメントとして作用し、ボール（Ａ）３８１、ボール（Ｂ）３８２を挟み込む側に力が作用し、ホルダ３８とフレーム３０２は、安定して平行に保たれる。ここで、付勢バネ３８４の力量は、駆動動作時に負荷となるのでＸ軸振動子３２０ｘ、Ｙ軸振動子３２０ｙの押圧力よりも充分小さく設定されているが、力の作用する位置は、ロッド３３０ｘ、ロッド３３０ｙの中心軸から離れた位置にあるので作用するモーメントとしては充分に大きなものとなる。

なお、防振ユニット３００におけるフレーム３０２とホルダ３８の間に挟持される３つのボールのうち、ボール（Ｂ）３８２をロッド３３０ｘの延長線上の位置、あるいは、ロッド３３０ｙからＣＣＤ３１側に所定距離離間した位置に配置するようなホルダ支持構造を採用することも可能である。この場合もボール（Ｃ）３８３は設けてもよいが、必ずしも必要ではない。この支持構造によれば、ロッド３３０ｘ、および、３３０ｙの回転をともに効率よく規制し、フレーム３０２に対してホルダ３８を安定して支持することができる。

次に、ロッド３３０ｘとロッド３３０ｙの結合状態について説明する。ロッド３３０ｘとロッド３３０ｙには、Ｘ軸振動子３２０ｘ、Ｙ軸振動子３２０ｙの動作により直接的に超音波の楕円振動が伝達する。ロッド３３０ｘ、ロッド３３０ｙに伝達した振動は、各ロッドの中で共振し、図１９に示すような振動（振動は固有屈曲振動を示したが、これ以外にもねじり振動、縦振動等色々な振動がある）を発生する。このとき、ロッド結合体３７０を振幅が一番大きな振動の腹付近で結合するとＸ軸駆動機構部３１０ｘあるいはＹ軸駆動機構部３１０ｙの系全体の振動を阻害することになり、出力が低下してしまうことになる。また、一方の軸駆動機構部から不要な振動が他方の軸駆動機構部に伝達し、他方の軸駆動機構部の出力が低下してしまうことが発生する。

そこで、本実施形態においては振動子を駆動周波数で動作させたときに各ロッドに発生する共振振動の節付近であるロッド結合体３７０の穴３７０ａ内部の部位３３０ｘｃにて接着剤で結合した。図１９では振動振幅が非常に拡大して描いており、接着剤による結合部の変形量は、１μｍより小さいレベルであり、振動エネルギーの損失が大きなものとはならない。

なお、図１９では振動の振幅が拡大して描かれているが、実際の接着剤による結合部の変位量は、１μｍよりも小さい。また、接着剤自体は、樹脂あるいは、ゴム材であるため、振動を伝達しにくく、振動エネルギの損失は、大きなものとならないので、結合部の変位量に影響を与えない。

一方、ロッド３３０ｘ、３３０ｙのそれぞれの端部には、各ロッドを支持している下ケース３４０ｘ、または、３４０ｙから外れてしまうことがないようにストッパ３３４ｘ、または、３３４ｙが固着されている（図７）。このストッパ３３４ｘ、または、３３４ｙのロッド本体３３１ｘ，３３１ｙとの固着位置もロッド３３０ｘ、３３０ｙに発生する共振振動の節付近の部位３３０ｘｄとし、各駆動機構部の出力低下を抑えている。

次に、防振ユニット３００における各制御要素とその制御動作について説明する。カメラのボディユニット１００には該ボディユニット１００のＸ軸周りのぶれ（ピッチ方向のぶれ）を検出するＸ軸ジャイロ６２ｘおよびボディユニット１００のＹ軸周りのぶれ（ヨ一方向のぶれ）を検出するＹ軸ジャイロ６２ｙが内蔵されている（図１）。また、ボディユニット１００にはフレーム３０２に配設されたフレキ３９１上に設置したホール素子３９２とホール素子３９２に対向するようにホルダ３８の一部に配設させた磁石３９３とからなる位置検出センサ３９０が配されている（図１，７）。更に、これらＸ軸ジャイロ６２ｘ、Ｙ軸ジャイロ６２ｙおよび位置検出センサ３９０からの信号に基づきＸ軸振動子３２０ｘ、Ｙ軸振動子３２０ｙを駆動する振動子駆動回路６４を制御するための防振制御回路６１を備えている。防振制御回路６１は、Ｂμｃｏｍ５０からの指示に従い制御動作を実行する。

Ｘ軸駆動機構部３１０ｘにてＸ軸振動子３２０ｘに所定の周波電圧を印加して駆動子３２１ｘ，３２２ｘに楕円振動を発生させると、Ｘ軸振動子３２０ｘの駆動子３２１ｘ，３２２ｘが押圧機構３５０ｘによる強い付勢力で摺動板３３６ｘに押圧接触しているので、ロッド３３０ｘは、駆動子３２１ｘ，３２２ｘの楕円振動の回転方向に駆動される。

この際、Ｘ軸振動子３２０ｘに加える押圧力は強いため、仮に、ロッド３３０ｘを構成する摺動板３３６ｘやロッド本体３３１ｘの剛性が弱いと、付与する押圧力により摺動板３３６ｘやロッド本体３３１ｘが撓んでしまい、駆動子３２１ｘ，３２２ｘと摺動板３３６ｘとが片当りして動作が不安定になったり、動作を停止することがある。

しかし、本実施の形態における防振ユニット３００では、ロッド３３０ｘを構成する摺動板３３６ｘおよびロッド本体３３１ｘの剛性が高いため、駆動子３２１ｘ，３２２ｘと摺動板３３６ｘとの押圧接触状態が安定し、楕円振動に伴う駆動力が摺動板３３６ｘに確実に伝達され、高効率で楕円振動の回転方向に駆動することができる。また、摺動板３３６ｘを有するロッド３３０ｘは、下ケース３４０ｘに対して面接触ではなく、ロッド本体３３１ｘの溝３３１ｘｂ部分に保持されたボール３３５ｘによる転勤方式で接触しているので、押圧力が強くてもロッド３３０ｘは下ケース３４０ｘに対して摩擦の少ない状態となり、確実に移動する。

更に、ロッド本体３３１ｘは、ｘ方向に沿った２列のボールベアリング軸受構造からなるので、ロッド３３０ｘはＸ軸振動子３２０ｘによる駆動を受けた場合にＸ方向にのみ移動する。このようにロッド３３０ｘが移動すると、ロッド３３０ｘの一端に結合体３７０で直交して固定されたロッド３３０ｙも、一体となってＸ方向に移動する。ロッド３３０ｙにはＹ方向に２列に並んだボール３３５ｙを介して下ケース３４０ｙが、Ｙ振動子３２０ｙを押圧機構３５０ｙで押圧することで押圧位置決めされ、下ケース３４０ｙにはホルダ３８がビス３４４ｙで固定されているので、ロッド３３０ｘがＸ方向へ移動すると、ホルダ３８はロッド３３０ｘと一体となってＸ方向に移動する。すなわち、ホルダ３８の移動方向も、Ｘ方向に沿った２列のボールベアリング軸受構造からなるロッド本体３３１ｘ，下ケース３４０ｘ同士の係合によりガイドされる。このような構造を採用することによって装置の小型化や構造単純化が実現できる。

さらに、上述したようにロッド３３０ｘは、下ケース３４０ｘに対して微小角回転可能であるが（図１８）、図のようにロッド３３０ｘが回転した状態では、Ｘ軸振動子３２０ｘの駆動子３２１ｘ，３２２ｘが摺動板３３６ｘに対して片当たりして、駆動力の伝達効率が低下する可能性がある。しかし、本実施形態では、Ｘ軸振動子側の振動子ホルダ３２４ｘの板バネ３５２ｘ側が当接面の狭い突起３２４ｘｂとなっていることでＸ軸振動子３２０ｘが傾く自由度があり、上記片当たりが防止できる。

次に、防振ユニット３００における手ぶれ補正動作について説明する。カメラ操作ＳＷ（スイッチ）５２中の図示しない手ぶれ補正ＳＷがオン状態のもとで図示しないメインＳＷがオンされると、Ｂμｃｏｍ５０から防振制御回路６１に対して、振動子駆動回路６４が初期動作を実行する信号が伝達され、振動子駆動回路６４からＸ軸振動子３２０ｘおよびＹ軸振動子３２０ｙに所定の周波電圧が印加され、ホルダ３８をＣＣＤ３１の中心である撮像光軸ＯC が撮影レンズ光軸ＯL に一致する中立位置に移動するようにＸ方向およびＹ方向に駆動される。

そして、撮影持、Ｘ軸ジャイロ６２ｘ、Ｙ軸ジャイロ６２ｙによって検出されるボディユニット１００のぶれ信号が処理回路で信号増幅後、Ａ／Ｄ変換されて防振制御回路６１に入力される。

防振制御回路６１では、Ｘ軸ジャイロ６２ｘ、Ｙ軸ジャイロ６２ｙの出力信号に基づきぶれ補正量を演算し、演算されたぶれ補正量に応じた信号を振動子駆動回路６４に出力する。ＣＣＤ３１を搭載したホルダ３８は、振動子駆動回路６４によって生成される電気信号によって動作するＹ軸振動子３２０ｙ、Ｘ軸振動子３２０ｘによって駆動される。ＣＣＤ３１を搭載するホルダ３８の駆動位置は、位置検出センサ３９０によって検出され、防振制御回路６１に送られ、フィードバック制御が行われる。

すなわち、防振制御回路６１では、入力されたＸ軸ジャイロ６２ｘ、Ｙ軸ジャイロ６２ｙからの信号（以下、「ぶれ信号」、または、「ぶれ角速度信号」と記載する）に基づいて基準値を演算する。基準値の演算は、カメラの主電源を投入してから静止面撮影のための露光を行うまでの間に行われる。この演算としては、比較的長時間のぶれ信号の移動平均値を算出する方法、または、カットオフ周波数が比較的低いローパスフィルタによりＤＣ成分を求める方法等があり、何れかの方法を用いればよい。上記の演算により求めた基準値をぶれ信号より差分することにより、ぶれ信号の低周波成分が除去された信号が得られる。そして、この信号と位置検出センサ３９０の出力信号とに基づいて振動子駆動回路６４が制御されて、ＣＣＤ３１が搭載されているホルダ３８の位置をぶれを補償するように移動させる。

ここで、上述した手ぶれ補正動作を含む静止画撮影時の撮影処理動作について、図２０のフローチャートを参照して説明する。なお、図２０は、静止画撮影時のぶれ補正動作を含む概略フローチャートである。なお、本処理動作は、Ｂμｃｏｍ５０による制御のもとで実行される処理であって、レリーズＳＷにより撮影準備開始が指示される以前（レリーズ一段目オン操作である１Ｒ−ＯＮの前）には行われず、レリーズＳＷにより撮影準備開始が指示されると（１Ｒ−ＯＮの後）に開始される。

レリーズＳＷによる１Ｒ−ＯＮの操作で本処理動作が開始されると、上述の基準値を用いて補正量を演算し、算出された補正量に従ってぶれ補正駆動を開始する（ステップＳ１１）。続いて、レリーズＳＷによる撮影準備開始指示が解除されたか（１Ｒ−ＯＦＦになったか）否かを判定し（ステップＳ１２）、解除された場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１１で開始されたぶれ補正駆動を停止するとともにＣＣＤ３１をセンタリングし（ステップＳ１７）、撮影準備開始の指示待ち状態（１Ｒ待ち状態）となる。

一方、レリーズＳＷによる撮影準備開始指示が解除されない場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、続いて、レリーズＳＷにより撮影開始が指示されたか（２Ｒ−ＯＮになったか）否かを判定する（ステップＳ１３）。撮影開始が指示されない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、指示待ち状態で待機する。

一方、レリーズＳＷにより撮影開始が指示された場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１１で開始されたぶれ補正駆動を停止するとともにＣＣＤ３１をセンタリングする（ステップＳ１４）。続いて、保持された基準値を用いて補正量を演算し、その補正量に従ってぶれ補正駆動を開始する（ステップＳ１５）。

そして、露光を行い（ステップＳ１６）、露光が終了すると、ぶれ補正駆動を停止するとともにＣＣＤ３１をセンタリングし（ステップＳ１７）、撮影準備開始の指示待ち状態（１Ｒ待ち状態）となる。

上述したように本実施の形態のカメラの防振ユニット３００によれば、効率が高く大きな駆動力を得やすい楕円振動を生ずる振動子３２０ｘ，３２０ｙを駆動源として用いる一方、移動体として高剛性のロッド３３０ｘ，３３０ｙを夫々有しているＸ軸駆動機構部とＹ軸駆動機構部を該ロッド３３０ｘとロッド３３０ｙをロッド結合体で各々直交するように結合して、簡単な構成でＸ・Ｙ方向に駆動可能な２次元駆動装置を構成し、全体として駆動力が大きくて高効率で小型・軽量化を図ることができる。また、上述したＸ軸駆動機構部とＹ軸駆動機構部を適用することから自己保特性があり、かつ、高精度で高い応答性が得られ、更には、ＣＣＤ３１を保持するホルダ３８を上記直交するロッドを介して移動させる機構を採用しているのでリンク機構を適用するものに比較してユニットのＺ方向の占有スペースが少なく、薄型化が実現できる。

次に、上述した実施形態における防振ユニット３００の駆動機構に適用する下ケースの変形例について図２１〜２３を用いて説明する。なお、図２１は、本変形例の下ケースを適用した場合の図９に対応するＸ軸駆動機構部の断面図である。図２２は、図２１のＬ−Ｌ断面図である。図２３は、図２１のＭ矢視図である。

本変形例の下ケース３４０Ａｘは、駆動方向であるＸ方向の両端部に壁部３４０Ａｘｆが設けられている。該壁部３４０Ａｘｆには、ロッド３３０ｘのロッド本体３３１ｘが貫通する該ロッド本体よりわずかに大きな貫通穴３４０Ａｇが設けられている。

なお、下ケース３４０Ａｘを適用したＸ軸駆動機構部３１０Ａｘに組み込まれるＸ軸振動子３２０ｘや押圧機構部３５０ｘ、さらに、上ケース３６０ｘ等は、前述した実施形態に適用したものと同様であり、Ｘ軸駆動機構部３１０ｘの場合と同様に動作する。図中、それら同一構成の部材には同一符号を付している。

本変形例の下ケース３４０Ａｘは、壁部３４０Ａｘｆを有しているので剛性がアップし、振動子の駆動力伝達がより効率よく伝達され、また、下ケース３４０Ａｘの薄型化、軽量化も可能となる。

また、同様の構造を有する下ケースは、Ｙ軸駆動機構部３１０ｙにも適用可能であり、前記実施形態と同様にロッド結合体３７０を適用してロッド３３０ｘと３３０ｙを連結し、効率のよい、小型の防振ユニットを実現することができる。

次に、上述した実施形態における防振ユニット３００の駆動機構のロッドに対する変形例について、図２４〜２９を用いて説明する。なお、図２４は、本変形例のロッドを適用した場合の図９に対応するＸ軸駆動機構の断面図である。図２５は、本変形例を適用するＸ軸駆動機構の下ケースの底面部を図２４のＰ−Ｐ側から見た図である。図２６は、図２４のＱ−Ｑ断面図である。図２７は、図２４のＲ−Ｒ断面図である。図２８は、図２４のＳ−Ｓ断面図である。図２９は、図２６のロッド部断面を拡大して示した図であって、ロッドに回転力が作用した状態を示す。

本変形例のロッド３３０Ｂｘは、図２６に示すように断面形状が略二等辺三角形であり、二等辺の面３３０Ｂｘｈに接するようにＸ方向に２列、計４つのボール３３５ｘがロッド３３０Ｂｘを支持している。ボール３３５ｘは、下ケース３４０ＢｘのＸ方向に直交して設けられた溝３４０Ｂｘｉに保持されている。さらに、ロッド３３０Ｂｘには先に述べた実施の形態の場合とは異なり、摺動板が設けられていない。該摺動板に替わって駆動子３３１ｘ，３３２ｘが接する面にはセラミックのコーティング等の耐摩耗性の処理がなされており、充分な耐久性を有している。また、下ケース３４０Ｂｘに対してロッド３３０Ｂｘのある範囲内での回転規制が可能である（図２９）。

また、前記実施形態におけるロッド３３０ｘの場合と同様にロッド３３０Ｂｘの端部３３０Ｂｘｊおよび３３０Ｂｘｋには、ロッド結合体３７０Ｂ、または、ストッパ３３４Ｂｘが接着固定されている（図２７，２８）。Ｙ軸駆動機構部に対しても同様にロッド３３０Ｂｘと同形状のロッドを適用可能である。

本変形例のロッド３３０Ｂｘを適用した場合、ロッドの構成が簡単で組み立ても容易であり、駆動機構の耐久性も向上する。

この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

本発明による駆動装置および該駆動装置を適用する撮像装置は、小型で駆動力が大きく、高効率であって、かつ、高精度の駆動装置および該駆動装置を適用するぶれ防止機能として利用することができる。

本発明の実施の形態の防振ユニットを備えたカメラのシステム構成を概略的に示すブロック図である。 図１のカメラに適用される撮像ユニットの構成例を示す縦断側面図である。 図１のカメラに適用される防振ユニットの駆動源となる振動子の模式図である。 図３の振動子の振動の状態を示す模式図である。 図３の振動子の振動過程を示す模式図である。 図３の振動子の振動過程を示す模式図である。 図１のカメラに適用される防振ユニットの構成例を示す正面図である。 図７の防振ユニットの駆動源を含むＸ軸駆動機構部の分解斜視図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。但し、上ケースの一部は、非断面状態とする。 図９のＨ−Ｈ断面図である。 図９のＩ−Ｉ断面図である。 図９のＪ−Ｊ断面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 図７のＣ−Ｃ断面図である。 図７のＤ−Ｄ断面、または、Ｅ−Ｅ断面を示す図である。 図７のＦ−Ｆ断面図である。 図７のＧ−Ｇ断面図である。 図９のＪ−Ｊ断面で示されるＸ軸駆動機構部のロッドの回転変位状態を示す図である。 ロッドの共振状態の振幅を拡大して示した概念図である。 図１のカメラにおける静止画撮影時のぶれ補正動作を含む概略フローチヤートである。 上記実施形態の防振ユニットのＸ軸駆動機構部における下ケースの変形例を適用した場合の図９に対応するＸ軸駆動機構部の断面図である。 図２１のＬ−Ｌ断面図である。 図２１のＭ矢視図である。 上記実施形態の防振ユニットのＸ軸駆動機構部におけるロッドの変形例を適用した場合の図９に対応するＸ軸駆動機構部の断面図である。 図２４のロッドの変形例を適用したＸ軸駆動機構部の下ケースの底面部を図２４のＰ−Ｐ側から見た図である。 図２４のＱ−Ｑ断面図である。 図２４のＲ−Ｒ断面図である。 図２４のＳ−Ｓ断面図である。 図２６のロッド部断面を拡大して示した図であって、ロッドに回転力が作用した状態を示す。

符号の説明

３１ …ＣＣＤ（撮像素子）
３８ …ホルダ（第二のフレーム）
３０２ …フレーム（第一のフレーム）
３１０ｘ…Ｘ軸駆動機構部（第一の振動ユニット）
３１０ｙ…Ｙ軸駆動機構部（第二の振動ユニット）
３２０ｘ…Ｘ軸振動子（第一の振動子）
３２０ｙ…Ｙ軸振動子（第二の振動子）
３３０ｘ…ロッド（第一の軸部材）
３３０ｙ…ロッド（第二の軸部材）
３７０，３７０Ｂ…ロッド結合体（軸結合体）
３８１，３８２，３８３…ボール（転動体）
３８４ …付勢バネ（付勢手段）
Ｘ方向 …第一の方向
Ｙ方向 …第二の方向

Claims (9)

1. 第一のフレームの平面上で所定の面積を有する第二のフレームを移動させる駆動装置において、
   上記第一のフレームの平面上で第一の方向に延びる第一の軸部材と、
   上記第一の軸部材とは異なる軸部材であって、上記第二のフレームの平面上で上記第一の軸部材とは直交する第二の方向に延びる第二の軸部材と、
   上記第一のフレームに固定されていて、上記第一の軸部材を第一のガイド部でガイドするとともに上記第一の軸部材に押圧された状態で上記第一の軸部材に第一の楕円振動を付与する第一の振動子を有する第一の振動ユニットと、
   上記第二のフレームに固定されていて、上記第二の軸部材を第二のガイド部でガイドするとともに上記第二の軸部材に押圧された状態で上記第二の軸部材に第二の楕円振動を付与する第二の振動子を有する第二の振動ユニットと、
   上記第一の軸部材の中心軸と上記第二の軸部材の中心軸とが直交する位置近傍に配置されていて、当該第一の軸部材の中心軸と当該第二の軸部材の中心軸とが直交するように当該第一の軸部材の端部と当該第二の軸部材の端部とを結合するとともに、その結合部位が当該第一の軸部材または第二の軸部材が振動する際の固有振動における節の部分となる位置に配置された軸結合体と、
   を具備しており、
   上記第一の軸部材に上記第一の楕円振動が付与されている際には、上記第一の振動ユニットに対して当該第一の軸部材が当該第一の軸部材の軸に沿って移動することにより上記第二の軸部材、上記軸結合体、上記第二の振動ユニット及び上記第二のフレームが当該第一の軸部材の軸方向に移動し、
   上記第二の軸部材に上記第二の楕円振動が付与されている際には、上記軸結合体に結合している上記第二の軸部材に対して上記第二の振動ユニットが軸方向に沿って移動することにより上記第二のフレームが上記第二の軸部材の軸方向に移動することを特徴とする駆動装置。
2. 上記軸結合体と結合していない上記第一の軸部材及び上記第二の軸部材の各端部には、ストッパが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 上記第二のフレームを上記第一のフレームに押圧する方向に付勢する付勢手段と、
   上記第一のフレームと上記第二のフレームとの間に配置された少なくとも３つの転動体と、
   を更に具備しており、
   上記３つの転動体のうちの１つの転動体は、上記軸結合体の近傍に配置され、他の１つの転動体は、上記軸結合体と上記１つの転動体の略延長線上に配置され、さらに他の転動体は、第二の軸部材の略延長線上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。
4. 上記第二のフレームを上記第一のフレームに押圧する方向に付勢する付勢手段と、
   上記第一のフレームと上記第二のフレームとの間に配置された少なくとも２つの転動体と、
   を更に具備しており、
   上記２つの転動体のうちの１つの転動体は、上記第一の軸部材の延長線上に配置され、他の１つの転動体は、第二の軸部材の略延長線上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。
5. 上記第一の軸部材および上記第二の軸部材は、同形状を有し、互いに直交していることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. ぶれ補正機能を有する撮像装置において、
   所定の面積を有する第一のフレーム上で撮像素子が保持された第二のフレームを撮影光軸と垂直平面内で移動させることによりぶれを補正するぶれ補正機能を有する撮像装置において、
   上記第一のフレームの平面上で第一の方向に延びる第一の軸部材と、
   上記第一の軸部材とは異なる軸部材であって、上記第二のフレームの平面上で上記第一の軸部材とは直交する第二の方向に延びる第二の軸部材と、
   上記第一のフレームに固定されていて、上記第一の軸部材を第一のガイド部でガイドするとともに上記第一の軸部材に押圧された状態で当該第一の軸部材に第一の楕円振動を付与する第一の振動子を有する第一の振動ユニットと、
   上記第二のフレームに固定されていて、上記第二の軸部材を第二のガイド部でガイドするとともに上記第二の軸部材に押圧された状態で当該第二の軸部材に第二の楕円振動を付与する第二の振動子を有する第二の振動ユニットと、
   上記第一の軸部材の中心軸と上記第二の軸部材の中心軸とが直交する位置近傍に配置されていて、当該第一の軸部材の中心軸と当該第二の軸部材の中心軸とが直交するように当該第一の軸部材の端部と当該第二の軸部材の端部とを結合するとともに、その結合部位が当該第一の軸部材または第二の軸部材が振動する際の固有振動における節の部分となる位置に配置された軸結合体と、
   を具備しており、
   上記第一の軸部材に上記第一の楕円振動が付与されている状態では、上記第一の振動ユニットに対して上記第一の軸部材が移動することにより上記第二の軸部材と上記第二の振動ユニットと上記第二のフレームと上記軸結合体とが当該第一の軸部材の軸方向に移動し、
   上記第二の軸部材に上記第二の楕円振動が付与されている状態では、上記軸結合体に結合している上記第二の軸部材に対して上記第二の振動ユニットが当該第二の軸部材に沿って移動することにより上記第二のフレームが移動することを特徴とする撮像装置。
7. 上記軸結合体と結合していない上記第一の軸部材及び上記第二の軸部材の各端部には、ストッパが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 上記第一の軸部材と第二の軸部材とは、同形状を有しており、互いに直交していることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
9. 上記第二のフレームを上記第一のフレームに押圧する方向に付勢する付勢手段と、
   上記第一のフレームと上記第二のフレームとの間に配置された少なくとも３つの転動体と、
   を更に具備しており、
   上記３つの転動体のうちの１つの転動体は、上記軸結合体の近傍に配置され、他の１つの転動体は、上記軸結合体と上記第一の転動体の略延長線上に配置され、さらに、他の１つの転動体は、第二の軸部材の略延長線上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。

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