JP2006261141A - Piezoelectric actuator and image input device - Google Patents
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Abstract
【課題】 多次元方向の動作が可能であり、かつ大きな動作量を得ることができると共に、構造が簡単でコストの安い圧電アクチュエータを提供すること。
【解決手段】 本実施の形態の圧電アクチュエータは、電歪素子として機能する圧電セラミックスA,B,Cと、圧電セラミックスAを駆動する電極A−1,A−2,A−3と、圧電セラミックスBを駆動する電極B−1,B−2,B−3と、圧電セラミックスCを駆動する電極C−1,C−2,C−3と、連結部材Dとを備えて構成される。圧電セラミックスA,B,Cの各々は、厚みを有する矩形板の形状を備えており、かつ各々が120度の角度をなすように放射状に配置されている。また、各圧電セラミックの一方の側端面は、三角柱形状の連結部材Dのいずれかの辺と、それぞれ固着されている。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator which can be operated in a multidimensional direction and can obtain a large operation amount, and has a simple structure and low cost.
A piezoelectric actuator according to an embodiment includes piezoelectric ceramics A, B, and C that function as electrostrictive elements, electrodes A-1, A-2, and A-3 that drive the piezoelectric ceramic A, and piezoelectric ceramics. Electrodes B-1, B-2, B-3 for driving B, electrodes C-1, C-2, C-3 for driving piezoelectric ceramic C, and a connecting member D are provided. Each of the piezoelectric ceramics A, B, and C has a rectangular plate shape having a thickness, and is arranged radially so as to form an angle of 120 degrees. In addition, one side end surface of each piezoelectric ceramic is fixed to one of the sides of the triangular prism-shaped connecting member D.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、圧電アクチュエータおよび画像入力装置に関し、特に、手振れ補正機構に使用して好適な圧電アクチュエータおよび前記圧電アクチュエータを備えた画像入力装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator and an image input device, and more particularly to a piezoelectric actuator suitable for use in a camera shake correction mechanism and an image input device including the piezoelectric actuator.
従来、様々な方式の圧電アクチュエータが提供されており、また、この圧電アクチュエータを利用した手振れ補正機構が開発されている。
さらに、これらの圧電アクチュエータは、画像入力装置に使用されている。
例えば、圧電装置、特に、3次元テーブル等の位置決め装置や超音波モータ等のように可動体を変位させる圧電装置として、特許文献1(特開2000−22231号公報)には、三本の柱状のアクチュエータを、3つの結合部材により三角状に結合し、三角形の底辺に位置するアクチュエータは、支持ベースの上に配置されると共に、三角形の斜辺に位置する二つのアクチュエータを結合している結合部材の上には可動体が配置されており、任意のアクチュエータに駆動電圧を印加することにより、可動体が種々に変位するように構成された圧電装置が記載されている。
また、特許文献2(特開平9−267278号公報)には、三角柱状の金属製の柱状部材と、その各側面に二つずつ接合している圧電素子とからなり、印加電圧を制御して曲げ変形と捩り変形ができるので、微動ができ、さらにインパクト駆動により粗動も可能な圧電アクチュエータが記載されている。
また、特許文献3(特開平7−184382号公報)の図12および図13には、X字型にアクチュエータを配置し、X字の交点を作動ポイントとして、二次元動作が可能なるように構成された圧電装置が記載されている。
また、特許文献4(特開2004−77712号公報)には、X方向とY方向に駆動する圧電装置を二つ設けてなるカメラの手振れ補正装置が記載されている。
Conventionally, various types of piezoelectric actuators have been provided, and a camera shake correction mechanism using the piezoelectric actuators has been developed.
Furthermore, these piezoelectric actuators are used in image input devices.
For example, as a piezoelectric device for moving a movable body such as a piezoelectric device, particularly a positioning device such as a three-dimensional table or an ultrasonic motor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-22231 discloses three columnar shapes. The actuator of 3 is coupled in a triangular shape by three coupling members, and the actuator located on the base of the triangle is disposed on the support base and couples the two actuators located on the hypotenuse of the triangle A piezoelectric device is described in which a movable body is disposed on the movable body, and the movable body is variously displaced by applying a driving voltage to an arbitrary actuator.
Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-267278) includes a triangular columnar metal columnar member and two piezoelectric elements bonded to each side surface, and controls the applied voltage. There is described a piezoelectric actuator that can be bent and torsionally deformed so that it can be finely moved and can also be coarsely moved by impact driving.
In FIGS. 12 and 13 of Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-184382), an X-shaped actuator is arranged so that a two-dimensional operation is possible with the intersection of the X characters as an operating point. An improved piezoelectric device is described.
Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-77712) describes a camera shake correction device provided with two piezoelectric devices that are driven in the X direction and the Y direction.
しかしながら、上記背景技術で述べた従来の圧電アクチュエータにあっては、例えば、特許文献1に開示された技術の場合、3本の柱状アクチュエータを三角形状に組み立てているため、例えば、底辺に沿う一方の方向には駆動できるが、これに直交する方向には駆動できないこと、また、三角形の2本の辺を結合する接合部が構造的に不安定になるという問題点があった。
However, in the conventional piezoelectric actuator described in the above background art, for example, in the case of the technique disclosed in
また、特許文献2に開示された技術の場合、デルタ形に配された3平面内の圧電材料の振動を受けて振動する作動ポイント(被駆動物体に接触させて駆動する駆動点)の形成にコストが掛かり、また、3平面内の圧電材料の振動を確実に作動ポイントに伝達させるための材料の強度を大きくする必要があり、さらに3平面内の圧電材料の振動が相互に影響しあって合成される作動ポイントの振動には機械的ストレスが存在すると共に、駆動量が稼げないという問題点があった。
In the case of the technique disclosed in
また、特許文献3に開示された技術の場合、伸縮する圧電素子を被駆動物体に接触させ、連続的に被駆動物体を所定の方向に動かすことを可能にしており、また、圧電素子をそのまま使用する場合より駆動量は大きくできるが、一次元方向の駆動しかできず、手振れ補正のような二次元動作が必要な場合には、アクチュエータが2つ必要となり、コストも倍となる。しかも、2つのアクチュエータが相互に影響しあうため、正確な作動ができず、また、2つのアクチュエータによる2つの作動ポイントを理想的な位置(例えば、画像入力装置のCCD(電荷結合素子)の背面や、光軸上)に配置できないという問題点があった。
In the case of the technique disclosed in
さらに、特許文献3では、X型の圧電板を配置し、1点の作動ポイントでの二次元動作が可能なタイプのアクチュエータを開示しているが、コスト面では2つのアクチュエータを使用する場合と同じであり、しかも、X方向動作時に、動作させていないY方向動作用アクチュエータの剛性が精度に影響を及ぼす懸念があり、実用化には課題が多い。
さらに、特許文献4に開示された技術の場合、前述のとおり、圧電アクチュエータを用いた手振れ補正機構を開示しているが、圧電素子の伸縮を、そのままぶれ補正機構の作動に用いる駆動方法であるため、駆動量が不足するという問題点があった。
Furthermore,
Furthermore, in the case of the technique disclosed in Patent Document 4, as described above, a camera shake correction mechanism using a piezoelectric actuator is disclosed, but this is a driving method in which expansion and contraction of a piezoelectric element is used as it is for the operation of the shake correction mechanism. Therefore, there is a problem that the driving amount is insufficient.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、第1の目的は、電歪素子の枚数を従来よりも少なくし、よって製造コストも従来より安く抑えることができるにも拘わらず、大きな駆動量が得られ、さらには二次元駆動が可能な圧電アクチュエータ装置を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、手振れ補正動作を行わせることが可能で、補正のための作動ポイントの振動に機械的ストレスを生じさせることがなく、かつ補正のための二次元の駆動量を充分に確保することができる画像入力装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a first object is to increase the number of electrostrictive elements despite the fact that the number of electrostrictive elements can be reduced as compared with the prior art, and thus the manufacturing cost can be kept lower than before. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator device capable of obtaining a driving amount and capable of two-dimensional driving.
In addition, a second object of the present invention is to enable a camera shake correction operation without causing mechanical stress in the vibration of the operating point for correction, and for two-dimensional driving for correction. An object of the present invention is to provide an image input apparatus capable of securing a sufficient amount.
請求項1に記載した本発明に係る圧電アクチュエータ装置は、上述した第1の目的を達成するために、1本の結合部材と、
前記結合部材を中心軸として放射状に配置されると共に、互いの側端面同士が前記結合部材を介して固着された3枚の電歪素子と、
前記電歪素子の表裏面に配設された電極板と、
を具備したことを特徴とする。
In order to achieve the first object described above, a piezoelectric actuator device according to the present invention described in
Three electrostrictive elements that are arranged radially with the coupling member as a central axis and whose side end surfaces are fixed to each other via the coupling member;
Electrode plates disposed on the front and back surfaces of the electrostrictive element;
It is characterized by comprising.
また、請求項2に記載した本発明に係る圧電アクチュエータ装置は、前記3枚の電歪素子は、略等角度となるように放射状に配置されていることを特徴とする。
また、請求項3に記載した本発明に係る圧電アクチュエータ装置は、前記電歪素子の各々の一方の面に配設された少なくとも2枚の電極板と、前記電歪素子の他方の面に配設された1枚の電極板と、を具備したことを特徴とする。
また、請求項4に記載した本発明に係る圧電アクチュエータ装置は、前記3枚の電歪素子の各々の一方の面に2枚づつ配設された合計6枚の電極板の各々に、独立して電圧を印加する駆動回路を具備したことを特徴とする。
また、請求項5に記載した本発明に係る圧電アクチュエータ装置は、前記駆動回路が、前記3枚の電歪素子の各々の一方の面に2枚づつ配設された合計6枚の電極板の各々に、互いに異なるレベルの電圧を印加することができることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric actuator device according to the present invention, wherein the three electrostrictive elements are arranged radially so as to have substantially equal angles.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator device according to the present invention, comprising: at least two electrode plates disposed on one surface of each of the electrostrictive elements; and the other surface of the electrostrictive element. And one electrode plate provided.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator device according to the present invention that is independent of each of a total of six electrode plates, two of which are arranged on one surface of each of the three electrostrictive elements. And a drive circuit for applying a voltage.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator device according to the present invention comprising a total of six electrode plates in which the drive circuit is disposed two on each side of each of the three electrostrictive elements. It is characterized in that different levels of voltages can be applied to each.
さらに、請求項6に記載した本発明に係る圧電アクチュエータ装置は、前記結合部材の一端に、駆動対象となる被駆動体と接触または固着させて前記被駆動体を駆動するための作動突起が設けられていることを特徴とする。
請求項7に記載した本発明に係る画像入力装置は、上述した目的を達成するために、被写体像を所定位置に結像させる撮影光学系と、前記被写体像を光電変換作用により電子データに変換する撮像手段と、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ装置と、を備え、前記撮像手段を、前記圧電アクチュエータ装置の駆動により、前記撮影光学系の光軸と垂直な方向に作動させることにより、手振れ補正動作を行わせることを特徴とする。
Furthermore, the piezoelectric actuator device according to the present invention described in claim 6 is provided with an operating projection for driving the driven body by contacting or fixing to the driven body to be driven at one end of the coupling member. It is characterized by being.
In order to achieve the above-described object, an image input device according to a seventh aspect of the present invention provides a photographing optical system that forms a subject image at a predetermined position, and converts the subject image into electronic data by a photoelectric conversion function. And an image pickup means and a piezoelectric actuator device according to any one of
また、請求項8に記載した本発明に係る画像入力装置は、前記圧電アクチュエータ装置が、前記撮像手段の背面部を直接駆動することを特徴とする。
さらに、請求項9に記載した本発明に係る画像入力装置は、請求項7または請求項8に記載した本発明に係る画像入力装置において、前記圧電アクチュエータ装置が、前記光軸上または前記光軸上の近辺に配設されていることを特徴とする。
The image input device according to the present invention described in claim 8 is characterized in that the piezoelectric actuator device directly drives a back surface portion of the imaging means.
Furthermore, the image input device according to the present invention described in claim 9 is the image input device according to claim 7 or 8, wherein the piezoelectric actuator device is on the optical axis or the optical axis. It is arranged in the vicinity of the top.
請求項1に記載の本発明によれば、1本の結合部材と、
前記結合部材を中心軸として放射状に配置されると共に、互いの側端面同士が前記結合部材を介して固着された3枚の電歪素子と、
前記電歪素子の表裏面に配設された電極板を具備する構成としたから、電歪素子の枚数を従来よりも少なくし、よって製造コストも従来より安く抑えることができると共に、二次元動作が可能な圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、3枚の電歪素子を略等角度となるように放射状に配置した構成としたから、二次元の各方向への動作の基本制御を同等にすることが可能であり、各電極に印加すべき圧電の制御が容易となり駆動するための回路構成が簡単となり、この面でもコストの安い圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
According to the present invention as set forth in
Three electrostrictive elements that are arranged radially with the coupling member as a central axis and whose side end surfaces are fixed to each other via the coupling member;
Since the electrostrictive element is provided with electrode plates disposed on the front and back surfaces, the number of electrostrictive elements can be reduced as compared with the prior art, so that the manufacturing cost can be reduced and the two-dimensional operation can be suppressed. It is possible to provide a piezoelectric actuator device capable of satisfying the requirements.
Further, according to the invention described in
また、請求項3に記載の発明によれば、電歪素子の各々の一方の面に配設された少なくとも2枚の電極板と、電歪素子の他方の面に配設された1枚の電極板とを具備する構成としたので、電歪素子の枚数を従来の3/4に抑え、よって製造コストも従来の高々3/4に抑えることができる圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
また、請求項4に記載の発明によれば、3枚の電歪素子の各々の一方の面に2枚ずつ配設された合計6枚の電極板の各々に、独立して電圧を印加する駆動回路を具備する構成としたので、製造コストも従来の高々3/4に抑えることができると共に、駆動変位を大きく確保することができ、しかも二次元動作が可能となる圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
According to the invention of
According to the invention of claim 4, a voltage is independently applied to each of a total of six electrode plates arranged two on each side of each of the three electrostrictive elements. Since the driving circuit is provided, the manufacturing cost can be suppressed to at most 3/4 of the conventional one, the driving displacement can be ensured greatly, and the piezoelectric actuator device capable of two-dimensional operation is provided. be able to.
また、請求項5に記載の発明によれば、3枚の電歪素子の各々の一方の面に2枚ずつ配設された合計6枚の電極板の各々に、互いに異なるレベルの電圧を印加することができるように構成したので、圧電セラミックスの枚数を従来の3/4に抑え、よって製造コストも従来の高々3/4に抑えることができると共に、二次元動作が可能であり、かつ各次元毎に異なる動作量を与え得る圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
さらに、請求項6に記載の発明によれば、結合部材の一端に、駆動対象となる被駆動体と接触または固着させて被駆動体を駆動するための作動突起が設けられているので、二次元動作が1つの作動点で実現可能な圧電アクチュエータ装置を提供することができる。
According to the invention described in claim 5, different levels of voltage are applied to each of a total of six electrode plates arranged two on each side of each of the three electrostrictive elements. Therefore, the number of piezoelectric ceramics can be reduced to 3/4 of the conventional one, and thus the manufacturing cost can be reduced to at most 3/4, and two-dimensional operation is possible. It is possible to provide a piezoelectric actuator device that can provide different operation amounts for each dimension.
Furthermore, according to the sixth aspect of the present invention, since one end of the coupling member is provided with the operation projection for driving or driving the driven body while being in contact with or fixed to the driven body to be driven, It is possible to provide a piezoelectric actuator device in which a dimensional motion can be realized at one operating point.
また、請求項7に記載の発明によれば、被写体像を所定位置に結像させる撮影光学系と、被写体像を光電変換作用により電子データに変換する撮像手段と、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ装置とを備える構成とし、撮像手段を圧電アクチュエータ装置の駆動により、撮影光学系の光軸と垂直な方向に移動させるように構成したので、撮像手段を高精度に二次元的に駆動可能となり、信頼性の高い手振れ補正機能を有する画像入力装置を提供することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, any one of the first to sixth aspects can be provided, such as a photographing optical system that forms a subject image at a predetermined position, an imaging unit that converts the subject image into electronic data by photoelectric conversion, and Since the image pickup means is configured to move in a direction perpendicular to the optical axis of the photographic optical system by driving the piezoelectric actuator device, the image pickup means is highly accurate. An image input apparatus that can be driven two-dimensionally and has a highly reliable camera shake correction function can be provided.
また、請求項8に記載の発明によれば、圧電アクチュエータ装置が、撮像手段の背面部を駆動するように構成したので、撮像手段を動かすための作用点を理想的な位置にすることが可能となり、また、圧電アクチュエータ装置の存在が光学系の邪魔となることがなく、また、より信頼性の高い手振れ補正機能を具備した画像入力装置を提供することができる。
さらに、請求項9に記載の発明によれば、圧電アクチュエータ装置を、光軸上または光軸上の近辺に配設することができるので、補正が特に必要な次元である光軸方向の駆動量を正確に制御することができる画像入力装置を提供することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the piezoelectric actuator device is configured to drive the back surface portion of the image pickup means, the action point for moving the image pickup means can be set to an ideal position. In addition, the presence of the piezoelectric actuator device does not interfere with the optical system, and an image input device having a more reliable camera shake correction function can be provided.
Furthermore, according to the ninth aspect of the invention, since the piezoelectric actuator device can be disposed on the optical axis or in the vicinity of the optical axis, the driving amount in the optical axis direction that is a dimension that particularly requires correction. It is possible to provide an image input device capable of accurately controlling the image.
以下、本発明の圧電アクチュエータおよび画像入力装置の最良の実施の形態について、〔第1の実施の形態〕、〔第2の実施の形態〕の順に、図面を参照して詳細に説明する。
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータの基本構成を示す構成図である。
同図において、本実施の形態の圧電アクチュエータは、電歪素子として機能する圧電セラミックスA,B,Cと、圧電セラミックスAを駆動する電極A−1,A−2,A−3(裏面側)と、圧電セラミックスBを駆動する電極B−1,B−2,B−3(裏面側)と、圧電セラミックスCを駆動する電極C−1,C−2,C−3(裏面側)と、連結部材Dとを備えて構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a piezoelectric actuator and an image input device according to the present invention will be described in detail in the order of [First Embodiment] and [Second Embodiment] with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic configuration of a piezoelectric actuator according to a first embodiment of the present invention.
In the figure, the piezoelectric actuator of the present embodiment includes piezoelectric ceramics A, B, and C that function as electrostrictive elements, and electrodes A-1, A-2, and A-3 (rear surface side) that drive the piezoelectric ceramic A. And electrodes B-1, B-2, B-3 (rear surface side) for driving the piezoelectric ceramic B, electrodes C-1, C-2, C-3 (rear surface side) for driving the piezoelectric ceramic C, And a connecting member D.
圧電セラミックスA,B,Cの各々は、厚みを有する矩形板(平面)の形状を備えており、仮想中心軸を中心として、各々が120度の角度をなすように放射状(スター形)に配置されている。また、この配置で、各セラミックの一方の側端面は、三角柱形状の結合部材としての連結部材Dのいずれかの辺と、それぞれ固着されている。
圧電セラミックスA,B,Cの各々は、表裏に少なくとも正負いずれかの極性を有する電極A−1,A−2,A−3(または電極B−1,B−2,B−3)または(電極C−1,C−2,C−3)が配置されている。
Each of the piezoelectric ceramics A, B, and C has a shape of a rectangular plate (plane) having a thickness, and is arranged radially (star shape) so as to form an angle of 120 degrees around the virtual central axis. Has been. Further, in this arrangement, one side end face of each ceramic is fixed to either side of the connecting member D as a triangular prism-shaped connecting member.
Each of the piezoelectric ceramics A, B, and C has electrodes A-1, A-2, A-3 (or electrodes B-1, B-2, B-3) or (having at least one polarity on the front and back) or ( Electrodes C-1, C-2, C-3) are arranged.
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータを駆動体として使用する場合の構成を示す構成図である。
同図に示すように、本実施の形態の圧電アクチュエータが駆動体として使用される場合には、三角柱形状の連結部材Dの一端に作動ポイントとして動作する作動突起Eが固着される。
この連結部材Dは、外部の被駆動体に接合(連結)または固着される。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration when the piezoelectric actuator according to the first embodiment of the present invention is used as a driving body.
As shown in the figure, when the piezoelectric actuator of the present embodiment is used as a driving body, an operating projection E that operates as an operating point is fixed to one end of a triangular prism-shaped connecting member D.
The connecting member D is joined (connected) or fixed to an external driven body.
以下、本実施の形態の圧電アクチュエータの動作について説明する。
圧電セラミックスA,B,Cの各々は、前述のとおり、表裏に少なくとも正負いずれかの極性を有する電極A−1,A−2,A−3(または電極B−1,B−2,B−3)または(電極C−1,C−2,C−3)が配置されており、これらのいずれの電極間にも、例えば、一方に正の電圧が印加され、他方に負の電圧が印加されると圧電セラミックスが伸び、これとは逆に、この電極間に、前記とは逆極性の電圧が印加されると縮むような構成となっている。
Hereinafter, the operation of the piezoelectric actuator of the present embodiment will be described.
As described above, each of the piezoelectric ceramics A, B, C has electrodes A-1, A-2, A-3 (or electrodes B-1, B-2, B-) having at least one of positive and negative polarities on the front and back sides. 3) or (electrodes C-1, C-2, C-3) is arranged, and a positive voltage is applied to one of these electrodes and a negative voltage is applied to the other, for example. Then, the piezoelectric ceramic is stretched, and conversely, the piezoelectric ceramic is contracted when a voltage having the opposite polarity is applied between the electrodes.
図1では、電極A−1,A−2,A−3による圧電セラミックスAの伸縮方向を両端矢印Aで示し、電極B−1,B−2,B−3による圧電セラミックスBの伸縮方向を両端矢印Bで示し、電極C−1,C−2,C−3による圧電セラミックスCの伸縮方向を両端矢印Cで示している。 In FIG. 1, the expansion / contraction direction of the piezoelectric ceramic A by the electrodes A-1, A-2, A-3 is indicated by a double-ended arrow A, and the expansion / contraction direction of the piezoelectric ceramic B by the electrodes B-1, B-2, B-3 is shown. A double-ended arrow B indicates the expansion / contraction direction of the piezoelectric ceramic C by the electrodes C-1, C-2, and C-3.
このように、本件発明では、3枚の圧電セラミックス板を放射状(スター形)に配置し、この3枚の圧電セラミックス板の各々に2つ以上の電極を備える構成としたので、例えば、特許文献3に開示されたX形の圧電セラミックス板に比べると、圧電セラミックス板の枚数が3/4で済み、よって、製造コストは高々3/4に抑えることができる。
また、圧電セラミックスA,B,Cは、それぞれ等角度(120度)で配置しているので、A方向、B方向、C方向への基本動作を同等に制御することが可能であり、各電極に印加すべき電圧の制御が容易となる。
さらに、A方向、B方向、C方向の動作を複合させるような電圧印加を各電極に行えば、二次元のいずれの方向にも動作させることが可能となる。
As described above, in the present invention, the three piezoelectric ceramic plates are arranged radially (star shape), and each of the three piezoelectric ceramic plates includes two or more electrodes. Compared with the X-type piezoelectric ceramic plate disclosed in No. 3, the number of piezoelectric ceramic plates is 3/4, and the manufacturing cost can be suppressed to 3/4 at most.
In addition, since the piezoelectric ceramics A, B, and C are arranged at equal angles (120 degrees), the basic operations in the A direction, the B direction, and the C direction can be controlled equally. Control of the voltage to be applied to is easy.
Furthermore, if a voltage application that combines the operations in the A direction, the B direction, and the C direction is applied to each electrode, it can be operated in any two-dimensional direction.
また、図2に示すように、圧電セラミックスA,B,Cを固着(結合)する三角柱形状の連結部材Dの一端に1つの作動ポイント(作動突起E)を設けているため、上記の二次元動作が、この1つの作動ポイント(作動突起E)において実現可能となる。
なお、本実施の形態に係る圧電アクチュエータは、圧電アクチュエータを駆動するための駆動回路(図示は省略)を備えた構成とすることも可能である。また、この場合、この駆動回路は、3つの電歪素子の各々の一方の面に配置された少なくとも2つ(合計少なくとも6つ)の電極板の各々に対して、独立的に電圧印加がなされるような回路構成とすることや、異なるレベルの電圧を印加するような回路構成とすることが可能である。
次に、本実施の形態に係る圧電アクチュエータを、手振れ補正機構に用いた場合の例について説明する。
手振れ補正機構とは、カメラの動きをぶれセンサで検出し、そのぶれを打ち消すように、CCD、若しくは光学系を光軸に対してシフトさせたり傾かせたりするような機能を有するものである。各種のレンズに配設可能であり、特許文献4にも示すように周知の技術である。
Further, as shown in FIG. 2, since one operation point (operation protrusion E) is provided at one end of a triangular prism-shaped connecting member D for fixing (bonding) the piezoelectric ceramics A, B, and C, the two-dimensional structure described above is used. Operation can be realized at this one operating point (operating protrusion E).
Note that the piezoelectric actuator according to the present embodiment may be configured to include a drive circuit (not shown) for driving the piezoelectric actuator. In this case, the drive circuit is independently applied with voltage to each of at least two (total of at least six) electrode plates disposed on one surface of each of the three electrostrictive elements. It is possible to make such a circuit configuration, or to apply a voltage of a different level.
Next, an example in which the piezoelectric actuator according to the present embodiment is used in a camera shake correction mechanism will be described.
The camera shake correction mechanism has a function of detecting the movement of the camera with a shake sensor and shifting or tilting the CCD or the optical system with respect to the optical axis so as to cancel the shake. It can be arranged on various lenses, and is a well-known technique as shown in Patent Document 4.
CCDを水平に動かすタイプのぶれ補正機構において、必要とされるアクチュエータは、高精度で応答性の高い二次元アクチュエータであるが、従来は、該当する安価な二次元アクチュエータが存在しないため、X方向、Y方向を別々のアクチュエータで駆動するような方式となっていた。そのため、CCDに対する作動ポイントの問題が生じてくる。つまり、上下、左右のバランスの良い点に力を加えてCCDを動かさない限り、水平シフト時にCCDが傾き易く(例えば、右端を上方向に動かそうとすると、左端が摩擦や重量バランスによって追従しきれず、CCDが左に傾くような状態となる)なるが、従来は、高精度にCCDを動かすことが困難であるにも関わらず、2つのアクチュエータを用いる必要があるために、CCDの中央部から外れた位置に作用点を配置せざるを得なかったのである。 In a shake correction mechanism of the type that moves the CCD horizontally, the required actuator is a highly accurate and highly responsive two-dimensional actuator, but conventionally there is no corresponding inexpensive two-dimensional actuator, so there is no X direction. The Y direction is driven by separate actuators. Therefore, the problem of the operating point for the CCD arises. In other words, unless the CCD is moved by applying a force to a well-balanced point in the vertical and horizontal directions, the CCD tends to tilt during horizontal shift (for example, if the right end is moved upward, the left end will follow the friction and weight balance). However, in the past, although it was difficult to move the CCD with high accuracy, it was necessary to use two actuators. The action point had to be placed at a position deviating from the above.
これに対し、本実施の形態に係る圧電アクチュエータを用いると、二次元分のアクチュエータの作用点(作動ポイント)を、ただの1点(作動突起E)だけとする補正機構が実現できるので、前記作用点を画像入力装置の理想的な位置に設置することが可能となり、より信頼性の高い手振れ補正機構を得ることが可能となる。
なお、特許文献3に示すようなアクチュエータでも、作用点(作動ポイント)は1点にすることが可能であるが、本実施の形態に係る圧電アクチュエータの場合は、従来の3/4の圧電セラミックス枚数を使用して、コストが高々3/4となる駆動体を構成することが実現可能となる。
On the other hand, when the piezoelectric actuator according to the present embodiment is used, a correction mechanism can be realized in which the action point (operation point) of the two-dimensional actuator is only one point (operation protrusion E). It is possible to set the action point at an ideal position of the image input apparatus, and it is possible to obtain a more reliable camera shake correction mechanism.
In the actuator shown in
また、ただの1点(作動突起E)だけで、CCDを上下、左右に動作させることが可能となるため、作用点を構成するための複雑な機構が不要となり、二次元方向に動作可能な状態に保持されたCCDの背面に対して、直接的に駆動力を伝えることも可能となり、余計な機構のたわみを抑制することや、固定ガタによる作動ロスを最低限に抑制することが可能であると共に、機構が従来よりも簡単になることにより、安価でかつ信頼性の高い装置を実現している。 Further, since the CCD can be moved up and down and left and right with only one point (the operating projection E), a complicated mechanism for configuring the action point is not required, and the CCD can be operated in a two-dimensional direction. It is also possible to transmit the driving force directly to the backside of the CCD held in a state, and it is possible to suppress excessive mechanism deflection and to minimize operation loss due to fixed play. At the same time, the mechanism is simpler than the conventional one, thereby realizing an inexpensive and highly reliable device.
なお、本実施の形態に係る圧電アクチュエータは、手振れ補正機構とは限らず、画素ずらし撮影にも用いることが可能である。
以上、本発明の圧電アクチュエータは、本実施の形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な構成が可能である。
〔第2の実施の形態〕
Note that the piezoelectric actuator according to the present embodiment is not limited to the camera shake correction mechanism, and can also be used for pixel-shifted shooting.
As described above, the piezoelectric actuator of the present invention is not limited to this embodiment, and various configurations are possible without departing from the gist of the present invention.
[Second Embodiment]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る画像入力装置のCCD駆動ユニットの要部の構成を示す構成図である。
同図において、本実施の形態の画像入力装置に特徴的なCCD駆動ユニット10は、レンズ等により被写体の光学像を得る撮影光学系1と、被写体の光学像を所定位置に結像して電気信号に変換するCCD2と、撮影光学系1とCCD2とを光学的に結ぶ光軸3と、CCD2の背面と作動突起を接合または固着させた圧電アクチュエータ4と、圧電アクチュエータ4の作動突起とCCD2の背面との接点として形成される駆動ポイント5と、を備えて構成される。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the main part of the CCD drive unit of the image input apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the figure, a CCD drive unit 10 that is characteristic of the image input apparatus of the present embodiment includes a photographing
なお、本実施の形態の画像入力装置の他の構成要素については、特許文献4に示すような周知の画像入力装置と同じものを使用することができる(本発明の特徴的な構成要素ではないので、図示及び説明を省略する)。
以下、本実施の形態に係るCCD駆動ユニットの動作について説明する。
このCCD駆動機構の1つの実施態様においては、ぶれ検出装置(図示は省略)から出力される電圧の電圧値は、本装置のぶれ量に対応しており、この電圧値を示す電圧が、圧電アクチュエータ4に入力される。これにより、圧電アクチュエータ4は、前記ぶれ量に対応した逆変位動作をとることとなり、また、この逆変位動作は、圧電アクチュエータ4に接合または固着されたCCD2に伝達されるので、これにより、CCD2は前記ぶれ量が補正される。
In addition, about the other component of the image input device of this Embodiment, the same thing as a well-known image input device as shown in patent document 4 can be used (it is not the characteristic component of this invention). Therefore, illustration and description are omitted).
The operation of the CCD drive unit according to this embodiment will be described below.
In one embodiment of this CCD drive mechanism, the voltage value of the voltage output from the shake detection device (not shown) corresponds to the shake amount of this device, and the voltage indicating this voltage value is a piezoelectric value. Input to the actuator 4. As a result, the piezoelectric actuator 4 takes a reverse displacement operation corresponding to the shake amount, and this reverse displacement operation is transmitted to the
前記ぶれ量の補正は、CCD2を光軸3に直交する面に沿って動かすことによって行うことができる。しかし、必ずしもCCD2を光軸3に沿って動かすことに限定されるものではなく、光軸3に近接して動かすことも可能であるし、また、光軸3方向だけとは限らない多次元的な補正を行うことも可能である。
また、このCCD駆動機構の他の1つの実施態様においては、予測動作を可能にするために、圧電アクチュエータ4に入力される電圧の電圧値を、過去の撮影時において、ぶれ量に対応する電圧値として記憶されていた電圧値を使用することも可能である。
なお、前記ぶれ検出装置には、ジャイロセンサ等を用いた振れ検出手段を採用することが可能である。
以上、本発明の画像入力装置は、本実施の形態に限るものではなく、請求項の範囲内で様々な構成が可能である。
The amount of blur can be corrected by moving the
In another embodiment of the CCD drive mechanism, in order to enable a predictive operation, the voltage value of the voltage input to the piezoelectric actuator 4 is set to a voltage corresponding to the amount of blurring during past shooting. It is also possible to use a voltage value stored as a value.
The shake detection device can employ shake detection means using a gyro sensor or the like.
As described above, the image input device of the present invention is not limited to the present embodiment, and various configurations can be made within the scope of the claims.
1 撮影光学系
2 CCD
3 光軸
4 圧電アクチュエータ
5 駆動ポイント
A,B,C 圧電セラミックス
D 連結部材
E 作動突起(動作ポイント)
A−1〜A−2 電極(圧電セラミックスA側)
B−1〜B−2 電極(圧電セラミックスB側)
C−1〜C−2 電極(圧電セラミックスC側)
1 Shooting
3 Optical axis 4 Piezoelectric actuator 5 Drive point A, B, C Piezoelectric ceramics D Connecting member E Actuation protrusion (operation point)
A-1 to A-2 Electrode (Piezoelectric Ceramics A side)
B-1 to B-2 electrodes (piezoelectric ceramics B side)
C-1 to C-2 electrodes (piezoelectric ceramics C side)
Claims (9)
前記結合部材を中心軸として放射状に配置されると共に、互いの側端面同士が前記結合部材を介して固着された3枚の電歪素子と、
前記電歪素子の表裏面に配設された電極板と、
を具備したことを特徴とする圧電アクチュエータ装置。 One coupling member;
Three electrostrictive elements that are arranged radially with the coupling member as a central axis and whose side end surfaces are fixed to each other via the coupling member;
Electrode plates disposed on the front and back surfaces of the electrostrictive element;
A piezoelectric actuator device comprising:
前記被写体像を光電変換作用により電子データに変換する撮像手段と、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ装置と、を備え、
前記撮像手段を、前記圧電アクチュエータ装置の駆動により、前記撮影光学系の光軸と垂直な方向に作動させることにより、手ぶれ補正動作を行わせることを特徴とする画像入力装置。 A photographing optical system for forming a subject image at a predetermined position;
Imaging means for converting the subject image into electronic data by photoelectric conversion;
A piezoelectric actuator device according to any one of claims 1 to 6,
An image input device that performs a camera shake correction operation by operating the imaging unit in a direction perpendicular to the optical axis of the imaging optical system by driving the piezoelectric actuator device.
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