JP2009027769A

JP2009027769A - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2009027769A
Application number: JP2007185774A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Suzuki; 正晴鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】小型化（薄型化）を図ることができ、かつ、センサ不要で基準位置出し（原点出し）の制御シーケンスも不要となる位置決め装置を提供する。
【解決手段】本発明の位置決め装置は、複数の振動モードを発生させる電気機械変換素子９を固定して運動抽出部１０を楕円運動させる弾性振動体３を一平面上に三角形状に配置する駆動体ユニット１を備える。また、移動板６を有する移動体ユニット２を備える。そして、移動板６を運動抽出部１０に接触させて駆動する。このような構成において、永久磁石５の磁気吸引力で、移動板６と運動抽出部１０の接触部に加圧力を与えると共に、永久磁石５の磁束集中位置を移動板６の基準位置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の振動モードを発生させる電気機械変換素子を貼り付けて運動抽出部を楕円運動させる、板状に形成された弾性振動体を複数個使用して移動体を駆動する位置決め装置に係わる。特に、カメラの手ぶれ補正機構に適した撮像素子に好適な位置決め装置に関する。

縦振動と横振動モードとを合成した表面波発生機構を一平面上に３箇所設け、かつその表面波発生機構を、動体板を挟んで対峙させ、動体板を座標系Ｘ、Ｙ、θの３軸移動可能とした表面波アクチュエータが提案されている（特許文献１参照）。

また、複数の振動モードを発生させる電気機械変換素子を貼り付けて運動抽出部を楕円運動させる、板状に形成された弾性振動体を用いた振動波モータとして代表的なものには、２つの曲げ振動モードを合成した振動波モータが知られている（特許文献２参照）。

更に、縦振動と屈曲振動モードとを合成した振動波モータも知られている（特許文献３参照）。
特開昭６３−２５７４７８号公報（特許第２００３４８９号）特開平６−３１１７６５号公報（特許第３３６３５１０号）特開平７−１４３７７１号公報（特許第３２７９０２１号）

特許文献１の提案は、一層構造のＸＹθの３軸駆動のアクチュエータとして有効である。しかしながら、以下の欠点がある。
（１）２つの表面波発生機構を、動体板を挟んで対峙させる構成のため、厚み方向（動体板平面に直交する方向）に寸法が大きくなる。
（２）弾性体に縦振動用の電歪素子と横振動用の電歪素子とを重ねて貼り付けて表面波発生機構を構成するために、やはり厚み方向に寸法が大きくなる。

このため、例えば、カメラの撮像素子を駆動して手ぶれ補正を行う機構などにおいては、厚み方向（レンズの光軸方向）に薄く、かつ全体に小型であることが要求されるので、適用が困難となる。

また、特許文献１には「高精度の位置決めをする際には、位置検出機能（変位センサ、角度センサ）を付加するシステムにすれば良い」との示唆がある。しかしながら、カメラなどの小型な民生機器においては、寸法的にもコスト的にも最小限の構成で位置決めのシステムを構成することが要求される。特に、カメラの撮像素子を駆動して手ぶれ補正を行う機構においては、レンズの光軸に対して撮像素子の基準位置を合わせる（原点出し）動作を速やかに行うことも要求される。

本発明の目的は、小型化（薄型化）を図ることができ、かつ、センサ不要で基準位置出し（原点出し）の制御シーケンスも不要となる位置決め装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の位置決め装置は、複数の振動モードを発生させる電気機械変換素子を固定して運動抽出部を楕円運動させる弾性振動体を一平面上に三角形状に配置する駆動体ユニットと、移動板を有する移動体ユニットとからなり、前記移動板を前記運動抽出部に接触させて駆動する位置決め装置において、永久磁石の磁気吸引力で、前記移動板と前記運動抽出部の接触部に加圧力を与えると共に、前記永久磁石の磁束集中位置を前記移動板の基準位置とすることを特徴とする。

本発明の位置決め装置によれば、小型化（薄型化）を図ることができ、かつ、センサ不要で基準位置出し（原点出し）の制御シーケンスも不要となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る位置決め装置の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図断面である。

本実施の形態の位置決め装置は、図１に示すように、駆動体ユニット１と移動体ユニット２とで構成され、特許文献１に開示されている駆動方法により、移動体ユニット２をＸ、Ｙ、θの３軸移動可能とした装置である。

図２は、図１における駆動体ユニットの構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図断面である。

図２に示すように、駆動体ユニット１は、弾性振動体３と基台４とを備え、弾性振動体３は基台４の同一平面上に三角形状に位置決めして配置固定されている。また基台４には、移動体ユニット２を吸引して駆動体ユニット１と加圧接触させるための永久磁石５も固定されている。

永久磁石５は、移動体ユニット２を吸引する方向に着磁され、移動体ユニット２に対向する端面側は凸球面形状に加工されている。そして基台４は、樹脂或いはアルミニウム系金属材料などの非磁性材料を用いて成形されている。

図３は、図１における移動体ユニットの構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図断面である。

図３に示すように、移動体ユニット２は、移動板６に撮像素子７（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）が固定されている。移動板６には、駆動体ユニット１と接触する側（撮像素子７とは反対側）の面に凸球面形状の突起６ａが形成されている。

また、レンズの光軸に対する撮像素子７の基準中心位置が凸球面形状の突起６ａの中心位置と一致するように、撮像素子７は移動板６に固定されている。そして、移動板６は鉄系金属材料などの高透磁率材料で成形されている。

図４は、図２における弾性振動体の斜視図である。

図４に示すように、弾性振動体３は、板状弾性体８の片面に複数の振動モードを発生させる電気機械変換素子９を貼り付けて固定し、電気機械変換素子９の反対面側に運動抽出部１０を、複数の振動モードの腹の位置で板状弾性体８に固定して形成される。

運動抽出部１０の自由端面１０ａは、送り方向の定在波と突上げ方向の定在波の合成により楕円運動をする。尚、運動抽出部１０の自由端面１０ａは凸球面形状とする方が性能の安定上、望ましい。また、板状弾性体８には、取付け位置決め用穴８ｂを有する支持部８ａが形成されていて、基台４の所定位置に板状弾性体８の支持部８ａが固定されている。

ここで、永久磁石５の中心位置と移動板６の凸球面形状の突起６ａの中心位置が一致している状態が、駆動体ユニット１と移動体ユニット２との接触部における加圧力が最大となり、かつ最も磁気的にバランスが取れている状態である。これにより安定した静止状態を実現することができる。

また、移動板６の凸球面形状の突起６ａの中心位置が磁束集中位置でもあるため、永久磁石５の中心位置とのずれが生じると、永久磁石５の中心位置の方向に移動体ユニット２引き戻す吸引力が作用する。

以上の構成にすることにより、薄型の位置決め装置を実現することができる。また、三角形状に配置された弾性振動体３の運動抽出部１０と移動板６とを永久磁石５の吸引力により加圧接触させ、運動抽出部１０の自由端面１０ａの楕円運動を制御することにより撮像素子７をＸ、Ｙ、θの３軸移動させて手ぶれ補正動作を行うことができる。

そして、手ぶれ補正動作終了後の基準位置出し動作時には弾性振動体３の運動抽出部１０に突上げ方向の定在波のみを適正な振幅で発生させ、加圧接触部の摩擦力を最小化する。このことにより、磁束集中位置である移動板６の凸球面形状の突起６ａが永久磁石５の吸引力により引っ張られて移動板６が移動するので、永久磁石５の中心位置と移動板６の凸球面形状の突起６ａの中心位置が一致する安定位置で静止させることができる。

従って、カメラの光軸に対して所定位置に固定した駆動体ユニット１と移動体ユニット２の撮像素子７の基準位置出し動作を、センサなしで、かつ、位置出し動作のための制御シーケンスもなしで実現することができる。

また、レンズの光軸に対して撮像素子７を駆動して手ぶれ補正を行う薄型の位置決め装置を実現することができる。また、基準位置出し動作時に、移動板６を突上げる方向の定在波のみ発生するように入力することにより、移動板６と弾性振動体３の運動抽出部１０との摩擦力が激減し、移動板６は磁気吸引力により基準位置に引っ張られて静止する。このことにより、センサが不要で基準位置出し（原点出し）の制御シーケンスも不要となる。

本発明の実施の形態に係る位置決め装置の構成図である。図１における駆動体ユニットの構成図である。図１における移動体ユニットの構成図である。図２における弾性振動体の斜視図である。

符号の説明

１駆動体ユニット
２移動体ユニット
３弾性振動体
４基台
５永久磁石
６移動板
７撮像素子
８板状弾性体
９電気機械変換素子
１０運動抽出部

Claims

複数の振動モードを発生させる電気機械変換素子を固定して運動抽出部を楕円運動させる弾性振動体を一平面上に三角形状に配置する駆動体ユニットと、移動板を有する移動体ユニットとからなり、前記移動板を前記運動抽出部に接触させて駆動する位置決め装置において、
永久磁石の磁気吸引力で、前記移動板と前記運動抽出部の接触部に加圧力を与えると共に、前記永久磁石の磁束集中位置を前記移動板の基準位置とすることを特徴とする位置決め装置。
前記移動板の基準位置出し動作時に、前記電気機械変換素子に前記移動板を突上げる方向の定在波のみ発生するように入力することを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
前記移動板に撮像素子が固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の位置決め装置。