JP2017107190A - Imaging device, image projection device, and stage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、6自由度の移動制御ができる撮像装置、画像投影装置及びステージ装置に関する。 The present invention relates to an imaging device, an image projection device, and a stage device that can perform movement control with six degrees of freedom.
従来、一眼レフカメラにおいて、手ぶれ補正を行うために、カメラボディ内の撮像素子を駆動するボディ内手ぶれ補正装置として、俵形状の平面形駆動用コイルと永久磁石を用いた駆動手段を用いて撮像素子を光軸と直交するX方向(X軸方向)とY方向(Y軸方向)に駆動し、さらに撮像素子を圧電アクチュエータにより光軸方向であるZ方向(Z軸方向)に駆動する手ぶれ補正装置が知られている(特許文献1)。特許文献2では、撮像素子を光軸方向に進退動させてフォーカス調整する撮像装置が開示されている。特許文献3では、撮像素子をX方向、Y方向及びZ方向に張設したコイルばねによってX方向、Y方向及びZ方向に移動自在に支持し、撮像素子をX方向(X軸)回り、Y方向(Y軸)回り及びZ方向回りに回転(傾動)駆動する振動軽減装置を備えた撮像装置が開示されている。特許文献4では、撮像素子をX方向回りとY方向回りに回転させてチルト撮影を可能にした撮像装置が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a single-lens reflex camera, in order to perform camera shake correction, as an in-body camera shake correction device that drives an image sensor in a camera body, imaging is performed using a driving means using a flat-shaped planar driving coil and a permanent magnet. Image stabilization by driving the element in the X direction (X axis direction) and Y direction (Y axis direction) orthogonal to the optical axis, and further driving the image sensor in the Z direction (Z axis direction), which is the optical axis direction, by a piezoelectric actuator An apparatus is known (Patent Document 1).
また近年、撮像素子をX方向回りに回転(傾動)、Y方向回りに回転(傾動)、X方向に移動、Y方向に移動及びZ方向(光軸)回りに回転(傾動)させるいわゆる5軸手ぶれ補正装置を備えたカメラが知られている。 In recent years, the image sensor is rotated (tilted) around the X direction, rotated (tilted) around the Y direction, moved in the X direction, moved in the Y direction, and rotated (tilted) around the Z direction (optical axis). A camera equipped with a camera shake correction device is known.
しかしながら、従来のこれらの撮像装置は、撮像素子を駆動する際、該撮像素子を支持した可動ステージが何らかの支持基体(ベース部材)に接触しており、摺動(移動)抵抗の発生が避けられなかった。また、摺動抵抗が発生することから、撮像素子を移動する自由度に制限があるのが実情であった。 However, in these conventional image pickup apparatuses, when the image pickup element is driven, the movable stage that supports the image pickup element is in contact with some support base (base member), and generation of sliding (moving) resistance can be avoided. There wasn't. In addition, since sliding resistance is generated, the actual situation is that the degree of freedom in moving the image sensor is limited.
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、可動部材を駆動する際には摺動抵抗が発生することがなく、可動部材の移動の自由度を高めることができる撮像装置、画像投影装置及びステージ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made on the basis of the above problem awareness, and an imaging device capable of increasing the degree of freedom of movement of the movable member without causing sliding resistance when driving the movable member, An object is to obtain an image projection apparatus and a stage apparatus.
本発明の撮像装置は、撮影光学系により被写体像が投影される撮像素子が固定された可動部材;上記可動部材を相対移動自在に保持するベース部材;及び上記可動部材に対して作用する複数方向の推力を発生させる推力発生手段を備え、上記推力発生手段は、上記推力発生手段は、一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により、上記可動部材を上記ベース部材に対して相対的に、上記撮影光学系の光軸と平行な第1の方向を含む互いに異なる第1、第2及び第3の方向に並進させる推力と、上記第1、第2及び第3の方向回りに傾動させる推力とを発生させること、を特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention includes a movable member to which an imaging element on which a subject image is projected by a photographing optical system is fixed; a base member that holds the movable member in a relatively movable manner; and a plurality of directions that act on the movable member. Thrust generating means for generating a thrust of a predetermined amount, wherein the thrust generating means is configured to move the movable member relative to the base member by one-way thrust or interaction of thrusts in a plurality of directions. , A thrust for translation in different first, second and third directions including a first direction parallel to the optical axis of the photographing optical system, and tilting around the first, second and third directions. Generating thrust.
上記第2、第3の方向は上記第1の方向と直交しかつ互いに直交する方向であって、上記推力発生手段は、上記第1の方向の推力を発生する第1の推力発生手段と、上記第2の方向の推力を発生する第2の推力発生手段と、第3の方向の推力を発生する第3の推力発生手段を備え、上記第2、第3の推力発生手段の少なくとも一方は、上記第3の方向または第2の方向に離間させた少なくとも一対からなり、該第2または第3の対の推力発生手段の一方が発生する第2の方向または第3の方向の一対の推力の相互作用により、上記可動部材を第2の方向または第3の方向に並進及び第1の方向回りに傾動させることが好ましい。 The second and third directions are perpendicular to the first direction and perpendicular to each other, and the thrust generating means includes first thrust generating means for generating thrust in the first direction; A second thrust generating means for generating a thrust in the second direction; and a third thrust generating means for generating a thrust in a third direction, wherein at least one of the second and third thrust generating means is A pair of thrusts in the second direction or the third direction, which is composed of at least a pair separated in the third direction or the second direction, and generated by one of the second or third pair of thrust generating means. By this interaction, it is preferable that the movable member is translated in the second direction or the third direction and tilted around the first direction.
上記第2、第3の推力発生手段の他方は、上記光軸を挟んだ対称位置に配置された一対からなり、該第2、第3の推力発生手段が発生する第2の方向の一対の推力または第3の方向の一対の推力の相互作用により、上記可動部材を第2の方向または第3の方向に並進させることができる。 The other of the second and third thrust generating means consists of a pair arranged in a symmetrical position with the optical axis in between, and a pair of second directions generated by the second and third thrust generating means. The movable member can be translated in the second direction or the third direction by the interaction of the thrust or the pair of thrusts in the third direction.
上記第2、第3の推力発生手段の他方は、上記第2の方向または第3の方向に離間させた一対からなり、該第2、第3の推力発生手段の他方が発生する第2の方向の一対の推力または第3の方向の一対の推力の相互作用により、上記可動部材を第2の方向または第3の方向に並進させてもよい。 The other of the second and third thrust generating means is a pair separated in the second direction or the third direction, and the second of the second and third thrust generating means is generated by the second. The movable member may be translated in the second direction or the third direction by the interaction of a pair of thrusts in the direction or a pair of thrusts in the third direction.
上記第1の推力発生手段は、上記光軸を中心とした異なる位置に複数配置されていて、該推力発生手段が発生する複数の第1の方向の推力の相互作用により、上記可動部材を第1の方向に並進、第2の方向回りに傾動及び第3の方向回りに傾動させることができる。 A plurality of the first thrust generating means are arranged at different positions around the optical axis, and the movable member is moved in the first direction by the interaction of a plurality of thrusts in the first direction generated by the thrust generating means. Translation in one direction, tilting around the second direction and tilting around the third direction can be made.
上記第1の方向の推力を発生させる推力発生手段は、少なくとも1個が上記第2または第3の対の推力発生手段の間に配置される。 At least one thrust generating means for generating the thrust in the first direction is disposed between the second or third pair of thrust generating means.
上記第1の推力発生手段の重心は、上記可動部材の重心と一致していることが好ましい。 It is preferable that the center of gravity of the first thrust generating means coincides with the center of gravity of the movable member.
上記第1の推力発生手段は、上記光軸方向から見たとき、いずれか2個を結ぶ線が上記第2の方向または第3の方向と平行であって、上記2個を結ぶ線と、他の1個から上記2個を結ぶ線に下ろした垂線が上記第3の方向または第2の方向と平行になるように配置されていることが好ましい。 The first thrust generating means, when viewed from the optical axis direction, a line connecting any two of them is parallel to the second direction or the third direction, and a line connecting the two; It is preferable that the perpendicular line drawn from the other one to the line connecting the two is arranged so as to be parallel to the third direction or the second direction.
上記推力発生手段は、上記ベース部材と可動部材の一方に固定された駆動用コイルと、他方に固定された永久磁石とを含むことができる。 The thrust generation means may include a driving coil fixed to one of the base member and the movable member, and a permanent magnet fixed to the other.
上記ベース部材は、上記可動部材に上記第1の方向の前方と後方からそれぞれ対向する前固定ヨークと後固定ヨークを備え、上記各推力発生手段は、駆動用コイルと永久磁石とを備え、上記駆動用コイルは、上記可動部材または少なくとも上記前固定ヨーク及び後固定ヨークの一方に固定され、上記永久磁石は、少なくとも上記前固定ヨーク及び後固定ヨークの一方または上記可動部材に固定されている。 The base member includes a front fixed yoke and a rear fixed yoke that face the movable member from the front and the rear in the first direction, respectively, and each of the thrust generating means includes a drive coil and a permanent magnet, The driving coil is fixed to the movable member or at least one of the front fixed yoke and the rear fixed yoke, and the permanent magnet is fixed to at least one of the front fixed yoke and the rear fixed yoke or the movable member.
上記推力発生手段は、上記可動部材を、上記複数方向の推力の相互作用により上記前後の固定ヨークに対して浮上状態に保持することができる。 The thrust generating means can hold the movable member in a floating state with respect to the front and rear fixed yokes by the interaction of the thrusts in the plurality of directions.
上記第2の推力発生手段と第3の推力発生手段は、前後の固定ヨークに固定された永久磁石を有し、該前後の固定ヨークに固定された永久磁石は、異なる磁極が対向していることが好ましい。 The second thrust generating means and the third thrust generating means have permanent magnets fixed to the front and rear fixed yokes, and different magnetic poles are opposed to the permanent magnets fixed to the front and rear fixed yokes. It is preferable.
上記第1の推力発生手段は、上記前後の固定ヨークに固定された永久磁石と可動部材に固定された駆動用コイルを有し、該前後の固定ヨークに固定された永久磁石は同一の磁極が対向していることが好ましい。 The first thrust generating means has a permanent magnet fixed to the front and rear fixed yokes and a driving coil fixed to the movable member, and the permanent magnets fixed to the front and rear fixed yokes have the same magnetic pole. It is preferable that they are facing each other.
上記第1の推力発生手段は、上記可動部材と上記撮像素子との間の複数位置に設けられた、上記撮像素子が上記可動部材に対して接離する第1の方向に伸縮する圧電素子を含むことができる。 The first thrust generating means includes piezoelectric elements that are provided at a plurality of positions between the movable member and the imaging element and extend and contract in a first direction in which the imaging element contacts and separates from the movable member. Can be included.
上記可動部材の上記ベース部材に対する相対位置を上記可動部材の異なる複数位置において検出する複数の位置検出手段と、上記複数の位置検出手段の検出結果に基づいて、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の並進位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算する演算手段とをさらに備えることが実際的である。 A plurality of position detecting means for detecting a relative position of the movable member with respect to the base member at a plurality of different positions of the movable member; and a detection result of the plurality of position detecting means based on a detection result of the movable member with respect to the base member. It is practical to further comprise a translation position in the first, second and third directions and a calculation means for calculating the tilt positions around the first, second and third directions.
上記位置検出手段は、上記第1の駆動用コイルの空芯領域、第2の駆動用コイルの空芯領域、及び上記第3の駆動用コイルの空芯領域に設けられた磁気センサを備え、上記演算手段は、上記各磁気センサの検出信号により、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の並進位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算することができる。 The position detection means includes a magnetic sensor provided in the air core region of the first drive coil, the air core region of the second drive coil, and the air core region of the third drive coil, The calculation means is configured to detect the translation position of the movable member relative to the base member in the first, second, and third directions, and about the first, second, and third directions based on the detection signals of the magnetic sensors. The tilt position can be calculated.
上記複数の位置検出手段は、上記可動部材と上記固定ヨークのいずれか一方に設けられた複数組の発光素子および受光素子を備え、演算手段は、上記発光手段から発光され上記固定ヨークまたは可動部材で反射した検出光を受光した受光素子の検出信号により、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の並進位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算することができる。 The plurality of position detecting means includes a plurality of sets of light emitting elements and light receiving elements provided on one of the movable member and the fixed yoke, and the arithmetic means emits light from the light emitting means and the fixed yoke or the movable member. The detection position of the light receiving element that has received the detection light reflected at the position of the movable member relative to the base member in the first, second, and third directions, and the first, second, and third directions. Can be calculated.
ステージ装置の態様の本発明は、上記ベース部材に対して相対的に移動可能な可動部材と、上記可動部材に対して作用する複数方向の推力を発生する推力発生手段と、を備え、上記可動部材は、上記推力発生手段の一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して相対的に並進、傾動、または並進及び傾動が可能なこと、を特徴とする。 The present invention in the form of a stage apparatus includes a movable member that can move relative to the base member, and a thrust generation means that generates thrust in multiple directions that acts on the movable member. The member is characterized in that it can be translated, tilted, or translated and tilted relative to the base member by the interaction of thrust in one direction or thrust in a plurality of directions.
上記可動部材は、上記推力発生手段の複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して非接触状態に保持されることが実際的である。 It is practical that the movable member is held in a non-contact state with respect to the base member by the interaction of thrusts in a plurality of directions of the thrust generating means.
上記推力発生手段は、上記可動部材に対して、互いに異なる第1、第2及び第3の方向の推力を作用させる第1、第2及び第3の推力発生手段を備え、上記第1乃至第3の推力発生手段が発生する第1乃至第3の方向の推力の相互作用により上記可動部材は、上記ベース部材に対して相対的に、上記第1乃至第3の方向に並進、上記第1乃至第3の方向回りに傾動、傾動中に並進、及び傾動した後に並進可能とすることができる。 The thrust generation means includes first, second, and third thrust generation means for applying thrusts in first, second, and third directions different from each other to the movable member, and the first to second thrust generation means. The movable member translates in the first to third directions relative to the base member by the interaction of the thrusts in the first to third directions generated by the three thrust generating means. Or tilting around the third direction, translation during tilting, and translation after tilting.
上記可動部材は、上記推力発生手段の複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して非接触状態に保持される。 The movable member is held in a non-contact state with respect to the base member by the interaction of thrusts in a plurality of directions of the thrust generating means.
本発明のステージ装置にあっては、上記可動部材の上記ベース部材に対する相対位置を上記可動部材の異なる複数位置において検出する複数の位置検出手段と、上記複数の位置検出手段の検出結果に基づいて、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の相対位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算する演算手段とをさらに備えることができる。 In the stage apparatus of the present invention, based on the detection results of the plurality of position detection means and the plurality of position detection means for detecting the relative position of the movable member with respect to the base member at different positions of the movable member. And a calculating means for calculating a relative position of the movable member in the first, second and third directions with respect to the base member and a tilting position about the first, second and third directions. it can.
上記可動部材には、被駆動部材を搭載することができる。 A driven member can be mounted on the movable member.
上記被駆動部材は、光源からの光を受けて投影画像を形成する画像形成素子または投影光学系とすることができる。 The driven member may be an image forming element or a projection optical system that receives light from a light source and forms a projection image.
上記画像形成素子は、上記光源から射出された光束を投影光学系に向けて透過する液晶パネルであって、上記第1の方向は上記投影光学系の光軸と平行に設定する。 The image forming element is a liquid crystal panel that transmits a light beam emitted from the light source toward the projection optical system, and the first direction is set in parallel to the optical axis of the projection optical system.
上記画像形成素子は、上記第1の方向とは異なる方向から射出された光束を上記投影光学系に向けて反射するDMDパネルであって、上記第1の方向は上記投影光学系の光軸と平行に設定される。 The image forming element is a DMD panel that reflects a light beam emitted from a direction different from the first direction toward the projection optical system, and the first direction is an optical axis of the projection optical system. Set to parallel.
別の態様からなる本発明のステージ装置は、ベース部材と、上記ベース部材に対して相対的に移動可能な可動部材と、上記可動部材に対して作用する一方向の推力または複数方向の推力を制御する推力制御手段と、を備え、上記可動部材は、上記推力制御手段により制御される一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して相対的に並進、傾動、または並進及び傾動が可能なこと、を特徴とする。 The stage apparatus according to another aspect of the present invention includes a base member, a movable member movable relative to the base member, and a one-way thrust or a plurality of directions of thrust acting on the movable member. Thrust control means for controlling, wherein the movable member is translated, tilted, or moved relative to the base member by the interaction of one-way thrust or a plurality of thrusts controlled by the thrust control means, or It can be translated and tilted.
画像投影装置の態様の発明は、画像を投影する投影光学系と、上記画像が形成される画像形成素子が固定された可動部材と、上記可動部材を相対移動自在に保持するベース部材と、上記可動部材に対して作用する複数方向の推力を発生させる推力発生手段と、を備え、上記推力発生手段は、一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により上記可動部材を上記ベース部材に対して相対的に、上記投影光学系の光軸と平行な第1の方向を含む互いに異なる第1、第2及び第3の方向に並進させる推力と、上記第1、第2及び第3の方向回りに傾動させる推力を発生させること、を特徴とする。 The invention of the aspect of the image projection apparatus includes a projection optical system that projects an image, a movable member to which an image forming element on which the image is formed is fixed, a base member that holds the movable member in a relatively movable manner, Thrust generating means for generating thrust in a plurality of directions acting on the movable member, and the thrust generating means causes the movable member to move relative to the base member by one-way thrust or interaction of thrusts in a plurality of directions. Relative to each other, including a first direction parallel to the optical axis of the projection optical system, the first, second, and third directions, and a thrust that translates in different first, second, and third directions. It is characterized by generating a thrust that tilts around.
本発明の撮像装置は、撮像素子を撮影光学系の光軸と平行な第1の方向を含む互いに異なる第1、第2及び第3の方向に並進及び各方向回りに傾動できるので、6自由度の全ての方向の手ぶれ補正や、特殊撮影が可能である。
本発明の画像投影装置は、画像形成素子を6自由度の全ての方向について移動できるので、投影方向調整、画像の傾き、回転調整などの各種調整が容易である。
本発明のステージ装置は、可動部材を6自由度の全ての方向に並進、傾動し、傾動中の並進、及び傾動後に並進、並進後に傾動できるので、カメラなどの撮像装置やプロジェクターなどの画像投影装置だけでなく、レーザスキャナなどの各種光学機器、電子機器に利用して有用である。
The image pickup apparatus of the present invention can translate the image sensor in different first, second, and third directions including a first direction parallel to the optical axis of the photographing optical system, and can tilt about each direction. Camera shake correction in all directions and special shooting are possible.
Since the image projection apparatus of the present invention can move the image forming element in all directions with six degrees of freedom, various adjustments such as projection direction adjustment, image inclination, and rotation adjustment are easy.
The stage apparatus of the present invention translates and tilts the movable member in all directions with six degrees of freedom, translates while tilting, translates after tilting, and tilts after translation, so that it can project an image such as an imaging device such as a camera or a projector. It is useful not only for apparatuses but also for various optical devices such as laser scanners and electronic devices.
以下、本発明の実施形態を図1−図15を参照しながら説明する。図1は、本発明のステージ装置を備えた撮像装置を搭載したデジタルカメラの主要構成部材及び主要回路要素をブロックで示す概念図である。なお図において、本実施形態は、撮影光学系の光軸Oと平行な一つの方向(一方向)を第1の方向(Z方向、Z軸方向)、第1の方向と直交する一つの方向(一方向)を第2の方向(X方向、X軸方向)、第1の方向及び第2の方向の双方と直交する一つの方向(一方向)を第3の方向(Y方向、Y軸方向)とする。例えば、X軸、Y軸及びZ軸を3次元の直交座標系の座標軸と仮定すると、光軸OをZ軸としたとき、Z軸と直交し、かつ互いに直交する二方向の軸がX軸及びY軸になる。カメラが正位置(横位置)にあるとき、第1の方向(Z方向、Z軸、光軸O)及び第2の方向(X方向、X軸)は水平になり、第3の方向(Y方向、Y軸)は鉛直になるものとし、被写体方向を前、前方とする。また、本明細書において、第1の方向回りの傾動または回動は、第1の方向と平行な仮想軸を中心とした傾動または回動を意味する。同様に、第2の方向回りの傾動または回動は、第2の方向と平行な仮想軸を中心とした傾動または回動を意味し、第3の方向回りの傾動または回動は、第3の方向と平行な仮想軸を中心とした傾動または回動を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual diagram showing, in block form, main constituent members and main circuit elements of a digital camera equipped with an imaging apparatus equipped with a stage device of the present invention. In this figure, in the present embodiment, one direction (one direction) parallel to the optical axis O of the photographing optical system is defined as a first direction (Z direction, Z axis direction), and one direction orthogonal to the first direction. (One direction) is the second direction (X direction, X axis direction), and one direction (one direction) orthogonal to both the first direction and the second direction is the third direction (Y direction, Y axis). Direction). For example, assuming that the X axis, the Y axis, and the Z axis are coordinate axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system, when the optical axis O is the Z axis, the two axes orthogonal to the Z axis and orthogonal to each other are the X axis. And the Y axis. When the camera is in the normal position (lateral position), the first direction (Z direction, Z axis, optical axis O) and the second direction (X direction, X axis) are horizontal, and the third direction (Y (Direction, Y axis) is vertical, and the subject direction is front and front. In addition, in this specification, tilting or turning around the first direction means tilting or turning about a virtual axis parallel to the first direction. Similarly, tilting or turning around the second direction means tilting or turning around a virtual axis parallel to the second direction, and tilting or turning around the third direction is the third This means tilting or turning about a virtual axis parallel to the direction of.
このデジタルカメラ10は、カメラボディ11と、撮影光学系としての撮影レンズ101を備えている。カメラボディ11内には、カメラ全体の機能を制御し、演算し、駆動制御するボディCPU20と、撮影レンズ101により投影された被写体像を撮像する撮像素子31を有する撮像ブロック30を備えている。ボディCPU20は、撮像素子31を駆動制御し、撮像した画像信号を画像処理部32で処理して撮像した被写体像を画像表示部(モニタ)33に表示し、撮像した被写体像の画像データをメモリカード34に書き込む。
The
このデジタルカメラ10は、画像処理部32が処理した画像信号から被写体のコントラストを検出するコントラスト検出部35、撮影者がカメラの機能全般を操作するスイッチ等を有するカメラ操作部21、撮影レンズ101の焦点調節光学系(図示せず)を光軸方向に駆動して焦点調節するAF部22、絞り、シャッタ等を開閉駆動して撮像素子31への入射光量を調整するとともに、撮像素子31を駆動して撮像制御する露出制御部23、及び撮影レンズ101とレンズ通信して、撮影レンズ101の焦点距離等を入力するレンズ通信部24を備えている。
The
デジタルカメラ10は、カメラボディ11の手ぶれ(振動)を検出する検出手段として、ロール(Z方向回りの傾動(回転))検出部GSα、ピッチ(X方向回りの傾動(回転))検出部GSβ、ヨー(Y方向回りの傾動(回転))検出部GSγ、X方向加速度検出部GSX、Y方向加速度検出部GSY、及びZ方向加速度検出部GSZを備え、これらは手ぶれ検出回路44に接続されている。これらの各検出手段は、例えば6軸センサ、または3軸ジャイロセンサと3軸加速度センサによって形成されている。
The
撮像ブロック30は、撮像素子31と、撮像素子31を支持したステージ装置60を備えている。ステージ装置60は、撮像素子31が搭載された可動ステージ61と、可動ステージ61の前後に位置する前固定ヨーク62と後固定ヨーク63とを備え、少なくとも通電時には、可動ステージ61を前後の固定ヨーク62、63に対して、浮上(重力に抗して浮上させ、静止状態(浮上静止状態)に)保持することができる。撮像素子31は、前面が平面状の薄型の被駆動部材を構成している。ステージ装置60は、浮上状態の可動ステージ61を、Z方向(第1の方向)並進、Z方向と直交するX方向(第2の方向)並進、Z方向及びX方向の双方と直交するY方向(第3の方向)並進、X方向(第2の方向)回りの傾動(回転)、Y方向(第3の方向)回りの傾動(回転)、及びZ方向(第1の方向)回りの傾動(回転)(6自由度の移動、6軸移動)が可能である。さらにステージ装置60の可動ステージ61は、これら6自由度の並進、傾動を複数組み合わせた移動や、傾動中の並進、傾動後の並進、並進後の傾動が可能である(図2乃至図5参照)。「並進」は、カメラボディに対して像面(撮像素子31の撮像面)の向き及び傾きを変えずに直進移動することであり、「傾動」は、カメラボディに対して像面の向きまたは傾きを変える移動のことであり、像面をZ方向(光軸Oまたは光軸Oと平行な仮想軸)回りに回転させることも含む。「浮上」は、可動ステージ61を、前固定ヨーク62と後固定ヨーク63の間に非接触保持することであり、可動ステージ61を撮像素子31の撮像面中心が光軸Oと交わる中央位置(撮像初期位置)に前固定ヨーク62と後固定ヨーク63に対して非接触保持する場合を含む概念である。
The imaging block 30 includes an
ボディCPU20は、例えばレンズ通信部24を介して、撮影レンズ101から焦点距離f情報を入力し、ピッチ(X方向回りの傾動(回転))検出部GSβ、ヨー(Y方向回りの傾動(回転))検出部GSγ、ロール(Z方向回りの傾動(回転))検出部GSα、X方向加速度検出部GSX、Y方向加速度検出部GSY、及びZ方向加速度検出部GSZの検出信号に基づいてデジタルカメラ10のぶれ方向、ぶれ速度等を演算し、撮像素子31に投影された被写体像が撮像素子31に対して相対移動しないように撮像素子31を駆動する方向、駆動速度、駆動量などを演算し、演算結果に基づいてステージ装置60を並進、傾動、傾動中の並進、傾動後に並進及び並進後に傾動駆動する。これらの動作の順序は問わない。
For example, the
ステージ装置60は、撮像素子31が固定された可動ステージ61を前固定ヨーク62と後固定ヨーク63に対して、並進、傾動、傾動中の並進、及び傾動後に並進自在に保持する支持部材として機能する。可動ステージ61は、正面視で、撮像素子31より大きい長方形の板(枠)状部材である。前固定ヨーク62と後固定ヨーク63は、平面視、外形が可動ステージ61よりやや大きい同一形状の長方形の板(枠)状部材からなり、中央部にそれぞれ、正面視で(Z方向から見て)、撮像素子31の外形より大きい長方形の開口62aと63aが形成されている。前固定ヨーク62と後固定ヨーク63は、可動ステージ61が所定の範囲で移動(並進、傾動、回転)しても干渉しない位置において図示しない複数本の連結支柱で結合され、平行かつ所定間隔に保持されている。
The
前固定ヨーク62の後面(被写体側と反対側の面)にはY軸を中心線としZ軸を挟んで開口62aの少なくとも左右(X方向)の一方、図示実施形態では左右両側部に位置する態様で、同一仕様の左右一対の永久磁石からなるX方向用磁石MXが固定されている。これら左右のX方向用磁石MXはそれぞれ、Y方向に長く、Z方向に薄い板状の一対の磁石からなり、各対の磁石が、Y軸と平行に、X方向に離間して配置されている。左右の一対のX方向用磁石MXは共に図2Bの一方(左側)の磁石は前面(前固定ヨーク62側の面)がS極、後面がN極であり、他方(右側)の磁石は前面がN極、後面がS極である。そして、前固定ヨーク62及び後固定ヨーク63が左右のX方向用磁石MXの磁束を通すことにより、左右のX方向用磁石MXと後固定ヨーク63の対向部の間にX方向(第2の方向)の推力を発生する磁気回路(推力発生手段、推力制御手段)の一部を構成している(図4参照)。X方向用磁石MXは、カメラボディ11の姿勢に関わらず、例えばカメラボディ11のグリップを上または下に構える縦位置撮影においても、可動ステージ61を中央位置(初期位置)に保持する浮上手段として作用(機能)する。
The rear surface of the front fixed yoke 62 (the surface opposite to the object side) is located on at least one of the left and right sides (X direction) of the
前固定ヨーク62の後面には開口62aの下方にY軸を中心線としてZ軸から離間して位置する態様で、同一仕様の一対の永久磁石からなるY方向用磁石MYAと同一仕様の一対のY方向用磁石MYBが固定されている。これら左右のY方向用磁石MYAとMYBはそれぞれ、X方向に長く、Z方向に薄い板状の一対の磁石からなり、各対の磁石がX軸と平行に、Y方向に離間して配置されている。一対のY方向用磁石MYAと一対のY方向用磁石MYBは共に、図2Aの上側の磁石は前後の一方の面(前面)がS極、他方の面(後面)がN極であり、下側の磁石は一方の面(前面)がN極、他方の面(後面)がS極である。そして、前固定ヨーク62及び後固定ヨーク63がY方向用磁石MYAとY方向用磁石MYBの磁束を通すことにより、Y方向用磁石MYA及びY方向用磁石MYBと後固定ヨーク63との間に、Y方向(第3の方向)の推力を発生する磁気回路(推力発生手段、推力制御手段)の一部を構成している。Y方向用磁石MYAとY方向用磁石MYBは、カメラボディ11の姿勢に関わらず、特に横位置(正位置)撮影において、可動ステージ61を中央位置(初期位置)に保持する浮上手段として作用(機能)する。
On the rear surface of the front fixed
さらに、前固定ヨーク62の後面には、X方向用磁石MX、Y方向用磁石MYAとMYBとは異なる3カ所に、同一仕様の永久磁石からなるZ方向用磁石MZAとMZBとMZCが固定されている(図2A及び図5参照)。Z方向用磁石MZAとMZBとMZCは正面視矩形の板状であって、前面(固定ヨーク62接触面)がS極、後面がN極である。3個のZ方向用磁石MZAとMZBとMZCは、Z軸を中心としてZ軸直交平面内に略等間隔に配置されている。前固定ヨーク62及び後固定ヨーク63がZ方向用磁石MZAとMZBとMZCの磁束を通すことにより、Z方向用磁石MZA、MZB、MZCと後固定ヨーク63との間に、Z方向(第1の方向)の推力を発生する複数の磁気回路(推力発生手段、推力制御手段)の一部を構成している。
Further, Z direction magnets MZA, MZB and MZC made of permanent magnets of the same specification are fixed to the rear surface of the front fixed
前固定ヨーク62と後固定ヨーク63の間に位置する可動ステージ61は、非磁性材料からプレス成形により一体成形された非磁性部材である。可動ステージ61の中央部には正面視長方形の撮像素子取付孔61aが穿設され、撮像素子取付孔61aに撮像素子31が嵌合固定されている。撮像素子31は、撮像素子取付孔61aから可動ステージ61の光軸O方向前方に突出している。
The
撮像素子31は、可動ステージ61が初期位置(磁気浮上した初期位置)に位置するときに、長辺がX方向と平行をなし、短辺がY方向と平行をなすように配置されているものとする。可動ステージ61が初期位置にあるとき、撮像素子31の撮像面の中心は撮影レンズ101の光軸O上に位置し、光軸OとZ軸が一致する。Z方向(第1の方向)、X方向(第2の方向)及びY方向(第3の方向)は、Z方向が光軸Oと一致するまたは平行な、カメラボディ11及び撮影レンズ101に対して一定の方向として以下説明するが、撮像素子31に対して一定の方向としてもよい。
The
可動ステージ61には、撮像素子31の左右の両辺(短辺)の外方部に位置させて、一対のX駆動用コイル(X駆動部)CXが固定され、撮像素子31の下方の一辺(長辺)の下方部に位置させて、左右に離して一対のY駆動用コイル(YA駆動部)CYAとY駆動用コイル(YB駆動部)CYBが固定されている。一対のX駆動用コイルCXは、Y方向に長い縦長であって、長手方向がY方向と平行になるようにY軸を挟んで対称位置(等距離)に、かつX軸と重複させて配置され、一対のY駆動用コイルCYAとCYBはX方向に長い横長であって、長手方向がX方向と平行になるように、Y軸を挟んで対称位置(Y軸から等距離)に配置されている。この配置は、製造、調整及び制御が容易になる。
A pair of X driving coils (X driving unit) CX is fixed to the
可動ステージ61にはさらに、一対のY駆動用コイルCYAとCYBの間(中間位置)に位置させて円形のZ駆動用コイル(ZA駆動部)CZAが固定され、一対のX駆動用コイルCXより上方に位置させて円形の一対のZ駆動用コイル(ZB駆動部)CZBとZ駆動用コイル(ZC駆動部)CZCが固定されている。Z駆動用コイルCZAはY軸上に配置され、Z駆動用コイルCZBとCZCはY軸に対して対称位置(Y軸から等距離)に配置されている。Z駆動用コイルCZAとCZBとCZCの重心(全体の重心)は、可動ステージ61の重心と略一致している。Z駆動用コイルCZAとCZBとCZCは、いずれか2個、図示実施形態ではZ駆動用コイルCZBとCZCを結ぶ線と、他の1個から上記線に下ろした垂線が、Y軸と平行になる(またはY軸と一致する)ように配置されている。なお、Z駆動用コイルCZAとCZBとCZCの配置は任意であるが、いずれか2個を結ぶ線がX軸またはY軸と平行になり、他の1個からこの2個を結ぶ線に下ろした垂線がY軸またはX軸と平行になるように配置するのが好ましい。この配置は、製造、調整及び制御が容易になる。
Further, a circular Z driving coil (ZA driving unit) CZA is fixed to the
一対のX駆動用コイルCX及び一対のY駆動用コイルCYA、CYBならびに3個のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCは、コイル線がXY平面において複数回渦巻き状に巻かれ、可動ステージ61の板厚方向(Z方向)に複数回積層された、光軸直交平面(XY平面)と平行な平面状(薄型)コイルである。 The pair of X driving coils CX, the pair of Y driving coils CYA and CYB, and the three Z driving coils CZA, CZB, and CZC are wound in a spiral shape on the XY plane. A planar (thin) coil parallel to the optical axis orthogonal plane (XY plane), which is laminated a plurality of times in the plate thickness direction (Z direction).
一対のX駆動用コイルCXは、長手部分がY軸と平行かつ対応するX方向用磁石MXと対向する態様で配置され、一対のY駆動用コイルCYA、CYBは長手部分がX軸と平行かつ対応するそれぞれが一対のY方向用磁石MYA、MYBと対向する態様で配置されている。 The pair of X driving coils CX is arranged in such a manner that the longitudinal portion is parallel to the Y axis and faces the corresponding X direction magnet MX, and the pair of Y driving coils CYA and CYB are parallel to the X axis. Each corresponding one is arranged in a manner facing the pair of Y-direction magnets MYA and MYB.
以上のX駆動用コイル(X駆動部)CX、Y駆動用コイル(YA駆動部)CYAとY駆動用コイル(YB駆動部)CYB、Z駆動用コイル(ZA駆動部)CZA、Z駆動用コイル(ZB駆動部)CZBとZ駆動用コイル(ZC駆動部)CZCは、アクチュエータ駆動回路42に接続され、アクチュエータ駆動回路42を介して通電制御される。
X driving coil (X driving unit) CX, Y driving coil (YA driving unit) CYA and Y driving coil (YB driving unit) CYB, Z driving coil (ZA driving unit) CZA, Z driving coil (ZB Drive Unit) CZB and Z drive coil (ZC drive unit) CZC are connected to the
X駆動用コイルCXと一対のX方向用磁石MXは、X方向(第2の方向)の推力を発生する第2の推力発生手段(推力制御手段)を構成している。X駆動用コイルCXに流す電流制御により発生するX方向の推力により、可動ステージ61をX方向に並進させることができる。
The X driving coil CX and the pair of X direction magnets MX constitute second thrust generating means (thrust control means) for generating thrust in the X direction (second direction). The
一方のY駆動用コイルCYAと一対のY方向用磁石MYA、及び他方のY駆動用コイルCYBと一対のY方向用磁石MYBは、Y方向(第3の方向)の推力を発生する一対の第3の推力発生手段(推力制御手段)を構成している。Y駆動用コイルCYAとCYBに流す電流制御により発生するX方向に離れた一対のY方向の推力の相互作用により、可動ステージ61をY方向に並進させ、Z方向回りに傾動(回動)させることができる。
One Y driving coil CYA and a pair of Y-direction magnets MYA, and the other Y driving coil CYB and a pair of Y-direction magnets MYB generate a pair of Y-direction (third direction) thrusts. 3 thrust generation means (thrust control means). The
3個のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCと3個のZ方向用磁石MZA、MZB、MZCは、Z方向(第1の方向)の推力を発生する3個の第1の推力発生手段(推力制御手段)を構成している。XY平面において互いに離間した3個のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCと3個のZ方向用磁石MZA、MZB、MZCは、3個のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCに流す電流制御により発生する3個のZ方向の推力の相互作用により、可動ステージ61を前後の固定ヨーク62、63(3個のZ方向用磁石MZA、MZB、MZC)に対して浮上させ、浮上状態で、Z方向に並進させ、X方向回りに傾動させ、Y方向回りに傾動させることができる。
The three Z driving coils CZA, CZB, CZC and the three Z direction magnets MZA, MZB, MZC are provided with three first thrust generating means for generating thrust in the Z direction (first direction) ( (Thrust control means). Three Z driving coils CZA, CZB, CZC and three Z direction magnets MZA, MZB, MZC, which are separated from each other in the XY plane, are controlled by current control through the three Z driving coils CZA, CZB, CZC. The
また、X駆動用コイルCXとY駆動用コイルCYAとCYBへの電流制御により発生するX方向とY方向の推力の相互作用により、可動ステージ61を初期位置(中央位置)に浮上(中立)保持することができる。
Further, the
可動ステージ61には、X駆動用コイルCXの空芯領域に位置するX方向用ホール素子(X位置検出部)HXと、Y駆動用コイルCYAとCYBの空芯領域にそれぞれ位置するY方向用ホール素子(Y位置検出部)HYAとY方向用ホール素子(YB位置検出部)HYBと、各Z駆動用コイルCZA、CZB、CZCの空芯領域にそれぞれ位置するZ方向用ホール素子(ZA位置検出部)HZA、Z方向用ホール素子(ZB位置検出部)HZB、Z方向用ホール素子(ZC位置検出部)HZCとが固定されている。X方向用ホール素子(X位置検出部)HX、Y方向用ホール素子(YA位置検出部)HYAとY方向用ホール素子(YB位置検出部)HYB、Z方向用ホール素子(ZA位置検出部)HZA、Z方向用ホール素子(ZB位置検出部)HZB、Z方向用ホール素子(ZC位置検出部)HZCは、位置検出回路43に接続されている。
The
X方向用ホール素子HXは、対応するX方向用磁石MXの磁力(X方向磁気回路の磁束)を検出する位置検出手段を構成している。そして、位置検出回路43は、X方向用ホール素子HXの検出信号から所定の演算により、可動ステージ61のX方向位置を検出する。X方向用ホール素子HXの検出信号により、X方向の並進位置を検出することができる。
The X-direction hall element HX constitutes position detection means for detecting the magnetic force of the corresponding X-direction magnet MX (magnetic flux of the X-direction magnetic circuit). The
Y方向用ホール素子HYAは、対応するY方向用磁石MYAの磁力(Y方向磁気回路の磁束)を検出する位置検出手段を構成し、Y方向用ホール素子HYBは対応するY方向用磁石MYBの磁力(Y方向磁気回路の磁束)を検出する位置検出手段を構成している。そして、位置検出回路43は、Y方向用ホール素子HYAとHYBの両方の検出信号を用いた所定の演算により、Y方向位置とZ方向回りの傾動位置を検出する。Y方向用ホール素子HYAとHYBの検出信号により、Y方向の並進位置と、Z方向回りの傾動位置を検出することができる。
The Y-direction hall element HYA constitutes position detecting means for detecting the magnetic force of the corresponding Y-direction magnet MYA (the magnetic flux of the Y-direction magnetic circuit), and the Y-direction hall element HYB is the corresponding Y-direction magnet MYB. It constitutes position detecting means for detecting magnetic force (magnetic flux of the Y direction magnetic circuit). The
各Z方向用ホール素子HZA、HZB、HZCは、対応するZ方向用磁石MZA、MZB、MZCの磁力(Z方向磁気回路の磁束)を検出する位置検出手段を構成している。そして位置検出回路43は、各Z方向用ホール素子HZA、HZB、HZCの検出信号を用いた所定の演算により、Z方向の並進位置と、X方向回りの傾動位置と、Y方向回りの傾動位置を検出する。各Z方向用ホール素子HZA、HZB、HZCの検出信号により、Z方向の並進位置と、X方向回りの傾動位置と、Y方向回りの傾動位置を検出することができる。
Each Z-direction hall element HZA, HZB, HZC constitutes a position detecting means for detecting the magnetic force (magnetic flux of the Z-direction magnetic circuit) of the corresponding Z-direction magnets MZA, MZB, MZC. The
位置検出回路43は、X方向用ホール素子HX、Y方向用ホール素子HYA、HYB、Z方向用ホール素子HZA、HZB、HZCの複数の検出信号により、可動ステージ61のZ方向(第1の方向)、X方向(第2の方向)及びY方向(第3の方向)の並進位置と、Z方向(第1の方向)、X方向(第2の方向)及びY方向(第3の方向)回りの傾動位置を演算する演算手段を構成している。
The
以上のX駆動用コイルCX、Y駆動用コイルCYAとCYB、及びZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCと、X方向用ホール素子HX、Y方向用ホール素子HYA、HYB、及びZ方向用ホール素子HZA、HZB、HZCは、フレキシブルプリント基板FPC(図示せず)上に実装され、可動ステージ61から延びるフレキシブルプリント基板FPCを介してカメラボディ11に内蔵されたアクチュエータ駆動回路42、位置検出回路43等の各回路に電気的に接続されている(図1参照)。
X driving coil CX, Y driving coils CYA and CYB, Z driving coils CZA, CZB, CZC, X direction hall element HX, Y direction hall elements HYA, HYB, and Z direction hall elements HZA, HZB, and HZC are mounted on a flexible printed circuit board FPC (not shown), and are incorporated in the
一対のX駆動用コイルCX及び一対のY駆動用コイルCYA、CYBならびに3個のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCは、アクチュエータ駆動回路42によって通電制御される。アクチュエータ駆動回路42は、ボディCPU20により、防振制御回路41を介して制御される。
The pair of X driving coils CX, the pair of Y driving coils CYA, CYB, and the three Z driving coils CZA, CZB, CZC are energized and controlled by the
位置検出回路43は、X方向用ホール素子HX、Y方向用ホール素子HYA、HYB、及びZ方向用ホール素子HZA、HZB、HZCが出力した検出信号により可動ステージ61のX方向位置、Y方向位置、Z方向位置、X方向回りの傾動位置(X方向回りの傾動(回転)角、ピッチ角)、Y方向回りの傾動位置(Y方向回りの傾動(回転)角、ヨー角)、及びZ方向回りの傾動位置(Z方向回りの傾動(回転)角、ロール角)を検出する。
The
以上のデジタルカメラ10は、撮影動作するとき、以下の動作をすることができる。まずボディCPU20の制御下で、一対のX駆動用コイルCX、一対のY駆動用コイルCYA、CYB及び3個のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCを通電制御することにより、可動ステージ61を前固定ヨーク62と後固定ヨーク63など他の部材に対して非接触の初期位置に保持する(浮上させる)。
The above
その後デジタルカメラ10は、可動ステージ61を浮上させた状態で、ボディCPU20(位置検出回路43)が演算した各位置に基づいて、以下の駆動制御をすることができる。
Thereafter, the
Z駆動用コイルCZA、CZB、CZCを同等に通電制御することで発生する3つのZ方向の同等の推力の相互作用により可動ステージ61を光軸方向の所定位置に保持し、Z方向並進させ、Z駆動用コイルCZA、CZB、CZCを個別に通電制御することにより発生する3つのZ方向の異なる推力の相互作用により可動ステージ61をX方向回りに傾動(回動)及びY方向回りに傾動(回動)させ、傾動状態に保持することができる。
The
各X駆動用コイルCXを通電制御することで発生するX方向推力により、可動ステージ61をX方向の所定位置に保持し、X方向に並進させることができる。
The
Y駆動用コイルCYA、CYBを同等に通電制御することで発生する2つの同等のY方向の推力の相互作用により可動ステージ61をY方向の一定位置に保持し、Y方向に並進させ、Y駆動用コイルCYA、CYBを個別に通電制御することにより発生する異なる2つのY方向の推力の相互作用により可動ステージ61をZ方向回りに傾動(回動)させ、所定の傾動(回動)状態に保持することができる。
The
さらに、以上のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZC、X駆動用コイルCX、Y駆動用コイルCYA、CYBへの通電制御により発生する複数のZ方向の推力、(複数の)X方向の推力、複数のY方向の推力の相互作用により、可動ステージ61を浮上させ、浮上状態で、6自由度(6軸)の全ての方向に並進、傾動させ、並進中に傾動、傾動後に並進及び並進後に傾動させることができる。
Further, a plurality of thrusts in the Z direction generated by energization control to the above Z driving coils CZA, CZB, CZC, X driving coil CX, Y driving coils CYA, CYB, Due to the interaction of the thrusts in the Y direction, the
デジタルカメラ10(ボディCPU20)は、以上の可動ステージ61の駆動制御を、手ぶれ検出回路44が検出したカメラボディ11の手ぶれ(振動)と同期させて行うことで、手ぶれ補正(振れ軽減)動作することができる。
The digital camera 10 (body CPU 20) performs the above-described drive control of the
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、永久磁石を前固定ヨーク62のみに設けた。これに対し、図6乃至図8は、永久磁石を前固定ヨーク62と後固定ヨーク63の双方に設けた第2の実施形態を示している。第1の実施形態と同一の部材、同一機能の部材には同一の符号を付して説明を省略する。前固定ヨーク62に固定されたX方向用磁石MX、Y方向用磁石MYA、MYB、Z方向用磁石MZA、MZB、MZCと対向する態様で同一仕様のX方向用磁石MX1、Y方向用磁石MYA1、MYB1、Z方向用磁石MZA1、MZB1、MZC1が後固定ヨーク63に固定されている。後固定ヨーク63の各X方向用磁石MX1、Y方向用磁石MYA1、MYB1は、対向する前固定ヨーク62のX方向用磁石MX、Y方向用磁石MYA、MYBとは、異なる磁極が対向するように配置されている(図6B、図7)。一方、後固定ヨーク63の各Z方向用磁石MZA1、MZB1、MZC1は、対向する前固定ヨーク62のZ方向用磁石MZA、MZB、MZCと同一の磁極が対向するように配置されている(図8)。X方向用磁石MX1、Y方向用磁石MYA1、MYB1、及びZ方向用磁石MZA1、MZB1、MZC1と、X方向用磁石MX、Y方向用磁石MYA、MYB、及びZ方向用磁石MZA、MZB、MZCの間隔は、第1の実施形態のX方向用磁石MX、Y方向用磁石MYA、MYB、Z方向用磁石MZA、MZB、MZCと、後固定ヨーク63の間隔と略同一に設定されている。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the permanent magnet is provided only on the front fixed
この第2の実施形態によると、前固定ヨーク62のX方向用磁石MX、Y方向用磁石MYA、MYBと、後固定ヨーク63のX方向用磁石MX1、Y方向用磁石MYA1、MYB1は、可動ステージ61のX駆動用コイルCX、Y駆動用コイルCYA、CYBの長手方向部分を挟んで異なる磁極が対向するので、磁力線を光軸O(Z軸)方向にほぼ垂直に生成することが可能になり、可動ステージ61がZ方向に移動してもX方向及びY方向の推力(駆動力)の変動が小さい。
According to the second embodiment, the X-direction magnet MX, the Y-direction magnets MYA, MYB of the front fixed
前固定ヨーク62のZ方向用磁石MZA、MZB、MZCと後固定ヨーク63のZ方向用磁石MZA1、MZB1、MZC1は、可動ステージ61の円環状のZ駆動用コイルCZA、CZB、CZCを挟んで同一の磁極が対向するので、第1の実施形態に比較して、Z駆動用コイルCZA、CZB、CZC(可動ステージ61)がZ方向に移動してもZ方向の推力(駆動力)の変動が小さい。
The Z-direction magnets MZA, MZB, MZC of the front fixed
[第3の実施形態]
第1、第2の実施形態では、可動ステージ61のZ方向位置、X方向回りの傾動位置及びY方向回りの傾動位置をZ方向用ホール素子HZA、HZB、HZCにより検出した。図9及び図10は、Z方向位置検出手段、X方向回りの傾動位置検出手段及びY方向回りの傾動位置検出手段として、ホール素子HZA、HZB、HZCに代えて、フォトリフレクタPZA、PZB、PZCを使用した第3の実施形態を示している。第1、第2の実施形態と同一部材には同一の符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments, the Z-direction position, the tilt position about the X direction, and the tilt position about the Y direction of the
フォトリフレクタPZA、PZB、PZCは発光素子及び受光素子を備え、発光素子が発光し、可動ステージ61の反射領域61bで反射した検出光を受光素子が受光して、その受光位置により、フォトリフレクタPZA、PZB、PZCと可動ステージ61(反射領域61b)のZ方向距離を検出する。
The photo reflectors PZA, PZB, and PZC include a light emitting element and a light receiving element. The light emitting element emits light, and the light receiving element receives the detection light reflected by the
第3の実施形態は、フォトリフレクタPZA、PZB、PZCにより、前固定ヨーク62に対する可動ステージ61のX方向位置、Y方向位置、あるいはZ方向回りの傾動位置に係わらず、可動ステージ61のZ方向位置を正確に検出できる。
In the third embodiment, the photo reflectors PZA, PZB, and PZC allow the
[第4の実施形態]
以上の第1、第2及び第3の実施形態は、撮像素子31を可動ステージ61に固定し、可動ステージ61を前後の固定ヨーク62、63に対して非接触に浮上支持し、6自由度の駆動(6軸駆動)をした。これに対し、図11及び図12に示した第4の実施形態は、可動ステージ61上に、撮像素子31をZ方向に並進、X方向回りに傾動及びY方向回りに傾動させる圧電素子71a、71b、71cが設けられている。第1乃至第3の実施形態と同一部材には同一の符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
In the first, second, and third embodiments described above, the
3個の圧電素子71a、71b、71cは、撮像素子31の後面(背面)と可動ステージ61の前面を、伸縮可変部材72a、72b、72cを介して結合している。圧電素子71aは、撮像素子31の下方縁部のX方向の略中央に配置され、圧電素子71b、71cは、撮像素子31の上方縁部の左右両端近傍置に配置されている。3個の圧電素子71a、71b、71cは、好ましくは、光軸O(Z軸)から等間隔に配置する。
The three
圧電素子71a、71b、71cは、電圧が印加されるとその強さ(高さ)、極性に応じてZ方向に伸縮する(推力を発生する)圧電素子の単体または積層体である。圧電素子71a、71b、71cは、図示しない圧電素子駆動回路によって駆動制御される。伸縮可変部材72a、72b、72cは、ゴム等の弾性体等により形成されている。圧電素子71a、71b、71c及び伸縮可変部材72a、72b、72cは、第1の方向の推力を発生する第1の推力発生手段を構成している。
The
図12Aには、圧電素子71a、71b、71cが略同一の長さ伸長するように略同一の電圧を印加した場合を示してある。圧電素子71a、71b、71cは、図11Bの初期状態から略等量伸長して、撮像素子31を可動ステージ61から離間(並進)させている。圧電素子71a、71b、71cに印加する電圧を反転させると、圧電素子71a、71b、71cは収縮して、撮像素子31が可動ステージ61に接近する方向に並進する。
FIG. 12A shows a case where substantially the same voltage is applied so that the
各圧電素子71a、71b、71cに印加する電圧の極性及び電圧を独立調整すると、Z方向の伸縮によりZ方向の推力を発生し、3個の推力の相互作用により撮像素子31が、可動ステージ61に対してZ方向に並進、X方向回りに傾動、あるいはY方向回りに傾動する。図12Bは、圧電素子71cと圧電素子71aを収縮させ、圧電素子71bを伸長させて、撮像素子31を可動ステージ61に対してY方向回りに傾動させた状態を示している。圧電素子71a、71b、71cの異なる伸縮に伴い、各圧電素子71a、71b、71cと撮像素子31を結合する伸縮可変部材72a、72b、72cが伸縮変形して、撮像素子31の傾動を許容している。
When the polarity and voltage of the voltage applied to each
なお、可動ステージ61を浮上させ、浮上状態でZ方向回りに傾動、X方向、Y方向に並進させる機構は、第1乃至第3の実施形態と同一の機構を使用することができる。
Note that the same mechanism as that of the first to third embodiments can be used as the mechanism that causes the
以上の実施形態において、可動ステージ61には、2個のY方向(第3の)推力発生手段を構成する一対のY駆動用コイルCYAとCYBの中間位置に、3個のZ方向(第1の)推力発生手段の1個であるZ駆動用コイル(ZA駆動部)CZAが配置されているので、推力発生手段を狭い面積内にコンパクトに構成することができる。
In the above embodiment, the
本実施形態において、複数(3個)のZ方向の推力発生手段を構成するZ駆動用コイル(ZA、ZB、ZC駆動部)CZA、CZB、CZCの重心は、可動ステージ61の重心と略一致しているので、各Z方向の推力発生手段の推力(駆動力)を同等とすることが可能であり、推力を小さく設定することができる。
In the present embodiment, the center of gravity of the Z driving coils (ZA, ZB, ZC driving units) CZA, CZB, CZC constituting the plurality (three) of thrust generating means in the Z direction is substantially the same as the center of gravity of the
複数のZ方向の推力発生手段を構成するZ駆動用コイル(ZA、ZB、ZC駆動部)CZA、CZB、CZCは、いずれか2個、この実施形態ではZ駆動用コイルCZBとCZCを結ぶ線がX軸またはY軸と平行であって、上記2個を結ぶ線と他の1個からこの2個を結ぶ線に下ろした垂線がY軸と平行になるように配置されているので、ジャイロセンサによる検出軸と制御軸を一致させることができ、制御系の構成を簡略化できる。例えば、Y方向回りの傾動はZC駆動部とZB駆動部の差分により制御し、X方向回りの傾動はZA駆動部により制御できる。 There are any two Z driving coils (ZA, ZB, ZC driving units) CZA, CZB, CZC constituting the thrust generating means in the Z direction, and in this embodiment, the Z driving coils CZB and CZC are connected. Is parallel to the X-axis or Y-axis, and the perpendicular line drawn from the line connecting the two to the line connecting the two is parallel to the Y-axis. The detection axis by the sensor and the control axis can be matched, and the configuration of the control system can be simplified. For example, the tilt around the Y direction can be controlled by the difference between the ZC drive unit and the ZB drive unit, and the tilt around the X direction can be controlled by the ZA drive unit.
以上の実施形態では、可動ステージ61の撮像素子31の左右両側に位置させて同一仕様の一対のX駆動用コイルCXを設け、同一仕様の一対のX方向用磁石MXを前、後の固定ヨーク62、63の開口62a、63aの左右両側に設けたが、X駆動用コイルCXとX方向用磁石MXまたはMX1は、左右の一方のみに設けてもよい。X駆動用コイルCXとX方向用磁石MXを左右の一方に設けた一実施形態(第5の実施形態)を図13に示した。図13は、可動ステージ61の背面図である。図2乃至図12の実施形態と同一の部材、同一機能の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
In the above embodiment, a pair of X driving coils CX having the same specifications are provided on both the left and right sides of the
同一仕様の一対のX駆動用コイルCXAとCXBは、撮像素子31の右側に、長手方向を光軸Oと直交するY軸と平行に向けて、X軸の上下位置にY方向に離間させて配置されている。上方のX駆動用コイルCXAの空芯領域には、X方向用ホール素子HXが配置されている。図示しないが、前固定ヨークと後固定ヨークには、各X駆動用コイルCXAとCXBとの対向部に、同一仕様の一対のX方向用磁石が配置され、X方向用の磁気回路(推力発生手段)を構成している。この実施形態は、X駆動用コイルCXAとCXBに同一の通電制御することにより、X方向の2つの推力が発生し、これらの推力の相互作用によりX方向の推力(駆動力)が発生するので、可動ステージ61をX方向に並進させることができる。
A pair of X driving coils CXA and CXB having the same specifications are arranged on the right side of the
また、X駆動用コイルCXは1個のみでもよい。その場合、X駆動用コイルCXは、Z方向に見てX軸と重複する位置に配置することが好ましい。 Further, only one X driving coil CX may be used. In that case, the X driving coil CX is preferably arranged at a position overlapping the X axis when viewed in the Z direction.
以上の実施形態は、駆動用コイルを可動ステージ(可動部材)に設け、永久磁石を固定ヨーク(固定のベース部材)に設けた。本発明のステージ装置は、駆動用コイルを固定ヨーク(固定のベース部材)に設け、永久磁石を可動ステージ(可動部材)に設けることもできる。 In the above embodiment, the driving coil is provided on the movable stage (movable member), and the permanent magnet is provided on the fixed yoke (fixed base member). In the stage apparatus of the present invention, the driving coil can be provided on the fixed yoke (fixed base member), and the permanent magnet can be provided on the movable stage (movable member).
図14及び図15は、駆動用コイルを固定ヨーク(固定のベース部材)に設け、永久磁石を可動ステージ(可動部材)に設けた第6の実施形態であって、図7及び図8に示した実施形態と同様の位置で切断した断面図を示している。図1乃至図13に示した実施形態と同一の部材、同一機能の部材には同一の符号を付して説明を省略する。 14 and 15 show a sixth embodiment in which the drive coil is provided on the fixed yoke (fixed base member) and the permanent magnet is provided on the movable stage (movable member), which are shown in FIGS. 7 and 8. Sectional drawing cut | disconnected in the same position as the embodiment mentioned above is shown. The same members and members having the same functions as those in the embodiment shown in FIG. 1 to FIG.
前固定ヨーク62には、X駆動用コイルCXA1’、Z駆動用コイルCZA1’が固定され、後固定ヨーク63にはX駆動用コイルCXA1’、Z駆動用コイルCZA1’と対向する位置にX駆動用コイルCXA’、Z駆動用コイルCZA’が固定されている。可動ステージ61には、X駆動用コイルCXA1’とCXA’の間に、X方向用磁石MX’が固定され、Z駆動用コイルCZA1’とCZA’の間にZ方向用磁石MZA’が固定されている。前、後固定ヨーク62、63の少なくとも一方、図示実施形態では、後固定ヨーク63のX駆動用コイルCXA1’の空芯領域にX方向用ホール素子HX’が固定され、前固定ヨーク62のZ駆動用コイルCZA’の空芯領域にZ方向用ホール素子HZA’が固定されている。なお、図示しないが、前、後固定ヨーク62、63には、各対のY駆動用コイルが対向させて固定され、前後方向に対向する一方のY駆動用コイルの一方の空芯領域にY方向用ホール素子が固定され、可動ステージ61には、対向するY駆動用コイルの間にY方向用磁石が固定されている。
An X driving coil CXA1 ′ and a Z driving coil CZA1 ′ are fixed to the front fixed
以上のX駆動用コイルCXA1’、CXA’、Z駆動用コイルCZA1’、CZA’及び図示しないY駆動用コイルへの通電制御により、可動ステージ61は、浮上し、浮上状態で、並進し、傾動し、並進しながら傾動し、さらに傾動した後、その傾動状態で並進する。
The
第6の実施形態は、固定のベース部材である前、後固定ヨーク62、63に全ての駆動用コイル及びホール素子を固定し、可動部材である可動ステージ61に駆動用磁石を固定したので、可動ステージ61から引き出されるFPCの数が減り、FPCによる可動ステージ61の負荷が減るので、可動ステージ61の応答性が向上し、高精度に駆動することができる。前、後固定ヨーク62、63に駆動用コイル及びホール素子を固定し、可動ステージ61に駆動用磁石を固定する態様は、全ての実施形態に適用することが可能である。
In the sixth embodiment, all the driving coils and Hall elements are fixed to the front and rear fixed
以上の実施形態では、第1の方向を光軸Oと平行なZ方向(Z軸)とし、第2、第3の方向をZ方向(Z軸)と互いに直交するX方向(X軸)、Y方向(Y軸)としたが、本発明において、第1の方向は光軸Oと平行でなくてもよく、第1、第2、第3の方向は互いに直交していなくてもよく、任意の方向でよい。推力発生手段(推力制御手段)は、一つの方向のみに推力を発生するものであってもよい。 In the above embodiment, the first direction is the Z direction (Z axis) parallel to the optical axis O, and the second and third directions are the X direction (X axis) orthogonal to the Z direction (Z axis), In the present invention, the first direction may not be parallel to the optical axis O, and the first, second, and third directions may not be orthogonal to each other. It can be in any direction. The thrust generation means (thrust control means) may generate thrust in only one direction.
以上の第1乃至第4の実施形態では、X方向位置検出手段としてホール素子を左右のX駆動用コイルCXの空芯領域にそれぞれ設けたが、本発明は、一方のX駆動用コイルCXの空芯領域にのみ設けてもよい。また、ホール素子を駆動用コイルの空芯領域に設けたが、駆動用コイルの外側に設けてもよく、またホール素子は駆動用磁石の磁力を検出したが、駆動用磁石とは別個に磁力検出用の永久磁石を設けて磁力検出用磁石の磁力を検出してもよい。ホール素子に代えて、他の磁気センサを使用してもよい。 In the first to fourth embodiments described above, the hall elements are provided in the air core regions of the left and right X driving coils CX as the X direction position detecting means. You may provide only in an air core area | region. Although the Hall element is provided in the air core region of the driving coil, it may be provided outside the driving coil. The Hall element detects the magnetic force of the driving magnet. A permanent magnet for detection may be provided to detect the magnetic force of the magnetic force detection magnet. Instead of the Hall element, another magnetic sensor may be used.
本実施形態のステージ装置60を搭載したデジタルカメラ10は、自動焦点調節機能として、AF部22により撮影レンズ101の焦点調節光学系を光軸方向に駆動しながら被写体コントラスト検出部35により被写体のコントラストを検出して、コントラストがピークとなる合焦状態を検出して焦点調節するコントラスト検出方式の自動焦点調節機能を有している。本発明のデジタルカメラ10は、ステージ装置60により、手ぶれ補正の他に、自動焦点調節動作において、撮像素子31を光軸方向に微進退動(並進)させて焦点微調整することも、ウォブリングさせてコントラストのピーク検出をすることも可能である。さらに本発明のデジタルカメラ10は、ステージ装置60により撮像素子31をチルトさせるあおり撮影などの特殊撮影や、チルト、パーン、ロールさせる構図調整が容易にできる。
The
本発明は、いわゆるミラーレスデジタルカメラ、一眼デジタルカメラ、コンパクトデジタルカメラや、デジタルビデオカメラの他、交換式レンズ鏡筒、カメラ一体型レンズなど、様々な光学機器などに適用できる。
また本発明は、撮像装置の他、映像、データなどを投影するプロジェクターやレーザスキャナなどに適用することもできる。プロジェクターの場合は、ステージ装置の可動ステージ61の略中央に、可動ステージ61の厚さ方向(第1の方向、Z方向)の一方の側(後方)から投影光を入射し、他方の側(前方)の投影光学系に向けて射出する画像形成素子(液晶パネル)、あるいは、可動ステージ61の略中央に、第1の方向(Z方向)とは異なる方向から入射した投影光束を、第1の方向(投影光学系方向)に反射するDMD(デジタルミラーデバイス、デジタルマイクロミラーデバイス)パネルを搭載できる。可動ステージ61には、画像形成素子に代えて、投影光学系を搭載してもよい。
The present invention can be applied to various optical devices such as so-called mirrorless digital cameras, single-lens digital cameras, compact digital cameras, digital video cameras, interchangeable lens barrels, camera-integrated lenses, and the like.
The present invention can also be applied to projectors, laser scanners, and the like that project video, data, and the like in addition to imaging devices. In the case of a projector, projection light is incident on the approximate center of the
図16は、可動ステージ61を有するステージ装置60を備えた画像投影装置(プロジェクター)の実施形態の概要を示している。この実施形態は、光源81と、光源81から発せられた光を均一化する照明光学系82と、照明光学系82から射出した照明光を受けて画像を形成する画像形成素子83と、この画像形成素子83が開口61c内に固定された可動ステージ61と、画像形成素子83で形成された画像を投影する投影光学系84とを備えている。画像形成素子83は、具体的には液晶パネルまたはDMDパネルである。画像形成素子83は、可動ステージ61を介してプロジェクターの筐体もしくは投影光学系84に設けられ、可動ステージ61が駆動していない状態(初期位置に保持された状態)で、画像形成素子83の画像が形成される平面が、投影光学系84の光軸Oに対して、もしくは、投影光学系84内のいずれかのレンズの光軸に対して、垂直になるようにプロジェクター内に配置される。可動ステージ61を、光軸O方向(第1の方向)、第2または第3の方向に並進させ、あるいは第1、第2または第3の方向回りに傾動等させることで、画像形成素子83(液晶パネル)を透過して投影光学系84に向かう投影光束の方向、またはDMDパネルで反射して投影光学系84に向かう投影光の方向を変えて投影方向や投影位置を調整したり、投影画像の傾きを調整したり、液晶パネルまたはDMDパネルと投影光学系の間隔を調整して焦点調節したりすることができる。
FIG. 16 shows an outline of an embodiment of an image projection apparatus (projector) provided with a
本発明は、ステージ装置を、撮影光学系の光学要素の1つを補正光学要素として駆動する補正光学系を備えたレンズ鏡筒(特開2015-4769号公報等)に適用することもできる。例えば、撮影レンズ101において、撮影光学系を構成する光学素子の1個または複数個を補正光学要素(被駆動部材)とすることができる。この実施形形態では、第1レンズ群91と第2レンズ群93の間のレンズを被駆動部材(補正光学要素)92としてある(図17)。この実施形態の場合、可動ステージ61の略中央に形成した開口61cに補正光学要素92を搭載してある。この実施形態によれば、可動ステージ(補正光学要素92)61を光軸O方向(第1の方向)、第2または第3の方向に並進させ、あるいは第1、第2または第3の方向回りに傾動させることで、手ぶれ補正動作やあおり撮影などの特殊撮影が可能である。さらにこの実施形態は、可動ステージ(補正光学要素92)61を光軸O方向(第1の方向)に微並進動作させることでフォーカシング微調整が可能である。
The present invention can also be applied to a lens barrel (Japanese Patent Laid-Open No. 2015-4769) having a correction optical system that drives one of the optical elements of the photographing optical system as a correction optical element. For example, in the photographing
また、本発明のデジタルカメラ10は、撮影レンズに搭載された手ぶれ補正装置とカメラボディ11側の手ぶれ補正装置を共働させて手ぶれ補正動作や特殊撮影動作をさせることもできる。
The
10 デジタルカメラ
11 カメラボディ
20 ボディCPU(演算手段、位置検出手段、推力制御手段)
21 カメラ操作部
22 AF部
23 露出制御部
24 レンズ通信部
30 撮像ユニット
31 撮像素子(被駆動部材)
32 画像処理部
33 画像表示部(モニタ)
34 メモリカード
35 コントラスト検出部
41 防振制御回路
42 アクチュエータ駆動回路
43 位置検出回路
44 手ぶれ検出回路
60 ステージ装置
61 可動ステージ(可動部材)
61a 撮像素子取付孔
61b 反射領域
62 前固定ヨーク(ベース部材)
62a 開口
63 後固定ヨーク(ベース部材)
63a 開口
71a 71b 71c 圧電素子(推力発生手段、第1の推力発生手段、推力制御手段)
72a 72b 72c 伸縮可変部材
101 撮影レンズ
CX CXA CXB CXA’ CXA1’ X駆動用コイル(駆動用コイル、推力発生手段、第2の推力発生手段、推力制御手段)
CYA CYB Y駆動用コイル(駆動用コイル、推力発生手段、第3の推力発生手段、推力制御手段)
CZA CZB CZC CZA’ CZA1’ Z駆動用コイル(駆動用コイル、推力発生手段、第1の推力発生手段、推力制御手段)
HX HX’ X方向用ホール素子(位置検出手段)
HYA HYB Y方向用ホール素子(位置検出手段)
HZA HZB HZC HZA’ Z方向用ホール素子(位置検出手段)
MX MX1 X方向用磁石(推力発生手段、第2の推力発生手段)
MYA MYB MYA1 MYB1 Y方向用磁石(推力発生手段、第3の推力発生手段)
MZA、MZB、MZC MZA1、MZB1、MZC1 MZA’ Z方向用磁石(推力発生手段、第1の推力発生手段)
PZA PZB PZC フォトリフレクタ(位置検出手段)
10
21
32
34
61a Image
CYA CYB Y drive coil (drive coil, thrust generating means, third thrust generating means, thrust control means)
CZA CZB CZC CZA 'CZA1' Z driving coil (driving coil, thrust generating means, first thrust generating means, thrust control means)
HX HX 'Hall element for X direction (position detection means)
HYA HYB Hall element for Y direction (position detection means)
HZA HZB HZC HZA 'Hall element for Z direction (position detection means)
MX MX1 X direction magnet (thrust generating means, second thrust generating means)
MYA MYB MYA1 MYB1 Y direction magnet (thrust generating means, third thrust generating means)
MZA, MZB, MZC MZA1, MZB1, MZC1 MZA 'Z-direction magnet (thrust generating means, first thrust generating means)
PZA PZB PZC Photo reflector (Position detection means)
Claims (27)
上記可動部材を相対移動自在に保持するベース部材;及び
上記可動部材に対して作用する複数方向の推力を発生させる推力発生手段を備え、
上記推力発生手段は、一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により、上記可動部材を上記ベース部材に対して相対的に、上記撮影光学系の光軸と平行な第1の方向を含む互いに異なる第1、第2及び第3の方向に並進させる推力と、上記第1、第2及び第3の方向回りに傾動させる推力とを発生させること、
を特徴とする撮像装置。 A movable member to which an image sensor on which a subject image is projected by a photographing optical system is fixed;
A base member for holding the movable member so as to be relatively movable; and a thrust generating means for generating thrust in a plurality of directions acting on the movable member;
The thrust generation means includes a first direction parallel to the optical axis of the imaging optical system, relative to the base member, by moving the movable member relative to the base member by an interaction of a thrust in one direction or a plurality of directions. Generating a thrust that translates in different first, second, and third directions and a thrust that tilts about the first, second, and third directions;
An imaging apparatus characterized by the above.
上記第2、第3の方向は上記第1の方向と直交しかつ互いに直交する方向であって、
上記推力発生手段は、上記第1の方向の推力を発生する第1の推力発生手段と、上記第2の方向の推力を発生する第2の推力発生手段と、第3の方向の推力を発生する第3の推力発生手段を備え、
上記第2、第3の推力発生手段の少なくとも一方は、上記第3の方向または第2の方向に離間させた少なくとも一対からなり、該第2または第3の対の推力発生手段の一方が発生する第2の方向または第3の方向の一対の推力の相互作用により、上記可動部材を第2の方向または第3の方向に並進及び第1の方向回りに傾動させる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The second and third directions are orthogonal to the first direction and orthogonal to each other,
The thrust generating means generates first thrust generating means for generating thrust in the first direction, second thrust generating means for generating thrust in the second direction, and thrust in a third direction. And a third thrust generating means
At least one of the second and third thrust generating means includes at least a pair separated from each other in the third direction or the second direction, and one of the second or third pair of thrust generating means is generated. An imaging apparatus that translates the tilting of the movable member in the second direction or the third direction and tilts the first direction by the interaction of a pair of thrust forces in the second direction or the third direction.
上記第2、第3の推力発生手段の他方は、上記光軸を挟んだ対称位置に配置された一対からなり、該第2、第3の一対の推力発生手段が発生する第2の方向の一対の推力または第3の方向の一対の推力の相互作用により、上記可動部材を第2の方向または第3の方向に並進させる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 2, wherein
The other of the second and third thrust generating means consists of a pair arranged in a symmetrical position with the optical axis in between, in the second direction generated by the second and third pair of thrust generating means. An imaging device that translates the movable member in a second direction or a third direction by an interaction of a pair of thrusts or a pair of thrusts in a third direction.
上記第2、第3の推力発生手段の他方は、上記第2の方向または第3の方向に離間させた一対からなり、該第2、第3の推力発生手段の他方が発生する第2の方向の一対の推力または第3の方向の一対の推力の相互作用により、上記可動部材を第2の方向または第3の方向に並進させる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 2, wherein
The other of the second and third thrust generating means is a pair separated in the second direction or the third direction, and the second of the second and third thrust generating means is generated by the second. An imaging device that translates the movable member in a second direction or a third direction by the interaction of a pair of thrusts in a direction or a pair of thrusts in a third direction.
上記第1の推力発生手段は、上記光軸を中心とした異なる位置に複数配置されていて、該第1の推力発生手段が発生する複数の第1の方向の推力の相互作用により、上記可動部材を第1の方向に並進、第2の方向回りに傾動及び第3の方向回りに傾動させる撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 2 to 4,
A plurality of the first thrust generating means are arranged at different positions with the optical axis as a center, and the movable is generated by the interaction of a plurality of thrusts in the first direction generated by the first thrust generating means. An imaging apparatus that translates a member in a first direction, tilts around a second direction, and tilts around a third direction.
上記第1の方向の推力を発生させる推力発生手段は、少なくとも1個が上記第2または第3の対の推力発生手段の間に配置されている撮像装置。 The imaging device according to claim 5.
An imaging apparatus in which at least one thrust generating means for generating thrust in the first direction is disposed between the second or third pair of thrust generating means.
上記第1の推力発生手段の重心は、上記可動部材の重心と一致している撮像装置。 The imaging device according to claim 5 or 6,
An imaging apparatus in which the center of gravity of the first thrust generating means coincides with the center of gravity of the movable member.
上記第1の推力発生手段は、上記光軸方向から見たとき、いずれか2個を結ぶ線が上記第2の方向または第3の方向と平行であって、上記2個を結ぶ線と、他の1個から上記2個を結ぶ線に下ろした垂線が上記第3の方向または第2の方向と平行になるように配置されている撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 5 to 7,
The first thrust generating means, when viewed from the optical axis direction, a line connecting any two of them is parallel to the second direction or the third direction, and a line connecting the two; An imaging apparatus in which a perpendicular line drawn from the other one to a line connecting the two is arranged so as to be parallel to the third direction or the second direction.
上記ベース部材は、上記可動部材に上記第1の方向の前方と後方からそれぞれ対向する前固定ヨークと後固定ヨークを備え、
上記各推力発生手段は、駆動用コイルと永久磁石とを備え、
上記駆動用コイルは、上記可動部材または少なくとも上記前固定ヨーク及び後固定ヨークの一方に固定され、上記永久磁石は、少なくとも上記前固定ヨーク及び後固定ヨークの一方または上記可動部材に固定されている撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 9, wherein
The base member includes a front fixed yoke and a rear fixed yoke that face the movable member from the front and the rear in the first direction, respectively.
Each of the thrust generating means includes a driving coil and a permanent magnet,
The driving coil is fixed to the movable member or at least one of the front fixed yoke and the rear fixed yoke, and the permanent magnet is fixed to at least one of the front fixed yoke and the rear fixed yoke or the movable member. Imaging device.
上記各推力発生手段は、上記可動部材を、上記複数方向の推力の相互作用により上記前後の固定ヨークに対して浮上状態に保持する撮像装置。 The imaging device according to claim 9 or 10,
Each said thrust generation means is an imaging device which hold | maintains the said movable member in the floating state with respect to the said front and back fixed yoke by interaction of the said thrust of several directions.
上記第2の推力発生手段と第3の推力発生手段は、前後の固定ヨークに固定された永久磁石を有し、該前後の固定ヨークに固定された永久磁石は、異なる磁極が対向している撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 9 to 11,
The second thrust generating means and the third thrust generating means have permanent magnets fixed to the front and rear fixed yokes, and different magnetic poles are opposed to the permanent magnets fixed to the front and rear fixed yokes. Imaging device.
上記第1の推力発生手段は、上記前後の固定ヨークに固定された永久磁石と可動部材に固定された駆動用コイルを有し、該前後の固定ヨークに固定された永久磁石は同一の磁極が対向している撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 9 to 12,
The first thrust generating means has a permanent magnet fixed to the front and rear fixed yokes and a driving coil fixed to the movable member, and the permanent magnets fixed to the front and rear fixed yokes have the same magnetic pole. Opposing imaging device.
上記第1の推力発生手段は、上記可動部材と上記撮像素子との間の複数位置に設けられた、上記撮像素子が上記可動部材に対して接離する第1の方向に伸縮する圧電素子を含む撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 9 to 12,
The first thrust generating means includes piezoelectric elements that are provided at a plurality of positions between the movable member and the imaging element and extend and contract in a first direction in which the imaging element contacts and separates from the movable member. Including imaging device.
上記可動部材の上記ベース部材に対する相対位置を上記可動部材の異なる複数位置において検出する複数の位置検出手段と、該複数の位置検出手段の検出結果に基づいて、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の並進位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算する演算手段とをさらに備えた撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 9 to 14,
A plurality of position detecting means for detecting relative positions of the movable member with respect to the base member at a plurality of different positions of the movable member; and a detection result of the plurality of position detecting means based on a detection result of the movable member with respect to the base member. An imaging apparatus further comprising: translation positions in the first, second, and third directions; and a calculation unit that calculates the tilt positions around the first, second, and third directions.
上記位置検出手段は、上記第1の方向の推力を発生する駆動用コイルの空芯領域、第2の方向の推力を発生する駆動用コイルの空芯領域、及び上記第3の方向の推力を発生する駆動用コイルの空芯領域に設けられた磁気センサを備え、上記演算手段は、上記各磁気センサの検出信号により、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の並進位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算する撮像装置。 The imaging device according to claim 15, wherein
The position detecting means includes an air core region of the driving coil that generates the thrust in the first direction, an air core region of the driving coil that generates the thrust in the second direction, and a thrust in the third direction. A magnetic sensor provided in an air core region of the generated driving coil, wherein the computing means is in first, second and third directions of the movable member with respect to the base member according to a detection signal of the magnetic sensor; An image pickup apparatus that calculates the translation position of and the tilt position about the first, second, and third directions.
上記複数の位置検出手段は、上記可動部材と上記固定ヨークのいずれか一方に設けられた複数組の発光素子および受光素子を備え、演算手段は、上記発光手段から発光され上記固定ヨークまたは可動部材で反射した検出光を受光した受光素子の検出信号により、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の並進位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算する撮像装置。 The imaging device according to claim 15, wherein
The plurality of position detecting means includes a plurality of sets of light emitting elements and light receiving elements provided on one of the movable member and the fixed yoke, and the arithmetic means emits light from the light emitting means and the fixed yoke or the movable member. The detection position of the light receiving element that has received the detection light reflected at the position of the movable member relative to the base member in the first, second, and third directions, and the first, second, and third directions. An imaging device that calculates the tilt position of the camera.
上記ベース部材に対して相対的に移動可能な可動部材と、
上記可動部材に対して作用する複数方向の推力を発生する推力発生手段と、を備え、
上記可動部材は、上記推力発生手段の一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して相対的に並進、傾動、または並進及び傾動が可能なこと、を特徴とするステージ装置。 A base member;
A movable member movable relative to the base member;
A thrust generating means for generating thrust in a plurality of directions acting on the movable member,
The stage is characterized in that the movable member can translate, tilt, or translate and tilt relative to the base member by the interaction of the thrust in one direction or the thrust in a plurality of directions. apparatus.
上記推力発生手段は、上記可動部材に対して、互いに異なる第1、第2及び第3の方向の推力を作用させる第1、第2及び第3の推力発生手段を備え、
上記第1乃至第3の推力発生手段が発生する第1乃至第3の方向の推力の相互作用により上記可動部材は、上記ベース部材に対して相対的に、上記第1乃至第3の方向に並進、上記第1乃至第3の方向回りに傾動、傾動中に並進、及び傾動した後に並進可能であるステージ装置。 The stage apparatus according to claim 18, wherein
The thrust generating means includes first, second and third thrust generating means for applying thrusts in different first, second and third directions to the movable member,
The movable member moves in the first to third directions relative to the base member by the interaction of the first to third thrusts generated by the first to third thrust generating means. A stage device capable of translation, tilting around the first to third directions, translation during tilting, and translation after tilting.
上記可動部材は、上記推力発生手段の複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して非接触状態に保持されるステージ装置。 The stage device according to claim 18 or 19,
A stage device in which the movable member is held in a non-contact state with respect to the base member by the interaction of thrusts in a plurality of directions of the thrust generating means.
上記可動部材の上記ベース部材に対する相対位置を上記可動部材の異なる複数位置において検出する複数の位置検出手段と、上記複数の位置検出手段の検出結果に基づいて、上記可動部材の上記ベース部材に対する第1、第2及び第3の方向の相対位置と、上記第1、第2及び第3の方向回りの傾動位置を演算する演算手段とをさらに備えたステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 18 to 20,
A plurality of position detecting means for detecting a relative position of the movable member with respect to the base member at a plurality of different positions of the movable member; and a detection result of the plurality of position detecting means based on a detection result of the movable member with respect to the base member. A stage apparatus further comprising: a calculation unit that calculates a relative position in the first, second, and third directions and a tilt position about the first, second, and third directions.
上記可動部材には、被駆動部材が搭載されているステージ装置。 The stage device according to any one of claims 18 to 21,
A stage device in which a driven member is mounted on the movable member.
上記被駆動部材は、光源からの光を受けて投影画像を形成する画像形成素子または投影光学系であるステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 18 to 22,
The stage member is an image forming element or a projection optical system in which the driven member receives light from a light source to form a projection image.
上記画像形成素子は、上記光源から射出された光束を投影光学系に向けて透過する液晶パネルであって、上記第1の方向は上記投影光学系の光軸と平行であるステージ装置。 The stage device according to claim 23, wherein
The image forming element is a liquid crystal panel that transmits a light beam emitted from the light source toward a projection optical system, wherein the first direction is parallel to the optical axis of the projection optical system.
上記画像形成素子は、上記第1の方向とは異なる方向から射出された光束を上記投影光学系に向けて反射するDMDパネルであって、上記第1の方向は上記投影光学系の光軸と平行であるステージ装置。 The stage apparatus according to claim 23,
The image forming element is a DMD panel that reflects a light beam emitted from a direction different from the first direction toward the projection optical system, and the first direction is an optical axis of the projection optical system. Stage device that is parallel.
上記ベース部材に対して相対的に移動可能な可動部材と、
上記可動部材に対して作用する一方向の推力または複数方向の推力を制御する推力制御手段と、を備え、
上記可動部材は、上記推力制御手段により制御される一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により上記ベース部材に対して相対的に並進、傾動、または並進及び傾動が可能なこと、を特徴とするステージ装置。 A base member;
A movable member movable relative to the base member;
A thrust control means for controlling a thrust in one direction or a thrust in a plurality of directions acting on the movable member,
The movable member can be translated, tilted, or translated and tilted relative to the base member by the interaction of one-way thrust or a plurality of thrusts controlled by the thrust control means. A stage device.
上記画像が形成される画像形成素子が固定された可動部材と、
上記可動部材を相対移動自在に保持するベース部材と、
上記可動部材に対して作用する複数方向の推力を発生させる推力発生手段と、を備え、
上記推力発生手段は、一方向の推力または複数方向の推力の相互作用により上記可動部材を上記ベース部材に対して相対的に、上記投影光学系の光軸と平行な第1の方向を含む互いに異なる第1、第2及び第3の方向に並進させる推力と、上記第1、第2及び第3の方向回りに傾動させる推力を発生させること、
を特徴とする画像投影装置。
A projection optical system for projecting an image;
A movable member to which an image forming element on which the image is formed is fixed;
A base member for holding the movable member in a relatively movable manner;
Thrust generating means for generating thrust in a plurality of directions acting on the movable member,
The thrust generating means includes a first direction parallel to the optical axis of the projection optical system relative to the base member relative to the base member by the interaction of one-way thrust or a plurality of thrusts. Generating a thrust that translates in different first, second, and third directions and a thrust that tilts about the first, second, and third directions;
An image projection apparatus characterized by the above.
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