JP3551174B2 - Moving stage using electromechanical transducer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアアクチュエータを用いて移動テーブルを駆動させる移動ステージに関するものであり、好ましくは、手振れ補正装置などに好適に用いられる移動ステージに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、撮像素子を2軸方向に移動可能に鏡胴に取り付け、手振れによる光学系の揺動に合わせて撮像素子を移動させる手振れ補正装置が開示されている。この手振れ補正装置は、撮像素子を移動させるために、リニアアクチュエータを用いた移動装置を備えており、撮像素子は、リニアアクチュエータに沿って直線移動する移動テーブルに固定されている。
【0003】
移動装置は、一般的に、圧電素子の伸縮方向一端に駆動軸を固定し、他端にウェイトを固定した圧電アクチュエータを備えている。そして、駆動軸をその軸方向に振動できるようにするために、弾力的に圧電アクチュエータを固定板に固定する。圧電素子に左右非対称の駆動パルスを印加することによって、駆動軸が振動し、摩擦結合されている移動テーブルが、駆動軸との間の静止摩擦力に打ち勝って駆動軸に沿って移動する。
【0004】
このように、移動テーブルは、駆動軸に沿う方向には移動することができるが、駆動軸に垂直な方向には、移動することができない。ここで、移動装置に衝撃が加わったような場合、圧電アクチュエータの駆動軸に垂直な方向に、外力が働き圧電アクチュエータの破壊や破損、誤作動を生ずることがある。このため、移動テーブルにガイド軸などを設け、圧電アクチュエータを保護し外力による破壊などを防止する手段がとられている。
【0005】
しかし、このような部材を移動装置に付すと、移動装置が大型化し、ひいては、この移動装置が搭載されている機器全体が大型化する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、衝撃による破壊や破損、誤作動を防ぐことができる移動装置を大型化することなく提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の移動装置を提供する。
【0009】
本発明の第1態様によれば、電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向一端に固定された駆動軸とを備えた第1のリニアアクチュエータと、
少なくとも前記第1のリニアアクチュエータの前記駆動軸を支持する支持腕を備え、前記第1のリニアアクチュエータを固定する固定テーブルと、
前記固定テーブルに対向して配置され、前記固定テーブルに対して相対的に平行移動可能な移動テーブルと備えた移動ステージにおいて
前記移動テーブルは、
電気機械変換素子と前記電気機械変換素子の伸縮方向一端に固定された駆動軸とを備える第2のリニアアクチュエータと、
中央部分に開口を有する板状体で構成され、その表面に、前記第1のリニアアクチュエータの前記駆動軸に摩擦係合する第1当接部と、前記第2のリニアアクチュエータの前記駆動軸に摩擦係合する第2当接部とを有する第1スライダと、
その前記第1のリニアアクチュエータと直交する方向の側方に前記第2のリニアアクチュエータを固定し、前記第1スライダの開口に収納される第2スライダを備え、
前記支持腕と前記第1スライダは、それぞれ互いに嵌合する嵌合手段を有し、前記嵌合手段によって、前記第1スライダが前記第2のリニアアクチュエータの駆動軸の延在方向へ移動するのを阻止することを特徴とする移動ステージを提供する
【0010】
上記構成において、移動装置は、リニアアクチュエータと、固定テーブルと、移動テーブルとを備える。固定テーブルと移動テーブルは、互いに対向して配置され、移動テーブルはリニアアクチュエータの駆動軸に沿って固定テーブルに対して相対的に摺動する。固定テーブルは、リニアアクチュエータを固定する部材であり、そのための支持腕を備える。
【0011】
支持腕と移動テーブルには、互いに嵌合するための嵌合手段が設けられている。嵌合手段は、移動テーブルが駆動軸方向に移動することを許容すると共に、移動テーブルが駆動軸に垂直方向へ移動するのを防止する。なお、移動テーブルの駆動軸方向への摺動を妨げない手段であることが求められる。
【0012】
上記構成によれば、支持腕と移動テーブルとに設けられた嵌合手段によって、固定テーブルと移動テーブルとが嵌合するため、駆動軸に垂直な方向に衝撃が加わった場合、嵌合手段によってその衝撃は吸収され移動テーブルの移動が規制される。また、嵌合手段は、支持腕と移動テーブルとを嵌合させるように設けられているため、装置を小型化することができる。
【0013】
本発明の移動装置は、具体的には以下のように種々の態様で構成することができる。
【0014】
本発明の第2態様によれば、前記嵌合手段は、前記支持腕に設けられた突部と、前記第1スライダに設けられ前記第1のリニアアクチュエータの駆動軸方向へ伸びる長穴であることを特徴とする、第1態様の移動ステージを提供する。
【0015】
上記構成において、嵌合手段は、支持腕に設けられた突部と移動テーブルに設けられた長穴とで構成される。ここで、長穴は、移動テーブルの駆動軸に沿った移動を可能にするために、駆動軸方向に長く構成されている。また、その長さは、移動テーブルの移動量に一致しているか、移動量よりも長く設けられていることが好ましい。上記構成によれば、簡単な構成で嵌合手段を構成することができる。
【0016】
本発明の第3態様によれば、前記嵌合手段は、前記第1スライダの固定テーブル対向面に設けられかつ前記第1のリニアアクチュエータの駆動軸方向に延在する帯状突部と、前記支持腕に設けられかつ前記帯状突部を挟むように嵌合するフォーク部であることを特徴とする、第1態様の移動ステージを提供する。
【0017】
上記構成において、嵌合手段は、移動テーブルの固定テーブル対抗面に設けられた帯状突部と、その帯状突部を挟むような構成を有する支持腕に固定されたフォーク部とで構成される。帯状突部は、駆動軸方向に延在しているため、フォーク部は、これを挟むような形で、駆動軸方向にその位置をかえることができ、これによって、移動テーブルの摺動を達成することができる。上記構成によれば、簡単な構成で嵌合手段を構成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の移動装置を用いた手振れ補正装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0019】
手振れ補正装置は、図1に示すように、デジタルカメラ1に搭載され用いられる。デジタルカメラ1は、カメラ本体2と、レンズ4などを含む光学系である鏡胴3とから構成される。手振れ補正装置10は、鏡胴3の端に取りつけられる。後述するように、手振れ補正装置10には、CCDなどの撮像素子が設けられている。そして、図1の矢印5で示すように、撮影中にデジタルカメラ1がブレて、鏡胴3に入射する光軸Lがずれた場合に、撮像素子を矢印6に示すように移動させて光軸のずれを補正する。
【0020】
図2に手振れ補正装置の組立分解斜視図を示す。図3に、図2の手振れ補正装置をI−I断面で切断した断面図を示す。図4に図2の手振れ補正装置をII−II断面で切断した断面図を示す。手振れ補正装置10は、土台となるベース板12と、該ベース板12に対して水平方向(以下、X軸方向として説明する。)に移動する第1スライダ14と、該第1スライダの移動方向に対して垂直方向(以下、Y軸方向として説明する。)に移動する第2スライダと、該第2スライダに固定される撮像素子16とで構成される。
【0021】
ベース板12は、図3及び図4に示すように、鏡胴3との位置(煽りとレンズバック)を調整されて鏡胴3に固定され、ネジ98とスプリング100により鏡胴3と手振れ補正装置との間隔を調整できるようになっている。ベース板12は、光路方向(以下、Z軸方向として説明する。)に直交し、中央に大穴20を有する環状の金属フレーム19で構成される。
【0022】
ベース板12からは、後述する各種腕(押圧スプリング掛け21、基板保持腕22、浮き防止係止爪24、位置決め腕31、ロッド支持腕36)が光軸方向(Z軸方向)に伸びている。また、金属フレーム19には、圧電素子32を振動伝達ロッド34とウェイト30で挟み込んだ構成の第1リニアアクチュエータ28がX軸方向に固定されている。
【0023】
第1リニアアクチュエータ28は、振動伝達ロッド34の先端と末端(圧電素子32側)をベース板に設けられている2本のロッド支持腕に嵌合され、ベース板12の位置決め腕31にウェイト30を当接した状態で、ロッド支持腕36との2つの嵌合個所とウェイト30をベース板12に対して接着している。ロッド支持腕30と振動伝達ロッド34との間の接着には、シリコン接着剤などの硬化後も弾性の残る接着剤、位置決め腕31とウェイト30との間の接着には、柔らかいゴム系またはシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。
【0024】
ベース板12の2つのロッド支持腕36には、その上面にZ軸方向に延在する突部38が設けられている。突部38は、後述するように、組立時に第1スライダ14の移動制限穴79に嵌合される。
【0025】
第1スライダ14は、光軸方向(Z軸方向)でベース板12に対して結像面側に位置し、ほぼ同一面内に第2スライダ13を収めるための開口68が設けられたアルミニウム製の環状のフレーム66により構成される。第1スライダ14には、ベース板12に固定されたアクチュエータ28の振動伝達ロッド34に当接する第1ロッド当接部74と、後述する第2スライダに固定されたアクチュエータ56の振動伝達ロッド60に当接する第2ロッド当接部76と、ベース板12の押圧スプリング掛け26との間に押圧スプリング70を係止するための押圧スプリング掛け72と、移動制限穴79とを備える。
【0026】
第1スライダ14は、図4に示すように、組み上げ時にベース板12と第1スライダ14にそれぞれ設けられた押圧スプリング掛け72に設けられた押圧スプリング70によって、ベース板12に近づくように付勢されており、第1スライダ14の振動伝達ロッド34を中心とする回転を防止している。
【0027】
第1ロッド当接部には、断面がV字型の溝(図3参照)が設けられており、溝をアクチュエータ28の振動伝達ロッド34に当接させた状態でキャップ40を用いて振動伝達ロッド34を挟み込むことによって、振動伝達ロッド34に沿って摺動可能に摩擦結合する。第1ロッド当接部とキャップ40との固定には挟持スプリング42が用いられる。図5に第1スライダ14を摩擦係合した第1アクチュエータ28の構造図を示す。上述したように、アクチュエータ28は圧電素子32を振動伝達ロッド34とウェイト30で挟み込んだ構成であり、ベース板12のロッド支持腕36と位置決め腕31に嵌合し、嵌合ガタを固定するためにそれぞれ接着剤33で固定されている。
【0028】
なお、アクチュエータ28とベース板12との間の固定の変形例として、図6に示すような板バネを用いることもできる。すなわち、L字型に曲げられた板バネ35を振動伝達ロッド34の先端に位置するようにベース板12上に固定し、板バネ35に取りつけられた先尖部39が振動伝達ロッド34の先端に突き刺さるようにする。板バネは、常時、弾性力で振動伝達ロッド34を圧電素子側へ付勢しており、ロッド34の嵌合ガタを防止することができると共に、振動時には、弾性力に打ち勝ってロッド34が振動できるようにすることができる。
【0029】
アクチュエータ28の振動伝達ロッド34には、上述したように第1スライダ14が配置される。第1スライダ14は、第1ロッド当接部74とキャップ40とで振動伝達ロッド34を挟み込んで摩擦結合する。第1ロッド当接部74とキャップ40の固定には、挟持スプリング42が用いられる。キャップ40の一端は、第1ロッド当接部74に係止され、中央部は振動伝達ロッド34と当接し、他端が挟持スプリング42に引っ張られる。キャップ40と振動伝達ロッド34との接触圧は、用いられる挟持スプリング42の2倍程度となる。挟持スプリング42は、長円形状をしており、1つの直線部中央に両端がくるようになっている。挟持スプリング42は、キャップ40のフックと第1スライダの第1ロッド当接部74のスプリングフックの間に端部と直線部中央とを掛け渡すようにして両者を固定する。
【0030】
移動制限穴79は、上述したベース板12のロッド支持腕36の上面に設けられた突部38と緩く嵌合する。移動制限穴79は、第1スライダ14の移動可能幅だけ、第1スライダ14の移動方向、すなわち、振動伝達ロッド34の延在方向(X軸方向)に伸びる長穴で、短辺方向にロッド支持腕36上面の突部38と嵌合し、第1スライダ14が移動制限穴の短辺方向(Y軸方向)へ移動(脱落)するのを防止する。
【0031】
図7にロッド支持腕と第1スライダの嵌合の変形例を示す。この変形例では、第1スライダ14のベース板と対向する側の表面に第1スライダの移動方向、すなわち、振動伝達ロッド34の延在方向(X軸方向)に伸びる帯状の突部77を設ける。そして、ロッド支持腕36には、その上面両端に設けられた突部38と第1スライダの帯状突部77を挟むように、突部38の間に設けられた凹部39からなるフォーク部を備える。そして、第1スライダ14の第1ロッド当接部74がキャップ40によって振動伝達ロッド34に摩擦結合されたとき、フォーク部の凹部39が第1スライダ14の帯状突部77にはまり込むように配置される。
【0032】
第2スライダ13は、底壁44に開口48を備えた樹脂製の箱体であり、撮像素子16と放熱板18とローパスフィルタ17と第2アクチュエータ56とを保持する。放熱板18は、撮像素子16の撮像面が付されていない背面側に当接して、第2スライダの周壁46によって区画された空間を覆うようにして、ビス止め穴64を貫通するビス62によって第2スライダに固定される。図3、4に示すように、放熱板の背面には第1基板80が設けられており、撮像素子16と連結している。第1基板80の背面側には、図3、4に示したように第2スライダの位置を検知するための赤外LED94と撮像素子の出力回路81の一部が搭載される。
【0033】
ローパスフィルタ17は、撮像素子の有効撮像面を覆うように密着して取りつけられ、第2スライダの開口48に嵌め込まれる。このとき、開口48の周囲に配置された密着スプリングにより押圧され、撮像素子16の背面が、放熱板18に密着するようになっている。
【0034】
第2スライダ13に保持される第2アクチュエータ56は、周壁の側方に設けられたロッド支持腕50に接着保持されている。振動伝達ロッド60の先端と末端(圧電素子59側)を、それぞれ第2スライダ13の2本のロッド支持腕に嵌合させた上、同じく第2スライダの位置決め面57にウェイト58を当接した状態で2つの嵌合個所とウェイト58を第2スライダ13に対して接着する。接着には上述の第1アクチュエータの接着と同様に、振動伝達ロッド60の接着には、シリコン接着剤などの硬化後も弾性の残る接着剤、ウェイト58の接触には、柔らかいゴム系若しくはシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。
【0035】
第2スライダの第2アクチュエータ56は、第1スライダ13の第2ロッド当接部76とキャップ75とで挟み込まれ、第1スライダ14が第2スライダ13に摩擦結合する。第2ロッド当接部76とキャップの固定には、挟持スプリング78が用いられる。キャップの一端は、第2ロッド当接部76に係止され、中央部は振動伝達ロッド60と当接し、他端が挟持スプリング78に引っ張られる。キャップと振動伝達ロッド60との接触圧は、用いられる挟持スプリング78の2倍程度となる。挟持スプリング78は、第1アクチュエータに用いられたものと同様に長円形状をしており、1つの直線部中央に両端がくるようになっている。挟持スプリング78は、キャップのフックと第1スライダの第2ロッド当接部76のスプリングフックの間に端部と直線部中央とを掛け渡すようにして両者を固定する。
【0036】
第2スライダの第2アクチュエータの対向する周壁44に付された方向基準板54は、その表裏に剛球15を保持するための凹状の剛球受け52を備え、剛球受け52に剛球15を遊嵌した状態で、第1スライダ14とベース板12とに剛球15を介して挟まれるように固定される。上述のように第1スライダ14とベース板12との間に押圧スプリング70が掛けられることで、第2スライダ13は、第2アクチュエータの振動伝達ロッド60を中心とした回転を阻止される。
【0037】
ベース板12と第1スライダ14が組みあがる場合は、第1スライダ14はベース板12に設けられる4つの基板保持腕22に囲まれた領域内に収まるように配置され、浮きあがり防止のために、浮き防止係止爪24によって係止される。一方、第2スライダ13は、その箱体部分が第1スライダ14の開口68に収まるように、第1スライダ14に組み込まれる、第2スライダ13は、第1スライダ14にぶら下がるように一体的に構成される。上述のように第1スライダ14は、第1アクチュエータに沿ってX軸方向に摺動可能であり、このとき第2スライダ13は第1スライダ14の移動にあわせて一体的に移動し、第2スライダ13に固定されている撮像素子16もX軸方向に移動する。一方、第2スライダ13は、第1スライダ14に対して独立してY軸方向に移動可能であり、また、第1スライダがベース板12に固定されているため、ベース板12に対しては、Y軸方向に移動可能である。したがって、第2スライダ13に固定されている撮像素子16もY軸方向に移動する。
【0038】
第1及び第2スライダ14,13を組み込んだ状態で、ベース板12の基板保持腕22には、第2基板82が固定される。上述のように第1基板80は、第2スライダ13に固定されているため、第2スライダの移動によって、第1基板80は、第2基板82に対して平行移動する。よって、図3、4に示すように、第2基板82は、結像面の背面に第1基板80と対向して配置され、両者はフレキシブル基板84によって結線されている。フレキシブル基板84は、水平方向に第1基板80を出た直後に一端光軸方向(Z軸方向)に折り曲げられ第2基板82と接続される。
【0039】
第2基板82には、撮像素子16(第1基板80)からの信号を処理する回路と、第2スライダ13の位置を検知する位置検出素子88(以下、PSDという。)と、PSDの位置信号とジャイロ回路86からの角速度信号に基づいて、2つのリニアアクチュエータを制御する回路とが搭載されている。PSDは、検出誤差を防止するため、スリット付きのカバー92で覆われており、第1基板80に設けられている赤外LEDからの光を受けた受光素子90がその位置を検知する。第2基板82へは、直交する検出方向(X軸、Y軸)の角速度信号がジャイロ素子86より入力される。また、第2基板82からはリニアアクチュエータ制御信号と処理された撮像素子信号が出力される。
【0040】
なお、撮像素子16を支持、揺動するための機構であるベース板12、第1スライダ14、第2スライダ13は、互いにはめ込むように組み上げられ、撮像素子16および撮像素子16に直接接続する第1基板80の周囲かつ光軸方向上流側に位置する。したがって、図3、4に示すように、手振れ補正ユニット10が鏡胴3に取りつけられたとき、撮像素子の支持、揺動するための機構は、鏡胴3及び撮像素子16からなる光学系に必要な部材の輪郭に対して余剰空間を充填するように配置され、撮像素子の支持、揺動するための機構を含む広義の光学ユニットを小さくまとめることができる。
【0041】
次に本実施形態に係る手振れ補正装置の動作について説明する。図8は、本実施形態にかかる手振れ補正装置の駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。
【0042】
制御回路は、カメラ本体すなわち、鏡胴3に入射される光軸Lのブレ5を検知して角速度信号を出力するジャイロ素子86と第2スライダ13(撮像素子16)の位置を検出するPSD回路90と、回路の総合的な制御を行い、入力された信号に基づいて移動量や存在位置を演算するマイコン102と、マイコンからの駆動信号に基づいて所定周波数の駆動パルスを発生させるドライブ回路104とで構成される。ドライブ回路から発生された駆動パルスは第1及び第2アクチュエータ28,56に出力され、アクチュエータに沿って第1及び第2スライダ14、13が移動する。
【0043】
ジャイロ素子86は、図4に示すように鏡胴3に固定されており、カメラ本体が矢印5で示すようにぶれると2軸方向(X軸方向、Y軸方向)の角速度を検出してマイコン102に出力する。
【0044】
マイコン102は、ジャイロ素子86から角速度信号が入力されると、光学系の焦点距離信号から撮像素子上(結像面上)のぶれによる像の移動量、移動速度を算出する。算出した移動速度と第2スライダ13(撮像素子16)の位置から2つのリニアアクチュエータへ印加される所定周波数の供給電圧を決定する。すなわち、マイコン102は、PSD90から入力された信号に基づいて演算される第2スライダ13(撮像素子16)が現在存在している位置及び、ジャイロ素子86から入力された角速度信号に基づいて、撮像素子16が本来あるべき位置を計算し、現在位置との差を比較して、あるべき位置に撮像素子が戻るようにスライダを移動させるフィードバック制御を行なう。
【0045】
ドライブ回路104は、マイコン102からの信号を受けて、アクチュエータ28、56の共振周波数の7割程度の周波数の駆動パルスを出力する。駆動パルスは、圧電素子32、59に印加され、以下の原理によって、第1及び第2スライダを振動伝達ロッド34、60に沿って移動させる。
【0046】
図9(a)に示すような緩やかな立ち上がり110と急激な立下り部分112を有する鋸歯状波の駆動パルスを圧電素子32、59に印加すると、(b2)に示すように、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部分110では圧電素子32,59が緩やかにその厚み方向に伸び変位し、圧電素子に固定されている振動伝達ロッド34、60が軸方向に緩やかに変位する。このとき振動伝達ロッド34、60に摩擦結合したスライダ13、14は摩擦力により振動伝達ロッド34、60と共に移動する。
【0047】
一方、駆動パルスの急激な立下り部分112では、圧電素子32、59は、急速に厚み方向に縮み変位し圧電素子32、59に結合する振動伝達ロッド34、60も急速に軸方向に変位する。このとき、(b3)に示すように、振動伝達ロッド34、60に摩擦結合したスライダ13、14は慣性力により摩擦結合力に打ち勝って実質的にその位置に留まり移動しない。結果として、(b1)に示す初期状態よりもスライダは振動伝達ロッドに沿って右側に移動する。圧電素子32、59に前記鋸歯状波の駆動パルスを連続的に印加することにより、スライダ13、14を連続的に軸方向に移動させることができる。なお、ここで実質的にその位置に留まり移動しないとは、振動伝達ロッド34、60の正方向及び負方向の伸縮時のいずれにおいてもスライダ13、14と振動伝達ロッド34、60との間で滑りを生じつつスライダがそれぞれ移動するが、移動量が対称ではないため、全体としてどちらか任意の位置方向にスライダ13、14移動する場合を含む。
【0048】
なお、スライダ13、14を左方向に移動させるには、圧電素子32、59に印加する鋸歯状波の波形を変えて急速な立ち上がりと緩やかな立下りからなる駆動パルスを印加すれば上述とは逆の作用によってこれを達成することができる。なお、駆動パルスは、矩形波やその他の波形を適用することもできる。
【0049】
ベース板に保持された第1アクチュエータの圧電素子に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子32は伸縮を繰り返す。圧電素子32の伸縮はウェイト30と振動伝達ロッド34に伝達する。ウェイト30と振動伝達ロッド34の慣性質量の差からウェイト30はほとんど移動せず、振動伝達ロッド34のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド34は、上述のように、ロッド支持腕36に接着されているが、接着剤33が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差で摩擦結合する第1スライダ14が振動伝達ロッド34に沿ってX軸方向に移動する。第1スライダ14の加減速に伴ない第1アクチュエータ28に嵌合ガタ内で移動しようとする力が働くが、振動伝達ロッド34とロッド支持腕36とが接着されているため、移動は起こらず、補正性能のみならず焦点移動による光学性能劣化も防止することができる。
【0050】
第1スライダ14がX軸方向へ移動すると、第1スライダに連結されている第2スライダ13も同時にX軸方向に移動する。第2スライダ13は第1スライダ14とベース板12の間にかかる押圧スプリング70と、第2スライダ13とベース板12との間の剛球15により、抵抗が少なくかつ光軸方向に変動することなく移動する。このとき第1及び第2の基板80,82を接続するフレキシブル基板84は折り曲げられた開放角度が変動して第1スライダの移動を吸収する。
【0051】
一方、第2スライダ13に保持された第2アクチュエータの圧電素子59に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子59は伸縮を繰り返す。圧電素子59の伸縮はウェイト58と振動伝達ロッド60に伝達する。ウェイト58と振動伝達ロッド60の慣性質量の差からウェイト58はほとんど移動せず、振動伝達ロッド60のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド60は、上述のように、第2スライダ13のロッド支持腕50に接着されているが、接着剤が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差で第2スライダ13が第1スライダ14と相対的に振動伝達ロッド60の延在方向(Y軸方向)に移動(自走)する。第2スライダ13の加減速に伴ない第2アクチュエータ56に嵌合ガタ内で移動しようとする力が働くが、振動伝達ロッド60とロッド支持腕50とが接着されているため、移動は起こらず、補正性能のみならず焦点移動による光学性能劣化も防止することができる。
【0052】
このように第2アクチュエータに駆動パルスが印加された場合は、第1スライダとは独立して第2スライダだけがY軸方向に移動(自走)する。第2スライダ13は第1スライダ14とベース板12との間にかかる押圧スプリング70と、第2スライダ13と第1スライダの間の剛球15により抵抗が少なく、かつ光軸方向への変動を起こすことなく移動する。このとき、第1及び第2基板80、82を接続するフレキシブル基板84は、折り曲げられた曲げ部分がよれて、第2スライダの移動を吸収する。
【0053】
以上説明したように、本実施形態にかかる手振れ補正装置は、ジャイロ素子86により検知されたカメラ本体のブレを補正するように、第1及び第2アクチュエータを駆動させることで、撮像素子をそれぞれX軸方向およびY軸方向に移動させることができる。
【0054】
また、カメラ本体を落下するなど手振れ補正装置に衝撃が加わった場合は、アクチュエータの破壊や破損を引き起こさないようにするため、ロッド支持腕と第1スライダとを嵌合手段により嵌合させることによって、アクチュエータに大きい力がかからないようにしている。
【0055】
すなわち、Y軸方向に衝撃が加わった場合は、第1スライダの移動制限穴と、ベース板のロッド支持腕の突部38との間で嵌合しているため、第1スライダはY軸方向に移動することができず、第1アクチュエータ28に大きい力がかかることがない。また、第2アクチュエータ56は、Y軸方向に振動伝達ロッドを有するため、第2スライダがロッドに沿って滑りを生じるため、第2アクチュエータに大きい力がかかることがない。
【0056】
一方、X軸方向に衝撃が加わった場合は、第1スライダ14は振動伝達ロッド34との間で滑りを生じるため、第1アクチュエータに大きい力がかかることがない。また、移動制限穴は、第1スライダの移動量分だけの長さを有しており、移動幅を超えて第1スライダが滑るのを阻止することができる。また、第2スライダは、第1スライダの開口68に嵌め込まれており、第2スライダの周壁46が開口の縁部に当接することによってX軸方向への移動を規制するため、第2アクチュエータに大きい力がかかることがない。
【0057】
また、このように第1及び第2スライダの移動を規制するための手段がロッド支持腕とスライダ自身に設けられており、装置を大型化することなく上記効果を発揮することができる。
【0058】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【0059】
例えば、上記実施形態においては、第2アクチュエータは第2スライダに搭載され、第2スライダを自走式とした構成であるが、第2アクチュエータを第1スライダに固定させ、第2スライダを移動させるように構成してもよい。このような構成であっても同様の作用を実現することができる。なお、この場合、第1スライダにロッド支持腕、第2スライダに第2ロッド当接部が設けられる。
【0060】
また、上記実施形態においては、第2基板82が第1基板80とほぼ重なるように基板を区分し、両者を対向させて配置させているが、第1基板と第2基盤の大きさを変えたり配置位置を変えたりして一部のみが重なるように構成されていてもよい。
【0061】
また、上記実施形態においては、ジャイロ素子86は、鏡胴3に取りつけられ、第1及び第2基板80、82へ角速度信号を送信するように構成されているが、対向する第1及び第2基板80、82の対向面に直接取りつけられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の移動装置を用いた手振れ補正装置を搭載するデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図2】(a)は本発明の移動装置を用いた手振れ補正装置の組立分解斜視図である。(b)は(a)の第1アクチュエータ部分の詳細図である。
【図3】図2の手振れ補正装置をI−I断面で切断した断面図である。
【図4】図2の手振れ補正装置をII−II断面で切断した断面図である。
【図5】第1スライダを摩擦係合した第1アクチュエータの構造図である。
【図6】第1アクチュエータの固定構造の変形例を示す図である。
【図7】ロッド支持腕と第1スライダの嵌合の変形例を示す図である。(a)はロッド支持腕の構造を示す斜視図であり、(b)は嵌合した状態を示す断面図である。
【図8】図2の手振れ補正装置の駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。
【図9】アクチュエータの駆動原理を説明するための図である。(a)は圧電素子に印加される駆動パルスの波形の例である。(b)はアクチュエータの動きを説明する図である。
【符号の説明】
1 デジタルカメラ
2 ボディ
3 鏡胴
4 レンズ
10 手振れ補正装置
12 ベース板
13 第2スライダ
14 第1スライダ
15 剛球
16 撮像素子
17 ローパスフィルタ
18 放熱板
19 フレーム
20 大穴
21,72 押圧スプリング掛け
22 基板保持腕
24 浮き防止係止爪
26 位置決め腕
28 第1リニアアクチュエータ
30 ウェイト
32 圧電素子
34 駆動軸
36 ロッド支持腕
38 突部
40 キャップ
42,78 挟持スプリング
44 底板
46 周壁
48 開口部
50 ロッド支持腕
52 方向基準板
54 剛球受け
56 第2リニアアクチュエータ
57 位置決め面
58 ウェイト
60 駆動軸
62 ビス
64 通孔
66 フレーム
68 開口
70 押圧スプリング
74 第1ロッド当接部
76 第2ロッド当接部
79 移動制限穴
80 第1基板
82 第2基板
84 フレキシブル基板
86 ジャイロ素子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a movement that drives a moving table using a linear actuator.stageMovement, which is preferably used for a camera shake correction device or the like.stageAbout.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a camera shake correction apparatus has been disclosed in which an image sensor is attached to a lens barrel so as to be movable in two axial directions, and the image sensor is moved in accordance with swing of an optical system due to camera shake. The image stabilizing device includes a moving device using a linear actuator to move the image sensor, and the image sensor is fixed to a moving table that moves linearly along the linear actuator.
[0003]
The moving device generally includes a piezoelectric actuator in which a drive shaft is fixed to one end in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element and a weight is fixed to the other end. Then, in order to allow the drive shaft to vibrate in the axial direction, the piezoelectric actuator is elastically fixed to the fixing plate. By applying an asymmetrical drive pulse to the piezoelectric element, the drive shaft vibrates, and the moving table, which is frictionally coupled, moves along the drive shaft overcoming the static frictional force with the drive shaft.
[0004]
As described above, the moving table can move in the direction along the drive shaft, but cannot move in the direction perpendicular to the drive shaft. Here, when an impact is applied to the moving device, an external force may act in a direction perpendicular to the drive shaft of the piezoelectric actuator, which may cause breakage, breakage, or malfunction of the piezoelectric actuator. For this reason, a means for providing a guide shaft or the like on the moving table to protect the piezoelectric actuator and prevent destruction by an external force is taken.
[0005]
However, when such a member is attached to a moving device, the moving device becomes large, and, as a result, the entire equipment on which the moving device is mounted becomes large.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
[0007]
Therefore, a technical problem to be solved by the present invention is to provide a moving device capable of preventing destruction, breakage, and malfunction due to impact without increasing the size.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
The present invention provides a mobile device having the following configuration in order to solve the above technical problem.
[0009]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electromechanical transducer, and a drive shaft fixed to one end of the electromechanical transducer in the expansion and contraction direction.FirstA linear actuator,
At leastFirstA support arm for supporting the drive shaft of the linear actuator,FirstA fixed table for fixing the linear actuator,
A moving table that is arranged to face the fixed table and that can be translated relative to the fixed table;,ToOn the moving stage equipped,
The moving table,
A second linear actuator including an electromechanical transducer and a drive shaft fixed to one end of the electromechanical transducer in the expansion and contraction direction;
The first linear actuator is constituted by a plate-like body having an opening at a central portion, and a surface thereof has a first contact portion frictionally engaged with the drive shaft of the first linear actuator, and a drive shaft of the second linear actuator. A first slider having a second contact portion that frictionally engages;
A second slider fixed to the side of the first linear actuator in a direction orthogonal to the first linear actuator and accommodated in an opening of the first slider;
The support arm and the1st sliderHas fitting means for fitting each other, and the fitting means1st sliderIsOf the second linear actuatorDrive shaftExtension ofCharacterized by blocking movement in the directionProvide a moving stage.
[0010]
In the above configuration, the moving device includes the linear actuator, the fixed table, and the moving table. The fixed table and the moving table are arranged to face each other, and the moving table slides relative to the fixed table along the drive axis of the linear actuator. The fixed table is a member for fixing the linear actuator, and includes a support arm for that purpose.
[0011]
The support arm and the moving table are provided with fitting means for fitting each other. The fitting means allows the moving table to move in the drive shaft direction and prevents the moving table from moving in the direction perpendicular to the drive shaft. It is required that the moving table does not hinder the sliding of the moving table in the drive axis direction.
[0012]
According to the above configuration, since the fixed table and the movable table are fitted by the fitting means provided on the support arm and the movable table, when an impact is applied in a direction perpendicular to the drive shaft, the fitting means is used. The impact is absorbed and the movement of the moving table is restricted. Further, since the fitting means is provided so as to fit the support arm and the moving table, the size of the apparatus can be reduced.
[0013]
The moving device of the present invention can be specifically configured in various modes as described below.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, the fitting means includes: a projection provided on the support arm;1st sliderProvided in the aboveOf the first linear actuatorThe first aspect, wherein the elongated hole extends in the drive shaft direction.Provide a moving stage.
[0015]
In the above configuration, the fitting means is constituted by a projection provided on the support arm and an elongated hole provided on the moving table. Here, the elongated hole is configured to be long in the drive axis direction so as to enable movement of the moving table along the drive axis. Further, it is preferable that the length is equal to or longer than the moving amount of the moving table. According to the above configuration, the fitting means can be configured with a simple configuration.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, the fitting means comprises:1st sliderFixed tableOpposing surfaceProvided in andThe first linear actuatorA belt-shaped protrusion extending in the drive shaft direction, and a fork provided on the support arm and fitted to sandwich the band-shaped protrusion.Moving stageI will provide a.
[0017]
In the above configuration, the fitting means includes a band-shaped protrusion provided on the fixed table opposing surface of the movable table, and a fork fixed to a support arm configured to sandwich the band-shaped protrusion. Since the belt-shaped protrusion extends in the drive shaft direction, the fork portion can change its position in the drive shaft direction so as to sandwich it, thereby achieving sliding of the moving table. can do. According to the above configuration, the fitting means can be configured with a simple configuration.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a camera shake correction device using the moving device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
The camera shake correction device is mounted on a digital camera 1 and used as shown in FIG. The digital camera 1 includes a camera body 2 and a lens barrel 3 which is an optical system including a lens 4 and the like. The camera shake correction device 10 is attached to an end of the lens barrel 3. As will be described later, the image stabilizing apparatus 10 is provided with an image sensor such as a CCD. Then, as shown by an arrow 5 in FIG. 1, when the digital camera 1 is shaken during photographing and the optical axis L incident on the lens barrel 3 is shifted, the image sensor is moved as shown by an arrow 6 to Correct axis misalignment.
[0020]
FIG. 2 is an exploded perspective view of the camera shake correction apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional view of the camera shake correction apparatus of FIG. 2 cut along a II section. FIG. 4 is a cross-sectional view of the camera shake correction apparatus of FIG. 2 taken along the line II-II. The camera shake correction apparatus 10 includes a base plate 12 serving as a base, a first slider 14 that moves in a horizontal direction (hereinafter, referred to as an X-axis direction) with respect to the base plate 12, and a moving direction of the first slider. And a second slider that moves in the vertical direction (hereinafter, referred to as a Y-axis direction) with respect to the second slider, and an imaging element 16 fixed to the second slider.
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, the base plate 12 is fixed to the lens barrel 3 by adjusting the position (tilt and lens back) with respect to the lens barrel 3, and is fixed to the lens barrel 3 by a screw 98 and a spring 100. The distance to the device can be adjusted. The base plate 12 is composed of an annular metal frame 19 that is orthogonal to the direction of the optical path (hereinafter, described as the Z-axis direction) and has a large hole 20 at the center.
[0022]
From the base plate 12, various arms (press spring hooks 21, substrate holding arms 22, lifting prevention locking claws 24, positioning arms 31, rod support arms 36) described later extend in the optical axis direction (Z-axis direction). . A first linear actuator 28 having a configuration in which a piezoelectric element 32 is sandwiched between a vibration transmission rod 34 and a weight 30 is fixed to the metal frame 19 in the X-axis direction.
[0023]
The first linear actuator 28 has the tip and the end (the piezoelectric element 32 side) of the vibration transmission rod 34 fitted to two rod support arms provided on the base plate, and the weight 30 on the positioning arm 31 of the base plate 12. Are abutted, the two fitting points with the rod support arm 36 and the weight 30 are adhered to the base plate 12. Adhesion between the rod support arm 30 and the vibration transmission rod 34 is made of an adhesive such as a silicone adhesive which remains elastic even after being hardened. Adhesion between the positioning arm 31 and the weight 30 is made of a soft rubber or silicone. A contained adhesive is preferably used.
[0024]
The two rod support arms 36 of the base plate 12 are provided with protrusions 38 extending on the upper surface thereof in the Z-axis direction. The protrusion 38 is fitted into the movement restriction hole 79 of the first slider 14 during assembly, as described later.
[0025]
The first slider 14 is located on the image plane side with respect to the base plate 12 in the optical axis direction (Z-axis direction), and is made of aluminum having an opening 68 for accommodating the second slider 13 in substantially the same plane. Is formed by an annular frame 66. The first slider 14 includes a first rod contact portion 74 that contacts the vibration transmission rod 34 of the actuator 28 fixed to the base plate 12 and a vibration transmission rod 60 of an actuator 56 fixed to a second slider described later. A pressing spring hook 72 for locking the pressing spring 70 between the second rod abutting portion 76 to be in contact with the pressing spring hook 26 of the base plate 12 and a movement restriction hole 79 are provided.
[0026]
As shown in FIG. 4, the first slider 14 is biased toward the base plate 12 by a pressing spring 70 provided on a pressing spring hook 72 provided on the base plate 12 and the first slider 14 at the time of assembly. The rotation of the first slider 14 around the vibration transmission rod 34 is prevented.
[0027]
The first rod contact portion is provided with a groove having a V-shaped cross section (see FIG. 3), and the vibration is transmitted using the cap 40 in a state where the groove is in contact with the vibration transmission rod 34 of the actuator 28. By sandwiching the rod 34, the rod 34 is slidably and frictionally coupled along the vibration transmission rod 34. A holding spring 42 is used for fixing the first rod contact portion and the cap 40. FIG. 5 shows a structural diagram of the first actuator 28 in which the first slider 14 is frictionally engaged. As described above, the actuator 28 has a configuration in which the piezoelectric element 32 is sandwiched between the vibration transmission rod 34 and the weight 30, and is fitted to the rod supporting arm 36 and the positioning arm 31 of the base plate 12 to fix the fitting play. Are fixed with an adhesive 33.
[0028]
As a modified example of fixing between the actuator 28 and the base plate 12, a plate spring as shown in FIG. 6 can be used. That is, the leaf spring 35 bent into an L-shape is fixed on the base plate 12 so as to be located at the tip of the vibration transmission rod 34, and the pointed tip 39 attached to the leaf spring 35 has the tip of the vibration transmission rod 34. To pierce. The leaf spring always urges the vibration transmitting rod 34 toward the piezoelectric element by elastic force, thereby preventing the fitting of the rod 34 and preventing the rod 34 from vibrating due to the elastic force during vibration. You can do it.
[0029]
The first slider 14 is disposed on the vibration transmission rod 34 of the actuator 28 as described above. The first slider 14 frictionally couples the vibration transmission rod 34 between the first rod contact portion 74 and the cap 40. The holding spring 42 is used to fix the first rod contact portion 74 to the cap 40. One end of the cap 40 is locked to the first rod contact portion 74, the center portion contacts the vibration transmission rod 34, and the other end is pulled by the holding spring 42. The contact pressure between the cap 40 and the vibration transmission rod 34 is about twice as large as the holding spring 42 used. The holding spring 42 has an oval shape, and both ends come to the center of one linear portion. The sandwiching spring 42 fixes the both ends so as to bridge the end portion and the center of the straight portion between the hook of the cap 40 and the spring hook of the first rod contact portion 74 of the first slider.
[0030]
The movement restricting hole 79 is loosely fitted with the protrusion 38 provided on the upper surface of the rod support arm 36 of the base plate 12 described above. The movement restricting hole 79 is a long hole extending in the moving direction of the first slider 14 by the movable width of the first slider 14, that is, in the extending direction (X-axis direction) of the vibration transmission rod 34. The first slider 14 is fitted to the projection 38 on the upper surface of the support arm 36 to prevent the first slider 14 from moving (falling) in the short side direction (Y-axis direction) of the movement restriction hole.
[0031]
FIG. 7 shows a modification of the fitting between the rod supporting arm and the first slider. In this modification, a band-shaped projection 77 extending in the moving direction of the first slider, that is, the extending direction of the vibration transmission rod 34 (X-axis direction) is provided on the surface of the first slider 14 facing the base plate. . The rod support arm 36 is provided with a fork portion comprising a concave portion 39 provided between the projecting portions 38 so as to sandwich the projecting portions 38 provided at both ends of the upper surface thereof and the band-shaped projecting portion 77 of the first slider. . When the first rod contact portion 74 of the first slider 14 is frictionally coupled to the vibration transmitting rod 34 by the cap 40, the recess 39 of the fork portion is arranged to fit into the band-shaped projection 77 of the first slider 14. Is done.
[0032]
The second slider 13 is a resin box having an opening 48 in the bottom wall 44, and holds the imaging element 16, the heat radiating plate 18, the low-pass filter 17, and the second actuator 56. The heat radiating plate 18 is in contact with the back side of the imaging element 16 on which the imaging surface is not provided, and covers the space defined by the peripheral wall 46 of the second slider, and the screws 62 penetrating the screw holes 64 are used. Fixed to the second slider. As shown in FIGS. 3 and 4, a first substrate 80 is provided on the rear surface of the heat sink, and is connected to the image sensor 16. On the back side of the first substrate 80, an infrared LED 94 for detecting the position of the second slider and a part of the output circuit 81 of the image sensor are mounted as shown in FIGS.
[0033]
The low-pass filter 17 is closely attached so as to cover the effective imaging surface of the imaging device, and is fitted into the opening 48 of the second slider. At this time, the image sensor 16 is pressed by a close contact spring disposed around the opening 48 so that the back surface of the image sensor 16 is in close contact with the heat sink 18.
[0034]
The second actuator 56 held by the second slider 13 is adhesively held by a rod support arm 50 provided on the side of the peripheral wall. The tip and the end (the piezoelectric element 59 side) of the vibration transmission rod 60 were fitted to the two rod supporting arms of the second slider 13, respectively, and the weight 58 was also brought into contact with the positioning surface 57 of the second slider. In this state, the two fitting portions and the weight 58 are bonded to the second slider 13. Similar to the bonding of the first actuator described above, the bonding of the vibration transmitting rod 60 is performed by bonding an adhesive such as a silicone adhesive that remains elastic after being cured, and the bonding of the weight 58 is performed by using a soft rubber or silicon-containing material. Is preferably used.
[0035]
The second actuator 56 of the second slider is sandwiched between the second rod contact portion 76 of the first slider 13 and the cap 75, and the first slider 14 is frictionally coupled to the second slider 13. A holding spring 78 is used to fix the second rod contact portion 76 and the cap. One end of the cap is locked to the second rod contact portion 76, the center portion contacts the vibration transmission rod 60, and the other end is pulled by the holding spring 78. The contact pressure between the cap and the vibration transmission rod 60 is about twice as large as the holding spring 78 used. The holding spring 78 has an oval shape like the one used for the first actuator, and both ends come to the center of one linear portion. The sandwiching spring 78 fixes both ends of the straight portion between the hook of the cap and the spring hook of the second rod contact portion 76 of the first slider so as to span the center between the ends.
[0036]
The direction reference plate 54 attached to the opposing peripheral wall 44 of the second actuator of the second slider is provided with a concave hard ball receiver 52 for holding the hard ball 15 on the front and back thereof, and the hard ball 15 is loosely fitted in the hard ball receiver 52. In this state, the first slider 14 and the base plate 12 are fixed so as to be sandwiched by the rigid balls 15 therebetween. As described above, the pressing spring 70 is hung between the first slider 14 and the base plate 12, so that the second slider 13 is prevented from rotating around the vibration transmission rod 60 of the second actuator.
[0037]
When the base plate 12 and the first slider 14 are assembled, the first slider 14 is arranged so as to fit within a region surrounded by the four substrate holding arms 22 provided on the base plate 12, and in order to prevent floating, , And is locked by the floating prevention locking claw 24. On the other hand, the second slider 13 is incorporated into the first slider 14 so that the box portion of the second slider 13 fits into the opening 68 of the first slider 14. The second slider 13 is integrally formed so as to hang from the first slider 14. Be composed. As described above, the first slider 14 is slidable in the X-axis direction along the first actuator. At this time, the second slider 13 moves integrally with the movement of the first slider 14, and The imaging element 16 fixed to the slider 13 also moves in the X-axis direction. On the other hand, the second slider 13 is movable in the Y-axis direction independently of the first slider 14, and since the first slider is fixed to the base plate 12, , Y-axis direction. Therefore, the imaging element 16 fixed to the second slider 13 also moves in the Y-axis direction.
[0038]
The second substrate 82 is fixed to the substrate holding arm 22 of the base plate 12 with the first and second sliders 14 and 13 incorporated therein. Since the first substrate 80 is fixed to the second slider 13 as described above, the movement of the second slider causes the first substrate 80 to move in parallel with the second substrate 82. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the second substrate 82 is disposed on the back surface of the imaging surface so as to face the first substrate 80, and both are connected by the flexible substrate 84. Immediately after leaving the first substrate 80 in the horizontal direction, the flexible substrate 84 is once bent in the optical axis direction (Z-axis direction) and connected to the second substrate 82.
[0039]
On the second substrate 82, a circuit for processing a signal from the imaging element 16 (first substrate 80), a position detection element 88 (hereinafter, referred to as PSD) for detecting the position of the second slider 13, and a position of the PSD. A circuit for controlling two linear actuators based on a signal and an angular velocity signal from the gyro circuit 86 is mounted. The PSD is covered with a cover 92 having a slit in order to prevent a detection error, and a light receiving element 90 receiving light from an infrared LED provided on the first substrate 80 detects the position. The angular velocity signals in the orthogonal detection directions (X axis, Y axis) are input from the gyro element 86 to the second substrate 82. The second substrate 82 outputs a linear actuator control signal and the processed image sensor signal.
[0040]
The base plate 12, the first slider 14, and the second slider 13, which are mechanisms for supporting and swinging the image sensor 16, are assembled so as to fit each other, and are directly connected to the image sensor 16 and the image sensor 16. It is located around one substrate 80 and on the upstream side in the optical axis direction. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, when the camera shake correction unit 10 is attached to the lens barrel 3, a mechanism for supporting and swinging the image sensor is provided in an optical system including the lens barrel 3 and the image sensor 16. An optical unit in a broad sense including a mechanism for supporting and swinging the image sensor, which is arranged so as to fill a surplus space with the contour of a necessary member, can be reduced in size.
[0041]
Next, the operation of the camera shake correction apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a block diagram illustrating an electrical structure of a drive control circuit of the camera shake correction apparatus according to the present embodiment.
[0042]
The control circuit detects the position of the gyro element 86 and the second slider 13 (imaging element 16), which detect the shake 5 of the optical axis L incident on the camera body, that is, the lens barrel 3 and output an angular velocity signal. 90, a microcomputer 102 that performs comprehensive control of the circuit and calculates a movement amount and a position based on an input signal, and a drive circuit 104 that generates a drive pulse of a predetermined frequency based on a drive signal from the microcomputer. It is composed of The drive pulse generated from the drive circuit is output to the first and second actuators 28 and 56, and the first and second sliders 14 and 13 move along the actuators.
[0043]
The gyro element 86 is fixed to the lens barrel 3 as shown in FIG. 4, and detects the angular velocity in two axial directions (X-axis direction, Y-axis direction) when the camera body is shaken as shown by an arrow 5 and a microcomputer. Output to 102.
[0044]
When the angular velocity signal is input from the gyro element 86, the microcomputer 102 calculates the moving amount and the moving speed of the image due to the blur on the image sensor (on the image plane) from the focal length signal of the optical system. Based on the calculated moving speed and the position of the second slider 13 (image sensor 16), a supply voltage of a predetermined frequency to be applied to the two linear actuators is determined. That is, the microcomputer 102 captures an image based on the position where the second slider 13 (imaging element 16), which is calculated based on the signal input from the PSD 90, is present, and the angular velocity signal input from the gyro element 86. The element 16 calculates the original position, compares the difference with the current position, and performs feedback control to move the slider so that the imaging element returns to the desired position.
[0045]
The drive circuit 104 receives a signal from the microcomputer 102 and outputs a drive pulse having a frequency of about 70% of the resonance frequency of the actuators 28 and 56. The driving pulse is applied to the piezoelectric elements 32 and 59, and moves the first and second sliders along the vibration transmitting rods 34 and 60 according to the following principle.
[0046]
When a driving pulse of a sawtooth wave having a gentle rising 110 and a sharp falling portion 112 as shown in FIG. 9A is applied to the piezoelectric elements 32 and 59, the driving pulse becomes gentle as shown in FIG. 9B. In the rising portion 110, the piezoelectric elements 32, 59 gradually expand and displace in the thickness direction, and the vibration transmitting rods 34, 60 fixed to the piezoelectric element gradually displace in the axial direction. At this time, the sliders 13 and 14 frictionally coupled to the vibration transmission rods 34 and 60 move together with the vibration transmission rods 34 and 60 due to frictional force.
[0047]
On the other hand, in the sharp falling portion 112 of the drive pulse, the piezoelectric elements 32 and 59 are rapidly contracted and displaced in the thickness direction, and the vibration transmitting rods 34 and 60 connected to the piezoelectric elements 32 and 59 are also rapidly displaced in the axial direction. . At this time, as shown in (b3), the sliders 13 and 14 frictionally coupled to the vibration transmission rods 34 and 60 overcome the frictional coupling force due to the inertial force and substantially stay at that position and do not move. As a result, the slider moves to the right along the vibration transmission rod from the initial state shown in (b1). By continuously applying the driving pulse of the sawtooth wave to the piezoelectric elements 32 and 59, the sliders 13 and 14 can be continuously moved in the axial direction. Here, the phrase “substantially stays at that position and does not move” means that the slider 13, 14 and the vibration transmitting rods 34, 60 can move between the sliders 13, 14 and the vibration transmitting rods 34, 60 both when the vibration transmitting rods 34, 60 expand and contract in the positive and negative directions. The sliders move while slipping, but the amount of movement is not symmetrical, so that the sliders 13 and 14 may move in any arbitrary direction as a whole.
[0048]
In order to move the sliders 13 and 14 to the left, the above is achieved by changing the waveform of the sawtooth wave applied to the piezoelectric elements 32 and 59 and applying a drive pulse consisting of a rapid rise and a gentle fall. This can be achieved by the opposite action. Note that a square wave or another waveform can be applied to the drive pulse.
[0049]
When a drive pulse is applied to the piezoelectric element of the first actuator held on the base plate, the piezoelectric element 32 repeatedly expands and contracts as described above. The expansion and contraction of the piezoelectric element 32 is transmitted to the weight 30 and the vibration transmission rod 34. Due to the difference in the inertial mass between the weight 30 and the vibration transmission rod 34, the weight 30 hardly moves, and the expansion and contraction is transmitted only to the vibration transmission rod 34. The vibration transmission rod 34 is bonded to the rod support arm 36 as described above, but the elasticity of the adhesive 33 does not hinder expansion and contraction. As described above, the first slider 14 that frictionally couples with the speed difference moving right and left of the rod moves in the X-axis direction along the vibration transmission rod 34. As the first slider 14 is accelerated or decelerated, a force for moving the first actuator 28 within the fitting play acts. However, since the vibration transmission rod 34 and the rod support arm 36 are adhered, no movement occurs. In addition, it is possible to prevent not only the correction performance but also the optical performance deterioration due to the focus movement.
[0050]
When the first slider 14 moves in the X-axis direction, the second slider 13 connected to the first slider also moves in the X-axis direction. The second slider 13 has a low resistance and does not fluctuate in the optical axis direction due to the pressing spring 70 between the first slider 14 and the base plate 12 and the hard sphere 15 between the second slider 13 and the base plate 12. Moving. At this time, the bent open angle of the flexible substrate 84 connecting the first and second substrates 80 and 82 fluctuates to absorb the movement of the first slider.
[0051]
On the other hand, when a drive pulse is applied to the piezoelectric element 59 of the second actuator held by the second slider 13, the piezoelectric element 59 repeats expansion and contraction as described above. The expansion and contraction of the piezoelectric element 59 is transmitted to the weight 58 and the vibration transmission rod 60. Due to the difference in inertial mass between the weight 58 and the vibration transmission rod 60, the weight 58 hardly moves, and the expansion and contraction is transmitted only to the vibration transmission rod 60. As described above, the vibration transmission rod 60 is adhered to the rod support arm 50 of the second slider 13, but the adhesive is elastically bent, so that expansion and contraction is not hindered. As described above, the second slider 13 moves (self-propelled) relative to the first slider 14 in the extending direction (Y-axis direction) of the vibration transmission rod 60 at a speed difference of moving the rod left and right. As the second slider 13 is accelerated or decelerated, a force is applied to the second actuator 56 to move within the fitting play. However, since the vibration transmission rod 60 and the rod support arm 50 are bonded, no movement occurs. In addition, it is possible to prevent not only the correction performance but also the optical performance deterioration due to the focus movement.
[0052]
When the drive pulse is thus applied to the second actuator, only the second slider moves (self-propelled) in the Y-axis direction independently of the first slider. The second slider 13 has a low resistance due to the pressing spring 70 between the first slider 14 and the base plate 12 and the hard sphere 15 between the second slider 13 and the first slider, and causes fluctuation in the optical axis direction. Move without. At this time, the flexible substrate 84 connecting the first and second substrates 80 and 82 absorbs the movement of the second slider due to the bent portion being bent.
[0053]
As described above, the camera shake correction apparatus according to the present embodiment drives the first and second actuators so as to correct the shake of the camera body detected by the gyro element 86, thereby setting the image sensors to X and X, respectively. It can be moved in the axial direction and the Y-axis direction.
[0054]
Further, in the event that an impact is applied to the camera shake correction device such as dropping the camera body, the rod supporting arm and the first slider are fitted by fitting means to prevent the actuator from being broken or damaged. , So that a large force is not applied to the actuator.
[0055]
That is, when an impact is applied in the Y-axis direction, the first slider is fitted in the movement limiting hole of the first slider and the projection 38 of the rod support arm of the base plate, and thus the first slider is moved in the Y-axis direction. , And a large force is not applied to the first actuator 28. Further, since the second actuator 56 has the vibration transmission rod in the Y-axis direction, the second slider slides along the rod, so that a large force is not applied to the second actuator.
[0056]
On the other hand, when an impact is applied in the X-axis direction, the first slider 14 slides with the vibration transmission rod 34, so that a large force is not applied to the first actuator. In addition, the movement restriction hole has a length corresponding to the movement amount of the first slider, and can prevent the first slider from slipping beyond the movement width. Further, the second slider is fitted into the opening 68 of the first slider, and the peripheral wall 46 of the second slider contacts the edge of the opening to restrict the movement in the X-axis direction. No large force is applied.
[0057]
In addition, the means for restricting the movement of the first and second sliders is provided on the rod supporting arm and the slider itself, so that the above-mentioned effect can be exhibited without increasing the size of the device.
[0058]
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various other modes.
[0059]
For example, in the above embodiment, the second actuator is mounted on the second slider, and the second slider is of a self-propelled type. However, the second actuator is fixed to the first slider, and the second slider is moved. It may be configured as follows. Even with such a configuration, the same operation can be realized. In this case, the first slider is provided with a rod supporting arm, and the second slider is provided with a second rod contact portion.
[0060]
Further, in the above embodiment, the substrate is divided so that the second substrate 82 substantially overlaps the first substrate 80, and both are arranged to face each other. However, the size of the first substrate and the second substrate is changed. Alternatively, it may be configured such that only a part of the parts overlaps by changing the arrangement position.
[0061]
In the above embodiment, the gyro element 86 is attached to the lens barrel 3 and configured to transmit an angular velocity signal to the first and second substrates 80 and 82. It may be directly attached to the opposing surfaces of the substrates 80 and 82.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a digital camera equipped with a camera shake correction device using a moving device of the present invention.
FIG. 2A is an exploded perspective view of a camera shake correction device using the moving device of the present invention. (B) is a detailed view of the first actuator portion of (a).
FIG. 3 is a cross-sectional view of the camera shake correction apparatus of FIG. 2 taken along a line II.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the camera shake correction apparatus of FIG. 2 cut along a II-II cross section.
FIG. 5 is a structural diagram of a first actuator in which a first slider is frictionally engaged.
FIG. 6 is a view showing a modification of the fixing structure of the first actuator.
FIG. 7 is a view showing a modification of the fitting between the rod support arm and the first slider. (A) is a perspective view showing a structure of a rod supporting arm, and (b) is a cross-sectional view showing a fitted state.
FIG. 8 is a block diagram illustrating an electrical structure of a drive control circuit of the camera shake correction apparatus of FIG. 2;
FIG. 9 is a diagram for explaining the driving principle of the actuator. (A) is an example of the waveform of the drive pulse applied to the piezoelectric element. (B) is a diagram for explaining the movement of the actuator.
[Explanation of symbols]
1 Digital camera
2 body
3 lens barrel
4 Lens
10 Camera shake correction device
12 Base plate
13 Second slider
14 First slider
15 Hard ball
16 Image sensor
17 Low-pass filter
18 Heat sink
19 frames
20 large holes
21,72 Pressing spring
22 Board holding arm
24 Floating prevention locking claw
26 Positioning arm
28 1st linear actuator
30 weights
32 Piezoelectric element
34 drive shaft
36 Rod support arm
38 Projection
40 cap
42,78 Holding spring
44 Bottom plate
46 Perimeter wall
48 opening
50 Rod support arm
52 direction reference plate
54 Hard Ball Receiver
56 2nd linear actuator
57 Positioning surface
58 weights
60 drive shaft
62 screws
64 through hole
66 frames
68 opening
70 Press spring
74 1st rod contact part
76 Second rod contact part
79 Movement restriction hole
80 1st substrate
82 Second substrate
84 Flexible board
86 gyro element

Claims (3)

電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向一端に固定された駆動軸とを備えた第1のリニアアクチュエータと、
少なくとも前記第1のリニアアクチュエータの前記駆動軸を支持する支持腕を備え、前記第1のリニアアクチュエータを固定する固定テーブルと、
前記固定テーブルに対向して配置され、前記固定テーブルに対して相対的に平行移動可能な移動テーブルと備えた移動ステージにおいて
前記移動テーブルは、
電気機械変換素子と前記電気機械変換素子の伸縮方向一端に固定された駆動軸とを備える第2のリニアアクチュエータと、
中央部分に開口を有する板状体で構成され、その表面に、前記第1のリニアアクチュエータの前記駆動軸に摩擦係合する第1当接部と、前記第2のリニアアクチュエータの前記駆動軸に摩擦係合する第2当接部とを有する第1スライダと、
その前記第1のリニアアクチュエータと直交する方向の側方に前記第2のリニアアクチュエータを固定し、前記第1スライダの開口に収納される第2スライダを備え、
前記支持腕と前記第1スライダは、それぞれ互いに嵌合する嵌合手段を有し、前記嵌合手段によって、前記第1スライダが前記第2のリニアアクチュエータの駆動軸の延在方向へ移動するのを阻止することを特徴とする移動ステージ
A first linear actuator including an electromechanical transducer, and a drive shaft fixed to one end of the electromechanical transducer in a telescopic direction;
At least a support arm for supporting the drive shaft of the first linear actuator, a fixed table for fixing the first linear actuator,
In the disposed opposite to the fixed table, mobile stage and a movable table capable relative translation with respect to the fixed table,
The moving table,
A second linear actuator including an electromechanical transducer and a drive shaft fixed to one end of the electromechanical transducer in the expansion and contraction direction;
The first linear actuator is constituted by a plate-like body having an opening at a central portion, and a surface thereof has a first contact portion frictionally engaged with the drive shaft of the first linear actuator, and a drive shaft of the second linear actuator. A first slider having a second contact portion that frictionally engages;
A second slider fixed to the side of the first linear actuator in a direction orthogonal to the first linear actuator and accommodated in an opening of the first slider;
The support arm and the first slider each have fitting means for fitting each other, and the fitting means moves the first slider in the direction in which the drive shaft of the second linear actuator extends . A moving stage characterized by preventing movement .
前記嵌合手段は、前記支持腕に設けられた突部と、前記第1スライダに設けられ前記第1のリニアアクチュエータの駆動軸方向へ伸びる長穴であることを特徴とする、請求項1記載の移動ステージThe said fitting means is a protrusion provided in the said support arm, and the long hole provided in the said 1st slider and extending in the drive axis direction of the said 1st linear actuator, The said 1st characterized by the above-mentioned. Moving stage . 前記嵌合手段は、前記第1スライダの固定テーブル対向面に設けられかつ前記第1のリニアアクチュエータの駆動軸方向に延在する帯状突部と、前記支持腕に設けられかつ前記帯状突部を挟むように嵌合するフォーク部であることを特徴とする、請求項1記載の移動ステージThe fitting means includes a band-shaped protrusion provided on the fixed table facing surface of the first slider and extending in the drive axis direction of the first linear actuator, and a band-shaped protrusion provided on the support arm and The moving stage according to claim 1, wherein the moving stage is a fork portion fitted so as to sandwich the same.
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