JP4495564B2 - ステージ装置及びこのステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置 - Google Patents

ステージ装置及びこのステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置 Download PDF

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Description

本発明は、ステージ板を直交する2方向に直線移動させるステージ装置、及び、このステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置に関する。

ステージ板を一平面内において直交する2方向に直線移動可能としたステージ装置は一般的に、固定支持基板と、固定支持基板に対して共に平行をなすX方向移動板とY方向移動板とを備え、X方向移動板は固定支持基板に対して、固定支持基板と平行な特定のX方向にのみ移動可能であり、Y方向移動板はX方向移動板に対して、固定支持基板と平行でX方向に直交するY方向にのみ移動可能となっている。

アクチュエータによって、X方向移動板にX方向の直線的な移動力を与えると、X方向移動板及びY方向移動板が、固定支持基板に対してX方向に直線的に相対移動する。また、アクチュエータによってY方向移動板にY方向の直線的な移動力を与えると、Y方向移動板が、X方向移動板に対してY方向に直線的に相対移動する。

しかし、上記構成のステージ装置では、固定支持基板とX方向移動板とY方向移動の間の平行関係を保つ手段を備えていないと、X方向移動 とY方向移動が固定支持基板に対してがたついてしまい、さらに、これら各部材の隣り合うもの同士が接触して摩擦が生じるため、X方向移動とY方向移動 がX方向とY方向に円滑に移動できなくなるおそれがある。

本発明の目的は、X方向移動とY方向移動が固定支持基板に対してがたつかず、常に円滑に動作するステージ装置及びこのステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置を提供することにある。

本発明のステージ装置は、固定支持基板と、該固定支持基板上に、X方向案内手段を介して、特定のX方向にのみ移動可能として支持されたX方向移動部材と、該X方向移動部材上に、Y方向案内手段を介して、上記X方向移動部材と平行で上記X方向と直交するY方向にのみ移動可能として支持されたY方向移動部材と、を備えたステージ装置において、上記X方向移動部材に、仮想三角形の各頂点部分に位置させてそれぞれ貫通孔からなるボール回転支持孔を形成し、各ボール回転支持孔に、上記固定支持基板及びY方向移動部材に接触するボールを全方向に回転可能に嵌合したことを特徴としている。

上記X方向移動部材の重心を各ボールを結んで出来た領域内に配置し、より良くは各ボール回転支持孔間の中心とを一致させれば、X方向移動部材の移動がより円滑になる。

上記X方向案内手段を、上記X方向移動部材と上記固定支持基板の一方に設けた、上記X方向を向くX方向長孔と、他方に設けた、該X方向長孔に、上記X方向にのみ移動可能として係合するX用係合突起とを備え、上記Y方向案内手段を、上記X方向移動部材と上記Y方向移動部材の一方に設けた、上記Y方向を向くY方向長孔と、他方に設けた、該Y方向長孔に、上記Y方向にのみ移動可能として係合するY用係合突起とを備える構成とすることが可能である。

上記Y方向移動部材の上記X方向移動部材と反対側の面に上記X方向及びY方向に摺動可能に当接して、上記第3のボールと上記固定支持基板及び上記Y方向移動部材との接触状態を保持する抜け止め手段を備えるのが好ましい。

抜け止め手段を備える場合は、上記Y方向移動部材を上記X方向移動部材側に付勢するものとするのが好ましい。

複数の上記X方向長孔と上記X用係合突起を、上記X方向と平行な直線上に並べて設け、各X方向長孔に対応するX用係合突起を係合させるのが好ましい。

複数の上記Y方向長孔と上記Y用係合突起を、上記Y方向と平行な直線上に並べて設け、各Y方向長孔に対応するY用係合突起を係合させるのが好ましい。

さらに、上記Y方向移動部材を上記固定支持基板に対してX方向に相対移動させるXアクチュエータと、上記Y方向移動部材をY方向に相対移動させるYアクチュエータを備えるようにしてもよい。

また、上記X方向移動部材を載せた上記Y方向移動部材をY方向に駆動するYアクチュエータと、上記Y方向移動部材上で上記X方向移動部材をX方向に駆動するXアクチュエータと、を備えるようにしてもよい。

このようなアクチュエータを備える場合は、ステージ装置をカメラの手振れ補正装置として利用できる。
カメラの手振れ補正装置は、例えば、上記ステージ装置を内蔵するカメラと、上記Y方向移動部材の前面に固定された、カメラ光学系の結像面に撮像面を有する撮像素子と、上記カメラの振動を検出する振動検出センサと、該振動検出センサが検出した振動情報に基づいて、上記Xアクチュエータまたは上記Yアクチュエータを、手振れを補正するように駆動させる制御手段と、を備える構成とすることが可能である。

また、カメラの手振れ補正装置を、上記ステージ装置を内蔵するカメラと、上記Y方向移動部材に固定された、結像面の前方にありレンズ光軸に直交する、手振れを補正するための補正レンズと、上記カメラの振動を検出する振動検出センサと、該振動検出センサが検出した振動情報に基づいて、上記Xアクチュエータまたは上記Yアクチュエータを、手振れを補正するように駆動させる制御手段と、を備える構成とすることも可能である。

本発明によると、X方向移動部材とY方向移動部材が固定支持基板に対してがたつかないので、ステージ装置は常に円滑に動作する。

本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、デジタルカメラ(カメラ)1内には、複数のレンズL1、L2、L3からなる光学系(カメラ光学系)が配設されており、レンズL3の後方にはCCD(撮像素子)3が配設されている。CCD3は、デジタルカメラ1に内蔵された手振れ補正装置5に固定されており、その撮像面3aが上記光学系の光軸Oに対して直交する結像面と一致している。

手振れ補正装置5は、図2から図11に示すように、以下のような構造となっている。
図2に示すように、後方から視たときに方形をなし、その中央部に正方形の収容孔10aが穿設された固定支持基板10は、図示を省略した固定手段によりデジタルカメラ1のボディ内に、光軸Oに対して直交し、かつ、光軸Oが収容孔10aの中心に位置するように固定されている。固定支持基板10には、収容孔10aの下方に位置する左右一対のX方向長孔(X方向案内手段)10b、10cが穿設されている。このX方向長孔10b、10cはX方向(図2、及び図6から図10に矢線Xで示した方向。これらの図の左右方向)に長く、かつ、共にX方向と平行な直線上に並んでいる。固定支持基板10の後面は、X方向及びY方向(図2、及び図7から図10に矢線Yで示した方向。これらの図の上下方向)を含む(X方向及びY方向と平行な)XY平面と平行な接触平面10dとなっている。

後方から視たときに方形をなす、固定支持基板10より小寸の移動板(X方向移動部材)20の中央部には、収容孔10aよりX方向に長くY方向の寸法が等しい方形の収容孔20aが穿設されており、移動板20の前面の下端部には、X方向に並ぶ一対の光軸Oと平行なX用係合ピン(X用係合突起)(X方向案内手段)20b、20cが突設されている。これらX用係合ピン20b、20cはX方向と平行な直線上に並んでおり、両X用係合ピン20b、20cは左右のX方向長孔10b、10cに、それぞれX方向にのみ移動可能として係合している。さらに、移動板20の後面には、収容孔20aの左方(図6〜図10を基準とする。以下同様)に位置する、上下一対のY用係合ピン(Y用係合突起)(Y方向案内手段)20d、20eが突設されている。これらY用係合ピン20d、20eは光軸Oと平行であり、上記Y方向と平行な方向に並んでいる。

カバー部材(Y方向移動部材)30は、前方に向かって膨出する膨出部31と、膨出部31の後端部から上下左右に延出する板部32とを具備しており、膨出部31の前面には正面視方形の採光孔31aが貫通孔として穿設されている。膨出部31のX方向長、及びY方向長は収容孔10a、20aより小さく、かつ、板部32のX方向長及びY方向長は移動板20とほぼ同一である。板部32の左側部には、一対のY方向長孔(Y方向案内手段)30a、30bが、Y方向と平行な直線上に並べて穿設されており、Y方向長孔30a、30bに移動板20のY用係合ピン20d、20eがY方向にのみ移動可能としてそれぞれ係合している。板部32の前面は上記XY平面と平行な接触平面32aとなっている。
膨出部31は両収容孔10a、20a内に、X用係合ピン20b、20cとX方向長孔10b、10cの隙間分だけX方向に、Y用係合ピン20d、20eとY方向長孔30a、30bの隙間分だけY方向に移動可能(膨出部31が両収納孔10a、20aに接触しない範囲で)として位置している。

板部32の後面には、その前面にCCD3が固定されたベース板40の前面が固着されており(図3参照)、正面から視たときに、採光孔31aを通してCCD3の撮像面3aが完全に露出している。さらに、膨出部31の内部空間には透光性材料からなるローパスフィルタ41が、膨出部31の前壁に当接する状態で配設されており、CCD3の前面の撮像面3aの周囲とローパスフィルタ41の間には、撮像面3aの周囲に接触する正面視方形環状の押さえ部材42が設けられている。

移動板20の収容孔20aの周囲には、軸線が光軸Oと平行な3つの円柱形状の取付孔25が、光軸O方向に見たときに同一直線上に並ばない三角形(仮想三角形)の各頂点をなす位置にそれぞれ貫通孔として穿設されており、各取付孔25には合成樹脂等の弾性材料からなるボール支持部26が嵌合され、接着剤等によって固着されている。
各ボール支持部26には、ボール支持部26を光軸Oと平行な方向に貫通するボール回転支持孔27が穿設されている(各ボール回転支持孔27は光軸O方向に見たときに同一直線状に並ばない)。このボール回転支持孔27は、全体として球の前端部と後端部を切り落とした形状であり、ボール回転支持孔27の前端部と後端部は環状抜止部28の内周面を構成している。ボール回転支持孔27の前端開口及び後端開口は正面視で円形をなしており、図11に示すように、この前端開口及び後端開口の直径L1は、ボール回転支持孔27の直径L2より短い。
各ボール回転支持孔27には、ボール回転支持孔27と同じ曲率の金属製のボールBCが全方向に回転可能として嵌合されている。各ボール回転支持孔27に嵌合されたボールBCの前端部と後端部は、前後の環状抜止部28から前後にそれぞれ突出し、固定支持基板10の接触平面10dと板部32の接触平面32aにそれぞれ接触する。各ボールBCは、環状抜止部28を弾性変形させることによりボール回転支持孔27に着脱可能であり、直径L1が直径L2(ボールBCの直径)より短いので、ボール回転支持孔27に嵌合されたボールBCは不意にボール回転支持孔27から脱落しない。光軸O方向から見たときの3つのボールBC間の中心位置は、移動板20(ボール支持部26を含む)の重心G20(図7参照)と一致する。

固定支持基板10の後面の3カ所には以下の構成を具備する抜け止め手段が設けられている(図6では図示を省略している)。
固定支持基板10の後面の3カ所には、光軸Oと平行な支持突片15、16が突設されている。収容孔10aの両側部に位置する支持突片15の後端からはX方向を向く板ばね(付勢手段)17が延出しており、両板ばね17の前面先端部には、押さえ用ボール18が固着されている。両押さえ用ボール18は板ばね17によって前方に付勢され、両押さえ用ボール18は板部32の後面に摺動可能に弾性接触している。収容孔10aの直下に位置する支持突片16の後端からはY方向を向く板ばね19が延出しており、板ばね(付勢手段)19の前面先端部には押さえ用ボール18が固着され、板ばね19によって前方に付勢されている押さえ用ボール18が板部32の後面に摺動可能に弾性接触している。
以上の支持突片15、16、板ばね17、押さえボール18、及び板ばね19が抜け止め手段の構成要素であり、3つの押さえ用ボール18が板部32の後面に弾性接触することにより板部32が前方に付勢されるので、カバー部材30の後方への移動が規制される。さらに、図3及び図11に示すように、3つのボールBCが板部32の接触平面32a及び固定支持基板10の接触平面10dに常に接触する(接触状態が保持される)。

図2及び図3に示すように、ベース板40の後面には電気基板50が固着されており、電気基板50はX方向及びY方向と平行なXY仮想平面P(図3参照)上に位置している。この電気基板50には図示を省略した導線が多数形成されており、この導線にCCD3が電気的に接続されている。電気基板50には2つの突出舌片50a、50bが形成されており、これらの突出舌片50a、50bの後面にはそれぞれ、電気基板50と平行な平面状のX方向駆動用コイル(Xアクチュエータ)CXとY方向駆動用コイル(Yアクチュエータ)CYが、プリントにより形成されている。
図4に示すように、X方向駆動用コイルCXは、各辺が直線状をなす渦巻き状をなしており、右辺CX1と左辺CX2と上辺CX3と下辺CX4とからなっている。図5に示すように、Y方向駆動用コイルCYも各辺が直線状をなす渦巻き状をなしており、右辺CY1と左辺CY2と上辺CY3と下辺CY4とからなっている。X方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYは、便宜上電気線を数回巻いたものとして図示しているが、実際は数十回巻かれている。
X方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYの両端はそれぞれ、電気基板50の上記導線に接続されている。さらに、図2に示すように、後方から視たときに、X方向駆動用コイルCXの中心を通るX方向の直線であるX方向直線LXはCCD3の中心を通り、Y方向駆動用コイルCYの中心を通るY方向の直線であるY方向直線LYもCCD3の中心を通る。さらに、X方向とY方向に移動可能な部材である移動板20、カバー部材30、ベース板40、電気基板50、X方向駆動用コイルCX、及びY方向駆動用コイルCY全体の重心Gが、CCD3の中心と前後方向に重合している。

固定支持基板10の後面の2カ所には金属等の軟磁性体からなる断面視コ字形のヨーク(Xアクチュエータ)YXとヨーク(Yアクチュエータ)YYが固着されており、各ヨークYX、YYの内面には磁石(Xアクチュエータ)MXと(Yアクチュエータ)MYがそれぞれ設けられている。ヨークYXの磁石MXは、N極とS極がX方向に並んでおり、ヨークYYの磁石MYは、N極とS極がY方向に並んでいる。
図3に示すように、ヨークYYの先端部は磁石MYと対向しており、この部分が磁石MYと磁気回路を形成している。
同様に、ヨークYXの先端部は磁石MXと磁気回路を形成している。
そして、図2及び図3に示すように、電気基板50の各突出舌片50a、50bは、ヨークYX、YYの内部にそれぞれ位置している。

図2に示すように、デジタルカメラ1内には、バッテリBと、デジタルカメラ1の振動を検出する振動検出センサSと、振動検出センサSが検出した振動情報に基づいて、バッテリBで発生した電力を、両コイルCX、CYに、その方向と大きさを変えながら流す制御回路(制御手段)Cとが設けられている。バッテリBと振動検出センサSはともに制御回路Cに電気的に接続されており、制御回路Cは電気基板50の上記導線に電気的に接続されている。
以上説明した手振れ補正装置5の構成部材の内、CCD3と振動検出センサSと制御回路CとバッテリBを除いた構成部材によりステージ装置が構成されている。

次に、手振れ補正装置5の動作について説明する。
デジタルカメラ1によって撮影を行うと、各レンズL1〜L3を透過した光が、採光孔31aとローパスフィルタ41を通ってCCD3の撮像面3aに結像する。この際、デジタルカメラ1の手振れ補正スイッチ(不図示)をONにして撮影を行なうと、デジタルカメラ1に手振れ(像振れ)が生じなければ、振動検出センサSが振動を感知しないので、手振れ補正装置5は図2に示す非作動状態を維持する。一方、デジタルカメラ1に手振れが生じると、振動検出センサSがデジタルカメラ1の振動を検知し、この振動情報が制御回路Cに送られる。すると、以下に説明するように、制御回路Cが、振動情報に基づいてバッテリBで発生した電流をX方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYに、その大きさと方向を調整しながら流す。

図7と図8は、非作動状態と作動状態における固定支持基板10と移動板20のX方向とY方向の位置関係を説明するための図である(これらの図では、説明の便宜上、Y用係合ピン20eを省略している)。
非作動状態では図4に示すように、X方向駆動用コイルCXの右辺CX1と磁石MXのN極、左辺CX2と磁石MXのS極が前後方向に重合している。この状態で、例えば、X方向駆動用コイルCXに図4に矢線で示す方向の電流が流れると、右辺CX1と左辺CX2にはX方向右向きの直線的な力FXが生じる。この力FXはベース板40を介して電気基板50と一体となっているカバー部材30に及び、さらに、Y方向長孔30a、30bとY用係合ピン20d、20eの係合関係によりカバー部材30に対するX方向への相対移動が規制された移動板20に及ぶ。非作動状態のとき固定支持基板10と移動板20は、収容孔10aの中心と収容孔20aの中心が前後方向に重合する図7に示す位置関係にあるが、力FXを受けた移動板20は、図8に示すように、そのX用係合ピン20b、20cがX方向長孔10b、10cに沿って、固定支持基板10に対してX方向右側に相対移動する。この結果、ベース板40とカバー部材30を介して移動板20とX方向に一体となっている電気基板50が、固定支持基板10に対して右側に相対移動する。なお、この際、上辺CX3と下辺CX4にも力が生じるが、これらの力は互いに打ち消し合うので、電気基板50には力を及ぼさない。

X用係合ピン20b、20cとX方向長孔10b、10cの係合関係により、移動板20(カバー部材30、電気基板50)は、右辺CX1がN極と、左辺CX2がS極と重合関係を維持する範囲内でX方向に移動可能である。そして、X方向駆動用コイルCXに図4の矢線と逆向きの電流を流すと、右辺CX1と左辺CX2にはX方向左向きの直線的な力が生じ、X方向長孔10b、10cとX用係合ピン20b、20cの係合関係に従って、電気基板50は固定支持基板10に対して左側に相対移動する。
このように制御回路CがX方向駆動用コイルCXへ流す電流の向きを調整することにより、移動板20が電気基板50と一緒に左右方向に移動する。
さらに、バッテリBからX方向駆動用コイルCXへの給電を停止すると、その瞬間にX方向の動力が失われ、電気基板50は停止する。
また、X方向駆動用コイルCXに流れる電流の大きさと生じる力は比例するので、バッテリBからX方向駆動用コイルCXへ給電する電流を大きくすれば、X方向駆動用コイルCXに掛かる力は大きくなり、電流を小さくすればX方向駆動用コイルCXに掛かる力は小さくなる。

そして、このように移動板20が固定支持基板10に対してX方向に直線的に移動するとき、各押さえ用ボール18が板部32の後面に摺接しながら板部32を固定支持基板10側に付勢し、ボールBCが固定支持基板10の接触平面10d及び板部32の接触平面32aに接触しながらX方向に回転するので、移動板20は固定支持基板10に対して円滑に相対移動できる。

図9と図10は、非作動状態及び作動状態における移動板20とカバー部材30のX方向とY方向の位置関係を説明するための図である(X用係合ピン20bは、そのX方向位置及びY方向位置がY用係合ピン20eと同じであるため隠れている)。
図5に示すように、非作動状態ではY方向駆動用コイルCYの上辺CY3と磁石MYのN極、下辺CX4と磁石MYのS極が前後方向に重合している。この状態で、例えば、Y方向駆動用コイルCYに図5に矢線で示す方向の電流が流れると、上辺CY3と下辺CY4にはY方向上向きの直線的な力FYが生じる。この力FYはベース板40を介して電気基板50と一体となっているカバー部材30に及ぶ。非作動状態のときカバー部材30と移動板20は図9に示す位置関係にあるが、力FYを受けたカバー部材30は、図10に示すように、そのY方向長孔30a、30bがY用係合ピン20d、20eに対してY方向上側に相対移動する。この結果、カバー部材30と一体となっている電気基板50が固定支持基板10に対して上側に相対移動する。なお、この際、右辺CY1と左辺CY2にも力が生じるが、これらの力は互いに打ち消し合うので、電気基板50には力を及ぼさない。

Y用係合ピン20d、20eとY方向長孔30a、30bの係合関係により、カバー部材30(電気基板50)は、上辺CY3がN極と、下辺CY4がS極と重合関係を維持する範囲内でY方向に移動可能である。そして、Y方向駆動用コイルCXに図5の矢線と逆向きの電流を流すと、上辺CY3と下辺CY4にはY方向下向きの直線的な力が生じ、Y方向長孔30a、30bとY用係合ピン20d、20eの係合関係に従って、電気基板50は固定支持基板10に対して下側に相対移動する。

このように制御回路CがY方向駆動用コイルCYへ流す電流の向きを調整することにより、膨出部31が収容孔20a及び収容孔10aに当接しない範囲内で、電気基板50が上下方向に移動する。
さらに、バッテリBからY方向駆動用コイルCYへの給電を停止すると、その瞬間にY方向の動力が失われ、電気基板50は停止する。
また、Y方向駆動用コイルCYに流れる電流の大きさと生じる力は比例するので、バッテリBからY方向駆動用コイルCYへ給電する電流を大きくすれば、Y方向駆動用コイルCYに掛かる力は大きくなり、電流を小さくすればY方向駆動用コイルCYに掛かる力は小さくなる。

このようにカバー部材30が移動板20に対してY方向に直線的に移動するとき、各押さえ用ボール18が板部32の後面に摺接しながら板部32を固定支持基板10側に付勢し、ボールBCが固定支持基板10の接触平面10d及びカバー部材30の接触平面32aに接触しながらY方向に回転するので、カバー部材30は移動板20(及び固定支持基板10)に対して円滑に相対移動できる。
そして、振動検出センサSが検出したデジタルカメラ1の振動を打ち消すように、電気基板50(CCD3)がX方向とY方向に往復移動し、ベース板40に固定されたCCD3のXY方向位置が変化することにより、手振れ補正が行われる。

以上説明した本実施形態のステージ装置は、X方向移動部材である移動板20を、そのX用係合ピン20b、20cを固定支持基板10のX方向長孔10b、10cに係合することにより、固定支持基板10にX方向にのみ相対移動可能として組み付けることができる。さらに、Y方向移動部材であるカバー部材30を、そのY方向長孔30a、30bを移動板20のY用係合ピン20d、20eに係合することにより、移動板20にY方向にのみ相対移動可能として組み付けることが出来るので、組み立て作業が容易である。さらに、ステージ装置は、少ない部品から構成された極めて簡単な構造なので、製造コストを低く抑えることが可能である。

さらに、両X方向長孔10b、10cとX用係合ピン20b、20cをX方向と平行な直線上に並べて設けてあるので、この直線上に並べて設けない場合に比べて、X用係合ピン20b、20cの移動精度が良い。
即ち、図12に示すように、X用係合ピン20cはX用係合ピン20bを中心にして回転可能であるため、両X用係合ピン20b、20cを上記直線上に並べない場合は並べた場合に比べて、X用係合ピン20cとX方向長孔10cとの回転方向RD1の隙間G1が、並べた場合の回転方向RD2の隙間G2に比べて大きくなる。従って、X用係合ピン20cはX方向長孔10c内で回転し易く、その結果移動精度が低下する(上記直線上に並べた方が移動精度が良い)。このような問題はX用係合ピン20cを中心に回転可能なX用係合ピン20bについても同様に生じる。
さらに、両Y方向長孔30a、30bと両Y用係合ピン20d、20eをY方向と平行な直線上に並べて設けているので、これら両Y用係合ピン20d、20eもY方向に並べて設けない場合に比べて移動精度が良い。

板ばね17、19によって付勢された押さえ用ボール18の働きによって、カバー部材30の板部32の接触平面32a及び固定支持基板10の接触平面10dがボールBCに常に接触するので、移動板20は固定支持基板10に対して常にがたつくことなくX方向に円滑に直線移動できる。さらに、カバー部材30は移動板20に対して常にがたつくことなくY方向に円滑に直線移動できる。さらに、カバー部材30や移動板20が固定支持基板10から脱落することもない。

さらに、一つのボールBCが接触平面32a及び接触平面10dに接触するので、ボールBCの数を最小限に止めることができる。従って、部品点数の減少、ステージ装置及び手振れ補正装置5の重量の減少、及びXアクチュエータ(X方向駆動用コイルCX、ヨークYX、磁石MX)とYアクチュエータ(Y方向駆動用コイルCY、ヨークYY、磁石MY)に求められる駆動力の減少、が図られている。さらに、部品点数が減少するので、ステージ装置及び手振れ補正装置5の組み立て作業が容易となっている。

しかも、光軸O方向から見たときに、3つのボールBC(ボール回転支持孔27)を結んで出来た三角形領域の内側に、移動板20(ボール支持部26を含む)の重心G20が位置しているので、移動板20(及びボール支持部26)は3つのボールBCによってバランスよく支持されており、このことは移動板20の円滑な移動に寄与している。特に本実施形態では、重心G20が3つのボールBC(ボール回転支持孔27)間の中心位置と一致しているので、特にバランスよく支持されている。

さらに、X方向直線LXとY方向直線LYの交点がX方向及びY方向の可動部材である移動板20、カバー部材30、ベース板40、電気基板50、X方向駆動用コイルCX、及びY方向駆動用コイルCY全体の重心Gと前後方向に重合しているので、両コイルCX、CYに生じた力は電気基板50に効率よく伝達される。なお、カバー部材30が移動板20に対して相対移動すると、上記重心Gの移動板20に対する相対位置が図3の位置からY方向に多少ずれるが、移動後も重心GはX方向直線LXとY方向直線LYの交点と前後方向に略重合するので、この状態においても両コイルCX、CYに生じた力は電気基板50に効率よく伝達される。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、該固定支持基板10に対して移動板(X方向移動部材)20をX方向に移動させるX方向案内手段として、上記構成以外のものを採用し、移動板(X方向移動部材)20に対してカバー部材(Y方向移動部材)30をY方向に移動させるY方向案内手段として、上記構成以外のもの採用してもよい。

また、抜け止め手段として、図13及び図14に示す構造のものを用いても良い。この抜け止め手段は、固定支持基板10の後面の3カ所に後ろ向きの支持片60を突設し、収容孔10aの下方に設けられた支持片60の後端に上方に向かって延出し板部32の後面に摺動可能に当接する硬質材料からなる抜け止め板61を設け、収容孔10aの左右に設けられた支持片60の後端に、板部32の後面に摺動可能に当接する右向きと左向きの硬質材料からなる抜け止め板62を設けたものである。
この抜け止め手段は、カバー部材30を固定支持基板10側に付勢しないが、各抜け止め板61、62が板部32の後面に摺動可能に当接することにより、図14に示すように各ボールBCに固定支持基板10の接触平面10d及び板部32の接触平面32aが回転接触する状態を保持できるので、移動板20は固定支持基板10に対してX方向に常に円滑に直線移動でき、カバー部材30は移動板20に対してY方向に常に円滑に直線移動できる。

また、上記実施形態ではボールBCを3個設けたが4個以上設けても良く(全部が同一直線状に並ばないように)、この場合も移動板20(ボール支持部26を含む)の重心G20を、光軸O方向から見たときに各ボールBCを結んで出来た領域の内側に位置させる(出来れば各ボールBC間の中心位置と一致させる)のが好ましい。
さらに、ボール支持部26は弾性材料以外の材料、例えば金属によって成形することも可能である。この場合は、取付孔25の外部においてボール支持部26のボール回転支持孔27にボールBCを嵌合し、必要に応じて加熱しながらボール支持部26を変形させ、ボールBCをボール回転支持孔27から抜け止めし、その後にボール支持部26を取付孔25に嵌合し接着する。

さらに、移動板20にX方向長孔10b、10cを穿設し、固定支持基板10側にX用係合ピン20b、20cを突設して実施することも可能である。さらに、X方向長孔を一つとし、X用係合ピンをX方向に長く(例えば、X方向に長い略長方形状。X方向長孔よりはX方向に短い)、X方向長孔に対して相対回転不能な一つの突起(X用係合突起)とし、この突起をX方向長孔にX方向にのみ移動可能として係合してもよい。
また、移動板20にY方向長孔30a、30bを穿設し、カバー部材30側にY用係合ピン20d、20eを突設して実施することも可能である。さらに、Y方向長孔を一つとし、Y用係合ピンをY方向に長く(例えば、Y方向に長い略長方形状。Y方向長孔よりはY方向に短い)、Y方向長孔に対して相対回転不能な一つの突起(Y用係合突起)とし、この突起をY方向長孔にY方向にのみ移動可能として係合してもよい。

また、電気基板50にCCD3を固定して、CCD3をX方向及びY方向に移動させることにより手振れ補正を行っているが、例えば、CCD3を固定支持基板10の後方に配設し、電気基板50に円形の取付孔(図示略)を穿設して、この取付孔に光軸Oに対して直交する補正レンズ(不図示)を嵌合固定し、補正レンズを、レンズL1とレンズL2の間、またはレンズL2とレンズL3の間に配置させてもよい。このような構造として補正レンズをX方向とY方向に直進移動させても、手振れ補正を行うことが可能である。さらに、このような補正レンズを用いた手振れ補正装置は、CCD3を省略することにより、銀塩カメラにも適用可能となる。

さらに、X方向直線LXがX方向及びY方向の可動部材である移動板20、カバー部材30、ベース板40、電気基板50、X方向駆動用コイルCX、及びY方向駆動用コイルCY全体の重心Gと完全には重合せず、この重心G近傍と重合しており、また、Y方向直線LYが重心Gとは完全には重合せず、この重心G近傍と重合している場合であっても、両コイルCX、CYに生じた力を電気基板50に効率よく伝達できる。
また、固定支持基板10側に両コイルCX、CYを設けて、電気基板50側に両ヨークYX、YY(及び磁石MX、MY)を設けることも可能である。

さらに、X方向長孔10b、10cとX用係合ピン20b、20cを3個以上としてX方向と平行な方向に並べて設けたり、Y方向長孔30a、30bとY用係合ピン20d、20eを3個以上としてY方向と平行な方向に並べて設けて実施してもよい。
また、上記コイルCX、CY、磁石MX、MY、ヨークYX、YYからなる電磁式のアクチュエータではなく、他のタイプのアクチュエータ、例えばモータや圧電素子により、電気基板50をX方向とY方向に移動させてもよい。

以上は、本発明のステージ装置を手振れ補正装置5に利用した実施形態であるが、本発明のステージ装置の用途は手振れ補正装置5に限定されず、X方向とY方向(互いに直交する2方向)に移動可能な様々な装置に利用可能である。

本発明の一実施形態である手振れ補正装置を内蔵したデジタルカメラの縦断側面図である。 手振れ補正装置を、ヨークを破断して示す背面図である。 図2のIII−III線に沿う断面図である。 X方向用の駆動装置を模式的に示す拡大図である。 Y方向用の駆動装置を模式的に示す拡大図である。 ステージ装置の分解斜視図である。 非作動状態における固定支持基板と移動板の位置関係を、移動板とカバー部材の間のボールを省略して示す背面図である。 同じく作動状態における固定支持基板と移動板の位置関係を、移動板とカバー部材の間のボールを省略して示す背面図である。 非作動状態における移動板とカバー部材の位置関係を、移動板と固定支持基板の間のボールを省略して示す背面図である。 作動状態における移動板とカバー部材の位置関係を示す背面図である。 図10のXI−XI矢線に沿う断面図である。 2つのX用係合ピンと2つのX方向長孔をX方向の直線上に並べて設けた効果を説明するための模式図である。 抜け止め手段の変形例を具備する手振れ補正装置の図2と同様の背面図である。 図13のXIV−XIV矢線に沿う断面図である。

符号の説明

1 デジタルカメラ(カメラ)
3 CCD(撮像素子)
3a 撮像面
5 手振れ補正装置
10 固定支持基板
10a 収容孔
10b 10c X方向長孔(X方向案内手段)
10d 接触平面
15 16 支持突片(抜け止め手段)
17 板ばね(抜け止め手段)
18 押さえ用ボール(抜け止め手段)
19 板ばね(抜け止め手段)
20 移動板(X方向移動部材)
20a 収容孔
20b 20c X用係合ピン(X用係合突起)(X方向案内手段)
20d 20e Y用係合ピン(Y用係合突起)(Y方向案内手段)
25 取付孔
26 ボール支持部
27 ボール回転支持孔
30 カバー部材(Y方向移動部材)
30a 30b Y方向長孔(Y方向案内手段)
31 膨出部
31a 採光孔
32 板部
32a 接触平面
40 ベース板
41 ローパスフィルタ
42 押さえ部材
50 電気基板
50a 50b 突出舌片
60 支持片(抜け止め手段)
61 抜け止め板(抜け止め手段)
62 抜け止め板(抜け止め手段)
B バッテリ
BC ボール
C 制御手段(制御回路)
CX X方向駆動用コイル(Xアクチュエータ)
CY Y方向駆動用コイル(Yアクチュエータ)
G 重心
G20 移動板とボール支持部の結合体の重心
LX X方向直線
LY Y方向直線
MX 磁石(Xアクチュエータ)
MY 磁石(Yアクチュエータ)
O 光軸
P XY仮想平面
S 振動検出センサ
X X方向
Y Y方向
YX ヨーク(Xアクチュエータ)
YY ヨーク(Yアクチュエータ)

Claims (12)

  1. 固定支持基板と、
    該固定支持基板上に、X方向案内手段を介して、特定のX方向にのみ移動可能として支持されたX方向移動部材と、
    該X方向移動部材上に、Y方向案内手段を介して、上記X方向移動部材と平行で上記X方向と直交するY方向にのみ移動可能として支持されたY方向移動部材と、を備えたステージ装置において、
    上記X方向移動部材に、仮想三角形の各頂点部分に位置させてそれぞれ貫通孔からなるボール回転支持孔を形成し、
    各ボール回転支持孔に、上記固定支持基板及びY方向移動部材に接触するボールを全方向に回転可能に嵌合したことを特徴とするステージ装置。
  2. 請求項1記載のステージ装置において、
    上記X方向移動部材の重心を、各ボール回転支持孔を結んで出来た領域内に位置させたステージ装置。
  3. 請求項2記載のステージ装置において、
    上記X方向移動部材の重心と、各ボール回転支持孔間の中心位置とを一致させたステージ装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項記載のステージ装置において、
    上記X方向案内手段が、上記X方向移動部材と上記固定支持基板の一方に設けた、上記X方向を向くX方向長孔と、他方に設けた、該X方向長孔に、上記X方向にのみ移動可能として係合するX用係合突起とを備え、
    上記Y方向案内手段が、上記X方向移動部材と上記Y方向移動部材の一方に設けた、上記Y方向を向くY方向長孔と、他方に設けた、該Y方向長孔に、上記Y方向にのみ移動可能として係合するY用係合突起とを備えるステージ装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項記載のステージ装置において、
    上記Y方向移動部材の上記X方向移動部材と反対側の面に上記X方向及びY方向に摺動可能に当接して、上記ボールと上記固定支持基板及び上記Y方向移動部材との接触状態を保持する抜け止め手段を備えるステージ装置。
  6. 請求項5記載のステージ装置において、
    上記抜け止め手段が、上記Y方向移動部材を上記X方向移動部材側に付勢するものであるステージ装置。
  7. 請求項1から6のいずれか1項記載のステージ装置において、
    複数の上記X方向長孔と上記X用係合突起を、上記X方向と平行な直線上に並べて設け、各X方向長孔に対応するX用係合突起を係合させたステージ装置。
  8. 請求項1から7のいずれか1項記載のステージ装置において、
    複数の上記Y方向長孔と上記Y用係合突起を、上記Y方向と平行な直線上に並べて設け、各Y方向長孔に対応するY用係合突起を係合させたステージ装置。
  9. 請求項1から8のいずれか1項記載のステージ装置において、
    上記Y方向移動部材を上記固定支持基板に対してX方向に相対移動させるXアクチュエータと、上記Y方向移動部材をY方向に相対移動させるYアクチュエータを備えるステージ装置。
  10. 請求項1から9のいずれか1項記載のステージ装置において、
    上記X方向移動部材を上記固定支持基板に対して上記X方向に相対移動させるXアクチュエータと、上記X方向移動部材に対して上記Y方向移動部材を上記Y方向に相対移動させるYアクチュエータと、を備えるステージ装置。
  11. 請求項9または10記載のステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置であって、
    上記ステージ装置を内蔵するカメラと、
    上記Y方向移動部材の前面に固定された、カメラ光学系の結像面に撮像面を有する撮像素子と、
    上記カメラの振動を検出する振動検出センサと、
    該振動検出センサが検出した振動情報に基づいて、上記Xアクチュエータまたは上記Yアクチュエータを、手振れを補正するように駆動させる制御手段と、
    を備えるステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置。
  12. 請求項9または10記載のステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置であって、
    上記ステージ装置を内蔵するカメラと、
    上記Y方向移動部材に固定された、結像面の前方にありレンズ光軸に直交する、手振れを補正するための補正レンズと、
    上記カメラの振動を検出する振動検出センサと、
    該振動検出センサが検出した振動情報に基づいて、上記Xアクチュエータまたは上記Yアクチュエータを、手振れを補正するように駆動させる制御手段と、
    を備えるステージ装置を利用したカメラの手振れ補正装置。
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