KR101723788B1 - 진동식 구동장치, 이차원 구동장치, 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 촬상장치, 및 자동 스테이지 - Google Patents

Abstract

전기기계 에너지 변환소자를 가지는 진동자; 상기 진동자와 이동체 사이에서 상기 진동자에 의해 제1 방향으로 구동되는 피구동체; 및 상기 피구동체에 대해 상기 이동체를 제2 방향으로 이동 가능하게 하는 이동 기구를 구비하고, 상기 제2 방향이, 상기 진동자와 상기 피구동체가 서로 접촉하는 면에 평행한 면에서 상기 제1 방향과 교차하는 방향인, 진동식 구동장치.

Description

진동식 구동장치, 이차원 구동장치, 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 촬상장치, 및 자동 스테이지{VIBRATION TYPE DRIVING APPARATUS, TWO-DIMENSIONAL DRIVING APPARATUS, IMAGE-BLUR CORRECTION APPARATUS, INTERCHANGEABLE LENS, IMAGE-PICKUP APPARATUS, AND AUTOMATIC STAGE}

본 발명은, 진동식 구동장치와 이차원 구동장치, 이것을 구비한 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 및 촬상장치, 및 자동 스테이지에 관한 것이다.

진동자에 진동을 여기하여, 이것에 가압하여 접촉된 이동체를 이동하는 진동식 구동장치가 수많이 제안되어 있다. 이것들은, 특히 정밀하게 동작하는데 필요한 광학기기에 있어서, 중요한 기능 부품으로서 위치된다. 그 중의 일례는, 복수의 직동형(linear-motion-type)(직선으로 이동체를 이동가능한 형식)의 진동식 구동장치가 설치되어, 그 구동 동작을 조합하여 이동체의 이차원 이동을 가능하게 하는, 이차원 구동장치이다. 다른 예는, 이 이차원 구동장치를 사용한 화상 블러 보정장치이다(특허문헌 1 참조).

그러나, 복수의 진동식 구동장치의 구동 동작을 조합하는 방법은, 이하의 해결해야 할 중요한 과제가 있다.

예를 들면, 이동체의 이동 방향에 따라서는, 이 이동체의 이동 방향과, 복수의 진동식 구동장치 중 일부의 진동식 구동장치의 구동방향이, 직교, 또는 직교에 가까운 각도로 교차하는 경우가 있다. 이 경우에는, 이 이동 방향과 구동방향이 직교, 또는 직교에 가까운 각도로 교차하는 진동식 구동장치는 구동에 기여할 수 없을뿐만 아니라, 이동체와 진동식 구동장치의 접촉에 의한 마찰력이 이동체의 이동의 부하가 되고, 에너지 손실이 생겨, 출력도 손실된다. 이에 따라, 예를 들면, 이차원 구동장치, 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 촬상장치, 또는 자동 스테이지로서 사용되는 경우에는, 특성 저하를 야기해버린다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에서는, 구동방향과 교차하는 방향(편향(deflecting) 방향)으로, 진동자가 이동가능한 이동 기구(편향 기구)를 갖는 구성이 개시되어 있다. 이것은, 진동자와 이동체가, 그 편향 방향으로 서로에 대해 이동하는 것을 막는다. 편향 기구를, 활주 손실이 대단히 작은 가이드 기구나, 강성이 낮은 탄성적 용수철로 구성함으로써, 이동체에 작용하는 부하를 대단히 작게 할 수 있다. 이에 따라 출력 손실을 크게 저감한다.

일본국 공개특허공보 특개2012-44832호 참조

그렇지만, 상술한 진동식 구동장치, 이차원 구동장치, 또는 화상 블러 보정장치의 출력 손실 저감부에서는, 진동자를 편향방향으로 이동시키는 동작(교차동작)에 있어서 주로 다음의 3개의 과제가 있다.

첫번째의 과제는, 이동체의 이동에 더해서, 진동자도 이동시키기 때문에, 가속 및 감속시에, 진동자의 질량으로 인한 추가의 가속력 및 감속력을 상기 진동식 구동장치가 필요로 한다는 것이다. 이 가속력 및 감속력은, 이동체에 작용하는 힘을 저감시켜서, 이동체에 대한 출력의 손실을 야기한다.

두번째의 과제는, 진동자에 전력을 공급하는 급전부재를 진동자와 함께 이동시키는 것이다. 예를 들면, 급전부재가 플렉시블 프린트 기판이면, 배선이 변형으로 인해 파단될 수 있을 가능성이 있다.

세번째의 과제는, 진동자와 급전부재가 이동 가능한 공간을 확보하지 않으면 안되어서, 장치가 대형이 되어버리는 것이다.

본 발명의 일 국면은, 상기의 3개의 과제를 야기하지 않고, 출력 손실을 저감할 수 있는, 진동식 구동장치, 이차원 구동장치, 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 촬상장치, 또는 자동 스테이지에 관한 것이다.

본 발명의 일 국면은, 전기기계 에너지 변환소자를 가지는 진동자; 상기 진동자와 이동체 사이에서 상기 진동자에 의해 제1 방향으로 구동되는 피구동체; 및 상기 피구동체에 대해 상기 이동체를 제2 방향으로 이동 가능하게 하는 이동 기구를 구비하고, 상기 제2 방향이, 상기 진동자와 상기 피구동체가 서로 접촉하는 면에 평행한 면에서 상기 제1 방향과 교차하는 방향인, 진동식 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 의하면, 진동자를 교차 동작시키지 않고, 진동식 구동장치, 이차원 구동장치, 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 촬상장치, 또는 자동 스테이지의 출력 손실을 저감할 수 있다. 따라서, 진동자의 가속 및 감속으로 인한 출력 손실, 급전부재의 배선의 파단의 가능성, 및 진동자와 급전부재가 이동 가동한 공간으로 인한 상기 장치의 대형화의 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 촬상장치의 도면이다.
도 2는 렌즈 경통의 내부의 모식도다.
도 3은 화상 블러 보정장치의 사시도다.
도 4a는 진동자의 사시도다.
도 4b는 진동자의 사시도다.
도 5a는 진동모드의 도면이다.
도 5b는 진동모드의 도면이다.
도 6은 진동식 구동장치의 사시도다.
도 7은 화상 블러 보정장치의 정면도다.
도 8은 화상 블러 보정장치의 동작을 나타낸 정면도다.
도 9는 화상 블러 보정장치의 동작을 나타낸 정면도다.
도 10은 화상 블러 보정장치의 동작을 나타낸 정면도다.
도 11은 촬상장치로서의 현미경의 사시도다.
도 12는 이차원 구동장치의 사시도다.
도 13a는 이동 기구와 피구동체의 사시도다.
도 13b는 이동 기구와 피구동체의 정면도다.
도 13c는 이동 기구의 부분 확대 정면도다.
도 14a는 이동 기구의 다른 구성의 도면이다.
도 14b는 이동 기구의 다른 구성의 도면이다.
도 14c는 이동 기구의 다른 구성의 도면이다.
도 15는 이동 기구, 이동체의 일부 및 피구동체의 사시도다.
도 16은 이동 기구, 이동체의 일부 및 피구동체의 사시도다.
도 17a는 이동 기구, 이동체의 일부 및 피구동체의 사시도다.
도 17b는 이동 기구, 이동체의 일부 및 피구동체의 사시도다.
도 18은 화상 블러 보정장치의 사시도다.
도 19a는 진동식 구동장치의 사시도다.
도 19b는 진동식 구동장치의 전개도다.
도 20은 피구동체 본체의 사시도다.
도 21은 화상 블러 보정장치의 정면도다.
도 22는 화상 블러 보정장치의 정면도다.
도 23a는 회전 기구의 사시도다.
도 23b는 그 회전 기구의 정면도다.
도 23c는 그 회전 기구의 평면도다.
도 23d는 그 회전 기구의 평면도다.
도 24a는 다른 회전 기구의 사시도다.
도 24b는 그 다른 회전 기구의 평면도다.
도 25a는 다른 회전 기구의 사시도다.
도 25b는 그 다른 회전 기구의 평면도다.
도 26a는 다른 회전 기구의 사시도다.
도 26b는 그 다른 회전 기구의 평면도다.
도 27a는 다른 회전 기구의 사시도다.
도 27b는 그 다른 회전 기구의 평면도다.

이하에 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

본 발명에 있어서, "진동자와 피구동체가 서로 접촉하는 면"이란, 진동자와 피구동체가 서로 접촉하는 복수의 접촉점을 포함하는 가상적인 평면을 의미한다. "진동자와 피구동체가 서로 접촉하는 면에 평행한 평면"이란, 상기 가상적인 "진동자와 피구동체가 서로 접촉하는 면"에 거의 평행한 가상적인 평면을 의미한다. 평면이 무수하게 존재한다. 이것들의 평면은, 본 발명의 이동 기구의 이동 방향을 규정하기 위한 면이며, 진동자와 피구동체가 서로 접촉하는 면과 정확히 평행한 면뿐만 아니라, 실질적으로 평행한 면도 포함하고, 제1 방향과 제2 방향을 명확하게 파악하기 위해서 규정하는 평면이다. 본 발명에 있어서, 상기 제1 방향은, 상기 진동자가 피구동체를 구동하는 방향이며, 구동방향이라고도 한다. 본 발명의 상기 제2 방향은, 본 발명의 이동 기구에 의해 이동체가 피구동체에 대하여 이동가능한 방향이며, "편향방향"이라고도 말한다. "편향하다"란, 상기 피구동체의 구동방향과 교차하는 방향의 힘이 이동체에 작용했을 경우에, 해당 힘에 저항하지 않고 이동체가 이동하는 것을 의미한다. 본 발명의 이동 기구는, 상기 구성에 의해 규정되는 제2 방향으로 이동체를, 피구동체에 대하여 이동 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 이동체를 피구동체에 대하여 선택적으로 제2 방향으로 이동 가능하게 하는(진동자 정지(halt)시에, 피구동체가 제1 방향으로는 실질적으로 이동하지 않다) 구성은, 제2 방향만으로 이동가능한 가이드부재를 설치함으로써 실현될 수 있다. 한층 더, 이러한 구성은, 피구동체를 이동체에 대하여 탄성부재(전형적으로는, 용수철 부재)로 지지하고, 해당 탄성부재를 특정한 방향만으로 쉽게 변위함으로써도 실현될 수 있다.

본 발명에 있어서, "제1 방향과 교차하는 제2 방향의 힘"이 존재하는 상태란, 제1 방향인 구동방향과는 다른 방향의 성분의 힘이 존재하고 있는(제1 방향과는 다른 방향으로 이동하는 힘이 생기는) 상태를 의미한다. 구동방향과는 다른 방향으로 이동하는 힘이 작용하는 상태는, 전술한 바와 같이 출력 손실의 원인이 된다. 비록 제1 방향과 제2 방향이 교차하는 각도가 전형적으로는 90도일 때 출력 손실이 가장 높지만, 약간만 교차하고 있으면, 그 교차 각도에 대응한 출력 손실이 발생될 수 있다.

본 발명의 진동자는, 진동판(진동체라고도 한다)과, 전기기계 에너지 변환소자(대표적으로는, 압전 세라믹 등의 압전소자)로 구성되고, 전기기계 에너지 변환소자에 소정의 전계를 인가함에 의해, 원하는 진동을 여진시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 직동형 진동식 구동장치란, 직선 모양으로 구동가능한 진동식 구동장치를 의미하고, 리니어형 진동식 구동장치라고도 한다. 리니어형 진동식 구동장치는, 단독인 경우에, 피구동체를 거쳐서 이동체를 직선적으로 이동하지만, 복수의 직동형의 진동식 구동장치를 조합함으로써, 이동체를, 원하는 방향으로 다차원적으로 이동시킬 수 있다.

이하에 실시예들을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명할 것이지만, 본 발명은 이 설명에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상장치로서의 카메라의 도면이다. 도 1의 카메라는, 동영상 및 정지 화상의 촬영 기능을 가진다. 참조부호 1은 화상 블러 보정장치를 구비한 렌즈 경통이고, 참조부호 2는 촬상소자(36)(광전변환소자등)를 가지는 카메라 바디다.

도 2는, 렌즈 경통(1) 및 카메라 바디(2)의 내부의 모식도다. 참조부호 3은 화상 블러 보정장치다. 참조부호 4는 광학 렌즈다. 참조부호 5는 진동식 구동장치, 19는 이동체이며, 여기에서는 광학 렌즈(4)가 부착되어 있고, 18은 피구동체이며, 진동자(8)에 의해 구동된다. 피구동체(18)는 이동체(19)에 변위 및 힘을 전달하는 구성을 가지고 있다. 이 구성에 있어서, 진동자(8)에 의해 광학 렌즈(4)를 이동할 수 있다. 이 도 2에 나타낸 렌즈 경통(1)의 부분은, 교환 렌즈로서 교환가능하고, 촬영 대상에 적합한 교환 렌즈를 카메라 바디에 부착할 수 있다.

또한, 렌즈 경통(1)은, 광학 렌즈(4)이외의 광학계(37)를 구비한다. 한층 더, 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 카메라는, 렌즈 경통(1)의 흔들림을 검출하는 가속도 센서와, 이동체(19)의 이차원 이동을 검출하는 엔코더를 더 구비한다. 카메라는, 진동식 구동장치(5)에 전기 에너지를 공급하는 전원(38)과, 가속도 센서로부터 출력되는 신호와 엔코더로부터 출력되는 신호를 처리해서 상기 전원(38)을 제어하는 제어 방법을 내장한 제어부를 더 구비한다.

피사체로부터의 광이, 렌즈 경통(1)내의 광학 렌즈(4)를 포함하는 광학계(37)를 투과하고, 카메라 바디(2)내의 촬상소자(36)에 입사한다. 가속도 센서로부터의 신호에 근거하여, 화상 블러 보정장치(3)에 의해 광학 렌즈(4)를 이동시킴으로써, 카메라 흔들림 등에 의한 화상 블러를 보정할 수 있다. 여기에서는, 광학 렌즈(4)가 이동체에 부착되어 있는 예를 도시하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고; 본 발명은, 예를 들면, 이동체(19)에 촬상소자(36)를 부착하고, 화상 블러 보정장치(3)에 의해 촬상소자(36)를 이동시켜서 화상 블러를 보정하는 경우를 포함한다. 또한, 여기에서는 화상 블러 보정장치(3)가 렌즈 경통(1)에 설치되는 예를 도시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들면, 렌즈 경통(1)이 카메라 바디(2)와 분리되어 있지 않고, 그 렌즈들과 화상 블러 보정장치(3)가, 카메라 바디(2) 내부에 설치되는 경우를 포함한다.

도 3은, 화상 블러 보정장치(3)의 사시도다. 참조부호 9는, 예를 들면 렌즈 경통(1)의 일부다. 렌즈 경통(1)은, 4개의 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)를 가지고 있다. 진동식 구동장치 24a∼24d는 이동체(19)를 공유하고 있다. 이동체(19)는, 광학 렌즈(4)를 보유하고 있다. 진동식 구동장치(24)는, 직동 구동이 가능한 액추에이터다. 진동식 구동장치 24a와 24b의 구동방향이 도 3의 Ｘ방향이다. 한편, 진동식 구동장치 24c와 24d의 구동방향이 도 3의 Ｙ방향이다. 이 4개의 진동식 구동장치(24)의 구동을 조합함으로써, 이동체(19)를 이차원으로 구동(X방향, Y방향, 및 Z축에 대해서)이 가능한 이차원 구동장치가 설치되어 있다. 이것에 더하여, 화상 블러 보정을 위한 광학 렌즈(4), 가속도 센서, 엔코더 및 제어부가 설치되어, 화상 블러 보정장치를 구성한다.

렌즈 경통(9)은, 진동자(8)가 부착되어 있는 진동자 부착부(10)를 4개 가지고 있다. 각각의 진동자(8)에는, 피구동체(18)가 가압하여 접촉하고 있다. 피구동체(18)는, 피구동체 전달부(23)를 갖는다. 이동체(19)는, 광학 렌즈(4)를 보유하고 있다. 이동체(19)에는, 8개의 가이드부재(20)가 접속되어 있다. 진동자(8)가 피구동체(18)를 구동하고, 그 구동력이 피구동체 전달부(23)와 가이드부재(20)를 거쳐 이동체(19)에 전달됨으로써, 이동체(19)의 광학 렌즈(4)를 이동시킨다. 제1 실시예에 있어서, 피구동체 전달부(23)와 가이드부재(20)는, 이동 기구(25)를 구성한다.

본 발명에 따른 진동식 구동장치(24)는, 진동자(8), 피구동체(18), 이동 기구(25) 및 이동체(19)로 각각 구성되어 있다. 진동식 구동장치(24)가 가지는 본 발명의 특징인 이동 기구(25)는, 피구동체 전달부(23)와 가이드부재(20)로 구성되어 있다. 이것들에 관해서는, 후술한다.

여기에서, 진동자(8)의 구성에 대해서 설명한다. 도 4a 및 4b는, 진동자(8)의 사시도다. 진동자(8)는, 사각형 판자 모양의 전기기계 에너지 변환소자인 압전 세라믹(11)과, 자성을 가지는 금속의 진동판(12)과, 압전 세라믹(11)에 전기 에너지를 공급하기 위한 도전부재인 플렉시블 프린트 기판(13)으로 구성되어 있다. 진동판(12)은, 2개의 돌기부(14)와, 2개의 진동자 고정부(15)와, 4개의 진동자 지지 빔(16)과, 진동자 기저부(17)를 가지고 있고, 이것들은 일체로서 형성되어 있다. 진동판(12)의 진동자 기저부(17)가, 압전 세라믹(11)에 접착제에 의해 고정되어 있다. 플렉시블 프린트 기판(13)은, 압전 세라믹(11)에, 접착제에 의해 고정되어 있다. 압전 세라믹(11)은, 두께 방향으로 적층된 내부전극과, 그 내부전극과 플렉시블 프린트 기판(13)이 가지는 배선을 전기적으로 접속하기 위한 외부전극을 가지고 있다. 플렉시블 프린트 기판(13)은, 전원(38)과 전기적으로 접속되어 있다.

여기에서, 진동자(8)의 동작에 대해서 설명한다.

압전 세라믹(11)에 교번 전압을 인가하여, 진동자(8)에 2개의 진동모드의 진동을 여기한다. 도 5a 및 5b는 2개의 진동모드를 나타낸다. 도 5a의 진동모드는 A모드라고도 한다. 또한, 도 5b의 진동모드는 B모드라고도 한다. 도 5a에 나타내는 진동모드는, 돌기부(14)의 윗면이, 진동자(8)의 길이 방향(이송방향이라고도 한다: 도 5a에서 X방향)으로 진동하는 진동모드(A모드)다. 도 5b에 나타내는 진동모드는, 돌기부(14)의 윗면이, 돌기부(14)가 피구동체(18)와 접촉하게 되는 방향(밀어올리기 방향이라고도 한다: 도 5a에서 Z방향)으로 진동하는 진동모드(B모드)다. 이 2개의 진동모드의 진동을, 시간위상을 대략 90도로 여기하도록, 교번 전압을 설정하고 있다. 여기에서, "대략 90도"란, 정확한 90도 이외의 각도가 필요한 진동이 발생되는 범위에서 허용된다고는 것을 의미한다. 본 발명에 있어서의 "대략"이라고 하는 표현은 같은 의미다. 이에 따라, 돌기부(14)의 윗면은, 도면 중 Ｘ-Ｙ평면에 평행한 평면내를, 타원궤적에서 운동한다. 2개의 진동모드의 진동간의 위상차를 대략 -90도라고 하면, 타원궤적의 진행의 방향을 반대로 할 수 있다.

진동자(8)에서 2개의 진동모드로 진동을 여기해서 돌기부(14)의 윗면을 타원궤적에서 운동시키는 경우를 설명했지만, 진동자의 진동모드와 형태는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 돌기부를 1개 가지고, 도면 중 Z방향의 진동모드를 가지는 진동자를 사용할 수 있다. 이 경우, 돌기부를, 피구동체의, 진동자와의 접촉면에 대하여, 수직선에 대해 기울여서 접촉시킴으로써, 피구동체(18)를 구동할 수 있다.

여기에서, 진동식 구동장치(24)의 구성과 구동동작에 대해서 설명한다. 도 6은 진동식 구동장치(24)의 사시도다. 피구동체(18)는, 피구동체 본체(21)와, 내마모성이 높은 재료로 형성된 내마모성 부재(22)로 구성되어 있다. 피구동체 본체(21)와 내마모성 부재(22)는, (도면에 나타내지 않은) 나사로 고정되어 있다. 내마모성 부재(22)가 진동자(8)의 돌기부(14)의 윗면에 접촉하도록, 피구동체(18)와 진동자(8)가 배치되어 있다. 피구동체 본체(21)는, 네오디뮴 자석으로 제조되어, 자성을 가지는 진동판(12)과의 사이에, 흡인력을 발생하고 있다. 이에 따라 돌기부(14)와 내마모성 부재(22)가 서로 가압하여 접촉하고 있다. 상술한 것처럼, 진동자에서 2개의 진동모드의 진동을 여기하면, 돌기부(14)의 윗면에 타원궤적의 운동을 생성할 수 있다. 이에 따라 돌기부(14)의 윗면에 가압하여 접촉한 피구동체(18)를, 도 6의 X방향으로 구동하는 것이 가능하다. 여기에서는, 진동판(12)이 자성을 가지는 재로로 형성되고, 진동판(12)과 상기 네오디뮴 자석으로 제조된 피구동체 본체(21)와의 흡인력에 의해, 돌기부(14)와 내마모성 부재(22)가 서로 가압하여 접촉하고 있는 예를 도시하고 있지만, 본 발명의 진동식 구동장치는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 진동판(12) 및 피구동체 본체(21)는 비자성 재료로 형성되어도 좋다. 이 경우, 코일 용수철 등의 가압부재를 설치함으로써, 돌기부(14)와 내마모성 부재(22)를 서로 가압하여 접촉시킬 수 있다.

여기에서, 본 발명의 특징인 이동 기구(25)의 구성에 대해서 설명한다. 진동자(8)가 피구동체(18)를 구동하는 구동방향(제1 방향)은, 도 6에 있어서 Ｘ방향(제1 방향)이다. Y방향(제2 방향 또는 편향방향)은, X방향(제1 방향)과 직교한다.

피구동체(18)의 피구동체 본체(21)에는, Y방향(제2 방향)으로 축이 연장되어 있는 원형 구멍 형상의 개구가, 피구동체 전달부(23)로서 설치된다. 상기 개구의 내주면에는, 내마모성 향상을 위한 경질 도금이 실행되어 있다. 이 개구(피구동체 전달부23)를 관통하도록, 내마모성 재료로 된 가이드부재(20)가 배치되어 있다. 가이드부재(20)는, 이동체(19)에 접속되고, Y방향(제2 방향)으로 길이 방향(축방향)이 연장되는 환봉(round-bar)형상을 가진다. 피구동체 전달부(23)의 원형 구멍의 내주면과 환봉형상의 가이드부재(20)의 외주면은, 도 6에서 Y방향(제2 방향 또는 편향방향)으로 서로에 대해 이동하는 면이다. 이것들의 면에는, 활주시에 부하를 저감하도록, 윤활제가 도포되어 있다. 이동 기구(25)인, 가이드부재(20)와 피구동체 전달부(23)의 상기 구성에 의해, 피구동체(18)와 이동체(19)가, Y방향(제2 방향 또는 편향방향)으로, 작은 부하하에서 서로에 대해 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 이 이동 기구(25)는, 구동방향(제1 방향)의 변위 및 힘을, 이동체(19)에 전달할 수 있다.

여기에서, 이차원 구동장치에 있어서의 진동식 구동장치(24)의 동작에 대해서 설명한다. 도 7은 화상 블러 보정장치(3)의 정면도다. 도 7의 좌표계의 원점은, 렌즈 경통(1)의 외주의 중심에 위치하고 있다. 진동식 구동장치 24a와 24b의 구동방향(제1 방향)이 도 7의 X방향으로 되어 있고, 이동 기구(25)에 의한 편향방향(제2 방향)이 Y방향으로 되어 있다. 진동식 구동장치 24c와 24d의 구동방향(제1 방향)이 Y방향으로 되어 있고, 이동 기구(25)에 의한 편향방향(제2 방향)이 X방향으로 되어 있다.

진동식 구동장치 24a와 24b를 구동하면, 도 8과 같이, 광학 렌즈(4)를 보유한 이동체(19)를, 정(positive)의 X방향으로 이동시킬 수 있다.

진동식 구동장치 24c와 24d의 구동방향(제1 방향)이 Y방향이기 때문에, 진동식 구동장치 24c와 24d는 이동체(19)의 이동에 기여하지 않는다. 이때, 이동체(19)는, 이동 기구(25)에 의해, 진동식 구동장치 24a와 24b에 대하여 X방향(제2 방향)으로 이동될 수 있기 때문에, 이동체(19)의 Ｘ방향의 이동을 저해하는 부하를 발생하지 않는다. 또한, 진동자(8)와 피구동체(18)도 이동되지 않는다.

진동식 구동장치 24c와 24d를 구동함으로써, 도 9와 같이, 이동체(19)를 정의 Y방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기의 원리에 의거해, 진동식 구동장치 24a와 24b는, 이동 기구(25)에 의해, 이동체(19)의 Ｙ방향의 이동을 저해하는 부하를 발생하지 않는다. 또한, 진동자(8)와 피구동체(18)도 이동되지 않는다.

도 10은, 모든 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)를 작동시켜서, X방향과 Y방향 사이의 방향으로, 이동체(19)를 이동시킨 상태를 나타내는 도면이다. 이 경우에, 모든 진동식 구동장치(24a, 24b, 24c, 24d)의 이동 기구(25)가 서로에 대해 이동하고, X방향과 Y방향으로의 이동체(19)의 이동은 진동식 구동장치(24)에 의해 저해되지 않는다.

또한, 피구동체 전달부(23)를, Z축회전의 유연성을 갖는 구성에 의해, 이동체(19)를, X축 및 Y축에 수직한 Z축 회전으로 이동시키는 것도 가능하다. 예를 들면, 이것은, 진동식 구동장치 24a를 정의 X방향으로, 진동식 구동장치 24b를 부(negative)의 X방향으로, 진동식 구동장치 24c를 부의 Y방향으로, 진동식 구동장치 24d를 정의 Y방향으로, 각각 구동하는 것으로 실현될 수 있다.

진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)의 구동량을 조정함으로써, 이동체를 Ｘ-Ｙ평면내의 어느쪽의 위치에 이동시키는 것도 가능하다. 이것에 도면의 평면에서 회전 이동이 부가될 수 있다.

여기에서, 종래기술과 본 발명을 비교하여서, 본 발명의 효과를 설명한다. 종래기술에서는, 이동체가 진동자의 구동방향과 교차하는 방향으로 이동할 때, 진동자를 이동시킬 필요가 있다. 이에 따라, 진동식 구동장치는, 가속 및 감속시에, 진동자의 질량으로 인해 추가의 가속력 및 감속력을 필요로 한다. 또한, 진동자에 전력을 공급하는 급전부재가 진동자와 함께 이동되므로, 예를 들면, 급전부재인 플렉시블 프린트 기판을, 크게 변형시켜버려, 배선이 파단될 수 있는 가능성의 원이 된다. 한층 더, 진동자와 급전부재가 이동할 수 있는 공간을 확보하지 않으면 안되어서, 장치가 대형화 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는, 종래기술과 대조하여, 진동자(8)와 피구동체(18)는, 편향방향(제2 방향)으로 정지한 채로 있다. 이에 따라, 본 발명은, 종래기술과 비교하여 이하의 효과를 가진다.

구체적으로, 피구동체와 이동체와의 사이에, 이동체를 진동자의 구동방향(제1 방향)과 교차하는 방향(제2 방향)으로 이동 가능한 이동 기구가 설치되어 있다. 이에 따라 진동자 및 피구동체를 편향 동작시키지 않고, 진동식 구동장치, 이차원 구동장치, 화상 블러 보정장치, 교환 렌즈, 촬상장치, 또는 자동 스테이지의 출력 손실을 저감시킬 수 있다. 따라서, 이것은, 진동자를 가속 또는 감속시키기 위한 출력 손실을 저감하여서, 급전부재의 배선의 파단을 피하거나, 또는 진동자와 급전부재가 이동 가능한 상기 공간으로 인한 상기 장치의 대형화를 피할 수 있다.

여기에서, 도 6을 사용하여, 제한 기구에 대해서 설명한다. 참조부호 26은 제한 기구다. 진동식 구동장치(24)마다, 2개의 제한 기구(26)가 설치되어 있다. 제한 기구(26)는, 렌즈 경통(1)에 고정된 축부(28)와, 이 축부(28)를 중심으로 회전 가능한 롤러(27)로 각각 구성되어 있다. 롤러(27)는, 롤러(27)의 외주면이, Y방향(제2 방향)에 있어서 피구동체(18)의 양측에서 피구동체(18)의 측면에 접촉하도록, 배치되어 있다. 달리 말하면, 2개의 제한 기구(26)는, 제2 방향으로 피구동체(18)의 측면에 서도록 배치되어 있다. 이것은, 진동자(8)와 피구동체(18)의 Ｙ방향(제2 방향)의 상대적 이동량을 제한한다. 한편, 진동자(8)와 피구동체(18)의 Ｘ방향(제1 방향)의 상대적 이동은, 구속되지 않는다.

여기에서, 제한 기구(26)의 효과에 대해서 설명한다. 진동자(8)의 구동방향(제1 방향)이, 장착위치의 오차등으로 인해 X방향으로부터 어긋나면, 진동자(8)의 구동에 의해, 피구동체(18)는 Y방향(제2 방향)의 힘도 받는다. 이에 따라 피구동체(18)가 Y방향(제2 방향)으로 이동되면, 진동자(8)와 피구동체(18)가 소정의 범위에서 접촉할 수 없어, 접촉이 불안정해져버린다. 너무나 편차가 크다면, 진동자(8)와 피구동체(18)가 접촉하지 않게 되어버린다. 그러나, 제1 실시예에서는 상술한 제한 기구(26)가 설치되어 있으므로, 진동자(8)와 피구동체(18)는, 항상 소정범위에서 접촉하는 것이 가능하다. 또한, 구동방향의 편차가 아니고, 외부 충격등으로 인해, 진동자(8)와 피구동체(18)의 Ｙ방향(제2 방향)의 편차가 발생할 수 있다. 이 경우에도, 진동자(8)와 피구동체(18)는, 제한 기구(26)에 의해, 소정범위에서 접촉을 유지할 수 있다.

여기에서, 제1 실시예에 보충 설명을 한다. 제1 실시예에서는, 구동방향(제1 방향)이 직교하도록, 4개의 진동식 구동장치(24)를 배치하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고; 진동식 구동장치(24)의 구동방향이 교차하도록 배치되어 있으면, 제1 실시예와 같이 이동체(19)의 이차원의 이동이 가능하다. 이 경우의 이동 기구(25)와 제한 기구(26)의 효과도 같다.

또한, 본 실시예에서는, 진동식 구동장치(24)만을 사용하여, 이동체(19)의 이차원의 이동을 실현하고 있지만, 그 일부를, 접촉을 사용하지 않는 보이스 코일 모터와 같은 구동 유닛으로 바꿔 놓아도 좋다. 예를 들면 보이스 코일 모터와 진동식 구동장치(24)를 구동방향이 다르도록 배치하는 경우에도, 이동체(19)의 이차원 방향의 이동을 행할 수 있다.

도 11은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상장치로서의 현미경의 사시도다. 도 11의 현미경은, 촬상소자와 광학계를 내장하는 촬상부(30)와, 이차원 구동장치(32)를 가진 자동 스테이지(31)를 구비한다. 피관찰물을 이차원 구동장치(32) 위에 두고, 확대 화상을 촬상부(30)로 취득한다. 관찰 범위가 광범위한 경우에는, 이차원 구동장치(32)로, 피관찰물을 도 11의 Ｘ방향과 Y방향으로 이동시켜서, 다수의 촬영 화상을 취득한다. (도면에 나타내지 않은) 컴퓨터에서, 그 취득된 화상을 결합하여, 광범위한 관찰 범위에서 고선명도 화상 1매를 취득할 수 있다.

여기에서, 이차원 구동장치(32)에 대해서 설명한다. 도 12는, 이차원 구동장치(32)의 사시도다. 제2 실시예의 이차원 구동장치(32)와 제1 실시예의 이차원 구동장치간의 기능적 차이점은, 이동체(19)에 부착된 부품이, 광학 렌즈(4)로부터 피관찰물 설치부(33)로 변경한다는 점이다. 이 피관찰물 설치부(33)에, 피관찰물을 설치하고, 피관찰물의 이차원 이동을 행하면서, 화상을 취득한다. 이차원 구동장치(32)는, 상기 제1 실시예와 같이, z축을 중심으로 회전될 수 있다. 이 동작을 피관찰물의 위치를 조정하는데 사용할 수 있다.

본 실시예는 본 발명의 진동식 구동장치가 장착된 이차원 구동장치를 현미경의 자동 스테이지에 적용하는 예에 적용된 것처럼 설명되었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 여러가지 장치의 스테이지에 응용될 수 있다.

제3 실시예와 상기 제1 실시예간의 차이점은, 이동 기구(25)의 구성이다. 이것에 대해서 설명한다. 도 13a는 이동 기구(25)와 피구동체(18)의 사시도다. 도 13b는, 이것의 정면도다. 도면의 Ｘ방향이 진동식 구동장치(24)의 구동방향(제1 방향)이다. Y방향은, 이동체(19)와 피구동체(18)가 이동 기구(25)에 의해 서로에 대해 이동 가능한 편향방향(제2 방향)이다.

가이드부재(20)는, 이동체(19)에 접속되고, Ｘ 및 Ｙ방향의 단면에 있어서 사다리꼴 형상이며, 각각이 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 연장하는 홈부를 가지고 있다. 피구동체(18)의 피구동체 전달부(23)는, Ｘ 및 Ｙ방향의 단면에 있어서 사다리꼴 형상을 가지고, 각각이 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 연장하는 홈부를 가지고 있다. 이 홈부들 사이에, 세라믹제의 굴림가능한 곡면형상인 구형 볼(34)이 배치되어 있다. 가이드부재(20), 피구동체 전달부(23) 및 상기 볼(34)로 이동 기구(25)를 구성하고 있다. 이동 기구(25)는, 피구동체(18)의 Ｘ방향(구동방향 또는 제1 방향)의 양단부에 설치된다. (도면에 나타내지 않은) 가압부에 의해, 이동체(19)와 피구동체(18)에는 도면 중 Z방향으로 미리 부하가 걸리고 있다. 이것에 의해, 피구동체 전달부(23)의 홈부의 경사면과 볼(34)은, 서로 가압하여 접촉하고 있다. 마찬가지로, 가이드부재(20)의 홈부의 경사면과 볼(34)은, 서로 가압하여 접촉하고 있다. 따라서, 이동체(19)와 피구동체(18)는, 이동 기구(25)에 의해, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 서로에 대해 이동될 수 있다. 상대적 이동시에, 상기 볼(34)은, 가이드부재(20)와 피구동체 전달부(23)의 표면을 구른다. 굴림 저항이 매우 작기 때문에, 이동 기구(25)의 미끄럼 이동시의 부하가 매우 작다. 또한, 볼(34)이 항상 가압하여 접촉 상태가 되어 있으므로, 이동 기구(25)는 클리어런스(clearance)가 없다. 한편, X방향(구동방향 또는 제1 방향)에 대해서는, 가이드부재(20)와 피구동체 전달부(23)는, 서로에 대해 이동할 수 없고, 이 방향의 변위 및 힘을 이동체(19)에 전달할 수 있다. 이 방향으로도 이동 기구(25)는 클리어런스가 없다.

피구동체(18)의 제조 방법을 설명한다. 얇은 판자형상의 스테인레스 재료에, 프레스 가공의 일종인 단조(forging)에 의해 피구동체 전달부(23)의 홈부를 형성하고, 그 후에 X방향의 양단부를 프레스 가공으로 구부린다. 그 후에, 표면에 질화 처리를 실시하여, 그 표면을 내마모성 부재로 한다. 그 프레스 가공이 저렴한 제조 방법이므로, 피구동체(18)는 저렴하게 제조될 수 있다. 마찬가지로, 이동체(19)에 접속되는 가이드부재(20)도, 프레스 가공의 일종의 단조에 의해 가공되기 때문에, 저렴하게 제조가능하다.

도 13c는, 피구동체 전달부(23)의 형상을 홈부로부터 평면으로 변경한 예의 이동 기구(25)의 부분 확대 정면도다. 상기 제3 실시예와 같이, 이동 기구(25)는, 이동체(19)와 피구동체(18)가 Y방향(지면의 면외방향, 편향방향, 또는 제2 방향)으로 서로에 대해 이동이 가능하도록 구성되어 있다. 그 이동에 있어서, 상기 볼(34)은, 가이드부재(20)와 피구동체 전달부(23)의 표면을 구른다. 굴림 저항이 매우 작기 때문에, 이동 기구(25)는, 미끄럼 이동시의 부하가 매우 작다. 한편, X방향(구동방향 또는 제1 방향)에 대해서는, 가이드부재(20)와 피구동체 전달부(23)는 서로에 대해 이동할 수 없고, 이 방향의 변위 및 힘을 이동체(19)에 전달할 수 있다. 추가로, 그들은 Z방향으로도 서로에 대해 이동이 가능할 수 있다. 이 때, 상기 볼(34)은 구르지 않고, 피구동체 전달부(23)와 볼(34)의 접촉면 사이에서, 미끄럼 마찰이 일어난다.

이동 기구(25)의 다른 구성을 도 14a 내지 14c에 나타낸다. 도 14a 및 14b는, 상기의 볼(34)의 대체물로서 원통형 롤을 나타낸다. 도 14a와 같은 원통형상과 도 14b와 같은 3단계 원통형상 모두가, 곡선부가 굴림가능한 굴림면(35)(곡면형상)이 있다. 도 14c는, 가이드부재(20) 및 피구동체 전달부(23)의 홈부의 대체물로서 사각형 단면형상의 홈부를 나타낸다. 도 14c의 X방향이 진동식 구동장치(24)의 구동방향(제1 방향)이고, Y방향이 편향방향(제2 방향)이다. 피구동체 전달부(23)의 홈부와 가이드부재(20)의 홈부의 사이에, 원통을 설치한다. 이것들의 홈부 사이에서, 원통형 롤의 굴림면(35)이 구르므로, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 이동가능한 이동 기구가 구성되어 있다.

제4 실시예와 상기 제1 실시예와의 차이점은, 이동 기구(25)의 구성이다. 이것에 대해서 설명한다. 도 15는, 이동 기구(25), 이동체(19)의 일부, 및 피구동체(18)의 사시도다. 도 15의 Ｘ방향이, 진동식 구동장치(24)의 구동방향(제1 방향)이다. Y방향이, 이동체(19)와 피구동체(18)가 이동 기구(25)에 의해 서로에 대해 이동 가능하게 되어 있는, 편향방향(제2 방향)이다.

이동 기구(25)는, 얇은 사각형의 판자 모양형상의 스테인레스강의 탄성부재다. 판두께 방향이 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)이다. 한쪽의 단부가, 프레스 가공에 의해 직각에 구부려지고, 피구동체(18)에 고정되어 있다. 다른 쪽의 단부가, 이동체(19)에 고정되어 있다.

이동 기구(25)의 얇은 판두께 방향이 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)이므로, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)의 휨 강성이 낮다. 이동체(19)가 다른 진동식 구동장치(24)에 의해 Y방향으로 이동되었을 때, 이동 기구(25)는 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 변형된다. 이에 따라 피구동체(18)와 이동체(19)는 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)에 서로에 대해 이동이 가능하다. 이 이동 기구(25)는, 단일의 부품이고, 프레스 가공으로 형성될 수 있으므로, 구성이 간단하고 저렴하게 제조될 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동 기구(25)의 Ｘ방향(구동방향 또는 제1 방향)의 치수는, 판두께방향(Y방향, 편향방향 또는 제2 방향)의 치수보다 크다. 이것에 의해, X방향(구동방향 또는 제1 방향)의 강성은, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)의 강성보다 높다. X방향(구동방향 또는 제1 방향)의 강성이 높으므로, 이 방향으로 변위나 힘을 전달할 수 있다. 또한, 이동 기구(25)는, 이 방향의 클리어런스가 없어서, 이동체(19)의 이동 정밀도가 높다.

제5 실시예와 상기 제4 실시예와의 차이점은, 이동 기구(25)의 구성이다. 도 16은, 이동 기구(25), 이동체(19)의 일부, 및 피구동체(18)의 사시도다. 도 16의 Ｘ방향이, 진동식 구동장치(24)의 구동방향(제1 방향)이다. Y방향이, 이동체(19)와 피구동체(18)가 이동 기구(25)에 의해 서로에 대해 이동 가능하게 되어 있는, 편향방향(제2 방향)이다.

상기 제4 실시예에서는, 이동 기구(25)로서 기능하는 탄성부재가 하나이었지만, 제5 실시예는, X방향(구동방향 또는 제1 방향)으로 2개(복수)의 탄성부재가 나란히 배치되도록 구성되어 있다. 이것은, 도 16의 Z축에 대해서 이동 기구(25)의 강성을 증가시킨다. 이동체(19)가 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 이동할 때, 이동 기구(25)의 피구동체(18)에 접속되는 부분에 힘이 걸린다. 제5 실시예에서는, 2개의 이동 기구(25)가, X방향으로 피구동체(18)를 끼우도록 접속되어 있다. 이에 따라, 이동체(19)가 Y방향으로 이동할 때, 접속부에 걸린 힘은, 2개의 이동 기구(25) 사이에서 같다. 따라서, 피구동체(18)에서 Z축에 대해서 그 방향으로 모멘트가 생기지 않는다. 이것에 의해, 진동자(8)와 피구동체(18)의 Z축에 대해서 상대 위치가 안정화하여서, 성능을 안정화하는 효과를 제공한다. 이 효과는, 제4 실시예에서 설명한 효과에 추가된다.

제6 실시예와 제5 실시예와의 차이점은, 이동 기구(25)의 구성이다. 도 17a 및 17b는, 이동 기구(25), 이동체(19)의 일부, 및 피구동체(18)의 사시도다. 도 17a 및 17b는, 보는 방향에 있어서 다르다. 도 17a 및 17b의 Ｘ방향이, 진동식 구동장치(24)의 구동방향(제1 방향)이다. Y방향이, 이동체(19)와 피구동체(18)가 이동 기구(25)에 의해 서로에 대해 이동이 가능하게 되어 있는, 편향방향(제2 방향)이다.

제5 실시예에서는, 2개의 탄성부재가 X방향(구동방향 또는 제1 방향)으로 나란히 배열되었지만, 제7 실시예는, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 나란히 배열되도록 구성되어 있다.

이 구성에서는, 이동 기구(25)는, 주요 변형 방향이 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)인 유연한 링크 장치로서 기능한다. 이동체(19)가 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 이동할 때, 피구동체(18)가 받는 Z축에 대한 힘은 매우 작다. 이것은, 제5 실시예와 같이, 진동자(8)와 피구동체(18)의 Z축에 대한 상대위치를 안정화시켜, 성능을 안정화하는 효과를 제공한다.

제4 실시예의 경우에는, 피구동체(18)와 이동체(19)의 Ｙ방향(편향 방향 또는 제2 방향)의 상대 변위가 커짐에 따라, 탄성부재가 길이 방향으로 그려져 있다. 탄성부재의 양단이 길이 방향으로 고정 구속되고 길이 방향으로 강성이 높기 때문에, 급격하게 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)의 강성이 증대해버린다. 이것을 소위 비선형 현상이라고 부른다. 이 강성이 증대해버리면, 피구동체(18)와 이동체(19)가 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 서로에 대해 이동할 때에, 탄성부재가 변형할 때의 반력(reactive force)은 커져버린다. 이 반력이 이동체(19)에 작용하고, 부하가 커져버린다. 그 때문에, 이것은 피구동체(18)와 이동체(19)의 Ｙ방향(편향 방향 또는 제2 방향)의 실용적인 상대 변위를 작은 양으로 한정한다.

한편, 제6 실시예에서는, 탄성부재는 양단이 구속되어 있지 않아, 피구동체(18)에 연결된 상기 양단이, X방향으로 변위될 수 있다. 이 때문에, 제4 실시예와 같이, 비선형 형상으로 인해 급격한 강성의 증대는 발생하지 않는다. 이에 따라 피구동체(18)와 이동체(19)의 Ｙ방향(편향 방향 또는 제2 방향)의 실용적인 상대 변위를 증가시킬 수 있다.

도 18은, 본 발명의 제7 실시예에 따른 화상 블러 보정장치의 사시도다. 광학 렌즈(4)가, 이동체(19)에 부착되어 있다. 이동체(19)는, 환봉형상의 가이드부재(20)를 4개 가지고 있다. 개개의 가이드부재(20)는, 이동체(19)의 중심으로부터, 도 18의 X방향 및 Y방향으로 연장되어 있다. 이동체(19) 및 그 가이드부재(20)를 포함하는 4개의 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)가 제공되어 있다. 4개의 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)는 이동체(19)를 공유하고 있다. 개개의 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)는, 렌즈 경통(9)에 고정되어 있다.

진동식 구동장치 24a와 24b의 구동방향(제1 방향)은, 도 18에서 X방향이다. 진동식 구동장치 24c와 24d의 구동방향(제1 방향)은, 도 18에서 Y방향이다. 4개의 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)의 구동을 조합함으로써, 이동체(19)의 이차원의 구동(X방향, Y방향 및 Z축에 대해서)이 가능한 이차원 구동장치가 제공되어 있다. 그것에 더하여, 화상 블러 보정을 위한 광학 렌즈(4), 가속도 센서, 엔코더 및 제어부가 설치되어, 화상 블러 보정장치를 구성한다.

여기에서, 진동식 구동장치(24)의 구성을 설명한다.

도 19a 및 19b는, 진동식 구동장치(24)의 사시도다. 도 19b는 상기 부품의 조립구성을 나타내고, 개개의 부품을 Z방향으로 전개한 것이다. 참조부호 101은 유닛 베이스; 103은 용수철; 8은 진동자; 22는 내마모성 부재; 34는 세라믹 볼; 21은 피구동체 본체; 및 102는 유닛 톱(top)이다. 유닛 베이스(101)과 유닛 톱(102)은, (도면에 나타내지 않은) 나사와 함께 고정되어 있고, 다른 부품의 Z방향의 위치를 고정하고 있다.

진동자(8)는, 제1 실시예와 같다. 구동방향(제1 방향)은 도 19a 및 19b에서 X방향이다. 진동자 고정부(15)가 유닛 베이스(101)에 고정되어 있다.

내마모성 부재(22)는, 표면에 질화처리가 실행되어, 내마모성이 증가된다. 내마모성 부재(22)와 피구동체 본체(21)는, 접착에 의해 함께 결합되어, 피구동체(18)를 구성하고 있다.

용수철(103)은, 유닛 베이스(101)와 진동자(8)의 사이에 설치되고, 진동자(8)를 내마모성 부재(22)에 가압하여 접촉하는 기능을 가지고 있다. 진동자(8)의 돌기부(14)의 윗면과 내마모성 부재(22)의 가압 접촉력F1은, F0-Ｋ*delta z로서 표현하고, 여기서, F0는 용수철(103)의 압력이고, K는 진동자 고정부(15)에 대한 돌기부(14)의 윗면의 도 19b의 Z방향으로의 강성이고, delta z는 변형으로 인한 변위다. 델타 z는, 조립후의 각 부품의 상대위치에 의거하고, 부품오차의 영향을 크게 받는다. 이 때문에, K를 작게 하는 것으로, 가압 접촉력F1의 변경을 감소시킨다. 이 진동자(8)에서는, Ｙ-Ｚ평면에서의 단면적이 작아지고 X방향으로 긴 진동자 지지빔부(16)를, 진동자 고정부(15)와 돌기(14)의 사이에 설치함으로써, K를 작게 설정하고 있다. 이것에 의해, 가압 접촉력F1은, 거의 용수철(103)의 압력F0로 구성되어 있다.

진동자(8)의 동작은, 상기 제1 실시예와 같다. 도 19a 및 19b의 Ｘ-Ｙ평면에 평행한 평면내에, 돌기부(14)의 윗면을, 타원궤적에서 운동시킬 수 있다. 이에 따라 돌기부(14)의 윗면에 가압하여 접촉한 내마모성 부재(22) 및 피구동체 본체(21)를 X방향으로 구동하는 것이 가능하다.

내마모성 부재(22)는, 4개의 홈부를 갖고, 여기에 4개의 세라믹 볼(34)이 접촉하고 있다. Y방향으로 뷰어에 보다 가까운 2개의 홈부는, V 형상이 X방향으로 연장되어 있다. Y방향으로 뷰어에 보다 먼 2개의 홈부는, 오목 형상이 X방향으로 연장되어 있다. 또한, 유닛 톱(102)에도 4개의 홈부를 갖고, 여기에 4개의 세라믹 볼(34)이 접촉하고 있다. 4개의 홈부는, V형상이 X방향으로 연장되어 있다. 내마모성 부재(22), 세라믹 볼(34), 및 유닛 톱(102)은, 용수철(103)에 의해 Z방향으로 서로 가압하여 접촉되어 있다. 가압 접촉력은 상술한 F1이다. 이 구성에 의해, 세라믹 볼(34)은, X방향으로 구를 수 있고, 세라믹 볼(34)을 X방향이외의 Y방향을 포함하는 방향으로 이동하지 못하게 한다. 이에 따라, 피구동체(18)는, 유닛 톱(102)에 대하여 Y방향의 이동량이 제한된 제한 기구(26)를 구성하고 있다. 이 구성의 효과는, 상기 제1 실시예에서 설명한 제한 기구(26)의 효과와 같다.

여기에서, 본 발명의 특징인 이동 기구(25)의 구성에 대해서, 설명한다.

도 19a 및 19b에 나타낸 피구동체 본체(21)에는, 피구동체 전달부(23)가 있다. 피구동체 전달부(23)는, 도 19a 및 19b의 Ｙ-Ｚ평면에 평행한 평면이 2개가 있다. 여기에, 도 18에 나타낸 가이드부재(20)가 삽입된다.

이것들은, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 상대적 이동이 가능한 이동 기구(25)를 구성하고 있다. 이동 기구(25)의 접촉면에는 윤활제가 도포되어 있어, 실질적으로 활주 부하가 없는 상태로 되어 있다. 또한, 이 기구로 인해 Z방향의 상대위치의 구속은 없다.

이 구성은, 제1 실시예에서 설명한 효과를 가지고 있다. 개개의 진동식 구동장치(24)는, 구동방향(제1 방향)의 변위 및 힘을 이동체(19)에 전달할 수 있다. 개개의 진동식 구동장치(24)는, 진동자(8)와 피구동체(18)가 서로 접촉하는 면에 평행한 평면에 있어서, 구동방향(제1 방향)과 교차하는 (여기에서는 직교하는) 편향방향(제2 방향)으로, 서로에 대해 이동체(19)와 피구동체(18)를 이동할 수 있다. 이에 따라 각각의 진동식 구동장치 24(24a, 24b, 24c, 24d)의 편향방향(제2 방향)으로 이동체(19)의 이동을 저해하는 부하를 발생하지 않는다. 또한, 진동자(8)와 피구동체(18)는, 편향방향(제2 방향)으로, 정지한 채로 있다.

상기 제1 실시예에서 설명한 효과에 더해서, 다음의 효과를 제공할 수 있다. 가이드부재(20)와 피구동체 전달부(23)의 Ｚ방향의 상대위치는, 부품 정밀도의 오차나 장착 오차로 인해 편차를 갖는 경우도 있다. 이 기구에 의한 Z방향의 상대위치의 구속은 없으므로, 불필요한 Ｚ방향의 구속력이 발생하지 않는다.

제8 실시예와 상기 제7 실시예와의 차이점은, 피구동체 본체(21)의 구성이다. 이 차이점에 대해서 설명한다.

도 20은, 피구동체 본체(21)의 사시도다. X방향은, 진동식 구동장치(24)의 구동방향(제1 방향)이다. Y방향은, 편향방향(제2 방향)이다. Z방향은, 진동자(8)와 피구동체(18)의 접촉 방향이다. 부품이 Z방향으로 전개되어 있다.

피구동체 본체 하부(104)와 피구동체 본체 상부(105)로, 피구동체 본체(21)를 구성하고 있다.

피구동체 본체 하부(104)의 도 20의 하면은, 내마모성 부재(22)에 고정되어 있다. 피구동체 본체 하부(104)는, 환봉형상의 축부(106)를 가지고 있다. 축부(106)의 중심축(109)은, Z방향에 평행하다. 축부(106)의 표면에는, 경질막이 설치됨과 아울러, 윤활제로 도포되어 있다. 피구동체 본체 상부(105)는, 이동 기구(25)의 일부로서 기능하는 피구동체 전달부(23)와 원형 구멍(107)을 가지고 있다. 피구동체 전달부(23)에는, 가이드부재(20)가 놓여 있다. 원형 구멍(107)의 중심축은, 피구동체 본체 하부(104)의 축부(106)의 중심축(109)과 정렬되어 있다. 원형 구멍(107)의 표면은, 경질막이 설치됨과 아울러, 윤활제로 도포되어 있다.

피구동체 본체 하부(104)와 피구동체 본체 상부(105)는, 원형 구멍(107)에 축부(106)를 삽입하여서 함께 결합된다. 원형 구멍(107)과 축부(106)로, 회전 기구(108)를 구성하고 있다. 이 회전축(제1 축)은, 중심축(109)으로, 진동자(8)와 피구동체(18)가 서로 접촉하는 면에 직교한다(거의 수직한다).

이 회전 기구(108)는, 피구동체(18)와 이동체(19)를, 제1 축에 대해서 서로에 대해 회전 가능하게 한다.

이 회전 기구(108)에 의한 이차원 구동장치의 회전 동작에 대해서, 여기에서 설명한다.

도 21은, 화상 블러 보정장치의 정면도다. 도 21의 좌표계의 원점은, 렌즈 경통(1)의 외주의 중심위치와 정렬되어 있다. 진동식 구동장치 24a에 X방향의 부의 방향으로 구동력을 발생시킨다. 진동식 구동장치 24b에 X방향의 정의 방향으로 구동력을 발생시킨다. 진동식 구동장치 24c에는 Y방향의 정의 방향으로 구동력을 발생시킨다. 진동식 구동장치 24d에는 Y방향의 부의 방향으로 구동력을 발생시킨다. 달리 말하면, 도 21의 면에서, 시계방향으로 구동력을 발생시킨다. 이 동작에 의해, 도 22에 나타나 있는 바와 같이 이동체(19)는 시계방향으로 이동할 수 있다. 이때, 회전 기구(108)에 의해, 피구동체 본체 상부(105)도 시계방향 회전되어, 피구동체 전달부(23)는, 가이드부재(20)에 따른 상태를 유지할 수 있다. 가령 회전 기구(108)가 없을 경우에는, 피구동체 전달부(23)와 가이드부재(20)의 상대적인 회전이 구속되기 때문에, 이동체(19)의 회전 동작의 양이 작아진다.

제9 실시예와 제8 실시예와의 차이점은, 회전 기구(108)의 구성이다.

도 23a 내지 23d는, 회전 기구(108)의 도면이다. 도 23a는 그 사시도다. 도 23b는 정면도다. 도 23c 및 23d는 평면도다.

피구동체 본체(21)는, 2개의 평면의 피구동체 전달부(23)를 가지고 있다. 가이드부재(20)는, 볼 베어링인 회전부재(110)와, 가이드부재 본체(111)로 구성되어 있다. 제9 실시예에서는, 회전부재(110)가, 회전 기구(108)로서의 역할을 한다. 회전부재(110)의 내부 링은, 가이드부재 본체(111)에 고정되어 있다. 회전부재(110)의 회전중심은, 중심축(109)이다. 회전부재(110)의 외경은, 2개의 피구동체 전달부(23)의 거리보다 약간 작아서, 회전부재(110)와 피구동체 전달부(23)는, X방향으로 사이에 클리어런스가 있다. 피구동체 전달부(23)와 회전부재(110)의 외부 링의 표면 모두에는, 윤활제로 도포되어 있지 않다.

여기에서, 상기 편향동작에 대해서 설명한다.

이동체(19)가 도 23a 내지 23d의 Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 이동할 때, 회전부재(110)는, 외부 링이 굴림가능한 곡선부를 구비하기 때문에, 외부 링이 한쪽의 피구동체 전달부(23)에 접촉한 상태에서, 구를 수 있다. 굴림 저항이 미끄럼 저항(sliding resistance)보다 매우 작고, 또 볼 베어링의 굴림 저항은 매우 작기 때문에, 윤활제가 없이도 상기 편향 동작에서의 저항은, 거의 제로일 수 있다.

여기에서, 회전 기구(108)의 동작에 대해서 설명한다.

도 23d는, 이동체(19)가, 도 22와 같이 도 22의 면에서 시계방향으로 회전할 때, 진동식 구동장치(24a)의 회전 기구(108)의 동작을 나타낸다. 피구동체 본체(21)는, X방향의 부의 방향으로 구동된다. 그때, 2개의 피구동체 전달부(23)의 평면의 정의 X방향측에서 피구동체 전달부(23)의 평면이, 회전부재(110)에 접촉한다. 회전부재(110)는, 피구동체 본체(21)의 구동에 따라, 부의 X방향으로 이동된다. 회전부재(110)가 회전중심(회전축 109)에 대해서 회전가능하므로, 가이드부재 본체(111)는, 이동체(19)의 중심(지면상 오른쪽)에 대해서 시계방향으로 회전할 수 있다. 그때, 회전부재(110)는, 피구동체 본체(21)에 대하여 약간 Y방향의 정의 방향으로 이동한다.

제9 실시예에서는, 이동 기구(25)의 굴림가능한 곡선부를 갖는 부재의 회전중심과, 회전 기구(108)의 회전중심을, 정렬함으로써, 그 기능들은 하나의 회전부재(110)에 의해 실행될 수 있다. 이것에 의해, 구성이 간소화 된다.

여기에서, 회전 기구(108)의 그 밖의 구성에 대해서 설명한다.

도 24a 및 24b는, 회전 기구의 제1 구성의 도면이다. 도 24a는, 그 사시도다. 도 24b는 평면도다. 회전부재(110)는, 구형형상이다. 구의 중심은, 회전축(109) 위에 위치되어 있다. 회전부재(110)와 가이드부재 본체(111)로, 가이드부재(20)를 구성하고 있다. 피구동체 본체(21)의 피구동체 전달부(23)의 평면과, 회전부재(110)의 표면이 서로 접촉하고 있어, 이것들로, 이동 기구(25)와 회전 기구(108)를 구성하고 있다. 이 접촉면은, 윤활제로 도포되어 있다. 이동체(19)가 도 24a 및 24b의 Y방향으로 이동할 때는, 피구동체 본체(21)와 가이드부재(20)는, Y방향(편향 방향 또는 제2 방향)으로 서로에 대해 이동될 수 있다. 이때, 접촉면은 미끄럽다. 그렇지만, 접촉면에는 윤활제가 도포되어 있으므로, 그 미끄럼 저항은 작다.

또한, 이동체(19)가 회전 이동될 때, 피구동체 본체(21)와 가이드부재(20)는 회전축(109)을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있다. 달리 말하면, 이동체(19)는, 피구동체(18)에 대하여 회전가능한 회전 기구를 가지고 있다. 이 회전운동시, 접촉면은 미끄럽다. 그렇지만, 접촉면에는 윤활제가 도포되어 있으므로, 미끄럼 저항은 작다.

도 25a 및 25b는, 회전 기구의 제2 구성의 도면이다. 도 25a는, 그 사시도다. 도 25b는, 평면도다. 회전부재(110)는, 피구동체 전달부(23)의 평면과 접촉하는 선단이, 예각의 형상으로 되어 있다. 이 형상에 있어서도, 이동체(19)가 회전 이동될 때, 피구동체 본체(21)와 가이드부재(20)는 회전축(109)을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있다. 달리 말하면, 이동체(19)는, 피구동체(18)에 대하여 회전할 수 있는 회전 기구로서의 역할을 한다.

도 26a 및 26b는, 회전 기구의 제3 구성의 도면이다. 도 26a는, 그 사시도다. 도 26b는, 평면도다. 피구동체 전달부(23)의, 가이드부재(20)와의 접촉부의 선단이 예각의 형상으로 되어 있다. 가이드부재(20)는 환봉형상이다. 이것들의 형상의 조합에 있어서도, 이동체(19)가 회전 이동될 때, 피구동체 본체(21)와 가이드부재(20)는, 회전축(109)을 서로에 대해 회전할 수 있다. 달리 말하면, 이동체(19)는, 피구동체(18)에 대하여 회전가능한 회전 기구로서의 역할을 한다.

도 27a 및 27b는, 회전 기구의 제4 구성의 도면이다. 도 27a는, 그 사시도다. 도 27b는, 평면도다. 회전 기구의 본 구성과 상기 제3 구성간의 차이는, 가이드부재(20)가, 사각봉 형상으로 되어 있는 점이다. 이러한 조합에 있어서도, 이동체(19)가 회전 이동될 때, 피구동체 본체(21)와 가이드부재(20)는 회전축(109)을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있다. 달리 말하면, 이동체(19)는, 피구동체(18)에 대하여 회전가능한 회전 기구로서의 역할을 한다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

본 출원은, 여기서 전체적으로 참고로 포함된, 2012년 6월 5일에 제출된 일본국 특허출원번호 2012-128283과, 2013년 4월 12일에 제출된 일본국 특허출원번호 2013-084115의 이점을 청구한다.

8 진동자
18 피구동체
19 이동체
24 진동식 구동장치
25 이동 기구

Claims (24)

1. 공통 이동체와;
   전기기계 에너지 변환소자를 가지고, 상기 공통 이동체를 제1 방향으로 이동시키는 제1 진동자;
   전기기계 에너지 변환소자를 가지고, 상기 공통 이동체를 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시키는 제2 진동자;
   상기 공통 이동체에 상기 제1 진동자의 구동력을 전달하고 상기 공통 이동체와 함께 상기 제1 방향으로만 이동하는 제1 구동력 전달부;
   상기 공통 이동체에 상기 제2 진동자의 구동력을 전달하고 상기 공통 이동체와 함께 상기 제2 방향으로만 이동하는 제2 구동력 전달부를 포함하고,
   상기 공통 이동체는 상기 제1 구동력 전달부에 대해 상기 제2 방향으로 미끄럼가능하고, 상기 공통 이동체는 상기 제2 구동력 전달부에 대해 상기 제1 방향으로 미끄럼가능하고,
   상기 제1 진동자와 상기 제2 진동자는 상대적으로 동일한 위치 관계를 유지하는, 이차원 구동장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   제1 피구동체를 더 구비하고,
   상기 공통 이동체는, 상기 제1 피구동체를 거쳐 상기 제1 진동자에 의해 상기 제1 방향으로 이동되도록 구성되는, 이차원 구동장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   제2 피구동체를 더 구비하고,
   상기 공통 이동체는, 상기 제2 피구동체를 거쳐 상기 제2 진동자에 의해 상기 제2 방향으로 이동되도록 구성되는, 이차원 구동장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 진동자에 대해 제1 축을 중심으로 상기 공통 이동체를 회전시킬 수 있는 회전기구를 더 구비하고,
   상기 제1 축은, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 교차하는 면과 교차하는 방향으로 연장되는, 이차원 구동장치.
   
6. 청구항 4에 따른 이차원 구동장치; 및
   상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 장착된 광학 렌즈 또는 촬상소자를 구비하는, 화상 블러 보정장치.
   
7. 청구항 4에 따른 이차원 구동장치; 및
   상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 장착된 광학 렌즈를 구비하는, 교환 렌즈.
   
8. 청구항 4에 따른 이차원 구동장치와;
   상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 장착된 광학 렌즈 또는 촬상소자; 및
   전원을 구비하는, 촬상장치.
   
9. 청구항 4에 따른 이차원 구동장치를 구비하고, 상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 피관찰물 설치부가 장착되어 있는, 자동 스테이지.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구동력 전달부는, 상기 제2 방향으로 이동가능한 가이드부재를 구비한, 이차원 구동장치.
    
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 구동력 전달부는, 상기 제2 방향으로 축이 연장되는 환봉형상의 가이드부재와, 상기 제1 피구동체에 설치되고 상기 제2 방향으로 축이 연장된 개구를 구비한, 이차원 구동장치.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구동력 전달부는, 상기 제2 방향으로 이동가능한 가이드부재와, 굴림가능한 곡선부를 갖는 부재를 구비한, 이차원 구동장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 굴림가능한 곡선부는, 구형 형상 또는 원통형상을 갖는, 이차원 구동장치.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구동력 전달부는, 이동부재를 구비한, 이차원 구동장치.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 방향의 상기 이동부재의 강성이, 상기 제1 방향의 상기 이동부재의 강성보다 낮은, 이차원 구동장치.
    
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 이동부재는, 판자 모양의 이동부재를 구비한, 이차원 구동장치.
    
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 진동자와 상기 공통 이동체의 상기 제2 방향의 상대적인 이동량을 제한하는 제한 기구를 더 구비한, 이차원 구동장치.
    
18. 제 2 항에 있어서,
    2개의 제한 기구를 더 구비하고,
    상기 2개의 제한 기구 각각은, 상기 제1 진동자와 상기 제1 피구동체의 상기 제2 방향의 상대적인 이동량을 제한하도록 구성되고,
    상기 2개의 제한 기구는, 상기 제1 피구동체를 사이에 보유하도록 배치되어 있는, 이차원 구동장치.
    
19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 진동자에 대하여, 제1 축을 중심으로 상기 공통 이동체를 회전할 수 있는 회전 기구를 더 구비하고,
    상기 제1 축은, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 교차하는 면과 교차하는 방향으로 연장되는, 이차원 구동장치.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 구동력 전달부는, 제2 방향으로 이동가능한 가이드부재와, 굴림가능한 곡선부를 갖는 부재를 구비하고,
    구를 때 상기 굴림가능한 곡선부를 갖는 상기 부재의 회전중심이, 상기 회전 기구의 회전중심과 일치하는, 이차원 구동장치.
    
21. 청구항 1, 2, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 중 어느 한 항에 따른 이차원 구동장치; 및
    상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 장착된, 광학 렌즈 또는 촬상소자를 구비하는, 화상 블러 보정장치.
    
22. 청구항 1, 2, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 중 어느 한 항에 따른 이차원 구동장치; 및
    상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 장착된, 광학 렌즈를 구비하는, 교환 렌즈.
    
23. 청구항 1, 2, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 중 어느 한 항에 따른 이차원 구동장치;
    상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 장착된, 광학 렌즈 또는 촬상소자; 및
    전원을 구비하는, 촬상장치.
    
24. 청구항 1, 2, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 중 어느 한 항에 따른 이차원 구동장치를 구비하고, 상기 이차원 구동장치의 상기 공통 이동체에 피관찰물 설치부가 장착되어 있는, 자동 스테이지.

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