JP2007025616A - 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像振れ補正装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数の磁束発生装置または複数の駆動用コイルが固定された回転可能なステージ部材を出来る限り小寸化できるステージ装置を提供する。
【解決手段】 固定支持基板30上に回転を含む移動を可能として支持されたステージ部材40、45と、固定支持基板に固定されたY用磁束発生装置から磁束を受けることによりY方向の駆動力を発生する、ステージ部材に固定された複数のY方向駆動用コイルCYA、CYBと、を備え、ステージ部材の非作動状態において複数のY方向駆動用コイル同士が、Y方向にはオーバーラップせずX方向にはオーバーラップする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、特定の平面上を自由に移動できるステージ装置、及びこのステージ装置を利用したカメラの像振れ補正装置に関する。
カメラの像振れ補正装置として、補正レンズまたは撮像素子を支持した電気基板等の可動部を固定支持基板に対して移動自在、即ち、光軸と直交し、かつ互いに直交するX方向とY方向に直線移動自在に支持したものが知られている(特許文献1)。また、可動部及び固定支持基板が焦点調整の際に光軸周りに回転してしまう場合に、可動部を駆動する方向を補正するものが知られている(特許文献2)。
しかしながら従来の像振れ補正装置は、可動部はX方向及びY方向に直線的に移動させているので、カメラの回転振れを含む手振れによる像振れを補正することができない。また、回転振れを補正する機構を加える機構を追加すると、像振れ補正装置が大きく、重くなってしまう。
特許第2641172号公報 特開平8‐152661号公報
本発明はかかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、大型化せずに、カメラの撮影レンズ光軸の振れ方向の手振れだけでなく、カメラの撮影レンズ光軸に平行な軸周りの手振れも補正できるステージ装置及びこのステージ装置を利用した像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、上記固定支持基板上に、該固定支持基板と平行な基準平面上を移動可能として支持されたステージ部材と、上記固定支持基板に固定された、磁束を発生するY用磁束発生装置と、上記ステージ部材に固定され、上記Y用磁束発生装置から磁束を受けることにより、Y用磁束発生装置との間で上記基準平面と平行な特定のY方向の駆動力を発生するY方向駆動用コイルと、を備え、該Y方向駆動用コイルは、上記ステージ部材の非作動状態において、上記基準平面と平行でY方向に直交するX方向には少なくとも一部がオーバーラップしY方向にはオーバーラップしない態様で、複数が上記ステージ部材に固定されていることを特徴としている。
別の態様によると、本発明のステージ装置は、固定支持基板と、上記固定支持基板上に、該固定支持基板と平行な基準平面上を移動可能として支持されたステージ部材と、上記ステージ部材に固定された、磁束を発生するY用磁束発生装置と、上記固定支持基板に固定され、上記Y用磁束発生装置から磁束を受けることにより、Y用磁束発生装置との間で上記基準平面と平行な特定のY方向の駆動力を発生するY方向駆動用コイルと、を備え、上記Y用磁束発生装置は、上記ステージ部材の非作動状態において、上記基準平面と平行でY方向に直交するX方向には少なくとも一部がオーバーラップしY方向にはオーバーラップしない態様で、複数が上記ステージ部材に固定されていることを特徴としている。
Y用磁束発生装置とY方向駆動用コイルのうち上記ステージ部材に固定されたものを、X方向に並べてステージ部材に固定すれば、ステージ部材をY方向寸法にさらにコンパクト化できる。
上記ステージ部材に固定された複数の上記Y用磁束発生装置または複数のY方向駆動用コイルの両端に位置するものの近傍に、これらのもののY方向の変位をそれぞれ検出する一対のY方向変位検出センサを設ければ、ステージ部材のY方向の変位を検出できる。
上記一対のY方向変位検出センサの間に、上記ステージ部材に固定された総ての上記Y方向駆動用コイルを配置すれば、Y方向の変位を正確に検出できる。
上記固定支持基板とステージ部材の一方に固定された、磁束を発生するX用磁束発生装置と、上記固定支持基板とステージ部材の他方に固定され、上記X用磁束発生装置から磁束を受けることにより、X用磁束発生装置との間で上記X方向の駆動力を発生するX方向駆動用コイルと、を備えるのが実際的である。
上記ステージ部材に、像振れを補正するための補正手段を固定するのが好ましい。
上記補正手段として、X方向を向く一対のX方向側辺と、Y方向を向く一対のY方向側辺を具備する正面視方形の撮像素子を用いることができ、この場合は、Y用磁束発生装置とY方向駆動用コイルのうち上記ステージ部材に固定されたものを、上記X方向側辺に沿ってステージ部材に固定し、X用磁束発生装置とX方向駆動用コイルのうち上記ステージ部材に固定されたものを、上記Y方向側辺に沿ってステージ部材に固定するのが好ましい。
上記補正手段を補正レンズとしてもよい。
X方向駆動用コイルまたはY方向駆動用コイルが、上記平面と平行な平面コイルであるのが好ましい。
X用磁束発生装置またはY用磁束発生装置が、磁石と、該磁石によって磁化され、該磁石との間で磁力線を形成する、上記コイルを囲む断面コ字形のヨークと、を具備するのが実際的である。
これらのステージ装置はカメラの像振れ補正装置として利用できる。具体的には、上記ステージ装置を内蔵するカメラと、上記平面内における回転振れを検出する回転振れ検出センサと、該回転振れ検出センサが検出した回転振れ情報に基づいて、上記Y方向駆動用コイルに電流を流し、上記補正手段によって回転像振れを補正する制御手段と、を備えることにより回転像振れを補正できる像振れ補正装置が得られる。
さらに、上記カメラのX方向の振動とY方向の振動をそれぞれ検出するX方向振動検出センサ及びY方向振動検出センサ、を備え、上記制御手段が、X方向振動検出センサ及びY方向振動検出センサが検出した振動情報に基づいて、上記X方向駆動用コイル及び上記Y方向駆動用コイルに像振れを補正するように電流を流すことにより、X方向とY方向の像振れを補正できるカメラの像振れ補正装置が得られる。
別の課題を解決する本発明は、撮像素子を、撮影光学系の光軸と直交する方向に移動及び光軸に平行な軸周りに回動自在に保持する支持手段と、上記撮像素子を、光軸と直交平面内において任意の方向に移動させると共に光軸と平行な軸周りに回動させる駆動手段と、撮影光学系の光軸の振れを検出する振動検出手段と、撮影光学系の光軸周りの回転振れを検出する回転検出手段と、上記振動検出手段及び回転検出手段の検出結果に基づいて、上記撮影光学系によって上記撮像素子の撮像面に形成された被写体像が移動しないように上記可動部を、上記駆動手段を駆動して運動させる制御手段を備えたことに特徴を有する。
上記駆動手段は、上記撮像素子を、上記撮影光学系の光軸を回転中心として回転させる必要はなく、また撮像素子中心を回転中心とすることも必要ない。
好ましい実施形態では、上記支持手段は、上記光軸と直交する固定支持基板と、該固定支持基板に対して、該固定支持基板と平行な基準平面上において移動及び回転可能として支持された、上記撮像素子を保持したステージ部材とを備え、上記駆動部材は、上記固定支持基板に上記光軸から離反した位置に固定された、上記光軸と平行に磁束を発生する複数の駆動用磁束発生装置、及び上記ステージ部材に固定された、上記駆動用磁束発生装置の磁束を受けてそれぞれが上記基準平面と平行な特定方向に駆動力を発生する駆動用コイルを複数組備え、上記少なくとも一組の駆動用コイルは、その特定方向と直交する方向に離反した2個の駆動用コイルからなり、さらに、2個の駆動用コイルのそれぞれの特定方向変位検出手段と、他の一組の駆動用コイルの特定方向変位検出手段を備え、上記制御手段は、上記各組の駆動用コイルごとに電流を流して、上記ステージ部材を上記特定方向変位検出手段で変位検出しながら移動させ、上記一組の2個の駆動用コイルに独立した電流を流して上記ステージ部材を上記特定方向変位検出手段で変位検出しながら回転させることができる。
好ましい実施形態において、上記制御手段は、上記撮影光学系の光軸と直交し、かつ互いに直交する縦方向の揺動を検出するY方向振動検出手段及び横方向の揺動を検出するX方向振動検出手段及び上記撮影光学系の光軸周りの回転を検出する回転振動検出手段であり、被写体像のY方向振れは、上記Y方向振動検出手段出力に基づくY方向振れ信号から上記回転振動検出手段出力に基づく回転振れ信号を加減算して得られる2系統の信号に2個の駆動用コイルのそれぞれの特定方向変位検出手段出力が追従するように2個の駆動用コイルに通電制御する構成である。
実際的には、上記振動検出手段は、上記撮影光学系の光軸と直交し、かつ互いに直交する縦方向軸周りの回転を検出するX方向ジャイロセンサ及び横方向軸周りの回転を検出するY方向ジャイロセンサであり、上記回転振動検出手段手段は、上記撮影光学系の光軸周りの回転を検出する回転検出ジャイロセンサで構成する。
上記駆動用磁束発生装置は、上記対応する駆動用コイルに及ぼす駆動力と直交する方向に長く形成し、上記対応する駆動用コイルは、上記方向に長く形成した平面コイルとすることが好ましい。
より実際的には、上記撮像素子は矩形の撮像領域を有し、前記各組の駆動用コイルは、上記撮像領域の中心を通りかつ撮像領域の短辺と平行な直線に対して対称に配置される。上記一組の2個の駆動用コイルは、上記撮像領域の長辺に沿って直列に、上記直線に対して対称に配置される。上記他の組の駆動用コイルは、上記直線に対して対称に上記撮像領域の両短辺に沿って配置された2個の駆動用コイルを備える。
本発明によると、ステージ部材に固定する、複数の磁束発生装置または複数の駆動用コイルの配置を工夫することにより、回転可能なステージ部材を出来る限り小寸化できる。
本発明の像ぶれ補正装置によれば、撮像素子を光軸と直交する面内において移動及び回転可能に支持することで、支持機構が簡素化され、しかも撮影光学系の光軸周りの振れを検出して撮像素子を回転させることができるので、いわゆる縦振れ、横振れの補正だけでなく、撮影光学系の光軸に平行な軸周りの振れまでも補正することが可能になった。
以下、図1〜図10を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1に示すように、デジタルカメラ(カメラ)10内には、複数のレンズL1、L2、L3からなる撮影レンズ(撮影光学系)Lが配設されており、レンズL3の後方には撮像素子としてCCD20が配設されている。上記撮影レンズLの光軸Oに対して直交するCCD20の撮像面21の位置は、該撮影レンズLの設計上の結像(焦点)位置と一致している。CCD20はデジタルカメラ10に内蔵された像振れ補正装置25に固定されている。
像振れ補正装置25は、図2〜図8に示す構造となっている。
図3に示すように、後方から視たときに方形をなし、その中央部に方形の収容孔31が穿設された平板状の固定支持基板30は、図示を省略した固定手段によりデジタルカメラ10のカメラボディ12(図5参照)の内面に固定されている。固定支持基板30は光軸Oに対して直交しており、収容孔31の中心が光軸Oと略一致している。固定支持基板30の後面には、収容孔31の左右両側に位置する突部32と突部33が後ろ向きに突設されている。突部32と突部33は共に上下一対であり、上下の突部32の間及び上下の突部33の間には取付用凹部34と取付用凹部35が形成されている。
図2及び図4に示すように、取付用凹部34と取付用凹部35には、断面形状がコ字形をなす金属製のヨークYXの前板部YX1がそれぞれ固着されている。ヨークYXの前板部YX1の後面には、そのN極とS極が矢印X方向(図2の左右方向。)に並ぶ、ヨークYXには永久磁石(X用磁束発生装置)MXが固着されている。図4に示すように、ヨークYXの後板部YX2は永久磁石(Y用磁束発生装置)MXと対向しており、両者の間に高磁束密度空間が形成されている。
固定支持基板30の後面の下端部には、そのX方向幅がヨークYXのY方向幅より広い、断面形状がコ字形をなす金属製のヨークYYの前板部YY1が固着されている。ヨークYYの前板部YY1の後面には、そのN極とS極が矢印Y方向(図2の上下方向。)に並ぶ、ヨークYYには永久磁石MYが固着されている。図5及び図6に示すように、ヨークYYの後板部YY2は永久磁石MYと対向しており、両者の間に高磁束密度空間が形成されている。
固定支持基板30の突部32及び突部33の後面には、それぞれ同一形状の支持用突部36と支持用突部37が突設されている。各支持用突部36及び支持用突部37の後面には、半球状の支持用凹部38と支持用凹部39が凹設されている。支持用凹部38と支持用凹部39には共にボールB1とボールB2がそれぞれ約半分露出した状態で回転自在に嵌合している。
各ボールB1、ボールB2は、支持用凹部38、支持用凹部39から露出した部分が固定支持基板30と平行(光軸Oに対して直交する基準平面と平行)な補強板(ステージ部材)40の前面(被写体側面)に常に接触している。そうして各ボールB1、ボールB2は、補強板40に対して光軸Oと直交する方向に力が作用すると、補強板40の前面の移動に従って転動して、補強板40を光軸Oと直交する面内において直線及び回転移動自在に支持している。支持用凹部46aにはボールB3が、略半分露出した状態で回転自在に嵌合している。図5に示すように、ボールB3は、支持用凹部46aから露出した部分が常にカメラボディ12の基準平面と平行な接触面(内面)12aに接触している。そうしてボールB3は、電気基板45に対して接触面12aと平行な方向に力が作用すると、電気基板45の移動に従って接触面12a上を転動し、電気基板45を光軸Oと直交する面内において移動、回転自在に支持している。
このように補強板40と電気基板45は、ボールB1及びボールB2とボールB3により前後方向から挟持されており、各ボールB1、ボールB2が補強板40を平行移動自在に支持し、かつ、ボールB3が電気基板45を平行移動自在に支持しているので、補強板40及び電気基板45は、固定支持基板30に対して光軸Oに対して直交する基準平面内において移動及び回転自在である。具体的には、補強板40及び電気基板45は、図2に示す初期位置から、基準平面内において任意の方向に直線移動だけでなく回転移動自在に支持されている。ボールB1、B2、B3は金属製でもよいが、弾性を有する低摩擦素材、例えばアセタール樹脂製が好ましい。
補強板40の前面中央部には、CCD20が固着されている。図2に示すようにCCD20は正面視で長方形をなし、X方向と平行な上下一対のX方向側辺20Xと、Y方向と平行な左右一対のY方向側辺20Yとを具備している。CCD20は有効撮像領域を有し、本実施形態においては、説明の簡単化のためその有効撮像領域は、上記X方向側辺20X及びY方向側辺20Yで表される長方形状と一致しているものとする。電気基板45が図2に示す初期位置にあるときは、光軸OがCCD20の有効撮像領域の中心を通る。
補強板40の前面にはさらに、CCD20を囲むように中空箱状のCCD保持部材(ステージ部材)50の後面が固着されている(図5)。CCD保持部材50は、後方から視たときに収容孔31より小寸である。CCD保持部材50の前端部は、固定支持基板30の収容孔31内に相対移動可能に位置し、CCD保持部材50の前面には正面視方形の開口51が穿設されている。CCD保持部材50の内部にはローパスフィルタ52とCCD20が正面視方形環状の押さえ部材53を挟んだ状態で収納されており、正面から視るとCCD20の撮像面21は開口51と前後方向に対向する。
電気基板45の左右2カ所及び下端部には3つの舌片47、舌片48、舌片49が突設されている。図2及び図4に示すように、舌片47と舌片48はヨークYXの前板部YX1と後板部YX2の間に位置している。舌片47と舌片48には同一仕様の一対のX方向駆動用コイルCXA及びCXBがプリント基板により形成されている。X方向駆動用コイルCXA、CXBは基準平面と平行な平面コイルであり、左右のX方向駆動用コイルCXA、CXB同士はX方向側辺20Xと平行な方向に並んでいる(図2においてX方向に並んでいる)。別言すると、左右のX方向駆動用コイルCXA、CXB同士のY方向側辺20Yと平行な方向の位置(図2においてはY方向の位置)は一致している。図2及び図7に示すように、X方向駆動用コイルCXA、CXB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。右辺CX1及び左辺CX2はY方向側辺20Yと平行であり、上辺CX3及び下辺CX4はX方向側辺20Xと平行である。図2及び図7では便宜上、X方向駆動用コイルCXA、CXBを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。そして、このX方向駆動用コイルCXA、CXBと、上記ヨークYX、及び永久磁石MXによってX方向駆動手段が構成されている。
電気基板45と固定支持基板30の間には、図示を省略した移動範囲規制手段が設けられている。この移動範囲規制手段の作用によって、電気基板45の固定支持基板30に対する相対移動可能な範囲は一定の範囲に制限され、X方向駆動用コイルCXA、CXBの右辺CX1と永久磁石MXのN極は常にZ方向(図1の矢印Zの方向、即ち、光軸O方向)に重合し、かつ、左辺CX2と永久磁石MXのS極は常にZ方向に重合している。
舌片48には、右側のX方向駆動用コイルCXBの近傍に位置し、このX方向駆動用コイルCXBのX方向の変位を検出するホールセンサSXが固定されている。左側のX方向駆動用コイルCXAのX方向の変位は右側のものと同じなのでホールセンサSXによって同時に検出される。ホールセンサSXは、永久磁石MXとヨークYXの間に生じている磁束の変化を検出して、X方向駆動用コイルCXA、CXBのX方向の変位を検出する。
X方向駆動用コイルCXA、CXBに電流を流したときの動作は、概略、次の通りである。例えば、電気基板45が図2に示す初期位置にあるときにX方向駆動用コイルCXA、CXBに図7に矢線で示す方向の電流が流れると、右辺CX1と左辺CX2には図2及び図7に矢印FX1で示すFX1方向の力が生じる。X方向駆動用コイルCXA、CXBに逆方向の電流が流れると、右辺CX1と左辺CX2には図2及び図7に矢印FX2で示すFX2方向の力が生じる。このFX1方向及びFX2方向は共に右辺CX1及び左辺CX2に対して直交する方向(X方向側辺20Xと平行な方向)であり、共にX方向駆動用コイルCXA、CXBを基準とする方向である。電気基板45が図2に示す初期位置にあるとき、FX1方向及びFX2方向は相反する方向でX方向と一致する。従って、電気基板45が初期位置にあるときにX方向駆動用コイルCXA、CXBに図7に矢線で示す方向の電流が流れると、FX1方向の力により、補強板40及び電気基板45が固定支持基板30に対してFX1方向に直線的に移動しようとする。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補強板40及び電気基板45には力を及ぼさない。一方、X方向駆動用コイルCXA、CXBに図7の矢線と逆向きの電流を流すと、右辺CX1と左辺CX2には矢印FX2方向の直線的な力が生じ、補強板40及び電気基板45が固定支持基板30に対してFX2方向に直線的に移動しようとする。
つまり、X方向駆動用コイルCXA、CXBへ流す電流の向きを調整することにより、右辺CX1がN極とZ方向に重合し左辺CX2がS極とZ方向に重合する範囲内で、補強板40及び電気基板45が固定支持基板30に対してFX1方向またはFX2方向に直線移動させることができる。
X方向駆動用コイルCXA、CXBへの給電を停止すると、FX1方向またはFX2方向の駆動力が失われて、補強板40及び電気基板45は移動不能となる。
また、X方向駆動用コイルCXA、CXBに流れる電流の大きさと生じる力は略比例するので、X方向駆動用コイルCXA、CXBへの電流を制御回路により調整することにより、X方向手振れによる像振れの速度に応じた速度でCCD20をX方向に移動させることができる。
図2、図5及び図6に示すように、舌片49はヨークYYの前板部YY1と後板部YY2の間に位置している。舌片49には互いに同一仕様のY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBがプリント基板により形成されている。Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBは共に基準平面と平行な平面コイルであり、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBは下側のX方向側辺20Xに沿って並んでいる(図2においてはX方向に並んでいる)。別言すると、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBのY方向側辺20Yと平行な方向の位置(図2におけるY方向位置)は一致している。図2に示すX方向直線LX1は、Y方向駆動用コイルCYAの中心及びY方向駆動用コイルCYBの中心を通るX方向側辺20Xと平行な直線である。ただし、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBのX方向側辺20Xと平行な方向の位置(図2におけるX方向位置)はオーバーラップしていない。
CCD20の有効撮像領域の中心を通りY方向側辺20Yと平行な直線LCに対して、一対のX方向駆動用コイルCXAとCXBは対称に配置されている。同様に一対のY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBもまた直線LCに対して対称に、CCD20の長辺に沿って配置されている。
図2及び図8に示すように、Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBは、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。右辺CY1及び左辺CY2はY方向側辺20Yと平行であり、上辺CY3及び下辺CY4はX方向側辺20Xと平行である。図2及び図8では便宜上、Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBを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。そして、このY方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBと、上記ヨークYY、及び永久磁石MYによってY方向駆動手段が構成されている。
さらに、上記移動範囲規制手段の作用によって電気基板45の固定支持基板30に対する相対移動可能な範囲は一定の範囲に制限され、Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBの上辺CY3と永久磁石MYのN極は常にZ方向に重合し、かつ、下辺CY4と永久磁石MYのS極は常にZ方向に重合する範囲内に規制されている。
舌片49には、Y方向駆動用コイルCYAの近傍に位置するホールセンサ(Y方向変位検出センサ)SYAと、Y方向駆動用コイル(Y方向変位検出センサ)CYBの近傍に位置するホールセンサSYBが固定されている。ホールセンサSYAは、永久磁石MYとヨークYYの間に生じた磁束を利用して、Y方向駆動用コイルCYAのY方向の変位を検出する。一方、ホールセンサSYBは、永久磁石MYとヨークYYの間に生じている磁束の変化を検出して、Y方向駆動用コイルCYBのY方向の変位を検出する。
本実施形態では図2に示すように、ホールセンサSYAをY方向駆動用コイルCYAの左側に配置し、かつ、ホールセンサSYBをY方向駆動用コイルCYBの右側に配置している。ホールセンサSYAとホールセンサSYBはそれぞれY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBの近傍に位置させるものであるため、例えば、ホールセンサSYAをY方向駆動用コイルCYAのすぐ右側に配置し、ホールセンサSYBをY方向駆動用コイルCYBのすぐ左側に配置する(ホールセンサSYAとホールセンサSYBをY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBの間に配置する)ことも可能である。しかし、本実施形態のような配置にすると、ホールセンサSYAとホールセンサSYBをY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBの間に配置する場合に比べて、ホールセンサSYAとホールセンサSYBの間の直線距離が長くなる。つまり、電気基板45が回転した場合に、ホールセンサSYAとホールセンサSYBの検出値の差が大きくなり、回転量をより正確に検出できるので、後述する回転振れ補正をより正確に行なえる。
Y方向駆動用コイルCYA、CYBに電流を流したときの動作は、概略、次の通りである。例えば、電気基板45が図2に示す初期位置にあるときに、Y方向駆動用コイルCYA、CYBに図8に矢線で示す方向の同じ大きさの電流が流れると、Y方向駆動用コイルCYA、CYBの上辺CY3と下辺CY4には図2及び図8に矢印FY1で示すFY1方向の直線的な力が生じる。一方、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBに図8の矢線と逆向きの同じ大きさの電流を流すと、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBの上辺CY3と下辺CY4には矢印FY2方向の同じ大きさの直線的な力が生じる。このFY1方向及びFX2方向は共に上辺CY3及び下辺CY4に対して直交する方向であり、共にY方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBを基準とする方向である。電気基板45が図2に示す初期位置にあるときは、FY1方向及びFY2方向は相反する方向でY方向と平行である。従って、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBに流れる電流の大きさを等しくすれば、Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBに生じるFY1方向、FY2方向の力は同じ大きさとなるので、補強板40及び電気基板45が固定支持基板30に対してFY1方向に直線的に平行移動しようとする。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、補強板40及び電気基板45には力を及ぼさない。
このようにY方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBへ流す電流の向きを調整することにより、補強板40及び電気基板45がヨークYY(固定支持基板30)に対してFY1方向またはFY2方向に直線移動しようとする。
Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBへの給電を停止すると、FY1方向とFY2方向の駆動力が失われ、補強板40及び電気基板45は移動不能となる。また、Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBに流れる電流の大きさと生じる力は略比例するので、Y方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBへ給電する電流を大きくすれば、FY1方向とFY2方向の力は大きくなる。このY方向駆動用コイルCYA、CYBへの電流を制御回路により調整することにより、Y方向の手振れによる像振れの速度に応じた速度でCCD20をY方向に移動させることができる。
さらに、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBに流す電流の値を個別に設定すると、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBには異なる力が生じ、補強板40及び電気基板45を固定支持基板30に対して相対回転させることができる。
以上説明した本実施形態によれば、CCD20の下方においてY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBとをX方向側辺20Xと平行な方向(図2におけるX方向)に並べて配置しているので、例えば、Y方向駆動用コイルCYAをCCD20の上方に配置し、Y方向駆動用コイルCYBをCCD20の下方に配置する場合に比べて(Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBをX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせない場合に比べて)、補強板40及び電気基板45のY方向寸法を小さくすることが可能である。このように補強板40及び電気基板45のY方向寸法が小さくなれば、デジタルカメラ10の上下寸法も小さくすることが可能になる。
なお本実施形態では、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBがX方向側辺20Xと平行な方向に厳密に並んでいる(両者の中心点がX方向直線LX1上に位置している)。しかしY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBをX方向側辺20Xと平行な方向に厳密に並べなくても、図14に示すように、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBを共にCCD20の上方または下方に配置し(図14では下方)、かつ、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBがY方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップせず、X方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップするように配置すれば(X方向直線LX2はY方向駆動用コイルCYAの中心を通るX方向側辺20Xと平行な方向な直線、X方向直線LX3はY方向駆動用コイルCYBの中心を通るX方向側辺20Xと平行な方向な直線であり、X方向直線LX2とX方向直線LX3のY方向側辺20Yと平行な方向の位置は互いにずれている)、Y方向駆動用コイルCYAをCCD20の上方に配置し、Y方向駆動用コイルCYBをCCD20の下方に配置する場合に比べて、補強板40及び電気基板45のY方向寸法を小さく出来る(ただしY方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBが厳密にX方向側辺20Xと平行な方向に並ぶ場合に比べると、補強板40及び電気基板45のY方向寸法は僅かに大型化する)。
また、X方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYA、CYBが、X方向及びY方向と平行な平面状なので、X方向駆動用コイルCX、Y方向駆動用コイルCYA、CYBの巻き数を多くして大きな動力を得ようとすると、X方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYA、CYBはFX1(FX2)方向とFY1(FY2)方向に延びる。しかし、X方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYの巻き数を多くしても、X方向駆動用コイルCXとY方向駆動用コイルCYが光軸O方向には大きくならず、ヨークYX、ヨークYYも光軸O方向に大型化しないので、デジタルカメラ10が光軸O方向に大型化することはない。
デジタルカメラ10の手振れを検出するセンサの概要について図9乃至図11に示した。デジタルカメラ10には、光軸Oの縦(Y)方向角速度、横(X)方向角速度及び光軸O周りの回転角速度を検出する振動検出センサとして、Y方向ジャイロセンサGSY、X方向ジャイロセンサGSX及び回転検出ジャイロセンサGSRが設けられている。Y方向、X方向、回転検出ジャイロセンサGSY、GSX、GSRの配置例を図9乃至図11に示した。この実施例では、これらのY方向、X方向、回転検出ジャイロセンサGSY、GSX、GSRが、デジタルカメラ10の正面視右下隅に設けられている。Y方向ジャイロセンサGSYは、ジャイロセンサ軸GSYOが横方向(X方向と平行)に配置され、このジャイロセンサ軸GSYO(X軸)周りの角速度、つまりカメラボディ12の縦(Y)方向角速度を検出する。X方向ジャイロセンサGSXはジャイロセンサ軸GSXOが縦方向(Y方向と平行)に配置され、このジャイロセンサ軸GSXO(Y軸)周りの角速度、つまりカメラボディ12の横(X)方向角速度を検出する。回転検出ジャイロセンサGSRはそのジャイロセンサ軸GSROが光軸O(Z方向)と平行に配置され、このジャイロセンサ軸GSRO(Z軸)周りの角速度、つまりカメラボディ12の光軸O周りの角速度を検出する。
なお、これらのY方向、X方向、回転検出ジャイロセンサGSY、GSX、GSRの配置は一例である。Y方向、X方向、回転検出ジャイロセンサGSY、GSX、GSRを個別に構成し配置してもよいが、一体型の2軸ジャイロセンサと1軸ジャイロセンサを組み合わせてもよく、一体型の3軸ジャイロセンサを使用してもよく、それらの配置も図示実施例に限定されない。Y方向、X方向、回転検出ジャイロセンサGSY、GSX、GSRを個別に配置すると配置の自由度が高くなり、一体型の3軸ジャイロセンサを使用すると組み立てが容易になる。
次に、このような構成の像振れ補正装置25の動作について、図12及び図13の制御回路ブロック図を参照して説明する。なお、CPUで制御する場合は、図12及び図13における積分回路、誤差増幅回路、PID演算回路、PWMドライバの動作はソフトウェアによっても実現可能である。撮影者の手振れによりデジタルカメラ10が揺れると、光軸Oの角度振れ及び回転振れ(基準平面内での回転振れ)が生じ、画像に揺れが生じる。像振れ補正は、この画像の揺れを打ち消すように行われる。
撮影レンズL(レンズL1乃至L3)を透過した被写体光は、開口51からローパスフィルタ52を通ってCCD20の撮像面21に被写体像を形成する。この際、デジタルカメラ10の像振れ補正スイッチSW(図1参照)がONにされていると、デジタルカメラ10にX方向とY方向の手振れ及び光軸O周りの手振れが生じたときに、X方向ジャイロセンサGSXの出力、Y方向ジャイロセンサGSYの出力、回転検出ジャイロセンサGSRの出力が積分回路62、積分回路60、積分回路61でそれぞれ積分され、X方向、Y方向の角度振れ量に応じた出力値及び光軸O周りの回転振れ量に応じた出力値に変換され、出力される。
最初に、回転補正無しのX方向及びY方向の像振れ補正動作について説明する。
積分回路62の出力値(デジタルカメラ10のX方向の振動量に応じた横振れ信号)とホールセンサSXの出力値(CCD20(X方向駆動用コイルCXA、CXBの固定支持基板30に対するX方向の移動量信号)が誤差増幅器65で比較され、差に応じた信号が出力される。そうして、誤差増幅器65の出力信号に基づいてPID演算回路68によりPID演算が行われ、積分回路62の出力値とホールセンサSXの出力値の出力値との差が小さくなるようにX方向駆動用コイルCXA、CXBに印加する電圧に関する信号が演算される。そうして、PID演算回路68に基づいて、PWMドライバ71からPWMパルスがX方向駆動用コイルCXA、CXBに印加される。すると、X方向駆動用コイルCXA、CXBにFX1方向またはFX2方向の駆動力が発生し、この駆動力によって、積分回路62の出力値とホールセンサSXの出力値の差が小さくなるようにCCD20(補強板40及び電気基板45)がFX1方向またはFX2方向に移動する。
同様に積分回路60の出力値(デジタルカメラ10のY方向の振動に応じた縦振れ信号)とホールセンサSYA、SYBの出力値(Y方向駆動用コイルCYA、CYBのデジタルカメラ10に対するY方向の移動量信号)が誤差増幅器63、64で比較され、差に応じた出力値が出力される。そうして、誤差増幅器63、64の出力値に基づいてPID演算回路66、67によりPID演算が行われ、誤差増幅器63、64の出力値が小さくなるように、つまり積分回路60の出力値とホールセンサSYA、SYBの出力値の差が小さくなるようにY方向駆動用コイルCYA、CYBに印加する電圧に関する値が演算される。さらに、PID演算回路66、67の演算結果に基づいて、PWMドライバ69からPWMパルスがY方向駆動用コイルCYAに印加され、PWMドライバ70からPWMパルスがY方向駆動用コイルCYBに印加される。このときY方向駆動用コイルCYA、CYBに印加されるPWMパルスの大きさと向きは一致している。従って、Y方向駆動用コイルCYA、CYBに生じたFY1方向またはFY2方向の駆動力によって、積分回路60の出力値とホールセンサSYAの出力値の差、及び積分回路60の出力値とホールセンサSYBの出力値の差がそれぞれ小さくなるように、CCD20(補強板40及び電気基板45)がFY1方向またはFY2方向に移動する。
このように、手振れによる光軸Oの角度振れ量に追従して、CCD20(補強板40及び電気基板45)がFX1方向またはFX2方向とFY1方向またはFY2方向に直線移動して、手振れによるCCD20上の像振れが軽減(補正)される。なお、CCD20がFX1、FX2方向及びFY1、FY2方向に直線移動している間、CCD20の撮像面21は常に光軸Oと直交状態を維持する。
次に、回転像振れ補正動作について主に図13を参照して説明する。
デジタルカメラ10に光軸O回りの回転(回転振れ)が生じると、回転検出ジャイロセンサGSRの出力を積分回路61が積分し、CCD20の回転振れ量に対応する出力値に変換する。積分回路60からはY方向ジャイロセンサGSYが検出した出力値が誤差増幅回路63、64に入力される。図13に示すように、誤差増幅器63には、Y方向ジャイロセンサGSYの縦振れに対応する出力値に回転検出ジャイロセンサGSRの回転振れに対応する出力値が加算された値が入力され、誤差増幅器64にはY方向ジャイロセンサGSYの縦振れに対応する出力値から回転検出ジャイロセンサGSRの回転振れに対応する出力値が減算された値が入力される。
さらに、積分回路60の出力値と積分回路61の出力値の和とホールセンサSYAの出力値とが誤差増幅器63によって比較され、積分回路60の出力値と積分回路61の出力値の差とホールセンサSYBの出力値とが誤差増幅器64によって比較される。そうして、誤差増幅器63、64の出力値に基づいてPID演算回路66、67によりPID演算が行われ、誤差増幅器63、64の出力値が小さくなるように、つまり積分回路60の出力値及び積分回路61の出力値の和とホールセンサSYAの出力値が小さくなるように、かつ、積分回路60の出力値及び積分回路61の出力値の差とホールセンサSYBの出力値の差が小さくなるように、Y方向駆動用コイルCYA、CYBに印加する電圧に関する値が演算される。さらに、PID演算回路66、67の演算結果に基づいて、PWMドライバ69からPWMパルスがY方向駆動用コイルCYAに印加され、PWMドライバ70からPWMパルスがY方向駆動用コイルCYBに印加される。これにより、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBには駆動力差が発生するので、CCD20(補強板40及び電気基板45)が光軸Oと平行な軸を中心として固定支持基板30に対してFY1またはFY2方向に回転し、デジタルカメラ10の回転振れも補正される。
理解を容易にするためにX方向及びY方向の像振れ補正制御及び回転像振れ補正制御を別個に説明したが、通常はこれらの像ぶれが同時に発生するので、X方向及びY方向の像振れ補正制御及び回転像振れ補正制御が同時に実行される。
また、実施形態では固定支持基板30側に、両ヨークYX、ヨークYY(及び永久磁石MX、永久磁石MY)を設け、電気基板45側にX方向駆動用コイルCXA、CXB、Y方向駆動用コイルCYA、Y方向駆動用コイルCYB、ホールセンサSX、ホールセンサSYA、及びホールセンサSYBを設けている。しかし、固定支持基板30側に、X方向駆動用コイルCXA、CXB(X方向駆動用コイルが回転補正用であれば複数)、Y方向駆動用コイルCYA、CYB(Y方向駆動用コイルが回転補正用であれば複数)、ホールセンサSX、ホールセンサSYA、ホールセンサSYBを設けて、電気基板45(電気基板85、電気基板110)側にヨークYXとヨークYY(及び永久磁石MX、MY)を一つまたは複数設けてもよい(ホールセンサSX、SYA、SYBは、ヨークYXとヨークYYの近傍に位置する態様で電気基板45側に固定してもよい)。電気基板45側にヨークYXを複数設ける場合は、複数のヨークYXをX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせず、Y方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせ(Y方向側辺20Yと平行な方向に高精度に並べてもよい)、かつ、右側または左側のY方向側辺20Yに沿う態様で電気基板45に固定する。
ヨークYYを複数設ける場合は、複数のヨークYYをY方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせず、かつ、X方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせ(X方向側辺20Xと平行な方向に高精度に並べてもよい)、かつ、上側または下側のX方向側辺20Xに沿う態様で電気基板45(電気基板85、電気基板110)に固定する。
Y方向駆動用コイルCYA、CYBと同様のコイルをCCD20を挟んで上方に回転対称に設けると、回転中心の設定が容易になり、かつ駆動力が強くなる。
また、図示実施形態ではY方向駆動用コイルCYA、CYBをCCD20を回転させるコイルと兼用させたが、X方向駆動用コイルCXA、CXBの方をY方向駆動用コイルCYA、CYBと同様の構成にしてCCD20を回転させるコイルと兼用させてもよい。あるいは、X方向駆動用コイルCXA、CXBもY方向駆動用コイルCYA、CYBと同様の構成にしてもよい。この場合は、図19に示すように、基準平面と平行な一対のX方向駆動用コイルCXB1、X方向駆動用コイルCXB2が共にCCD20の右側または左側に位置するように、電気基板45にプリントにより形成する。そして、X方向駆動用コイルCXB1とX方向駆動用コイルCXB2を、CCD20のY方向側辺20Yと平行な方向に並べ、X方向駆動用コイルCXB1とX方向駆動用コイルCXB2をX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせない。さらに電気基板45には、X方向駆動用コイルCXB1の直ぐ上側(近傍)に位置する態様で、X方向駆動用コイルCXB1のX方向の変位を検出するホールセンサSXB1を固定し、かつ、X方向駆動用コイルCXB2の直ぐ下側(近傍)に位置する態様で、X方向駆動用コイルCXB2のX方向の変位を検出するホールセンサSXB2を固定している。
また、3つ以上のX方向駆動用コイルCXA、CXB(ヨークYXを補強板40に固定する場合はヨークYX)によって回転補正する場合は、これらをX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせず、Y方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせ(あるいは並べて)、さらに回転補正用の各X方向駆動用コイルのうち最も距離が離れたもの(両端のもの)同士の近傍にそれぞれホールセンサを固定する。そして、Y方向駆動用コイルの場合と同様に、両ホールセンサの間に総てのX方向駆動用コイルを位置させる。
各実施形態では、光軸振れセンサ及び光軸周りの回転センサとしてジャイロセンサを例にしたが、これらのセンサはジャイロセンサに限らず、傾斜センサや方位センサ等でもよい。また、X方向及びY方向の変位検出センサとしてホールセンサを利用したが、ホールセンサ以外の位置センサ、例えばMRセンサや2次元PSDセンサを利用することも可能である。
以上図示ステージ装置は、本発明の像振れ補正装置25において撮像素子を光軸と直交する面内において縦、横方向移動及び回転移動自在に支持する機構の実施形態であるが、本発明の像振れ補正装置25に適用できるステージ装置は図示実施形態に限定されず、ステージ部材をX方向及びY方向と平行な基準平面上を移動及び回転自由な装置を利用可能である。
次に、ステージ装置にかかる本発明の第2の実施形態について、図15を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と同じ部材には同じ符合を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の像振れ補正装置75はX方向駆動用コイルCXが1個のみ(図15において右側のもののみ)なのが特徴である。そのため、固定支持基板80と電気基板85の形状が第1の実施形態とは異なる。固定支持基板80は固定支持基板30に比べて収容孔31の左側部分のX方向長が短く、その後面には一対の突部33の代わりに単一の突部81が突設されている。さらに、突部81の後面に上下一対の支持用突部36が突設されている。電気基板85は電気基板45に比べてX方向長が短い。さらに、電気基板85は舌片47を具備しておらず、舌片49の形状が固定支持基板30とは若干異なる。X方向駆動用コイルCXは舌片48にのみ設けられている(右辺CX1及び左辺CX2がY方向側辺20Yと平行であり、上辺CX3及び下辺CX4はX方向側辺20Xと平行である)。なお、図示は省略してあるが、固定支持基板80の前面に固定されている補強板の正面形状は固定支持基板80と同一である。
X方向駆動用コイルCX及びヨークYXは固定支持基板80にFX1方向またはFX2方向の直線的な駆動力を付与するものであり、回転力を与えるものではないので、本実施形態のようにX方向駆動用コイルCX及びヨークYXを1個として実施することが可能である。
なお、本実施形態の像振れ補正装置75は第1の実施形態と同じ制御回路ブロック図に従って制御される。
最後に、本発明の第3の実施形態について、図16を参照しながら説明する。本実施形態の像振れ補正装置90の基本構造は第1の実施形態の像振れ補正装置25と同じなので、以下の説明では、第1の実施形態と同じ部材には同じ符合を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の固定支持基板100は固定支持基板30に比べて収容孔31の左側部分のX方向寸法が短い。固定支持基板100は、一対の突部33の代わりに単一の突部101を具備し、さらに、一対の突部32の代わりに上下一対の突部102を具備している。突部101の後面には上下一対の支持用突部36が設けられ、上下の突部102の後面にはそれぞれ支持用突部37が設けられている。
電気基板110は電気基板45に比べてX方向寸法が短く、舌片111と舌片112を具備している。舌片111はヨークYXの前板部YX1と後板部YX2の間に位置しており、舌片112はヨークYYの前板部YY1と後板部YY2の間に位置している。舌片111にはX方向駆動用コイルCXがプリントにより、基準平面と平行な平面コイルとして形成されている。さらに、舌片112にはプリントによりY方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDが、基準平面と平行な平面コイルとして形成されている。
本実施形態の像振れ補正装置90の最大の特徴は、Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDの形状を異ならせた点にある。
Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDはX方向側辺20Xと平行な方向(電気基板110が図16の初期位置にあるときはX方向)に並んでおり、Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDのY方向側辺20Yと平行な方向(電気基板110が図13の初期位置にあるときはY方向)の位置は一致している。さらに、Y方向駆動用コイルCYCのX方向側辺20Xと平行な方向長が、Y方向駆動用コイルCYDのX方向側辺20Xと平行な方向長より長い。さらに、舌片112にはY方向駆動用コイルCYCの直ぐ右側にホールセンサ(Y方向変位検出センサ)SYCが設けられ、舌片112にはY方向駆動用コイルCYDの直ぐ右側にホールセンサ(Y方向変位検出センサ)SYDが設けられている。ホールセンサSYCはY方向駆動用コイルCYCのY方向の変位を検出し、ホールセンサSYDはY方向駆動用コイルCYDのY方向の変位を検出するものである。なお、Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDは共にY方向駆動用コイルCYA及びY方向駆動用コイルCYBと同様に右辺CY1、左辺CY2、上辺CY3、及び下辺CY4によって構成されている。右辺CY1及び左辺CY2はY方向側辺20Yと平行であり、上辺CY3及び下辺CY4はX方向側辺20Xと平行である。さらに、上記移動範囲規制手段の働きにより、上辺CY3が常に磁石MYのN極とZ方向に重合し、下辺CY4が常に磁石MYのS極とZ方向に重合する。Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDに電流が流れると、Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDには、上辺CY3及び下辺CY4に対して直交するFY1方向またはFY2方向の駆動力が生じる。
本実施形態のX方向の手振れ補正時の制御回路ブロック図並びにY方向の手振れ補正及び回転振れ補正を行うための制御回路ブロック図は図13に示す制御ブロック図と同様である。
図13の制御ブロック図において、Y方向駆動用コイルCYAがY方向駆動用コイルCYCとなり、Y方向駆動用コイルCYBがY方向駆動用コイルCYDとなり、ホールセンサSYAがホールセンサSYCとなり、ホールセンサSYBがホールセンサSYDとなっている点が異なる。そして、Y方向の手振れが生じた場合(Y方向角速度センサGSYがY方向の振動を検出した場合)は、積分回路61の出力が誤差増幅器64に送られ、Y方向駆動用コイルCYCに電流を流す。すると、電気基板110(CCD20)がヨークYY(固定支持基板100)に対してFY1方向またはFY2方向に相対移動し、像振れが補正される。
回転振れが発生した場合(回転検出ジャイロセンサGSRが回転振れを検出した場合)は、積分回路62の出力値が誤差増幅器64と誤差増幅器65に送られ、Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDの一方にはFY1方向の駆動力が発生し、他方にはFY2方向の駆動力が発生するので、電気基板110が回転する。
このように本実施形態では、電気基板110をY方向に直進移動させる場合は、Y方向駆動用コイルCYDよりX方向側辺20Xと平行な方向に長く、同じ大きさの電流を流すとY方向駆動用コイルCYDより大きな駆動力を発生するY方向駆動用コイルCYCにのみ電流を流し、回転補正時にはY方向駆動用コイルCYDにも電流を流している。従って、Y方向への直線移動時に2つのY方向駆動用コイルに電流を流す場合に比べて、制御が簡単になるというメリットがある。
以上、上記各実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれら各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を施して実施可能である。
例えば、上記両実施形態では、CCD保持部材50にCCD20を固定しているが、例えば図17に示すように、CCD20を固定支持基板30(固定支持基板80、固定支持基板100)の後方に配設し、CCD保持部材50に円形の取付孔55を穿設して、この取付孔55に正面視円形の補正レンズCLを嵌合固定し、この補正レンズCL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)に配置させて実施してもよい。このような構造として補正レンズCLを基準平面内で移動させても像振れ補正(回転像振れ補正)を行うことが可能である。さらに、このような補正レンズCLを用いた像振れ補正装置は、CCD20を省略することにより、銀塩カメラにも適用可能となる。
いずれの実施形態においても電気基板に形成されたY方向駆動用コイルCYA、CYB、CYC、CYDが複数であるのに対し、固定支持基板に固定したヨークYYを一個としたが、図18に示すように、ヨークYYを複数(図18では一対)としてもよい。
また、各実施形態では固定支持基板30(固定支持基板80、固定支持基板100)側に、両ヨークYX、ヨークYY(及び永久磁石MX、MY)を設け、電気基板45、電気基板85、電気基板110側にX方向駆動用コイルCX、Y方向駆動用コイルCYA、Y方向駆動用コイルCYB、Y方向駆動用コイルCYC、Y方向駆動用コイルCYD、ホールセンサSX、ホールセンサSYA、ホールセンサSYB、ホールセンサSYC、及びホールセンサSYDを設けている。しかし、固定支持基板30(固定支持基板80、固定支持基板100)側に、X方向駆動用コイルCX(X方向駆動用コイルが回転補正用であれば複数)、Y方向駆動用コイルCYA、CYB、CYC、CYD(Y方向駆動用コイルが回転補正用であれば複数)、ホールセンサSX、ホールセンサSYA、ホールセンサSYB、ホールセンサSYC、及びホールセンサSYDを設けて、電気基板45(電気基板85、電気基板110)側にヨークYXとヨークYY(及び永久磁石MX、MY)を一つまたは複数設けてもよい(ホールセンサSX、ホールセンサSYA、ホールセンサSYB、ホールセンサSYC、及びホールセンサSYDは、ヨークYXとヨークYYの近傍に位置する態様で電気基板45(電気基板85、電気基板110)側に固定してもよい)。電気基板45(電気基板85、電気基板110)側にヨークYXを複数設ける場合は、複数のヨークYXをX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせず、Y方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせ(Y方向側辺20Yと平行な方向に厳密に並べてもよい)、かつ、右側または左側のY方向側辺20Yに沿う態様で電気基板45、電気基板85、電気基板110に固定する。
また、ヨークYYを複数設ける場合は、複数のヨークYYをY方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせず、かつ、X方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせ(X方向側辺20Xと平行な方向に厳密に並べてもよい)、かつ、上側または下側のX方向側辺20Xに沿う態様で電気基板45(電気基板85、電気基板110)に固定する。
また、複数のX方向駆動用コイルCXによって回転補正を行うことも可能である。この場合は、図18に示すように、基準平面と平行な一対のX方向駆動用コイルCXA、X方向駆動用コイルCXBが共にCCD20の右側または左側に位置するように(図18では右側に配置している)、電気基板45(電気基板85、電気基板110)にプリントにより形成する。そして、X方向駆動用コイルCXAとX方向駆動用コイルCXBを、CCD20(図18では図示略)のY方向側辺20Yと平行な方向に並べ(図18のLYは、X方向駆動用コイルCXAとX方向駆動用コイルCXBの中心を通るY方向側辺20Yと平行な直線である)、X方向駆動用コイルCXAとX方向駆動用コイルCXBをX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせない。さらに電気基板45(電気基板85、電気基板110)には、X方向駆動用コイルCXAの直ぐ上側(近傍)に位置する態様で、X方向駆動用コイルCXAのX方向の変位を検出するホールセンサSXAを固定し、かつ、X方向駆動用コイルCXBの直ぐ下側(近傍)に位置する態様で、X方向駆動用コイルCXBのX方向の変位を検出するホールセンサSXBを固定している。
なお、この場合も図14と同様に、X方向駆動用コイルCXAとX方向駆動用コイルCXBをY方向側辺20Yと平行な方向に厳密には並べず、両者のX方向側辺20Xと平行な方向の位置を多少ずらして、両者をY方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせてもよい。
また、複数のX方向駆動用コイルCXを固定支持基板に固定し、複数のヨークYX(及び磁石)を電気基板(補強板)側に固定してもよい。
さらに、本実施形態では回転補正のためのY方向駆動用コイルCYA、Y方向駆動用コイルCYB、Y方向駆動用コイルCYC、Y方向駆動用コイルCYDを2つとしたが、これら(ヨークYYを補強板40、電気基板85、電気基板110に固定する場合はヨークYY)を3つ以上とし、かつ、これら複数のもの同士をY方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせず、X方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップ(あるいは並べて)させて実施してもよい。さらにこの場合は、回転補正用の各Y方向駆動用コイルのうち最も距離が離れたもの(両端のもの)同士の近傍にそれぞれホールセンサを固定する。そして、Y方向駆動用コイルが2つの場合(図2の場合)と同様に、両ホールセンサの間に総てのY方向駆動用コイルを位置させる。このようにすれば、両ホールセンサの距離が長くなるので、正確な回転補正動作を実現できる。
また、3つ以上のX方向駆動用コイルCX(ヨークYXを補強板40、電気基板85、電気基板110に固定する場合はヨークYX)によって回転補正する場合は、これらをX方向側辺20Xと平行な方向にオーバーラップさせず、Y方向側辺20Yと平行な方向にオーバーラップさせ(あるいは並べて)、さらに回転補正用の各X方向駆動用コイルのうち最も距離が離れたもの(両端のもの)同士の近傍にそれぞれホールセンサを固定する。そして、Y方向駆動用コイルの場合と同様に、両ホールセンサの間に総てのX方向駆動用コイルを位置させる。
また、図13の制御回路ブロック図では、誤差増幅器64にプラス信号を送り、誤差増幅器65にマイナス信号を送っているが、誤差増幅器64と誤差増幅器65に同符号の信号を送り、かつ、Y方向駆動用コイルCYAとY方向駆動用コイルCYBに発生する駆動力(Y方向駆動用コイルCYCとY方向駆動用コイルCYDに発生する駆動力)の大きさに差を設けてもよい。このような態様で実施しても、電気基板45、110は基準平面上を回転するので、回転像振れを補正できる。
さらに、各実施形態ではX方向及びY方向の変位検出センサとしてホールセンサを利用したが、ホールセンサ以外のセンサ、例えばMRセンサやMIセンサを利用することも可能である。
以上は、本発明のステージ装置を像振れ補正装置25、像振れ補正装置75、像振れ補正装置90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像振れ補正装置25、像振れ補正装置75、像振れ補正装置90に限定されず、ステージ部材をX方向及びY方向と平行な基準平面上を自由に移動させる様々な装置に利用可能である。
本発明の第1の実施形態である像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。 像振れ補正装置の非作動状態を、ヨークの一部を破断して示す背面図である。 固定支持基板の背面図である。 図2のIV−IV矢線に沿う断面図である。 図2のV−V矢線に沿う断面図である。 図2のVI−VI矢線に沿う断面図である。 X方向駆動装置の主要部を模式的に示す拡大図である。 Y方向駆動装置の主要部を模式的に示す拡大図である。 X、Y方向振れ及び光軸周りの回転振れを検出するジャイロセンサの配置例を示す、カメラボディの斜視図である。 同カメラボディの正面図である。 同カメラボディの側面図である。 X、Y方向の像振れ補正を行う制御回路ブロック図である。 X、Y方向の像振れ補正及び光軸に平行な軸周りの回転振れ補正を行う制御回路ブロック図である。 Y方向駆動用コイルの配置に関する変形例を後方から示す拡大図である。 本発明の第2の実施形態である像振れ補正装置の非作動状態を、ヨークの一部を破断して示す背面図である。 本発明の第3の実施形態である像振れ補正装置の非作動状態を、ヨークの一部を破断して示す背面図である。 補正レンズを用いた変更例を模式的に示す側面図である。 Y方向駆動用のヨークを2つ並べて設けた変形例を示す図2と同様の背面図である。 2つのX方向駆動用コイルによって回転補正を行う変形例の要部を後方から示す拡大図である。
符号の説明
10 デジタルカメラ(カメラ)
12 カメラボディ
20 CCD(撮像素子)(補正手段)
20X X方向側辺
20Y Y方向側辺
21 撮像面
25 像振れ補正装置
30 固定支持基板
31 収容孔
32 33 突部
34 35 取付用凹部
36 37 支持用突部
38 39 支持用凹部
40 補強板(ステージ部材)
45 電気基板(ステージ部材)
46 支持用突部
46a 支持用凹部
47 48 49 舌片
50 CCD保持部材(ステージ部材)
51 開口
52 ローパルフィルタ
53 押さえ部材
55 取付孔
60 61 62 積分回路(制御手段)
63 64 65 誤差増幅器(制御手段)
66 67 68 PID演算回路
69 70 71 PWMドライバ
75 像振れ補正装置
80 固定支持基板
81 突部
85 電気基板
90 像振れ補正装置
100 固定支持基板
101 102 突部
110 電気基板
111 112 舌片
B1 B2 B3 ボール
CL 補正レンズ(補正手段)
CX X方向駆動用コイル
CXA CXB X方向駆動用コイル
CX1 右辺
CX2 左辺
CX3 上辺
CX4 下辺
CYA CYB CYC CYD Y方向駆動用コイル
CY1 右辺
CY2 左辺
CY3 上辺
CY4 下辺
GSX X方向ジャイロセンサ(X方向角速度センサ、X方向振動検出センサ)
GSY Y方向ジャイロセンサ(Y方向角速度センサ、Y方向振動検出センサ)
GSR 回転検出ジャイロセンサ(回転検出センサ、回転方向角速度センサ、回転像振れ検出センサ)
LX1 LX2 LX3 X方向直線
MX 磁石(X用磁束発生装置)
MY 磁石(Y用磁束発生装置)
O 光軸
SX ホールセンサ
SYA SYB SYC SYD ホールセンサ(Y方向変位検出センサ)
X X方向(左右方向)
Y Y方向(上下方向)
Z Z方向(前後方向)
YX ヨーク(X用磁束発生装置)
YX1 前板部
YX2 後板部
YY ヨーク(Y用磁束発生装置)
YY1 前板部
YY2 後板部

Claims (22)

  1. 固定支持基板と、
    上記固定支持基板上に、該固定支持基板と平行な基準平面上を移動可能として支持されたステージ部材と、
    上記固定支持基板に固定された、磁束を発生するY用磁束発生装置と、
    上記ステージ部材に固定され、上記Y用磁束発生装置から磁束を受けることにより、Y用磁束発生装置との間で上記基準平面と平行な特定のY方向の駆動力を発生するY方向駆動用コイルと、を備え、
    該Y方向駆動用コイルは、上記ステージ部材の非作動状態において、上記基準平面と平行でY方向に直交するX方向には少なくとも一部がオーバーラップしY方向にはオーバーラップしない態様で、複数が上記ステージ部材に固定されていることを特徴とするステージ装置。
  2. 固定支持基板と、
    上記固定支持基板上に、該固定支持基板と平行な基準平面上を移動可能として支持されたステージ部材と、
    上記ステージ部材に固定された、磁束を発生するY用磁束発生装置と、
    上記固定支持基板に固定され、上記Y用磁束発生装置から磁束を受けることにより、Y用磁束発生装置との間で上記基準平面と平行な特定のY方向の駆動力を発生するY方向駆動用コイルと、を備え、
    上記Y用磁束発生装置は、上記ステージ部材の非作動状態において、上記基準平面と平行でY方向に直交するX方向には少なくとも一部がオーバーラップしY方向にはオーバーラップしない態様で、複数が上記ステージ部材に固定されていることを特徴とするステージ装置。
  3. 請求項1または2記載のステージ装置において、
    Y用磁束発生装置とY方向駆動用コイルのうち上記ステージ部材に固定されたものを、X方向に並べてステージ部材に固定したステージ装置。
  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、
    上記ステージ部材に固定された複数の上記Y用磁束発生装置または複数のY方向駆動用コイルの両端に位置するものの近傍に、これらのもののY方向の変位をそれぞれ検出する一対のY方向変位検出センサを設けたステージ装置。
  5. 請求項4記載のステージ装置において、
    上記一対のY方向変位検出センサの間に、上記ステージ部材に固定された総ての上記Y方向駆動用コイルを配置したステージ装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1項記載のステージ装置において、
    上記固定支持基板とステージ部材の一方に固定された、磁束を発生するX用磁束発生装置と、
    上記固定支持基板とステージ部材の他方に固定され、上記X用磁束発生装置から磁束を受けることにより、X用磁束発生装置との間で上記X方向の駆動力を発生するX方向駆動用コイルと、を備えるステージ装置。
  7. 請求項6記載のステージ装置において、
    上記ステージ部材に、像振れを補正するための補正手段を固定したステージ装置。
  8. 請求項7記載のステージ装置において、
    上記補正手段が、X方向を向く一対のX方向側辺と、Y方向を向く一対のY方向側辺を具備する正面視方形の撮像素子であり、
    Y用磁束発生装置とY方向駆動用コイルのうち上記ステージ部材に固定されたものを、上記X方向側辺に沿ってステージ部材に固定し、
    X用磁束発生装置とX方向駆動用コイルのうち上記ステージ部材に固定されたものを、上記Y方向側辺に沿ってステージ部材に固定したステージ装置。
  9. 請求項7記載のステージ装置において、
    上記補正手段が補正レンズであるステージ装置。
  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、
    X方向駆動用コイルまたはY方向駆動用コイルが、上記平面と平行な平面コイルであるステージ装置。
  11. 請求項1から10のいずれか1項記載のステージ装置において、
    X用磁束発生装置またはY用磁束発生装置が、
    磁石と、
    該磁石の磁束を通し該磁石との間で磁力線を形成するヨークと、
    を具備しているステージ装置。
  12. 請求項6から11のいずれか1項記載のステージ装置を利用したカメラの像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、
    上記平面内における回転振れを検出する回転振れ検出センサと、
    該回転振れ検出センサが検出した回転振れ情報に基づいて、上記Y方向駆動用コイルに電流を流し、上記補正手段によって回転像振れを補正する制御手段と、
    を備えるステージ装置を利用したカメラの像振れ補正装置。
  13. 請求項12記載のステージ装置を利用したカメラの像振れ補正装置であって、
    上記カメラのX方向の振動とY方向の振動をそれぞれ検出するX方向振動検出センサ及びY方向振動検出センサ、を備え、
    上記制御手段が、X方向振動検出センサ及びY方向振動検出センサが検出した振動情報に基づいて、上記X方向駆動用コイル及び上記Y方向駆動用コイルに像振れを補正するように電流を流すステージ装置を利用したカメラの像振れ補正装置。
  14. 撮像素子を、撮影光学系の光軸と直交する方向に移動及び光軸に平行な軸周りに回動自在に保持する支持手段と、
    上記撮像素子を、光軸と直交する任意の方向に移動させると共に光軸に平行な軸周りに回動させる駆動手段と、
    上記撮影光学系の光軸の振れを検出する振動検出手段と、
    上記撮影光学系の光軸周りの回転振れを検出する回転検出手段と、
    上記記振動検出手段及び回転検出手段の検出結果に基づいて、上記撮影光学系によって上記撮像素子の撮像面に形成された被写体像が、光軸の振れや光軸に平行な軸周りの回転振れが生じても移動しないように上記可動部を、上記駆動手段を駆動して運動させる制御手段を備えたことを特徴とする像振れ補正装置。
  15. 請求項14記載の像振れ補正装置において、上記駆動手段は、上記撮像素子を、上記撮影光学系の光軸に平行な軸を回転中心として回転させ得る像振れ補正装置。
  16. 請求項14または15記載の像振れ補正装置において、上記支持手段は、上記光軸と直交する固定支持基板と、該固定支持基板に対して、該固定支持基板と平行な基準平面上において移動及び回転可能として支持された、上記撮像素子を保持したステージ部材とを備え、
    上記駆動部材は、上記固定支持基板に上記光軸から離反した位置に固定された、上記光軸と平行に磁束を発生する複数の駆動用磁束発生装置、及び上記ステージ部材に固定された、上記駆動用磁束発生装置の磁束を受けてそれぞれが上記基準平面と平行な特定方向に駆動力を発生する駆動用コイルを複数組備え、
    上記少なくとも一組の駆動用コイルは、その特定方向と直交する方向に離反した2個の駆動用コイルからなり、さらに、2個の駆動用コイルのそれぞれの特定方向変位検出手段と、他の一組の駆動用コイルの特定方向変位検出手段を備え、
    上記制御手段は、上記各組の駆動用コイルごとに電流を流して、上記ステージ部材を上記特定方向変位検出手段で変位検出しながら移動させ、上記一組の2個の駆動用コイルに独立した電流を流して上記ステージ部材を上記特定方向変位検出手段で変位検出しながら回転させ得る像振れ補正装置。
  17. 請求項14乃至16のいずれか一項記載の像ぶれ補正装置において、上記制御手段は、上記撮影光学系の光軸と直交し、かつ互いに直交する縦方向の揺動を検出するY方向振動検出手段及び横方向の揺動を検出するX方向振動検出手段及び上記撮影光学系の光軸周りの回転を検出する回転振動検出手段であり、被写体像のY方向振れは、上記Y方向振動検出手段出力に基づくY方向振れ信号から上記回転振動検出手段出力に基づく回転振れ信号を加減算して得られる2系統の信号に2個の駆動用コイルのそれぞれの特定方向変位検出手段出力が追従するように2個の駆動用コイルに通電制御する構成である像振れ補正装置。
  18. 請求項17記載の像振れ補正装置において、上記振動検出手段は、上記撮影光学系の光軸と直交し、かつ互いに直交する縦方向の揺動を検出するY方向ジャイロセンサ及び横方向の揺動を検出するX方向ジャイロセンサであり、上記回転振動検出手段は、上記撮影光学系の光軸周りの回転を検出する回転検出ジャイロセンサである像振れ補正装置。
  19. 請求項18記載の像振れ補正装置において、上記駆動用磁束発生装置は、上記対応する駆動用コイルに及ぼす駆動力と直交する方向に長く形成され、上記対応する駆動用コイルは、上記直交する方向に長く形成された平面コイルである像振れ補正装置。
  20. 請求項17乃至19のいずれか一項記載の像ぶれ補正装置において、上記撮像素子は矩形の撮像領域を有し、前記各組の駆動用コイルは、上記撮像領域の中心を通りかつ撮像領域の短辺と平行な直線に対して対称に配置されている像振れ補正装置。
  21. 請求項20記載の像ぶれ補正装置において、上記一組の2個の駆動用コイルは、上記撮像領域の長辺に沿って直列に、上記直線に対して対称に配置されている像振れ補正装置。
  22. 請求項21記載の像ぶれ補正装置において、上記他の組の駆動用コイルは、上記直線に対して対称に上記撮像領域の両短辺に沿って配置された2個の駆動用コイルからなる像振れ補正装置。


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