(57)【要約】【課題】  発熱や駆動音の発生を比較的低く抑えることができるとともに、ギア等のバックラッシュが発生することのない手振れ補正装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】  ＣＣＤ３を設置したＹステージユニット６と、撮像面を挟込むようなＣＣＤ３との第一相対位置に第一伸縮駆動素子を設け、第一伸縮駆動素子を介してＹステージユニット６と接続されるベースユニット４と、各第一伸縮駆動素子を結ぶラインと直交するライン上に、撮像面を挟込むようなＣＣＤ３との第二相対位置に第二伸縮駆動素子を設け、第二伸縮駆動素子を介してベースユニット４と接続されるＸステージユニット４を備え、各第一伸縮駆動素子は一方の端部でＹステージユニット６に固定されるとともに他方の端部でベースユニット４に接続され、各第二伸縮駆動素子は一方の端部でＸステージユニット５に固定されるとともに他方の端部でベースユニット４に接続される。【選択図】      図２
2008209682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズが設けられたレンズユニットと、
前記光学レンズの光軸上に配置された撮像素子と、
前記撮像素子をステージ上に配置した第一のステージユニットと、
前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第一の相対位置に、それぞれ第一の伸縮駆動素子を設け、前記第一の伸縮駆動素子を介して前記第一のステージユニットと接続される第二のステージユニットと、
前記各第一の伸縮駆動素子を結ぶラインと直交するライン上において、前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第二の相対位置に、それぞれ第二の伸縮駆動素子を設け、前記第二の伸縮駆動素子を介して前記第二のステージユニットと接続される第三のステージユニットと、を備え、
前記各第一の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第一のステージユニットに固定されているとともに、他方の端部によって当該第二のステージユニットに接続され、
前記各第二の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第二のステージユニットに固定されているともに、他方の端部によって当該第三のステージユニットに接続され、
前記第二のステージユニットは、前記レンズユニットに固定されていることを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項２】
前記各伸縮駆動素子は、前記第二のステージユニットに接続されている端部側から電圧を供給されることを特徴とする請求項１記載の手振れ補正装置。
【請求項３】
当該装置の手振れ量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された手振れ量に応じて、前記伸縮駆動素子を伸縮駆動させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の手振れ補正装置。
【請求項４】
前記伸縮駆動素子がイオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の手振れ補正装置。
【請求項５】
光学レンズが設けられたレンズユニットと、
前記光学レンズの光軸上に配置された撮像素子と、
前記撮像素子をステージ上に配置した第一のステージユニットと、
前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第一の相対位置の少なくとも一方に第一の伸縮駆動素子を設け、前記第一の伸縮駆動素子を介して前記第一のステージユニットと接続される第二のステージユニットと、
前記相対位置を結ぶラインと直交するライン上において、前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第二の相対位置の少なくとも一方に第二の伸縮駆動素子を設け、前記第二の伸縮駆動素子を介して前記第二のステージユニットと接続される第三のステージユニットと、を備え、
前記第一の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第一のステージユニットに固定されているとともに、他方の端部によって当該第二のステージユニットに接続され、
前記第二の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第二のステージユニットに固定されているとともに、他方の端部によって当該第三のステージユニットに接続され、
前記第二のステージユニットは、前記レンズユニットに固定されていることを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載の手振れ補正装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮駆動素子を用いた手振れ補正装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置として、例えばデジタルカメラには、手振れにより撮影画像がぼやけることを防止する手振れ補正機能が搭載されている。手振れ補正機能としては、例えば、イメージセンサをアクチュエータによって手振れを打ち消すように移動させるメカニカル補正技術が知られている。このメカニカル補正技術に用いられる動力としてのアクチュエータには、例えば、ボイスコイルモータ、ステッピングモータ、圧電素子などが使用されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
ところで近年、その表裏から電圧を印加することでその形状を変化させ、それを動力とするフィルム状の伸縮駆動素子が開発されている。例えば、イオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）を用いた高分子アクチュエータは、電極に挟まれたイオン導電性樹脂膜に電圧を印加すると、マイナス極側は、プラスイオンとともに高分子内に保持されている水が移動してくることによって膨張して伸び、一方、対峙するプラス極側は、水を失うことによって縮むとい現象によるものである。つまり、フィルム状のＩＰＭＣ膜の屈曲運動を動力としている（特許文献３、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００６−１４５７６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７１５２８号公報
【特許文献３】特開平１１−２３５０６４号公報
【特許文献４】特開２００７−２８７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アクチュエータとしてのボイスコイルモータは、消費電力が多いため、発熱量も多く、長時間の駆動に不向きという問題がある。また、ステッピングモータは、その駆動音が大きくノイズの発生減になるとともに、ギア等のバックラッシュが発生することでその制御自体が難しいという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上述の従来欠点に鑑み、例えばイオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）を用いた高分子アクチュエータのような伸縮駆動素子を用いることで、発熱や駆動音の発生を比較的低く抑えることができるとともに、ギア等のバックラッシュが発生することのない手振れ補正装置及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる手振れ補正装置は、光学レンズが設けられたレンズユニットと、
前記光学レンズの光軸上に配置された撮像素子と、
前記撮像素子をステージ上に配置した第一のステージユニットと、
前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第一の相対位置に、それぞれ第一の伸縮駆動素子を設け、前記第一の伸縮駆動素子を介して前記第一のステージユニットと接続される第二のステージユニットと、
前記各第一の伸縮駆動素子を結ぶラインと直交するライン上において、前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第二の相対位置に、それぞれ第二の伸縮駆動素子を設け、前記第二の伸縮駆動素子を介して前記第二のステージユニットと接続される第三のステージユニットと、を備え、
前記各第一の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第一のステージユニットに固定されているとともに、他方の端部によって当該第二のステージユニットに接続され、
前記各第二の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第二のステージユニットに固定されているともに、他方の端部によって当該第三のステージユニットに接続され、
前記第二のステージユニットは、前記レンズユニットに固定されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明にかかる手振れ補正装置は、請求項１記載の手振れ補正装置において、前記各伸縮駆動素子は、前記第二のステージユニットに接続されている端部側から電圧を供給されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明にかかる手振れ補正装置は、請求項１または２記載の手振れ補正装置において、当該装置の手振れ量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された手振れ量に応じて、前記伸縮駆動素子を伸縮駆動させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明にかかる手振れ補正装置は、請求項１から３の何れかに記載の手振れ補正装置において、前記伸縮駆動素子がイオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明にかかる手振れ補正装置は、光学レンズが設けられたレンズユニットと、
前記光学レンズの光軸上に配置された撮像素子と、
前記撮像素子をステージ上に配置した第一のステージユニットと、
前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第一の相対位置の少なくとも一方に第一の伸縮駆動素子を設け、前記第一の伸縮駆動素子を介して前記第一のステージユニットと接続される第二のステージユニットと、
前記相対位置を結ぶラインと直交するライン上において、前記撮像素子の撮像面を挟み込むような前記撮像素子との第二の相対位置の少なくとも一方に第二の伸縮駆動素子を設け、前記第二の伸縮駆動素子を介して前記第二のステージユニットと接続される第三のステージユニットと、を備え、
前記第一の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第一のステージユニットに固定されているとともに、他方の端部によって当該第二のステージユニットに接続され、
前記第二の伸縮駆動素子は、一方の端部によって前記第二のステージユニットに固定されているとともに、他方の端部によって当該第三のステージユニットに接続され、
前記第二のステージユニットは、前記レンズユニットに固定されていることを特徴とする手振れ補正装置。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明にかかる手振れ補正装置は、請求項１から請求項５の何れかに記載の手振れ補正装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発熱や駆動音の発生を比較的低く抑えることができるとともに、ギア等のバックラッシュが発生することのない手振れ補正装置及び撮像装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の手振れ補正装置または撮像装置をデジタルカメラに適用した実施の形態について説明する。図１に、デジタルカメラＡにおける手振れ補正機構にかかる主要部及びその配置を示す。なお、図１（ａ）は、デジタルカメラＡの正面側（表側）斜視図、図１（ｂ）は、デジタルカメラＡの内部を裏側から見たときの斜視図である。また、図２に、後述するＣＣＤステージユニット２を示す。なお、図２（ａ）は、ＣＣＤステージユニット２の正面側（表側）斜視図、図２（ｂ）は、ＣＣＤステージユニット２の裏側斜視図である。
【００１４】
デジタルカメラＡは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、光学レンズを含むレンズユニット１とＣＣＤステージユニット２等を備えている。そして、レンズユニット１とＣＣＤステージユニット２は、図２（ａ）に示すようにＣＣＤステージユニット２上に配置された撮像素子としてのＣＣＤ３の撮像面が、レンズユニット１からの光軸（光学レンズの光軸）と垂直となるように、レンズユニット１からの光軸上（光学レンズの光軸上）に配置されている。また、レンズユニット１の例えば左側には、未図示の回路部（制御部を含む）、電池部、メディア部、センサ部等が備えられている。
【００１５】
ＣＣＤステージユニット２は、図２（ｂ）に示すように、大別するとベースユニット４と、ＣＣＤ３をＸ軸方向に移動させるためのＸステージユニット５と、ＣＣＤ３をＹ軸方向に移動させるＹステージユニット６等から構成されている。
【００１６】
ベースユニット４は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４に示すように、ベース７と、Ｘステージユニット５及びＹステージユニット６を介してＣＣＤ３をＸ軸方向に移動させるための、または、Ｙステージユニット６を介してＣＣＤ３をＹ軸方向に移動させるためのアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０を駆動させるための電圧を未図示の回路部から供給するためのＦＰＣ８、９と、ＦＰＣ８、９やアクチュエータ１０を保持するための保持部材１２と、Ｘ軸方向の変位を検知するためのホールセンサ１３と、ホールセンサ１３を搭載した基板１４と、Ｙ軸方向の変位を検知するためのホールセンサ１５と、ホールセンサ１５を搭載した基板１６とから構成されている。そして、アクチュエータ１０と、ＦＰＣ８、９と、保持部材１２と、基板１４、１６とが、ベース７にねじによって固定されている。なお、ベース７は、レンズユニット１に固定される。
【００１７】
ここで、アクチュエータ１０は、図４に示すように、Ｘステージユニット５及びＹステージユニット６を介してＣＣＤ３をＸ軸方向に移動させるための駆動部１０ａ、１０ｂと、Ｙステージユニット６を介してＣＣＤ３をＹ軸方向に移動させるための駆動部１０ｃ、１０ｄとが形成されている。これら駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、それぞれアクチュエータ１０における大凡方形の筐枠部１０ｅに、筐枠部１０ｅに沿って大凡等間隔で配置され、筐枠部１０ｅによって形成される枠の内部に突き出るように形成されている。また、駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、それぞれその一方の端部が筐枠部１０ｅと結合されている。そして、筐枠部１０ｅを挟持したＦＰＣ８とＦＰＣ９とが、更にベース７と保持部材１２との間で挟持されるように、ベース７に固定されている。つまり、駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、それぞれその一方の端部がベース７に固定されている。
【００１８】
なお、駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、それぞれの間では、互いに電気的に遮断されている。
【００１９】
また、ＦＰＣ８はアクチュエータ１０における駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの表側の面（ＣＣＤ３側の面）にそれぞれ個別に電気的接触をしている。つまり、未図示の回路部から電圧を供給することにより、駆動部１０ａの表側の面の電位と、駆動部１０ｂの表側の面の電位と、駆動部１０ｃの表側の面の電位と、駆動部１０ｄの表側の面の電位とを、個別に制御できるように接続されている。
【００２０】
一方、ＦＰＣ９はアクチュエータ１０における駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの裏側の面（ＣＣＤ３と反対側の面）にそれぞれ個別に電気的接触をしている。つまり、未図示の回路部から電圧を供給することにより、駆動部１０ａの裏側の面の電位と、駆動部１０ｂの裏側の面の電位と、駆動部１０ｃの裏側の面の電位と、駆動部１０ｄの裏側の面の電位とを、個別に制御できるように接続されている。
【００２１】
Ｘステージユニット５は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、Ｘステージ１７と、Ｘ軸方向の変位を検知させるためのマグネット１８等から構成されている。なお、マグネット１８は、Ｘ軸方向にＮＳに磁化されている。
【００２２】
Ｙステージユニット６は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、Ｙステージ２４と、Ｙ軸方向の変位を検知させるためのマグネット２５と、撮像素子としてのＣＣＤ３と、ＣＣＤ３を本体回路と電気的に接続するためのＦＰＣ２６と、ＣＣＤホルダー２７と、アクチュエータホルダー２８等から構成されている。ここで、マグネット２５は、Ｙ軸方向にＮＳに磁化されている。
【００２３】
なお、ＣＣＤ３は、ＦＰＣ２６上に搭載されるように当該ＦＰＣ２６と接続されている。また、ＣＣＤ３のＦＰＣ２６を介した裏側には、ＣＣＤホルダー２７がＦＰＣ２６またはＣＣＤ３の裏面に接着固定されている。そして、ＣＣＤホルダー２７がＹステージ２４にねじ止めされている。つまり、ＣＣＤ３は、ＣＣＤホルダー２７等を介してＹステージ２４上に固定されている。
【００２４】
また、Ｙステージ２４には、ガイドシャフト２２、２３が配置されている。そして、ガイドシャフト２２、２３に従って揺動するように、アクチュエータホルダー２８がＹステージ２４に搭載されている。つまり、アクチュエータホルダー２８は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｙステージ２４に対して左右に（Ｘ軸方向に）揺動するように、Ｙステージ２４に搭載されている。
【００２５】
そして、ＣＣＤステージユニット２では、ベースユニット４に設けられている孔部５０ａとＸステージユニット５に設けられている突起部５１ａとが、また、ベースユニット４に設けられている孔部５０ｂとＸステージユニット５に設けられている突起部５１ｂとが、嵌合するように、ベースユニット４とＸステージユニット５とが接合されている。
【００２６】
また、ベースユニット４に設けられている孔部５２ａとＹステージユニット６に設けられている突起部５３ａとが、また、ベースユニット４に設けられている孔部５２ｂとＹステージユニット６に設けられている突起部５３ｂとが、嵌合するように、ベースユニット４とＹステージユニット６とが接合されている。
【００２７】
ここで、孔部５０ａは、その一方の端部によってベース７に固定された駆動部１０ａのもう一方の端部に設けられている。また、孔部５０ｂは、その一方の端部によってベース７に固定されたアクチュエータ１０ｂのもう一方の端部に設けられている。つまり、ベースユニット４とＸステージユニット５は、アクチュエータ１０における駆動部１０ａ、１１０ｂを介して接合されている。なお、各嵌合部は、それぞれ保持部材３２ａまたは保持部材３２ｂにより固定されている。
【００２８】
一方、孔部５２ａは、その一方の端部によってベース７に固定された駆動部１０ｃのもう一方の端部に設けられている。また、孔部５２ｂは、その一方の端部によってベース７に固定された駆動部１０ｄのもう一方の端部に設けられている。つまり、ベースユニット４とＹステージユニット６は、アクチュエータ１０における駆動部１０ｃ、１０ｄを介して接合されている。なお、各嵌合部は、共通の保持部材３２ｃにより固定されている。
【００２９】
また、ＣＣＤステージユニット２は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、Ｘステージユニット５が、ベースユニット４に対してＸ軸方向（図２（ａ）中の矢印ロの方向）へ摺動可能に構成されている。つまり、ガイドシャフト２９ａ及びガイドシャフト２９ｂにガイドされて摺動するように構成されている。また、Ｙステージユニット６が、Ｘステージユニット５に対してＹ軸方向（図２（ａ）中の矢印イの方向）へ摺動可能に構成されている。つまり、ガイドシャフト３０ａ及びガイドシャフト３０ｂにガイドされて摺動するように構成されている。
【００３０】
具体的には、第一の接続部としてのガイドシャフト３０ａが、Ｘステージユニット５に設けられたシャフト保持部５５ａとＹステージユニット６に設けられたシャフト保持部５６ａとを接続するとともに、第二の接続部としてのガイドシャフト３０ｂが、Ｘステージユニット５に設けられたシャフト保持部５５ｂとＹステージユニット６に設けられたシャフト保持部５６ｂとを接続している。また、第三の接続部としてのガイドシャフト２９ａが、ベースユニット４に設けられたシャフト保持部５７ａとＸステージユニット５に設けられたシャフト保持部５８ａとを接続するとともに、第四の接続部としてのガイドシャフト２９ｂが、ベースユニット４に設けられたシャフト保持部５７ｂとＸステージユニット５に設けられたシャフト保持部５８ｂとを接続している。
【００３１】
このようにして、ＣＣＤ３がベースユニット４に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動可能に構成されている。
【００３２】
ここで、上述したようにアクチュエータホルダー２８は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｙステージ２４に対して左右に（Ｘ軸方向に）揺動するように構成されている。このため、Ｘステージユニット５をＸ軸方向に移動させながらＹステージユニット６をＹ軸方向に移動させることで、アクチュエータ１０における駆動部１０ｃ、１０ｄに不用なねじれ力（応力）が発生するような場合であっても、Ｙステージ２４に対するアクチュエータホルダー２８の揺動によってその応力を緩和することが可能となっている。
【００３３】
また、本実施の形態では、アクチュエータ１０における駆動部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、イオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）を用いた高分子アクチュエータとしてのフィルム状の伸縮駆動素子を用いるものとする。
【００３４】
イオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）を用いた高分子アクチュエータは、電極に挟まれたイオン導電性樹脂膜に電圧を印加すると、マイナス極側は、プラスイオンとともに高分子内に保持されている水が移動してくることによって膨張して伸び、一方、対峙するプラス極側は、水を失うことによって縮むという現象によるものである。つまり、フィルム状のＩＰＭＣ膜の屈曲運動を動力としている。
【００３５】
そして、Ｘステージユニット５及びＹステージユニット６のベースユニット４に対する移動、つまり、ＣＣＤ３のベースユニット４に対する移動は、このイオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）を用いた高分子アクチュエータによって行う。
【００３６】
なお、上述では、アクチュエータ１０における各駆動部をベースユニット４における構成物として便宜上説明しているが、駆動部１０ａ及び駆動部１０ｂをＸステージユニット５の構成物とみなしてもよいし、何れか一方のみをＸステージユニット５の構成物とみなしてもよい。また、駆動部１０ｃ及び駆動部１０ｄをＹステージユニット６の構成物とみなしてもよいし、何れか一方のみをＹステージユニット６の構成物とみなしてもよい。
【００３７】
つまり、本実施の形態では、光学レンズが設けられたレンズユニット１と、
光学レンズの光軸上に配置された撮像素子としてのＣＣＤ３と、
ＣＣＤ３をステージ上に配置した第一のステージユニットとしてのＹステージユニット６と、
ＣＣＤ３の撮像面を挟み込むようなＣＣＤ３との第一の相対位置に、第一の伸縮駆動素子としての駆動部１０ａまたは駆動部１０ｂを設け、駆動部１０ａまたは駆動部１０ｂを介してＹステージユニット６と接続される第二のステージユニットとしてのベースユニット４と、
駆動部１０ａと駆動部１０ｂとを結ぶラインと直交するライン上において、ＣＣＤ３の撮像面を挟み込むようなＣＣＤ３との第二の相対位置に、第二の伸縮駆動素子としての駆動部１０ｃまたは駆動部１０ｄを設け、駆動部１０ｃまたは駆動部１０ｄを介してベースユニット４と接続される第三のステージユニットとしてのＸステージユニット５と、を備え、
駆動部１０ａと駆動部１０ｂは、一方の端部によってＹステージユニット６に固定されているとともに、他方の端部によってベースユニット４に接続され、
駆動部１０ｃまたは駆動部１０ｄは、一方の端部によってベースユニット６に固定されているともに、他方の端部によってＸステージユニット５に接続され、
ベースユニット４は、レンズユニット１に固定されている。
【００３８】
以下、Ｘステージユニット５を移動させる場合、つまり、ＣＣＤ３をＸ軸方向（左右方向）に移動させる場合について説明する。基準位置、例えば、ベースユニット４平面の中央位置にＣＣＤ３があるときには、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、ベースユニット４とＸステージユニット５とを接続する、アクチュエータ１０における駆動部１０ａと駆動部１０ｂは、表側（ＣＣＤ３側）に同形状に撓んだ状態で平衡を保っている。つまり、駆動部１０ａと駆動部１０ｂは、ともに湾曲状（弓状）に撓んだ状態で平衡を保っている。
【００３９】
この状態から、左方向にＣＣＤ３を移動させたい場合は、駆動部１０ａの裏側の面（ＣＣＤ３と反対側の面）がプラス電位、駆動部１０ａの表側の面（ＣＣＤ３側の面）がマイナス電位になるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ａは、プラス電位となった裏側の面が縮むとともに、マイナス電位となった表側の面が延びることにより、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、駆動部１０ａがより大きく湾曲し、ＣＣＤ３は、Ｘステージユニット５を介して左方向に引っ張られる。そしてこのとき、同じタイミングで駆動部１０ｂの裏側の面（ＣＣＤ３と反対側の面）がマイナス電位、駆動部１０ｂの表側の面（ＣＣＤ３側の面）がプラス電位となるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ｂは、マイナス電位となった裏側の面が延びるとともに、プラス電位となった表側の面が縮むことにより、その形状が湾曲形状となっていた駆動部１０ｂは、開く方向に（湾曲を解消するように）形状が変化し、ＣＣＤ３は、Ｘステージユニット５を介して左方向に押される。このように、Ｘステージユニット５を介してＣＣＤ３の左右（Ｘ軸方向）に配置された駆動部に対してそれぞれその形状が逆に変化するように電圧を印加することで、ＣＣＤ３を左方向に強い力で移動させることができる。
【００４０】
一方、右方向にＣＣＤ３を移動させたい場合は、駆動部１０ａの裏側の面がマイナス電位、駆動部１０ａの表側の面がプラス電位になるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ａは、マイナス電位となった裏側の面が延びるとともに、プラス電位となった表側の面が縮むことにより、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、その形状が湾曲形状となっていた駆動部１０ａは、開く方向に（湾曲を解消するように）形状が変化し、ＣＣＤ３は、Ｘステージユニット５を介して右方向に押される。そしてこのとき、同じタイミングで駆動部１０ｂの裏側の面がプラス電位、駆動部１０ｂの表側の面がマイナス電位となるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ｂは、プラス電位となった裏側の面が縮むとともに、マイナス電位となった表側の面が引っ張られることにより、駆動部１０ｂがより大きく湾曲し、ＣＣＤ３は、Ｘステージユニット５を介して右方向に引っ張られる。このように、Ｘステージユニット５を介してＣＣＤ３の左右（Ｘ軸方向）に配置された駆動部に対してそれぞれその形状が逆に変化するように電圧を印加することで、ＣＣＤ３を右方向に強い力で移動させることができる。
【００４１】
次に、Ｙステージユニット６を移動させる場合、つまり、ＣＣＤ３をＹ軸方向（上下方向）に移動させる場合について説明する。基準位置、例えば、ベースユニット４平面の中央位置にＣＣＤ３があるときには、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、ベースユニット４とＹステージユニット６とを接続する、アクチュエータ１０における駆動部１０ｃと駆動部１０ｄは、表側（ＣＣＤ３側）に同形状に撓んだ状態で平衡を保っている。つまり、駆動部１０ｃと駆動部１０ｄは、ともに湾曲状（弓状）に撓んだ状態で平衡を保っている。
【００４２】
この状態から、上方向にＣＣＤ３を移動させたい場合は、駆動部１０ｃの裏側の面（ＣＣＤ３と反対側の面）がプラス電位、駆動部１０ｃの表側の面（ＣＣＤ３側の面）がマイナス電位になるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ｃは、プラス電位となった裏側の面が縮むとともに、マイナス電位となった表側の面が延びることにより、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、駆動部１０ｃがより大きく湾曲し、ＣＣＤ３は、Ｙステージユニット６を介して上方向に引っ張られる。そしてこのとき、同じタイミングで駆動部１０ｄの裏側の面（ＣＣＤ３と反対側の面）がマイナス電位、駆動部１０ｄの表側の面（ＣＣＤ３側の面）がプラス電位となるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ｄは、マイナス電位となった裏側の面が延びるとともに、プラス電位となった表側の面が縮むことにより、その形状が湾曲形状となっていた駆動部１０ｄは、開く方向に（湾曲を解消するように）形状が変化し、ＣＣＤ３は、Ｙステージユニット６を介して上方向に押される。このように、Ｙステージユニット６を介してＣＣＤ３の上下（Ｙ軸方向）に配置された駆動部に対してそれぞれその形状が逆に変化するように電圧を印加することで、ＣＣＤ３を上方向に強い力で移動させることができる。
【００４３】
一方、下方向にＣＣＤ３を移動させたい場合は、駆動部１０ｃの裏側の面がマイナス電位、駆動部１０ｃの表側の面がプラス電位になるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ｃは、マイナス電位となった裏側の面が延びるとともに、プラス電位となった表側の面が縮むことにより、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、その形状が湾曲形状となっていた駆動部１０ｃは、開く方向に（湾曲を解消するように）形状が変化し、ＣＣＤ３は、Ｙステージユニット６を介して下方向に押される。そしてこのとき、同じタイミングで駆動部１０ｄの裏側の面がプラス電位、駆動部１０ｄの表側の面がマイナス電位となるようにＦＰＣ８及びＦＰＣ９を介して電圧を印加する。すると駆動部１０ｄは、プラス電位となった裏側の面が縮むとともに、マイナス電位となった表側の面が引っ張られることにより、駆動部１０ｄがより大きく湾曲し、ＣＣＤ３は、Ｙステージユニット６を介して下方向に引っ張られる。このように、Ｙステージユニット６を介してＣＣＤ３の上下（Ｙ軸方向）に配置された駆動部に対してそれぞれその形状が逆に変化するように電圧を印加することで、ＣＣＤ３を下方向に強い力で移動させることができる。
【００４４】
なお、レンズユニット１とＣＣＤ３との相対位置は、レンズユニットとの相対位置が固定されているベースユニット４との相対位置に基づいて検知される。つまり、Ｘステージユニットに設けられているマグネット１８からの磁場の変化を、ベースユニット４に設けられているホールセンサ１３が検知することで、レンズユニット１とＣＣＤ３とのＸ軸方向の相対位置を検知することができる。また、Ｙステージユニットに設けられているマグネット２５からの磁場の変化を、ベースユニット４に設けられているホールセンサ１５が検知することで、レンズユニット１とＣＣＤ３とのＹ軸方向の相対位置を検知することができる。
【００４５】
図１４は、手振れ補正機能にかかる回路構成を示すブロック図である。制御部６０には、メモリ５４とＣＰＵ５５が備えられている。そして、メモリ５４には、プログラム等が記憶されている。ＣＰＵ５５はこのメモリ５４に格納されたプログラムに従って所定の処理を実行する。
【００４６】
具体的には、デジタルカメラＡに備えられた操作キー５６としての例えばシャッターキーがユーザにより半押し操作されると、デジタルカメラＡに内蔵された手振れ検出手段としての角速度センサ５７に対して、図１５に示すようなデジタルカメラＡのＸ軸方向回転各速度及びＹ軸方向回転角速度を検出させる。そして、角速度センサ５７により検出される角速度に基づいて、デジタルカメラＡが回転したことによって発生する、ＣＣＤ３の撮像面に対する光学像の変移量（手振れ量）を算出し、ＣＣＤ３に投影される光学像の位置が常に一致するように、つまり、手振れを打ち消すように、アクチュエータ１０における、駆動部１０ａ、駆動部１０ｂ、駆動部１０ｃ、及び駆動部１０ｄを上述したように制御する。なお、このとき、ホールセンサ１３及びホールセンサ１５からの出力に基づいてＣＣＤ３の位置を検知しながら、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にＣＣＤ３を必要量だけ移動させる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態では、アクチュエータの駆動部に、電圧を印加することによって変形するフィルム状の伸縮駆動素子を使用することにより、モータのような駆動音及びギアの音が無く静かで、かつバックラッシュ等も発生させずに、手振れ補正を行うことができる。また、ボイスコイルモータと違い熱をほとんど発生させることもない。
【００４８】
また、ＣＣＤ３を上下左右（Ｘ軸−Ｙ軸平面）方向に移動させるためのアクチュエータ１０における各駆動部を、レンズユニット１に固定されるベースユニット４にそれぞれ大凡等しい条件でその一方の端部を接続しているため、対応する移動方向への移動時に当該駆動部へ加わる応力を各駆動部間で等しくすることができ、結果として、いずれの方向へＣＣＤ３を移動させたとしても、同様な駆動状態を得ることができる。つまり、安定した制御が可能となる。またこれにより、各駆動部の動力を無駄なくＣＣＤ３の移動に変換することができ、消費電力を低く抑えることができる。
【００４９】
なお、上述の実施の形態では、２枚のＦＰＣ８、９によりアクチュエータ１０を挟持する構成について説明したが、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、折り曲げることでアクチュエータ１０における筐枠部１０ｅの両面を覆うことが可能な１枚のＦＰＣ８０によりアクチュエータ１０を挟持する構成としてもよい。また、当該ＦＰＣ８０を介してホールセンサ１３やホールセンサ１５と未図示の回路部とを接続する構成としてもよい。部品点数を削減することができる。
【００５０】
また、上述の実施の形態では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に対応させて、ともに2個ずつのアクチュエータを使用しているが、１個ずつでも可能である。また、アクチュエータの取り付けをねじで固定しているが、ばね材等を用い挟み込んでも良い。
【００５１】
また、上述の実施の形態では、レンズユニット１に対して、つまり、光学レンズに対してＣＣＤが移動する構成について説明したが、撮像素子としてのＣＣＤに対して光学レンズが移動するように構成してもよい。つまり、撮像素子または光学レンズを移動させるアクチュエータが、伸縮駆動素子であればよい。また伸縮駆動素子は、イオン導電性高分子・貴金属接合体（ＩＰＭＣ膜）に限定するものではない。
【００５２】
また、上述の実施の形態では、撮像素子として、ＣＣＤを用いた構成について説明したが、撮像素子はＣＭＯＳであってもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態のように本発明の手振れ補正装置または撮像装置は、デジタルカメラへの適用に限定されるものではなく、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルビデオカメラ等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】デジタルカメラにおける手振れ補正機構にかかる主要部及びその配置の説明図であり、（ａ）はデジタルカメラの外面の正面側斜視図、（ｂ）は、デジタルカメラの内部を裏側から見たときの斜視図。
【図２】ＣＣＤステージユニットの説明図であり、（ａ）は表側斜視図、図２（ｂ）は裏側斜視図
【図３】ベースユニットの説明図であり、（ａ）は裏側斜視図、図２（ｂ）は表側斜視図
【図４】ＦＰＣとアクチュエータの配置の説明図
【図５】Ｘステージユニットの説明図であり、（ａ）は裏側斜視図、図２（ｂ）は表側斜視図
【図６】Ｙステージユニットの説明図であり、（ａ）は裏側斜視図、図２（ｂ）は表側斜視図
【図７】アクチュエータホルダーの説明図であり、（ａ）はアクチュエータホルダーが左方向に移動したときの図、（ｂ）はアクチュエータホルダーが中央にあるときの図、（ｃ）はアクチュエータホルダーが右方向に移動したときの図
【図８】ＣＣＤをＸ軸方向に移動させる場合の説明図であり、（ａ）はＣＣＤステージユニットの裏側正視図、（ｂ）はＣＣＤステージユニットの断面図
【図９】ＣＣＤを左方向に移動させる場合の説明図であり、（ａ）はＣＣＤステージユニット裏側正視図、（ｂ）はＣＣＤステージユニットの断面図
【図１０】ＣＣＤを右方向に移動させる場合の説明図であり、（ａ）はＣＣＤステージユニット裏側正視図、（ｂ）はＣＣＤステージユニットの断面図
【図１１】ＣＣＤをＹ軸方向に移動させる場合の説明図であり、（ａ）はＣＣＤステージユニット裏側正視図、（ｂ）はＣＣＤステージユニットの断面図
【図１２】ＣＣＤを上方向に移動させる場合の説明図であり、（ａ）はＣＣＤステージユニット裏側正視図、（ｂ）はＣＣＤステージユニットの断面図
【図１３】ＣＣＤを下方向に移動させる場合の説明図であり、（ａ）はＣＣＤステージユニット裏側正視図、（ｂ）はＣＣＤステージユニットの断面図
【図１４】手振れ補正機能にかかる回路構成を説明するためのブロック図
【図１５】角速度センサが検出する変移量の説明図
【図１６】ＦＰＣの説明図であり、（ａ）は開いた状態、（ｂ）は閉じた状態
【符号の説明】
【００５５】
Ａ：デジタルカメラ
１：レンズユニット
２：ＣＣＤステージユニット
３：ＣＣＤ
４：ベースユニット
５：Ｘステージユニット
６：Ｙステージユニット
１０：アクチュエータ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ：駆動部
７：ベース
１７：Ｘステージ
２４：Ｙステージ
【図１】
2008209682.tif 000003
【図２】
2008209682.tif 000004
【図３】
2008209682.tif 000005
【図４】
2008209682.tif 000006
【図５】
2008209682.tif 000007
【図６】
2008209682.tif 000008
【図７】
2008209682.tif 000009
【図８】
2008209682.tif 000010
【図９】
2008209682.tif 000011
【図１０】
2008209682.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月18日(2008.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面が光軸と垂直となるように当該光軸上に撮像素子を移動させる、撮像素子のステージ構造であって、
ベースユニットと、
前記撮像素子を固定するための第一のステージユニットと、
前記ベースユニットと前記第一のステージユニットとに接合し、伸張または収縮することにより前記撮像素子を第一の方向に移動させるための第一の駆動部と、
前記第一の方向に揺動可能に前記第一のステージユニットが固定された第二のステージユニットと、
前記ベースユニットと前記第二のステージユニットとに接合し、伸張または収縮することにより前記撮像素子を前記第一の方向と直交する第二の方向に移動させるための第二の駆動部と、
を備えたことを特徴とするステージ構造。
【請求項２】
前記電圧印加部は、前記第一の駆動部又は前記第二の駆動部の少なくとも一方の前記ベースユニット側に接合された端部側に設けられ、
前記第一の駆動部又は前記第二の駆動部の少なくとも一方は、前記端部側に設けられた電圧印加部から電圧が印加されることにより伸張または収縮する伸縮駆動素子で構成されることを特徴とする請求項１に記載のステージ構造。
【請求項３】
前記伸縮駆動素子は、その表裏面に電圧が印加されることにより伸張または収縮するフィルム状の高分子アクチュエータで構成されることを特徴とする請求項２に記載のステージ構造。
【請求項４】
前記電圧印加部は、前記伸縮駆動素子の表裏面に接触する電極を有する二枚のＦＰＣからなることを特徴とする請求項３に記載のステージ構造。
【請求項５】
前記電圧印加部は電極を有し、折りたたまれることにより前記伸縮駆動素子の表裏面に当該電極が接触する一枚のＦＰＣからなることを特徴とする請求項３に記載のステージ構造。
【請求項６】
撮像素子と、
請求項１乃至５の何れかに記載のステージ構造と、
手振れを検出する検出部と、
この検出部により手振れが検出されると、その撮像面が光軸と垂直となるように当該光軸上に前記撮像素子を移動させるため、前記ステージ構造の電圧印加部に電圧を印加するよう制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、撮像素子のステージ構造及び撮像装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の目的は、上述の従来欠点に鑑み、ギア等のバックラッシュが発生することのない撮像素子のステージ構造及び撮像装置を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、撮像面が光軸と垂直となるように当該光軸上に撮像素子を移動させる、撮像素子のステージ構造であって、ベースユニットと、前記撮像素子を固定するための第一のステージユニットと、前記ベースユニットと前記第一のステージユニットとに接合し、伸張または収縮することにより前記撮像素子を第一の方向に移動させるための第一の駆動部と、前記第一の方向に揺動可能に前記第一のステージユニットが固定された第二のステージユニットと、前記ベースユニットと前記第二のステージユニットとに接合し、伸張または収縮することにより前記撮像素子を前記第一の方向と直交する第二の方向に移動させるための第二の駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記電圧印加部は、前記第一の駆動部又は前記第二の駆動部の少なくとも一方の前記ベースユニット側に接合された端部側に設けられ、前記第一の駆動部又は前記第二の駆動部の少なくとも一方は、前記端部側に設けられた電圧印加部から電圧が印加されることにより伸張または収縮する伸縮駆動素子で構成されることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、前記伸縮駆動素子は、その表裏面に電圧が印加されることにより伸張または収縮するフィルム状の高分子アクチュエータで構成されることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項３記載の発明において、前記電圧印加部は、前記伸縮駆動素子の表裏面に接触する電極を有する二枚のＦＰＣからなることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、上記請求項３記載の発明において、前記電圧印加部は電極を有し、折りたたまれることにより前記伸縮駆動素子の表裏面に当該電極が接触する一枚のＦＰＣからなることを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、撮像素子と、請求項１乃至５の何れかに記載のステージ構造と、手振れを検出する検出部と、この検出部により手振れが検出されると、その撮像面が光軸と垂直となるように当該光軸上に前記撮像素子を移動させるため、前記ステージ構造の電圧印加部に電圧を印加するよう制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、発熱や駆動音の発生を低く抑えることができるとともに、ギア等のバックラッシュが発生することのない撮像素子のステージ構造及び撮像装置を提供することができる。