(57)【要約】【課題】小型で高精度の位置検出機能を有するテーブル装置を提供する。【解決手段】テーブル装置Ｂはベース部材１１に対向して配置され互いに平行でない２軸方向に前記ベース部材１１に対して任意に移動可能な移動テーブル１２，１３，１７と、発光部８２Ｘ，８２Ｙと受光部６２Ｘ，６２Ｙから構成され前記２軸方向における移動テーブルの位置をそれぞれ検出する一対の位置センサ８２Ｘ，８２Ｙ，６２Ｘ，６２Ｙとを備える。前記各位置センサは、前記発光部と受光部のうちのどちらか一方が移動テーブル１７に配置されており、かつ前記発光部と受光部の間の光路Ｘ，Ｙが前記移動テーブルの移動平面に平行でかつそれぞれの光路が互いに平行とならないように設けられている。【選択図】　図７
2004054180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材に対向して配置され互いに平行でない２軸方向に前記ベース部材に対して任意に移動可能な移動テーブルと、発光部と受光部から構成され前記２軸方向における移動テーブルの位置をそれぞれ検出する一対の位置センサとを備えるテーブル装置であって、
前記各位置センサは、前記発光部と受光部のうちのどちらか一方が移動テーブルに配置されており、かつ前記発光部と受光部の間の光路が前記移動テーブルの移動平面に平行でかつそれぞれの光路が互いに平行とならないように設けられていることを特徴とするテーブル装置。
【請求項２】
前記各位置センサは、それぞれの光路が交差するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のテーブル装置。
【請求項３】
前記各位置センサの発光部は、１つの発光側ホルダにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のテーブル装置。
【請求項４】
前記各位置センサの受光部は、１つの受光側ホルダにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のテーブル装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つのテーブル装置を、撮像素子の移動・位置検出手段として用いたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラの手振れ補正や撮像素子の画素ずらし等に好適に用いられる２軸方向に移動可能なテーブル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベース部材に対向して配置され前記ベース部材に対し２軸方向に任意に移動可能な移動テーブルを備えたテーブル装置において、ベース部材に対する移動テーブルの位置を光学的に検出する方法として、種々のものが開示されている。中でも高い測定精度と測定装置の小型化の観点から、ＬＥＤとＰＳＤとのセットを用いたものが広く用いられている。ＬＥＤとＰＳＤとのセットを用いた位置検出機構については、例えば、特開２００１−４２３７７号公報に開示されている。このＬＥＤとＰＳＤとのセットを用いた位置検出は、被写体の光軸と平行に発光するようにＬＥＤを移動テーブルに固定し、移動テーブルの移動に伴って移動するスポット光の位置を線状の受光面を有するＰＳＤを用いて検出する。
【０００３】
一般に、ＰＳＤは受光面に当たるスポット光の重心と両端子間までの距離に反比例した電流値比から位置を算出する。よって、暗ノイズ等の関係からスポット光の径を大きくすることで精度を向上させることができる。逆に、ＬＥＤとＰＳＤとの距離が短い場合は、スポット径が小さくなることでＬＥＤ発光位置とスリットのずれなどの制御困難な誤差が拡大されて測定範囲を大幅に減少させるという問題を生じる。一方、スポット径を大きくすることで生ずる検出範囲が減少するという問題については、大型のＰＳＤを用い検出範囲を広くする等の工夫がなされている。しかし、大型のＰＳＤをもちいるとコストがかかるばかりか、機構のサイズが大きくなる。また、ＬＥＤの発光の方向性を高めるために、レンズなどを付して発光の方向性を高めたものを用いる必要もあり、ＬＥＤも大型のものを用いることが必要という問題があった。
【０００４】
すなわち、位置検出の精度を高めるためには、ＬＥＤとＰＳＤ間の距離を長く取り、大型のＬＥＤやＰＳＤを用いて機構自体を大型化することが好ましい。しかし、撮像装置に組み込むためには、光学系との設計の整合により、大型の位置検出機構を組み込むことは困難な場合が多い。また、近年小型のカメラが主流になりつつあり、大型の位置検出機構を備えたテーブル装置を用いることの困難性が顕著になっている。特に、撮像素子を駆動させるために用いられるテーブル装置の場合、撮影光学系と撮像面までの距離が離れすぎるとカメラ全体が大型化してしまうため、鏡筒から一定距離内に移動テーブルを設ける必要がある。この場合、大型の位置検出機構を用いることが困難であり、結果として、精度を犠牲にして、ＬＥＤとＰＳＤの間の距離を短くし小型の素子を用いた位置検出機構を用いざるを得ないという状況にあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、小型で高精度の位置検出機能を有するテーブル装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のテーブル装置を提供する。
【０００７】
テーブル装置は、ベース部材に対向して配置され互いに平行でない２軸方向に前記ベース部材に対して任意に移動可能な移動テーブルと、発光部と受光部から構成され前記２軸方向における移動テーブルの位置をそれぞれ検出する一対の位置センサとを備えるものである。そして、前記各位置センサは、前記発光部と受光部のうちのどちらか一方が移動テーブルに配置されており、かつ前記発光部と受光部の間の光路が前記移動テーブルの移動平面に平行でかつそれぞれの光路が互いに平行とならないように設けられている。
【０００８】
上記構成において、移動テーブルは、互いに平行でない、例えば、直交する２軸方向に任意に移動することができる。移動テーブルのベース部材に対する位置は、例えばＬＥＤなどで構成される発光部と、例えば位置検出素子（ＰＳＤ）、ＣＣＤ、ＭＯＳセンサ等で構成される受光部とを備える位置センサにより行われる。位置センサは移動テーブルの２軸方向における位置をそれぞれ検出するために、一対で設けられている。
【０００９】
それぞれの位置センサは、発光部と受光部のうちのどちらか一方が移動テーブルに設けられており、それぞれ、発光部と受光部の間の光路が前記移動テーブルの移動平面に平行になるように設けられている。したがって、移動テーブルとベース部材との間の距離にかかわらず、発光部と受光部間の距離を長く取ることができる。したがって、制御不可能な位置誤差感度が下がり、ＰＳＤなどの受光部を大きくする必要がなくなる。また、発光部から光束が移動テーブル上を通過するように構成することもできるので、位置センサの光路のために必要な空間を別に確保する必要がなく、テーブル装置自体を小型化することができる。
【００１０】
本発明のテーブル装置は、具体的には以下のように種々の態様で構成することができる。
【００１１】
好ましくは、前記各位置センサは、それぞれの光路が交差するように配置されている。
【００１２】
上記構成において、２つ以上の検出方向の光路を重複させて配置することにより、光路が占める空間を省スペース化することができ、装置全体として小型化することができる。
【００１３】
前記各位置センサの発光部は１つの発光側ホルダにそれぞれ配置され、各位置センサの受光部は１つの受光側ホルダにそれぞれ配置されていることが好ましい。すなわち、それぞれの位置センサを構成する同種部材同士を同じホルダに保持することで、組立時の取り付け精度の調整を容易にすることができ、互いの検出方向の位置関係を精度よく保つことができる。
【００１４】
上記各構成のテーブル装置は、撮像素子の移動・位置検出手段として好適に用いることができる。具体的には、撮像素子を移動することによって、手振れ補正や画素ずらしを高精度で行うことができる撮像装置を小型に構成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のテーブル装置を用いた撮像装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
撮像装置は、図１に示すように、カメラ本体２と、撮像装置１０とで構成されるデジタルカメラ１に搭載されて用いられる。撮像装置１０は、複数のレンズ４と鏡胴３とから構成される光学ユニットＡと当該光学ユニットに接続して用いられる撮像素子などを備えた手振れ補正機能を有する撮像ユニットＢとからなる。撮像ユニットＢは、図１の矢印５で示すように、撮影中にデジタルカメラ１がブレて、光学ユニットＡの光軸が図１にＬで示す位置よりずれた場合に、撮像素子を矢印６に示すように移動させて光軸のずれを補正する。本発明のテーブル装置は、撮像ユニットＢにおいて、上記手振れ補正機能のために撮像素子を移動させるのに用いられる。
【００１７】
図２に撮像装置１０の組立分解斜視図を示す。図３に、図２の撮像装置をＩ−Ｉ断面で切断した断面図を示す。図４に図２の撮像装置をＩＩ−ＩＩ断面で切断した断面図を示す。図５に図２の撮像装置をＩＩＩ−ＩＩＩ断面で切断した断面図を示す。
【００１８】
まず、撮像ユニットから説明する。撮像ユニットＢは、土台となるベース部材１１と、該ベース部材１２に対して水平方向（以下、この方向をＸ軸方向とする。）に移動する第１ステージ１３と、該第１ステージ１３の移動方向（Ｘ軸方向）に対して垂直方向（以下、Ｙ軸方向として説明する。）に移動する第２ステージ１２と、該第２ステージに固定される撮像素子１５と、ベース部材に固着され第１及び第２ステージの移動量を検知する位置検出素子（以下、ＰＳＤと表記する。）を搭載したＰＳＤホルダ１４とを備える。また、撮像ユニット全体を光学ユニットの底面３ａと共に外部から密閉する防塵キャップ１９が設けられている。
【００１９】
撮像素子１５を揺動可能に支持するベース部材１１、第１ステージ１３、第２ステージ１２、及びＰＳＤホルダ１４は、撮像素子１５（撮像素子からの情報を処理する第１基板を含む。）の周囲に位置し鏡胴３の底面外郭と撮像素子１５外郭の余剰空間を充填するように配置される。
【００２０】
ベース部材１１は、光軸Ｌ方向（以下、Ｚ軸方向とする。）に略垂直に設けられた板体であり、中央に光軸用の大穴２４を有する金属製フレーム２３である。ベース部材１１のフレーム２３には、ＰＳＤホルダ１４を固定するためのＰＳＤホルダ固定穴２５、鏡筒３に該ベース部材１１を固定するための鏡筒固定穴２６、ベース部材と第１ステージとの間に懸架される押圧スプリングを固定するための押圧スプリング掛け２７が設けられている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、鏡胴３との位置（煽りとレンズバック）を調整することができるように撮像ユニットＢを光学ユニットＡに連結するため、ベース部材１１は、鏡筒３の底面上に突状に形成されている３つの固定部２０との間でそれぞれ調整ビス３３と調整スプリング２１によって固定される。固定部２０に用いられた調整スプリング２１によって、ベース部材１１と鏡筒３の底面との距離や傾きを調整でき、その結果光学ユニットＡと撮像ユニットＢとの間の光軸調整をすることができる。
【００２２】
ベース部材１１には、ロッド支持腕２９及び位置決め腕（図示なし）がＺ軸方向に立設されている。ロッド支持腕２９は、振動伝達ロッド２８の端部に圧電素子５７を固定し、さらに圧電素子５７の他端にウェイト３０を固定した構成の第１アクチュエータが設けられている。第１アクチュエータは、位置決め腕にウェイト３０を当接した状態で、振動伝達ロッド２８がＸ軸方向に延在する方向に、振動伝達ロッド２８の両端近傍がロッド支持腕に嵌合されてベース部材１１に固定される。ロッド支持腕２９と振動伝達ロッド２８との間の接着には、硬化後も弾性の残るシリコン接着剤などの接着剤を用いることが好ましい。また、位置決め腕とウェイト３０との間の接着には、柔らかいゴム系又はシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。
【００２３】
図４に示すように、ベース部材１１の２つのロッド支持腕２９には、その上面にＺ軸方向に延在する突部８４が設けられている。後述のように突部８４は、組立時に第１ステージ１３の移動制限穴５２ａに嵌合される。
【００２４】
第１ステージ１３は、ベース部材１１に対して光軸方向（Ｚ軸方向）下流側に配置される。第１ステージ１３は、ほぼ同一面内に第２ステージ１２を収めるための開口５１が設けられたアルミニウム製の矩形のフレーム５２により構成される。第１ステージ１３には、ベース部材１１に固定された第１アクチュエータ５９の振動伝達ロッド２８に当接する第１ロッド当接部５３と、後述する第２ステージに固定された第２アクチュエータ４４の振動伝達ロッド４７に当接する第２ロッド当接部５４と、ベース部材１１の押圧スプリング掛け２７との間に押圧スプリング５５を係止するための押圧スプリング掛け５６と、移動制限穴７９とを備える。
【００２５】
第１ロッド当接部は、別部材であるキャップ３２とスプリング３１と共に第１アクチュエータ５９の振動伝達ロッド２８を上下から挟持し、振動伝達ロッド２８に沿って摺動自在に第１アクチュエータに結合する。キャップ３２は、一端を第１ステージに係止され、中央部を該振動伝達ロッド２８と当接し、他端を挟持スプリング３１に引っ張られることによって第１ステージの第１ロッド当接部に固定される。該キャップ３２と振動伝達ロッド２８の接触圧は該挟持スプリング３１の力量の２倍程度となる。該挟持スプリング３１は捩りコイルスプリングである。該挟持スプリング３１は、キャップ３２の２つのフックと第１ステージ１３のスプリングフックとの間にそれぞれ、両腕と中央円弧部を掛け渡している。
【００２６】
移動制限穴は、前述したようにベース部材１１のロッド支持腕２９の先端の突部８４とゆるく勘合する（図４参照）。移動制限穴５２ａは第１ステージ１３の移動量を決めるために移動方向（Ｘ軸方向）に伸びた長穴で、第１ステージがＸ軸方向へのみ移動可能なように短辺方向（Ｙ軸方向）に勘合し、その両端で移動が規制される。また、振動伝達ロッド２８と第１ステージ１３が移動制限穴の短辺方向（Ｙ軸方向）へ移動（脱落）することを防止する。
【００２７】
図５に示すように、組み上げ時にベース部材１１と第１ステージ１３にそれぞれ設けられた押圧スプリング掛け２７，５６に設けられた押圧スプリング５５によって、第１ステージ１３は、ベース部材１２に近づく方向に付勢されており、第１ステージ１３が、第１ステージ１３の振動伝達ロッド２８を中心として回転するのを防止している。
【００２８】
第２ステージ１２は、底に開口４１を備えた導電樹脂製の箱体４０であり、撮像素子１５と放熱板１６とローパスフィルタ６５と第２アクチュエータ４４とを保持する。放熱板１６は、撮像素子１５の撮像面が付されていない背面側に当接して、第２ステージの周壁４０によって区画された開口を覆うように第２ステージに固定される。撮像素子１５と撮像素子の前に間隔枠を介し密着して位置するローパスフィルタ６５は前方より密着スプリングによって該放熱板１６に押圧される。
【００２９】
第２ステージ１２は、第２アクチュエータ４４を保持する。第２アクチュエータ４４は、箱体４０の側部に設けられた支持腕４５に接着保持されている。振動伝達ロッド４７の先端と末端（圧電素子５５側）を第２ステージ１２の２本のロッド支持腕に軸嵌合させ、同じく第２ステージに設けられている位置決め面４５ａ（図３参照）にウェイト４６を当接させた状態で、該ウェイト４６を第２ステージ１２に対して接着している。接着には上述の第１アクチュエータ５９の接着と同様に、振動伝達ロッド６０の接着には、シリコン接着剤などの硬化後も弾性の残る接着剤、ウェイト５８の接触には、柔らかいゴム系若しくはシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。
【００３０】
第２ステージ１２の第２アクチュエータ４４は、第１ステージ１３の第２ロッド当接部５４とキャップ４８とで挟持される。その結果、第２ステージ１２が第１ステージ１３の開口５１内に配置された状態で摩擦結合する。第２ロッド当接部５４とキャップ４８の固定には、挟持スプリング４９が用いられる。キャップ４８の一端は、第２ロッド当接部５４に係止され、中央部は振動伝達ロッド４７と当接し、他端が挟持スプリング４９に引っ張られる。キャップ４８と振動伝達ロッド４７との接触圧は、用いられる挟持スプリング４９の２倍程度となる。挟持スプリング４９は、第１アクチュエータ５９に用いられたものと同様に捩りコイルスプリングである。挟持スプリング４９は、キャップ４８の２つフックと第１ステージの第２ロッド当接部５４のスプリングフックの間にそれぞれ端部と直線部中央とを掛け渡すようにして両者を固定する。
【００３１】
第２ステージ１２は、その一部に金属製の方向基準部４２を有する。方向基準部４２は、その表裏に剛球４３をそれぞれ介して、ベース部材１１と第１ステージ１３と接している。第１ステージ１３とベース部材１１との間に押圧スプリング５５が掛けられることで、２つのステージ１２，１３は、それぞれが摩擦結合している振動伝達ロッドを中心とする回転を抑止される。
【００３２】
図３乃至５に示すように、放熱板１６の背面には第１基板１７が設けられている。撮像素子１５は、端子部６９が放熱板１６の通穴６８を通って第１基板１７に配設される。第１基板１７の背面側には、撮像素子１５の位置を検知するため、２つの赤外ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙを収納したＬＥＤホルダ７０と、撮像素子ドライバ、撮像素子からの光電信号を処理するためのプリアンプ及び色分離回路、ホワイトバランス調整回路、アナログ処理回路などの撮像素子の画像信号出力回路の一部が搭載される。
【００３３】
また、第１基板１７は、ＣＣＤの端子部６９に接続し、ＣＣＤ、ローパスフィルタを第２ステージに固定する。第１基板１７には、撮像素子１５と第２基板１８とつなぐフレキシブル基板６７が接続される。該フレキシブル基板６７は、図７に示すように、第１基板１７に接続されるのみならず、放熱板１６にも接続し、該放熱板１６を接地させている。具体的には、フレキシブル基板６７は、第１基板１７に接続されている端子８８近傍に分枝部８７が設けられており、この分枝部８７が第１基板１７に設けられた貫通穴を通過してその下に存在する放熱板１６と接続されている。これにより放熱板１６に接している第２ステージ１２、剛球４３、ベース部材１１も接地されることになる。フレキシブル基板６７は、水平方向に第１基板１７を出た直後に、一旦光軸方向前方へ折り曲げられ、該ベース部材１１付近で折り返されて第２基板１８の位置で再び水平方向に折り曲げられ、第２基板１８と接続される。
【００３４】
ＰＳＤホルダ１４は、ベース部材１１上に配置され、第２ステージ１２（すなわち、第１基板１７）の移動量を検知する位置検出素子（第１及び第２ＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙ）を２つ搭載する。また、図４に示すように、ＰＳＤホルダ１４の内壁には、ＰＳＤホルダ１４から第１ステージ１３の一部を覆うように突起８３が設けられており、第１ステージ１３の光軸方向の脱落を防止する。
【００３５】
防塵キャップ１９は、周壁１９ａと底壁１９ｂとから構成され、片面が閉じた円筒体である。防塵キャップ１９は、その周壁１９ａ下部に設けられたビス止め穴７３ａと鏡筒の底面３ａのキャップ固定穴２５ａとによって、上述の撮像素子１５及びその駆動機構を内包するように鏡筒ユニットの底面に固着される。防塵キャップの上面１９ｂにはフレキシブル基板６７を通すための小開口部７４があり、第１基板と接続されたフレキシブル基板を防塵キャップの外側に存在する第２基板（図示なし）と接続可能にしている。また、小開口部７４の密閉性をより向上させるために、小開口部を密閉する密閉部材が設けられており、具体的には、フレキシブル基板を折り曲げた状態で、テープなどを用いて小開口部７４を閉塞する。
【００３６】
図６は、図２の撮像装置におけるＬＥＤとＰＳＤとの配置関係を示す要部拡大図である。上述のように、２つの赤外ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙは、第１基板１７の移動面と発光する光束が平行になるようにＬＥＤホルダ７０に保持される。ＬＥＤホルダ７０にはスリット７１Ｘ，７１ＹがＬＥＤ８２から離れた位置に併設されており、各ＬＥＤ８２から発光された光は、スリット７１Ｘ，７１Ｙを通ることによって線光源へと変換される。各ＬＥＤ８２は、光束の方向性を高めるためにレンズを備えているが、上述のように発光方向が第１基板の移動平面に平行であるので、必要スポット径の光強度を高めることができ、距離を離しても十分な出力を得ることができる。これによって、後述するように、ＬＥＤとＰＳＤ間の距離が変化しても、位置検出の精度が変化することがない。
【００３７】
ＬＥＤホルダ７０は、スリット７１Ｘ，７１Ｙが放熱板１６（第１基板包絡線）外周に沿うように第１基板１７上に配置されるので、ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙから射出する光路の大部分は放熱板１６（第１基板包絡線）内を通る。したがって、光路のためのスペースを省くことができる。
【００３８】
また、２つのＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙにそれぞれ対応する２つのＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙは、上述のようにＰＳＤホルダ１４に保持される。ＰＳＤホルダ１４には、それぞれのＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙを保持する配置部６１Ｘ，６１Ｙが設けられている。配置部６１Ｘ，６１Ｙにそれぞれ組み込まれたＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙは、クリップ６３によって固定されている。
【００３９】
ＰＳＤホルダ１４の配置部６１Ｘ，６１Ｙに設けられたＸＹ平面に平行に伸びるスリット６４Ｘ，６４Ｙによって各々のＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙの受光面は、対応する２つのＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙの光束と直交する。
【００４０】
図７は、図６のＬＥＤからの光束の発光の様子を説明する概念図である。２つのＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙからそれぞれ発光された光束Ｘ，Ｙは、ＬＥＤホルダの空隙部分６０で互いに交差するようにして進む。２つの光束Ｘ，Ｙのための光路が占める空間６０を重複させ、このスペースを小さくすることができる。そして光束Ｘ，Ｙは、ＬＥＤホルダ７０に設けられたスリット７１Ｘ，７１Ｙから、ＰＳＤホルダ１４に設けられたスリット６４Ｘ，６４Ｙを通過してそれぞれ対応するＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙに到達する。
【００４１】
ここで、第２スライダ１２と共に第１基板１７が移動した場合は、ＬＥＤ８２Ｘ，８２ＹとＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙ間の距離が変化するが、上述のように、ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙは、光束の方向性を高めるためにレンズを備えているため、距離が変わったとしても光束の強度は顕著に変化することなく、ＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙによる位置検出の精度は変わることがない。
【００４２】
次にＬＥＤとＰＳＤとの配置に関する変形例について説明する。図８（ａ）は、図２に示すＬＥＤとＰＳＤの配置関係を示す概略図である。図８（ｂ）は、変形例にかかるＬＥＤとＰＳＤとの配置関係を示す概略図である。上記実施例においては、上述のように、ＬＥＤから射出された光束Ｘ，Ｙは、第１基板１７に平行に射出され、そのまま直接ＰＳＤに入射する。変形例では、光路の途中にプリズム９１を配置して、光束をＺ軸方向に屈折させ、受光面がＺ軸方向を向くようにＰＳＤを配置する。このように光束Ｘ，Ｙを屈折させることにより、光路長を長くすることができ、位置検出の精度をより高めることができる。
【００４３】
次に本実施形態にかかる撮像装置の手振れ補正の動作について説明する。図９は、本実施形態にかかる手振れ補正撮像装置の駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。
【００４４】
制御回路は、カメラ本体すなわち、鏡胴３に入射される光軸Ｌのブレ５を検知して角速度信号を出力するジャイロ素子９０と第２ステージ１２（撮像素子１５）の位置を検出するＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙの総合的な制御を行い、入力された信号に基づいて移動量や存在位置を演算するマイコン１０２と、マイコンからの駆動信号に基づいて所定周波数の駆動パルスを発生させるドライブ回路１０４とで構成される。ドライブ回路から発生された駆動パルスは第１及び第２アクチュエータ３０，４６に出力され、アクチュエータに沿って第１及び第２ステージ１２、１３が移動する。
【００４５】
ジャイロ素子９０は、鏡胴３に固定されており、カメラ本体が矢印５で示すようにぶれると２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の角速度を検出してマイコン１０２に出力する。
【００４６】
マイコン１０２は、ジャイロ素子９０から角速度信号が入力されると、光学系の焦点距離信号から撮像素子上（結像面上）のぶれによる像の移動量、移動速度を算出する。算出した移動速度と第２ステージ１２（撮像素子１５）の位置から２つのリニアアクチュエータへ印加される所定周波数の供給電圧を決定する。すなわち、マイコン１０２は、ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙからの光を受けてＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙから出力された信号に基づいて第２ステージ１２（撮像素子１５）が現在存在している位置を算出し、ジャイロ素子９０から入力された角速度信号に基づいて、撮像素子１５が本来あるべき位置を計算し、現在位置との差を比較して、あるべき位置に撮像素子１５が戻るようにステージを移動させるようフィードバック制御を行なう。
【００４７】
ドライブ回路１０４は、マイコン１０２からの信号を受けて、アクチュエータ３０，４６の共振周波数の７割程度の周波数の駆動パルスを出力する。駆動パルスは、圧電素子５７，５５に印加され、以下の原理によって、第１及び第２ステージを振動伝達ロッド２８、４７に沿って移動させる。
【００４８】
図１０（ａ）に示すような緩やかな立ち上がり１１０と急激な立下り部分１１２を有する鋸歯状波の駆動パルスを圧電素子５７，５５に印加すると、（ｂ２）に示すように、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部分１１０では圧電素子５７，５５が緩やかにその厚み方向に伸び変位し、圧電素子に固定されている振動伝達ロッド２８，４７が軸方向に緩やかに変位する。このとき振動伝達ロッド２８，４７に摩擦結合したステージ１２，１３は摩擦力により振動伝達ロッド２８，４７と共に移動する。
【００４９】
一方、駆動パルスの急激な立下り部分１１２では、圧電素子５７，５５は、急速に厚み方向に縮み変位し圧電素子５７，５５に結合する振動伝達ロッド２８，４７も急速に軸方向に変位する。このとき、（ｂ３）に示すように、振動伝達ロッド２８，４７に摩擦結合したステージ１２，１３は慣性力により摩擦結合力に打ち勝って実質的にその位置に留まり移動しない。結果として、（ｂ１）に示す初期状態よりもステージは右側に移動する。圧電素子５７，５５に前記鋸歯状波の駆動パルスを連続的に印加することにより、ステージ１２，１３を連続的に軸方向に移動させることができる。なお、ここで実質的にその位置に留まり移動しないとは、振動伝達ロッド２８，４７の正方向及び負方向の伸縮時のいずれにおいてもステージ１２，１３と振動伝達ロッド２８，４７との間で滑りを生じつつステージがそれぞれ移動するが、移動量が対称ではないため、全体としてどちらか任意の位置方向にステージ１２，１３移動する場合を含む。
【００５０】
なお、ステージ１２，１３を左方向に移動させるには、圧電素子５７，５５に印加する鋸歯状波の波形を変えて急速な立ち上がりと緩やかな立下りからなる駆動パルスを印加すれば上述とは逆の作用によってこれを達成することができる。なお、駆動パルスは、矩形波やその他の波形を適用することもできる。
【００５１】
ベース部材１１に保持された第１アクチュエータの圧電素子５７に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子５７は伸縮を繰り返す。圧電素子５７の伸縮はウェイト３０と振動伝達ロッド２８に伝達する。ウェイト３０と振動伝達ロッド２８の慣性質量の差からウェイト３０はほとんど移動せず、振動伝達ロッド２８のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド２８は、上述のように、ロッド支持腕２９に接着されているが、接着剤が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差で摩擦結合する第１ステージ１３が振動伝達ロッド２８に沿ってＸ軸方向に移動する。第１ステージ１３の加減速に伴ない第１アクチュエータ５９に嵌合ガタ内で移動しようとする力が働くが、振動伝達ロッド２８とロッド支持腕２９とが接着されているため、移動は起こらず、補正性能のみならず焦点移動による光学性能劣化も防止することができる。
【００５２】
第１ステージ１３がＸ軸方向へ移動すると、第１ステージに連結されている第２ステージ１２も同時にＸ軸方向に移動する。第２ステージ１２は第１ステージ１３とベース部材１１の間にかかる押圧スプリング５５と、第２ステージ１２とベース部材１１との間の剛球４３により、抵抗が少なくかつ光軸方向にがたつくことなく移動する。このとき、第１基板１７上の第２ＬＥＤ８２Ｙは光路Ｙが撮像素子の撮像面と直交する第２ＰＳＤ６２Ｙに対して検出方向に移動するため、第２ＰＳＤ６２Ｙによる位置の変化が検出される。なお、第１ＬＥＤ８２Ｘは第１ＰＳＤ６２Ｘに対する光路Ｘ方向に移動するため、第１ＰＳＤによる位置の変化の検出はなされない。
【００５３】
一方、第２ステージ１２に保持された第２アクチュエータ４４の圧電素子５８に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子５８は伸縮を繰り返す。圧電素子５８の伸縮はウェイト４６と振動伝達ロッド４７に伝達する。ウェイト４６と振動伝達ロッド４７の慣性質量の差からウェイト４６はほとんど移動せず、振動伝達ロッド４７のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド４７は、上述のように、第２ステージ１２のロッド支持腕４５に接着されているが、接着剤が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差によって第２ステージ１２が第１ステージ１３に対して振動伝達ロッド４７の延在方向（Ｙ軸方向）に移動（自走）する。第２ステージ１２の加減速に伴ない第２アクチュエータ４４に嵌合ガタ内で移動しようとする力が働くが、振動伝達ロッド４７とロッド支持腕４５とが接着されているため、移動できない。よって、補正性能のみならず焦点移動による光学性能劣化も防止することができる。
【００５４】
このように第２アクチュエータ４４に駆動パルスが印加された場合は、第１ステージ１３とは独立して第２ステージ１２だけがＹ軸方向に移動（自走）する。第２ステージ１２は第１ステージ１３とベース部材１１との間にかかる押圧スプリング５５と、第２ステージ１２と第１ステージの間の剛球４３により、抵抗が少なく、かつ光軸方向へのがたつきを起こすことなく移動する。このとき、第１基板１７上の第１ＬＥＤ８２Ｘは光路Ｘが撮像素子の撮像面と直交する第１ＰＳＤ６２Ｘに対して検出方向に移動するため、第１ＰＳＤによる位置の変化が検出される。なお、第２ＬＥＤ８２Ｙは第２ＰＳＤ６２Ｙに対する光路Ｙ方向に移動するため、第２ＰＳＤによる位置の変化の検出はなされない。
【００５５】
第１及び第２アクチュエータ５９，４４には、振動伝達ロッド２８、４７と第１ステージ１３の２つのロッド当接部５３，５４との接触部分に、粘着特性を有するグリスが塗布されている。グリスを接触部分に塗布することにより、ロッド当接部と振動伝達ロッド２８とが使用時において繰り返し研磨された場合に生じる研磨粉がグリスの粘着特性により飛散せず、ゴミとして撮像素子１５の撮像面に付着することを防止することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態にかかる撮像装置によれば、ステージの位置を検出するためのＬＥＤとＰＳＤがステージの移動方向と平行な光路を持つように配置されているため、光学ユニットとの設計の整合のために、鏡筒と撮像素子の撮像面までのＺ軸方向の距離を短くせざる得ない場合であっても、ベース部材１１とスライダとの距離に関係なくＬＥＤ，ＰＳＤの配置位置を決定することができる。したがって、両素子間の距離を長くすることもでき、精度と検出範囲を両立することができる。また、それぞれのＬＥＤは、それぞれ射出する光束が交差するように配置されているため、ＬＥＤからの光路のためのスペースを小さくすることができ、装置を小型に構成することができる。
【００５７】
また、それぞれＬＥＤとＰＳＤはホルダ７０，１４に固定して設けられているため、装置への組み込み時における組み込み誤差を少なくし、検出精度を高めることができる。したがって、高い検出制度を必要とする手振れ補正や画素ずらしのために撮像素子を移動させる移動・位置検出に好適に用いることができる。
【００５８】
次に本発明の撮像装置の第２実施形態について説明する。図１０は本発明の第２実施形態の撮像装置の組立分解斜視図である。本実施形態にかかる撮像装置は概ね第１実施形態にかかる撮像装置と共通した構造を有しており、異なる構成部分を中心に説明する。
【００５９】
撮像装置は、光学ユニットと撮像ユニットの２つのユニットからなる。本実施形態の鏡筒３は、撮像ユニットを取り付けるための固定部２０が鏡筒の周囲に設けられている。２つのユニットは、互いの位置（煽りとレンズバック）を調整されて固定される。３ヶ所に設けられた固定部２０とスプリング２１は光学ユニットと撮像ユニットとの間隔を調整するものである。
【００６０】
撮像素子を支持、揺動するベース部材１１、第１ステージ１３、第２ステージ１２及びＰＳＤホルダ１４ａは撮像素子１５（第１基板１７を含む）の周囲に位置し鏡胴３の底面３ａ外郭と撮像素子１５外郭の余剰空間を充填するように配置される。
【００６１】
ベース部材は、中央に光軸用の大穴２４を有する金属フレームである。ベース部材１１のフレーム２３には、ＰＳＤホルダ１４ａを固定するためのＰＳＤホルダ固定穴２５、鏡筒３に該ベース部材１１を固定するための鏡筒固定穴２６などが設けられている。ベース部材からはＺ軸方向に伸びるロッド支持腕が立設されており、第１アクチュエータ５９の振動伝達ロッドの先端と末端を２本のロッド支持腕に軸嵌合により固定している。
【００６２】
第１ステージ１３及び第２ステージは、第１の実施形態にかかる撮像装置と同様の構造を有している。すなわち、ベース部材１１に対して第１ステージ１３がＸ軸方向に移動すると共に、第１ステージ１３に対して第２ステージ１２がＹ軸方向に移動する。よって、結果的に第２ステージに固定されている撮像素子１５は、ベース部材に対してＸＹ平面上を移動することができる。
【００６３】
ＰＳＤホルダ１４ａは、ベース部材と連結し前記第１ステージ１３、第２ステージ１２、撮像素子１５（放熱板１６、基板１７を含む）とを全周囲むようにベース部材１１に固着されるとともに、第２ステージの移動量を検知する素子（第１及び第２ＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙ）を２つ搭載する。各々のＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙの受光面は、その配置部６１Ｘ，６１Ｙに設けられたＸＹ平面に水平に伸びるスリットによって、第２ステージ１３上の２つのＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙの光束と直交する。
【００６４】
第２基板１８は、結像面の背面に位置し、ＰＳＤホルダ１４ａの背面開口部を被覆するようにＰＳＤホルダ１４ａに固着されると共に、第１基板１７とフレキシブル基板６７で結線されている。すなわち、ベース部材１１、ＰＳＤホルダ１４ａ、第２基板１８は、撮像素子１５とその駆動機構とを光路と移動スペースを除き密閉して内包する構造をとる。
【００６５】
第２基板１８には、撮像素子１５又は第１基板１７からの信号を処理する回路とＰＳＤからの第２ステージの位置信号とジャイロ回路から２つのリニアアクチュエータを制御する回路とが搭載されている。第２基板へは検出方向が直交する２つのジャイロ信号がジャイロ基板（図示なし）より入力される。また、この第２基板からはリニアアクチュエータ制御信号と処理された撮像素子信号が出力される。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態にかかる撮像装置によれば、ＰＳＤを保持するＰＳＤホルダ１４ａが撮像素子の密閉部材としても使用されているため、キャップなどの防塵カバーを付すことなく、撮像素子の防塵対策を行うことができる。
【００６７】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、上記各実施形態では、ＬＥＤをＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ設けているが、例えば、１つのＬＥＤを用い、当該ＬＥＤからの光束をプリズムなどで分光させて、それぞれの分光成分が２つのＰＳＤに対応するように構成することもできる。
【００６８】
また、受光部には、ＰＳＤの変わりに、ＣＣＤやＭＯＳセンサなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置を用いたデジタルカメラの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる撮像装置の組立分解斜視図である。
【図３】図２の撮像装置をＩ−Ｉ断面で切断した断面図である。
【図４】図２の撮像装置をＩＩ−ＩＩ断面で切断した断面図である。
【図５】図２の撮像装置をＩＩＩ−ＩＩＩ断面で切断した断面図である。
【図６】図２の撮像装置におけるＬＥＤとＰＳＤとの配置関係を示す要部拡大図である。
【図７】図６のＬＥＤからの光束の発光の様子を説明する概念図である。
【図８】図８（ａ）は、図２に示すＬＥＤとＰＳＤの配置関係を示す概略図である。図８（ｂ）は、変形例にかかるＬＥＤとＰＳＤとの配置関係を示す概略図である。
【図９】図２の手振れ補正撮像装置の駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。
【図１０】アクチュエータの駆動原理を説明するための図である。（ａ）は圧電素子に印加される駆動パルスの波形の例である。（ｂ）はアクチュエータの動きを説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の撮像装置の組立分解斜視図である。
【符号の説明】
Ａ　光学ユニット
Ｂ　撮像ユニット（テーブル装置）
Ｘ，Ｙ　光路
１　デジタルカメラ
２　カメラ本体
３　光学ユニット
４　レンズ
１０　撮像装置
１１　ベース部材
１２　第２ステージ
１３　第１ステージ
１４，１４ａ　ＰＳＤホルダ
１５　撮像素子
１６　放熱板
１７　第１基板
１８　第２基板
１９　防塵キャップ
２０　固定部
２１　調整スプリング
２３　フレーム
２５　ＰＳＤホルダ固定穴
４４　第２アクチュエータ
５９　第１アクチュエータ
６２Ｘ，６２Ｙ　ＰＳＤ
６７　フレキシブル基板
７０　ＬＥＤホルダ
８２Ｘ，８２Ｙ　ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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