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技術 二次元移動装置

出願人 株式会社駿河生産プラットフォーム
発明者 原口康史
出願日 2005年5月16日 (14年10ヶ月経過) 出願番号 2005-142429
公開日 2006年11月24日 (13年4ヶ月経過) 公開番号 2006-320166
状態 未査定
技術分野 カメラレンズの調整 往復動・振動型電動機 リニアモータ
主要キーワード 水平移動ステージ 方向位置検出器 略十字形 位置検出ユニット 平コイル 自動焦点機構 拘束部材 用駆動回路
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この項目の情報は公開日時点(2006年11月24日)のものです。
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図面 (8)

課題

X方向の移動機構とY方向の移動機構とを同一平面上で実現することで全体を薄型化する。

解決手段

水平移動ステージ11と、水平移動ステージの隣接する第1辺A1および第2辺A2の外側にそれぞれ設けられ、水平移動ステージを第1,第2辺に直角でかつ水平な方向にそれぞれ付勢する扁平な第1,第2ボイスコイルモータ121,122と、第1辺に対向する第3辺A3,第2辺に対向する第4辺A4の外側にそれぞれ設けられ、第1,第2ボイスコイルモータによる付勢に反作用する第1,第2バネ131,132と、水平移動ステージ11が載置され、第1,第2ボイスコイルモータが固定され、第1,第2バネが取り付けられた基台盤14とを備える。

概要

背景

たとえば、デジタルカメラに搭載される手ブレ補正機構においてXYステージを移動させるために、ボイスコイルモータVCM)を使用した二次元移動装置が用いることが考えられる(図7参照)。
図7の二次元移動装置9は、第1,第2ボイスコイルモータ91,92を備えている。ステージ93をX方向に移動する第1ボイスコイルモータ91は可動テーブル94に設けられ、この可動テーブル94をY方向に移動する第2ボイスコイルモータ92は基台盤95に設けられている。

可動テーブル94には第1ボイスコイルモータ91によるX方向の付勢反作用するバネ96が設けられ、基台盤95には第2ボイスコイルモータ92によるY方向の付勢に反作用するバネ97が設けられている。

概要

X方向の移動機構とY方向の移動機構とを同一平面上で実現することで全体を薄型化する。水平移動ステージ11と、水平移動ステージの隣接する第1辺A1および第2辺A2の外側にそれぞれ設けられ、水平移動ステージを第1,第2辺に直角でかつ水平な方向にそれぞれ付勢する扁平な第1,第2ボイスコイルモータ121,122と、第1辺に対向する第3辺A3,第2辺に対向する第4辺A4の外側にそれぞれ設けられ、第1,第2ボイスコイルモータによる付勢に反作用する第1,第2バネ131,132と、水平移動ステージ11が載置され、第1,第2ボイスコイルモータが固定され、第1,第2バネが取り付けられた基台盤14とを備える。

目的

本発明は、上記の問題を解決するために提案されたものであって、X方向の移動機構とY方向の移動機構とを同一平面上で実現することで全体を、薄型化し配線が複雑にならない二次元移動装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
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請求項1

扁平な四角形状の水平移動ステージと、前記水平移動ステージの隣接する第1辺および第2辺の外側にそれぞれ設けられ、前記水平移動ステージを前記第1辺および前記第2辺に直角でかつ水平な方向にそれぞれ付勢する扁平な第1および第2ボイスコイルモータと、前記第1辺に対向する第3辺および前記第2辺に対向する第4辺の外側にそれぞれ設けられ、前記第1および第2ボイスコイルモータによる付勢に反作用する第1および第2バネと、前記水平移動ステージが載置され、前記第1および第2ボイスコイルモータが固定され、前記第1および第2バネが取り付けられた基台盤と、を備えたことを特徴とする二次元移動装置

請求項2

前記第1ボイスコイルモータは、前記第1辺の端面に設けられた扁平コアと、前記扁平コアが前記第1辺に直角でかつ水平な方向に移動できるように前記扁平コアに巻回された扁平ソレノイドコイルとからなり、前記第2ボイスコイルモータは、前記第2辺の端面に設けられた扁平コアと、前記扁平コアが前記第2辺に直角でかつ水平な方向に移動できるように前記扁平コアに巻回された扁平ソレノイドコイルとからなることを特徴とする請求項1記載の二次元移動装置。

請求項3

前記水平移動ステージの四隅の外側に、当該水平移動ステージの垂直移動拘束するように設けられた前記基台盤から形状に立ち上がる拘束部材を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の二次元移動装置。

請求項4

前記第1ボイスコイルモータは前記水平移動ステージを前記第1バネに向けて付勢し、前記第2ボイスコイルモータは前記水平移動ステージを前記第2バネに向けて付勢する請求項1から3の何れかに記載の二次元移動装置において、前記第1バネは、一辺が前記移動ステージの第3辺に当接し、他辺が前記基台盤に固定された上方に湾曲する板バネにより構成され、 前記第2バネは、一辺が前記移動ステージの第4辺に当接し、他辺が前記基台盤に固定された上方に湾曲する板バネにより構成されている,ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の二次元移動装置。

技術分野

0001

本発明は、デジタルカメラに搭載されるいわゆる手ブレ補正機構自動焦点機構等に用いる二次元移動装置に関し、具体的には、X方向の移動機構とY方向の移動機構とを同一平面上で実現することで全体を薄型化した二次元移動装置に関する。

背景技術

0002

たとえば、デジタルカメラに搭載される手ブレ補正機構においてXYステージを移動させるために、ボイスコイルモータVCM)を使用した二次元移動装置が用いることが考えられる(図7参照)。
図7の二次元移動装置9は、第1,第2ボイスコイルモータ91,92を備えている。ステージ93をX方向に移動する第1ボイスコイルモータ91は可動テーブル94に設けられ、この可動テーブル94をY方向に移動する第2ボイスコイルモータ92は基台盤95に設けられている。

0003

可動テーブル94には第1ボイスコイルモータ91によるX方向の付勢反作用するバネ96が設けられ、基台盤95には第2ボイスコイルモータ92によるY方向の付勢に反作用するバネ97が設けられている。

発明が解決しようとする課題

0004

ところが、図7に示した二次元移動装置は、ステージ93のX方向移動上段の可動テーブル94上で行い、ステージ93のY方向移動を下段の可動テーブル94上で行っているため、二次元移動装置の全体厚が厚くなり、特に携帯電話付に組み込まれたデジタルカメラに図7の二次元移動装置を搭載する場合には問題がある。また、2段構成であるため配線が複雑となるという問題がある。

0005

本発明は、上記の問題を解決するために提案されたものであって、X方向の移動機構とY方向の移動機構とを同一平面上で実現することで全体を、薄型化し配線が複雑にならない二次元移動装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の二次元移動装置は、扁平な四角形状の水平移動ステージと、前記水平移動ステージの隣接する第1辺および第2辺の外側にそれぞれ設けられ、前記水平移動ステージを前記第1辺および前記第2辺に直角でかつ水平な方向にそれぞれ付勢する扁平な第1および第2ボイスコイルモータと、前記第1辺に対向する第3辺および前記第2辺に対向する第4辺の外側にそれぞれ設けられ、前記第1および第2ボイスコイルモータによる付勢に反作用する第1および第2バネと、前記水平移動ステージが載置され、前記第1および第2ボイスコイルモータが固定され、前記第1および第2バネが取り付けられた基台盤とを備えたものである。

0007

また、請求項2記載の二次元移動装置は、請求項1記載の二次元移動装置において、前記第1ボイスコイルモータは、前記第1辺の端面に設けられた扁平コアと、前記扁平コアが前記第1辺に直角でかつ水平な方向に移動できるように前記扁平コアに巻回された扁平ソレノイドコイルとからなり、前記第2ボイスコイルモータは、前記第2辺の端面に設けられた扁平コアと、前記扁平コアが前記第2辺に直角でかつ水平な方向に移動できるように前記扁平コアに巻回された扁平ソレノイドコイルとからなるものである。

0008

また、請求項3記載の二次元移動装置は、請求項1又は2記載の二次元移動装置において、前記水平移動ステージの四隅の外側に、当該水平移動ステージの垂直移動拘束するように設けられた前記基台盤から形状に立ち上がる拘束部材を備えたものである。

0009

また、請求項4記載の二次元移動装置は、前記第1ボイスコイルモータは前記水平移動ステージを前記第1バネに向けて付勢し、前記第2ボイスコイルモータは前記水平移動ステージを前記第2バネに向けて付勢する請求項1から3の何れかに記載の二次元移動装置において、前記第1バネは、一辺が前記移動ステージの第3辺に当接し、他辺が前記基台盤に固定された上方に湾曲する板バネにより構成され、前記第2バネは、一辺が前記移動ステージの第4辺に当接し、他辺が前記基台盤に固定された上方に湾曲する板バネにより構成されているものである。,

発明の効果

0010

本発明は、水平移動ステージを、直接、第1ボイスコイルモータおよび第2ボイスコイルモータにより駆動するので二次元移動装置全体が薄型化できる。
また、従来のように2段には構成しないので、配線が簡素化される。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明の二次元移動装置の実施形態を図面により説明する。
図1は本発明の二次元移動装置の一例を示す説明図である。図1において、二次元移動装置1は、水平移動ステージ11と、第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122と、第1バネ131(例えば、コイルバネ又は板バネ)および第2バネ132(例えば、コイルバネ又は板バネ)と、基台盤14とを備えている。

0012

水平移動ステージ11は扁平な四角形状(図1では正方形状)をなしている。
第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122はそれぞれ扁平コアFCと扁平ソレノイドコイルSCとを備えている。第1ボイスコイルモータ121は、水平移動ステージ11の第1辺A1の外側に設けられ、水平移動ステージ11をX方向(第1辺A1に直角でかつ水平な方向:本実施形態では第1辺A1から対向辺(第3辺A3)に向かう方向を正とする)に付勢することができる。また、第2ボイスコイルモータ122は、水平移動ステージ11の第1辺A1に隣接する第2辺A2の外側に設けられ、水平移動ステージ11をY方向(第2辺A2に直角でかつ水平な方向:本実施形態では第2辺A2から対向辺(第4辺A4)に向かう方向を正とする)に付勢することができる。

0013

第1バネ131は、第1ボイスコイルモータ121が設けられた第1辺A1に対向する第3辺A3の外側に設けられ、第1ボイスコイルモータ121による付勢に反作用する。また、第2バネ132は、第2ボイスコイルモータ122が設けられた第2辺A2に対向する第4辺A4の外側に設けられ、第2ボイスコイルモータ122による付勢に反作用する。

0014

なお、二次元移動装置1は、第1ボイスコイルモータ121が水平移動ステージ11を第1バネ131に向けて(+X方向に向けて)付勢し、第2ボイスコイルモータ122が水平移動ステージ11を第2バネ132に向けて(+Y方向に向けて)付勢するように構成するようにできる。この場合には、第1バネ131の反作用の向きは第1辺A1に向かう向き(−X方向)であり、第2バネ132の反作用の向きは第2辺A2に向かう向き(−Y方向)である。

0015

また、二次元移動装置1は、第1ボイスコイルモータ121が水平移動ステージ11を第1バネ131と反対側に向けて(−X方向に向けて)付勢し、第2ボイスコイルモータ122が水平移動ステージ11を第2バネ132と反対側に向けて(−Y方向に向けて)付勢するように構成するようにもできる。この場合には、第1バネ131の反作用の向きは第1辺A1とは反対向き(+X方向)であり、第2バネ132の反作用の向きは第2辺A2とは反対向き(+Y方向)である。

0016

基台盤14には、水平移動ステージ11が載置され、第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122が固定され、第1バネ131および第2バネ132が取り付けられている。

0017

第1ボイスコイルモータ121の扁平ソレノイドコイルSCに電流I1を流すことで、扁平コアFCが水平移動ステージ11の第1辺A1の端面を押し、水平移動ステージ11は第1バネ131の反作用(第1バネ131が第3辺A3の端面を押し戻す力)を受けつつX方向に移動することができる。また、第2ボイスコイルモータ121の扁平ソレノイドコイルSCに電流I2を流すことで、扁平コアFCが水平移動ステージ11の第2辺A2の端面を押し、水平移動ステージ11は第2バネ132の反作用(第2バネ132が第4辺A4の端面を押し戻す力)を受けつつY方向に移動することができる。

0018

また、図1には示していないが、二次元移動装置1では、水平移動ステージ11の基準位置からの移動距離(xおよびy)を、第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122の各ソレノイドコイルSCを流れる電流I1,I2により知ることができる。また、二次元移動装置1では、高精度の位置検出を行う場合には、位置検出ユニットを搭載することができる。この位置検出ユニットは、たとえば水平移動ステージ11、または水平移動ステージ11に載置されるテーブル(後述する図2の符号17参照)に設けたX方向リニアスケールおよびY方向リニアスケールと、各リニアスケールの目盛りを読み取るセンサとから構成できる。なお、位置検出ユニットとして、光学式静電容量式等、周知のものが利用できる。

0019

第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122として、周知構成の種々の方式のものが使用できる。これらの方式に応じて、第1ボイスコイルモータ121(第2ボイスコイルモータ122)の扁平コアFCは、第1辺A1(第2辺A2)の端面に当接して設けることができる。また、第1ボイスコイルモータ121(第2ボイスコイルモータ122)の周知の構成に応じて、扁平コアFCが第1辺A1(第2辺A2)に直角でかつ水平な方向に移動できるようにソレノイドコイルSCが巻回される。

0020

図2の斜視図、図3の平面図、図4(A)のX方向側面図、図4(B)の−Y方向側面図により、二次元移動装置のより具体的な実施形態を説明する。

0021

なお、図2から図4における構成要素に付した符号のうち、図1に示した符号と同一の符号の構成要素は、図1の構成要素と同じであるので説明は省略する。

0022

図2から図4では、二次元移動装置1は、水平移動ステージ11、第1,第2ボイスコイルモータ121,122、第1,第2バネ131,132、基台盤14に加え、拘束部材151,152,153および154と、X方向移動用駆動回路161およびY方向移動用駆動回路162と、テーブル17とが示されている。
水平移動ステージ11および第2ボイスコイルモータ122は図4(B)には示されない。移動ステージ11の第1辺A1,第3辺A3,第4辺A4は図4(A)には示されず、移動ステージ11の第1辺A1,第2辺A2,第3辺A3,第4辺A4は図4(B)には示されない。
拘束部材152,153は図4(A)には示されず、拘束部材151,152は図4(B)には示されない。Y方向移動用駆動回路162は図4(B)には示されない。また、拘束部材151,152,153,154が水平移動ステージ11の垂直移動を拘束する様子を明らかにするために、図3および図4(A),(B)にはテーブル17は示していない。

0023

ここでは、第1ボイスコイルモータ121は水平移動ステージ11を第1バネ131に向けて付勢し、第2ボイスコイルモータ122は水平移動ステージ11を第2バネ132に向けて付勢するように構成されている。

0024

基台盤14は、概略十字形に構成されており、水平移動ステージ11が載置される中央部140(図4(A),(B)には示さない)と、第1ボイスコイルモータ121が搭載される第1突出部141と、第2ボイスコイルモータ122が搭載される第2突出部142と、第1バネ131が搭載される第3突出部143と、第2バネ132が搭載される第4突出部144と、中央部140の4隅に形成された拘束部材151,152,153および154の立上がり部1451,1452,1453,1454とから構成されている。
第3突出部143は図4(A)には示されず、第2突出部142は図4(B)には示されない。立上がり部1452,1453は図2には示されず、立上がり部1451〜1454は図3には示されない。立上がり部1452,1453は図4(A)には示されず、立上がり部1451,1452は図4(B)には示されない。

0025

第1バネ131は、一辺が水平移動ステージ11の第3辺A3に当接し、他辺が基台盤14の第3突出部143の外側端に固定されており、全体が上方に湾曲する板バネにより構成されている。また、第2バネ132は、一辺が移動ステージ11の第4辺A4に当接し、他辺が基台盤14の第3突出部143の外側端に固定されており、全体が上方に湾曲する板バネにより構成されている。

0026

拘束部材151,152,153,154は、基台盤14の立上がり部1451,1452,1453,1454から鉤形状に立ち上がるように設けられている。拘束部材151,152,153,154の先端は、水平移動ステージ11の四隅上に鉤状に延びており、水平移動ステージ11の垂直移動を拘束することができる。

0027

X方向移動用駆動回路161およびY方向移動用駆動回路162は、たとえば図示しない位置検出ユニットからの検出情報に基づき、第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122の各ソレノイドコイルSCに駆動信号送出することができる。

0028

また、テーブル17は、水平移動ステージ11に載置される。テーブル17は、図2では、取り付け前の状態で示してある。

0029

図2から図4の二次元移動装置1では、第1バネ131および第2バネ132として板バネを使用しているので、水平移動ステージ11の第1および第3辺はX方向に直角でかつ水平に保持され(すなわちY方向に平行に保持され)、水平移動ステージ11の第2および第4辺はY方向に直角でかつ水平に保持される(すなわちX方向に平行に保持される)。

0030

本発明において使用される、第1ボイスコイルモータ121および第2ボイスコイルモータ122の例を図5(A),(B)により説明する。

0031

図5(A)は非磁性体(金属,樹脂等)により構成された水平移動ステージ11に、第1ボイスコイルモータ121,第2ボイスコイルモータ122の各扁平コアFCをステー21により取り付けた場合を示している。この場合には、ソレノイドコイルSCに流す電流Iの向きによらず、扁平コアFCは水平移動ステージ11を押すように付勢する(付勢力をfで示す)ことができる。

0032

図5(B)に示すように、扁平コアFCとして永久磁石を使用することもできる。
この場合には、図示しない第1バネ131および第2バネ132(図1参照)として、コイルバネを使用し、コイルバネの反作用がないときの水平移動ステージ11の位置を基台盤14の中央に設定しておき、水平移動ステージ11を押すように変位させたときでも、あるいは引くように変位させたときでもコイルバネの反作用が働くように構成できる。

0033

図6は、二次元移動装置1に位置検出ユニットを搭載し、当該位置検出ユニットにより位置制御を行う例を示している。なお、図6では、説明に不要な構成要素には符号は付していない。
位置検出ユニット4は、X方向リニアスケール411,Y方向リニアスケール412と、X方向位置検出器421,Y方向位置検出器422とからなる。

0034

X方向位置検出器421,Y方向位置検出器421は、それぞれX方向リニアスケール411,Y方向リニアスケール412を光学的に検出し、検出信号D1,D2を制御装置5に送出し、制御装置5は、X方向位置検出器421,Y方向位置検出器421による検出結果に応じて、X方向移動用の駆動回路161およびX方向移動用の駆動回路162に制御信号CTRL1,CTRL2を送出する。

図面の簡単な説明

0035

本発明の二次元移動装置の一実施形態を示す説明図である。
本発明の二次元移動装置の具体的例を示す斜視図である。
図2の二次元移動装置の平面図である。
(A)は図3の二次元移動装置の平面図におけるX方向側面図、(B)は図3の二次元移動装置の平面図におけるY方向側面図である。
(A)は扁平コイルとして磁性体を用いたボイスコイルモータの態様を示す説明図、(B)は扁平コイルとして強磁性体を用いたボイスコイルモータの態様を示す説明図である。
本発明の二次元移動装置を用いて位置制御を行う場合を示す説明図である。
従来の二次元移動装置を示す説明図である。

符号の説明

0036

1二次元移動装置
4位置検出ユニット
5制御装置
11水平移動ステージ
14基台盤
17 テーブル
21,22 ステー
31,32永久磁石
121 第1ボイスコイルモータ
122 第2ボイスコイルモータ
131 第1バネ
132 第2バネ
140 基台盤の中央部
141,142,143 基台盤の突出部
151,152,153,154拘束部材
161 X方向移動用駆動回路
162 Y方向移動用駆動回路
411 X方向リニアスケール
412 Y方向リニアスケール
421 X方向位置検出器
422 Y方向位置検出器
1451,1452,1453,1454 拘束部材の立上がり部

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