抖动校正装置、镜头镜筒以及摄影装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种控制性能良好的抖动校正装置、包括该抖动校正装置的镜头镜筒以及摄影装置。抖动校正装置包括：移动部件(130)，能够相对于固定部件(140)移动；抖动校正光学部件(L3)，配置于所述移动部件(130)，校正像抖动；第一驱动部(132，142)，在与所述抖动校正光学部件(L3)的光轴(L)交叉的驱动平面上，使所述移动部件(130)沿着第一轴(X’)移动；以及第二驱动部(134，144)，在所述驱动平面上，使所述移动部件(130)沿着与所述第一轴(X’)交叉的第二轴(Y’)移动，在所述驱动平面上，所述第一轴(X’)与所述第二轴(Y’)的交点(M)配置在比所述抖动校正光学部件(L3)的中心(O)更靠近所述移动部件(130)的重心(G)的位置。
【专利说明】抖动校正装置、镜头镜筒以及摄影装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及抖动校正装置、镜头镜筒以及摄影装置。
【背景技术】
[0002]近年来，根据有关抖动校正装置的小型化的要求等，如专利文献I所示，抖动校正装置的可动部件的形状相对于透镜中心成为非对称的形状。在这样的形状的可动部件中，大多数情况下透镜中心与可动部件的重心不一致。
[0003]以往，如专利文献I所示，以使驱动可动部件的音圈电动机(VCM)的驱动轴朝向透镜中心的方式配置了音圈电动机。因此，在现有技术中，存在如下问题:在移动可动部件时，旋转转矩对可动部件的重心产生作用，在进行抖动校正动作时，对可动部件向目标位置的会聚性、控制稳定性等抖动校正装置的控制性能带来不良影响。此外，在使用重心调整部件的情况下，存在可动部件的质量增加、损伤驱动性能的问题。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-169359
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]本发明的目的在于，提供一种控制性能良好的抖动校正装置、包括该抖动校正装置的镜头镜筒以及摄影装置。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了达成上述目的，本发明的抖动校正装置(100)包括:
[0011]移动部件(130)，能够相对于固定部件(140)移动；
[0012]抖动校正光学部件(L3)，配置于所述移动部件(130)，校正像抖动；
[0013]第一驱动部(132，142)，在与所述抖动校正光学部件(L3)的光轴(L)交叉的驱动平面上，使所述移动部件(130)沿着第一轴(X’ )移动；以及
[0014]第二驱动部(134，144)，在所述驱动平面上，使所述移动部件(130)沿着与所述第一轴(X’ )交叉的第二轴(Y’ )移动，
[0015]在所述驱动平面上，所述第一轴(X’)与所述第二轴(Y’)的交点(M)配置在比所述抖动校正光学部件(L3)的中心(O)更靠近所述移动部件(130)的重心(G)的位置。
[0016]另外，为了对本发明以容易理解的方式进行说明，与表示实施方式的附图的标号对应地进行了说明，但本发明并不限定于此。也可以适当地改良后述的实施方式的结构，此夕卜，也可以将至少一部分替换成其他结构。进而，没有特别限定其配置的结构要件并不限定于在实施方式中公开的配置，可以配置在能够实现其功能的位置上。
【专利附图】
【附图说明】[0017]图1是本发明的一种实施方式的照相机的概略框图。
[0018]图2是图1所示的抖动校正装置的正面立体图。
[0019]图3是图2所示的抖动校正装置的背面立体图。
[0020]图4是图2以及图3所示的抖动校正装置的组装图。
[0021]图5是表示图1所示的照相机的抖动校正动作的控制的一例的控制框图。
[0022]图6(a)?图6(c)表示图3?图5所示的抖动校正装置的检测部、可动部以及保持部的位置关系以及检测部的检测轴与VCM的驱动轴的关系。
[0023]图7表示使可动部沿着X轴移动时的检测部的检测轴与VCM的驱动轴的关系。
[0024]图8表示使可动部沿着Y轴移动时的检测部的检测轴与VCM的驱动轴的关系。
[0025]图9是表不KK因子和与可动部的移动量相关的固定偏差的关系的图表。
[0026]图10是表示与VCM的驱动轴的倾斜角度对应的KK因子以及可动部重心与VCM驱动轴原点之间的距离的关系的图表。
[0027]图11是本发明的抖动校正装置的频率响应线图。
[0028]图12是用于决定相对于重力方向的可动部的配置的朝向的概念图。
[0029]图13是表示可动部的配置的朝向与VCM的消耗电力的关系的图表。
[0030]图14表示可动部的最佳的配置的朝向。
[0031]图15表示现有技术的抖动校正装置中的检测部、可动部以及保持部的位置关系以及检测部的检测轴与VCM的驱动轴的关系。
[0032]图16是现有技术的抖动校正装置的频率响应线图。
【具体实施方式】
[0033]第一实施方式
[0034]如图1所示，本发明的一种实施方式的照相机I是所谓的小型数码照相机，照相机机身Ia和镜头镜筒2 —体化。另外，在以下的实施方式中，以小型数码照相机为例进行说明，但本发明并不限定于此。例如，也可以是镜头和照相机机身分别构成的单反数码照相机。此外，也可以是省去了反射镜机构的无反射镜类型的照相机。此外，并不限定于小型数码照相机、单反数码照相机，也能够应用于摄像机、双筒望远镜、显微镜、望远镜、移动电话等光学设备。
[0035]镜头镜筒2包括从被摄体侧开始依次排列第一透镜组L1、第二透镜组L2、第三透镜组(抖动校正透镜组)L3而构成的摄像光学系统。此外，本实施方式的照相机I中，在第三透镜组L3的背后(像面侧)具有以(XD、CMOS为代表的摄像元件3。
[0036]第一透镜组LI设置在摄像光学系统中最靠被摄体侧，由驱动机构6在沿着光轴L的方向上移动自如地驱动，能够进行变焦。第二透镜组L2由驱动机构8在沿着光轴L的方向上移动自如地驱动，能够进行聚焦。
[0037]第三透镜组(抖动校正透镜组)L3构成抖动校正装置100的一部分。抖动校正透镜组L3通过接受来自CPU14的信号的抖动校正装置100，在与光轴L交叉的面内移动，降低由照相机的活动所弓I起的像抖动。
[0038]光圈机构4被驱动机构10驱动来控制照相机的曝光。摄像元件3基于摄像光学系统在摄像面上成像的被摄体像的光，生成电图像输出信号。该图像输出信号通过信号处理电路16进行A/D转换、噪声处理之后输入到CPU14。
[0039]在镜头镜筒2中，内置有陀螺传感器等角速度传感器12，角速度传感器12检测基于照相机I产生的手抖等的角速度，并输出到CPU14。在CPU14中，也输出来自AF传感器18的检测信号，基于该检测信号，控制驱动机构8，实现自动聚焦(AF)机构。
[0040]在CPU14中，连接有存储介质20、非易失性存储器22以及各种操作按钮24等。存储介质20是接受来自CPU14的输出信号，对摄影图像进行存储或者被读取摄影图像的存储器，例如是装卸自由的卡式存储器。作为装卸自由的存储器，有CF (注册商标)卡、SD卡等各种类型，但并不特别限定。
[0041]非易失性存储器22存储陀螺传感器的增益值等调整值信息，由与CPU14 —同内置在照相机的内部的半导体存储器等构成。作为各种操作按钮24，例如例示释放开关，通过半按或者全按释放开关，将该信号输入到CPU14。
[0042]使用图2?图4说明图1所示的抖动校正装置100的结构。另外，在以下的说明中，将与光轴L平行的轴设为Z轴。
[0043]如图4所示,抖动校正装置100包括可动部130以及固定部140。如图2以及图4所示，固定部140包括快门部110以及位置检测部120，它们通过螺钉150固定于固定部140。快门部110是控制照相机的曝光的结构，也可以是从固定部140独立的结构。
[0044]在位置检测部120中，包括第一孔元件122以及第二孔元件124，检测可动部130的位置。第一孔元件122在与光轴L垂直的X轴上具有检测轴，第二孔元件124在与光轴L垂直的Y轴上具有检测轴。
[0045]第一孔元件122以及第二孔元件124检测可动部130所具备的第一磁铁132以及第二磁铁134的磁场，检测可动部130的位置。
[0046]可动部130包括第一磁铁132、第二磁铁134以及抖动校正透镜组L3。在以下的说明中，为了容易理解本实施方式，将抖动校正透镜组L3作为一面抖动校正透镜L3进行说明。
[0047]可动部130通过3个拉伸线圈弹簧145在3个部位安装于固定部140。拉伸线圈弹簧145安装在图3所示的固定部侧弹簧安装部146与图4所示的可动部侧弹簧安装部136之间。可动部130经由图4所示的3个陶瓷球148滑动，从而在与光轴L交叉的平面上(例如，包括X轴和Y轴的面、与光轴L正交的面)相对于固定部140移动。另外，拉伸线圈弹簧145以及陶瓷球148的数量能够配合可动部130以及固定部140的形状等进行适当变更。
[0048]可动部130通过由在可动部130中具有的第一磁铁132以及第二磁铁134和在固定部140中具有的第一驱动线圈142以及第二驱动线圈144的相互作用产生的驱动力，在与光轴L交叉的平面上移动。由第一磁铁132和第一驱动线圈142构成第一 VCM152，由第二磁铁134和第二驱动线圈144构成第二 VCM154。VCM是音圈电动机的简称。
[0049]图5表示图1?4所示的抖动校正装置100的抖动校正动作的一例。如图5所示，抖动校正装置100还包括目标位置生成部162、减算器164、前馈控制器166、反馈控制器168以及加算器170。例如，也可以是图1所示的照相机机身Ia的CPU14具备这些结构，也可以是镜头镜筒2的镜头CPU(未图示)具备这些结构。
[0050]角速度传感器12配置于图1所示的照相机I中，检测在照相机I中产生的俯仰方向以及偏转方向的抖动角速度信号ωρ、ωy(rad/s),并输出到目标位置生成部162。
[0051]目标位置生成部162对抖动角速度信号ωρ、ωy进行积分而转换为抖动角度θ p、0y(rad)，将抖动角度θρ、0y投射到与光轴交叉的平面上，生成与可动部目标位置Xt、yt(mm)相关的信号。与可动部目标位置xt、yt相关的信号是用于消除基于抖动角速度信号ωρ> ωy的抖动的与可动部130的目标位置相关的信号。
[0052]利用该可动部目标位置xt、yt和来自孔元件122、124的可动部位置坐标x、y (mm)，生成用于驱动线圈142、144的线圈驱动电流Ix、Iy(A)。
[0053]具体而言，与可动部目标位置xt、yt相关的信号经由前馈控制器166被输入到加算器170。此外，与可动部目标位置xt、yt相关的信号和与可动部位置坐标x、y相关的信号经由减算器164以及反馈控制器168被输入到加算器170。加算器170利用被输入的这些信号生成线圈驱动电流Ix、Iy，并输出到第一 VCM152(第一驱动线圈142)以及第二 VCM154(第二驱动线圈144)。
[0054]若将线圈驱动电流Ix、Iy输入到第一 VCM152以及第二 VCM154，则如图6所示，电磁驱动力Fx，、Fy，作用于可动部130。可动部130通过电磁驱动力Fx，、Fy，在与光轴L交叉的平面上朝向目标位置移动。
[0055]图5所示的孔元件122，124检测可动部位置坐标x、y，并输出到反馈控制器168。在抖动校正动作中，利用角速度传感器12和抖动校正装置100重复上述的控制，进行抖动校正。
[0056]接着，使用图 6，详细说明本实施方式的抖动校正装置100的可动部130和固定部140的位置关系。在以下的说明中，将在与光轴L垂直的X、Y轴平面上的相互垂直的轴设为Al轴以及A2轴。Al、A2轴在与光轴L垂直的平面中通过光轴L，且相互垂直。Al轴以及A2轴将X轴和Y轴在光轴L处交叉的角度平分。
[0057]在检测部120中，如图6(a)所示，配置有第一孔元件122以及第二孔元件124，第一孔元件122在X轴方向上具有检测轴，第二孔元件124在Y轴方向上具有检测轴。在本实施方式中，X轴和Y轴相互垂直，但也可以以垂直以外的角度交叉。
[0058]第一孔元件122检测在图6(b)所示的可动部130中具备的第一磁铁132的X轴方向的位置，第二孔元件124检测第二磁铁134的Y轴方向的位置。因此，具备第一孔元件122以及第二孔元件124的检测部120能够检测可动部130沿着X轴以及Y轴的位置坐标。
[0059]在本实施方式中，如图6(b)所示，可动部130是沿着Al轴非对称的形状。这是因为，如图2以及图4所示，从抖动校正装置100的小型化等的角度出发，快门部110组装在抖动校正装置100中，固定部140的下侧的大约一半区域被快门部110所占领。因此，可动部130的可动部重心G不是透镜中心0，而是存在于沿着A2轴的透镜中心O的上侧。另外，可动部130的形状也可以是沿着Al轴对称的形状，也可以是沿着A2轴非对称的形状。
[0060]在可动部130中具备第一磁铁132以及第二磁铁134，通过图6 (c)所示的第一驱动线圈142以及第二驱动线圈144的相互作用，沿着X’轴以及Y’轴的电磁驱动力Fx，、Fy,作用于可动部130。如图6(c)所示，V轴相对于X轴以驱动轴倾斜角度Θ倾斜，Y’轴相对于Y轴以驱动轴倾斜角度Θ倾斜。如图6(b)所示，将X’轴与Y’轴的交点设为驱动轴原点M。
[0061]可动部130通过电磁驱动力Fx，、Fy，，沿着X’轴以及Y’轴相对于固定部140移动。在可动部130位于作为其驱动中心的驱动轴原点M时，透镜中心O通过光轴L。第一磁铁132配置成其中心通过X’轴，第二磁铁134配置成其中心通过Y’轴。
[0062]在固定部140中，如图6 (C)所示地配置第一驱动线圈142以及第二驱动线圈144。BP,以使作为由第一驱动线圈142和图6(b)所示的第一磁铁132构成的第一 VCM152的驱动轴的X’轴如图6(c)所示那样通过比透镜中心O更靠近可动部重心G的部位的方式，将第一驱动线圈142配置在固定部140中。在本实施方式中，将第一驱动线圈142配置成VCM驱动轴V相对于孔元件检测轴X以驱动轴倾斜角度Θ (deg)倾斜。
[0063]此外，以使作为由第二驱动线圈144和第二磁铁134构成的第二 VCM154的驱动轴的Y’轴通过比透镜中心O更靠近可动部重心G的部位的方式，将第二驱动线圈144配置在固定部140中。即，将第二驱动线圈144配置成VCM驱动轴Y’相对于孔元件检测轴Y以驱动轴倾斜角度Θ (deg)倾斜。另外，V轴相对于X轴的倾斜角度和Y’轴相对于Y轴的倾斜角度也可以不同。此外，也可以改变线圈142、144相对于固定部140的配置位置，调整成使X’轴以及Y’轴通过比透镜中心O更靠近可动部重心G的部位。
[0064]在本实施方式中，由于如上所述地配置有第一驱动线圈142以及第二驱动线圈144，因此作为驱动轴V和驱动轴Y’的交点的驱动轴原点M沿着A2轴存在于比透镜中心O更靠近可动部重心G的部位。优选地，驱动轴原点M与可动部重心G —致。此时，驱动轴X’与驱动轴Y’以直角以外的角度Qtl交叉，在本实施方式中Qtl为钝角(例如，91度?120度)。
[0065]如上所述，在本实施方式中，如图6所示，VCM驱动轴X’、Y’相对于孔元件检测轴X、Y以驱动轴倾斜角度Θ倾斜。因此，如驱动轴原点M与可动部重心G—致时的图7所示，若使驱动力Fx，沿着第一 VCM152的驱动轴V作用，则该驱动力Fx，向量分解成孔元件检测轴的X轴方向分量的驱动力Fx，x和Y轴方向分量的驱动力Fx，y。X轴方向分量的驱动力Fx，x作为至图5所示的可动部目标位置xt的驱动力使用，另一方面，Y轴方向分量的驱动力Fx，y对向可动部目标位置yt的会聚产生不良影响。
[0066]此时，使用第二 VCM154，使驱动力Fy，作用于Y’轴，抵消驱动力Fx，y。S卩，通过驱动力Fy，的Y轴方向分量的驱动力Fy，y，抵消驱动力Fx，y。此时，使得在驱动力Fx，y与驱动力Fy, y之间成立以下的关系。
[0067][数I]
[0068]Fx，y-Fy，y = 0...(算式 I)
[0069]另外，由于伴随驱动力Fy，的作用而驱动力Fy，x也产生作用，因此至可动部目标位置Xt的驱动力最终为Fx，X-Fy，x。若将图7所示的VCM驱动轴V以及Y’的方向设为正、将其大小设为标量fx,、fy,，则成立以下的关系。
[0070][数2]
[0071]Fx，x = fx，cos Θ.1、Fx，y = fx，sin θ.」...(算式 2)
[0072][数3]
[0073]Fy，x = fy，sin Θ.1>Fy.y = fy>cos Θ.j...(算式 3)
[0074]这里，在算式2以及算式3中，i以及j分别为X轴方向以及Y轴方向的单位向量。若将算式2以及算式3代入算式I中，则求出以下的算式4。
[0075][数4][0076]fx> sin Θ = fy,cos Θ...fy, = fx, tan Θ …(算式 4)
[0077]通过上述，至可动部目标位置Xt的X轴方向的目标驱动力Fx通过算式5表示。
[0078][数5]
【权利要求】
1.一种抖动校正装置，其特征在于， 包括:移动部件，能够相对于固定部件移动； 抖动校正光学部件，配置于所述移动部件，校正像抖动； 第一驱动部，在与所述抖动校正光学部件的光轴交叉的驱动平面上，使所述移动部件沿着第一轴移动；以及 第二驱动部，在所述驱动平面上，使所述移动部件沿着与所述第一轴交叉的第二轴移动， 在所述驱动平面上，所述第一轴与所述第二轴的交点位于比所述抖动校正光学部件的中心更靠近所述移动部件的重心的位置。
2.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其特征在于， 所述第一轴与所述第二轴以直角以外的角度交叉。
3.根据权利要求1或2所述的抖动校正装置，其特征在于， 还包括:第一检测单元，在第三轴上具有检测轴，检测所述抖动校正光学部件的位置，所述第三轴在与 所述光轴正交的位置检测平面上通过所述光轴；以及 第二检测单元，在第四轴上具有检测轴，检测所述抖动校正光学部件的位置，所述第四轴在所述位置检测平面上通过所述光轴且与所述第三轴正交， 所述第一检测单元配置在包括所述第三轴与所述第一轴的交点的位置， 所述第二检测单元配置在包括所述第四轴与所述第二轴的交点的位置。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的抖动校正装置，其特征在于， 在所述驱动平面上，在所述移动部件的重心与所述抖动校正光学部件的所述抖动校正光学部件的所述中心之间具有所述第一轴与所述第二轴的交点。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的抖动校正装置，其特征在于，还包括: 抖动检测部，检测像抖动并输出抖动信号；以及 控制部，使用所述抖动信号控制所述第一驱动部以及所述第二驱动部。
6.根据权利要求5所述的抖动校正装置，其特征在于， 所述控制部使用所述移动部件的位置坐标和所述抖动信号，计算所述移动部件的与所述第三轴以及所述第四轴平行的目标位置坐标，使用所述目标位置坐标计算所述移动部件的沿着所述第一轴以及所述第二轴的目标移动量，使用所述目标移动量控制所述第一驱动部以及所述第二驱动部。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的抖动校正装置，其特征在于， 以使重力方向朝向所述第一轴与所述第二轴交叉的角度中的锐角的范围内的方式，对所述移动部件配置所述第一驱动部以及所述第二驱动部。
8.根据权利要求1至7的任一项所述的抖动校正装置，其特征在于， 所述抖动校正光学部件包括光学透镜。
9.根据权利要求1至8的任一项所述的抖动校正装置，其特征在于， 所述抖动校正光学部件包括摄像元件。
10.一种抖动校正装置，其特征在于， 包括:移动部件，能够相对于固定部件移动； 抖动校正光学系统，配置于所述移动部件，校正像抖动；第一驱动部，产生用于使所述固定部件和所述移动部件相对移动的第一方向的驱动力； 第二驱动部，产生用于使所述固定部件和所述移动部件相对移动的与所述第一方向不同的第二方向的驱动力；以及 控制部，被供给与所述像抖动的量对应的抖动信号，使用所述抖动信号控制所述第一驱动部以及所述第二驱动部， 在与所述抖动校正光学系统的光轴正交的平面上，从所述第一驱动部朝向所述第一方向的直线与从所述第二驱动部朝向所述第二方向的直线的交点位于比所述抖动校正光学系统的中心更靠近所述移动部件的重心的位置。
11.一种抖动校正装置，其特征在于， 包括:移动部件，能够相对于固定部件移动； 摄像元件，配置于所述移动部件； 第一驱动部，产生用于使所述固定部件和所述移动部件相对移动的第一方向的驱动力； 第二驱动部，产生用于使所述固定部件和所述移动部件相对移动的与所述第一方向不同的第二方向的驱动力；以及 控制部，被供给与所述像抖动的量对应的抖动信号，使用所述抖动信号控制所述第一驱动部以及所述第二驱动部， 在与所述摄像元件的摄像面平行的平面上，从所述第一驱动部朝向所述第一方向的直线与从所述第二驱动部朝向所述第二方向的直线的交点位于比所述摄像元件的中心更靠近所述移动部件的重心的位置。
12.—种摄影装置，包括权利要求1~7、9、11的任一项所述的抖动校正装置。
13.一种镜头镜筒，包括权利要求1~8、10的任一项所述的抖动校正装置。
【文档编号】G03B5/00GK104040420SQ201280066334
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年1月4日
【发明者】中村建太, 田中稔久, 筱原隆之 申请人:株式会社尼康