图像抖动校正设备及设置有该设备的光学机器和摄像设备的制作方法
【专利摘要】图像抖动校正设备及设置有该设备的光学机器和摄像设备。该抖动校正设备包括：固定构件；可动构件，其被构造成保持校正图像抖动的校正构件，可动构件以沿垂直于光轴的方向相对于固定构件可动的方式被支撑，且可动构件被构造成具有第一连接单元和第二连接单元；第一移动构件，其与第一连接单元连接，且被构造成通过第一连接单元使可动构件沿第一方向移动；第二移动构件，其与第二连接单元连接，且被构造成通过第二连接单元使可动构件沿不同于第一方向的第二方向移动；第一驱动单元，其被构造成驱动第一移动构件；和第二驱动单元，其被构造成独立于第一驱动单元对第一移动构件的驱动而驱动第二移动构件。第一驱动单元和第二驱动单元共用构成部件。
【专利说明】图像抖动校正设备及设置有该设备的光学机器和摄像设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图像抖动校正设备及设置有该图像抖动校正设备的光学机器和摄像设备。
【背景技术】
[0002]已经提出了包含于诸如数字照相机等的摄像设备中、用于校正由于摄像设备的设备抖动而造成的图像抖动的图像抖动校正设备。图像抖动校正设备具有例如必要时转动可动构件并且在垂直于光轴的平面内进行驱动控制的功能，其中可动构件在左右方向(横摆方向)上和上下方向(俯仰方向)上保持透镜或摄像元件。
[0003]现今，已经提出了如下的图像抖动校正设备:其中，可动构件由设置于可动构件和固定构件的引导轴和引导槽所导引，且可动构件能够移动的方向是以引导轴为中心的转动移动方向和沿着引导槽的平移移动方向这两个方向(见日本特开平10-10597号公报和日本特开2010-152020号公报)。
[0004]日本特开平10-10597号公报中公开的图像抖动校正设备使用如下的驱动单元:其中，马达沿横摆方向和俯仰方向驱动进给螺杆。横摆方向驱动单元操作的位置是在俯仰方向上延伸的长孔，俯仰方向驱动单元操作的位置是在横摆方向上延伸的长孔。因此，各个驱动单元的移动被独立地传给可动构件。然而，使用这种图像抖动校正设备，取决于可动构件的位置，例如当俯仰方向马达被驱动时横摆方向上的进给螺杆的作用点的轨迹不是直线的，而是根据各马达的位置而变化的平面轨迹。因此，在使用诸如只沿一个方向驱动的进给螺杆等的驱动单元的情况下，当可动构件移动超出作用点的轨迹能够近似于一条直线的范围时，在进给螺杆操作的位置处发生扭曲(twisting)。所以，难以增加可动构件的移动范围。
[0005]另一方面，日本特开2010-152020号公报中所公开的图像抖动校正设备使用了扁平型音圈马达(flat voice coil motor)(在该马达使用的线圈中绕组的中心轴线垂直于可动面)。利用这种马达，由于即使当线圈相对于磁体存在二维运动时也能够施加驱动力，所以即便当可动量增加时也不会发生扭曲，且透镜保持构件能够被平面地驱动。然而，利用该图像抖动校正设备，当一个音圈马达被驱动时，在其他音圈马达中线圈对磁体的相对位置改变，减小了相面对的面积，从而降低了马达效率，并且抑制了可动构件的可动量的增加。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种防止扭曲和马达效率降低的图像抖动校正设备，并且该设备能够增加保持校正图像抖动用的校正构件的可动构件的可动量。
[0007]根据本发明的方面，提供一种图像抖动校正设备，其包括:固定构件；可动构件，其被构造成保持校正图像抖动的校正构件，所述可动构件以沿垂直于光轴的方向相对于所述固定构件可动的方式被支撑，且所述可动构件被构造成具有第一连接单元和第二连接单元；第一移动构件，其与所述第一连接单元连接，且被构造成通过所述第一连接单元使所述可动构件沿第一方向移动；第二移动构件，其与所述第二连接单元连接，且被构造成通过所述第二连接单元使所述可动构件沿不同于所述第一方向的第二方向移动；第一驱动单元，其被构造成驱动所述第一移动构件；和第二驱动单元，其被构造成独立于所述第一驱动单元对所述第一移动构件的驱动而驱动所述第二移动构件。所述第一驱动单元和所述第二驱动单元共用构成部件。
[0008]根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备，其设置有如上所述的图像抖动校正设备。
[0009]根据本发明，两个驱动单元的操作可以独立地进行，使得对于第一移动构件和第二移动构件而言，即使在一个移动构件被移动时，另一个移动构件也不会移动。从而，能够避免扭曲和马达效率降低，并且能够增加可动构件的可动量。
[0010]从参照附图对示例性实施方式的下述说明中，本发明的其他特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是第一实施方式的图像抖动校正设备的分解立体图。
[0012]图2是组装后的图1的图像抖动校正设备的截面图。
[0013]图3是在垂直于图2的平面中的截面图。
[0014]图4是第一实施方式的图像抖动校正设备的一部分的部件的立体图。
[0015]图5是示出了图像抖动校正设备的操作的图。
[0016]图6是图像抖动校正设备的操作的一个示例。
[0017]图7是第二实施方式的图像抖动校正设备的分解立体图。
[0018]图8是组装后的图7的图像抖动校正设备的截面图。
[0019]图9是示出了图像抖动校正设备的操作的图。
[0020]图10是第三实施方式的图像抖动校正设备的分解立体图。
[0021]图11是组装后的图10的图像抖动校正设备的截面图。
[0022]图12是示出了图像抖动校正设备的操作的图。
[0023]图13是第四实施方式的图像抖动校正设备的分解立体图。
[0024]图14是组装后的图13的图像抖动校正设备的截面图。
[0025]图15是示出了图像抖动校正设备的操作的图。
[0026]图16是第五实施方式的图像抖动校正设备的分解立体图。
[0027]图17是组装后的图16的图像抖动校正设备的截面图。
[0028]图18A至图18D是示出了驱动单元的结构的图。
【具体实施方式】
[0029](第一实施方式)
[0030]现在参考图1至图6对本发明的第一实施方式的图像抖动校正设备进行说明。本实施方式的图像抖动校正设备包含于诸如数字照相机或数字摄像机等的摄像设备中，或包含于诸如单镜头反光照相机的可更换镜头、镜筒单元、双目镜(binoculars)和望远镜等的光学机器中(同样适用于以下说明的其他实施方式)。
[0031]首先，利用图1至图4对构造了本实施方式的图像抖动校正设备的部件进行说明。图1是示出了图像抖动校正设备的部件的构造的分解立体图。图2是组装后的图像抖动校正设备在平行于光轴的平面中的截面图。图3是在平行于光轴且垂直于图2所示的截面的平面中的截面图。图4是图1所示的图像抖动校正设备的一部分的部件的立体图。
[0032]本实施方式的图像抖动校正设备100设置有固定底板(固定构件)101、图像抖动校正透镜102、透镜保持构件103、第一移动构件104、第二移动构件105、第一驱动单元106和第二驱动单元107。另外，图像抖动校正设备100设置有第一引导轴108、第二引导轴109、滚珠110和磁轭111。第一驱动单元106设置有第一线圈(第二部件)1061和第一磁体(第一部件)1062，而第二驱动单元107设置有第二线圈(第三部件)1071和第二磁体(第一部件)1072。
[0033]在本实施方式中，固定底板101形成为近似圆盘形状(discoid shape),且是固定于镜筒中的固定构件，该镜筒固定了其他的透镜组(例如摄像光学系统)。固定底板101在中央处具有比透镜保持构件的轮廓大且能够容纳透镜保持构件103的开口。透镜保持构件103的可动范围由该开口控制。固定底板101具有作为第一引导单元的沿横摆方向延伸的固定引导槽1011，且设置有保持两个引导轴108和109的杆支撑件1012。
[0034]图像抖动校正透镜102为构成摄像光学系统(未在图中示出)的一部分的透镜，且是向光轴赋予偏压的校正光学系统。摄像光学系统所产生的图像能够通过在与光轴垂直的方向上移动、例如在与光轴垂直的平面中移动而被移动。当照相机抖动被检测到时，能够通过沿抵消方向移动图像抖动校正透镜102来确保像面的稳定性。即图像抖动校正透镜102起到校正图像抖动的校正构件的作用。
[0035]透镜保持构件103是将图像抖动校正透镜102保持在中央开口中的可动构件(可动镜筒)。透镜保持构件103在与光轴垂直的平面上可动地支撑于固定底板101。透镜保持构件103设置有第一驱动销(第一连接单元)1031和长孔(第二连接单元)1032。第一驱动销1031起到第一连接单元的作用，而长孔1032起到第二连接单元的作用。
[0036]第一驱动销1031沿光轴方向延伸，且与设置于固定底板101的固定引导槽1011以及设置于第一移动构件104的凸轮槽1041装配在一起。凸轮槽1041起到第二引导单元的作用。长孔1032与设置于第二移动构件105且沿光轴方向延伸的第二驱动销1051装配在一起。驱动销1051起到第三引导单元的作用。长孔1032以如下方式设计:当沿长孔1032的长度方向进行延长时，通过图像抖动校正透镜102的中心和第一驱动销1031的中心。
[0037]如图4所示,第一移动构件104设置有凸轮槽1041、套筒单元1042、线圈保持件1043和转动防止部1044。套筒单元1042与第一引导轴108装配在一起。线圈保持件1043支撑第一线圈1061。转动防止部1044与第二引导轴109装配在一起。在第一引导轴108和第二引导轴109的引导下，第一移动构件104被保持成使得第一移动构件104能够沿第一引导轴108的延伸方向平移移动。
[0038]如图4所示,第二移动构件105由第二驱动销1051、套筒单元1052、线圈保持件1053和转动防止部1054构成。套筒单元1052与第二引导轴109装配在一起。线圈保持件1053保持第二线圈1071。转动防止部1054与第一引导轴108装配在一起。在第一引导轴108和第二引导轴109的引导下，第二移动构件105被保持成使得第二移动构件105能够沿第二引导轴109的延伸方向平移移动。另外，在本实施方式中，第一引导轴108和第二引导轴109平行地配置。
[0039]第一驱动单兀106为公知的音圈马达且驱动第一移动构件104。第一驱动单兀106设置有第一线圈1061和第一磁体1062。第一线圈1061缠绕成椭圆形且安装于第一移动构件104。第一线圈1061由未在图中不出的供电方法通电，在垂直于电流的方向上产生洛仑兹力。
[0040]另一方面，第一磁体1062以与第一线圈1061相对的方式安装于固定底板101 (图3)。第一磁体1062面对第一线圈1061的相对表面被磁化。因此，当第一线圈1061通电时，产生穿过第一线圈1061的磁通量。
[0041]第二驱动单元107为公知的音圈马达且驱动第二移动构件105。第二驱动单元107设置有第二线圈1071和第二磁体1072。第二线圈1071缠绕成椭圆形且安装于第二移动构件105。第二线圈1071由未在图中示出的供电方法通电，在垂直于电流的方向上产生洛仑兹力。
[0042]第二磁体1072以与第二线圈1071相对的方式安装于固定底板101 (图3)。第二磁体1072面对第二线圈1071的相对表面被磁化。因此，当第二线圈1071通电时，产生穿过第二线圈1071的磁通量。另外，在本实施方式中，第一驱动单元106的驱动方向和第二驱动单元107的驱动方向是相互平行的或者在同一直线上。
[0043]第一引导轴108是沿俯仰方向延伸的圆柱构件。例如，第一引导轴108由诸如具有高度的滑动性、精度和强度的不锈钢等的金属制成。
[0044]第一引导轴108通过与第一移动构件104的套筒单元1042装配在一起而沿俯仰方向引导第一移动构件104。第一引导轴108还通过与第二移动构件105的转动防止部装配在一起来防止第二移动构件105绕第二引导轴109转动。
[0045]第二引导轴109是沿俯仰方向延伸的圆柱构件。例如，第二引导轴109由诸如具有高度的滑动性、精度和强度的不锈钢等的金属制成。
[0046]第二引导轴109通过与第二移动构件105的套筒单元1052装配在一起而沿俯仰方向引导第二移动构件105。第二引导轴109还通过与第一移动构件104的转动防止部装配在一起来防止第一移动构件104绕第一引导轴108转动。
[0047]滚珠110将可动构件滚动支撑在固定底板101上。在本实施方式中，滚珠110的数量是三个，且可动构件在由三个滚珠110形成的平面上移动。由于滚珠110具有减小的滚动阻力且被制造成具有高度的加工精度，所以其由诸如不锈钢或陶瓷等的具有高硬度的材料形成。
[0048]磁轭111是软磁材料的板状构件，且被固定于透镜保持构件103。磁轭111比滚珠110的可动范围大，且与滚珠110恒定接触。另外，磁轭111与第一磁体1062和第二磁体1072相对，且起到第一驱动单元106和第二驱动单元107的磁轭的作用。通过将磁轭111用作第一磁体1062和第二磁体1072的磁路,能够有效地利用施加于第一线圈1061和第二线圈1071的磁场。
[0049]在本实施方式中，磁轭111固定于透镜保持构件103，且磁体固定于固定底板101。因此，透镜保持构件103能够通过在磁轭111和磁体之间产生的磁力被移动至一侧。
[0050]接着，对第一实施方式的图像抖动校正设备的结构进行说明。使用本实施方式的图像抖动校正设备100，保持图像抖动校正透镜102的透镜保持构件103和磁轭111通过固定在一起而起到可动构件的作用。可动构件由三个滚珠给予滚动支撑，从而使可动构件能够在垂直于光轴的平面中在固定底板上移动。
[0051]第一磁体1062和第二磁体1072以一个磁化表面与磁轭111相对、另一个磁化表面与线圈相对的方式安装于固定底板。滚珠110通过磁轭111和磁体的磁力被可动构件和固定底板101夹持。滚珠110的布置在图3中示出。
[0052]第一移动构件104由安装于固定底板101的第一引导轴108和第二引导轴109支撑，使得第一移动构件104能够沿俯仰方向移动。第一移动构件104能够通过第一线圈1061的通电所产生的洛仑兹力移动。
[0053]第二移动构件105由安装于固定底板101的第一引导轴108和第二引导轴109支撑，使得第二移动构件105能够沿俯仰方向移动。第二移动构件105能够通过第二线圈1071的通电所产生的洛仑兹力移动。
[0054]接着，参照图5和图6来说明第一实施方式中的透镜保持构件103的定位和操作。图5是示出了图像抖动校正设备的操作的图。图5中仅示出了固定引导槽1011、透镜保持构件103、第一移动构件104、第二移动构件105、第一驱动单元106、第二驱动单元107、第一引导轴108和第二引导轴109。图6给出了图像抖动校正透镜102的中心的轨迹的一个示例。
[0055]如上所述，通过被滚珠110支撑来确定透镜保持构件103在光轴方向上的位置。另夕卜，通过将透镜保持构件103的第一驱动销1031引导至固定引导槽1011和凸轮槽1041的交点来定位透镜保持构件103上的一个点。然后，通过长孔1032与设置于第二移动构件的第二驱动销1051的接合来确定透镜保持构件103的角度方向。由于以上原因，透镜保持构件103的位置唯一地确定。在此情况下，能够通过将第一移动构件104和第二移动构件105移动到指定的位置而将图像抖动校正透镜102移动到垂直于光轴的平面上的任意位置。
[0056]在第一移动构件104于第二移动构件105静止的状态下被移动的情况下，驱动销1031被迫出凸轮槽1041，且沿着固定引导槽1011移动。在长孔1032被驱动销1051引导的冋时，透镜保持构件103移动。
[0057]由于由固定引导槽1011和长孔1032形成的角度是平行的或近似平行的角度，所以图像抖动校正透镜102的中心如图5中的点线箭头标记所示近似直线地移动。更精确地，根据驱动销1051的位置，透镜保持构件103的移动伴随有轻微转动。在本实施方式中，在如上所述的第一移动构件104于第二移动构件105静止的状态下被移动的情况下，透镜保持构件103的移动方向为第一方向。S卩，第一移动构件104与驱动销1031接合，且通过驱动销1031使透镜保持构件103沿第一方向移动。
[0058]另一方面，在第二移动构件105于第一移动构件104静止的状态下被移动的情况下，第二移动构件105使透镜保持构件103以驱动销1031作为转动中心转动。因此图像抖动校正透镜102的中心能够以移动轨迹是圆弧的方式移动。图像抖动校正透镜102的中心在沿着图5的虚线箭头标记的方向上移动。另外，为了实现这种移动，第一驱动销必须是具有转动中心轴形状的转动体，即转动体的至少一部分具有柱状、筒状或锥状等形状。在本实施方式中，在上述的第二移动构件105于第一移动构件104静止的状态下被移动的情况下，透镜保持构件103的移动方向为第二方向。即，第二移动构件105与长孔1032接合，且通过长孔1032使透镜保持构件103沿第二方向移动。[0059]通过透镜保持构件103在前述第一方向和第二方向上的组合移动，图像抖动校正透镜102能够移动到平面中的任意位置。本实施方式中使用的图像抖动校正透镜102是以光轴作为其中心轴线的旋转对称体。因此，如果仅使图像抖动校正透镜102的中心位置精确定位，则透镜保持构件103的以光轴为中心的转动移动不存在问题。
[0060]另一方面，如果诸如摄像元件等的非旋转对称体被用作校正构件，则可能需要应对措施，诸如在允许忽视转动效果的范围内使用、在透镜保持构件和图像抖动校正单元之间使用单独的转动机构等。
[0061]图像抖动校正透镜102的移动将被进一步详细地说明。在图5中，当透镜保持构件103位于其可动范围的中心时，光轴的中心以原点0表示。Y轴被设为从原点起平行于固定引导槽1011的引导方向，X轴被设为垂直于Y轴的方向。第一驱动销1031的中心点以点A表示，第二驱动销1051的中心点以点B表示，图像抖动校正透镜102的中心点以点L表不。
[0062]从点A到点L的距离以1表示。点A沿Y轴移动，而点B沿X轴的方向移动。当点A的移动量以α表示，点Β的移动量以β表示，且在点Β的轨迹中到原点0的距离为Rb时，点A和点B可以以如下的表达式(1)和表达式(2 )表示。
[0063]
【权利要求】
1.一种图像抖动校正设备，其包括:固定构件；可动构件，其被构造成保持校正图像抖动的校正构件，所述可动构件以沿垂直于光轴的方向相对于所述固定构件可动的方式被支撑，且所述可动构件被构造成具有第一连接单元和第二连接单元；第一移动构件，其与所述第一连接单元连接，且被构造成通过所述第一连接单元使所述可动构件沿第一方向移动；第二移动构件，其与所述第二连接单元连接，且被构造成通过所述第二连接单元使所述可动构件沿不同于所述第一方向的第二方向移动；第一驱动单元，其被构造成驱动所述第一移动构件；和第二驱动单元，其被构造成独立于所述第一驱动单元对所述第一移动构件的驱动而驱动所述第二移动构件，其中，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元共用构成部件。
2.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元包括设置于所述固定构件的第一部件、设置于所述第一移动构件且与所述第一部件的第一表面相对的第二部件、和设置于所述第二移动构件且与所述第一部件的在所述第一表面的相反侧的第二表面相对的第三部件，并且所述第一部件是磁体，所述第二部件和所述第三部件是线圈。
3.根据权利要求1所`述的图像抖动校正设备，其中，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元包括第一部件、设置于所述第一移动构件且与所述第一部件的第一表面相对的第二部件、和设置于所述第二移动构件且与所述第二部件的在所述第一表面的相反侧的第二表面相对的第三部件，并且所述第一部件是磁体，所述第二部件和所述第三部件是线圈。
4.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述第二移动构件利用所述第一连接单元作为转动中心来使所述可动构件转动。
5.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述固定构件具有第一引导单元，所述第一移动构件具有第二引导单元，所述第二移动构件具有第三引导单元，所述可动构件的所述第一连接单元由所述第一引导单元和所述第二引导单元的交点引导，并且所述可动构件的所述第二连接单元由所述第三弓丨导单元引导。
6.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述第一移动构件和所述第二移动构件相对于所述固定构件平移地移动。
7.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述第一移动构件的移动方向和所述第二移动构件的移动方向平行。
8.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元分别具有磁体和软磁材料的板状构件，所述可动构件在垂直于所述光轴的平面上被布置于所述第一驱动单元和所述第二驱动单元之间，所述可动构件被固定于所述磁体或所述板状构件。
9.根据权利要求1所述的图像抖动校正设备，其中，所述第一移动构件相对于所述固定构件转动地移动，所述第二移动构件相对于所述固定构件转动地移动，并且所述第一移动构件的转动轴线和所述第二移动构件的转动轴线平行。
10.根据权利要求9所述的图像抖动校正设备，其中，所述第一移动构件的转动轴线和所述第二移动构件的转动轴线同轴。
11.根据权利要求7所述的图像抖动校正设备，其中，第一线圈固定于所述第一移动构件，第二线圈固定于所述第二移动构件，并且磁体固定于所述固定构件。
12.根据权利要求11所述的图像抖动校正设备，其中，在所述可动构件定位于可动范围的中央的状态下，所述磁体布置于所述第一线圈和所述第二线圈之间。
13.根据权利要求11所述的图像抖动校正设备，其中，在所述可动构件定位于可动范围的中央的状态下，所述磁体的一个表面与所述第一线圈或所述第二线圈相对，而所述磁体的另一表面既不与所述第一线圈相对也不与所述第二线圈相对。
14.一种摄像设备，其 设置有根据权利要求1所述的图像抖动校正设备。
【文档编号】G02B27/64GK103728732SQ201310470198
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2012年10月10日
【发明者】安田悠 申请人:佳能株式会社