图像抖动校正装置、镜筒、光学设备和摄像设备的制作方法
【专利摘要】图像抖动校正装置、镜筒、光学设备和摄像设备。图像抖动校正装置，其包括用于保持校正透镜的可动单元、围绕正交于光轴的第一转轴可转动地支撑可动单元的转动防止板和围绕正交于光轴的第二转轴可转动地支撑转动防止板的固定基板。第一转轴和第二转轴在校正透镜的光轴上的点(O)处相交。施力弹簧在可动单元与固定基板两者彼此靠近的方向上施力。第一滚动球位于在可动单元与转动防止板之间形成的第一假想球面上，第二滚动球位于在转动防止板与固定基板之间形成的第二假想球面上。
【专利说明】图像抖动校正装置、镜筒、光学设备和摄像设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及安装在摄像设备等中的图像抖动校正装置。
【背景技术】
[0002]图像抖动校正装置通过在垂直于光轴的平面内的两个方向(横摆方向(yawdirect1n)和俯仰方向(pitch direct1n))上驱动用于保持光学构件或摄像元件的可动筒来缓解拍摄图像时手抖动的影响。日本特开2008-134329号公报公开了一种图像抖动校正装置，其在球心由预定点限定的球面上的两个方向上对用于保持校正透镜的可动筒进行驱动，以便防止校正透镜移动时光学性能的降低。
[0003]日本特开2008-134329号公报公开了一种经由三个球体相对于支撑架对用于保持第一透镜的保持架进行可动支撑的装置。换言之，因为三点受限所以在该构造中自由度是三，使得保持架不仅在横摆方向和俯仰方向上能够相对于支撑架转动，而且在围绕光轴的方向(滚动方向)上也能够相对于支撑架转动。保持架由在横摆方向和俯仰方向上产生驱动力的两个致动器驱动。因此，当保持架围绕光轴转动时，不能以高的精度控制第一透镜的位置。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种能够在大致垂直于光轴的两个方向上驱动可动构件以便抑制可动构件围绕光轴转动的图像抖动校正装置。
[0005]根据本发明的一个方面，提供一种图像抖动校正装置，其通过使驱动单元移动用于保持校正构件的可动构件来校正图像抖动，所述图像抖动校正装置包括:转动防止构件，其被构造成围绕第一转轴能转动地支撑所述可动构件，所述第一转轴正交于所述校正构件的光轴；和固定构件，其被构造成围绕第二转轴能转动地支撑所述转动防止构件，所述第二转轴正交于所述校正构件的所述光轴并在所述光轴上的点处与所述第一转轴相交。
[0006]一种镜筒，其包括如上所述的图像抖动校正装置。
[0007]—种光学设备，其包括如上所述的图像抖动校正装置。
[0008]一种摄像设备，其包括如上所述的镜筒。
[0009]根据本发明，可以提供能在大致垂直于光轴的两个方向上驱动可动构件以便抑制可动构件围绕光轴转动的图像抖动校正装置。
[0010]从下面参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是示出根据本发明的第一实施方式的图像抖动校正装置的分解立体图。
[0012]图2是示出从图1示出的图像抖动校正装置的相反侧观察的图像抖动校正装置的分解立体图。
[0013]图3是示出组装好的图像抖动校正装置的主视图。
[0014]图4是示出沿着A-A线切割的图3中示出的图像抖动校正装置的截面图。
[0015]图5是示出沿着B-B线切割的图3中示出的图像抖动校正装置的截面图。
[0016]图6是示出通过了光轴且正交于横摆转轴(yaw rotat1n axis)的截面结构的示意图。
[0017]图7是示出通过了光轴且正交于俯仰转轴(pitch rotat1n axis)的截面结构的示意图。
[0018]图8是示出根据本发明的第二实施方式的图像抖动校正装置的分解立体图。
[0019]图9是示出当沿着通过了光轴并正交于俯仰转轴的平面切割时的图8中示出的图像抖动校正装置的截面图。
[0020]图10是示出当沿着通过了光轴并正交于横摆转轴的平面切割时的图9中示出的图像抖动校正装置的截面图。
[0021]图11是示出通过了光轴并正交于横摆转轴的截面结构的示意图。
[0022]图12是示出通过了光轴并正交于俯仰转轴的截面结构的示意图。
【具体实施方式】
[0023]在下文中，将参照附图来说明本发明的优选实施方式。在下面的实施方式中，将通过示例给出说明，其中，本发明被应用于安装于摄像设备或光学设备的图像抖动校正装置。本发明例如适用于诸如数字摄像机、监视照相机、网络照相机等的摄像设备和诸如移动电话、平板终端等包括摄像设备的电子设备。本发明还适用于附接至数字单镜头反光照相机的可更换镜头以及诸如双目镜(binocular)、望远镜或观鸟镜(field scope)等的类似观察设备的光学设备。
[0024](第一实施方式)
[0025]将参照图1至图7给出根据本发明的第一实施方式的图像抖动校正装置100的说明。图1是示出图像抖动校正装置100的构造的分解立体图。图2是示出从图1中示出的图像抖动校正装置100的相反侧观察的图像抖动校正装置100的分解立体图。图像抖动校正装置100包括用于保持校正透镜101的可动单元102、转动防止板103和固定基板104。图像抖动校正装置100还包括第一滚动球105、第二滚动球106、第三滚动球107和施力弹簧108。第一驱动单元109和第二驱动单元110是电磁驱动单元。第一驱动单元109具有第一磁体1091和第一线圈1092。第二驱动单元110具有第二磁体1101和第二线圈1102。
[0026]图3是示出处于组装好的状态的图像抖动校正装置100的从光轴方向观察的主视图。图4是示出当沿着平行于光轴的平面(图3中的截面A-A)切割时的图像抖动校正装置100的截面图。图5是示出当沿着沿图3中示出的B-B线的平面切割时的图像抖动校正装置100的截面图。图6是示出当沿着通过了光轴且正交于横摆转轴的平面切割时的截面结构的示意图。图6示出与图4相同的截面，但是为了说明图像抖动校正装置100的结构而省略了第一驱动单元和第二驱动单元。适当地改变第一滚动球至第三滚动球的位置以使得它们的中心点位于截面上。图7是示出当沿着通过了光轴且正交于俯仰转轴的平面切割时的截面结构的不意图。在图7中做出了与图6相冋的变型。在图6和图7中，夸张地不出了图像抖动校正装置100的形状的一部分。
[0027]校正透镜101是沿着球面移动的校正构件，该球面的球心由光轴上的转动中心点(在下文中称作“点O”)限定。校正透镜101构成摄像光学系统(未示出)的一部分，并且使通过摄像光学系统获得的图像在垂直于光轴的平面内移动。以该方式，能够在检测到手抖动等时确保像面的稳定性。注意，本发明不仅适用于校正透镜被用作校正构件的实施方式，而且还适用于摄像元件、棱镜等被作为校正构件驱动的实施方式。
[0028]这里，通过了转动中心点O并垂直于摄像光学系统的光轴的假想线被定义为俯仰转轴(图6中用P轴表示)。通过了转动中心点O并垂直于光轴和俯仰转轴P两者的假想线被定义为横摆转轴(图7中用Y轴表示)。俯仰转轴P是关于图像抖动校正装置的第一转轴，横摆转轴Y是第二转轴。从校正透镜101观察时朝向转动中心点O的位置的表面被定义为前表面，在前表面的相反侧的表面被定义为后表面。
[0029]可动单元102是在中央开口处保持校正透镜101的可动构件。可动单元102在其后表面上具有两个可动侧第一球接收部1021 (见图2)。可动单元102在其后表面上还具有一个可动侧第三球接收部1022(见图5)。可动单元102具有三个弹簧钩1023和两个磁体保持部1024。
[0030]可动侧第一球接收部1021具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以俯仰转轴P作为中心轴线的两个转动面(转动体的前表面)限定。可动侧第一球接收部1021在两个点处与第一滚动球105接触。在本实施方式中，槽的形状被限定为以俯仰转轴P作为中心轴线的两个锥形面，但是也可以被限定为具有在俯仰转轴P上的两个不同中心点的两个球面或者被限定为圆环面。可动侧第三球接收部1022被形成为具有与转动中心点O —致的球心的球面，并且在单个点处与第三滚动球107接触。
[0031]弹簧钩1023被定位在围绕光轴的三个位置处。三个施力弹簧108的一端被分别挂在三个弹簧钩1023上，使得由此保持施力弹簧108。两个磁体保持部1024以围绕光轴具有90度角度的状态布置于可动单元102的外周，并且保持下面说明的第一磁体和第二磁体。
[0032]转动防止板103是薄板转动防止构件，如图3所示，沿光轴方向从前方观察时投影形状为圆滑拐角状的大致L字形。转动防止构件形成为这样的形状的原因在于为了不妨碍校正透镜101的光路。如图4和图5所示，转动防止板103的前表面和后表面均被形成为具有与转动中心点O —致的球心的球面。转动防止板103在其前表面上具有两个第一球接收部1031。转动防止板103还在其后表面上具有两个V字形的第二球接收部1032和一个平面的第二球接收部1033(见图2)。
[0033]第一球接收部1031具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以俯仰转轴P作为中心轴线的转动面限定。在本实施方式中，槽的形状被限定为以俯仰转轴P作为中心轴线的两个锥形面。第一球接收部1031被定位成与可动侧第一球接收部1021相对并且在两个点处与第一滚动球105接触。
[0034]V字形的第二球接收部1032具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以横摆转轴Y作为中心轴线的转动面限定。在本实施方式中，槽的形状被限定为以横摆转轴Y作为中心轴线的两个锥形面。V字形的第二球接收部1032在两个点处与第二滚动球106接触。平面的第二球接收部1033具有底表面是以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的槽，并且在单个点处与第二滚动球106接触。
[0035]固定基板104具有大致圆盘形状，并且被固定至用于支撑其他透镜组(未示出)的镜筒。中央开口 104a用作校正透镜101的光路。固定基板104的前表面侧被形成为具有与转动中心点O—致的球心的球面。固定基板104在其前表面上包括设置在多个位置处的固定侧球接收部。两个V字形的第二球接收部1041均具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以横摆转轴Y作为中心轴线的两个转动面限定。在本实施方式中，槽的形状被限定为以横摆转轴Y作为中心轴线的两个锥形面。两个V字形的第二球接收部1041均被定位成与转动防止板103的V字形的第二球接收部1032相对，并且均在两个点处与第二滚动球106接触。
[0036]布置于固定基板104的平面的第二球接收部1042具有底表面是以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的槽。平面的第二球接收部1042被定位成与转动防止板103的平面的第二球接收部1033相对，且在单个点处与第二滚动球106接触。布置于固定基板104的第三球接收部1043被形成为具有与转动中心点O —致的球心的球面。第三球接收部1043被定位成与可动侧第三球接收部1022相对并且在单个点处与第三滚动球107接触。
[0037]固定基板104包括围绕光轴布置在固定基板104的外周的三个弹簧钩1044。三个施力弹簧108的一端被分别挂在三个弹簧钩1044上，使得由此保持施力弹簧108。两个线圈保持部1045以在围绕光轴的方向上具有90度角度的状态布置于固定基板104的前表面侦牝并且保持下面将说明的第一线圈和第二线圈。
[0038]第一滚动球105、第二滚动球106和第三滚动球107中每一个的形状都是球形。第一滚动构件由两个第一滚动球105组成，该两个第一滚动球105被定位成使得它们的中心点与转动中心点O之间的距离等于Rl。在下文中，半径为Rl且球心与转动中心点O—致的球面被称作“第一假想球面”并且在图6和图7中用“SI”标出。第二滚动构件由三个第二滚动球106组成,该三个第二滚动球106被定位成使得它们的中心点与转动中心点O之间的距离等于R2。在下文中，半径为R2且球心与转动中心点O —致的球面被称作“第二假想球面”并且在图6和图7中用“S2”标出。在本实施方式中，半径R2大于半径Rl。第三滚动构件由一个第三滚动球107组成。
[0039]施力弹簧108是布置在可动单元102与固定基板104之间的施力构件并且具有在拉伸方向上的施力。在本实施方式中，三个施力弹簧108在周向上等间距地布置。借助于这些施力弹簧108，在关于校正透镜101的光轴的径向上也产生张紧力。
[0040]电磁驱动单元具有第一驱动单元109和第二驱动单元110。各驱动单元包括磁体(永磁体)和线圈(电磁线圈)。第一驱动单兀109是音圈马达。第一磁体1091为矩形形状并且被附接至可动单元102的一个磁体保持部1024。第一磁体1091的面对第一线圈1092的表面被沿着中线分为磁化成N极和S极的两部分，使得两相反表面的法线的方向是磁极方向。第一磁体1091的面对第一线圈1092的表面的相反侧上的表面可能被磁化为与面对第一线圈1092的表面的极性相反的磁极，或者当磁体的厚度充分厚时可能不被磁化。第一线圈1092是被形成为椭圆形状的绕组线圈，并且被附接至固定基板104的一个线圈保持部1045。第一线圈1092的一个表面面对第一磁体1091的被磁化的表面。当驱动控制单兀(未不出)使第一线圈1092通电时,在与通电方向和第一磁体1091的磁化方向正交的方向上产生洛伦兹力。以该方式，在固定基板104与可动单元102之间施加俯仰方向驱动力。
[0041]第二驱动单元110是音圈马达。除了第二驱动单元110被定位成围绕光轴与第一驱动单元109成90度的角度以外，第二驱动单元110与第一驱动单元109的构造相同，因此将省略其详细说明。当驱动控制单元使第二线圈1102通电时，在与第二磁体1101的磁化方向和通电方向正交的方向上产生洛伦兹力。以该方式，在固定基板104与可动单兀102之间施加横摆方向驱动力。
[0042]由于第一驱动单元109和第二驱动单元110被定位在校正透镜101的外周(被定位成远离光轴)，所以可动单元102的径向内侧部分可以被用作校正透镜101的光路。由于驱动单元的类型没有限制，所以只要预定的驱动力被施加在俯仰方向和横摆方向上，就可以使用任何驱动原理。除本实施方式中使用的音圈马达以外，也可以采用诸如步进马达、超声波马达、利用静电力的马达、双压电晶片(bimorph)等的驱动单元。
[0043]接下来，将给出图像抖动校正装置100的结构和图像抖动校正装置100的元件之间的关系的说明。首先，将给出校正透镜101在光轴方向上的定位的说明。第一滚动球105被保持在布置于可动单元102的可动侧第一球接收部1021与布置于转动防止板103的第一球接收部1031之间。第二滚动球106被保持在布置于转动防止板103的第二球接收部1032和1033与布置于固定基板104的固定侧球接收部1041和1042之间。第三滚动球107被保持在布置于可动单元102的可动侧第三球接收部1022与布置于固定基板104的固定侧第三球接收部1043之间。
[0044]施力弹簧108在光轴方向上相对于固定基板104对可动单兀102施力。以该方式，在彼此之间保持有球的构件的球接收面的接触面处对各滚动球施力。该施力允许稳定地确定各滚动球在光轴方向上的位置。转动防止板103由三个第二滚动球106支撑，使得转动防止板103在光轴方向上的位置被确定。可动单元102由两个第一滚动球105和一个第三滚动球107支撑，使得可动单元102在光轴方向上的位置被确定。
[0045]接下来，将给出对图像抖动校正装置100的操作的说明。转动防止板103仅在横摆方向上相对于固定基板104可动。两个第二滚动球106均在与布置于固定基板104的V字形第二球接收部1041、即由以横摆转轴Y作为中心轴线的两个锥形面组成的球接收面在两个点处接触的状态下滚动。因此，第二滚动球106仅在围绕横摆转轴Y的转动方向上能够滚动，使得第二滚动球106的在围绕俯仰转轴P的转动方向上的移动被限制。还有，两个第二滚动球106均在与布置于转动防止板103的V字形的第二球接收部1032、即由以横摆转轴Y作为中心轴线的两个锥形面组成的球接收面在两个点处接触的状态下滚动。因此，第二滚动球106仅在围绕横摆转轴Y的转动方向上能够相对于转动防止板103滚动，使得第二滚动球106的在围绕俯仰转轴P的转动方向上的移动被限制。结果，转动防止板103被以使得仅在横摆方向上能够相对于固定基板104移动的方式支撑。
[0046]另一方面,可动单兀102仅在俯仰方向上相对于转动防止板103可动。两个第一滚动球105均在与布置于转动防止板103的第一球接收部1031、即由以俯仰转轴P作为中心轴线的两个锥形面组成的球接收面在两个点处接触的状态下滚动。因此，第一滚动球105仅在围绕俯仰转轴P的转动方向上能够滚动，使得第一滚动球105的在围绕横摆转轴Y的转动方向上的移动被限制。两个第一滚动球105均在与设置于可动单元102的可动侧第一球接收部1021、即由以俯仰转轴P作为中心轴线的两个锥形面组成的球接收面在两个点处接触的状态下滚动。因此，第一滚动球105仅在围绕俯仰转轴P的转动方向上能够相对于可动单元102滚动，使得第一滚动球105的在围绕横摆转轴Y的转动方向上的移动被限制。结果，可动单元102被以使得仅在俯仰方向上能够相对于转动防止板103移动的方式支撑。
[0047]当驱动控制单元使第一线圈1092通电以便使预定电流从中通过时，由于第一驱动单元109的动作而在固定基板104与可动单元102之间产生俯仰方向驱动力。结果，用于保持校正透镜101的可动单元102在以俯仰转轴P作为中心轴线的转动方向上移动。另一方面，当驱动控制单元使第二线圈1102通电以便使预定电流从中通过时，由于第二驱动单元110的动作，在固定基板104与可动单元102之间产生横摆方向驱动力。结果，可动单元102、第一滚动球105和转动防止板103在横摆方向上移动。这两个移动相组合，使得校正透镜101的中心点能够被移动至球心与转动中心点O —致的球面上的任何位置处。由于横摆转轴Y和俯仰转轴P被定位成在转动中心点O处彼此相交，所以校正透镜101的围绕横摆转轴Y移动的曲率半径等于校正透镜101的围绕俯仰转轴P移动的曲率半径。以该方式，减小了由于可动单元102的移动方向引起的在校正透镜101移动时光学性能上的变化的不均匀性。尽管甚至在横摆转轴Y和俯仰转轴P未彼此正交的情况中也能控制到球面上的任何位置的移动，但是如在本实施方式中，通过使两个轴线彼此正交能够独立地控制两个移动方向，从而得到更好的可控性。
[0048]也可以通过将检测校正透镜101的位置用的位置传感器获得的检测信息反馈至驱动控制单元来进行反馈控制。以该方式，能够改善校正透镜101的定位精度。在本实施方式中，构成可动单元的可动单元102和转动防止板103均由多个滚动构件滚动地支撑。可动单元可以由低摩擦机构支撑，这对于改善精度和效率是有利的。
[0049]根据本实施方式，获得了以下效果。
[0050].抑制了可动单元102围绕光轴的转动。
[0051]在传统的图像抖动校正装置中，可动单元相对于固定构件的自由度为三。换言之，可动单元能够围绕俯仰轴线转动、能够围绕横摆轴线转动并且能够围绕通过了转动中心点O的光轴转动。在传统的图像抖动校正装置中，通过利用用于将可动单元定位成使得致动器的驱动力通过质量中心的方法抑制了可动单元围绕光轴的转动。然而，当可动单元由于来自外力的冲击等围绕光轴转动时，不能精确地检测到校正透镜的位置，这可能会引起精确的图像抖动校正控制方面的麻烦。
[0052]相比之下，在根据本实施方式的图像抖动校正装置中，转动防止板103被以仅围绕横摆转轴Y相对于固定基板104能够转动地移动的方式支撑。可动单元102也被以仅围绕俯仰转轴P相对于转动防止板103能够转动地移动的方式支撑。结果，校正透镜101在围绕光轴的转动被限制的状态下能够围绕通过了转动中心点O的俯仰转轴P和横摆转轴Y转动。换言之，在本实施方式中，可动单元仅在图像抖动校正所需的方向上可动。因此，即使当可动单元遭受来自外力的冲击等时，校正透镜101的位置也能够被精确地检测到，使得能够以高精度实现图像抖动校正。
[0053].有利于使图像抖动校正装置(其在光轴方向上的厚度)薄型化。
[0054]在本实施方式中，多个第一滚动球105被定位成使得第一滚动球105的中心点位于第一假想球面SI上，并且多个第二滚动球106被定位成使得第二滚动球106的中心点位于第二假想球面S2上。因此，即使当可动单元102围绕横摆转轴Y转动或围绕俯仰转轴P转动时，第一滚动球105总是位于第一假想球面SI。同样,第二滚动球106总是位于第二假想球面S2上。
[0055]还有，转动防止板103的前表面和后表面都是以转动中心点O为中心轴线的球面形状，并且转动防止板103位于第一假想球面SI与第二假想球面S2之间。因此，不管可动单元102的位置如何，转动防止板103与第一滚动球和第二滚动球之间的位置关系、即转动防止板103与第一滚动球和第二滚动球之间在从转动中心点O开始的径向方向上的位置关系不变。因此，即使当转动防止板103变薄至用以确保所需刚性的最小厚度时，总是能够在转动防止板103上形成用于保持第一滚动球和第二滚动球的球接收部。结果，整个装置在光轴方向上的厚度可以变薄。
[0056]注意，转动防止板103的前表面和后表面也可以是与球面近似的多面体形状。简言之，只要能够位于第一假想球面SI与第二假想球面S2之间，转动防止板103可以是任何多面体形状。当能够避免转动防止板103与其周边部件之间的干涉时，转动防止板103也可以设置有为了改善强度和位置检测的目的在第一假想球面和第二假想球面之间突出的突起部。
[0057]在本实施方式中，所有第一滚动球105的中心点都被定位在第一假想球面SI上，并且所有第二滚动球106的中心点都被定位在第二假想球面S2上。本发明不限于此，而是滚动球也可以彼此偏置地定位，以便提供用于加强转动防止板103的凸缘，或者以便避免转动防止板103与图像抖动校正装置外的其它部件之间的干涉。在该情况中，第一滚动球105以与第一假想球面SI相交的方式定位，并且第二滚动球106以与第二假想球面S2相交的方式定位。换言之，与各滚动球的直径相比，从滚动球的中心点到转动中心点O的距离的差被设定为较小。在该配置中，转动防止板103的厚度增加量被抑制成等于或小于滚动球的直径，能够避免整个装置在光轴方向上的厚度增加。
[0058].能够使转动防止板103的厚度均匀。
[0059]在本实施方式中，定位了第一滚动球至第三滚动球的部分的形状以及转动防止板103的形状假定为同心球面。因此，转动防止板103能够被形成为具有均匀厚度的形状。以该方式，能够通过诸如冲压等的具有优异生产率的加工方法来制造转动防止板103。
[0060].能够减小转动防止板103的尺寸(光轴方向上的投影面积)
[0061 ] 在本实施方式中，在用于支撑可动单元102的三个滚动球之中，两个滚动球(第一滚动球105)坐落于转动防止板103，剩下的一个滚动球(第三滚动球107)坐落于固定基板104。因此，与所有滚动球都坐落于转动防止板103的构造相比，能够减小从光轴方向观察时转动防止板103的面积。以该方式，能够使整个装置小型化。
[0062]如上所述，根据本实施方式，可以提供能够在抑制可动构件围绕光轴转动的状态下使可动构件在横摆方向和俯仰方向上移动的图像抖动校正装置。
[0063](第二实施方式)
[0064]接下来，将参照图8至图12给出本发明的第二实施方式的说明。与第一实施方式中相同的组成部件用已经使用的附图标记表示，并因此将省略其详细说明。将主要给出对与第一实施方式的区别的说明。
[0065]图8是示出图像抖动校正装置200的部件的分解立体图。图像抖动校正装置200包括用于保持校正透镜101的可动单元202、转动防止板203和固定基板204。图像抖动校正装置200包括作为滚动构件的三个第一滚动球205和三个第二滚动球206。图像抖动校正装置200还包括施力弹簧108和电磁驱动单元，但是图8中未示出施力弹簧108。电磁驱动单元具有第一驱动单元209和第二驱动单元210。
[0066]图9是示出当沿着平行于光轴并正交于俯仰转轴P的平面切割时的图像抖动校正装置200的截面图。图10是当沿着平行于光轴并正交于横摆转轴Y的平面切割时的图像抖动校正装置200的截面图。图11是在与图9中示出的截面相同的截面中示出图像抖动校正装置200的结构的示意图。图12是在与图10中示出的截面相同的截面中示出图像抖动校正装置200的结构的示意图。在图11和图12中，为了说明的方便省略了电磁驱动单元，并且适当地改变第一滚动球和第二滚动球的位置以使得第一滚动球和第二滚动球的中心点位于截面上。在图11和图12中，夸张地示出了图像抖动校正装置200的形状的一部分。
[0067]可动单元202在中央开口处保持校正透镜101。如图11所示，可动单元202在面对转动防止板203的一侧包括两个V字形的第一球接收部2021和一个平面的第一球接收部2022。V字形的第一球接收部2021具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以俯仰转轴P作为中心轴线的两个转动面限定。V字形的第一球接收部2021在两个点处与第一滚动球205接触。在本实施方式中，槽的形状被限定为以俯仰转轴P作为中心轴线的两个锥形面，但是也可以被限定为具有在俯仰转轴P上的两个不同中心点的球面或者被限定为圆环面。平面的第一球接收部2022被形成为具有与通过了转动中心点O的轴线一致的中心轴线的圆筒面，并且在单个点处与第一滚动球205接触。可动单元202具有两个磁体保持部2024(见图10)，其布置在朝向可动单元202的外周缘的位置处并保持下面说明的第一磁体和第二磁体。
[0068]转动防止板203具有中央开口 203a以便不妨碍校正透镜101的光路。如图9至图12所示，转动防止板203的前表面侧(定向为朝向转动中心点O的一侧)的形状是以俯仰转轴P作为中心轴线的圆筒面的一部分，并且其后表面侧的形状是以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的一部分。转动防止板203在其前表面上具有两个V字形的第一球接收部2031、一个平面的第一球接收部2032和两个线圈保持部2035。转动防止板203还在其后表面上具有两个V字形的第二球接收部2033、一个平面的第二球接收部2034和两个磁体保持部 2036。
[0069]V字形的第一球接收部2031具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以俯仰转轴P作为中心轴线的转动面限定。在本实施方式中，槽的形状被限定为以俯仰转轴P作为中心轴线的两个锥形面。V字形的第一球接收部2031被定位成与可动单元202的V字形的第一球接收部2021相对并在两个点处与第一滚动球205接触。平面的第一球接收部2032被形成为具有与通过了转动中心点O的轴线一致的中心轴线的圆筒面。平面的第一球接收部2032被定位成与可动单元202的平面的第一球接收部2022相对，并且在单个点处与第一滚动球205接触。
[0070]V字形的第二球接收部2033具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以横摆转轴Y作为中心轴线的转动面限定。在本实施方式中，槽的形状被限定为以横摆转轴Y作为中心轴线的两个锥形面。V字形的第二球接收部2033在两个点处与第二滚动球206接触。平面的第二球接收部2034具有底表面为以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的槽，并且在单个点处与第二滚动球206接触。
[0071]多个线圈保持部2035对下面说明的第一线圈2092和第二线圈2094进行保持。线圈保持部2035被分别定位成面对布置于可动单元202的磁体保持部2024。多个磁体保持部2036对第三磁体2101和第四磁体2103进行保持。
[0072]固定基板204具有大致圆盘形状并且被固定至用于支撑其他透镜组(未示出)的镜筒。布置于固定基板204的中央开口 204a被用作校正透镜101的光路。固定基板204的前表面侧被形成为具有与横摆转轴Y —致的中心轴线的圆筒面。
[0073]固定基板204具有两个V字形的第二球接收部2041、一个平面的第二球接收部2042和两个线圈保持部2045。V字形的第二球接收部2041具有截面形状为V字形的槽。槽的形状由以横摆转轴Y作为中心轴线的两个转动面限定。在本实施方式中，槽的形状被限定为以横摆转轴Y作为中心轴线的两个锥形面。V字形的第二球接收部2041被定位成与转动防止板203的V字形的第二球接收部2033相对，并且在两个点处与第二滚动球206接触。平面的第二球接收部2042具有底表面为以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的槽。平面的第二球接收部2042被定位成与转动防止板203的平面的第二球接收部2034相对，并且在单个点处与第二滚动球206接触。固定基板204具有布置在朝向固定基板204的外周缘的位置处的两个线圈保持部2045。线圈保持部2045保持第三线圈2102和第四线圈2104。
[0074]第一滚动球205和第二滚动球206中的每个的形状均为球形。为了减小滚动阻力并以高加工精度制作，这些滚动球由诸如不锈钢、陶瓷材料等的具有高硬度的材料制成。第一滚动球205的数量是三个，并且各球的中心点均位于以俯仰转轴P作为中心轴线的圆筒面上。第二滚动球206的数量为三个，并且各球的中心点均位于以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面上。
[0075]第一驱动单兀209是音圈马达。第一驱动单兀209具有第一磁体2091、第一线圈2092、第二磁体2093和第二线圈2094。在本实施方式中，为了改善驱动力，两个音圈马达以两者间具有光路的状态定位。由于第一线圈2092被电连接至第二线圈2094，所以当驱动控制单元使线圈通电时，由第一线圈2092和第二线圈2094产生的驱动力在相同方向上起作用。在本实施方式中，第一线圈2092和第二线圈2094被定位于转动防止板203。以该方式，能够在转动防止板203与可动单元202之间施加俯仰方向驱动力。
[0076]第二驱动单兀210是首圈马达。第二驱动单兀210具有第二磁体2101、第二线圈2102、第四磁体2103和第四线圈2104。第二驱动单元210与第一驱动单元209具有相同的构造，并因此将省略其详细说明。当驱动控制单元使第三线圈2102和第四线圈2104通电时,在与第三磁体2101和第四磁体2103的磁化方向和通电方向正交的方向上产生洛伦兹力。以该方式，在固定基板204与转动防止板203之间施加横摆方向驱动力。
[0077]接下来，将给出图像抖动校正装置200的操作的说明。转动防止板203仅在横摆方向上能够相对于固定基板204移动。可动单元202仅在俯仰方向上能够相对于转动防止板203移动。当驱动控制单元使第一线圈2092和第二线圈2094通电以使预定电流从中通过时，由于第一驱动单元209的动作，在转动防止板203与可动单元202之间产生俯仰方向驱动力。结果，用于保持校正透镜101的可动单元202在以俯仰转轴P作为中心轴线的转动方向上移动。另一方面，当驱动控制单元使第三线圈2102和第四线圈2104通电以便使预定电流从中通过时，由于第二驱动单元210的动作，在固定基板204与转动防止板203之间产生横摆方向驱动力。结果，可动单元202、第一滚动球205和转动防止板203在横摆方向上移动。将这两种移动组合，使得校正透镜101的中心点能够移动到球心与转动中心点O一致的球面上的任何位置处。
[0078]由本实施方式的图像抖动校正装置200获得的效果如下:
[0079].抑制了可动构件的围绕光轴的转动。
[0080]转动防止板203仅能够围绕横摆转轴Y相对于固定基板204转动。可动单元202仅能够围绕俯仰转轴P相对于转动防止板203转动。结果，校正透镜101能够在围绕光轴的转动被限制的状态下围绕通过了转动中心点O的俯仰转轴P和横摆转轴Y转动。换言之，校正构件仅能够在图像抖动校正所需的方向上移动。
[0081]?制造容易。
[0082]在本实施方式中，转动防止板203的前表面侧是以俯仰转轴P作为中心轴线的圆筒面的一部分，并且其后表面侧是以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的一部分。还有，固定基板204的前表面侧是以横摆转轴Y作为中心轴线的圆筒面的一部分。因此，图像抖动校正装置200的组成部件以圆筒形状而不是球形形状配置。通常，圆筒面比球面更加容易加工或测量，因此与第一实施方式的转动防止板103相比，转动防止板203能够更加容易制造。
[0083]另一方面，在第一实施方式的转动防止板103上形成了用于保持第一滚动球和第二滚动球的部分，因此，与第二实施方式的转动防止板203相比，可以使第一实施方式的转动防止板103的厚度均一或薄型化。
[0084]虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包括所有这种变型、等同结构和功能。
[0085]本申请要求2013年7月4日申请的日本专利申请N0.2013-140730的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
【权利要求】
1.一种图像抖动校正装置，其通过使驱动单元移动用于保持校正构件的可动构件来校正图像抖动，所述图像抖动校正装置包括: 转动防止构件，其被构造成围绕第一转轴能转动地支撑所述可动构件，所述第一转轴正交于所述校正构件的光轴；和 固定构件，其被构造成围绕第二转轴能转动地支撑所述转动防止构件，所述第二转轴正交于所述校正构件的所述光轴并在所述光轴上的点处与所述第一转轴相交。
2.根据权利要求1所述的图像抖动校正装置，其中，所述装置还包括: 第一滚动构件，其被构造成相对于所述转动防止构件支撑所述可动构件； 第二滚动构件，其被构造成相对于所述固定构件支撑所述转动防止构件；和 施力构件，其被构造成在所述可动构件和所述固定构件两者彼此靠近的方向上对所述可动构件和所述固定构件施力， 其中，所述可动构件和所述转动防止构件均具有如下接收部，该接收部的在所述第一滚动构件与所述可动构件之间的接触面以及所述第一滚动构件与所述转动防止构件之间的接触面均呈围绕所述第一转轴形成的转动面的形式；并且所述转动防止构件和所述固定构件均具有如下接收部，该接收部的在所述第二滚动构件与所述转动防止构件之间的接触面以及所述第二滚动构件与所述固定构件之间的接触面均呈围绕所述第二转轴形成的转动面的形式。
3.根据权利要求2所述的图像抖动校正装置，其中，所述可动构件和所述转动防止构件中的每一方的所述接收部均具有如下的多个接触面，多个所述第一滚动构件与该接触面接触，并且该接触面具有围绕所述第一转轴形成的转动面；并且所述转动防止构件和所述固定构件中的每一方的所述接收部均具有如下的多个接触面，多个所述第二滚动构件与该接触面接触，并且该接触面具有围绕所述第二转轴形成的转动面。
4.根据权利要求2所述的图像抖动校正装置，其中，所述装置还包括: 第三滚动构件，其被构造成相对于所述固定构件支撑所述可动构件； 其中，所述可动构件具有如下接收部，该接收部的在所述可动构件与所述第三滚动构件之间的接触面呈围绕所述光轴上的点形成的球面的形式；并且所述固定构件具有如下接收部，该接收部的在所述固定构件与所述第三滚动构件之间的接触面呈围绕所述光轴上的点形成的球面的形式。
5.根据权利要求2所述的图像抖动校正装置，其中，所述第一滚动构件和所述第二滚动构件具有多个球，所述可动构件与所述转动防止构件的相对表面被构成为呈围绕所述光轴上的点形成的球面的形式，并且所述转动防止构件和所述固定构件的相对表面被构成为呈围绕所述光轴上的点形成的球面的形式。
6.根据权利要求5所述的图像抖动校正装置，其中，所述第一滚动构件位于所述第一滚动构件与围绕所述光轴上的点形成的第一假想球面相交的位置处，所述第二滚动构件位于所述第二滚动构件与围绕所述光轴上的点形成的第二假想球面相交的位置处，并且所述转动防止构件位于所述第一假想球面与所述第二假想球面之间。
7.根据权利要求1所述的图像抖动校正装置，其中，所述驱动单元包括在不同方向上相对于所述固定构件对所述可动构件进行驱动的第一驱动单元和第二驱动单元。
8.根据权利要求2所述的图像抖动校正装置，其中，所述第一滚动构件和所述第二滚动构件具有多个球，所述第一滚动构件位于围绕所述第一转轴形成的圆筒面上，并且所述第二滚动构件位于围绕所述第二转轴形成的圆筒面上。
9.根据权利要求8所述的图像抖动校正装置，其中，所述驱动单元包括:相对于所述转动防止构件对所述可动构件进行驱动的第一驱动单元；和相对于所述固定构件对所述转动防止构件进行驱动的第二驱动单元。
10.一种镜筒，其包括: 根据权利要求1所述的图像抖动校正装置。
11.一种光学设备，其包括: 根据权利要求1所述的图像抖动校正装置。
12.—种摄像设备，其包括: 根据权利要求10所述的镜筒。
【文档编号】G03B5/04GK104280977SQ201410320192
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】安田悠 申请人:佳能株式会社