成像装置制造方法
【专利摘要】一种成像装置，包括：包括光学元件的光学系统，图像传感器，相对于装置主体可移动以使光学元件沿着光轴移动的镜筒，固定元件，安装有图像传感器的活动元件，通过使电流流入磁场以产生驱动力从而使活动元件相对于固定元件移动的驱动机构，和每个均包括轴元件和设置在固定元件中的轴承件，所述活动元件设置成沿着光轴可移动地支撑轴元件。可移动连接器的轴元件设置成沿光轴的正交面在不同方向上移动。轴承件中的至少一个沿光轴的正交方向布置在镜筒的外侧。
【专利说明】成像装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2011年5月24日提交的日本专利申请2011-115471并且要求该日本专利申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用合并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及诸如具有用以校正拍摄时的照相机抖动的模糊校正功能的数字相机或者数字视频摄像机(下文中，数字相机)的成像装置。
【背景技术】
[0004]已知的成像装置根据来自图像传感器的图像信号形成数字图像，所述图像传感器经由光学系统接收被摄体像。诸如具有模糊校正的数字相机的这种成像装置已被广泛地使用。
[0005]日本专利申请公布2007-114486公开一种模糊校正机构，其根据因摄影机抖动引起的被摄体像的模糊量而使图像传感器在光学系统的光轴(Z轴)的正交面(X-Y平面)上移动。该校正机构包括布置在安装部上的图像传感器和用以使安装部相对于光学系统沿着摄影机主体的X-Y平面移动的引导段。引导段能够通过使支撑在轴承件中的轴元件沿着轴元件的轴线移动而使安装部移动，所述轴元件和轴承件分别地设置在安装部和引导段中。轴元件沿着X-Y平面设置并且在彼此正交的方向上延伸。安装部通过从例如永磁体和线圈产生的驱动力而在垂直于光轴的X-Y平面中移动。
[0006]通过如上所述地使安装部移动，在安装部上发生绕穿过重心的轴线的旋转力。这是因为为使图像传感器在X-Y平面中移动，永磁体和线圈需要被布置成沿着X-Y平面包围布置有图像传感器的安装部的重心。旋转力可以导致轴元件和轴承件之间的磨擦力，这防碍安装部或者图像传感器在X-Y平面中的移动。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于提供具有改进的光滑模糊校正功能的成像装置。
[0008]根据本发明的一个方面，成像装置包括:光学系统，其包括一个或者更多个光学元件；图像传感器，其用以获得由光学系统形成的被摄体像；镜筒，光学元件安装在镜筒中，并且镜筒相对于装置主体可移动以使光学元件沿着光轴移动；固定元件，其沿相对于光轴的正交方向位于装置主体中的固定位置处；活动元件，图像传感器安装在活动元件上，并且活动元件相对于固定元件沿着光轴的垂直面可移动；驱动机构，其通过使电流流入磁场而产生驱动力，以使活动元件相对于固定元件移动；两个或更多个可移动连接器，每个可移动连接器包括设置在固定元件和活动元件之一中的轴元件以及设置在固定元件和活动元件中的另一个中的轴承件，以沿着轴元件的轴线可移动地支撑轴元件，其中可移动连接器的轴元件设置成沿着光轴的正交面沿彼此不同的方向移动，并且轴承件中的至少一个相对于光轴沿着正交方向布置在镜筒的外侧。【专利附图】
【附图说明】
[0009]根据下面参考附图的详细说明，本发明的特征、实施方式和优点将变得清楚，在图中:
[0010]图1A是根据第一实施方式的成像装置的示例的数字相机的前视图，图1B是其后视图；
[0011]图2是数字相机的结构的块图；
[0012]图3是处于退回状态的镜筒的透视图；
[0013]图4是处于伸出状态的镜筒的横截面；
[0014]图5是镜筒或者模糊校正机构的背面的透视图；
[0015]图6示出了镜筒的背面；
[0016]图7A示出了从+X轴侧看的基部的背面，而图7B是从-X轴侧看的基部；
[0017]图8A示出了从+X轴侧看的第一引导板的背面，而图8B是从-X轴侧看的第一引导板的前侧；
[0018]图9A示出了从+X轴侧看的第二引导板的背面，而图9B是从+Y轴侧看的第二引导板；
[0019]图10是驱动机构和第二驱动器沿着图6中的1-1线截取的横截面；
[0020]图11示出了整合在主体中的镜筒；
[0021]图12示出了现有技术的模糊校正机构；
[0022]图13A示出了另一模糊校正机构，其中连接两个X轴轴承件的直线的中点被布置成与重心间隔距离LI，而图13B示出了当该直线布置成与重心间隔距离L2时的所述另一模糊校正机构；
[0023]图14示出了设置在镜筒的最大直径内侧的驱动机构；
[0024]图15A示出了在Y轴上的第一驱动器和在X轴上的第二驱动器，而图15B示出了在第一直线上或在第一方向上的第一驱动器和在第二直线上或在第二方向上的第二驱动器；
[0025]图16A是根据第二实施方式的数字相机的前视图，而图16B是数字相机的后视图；
[0026]图17示出了容纳在数字相机的主体内的镜筒或者模糊校正机构；
[0027]图18示出了容纳在根据第三实施方式的数字相机的主体内的镜筒或者模糊校正机构；和
[0028]图19A示出了沿着Z轴的第一线圈，图19B示出了根据第二实施方式的第一线圈，以及图19C示出了图19A和19B中的第一线圈的尺寸用于对比。
【具体实施方式】
[0029]下文中，将参考附图详细说明本发明的实施方式。在可能情况下，在全部附图中对相同或同样的部件使用相同的附图标记。
[0030]第一实施方式
[0031]将作为成像装置的示例参考图1至11描述根据第一实施方式的数字相机10。在图1中，Z轴平行于安装在主体11中的镜筒13或者光学系统12的光轴，并且Z轴的正交面称为X-Y平面。Z轴的正向侧是数字相机10的前侧，而其负向侧是数字相机10的背面。X轴是光学系统12的光轴的垂直方向。X轴的正向侧是右侧，而其负向侧是左侧。Y轴是光学系统12的光轴的垂直方向。Y轴的正向侧是数字相机10的上侧，而其负向侧是数字相机10的下侧。
[0032]根据第一实施方式的数字相机10包括模糊校正功能，用以通过使图像传感器在光轴的正交面中移动来校正模糊。图1中的数字相机10的主体11的前面包括安装有光学系统12的镜筒13。
[0033]主体11包括位于顶面上的快门按钮14a和位于背面上的方向开关14b和各种开关He。快门按钮14a、方向开关14b、开关14c以及未示出的用于设定菜单的转盘和手柄构成操作单元14。主体11包括位于背面上的显示单元15，用以显示捕获或存储在存储器中的图像数据。
[0034]图2中的数字相机10包括图像传感器16、镜筒驱动器17、位置检测器18、震动检测器19、模糊校正机构50和控制器21。图像传感器16是固体图像传感器，诸如CXD或者CMOS图像传感器，用以经由光学系统12在受光面16a (图4)上形成被摄体像并且将其转换为图像数据或者电信号用于输出。输出的电信号被传送到控制器21。
[0035]镜筒驱动器17使车架移动以保持光学系统12的元件，从而将镜筒13 (图10)置于收纳状态或者备用状态(图4)。位置检测器18由霍尔元件组成并且安装在第一引导板52 (图11)上，用以检测第一引导板52相对于镜筒基部48的位置。震动检测器19由陀螺传感器组成并且安装在主体11中，用以检测照相机主体11的震动。震动检测器19能够是加速度传感器。位置检测器18和震动检测器19将检测信号输出到控制器21。它们构造成根据模糊校正机构50的图像传感器16的移动方向检测照相机抖动，这在稍后说明。
[0036]控制器21基于操作单元14的操纵来驱动相对的元件，控制器镜筒驱动器17、显示单元15、模糊校正机构50和其它元件，并且根据来自图像传感器16的信号产生图像数据。控制器21经由光学系统12从图像传感器16获取图像并且在合适时间将其显示在显示单元15上。
[0037]参考图3到4，包括镜筒13的光学系统12包括第一到第四透镜组31到34、快门/光圈单元35、图像传感器16、第一到第四透镜框架36到39、固定框架41、第一回转筒42、第一衬里43、第二回转筒44、第二衬里45、凸轮筒46、直进筒47和镜筒基部48。
[0038]在图4中的拍摄位置，第一到第四透镜组31到34从被摄体侧依次布置，快门/光圈单元35被布置在第二和第三透镜组32、33之间，并且图像传感器16被布置在第四透镜组34的成像面侧附近。第一到第四透镜组31到34是焦距可变的变焦透镜。本文中，光轴被限定为在拍摄位置时光学系统的光轴或者光学元件的旋转轴。
[0039]第一透镜组31包括一个或者更多个透镜，被支撑在第一透镜框架36中，并且被固定在直进筒47中。
[0040]第二透镜组32包括一个或者更多个透镜，被支撑在第二透镜框架37中，并且通过将框架37的凸轮随动件37a插入到凸轮筒46的凸轮槽46a和第二衬里45的直进槽45a而被保持在凸轮筒46和第二衬里45中。因被插入直进槽45a，凸轮随动件37a能与直进槽45a的壁干涉。[0041 ] 第三透镜组33包括一个或者更多个透镜并且被支撑在第三透镜框架38中。虽然未示出，其在退回状态下离开光轴OA或者光路移动，而在拍摄状态下被布置在光轴OA上。
[0042]第四透镜组34包括一个或者更多个透镜并且被支撑在第四透镜框架39中。虽然未示出，其在退回状态下离开光轴OA或者光路移动，而在拍摄状态下被布置在光轴OA上。在本实施方式中，第四透镜组34是对焦透镜。
[0043]带有凸轮随动件(未示出)的快门/光圈单元35包括快门和孔径光圈，并且通过将凸轮随动件插入到凸轮筒46的凸轮槽46b和第二衬里45的直进槽45a而被支撑在凸轮筒46和第二衬里45中。因被插入直进槽45a，凸轮随动件37能与直进槽45a的壁干涉。
[0044]固定框架41包括固定筒41a，固定筒41a被固定在设置于主体11中的镜筒基部48的前部。模糊校正机构50设置在镜筒基部48上。方形校镜的固定框架41包括沿着X轴延伸的两边以及沿着Y轴延伸的两边。第一实施方式中的固定框架41具有位于-X轴侧的两个切断角部，如图3所示。
[0045]固定筒41a包括在内周面上的直进槽41b和凸轮槽41c。第一衬里43的键部(未示出)可干涉地被插入直进槽lb，而第一回转筒42的凸轮随动件可干涉地被插入凸轮槽41c。第一回转筒42配合在固定筒41a中。
[0046]第一回转筒42包括:位于基端部的外周面上的螺旋凸轮随动件，用以插入固定筒41a的凸轮槽41c ;以及齿轮，用以将镜筒驱动器17的旋转力传输到第一回转筒42。在内周面上，其包括有沿着光轴OA的正交面的环状导向槽42c以及沿着光轴OA的直进槽(未示出)。
[0047]第一回转筒42设置在固定筒41a中，其中凸轮随动件插入凸轮槽41c。其能够相对于固定筒41a和镜筒基部48绕光轴OA旋转。其相对于光轴OA旋转地移动，由凸轮随动件和凸轮槽41c引导。第一衬里43配合在第一回转筒42中。
[0048]第一衬里43包括:位于外周面上的键部分(未不出),用以插入到固定筒41a ;和径向地突出的随动件，该随动件被插入第一回转筒42的导向槽42c。因此，第一回转筒42和第一衬里43能够沿着光轴OA相对于固定筒41a —起移动，同时它们能够绕光轴OA相对旋转。第一衬里43作用为导向筒并且配合在第一回转筒42中。
[0049]另外，第一衬里43具有:位于内表面上的沿着光轴的直进槽；与稍后描述的第二回转筒44的螺纹44a接合的螺纹43d ；以及从第一衬里43的壁穿过的螺旋底切部43e。
[0050]配合在第一衬里43中的第二回转筒44包括位于基端部的外周上的螺纹44a，用以与第一衬里43的螺纹43d接合；以及凸轮随动件，用以通过第一衬里43的底切部43e插入第一回转筒42的内周面上的直进槽中。
[0051]由此，随着第一回转筒42绕光轴的旋转，第二回转筒44的凸轮随动件被第一回转筒42的直进槽施压而使第二回转筒44绕光轴旋转。由于第一衬里43因键部分与固定筒41a的直进槽41b的接合而被阻止旋转，第二回转筒44能够沿着光轴OA相对于第一衬里43移动，由螺纹43d、44a引导，如上所述。
[0052]在内周面上，第二回转筒44包括沿着光轴OA的正交面的导向槽44c和用于使直进筒47移动的凸轮槽44d。因此，第二衬里45和第二回转筒44沿着光轴OA —起移动，同时它们绕光轴OA相对旋转。
[0053]第二衬里45配合在第二回转筒44中并且包括从后端径向向外地突出的键45b，键45b接触第二回转筒44的后端。键45b的顶端插入第一衬里43的直进槽。
[0054]另外，第二衬里45包括位于外周上的径向向外地突出的随动件或者键以及沿着轴线延伸的直进槽。随动件或者键在插入第二回转筒44的导向槽44c中时作用为引导件，以仅将使第二回转筒44移动和旋转的原动力传输到第二衬里45。因此，第二衬里45和第二回转筒44沿着光轴OA相对于第一衬里43 —起移动，同时被阻止绕光轴OA旋转。
[0055]第二衬里45包括位于内周面上的沿着光轴OA的直进槽45a和沿着光轴OA的正交面的导向槽45e。第二透镜框架37的凸轮随动件37a和快门/光圈单元35的凸轮随动件插入直进槽45a。凸轮筒46的随动件或者键插入导向槽45e。带有突起的凸轮筒46配合在第二衬里45的内周面中，并且随突起配合在第二回转筒44的基端部中而与第二回转筒44 一起旋转。由此，凸轮筒46和第二衬里45沿着光轴OA —起移动，同时绕光轴OA相对旋转。
[0056]直进筒47的下端插入在第二衬里45和第二回转筒44之间。直进筒47包括在基端部的外周面上突出的凸轮随动件47a，用以插入第二回转筒44的凸轮槽44d中。其包括位于内周面上的键部分，用以插入到第二衬里45的外周面中的直进槽中。直进筒47能够相对于第二衬里45沿着光轴OA移动，同时被阻止绕光轴OA旋转。
[0057]在镜筒13中，第一回转筒42通过镜筒驱动器17的经由齿轮传输的力而旋转。在图10中的退回状态，其相对于固定筒41a旋转移动到被摄体侧，由凸轮随动件和凸轮槽41c引导。另外，第一回转筒42的旋转对第二回转筒44的凸轮随动件施压，以使第二回转筒44绕光轴旋转并且使其沿着光轴OA相对于第一衬里43移动，并由不旋转的第一衬里43的螺纹43d、44a引导。由此，随着第一回转筒42\第一衬里43和第二回转筒44旋转，第二衬里45、凸轮筒46和直进筒47适当地向前或者向后旋转或者移动，以由此使第一和第三透镜框架36到38中的第一到第三透镜组31到33和快门/光圈单元35在光轴上移动，用于变焦。第四透镜框架39中的第四透镜组34执行对焦。
[0058]在镜筒13中，第一回转筒42、第二回转筒44和直进筒47作用为沿着光轴OA在固定筒41a内侧可移动的图3中的镜筒49。另外，镜筒驱动器17和花键齿轮作用为可移动镜筒49和透镜框架的驱动源。
[0059]接着，参考图1至11描述数字相机10的特征。根据数字相机10，模糊校正机构50设置在安装有固定筒41a的镜筒基部48上，并且被与图11中的镜筒13 —起固定在主体11内。模糊校正机构50包括基部51、第一引导板52、第二引导板53、图10中的驱动机构54、可移动连接器55和支撑球56，如图5和6中所示。
[0060]作为固定元件的基部51形成镜筒基部48的一部分，并且相对于主体11和固定筒41a在固定位置中位于光轴OA上。在图7A、7B中，基部51是具有两个切断角部的平板状，且沿着与光轴OA正交的X-Y平面布置。
[0061]基部51具有通孔51a，通孔51a沿着Z轴或者光轴OA扩展到三个角部，三个角部中的两个位于作为第一方向Ml的对角线上，并且其中的一个位于作为第二方向M2的另一对角线上。通孔51a包括在内周面中的第一小孔51b和第二小孔51c，第二轴元件63A、63B被压入到第一小孔51b和第二小孔51c。两个第二轴元件63A、63B在第二方向M2上延伸。
[0062]第一引导板52被沿着图8中的与光轴OA正交的X-Y平面布置在通孔51a中。其为矩形且包括位于中心的通孔52a，通孔52a具有用以接收具有与光轴OA正交的受光面16a的图像传感器16的大小。在本实施方式中，图像传感器16经由粘结层57连接到通孔52a。
[0063]图8中的第一引导板52包括与通孔51a的角部部分相结合的三个臂部分52b、52c、52d。臂部分52b、52c、52d在相对于X轴和Y轴以45。倾斜的方向上延伸。臂部分52b、52c在同一直线上延伸。臂部分52b、52c的延伸方向定义为第一方向Ml,而臂部分52d的延伸方向定义为第二方向M2。
[0064]臂部分52b、52c形成第一和第二引导板52、53之间的连接。在图8A中，臂部分52包括在第一方向Ml上延伸的第一小孔52e和第二小孔52f，第一轴元件61A、61B被分别压入到第一小孔52e和第二小孔52f，如图5、6中所示。
[0065]另外,驱动机构54安装在臂部分52b、52d上。在第一实施方式中，用以产生驱动机构54的电流的第一和第二线圈65、66安装在驱动机构54上。臂部分52b、52c分别包括沿着Z轴在第二方向M2上延伸的安装面52g、52h。用以沿第一方向Ml产生驱动力的第一驱动器54A的第一线圈65和第二驱动器54B的第二线圈66分别设置在安装面52g、52h上。
[0066]臂部分52d包括围绕中间部分的延伸过臂部分52d的两端的凹部52i。凹部52i形成为使第二引导板53的薄部53a与Z轴对准。
[0067]同样地，臂部分52c包括围绕中间部分的延伸过臂部分52c的两端的凹部52 j。第二轴元件53B沿第二方向M2插入通过凹部52j。第一引导板52经由可移动连接器55连接到第二引导板53。
[0068]图9A中的第二引导板53是弯曲的带状元件，并且沿着X_Y平面设置。其在纵向的中间部分包括沿第一方向Ml延伸的薄部53a，如图9B所示。
[0069]另外，第二引导板53包括位于一端处的第一轴承件62A和位于另一端处的第一轴承件62B。第一轴承件62A支撑被压入臂部分52b的小孔52e的第一轴元件61a，并允许其沿第一方向Ml移动。第一轴承件62B支撑被压入臂部分52c的小孔52f中的第一轴元件61B,并且允许其沿第一方向Ml移动。在第一实施方式中,在第二引导板53与基部51连接的情况下，第一轴承件62A、62B被设置在可移动镜筒49的最大直径的外侧，可移动镜筒49在图6中示出为由双点划线标示的圆。
[0070]另外，两个第一轴承件62A、62B定位成使得两者之间的连接直线与驱动机构54的第一驱动器54A的驱动力沿第一方向Ml对准，以作用在第一引导板52上。具体地，通过第一引导板52的重心与图像传感器16的中心重合，两个轴承件的连接直线设置成近似平行于第一方向Ml并且所述直线的中心定位在与重心相距小的距离处。换句话说，两个第一轴承件62A、62B布置在沿第一方向Ml穿过重心的同一直线上。第一引导板52的重心能够依据第一引导板52的结构和图像传感器16的安装位置任意设置。
[0071]另外，第二引导板53包括第二轴承件64A、64B。第二轴承件64A在第二引导板53的一端设置在薄部53a附近，以支撑被压入通孔51a的小孔51b中的第二轴元件63A并且允许它沿第二方向M2移动。第二轴承件64B在图9中的另一端设置在第一轴承件62B附近，以支撑被压入通孔51a的小孔51c中的第二轴元件63B并且允许它沿第二方向M2移动。当第二引导板53和基部51彼此连结时，从X-Y平面看，第二轴元件63A布置在可移动镜筒49的最大直径外侧。另外，第二轴承件64B布置在镜筒49的最大直径附近。
[0072]模糊校正机构50构造为使得第二引导板53通过被支撑在第二轴承件64A中的第二轴元件63A和被支撑在第二轴承件64B中的第二轴元件63B与基部51相联。第二轴承件64A、64B沿第二方向M2可移动地支撑第二轴元件63，以便第二引导板53能够相对于基部51在第二方向M2上移动。
[0073]第二引导板53通过被支撑在第一轴承件62A中的第一轴元件61a和被支撑在第一轴承件62B中的第一轴元件61B而与第一引导板52连接。两个第一轴承件62分别沿第一方向Ml可移动地支撑第一轴兀件61,以便第一引导板52能够相对于第二引导板53在第二方向M2上移动。
[0074]根据模糊校正机构50,第一引导板52能够相对于基部51沿着包括第一和第二方向Ml、M2两者的X-Y平面移动。因此，图像传感器16能够相对于光轴OA正交地移动。由此，第一和第二引导板52、53作用为活动兀件，以相对于基部51沿着光轴OA的正交面可移动地支撑图像传感器16。另外，第一轴承件62和第一轴元件61两者作用为第一可移动连接器55A，以使活动元件沿第一方向Ml移动。两个第二轴承件64和两个第二轴元件63作用为第二可移动连接器55B，以使活动元件沿第二方向M2移动。
[0075]如图6所不,模糊校正机构50包括位于镜筒基部48的安装有光学系统12的表面上的三个可旋转支撑球56。支撑球56构造成沿着X-Y平面在同一平面上支撑第一引导板52的表面。第一引导板52用以使第一引导板52相对于基部51沿着X-Y平面稳定且平滑地移动。
[0076]模糊校正机构50包括图5、6中的驱动机构54，用以使图像传感器16沿着光轴OA的正交面移动。在第一实施方式中，驱动机构54包括第一和第二驱动器54A、54B，用以使第一引导板52相对于基部51分别在第一和第二方向Ml、M2上移动。当数字相机10或者主体11呈光轴OA被设置在水平方向且Y轴设置在竖直方向上的参考姿态时，第一驱动器54A布置在相对竖直方向以45°倾斜的第一直线上,而第二驱动器54B布置在与第一直线正交的第二直线上。第一直线与第一方向Ml—致，而第二直线与第二方向M2—致。另外，第一和第二驱动器54A、54B定位成使第一引导板52朝向第一引导板52的重心移动。第一和第二驱动器54A、54B的结构是相同的，除作用于第一引导板52的驱动力的方向之外。因此，在下文中将仅描述第二驱动器54B的结构。
[0077]在图10中，第二驱动器54B包括第二线圈66、第二磁体对67和第二磁轭对68。如上所述，第二驱动器54B布置在可移动镜筒49的最大直径的外侧，而第二线圈66安装在第一引导板52的臂部分52d的安装面52h上。在第一实施方式中，第二线圈66具有带有弯曲短边的矩形形状，并且包括沿第一方向Ml延伸的一对直线部和延伸过直线部分的一对弯曲部。
[0078]第二磁体对67在可移动镜筒49的最大直径的外侧被设置在固定框架41上位于固定筒41a和镜筒基部48之间，第二线圈66沿Z轴被布置在第二磁体对67之间。第二磁轭对67对应于第二磁体对67以放大其磁力。
[0079]通过将电流施加到第二线圈66，第二驱动器54B产生使第二线圈66沿第二方向M2向第二磁体对67和第二磁轭对67的磁场移动的驱动力。同样地,第一驱动器54A产生使第一线圈65沿第一方向Ml向第一磁体对和第一磁轭对的磁场移动的驱动力。由于第一和第二线圈65、66设置在第一引导板52上，而第二磁体对67、第二磁轭对67、第一磁体对和第一磁轭对设置在固定框架41中，驱动机构54能够沿第一和第二方向Ml、M2相对于固定框架41和镜筒基部48驱动第一引导板52。另外，利用第一和第二线圈65、66，使得图像传感器16沿着光轴OA的正交面相对于固定筒41a移动(见图5、6)。
[0080]数字相机10包括用于模糊校正的位置检测器18和震动检测器19。参考图6到图11，位置检测器18设置在第一引导板52上并且包括第一检测元件18a和第二检测元件18b，第一检测元件18a和第二检测元件构造成分别检测第一引导板52沿着X-Y平面在第一和第二方向Ml、M2上相对于基部51或者镜筒基部48的移动量。第一和第二检测元件18a、18b输出检测信号至控制器21。
[0081]图11中的震动检测器19定位在主体11中且与镜筒13和模糊校正机构50分开。其被构造成检测数字相机10沿着X-Y平面在第一和第二方向Ml、M2上的移动量。震动检测器19输出检测信号至控制器21。
[0082]在模糊校正机构50中，柔性基底69被连接到设置在第一引导板52上的图像传感器16的背面，用以将图像传感器16和模糊校正机构50与控制器21电连接。模糊校正机构50与镜筒13被容纳在主体11中，并且镜筒13被布置在主体11中使得固定框架41的与光轴OA正交的三个面接触主体11的三个内面。固定框架41的两个切断角部设置在主体11的两个X轴角部处。
[0083]根据来自震动检测器19的检测到的震动信息，控制器21控制施加到驱动机构54的线圈65、66的电流，以对磁体67和磁轭68适当地产生驱动力。通过该驱动力，第一引导板52和图像传感器16沿第一方向Ml移动并且第二引导板53沿第二方向M2移动，以抵消照相机抖动。控制器21构造成设定第一引导板52在X-Y平面中的起始位置，基于来自震动检测器19的检测到的震动数据设定目标位置，计算相对于目标位置的移动方向和移动量，并且使第一引导板52在该方向上移动该移动量。模糊校正机构50执行伺服控制，以根据来自位置检测器18的位置数据使第一引导板52准确地移动到目标位置。模糊校正机构50由此通过使第一引导板52在X-Y平面上移动来执行模糊校正，而使图像传感器16跟随被摄体像因照相机抖动产生的移动而移动。
[0084]在现有技术的模糊校正机构中，图像传感器通过被可移动地支撑在轴承件中的轴元件而在光轴的正交面上移动。模糊校正机构80的问题参考图12来说明。安装有图像传感器的正方形活动元件81沿着X-Y平面相对于固定元件84移动。活动元件81包括X轴元件82和Y轴元件83，X轴元件82在X轴上可移动地由X轴承件支撑，而Y轴元件83在Y轴上可移动地由Y轴承件支撑。驱动机构85包括第一驱动器85A和第二驱动器85B，并且被设置在活动元件81和固定元件84之间。如在模糊校正机构50中地，第一驱动器85A沿第一方向Ml驱动活动元件81，而第二驱动器85B沿第二方向M2相对于固定元件84驱动活动元件81。活动元件81的重心Cg位于光轴OA上且与正方形的中心一致。
[0085]第一驱动器85A产生沿第一方向Ml的驱动力Fl，而第二驱动器85B产生沿第二方向M2的驱动力F2，以使活动元件81向-Y轴移动。驱动力Fl分解为X轴力Flx和Y轴力Fly。驱动力F2被分解为X轴力F2x和Y轴力F2y。驱动机构85将Y轴力Fly、F2y组合的驱动力F施加到第一和第二驱动器85A、85B之间的中间位置Pf。这引起作用在活动元件81上的旋转力。旋转力是驱动力F乘以中间位置Pf和重心Cg之间的距离Lf。旋转力导致沿X轴元件82的正交方向作用在X轴元件82和X轴承件上的径向载荷，这引起它们之间的磨擦并且阻止活动元件相对于固定元件84的平滑移动。需要驱动机构的驱动力的增加量以使活动元件81平滑移动。
[0086]同时,根据第一实施方式的模糊校正机构50包括第一和第二可移动连接器55A、55B (见图6)，用以沿着光轴OA的正交面可移动地连接第一和第二引导板52、53。另外，第一活动元件55A的第一轴承件62A、62B和第二可移动连接器55B的第二轴元件63A在X-Y平面上布置在可移动镜筒49的最大直径的外侧，并且第二可移动连接器55B的第二轴承件64B布置在可移动镜筒49的最大直径附近。这能够降低因作用于第一引导板52的驱动力引起的作用在两对第一轴承件62和第一轴元件61以及作用在两对第二轴承件64和第二轴元件63的径向载荷。
[0087]具体地，参考图12中的模糊校正机构80，作用在X轴元件82和X轴承件(未示出)上的径向载荷根据沿X轴距重心Cg的距离而变化。例如，当X轴承件的位置Ps在X轴元件82上与重心Cg相距短的距离Ls时，径向载荷Rs作用在X轴承件和X轴元件82上。当X轴承件的位置Pl与之相距长的距离LI时，径向载荷Rl作用在X轴承件和X轴元件82上。在X轴承件处于位置Ps时，通过与作用在活动元件81上的旋转力的力矩平衡式，建立方程:驱动力F*距离Lf=距离Ls*径向载荷Rs。同样地，在X轴承件位于位置Pl时，建立方程:驱动力F*距离Lf=距离LI*径向载荷Rl。作用在活动元件81上的旋转力(F*Lf)是恒定的，而径向载荷Rs大于径向载荷R1，因为距离Ls小于距离LI。因此，径向载荷能够根据沿X轴距重心Cg的距离而变化，从而轴承件位置和重心之间的距离越大，则作用在X轴元件82和X轴承件上的径向载荷越小。
[0088]但是，在现有技术的模糊校正机构中，与可移动连接器55相当的轴元件和轴承件设置在图像传感器附近，并不阻止图像传感器接收被摄体像。与之相比，根据模糊校正机构50，两个第一轴承件62支撑相应的第一轴元件61所处的位置沿第一方向Ml与第一引导板52的重心充分分离。由此，在模糊校正机构50中，可以降低作用在两个第一轴承件62和相应的轴元件61上以及作用在两个第二轴承件64和相应的轴元件63上的径向载荷，并且有效地降低它们之间的摩擦。
[0089]因此，数字相机10能够使安装有图像传感器16的第一引导板52 (活动元件)相对于基部51 (固定元件)平滑地移动，并且适当地执行模糊校正。
[0090]另外，由于第一轴承件62A和第一轴承件62B两者均被设置在可移动镜筒49的最大直径的外侧，使得能够平衡和降低作用在第一轴承件62A和第一轴元件61a上以及作用在第一轴承件62B和第一轴元件61B上的径向载荷的大小。
[0091]另外，第二轴承件64B被沿着X-Y平面布置在可移动镜筒49的最大直径附近。因此，能够进一步平衡和降低作用在第一轴承件62A和第一轴元件61a上以及作用在第一轴承件62B和第一轴元件61B上的径向载荷的大小。
[0092]根据数字相机10，使得可以防止因使第一引导板52相对于基部51平滑移动造成驱动机构54的驱动力的增加。
[0093]在数字相机10中，第一轴承件62A和第一轴承件62B定位成使得两者的连接直线与第一驱动器54A作用在第一引导板52上沿第一方向Ml的驱动力的矢量对准。这能够进一步降低两个第一轴承件62和相应的轴元件61之间的摩擦。这参考图13A、13B中的模糊校正机构90来说明。在附图中，模糊校正机构90包括位于正方形活动元件91上的图像传感器，该图像传感器沿着X-Y平面通过X轴元件92和在活动元件91和固定元件94之间的驱动机构95相对于固定元件94可移动。活动元件91包括由X轴承件96可移动地支撑的X轴元件92。驱动机构95沿着X轴对活动元件91产生驱动力。活动元件91的中心是沿着X-Y平面的重心。图13A与13B之间的差异在于活动元件91的重心Cg与在两个X轴承件96之间的连接直线的中点之间的距离L1、L2。当驱动机构95产生驱动力F以使活动元件91沿着+X轴移动时，活动元件91旋转以使在+X轴侧的X轴承件96沿着-Y轴移动，并且使在-X轴侧的X轴承件96沿着+Y轴移动。X轴元件92弓丨起抵抗X轴承件96的沿着Y轴的反作用力Frl、Fr2，这导致两者之间的朝向-X轴的磨擦力YFrl、YFr2。该磨擦力与反作用力Frl、Fr2成比例(见图13A、13B)。当X轴元件92和X轴承件96的连接直线布置与重心Cg相距距离LI的位置时(见图13A)，通过与作用在活动元件91上的旋转力的力矩平衡式建立方程:驱动力F*距离LI=距离Lb*反作用力Frl。同样地，在相关直线被布置在距离L2的位置处时(见图13B)，通过力矩平衡式建立方程:驱动力F*距离L2=距离Lb*反作用力Fr2。虽然驱动力F和距离Lb是常量，但距离LI小于距离L2，反作用力Frl小于反作用力Fr2。由此，从X轴元件92作用于X轴承件96的反作用力根据重心Cg和连接X轴承件96的直线之间的距离而变化，使得距离越小，则反作用力越小。因此，X轴元件92和X轴承件96之间的磨擦力能够通过直线与作用于活动元件91的驱动力F的矢量的对准被降低。在第一实施方式中，第一轴承件62A和第一轴承件62B如第一可移动连接器55A地被定位成使得两者之间的直线近似平行于第一方向M1，并且从直线的中心到重心的距离被缩短。这能够实现两个第一轴承件62和第一轴元件61之间的磨擦力的进一步降低。优选的是将沿第一方向Ml连接两个第一轴承件62的直线布置在从所述中心到重心相距短的距离的位置处。更优选地，该直线穿过重心并且与第一方向Ml —致。
[0094]数字相机10能够通过使第一引导板52沿着X-Y平面高效地移动而准确地执行模糊校正，因为第一和第二方向Ml、M2被设置成彼此正交。
[0095]根据数字相机10，驱动机构54沿着X-Y平面布置在可移动镜筒49或者第一回转筒42的最大直径的外侧，从而镜筒13和数字相机10能够减少厚度。如果驱动机构54设置在可移动镜筒49的最大直径的内侧，在收纳状态下的可移动镜筒49的厚度被增大驱动机构54的厚度。参考图15A,第一驱动器54A能够布置在Y轴上,而第二驱动器54B能够布置在X轴上位于可移动镜筒49的最大直径的外侧。但是，这导致固定框架41的尺寸沿着X轴增大第一驱动器54A的尺寸以及沿着Y轴增大第二驱动器54B的尺寸。同时，在图15B的模糊校正机构50中，第一驱动器54A被布置在作为第一方向Ml的第一直线上，而第二驱动器54B被布置在作为第二方向M2的第二直线上位于可移动镜筒49的最大直径的外侧。因此，固定框架41能够具有正方形形状，具有接近固定筒41a的最大直径地延伸的两个X轴边和两个Y轴边。这允许固定框架41的在第一和第二直线上的角部空间被用于布置驱动机构54，由此防止了模糊校正机构的尺寸增加。这是特别有效的，因为镜筒驱动器17需要在镜筒13中布置在可移动镜筒49周围。
[0096]另外，根据数字相机10，在主体11呈参考姿态时，第一方向Ml被设置成相对于竖直方向倾斜45° ,而第二方向M2正交于第一方向Ml。因此,在第一和第二驱动器54A、54B分别布置在第一和第二直线上的情况下，能够使第一引导板52相对于基部51的移动方向与驱动机构54作用于第一引导板52的驱动力一致。因此，可以使安装有图像传感器16的第一引导板52相对于基部51平滑地移动。[0097]另外，包括模糊校正机构的固定框架41被容纳在主体11中，以使其三个面接触主体11的三个内表面。这使得可以将固定框架41的位于第一和第二直线上的两个角部配合在主体11的两个角部中。由此,可以高效地使用主体11中的空间来容纳驱动机构54，这能够防止数字相机10的尺寸增大。
[0098]由于第一和第二驱动器54A、54B被定位成将驱动力施加到第一引导板52的重心，由此数字相机10能够通过使图像传感器16沿着X-Y平面在第一引导板52高效移动而准确地校正图像模糊。
[0099]根据数字相机10,第一检测兀件18a的检测方向与第一驱动器54A作用于第一引导板52的驱动力一致，并且第二检测元件18b的检测方向与第二驱动器54B作用于第一引导板52的驱动力一致。因此，可以根据检测到的第一引导板52相对于基部51的位置数据准确地设定驱动机构54的驱动力。另外，可以通过基于来自位置检测器18的位置数据进行准确的伺服控制而调节图像传感器16在X-Y平面上相对于基部51的位置。
[0100]另外，震动检测器19的检测方向被设定为第一轴承件62和第一轴元件61的移动方向以及第二轴承件64和第二轴元件63的移动方向。这使得控制器21可以基于来自震动检测器19的检测到的震动数据准确地计算相对于目标位置的移动量，并且适当地控制施加到线圈65、66的电流。
[0101]由此，作为成像装置的数字相机10能够平滑地且准确地执行模糊校正。
[0102]第二实施方式
[0103]接着，参考图16A、16B和17说明作为根据第二实施方式的成像装置的数字相机IOB0数字相机IOB在外形方面不同于第一实施方式中的数字相机10A。其余结构基本上与第一实施方式中的相同，因此略去它们的详细说明。图16A、16B示出了数字相机IOB的主体11B，图17示出了容纳在主体IlB中的镜筒13和模糊校正机构50。数字相机IOB的主体IlB包括四个R形弯曲的角部，从而与图1中的数字相机10相比，其具有紧凑的可视外观。
[0104]与数字相机10相类似地，包括模糊校正机构50的镜筒13安装在主体IlB内。固定框架41形成为具有与主体IlB的R形弯曲的角部相一致的两个弯曲角部，以防止它们之间的干涉。
[0105]数字相机IOB能够实现与第一实施方式中的数字相机10的效果相同的效果。
[0106]另外，由于有效地利用固定框架41内的空间，固定框架41在-Y轴上的两个角部能够被切去。因此，可以防止主体IlB的弯曲角部与固定框架41的角部干涉，即使固定框架41以偏压方式被容纳在主体IlB的-Y轴侧也是如此。而且，固定框架41的四个角部能够因固定框架41的两个切断角部而弯曲。由此，主体IlB或者数字相机IOB能够具有紧凑的可视外观。
[0107]由此，作为成像装置的数字相机IOB能够平滑地且准确地执行模糊校正。
[0108]第三实施方式
[0109]将参考图18、19A至19C描述作为根据第三实施方式的成像装置的数字相机10C。数字相机IOC与第一和第二实施方式中的数字相机10A、10B的不同在于:第一线圈65C和第二线圈66C，其使电流流到驱动机构54C。图18示出了镜筒13或者模糊校正机构50C被容纳在主体IlB中。图19A示出了从Z轴方向看的第一线圈65C，图19B示出了根据第二实施方式的第一线圈65以用于对比，图19C示出了第一线圈65C和第一线圈65的尺寸用于对比。
[0110]在数字相机IOC中，第一和第二线圈65C、66C沿着Z轴形成为梯形形状，如图18所示。除设置位置和方向之外，它们的结构基本上相同，因此在下文中仅描述第一线圈65C。
[0111]第一线圈65C为梯形形状，使得宽度随着其从光轴OA分离而变窄。与第二实施方式中的第一线圈65相比，其能够被布置在固定框架41的恰好角部处，从而有效地使用具有正方形形状的固定框架41的三角形角部空间。即，第一线圈65C沿着第一直线的尺寸能够大于第一线圈65的相应尺寸。在第三实施方式中，第一线圈65沿着X-Y平面的宽度被设置成比第一线圈65的相应尺寸大两倍，并且其由增大的线材卷数形成。
[0112]在施加同样量的电流的情况下，带有第一线圈65C的第一驱动器54AC产生的驱动力大于第二实施方式中的第一驱动器54A。在图19中，沿着Z轴朝向第一驱动器54AC的第一线圈65C形成磁场，并且第一线圈65使电流沿卷绕方向流动。在梯形的顶部和底部65Ca、65Cb，电流沿第二方向M2流动。因此，随着电流流动，驱动力沿第一方向Ml作用在第一线圈65C的顶部和底部。这适用于第二实施方式中的第一驱动器54A。如图19B所不,驱动力沿第一方向Ml作用在第一线圈65的两个直线部65a、65b上。
[0113]在直线部65Ca、65Cb、65a、65b中流动的电流的量越大，则驱动力越大。电流的量根据第一线圈65C和65的线材卷数或者其沿着ZY平面的宽度而增大。顶部65Cb的尺寸等于直线部65a、65b的尺寸之和。由此，与作用在整个第一线圈65上的驱动力的量大致相当的驱动力的量能够被施加到直线部65Cb、65Ca。因被施加有同样量的电流，带有第一线圈65C的第一驱动器AC能够比第二实施方式中的第一驱动器54A产生更大的驱动力。第二驱动器54BC或者第二线圈66C也能够如此。
[0114]作为成像装置的数字相机IOC能够实现与第二实施方式中的数字相机10同样的效果。
[0115]另外，在数字相机IOC中，能够在不增大模糊校正机构50和固定框架41的尺寸的情况下提高驱动机构的驱动力。因此，其以降低的功耗准确地执行模糊校正。
[0116]由此，数字相机IOC能够平滑地且准确地执行图像模糊校正。
[0117]上述实施方式已经举例描述了数字相机10。本发明不应局限于这些示例。本申请能够应用于任何的成像装置，只要它包括:光学系统，其包括一个或者更多个光学元件；图像传感器，其用以获得由光学系统形成的被摄体像；镜筒，光学元件安装在镜筒中，并且镜筒相对于装置主体可移动以使光学元件沿着光轴移动；固定元件，其沿相对于光轴的正交方向位于装置主体中的固定位置处；活动元件，图像传感器安装在活动元件上，并且活动元件相对于固定元件沿着光轴的垂直面可移动；驱动机构，其通过使电流流入磁场而产生驱动力，以使活动元件相对于固定元件移动；和两个或更多个可移动连接器，每个可移动连接器包括设置在固定元件和活动元件之一中的轴元件以及设置在固定元件和活动元件中的另一个中的轴承件，以沿着轴元件的轴线可移动地支撑轴元件，其中可移动连接器的轴元件设置成沿着光轴的正交面沿彼此不同的方向移动，并且轴承件中的至少一个相对于光轴沿着正交方向布置在镜筒的外侧。上述实施方式已经描述了这样的示例，其中可移动连接器55的三个轴承件从X-Y平面看时被布置在可移动镜筒49的最大直径的外侧。本发明不应局限于这样的示例。其能够任意地构造，只要至少一个轴承件被设置在可移动镜筒49的最大直径的外侧。另外，上述实施方式已经描述了这样的示例，其中可移动镜筒49包括第一回转筒42、第二回转筒44和直进筒47。但镜筒能够任意地构造，只要容纳光学元件的镜筒13相对于主体11可移动.[0118]上述实施方式已经描述了这样的示例，其中两个第一轴元件61被设置在第一引导板52中，而两个第一轴承件62被设置在第二引导板53中。替代地,任一或两个第一轴元件61能够设置在第二引导板53中，而任一或两个第一轴承件62能够设置在第一引导板52中。
[0119]上述实施方式已经描述了这样的示例，两个第二轴元件63被设置在基部51中，而两个第二轴承件64被设置在第二引导板53中。替代地，任一或两个第二轴元件63能够设置在第二引导板53中，而任一或两个第二轴承件64能够设置在基部51中。
[0120]上述实施方式已经举例描述了数字相机。本发明还可应用于诸如PDA (个人数字助理)、如移动式电话的手持式数据终端、图像输入装置之类的电子设备。具有照相机功能的这种电子设备已被广泛使用。
[0121]虽然已经依据示例性实施方式说明了本发明，但本发明不局限于此。应该理解，在不偏离如所附权利要求限定的本发明范围的情况下，本领域技术人员可以对所述实施方式做出变化或修改。
【权利要求】
1.一种成像装置，包括: 光学系统，所述光学系统包括一个或者更多个光学元件； 图像传感器，所述图像传感器用以获得由所述光学系统形成的被摄体像； 镜筒，所述光学元件安装在所述镜筒中，并且所述镜筒相对于装置主体可移动以使所述光学元件沿着光轴移动； 固定元件，所述固定元件沿相对于所述光轴的正交方向位于所述装置主体中的固定位置处； 活动元件，所述图像传感器安装在所述活动元件上，并且所述活动元件相对于所述固定元件沿着所述光轴的垂直面可移动； 驱动机构，所述驱动机构通过使电流流入磁场而产生驱动力，以使所述活动元件相对于所述固定元件移动；和 两个或更多个可移动连接器，每个所述可移动连接器包括设置在所述固定元件和所述活动元件之一中的轴元件以及设置在所述固定元件和所述活动元件中的另一个中的轴承件，以沿着所述轴元件的轴线可移动地支撑所述轴元件， 其中:所述可移动连接器的所述轴元件设置成沿着所述光轴的正交面在彼此不同的方向上移动；并且 所述轴承件中的至少一个沿所述光轴的正交方向布置在所述镜筒的外侧。
2.根据权利要求1所 述的成像装置，其中，所述轴元件之一相对于相应的所述轴承件在第一方向上移动，而另一所述轴兀件相对于相应的所述轴承件在第二方向上移动， 在所述第一方向上移动的所述可移动连接器是第一可移动连接器，该第一可移动连接器包括使所述活动元件的重心被布置在其间的一对连接器，并且在所述第二方向上移动的所述可移动连接器是第二可移动连接器； 所述驱动机构构造成产生第一驱动力和第二驱动力，以沿着所述光轴的正交面作用在彼此不同的方向上；并且 所述成对连接器布置成使得连接所述轴承件的直线沿所述第一驱动力的方向接近所述活动元件的重心。
3.根据权利要求2所述的成像装置，其中: 所述第一方向设置为在所述光轴设置在水平方向的情况下相对于处于参考姿态的所述装置主体沿垂直方向倾斜45° ;并且所述第二方向正交于所述第一方向。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其中: 所述驱动机构包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器产生沿着所述光轴的正交面作用的第一驱动力，所述第二驱动器产生沿着所述光轴的正交面在所述第一驱动力的正交方向上作用的第二驱动力； 所述第一驱动器沿所述光轴的正交方向布置在所述镜筒外侧且位于第一直线上，所述第一直线相对于处在所述光轴沿水平方向设定的参考姿态下的所述装置主体相对竖直方向以45°倾斜；并且 所述第二驱动器沿所述光轴的正交方向布置在所述镜筒外侧且位于第二直线上，所述第二直线与所述第一直线正交且相对于处在所述参考姿态下的所述装置主体相对竖直方向以45°倾斜。
5.根据权利要求4所述的成像装置，进一步包括 盒元件，所述盒元件具有与所述光轴正交的矩形横断面，用以围绕所述光轴包围所述镜筒并且容纳所述固定元件、活动元件和驱动机构，其中 所述第一驱动器和所述第二驱动器布置在所述盒元件的角部中。
6.根据权利要求4所述的成像装置，其中: 所述第一驱动力和所述第二驱动力朝向所述活动元件的重心作用。
7.根据权利要求1所述的成像装置，进一步包括 位置检测器，所述位置检测器用以检测所述活动元件相对于所述固定元件沿着所述光轴的正交面的位置，其中 所述驱动机构包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器产生沿着所述光轴的正交面作用的第一驱动力，所述第二驱动器产生沿着所述光轴的正交面在所述第一驱动力的正交方向上作用的第二驱动力；和 所述位置检测器包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件用以检测所述活动元件相对于所述固定元件在所述第一驱动力的方向上的位置，所述第二检测元件用以检测所述活动元件相对于所述固定元件在所述第二驱动力的方向上的位置。
8.根据权利要求1所述的成像装置，其中: 所述装置主体具有与所述光轴正交的矩形横断面；并且 所述驱动机构被置于所述装置主体的角部中。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其中:所述驱动机构包括磁体和线圈，所述磁体用以产生沿着所述光轴的磁场，所述线圈使电流相对于所述磁场正交地流过并且具有与所述光轴正交的梯形横断面以使所述横断面的宽度随其离开所述光轴而缩短。
10.根据权利要求1所述的成像装置，进一步包括震动检测器，所述震动检测器用以检测所述装置主体的沿着所述光轴的正交面的移动量，其中 所述驱动机构构造成根据来自所述震动检测器的检测信号使所述活动元件相对于所述固定元件移动，以使所述图像传感器随同移动的被摄体像移动。
11.根据权利要求10所述的成像装置，其中: 所述轴元件中的一个相对于相应的所述轴承件在第一方向上移动，而所述轴元件中的另一个相对于相应的所述轴承件在第二方向上移动； 在所述第一方向上移动的所述可移动连接器是第一可移动连接器，而在所述第二方向上移动的所述可移动连接器是第二可移动连接器；并且 所述震动检测器构造成检测所述装置主体在所述第一和第二方向上的所述移动量。
12.包括根据权利要求1所述的成像装置的电子设备。
【文档编号】H04N5/225GK103703412SQ201280036989
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年5月23日 优先权日:2011年5月24日
【发明者】村松功一, 安藤隆 申请人:株式会社理光