CN101310218B - 图像模糊修正装置和相机 - Google Patents

Abstract

一种图像模糊修正装置包括：模糊修正光学系统(2)，通过在与光轴垂直的平面上沿第一和第二方向移动来对图像模糊进行修正；第一致动器(3)，在第一方向上驱动模糊修正光学系统(2)；第二致动器(4)，在第二方向上驱动模糊修正光学系统(2)，所述第二方向近似垂直于所述第一方向；以及位置测量装置(5)，测量模糊修正光学系统(2)的移动量；并且，在图像模糊修正装置中，模糊修正光学系统(2)、第一致动器(3)、第二致动器(4)和位置测量装置(5)近似沿着平行于第一方向的假想直线(A)串联布置。

Description

图像模糊修正装置和相机

技术领域

本发明涉及一种图像模糊修正装置，其用于诸如相机等的摄影装置中并且能够修正图像模糊，本发明还涉及一种包括这样的图像模糊修正装置的相机。

背景技术

能够修正图像模糊而且包括模糊修正装置的透镜镜筒本身是公知的，例如，如专利参考文件#1所描述的。

在专利参考文件#1所描述的模糊修正装置中，提供了两组配置，各组配置都包括致动器(actuator)和位置检测传感器，它们被设置在模糊修正透镜的相对侧，并且，由致动器和位置检测传感器组成的这两组配置被设置在以光轴为中心旋转90°后得到的位置处。因此，在专利参考文件#1所描述的模糊修正装置中，致动器和位置检测传感器被设置成几乎全部围绕模糊修正透镜，使得模糊修正装置变成近似圆柱形。由此，存在一个问题，即，在垂直于模糊修正透镜的光轴的方向上，透镜镜筒的厚度变厚(即透镜镜筒的直径变大)，这是不希望的。

专利参考文件#1：日本特许公开专利公开H11-109432。

发明内容

本发明要解决的问题

根据本发明第一方面的图像模糊修正装置包括：模糊修正光学系统，通过在与光轴垂直的平面上沿第一和第二方向移动来对图像模糊进行修正；第一致动器，在第一方向上驱动模糊修正光学系统；第二致动器，在第二方向上驱动模糊修正光学系统，所述第二方向近似垂直于所述第一方向；以及位置测量装置，测量模糊修正光学系统的移动量；并且，在图像模糊修正装置中，模糊修正光学系统、第一致动器、第二致动器和位置测量装置近似沿着平行于第一方向的假想直线串联设置。

根据本发明的第二方面，优选地，根据第一方面的图像模糊修正装置进一步包括：可动构件，其将模糊修正光学系统保持在垂直于光轴的平面上；并且，在图像模糊修正装置中，包括在第一致动器内的构件中的至少一部分、包括在第二致动器内的构件中的至少一部分和包括在位置测量装置内的构件中的至少一部分设置在可动构件上/可动构件内。

根据本发明的第三方面，优选地，根据第二方面的图像模糊修正装置进一步包括：支撑机构，其将可动构件可移动地支撑在垂直于光轴的平面上；导向轴，其设置在支撑机构或可动构件上近似在假想直线上，并且平行于光轴；以及导向孔，其设置在支撑机构或可动构件上近似在假想直线上，并且其是沿着平行于假想直线的方向延伸的长槽，而且导向轴装配到其内，并且，在该图像模糊修正装置中，导向轴和导向孔中的一个被设置在支撑机构上，另一个被设置在可动构件上，在导向轴的引导下，可动构件沿着导向孔的长度方向直线移动，并且在垂直于光轴的平面上以导向轴为中心旋转移动。

根据本发明的第四方面，优选地，在根据第三方面的图像模糊修正装置中，导向轴和导向孔设置在第一致动器、第二致动器和位置测量装置的相对侧，并且，模糊修正光学系统设置在导向轴和导向孔与第一致动器、第二致动器和位置测量装置之间。

根据本发明的第五方面，优选地，在根据第三或第四方面的图像模糊修正装置中，第二致动器设置在比第一致动器的位置更远离模糊修正光学系统的位置处。

根据本发明的第六方面，优选地，在根据第三至第五方面中任何一个的图像模糊修正装置中，位置测量装置设置在比第一致动器和第二致动器的位置更远离模糊修正光学系统的位置处。

根据本发明的第七方面，优选地，在根据第二至第六方面中任何一个的图像模糊修正装置中，第一致动器和第二致动器被设置成包括磁体(magnet)、磁轭(yoke)和线圈的音圈电机(voice coil motor)；并且线圈设置在可动构件上。

根据本发明的第八方面，根据第二方面的图像模糊修正装置可以进一步包括：支撑机构，其将可动构件可移动地支撑在垂直于光轴的平面上；以及弹簧构件，其设置在可动构件和支撑机构之间，并且在假想直线的延伸方向上偏置可动构件。

根据本发明第九方面，优选地，在根据第八方面的图像模糊修正装置中，弹簧构件设置在可动构件的两端部近似在假想直线上，并且在彼此相反的方向上偏置可动构件。

根据本发明的第十方面，优选地，在根据第九方面的图像模糊修正装置中，模糊修正光学系统设置在第一致动器与第二致动器之间的一个位置处。

根据本发明的第十一方面，优选地，在根据第十方面的图像模糊修正装置中，位置测量装置设置在下述位置处，所述位置到第二致动器比其到第一致动器更近。

根据本发明第的十二方面，优选地，在根据第三至第十一方面中任何一个的图像模糊修正装置中，支撑机构包括光轴方向规制构件并且在平面上可移动地支撑可动构件，所述光轴方向规制构件在光轴方向上规制可动构件的位置。

根据本发明的第十三方面，优选地，在根据第一至第十二方面中任何一个的图像模糊修正装置中，模糊修正光学系统和偏转(bent)光学系统组成摄影光学系统，所述偏转光学系统设置在模糊修正光学系统的前方，并且使来自摄影对象的入射光偏转一次。

根据本发明的第十四方面，优选地，在根据第十三方面的图像模糊修正装置中，模糊修正光学系统的光轴近似垂直于物镜组的光轴；并且，假想直线的方向近似垂直于物镜组的光轴。

根据本发明的第十五方面的相机包括：根据第一至第十四方面中任何一个的图像模糊修正装置；以及图像传感器，其捕捉已通过模糊修正光学系统的摄影对象的图像。

本发明的有益效果

根据本发明，因为构成图像模糊修正装置的各种元件沿着一条直线布置，所以能够以细长的(长且细的)形状形成图像模糊修正装置。因此，在垂直于光轴的方向上可以减少相机的厚度。

附图说明

图1示出了包括根据本发明的第一实施例的图像模糊修正装置的相机的主要结构；

图2示出了根据第一实施例的图像模糊修正装置的两个视图；和

图3示出了根据本发明的第二实施例的图像模糊修正装置的两个视图。

具体实施方式

第一实施例

图1示出了包括根据本发明的第一实施例的图像模糊修正装置的相机的主要结构。

根据第一实施例的此相机包括透镜镜筒、图像传感器15和透镜驱动单元12，其中所述透镜镜筒包括物镜组13、偏转棱镜(deflectionprism)14、变焦透镜组11和图像模糊修正装置10。应当理解的是，图1中点划线示出的长方体表示相机的外形。

物镜组13的光轴O1通过偏转棱镜14偏转90°，因此变成垂直于光轴O1的、变焦透镜组11的光轴O2。换句话说，入射到物镜组13上的来自摄影对象的光线通过偏转棱镜14偏转，并且到达变焦透镜组11。并且，在通过变焦透镜组11后，此来自摄影对象的光线经过图像模糊修正装置10的模糊修正透镜2到达图像传感器15，下面将对图像模糊修正装置10进行描述。

镜头驱动单元12是一个驱动变焦透镜组11以执行缩放操作和聚集操作的单元。

此处，为便于说明，建立图1中所示的X-Y-Z坐标系统。光轴O1平行于Y轴，光轴O2平行于Z轴。

图2示出了图像模糊修正装置10。图2(a)是X-Z平面的剖视图，图2(b)示出了沿着Z轴方向观看的在其拆除了第二框架7的状态下的装置。

此图像模糊修正装置10包括可动构件1、模糊修正透镜2、用于X驱动的VCM(音圈电机)3、用于Y驱动的VCM 4、位置检测传感器5、第一框架6、上述的第二框架7以及支柱8a、8b、8c和8d。

模糊修正透镜2是一种用于模糊修正的光学系统，其通过在垂直于光轴O2的平面上沿着X方向和Y方向移动来修正图像模糊，并且其被保持在可动构件1上。此可动构件1是近似板状的构件，其保持模糊修正透镜2使得模糊修正透镜2可以在上述垂直于光轴O2的平面上沿着X方向和Y方向移动。狭槽形的导向孔1a和圆形的位置检测孔1b设置在可动构件1内。导向孔1a是沿着平行于X轴方向的、下面将描述的假想直线A延伸的长槽。由于下面将要描述的具有圆形横截面的导向轴6e装配到此导向孔1a内，所以由可动构件11支撑的模糊修正透镜2至少可以沿着X方向移动，同时由导向孔1a引导。位置检测孔1b是在假想直线A上开口的圆孔，使得来自用于测量模糊修正透镜2的移动量的位置检测传感器5的检测光可以从中通过，如下面将描述的。

用于X驱动的VCM 3是第一致动器，其产生用于在X方向(即第一方向)上驱动可动构件1以及模糊修正透镜2的驱动力。具体来说，此用于X驱动的VCM 3是音圈电机，包括线圈3a、磁体3b和磁轭3c。线圈3a设置在可动构件1上，并且设置在磁体3b与磁轭3c之间，所述磁体3b设置在第一框架6上，所述磁轭3c设置在第二框架7上。应当理解的是，虽然实际上线圈3a需要用于导电的电线，但是此电线没有在图2中示出。

用于Y驱动的VCM 4是第二致动器，其产生Y方向(即第二方向)上的驱动力，所述Y方向近似垂直于X方向，因此，绕着导向轴6e旋转可动构件1以及模糊修正透镜2。具体来说，此用于Y驱动的VCM 4是音圈电机，包括线圈4a、磁体4b和磁轭4c。线圈4a设置在可动构件1上，并且设置在磁体4b和磁轭4c之间，所述磁体4b设置在第一框架6上，所述磁轭4c设置在第二框架7上。应当理解的是，虽然实际上线圈4a需要用于导电的电线，但是此电线没有在图2中示出。

位置检测传感器5是测量模糊修正透镜2的移动量的位置测量装置。具体来说，位置检测传感器5包括设置在第二框架7上的LED(发光二极管)5a、设置在第一框架6上的二维PSD(位置灵敏检测器)5b和设置在可动构件1内的位置检测孔1b。LED a产生的光通过可动构件1内的位置检测孔1b，并且在二维PSD b上形成光斑(light spot)。基于此光斑的位置，检测到可动构件1的位置，因此检测到设置在可动构件1上的模糊修正透镜2的二维光轴偏移(即位移)。

平板状第一框架6和平板状第二框架7通过支柱8a、8b、8c和8b分隔预定距离并保持在一起而组合成为一个可移动地支撑可动构件1的支撑机构。导向轴6e和支撑可动构件1的支撑部6a、6b和6c形成在第一框架6上。支撑可动构件1的支撑部7a、7b和7c形成在第二框架7上。这些支撑部6a和7a、6b和7b以及6c和7c组成可动构件1的Z方向位置规制构件。第一框架6上的支撑部6a至6c和第二框架7上的支撑部7a至7c被布置在这样的位置，即，它们分别彼此相对，之间的间隙稍大于可动构件1的厚度，并且可动构件1设置在支撑部6a至6c与支撑部7a至7c之间。因此，可动构件1被支撑，以便在X-Y平面上可移动，同时其在Z方向上的位置得以规制。

下面将描述根据此第一实施例的图像模糊修正装置10的操作。

当摄影开始时，模糊修正透镜2通过用于X驱动的VCM 3和用于Y驱动的VCM 4在X和Y方向上被驱动，因此，消除了由于相机振动导致的任何振动，所述相机振动通过图中未示出的振动检测传感器检测得到。就X方向而言，模糊修正透镜2是由用于X驱动的VCM 3驱动的。此时，可动构件1相对于导向轴6e的移动方向通过导向孔1a的形状来规制，从而模糊修正透镜2沿着导向孔1a的纵向(即X方向)直线移动。

就Y方向而言，安装在可动构件1上的模糊修正透镜2是由用于Y驱动的VCM 4驱动的。可动构件1，换言之，模糊修正透镜2，以导向轴6e为中心枢转(pivot)。

模糊修正透镜2在X和Y方向的移动量通过二维PSD 5b来检测。并且，从二维PSD 5b获得的此模糊修正透镜2在X和Y方向上的移动量被转换成模糊修正透镜2的移动量。通过反馈此转换移动量来控制模糊修正透镜2的位置，从而X和Y方向上的图像模糊得以修正。换句话说，除了根据由二维PSD 5b所检测到的X方向位置信号来反馈控制用于X驱动的VCM 3，还根据Y方向位置信号来反馈控制用于Y驱动的VCM 4。应当理解的是，模糊修正透镜2在Y方向的移动量是基于导向轴6e至位置检测孔1b的距离与导向轴6e至模糊修正透镜2的光轴的距离这两者之间的比例而计算得到。

利用上述根据本发明第一实施例的图像模糊修正装置10，可以获得下列有益的工作效果。

(1)导向孔1a、模糊修正透镜2、用于X驱动的VCM 3、用于Y驱动的VCM 4和位置检测传感器5，全部都近似沿着假想直线A直线地串联布置，所述假想直线A垂直于光轴O2且平行于X方向。因此，由于图像模糊修正装置10非常薄，并且在垂直于光轴的方向(Y方向)上为极其细长的形状，所以，可以使包括此折叠式光学系统的相机的厚度(即图1中所示的尺寸)非常小。

(2)在X方向上，导向孔1a被设置在位置检测传感器5、用于X驱动的VCM 3、用于Y驱动的VCM 4的相对侧，模糊修正透镜2被设置在导向孔1a与位置检测传感器5、用于X驱动的VCM 3和用于Y驱动的VCM 4之间。因为在用于Y驱动的VCM 4的驱动力的作用下可动构件1绕着导向轴6e进行旋转移动，所以对于给定的旋转角，距导向轴6e的距离越远的位置，移动量越大。换句话说，用于Y驱动的VCM 4的位置离导向孔1a的距离越远，用于Y驱动的VCM 4的驱动量越大。因此，通过提供上述的结构，借助用于Y驱动的VCM 4而实现的可动构件1的驱动精度得到提高，因为与需要极其精密地驱动用于Y轴驱动的VCM 4相比，控制更为简单。

(3)在X方向上，用于Y驱动的VCM 4被设置在比用于X驱动的VCM 3更远离模糊修正透镜2的位置处。因此，与上述(2)的情况类似，通过用于Y驱动的VCM 4实现的可动构件1的驱动精度得到提高。

(4)在X方向上，位置检测传感器5被设置在比用于X驱动的VCM 3更远离模糊修正透镜2的位置处。如上所述，因为可动构件1以导向轴6e为中心进行旋转移动，所以对于给定的旋转角，距离导向孔1a的距离越远的位置，移动量变得越大。换句话说，位置检测传感器5距导向孔1a的距离越远，位置检测传感器5可以更精确地测量可动构件1的移动量；相应地，还可以高精度地进行位置检测。

(5)在导向轴6e的引导下，可动构件1被设置成在X方向沿着导向孔1a的纵向直线移动，并且可以在垂直于光轴O2的平面上以导向轴6e为中心可旋转地移动。通过自身的直线移动和旋转移动以及可动构件1的直线移动和旋转移动，模糊修正光学系统2修正图像模糊。换句话说，由于导向孔1a和导向轴6e的形状，模糊修正光学系统2可以在垂直于光轴O2的平面上直线移动和旋转移动。因此，由于除了用于转动模糊修正光学系统2的机构外不必再提供用于直线移动模糊修正光学系统2的任何其他机构，所以能够使图像模糊修正装置10更为紧凑。

第二实施例

图3示出了根据本发明第二实施例的图像模糊修正装置20。应当理解的是，图3(a)和3(b)示出了此机构从Z轴方向观看的拆除了第二框架7的状态，这与图2(b)中所示的第一实施例类似。

此第二实施例是一个这样的实例，其中，改变了在上述第一实施例中引导可动构件1的方法，并且改变了各元件的布置。因此，相同的附图标记用于表示实现第一实施例中相似功能的部分，并且省去对它们的重复描述。

在此第二实施例中，可动构件1在X-Y平面上的位置通过利用弹簧构件9a和9b在±X方向上拉住其来固定，其中所述弹簧构件9a和9b设置在可动构件1与支撑机构之间。弹簧构件9a在+X方向上利用力F1拉住可动构件1，弹簧构件9a在-X方向利用相同的力F1拉住可动构件1。因此，可动构件1在X方向上保持平衡状态。

与第一实施例中的情况一样，模糊修正透镜2、用于X驱动的VCM3、用于Y驱动的VCM 4和位置检测传感器5，全部都近似在假想直线A上直线地串联设置，所述假想直线A垂直于光轴O2且平行于X方向。通过采用此类结构，可以使得根据第二实施例的此图像模糊修正装置20具有细长的形状，其在一个垂直于光轴的方向(即Y方向)上的宽度非常薄。

弹簧构件9a和9b设置在假想直线A上的可动构件1的两端，并且在彼此相反的方向上偏置可动构件1。此外，在X方向上，模糊修正透镜2设置在用于X驱动的VCM 3与用于Y驱动的VCM 4之间。因此，在图像模糊修正装置20的重量与其驱动力工作的方式之间的平衡良好，并且模糊修正透镜2的驱动可控性变得良好。

在X方向上，位置检测传感器5被设置在比用于X驱动的VCM 3更靠近用于Y驱动的VCM 4的位置处。当可动构件1在Y方向上通过用于Y驱动的VCM 4使用力FY驱动时，由于在X方向上用于Y驱动的VCM 4更靠近弹簧构件9b，所以可动构件1旋转，如图3(b)所示。这样，因为位置检测传感器5在Y方向上移动量较大的位置处测量可动构件的移动量，所以，与位置检测传感器5被设置在更靠近用于X驱动的VCM 3的情况相比，这能够更高精度地执行位置检测。

应当理解的是，因为可动构件1是通过用于X驱动的VCM 3近似在X方向上移动的，所以，就X方向而言，位置检测传感器5的设置位置对位置检测的精度几乎没有影响。

根据此第二实施例，可以使得其在一个垂直于光轴的方向(即Y方向)上的宽度非常薄。此外，其被设置成通过利用弹簧构件9a和9b拉住可动构件1来固定可动构件在X-Y平面上的位置。因此，即使用于X驱动的VCM 3和用于Y驱动的VCM 4没有被驱动，也可以无跳动地支撑可动构件1。

变形实施例

不能认为本发明限于上述的实施例，可以对其进行各种变化及改变。

在这些实施例中，示出的图像模糊修正装置的实例具有偏转型光学系统，其中，摄影光学系统的光轴被偏转一次。然而，这是非限定性的；例如，本发明可以应用于具有其中光轴不被偏转的通常的摄影光学系统的图像模糊修正装置中，或者是应用于其中光轴偏转多次的图像模糊修正装置中。

虽然在这些实施例中图像模糊修正装置10和20都被设置在最靠近图像传感器15的一侧，但是，例如，取决于光学系统的设计结构，其也可能需要将模糊修正透镜2设置在变焦透镜组11内，或者是设置在它的前方(即朝向摄影对象的一侧)。同样，在这些情况下，可以构建根据本发明的图像模糊修正装置，并且，类似地，可以使得相机极其薄。

虽然在这些实施例中示出的是这样的实例，其中，位置检测传感器5采用能够检测模糊修正透镜2的光轴的二维偏移的传感器，但是这不是限定性的；其中采用能够一维地进行位置检测的传感器以在两个相互垂直的X和Y轴方向上进行位置检测的方案也是可行的。

应当理解的是，虽然已经公开了本发明的各种实施例以及变形实施例，但是，不能认为本发明限于这些实施例；可能被认为处于本发明的技术构思的范围内的各种其他可能性也包括在本发明的范围之内。

基于下列专利申请而要求优先权，并通过参考将其公开内容结合于此：

日本专利申请NO.2005-328607(提交于2005年11月14日)。

Claims (15)

1.一种图像模糊修正装置，包括：

模糊修正光学系统，通过在垂直于所述模糊修正光学系统的光轴的平面上沿第一和第二方向移动来修正图像模糊；

第一致动器，在所述第一方向上驱动所述模糊修正光学系统；

第二致动器，在所述第二方向上驱动所述模糊修正光学系统，所述第二方向近似垂直于所述第一方向；以及

位置检测传感器，测量所述模糊修正光学系统的移动量；其中

所述模糊修正光学系统、所述第一致动器、所述第二致动器和所述位置检测传感器近似沿着平行于所述第一方向的假想直线串联布置。

2.根据权利要求1所述的图像模糊修正装置，进一步包括：

可动构件，将所述模糊修正光学系统保持在垂直于所述光轴的所述平面上；其中

包括在所述第一致动器内的构件中的至少一部分、包括在所述第二致动器内的构件中的至少一部分和包括在所述位置检测传感器内的构件中的至少一部分设置在所述可动构件上/内。

3.根据权利要求2所述的图像模糊修正装置，进一步包括：

支撑机构，所述支撑机构将所述可动构件可移动地支撑在垂直于所述光轴的所述平面上；

导向轴，所述导向轴设置在所述支撑机构或所述可动构件上近似在所述假想直线上，且所述导向轴平行于所述光轴；以及

导向孔，所述导向孔设置在所述支撑机构或所述可动构件上近似在所述假想直线上，所述导向孔是沿着平行于所述假想直线的方向延伸的长槽，且所述导向轴装配到所述导向孔内；其中

所述导向轴和所述导向孔中的一个设置在所述支撑机构上，另一个设置在所述可动构件上，并且，在所述导向轴的引导下，所述可动构件沿着所述导向孔的长度方向直线移动，且在垂直于所述光轴的所述平面上以所述导向轴为中心旋转移动。

4.根据权利要求3所述的图像模糊修正装置，其中：

所述导向轴和所述导向孔设置在所述图像模糊修正装置的与所述第一致动器、所述第二致动器和所述位置检测传感器相对的一侧上，所述模糊修正光学系统设置在所述导向轴和所述导向孔与所述第一致动器、所述第二致动器和所述位置检测传感器之间。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的图像模糊修正装置，其中：

所述第二致动器设置在比所述第一致动器的位置更远离所述模糊修正光学系统的位置处。

6.根据权利要求3所述的图像模糊修正装置，其中：

所述位置检测传感器设置在比所述第一致动器和所述第二致动器的位置更远离所述模糊修正光学系统的位置处。

7.根据权利要求2至4中的任一项所述的图像模糊修正装置，其中：

所述第一致动器和所述第二致动器被构造为包括磁体、磁轭和线圈的音圈电机；并且

所述线圈设置在所述可动构件上。

8.根据权利要求2所述的图像模糊修正装置，进一步包括：

支撑机构，将所述可动构件可移动地支撑在垂直于所述光轴的平面上；以及

弹簧构件，设置在所述可动构件与所述支撑机构之间，并且在所述假想直线的延伸方向上偏置所述可动构件。

9.根据权利要求8所述的图像模糊修正装置，其中：

所述弹簧构件设置在所述可动构件的两端部近似在所述假想直线上，并且在彼此相反的方向上偏置所述可动构件。

10.根据权利要求9所述的图像模糊修正装置，其中：

所述模糊修正光学系统设置在所述第一致动器与所述第二致动器之间。

11.根据权利要求10所述的图像模糊修正装置，其中：

所述位置检测传感器设置在下述位置处，所述位置到所述第二致动器比所述位置到所述第一致动器更近。

12.根据权利要求3或权利要求4所述的图像模糊修正装置，其中：

所述支撑机构包括光轴方向规制构件并且将所述可动构件可移动地支撑在所述平面上，所述光轴方向规制构件规制所述可动构件在所述光轴的方向上的位置。

13.根据权利要求1至4中的任一项所述的图像模糊修正装置，其中：

所述模糊修正光学系统和偏转光学系统组成摄影光学系统，其中，所述偏转光学系统设置在所述模糊修正光学系统的前方，并且将来自摄影对象的入射光偏转一次。

14.根据权利要求13所述的图像模糊修正装置，其中：

所述模糊修正光学系统的光轴近似垂直于物镜组的光轴；并且

所述假想直线的方向近似垂直于所述物镜组的光轴。

15.一种相机，包括：

根据权利要求1至4中的任一项所述的图像模糊修正装置；以及

图像传感器，捕捉已通过所述模糊修正光学系统的摄影对象的图像。

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