CN102414611B - 抖动校正系统、镜头、成像装置和手持数据终端 - Google Patents

Abstract

一种抖动校正系统，包括：光学成像系统；图像传感器；可移动单元，该可移动单元包括其中固定图像传感器的可移动框架和旋转限制元件；基底，该基底在基本上与光学成像系统的光轴正交的预定平面内可移动地支撑所述可移动单元；驱动机构，该驱动机构在垂直和与光轴正交的两个方向上相对于基底驱动可移动单元；模糊校正功能，该模糊校正功能校正由于抖动校正系统的抖动而产生的物体图像中的模糊；旋转限制机构，该旋转限制机构利用旋转限制元件防止可移动框架围绕光轴转动；以及滑动机构，该滑动机构允许可移动单元在所述预定平面内自由移动，并且包括磁体、安装到磁体上的磁性板、支撑在磁性板和磁体之间的球形元件。

Description

抖动校正系统、镜头、成像装置和手持数据终端

技术领域

本发明涉及一种抖动校正系统，该抖动校正系统为了产生良好、清晰图像的目的而校正在图像传感器上捕捉物体图像时发生的照相机抖动，并且涉及各自包括这种抖动校正系统的镜头、成像装置以及手持数据终端。

背景技术

一些成像装置，如数码相机，包括抖动校正系统，以便防止由于照相机抖动造成的图像模糊并产生清晰图像。这种抖动校正系统必须尺寸紧凑，以防止其中安装该抖动校正系统的成像装置的尺寸增加。而且，它必须以尽可能小的功率驱动，以减少电池的消耗。

存在两种类型的抖动校正系统，一种通过移动校正透镜来校正照相机抖动，另一种通过移动图像传感器来校正照相机抖动。日本专利第3969927号(参考文件1)公开了一种具有校正透镜的抖动校正系统，其包括保持透镜的可移动元件、限制可移动元件在光轴方向上移动的固定元件、放置在可移动元件和固定元件之间并且相对可移动元件和固定元件可移动的三个球、分别为三个球设置的至少三个限制器、以及驱动可移动元件的驱动器。所述至少三个限制器设置在可移动元件中或者固定元件中，以调节三个球的相对位置在预定范围内。该预定范围被设定成当它们从范围的中心移动可移动元件的最大机械可移动量的一半或者可移动元件用于照相机抖动校正的最大移动量的一半时，不会撞击限制器。

日本公开的专利申请公开说明书第2006-350157号(参考文件2)公开了一种抖动校正系统，其包括校正透镜、保持透镜的可移动元件、限制可移动元件在光轴方向上向底座的移动并且导引可移动元件在与光轴正交的平面内移动的导引元件、限制可移动元件围绕光轴旋转的旋转限制器。参考文件2旨在通过设置旋转限制器和导引元件使得旋转限制器和导引元件的一部分在光轴方向上重叠，来减小抖动校正系统的尺寸。

参考文件1中公开的发明具有在光轴方向上校正器的尺寸增加的缺点，这是由于各元件围绕光轴在径向上向外布置。对比文件2中公开的发明可以通过重叠旋转限制器和导引元件的布置来减小其在光轴方向上的尺寸，但是，它仍具有增加校正器在光轴方向上的厚度的缺点。

日本公开的专利申请公开说明书第2008-77047号公开了一种抖动校正系统，其通过移动图像传感器来校正照相机抖动，其包括具有第一导引件并且其上安装图像传感器的可移动框架、具有第一导引轴和与第一导引件相接触的第二导引件以可移动支撑第一可移动框架的第二移动框架、以及固定框架，该固定框架具有与第二导引件相接触以可移动支撑第二可移动框架的第二导引轴。第一导引轴由磁性材料制成，且第一可移动框架包括在第一导引轴上的永久磁体，该永久磁体在如此方向上偏压第一可移动框架，使得第一导引件和第一导引轴彼此接触。永久磁体的磁力可以防止导引件摆动。

在参考文件3的发明中，可移动框架可以平顺移动，这是由于导引轴与可移动框架通过磁力彼此恒定接触。但是，需要产生足够大的磁力来克服包括图像传感器在内的移动元件的重量，以便防止他们摆动。由此，缺点是导引轴与可移动框架之间的摩擦阻力增大。

发明内容

本发明旨在提供一种抖动校正系统，其通过在与透镜的光轴相正交的平面内移动图像传感器来校正照相机抖动，并且构造成减小由于滑动部分上的摩擦带来的负载，以减小操作所需的电功率，并且提供一种包括这样的抖动校正系统的镜头、成像装置和手持数据终端。而且，本发明旨在提供一种抖动校正系统，其在尺寸和光轴方向上的厚度上都有所减小，并且提供一种包括这样的抖动校正系统的镜头、成像装置和手持数据终端。

根据本发明的一个方面，一种抖动校正系统，包括：光学成像系统；图像传感器，该图像传感器将由光学成像系统形成在光接收表面上的物体的光学图像转变成电信号；可移动单元，该可移动单元包括其中固定图像传感器的可移动框架和旋转限制元件；基底，该基底在基本上与光学成像系统的光轴正交的预定平面内可移动地支撑所述可移动单元；驱动机构，该驱动机构在垂直和与光轴正交的两个方向上相对于基底驱动可移动单元；模糊校正功能，该模糊校正功能通过用驱动机构在与模糊方向相反的方向上移动图像传感器来校正由于抖动校正系统的抖动而产生的物体图像中的模糊；旋转限制机构，该旋转限制机构利用旋转限制元件防止可移动框架围绕光轴转动；以及滑动机构，该滑动机构允许可移动单元在所述预定平面内自由移动，并且包括磁体、吸引到磁体上的磁性板、支撑在磁性板和磁体之间的球形元件。

优选的是，抖动校正系统还包括闩锁机构，该闩锁机构在模糊校正功能不使用时将可移动单元闭锁在基底上缺省位置处。

优选的是，在抖动校正系统中，滑动机构和闩锁机构设置成当可移动单元相对于基底放置在缺省位置时，磁性板和球形元件被最大吸引到磁体。

优选的是，在抖动校正系统中，可移动单元和基底设置有三个滑动机构。

优选的是，闩锁机构的闩锁部分放置在连接三个滑动机构的位置的线的三角形之内。

优选的是，可移动框架包括斜度调节机构，其精细调节图像传感器的光接收表面相对于光轴的斜度。

优选的是，可移动框架包括其中固定图像传感器的图像传感器框架和支撑图像传感器框架的外框架，并且包括在所述外框架和所述图像传感器框架之间的作为支撑点的可移动支撑部分以及两个调节部分，以调节图像传感器框架相对于外框架的位置。优选的是，所述斜度调节机构被构造成通过利用两个调节部分调节图像传感器框架的位置来精细调节图像传感器的光接收表面相对于光轴的斜度。

优选的是，所述抖动校正系统包括倾斜防止机构，在可移动单元在两个方向上在可移动区域的两个末端撞击基底时，该倾斜防止机构防止可移动单元相对于基底倾斜。

优选的是，所述倾斜防止机构由设置在基底和可移动单元中的一个上的接触面以及设置在基底和可移动单元中的另一个上并且在顶端具有凸起面的突起构成。该倾斜防止机构被构造成当可移动单元在两个方向上在可移动区域的两个末端处撞击基底时，所述接触面和突起彼此撞击。

优选的是，在所述两个方向中的一个方向上可移动区域的两个末端处分别设置两个倾斜防止机构，并且所述两个倾斜防止机构被定位成距离在所述两个方向中的所述一个方向上的驱动力的作用线基本相等。

优选的是，滑动机构设置在旋转限制元件上。

优选的是，驱动机构包括多个线圈和多个面对线圈的磁体，用于驱动所述可移动框架。

根据本发明的另一方面，提供了包括上述抖动校正系统的镜头、成像装置和手持数据终端。

附图说明

本发明的特征、实施方式和优点将从参照附图的详细描述中变得更清楚：

图1是从成像传感器后侧观察的根据本发明第一实施方式的抖动校正系统的分解透视图；

图2是从图像传感器的前侧上观察的图1中的抖动校正系统的分解透视图；

图3是在旋转限制器和中间轴拆卸状态下的抖动校正系统的前侧的分解透视图；

图4是在没有柔性印刷电路板状态下的抖动校正系统的后视图；

图5是图4中的抖动校正系统的后侧的透视图；

图6是图5中的抖动校正系统的前视图；

图7是图6中的抖动校正系统的后视图；

图8是图7中的抖动校正系统在没有基底状态下的前视图；

图9是图8中的抖动校正系统的右侧视图；

图10是根据第一实施方式的抖动校正系统的后视图，其中没有基底；

图11是在基底被去除和图像传感器分离状态下的图10中的抖动校正系统的分解透视图；

图12是根据第一实施方式的抖动校正系统的可移动框架的后侧的透视图；

图13是图12中的可移动框架的前侧的透视图；

图14是图12中的可移动框架的前侧的分解透视图，其中没有基底；

图15是图12中的可移动框架的后侧的分解透视图，其中没有基底；

图16示出根据第一实施方式的抖动校正系统的轴固定元件的一个实施例；

图17示出根据第一实施方式的抖动校正系统的轴固定元件的另一实施例；

图18示出根据第一实施方式的抖动校正系统的轴固定元件的又一实施例；

图19是根据第一实施方式的滑动机构的一个实施例的横截面图；

图20是根据第一实施方式的滑动机构的另一实施例的横截面图；

图21是在透镜系统处于容纳状态下时包括根据本实施方式的抖动校正系统的镜头的一个实施例的垂直横截面图；

图22是根据本发明第二实施方式的没有后轭(yolk)的抖动校正系统的后视图；

图23是第二实施方式的基底的后视图；

图24是根据第二实施方式的抖动校正系统的后视图，其中没有基底；

图25是根据第二实施方式的抖动校正系统的前视图，其中没有基底；

图26是根据第二实施方式的旋转限制器和中间轴的后视图；

图27是根据本发明第三实施方式的抖动校正系统的透视后视图；

图28是根据第三实施方式的抖动校正系统的基本部分的放大透视后视图；

图29是图28中的基本部分的放大后视图；

图30是根据第三实施方式的抖动校正系统的后视图；

图31是根据第三实施方式的改进抖动校正系统的基本部分的后视图；

图32是根据第三实施方式的另一基本部分的放大后视图；

图33是图32中的基本部分的透视图；

图34是图33中的基本部分的侧视图；

图35是图33中的基本部分的平面图；

图36是根据第三实施方式的另一基本部分的透视图；

图37是图36中的基本部分的侧视图；

图38是图36中的基本部分的平面图；

图39是根据第三实施方式的另一基本部分的透视图；

图40是图39中的基本部分的侧视图；

图41是图39中的基本部分的平面图；

图42是根据第三实施方式的另一基本部分的透视图；

图43是图42中的基本部分的侧视图；

图44是图42中的基本部分的平面图；

图45是根据本发明第三实施方式的一个实施例的抖动校正系统的前视图；

图46示出图像传感器未适当接触基底时基底和可移动框架的接触状态的一个实施例；

图47A、47B示出图像传感器适当接触基底时基底和可移动框架的接触状态的实施例；以及

图48A、48B示出图像传感器适当接触基底时基底和可移动框架的接触状态的另一实施例。

具体实施方式

下面，参照附图详细描述根据本发明的抖动校正系统、镜头、成像装置和手持数据终端的实施方式。

首先，参照图21描述包括根据本发明的抖动校正系统的镜头的实施例。图21示出当光学成像系统容纳在成像装置主体内时的缩进型镜头。镜头包括：圆筒状固定元件47，其固定在诸如照相机的成像装置的主体内；以及透镜驱动机构44，其包括在固定元件47的内周中并且包括：旋转圆筒，其被电机旋转以相对于固定元件47前进/后退；向前圆筒，其在光轴方向上与旋转圆筒一起运行；透镜保持框架和快门机构。向前圆筒包括在光轴方向上的沟槽，而旋转圆筒包括在内圆周壁内的凸轮沟槽。透镜保持框架和快门机构设置有凸轮随动件，该凸轮随动件通过向前圆筒插入，以配合在凸轮沟槽内。透镜保持框架保持光学成像系统42。

在成像装置上电时，旋转圆筒被旋转以从图21内的容纳状态沿着光轴方向突出，并且向前圆筒线性突出。旋转圆筒的凸轮沟槽和向前圆筒的沟槽的相交点在光轴方向上移动，将具有凸轮随动件和快门机构43的透镜保持框架突出。于是，透镜保持框架内的光学成像系统42被突出以准备拍摄。存在各种可用光学系统，并且取决于光学系统的结构，可以包括另外的透镜，该透镜随着突出而在光学成像系统42的后面前进。此外，存在公知的变焦透镜系统，它的焦距通过旋转圆筒的旋转而变化。任何公知的光学系统和透镜驱动系统可以任意使用，因此，省略对它的描述。

在镜头后面，安装有抖动校正系统，该抖动校正系统包括基底37、后轭40和可移动框架1。抖动校正系统被构造成根据照相机抖动探测信号来调节可移动框架1和图像传感器的位置，从而校正照相机抖动。下面将描述抖动校正系统的实施例。

第一实施方式

将参照图1到图20描述根据第一实施方式的抖动校正系统。抖动校正系统包括基底37，以将可移动框架1放置在基底37和板状后轭40之间，并且可移动地支撑它在与光轴正交的平面内。可移动框架1通过后面描述的斜度调节机构一体地保持图像传感器框架45，其上安装诸如CCD的图像传感器3。基底具有开口，其中放置如可移动框架1、图像传感器框架45和图像传感器3的各种元件。后轭40包括多个孔54，基底37的突起配装到该孔中，且可移动框架5放置在后轭40和基底37之间。在图1中，光轴由字母O表示，右侧是物体侧。

可移动框架1沿着中间轴9可移动，该中间轴9一体地竖直站立在旋转限制器(旋转限制元件)70上，该旋转限制器70沿着固定在基底37上的水平轴48、49可移动。从而，可移动框架1和图像传感器3在彼此正交的两个方向上可移动。其中固定图像传感器3的可移动框架1和旋转限制器70构成可移动单元M(图1)。此外，图像传感器3在光轴方向上的位置偏移利用磁力由滑动机构来阻止。在下面，将详细描述用于可移动框架1的双向驱动机构、旋转限制机构和滑动机构。

如图1至图3所示，旋转限制器70设置在可移动框架1的底端。旋转限制器是水平上长的元件，在长度方向上的两端具有狭缝状轴支撑部71、72以及在轴支撑部71附近具有垂直轴孔73。轴支撑部71、72用以接纳固定在基底37的开口内的水平轴48、49，并且导引旋转限制器70沿着水平方向移动。轴承7(图17)配装在轴支撑部71、72内，并且通过粘结剂粘结于其上。它们由小板构成，该小板具有作为沟槽的支撑部，并且水平轴48、49保持在轴承7和旋转限制器70的一侧之间。由此，旋转限制器70沿着水平轴48、49可移动。

垂直中间轴9的底端部分可滑动地配合在旋转限制器70的轴孔73内。中间轴9的底端通过固定元件8固定到可移动框架1的下角，该固定元件8如图16所示是在一端具有孔而在另一端具有与可移动框架1的配合部分的小板。配合部分配合到固定元件8内，并且附着到可移动框架1上。中间轴9的底端配合在固定元件8的孔内。由此，中间轴9站立在可移动元件1上，通过旋转限制器70的轴孔73插入，并与在可移动框架一侧上的沟槽相接合，到达可移动框架1的顶端。中间轴9的顶端用固定元件25固定到可移动框架1的顶端上，该固定元件25如图10和图18所示，由在一端具有孔并且另一端附着到可移动框架1上的小板制成。中间轴9的顶端配合到固定元件25的孔中，由此将中间轴9与可移动框架1相整合。中间轴9导引可移动框架1在正交于水平轴48、49的第二方向上移动。

如图1、2所示，旋转限制器70定位成在可移动框架1和基底37之间更靠近可移动框架1的底端，以在水平方向上沿着水平轴48、49可移动。随着旋转限制器70的水平运动，可移动框架1沿着中间轴9在水平方向上移动。从而，可移动框架1可以相对于基底37在水平和垂直方向上移动，并且可移动框架1的外框架1A和图像传感器框架45上图像传感器可以在与光轴正交的平面内在水平和垂直方向上移动。旋转限制器70、中间轴9、水平轴48、49构成用于图像传感器3围绕光轴旋转的旋转限制机构。

为了防止可移动框架1在光轴方向上由于其摆动而位置变化，抖动校正系统包括利用磁力的滑动机构。三个非磁性球容纳板38、39、41设置在与可移动框架1相对的一侧上基底37的三个位置处，并且三个相同直径的磁性球58、59、61(球形元件)放置在三个容纳板上。可移动框架1包括在面对球容纳板38、39位置处的球运动限制器5、16，旋转限制器70包括在面对球容纳板41的位置处的球运动限制器10。球运动限制器是直径大于球58、59、61的直径的窗口状的开口，并且球运动限制器10形成在旋转限制器70中的从旋转限制器70的主要部分向下突出(远离光轴)的部分上(图3)。

图10示出当图像传感器框架45和旋转限制器70彼此最接近时的抖动校正系统。如图10所示，方锥形的孔88(后面描述)设置在连接三个球运动限制器的中心的线的三角形内，以通过与孔88接合的杠杆闩锁85的销86将图像传感器框架45放置在预定位置处。将孔88设置在上述三角形内使得可移动框架1稳定闭锁。从而，杠杆闩锁85、销86和孔88构成闩锁机构，用于将可移动单元M闭锁在基底37内。此外，球运动限制器10设置在旋转限制器70的沿径向向外突出的部分中，使得孔88可以设置的区域得以增大。虽然球运动限制器和球的数量在本实施方式中是3个，但是只要至少为三个或多个，其可以任意设置。在设置四个或多个球和球运动限制器的同时，优选的是，孔88设置在通过连接限制器的中心之间的线所形成的最大多边形内。

参照图19和图20描述借助于磁力的滑动机构。图19示出滑动机构的实施例，其包括球58和球运动限制器5。类似地，球59和球运动限制器16构成相同的机构。在图19中，球容纳板38是固定到基底37上的非磁性板，并且在后侧上包括磁体76。磁体76和磁性球58产生磁力。磁性板78固定在可移动框架1的球运动限制器5上，以接触球58。磁体76和球58之间的以及球58和磁性板78之间的磁力导致球58恒定地与球容纳板38相接触，并且可移动框架1恒定地与球58相接触，由此防止可移动框架1在光轴方向上位移。滚动球58允许可移动框架1在与光轴正交的平面内相对基底37移动。优选的是，正确设定非磁性球容纳板38的厚度，以便调节上述磁性元件的磁力，这是因为过大的磁力导致可移动框架1向基底37移动的阻力增加。

接着，参照图20描述球61、旋转限制器70和球运动限制器10的另一种滑动机构。在图中，球容纳板41是固定在基底37上的非磁性板，并且在后侧上包括磁体79。磁体79和磁性球61产生磁力。旋转限制器70在与球容纳板41相对的位置处包括球运动限制器10，作为窗口状开口，所述球容纳板41围绕球61且具有间隔。球运动限制器10的厚度小于球61的直径，使得球61的一部分从球运动限制器10突出。突出的球61与嵌入可移动框架1且面对球运动限制器10的磁性板80接触。磁体79和球61之间的磁力以及球61和磁性板80之间的磁力导致球61恒定地与球容纳板41相接触，并且导致可移动框架1恒定地与球61相接触，由此防止可移动框架1在光轴方向上偏移。滚动球61允许可移动框架1在与光轴正交的平面内相对基底37移动。优选的是，正确设置球容纳板41的厚度，以便调节上述磁性元件的磁力，这是因为过大的磁力会导致可移动框架1向基底37移动的阻力增加。

通过调节杠杆闩锁85的销86和孔88的位置，使得球58和磁性板78被磁体76以最大磁力吸引到一个位置(当不使用抖动校正功能时在正交于光轴的平面内的缺省位置)，可以减小杠杆闩锁85将可移动框架1闭锁在缺省位置的所需工作量。

在基底37上，垂直的长磁体51沿着开口的上端固定，同时水平的长磁体52沿着开口的侧端固定(图1)。在后轭40上，垂直的长磁体62面对磁体51固定，而水平的长磁体63面对磁体52固定(图2)。垂直的长磁体51、62在垂直方向上磁化。水平的长磁体52、63在水平方向上磁化。具有不同极的两个面对的磁体形成磁场。后轭40是磁性板，并且功能为减小所述面对的磁体的磁路的磁阻。而且，由于磁体51、52固定到基底37的轭部82、83上，磁路的磁阻可以减小，即使基底37为非磁性材料，如塑料。

可移动框架1与放置在磁体51、62之间的垂直线圈4整合。垂直线圈4是与磁体51、62相关联缠绕成水平方向上长的矩形形式的导线，并且产生垂直推力。可移动框架1也设置有水平线圈15，该水平线圈置于磁体52、63之间。水平线圈15是与磁体52、63相关联缠绕成垂直方向上长的矩形形式的导线，并且产生水平推力。

可移动框架1通过控制向垂直线圈4的供电而在垂直方向上移动，同时通过控制向水平线圈15的供电而在水平方向上移动。其中可移动框架1移动的范围被限制到在球58、59、61在球运动限制器5、10、16内可移动的范围之内。线圈和面对它们的磁体构成向可移动框架提供偏压力的机构。

用于探测可移动框架1相对于基底37的垂直位置的垂直偶极磁体65(图2)安装到后轭40中与可移动框架1相对的表面上，同时用于探测其垂直位置的磁性传感器(图1)安装到可移动框架1上、面对磁体65。用于探测可移动框架1相对于基底37的水平位置的水平偶极磁体67安装到后轭40相对于可移动框架1的表面上，同时用于探测其水平位置的磁性传感器66(图1)安装到可移动框架1上、面对磁体67。磁性传感器66、68例如由霍尔元件制成。向线圈4、15的供电是基于来自未示出的加速度传感器的抖动探测信号并且在考虑从磁性传感器66、68的输出探测的可移动框架1的位置的同时予以控制的。

可移动框架1包括外框架1A和其上安装图像传感器的图像传感器框架45，并且斜度调节机构介于外框架1A和图像传感器框架45之间，以允许在图像传感器框架45上的图像传感器的光接收表面精确与光轴相对。图10至15示出柔性电路板14配装在图像传感器框架45内，图像传感器3、磁性传感器66、68安装于该柔性电路板上。

如图14、15所示，可移动框架1包括图像传感器框架45、和支撑图像传感器框架45的外框架1A。图像传感器框架45是水平方向长的矩形框架，其上固定图像传感器。外框架1A包括开口，以接纳图像传感器框架45。图像传感器框架45包括位于外框架1A和图像传感器框架45之间的可移动支撑部分作为支撑点以及两个调节部分，以调节图像传感器框架45相对于外框架1A的位置。可移动支撑部分和两个调节部分的结构将在下面描述。具有半球形顶端的突起455在图像传感器框架45沿纵向的一端形成为支撑部(图15)。矩形突起一体地形成在可移动框架1的开口的一侧上，并且包括锥孔111，以接纳图像传感器框架45的突起455(图14)。通过将突起455的顶端配合到孔111中，外框架45以孔111和突起455的接触点为支撑点移动，来调节图像传感器3相对于光轴的斜度。

外框架1A的一端被片簧17推向图像传感器框架45，由此调节图像传感器3的斜度同时保持孔111和突起455的配合。片簧17在长度方向上的两端折叠大约90度，并且折叠部分包括孔171、172，它们逐渐弯曲。在外框架1A的一端，向外突出的部分形成有突起453、454，以配合到所述孔171、172中。当片簧17垂直(纵向)插入到外框架1A的开口的一侧中时，图像传感器框架45的突起453、454配合到孔171、172中。片簧17被设置成通过将外框架1A的突出部分与图像传感器框架45保持在一起，保持孔111和突起455的接合。

在突起455侧的相对侧上，图像传感器框架45一体的包括延伸臂和在臂的端部的凸轮随动件451、452。凸轮随动件451、452通过后面描述的弹簧50的偏压力与安装到外框架1A上的凸轮元件33、29的凸轮面接触。凸轮随动件451、452与凸轮面的接触部分是用于可移动框架1的两个调节部分。凸轮元件33、29围绕与图像传感器框架45相对的面的轴孔可旋转地安装，并且它们的旋转位置可任意调节。它们包括螺旋凸轮面，其与图像传感器框架45相对，其高度在轴向上逐渐变化。

外框架1A一体形成有向外延伸的弹簧钩，该弹簧钩在凸轮元件一侧的端部处且沿垂直方向在凸轮元件33、29的大致中间位置处钩住弹簧50。弹簧50是线性弹簧，其中心是缠绕部分，由弹簧钩74钩住。弹簧50的一端501笔直延伸，而另一端502在平行于图像传感器3的光接收表面的平面内对角弯曲。图像传感器框架45在与形成有凸轮随动件451、452的一侧相对的一侧上包括分别接纳弹簧50的一端和另一端的沟槽455、456。于是，图像传感器框架45的凸轮随动件一侧被弹簧50的偏压力推向可移动框架1，以与凸轮元件33、29的凸轮面接触，由此限制图像传感器框架45的运动。

从而，连接孔111与突起455的接触点以及凸轮随动件451、452与凸轮元件33、29的接触点的线形成等腰三角形(图10)。通过用驱动器等调节凸轮元件33、29的旋转位置，以孔111和突起455的接触点作为支撑点，外框架1A和图像传感器框架45内的图像传感器3的斜度可以被调节。调节凸轮元件33、29中的一个可以调节图像传感器框架45的垂直斜度，而在相同方向上调节两个凸轮元件33、29可以调节图像传感器框架45的水平斜度。凸轮元件33、29被调节，使得图像传感器3的光接收表面精确面对光轴。从而，图像传感器的光接收表面的斜度可以通过斜度调节机构的两个调节位置予以精细调节。

此外，本实施方式的抖动校正系统包括用于可移动单元的闩锁机构，以保持图像传感器框架45的中心位置，这将在下面描述。在成像装置或抖动校正系统上电时，当可移动框架1从中心位置极大偏移时，需要在一些方向上极大移动它。在这种情况下，快速抖动校正是不实用的。

在图1至图10中，杠杆闩锁85设置在基底37的底部上，并且与未示出的包括电机等的驱动器系统相协同移动。通过操作驱动器系统，杠杆闩锁85靠近/远离基底37移动。杠杆闩锁85平行于可移动框架1对角地站立，并且在顶端包括突出向可移动框架1的销86。形成在可移动框架1内的四棱锥形的孔88面对和接纳销86。孔88的尺寸等于或大于可移动框架1的运动区域，使得它能够接收销86，而无论可移动框架1的位置如何。

在成像装置或抖动校正系统断电时，杠杆闩锁85被驱动器系统移动向基底37(在光轴方向上朝向物体)。这个闩锁操作使得销86配合到孔88中。来自销86接触孔88的斜面并且向底部移动的分力移动可移动框架1到预定位置，并且将它停止在那里，即，移动区域的中心。在这种状态下，可移动框架1被杠杆闩锁85闭锁并且不移动。要指出的时，在闩锁操作的同时或之前，图像传感器框架可以被控制以通过电流流过线圈来返回到缺省位置。

同时，在成像装置或抖动校正系统上电时，通过驱动器系统，杠杆闩锁85远离基底37移动(沿光轴方向远离物体)。这个闩锁释放操作释放了销86和孔88的配合并且使得可移动框架1可移动。

在根据本实施方式的抖动校正系统中，可移动单元M的运动所产生的摩擦大部分是滑动机构的滚动球的滚动摩擦，只有一部分是与水平轴48、49和中间轴9干涉的旋转限制器70的滑动摩擦。总之，滑动摩擦小于滚动摩擦，使得可移动单元M可以通过滑动机构比现有技术中的更平滑地移动。此外，由于旋转限制器70与水平轴48、49和中间轴9的干涉仅在旋转限制机构限制可移动单元M的转动时发生，由于摩擦导致的功率损失较小。于是，可以减小移动可移动框架1的工作负荷。

从而，根据本实施方式的抖动校正系统被构造成可移动框架1可以仅在滚动球的阻力下被球平顺移动，并且通过作用在球上的磁力来防止摆动。由于可移动框架1的旋转防止机构和滑动机构单独设置，可以减少移动可移动框架1的工作负荷，并且减少抖动校正系统的功率消耗，并且延长电池的寿命。

此外，根据本实施方式的抖动校正系统被构造成包括滑动机构，其通过磁力将基底、球(球形元件)和可移动单元吸引到彼此之上，从而稳定地保持图像传感器在光轴方向上的位置。

此外，在旋转限制器的主要部分中提供滑动机构使得其向外扩展部分在光轴方向上的尺寸能够减小，并且使得抖动校正系统尺寸减小以及使得包括这种抖动校正系统的镜头、成像装置和手持数据终端的尺寸减小。

第二实施方式

接着，参照图22至图26描述本发明的第二实施方式。第一和第二实施方式之间的差异在于球运动限制器10的结构。在第一实施方式中，球运动限制器设置在扩展部分上、比限制器70的主要部分低的位置，并且球容纳板41与球运动限制器10相关联地定位。这是要通过将滑动机构的三个部分保持彼此远离而稳定支撑可移动框架1。但是，这种结构具有增大图像校正系统在光轴方向上的尺寸的缺点。第二实施方式是为了解决这个缺点。剩余的结构与第一实施方式中的相同，并且相同的部件和功能被赋予相同的附图标记，省略对它们的描述。

在第二实施方式中，旋转限制器70由水平方向上长的主要部分制成，该主要部分包括窗口状的通孔，作为球运动限制器10，取代第一实施方式的扩展部分，如图26所示。旋转限制器70在两端包括轴支撑部71、72，容纳水平轴48、49，并且在轴支撑部71的附近一体地保持中间轴9的底端，如在第一实施方式中的。磁性球61设置在球运动限制器10中，基底37在与限制器10相对的位置处包括容纳板41，磁铁固定到该容纳板41的后侧上，并且可移动框架1在面对限制器10的位置处包括磁性板80。从而，球61和容纳板41以及球61和磁性板80被磁铁的磁力彼此吸引，由此防止基底37和可移动框架1在光轴方向上的不稳定运动。此外，可移动框架1在其中移动的区域被限制。在图22中，垂直方向由箭头Y表示，而水平方向由箭头X表示。

根据第二实施方式，球限制器10设置在旋转限制器70的主要部分，而非设置在径向向外方向的扩展部分内，这有助于抖动校正系统进一步减小尺寸。

同时，为了减小包括抖动校正系统的成像装置或其他装置的尺寸的目的，通常，图像传感器经柔性印刷电路板(下面称为FPC)与处理来自图像传感器的图像数据的控制器电连接。FPC优点在于减小装置尺寸，这是因为它可以设置在甚至非常小的空间或者弯曲空间内。FPC通常在一端与图像传感器连接，并且在另一端与控制器连接，中间折叠。但是，为了通过移动图像传感器来校正装置的抖动，围绕光轴并在与光轴正交方向上的旋转力由于FPC的反作用力随着图像传感器的运动而施加到图像传感器和可移动框架上。可移动框架被赋予相对其他部件，如导引元件预定的松弛度。

因此，当可移动框架在预定运动区域的极限附近时，FPC的反作用力可以相对于光轴在垂直方向上旋转可移动框架，导致可移动框架不会在正确位置上与基底接触，如图46所示。图46示出当可移动框架的平坦面110被假设与基底的平坦面120接触时，可移动框架围绕与光轴O正交的轴旋转。可移动框架的移动方向是相对于面120的垂直方向，如箭头所示。当FPC的反作用力如图46所示转动可移动框架角度θ时，可移动框架的一个端角接触面120。结果，可移动框架的实际接触位置B从设计接触位置A偏移，并且其实际移动区域与设计移动区域不同。这造成在位置探测器的探测方面以及传送到控制器的数据方面的误差，导致抖动校正的精度下降。

此外，由于可移动框架上围绕光轴的旋转力，当可移动框架接触基底时，大旋转运动会施加到支撑可移动框架的导引轴上，导致随时间流逝轴和轴承变形，摩擦阻力增大，并且抖动校正精度下降。

已知通过移动透镜的抖动校正系统，用于约束透镜移动框架的转动(例如在日本公开的专利申请公开说明书第2008-191266号(参考文件4))。这种系统不需要考虑FPC的反作用力，这是因为不同于图像传感器，透镜可以移动，同时拖曳致动器的线圈线，而不拖曳FPC的若干打信号线。在这种系统中增加旋转限制结构并不困难。但是，根据本发明的通过移动图像传感器的抖动校正系统需要包括不同于参考文件4中的新颖的旋转限制结构，这将在第三实施方式中描述。

第三实施方式

根据第三实施方式的抖动校正系统包括止挡件(倾斜防止机构)，来减小或消除在图像传感器上的旋转力，并且参照图27到30来详细描述它。在图27中，Z轴是光学成像系统的光轴，而X和Y轴与Z轴正交并且彼此正交。X轴是第一实施方式的水平轴48、49的移动方向，而Y轴是中间轴9的移动方向。X、Y轴与作为光轴的Z轴相交的位置是用于抖动校正的可移动框架1的原始位置。

在图28到30中，在图像传感器上一体地保持图像传感器的可移动框架1包括在凸轮元件29、33的基底100上的两个突起91。突起91面对基底37的平坦壁92，且具有预定间隔。突起91和壁92构成限制可移动框架1在X轴方向的一侧上运动的止挡件。如图29所示，两个止挡件设置在作用线95的两侧上，并且距水平磁铁52、63以及水平线圈15的水平驱动力的作用线95基本上相同距离a、b。突起91在光轴方向上弯曲以与壁92点接触。

根据第三实施方式，当可移动框架1到达在X轴方向的一侧上的极限时，两个突起91接触壁92，以限制可移动框架1的移动。由于FPC 14的反作用力，随着可移动框架1的运动，围绕X或Y轴(垂直于光轴)的旋转运动在可移动框架1和图像传感器中发生。但是，由于突起91在光轴方向上弯曲，突起91相对于壁92的面对位置上的变化不会影响其在X轴方向上的接触位置。因此，可以防止可移动框架1的位置探测方面的误差以及向控制器传输错误数据，提高了抖动校正精度。要指出的是，可移动框架的位置例如由霍尔元件来探测，从而根据来自它的用于抖动校正的探测信号控制可移动框架1的移动量。

图47A、47B示出当突起111和壁120适当彼此接触时它们的接触状态。在图47A、47B中，Z轴是垂直方向，突起111在Z轴方向上是圆弧，并且与壁120相接触。在图47A中，可移动框架1围绕与Z轴方向正交的方向旋转，而在图47B中，它不旋转。从而，可以看出突起111和壁120的接触位置不会变化，无论可移动框架是否旋转。于是，能够防止可移动框架移动到设计的移动区域外侧，并且防止抖动校正精度降低。

根据图28至30所示的第三实施方式，突起91设置在水平驱动力的作用线95的两侧上、距作用线95具有基本上相同的距离，以便同时碰撞壁95并且约束可移动框架1的位置。这可以减小可移动框架1的旋转量，导致其位置探测误差的降低，并且改善抖动校正精度。

此外，优选的是，将突起91布置成满足关系L2≥L1的1/4，其中L1是可移动框架1在Y轴方向上的总长度，而L2是两个突起91的中心在Y轴方向上的距离。设定突起之间的距离为L1的1/4的值或更大可以增强由设置多个突起带来的上述有益效果。

要指出的是，图28值30仅示出在X轴方向的一侧上的止挡件，但是根据本实施方式的抖动校正系统在X轴方向的另一侧上包括具有相同结构的止挡件。

接着，描述第三实施方式的各种实施例。图31示出在与图28至30所示的相对位置处的突起94和壁93。突起94形成在基底37上，而壁93设置在可移动框架1的基底100上。由突起94和壁93构成的两对止挡件被设置在X轴方向的两侧上，如第三实施方式中的那样。在这个实施例中，也可以实现与图28至30中的相同的效果。

参照图32至35描述第三实施方式的另一实施例。在这个实施例中，突起96具有与图28至30中的不同的形状。其剩余结构与第三实施方式中的相同。突起96向Z轴和X轴方向弯曲，并且成形为局部切去的椭圆球，且Z轴方向上的半径大于X轴方向上的。它们面对基底的平坦壁92。在这个实施例中，也可以实现与图28至30中相同的效果。

参照图36至38描述第三实施方式的另一实施例。这个实施例和第三实施方式之间的止挡件的差异在于突起97为半球形。其剩余的结构与第三实施方式中的相同。突起97向光轴方向弯曲。在这个实施例中，也可以实现与图28至30中相同的效果。

参照图39至41描述第三实施方式的另一实施例。这个实施例和第三实施方式之间在止挡件上的不同在于突起98为圆锥形，该突起98沿着水平方向形成在可移动框架1的基底100的顶端上，并且该圆锥的作用线与光轴成直角。其剩余结构与第三实施方式中的相同。这种突起98有助于减小或消除在可移动框架1的位置探测方面的误差。

图48A示出可移动框架1，其中突起112(98)与壁120旋转接触，而图48B示出未旋转的可移动框架1。如图所示，突起112和壁120的接触位置没有变化，而无论可移动框架1是否旋转。于是，能够防止可移动框架移动到设计移动区域的外侧，并且防止抖动校正精度降低。

参照图42至44描述第三实施方式的另一实施例。这个实施例和第三实施方式之间在止挡件方面的差异仅在于突起102为半球形，其形成在可移动框架1的基底100的顶端101的小部分上。其剩余结构与第三实施方式的相同。突起102实现了与图48相同的效果。在这个实施例中，还能够实现与图28至30中的相同的效果。

图45示出在可移动框架1的Y轴方向上的止挡件。优选的是，在X和Y轴方向上都提供止挡件。在图45中，突起105设置在可移动框架1沿Y轴方向的两端的两个位置处，突出到外侧。两个突起105之间的距离比可移动框架1在Y轴方向上的总长度的四分之一长，如同在X轴方向上的突起那样。在上侧上的两个突起105设置在球运动限制器5、15的侧面上，在下侧上的突起中的一个设置在球运动限制器10的一侧上，它们中的一个设置在可移动框架1的适当位置处。突起105被构造成撞击基底37的平坦壁，由此限制可移动框架1由于抖动校正而在Y轴方向上的运动。

如上面参照图27至44所描述的，图45中的止挡件例如可以通过将突起105设置在基底侧上以及将壁设置在可移动框架侧上上来不同地构成。此外，突起的形状也可以任意确定，如球形、椭圆形或锥形。

根据第三实施方式，抖动校正系统被构造成包括倾斜防止机构，该倾斜防止机构由在可移动框架和基底上的突起和壁构成，以限制可移动框架1相对于基底的移动区域。由于突起向光轴方向弯曲，以有效限制FPC的反作用力造成的图像传感器的旋转，因此可以防止在图像传感器为了抖动校正而移动到运动极限时抖动校正精度降低。

根据任一个实施方式的抖动校正系统被构造成包括磁性球，并且通过滚动球来平顺移动可移动框架1，当通过在正交于光轴的平面内移动图像传感器来校正照相机抖动时，通过球的磁力防止可移动框架1不稳定地移动。从而，通过将可移动框架的旋转限制机构和滑动机构分开，可以减小移动图像传感器的工作负荷和抖动校正系统的电功率消耗，并且延长电池的寿命。

根据任一个上述实施方式的抖动校正系统可以结合在用于成像装置，如数码相机或摄像机的镜头中。此外，它可以结合在各种类型的具有照相机功能的手持数据终端，如移动电话、手持游戏机和PDA等中。

虽然已经在示例性实施方式方面描述了本发明，本发明不局限于此。应该理解在不背离由所附的权利要求书限定的本发明的范围的前提下，本领域技术人员可以在所描述的实施方式中作出变动。

Claims (15)

1.一种抖动校正系统，包括：

光学成像系统；

图像传感器，该图像传感器将由光学成像系统形成在光接收表面上的物体的光学图像转变成电信号；

可移动单元，该可移动单元包括其中固定图像传感器的可移动框架和旋转限制元件；

基底，该基底在基本上与光学成像系统的光轴正交的预定平面内可移动地支撑所述可移动单元；

驱动机构，该驱动机构在与光轴正交的平面内在垂直和水平两个方向上相对于基底驱动可移动单元；

模糊校正功能，该模糊校正功能通过用驱动机构在与模糊方向相反的方向上移动图像传感器来校正由于抖动校正系统的抖动而产生的物体图像中的模糊；

旋转限制机构，该旋转限制机构利用旋转限制元件防止可移动框架围绕光轴转动；以及

滑动机构，该滑动机构允许可移动单元在所述预定平面内自由移动，并且包括磁体、吸引到磁体上的磁性板、支撑在磁性板和磁体之间的球形元件。

2.如权利要求1所述的抖动校正系统，还包括闩锁机构，该闩锁机构在模糊校正功能不使用时将可移动单元闭锁在基底上缺省位置处。

3.如权利要求2所述的抖动校正系统，其中，所述滑动机构和闩锁机构设置成当可移动单元相对于基底放置在缺省位置时，与可移动单元相对于基底放置在非缺省位置相比，磁性板和球形元件被最大磁力地吸引到磁体。

4.如权利要求2所述的抖动校正系统，其中，所述可移动单元和基底设置有三个滑动机构。

5.如权利要求4所述的抖动校正系统，其中，所述闩锁机构的闩锁部分放置在连接三个滑动机构的位置的线的三角形之内。

6.如权利要求1所述的抖动校正系统，其中，所述可移动框架包括斜度调节机构，其精细调节图像传感器的光接收表面相对于光轴的斜度。

7.如权利要求6所述的抖动校正系统，其中，

所述可移动框架包括其中固定图像传感器的图像传感器框架和支撑图像传感器框架的外框架，并且包括在所述外框架和所述图像传感器框架之间的作为支撑点的可移动支撑部分以及两个调节部分，以调节图像传感器框架相对于外框架的位置；并且

所述斜度调节机构被构造成通过利用两个调节部分调节图像传感器框架的位置来精细调节图像传感器的光接收表面相对于光轴的斜度。

8.如权利要求1所述的抖动校正系统，还包括倾斜防止机构，在可移动单元在两个方向上的可移动区域的两个末端撞击基底时，该倾斜防止机构防止可移动单元相对于基底倾斜。

9.如权利要求8所述的抖动校正系统，其中，所述倾斜防止机构由设置在基底和可移动单元中的一个上的接触面以及设置在基底和可移动单元中的另一个上并且在顶端具有凸起面的突起构成；并且

该倾斜防止机构被构造成当可移动单元在两个方向上的可移动区域的两个末端处撞击基底时，所述接触面和突起彼此撞击。

10.如权利要求8所述的抖动校正系统，其中：在所述两个方向中的一个方向上可移动区域的两个末端处分别设置两个倾斜防止机构，并且

所述两个倾斜防止机构被定位成距所述两个方向中的所述一个方向上的驱动力的作用线基本相等的距离。

11.如权利要求1所述的抖动校正系统，其中，所述滑动机构设置在旋转限制元件上。

12.如权利要求1所述的抖动校正系统，其中，所述驱动机构包括多个线圈和多个面对线圈的磁体，用于驱动所述可移动框架。

13.一种镜头，该镜头包括如权利要求1所述的抖动校正系统。

14.一种成像装置，该成像装置包括如权利要求1所述的抖动校正系统。

15.一种手持数据终端，该手持数据终端包括如权利要求1所述的抖动校正系统。

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