CN102736357B - 图像抖动校正装置、光学设备和摄像设备 - Google Patents

Abstract

图像抖动校正装置、光学设备和摄像设备。图像抖动校正装置能够减小随着可动构件的移动而产生的滑动摩擦力，从而减小作用于驱动可动构件用的驱动单元的载荷并且提高可动构件的定位精度。校正装置的可动构件以能在横摆方向上移动的方式被支撑并且以能在俯仰方向上枢转的方式被支撑，并且球被保持在可动构件和形成于固定构件并且在横摆方向上延伸的引导槽之间。当可动构件在横摆方向上移动时，球沿着引导槽滚动。当可动构件在俯仰方向上枢转时，可动构件与球接触的接触点用作可动构件用的枢转支点。

Description

图像抖动校正装置、光学设备和摄像设备

技术领域

本发明涉及安装于诸如数字式照相机、双目镜和望远镜等光学设备的图像抖动校正装置，并且涉及均具有该图像抖动校正装置的光学设备和摄像设备(image pickup apparatus)。

背景技术

安装于数字式照相机等的图像抖动校正装置具有保持透镜或摄像器件的可动构件。可动构件必须能相对于光轴在左右方向(横摆(yaw)方向)上和上下方向(俯仰方向)上独立地移动。

为此，提出了如下的技术：形成于可动构件和固定构件中的一方的轴与形成于可动构件和固定构件中的另一方的长孔接合(日本特开平10-10597号公报和日本特开2010-152020号公报)。在该技术中，可动构件以能相对于固定构件在沿着长孔的第一方向上移动的方式被支撑并且以能在与第一方向垂直的第二方向上绕轴枢转的方式被支撑，使得可动构件能在这两个不同的方向上独立地移动。

然而，由于随着可动构件的移动而在轴与长孔之间产生滑动摩擦力，所以作用于驱动可动构件用的致动器的载荷增大并且可动构件的定位精度降低。

发明内容

本发明提供如下一种图像抖动校正装置：该图像抖动校正装置能够减小随着可动构件的移动而产生的滑动摩擦力从而减小作用于驱动可动构件用的驱动单元的载荷并且提高可动构件的定位精度，并且本发明提供均具有该图像抖动校正装置的光学设备和摄像设备。

根据本发明的一个方面，提供一种图像抖动校正装置，其包括：固定构件；可动构件，所述可动构件被构造成以能在第一方向上相对于所述固定构件移动的方式被支撑，并且被构造成以能在与所述第一方向不同的第二方向上相对于所述固定构件枢转的方式被支撑，其中，在所述第一方向上延伸的第一引导槽形成于所述固定构件和所述可动构件中的一方；滚动构件，所述滚动构件被构造成被保持在所述固定构件和所述可动构件中的另一方与所述第一引导槽之间，其中，当所述可动构件在所述第一方向上移动时，所述滚动构件沿着所述第一引导槽滚动，当所述可动构件在所述第二方向上枢转时，所述可动构件与所述滚动构件接触的接触点用作所述可动构件用的枢转支点；施力单元，所述施力单元被构造成在保持所述滚动构件的方向上对所述固定构件和所述可动构件施力；以及驱动单元，所述驱动单元被构造成沿所述第一方向和所述第二方向驱动所述可动构件。

根据本发明的另一方面，提供一种光学设备，其包括以上所述的图像抖动校正装置。

根据本发明的再一方面，提供一种摄像设备，其包括以上所述的图像抖动校正装置。

利用本发明，可以减小随着可动构件的移动而产生的滑动摩擦力，从而能够减小作用于驱动可动构件用的驱动单元的载荷并且能够提高可动构件的定位精度。

从下面参考附图对示例性实施方式的说明，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示意地示出安装有根据本发明的第一实施方式的图像抖动校正装置的镜筒(lens barrel)的立体图；

图2是图像抖动校正装置的分解立体图；

图3是在光轴方向上从一侧所观察的图像抖动校正装置的图。

图4是沿着图3中的线A-A截取的剖视图；

图5A是沿着图3中的线B-B截取的剖视图；

图5B是图5A的C部的放大图；

图6是示出图像抖动校正装置的第一致动器的第一线圈被正向通电的状态的图；

图7是示出图像抖动校正装置的第二致动器的第二线圈被正向通电的状态的图；

图8A是根据本发明的第二实施方式的图像抖动校正装置的主要部分的剖视图；

图8B是图8A的D部的放大图；

图9A是根据本发明的第三实施方式的图像抖动校正装置的主要部分的剖视图；

图9B是图9A的E部的放大图。

具体实施方式

现在，下面将参考示出本发明的优选实施方式的附图详细说明本发明。

(第一实施方式)

图1以立体图的方式示意性地示出用作光学设备的镜筒，其中根据本发明的第一实施方式的图像抖动校正装置被安装于该镜筒。

如图1所示，本实施方式的图像抖动校正装置10布置在光学设备(例如数字式照相机)的镜筒20的内部，并且图像抖动校正装置10校正由横摆方向和俯仰方向(下文中相应地称为Y方向和P方向)上的照相机(camera)抖动所引起的图像抖动。应注意的是，在本实施方式中Y方向和P方向彼此垂直，但这不是限制性的。

角位移检测装置21y、21p相应地检测照相机在Y方向和P方向上的抖动角位移22y、22p并且输出角位移信号。基于从检测装置21p、21y供给的这些角位移信号，计算电路23p、23y相应地计算出目标驱动信号。

根据从计算电路23p、23y供给的目标驱动信号，图像抖动校正装置10的驱动单元使保持校正透镜11的可动筒(movablebarrel)12在与光轴垂直的平面内移动，由此校正形成于像平面24的图像的抖动。

应注意的是，在本实施方式中，可以设置检测可动筒12的Y方向位置和P方向位置的位置传感器，用于以使位置传感器的输出信号与相应的目标驱动信号一致的方式执行闭环控制。可替代地，可以在不使用位置传感器的状态下执行开环控制。

接着，将参考图2至图5B说明图像抖动校正装置10。图2以分解立体图的方式示出图像抖动校正装置10，图3示出在光轴方向上从一侧所观察的校正装置10，图4和图5A相应地是沿着图3中的线A-A和线B-B截取的剖视图，图5B以放大图的方式示出图5A中的C部。

如图2至图5B所示，本实施方式的图像抖动校正装置10包括保持校正透镜11的可动筒12并且包括固定基板13、球14至16、第一致动器17和第二致动器18。

可动筒12(本发明的可动构件的示例)形成有用于保持校正透镜11的圆形的中央孔12a，并且可动筒12以能在与光轴垂直的平面内相对于固定基板13移动的方式被支撑。可动筒12具有与固定基板13相面对的表面并且该表面形成为与光轴垂直的平面。在可动筒12的平面表面的中央部，筒状部12d(见图4)以朝向固定基板13突出的方式与中央孔12a同轴地形成。

可动筒12在中央孔12a的沿Y方向所观察到的两侧还形成有矩形孔12b、12c。与第一线圈17a配合以构成第一致动器17的第一磁体17b被装配并固定于孔12b，与第二线圈18a配合以构成第二致动器18的第二磁体18b被装配并固定于孔12c。应注意，在该实施方式中校正透镜11用作图像抖动校正用的光学系统。可替代地，可以使用能在与光轴垂直的方向上移动的摄像器件(例如CCD传感器或者CMOS传感器)。

固定基板13(本发明的固定构件的示例)形成为在Y方向上长的矩形板并且被布置成平行于可动筒12。固定基板13形成有圆形的中央孔13c，该中央孔13c的直径大于可动筒12的筒状部12d的直径。筒状部12d沿轴向插入到中央孔13c中，由此限制可动筒12相对于固定基板13的可动范围。在固定基板13的外周，设置有安装部(未示出)，其中支撑拍摄透镜组的镜筒固定于该安装部。

当可动筒12位于图3和图4所示的基准位置(初始位置)时，由可动筒12所保持的校正透镜11被布置成与固定基板13的中央孔13c同轴。

固定基板13在中央孔13c的沿Y方向所观察到的两侧还形成有在P方向上长的长孔13a和在Y方向上长的长孔13b。第一致动器17的第一线圈17a被装配并固定于长孔13a，第二致动器18的第二线圈18a被装配并固定于长孔13b。

当可动筒12位于图3和图4所示的基准位置时，第一线圈17a的中心和第二线圈18a的中心的连接线经过校正透镜11的中心(即光轴)，并且第一磁体17b的中心的位置与第一线圈17a的中心的位置对准，第二磁体18b的中心的位置与第二线圈18a的中心的位置对准。

固定基板13还设置有筒状的球收纳部13g、13h，球15、16以能滚动的方式被布置于相应的球收纳部13g、13h。球收纳部13g、13h被布置成关于固定基板13的长度方向轴线彼此对称。在本实施方式中，当沿固定基板13的长度方向观察时，球收纳部13g、13h位于长孔13b和中央孔13c之间，即位于第二致动器18的中心和校正透镜11的中心(光轴)之间，从而使球15、16能够在可动筒12的重心附近支撑可动筒12。应注意的是，球收纳部13g、13h形成为具有大于相应的球15、16的直径并且与可动筒12的可动范围对应的内径。

在固定基板13的关于长孔13a与中央孔13c所在侧相反的一侧的位置，形成截面为V形且在Y方向上延伸的引导槽13d。引导槽13d的中心位于第一线圈17a的中心和第二线圈18a的中心的连接线的延长线上。当可动筒12位于图3和图4所示的基准位置时，校正透镜11的中心(即光轴)被布置于引导槽13d的长度方向轴线的延长线上。

在本实施方式中，当沿固定基板13的长度方向观察时，引导槽13d被布置在关于收纳校正透镜11的中央孔13c与第二致动器18所在侧相反的一侧。换言之，当沿固定基板13的长度方向观察时，引导槽13d中的球14被布置在关于中央孔13c中的校正透镜11与第二致动器18所在侧相反的一侧。因此，当可动筒12被第二致动器18驱动以绕可动筒12与球14接触的接触点、即枢转支点枢转时，可动筒12可以具有大的枢转半径。应注意的是，引导槽13d是本发明的第一引导槽的示例。

固定基板13的引导槽13d具有均在一个点处与球14接触的倾斜面13e、13f，使得球14在两个点处与引导槽13d接触。在本实施方式中，球14还在一个点处与可动筒12接触。在球14被保持在可动筒12和固定基板13之间的状态中，球14以能在Y方向上滚动的方式由三个点支撑。

球15、16均在一个点处与可动筒12接触并且在一个点处与固定基板13接触。在各球15、16被保持在可动筒12和固定基板13之间的状态中，各球15、16均以能在可动筒12的可动范围内滚动的方式由两个点支撑。

在本实施方式中，第一致动器17和第二致动器18(本发明的驱动单元的驱动装置的示例)均由音圈马达实现。

当第一致动器17的第一线圈17a被通电时，在与第一线圈17a的长度方向轴线垂直的方向上(即在本实施方式的Y方向上)对第一致动器17的第一磁体17b施加力。

图6示出第一致动器17的第一线圈17a被正向通电的状态。应注意的是，为了说明的方便，在图6中省略了对可动筒12的图示。

在图6所示的状态中，在第一致动器17的第一线圈17a和第一磁体17b之间产生洛仑兹(Lorentz)力，使得在Y方向上(即在第一方向上)作用的力f1被施加到固定于可动筒12的第一磁体17b。结果，可动筒12在使球14至16滚动的状态下在R方向上移动，使得由可动筒12所保持的校正透镜11的中心移动到附图标记P1表示的位置。

当第二致动器18的第二线圈18a被通电时，在与第二线圈18a的长度方向轴线垂直的方向上(即在本实施方式的P方向上)对第二致动器18的第二磁体18b施加力。

图7示出第二致动器18的第二线圈18a被正向通电的状态。应注意的是，为了说明的方便，在图7中省略了对可动筒12的图示。

在图7所示的状态中，在第二致动器18的第二线圈18a和第二磁体18b之间产生洛仑兹力，使得在P方向上作用的力f2被施加到固定于可动筒12的第二磁体18b。结果，可动筒12在使球15、16滚动的状态下绕可动筒12与球14接触的接触点(即绕枢转支点)枢转角度θ，使得由可动筒12所保持的校正透镜11的中心移动到由附图标记P2表示的位置。在下文中，此时的校正透镜11的弧状移动方向将被称为第二方向。利用可动筒12在第一方向和第二方向上的移动的组合，校正透镜11的中心可以移动到与光轴垂直的平面上的任意位置。

固定基板13和可动筒12被施力单元(在图4中由箭头Z示意地表示)沿朝向彼此的方向施力以将球14至16保持在固定基板13和可动筒12之间，从而对球14至16施加保持力。结果，例如，防止球14随着可动筒12的移动而从引导槽13d脱离。此外，防止球14和可动筒12之间的接触点随着可动筒12的移动而移位。作为施力单元，可以提及，例如利用弹簧的施力的单元和利用磁体的磁性吸引力的单元，但是这些不是限制性的。

根据本实施方式，如上所述，可动筒12能够在以被球14至16能滚动地支撑的状态下，在两个不同的方向上移动。更具体地，可动筒12在使球14至16滚动的状态下在第一方向上移动，并且在使球15、16滚动的状态下在第二方向上绕可动筒12与球14接触的接触点、即绕枢转支点枢转。因此，可以减小随着可动筒12的移动而产生的滑动摩擦力。结果，能够减小作用于驱动可动筒12用的致动器17、18的载荷，并且能够提高可动筒12的定位精度。

应注意的是，在本实施方式中，已说明了音圈马达用作致动器17、18的示例。可替代地，可以使用步进马达、利用压电元件的超声马达、超磁致伸缩致动器等。

在本实施方式中，第一致动器17产生在与球14被引导槽13d引导的方向一致的方向上作用的驱动力，但是这不是限制性的。在第一致动器17的驱动力的作用方向与球14被引导的方向不一致的情况下，可以同时控制对致动器17、18供给的电力，使得这些致动器的驱动力的合力沿期望的方向作用，以使校正透镜11在与光轴垂直的平面内移动。

(第二实施方式)

接着，将参考图8A和图8B说明根据本发明的第二实施方式的图像抖动校正装置。应注意的是，与第一实施方式的元件相同的元件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的说明。

图8A以剖视图的方式示出根据第二实施方式的图像抖动校正装置的主要部分，图8B以放大图的方式示出图8A的D部。

在本实施方式中，可动筒12形成有截面为V形的引导槽12e，该引导槽12e与形成于固定基板13的引导槽13d类似。引导槽12e被布置成：当可动筒12处于图3和图4所示的基准位置时，如沿光轴方向所观察的那样，引导槽12e面对固定基板13的引导槽13d，并且引导槽12e在与引导槽13d的延伸方向相同的方向上延伸(见图8A)。如图8B所示，引导槽12e具有倾斜面12f、12g，在倾斜面12f、12g之间形成槽角(开放角)2α，该槽角2α比在形成于固定基板13的引导槽13d的倾斜面13e、13f之间形成的槽角2β大。应注意的是，引导槽12e是本发明的第二引导槽的示例。

球14与引导槽12e的倾斜面12f、12g中的每一方均在一个点处接触，使得球14在两个点处与引导槽12e接触。因此，在球14被保持在可动筒12和固定基板13之间的状态中，球14以能在Y方向上滚动的方式在四个点处被支撑。

在本实施方式中，使球14在两个点处与形成于可动筒12的、截面为V形的、与固定基板13的引导槽13d类似的引导槽12e接触，并且使在引导槽12e的倾斜面12f、12g之间形成的槽角2α大于在形成于固定基板13的引导槽13d的倾斜面13e、13f之间形成的槽角2β。换言之，使引导槽12e的深度比引导槽13d的深度浅。

如上所述，球14以仅产生滚动摩擦的方式被保持在引导槽12e和引导槽13d之间。因此可以减小用于使可动筒12枢转的载荷。此外，即使外部冲击施加到可动筒12，也可以防止可动筒12的枢转中心移位。因此，可以提供高度精确、高度可靠的图像抖动校正装置。关于其他构造、功能和效果，本实施方式与

第一实施方式相同。

(第三实施方式)

接着，将参考图9A和图9B说明根据本发明的第三实施方式的图像抖动校正装置。应注意的是，与第一实施方式的元件的相同的元件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的说明。

图9A以剖视图的方式示出根据第三实施方式的图像抖动校正装置的主要部分，图9B以放大图的方式示出图9A的E部。

在本实施方式中，转动构件19以能相对于可动筒12绕经过球14的中心并且与光轴平行地延伸的轴线转动的方式被支撑。转动构件19形成有V形的引导槽19a，该引导槽19a与形成于固定基板13的引导槽13d类似。引导槽19a被布置成如沿光轴方向所观察的那样面对固定基板13的引导槽13d，并且引导槽19a在与引导槽13d的延伸方向相同的方向上延伸。

应注意的是，在本实施方式中，在引导槽19a的倾斜面19b、19c之间形成槽角2α，该槽角2α与在形成于固定基板13的引导槽13d的倾斜面13e、13f之间形成的槽角2β相等。然而，可以如第二实施方式那样，使槽角2α大于槽角2β。

使球14与引导槽19a的倾斜面19b、19c中的每一方均在一个点处接触。因此，球14在两个点处与引导槽19a接触。当球14被保持在可动筒12和固定基板13之间时，球14以能在Y方向上滚动的方式由四个点支撑。可动筒12以能相对于转动构件19绕与光轴平行地延伸的轴线枢转的方式被支撑。

在本实施方式中，V形的引导槽19a形成于转动构件19，转动构件19以能相对于可动筒12转动的方式被支撑，并且使球14在两个点处与转动构件19的引导槽19a接触。此外，可动筒12以能绕与光轴平行地延伸的轴线枢转的方式被支撑。

因此，可以大大地减小用于使可动筒12枢转的载荷。此外，即使外部冲击施加到可动筒12，也可以防止可动筒12的枢转支点移位。因此可以提供高度精确、高度可靠的图像抖动校正装置和具有该图像抖动校正装置的光学设备。

在本实施方式中，因为可动筒12以能相对于转动构件19枢转的方式被支撑，所以，即使使可动筒12的枢转角度θ大，也可以防止球14和引导槽19a之间的接触位置移位。因此可以在较宽的范围内定位校正透镜11。关于其他构造、功能和效果，本实施方式与第一实施方式相同。

应注意的是，本发明不限于上述实施方式所述的示例的构造，在材料、形状、尺寸、形态、数量、安装位置等方面，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变和变形。

例如，虽然在上述实施方式中，镜筒被描述为具有图像抖动校正装置的光学设备的示例，但是本发明也可适用于诸如数字式照相机、数字式摄像机、用于数字式单镜头反光照相机的可更换镜头、以及双目镜等其他光学设备，并且还可适用于诸如便携式电话或者游戏机等电子设备的摄像单元。

虽然已经参考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。所附的权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含全部这样的变形、等同结构和功能。

本申请要求2011年3月31日提交的日本专利申请No.2011-079556的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims (9)

1.一种图像抖动校正装置，其包括：

固定构件；和

可动构件，所述可动构件被构造成以能在第一方向上相对于所述固定构件移动的方式被支撑，并且被构造成以能在与所述第一方向不同的第二方向上相对于所述固定构件枢转的方式被支撑，

其特征在于，还包括：

第一引导槽，所述第一引导槽形成于所述固定构件和所述可动构件中的一方并在所述第一方向上延伸；

收纳部，所述收纳部形成于所述固定构件和所述可动构件中的一方；

第一滚动构件，所述第一滚动构件被构造成以所述第一滚动构件配置于所述第一引导槽的方式被保持在所述固定构件和所述可动构件之间；

第二滚动构件，所述第二滚动构件被构造成以所述第二滚动构件配置于所述收纳部的方式被保持在所述固定构件和所述可动构件之间；

施力单元，所述施力单元被构造成在保持所述第一滚动构件和所述第二滚动构件的方向上对所述固定构件和所述可动构件施力；以及

驱动单元，所述驱动单元被构造成沿所述第一方向和所述第二方向驱动所述可动构件，

其中，在所述可动构件在所述第一方向上移动的情况下，所述第一滚动构件沿着所述第一引导槽滚动，并且所述第二滚动构件在所述收纳部上滚动，

在所述可动构件在所述第二方向上移动的情况下，所述第一滚动构件与所述可动构件之间的接触点用作所述可动构件的枢转支点，并且所述第二滚动构件在所述收纳部上滚动。

2.根据权利要求1所述的图像抖动校正装置，其特征在于，

所述第一滚动构件在两个点处与所述第一引导槽接触，

所述第二滚动构件在一个点处与所述收纳部接触。

3.根据权利要求1所述的图像抖动校正装置，其特征在于，在所述第一方向上延伸的第二引导槽形成于所述固定构件和所述可动构件中的另一方，并且所述第一滚动构件被保持在所述第一引导槽和所述第二引导槽之间。

4.根据权利要求3所述的图像抖动校正装置，其特征在于，所述可动构件具有转动构件，所述转动构件被构造成以能绕所述枢转支点转动的方式被支撑，并且所述第二引导槽形成于所述转动构件。

5.根据权利要求1所述的图像抖动校正装置，其特征在于，所述可动构件被构造成保持用于图像抖动校正的光学系统。

6.根据权利要求5所述的图像抖动校正装置，其特征在于，所述驱动单元包括驱动装置，所述驱动装置被构造成使所述可动构件在所述第一方向上移动，并且所述驱动装置被布置于所述第一引导槽和用于图像抖动校正的所述光学系统的光轴之间。

7.根据权利要求5所述的图像抖动校正装置，其特征在于，所述第一方向是当所述可动构件位于基准位置时所观察到的、用于所述可动构件的所述枢转支点与用于图像抖动校正的所述光学系统的中心的连接线的方向。

8.一种光学设备，其包括权利要求1所述的图像抖动校正装置。

9.一种摄像设备，其包括权利要求1所述的图像抖动校正装置。