CN107407850A - 抖动校正装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的抖动校正装置的特征在于，该抖动校正装置具有：固定部(21)，其配置有多个线圈(22S、22L、23S、23L、24S、24L)；可动部，其具有与多个线圈对置地配置的多个磁铁(52a、52b、52c、52d、53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54d)和摄像元件；支承部件，其将可动部支承为能够相对于固定部沿与入射到摄像元件的光的光轴垂直的面移动；检测单元，其对可动部的位置进行检测；以及控制单元，其根据检测单元的输出而对在多个线圈中流过的电流进行控制，在将沿与光轴垂直的面彼此对置地配置的两个线圈设为1组线圈组时，多个线圈包含至少3组线圈组，在各线圈组中构成各线圈组的两个线圈产生的各驱动力彼此不同。

Description

抖动校正装置
技术领域
本发明涉及例如对照相机的手抖动进行校正的抖动校正装置。
背景技术
以往，作为对照相机的手抖动进行校正的抖动校正装置，例如公知有如下的装置：使用三个驱动部来使保持有镜头的可动部移动(例如专利文献1)。三个驱动部是音圈马达(VCM)，分别配置在镜头的有效直径的外侧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-108399号公报
发明内容
发明要解决的课题
若在镜头的外侧配置三个驱动部，则沿与光轴垂直的面的装置尺寸变大，从而难以实现照相机的小型化。
本发明就是鉴于上述这点而完成的，其目的在于提供一种能够实现小型化的抖动校正装置。
用于解决课题的手段
本发明的抖动校正装置的一个方式的特征在于，该抖动校正装置具有：固定部，其配置有多个线圈；可动部，其具有与上述多个线圈对置地配置的多个磁铁和摄像元件；支承部件，其将上述可动部支承为能够相对于上述固定部沿与入射到上述摄像元件的光的光轴垂直的面移动；检测单元，其对上述可动部的位置进行检测；以及控制单元，其根据上述检测单元的输出而对在上述多个线圈中流过的电流进行控制，在将沿与上述光轴垂直的面彼此对置地配置的两个线圈设为1组线圈组时，上述多个线圈包含至少3组线圈组，在各上述线圈组中，构成各该线圈组的两个线圈产生的各驱动力彼此不同。
另外，根据本发明的抖动校正装置的另一方式，其特征在于，分别在上述至少3组线圈组的各线圈组中，在上述两个线圈中的产生的驱动力较小的一方的线圈的内侧配置有上述检测单元。
另外，根据本发明的抖动校正装置的另一方式，其特征在于，上述固定部的规定位置位于构成上述线圈组的上述两个线圈之间，上述多个线圈被配置成以该规定位置为中心呈放射状。
另外，根据本发明的抖动校正装置的另一方式，其特征在于，上述至少3组线圈组在上述固定部的上述规定位置侧的线圈的端部呈圆弧状弯曲，该圆弧状的端部彼此面对。
另外，根据本发明的抖动校正装置的另一方式，其特征在于，对上述多个线圈各自分配对置的两个磁铁，该两个磁铁被配置成沿与上述光轴垂直的面彼此面对。
另外，根据本发明的抖动校正装置的另一方式，其特征在于，所述抖动校正装置还具有安装在上述固定部上的盖部件，该盖部件配置在与上述固定部之间隔着上述可动部的位置，上述固定部由磁性部件形成，上述可动部被上述多个磁铁的磁力经由上述支承部件朝向上述固定部施力。
另外，根据本发明的抖动校正装置的另一方式，其特征在于，所述抖动校正装置还具有在上述可动部的移动区域的外侧将上述盖部件安装在上述固定部上的多个支柱，上述多个支柱分别具有供上述可动部抵接而规定该可动部的移动区域的抵接面。
并且，本发明的抖动校正装置的另一方式的特征在于，上述多个磁铁的至少一部分以沿入射到上述摄像元件的光的光轴方向与该摄像元件重叠的方式安装在上述可动部上。
发明效果
根据本发明，能够提供一种可以实现小型化的抖动校正装置。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的抖动校正装置的立体图。
图2是示出组装图1的抖动校正装置的固定部、盖部件以及支柱而成的组装体的立体图。
图3是示出配置在图2的固定部与盖部件之间的可动部的立体图。
图4是从前方观察图2的组装体的固定部的俯视图。
图5是从箭头F5方向观察图3的可动部的后视图。
图6是从箭头F6方向观察图3的可动部的侧视图。
图7是示出将图5的磁铁与图4的线圈重叠后的状态的概略图。
图8是对图1的抖动校正装置的动作进行控制的控制系统的框图。
图9是用于对图1的抖动校正装置的动作进行说明的图。
图10是用于对图1的抖动校正装置的动作进行说明的图。
图11是用于对图1的抖动校正装置的动作进行说明的图。
图12是示出本发明的另一实施方式的抖动校正装置的主要部分的概略图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式的抖动校正装置100的立体图。另外，图2是示出组装抖动校正装置100的固定部20、盖部件60以及三个支柱71、72、73而成的组装体90的立体图。另外，图3是示出配置在组装体90的固定部20与盖部件60之间的可动部40的立体图。该抖动校正装置100例如是用于组装到未图示的照相机中从而对摄影者的手抖动进行校正的装置。
在以下的说明中，将穿过照相机的光轴而与抖动校正装置100的后述的摄像元件1(光学元件)的摄像面1a平行的左右方向上的轴设为X轴，将穿过光轴而与摄像面1a平行并且与X轴垂直的上下方向上的轴设为Y轴，将与X轴和Y轴垂直的轴即与照相机的光轴一致的轴设为Z轴。另外，将沿Z轴的图示近前方向称作前方，将相反方向称作后方。
如图2所示，抖动校正装置100的固定部20具有以与光轴垂直且与XY平面平行的姿势安装在照相机上的矩形板状的基座部件21。基座部件21例如由SUS 304等磁性部件形成。图4是从前方观察基座部件21的俯视图。如图2和图4所示，在基座部件21的前方的面21a上安装有以与光轴交叉的位置O(规定的位置)为中心呈放射状配置的六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L。
六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L中的比较小的三个线圈22S、23S、24S配置在靠近位置O的内侧，比较大的三个线圈22L、23L、24L配置在稍微远离位置O的外侧。较大的三个线圈配置成彼此错开120度的角度，较小的三个线圈配置成彼此错开120度的角度。
即，六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L以使外侧的较大的线圈22L、23L、24L部分地进入内侧的较小的线圈22S、23S、24S之间的方式靠近位置O进行配置。因此，靠近各线圈的位置O的端部被修整成呈圆弧状弯曲的形状。由此，能够使各线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L尽可能地靠近位置O，从而使装置小型化。
若改变观察方式，则在将其间隔着位置O而对置的大小两个线圈(例如，22S、22L)设为1组线圈组的情况下，六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L包含3组线圈组22(22S、22L)、23(23S、23L)、24(24S、24L)。在各组的线圈组22、23、24中，从较大的线圈22L、23L、24L的圆弧状的端部的顶点到位置O的距离比从较小的线圈22S、23S、24S的圆弧状的端部的顶点到位置O的距离长。另外，较大的线圈22L、23L、24L的匝数比较小的线圈22S、23S、24S多。
而且，在各组线圈组22、23、24中的(驱动力)小的一方的线圈22S、23S、24S的内侧分别配置有霍尔元件25、26、27(检测单元)。霍尔元件25、26、27对来自对置的磁铁52a、52b、53a、53b、54a、54b(参照图5)的磁力进行检测，从而检测可动部40相对于固定部20的沿XY平面的位置。但是，此时也会受到来自线圈的磁力的影响，从而来自线圈的磁力会妨碍检测正确的位置。因此，在本实施方式中，在匝数比大的线圈22L、23L、24L少且受磁力的影响比较少的较小的线圈22S、23S、24S中配置有霍尔元件25、26、27。
除此之外，作为减少霍尔元件25、26、27的检测信号的噪声的其他方法，例如考虑如下的方法：在线圈中的空芯部比较大的一方的线圈中配置霍尔元件，或者在比线圈更靠近磁铁的位置配置霍尔元件，或者在比霍尔元件薄的线圈中配置。
另外，在基座部件21的前表面21a上设置有分别用于收纳配置后述三个球31、32、33(支承部件)的大致矩形的三个凹部34、35、36。这三个凹部34、35、36设置在与上述的六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L分开的位置，彼此分离而均衡地配置。另外，在与各凹部34、35、36的球31、32、33滑动接触的底面上贴设有用于防止基座部件21的磨损的例如不锈钢制的球承托板34a、35a、36a。
另外，矩形框状的盖部件60以分离的方式配置在基座部件21的前方。
如图1和图2所示，盖部件60具有包围可动部40的移动范围的大小比较大的矩形的开口部61。换言之，该开口部61具有露出可动部40的前方的面的形状和大小。
在盖部件60与基座部件21之间配置有三个支柱71、72、73。各支柱71、72、73分别形成为四棱柱状。各支柱71、72、73的一端通过未图示的螺钉而紧固固定在基座部件21上。另外，各支柱71、72、73的另一端通过多根螺钉62而紧固固定在盖部件60上。各支柱71、72、73具有朝向位置O的内表面71a、72a、73a(抵接面)。各支柱71、72、73的安装角度被设计为能够使后述的可动部40的一部分与抵接面71a、72a、73a抵接从而限制可动部40的移动范围的角度。
如图3所示，抖动校正装置100的可动部40具有比较轻量且具有一定程度的刚性的例如铝压铸制的支架41。在支架41的后方安装有铁制的板状的磁轭42。磁轭42沿XY平面配置。磁轭42具有越过支架41的外周部而向外侧延伸的三个臂部421、422、423。各臂部421、422、423具有与上述的固定部20的支柱71、72、73的抵接面71a、72a、73a分别抵接的前端边缘421a、422a、423a。图5是沿图3的箭头F5从后方观察可动部40的后视图。磁轭42通过多根螺钉43而紧固固定在支架41的多个凸台部44上。即，在支架41与磁轭42之间设置有间隙S。
图6是从箭头F6方向观察图3的可动部40的侧视图。如图6所示，在支架41与磁轭42之间的间隙S处配置有将摄像元件1安装在前表面2a上的基板2。基板2以将摄像元件1配置在前方的姿势从支架41的后方被安装。即，基板2在将磁轭42安装在支架41上之前被安装在支架41上。
另一方面，在支架41的前方，使用滤波器框46安装有超声波滤波器45。另外，支架41具有与摄像元件1的摄像面1a对置的未图示的开口，以从前方覆盖该开口的方式安装有超声波滤波器45。即，超声波滤波器45以分离的方式与摄像元件1的前方对置配置。
如图5所示，在磁轭42的后方的面42b上例如通过粘接剂而贴合固定有十二个磁铁52a、52b、52c、52d、53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54d。这十二个磁铁52a～52d、53a～53d、54a～54d被布置成与固定部20的多个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L分别对置。即，这十二个磁铁以位置O为中心呈放射状配置。
另外，多个磁铁52a～52d、53a～53d、54a～54d配置在与摄像元件1在Z轴方向上至少部分地重叠的位置。因此，能够减小可动部40的沿XY平面的尺寸，从而能够使装置结构紧凑。另外，在本实施方式中，对一个线圈分配两个磁铁而构成音圈马达(VCM)。分配给各线圈的两个磁铁的与线圈对置的磁极彼此不同。各组磁铁沿XY平面彼此对置地配置。
这样，通过在可动部40上设置多个磁铁52a～52d、53a～53d、54a～54d，将可动部40吸附在由磁性部件形成的基座部件21上。在可动部40与基座部件21之间夹有三个球31、32、33。因此，通过多个磁铁52a～52d、53a～53d、54a～54d的磁力所形成的磁力弹簧的作用，可动部40被向基座部件21施力，在该状态下能够沿XY平面移动。此时，基座部件使用SUS304等，以不会过度增大施力力量。另外，在对抖动校正装置100施加了较强的冲击的情况下等，盖部件60起到防止可动部40脱落的作用。
图7示出多个线圈22、23、24与多个磁铁52(52a～52d)、53(53a～53d)、54(54a～54d)重叠的状态。具体而言，磁铁52a、52b被分配给线圈22S，磁铁52c、52d被分配给线圈22L，磁铁53a、53b被分配给线圈23S，磁铁53c、53d被分配给线圈23L，磁铁54a、54b被分配给线圈24S，磁铁54c、54d被分配给线圈24L。
另外，如图5所示，在所有的磁铁中，在着眼于在以位置O为中心的假想的圆周方向上相邻的各2组磁铁(例如磁铁52a、52b和磁铁53c、53d)的情况下，各组的两个磁铁中的接近另一组的磁铁为同极。具体而言，磁铁52b和磁铁53d为S极，磁铁53c和磁铁54a为N极，磁铁54b和磁铁52d为S极，磁铁52c和磁铁53a为N极，磁铁53b和磁铁54d为S极，磁铁54c和磁铁52a为N极。
因此，不会分别由在周向上相邻的磁铁(54c、53d)对分配给一个线圈(例如22S)的磁极不同的两个磁铁(52a、52b)作用反向的磁通，从而不会在相邻的磁铁彼此间抵消磁通。反而通过使在周向上相邻的组的磁铁为同极，能够期待加强彼此的磁通的效果。
在磁轭42的后表面42b上设置有用于分别收纳配置上述三个球31、32、33的大致矩形的三个凹部37、38、39。这三个凹部37、38、39与上述的基座部件21的凹部34、35、36分别对置。另外，在与各凹部37、38、39的球31、32、33滑动接触的底面上贴设有例如不锈钢制的球承托板37a、38a、39a。
图8是对上述构造的抖动校正装置100的动作进行控制的控制系统的框图。在抖动校正装置100的控制部110(控制单元)上连接有对照相机的抖动进行检测的抖动检测部111、以及上述三个霍尔元件25、26、27。另外，在控制部110上连接有上述六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L。六个线圈22S、22L、23S、23L、24S、24L按照其间隔着位置O而面对的每个线圈组22、23、24被进行通电控制。
即，在进行照相机的使用时，控制部110在经由抖动检测部111检测到手抖动的情况下，根据借助于三个霍尔元件25、26、27而检测出的位置信息，向各线圈组22、23、24供给控制电流。由此，校正照相机的手抖动。下面，参照图9至图11简单地对抖动校正时的可动部40的驱动方法进行说明。
要想使可动部40沿XY平面自由地移动，需要使该驱动机构具有例如沿X轴的方向、沿Y轴的方向、以及旋转方向的三个自由度。在本实施方式中，组合3组线圈组22(22S、22L)、23(23S、23L)、24(24S、24L)和3组磁铁52(52a、52b、52c、52d)、53(53a、53b、53c、53d)、54(54a、54b、54c、54d)而设置3组VCM，使可动部40沿X轴方向、Y轴方向、以及/或旋转方向移动。
因此，在本实施方式中，设计各线圈，使得与各组线圈组22、23、24中的一方线圈22S、23S、24S产生的驱动力相比，另一方线圈22L、23L、24L产生的驱动力更大。要想如此使两个线圈的驱动力具有差异，例如考虑如下的方法：改变两个线圈的匝数，或者改变两个线圈的大小，或者改变两个线圈的与磁铁之间的距离，或者改变从可动部40的重心到两个线圈的距离。在本实施方式中，使各组线圈组中的另一方线圈22L、23L、24L比一方线圈22S、23S、24S大，使驱动力具有差异。
除此之外，作为使驱动力具有差异的方法，考虑如下的方法：改变与各线圈对置的磁铁的磁力，改变磁铁的大小或厚度。另外，也考虑改变两个线圈或固定在对应磁铁上的磁轭的厚度或大小的方法。在本实施方式中，改变线圈的形状而使所有的磁铁的尺寸相同。
在上述构造的抖动校正装置100中，例如，当在一个线圈组22的两个线圈22S、22L中同时流过相同的电流时，如图9所示，在线圈22S与磁铁52a、52b之间作用向量F1所示的力，在线圈22L与磁铁52c、52d之间作用向量F2所示的力。此时，由于线圈22L比线圈22S大，因此与向量F1相比向量F2更大。而且，表示两个向量F1、F2的合力的向量F相比位置O向线圈22L侧偏移，从而产生以位置O为中心的旋转方向的驱动力。
这样，在准备3组具有使驱动力不同的两个线圈的线圈组来对可动部40进行驱动的情况下，通过合成各线圈组22、23、24所产生的上述向量F的驱动力，能够使可动部40沿XY平面移动。
例如，在使可动部40向沿Y轴的正方向(图示上方)移动的情况下，如图10所示，在线圈组23的两个线圈23S、23L中流过电流，并且在线圈组24的两个线圈24S、24L中流过相同大小的电流，从而使两个向量的合力作用在可动部40上。另外，在使可动部40向沿Y轴的反方向移动的情况下，只要使在各线圈组23、24中流过的电流的方向反向即可。
另外，在使可动部40向沿X轴的正方向(图示右方)移动的情况下，如图11所示，在各线圈组22、23、24中分别流过预先确定的方向和大小的电流，从而使三个向量的合力作用在可动部40上。
在使可动部40旋转的情况下，只要在各线圈组22、23、24中流过相同的电流使得力作用在与旋转方向相同的方向上即可。换言之，只要在各线圈组中流过能够使可动部40向期望的方向移动的大小和方向的电流即可。在这种情况下，在想要使可动部40向相反方向移动的情况下，也只要使在所有的线圈中流过的电流的方向反向即可。
另外，此时，始终进行利用霍尔元件25、25、27来确认当前位置而施加反馈的反馈控制，使得可动部40移动到正确的位置。在本次那样的线圈与霍尔元件的配置的情况下，线圈与霍尔元件未一一对应。通过对三个霍尔元件25、25、27的输出结果进行运算，来求出可动部40在沿X轴的方向、沿Y轴的方向、旋转方向上的位置，在此基础上需要流过电流以使可动部40再次移动到规定的沿X轴的方向、沿Y轴的方向、旋转方向上的位置。
如上所述，根据本实施方式，由于以与保持有摄像元件1的可动部40对置的方式将3组线圈组22、23、24靠近位置O而布置在固定部20上，且以沿Z轴方向与摄像元件1重叠的方式配置有多个磁铁52a～52d、53a～53d、54a～54d，因此将沿XY平面的装置结构做得紧凑。
另外，根据本实施方式，由于在各线圈组22、23、24的两个线圈中的较小的线圈22S、23S、24S中设置霍尔元件25、26、27，因此能够减少霍尔元件所检测到的信号的噪声，从而能够进行准确的位置检测而能够使伺服性能良好。
以上，根据实施方式对本发明进行了说明。但本发明并不限定于上述实施方式，当然可以在本发明的主旨的范围内进行各种变形和应用。例如，在上述实施方式中，对设置有3组线圈组22、23、24的情况进行了说明，但也可以设置4组以上的线圈组。
另外，被驱动的用于进行手抖动校正的部件也可以不是摄像元件而是光学元件。
在本次的实施方式中，线圈22L、23L、24L为向外伸出那样的形状，但若像图12那样对驱动力赋予差而不向外伸出，则能够使装置小型化。在这种情况下，只要使线圈22L、23L、24L的匝数比线圈22S、23S、24S多，并且使对置的磁铁52c、52d、53c、53d、54c、54d的厚度比磁铁52a、52b、53a、53b、54a、54b厚即可。
标号说明
1：摄像元件；20：固定部；21：基座部件；22S、22L、23S、23L、24S、24L：线圈；31、32、33：球；40：可动部；41：支架；42：磁轭；52a、52b、52c、52d、53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54d：磁铁；60：盖部件；71、72、73：支柱；71a、72a、73a：抵接面；90：组装体；100：抖动校正装置；421a、422a、423a：前端边缘。

Claims (8)

1.一种抖动校正装置，其特征在于，该抖动校正装置具有：
固定部，其配置有多个线圈；
可动部，其具有与上述多个线圈对置地配置的多个磁铁和光学元件或摄像元件；
支承部件，其将上述可动部支承为能够相对于上述固定部沿与入射到上述光学元件或摄像元件的光的光轴垂直的面移动；
检测单元，其对上述可动部的位置进行检测；以及
控制单元，其根据上述检测单元的输出而对在上述多个线圈中流过的电流进行控制，
在将沿与上述光轴垂直的面彼此对置地配置的两个线圈设为1组线圈组时，上述多个线圈包含至少3组线圈组，
在各上述线圈组中，构成各该线圈组的两个线圈产生的各驱动力彼此不同。
2.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其特征在于，
分别在上述至少3组线圈组的各线圈组中，在上述两个线圈中的产生的驱动力较小的一方的线圈的内侧配置有上述检测单元。
3.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其特征在于，
上述固定部的规定位置位于构成上述线圈组的上述两个线圈之间，上述多个线圈被配置成以该规定位置为中心呈放射状。
4.根据权利要求3所述的抖动校正装置，其特征在于，
上述至少3组线圈组在上述固定部的上述规定位置侧的线圈的端部呈圆弧状弯曲，该圆弧状的端部彼此面对。
5.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其特征在于，
对上述多个线圈各自分配对置的两个磁铁，该两个磁铁被配置成沿与上述光轴垂直的面彼此面对。
6.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其特征在于，
该抖动校正装置还具有安装在上述固定部上的盖部件，该盖部件配置在与上述固定部之间隔着上述可动部的位置，
上述固定部由磁性部件形成，
上述可动部被上述多个磁铁的磁力经由上述支承部件朝向上述固定部施力。
7.根据权利要求6所述的抖动校正装置，其特征在于，
该抖动校正装置还具有在上述可动部的移动区域的外侧将上述盖部件安装在上述固定部上的多个支柱，
上述多个支柱分别具有供上述可动部抵接而规定该可动部的移动区域的抵接面。
8.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其特征在于，
上述可动部所具有的是上述摄像元件，上述多个磁铁的至少一部分以沿入射到上述摄像元件的光的光轴方向与该摄像元件重叠的方式安装在上述可动部上。
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