CN1435993A - 回转台装置和光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小型且响应性良好、能够进行细微的动作的回转台装置和装载在该回转台装置上的光学装置。回转台装置为，作为主要的构成元件具有由VCM驱动的水平旋转台和上下回转机构，在装载在该水平旋转台上的支柱上通过水平回转轴装载有光学装置，通过接合在所述VCM的可动线圈上的可动片上下左右地改变该光学装置的方向地构成的回转台装置。而且，光学装置为装载在所述回转台的上面的装置。

Description

回转台装置和光学装置
技术领域
本发明涉及一种用于改变照相机或灯泡等光学装置的方向的回转台装置和装有该回转台装置的光学装置。
背景技术
照相机或灯泡等光学装置，在确定朝向对象物体的方向这一点很重要。例如在照相机的情况下，通过使照相机从各种各样的角度朝向被拍照的景物、确定最适宜的照相镜头视角，能够得到构图非常好的照片。以前，作为调整照相镜头视角的机构，设计了所谓的手动式的回转台，而后开发了马达驱动式的遥控的回转台。最近较多地用于装载监视照相机用的电视摄像机的室内或室外的监视装置。
例如图35和图36所示的电动式的照相机回转台装置已广为人知。图35表示以前的监视照相机用的照相机回转台的外观图，图36是用于说明该照相机回转台的回转机构的表示回转台的内部的立体图。图35中在水平回转台305的上面安装着照相机回转台303，照相机回转台303通过照相机固定台304固定着摄像机302。水平回转台305具有利用后面所述的水平回转机构使照相机的方向在水平面内回转的功能。而且照相机固定台304通过上下回转轴308安装在照相机回转台303上，具有以上下回转轴308作为回转中心、通过后面所述的上下回转机构、使照相机在垂直面内向上下方向回转的功能。通过使用这样的照相机回转台303，能够向上下左右的任意方向改变照相机的方向。
图36是表示用于说明照相机回转台303的回转机构的内部构造的立体图。水平回转轴306是使照相机回转台303在水平面内回转的回转中心，通过轴承机构(省略图示)固定着水平回转台305。水平回转台305通过齿轮齿条机构(省略图示)连接在水平回转马达311上，通过水平马达311绕水平回转轴306进行回转移动。
在水平回转台305上安装着支承台307，支承台307支承着上下回转轴308。上下回转轴308通过由齿轮齿条机构构成的上下回转固定部分313与上下回转马达312结合。而且，在上下回转轴308上固定着照相机固定台304，在照相机固定台304上固定着摄像机。通过形成这种构造，摄像机通过上下回转马达312以上下回转轴308为中心向上下方向回转移动。
利用上述构造，通过将水平回转马达311和上下回转马达312的动作组合，摄像机302能够向上下左右的任意方向摇头，能够向着拍照的景物正确地确定方向。通过这样，能够利用电信号通过远距离操纵确定照相机的方向。
并且，图35中的照相机壳体301为用于在室外使用的在自然环境中防护照相机的防护壳体。
但是在上述的照相机回转台装置中，由于在回转机构中使用马达、采用齿轮齿条机构这样的机械构造传递转子的回转，所以在小型化方面有局限，有很难实现短小轻薄化这样的难点。
而且，由于在转子回转的传递中采用齿轮齿条机构，所以无法避免机械间隙，有不能得到微小的角度变化和迅速的响应性能的缺点。并且在设置在室外的情况下，由于风力而反复受到应力，所以有在齿轮齿条机构中产生松动，机械耐久力下降并产生噪声的缺点。
本发明的目的在于提供一种能够实现回转台装置的小型化、而且可实现微小的角度变化和迅速的响应，机械耐久性能也优异的没有噪声产生的回转台装置。
而且，本发明的目的在于提供一种装载在这种功能优异的回转台装置上的光学装置。
而且，本发明的目的在于提供一种不是利用采用以前的回转驱动马达或齿轮的驱动机构，而是利用能够瞬时移动且正确地进行角度调节的音圈马达构成的云台，和配置有该云台、能够使照相机或灯等光学仪器瞬时地迅速地朝向目标的方向的光学装置。
发明内容
为了解决上述缺点，本发明的回转台装置采用了使用VCM(Voice CoilMotor)，并利用VCM的可动线圈的移动改变光学装置的方向的构造。
即，本发明的回转台装置，是用于改变光学装置的方向的回转台装置，在基座上设置着可左右旋转的水平旋转台，通过设置在该水平旋转台上的支柱支承结合在光学装置上的上下回转轴，通过利用设置在所述基座上的水平旋转单元左右旋转所述水平旋转台来左右旋转光学装置，通过利用设置在所述水平旋转台上的上下摇动单元回转所述上下回转轴，以该上下回转轴为回转中心向上下方向摇动光学装置，从而向上下左右方向改变所述光学装置的方向。
通过这样构成回转台装置，能够得到可以实现回转台装置的小型化、而且可实现微小的角度变化和迅速的响应、机械耐久性能也优异的没有噪声产生的回转台装置。
本发明的回转台装置，能够构成作为所述水平旋转单元具有摇动式VCM，接合在该摇动式VCM的可动线圈上的可动片左右旋转运动的回转台装置。而且能够以随着所述水平旋转单元的可动片的旋转运动而左右旋转运动所述水平旋转台的形式构成。
通过使用VCM作为回转台装置的驱动方法，因为没有齿轮嵌合部，所以能够得到动作安静、高速响应性能优异、能够高精度地进行微小的角度调整、而且承受外部应力的耐久性能优异的回转台装置。
并且，在本发明的回转台装置中，所述上下摇动单元具有直动式VCM，通过臂将接合在该直动式VCM的可动线圈上的可动片的往复运动传递到上下回转轴，随着该直动式VCM的可动线圈的往复运动向上下方向摇动该上下回转轴。
或者所述上下摇动单元具有直动式VCM，通过齿轮齿条机构将接合在该直动式VCM的可动线圈上的可动片的往复运动传递到上下回转轴，随着该直动式VCM的可动线圈的往复运动向上下方向摇动该上下回转轴。
在任何一种情况下，通过使用VCM作为驱动方法，都能够得到动作安静、高速响应性能优异、能够高精度地进行微小的角度调整、而且承受外部应力的耐久性能优异的回转台装置。
另外，通过臂将可动片的往复运动传递到上下回转轴的方法，具有能够以极其简单的构造将往复运动转换成回转运动的优点。
通过齿轮齿条机构、将可动片的往复运动传递到上下回转轴的方法，由于不需要由传动比很大的齿轮列构成的复杂的减速机构，所以具有能够高效率地将可动片的运动以扭矩向上下回转轴传递的优点。
在任何一种情况下都能够得到承受外部应力的耐久性能优异的回转台装置。
在本发明的回转台装置所使用的VCM中，最好使用含有钕的稀土类永久磁铁。
含有钕的稀土类永久磁铁的最大能量乘积(BHmax)极高，能够得到小型且磁力强的高性能磁铁，所以能够构成小型且高性能的VCM。因此，也能够使回转台装置小型化。而且由于价格比较便宜，所以具有可实现降低成本的优点。
其次，本发明的光学装置，是具有所述的本发明的回转台装置的光学装置。
根据本发明的光学装置，能够得到配置有可实现回转台装置的小型化，而且可实现微小的角度变化和迅速的响应，机械耐久性能优异的没有噪声产生的回转台装置的光学装置。
本发明的光学装置，能够在所述的本发明的回转台装置的基础上，还具有用于检测光学装置的位移的位置检测传感器。
并且，本发明的光学装置，最好具有用于控制VCM的驱动电路基板。
通过构成这种结构的光学装置，准确地检测光学装置的位移，将该位移转换成电信号并反馈到用于控制VCM的驱动电路中，就能够正确地检测微小的角度变化，可以实现迅速的响应，因此可以向任意方向正确地确定光学装置的方向。
并且，本发明的云台机构，是使用万向簧片和VCM(Voice CoilMotor)、并通过臂将VCM的可动线圈的运动传递到装载在万向簧片上的光学装置等装载物而改变该装载物的方向的构造。
即，本发明的云台机构，是用于改变光学装置等装载物的方向的云台机构，作为主要的构成元件具有万向簧片、VCM和臂，通过台座在该万向簧片上装载有装载物，并利用接合在所述VCM的可动线圈上的臂，压靠所述装载物的侧面，改变该装载物的方向。
通过这样构成云台机构，能够得到可实现云台机构的小型化、特别是薄型化、而且可实现微小的角度变化和迅速的响应、机械耐久性能优异的没有噪声产生的云台机构。
本发明的云台机构中，最好具有2组所述VCM，该VCM的可动线圈在相互垂直相交的方向移动地配置。而且，接合在所述VCM的可动线圈上的臂，最好以向可逆的方向压靠所述装载物的侧面的形式构成。
这是因为通过将垂直相交的方向的移动组合，可使向任意方向摇头都变得很容易。
并且，最好通过接合在所述VCM的可动线圈上的臂压靠所述装载物的位置，是压靠所述装载物的同一高度的侧面。
通过压靠装载物的尽可能从万向簧片离开的位置，能够使装载物容易倾斜，如果压靠同一高度的侧面，则能够以相同强度的电信号以万向簧片为旋转中心倾斜相同的角度，所以有容易控制的优点。
本发明的云台机构中使用的VCM，最好使用含有钕的稀土类永久磁铁。
含有钕的稀土类永久磁铁的最大能量乘积(BHmax)极高，能够得到小型且磁力强的高性能磁铁，所以能够构成小型且高性能的VCM。因此，能够使云台装置小型化。而且由于价格比较便宜，所以具有可实现降低成本的优点。
其次，本发明的光学装置，是具有上述的本发明的云台机构的光学装置。光学装置没有特别限制，例如光学照相机、电视摄像机、摄像机、数码照相机等的各种照相机、灯泡、聚光灯、光学式的各种测量仪器灯均为其对象。
根据本发明的光学装置，能够得到配置有可实现云台机构的小型化、特别是薄型化，而且可实现微小的角度变化和迅速的响应，机械耐久性能优异的没有噪声产生的云台机构的光学装置。
本发明的光学装置，在所述的本发明的云台机构的基础上，还具有用于检测光学装置的位移的位置检测传感器。
并且，本发明的光学装置，最好具有用于驱动VCM的驱动电路基板。
通过构成这种结构的光学装置，准确地检测光学装置的位移，将该位移转换成电信号并反馈到用于驱动VCM的驱动电路中，就能够正确地检测微小的角度变化，可以实现迅速的响应，因此可以向任意方向正确地决定光学装置的方向。
而且，为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，具有：自由转动地设置的工作台，和自由滑动移动地设置在该工作台上的支持架构件，和在与所述工作台的方向不同的方向上自由转动地轴支承在所述工作台上的可动台，和使所述工作台沿其圆周方向转动的第1驱动部，和使所述支持架构件滑动移动的第2驱动部，和将所述支持架构件的滑动移动转换成所述可动台的转动运动的转动转换单元；所述可动台的转动轴设置在所述第2驱动部的外部。
通过工作台旋转，能够使可动台朝向工作台转动的方向，通过可动台在与工作台的转动方向不同的方向上转动，能够使可动台转动朝向与前面的方向不同的方向，能够使可动台朝向目标方向。
而且，将可动台的转动轴设置在第2驱动部的外部，就能够将可动台的转动中心配置在接近可动台的部分，能够以接近安装在可动台上的仪器的部分为回转中心，减小安装在可动台上仪器的转动半径，所以具有能够实现小型化的特征。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，所述第1驱动部和第2驱动部中的至少一个为音圈马达。
如果采用音圈马达作为转动工作台的机构，则在转动工作台的情况下可以迅速动作，能够迅速地使光学仪器朝向目标方向，并且能够以安静的动作声音转动。而且，如果采用音圈马达作为转动可动台的机构，则在转动可动台的情况下可以迅速动作，能够迅速地使光学仪器朝向目标方向，并且能够以安静的动作声音转动。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，所述第1驱动部，由具有设置在自由转动地支承所述工作台的支承轴周围的近似圆环状的多个磁轭，和磁铁构件，和沿着所述磁轭中的1个在其圆周方向上自由移动地被支承、并连接在所述工作台上的线圈构件的转动用的音圈马达构成。
如果采用具有线圈构件的音圈马达作为转动工作台的机构，则在随着线圈构件而转动工作台的情况下可以实现迅速的动作，能够迅速地使光学仪器朝向目标方向，并且能够以安静的动作声音转动。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，在所述支承轴的周围设置有将近似圆环状的内磁轭、中磁轭、外磁轭和多个磁铁构件以同心圆状配置构成的磁轭部，并设置有以包围中磁轭的一部分的形式配置在所述中磁轭上并沿着中磁轭在其圆周方向上自由移动的线圈构件，构成转动用的音圈马达。
因为沿着中磁轭在其圆周方向上自由移动的线圈构件使工作台转动，所以能够使音圈马达作为转动用而动作，能够得到移动迅速、定位精度高、没有齿轮音等噪声、安静的驱动状态。另外，因为线圈构件沿着中磁轭自由移动，所以即使由于人力等突然地对工作台作用附加的回转，工作台也仅仅是空转，不会施加机械负荷，所以构成不容易对工作台的转动机构作用负荷，不容易产生故障的机构。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，所述第2驱动部为具有设置在所述工作台上的平板型的多个磁轭、磁铁构件和沿着所述磁轭中的1个在其长度方向自由往复移动的线圈构件的直线驱动用的音圈马达。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，所述转动转换单元，由竖立设置在所述工作台上、形成有弧状的引导槽和直线状的导向槽的引导盘，和沿所述引导盘的直线状的导向槽自由滑动移动地设置在所述工作台上的支持架构件，和被所述支持架构件压靠、沿所述引导盘的弧状的引导槽自由滑动移动地设置的可动台构成。
因为可动台沿引导盘的弧状的引导槽以弧状的轨迹转动，所以能够在接近可动台的部分配置可动台的转动中心，以接近安装在可动台上的仪器的部分为回转中心，能够减小安装在可动台上的仪器的转动半径，具有能够实现小型化的特征。而且，由于可动台的滑动负荷连续变化，所以可起到可动台的动作顺畅的作用。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，在所述工作台上以相对向的状态竖立设置有一对所述引导盘，在所述各引导盘的相对向的面的下部一侧形成与所述工作台平行的直线状的导向槽，在所述各引导盘的相对向的面上、位于所述导向槽的上方的弧状的引导槽、将其突出一侧朝向所述导向槽一侧形成，将突出形成于所述可动台的两侧的支承销插入所述引导槽并通过两引导盘悬挂支承所述可动台，并且安装有向所述导向槽压靠所述可动台并使可动台移动的支持架构件。
通过以被一对引导盘夹着的状态配置可动台，将设置在可动台两侧的支承销插入各引导盘的引导槽中，能够以一对引导盘悬挂可动台，通过用音圈马达移动该可动台，能够确保沿引导槽的可动台的移动。
为了解决所述的问题，本发明的云台的特征在于，所述轴承部在形成于所述支持架构件的上部中央的缝隙部的底部形成，该缝隙部为将其长度方向朝向与所述导向槽的长度方向垂直相交的方向，允许所述导向销向该垂直相交的方向移动的状态。
在沿引导盘的引导槽移动支承销并移动可动台的情况下，虽然未被引导在引导槽中的导向销也沿可动台的移动轨迹移动，但是导向销向缝隙部的长度方向的移动为缝隙部所容许。
因此，直线驱动用音圈马达的线圈构件的直线移动，能够通过支持架构件传递到可动台，能够使可动台沿弧状的引导槽画出弧状的轨迹移动。通过这样，能够使配置在可动台上的光学仪器沿弧状的轨迹可靠地倾斜移动。
本发明的光学装置，由于在前面说明的任意一种构造的云台的可动台上配置着光学仪器，所以能够使光学仪器朝向目标方向。而且，能够尽可能地减小该情况下的光学仪器的转动体积，实现装置的小型化。
附图说明
图1为表示本发明的回转台装置的一实施例的外观立体图。
图2为说明图1所示的回转台装置的水平旋转单元的构造的图。
图3为说明图1所示的回转台装置的上下摇动单元的构造的图。
图4为表示本发明的回转台装置的第2实施例的外观立体图。
图5为说明图4所示的回转台装置的上下摇动单元的构造的图。
图6为表示本发明的第3实施例的云台机构的一例的外观立体图。
图7为将图6所示的云台机构的平面配置透视表示的图。
图8为沿图7所示的云台机构的线8-8的剖面立体图。
图9为沿图7所示的云台机构的线9-9的剖面透视图。
图10为表示臂的构造的放大图。
图11为表示涉及本发明的光学装置的第4实施例的立体图。
图12为第4实施例的光学装置的部分透视图。
图13为使第4实施例的光学装置的一部分为剖面、一部分为透视状态的主视图。
图14为使第4实施例的光学装置的一部分为剖面、一部分透视的右侧视图。
图15为使第4实施例的光学装置的一部分为剖面、一部分透视的左侧视图。
图16为使第4实施例的光学装置的一部分为剖面、一部分透视的后视图。
图17为将第4实施例的光学装置的一部分透视的俯视图。
图18为表示该光学装置底盘的俯视图。
图19为表示该光学装置底盘的侧视图。
图20为该光学装置的内磁轭的侧视图。
图21为该光学装置的内磁轭的俯视图。
图22为该光学装置的中磁轭的侧视图。
图23为表示该光学装置的工作台的俯视图。
图24为表示该光学装置的工作台的主视图。
图25为表示该光学装置的工作台的剖面图。
图26为表示该光学装置的引导盘的右侧视图。
图27为表示该光学装置的引导盘的左侧视图。
图28为表示该光学装置的引导盘的俯视图。
图29为表示该光学装置的支持架构件的侧视图。
图30为表示该光学装置的支持架构件的俯视图。
图31为表示该光学装置的支持架构件的主视图。
图32为表示该光学装置的可动台的俯视图。
图33为表示该光学装置的可动台的主视图。
图34为表示该光学装置的可动台的侧视图。
图35为表示以前的照相机台的一例的立体图。
图36为表示以前的照相机台的一例的分解立体图。
具体实施方式
下面利用图纸详细说明本发明的实施例。
(第1实施例)
图1为表示用于改变本发明的光学装置的方向的回转台装置10的一实施例的外观立体图。图1中底座1由薄箱体构成，在内部设置着后面详细说明的水平旋转单元。在底座1的上面装载有水平旋转台2，水平旋转台2能够以水平旋转轴5为中心，在设置在底座1的上平面上的导轨6上左右旋转。
在水平旋转台2上面平行地竖着2根支柱8、9，在支柱8、9上通过上下回转轴12支承着光学装置11。图中11a为举例表示光学装置的透镜。
并且，在上下回转轴12的一端相对于上下回转轴12在垂直方向上安装着臂7，与设置在水平旋转台2内部的后面所述的上下摇动单元连接。
图2为说明图1所示的回转台装置10的水平旋转单元3的回转机构的图。图2A表示平面透视的配置图，图2B表示沿图2A的线2B-2B的剖面图。并且图2C为从正面所看的图2A的回转台装置的图，用实线表示底座1的外观，用点划线表示底座1的上部的上下摇动单元4。如图所示的那样，使用摇动式VCM13的水平旋转单元3被设置在底座1的内部，使用直动式VCM14的上下摇动单元被设置在水平旋转台2的内部。
如图2A以及B所示的那样，本发明的回转台装置的水平旋转单元3，在底座1上通过由软磁性材料构成的下磁轭21固定着扇形的永久磁铁15，在底座1的顶板内侧与下磁轭21重叠地固定着由软磁性材料构成的上磁轭19。在永久磁铁15和上磁轭19之间保持有微小的间隔，并配置着与扇形的可动线圈17接合的可动片23，形成所谓的VCM(Voice CoilMotor)。由于扇形的可动线圈17沿着同样为扇形的永久磁铁15运动，所以该VCM形成所谓的摇动式的VCM。
摇动式VCM13由永久磁铁15和可动线圈17构成，可动线圈17与永久磁铁15重叠地配置，当直流电流在可动线圈17中流动时，从永久磁铁15受到力，可动线圈17沿着永久磁铁15旋转移动。
可动片23与可动线圈17一体结合，与可动线圈17构成一体而运动。由于可动片23通过水平旋转轴5可旋转地安装在底座1上，所以以水平旋转轴5为回转中心左右旋转运动。
并且，在可动片23上，在与水平旋转轴5相对向的位置上竖立设有销25，销25如图2C所示的那样嵌合于装载在底座1上的水平旋转台2上。在水平旋转台2的底面上安装着辊子26，能够沿着架设在底座1上面的导轨6转动，所以当可动片23运动时水平旋转台2也就以水平旋转轴5为回转中心在底座1上左右旋转。
通过这种构造，水平旋转台2追随摇动式VCM13的运动而左右旋转，光学装置11也随之而左右旋转。
并且，在摇动式VCM13的永久磁铁15的上下位置，为了提高磁力效果而形成由软磁性材料构成的上磁轭19和下磁轭21夹着永久磁铁15的构造。
下面，图3表示回转台装置10的上下摇动单元4的构造。图3A表示上下摇动单元4的平面配置图，图3B表示沿着图3A的线3B-3B的剖面图。并且图3C为从正面所看的图3A的上下摇动单元4的图，用点划线表示底座1的外观和光学装置11，用实线表示底座1上的上下摇动单元4。如图3C所示的那样，上下摇动单元4，被设置在水平旋转台2的内部。如图3A以及C所示的那样，在上下摇动单元4上，跨越固定在水平旋转台2上的2根平行的导轨31、32设置着可动片24，在该可动片24上接合着VCM的可动线圈18。
而且，在水平旋转台2的顶板内面上，通过上磁轭20在导轨31、32的中央、且与导轨31、32平行地固定着永久磁铁16。可动线圈18与永久磁铁16平行且可直线移动地相互平行地重叠配置。并且，以穿过可动线圈18的中心的形式与永久磁铁16相对向地配置着由软磁性体构成的下磁轭22。
这样，就构成了由永久磁铁16、可动线圈18、上磁轭20以及下磁轭22构成的直动式VCM14。
上磁轭20以及下磁轭22是用于提高永久磁铁16的磁力效果的构件。
并且，如图3B以及C所示的那样，在可动片24的一端设置着孔33，在该孔33中插入有从上下回转轴12的一端垂直延伸的臂7。因此，如图3B所示的那样，当可动片24以直线状移动时，上下回转轴12就通过臂7进行回转运动。随之，结合在上下回转轴12上的光学装置11也以上下回转轴12为回转中心上下回转。
如上所述的那样，本发明的回转台装置10，能够通过摇动式VCM13和直动式VCM14这2组VCM向上下左右任意的方向确定光学装置11的方向。
通过这样构成的回转台装置，能够得到可实现回转台装置的小型化，而且可实现微小的角度变化和迅速的响应，机械耐久性能优异的没有噪声产生的回转台装置。
虽然作为在本发明的回转台装置中使用的永久磁铁没有特别限制，但是最好使用含有钕(Nd)的稀土类永久磁铁。
含有钕(Nd)的稀土类永久磁铁，具有Nd7Fe14B2的组成，最大磁力乘积(BHmax)可达40MGOe以上，为磁力强并能得到高特性的永久磁铁。因此如果使用该含有钕的稀土类永久磁铁构成VCM，那么极其容易实现小型化。而且能够得到即使对于微弱电流也很敏感、响应速度快的高性能的VCM。
因此，也能将回转台装置小型化。而且由于价格比较便宜，所以具有可实现降低成本的优点。
本发明的光学装置，是具有上述的回转台装置的构造。在使用上述的回转台装置将光学装置的方向确定到目标方向时，能够利用例如如图2C或图3C所示的静电电容式的位置检测传感器35、36、37、38。即如图2C所示的那样，在底座1的表面和水平旋转台2的相对向的位置处相对峙地安装由金属板静电电容电极构成的位置检测传感器35、36，通过检测由水平旋转台2位移引起的静电电容电极之间的静电电容的变化量，检测水平旋转台2的位移。
同样地，如图3C所示的那样，在支柱8和光学装置11的侧壁的相对向的位置处，相对峙地安装有由金属板静电电容电极构成的位置检测传感器37、38，通过检测由光学装置11位移引起的静电电容电极之间的静电电容的变化量，检测光学装置11的位移。
将这些变化量转化为电信号，反馈到配置在底座1中的驱动电路基板30的控制电路中，驱动摇动式VCM13和直动式VCM14，将光学装置11的方向确定到目标方向。由于驱动电路基板30中的控制电路也运用IC而小型化、高性能化，所以能够进行精密且正确的方向设定。
(第2实施例)
图4为表示用于改变本发明的光学装置的方向的回转台装置的其它实施例的外观立体图。第2实施例与第1实施例的不同之处为使光学装置上下摇动的上下摇动单元。使光学装置左右旋转的机构，与第1实施例相同。因此这里仅说明使光学装置上下摇动的机构。
图4中，光学装置11，在安装在架设于设置在水平旋转台2上的2根支柱8、9之间的上下回转轴12上的上下回转台41上固定。半圆形的回转齿轮42，以使其中心与上下回转轴12一致地安装在上下回转台41的背面。而且回转齿轮42与埋设在水平旋转台2内的齿条板43嵌合在一起。因为齿条板43与埋设在水平旋转台2内的直动式VCM的可动线圈接合，所以回转齿轮42能够随着直动式VCM的可动线圈的移动以上下回转轴12为回转中心回转，使光学装置11的方向上下摇动。
下面利用图5对第2实施例的上下摇动单元进行详细说明。
图5A为第2实施例的上下摇动单元的平面配置图，图5B为侧视图，图5C为主视图。
如图5A所示的那样，在上下回转台41的中心线上配置着直动式VCM的永久磁铁16，与永久磁铁16重叠地配置着直动式VCM的可动线圈18。而且，在上下回转台41的一端配置着回转齿轮42。
如图5B所示的那样，接合在上下回转台41上的回转齿轮42，与齿条板43嵌合。齿条板43通过可动片24接合在直动式VCM的可动线圈18上。
如图5C所示的那样，在水平旋转台2的顶板背面，通过上磁轭20固定着永久磁铁16，在其下面配置着接合在可动片24上的可动线圈18。在可动线圈18的中心部分插入有下磁轭22。当电流在可动线圈18中流动时，从永久磁铁16受到力，可动线圈18沿着永久磁铁16进行直线状移动。
这样，由永久磁铁16、可动线圈18、上磁轭20以及下磁轭22构成直动式VCM14。
上磁轭20以及下磁轭22，是用于提高永久磁铁16的磁力效果的构件。
如上所述的那样，本发明的回转台装置10，能够通过直动式VCM14向任意的方向确定光学装置11的上下方向。
并且，能够通过摇动式VCM13和直动式VCM14这2组VCM向上下左右任意的方向确定光学装置11的方向。
水平旋转单元和光学装置11的位移的检测方法与第1实施例的情况相同。
通过这样构成回转台装置，能够得到可实现回转台装置的小型化、而且可实现微小的角度变化和迅速的响应，机械耐久性优异的没有噪声产生的回转台装置。
(第3实施例)
图6为表示用于改变本发明的光学装置等装载物的方向的云台机构60的外观立体图。图6中的台架51由コ字形的框架构成，在该コ字形部分上安装有由薄金属板构成的万向簧片52，在该コ字形的框架的2个边上装载有VCM53、54。在万向簧片52的中心安装着用于装载光学装置的台座55。详细内容将在后面说明，在VCM53、54的可动线圈上安装着臂56、57，臂56、57前端呈コ字形分成2根，以围住万向簧片52的形式相互从垂直方向向台架51的コ字形的框架部分伸出。构成用臂56、57压靠装载在万向簧片52的中心的台座55上的装载物(图6中省略图示)的构造。
图7为将图6所示的云台机构60的平面配置以透视表示的图。如图所示的那样，在台架51的图面左下方安装着万向簧片52，在图面上万向簧片52的上方和右方配置着VCM(Voice Coil Motor)53、54。在万向簧片52的中心安装着用于装载光学装置的台座55。万向簧片52，在台座55上面装载着用虚线表示的作为装载物的例的光学装置61。在光学装置61的图面上下方向和左右方向的中央部，接触地配置着接合在VCM53、54上的臂56-a、56-b以及57-a、57-b的前端的突起56-c、56-d、57-c、57-d。
VCM53、54由永久磁铁63、64和可动线圈65、66构成，当在可动线圈65、66中流过直流电流时，可动线圈65、66就沿着永久磁铁63、64平行移动。可动线圈65、66平行移动，则通过接合在可动线圈上的臂56、57从侧面压靠光学装置61。
当从侧面压靠光学装置61时，光学装置61就以万向簧片52的扭转部52-a、52-b或者扭转部52-c、52-d为支点回转倾斜。通过使用2组VCM53、54使光学装置61向图面的上下左右方向倾斜，能够将光学装置61的方向(图面垂直方向)设定为任意的方向。
虽然基于这种云台机构的方向设定角度并不很大，但是对于进行方向的微调来说角度范围很充分。
并且，在VCM53、54的永久磁铁63、64的上下位置，为了提高磁力效果而形成用由软磁性材料构成的上磁轭71、72和下磁轭73、74夹着永久磁铁的构造。而且，位于图面右上方的是为了控制光学装置61的倾斜而驱动VCM53、54的驱动电路基板75。
其次，图8出示了沿图7所示的云台机构的线8-8的剖面立体图。在台架51的底部安装着万向簧片52，在万向簧片52的中央部通过台座55装载有光学装置61。图8中表示了使图7所示的VCM53动作、向图面左方压靠光学装置61的情况。与VCM53的可动线圈65连接的臂56-a、56-b向图面左方移动，位于臂56-b前端的突起56-d与光学装置61的侧面接触并用力F压靠，使光学装置61以万向簧片52的中心O为支点向图面左方只倾斜角度θ。在与可动线圈65连接的臂56-a、56-b向图面右方移动的情况下，突起56-c与光学装置61的侧面接触并压靠，使光学装置61以万向簧片52的中心O为支点向图面右方倾斜。
图8的右端部为VCM54的剖面，在下磁轭74的上面具有永久磁铁64，并且在最上部具有上磁轭72，在永久磁铁64和上磁轭72之间配置着可动线圈66。可动线圈66以能够随着线圈中流动的电流在图面垂直方向上自由滑动的形式构成。并且，图中省略了可动线圈66和臂56的滑动支承机构。
图中臂57是用于在与臂56垂直相交的方向上压靠光学装置61的接合在可动线圈66上的臂，动作方法和臂56的情况相同，所以省略详细说明。
图9为沿着图7所示的云台机构的线9-9的剖面透视图，是将VCM54的可动线圈66的移动方向容易明白地表示的图。如图所示的那样，在台架51的最下面具有下磁轭74，在其上面配置着永久磁铁64。并且，以跨过永久磁铁64的形式覆盖着上磁轭74，在永久磁铁64和上磁轭72之间的空间内配置着可动线圈66。当在可动线圈66中流过电流时，可动线圈66就通过在与永久磁铁64之间产生的力向图面左右方向平行移动。由于如上所述的那样在可动线圈66上接合着臂57，所以成为压靠光学装置的侧面的结果。
图10为表示接合在可动线圈65、66上的臂56、57的构造的放大图。图10A为表示接合在可动线圈65上的臂56的图，臂分成56-a、56-b、为2根，在前端部安装着垂直竖立的突起56-c、56-d。
另一方面，图10B为表示接合在可动线圈66上的臂57的图，臂分成57-a、57-b、为2根，在其前端设置着突起57-c、57-d。
这样的2根臂56、57，在使臂57位于上面、相互垂直相交的方向上组合在一起，突起56-c、56-d以及突起57-c、57-d能够压靠光学装置61的大致相同水平的位置。
虽然对作为在本发明的云台机构中使用的永久磁铁没有特别限制，但是最好使用含有钕(Nd)的稀土类永久磁铁。
含有钕(Nd)的稀土类永久磁铁，具有Nd7Fe14B2的组成，最大磁力乘积(BHmax)可达40MGOe以上，为磁力强并能得到高特性的永久磁铁。因此如果使用这种含有钕的稀土类永久磁铁构成VCM，那么极其容易实现小型化。而且能够得到即使对于微弱电流也很敏感、响应速度快的高性能的VCM。
因此，能够将云台机构小型化。而且由于价格比较便宜，所以具有可实现降低成本的优点。
本发明的光学装置，是通过台座装载在上述的云台机构的上面的装置。在使用上述的云台机构将光学装置的方向确定为目标方向时，能够利用例如使用应变仪的位置检测传感器。即，如图7所示的那样，在万向簧片52的扭转部52-a、52-b、52-c、52-d处贴上应变仪，检出扭转部的应变，检测光学装置61的位移。将该应变变化量反馈到驱动电路基板75中的控制电路中并转换成电信号，通过VCM的驱动电路驱动VCM，将光学装置的方向确定到目标方向。因为驱动电路基板75中的控制电路也运用IC而小型化、高性能化，所以能够进行精密且正确的方向设定。
(第4实施例)
图11～图17为表示配置有本发明的云台的光学装置的第4实施例的图，本形式的光学装置A由具有正方形状的板状的底盘101、设置在该底盘101的上部的外形为圆筒形的水平转动用的第1驱动部102、设置在该驱动部102的上面的上下摇动转动用的第2驱动部103，和通过该第2驱动部103驱动的转动转换单元的云台U，和自由装卸地安装在前面的上下摇动转动用的驱动部103上的照相机本体(光学仪器)105构成。
上述底盘101，以扁平的箱型的底盘本体106和竖立设置在该底盘本体106的上表面中央部的筒形的收容部分107为主体构成，在上述收容部分107的内部，支承轴108以其下端部108a通过支承构件(E环)109不脱出地支承在底盘本体106的中央部上，其上端部108b以通过支承构件(止推板)109A不脱出地支承在收容部分107的上端部的状态、通过被收容在上述收容部分107的底部一侧和上部一侧的轴承构件110、111在轴上自由回转地设置着。
而且，在上述支承轴108的底部一侧，以被收容在上述底盘本体106内部的形式设置着用于水平转动方向的角度检测的回转式编码器等回转检测器112，在上述回转检测器112的下方一侧，以被收容在上述底盘本体106中的形式设置着搭载有转动控制用的电路的底座113。
在上述的构造中，从用于测量上述支承轴108的转动角度的回转式编码器等回转检测器(角度传感器)112输出的回转角度检测结果，被作为向搭载控制电路的底座113的控制电路的反馈信息输入，能够根据该信息通过电子控制来进行支承轴108的转动角度检测和控制。
在上述底盘本体106的上方、上述收容部分107的周围，呈近似同心圆状地配置着分别由钢板等强磁性体构成的平面形状近似圆环状的外磁轭115、中磁轭116和内磁轭117。更加详细地说，各磁轭115、116、117不是占360度的整个圆周的完全的环状，而是形成圆周角300度左右的近似圆环状(平面看为C字形)(参照图13、图17、图20～图22)。而且，在磁轭115、117的圆周方向一端部形成有折弯部分115a、117a，将外磁轭115的折弯部分115a和内磁轭117的折弯部分117a与位于其间的磁轭116的端部116a重叠，并利用穿过这些磁轭的连接螺栓(连接构件)120(参照图17)将外磁轭115的折弯部分115a、中磁轭116的端部116a和内磁轭117的折弯部分117a连接、使之一体化。
在上述磁轭115、116、117的圆周方向的另一端部，在磁轭115、116的端部115b、116b之间插入有方筒形的隔板121(参照图17)，并且在磁轭116、117的端部116b、117b之间插入有方筒形的隔板122，以将外磁轭115的端部115b、隔板121、中磁轭116的端部116b、隔板122和磁轭117的端部117b重叠的状态，利用穿过这些磁轭的连接螺栓(连接构件)123(参照图17)将其一体化，通过以上的构造将磁轭115、116、117以近似同心圆状一体化。
其次，在上述外磁轭115的内侧面一侧，与中磁轭116之间留有间隙地设置着与外磁轭115的内侧面接触的近似圆环状(手镯状)的外侧的磁铁构件124，在上述内磁轭117的外侧面一侧，与中磁轭116之间留有间隙地设置着与内磁轭117的外侧面接触的近似圆环状(手镯状)的内侧的磁铁构件125。在图20和图21中出示了内磁轭117的外形，在图22中出示了中磁轭116的外形，在内磁轭117的圆周方向各端部的上下部分一侧，形成有用于拧进前面所说的连接螺栓120、123的带有螺纹的孔部117a、117b，在中磁轭116的圆周方向各端部的上下部分一侧，形成有用于穿过前面所说的连接螺栓120、123的孔部116a、116b。
而且，以位于外侧的磁铁构件124的一部分和内侧的磁铁构件125的一部分之间的间隙的形式、设置着竖长的线圈构件126(参照图13～图17)。该线圈构件126，是由2个在图17中所示的扁平竖长的线圈骨架127上绕线构成的线圈128并联连接构成，并以在形成于并联的各个线圈128中的扁平状的空间部128a中穿过上述中磁轭116、用线圈128、128部分地围住中磁轭116的一部分的状态、沿着中磁轭116在其圆周方向上自由移动地安装在中磁轭116上。
即，构成一对的线圈128、128，沿着中磁轭116在其圆周方向上以一体化的状态自由移动。而且，由于这些线圈构件126位于外侧磁铁构件124和外磁轭115以及内侧磁铁构件125和内磁轭117之间，所以通过在这些线圈128、128中流动电流、使之产生磁场构成线圈构件126自身沿着中磁轭116在其圆周方向上移动的形式的水平转动用的音圈马达VCM129。
上述支承轴108，使其上端部从前面所说的外磁轭115的上端略向上方突出并自由回转地被支承着，并在该上端部安装着圆盘状的工作台130，该工作台130，自由回转地被支承在支承轴108的轴系上。图23～图25出示了该工作台130的外形，在工作台130的外周部，以110°间隔形成有凹部131、131，在位于该凹部131、131之间的部分的背面一侧形成有与前面所说的线圈128、128的端部的宽度及深度相当的凹槽132，在该凹槽132的部分插入前面所说的线圈128、128的上端部并用粘接等固定方法固定，该工作台130与前面所说的线圈128、128一同在中磁轭116的圆周方向上自由转动，即，在工作台130的圆周方向上自由转动。
并且，如前面所说明的那样，在中磁轭116的圆周方向两端部穿过连接螺栓120、123，将内磁轭117和外磁轭115的各端部重叠，所以线圈构件126的可转动的角度为比360°小。更具体地说，线圈构件126在外磁轭115的端部115a一侧直到与外磁轭115的端部115a的折弯部分接触为止，沿着中磁轭116自由转动，在外磁轭115的端部115b一侧直到与隔板121接触为止，沿着中磁轭116自由转动。因此，与线圈构件126一起转动的工作台130在其圆周方向上自由地往复转动约190°左右。
在上述工作台130的上面，以平行相对向的状态通过多个螺栓136固定着竖立状态的引导盘135、135。在图26～图28中出示了引导盘135的外形，该引导盘135由与工作台130的上面接触的平面呈圆弧状的底板137、和相对于该底板137呈垂直延伸设置的支承板138构成，通过穿过前面所说的底板137的中央部并拧入工作台130的螺纹孔130a中的螺栓136，将引导盘135以竖立的状态固定在工作台130上。
在上述支承板138、138的各上端部，形成圆弧状的凹曲面140的同时，在比支承板138、138的凹曲面140稍向下侧的位置、与凹曲面140平行地形成圆弧状的引导槽141，并且在支承板138的相互相对向的一侧的面的下部一侧，形成有与工作台上面平行的直线状的导向槽142。如前面说明的那样，引导盘135、135被固定在工作台130的上面，支承板138、138处于平行相对向的状态，上述引导槽141、141互相以相同的高度平行地相对向，上述导向槽142、142也互相以相同的高度平行地相对向。而且，在中央部分上部具有轴承部145的长方形的线性电位器(位置传感器)146，使其轴承部145位于前面所说的凹曲面140的中央底部一侧的外部附近地安装在前面的一个引导盘135的外侧面上。
其次，在各引导盘135的内侧面一侧，安装着图29～图31所示的支持架构件(移动线圈支持架)150。该支持架构件151如图29和图31所示的那样，由板状的底部151和延伸设置在其上部的、侧面看呈近似梯形板状的支承部152构成，在底部151的一个面上突出形成位于其两端部的2根导向突起153，在反面一侧形成支承凹部155。而且，在上述支承部152的上部中央，形成深度占支承部152的2/3左右的缝隙部154，缝隙部154的底部构成圆孔形的轴承部156，同时在上述支承部152的上部一侧，以夹着缝隙部154的形式形成倾斜面(导向部)152a、152a，支承部152的上部一侧形成前部变窄的形状的前端部152A。
这些各移动线圈支持架150，将各导向突起153插入前面说明的引导盘135的下部一侧的直线状的导向槽142中，使各支承凹部155朝向工作台130的中央部一侧与引导盘135配合。而且，在分别位于左右引导盘135、135的内侧的支持架构件150、150之间，设置着以下说明的由上部磁轭160、中部磁轭161、下部磁轭162和线圈构件163构成的直线(往复)移动用的音圈马达(VCM)165。
上述上部磁轭160，由比前面所述的支持架构件150、150之间的间隙宽度略窄的长方形的钢板等强磁性体构成，中部磁轭161，由与上部磁轭160宽度相同的长方形的钢板等强磁性体构成，下部磁轭162也同样由与上部磁轭160宽度相同的长方形的钢板等强磁性体构成，使在上部磁轭160和下部磁轭162的各自的长度方向两端部侧形成的折弯部分160a、162a相互相对向，在其间的中部夹持中部磁轭161的端部，利用贯穿该折弯部分160a、162a和夹在其间的中部磁轭161的端部的连接螺栓(连接用具)166将其一体化，并且下部磁轭162被螺栓压在工作台130的中央部并被固定在工作台130上。而且，在上部磁轭160的下表面一侧接触固定着板状的上侧的磁铁构件158，在下部磁轭162的上表面一侧接触固定着板状的下侧磁铁构件159。
而且，在前面所说的中部磁轭161上插入有位于中部磁轭161的宽度方向、围住中部磁轭161的一部分的形状的扁平形的线圈构件163，该线圈构件163位于上侧磁铁构件158和下侧磁铁构件159之间并在中部磁轭161的长度方向上自由往复移动地设置。该线圈构件163为在扁平形的中空线圈骨架上绕线构成的结构。
并且上述线圈构件163，以沿中部磁轭161的宽度方向的形式配置，线圈构件163的长度方向两端部，从中部磁轭161的宽度方向两端部外侧略微突出，该突出的两侧被前面说明的支持架构件150、150的支持凹部155夹住并支承，在线圈构件163向中部磁轭161的长度方向移动的情况下，前面说明的支持架构件150、150也与线圈构件163一起移动。并且在这里，支持架构件150、150能够以将在其上面形成的导向突起153、153插入引导盘135、135的直线状的导向槽142中的状态、沿着导向槽142平滑地移动。
其次，在前面说明的支持架构件150、150的上部一侧之间，插入有在图32～图34中出示了其外形的可动台170。该可动台170，被形成为由将长方形的板材以其宽度方向中央一侧为起点、宽度方向两侧部分相互接近地弯曲的形状的弯曲板状的基部平板171，和垂直竖立设置在该基部平板171的上面宽度方向中央部的支承平板172构成的侧面近似反T字形的形状。
在上述基部平板171的宽度方向的一侧的两端部，以沿基部平板171的长度方向的形式突出形成支承销173、173，在可动台170的宽度方向另一侧的两端部，也以沿着基部平板171的长度方向的形式突出形成支承销174、174。即，在基部平板171的4个角部分别突出形成共计4个支承销173或者支承销174。并且，在基部平板171的宽度方向中央部的两端部，以从支承平板172的两端分别突出的形式形成有导向销175、175。该导向销175、175被形成为比前面说明的支承销174、174稍短。并且，在支承平板172的上部的一侧与前面说明的支承销173、174平行地突出有支承销176，该支承销176形成为比前面说明的支承销173、174长。因此，在如图34所示的那样从基部平板171的一侧看可动台170的情况下，在可动台170的底部，从左侧开始以支承销174、导向销175、支承销173的顺序配置着各销，在中央的导向销175的上方一侧配置着支承销176。
如上所述构成的可动台170，以将在可动台170上形成的最长的支承销176、轴支承在配置在前面说明的一方的引导盘135的外侧面上的线性电位器146的轴承部145上，在可动台170的一侧的支承销173、174之间插入前面说明的一方的支持架构件150的前端部152A，在基部平板171的另一侧的支承销173、174之间插入前面说明的另一方的支持架构件150的前端部152A，将前面的支承销173、174插入前面说明的一侧的引导盘135的圆弧状的引导槽141中，将另一侧的支承销173、174插入前面说明的另一侧的引导盘135的圆弧状的引导槽141中，将可动台170的一侧的导向销175插入前面所说的一侧的支持架构件150的缝隙部154中，将另一侧的导向销175插入前面所说的另一侧的支持架构件150的缝隙部154中的状态悬挂支承在引导盘135、135之间。并且，在使上述导向销175插入支持架构件150的轴承部156中、在支承销173、174之间插入支持架构件150的前端部152A、152A的状态下，支持架构件150的倾斜面152a、152a分别与支承销173、174之间留有若干间隙地配置。(参照图14或者图15)
通过上述的构造，当前面说明的支持架构件150、沿着直线状的导向槽142往复移动时，支持架构件150的缝隙部154的内壁就压靠导向销175并使之连动，所以可动台170能够以使支承销173、173、174、174与圆弧状的引导槽141向配合的状态、划出弧状的轨迹摇动，通过引导盘135、135、支持架构件150、150和可动台170构成转动转换单元。即、使导向销175与支持架构件150连动移动地构成。
即，通过前面所说的上部磁轭160、中部磁轭161、下部磁轭162、上侧磁铁构件158、下侧磁铁构件159和线圈构件163构成直线驱动用的音圈马达165，能够通过该音圈马达165进行可动台170的上下摇动转动。
而且，上述线性电位器(位置传感器)146，是为了检测出前面所说的音圈马达165的线圈构件163的位置，判别可动台170的转动角度而设置。在上述的构造中，检测直线驱动用的音圈马达165的线圈163的位置的线性电位器146，能够将利用该线性电位器146得到的位置检测结果、作为向搭载有控制电路的前面所说的底座113的控制电路的反馈信息输入，根据该反馈信息、通过电子控制进行可动台170的上下摇动转动角度的检测和控制。
在上述可动台170的支承平板172上，通过贯穿上述支承平板172和安装板180的螺栓，自由装卸地固定着安装板180，在该安装板180上固定着小型CCD照相机等照相机本体(光学仪器)105。该照相机本体105，在箱形的本体部105A的中央部配置有镜筒部105B，在镜筒部105B的内部配置着透镜部105C。
而且，搭载着被收容在前面说明过的底盘101中的控制电路的底座113的控制电路，通过省略图示的挠性配线连接在第1驱动部102的音圈马达129的线圈128上，通过从底座113的控制电路向线圈128中流入需要的电流，能够使线圈128沿着中磁轭116转动到目标位置，并且搭载着控制电路的底座113的控制电路，通过省略图示的挠性配线连接在第2驱动部103的音圈马达165的线圈构件163上，通过从底座113的控制电路向线圈构件163中流入所希望的电流，能够使线圈构件163沿着中部磁轭161直线往复移动到目标位置。
下面就如上构成的光学装置A的动作进行说明。
在利用配置在光学装置A上的照相机本体105进行摄影的情况下，能够上下左右地改变照相机本体105的方向。
首先，当在水平设置的光学装置A上向左右水平方向转动照相机本体105的方向时，从底座113向水平转动用的音圈马达129的线圈128、128中流动规定的电流。在音圈马达129中，线圈128、128对应于向线圈128、128的外加电流的状态、高速响应并沿着中磁轭116在其圆周方向上移动，并在线圈128、128移动的同时工作台130也转动必要的角度，所以能够使照相机本体105迅速地向水平方向的所希望的方向水平转动。即，在音圈马达129中，能够与流过线圈128、128的电流的方向以及电流量向对应而改变磁铁124、125和线圈128、128的相对转动方向和转动量。
而且，由于前面所说的音圈马达129的线圈构件126，处于沿着中磁轭116自由移动的状态，所以假定使用者通过手动在工作台130上施加回转力、要使工作台130回转，工作台130也能够在线圈构件126能够转动的范围内自由运动。因此即使使用者不慎地向工作台130施加负荷，也不会在音圈马达129的机构部分作用任何负荷。所以即使手动转动工作台130也不会对音圈马达129产生任何负荷或损伤。与之相对，在如以前那样配置着采用齿轮或马达的回转驱动机构的装置中，如果使用者不慎地向回转驱动机构作用负荷，则有可能损伤齿轮或马达，但是在该形式的构造中不会有损伤转动部分的可能性。
然后，在向上下方向摇动转动照相机本体105的方向时，从底座113向上下摇动用的第2驱动部103的音圈马达165的线圈163流入电流。这样则线圈163就沿中部磁轭161在其长度方向上移动，所以支持架构件150、150就沿着导向槽142、142水平移动，通过支持架构件150、150的缝隙部154的内壁压靠可动台170的导向销175、175，使可动台170与圆弧状的引导槽141向适合地移动，能够向上下方向摇动倾斜可动台170，所以能够向上下方向摇动转动照相机本体105。
由于当该照相机本体105上下转动时，支承照相机本体105的可动台170沿着弧状的引导槽141以弧状的轨迹移动，所以使转动中心位于第2驱动部的外侧，例如位于距离光学仪器105的透镜部105c很近的位置(具体地说在图14中弧状的引导槽141的虚拟中心位置，为照相机本体105的本体部105A的中心部的安装板180一侧的位置Q)，因此使照相机本体105在图14上上下转动的情况下，照相机本体105以该Q点为中心上下运动的结果，照相机本体105转动时所占的空间很小。即，例如照相机本体105仅被1个回转轴支承的情况下，虽然以该轴为中心转动，但是由于在该情况下该轴处于安装板180的底部一侧，所以就成为以安装板180的底部一侧为中心转动的情况，转动时占有的空间比前面的情况大。因此设置沿着弧状的引导槽141移动的可动台170的构造的情况下照相机本体105的转动占有空间小，能够以最小的容积实现光学仪器的转动，其结果能够实现云台的小型化。
而且，前面所说的音圈马达165的线圈163，处于能够沿中部磁轭161自由移动的状态，所以即使在使用者不慎对照相机本体105在上下方向上施加负荷的情况下，可动台170、支持架构件150、150和线圈构件163也能够自由移动，因此不会对音圈马达165的机构部分作用任何负荷。所以即使手动转动照相机本体105，也不会对音圈马达165的机构部分产生负荷或损伤。与之相对，在如以前那样配置着采用齿轮或马达的回转驱动机构的构造中，如果使用者不慎地向回转驱动机构作用力，则有可能损伤齿轮或马达，但是在上述的构造中不会对机构部分施加负荷，也不会损伤机构部分。
其次，因为左右转动以及上下摇动转动照相机本体105的驱动部分均为音圈马达129、165，所以具有音圈马达129、165本来就有的动作声音小这样的特征，且有动作机敏迅速，定位精度高的特征。
并且由于在本实施例的光学装置A中，设置着测量上述工作台130的转动角度的回转式编码器等回转检测器(角度传感器)112，所以能够将从回转检测器112输出的回转角度检测结果、作为向底座113的控制电路的反馈信息输入，能够根据该信息通过电子控制进行工作台130的回转角度控制。而且，能够进行直线驱动用音圈马达165的线圈163的位置检测，将检测结果作为向底座113的控制电路的反馈信息输入，根据该信息，通过电子控制进行可动台170的回转角度控制，换言之能够进行光学仪器的上下摇动转动角度调节。
并且，虽然在本实施例中作为光学仪器，安装着CCD照相机等照相机本体105，但是自不必说即使使用其它光学仪器也能够得到同样的水平转动和摇动效果。例如如果安装激光发光仪器作为光学仪器，那么能够得到小型且可以高速扫描的激光投射仪。并且，当然也可以将照明仪器、光纤维、镜子、半透半反镜等作为光学仪器来设置。
(发明效果)
根据本发明的回转台装置，能够将回转台装置飞跃性地小型化。
而且，能够确保迅速地响应性和精细的动作。并且能够得到动作声音小、安静，对于来自外界的力也坚韧的、小型且高性能的回转台装置。
并且本发明的光学装置，由于采用本发明的回转台装置，所以具有方向设定动作迅速且动作精密的优点。
本发明的光学装置不仅对于摄像机之类的大型的光学装置，而且对于.装在移动电话或笔记本式个人计算机中的小型照相机或医疗用的超小型照相机，或者利用发光二极管(LED)的超小型灯等发挥威力。
而且，本发明能够通过利用第1驱动部转动工作台，使光学仪器朝向工作台的转动方向，通过利用第2驱动部转动可动台，使光学仪器在与前面所说的方向不同的方向上转动，能够使光学仪器朝向目标方向。
并且，如果设置转动用的音圈马达，那么在转动工作台的情况下能够实现迅速的动作，能够迅速地使光学仪器朝向目标方向，并且能够以安静的动作声音转动光学仪器。
而且，如果将安置有光学仪器的可动台作为上下转动机构、使用直线驱动用的音圈马达，则能够得到在移动可动台的情况下实现迅速的动作，能够以安静的动作声音、迅速地以正确的定位精度移动光学仪器的效果。
而且，在沿着弧状的引导槽移动可动台的情况下，安装在可动台上的光学仪器能够沿着引导槽移动圆弧状的轨迹，所以能够将转动中心设定在外侧，因此能够以最小的占有容积实现光学仪器的转动。
在本发明中，因为沿着中磁轭在其圆周方向上移动的线圈构件转动工作台，所以能够将音圈马达作为转动用而动作，能够得到移动迅速、定位精度高、没有齿轮噪音等噪音、安静的驱动形式。而且，由于线圈构件沿着中磁轭自由移动，所以即使由于人力等不慎在工作台上作用回转负荷，工作台也仅仅空转，不会作用机械负荷，因此不容易对工作台的转动机构作用负荷，不容易产生故障。
在本发明中，通过以被一对引导盘夹着的状态配置可动台，将设置在可动台两侧的支承销插入两引导盘的引导槽中，能够用一对引导盘悬挂可动台，通过利用音圈马达移动该可动台，能够使可动台沿着引导槽移动。
并且，如果利用沿着引导盘的直线状的导向槽移动的支持架构件压靠移动可动台，那么就能够通过支持架构件可靠地压靠处于悬挂在两引导盘上的状态的可动台并使之移动，随之能够使可动台沿着引导盘的弧状的引导槽可靠地移动，能够使光学仪器向任意角度正确地迅速倾斜。

Claims (29)

1.一种回转台装置，是用于改变光学装置的方向的回转台装置，其特征在于：
在基座上设置着可左右旋转的水平旋转台，通过设置在该水平旋转台上的支柱支承结合在光学装置上的上下回转轴，通过利用设置在所述基座上的水平旋转单元、左右旋转所述水平旋转台来左右旋转光学装置，通过利用设置在所述水平旋转台上的上下摇动单元回转所述上下回转轴，以该上下回转轴为回转中心向上下方向摇动光学装置，从而向上下左右方向改变所述光学装置的方向。
2.根据权利要求1所述的回转台装置，其特征在于：所述水平旋转单元具有摇动式VCM，接合在该摇动式VCM的可动线圈上的可动片进行左右旋转运动。
3.根据权利要求1所述的回转台装置，其特征在于：所述水平旋转台随着所述水平旋转单元的可动片的旋转运动而进行左右旋转运动。
4.根据权利要求1所述的回转台装置，其特征在于：所述上下摇动单元具有直动式VCM，通过臂将接合在该直动式VCM的可动线圈上的可动片的往复运动传递到上下回转轴，随着该直动式VCM的可动线圈的往复运动、向上下方向摇动该上下回转轴。
5.根据权利要求1所述的回转台装置，其特征在于：所述上下摇动单元具有直动式VCM，通过齿轮齿条机构将结合在该直动式VCM的可动线圈上的可动片的往复运动传递到上下回转轴，随着该直动式VCM的可动线圈的往复运动、向上下方向摇动该上下回转轴。
6.根据权利要求1所述的回转台装置，其特征在于：在所述VCM上使用含有钕的稀土类永久磁铁。
7.一种光学装置，其特征在于：具有权利要求1所述的回转台装置。
8.根据权利要求7所述的光学装置，其特征在于：具有用于检测所述光学装置的位移的位置检测传感器。
9.根据权利要求7所述的光学装置，其特征在于：具有用于控制所述VCM的驱动电路基板。
10.一种云台机构，是用于改变光学装置等装载物的方向的云台机构，其特征在于：具有作为主要的构成元件的万向簧片、VCM和臂，通过台座在该万向簧片上装载有装载物，利用接合在所述VCM的可动线圈上的臂压靠所述装载物的侧面，改变该装载物的方向。
11.根据权利要求10所述的云台机构，其特征在于：具有2组所述VCM，该VCM的可动线圈在相互垂直相交的方向移动。
12.根据权利要求10所述的云台机构，其特征在于：接合在所述VCM的可动线圈上的臂，向可逆的方向压靠所述装载物的侧面。
13.根据权利要求10所述的云台机构，其特征在于：利用接合在所述VCM的可动线圈上的臂，压靠所述装载物的同一高度的侧面。
14.根据权利要求10所述的云台机构，其特征在于：在所述VCM上使用含有钕的稀土类永久磁铁。
15.根据权利要求10所述的云台机构，其特征在于：具有用于检测所述装载物的位移的位置检测传感器。
16.根据权利要求10所述的云台机构，其特征在于：具有用于控制所述VCM的驱动电路基板。
17.一种光学装置，其特征在于：具有权利要求10所述的云台机构。
18.一种云台，其特征在于，具有：自由转动地设置的工作台，和自由滑动移动地设置在该工作台上的支持架构件，和在与所述工作台的方向不同的方向上自由转动地轴支承在所述工作台上的可动台，和使所述工作台沿其圆周方向转动的第1驱动部，和使所述支持架构件进行滑动移动的第2驱动部，和将所述支持架构件的滑动移动转换成所述可动台的转动运动的转动转换单元；所述可动台的转动轴设置在所述第2驱动部的外部。
19.根据权利要求18所述的云台，其特征在于：所述第1驱动部和第2驱动部中的至少一个由音圈马达构成。
20.根据权利要求18所述的云台，其特征在于：所述第1驱动部，由具有设置在自由转动地支承所述工作台的支承轴周围的近似圆环状的多个磁轭，和磁铁构件，和沿所述磁轭中的1个在其圆周方向上自由移动地被支承、并连接在所述工作台上的线圈构件的转动用的音圈马达构成。
21.根据权利要求20所述的云台，其特征在于：在所述支承轴的周围，设置有将近似圆环状的内磁轭、中磁轭、外磁轭和多个磁铁构件以同心圆状配置构成的磁轭部，并设置有以包围中磁轭的一部分的形式配置在所述中磁轭上且沿中磁轭在其圆周方向上自由移动的线圈构件，构成转动用的音圈马达。
22.根据权利要求18所述的云台，其特征在于：所述第2驱动部，由具有设置在所述工作台上的平板式的多个磁轭、磁铁构件和沿着所述磁轭中的1个在其长度方向自由往复移动的线圈构件的直线驱动用的音圈马达构成。
23.根据权利要求18所述的云台，其特征在于：所述转动转换单元，由竖立设置在所述工作台上、形成有弧状的引导槽和直线状的导向槽的引导盘，和沿所述引导盘的直线状的导向槽自由滑动移动地设置在所述工作台上的支持架构件，和被所述支持架构件压靠、沿所述引导盘的弧状的引导槽自由滑动移动地设置的可动台构成。
24.根据权利要求23所述的云台，其特征在于：在所述工作台上以相对向的状态竖立设置着一对所述引导盘，在所述各引导盘的相对向的面的下部一侧形成与所述工作台平行的直线状的导向槽，在所述各引导盘的相对向的面上、位于所述导向槽的上方的弧状的引导槽、将其突出一侧朝向所述导向槽一侧形成，将突出形成于所述可动台的两侧的支承销插入所述引导槽并通过两引导盘悬挂支承所述可动台，并且安装有压靠所述可动台并使可动台在所述导向槽中移动的支持架构件。
25.根据权利要求24所述的云台，其特征在于：在所述可动台的两侧分别形成插入位于该可动台的两侧的引导盘的各引导槽中、并被导向的2根支承销，在该2根支承销之间设置有比所述支承销短、且不被所述引导槽导向的导向销，在所述支持架构件上形成有承受所述导向销、并使可动台与支持架构件连动的轴承部。
26.根据权利要求25所述的云台，其特征在于：所述轴承部在形成于所述支持架构件的上部中央的缝隙部的底部形成，该缝隙部为将其长度方向朝向与所述导向槽的长度方向垂直相交的方向、允许所述导向销向该垂直相交的方向移动的状态。
27.根据权利要求18所述的云台，其特征在于：在所述第1驱动部和所述第2驱动部的至少一个上附设有检测所述可动台的位置的单元。
28.根据权利要求18所述的云台，其特征在于：设置有电气驱动所述第1驱动部和所述第2驱动部的电路。
29.一种光学装置，其特征在于：具有权利要求18所述的云台，在该云台的可动台上安装有光学仪器。
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