光学移动设备和光学设备
技术领域
本发明涉及一种使光学元件移动的光学移动设备。
背景技术
如在日本特开(“JP”)2011-028046号公报中公开的，通过使诸如透镜和图像传感器的光学元件移位来减少(校正)图像模糊的光学移位设备(光学图像稳定设备)采用如下的旋转限制结构：该结构允许光学元件在与光轴方向正交的两个方向上移动并且限制光学元件的旋转。在JP2011-028046中，使透镜移位的致动器包括设置于可动侧的线圈和设置于固定侧的磁体。
然而，对于布置于可动侧的线圈，为了确保线圈的运动，必须将用于使电流流过线圈的诸如柔性印刷电路板的导体布置在足够宽的空间中，这导致光学移动设备大型化。
发明内容
本发明提供一种小型光学移动设备，其具有用于光学元件的旋转限制结构，并且提供具有该光学移动设备的光学设备。
根据本发明的一个方面的光学移动设备被构造成在均与光轴方向正交并且彼此正交的第一方向和第二方向上使光学元件移动，所述光学移动设备包括：基部构件；驱动线圈，其由所述基部构件保持；保持构件，其被构造成保持所述光学元件并在所述第一方向和所述第二方向上移动；驱动磁体，其被所述保持构件保持，并用作构造成沿所述第一方向和所述第二方向与所述驱动线圈一起驱动所述保持构件的移动致动器；第一引导构件，其固定于所述保持构件；第二引导构件，其构造成沿所述第一方向引导所述第一引导构件；以及第三引导构件，其固定于所述基部构件，并且构造成在所述光轴方向上的在所述第一引导构件的相反侧沿所述第二方向引导所述第二引导构件。在所述光轴方向上所述第一引导构件、所述第二引导构件和所述第三引导构件均不与所述驱动线圈重叠。所述第三引导构件在与所述光轴方向正交的平面中包括两个主体。在所述光轴方向上所述第三引导构件的至少一部分比所述驱动线圈薄。
根据本发明的另一方面的光学移动设备被构造成在均与光轴方向正交并且彼此正交的第一方向和第二方向上使光学元件移动，所述光学移动设备包括：基部构件；驱动线圈，其由所述基部构件保持；保持构件，其被构造成保持所述光学元件并在所述第一方向和所述第二方向上移动；驱动磁体，其被所述保持构件保持，并用作构造成沿所述第一方向和所述第二方向与所述驱动线圈一起驱动所述保持构件的移动致动器；第一引导构件，其固定于所述保持构件；第二引导构件，其构造成沿所述第一方向引导所述第一引导构件；以及第三引导构件，其固定于所述基部构件，并且构造成在所述光轴方向上的在所述第一引导构件的相反侧沿所述第二方向引导所述第二引导构件；磁屏蔽构件，其在所述光轴方向上相对于所述驱动线圈布置在所述驱动磁体的相反侧。在所述光轴方向上所述第一引导构件、所述第二引导构件和所述第三引导构件均不与所述驱动线圈或所述磁屏蔽构件重叠。所述第三引导构件在与所述光轴方向正交的平面中包括两个主体。在所述光轴方向上所述第三引导构件的至少一部分的厚度比所述磁屏蔽构件薄。
从以下参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的图像稳定单元的立体图。
图2是根据本实施方式的图像稳定单元的分解立体图。
图3是根据本实施方式的图像稳定单元的另一分解立体图。
图4是示出根据本实施方式的图像稳定单元的主要部件的侧视图。
图5是示出根据本实施方式的图像稳定单元的主要部件的后视图。
图6是根据本实施方式的图像稳定单元的主视图。
图7是包括根据本实施方式的图像稳定单元的可更换镜头单元在广角(WIDE)状态下的截面图。
图8是包括根据本实施方式的图像稳定单元的可更换镜头单元在远摄(TELE)状态下的截面图。
具体实施方式
现在将参照附图给出根据本发明的实施方式的说明。图1、图2和图3示出了作为根据本发明的实施方式的光学移位设备(光学移动设备或光学图像稳定设备)的图像稳定单元的构造。图像稳定单元布置在稍后说明的摄像光学系统中，并且减小(校正)了在作为第一方向的X方向和作为第二方向的Y方向(以下也统称为移位方向或移动方向)上的图像模糊，X方向和Y方向是正交于摄像光学系统的光轴延伸方向(以下称为光轴方向)并且彼此正交的两个方向。
图像稳定单元具有用作其基部的固定构件(基部构件)101和透镜保持构件102。透镜保持构件102保持用作光学元件(图像稳定元件)的校正透镜103，并且相对于固定构件101在移位方向上可移动(可移位)地被支撑。三个施力构件104中的每一个均包括收缩弹簧，并且沿光轴方向朝固定构件101对透镜保持构件102施力。用螺钉将盖105固定到固定构件101上，以在光轴方向上夹住透镜保持构件102。可以通过螺钉以外的方法(诸如粘接)固定盖105，并且这也适用于后述其它用螺钉固定的部分。
透镜保持构件102将X驱动磁体106x和Y驱动磁体106y保持在彼此相位相差90°的位置处。X驱动磁体106x和Y驱动磁体106y中的每一方均具有两个磁体。透镜保持构件102分别保持与X驱动磁体106x和Y驱动磁体106y相对应的X磁轭107x和Y磁轭107y。
另一方面，固定构件101将X驱动线圈108x和Y驱动线圈108y保持在分别在面对X驱动磁体106x和Y驱动磁体106y的位置处。由于驱动线圈(108x、108y)位于由驱动磁体(106x、106y)和磁轭(107x、107y)产生的磁场中，因此通过向驱动线圈通电而对驱动磁体施加移位方向上的驱动力。由此，使保持驱动磁体和磁轭的透镜保持构件102在移位方向上被驱动。
X驱动磁体106x、X磁轭107x和X驱动线圈108x构成了X移位致动器(移动致动器)，并且Y驱动磁体106y、Y磁轭107y和Y驱动线圈108y构成了Y移位致动器。
透镜保持构件102在彼此相位相差90°的位置处保持用于检测透镜保持构件102在X方向和Y方向上的移位位置的X位置检测磁体109x和Y位置检测磁体109y。盖105将X位置传感器110x和Y位置传感器110y保持在分别与X位置检测磁体109x和Y位置检测磁体109y相对的位置处。能够利用由X位置传感器110x和Y位置传感器110y检测到的透镜保持构件102的移位位置来控制透镜保持构件102的位置。
下面是透镜保持构件102的支撑结构的说明。第一引导构件111在螺合到透镜保持构件102的与固定构件101相反的一侧(盖105所在侧)的表面上的两个位置处具有V形槽部111a。该V形槽部111a通过形成在透镜保持构件102中的开口在固定构件101所在侧露出。
第二引导构件112在光轴方向上布置在与透镜保持构件102相对的位置。第二引导构件112在与第一引导构件111的V形槽部111a相对的两个位置处具有V形槽部112a。V形槽部111a和V形槽部112a具有沿相同的X方向的长度方向，并沿光轴方向在它们之间保持滚动构件(球)114a。固定构件101和透镜保持构件102具有彼此相对的平面部，并且滚动构件114b在光轴方向上被夹在平面部之间。
透镜保持构件102与第一引导构件111一起被三个滚动构件114a和114b稳定地支撑在与光轴方向正交的XY平面中。透镜保持构件102被第一引导构件111和第二引导构件112的V形槽部111a和112a以及滚动构件114a限制相对于第二引导构件112旋转。另一方面，其在X方向上被引导。
通过螺钉将相对于第二引导构件112在光轴方向上布置于第一引导构件111的相反侧的第三引导构件113A和113B固定到固定构件101。第三引导构件113A和113B具有在与光轴方向正交的XY平面中被分成两部分的两体结构。下面也将第三引导构件113A和113B统称为第三引导构件113。
各个第三引导构件(113A、113B)均具有一个V形槽部113b，该V形槽部113b具有沿与X方向正交的Y方向的长度方向，该X方向是V形槽部111a的长度方向。与V形槽部113b相似地具有沿Y方向的长度方向的V形槽部112b设置在第二引导构件112的如下表面上与V形槽部113b相对的位置处：第二引导构件112的该表面与设置了具有沿X方向的长度方向的V形槽部112a的表面相反。V形槽部112b和113b在光轴方向上将滚动构件114c夹在中间。此外，在固定构件101和第二引导构件112的相对位置处形成有平面部，并且这些平面部在光轴方向上将滚动构件114d夹在中间。
第二引导构件112被三个滚动构件114c和114d稳定地支撑在与光轴方向正交的XY平面中。通过第二引导构件112的V形槽部112b和第三引导构件113的V形槽部113b以及滚动构件114c，第二引导构件112相对于固定构件101的旋转受到限制并且相对于固定构件101在Y方向上被引导。
第一引导构件111、第二引导构件112和第三引导构件113被放置于在光轴方向上不与驱动磁体106x和106y、磁轭107x和107y以及驱动线圈108x和108y(以及后述的磁屏蔽构件)重叠的位置处。
在以上构造中，当X驱动线圈108x带电时，透镜保持构件102与第一引导构件111一起相对于第二引导构件112、第三引导构件113A和113B以及固定构件101沿X方向移动。当Y驱动线圈108y带电时，透镜保持构件102与第一引导构件111和第二引导构件112一起相对于第三引导构件113A和113B以及固定构件101在Y方向上被驱动。在沿这些移位方向驱动时，透镜保持构件102相对于固定构件101的旋转受到限制。换言之，第一引导构件111、第二引导构件112和第三引导构件113以及滚动构件114a和114c形成透镜保持构件102的旋转限制结构。
图4示出了从与光轴方向正交的方向上观察的上述图像稳定单元中的驱动磁体106、磁轭107、驱动线圈108、第一引导构件111、第二引导构件112、第三引导构件113以及滚动构件114c和114d。图4省略了图1至图3中示出的标记符号x、y、A和B。
如上所述，第三引导构件113具有两个主体(113A和113B)。第三引导构件113的两体结构能够使图像稳定单元小型化。原因将在后面说明。
如图4所示，由透镜保持构件102保持的第一引导构件111位于光轴方向上比也由透镜保持构件102保持的磁轭107靠近第二引导构件112的位置。由此，滚动构件114a能够使用具有与滚动构件114c相同的直径的相同构件。在光轴方向上，第二引导构件112的厚度比驱动磁体106的厚度薄。由此，图像稳定单元能够在光轴方向上变薄。
如图4所示，第三引导构件113的至少一部分的厚度TG1包括在驱动线圈108的光轴方向上的厚度TC中。这种构造能够进一步减小图像稳定单元在光轴方向上的厚度。第三引导构件113的整个厚度可以包括在驱动线圈108的厚度中。
当第一引导构件111、第二引导构件112和第三引导构件113的至少一部分可以容纳在从磁轭107到驱动线圈108的在光轴方向上的厚度中时，能够进一步减小图像稳定单元的厚度。
尽管在图1至图3中未示出，图4相对于驱动线圈108在驱动磁体106的相反侧布置有磁屏蔽构件117。磁屏蔽构件117阻挡或减小通过对线圈108通电而产生的磁性，并且减小磁性对诸如相机的图像传感器等的其它部件的影响。即使在这种情况下，第三引导构件113的至少一部分的厚度TG2也包括在磁屏蔽构件117在光轴方向上的厚度TS中。由此，能够使图像稳定单元更薄。
通过将第一引导构件111、第二引导构件112和第三引导构件113都容纳在从磁轭107到磁屏蔽构件117的在光轴方向上的厚度内的结构，能够使图像稳定单元更薄。
下面说明为什么使用两体结构的第三引导构件113A和113B能够使图像稳定单元小型化的原因。图5示出了从光轴方向观察的图像稳定单元中的透镜保持构件102、驱动线圈108x和108y、第二保持构件112、第三保持构件113A和113B以及滚动构件114b、114c和114d。
如图中的虚线所示，如果第三引导构件113形成为单体，则第三引导构件113必须通过与第二引导构件112(以及固定构件111)的平面部接触的滚动构件114d的外侧。这样，图像稳定单元在与光轴方向正交的方向(径向)上变大。
如图4中的虚线所示，替代固定构件101的平面部，可以为第三引导构件113设置平面部，并且滚动构件114d可以被该平面部和第二引导构件112的平面部夹在中间。然而，在该情况下，必须通过为第三引导构件113设置台阶而形成平面部，以使其与第二引导构件112的平面部分隔开滚动构件114d的直径。
由于本实施方式将滚动构件114c夹在第二引导构件112的V形槽部112b和第三引导构件113的V形槽部113b之间，所以第二引导构件112与第三引导构件113之间的在光轴方向上的间隔比滚动构件114c的直径小。为了图像稳定单元的组装便利和成本，滚动构件114d可以是与滚动构件114c相同的构件。因此，当将具有与滚动构件114c相同的直径的滚动构件114d夹在第二引导构件112的平面部和第三引导构件113的平面部之间时，必须如图4中的虚线所示地为第三引导构件113设置台阶。该台阶增加了图像稳定单元在光轴方向上的厚度。
由于从强度的观点来看第三引导构件由金属制成，所以图4所示的台阶使加工困难，但两体结构能够解决此问题。
尽管未示出，但一体构造的第三引导构件会在光轴方向上与驱动线圈重叠，但是这种结构将明显地增加图像稳定单元的厚度。
综上所述，具有两体结构的第三引导构件113A和113B能够使图像稳定单元在光轴方向和径向上都小型化。通过将小型化的图像稳定单元布置在镜头单元中，增加了镜头单元的设计自由度，并且能够使镜头单元小型化。
图6、图7和图8示出了作为包括根据本实施方式的图像稳定单元的光学设备的可更换镜头单元200。图6示出了与可更换镜头单元200的光轴方向正交的截面，并且图7和图8分别示出了在可更换镜头单元的广角(WIDE)状态和远摄(TELE)状态下的沿着光轴的截面。
如图6所示，在可更换镜头单元200中的图像稳定单元上方或相对于光轴在与上述X移位致动器和Y移位致动器相反的一侧形成有空间A。空间A是内筒115的内壁与可更换镜头单元200中的图像稳定单元的顶部之间的空间，并且是通过使用具有两体结构的第三引导构件113A和113B形成的。
如图7和图8所示，作为用于在调焦期间沿光轴方向移动的可移动透镜的调焦透镜118布置在可更换镜头单元200中的图像稳定单元的像侧，并且在可更换镜头单元200中设置了用于在光轴方向上移动调焦透镜118的调焦透镜致动器116。调焦透镜致动器116是线性致动器、步进马达、音圈马达等。
调焦透镜致动器116能够在如图8所示的TELE状态下进入空间A。换言之，调焦透镜致动器116能够位于在与光轴方向正交的方向上与包括具有两体结构的第三引导构件113A和113B的图像稳定单元重叠的区域中。在图8中，调焦透镜致动器116被布置成在与光轴方向正交的方向上不仅与第三引导构件113A和113B重叠而且与透镜保持构件102重叠。
因此，在可更换镜头单元200中有效地利用了空间A。除了TELE状态之外，调焦透镜致动器116可以在从WIDE状态到TELE状态的整个变焦状态下布置在空间A中，或者调焦透镜致动器116可以仅在除了TELE状态以外的变焦状态下布置在该空间中。
例如，调焦透镜致动器116可以在TELE状态(第一变焦状态)下不进入空间A，但可以在WIDE状态(第二变焦状态)下进入空间A。由此，能够控制在TELE状态下需要大的移位量的校正透镜103，使得其在TELE状态下的移位量能够比在WIDE状态下的移位量大。由此，在确保在所有变焦状态下都具有良好的图像稳定效果的情况下，能够使可更换镜头单元小型化。
尽管本实施方式已经讨论了作为光学设备的可更换镜头单元，但是在本发明的实施方式中还包括集成有该镜头单元的摄像设备。
尽管本实施方式已经讨论了作为光学元件的可移位校正透镜，但是在本发明的实施方式中还包括作为其它光学元件的可移位图像传感器。
尽管本实施方式已经讨论了用于校正图像模糊的光学图像稳定设备，但是本发明不限于图像稳定，并且覆盖了可以移位以用于其它应用的光学元件。
上述实施方式能够实现具有光学元件的旋转限制结构(第一引导构件至第三引导构件)的小型化的光学移位设备以及具有该光学移位设备的光学设备。
虽然已经参照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。权利要求的范围应符合最宽泛的解释，以包括所有的这些变型、等同结构和功能。
