專利名稱：圖像模糊補償裝置和攝像設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及對由手的無意識移動所引起的圖像模糊進行光學補償的圖像模糊補償技木。
背景技術：
傳統地，已知如下的圖像模糊補償裝置為了對在手持拍攝過程中由手的無意識移動所引起的圖像模糊進行補償，該圖像模糊補償裝置包括使圖像傳感器或者包含在攝像(imaging)光學系統中的一些透鏡(補償透鏡)移動的機構。通過使補償透鏡或圖像傳感器在與攝像光學系統的光軸垂直的平面內沿第一方向和沿與第一方向正交的第二方向移動來進行圖像模糊消除控制。日本特開平06-030327號公報公開了包括如下的轉動機構的裝置該轉動機構在以照相機的光軸作為轉動軸線的狀態下利用傾斜傳感器檢測照相機的傾斜，從而使圖像傳感器轉動。在該構造中，通過軸和軸接收孔(參見日本特開平06-030327號公報公開的示例所示的軸承22)之間的關系來保持圖像傳感器并使圖像傳感器轉動。借助于由軸和軸接收孔之間的嵌合所產生的拍擊(rattling)，用干支撐圖像傳感器的轉動構件相對于殼體沿與光軸正交的方向移動。因此，日本特開2010-128386號公報公開的抖動補償裝置包括與用作轉動構件的轉動框架單元120相關的第一轉動驅動單元180和第二轉動驅動單元190。在該構造中，由第一轉動驅動單元180施加的第一轉動カRFl的方向被控制成與由第二轉動驅動單元190施加的第二轉動カRF2的方向不同，由此，通過兩個方向上的轉動カ的合力來消除軸承的間隙。在傳統構造中，當圖像傳感器轉動時，難以通過抑制圖像傳感器的轉動中心的位移來使圖像模糊最小化。在日本特開2010-128386號公報公開的構造中，使圖像傳感器轉動用的第二轉動カ受到第一轉動カ的干擾。換言之，需要第二轉動力足以克服由第一轉動力所引起的轉動カ的減小的驅動單元，這導致設備大型化和電カ消耗増加。
發明內容
因此，本發明以簡單的構造在不引起設備大型化的情況下抑制圖像傳感器轉動時由于圖像傳感器的轉動中心的位移所引起的圖像模糊。根據本發明的方面，提供一種圖像模糊補償裝置，其包括轉動構件，其保持圖像傳感器；基部構件，其以所述轉動構件能繞與攝像面垂直的軸線轉動的方式保持所述轉動構件，其中，所述轉動構件或所述基部構件具有抵接面；施カ構件，其沿所述轉動構件和所述基部構件彼此靠近的方向對所述轉動構件和所述基部構件施力，其中，所述施カ構件的施力使所述抵接面與支撐構件抵接；所述支撐構件，其在所述支撐構件抵靠所述轉動構件和所述基部構件的狀態下以所述轉動構件能相對于所述基部構件轉動的方式支撐所述轉動構件；以及驅動單元，其驅動所述轉動構件。根據本發明的另一方面，提供ー種攝像設備，其包括圖像模糊補償裝置；以及驅、動控制単元，其控制所述圖像模糊補償裝置的驅動單元，其中，所述圖像模糊補償裝置包括轉動構件，其保持圖像傳感器；基部構件，其以所述轉動構件能繞與攝像面垂直的軸線轉動的方式保持所述轉動構件，其中，所述轉動構件或所述基部構件具有抵接面；施カ構件，其沿所述轉動構件和所述基部構件彼此靠近的方向對所述轉動構件和所述基部構件施力，其中，所述施カ構件的施力使所述抵接面與支撐構件抵接；所述支撐構件，其在所述支撐構件抵靠所述轉動構件和所述基部構件的狀態下以所述轉動構件能相對于所述基部構件轉動的方式支撐所述轉動構件；以及所述驅動單元，其驅動所述轉動構件。根據本發明，可以以簡單的構造在不引起設備大型化的情況下抑制圖像傳感器轉動時由于圖像傳感器的轉動中心的位移所引起的圖像模糊。從下面參照附圖對示例性實施方式的說明，本發明的其他特征將變得明顯。
圖I是示出使用根據本發明的實施方式的圖像模糊補償裝置的攝像設備的主要部分的示意圖。圖2是示出圖I所示的第二補償單元21的分解立體圖。圖3是示出從圖I所示的第二補償單元21的背面側觀察的第二補償單元21的圖。圖4是示出從圖2所示的轉動構件3的正面側觀察的轉動構件3的立體圖。圖5的(A)是示出從圖2所示的基部構件5的背面側觀察的基部構件5的立體圖。圖5的⑶是示出在沿著圖2所示的基部構件5的線A-A的截面中，轉動構件3、基部構件5和球7之間的關系的圖。圖6是示出圖5的(A)和⑶所示的基部構件5的細節圖。
具體實施例方式在下文中，將參照
本發明的優選實施方式。圖I是示出使用根據本實施方式的圖像模糊補償裝置的攝像設備的主要部分的示意圖。圖像模糊補償裝置是對由設備殼體的抖動所產生的圖像模糊進行補償的裝置。在下文中，將以具有鏡筒(lens barrel) 10和照相機主體20的數字式靜態照相機被用作攝像設備為例進行說明。鏡筒10包括第一補償單元11。第一補償單元11具有補償透鏡LI和固定透鏡L2，并且第一補償單元11執行補償透鏡LI的在與攝像設備的光軸(見圖I中的軸線“O”)垂直的平面內的直線移位移動。利用該配置，沿移位(直線)方向對圖像模糊進行補償。應注意，鏡筒10包括補償透鏡LI、固定透鏡L2以及與這些透鏡一起形成攝像光學系統的透鏡組(未示出)。然而，將省略對他們的圖示和說明。照相機主體20包括第二補償單元21和驅動控制単元30。第二補償單元21具有基部構件5和用于固定圖像傳感器I的轉動構件3，并且通過控制轉動構件3的繞光軸O的驅動來進行對與圖像模糊有關的轉動方向的補償。后面將說明第二補償單元21的細節。驅動控制単元30從姿態檢測單元22獲取檢測信號，并且為了抑制圖像模糊，驅動控制単元30驅動/控制補償透鏡LI的移位移動以及驅動/控制轉動構件3的轉動。應注意，姿態檢測単元22具有用于檢測照相機主體20的姿態的傳感器，并且用眾所周知的方法檢測設備的姿態。本實施方式的圖像模糊補償裝置使圖像傳感器I在與光軸O垂直的平面內繞光軸O轉動，從而對由諸如手的無意識移動等、在繞與光軸O平行的軸線轉動的方向上的抖動所產生的圖像模糊進行補償。將參照圖2至圖6給出本實施方式的圖像模糊補償裝置的詳細說明。在下面的說明中，以裝置為基準，被攝體側被稱為正面側或前方，另ー側被稱為背面側或后方。第二補償單元21包括用于圖像傳感器I的固定板2、轉動構件3、磁體4A和4B、基部構件5以及線圈6A和6B。圖像傳感器I是經由使用鏡筒10的攝像光學系統對被攝體進行攝像并將圖像轉換成電信號的光電轉換元件。作為圖像傳感器1，可以使用CCD(電荷耦合器件)型圖像傳感器、CMOS(互補金屬氧化物半導體)型圖像傳感器等。固定板2是用于固定圖像傳感器I 的金屬板，并且具有用于圖像傳感器I的保持部2a以及用于轉動構件3的安裝部2b、2c和2d。轉動構件3是能相對于后面將說明的基部構件5轉動的構件并且具有允許從攝像光學系統接收的光通過的開ロ 3a(見圖4)。轉動構件3設置有配置空間，該配置空間用于接收保持圖像傳感器I的固定板2。利用緊固螺釘將固定板2的安裝部2b、2c和2d固定于轉動構件3的與安裝部2b、2c和2d對應的部分3b、3c和3d處。轉動構件3設置有固定在中心軸線的相反兩側的磁體4A和4B。在轉動構件3的外周緣以如下方式設置用于鎖定后面將說明的拉伸彈簧8的三個鉤部3e、3f和3g :鉤部3e、3f和3g被定位成繞中心軸線彼此間隔120度角度。在轉動構件3的正面側設置三個突起并且三個抵接面3h、3i和3j (見圖4)形成于三個突起。這些抵接面3h、3i和3j是與后面將說明的三個球7抵靠的接觸面。各抵接面3h、3i和3j均是頂點位于與攝像面垂直的軸線(在本示例中為光軸)上的圓錐側面的一部分。然而，抵接面不限于圓錐側面的一部分，只要抵接面形成為在與后面將說明的球7接觸時不引起任何誤操作即可。基部構件5是在鏡筒10安裝到基部構件5的狀態下固定到照相機主體20的構件。在基部構件5的中央以不阻斷被攝體圖像的光的方式形成開ロ 5a，并且用于容納球7的三個球接收槽51被設置成在開ロ 5a的周圍彼此間隔120度角度。用于鎖定后面將說明的拉伸彈簧8的三個鉤部5g、5h和5i (見圖5的(A))在與轉動構件3的鉤部3e、3f和3g對應的位置處被設置為彈簧鎖扣(spring catch)。球7是以轉動構件3能相對于基部構件5轉動的方式支撐轉動構件3的支撐構件。球7是將在球7抵靠轉動構件3和基部構件5的狀態下使用的球形部件，并且球7由諸如陶瓷等非磁性材料形成。如圖5的(B)和圖6所示，球接收槽51具有徑向限制壁51a和推力限制壁51b。徑向限制壁51a是限制球7的在繞光軸O的徑向上的位置的第一限制壁。此外，推力限制壁51b是限制球7的在與光軸O平行的方向上的位置的第二限制壁。此外，如圖6所示，球接收槽51的在繞光軸O的周向上的寬度(下文中簡稱為“W”)具有如下關系。當繞光軸O的半徑R的位置是球7的抵接位置，在該位置處圖像傳感器I和轉動構件3的可動寬度(轉動方向上的寬度)是A，并且球7的外徑(直徑)是D時，附圖標記“W”滿足下面的不等式W 彡(1/2) XA+D (公式 I)
下面將給出對以上公式的詳細說明。圖5的(A)所示的基部構件5設置有用于安裝線圈6A和6B的開ロ 5e和5f。開ロ 5e和5f被定位成關于開ロ 5a彼此相反，線圈6A和6B是卷繞于卷繞筒的銅線，并且以如下方式被固定到開ロ 5e和5f :線圈6A和6B與上述磁體4A和4B以預定的間隔相對地布置。用作施カ構件的拉伸彈簧8沿轉動構件3和基部構件5彼此靠近的方向對轉動構件3和基部構件5施力。在本實施方式中，使用三個拉伸彈簧8以相應地掛接在鉤部3e和5g之間、鉤部3f和5h之間以及鉤部3g和5i之間。將省略對用于驅動本實施方式的轉動構件3的機構的詳細說明。通過使電流從驅動控制單元30流動至線圈6A和6B而產生磁力，由此，通過磁力使與線圈6A和6B相面對的磁體4A和4B移動，從而驅動轉動構件3。在示例中，設置線圈6A和6B以及磁體4A和 4B，并且使用兩個驅動單元，即，由磁體4A和線圈6A組成的第一驅動單元以及由磁體4B和線圈6B組成的第二驅動單元。第一驅動單元和第二驅動單元關于光軸O對稱地設置。應注意，本發明不限于此，并且驅動單元的數量、配置等可以根據規格而變化。通過使第一驅動單元和第二驅動單元產生洛倫茲(Lorentz)力來進行圖像傳感器I和轉動構件3的驅動控制。例如，當圖像傳感器I沿圖3所示的順時針方向轉動時，驅動控制単元30控制第一驅動單元和第二驅動單元使得由第一驅動單元施加的力沿Fl方向作用并且由第二驅動單元施加的力沿F2方向作用。力的方向是與在驅動單元和轉動構件3的轉動中心之間延伸的線段正交的方向。當期望沿圖3中的逆時針方向驅動圖像傳感器I和轉動構件3時,驅動控制單元30控制驅動單元使得由驅動單元施加的驅動カ沿相反的方向作用。圖5的⑶是示出在沿著圖5的㈧所示的基部構件5的線A-A的截面中，轉動構件3、基部構件5和球7之間的關系的圖。組裝時，工人將球7插入到形成于基部構件5的各球接收槽51中，并且以使球7夾在限制壁51a和51b以及抵接面(見圖5的⑶中的3h)之間的方式安裝轉動構件3。另外，以使基部構件5壓靠轉動構件3的方式進行施カ構件(三個拉伸彈簧8)的安裝操作。球7抵靠抵接面3h，并且拉伸彈簧8的施力產生沿Π方向的加壓カ。沿方向的力表不相對于使球7壓靠推力限制壁51b的力的抵抗力，沿f3方向的力表不相對于使球7壓靠徑向限制壁51a的力的抵抗力。徑向限制壁51a是繞作為轉動中心的光軸O的圓筒面的一部分。如圖6所示，轉動構件3在維持球7的半徑R的狀態下能繞光軸O轉動。利用該構造，轉動構件3通過球7的滾動而以能相對于基部構件5轉動的方式被支撐，并且轉動構件3和基部構件5被保持而不產生任何拍擊。因此，圖像傳感器I和轉動構件3在驅動過程中能平滑地轉動。并且，具有徑向限制壁51a和推力限制壁51b的球接收槽51形成于基部構件5，因此，組裝時，球7可靠地在球接收槽51中待機，這可以防止在未使球7夾在轉動構件3和基部構件5之間的狀態下進行組裝。另外，形成轉動構件3的各抵接面3h、3i和3j的部分的一部分插入到球接收槽51中以使球7夾在限制壁51a和51b之間。因此，即使當由于無法預料的沖擊カ等沿使轉動構件3與基部構件5分開的方向將一些カ施加給球7吋，也可以防止球7從球接收槽51逃脫。球接收槽51的寬度W被限定為滿足公式I。如圖6所示，通過轉動半徑R以及圖像傳感器I和轉動構件3能轉動的角度0來計算轉動構件3的可動寬度A(A = RX Θ )。球接收槽51的寬度W被設定為A的一半加上球7的直徑D所得的值以上。如圖5的(B)所示，以轉動構件3與基部構件5 —起夾持球7使得轉動構件3和基部構件5能通過滾動摩擦而相對轉動的方式來保持轉動構件3。當在圖像傳感器I和轉動構件3的轉動過程中球7碰撞先前未接觸的球接收槽51的壁面時，變得難以使球7滾動，這導致球7與壁面碰撞之前和之后的接觸阻力的突變。這可能會妨礙穩定驅動并且可能會對轉動構件3的平滑移動造成不利影響。因此，球接收槽51的寬度W需要具有足夠的尺寸，使得即使當球7滾動時在圖像傳感器I的可動范圍內球7也不與壁面碰撞。所以條件公式是公式1，由此限定值W的下限。值W的上限由根據其他構件之間的位置關系、其他構件的設計和規格等的其他條件限定。
在攝像設備中，姿態檢測單元22檢測照相機主體20的姿態，并且將姿態檢測信號輸出到驅動控制單兀30。驅動控制單兀30驅動/控制補償透鏡LI和轉動構件3，以抑制由姿態的改變所引起的圖像模糊。在圖像傳感器I和轉動構件3的驅動/控制過程中，姿態檢測單元22檢測照相機主體20相對于與光軸O平行的軸線在轉動方向上的姿態。驅動控制單元30控制第一驅動單元和第二驅動單元，以對由轉動方向上的改變所引起的圖像模糊進行補償。根據本實施方式，施カ構件(拉伸彈簧8)的力使作為圓錐側面的一部分的各抵接面(3h、3i和3j)抵靠球7，從而可以消除轉動構件3相對于基部構件5在光軸方向上的拍擊和在與光軸正交的方向上的拍擊。因此，可以防止轉動構件3的由于拍擊等的無意識位移，從而不影響對圖像模糊的補償。(變形實施方式)本發明不限于上述優選實施方式，各種改變和變形可以包括在本發明的技術范圍內。(I)在上述實施方式中，基于圖像傳感器僅沿轉動方向移動并且由補償透鏡LI進行圖像傳感器的沿直線方向的移動的假設進行了說明。本發明不限于此，具有球接收槽51的基部構件5自身可以是能沿直線移位方向移動的構件，并且可以通過圖像傳感器I的轉動和圖像傳感器I的沿移位方向的移動來對圖像模糊進行補償。(2)與上述實施方式相反，各抵接面(3h、3i和3j)和槽部(球接收槽51)也可以以相反的關系被構造。換句話說，設置于基部構件5的抵接面是頂點位于與攝像面垂直的軸線上的圓錐側面的一部分，而具有第一限制壁和第二限制壁的槽部設置于轉動構件3。(3)在上述實施方式中，以線圈6A和6B設置于基部構件5并且磁體4A和4B設置于轉動構件3的電磁機構為例進行了說明。但是，本發明不限于此，磁體和線圈之間的位置關系可以顛倒。換言之，也可以使用磁體設置于基部構件5并且線圈設置于轉動構件3的電磁機構。(4)在上述實施方式中，基于圖像傳感器的轉動中心和轉動構件3的轉動中心與光軸O—致的假設進行了說明。圖像傳感器的中心位置和轉動構件3的中心位置不限于此，而可以根據需要設定在其他位置。(5)在上述實施方式中，由用作支撐構件的球7 (可動構件)來相對于基部構件5支撐轉動構件3。然而，球7無需是可滾動的，只要相對于基部構件5以點接觸的方式支撐轉動構件3即可。例如，球7可以以轉動構件3能在球7的球面上滑動的方式固定于基部構件5的一部分，或者球7可以形成為紡錘形形狀而不是球形形狀。簡而言之，只要支撐構件可以無任何拍擊地抵靠形成圓錐側面的一部分的抵接面，則支撐構件可以形成為任意形狀。應注意，本發明不限于主要用于靜態圖像拍攝的數字式靜態照相機，而可以廣泛地適用于其他類型的攝像設備，例如膠片式照相機、主要用于動態圖像拍攝的攝像機等。雖然已經參照示例性實施方式說明了本發明的實施方式，但是應當理解，本發明 不限于所公開的示例性實施方式。所附權利要求書的范圍應該符合最寬泛的解釋，以涵蓋所有這樣的變型、等同結構和功能。
本申請要求2011年3月28日遞交的日本專利申請No. 2011-069918的優先權，該日本專利申請的全部內容通過引用包含于此。
權利要求
1.一種圖像模糊補償裝置，其包括 轉動構件，其保持圖像傳感器； 基部構件，其以所述轉動構件能繞與攝像面垂直的軸線轉動的方式保持所述轉動構件，其中，所述轉動構件或所述基部構件具有抵接面； 施カ構件，其沿所述轉動構件和所述基部構件彼此靠近的方向對所述轉動構件和所述基部構件施力，其中，所述施カ構件的施力使所述抵接面與支撐構件抵接； 所述支撐構件，其在所述支撐構件抵靠所述轉動構件和所述基部構件的狀態下以所述轉動構件能相對于所述基部構件轉動的方式支撐所述轉動構件；以及驅動單元，其驅動所述轉動構件。
2.根據權利要求I所述的圖像模糊補償裝置，其特征在于，所述支撐構件為球形形狀。
3.根據權利要求2所述的圖像模糊補償裝置，其特征在于，所述轉動構件和所述基部構件中的不具有所述抵接面的一方具有第一限制壁，所述第一限制壁限制所述支撐構件沿與所述攝像面平行的方向的移動。
4.根據權利要求3所述的圖像模糊補償裝置，其特征在于，所述轉動構件和所述基部構件中的不具有所述抵接面的一方具有第二限制壁，所述第二限制壁限制所述支撐構件沿與所述攝像面垂直的方向的移動。
5.根據權利要求4所述的圖像模糊補償裝置，其特征在于，所述轉動構件和所述基部構件中的不具有所述抵接面的一方具有槽部，所述槽部具有所述第一限制壁和所述第二限制壁，并且所述施カ構件的施力使位于所述槽部的所述支撐構件抵靠所述抵接面和所述第一限制壁或所述第二限制壁。
6.根據權利要求5所述的圖像模糊補償裝置，其特征在干，當所述槽部的沿所述轉動構件的轉動方向的寬度為W，在所述轉動構件抵靠所述支撐構件的位置處所述轉動構件的可動寬度為A,且所述支撐構件的外徑為D時,滿足關系W ^ (1/2) XA+D。
7.根據權利要求5所述的圖像模糊補償裝置，其特征在于，所述抵接面是頂點位干與所述攝像面垂直的軸線上的圓錐側面的一部分，并且所述抵接面在所述抵接面的一部分插入到所述槽部中的狀態下抵靠所述支撐構件。
8.ー種攝像設備，其包括 圖像模糊補償裝置；以及 驅動控制単元，其控制所述圖像模糊補償裝置的驅動單元， 其中，所述圖像模糊補償裝置包括 轉動構件，其保持圖像傳感器； 基部構件，其以所述轉動構件能繞與攝像面垂直的軸線轉動的方式保持所述轉動構件，其中，所述轉動構件或所述基部構件具有抵接面； 施カ構件，其沿所述轉動構件和所述基部構件彼此靠近的方向對所述轉動構件和所述基部構件施力，其中，所述施カ構件的施力使所述抵接面與支撐構件抵接； 所述支撐構件，其在所述支撐構件抵靠所述轉動構件和所述基部構件的狀態下以所述轉動構件能相對于所述基部構件轉動的方式支撐所述轉動構件；以及所述驅動單元，其驅動所述轉動構件。
9.根據權利要求8所述的攝像設備，其特征在于，所述攝像設備還包括姿態檢測単元，所述姿態檢測單元檢測所述攝像設備的姿態， 其中，所述驅動控制單元從所述姿態檢測單元獲取檢測信號，從而控制所述圖像模糊補償裝置的驅動單元。
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全文摘要
圖像模糊補償裝置和攝像設備。圖像模糊補償裝置檢測攝像設備的抖動并且借助于使圖像傳感器繞與圖像傳感器的攝像面垂直的軸線轉動的機構來對圖像模糊進行補償。用于保持圖像傳感器的轉動構件以能轉動的方式被基部構件保持。轉動構件和基部構件被拉伸彈簧沿轉動構件和基部構件彼此靠近的方向施力，并且設置在轉動構件和基部構件之間的球在抵靠轉動構件和基部構件二者的狀態下可轉動地支撐轉動構件。球被配置在形成于基部構件的球接收槽內。拉伸彈簧的施力使球抵靠設置于轉動構件的抵接面。
文檔編號H04N5/357GK102724448SQ20121008645
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者三好香織 申請人:佳能株式會社