专利名称：光学设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有驱动源的光学设备，该驱动源用于在光轴方向上驱动透镜，并且尤其涉及一种包括用作驱动源的振动或电磁型线性致动器的光学设备。
背景技术：
一些光学设备包括作为用于驱动透镜的驱动源使用的电磁型线性致动器或振动型线性致动器(例如，参见日本专利公开No.8(1996)-179184和日本专利公开No.10(1998)-90584)。
在日本专利公开No.10(1998)-90584中提出的光学设备具有振动型线性致动器，该振动型线性致动器由通过电机械能量转换作用产生振动的振动器和与该振动器按压接触的接触部件形成。该振动器和接触部件在光轴方向上相对移动以便移动透镜。
日本专利公开No.10(1998)-90584中公开了一些使用这种振动型线性致动器的透镜驱动方法。例如，公开了一种方法，其中是将振动器固定在透镜保持部件上，将接触部件固定在透镜镜筒的固定部件上，并且引起振动器产生驱动振动，由此与振动器一起移动透镜保持部件。也公开了另一种方法，其中接触部件固定在透镜保持部件上，振动器固定在透镜镜筒的固定部件上，并且引起振动器产生驱动振动，由此与接触部件一起移动透镜保持部件。
振动器需要接线连接，用于接收施加在其电机械能量转换元件上的电信号。在振动器在光轴方向上与透镜一起移动的情况下，挠性接线板的处理是复杂的，例如赋予其弯曲形状，用于允许振动器的移动。而且，因为其它部件必须离开挠性接线板的运动空间布置，所以光学设备的设计自由受到限制。这导致光学设备尺寸增加。因此，优选振动器固定并且接触部件与透镜保持部件一起移动的构造。
然而，对于具有大的移动量(可移动范围)的透镜，需要在光轴方向上具有较长长度的接触部件。因此，当长接触部件在光轴方向上与透镜一起移动时，需要在相同方向上的长空间，以便允许在光学设备中的移动。
通过设计具有挠性的挠性接线板的处理，在某种程度上能够抑制光学设备尺寸的增加。然而，接触部件没有挠性，使得长接触部件与透镜一起移动的构造不可避免地引起光学设备尺寸的增加。
在使用其中线圈和磁体在光轴方向上相对移动以便驱动透镜的电磁型线性致动器时，这些问题同样存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学设备，即使通过使用线性致动器在大的可移动范围内驱动其透镜时，也能够抑制其尺寸增加。
根据一方面，本发明提供一种光学设备，其包括在光轴方向上在第一可移动范围内移动的第一透镜，和在光轴方向上在比第一可移动范围小的第二可移动范围内移动的第二透镜。该光学设备进一步包括第一线性致动器，所述第一线性致动器包括电信号输入到其上的第一部件和在光轴方向上长度比第一部件的长度更长的第二部件，该第一和第二部件在光轴方向上相对移动以便驱动第一透镜；以及第二线性致动器，所述第二线性致动器包括电信号输入到其上的第三部件和在光轴方向上长度比第三部件的长度更长的第四部件，该第三和第四部件在光轴方向上相对移动以便驱动第二透镜。第一部件与第一透镜一起相对于第二部件在光轴方向上移动。
参照附图从优选实施例的下面描述中本发明的其它目的和特征将变得明显。
图1是示出实施例1中的透镜镜筒的分解透视图。
图2是示出沿与光轴平行的平面截取的本发明实施例1中透镜镜筒的截面图。
图3是示出沿垂直于光轴的平面截取的实施例1中透镜镜筒的截面图。
图4是示出沿垂直于光轴的平面截取的实施例1中透镜镜筒的截面图。
图5是示出实施例1的图像摄取装置的电结构的框图。
图6是示出实施例2中的透镜镜筒的分解透视图。
图7是示出沿与光轴平行的平面截取的本发明实施例2中透镜镜筒的截面图。
图8是示出沿垂直于光轴的平面截取的实施例2中透镜镜筒的截面图。
图9是示出沿垂直于光轴的平面截取的实施例2中透镜镜筒的截面图。
具体实施例方式
此后将参照附图描述本发明的优选实施例。
(实施例1)图1到图4示出作为本发明实施例1的图像摄取装置的透镜镜筒的结构。图1是示出实施例1中的透镜镜筒的分解视图。图2示出沿与光轴平行并且垂直于在振动型线性致动器的滑块和振动器之间的按压接触表面的平面截取的实施例1中透镜镜筒的截面图。图3示出当从物侧看时沿垂直于光轴并且垂直于用于驱动第二透镜单元的振动型线性致动器的按压接触表面的平面截取的实施例1中透镜镜筒的截面图。图4示出当从物侧看时沿垂直于光轴并且垂直于用于驱动第四透镜单元的振动型线性致动器的按压接触表面的平面截取的实施例1中透镜镜筒的截面图。而且，图5示出实施例1中图像摄取装置的电结构。
在图1到4中，按照从物侧起的顺序，附图标记301示出固定的第一透镜单元，302示出在光轴方向上可移动用于改变放大率的第二透镜单元，315示出光量调节单元，303示出固定的第三透镜单元，以及304示出在光轴方向上可移动的第四透镜单元，其用于修正与改变的放大率相关联的图像平面变化并且用于焦点调节。
附图标记305示出保持图像拾取装置(后面描述)和低通滤光器(LPF)并且固定在照相机主体(未示出)上的后镜筒。附图标记306示出保持第一透镜单元301并且通过螺钉307、308和309固定到后镜筒305上的第一透镜保持部件。
附图标记310和311示出通过后镜筒305和第一透镜保持部件306保持基本上与光轴方向平行的导向杆(导向部件)。
附图标记312示出保持第二透镜单元302的第二透镜保持部件，并且用于阻断不必要光的遮光片332固定在该第二透镜保持部件上。该第二透镜保持部件312在接合部分312a处与导向杆310相接合以便在光轴方向上被引导，并且在接合部分312b处与导向杆311相接合以便防止围绕导向杆310旋转。附图标记313示出保持第三透镜单元303并且通过螺钉316固定到后镜筒305上的第三透镜保持部件。附图标记314示出保持第四透镜单元304的第四透镜保持部件，并且该第四透镜保持部件在接合部分314a处与导向杆311相接合以便在光轴方向上被引导，并且在接合部分314b处与导向杆310相接合以便防止围绕导向杆311旋转。
当从光轴方向看时，光量调节单元315具有在垂直方向(第一方向)上在比水平方向(第二方向)上更长的外形。该光量调节单元315通过螺钉317固定到后镜筒305上。尽管该光量调节单元315的细节在图中未示出，该光量调节单元315是所谓的铡刀型光阑，其中通过由马达旋转的杠杆基本垂直地平移一对光圈叶片(blade)以便增加或减小光圈的直径。
附图标记318示出由彼此结合的磁体和摩擦材料形成的滑块。附图标记319示出由电机械能量转换元件和板形弹性部件形成的振动器，在上述板形弹性部件上由电机械能量转换元件产生振动。振动器319的弹性部件由铁磁体制成，该铁磁体由滑块318的磁体吸引，以便使得滑块318的摩擦材料的按压接触表面318a与振动器319的弹性部件的按压接触表面319a(在光轴方向上的两个位置处形成)按压接触。
附图标记320示出挠性接线板，其连接到振动器319上并且传送信号到电机械能量转换元件。挠性接线板320具有弯曲部分(变形部分)320a，当第二透镜保持部件312在光轴方向上移动时上述弯曲部分320a变形。
在由滑块318和振动器319形成的第一振动型线性致动器中，在滑块318与振动器319按压接触的同时，处于不同相位的两个频率信号(脉冲信号或交变信号)通过挠性接线板320输入到电机械能量转换元件，以便在振动器319的按压接触表面319a中产生基本椭圆形的运动，从而在滑块318的按压接触表面318a中产生在光轴方向上的驱动力。
附图标记321示出固定振动器319的隔板，322示出固定隔板321的板簧。板簧322具有如下的形状在平面内方向上不容易变形，在垂直于平面的方向上容易变形，并且在围绕包括在平面内的任意轴的旋转方向上容易变形。在平面内方向上不容易变形的板簧322限制振动器319在光轴方向(也即驱动方向)上的位移。
附图标记324和325示出将板簧322紧固到第二透镜保持部件312上的螺钉。附图标记323示出振动器框架，滑块318通过粘结等等固定到该振动器框架上。该振动器框架323通过螺钉326和327固定到第一透镜保持部件306上。
附图标记328示出检测第二透镜保持部件312的位置并且通过粘结等固定在第二透镜保持部件312的方形孔312d内的标尺。
附图标记329示出光传送/接收元件，其将光施加到标尺328上并且接收由标尺328反射的光，以便检测第二透镜保持部件312的移动量。标尺328和光传送/接收元件329构成用作检测器的第一线性编码器。
附图标记330示出挠性接线板，其发送信号到光传送/接收元件329以及从光传送/接收元件329接收信号，并且通过螺钉331固定到第一透镜保持部件306上。
如图3所示，导向杆310、由振动器319和滑块318形成的第一振动型线性致动器以及由光传送/接收元件329和标尺328形成的第一线性编码器沿着或靠近光量调节单元315的平面左侧(当从光轴方向看时位于左面的线性长侧)布置，上述平面左侧是当从光轴方向的前面看时光量调节单元的所有外表面中最靠近光量调节单元315的光轴位置的外表面中之一。第一振动型线性致动器和第一线性编码器邻近导向杆310垂直放置，以便夹住导向杆310。
附图标记334示出由彼此结合的磁体和摩擦材料形成的滑块，并且该滑块通过粘结等固定到第四透镜保持部件314的方形框架314c上。附图标记335示出由电机械能量转换元件和板形弹性部件形成的振动器，通过电机械能量转换元件在上述板形弹性部件上产生振动。振动器335的弹性部件由铁磁体制成，该铁磁体受滑块334的磁体吸引，以便使得滑块334的摩擦材料的按压接触表面334a与振动器335的弹性部件的按压接触表面335a(如实施例1中一样在光轴方向上两个位置处形成)按压接触。
附图标记336示出连接到振动器335的电机械转换元件上的挠性接线板。在由滑块334和振动器335形成的第二振动型线性致动器中，在滑块334与振动器335按压接触的同时，处于不同相位的两个频率信号(脉冲信号或交变信号)通过挠性接线板336输入到电机械能量转换元件，以便在振动器335的按压接触表面335a中产生基本椭圆形的运动，以便在滑块334的按压接触表面334a中产生在光轴方向上的驱动力。
如图2所示，当从垂直于光轴方向的方向看时，在光轴方向上放置第一振动型线性致动器的范围(放置滑块318的范围)和第二透镜保持部件312在光轴方向上的可移动范围L2从光量调节单元315的物侧(在图2中的左面)朝向图像平面侧延伸。在光轴方向上放置第二振动型线性致动器的范围(放置滑块334的范围)和第四透镜保持部件314在光轴方向上的可移动范围L4从光量调节单元315的图像平面侧朝向物侧延伸。换句话说，放置第一和第二线性致动器的范围(第二和第四透镜保持部件312和314的可移动范围)在光轴方向上彼此重叠。
附图标记337示出用于保持振动器335的隔板，338示出用于保持隔板337的板簧。板簧338具有如下的形状在平面内方向上不容易变形，在垂直于平面的方向上容易变形，并且在围绕包括在平面内的任意轴的旋转方向上容易变形。在平面内方向上不容易变形的板簧338限制了振动器335在光轴方向(也即驱动方向)上的位移。
附图标记339示出保持板簧338的振动器保持部件，并且板簧338通过螺钉346和347连接到该振动器保持部件上。振动器保持部件339通过螺钉342和343固定到后镜筒305上。
附图标记348示出检测第四透镜保持部件314的位置并且通过粘结等固定在第四透镜保持部件314的方形孔314d内的标尺。附图标记349示出光传送/接收元件，其将光施加到标尺348上并且接收由标尺348反射的光，以便检测第四透镜保持部件314的移动量。附图标记350示出挠性接线板，其发送信号到光传送/接收元件349以及从光传送/接收元件349接收信号，并且通过螺钉351固定到后镜筒305上。
如图4所示，导向杆311、由振动器335和滑块334形成的第二振动型线性致动器以及由光传送/接收元件349和标尺348形成的第二线性编码器沿着或靠近光量调节单元315的平面右侧(当从光轴方向看时位于右面的线性长侧)布置，上述平面右侧是当从光轴方向的前面看时光量调节单元315的所有外表面中最靠近光量调节单元315的光轴位置的外表面中之一。第二振动型线性致动器和第二线性编码器邻近导向杆311垂直放置，以便夹住导向杆311。
另外，第一振动型线性致动器、导向杆310和第一线性编码器的组以及第二振动型线性致动器、导向杆311和第二线性编码器的组相对于垂直通过光轴的中心延伸的轴基本对称地布置。
在图5中，附图标记101示出由CCD传感器、CMOS传感器等形成的图像拾取装置。附图标记102示出包括滑块318和振动器319并用作第二透镜单元302(第二透镜保持部件312)的驱动源的第一振动型线性致动器。附图标记103示出包括滑块334和振动器335并用作第四透镜单元304(第四透镜保持部件314)的驱动源的第二振动型线性致动器。
附图标记104示出用作光量调节单元315的驱动源的马达。附图标记105示出由第一线性编码器实现的第二透镜编码器，上述第一线性编码器包括标尺328和光传送/接收元件329，106示出由第二线性编码器实现的第四透镜编码器，上述第二线性编码器包括标尺348和光传送/接收元件349。这些编码器分别检测在光轴方向上第二透镜单元302和第四透镜单元304的相对位置(从参考位置的移动量)。虽然实施例1采用光学编码器作为编码器，但是能够使用磁性编码器或者通过使用电阻检测绝对位置的编码器。
附图标记107示出光圈编码器，其例如是如下类型其中在马达104内提供霍尔元件作为光量调节单元315的驱动源并且用于检测马达104的转子和定子之间的旋转位置关系。
附图标记117示出CPU，其用作负责控制图像摄取装置的操作的控制器。附图标记108示出照相机信号处理电路，其对来自图像拾取装置101的输出执行放大、伽马修正等等。在预定处理之后，视频信号的对比信号通过AE门109和AF门110进行传送。门109和110在整个画面中设定优选范围，以提取信号用于曝光设定和聚焦。这些门109和110可以具有可变尺寸，或者可以提供多个门109和110。
附图标记114示出用于自动对焦的AF(自动对焦)信号处理电路，其提取视频信号的高频分量以便产生AF评估数值信号。附图标记115示出用于变焦操作的变焦开关。附图标记116示出存储关于目标位置信息的变焦跟踪存储器，根据照相机到物的距离和第二透镜单元302的位置来驱动第四透镜单元304到上述目标位置，以便在改变放大率的过程中保持焦点对准状态。在CPU117中的存储器可以用作变焦跟踪存储器。
在上述结构中，当用户操作变焦开关115时，CPU117控制用于驱动第二透镜单元302的第一振动型线性致动器102，并且基于在第一变焦跟踪存储器116中的信息以及从第二透镜单元编码器105的检测结果所确定的第二透镜单元302的当前位置来计算第四透镜单元304的目标驱动位置，以便控制用于驱动第四透镜单元304的第二振动型线性致动器103到所述目标驱动位置。通过将由第四透镜单元编码器106的检测结果所确定的第四透镜单元304的当前位置与目标驱动位置相匹配来确定第四透镜单元304是否已经到达目标驱动位置。
在自动对焦中，CPU117控制第二振动型线性致动器103来驱动第四透镜单元304，以便搜索由AF信号处理电路114确定的AF评估数值处于峰值的位置。
为了提供合适的曝光，CPU117控制光量调节单元315的马达104以便增加或减小光圈直径，使得通过AE门109的亮度信号的平均值等于预定数值，也即，使得从光圈编码器107的输出具有对应于预定数值的数值。
在上述结构中，通过使用磁体形成滑块318，该磁体吸引振动器319以便提供对于产生作为振动型线性致动器的驱动力必要的按压接触力。从而，按压接触力的任何反作用力不会作用在第二透镜保持部件312上。因此，在与导向杆310和311接合的第二透镜保持部件312的接合部分312a和312b处产生的摩擦力不增加并且由于摩擦引起的驱动载荷不增加。另外，板簧322产生小的力，使得从板簧322作用在与导向杆310和311接合的接合部分312a和312b上的力较小并且几乎不增加在接合部分312a和312b处产生的摩擦力。这使得能够使用低功率和小型的振动型线性致动器，导致透镜镜筒的尺寸减小。
由于大的按压接触力不作用在第二透镜保持部件312上，在与导向杆310和311接合的第二透镜保持部件312的接合部分312a和312b处产生的摩擦力不增加。第一振动型线性致动器的功率或尺寸不需要增加，并且由于在导向杆310、311和接合部分312a、312b之间的摩擦引起的磨损能够减小。同时，能够精确地获得第二透镜保持部件312(第二透镜单元302)的良好驱动。
即使当制造误差等改变任一按压接触表面相对于与光轴平行的轴的位置或者改变围绕在光轴方向上的该轴的倾斜度时，板簧322变形以便改变振动器319的位置或倾斜度(取向)，以便维持两个按压接触表面彼此平行，由此保持在两个表面之间的合适接触状态。板簧322具有设定得使其响应比上述按压接触力更小的力而进行变形的弹簧常数。即使当任一按压接触表面的位置或倾斜度改变时，按压接触力也不会极大地改变。因此，能够稳定地提供与在第一振动型线性致动器中固有的性能相一致的输出。
另一方面，通过使用磁体形成滑块334，该磁体吸引振动器335以便提供对于产生作为振动型线性致动器的驱动力必要的按压接触力。从而，按压接触力的任何反作用力不会作用在第四透镜保持部件314上。因此，在与导向杆311和310接合的第四透镜保持部件314的接合部分314a和314b处产生的摩擦力不增加并且由于摩擦引起的驱动载荷不增加。另外，板簧338产生小的力，使得从板簧338作用在与导向杆311和310接合的接合部分314a和314b上的力较小并且几乎不增加在接合部分314a和314b处产生的摩擦力。这使得能够使用低功率和小型的振动型线性致动器，导致透镜镜筒的尺寸减小。
由于大的按压接触力不作用在第四透镜保持部件314上，在与导向杆311和310接合的第四透镜保持部件314的接合部分314a和314b处产生的摩擦力不增加。第二振动型线性致动器的功率或尺寸不需要增加，并且由于在导向杆311、310和接合部分314a、314b之间的摩擦引起的磨损能够减小。同时，能够精确地获得第四透镜保持部件314(第四透镜单元304)的良好驱动。
即使当制造误差等改变任一按压接触表面相对于与光轴平行的轴的位置或者改变围绕在光轴方向上的该轴的倾斜度时，板簧338变形以便改变振动器335的位置或倾斜度(取向)，以便维持两个按压接触表面彼此平行，由此保持在两个表面之间的合适接触状态。板簧338具有设定得使其响应比上述按压接触力更小的力而进行变形的弹簧常数。即使当任一按压接触表面的位置或倾斜度改变时，按压接触力也不会极大地改变。因此，能够稳定地提供与在第二振动型线性致动器中固有的性能相一致的输出。
当透镜保持部件移动通过大的量时，滑块需要具有大的长度。为了允许该长滑块在光轴方向上的移动，需要在光轴方向上确保用于滑块移动的长空间。然而，在实施例1中，在用于驱动第二透镜保持部件312的第一振动型线性致动器中(上述第二透镜保持部件312与第四透镜保持部件314相比移动通过更大量)，具有在光轴方向上比第二振动型线性致动器的滑块334的长度更大长度的滑块318被固定，同时振动器319与第二透镜保持部件312一起在光轴方向上移动。由于长滑块318不以此方式在光轴方向上移动，仅仅需要短空间以在光轴方向上放置第一振动型线性致动器，这使得能够减小透镜镜筒的尺寸。
在实施例1中，在用于驱动第四透镜保持部件314的第二振动型线性致动器(上述第四透镜保持部件314与第二透镜保持部件312相比移动通过更小量)中，滑块334固定到第四透镜保持部件314上并且在光轴方向上移动，同时振动器335被固定并且不在光轴方向上移动。从而，挠性接线板350不需要具有任何变形部分，使得能够容易处理挠性接线板350以便提高在设计中的灵活性。这使得能够减小透镜镜筒的尺寸。
如上所述，在实施例1中，导向杆310、第一振动型线性致动器和第一线性编码器沿着(靠近)左侧布置，该左侧是当从光轴方向看时最靠近光轴的光量调节单元315的平表面中之一。第一振动型线性致动器和第一线性编码器分别从上方和下方邻近导向杆310布置。
另外，导向杆311、第二振动型线性致动器和第二线性编码器沿着(靠近)右侧布置，该右侧是当从光轴方向看时最靠近光轴的光量调节单元315的平表面中之一。第二振动型线性致动器和第二线性编码器分别从上方和下方邻近导向杆311布置。
从而，尽管所述光学设备具有光量调节单元315、用于驱动布置在光量调节单元315的物侧和图像平面侧上的第二和第四透镜保持部件312和314(第二和第四透镜单元302和304)的两个振动型线性致动器、用于在光轴方向上引导透镜保持部件312和314的两个导向杆310和311、以及用于检测透镜保持部件312和314的位置的两个线性编码器，其仍然能够以紧凑尺寸形成。
由于滑块318和334邻近导向杆310和311布置，因此能够平滑地驱动第二和第四透镜保持部件312和314。另外，邻近导向杆310和311布置的标尺328和348减小了由于与导向杆310和311接合的第二和第四透镜保持部件312和314的接合部分312a、312b以及314a和314b的游隙引起的标尺328和348的位移，从而能够精确检测位置。
当线性致动器和线性编码器从导向杆横跨光轴布置时，由于在与导向接合的透镜保持部件的接合部分处的游隙，在驱动开始处，以导向杆作为支撑点，线性编码器可以在与驱动方向相反的方向上移动，上述导向杆用于引导由线性致动器和线性编码器驱动并且其位置由线性致动器和线性编码器检测的透镜保持部件。这会减小位置检测的精确性。然而，在实施例1中，线性致动器和线性编码器布置在用于引导透镜保持部件的导向杆的相同侧上，使得这种问题不产生并且能够精确检测位置，上述透镜保持部件由线性致动器和线性编码器驱动并且其位置由它们检测。
(实施例2)图6是示出实施例2中的透镜镜筒的分解透视图。图7示出沿与光轴平行并且垂直于在振动型线性致动器的滑块和振动器之间的按压接触表面的平面截取的本发明实施例2的图像摄取装置的透镜镜筒的截面图。图8示出当从物侧看时沿垂直于光轴并且垂直于用于驱动第二透镜单元的振动型线性致动器的按压接触表面的平面截取的实施例2中透镜镜筒的截面图。图9示出当从物侧看时沿垂直于光轴并且垂直于用于驱动第四透镜单元的振动型线性致动器的按压接触表面的平面截取的实施例2中透镜镜筒的截面图。实施例2的图像摄取装置具有与实施例1中相同的电结构。
在图6到9中，按照从物侧起的顺序，附图标记201示出固定的第一透镜单元，202示出在光轴方向上可移动用于改变放大率的第二透镜单元，215示出光量调节单元，203示出固定的第三透镜单元，以及204示出在光轴方向上可移动的第四透镜单元，其用于修正与改变的放大率相关联的图像平面变化并且用于焦点调节。
附图标记205示出保持图像拾取装置和低通滤光器(LPF)并且固定在照相机主体(未示出)上的后镜筒。附图标记206示出保持第一透镜单元201并且通过螺钉207、208和209固定到后镜筒205上的第一透镜保持部件。
附图标记210和211示出通过后镜筒205和第一透镜保持部件206保持基本上与光轴方向平行的导向杆(导向部件)。
附图标记212示出保持第二透镜单元202的第二透镜保持部件，并且用于阻断不必要光的遮光片232固定在该第二透镜保持部件上。该第二透镜保持部件212在接合部分212a处与导向杆210相接合以便在光轴方向上被引导，并且在接合部分212b处与导向杆211相接合以便防止围绕导向杆210旋转。附图标记213示出保持第三透镜单元203并且通过螺钉216固定到后镜筒205上的第三透镜保持部件。附图标记214示出保持第四透镜单元204的第四透镜保持部件，并且该第四透镜保持部件在接合部分214a处与导向杆211相接合以便在光轴方向上被引导，并且在接合部分214b处与导向杆210相接合以便防止围绕导向杆211旋转。
当从光轴方向看时，光量调节单元215具有在垂直方向(第一方向)上比水平方向(第二方向)上更长的外形。该光量调节单元215通过螺钉217固定到后镜筒205上。该光量调节单元215具有与实施例1中相同的结构。
附图标记218示出由摩擦材料形成的滑块。附图标记219示出由电机械能量转换元件和板形弹性部件形成的振动器，在上述板形弹性部件上由电机械能量转换元件产生振动。附图标记220示出挠性接线板，该挠性接线板连接到振动器219上并且传送信号到电机械能量转换元件。挠性接线板220具有弯曲部分(变形部分)220a，当第二透镜保持部件212在光轴方向上移动时上述弯曲部分220a变形。
在由滑块218和振动器219形成的第一振动型线性致动器中，在滑块218与振动器219按压接触的同时，处于不同相位的两个频率信号(脉冲信号或交变信号)通过挠性接线板220输入到电机械能量转换元件，以便在振动器219的按压接触表面219a(与实施例1中一样在光轴方向上在两个位置处形成)中产生基本椭圆形的运动，以便在滑块218的按压接触表面218a中产生在光轴方向上的驱动力。
附图标记221示出固定振动器219的隔板，该隔板具有在其中心形成的孔221a。在第二透镜保持部件212上形成的球形凸起212e装配入孔221a内以便保持隔板221，以防止(限制)其在光轴方向(即驱动方向)上的移动，并且允许其在除光轴方向之外的方向上的转动和移动。通过在第二透镜保持部件212上形成的凸起212c、212d和一个未示出的凸起以一定的游隙保持隔板221的外周。这使得隔板221可以这样运动，从而使得振动器219的按压接触表面219a平行于滑块218的按压接触表面218a。
附图标记222示出按压接触杆，其约束与按压接触表面218a相反的滑块218的表面，224示出从隔板221的凸起221b悬挂到按压接触杆222的卷簧，以及225示出从隔板221的凸起221c悬挂到按压接触杆222的卷簧。按压接触杆222和隔板221通过卷簧224和225的拉力相互牵拉。保持由按压接触杆222约束的滑块218和固定到隔板221上的振动器219，使得它们的按压接触表面218a和219a彼此按压接触。
附图标记223示出具有保持部分223a的滑块保持部件，滑块218通过粘结等固定到上述保持部分223a上。滑块保持部件223通过螺钉226和227固定到第一透镜保持部件206上。
附图标记228示出检测第二透镜保持部件212的位置并且通过粘结等固定入在第二透镜保持部件212中形成的沟槽212f内的标尺。附图标记229示出光传送/接收元件，其将光施加到标尺228上并且接收由标尺228反射的光，以便检测第二透镜保持部件212的移动量。标尺228和光传送/接收元件229构成用作检测器的第一线性编码器。
附图标记230示出挠性接线板，其发送信号到光传送/接收元件229以及从光传送/接收元件229接收信号，并且通过螺钉231固定到第一透镜保持部件206上。
如图8所示，导向杆210、由振动器219和滑块218形成的第一振动型线性致动器以及由光传送/接收元件229和标尺228形成的第一线性编码器沿着或靠近光量调节单元215的平面左侧(当从光轴方向看时位于左面的线性长侧)布置，上述平面左侧是当从光轴方向的前面看时所述光量调节单元215的所有外表面中最靠近光量调节单元215的光轴位置的外表面中之一。第一振动型线性致动器和第一线性编码器邻近导向杆210垂直放置，以便夹住导向杆210。
附图标记233示出按压接触杆，240和241示出它们的端部悬挂在按压接触杆233上的卷簧。附图标记234示出由按压接触杆233约束的摩擦材料制成的并且固定到第四透镜保持部件214的沟槽214e上的滑块。
附图标记235示出由电机械能量转换元件和板形弹性部件形成的振动器，通过电机械能量转换元件在上述板形弹性部件上产生振动。附图标记236示出连接到振动器235的电机械转换元件上的挠性接线板。在由滑块234和振动器235形成的第二振动型线性致动器中，在滑块234与振动器235按压接触的同时，处于不同相位的两个频率信号(脉冲信号或交变信号)通过挠性接线板236输入到电机械能量转换元件，以便在振动器235的按压接触表面235a(在光轴方向上的两个位置处形成)中产生基本椭圆形的运动，以便在滑块234的按压接触表面234a中产生在光轴方向上的驱动力。
如图7所示，在光轴方向上放置第一振动型线性致动器的范围(放置滑块218的范围)和第二透镜保持部件212在光轴方向上的可移动范围L2从光量调节单元215的物侧(在图7中的左面)朝向图像平面侧延伸。另一方面，在光轴方向上放置第二振动型线性致动器的范围(放置滑块234的范围)和第四透镜保持部件214在光轴方向上的可移动范围L4从光量调节单元215的图像平面侧朝向物侧延伸。换句话说，放置第一和第二振动型线性致动器的范围(第二和第四透镜保持部件212和214的可移动范围)在光轴方向上彼此重叠。
附图标记237示出保持振动器235并且具有凸起237b和237c的隔板，卷簧240和241的另一端悬挂在上述凸起237b和237c上。卷簧240和241牵拉按压接触杆233和隔板237，并且按压接触杆233推压滑块234，并且隔板237推压振动器235，使得滑块234的按压接触表面234a与振动器235的按压接触表面235a按压接触。
附图标记239示出保持振动器235的振动器保持部件。该振动器保持部件239具有朝向物侧和图像平面侧延伸的轴239a和239b，并且可旋转地分别与后镜筒205的轴承205a和205b相接合。在振动器保持部件239的内侧形成的球形凸起239c装配到在隔板237中形成的锥形孔237a中。振动器保持部件239通过布置在轴239b上的扭转卷簧238朝向物偏置并且从而在光轴方向上没有游隙地被保持。通过扭转卷簧238朝向围绕轴239a和239b的向内旋转方向推压振压器保持部件239，从而将球形凸起239c按压进入孔237a内。维持由此保持的隔板237和振动器235，从而防止(限制)在光轴方向(即驱动方向)上隔板237和振动器的移动，并且允许其围绕球形凸起239c的旋转和在基本上垂直于按压接触表面235a的方向上的移动。
附图标记248示出检测第四透镜保持部件214的位置并且通过粘结等固定入在第四透镜保持部件214中形成的沟槽214d内的标尺。附图标记249示出光传送/接收元件，其将光施加到标尺248上并且接收由标尺248反射的光，以便检测第四透镜保持部件214的移动量。标尺248和光传送/接收元件249构成用作检测器的第二线性编码器。
附图标记250示出挠性接线板，其发送信号到光传送/接收元件249以及从光传送/接收元件249接收信号，并且通过螺钉251固定到后镜筒205上。
如图9所示，导向杆211、由振动器235和滑块234形成的第二振动型线性致动器以及由光传送/接收元件249和标尺248形成的第二线性编码器沿着或靠近光量调节单元215的平面右侧(当从光轴方向看时位于右面的线性长侧)布置，上述平面右侧是当从光轴方向的前面看时所述光量调节单元215的所有外表面中最靠近光量调节单元215的光轴位置的外表面中之一。第二振动型线性致动器和第二线性编码器邻近导向杆211垂直设置，以便夹住导向杆211。
第一振动型线性致动器、导向杆210和第一线性编码器的组以及第二振动型线性致动器、导向杆211和第二线性编码器的组相对于垂直通过光轴的中心延伸的轴基本对称地布置。
在上述结构中，卷簧224和225牵拉按压接触杆222和隔板221，以便抵靠着振动器219按压滑块218，以便提供对于产生作为振动型线性致动器的驱动力来说必要的按压接触力。从而，按压接触力的任何反作用力不会作用在第二透镜保持部件212上。因此，在与导向杆210和211接合的第二透镜保持部件212的接合部分212a和212b处产生的摩擦力不增加并且由于摩擦引起的驱动载荷不增加。
滑块218固定到滑块保持部件223上。另一方面，隔板221与第二透镜保持部件212的球形凸起212e相接合并且传送用于驱动第二透镜保持部件212必要的力而在光轴方向上没有游隙，但是在移动方向上而不是驱动方向上以及在旋转方向上仅仅传送小的力。从而，任何按压接触力不作用在第二透镜保持部件212上。
这使得能够使用低功率和小型的振动型线性致动器，导致透镜镜筒尺寸的减小。
另外，用于保持振动器219的隔板221的孔221a接收第二透镜保持部件212的球形凸起212e，以便保持第二透镜保持部件212，以便允许围绕球形凸起212e的旋转和在除光轴方向之外的方向上的移动。即使当制造误差等改变在光轴方向上任一按压接触表面的位置或者倾斜度时，也改变振动器219的位置或倾斜度(取向)，以便维持两个按压接触表面彼此平行，由此保持在两个表面之间的合适接触状态。即使当隔板221的位置或倾斜度改变时，按压接触力也不会极大改变。因此，能够稳定地提供与在第一振动型线性致动器102中固有的性能相一致的输出。
由于大的按压接触力不作用在第二透镜保持部件212上，在与导向杆210和211接合的第二透镜保持部件212的接合部分212a和212b处产生的摩擦力不增加。第一振动型线性致动器的功率或尺寸不需要增加，并且由于在导向杆210、211和接合部分212a、212b之间的摩擦引起的磨损能够减小。同时，能够精确地获得第二透镜保持部件212(第二透镜单元202)的良好驱动。
另一方面，卷簧240和241牵拉按压接触杆233和隔板237，以便抵靠着振动器235按压滑块234，以便提供对于产生作为振动型线性致动器的驱动力来说必要的按压接触力。从而，按压接触力的任何反作用力不会作用在第四透镜保持部件214上。因此，在与导向杆211和210接合的第四透镜保持部件214的接合部分214a和214b处产生的摩擦力不增加并且由于摩擦引起的驱动载荷不增加。
滑块234固定到第四透镜保持部件214的沟槽214e内。隔板237的锥形孔237a接收振动器保持部件239的球形凸起239c，从而仅仅用于没有游隙地支撑隔板237的约束力作用在隔板237上。由于用于没有游隙地支撑隔板237的约束力小于上述按压接触力，在与导向杆211和210接合的第四透镜保持部件214的接合部分214a和214b处产生的摩擦力几乎不增加，并且由于摩擦引起的驱动载荷几乎不增加。
这使得能够使用低功率和小型的振动型线性致动器，导致透镜镜筒尺寸的减小。
如上所述，滑块234的按压接触表面234a通过卷簧240和241的拉力与振动器235的按压接触表面235a按压接触，并且振动器保持部件239的球形凸起239c被按压进入锥形孔237a内，以便通过卷簧238的偏压力没有游隙地接合。这使得振动器235能够围绕球形凸起239c旋转。振动器保持部件239围绕轴239a和239b旋转，以便允许振动器235在基本上垂直于按压接触表面235a的方向上移动或者倾斜以便围绕球形凸起239c旋转。
即使当制造误差等改变任一按压接触表面相对于与光轴平行的轴的位置或者改变围绕在光轴方向上的该轴的倾斜度时，改变振动器235的位置或倾斜度(取向)，以便维持两个按压接触表面彼此平行，由此保持两个表面之间的合适接触状态。
卷簧238可以仅仅产生足够的力来引起振动器保持部件239的球形凸起239c没有游隙地与隔板237的锥形孔237a相接合，并且该力可以比用于使滑块234与振动器235按压接触以便产生驱动力的力更小。从而即使当按压接触表面的位置改变时，按压接触力也基本上不改变。
因此，能够稳定地提供与在第二振动型线性致动器中固有的性能相一致的输出。
由于大的按压接触力不作用在第四透镜保持部件214上，在与导向杆211和210接合的第四透镜保持部件214的接合部分214a和214b处产生的摩擦力不增加。第二振动型线性致动器的功率或尺寸不需要增加，并且由于在导向杆211、210和接合部分214a、214b之间的摩擦引起的磨损能够减小。同时，能够精确地获得第四透镜保持部件214(第四透镜单元204)的良好驱动。
当透镜保持部件移动通过大的量时，滑块需要具有大的长度。为了允许在光轴方向上该长滑块的移动，需要在光轴方向上确保用于滑块移动的长空间。
然而，在实施例2中，在用于驱动第二透镜保持部件212的第一振动型线性致动器(上述第二透镜保持部件212与第四透镜保持部件214相比移动通过更大量)中，具有在光轴方向上比第二振动型线性致动器的滑块234的长度更大长度的滑块218被固定，同时振动器219与第二透镜保持部件212一起在光轴方向上移动。由于长滑块218不以此方式在光轴方向上移动，仅仅需要短空间用于在光轴方向上放置第一振动型线性致动器，这使得能够减小透镜镜筒的尺寸。
在实施例2中，在用于驱动第四透镜保持部件214的第二振动型线性致动器(上述第四透镜保持部件214与第二透镜保持部件212相比移动通过更小量)中，滑块234固定到第四透镜保持部件214上并且在光轴方向上移动，同时振动器235被固定并且不在光轴方向上移动。从而，挠性接线板250不需要具有任何变形部分，使得能够容易处理挠性接线板250以便提高在设计中的灵活性。这也使得能够减小透镜镜筒的尺寸。
如上所述，在实施例2中，导向杆210、第一振动型线性致动器和第一线性编码器沿着(靠近)左侧布置，该左侧是当从光轴方向看时最靠近光轴的光量调节单元215的平表面中之一。第一振动型线性致动器和第一线性编码器分别在上方和下方邻近导向杆210布置。
另外，导向杆211、第二振动型线性致动器和第二线性编码器沿着(靠近)右侧布置，该右侧是当从光轴方向看时最靠近光轴的光量调节单元215的平表面之一。第二振动型线性致动器和第二线性编码器分别在上方和下方邻近导向杆211布置。
从而，尽管所述光学设备具有光量调节单元215、用于驱动布置在光量调节单元215的物侧和图像平面侧上的第二和第四透镜保持部件212和214(第二和第四透镜单元202和204)的两个振动型线性致动器、用于在光轴方向上引导透镜保持部件212和214的两个导向杆210和211、以及用于检测透镜保持部件212和214的位置的两个线性编码器，其也能够以紧凑尺寸形成。
由于滑块218和234邻近导向杆210和211布置，因此能够平滑地驱动第二和第四透镜保持部件212和214。另外，邻近导向杆210和211布置的标尺228和248减小了由于与导向杆210和211接合的第二和第四透镜保持部件212和214的接合部分212a、212b以及214a、214b的游隙引起的标尺228和248的位移，从而能够精确检测位置。
当线性致动器和线性编码器从导向杆横跨光轴布置时，由于在与导向杆接合的透镜保持部件的接合部分处的游隙，在驱动开始时，以导向杆作为支撑点，线性编码器可以在与驱动方向相反的方向上移动，上述导向杆用于引导被线性致动器和线性编码器驱动并且其位置由线性致动器和线性编码器检测的透镜保持部件。这会减小位置检测的精确性。然而，在实施例2中，线性致动器和线性编码器布置在用于引导透镜保持部件的导向杆的相同侧上，使得这种问题不产生并且能够精确检测位置，上述透镜保持部件被线性致动器和线性编码器驱动并且其位置由它们检测。
在实施例1和2的每一个中，驱动具有较大可移动量的第一透镜的第一线性致动器的第一部件(例如，振动型线性致动器的振动器)与第一透镜一起移动，并且第一线性致动器的第二部件(例如，振动型线性致动器的接触部件)被固定，第二部件具有在光轴方向上比构成第二线性致动器的第四部件的长度更长的长度。由此，与第二部件同第一透镜一起移动的情况相比较，能够减小所述光学设备的尺寸。
而且，在实施例1和2每一个中，驱动具有较小可移动量的第二透镜的第二线性致动器的第三部件被固定，并且第二线性致动器的第四部件与第二透镜一起移动。这使得容易处理接线板并且使得能够增加设计自由度，同时很少增加所述光学设备的尺寸。因此，与第一线性致动器的上述构造相结合能够从整体上减小所述光学设备的尺寸。
已经描述了本发明的优选实施例。然而，本发明不限定于在实施例1和2中描述的结构，并且可以在实施例1和2每一个中进行各种修改。例如可以使用电磁型线性致动器(或者音圈马达)，后者包括通过激励产生磁力的线圈和在光轴方向上长度比线圈的长度更长的磁体。
虽然已经结合与透镜成整体的图像摄取装置描述了每一个实施例1和2，但是本发明可应用于可互换透镜(光学设备)，所述可互换透镜可拆卸地安装在图像摄取装置主体上。本发明不仅仅可应用于图像摄取装置，而且可应用于通过线性致动器驱动透镜的各种光学设备。
权利要求
1.一种光学设备，包括在光轴方向上在第一可移动范围内移动的第一透镜；在光轴方向上在比第一可移动范围更小的第二可移动范围内移动的第二透镜；第一线性致动器，该第一线性致动器包括电信号输入到其上的第一部件和在光轴方向上长度比第一部件的长度更长的第二部件，该第一和第二部件在光轴方向上相对移动以便驱动第一透镜；以及第二线性致动器，该第二线性致动器包括电信号输入到其上的第三部件和在光轴方向上长度比第三部件的长度更长的第四部件，该第三和第四部件在光轴方向上相对移动以便驱动第二透镜，其中，第一部件与第一透镜一起相对于第二部件在光轴方向上移动。
2.如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述第四部件与所述第二透镜一起相对于第三部件在光轴方向上移动。
3.如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述第一线性致动器是振动型线性致动器，该第一线性致动器包括通过电机械能量转换作用在其上产生振动的作为所述第一部件的振动器以及与振动器相接触的作为所述第二部件的接触部件。
4.如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述第二线性致动器是振动型线性致动器，该第二线性致动器包括通过电机械能量转换作用在其上产生振动的作为所述第三部件的振动器以及与振动器相接触的作为所述第四部件的接触部件。
5.如权利要求1到4中任一项所述的光学设备，其特征在于，在光轴方向上所述第二部件的长度比所述第四部件的长度更长。
全文摘要
公开了一种光学设备，即使在大的可移动范围内驱动其透镜时，其也能够抑制尺寸的增加。该装置包括第一线性致动器，后者包括电信号输入到其上的第一部件和在光轴方向上长度比第一部件的长度更长的第二部件，并且在光轴方向上在第一可移动范围内驱动第一透镜。该装置包括第二线性致动器，后者包括电信号输入到其上的第三部件和在光轴方向上长度比第三部件的长度更长的第四部件，并且在光轴方向上在第二可移动范围内驱动第二透镜。第一部件与第一透镜一起相对于第二部件在光轴方向上移动。
文档编号G02B7/04GK1851516SQ20061007775
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月21日 优先权日2005年4月22日
发明者中岛茂雄, 加藤雄一郎, 佐藤武彦 申请人:佳能株式会社