透镜设备和照相机的制作方法

专利名称：透镜设备和照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及可连接到照相机机身的透镜设备，包括该透镜设备的 照相机系统，以及具有用于减少由诸如照相机抖动之类的振动所引起 的图像抖动的光学图像稳定单元的照相机。
背景技术：
日本专利申请公开出版物No. 8-184870讨论了具有用于减少由 诸如照相机抖动之类的振动所引起的图像模糊的光学图像稳定单元 的光学设备。
日本专利申请/^开出版物No. 8-184870中所讨论的光学i更备具 有由弹性部件支撑的图像稳定单元。在此光学设备中，不需要用于当 图像稳定操作关闭时固定图像稳定光学单元的锁定机构。
在此光学设备中，弹性部件的弹力被设置为抵消图像稳定单元的 自重。因而，当图像稳定操作关闭时，图像稳定单元被设置为与光轴 对准。
一般而言，摄影光学系统的光学性能(或没有光学像差)基本上 被设计为在光轴不弯曲的条件下最佳。相应地，与光轴的偏离角(即， 出射光轴对于入射光轴的倾斜角)变得越大，诸如色差或边缘亮度降 低之类的图像劣化越大。
因此，为获得最佳光学性能，优选情况下，通过增大弹性部件的 弹力使图像稳定光学单元保持为尽可能地靠近光轴，以减小图像稳定 光学单元的由于其自重而导致的下降量。
考虑到节省电力，还有一个相互矛盾的要求，即，减小弹力以便 减小移动图像稳定光学单元所需的驱动力。
曰本专利申请</>开出版物No. 7-199263 (对应于美国专利No.
6，064，826)讨论了垂直于图像稳定光学单元的光轴的方向的驱动范围 随着摄影光学系统的焦距的变化。
然而，日本专利申请公开出版物No. 7-199263和日本专利申请 公开出版物No, 8-184870中分别讨论的设备没有考虑照相机的姿势 变化(例如，横向取向和纵向取向之间的姿势变化)。因而，图像稳 定光学单元可能会大大地偏离光轴位置。从而可能会发生不合适的图 像稳定操作。

发明内容
本发明涉及一种透镜设备和照相机，其可以根据诸如透镜设备和 照相机之类的光学设备的姿势变化而在光学性能(例如，光学像差) 的允许范围内执行有利的图像稳定操作，并且可以减少耗电量。
根据本发明的一个方面，诸如透镜设备、包括可互换式镜头的照 相机系统以及照相机之类的光学设备包括包括由支撑装置通过多个 弹性部件支撑的图像稳定单元的摄影光学系统，被配置为沿垂直于所 述图像稳定单元的光轴的方向驱动所述图像稳定单元的致动器，被配 置为检测所述图像稳定单元在所述垂直于所述光轴的方向上的位置 的位置检测装置，被配置为基于来自所述位置检测装置的输出确定重 力方向的重力方向确定装置，被配置为基于从所述重力方向确定装置 输出的关于所述重力方向的信息，设置所述图像稳定单元被保持的保 持位置的设置装置，以及，被配置为基于关于保持位置的信息，控制 所述致动器以将所述图像稳定单元移动到所述保持位置的控制装置。
根据本发明的另一个方面，诸如透镜设备、包括可互换式镜头的 照相机系统以及照相机之类的光学设备包括包括由支撑装置通过 多个弹性部件支撑的图像稳定单元的摄影光学系统，被配置为沿垂直 于所述图像稳定单元的光轴的方向驱动所述图像稳定单元的致动器， 被配置为检测振动的振动检测装置，被配置为检测所述图像稳定单元 在所述垂直于所述光轴的方向上的位置的位置检测装置，被配置为基 于根据来自所述振动检测装置的输出确定的关于所述图像稳定单元
的驱动目标位置的信息并基于来自所述位置检测装置的输出，确定重 力方向的重力方向确定装置，被配置为基于从所述重力方向确定装置 输出的关于所述重力方向的信息，设置垂直于所述图像稳定单元的所 述光轴的方向上的驱动范围的设置装置，以及，被配置为基于来自所 述振动检测装置的输出以及关于所述驱动范围的信息，控制所述致动 器以移动所述图像稳定单元的控制装置。
通过下列参考附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特 征和方面将变得清晰。


并入本说明书并构成本说明书的一部分的

了本发明的 示例性实施例、特征，以及方面，并且与描述一起用于说明本发明的 原理。
图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的镜头可互换型的
单镜头反光(SLR)数字照相机的剖面图。
图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的图像稳定机构的 详细—见图。
图3是示出根据本发明的一个示例性实施例的镜头可互换型的
SLR数字照相机的方框图。
图4是示出图3中所示的照相机系统的操作的流程图。
图5A和5B是示出如何确定重力方向的示意图。
图6是示出对应于每一种焦距的校正范围的图。
图7是示出在对应于每一种焦距的校正范围内执行图像稳定所
需的驱动力的图。
具体实施例方式
现在将参考附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征，以 及方面。
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的镜头可互换型的
SLR数字照相机。如图1所示，此SLR照相机包括照相机机身1。 可互换式镜头2连接到照相机机身1。
即，根据本发明的示例性实施例的镜头可互换型的SLR数字照 相机是包括照相机机身1和可拆卸地连接到照相机机身1的可互换 式镜头2的光学设备。
照相机机身1具有下列组件。
在开始拍摄之前，反射镜3位于穿过可互换式镜头2的光束的 光轴上。反射镜3将光束的一部分反射到取景器光学系统。此外， 通过反射镜3，光束的一部分通过副反射镜4被导向聚焦检测单元 5。在拍摄过程中，反射镜3从光轴移开。聚焦检测单元5包括会聚 透镜和两个重新成像透镜、以及相位差型自动聚焦(AF)传感器，诸 如电荷耦合器件(CCD)之类的线传感器，其执行两个重新聚焦的物像 的光电转换。诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器或CCD 传感器之类的图像传感器6执行聚焦的物像的光电转换，在拍摄过程 中穿过可互换式镜头2的光束在该图像传感器6上形成图像。 取景器光学系统包括五角棱镜7和取景器光学单元8。 构成可互换式镜头2的摄影光学系统具有下列组件，即，第一 透镜单元11、可移动用于进行聚焦的第二透镜单元l2、可移动用于 改变放大倍率的第三透镜单元13，以及第四透镜单元14(图像稳定 单元)。穿过第一、第二、第三以及第四透镜单元的拍^t聂光束的量被 光圏15限制。
第二透镜单元12从AF驱动马达16接收驱动力，并沿着光 轴移动，以执行聚焦。
第三透镜单元13通过变焦环(未示出)的传动机构在光轴方向 上被驱动。变焦环可以由摄影者操作，所述传动机构将操作力转换为 在光轴方向上起作用的驱动力，以改变放大倍率。
第四透镜单元14 (图像稳定单元)接收来自图像稳定驱动致动 器18的驱动力，而所述图像稳定驱动致动器18是基于从包括陀螺
仪的角振动检测传感器17输出的检测结果而被驱动的。如此，第四 透镜单元14在垂直于光轴的方向上移动，以通过弯曲光轴进行角振 动校正。
图2详细示出图1中所示的可在垂直于光轴的方向上移动的 图像稳定单元14,以及图像稳定驱动致动器18。在图2中，透镜51 被透镜镜筒52保持，该透镜51是图像稳定单元14的组件。
透镜镜筒52具有销52a，该销52a与在基座镜筒56 (下面 将描述)中形成的槽孔56a啮合并支撑透镜51,以便透镜51可在 垂直于光轴的方向上移动。该透镜镜筒还限制透镜51相对于光轴的 方向倾斜。此外，透镜镜筒52和基座镜筒56分别具有多个销52a 和凸轮56a。
驱动线圏53被整体地连接到透镜镜筒52,以在垂直方向上驱 动透镜镜筒52。驱动线圏53被设置成面向在基座镜筒56上提供的 永磁铁(未示出)。驱动线圏53可以被通电，以在垂直方向上生成 驱动力。
驱动线圏54被整体地连接到透镜镜筒52，以在水平方向上驱 动透镜镜筒52。驱动线圏54被设置成面向在基座镜筒56上提供的 永磁铁(未示出)。驱动线圏54可以被通电，以在水平方向上生成 驱动力。
压缩弹簧55是用于从四个方向推动透镜镜筒52的弹性部件。 尽管本实施例使用压缩弹簧作为弹性部件，但是，也可以使用张力弹 簧而不是压缩弹簧。本实施例包括多个这样的弹性部件。
当驱动线圏53和54不被通电时，透镜镜筒52的保持位置 是由压缩弹簧55的弹力和图像稳定光学单元14的自重之间的平衡 确定的，该单元14包括透镜51和透镜镜筒52。另一方面，当驱动 线圏53和54被通电时，透镜镜筒52的位置是由压缩弹簧55的 弹力与由驱动线圏53和54所产生的驱动力和由于透镜镜筒52 的自重而存在的重力的总和之间的平衡确定的。
基座镜筒56(静态部件，即，为保持图像稳定而不移动的部件)
通过多个压缩弹簧55支撑整个图像稳定光学单元14。传感器磁铁 57a和57b被整体地固定在透镜镜筒52上。
传感器磁铁57a和57b面向连接到基座镜筒56的霍尔元件 (未示出)。传感器磁铁57a和57b与透镜镜筒52 —起移动。从 而检测图像稳定光学单元14的位置。
图3是示出了镜头可互换型的SLR数字照相机系统的方框 图，该系统包括对应于图1中所示的照相机机身1和可互换式镜头 2的照相机机身100和可互换式镜头200。
照相机中央处理单元(CPU) 101是微计算机。
照相机CPU 101控制照相机机身100中的每一部分的操作。 当可互换式镜头200连接到照相机机身100时，照相4几CPU 101通 过照相机触点102向透镜CPU 201传输信息以及从透镜CPU 201 接收信息。
由照相机CPU 101向透镜CPU 201传输的信息包括聚焦状 态检测信息。照相机触点102包括用于向可互换式镜头200传输信 号的信号传输触点，以及用于向可互换式镜头200提供电力的电源触 点。
电源开关103可以由用户操作。
照相机CPU 101是通过对电源开关103进行操作来启动的。 然后，可以给系统中的致动器和传感器中的每一个提供电力，并且可 对系统进行操作。
两级行程型释放开关104可以由用户操作。
从释放开关104输出的信号被输入照相机CPU 101。照相机 CPU 101响应从释放开关104输出的信号而执行下列操作。
当从释放开关104输出的信号是第一行程开关SW1的ON 信号时，照相机CPU 101使测光电路105确定曝光量。此外，AF检 测区域中的物体的聚焦状态由包括AF传感器的聚焦状态检测电路 106进行检测。
根据聚焦状态的检测结果，照相机CPU 101确定第二透镜单元l2的位移量。然后，通过移动可互换式镜头200中的第二透镜单元 12来执行聚焦操作。从而，系统准备好执行拍摄。
当检测到第二行程开关(SW2)被操作时，照相机CPU 101向 可互换式镜头200中提供的透镜CPU 201发送光圏操作指令。
然后，照相机CPU 101向膝光电路107发送膝光开始指令， 以执行反射镜朝上操作，并释放快门。接下来，在成^^单元108中 执行由摄影光学系统形成的物像的光电转换。
光电转换的信号被信号处理单元109进一步转换为数字数据。 从其中输出数字数据作为图像数据。
图像数据被图像记录单元110记录在诸如半导体存储器 (FLASH存储器)、磁盘以及光盘之类的记录介质上。
透镜CPU 201控制可互换式镜头200中的每一单元的操作。此 外，当可互换式镜头200被安装在照相机机身100上时，透镜CPU 201通过透镜触点202与照相机CPU101通信。
透镜触点202包括从照相机机身100向其传输信号的信号传 输触点，以及从照相机机身100向其提供电力的电源触点。
图像稳定操作开关203可以由用户操作，以确定是否要执行稳 定图像的操作(图像稳定操作)。
角振动检测单元204(振动检测单元)包括检测部分以及计算输 出部分，该检测部分包括陀螺仪。
检测部分根据从透镜CPU 201发送的指令，检测照相机的垂直 振动(仰俯(pitch)方向)的角速度和水平振动(偏转(yaw)方向) 的角速度。
计算输出部分对检测部分的输出信号进行电积分或机械积分，以
获得位移信号并向透镜CPU 201输出该位移信号。
如参考图2所描述的，图像稳定光学机构205是这样配置的， 保持透镜51的透镜镜筒52被压缩弹簧55 (弹性部件)悬吊，透 镜镜筒52被驱动单元在两个方向、即垂直于光轴的平面上的水平方 向和垂直方向上驱动。
由于如上文所描述的，透镜镜筒52通过压缩弹簧(弹性部件) 55被悬吊，因此，没有用于当图像稳定器关闭时闩锁图像稳定光学单 元14的锁定单元。
位置检测单元206监视图像稳定光学单元14在垂直于光轴的 平面中的位置。
当图像稳定器开启时，校正驱动控制单元207基于由校正范围 和位置设置单元209设置的校正范围和位置，在垂直于光轴的平面 中在预定的校正范围内控制和驱动图像稳定单元14。校正范围和位 置设置单元209设置在垂直于光轴的平面中的图像稳定光学单元 14的驱动范围。
校正驱动控制单元207基于从角振动检测单元204输出的振 动检测信息，确定可在垂直于光轴的方向上移动的图像稳定光学单元 14的目标位移位置(目标驱动位置)。
校正驱动控制单元207通过基于由位置检测单元206检测到 的位移位置和目标位移位置之间的差执行反馈控制，将图像稳定单元 14驱动到目标位移位置。
顺便提及，当图像稳定器关闭时，图像稳定单元14在垂直于光 轴的平面中被移动到由校正范围和位置设置单元209设置的位置。 然后，图像稳定光学单元14被控制以保持其位置。
重力方向确定单元208确定重力方向。
当图像稳定器关闭时，重力方向确定单元208基于从位置检测 单元206输出的图像稳定光学单元14在垂直于其光轴的平面中的 位置信息，并基于摄影光学系统的光轴中心的位置的信息，确定重力 方向。
当图像稳定器开启时，重力方向确定单元208基于从位置检测 单元206输出的图像稳定光学单元14在垂直于其光轴的平面中的 位置信息，并基于摄影光学系统的光轴中心的位置的信息，确定重力 方向，该光轴中心的位置的信息是通过检测由校正驱动控制单元207 提供的对应于目标驱动位置的驱动电压而获得的。
下面将参考图5A和5B详细描述用于检测重力方向的方法。
校正范围和位置设置单元209设置图像稳定光学单元14在垂 直于光轴的平面中的驱动范围。
更具体来说，校正范围和位置设置单元209基于来自重力方向 确定单元208的重力方向信息并基于来自焦距检测单元210的焦 距信息，设置当图像稳定器开启时的校正范围，以及当图像稳定器关 闭时的保持图像稳定光学单元14的位置。
焦距检测单元210包括变焦编码器，并检测摄影光学系统的变 焦位置。
焦距检测单元210向透镜CPU 201输出有关焦距的信息。 聚焦单元211包括聚焦驱动部分(对应于图1中所示的AF 驱动马达16)，该部分由透镜CPU 201基于从照相才几CPU 101发 送的关于用于使聚焦透镜单元(对应于图1中所示的第二透镜单元 12)对焦的驱动量的信息进行控制，聚焦单元211还包括聚焦透镜单 元(对应于图1中的第二透镜单元12)。
光圏单元212(对应于图1中所示的光圏15)包括光圏驱动部 分，该部分通过透镜CPU201基于从照相机CPU 101发送的光圏操 作指令而被控制，光圏单元212还包括被光圏驱动部分驱动以限定孔 径面积的光圏叶片。
图4是示出图3中所示的照相机系统的主操作的流程图。 首先，在步骤1001中，照相机机身100的电源开关103被接通。
因此，系统开始向可互换式镜头200提供电力。
顺便提及，当设置新的电池或当可互换式镜头200连接到照相 机机身IOO时，照相机机身100和可互换式镜头200开始相互通信。
接下来，在步骤1002中，照相机CPU 101确定是否从释放开 关104输出SW1信号。
如果输出了 SW1信号(在步骤1002中为"是，，)，那么，在 步骤1003中，透镜CPU 201确定图像稳定操作开关203是否接通
(即图像稳定模式(IS模式)是否开启)。
如果IS模式开启(在步骤1003中为"是")，那么，处理进入 步骤1004。如果IS模式关闭(在步骤1003中为"否")，那么， 处理进入步骤1012。
在步骤1004中，透镜CPU 201开始检测振动。在步骤1005 中，透镜CPU 201基于关于向校正驱动控制单元207施加的对应于 目标驱动位置的驱动电压的信息，并基于图像稳定光学单元14的位 置信息，计算重力方向。
接下来，在步骤1006中，透镜CPU 201基于焦3巨信息，计算 光学上允许的离开光轴的位移量。在步骤1007中，透镜CPU 201基 于关于重力方向和允许的位移量的信息，确定图像稳定光学单元14 的校正中心位置和校正范围。
在预定的定时重复执行步骤1005到1007中执行的过程，以更 新校正中心和校正范围。
接下来，在步骤1008中，照相机CPU 101开始光度测定(测 光)和AF (测距)，而透镜CPU 201开始执行AF控制(聚焦) 和图像稳定。
照机CPU 101和透镜CPU 201重复步骤1002到1008 的循环，并在步骤1009中待机，直到通过完全按下释放按钮接通开 关SW2。
如果开关SW2被接通(在步骤1009中为"是")，则处理进 入步骤1010。
在步骤1010中，照相机CPU 101开始曝光操作。在曝光操作 过程中，透镜CPU 201继续执行图4象稳定。
在步骤1011中，照相机CPU 101存储曝光后的图像。然后， 处理返回到步骤1002。
在步骤1012中，透镜CPU 201基于关于图像稳定光学单元 14的位置的信息，计算重力方向。
接下来，在步骤1013中，透镜CPU 201基于焦距信息，计算
光学上允许的离开光轴的位移量。在步骤1014中，透镜CPU 201基 于重力方向信息和关于光学上允许的位移量的信息，确定图像稳定光 学单元14的保持位置。
接下来，在步骤1015中，透镜CPU 201将图像稳定光学单元 14驱动到在步骤1014中确定的保持位置。然后，透镜CPU 201以 电的方式将图像稳定光学单元14保持在确定的保持位置。
在预定的定时重复执行步骤1012到1015中执4亍的过程，以更 新保持位置。
接下来，在步骤1016中，照相机CPU 101执行AF (测距操 作)，以及光度测定(测光)。然后，处理进入步骤1017。在步骤1017 中，照相机CPU 101和透镜CPU 201重复步骤1002到1017的 循环，并在步骤1017中待机，直到通过完全按下释放按钮接通开关 SW2。
如果开关SW2被接通(在步骤1017中为"是，，)，则处理进 入步骤1018，在该步骤中，照相机CPU 101执行曝光操作，而不执 行图像稳定。
根据本发明的示例性实施例的镜头可互换型SLR数字照相机 系统重复上文所描述的操作序列，直到电源开关103被断开。如果 电源开关103被断开，则照相机CPU 101和透镜CPU 201之间的 通信被终止。此外，向可互换式镜头200的供电也停止。
下面将参考图5A和5B描述用于计算重力方向的方法。
图像稳定光学单元14被弹性部件保持。因而，如果弹性部件的 弹簧特性是线性的，则来自校正驱动控制单元207的驱动力基本上 与离开图像稳定光学单元14的平衡位置的位移量成比例。
执行驱动所需的加速度影响驱动力。然而，假定执行图像稳定所 需的加速度低得可以忽略。
如果每一个驱动单元都由音團和永磁铁构成，那么，提供到每一
个驱动单元(在本实施例的情况下为音圏)的通电电压基本上与驱动 力成比例。
相应地，可以将检测到的通电电压转换为位移量。
例如，假定在弹性部件中没有偏转的状态下(即，在图像稳定单
元14没有由于其重量而下降的位置)，位置检测单元206的检测 位置中心与图像稳定单元14的光轴对准。
在此情况下，由位置检测单元206检测到的位移和从图像稳定 光学单元14的驱动电压转换的位移量之间的差等于由于图像稳定 光学单元14的自重下降导致的位移量。相应地，可以计算出重力方 向。
图5A示出照相机被保持在水平位置的情况。在此状态下，假 设，如果图像稳定光学单元14的光轴位于点A,则点A的位置将 被通过如下两种方式确定如下文所描述的通过转换图像稳定光学单 元14的驱动电压计算出的位移，和由位置检测单元206检测到的 位移。
通过转换提供的驱动电压计算出的位移(X， Y): (X， Y) = (0.5 mm， 0.2 mm)。
由位置检测单元206检测到的位移(X，Y): (X， Y) = (0.5 mm， 0 mm)。
通过下面示出的计算获得的位移指示了图像稳定光学单元14 的自重和弹性部件的弹力之间的平衡点。
{(由位置检测单元206检测到的位移)-(通过转换提供的驱动 电压计算出的位移)} = (-0.2 mm， 0 mm).
图5B示出了照相机被保持在垂直位置的情况。在此状态下，如 果图像稳定光学单元14的光轴位于点B ，则点B的位置将被通 过如下两种方式确定如下文所描迷的通过转换图像稳定光学单元 14的驱动电压计算出的位移，和由位置检测单元206检测到的位 移。
通过转换提供的驱动电压计算出的位移(X， Y): (X， Y) = (0.7 mm， 0 mm)。
由位置检测单元206检测到的位移(X，Y): (X， Y) = (0.5 mm, 0
mm).
通过下面的计算获得的位移指示了图像稳定光学单元14的自 重和弹性部件的弹力之间的平衡点。
((由位置检测单元206检测到的位移)-(通过转换提供的驱动 电压计算出的位移)} = (-0.2 mm， 0 mm)
因此，可以基于每一个平衡位置的X和Y分量(X， Y)来确定 重力方向。
接下来，下面将参考图6描述对应于每一个焦距的保持位置和驱 动范围中的每一个的变化。
下面，将基于对应于每一个焦距的偏移灵敏度、相对于主光轴的 光学上允许的最大偏离角、以及在执行图像稳定过程中的校正偏离角 的示例，描述在下列条件下的校正范围。
在望远端的偏移灵敏度是l度/亳米(当图像稳定光学单元14位 移1毫米时，偏离角是l度)。
在广角端的偏移灵敏度是2度/毫米(当图像稳定光学单元l4位 移1亳米时，偏离角是2度)。
在望远端的允许的偏离角是0.5度(由于图像稳定光学单元l4 的光轴相对于主光轴的偏移而导致的偏离角以及位移量分别是0.5度 和0.5毫米)。
在广角端的允许的偏离角是0.5度(由于图像稳定光学单元14 的光轴相对于主光轴的偏移而导致的偏离角以及位移量分别是0.5度
和0.25毫米)。
在望远端的校正角是士 0.3度(对应于图像稳定光学单元l4的位 移是±0，3毫米的情况)。
在广角端的校正角是士 0.3度(对应于图像稳定光学单元H的位 移是±0.15毫米的情况)。
如图6所示，在开关SW1被接通之前，由于弹性部件的弹力和 图像稳定光学单元14的自重之间的平衡，图像稳定光学单元"的光 轴从主光轴PO被位移到点Pl。根据本实施例，假设图像稳定光学
单元14的光轴由于其自重而相对于主光轴P0位移0.2mm。
对应于图像稳定光学单元14的光轴的位移的偏离角随着摄影光 学系统的焦距而变化。当摄影光学系统的焦距是在望远端的焦距时， 偏离角是0.2度。另一方面，当摄影光学系统的焦距是在广角端的焦 距时，偏离角是0.4度。
接下来，将描述当图像稳定模式开启时在望远端的图像稳定光学 单元14的校正范围。
当由焦距检测单元210检测到焦距是在望远端时，确定光学上 允许的偏离角范围Rt0(最大偏离角是0.5度，而位移量是0.5毫米)。
然后，基于来自重力方向确定单元208的重力方向信息，在允 许的偏离角范围RtO内确定在重力方向上下降的校正范围中心Pt 和校正范围Rt。
在此情况下，自重下降位置0.2度(位移量是0.2毫米)祐 没置 为图像稳定单元14的校正范围中心。此外，在校正偏离角是士0.3度 (其位移量是士0.3毫米)的条件下，执行图像稳定。
当摄影光学系统的焦距是在望远端的焦距时，校正范围中心Pt 与自重下降位置Pl相同。如此，在开关SW1被接通之后，使用此 点Pt作为起点，执行图像稳定。
接下来，将描述当图像稳定模式开启时在广角端的图像稳定光学 单元14的校正范围。
当由焦距检测单元210检测到焦距是在广角端时，确定光学上 允许的偏离角范围RwO (最大偏离角是0.5度，而位移量是0.25毫 米)。
然后，基于从重力方向确定单元208输出的重力方向信息，在 允许的偏离角范围RwO内确定在重力方向上下降的校正范围中心 Pw和校正范围Rw。
在此情况下，一个不同于图像稳定单元14的自重下降位置的位 置(偏离角是0.2度，等于0.1毫米的位移量)被设置为校正范围中 心。此外，还在校正偏离角是对应于士0.15毫米的位移量的士0.3度的
条件下执行图像稳定。
在广角端，校正范围中心PW与自重下降位置Pl不同。因而，
在开关SW1接通之后，图像稳定单元14的光轴以拍摄者在通过取 景器观察图像时不会感觉到不舒适的速度被移动到点Pw。接着，使 用此点Pt作为开始点执行图像稳定。
此后，将参考图7，描述当在确定的图像稳定校正范围内执行图 像稳定驱动时执行图像稳定驱动所需的驱动推力。
用于驱动图像稳定单元14的驱动推力的大小在位置Pl处为 0，在该位置P1处，图像稳定光学单元14的自重与弹性部件的弹力 平衡。
如果用于推动图像稳定单元14的弹性部件的弹簧特性是线性 的，则驱动推力的大小必须与离开自重下降位置Pl的距离成比例。
参看图7，当基于相应的焦距(在望远端的焦距和在广角端的焦 距)设置校正范围(校正范围Rt和Rw)时，将在望远端和广角端 驱动图像稳定单元14所需的推力相互进行比较。
在图7中，推力以距点Pl的距离被表示，这是因为驱动推力 的大小与离开点Pl的位移成比例。
在图7中，驱动推力Ft是在对应于在望远端的焦距的校正范 围Rt中的最大力。驱动推力Fw是在对应于在广角端的焦距的校 正范围Rw中的最大力。
此外，以主光轴P0作为校正范围中心，确定类似的校正量(在 望远端，校正偏离角是对应于士0.3毫米位移的士0.3度，而在广角端， 校正偏离角是对应于士0.15毫米位移的±0.3度)。作为参考，图7还 示出了驱动力Ft，和Fw，。驱动推力Ft'是在对应于望远端的校正 范围Rt，中的最大力。驱动推力Fw'是在对应于广角端的校正范围 Rw，中的最大力。
根据此比较，可以理解，与围绕作为校正范围中心的主光轴中心 执行图像稳定的情况相比，驱动推力减小。
这是因为，除驱动推力之外，还需要用于抬起图像稳定单元14
的自重的推力，以便将主光轴设置为校正范围中心。
另外，驱动图像稳定单元14所需的驱动电压与驱动推力成比 例。如此，从上文所描述的图像稳定的结果可以理解，可以节省与驱 动推力的减小量同样多的电力。
在前面的描述中，已描述即使当图像稳定操作模式关闭时，仍根 据对应于焦距确定的允许的偏离角来驱动和保持图像稳定单元14。 然而，如果弹性部件的弹簧常数比较大，以致于与允许的偏离角相比 对应于自重下降位置的偏离角足够小，则不需要驱动图像稳定单元 14。
根据上文所描述的示例性实施例，当选择了图像稳定模式时，基 于从重力方向确定单元208输出的重力方向信息和从焦距检测单元 210输出的焦距信息，来确定图像稳定单元14的驱动范围。
然后，在对应于每一个焦距确定的光学上允许的偏离角内，围绕 由图像稳定单元14本身的重量所造成的下降点，执行校正驱动。从 而，可以减小提供到驱动单元的电压，而同时又满足光学性能。
此外，重力方向确定单元208还基于图像稳定光学单元14的 检测到的位置并基于输入校正驱动控制单元207的对应于目标驱动 位置的驱动电压，检测重力方向。因此，即使在执行图像稳定过程当 中，也可以更新校正范围。相应地，即使在执行图像稳定过程中拍摄 姿势变化，也可以通过保持光学上允许范围，来始终节省电力。
当没有选择图像稳定模式时，基于从重力方向确定单元208输 出的重力方向信息和从焦距检测单元210输出的焦距信息，来确定 图像稳定单元14的位置。
相应地，图像稳定单元14被保持在对应于每一个焦距的偏离角 的光学上允许范围中的自重下降点，从而，可以共同实现良好的光学 性能和电力节省。
尽管已参考示例性实施例描迷了本发明，但是应该理解，本发明 并不局限于所公开的示例性实施例。下列权利要求的范围应该被给予 最宽的解释，以便包含所有修改、等同结构和功能。本申请要求2007年9月 21日提出的申请号为No. 2007-245543的日本专利申请的优先权，这里引用了此申请的全部内 容作为参考。
权利要求
1. 一种可连接到照相机机身的透镜设备，所述透镜设备包括包括由支撑装置通过多个弹性部件支撑的图像稳定单元(14)的摄影光学系统；被配置为沿垂直于所述图像稳定单元的光轴的方向驱动所述图像稳定单元的致动器；被配置为检测所述图像稳定单元在所述垂直于所述光轴的方向上的位置的位置检测装置；被配置为基于来自所述位置检测装置的输出，确定重力方向的重力方向确定装置；被配置为基于从所述重力方向确定装置输出的关于所述重力方向的信息，设置所述图像稳定单元被保持的保持位置的设置装置；以及被配置为基于关于保持位置的信息，控制所述致动器以将所述图像稳定单元移动到所述保持位置的控制装置。
2. 根据权利要求1所述的透镜设备，进一步包括被配置为检测 所述透镜设备的振动的振动检测装置，其中，所述重力方向确定装置 被配置为基于根据来自所述振动检测装置的输出确定的关于所述图 像稳定单元的驱动目标位置的信息，并基于来自所迷位置检测装置的 输出，确定重力方向。
3 .根据权利要求1或2所述的透镜设备，进一步包括被配置 为检测所迷摄影光学系统的焦距的焦距检测装置，其中，所述设置装置可操作以基于从所述重力方向确定装置输出 的关于所述重力方向的信息以及从所述焦距检测装置输出的关于焦 距的信息，设置所述图像稳定单元被保持的所述保持位置和所述图像 稳定单元的在垂直于所述光轴的方向上的所述驱动范围中的至少一 个。
4. 一种照相机，包括包括由支撑装置通过多个弹性部件支撑的图像稳定单元的摄影光学系统；被配置为沿垂直于所述图像稳定单元的光轴的方向驱动所述图 像稳定单元的致动器；被配置为检测所述图像稳定光学单元在所述垂直于所述光轴的 方向上的位置的位置检测装置；被配置为基于来自所述位置检测装置的输出，确定重力方向的重 力方向确定装置；被配置为基于从所述重力方向确定装置输出的关于所述重力方 向的信息，设置所述图像稳定单元被保持的保持位置的设置装置；以 及被配置为基于关于保持位置的信息，控制所述致动器以将所述图 1象稳定单元移动到所述保持位置的控制装置，
5. 根据权利要求4所述的照相机，进一步包括被配置为检测所 述照相机的振动的振动检测装置，其中，所述重力方向确定装置被配置为，基于根据来自所述振动 检测装置的输出确定的关于所述图像稳定单元的驱动目标位置的信 息，并基于来自所述位置检测装置的输出，确定重力方向。
6. 根据权利要求4或5所述的照相机，进一步包括被配置为 检测所述摄影光学系统的焦距的焦距检测装置，其中，所述设置装置可操作以基于从所述重力方向确定装置输出 的关于所述重力方向的信息以及从所述焦距检测装置输出的关于焦 距的信息，设置所述图像稳定单元被保持的所述保持位置和所述图像 稳定单元的在垂直于所述光轴的方向上的驱动范围中的至少一个。
全文摘要
本发明公开一种透镜设备和照相机。所述透镜设备包括包括由支撑部件通过多个弹性部件支撑的图像稳定单元的摄影光学系统，被配置为沿垂直于所述图像稳定单元的光轴的方向驱动所述图像稳定单元的致动器，被配置为检测图像稳定单元的在垂直于光轴的方向的位置的位置检测单元，被配置为基于来自所述位置检测单元的输出，确定重力方向的重力方向确定单元，被配置为基于从所述重力方向确定单元输出的关于所述重力方向的信息，设置所述图像稳定单元被保持的保持位置的设置单元，以及，被配置为基于关于保持位置的信息，控制所述致动器以将所述图像稳定单元移动到所述保持位置的控制单元。
文档编号G02B27/64GK101393377SQ20081014970
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月21日
发明者井上胜启, 伊藤左和子, 杉田润, 石川正哲, 赤田弘司 申请人:佳能株式会社