图像稳定器、镜头装置和摄像设备的制作方法

专利名称：图像稳定器、镜头装置和摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种稳定在拍摄时由振动等而变模糊的图像的图像稳定器、具有该图像稳定器的镜头装置、以及包含该镜头装置的例如数字静止照相机或者摄像机的摄像设备。
背景技术：
近年来，数字静止照相机和摄像机等摄像设备的性能显著提高，每个人都可以容易地以高效率拍摄具有高图像质量的静止图像和运动图像。这种摄像设备效率的提高归功于镜头、CCD和图像处理电路等摄像设备的高性能。
然而，即使可以使镜头、CCD等的性能更高，如果拍摄者的手持有照相机(摄像设备)而引起照相机抖动或者振动，则也在具有高分辨率的图像中出现模糊，拍摄的图像变得模糊。因此，一些价格相对高的照相机设置有能够稳定在拍摄图像时由照相机抖动等而变模糊的图像的图像稳定器。然而，需要这种图像稳定器的照相机是非专业水平的照相机，应当理解，对于具有较少拍摄经验的大量业余拍摄者的家用照相机，图像稳定器是不可缺少的。
此外，通常对更小、更轻的照相机(摄像设备)的需求强烈，大多数拍摄者喜欢重量轻并且便于携带的照相机。然而，由于相关技术中的图像稳定器尺寸比较大，因此当将这种大的图像稳定器安装到照相机体上时，整个照相机的尺寸变大，违背了使照相机的尺寸更小、重量更轻的需求。此外，相关技术中的图像稳定器需要大量组件，从而产生随着组件数量的增加，照相机的成本增大的问题。
例如，日本特开平3-186823号公报公开了相关技术中的这种图像稳定器。在该专利文献中，描述了一种涉及设置在照相机等中的振动防止装置的发明，其检测频率相对低的照相机的抖动，使用检测结果作为用于防止图像变模糊的信息，从而防止图像变模糊。在该专利文献(下文中称为“第一相关技术例”)中描述的振动防止装置是用于照相机的振动防止装置，其包括校正光学机构、振动检测器和振动防止控制器。校正光学机构设置在保持透镜组的镜筒内部，用于偏移透镜组的光轴。振动检测器检测施加到镜筒的振动。振动防止控制器通过基于来自上述振动检测器的信号驱动校正光学机构来防止振动。校正光学机构具有校正透镜、固定框、第一保持框、第二保持框、第一和第二线圈、第一和第二驱动器以及第一和第二位置检测器。固定框固定校正透镜。第一保持框保持固定框以使固定框可以沿与透镜组的光轴方向不同的第一方向移动。第二保持框保持第一保持框以使第一保持框可以沿与光轴方向和第一方向不同的第二方向移动，将第二保持框固定到镜筒。第一和第二线圈分别沿第一和第二方向移动第一和第二保持框。第一和第二驱动器由面对第一和第二线圈的第一和第二磁场产生构件形成。第一和第二位置检测器检测固定框和第一保持框沿第一和第二方向移动的量。至少将第一和第二磁场产生构件或者第一和第二位置检测器设置在包括第二保持框的固定件中固定到镜筒。
根据具有日本特开平3-186823号公报所描述的结构的振动防止装置，可以预期该振动防止装置响应于高频振动而不增加成本且不需要大的空间的这种效果(称为“发明效果”)。
例如，日本特开2000-258813号公报公开了相关技术中的图像稳定器的另一个例子。在该专利参考文献中，描述了一种涉及用于光学设备的图像稳定器和使用该图像稳定器的镜筒的发明。在该专利参考文献(下文中称为“第二相关技术例”)中描述的图像稳定器是通过将一部分摄像镜头移动到与光轴垂直的表面内部来稳定图像的图像稳定器，其包括透镜保持框、第一导向件、第二导向件、第一驱动器、第二驱动器和位置检测器。透镜保持框保持校正透镜。第一导向件引导透镜保持框在与光轴垂直的表面内沿第一方向移动。第二导向件引导透镜保持框沿与第一方向垂直的第二方向移动。第一驱动器和第二驱动器分别沿第一和第二方向驱动透镜保持框。位置检测器检测校正透镜的位置。在该图像稳定器中，将第一导向件和第二驱动器或者将第二导向件和第一驱动器配置为从光轴方向看时部分重叠。
根据具有日本特开2000-258813号公报所描述的结构的图像稳定器，可以获得例如如下效果。具体地，通过配置用于移动校正透镜的导向轴以及用于驱动校正透镜的线圈或者磁体，使得将俯仰移动机构和首摇(yaw)驱动器或者将首摇移动机构和俯仰驱动器配置为从光轴方向看时重叠，可以减小稳定器的宽度和高度(参见 段)。
然而，对于上述第一和第二相关技术例，沿互相垂直的第一方向和第二方向以可移动的方式引导并支撑具有校正透镜的保持框，将第一和第二方向设置为与第一和第二驱动器移动校正透镜的方向相同。因此，存在整个图像稳定器变大且可能难以被小型化的问题。
使用图19A和19B详细说明该问题。图19A和19B示意性地示出校正透镜沿互相垂直的第一方向X和第二方向Y的移动范围。在图19A中，对于互相垂直的两个轴，将第一方向X标示在水平轴上，将第二方向Y标示在垂直轴上。使用该X和Y轴作为参考轴，将沿其向右和向上方向的移动范围指定为正(+)，将沿其向左和向下方向的移动范围指定为负(-)。用虚线所示的四边形表示处于对好焦而没有图像模糊的校正透镜。使用该校正透镜的位置作为参考，在第一方向X上的左、右侧(向右的方向为正，向左的方向为负)设置可校区域M(总可校区域是2M)，在第二方向Y上的上、下侧(向上的方向为正，向下的方向为负)设置可校区域M(总可校区域是2M)。
通过将考虑机械组件的尺寸偏差等而计算的修正值加到作为校正透镜校正产生的图像模糊所需的校正范围的参考值，得到总可校区域2M。例如，如果用光轴方向上的倾角示出校正量，则校正角等于±0.5°。因此，如图19B所示，校正透镜能够沿作为第一方向X的X轴方向在+侧移动最大范围M，在-侧移动最大范围M。类似地，校正透镜还能够沿作为第二方向Y的Y轴方向在+侧移动最大范围M，在-侧移动最大范围M。应当指出，X轴方向上的移动范围和Y轴方向上的移动范围可以不相等。
在考虑容纳具有这种可校区域的校正透镜的圆筒形镜筒时，该镜筒所需的内径可以是作为校正透镜在对角线方向上的长度的长度D的大小。在这种情况下，校正透镜在X轴方向或者Y轴方向上的移动范围与来自第一驱动器或者第二驱动器的输出具有一对一的关系。具体地，如果第一驱动器输出驱动力1，则校正透镜沿X轴方向移动对应于输出1的距离M。类似地，如果第二驱动器输出驱动力1，则校正透镜沿Y轴方向移动对应于输出1的距离。
以这种方式，如果第一驱动器和第二驱动器同时工作，则校正透镜沿通过合成X轴方向和Y轴方向上的矢量而得到的合力的方向移动距离M，换句话说，沿作为二等分由X轴和Y轴所形成的角(90°)的对角线方向的以45°角倾斜的方向移动。其结果是，使校正透镜的移动范围变大，从而阻碍图像稳定器的小型化。

发明内容
需要获得整体上小型化的图像稳定器。在相关技术中，在校正透镜的移动范围和移动所需的驱动力之间存在一对一的关系，因此校正透镜的可移动区域相对大，从而难以使例如图像稳定器的整个设备小型化。
根据本发明的实施例，提供一种图像稳定器，其包括具有能够相对移动的线圈和磁体的驱动器。驱动器控制在移动框上保持的校正透镜，使其沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与第一方向和光轴垂直的第二方向移动，并且控制校正透镜的光轴使其与镜头系统的光轴相一致，以稳定图像。将线圈和磁体中的一个固定到移动框，将另一个固定到以可移动的方式支撑移动框的支撑框。此外，驱动器包括用于沿第一方向移动校正透镜的第一线圈、用于沿第二方向移动校正透镜的第二线圈以及对第一线圈和第二线圈施加磁力的磁体。将第一线圈和第二线圈分别布置为由磁体的磁力从第一线圈产生的推力的方向是第一方向，由磁体的磁力从第二线圈产生的推力的方向是第二方向，第一方向和第二方向中的每一个与连接校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
根据本发明的实施例，提供一种镜头装置，其包括图像稳定器，该图像稳定器具有包括能够相对移动的线圈和磁体的驱动器。该驱动器控制在移动框上保持的校正透镜，使其沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与第一方向和光轴垂直的第二方向移动，并且控制校正透镜的光轴使其与镜头系统的光轴相一致，以稳定图像。将线圈和磁体中的一个固定到移动框，将另一个固定到在图像稳定器中以可移动的方式支撑移动框的支撑框。此外，驱动器包括用于沿第一方向移动校正透镜的第一线圈、用于沿第二方向移动校正透镜的第二线圈以及对第一线圈和第二线圈施加磁力的磁体。将第一线圈和第二线圈分别布置为由磁体的磁力从第一线圈产生的推力的方向是第一方向，由磁体的磁力从第二线圈产生的推力的方向是第二方向，第一方向和第二方向中的每一个与连接校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
此外，根据本发明的实施例，提供一种摄像设备，其包括具有图像稳定器的镜头装置，该图像稳定器包括具有能够相对移动的线圈和磁体的驱动器。该驱动器控制在移动框上保持的校正透镜，使其沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与第一方向和光轴垂直的第二方向移动，并且控制校正透镜的光轴使其与镜头系统的光轴相一致，以稳定图像。将线圈和磁体中的一个固定到移动框，将另一个固定到在图像稳定器中以可移动的方式支撑移动框的支撑框。此外，驱动器包括用于沿第一方向移动校正透镜的第一线圈、用于沿第二方向移动校正透镜的第二线圈以及用于对第一线圈和第二线圈施加磁力的磁体。将第一线圈和第二线圈分别布置为由磁体的磁力从第一线圈产生的推力的方向是第一方向，由磁体的磁力从第二线圈产生的推力的方向是第二方向，第一方向和第二方向中的每一个与连接校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
在根据实施例的图像稳定器、镜头装置和摄像设备中，将第一线圈和第二线圈布置为以相对于连接校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线成约45°的角来引导由第一线圈所产生的推力和由第二线圈所产生的推力。因此，可以使整个设备小型化，而不使图像稳定的性能劣化，且保证与相关技术的设备的移动范围相同的移动范围(可校区域)。


图1是示出作为根据本发明第一实施例的图像稳定器的具有移动磁体系统的图像稳定器的分解立体图；图2是将图1中的图像稳定器组装后的外部立体图；
图3是示出图2中的图像稳定器的俯视图；图4A～4C示出图2中的图像稳定器，其中，图4A是主视图，图4B是后视图，图4C是左视图；图5A～5C示出在根据本发明第一实施例的图像稳定器中配置校正透镜的位置检测器的例子，其中，图5A是俯视图，图5B是主视图，图5C是以放大的方式示出图5B的有关部分的说明图；图6是示出作为根据本发明第二实施例的图像稳定器的具有移动线圈系统的图像稳定器的分解立体图；图7是将图6中的图像稳定器组装后的外部立体图；图8是示出图7中的图像稳定器的俯视图；图9A～9C示出图7中的图像稳定器，其中，图9A是主视图，图9B是后视图，图9C是左视图；图10是用于说明根据本发明实施例的镜头装置的镜头系统的第一例的说明图；图11A和11B是用于说明根据本发明第一实施例的镜头装置的视图，其中，图11A是主视图，图11B是左视图；图12A和12B是用于说明根据本发明第一实施例的镜头装置的视图，其中，图12A是俯视图，图12B是立体图；图13是从前面看到的与根据本发明第一实施例的摄像设备有关的数字静止照相机的立体图；图14是从后面看到的与根据本发明第一实施例的摄像设备有关的数字静止照相机的立体图；图15是用于说明根据本发明实施例的图像稳定器的控制概念的框图；图16是示出根据本发明实施例的摄像设备的示意性结构的第一实际例的框图；图17是示出根据本发明实施例的摄像设备的示意性结构的第二实际例的框图；图18A和18B是用于说明与根据本发明实施例的图像稳定器有关的校正透镜的移动区域的说明图；图19A和19B是用于说明与相关技术中的图像稳定器有关的校正透镜的移动区域的说明图；以及图20A和20B是用于说明根据本发明实施例的图像稳定器所基于的技术的视图，其中，分别地，图20A是俯视图，图20B是第一组透镜的说明图。
具体实施例方式
将第一线圈和第二线圈布置为以相对于连接校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线成约45°的角来引导由第一线圈所产生的推力和由第二线圈所产生的推力。因此，可以获得能够整体上小型化的图像稳定器、镜头装置和摄像设备，而不使图像稳定的性能劣化、保证与相关技术的设备的移动范围相同的移动范围(可校区域)且结构简单。
参考

本发明的实施例。图1～18说明本发明的实施例。具体地，图1～5示出根据本发明第一实施例的包括移动磁体系统的驱动器的图像稳定器图1是分解立体图；图2是组装后的立体图；图3是俯视图；图4A、4B和4C分别是主视图、后视图和左视图；以及图5是示出位置检测器的配置的说明图。图6～9示出根据本发明第二实施例的包括移动线圈系统的驱动器的图像稳定器图6是分解立体图；图7是组装后的立体图；图8是俯视图；图9A、9B和9C分别是主视图、后视图和左视图。
此外，图10～12说明根据本发明第一实施例的镜头装置图10是镜头系统的说明图；图11A和11B分别是包括移动磁体系统的图像稳定器的镜头装置的主视图和左视图；类似地，图12A和12B分别是俯视图和立体图。图13是从前面看到的表示根据本发明实施例的摄像设备的第一例的数字静止照相机的立体图；类似地，图14是从后面看到的数字静止照相机的立体图。图15是用于说明根据本发明实施例的图像稳定器的控制概念的框图；图16是示出根据本发明实施例的摄像设备的示意性结构的第一实际例的框图；类似地，图17是示出摄像设备的示意性结构的第二实际例的框图。图18A和18B是用于说明根据本发明实施例的图像稳定器的功能的说明图，用于说明工作力的矢量。
如图10～12所示，表示本发明第一实施例的镜头装置1包括镜头系统2、镜筒3A、CCD(固态摄像装置)4、图像稳定器300等。镜头系统2具有将多个透镜布置在相同的光轴L上的5个组透镜。镜筒3A以固定或者可移动的方式支撑该镜头系统2的透镜。将表示摄像器的具体例子的CCD4布置在镜头系统2的光轴L上，固定到镜筒3A。将图像稳定器300安装到镜筒3A，以稳定镜头系统2的图像。
如图10和其它附图所示，镜头装置1中的镜头系统2包括具有由5个组透镜7～11形成的可伸缩的镜头系统的可伸缩镜头，其中5个透镜组布置在相同的光轴L上。在5组透镜7～11中，位于前端的第一组镜头7包括作为物镜面对被摄体的第一透镜7A，在关于该物镜7A与被摄体相对的侧配置的棱镜7B，以及面对该棱镜7B的第二透镜7C。棱镜7B由横截面为等腰直角三角形的三角棱镜形成；互相邻接且转动移位90°的两个面中的一个面对物镜7A，另一面面对第二透镜7C。
对于第一组透镜7，通过物镜7A的光从一个表面进入棱镜7B。之后，光在相对于光轴L倾斜45°的反射表面上被反射，然后使其沿被弯转90°的方向前进。随后，光在从另一面射出之后通过第二透镜7C；最后沿光轴L朝第二组透镜8前进。第二组透镜8是第三透镜8A和第四透镜8B的组合体，以可以沿光轴L移动的方式构成。通过第二组透镜8的光进入第三组透镜9。
第三组透镜9由固定到镜筒3A的第五透镜形成。在第三组透镜9后面设置由第六透镜形成的第四组透镜10。在第四组透镜10和第三组透镜9之间设置能够调节通过镜头系统2的光量的光圈机构12。以可以沿光轴L移动的方式构成第四组透镜10。在第四组透镜10后面设置由第七透镜11A和稍后说明的校正透镜15形成的第五组透镜11。在第五组透镜11的组件中，将第七透镜11A固定到镜筒3A，将校正透镜15以可移动的方式设置在该第七透镜11A后面，此外，将CCD4设置在校正透镜15后面。
第二组透镜8和第四组透镜10可以独立且分离地沿光轴L在光轴方向上移动。通过沿预定方向移动第二组透镜8和第四组透镜10，可以进行变焦调节和对焦调节。具体地，在变焦时，通过将第二组透镜8和第四组透镜10从广角移动到摄远，进行变焦调节。此外，在对焦时，通过将第四组透镜10从广角移动到摄远，可以进行对焦调节。
将CCD4固定到CCD连接件，通过该CCD连接件安装到镜筒3A。在CCD4前面设置光学滤波器14，在该光学滤波器14和第七透镜11A之间设置具有校正透镜15的图像稳定器300。稍后将详细说明的图像稳定器300用于通过校正透镜15来稳定由镜头系统2的振动等而变模糊的拍摄图像。在正常状态下，将校正透镜15安装为其光轴与镜头系统2的光轴L相一致。然后，当图像由于照相机的振动等在CCD4的焦平面上变模糊时，通过沿与光轴L垂直的两个方向(第一方向X和第二方向Y)移动校正透镜15的图像稳定器300来稳定在焦平面上变模糊的图像。
图1～5示出根据本发明第一实施例的图像稳定器。该第一实施例是包括移动磁体系统的驱动器的图像稳定器300。此外，图6～9示出根据本发明第二实施例的图像稳定器。该第二实施例是包括移动线圈系统的驱动器的图像稳定器301。
作为第一实施例说明的图像稳定器300具有如图1～4所示的结构。该图像稳定器300包括上述校正透镜15、第一移动框51A、第二移动框52A、固定基板53A、致动器54A、位置检测器(霍耳元件)94和95等。第一移动框51A支撑校正透镜15。第二移动框52A以沿与镜头系统2的光轴L垂直的第一方向X可移动的方式支撑第一移动框51A。固定基板53A以沿与光轴L垂直且与第一方向X垂直的第二方向Y可移动的方式支撑第二移动框52A。表示驱动器的具体例子的致动器54A使第一移动框51A沿第一方向X移动，使第二移动框52A沿第二方向Y移动。位置检测器(霍耳元件)94和95检测校正透镜15的位置。
当由照相机的抖动等抖动或者振动稍后说明的照相机时，校正透镜15通过与这时图像的模糊量相对应地沿第一方向X和/或沿第二方向Y移动其位置来稳定模糊的图像。保持校正透镜15的第一移动框51A具有环状的透镜固定部51a和与其一体地安装的两个磁轭固定部51b和51c。在透镜固定部51a的中央设置通过例如粘胶的紧固机构安装并固定校正透镜15的安装孔58。此外，将两个磁轭固定部51b和51c互相沿径向转动偏移约90°地布置在透镜固定部51a的外侧。
第一移动框51A中的第二磁轭固定部51c构成第一主轴承部61。此外，在透镜固定部51a的相对侧设置第一副轴承部62，校正透镜15位于第一主轴承部61和第一副轴承部62之间。第一主导向轴63在水平方向上穿过第一主轴承部61，在第一主轴承部61的中部将第一主导向轴63压靠并固定到第一主轴承部61。此外，第一副轴承部62设置有一侧敞开的轴承槽64，第一副导向轴65以可自由滑动的方式与轴承槽64接合。
将构成磁路的第一磁轭66A和第二磁轭66B分别一体地固定到第一磁轭固定部51b和第二磁轭固定部51c。第一磁轭66A和第二磁轭66B是类似的U形。将磁轭66A和66B中的每个安装到第一移动框51A，磁轭66A和66B中的每个具有沿垂直方向彼此相对地配置的两个部件66a和66b；以及接合件66c，其接合彼此垂直相对的上、下部件66a和66b，并且通过粘胶等紧固机构固定到磁轭固定部51b和51c。
第一和第二磁轭66A和66B中的每个中的上、下部件66a和66b都是矩形的，通过粘胶等紧固机构将由矩形板形成的磁体67A和67B一体地固定到上部件66a和66a的内表面。将磁体67A和67B构成为沿宽度方向极性不同；在本实施例中，对于第一磁体67A，将北极设置在校正透镜15附近的内侧，而对于第二磁体67B，将南极设置在内侧。然而，可以以与本实施例相反的方式配置第一和第二磁体67A和67B的极性；此外，应当指出，两个磁体可以使其北极均在内侧，或者使其南极均在内侧。
应当指出，将第一和第二磁体67A和67B分别配置在磁轭66A和66B的上部件66a的下侧和下部件66b的上侧，将其固定到各部件66a和66b的内表面。然而，如本实施例所示的包括将磁体仅固定到上部件66a(或者作为选择仅固定到下部件66b)的结构使得整个图像稳定器300可以变薄。
将第二移动框52A形成为平面是环形的穿孔件，第一移动框51A的安装孔58与其中央的通孔68相对。在第二移动框52A相对于一个直径方向的一侧设置包括向上突出的两个轴承件71a和71b的第二主轴承部71。在两个轴承件71a和71b的端部设置纵向穿过的轴承孔71c。将固定到第一移动框51A的第一主导向轴63的两端的突出部以可自由滑动的方式插入轴承孔71c中，并以可自由转动的方式支撑。
此外，在第二移动框52A的第二主轴承部71的相对侧设置包括向上突出的两个轴承件72a和72b的第二副轴承部72。两个轴承件72a和72b支撑第一副导向轴65的两端。在本实施例中，将由第二副轴承部72所支撑的第一副导向轴65延伸的方向指定为第一方向X。在第二移动框52A的一侧设置第三主轴承部75，与第三主轴承部75相对的一侧沿与该第一方向X垂直的方向设置第三副轴承部76，通孔68位于第三主轴承部75和第三副轴承部76之间。第二主导向轴77穿过第三主轴承部75，在第三主轴承部75的中部将第二主导向轴77压靠并固定到第三主轴承部75。此外，第三副轴承部76设置有一侧敞开的轴承槽78，第二副导向轴79以可自由滑动的方式与轴承槽78接合。
固定基板53A具有环状的基部53a和与其一体安装的两个线圈支撑部53b和53c，固定基板53A的形状与第一移动框51A相对应。将两个线圈支撑部53b和53c沿径向互相转动偏移约90°地布置在基部53a的外侧。在基部53a的中央设置通孔81。将通孔81配置为大约与第一移动框51A的安装孔58和第二移动框52A的通孔68同心。
固定基板53A中的两个线圈支撑部53b和53c分别具有沿切线方向在与基部53a的预定间隔处设置且向上突出的两个支撑件341a和341b。一侧的线圈支撑部53b的两个支撑件341a和341b构成第四主轴承部82，支撑件341a和341b各自设置有轴承孔342。此外，在固定基板53A中的基部53a的周部与第一线圈支撑部53b相对的一侧设置包括两个轴承件83a和83b的第四副轴承部83，通孔81位于第一线圈支撑部53b和第四副轴承部83之间。
将第二移动框52A的第二主导向轴77的两端的突出部以可自由滑动的方式插入第四主轴承部82中的两个支撑件341a和341b的轴承孔342中，并以可自由转动的方式支撑。此外，将第二副导向轴79的两端固定到第四副轴承部83中的两个轴承件83a和83b，从而支撑第二副导向轴79的两端。在本实施例中，将第一主导向轴63和第一副导向轴65的轴向指定为第一方向X，将与第一方向X垂直地延伸的第二主导向轴77和第二副导向轴79的轴向指定为第二方向Y。
在固定到第一移动框51A的第一磁轭66A的下部件66b和第一磁体67A之间以不接触的状态设置固定到固定基板53A的第一线圈支撑部53b的磁板86A、第一线圈安装部87a和第一线圈88A。此外，在固定到第一移动框51A的第二磁轭66B的下部件66b和第二磁体67B之间以不接触的状态设置固定到固定基板53A的第二线圈支撑部53c的磁板86B、第二线圈安装部87b和第二线圈91A。
此外，对于线圈支撑部53b和53c，在两个支撑件341a和341b之间像桥一样设置由作为薄板的磁性材料形成的磁板86A和86B。分别通过粘胶等紧固机构将磁板86A和86B固定到线圈支撑部53b和53c。将柔性印刷电路板87安装在该磁板86A和86B上。
两个磁板86A和86B通过被磁体67A和67B的磁力吸引，相对地吸引第一移动框51A和第二移动框52A以及第二移动框52A和固定基板53A。因此，两个磁板具有消除在第一移动框51A和第二移动框52A之间产生的松弛和在第二移动框52A和固定基板53A之间产生的松弛的主要功能。此外，磁板86A和86B具有加强柔性印刷电路板87的强度的功能。作为磁板86A和86B的材料，可以使用多种材料，例如铁、镍、钴及其合金等，只要能被磁体吸引即可。
柔性印刷电路板87具有大小与磁板86A和86B大约相等的第一线圈安装部87a和第二线圈安装部87b，通过接合部87c接合两个线圈安装部87a和87b，从而形成一个单元。将第一线圈安装部87a和第二线圈安装部87b布置为与固定到固定基板53A中的两个线圈支撑部53b和53c的两个磁板86A和86B重叠。在第一线圈安装部87a上安装第一线圈88A，在第二线圈安装部87b上安装第二线圈91A，通过粘胶等紧固机构将二者固定。
由具有近似椭圆形状的平面地卷绕(levelly)的扁平线圈形成的第一线圈88A和第二线圈91A两者电连接到在柔性印刷电路板87的线圈安装部87a和87b的上表面上设置的预定布线图案。第一线圈88A和第二线圈91A各自通过卷绕一个线圈导线而形成。对于线圈88A和91A中的每个，沿宽度方向彼此相对的长度方向侧的两个直线部是作为致动器产生推力的推力产生部88a和88b与推力产生部91a和91b。第一线圈88A配置有沿与第一方向X垂直的方向延伸的推力产生部88a和88b，而第二线圈91A配置有沿与第二方向Y垂直的方向延伸的推力产生部91a和91b。
组装之后，第一线圈88A内侧的推力产生部88a与第一磁体67A内侧的磁极部(本实施例中的北极)相对，第一线圈88A外侧的推力产生部88b与第一磁体67A外侧的磁极部(本实施例中的南极)相对。此外，第二线圈91A内侧的推力产生部91a与第二磁体67B内侧的磁极部(本实施例中的南极)相对，第二线圈91A外侧的推力产生部91b与第二磁体67B外侧的磁极部(本实施例中的北极)相对。
上述第一线圈88A、第一磁体67A和第一磁轭66A构成作为用于通过第一移动框51A沿第一方向X移动校正透镜15的第一驱动器的第一电致动器。第一移动框51A的第一主、副轴承部61和62、第一主、副导向轴63和65以及第二主、副轴承部71和72构成通过第一移动框51A沿与镜头系统2的光轴L垂直的第一方向X引导校正透镜15的第一导向件。
此外，第二线圈91A、第二磁体67B和第二磁轭66B构成作为用于通过第二移动框52A沿第二方向Y移动校正透镜15的第二驱动器的第二电致动器。第二移动框52A的第三主、副轴承部75和76、第二主、副导向轴77和79以及第四主、副轴承部82和83构成通过第二移动框52A沿与镜头系统2的光轴L垂直且与第一方向X垂直的第二方向Y引导校正透镜15的第二导向件。
因此，当将电流施加到第一线圈88A或者第二线圈91A时，第一磁体67A或者第二磁体67B产生的磁力沿与线圈88A或者91A垂直的方向作用。因此，根据弗莱明左手定则(Fleming’s left-handrule)，在第一致动器中产生沿第一方向X前进的推力，在第二致动器中产生沿第二方向Y前进的推力。
以这种方式，在第一线圈88A中(在第二线圈91A中相同)，存在由产生推力的直线部形成的两个推力产生部88a和88b(91a和91b)，且电流在该两个部中沿相反的方向流动。然而，第一磁体67A的磁力沿相反方向作用在推力产生部88a和88b(91a和91b)上。因此，如果从整个线圈来看，在两个推力产生部88a和88b(91a和91b)中产生的推力指向同一方向，推力的合力成为第一致动器(第二致动器相同)产生的推力，从而作为沿作为预定方向的第一方向X(在第二致动器的情况下是第二方向Y)移动校正透镜15的力。
应当指出，将第二主轴承部71的两个轴承件71a和71b形成为彼此分离将第一移动框51A沿第一方向X移动所需的长度和第一方向X上的第一主轴承部61的长度相加所得到的距离。因此，第一移动框51A能够沿第一方向X移动从两个轴承件71a和71b之间的距离中减去第一主轴承部61的长度所得到的距离。此外，将第四主轴承部82的两个支撑件341a和341b形成为彼此分离将第二移动框52A沿第二方向Y移动所需的长度和第二方向Y上的第三主轴承部75的长度相加所得到的距离。因此，第二移动框52A能够沿第二方向Y移动从两个支撑件341a和341b之间的距离中减去第三主轴承部75的长度所得到的距离。
此外，在本实施例中，将磁板86A和86B安装到固定基板53A的线圈支撑部53b和53c，在磁轭66A和66B的上、下部件66a和66b之间配置具有该磁板86A和86B的线圈支撑部53b和53c。因此，通过将磁板86A和86B吸引到磁体67A和67B，可以消除在第一移动框51A和第二移动框52A之间产生的松弛以及在第二移动框52A和固定基板53A之间产生的松弛。因此，因为第一移动框51A和第二移动框52A可以相对移动且第二移动框52A和固定基板53A可以相对移动而没有松弛，所以可以准确且平滑地控制校正透镜15的运动。
具体地，通过第一轴承部和第二轴承部以可移动的方式接合并支撑第一移动框51A和第二移动框52A，通过第三轴承部和第四轴承部以可移动的方式接合并支撑第二移动框52A和固定基板53A。第一至第四轴承部中的每个包括轴和其轴承部，为了保证相对于每个轴承部的滑动动作，在轴和轴承部之间需要空间(松弛)。其结果是，存在由于该空间不可避免地产生松弛的问题，该松弛使得难以准确地控制校正透镜15的运动，然而，在本实施例中可以解决该问题。
此外，为了驱动并控制校正透镜15，优选设置检测校正透镜15的位置的位置检测器。例如可以使用检测磁体67A和67B的磁力的霍耳元件作为位置检测器。图5A～5C示出使用两个霍耳元件94和95检测磁体67A(或者67B)的位置的实施例。在本实施例中，在磁体67A和67B中的每个中的南、北极之间的极性边界位于中央的情况下，检测北极侧的磁力和南极侧的磁力以指定磁体67A和67B的位置。此外，在两个位置进行位置检测使得可以用第一移动框51A来检测校正透镜15的位置。
将第一霍耳元件94安装在柔性印刷电路板87的第一线圈安装部87a的上表面上，所述柔性印刷电路板87安装在固定到固定基板53A的第一线圈支撑部53b的第一磁板86A上。将第二霍耳元件95安装在柔性印刷电路板87的第二线圈安装部87b的上表面上，所述柔性印刷电路板87安装在固定到固定基板53A的第二线圈支撑部53c的第二磁板86B上。此外，在该对磁体67A和67B中，将第一磁体67A紧固到固定到第一移动框51A的第一磁轭固定部51b的第一磁轭66A的下部件66b的内表面上，将第二磁体67B紧固到固定到第一移动框51A的第二磁轭固定部51c的第二磁轭66B的下部件66b的内表面上。
第一磁体67A和第二磁体67B中的每个都由矩形扁平板形成，并被极化为具有南、北极，从而将磁体沿宽度方向划分为两部分。将第一霍耳元件94和第二霍耳元件95各自布置为使其中央部分位于设置在磁体67A和67B的中央的极性边界。通过用霍耳元件94和95检测磁体67A和67B和南、北极的磁力，可以通过第一移动框51A的位置检测到校正透镜15的位置。通过基于霍耳元件94和95检测到的信号计算校正透镜15的位置的控制装置，可以准确地驱动并控制校正透镜15。
此外，虽然在附图中没有示出，优选在致动器54A附近设置检测温度的温度检测器，当环境温度是预定值或者更大时，在除了稳定由照相机抖动、振动等而变模糊的图像之外还进行温度校正。通过以这种方式加入温度控制，对于校正透镜15可以进行高精度的位置控制。例如可以使用热敏电阻器作为温度检测器。例如，优选将热敏电阻器安装在要在线圈88A和91A附近使用的柔性印刷电路板87上。
例如，可以按照如下组装具有上述结构的图像稳定器300。首先，如图1所示，将第一和第二磁板86A和86B固定到柔性印刷电路板87中的第一和第二线圈安装部87a和87b的一个表面，将第一和第二线圈88A和91A安装在相对侧的表面上。因此，提供集成了两个磁板86A和86B、柔性印刷电路板87和两个线圈88A和91A的线圈组。将该线圈组的两个磁板86A和86B安装在要固定的固定基板53A的两个线圈支撑部53b和53c上。
接下来，将第二移动框52A放置为从上方面对固定基板53A的基部53a，在第二移动框52A的第三副轴承部76中设置的轴承槽78与在第四副轴承部83的两个轴承件83a和83b之间固定并支撑的第二副导向轴79以可自由滑动的方式接合。此外，将第二移动框52A的第三主轴承部75布置在第四主轴承部82的两个支撑件341a和341b之间。然后，将第二主导向轴77穿过在两个支撑件341a和341b中设置的轴承孔342，且穿过第三主轴承部75中的通孔，两个支撑件341a和341b以可以自由转动的方式以及沿轴向可移动的方式支撑第二主导向轴77两端的突出部。因此，相对于固定基板53A以沿作为所指定的一个方向的第二方向可移动预定距离的方式支撑第二移动框52A，该预定距离是从第四主轴承部82的两个支撑件341a和341b的内表面之间的距离中减去第三主轴承部75的长度而获得的量。
接下来，将固定有磁体67A和67B的第一和第二磁轭66A和66B固定到第一移动框51A。可以在将磁轭66A和66B固定到第一移动框51A之后将磁体67A和67B固定到该磁轭66A和66B。
随后，将第一移动框51A放置为从上方面对第二移动框52A，以可自由滑动的方式接合在第一移动框51A的第一副轴承部62中设置的轴承槽64与在第二副轴承部72的两个轴承件72a和72b之间固定并支撑的第一副导向轴65。此外，将第一移动框51A的第一主轴承部61布置在第二主轴承部71的两个轴承件71a和71b之间。然后，将第一主导向轴63穿过在两个轴承件71a和71b中设置的轴承孔71c，且穿过第一主轴承部61的通孔。两个轴承件71a和71b以可自由转动的方式且沿轴向可移动的方式支撑第一主导向轴63两端的突出部。因此，相对于第二移动框52A以沿与第二方向垂直的第一方向可移动预定距离的方式支撑第一移动框51A，该预定距离是从第二主轴承部71的两个轴承件71a和71b的内表面之间的距离中减去第一主轴承部61的长度而获得的量。
以这种方式，第一主导向轴63以大约相同的长度从第一主轴承部61的两侧突出。然后，通过压靠配合等用第一主轴承部61固定并支撑第一主导向轴63的约中心位置。类似地，第二主导向轴77以大约相同的长度从第三主轴承部75的两侧突出。然后，通过压靠配合等用第三主轴承部75固定并支撑第二主导向轴77的约中心位置。因此，完成图像稳定器300的组装，获得具有图2～4所示的结构的这种图像稳定器300。
例如，通过对第一移动框51A、第二移动框52A和固定基板53A设置插入有基准销以确定位置的预定定位孔来确定各构件的位置。因此，临时相对地固定第一移动框51A和第二移动框52A，且临时相对地固定第二移动框52A和固定基板53A，从而可以容易且可靠地调整位置。
例如，具有上述结构的图像稳定器300的功能如下。通过经由柔性印刷电路板87选择性地或者同时对第一和第二致动器54A的第一线圈88A和第二线圈91A供给适当值的驱动电流来移动该图像稳定器300的校正透镜15。
具体地，将图像稳定器300的第一线圈88A和第二线圈91A用磁板86A和86B以及放置在其间的柔性印刷电路板87固定到固定基板53A的线圈支撑部53b和53c。之后，沿第二方向Y延伸第一线圈88A的推力产生部88a和88b，沿第一方向X延伸第二线圈91A的推力产生部91a和91b。此外，在线圈88A和91A上方配置固定到两个磁轭66A和66B的上部件66a的两个磁体67A和67B，该两个磁轭66A和66B固定到第一移动框51A。
其结果是，由第一磁轭66A和第一磁体67A形成的第一磁路的磁通以沿垂直方向穿过第一线圈88A的推力产生部88a和88b的方式作用。类似地，由第二磁轭66B和第二磁体67B形成的第二磁路的磁通以沿垂直方向穿过第二线圈91A的推力产生部91a和91b的方式作用。以这种方式，将第一和第二线圈88A和91A固定到固定基板53A，而将第一和第二磁轭66A和66B以及第一和第二磁体67A和67B固定到以相对于固定基板53A在预定范围内可沿第一方向X和第二方向Y移动的方式支撑的第一移动框51A，校正透镜15由第一移动框51A保持。
因此，使用第一导向件和第二导向件的功能，校正透镜15能够在预定范围内沿第一方向X和第二方向Y自由移动。此外，由于磁力将两个磁体67A和67B吸引到两个磁板86A和86B(或者被磁板86A和86B排斥)。其结果是，吸收了第一移动框51A和第二移动框52A之间的松弛(空间)以及第二移动框52A和固定基板53A之间的松弛(空间)，使得在每个接合部可以获得无松弛的状态。因此，可以准确且平滑地控制校正透镜15的运动。
在将电流施加到第一线圈88A时(在第二线圈91A的情况下也获得类似的功能)，由于推力产生部88a和88b沿第二方向Y(在第二线圈91A的情况下沿第一方向X)延伸，因此电流在推力产生部88a和88b沿第二方向Y流动。以这种方式，由于第一磁路的磁通沿与推力产生部88a和88b垂直的垂直方向作用，因此根据弗莱明定则(Fleming’s rule)，指向第一方向X(在第二线圈91A的情况下是第二方向Y)的力作用在第一磁体67A(在第二线圈91A的情况下是第二磁体67B)和第一磁轭66A(在第二线圈91A的情况下是第二磁轭66B)上。
因此，固定有第一磁轭66A的第一移动框51A沿第一方向X移动。其结果是，与施加到第一线圈88A的电流强度相对应，通过第一导向件引导，由第一移动框51A保持的校正透镜15沿第一方向X移动。
此外，如果同时将电流施加到第一线圈88A和第二线圈91A，则以合成的方式传导上述第一线圈88A的运动和第二线圈91A的运动。具体地，由于流过第一线圈88A的电流，校正透镜15沿第一方向X移动，同时由于流过第二线圈91A的电流，校正透镜15沿第二方向Y移动。其结果是，校正透镜15沿对角线方向移动，从而稳定镜头系统2的图像。
图6～9所示的图像稳定器301表示图1～5所示的图像稳定器300的变形实施例，是具有移动线圈系统的电致动器的图像稳定器。该图像稳定器301包括上述实施例所示的图像稳定器300中的两个磁体67A和67B以及两个线圈88A和91A，然而，其位置被切换，且将驱动器构建为移动线圈系统。对于该图像稳定器301，相同的附图标记表示与图像稳定器300中的部件相对应的部件，且省略其重复说明。
图像稳定器301包括第一移动框51B、第二移动框52A和固定基板53B。第一移动框51B具有环状的透镜固定部51a和与其一体地设置的两个线圈固定部51d和51e。将两个线圈固定部51d和51e沿径向互相转动偏移约90°地布置在透镜固定部51a的外侧。在透镜固定部51a的中央设置安装并固定校正透镜15的安装孔58。
在第一线圈固定部51d上安装柔性印刷电路板87的第一线圈安装部87a，将第一磁板86A插入其间。此外，在第二线圈固定部51e上安装柔性印刷电路板87的第二线圈安装部87b，将第二磁板86B插入其间。然后，在第一和第二线圈安装部87a和87b上安装电连接到线圈安装部87a和87b的布线图案上的第一和第二线圈88A和91A。应当指出，第二移动框52A的结构与上述实施例中的结构类似。
固定基板53B的结构在外部形状上与前述固定基板53A大约类似，然而，为了固定第一和第二磁轭66C和66D，支撑部的形状略有不同。具体地，固定基板53B的两个磁轭支撑部53d和53e的上表面设置有安装磁轭66C和66D的下部件66b的安装凹槽343。将下部件66b安装到该安装凹槽343中，通过粘胶等紧固机构固定磁轭66C和66D。磁轭66C和66D的基本形式没有改变，然而，为了减轻重量，接合部66c设置有大的开口孔344。其它结构与图1～4所示的图像稳定器300的结构类似。
此外，在第二实施例中，与前述第一实施例类似，将第一主导向轴63和第一副导向轴65的轴向指定为第一方向X，将与第一方向X垂直地延伸的第二主导向轴77和第二副导向轴79的轴向指定为第二方向Y。应当指出，在本实施例中，也可以以相反的方式设置第一方向和第二方向。
此外，在固定到固定基板53B的第一磁轭66C的下部件66b和第一磁体67A之间以不接触的状态配置固定到第一移动框51B的第一线圈固定部51d的第一磁板86A、第一线圈安装部87a和第一线圈88A。此外，在固定到固定基板53B的第二磁轭66D的下部件66b和第二磁体67B之间以不接触的状态配置固定到第一移动框51B的第二线圈固定部51e的第二磁板86B、第二线圈安装部87b和第二线圈91A。
应当指出，在本实施例中，通过将电致动器的第一和第二磁体67A和67B吸引到第一和第二磁板86A和86B，迫使第一移动框51B和第二移动框52A从固定基板53B远离。然而，通过用第一和第二磁体67A和67B排斥第一和第二磁板86A和86B，可以迫使第一移动框51B和第二移动框52A靠近固定基板53B。
使用这种结构，可以消除接合第一移动框51B和第二移动框52A的第一轴承部和第二轴承部处的松弛，可以消除接合第二移动框52A和固定基板53B的第三轴承部和第四轴承部处的松弛。因此，可以平滑地移动保持校正透镜15的第一和第二移动框51B和52A，此外，可以以恒定的姿态保持校正透镜15。因此，可以防止由于校正透镜15姿态的改变而引起的光学性能的劣化。
如图11A和11B以及图12A和12B所示，在镜筒3A中安装具有上述结构和功能的图像稳定器300、301以构成镜头装置1。该镜头装置1是通过设置具有棱镜7B的第一组透镜7将光路弯转90°的镜头系统。例如，使用该镜头装置1，构成具有如图13和14所示的这种外观的摄像设备。
接下来，参考图10，说明安装有图像稳定器300的镜头装置1的镜头系统2的操作。当镜头系统2的物镜7A对准被摄体时，来自被摄体的光从物镜7A输入到镜头系统2内部。然后通过物镜7A的光在棱镜7B中弯折90°，然后沿镜头系统2的光轴L向CCD4前进。具体地，从第一组透镜7的棱镜7B弯折、从其第二透镜7C射出的光通过第二组透镜8、第三组透镜9和第四组透镜10，还通过第五组透镜11的第七透镜11A和校正透镜15，通过光学滤波器14，在CCD4的对焦屏上形成对应于被摄体的图像。
在这种情况下，在拍摄时，当没有照相机的抖动和振动施加到镜头装置1时，来自被摄体的光沿如光6A的实线所示的光轴L通过第一组镜头7至第五组镜头11的各中心部分移动。因此，在CCD4的焦平面上的预定位置处形成图像，可以获得良好的图像而不产生图像模糊。
另一方面，在拍摄时，当照相机抖动或者振动施加到镜头装置1时，来自被摄体的光以如光6B的链线所示的或者光6C的虚线所示的倾斜状态输入到第一组透镜7。在第一组至第五组透镜中的每个处，入射光6B、6C从光轴L偏移地通过透镜；然而，可以通过根据照相机的抖动等将校正透镜15移动预定量来校正照相机的抖动等。因此，在CCD4的焦平面上的预定位置处形成图像，可以通过消除图像模糊而获得良好的图像。
由模糊检测器检测关于镜头装置1的照相机抖动、振动等。例如，可以使用陀螺传感器作为该模糊检测器。将该陀螺传感器与镜头装置1一起安装在照相机体中，检测作用在镜头装置1上的由拍摄者的手的振动、照相机抖动等引起的加速度、角速度、角加速度等。将陀螺传感器检测的信息例如加速度和角速度提供给控制装置，驱动并控制电致动器54A使得第一移动框51A响应于第一方向X上的抖动沿第一方向X移动，第二移动框52A响应于第二方向Y上的抖动沿第二方向Y移动，从而可以在CCD4的焦平面上的预定位置处形成图像。
图13和14示出作为根据本发明实施例的摄像设备的第一实际例的数字静止照相机200。该数字静止照相机200使用半导体记录介质作为信息记录介质，来自被摄体的光学图像在CCD(固态摄像装置)中被转换为电信号，记录在半导体记录介质中，并在液晶显示器等由平面显示面板形成的显示设备上进行显示。
如图13和其它附图所示，数字静止照相机200包括由水平长壳形成的设备体201和由该设备体201以可转动的方式支撑的照相机部202。照相机部202设置有捕获作为光的被摄体的图像、将光导入用作摄像器的CCD4的镜头装置1。此外，设备体201设置有液晶显示器等显示设备203，其基于从CCD4输出的图像信号显示图像；控制装置，其控制镜头装置1的动作、显示设备203的显示等；在附图中未示出的电池电源等。
相对于作为长度方向的横向在设备体201的两端设置向上突出的第一和第二支承部205和206，在支承部205和206内部形成用于容纳照相机部202的镜头系统容纳部207。此外，在设备体201第一支承部205侧的下部中，设置可横向打开的电池容纳部和存储器容纳部。由设备体201以可自由转动的方式支撑的打开关闭盖208自由地打开、关闭电池容纳部等。将例如锂二次电池的电池电源以可拆卸的方式容纳在电池容纳部中。此外，将外部存储设备半导体存储器(例如记忆棒(memory stick)等)以可拆卸的方式容纳在存储器容纳部中。
在设备体201的第一支承部205的上表面上设置用于拍摄的快门按钮210。在第一支承部205的侧表面的上部配置模式选择拨盘211和电源开关212。模式选择拨盘211是环状的，将电源开关212容纳在模式选择拨盘211的孔中以推入或者进行操作。模式选择拨盘211是能够选择性地在例如静止图像拍摄模式、运动图像拍摄模式、拍摄图像再现/记录模式等之间切换模式的旋转开关。此外，设置电源开关212以接通/断开电池电源等供给的电能。
如图14所示，在设备体201的后表面上设置作为显示设备的平面显示面板(LCD)203；控制按钮214；变焦按钮215；作为方向选择器的操作杆216；自动水平按钮217等。在设备体201的后表面上第二支承部206的一侧配置平面显示面板203用于基于从照相机部202供给的图像信号显示对应于被摄体的被摄体图像。
设置控制按钮214用于从在包含在设备体201中的存储设备等中存储的菜单中选择项目，将控制按钮214配置在平面显示面板203附近。与之相关地，在控制按钮214的下部配置用于接通/断开平面显示面板203的显示的显示切换按钮218和用于在菜单上将一个显示项目切换为另一个的菜单切换按钮219。设置变焦按钮215用于在拍摄和再现时连续地放大、缩小对应于被摄体的图像，将变焦按钮215配置在第一支承部205的基部。在该变焦按钮215上方并排地配置操作杆216和自动水平按钮217。
将照相机部202容纳在设备体201的镜头系统容纳部207中，并且以这种状态其两端被第一和第二支承部205和206支撑。具体地，镜筒3A设置有沿圆柱形轴向从两端向外部突出的圆柱形轴部。在第一和第二支承部205和206的轴承以可自由转动的方式支撑该圆柱形轴部的情况下，设备体201以可自由转动的方式支撑照相机部202。照相机部202包括由大小和形状与镜头系统容纳部207的大小和形状相对应的壳形成的镜筒3A，容纳在镜筒3A中的镜头系统2等。
此外，对于镜筒3A，配置有镜头装置1的物镜7A的前表面侧向外凸出，相对侧的表面是弧形的。当将镜筒3A安装到设备体201时，镜筒3A的厚度大约与设备体201的厚度相同，将镜筒3A形成为在整体上具有大约平坦的表面。因此，作为镜筒3A的凸出侧的前表面的形状与设备体201的镜头系统容纳部207的形状相对应。因此，如果转动照相机部202，则其前表面从设备体201的表面突出，在该突出状态下，照相机部202可以转动预定角度(例如300°)。在镜筒3A的前表面上配置镜头装置1的物镜7A，在其后表面上设置取景器221。此外，在镜筒3A的前表面上设置闪光设备的发光部222等。
可以由包含在设备体201中的筒转动器用电力转动该照相机部202。例如，电机、传送电机能量的齿轮排等可用于制备筒转动器。此外，优选在设备体201中包含检测重力方向的重力传感器。例如，可以使用能够以机械方式检测重力方向的加速度传感器、陀螺传感器和其它装置作为该重力传感器。通过用重力传感器检测重力的方向并基于其检测到的信号控制照相机部202的姿态，可以使照相机部202恒定地面对相对于重力方向的预定方向。
图11A和11B以及图12A和12B用于说明在照相机部202的镜筒具有圆筒形形状的情况下将镜头装置1的镜头系统2和图像稳定器300容纳在镜筒3A中的状态。在根据实施例的图像稳定器300的情况下，从图3和8显而易见，在保持校正透镜15的第一移动框51A等的圆周方向上彼此转动偏移约90°的两个位置处配置用于沿第一方向X驱动校正透镜15和用于沿第二方向Y驱动校正透镜15的电致动器。此外，在这两个位置，一部分图像稳定器300相对于径向向外部显著突出。
因此，将镜筒3A的中心(中心轴线)指定为O0，将校正透镜15的中心(光轴)指定为O1，将图像稳定器300配置在镜筒3A的孔中使得校正透镜15的中心O1与镜筒3A的中心O0相一致。为了防止图像稳定器300的致动器与镜筒3A的孔的内表面接触，需要孔的直径大。然后，为了防止镜筒3A的孔的直径变大，使校正透镜15的中心O1沿偏离第一方向X和第二方向Y的方向从镜筒3A的中心O0偏移适当距离e。因此，如图20A所示，可以将图像稳定器300容纳在小直径的孔中。
在图像稳定器300相对于镜筒3A的倾角α(或者β)对于第一方向X和第二方向Y是45°(α＝β＝45°)的情况下，可以将图像稳定器最有效地容纳在小直径的孔中。这里，倾角α(或者β)是在连接校正透镜15的中心O1和镜筒3A的中心O0的直线与第一方向X(与第二方向Y)之间形成的角。
然而，从图20A显而易见，在镜头系统2中的弯转部分的光轴L仅与第一方向X(或者第二方向Y)平行地移动的状态下，不能防止第一组透镜7中的物镜7A与镜筒3A的孔的内表面接触。因此，不能仅通过偏移如上所述与第一方向X和第二方向Y平行地移动的图像稳定器300来增大物镜7A的直径S2。
然而，存在形成于由第一电致动器和第二电致动器包围的区域中的大的空间，其中可以配置具有大的直径S1的物镜7A。因此，通过相对于镜筒3A的中心O0沿适当方向偏移校正透镜15的中心O1并且将物镜7A配置在与偏移方向相反的一侧，在将镜筒3A的中心O0作为中心的情况下，可以使用具有大的直径S1的物镜7A。以这种方式，可以使用大口径(calibre)的物镜获得明亮的光学系统。其结果是，光量增加，在拍摄运动、室内拍摄等情况下使用高的快门速度可以捕获被摄体的被模糊的程度更轻的图像，而在某些情况下不用依赖于图像稳定器。
此外，根据本发明的实施例，在校正透镜15沿第一方向X或者第二方向Y移动的情况下，通过两个电致动器的协同工作获得移动。因此，整个图像稳定器可以小型化，并具有小移动范围，可以保证预定转移量而不使图像稳定的性能劣化。参考图18A和18B以及图19A和19B给出详细说明。
在参考图19A和19B所说明的相关技术的情况下，由第一电致动器产生的推力的方向与第一方向X相一致，由第二电致动器产生的推力的方向与第二方向Y相一致。因此，如果使校正透镜以力1沿第一方向X移动，则校正透镜沿该方向移动1(乘以1)；此外，如果使校正透镜以力1沿第二方向Y移动，则校正透镜沿该方向移动1(乘以1)。假设校正透镜沿第一方向X移动了+M，沿第二方向Y移动了+M，则在以45°角与第一方向X和第二方向Y相交的方向上的转移量是M。
相反地，在本发明实施例的情况下，如图18A和18B所示，使由第一电致动器产生的推力的方向以45°角与第一方向X相交，使由第二电致动器产生的推力的方向以45°角与第二方向Y相交。在以45°角与第一方向X和第二方向Y相交的方向上的转移量是M/。因此，假设使在第一方向X上的转移量与在第二方向Y上的转移量相等以保证与相关技术相同的移动范围，如图18A所示，镜筒3A的内径的大小可以从直径D减小到直径D1(D＞D1)。因此，可以在整体上使图像稳定器300小型化从而减小前述内径；此外，通过使图像稳定器300小型化，可以使使用图像稳定器300的镜头装置1以及使用该镜头装置1的数字静止照相机200等小型化。
具体地，如图18B所示，在本发明实施例的情况下，对于在具有校正透镜15的第一移动框51A(51B)中产生的力，假设对于X轴方向(第一方向X)以及对于Y轴方向(第二方向Y)以45°角产生力1，X轴和Y轴两个方向上的力变为两个电致动器54A的合力，所产生的推力增加了倍。其结果是，相对于X轴方向和Y轴方向电致动器的能力增加，从而加强了校正能力。
此外，将第一和第二电致动器配置为沿例如相对于作为被摄体的垂直方向(纵向抖动方向)的第一方向X(或者第二方向Y)以及与第一方向X垂直的第二方向Y(横向抖动方向，或者第一方向X)为约45°角的方向产生推力。因此，在将全部透镜等布置在同一中心轴线上的直接动作镜头装置(direct acting lens device)中可以获得类似的效果。因此，设置能够进行良好的拍摄的镜头装置和摄像设备，可以保证与相关技术相同的移动范围且不使图像稳定的性能劣化。此外，在镜头装置具有圆筒形镜筒以及摄像设备包含该镜头装置的情况下，由于图像稳定器中的致动器、对焦机构、变焦机构、快门机构等的环境，可以高效率地安装组件，通过使光轴偏离镜筒的中心而使设备小型化。
此外，在通过棱镜、反射镜等弯转光轴的情况下，可以将物镜配置为通过将图像稳定器300的第一移动方向和第二移动方向两者相对于被摄体的垂直方向和水平方向转动偏移45°，使物镜的光轴指向图像稳定器300的移动方向的对角线方向。因此，可以使物镜的口径更大，通过增大口径而使光量增加可以使镜头系统变亮。因此，使用高的快门速度可以捕获被摄体更清楚的图像，而不依赖于图像稳定器。
图15是说明上述图像稳定器300的控制概念的框图。控制单元130包括图像稳定计算单元131；模拟伺服单元132；驱动电路单元133；四个放大器(AMP)134A、134B、135A和135B等。将第一陀螺传感器136通过第一放大器(AMP)134A、将第二陀螺传感器137通过第二放大器(AMP)134B连接到图像稳定计算单元131。
第一陀螺传感器136检测由施加到照相机体201的照相机抖动等引起的沿第一方向X的偏移量，第二陀螺传感器137检测由施加到照相机体201的照相机抖动等引起的沿第二方向Y的偏移量。虽然在本实施例中说明了通过设置两个陀螺传感器分离地检测沿第一方向X的偏移量和沿第二方向Y的偏移量的例子，勿庸置疑，可以用一个陀螺传感器检测沿第一方向X和第二方向Y两个方向的偏移量。
模拟伺服单元132连接到图像稳定计算单元131。模拟伺服单元132将由图像稳定计算单元131计算的值从数字值变换为模拟值，并输出对应于该模拟值的控制信号。驱动电路单元133连接到模拟伺服单元132。作为第一位置检测元件的第一霍耳元件94通过第三放大器(AMP)135A、作为第二位置检测元件的第二霍耳元件95通过第四放大器(AMP)135B连接到驱动电路单元133。此外，驱动电路单元133连接有作为第一方向驱动线圈的第一线圈88A和作为第二方向驱动线圈的第二线圈91A。
将由第一霍耳元件94检测到的第一移动框51A沿第一方向X的偏移量通过第三放大器135A输入到驱动电路单元133。同样，将由第二霍耳元件95检测到的第二移动框52A沿第二方向Y的偏移量通过第四放大器135B输入到驱动电路单元133。基于该输入信号和来自模拟伺服单元132的控制信号，驱动电路单元133将预定控制信号输出到第一线圈88A或者第二线圈91A或者第一线圈88A和第二线圈91A两者，以移动校正透镜15来稳定图像。
图16是示出设置有具有上述结构和功能的图像稳定器300的数字静止照相机200的示意性结构的第一实施例的框图。该数字静止照相机200包括镜头装置1、控制单元140、存储设备141、操作单元142、显示设备102、外部存储器143等。镜头装置1具有图像稳定器300。控制单元140在控制装置中起关键作用。存储设备141具有用于驱动控制单元140的程序存储器、数据存储器、其它RAM/ROM等。操作单元142输入各种指令信号等用于切换电源的接通/断开、选择拍摄模式、进行拍摄等。显示设备102显示所捕获的图像等。外部存储器143增大存储容量。
控制单元140包括例如具有微型计算机(CPU)的工作电路等。存储设备141、操作单元142、模拟信号处理单元144、数字信号处理单元145、两个A/D转换器146和147、D/A转换器148和定时产生器(TG)149等连接到该控制单元140。模拟信号处理单元144连接到安装到镜头装置1的CCD4，通过对应于从CCD4输出的捕获图像的模拟信号来进行预定信号处理。该模拟信号处理单元144连接到第一A/D转换器146，由该A/D转换器146将模拟信号处理单元144的输出转换为数字信号。
第一A/D转换器146连接有对从第一A/D转换器146所供给的数字信号进行预定信号处理的数字信号处理单元145。该数字信号处理单元145连接有显示设备102和外部存储器143，基于作为数字信号处理单元145的输出信号的数字信号，将对应于被摄体的图像显示在显示设备102上，或者将该图像存储在外部存储器143中。此外，第二A/D转换器147连接有示出模糊检测单元的具体例子的陀螺传感器151。由该陀螺传感器151检测数字静止照相机200的振动、抖动等，根据检测结果进行图像稳定。
D/A转换器148连接有作为用于稳定图像的伺服计算单元的驱动控制单元152。驱动控制单元152根据校正透镜15的位置通过驱动并控制图像稳定器300来稳定图像。驱动控制单元152连接有图像稳定器300以及作为通过检测两个移动框51A和52A的位置来检测校正透镜15的位置的位置检测单元的第一位置检测器94和第二位置检测器95。此外，定时产生器(TG)149连接到CCD4。
因此，当将被摄体的图像输入到镜头装置1的镜头系统2，然后在CCD4的焦平面上形成图像时，CCD4的图像信号作为模拟信号输出，在模拟信号处理单元144处对该模拟信号进行预定处理，之后由第一A/D转换器146将其转换为数字信号。在数字信号处理单元145处进行了预定处理之后，在显示设备102上显示来自A/D转换器146的输出作为对应于被摄体的图像，或者作为存储信息将其存储在外部存储器中。
在上述拍摄状态下，当振动、抖动等施加到处于工作状态的具有图像稳定器300的数字静止照相机200时，陀螺传感器151检测该振动、抖动等，然后将其检测信号输出到控制单元140。收到该信号之后，控制单元140进行预定计算处理，将控制图像稳定器300的动作的控制信号输出到驱动控制单元152。驱动控制单元152基于来自控制单元140的控制信号将预定驱动信号输出到图像稳定器300，从而使第一移动框51A沿第一方向X移动预定量，使第二移动框52A沿第二方向Y移动预定量。这使得可以通过移动校正透镜15来稳定图像，从而获得良好的图像。
图17是示出设置有具有上述结构和功能的图像稳定器300的数字静止照相机的示意性结构的第二实施例的框图。该数字静止照相机200包括镜头装置1、视频记录/再现电路单元160、内部存储器161、视频信号处理单元162、显示设备163、外部存储器164、校正透镜控制单元165等。镜头装置1具有图像稳定器300。视频记录/再现电路单元160在控制装置中起关键作用。内部存储器161具有用于驱动视频记录/再现电路单元160的程序存储器、数据存储器、其它RAM/ROM等。视频信号处理单元162将捕获的图像等处理为预定信号。显示设备163显示捕获的图像等。外部存储器164增大存储容量。校正透镜控制单元165驱动并控制图像稳定器300。
视频记录/再现电路单元160包括例如具有微型计算机(CPU)的工作电路等。内部存储器161、视频信号处理单元162、校正透镜控制单元165、监视器驱动单元166、放大器167和三个接口(I/F)171、172和173连接到该视频记录/再现电路单元160。视频信号处理单元162通过放大器167连接到安装到镜头装置1的CCD4，将已处理为预定视频信号的信号输入到视频记录/再现电路单元160。
显示设备163通过监视器驱动单元166连接到视频记录/再现电路单元160。此外，连接器168连接到第一接口(I/F)171，可以以可自由拆卸的方式将外部存储器164连接到该连接器168。在设备体201B中设置的连接端174连接到第二接口(I/F)172。
作为模糊检测单元的加速度传感器175通过第三接口(I/F)173连接到校正透镜控制单元165。该加速度传感器175检测由于振动、抖动等而施加到设备体201B的偏移作为加速度，陀螺传感器可以用作该加速度传感器175。校正透镜控制单元165连接有图像稳定器300的镜头驱动单元，用于驱动并控制校正透镜15；以及检测校正透镜15的位置的两个位置检测传感器94和95。
因此，当将被摄体的图像输入到镜头装置1的镜头系统2，然后在CCD4的焦平面上形成图像时，通过放大器167将该图像信号输入到视频信号处理单元162。将在该视频信号处理单元162处处理为预定视频信号的信号输入到视频记录/再现电路单元160。因此，从视频记录/再现电路单元160将对应于被摄体的图像的信号输出到监视器驱动单元166以及内部存储器161或者外部存储器164。其结果是，通过监视器驱动单元166在显示设备163上显示对应于被摄体的图像的图像，或者根据需要将其作为信息信号记录在内部存储器161或者外部存储器164中。
在上述拍摄状态下，当振动、抖动等施加到处于工作状态的具有图像稳定器300的设备体201B时，加速度传感器175检测该振动、抖动等，然后将检测信号通过校正透镜控制单元165输出到视频记录/再现电路单元160。收到该信号后，视频记录/再现电路单元160进行预定计算处理，将控制图像稳定器300的动作的控制信号输出到校正透镜控制单元165。该校正透镜控制单元165基于来自视频记录/再现电路单元160的控制信号将预定驱动信号输出到图像稳定器300，从而将第一移动框51A沿第一方向X移动预定量，将第二移动框52A沿第二方向Y移动预定量。这使得可以通过移动校正透镜15来稳定图像，从而获得良好的图像。
如上所述，根据本发明实施例的图像稳定器，将镜头装置构成为折叠镜头，将通过物镜的光在棱镜中弯转90°之后导向图像稳定器中的校正透镜。因此，在摄像装置的姿态正确的情况下，校正透镜与地面平行，作为校正透镜的移动方向的第一方向和第二方向与重力作用的方向垂直。因此，重力不会将以可自由移动的方式保持校正透镜的第一和第二移动框拉向第一方向或者第二方向，不需要对图像稳定器连续施加用于将第一和第二移动框保持在与重力相反的方向上的电流。其结果是，在摄像设备以正确的姿态捕获图像的情况下可以大大减少能量消耗，使得摄像设备可以长时间使用。此外，由于减小了移动校正透镜的推力，可以允许第一和第二移动框的重量即约1G的照相机抖动加速度，可以处理更强烈的照相机抖动等照相机抖动。
然而，应当指出，根据本发明实施例的图像稳定器可以用于校正透镜的光轴面对水平方向的直接动作镜头装置。在这种情况下，也可以通过使校正透镜的移动范围小而使整个设备小型化，而校正透镜在最需要稳定图像的纵向抖动和横向抖动的方向上具有与相关技术的移动距离相同的移动距离且不使图像稳定的性能劣化。此外，由于增大了物镜的口径，镜头系统中的光量增加，因此可以加亮光学系统，从而即使在黑暗的位置也可以以高的快门速度捕获被摄体的图像且获得更清楚的图像。
本发明不限于以上说明并且在附图中所示的实施例，可以进行各种变形而不脱离本发明的精神。例如，虽然在上述实施例中说明了将数字静止照相机用作摄像设备的例子，但是本发明也可以应用于数字摄像机、配备照相机的个人计算机、具有内置照相机的移动电话以及其它摄像设备。此外，虽然说明了将五组透镜用作镜头装置1的例子，但是应当指出，本发明可以应用于四组透镜或者少于四组透镜，还可以应用于六组透镜或多于六组透镜。
本领域技术人员应当理解，可以根据设计需要和其它因素进行各种变形、组合、子组合以及替换，而不脱离所附权利要求或者其等同物的范围。
互相参考的相关申请本发明包含2005年12月8日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-355248所涉及的主题，其全部内容在此引入作为参考。
权利要求
1.一种图像稳定器，包括驱动器，其包括能够相对移动的线圈和磁体，所述驱动器控制保持在移动框上的校正透镜沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与所述第一方向和所述光轴垂直的第二方向移动，并且控制所述校正透镜的光轴与所述镜头系统的光轴相一致，以使图像稳定，其中，所述线圈和所述磁体中的一个被固定到所述移动框，另一个被固定到以可移动的方式支撑所述移动框的支撑框；所述驱动器包括用于沿所述第一方向移动所述校正透镜的第一线圈、用于沿所述第二方向移动所述校正透镜的第二线圈以及对所述第一线圈和所述第二线圈施加磁力的磁体；以及所述第一线圈和所述第二线圈被布置为由所述磁体的磁力从所述第一线圈产生的推力的方向是所述第一方向，由所述磁体的磁力从所述第二线圈产生的推力的方向是所述第二方向，所述第一方向和所述第二方向中的每一个与连接所述校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
2.根据权利要求1所述的图像稳定器，其特征在于，通过制备两个扁平线圈的组合来获得所述第一线圈和所述第二线圈，所述两个扁平线圈是平面卷绕的且使直线部分作为产生推力的推力产生部。
3.根据权利要求1所述的图像稳定器，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈固定到所述移动框，所述磁体通过磁轭固定到所述支撑框。
4.根据权利要求1所述的图像稳定器，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈固定到所述支撑框，所述磁体通过磁轭固定到所述移动框。
5.一种镜头装置，包括图像稳定器，所述图像稳定器包括具有能够相对移动的线圈和磁体的驱动器，所述驱动器控制保持在移动框上的校正透镜沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与所述第一方向和所述光轴垂直的第二方向移动，并且控制所述校正透镜的光轴与所述镜头系统的光轴相一致，以使图像稳定，其中，所述图像稳定器被设置为所述线圈和所述磁体中的一个被固定到所述移动框，另一个被固定到以可移动的方式支撑所述移动框的支撑框；所述驱动器包括用于沿所述第一方向移动所述校正透镜的第一线圈、用于沿所述第二方向移动所述校正透镜的第二线圈以及对所述第一线圈和所述第二线圈施加磁力的磁体；以及所述第一线圈和所述第二线圈被布置为由所述磁体的磁力从所述第一线圈产生的推力的方向是所述第一方向，由所述磁体的磁力从所述第二线圈产生的推力的方向是所述第二方向，所述第一方向和所述第二方向中的每一个与连接所述校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
6.一种摄像设备，包括镜头装置，所述镜头装置包括图像稳定器，所述图像稳定器具有包括能够相对移动的线圈和磁体的驱动器，所述驱动器控制保持在移动框上的校正透镜沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与所述第一方向和所述光轴垂直的第二方向移动，并且控制所述校正透镜的光轴与所述镜头系统的光轴相一致，以使图像稳定，其中，所述图像稳定器被设置为所述线圈和所述磁体中的一个被固定到所述移动框，另一个被固定到以可移动的方式支撑所述移动框的支撑框；所述驱动器包括用于沿所述第一方向移动所述校正透镜的第一线圈、用于沿所述第二方向移动所述校正透镜的第二线圈以及用于对所述第一线圈和所述第二线圈施加磁力的磁体；以及所述第一线圈和所述第二线圈被布置为由所述磁体的磁力从所述第一线圈产生的推力的方向是所述第一方向，由所述磁体的磁力从所述第二线圈产生的推力的方向是所述第二方向，所述第一方向和所述第二方向中的每一个与连接所述校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
全文摘要
本发明提供一种图像稳定器、镜头装置和摄像设备。图像稳定器包括具有线圈和磁体的驱动器，其中，驱动器使移动框上的校正透镜沿与镜头系统的光轴垂直的第一方向以及沿与第一方向和光轴垂直的第二方向移动，校正透镜的光轴与镜头系统的光轴相一致。将线圈和磁体固定到移动框和支撑框；驱动器包括用于沿第一和第二方向移动校正透镜的第一和第二线圈以及对该线圈施加磁力的磁体；从第一和第二线圈产生的推力指向第一和第二方向，各自与连接校正透镜的光轴和镜筒的中心的直线形成约45°的角。
文档编号H04N5/225GK1979254SQ20061014039
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者高桥立幸, 前田一平 申请人:索尼株式会社