具有光学图像稳定器的成像装置的制作方法

专利名称：具有光学图像稳定器的成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成像装置，更具体地涉及一种具有光学图像稳定器的成像装置，该光学图像稳定器通过驱动图像传感器(CCD)完成图像稳定操作以消除由于例如手抖动(相机抖动)的振动引起的图像抖动。
背景技术：
众所周知，当例如手抖动的振动作用于成像装置时，引起成像装置(例如相机)具有图像稳定器以校正相机抖动(图像抖动)。例如，在数码相机中，其将图像传感器(例如CCD或CMOS)用作图像介质，通过沿着位于垂直于图像传感器光轴平面图像入射(incident)光轴的平面(在平行于图像传感器的成像平面的方向)依据检测到的相机抖动的角速度数值进行运动。
因为由相机抖动等产生的图像传感器的倾斜引起的位置误差对照片质量有很大的不利影响，所以当图像传感器为了校正图像抖动而被驱动时，需要更高的驱动精度。对驱动精度不利影响的主要原因是间隙(clearance)，其存在于引导轴部分中以引导图像传感器，和在驱动力传递机构中产生的反作用力(backlash)，该驱动力机构转移来自例如电机的传动装置的驱动力。

发明内容
本发明提供了一种紧凑的且成本低廉的成像装置，其具有能够通过高精度地驱动图像传感器完成图像稳定性的光学图像稳定器。
根据本发明的一个方面，提供了一种成像装置，其包括具有成像表面的图像传感器，目标图像通过拍摄光学系统形成在该成像表面上；以平行于图像传感器的成像表面的方向引导图像传感器的引导装置；以及当传动装置被引导装置引导时，基于检测施加在拍摄光学系统上的振动量的方向和幅度的图像抖动检测器的输出，来驱动图像传感器传动装置。引导装置和传动装置的一个和另一个被分别地相对于拍摄光学系统的光轴方向提供在图像稳定平面的前面和后面，该平面与图像传感器的成像平面一致。
期望相对于光轴方向，该传动装置提供在图像稳定平面的前面，而引导装置提供在图像稳定平面的后面。
期望引导装置和传动装置是沿着第一方向中的图像稳定平面直线移动图像传感器的第一引导装置和第一传动装置，以及沿着第二方向中的图像稳定平面直线移动图像传感器的第二引导装置和第二传动装置。
期望提供的引导装置为了在平行于图像稳定平面的方向延伸，其中的引导装置包括滑动地安装经过图像传感器支撑部件的直线引导轴。
期望传动装置包括电机和驱动力传递装置，该电机具有大致平行于直线引导轴延伸的转轴，而驱动力传递装置将电机转轴的旋转运动转换为在平行于所述引导轴的方向上运动的直线运动，从而将直线运动施加到图像传感器支撑部件。
期望电机包含步进电机。
期望驱动力传递装置包含传动螺母，其依据电机的转轴的旋转，在平行于直线引导轴的方向上移动。
期望驱动力传递装置还包括直线运动部件，其通过传动螺母在平行于直线引导轴的方向上运动；以及摆动构件，其围绕平行于拍摄光学系统的光轴的旋转轴旋转，所述构件推动图像传感器支撑部件以沿着直线引导轴的引导方向运动。
根据上述结构，可以获得低成本的紧凑的成像装置，其中包括能高精度地驱动图像传感器来实现图像稳定性的光学图像稳定器。


下面将参考附图对本发明做详细说明，其中图1是本发明用于一个可伸缩变焦镜头实施例，变焦镜头筒处于缩回状态时的剖视图；图2是图1中所示的变焦镜头处于拍摄状态时的剖视图；图3是变焦镜头的一部分在其广角极限位置时的放大剖视图；图4是变焦镜头的一部分在其长焦极限位置时的放大剖视图；图5是一个结构图，表示具有如图1和2中所示变焦镜头的相机电路结构；图6是一个概念图，表示螺纹环和凸轮环的运动轨迹，以及第一镜头组和第二镜头组由于凸轮环的运动而产生的运动轨迹；图7是一个概念图，表示第一镜头组和第二镜头组中每一镜头组的组合运动轨迹，其中包括了螺纹环和凸轮环的运动轨迹；图8是图1和2中所示变焦镜头的分解透视图；图9是一个图像稳定机构的部件和图8中所示径向伸缩机构的分解透视图；图10是图像稳定机构和径向伸缩机构的前视透视图，表示CCD支架在图1所示变焦镜头处于缩回状态时的缩回状态；图11是图像稳定机构和径向伸缩机构的前视透视图，表示CCD支架在变焦镜头处于拍摄状态时的光轴前伸状态；图12是当从图10和11后侧看去时，图像稳定机构一部分的后视透视图；
图13是图像稳定机构和径向伸缩机构处于图10所示的状态中，从光轴方向的前方看去时的前视图；图14是图像稳定机构和径向伸缩机构处于图11所示的状态中，从光轴方向的前方看去时的前视图；图15是支撑CCD支架的水平运动框架和垂直运动框架，以及附加部件的前视透视图；图16是图15中所示水平运动框架和垂直运动框架，以及附加部件的前视透视图；图17是图15和16中所示水平运动框架和垂直运动框架，以及附加部件的后视透视图；图18是沿着图16中所示D1-D1线所作的，CCD支架、水平运动框架、垂直运动框架和其它部件的剖视图；图19是图15至18中所示部件和其它附加部件的前视图，表示在水平驱动杆作用下在水平方向中的图像稳定作用；图20是图19中所示部件的前视图，表示水平驱动杆与CCD支架、水平运动框架和垂直运动框架的垂直运动之间的关系；图21是侧视图，部分截面，示出了CCD支架和传动装置相对于拍摄光轴方向的位置关系；图22是侧视图，示出了y轴方向传动机构(包括第二步进电机和垂直引导轴)和CCD的前/后位置关系；图23是侧视图，示出了包括了与图22所示相反的第二步进电机和垂直引导轴的前/后位置关系的修改实施例；图24是侧视图，示出了第二步进电机、垂直引导轴和CCD的前/后位置关系的比较实施例；图25是侧视图，示出了第二步进电机、垂直引导轴和CCD的前/后位置关系的另一比较实施例；图26是侧视图，示出了第二步进电机、垂直引导轴和CCD的前/后位置关系的又一比较实施例。
具体实施例方式
图1和2表示结合在变焦镜头相机中的变焦镜头10的横截面。变焦镜头10具有一个盒形的壳体11和一个可伸缩地支撑在壳体11中的可伸缩筒部分12。壳体11被相机的外部部件覆盖，外部部件在图中未表示。变焦镜头10的拍摄光学系统包括第一镜头组13a，快门13b，光圈13c，第二镜头组13d，第三镜头组13e，低通滤波器13f，和CCD图像传感器13g(下文中称为CCD)，从物体侧(图1和2中所示的左侧)看去具有上述顺序。如图5中所示，CCD 13g与具有图像处理电路的控制电路14a相连。这样，电子图像可以在相机外表面上带的LCD监视器14b上显示，且电子图像数据可以存储在内存14c中。在图2所示变焦镜头10的拍摄状态(准备拍摄的状态)中，构成拍摄光学系统的全部光学元件排列在相同的拍摄光轴Z1上。另一方面，在图1所示变焦镜头10的容纳(径向缩回)状态中，第三镜头组13e，低通滤波器13f和CCD 13g从拍摄光轴Z1移至在壳体11中向上径向缩回，且第二镜头组13d直线缩回到由于第三镜头组13e，低通滤波器13f和CCD 13g向上径向缩回运动而产生的空间中，这减小了变焦镜头10在其缩回状态中的长度。下文中将对包括径向缩回机构的变焦镜头10的全部结构作详细说明，该径向缩回机构用于向上径向缩回光学元件。在下面的说明中，装有变焦镜头10的变焦镜头相机体的垂直方向和水平方向从其前方看去时分别表示为y轴和x轴。
壳体11具有一个中空盒形部分15和一个中空固定环部分16，该中空固定环部分16在中空盒形部分15的前壁15a上形成，从而围绕拍摄光轴Z1封闭拍摄光学系统。作为固定环部分16中心的旋转中心轴Z0平行于拍摄光轴Z1，并偏移地位于拍摄光轴Z1下方。缩回空间(预留空间)SP(图1和2)在盒形部分15中形成并位于固定环部分16上方。
变焦齿轮17(图8，10和11)支撑在固定环部分16的内圆周表面侧上，围绕一个平行于旋转中心轴Z0的轴旋转。变焦齿轮17通过一个由壳体11支撑的变焦电机MZ(图5，10，和11)来回旋转。此外，固定环部分16在其内圆周表面上具有内螺纹16a，圆周槽16b和多个直线导槽16c(图8中只表示了其中一个)。圆周槽16b是一个环形槽，其中心位于旋转中心轴Z0上，而多个直线导槽16c平行于旋转中心轴Z0(见图3，4和8)。
螺纹环18支撑在固定环部分16内侧，以围绕旋转中心轴Z0旋转。螺纹环18具有与固定环部分16内螺纹16a啮合的外螺纹18a，从而由于内螺纹16a与外螺纹18a的啮合，螺纹环18可以在旋转的同时，在光轴方向前伸或缩回。螺纹环18在其外圆周面上，在外螺纹18a的前方，还具有多个旋转引导突起18b(图8中只表示了其中两个)。在图2至4表示的状态中，螺纹环18相对于固定环部分16，前伸到其最前端的位置，内螺纹16a与外螺纹18a彼此分离，同时多个旋转引导突起18b可滑动地装在圆周槽16b中，从而防止螺纹环18继续在光轴方向运动且只允许螺纹环18在光轴方向的一个固定位置上旋转。螺纹环18在外螺纹18a的螺纹上还具有与变焦齿轮17啮合的环形正齿轮18c。正齿轮18c的齿平行于拍摄光轴Z1排列。变焦齿轮17在其轴向延长，从而在螺纹环18从图1中所示螺纹环18缩回状态至图2和11中所示螺纹环18展开状态的整个运动范围内始终与正齿轮18c啮合。螺纹环18由两个在光轴方向上可分离的组合环部件构成。在图10和11中，只表示了螺纹环18的后部环部件。
直线引导环20支撑在螺纹环18的内侧。如图4中所示，直线引导环20在靠近其后端处具有一个直线引导突起20a，并通过直线引导突起20a与固定环部分16直线引导槽16c的可滑动结合，沿着旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)直线引导。在螺纹环18的内圆周面和直线引导环20的外圆周面之间，具有旋转引导部分21。螺纹环18由直线引导环20支撑成可以相对于直线引导环20旋转，并可以通过旋转引导部分21与直线引导环20一起在光轴方向运动。旋转引导部分21由一些在轴向不同位置上具有的圆周槽和一些径向突起组成，其中的每个突起都可滑动地结合在相应的圆周槽中(见图3和4)。
直线引导环20在其内圆周面上具有多个平行于旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)延伸的直线引导槽20b(图1至4中的每幅图都仅表示了其中一个槽)。多个从第一镜头组直线引导环22径向向外突出的直线引导突起22a(图1至4中的每幅图都仅表示了其中一个槽)和多个从第二镜头组直线引导环23径向向外突出的直线引导突起23a(图1至4中的每幅图都仅表示了其中一个槽)分别与多个直线引导槽20b可滑动地结合。第一镜头组直线引导环22通过在第一镜头组直线引导环22内圆周面上形成的多个直线引导槽22b(图2和3中的每幅图都仅表示了其中一个槽)，在平行于旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)的方向引导第一镜头组支撑框架24。第二镜头组直线引导环23通过多个直线引导键23b(图1至4中的每幅图都仅表示了其中一个键)，在平行于旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)的方向直线地引导第一镜头组支撑框架25。第一镜头组支撑框架24通过调焦框架29支撑第一镜头组13a，而第二镜头组支撑框架25支撑第二镜头组13d。
在直线引导环20内侧具有可以围绕旋转中心轴Z0旋转的凸轮环26。凸轮环26由第一镜头组直线引导环22和第二镜头组直线引导环23支撑，并可以相对于第一镜头组直线引导环22和第二镜头组直线引导环23中的每一个旋转，并可以通过旋转引导部分27和28(见图4)与上述两环一起在光轴方向运动。如图3和4所示，旋转引导部分27由一个在凸轮环26外圆周面上形成的不连续圆周槽27a(图3中未表示)，和一个从第一镜头组直线引导环22径向向内突出的内法兰27b组成，该内法兰27b可滑动地结合在不连续圆周槽27a中。如图3和4所示，旋转引导部分28由一个在凸轮环26内圆周面上形成的不连续圆周槽28a(图3中未表示)，和一个从第二镜头组直线引导环23径向向外突出的外法兰28b组成，该外法兰28b可滑动地结合在不连续圆周槽28a中。
如图4所示，在凸轮环26上具有多个径向向外突出的随动突起26a(图4中只表示了其中之一)。这些随动突起26a穿过多个在直线引导环20中形成的随动引导槽20c(图4中只表示了其中之一)，结合在多个在螺纹环18内圆周面上形成的旋转传递槽18d(图4中只表示了其中之一)中。每一旋转传递槽18d都平行于旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)，且每一随动突起26a可滑动地结合在相应旋转传递槽18d中，以防止相对于相应旋转传递槽18d在圆周方向上运动。从而，螺纹环18的旋转通过多个旋转传递槽18d和多个随动突起26a之间的结合被传递给凸轮环26。尽管每一随动引导槽20c的渐变形状没有在图中表示，但每一随动引导槽20c都包括一个中心在旋转中心轴Z0上的圆周槽部分和一个平行于内螺纹16a的倾斜导向槽部分。因此，当由于螺纹环18的旋转而旋转时，凸轮环26旋转，同时如果每一随动突起26a都结合在相应随动引导槽20c的导向槽部分中时，凸轮环26沿着旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)前后运动，而如果每一随动突起26a都结合在相应随动引导槽20c的圆周槽部分中时，则凸轮环26在光轴方向的一个固定位置上旋转，而不前后运动。
凸轮环26是一个在其外部和内部圆周面上分别具有多个外凸轮槽26b(图3中只表示了其中之一)和多个内凸轮槽26c(图3和4中只表示了其中之一)的双侧凸轮环。这些外凸轮槽26b分别可滑动地与多个从第一镜头组支撑框架24径向向内突出的凸轮从动件24a(图3中只表示了其中之一)结合，而内凸轮槽26c分别可滑动地与多个从第二镜头组支撑框架25径向向外突出的凸轮从动件25a(图3和4中的每幅图都只表示了其中之一)结合。从而，当凸轮环26旋转时，由第一镜头组直线引导环22在光轴方向直线引导的第一镜头组支撑框架24根据这些外凸轮槽26b的轮廓，沿着旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)以预定的动作前后运动。同样，当凸轮环26旋转时，由第二镜头组直线引导环23在光轴方向直线引导的第二镜头组支撑框架25根据这些内凸轮槽26c的轮廓，沿着旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)以预定的动作前后运动。
第二镜头组支撑框架25具有一个容纳第二镜头组13d的柱形部分25b(见图1和2)，并在柱形部分25b的前方支撑快门13b和光圈13c以允许快门13b和光圈13c中的每一个开启和关闭。快门13b和光圈13c可以分别通过快门致动器MS和光圈致动器MA开启和关闭(见图5)，其由第二镜头组支撑框架25支撑(见图5和15)。
容纳第一镜头组13a的调焦框架29由第一镜头组支撑框架24支撑，能沿着旋转中心轴Z0(和拍摄光轴Z1)运动。调焦框架29可以通过调焦电机MF前后运动(见图5)。
变焦电机MZ、快门致动器MS、光圈致动器MA和调焦电机MF中的每一个都由控制电路14a控制。开启相机主开关14d(见图5)时，驱动变焦电机MZ将变焦镜头10带动到图2所示的拍摄状态。关闭相机主开关14d(见图5)时，变焦镜头10从拍摄状态移动到图1所示的缩回状态。
上述变焦镜头10的操作总结如下。当在图1所示变焦镜头10的缩回状态中开启主开关14d时，驱动变焦齿轮17向镜筒前伸位置旋转。从而，螺纹环18在旋转的同时在光轴方向向前运动，同时，直线引导环20与螺纹环18一起直线向前运动。此外，螺纹环18的旋转导致凸轮环26相对于直线引导环20在旋转的同时在光轴方向前运动。第一镜头组直线引导22和第二镜头组直线引导环23与凸轮环26一起在光轴方向直线向前运动。第一镜头组支撑框架24和第二镜头组支撑框架25中的每一个都相对于凸轮环26以预定的动作在光轴方向上运动。因此，当变焦镜头10从其缩回状态伸展开时，第一镜头组13a在光轴方向上的运动量由凸轮环26相对于固定环部分16的运动量与第一镜头组支撑框架24相对于凸轮环26的运动量(第一镜头组支撑框架24通过凸轮槽26b的前伸/缩回量)的和决定。而且，当变焦镜头10从其缩回状态伸展开时，第二镜头组13d在光轴方向上的运动量由凸轮环26相对于固定环部分16的运动量与第二镜头组支撑框架25相对于凸轮环26的运动量(第二镜头组支撑框架25通过凸轮槽26c的前伸/缩回量)的和决定。
图6表示螺纹环18和凸轮环26的运动轨迹及第一镜头组13a和第二镜头组13b相对于凸轮环16的运动轨迹(凸轮槽26b和凸轮槽26c的凸轮图)。垂直轴表示镜筒从变焦镜头10的缩回状态到其长焦极限位置的旋转量(角度位置)，而水平轴表示镜筒在光轴方向上的运动量。如图6所示，螺纹环18在光轴方向上向前运动，同时旋转到一个旋转角度θ1，该角度大致位于变焦镜头10从缩回位置(图1所示)至广角极限位置(如图2中所示，从拍摄光轴Z1上，由变焦镜头10的上半部分表示)的延伸范围中点，而螺纹环18如上所述在变焦镜头10从旋转角度θ1至长焦极限位置(如图4中所示，从拍摄光轴Z1上，由变焦镜头10的下半部分表示)的延伸范围内，在光轴方向一个固定位置中旋转。另一方面，凸轮环26在光轴上向前运动，同时旋转到一个旋转角度θ2，该角度在变焦镜头10从缩回位置延伸至广角极限位置的范围内，紧接在变焦镜头10广角极限位置后，而凸轮环26类似于螺纹环18，如上所述在变焦镜头10从旋转角度θ2至长焦极限位置的延伸范围内，在光轴方向一个固定位置中旋转。在从广角极限位置到长焦极限位置的变焦范围内，第一镜头组13a在光轴方向上的运动量由第一镜头组支撑框架24相对于凸轮环26的运动量(第一镜头组支撑框架24通过凸轮槽26b的前伸/缩回量)决定，其中凸轮环26在光轴方向中的一个固定位置上旋转，而第二镜头组13d光轴方向上的运动量由第二镜头组支撑框架25对于凸轮环26的运动量(第二镜头组支撑框架25通过凸轮槽26c的前伸/缩回量)决定，其中凸轮环26在光轴方向中的一个固定位置上旋转。变焦镜头10的焦距根据光轴方向上第一镜头组13a和第二镜头组13d之间的相对运动而变化。图7表示第一镜头组13a的实际运动路径，其通过结合螺纹环18和凸轮环26的运动量与第一镜头组13a通过凸轮槽26b的运动量而获得。图7还表示了第二镜头组13d的实际运动路径，其通过结合螺纹环18和凸轮环26的运动量与第二镜头组13d通过凸轮槽26c的运动量而获得。
在从广角极限位置到长焦极限位置的变焦范围内，使用调焦电机MF独立于其他光学元件，通过在光轴方向移动第一镜头组13a而执行调焦操作。
第一镜头组13a和第二镜头组13d的操作已经在上文中进行了说明。在本发明的变焦镜头10中，变焦镜头10从第三镜头组到CCD 13g的光学元件可以从拍摄光轴Z1上的拍摄位置缩回到位于上述拍摄位置上方的偏离光轴的缩回位置(径向缩回位置)Z2。此外，通过在垂直于拍摄光轴Z1的平面上将光学元件从第三镜头组移动到CCD 13g，也可以消除图像抖动。下文中将说明缩回机构和图像稳定机构。
如图8和18所示，由CCD支架30容纳的第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g可以作为一个单元。CCD支架30具有支架体30a、密封部件30b和压板30c。第三镜头组13e由支架体30a支撑在其前端的孔中。低通滤波器13f支撑在一个支架体30a内表面上形成的法兰和密封部件30b之间，而CCD 13g支撑在密封部件30b和压板30c之间。支架体30a和压板30c通过三个固定螺30d(见图17和18)彼此分离地围绕CCD支架30的中心轴(变焦镜头10拍摄状态中的拍摄光轴Z1)排列固定。三个固定螺丝30d还将固定图像传递柔性印制板31的一个端部固定到压板30c的后表面上，使得CCD 13g的感光层与图像传递柔性印制板31电连接。
图像传递柔性印制板31从其在CCD 13g上的连接端延伸到壳体11中的缩回空间SP。图像传递柔性印制板31具有第一直线部分31a，U形部分31b，第二直线部分31c，和第三直线部分31d(见图1和2)。第一直线部分31a与拍摄光轴Z1基本上成直角并向上延伸。U形部分31b从第一直线部分31a向前弯曲。第二直线部分31c从U形部分31b向下延伸。第三直线部分31d从第二直线部分31c向上折叠。第三直线部分31d固定到壳体11前臂15a的内表面。第一直线部分31a，U形部分31b和第二直线部分31c(除第三直线部分31d外)用作一个自由变形部分，其可以根据CCD支架30的动作自由弹性变形。
CCD支架30通过围绕CCD支架30中心轴(在变焦镜头10准备拍摄状态中的拍摄光轴Z1)分离排列的三个调节螺33(见图17和18)由水平运动框架32支撑。三个压缩螺旋弹簧34安装在CCD支架30和水平运动框架32之间。三个调节螺丝33的轴部分分别插入三个压缩螺旋弹簧34中。当改变调节螺丝33的拧紧量时，每一螺旋弹簧34的压缩量也分别改变。调节螺丝33和压缩螺旋弹簧34位于围绕第三镜头组13e光轴的三个不同位置上，从而，CCD支架30相对于水平运动框架32的倾斜，或第三镜头组13e光轴相对于拍摄光轴Z1的倾斜，可以通过改变三个调节螺33的拧紧量调节。
如图15所示，水平运动框架32由垂直运动框架36支撑，以通过在x轴方向上延伸的水平引导轴35相对运动。特别地，水平运动框架32具有一个矩形框架部分32a，其封闭CCD支架30和从框架部分32a水平延伸的臂部分32b。一个弹簧支撑突起32c在框架部分32a的上表面上形成，而一个倾斜面32d和一个位置限制面32e在臂部分32b的一个端部上形成。位置限制面32e是一个平行于y轴的平面。另一方面，垂直运动框架36具有一对运动限制框架36a和36b，一个弹簧支撑部分36c，一个上部支撑部分36d，和一个下部支撑部分36e。该对运动限制框架36a和36b在x轴方向上间隔分离地布置。弹簧支撑部分36c位于运动限制框架36a和36b之间。上部支撑部分36d位于从弹簧支撑部分36c在x轴方向延伸的直线上。下部支撑部分36e位于上部支撑部分36d的下方。如图16所示，水平运动框架32由垂直运动框架36在一种状态中支撑，在该状态中，框架部分32a位于运动限制框架36a和36b之间，而倾斜面32d和臂部分32b的位置限制面32e位于运动限制框架36b和上部支撑部分36d之间。
水平引导轴35的一端固定到垂直运动框架36的运动限制框架36a上，而水平引导轴35的另一端固定到垂直运动框架36的上部支撑部分36d上。分别在运动限制框架36b和弹簧支撑部分36c上形成的两个通孔彼此水平排列，以允许水平引导轴35穿过运动限制框架36b和弹簧支撑部分36c。水平引导轴35插入的水平通孔32x1和32x2(见图16)分别在水平运动框架32的臂部分32b和弹簧支撑突起32c上形成。水平运动框架32的水平通孔32x1和32x2及上述两个分别在运动限制框架36b和弹簧支撑部分36c上形成的通孔彼此水平排列。由于水平引导轴35可滑动地装在水平通孔32x1和32x2中，因此水平运动框架32由垂直运动框架36支撑，以在x轴方向上可相对于垂直运动框架36运动。水平运动框架偏置弹簧37安装在水平引导轴上弹簧支撑突起32c和弹簧支撑部分36c之间。水平运动框架偏置弹簧37是一个压缩螺旋弹簧并使水平运动框架32向一个方向(图16中向左)偏置，以使弹簧支撑突起32c靠近运动限制框架36a。
垂直通孔36y1和36y2(见图15)进一步分别在垂直运动框架36的上部支撑部分36d和下部支撑部分36e中形成，这两个孔在沿着垂直于拍摄光轴Z1的y轴方向的一条直线上延伸。垂直通孔36y1和垂直通孔36y2垂直排列，而垂直引导轴38(见图8和9)穿过垂直通孔36y1和垂直通孔36y2。垂直引导轴38的两端都固定到壳体11上，从而，垂直运动框架36可以在相机内部沿着垂直引导轴38在y轴方向上运动。更具体地，垂直运动框架36可以在图1中所示拍摄位置和图2中示缩回位置之间运动。当垂直运动框架36位于如图2中所示拍摄位置中时，CCD支架30中的第三镜头组13e的中心、低通滤波器13f和CCD 13g位于拍摄光轴Z1上。当垂直运动框架36位于如图1中所示径向缩回位置中时，CCD支架30中的第三镜头组13e的中心、低通滤波器13f和CCD 13g位于偏离光轴的缩回位置Z2上，该缩回位置Z2位于固定环部分16上方。
垂直运动框架36具有从垂直运动框架36侧面在离开垂直通孔36y1的方向水平突出的弹簧钩部分36f，和在弹簧钩部分36f和固定到壳体11中的弹簧钩部分11a(见图8)之间延伸的垂直运动框架偏置弹簧39。垂直运动框架偏置弹簧39是一个拉伸螺旋弹簧并使垂直运动框架36向下偏置(即，如图2中所示向其拍摄位置偏置)。
如上所述，支持CCD支架30的水平运动框架32由垂直运动框架36支撑，以能在x轴方向相对于垂直运动框架36运动，而垂直运动框架36通过垂直引导轴38由壳体11支撑，以能在y轴方向相对于壳体11运动。图像抖动可以通过在x轴方向和y轴方向移动CCD支架30消除。为了达到这一点，水平驱动杆40和垂直驱动杆41作为实现CCD支架30这种运动的操作机构元件。水平驱动杆40和垂直驱动杆41在杆转轴42上枢转，能够彼此独立旋转(摆动)。杆转轴42位于壳体11中，并平行于拍摄光轴Z1固定。这样，变焦镜头10提供有传动装置，该装置获得CCD支架30的这种运动。将在下面讨论传动装置。
该传动装置提供有水平传动杆40。如图9和19所示，水平传动杆40在杆转轴42的端旋转以平行于拍摄光轴Z1，其中杆转轴42提供在壳体11中并固定。水平传动杆40提供在具有施力端40a的水平传动杆40的上端。水平驱动杆40在施力端40a附近具有一个在光轴方向上向后突出的操作销40b，和一个在光轴方向上向前突出的弹簧钩部分40c。如图12所示，水平驱动杆40的施力端40a紧靠着运动部件43的突起43a。第一运动部件43由一对平行的导杆44(44a和44b)支撑，以在x轴方向滑动，而传动螺母部件45紧靠着运动部件43。传动螺母部件45具有一个内螺纹孔45b和一个滑动安装在导杆44b上的旋转限制槽45a(见图9)，第一步进电机46的传动轴(丝杠)46a拧入内螺纹孔45b中。如图13和14中所示，传动螺母部件45从左侧紧靠着运动部件43。拉伸螺旋弹簧47的一端钩在水平驱动杆40的弹簧钩部分40c上，而弹簧47的另一端钩在从壳体11内表面突起的弹簧钩部分11b上(见图12)。拉伸螺旋弹簧47将水平驱动杆40向一个方向偏置，以使运动部件43紧靠着传动螺母部分45，即，图13、14和19中所示的逆时针位置。由于这种结构，操作第一步进电机46导致传动螺母部件45沿着导杆44移动，同时导致运动部件43与传动螺母部件一起运动，从而造成水平驱动杆40围绕杆转轴42摆动。特别地，如图13和14所示，向右移动传动螺母部件45导致传动螺母部件45克服拉伸弹簧47的偏置力，向相同方向压运动部件43，从而导致水平驱动杆40如图13和14中所示顺时针旋转。相反，如图13和14所示，向左移动传动螺母部件45导致运动部件43向相同方向移动，同时由于拉伸弹簧47的偏置力，接着使传动螺母部件45向左移动，从而导致水平驱动杆40如图13和14中所示逆时针旋转。
如图19所示，紧靠着位置限制面32e的水平驱动杆40的操作销40b位于水平运动框架32臂部分32b的末端。由于水平运动框架32如图19所示被水平运动框架偏置弹簧37向左偏置，因此操作销40b与位置限制面32e保持接触。当水平驱动杆40摆动时，操作销40b的位置沿着x轴方向变化，从而水平运动框架32沿着水平引导轴35运动。特别地，如图19所示顺时针旋转水平驱动杆40，导致操作销40b压位置限制面32e，这使得水平运动框架32如图19所示，克服水平运动框架拉伸弹簧37的偏置力向右移动。相反，如图19所示逆时针旋转水平驱动杆40，导致操作销40b向远离位置限制面32e的方向运动(图19中向左)，这使得水平运动框架32向相同方向移动，同时由于水平运动框架拉伸弹簧37的偏置力，接着使操作销40b向左移动。
如图8至11，13和14所示，第二步进电机(公共致动器)70和传动螺母部件(直线运动部件)71安装在接近垂直引导轴38。该第二步进电机提供有传动轴(进给螺纹轴)70a，其延伸平行于所述的垂直引导轴38，并且与传动螺母部件71螺纹啮合。如图9所示，传动螺母部件71具有一个可滑动地装在垂直引导轴38上的旋转限制槽71a，和一个与传动轴70a螺纹啮合的内螺纹孔71b。通过驱动第二步进电机70前后旋转传动轴70a使传动螺母部件71在y轴方向沿着垂直引导轴38上下运动。如图10，11，13和14中所示，传动螺母部件71与垂直运动框架36从其底部接触。由于这种结构，驱动第二步进电机70使传动螺母部件71沿着垂直引导轴38运动，从而使垂直运动框架36沿着垂直引导轴38运动。特别地，向上移动传动螺母部件71使传动螺母部件71向上推动垂直运动框架36的下部轴承部分36e，从而垂直运动框架36克服垂直运动框架偏置弹簧39的偏置力向上运动。相反，向下移动传动螺母部件71使垂直运动框架36与传动螺母部件71一起，在垂直运动框架偏置弹簧39的偏置力作用下向下运动。
在上述结构中，通过操作第一步进电机46前进或后退，能使水平运动框架32在x轴方向上向左或向右运动。此外，通过操作第二步进电机70前进或后退，能使垂直运动框架36在y轴方向上向上或向下运动。
CCD支架30由水平运动框架32支撑。水平运动框架32具有一个板部分32f，其形成臂部分32b的一部分，从臂部分32b向下延伸。板部分32f从相机前方看时大致成倒L形，并在y轴方向上延伸，从而板部分32f的下端向下到达下部支撑部分36e的附近。此外，垂直运动框架36在下部支撑部分36e的端部具有一个板部分36s。如图8至11，13和14所示，两个光传感器55和56，每一个都具有彼此分离间隔布置，并装在壳体11中的光发射器和光接收器。当板部分32f穿过光传感55的光发射器和光接收器之间时，水平运动框架32的初始位置可由光传感器55检测。板部分32f和光传感器55组成一个光电遮断器。同样，当板部分32s穿过光传感器56的光发射器和光接收器之间时，垂直运动框架36的初始位置可由光传感器56检测。板部分32s和光传感器56组成一个光电遮断器。
该变焦镜头相机实施例具有一个图像抖动检测传感器57(见图5)，该传感器检测围绕两个轴(相机的垂直和水平轴)的角速度，这两个轴在垂直于光轴Z1的平面中互相垂直。相机抖动(振动)的幅度和方向通过图像抖动检测传感器57检测。控制电路14a通过图像抖动检测传感器57对两个轴向的相机抖动角速度定时积分，而检测运动角。然后，控制电路14a从移动角计算焦面(CCD 13g的成像表面/光接收表面)上的图像在x轴方向和y轴方向上的运动量。为了消除相机抖动，控制电路14还计算水平运动框架32和垂直运动框架36在各自轴向上的驱动量和驱动方向(第一步进电机46和第二步进电机70的驱动脉冲)。于是，第一步进电机46和第二步进电机70致动且其操作根据计算值而控制。以这种方式，水平运动框架32和垂直运动框架36中的每一个向驱动计算方向驱动计算量，以消除拍摄光轴Z1的抖动，从而稳定焦面上的图像。相机可以通过开启拍摄模式选择开关14e(见图5)而进入该图像稳定模式。如果开关14e处于关闭状态，则图像稳定功能不起作用，从而执行正常的拍摄操作。
当变焦镜头10从拍摄状态缩回时，本实施例的变焦镜头相机使用上述的图像稳定机构的一部分，以执行第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g向偏离光轴缩回位置Z2缩入缩回空间SP的缩回操作(径向缩回操作)。如图8至11、13和14所示，第二步进电机70与位于底部的主体一起安装，并且在Y轴方向，从第二步进电机70主体向上延伸的传动轴70a的长度比垂直运动框架36的缩回运动量更长。与传动轴70a平行的垂直引导轴38的长度比传动轴70a的长度更长。该结构可以移动该垂直运动框架36在Y轴方向大大超过垂直运动框架36的预定运动范围运动框架，这对于图像稳定性是必要的，即消除图像抖动。即，被垂直运动框架36支撑的第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g能够从拍摄光轴Z1(在图11和14中所示的位置)移动到偏离光轴缩回位置Z2(在图10和13中所示的位置)。
通过驱动第二步进电机70，控制线路14a依据变焦镜头10的状态控制垂直运动框架36的位置。第一，当变焦镜头10处于拍摄状态时(即，当变焦镜头10的焦距设置在广角极限位置和长焦极限位置之间时)，传动螺母部件71邻近传动轴70下端，使得垂直运动框架36位于拍摄光轴Z1上(同第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g一起)。在拍摄状态中，能够通过在X轴方向和Y轴方向中适当地驱动第一步进电机46和第二步进电机70运行上述的图像稳定操作。保持在拍摄光轴Z1上的第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g与图像稳定操作一起运行。即，在图像的稳定操作期间，第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD13g不向偏离光轴缩回位置Z2大大地移动而超出拍摄光轴Z1。
当打开相机主开关14d(见图5)时，变焦镜头10进入如图2中所示的拍摄状态，并当关掉主开关14d时，进入如图1中所示的缩回状态。当关掉主开关，变焦镜头就从拍摄状态变为缩回状态时，控制线路14a驱动变焦电机MZ运行变焦镜头10的缩回操作并同时驱动第二步进电机70以将传动螺母部件71向上移动到在传动轴70a上端附近的位置。因此，传动螺母部件71在垂直运动框架偏置弹簧39的偏置力下举起垂直运动框架36，这使得当沿着垂直引导轴38引导垂直运动框架36时，其被移动到如图1所示的偏离光轴缩回位置Z2。因此，第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g从在拍摄光轴Z1上的位置径向向外缩回到偏离光轴缩回位置Z2。
垂直运动框架36的缩回操作，即，在变焦镜头10大致缩回之前，控制第二步进电机70的操作在旋转角θ3完成(如图6和7中所示)。随后，当旋转时，螺纹环18和凸轮环26从旋转角θ3进一步在光轴方向上向后移动。然后，当螺纹环18和凸轮环26分别达到它们的如图1中所示的缩回位置时，支撑第二镜头组13d的第二镜头组支撑框架25的柱形部分25b缩入壳体11中的空间，其当变焦镜头10处于拍摄状态中，该空间被垂直运动框架36占据。按照这种方式，拍摄光学系统在光轴方向上的厚度可以在变焦镜头10的缩回状态中缩小，这使得有可能减小变焦镜头10的厚度，进而能够减小与变焦镜头10结合的相机的厚度。如图6和7所示，垂直运动框架36径向缩回操作的开始时间可以自由地在广角极限和旋转角θ3中设定。在本发明中，由第二步进电机70执行的垂直运动框架36的缩回操作可以被控制，从而在旋转角θ2附近开始，凸轮环26在该角度在凸轮环26在固定位置旋转的状态和凸轮环26来回移动的旋转状态之间改变其操作状态。
当变焦镜头从如图1中所示的缩回状态变为如图2中所示的拍摄状态时，执行了与上述变焦镜头10相反的变焦镜头10的操作。第一，当打开主开关14d时，控制线路14a开启变焦电机MZ以启动变焦镜头10的前伸操作。在这个阶段，未开启第二步进电机70。变焦电机MZ的前伸操作使得支撑第二镜头组13d的第二支持框架25，从如图1中所示的最后位置向前移动。第二支持框架25的向前运动打开位于缩回的位置(在拍摄光轴Z1之上)中的垂直运动框架36下面的空间。当镜筒10达到如图6和7中所示的旋转角θ3时，已经完成了第二支持框架25前伸到未被垂直移动架36在Y轴方向重叠的第二支持框架25的位置操作。从该阶段开始，控制线路14a开始驱动第二步进电机70使得传动螺母部件71在沿着垂直引导轴38引导的同时移动到接近传动轴70a的下端的位置。如图11和14中所示，通过垂直运动框架偏置弹簧39的偏置力，垂直运动框架36顺着传动螺母部件71方向下移到拍摄光轴Z1上的位置。
当垂直运动框架36如图20所示向上缩回到偏离光轴的缩回位置Z2时，位于水平运动框架32臂部分32b上的位置限制面32e与位于水平驱动杆40上的操作销40b分离。位置限制面32e与操作销40b的这种分离使得水平运动框架32如图20所示，在水平运动框架偏置弹簧37的偏置力作用下，向左运动到使水平运动框架32的框架部分32a紧对着垂直运动框架36的运动限制框架36a的位置。从该状态开始，一旦垂直运动框架36向下运动到拍摄光轴Z1上，则水平运动框架32的倾斜面32d如图20中的双点划线所示，与操作销40b接触。倾斜面32d倾斜成根据垂直运动框架36的向下运动，将操作销40b引导到位置限制面32e侧。因此，一旦垂直运动框架36向下运动到拍摄位置，则操作销40b如图19所示再次与位置限制面32e结合，而水平运动框架32的框架部分32a返回到其位于运动限制框架36a和运动限制框架36b之间的中间位置。
从上述描述可以理解，在变焦镜头10的本实施例中，垂直运动框架36被第二步进电机70的驱动力从拍摄光轴Z1上升高以在变焦镜头缩回到缩回位置Z2(进入缩进之内空间SP)时，将由第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g组成的缩回光学单元移动到偏离光轴缩回位置Z2。第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g进入Z1上的空间，该空间在第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD13g缩回到如图1所示的偏离光轴缩回位置Z2之后创建，其可以使得有可能减小在拍摄光轴Z1上的变焦镜头10的厚度，进而当相机处于非拍摄状态中时，即使该相机包含光学图像稳定器，得到与变焦镜头10结合的紧凑相机。
图21示出了构成图像稳定机构的部件在拍摄光轴Z1的方向中的前/后位置关系。如图21所示，组成在X轴方向中驱动CCD支架30的驱动源的第一步进电机46，和组成在X轴方向中驱动CCD支架30驱动源的第二步进电机70，被提供在与CCD 13g的成像表面一致的平面Pi(图像稳定平面)(以下称为成像平面)的前面(即，目标侧上)。更具体地，第一步进电机46的传动轴46a的轴Pf1和第二步进电机70的传动轴70a的轴Pf2在平行与成像平面Pi的方向延伸，并且传动轴46a和70的各轴Pf1和Pf2被分别地放置在拍摄光轴Z1的前向中的成像平面Pi的前面(目标侧上)前距(forward distance)Df1和Df2。而且，不仅第一和第二步进电机46和70，而且组成将步进电机46的驱动力传递给水平运动框架32、水平传动杆40和传动螺母部件45的第一运动部件43也位于成像平面Pi的前面。传动螺母部件71的主要部分，除了其中包括传动螺母部件71的末端部分，也提供在拍摄光轴Z1的前向中的成像平面Pi之前，该传动螺母部件71将第二步进电机70的驱动力传递到垂直运动框架(图像传感器器支撑部件)36。
另一方面，如图21所示，每个在X轴方向引导水平运动框架32的水平引导轴35，和在Y轴方向引导垂直运动框架36的垂直引导轴38，被提供在拍摄光轴Z1后方方向的成像平面Pi(在成像表面后面)。更具体地，水平引导轴35和垂直引导轴38都在平行于成像平面Pi的方向上延伸，并且水平引导轴35和垂直引导轴38都被放置在拍摄光轴Z1方向上的成像平面Pi后面的后距(rearward distance)Dr处的平面Pr上。在例示的实施例中，水平引导轴35和垂直引导轴38距离成像平面Pi的″变化(shift)″量相同。虽然水平引导轴35放置在图21中的弹簧钩部分36f的后面，并因此没有示出，但是水平引导轴35延伸过平面Pr。应当指出，如上所述，在拍摄光轴Z1的方向中成像平面Pi的前面提供包括内螺纹孔71b的传动螺母部件71的主要部分；但是，由于旋转限制槽71a和垂直引导轴38之间的啮合关系，包括旋转限制槽71a的末端部分向后超过在光轴方向的成像平面Pi。
在上述的沿着大致垂直于拍摄光轴Z1延伸的平面驱动CCD支架30(第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g)的图像稳定机构中，为了执行相机抖动消除操作(图像稳定操作)和径向缩回操作，相对于成像平面Pi的前区(在目标侧)具有例如第一和第二步进电机46和70的传动装置，并且相对于成像平面Pi的后区域具有例如水平引导轴35和垂直引导轴38的引导机构。依据这样的设置，在相机抖动消除操作期间，CCD支架30能被高精确驱动；随后将讨论原因。
通常，在引导可动部件的引导装置中，为了以平滑方式移动这样的可动部件，需要最小的间隙。而且，在例如电机的传动装置中，在移动驱动力期间不可避免地产生反作用力。即，在例示的实施例中，间隙存在于水平引导轴35和运动框架32的水平线，间隙存在于垂直引导轴38和垂直运动框架36(垂直通孔36y1和36y2)之间，并且反作用力存在于从经过第一步进电机46到水平运动框架32(经过水平驱动杆40、第一运动部件43，和传动螺母部件45)的驱动传递轨迹中，也存在于从经过第二步进电机70到垂直运动框架36(经过传动螺母部件71)的驱动传递轨迹中。在设计阶段确定这些间隙和反作用力使得不会实际上对其驱动精度有不利的影响。但是，考虑到不同的部件发生可能产生制造误差，需要构造图像稳定机构，其中的间隙和反作用力对其驱动精度有最小的不利影响。即，在例示的实施例中，在图像稳定操作期间被驱动的可动部件，被包含在CCD支架13g之中，并且因为CCD 13g的倾斜和位置变化对图像质量产生很大影响，有必要有效地避免成像表面的倾斜和位置变化的产生。而且，第一和第二步进电机46和70被用作图像稳定机构的驱动源。本领域的技术人员通常知道，步进电机相对于输入脉冲以步进方式围绕转轴旋转，而且因为存在于驱动力传递机构中的反作用力可能引起图像稳定操作往复运动期间控制中的时延(延迟)，该传递机构将这样的旋转运动转换为直线运动，所以有必要增加图像稳定机构的精度并提高在步进电机传动期间追踪CCD支架30的运动性能。
但是，在用于驱动可动部件的传动装置中，可动部件移动得越远，产生误差(例如间隙和反作用力)的区域越容易对可动部件驱动精度有更大影响。例如，在引导轴和可滑动部件中，如果可滑动部件在引导轴上有大约一点的倾斜误差，即使倾斜相同的量，提供在距离倾斜中心更远的径向位置的可滑动部件比提供在距离倾斜中心更近的径向位置的可滑动部件在这样的倾斜所产生的位置误差量更大。而且，如果从可动部件到引导装置和/或传动装置的距离大，被提供在中间的任何中间部件必须做得更长，这样增加了对预期的对这样的中间部件的柔性和制造误差的驱动精度有不利影响的机会。而且，中间部件越长，越需要更大的空间，其造成了装置(即，变焦镜头10)的不必要的扩大。基于这样的理由，期望提供可动部件的引导装置和传动装置与可动部件尽可能地靠近。在例示的实施例中，构成传动装置的第一和第二步进电机46和70，提供在成像平面Pi的一面(前面)，但是构成引导装置的水平引导轴35和垂直引导轴38提供在成像平面Pi的另一面。因此，容易使传动装置和引导装置靠近CCD 13g的成像表面，该CCD 13g作为在图像稳定中移动的主体(可动部件)。
参考图22和图24至26的比较实施例，其中将进一步给出对应于本发明的更具体的描述。根据本发明，图22表示对于CCD 13g的图像稳定机构(Y轴方向的图像稳定机构)的Y轴方向的部分主要部件。在图22中，为了清楚起见，省略了传动螺母部件71，只示出了第二步进电机70和用于在Y轴方向引导可动部件(CCD13g)的垂直引导轴38。如图22所示，通过在前面和后面的位置分别分配第二步进电机70(在轴Pf2上)和垂直引导轴38(在平面Pr上)的位置，相对于成像平面Pi，提供的第二步进电机70和垂直引导轴38分别地靠近成像平面Pi而彼此不妨碍运行。
在图24和25中所示的比较例子中，第二步进电机170和270(和传动轴170a和270a)，以及垂直引导轴138和238，被分别提供在CCD 113g和213g的平面Pi的后面。
在图24中所示的结构中，因为垂直引导轴138被提供在CCD 113g(被提供在第二步进电机170(目标侧)的前面)的第二步进电机170的另一面上，所以垂直引导轴138不能够放置在靠近成像平面Pi的位置。因此，在垂直引导轴138和垂直运动框架(图像传感器支撑部件)136之间的滑动部分的精确度的误差对CCD113g的运动精度有很大的不利影响。换句话说，因为在垂直引导轴138和垂直运动框架136中允许小的间隙，所以，运动部分(即，垂直引导轴138和垂直运动框架136)的精度需要变得精确，这样容易产生高昂的制造成本。
在图25所示的结构中，因为第二步进电机270(传动轴270a)提供在CCD 213g(被提供在垂直引导轴238(物体面)的前面)的垂直引导轴238另一面(后面)，所以第二步进电机270不能够放置在靠近成像平面Pi的位置。因此，存在于将传递传动轴270a的驱动力传递给CCD 213g的驱动力传递装置中的反作用力容易对CCD 213g的驱动精度有很大的不利影响。换句话说，类似于图24中所示的结构，需要的运动部分(即，垂直引导轴238和垂直运动框架(图像传感器支撑部件)236)的精度变得精确，这样容易产生高昂的制造成本。
在图26中所示的另一比较例子中，第二步进电机370(传动轴370a)和垂直引导轴338都提供在CCD 313g的平面Pi的前面。在图26中所示的结构中，因为第二步进电机370(传动轴370a)提供在垂直引导轴338的另一面，所以第二步进电机370不能放置在靠近成像平面Pi的位置。因此，类似于图25中所示的结构，存在于将传递传动轴370a的驱动力传递给CCD 313g的驱动力的传递装置中的反作用力容易对CCD 313g的驱动精度有很大的不利影响。而且，在图26所示的结构中，即使变换了第二步进电机370和垂直引导轴338的位置，与图24的结构中相同的问题也会在垂直引导轴338(即，在垂直引导轴338和垂直运动框架(图像传感器器支撑部件)336之间的滑动部分产生误差)附近发生。
换句话说，如从图24至26中所示的比较例子可以理解，在该结构中，其中传动装置(第二步进电机170，270或370)和引导装置(垂直引导轴138，238或338)都提供在成像平面Pi的前面的区域，或都提供在成像平面Pi后面的区域，传动装置或引导装置将竖着(end up)位于偏离CCD(113g，213g或313g)的成像表面，并因此将难以低成本地获得高精度的图像稳定性。相反地，根据在图22中所示的本发明的结构，第二步进电机70和垂直引导轴38的位置被分配在成像平面Pi(即，从不提供在成像平面Pi的相同的一面)的前面或后面。并因此，传动装置和引导装置对CCD 13g的成像表面的位置精度有最小的不利影响，并且图像稳定性能以低成本执行。
为了高精度地驱动CCD 13g，垂直引导轴38和第二步进电机70的轴的前面和后面位置(相对于成像平面Pi而言)能如图23所示颠倒。但是，相对于本发明变焦镜头10内的空间有效性，在图22中所示的结构比图23更适合。在图22中所示的结构更为适合的原因在于，如图2所示，例如螺纹环18的旋转部件和凸轮环26提供在CCD支架30的前面(目标侧)，而且有必要在这样的前面旋转部件和图像稳定机构之间避免干扰。而且，因为相机的后表面(壁(wall))靠近CCD支架30的后面，所以难以在相机的厚度方向(即，在图1和2(在拍摄光轴Z1的方向)的左/右方向)得到足够大的空间。如果比较垂直引导轴38和第二步进电机70，如能从图22可以理解，垂直引导轴38在Y轴方向中是长的，但是，其直径是小的(其中的图22的左/右方向中的宽度很小)。相反地，第二步进电机70的传动轴70a在Y轴方向短，但是第二步进电机70的电机主体的直径相对大(其中的图22的左/右的方向中相对地大些)。因此，更期望在提供了如螺纹环18和凸轮环26的旋转部件的成像平面Pi前面的区域中提供第二步进电机70而不是垂直引导轴38，因为容易避免第二步进电机70和例如螺纹环18和凸轮环26的旋转部件的干扰，其中第二步进电机在Y轴方向具有的总长度短。而且，更期望在相机的厚度方向(在拍摄光轴Z1方向中)的宽度较窄的成像平面Pi的后面的区域中提供垂直引导轴38，该垂直引导轴比第二步进电机70的直径小。换句话说，在成像平面Pi的后面的区域中提供的垂直引导轴38的构造较薄(在拍摄光轴Z1方向中)。在CCD 13g后面的区域中，因为具有螺纹环18和凸轮环26都不进入的空间(见图1)，即使垂直引导轴38在Y轴方向长，垂直引导轴38也能容易地提供在CCD13g的后面而不干扰螺纹环18或凸轮环26。
应当指出，尽管在图22中在图像前面和后面方向的轴Pf2和平面Pr距离成像平面Pi的距离，分别被大致表示为相等的距离，实际上，如图21所示，从成像平面Pi到水平引导轴35和垂直引导轴38的后距Dr，以及从成像平面Pi到第一和第二步进电机46和70的传动轴46a和70a的前距Df1和Df2，分别具有下列关系Df1＞Dr，并且Df2＞Dr。
换句话说，在CCD 13g的向前/向后方向(即，在拍摄光轴Z1方向)中，水平引导轴35和垂直引导轴38放置在比第一和第二步进电机46和70更靠近成像平面Pi的位置。如上所述，因为在CCD 13g后面的空间相对于减少拍摄光轴Z1方向中相机的厚度被特别地限制，所以期望水平引导轴35和垂直引导轴38被尽可能放置在接近成像平面Pi的位置，如图21所示。
虽然上述的描述已经指向垂直引导轴38和第二步进电机70的特性，其构成Y轴方向图像稳定机构，但是，构成X轴方向图像稳定机构的水平引导轴35和第一步进电机46也依据与垂直引导轴38和第二步进电机70相同的技术原理而放置。即，第一步进电机46和水平引导轴35被分别(见图21)分配(放置)在CCD 13g的成像平面Pi的前面和后面，从而很可能分别在拍摄光轴Z1方向中提供靠近CCD13g的第一步进电机46和水平引导轴35。从而，减少图像稳定机构的制造成本，并且包括CCD 13g的CCD支架30能在X轴方向中被高精度地驱动。
应当指出，类似于在图23中所示的Y轴方向的图像稳定机构的修改过的实施例，X轴方向的图像稳定机构能够可选地构造以在成像平面Pi的前面以提供水平引导轴35，并在成像平面Pi后面提供第一步进电机46。但是，如能从图13和14所理解的那样，在X轴方向的图像稳定机构中，因为当从变焦镜头10的前面看过去时，轴35的一部分位于螺纹环18的内圆周内，并期望在成像平面Pi的前面的区域中提供第一步进电机46并在成像平面Pi后面的区域中提供水平引导轴35以避免在水平引导轴35和螺纹环18之间的干扰(interference)。因为在X轴方向上，第一步进电机46的全部长度比水平引导轴35的长度短，所以第一步进电机46可以被空间有效地容纳在成像平面Pi的前面而不干扰螺纹环18(见图13和14)。
虽然本发明已经相对于例示的实施例进行了描述，但是本发明不不限制于此。虽然在例示的实施例中，变焦镜头10的光轴是不弯曲的光轴，但是本发明能用于光学系统，其中的拍摄光轴在一个或多个光轴位置弯曲。而且，虽然在例示的实施例中，第三镜头组13e、低通滤波器13f和CCD 13g在图像稳定操作期间作为整体单元移动，但是本发明能适用于其中只有CCD(和其中的防护玻璃罩)在图像稳定操作期间移动的实施例中。
可以对其中描述的本发明的具体实施例进行明显的修改，这样的修改包含在本发明要求的精神和范围内。期望所有包含在其中的主题是例示性的并且不限制本发明的范围。
权利要求
1.一种成像装置，其包括图像传感器(13g)，其包括具有成像表面的图像传感器，目标图像通过拍摄光学系统形成在该成像表面上；引导装置(35，38)，其用于在平行于所述图像传感器的所述成像表面的方向上引导所述图像传感器；以及传动装置，当其被所述引导装置引导时，基于图像抖动检测器(57)的输出而用于驱动所述图像传感器，所述图像抖动检测器检测施加在所述拍摄光学系统的振动量的方向和幅度，其中所述引导装置和所述传动装置的一个和另一个被分别地相对于所述拍摄光学系统的光轴方向提供在图像稳定平面的前面和后面，该平面与所述图像传感器的所述成像平面一致。
2.根据权利要求1的成像装置，其中所述传动装置相对于所述光轴方向提供在所述图像稳定平面的前面，并且所述引导装置提供在所述图像稳定平面的后面。
3.根据权利要求1的成像装置，其中所述引导装置和所述传动装置包括以第一方向沿着图像稳定平面直线移动所述图像传感器的第一引导装置和第一传动装置，和以第二方向沿着图像稳定平面直线运动图像传感器的第二引导装置和第二传动装置。
4.根据权利要求1的成像装置，其中所述的引导装置被提供以在平行于图像稳定平面的方向上延伸，其中所述引导装置包括滑动地安装经过图像传感器支撑部件的直线引导轴。
5.根据权利要求4的成像装置，其中所述传动装置包括电机(46，70)，其具有大致平行于所述直线引导轴而延伸的转轴(46a，70a)；以及驱动力传递装置(40，43，45和71)，其将所述电机的所述转轴的旋转运动转换为在平行于所述引导轴的方向上运动的直线运动，从而将所述直线运动施加到所述图像传感器支撑部件。
6.根据权利要求5的成像装置，其中所述电机包含步进电机。
7.根据权利要求5的成像装置，其中所述驱动力传递装置包含传动螺母(45，71)，其依据所述电机的所述转轴的旋转，在平行于直线引导轴的方向上移动。
8.根据权利要求7的成像装置，其中所述驱动力传递装置进一步包括直线运动部件(43)，其通过所述传动螺母在平行于所述直线引导轴的方向上运动；以及摆动构件(40)，其围绕平行于所述拍摄光学系统的所述光轴的旋转轴(42)旋转，所述构件推动所述图像传感器支撑部件(32)以沿着所述直线引导轴的引导方向运动。
全文摘要
本发明涉及一种成像装置，其包括具有成像表面的图像传感器，目标图像通过拍摄光学系统形成在该成像表面上；在平行于图像传感器的成像表面的方向上引导图像传感器的引导装置；和当被引导装置引导时，基于图像抖动检测器的输出而用于驱动图像传感器的传动装置，该图像抖动检测器检测施加在拍摄光学系统的振动量的方向和幅度。引导装置和传动装置的一个和另一个被分别地相对于拍摄光学系统的光轴方向提供在图像稳定平面的前面和后面，该平面与图像传感器的成像平面一致。
文档编号H04N5/232GK1790151SQ20051012575
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者野村博 申请人:宾得株式会社