专利名称：用于图像稳定可插入/可移出光学元件的位置控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光学元件的位置控制器，所述光学元件能够被移动以校正图像抖动并且能 够被移出到所述光学元件的防抖驱动范围之外的位置。
背景技术：
已经有越来越多的光学装置(例如照相机)配备有防抖机构(图像抖动校正机构/图像稳定机构)，其在与光学系统的光轴垂直的平面内移动诸如透镜元件的特定光学元件或图像传感器(图像拾取装置)以减小(校正)图像抖动。在日本未审专利公布2007-101993中，为了使透镜镜筒的尺寸紧凑，提出了一种用于当结合有防抖机构的光学装置从操作状态移动到不拍摄照片的透镜镜筒容纳状态(完全缩回状态/非操作状态)时将图像稳定光学元件移出(径向回缩)到防抖驱动范围之外的位置(到离开光学系统的光轴的位置)的技术。为了使这种光学装置小型化，用于将图像稳定光学元件移出到远离光轴的移出位置的机构同样需要小型化。在上述日本未审专利公布所公开的透镜镜筒中，在基本与光轴垂直的平面内被驱动以校正图像抖动的被动部件在其上设置有保持透镜元件(图像稳定光学元件)的可转动框架，当透镜镜筒进入透镜镜筒容纳状态(完全缩回状态)时，可转动框架被转动以将透镜元件移动到远离光轴的移出位置，而被动元件则固定在其防抖驱动范围的中心处(即位于其中心)。根据该结构，可转动框架的转动量对应于透镜元件的移出量；但是，如果可转动框架的转动量很大，则保持可转动框架的被动部件的尺寸变得很大，或者被动部件的形状变得复杂。因此，理想的是，尽可能减小可转动框架的转动量，以便实现图像稳定光学元件移出机构的小型化，尤其是在从光轴的径向方向上。
发明内容
考虑到上述缺点，设计了本发明，其提供一种用于控制光学元件的位置的小型(紧凑)位置控制器，所述光学元件能够在防抖驱动范围内被驱动以在准备照相状态下减小图像抖动，并且能够从防抖驱动范围移出。根据本发明的一个方面，提供一种用于图像稳定光学元件的位置控制器，所述图像稳定光学元件设置于在准备照相状态和不拍摄照片的容纳状态之间移动的照相光学系统中，所述位置控制器包括前进/回缩部件，其能够在所述照相光学系统的光轴方向上移动，其中所述前进/回缩部件在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述照相光学系统处于所述准备照相状态，在所述第二位置，所述照相光学系统处于所述容纳状态；防抖框架，所述防抖框架被所述前进/回缩部件支撑，从而能够沿垂直于所述光轴的平面移动；可插入/可移出框架，所述可插入/可移出框架保持所述光学元件并且被所述防抖框架支撑，从而能够在插入位置和移出位置之间移动，在所述插入位置，所述光学元件位于所述光轴上，在所述移出位置，所述光学元件从所述光轴移出；防抖驱动机构，所述防抖驱动机构根据施加到所述照相光学系统上的振动来驱动所述防抖框架以执行图像稳定操作；以及移出驱动机构，在所述准备照相状态下，所述移出驱动机构不对所述防抖驱动机构所引起的所述防抖框架和所述可插入/可移出框架的运动加以限制，当所述前进/回缩部件在所述光轴方向上从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述移出驱动机构从所述前进/回缩部件的移动力产生使所述可插入/可移出框架移动到所述移出位置的分力，以使所述防抖框架在朝向所述移出位置的方向上与所述可插入/可移出框架联合移动。理想的是，所述位置控制器包括防抖导向部件，其安装在所述前进/回缩部件和所述防抖框架之间，所述防抖导向部件允许所述防抖框架在所述平面内以被保持在所述前进/回缩部件和所述防抖框架之间的 状态移动；第一偏置器，所述第一偏置器在沿着所述光轴的方向上偏置所述前进/回缩部件和所述防抖框架以接近彼此，从而使所述防抖导向部件维持被保持在所述前进/回缩部件和所述防抖框架之间；第二偏置器，所述第二偏置器朝向所述插入位置偏置和移动所述可插入/可移出框架；以及运动限制器，所述运动限制器至少朝向所述移出位置限制所述防抖框架的移动范围。所述第二偏置器所引起的对所述可插入/可移出框架朝向所述移出位置的运动的阻力大于所述第一偏置器所引起的对所述防抖框架相对于所述防抖导向部件的运动的阻力。所述移出驱动机构继续在将所述可插入/可移出框架移动到所述移出位置的方向上移动所述防抖框架与所述可插入/可移出框架，直到所述防抖框架被所述运动限制器阻止移动为止，随后仅将所述可插入/可移出框架移动到所述移出位置。理想的是，所述运动限制器包括凸起，所述凸起在所述光轴方向上从所述前进/回缩部件和所述防抖框架的其中之一凸出；以及孔，所述孔形成在所述前进/回缩部件和所述防抖框架中的另一个上，以使所述凸起松动配合到所述孔中。理想的是，所述位置控制器包括位置检测传感器，所述位置检测传感器检测被所述防抖驱动机构驱动的所述防抖框架的位置，其中所述位置控制器使用所述凸起与所述孔的内壁相接触的位置作为参考位置来校准所述位置检测传感器。理想的是，所述可插入/可移出框架被所述防抖框架支撑以能够围绕平行于所述光轴的第一转动轴转动。所述移出驱动机构包括转动中继部件，所述转动中继部件被所述前进/回缩部件支撑以能够围绕平行于所述第一转动轴的第二转动轴转动，通过朝向所述移出位置转动，所述转动中继部件与所述可插入/可移出框架相接触；以及压迫部件，当所述前进/回缩部件从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述压迫部件接触并压迫所述转动中继部件，以朝向所述移出位置转动所述转动中继部件。理想的是，在所述转动中继部件和所述可插入/可移出框架之间形成间隙，以当所述防抖框架在所述准备照相状态下被所述防抖驱动机构驱动时防止所述转动中继部件和所述可插入/可移出框架彼此接触。理想的是，所述防抖驱动机构包括电磁致动器，所述电磁致动器包括至少一个磁体和至少一个线圈。理想的是，所述第一偏置器包括至少一个拉伸弹簧，所述第二偏置器包括扭力盘形弹簧。应注意的是，前进/回缩部件的第一位置和第二位置都未被限制到关于光轴方向的单一指定位置，每一个均包括其光轴位置在准备照相状态下或者在容纳状态下变化的情况。例如，在本发明应用于通过在光轴方向上移动前进/回缩部件来执行变焦的变焦透镜系统的情况下，第一位置可以指在准备照相状态下变焦过程中沿光轴方向的移动范围内的任意位置。类似地，第二位置可以指在容纳状态下沿光轴方向的预定范围内前进/回缩部件的任意位置。根据本发明，通过可插入/可移出框架到移出位置的运动在朝向可插入/可移出框架的移出位置的方向上移动(驱动)防抖框架，从而可插入/可移出光学元件的从光路(光轴)上的位置移出可插入/可移出光学元件的运动量在可插入/可移出框架和防抖框架之间分享，因此，与上述可插入/可移出光学元件的运动量仅由可插入/可移出框架来承担的情况相比，用于可插入/可 移出光学元件的位置控制器能够更大程度地小型化。
下面将参考附图描述本发明，其中图I是根据本发明的为了具有可伸缩照相透镜的透镜快门照相机(lens shuttercamera)而设计的防抖透镜单元的实施例的分解透视图；图2是拆下传感器保持器和直线移动环的防抖透镜单元的分解后视透视图；图3是在透镜镜筒的透镜镜筒回缩操作中防抖透镜单元和插入/移出控制凸起的后视透视图；图4是可插入/可移出框架和移出驱动杆的后视透视图，显示了在透镜镜筒的准备照相状态下可插入/可移出框架和移出驱动杆之间的位置关系；图5是从不同的角度观察的在透镜镜筒的准备照相状态下的可插入/可移出框架和移出驱动杆的后视透视图；图6是从像平面侧观察的在透镜镜筒的准备照相状态下的防抖透镜单元的一部分的后视图；图7是显示图6中所显示的防抖透镜单元在图像稳定操作过程中被驱动的元件和图6中所显不的线圈的后视图；图8是图7所显示的防抖驱动致动器的元件以强调这些元件的方式显示的图示；图9是在透镜镜筒的透镜镜筒容纳状态(完全缩回状态)下图6中所显示的防抖透镜单元的部分的后视图；图10是图9中所显示的防抖透镜单元在图像稳定操作过程中被驱动的元件和图9所显不的线圈的后视图；图11是图10所显示的防抖驱动致动器的元件以强调这些元件的方式显示的图示；图12是从像平面侧观察的在准备照相状态下的防抖透镜单元的后视图，其中直线移动环和传感器保持器被取下；图13是沿图12中所显示的线A-A剖开的剖视图；以及图14是沿图12中所显示的线B-B剖开的剖视图。
具体实施例方式图I至图3所显示的防抖透镜单元10支撑构成照相机的透镜镜筒的照相光学系统的一部分的可插入/可移出图像稳定透镜(可插入/可移出图像稳定光学元件)12。如图I所示，防抖透镜单元10设置有直线移动环(前进/回缩部件)14，并且在直线移动环14中设置有快门单元(前进/回缩部件)16、防抖框架18、可插入/可移出框架20、传感器保持器22、移出驱动杆(移出驱动机构/转动中继部件)24和防抖驱动致动器(防抖驱动机构)26。尽管在图中没有显示结合了防抖透镜单元10的透镜镜筒的总体结构，但是直线移动环14以能够在沿着照相光学系统的照相光轴O的方向上直线移动的方式被其支撑在透镜镜筒内部，当透镜镜筒从准备照相状态进入透镜镜筒容纳状态(完全缩回状态)时，直线移动环14从物侧(第一位 置)向像平面(第二位置)移动。在接下来的描述中，光轴方向指的是沿着或者平行于照相光轴O的方向，前和后指的是相对于光轴方向的前(物侧)和后(像平面侧)。已知的凸轮机构等等可以适合作为用于在光轴方向上移动直线移动环14的机构。直线移动环14设置有围绕照相光轴O的圆筒形部分14a，快门单元16固定在圆筒形部分14a的内部。快门单元16设置有包括快门(未显示)的快门壳体16a并且具有通过快门壳体16a的中心在光轴方向上延伸的照相光圈16b (见图I)。设置在快门单元16中的快门致动器驱动上述快门，以打开和关闭照相光圈16b。快门壳体16a在快门壳体16a的外周上的三个不同的圆周位置处分别设置有三个弹簧钩凸起16c(图I和图2中只显示了其中之一)，并且在其后表面上设置有两个运动限制凸起(运动限制器)16d和三个滚珠支撑孔16e。滚珠支撑孔16e是朝向后方开口的底孔(见图13)。防抖框架18被支撑在快门单元16的后部。如图13所示，在面向快门单元16的防抖框架18的前部形成三个滚珠接触面18a，三个导向滚珠(防抖导向部件)28分别被保持在三个滚珠接触面18a与三个滚珠支撑孔16e的底部之间。如上文所述，快门单元16设置有三个滚珠支撑孔16e，设置三个滚珠接触面18a和三个导向滚珠28以对应于三个滚珠支撑孔16e。三个滚珠接触面18a是位于与照相光轴O基本垂直的平面内的平坦表面。三个导向滚珠28分别松动配合在三个滚珠支撑孔16e中，从而每个导向滚珠28和相关联的滚珠支撑孔16e内壁之间在基本垂直于照相光轴O的方向上存在间隙。当位于相关联的支撑孔16e的中心附近时，每个导向滚珠28不与相关联的滚珠支撑孔16e的内壁相接触。防抖框架18在其外周上的三个不同圆周位置处分别设置有三个弹簧钩凸起18b，三个拉伸弹簧(防抖框架偏置部件/第一偏置器)30分别被拉伸并且安装在三个弹簧钩凸起18b和三个弹簧钩凸起16c之间。防抖框架18被三个拉伸弹簧30的偏置力在接近快门单元16的方向上偏置(S卩，向前偏置)，以使三个滚珠接触面18a分别压靠三个导向滚珠28，从而防止防抖框架18向前移动。在这种状态下，三个滚珠接触面18a分别与三个导向滚珠28点接触，通过使三个滚珠接触面18a滑动接触三个导向滚珠28 (或者当三个导向滚珠28不与三个滚珠支撑孔16e的内壁相接触时，分别使三个导向滚珠28滚动)，防抖框架18可以在垂直于照相光轴O的方向上自由移动。防抖框架18进一步设置有两个运动限制孔(运动限制器)18c，快门单元16的两个运动限制凸起16d分别插入两个运动限制孔18c。如图6至图12所示，每个运动限制孔18c的内壁是矩形的，在与照相光轴O基本垂直的平面内通常是正方形的。在接下来的描述中，在垂直于照相光轴O的平面内穿过每个运动限制孔18c的内壁的两个对角线其中之一的方向指的是X轴方向，另一对角线的方向指的是Y轴方向。在直到运动限制凸起16d分别与两个运动限制孔18c的内壁相接触为止的范围内，防抖框架18可以相对于快门单元16 (直线移动环14)在垂直于照相光轴O的平面内自由移动。通过防抖驱动致动器26来驱动防抖框架18。防抖驱动致动器26设置有被快门单元16支撑的两个线圈31和32，还设置有被防抖框架18支撑的两个永久磁体34和36。两个永久磁体34和36分别固定在两个磁体保持部分18d和18e上，两个磁体保持部分18d和18e设置在防抖框架18上。永久磁体34和36在形状和尺寸上基本上是彼此相同的。每个永久磁体34和36是窄薄矩形板的形状的。永久磁体34和36关于位于照相光轴O上的虚平面P (见图6至图12)对称排列并且在Y轴方向上延伸。更具体而言，永久磁体34的在其纵向方向上延伸并且通过永久磁体34关于其宽度的近似中心的磁极边界线Ml (见图8和图11)的相反侧分别被磁化为北极和南极， 而永久磁体36的在其纵向方向上延伸并且通过永久磁体36关于其宽度的近似中心的磁极边界线M2(见图8和图11)的相反侧分别被磁化为北极和南极。换言之，磁极边界线Ml和M2的每一个分别限定了永久磁体34和36的每一个的北极和南极之间的界限。永久磁体34的磁极边界线Ml和永久磁体36的磁极边界线M2相互倾斜，从而它们之间的距离(即距离虚平面P的距离)从Y轴方向的底端(从稍后将要讨论的可插入/可移出框架20的插入位置侧)沿越来越向上的方向(朝向稍后将要讨论的可插入/可移出框架20的移出位置)增加。每个磁极边界线Ml和M2关于虚平面P的倾斜角被设定为大约45度。也就是说，永久磁体34和36的纵向方向(磁极边界线Ml和M2)基本互相垂直。如图I、图8和图11所示，线圈31和32的每一个均为空心线圈，该空心线圈包括基本互相平行的一对细长部分和在其各个端部连接该对细长部分的一对弯曲(U形)部分。线圈31和32在形状和尺寸上基本上是彼此相同的。快门壳体16a在其后部设置有一对定位凸起16f和一对定位凸起16g (见图I)。线圈31被支撑在快门单元16上，使一对定位凸起16f接合到线圈31的空心部分中，线圈32被支撑在快门单元16上，使一对定位凸起16g接合到线圈32的空心部分中。在该支撑状态下，线圈31的纵向方向基本平行于磁极边界线M1，线圈32的纵向方向基本平行于磁极边界线M2。线圈31和32连接到从快门单元16延伸的柔性PWB(印刷线路板(未显示))，并且通过设置在透镜镜筒内部的另一柔性PWB(未显示)进一步连接到结合有防抖透镜单元10的本实施例的照相机的控制电路板。通过上述控制电路板上的控制电路来执行施加到线圈31和32上的功率控制。在具有上述结构的防抖驱动致动器26中，线圈31和永久磁体34在光轴方向上面对彼此，当线圈31通电时，在垂直于光轴O的平面内在基本垂直于永久磁体34的磁极边界线Ml (即垂直于线圈31的纵向方向)的方向上产生驱动力。在图8、图11和图12中用双头箭头Fl来显示该驱动力的作用方向。另外，如图14所示，线圈32和永久磁体36在光轴方向上面对彼此，当线圈32通电时,在垂直于光轴O的平面内在基本垂直于永久磁体36的磁极边界线M2(即垂直于线圈32的纵向方向)的方向上产生驱动力。在图8、图11和图12中用双头箭头F2来显示该驱动力的作用方向。两个上述驱动力的每一个的作用方向与X轴方向和Y轴方向都以大约45度角相交，从而通过控制线圈31和32的每一个的电流的通过，可以将防抖框架18在与照相光轴O垂直的平面内移动到任意位置。如上文所述，防抖框架18的移动范围分别被两个运动限制孔18c的内壁与两个运动限制凸起16d的接合所限制。
传感器保持器22固定在防抖框架18的后部。传感器保持器22具有覆盖两个磁体保持部分18d和18e的后侧的形状，并且支撑分别位于两个永久磁体34和36后方的两个位置检测传感器38和40。位置检测传感器38和40连接到从快门单元16延伸的上述柔性PWB (未显示)，并且通过设置在透镜镜筒内部的上述另一柔性PWB (未显示)进一步连接到上述结合有防抖透镜单元10的本实施例的照相机的控制电路板。通过位置检测传感器38和40可以检测被防抖驱动致动器26驱动的防抖框架18的驱动位置。防抖透镜单元10设置有可插入/可移出框架20，可插入/可移出框架20被防抖框架18支撑在其上，从而能够围绕平行于照相光轴O延伸的转动轴42转动(摆动)。转动轴42的前端固定配合到形成在防抖框 架18中的轴支撑孔18f中，转动轴42的后端固定到固定在防抖框架18上的保持部件44上。可插入/可移出框架20设置有圆筒形透镜保持器部分20a、轴承部分20b和臂部20c。圆筒形透镜保持器部分20a保持可插入/可移出图像稳定透镜12，转动轴42被插入到轴承部分20b中，圆筒形透镜保持器部分20a和轴承部分20b通过臂部20c连接。可插入/可移出框架20能够围绕转动轴42在图2至图8中所显示的插入位置和图9至图11中所显示的移出位置之间摆动(转动)，插入位置是由形成在圆筒形透镜保持器部分20a上的止动器接触部分20d与形成在防抖框架18上的止动器18g的接合所限定的。可插入/可移出框架20被可插入/可移出框架偏置弹簧(可插入/可移出框架偏置部件/第二偏置器)46朝向插入位置偏置。可插入/可移出框架偏置弹簧46是由扭力盘形弹簧配置而成的，其端部分别钩在防抖框架18和可插入/可移出框架20上。另外，由压缩弹簧配置而成的光轴方向偏置弹簧48安装在轴承部分20b和保持部件44之间，可插入/可移出框架20被光轴方向偏置弹簧48向前偏置，从而稳定可插入/可移出框架20在光轴方向上的位置。当可插入/可移出框架20处于插入位置时，可插入/可移出图像稳定透镜12位于照相光轴O上。当可插入/可移出框架20转动到防抖框架18处于其在Y轴方向上的运动极限的状态下的移出位置(在下文中被称为移出辅助位置)时，其中防抖框架18的运动限制孔18c的内壁在插入位置侧的端部(对于图6至图12而言是每个运动限制孔18c的内壁的下端)与相关联的运动限制凸起16d相接触，可插入/可移出图像稳定透镜12的中心沿Y轴方向从照相光轴移开。穿透防抖框架18形成间隙孔18h，其形状与圆筒形透镜保持器部分20a的由绕转动轴42的弧形路径所限定的运动路径相对应，当可插入/可移出框架20处于移出位置时，圆筒形透镜保持器部分20a的前端位于间隙孔18h中。间隙孔18h在防抖框架18的外周的一部分处开口(穿透)，防抖框架18在该开口部分上方设置有加固桥18i。如图I和图2所示，加固桥18i向后偏移，以防止当可插入/可移出框架20转动到移出位置时与圆筒形透镜保持器部分20a干涉。移出驱动杆24位于直线移动环14中并且被其支撑，从而能够围绕平行于照相光轴O的转动轴50转动(摆动)。转动轴50是与直线移动环14 一体形成的,从而位于转动轴42的附近。转动轴50插入到穿过移出驱动杆24的轴承部分24a形成的轴孔中。限动板52固定在直线移动环14的后部，以防止移出驱动杆24向后移动。移出驱动杆24设置有从轴承部分24a径向延伸的臂部24b，并且在臂部24b的自由端附近进一步设置有能够与形成在可插入/可移出框架20的臂部20c上的压力接收部分20e相接触的移出压迫部分24c。
可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力迫使可插入/可移出框架20从移出位置朝向插入位置(对于图6至图12而言的逆时针方向)转动，移出驱动杆24也被移出驱动杆偏置弹簧54偏置以在相同方向(对于图6至图12而言的逆时针方向)上转动。在直线移动环14的内部形成确定移出驱动杆24在移出驱动杆偏置弹簧54的偏置方向上的转动极限的止动器(未显示)。另一方面，可插入/可移出框架20在可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置方向上的转动被止动器接触部分20d与止动器18g之间的接合所限制。图6显示了可插入/可移出框架20和移出驱动杆24分别与止动器18g和直线移动环14的上述止动器(未显示)相接触的状态，在该阶段，压力接收部分20e和移出压迫部分24c彼此间隔开来(见图4和图5)。压力接收部分20e与移出压迫部分24c之间的间隙被确定为如下程度防止压力接收部分20e与移出压 迫部分24c在防抖框架18相对于快门单元16的移动范围(即上述直到运动限制凸起16d分别与两个运动限制孔18c的内壁相接触为止的范围)内接触。换言之，防抖透镜单元10被配置为移出驱动杆24不与防抖驱动致动器26所执行的防抖框架18和可插入/可移出框架20的防抖驱动操作中的任一个干涉。如果可插入/可移出框架20和移出驱动杆24上没有施加外力，则维持图6至图8中所显示的可插入/可移出框架20被可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力保持在插入位置的状态。移出驱动杆24在轴承部分24a的附近设置有压力接收部分24d。插入/移出控制凸起(移出驱动机构/压迫部件)58 (见图3)是固定在透镜镜筒的内部以位于移出驱动杆24的后方的固定部件。当透镜镜筒从准备照相状态移动到透镜镜筒容纳状态时直线移动环14的向后运动导致插入/移出控制凸起58接触并压迫压力接收部分24d，以从可插入/可移出框架20的插入位置在朝向可插入/可移出框架20的移出位置的方向上转动移出驱动杆24。更具体而言，插入/移出控制凸起58在其前端设置有端面凸轮58a，直线移动环14朝向插入/移出控制凸起58的回缩运动导致压力接收部分24d与端面凸轮58a相接触。随后，在压力接收部分24d与端面凸轮58a保持接触的情况下直线移动环14的进一步回缩运动导致由直线移动环14在光轴方向上的向后移动力所产生的使移出驱动杆24在克服移出驱动杆偏置弹簧54的偏置力的方向上(在朝向可插入/可移出框架20的移出位置方向上)转动的分力，从而移出驱动杆24仅转动与上述间隙相对应的转动量,这导致移出压迫部分24c与可插入/可移出框架20的压力接收部分20e相接触。于是，在朝向可插入/可移出框架20的移出位置的方向上的压力通过移出压迫部分24c和压力接收部分20e被传递到可插入/可移出框架20，这导致移出驱动杆24克服可插入/可移出框架偏置弹簧46和移出驱动杆偏置弹簧54两者的偏置力朝向移出位置压迫并转动可插入/可移出框架20。在可插入/可移出框架20到达移出位置之后，形成在插入/移出控制凸起58的一侧上以基本平行于光轴O延伸的移出透镜保持表面58b与压力接收部分24d的一侧接合，从而可插入/可移出框架20被保持在移出位置(见图9)。下面将讨论具有上文所描述的结构的防抖透镜单元10的操作。在图6至图8所显示的准备照相状态下，可插入/可移出框架20被可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力保持在插入位置，可插入/可移出图像稳定透镜12的中心(光轴)与照相光轴O重合。在该准备照相状态下，通过由防抖驱动致动器26根据施加到透镜镜筒上(即照相光学系统上)的振动的方向和大小在垂直于照相光轴O的方向上驱动可插入/可移出图像稳定透镜12，可以降低聚焦在像平面上的物体图像的偏差(图像抖动)。更具体而言，通过陀螺仪传感器来检测透镜镜筒的角速度，并且对其进行时间积分以确定移动角度，随后，从该移动角度计算焦平面上的图像在X轴方向上和Y轴方向上的移动量，同时计算可插入/可移出图像稳定透镜12 (防抖框架18)的用于各个轴向的驱动量和驱动方向，以便抵消图像抖动。随后，根据这些计算值来控制通过线圈31和32的每一个的电流的通过。随即，防抖框架18在三个滚珠接触面18a处被三个导向滚珠28支撑的同时进行移动。当防抖框架18被驱动以执行防抖驱动操作时，可插入/可移出框架20被保持在插入位置，在该位置止动器接触部分20d与止动器18g相接触，从而防抖框架18和可插入/可移出框架20 (可插入/可移出图像稳定透镜12)整体移动。在准备照相状态，利用关于防抖框架18的运动极限的位置的信息，可以校准位置检测传感器38和40，其中在运动极限处，两 个运动限制凸起16d的每一个与防抖框架18的相关联的运动限制孔18c的内壁相接触。线圈31与永久磁体34的组合以及线圈32与永久磁体36的组合分别产生的两个驱动力Fl和F2的每一个的作用方向与X轴方向和Y轴方向都以大约45度相交。因此，每个运动限制孔18c在X轴方向上相对于相关联的运动限制凸起16d的运动极限(由与相关联的运动限制凸起16d相接触的每个运动限制孔18c的每个横向对角(端)限定)可以用作防抖驱动致动器26在X轴方向上驱动防抖框架18的参考位置，每个运动限制孔18c在Y轴方向上相对于相关联的运动限制凸起16d的运动极限(由与相关联的运动限制凸起16d相接触的每个运动限制孔18c的每个竖向对角(端)限定)可以用作防抖驱动致动器26在Y轴方向上驱动防抖框架18的参考位置。准备照相状态下防抖框架18的实际的防抖驱动范围被限定在每个运动限制凸起16d不与相关联的运动限制孔18c的内壁相接触的范围内。当透镜镜筒从准备照相状态移动到透镜镜筒容纳状态时，防抖透镜单元10 (直线移动环14)被用于向前和向后驱动整个透镜镜筒的电机(未显示)在光轴方向上向后移动，与直线移动环14 一同回缩的移出驱动杆24的压力接收部分24d与插入/移出控制凸起58的端面凸轮58a相接触。直线移动环14的进一步向后运动导致压力接收部分24d被端面凸轮58a压迫。随即从直线移动环14的回缩力产生分力，从而克服移出驱动杆偏置弹簧54的偏置力转动移出驱动杆24，因此导致移出压迫部分24c与压力接收部分20e相接触。如上文所述，可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力朝向插入位置作用于可插入/可移出框架20,具有与压力接收部分20e相接触的移出压迫部分24c的移出驱动杆24克服可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力从插入位置朝向移出位置压迫可插入/可移出框架20。另外，三个拉伸弹簧30的偏置力在将三个滚珠接触面18a压靠到三个导向滚珠28上的方向上作用于支撑可插入/可移出框架20的防抖框架18。也就是说，可插入/可移出框架偏置弹簧46和拉伸弹簧30分别对可插入/可移出框架20和防抖框架18的运动施加弹簧阻力。此处，可插入/可移出框架偏置弹簧46所引起的可插入/可移出框架20的转动阻力被预定为大于拉伸弹簧30所引起的对防抖框架18的运动的阻力。因此，作用在可插入/可移出框架20上的压力被传递到防抖框架18，因此导致防抖框架18在可插入/可移出框架20开始朝向移出位置转动之前随着可插入/可移出框架20朝向移出位置移动。随后，防抖框架18被移动到移出辅助位置(如图9至图11所示)，在该位置防抖框架18的两个运动限制孔18c的每一个的内壁在Y轴方向上位于插入位置侧的端部与相关联的运动限制凸起16d相接触。由于如上文所述，在准备照相状态下防抖框架18的上述实际的防抖驱动范围不包括每个运动限制孔18c的内壁与相关联的运动限制凸起16d相接触的点，因此移出辅助位置位于防抖驱动范围之外。一旦阻止防抖框架18在到达移出辅助位置之后超过移出辅助位置移动，可插入/可移出框架20就仅从插入位置转动到移出位置。因此，作为防抖框架18在Y轴方向上到移出辅助位置的运动与可插入/可移出框架20到移出位置的转动合成的结果，执行可插入/可移出图像稳定透镜12到其移出位置(如图9至图11所示)的运动。由于防抖框架18到移出辅助位置的运动和可插入/可移出框架20到移出位置的转动，将可插入/可移出图像稳定透镜12从如图9至图 11所示的光学路径(照相光轴O)上的位置移出。直线移动环14的进一步向后运动导致插入/移出控制凸起58的移出透镜保持表面58b与移出驱动杆24的压力接收部分24d相接触(见图9)，从而可插入/可移出框架20与移出驱动杆24 —同被插入/移出控制凸起58保持在移出位置，并且被阻止朝向插入位置转动。尽管图中没有显示，但是当透镜镜筒达到透镜镜筒容纳状态时，位于可插入/可移出图像稳定透镜12后方的部件(例如在准备照相状态下位于可插入/可移出图像稳定透镜12后方的除可插入/可移出图像稳定透镜12以外的光学元件)进入可插入/可移出图像稳定透镜12 (圆筒形透镜保持器部分20a)的移出所产生的开放空间中。该结构可以将透镜镜筒在透镜镜筒的透镜镜筒容纳状态下沿光轴方向的长度缩短到比多个光学元件沿其光轴成一直线地回缩和容纳的类型的透镜镜筒更小的程度。相反，当透镜镜筒从透镜镜筒容纳状态移动到准备照相状态时，直线移动环14被向前移动，从而释放插入/移出控制凸起58对移出驱动杆24的压力，这就导致移出驱动杆24由于可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力而返回到图6中所显示的位置。随即，可插入/可移出框架偏置弹簧46的偏置力导致可插入/可移出框架20从移出位置转动到插入位置。与该转动相关联的是，防抖框架18在移出辅助位置上的保持也被释放，这使得防抖框架18进入可以被防抖驱动致动器26驱动的状态。之后，当透镜镜筒移动到准备照相状态时，执行用于位置检测传感器38和40的上述校准操作。在上述防抖透镜单元10中，当可插入/可移出框架20从插入位置被转动到移出位置时，支撑可插入/可移出框架20的防抖框架18也被移动到移出辅助位置，因此，可插入/可移出图像稳定透镜12在Y轴方向上从照相光轴O上的位置到移出位置的运动量等于可插入/可移出框架20的转动与防抖框架18的运动的组合，与只有可插入/可移出框架20转动的情况相比，这能够使可插入/可移出图像稳定透镜12到移出位置移出更大的量。换言之，可以使可插入/可移出框架20的摆动半径与可插入/可移出图像稳定透镜12从照相光轴O上的位置到移出位置的运动量相比是非常小的，这样就可以实现移出驱动机构的小型化。另外，在透镜镜筒的透镜镜筒容纳状态下，由于可插入/可移出框架20 (移出驱动杆24)在防抖框架18上施加压力时，防抖框架18的每个运动限制孔18c的内壁在Y轴方向上的一端与相关联的运动限制凸起16d相接触，因此可以防止防抖框架18发出嘎嘎声。另外，由于移出辅助位置被设定在防抖框架18在准备照相状态下的实际防抖驱动范围之外，因此即使在透镜镜筒容纳状态下对透镜镜筒施加剧烈的冲击，从而导致导向滚珠28使三个滚珠接触面18a凹陷，也可以防止凹陷的影响被施加到透镜镜筒的准备照相状态下的防抖驱动性能上。
尽管已经参考上述实施例讨论了本发明，但是本发明不限于该特殊实施例。例如，当在透镜镜筒被容纳时从移出驱动杆24接收压力时，首先防抖框架18移动到移出辅助位置，随后可插入/可移出框架20单独转动到移出位置；但是，可以以相反的次序来执行这种操作顺序。例如，拉伸弹簧30所引起的对防抖框架18的运动的阻力可以被设定为大于可插入/可移出框架偏置弹簧46所引起的可插入/可移出框架20的转动阻力，同时可以在防抖框架18上设置确定可插入/可移出框架20在其朝向移出位置的转动方向上的转动极限的止动器。根据该配置，当在透镜镜筒被容纳时从移出驱动杆24接收压力时，首先可插入/可移出框架20转动到移出位置，随即被上述止动器阻止进一步转动，之后防抖框架18可以与防抖框架20 —同移动到移出辅助位置。 尽管在上述实施例中，以能够在垂直于光轴方向的方向上移动的方式来支撑防抖框架18的是快门单元16，但是用于防抖框架的支撑部件可以是任意其他部件。例如，防抖框架18可以被与直线移动环14的内部一体形成的凸缘可移动地支撑。尽管通过移出驱动杆24朝向移出位置压迫可插入/可移出框架20的上述结构有利于可插入/可移出框架20的小型化，但是可插入/可移出框架20被与插入/移出控制凸起58相对应的元件直接压迫的实施例也是可能的。尽管在上述实施例中可插入/可移出框架20通过转动轴42被防抖框架18枢轴支撑在其上，但是可插入/可移出框架20可以被替换成能够相对于防抖框架18沿Y轴方向直线移动的直线可移动部件。可以对本文所描述的本发明的特定实施例进行显而易见的改变，这种修改在本发明所要求保护的实质和范围以内。应指出的是，本文所包含的所有内容都是例证性的，并不限制本发明的范围。
权利要求
1.ー种用于图像稳定光学元件的位置控制器，所述图像稳定光学元件设置于在准备照相状态和不拍摄照片的容纳状态之间移动的照相光学系统中，所述位置控制器包括 前进/回缩部件，所述前进/回缩部件能够在所述照相光学系统的光轴方向上移动，其中所述前迸/回缩部件在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述照相光学系统处于所述准备照相状态，在所述第二位置，所述照相光学系统处于所述容纳状态； 防抖框架，所述防抖框架被所述前迸/回缩部件支撑，从而能够沿垂直于所述光轴的平面移动； 可插入/可移出框架，所述可插入/可移出框架保持所述光学元件并且被所述防抖框架支撑，从而能够在插入位置和移出位置之间移动，在所述插入位置，所述光学元件位于所述光轴上，在所述移出位置，所述光学元件从所述光轴移出； 防抖驱动机构，所述防抖驱动机构根据施加到所述照相光学系统上的振动来驱动所述防抖框架以执行图像稳定操作；以及 移出驱动机构，在所述准备照相状态下，所述移出驱动机构不对所述防抖驱动机构所引起的所述防抖框架和所述可插入/可移出框架的运动加以限制，当所述前进/回缩部件在所述光轴方向上从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述移出驱动机构从所述前进/回缩部件的移动カ产生使所述可插入/可移出框架移动到所述移出位置的分力，以使所述防抖框架在朝向所述移出位置的方向上与所述可插入/可移出框架联合移动。
2.根据权利要求I所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，进ー步包括 防抖导向部件，所述防抖导向部件安装在所述前迸/回缩部件和所述防抖框架之间，所述防抖导向部件允许所述防抖框架在所述平面内以被保持在所述前进/回缩部件和所述防抖框架之间的状态移动； 第一偏置器，所述第一偏置器在沿着所述光轴的方向上偏置所述前进/回缩部件和所述防抖框架以接近彼此，从而使所述防抖导向部件維持被保持在所述前进/回缩部件和所述防抖框架之间； 第二偏置器，所述第二偏置器朝向所述插入位置偏置和移动所述可插入/可移出框架；以及 运动限制器，所述运动限制器至少朝向所述移出位置限制所述防抖框架的移动范围， 其中所述第二偏置器所引起的对所述可插入/可移出框架朝向所述移出位置的运动的阻カ大于所述第一偏置器所引起的对所述防抖框架相对于所述防抖导向部件的运动的阻力，以及 其中所述移出驱动机构继续在将所述可插入/可移出框架移动到所述移出位置的方向上移动所述防抖框架与所述可插入/可移出框架，直到所述防抖框架被所述运动限制器阻止移动为止，随后仅将所述可插入/可移出框架移动到所述移出位置。
3.根据权利要求2所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，其中所述运动限制器包括 凸起，所述凸起在所述光轴方向上从所述前迸/回缩部件和所述防抖框架的其中之一凸出；以及 孔，所述孔形成在所述前迸/回缩部件和所述防抖框架中的另ー个上，以使所述凸起松动配合到所述孔中。
4.根据权利要求3所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，进ー步包括位置检测传感器，所述位置检测传感器检测被所述防抖驱动机构驱动的所述防抖框架的位置， 其中所述位置控制器使用所述凸起与所述孔的内壁相接触的位置作为參考位置来校准所述位置检测传感器。
5.根据权利要求I所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，其中所述可插入/可移出框架被所述防抖框架支撑以能够围绕平行于所述光轴的第一转动轴转动， 其中所述移出驱动机构包括 转动中继部件，所述转动中继部件被所述前迸/回缩部件支撑以能够围绕平行于所述第一转动轴的第二转动轴转动，通过朝向所述移出位置转动，所述转动中继部件与所述可插入/可移出框架相接触；以及 压迫部件，当所述前进/回缩部件从所述第一位置移动到所述第二位置吋，所述压迫部件接触并压迫所述转动中继部件，以朝向所述移出位置转动所述转动中继部件。
6.根据权利要求5所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，其中在所述转动中继部件和所述可插入/可移出框架之间形成间隙，以当所述防抖框架在所述准备照相状态下被所述防抖驱动机构驱动时防止所述转动中继部件和所述可插入/可移出框架彼此接触。
7.根据权利要求I所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，其中所述防抖驱动机构包括电磁致动器，所述电磁致动器包括至少ー个磁体和至少ー个线圈。
8.根据权利要求2所述的用于图像稳定光学元件的位置控制器，其中所述第一偏置器包括至少ー个拉伸弹簧，以及 其中所述第二偏置器包括扭カ盘形弹簧。
全文摘要
本申请涉及用于图像稳定可插入/可移出光学元件的位置控制器。一种用于光学系统中的图像稳定光学元件的位置控制器包括前进/回缩部件；防抖框架，其被所述前进/回缩部件支撑并且能够沿垂直于所述光轴的平面移动；可插入/可移出框架，其保持所述光学元件并且被所述防抖框架支撑以能够在插入位置和移出位置之间移动；防抖驱动机构，其驱动所述防抖框架以执行图像稳定操作；以及移出驱动机构，其在准备照相状态下不对所述防抖框架和所述可插入/可移出框架加以运动限制，当前进/回缩部件移动到容纳位置时，其产生将所述可插入/可移出框架与所述可插入/可移出框架联合移动到所述移出位置的分力。
文档编号H04N5/232GK102650798SQ20121004851
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者铃鹿真也 申请人:Hoya株式会社