CN101231444B - 光学图像稳定器和光学装置 - Google Patents

Abstract

一种光学图像稳定器包括透镜保持部件、在第一和第二方向上驱动透镜保持部件的第一和第二致动器、固定至基座部件的第一导向部件、放置于第一导向部件和透镜保持部件之间的第二导向部件、以及放置于基座部件和透镜保持部件之间并且与透镜保持部件的移动相关联地滚动的第一球。允许伴随着第二球的滚动，第一和第二导向部件在第三方向上进行相对移动，并且第一和第二导向部件在不同于第三方向的方向上的相对移动受到第二球的限制。允许伴随着第三球的滚动，第二导向部件和透镜保持部件在第四方向上进行相对移动，并且第二导向部件和透镜保持部件在不同于第四方向的方向上的相对移动受到第三球的限制。

Description

光学图像稳定器和光学装置

技术领域

本发明涉及一种提供于包括图像拾取装置的光学装置(例如摄像机、数字静物照相机和胶片相机)以及观察装置(例如双筒望远镜、望远镜和视野观测器)中的光学图像稳定器。

背景技术

上述类型的光学装置常常安装有用来减少由于手轻摇而产生的图像抖动的光学图像稳定器。光学图像稳定器用振动传感器(例如加速度传感器和角速度传感器)来检测光学装置的移动，并且基于检测结果在正交于光轴的平面中移动校正透镜，从而减少图像在图像平面上的位移。校正透镜通常通过使用由磁体和线圈所构成的电磁致动器来驱动。

在光学图像稳定器中，校正透镜应当被保持可与正交于光轴的平面平行地自由移动并且应当防止其绕着光轴旋转以便用致动器准确地执行驱动和位置控制是必要的。

在日本专利公开No.11(1999)-258651中公开的光学图像稳定器包括用来防止校正透镜绕着光轴旋转的导向机构。另外，导向机构的任何后冲通过由弹簧偏压而减少以最小化图像抖动校正操作中的振动并且降低驱动中的噪音。

日本专利公开No.10(1998)-197911已公开了一种通过使用L形导轴来防止校正透镜绕着光轴旋转的光学图像稳定器。导轴通过致动器在相对于驱动方向成45度角的方向上引导校正透镜。

在日本专利公开No.11(1999)-258651和No.10(1998)-197911所公开的光学图像稳定器的每一个中，用来防止校正透镜绕着光轴旋转的导向机构导致校正透镜通过滑动平行地移动。这就带来了一个问题，导向机构中产生的滑动摩擦降低了驱动响应度，特别是在校正透镜被轻微地驱动时。

为了解决这个问题，日本专利公开No.2004-101721已公开了一种光学图像稳定器，其通过使用能滚动的球来防止校正透镜绕着光轴旋转。该稳定器包括具有V形槽部分的导向部件，所述V形槽部分形成于其两个表面中并且在互相正交的方向上延伸。稳定器还具有放置于导向部件的其中一个表面中的V形槽中并且被夹持在槽部分和稳定器的基座部件之间的球(钢球)以及放置于另一表面中的V形槽中并且被夹持在槽部分和用来保持校正透镜的透镜保持部件之间的球。

在日本专利公开No.2004-101721公开的光学图像稳定器中，导向部件的表面具有形成于其中的V形槽部分，而基座部件和透镜保持部件与球接触的表面形成为平面。由于球的滚动摩擦小于滑动摩擦，在小的抖动或低频抖动施加于稳定器时球在与之相接触的平面上滚动而非滑动。这能有利地防止校正透镜绕着光轴旋转以及由于滑动摩擦所导致的驱动响应度降低。

然而，在大振幅抖动或高频率抖动施加于稳定器或大的外力(转矩)在旋转方向上施加于稳定器时，球在与之接触的表面上滑动，并且校正透镜绕着光轴的旋转不能被防止。

发明内容

本发明提供了一种即使在施加大的振动、高频率振动或大的外力时，也能够有利地防止校正透镜绕着光轴的旋转并且能够在降低的摩擦阻力之下导向校正透镜的光学图像稳定器，以及包括这种光学图像稳定器的光学装置。

根据一个方面，本发明提供一种光学图像稳定器，其包括基座部件、保持透镜并且可相对于基座部件在正交于透镜光轴的平面上移动的透镜保持部件、在第一方向上给透镜保持部件提供驱动力的第一致动器、在第二方向上给透镜保持部件提供驱动力的第二致动器，第一和第二方向正交于光轴、在光轴方向上放置在基座部件和透镜保持部件之间并且在正交于光轴的平面上相对于基座部件定位的第一导向部件、在光轴方向上放置在第一导向部件和透镜保持部件之间并且可在正交于光轴的一方向上相对于基座部件移动的第二导向部件、在光轴方向上放置在基座部件和透镜保持部件之间并且与透镜保持部件在正交于光轴的平面中相对于基座部件的移动相联系地滚动的第一球、在光轴方向上放置在第一导向部件和第二导向部件之间的第二球、以及在光轴方向上放置在第二导向部件和透镜保持部件之间的第三球。。第一导向部件和第二导向部件中的每一个包括第一限制部分，该第一限制部分接触第二球以允许伴随着第二球的滚动，第一和第二导向部件在正交于光轴的第三方向上进行相对移动，并且第一和第二导向部件在与第三方向不同的方向上的相对移动由第二球限制。第二导向部件和透镜保持部件中的每一个包括第二限制部分，该第二限制部分接触第三球以允许伴随着第三球的滚动，第二导向部件和透镜保持部件在正交于光轴的第四方向上进行相对移动，并且第二导向部件和透镜保持部件在与第四方向不同的方向上的相对移动由第三球限制。

根据另一个方面，本发明提供了一种包括上述光学图像稳定器的光学装置。

本发明的其它方面将会从下面参照附图描述的实施例中变得明显。

附图说明

图1是示出作为本发明第一实施例(实施例1)的图像稳定单元的分解透视图。

图2是示出实施例1的图像稳定单元安装在其上的透镜装置的分解透视图。

图3是示出图2所示透镜装置的剖视图。

图4是示出实施例1的图像稳定单元的分解透视图。

图5A是示出实施例1的图像稳定单元中的导槽部分的剖视图。

图5B是示出实施例1的图像稳定单元中的凹形部分的剖视图。

图6A是示出实施例1的图像稳定单元中的导槽部分在纵向上的剖视图。

图6B是示出实施例1的图像稳定单元中的导槽部分在纵向上的剖视图。

图7是示出包括根据实施例1的透镜装置的摄像机的系统构造的框图。

图8是示出作为本发明第二实施例(实施例2)的图像稳定单元的分解透视图。

图9是示出实施例2的图像稳定单元的分解透视图。

图10是示出实施例2的图像稳定单元的分解透视图。

图11是示出安装在实施例1的图像稳定单元上的位置检测器的检测原理的示意图。

图12是示出作为本发明第三实施例(实施例3)的图像稳定单元的分解透视图。

图13是示出实施例3的图像稳定单元的分解透视图。

图14A是示出包括在实施例3的图像稳定单元中的返回机构的构造的剖视图。

图14B是示出包括在实施例3的图像稳定单元中的返回机构的构造的剖视图。

图15是示出包括根据实施例3的透镜装置的摄像机的系统构造的框图。

图16是示出作为本发明第四实施例(实施例4)的图像稳定单元的分解透视图。

图17是示出实施例4的图像稳定单元的分解透视图。

图18是示出实施例4的图像稳定单元的后视图。

图19是示出实施例4的图像稳定单元的剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。

(实施例1)

图2和3示出了一种用作光学装置的透镜装置，其设置有本发明的实施例1的光学图像稳定器。图2是该透镜装置的分解透视图。图3是该透镜装置的剖视图。

实施例1中的透镜装置包括由四个透镜单元构成的可变倍率光学系统，所述透镜单元由从物侧按照顺序的凸透镜、凹透镜、凸透镜以及凸透镜组成。在图3中，虚线示出了可变倍率光学系统的光轴。

L1示出了固定的第一透镜单元，并且L2示出了在光轴方向上可移动以提供可变倍率的第二透镜单元。第三透镜单元L3由固定的前透镜子单元L3a和用于图像稳定的可移动的后透镜子单元(下文中称为校正透镜)L3b所构成。校正透镜L3b在与透镜L3b的光轴或者可变倍率光学系统的光轴正交的平面(下文中，该平面称为光轴正交平面)上移动或者位移以执行用于图像稳定的操作，也就是，图像抖动校正操作。

L4示出了第四透镜单元，其可在光轴方向上移动以校正图像平面与倍率变化相关联的变化以及调节焦距。

附图标记1示出了保持第一透镜单元L1的第一镜筒。附图标记2示出了前固定镜筒。第一镜筒1利用螺钉一体地结合至前固定镜筒2。

附图标记3示出了保持第二透镜单元L2的第二镜筒。附图标记4示出了光量调节单元(孔径光阑)，其通过移动多个光阑片以改变孔径的直径来调节穿过可变倍率光学系统的光量。光量调节单元4在拾取静止图像时还用作快门。

附图标记5示出了用作上述光学图像稳定器的图像稳定单元，后面详细描述。附图标记6示出了后固定镜筒，光量调节单元4和图像稳定单元5用螺钉固定到其上。前固定镜筒2和后固定镜筒6用螺钉一体地结合。

附图标记7示出了保持第四透镜单元L4的第四镜筒。附图标记8示出了用螺钉固定至后固定镜筒6的后架。这些用螺钉紧固的部件通过销和孔的组合来定位以使得透镜单元的光轴彼此对准。

第二镜筒3通过使用两端都支撑在前固定镜筒2和后固定镜筒6上的两个杆9和10，以所谓的杆-套筒方法在光轴方向上可移动地被支撑。附图标记11示出了步进马达单元，其在光轴方向上移动第二镜筒3并且由马达部分11a、附接至前固定镜筒2的附接金属片11b、以及形成为马达部分11a的输出轴的丝杠部分11c所构成。

第二镜筒3具有齿条部件(未示出)，其与丝杠部分11c相啮合。因而，在马达单元11(丝杠部分11c)旋转时，第二镜筒3在光轴方向上被驱动。

附图标记12示出了用来检测第二镜筒3的参考位置的光遮断器。参考位置相应于形成于第二镜筒3中的遮光部分(未示出)遮挡从光遮断器12的发光部件中发出的光通量的位置。在透镜装置(摄像机，稍后描述)通电时，执行用于将第二镜筒3移动至参考位置的变焦复位操作。用于步进马达单元11的驱动脉冲的数目能够从参考位置计数以检测第二透镜单元L2的位置。

第四镜筒7通过使用两端支撑在后固定镜筒6和后架8上的两个杆13和14以杆-套筒的方法在光轴方向上可移动地被支撑。附图标记15示出了在光轴方向上移动第四镜筒7的线性马达。如图2所示，线性马达15由在正交于光轴的方向上具有S极和N极的驱动磁体15a、整体地接合至第四镜筒7的驱动线圈15b、以及用于形成来自驱动磁体15a的磁性路径的磁轭15c和15d所构成。

在电流经过驱动线圈15b时，磁通量由此产生并且磁性地干扰由驱动磁体15a产生的磁通量，从而在光轴方向上引起驱动第四镜筒7的所谓洛伦兹力。在实施例1中，如图2所示，两个线性马达15设置在杆13和光轴的两侧上以实现第四镜筒7的平衡驱动。

在图2中，附图标记16示出了固定至后固定镜筒6且由发光/光接收元件所构成的位置检测头。附图标记17示出了整体地结合至第四镜筒7的光学标尺。光通量由位置检测头16的发光元件发出，被设置于光学标尺17上的重复图案所反射，并且在位置检测头16的光接收元件上形成重复图案的图像。当第四镜筒7在光轴方向上移动时，形成于位置检测头16的光接收元件上的重复图案的图像也移动，所以关于第四镜筒7的移动的信息(移动信息)能作为电信号被获得。

由于获得的移动信息表示相对的移动量，就必须设置和检测参考位置。例如，参考位置能通过使用光遮断器和遮光部分(遮光部件)或者通过使形成在第四镜筒7上的参考平面与提供于后固定镜筒6或后架8上的突起相接触来设置。在透镜装置(摄像机，稍后描述)通电时，执行用于将第四镜筒7移动到参考位置的焦点复位操作。检测从参考位置的相对移动量来确定第四透镜单元L4的位置。

下面，将参照图1、3和4详细描述图像稳定单元5的构造。图1是图像稳定单元5从前面(物侧)看时的分解透视图。图4是图像稳定单元5从背面(图像平面侧)看时的分解透视图。    

附图标记101示出了用作保持校正透镜(后透镜子单元)L3b的透镜保持部件的移位镜筒。附图标记102示出了基座镜筒，其构成图像稳定单元的基座部件的一部分并且保持前透镜子单元L3a。

附图标记103p示出了磁体，其被极化以使得其在正交于光轴的垂直方向上被分开的两个半部具有布置在光轴方向上的相对位置处的S极和N极。附图标记104p示出了放置于磁体103p的后面且形成磁路一部分的下磁轭。附图标记105p示出了驱动线圈，其放置为面对形成于磁体103p的上部和下部中的两个磁极。

附图标记106示出了构成磁路一部分的上磁轭。下磁轭104p、磁体103p以及上磁轭106固定至基座镜筒102以形成磁路。驱动线圈105p通过粘合(bonding)而固定至移位镜筒101。

在电流经过驱动线圈105p时，磁路中的间隙磁通量磁性地干涉由驱动线圈105p产生的磁通量，从而引起所谓的洛伦兹力，给移位镜筒101提供驱动力以便在上下偏移方向上将其驱动。换句话说，下磁轭104p、磁体103p、驱动线圈105p以及上磁轭106构成在正交于光轴方向的上下偏移方向(垂直方向)上移动移位镜筒101(并且从而也移动校正透镜L3b)的第一致动器。上下偏移方向相应于第一方向。

附图标记中的下标p表示用于对由于上下偏移方向上的旋转抖动而引起的图像抖动进行校正的组件。另一方面，下标y标识在用于对由于左右偏移方向(正交于光轴方向的水平方向)上的旋转抖动而引起的图像抖动进行校正的组件中。这适用于稍后描述的位置检测的构造以及稍后描述的实施例2至4。

相应于移位镜筒101和其它部件移动方向的与光轴正交的方向(或正交于光轴的平面)不仅包括精确地正交于光轴的方向而且还包括在容差范围内不精确地正交(这视为正交)的方向。这还适用于稍后描述的实施例2至4。

下磁轭104y、磁体103y、驱动线圈105y以及上磁轭106构成在左右偏移方向上移动移位镜筒101的第二致动器。左右偏移方向相应于第二方向。

附图标记109a、109b以及109c在实施例1中示出了三个第一球(球形部件)。第一球109a、109b以及109c可由SUS440或坚硬且成型精度和表面光洁度极好的陶瓷材料所制成。陶瓷，特别地是非磁性材料并且因而是优选地，因为其不被磁体所吸引，也不受到周围磁场的影响。这适用于稍后描述的实施例2至4。

三个球109a至109c放置在形成于基座镜筒102中并且分别具有平坦底面的矩形的凹形部分102a、102b和102c中。凹形部分102a、102b和102c的内表面限制第一球109a、109b和109c的移动范围。第一球109a、109b和109c分别接触形成于移位镜筒101上的平坦部分101a、101b和101c。移位镜筒101由第一偏压部件的偏压力朝着基座镜筒102偏压，稍后描述。偏压力导致第一球109a、109b和109c在光轴方向上分别被夹持在凹形部分102a至102c的底面和平坦部分101a至101c之间。

每一个凹形部分的尺寸使得在第一球放置于凹形部分的中心之后，移位镜筒101从其可移动范围的中心位置向可移动范围的机械限制位置移动期间允许第一球进行滚动。

这允许移位镜筒101在光轴正交平面中相对于基座镜筒102移动，同时第一球109a至109c被滚动。移位镜筒101在机械上最大的可移动量被确定为：使得在移位镜筒101的圆筒形部分101d与在上下偏移方向和左右偏移方向上形成于基座镜筒102的内圆周上的平坦部分102d之间留下一定的间隙。

下面，将描述移位镜筒101绕着光轴的旋转的减少(限制)。

附图标记110示出了用作第一导向部件的导向部件。附图标记111示出了用作放置于导向部件110和移位镜筒101之间的第二导向部件的防旋转部件。

附图标记112a和112b示出了两个第二球。第二球112a和112b放置在形成于导向部件110和防旋转部件111的每一个中的第一限制部分中。    

附图标记110a和110b示出了第一导槽部分，其形成在导向部件110中的两个位置处并且用作上述第一限制部分。附图标记111a和111b示出了第一导槽部分，其形成于防旋转部件111中的两个位置处且用作上述第一限制部分。第二球112a放置于由在光轴方向上彼此相对的第一导槽部分110a和111a所形成的空间中。第二球112b放置于由在光轴方向上彼此相对的第一导槽部分110b和111b所形成的空间中。

导向部件110由来自第二偏压部件(稍后描述)的偏压力朝着防旋转部件111(以及移位镜筒101)偏压，并且偏压力导致第二球被夹持在第一导槽部分之间。换句话说，每个第一导槽部分与第二球相接合。

每个第一导槽部分形成为在图1和4中箭头A的方向上延伸，并且具有的长度使得在滚动第二球的同时导向部件110和防旋转部件111在箭头A的方向上相对移动。第一导槽部分在箭头A方向上的端面与第二球接触以限制导向部件110和防旋转部件111的相对移动范围。箭头A的方向相应于正交于光轴的第三方向。

另外，每个第一导槽部分与第二球接触或相接合以限制导向部件110和防旋转部件111在不同于箭头A的方向上的相对移动。

换句话说，导向部件110和防旋转部件111的每一个具有接触在第二球上的第一限制部分，以允许导向部件110和防旋转部件111伴随着第二球的滚动而在第三方向上相对移动，以及利用第二球限制它们在不同于第三方向的方向上的相对移动。

第一导槽部分的形状稍后将详细描述。

附图标记113a和113b示出了两个第三球。第三球113a和113b放置在形成于防旋转部件111和移位镜筒101的每一个中的第二限制部分中。

附图标记111A和111B示出了形成在防旋转部件111的两个位置处并且用作上述第二限制部分的第二导槽部分。附图标记101A和101B示出了形成在移位镜筒101的两个位置处并且用作上述第二限制部分的第二导槽部分。第三球113a放置于由在光轴方向上彼此相对的第二导槽部分111A和101A所形成的空间中。第三球113b放置于由在光轴方向上彼此相对的第二导槽部分111B和101B所形成的空间中。

防旋转部件111由来自通过导向部件110作用的第二偏压部件(稍后描述)的偏压力朝着移位镜筒101偏压，并且偏压力导致第三球被夹持在第二导槽部分之间。换句话说，每个第二导槽部分与第三球相接合。

每个第二导槽部分形成为在图1和4中的箭头B的方向上延伸并且具有如此的长度以使得在滚动第三球的同时所述防旋转部件111和移位镜筒101在箭头B方向上相对移动。第二导槽部分在箭头B方向上的端面与第三球接触以限制所述防旋转部件111和移位镜筒101在箭头B方向上的相对移动的范围。箭头B的方向相应于正交于光轴的第四方向。

另外，每个第二导槽部分与第三球接触或相接合以限制所述防旋转部件111和移位镜筒101在不同于箭头B方向的方向上的相对移动。

换句话说，防旋转部件111和移位镜筒101中的每个具有与第三球接触的第二限制部分，以允许防旋转部件111和移位镜筒101伴随着第三球的滚动而在第四方向上相对移动，并且利用第三球限制它们在不同于第四方向的方向上的相对移动。

第二导槽部分的形状稍后将详细描述。

在实施例1中，箭头A的方向和箭头B的方向相对于上下偏移方向和左右偏移方向形成45度角并且互相正交。

附图标记114a和114b示出了用作在光轴方向上将导向部件110朝着防旋转部件111和移位镜筒101偏压的第二偏压部件的导向弹簧。

附图标记115示出了相对于基座镜筒102定位并且用螺钉紧固的传感器基座。基座镜筒102和传感器基座115构成用作固定部件的基座部件。

导向部件110通过将提供给导向部件110的定位销110d和110e分别插入形成于传感器基座115中的定位孔115d和防旋转细长孔115e中，而定位在光轴正交平面中。

导向弹簧114a和114b由压缩螺旋弹簧形成，并且其一端与定位销110d和110e的基座部分接触，且另一端与传感器115接触以便将导向部件110朝着移位镜筒101偏压。

附图标记112c示出了与球112a和112b一起布置于导向部件110和防旋转部件111之间的球。球112c放置在形成于防旋转部件111中且具有平坦底面的凹形部分111c中。凹形部分111c具有允许球112c在箭头A的方向上滚动的尺寸，类似于第一导槽部分111a。球112c与形成在导向部件110上的平坦部分110c接触。

凹形部分111c在与箭头A方向正交的方向(箭头B的方向)上具有比球112c的尺寸稍大的宽度。这个宽度允许导向部件110和防旋转部件111在箭头B的方向上由于第一导槽部分的制造误差而引起的轻微位移，以实现导向部件110和防旋转部件111在箭头A的方向上平稳的相对移动。

导向弹簧114a和114b的偏压力的合力作用在导向部件110上，以穿过顶点在三个球112a至112c处的三角形。这使得导向部件110能被朝着移位镜筒101稳定地偏压。

附图标记113c示出了与第三球113a和113b一起被夹持在防旋转部件111和移位镜筒101之间的球。球113c放置在形成于移位镜筒101中且具有平坦底面的凹形部分101C中。凹形部分101C具有允许在箭头B方向上滚动球113c的尺寸，类似于导槽部分101b。球113c还放置在形成于防旋转部件111中的凹形部分111C中并且与其底面接触。

凹形部分101C和111C的每个具有在与箭头B方向正交的方向(箭头A的方向)上比球113c的尺寸稍大的宽度。这允许防旋转部件111和移位镜筒101在箭头A的方向上由于第二导槽部分的制造误差所引起的轻微位移，以实现防旋转部件111和移位镜筒101在箭头B的方向上平稳的相对移动。

导向弹簧114a和114b的偏压力的合力作用在防旋转部件111上，以穿过顶点在三个球113a至113c处的三角形。这使得防旋转部件111能被朝着移位镜筒101稳定地偏压。

在实施例1中，描述为第二偏压部件的导向弹簧114a和114b的偏压力还将移位镜筒101朝着基座镜筒102偏压。换句话说，导向弹簧114a和114b兼作第一偏压部件。

以下，将参照图5A、6A和6B描述用于保持球的导槽部分的形状。用于保持第三球113a的第二导槽部分111A和101A的形状将作为示例来详细解释。

图5A是沿着正交于箭头B方向的平面所截取的第二导槽部分111A和101A的剖视图。图6A和6B是沿着正交于箭头A方向的平面所截取的第二导槽部分111A和101A的剖视图。

在剖视图5A中，每个第二导槽部分111A和101A具有两个倾斜表面，它们是渐缩的以使得它们的距离从开口向底部变窄。第三球113a在两个位置处接触第二导槽部分111A的两个倾斜表面并且在两个位置处接触第二导槽部分101A的两个倾斜表面，两个倾斜表面夹持第三球113a。第三球可以在三个或更多的位置处接触每个第二导槽部分。

如图6A和6B所示，当移位镜筒101在光轴正交平面中相对于防旋转部件111移动时，第三球113a在每个倾斜表面延伸的箭头B的方向上滚动。另一方面，在布置所述两个倾斜表面的槽宽度方向(正交于箭头B方向的箭头A方向)上的移动通过第三球113a与两个倾斜表面接触来防止。

第二导槽部分111B和101B以相同的方式形成。对于第一导槽部分(110a、111a)、(110b、111b)，其形状与第二导槽部分相同，除了每个倾斜表面在箭头A的方向上延伸之外。允许第二球112a和112b在每个倾斜表面延伸的箭头A的方向上滚动并且防止其在槽宽度方向上移动。

利用上述构造，防旋转部件111能仅在箭头A的方向上相对于导向部件110(也就是，基座镜筒102)移动，并且移位镜筒101能仅在箭头B的方向上相对于防旋转部件111移动。因此，移位镜筒101能与光轴正交平面平行地移动(也就是，能在光轴正交平面中平行地移动)，同时其绕着光轴的旋转受到限制(被防止)。

图6A示出了在第二导槽部分111A和101A中处于最初位置(箭头B的方向上的中心位置)处的第三球113a。在移位镜筒101从最初状态相对于防旋转部件111移动时，第三球113a在第二导槽部分111A和101A中滚动，直到移位镜筒101移动了最大的可移动量。换句话说，第二导槽部分111A和101A在箭头B的方向上具有在移位镜筒101从最初位置移动时仅允许第三球113a滚动的长度。

另一方面，当移位镜筒101从球113a自图6A中的最初位置向左很大移动的状态向左移动时，第三球113a在移位镜筒101移动最大的可移动量之前与第二导槽部分111A的左端面接触。因而，球113a不是在第二导槽101A上滚动而是滑动，直到移位镜筒101移动最大的可移动量。于是，第二导槽部分111A和101A之间产生滑动摩擦，从而降低图像稳定单元5的驱动响应度。

为了解决这个问题，在实施例1中，移位镜筒101在透镜装置启动时就立刻移动最大的可移动量，接着使移位镜筒101返回至可移动范围的中心位置。通过这种操作，首先从第二导槽部分111A和101A中的最初位置很大地移动的第三球113a返回到最初位置或其附近。

总之，所有导槽部分(以及凹形部分)的纵向尺寸设置为具有适当的长度，并且移位镜筒101被驱动机械上最大的可移动量或有效使用中的最大可移动量，并且然后返回至可移动范围的中心位置，从而将球移动到最初位置。这种操作在下面的描述中将称为球复位操作。

利用球复位的操作，移位镜筒101能够在有效使用中在所有驱动方向仅通过球滚动来导向而没有反冲，并且没有任何滑动摩擦产生，以使得驱动响应度得到改善。

对于第一和第二导槽部分在箭头A和箭头B的方向上的长度以及球复位操作的描述适用于稍后描述的实施例2至4。

以下，将参照图5B给出了用于保持与第三球113a和113b一起提供的球113c且分别形成于防旋转部件111和移位镜筒101中的凹形部分111C和101C的描述。图5B是示出沿着正交于箭头B方向的平面所截取的凹形部分111C和101C的剖视图。

凹形部分111C和101C的每个具有平坦底面，其在光轴方向上接触球113c的每一端以夹持球113c。

另一方面，如上所述，凹形部分111c和101c的每个具有在正交于箭头B方向的箭头A方向上比球113c的尺寸稍大的宽度。如前所述，这允许了防旋转部件111和移位镜筒101在箭头A的方向上由于导槽部分的制造误差而引起的轻微位移，以实现防旋转部件111和移位镜筒101在箭头B的方向上平稳的相对移动。

这适合于用于保持与第二球112a和112b一起提供的球112c且分别形成于导向部件110和防旋转部件111中的凹形部分110c和111c。

以下，将参照图1、3和4描述用于检测移位镜筒101的位置的构造。

附图标记116p示出了用作发光部件且在光轴方向上发出红外光通量的iRED(红外发光二极管)。iRED 116p经由附接金属片118p固定至移位镜筒101。附图标记117p示出了用作光接收部件并且用螺钉经由固定金属片119p固定至传感器基座115的PSD。附图标记101p示出了形成于移位镜筒101中用于iRED 116p的光投射窗口。

附图标记115p示出了形成于传感器基座101中的缝。从iRED116p发出的红外光通量由缝115p所限制，以使得光通量的一部分穿过缝115p并且由PSD 117p接收到。

缝115p是在水平方向(左右偏移方向)上伸展的开口。PSD 117p在上下偏移方向上具有检测灵敏度。iRED 116p和光投射窗口101p提供给可动的移位镜筒101，而缝115p和PSD 117p被提供给固定的传感器基座115。

例如，当移位镜筒101在上下偏移方向上向上移动时，通过缝115p的光通量在PSD 117p上向下移动，以使得移位镜筒101在上下偏移方向上的移动量被检测到。另一方面，当移位镜筒101在水平方向(左右偏移方向)上移动时，由于缝115p是在水平方向上伸展的开口，所以来自iRED 116p的红外光通量穿过缝115p并且到达PSD 117p。然而，PSD 117p在水平方向上不具有检测灵敏度并且因此检测不到移动。

如此，由iRED 116p、光投射窗口101p、缝115p以及PSD 117p所构成的位置检测器在上下偏移方向上执行移位镜筒101的位置检测。

另一方面，由iRED 116y、光投射窗口101y、缝115y以及PSD 117y所构成的位置检测器基于与上下偏移方向上相同的检测原理，在左右偏移方向上执行移位镜筒101的位置检测。

附图标记120p示出了一柔性基片，该柔性基片用于电连接在与移位镜筒101在上下偏移方向上的驱动及位置检测相关的电气部件和外部电路之间。附图标记120y示出了一柔性基片，该柔性基片用于电连接在与移位镜筒101在左右偏移方向上的驱动及位置检测相关的电气部件和外部电路之间。

以下，将参照图7描述用作包括透镜装置的光学装置的摄像机的构造，该透镜装置具有实施例1的图像稳定单元5以作为透镜镜筒部分。在实施例1中，将描述包括整个透镜装置的摄像机，但是具有上述构造的图像稳定单元能安装在可互换的透镜装置上，用作可移动地安装在摄像机或单透镜反射相机上的光学装置。这适用于稍后描述的实施例2至4。

透镜装置150通过图2和3中所描述的透镜装置来实现，并且包括实施例1的图像稳定单元。

光通量经过透镜装置150中的可变倍率光学系统，穿过具有红外线切割功能和光学低通功能的滤光器148，并且在图像平面上形成光学图像。由CCD传感器或CMOS传感器所形成的图像拾取元件149放置于图像平面上，并且将光学图像转换为电信号。电信号a从图像拾取元件149读出并且由相机信号处理电路151转换为图像信号b。

附图标记152示出了用于控制透镜驱动的微型计算机。微型计算机152通过变焦马达驱动电路156移动第二透镜单元L2，同时监视来自变焦复位电路154的输出，所述变焦复位电路包括上述光遮断器12。微型计算机152通过聚焦驱动电路155移动第四透镜单元L4，同时监视来自由上述位置检测头16和光学标尺17所构成的聚焦位置检测电路153的输出。这样，微型计算机152可执行变焦控制和聚焦控制，同时获得准确的焦距长度信息和聚焦位置信息。

附图标记157示出了曝光控制驱动电路，其基于由微型计算机152从相机信号处理电路151获得的图像信号b的亮度信息，来驱动光量调节单元4和控制光量调节单元4的孔径直径以及ND过滤器(未示出)的插入或缩回。

附图标记158和159示出了角度检测电路，其分别检测摄像机在上下偏移方向和左右偏移方向上的抖动角度。抖动角度通过结合来自角速度传感器(例如振动回转仪)的输出进行检测。来自角度检测电路158和159的输出，即倾斜角度信息，由微型计算机152获得。虽然位置检测电路158和159检测位置的方向与和第一和第二致动器在实施例1中产生驱动力的方向相应的上下偏移方向和左右偏移方向相一致，但是这些方向可以彼此不同。

附图标记160和161示出了线圈驱动电路，其将电流施加于上述驱动线圈105p和105y，以便在上下偏移方向和左右偏移方向上移动图像稳定单元5的移位镜筒101。

附图标记162和163示出了位置检测电路，其驱动iRED 116p和116y以及PSD 117p和117y，以便检测移位镜筒101在上下偏移方向和左右偏移方向上的位置(移位位置)。来自PSD 117p和117y的输出由微型计算机152获得。位置检测电路(位置检测器)可以是使用磁体和霍尔部件的磁性类型，以代替使用iRED和PSD的光学类型。

当移位镜筒101(校正透镜L3b)在光轴正交平面中移动时，通过校正透镜L3b的光通量被弯曲以移动形成于图像拾取元件149上的光学图像。施加于驱动线圈105p和105y的电流受到控制，以使得光学图像由于移位镜筒101移动而发生移动的方向与光学图像由于摄像机倾斜而发生移动的原始方向相反，并且使得光学图像由于移位镜筒101的移动而发生的移动量与光学图像的原始移动量相同。通过这种控制，形成于图像拾取元件149上的光学图像即使在摄像机倾斜(引起相机抖动)时，也几乎不会移动。换句话说，执行了光学图像稳定。

微型计算机152从由角度检测电路158和159获得的倾斜角度信息中减去由位置检测电路162和163获得的移位位置信息，并且在微分信号上执行放大和相位补偿。根据所得到的驱动信息，微型计算机152经由线圈驱动电路160和161以反馈的方式控制施加于驱动线圈105p和105y的电流，以减小上述微分信号的值。

在摄像机通电时，上述球复位操作在变焦复位和聚焦复位操作之后执行，或者以时间分配的方式并行地执行。因此，即使每个球在摄像机电源打开之前从最初位置移动时，在开始图像拾取之后，球也被滚动以引导移位镜筒101和防止移位镜筒101的旋转，从而实现极好的图像稳定性能。

在微型计算机152确定摄像机不拾取图像时，球复位操作可以在适当的时候执行，以使得在图像拾取时可提供极好的图像稳定性能。例如，监视摄像机的倾斜角度，并且在确定使用者仅仅是携带摄像机时执行球复位操作。通常，相机抖动角度常常在从大约0.5至1度的范围内，并且在使用者设置摄像机的功能或者在图像拾取之前在取景器中寻找目标时，产生的倾斜角度大于相机抖动角度。因此，如果检测到这样大的倾斜角度，那么就可执行球复位操作。

如上所述，在实施例1中，能滚动的球用于允许移位镜筒101在光轴正交平面中的移动，同时防止其在光轴方向上的位移，并且能滚动的球用于引导移位镜筒101的平行移动同时防止其旋转。即使在移位镜筒101被轻微地驱动时，这也能降低移位镜筒101的驱动阻力以准确地控制移位镜筒101的位置。换句话说，可以实现具有良好图像稳定性能的图像稳定单元。

由于移位镜筒101能在降低的反冲之下移动，就能在降低的噪音水平下执行图像稳定操作，并且能准确地获得位置反馈控制。

在实施例1中，移位镜筒101由被夹持于移位镜筒101和在透镜装置中用作固定部件的基座镜筒102之间的第一球109a至109c在光轴正交平面上引导。这能避免移位镜筒101的位置精确度受到由于将球和导向部件或者防止移位镜筒101旋转的防旋转部件放置在基座镜筒102和移位镜筒101之间所产生的累积制造误差的影响。因此，移位镜筒101的位置控制能以较高的精确度来执行。

在实施例1中，兼作第一偏压部件和第二偏压部件的导向弹簧114a和114b用来减少组成部件的数目，以提供图像稳定单元的尺寸减小。由于导向弹簧114a和114b没有在光轴正交方向上与移位镜筒101在光轴正交平面中的移动相联系地发生变形，就能避免移位镜筒101中由于这种变形所导致的驱动负载增加。

在实施例1中，第一和第二致动器产生驱动力的上下偏移方向(第一方向)和左右偏移方向(第二方向)不同于第二导槽部分101A和101B延伸的第三方向，以防止移位镜筒101旋转。这使得第二导槽部分101B能放置于在移位镜筒101中的第一和第二致动器内部形成的角部空间中。不然将为死角区的角部空间能得到有效的利用，以减小移位镜筒101的尺寸，并且因而也减小了图像稳定单元5的尺寸。这适用于稍后描述的实施例3和4。然而，第一和第二方向可以与第三和第四方向相同。

(实施例2)

图8、9和10示出了作为本发明实施例2的图像稳定单元的构造。图8是示出图像稳定单元在从前面看时的分解透视图，并且图9是示出图像稳定单元在从后面看时的分解透视图。图10是示出图像稳定单元的剖视图。实施例2的图像稳定单元安装在图2和3中所示的透镜装置上，并且透镜装置构成图7中所示摄像机的透镜镜筒部分。

附图标记201示出了用作保持校正透镜L3b的透镜保持部件的移位镜筒。附图标记202示出了用作基座部件且保持前透镜子单元L3a的基座镜筒。

附图标记203p示出了磁体，其是被极化以使得磁体在正交于光轴的竖直方向上被分开的两个半部具有布置在光轴方向上相对位置处的S极和N极。附图标记204p示出了放置在磁体203p后面并且形成磁路一部分的下磁轭。附图标记205p示出了驱动线圈，其放置为面向形成于磁体203p的上部和下部中的两个磁极。附图标记206示出了形成磁路一部分的上磁轭。下磁轭204p、磁体203p以及上磁轭206固定至基座镜筒202以形成磁路。驱动线圈205p通过粘合固定至移位镜筒201。

在电流经过驱动线圈205p时，磁性回路中的间隙磁通量磁性地干涉由驱动线圈205p产生的磁通量，从而引起给移位镜筒201提供驱动力以便在上下偏移方向上驱动移位镜筒201的洛伦兹力。换句话说，下磁轭204p、磁体203p、驱动线圈205p以及上磁轭206构成在上下偏移方向上移动移位镜筒201(并且从而移动校正透镜L3b)的第一致动器。上下偏移方向相应于第一方向。

下磁轭204y、磁体203y、驱动线圈205y以及上磁轭206形成在左右偏移方向上移动移位镜筒201的第二致动器。左右偏移方向相应于第二方向。

附图标记207示出了移位弹簧，其用作将移位镜筒201朝着基座镜筒202偏压的第一偏压部件。移位弹簧207是压缩螺旋弹簧，其具有内径的一端安装至围绕移位镜筒201中的校正透镜L3b形成的圆柱形部分的外圆周。附图标记208示出了保持移位弹簧207的另一个端并且用螺钉固定至基座镜筒202的弹簧支架。

以下，将给出用于将移位镜筒201支撑于基座镜筒202上的构造以及限制移位镜筒201绕着光轴旋转的描述。

附图标记209a、209b和209c示出了三个第一球。这三个第一球209a至209c放置于具有平坦底面且形成在基座镜筒202的三个位置处的矩形凹形部分202a、202b和202c中。另一方面，三个第一球209a、209b和209c与之接触的平坦部分201a、201b和201c形成在移位镜筒201的三个位置处。第一球209a至209c由来自移位弹簧207的偏压力分别夹持在凹形部分202a、202b和202c的底面与平坦部分201a、201b和201c之间。

每个凹形部分的尺寸使得在第一球放置在凹形部分的中心之后，第一球在移位镜筒201从可移动范围的中心位置至可移动范围的机械限制位置的移动期间可以滚动。

这允许了在第一球209a至209c滚动时，移位镜筒201相对基座镜筒202在光轴正交平面中移动。移位镜筒201机械上的最大可移动量被确定为使得在移位镜筒201的圆筒形部分201d和在基座镜筒202的内圆周上形成于上下偏移方向和左右偏移方向上的平坦部分202d之间留下间隙。

附图标记210示出了用作第一导向部件的导向部件。附图标记211示出了用作放置于导向部件210和移位镜筒201之间的第二导向部件的防旋转部件。

附图标记212a和212b示出了两个第二球。第二球212a和212b放置在形成于导向部件210和防旋转部件211的每个中的第一限制部分中。

附图标记210a和210b示出了第一导槽部分，其形成于导向部件210中的两个位置处，且用作第一限制部分。附图标记211a和211b示出了第一导槽部分，其形成于防旋转部件211中的两个位置处，且用作第一限制部分。每个第一导槽部分提供为延伸通过导向部件210和防旋转部件211，并且具有在箭头A的方向上延伸的细长槽的形状。

第一导槽部分210a和211a在光轴方向上彼此相对，并且第二球212a放置在其间。第一导槽部分210b和211b在光轴方向上彼此相对，并且第二球212b放置在其间。

导向部件210由来自稍后描述的第二偏压部件的偏压力朝着防旋转部件211(以及移位镜筒201)偏压，并且偏压力使得第二球被夹持在第一导槽部分之间。

每个第一导槽部分形成为在图8和9中的箭头A的方向上延伸，并且具有的长度使得在滚动第二球时导向部件210和防旋转部件211在箭头A的方向上相对移动。第一导槽部分在箭头A方向上的端面接触第二球，以限制导向部件210和防旋转部件211的相对移动范围。箭头A的方向相应于正交于光轴的第三方向。

每个第一导槽部分与第二球接触或接合以限制导向部件210和防旋转部件211在不同于箭头A方向的方向上的相对移动。

换句话说，导向部件210和防旋转部件211的每一个具有接触第二球的第一限制部分，以允许伴随着第二球的滚动，导向部件210和防旋转部件211在第三方向上相对移动，以及限制它们在不同于第三方向的方向上的相对移动。

附图标记213a和213b示出了两个第三球。第三球213a和213b放置在形成于防旋转部件211和移位镜筒201中的第二限制部分中。

附图标记211A和211B示出了两个导槽部分，它们形成于防旋转部件211的两个位置处且用作为上述第二限制部分。附图标记201A和201B示出了第二导槽部分，它们形成于移位镜筒201的两个位置处且用作为上述第二限制部分。

形成在防旋转部件211中的第二导槽部分211A和211B的每一个延伸通过防旋转部件211，并且具有在箭头B的方向上延伸的细长槽的形状。另一方面，形成于移位镜筒210中的第二导槽部分201A和201B的每一个在箭头B的方向上延伸，并且具有与实施例1中所述的第二导槽部分相同的形状。第二导槽部分211A和201A在光轴方向上彼此相对，并且第三球213a放置于其间。第二导槽部分211B和201B在光轴方向上彼此相对，并且第三球213b放置于其间。

防旋转部件211由来自稍后描述的第二偏压部件的偏压力朝着移位镜筒201偏压，并且偏压力允许第三球被夹持在第二导槽部分之间。

每个第二导槽部分具有的长度使得在滚动第三球的同时，防旋转部件211和移位镜筒201在箭头B的方向上相对移动。第二导槽在箭头B的方向上的端面接触第三球以限制防旋转部件211和移位镜筒201在箭头B的方向上的相对移动范围，箭头B的方向相应于正交于光轴的第四方向。

每个第二导槽部分与第三球接触或接合以限制防旋转部件211和移位镜筒201在不同于箭头B方向的方向上的相对移动。

换句话说，防旋转部件211和移位镜筒201的每一个具有接触第三球的第二限制部分，以允许伴随着第三球的滚动，防旋转部件211和移位镜筒201在第四方向上相对移动，并且用第三球限制它们在不同于第四方向的方向上的相对移动。

在实施例2中，第三方向和第一方向(上下偏移方向)相同，而第四方向和第二方向(左右偏移方向)相同。

附图标记214a、214b、214c和214d示出了用作为第二偏压部件的导向弹簧，其在光轴方向上将导向部件210朝着移位镜筒201偏压。

通过将设置于基座镜筒202中的定位销202D和202E插入设置于导向部件210中的定位孔210d和防旋转细长孔210e中，在光轴正交平面中将导向部件210相对基座镜筒201定位。

导向弹簧214a至214d由压缩螺旋弹簧所形成，并且其一端接触形成于基座镜筒202中的孔的底面，且另一端接触导向部件210以在光轴方向上将导向部件210朝着移位镜筒201偏压。导向弹簧214a至214d相对于第二球212a和212b以及第三球213a和213b的平衡布置能将导向部件210和防旋转部件211朝着移位镜筒201稳定地偏压。

利用上述构造，防旋转部件211仅能在箭头A的方向上相对于导向部件210移动，即，基座镜筒202以及移位镜筒201仅能在箭头B的方向上相对于防旋转部件211移动。因此，移位镜筒201能与光轴正交平面平行地移动(即，能在光轴正交平面中平行移动)，同时其绕着光轴的旋转受到限制(被防止)。

如实施例1所述的球复位操作能执行以在有效使用中仅通过球滚动来在所有驱动方向上引导移位镜筒201而没有反冲，并且不会产生任何滑动摩擦，所以驱动响应度得到改善。

在实施例2中，由于移位镜筒201在光轴方向上由移位弹簧207和导向弹簧214a至214d从相对侧偏压，所以移位弹簧207的偏压力设置为大于导向弹簧214a至214d的偏压力的合力。

以下，将描述实施例2中用于检测移位镜筒201的位置的构造。

附图标记215示出了传感器支架，其用螺钉固定至基座镜筒202。附图标记216示出了iRED，其用作发光元件，并且在光轴方向上发出红外光通量。iRED 216通过粘合固定至移位镜筒201。

附图标记217示出了二维PSD，其用作光接收元件，并且通过粘合固定至传感器支架215。附图标记201s示出了形成于移位镜筒201中用于iRED 216的光投射窗口。

附图标记215s示出了形成于传感器支架215中的孔径光阑窗口。从iRED 216发出的红外光通量由孔径光阑窗口215s所限制，以使得光通量的一部分通过孔径光阑窗口215s并且由二维PSD 217所接收。

iRED 216p和光投射窗口201s设置给可移动的移位镜筒210，而孔径光阑窗口215s和二维PSD 217设置于固定的传感器支架215上。当移位镜筒210在光轴正交平面中的任意方向上从可移动范围的中心部分移动时，从iRED 216发出的红外光通量通过孔径光阑窗口215s并且在二维PSD 217上在与移位镜筒201的移动方向相反的方向上移动。因而，根据移位镜筒201移动量的电信号由二维PSD 217所提供。

这将参照图11更详细地描述。图11示出了iRED 216的发光部分216s、孔径光阑窗口215s和二维PSD 217的光接收部分217s之间的关系。箭头D相应于上下偏移方向，而箭头C相应于左右偏移方向。

图11示出了光接收部分216s从与二维PSD 217的两个正交检测轴线D′和C′的交叉点相对的位置与移位镜筒201一起移动至位置216s′。在此情况下，从发光部分216s发出、通过孔径光阑窗口215s并且投射到光接收部分217s上的红外光通量从检测轴线D′和C′的交叉点移动至距离与移位镜筒201的移动量成正比的位置。D′和C′方向上的光接收位置可被检测到，以便提供关于移位镜筒210在上下偏移方向和左右偏移方向上从可移动范围的中心位置处的移动量的信息。

如此，iRED 216、光投射窗口201s、孔径光阑窗口215s以及二维PSD 217构成位置检测器。

由于移位镜筒201绕着光轴的旋转在很小的反冲下被限制(防止)，所以二维PSD能在实施例2中使用。如果存在任何反冲，移位镜筒210和与之固定的iRED 216就会旋转。在此情况中，例如，虽然iRED 216在箭头D的方向上移动，但是二维PSD 217在检测轴线D′的方向上的输出几乎没有出现改变，并且输出在检测轴线C′的方向上改变，因此可以准确地检测到移位镜筒201的位置。

如上所述，在实施例2中，能滚动的球用于允许移位镜筒201在光轴正交平面上的移动，同时防止移位镜筒201在光轴方向上的移动，并且能滚动的球用于引导移位镜筒201的平行移动，同时防止移位镜筒201的旋转。即使在移位镜筒201被稍微地驱动时，这也能降低移位镜筒201的驱动阻力以准确地控制移位镜筒201的位置。换句话说，能实现具有良好图像稳定性能的图像稳定单元。

由于移位镜筒201能在降低的反冲下移动，就能在降低的噪音水平下执行图像稳定操作。即使使用了实施例2所述的二维PSD 217或者在任意位置处使用了实施例1所述的两个位置检测器时，也能准确地实现位置反馈控制。

在实施例2中，移位镜筒201在光轴正交平面中由夹持在移位镜筒201和在透镜装置中用作固定部件的基座镜筒202之间的第一球209a至209c来导向。即使在球和导向部件210或用来防止移位镜筒201旋转的防旋转部件211放置于基座镜筒202和移位镜筒201之间时，这也能避免对移位镜筒201的位置控制的精确度降低。

(实施例3)

图12和13示出了作为本发明实施例3的图像稳定单元的构造。图12是示出图像稳定单元从前面看时的分解透视图，并且图13是示出图像稳定单元从后面看时的分解透视图。

实施例3的图像稳定单元是实施例1所述图像稳定单元的变型，并且对于在基座镜筒302上支撑移位镜筒301、限制移位镜筒301绕着光轴的旋转以及致动器，具有与实施例1相同的构造。因而，与实施例1相同的元件和构成部分用后两位数字与实施例1相同且第一位数字用“3”代替“1”的附图标记来标识，并且省略其描述。

实施例3和实施例1的不同在于，实施例3具有返回机构，其通过使用球来产生向着防旋转部件311和移位镜筒301的每一个的可移动范围的中心位置的返回力(下面称为中心返回力)。实施例3和实施例1的显著不同还在于，实施例3没有用于检测移位镜筒301的位置的构造。在实施例3中使用上基座315来替换实施例1中的传感器基座115。

首先，将描述返回机构。在实施例3中，用于所述防旋转部件311的中心返回力通过适当地成形凹形部分311c的底面和表面310c的形状而产生，所述凹形部分311c的底面和表面310c分别为防旋转部件311和导向部件310提供且其间夹持球312c。用于移位镜筒301的中心返回力通过适当地成形为防旋转部件311和移位镜筒301提供并且其间夹持第三球313a和313b的第二导槽部分(311A、301A)和(311B、301B)的形状而产生。

这将参照图14A和14B详细描述。图14A和14B是示出其间夹持球312c的凹形部分311c和表面310c沿着箭头A方向的剖视图。

图14A示出了没有相对移动的防旋转部件311和导向部件310。球312c定位在凹形部分311c和表面310c的中心。凹形部分311c的底面形成为朝着表面310c凹下的弯曲表面。另一方面，表面310c形成为朝着凹形表面311c凹下的弯曲表面。

在图14A中，表面310c(导向部件310)承受来自导向弹簧314a和314b的偏压力，并且经由球312c将凹形部分311c(防旋转部件311)的底面向下推。

图14B示出了从图14A所示状态在箭头A的方向上移位的防旋转部件311。在从图14A中的状态向图14B中的状态转换期间，由于表面由弯曲表面形成，球312c在凹形部分311c的底面和表面310c上滚动。在图14B的状态中，球312c根据底面311c的曲率将向右的力(即中心返回力)施加于防旋转部件311。表面311c的曲率越大，中心返回力就越大。

如此，凹形部分311c的底面和表面310c形成为弯曲表面，即，根据防旋转部件311的位移量以连续变化的角度倾斜的表面。这能给防旋转部件311提供与防旋转部件311的位移量成正比的中心返回力。

分别设置给防旋转部件311和移位镜筒301的第二导槽部分311B和301B，在正交于箭头B方向的截面中具有与参照图5A如实施例1所述相同的形状。然而，它们在沿着箭头B方向的截面上具有如图14A和14B所示的形状。当移位镜筒301在箭头B的方向上相对于防旋转部件311移动时，第三球313b根据第二导槽部分311B和301B的曲率将中心返回力施加于移位镜筒301。曲率越大，中心返回力越大。

如此，第二导槽部分311B和301B的形状形成为弯曲表面，即，根据移位镜筒301的位移量以连续变化的角度倾斜的表面。这能给移位镜筒301提供与移位镜筒301的位移量成正比的中心返回力。

由于提供了上述返回机构，移位镜筒301的位置由通过第一和第二致动器产生的驱动力所确定。这允许了所谓的开放控制，其中移位镜筒301的位置仅通过输入第一和第二致动器的电流值来控制，而无需用位置检测电路来检测位置。

在实施例3中，考虑到致动器的驱动力根据移位镜筒301的移动量而改变，与球接触的表面的倾斜角也变化。因此，在致动器的驱动力(输入电流值)和中心返回力之间获得有利的平衡，以提高移位镜筒301的位置控制中的精确度。

以下，图15示出了其上安装透镜装置(透镜镜筒部分)的摄像机的构造，所述透镜装置包括实施例3的图像稳定单元。

由于图像稳定单元具有上述返回机构，摄像机不需要实施例1中所述的位置检测电路。微型计算机352执行用于图像稳定单元的开放控制。

剩余构造与实施例1中所描述的摄像机的构造相同。因此，与实施例1相同的组件用相同的附图标记，或者用后两位数字与实施例1相同且第一位数字用“3”代替“1”的附图标记来标识，并且省略其描述。

在对图像稳定单元执行开放控制时，根据作用在摄像机上的惯性力(包括重力)的大小或方向，可能会引起移位镜筒301的位置误差。为了更准确地对移位镜筒301执行位置控制，优选地为摄像机提供加速度传感器以消去由惯性力导致的控制误差。

移位镜筒301的返回机构可以通过具有与实施例3所述构造不同的机构来实现。

(实施例4)

图16和17示出了作为本发明实施例4的图像稳定单元的构造。图16是示出图像稳定单元从前面看时的分解透视图，并且图17是图像稳定单元从后面看时的分解透视图。实施例4的图像稳定单元安装在图2和3所示的透镜装置上，并且透镜装置构成图7中示出的摄像机的透镜镜筒部分。

附图标记401示出了用作保持校正透镜L3b的透镜保持部件的移位镜筒。附图标记402示出了形成基座部件一部分并且保持前透镜组件L3a的基座镜筒。在实施例4中，基座镜筒402兼作第一导向部件。

附图标记403p示出了磁体，该磁体是被极化的以使得其在正交于光轴的竖直方向上被分开的两个半部类似于实施例1那样具有在光轴方向上布置在相对位置处的S极和N极。附图标记404p示出了放置于磁体403p后面并且形成磁路的一部分的下磁轭。附图标记405p示出了驱动线圈，其放置为面对形成于磁体403p的上部和下部中的两个磁极。

附图标记406示出了形成磁路一部分的上磁轭。下磁轭404p、磁体403p以及上磁轭406都固定至基座镜筒402以形成磁路。驱动线圈405p通过粘合固定至移位镜筒401。

在电流经过驱动线圈405p时，磁性回路中的间隙磁通量磁性地干涉由驱动线圈405p产生的磁通量，从而引起给移位镜筒401提供驱动力以便在上下偏移方向上驱动移位镜筒401的所谓洛伦兹力。换句话说，下磁轭404p、磁体403p、驱动线圈405p以及上磁轭406构成在上下偏移方向上移动移位镜筒401(并且从而移动校正透镜L3b)的第一致动器。上下偏移方向相应于第一方向。

下磁轭404y、磁体403y、驱动线圈405y以及上磁轭406形成在左右偏移方向上移动移位镜筒401的第二致动器。左右偏移方向相应于第二方向。

附图标记407示出了用作第一偏压部件的移位弹簧，其将移位镜筒401朝着基座镜筒402偏压。移位弹簧407是压缩螺旋弹簧，其具有外径的一端安装在围绕移位镜筒401中的校正透镜L3b形成的多个弹簧保持部分401d内。附图标记408示出了保持移位弹簧407的另一个端并且用螺钉固定至基座镜筒402的弹簧支架。

以下，将参照图16至19描述用于在基座镜筒402上支撑移位镜筒401以及限制移位镜筒401绕着光轴旋转的构造。图18示出了在从后面看时的图像稳定单元。图19是示出沿着图18中所示的C-C线所截取的图像稳定单元的剖视图。

附图标记402a、402b和402c示出了第一导槽部分，其形成于兼作第一导向部件的基座镜筒402中的三个位置处，并且用作为第一限制部分。附图标记412a和412b示出了放置于第一导槽部分402a和402b中的第二球。

附图标记411示出了用作第二导向部件的防旋转部件。附图标记411a和411b示出了第一导槽部分，其形成于防旋转部件411中的两个位置处，并且用作第一限制部分。附图标记411c示出了具有平坦底面且形成于防旋转部件411中的凹形部分。

第一导槽部分402a、402b、402c、411a以及411b具有与在实施例1中所述的第一导槽部分相同的形状。凹形部分411c具有与在实施例1中所述的凹形部分111c相同的形状。

第二球412a放置于由在光轴方向上彼此相对的第一导槽部分402a和411a所形成的空间中。第二球412b放置于由在光轴方向上彼此相对的第一导槽部分402b和411b所形成的空间中。球412c放置于由在光轴方向上彼此相对的移位镜筒401的第一导槽部分402c和防旋转部件411的凹形部分411c所形成的空间中。

防旋转部件411经由移位镜筒401在来自兼作第二偏压部件的移位弹簧407的偏压力之下朝着基座镜筒402被偏压。偏压力导致第二球412a、412b和412c被夹持在第一导槽部分402a、402b、411a、411b和凹形部分411c之间。

每个第一导槽部分形成为在图16和17所示箭头A的方向上延伸，并且具有的长度使得在滚动第二球的同时，兼作第一导向部件的基座镜筒402和防旋转部件411在箭头A的方向上相对移动。第一导槽部分在箭头A方向上的端面接触第二球，以限制移位镜筒402和防旋转部件411的相对移动范围。箭头A的方向相应于正交于光轴的第三方向。

另外，每个第一导槽部分与第二球接触或接合，以限制基座镜筒402和防旋转部件411在与箭头A的方向不同的方向上的相对移动。

换句话说，基座镜筒402和防旋转部件411的每一个具有接触第二球的第一限制部分，以允许伴随着第二球的滚动，基座镜筒402和防旋转部件411在第三方向上相对移动，并且用第二球限制它们在不同于第三方向的方向上的相对移动。

附图标记401a、401b和401c示出了第二导槽部分，它们形成于移位镜筒401的三个位置处，并且用作第二限制部分。附图标记413a和413b示出了放置于第二导槽部分401a和401b中的第三球。附图标记413c示出了放置于第二导槽部分401c中的球。

附图标记411A和411B示出了第二导槽部分，它们形成于防旋转部件411的两个位置处，并且用作第二限制部分。附图标记411C示出了具有平坦底面且形成于防旋转部件411中的凹形部分。

第二导槽部分401a、401b、401c、411A和411B具有与实施例1所述第二导槽部分相同的形状。凹形部分411C具有与实施例1所述凹形部分111C相同的形状。

第三球413a放置于由彼此相对的第二导槽部分411A和401a所形成的空间中。第三球413b放置于由在光轴方向上彼此相对的第二导槽部分411B和401b所形成的空间中。球413c放置于由在光轴方向上彼此相对的移位镜筒401的第二导槽部分401c和防旋转部件411的凹形部分411C所形成的空间中。

移位镜筒401承受来自用作第一偏压部件的移位弹簧407的偏压力。该偏压力导致第三球413a和413b以及球413c被夹持在第二导槽部分401a、401b、401c、411A、411B和凹形部分411C之间。

每个第二导槽部分形成为在图16和17所示箭头B的方向上延伸，并且具有的长度使得在滚动第三球的同时，防旋转部件411和移位镜筒401在箭头B方向上的相对移动。第二导槽部分在箭头B的方向的端面接触第三球以限制防旋转部件411和移位镜筒401在箭头B方向上的相对移动范围。箭头B的方向相应于正交于光轴的第四方向。

另外，每个第二导槽部分与第三球接触或接合，以限制防旋转部件411和移位镜筒401在与箭头B的方向不同的方向上的相对移动。

换句话说，防旋转部件和移位镜筒401的每一个具有第二限制部分，该第二限制部分接触第三球以允许伴随着第三球的滚动，防旋转部件411和移位镜筒401在第四方向上相对移动，并且用第三球限制它们在与第四方向不同的方向上的相对移动。

移位弹簧407的偏压力作用在移位镜筒401和防旋转部件411上，以通过顶点在三个球412a至412c处的三角形以及顶点在球413a至413c处的三角形。这使得防旋转部件411和移位镜筒401能朝着基座镜筒402被稳定地偏压。

在实施例4中，防旋转部件411能仅在箭头A的方向上相对基座镜筒402移动，并且移位镜筒401能仅在箭头B的方向上相对防旋转部件411移动。

因此，移位镜筒401能与光轴正交平面平行地移动(即，能够在光轴正交平面中平行移动)，同时其绕着光轴的旋转受到限制(防止)。

移位镜筒401机械上最大的可移动量被确定为使得在移位镜筒401形成于上下偏移方向和左右偏移方向上的平坦部分401d与弹簧支架408的圆柱形部分408d之间留下一定的间隙。

在实施例4中，第二球412a、412b，第三球413a、413b以及球412c、413c具有在光轴正交平面中在上下偏移和左右偏移方向上引导移位镜筒401同时限制移位镜筒401在光轴方向上相对于基座部件402移动的功能。换句话说，第二球412a、412b，第三球413a、413b以及球412c、413c兼作第一球。

以下，将描述用于检测移位镜筒401的位置的构造。附图标记415示出了用螺钉固定至基座镜筒402的传感器支架。

附图标记416p示出了用作发光部件和在光轴方向上发出红外光通量的iRED。iRED 416p通过粘合固定至移位镜筒401。附图标记417p示出了用作光接收部件并且通过粘合固定至传感器基座415的PSD。

附图标记401p示出了形成于移位镜筒401中用于iRED 416p的光投射窗口。附图标记415p示出了形成于传感器基座415中的缝。从iRED 416p发出的红外光通量由缝415p所限制，以使得光通量的一部分通过缝415p并且由PSD 417p接收到。

由iRED 416p、光投射窗口401p、缝415p以及PSD 417p所构成的位置检测器基于与实施例1相同的检测原理在上下偏移方向上执行移位镜筒401的位置检测。

由iRED 416y、光投射窗口401y、缝415y以及PSD 417y所构成的位置检测器基于与上下偏移方向上相同的检测原理在左右偏移方向上执行移位镜筒401的位置检测。

根据实施例4，能实现与实施例1类似的效果。另外，由于基座部件用作第一导向部件并且第一和第二偏压部件由相同的部件构成，就能减少组件的数目，从而实现与实施例1至3相比尺寸更小的图像稳定单元。

如上所述，根据实施例1至4，透镜保持部件能在光轴正交平面中在任意的方向上以降低的摩擦阻力移动，同时防止了透镜保持部件绕着光轴的旋转。因此，驱动响应度和图像稳定性能可得到改进，以便实现振动和噪音减少的光学图像稳定器以及包括这种光学图像稳定器的光学装置。

虽然已经描述了本发明的数个示例性实施例，但是本发明并不限于这些实施例并且在不脱离本发明范围的情况下能做出各种变化和变型。例如，第一至第三球的数目可设置为除了实施例1至4所述之外的数目。

此外，本发明并不限于这些优选实施例并且在不脱离本发明范围的情况下能做出各种变化和变型。

本申请要求于2007年1月26日申请的日本专利申请No.2007-017032的国外优先权，该日本申请的全部内容通过参考结合于此，如同在这里完全阐述一样。

Claims (8)

1.一种光学图像稳定器，包括：

基座部件；

保持透镜并且能够在正交于透镜光轴的平面中相对于基座部件移动的透镜保持部件；

在第一方向上给透镜保持部件提供驱动力的第一致动器；

在第二方向上给透镜保持部件提供驱动力的第二致动器，所述第一和第二方向正交于光轴；

第一导向部件，该第一导向部件在光轴方向上放置在基座部件和透镜保持部件之间，并且该第一导向部件在正交于光轴的平面上相对于基座部件定位；

第二导向部件，该第二导向部件在光轴方向上放置在第一导向部件和透镜保持部件之间，并且能够在正交于光轴的一方向上相对于基座部件移动；

第一球，该第一球在光轴方向上放置在基座部件和透镜保持部件之间，并且与透镜保持部件在正交于光轴的平面中相对于基座部件的移动相联系地滚动；

在光轴方向上放置在第一导向部件和第二导向部件之间的第二球；以及

在光轴方向上放置在第二导向部件和透镜保持部件之间的第三球，

其中第一导向部件和第二导向部件中的每一个包括第一限制部分，该第一限制部分接触第二球以允许伴随着第二球的滚动，第一和第二导向部件在正交于光轴的第三方向上进行相对移动，并且第一和第二导向部件在与第三方向不同的方向上的相对移动由第二球限制，并且

其中第二导向部件和透镜保持部件中的每一个包括第二限制部分，该第二限制部分接触第三球以允许伴随着第三球的滚动，第二导向部件和透镜保持部件在正交于光轴的第四方向上进行相对移动，并且第二导向部件和透镜保持部件在与第四方向不同的方向上的相对移动由第三球限制。

2.根据权利要求1所述的光学图像稳定器，其中第一限制部分在相对移动受到限制的方向上在第二球的至少两个位置处接触该第二球，第二限制部分在相对移动受到限制的方向上在第三球的至少两个位置处接触该第三球。

3.根据权利要求1所述的光学图像稳定器，其中第一球接触基座部件和透镜保持部件。

4.根据权利要求1所述的光学图像稳定器，其中第三和第四方向不同于第一和第二方向。

5.根据权利要求1所述的光学图像稳定器，还包括：

将透镜保持部件朝着基座部件偏压的第一偏压部件；以及

将第一导向部件朝着透镜保持部件偏压的第二偏压部件。

6.根据权利要求5所述的光学图像稳定器，其中第一偏压部件兼作第二偏压部件，并且

其中偏压部件将第一导向部件、第二导向部件以及透镜保持部件朝着基座部件偏压。

7.根据权利要求1所述的光学图像稳定器，还包括返回机构，该返回机构包括一球以及接触该球以产生使透镜保持部件朝着其能够移动范围的中心返回的力的表面。

8.一种光学装置，包括图像拾取元件以及根据权利要求1所述的光学图像稳定器。

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