CN103873748B - 成像装置及具有该成像装置的相机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成像装置，所述成像装置包括：成像元件单元，具有成像元件和与所述成像元件一体地形成的光学元件，并且用于成像的光穿过所述光学元件；第一压电元件；位移增量机构，连接到第一压电元件。位移增量机构通过伸展或收缩所述第一压电元件使所述成像元件单元移位，其中，所述第一压电元件沿其长度方向的部分附着到所述光学元件。

Description

成像装置及具有该成像装置的相机

本申请要求于2012年12月7日提交到日本专利局的第2012-268272号日本专利申请以及于2013年6月10日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0066059号韩国专利申请的优先权，所述专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种成像装置和包括该成像装置的相机。

背景技术

在成像装置中，穿过镜头的光被成像元件（诸如电荷耦合器件（CCD）成像传感器）接收，通过处理成像元件的光电转换输出而生成图像数据。随着成像元件的像素节距减小，由成像装置提供的图像的质量显著地提高。因此，当灰尘附着在成像元件的表面或者附着在被设置在成像元件前面的透明构件的表面上时，在生成的图像上会产生由于灰尘造成的阴影，这已经成为一个问题。

第2012-134818号日本专利公告（文献1）公开了一种振动装置，所述振动装置包括：具有板形状的底表面部分，入射在CCD上的光穿过该底表面部分；防振滤光器，具有从所述底表面部分的一侧延伸和突出的壁表面部分，其中，防振滤光器以预定的角度倾斜并且不接触所述底表面部分；压电元件，固定在防振滤光器的壁表面部分上。

另外，成像装置包括通过将成像元件精密地移位为平行于光接收表面来增加图像的分辨率或者获得低通滤波器效果的技术。为增加图像的分辨率，通过将成像元件的位置移位成平行于光接收表面而捕获的比像素的节距小（例如：大约像素节距的1/2）的图像和在成像元件的移位之前的在初始位置捕获的图像被合成地处理。另外，为了获得低通滤波器效果，通过利用预定的频率将成像元件精密地移位为平行于光接收表面。

第2008-148178号日本专利公告（文献2）公开了一种成像装置，所述成像装置包括：成像元件，从物体接收光的光通量并执行光电转换；致动器，用于精密地移位成像元件；伸展机构，用于伸展致动器的位移、将被伸展的位移传递给成像元件，并在沿着光接收表面的方向上精密地移位成像元件。

文献1的技术是使防振玻璃以关于防振玻璃的表面的波的形式振动。然而，根据文献1的技术，由于不存在使成像元件的位置移位的装置，移位成像元件的机构被单独地设置。

文献2的技术中，伸展机构使成像元件相对于光接收表面精密地移位。另外，附着在被布置在成像元件的前面的保护玻璃上的灰尘通过重复致动器的微小移位而被抖掉。然而，在该技术中由于保护玻璃沿着平行于保护玻璃的表面的方向振动，所以由于致动器的伸展和收缩造成的振动在灰尘的抖落中效果甚微。

发明内容

各种实施例提供一种成像装置和包括该成像装置的相机，所述成像装置可有效地移除附着在被设置在成像元件前面的光学元件的表面上的灰尘并可改变成像元件的位置。

根据实施例，提供一种成像装置，所述成像装置包括：成像元件单元，包括成像元件和与所述成像元件一体地形成的光学元件，并且用于成像的光穿过所述光学元件；第一压电元件；位移增量机构，连接到第一压电元件，并且通过使第一压电元件伸展或收缩来使所述成像元件单元移位，其中，所述第一压电元件的沿其长度方向的部分附着到所述光学元件。

当第一压电元件被DC电力驱动时，第一压电元件可使所述成像元件单元移位，当第一压电元件被AC电力驱动时，第一压电元件可使所述光学元件振动。

所述成像装置还可包括：第一框架，所述位移增量机构被支撑在第一框架上；第二框架；第二压电元件，连接第一框架和第二框架，并且第二压电元件沿相对于第一压电元件的伸展或收缩的方向基本垂直的方向伸展或收缩。

所述位移增量机构可包括：第一连接件和第二连接件，被设置为彼此平行，所述成像元件被置于所述第一连接件和所述第二连接件之间；第一结合件，连接所述第一连接件和成像元件单元；第二结合件，连接所述第二连接件和所述成像元件单元，其中，第一压电元件连接到第一连接件和第二连接件中的一个。

所述光学元件可包括保护玻璃。

所述光学元件可包括低通滤波器。

根据实施例，提供一种相机，所述相机包括上述的成像装置。

附图说明

下面参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，以上和其它特点及优点将变得更加明显，附图中：

图1是示出根据实施例的相机的外部的透视图；

图2是示出根据实施例的成像装置的示图；

图3是示出图2的成像装置的压电元件被AC电力控制和驱动的状态的示图；

图4是示出成像元件单元被图2中的成像装置1的位移增量机构移位的状态的示图；

图5是示出根据另一实施例的成像装置的示图；

图6是示出根据另一实施例的成像装置的示图。

具体实施方式

提供用于图示本发明的示例性实施例的附图，以获得对本发明及其优点以及通过各种实施例的实施而实现的目标的充分理解。以下将参照附图详细地描述各种实施例。在附图中相同的标号表示相同的元件。

图1是示出根据实施例的相机100的外部的透视图。参照图1，根据当前实施例的相机100包括壳110、镜头单元120和布置在壳110中的成像装置（未示出）。成像装置通过利用成像元件11（见图2）接收穿过镜头单元120的用于成像的光的光通量，并通过处理从成像元件11输出的光电转换信号生成图像数据。下面将描述根据实施例的图1的相机100中包括的成像装置。

<第一实施例>

图2至图4是示出根据实施例的成像装置1的示图。参照图2，成像装置1包括：第一框架15；成像元件单元10，由第一框架15支撑为可移位的或可移动的；位移增量机构14，连接第一框架15与成像元件单元10；压电元件13，作为第一压电元件，连接成像元件单元10和位移增量机构14。

第一框架15可具有诸如其中含有空心部分的矩形框架结构。成像元件单元10和位移增量机构14可以被布置在第一框架15内部。

成像元件单元10包括与成像元件11一体地形成的光学元件12。成像元件11包括以板形状布置的多个光电转换元件。例如，成像元件11可以是二维电荷耦合器件（CCD）图像传感器或者二维互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器。

光学元件12可包括由诸如水晶制造的具有板形状的低通滤波器。另外，光学元件12可包括用于保护成像元件11的保护玻璃。光学元件12可被大致或基本地平行于成像元件11地布置在成像元件11靠近镜头单元120的前表面上。穿过镜头单元120的光穿过光学元件12并在成像元件11上形成图像。

压电元件13是具有大致或基本的矩形形状的压电元件并且可以具有单层结构或者多层结构。压电元件13的沿其长度方向的一部分（即，压电元件13的一个端部）附着到光学元件12。如图2中所示，压电元件13的附着部分131附着到光学元件12。在该实施例中，压电元件13的附着部分131附着到光学元件12的靠近镜头单元120的前表面。压电元件13可以附着到光学元件12的侧表面，或者附着到光学元件12的前表面和侧表面。

在下面的描述中，压电元件13的附着到光学元件12的部分是附着部分131，压电元件13的没有附着到光学元件12的部分是可伸展部分132。在图2中所示的实施例中，压电元件13的大约9/10的长度是附着到光学元件12的附着部分131，但是本发明并不限于此。如下面所描述，可以基于附着部分131的长度是否可足够长以将充分的弯曲振动施加到光学元件12来确定附着部分131的长度。例如，附着部分131的长度可以是压电元件13的长度的大约2/3或者1/2。压电元件13的主（较长的）边可被布置为大致或基本平行于X-轴，并且因此，压电元件13可以被驱动或控制以沿着X-轴的方向可伸展/可收缩。可伸展部分132的末端部分连接到位移增量机构14。

为了便于解释，在图2中，水平方向被设置为X-轴，竖直方向被设置为Y-轴。另外，Y-轴的正方向表示为向上，Y-轴的负方向表示为向下。X-轴的正方向表示为右，X-轴的负方向表示为左。

位移增量机构14连接到压电元件13的端部，以增加压电元件13的伸展/收缩，并使成像元件单元10移位或移动。位移增量机构14可以被设置在第一框架15的长度范围或者宽度范围内。例如，位移增量机构14可以被设置在第一框架15内部的空心部分中。如图2中所示的位移增量机构14包括第一连接件141、第二连接件142、结合件143和结合件144。

第一连接件141和第二连接件142被彼此平行地设置。结合件143的一端连接到第一连接件141的一端141-1。结合件144的一端连接到第二连接件142的一端142-1。结合件143的另一端连接到成像元件单元10的一个侧表面10-1。结合件144的另一端连接到成像元件单元10的另一侧表面10-2。第一连接件141的另一端141-2连接到第一框架15的上部框架15-1的内侧。第二连接件142的另一端142-2连接到第一框架15的上部框架15-1的内侧。

压电元件13的可伸展部分132的端部连接到第二连接件142的一端142-1。

图3是示出图2中的成像装置1的压电元件13由AC电力驱动或控制的状态的示图。当向压电元件13施加预定频率的电压时，压电元件13根据电压的变化而以高速伸展和收缩（即，振动）。由于压电元件13的预定长度（即，附着部分131）附着到光学元件12，所以通过压电元件13的伸展/收缩振动在光学元件12的表面上产生高速弯曲。

根据当前实施例，压电元件13的沿其长度方向的部分附着到光学元件12。当压电元件13由AC电力驱动或控制时，在光学元件12上可产生振动，以使光学元件12沿着垂直于其光接收表面的方向移位或移动。因此，附着在光学元件12上的灰尘可以被有效地抖掉。

图4是示出成像元件单元10被图2中的成像装置1的位移增量机构14移动或移位的状态的示图。为了移位或移动成像元件单元10，压电元件13由DC电力驱动或控制。当压电元件13由DC电力驱动或控制时，可伸展部分132伸展。当可伸展部分132伸展时，光学元件12与第二连接件142的连接有压电元件13的部分之间的距离增加。因此，端部141-1和142-1倾斜，以相对于第一连接件141和第二连接件142连接到第一框架15的部分的各自的支撑点沿着X-轴的负方向移动。因此，连接到压电元件13的成像元件单元10可沿着X-轴的负方向移位或移动。

通过利用DC电力驱动或控制压电元件13，根据当前实施例的成像装置1可沿着X-轴方向移位或移动成像元件单元10。如上所述，根据当前实施例的成像装置1可抖掉光学元件12上的灰尘，并还能通过仅仅使用压电元件13来移动成像元件11。

<第二实施例>

图5是示出根据另一实施例的成像装置2的示图。参照图5，根据当前实施例的成像装置2还包括：压电元件17，作为第二压电元件；第二框架18，作为被设置在第一框架15的外部的支撑部分。例如，第二框架18具有大于第一框架15的矩形框架。第一框架15可以被布置在第二框架18的内部。压电元件17的一端连接到第一框架15的上部框架15-1的外表面。压电元件17的另一端连接到第二框架18的上部框架18-1的内表面。压电元件17由DC电力驱动或控制，以沿着Y-轴方向伸展/收缩。

根据当前实施例，随着成像装置2的压电元件17被DC电力驱动或控制，压电元件17伸展/收缩，因此成像元件单元10还可沿着Y-轴方向被移位或移动。

位移增量机构14并不限于图2至图5中所示的平行连接件机构。任何具有这样的结构的机构可被应用于此，在所述结构中，压电元件13的沿其长度方向的部分附着到光学元件12，并且所述结构通过压电元件13的伸展/收缩沿着Y-轴方向或X-轴方向上或者沿它们各自的相反的方向是可移位的或可移动的。

<第三实施例>

图6是示出根据另一实施例的成像装置3的示图。参照图6，成像装置3包括：第一框架21；成像元件单元10，在第一框架21的内部被支撑为可移位的或可移动的；位移增量机构16，被设置在第一框架21的内部并连接第一框架21与成像元件单元10；压电元件19，作为第一压电元件，连接在成像元件单元10与位移增量机构16之间。

位移增量机构16包括第一连接件161、第二连接件162、支撑连接件163、第一操作连接件164、第二操作连接件165和操作组件166。位移增量机构16具有以支撑连接件163作为底部的大致或基本的五边形的形状。

第一连接件161和第二连接件162各自具有大致或基本的梯形的形状。彼此平行的第一连接件161的两边161-1、161-2和第二连接件162的两边162-1、162-2都平行于Y-轴。两边161-3、161-4连接第一连接件161的两平行边161-1和161-2，两边162-3和162-4连接第二连接件162的两平行边162-1和162-2。边161-4和边162-4平行于X-轴。第一连接件161和第二连接件162被这样布置：两平行边161-1、161-2和两平行边162-1、162-2的相对短的边或者小的（较短的）边可彼此面对。在当前实施例中，小的（较短的）边是第一连接件161的平行边161-2和第二连接件162的平行边162-2。

支撑连接件163连接第一连接件161和第二连接件162。支撑连接件163具有大致或基本的矩形的形状。支撑连接件163的主要的（较长的）边被设置为平行于X-轴，从而支撑连接件163将第一连接件161的小的（较短的）边的较低端与第二连接件162的小的（较短的）边162-2的较低端连接。

第一操作连接件164具有连接到第一连接件161的上端部分的一端164-1和连接到操作组件166的较低表面的另一端164-2。在连接中，第一操作连接件164倾斜，从而一端164-1被设置为比另一端164-2低。第二操作连接件165具有连接到第二连接件162的上端部分的一端165-1和连接到操作组件166的下表面的另一端165-2。在连接中，第二操作连接件165倾斜，从而一端165-1被设置为比另一端165-2低。

操作构件166具有：上表面，连接到第一框架21的上部框架21-1的内侧；较低表面，连接到第一操作连接件164的另一端164-2和第二操作连接件165的另一端165-2。

压电元件19连接在第一连接件161的小的（较短的）边161-2的上部与第二连接件162的小的（较短的）边162-2的上部之间，以大致或基本地平行于支撑连接件163。另外，压电元件19具有大致或基本的矩形形状并且被电力驱动或控制以沿着平行于X-轴的方向伸展/收缩。

压电元件19沿其长度方向的部分(在当前实施例中为中间部分)附着到光学元件12。压电元件19的所述附着到光学元件12的部分是附着部分192，没有附着到光学元件12的部分是伸展部分191和伸展部分193。如上述实施例中所示，附着部分192的长度可以是压电元件19的长度的9/10或2/3或1/2。

当压电元件19被AC电力驱动或控制时，压电元件19按照和AC电力的频率对应的频率伸展和收缩。然后，由于在附着部分192附着到光学元件12时压电元件19伸展和收缩，所以在关于光学元件12的光接收表面的垂直方向上的振动移位或移动(即，关于光学元件12的光接收表面的弯曲)产生。因此，附着在光学元件12上的灰尘可被有效地移除。

另外，当压电元件19被DC电力驱动或控制时，压电元件19伸展，没有附着到光学元件12的伸展部分191和伸展部分193伸展。然后，第一连接件161和第二连接件162关于第一连接件161和第二连接件162连接到支撑连接件163的各自的点被彼此水平地隔开。当第一连接件161和第二连接件162彼此隔开时，在第一连接件161的上端部分和第二连接件162的上端部分之间的间隔增加。因此，第一操作连接件164和第二操作连接件165中的每个相对于X-轴的倾斜减小，从而，压电元件19和支撑连接件163向上移动。换句话说，当压电元件19被DC电力驱动或控制时，由位移增量机构16形成的五边形沿竖直方向被些微地挤压，使得成像元件单元10可沿着Y-轴的正方向被移位或移动。

这里引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考文件通过引用被包含于此，该引用的程度如同每份参考文件被独立并具体地注明为通过引用全部包含于此并在此全部进行阐述。

出于促进对本发明的原理的理解的目的，已经对附图中示出的实施例做出了说明，且已经使用了特定的语言来描述这些实施例。然而，该特定的语言并非意图限制本发明的范围，本发明应被解释成包括对于本领域普通技术人员而言通常会出现的所有实施例。这里所使用的术语的目的是描述具体实施例，并且不是意在限制本发明的示例性实施例。在实施例的描述中，在相关领域的特定的详细描述被认为会不必要地模糊本发明的主题时，会将其忽略。

除非另有声明，否则对这里提供的任意和所有的示例或者示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意图更好地说明本发明，而非对本发明的范围加以限制。本领域的普通技术人员容易理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不被本发明的具体实施方式限定而是由权利要求所限定，并且所述范围内的所有差别都将被解释为包括在本发明中。

除非元件被具体地描述为“必不可少的”或“关键的”，否则没有项目或组件对本发明的实施是必不可少的。还应该理解，这里所使用的术语“包括”、“包含”和“具有”应该被具体解读为本领域的开放式术语。除非上下文另外明确说明，在描述本发明的上下文中(尤其是权利要求的上下文)中使用的单数术语以及类似术语应被解释为覆盖单数和复数两者。另外，应该理解，虽然在此可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不被这些术语限制，这些术语仅仅用于将一个元件与另一元件进行区分。此外，除非这里另外说明，这里的值的范围的列举仅仅是分别表示落入范围内的每个单独值的单独引用的速记方法，并且每个单独值被并入说明书中，如同其在这里被单独列举一样。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (11)

1.一种成像装置，包括：

成像元件单元，包括成像元件和与所述成像元件一体地形成的光学元件，并且用于成像的光穿过所述光学元件；

第一压电元件；

位移增量机构，连接到第一压电元件，并且通过使第一压电元件伸展或收缩来使所述成像元件移位，

其中，第一压电元件的沿其长度方向的部分附着到所述光学元件。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，当第一压电元件被DC电力驱动时，第一压电元件使所述成像元件移位，当第一压电元件被AC电力驱动时，第一压电元件使所述光学元件振动。

3.根据权利要求1或2所述的成像装置，所述成像装置还包括：

第一框架，所述位移增量机构被支撑在所述第一框架上；

第二框架；

第二压电元件，连接第一框架和第二框架，并且第二压电元件沿相对于第一压电元件的伸展或收缩的方向基本垂直的方向伸展或收缩。

4.根据权利要求1或2所述的成像装置，其中，所述位移增量机构包括：

第一连接件和第二连接件，被设置为彼此平行，成像元件单元被置于第一连接件和第二连接件之间；

第一结合件，连接第一连接件和成像元件单元；

第二结合件，连接第二连接件和成像元件单元，

其中，第一压电元件连接到第一连接件和第二连接件中的一个。

5.根据权利要求1或2所述的成像装置，其中，所述光学元件包括保护玻璃。

6.根据权利要求1或2所述的成像装置，其中，所述光学元件包括低通滤波器。

7.一种相机，包括如权利要求1或2所述的成像装置。

8.根据权利要求7所 述的相机，还包括

第一框架，位移增量机构被支撑在第一框架上；

第二框架；

第二压电元件，连接第一框架和第二框架，并且沿着相对于第一压电元件的伸展或收缩的方向基本垂直的方向伸展或收缩。

9.根据权利要求7所 述的相机，其中，所述位移增量机构包括：

第一连接件和第二连接件，被设置为彼此平行，成像元件单元被置于第一连接件和第二连接件之间；

第一结合件，连接第一连接件和成像元件单元；

第二结合件，连接第二连接件和成像元件单元，

其中，第一压电元件连接到第一连接件和第二连接件中的一个。

10.根据权利要求7所 述的相机，其中，所述光学元件包括保护玻璃。

11.根据权利要求7所 述的相机，其中，所述光学元件包括低通滤波器。