具体实施方式
图1表示安装根据本发明的图像稳定器的数字照相机200的外观。数字照相机200在其照相机主体202前面设置变焦镜头(变焦镜筒)201、光学取景器203和闪光灯204,在照相机主体202的顶部设有快门按钮205。
在图2和图3中示出了数字照相机200的纵向截面图,如图2所示,在摄影操作期间,数字照相机200的变焦镜头201被驱动从照相机主体202向前朝物方侧驱动(在图2和图3中向左看)。如图3所示,当不进行摄影时,数字照相机200从图2所示的准备摄影状态转换为图3所示的完全缩回状态,在完全缩回状态,变焦镜头201容置(完全缩回)在照相机主体202中。在图2中,变焦镜头201从摄影光轴Z1的上半部和下半部分别表示变焦镜头201在广角极端(extremity)和在远摄极端的准备摄影状态。如图5和图6所示,变焦镜头201设有多个环形件(中空圆筒件):第二线性导向环10、凸轮环11、第三可移动筒12、第二可移动筒13、第一线性导向环14、第一可移动筒15,螺旋环18和固定筒22,它们基本上绕图2和图3中的镜筒轴Z0所表示的公共轴同心设置。
变焦镜头201设有摄影光学系统,该系统包括第一透镜组LG1、快门S、可调光圈A、第二透镜组LG2、第三透镜组LG3、低通滤光片25和作为图像拾取装置的CCD图像传感器(图像稳定光学元件)60。当变焦镜头201处于准备摄影状态时,从第一透镜组LG1到CCD图像传感器60的光学元件位于摄影光轴(公共光轴)Z1上。摄影光轴Z1平行于镜头轴Z0并且位于镜筒轴Z0的下方。第一透镜组LG1和第二透镜组LG2沿摄影光轴Z1方向以预定的移动方式移动,以进行变焦操作,而第三透镜组LG3沿摄影光轴Z1移动,以进行聚焦操作。在下列描述中,术语“光轴方向”是指平行于摄影光轴Z1的方向,而术语“物方侧”和“像方侧”分别是指数字照相机200的前方和后方。因此,在下列描述中,数字照相机200在垂直于光轴Z1的平面中的垂直方向和水平方向分别定义为Y轴方向和X轴方向。
固定筒22位于照相机主体202中并且固定在照相机主体202中,而固定支座(固定框架)23固定在固定筒22的后面。CCD图像传感器60和低通滤光片25经过Y轴方向移动台架(第二移动件)71和X轴方向移动台架(用于图像稳定光学元件的支座)21被固定支座23支撑,以便可沿X轴方向和Y轴方向移动。数字照相机200在固定支座23后面设有用于指示可视图像和各种摄影信息的LCD面板20。
变焦镜头201在固定筒22上设有第三透镜框架51,第三透镜框架51支撑和保持第三透镜组LG3。变焦镜头201在固定支座23和固定筒22之间设有一对导向轴52和53,导向轴52和53平行于摄影光轴Z1延伸,以便沿光轴方向引导第三透镜框架51,而不需绕镜筒轴Z0旋转第三透镜框架51。第三透镜框架51被第三透镜框架偏置弹簧(延伸螺旋弹簧)55向前偏置。数字照相机200设有聚焦电机160,聚焦电机160具有被加工螺纹以作为丝杆的旋转驱动轴,且旋转驱动轴旋入在AF螺母54上形成的螺孔。如果AF螺母54通过聚焦电机160的旋转驱动轴的旋转向后移动,则第三透镜框架51被AF螺母54压住向后移动。相反,如果AF螺母54向前移动,则在第三透镜框架偏置弹簧55的偏置力作用下,第三透镜框架51跟随AF螺母54向前移动。由于这种结构,第三透镜框架51能够沿光轴方向向前和向后移动。
如图4所示,数字照相机200在固定筒22上设有变焦电机150,变焦电机150被固定筒22支撑。变焦电机150的驱动力经由减速齿轮链(未示出)传递到变焦齿轮28(参见图5)。变焦齿轮28旋转地安装在平行于摄影光轴Z1延伸的变焦齿轮轴29上。变焦齿轮29的前端和后端分别安装在固定筒22和固定支座23上。
螺旋环18位于固定筒22的内部并且由固定筒22支撑。螺旋环18通过变焦齿轮28的旋转而旋转。在沿光轴方向的预定范围内,在图3所示的变焦镜头201的完全缩回状态的位置与变焦透镜201所处的在图2中变焦镜头201的上半部所示的广角极端的准备摄影状态之前的变焦镜头201的状态位置之间,螺旋环18沿光轴方向向前和向后移动,同时通过螺旋结构(设置在螺旋环18和固定筒22之间)绕镜筒轴Z0旋转。在图2所示的变焦镜头201的准备摄影状态(在广角极端和远摄极端之间),螺旋环18在固定位置旋转,而不沿光轴方向移动。第一可移动筒15连接螺旋环18,以与螺旋环18一起绕镜筒轴Z0旋转并且与螺旋环18一起沿光轴方向移动。
第一线性导向环14位于第一可移动筒15和螺旋环18内部并且被它们支撑。第一线性导向环14经过在固定筒22上形成的线性导向槽沿光轴方向被线性引导,并且与第一可移动筒15和螺旋环18接合,以相对于第一可移动筒15和螺旋环18绕镜筒轴Z0旋转,并与第一可移动筒15和螺旋环18一起沿光轴方向移动。
如图5所示,第一线性导向环14设有一组径向穿过第一线性导向环14的三个通槽14a(在图5中仅出现两个)。每个通槽14a包括圆周槽部分和倾斜导槽部分,倾斜导槽部分从圆周槽部分的一端向后倾斜延伸。倾斜导槽部分相对于光轴方向倾斜,而圆周槽部分绕镜头轴Z0圆周方向延伸。一组从凸轮环11的外圆周面径向向外突起的三个从动件11a(在图6中仅出现两个)分别与该组三个通槽14a接合。该组三个从动件11a还与一组在第一可移动筒15内圆周面上形成并且平行于摄影光轴Z1延伸的三个旋转传输槽15a接合,使得凸轮环11随第一可移动筒15旋转。当该组三个从动件11a分别与该组三个通槽14a的导槽部分接合时,凸轮环11沿光轴方向向前和向后移动,同时绕镜筒轴Z0旋转并且被该组三个通槽14a引导。另一方面,当该组三个从动件11a分别与该组三个通槽14a的圆周槽部分接合时,凸轮环11在固定位置旋转,而不沿光轴方向移动。与螺旋环18相似,在沿光轴方向的预定范围内,在图3所示的变焦镜头201的完全缩回状态的位置与变焦透镜201马上进入其(图2的变焦镜头201的上半部所示的)广角极端的准备摄影状态之前的变焦镜头201的状态位置之间,凸轮环11沿光轴方向向前和向后移动,同时绕镜筒轴Z0旋转,在图2所示的变焦镜头210(在广角极端和远摄极端之间)的准备摄影状态,凸轮环11在固定位置旋转,而不沿光轴方向移动。
第一线性导向环14通过线性导向槽沿光轴方向线性地引导第二线性导向环10和第二可移动筒13,线性导向槽在第一线性导向环14的内圆周面上形成并且平行于摄影光轴Z1延伸。第二线性导向环10沿光轴方向线性地引导第二透镜组移动框架8,第二透镜组移动框架8间接地支撑第二透镜组LG2,同时第二可移动筒13沿光轴方向线性地引导第三可移动筒12,第三可移动筒12间接地支撑第一透镜组LG1。第二线性导向环10和第二可移动筒13都被凸轮环11支撑,以相对于凸轮环11绕镜筒轴Z0旋转,并且与凸轮环11一起沿光轴方向移动。
凸轮环11在其内圆周面上设有多个用于移动第二透镜组LG2的内凸轮槽11b,第二透镜组移动框架8在其外圆周面上设有多个凸轮从动件8a,这些从动件8a分别与多个内凸轮槽11b接合。因为第二透镜组移动框架8经由第二线性导向环10沿光轴方向被线性引导而不旋转,凸轮环11的旋转使得第二透镜组移动框架8依据多个内凸轮槽11b的形状以预定移动方式沿光轴方向移动。
如图6所示,变焦镜头201在第二透镜组移动框架8的内部设有第二透镜框架6,第二透镜框架6支撑和保持第二透镜组LG2。第二透镜框架6被第二透镜组移动框架8支撑,以绕枢轴33可旋转(可回转)。枢轴33平行于摄影光轴Z1延伸。第二透镜框架6在第二透镜组LG2位于摄影光轴Z1的摄影位置(如图2所示)与第二透镜组LG2的光轴从摄影光轴Z1缩回的径向缩回位置(如图3所示)之间绕枢轴33回转,以便位于上述摄影光轴Z1的位置。第二透镜框架6被偏置,以通过扭转弹簧39朝上述第二透镜框架6的摄影位置的方向旋转。固定支座23设有位置控制凸轮条(第二透镜框架移除装置)23a(参见图5),位置控制凸轮条23a从固定支座23朝前突起,以与第二透镜框架6可接合,从而当第二透镜组移动框架8沿缩回方向向后移动以靠近固定支座23时,使得位置控制凸轮条23a与第二透镜框架6压力接触,以抵抗扭转弹簧39的偏置力将第二透镜框架6旋转到其径向缩回位置。
第二可移动筒13被第二线性导向环10沿光轴方向线性引导而不旋转,第二可移动筒13沿光轴方向线性引导第三可移动筒12。第三可移动筒12在其内圆周面上设有一组径向向内突起的三个凸轮从动件31(参见图6),且凸轮环11在其外圆周面设有一组三个外凸轮槽11c(用于移动第一透镜组LG1的凸轮槽;在图6中仅出现两个),该组三个外凸轮槽11c分别与该组三个凸轮从动件31可滑动地接合。变焦镜头201在第三可移动筒12内部设有第一透镜框架1,第一透镜框架1经由第一透镜组调整环2被第三可移动筒12支撑。
变焦镜头201在第一和第二透镜组LG1和LG2之间设有快门单元100,快门单元100包括快门S和可调光圈A。快门单元100位于第二透镜组移动框架8内部并固定到第二透镜组移动框架8上。
在下文中描述具有上述结构的变焦镜头201的操作。在图3所示的状态中,变焦镜头201处于完全缩回状态,变焦镜头201完全容置在照相机主体202中。在图3所示的变焦镜头201的完全缩回状态,设置在照相机主体202外表面的主开关101(参见图25)被开启时,变焦电机150被驱动,以便通过设置在照相机主体202中的控制电路102(参见图25)的控制沿镜筒前进方向旋转。变焦电机150的旋转带动变焦齿轮28旋转。变焦齿轮28的旋转使得第一可移动筒15和螺旋环18的组合向前移动,同时由于上述螺旋结构绕镜筒轴Z0旋转,还使第一线性导向环14与第一可移动筒15和螺旋环18一起线性向前移动。同时,通过第一可移动筒15的旋转而旋转的凸轮环11,通过第一线性导向环14和凸轮环11之间的导向结构(即,通过该组三个通槽14a的倾斜导槽部分)分别与凸轮环11的该组三个从动件11a接合,沿光轴方向向前移动,移动量对应于第一线性导向环14的向前移动量与凸轮环11的向前移动量的总和。一旦螺旋环18和凸轮环11前进到各自的预定点,在螺旋环18与固定筒22之间的旋转/前进机构(上述螺旋结构)和在凸轮环11与第一线性导向环14之间的另一旋转/前进机构(上述螺旋结构)的功能被消除,从而螺旋环18和凸轮环11的每一个都绕镜筒轴Z0旋转,而不沿光轴方向移动。
第二透镜组移动框架8位于凸轮环11内部并经由第二线性导向环10沿光轴方向被线性引导,由于该组三个凸轮从动件8a分别与该组三个内凸轮槽11b接合,凸轮环11的旋转使得第二透镜组移动框架8以预定移动方式、相对于凸轮环11沿光轴方向移动。在图3所示的状态中,其中变焦镜头201处于完全缩回状态,通过从固定支座23向外突起的位置控制凸轮条23a的动作,位于第二透镜组移动框架8内部的第二透镜框架6保持在偏离摄影光轴Z1的径向缩回位置。在第二透镜组移动框架8从缩回位置到变焦范围位置的移动过程中,第二透镜框架6与位置控制凸轮条23a脱开,以便绕枢轴33从径向缩回位置旋转到图2所示的摄影位置,其中由于扭转弹簧39的弹簧力,第二透镜组LG2的光轴与摄影光轴Z1重合。此后,第二透镜框架6仍然保持在摄影位置,直到变焦镜头201缩进照相机主体202。
此外,第三可移动筒12位于凸轮环11周围并且经由第二可移动筒13沿光轴方向被线性引导,由于该组三个凸轮从动件31分别与凸轮环11的该组三个外凸轮槽11c接合,凸轮环11的旋转使得第三可移动筒12以预定移动方式、相对于凸轮环11沿光轴方向移动。
因此,当第一透镜组LG1从完全缩回位置向前移动时,第一透镜组LG1相对于显像面(CCD图像传感器60的成像表面/光接收表面)的轴向位置取决于凸轮环11相对于固定筒22的向前移动量与第三可移动筒12相对于凸轮环11的移动量的总和,而当第二透镜组LG2从完全缩回位置向前移动时,第二透镜组LG2相对于显像面的轴向位置取决于凸轮环11相对于固定筒22的向前移动量与第二透镜组移动框架8相对于凸轮环11的移动量的总和。通过在摄影光轴Z1上移动第一和第二透镜组LG1和LG2进行变焦操作,同时改变其中的空间距离(air distance)。当变焦镜头201被驱动、以从图3所示的完全缩回位置前进时,首先,变焦镜头201移到图2所示的摄影透镜轴Z1上面的位置,其中变焦镜头在广角极端。随后,通过变焦电机150沿其镜筒前进方向进一步旋转,变焦镜头201移到图2所示的摄影透镜轴Z1下面的位置,其中变焦镜头201在远摄极端。从图2可以看出,当变焦镜头201在广角极端时,第一和第二透镜组LG1和LG2之间的间隔大于当变焦镜头201在远摄极端时的间隔。当变焦镜头201在远摄极端时,如图2所示在摄影透镜轴Z1的下面,第一和第二透镜组LG1和LG2移到彼此附近,它们之间的间隔小于变焦镜头201在广角极端的间隔。对于变焦操作,在第一和第二透镜组LG1和LG2之间的空间距离变化,通过多个内凸轮槽11b(用于移动第二透镜组LG2)和凸轮环11的该组三个外凸轮槽11c(用于移动第一透镜组LG1)的形状来实现。在广角极端和远摄极端之间的变焦范围内,凸轮环11、第一可移动筒15和螺旋环18以它们各自的轴向固定位置旋转,即,不沿光轴方向移动。
当变焦镜头201在广角极端和远摄极端之间的准备摄影状态,根据数字照相机200的测距装置所获得的物方侧距离信息,通过驱动AF电机160沿摄影光轴Z1移动第三透镜组LG3(第三透镜框架51)来进行聚焦操作。
在主开关101被关断时,变焦电机150被驱动,以沿镜筒缩回方向旋转,使得变焦镜头201以与上述前进操作相反的方式操作,将变焦镜头201完全缩进照相机主体202,如图3所示。在变焦镜头201的这种缩回移动过程中,第二透镜框架6通过位置控制凸轮条23a绕枢轴33旋转到径向缩回位置,同时与第二透镜组移动框架8一起向后移动。当变焦镜头201完全缩进照相机主体202时,第二透镜组LG2缩回空间的径向外面的空间,其中第三透镜组LG3、低通滤光片LG4和CCD图像传感器60被缩回,如图3所示,即,第二透镜组LG2径向地缩进基本上与光轴方向的轴向范围相同的轴向范围,其中第三透镜组LG3、低通滤光片LG4和CCD图像传感器60被定位。当变焦镜头201被完全缩回时,用于以这种方式缩回第二透镜组LG2的数字照相机200的这种结构减小变焦镜头201的长度,从而有可能减小照相机主体202沿光轴方向(即,从图3水平方向看)的厚度。
数字照相机200设有图像稳定器(光学图像稳定器)。这种图像稳定器根据施加给数字照相机200的振动(手抖动)的方向和大小,在垂直于摄影光轴Z1的平面内移动CCD图像传感器60,以抵消用CCD图像传感器60拍摄的对象图像的图像抖动。这种控制通过控制电路102(图25)来进行。图7-9表示包括CCD图像传感器60的图像稳定单元(图像稳定器)IS。图10是整个图像稳定单元IS的分解透视图,图11-23是图像稳定单元IS的各个部分的透视图或分解透视图。
固定支座23设有一对Y轴方向导向杆(导向装置)73和79,该对Y轴方向导向杆73和79沿Y轴方向(数字照相机200的垂直方向)延伸。Y轴方向移动台架71设有导向孔71a和导向槽71b(参见图16),它们分别接合该对Y轴方向导向杆73和79,使得Y轴方向移动台架71分别被该对Y轴方向导向杆73和79支撑,以在其上自由滑动。一对X轴方向导向杆(导向装置)72和74固定到Y轴方向移动台架71上,以沿垂直于Y轴方向的X轴方向(数字照相机200的水平方向)延伸。X轴方向台架21分别设有导向孔21a和导向槽21b(参见图12和图13),它们分别接合该对X轴方向导向杆72和74,使得X轴方向移动台架21在其上自由滑动。因此,CCD图像传感器60经过Y轴方向移动台架71和X轴方向移动台架21被固定支座23支撑,以在垂直于摄影光轴Z1的平面内沿相互垂直的两个轴向可移动。X轴方向台架21的移动范围被Y轴方向移动台架71的内周面限定,而Y轴方向移动台架71的移动范围被固定支座23的内周面限定。
图像稳定单元IS设有X轴方向台架偏置弹簧(第二偏置装置)87x,X轴方向台架偏置弹簧87x在X轴方向移动台架21上形成的弹簧钩21v与在固定支座23上形成的弹簧钩23vx之间延伸,并且安装在它们之间。X轴方向台架偏置弹簧87x是拉伸螺旋弹簧,当从变焦镜头201的正面看时,朝右偏置X轴方向台架21(当从变焦镜头201后面看时朝左)。图像稳定单元IS设有Y轴方向台架偏置弹簧(第二偏置装置)87y,Y轴方向台架偏置弹簧87y在Y轴方向台架71上形成的弹簧钩71v与在固定支座23上形成的弹簧钩23vy之间延伸,并且安装在它们之间。Y轴方向台架偏置弹簧87y是拉伸螺旋弹簧,并且朝下偏置Y轴方向台架71。
如图16和图17所示,图像稳定单元IS在Y轴方向台架71的一边设有Y轴方向移动件(第一移动元件)80,Y轴方向移动件80被Y轴方向台架71支撑。Y轴方向移动件80沿Y轴方向延长,并且在Y轴方向移动件80的上端和下端附近分别设有移动限制凸块(移动限制部分)80a和移动限制凸块(移动限制部分)80b。Y轴方向移动件80在其下端设有导向销(第二Y轴方向可滑动部分)80c,导向销80c从移动限制凸块80a向下延伸。移动显示凸块80b设有一对导向孔(第一Y轴方向可滑动部分)80d。Y轴方向移动件80在该对导向孔80d附近还设有螺母接触部分80e和线性凹槽80f(参见图16)。在移动限制凸块80a和移动限制凸块80b之间的Y轴方向移动件80的垂直直边部分还设有弹簧钩80g(参见图17)。线性凹槽80f沿Y轴方向延长。
Y轴方向台架71设有移动限制凸块(移动限制部分)71c和移动限制凸块(移动限制部分)71d,它们分别面对Y轴方向移动件80的移动限制凸块80a和移动限制凸块80b。移动限制凸块71c设有导向孔(第二Y轴方向可滑动部分)71e,其滑动地接合导向销80c,移动限制凸块71d设有一对导向销(第一Y轴方向可滑动部分)71f,导向销71f分别向上延伸以滑动地接合在该对导向孔80d中。Y轴方向台架71在移动限制凸块71c和移动限制凸块71d之间的垂直直边部分设有弹簧钩71g。
通过导向孔71e与导向销80c的接合以及该对导向销71f与该对导向孔80d的接合,Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80被引导,以便沿Y轴方向彼此相对可移动。图像稳定单元IS设有拉伸连接弹簧(第一偏置装置)81y,其在Y轴方向移动台架71的弹簧钩71g和Y轴方向移动件80的弹簧钩80g之间延伸,并且安装在它们之间。拉伸连接弹簧81y沿移动限制凸块80a与移动限制凸块71c相互接触以及移动限制凸块80b与移动限制凸块71d相互接触的相反方向,即,分别向上和向下移动Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80的相反方向,偏置Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80。
与该对X轴方向导向杆72和74不同的另一对X轴方向导向杆77和78固定到固定支座23上,以沿X轴方向延伸。图像稳定单元IS设有第一X轴方向移动件(第二移动元件)75,其经过该对X轴方向导向杆77和78被固定支座23支撑,以在其上自由滑动。如图14和图15所示,第一X轴方向移动件75沿X轴方向延长,在第一X轴方向移动件75沿X轴方向的相反两端附近,分别设有移动限制凸块(移动限制部分)75a和移动限制凸块(移动限制部分)75b。分别在移动限制凸块75a和75b上形成一对导向孔75c以在X轴方向排列,X轴方向导向杆77插入该对导向孔75c中。在移动限制凸块75a上形成导向孔75d,X轴方向导向杆78插入导向孔75d中。在移动限制凸块75b上没有形成对应于导向孔75d的导向孔。移动限制凸块75a在相关的导向孔75c和导向孔75d之间设有一对导向孔(第一X轴方向可滑动部分)75e。移动限制凸块75b在相关的导向孔75c上面沿Y轴方向(参见图15)设有导向销(第二X轴方向可滑动部分)75f,导向销75f在远离移动限制凸块75a的方向上沿X轴方向延伸。第一X轴方向移动件75在移动限制凸块底部还设有连接突起75g,并且在移动限制凸块75a与移动限制凸块75b之间的第一X轴方向移动件75的水平直边部分还设有弹簧钩75h。
图像稳定单元IS在第一X轴方向移动件75上设有第二X轴方向移动件(第一移动元件)76。第二X轴方向移动件76设有沿X轴方向彼此分开的移动限制凸块(移动限制部分)76a和移动限制凸块(移动限制部分)76b。移动限制凸块76a设有一对导向销(第一X轴方向可滑动部分)76c,其沿X轴方向延伸,以分别滑动地接合在第一X轴方向移动件75的该对导向孔75e中,移动限制凸块76b设有导向孔(第二X轴方向可滑动部分)76d,第一X轴方向移动件75的导向销75f滑动地接合在其中。第二X轴方向移动件76在移动限制凸块76a的附近还设有螺母接触部分76e和线性凹槽76f(参见图15),在移动限制凸块76a和移动限制凸块76b之间的第二X轴方向移动件76的水平直边部分还设有弹簧钩76g。线性凹槽76f沿X轴方向延长。
通过该对导向销76c与该对导向孔75e的接合以及导向销75f与导向孔76d的接合,第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76被引导,以沿X轴方向彼此相对可移动。图像稳定单元IS设有拉伸连接弹簧(第一偏置装置)81x,拉伸连接弹簧81x在第一X轴方向移动件75的弹簧钩75h与第二X轴方向移动件76的弹簧钩76g之间延伸,并且安装在它们之间。拉伸连接弹簧81x沿移动限制凸块75a与移动限制凸块76a相互接触以及移动限制凸块75b与移动限制凸块76b相互接触的相反方向,偏置第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76。
第一X轴方向移动件75的连接突起75g与安装到X轴方向台架21的传输辊21c(参见图12,13和24)接触,使得沿X轴方向的移动力经过连接突起75g和传输辊21c之间的接触接合、从第一X轴方向移动件75传递到X轴方向台架21。传输辊21c被平行于摄影光轴Z1的旋转销支撑,以便在旋转销上可自由旋转。当X轴方向台架21与Y轴方向移动架71一同沿Y轴方向移动时,传输辊21c在连接突起75g的接触面上滚动。连接突起75g的该接触面是沿Y轴方向延长的平面,因此,允许传输辊21c在连接突起75g的接触面上滚动,使得有可能沿Y轴方向移动X轴方向台架21而不需给第一X轴方向移动件75施加沿Y轴方向的驱动力。
如图11所示,图像稳定单元IS设有作为沿X轴方向驱动CCD图像传感器60的驱动源的X轴驱动电机(驱动源)170x,和作为沿Y轴方向驱动CCD图像传感器60的驱动源的Y轴驱动电机(驱动源)170y。X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y分别固定到电机托架23bx和23by上,托架23bx和23by整体地形成于固定支座23上。X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y的每一个都是步进电机。X轴驱动电机170x的驱动轴(旋转轴)被加工成螺纹,以用作丝杆171x,Y轴驱动电机170y的驱动轴(旋转轴)被加工成螺纹,以用作丝杆171y。丝杆171x被旋入X轴方向驱动螺母件85x的螺孔中,丝杆171y被旋入Y轴方向驱动螺母件85y的螺孔中。X轴方向驱动螺母件85x被线性凹槽76f沿X轴方向线性地引导,并且与螺母接触部分76e接触。Y轴方向驱动螺母件85y被线性凹槽80f沿Y轴方向线性地引导,并且与螺母接触部分80e接触。X轴方向驱动螺母件85x能够从丝杆171x的任一端螺纹脱离,Y轴方向驱动螺母件85y能够从丝杆171y的任一端螺纹脱离。
螺母件偏置弹簧89x位于X轴方向驱动螺母件85x和X轴驱动电机170x之间,螺母件偏置弹簧89y位于Y轴方向驱动螺母件85y和Y轴驱动电机170y之间。螺母件偏置弹簧89x和89y的每一个都是压缩螺旋弹簧,其分别松弛地安装在相关的丝杆171x和171y上,并处于压缩状态。在X轴方向驱动螺母件85x朝X轴驱动电机170x侧与X轴驱动电机170x脱离的情况下,螺母件偏置弹簧89x沿X轴方向驱动螺母件85x与X轴驱动电机170x螺纹接合的方向偏置X轴方向驱动螺母件85x。同样,在Y轴方向驱动螺母件85y朝Y轴驱动电机170y侧与Y轴驱动电机170y脱离的情况下,螺母件偏置弹簧89y沿Y轴方向驱动螺母件85y与Y轴驱动电机170y螺纹接合的方向偏置Y轴方向驱动螺母件85y。
图24示意性地表示从数字照相机200后面看到的图像稳定单元IS的结构。应该注意,出于图示的目的,在X轴方向导向杆78与该对导向销76c等的相对位置不同于图7-23所示的相对位置。从这个示意图中可以理解,在用于沿X轴方向驱动CCD图像传感器的驱动机构中,第一X方向移动件75和第二X轴方向移动件76通过拉伸弹簧81x的偏置力相互弹性地连接,移动限制凸块75a和移动限制凸块75b分别与移动限制凸块76a和移动限制凸块76b接触。X轴方向台架偏置弹簧87x的偏置力经过传输辊21c施加在第一X轴方向移动件75上,传输辊21c与连接突起75g接触。尽管X轴方向台架偏置弹簧87x的偏置力朝左施加在第一X轴方向移动件75上,如图24所示,即,沿移动限制凸块75a和75b分别与移动限制凸块76a和76b脱离的方向,预定拉伸连接弹簧81x的偏置力(弹簧力)大于X轴方向台架偏置弹簧87x的偏置力。因此,第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76共同朝左偏置,如图24所示,同时保持移动限制凸块75a和75b分别与移动限制凸块76a和76b弹性接触。因为第二X轴方向移动件76的朝左移动由螺母接触部分76e与X轴方向驱动螺母件85x的接合来限制,X轴方向驱动螺母件85x的位置用作第一X轴方向移动件75与第二X轴方向移动件76的每一个沿X轴方向的参考位置。在图24中能够看出,丝杆171x的末端延伸穿过在螺母接触部分76e上形成的通孔(参见图14和图15),从而不相互干扰。
驱动X轴驱动电机170x以旋转其驱动轴(丝杆171x),使得与丝杆171x螺纹接合的X轴方向驱动螺母件85x沿X轴方向线性移动,从而第一X轴方向移动件75与第二X轴方向移动件76之间的相对位置沿X轴方向改变。例如,如果相对于图24所示的视图向右移动,X轴方向驱动螺母件85x沿相同的方向压紧螺母接触部分76e,从而抵抗X轴方向台架偏置弹簧87x的弹簧力,向右整体地移动第一X轴方向移动件75与第二X轴方向移动件76,如图24所示。如果第一X轴方向移动件75相对于图24所示的视图向右移动,连接突起75g沿相同的方向压紧传输辊21c,从而向右移动X轴方向台架21,如图24所示。相反,如果X轴方向驱动螺母件85x向左移动,如图24所示,通过X轴方向台架偏置弹簧87x的偏置力,第一X轴方向移动件75与第二X轴方向移动件76跟随X轴方向驱动螺母件85x整体地向左移动,如图24所示。同时,通过X轴方向台架偏置弹簧87x的偏置力,X轴方向台架21跟随第一X轴方向移动件75向左移动,如图24所示。由于X轴方向台架偏置弹簧87x的偏置力,连接突起75g和传输辊21c始终保持相互接触。
在沿Y轴方向驱动CCD图像传感器60的驱动机构中,Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动件80通过拉伸连接弹簧81y相互弹性地连接,移动限制凸块71c和移动限制凸块71d分别与移动限制凸块80a和移动限制凸块80b接触。尽管Y轴方向移动台架71通过Y轴方向台架偏置弹簧87y的弹簧力向下偏置,如图24所示,即,沿移动限制凸块71c和71d分别与移动限制凸块80a和80b脱离的方向,预定拉伸连接弹簧81y的偏置力(弹簧力)大于Y轴方向台架偏置弹簧87y的偏置力。因此,Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动件80整体地向下偏置,同时保持移动限制凸块71c和71d分别与移动限制凸块80a和80b弹性接触。因为Y轴方向移动件80的向下移动由螺母接触部分80e与Y轴方向驱动螺母件85y的接合来限制,Y轴方向驱动螺母件85y的位置作为Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动件80的每一个沿Y方向的参考位置。在图24中可以看出,丝杆171y的末端延伸穿过在螺母接触部分80e上形成的通孔(参见图16和图17),从而不相互干扰。
驱动Y轴方向驱动电机170y以旋转其驱动轴(第二丝杆171y),使得与丝杆171y螺纹接合的Y轴方向驱动螺母件85y沿Y轴方向线性移动,从而造成Y轴方向移动台架71与Y轴方向移动件80之间的相对位置沿Y轴方向改变。例如,如果Y轴方向驱动螺母件85y向上移动,如图24所示,Y方向驱动螺母件85y沿相同的方向压紧螺母接触部分80e,从而抵抗Y轴方向台架偏置弹簧87y的弹簧力,相对于图24所示的视图整体地向上移动Y轴方向移动台架71与Y轴方向移动件80。相反,如果Y轴方向驱动螺母件85y相对于图24所示的视图向下移动,通过Y轴方向台架偏置弹簧87y的弹簧力,Y轴方向移动台架71与Y轴方向移动件80跟随Y轴方向驱动螺母件85y整体地向下移动。
当Y轴方向移动台架71沿Y轴方向移动时,被Y轴方向移动台架71支撑在其上的X轴方向台架21与Y轴方向移动台架71一起移动。另一方面,当X轴方向台架21与Y轴方向移动台架71一起沿Y轴方向垂直移动时,因为与传输辊21c接触的第一X轴方向移动件75沿Y轴方向不移动,传输辊21c和连接突起75g的接触面之间的接触点改变。同时,传输辊21c在连接突起75g的接触面上滚动,从而X轴方向台架21能够沿Y轴方向移动,沿Y轴方向不施加驱动力给第一X轴方向移动件75。
根据图像稳定单元IS的上述结构,通过分别向前和向后驱动X轴驱动电机170x,X轴方向台架21能够沿X轴方向向前和向后移动;通过分别向前和向后驱动Y轴方向驱动电机170y,Y轴方向移动台架71与被Y轴方向移动台架71支撑的X轴方向台架21一起,能够沿Y轴方向向前和向后移动。
如图14和图15所示,第一X轴方向移动件75在移动限制凸块75a附近设有小薄片形状的位置检测凸块75i。如图16所示,Y轴方向移动台架71在移动限制凸块71c附近设有小薄片形状的位置检测凸块71h。如图18和图19所示,图像稳定单元IS设有第一光断续器103和第二光断续器104。当光束被位置检测凸块75i遮挡时,第一光断续器103检测第一X轴方向移动件75的位置检测凸块75i的存在,位置检测凸块75i经过相互面对的发射器/接收器元件中间。同样,当光束被位置检测凸块71h遮挡时,第二光断续器104检测Y轴方向移动台架71的位置检测凸块71h的存在,位置检测凸块71h经过相互面对的发射器/接收器元件中间。通过用第一光断续器103检测位置检测凸块75i的存在,能够检测第一X轴方向移动件75(X轴方向台架21)在X轴方向的初始位置,同时通过用第二光断续器104检测位置检测凸块71h的存在,能够检测Y轴方向移动台架71在Y轴方向的初始位置。
如图25的框图所示,数字照相机200设有X轴方向陀螺仪传感器(角速度传感器)105和Y轴方向陀螺仪传感器(角速度传感器)106,它们检测相互垂直的两轴(X轴和Y轴)的角速率(角速度)。用这两个陀螺仪传感器105和106检测施加给数字照相机200的照相机抖动(振动)的大小和方向。随后,控制电路102通过将用两个陀螺仪传感器105和106检测的两个轴向的照相机抖动的角速率进行时间积分来确定移动角度。随后,控制电路102由移动角度计算在焦平面(CCD图像传感器60的成像表面)上的图像沿X轴方向和沿Y轴方向的移动量。控制电路102还计算X轴方向台架21(第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76)、和Y轴方向移动台架71(Y轴方向移动件80)对于各个轴向的驱动量和驱动方向(对于X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y的驱动脉冲),以便抵消照相机抖动。因此,X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y被激励,根据计算值控制其操作,该计算值抵消由CCD图像传感器60拍摄的对象图像的图像抖动。数字照相机200通过开启摄影模式选择开关107(参见图25)能够进入该图像稳定模式。如果摄影模式选择开关107在关断状态,图像稳定性能失效,从而进行正常摄影操作。
此外,通过操作摄影模式选择开关107,在图像稳定模式中可以选择第一跟踪模式或第二跟踪模式。在第一跟踪模式中,图像稳定性能通过驱动X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y起动,而在第二跟踪模式中,只有在开启设置在数字照相机200上的测光开关108或释放开关109(参见图25)时,图像稳定性能才通过X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y激活。压下快门按钮205一半将开启测光开关108,完全压下快门按钮205将开启释放开关109。
数字照相机200的上述图像稳定器设有损伤保护结构,其从X轴驱动电机170x和Y轴驱动电机170y的每一个到CCD图像传感器60(X轴方向台架21)吸收驱动力传输机构的负载和碰撞,以防止损伤丝杆171x和171y以及其它元件。该损伤保护结构由两个主要部件组成:由在驱动机构中用于沿X轴方向驱动CCD图像传感器60的第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76(它们通过拉伸连接弹簧81x弹性连接)组成的第一部件,以及在驱动机构中用于沿Y轴方向驱动CCD图像传感器60的Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80(它们通过拉伸连接弹簧81y弹性连接)组成的第二部件。
用于沿X轴方向驱动CCD图像传感器60的驱动机构具有保护它自己不受损伤的性能。该性能将在下文中描述。
例如,当X轴方向驱动螺母件85x相对于图24所示的视图通过X轴驱动电机170x向右移动时,第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76沿X轴方向彼此相对移动,它们在正常状态整体移动,如果X轴方向台架21邻接Y轴方向台架71,由于达到X轴方向台架21的移动机械极限或干扰X轴方向台架21的其它原因,移动限制凸块75a和移动限制凸块76a(还有移动限制凸块75b和移动限制凸块76b)抵抗拉伸连接弹簧81x的偏置力相互脱离。特别是,在第一X轴方向移动件75与X轴方向台架21一起的移动由于某种原因被阻止的情况下,第二X轴方向移动件76能够相对于第一X轴方向移动件75沿X轴方向独立向右移动。即使X方向台架21固定不动,该结构使得X轴方向驱动螺母件85x沿丝杆171x移动成为可能。这样防止在上述驱动力传输机构上的过度负载,从而防止丝杆171x与X轴方向驱动螺母件85x之间的螺纹卡死,还防止损伤驱动力传输机构的其它相关部件。当X轴方向驱动螺母件85x通过X轴驱动电机170x相对于图24所示的视图向左移动时,X轴方向驱动螺母件85x沿远离螺母接触部分76e的方向移动,因此,X轴驱动电机170x的驱动力既不作用在第一X轴方向移动件75上,也不作用在第二X轴方向移动件76上;因此,即使由于某种原因X方向台架21的移动被阻止,也没有不适当的负载施加到驱动力传输机构上。
与用于沿X轴方向驱动CCD图像传感器60的驱动机构相似,用于沿Y轴方向驱动CCD图像传感器60的驱动机构具有保护它自己不受损伤的性能。这种性能将在下文中描述。
例如,当Y轴方向驱动螺母件85y相对于图24所示的视图通过Y轴驱动电机170y向上移动时,Y轴方向移动件80和Y轴方向移动台架71沿Y轴方向彼此相对移动,它们在正常状态整体移动,如果Y轴方向台架71邻接固定支座23,由于达到Y轴方向台架71的移动机械极限或干涉Y轴方向台架71(或X轴方向台架21)的其它原因,移动限制凸块71c和移动限制凸块80a(还有移动限制凸块71d和移动限制凸块80b)抵抗拉伸连接弹簧81y的偏置力相互脱离。特别是,在Y轴方向台架71的移动由于某种原因被阻止的情况下,Y轴方向移动件80能够相对于Y轴方向移动台架71沿Y轴方向独立向上移动。即使Y轴方向台架71固定不动,该结构使得Y轴方向驱动螺母件85y沿丝杆171y移动成为可能。这样防止在上述驱动力传输机构上的过度负载,从而防止丝杆171y与Y轴方向驱动螺母件85y之间的螺纹卡死,还防止损伤驱动力传输机构的其它相关部件。当Y轴方向驱动螺母件85y通过Y轴驱动电机170y相对于图24所示的视图向下移动时,Y轴方向驱动螺母件85y沿远离螺母接触部分80e的方向移动,因此,Y轴驱动电机170y的驱动力既不作用在Y轴方向移动件80上,也不作用在Y轴方向移动台架71上;因此,即使由于某种原因Y轴方向台架71的移动被阻止,也没有不适当的负载施加到驱动力传输机构上。
如上所述,X轴方向台架21的移动范围被Y轴方向移动台架71的内周面限定,而Y轴方向移动台架71的移动范围被固定支座23的内周面限定。即,X轴方向台架21沿X轴方向的移动机械极限被Y轴方向移动台架71的内周面限定,而Y轴方向移动台架71沿Y轴方向的移动机械极限被固定支座23的内周面限定。优选地,在X轴方向台架21到达其左和右移动极限的任一个时,X轴驱动电机170x的驱动力被停止从丝杆171x传递到X轴方向驱动螺母件85x,在Y轴方向台架71到达其上和下移动极限的任一个时,Y轴驱动电机170y的驱动力被停止从丝杆171y传递到Y轴方向驱动螺母件85y。然而,考虑相关部件的制造公差,不能总是达到这种理想的相关性。例如,在X轴方向台架21(或Y轴方向台架71)到达其移动的机械极限的状态,如果X轴方向驱动螺母件85x和丝杆171x(或Y轴方向驱动螺母件85y和丝杆171y)由于足够的轴向长度,仍然相互螺纹接合,如果数字照相机200的图像稳定器没有装入诸如上述损伤保护结构的损伤保护结构,由于通过X轴驱动电机170x(或Y轴驱动电机170y)的进一步旋转、在X轴方向驱动螺母件85x和丝杆171x(或Y轴方向驱动螺母件85y和丝杆171y)的每一个上设置有负荷,存在在丝杆171x和X轴方向驱动螺母件85x(或丝杆171y和Y轴方向驱动螺母件85y)之间出现卡死的可能性。
为了防止这种问题出现,图像稳定机构可以考虑这样构成,X轴方向驱动螺母件85x(Y轴方向驱动螺母件85y)与丝杆171x(171y)脱离,在丝杆171x(171y)足够的移动范围上给出X轴方向驱动螺母件85x(Y轴方向驱动螺母件85y)后,当到达丝杆171x(171y)的任一端时,使得X轴方向驱动螺母件85x(Y轴方向驱动螺母件85y)与丝杆171x(171y)脱离,从而X轴方向台架21(或Y轴方向台架71)不容易达到其移动机械极限。然而,根据这种结构,要求X轴方向台架21和Y轴方向台架71的每一个的移动范围增加得比需要的多,这样会不期望地增加整个图像稳定器的尺寸。此外,如果X轴方向台架21或Y轴方向台架71偶尔在其移动范围的某个中间点(即,不在移动范围的任一端)被卡死,不考虑X轴方向台架21或Y轴方向台架71的移动范围,重负载施加在X轴方向驱动螺母件85x(或Y轴方向驱动螺母件85y)与丝杆171x(或171y)之间的螺纹接合部分。
相反,根据图像稳定器的上述实施例,在X轴方向驱动螺母件85x和X轴方向台架21之间沿X轴方向的移动量的差被中间件(即,第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76)吸收,同时在Y轴方向驱动螺母件85y和X轴方向台架21之间沿Y轴方向的移动量的差被中间件(即,Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80)吸收,因此,X轴方向台架21和Y轴方向台架71的每一个的移动范围不必增加得比需要的多。而且,即使X轴方向台架21或Y轴方向台架71偶尔在其移动范围的某个中间点(即,不在移动范围的任一端)被卡死,因为在X轴方向驱动螺母件85x和X轴方向台架21之间沿X轴方向的移动量的差(或在Y轴方向驱动螺母件85y和X轴方向台架21之间沿Y轴方向的移动量的差)被上述中间件(第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76,或Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80)吸收,就没有重负载施加在X轴方向驱动螺母件85x(或Y轴方向驱动螺母件85y)与丝杆171x(或171y)之间的螺纹接合部分。
在图像稳定器的本实施例中,预定第一X轴方向移动件75和第二X轴方向移动件76之间的最大相对移动量,以便能够吸收X轴方向驱动螺母件85x和X轴方向台架21之间移动量的差,无论在什么情况下,X轴方向驱动螺母件85x和X轴方向台架21的每一个位于其移动范围内。同样,预定Y轴方向台架71和Y轴方向移动件80之间的最大相对移动量,以便能够吸收Y轴方向驱动螺母件85y和Y轴方向台架71之间移动量的差,无论在什么情况下,Y轴方向驱动螺母件85y和Y轴方向台架71的每一个位于其移动范围内。
对X轴方向台架21或Y轴方向台架71的移动限制不是在驱动力传输机构强加负载的唯一原因。因为用作抵消图像抖动的光学元件的CCD图像传感器60被支撑以沿X轴方向和Y轴方向自由可移动,存在这样的可能性,在数字照相机200例如跌落到地上、抖动或突然碰撞施加到数字照相机200的情况下,即使没有分别通过X轴驱动电机170x或Y轴方向驱动电机170y施加驱动力到其上,X轴方向台架21(其保持CCD图像传感器60)或Y轴方向台架71(其支撑X轴方向台架21)承受迫使X轴方向台架21或Y轴方向台架71移动的力。即使在这种情况下,诸如负载、抖动或突然碰撞能够被本实施例的图像稳定器吸收。
例如,如果X轴方向台架21通过除了X轴驱动电机170x的驱动力之外的外力相对于图24所示的视图向左移动,第一X轴方向移动件75经过传输辊21c沿相同方向被压紧。因为压紧第一X轴方向移动件75的这个方向是移动限制凸块75a和75b分别与移动限制凸块76a和76b脱离的方向,第一X轴方向移动件75能够抵抗拉伸连接弹簧81x的偏置力、相对于第二X轴方向移动件76单独地向左移动。同时,第一X轴方向移动件75不机械地压紧第二X轴方向移动件76,使得仅仅拉伸连接弹簧81x的弹性拉力作用在第二X轴方向移动件76上,因此,没有额外的力从第二X轴方向移动件76施加到X轴方向驱动螺母件85x。如果X轴方向台架21通过除了X轴驱动电机170x的驱动力之外的外力相对于图24所示的视图向右移动,X轴方向台架21在传输辊21c与连接突起75g脱离的方向移动,第一X轴方向移动件75或第二X轴方向移动件76承受X轴方向台架21的移动力。也就是说,当X轴驱动电机170x不操作时,即使X轴方向台架21被外力等迫使沿X轴方向向前或向后移动,也没有不适当的负载施加在X轴方向驱动螺母件85x与丝杆171x之间的螺纹接合部分。
另一方面,如果Y轴方向台架71通过除了Y轴驱动电机170y的驱动力之外的外力相对于图24所示的视图向下移动,Y轴方向台架71的这个方向是移动限制凸块80a和80b分别与移动限制凸块71c和71d脱离的方向,因此,Y轴方向台架71能够抵抗拉伸连接弹簧81y的偏置力、相对于Y轴方向移动件80单独地向下移动。同时,Y轴方向台架71不机械地压紧Y轴方向移动件80,使得仅仅有拉伸连接弹簧81y的弹性拉力作用在第二X轴方向移动件80上,从而没有额外的力从Y轴方向移动件80施加到Y轴方向驱动螺母件85y。如果Y轴方向台架71通过除了Y轴驱动电机170y的驱动力之外的外力相对于图24所示的视图向上移动,Y轴方向移动件80经过移动限制凸块80a和移动限制凸块71c之间的接合、以及移动限制凸块80b和移动限制凸块71d之间的接合向上压紧。同时,Y轴方向移动件80的移动力不作用在Y轴方向驱动螺母件85y上,因为Y轴方向移动件80的这个移动方向是螺母接触部分80e与Y轴方向驱动螺母件85y脱离的方向。也就是说,当Y轴驱动电机170y不操作时,即使Y轴方向台架71被外力等迫使沿Y轴方向向上或向下移动,没有不适当的负荷施加在Y轴方向驱动螺母件85y与丝杆171y之间的螺纹接合部分。
从上述描述能够理解,根据上述实施例的图像稳定器,在下列两种情况的任一种之下,即,在X轴方向台架21和/或Y轴方向台架71被X轴驱动电机170x或Y轴驱动电机170y驱动时、X轴方向台架21和/或Y轴方向台架71的移动操作出现故障的情况;和在X轴方向台架21和/或Y轴方向台架71被外力等强迫以不期望地移动的情况,这种意外的运动能够被吸收,从而防止用于图像稳定光学元件的驱动机构受损。特别是,图像稳定器被设计成没有重负载施加在X轴方向驱动螺母件85x与丝杆171x之间、以及Y轴方向驱动螺母件85y与丝杆171y之间的两个螺纹接合部分的任一个上,从而生成防止这两个螺纹接合部分的每一个受损的高效力。尽管有可能分别通过窄化丝杆171x和171y的导程角、以高精度驱动X轴方向台架21和Y轴方向台架71,窄化任一个丝杆的导程角不利地降低丝杆机构的强度。然而,根据上述实施例的图像稳定器,因为没有重负载施加在上述两个螺纹接合部分的任一个上,能够窄化每个丝杆的导程角。
在本发明实施例的图像稳定器中,分别用作在X轴方向上可移动的两个移动元件的第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76,通过设置在三个不同位置上的可滑动部分彼此耦接以相对于彼此在X轴方向上滑动移动。更具体地说,第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76设置有两个由下和上导向孔75e(75e-A和75e-B)与分别接合其中的下和上导向销76c构成的两个公共第一(X轴方向)可滑动部分,还设置有由导向孔76d与接合于其中的导向销75f构成的一个公共第二(X轴方向)可滑动部分。两个第一可滑动部分(上导向孔75e(75e-B)和上导向销76c,以及下导向孔75e(75e-A)和下导向销76c)与一个第二可滑动部分(导向孔76d和导向销75f)分别被提供并排列在X方向上的两个不同位置上,这两个位置位于X方向上第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76的相对端。以这种方式,提供具有分别位于X轴方向的两个分离位置上的第一可滑动部分和第二可滑动部分的图像稳定单元IS,使得第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76在X方向上被引导,其与仅在X方向上的一个位置上具有一个或多个X轴方向可滑动部分的图像稳定单元IS相比,可具有更高的精度。此外,第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76可防止相对于X轴的倾斜,因为两个第一可滑动部分的每一个,即,彼此接合的上导向孔75e(5e-B)和上导向销76c的组合,以及彼此接合的下导向孔75e(75e-A)的组合,设置在与X方向垂直的Y轴方向的两个不同位置上。
如图15所示,在Y轴方向上拉长形成上导向孔75e-B,以便其在Y轴方向上比下导向孔75e-A的直径更长。下导向孔75e-A是直径基本上等于相关导向销76c直径的圆孔,并且其直径(宽度)与上导向孔75e-B的宽度在平行于摄影光轴Z1的方向上相同。由于这种结构,上导向孔75e-B和在上导向孔75e-B中接合的上导向销76c用作旋转防止装置,其防止下导向孔75e-A和相关导向销76c彼此相对旋转。通过只提供一对导向孔75e中的一个,即,上导向孔75e-B,如上所述Y轴方向上的拉长孔,使一对导向销76c的每一个都可能可靠地插入在相关导向孔75e-A和75e-B中,即使在Y方向上,在一对导向孔75e和一对导向销76c之间存在轻微位置误差。因此,第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76易于放置在一起并且彼此无不均匀滑动地平滑滑动。
因为构成第二X轴方向可滑动部分和两个第一X轴方向可滑动部分的导向销75f和导向孔76d以及一对导向孔75e(75e-A和75e-B)和一对导向销76c,分别由第一X轴方向移动元件75或第二X轴方向移动元件76整体形成,所以在第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76之间的可滑动部分结构简单,并且强度高。尤其是,一对导向孔75e(75e-A和75e-B)和导向销75f分别形成在第一X轴方向移动元件75的移动限制凸块75a和75b上,一对导向销76c和导向孔76d分别形成在第二X轴方向移动元件76的移动限制凸块76a和76b上。因此,移动限制凸块75a、75b、76a和76b不仅用作限制第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76之间相对移动范围的移动限制部分,也可分别作为第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76的一部分,在其上形成有一对导向孔75e(75e-A和75e-B)和导向销75f以及一对导向销76c和导向孔76d的,这样可以使图像稳定单元IS的结构简化。
拉伸连接弹簧81x位于X轴方向上第一可滑动部分(一对导向孔75e和一对导向销76c)和第二可滑动部分(导向销75f和导向孔76d)之间。如上所述,尽管通过提供分别在X轴方向的两个分离位置上具有第一可滑动部分和第二可滑动部分的图像稳定单元IS,也有可能以高精度使第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76在X轴上被引导,并且还有可能通过在X轴方向上彼此分离的第一可滑动部分和第二可滑动部分之间设置拉伸连接弹簧81x来提高空间利用率,并由此使图像稳定单元IS小型化。
类似于分别用作在X轴方向上可移动的两个移动元件的第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76,分别用作在Y轴方向上可移动的两个移动元件的Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80,通过设置在三个不同位置上的可滑动部分耦接,从而相对于彼此在Y轴方向上移动。更具体的说,Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80设置有由一对导向孔80d(80d-A和80d-B)和分别接合在其中的右、左导向销71f构成的两个公共第一(Y轴方向)可滑动部分,以及由导向孔71e和接合于其中的导向销80c构成的一个公共第二(Y轴方向)可滑动部分。两个第一可滑动部分(右导向孔80d(80d-B)和右导向销71f,以及左导向孔80d(80d-A)和左导向销71f)和一个第二可滑动部分(导向孔71e和导向销80c)提供并排列在Y轴方向的两个不同位置上,这两个位置位于X轴方向上的Y轴方向移动元件80与Y轴方向移动台架71的两个相对端。以这种方式,分别在Y轴方向的两个分离位置上具有第一可滑动部分和第二可滑动部分的图像稳定单元IS,有可能使Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71在Y轴方向上被引导,这与仅在Y轴方向一个位置上具有一个或多个Y轴方向可滑动部分的情况相比,具有更高的精度。此外,Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71可防止相对于Y轴倾斜,因为两个可滑动部分的每一个,即彼此接合的右导向孔80d(80d-B)和右导向销71f的组合,以及彼此接合的左导向孔80d(80d-A)和左导向销71f的组合,设置在与X轴方向垂直的Y轴方向的两个不同位置上。
右导向孔80d-B(全部呈现在图16中的左导向孔80d)在X轴方向上延长地形成,以便在X轴方向上比左导向孔80d-A的直径长。左导向孔80d-A(部分示于图16中的右导向孔80d)是其直径基本等于相关导向销71f直径的圆孔,并且其直径(宽度)与右导向孔80d-B的宽度在平行于摄像光轴Z1的方向上相同。由于这种结构,右导向孔80d-B和接合在右导向孔80d-B中的右导向销71f作为旋转防止装置,其防止左导向孔80d-A和相关导向销71f彼此相对旋转。如上所述,仅通过提供一对导向孔80d中的一个,即,右导向孔80d-B(在X方向上的延长孔),有可能使一对导向销71f的每一个都能可靠地插入到相关导向孔80d-A和80d-B中,即使在一对导向孔80d和一对导向销71f之间的X轴方向上存在轻微的位置误差。因此,Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71易于组装,并且无不均匀滑动的平滑滑动。
因此,左导向孔80d-A和接合于其中的相关导向销71f位于用作第二可滑动部分的导向孔71e和导向销80c所在的Y轴方向的直线延长线上。即,左导向孔80d-A和相关导向销71f与导向孔71e和导向销80c在Y轴方向上排成一行。以这种方式,两个第一可滑动部分的每一个和一个第二可滑动部分可定位在与滑动/导向方向相关的同一直线上。
因为用作第二Y轴方向可滑动部分的引导销80c和引导孔71e,以及用作两个第一Y轴方向可滑动部分的一对导向孔80d(80d-A和80d-B)和一对引导销71f,由Y轴方向移动元件80或是Y轴方向移动台架71整体形成,所以Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71之间的可滑动部分结构简单,并且强度高。尤其是,一对导向孔80d(80d-A和80d-B)和导向销80c分别形成在Y轴方向移动元件80的移动限制凸块80b和80a上,而一对导向销71f和导向孔71e分别形成在Y轴方向移动台架71的移动限制凸块71d和71c上。因此,移动限制凸块80a、80b、71c和71d不仅用作限制Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71之间相对移动范围的移动限制部分,还用作其上形成有一对导向孔80d(80d-A和80d-B)和引导销80c以及一对引导销70f和引导孔71e的Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71的一部分。
拉伸连接弹簧81y位于Y轴方向上第一可滑动部分(一对导向孔80d和一对导向销71f)和第二可滑动部分(导向销80c和导向孔71e)之间。如上所述,尽管通过提供具有第一可滑动部分和第二可滑动部分分别位于Y轴方向的两个分离位置上的图像稳定单元IS,也可能在Y轴方向上高精度地引导Y轴方向移动元件80和Y轴方向移动台架71,但还可能通过在Y轴方向上彼此分离开的第一可滑动部分和第二可滑动部分之间设置拉伸连接弹簧81y来提高空间利用率,并由此使图像文件单元IS小型化。
图26-28表示图像稳定单元IS的另一实施例(第二实施例)。在该实施例中,对应于图像稳定器IS前面的实施例(第一实施例)中元件的元件用相同的附图标记表示。除了X轴方向台架偏置弹簧87x的一端(图28中所示的左端)被钩在Y轴方向台架71上而不钩在固定支座23上之外,图像稳定单元的第二实施例与图像稳定单元的第一实施例相同。更具体地说,X轴方向台架偏置弹簧87x在Y轴方向台架71上形成的弹簧钩71w与X轴方向台架21的弹簧钩21v之间延伸,并且安装在它们之间。在图像稳定单元的第二实施例中能够获得与图像稳定单元的第一实施例相同的效果。
图29示出了图像稳定单元IS的第三实施例。除了在图像稳定单元IS的第三实施例中,以允许第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76相对于彼此在X轴方向上移动的方式使第一X轴方向移动元件75与第二X轴方向移动元件76彼此耦接的可移动部分在结构上不同于图像稳定单元IS的第一实施例的结构(第一和第二X轴方向可滑动部分)之外,图像稳定单元IS的第三实施例等同于第一实施例。此外,以允许Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80在Y轴上相对于彼此移动的方式使Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80彼此耦接的图像稳定单元IS的第三实施例的可滑动部分在结构上不同于图像稳定单元IS的第一实施例的结构(在Y轴方向上可滑动的第一和第二可滑动部分)。尤其是,对于第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76,形成在滑动限制凸块75a和76a上的一对可滑动部分(两个第一X轴方向可滑动部分)之一由下导向销76c和导向孔75e(下导向孔75e-A)构成,与图像稳定单元IS的第一实施例相同,而一对可滑动部分的另一个由形成在移动限制凸块75a上的上导向销75j构成,该导向销75j如图29所示,在与导向销76c相反的方向上向右侧凸出,并且上导向孔76h形成在移动限制凸块76a上。与图24中示出的第一实施例中的上导向孔75e-B相似,上导向孔76h在Y轴方向上延长,使其在Y轴方向上比下导向孔75e-A的直径长。形成在移动限制凸块75b和76b上的可滑动部分(第二X轴可滑动部分)由形成在移动限制凸块76b如图29所示向左突起的导向销76i和形成在移动限制凸块75b上的导向孔75k构成,而不是导向销75f和导向孔76d。
同样的,对于Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80,与图像稳定单元IS的第一实施例相同,形成在移动限制凸块71d和80b上的一对可移动部分之一(第一Y轴方向可移动部分)由右导向销71f和相关导向孔80d(右导向孔80d-B)构成,而一对可滑动部分的另一个由形成在移动限制凸块80b的左引导销80i形成,该引导销80i如图29所示在与导向销71f相反的方向上向下突起。类似于图24中的图像稳定单元IS的第一实施例中的左导向孔80d-A,左导向孔71j形成在其直径与相关导向销80i的直径基本上相等的圆孔中。形成在移动限制凸块71c和80a上的可滑动部分(第二Y轴方向可滑动部分)由形成在移动限制凸块71c上的导向销76i,如图29所示该导向销76i向上突起,以及形成在移动限制凸块80a上的导向孔80h构成,而不是导向销80c和导向孔71e。
从图29示出的实施例中可理解到,在本发明的图像稳定单元IS中,可自由地确定构成第一和第二可滑动部分的导向销和相关导向孔可被形成在第一和第二可滑动元件上,并且可自由确定导向销突起的方向。例如,在图29中示出的图像稳定单元的情况中,有可能为第一X轴方向移动元件75提供与上导向销75j(而不是下导向销76c)相同的导向销,可能为第二X轴方向移动元件76提供不是导向孔75e(75e-A)的导向孔,其中与上导向销75j相似的导向销与该导向孔相接合。同样的,在图29中示出的图像稳定单元IS的情况中,有可能为Y轴方向移动元件80提供与左导向销80i(而不是右导向销71f)相同的导向销,为Y轴方向移动台架71提供不是导向孔80d(80d-B)的导向孔,其中与左导向销80i相似的导向销与该导向孔接合。
尽管基于上述实施例已经描述本发明,本发明不仅限于这些具体实施例。例如,尽管根据本发明的图像稳定器的上述实施例的每一个是装入数字照相机的光学图像稳定器,本发明还能够应用于装入其它任何类型的光学设备(诸如双筒望远镜)的光学图像稳定器。
尽管在图像稳定单元的上述实施例中,CCD图像传感器60被支撑以沿两个轴向(X轴方向和Y轴方向)线性可移动,图像稳定光学元件的驱动方式(驱动方向)不仅限于该具体驱动方式。例如,本发明还可应用另一种光学图像稳定器,其仅沿X轴方向和Y轴方向之一移动图像稳定光学元件来抵消图像抖动。
尽管CCD图像传感器60被驱动,以抵消图像稳定单元的上述实施例中的图像抖动,被驱动来抵消图像抖动的图像稳定光学元件可以是任何其它光学元件,诸如透镜组。
上述示出的图像稳定单元IS的每一个实施例在X轴方向上都具有三个可滑动的可滑动部分,即,以允许第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76在X轴方向上彼此相互移动的方式使第一X轴方向移动元件75和第二X轴方向移动元件76相互耦接的两个第一X轴方向可滑动部分和一个第二X轴方向可滑动部分;和另外三个在Y轴上可滑动的可滑动部分,即,两个第一Y轴方向可滑动部分和一个第二Y轴方向可滑动部分,它们以允许Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80在Y轴方向上相互移动的方式使Y轴方向移动台架71和Y轴方向移动元件80彼此耦接。如上所述,图像稳定单元IS在每个导向方向上具有三个可滑动部分,使得第一移动元件(76/80)和第二移动元件(80/71)即使利用简单和较小的结构也能完成抵消图像抖动的操作。然而,如果在图像稳定单元IS中有足够的空间,有可能提供两个以上的第一可滑动部分或是一个以上的第二可滑动部分,即,图像稳定单元IS具有总计三个以上的图像稳定单元IS。
显而易见,对本发明在此描述的具体实施例可以作出变化,这些变化均在本发明权利要求的精神和范围内。应该指出,在此包含的所有内容是解释性的,并不限制本发明的范围。