CN1912670A - 透镜移动机构和成像设备 - Google Patents

Abstract

一种透镜移动机构，其包括用于变焦或聚焦的移动透镜；在透镜镜筒的内侧中支承所述移动透镜的透镜支架，所述透镜支架可沿所述移动透镜的光轴方向自由移动地被支承；在所述透镜支架移动时沿所述移动透镜的光轴方向引导所述透镜支架的引导轴；附着于所述透镜支架的驱动磁铁；固定至该透镜镜筒的驱动线圈，所述驱动线圈的至少一部分与所述驱动磁铁相对，并且所述驱动线圈由于被通电而向所述透镜支架提供沿光轴方向的推动力；以及固定至所述透镜镜筒的磁体，所述磁体设置在所述驱动磁铁的相对侧上与所述驱动磁铁相对，所述驱动线圈的至少一部分放置在所述磁体和所述驱动磁铁之间，所述磁体吸引所述驱动磁铁。

Description

透镜移动机构和成像设备

相关申请的交叉引用

本文件包含涉及于2005年7月20日向日本专利局递交的日本专利申请JP2005-209526的主题，在此通过参考引入其全部内容。

技术领域

本发明涉及透镜移动机构和成像设备的技术领域，更特别地涉及通过提供吸引附着至透镜支架的驱动磁铁(magnet)的磁体(magnetic body)而实现功耗降低以及在透镜支架移动时防止出现间隙(backlash)的技术领域。

背景技术

正如日本专利申请公开(KOKAI)No.2002-169073中所披露的，一些诸如视频摄像机和照相机之类的成像设备在透镜镜筒中分别具有用于变焦或聚焦的移动透镜，该移动透镜在透镜支架中被支承。

在专利文献JPA No.2002-169073中所描述的成像设备中，驱动线圈附着在由沿光轴方向延伸的一对引导轴支承的可自由移动的透镜支架上，磁轭固定在透镜镜筒中，驱动磁铁被固定为与驱动线圈相对。

在这种成像设备中，当驱动线圈通电时，沿根据通电方向的推进力通过驱动磁铁和驱动线圈被提供给透镜支架，当被引导轴引导时，该透镜支架和移动透镜沿光轴方向移动。因此，由移动透镜沿光轴方向的移动来进行聚焦调整或变焦调整。

现在诸如视频摄像机、照相机的成像设备通常在由使用者握紧的状态下进行摄像。根据使用者的握紧状态或摄像角度，该成像设备有时会向左、右、上或下方倾斜。在成像设备的一些倾斜方向，移动透镜的光轴方向向水平方向倾斜。此时，例如，如果光轴被引导在垂直方向或者接近垂直方向上，透镜支架和移动透镜由于它们自身的重力沿光轴方向(向下)移动，因此阻碍了聚焦调整和变焦调整。

因此，当上述的沿光轴方向的倾斜在摄影时出现时，需要调整支承移动透镜的透镜支架沿光轴方向的移动以支承透镜支架。但是，常规的成像设备通过将驱动线圈持续通电执行透镜支架的支承。因此，常规的成像设备具有较大的功率消耗的问题。

另一方面，由于在引导轴和由引导轴支承的可自由滑动的透镜支架的承受(bearing)部分之间存在为了保证透镜支架的平滑移动的空隙(clearance)，因此透镜支架通过该空隙沿垂直于光轴的方向移动，透镜支架与引导轴之间可能会出现间隙。

当出现透镜支架的间隙时，会出现所摄影的图像在其中抖动的所谓的图像抖动现象。例如，在透镜支架中的几微米的间隙数量可能会是在21英寸的监视器上5mm至10mm范围内数量的图像抖动。

发明内容

因此，需要克服上述问题，通过获得功率消耗的降低，以及防止透镜支架在透镜移动机构和成像设备中移动时的间隙。

本发明的第一个方面是具有移动透镜、透镜支架、引导轴、驱动磁铁、驱动线圈以及磁体的透镜移动机构。该移动透镜用于变焦或聚焦。该透镜支架在透镜镜筒内支承该移动透镜，并且沿该移动透镜的光轴方向可自由移动地被支承。在该透镜支架移动时，引导轴沿该移动透镜的光轴方向引导该透镜支架。驱动磁铁附着于该透镜支架。驱动线圈固定至该透镜镜筒，该驱动线圈的至少一部分与所述驱动磁铁相对，并且该驱动线圈由于被通电而向该透镜支架提供沿光轴方向的推动力。磁体固定至该透镜镜筒，该磁体设置在该驱动磁铁的相对侧上从而与该驱动磁铁相对，该驱动线圈的至少一部分放置在该磁体和该驱动磁铁之间，该磁体吸引该驱动磁铁。

本发明的第二个方面在于具有透镜镜筒、透镜支架、引导轴、驱动磁铁、驱动线圈和磁体的成像设备。该透镜镜筒具有位于其内部的用于变焦或聚焦的移动透镜。该透镜支架在透镜镜筒内支承该移动透镜，并且可沿该移动透镜的光轴方向自由移动地被支承。在该透镜支架移动时，引导轴沿该移动透镜的光轴方向引导该透镜支架。驱动磁铁附着于该透镜支架。驱动线圈固定至该透镜镜筒，该驱动线圈的至少一部分与所述驱动磁铁相对，并且该驱动线圈由于被通电而向该透镜支架提供沿光轴方向的推动力。磁体固定至该透镜镜筒，该磁体设置在该驱动磁铁的相对侧上从而与该驱动磁铁相对，该驱动线圈的至少一部分放置在该磁体和该驱动磁铁之间，该磁体吸引该驱动磁铁。

因此，在本发明的透镜移动机构和成像设备中，驱动磁铁被磁体所吸引，因而透镜支架沿垂直于光轴方向的方向被压至引导轴。

通过本发明，即使在当移动透镜的光轴向水平方向倾斜时驱动线圈未通电的状态下，由于其自身的重力，支承移动透镜的透镜支架也不会沿光轴方向移动，透镜支架能够在所希望的位置处被支承而不需要进行驱动线圈的通电。因此能够实现降低图像设备的功耗。

此外，由于透镜支架被制为在透镜支架沿光轴方向移动时被压至引导轴，因此难以产生透镜支架至引导轴的间隙，因而能够防止图像抖动的产生。

根据本发明的第三个方面，磁体由多个沿透镜支架的移动方向延伸并在垂直该移动方向的方向彼此分离的磁性元件。因此，可以通过磁性元件的数量的增加或减少调整磁体至驱动磁铁的吸引力。因此，透镜支架至引导轴的压力能够被设置为一个所希望的值，从而透镜支架沿光轴方向的移动可以是平滑的。

附图说明

图1是结合图2-6示出根据本发明的透镜移动机构和成像设备的实施例的示意图，图1是示出该成像设备的基本结构的概念性示意图；

图2是示出透镜移动机构的放大的透视图；

图3是示出该透镜移动机构的放大的前视图；

图4是示出磁通量的状态的概念性示意图；

图5是示出另一个透镜移动机构的放大的透视图；以及

图6是示出另一个透镜移动机构的放大的透视图。

具体实施方式

下面，参考附图描述用于实现根据本发明的透镜移动机构和成像设备的实施例。下面示出的这些实施例是：本发明的成像设备应用于视频摄像机，以及本发明的透镜移动机构应用于安装在视频摄像机内的透镜移动机构。应注意的是，本发明的范围不限于视频摄像机或安装在视频摄像机内的透镜移动机构，而是本发明可广泛地应用至包括照相机的具有移动图像摄像和静止图像摄像的功能的各种成像设备，或者应用至安装在该成像设备内的透镜移动机构。

成像设备1由设置在作为外壳提供的透镜镜筒2内的每个所需的单元构成(参见图1)。在透镜镜筒2内设置有位于前端部分的物镜3、位于后端部分的诸如固态成像设备的成像装置4、用于变焦或聚焦的透镜移动机构5、以及构成设置在透镜移动机构5之间的光圈或快门的可移动机构6。

每个透镜移动机构5都包括支承移动透镜7的透镜支架8、以及沿移动透镜7的光轴方向移动该透镜支架8的驱动装置9。

可移动机构6包括多个沿垂直于移动透镜7的光轴方向的方向移动的可移动元件10、以及移动这些可移动元件10的驱动电动机11。通过由驱动电动机11的驱动力沿相互分离和相互接近的方向移动可移动元件10而打开和关闭光学系统的光路。

从物体穿过物镜3的光经过用于变焦的移动透镜7、由可移动元件10的移动打开的光路、以及用于聚焦的移动透镜7进入成像装置4。

由成像装置4获得的图像输出被送至图像处理单元12，并由图像处理单元12执行对该图像输出的预定处理。图像处理单元12发送对于控制所必需的信息和类似物至算术处理单元3，发送摄影图像至取景器(view finder)、监视器及类似物以使它们显示该摄影图像，或者根据使用者的操作指令在记录介质上记录图像信息或类似物。包括微型计算机等的算术处理单元13发送控制指令信号至控制单元14，控制信号从控制单元14输入可移动机构6的驱动电动机11、透镜移动机构5的驱动装置9等等以控制每个单元。

如图2和3所示，透镜支架8包括支承移动透镜7的透镜支承单元15、从透镜支承单元15突出的轴套单元16和从透镜支承单元15突出的突出单元17，轴套单元16和突出单元17被分别形成以使得能够沿光轴方向延伸。轴套单元16和突出单元17从位于彼此相对的侧面的侧面边缘突出，透镜支承单元15的移动透镜7位于它们之间，并且在突出单元17的末端部分处形成支承凹槽部分17a。

驱动磁铁18附着于透镜支架8的轴套单元16侧上的末端部分(较低的末端部分)。例如，沿光轴方向驱动磁铁18被磁化为N极和S极。

以与驱动磁铁18相同的尺寸和形状形成的接地磁轭19附着在驱动磁铁18的表面(上表面)上。

位置探测磁铁20附着在透镜支架8的轴套单元16的一个侧表面。位置探测磁铁20被形成为沿光轴方向很长，并具有沿光轴方向依次形成的许多磁极。

在透镜镜筒2中，设置有沿光轴方向延伸的引导轴21(参见图1)。每两个引导轴21被设置在沿光轴方向位于它们之间的可移动机构6的每个相对的侧面中，并且用于变焦的透镜支架8和用于聚焦的透镜支架8分别由沿光轴方向可自由移动的两个引导轴21支承。如图2和3所示，在每个透镜支架8中，一个引导轴21插入轴套单元16，另一个引导轴21插入支承凹槽部分17a。因此，透镜支架8由可自由滑动的引导轴21支承。

在透镜镜筒2中，磁体22以固定在与驱动磁铁18的下表面相对的位置处的状态被设置。磁体22以由诸如铁的磁性金属材料制成的矩形板的形状形成，并以与类似于驱动磁铁18的尺寸和形状形成。

在透镜镜筒2中，呈基本上为矩形框架的绕线形状的驱动线圈23以被固定的状态被设置。驱动线圈23设置在驱动磁铁18和磁体22之间，并距驱动磁铁18和磁体22预定间隔，以使得驱动线圈23的轴向可以被引导到连接驱动磁铁18和磁体22的方向(参见图2至4)。

在透镜镜筒2中，磁阻元件24设置在与探测磁铁20的位置相对的位置处。

在如上所述形成的成像设备1中，如果驱动电流被提供给驱动线圈23，基于所提供电流的方向和驱动磁铁18的磁极之间的关系根据驱动电流的方向的推动力被提供给透镜支架8，由引导轴21引导透镜支架8沿光轴方向移动。因此，移动透镜7和透镜支架8一起沿光轴方向移动，展示出变焦功能或聚焦功能。此时，与附着至透镜支架8的位置探测磁铁20相对的磁阻元件24的磁阻值随着基于位置探测磁铁20的移动的磁场的改变而改变，并因此探测到沿光轴方向的透镜支架8的位置。

在透镜支架8沿光轴方向移动时，所谓的作为与透镜支架8的移动无关的磁通量的漏磁通F由驱动磁铁18产生(参见图4)。漏磁通F到达磁体22，接着由磁体22吸引驱动磁铁18，该磁体22固定至与驱动磁铁18相对的位置，并且驱动线圈23放置在磁体22和驱动磁铁18之间。因此，附着有驱动磁铁18的透镜支架8被吸引至磁体22侧，并且透镜支架8沿光轴方向移动，轴套单元16的内表面被压至一侧的引导轴21上。

此外，由于漏磁通F的产生与驱动线圈23的通电无关，因此透镜支架8总是附着于磁体22侧，与驱动线圈23的带电状态无关。

如上所述，在成像设备1中，一直吸引驱动磁铁18的磁体22设置在驱动磁铁18的相对侧，其间放置有驱动线圈23。因此，即使在驱动线圈23未通电的状态下，当在使用图像设备1中光轴方向从水平方向倾斜时，由于其自身的重力，支承移动透镜7的透镜支架8也不会沿光轴方向移动。因此，由于透镜支架8能够被保持在所希望的位置处而不需要进行驱动线圈23的任何通电，因而能够实现图像设备1功耗的降低。

此外，由于轴套单元16的内表面处于在透镜支架8沿光轴方向移动时内表面压在一侧的引导轴21上的状态，透镜支架8至引导轴21的间隙几乎不会产生，从而能够防止图像抖动的产生。

此外，尽管上面已经描述了采用位置探测磁铁20和磁阻元件24作为用于执行透镜支架8在光轴方向的位置探测的装置的例子，但是用于执行透镜支架8在光轴方向的位置探测的装置不限于位置探测磁铁20和磁阻元件24，并且可能广泛地采用的是除上述那些元件之外的磁探测装置、诸如霍尔元件(hallelement)之类采用光学探测的探测装置等等。

尽管该例子在驱动磁铁18的相对侧上设置磁体22，驱动磁铁18和磁体22之间放置有整个驱动线圈23，但是例如，如图5所示，采用驱动线圈23A也是可能的：该驱动线圈被设置为使得该驱动线圈的轴向可以与光轴方向一致，并且采用透镜移动机构5A也是可能的，其中透镜移动机构5A具有将磁体22设置为处于由磁体22插入驱动线圈23A的状态下的结构。因此，在透镜移动机构5A中，驱动磁铁18和磁体22彼此相对设置，其间放置有一部分驱动线圈23A。

此外，如图6所示，同样可能的是，采用由多个棒状磁性元件22a构成的磁体22B来配置透镜移动机构5B。该多个磁性元件22a用作磁体22B，并且磁体22B对驱动磁铁18的吸引力能够通过磁性元件22a的数量的增加或减少来调整。因此，透镜支架8至引导轴21的压力能够被设置为一个所希望的值，从而透镜支架9沿光轴方向的移动可以是平滑的。此外，尽管图6中示出了采用每一个都具有矩形横截面的磁性元件22a的例子，但是每个磁性元件的横截面的形状以及截面面积的大小都可任意设置，例如，诸如圆形、椭圆形和三角形之类的任意形状可用作每个磁性元件的横截面的形状。

此外，还是在透镜移动机构5B中，采用驱动线圈23A也是可能的类似于透镜移动机构5A，该驱动线圈23A被设置为使得其轴向可以与光轴方向一致，并且使得磁性元件22a处于插入驱动线圈23A的状态。

此外，在透镜移动机构5、5A和5B的任意一种情况下，任意设置磁体22和22B的厚度、尺寸和形状，从而调整磁体22和22B至驱动磁铁18的吸引力是可能的。因此，透镜支架8至引导轴21的压力可设置在一个所希望的值。特别是，通过改变磁体22和22B的厚度，很容易进行磁体22和22B至驱动磁铁18的吸引力的调整。

在上面所述的最佳实施方式中所示的每个单元的任何具体的形状和具体的结构仅仅是实现本发明的具体化的例子，本发明的范围不应被解释为受到那些形状和结构的限制。

本领域技术人员应当理解，根据设计需求和其它因素可进行各种修改、组合、再组合及替换，只要这些修改、组合、再组合及替换在所附权利要求书或其等效物的范围之内。

Claims (3)

1、一种透镜移动机构，包括：

用于变焦或聚焦的移动透镜；

在透镜镜筒内支承所述移动透镜的透镜支架，所述透镜支架可沿所述移动透镜的光轴方向自由移动地被支承；

在所述透镜支架移动时沿所述移动透镜的光轴方向引导所述透镜支架的引导轴；

附着于所述透镜支架的驱动磁铁；

固定至该透镜镜筒的驱动线圈，所述驱动线圈的至少一部分与所述驱动磁铁相对，所述驱动线圈由于被通电而向所述透镜支架提供沿光轴方向的推动力；以及

固定至所述透镜镜筒的磁体，所述磁体设置在所述驱动磁铁的相对侧上与所述驱动磁铁相对，所述驱动线圈的至少一部分放置在所述磁体和所述驱动磁铁之间，所述磁体吸引所述驱动磁铁。

2、根据权利要求1的透镜移动机构，其中，所述磁体由沿所述透镜支架的移动方向延伸并沿垂直于该移动方向的方向分离的多个磁性元件构成。

3、一种成像设备，包括：

具有位于其内部的用于变焦或聚焦的移动透镜的透镜镜筒；

在透镜镜筒内支承所述移动透镜的透镜支架，所述透镜支架可沿所述移动透镜的光轴方向自由移动地被支承；

在所述透镜支架移动时沿所述移动透镜的光轴方向引导所述透镜支架的引导轴；

附着于所述透镜支架的驱动磁铁；

固定至所述透镜镜筒的驱动线圈，所述驱动线圈的至少一部分与所述驱动磁铁相对，所述驱动线圈由于被通电而向所述透镜支架提供沿光轴方向的推动力；以及

固定至所述透镜镜筒的磁体，所述磁体设置在所述驱动磁铁的相对侧上与所述驱动磁铁相对，所述驱动线圈的至少一部分放置在所述磁体和所述驱动磁铁之间，所述磁体吸引所述驱动磁铁。

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