CN101183204A - 电磁驱动装置和光学装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种电磁驱动装置，该电磁驱动装置包括具有第一表面和第二表面的磁体部件，在第一表面内沿第一方向形成第一磁极和第二磁极，而在第二表面内沿第二方向形成该第一磁极和第二磁极，面向该第一表面的第一线圈，面向该第二表面的第二线圈，保持该磁体部件的第一部件，以及保持该第一和第二线圈的第二部件。该第一和第二部件之一保持从动部件。该第一和第二部件可由于第一线圈的通电而沿第一方向相对地移动，并且该第一和第二部件由于第二线圈的通电而沿第二方向相对地移动。由该第一和第二线圈构成的致动器和该磁体部件可被紧凑地布置在该装置的一个区域内。

Description

电磁驱动装置和光学装置

技术领域

本发明涉及一种驱动从动部件并适合于例如光学装置的电磁驱动装置。该电磁驱动装置使用在线圈和磁体之间生成的电磁力来驱动诸如透镜的光学元件或诸如图像拾取元件的光电变换元件，以便抑制由于诸如手晃动的抖动而导致的图像抖动。

背景技术

光学装置包括所谓的图像稳定装置以及配备有该图像稳定装置的可更换透镜以及诸如摄像机或数字静态相机的图像拾取装置。

诸如日本专利申请公开No.11-305277内公开的图像稳定装置检测诸如手晃动的抖动，以沿与光轴方向不同的方向(例如，垂直于光轴的方向)根据检测结果驱动透镜。

在此图像稳定装置中，电磁致动器由线圈和磁体构成，并且通过给线圈通电而在线圈和磁体之间生成的电磁力沿相互垂直的两个轴向(上下偏移方向和左右偏移方向)上驱动透镜。

此外，在日本专利申请公开No.11-305277内公开的图像稳定装置中，用于沿两个轴向驱动透镜的两个电磁致动器被设置在当沿光轴方向观看时相位相差90度的两个区域内。这样会增加当沿光轴方向观看时图像稳定装置的面积(体积)，但是这会妨碍配备有该图像稳定装置的可更换透镜或相机的小型化。

发明内容

本发明提供了一种包括用于沿两个轴向驱动诸如透镜的从动部件的电磁致动器的电磁驱动装置，该致动器可被紧凑地布置在一个区域内，以及一种配备有该电磁驱动装置的光学装置。

根据一个方面，本发明提供了一种电磁驱动装置，该电磁驱动装置包括：具有第一表面和第二表面的磁体部件，在该第一表面内沿第一方向形成第一磁极和第二磁极，在第二表面内沿与该第一方向不同的第二方向形成该第一磁极和第二磁极；面向该第一表面的第一线圈；面向该第二表面的第二线圈；保持该磁体部件的第一部件；以及保持该第一和第二线圈的第二部件。该第一和第二部件之一保持从动部件。该第一和第二部件可由于第一线圈的通电而沿第一方向相对地移动，并且该第一和第二部件由于第二线圈的通电而沿第二方向相对地移动。

根据另一个方面，本发明提供了一种包括该电磁驱动装置的光学装置。该电磁驱动装置驱动作为从动部件的光学元件或光电变换元件。

本发明的其他方面从以下描述以及附图中显而易见。

附图说明

图1是作为本发明的第一实施例(实施例1)的并且配备在摄像机内的图像稳定单元的分解透视图。

图2是实施例1内的摄像机的剖视图。

图3A和3B是分别示出用于实施例1的图像稳定单元的驱动磁体的正视透视图和后视透视图。

图4是示出实施例1的摄像机的电气配置的框图。

图5是作为本发明的第二实施例(实施例2)并配备在摄像机内的图像稳定单元的剖视图。

图6是示出用于作为本发明的第三实施例(实施例3)的图像稳定单元的驱动磁体的正视透视图。

图7是示出实施例3中的驱动磁体的分解透视图。

具体实施方式

下文将首先参照图2说明作为配备有根据本发明的第一实施例的图像稳定单元(电磁驱动装置)的光学装置的摄像机的配置。

作为本发明的一个实施例的图像稳定单元(图像稳定装置)不仅可配备在摄像机内，而且还可配备在包括诸如数字静态相机的图像拾取装置和可更换透镜的各种光学装置内。此外，图像稳定单元本身还可以是作为本发明的一个实施例的光学装置。

参考字符L1到L4指示从物体侧到图像侧依次设置的第一到第四透镜单元。

标号1指示保持第一透镜单元L1的固定镜筒，标号2指示保持第二透镜单元L2并沿光轴方向移动以改变稍后说明的图像拾取光学***的放大率的变倍组可移动框架。

标号3指示适当地调节进入图像拾取元件20的光量的光量调节单元(孔径光阑单元)。

第一到第四透镜单元L1到L4以及光量调节单元3构成图像拾取光学***。变倍组可移动框架2以及光量调节单元3的、除了其致动器之外的部分被设置在固定镜筒1内。

标号5指示固定在固定镜筒1和稍后说明的安装镜筒之间的平移基座镜筒。

下文将参照图1、3A和3B继续说明。

标号4指示被平移基座镜筒5固定地保持的第一驱动轭。标号6指示经由第一驱动轭4固定在平移基座镜筒(第二部件)5上的第一驱动线圈。标号7指示用作用于检测驱动磁体沿上下偏移方向P的移动(位置)的位置传感器的第一霍尔元件；稍后将说明驱动磁体。第一霍尔元件7被设置在第一驱动线圈6内部并固定在平移基座镜筒5上。

标号8指示驱动磁体(磁体部件)，其具有作为第一表面的正面(物体侧表面)和作为第二表面的背面(图像侧表面)。驱动磁体8的正面和背面被磁化，从而在每个表面上形成S(南)极(第一磁极)和N(北)极(第二磁极)。正面内的S极和N极的设置方向与背面内的S极和N极的方向相差90度。

具体地，如图1和3A所示，沿对应于上下偏移方向(第一方向)P的垂直方向设置正面内的S极和N极。相反，沿对应于左右偏移方向(第二方向)Y的水平方向设置背面内的S极和N极。

标号9指示被设置成比平移基座镜筒5更靠近图像平面(图像侧)的平移镜筒(第一部件)，平移镜筒9保持驱动磁体8和第三透镜单元(光学元件)L3，并且沿垂直于光轴AXL的方向被移动以抑制(或校正)由于摄像机的抖动而导致的图像抖动。

作为根据本发明的一个实施例的图像稳定装置内的从动部件的光学元件的移动方向并不局限于垂直于光轴AXL的方向，并且其可以是不同于光轴方向的任何方向。

标号13指示被设置成比平移镜筒9更靠近图像平面的平移盖，该平移盖13整体地附接在平移基座镜筒5上。

标号12指示被平移盖13固定地保持的第二驱动轭。

标号10指示经由第二驱动轭12固定在平移盖(第二部件)13上的第二驱动线圈。标号11指示用作用于检测驱动磁体8沿左右偏移方向Y的移动(位置)的位置传感器的第二霍尔元件。第二霍尔元件11被设置在第二驱动线圈10内并固定在平移盖13上。

标号16指示被设置在平移镜筒9和平移基座镜筒5之间的平移球。平移球16随着平移镜筒9沿垂直于光轴AXL的方向的移动(平移)而旋转并移动，以引导平移镜筒9的移动并使其进行平滑的移动。平移球16被设置在围绕第三透镜单元L3的三个位置上。

平移基座镜筒5、驱动轭4、12、驱动线圈6、10、驱动磁体8、平移镜筒9、第三透镜单元L3、平移盖13、霍尔元件7、11和平移球16构成了图像稳定单元IS。

安装镜筒14保持图像拾取元件20，并覆盖稍后说明的聚焦镜筒和图像稳定单元IS的、除了平移基座镜筒5之外的部分。图像拾取元件20是光电变换元件，诸如CCD传感器或CMOS传感器。

标号15指示保持第四透镜单元L4并沿光轴方向移动以便聚焦的聚焦镜筒。标号21指示包括红外截止滤光器和低通滤光器的光学滤光器单元，该光学滤光器单元21被设置在第四透镜单元L4和图像拾取元件20之间的安装镜筒14内。

在图像稳定单元IS中，第一驱动线圈6被设置在第一驱动轭4和驱动磁体8之间以便面向驱动磁体8的正面。向第一驱动线圈6施加电压会在第一驱动线圈6和驱动磁体8之间生成沿上下偏移方向P的驱动力(电磁力)。此驱动力由施加给第一驱动线圈6的电压的幅值和方向(极性)控制。

第一驱动线圈6被固定在平移基座镜筒5上，从而平移镜筒9和第三透镜单元L3沿上下偏移方向P移动，并且驱动磁体8承受到沿上下偏移方向P的驱动力。

另一方面，第二驱动线圈10被设置在第二驱动轭12和驱动磁体8之间以便面对驱动磁体8的背面。向第二驱动线圈10施加电压会在第二驱动线圈10和驱动磁体8之间生成沿左右偏移方向Y的驱动力(电磁力)。此驱动力由施加给第二驱动线圈10的电压的幅值和方向(极性)控制。

第二驱动线圈10被固定在平移盖13上，从而平移镜筒9和第三透镜单元L3沿左右偏移方向Y移动，并且驱动磁体8承受到沿左右偏移方向Y的驱动力。

当移动其正面和背面分别被两极磁化的驱动磁体8时，面向驱动磁体8的正面的第一霍尔元件7响应于沿上下偏移方向P的磁通量的改变而输出电信号，并且面向驱动磁体8的背面的第二霍尔元件11响应于沿左右偏移方向Y的磁通量的改变而输出电信号。

可基于来自第一霍尔元件7的电信号而检测驱动磁体8，即平移镜筒9，沿上下偏移方向P的位置变化。可基于来自第二霍尔元件11的电信号而检测驱动磁体8，即平移镜筒9，沿左右偏移方向Y的位置变化。因此，可检测平移镜筒9的二维移动。

图4示出此实施例的摄像机的电气配置。

图像拾取单元20的输出信号在相机信号处理电路201内受到各种处理，从而被转换成视频信号。视频信号通过微型计算机202在显示设备(未示出)上显示，并被记录在诸如半导体存储器、光盘、硬盘和磁带的记录介质(未示出)上。

微型计算机202从变焦复位电路206和聚焦位置检测电路205接收信号，变焦复位电路206检测第二透镜单元L2是否位于基准位置，并且聚焦位置检测电路205检测第四透镜单元L4的位置。微型计算机202参照这些信号控制变焦电机驱动电路204和聚焦驱动电路203，以使这些电路执行变焦驱动和聚焦驱动。

此外，微型计算机202基于从视频信号提取的辉度信号分量控制孔径光阑单元驱动电路207，以将光量调节单元3的孔径直径改变为对应于合适的光量的直径。

此外，微型计算机202从摄像机内配备的且由例如振动陀螺仪感测器构成的上下偏移抖动传感器215和左右偏移抖动传感器216接收抖动信号。微型计算机202基于抖动信号计算平移镜筒9沿上下偏移方向P和左右偏移方向Y的目标驱动位置。

微型计算机202从分别包含第一霍尔元件7和第二霍尔元件11的上下偏移位置检测电路213和左右偏移位置检测电路214中的每一个接收关于平移镜筒9的位置(检测到的位置)的信息。

然后，微型计算机202通过上下偏移线圈驱动电路211和左右偏移线圈驱动电路212控制第一驱动线圈6和第二驱动线圈10的通电，以便检测到的位置到达上下偏移方向和左右偏移方向上的目标驱动位置。这样，可执行图像抖动校正，即图像稳定。

如从图1和2可理解的那样，图像稳定单元IS内的沿上下偏移方向P和左右偏移方向Y驱动平移镜筒9的电磁致动器由两个驱动轭4、12、两个驱动线圈6、10和驱动磁体8构成。换句话说，驱动磁体8用于沿上下偏移方向P驱动平移镜筒9和沿左右偏移方向Y驱动平移镜筒9。

与使用两个电磁致动器-每一个致动器均包含线圈和磁体-的传统情况相比，这样可减小构成图像稳定单元IS的部件的数量，从而便于组装并降低成本。

此外，磁体由于它们的大小通常比较重，这对于驱动在此实施例的图像稳定单元IS，即所谓的活动磁体型图像稳定单元，内的平移镜筒是不利的。但是，在此实施例中，仅设置一个驱动磁体8用于沿两个轴向驱动平移镜筒9，从而可减小平移镜筒9支承的重量。这使得可以以高速且高精度进行驱动以便图像稳定。

另外，当沿光轴方向(光通过图像稳定单元IS的方向)观看图像稳定单元IS时，两个驱动轭4、12、两个驱动线圈6、10和驱动磁体8被共同设置在图像稳定单元IS的上部区域内。

这使得与其中在相位相差90度的两个区域内设置两个电磁致动器的传统情况相比，可减小在沿光轴方向观看时的图像稳定单元IS的面积(体积)。因此，可实现图像稳定单元IS和配备有该图像稳定单元的摄像机的小型化。

实施例2

在实施例1内说明了活动磁体型图像稳定单元IS，其中驱动磁体8与平移镜筒9一起移动。相反，在实施例2内将说明所谓的活动线圈型图像稳定单元，其中驱动线圈与平移镜筒一起移动。

图5示出了配备有作为本发明的第二实施例的活动线圈型图像稳定单元IS’的摄像机的部分。

与实施例1相同的部件用实施例1内使用的相同标号和参考字符指示，并且将省略对其的详细说明。此实施例中的摄像机的电气配置与图4所示的电气配置相同。

标号105指示固定在固定镜筒1和安装镜筒14之间的平移基座镜筒。标号104指示被平移基座镜筒105固定地保持的第一驱动轭。

标号108指示被平移基座镜筒(第一部件)105固定地保持的驱动磁体，驱动磁体108被设置成比第一驱动轭104更靠近图像平面并与第一驱动轭104隔开。

驱动磁体108的正面和背面被磁化，从而如实施例1中那样，在每个表面内形成S极和N极。正面内的S极和N极的设置方向与背面内的S极和N极的设置方向相差90度。具体地，如图3A所示，正面内的S极和N极沿上下偏移方向P设置。相反，背面内的S极和N极沿左右偏移方向Y设置。

标号106指示固定在平移镜筒(第二部件)109上的第一驱动线圈，第一驱动线圈106被设置在第一驱动轭104和驱动磁体108之间。

标号113指示被设置成比平移镜筒109更靠近图像平面的平移盖，平移盖113被整体地附接到平移基座镜筒105。

标号112指示被平移盖113固定地保持的第二驱动轭，第二驱动轭112被设置成比驱动磁体108更靠近图像平面且与驱动磁体108隔开。标号110指示固定在平移镜筒109上的第二驱动线圈，第二驱动线圈110被设置在驱动磁体108和第二驱动轭112之间。

标号107指示用作用于检测驱动磁体108沿上下偏移方向P的移动(位置)的位置传感器的第一霍尔元件。第一霍尔元件107被设置在第一驱动线圈106内并被固定在平移镜筒109上。

标号111指示用作用于检测驱动磁体108沿左右偏移方向Y的移动(位置)的位置传感器的第二霍尔元件。第二霍尔元件111被设置在第二驱动线圈110内并被固定在平移镜筒109上。

在图像稳定单元IS’内，向第一驱动线圈106施加电压会在第一驱动线圈106和驱动磁体108之间生成沿上下偏移方向P的驱动力(电磁力)。此驱动力由向第一驱动线圈106施加的电压的幅值和方向(极性)控制。第一驱动线圈106被固定在平移镜筒109上，从而平移镜筒109和第三透镜单元L3沿上下偏移方向P移动，并且第一驱动线圈106承受沿上下偏移方向P的驱动力。

另一方面，向第二驱动线圈110施加电压会在第二驱动线圈110和驱动磁体108之间生成沿左右偏移方向Y的驱动力(电磁力)。此驱动力由向第二驱动线圈110施加的电压的幅值和方向(极性)控制。第二驱动线圈110被固定在平移镜筒109上，从而平移镜筒109和第三透镜单元L3沿左右偏移方向Y移动，并且第二驱动线圈110承受沿左右偏移方向Y的驱动力。

当第一驱动线圈106和第二驱动线圈110相对于其正面和背面分别被二极磁化的驱动磁体108移动时，面向驱动磁体108的正面的第一霍尔元件107响应于沿上下偏移方向P的磁通量的变化而输出电信号，并且面向驱动磁体108的背面的第二霍尔元件111响应于沿左右偏移方向Y的磁通量的变化而输出电信号。

可基于来自第一霍尔元件107的电信号而检测第一驱动线圈106，即平移镜筒109，沿上下偏移方向P的位置变化。可基于来自第二霍尔元件111的电信号而检测第二驱动线圈110，即平移镜筒109，沿左右偏移方向Y的位置变化。因此，可检测平移镜筒109的二维移动。

在此实施例的图像稳定单元IS’中，沿上下偏移方向P和左右偏移方向Y驱动平移镜筒109的电磁致动器由两个驱动轭104、112、两个驱动线圈106、110和驱动磁体108构成。换句话说，驱动磁体108用于沿上下偏移方向P驱动平移镜筒109并沿左右偏移方向Y驱动平移镜筒109。

与使用两个电磁致动器-每一个致动器均包含线圈和磁体-的传统情况相比，这样可减小构成图像稳定单元IS’的部件的数量，从而便于组装并降低成本。

此外，当沿光轴方向观看图像稳定单元IS’时，两个驱动轭104、112、两个驱动线圈106、110和驱动磁体108被共同设置在图像稳定单元IS’的上部区域内。

这使得与其中在相位相差90度的两个区域内设置两个电磁致动器的传统情况相比，可减小在沿光轴方向观看时的图像稳定单元IS’的面积(体积)。因此，可实现图像稳定单元IS’和配备有该图像稳定单元的摄像机的小型化。

实施例3

图6和7示出用于作为本发明的第三实施例的图像稳定单元的驱动磁体。

驱动磁体308由第一磁板301、第二磁板302以及作为被设置在第一磁板301和第二磁板302之间的中间部件的磁板303。

第一磁板301的正面被磁化，从而沿上下偏移方向P设置S极和N极。第二磁板302的背面被磁化，从而沿左右偏移方向Y设置S极和N极。

磁板303由诸如铁的磁性材料形成。第一磁板301和第二磁板302分别被吸引在磁板303的正面和背面上。

第一磁板301和第二磁板302以及磁板303通过磁吸引的结合可提供其功能与实施例1和2内的驱动磁体8和108等同的驱动磁体308。

根据此实施例，可单独生产驱动磁体308的正面部分(第一磁板301)及其背面部分(第二磁板302)。这样，仅通过首先生产其中沿相同方向形成S极和N极的两个磁板，然后将方向相互相差90度的这两个磁板与磁板303相结合，就可生产所期望的驱动磁体308。

已经说明了上述实施例中的图像稳定单元，其中保持作为从动部件的透镜单元的平移镜筒沿垂直于光轴的方向移动。但是，本发明的可选择实施例包括图像稳定单元，其中保持作为从动部件的图像拾取元件的部件沿垂直于光轴的方向移动。

此外，说明了上述实施例中的图像稳定单元。但是，本发明的另一个可选择实施例包括使透镜单元或图像拾取元件振动以从其除尘的电磁驱动装置。在此情况下，振动方向可与光轴方向相同或不同。

此外，作为本发明的实施例的电磁驱动装置不仅可用于光学装置，还可用于沿两个轴向驱动从动部件的各种装置。

如上所述，根据实施例1至3中的每一个实施例，磁体部件的两侧上的第一和第二驱动线圈的布置可实现沿第一和第二方向驱动诸如光学部件或光电变换元件的从动部件的电磁致动器的紧凑配置。这可实现电磁驱动装置以及配备有该电磁驱动装置的光学装置的小型化。

此外，本发明并不局限于这些实施例，并且可实现多种变型和修改而不会背离本发明的范围。

Claims (4)

1.一种电磁驱动装置，包括：

包括第一表面和第二表面的磁体部件，在该第一表面内沿第一方向形成第一磁极和第二磁极，而在该第二表面内沿与该第一方向不同的第二方向形成该第一磁极和第二磁极；

面向该磁体部件的该第一表面的第一线圈；

面向该磁体部件的该第二表面的第二线圈；

保持该磁体部件的第一部件；以及

保持该第一线圈和该第二线圈的第二部件，

其特征在于，该第一部件和该第二部件之一保持从动部件，

并且，该第一部件和该第二部件由于第一线圈的通电而沿该第一方向相对地移动，并且该第一部件和该第二部件由于该第二线圈的通电而沿该第二方向相对地移动。

2.根据权利要求1的电磁驱动装置，其中所述磁体部件由下列部件构成：

具有第一表面的第一磁体；

具有第二表面的第二磁体；以及

由磁性材料形成的且被设置在该第一磁体和该第二磁体之间的中间部件。

3.一种包括根据权利要求1的电磁驱动装置的光学装置，其特征在于，该电磁驱动装置驱动作为从动部件的光学元件或光电变换元件。

4.根据权利要求3的光学装置，其中所述电磁驱动装置执行图像稳定。

Images