專利名稱:致動(dòng)器和具有該致動(dòng)器的鏡頭單元及照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種致動(dòng)器和具有該致動(dòng)器的鏡頭單元及照相機(jī)。
背景技術(shù):
日本特開平03-186823號(hào)公報(bào)(如下面列出的稱作專利文獻(xiàn)1)公開了一種用于避免圖像振動(dòng)的防振裝置。該防振裝置檢測(cè)鏡筒的振動(dòng),并分析檢測(cè)到的振動(dòng)以在平行于膠片的平面上驅(qū)動(dòng)校正鏡頭,以避免引起散焦。為了沿所期望的方向平移校正鏡頭,該防振裝置采用保持校正鏡頭的固定架;沿垂直于光軸的第一方向可移動(dòng)地支撐固定架的第一支架;以及固定于鏡筒并沿垂直于光軸和第一方向的第二方向可移動(dòng)地支撐第一支架的第二支架。將沿相互垂直的第一和第二方向的運(yùn)動(dòng)組合,以允許放置在鏡筒內(nèi)的校正鏡頭在平行于膠片的平面上沿所期望的方向平移。此外,該防振裝置具有專用的分別沿第一和第二方向驅(qū)動(dòng)校正鏡頭的直線電動(dòng)機(jī)(linear motor),利用該電動(dòng)機(jī)獲得的組合位移使校正鏡頭沿所期望的方向移動(dòng)。另外,該防振裝置包括位于安全運(yùn)載校正鏡頭的固定架的對(duì)面的光束投射器和光接收器,這些電子設(shè)備用于檢測(cè)固定架的位置,以控制校正鏡頭的位置。
此外,日本特開平10-26781號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)公開了一種用于避免圖像振動(dòng)的防抖補(bǔ)償裝置。該防抖補(bǔ)償裝置設(shè)有磁體,該磁體被嵌入到支撐校正鏡頭的架上、并由安裝在固定基板上的線圈來(lái)驅(qū)動(dòng),以補(bǔ)償圖像的振動(dòng)。通過(guò)位于中間插入磁體的線圈對(duì)面的霍爾器件(hall device)來(lái)檢測(cè)運(yùn)載校正鏡頭的支撐架的移動(dòng)。
專利文獻(xiàn)1日本特開平03-186823號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開平10-26781號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容然而,在日本特開平03-186823號(hào)公報(bào)中所公開的用于防振裝置的致動(dòng)器中,通過(guò)投射器和位于投射器對(duì)面的接收來(lái)自投射器的光的光接收器,來(lái)檢測(cè)可移動(dòng)部件的變化位置,并且在它們之間移動(dòng)的可移動(dòng)元件還必須具有狹縫。結(jié)果整體上,使致動(dòng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸增大,并且制造成本也增加。
另一方面,當(dāng)利用磁性傳感器,例如日本特開平10-26781號(hào)公報(bào)中所公開的防振補(bǔ)償裝置的致動(dòng)器中的霍爾器件,來(lái)檢測(cè)可移動(dòng)部件的位置變化時(shí),來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體的磁力可被用來(lái)檢測(cè)該變化位置,因此,對(duì)于位置檢測(cè)無(wú)需除霍爾器件外的附加元件。然而,利用磁性傳感器,磁性傳感器必須位于其能夠檢測(cè)來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體的磁力、同時(shí)不受驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響的位置。因此,在日本特開平10-26781號(hào)公報(bào)中所公開的防振補(bǔ)償裝置的致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為使霍爾器件和驅(qū)動(dòng)線圈分別位于驅(qū)動(dòng)磁體的相對(duì)側(cè)。因此整體上,反而使致動(dòng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸增大。
對(duì)于上述結(jié)構(gòu),可選地,可將磁性傳感器和驅(qū)動(dòng)線圈設(shè)置在相同平面內(nèi),但是在這種情況下,這些元件相互之間充分分開,以便磁性傳感器不受來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈的磁力的影響。磁性傳感器與驅(qū)動(dòng)線圈的這種隔離使來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)力的施加點(diǎn)與磁性傳感器的測(cè)量點(diǎn)分開,結(jié)果導(dǎo)致定位致動(dòng)器的精度降低。
因此,本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且小型化的致動(dòng)器、和具有該致動(dòng)器的鏡頭單元及照相機(jī)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度定位的致動(dòng)器、和具有該致動(dòng)器的鏡頭單元及照相機(jī)。
為了提供對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的解決辦法,根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器包括一種致動(dòng)器,其包括固定部件;可移動(dòng)部件;可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)相對(duì)于固定部件支撐可移動(dòng)部件;驅(qū)動(dòng)線圈,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的另一個(gè)上、當(dāng)電流流入驅(qū)動(dòng)線圈時(shí)接受驅(qū)動(dòng)力的位置;磁性傳感器,設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組(winding)內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體的位置;以及控制裝置,用來(lái)控制流入每一驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的命令信號(hào)和磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)。
在這樣配置的本發(fā)明中,控制裝置接收指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的命令信號(hào)??刂蒲b置控制流入驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)表示位置的信號(hào)和由磁性傳感器檢測(cè)到的位置數(shù)據(jù)。當(dāng)作為電流流入驅(qū)動(dòng)線圈的結(jié)果,在驅(qū)動(dòng)線圈周圍產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí),驅(qū)動(dòng)線圈和對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體相互作用。該相互作用力允許可移動(dòng)部件相對(duì)于固定部件移動(dòng)。通過(guò)磁性傳感器來(lái)檢測(cè)可移動(dòng)部件的位移,并將檢測(cè)結(jié)果傳送到控制裝置。
在根據(jù)本發(fā)明以這種方式配置的致動(dòng)器中,由于磁性傳感器在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),因此具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的致動(dòng)器成功達(dá)到整體上的小型化。來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)力的施加點(diǎn)靠近由磁性傳感器檢測(cè)到的位置,這將使移動(dòng)可移動(dòng)部件的位置的精度提高。
另外,根據(jù)本發(fā)明的另一致動(dòng)器包括一種致動(dòng)器,其包括固定部件;可移動(dòng)部件;可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)支撐可移動(dòng)部件,以允許可移動(dòng)部件在平行于固定部件的平面內(nèi)移動(dòng)到任意位置;至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的另一個(gè)、對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈的位置;磁性傳感器,設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體的相對(duì)位置;以及控制裝置,用來(lái)基于指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的命令信號(hào),產(chǎn)生與每一驅(qū)動(dòng)線圈有關(guān)的線圈位置命令信號(hào),并控制流入每一驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)該線圈位置命令信號(hào)和磁性傳感器所檢測(cè)的位置信號(hào)。
在這樣配置的本發(fā)明中,控制裝置接收指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的信號(hào),并響應(yīng)于該位置命令信號(hào),控制裝置產(chǎn)生與每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈相關(guān)的線圈位置命令信號(hào)。而且,控制裝置控制流入驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)線圈位置命令信號(hào)和線圈內(nèi)的磁性傳感器所檢測(cè)的位置數(shù)據(jù)。當(dāng)流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),驅(qū)動(dòng)線圈和對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體相互作用。因此,可移動(dòng)部件在平行于固定部件的平面內(nèi)移動(dòng)。通過(guò)磁性傳感器來(lái)檢測(cè)可移動(dòng)部件的位移,并將該位移傳送到控制裝置。
根據(jù)這樣配置的本發(fā)明,由于磁性傳感器在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的致動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)小型化。來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)力的施加點(diǎn)靠近由磁性傳感器檢測(cè)到的位置,因此,可移動(dòng)部件可以高精度移動(dòng)。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,致動(dòng)器還包括補(bǔ)償裝置,該補(bǔ)償裝置用來(lái)校正磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào),以消除驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁性傳感器的影響。
在這樣配置的本發(fā)明中,由于補(bǔ)償裝置補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁性傳感器的不利影響,因此即使磁性傳感器被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi),磁性傳感器也可準(zhǔn)確檢測(cè)可移動(dòng)部件的變化位置。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,補(bǔ)償裝置具有電流檢測(cè)裝置,用來(lái)檢測(cè)流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流,并根據(jù)電流檢測(cè)裝置檢測(cè)到的電流產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào),以校正磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)。
此外,在本發(fā)明中,優(yōu)選地,流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流被調(diào)制過(guò)脈沖寬度或調(diào)制過(guò)脈沖密度,并且補(bǔ)償裝置具有平滑裝置,該平滑裝置用于使由電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)的調(diào)制過(guò)脈沖寬度的電流或調(diào)制過(guò)脈沖密度的電流平滑,以產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)。
根據(jù)這樣配置的本發(fā)明,可移動(dòng)部件可以高能量效率移動(dòng)。
此外,根據(jù)本發(fā)明的一種鏡頭單元包括鏡筒;位于鏡筒內(nèi)的拍攝鏡頭;固定在鏡筒上的固定部件;運(yùn)載圖像穩(wěn)定鏡頭的可移動(dòng)部件;可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)支撐可移動(dòng)部件,以允許可移動(dòng)部件在平行于固定部件的平面上移動(dòng)到任意位置;至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中另一個(gè)對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈的位置上;磁性傳感器,設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈的相對(duì)位置;振動(dòng)檢測(cè)裝置,用來(lái)檢測(cè)鏡筒的振動(dòng);信號(hào)生成裝置,基于來(lái)自振動(dòng)檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào),產(chǎn)生指示圖像穩(wěn)定鏡頭將移動(dòng)到的位置的鏡頭位置命令信號(hào);以及控制裝置,用來(lái)基于來(lái)自信號(hào)生成裝置的鏡頭位置命令信號(hào),產(chǎn)生與每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈相關(guān)的線圈位置命令信號(hào),并控制流入每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)線圈位置命令信號(hào)和磁性傳感器所檢測(cè)的位置信號(hào)。
而且,根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)具有根據(jù)本發(fā)明的鏡頭單元。
根據(jù)本發(fā)明,提供一種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的小型化的致動(dòng)器,以及具有該致動(dòng)器的鏡頭單元和照相機(jī)。
此外,根據(jù)本發(fā)明,提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且定位準(zhǔn)確性高的致動(dòng)器、以及具有該致動(dòng)器的鏡頭單元和照相機(jī)。
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第一實(shí)施例的側(cè)視圖,而圖1B是仰視圖;圖2是示出控制流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流的控制器的電路的例子的電路圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的第二實(shí)施例的剖視圖;圖4是示出在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的第二實(shí)施例中使用的致動(dòng)器的局部剖切的正面局部剖視圖;圖5是沿圖4中的A-A線的橫截面圖,示出在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的第二實(shí)施例中使用的致動(dòng)器;圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的第二實(shí)施例中使用的致動(dòng)器的上部的剖視圖;圖7A和圖7B是示出驅(qū)動(dòng)線圈、驅(qū)動(dòng)磁體、背面磁軛(backyokes)和吸引磁軛(attracting yokes)的相互關(guān)系的部分放大的俯視圖和正視圖;圖8和圖9A~9F是示出驅(qū)動(dòng)磁體的移動(dòng)和由磁性傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)之間的關(guān)系的圖;圖10是示出控制器上的信號(hào)處理的框圖;圖11是示出安裝在固定板上的驅(qū)動(dòng)線圈和安裝在可移動(dòng)架上的三個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體的位置關(guān)系的圖;圖12是示出在平移和轉(zhuǎn)動(dòng)可移動(dòng)架時(shí)的線圈位置命令信號(hào)的圖;圖13是示出在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的第二實(shí)施例中使用的致動(dòng)器的一種改進(jìn)例的圖;以及圖14是示出在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)中使用的致動(dòng)器的另一改進(jìn)例的圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
首先,參考圖1和圖2來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的第一實(shí)施例。圖1A是示出致動(dòng)器的第一實(shí)施例的側(cè)視圖,而圖1B是去除其固定板的致動(dòng)器的仰視圖。圖2是示出該實(shí)施例中的致動(dòng)器中的控制電路的例子的圖。
從圖1可以看出,致動(dòng)器1具有固定部件或固定板2;以及可滑動(dòng)地支撐在固定板2上的可移動(dòng)部件或可移動(dòng)架4。致動(dòng)器1具有安裝在固定板2上的驅(qū)動(dòng)線圈6;在可移動(dòng)架4上對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈6的位置上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)磁體8;以及將來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體8的磁力指向驅(qū)動(dòng)線圈6的背面磁軛10。為了檢測(cè)可移動(dòng)架4的位置,磁性傳感器或霍爾器件12被安裝在驅(qū)動(dòng)線圈6的繞組內(nèi)。致動(dòng)器1還具有控制裝置或控制器14,該控制器14能使電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6,以響應(yīng)霍爾器件12所檢測(cè)的位置信號(hào)和命令信號(hào)。
可移動(dòng)架4在圖1中的橫向方向可滑動(dòng)地支撐在固定板2上,并且限制其沿垂直于圖1的圖紙平面的方向的移動(dòng)。此外,可移動(dòng)架4在外形上使其能夠支撐背面磁軛10和驅(qū)動(dòng)磁體8離開驅(qū)動(dòng)線圈6一定距離。在該實(shí)施例中,可移動(dòng)架4還用作可移動(dòng)部件支撐裝置。
如圖1B所示,驅(qū)動(dòng)線圈6是由繞在近似矩形的線圈架(reelframe)(未示出)上的導(dǎo)線制成的形狀近似矩形的線圈,并被安裝在固定板2上。當(dāng)電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6的繞組時(shí),產(chǎn)生如圖1A的虛線粗略所示的電場(chǎng)。
驅(qū)動(dòng)磁體8被安裝在可移動(dòng)架4的底側(cè),背面磁軛10安裝在二者之間。此外,從圖1A可以看出,驅(qū)動(dòng)磁體8被磁化,從而其面向驅(qū)動(dòng)線圈6的左半邊呈現(xiàn)北極(N),而其面向驅(qū)動(dòng)線圈6的右半邊呈現(xiàn)另一南極(S),同時(shí)其面向背面磁軛10的右半邊呈現(xiàn)N極,而其面向背面磁軛10的左半邊呈現(xiàn)S極。因此,驅(qū)動(dòng)磁體8使其磁中性軸線經(jīng)過(guò)矩形驅(qū)動(dòng)磁體8的長(zhǎng)邊的中點(diǎn)。此外,驅(qū)動(dòng)磁體8通過(guò)安裝在可移動(dòng)架4和驅(qū)動(dòng)磁體8之間的背面磁軛10使其磁通量偏轉(zhuǎn),給出如圖1A中雙點(diǎn)劃線所示的線的分布。在該實(shí)施例中,術(shù)語(yǔ)“磁中性軸線C”是指將驅(qū)動(dòng)磁體8的相對(duì)端定義為S極和N極時(shí),連接從一個(gè)極性到另一個(gè)極性的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的線。
如圖1B所示,霍爾器件12由驅(qū)動(dòng)線圈6的繞組包圍,位于驅(qū)動(dòng)磁體8上面且相互對(duì)齊。霍爾器件12用于檢測(cè)來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體8的磁通量,并測(cè)量可移動(dòng)架4的位置。當(dāng)位于驅(qū)動(dòng)磁體8的磁中性軸線C時(shí),霍爾器件12產(chǎn)生零輸出,并且當(dāng)可移動(dòng)架4沿圖1A的橫向方向移動(dòng)時(shí),其輸出信號(hào)改變?yōu)檎也ㄐ?,而?lái)自霍爾器件12的輸出信號(hào)在可移動(dòng)架4的實(shí)際移動(dòng)范圍內(nèi),近似與可移動(dòng)架4的位移成比例。
控制器14被設(shè)計(jì)用來(lái)控制流入驅(qū)動(dòng)線圈6的電流,以響應(yīng)指示可移動(dòng)架4將移動(dòng)到的位置的命令信號(hào)和霍爾器件12所檢測(cè)的位置信號(hào),從而將可移動(dòng)架4移動(dòng)到命令信號(hào)所指示的位置??刂破?4具有嵌入其中以用作補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償電路16,并從霍爾器件12所檢測(cè)的信號(hào)中消除由驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。
接著,參考圖2來(lái)說(shuō)明控制器14的實(shí)施電路的例子。圖2給出控制流入驅(qū)動(dòng)線圈6的電流的電路的例子。在圖2的電路中,省略啟動(dòng)運(yùn)算放大器所需的輔助電路例如電源線。首先,從圖2可以看出,電源電壓+VCC和地電位GND與它們之間的電阻R8和R9串連連接。運(yùn)算放大器OP5的正輸入端連接到電阻R8和R9之間。運(yùn)算放大器OP5的負(fù)輸入端連接到運(yùn)算放大器OP5的輸出端。這樣,電阻R8和R9允許運(yùn)算放大器OP5的輸出端的電壓達(dá)到并保持電源電壓+VCC和地電位GND之間的參考電壓VREF的電平。
另一方面,在霍爾器件12的第一和第二端口之間施加電源電壓+VCC?;魻柶骷?2的第三端口連接到參考電壓VREF。這樣,由于影響霍爾器件12的磁力發(fā)生變化,從而霍爾器件12的第四端的電壓電平相應(yīng)地在+VCC和GND之間變化。
霍爾器件12的第四端連接到運(yùn)算放大器OP1的正輸入端。運(yùn)算放大器OP1的輸出端連接到運(yùn)算放大器OP1的負(fù)輸入端,并且其用作霍爾器件12的輸出信號(hào)的緩沖放大器。運(yùn)算放大器OP1的輸出端還連接到運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端,其中插入電阻R1。
可變電阻VR1的相對(duì)的固定端分別連接到+VCC和GND??勺冸娮鑆R1的可移動(dòng)端連接到運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端,其中插入電阻R3。調(diào)節(jié)可變電阻VR1可以調(diào)整從運(yùn)算放大器OP2輸出的補(bǔ)償電壓。運(yùn)算放大器OP2的輸出端連接到負(fù)輸入端,其中插入可變電阻VR2。調(diào)節(jié)可變電阻VR2可以調(diào)整運(yùn)算放大器OP2的增益。另外,運(yùn)算放大器OP2的正輸入端連接到參考電壓VREF。
在運(yùn)算放大器OP4的正輸入端接收指示可移動(dòng)架14將移動(dòng)到的位置的位置命令信號(hào)。該運(yùn)算放大器的輸出端連接到其負(fù)輸入端。因此,運(yùn)算放大器OP4用作位置命令信號(hào)的緩沖放大器。
運(yùn)算放大器OP4的輸出端連接到運(yùn)算放大器OP3的負(fù)輸入端,其中插入電阻R5。運(yùn)算放大器OP3的輸出端連接到運(yùn)算放大器OP3的負(fù)輸入端,其中插入電阻R6。運(yùn)算放大器OP2的輸出端連接到運(yùn)算放大器OP3的正輸入端,其中插入電阻R7,并且參考電壓VREF也連接到運(yùn)算放大器OP3的正輸入端,其中插入電阻R4。因此,從運(yùn)算放大器OP3的輸出端產(chǎn)生霍爾器件12的輸出和位置命令信號(hào)之間的差。另外,電阻R4~R7一起來(lái)確定運(yùn)算放大器OP3的增益。
運(yùn)算放大器OP3的輸出端連接到驅(qū)動(dòng)線圈6的其中一個(gè)相對(duì)端,并且驅(qū)動(dòng)線圈6的另一端連接到參考電壓VREF,其中插入電流檢測(cè)裝置或電阻R10。在該實(shí)施例中,電流檢測(cè)電阻R10具有0.1Ω的預(yù)設(shè)值。因此,由于運(yùn)算放大器OP3的輸出和參考電壓VREF之間的大致電壓差而產(chǎn)生的電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6。流入驅(qū)動(dòng)線圈6的電流產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力影響驅(qū)動(dòng)磁體8,最終產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)磁體8的位移。該磁力被定向?yàn)槭跪?qū)動(dòng)磁體8靠近線圈位置命令信號(hào)所指示的位置。一旦驅(qū)動(dòng)磁體8移動(dòng),則從霍爾器件12的第四端口輸出的電壓就會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)驅(qū)動(dòng)磁體8到達(dá)線圈位置命令信號(hào)所指示的位置時(shí),向運(yùn)算放大器OP3的正、負(fù)輸入端提供的電壓彼此相等,不再有電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6。
如圖1A所示,通過(guò)流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)線圈6的周圍。該磁場(chǎng)影響驅(qū)動(dòng)線圈6的繞組內(nèi)的霍爾器件12的輸出。為了消除該磁場(chǎng)對(duì)霍爾器件12的輸出的不利影響,應(yīng)當(dāng)檢測(cè)流入驅(qū)動(dòng)線圈6的電流。特別地,用于檢測(cè)電流并且其中一端連接到驅(qū)動(dòng)線圈6的電阻R10使其該端還連接到運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端,其中插入電阻R2。對(duì)電阻R2和連接在運(yùn)算放大器OP1的輸出和運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端之間的電阻R1分別給出適當(dāng)?shù)念A(yù)設(shè)值,則可以消除由驅(qū)動(dòng)線圈6產(chǎn)生的磁場(chǎng)的不利影響。
例如,現(xiàn)在假定一旦驅(qū)動(dòng)磁體8遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)磁體6移動(dòng),以便來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體8的磁通量線不再對(duì)其產(chǎn)生影響,使50mA的電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6會(huì)使霍爾器件12產(chǎn)生相對(duì)于參考電壓VREF為-1.5mV的輸出電壓Vih。當(dāng)對(duì)用作緩沖放大器的運(yùn)算放大器OP1施加輸入時(shí),其輸出端產(chǎn)生相同的電壓Vih。另一方面,流入驅(qū)動(dòng)線圈6的50mA的電流也會(huì)在連接到驅(qū)動(dòng)線圈6的電流檢測(cè)電阻R10端產(chǎn)生相對(duì)于參考電壓VREF為+5mV的電壓Vi。將電阻R1與電阻R2的比率設(shè)置為電壓Vih的絕對(duì)值與電壓Vi的絕對(duì)值的比率,則可以消除由驅(qū)動(dòng)線圈6產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響而產(chǎn)生的霍爾器件12的輸出。這樣,將電阻R1與電阻R2預(yù)先設(shè)置為預(yù)定值,盡管正、負(fù)符號(hào)彼此相反,從驅(qū)動(dòng)線圈6周圍的磁場(chǎng)產(chǎn)生的霍爾器件12的輸出電壓等于電阻R10的端電壓,并且作為加到運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端的結(jié)果,這兩個(gè)電壓抵消為零。在該實(shí)施例中,設(shè)電阻R1為1kΩ,電阻R2為3.33kΩ。
此外,實(shí)際上,來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體8的磁場(chǎng)與來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈6的磁場(chǎng)疊加,并從霍爾器件12產(chǎn)生與疊加后的磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的輸出電壓。因此,在霍爾器件12受來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體8和驅(qū)動(dòng)線圈6的磁場(chǎng)影響的情況下,只消除來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈6的磁場(chǎng)分量,從運(yùn)算放大器OP2的輸出端產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)磁體8的位移成比例的信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例中,電阻R1、R2和R10以及運(yùn)算放大器OP2一起發(fā)揮補(bǔ)償電路16的作用。此外,在該實(shí)施例中,從電阻R10通過(guò)電阻R2輸入到運(yùn)算放大器OP2的信號(hào)用作校正從霍爾器件12產(chǎn)生的信號(hào)的補(bǔ)償信號(hào)。
電流檢測(cè)電阻R10的值0.1Ω遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電阻R1和R2的值1kΩ和3.33kΩ,因此可以忽略不計(jì),并且也可以忽略因?yàn)檫B接到電阻R2的電阻R10的端電壓的變化。另外,通過(guò)電阻R1施加到運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端的電壓有時(shí)可能受運(yùn)算放大器OP1的補(bǔ)償電壓的影響。為了避免該影響,可以去除運(yùn)算放大器OP1,將霍爾器件12直接連接到電阻R1。然而,在這種情況下,在確定電阻R1和R2的值時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮霍爾器件12的內(nèi)電阻。
現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例中的致動(dòng)器1的操作。首先,可移動(dòng)架4處于其起始位置,在該位置霍爾器件12的靈敏度中心S在驅(qū)動(dòng)磁體8的磁中性軸線C上,并且當(dāng)控制器14不接收位置命令信號(hào)時(shí),運(yùn)算放大器OP3使其正、負(fù)輸入端保持電位相同,從而導(dǎo)致沒有電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6。當(dāng)控制器14接收位置命令信號(hào)時(shí),運(yùn)算放大器OP3的負(fù)輸入端的電位發(fā)生變化,這將在運(yùn)算放大器OP3的輸出端產(chǎn)生電壓,從而產(chǎn)生流入驅(qū)動(dòng)線圈6的電流。流入驅(qū)動(dòng)線圈6的電流迫使驅(qū)動(dòng)磁體8移動(dòng)。作用于驅(qū)動(dòng)磁體8的這種驅(qū)動(dòng)力使可移動(dòng)架4更靠近位置命令信號(hào)所指示的位置。
當(dāng)可移動(dòng)架4離開其起始位置時(shí),霍爾器件12的靈敏度中心S偏離驅(qū)動(dòng)磁體8的磁中性軸線C,這使得霍爾器件12產(chǎn)生輸出信號(hào)。由于霍爾器件12受驅(qū)動(dòng)線圈6周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響,因此來(lái)自霍爾器件12的輸出信號(hào)包含來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈6的磁場(chǎng)分量。另一方面,當(dāng)電流流入驅(qū)動(dòng)線圈6時(shí),在連接到驅(qū)動(dòng)線圈6的電流檢測(cè)電阻R10的一端產(chǎn)生作為電流信號(hào)的電壓。
在分別經(jīng)電阻R1和R2傳送后,來(lái)自霍爾器件12的輸出信號(hào)和該電流信號(hào)在運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端相加,并且消除包含在來(lái)自霍爾器件的輸出信號(hào)中、且受驅(qū)動(dòng)線圈6周圍的磁場(chǎng)影響的分量。在消除磁場(chǎng)所影響的分量后,霍爾器件12的輸出信號(hào)的剩余部分首先由運(yùn)算放大器OP2放大,然后將其施加到運(yùn)算放大器OP3的正輸入端。
當(dāng)可移動(dòng)架4移動(dòng)到更靠近位置命令信號(hào)所指示的位置時(shí),霍爾器件12的輸出信號(hào)發(fā)生變化,因此,運(yùn)算放大器OP3的正、負(fù)輸入端之間的電位差降低。而且,當(dāng)可移動(dòng)架4到達(dá)位置命令信號(hào)所指示的位置時(shí),運(yùn)算放大器OP3的正、負(fù)輸入端之間的電位差變?yōu)榱?,而且流入?qū)動(dòng)線圈6的電流變?yōu)榱恪H粑恢妹钚盘?hào)發(fā)生改變,或者外部干擾使可移動(dòng)架4偏離位置命令信號(hào)所指示的位置的情況下,電流繼續(xù)流入驅(qū)動(dòng)線圈6,導(dǎo)致可移動(dòng)架4移動(dòng)到位置命令信號(hào)所指示的位置。重復(fù)這些電子處理的步驟,可移動(dòng)架4可隨位置命令信號(hào)的指示而移動(dòng)。
利用在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例中的致動(dòng)器,可以通過(guò)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi)的霍爾器件來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體的位移,因此,可以獲得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型化的致動(dòng)器。因此,在該致動(dòng)器中,在現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi)的無(wú)用空間被用來(lái)放置霍爾器件,這樣,空間得到有效利用,也使致動(dòng)器小型化。
此外,在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例中的致動(dòng)器中,由于由驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi)的霍爾器件來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體的位移,因此霍爾器件的檢測(cè)點(diǎn)和由驅(qū)動(dòng)線圈引起的驅(qū)動(dòng)力的中心點(diǎn)相互一致,因此,可以準(zhǔn)確檢測(cè)可移動(dòng)架的變化位置。
在該致動(dòng)器中,由于補(bǔ)償電路用于消除驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)霍爾器件的影響,因此,盡管霍爾器件位于驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi),其仍能準(zhǔn)確檢測(cè)可移動(dòng)架的位置。
在上述實(shí)施例中,可移動(dòng)架在固定板上是可滑動(dòng)的,而可選地,其可由任何類型的可移動(dòng)部件支撐裝置例如直線軸承(linearbearing)、輥(roller)等來(lái)支撐。
此外,在上述實(shí)施例中,盡管根據(jù)施加到驅(qū)動(dòng)線圈的電壓的模擬變化來(lái)控制流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流,但也可將由PWM(脈沖寬度調(diào)制)或PDM(脈沖密度調(diào)制)所調(diào)制過(guò)的高頻脈沖施加給驅(qū)動(dòng)線圈。在這種情況下,連接到驅(qū)動(dòng)線圈的電流檢測(cè)電阻R10的端電壓在形狀上改變?yōu)槊}沖的形狀,因此,插入如圖2中假想線(phantomline)所示的用作脈沖平滑裝置的電容器C1和/或線圈I1,以產(chǎn)生電流信號(hào)。因此,將電容器C1和/或線圈I1加入補(bǔ)償電路以用作低通濾波器,解調(diào)脈沖形狀的波形,最終所產(chǎn)生的是形狀上與將電壓以模擬方式施加到驅(qū)動(dòng)線圈而獲得的電流信號(hào)相同的電流信號(hào)。在該改進(jìn)的實(shí)施例中,可以提高驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)架的能量效率。
參考圖3~圖12來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的照相機(jī)。該照相機(jī)的實(shí)施例內(nèi)有圖像穩(wěn)定鏡頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的上述實(shí)施例。
圖3是本發(fā)明的該實(shí)施例的照相機(jī)的剖視圖。從圖3可以看出,由附圖標(biāo)記101所表示的本發(fā)明的示例照相機(jī)包括鏡頭單元102和照相機(jī)主體104。該鏡頭單元102包括鏡筒106、多個(gè)安裝在鏡筒106內(nèi)的拍攝鏡頭108、在預(yù)定平面內(nèi)移動(dòng)圖像穩(wěn)定鏡頭116的致動(dòng)器110、以及分別用作振動(dòng)檢測(cè)裝置以檢測(cè)鏡筒106的振動(dòng)的陀螺儀(gyro)134a、134b(圖3僅示出陀螺儀134a)。照相機(jī)101使用陀螺儀134a、134b來(lái)檢測(cè)振動(dòng),并響應(yīng)于檢測(cè)結(jié)果,致動(dòng)器110工作以移動(dòng)圖像穩(wěn)定鏡頭116,從而獲得聚焦在照相機(jī)主體104內(nèi)的膠片平面F上的穩(wěn)定圖像。在該實(shí)施例中,陀螺儀134a、134b分別使用壓電振動(dòng)陀螺儀。此外,在該實(shí)施例中,圖像穩(wěn)定鏡頭116由一個(gè)透鏡構(gòu)成,可選地,其可以是多于一個(gè)透鏡的一組透鏡。在下文中,術(shù)語(yǔ)“圖像穩(wěn)定鏡頭”包括用來(lái)穩(wěn)定圖像的一個(gè)透鏡和一組透鏡。
接著,參考圖4~6來(lái)詳細(xì)說(shuō)明致動(dòng)器110。圖4是致動(dòng)器110的正面局部剖視圖,圖5是沿圖4中的A-A線的橫截面圖,圖6是其上部的局部剖視圖。圖4是從圖3中的膠片平面F側(cè)看致動(dòng)器110的圖示,局部剖切之后示出了固定板112,僅為了理解的方便,以下將該視圖稱為“正視圖”。如圖4~6所示,致動(dòng)器110具有固定在鏡筒106內(nèi)的固定板112或固定部件;相對(duì)于固定板112被可移動(dòng)地支撐的可移動(dòng)架114或可移動(dòng)部件;以及支撐可移動(dòng)架114并用作可移動(dòng)部件支撐裝置的三個(gè)鋼珠118。致動(dòng)器110還具有安裝在固定板112上的三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c;安裝在可移動(dòng)架114上、分別與驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c對(duì)應(yīng)的位置處的三個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體122;以及分別設(shè)在驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c內(nèi)的磁性傳感器124a、124b、124c,即位置檢測(cè)裝置。致動(dòng)器110還具有安裝在固定板112上、使靠驅(qū)動(dòng)磁體的磁力將可移動(dòng)架114吸引到固定板112上的吸引磁軛(take-up yoke)126;以及安裝在每個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體122的反面、使驅(qū)動(dòng)磁體的磁力有效傳播到固定板112上的背面磁軛128。致動(dòng)器110還包括將鋼珠118拉到可移動(dòng)架114上的吸引磁體130;以及安裝在固定板112和可移動(dòng)架114上、以便在固定板112和可移動(dòng)架114之間光滑地滾動(dòng)鋼珠118的鋼珠接觸體(contact)132。驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c和設(shè)在與其對(duì)應(yīng)的位置處的驅(qū)動(dòng)磁體122一起構(gòu)成使可移動(dòng)架114相對(duì)于固定板112平移和轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
而且,如圖3所示,致動(dòng)器110具有控制裝置或控制器136,其根據(jù)由陀螺儀134a、134b檢測(cè)到的振動(dòng)和由磁性傳感器124a、124b、124c感測(cè)到的可移動(dòng)架114的位置數(shù)據(jù),來(lái)控制分別流入驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c的電流。
鏡頭單元102安裝在照相機(jī)主體104上以聚焦入射光束,并在膠片平面F上形成圖像。
鏡筒106的形狀近似為圓柱形,其內(nèi)部保持多個(gè)拍攝鏡頭108,并允許部分拍攝鏡頭108移動(dòng),從而進(jìn)行調(diào)焦。
致動(dòng)器110使可移動(dòng)架114在平行于膠片平面F的平面內(nèi)相對(duì)于固定在鏡筒106上的固定板112移動(dòng),從而使可移動(dòng)架114上的圖像穩(wěn)定鏡頭116移動(dòng),使得即使當(dāng)鏡筒106振動(dòng)時(shí),也能避免在膠片平面F上形成的圖像的振動(dòng)。
固定板112的形狀近似為圓環(huán)狀,其上設(shè)有三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c。從圖4可以看出,驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c設(shè)在圓心與鏡頭單元102的光軸相同的圓上。在該實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)線圈120a位于光軸的垂直上方,驅(qū)動(dòng)線圈120b位于沿光軸的水平位置,驅(qū)動(dòng)線圈120c位于分別與驅(qū)動(dòng)線圈120a和120b相距135度中心角的位置。因此,相鄰的驅(qū)動(dòng)線圈120a和120b、120b和120c、以及120c和120a,相互之間分別以90度中心角、135度中心角、和135度中心角依次分開。驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c分別具有圓角方形(rounded square)的繞組,將這些線圈設(shè)置為使其各自的圓角方形的中心線指向線圈所在的圓周的半徑方向。
可移動(dòng)架114的形狀近似為圓環(huán)狀,位于平行于固定板112且在其上方的位置。在可移動(dòng)架114的中心孔中,安裝圖像穩(wěn)定鏡頭116。矩形驅(qū)動(dòng)磁體122嵌在可移動(dòng)架114的圓周上,并分別設(shè)在對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c的位置。在下文中,“對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈的位置”是指由驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)質(zhì)上所影響到的位置。每個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體122在其反面具有矩形背面磁軛128,以便將來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體122的磁通量高效率地設(shè)置為朝向固定板112。
在固定板112上的每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈的反面,即在可移動(dòng)架114的相對(duì)側(cè),安裝矩形吸引磁軛126。由于將來(lái)自每個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體122的磁力傳播到對(duì)應(yīng)的吸引磁軛126上,因而可移動(dòng)架114被吸引在固定板112上。在該實(shí)施例中,因?yàn)楣潭ò?12由非磁性材料形成,因此來(lái)自驅(qū)動(dòng)磁體122的磁力線高效率地到達(dá)吸引磁軛126。
圖7A是示出了驅(qū)動(dòng)線圈120a、所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體122、背面磁軛128、以及吸引磁軛126之間的位置關(guān)系的局部放大的俯視圖,圖7B是局部放大的正視圖。從圖4和圖7A及7B可以看出,均為矩形的驅(qū)動(dòng)磁體122、背面磁軛128和吸引磁軛126使其各自的長(zhǎng)邊相互沿長(zhǎng)邊延伸,而同樣地使其各自的短邊相互沿短邊延伸。此外,驅(qū)動(dòng)線圈120a以使其長(zhǎng)邊和短邊平行于對(duì)應(yīng)的矩形背面磁軛128的長(zhǎng)邊和短邊的方式進(jìn)行放置。驅(qū)動(dòng)磁體122使其各磁中性軸線C與安裝驅(qū)動(dòng)磁體122的圓周的半徑一致。這樣,當(dāng)電流流入對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈時(shí),驅(qū)動(dòng)磁體122接收?qǐng)A的切線方向的驅(qū)動(dòng)力。其余的驅(qū)動(dòng)線圈120b、120c以與其各自對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體122、背面磁軛128和吸引磁軛126具有類似的位置關(guān)系的方式進(jìn)行布置。在下文中,術(shù)語(yǔ)“磁中性軸線C”是指將驅(qū)動(dòng)磁體122相對(duì)端定義為S極和N極時(shí),連接從一個(gè)極性到另一個(gè)極性的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的線。因此,在該實(shí)施例中,磁中性軸線C經(jīng)過(guò)矩形驅(qū)動(dòng)磁體122的長(zhǎng)邊的中點(diǎn)。此外,如圖7A所示,驅(qū)動(dòng)磁體122的極性在深度方向上變化,假定圖7A中的左下和右上部分為南極(S),而右下和左上為北極(N)。
從圖4~7中可以看出,驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c分別圍繞磁性傳感器124a、124b、124c。當(dāng)可移動(dòng)架114在其中性位置時(shí),每個(gè)磁性傳感器的靈敏度中心S位于驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C。在該實(shí)施例中,霍爾元件用于磁性傳感器。
圖8和圖9A~9F是示出驅(qū)動(dòng)磁體122的位移和由磁性傳感器124a所產(chǎn)生的信號(hào)之間的關(guān)系的圖。如圖8所示,當(dāng)磁性傳感器124a的靈敏度中心S位于驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C上時(shí),來(lái)自磁性傳感器124a的輸出信號(hào)為零電平。隨著可移動(dòng)架114沿其上的驅(qū)動(dòng)磁體122移動(dòng)而導(dǎo)致磁性傳感器124a的靈敏度中心S偏離磁中性軸線時(shí),來(lái)自磁性傳感器124a的輸出信號(hào)發(fā)生變化。如圖8所示,當(dāng)沿X軸方向即垂直于磁中性軸線C的方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)磁體122時(shí),磁性傳感器124a產(chǎn)生正弦信號(hào)。因此,當(dāng)位移小時(shí),磁性傳感器124a產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)磁體122的位移大約成比例的信號(hào)。在該實(shí)施例中,當(dāng)驅(qū)動(dòng)磁體122的位移落在小于驅(qū)動(dòng)磁體122的長(zhǎng)邊的3%的范圍內(nèi)時(shí),從磁性傳感器124a輸出的信號(hào)與從磁性傳感器124a的靈敏度中心S到磁中性軸線C的距離近似成比例。此外,在該實(shí)施例中,只要來(lái)自磁性傳感器的輸出與距離近似成比例,致動(dòng)器110即可有效工作。
如圖9A~9C所示,當(dāng)驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C位于磁性傳感器124a的靈敏度中心S時(shí),在圖9B的情況下驅(qū)動(dòng)磁體122轉(zhuǎn)動(dòng)、或在圖9C的情況下驅(qū)動(dòng)磁體122沿磁中性軸線C的方向移動(dòng)的情況下,來(lái)自磁性傳感器124a的輸出信號(hào)為零電平。而且,如圖9D~9F所示,當(dāng)驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C偏離磁性傳感器124a的靈敏度中心S時(shí),從磁性傳感器124a輸出的信號(hào)與如下圓的半徑r成比例該圓的中心與靈敏度中心S重合,并且該圓與驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C相切。因此,對(duì)于與驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C相切的圓的相同半徑r,在如圖9D所示驅(qū)動(dòng)磁體122沿垂直于磁中性軸線C的方向移動(dòng)、如圖9E所示驅(qū)動(dòng)磁體122平移和轉(zhuǎn)動(dòng)、以及如圖9F所示驅(qū)動(dòng)磁體122沿任意方向平移的任何情況下,從磁性傳感器124a產(chǎn)生相同電平的信號(hào)。
盡管在此根據(jù)磁性傳感器124a說(shuō)明了實(shí)施例,但其余磁性傳感器124b、124c在與對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)磁體122的位置關(guān)系下,也產(chǎn)生類似的信號(hào)。因此,分析分別由磁性傳感器124a、124b、124c所檢測(cè)的信號(hào),能夠指定可移動(dòng)架114在平移和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)后相對(duì)于固定板112的位置。
從圖4可以看出,三個(gè)鋼珠118被設(shè)置在設(shè)有固定板112的驅(qū)動(dòng)線圈的圓的外圓上。鋼珠118以120度中心角的間隔相互分開,其中一個(gè)鋼珠118被設(shè)在驅(qū)動(dòng)線圈120a和120b之間。如圖5所示,通過(guò)在對(duì)應(yīng)于鋼珠118的位置上分別嵌入的吸引磁體130,將鋼珠118吸引到可移動(dòng)架114上。因此,通過(guò)吸引磁體130將鋼珠118吸引到可移動(dòng)架114上,同時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)磁體122將可移動(dòng)架114吸引到固定板112上,從而將鋼珠118夾在固定板112和可移動(dòng)架114之間。這使得可移動(dòng)架114被支撐在平行于固定板112的平面上,保持在這兩個(gè)部件之間的鋼珠118的滾動(dòng)允許可移動(dòng)架114以任意方向相對(duì)于固定板112平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。
鋼珠接觸體132安裝在固定板112和可移動(dòng)架114的各自的外周上。當(dāng)可移動(dòng)架114通過(guò)夾在固定板112和可移動(dòng)架114中間的鋼珠118移動(dòng)時(shí),鋼珠118在鋼珠接觸體132上滾動(dòng)。因此,由于移動(dòng)架114和固定板112任一部件相互滑動(dòng),因而可移動(dòng)架114對(duì)于固定板112的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將不產(chǎn)生摩擦力。優(yōu)選地,鋼珠接觸體132被加工成表面光滑,并由具有高表面硬度的材料制成,從而由于鋼珠的滾動(dòng)來(lái)降低鋼珠118對(duì)鋼珠接觸體132的阻力。
而且,在該實(shí)施例中,鋼珠接觸體132由非磁性材料制成,使得來(lái)自吸引磁體130的磁力線高效率地到達(dá)鋼珠118。此外,在該實(shí)施例中,盡管鋼球被用于鋼珠118,但其不必為球體。因此,它們可以用任何使其與鋼珠接觸體132的各接觸表面通常為球面的替代物來(lái)代替。在本說(shuō)明書中將這種形式稱為“球狀部件”。
然后,參考圖10來(lái)說(shuō)明致動(dòng)器110的控制。圖10是示出控制器136中的信號(hào)處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。從圖10可以看出,由兩個(gè)陀螺儀134a、134b時(shí)刻檢測(cè)鏡頭單元102的振動(dòng),并將檢測(cè)結(jié)果傳送到內(nèi)置在控制器136中的算術(shù)運(yùn)算電路138a、138b或鏡頭位置命令信號(hào)生成裝置。在該實(shí)施例中,陀螺儀134a適合于檢測(cè)鏡頭單元102的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角加速度,而陀螺儀134b適合于檢測(cè)鏡頭單元的俯仰運(yùn)動(dòng)的角加速度。
在從陀螺儀134a、134b時(shí)刻接收角加速度時(shí),算術(shù)運(yùn)算電路138a、138b產(chǎn)生指示圖像穩(wěn)定鏡頭116移動(dòng)到的隨時(shí)間變化的位置的命令信號(hào)。具體地,算術(shù)運(yùn)算電路138a在時(shí)間積分處理中對(duì)由陀螺儀134a檢測(cè)的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角加速度進(jìn)行兩次積分,并加上預(yù)定的校正信號(hào)以獲得鏡頭位置命令信號(hào)的水平分量,同樣地,算術(shù)運(yùn)算電路138b通過(guò)對(duì)由陀螺儀134b檢測(cè)的俯仰運(yùn)動(dòng)的角加速度進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算,來(lái)產(chǎn)生鏡頭位置命令信號(hào)的垂直分量。由此獲得的鏡頭位置命令信號(hào)用于隨時(shí)間變化地移動(dòng)圖像穩(wěn)定鏡頭116,使得即使當(dāng)在拍攝照片的曝光期間鏡頭單元102振動(dòng)時(shí),也能使在照相機(jī)主體104內(nèi)的膠片平面F上聚焦的圖像不振動(dòng)而穩(wěn)定。
內(nèi)置在控制器136中的線圈位置命令信號(hào)產(chǎn)生裝置適合于基于由算術(shù)運(yùn)算電路138a、138b生成的鏡頭位置命令信號(hào)來(lái)產(chǎn)生與每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈有關(guān)的線圈位置命令信號(hào)。線圈位置命令信號(hào)是在圖像穩(wěn)定鏡頭116移動(dòng)到由鏡頭位置命令信號(hào)指示的位置的情況下,表示驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c和其各自對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體122之間的位置關(guān)系的信號(hào)。具體地,當(dāng)驅(qū)動(dòng)磁體122和其各自的驅(qū)動(dòng)線圈成對(duì)被移動(dòng)到由線圈位置命令信號(hào)指示的位置時(shí),圖像穩(wěn)定鏡頭116被移動(dòng)到由鏡頭位置命令信號(hào)指示移動(dòng)到的位置。在該實(shí)施例中,由于驅(qū)動(dòng)線圈120a在光軸的垂直上方,因此與驅(qū)動(dòng)線圈120a有關(guān)的線圈位置命令信號(hào)與從算術(shù)運(yùn)算電路138a產(chǎn)生的鏡頭位置命令信號(hào)的水平分量相等。此外,由于驅(qū)動(dòng)線圈120b位于光軸的側(cè)方,因此與驅(qū)動(dòng)線圈120b有關(guān)的線圈位置命令信號(hào)與從算術(shù)運(yùn)算電路138b產(chǎn)生的鏡頭位置命令信號(hào)的垂直分量相等。而且,基于鏡頭位置命令信號(hào)的水平和垂直分量,從用作線圈位置命令信號(hào)產(chǎn)生裝置的算術(shù)運(yùn)算電路140產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)線圈120c有關(guān)的線圈位置命令信號(hào)。
另一方面,由磁性傳感器放大器142a以預(yù)定的放大倍數(shù)來(lái)放大由磁性傳感器124a判定的驅(qū)動(dòng)磁體122相對(duì)于驅(qū)動(dòng)線圈120a的位移。差動(dòng)電路144a允許電流以如下比率流入驅(qū)動(dòng)線圈120a該比率與來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路138a的線圈位置命令信號(hào)的水平分量和來(lái)自磁性傳感器放大器142a的與驅(qū)動(dòng)線圈120a成對(duì)的驅(qū)動(dòng)磁體122的位移之間的差成比例。因此,當(dāng)線圈位置命令信號(hào)和來(lái)自磁性傳感器放大器142a的輸出之間的差為零時(shí),沒有電流流入驅(qū)動(dòng)線圈120a,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)磁體122的力也為零。
同樣地,由磁性傳感器放大器142b以預(yù)定的放大倍數(shù)來(lái)放大由磁性傳感器124b判定的驅(qū)動(dòng)磁體122相對(duì)于驅(qū)動(dòng)線圈120b的位移。差動(dòng)電路144b允許電流以如下比率流入驅(qū)動(dòng)線圈120b該比率與來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路138b的線圈位置命令信號(hào)的垂直分量和來(lái)自磁性傳感器放大器142b的與驅(qū)動(dòng)線圈120b成對(duì)的驅(qū)動(dòng)磁體122的位移之間的差成比例。因此,當(dāng)線圈位置命令信號(hào)和來(lái)自磁性傳感器放大器142b的輸出之間的差為零時(shí),沒有電流流入驅(qū)動(dòng)線圈120b,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)磁體122的力也為零。
同樣地,由磁性傳感器放大器142c以預(yù)定的放大倍數(shù)來(lái)放大由磁性傳感器124c判定的驅(qū)動(dòng)磁體122相對(duì)于驅(qū)動(dòng)線圈120c的位移。差動(dòng)電路144c允許電流以如下比率流入驅(qū)動(dòng)線圈120c該比率與來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路140的線圈位置命令信號(hào)和來(lái)自磁性傳感器放大器142c的與驅(qū)動(dòng)線圈120c成對(duì)的驅(qū)動(dòng)磁體122的位移之間的差成比例。因此,當(dāng)線圈位置命令信號(hào)和來(lái)自磁性傳感器放大器142c的輸出之間的差為零時(shí),沒有電流流入驅(qū)動(dòng)線圈120c,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)磁體122的力也為零。
參考圖11,現(xiàn)在將說(shuō)明在平移可移動(dòng)架114的情況下鏡頭位置命令信號(hào)和線圈位置命令信號(hào)的關(guān)系。圖11是示出設(shè)在固定板112上的驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c與配置在可移動(dòng)架114上的三個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體122的位置關(guān)系的圖。首先,三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c分別位于半徑為R、中心與坐標(biāo)系的原點(diǎn)(或零點(diǎn))Q一致的圓上的L、M、N點(diǎn)。磁性傳感器124a、124b、124c也位于使其各自的靈敏度中心S分別與點(diǎn)L、M、N一致的位置。當(dāng)可移動(dòng)架114位于中性位置時(shí),或者當(dāng)圖像穩(wěn)定鏡頭116的中心在光軸上時(shí),與驅(qū)動(dòng)線圈成對(duì)的驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C的中點(diǎn)也分別與點(diǎn)L、M、N一致。假定具有共同的原點(diǎn)Q的水平軸X和垂直軸Y分別在原點(diǎn)以135度與另一軸V相交,驅(qū)動(dòng)磁體的各自的磁中性軸線線C分別與X軸、Y軸和V軸一致。
然后,當(dāng)可移動(dòng)架114移動(dòng),使圖像穩(wěn)定鏡頭116的中心移動(dòng)到點(diǎn)Q1,并進(jìn)一步關(guān)于點(diǎn)Q1沿逆時(shí)針方向移動(dòng)角度θ時(shí),驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線C的中點(diǎn)被分別移動(dòng)到點(diǎn)L1、M1、N1。為了將可移動(dòng)架114移動(dòng)到該位置,需要與驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、120c有關(guān)的線圈位置命令信號(hào)的各自的信號(hào)電平分別與如下圓的半徑成比例這些圓的各自的中心分別與點(diǎn)L、M、N一致,并且分別與直線Q1L1、Q1M1、Q1N1相切。這些圓的半徑分別由rX、rY、rV來(lái)表示。
如圖11所示來(lái)確定線圈位置命令信號(hào)rX、rY、rV的正、負(fù)條件。具體地,將點(diǎn)L1移動(dòng)到第一象限的線圈位置命令信號(hào)rX為正,而移動(dòng)到第二象限則為負(fù);同樣地,將點(diǎn)M1移動(dòng)到第一象限的命令信號(hào)rY為正,而移動(dòng)到第四象限則為負(fù)。此外,將點(diǎn)N1移動(dòng)到V軸以下的線圈位置命令rV被確定為正,而移動(dòng)到V軸以上則為負(fù)。對(duì)于角度的正、負(fù)條件,設(shè)順時(shí)針方向?yàn)檎?hào)。因此,如果可移動(dòng)架114從中性位置沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),則線圈位置命令信號(hào)rX、rY、rV分別假定為正、負(fù)、和負(fù)。
此外,現(xiàn)在假定點(diǎn)Q1、L1、N1的坐標(biāo)分別為(j,g)、(i,e)和(k,h),并且V軸和Y軸以角度α相交。而且假定經(jīng)過(guò)點(diǎn)M且平行于直線Q1L1的輔助線A與經(jīng)過(guò)點(diǎn)L且平行于直線Q1M1的另一輔助線B的交點(diǎn)為P。
現(xiàn)在對(duì)直角三角形LMP應(yīng)用正弦定理,給出以下公式 從以上公式得到以下公式LP=R(cosθ+sinθ) (2)MP=R(cosθ-sinθ) (3)使用項(xiàng)R、rX、rY、rV、θ、和α來(lái)分別表示坐標(biāo)e、g、h、i、j、和k如下e=-rXsinθ+Rg=e-(MP-rY)cosθ=-rXsinθ+rYcosθ-Rcosθ(cosθ-sinθ)+Rh=-Rcosα-rVsin(α+θ)i=rXcosθ (4)j=i-(MP-rY)sinθ=rXcosθ+rYsinθ-Rsinθ(cosθ-sinθ)k=-Rsinα+rVcos(α+θ)對(duì)于具有頂點(diǎn)坐標(biāo)為(k,g)、(j,g)和(k,h)的直角三角形,可以用以下公式來(lái)表示所成立的關(guān)系j-kg-h=tan(α+0)=sin(α+θ)cos(α+θ)=sinαcosθ+cosαsinθcosαcosθ-sinαsinθ]]>=rXcosθ+rYsinθ-Rsinθ(cosθ-sinθ)+Rsinα-rVcos(α+θ)-rXsinθ+rYcosθ-Rcosθ(cosθ-sinθ)+R+Rcosα+rVsin(α+θ)]]>(5)以上公式(5)可以展開并重新整理為以下公式γXcosα-rYsinα-rV=R(sinα+cosα)sinθ+Rsinθ(6)此外,在平移可移動(dòng)架114的情況下,滿足θ=0,并將以上公式(6)重新整理如下rXcosα-rYsinα-rV=0 (7)在該實(shí)施例中,也滿足α=45°,則公式(7)可簡(jiǎn)化如下rV=(rX-rY)2---(8)]]>因此,在該實(shí)施例中,當(dāng)響應(yīng)于鏡頭位置命令信號(hào),圖像穩(wěn)定鏡頭116的中心平移到坐標(biāo)(j,g)時(shí),對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈120a和120b分別生成線圈位置命令信號(hào)rX和rY,這些命令信號(hào)各自的信號(hào)電平與坐標(biāo)j和g成比例,同時(shí),應(yīng)用公式(8)來(lái)計(jì)算對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈120c的線圈位置命令信號(hào)rV。
線圈位置命令信號(hào)rX與來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路138a的輸出信號(hào)相同,而線圈位置命令信號(hào)rY與來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路138b的輸出信號(hào)相同。同樣地,線圈位置命令信號(hào)rV與來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路140的輸出信號(hào)相同,該算術(shù)運(yùn)算電路140執(zhí)行與公式(8)提供的處理相同的算術(shù)運(yùn)算。
然后,參考圖12,即在轉(zhuǎn)動(dòng)可移動(dòng)架114的情況下,鏡頭位置命令信號(hào)和線圈位置命令信號(hào)的關(guān)系。圖12是示出在平移和轉(zhuǎn)動(dòng)可移動(dòng)架114的情況下,線圈位置命令信號(hào)的圖。從圖12可以看出,首先平移可移動(dòng)架114以使安裝在可移動(dòng)架114上的圖像穩(wěn)定鏡頭116的中心從點(diǎn)Q移動(dòng)到另一點(diǎn)Q2,因此,安裝在可移動(dòng)架114上的驅(qū)動(dòng)磁體122被分別從點(diǎn)L、M、N移動(dòng)到點(diǎn)L2、M2、N2。該平移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生線圈位置命令信號(hào)rX、rY、rV。通過(guò)上述公式(8)可以獲得線圈位置命令信號(hào)的信號(hào)電平。在可移動(dòng)架114關(guān)于點(diǎn)Q2沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度η的情況下,將獲得命令信號(hào)rXη、rYη、rVη。
與圖11所示情況相同,首先假定點(diǎn)Q2的坐標(biāo)和直線Q2N2與半徑為rV、中心為N的圓的切點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(j,g)和(k,h),并且用零來(lái)替換公式(4)中的項(xiàng)θ,導(dǎo)出以下關(guān)系g=rYj=i=rX(9)k=-Rsinα+rVcos(α+θ)=-R12+rV12]]>當(dāng)可移動(dòng)架114關(guān)于點(diǎn)Q2沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度η時(shí),點(diǎn)L2、M2、N2分別移動(dòng)到點(diǎn)L3、M3、N3。還假定成對(duì)的線段Q2L2和Q2L、Q2M2和Q2M、以及Q2N2和Q2N的夾角分別用β、δ、和γ來(lái)表示。此外,假定線段Q2L、Q2M、以及Q2N各自的長(zhǎng)度表示為U、W、和V。線圈位置命令信號(hào)rXη、rYη、rVη各自的信號(hào)電平分別等于各自的中心為點(diǎn)L、M、N且與直線Q2L3、Q2M3、以及Q2N3相切的圓的半徑,因此,如下表示的關(guān)系成立rXη=Usin(β+η)=U(sinβcosη+cosβsinη)rVη=-Vsin(γ+η)=-V(sinγcosη+cosγsinη)(10)rYη=-Wsin(δ+η)=-W(sinδcosη+cosδsinη)根據(jù)一些數(shù)學(xué)關(guān)系,可以用以下表達(dá)式來(lái)代替sinβ、cosβ和其它項(xiàng)。
sinβ=iU=rXU]]>cosβ=R-gU=R-rYU]]>sinγ=rVV---(11)]]>cosγ=2(i-k)V=2rX+R-rVV]]>sinδ=gW=-rYW]]>cosδ=R-iW=R-rXW]]>此外,用公式(11)中的關(guān)系來(lái)替換公式(10)中各對(duì)應(yīng)的項(xiàng),以消除如β、γ、和δ的項(xiàng),從而得到表示以下關(guān)系的公式rXη=rXcosη+(R-rY)sinηrVη=rVcosη-(2rX+R-rV)sinη---(12)]]>rYη=rYcosη-(R-rX)sinη因此,為了將可移動(dòng)架114移動(dòng)到通過(guò)首先將圖像穩(wěn)定鏡頭116的中心平移到坐標(biāo)(j,g)、然后關(guān)于所得到的點(diǎn)沿逆時(shí)針方向?qū)⑵滢D(zhuǎn)動(dòng)角度η而確定的點(diǎn)上,首先通過(guò)公式(8)和(9)獲得線圈位置命令信號(hào)rX、rY、rV,然后用所獲得的值代替公式(12)中的對(duì)應(yīng)項(xiàng),以獲得對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈給出的線圈位置命令信號(hào)rXη、rYη、rVη。
在可移動(dòng)架114沒有平移運(yùn)動(dòng),而關(guān)于點(diǎn)Q沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度η的情況下,用零替換公式(12)中的rX、rY、rV項(xiàng)如下rXη=RsinηrVη=Rsinη (13)rYη=-Rsinη因此,可以通過(guò)算術(shù)運(yùn)算獲得線圈位置命令信號(hào)rXη、rYη、和rVη。
通過(guò)對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈添加圖2中的示例電路可具體配置控制器136。例如,為了構(gòu)造控制流入驅(qū)動(dòng)線圈120a的電流的電路,驅(qū)動(dòng)線圈6應(yīng)當(dāng)由驅(qū)動(dòng)線圈120a來(lái)代替,并且來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路138a的輸出應(yīng)當(dāng)作為位置命令信號(hào)施加給圖2中的電路。在這種情況下,磁性傳感器放大器142a與圖2中的運(yùn)算放大器OP2相對(duì)應(yīng),差動(dòng)電路144a是運(yùn)算放大器OP3的替換物。可以同樣來(lái)配置控制流入驅(qū)動(dòng)線圈120b的電流的電路。也可以通過(guò)相同的電路來(lái)控制流入驅(qū)動(dòng)線圈120c的電流,但是在這種情況下,將算術(shù)運(yùn)算電路140的輸出連接到運(yùn)算放大器OP4的正輸入端,以輸入其位置命令信號(hào)。算術(shù)運(yùn)算電路140可包括與運(yùn)算放大器OP3相同的差動(dòng)電路、產(chǎn)生預(yù)處理電平的(1/2)1/2的分壓的電阻等,以執(zhí)行與公式(8)所表示的算術(shù)運(yùn)算相同的算術(shù)運(yùn)算。
參考圖3和10,將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)101的優(yōu)選實(shí)施例的操作。首先,打開用于照相機(jī)101的防振功能的啟動(dòng)開關(guān)(未示出),允許鏡頭單元102中的致動(dòng)器110開始工作。在鏡頭單元102中內(nèi)設(shè)的陀螺儀134a和134b隨時(shí)間變化地檢測(cè)在預(yù)定頻帶的振動(dòng),并且陀螺儀134a對(duì)算術(shù)運(yùn)算電路138a產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)方向的角加速度信號(hào),同時(shí)陀螺儀134b對(duì)算術(shù)運(yùn)算電路138b產(chǎn)生俯仰方向的角加速度信號(hào)。算術(shù)運(yùn)算電路138a在時(shí)間積分處理中對(duì)接收到的角加速度信號(hào)進(jìn)行兩次積分以計(jì)算偏轉(zhuǎn)角度,并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步與預(yù)定的校正信號(hào)相加,以產(chǎn)生水平方向的鏡頭位置的命令信號(hào)。同樣,算術(shù)運(yùn)算電路138b在時(shí)間積分處理中對(duì)接收到的角加速度信號(hào)進(jìn)行兩次積分以計(jì)算俯仰角度,并將計(jì)算結(jié)果與預(yù)定的校正信號(hào)相加,以產(chǎn)生垂直方向的鏡頭位置的命令信號(hào)。將圖像穩(wěn)定鏡頭116隨時(shí)間變化地移動(dòng)到從算術(shù)運(yùn)算電路138a、138b基于時(shí)間變化所產(chǎn)生的鏡頭位置命令信號(hào)所指示的位置,從而可穩(wěn)定在照相機(jī)主體104內(nèi)的膠片平面F上聚焦的圖像。
將從算術(shù)運(yùn)算電路138a所產(chǎn)生的水平方向的鏡頭位置的命令信號(hào)傳送到差動(dòng)電路144a,作為與驅(qū)動(dòng)線圈120a相關(guān)的線圈位置命令信號(hào)rX。同樣,將從算術(shù)運(yùn)算電路138b產(chǎn)生的垂直方向的鏡頭位置的命令信號(hào)傳送到差動(dòng)電路144b,作為與驅(qū)動(dòng)線圈120b相關(guān)的線圈位置命令信號(hào)rY。將來(lái)自算術(shù)運(yùn)算電路138a、138b的輸出傳送到算術(shù)運(yùn)算電路140,并且公式(8)所表示的算術(shù)運(yùn)算能夠產(chǎn)生對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈120c的線圈位置命令信號(hào)rV。
另一方面,分別位于驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、和120c內(nèi)部的磁性傳感器124a、124b、和124c分別產(chǎn)生給磁性傳感器放大器142a、142b、和142c的檢測(cè)信號(hào)。由磁性傳感器所檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)在磁性傳感器放大器142a、142b、和142c中被分別放大以后,被分別傳送到差動(dòng)電路144a、144b、和144c。
差動(dòng)電路144a、144b、和144c分別產(chǎn)生與從磁性傳感器接收的檢測(cè)信號(hào)和線圈位置命令信號(hào)rX、rY、及rV之間的差相等的電壓,并允許與該電壓成比例的電流分別流入驅(qū)動(dòng)線圈120a、120b、和120c。當(dāng)電流流入驅(qū)動(dòng)線圈時(shí),產(chǎn)生與該電流成比例的磁場(chǎng)。由于該磁場(chǎng),使安裝在驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)應(yīng)位置的驅(qū)動(dòng)磁體122分別向更靠近線圈位置命令信號(hào)rX、rY、及rV所指示的位置移動(dòng),從而移動(dòng)可移動(dòng)架114。驅(qū)動(dòng)磁體122一旦到達(dá)由線圈位置命令信號(hào)所指示的位置,由于線圈位置命令信號(hào)等于檢測(cè)信號(hào),所以來(lái)自差動(dòng)電路的輸出變?yōu)榱汶娖剑⑶乙苿?dòng)驅(qū)動(dòng)磁體的力也變?yōu)榱?。?dāng)外部干擾和/或線圈位置命令信號(hào)的變化使驅(qū)動(dòng)磁體122偏離線圈位置命令信號(hào)所指定的位置時(shí),恢復(fù)驅(qū)動(dòng)線圈中的電流,使驅(qū)動(dòng)磁體122返回所指定的位置。
隨時(shí)間變化地重復(fù)上述步驟,允許安裝在可移動(dòng)架114上的圖像穩(wěn)定鏡頭116與驅(qū)動(dòng)磁體122一起,隨鏡頭位置命令信號(hào)到達(dá)所指定的位置。因此,使聚焦在照相機(jī)主體104內(nèi)的膠片平面F上的圖像穩(wěn)定。
在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的實(shí)施例中,由于圖像穩(wěn)定致動(dòng)器的可移動(dòng)架可沿所期望的方向平移,而不使用在兩個(gè)不同方向上垂直引導(dǎo),因此致動(dòng)器可具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。此外,作為這種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的結(jié)果,可減輕致動(dòng)器的可移動(dòng)架的重量,并實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)的致動(dòng)器。
在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的第二實(shí)施例中,圖像穩(wěn)定致動(dòng)器的可移動(dòng)架可在預(yù)定的平面內(nèi)沿所期望的方向平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。
另外,由于磁性傳感器位于驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi),因此從每一驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)每一驅(qū)動(dòng)磁體所施加的力的作用點(diǎn)與由磁性傳感器檢測(cè)為驅(qū)動(dòng)磁體的位置的點(diǎn)近似相同,這使得能夠準(zhǔn)確檢測(cè)可移動(dòng)架的位置,而不受機(jī)械失調(diào)的影響。
此外,控制器具有內(nèi)置的補(bǔ)償電路,因此,可以消除來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈的磁場(chǎng)對(duì)磁性傳感器的影響。
在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的實(shí)施例中,固定板和可移動(dòng)部件之間的間隔由鋼珠保持為常數(shù),并且鋼珠在固定板和可移動(dòng)架之間的滾動(dòng)允許可移動(dòng)部件相對(duì)于固定板移動(dòng),排除了固定板和位于固定板相對(duì)位置的可移動(dòng)架之間的滑動(dòng)摩擦阻力的影響。
盡管已說(shuō)明了本發(fā)明的第二實(shí)施例,但是可對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)。在上述第二實(shí)施例中本發(fā)明特別用于膠卷照相機(jī),但是它可用于任何靜態(tài)照相機(jī)或動(dòng)畫照相機(jī)例如數(shù)字照相機(jī)、視頻照相機(jī)等。此外,本發(fā)明可適用于與任何上述照相機(jī)的照相機(jī)主體一起使用的鏡頭單元。此外,本發(fā)明可用作移動(dòng)照相機(jī)的圖像穩(wěn)定鏡頭的致動(dòng)器,或者移動(dòng)XY臺(tái)等的致動(dòng)器。
此外,在上述實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)線圈被安裝在固定部件上,而驅(qū)動(dòng)磁體被安裝在可移動(dòng)部件上,相反,驅(qū)動(dòng)磁體可安裝在固定部件上,而驅(qū)動(dòng)線圈可安裝在可移動(dòng)部件上。此外,在上述實(shí)施例中,使用三對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈和驅(qū)動(dòng)磁體,可選地,可使用四對(duì)或更多對(duì)的驅(qū)動(dòng)線圈和驅(qū)動(dòng)磁體。此外,在上述實(shí)施例中,永久磁體用作驅(qū)動(dòng)磁體,但對(duì)其也可選電磁體。
此外,在上述實(shí)施例中,三個(gè)鋼珠118用作可移動(dòng)部件支撐裝置,而可選地,可用四個(gè)或更多個(gè)球形物體來(lái)代替該可移動(dòng)部件支撐裝置。另外,可使可移動(dòng)部件和固定部件各自的接觸表面為光滑狀況,以使可移動(dòng)部件和固定部件相互直接接觸進(jìn)行相同的滑動(dòng),而不使用任何球形物體。
此外,在上述實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)線圈按如下布置使驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)124a和124b、124c和124a、及124b和124c分別以90度、135度、及135度中心角相交,而可選地,可確定驅(qū)動(dòng)線圈124c的位置以使驅(qū)動(dòng)線圈124b和驅(qū)動(dòng)線圈124c的交點(diǎn)處的中心角為公式90+α(0≤α≤90)所表示的范圍內(nèi)。另外,驅(qū)動(dòng)線圈124a和124b的交點(diǎn)處的中心角可以為90度以外的任意所期望的角度,并且三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈相交的中心角范圍可以為90度到180度,比如,由三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成的所有三個(gè)中心角都為120度。
而且,在上述第二實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)磁體的磁中性軸線均沿徑向延伸,可選地,其可以朝向任何所期望的方向。優(yōu)選地,至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體被布置為其磁中性軸線沿徑向延伸。
圖13示出對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例的改進(jìn),其中分別與驅(qū)動(dòng)線圈124a和124b成對(duì)的驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線延伸為中心為點(diǎn)Q的圓的切線,而與驅(qū)動(dòng)線圈124c成對(duì)的余下的磁體122的磁中性線與該圓的半徑一致地延伸。盡管在圖中省略,驅(qū)動(dòng)線圈124a、124b、124c分別位于點(diǎn)L、M、N。在該例中,產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)線圈124a、124b、124c相關(guān)的線圈位置命令信號(hào)rX、rY、及rV以指示將這些磁體從其各自的當(dāng)前位置L、M、N移動(dòng)到的位置。根據(jù)線圈位置命令信號(hào),在可移動(dòng)架114位于其中性位置的情況下,點(diǎn)L、M、N處的驅(qū)動(dòng)磁體122的磁中性軸線的中點(diǎn)被分別移到L4、M4、N4,同時(shí),將圖像穩(wěn)定鏡頭116的中心從點(diǎn)Q移到點(diǎn)Q3。
在該改進(jìn)中,將線圈位置命令信號(hào)rX,即鏡頭位置命令信號(hào)的水平分量提供給點(diǎn)M上的驅(qū)動(dòng)線圈124b,而線圈位置命令信號(hào)rY,即鏡頭位置命令信號(hào)的垂直分量提供給點(diǎn)上的驅(qū)動(dòng)線圈124a。此外,在圖13所示情況下,用線圈位置命令信號(hào)rX和rY代替公式(8)中的對(duì)應(yīng)項(xiàng),如此獲得的線圈位置命令信號(hào)rV被與驅(qū)動(dòng)線圈124c有關(guān)地給出,結(jié)果,使點(diǎn)Q分別沿X軸和Y軸平移-rX和+rY。
然后,參考圖14,來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一改進(jìn)。該實(shí)施例不同于上述實(shí)施例之處在于,致動(dòng)器145具有鎖定機(jī)構(gòu),該鎖定機(jī)構(gòu)當(dāng)無(wú)需控制可移動(dòng)架114時(shí),將可移動(dòng)架114緊固在固定板112上。
從圖14可以看出,在該實(shí)施例中的致動(dòng)器145在可移動(dòng)架114的外周具有三個(gè)接合突起114a。固定板112也具有圍繞可移動(dòng)架114的環(huán)形部件146,并且該環(huán)形部件146在其內(nèi)周有三個(gè)接合元件146a,以分別與接合突起114a相配合。此外,可移動(dòng)架114在其外周具有三個(gè)可移動(dòng)部件保持磁體148。環(huán)形部件146在內(nèi)周對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)部件保持磁體148的位置上具有三個(gè)固定板保持磁體150,以便這兩組磁體產(chǎn)生磁力并在一對(duì)一的基礎(chǔ)上相互影響。而且,手動(dòng)鎖定元件152從環(huán)形部件146的外部沿半徑方向向里延伸,并可沿環(huán)形部件146的圓周方向移動(dòng)。手動(dòng)鎖定元件152將其頂端加工為U形凹槽152a。接合栓154位于可移動(dòng)架114的外周,其容納在U形凹槽152a中,并與手動(dòng)鎖定元件152接合。
將詳細(xì)說(shuō)明致動(dòng)器145的操作。首先,在圖14中,致動(dòng)器145的可移動(dòng)架114沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),結(jié)果,可移動(dòng)架114的外周的接合突起114a分別與環(huán)形部件146中的接合元件146a相接合,從而將可移動(dòng)架114緊固在固定板112上。此外,在可移動(dòng)架114上的可移動(dòng)部件保持磁體148和環(huán)形部件146中的固定部件保持磁體150在圖14所示的狀況下幾乎不相互影響。當(dāng)可移動(dòng)架114沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),并攜帶可移動(dòng)部件保持磁體148更靠近固定部件保持磁體150時(shí),固定部件保持磁體150對(duì)可移動(dòng)架114施加磁力以使其沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。抵抗該磁力,可移動(dòng)架114進(jìn)一步沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),直到可移動(dòng)部件保持磁體148經(jīng)過(guò)固定部件保持磁體150,結(jié)果,固定部件保持磁體150對(duì)可移動(dòng)架114施加磁力以使其沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。該磁力迫使接合突起114a貼緊接合元件146a,因此,接合突起114a和接合元件146a保持相互配合。這樣,在停止對(duì)致動(dòng)器145的電源供應(yīng)期間,保證接合突起114a和接合元件146a的穩(wěn)定接合,可移動(dòng)架114被緊固在固定板112上。
當(dāng)圖14中手動(dòng)鎖定元件152沿逆時(shí)針方向手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可移動(dòng)架114上的接合栓154被鉤在U形凹槽152a中,并且可移動(dòng)架114也沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣,接合突起114a和接合元件146a可手動(dòng)地相互連接。當(dāng)手動(dòng)鎖定元件152反向、或沿順時(shí)針方向手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可移動(dòng)架114沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),使得接合突起114a和接合元件146a相互分開。
根據(jù)本發(fā)明的示例致動(dòng)器能夠轉(zhuǎn)動(dòng)可移動(dòng)架,并如該改進(jìn)所述,有助于鎖定機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種致動(dòng)器,包括固定部件;可移動(dòng)部件;可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)相對(duì)于固定部件支撐可移動(dòng)部件;驅(qū)動(dòng)線圈,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的另一個(gè)上、當(dāng)電流流入驅(qū)動(dòng)線圈時(shí)接受驅(qū)動(dòng)力的位置;磁性傳感器,設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體的位置;以及控制裝置,用來(lái)控制流入每一驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的信號(hào)和磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)。
2.一種致動(dòng)器,包括固定部件;可移動(dòng)部件;可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)支撐可移動(dòng)部件,以允許可移動(dòng)部件在平行于固定部件的平面內(nèi)移動(dòng)到任意位置;至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的另一個(gè)上、對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈的位置;磁性傳感器,設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體的相對(duì)位置;以及控制裝置,用來(lái)基于指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的命令信號(hào),產(chǎn)生與每一驅(qū)動(dòng)線圈有關(guān)的線圈位置命令信號(hào),并控制流入每一驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)該線圈位置命令信號(hào)和磁性傳感器所檢測(cè)的位置信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動(dòng)器,其特征在于,該致動(dòng)器還包括補(bǔ)償裝置,該補(bǔ)償裝置用來(lái)校正磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào),以消除驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁性傳感器的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動(dòng)器,其特征在于,該補(bǔ)償裝置具有電流檢測(cè)裝置,用來(lái)檢測(cè)流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流,并由該電流檢測(cè)裝置檢測(cè)到的電流產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào),以校正磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的致動(dòng)器,其特征在于,流入驅(qū)動(dòng)線圈的電流被調(diào)制過(guò)脈沖寬度或調(diào)制過(guò)脈沖密度,并且補(bǔ)償裝置具有平滑裝置,用于使由電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)的調(diào)制過(guò)脈沖寬度的電流或調(diào)制過(guò)脈沖密度的電流平滑,以產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)。
6.一種鏡頭單元,包括鏡筒;位于鏡筒內(nèi)的拍攝鏡頭;固定在鏡筒上的固定部件;運(yùn)載圖像穩(wěn)定鏡頭的可移動(dòng)部件;可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)支撐可移動(dòng)部件,以允許可移動(dòng)部件在平行于固定部件的平面上移動(dòng)到任意位置;至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體,安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中另一個(gè)上、對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈的位置上;磁性傳感器,設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈的相對(duì)位置;振動(dòng)檢測(cè)裝置,用來(lái)檢測(cè)鏡筒的振動(dòng);信號(hào)生成裝置,基于來(lái)自振動(dòng)檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào),產(chǎn)生鏡頭位置命令信號(hào)以指示圖像穩(wěn)定鏡頭將移動(dòng)到的位置;以及控制裝置,用來(lái)基于來(lái)自信號(hào)生成裝置的鏡頭位置命令信號(hào),產(chǎn)生與每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈相關(guān)的線圈位置命令信號(hào),并控制流入每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)線圈位置命令信號(hào)和磁性傳感器所檢測(cè)到的位置信號(hào)。
7.一種照相機(jī),其包括根據(jù)權(quán)利要求6所述的鏡頭單元。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和小型化機(jī)體的致動(dòng)器和具有該致動(dòng)器的鏡頭單元及照相機(jī)。該致動(dòng)器(1)包括固定部件(2);可移動(dòng)部件(4);可移動(dòng)部件支撐裝置,用來(lái)相對(duì)于固定部件支撐可移動(dòng)部件;驅(qū)動(dòng)線圈(6),安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的任一個(gè)上;驅(qū)動(dòng)磁體(8),安裝在固定部件和可移動(dòng)部件中的另一個(gè)上,以當(dāng)電流流入驅(qū)動(dòng)線圈時(shí)接受驅(qū)動(dòng)力;磁性傳感器(12),設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈的繞組內(nèi),用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)磁體的位置;以及控制裝置(14),用來(lái)控制流入每一驅(qū)動(dòng)線圈的驅(qū)動(dòng)電流,以響應(yīng)指示可移動(dòng)部件將移動(dòng)到的位置的命令信號(hào)和磁性傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)。
文檔編號(hào)G03B17/00GK1790147SQ200510134450
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者野地孝義 申請(qǐng)人:株式會(huì)社騰龍