專利名稱：平行移動裝置和具有該裝置的致動器、鏡頭單元和照相機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種平行移動裝置和具有該平行移動裝置的致動器、鏡頭單元及照相機，尤其涉及一種能夠在預定平面內沿所期望的方向移動的平行移動裝置、以及具有該平行移動裝置的致動器、鏡頭單元和照相機。
背景技術：
日本特開平03-186823號公報公開了一種用于避免圖像振動的防振裝置。該防振裝置檢測鏡筒的振動，分析檢測到的振動以在平行于膠片的平面上驅動校正鏡頭，以使圖像不振動。該防振裝置中在預定平面內平移校正鏡頭的平行移動機構包括使校正鏡頭保持固定的固定架；沿垂直于光軸的第一方向可滑動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滑動地支撐第一支架的第二支架。組合沿相互垂直的第一和第二方向的移動，以允許校正鏡頭在平行于膠片的平面上沿所期望的方向相對于鏡筒平移。此外，該防振裝置具有分別沿第一和第二方向驅動校正鏡頭的專用直線電動機(linearmotor)，利用該電動機獲得的組合位移使校正鏡頭沿所期望的方向移動。
通過該方式，任何具有防振特征的現有照相機使用相同的方法，即支撐和平移校正鏡頭的平行移動機構具有沿兩個正交的方向分別提供的兩對引導部件和驅動裝置的組合，以使校正鏡頭沿所期望的方向移動，其中，每對引導部件中的引導部件沿一個方向引導校正鏡頭，而相匹配的驅動裝置沿相同的方向驅動校正鏡頭。

發(fā)明內容
然而如上所述，在正交方向中的每個方向上具有組合引導部件和驅動裝置的平行移動裝置易于使其支撐機構不必要的復雜。這種復雜的支撐機構導致平行移動裝置的可移動單元質量大，這將導致在高速時平移移動性能差的不利影響。而且，在現有平行移動裝置中，來自引導部件之間的摩擦力的滑動阻力是不可避免的，這將使平行移動裝置的可控性降低。此外，在使用沿正交方向中的每個方向設置的引導裝置的平行移動裝置中，其可移動單元可沿所期望的方向平移，但不能在預定平面內轉動。
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有簡單機構并且能夠快速響應的平行移動裝置和具有該平行移動裝置的致動器、鏡頭單元及照相機。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有可在預定的平面內沿所期望的方向平移和轉動的可移動部件的平行移動裝置，以及具有該平行移動裝置的致動器、鏡頭單元及照相機。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明的平行移動裝置包括固定部件；可移動部件；至少三個球形部件，其設置在固定部件和可移動部件的支撐平面之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面。
在這樣構成的本發(fā)明中，至少三個球形部件通過吸引裝置被吸引到可移動和固定部件中任一個的支撐平面上?？梢苿硬考蚬潭ú考械牧硪粋€疊在所吸引的球形部件上，以支撐固定部件和可移動部件相互平行。當可移動部件平行于固定部件移動時，夾在這兩個部件之間的球形部件在這兩個部件的支撐平面上滾動。
在根據本發(fā)明以這種方式構成的致動器中，由于當可移動部件平行于固定部件移動時只引起滾動阻力，因此這種簡單的機構令人滿意地使可移動部件響應高速移動且在平行于固定部件的平面內沿所期望的方向平移和旋轉可移動部件。
在該發(fā)明中，優(yōu)選地，該平行移動裝置還包括可移動部件吸引裝置，用來將可移動部件吸引到固定部件上。
構成為將可移動部件吸引到固定部件上，在使用中，平行移動裝置可被定向到所期望的方向。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，將平行移動裝置設計為通過磁力吸引該球形部件，設置在固定部件或可移動部件中的球形部件吸引裝置是球形部件吸引磁體。
在根據本發(fā)明的這種結構下，簡單的結構能夠穩(wěn)定地吸引球形部件。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，可移動部件吸引裝置包括設置在固定部件和可移動部件中的任一個中的保持磁體；以及設置在固定部件和可移動部件中的另一個中、或與固定部件和可移動部件中的另一個成為整體的磁體，該磁體由保持磁體來吸引。
在根據本發(fā)明的這種結構下，設置在固定部件和可移動部件中的任一個中的保持磁體與設置在另一個中的磁體之間的磁力使可移動部件被吸引到固定部件上。
在根據本發(fā)明的這種結構下，機械上相互不連接的固定部件和可移動部件相互之間可簡單連接和分開。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，可移動部件吸引裝置包括將固定部件連接到可移動部件以將可移動部件拉到固定部件上的彈性元件。
在這樣構成的本發(fā)明中，由于彈性元件，可移動部件被拉到固定部件上。
在根據本發(fā)明的這種結構下，彈性元件可被用作在可移動部件和固定部件之間傳送信號的信號線。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，球形部件相互之間等距離地設置在預定的圓上，可移動部件吸引裝置位于該圓內側。
在根據本發(fā)明的這種結構下，可移動部件相對于固定部件可被穩(wěn)定地支撐。
而且，根據本發(fā)明的致動器包括固定部件；可移動部件；至少三個球形部件，其設置在固定部件和可移動部件的支撐平面之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面；至少三個驅動線圈，安裝在固定部件和可移動部件中的任一個上；驅動磁體，安裝在固定部件和可移動部件中的另一個上對應于驅動線圈的位置處；以及位置感測裝置，用來檢測驅動磁體對驅動線圈的相對位置；以及控制裝置，用來基于指示可移動部件要移動到的位置的命令信號來產生線圈位置命令信號，并響應于該線圈位置命令信號和由位置感測裝置檢測到的位置數據來控制流入每個驅動線圈的驅動電流。
此外，根據本發(fā)明的一種鏡頭單元包括鏡筒；位于鏡筒內的拍攝鏡頭；安裝在鏡筒內的固定部件；承載圖像穩(wěn)定鏡頭的可移動部件；至少三個球形部件，其設置在固定部件和可移動部件的支撐平面之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面；至少三個驅動線圈，安裝在固定部件和可移動部件中的任一個上；驅動磁體，安裝在固定部件和可移動部件中的另一個上對應于驅動線圈的位置處；以及位置感測裝置，用來檢測驅動磁體對驅動線圈的相對位置；振動感測裝置，用來檢測鏡筒的振動；鏡頭位置命令信號生成裝置，用來產生鏡頭位置命令信號，以基于來自振動感測裝置的檢測信號來指示圖像穩(wěn)定鏡頭要移動到的位置；以及控制裝置，用來基于來自鏡頭位置命令信號生成裝置的鏡頭位置命令信號來產生與驅動線圈有關的線圈位置命令信號，并響應于該線圈位置命令信號和由位置感測裝置檢測到的位置數據來控制流入驅動線圈的驅動電流。
而且，根據本發(fā)明的照相機具有根據本發(fā)明的鏡頭單元。
根據本發(fā)明，提供一種以簡單結構實現快速響應的平行移動裝置，以及具有該平行移動裝置的致動器、鏡頭單元及照相機。
此外，根據本發(fā)明，提供一種能夠在預定平面內沿所期望的方向平移和旋轉可移動部件的平行移動裝置，以及具有該平行移動裝置的致動器、鏡頭單元及照相機。


圖1是根據本發(fā)明的照相機的第一實施例的剖視圖；圖2是示出在根據本發(fā)明的照相機的第一實施例中使用的致動器的部分剖切的正面部分剖視圖；圖3是沿圖2中的A-A線的橫截面圖，示出在根據本發(fā)明的照相機的第一實施例中使用的致動器；圖4是示出在根據本發(fā)明的照相機的實施例中使用的致動器的上部的部分剖視圖；圖5A和圖5B是示出驅動線圈、驅動磁體、背面磁軛(backyokes)和吸引磁軛(attracting yokes)的相互位置關系的部分放大的俯視圖和正視圖；圖6和圖7A～7F是示出驅動磁體的移動和由磁性傳感器所產生的信號之間的關系的圖；圖8是示出控制器上的信號處理的框圖；圖9是示出安裝在固定板上的驅動線圈和安裝在可移動架上的三個驅動磁體的位置關系的圖；圖10是示出在平移和轉動可移動架時的線圈位置命令信號的圖；圖11是示出控制電流以使其流入驅動線圈的電路的例子的電路圖；圖12是根據本發(fā)明的致動器的第一實施例的變形例；圖13是根據本發(fā)明的致動器的第一實施例的另一變形例；圖14是示出根據本發(fā)明的平行移動裝置的第二實施例的部分剖切的正面部分剖視圖；圖15是示出平行移動裝置的第二實施例的側面剖視圖；圖16是示出平行移動裝置的第二實施例的后視圖；圖17是示出根據本發(fā)明的致動器的第三實施例的部分剖切的正面部分剖視圖；圖18是示出根據本發(fā)明的致動器的第三實施例的側面剖視圖；以及圖19是示出根據本發(fā)明的致動器的第三實施例的后視圖。
具體實施例方式
參考附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
首先，參考圖1～11來詳細說明根據本發(fā)明的照相機的第一實施例。圖1是示出根據本發(fā)明的照相機的第一實施例的剖視圖。
從圖1可以看出，由附圖標記1所表示的根據本發(fā)明的照相機的第一實施例包括鏡頭單元2和照相機體4。鏡頭單元2包括鏡筒6、多個安裝在鏡筒6內的拍攝鏡頭8、在預定平面內移動圖像穩(wěn)定鏡頭16的致動器10、以及分別用作振動感測裝置以檢測鏡筒6的振動的陀螺儀(gyro)34a、34b(圖1僅示出陀螺儀34a)。照相機1使用陀螺儀34a、34b來檢測振動，并響應于檢測結果，致動器10工作以移動圖像穩(wěn)定鏡頭16，從而獲得聚焦在照相機體4內的膠片平面F上的穩(wěn)定圖像。致動器10由后面將詳細說明的平行移動裝置11組合驅動裝置構成。在該實施例中，陀螺儀34a、34b分別使用壓電振動陀螺儀。此外，在該實施例中，圖像穩(wěn)定鏡頭16由一個透鏡構成，可選地，其可以是多于一個透鏡的一組透鏡。以下，在本說明書中，術語“圖像穩(wěn)定鏡頭”包括用來穩(wěn)定圖像的一個透鏡和一組透鏡。
接著，參考圖2～4來詳細說明致動器10。圖2是致動器10的正面部分剖視圖，圖3是沿圖2中的A-A線的橫截面圖，圖4是其上部的剖視圖。圖2是從圖1中的膠片平面F側看致動器10的圖示，示出被部分剖切的固定板12，僅為了理解的方便，以下將該視圖稱為“正視圖”。如圖2～4所示，致動器10具有固定在鏡筒6內的固定板12或固定部件；相對于固定板12被可移動地支撐的可移動架14或可移動部件；以及平行移動裝置11，其包括形狀上為球形并支撐可移動架14的三個鋼珠18。平行移動裝置11具有磁體30，用作將鋼珠18吸引到可移動架14上的球形部件吸引裝置；鋼珠接觸體(contact)31、31，其分別附于固定板12和可移動架14上，以使鋼珠18在它們之間光滑滾動。三個鋼珠18用作可移動部件支撐裝置，同時鋼珠接觸體31、32分別提供固定部件和可移動部件的支撐平面。
致動器10還具有安裝在固定板12上的三個驅動線圈20a、20b、20c；安裝在可移動架14上、分別與驅動線圈20a、20b、20c對應的位置處的三個驅動磁體22；以及磁性傳感器24a、24b、24c，即分別設在驅動線圈20a、20b、20c內的位置感測裝置。致動器10還具有安裝在固定板12上、使驅動磁體的磁力將可移動架14吸引到固定板12的吸引磁軛26；以及安裝在每個驅動磁體22的反面、使驅動磁體的磁力有效傳播到固定板12的背面磁軛28。驅動線圈20a、20b、20c和設在與其對應的位置處的驅動磁體22一起構成使可移動架14相對于固定板12平移和轉動的驅動裝置。驅動磁體22還用作保持磁體，以將可移動架14吸引到固定板12上，同時吸引磁軛26用作由保持磁體所吸引的磁體。
而且，如圖1所示，致動器10具有控制裝置或控制器36，其根據由陀螺儀34a、34b檢測到的振動和由磁性傳感器24a、24b、24c感測到的可移動架14的位置數據，來控制分別流入驅動線圈20a、20b、20c的電流。
鏡頭單元2安裝在照相機體4上以聚焦入射光束，并在膠片平面F上形成圖像。
近似為圓筒形的鏡筒6在其內部保持多個拍攝鏡頭8，并允許部分拍攝鏡頭8移動，從而進行調焦。
致動器10使可移動架14在平行于膠片平面F的平面內相對于固定在鏡筒6上的固定板12移動，從而使可移動架14上的圖像穩(wěn)定鏡頭16移動，以便即使當鏡筒6振動時，也能避免在膠片平面F上形成的圖像的振動。
固定板12的形狀近似為圓環(huán)狀，其上設有三個驅動線圈20a、20b、20c。從圖2可以看出，驅動線圈20a、20b、20c設在圓心與鏡頭單元2的光軸相同的圓上。在該實施例中，驅動線圈20a位于光軸的垂直上方，驅動線圈20b位于沿光軸的水平位置，驅動線圈20c位于分別與驅動線圈20a和20b相距135度中心角的位置。因此，驅動線圈中的相鄰線圈20a和20b、20b和20c、以及20c和20a，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。驅動線圈20a、20b、20c分別具有圓角方形(rounded square)的繞組(winding)，將這些線圈設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。
可移動架14的形狀近似為圓環(huán)狀，位于平行于固定板12的位置且覆蓋該固定板12。在可移動架14的中心孔中，安裝圖像穩(wěn)定鏡頭16。矩形驅動磁體22嵌在可移動架14的圓周上，并分別設在對應于驅動線圈20a、20b、20c的位置。在本說明書中，“對應于驅動線圈的位置”是指由驅動線圈產生的磁場在實質上所影響的位置。每個驅動磁體22在其反面具有矩形背面磁軛28，以便將來自驅動磁體22的磁通量高效率地設置為朝向固定板12。
在固定板12上的每個驅動線圈的反面，即在可移動架14的相對側，安裝矩形吸引磁軛26。由于將來自每個驅動磁體22的磁力施加在對應的吸引磁軛26上，因而可移動架14被吸引在固定板12上。在該實施例中，因為固定板12由非磁性材料形成，因此來自驅動磁體22的磁力線高效率地到達吸引磁軛26。
圖5A是示出驅動線圈20a、所對應的驅動磁體22、背面磁軛28、以及吸引磁軛26之間的位置關系的部分放大的俯視圖，圖5B是部分放大的正視圖。從圖2和圖5A及5B可以看出，均為矩形的驅動磁體22、背面磁軛28和吸引磁軛26使其各自的長邊相互沿長邊延伸，而同樣地使其各自的短邊相互沿短邊延伸。此外，驅動線圈20a以使其長邊和短邊平行于對應的矩形背面磁軛28的長邊和短邊的方式進行放置。驅動磁體22使其各磁中性軸C與安裝驅動磁體22的圓周的半徑一致。這樣，當電流流入對應的驅動線圈時，驅動磁體22接收圓的切線方向的驅動力。其余的驅動線圈20b、20c以與其各自對應的驅動磁體22、背面磁軛28和吸引磁軛26具有類似的位置關系的方式進行布置。在本說明書中，術語“磁中性軸C”是指連接從定義為驅動磁體22相對端的、以S極和N極表示的一個極性到另一個極性的轉變點的線。因此，在該實施例中，磁中性軸C經過矩形驅動磁體22的長邊的中點。此外，如圖5A所示，驅動磁體22也使其極性在深度方向上變化，假定圖5A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2～5中可以看出，驅動線圈20a、20b、20c分別圍繞磁性傳感器24a、24b、24c。當可移動架14在其中性位置時，每個磁性傳感器使靈敏度中心S位于驅動磁體22的磁中性軸C。在該實施例中，霍爾元件用于磁性傳感器。
圖6和圖7是示出驅動磁體22的位移和由磁性傳感器24a所產生的信號之間的關系的圖。如圖6所示，當磁性傳感器24a的靈敏度中心S位于驅動磁體22的磁中性軸C上時，來自磁性傳感器24a的輸出信號為零電平。隨著可移動架14沿其上的驅動磁體22移動而導致磁性傳感器24a的靈敏度中心S偏離磁中性軸，來自磁性傳感器24a的輸出信號發(fā)生變化。如圖6所示，當沿X軸方向即垂直于磁中性軸C的方向移動驅動磁體22時，磁性傳感器24a產生正弦信號。因此，當位移小時，磁性傳感器24a產生與驅動磁體22的位移大約成比例的信號。在該實施例中，當驅動磁體22的位移落在小于驅動磁體22的長邊的3％的范圍內時，從磁性傳感器24a輸出的信號與從磁性傳感器24a的靈敏度中心S到磁中性軸C的距離近似成比例。此外，在該實施例中，只要來自磁性傳感器的輸出與距離近似成比例，致動器10即可有效工作。
從圖7A～7C可以看出，當驅動磁體22的磁中性軸C位于磁性傳感器24a的靈敏度中心S時，在圖7B驅動磁體22轉動、或在圖7C驅動磁體22沿磁中性軸C的方向移動的情況下，來自磁性傳感器24a的輸出信號為零電平。而且，從圖7D～7F可以看出，當驅動磁體22的磁中性軸C偏離磁性傳感器24a的靈敏度中心S時，從磁性傳感器24a輸出的信號與如下圓的半徑r成比例該圓的中心等于靈敏度中心S，并與驅動磁體22的磁中性軸C相切。因此，對于與驅動磁體22的磁中性軸C相切的圓的相同半徑r，在如圖7D驅動磁體22沿垂直于磁中性軸C的方向移動、如圖7E驅動磁體22平移和轉動、以及如圖7F驅動磁體22沿任意方向平移的任何情況下，從磁性傳感器24a產生相同電平的信號。
盡管在此根據磁性傳感器24a說明了實施例，但其余磁性傳感器24b、24c在與對應驅動磁體22的位置關系下，也產生相同的信號。因此，分析分別由磁性傳感器24a、24b、24c所檢測的信號，能夠指定可移動架14在平移和轉動運動后相對于固定板12的位置。
從圖2可以看出，三個鋼珠18被設置在與設有固定板12的驅動線圈的圓分開的外圓上。鋼珠18以120度中心角的角度間隔相互分開，其中一個鋼珠18被設在驅動線圈20a和20b之間。如圖3所示，通過在對應于鋼珠18的位置上分別嵌入的球體吸引磁體30，將鋼珠18吸引到可移動架14上。因此，通過球體吸引磁體30將鋼珠18吸引到可移動架14上，同時通過驅動磁體22將可移動架14吸引到固定板12上，從而將鋼珠18夾在固定板12和可移動架14之間。這使得可移動架14在平行于固定板12的平面中被支撐，保持在這兩個部件之間的鋼珠18的滾動允許可移動架14以任意方向相對于固定板12平移和轉動。
鋼珠接觸體31、32沿各自的外周安裝在固定板12和可移動架14兩者上。當可移動架14通過夾在固定板12和可移動架14之間的鋼珠18移動時，鋼珠18分別在鋼珠接觸體31、32上滾動。因此，由于移動架14和固定板12任一部件相互滑動，因而可移動架14對于固定板12的相對運動將不產生摩擦力。優(yōu)選地，鋼珠接觸體31、32加工成光滑接觸表面，并由具有高表面硬度的材料制成，從而由于鋼珠的滾動來降低鋼珠18對鋼珠接觸體31、32的阻力。
而且，在該實施例中，鋼珠接觸體32由非磁性材料制成，以便來自吸引磁體3 0的磁通量高效率地到達每個鋼珠18。此外，優(yōu)選地，鋼珠接觸體31、32的厚度范圍分別從0.2mm～0.5mm。在該實施例中，鋼珠接觸體31、32由進行了無電鍍鎳電鍍的0.3mm厚的鋁制成。此外，在該實施例中，盡管鋼珠18采用由鋼制成的球體，但其不必為球體。因此，鋼珠18可以用任何使其與鋼珠接觸體32的各接觸表面通常為球面的替代物來代替。在本說明書中將這種形式稱為“球狀部件”。
然后，參考圖8來說明致動器10的控制。圖8是示出控制器36中的信號處理的系統(tǒng)結構的框圖。從圖8可以看出，由兩個陀螺儀34a、34b時刻檢測鏡頭單元2的振動，并將檢測結果傳送到內置在控制器36中的鏡頭位置命令信號生成裝置或算術運算電路38a、38b。在該實施例中，陀螺儀34a適合于感測鏡頭單元2的偏轉運動的角加速度，而陀螺儀34b適合于感測鏡頭單元的俯仰運動的角加速度。
在從陀螺儀34a、34b時刻接收角加速度時，算術運算電路38a、38b產生指示圖像穩(wěn)定鏡頭16移動到的隨時間變化的位置的命令信號。具體地，算術運算電路38a在時間積分處理中對由陀螺儀34a檢測的偏轉運動的角加速度進行兩次積分，并加上預定的校正信號以獲得鏡頭位置命令信號的水平分量，同樣地，算術運算電路38b通過對由陀螺儀34b檢測的俯仰運動的角加速度進行算術運算，來產生鏡頭位置命令信號的垂直分量。由此獲得的鏡頭位置命令信號用來隨時間變化地移動圖像穩(wěn)定鏡頭16，以便即使當在拍攝照片的曝光期間鏡頭單元2振動時，在照相機體4內的膠片平面F上聚焦的圖像振動但穩(wěn)定。
內置在控制器36中的線圈位置命令信號產生裝置適合于基于由算術運算電路38a、38b生成的鏡頭位置命令信號來產生與每個驅動線圈有關的線圈位置命令信號。線圈位置命令信號是在圖像穩(wěn)定鏡頭16移動到由鏡頭位置命令信號指示的位置的情況下，表示驅動線圈20a、20b、20c和其各自對應的驅動磁體22之間的位置關系的信號。具體地，當驅動磁體22和其各自的驅動線圈成對被移動到由線圈位置命令信號指示的位置時，圖像穩(wěn)定鏡頭16被移動到由鏡頭位置命令信號指示移動到的位置。在該實施例中，由于驅動線圈20a在光軸的垂直上方，因此與驅動線圈20a有關的線圈位置命令信號與從算術運算電路38a產生的鏡頭位置命令信號的水平分量相等。此外，由于驅動線圈20b位于光軸的側面，因此與驅動線圈20b有關的線圈位置命令信號與從算術運算電路38b產生的鏡頭位置命令信號的垂直分量相等。而且，基于鏡頭位置命令信號的水平和垂直分量，從線圈位置命令信號產生裝置或算術運算電路40產生與驅動線圈20c有關的線圈位置命令信號。
另一方面，由磁性傳感器放大器42a以預定的放大倍數來放大由磁性傳感器24a判定的驅動磁體22相對于驅動線圈20a的位移。差動電路44a允許電流以如下比率流入驅動線圈20a該比率與來自算術運算電路38a的線圈位置命令信號的水平分量和來自磁性傳感器放大器42a的與驅動線圈20a成對的驅動磁體22的位移之間的差成比例。因此，當線圈位置命令信號和來自磁性傳感器放大器42a的輸出之間的差為零時，沒有電流流入驅動線圈20a，導致驅動驅動磁體22的力也為零。
同樣地，由磁性傳感器放大器42b以預定的放大倍數來放大由磁性傳感器24b判定的驅動磁體22相對于驅動線圈20b的位移。差動電路44b允許電流以如下比率流入驅動線圈20b該比率與來自算術運算電路38b的線圈位置命令信號的垂直分量和來自磁性傳感器放大器42b的與驅動線圈20b成對的驅動磁體22的位移之間的差成比例。因此，當線圈位置命令信號和來自磁性傳感器放大器42b的輸出之間的差為零時，沒有電流流入驅動線圈20b，導致驅動驅動磁體22的力也為零。
同樣地，由磁性傳感器放大器42c以預定的放大倍數來放大由磁性傳感器24c判定的驅動磁體22相對于驅動線圈20c的位移。差動電路44c允許電流以如下比率流入驅動線圈20c該比率與來自算術運算電路40的線圈位置命令信號和來自磁性傳感器放大器42c的與驅動線圈20c成對的驅動磁體22的位移之間的差成比例。因此，當線圈位置命令信號和來自磁性傳感器放大器42c的輸出之間的差為零時，沒有電流流入驅動線圈20c，導致驅動驅動磁體22的力也為零。
參考圖9，現在將說明在平移可移動架14的情況下鏡頭位置命令信號和線圈位置命令信號的關系。圖9是示出設在固定板12上的驅動線圈20a、20b、20c與配置在可移動架14上的三個驅動磁體22的位置關系的圖。首先，三個驅動線圈20a、20b、20c分別位于半徑為R、中心與坐標系的原點(或零點)Q一致的圓上的L、M、N點。磁性傳感器24a、24b、24c也位于使其各自的靈敏度中心S分別與點L、M、N一致的位置。
當可移動架14位于中性位置時，或者當圖像穩(wěn)定鏡頭16的中心在光軸上時，與驅動線圈成對的驅動磁體22的磁中性軸C的中點也分別與點L、M、N一致。假定具有共同的原點Q的水平軸X和垂直軸Y分別在原點以135度與另一軸V相交，驅動磁體使其各自的磁中性軸C分別與X軸、Y軸和V軸一致。
然后，當移動可移動架14以使圖像穩(wěn)定鏡頭16的中心移動到點Q1，并進一步關于點Q1沿逆時針方向移動角度θ時，驅動磁體22的磁中性軸C的中點被分別移動到點L1、M1、N1。為了將可移動架14移動到該位置，需要與驅動線圈20a、20b、20c有關的線圈位置命令信號使其各自的信號電平分別與如下圓的半徑成比例這些圓使其各自的中心分別與點L、M、N一致，并且分別與直線Q1L1、Q1M1、Q1N1相切。該圓的這些半徑分別由rX、rY、rV來表示。
如圖9所示來判斷線圈位置命令信號rX、rY、rV的正、負條件。具體地，將點L1移動到第一象限的線圈位置命令信號rX為正，而移動到第二象限則為負；同樣地，將點M1移動到第一象限的命令信號rY為正，而移動到第四象限則為負。此外，將點N1移動到V軸以下的線圈位置命令rV被判定為正，而移動到V軸以上則為負。對于角度的正、負條件，使順時針方向為正號。因此，如果可移動架14從中性位置沿順時針方向轉動，則線圈位置命令信號rX、rY、rV分別假定為正、負、和負。
此外，現在假定點Q1、L1、N1的坐標分別為(j，g)、(i，e)和(k，h)，并且V軸和Y軸在角度α處相交。而且假定有經過點M且平行于直線Q1L1的輔助線A與經過點L且平行于直線Q1M1的另一輔助線B的交點P。
現在對直角三角形LMP應用正弦定理，給出以下方程 從以上方程得到以下公式LP＝R(cosθ+sinθ) (2)MP＝R(cosθ-sinθ) (3)LP‾=R(cosθ+sinθ)---(2)]]>MP‾=R(cosθ-sinθ)---(3)]]>使用項R、rX、rY、rV、θ、和α來分別表示坐標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)對于具有頂點坐標為(k，g)、(j，g)和(k，h)的直角三角形，可以用以下方程來表示所建立的關系
j-kg-h=tan(α+θ)=sin(α+θ)cos(α+θ)=sinαcosθ+cosαsinθcosαcosθ-sinαsinθ]]>(5)=rXcosθ+rYsinθ-Rsinθ(cosθ-sinθ)+Rsinα-rVcos(α+θ)-rXsinθ+rYcosθ-Rcosθ(cosθ-sinθ)+R+Rcosα+rVsin(α+θ)]]>以上方程(5)可以展開并重新整理為以下方程rXcosα-rYsinα-rV＝R(sinα+cosα)sinθ+Rsinθ(6)此外，在平移可移動架14的情況下，滿足θ＝0，并將以上方程(6)重新組織如下rXcosα-rYsinα-rV＝0(7)在該實施例中，也滿足α＝45°，則公式(7)可簡化如下rV=(rX-rY)2---(8)]]>因此，在該實施例中，當圖像穩(wěn)定鏡頭16響應于鏡頭位置命令信號而使其中心平移到坐標(j，g)時，為驅動線圈20a和20b分別生成線圈位置命令信號rX和rY，這些命令信號各自的信號電平與坐標j和g成比例，同時，通過應用公式(8)來計算驅動線圈20c的線圈位置命令信號rV。
線圈位置命令信號rX與來自圖8中的算術運算電路38a的輸出信號相同，而線圈位置命令信號rY與來自算術運算電路38b的輸出信號相同。同樣地，線圈位置命令信號rV與來自算術運算電路40的輸出信號相同，該算術運算電路40執(zhí)行與公式(8)提供的處理相同的算術運算。
然后，參考圖10，即在轉動可移動架14的情況下，鏡頭位置命令信號和線圈位置命令信號的關系。圖10是示出在平移和轉動可移動架14的情況下，線圈位置命令信號的圖。從圖10中可以看出，首先平移可移動架14以使安裝在可移動架14上的圖像穩(wěn)定鏡頭16的中心從點Q移動到另一點Q2，因此，安裝在可移動架14上的驅動磁體22被分別從點L、M、N移動到點L2、M2、N2。對于該平移運動，產生線圈位置命令信號rX、rY、rV。通過上述方程(8)可以獲得線圈位置命令信號的信號電平。在可移動架14關于點Q2沿著逆時針方向轉動角度η的情況下，將獲得命令信號rXη、rYη、rVη。
與圖9所示情況相同，首先假定點Q2的坐標和直線Q2N2與半徑為rV、中心為N的圓的切點的坐標分別為(j，g)和(k，h)，并且用零來替換方程(4)中的項θ，導出以下關系g＝rYj＝i＝rX(9)k=-Rsinα+rVcos(α+θ)=-R12+rV12]]>當可移動架14關于點Q2沿逆時針方向轉動角度η時，點L2、M2、N2分別移動到點L3、M3、N3。還假定成對的線段Q2L2和Q2L、Q2M2和Q2M、以及Q2N2和Q2N的夾角分別用β、δ、和γ來表示。此外，假定線段Q2L、Q2M、以及Q2N各自的長度表示為U、W、和V。線圈位置命令信號rXη、rYη、rVη各自的信號電平分別等于各自的中心為點L、M、N且與直線Q2L3、Q2M3、以及Q2N3相切的圓的半徑，因此，可建立如下表示的關系rXη＝Usin(β+η)＝U(sinβcosη+cosβsinη)rYη＝-Vsin(γ+η)＝-V(sinγcosη+cosγsinη) (10)rYη＝-Wsin(δ+η)＝-W(sinδcosη+cosδsinη)
根據一些數學關系，可以用以下表達式來代替sinβ、cosβ和其它項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)中的關系來替換公式(10)中各對應的項，以消除如β、γ、和δ的項，從而得到表示以下關系的公式rXη＝rXcosη+(R-rY)sinηrVη=rVcosη-(2rX+R-rV)sinη]]>(12)rYη＝rYcosη-(R-rX)sinη因此，為了將可移動架1 4移動到通過首先將圖像穩(wěn)定鏡頭16的中心平移到坐標(j，g)、然后關于所得到的點沿逆時針方向將其轉動角度η而確定的點上，首先通過公式(8)和(9)獲得線圈位置命令信號rX、rY、rV，然后用所獲得的值代替公式(12)中的對應項，以獲得對驅動線圈給出的線圈位置命令信號rXη、rYη、rVη。
在可移動架14沒有平移運動，而關于點Q沿逆時針方向轉動角度η的情況下，周零替換公式(12)中的rX、rY、rV項如下rXη＝Rsinη
rVη＝Rsinη(13)rYη＝-Rsinη因此，可以通過算術運算獲得線圈位置命令信號rXη、rYη、和rVη。
接著，參考圖11，說明控制器36的示例電路。圖11示出控制流入驅動線圈20a的電流的電路的例子。在圖11的電路中，省略啟動運算放大器的輔助電路例如電源線。首先，從圖11可以看出，電源電壓+VCC和地與電阻R7和R8串連連接在一起。運算放大器OP4的正輸入端連接到電阻R7和R8之間。運算放大器OP4的負輸入端連接到運算放大器OP4的輸出端。這樣，電阻R7和R8允許運算放大器OP4的輸出端的電壓達到電源電壓VCC和地電位GND之間的參考電壓VREF的電平，以便其可保持該電平。
另一方面，在磁性傳感器24a的第一和第二端子之間施加電源電壓+VCC。磁性傳感器24a的第三端子連接到參考電壓VREF。這樣，由于影響磁性傳感器24a的磁力發(fā)生變化，從而磁性傳感器24a的第四端子相應地在+VCC和GND之間變化。
磁性傳感器24a的第四端子連接到運算放大器OP1的負輸入端，其中間插入可變電阻VR2，并且可通過調節(jié)可變電阻VR2來調整從磁性傳感器24a的輸出增益?？勺冸娮鑆R1的相對固定端分別連接到+VCC和GND的電壓電平。可變電阻VR1的可變端連接到運算放大器OP1的負輸入端，其中插入電阻R1?？赏ㄟ^調節(jié)可變電阻VR1來調整從運算放大器OP1輸出的補償電壓。此外，運算放大器OP1的正輸入端連接到參考電壓VREF。運算放大器OP1的輸出端連接到運算放大器OP1的負輸入端，其中插入電阻R2。
產生與驅動線圈20a相關的線圈位置命令信號的算術運算電路38a被連接到運算放大器OP3的正輸入端。運算放大器OP3使其輸出端連接到運算放大器OP3的負輸入端。因此，運算放大器OP3用作線圈位置命令信號的緩沖放大器。
運算放大器OP1的輸出端連接到運算放大器OP2的負輸入端，其中插入電阻R3。此外，運算放大器OP3的輸出端連接到運算放大器OP2的正輸入端，其中插入電阻R4。這樣，從運算放大器OP2的輸出端產生來自磁性傳感器24a的輸出與線圈位置命令信號的差。運算放大器OP2使其正輸入端連接到參考電壓VREF，其中插入電阻R5，并使其輸出端連接到運算放大器OP2的負輸入端，其中插入電阻R6。通過這些電阻R5和R6來定義運算放大器OP2的正、負輸出增益。
運算放大器OP2使其輸出端連接到驅動線圈20a的其中一個相對端，并且驅動線圈20a的另一端連接到參考電壓VREF。因此，與來自運算放大器OP2的輸出和參考電壓VREF之間的電壓差相等的電流流入驅動線圈20a。流入驅動線圈20a的電流產生磁場，并使磁力影響驅動磁體22，最終產生驅動磁體22的位移。該磁力用來使驅動磁體22靠近線圈位置命令信號所指示的位置。一旦移動驅動磁體22，則從磁性傳感器24a的第四端子輸出的電壓發(fā)生變化。當驅動磁體22到達線圈位置命令信號所指示的位置時，向運算放大器OP2的正、負輸入端提供的電壓變得彼此相等，不再有電流流入驅動線圈20a。
上述圖11中的運算放大器OP1和OP2與圖8中的磁性傳感器放大器42a和差動電路44a相對應。盡管已說明了控制電流流入驅動線圈22a的電路，流入驅動線圈20b的電流也由同樣的電路來控制。此外，流入驅動線圈20c的電流可由同樣的電路來控制，但在這種情況下，算術運算電路40使其輸出連接到運算放大器OP3的正輸入端。算術運算電路40包括功能與運算放大器OP2相同的差動放大器、產生預處理電平的(1/2)1/2的分壓的電阻等。
參考圖1和8，將說明根據本發(fā)明的照相機1的第一實施例的操作。首先，接通照相機1的防振功能的啟動開關(未示出)，允許鏡頭單元2中的致動器10開始工作。內置在鏡頭單元2中的陀螺儀34a和34b隨時間變化地檢測在預定頻帶的振動，并且陀螺儀34a對算術運算電路38a產生偏轉方向的角加速度信號，同時陀螺儀34b產生俯仰方向的角加速度信號。算術運算電路38a在時間積分處理中對接收到的角加速度信號進行兩次積分以計算偏轉角度，并將計算結果進一步與預定的校正信號相加，以產生水平方向的鏡頭位置的命令信號。同樣，算術運算電路38b在時間積分處理中對接收到的角加速度信號進行兩次積分以計算俯仰角度，并將計算結果與預定的校正信號相加，以產生垂直方向的鏡頭位置的命令信號。在隨時間變化的基礎上，將圖像穩(wěn)定鏡頭16隨時間變化地移動到從算術運算電路38a、38b所產生的鏡頭位置命令信號所指示的位置，從而可穩(wěn)定聚焦在照相機體4內的膠片平面F上的圖像。
將從算術運算電路38a所產生的水平方向的鏡頭位置的命令信號傳送到差動電路44a，作為與驅動線圈20a有關的線圈位置命令信號rX。同樣，將從算術運算電路38b產生的垂直方向的鏡頭位置的命令信號傳送到差動電路44b，作為與驅動線圈20b有關的線圈位置命令信號rY。來自算術運算電路38a、38b的輸出被傳送到算術運算電路40，并且公式(8)所表示的算術運算能夠產生對驅動線圈20c的線圈位置命令信號rV。
另一方面，分別位于驅動線圈20a、20b、和20c內部的磁性傳感器24a、24b、和24c分別為磁性傳感器放大器42a、42b、和42c生成檢測信號。由磁性傳感器所檢測的檢測信號在磁性傳感器放大器42a、42b、和42c中被分別放大以后，被分別傳送到差動電路44a、44b、和44c。
差動電路44a、44b、和44c分別產生與來自磁性傳感器的所接收到的檢測信號和線圈位置命令信號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動線圈20a、20b、和20c。當電流流入驅動線圈時，產生與該電流成比例的磁場。由于該磁場，使安裝在驅動線圈對應位置的驅動磁體22分別向更靠近線圈位置命令信號rX、rY、及rV所指示的位置移動。當驅動磁體22由驅動力驅動時，可移動架14和固定板12之間的鋼珠18滾動，以使保持驅動磁體22的可移動架14在預定平面內光滑移動。同時，由于鋼珠18在鋼珠接觸體31、32上滾動，由可移動架14的移動引起的阻力僅僅為來自鋼珠在接觸表面滾動的滾動阻力，因此，在沒有滑動摩擦阻力的情況下，可移動架14可通過盡可能最小的驅動力來光滑移動。此外，鋼珠18和鋼珠接觸體31、32均由具有高表面硬度的材料制成，因此，鋼珠18和鋼珠接觸體31、32之間的滾動阻力被顯著降低。
驅動磁體22一旦到達由線圈位置命令信號所指示的位置，由于線圈位置命令信號等于檢測信號，所以來自差動電路的輸出變?yōu)榱汶娖?，并且移動驅動磁體的力也變?yōu)榱?。當外部干擾和/或線圈位置命令信號的變化使驅動磁體22偏離線圈位置命令信號所指定的位置時，恢復驅動線圈中的電流，使驅動磁體22返回所指定的位置。
隨時間變化地重復上述步驟，允許安裝在可移動架14上的圖像穩(wěn)定鏡頭16與驅動磁體22一起隨鏡頭位置命令信號到達所指定的位置。因此，穩(wěn)定聚焦在照相機體4內的膠片平面F上的圖像。
在根據本發(fā)明的照相機的第一實施例中，由于圖像穩(wěn)定致動器的可移動架可沿所期望的方向移動，而不使用在兩個不同方向引導的正交引導部件，因此致動器可具有簡單的結構。此外，在該實施例中，圖像穩(wěn)定致動器的可移動架可在預定平面內沿所期望的方向平移和轉動。
而且，在根據本發(fā)明的照相機的第一實施例中，由于致動器中所提供的平行移動裝置的可移動架由鋼珠來支撐，因此可移動架的移動基本不產生滑動摩擦阻力，并且小的驅動力就足以使可移動架光滑移動。而且，該簡單結構有利地使平行移動裝置的可移動架的重量減輕，這也使小的驅動力就能移動可移動架，從而最終獲得快速響應的致動器。
盡管已說明了本發(fā)明的第一實施例，但是可對其進行各種修改。特別地，在上述實施例中本發(fā)明用于膠卷照相機，但是它可用于任何靜物照相機或動畫照相機，包括數字照相機、視頻照相機等。此外，本發(fā)明可適用于與任何上述照相機的照相機體一起使用的鏡頭單元。此外，本發(fā)明可用作移動照相機的圖像穩(wěn)定鏡頭的平行移動裝置，或者移動元件例如XY臺(stage)等的任何其它的平行移動裝置。
此外，在上述第一實施例中，由于安裝在可移動架上的球形部件吸引磁體，鋼珠被吸引到可移動架上，但是可選地，球形部件吸引磁體可安裝在固定板上，同時鋼珠被吸引到固定板上。
而且，在上述第一實施例中，盡管球形部件或鋼珠通過磁力被吸引到可移動架上，但是可選地，球形部件可通過靜電力或任何其它的力被吸引到可移動架或固定板中的任一個上。
此外，在上述第一實施例中，三個球形部件或鋼珠相對于固定板來支撐可移動架，但是取而代之，可用四個或更多個球形部件來支撐可移動架。
此外，在上述第一實施例中，驅動線圈被安裝在固定部件上，而驅動磁體被安裝在可移動部件上，相反，驅動磁體可安裝在固定部件，而驅動線圈安裝在可移動部件。此外，在上述第一實施例中，使用三對驅動線圈和驅動磁體，可選地，可使用四對或更多對的驅動線圈和驅動磁體。此外，在上述第一實施例中，永久磁體用作驅動磁體，但對其也可選用電磁體。
在上述第一實施例中，磁性傳感器用作位置檢測裝置以檢測來自驅動磁體的磁力，并判定其各自的位置，可選地，除磁性傳感器外，可替換為任何位置檢測傳感器來檢測驅動磁體對驅動線圈的相對位置。
此外，在上述第一實施例中，驅動線圈被如下布置使驅動線圈對24a和24b、24c和24a、及24b和24c分別以90度、135度、及135度中心角相交，而可選地，可確定驅動線圈24c的位置以使驅動線圈24b和驅動線圈24c的交點處的中心角在公式90+α(0≤α≤90)所表示的范圍內。另外，驅動線圈24a和24b的交點處的中心角可以為除了90度以外的任意所期望的角度，并且三個驅動線圈相交的中心角范圍可以為90度到180度，例如由三個驅動線圈構成的全部三個中心角均為120度。
而且，在上述第一實施例中，驅動磁體的磁中性軸均沿徑向延伸，可選地，其可以朝向任何所期望的方向。優(yōu)選地，至少一個驅動磁體被布置為其磁中性軸沿徑向延伸。
圖12示出對本發(fā)明的上述第一實施例的變形例，其中分別與驅動線圈24a和24b成對的驅動磁體22的磁中性軸延伸為中心為點Q的圓的切線，而與驅動線圈24c成對的余下的磁體22的磁中性線與該圓的半徑一致地延伸。盡管在圖中省略，驅動線圈24a、24b、24c分別位于點L、M、N。在該例中，產生與驅動線圈24a、24b、24c相關的線圈位置命令信號rX、rY、及rV以指示將這些磁體從其各自的當前位置L、M、N移動到的位置。由于線圈位置命令信號，在可移動架14位于其中性位置的情況下，點L、M、N處的驅動磁體22的磁中性軸的中點被分別移到L4、M4、N4，同時，將圖像穩(wěn)定鏡頭16的中心從點Q移到點Q3。
在該變形例中，將線圈位置命令信號rX，即鏡頭位置命令信號的水平分量提供給點M處的驅動線圈24b，而將線圈位置命令信號rY，即鏡頭位置命令信號的垂直分量提供給點L處的驅動線圈24a。此外，在圖12所示情況下，將線圈位置命令信號rX和rY用公式(8)中的對應項來代替，給出由此獲得的與驅動線圈24c有關的線圈位置命令信號rV，結果，使點Q分別沿X軸和Y軸平移-rX和+rY。
然后，參考圖13，來說明根據本發(fā)明的上述第一實施例的另一變形例。該實施例不同于上述實施例之處在于，當無需控制可移動架14時，致動器45具有將可移動架14固定在固定板12上的鎖定機構。
從圖13可以看出，在該實施例中的致動器45在可移動架14的外周具有三個接合突起14a。固定板12也具有圍繞可移動架14的環(huán)形部件46，并且該環(huán)形部件46在其內周有三個接合元件46a，以分別與接合突起14a相配合。此外，可移動架14在其外周具有三個可移動部件保持磁體48。環(huán)形部件46在內周對應于可移動部件保持磁體48的位置上具有三個固定板保持磁體50，以便這兩組磁體產生磁力并在一對一的基礎上相互影響。而且，手動鎖定元件52從環(huán)形部件46的外部沿半徑方向向里延伸，并可沿環(huán)形部件46的圓周方向移動。手動鎖定元件52的頂端加工為U形凹槽52a。接合銷54位于可移動架14的外周，以便其容納在U形凹槽52a中，并與手動鎖定元件52接合。
將詳細說明致動器45的操作。首先，在圖13中，致動器45的可移動架沿逆時針方向轉動，因而，可移動架14的外周的接合突起14a分別與環(huán)形部件46中的接合元件46a相接合，從而將可移動架14固定在固定板12上。此外，在可移動架14上的可移動部件保持磁體48和環(huán)形部件46中的固定部件保持磁體50在圖13所示的狀況下幾乎不相互影響。當可移動架14沿逆時針方向轉動，并攜帶可移動部件保持磁體48更靠近固定部件保持磁體50時，固定部件保持磁體50對可移動架14施加磁力以使其沿順時針方向轉動。與磁力相斥，可移動架14進一步沿逆時針方向轉動，直到可移動部件保持磁體48經過固定部件保持磁體50，因此，固定部件保持磁體50對可移動架14施加磁力以使其沿逆時針方向轉動。該磁力迫使接合突起14a壓接接合元件46a，因此，接合突起14a和接合元件46a保持相互配合。這樣，在停止對致動器45的電源供應期間，保證接合突起14a和接合元件46a的穩(wěn)定接合，可移動架14被固定在固定板12上。
當圖13中手動鎖定元件52沿逆時針方向手動轉動時，可移動架14上的接合銷54被鉤在U形凹槽52a中，并且可移動架14也沿逆時針方向轉動。這樣，接合突起14a和接合元件46a可手動地相互連接。當手動鎖定元件54反向或沿順時針方向手動轉動時，可移動架14沿順時針方向轉動，這使得接合突起14a和接合元件46a相互分開。
該實施例中的致動器能夠轉動可移動架，并如該變形例那樣，容易實現該鎖定機構。
現在，參考圖14～16來說明根據本發(fā)明的平行移動裝置的第二實施例。除了不具有在第一實施例的照相機中所使用的致動器的驅動裝置的等同裝置外，本發(fā)明的平行移動裝置幾乎與第一實施例中的相同。因此，以下僅說明與第一實施例中的組件不同的組件，并且相同的附圖標記表示相同的組件，并省略其說明。
圖14、15和16是分別示出平行移動裝置100的正面部分剖視圖、側面剖視圖、以及后視圖。圖14示出從固定板112側看的平行移動裝置100，示出被部分剖切的固定板112，僅為了理解的方便，以下將該視圖稱為“正視圖”。
如圖14～16所示，平行移動裝置100具有固定板112或固定部件；相對于固定板112被可移動地支撐的可移動架114或可移動部件；以及支撐可移動架114的為球形部件的三個鋼珠18。可移動架114具有安裝在其中心的圖像穩(wěn)定鏡頭16。平行移動裝置100還包括吸引鋼珠18的鋼珠吸引磁體30；分別安裝在固定板112和可移動架114上的鋼珠接觸體31、32。此外，平行移動裝置100還具有三個保持磁體122；安裝在固定板112上的與保持磁體122的位置對應的三個吸引磁軛126；以及分別安裝在保持磁體122的反面、使保持磁體的磁通量有效傳播到對應的吸引磁軛126的三個背面磁軛128。保持磁體122、吸引磁軛126和背面磁軛128一起協(xié)同工作，作為可移動部件吸引裝置。
保持磁體122、吸引磁軛126和背面磁軛128分別設置在固定板112和可移動架114上的第一圓上，以120度中心角的間隔相互分開。保持磁體122、吸引磁軛126和背面磁軛128為矩形板，其形狀和尺寸都近似相同，使其各長邊與第一圓的切線平行。從圖15可以看出，保持磁體122、吸引磁軛126和背面磁軛128相互重疊，因此，背面磁軛128用來使來自保持磁體122的磁通量有效傳播到吸引磁軛126，從而使可移動架114能夠被吸引到固定板112上。
三個球形部件吸引磁體30被設置在可移動架114上，在從第一圓外的第二圓上以120度中心角的角度間隔相互分開。而且，從圖16可以看出，三個球形部件吸引磁體30分別在一對相鄰的保持磁體122之間的中點上，從以相同角度間隔而設置的保持磁體122以60度中心角分開。三個鋼珠18被球形部件吸引磁體30吸引，并被設置在這些磁體所在的位置。球形部件吸引磁體30允許鋼珠18被吸引到可移動架114上，同時可移動架114通過來自保持磁體122的磁通量被吸引到固定板112上，因此，鋼珠18被夾在可移動架114和固定板112之間。
在實際使用本發(fā)明的第二實施例中的平行移動裝置時，任意驅動裝置對可移動架114施加驅動力，以使其在平行于固定板112的平面內移動。同時，在鋼珠接觸體31、32上滾動的鋼珠18使可移動架114能夠相對于固定板112移動。由于可移動架114由三個鋼珠18支撐，因此，僅僅來自鋼珠18的滾動阻力稍微影響可移動架114，而幾乎沒有滑動摩擦阻力的影響。
在根據本發(fā)明的平行移動裝置的第二實施例中，對于可移動架的移動幾乎沒有滑動的摩擦阻力，因此，小的驅動力就足以使可移動架移動。
現在，參考圖17～19來說明根據本發(fā)明的致動器的另一實施例，即第三實施例。除彈性元件的彈性能夠將可移動架吸引到固定板上外，致動器的該實施例幾乎與在第一實施例的照相機中使用的致動器相同。
因此，以下僅說明與第一實施例中的組件不同的組件，并且相同的附圖標記表示相同的組件，并省略其說明。
圖17、18和19是分別示出致動器200的正面部分剖視圖、側面剖視圖、以及后視圖。圖17示出從靠近被部分剖切的固定板112側看的致動器200，以下將該視圖稱為“正視圖”。
如圖17～19所示，致動器200具有固定板212或固定部件；可移動地承載圖像穩(wěn)定鏡頭16的可移動架214或可移動部件；以及為球形部件的三個鋼珠18。致動器200還包括用作球形部件吸引裝置的磁體30；分別安裝在固定板212和可移動架214上的鋼珠接觸體31、32。三個鋼珠18一起用作可移動部件支撐裝置，同時鋼珠接觸體31、32分別構成固定部件和可移動部件的支撐平面。
致動器200還具有三個驅動線圈220a、220b、220c(220c未示出)；分別位于對應于驅動線圈的位置的三個驅動磁體222(僅示出兩個磁體)；以及分別位于驅動線圈內、以用作位置檢測裝置的磁性傳感器224a、224b、224c(僅傳感器224c未示出)。致動器200具有安裝在驅動磁體222反面、以使來自驅動磁體的磁力有效傳播到固定板212的背面磁軛228。驅動線圈和驅動磁體協(xié)同工作，作為相對于固定板212平移和旋轉可移動架214的驅動裝置。
如圖17所示，鋼珠18被設置在固定板12上的驅動線圈所在的圓的外圓上。三個鋼珠18以120度中心角的角度間隔相互分開，位于相鄰驅動線圈對之間的中點上。如圖18所示，通過嵌在可移動架214上以與鋼珠18的位置重疊的球形部件吸引磁體30，將鋼珠18吸引到可移動架214上。鋼珠18被夾在可移動架214和固定板212之間。這樣，可移動架214被保持在平行于固定板212的平面上，并且鋼珠18在這兩個部件之間的滾動允許可移動架214以任意方向相對于固定板212平移和旋轉。
此外，環(huán)形鋼珠接觸體31、32分別位于固定板212和可移動架214的外周，以與鋼珠18接觸。在鋼珠18被夾在固定板212和可移動架214之間的情況下，如果移動可移動架214，則將引起鋼珠18在鋼珠接觸體31、32之間滾動。因此，當可移動架214相對于固定板212移動時，它們之間不會產生滑動摩擦。
固定板212的形狀近似為圓環(huán)狀、或圓盤狀，并且提供與固定板同心的幾乎為圓環(huán)狀的固定板基底230。同樣地，可移動架214的形狀也近似為圓環(huán)狀、或圓盤狀，并且與可移動架214同心的幾乎為圓環(huán)狀的可移動架基底234安裝在可移動架上。如圖18所示，在固定板212和可移動架214的圓上，以120度中心角的角度間隔提供三對通孔212a、214a，并且通孔212a、214a相互對齊以完全成為一體。在成為一體的通孔212a、214a內，提供有彈簧232。
每個彈簧232使其一端沿軸向直線延伸，而另一端彎曲成鉤。將每個彈簧232的直線端插入位于與固定板基底230上的每個通孔212a相對應的位置處的小孔，并被焊接到固定板基底230上。另一方面，彈簧232有鉤子的一端由位于與可移動架基底234上的每個通孔214a對應的位置處形成的爪234a鉤住，并被焊接到可移動架基底234上。每個彈簧232有鉤子的一端被拉伸，然后由爪234a鉤住，因此，可移動架214通過彈簧232的彈力被拉向固定板212，如同將其吸引到固定板上一樣。這樣，鋼珠18被夾在固定板212和可移動架214之間。通孔對212a、214a尺寸足夠大，以便當可移動架214相對于固定板212平移而沒有超過其實際使用范圍時，彈簧232不會碰到每對通孔212a、214a的內壁。此外，安裝在可移動架214上的可移動架基底234和安裝在固定板212上的固定板基底230通過彈簧232相互連接，因此，彈簧232也可用作傳送固定板基底230和可移動架基底234之間的電信號的導體。
除了可移動架214通過彈簧232吸引到固定板212上而外，根據本發(fā)明的致動器200的第三實施例的操作與本發(fā)明的第一實施例中使用的致動器10的操作相同，因此，省略其詳細說明。
利用根據本發(fā)明第三實施例的致動器，對于可移動架的移動幾乎不產生摩擦阻力，因此，小的驅動力就足以使可移動架移動。
附圖中符號的簡單說明如下1照相機2鏡頭單元4照相機體6鏡筒8拍攝鏡頭10致動器11平行移動裝置12固定板14可移動板16圖像穩(wěn)定鏡頭18鋼珠20a驅動線圈
20b驅動線圈20c驅動線圈22驅動磁體24a磁性傳感器24b磁性傳感器24c磁性傳感器26吸引磁軛28背面磁軛30鋼珠吸引磁體31鋼珠接觸體32鋼珠接觸體34a陀螺儀34b陀螺儀36控制器38a算術運算電路38b算術運算電路40算術運算電路42a磁性傳感器放大器42b磁性傳感器放大器42c磁性傳感器放大器44a差動放大器44b差動放大器44c差動放大器45變形例的致動器46環(huán)形部件46a接合元件48可移動部件保持磁體
50固定部件保持磁體52手動止動部件52a U形凹槽54接合銷100平行移動裝置112固定板114可移動架122保持磁體126吸引磁軛128背面磁軛200致動器212固定板214可移動架220a驅動線圈220b驅動線圈220c驅動線圈222驅動磁體224a磁性傳感器224b磁性傳感器224c磁性傳感器228背面磁軛230固定板基底232彈簧234可移動架基底
權利要求
1.一種平行移動裝置，包括固定部件；可移動部件；至少三個球形部件，其設置在固定部件和可移動部件的支撐平面之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面。
2.根據權利要求1所述的平行移動裝置，其特征在于，該平行移動裝置還包括可移動部件吸引裝置，用來將可移動部件吸引到固定部件上。
3.根據權利要求1所述的平行移動裝置，其特征在于，通過磁力吸引該球形部件，設置在固定部件或可移動部件中的球形部件吸引裝置是球形部件吸引磁體。
4.根據權利要求2所述的平行移動裝置，其特征在于，可移動部件吸引裝置包括設置在固定部件和可移動部件中的任一個中的保持磁體；以及設置在固定部件和可移動部件中的另一個中、或與固定部件和可移動部件中的另一個成為整體的磁體，該磁體由保持磁體來吸引。
5.根據權利要求2所述的平行移動裝置，其特征在于，可移動部件吸引裝置包括將固定部件連接到可移動部件以將可移動部件拉到固定部件上的彈性元件。
6.根據權利要求2所述的平行移動裝置，其特征在于，球形部件相互之間等距離地設置在預定的圓上，可移動部件吸引裝置位于該圓內側。
7.一種致動器，包括固定部件；可移動部件；至少三個球形部件，其設置在固定部件和可移動部件的支撐平面之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面；至少三個驅動線圈，安裝在固定部件和可移動部件中的任一個上；驅動磁體，安裝在固定部件和可移動部件中的另一個上對應于驅動線圈的位置處；以及位置感測裝置，用來檢測驅動磁體對驅動線圈的相對位置；以及控制裝置，用來基于指示可移動部件要移動到的位置的命令信號來產生線圈位置命令信號，并響應于該線圈位置命令信號和由位置感測裝置檢測到的位置數據來控制流入每個驅動線圈的驅動電流。
8.一種鏡頭單元，包括鏡筒；位于鏡筒內的拍攝鏡頭；安裝在鏡筒內的固定部件；承載圖像穩(wěn)定鏡頭的可移動部件；至少三個球形部件，其設置在固定部件和可移動部件的支撐平面之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面；至少三個驅動線圈，安裝在固定部件和可移動部件中的任一個上；驅動磁體，安裝在固定部件和可移動部件中的另一個上對應于驅動線圈的位置處；以及位置感測裝置，用來檢測驅動磁體對驅動線圈的相對位置；振動感測裝置，用來檢測鏡筒的振動；鏡頭位置命令信號生成裝置，用來產生鏡頭位置命令信號，以基于來自振動感測裝置的檢測信號來指示圖像穩(wěn)定鏡頭要移動到的位置；以及控制裝置，用來基于來自鏡頭位置命令信號生成裝置的鏡頭位置命令信號來產生與驅動線圈有關的線圈位置命令信號，并響應于該線圈位置命令信號和由位置感測裝置檢測到的位置數據來控制流入驅動線圈的驅動電流。
9.一種照相機，其具有根據權利要求8所述的鏡頭單元。
全文摘要
一種平行移動裝置和具有該裝置的致動器、鏡頭單元和照相機，其特征是以簡單結構實現快速響應。用來實現上述目的的該平行移動裝置(11)包括固定部件(12)；可移動部件(14)；至少三個球形部件(18)，其設置在固定部件和可移動部件的支撐接觸體(31、32)之間，以平行于固定部件來支撐可移動部件；以及球形部件吸引裝置(30)，用來將球形部件吸引到固定部件的支撐平面或可移動部件的支撐平面。
文檔編號G02B7/04GK1776515SQ20051011484
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權日2004年11月19日
發(fā)明者野地孝義 申請人:株式會社騰龍