專利名稱：透鏡設(shè)備和照相機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可連接到照相機機身的透鏡設(shè)備，包括該透鏡設(shè)備的 照相機系統(tǒng)，以及具有用于減少由諸如照相機抖動之類的振動所引起 的圖像抖動的光學(xué)圖像穩(wěn)定單元的照相機。
背景技術(shù)：
日本專利申請公開出版物No. 8-184870討論了具有用于減少由 諸如照相機抖動之類的振動所引起的圖像模糊的光學(xué)圖像穩(wěn)定單元 的光學(xué)設(shè)備。
日本專利申請/^開出版物No. 8-184870中所討論的光學(xué)i更備具 有由彈性部件支撐的圖像穩(wěn)定單元。在此光學(xué)設(shè)備中，不需要用于當(dāng) 圖像穩(wěn)定操作關(guān)閉時固定圖像穩(wěn)定光學(xué)單元的鎖定機構(gòu)。
在此光學(xué)設(shè)備中，彈性部件的彈力被設(shè)置為抵消圖像穩(wěn)定單元的 自重。因而，當(dāng)圖像穩(wěn)定操作關(guān)閉時，圖像穩(wěn)定單元被設(shè)置為與光軸 對準(zhǔn)。
一般而言，攝影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能(或沒有光學(xué)像差)基本上 被設(shè)計為在光軸不彎曲的條件下最佳。相應(yīng)地，與光軸的偏離角(即， 出射光軸對于入射光軸的傾斜角)變得越大，諸如色差或邊緣亮度降 低之類的圖像劣化越大。
因此，為獲得最佳光學(xué)性能，優(yōu)選情況下，通過增大彈性部件的 彈力使圖像穩(wěn)定光學(xué)單元保持為盡可能地靠近光軸，以減小圖像穩(wěn)定 光學(xué)單元的由于其自重而導(dǎo)致的下降量。
考慮到節(jié)省電力，還有一個相互矛盾的要求，即，減小彈力以便 減小移動圖像穩(wěn)定光學(xué)單元所需的驅(qū)動力。
曰本專利申請</>開出版物No. 7-199263 (對應(yīng)于美國專利No.
6，064，826)討論了垂直于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元的光軸的方向的驅(qū)動范圍 隨著攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距的變化。
然而，日本專利申請公開出版物No. 7-199263和日本專利申請 公開出版物No, 8-184870中分別討論的設(shè)備沒有考慮照相機的姿勢 變化(例如，橫向取向和縱向取向之間的姿勢變化)。因而，圖像穩(wěn) 定光學(xué)單元可能會大大地偏離光軸位置。從而可能會發(fā)生不合適的圖 像穩(wěn)定操作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種透鏡設(shè)備和照相機，其可以根據(jù)諸如透鏡設(shè)備和 照相機之類的光學(xué)設(shè)備的姿勢變化而在光學(xué)性能(例如，光學(xué)像差) 的允許范圍內(nèi)執(zhí)行有利的圖像穩(wěn)定操作，并且可以減少耗電量。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，諸如透鏡設(shè)備、包括可互換式鏡頭的照 相機系統(tǒng)以及照相機之類的光學(xué)設(shè)備包括包括由支撐裝置通過多個 彈性部件支撐的圖像穩(wěn)定單元的攝影光學(xué)系統(tǒng)，被配置為沿垂直于所 述圖像穩(wěn)定單元的光軸的方向驅(qū)動所述圖像穩(wěn)定單元的致動器，被配 置為檢測所述圖像穩(wěn)定單元在所述垂直于所述光軸的方向上的位置 的位置檢測裝置，被配置為基于來自所述位置檢測裝置的輸出確定重 力方向的重力方向確定裝置，被配置為基于從所述重力方向確定裝置 輸出的關(guān)于所述重力方向的信息，設(shè)置所述圖像穩(wěn)定單元被保持的保 持位置的設(shè)置裝置，以及，被配置為基于關(guān)于保持位置的信息，控制 所述致動器以將所述圖像穩(wěn)定單元移動到所述保持位置的控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，諸如透鏡設(shè)備、包括可互換式鏡頭的 照相機系統(tǒng)以及照相機之類的光學(xué)設(shè)備包括包括由支撐裝置通過 多個彈性部件支撐的圖像穩(wěn)定單元的攝影光學(xué)系統(tǒng)，被配置為沿垂直 于所述圖像穩(wěn)定單元的光軸的方向驅(qū)動所述圖像穩(wěn)定單元的致動器， 被配置為檢測振動的振動檢測裝置，被配置為檢測所述圖像穩(wěn)定單元 在所述垂直于所述光軸的方向上的位置的位置檢測裝置，被配置為基 于根據(jù)來自所述振動檢測裝置的輸出確定的關(guān)于所述圖像穩(wěn)定單元
的驅(qū)動目標(biāo)位置的信息并基于來自所述位置檢測裝置的輸出，確定重 力方向的重力方向確定裝置，被配置為基于從所述重力方向確定裝置 輸出的關(guān)于所述重力方向的信息，設(shè)置垂直于所述圖像穩(wěn)定單元的所 述光軸的方向上的驅(qū)動范圍的設(shè)置裝置，以及，被配置為基于來自所 述振動檢測裝置的輸出以及關(guān)于所述驅(qū)動范圍的信息，控制所述致動 器以移動所述圖像穩(wěn)定單元的控制裝置。
通過下列參考附圖對示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其他特 征和方面將變得清晰。
并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分的
了本發(fā)明的 示例性實施例、特征，以及方面，并且與描述一起用于說明本發(fā)明的 原理。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鏡頭可互換型的
單鏡頭反光(SLR)數(shù)字照相機的剖面圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的圖像穩(wěn)定機構(gòu)的 詳細—見圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鏡頭可互換型的
SLR數(shù)字照相機的方框圖。
圖4是示出圖3中所示的照相機系統(tǒng)的操作的流程圖。
圖5A和5B是示出如何確定重力方向的示意圖。
圖6是示出對應(yīng)于每一種焦距的校正范圍的圖。
圖7是示出在對應(yīng)于每一種焦距的校正范圍內(nèi)執(zhí)行圖像穩(wěn)定所
需的驅(qū)動力的圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例、特征，以 及方面。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的鏡頭可互換型的
SLR數(shù)字照相機。如圖1所示，此SLR照相機包括照相機機身1。 可互換式鏡頭2連接到照相機機身1。
即，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的鏡頭可互換型的SLR數(shù)字照 相機是包括照相機機身1和可拆卸地連接到照相機機身1的可互換 式鏡頭2的光學(xué)設(shè)備。
照相機機身1具有下列組件。
在開始拍攝之前，反射鏡3位于穿過可互換式鏡頭2的光束的 光軸上。反射鏡3將光束的一部分反射到取景器光學(xué)系統(tǒng)。此外， 通過反射鏡3，光束的一部分通過副反射鏡4被導(dǎo)向聚焦檢測單元 5。在拍攝過程中，反射鏡3從光軸移開。聚焦檢測單元5包括會聚 透鏡和兩個重新成像透鏡、以及相位差型自動聚焦(AF)傳感器，諸 如電荷耦合器件(CCD)之類的線傳感器，其執(zhí)行兩個重新聚焦的物像 的光電轉(zhuǎn)換。諸如互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器或CCD 傳感器之類的圖像傳感器6執(zhí)行聚焦的物像的光電轉(zhuǎn)換，在拍攝過程 中穿過可互換式鏡頭2的光束在該圖像傳感器6上形成圖像。 取景器光學(xué)系統(tǒng)包括五角棱鏡7和取景器光學(xué)單元8。 構(gòu)成可互換式鏡頭2的攝影光學(xué)系統(tǒng)具有下列組件，即，第一 透鏡單元11、可移動用于進行聚焦的第二透鏡單元l2、可移動用于 改變放大倍率的第三透鏡單元13，以及第四透鏡單元14(圖像穩(wěn)定 單元)。穿過第一、第二、第三以及第四透鏡單元的拍^t聶光束的量被 光圏15限制。
第二透鏡單元12從AF驅(qū)動馬達16接收驅(qū)動力，并沿著光 軸移動，以執(zhí)行聚焦。
第三透鏡單元13通過變焦環(huán)(未示出)的傳動機構(gòu)在光軸方向 上被驅(qū)動。變焦環(huán)可以由攝影者操作，所述傳動機構(gòu)將操作力轉(zhuǎn)換為 在光軸方向上起作用的驅(qū)動力，以改變放大倍率。
第四透鏡單元14 (圖像穩(wěn)定單元)接收來自圖像穩(wěn)定驅(qū)動致動 器18的驅(qū)動力，而所述圖像穩(wěn)定驅(qū)動致動器18是基于從包括陀螺
儀的角振動檢測傳感器17輸出的檢測結(jié)果而被驅(qū)動的。如此，第四 透鏡單元14在垂直于光軸的方向上移動，以通過彎曲光軸進行角振 動校正。
圖2詳細示出圖1中所示的可在垂直于光軸的方向上移動的 圖像穩(wěn)定單元14,以及圖像穩(wěn)定驅(qū)動致動器18。在圖2中，透鏡51 被透鏡鏡筒52保持，該透鏡51是圖像穩(wěn)定單元14的組件。
透鏡鏡筒52具有銷52a，該銷52a與在基座鏡筒56 (下面 將描述)中形成的槽孔56a嚙合并支撐透鏡51,以便透鏡51可在 垂直于光軸的方向上移動。該透鏡鏡筒還限制透鏡51相對于光軸的 方向傾斜。此外，透鏡鏡筒52和基座鏡筒56分別具有多個銷52a 和凸輪56a。
驅(qū)動線圏53被整體地連接到透鏡鏡筒52,以在垂直方向上驅(qū) 動透鏡鏡筒52。驅(qū)動線圏53被設(shè)置成面向在基座鏡筒56上提供的 永磁鐵(未示出)。驅(qū)動線圏53可以被通電，以在垂直方向上生成 驅(qū)動力。
驅(qū)動線圏54被整體地連接到透鏡鏡筒52，以在水平方向上驅(qū) 動透鏡鏡筒52。驅(qū)動線圏54被設(shè)置成面向在基座鏡筒56上提供的 永磁鐵(未示出)。驅(qū)動線圏54可以被通電，以在水平方向上生成 驅(qū)動力。
壓縮彈簧55是用于從四個方向推動透鏡鏡筒52的彈性部件。 盡管本實施例使用壓縮彈簧作為彈性部件，但是，也可以使用張力彈 簧而不是壓縮彈簧。本實施例包括多個這樣的彈性部件。
當(dāng)驅(qū)動線圏53和54不被通電時，透鏡鏡筒52的保持位置 是由壓縮彈簧55的彈力和圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的自重之間的平衡 確定的，該單元14包括透鏡51和透鏡鏡筒52。另一方面，當(dāng)驅(qū)動 線圏53和54被通電時，透鏡鏡筒52的位置是由壓縮彈簧55的 彈力與由驅(qū)動線圏53和54所產(chǎn)生的驅(qū)動力和由于透鏡鏡筒52 的自重而存在的重力的總和之間的平衡確定的。
基座鏡筒56(靜態(tài)部件，即，為保持圖像穩(wěn)定而不移動的部件)
通過多個壓縮彈簧55支撐整個圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14。傳感器磁鐵 57a和57b被整體地固定在透鏡鏡筒52上。
傳感器磁鐵57a和57b面向連接到基座鏡筒56的霍爾元件 (未示出)。傳感器磁鐵57a和57b與透鏡鏡筒52 —起移動。從 而檢測圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的位置。
圖3是示出了鏡頭可互換型的SLR數(shù)字照相機系統(tǒng)的方框 圖，該系統(tǒng)包括對應(yīng)于圖1中所示的照相機機身1和可互換式鏡頭 2的照相機機身100和可互換式鏡頭200。
照相機中央處理單元(CPU) 101是微計算機。
照相機CPU 101控制照相機機身100中的每一部分的操作。 當(dāng)可互換式鏡頭200連接到照相機機身100時，照相4幾CPU 101通 過照相機觸點102向透鏡CPU 201傳輸信息以及從透鏡CPU 201 接收信息。
由照相機CPU 101向透鏡CPU 201傳輸?shù)男畔ň劢範(fàn)?態(tài)檢測信息。照相機觸點102包括用于向可互換式鏡頭200傳輸信 號的信號傳輸觸點，以及用于向可互換式鏡頭200提供電力的電源觸 點。
電源開關(guān)103可以由用戶操作。
照相機CPU 101是通過對電源開關(guān)103進行操作來啟動的。 然后，可以給系統(tǒng)中的致動器和傳感器中的每一個提供電力，并且可 對系統(tǒng)進行操作。
兩級行程型釋放開關(guān)104可以由用戶操作。
從釋放開關(guān)104輸出的信號被輸入照相機CPU 101。照相機 CPU 101響應(yīng)從釋放開關(guān)104輸出的信號而執(zhí)行下列操作。
當(dāng)從釋放開關(guān)104輸出的信號是第一行程開關(guān)SW1的ON 信號時，照相機CPU 101使測光電路105確定曝光量。此外，AF檢 測區(qū)域中的物體的聚焦?fàn)顟B(tài)由包括AF傳感器的聚焦?fàn)顟B(tài)檢測電路 106進行檢測。
根據(jù)聚焦?fàn)顟B(tài)的檢測結(jié)果，照相機CPU 101確定第二透鏡單元l2的位移量。然后，通過移動可互換式鏡頭200中的第二透鏡單元 12來執(zhí)行聚焦操作。從而，系統(tǒng)準(zhǔn)備好執(zhí)行拍攝。
當(dāng)檢測到第二行程開關(guān)(SW2)被操作時，照相機CPU 101向 可互換式鏡頭200中提供的透鏡CPU 201發(fā)送光圏操作指令。
然后，照相機CPU 101向膝光電路107發(fā)送膝光開始指令， 以執(zhí)行反射鏡朝上操作，并釋放快門。接下來，在成^^單元108中 執(zhí)行由攝影光學(xué)系統(tǒng)形成的物像的光電轉(zhuǎn)換。
光電轉(zhuǎn)換的信號被信號處理單元109進一步轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。 從其中輸出數(shù)字數(shù)據(jù)作為圖像數(shù)據(jù)。
圖像數(shù)據(jù)被圖像記錄單元110記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器 (FLASH存儲器)、磁盤以及光盤之類的記錄介質(zhì)上。
透鏡CPU 201控制可互換式鏡頭200中的每一單元的操作。此 外，當(dāng)可互換式鏡頭200被安裝在照相機機身100上時，透鏡CPU 201通過透鏡觸點202與照相機CPU101通信。
透鏡觸點202包括從照相機機身100向其傳輸信號的信號傳 輸觸點，以及從照相機機身100向其提供電力的電源觸點。
圖像穩(wěn)定操作開關(guān)203可以由用戶操作，以確定是否要執(zhí)行穩(wěn) 定圖像的操作(圖像穩(wěn)定操作)。
角振動檢測單元204(振動檢測單元)包括檢測部分以及計算輸 出部分，該檢測部分包括陀螺儀。
檢測部分根據(jù)從透鏡CPU 201發(fā)送的指令，檢測照相機的垂直 振動(仰俯(pitch)方向)的角速度和水平振動(偏轉(zhuǎn)(yaw)方向) 的角速度。
計算輸出部分對檢測部分的輸出信號進行電積分或機械積分，以
獲得位移信號并向透鏡CPU 201輸出該位移信號。
如參考圖2所描述的，圖像穩(wěn)定光學(xué)機構(gòu)205是這樣配置的， 保持透鏡51的透鏡鏡筒52被壓縮彈簧55 (彈性部件)懸吊，透 鏡鏡筒52被驅(qū)動單元在兩個方向、即垂直于光軸的平面上的水平方 向和垂直方向上驅(qū)動。
由于如上文所描述的，透鏡鏡筒52通過壓縮彈簧(彈性部件) 55被懸吊，因此，沒有用于當(dāng)圖像穩(wěn)定器關(guān)閉時閂鎖圖像穩(wěn)定光學(xué)單 元14的鎖定單元。
位置檢測單元206監(jiān)視圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14在垂直于光軸的 平面中的位置。
當(dāng)圖像穩(wěn)定器開啟時，校正驅(qū)動控制單元207基于由校正范圍 和位置設(shè)置單元209設(shè)置的校正范圍和位置，在垂直于光軸的平面 中在預(yù)定的校正范圍內(nèi)控制和驅(qū)動圖像穩(wěn)定單元14。校正范圍和位 置設(shè)置單元209設(shè)置在垂直于光軸的平面中的圖像穩(wěn)定光學(xué)單元 14的驅(qū)動范圍。
校正驅(qū)動控制單元207基于從角振動檢測單元204輸出的振 動檢測信息，確定可在垂直于光軸的方向上移動的圖像穩(wěn)定光學(xué)單元 14的目標(biāo)位移位置(目標(biāo)驅(qū)動位置)。
校正驅(qū)動控制單元207通過基于由位置檢測單元206檢測到 的位移位置和目標(biāo)位移位置之間的差執(zhí)行反饋控制，將圖像穩(wěn)定單元 14驅(qū)動到目標(biāo)位移位置。
順便提及，當(dāng)圖像穩(wěn)定器關(guān)閉時，圖像穩(wěn)定單元14在垂直于光 軸的平面中被移動到由校正范圍和位置設(shè)置單元209設(shè)置的位置。 然后，圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14被控制以保持其位置。
重力方向確定單元208確定重力方向。
當(dāng)圖像穩(wěn)定器關(guān)閉時，重力方向確定單元208基于從位置檢測 單元206輸出的圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14在垂直于其光軸的平面中的 位置信息，并基于攝影光學(xué)系統(tǒng)的光軸中心的位置的信息，確定重力 方向。
當(dāng)圖像穩(wěn)定器開啟時，重力方向確定單元208基于從位置檢測 單元206輸出的圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14在垂直于其光軸的平面中的 位置信息，并基于攝影光學(xué)系統(tǒng)的光軸中心的位置的信息，確定重力 方向，該光軸中心的位置的信息是通過檢測由校正驅(qū)動控制單元207 提供的對應(yīng)于目標(biāo)驅(qū)動位置的驅(qū)動電壓而獲得的。
下面將參考圖5A和5B詳細描述用于檢測重力方向的方法。
校正范圍和位置設(shè)置單元209設(shè)置圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14在垂 直于光軸的平面中的驅(qū)動范圍。
更具體來說，校正范圍和位置設(shè)置單元209基于來自重力方向 確定單元208的重力方向信息并基于來自焦距檢測單元210的焦 距信息，設(shè)置當(dāng)圖像穩(wěn)定器開啟時的校正范圍，以及當(dāng)圖像穩(wěn)定器關(guān) 閉時的保持圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的位置。
焦距檢測單元210包括變焦編碼器，并檢測攝影光學(xué)系統(tǒng)的變 焦位置。
焦距檢測單元210向透鏡CPU 201輸出有關(guān)焦距的信息。 聚焦單元211包括聚焦驅(qū)動部分(對應(yīng)于圖1中所示的AF 驅(qū)動馬達16)，該部分由透鏡CPU 201基于從照相才幾CPU 101發(fā) 送的關(guān)于用于使聚焦透鏡單元(對應(yīng)于圖1中所示的第二透鏡單元 12)對焦的驅(qū)動量的信息進行控制，聚焦單元211還包括聚焦透鏡單 元(對應(yīng)于圖1中的第二透鏡單元12)。
光圏單元212(對應(yīng)于圖1中所示的光圏15)包括光圏驅(qū)動部 分，該部分通過透鏡CPU201基于從照相機CPU 101發(fā)送的光圏操 作指令而被控制，光圏單元212還包括被光圏驅(qū)動部分驅(qū)動以限定孔 徑面積的光圏葉片。
圖4是示出圖3中所示的照相機系統(tǒng)的主操作的流程圖。 首先，在步驟1001中，照相機機身100的電源開關(guān)103被接通。
因此，系統(tǒng)開始向可互換式鏡頭200提供電力。
順便提及，當(dāng)設(shè)置新的電池或當(dāng)可互換式鏡頭200連接到照相 機機身IOO時，照相機機身100和可互換式鏡頭200開始相互通信。
接下來，在步驟1002中，照相機CPU 101確定是否從釋放開 關(guān)104輸出SW1信號。
如果輸出了 SW1信號(在步驟1002中為"是，，)，那么，在 步驟1003中，透鏡CPU 201確定圖像穩(wěn)定操作開關(guān)203是否接通
(即圖像穩(wěn)定模式(IS模式)是否開啟)。
如果IS模式開啟(在步驟1003中為"是")，那么，處理進入 步驟1004。如果IS模式關(guān)閉(在步驟1003中為"否")，那么， 處理進入步驟1012。
在步驟1004中，透鏡CPU 201開始檢測振動。在步驟1005 中，透鏡CPU 201基于關(guān)于向校正驅(qū)動控制單元207施加的對應(yīng)于 目標(biāo)驅(qū)動位置的驅(qū)動電壓的信息，并基于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的位 置信息，計算重力方向。
接下來，在步驟1006中，透鏡CPU 201基于焦3巨信息，計算 光學(xué)上允許的離開光軸的位移量。在步驟1007中，透鏡CPU 201基 于關(guān)于重力方向和允許的位移量的信息，確定圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14 的校正中心位置和校正范圍。
在預(yù)定的定時重復(fù)執(zhí)行步驟1005到1007中執(zhí)行的過程，以更 新校正中心和校正范圍。
接下來，在步驟1008中，照相機CPU 101開始光度測定(測 光)和AF (測距)，而透鏡CPU 201開始執(zhí)行AF控制(聚焦) 和圖像穩(wěn)定。
照機CPU 101和透鏡CPU 201重復(fù)步驟1002到1008 的循環(huán)，并在步驟1009中待機，直到通過完全按下釋放按鈕接通開 關(guān)SW2。
如果開關(guān)SW2被接通(在步驟1009中為"是")，則處理進 入步驟1010。
在步驟1010中，照相機CPU 101開始曝光操作。在曝光操作 過程中，透鏡CPU 201繼續(xù)執(zhí)行圖4象穩(wěn)定。
在步驟1011中，照相機CPU 101存儲曝光后的圖像。然后， 處理返回到步驟1002。
在步驟1012中，透鏡CPU 201基于關(guān)于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元 14的位置的信息，計算重力方向。
接下來，在步驟1013中，透鏡CPU 201基于焦距信息，計算
光學(xué)上允許的離開光軸的位移量。在步驟1014中，透鏡CPU 201基 于重力方向信息和關(guān)于光學(xué)上允許的位移量的信息，確定圖像穩(wěn)定光 學(xué)單元14的保持位置。
接下來，在步驟1015中，透鏡CPU 201將圖像穩(wěn)定光學(xué)單元 14驅(qū)動到在步驟1014中確定的保持位置。然后，透鏡CPU 201以 電的方式將圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14保持在確定的保持位置。
在預(yù)定的定時重復(fù)執(zhí)行步驟1012到1015中執(zhí)4亍的過程，以更 新保持位置。
接下來，在步驟1016中，照相機CPU 101執(zhí)行AF (測距操 作)，以及光度測定(測光)。然后，處理進入步驟1017。在步驟1017 中，照相機CPU 101和透鏡CPU 201重復(fù)步驟1002到1017的 循環(huán)，并在步驟1017中待機，直到通過完全按下釋放按鈕接通開關(guān) SW2。
如果開關(guān)SW2被接通(在步驟1017中為"是，，)，則處理進 入步驟1018，在該步驟中，照相機CPU 101執(zhí)行曝光操作，而不執(zhí) 行圖像穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的鏡頭可互換型SLR數(shù)字照相機 系統(tǒng)重復(fù)上文所描述的操作序列，直到電源開關(guān)103被斷開。如果 電源開關(guān)103被斷開，則照相機CPU 101和透鏡CPU 201之間的 通信被終止。此外，向可互換式鏡頭200的供電也停止。
下面將參考圖5A和5B描述用于計算重力方向的方法。
圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14被彈性部件保持。因而，如果彈性部件的 彈簧特性是線性的，則來自校正驅(qū)動控制單元207的驅(qū)動力基本上 與離開圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的平衡位置的位移量成比例。
執(zhí)行驅(qū)動所需的加速度影響驅(qū)動力。然而，假定執(zhí)行圖像穩(wěn)定所 需的加速度低得可以忽略。
如果每一個驅(qū)動單元都由音團和永磁鐵構(gòu)成，那么，提供到每一
個驅(qū)動單元(在本實施例的情況下為音圏)的通電電壓基本上與驅(qū)動 力成比例。
相應(yīng)地，可以將檢測到的通電電壓轉(zhuǎn)換為位移量。
例如，假定在彈性部件中沒有偏轉(zhuǎn)的狀態(tài)下(即，在圖像穩(wěn)定單
元14沒有由于其重量而下降的位置)，位置檢測單元206的檢測 位置中心與圖像穩(wěn)定單元14的光軸對準(zhǔn)。
在此情況下，由位置檢測單元206檢測到的位移和從圖像穩(wěn)定 光學(xué)單元14的驅(qū)動電壓轉(zhuǎn)換的位移量之間的差等于由于圖像穩(wěn)定 光學(xué)單元14的自重下降導(dǎo)致的位移量。相應(yīng)地，可以計算出重力方 向。
圖5A示出照相機被保持在水平位置的情況。在此狀態(tài)下，假 設(shè)，如果圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的光軸位于點A,則點A的位置將 被通過如下兩種方式確定如下文所描述的通過轉(zhuǎn)換圖像穩(wěn)定光學(xué)單 元14的驅(qū)動電壓計算出的位移，和由位置檢測單元206檢測到的 位移。
通過轉(zhuǎn)換提供的驅(qū)動電壓計算出的位移(X， Y): (X， Y) = (0.5 mm， 0.2 mm)。
由位置檢測單元206檢測到的位移(X，Y): (X， Y) = (0.5 mm， 0 mm)。
通過下面示出的計算獲得的位移指示了圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14 的自重和彈性部件的彈力之間的平衡點。
{(由位置檢測單元206檢測到的位移)-(通過轉(zhuǎn)換提供的驅(qū)動 電壓計算出的位移)} = (-0.2 mm， 0 mm).
圖5B示出了照相機被保持在垂直位置的情況。在此狀態(tài)下，如 果圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的光軸位于點B ，則點B的位置將被通 過如下兩種方式確定如下文所描迷的通過轉(zhuǎn)換圖像穩(wěn)定光學(xué)單元 14的驅(qū)動電壓計算出的位移，和由位置檢測單元206檢測到的位 移。
通過轉(zhuǎn)換提供的驅(qū)動電壓計算出的位移(X， Y): (X， Y) = (0.7 mm， 0 mm)。
由位置檢測單元206檢測到的位移(X，Y): (X， Y) = (0.5 mm, 0
mm).
通過下面的計算獲得的位移指示了圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的自 重和彈性部件的彈力之間的平衡點。
((由位置檢測單元206檢測到的位移)-(通過轉(zhuǎn)換提供的驅(qū)動 電壓計算出的位移)} = (-0.2 mm， 0 mm)
因此，可以基于每一個平衡位置的X和Y分量(X， Y)來確定 重力方向。
接下來，下面將參考圖6描述對應(yīng)于每一個焦距的保持位置和驅(qū) 動范圍中的每一個的變化。
下面，將基于對應(yīng)于每一個焦距的偏移靈敏度、相對于主光軸的 光學(xué)上允許的最大偏離角、以及在執(zhí)行圖像穩(wěn)定過程中的校正偏離角 的示例，描述在下列條件下的校正范圍。
在望遠端的偏移靈敏度是l度/亳米(當(dāng)圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14位 移1毫米時，偏離角是l度)。
在廣角端的偏移靈敏度是2度/毫米(當(dāng)圖像穩(wěn)定光學(xué)單元l4位 移1亳米時，偏離角是2度)。
在望遠端的允許的偏離角是0.5度(由于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元l4 的光軸相對于主光軸的偏移而導(dǎo)致的偏離角以及位移量分別是0.5度 和0.5毫米)。
在廣角端的允許的偏離角是0.5度(由于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14 的光軸相對于主光軸的偏移而導(dǎo)致的偏離角以及位移量分別是0.5度
和0.25毫米)。
在望遠端的校正角是士 0.3度(對應(yīng)于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元l4的位 移是±0，3毫米的情況)。
在廣角端的校正角是士 0.3度(對應(yīng)于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元H的位 移是±0.15毫米的情況)。
如圖6所示，在開關(guān)SW1被接通之前，由于彈性部件的彈力和 圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的自重之間的平衡，圖像穩(wěn)定光學(xué)單元"的光 軸從主光軸PO被位移到點Pl。根據(jù)本實施例，假設(shè)圖像穩(wěn)定光學(xué)
單元14的光軸由于其自重而相對于主光軸P0位移0.2mm。
對應(yīng)于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的光軸的位移的偏離角隨著攝影光 學(xué)系統(tǒng)的焦距而變化。當(dāng)攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距是在望遠端的焦距時， 偏離角是0.2度。另一方面，當(dāng)攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距是在廣角端的焦 距時，偏離角是0.4度。
接下來，將描述當(dāng)圖像穩(wěn)定模式開啟時在望遠端的圖像穩(wěn)定光學(xué) 單元14的校正范圍。
當(dāng)由焦距檢測單元210檢測到焦距是在望遠端時，確定光學(xué)上 允許的偏離角范圍Rt0(最大偏離角是0.5度，而位移量是0.5毫米)。
然后，基于來自重力方向確定單元208的重力方向信息，在允 許的偏離角范圍RtO內(nèi)確定在重力方向上下降的校正范圍中心Pt 和校正范圍Rt。
在此情況下，自重下降位置0.2度(位移量是0.2毫米)祐 沒置 為圖像穩(wěn)定單元14的校正范圍中心。此外，在校正偏離角是士0.3度 (其位移量是士0.3毫米)的條件下，執(zhí)行圖像穩(wěn)定。
當(dāng)攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距是在望遠端的焦距時，校正范圍中心Pt 與自重下降位置Pl相同。如此，在開關(guān)SW1被接通之后，使用此 點Pt作為起點，執(zhí)行圖像穩(wěn)定。
接下來，將描述當(dāng)圖像穩(wěn)定模式開啟時在廣角端的圖像穩(wěn)定光學(xué) 單元14的校正范圍。
當(dāng)由焦距檢測單元210檢測到焦距是在廣角端時，確定光學(xué)上 允許的偏離角范圍RwO (最大偏離角是0.5度，而位移量是0.25毫 米)。
然后，基于從重力方向確定單元208輸出的重力方向信息，在 允許的偏離角范圍RwO內(nèi)確定在重力方向上下降的校正范圍中心 Pw和校正范圍Rw。
在此情況下，一個不同于圖像穩(wěn)定單元14的自重下降位置的位 置(偏離角是0.2度，等于0.1毫米的位移量)被設(shè)置為校正范圍中 心。此外，還在校正偏離角是對應(yīng)于士0.15毫米的位移量的士0.3度的
條件下執(zhí)行圖像穩(wěn)定。
在廣角端，校正范圍中心PW與自重下降位置Pl不同。因而，
在開關(guān)SW1接通之后，圖像穩(wěn)定單元14的光軸以拍攝者在通過取 景器觀察圖像時不會感覺到不舒適的速度被移動到點Pw。接著，使 用此點Pt作為開始點執(zhí)行圖像穩(wěn)定。
此后，將參考圖7，描述當(dāng)在確定的圖像穩(wěn)定校正范圍內(nèi)執(zhí)行圖 像穩(wěn)定驅(qū)動時執(zhí)行圖像穩(wěn)定驅(qū)動所需的驅(qū)動推力。
用于驅(qū)動圖像穩(wěn)定單元14的驅(qū)動推力的大小在位置Pl處為 0，在該位置P1處，圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的自重與彈性部件的彈力 平衡。
如果用于推動圖像穩(wěn)定單元14的彈性部件的彈簧特性是線性 的，則驅(qū)動推力的大小必須與離開自重下降位置Pl的距離成比例。
參看圖7，當(dāng)基于相應(yīng)的焦距(在望遠端的焦距和在廣角端的焦 距)設(shè)置校正范圍(校正范圍Rt和Rw)時，將在望遠端和廣角端 驅(qū)動圖像穩(wěn)定單元14所需的推力相互進行比較。
在圖7中，推力以距點Pl的距離被表示，這是因為驅(qū)動推力 的大小與離開點Pl的位移成比例。
在圖7中，驅(qū)動推力Ft是在對應(yīng)于在望遠端的焦距的校正范 圍Rt中的最大力。驅(qū)動推力Fw是在對應(yīng)于在廣角端的焦距的校 正范圍Rw中的最大力。
此外，以主光軸P0作為校正范圍中心，確定類似的校正量(在 望遠端，校正偏離角是對應(yīng)于士0.3毫米位移的士0.3度，而在廣角端， 校正偏離角是對應(yīng)于士0.15毫米位移的±0.3度)。作為參考，圖7還 示出了驅(qū)動力Ft，和Fw，。驅(qū)動推力Ft'是在對應(yīng)于望遠端的校正 范圍Rt，中的最大力。驅(qū)動推力Fw'是在對應(yīng)于廣角端的校正范圍 Rw，中的最大力。
根據(jù)此比較，可以理解，與圍繞作為校正范圍中心的主光軸中心 執(zhí)行圖像穩(wěn)定的情況相比，驅(qū)動推力減小。
這是因為，除驅(qū)動推力之外，還需要用于抬起圖像穩(wěn)定單元14
的自重的推力，以便將主光軸設(shè)置為校正范圍中心。
另外，驅(qū)動圖像穩(wěn)定單元14所需的驅(qū)動電壓與驅(qū)動推力成比 例。如此，從上文所描述的圖像穩(wěn)定的結(jié)果可以理解，可以節(jié)省與驅(qū) 動推力的減小量同樣多的電力。
在前面的描述中，已描述即使當(dāng)圖像穩(wěn)定操作模式關(guān)閉時，仍根 據(jù)對應(yīng)于焦距確定的允許的偏離角來驅(qū)動和保持圖像穩(wěn)定單元14。 然而，如果彈性部件的彈簧常數(shù)比較大，以致于與允許的偏離角相比 對應(yīng)于自重下降位置的偏離角足夠小，則不需要驅(qū)動圖像穩(wěn)定單元 14。
根據(jù)上文所描述的示例性實施例，當(dāng)選擇了圖像穩(wěn)定模式時，基 于從重力方向確定單元208輸出的重力方向信息和從焦距檢測單元 210輸出的焦距信息，來確定圖像穩(wěn)定單元14的驅(qū)動范圍。
然后，在對應(yīng)于每一個焦距確定的光學(xué)上允許的偏離角內(nèi)，圍繞 由圖像穩(wěn)定單元14本身的重量所造成的下降點，執(zhí)行校正驅(qū)動。從 而，可以減小提供到驅(qū)動單元的電壓，而同時又滿足光學(xué)性能。
此外，重力方向確定單元208還基于圖像穩(wěn)定光學(xué)單元14的 檢測到的位置并基于輸入校正驅(qū)動控制單元207的對應(yīng)于目標(biāo)驅(qū)動 位置的驅(qū)動電壓，檢測重力方向。因此，即使在執(zhí)行圖像穩(wěn)定過程當(dāng) 中，也可以更新校正范圍。相應(yīng)地，即使在執(zhí)行圖像穩(wěn)定過程中拍攝 姿勢變化，也可以通過保持光學(xué)上允許范圍，來始終節(jié)省電力。
當(dāng)沒有選擇圖像穩(wěn)定模式時，基于從重力方向確定單元208輸 出的重力方向信息和從焦距檢測單元210輸出的焦距信息，來確定 圖像穩(wěn)定單元14的位置。
相應(yīng)地，圖像穩(wěn)定單元14被保持在對應(yīng)于每一個焦距的偏離角 的光學(xué)上允許范圍中的自重下降點，從而，可以共同實現(xiàn)良好的光學(xué) 性能和電力節(jié)省。
盡管已參考示例性實施例描迷了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明 并不局限于所公開的示例性實施例。下列權(quán)利要求的范圍應(yīng)該被給予 最寬的解釋，以便包含所有修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求2007年9月 21日提出的申請?zhí)枮镹o. 2007-245543的日本專利申請的優(yōu)先權(quán)，這里引用了此申請的全部內(nèi) 容作為參考。
權(quán)利要求
1. 一種可連接到照相機機身的透鏡設(shè)備，所述透鏡設(shè)備包括包括由支撐裝置通過多個彈性部件支撐的圖像穩(wěn)定單元(14)的攝影光學(xué)系統(tǒng)；被配置為沿垂直于所述圖像穩(wěn)定單元的光軸的方向驅(qū)動所述圖像穩(wěn)定單元的致動器；被配置為檢測所述圖像穩(wěn)定單元在所述垂直于所述光軸的方向上的位置的位置檢測裝置；被配置為基于來自所述位置檢測裝置的輸出，確定重力方向的重力方向確定裝置；被配置為基于從所述重力方向確定裝置輸出的關(guān)于所述重力方向的信息，設(shè)置所述圖像穩(wěn)定單元被保持的保持位置的設(shè)置裝置；以及被配置為基于關(guān)于保持位置的信息，控制所述致動器以將所述圖像穩(wěn)定單元移動到所述保持位置的控制裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡設(shè)備，進一步包括被配置為檢測 所述透鏡設(shè)備的振動的振動檢測裝置，其中，所述重力方向確定裝置 被配置為基于根據(jù)來自所述振動檢測裝置的輸出確定的關(guān)于所述圖 像穩(wěn)定單元的驅(qū)動目標(biāo)位置的信息，并基于來自所迷位置檢測裝置的 輸出，確定重力方向。
3 .根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡設(shè)備，進一步包括被配置 為檢測所迷攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距的焦距檢測裝置，其中，所述設(shè)置裝置可操作以基于從所述重力方向確定裝置輸出 的關(guān)于所述重力方向的信息以及從所述焦距檢測裝置輸出的關(guān)于焦 距的信息，設(shè)置所述圖像穩(wěn)定單元被保持的所述保持位置和所述圖像 穩(wěn)定單元的在垂直于所述光軸的方向上的所述驅(qū)動范圍中的至少一 個。
4. 一種照相機，包括包括由支撐裝置通過多個彈性部件支撐的圖像穩(wěn)定單元的攝影光學(xué)系統(tǒng)；被配置為沿垂直于所述圖像穩(wěn)定單元的光軸的方向驅(qū)動所述圖 像穩(wěn)定單元的致動器；被配置為檢測所述圖像穩(wěn)定光學(xué)單元在所述垂直于所述光軸的 方向上的位置的位置檢測裝置；被配置為基于來自所述位置檢測裝置的輸出，確定重力方向的重 力方向確定裝置；被配置為基于從所述重力方向確定裝置輸出的關(guān)于所述重力方 向的信息，設(shè)置所述圖像穩(wěn)定單元被保持的保持位置的設(shè)置裝置；以 及被配置為基于關(guān)于保持位置的信息，控制所述致動器以將所述圖 1象穩(wěn)定單元移動到所述保持位置的控制裝置，
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照相機，進一步包括被配置為檢測所 述照相機的振動的振動檢測裝置，其中，所述重力方向確定裝置被配置為，基于根據(jù)來自所述振動 檢測裝置的輸出確定的關(guān)于所述圖像穩(wěn)定單元的驅(qū)動目標(biāo)位置的信 息，并基于來自所述位置檢測裝置的輸出，確定重力方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的照相機，進一步包括被配置為 檢測所述攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距的焦距檢測裝置，其中，所述設(shè)置裝置可操作以基于從所述重力方向確定裝置輸出 的關(guān)于所述重力方向的信息以及從所述焦距檢測裝置輸出的關(guān)于焦 距的信息，設(shè)置所述圖像穩(wěn)定單元被保持的所述保持位置和所述圖像 穩(wěn)定單元的在垂直于所述光軸的方向上的驅(qū)動范圍中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明公開一種透鏡設(shè)備和照相機。所述透鏡設(shè)備包括包括由支撐部件通過多個彈性部件支撐的圖像穩(wěn)定單元的攝影光學(xué)系統(tǒng)，被配置為沿垂直于所述圖像穩(wěn)定單元的光軸的方向驅(qū)動所述圖像穩(wěn)定單元的致動器，被配置為檢測圖像穩(wěn)定單元的在垂直于光軸的方向的位置的位置檢測單元，被配置為基于來自所述位置檢測單元的輸出，確定重力方向的重力方向確定單元，被配置為基于從所述重力方向確定單元輸出的關(guān)于所述重力方向的信息，設(shè)置所述圖像穩(wěn)定單元被保持的保持位置的設(shè)置單元，以及，被配置為基于關(guān)于保持位置的信息，控制所述致動器以將所述圖像穩(wěn)定單元移動到所述保持位置的控制單元。
文檔編號G02B27/64GK101393377SQ20081014970
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者井上勝啟, 伊藤左和子, 杉田潤, 石川正哲, 赤田弘司 申請人:佳能株式會社