專利名稱：透鏡移動機構(gòu)和成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡移動機構(gòu)和成像設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，更特別地涉及通過提供吸引附著至透鏡支架的驅(qū)動磁鐵(magnet)的磁體(magnetic body)而實現(xiàn)功耗降低以及在透鏡支架移動時防止出現(xiàn)間隙(backlash)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
正如日本專利申請公開(KOKAI)No.2002-169073中所披露的，一些諸如視頻攝像機和照相機之類的成像設(shè)備在透鏡鏡筒中分別具有用于變焦或聚焦的移動透鏡，該移動透鏡在透鏡支架中被支承。
在專利文獻JPA No.2002-169073中所描述的成像設(shè)備中，驅(qū)動線圈附著在由沿光軸方向延伸的一對引導(dǎo)軸支承的可自由移動的透鏡支架上，磁軛固定在透鏡鏡筒中，驅(qū)動磁鐵被固定為與驅(qū)動線圈相對。
在這種成像設(shè)備中，當(dāng)驅(qū)動線圈通電時，沿根據(jù)通電方向的推進力通過驅(qū)動磁鐵和驅(qū)動線圈被提供給透鏡支架，當(dāng)被引導(dǎo)軸引導(dǎo)時，該透鏡支架和移動透鏡沿光軸方向移動。因此，由移動透鏡沿光軸方向的移動來進行聚焦調(diào)整或變焦調(diào)整。
現(xiàn)在諸如視頻攝像機、照相機的成像設(shè)備通常在由使用者握緊的狀態(tài)下進行攝像。根據(jù)使用者的握緊狀態(tài)或攝像角度，該成像設(shè)備有時會向左、右、上或下方傾斜。在成像設(shè)備的一些傾斜方向，移動透鏡的光軸方向向水平方向傾斜。此時，例如，如果光軸被引導(dǎo)在垂直方向或者接近垂直方向上，透鏡支架和移動透鏡由于它們自身的重力沿光軸方向(向下)移動，因此阻礙了聚焦調(diào)整和變焦調(diào)整。
因此，當(dāng)上述的沿光軸方向的傾斜在攝影時出現(xiàn)時，需要調(diào)整支承移動透鏡的透鏡支架沿光軸方向的移動以支承透鏡支架。但是，常規(guī)的成像設(shè)備通過將驅(qū)動線圈持續(xù)通電執(zhí)行透鏡支架的支承。因此，常規(guī)的成像設(shè)備具有較大的功率消耗的問題。
另一方面，由于在引導(dǎo)軸和由引導(dǎo)軸支承的可自由滑動的透鏡支架的承受(bearing)部分之間存在為了保證透鏡支架的平滑移動的空隙(clearance)，因此透鏡支架通過該空隙沿垂直于光軸的方向移動，透鏡支架與引導(dǎo)軸之間可能會出現(xiàn)間隙。
當(dāng)出現(xiàn)透鏡支架的間隙時，會出現(xiàn)所攝影的圖像在其中抖動的所謂的圖像抖動現(xiàn)象。例如，在透鏡支架中的幾微米的間隙數(shù)量可能會是在21英寸的監(jiān)視器上5mm至10mm范圍內(nèi)數(shù)量的圖像抖動。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要克服上述問題，通過獲得功率消耗的降低，以及防止透鏡支架在透鏡移動機構(gòu)和成像設(shè)備中移動時的間隙。
本發(fā)明的第一個方面是具有移動透鏡、透鏡支架、引導(dǎo)軸、驅(qū)動磁鐵、驅(qū)動線圈以及磁體的透鏡移動機構(gòu)。該移動透鏡用于變焦或聚焦。該透鏡支架在透鏡鏡筒內(nèi)支承該移動透鏡，并且沿該移動透鏡的光軸方向可自由移動地被支承。在該透鏡支架移動時，引導(dǎo)軸沿該移動透鏡的光軸方向引導(dǎo)該透鏡支架。驅(qū)動磁鐵附著于該透鏡支架。驅(qū)動線圈固定至該透鏡鏡筒，該驅(qū)動線圈的至少一部分與所述驅(qū)動磁鐵相對，并且該驅(qū)動線圈由于被通電而向該透鏡支架提供沿光軸方向的推動力。磁體固定至該透鏡鏡筒，該磁體設(shè)置在該驅(qū)動磁鐵的相對側(cè)上從而與該驅(qū)動磁鐵相對，該驅(qū)動線圈的至少一部分放置在該磁體和該驅(qū)動磁鐵之間，該磁體吸引該驅(qū)動磁鐵。
本發(fā)明的第二個方面在于具有透鏡鏡筒、透鏡支架、引導(dǎo)軸、驅(qū)動磁鐵、驅(qū)動線圈和磁體的成像設(shè)備。該透鏡鏡筒具有位于其內(nèi)部的用于變焦或聚焦的移動透鏡。該透鏡支架在透鏡鏡筒內(nèi)支承該移動透鏡，并且可沿該移動透鏡的光軸方向自由移動地被支承。在該透鏡支架移動時，引導(dǎo)軸沿該移動透鏡的光軸方向引導(dǎo)該透鏡支架。驅(qū)動磁鐵附著于該透鏡支架。驅(qū)動線圈固定至該透鏡鏡筒，該驅(qū)動線圈的至少一部分與所述驅(qū)動磁鐵相對，并且該驅(qū)動線圈由于被通電而向該透鏡支架提供沿光軸方向的推動力。磁體固定至該透鏡鏡筒，該磁體設(shè)置在該驅(qū)動磁鐵的相對側(cè)上從而與該驅(qū)動磁鐵相對，該驅(qū)動線圈的至少一部分放置在該磁體和該驅(qū)動磁鐵之間，該磁體吸引該驅(qū)動磁鐵。
因此，在本發(fā)明的透鏡移動機構(gòu)和成像設(shè)備中，驅(qū)動磁鐵被磁體所吸引，因而透鏡支架沿垂直于光軸方向的方向被壓至引導(dǎo)軸。
通過本發(fā)明，即使在當(dāng)移動透鏡的光軸向水平方向傾斜時驅(qū)動線圈未通電的狀態(tài)下，由于其自身的重力，支承移動透鏡的透鏡支架也不會沿光軸方向移動，透鏡支架能夠在所希望的位置處被支承而不需要進行驅(qū)動線圈的通電。因此能夠?qū)崿F(xiàn)降低圖像設(shè)備的功耗。
此外，由于透鏡支架被制為在透鏡支架沿光軸方向移動時被壓至引導(dǎo)軸，因此難以產(chǎn)生透鏡支架至引導(dǎo)軸的間隙，因而能夠防止圖像抖動的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，磁體由多個沿透鏡支架的移動方向延伸并在垂直該移動方向的方向彼此分離的磁性元件。因此，可以通過磁性元件的數(shù)量的增加或減少調(diào)整磁體至驅(qū)動磁鐵的吸引力。因此，透鏡支架至引導(dǎo)軸的壓力能夠被設(shè)置為一個所希望的值，從而透鏡支架沿光軸方向的移動可以是平滑的。


圖1是結(jié)合圖2-6示出根據(jù)本發(fā)明的透鏡移動機構(gòu)和成像設(shè)備的實施例的示意圖，圖1是示出該成像設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的概念性示意圖；圖2是示出透鏡移動機構(gòu)的放大的透視圖；圖3是示出該透鏡移動機構(gòu)的放大的前視圖；圖4是示出磁通量的狀態(tài)的概念性示意圖；圖5是示出另一個透鏡移動機構(gòu)的放大的透視圖；以及圖6是示出另一個透鏡移動機構(gòu)的放大的透視圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖描述用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的透鏡移動機構(gòu)和成像設(shè)備的實施例。下面示出的這些實施例是本發(fā)明的成像設(shè)備應(yīng)用于視頻攝像機，以及本發(fā)明的透鏡移動機構(gòu)應(yīng)用于安裝在視頻攝像機內(nèi)的透鏡移動機構(gòu)。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的范圍不限于視頻攝像機或安裝在視頻攝像機內(nèi)的透鏡移動機構(gòu)，而是本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用至包括照相機的具有移動圖像攝像和靜止圖像攝像的功能的各種成像設(shè)備，或者應(yīng)用至安裝在該成像設(shè)備內(nèi)的透鏡移動機構(gòu)。
成像設(shè)備1由設(shè)置在作為外殼提供的透鏡鏡筒2內(nèi)的每個所需的單元構(gòu)成(參見圖1)。在透鏡鏡筒2內(nèi)設(shè)置有位于前端部分的物鏡3、位于后端部分的諸如固態(tài)成像設(shè)備的成像裝置4、用于變焦或聚焦的透鏡移動機構(gòu)5、以及構(gòu)成設(shè)置在透鏡移動機構(gòu)5之間的光圈或快門的可移動機構(gòu)6。
每個透鏡移動機構(gòu)5都包括支承移動透鏡7的透鏡支架8、以及沿移動透鏡7的光軸方向移動該透鏡支架8的驅(qū)動裝置9。
可移動機構(gòu)6包括多個沿垂直于移動透鏡7的光軸方向的方向移動的可移動元件10、以及移動這些可移動元件10的驅(qū)動電動機11。通過由驅(qū)動電動機11的驅(qū)動力沿相互分離和相互接近的方向移動可移動元件10而打開和關(guān)閉光學(xué)系統(tǒng)的光路。
從物體穿過物鏡3的光經(jīng)過用于變焦的移動透鏡7、由可移動元件10的移動打開的光路、以及用于聚焦的移動透鏡7進入成像裝置4。
由成像裝置4獲得的圖像輸出被送至圖像處理單元12，并由圖像處理單元12執(zhí)行對該圖像輸出的預(yù)定處理。圖像處理單元12發(fā)送對于控制所必需的信息和類似物至算術(shù)處理單元3，發(fā)送攝影圖像至取景器(view finder)、監(jiān)視器及類似物以使它們顯示該攝影圖像，或者根據(jù)使用者的操作指令在記錄介質(zhì)上記錄圖像信息或類似物。包括微型計算機等的算術(shù)處理單元13發(fā)送控制指令信號至控制單元14，控制信號從控制單元14輸入可移動機構(gòu)6的驅(qū)動電動機11、透鏡移動機構(gòu)5的驅(qū)動裝置9等等以控制每個單元。
如圖2和3所示，透鏡支架8包括支承移動透鏡7的透鏡支承單元15、從透鏡支承單元15突出的軸套單元16和從透鏡支承單元15突出的突出單元17，軸套單元16和突出單元17被分別形成以使得能夠沿光軸方向延伸。軸套單元16和突出單元17從位于彼此相對的側(cè)面的側(cè)面邊緣突出，透鏡支承單元15的移動透鏡7位于它們之間，并且在突出單元17的末端部分處形成支承凹槽部分17a。
驅(qū)動磁鐵18附著于透鏡支架8的軸套單元16側(cè)上的末端部分(較低的末端部分)。例如，沿光軸方向驅(qū)動磁鐵18被磁化為N極和S極。
以與驅(qū)動磁鐵18相同的尺寸和形狀形成的接地磁軛19附著在驅(qū)動磁鐵18的表面(上表面)上。
位置探測磁鐵20附著在透鏡支架8的軸套單元16的一個側(cè)表面。位置探測磁鐵20被形成為沿光軸方向很長，并具有沿光軸方向依次形成的許多磁極。
在透鏡鏡筒2中，設(shè)置有沿光軸方向延伸的引導(dǎo)軸21(參見圖1)。每兩個引導(dǎo)軸21被設(shè)置在沿光軸方向位于它們之間的可移動機構(gòu)6的每個相對的側(cè)面中，并且用于變焦的透鏡支架8和用于聚焦的透鏡支架8分別由沿光軸方向可自由移動的兩個引導(dǎo)軸21支承。如圖2和3所示，在每個透鏡支架8中，一個引導(dǎo)軸21插入軸套單元16，另一個引導(dǎo)軸21插入支承凹槽部分17a。因此，透鏡支架8由可自由滑動的引導(dǎo)軸21支承。
在透鏡鏡筒2中，磁體22以固定在與驅(qū)動磁鐵18的下表面相對的位置處的狀態(tài)被設(shè)置。磁體22以由諸如鐵的磁性金屬材料制成的矩形板的形狀形成，并以與類似于驅(qū)動磁鐵18的尺寸和形狀形成。
在透鏡鏡筒2中，呈基本上為矩形框架的繞線形狀的驅(qū)動線圈23以被固定的狀態(tài)被設(shè)置。驅(qū)動線圈23設(shè)置在驅(qū)動磁鐵18和磁體22之間，并距驅(qū)動磁鐵18和磁體22預(yù)定間隔，以使得驅(qū)動線圈23的軸向可以被引導(dǎo)到連接驅(qū)動磁鐵18和磁體22的方向(參見圖2至4)。
在透鏡鏡筒2中，磁阻元件24設(shè)置在與探測磁鐵20的位置相對的位置處。
在如上所述形成的成像設(shè)備1中，如果驅(qū)動電流被提供給驅(qū)動線圈23，基于所提供電流的方向和驅(qū)動磁鐵18的磁極之間的關(guān)系根據(jù)驅(qū)動電流的方向的推動力被提供給透鏡支架8，由引導(dǎo)軸21引導(dǎo)透鏡支架8沿光軸方向移動。因此，移動透鏡7和透鏡支架8一起沿光軸方向移動，展示出變焦功能或聚焦功能。此時，與附著至透鏡支架8的位置探測磁鐵20相對的磁阻元件24的磁阻值隨著基于位置探測磁鐵20的移動的磁場的改變而改變，并因此探測到沿光軸方向的透鏡支架8的位置。
在透鏡支架8沿光軸方向移動時，所謂的作為與透鏡支架8的移動無關(guān)的磁通量的漏磁通F由驅(qū)動磁鐵18產(chǎn)生(參見圖4)。漏磁通F到達磁體22，接著由磁體22吸引驅(qū)動磁鐵18，該磁體22固定至與驅(qū)動磁鐵18相對的位置，并且驅(qū)動線圈23放置在磁體22和驅(qū)動磁鐵18之間。因此，附著有驅(qū)動磁鐵18的透鏡支架8被吸引至磁體22側(cè)，并且透鏡支架8沿光軸方向移動，軸套單元16的內(nèi)表面被壓至一側(cè)的引導(dǎo)軸21上。
此外，由于漏磁通F的產(chǎn)生與驅(qū)動線圈23的通電無關(guān)，因此透鏡支架8總是附著于磁體22側(cè)，與驅(qū)動線圈23的帶電狀態(tài)無關(guān)。
如上所述，在成像設(shè)備1中，一直吸引驅(qū)動磁鐵18的磁體22設(shè)置在驅(qū)動磁鐵18的相對側(cè)，其間放置有驅(qū)動線圈23。因此，即使在驅(qū)動線圈23未通電的狀態(tài)下，當(dāng)在使用圖像設(shè)備1中光軸方向從水平方向傾斜時，由于其自身的重力，支承移動透鏡7的透鏡支架8也不會沿光軸方向移動。因此，由于透鏡支架8能夠被保持在所希望的位置處而不需要進行驅(qū)動線圈23的任何通電，因而能夠?qū)崿F(xiàn)圖像設(shè)備1功耗的降低。
此外，由于軸套單元16的內(nèi)表面處于在透鏡支架8沿光軸方向移動時內(nèi)表面壓在一側(cè)的引導(dǎo)軸21上的狀態(tài)，透鏡支架8至引導(dǎo)軸21的間隙幾乎不會產(chǎn)生，從而能夠防止圖像抖動的產(chǎn)生。
此外，盡管上面已經(jīng)描述了采用位置探測磁鐵20和磁阻元件24作為用于執(zhí)行透鏡支架8在光軸方向的位置探測的裝置的例子，但是用于執(zhí)行透鏡支架8在光軸方向的位置探測的裝置不限于位置探測磁鐵20和磁阻元件24，并且可能廣泛地采用的是除上述那些元件之外的磁探測裝置、諸如霍爾元件(hallelement)之類采用光學(xué)探測的探測裝置等等。
盡管該例子在驅(qū)動磁鐵18的相對側(cè)上設(shè)置磁體22，驅(qū)動磁鐵18和磁體22之間放置有整個驅(qū)動線圈23，但是例如，如圖5所示，采用驅(qū)動線圈23A也是可能的該驅(qū)動線圈被設(shè)置為使得該驅(qū)動線圈的軸向可以與光軸方向一致，并且采用透鏡移動機構(gòu)5A也是可能的，其中透鏡移動機構(gòu)5A具有將磁體22設(shè)置為處于由磁體22插入驅(qū)動線圈23A的狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)。因此，在透鏡移動機構(gòu)5A中，驅(qū)動磁鐵18和磁體22彼此相對設(shè)置，其間放置有一部分驅(qū)動線圈23A。
此外，如圖6所示，同樣可能的是，采用由多個棒狀磁性元件22a構(gòu)成的磁體22B來配置透鏡移動機構(gòu)5B。該多個磁性元件22a用作磁體22B，并且磁體22B對驅(qū)動磁鐵18的吸引力能夠通過磁性元件22a的數(shù)量的增加或減少來調(diào)整。因此，透鏡支架8至引導(dǎo)軸21的壓力能夠被設(shè)置為一個所希望的值，從而透鏡支架9沿光軸方向的移動可以是平滑的。此外，盡管圖6中示出了采用每一個都具有矩形橫截面的磁性元件22a的例子，但是每個磁性元件的橫截面的形狀以及截面面積的大小都可任意設(shè)置，例如，諸如圓形、橢圓形和三角形之類的任意形狀可用作每個磁性元件的橫截面的形狀。
此外，還是在透鏡移動機構(gòu)5B中，采用驅(qū)動線圈23A也是可能的類似于透鏡移動機構(gòu)5A，該驅(qū)動線圈23A被設(shè)置為使得其軸向可以與光軸方向一致，并且使得磁性元件22a處于插入驅(qū)動線圈23A的狀態(tài)。
此外，在透鏡移動機構(gòu)5、5A和5B的任意一種情況下，任意設(shè)置磁體22和22B的厚度、尺寸和形狀，從而調(diào)整磁體22和22B至驅(qū)動磁鐵18的吸引力是可能的。因此，透鏡支架8至引導(dǎo)軸21的壓力可設(shè)置在一個所希望的值。特別是，通過改變磁體22和22B的厚度，很容易進行磁體22和22B至驅(qū)動磁鐵18的吸引力的調(diào)整。
在上面所述的最佳實施方式中所示的每個單元的任何具體的形狀和具體的結(jié)構(gòu)僅僅是實現(xiàn)本發(fā)明的具體化的例子，本發(fā)明的范圍不應(yīng)被解釋為受到那些形狀和結(jié)構(gòu)的限制。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計需求和其它因素可進行各種修改、組合、再組合及替換，只要這些修改、組合、再組合及替換在所附權(quán)利要求書或其等效物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種透鏡移動機構(gòu)，包括用于變焦或聚焦的移動透鏡；在透鏡鏡筒內(nèi)支承所述移動透鏡的透鏡支架，所述透鏡支架可沿所述移動透鏡的光軸方向自由移動地被支承；在所述透鏡支架移動時沿所述移動透鏡的光軸方向引導(dǎo)所述透鏡支架的引導(dǎo)軸；附著于所述透鏡支架的驅(qū)動磁鐵；固定至該透鏡鏡筒的驅(qū)動線圈，所述驅(qū)動線圈的至少一部分與所述驅(qū)動磁鐵相對，所述驅(qū)動線圈由于被通電而向所述透鏡支架提供沿光軸方向的推動力；以及固定至所述透鏡鏡筒的磁體，所述磁體設(shè)置在所述驅(qū)動磁鐵的相對側(cè)上與所述驅(qū)動磁鐵相對，所述驅(qū)動線圈的至少一部分放置在所述磁體和所述驅(qū)動磁鐵之間，所述磁體吸引所述驅(qū)動磁鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡移動機構(gòu)，其中，所述磁體由沿所述透鏡支架的移動方向延伸并沿垂直于該移動方向的方向分離的多個磁性元件構(gòu)成。
3.一種成像設(shè)備，包括具有位于其內(nèi)部的用于變焦或聚焦的移動透鏡的透鏡鏡筒；在透鏡鏡筒內(nèi)支承所述移動透鏡的透鏡支架，所述透鏡支架可沿所述移動透鏡的光軸方向自由移動地被支承；在所述透鏡支架移動時沿所述移動透鏡的光軸方向引導(dǎo)所述透鏡支架的引導(dǎo)軸；附著于所述透鏡支架的驅(qū)動磁鐵；固定至所述透鏡鏡筒的驅(qū)動線圈，所述驅(qū)動線圈的至少一部分與所述驅(qū)動磁鐵相對，所述驅(qū)動線圈由于被通電而向所述透鏡支架提供沿光軸方向的推動力；以及固定至所述透鏡鏡筒的磁體，所述磁體設(shè)置在所述驅(qū)動磁鐵的相對側(cè)上與所述驅(qū)動磁鐵相對，所述驅(qū)動線圈的至少一部分放置在所述磁體和所述驅(qū)動磁鐵之間，所述磁體吸引所述驅(qū)動磁鐵。
全文摘要
一種透鏡移動機構(gòu)，其包括用于變焦或聚焦的移動透鏡；在透鏡鏡筒的內(nèi)側(cè)中支承所述移動透鏡的透鏡支架，所述透鏡支架可沿所述移動透鏡的光軸方向自由移動地被支承；在所述透鏡支架移動時沿所述移動透鏡的光軸方向引導(dǎo)所述透鏡支架的引導(dǎo)軸；附著于所述透鏡支架的驅(qū)動磁鐵；固定至該透鏡鏡筒的驅(qū)動線圈，所述驅(qū)動線圈的至少一部分與所述驅(qū)動磁鐵相對，并且所述驅(qū)動線圈由于被通電而向所述透鏡支架提供沿光軸方向的推動力；以及固定至所述透鏡鏡筒的磁體，所述磁體設(shè)置在所述驅(qū)動磁鐵的相對側(cè)上與所述驅(qū)動磁鐵相對，所述驅(qū)動線圈的至少一部分放置在所述磁體和所述驅(qū)動磁鐵之間，所述磁體吸引所述驅(qū)動磁鐵。
文檔編號H02K33/00GK1912670SQ20061012122
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者末守良一, 津留亮介 申請人:索尼株式會社