用于光学仪器的图像稳定器的制作方法

专利名称：用于光学仪器的图像稳定器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对由手持摄像造成的图像模糊进行校正的图像稳定器。
背景技术：
包括数字静态照相机在内的许多光学仪器具有对由手持摄像产生的振动或照相 机抖动所造成的图像模糊进行校正的图像稳定器或抖动校正装置。图像稳定器由如下部件 构成抖动探测器，其用于探测照相机的抖动；保持器，其可移动地保持例如摄像透镜、或 图像传感器等光学元件；计算单元；致动器，其使保持器在光学元件与摄影光轴正交的平 面中移动；以及位置探测器，其用于探测光学元件的位置。计算单元根据例如角速度传感器 等抖动探测器的探测结果，来计算光学元件的移动方向和移动量。致动器利用计算出的移 动量作为目标值并利用位置探测器探测出的目前位置作为测量值，在照相机抖动时对光学 元件的移动进行反馈控制。 在以前的图像稳定器中，保持器利用引导轴和支撑件以光学元件可以在与摄影 光轴正交的方向上滑动的方式保持光学元件。然而，在引导轴与支撑件之间产生的颤动 和大摩擦力使保持器对致动器的跟随性变差。相应地，已经披露了如下一种类型的图 像稳定器光学元件由沿摄影光轴布置的弹性部件来保持，以减小光学元件移动时的摩 擦(例如，日本专利公开No. 02-066536、美国专利No. 7， 161,621和美国专利申请公开 No. 2007/0172220、 No. 2005/0110873和No. 2007/0047935)。然而，这种类型的图像稳定器 在摄影光轴方向上的尺寸较大。 为了在减小摩擦的情况下减小图像稳定器在摄影光轴方向上的尺寸，已经披露了 这样一种图像稳定器，在该图像稳定器中，光学元件由可在与摄影光轴正交的平面内弯曲 的单个或多个板簧来保持。根据日本专利公开No. 06-046314的图像稳定器具有用于保持 图像传感器的两对板簧。各对板簧布置成彼此平行。这两对板簧可在彼此正交的方向上弹 性弯曲。各个板簧的两端安装到固定件或可移动件上。 根据美国专利No. 7， 327， 952的图像稳定器，两对板簧由塑料一体地制成，或者利 用注射成型法而成为一体。该美国专利还描述了这样一种实施例，两对板簧通过U形金属 板簧而成为一体。 根据美国专利申请公开No. 2007/0297005的图像稳定器，带状板簧弯曲为矩形板 簧框架。板簧框架的两个水平侧固定到透镜镜筒，并且板簧框架的两个竖直侧保持具有图 像传感器的电路板。在板簧框架的上侧安装有磁体。磁体和安装到电路板上的线圈构成音 圈电动机。音圈电动机会使板簧框架变形，并且使电路板在与摄影光轴正交的平面内移动。
在使用板簧的任何上述图像稳定器中，各对板簧必须以高精度布置成彼此平行。 如果板簧不平行，则一个板簧会妨碍另一个板簧的弹性弯曲并且会干扰光学元件的平滑移 动。然而，根据日本专利公开No. 06-046314的图像稳定器因固定件和可移动件的尺寸精度 以及板簧的安装精度造成的不利影响而难以精确地将各对板簧平行布置。
美国专利No. 7， 327， 952披露的塑料板簧由注射成型法来制造。因此，板簧在减小厚度方面受到限制，并且不容易具有合适的弹性。在注射成型过程中，难以在模具中将各对 板簧设置成彼此平行。即使采用U形板簧，也会由于U形板簧的两个平行侧趋向于敞开，而 仍然难以将各对板簧精确地布置成彼此平行。 在根据美国专利申请公开No. 2007/0297005的图像稳定器中，音圈电动机必须相 对于矩形板簧框架的重心精确地产生驱动力，以使电路板在与摄影光轴正交的平面中移 动。然而，线圈和磁体之间的对准不良、板簧框架的偏转等会造成在不合适的方向(即，在 使电路板旋转的方向)上产生驱动力。在该方向上施加给矩形板簧框架的驱动力会造成整 个板簧框架变形。

发明内容
本发明的目的在于提供这样的图像稳定器以高精度彼此平行地布置一对板簧，
这对板簧用于以光学元件可以在与摄影光轴正交的平面内移动的方式保持光学元件。
根据本发明的一种图像稳定器包括基块，其固定到光学仪器上；光学元件保持 器，其用于保持布置在所述光学仪器的光学轴线上的光学元件；中间部件，其布置在所述光
学元件保持器的外侧；矩形框架形的第一金属片部件，其固定到所述光学元件保持器和所
述中间部件上；矩形框架形的第二金属片部件，其固定到所述中间部件和所述基块上；以
及致动器。所述第一金属片部件具有一对第一板簧，所述一对第一板簧是通过将所述第一
金属片部件的相对两侧弯曲成彼此平行并且与所述光学轴线平行而形成的。所述一对第一
板簧在与所述光学轴线正交的平面内可沿第一方向弹性变形。所述第二金属片部件具有一
对第二板簧，所述一对第二板簧是通过将所述第二金属片部件的相对两侧弯曲成彼此平行
并且与所述光学轴线平行而形成的。所述一对第二板簧在与所述光学轴线正交的平面内可
沿与所述第一方向交叉的第二方向弹性变形。所述致动器经由所述光学元件保持器来移动
所述光学元件，并使所述第一板簧或所述第二板簧弯曲，以抵消所述第一方向或所述第二
方向上的抖动。 优选的是，所述第一金属片部件的剩余两侧包括第一安装部分，并且所述第一安 装部分之一固定到所述光学元件保持器上，所述第一安装部分中的另一个固定到所述中间 部件上。还优选的是，所述第二金属片部件的剩余两侧包括第二安装部分，并且所述第二安 装部分之一固定到所述中间部件上，所述第二安装部分中的另一个固定到所述基块上。
优选的是，所述第一金属片部件布置成在与所述光学轴线正交的方向上在所述一 对第一板簧之间夹持所述光学元件保持器。还优选的是，所述第二金属片部件布置成在与 所述光学轴线正交的方向上在所述一对第二板簧之间夹持所述光学元件保持器、所述第一 金属片部件和所述中间部件。 所述图像稳定器还可以包括抖动探测器，其探测所述光学仪器的抖动；以及位 置探测器，其探测所述光学元件的位置。所述致动器根据来自所述抖动探测器的信号以及 来自所述位置探测器的位置信号来移动所述光学元件。 所述第一金属片部件、所述第二金属片部件和所述中间部件可以通过将单个金属 片进行弯曲而一体地形成为一体式金属片部件。此外，可以在所述一体式金属片部件上安 装增强板。 优选的是，所述第一安装部分具有臂，所述臂在所述光学元件保持器的背面延伸。所述臂设置有固定器，所述固定器从后方向所述光学元件保持器挤压所述光学元件。在所 述光学元件与所述固定器之间可以布置从所述光学元件向所述固定器传递热量的传热板。
优选的是，所述光学元件是图像传感器。优选的是，所述致动器是包括线圈和磁体 的音圈电动机。优选的是，所述位置探测器是这样的霍尔元件即，用于探测所述磁体的磁 场强度并根据所述光学元件的移动量来输出信号。 根据本发明的另一种图像稳定器包括基块，其固定到光学仪器上；光学元件保 持器，其用于保持布置在所述光学仪器的光学轴线上的光学元件；一体式金属片部件，其固 定到所述光学元件保持器和所述基块上；以及致动器。所述一体式金属片部件具有通过将 单个金属片进行弯曲而形成的相互平行的一对第一板簧和相互平行的一对第二板簧。所述 一对第一板簧在与所述光学轴线正交的平面内可沿第一方向弹性变形。所述一对第二板簧 在与所述光学轴线正交的平面内可沿第二方向弹性变形。所述致动器经由所述光学元件保 持器来移动所述光学元件，并使所述第一板簧或所述第二板簧弯曲，以减少所述第一方向 或所述第二方向上的抖动。 根据本发明，所述一对板簧可以以高精度布置成彼此平行。这允许板簧平滑地弯 曲，并且改善图像稳定器的精确度。此外，使用将两对板簧结合成一体的一体式金属片部件 可以显著地减少部件数目。


为了更全面地理解本发明和其优点，结合附图参考以下描述，其中图1是数字静态照相机的前方透视图；图2是数字静态照相机的后方透视图；图3是数字静态照相机的电路框图；图4是根据第一实施例的CCD支撑机构的前方透视图；图5是CCD支撑机构的后方透视图；图6是CCD支撑机构的分解前方透视图；图7A是照相机抖动之前的CCD支撑机构的正视图；图7B是照相机抖动之后的CCD支撑机构的正视图；图8是数字静态照相机的抖动校正模式的流程图；图9是根据第二实施例的一体式金属片部件的前方透视图；图10是具有增强板的一体式金属片部件的前方透视图；图11是根据第三实施例的具有固定器的第一金属片部件的后方透视图；以及图12是具有传热板的第一金属片部件的后方透视图，传热板布置在固定器与CCD之间。
具体实施例方式[第一实施例] 如图l所示，在照相机主体ll的前表面，数字静态照相机10具有容纳光学系统12 的镜筒13、以及将闪光照射到对象等上的闪光发光器14。 在照相机主体11的上表面设置有包括操作钮17和快门按钮18在内的操作部件。操作钮17用于打开和关闭电源并用于切换操作模式(在摄影模式、重放模式等模式之间切 换)。快门按钮18是二段式按压开关并用于拍摄图像。 一旦通过按压快门按钮18至一半 来打开第一段开关SW1 ，则数字静态照相机10为图像拍摄做好准备(曝光设定和对焦)。然 后，当通过完全按压快门按钮18而打开第二段开关SW2时，数字静态照相机10拍摄静态图 像并将图像数据存储到存储卡26中。 如图2所示，在照相机主体1的背面设置有液晶显示器(LCD)21、縮放按钮22、一 组光标键23、以及确定按钮24。响应所选择的操作模式，在LCD 21上显示实时图像、重放 图像、设定菜单屏幕等。縮放按钮22用于光学地或数字地改变縮放倍率。光标键23用于 改变设定、或从LCD 21上的设定菜单屏幕中选择项目。确定按钮24输入由光标键23所选 择的项目。 在照相机主体11的侧面设置有存储卡槽27。存储卡26可拆卸地插入到存储卡槽 27中。 在图3中，CPU 30控制数字静态照相机10的整体操作。更具体地说，CPU 30响应 操作钮17的旋转来打开或关闭数字静态照相机10，或者改变照相机的操作模式。CPU 30 响应对快门按钮18、光标键23和确定按钮24的按压来执行各种类型的操作。
光学系统12具有固定透镜组12a、縮放透镜组12b和聚焦透镜组12c。固定透镜 组12a布置在透镜镜筒13的最前部。縮放透镜组12b和聚焦透镜组12c布置为可以沿着 光学系统12的摄影光轴(光学轴线)"L"移动。縮放透镜组12b受步进电动机33驱动， 聚焦透镜组12c受步进电动机34驱动。CPU 30通过电动机驱动器35来控制縮放透镜组 12b和聚焦透镜组12c的位置(縮放和对焦)。各个透镜组具有单个或多个透镜元件。
在光学系统12后方布置有CCD 37，该CCD 37放置到如下基准位置即，在照相机 不抖动时，CCD 37的成像表面的中心与摄影光轴"L"一致。CPU 30通过CCD驱动器39来 控制CCD 37的驱动。CCD 37将由光学系统12形成的对象图像转换成电子摄像信号。可以 使用CMOS图像传感器等来代替CCD 37。 CCD 37由CCD支撑机构64(将在下文中进行描述)支撑为响应照相机抖动而可以 在与摄影光轴"L"正交的平面内移动。CCD支撑机构64具有第一音圈电动机(VCM)和第二 音圈电动机42。当X轴方向(横摆方向)表示数字静态照相机10的水平方向并且Y轴方 向表示数字静态照相机10的竖直方向(纵倾方向)时，第一VCM 42使CCD 37沿着X轴方 向移动，第二VCM 42使CCD 37沿着Y轴方向移动。CPU 30通过VCM驱动器43来控制第一 VCM和第二 VCM42。 CCD支撑机构64设置有探测CCD 37位置的位置探测器46。从位置探测器46输 出的CCD 37的位置数据输入到CPU 30中。抖动探测器47具有两个角速度传感器，角速度 传感器用于探测施加到数字静态照相机10上的X轴和Y轴方向的照相机抖动。将抖动数 据从抖动探测器47输入到CPU 30中。可以使用加速度计代替角速度传感器来用作抖动探 测器47。 CCD支撑机构64、第一 VCM和第二 VCM 42、位置探测器46、以及抖动探测器47构 成图像稳定器。在抖动校正模式下，CPU 30根据来自抖动探测器47的抖动数据和来自位 置探测器46的位置数据执行对第一 VCM和第二 VCM 42的反馈控制，并且响应照相机抖动 而使CCD 37的位置移动，以抑制在CCD 37的成像表面上产生的对象图像模糊。VCM驱动器43可以设置有进行反馈控制的差分放大器，来代替利用软件执行反馈控制的CPU 30。
来自CCD 37的摄像信号输入到模拟信号处理器50中，并且经过包括增益校正、相 关双采样等在内的模拟信号处理。从模拟信号处理器50中输出的摄像信号输入到A/D转 换器51中，并且转换成数字信号。经由总线52传送来自A/D转换器51的数字摄像信号， 并且由存储器控制器53将该信号写入到主存储器54中作为图像数据。
存储器控制器53根据来自与总线52连接的CPU 30的命令从主存储器54中读取 图像数据。除了A/D转换器51、存储器控制器53和CPU 30之外，数字信号处理器57、压縮 /解压电路58、外部存储器控制器61和显示控制器60也与总线52连接。
数字信号处理器57对从主存储器54中读出的图像数据进行预定的图像处理，例 如YC转换、伽马校正、轮廓校正和白平衡校正。压縮/解压电路58对从数字信号处理器57 中输出的图像数据进行预定的压縮处理，例如JPEG压縮处理。外部存储器控制器61将图 像数据写入到装载在存储卡槽27中的存储卡26内，或者从存储卡26中读取图像数据。显 示控制器60在LCD 21上显示图像数据、设定菜单屏幕等。 在静态图像摄影模式下，以预定读取速率从CCD 37中读取视场图像(活动图像)， 并且将视场图像暂时写入到主存储器54中作为图像数据。主存储器54中的图像数据经过 数字信号处理器57进行图像处理，并被发送给显示控制器60。这样，在LCD 21上显示由 CCD37拍摄的实时图像或直通图像(through image)。 当在LCD 21上看到直通图像时而框住画面之后，按压快门按钮18至一半。响应 该按压一半的动作，确定曝光量(快门速度和光圈值)，并自动地实现光学系统12的对焦。 如果完全按压快门按钮18，则以上述曝光量拍摄静态图像。在该静态图像摄影过程中，从 CCD 37读取帧图像并将帧图像写入到主存储器54中。存储在主存储器54中的图像数据经 过数字信号处理器57的图像处理以及压縮/解压电路58的压縮处理。静态图像的图像数 据在经过压縮处理之后由外部存储器控制器61写入到存储卡26中。在拍摄了静态图像之 后，在LCD 21上显示另一个直通图像以便为拍摄下一个静态图像做准备。
如果数字静态照相机10设置在重放模式下，则从存储卡26中读取图像数据，并使 图像数据经过压縮/解压电路58的解压处理。经解压的图像数据发送给显示控制器60， 从而在LCD 21上显示重放静态图像。对帧前进按钮的操作使得向前或向后逐帧地改变在 LCD 21上显示的静态图像。借助縮放操作，以一定倍率显示静态图像的一部分。如果数字 静态照相机10设置在活动图像摄影模式下，则响应对快门按钮18的操作而在预定的时间 内拍摄活动图像，并且将活动图像数据存储到存储卡26中。 如图4和图6所示，CCD支撑机构64由CCD保持器65、中间部件66、基块67、第一 金属片部件68、第二金属片部件69和CCD固定板70构成。第一线圈单元71安装到CCD保 持器65的侧面，第二线圈单元72安装到CCD保持器65的底面上。 CCD保持器65保持CCD 37，并且可以在与摄影光轴"L"正交的平面内移动。CCD 保持器65由塑料制成板状形状，并且在前表面上具有矩形曝光开口 65a。在CCD保持器65 的背面上，形成与曝光开口 65a连通的中空部分65b。 CCD 37配合到中空部分65b中。在 CCD保持器65的前表面上， 一对螺纹孔65c在位于X轴正侧的端部竖直地对准。
中间部件66由塑料制成为字母L的形状。该中间部件66具有水平部分66a，其 沿X轴方向延伸；以及竖立部分66b，其从水平部分66a向下(沿Y轴负向)延伸。在水平
8部分66a的前表面上设置有一对螺纹孔66c，在竖立部分66b的前表面上设置有一对螺纹孔 66d。 矩形框架形的基块67具有开口 67a，第二金属片部件69配合在开口 67a中。在基 块67的下侧的上表面上设置有突出到开口67a中的金属片部件安装部分67b。金属片部件 安装部分67b的宽度与第二金属片部件69的基块安装部分69d的宽度对应，并且金属片部 件安装部分67b在前表面上具有一对螺纹孔67c。在基块67的四个拐角处，形成用于将基 块67安装到透镜镜筒上的安装孔67d。 第一金属片部件68具有开口 68a， CCD保持器65配合到该开口 68a中；一对水 平板簧68b，其沿着X轴布置在开口 68a的上方和下方；以及CCD保持器安装部分68c和中 间部件安装部分68d，其沿着Y轴从水平板簧68b的两端延伸。在CCD保持器安装部分68c 中，在与螺纹孔65c对应的位置上形成一对安装孔68e。在中间部件安装部分68d中，在与 螺纹孔66d对应的位置上形成一对安装孔68f 。 在形成第一金属片部件68时，将矩形金属板簧框架的上侧和下侧弯曲成直角，因 此一对水平板簧68b彼此平行地形成为一体。不弯曲的左侧和右侧分别用作CCD保持器安 装部分68c和中间部件安装部分68d。 在对第二印刷线圈72b通电以沿Y轴方向移动CCD保持器65时， 一对水平板簧 68b在与摄影光轴"L"正交的平面内沿Y轴方向弹性弯曲。水平板簧68b以高精度加工而 成从而在摄影光轴"L"方向上的偏转量以微米为量级。 第二金属片部件69具有开口69a，中间部件66配合在该开口69a中；一对竖直 板簧69b，其沿着Y轴布置在开口 69a的两侧；以及中间部件安装部分69c和基块安装部分 69d，其沿着X轴在开口 69a的上方和下方延伸。在中间部件安装部分69c中，在与螺纹孔 66c对应的位置上形成一对安装孔69e。在基块安装部分69d中，在与螺纹孔67c对应的位 置上形成一对安装孔69f。 在形成第二金属片部件69时，将矩形金属板簧框架的左侧和右侧弯曲成直角，因 此一对竖直板簧69b彼此平行地形成为一体。不弯曲的上侧和下侧分别用作中间部件安装 部分69c和基块安装部分69d。 在对第一印刷线圈71b通电以沿X轴方向移动中间部件66时，一对竖直板簧69b 在与摄影光轴"L"正交的平面内沿X轴方向弹性弯曲。竖直板簧69b以高精度加工而成从 而在摄影光轴"L"方向上的偏转量以微米为量级。 通过将螺钉73穿过安装孔68e、68f、69e和69f进行紧固，将CCD保持器65、中间 部件66、基块67、第一金属片部件68和第二金属片部件69组装成CCD支撑机构64。 一对 水平板簧68b与第一金属片部件68成一体， 一对竖直板簧69b与第二金属片部件69成一 体。这样，可以在保持一对水平板簧68b之间的平行性以及一对竖直板簧69b之间的平行 性的情况下，将第一金属片部件68和第二金属片部件69安装到CCD保持器65、中间部件 66和基块67上。 第一线圈单元71具有第一安装板71a，其安装到CCD保持器65的侧面；大致环 形的第一印刷线圈71b，其安装到第一安装板71a的前表面；以及第一霍尔元件71c，其布 置在第一印刷线圈71b的中心。类似地，第二线圈单元72具有第二安装板72a，其安装到 CCD保持器65的底面；大致环形的第二印刷线圈72b，其安装到第二安装板72a的前表面；以及第二霍尔元件72c，其布置在第二印刷线圈72b的中心。如图7A所示，第一固定磁体75 布置成与第一印刷线圈71b相面对。第二固定磁体76布置成与第二印刷线圈72b相面对。 第一印刷线圈71b和第一固定磁体75构成使CCD 37沿着X轴方向移动的X轴VCM 42。第 二印刷线圈72b和第二固定磁体76构成使CCD 37沿着Y轴方向移动的Y轴VCM 42。
X轴和Y轴VCM 42是已知的扁绕线圈型音圈电动机。第一固定磁体75在第一印刷 线圈71b周围产生磁场，第二固定磁体76在第二印刷线圈72b周围产生磁场。当X轴VCM 驱动器43向位于第一固定磁体75的磁场中的第一印刷线圈71b供应电流时，产生X轴方 向上的洛伦兹力。当Y轴VCM驱动器43向位于第二固定磁体76的磁场中的第二印刷线圈 72b供应电流时，类似地，产生Y轴方向上的洛伦兹力。洛伦兹力的方向取决于电流流过第 一印刷线圈71b和第二印刷线圈72b的方向，并且洛伦兹力的大小取决于电流值。
第二印刷线圈72b中所产生的洛伦兹力使CCD保持器65沿着Y轴方向移动，并同 时使水平板簧68b弯曲。类似地，第一印刷线圈71b中所产生的洛伦兹力使中间部件66和 CCD保持器65沿着X轴方向移动，并同时使竖直板簧69b弯曲。 第一霍尔元件71c、第二霍尔元件72c、第一固定磁体75和第二固定磁体76构成 位置探测器46。第一霍尔元件71c探测第一固定磁体75的磁场强度，并输出探测信号。第 二霍尔元件72c探测第二固定磁体76的磁场强度，并输出探测信号。如图7B所示，当CCD 保持器65沿着Y轴方向移动以抵消照相机抖动时，第二固定磁体76的磁场强度改变。第 二霍尔元件72c从磁场强度的变化来探测CCD37在Y轴方向上的位置。类似地，当中间部 件66沿着X轴方向移动时，第一固定磁体75的磁场强度改变。第一霍尔元件71c从磁场 强度的变化来探测CCD 37在X轴方向上的位置。 如图5所示，CCD 37从成像表面侧配合到中空部分65b中。在CCD 37的背面安 装有用于将CCD 37电连接至主电路板的挠性印刷电路(FPC)79，该主电路板具有CPU 30、 CCD驱动器39、 VCM驱动器43等。FPC 79具有挠曲部79a，该挠曲部79a具有帮助CCD保 持器65平滑移动的多个挠曲部分。 FPC 79包括一体地形成的连接部分79b和79c。连接部分79b与设置在第一线圈 单元71的背面上的端子71d电连接，以允许连接部分79b与第一线圈单元71连接。连接 部分79c与设置在第二线圈单元72的背面上的端子72d电连接，以允许连接部分79c与第 二线圈单元72连接。因此，第一印刷线圈71b、第二印刷线圈72b、第二霍尔元件71c和第 二霍尔元件72c与主电路板上的VCM驱动器43和CPU 30电连接。 通过使螺钉82穿过形成在CCD固定板70的拐角上的三个孔70a以及CCD保持器 65的螺纹孔65e，将CCD固定板70紧固到CCD保持器65上。CCD固定板70从后方通过FPC 79使CCD 37的前表面挤压中空部分65b的定位表面65f 。 将参考图8描述上述实施例的操作。为了拍摄静态图像，通过对操作钮17进行操 作将数字静态照相机10设置在摄影模式下。为了防止由手持摄像产生图像模糊，还选择抖 动校正模式。 在未产生照相机抖动时，如图7A所示，水平板簧68b和竖直板簧69b是笔直的。在 该情况下，由CCD保持器65保持的CCD 37保持在CCD 37的中心与摄影光轴"L"对准的基 准位置。 —旦发生照相机抖动，则安装到透镜镜筒13或照相机主体11上的抖动探测器47CN 101762939 A
说明书
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快速地启动。抖动探测器47输出表示照相机在X轴(横摆)和Y轴(纵倾)方向上抖动 的大小的探测信号(X轴角速度和Y轴角速度)，并将探测信号发送给CPU 30。 CPU 30根据 各个角速度的积分值计算CCD 37在X轴和Y轴各方向上的目标移动量。将这些目标移动 量发送给VCM驱动器43。 X轴VCM驱动器43具有X轴差分放大器，Y轴VCM驱动器43具有Y轴差分放大 器。各个差分放大器利用目标移动量作为目标值并利用目前位置作为测量值来执行对CCD 37位置的反馈控制。X轴方向上的目前位置由第一霍尔元件71c来探测，Y轴方向上的目 前位置由第二霍尔元件72c来探测。 响应所产生的照相机抖动，根据X轴和Y轴角速度来计算目标移动量。由于CCD 37此时处于基准位置，VCM驱动器43在照相机开始抖动时经由印刷线圈71b和72b供应大 电流以在第一印刷线圈71b和第一固定磁体75之间以及在第二印刷线圈72b和第二固定 磁体75之间产生大洛伦兹力。如图7B所示，洛伦兹力使CCD保持器65沿着与照相机抖动 相反的方向移动，同时使水平板簧68b和竖直板簧69b弹性弯曲。CCD保持器65的移动使 CCD 37的目前位置改变。这样，目标移动量与目前位置之间的差值减小，并且使流过印刷 线圈71b和72b的电流减小。CCD保持器65的移动抵消因照相机抖动而造成的形成于CCD 37上的图像的移动，因此可以拍摄到不模糊的清晰静态图像。 当水平板簧68b沿着Y轴方向弯曲时，CCD保持器65也在X轴方向上稍微移动， 但是该X轴移动量的量级是微米级的。因此，响应Y轴方向的照相机抖动仅对第二印刷线 圈72b通电不会造成损害。同样，当竖直板簧69b沿着X轴方向弯曲时，中间部件66也在Y 轴方向上稍微移动，但是该Y轴移动量是可以忽略的。因此，响应X轴方向的照相机抖动， 仅对第一印刷线圈71b通电以校正图像模糊。 —旦照相机停止抖动，则目标移动量变为"0"，因此VCM驱动器43经由印刷线圈 71b和72b供应相反方向的电流以使CCD 37返回到基准位置。此时，水平板簧68b和竖直 板簧69b的弹性有助于CCD返回。当CCD 37返回到基准位置时，目标移动量和目前位置变 为"0"，因此VCM驱动器43停止向印刷线圈71b和72b通电。然后，CCD 37由水平板簧68b 和竖直板簧69b保持在基准位置。 照相机抖动趋向于在用手保持数字静态照相机10的状态下在按压快门按钮18时 产生。图像稳定器在探测到照相机抖动时移动CCD37从而使CCD 37上的图像不移动，并允 许拍摄无图像模糊的清晰静态图像。 在根据本发明的CCD支撑机构64中，由于CCD 37仅由一对水平板簧68b和一对 竖直板簧69b来保持，因此在CCD 37移动期间不存在摩擦或颤动的问题。这样，可以提供 图像稳定器对第一VCM和第二VCM 42的高跟随性。在与摄影光轴"L"正交的平面内具有 挠性的一对水平板簧68b和一对竖直板簧69b消除了对滑动器和引导轴的需要，因此帮助 减小数字静态照相机10在摄影光轴"L"的方向上的厚度。此外，一对水平板簧68b与第一 金属片部件68成一体， 一对竖直板簧69b与第二金属片部件69成一体。这允许各对板簧 之间具有高平行性，因此增加了图像稳定的精确度。部件数目的减小使得成本降低。
[第二实施例] 在第二实施例中，通过使用单个金属片进行弯曲来使第一金属片部件和第二金属 片部件形成为一体，以进一步改善水平板簧和竖直板簧之间的正交性并有助于进行组装。
11与第一实施例中的附图标记相同的附图标记表示大致相同的元件或部件，并省略其描述。
如图9所示，在由金属板簧材料制成的一体式金属片部件90中，与中间部件66对 应的连接部分91将根据第一实施例的第一金属片部件68和第二金属片部件69连接在一 起。 一体式金属片部件90具有沿着X轴方向延伸的一对水平板簧68b以及沿着Y轴方向 延伸的一对竖直板簧69b。 使用一体式金属片部件90来代替根据第一实施例的CCD支撑机构64的中间部件 66、第一金属片部件68和第二金属片部件69。在一体式金属片部件90中，一对水平板簧 68b和一对竖直板簧69b利用单个金属片以高精度形成为彼此正交。第二实施例允许取消 中间部件66，并且降低了成本。将连接部分91的竖直边缘91a弯曲成直角以进行增强，因 而CCD保持器65等的重量不会使连接部分91发生变形。 根据金属片部件的厚度，可能存在将竖直边缘91a弯曲也不能保证连接部分91具 有足够强度的情况。在该情况下，如图10所示，可以将大致L形的增强板94粘合到一体式 金属片部件90的上侧90a和连接部分91的斜阴影区域。
[第三实施例] 在以上实施例中，利用CCD固定板将CCD安装到CCD保持器上。然而，根据第一实 施例的第一金属片部件68或者根据第二实施例的一体式金属片部件90可以具有CCD固定 板的功能，以取消CCD固定板。下述第三实施例描述了第一金属片部件68具有CCD固定板 的功能的情况。与第一实施例和第二实施例中的附图标记相同的附图标记表示大致相同的 元件或部件，并省略其描述。 如图11所示，第一金属片部件IOO—体地具有臂101，该臂101从CCD保持器安装 部分68c的上端沿着向下的方向在后侧延伸。臂101在CCD保持器65后方弯曲，并在端部 用螺钉102固定到CCD保持器65上。在臂101的中部，固定器103突出从而与臂101的纵 向交叉。固定器103从后方通过FPC 79按压CCD 37的背面，并固定CCD 37在CCD保持器 65中的位置。根据本实施例，取消CCD固定板可以降低成本。 为了降低CCD和CCD保持器的重量，以前的CCD移动型图像稳定器不能具有散热 器。然而，如图12所示，在该实施例中，可以将由热导率高的材料制成的传热板106安装到 固定器103的前表面上。这样，传热板106和第一金属片部件100将CCD 37所产生的热量 消散。仅添加传热板106不会使CCD 37和CCD保持器65的重量显著增加。
在第一实施例和第三实施例中，将第二金属片部件的下侧固定到基块上，并且第 二金属片部件的上侧在X轴方向上移动。然而，作为替代，可以固定第二金属片部件的上 侧，而第二金属片部件的下侧是可移动的。在上述实施例中使用在可移动元件上安装线圈 的移动线圈型音圈电动机，但是作为替代，可以使用在可移动元件上安装磁体的移动磁体 型音圈电动机。在该情况下，将磁体固定到CCD保持器65上，将线圈布置在磁体的前方。虽 然使用数字静态照相机10作为光学仪器的实例，但是本发明的图像稳定器可应用于包括 卤化银照相机和望远镜在内的其它各种类型的光学仪器。 虽然已经参考附图利用优选实施例全面地描述了本发明，但是本领域的技术人员 可以容易地进行各种修改和变型。因此，除非这些修改和变型脱离了本发明的范围，不然应 该认为本发明包含这些修改和变型。
1权利要求
一种用于光学仪器的图像稳定器，包括基块，其固定到所述光学仪器上；光学元件保持器，其用于保持布置在所述光学仪器的光学轴线上的光学元件；中间部件，其布置在所述光学元件保持器的外侧；矩形框架形的第一金属片部件，其固定到所述光学元件保持器和所述中间部件上，所述第一金属片部件具有一对第一板簧，所述一对第一板簧是通过将所述第一金属片部件的相对两侧弯曲成彼此平行并且与所述光学轴线平行而形成的，所述一对第一板簧在与所述光学轴线正交的平面内可沿第一方向弹性变形；矩形框架形的第二金属片部件，其固定到所述中间部件和所述基块上，所述第二金属片部件具有一对第二板簧，所述一对第二板簧是通过将所述第二金属片部件的相对两侧弯曲成彼此平行并且与所述光学轴线平行而形成的，所述一对第二板簧在与所述光学轴线正交的平面内可沿与所述第一方向交叉的第二方向弹性变形；以及致动器，其经由所述光学元件保持器来移动所述光学元件，并使所述第一板簧或所述第二板簧弯曲，以抵消所述第一方向或所述第二方向上的抖动。
2. 根据权利要求l所述的图像稳定器，其中，所述第一金属片部件的剩余两侧包括第一安装部分，并且所述第一安装部分之一固定 到所述光学元件保持器上，所述第一安装部分中的另一个固定到所述中间部件上，并且所述第二金属片部件的剩余两侧包括第二安装部分，并且所述第二安装部分之一固定 到所述中间部件上，所述第二安装部分中的另一个固定到所述基块上。
3. 根据权利要求l所述的图像稳定器，其中，所述第一金属片部件布置成在与所述光学轴线正交的方向上在所述一对第一板簧之 间夹持所述光学元件保持器，并且所述第二金属片部件布置成在与所述光学轴线正交的方向上在所述一对第二板簧之 间夹持所述光学元件保持器、所述第一金属片部件和所述中间部件。
4. 根据权利要求1所述的图像稳定器，还包括 抖动探测器，其探测所述光学仪器的抖动；以及 位置探测器，其探测所述光学元件的位置；其中，所述致动器根据来自所述抖动探测器的信号以及来自所述位置探测器的位置信号来 移动所述光学元件。
5. 根据权利要求l所述的图像稳定器，其中，所述第一金属片部件、所述第二金属片部件和所述中间部件通过将单个金属片进行弯 曲而一体地形成为一体式金属片部件。
6. 根据权利要求5所述的图像稳定器，其中， 在所述一体式金属片部件上安装有增强板。
7. 根据权利要求2所述的图像稳定器，其中，所述第一安装部分具有臂，所述臂在所述光学元件保持器的背面延伸，所述臂设置有 固定器，所述固定器从后方向所述光学元件保持器挤压所述光学元件。
8. 根据权利要求7所述的图像稳定器，其中，在所述光学元件与所述固定器之间布置有从所述光学元件向所述固定器传递热量的传热板。
9. 根据权利要求l所述的图像稳定器，其中， 所述光学元件是图像传感器。
10. 根据权利要求4所述的图像稳定器，其中， 所述致动器是包括线圈和磁体的音圈电动机。
11. 根据权利要求10所述的图像稳定器，其中，所述位置探测器是霍尔元件，所述霍尔元件用于探测所述磁体的磁场强度并根据所述 光学元件的移动量来输出信号。
12. —种用于光学仪器的图像稳定器，包括 基块，其固定到所述光学仪器上；光学元件保持器，其用于保持布置在所述光学仪器的光学轴线上的光学元件； 一体式金属片部件，其固定到所述光学元件保持器和所述基块上，所述一体式金属片 部件具有相互平行的一对第一板簧和相互平行的一对第二板簧，所述一对第一板簧和所述 一对第二板簧通过将单个金属片进行弯曲来形成，所述一对第一板簧在与所述光学轴线正 交的平面内可沿第一方向弹性变形，所述一对第二板簧在与所述光学轴线正交的平面内可 沿第二方向弹性变形；以及致动器，其通过所述光学元件保持器来移动所述光学元件，并使所述第一板簧或所述 第二板簧弯曲，以抵消所述第一方向或所述第二方向上的抖动。
全文摘要
本发明公开一种用于光学仪器的图像稳定器，该图像稳定器具有基块、CCD保持器、中间部件、矩形框架形的第一金属片部件、矩形框架形的第二金属片部件和音圈电动机(VCM)。第一金属片部件具有相互平行的一对水平板簧，这对水平板簧是通过将第一金属片部件的上侧和下侧弯曲而形成的。第二金属片部件具有相互平行的一对竖直板簧，这对竖直板簧是通过将第二金属片部件的左侧和右侧弯曲而形成的。水平板簧在与光学轴线正交的平面内沿Y轴具有挠性，竖直板簧在与光学轴线正交的平面内沿X轴具有挠性。VCM通过CCD保持器来移动CCD，并使水平板簧或竖直板簧弯曲，以抵消照相机在X轴方向或Y轴方向上的抖动。
文档编号G03B5/00GK101762939SQ200910249569
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者常盘健太郎, 林淳司, 牧本明大 申请人:富士胶片株式会社