CN101713859A - 光学设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学设备，包括：镜头架(12)，其保持焦点校正透镜(11a)并能够沿光轴方向移动；光轴方向位置检测器(19a～19c)，其布置在镜头架(12)和镜筒内部的支撑部(13)中的一方上，并且检测与到另一方的距离相对应的信号；驱动部(112a～112c)和线圈(17a～17c)(驱动器)，用于沿光轴方向驱动镜头架(12)；镜头架的光轴方向移动限制构件；以及镜头CPU(1204)(控制器)，其基于由已与驱动部和光轴方向移动限制构件相关联地校准了灵敏度的光轴方向位置检测器(19a～19c)所检测到的信号，控制驱动器以抑制焦点校正透镜(11a)的倾斜。

Description

光学设备
技术领域
本发明涉及光学设备，尤其涉及能够稳定地进行高速镜头驱动的光学设备。
背景技术
作为高速且低噪声地移动镜头以进行调焦的技术，如在日本特开平5-066336中所公开的，已知将永磁体布置在镜头侧并且将线圈布置在固定部侧从而通过直接驱动来驱动镜头的技术。在该技术中，由引导轴沿着光轴引导镜头，并且镜头架在引导轴上滑动，以沿光轴方向进行镜头驱动。
然而，在这种结构中，由于引导轴上的滑动摩擦，不能够进行高速镜头驱动。此外，存在由滑动摩擦产生了滑动噪声等的问题。
为了解决该问题，作为用于进行高速调焦的镜头驱动方法，如在日本特开平7-248522中所公开的，已经提出了使镜头电磁悬浮以沿光轴方向电磁驱动该镜头的建议。
在日本特开平7-248522中公开的光学设备在无需设置滑动部的情况下进行镜头驱动。因此，能够进行高速调焦。
然而，由于利用电磁力来浮动支撑该光学设备的镜头，因此在除线圈沿光轴方向最终接触磁体的位置以外的镜头位置处，镜头相对于光轴的倾斜不稳定。例如，镜头的倾斜可以根据依赖于照相机姿势的重力的变化而变化。此外，存在镜头因该镜头在调焦操作期间的行为而倾斜的可能性。
在使用TV-AF方法(对比度检测方法)的光学设备中，作为用于检测被摄体的前焦点和后焦点的方法，使用了称为颤动(wobbling)的方法。在该颤动方法中，使镜头沿光轴方向以高频率振动以评价在各位置处所获得的图像，从而基于各图像的调焦状态判断是前焦点还是后焦点。在这种情况下，由于镜头高速振动，因此镜头根据振动模式容易倾斜，并且存在进行了错误图像评价的可能性。
发明内容
本发明提供了一种能够稳定地实现高速镜头驱动的光学设备。
作为本发明的一个方面，一种光学设备包括：移动架，用于保持镜头和摄像装置之一，并且能够沿摄像光轴方向移动；多个检测器，其布置在所述移动架和摄像设备内部的固定部中的一方上，并用于检测与到另一方的距离相对应的信号，所述多个检测器均用于检测在所述摄像光轴方向上的位移；以及多个驱动器，用于沿所述摄像光轴方向驱动所述移动架。
根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。
附图说明
图1是实施例1中的光学设备的平面图。
图2是实施例1中的光学设备的横截面图。
图3是实施例1中的光学设备的平面图。
图4是示出实施例1的光学设备中的支撑部和设置在该支撑部处的各组件的平面图。
图5是示出实施例1的光学设备中的镜头架的背面的平面图。
图6是实施例1的光学设备中的光轴方向驱动器和光轴方向位置检测器的放大横截面图。
图7是实施例1的光学设备中的阻尼器构件(阻尼器)和阻尼器销的进一步放大横截面图。
图8是说明实施例1的光学设备中的阻尼器的效果的频率特性图。
图9是说明实施例1的光学设备中的光轴方向位置检测器的校准方法的图。
图10是说明实施例1的光学设备中的光轴方向位置检测器的校准方法的图。
图11是说明实施例1的光学设备中的光轴方向位置检测器的校准方法的图。
图12是安装了实施例1的光学设备的摄像设备的横截面图。
图13是实施例1中的光学设备的框图。
图14是说明实施例1中的光学设备的动作的流程图。
图15是实施例2中的光学设备的平面图。
图16是实施例2中的光学设备的横截面图。
图17是安装了实施例2的光学设备的摄像设备的横截面图。
图18是实施例2中的光学设备的框图。
图19是说明实施例2中的光学设备的动作的流程图。
图20是实施例3中的光学设备的平面图。
图21是实施例3中的光学设备的横截面图。
图22是示出实施例3的光学设备中的线圈保持件的背面的平面图。
图23是实施例3中的光学设备的框图。
图24是说明实施例3中的光学设备的动作的流程图。
图25是实施例4中的光学设备的平面图。
图26是实施例4中的光学设备的横截面图。
具体实施方式
以下将参考附图来说明本发明的典型实施例。在各个附图中，将利用相同的附图标记来表示相同的元件，并且将省略对其的重复说明。
实施例1
首先，将说明本发明的实施例1。
图1是本实施例中的光学设备的平面图。图2是图1中的A-A截面的横截面图。
在图1中，省略了后面所述的线圈17a～17c和线圈保持件18a～18c。图3是示出包括了线圈17a～17c和线圈保持件18a～18c的本实施例的光学设备的正视图。
在图1～3中，附图标记11a表示设置在作为移动架的镜头架12上的焦点校正透镜。附图标记11b表示设置在支撑部13(固定部)上的固定透镜。如图2所示，焦点校正透镜11a和固定透镜11b沿作为摄像光轴的光轴10的方向排列。镜头架12保持焦点校正透镜11a，并被配置为可沿摄像光轴方向(光轴方向)移动。
在镜头架12的钩销12a～12c与支撑部13的钩销13a～13c之间，分别钩挂了由沿彼此相差120度的放射方向设置的3个拉伸螺旋弹簧(tension coil spring)所形成的弹性装置14a～14c。利用弹性装置14a～14c的弹性力，相对支撑部13弹性支撑镜头架12。将支撑部13固定于光学设备的镜筒(未示出)上。设置于镜筒内部的焦点校正透镜11a和固定透镜11b与设置于镜筒内部的其它透镜组组合构成摄像光学系统。
沿彼此相差120度的放射方向，经由磁轭16a～16c在镜头架12上分别设置了永磁体15a～15c。将沿彼此相差120度的放射方向设置的线圈保持件18a～18c分别固定至支撑部13上。线圈保持件18a～18c分别支撑线圈17a～17c。
线圈17a～17c与永磁体15a～15c和磁轭16a～16c组合构成光轴方向驱动器(多个驱动器)。当向线圈17a～17c施加电流时，通过由永磁体15a～15c所产生的磁场，使力作用于镜头架12上。因而，光轴方向驱动器可以沿由箭头113a～113c(附图标记113c未示出)所表示的方向(光轴方向)驱动镜头架12。
在支撑部13上设置了检测镜头架12和支撑部13之间的相对位置(位移)的光轴方向位置检测器19a～19c(多个检测器)。在本实施例中，将光轴方向位置检测器19a～19c布置在支撑部13上，但本发明不限于此。可以将光轴方向位置检测器19a～19c布置在镜头架12上。因而，将光轴方向位置检测器19a～19c布置在镜头架12和镜筒内部的支撑部13的其中一个上，并且检测与到另一个的距离相对应的信号。
如图2所示，将光轴方向位置检测器19a的输出输入至比较器111a。比较器111a将光轴方向位置检测器19a的输出值与来自AF传感器116a的输出值进行比较。驱动器112a基于比较器111a的比较结果，控制施加至线圈17a的电流。由镜头CPU 1204实际处理比较器111a和驱动器112a的各动作，并且后面将说明其详情。类似地，驱动器112b和112c控制施加至线圈17b和17c的电流。
这种结构使得本实施例的光学设备能够沿光轴方向移动镜头架12，并且能够以高精度进行调焦和振动校正。
图4是示出本实施例的光学设备中的支撑部13和设置在支撑部13上的各组件的平面图。图5是示出本实施例的光学设备中的镜头架12的背面的平面图(当从图1和3所示的镜头架12的背侧观看镜头架12时的图)。
如图4所示，将光轴方向位置检测器19a～19c设置在以同心圆方式布置的并且彼此相差120度的3个区域中。由光轴方向位置检测器19a～19c中的各光轴方向位置检测器来检测镜头架12和支撑部13之间的距离(相对位置或位移)。使用霍尔元件等的磁性传感器(在这种情况下，指标磁体(index magnet)对于镜头架是必要的)、或者过电流传感器(在这种情况下，作为指标的导电构件对于镜头架是必要的)作为光轴方向位置检测器19a～19c。还可以使用光反射器等的光学传感器(在这种情况下，反射构件对于镜头架是必要的)。
支撑部13配置有设置在同心圆方式的并且彼此相差120度的3个区域中的、作为移动限制构件的光轴方向移动限制构件13d～13f。光轴方向移动限制构件13d～13f限制镜头架12相对于支撑部13在光轴方向(图2中由箭头113a和113b所表示的方向)上的位置。当从箭头114的方向(参见图6)观看光轴方向移动限制构件13d时，设置有长孔13g。类似地，光轴方向移动限制构件13e和13f分别设置有长孔13h和13i(未示出)。
如图5所示，镜头架12在3个区域中分别设置有移动限制销12d～12f。将移动限制销12d～12f分别插入至长孔13g～13i中。因此，镜头架12可在移动限制销12d～12f未受长孔13g～13i限制的范围内沿光轴方向以及与光轴垂直的方向移动。
在本实施例中，镜头架12可以仅沿至少光轴方向移动。因此，在与光轴10垂直的方向上，可以将移动限制销12d～12f装配至长孔13g～13i中，以限制沿除光轴方向以外的方向的移动。然而，在这种情况下，由于在移动限制销12d～12f和长孔13g～13i之间产生了滑动摩擦，因此在光轴方向上的驱动精度劣化。因此，优选镜头架12被配置为还可沿与光轴10垂直的方向移动。
支撑部13在3个区域中分别设置有由凝胶状的硅树脂等制成的阻尼器构件110a～110c。镜头架12设置有从镜头架12伸出的阻尼器销12g～12i。镜头架12的阻尼器销12g～12i与支撑部13的阻尼器构件110a～110c粘弹性地连接，以便能够衰减沿光轴方向驱动镜头架12时的不必要的振动。阻尼器构件110a～110c和阻尼器销12g～12i构成阻尼器(参考图6，后面将说明详情)。
如图5所示，在镜头架12的背面(图1和3所示的平面的背侧)上，设置了光轴方向位置检测器19a～19c的指标115a～115c。当光轴方向位置检测器19a～19c是例如磁性传感器时，使用磁体作为指标115a～115c。当光轴方向位置检测器19a～19c是过电流传感器时，使用金属板等的导电构件，并且当光轴方向位置检测器19a～19c是光学传感器时，使用反射构件。
图6是在本实施例的光学设备中通过放大图2的一部分所示出的光轴方向驱动器和光轴方向位置检测器的放大横截面图。如图6所示，将从镜头架12伸出的阻尼器销12g插入到设置在支撑部13上的阻尼器构件110a中。
由凝胶状的硅树脂等制成的阻尼器构件110a～110c均以液体状态填充到支撑部13的孔中。在将各阻尼器构件110a～110c插入至阻尼器销12g～12i中之后，利用紫外线等使阻尼器构件110a～110c硬化。阻尼器构件110a～110c在硬化之后变为凝胶，以产生衰减效果。因而，本实施例的光学设备被设置在镜头架12和支撑部13之间，并且具有衰减由镜头架12沿光轴方向移动所产生的振动的阻尼器。
图7是在本实施例的光学设备中进一步放大了作为阻尼器的阻尼器构件和阻尼器销的横截面图。如图7所示，在阻尼器销12g(对于阻尼器销12h和12i同样适用)和支撑部13的表面上，形成了小的凹凸。利用这种凹凸使阻尼器构件110a(对于阻尼器构件110b和110c同样适用)与阻尼器销12g确实啮合。
因此，即使阻尼器销12g～12i相对于支撑部13沿光轴方向(图6中的箭头113的方向)移动，也可以衰减由沿光轴方向的移动所引起的不必要的振动。换言之，可以降低由作为拉伸螺旋弹簧的弹性装置14a～14c的弹簧常数以及如镜头架12和焦点校正透镜11a等要驱动的对象的质量所确定的固有频率附近的峰值Q。
图8是说明本实施例的光学设备中的阻尼器的效果的频率特性图。在图8中，横轴81表示输入频率(f[Hz])，纵轴82表示镜头架12沿光轴方向的运动相对于光轴方向驱动器的输入电流的关系(增益G[dB]，比的对数显示)。波形83是当没有设置阻尼器时的频率特性，并且另一方面，波形84是当设置了阻尼器时的频率特性。
附图标记ω0表示由镜头架12、焦点校正透镜11a和永磁体15a～15c等要驱动的对象的总质量与弹性装置14a～14c的总弹簧常数之间的关系所确定的固有频率。在固有频率ω0处，波形83显示峰值Q1，波形84显示峰值Q2。
因而，本实施例的光学设备设置有能够将峰值Q1抑制为峰值Q2的阻尼器。因此，即使由于干扰等输入了固有频率ω0，镜头架12也不会沿光轴方向大幅振动。根据本实施例的光学设备，可以进行沿光轴方向的稳定驱动。
如图6所示，光轴方向位置检测器19a和指标115a布置成彼此面对且彼此平行。因此，尽管光轴方向位置检测器19a检测镜头架12和支撑部13之间在光轴方向上的相对位移，但对于在其它方向(例如，与光轴方向垂直的方向)上的位移没有灵敏度。因此，即使产生在与光轴方向不同的方向上的后冲力(backlash)等，也能够无误地读取在光轴方向上所检测到的位置。
如上所述，移动限制销12d～12f和光轴方向移动限制构件13d～13f的组合分别限制镜头架12相对于支撑部13在光轴方向(图2中的箭头113a和113b)上的位置。当从箭头114的方向(参见图6)观看光轴方向移动限制构件13d时，设置有长孔13g，并且图5所示的镜头架12的移动限制销12d被插入至长孔13g中。
因此，在沿光轴方向(箭头113的方向)中的光学系统的物体方向(箭头113o的方向)驱动镜头架12的情况下，当将镜头架12驱动了预定量时，移动限制销12d接触长孔13g的第一边13go(移动限制部)，以限制沿光轴方向的移动。类似地，在沿光轴方向中的光学系统的像面方向(箭头113i的方向)驱动镜头架12的情况下，当将镜头架12驱动了预定量时，移动限制销12d接触长孔13g的第二边13gi(移动限制部)，以限制沿光轴方向的移动。对于移动限制销12e和光轴方向移动限制构件13e以及移动限制销12f和光轴方向移动限制构件13f，相同的关系成立，并且在各情况下，进行沿光轴方向的移动限制。
因而，移动限制构件在移动距离的两端处限制镜头架的移动。当全部的移动限制销12d～12f接触相应的光轴方向移动限制构件13d～13f的第一边(物体边)时，镜头架12以相应的第一边为基准，进行相对于支撑部13的位置计算。类似地，当全部的移动限制销12d～12f接触相应的光轴方向移动限制构件13d～13f的第二边(像面边)时，镜头架12以相应的第二边为基准，进行相对于支撑部13的位置计算。这是所设置的用于校准光轴方向位置检测器19a～19c的机构。在下文，将说明用于校准光轴方向位置检测器19a～19c的方法。
光轴方向位置检测器19a～19c的输出根据温度或湿度等的环境而变化。因此，当照原样使用光轴方向位置检测器19a～19c的输出以利用光轴方向驱动器(线圈17a～17c、永磁体15a～15c和驱动器112a～112c)移动镜头架12时，移动量可能不精确。各光轴方向位置检测器19a～19c的输出也变化。因此，除全部的移动限制销12d～12f接触相应的光轴方向移动限制构件13d～13f的一个边的情况以外，可能不能维持镜头架12的平面性。
在本实施例中，当全部的移动限制销12d～12f接触相应的光轴方向移动限制构件13d～13f的第一边(物体边)时，测量相应的光轴方向位置检测器19a～19c的输出，以使输出统一为恒定值。类似地，当全部的移动限制销12d～12f接触相应的光轴方向移动限制构件13d～13f的第二边(像面边)时，测量相应的光轴方向位置检测器19a～19c的输出，以使输出统一为恒定值。
图9～11是说明在实施例1的光学设备中用于校准光轴方向位置检测器的方法的图。图9～11分别示出了光轴方向位置检测器19a～19c。
如图9所示，当移动限制销12d接触光轴方向移动限制构件13d的第一边(物体边)时，将光轴方向位置检测器19a的输出电压定义为Vs19ao。此外，当移动限制销12d接触光轴方向移动限制构件13d的第二边(像面边)时，将光轴方向位置检测器19a的输出电压定义为Vs19ai。校准部根据这些输出电压的差获得光轴方向位置检测器19a的灵敏度S19a，并且改变光轴方向位置检测器19a的增益或者改变光轴方向位置检测器19a的驱动电流，使得将灵敏度S19a设置为预定灵敏度S0。此外，校准部调整光轴方向位置检测器19a的输出偏移，使得将输出电压Vs19ai设置为基准电压V0。如后面所述，校准部包括灵敏度调整部1204d～1204f和偏移调整部1204g～1204i。
如图10和11所示，对于其它的光轴方向位置检测器19b和16c，也进行与图9的校准相同的校准。换言之，当移动限制销12e和12f接触相应的光轴方向移动限制构件13e和13f的第一边(物体边)时，将光轴方向位置检测器19b和19c的输出电压分别定义为Vs19bo和Vs19co。此外，当移动限制销12e和12f接触相应的光轴方向移动限制构件13e和13f的第二边(像面边)时，将光轴方向位置检测器19b和19c的输出电压分别定义为Vs19bi和Vs19ci。校准部根据这些值获得灵敏度S19b和S19c以进行校准或偏移调整，使得将灵敏度S19b和S19c均设置为预定灵敏度S0。
因此，本实施例的光学设备包括对光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度进行校准的校准部。此外，该光学设备还包括限制镜头架12和支撑部13之间的距离的移动限制构件(光轴方向移动限制构件13d～13f)。当由移动限制构件所限制的距离为最大时，校准部基于由光轴方向位置检测器19a～19c检测到的信号校准这些灵敏度。
在移动限制销接触第一边和第二边的状态下，移动限制部、移动限制销或镜头架等布置成使得镜头架所保持的镜头垂直于摄像光轴而布置。在本实施例中，“垂直”不限于严格垂直的情况，而是包括大致垂直即几乎垂直的情况。
因此，光轴方向位置检测器在第一边和第二边的基准位置处的输出分别是当在第一边和第二边的位置处保持镜头以与摄像光轴垂直时所获得的信号。换言之，由于通过观看光轴方向位置检测器的信号能够精确地检测到镜头相对于摄像光轴的倾斜，因此可以在产生倾斜时迅速地进行校正。
随后，光轴方向驱动器将校准后的输出值作为由光轴方向位置检测器19a～19c检测到的镜头在光轴方向上的位置，来驱动镜头架12。因而，根据本实施例的光学设备，镜头架12可以高精度地沿光轴方向移动。如上所述，光轴方向位置检测器19a～19c的输出值根据使用环境等而变化。因此，优选每当通过AF驱动或颤动驱动来驱动镜头时或者每当接通照相机的电源时等，进行校准。
图12是安装了实施例1的光学设备的摄像设备的横截面图。
如图12所示，在镜筒1201内部设置了包括镜头架12和支撑部13的光学设备1202。镜筒1201被配置为经由接口(mount)1207可从照相机主体1208拆卸下来。
镜筒1201配置有镜头CPU 1204。镜头CPU 1204经由设置在接口1207上的接点与照相机主体1208中所设置的照相机CPU1209进行通信。在图12中，由箭头1212来表示镜头CPU 1204和照相机CPU 1209之间的通信。
在照相机主体1208内部，设置了经由快速回位镜1213、副镜1214、物镜1215、反射镜1216和眼镜透镜(glasses lens)1217接收光轴1200上的被摄体光束的AF传感器1218。AF传感器1218是已知的相位差检测类型的传感器，并且通过触发设置在照相机主体1208上的操作构件1210的操作将输出信号发送至照相机CPU 1209。照相机CPU 1209进行计算以基于所获得的AF信号判断聚焦状态，从而将结果发送至镜头CPU 1204。
将来自图4等所示的光轴方向位置检测器19a～19c(在图12中，将它们统一表示为传感器1205)的输出信号输入至镜头CPU1204。镜头CPU 1204基于来自传感器1205的输出信号和来自照相机CPU 1209的聚焦状态判断信号，将预定的控制信号输出至图3等所示的线圈17a～17c(在图12中，将它们统一表示为驱动部1206)。
在这种情况下，镜头CPU 1204输出控制信号，使得接收AF传感器1218的信号的照相机CPU 1209进行聚焦判断。驱动部1206(驱动器)基于来自镜头CPU 1204的控制信号，沿光轴方向1219驱动构成了光学设备1202的焦点校正透镜11a(参见图2)。因此，通过镜头CPU 1204的控制来抑制焦点校正透镜11a的倾斜。因而，镜头CPU 1204用作用于基于由光轴方向位置检测器19a～19c检测到的信号控制驱动部1206从而抑制焦点校正透镜11a的倾斜的控制器。
在聚焦之后，照相机CPU 1209基于操作构件1210的操作，在预定的时间段期间使被摄体图像曝光在摄像元件1211上，并将信号记录在记录介质(未示出)上。
如上所述，本实施例已经说明了基于AF传感器1218的信号驱动光学设备1202(焦点校正透镜11a)以获得聚焦的情况，但不局限于此。本实施例的光学设备1202还用于聚焦状态的判断以及向摄像元件1211的摄像面的聚焦驱动。例如，这是已知的TV-AF方法(对比度检测方法)的情况，在该方法中，无需使用AF传感器1218而通过评价摄像元件1211的图像信号来进行聚焦判断。
在该TV-AF方法中，例如，沿光轴方向扫描透镜1203，以在透镜1203在光轴方向上的各位置处评价摄像元件1211的图像信号。将获得了最清晰的图像的透镜1203的位置判断为聚焦位置，并且最终，使透镜1203返回至该位置以获得聚焦。然而，对于TV-AF方法，需要扫描透镜1203以评价摄像元件1211的图像信号的变化从而判断聚焦。因此，每次进行调焦时，必需扫描透镜1203。
因此，通过在摄像时最小限度地且快速地进行透镜的往返扫描以评价此时的图像，来判断聚焦状态。因而，由于可以识别出调焦时扫描的必要性(如果由于已经聚焦因而不必进行扫描了，则不进行扫描)或有必要进行扫描时的扫描方向，因此可以在较早的时间完成调焦。
将此时透镜的微小高速扫描称为颤动。在颤动时，尽管透镜扫描量是最小的，但需要沿光轴方向反复进行高速且精确的扫描。因而，本实施例的光学设备1202还可适用于沿光轴方向快速振动透镜的颤动，而不用于使用AF信号进行透镜的聚焦驱动。
在图12中，当照相机CPU 1209在TV-AF时向镜头CPU 1204发出颤动指示时，镜头CPU 1204基于该指示向驱动部1206输出预定的控制信号。驱动部126基于来自镜头CPU 1204的控制信号，沿光轴方向1219快速振动光学设备1202的焦点校正透镜11a。
在这种情况下，镜头CPU 1204监视传感器1205的信号，并基于结果将控制信号输出至驱动部1206。因此，焦点校正透镜11a可以高精度地沿光轴方向快速振动。
在图12所示的摄像设备中，光轴方向位置检测器19a～19c的精度是重要的。由机械止动件(光轴方向移动限制构件13d～13f)来确定镜头架12的基准位置。如上所述，基于光轴方向位置检测器19a～19c在基准位置处的输出，进行对光轴方向位置检测器19a～19c的校准。将参考图13的框图和图14的流程图来说明详情。
图13是本实施例中的光学设备的框图。
在图13中，光轴方向位置检测器19a～19c检测镜头架12在光轴方向上的3个点的位置。经由灵敏度改变装置1301a～1301c和偏移调整装置1302a～1302c，将光轴方向位置检测器19a～19c的输出分别输入至镜头CPU 1204的目标值相加部1204a～1204c。当将各信号输入至镜头CPU 1204时，由设置在镜头CPU 1204中的已知的A/D转换器(图13中未示出)将各信号从模拟信号转换成数字信号。
在目标值相加部1204a～1204c中，对后面所述的AF驱动或颤动驱动用的镜头的各移动目标值进行相加，并将相加后的输出分别输入至光学设备的线圈驱动部1303a～1303c。将已知的PWM(Pluse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号从镜头CPU1204输入至线圈驱动部1303a～1303c，并且进行高效的线圈驱动。
将来自线圈驱动部1303a～1303c的电力提供至线圈17a～17c，并且利用由线圈17a～17c产生的推力，沿光轴方向驱动镜头架12。因而，由光轴方向位置检测器19a～19c来检测镜头架12的移动，并且使用将结果反馈至线圈驱动部1303a～1303c的已知的伺服技术以便能够高精度地驱动镜头架12。
镜头CPU 1204的目标值切换部1204j切换AF驱动或颤动驱动用的AF/颤动驱动目标值1204k和校准驱动目标值1204l。目标值切换部1204j选择目标值之一以将其输入至目标值相加部1204a～1204c。
在下文，将说明目标值切换部1204j将校准驱动目标值1204l输入至目标值相加部1204a～1204c的情况。
在这种情况下，如上所述，镜头CPU 1204将镜头架12一直驱动到由光轴方向移动限制构件13d～13f将镜头架12的移动限制到物体侧和像面侧的位置处。此外，镜头CPU 1204基于光轴方向位置检测器19a～19c在镜头架12的移动被限制到物体侧和像面侧的位置处的输出，获得光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度S19a～S19c。镜头CPU 1204将预定的基准灵敏度S0和在镜头架12处于像面侧位置限制状态的状态下光轴方向位置检测器19a～19c的基准电压V0与以上所获得的各输出进行比较。
基于该结果，灵敏度调整部1204d～1204f改变灵敏度改变装置1301a～1301c的灵敏度，以将全部的光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度S19a～S19c统一为基准灵敏度S0。偏移调整部1204g～1204i进行调整，使得将光轴方向位置检测器19a～19c在像面位置侧限制位置处的输出电压Vs19ai～Vs19ci设置为基准电压V0。
当完成了对灵敏度和偏移的调整时，目标值切换部1204j进行切换，使得将AF/颤动驱动目标值1204k输入至目标值相加部1204a～1204c。因而，镜头CPU 1204沿光轴方向驱动镜头架12，以进行调焦或颤动。在图13中，将灵敏度改变装置1301a～1301c和偏移调整装置1302a～1302c设置在镜头CPU1204外部，但本发明不限于此。还可以将灵敏度改变装置1301a～1301c和偏移调整装置1302a～1302c设置在镜头CPU1204内部。
图14是说明本实施例中的光学设备的动作的流程图。图14所示的流程从AF的驱动开始时间或颤动开始时间而开始。在该流程中，省略了与本实施例不直接相关的一般动作(例如，电源检查步骤)。
首先，在步骤#1001中，镜头CPU 1204控制线圈驱动部1303a～1303c，使得线圈驱动部1303a～1303c向线圈17a～17c施加电流以将镜头架12移动至物体侧。在这种情况下，通过以相同相位方向驱动全部的3个光轴方向驱动器(线圈17a～17c)，镜头架12同时接触3个光轴方向位置限制构件。因此，镜头架12可以确保其平面性。
接着，在步骤#1002中，镜头CPU 1204待机，直到镜头架12的移动完成并且机械过渡反应(振动)消失为止。在经过了预定时间之后，在步骤#1003中，获得光轴方向位置检测器19a～19c在该位置处的输出。
在步骤#1004中，镜头CPU 1204控制线圈驱动部1303a～1303c，使得线圈驱动部1303a～1303c向线圈17a～17c施加电流以将镜头架12移动至像面侧。在这种情况下，通过以相同相位方向驱动全部的3个光轴方向驱动器(线圈17a～17c)，镜头架12同时接触3个光轴方向位置限制构件。因此，镜头架12能够确保其平面性。
接着，在步骤#1005中，镜头CPU 1204待机，直到镜头架12的移动完成并且机械过渡反应(振动)消失为止。在经过了预定时间之后，在步骤#1006中，获得光轴方向位置检测器19a～19c在该位置处的输出。此外，之后，将镜头架12偏置至像面侧处的限制位置一段时间。
在步骤#1007中，基于在步骤#1003和步骤#1006中获得的光轴方向位置检测器19a～19c的输出，计算光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度S19a～S19c。
在步骤#1008中，灵敏度调整部1204d～1204f将计算出的灵敏度S19a～S19c与基准灵敏度S0进行比较。此外，灵敏度调整部1204d～1204f进行灵敏度改变装置1301a～1301c的灵敏度改变，使得将光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度设置为基准灵敏度S0。
随后，在步骤#1009中，再次获得光轴方向位置检测器19a～19c在像面侧限制位置处的输出。这是因为，先前获得的输出电压Vs19ai～Vs19ci可能根据灵敏度的改变而改变。
在步骤#1010中，进行偏移调整，使得将在步骤#1009中获得的光轴方向位置检测器19a～19c的输出电压Vs19ai～Vs19ci分别设置为基准输出V0。通过进行以上步骤完成了图14所示的流程。
如上所述，在本实施例中，由设置在至少三个区域中的光轴方向位置检测器19a～19c来检测焦点校正透镜11a在光轴方向上的位置。镜头CPU 1204基于检测到的结果，对分别与光轴方向位置检测器19a～19c相对应的光轴方向驱动器(线圈17a～17c)单独进行驱动控制。因而，本实施例的光学设备能够不产生焦点校正透镜11a的倾斜而进行稳定的调焦。
在本实施例的光学设备中，镜头架12保持焦点校正透镜11a，以在镜筒1201内部可沿光轴方向移动。弹性装置14a～14c(弹性支撑装置)相对于镜筒1201内部的支撑部13弹性地支撑镜头架12。多个光轴方向位置检测器19a～19c检测支撑部13和镜头架12之间在光轴方向上的相对位置。
此外，多个光轴方向驱动器(线圈17a～17c和永磁体15a～15c)沿光轴方向相对于支撑部13驱动镜头架12。光轴方向控制器基于光轴方向位置检测器19a～19c的各信号，对与光轴方向位置检测器之一相对应的光轴方向驱动器中的各光轴方向驱动器进行驱动控制。光轴方向控制器包括灵敏度改变装置1301a～1301c、偏移调整装置1302a～1302c和镜头CPU 1204。
因而，本实施例的光学设备基于光轴方向控制器的驱动信号驱动光轴方向驱动器，以沿光轴方向驱动镜头架从而能够进行稳定的调焦驱动。
此外，镜头架12配置有对光轴方向位置检测器19a～19c的输出信号进行校准的校准部(灵敏度调整部1204d～1204f和偏移调整部1204g～1204i)。镜头架12配置有移动限制销12d～12f，并且支撑部13配置有光轴方向移动限制构件13d～13f。校准部基于在移动了由光轴方向移动限制构件13d～13f所限制的最大量时光轴方向位置检测器19a～19c的信号，校准光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度和偏移。更具体地，将光轴方向移动限制构件13d～13f分别设置在光轴方向位置检测器19a～19c附近，并且通过以相同相位方向驱动全部的至少3个光轴方向驱动器，进行对光轴方向位置检测器的输出信号的校准。
为了进行稳定驱动，在镜头架12和支撑部13之间设置了用于衰减在沿光轴方向驱动时镜头架12的振动的阻尼器(阻尼器构件110a～110c和阻尼器销12g～12i)。这种结构可以抑制焦点校正透镜的倾斜，并且可以实现能够在稳定地保持了焦点校正透镜的状态下进行高速且无噪的调焦的镜头驱动。
实施例2
接着，将说明本发明的实施例2。在本实施例中，将省略与实施例1的说明相同的说明。
图15是本实施例中的光学设备的平面图。图16是本实施例的光学设备中的图15的A-A截面的横截面图。实施例2与实施例1的不同之处在于，不仅沿光轴方向(由箭头113a和113b所表示的方向)驱动镜头架12，而且沿与光轴方向垂直的方向(由箭头1506a和1506b所表示的方向)驱动镜头架12。
如图15和16所示，支撑部13(固定部)沿着相对于纸面上的上下方向以45度倾斜的线1501a和1501b，配置有振动校正线圈1502a和1502b。将振动校正永磁体1503a和1503b设置在镜筒1201内部的固定部1510上，以分别面对振动校正线圈1502a和1502b。
支撑部13经由滚动球1508a～1508c(与滚动球1508a类似，将滚动球1508b和1508c布置在钩销13b和13c的背面附近)接触镜筒1201中的固定部1509。由拉伸螺旋弹簧1507a～1507c(与拉伸螺旋弹簧1507a类似，将拉伸螺旋弹簧1507b和1507c分别布置在钩销13b和13c的背面附近)沿光轴方向将镜头架12弹性地偏置在镜筒1201中的固定部1509上。换言之，由滚动球1508a～1508c以镜筒1201中的固定部1509为基准平面地保持支撑部13，并且对支撑部13进行支撑以仅沿与光轴垂直的方向可移动。
当将电流施加至振动校正线圈1502a和1502b时，相对于固定部1509，沿由箭头1506a和1506b所表示的方向驱动支撑部13。在这种情况下，振动校正线圈1502a和1502b的中央部1504a和1504b分别配置有各自由霍尔元件等的磁性检测传感器所构成的振动检测器1505a和1505b。
与彼此面对的振动校正永磁体1503a和1503b相关联地，检测到支撑部13相对于固定部1510(将固定部1509和固定部1510彼此固定)在由箭头1506a和1506b所表示的方向上的位移。镜头CPU 1204基于检测到的位移结果控制施加至振动校正线圈1502a和1502b的电流，并且实现了沿箭头1506a和1506b的方向的高精度驱动。
具体地，如图16所示，将振动检测器1505a的输出输入至比较器1512a。比较器1512a将输出值与振动校正目标值1511a进行比较。驱动部1513a基于比较器1512a的比较结果，控制施加至振动校正线圈1502a的电流。由镜头CPU 1204实际处理比较器1512a和驱动部1513a的各动作，并且后面将说明其详情。类似地，驱动部1513b(未示出)控制施加至振动校正线圈1502b的电流。
在这种结构中，本实施例的光学设备能够(在由支撑部13进行驱动的情况下)沿光轴方向和与该光轴方向垂直的方向移动镜头架12，并且除进行调焦以外，还可以进行振动校正。
图17是安装了实施例2的光学设备的摄像设备的横截面图。
如图17所示，在镜筒1201中装配了包括镜头架12、支撑部13等的光学设备1202。镜筒1201被配置为经由接口1207可从照相机主体1208拆卸下来。
本实施例的摄像设备与实施例1的摄像设备的不同之处在于，镜筒1201配置有振动传感器1701。将振动传感器1701的输出和振动检测器(传感器1505)的输出输入至镜头CPU 1204。将来自镜头CPU 1204的控制信号输入至驱动振动校正线圈1502a和1502b的振动校正线圈驱动部1702。镜头CPU 1204基于振动传感器1701的输出信号，通过沿与光轴1200垂直的方向(由箭头1506所表示的方向)驱动光学设备1202的镜头架12来进行振动校正。
图18是实施例2中的光学设备的框图。图18与实施例1的框图的不同之处在于，设置了振动校正线圈驱动部1702a和1702b、振动校正线圈1502a和1502b以及振动检测器1505a和1505b。此外，实施例2的光学设备与实施例1的光学设备的不同之处在于，设置了振动校正目标值相加部1204m和1204n以及振动校正目标值1204o和1204p。在本实施例中，振动校正线圈驱动部1702a和1702b是基于由振动检测器检测到的信号、沿与光轴方向垂直的方向驱动支撑部13以校正图像的振动的第一光轴垂直方向驱动器。
振动传感器1701(参见图17，通常是角速度传感器)包括两个由箭头1506a和1506b所表示的两个方向上的、以沿这两个方向驱动支撑部13的角速度传感器等的传感器。将来自振动传感器1701的输出信号输入至镜头CPU 1204。
镜头CPU 1204对由振动传感器1701获得的振动信号进行适当的计算(积分计算、DC截止计算、增益调整或摇摄(panning)处理等)，并将所获得的信号定义为振动校正目标值1204o和1204p。
经由镜头CPU 1204中的振动校正目标值1204o和1204p分布进行将振动检测器1505a和1505b的信号负反馈至振动校正线圈驱动部1702a和1702b。因此，当支撑部13由于干扰或其它影响而位移时，由振动检测器1505a和1505b检测该位移。镜头CPU1204将该位移看作为相对于基准位置的误差，并且沿该位移减小的方向对振动校正线圈驱动部1702a和1702b施加电流，以将支撑部13返回至先前的状态。
在本实施例中，在振动校正目标值相加部1204m和1204n中，将振动校正目标值1204o和1204p的目标信号作为基准信号分别相加，以进行高精度的振动校正。
在实施例1中，在AF驱动之前已经校准了光轴方向位置检测器19a～19c的信号。这是因为，需要统一光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度和基准值，以在单独驱动镜头架12的3个点时维持了平面性的状态下进行AF驱动。
然而，关于振动校正方向，利用3个点处的滚动球1508a～1508c维持支撑部13的平面性。因此，对振动检测器1505a和1505b的灵敏度的要求不是很严格。因此，在本实施例中，没有进行沿振动校正方向的灵敏度校准。本发明不限于此，而是与AF类似，还可以通过设置限制构件来进行对灵敏度的校准。
当进行对光轴方向位置检测器19a～19c的校准时，优选使镜头架12位于光轴中心处。当在校准时镜头架12位于周边时，光轴方向移动限制构件13d～13f和移动限制销12d～12f的基准位置在各位置处的变化会影响校准精度。光轴方向位置检测器19a～19c与指标115a～115c之间的相对距离在各位置处的变化也会影响校准精度。因此，在校准时，稳定地布置镜头架12以使镜头架12在与光轴垂直的平面内总是位于相同位置是重要的。
图19是说明实施例2中的光学设备的动作的流程图。图19的流程图与图14所示的实施例1的流程图基本相同。然而，图19与图14的不同之处在于，代替图14的步骤#1001，设置了步骤#1901。
在步骤#1901中，在将镜头架12置于中央之后，镜头CPU1204将镜头架12移动至物体侧，以接触光轴方向移动限制构件13d～13f和移动限制销12d～12f。因而，在本实施例中，在镜头架12总是位于与光轴垂直的平面内的相同位置之后，进行校准的流程。当镜头架12移动至物体侧时，以相同相位方向驱动全部的3个光轴方向驱动器(线圈17a～17c)，以使这3个点同时接触光轴方向移动限制构件13d～13f。因此，镜头架12可以容易地确保其平面性。
接着，在步骤#1002中，镜头CPU 1204待机，直到镜头架12的移动完成并且机械过渡反应(振动)消失为止。在步骤#1003中，获得光轴方向位置检测器19a～19c在该位置处的输出。在步骤#1004中，镜头CPU 1204向线圈17a～17c施加电流以将镜头架12移动至像面侧。在这种情况下，通过以相同相位方向驱动全部的3个光轴方向驱动器(线圈17a～17c)，镜头架12同时接触3个光轴方向位置限制构件。因此，镜头架12可以容易地确保平面性。
在步骤#1005中，镜头CPU 1204待机，直到镜头架12的移动完成并且机械过渡反应(振动)消失为止。在步骤#1006中，获得光轴方向位置检测器19a～19c在该位置处的输出。此外，之后，将镜头架12偏置至像面侧处的限制位置一段时间。
在步骤#1007中，基于在步骤#1003和步骤#1006中获得的光轴方向位置检测器19a～19c的输出，分别获得光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度S19a～S19c。
在步骤#1008中，将所获得的灵敏度S19a～S19c与基准灵敏度S0进行比较。此外，灵敏度调整部1204d～1204f进行灵敏度改变装置1301a～1301c的灵敏度改变，使得将光轴方向位置检测器19a～19c的灵敏度设置为基准灵敏度S0。
随后，在步骤#1009中，再次获得光轴方向位置检测器19a～19c在像面侧限制位置处的输出。这是因为，先前获得的输出电压Vs19ai～Vs19ci可能根据灵敏度的改变而改变。
在步骤#1010中，进行偏移调整，使得将在步骤#1009中获得的光轴方向位置检测器19a～19c的输出电压设置为基准输出V0，并且本流程结束。
如上所述，实施例2已经说明了通过沿与光轴垂直的方向驱动支撑部13来进行振动校正。然而，代替进行振动校正的目的，为了在由于弹性装置14a～14c的变化等引起镜头架12在沿与光轴垂直的方向的平面内相对于中心位移的情况下进行校正，可以沿与光轴垂直的方向驱动支撑部13。
如上所述，在本实施例中，在(至少)3个区域中检测镜头在光轴方向上的位置。基于检测到的结果，单独进行对与光轴方向位置检测器之一相对应的光轴方向驱动器的驱动控制，从而能够不产生镜头的倾斜而稳定地进行调焦。
特别地，在本实施例中，除实施例1的结构以外，在镜筒1201上设置了基板部(固定部1509和1510)，其中基板部对支撑部13进行支撑，以使支撑部13能够相对于镜筒沿与光轴垂直的方向移动。基板部被设置在镜筒上，并且对支撑部13进行支撑以使支撑部13能够沿与光轴方向垂直的方向移动。
本实施例的光学设备包括相对于镜筒1201沿与光轴垂直的方向驱动支撑部13的第一驱动器(振动校正线圈1502a和1502b)。因而，第一驱动器基于由振动检测器检测到的信号，沿与光轴方向垂直的方向驱动支撑部13以校正图像的振动。因此，在本实施例的光学设备中，镜头架12被配置为能够相对于镜筒1201沿光轴方向以及与光轴垂直的方向移动。
此外，当对光轴方向位置检测器进行校准时，在与光轴垂直的方向上，将由镜头架所保持的镜头的中心布置在镜筒的大致光轴位置处，以实现高的光学性能。
在这种结构中，根据本实施例，在没有产生镜头的倾斜而稳定地保持镜头的状态下，可以进行用于高速且无噪的调焦的镜头驱动，并且可以实现能够校正振动的光学设备。
本实施例的镜头架12被配置为可沿与光轴垂直的方向移动以校正图像的振动，但不局限于此。镜头架12可被配置为能沿与光轴方向不同的方向移动以校正图像的振动。在这种情况下，第一驱动器沿与光轴方向不同的方向驱动支撑部13，并且基板部对支撑部13进行支撑以使支撑部13能够沿与光轴方向不同的方向移动。当校准部校准灵敏度时，第一驱动器沿与光轴方向不同的方向驱动支撑部13，并且将焦点校正透镜11a的中心对准于镜筒的光轴位置处。
实施例3
接着，将说明本发明的实施例3。在本实施例中，将省略与实施例1和2的说明相同的说明。
图20是本实施例的光学设备的平面图。图21是图20中的A-A截面的横截面图。本实施例的光学设备与实施例1的光学设备的不同之处在于，不仅沿光轴方向(由箭头113a和113b所示的方向)驱动镜头架12，而且沿与光轴方向垂直的方向(由箭头1506a和1506b所表示的方向)驱动镜头架12。此外，本实施例与实施例2的不同之处在于，在沿与光轴垂直的方向驱动实施例2的支撑部13的同时，沿与光轴垂直的方向驱动本实施例的镜头架12。
如图20和21所示，镜头架12配置有振动校正线圈1502a和1502b。线圈保持件18配置有振动校正永磁体1503a和1503b以分别面对振动校正线圈1502a和1502b。在已将实施例1的线圈保持件18分割成各自被固定于支撑部13上的作为线圈保持件18a～18c的三部分时，集成地形成了本实施例的线圈保持件18。
图22是示出本实施例的光学设备中的线圈保持件的背面(从图21的右侧观看时的面)的平面图。
线圈保持件18配置有振动校正永磁体1503a和1503b(未示出)以及线圈17a～17c。与实施例1类似，由弹性装置14a～14c弹性地支撑镜头架12，并且由阻尼器(阻尼器构件110a～110c和阻尼器销12d～12f)来衰减振动。
在本实施例中，如在实施例1中所述，阻尼器销12d～12f不仅沿光轴方向移动，而且沿与光轴垂直的方向移动。因此，阻尼器构件110a～110c不仅接收光轴方向上的压缩力和张力，而且接收与光轴垂直的方向上的压缩力和张力。因此，阻尼器在光轴方向(调焦方向)和与光轴垂直的方向(振动校正方向)这两个方向上产生衰减效果。
通过向振动校正线圈1502a和1502b施加电流，相对于支撑部13(固定部)沿由箭头1506a和1506b所表示的方向驱动镜头架12。如图21和22所示，线圈保持件18配置有各自包括霍尔元件等的磁性检测传感器的振动检测器1505a和1505b。振动检测器1505a和1505b分别检测镜头架12相对于对面的振动校正永磁体1503a和1503b在由箭头1506a和1506b所表示的方向上的位移。
在本实施例中，振动检测器1505a和1505b检测镜头架12相对于线圈保持件18和支撑部13(线圈保持件18和支撑部13彼此固定)的位移。镜头CPU 1204基于位移检测结果，控制施加至振动校正线圈1502a和1502b的电流。因而，本实施例的光学设备能够沿由箭头1506a和1506b所表示的方向高精度地驱动镜头架12。
具体地，如图21所示，将振动检测器1505a的输出输入至比较器1512a。比较器1512a将输出值与振动校正目标值1511a进行比较。驱动部1513a基于比较器1512a的比较结果，控制施加至振动校正线圈1502a的电流。尽管由镜头CPU 1204实际处理比较器1512a和驱动部1512a的各动作，但后面将说明其详情。类似地，驱动部1513b(未示出)控制施加至振动校正线圈1502b的电流。
这种结构使得本实施例的光学设备能够沿光轴方向和与光轴垂直的方向驱动镜头架12，并且能够高精度地进行调焦和振动校正。
图23是本实施例中的光学设备的框图。本实施例与实施例2(参见图18)的不同之处在于，首先，设置了灵敏度改变装置2301a和2301b。此外，本实施例与实施例2的不同之处在于，在镜头CPU 1204中设置了校正灵敏度调整部1204q和1204r、AF推力调整部1204s和振动校正推力调整部1204t。
在下文，将说明灵敏度改变装置2301a和2301b、校正灵敏度调整部1204q和1204r、AF推力调整部1204s以及振动校正推力调整部1204t各自的作用。
如图21所示，当镜头架12沿光轴方向(由箭头113a和113b所表示的方向)移动时，振动校正线圈1502a(1502b)和振动校正永磁体1503a(1503b)之间的距离(对向间隙)改变。
通常，当彼此面对的永磁体和线圈之间的间隙改变时，所产生的推力改变。因此，镜头架12沿光轴方向的移动引起推力在振动校正方向(由箭头1506a和1506b所表示的方向)上的变化。为了校正该变化，振动校正推力调整部1204t根据镜头架12在光轴方向上的位置，将调整后的值设置为振动校正目标值1204o。例如，当镜头架12沿光轴方向移动以加宽振动校正线圈1502a和振动校正永磁体1503a之间的对向间隙时，将预定系数与振动校正目标值1204o相乘，以将较大的电流量提供至振动校正线圈1502a。
如上所述，在振动校正方向上，振动校正线圈1502a接收振动检测器1505a的负反馈。因此，通过负反馈的回路增益减少推力的变化。然而，当没有设置大的回路增益时，仅通过回路增益不能够吸收推力的变化。因此，在本实施例中，预先预测推力的变化，利用该变化来改变振动校正的驱动目标值，以减少推力变化。
当镜头架12沿光轴方向移动时，振动校正永磁体1503a(1503b)和振动检测器1505a(1505b)之间的距离(对向间隙)改变。由于距离改变的影响，导致施加至振动检测器1505a的振动校正永磁体1503a的磁通量改变，并且其灵敏度改变。
校正灵敏度调整部1204q和1204r基于镜头架12在光轴方向上的位置，预测灵敏度变化。校正灵敏度调整部1204q和1204r改变灵敏度改变装置2301a和2301b的增益灵敏度以校正振动检测器1505a和1505b的灵敏度变化。
对于镜头架12沿振动校正方向移动的情况，同样适用。如图20所示，当镜头架12沿振动校正方向移动时，线圈17a～17c分别与永磁体15a～15c之间的距离(对向间隙)改变。因此，3个驱动部在光轴方向上的驱动推力不平衡。
为了避免该情况，AF推力调整部1204s根据镜头架12在振动校正方向上的位置，将与线圈17a～17c中的各个线圈相对应的校正值与在光轴方向上的驱动目标值(AF/颤动驱动目标值1204k)相乘。具体地，当镜头架12在与光轴垂直的方向上的驱动量大、并且线圈17a～17c与永磁体15a～15c之间的间隙加宽时，改变驱动目标值，使得驱动部在光轴方向上的驱动力增大。
对于光轴方向位置检测器19a～19c，由于即使镜头架12改变其在振动校正方向上的位置，相对于相应的指标115a～115c的对向间隙也未改变，因此不存在灵敏度改变并且不进行对灵敏度的校正。
图24是说明本实施例中的光学设备的动作的流程图。图24所示的流程在沿光轴方向和振动校正方向驱动镜头架12时开始，并且通过停止驱动而结束。
首先，在步骤#2401中，检测镜头架12在光轴方向(由箭头113a和113b所表示的方向)和振动校正方向(由箭头1506a和1506b所表示的方向)的各个方向上的位置。
接着，在步骤#2402中，计算基准位置和当前位置之间的差，并且根据该差，获得在AF方向上的推力调整值、在振动校正方向上的推力调整值以及在振动校正方向上的位置检测灵敏度校正值。例如，该基准位置是镜头架12最大限度地移动至光轴方向像面侧并且光轴方向移动限制构件13d～13f接触镜头架12的移动限制销12d～12f的位置，并且还可以是镜头架12在振动校正方向上的中心位置。
在步骤#2403中，基于在步骤#2402中获得的校正值，调整在振动校正方向上的位置检测灵敏度。随后，在步骤#2404中，基于在步骤#2402中获得的调整后的值，校正各目标值，使得各驱动器的驱动推力在光轴方向上和在振动校正方向上的变化互补。在校正了各目标值之后，流程返回步骤#2401。
即使镜头架12沿光轴方向和振动校正方向任意移动，这种流程也使得本实施例的光学设备能够稳定地驱动镜头架12。与实施例2类似，本实施例还能够在校准光轴方向位置检测器19a～19c的输出信号时通过将镜头架12定位在中央来进行高精度的校准。
除实施例1以外，在镜头架12上设置了沿与光轴垂直的方向驱动镜头架12的第二驱动器(振动校正线圈1502a和1502b以及振动校正永磁体1503a和1503b)。利用光轴方向驱动器(线圈17a～17c和永磁体15a～15c)的驱动力抵抗拉伸螺旋弹簧(弹性装置14a～14c)的弹性力，相对于镜筒沿光轴方向和与光轴垂直的方向驱动镜头架12。
本实施例的镜头架12被配置为可沿与光轴垂直的方向移动以校正图像的振动，但不局限于此。镜头架12可被配置为能沿与光轴方向不同的方向移动以校正图像的振动。在这种情况下，第二驱动器基于由振动检测器检测到的信号，沿与光轴方向不同的方向驱动镜头架12以校正图像的振动。因此，利用第二驱动器的驱动力抵抗弹性支撑部的弹性力，镜头架12还可相对于镜筒沿与光轴方向不同的方向移动。
当校准部校准灵敏度时，第二驱动器沿与光轴方向不同的方向驱动镜头架12，以将焦点校正透镜11a的中心对准至镜筒的光轴位置。因而，当对光轴方向位置检测器19a～19c的输出信号进行校准时，在与光轴垂直的方向上将由镜头架所保持的镜头的中心布置在镜筒的大致光轴位置处。因此，根据本实施例的光轴设备，可以实现高的光学性能。
本实施例的光学设备配置有第一驱动目标值改变部(AF推力调整部1204s)，该第一驱动目标值改变部根据镜头架在与光轴垂直的方向上(在与光轴不同的方向上)的驱动量，改变在光轴方向上的驱动目标值，以防止驱动干涉。当镜头架在与光轴方向不同的方向上的驱动量增大时，第一驱动目标值改变部改变驱动目标值以增大在光轴方向上的驱动力。
此外，本实施例的光学设备包括第二驱动目标值改变部(振动校正推力调整部1204t)，该第二驱动目标值改变部根据镜头架在光轴方向上的驱动量，改变在与光轴垂直的方向上(在与光轴不同的方向上)的驱动目标值。当镜头架在光轴方向上的驱动量增大时，第二驱动目标值改变部改变驱动目标值以增大在与光轴方向不同的方向上的驱动力。
实施例4
图25和26分别是本发明的实施例4中的正视图以及该正视图的A-A截面的横截面图。
实施例4与实施例3的不同之处在于，代替焦点校正透镜11a，在作为移动架的保持架12上设置了摄像元件1211。此外，不同之处还在于，线圈17b和17c(未示出)、永磁体15b和15c以及磁轭16b和16c的布置方向沿着摄像元件1211的边。因此，利用与实施例3的附图标记相同的附图标记来表示各个功能组件，并且将省略对其的说明。
将支撑部13设置在照相机主体1208上而不是设置在镜筒1201上，并且在照相机主体1208的摄像元件1211上对通过镜筒1201的被摄体图像进行成像。
基本动作与实施例3的基本动作相同，并且沿光轴方向113驱动摄像元件1211以进行调焦或颤动，并且沿与光轴垂直的方向1506驱动摄像元件1211，以进行振动校正。
在图26中，在摄像元件1211的背面上设置了吸收由摄像元件1211产生的热以向环境散热的Peltier元件等的电子冷却元件2601和散热器2602。
因而，代替镜头，本发明还适用于摄像元件的驱动，并且能够进行高速且无噪的调焦或颤动。
如上所述，在本实施例中，在(至少)3个区域中检测移动架(镜头架或保持架)在光轴方向上的位置，并且基于结果，单独进行对与光轴方向位置检测器之一相对应的各光轴方向驱动器的驱动控制。利用这种结构，可以在不产生镜头或摄像元件的倾斜的情况下进行稳定的调焦。
在以上各实施例中，已经说明了单镜头反光照相机作为光学设备的一个例子，但本发明不限于此。根据以上各实施例，可以实现高速且无噪的光学设备，并且本发明还适用于小型照相机、摄像机、监视照相机、网络照相机或手机等。
根据以上各实施例，可以提供能够在不产生镜头或摄像元件的倾斜而稳定地保持镜头的状态下进行高速且无噪的调焦的光学设备。此外，该光学设备还被配置为同时稳定地进行振动校正。根据以上各实施例，可以提供能够稳定地实现高速镜头驱动的光学设备。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种光学设备，包括：
移动架，用于保持镜头和摄像装置之一，并且能够沿摄像光轴方向移动；
多个检测器，其布置在所述移动架和摄像设备内部的固定部中的一方上，并用于检测与到另一方的距离相对应的信号，所述多个检测器均用于检测在所述摄像光轴方向上的位移；以及
多个驱动器，用于沿所述摄像光轴方向驱动所述移动架。
2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于基于由所述多个检测器检测到的信号，控制所述多个驱动器。
3.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，还包括校准部，所述校准部用于将所述多个检测器各自的灵敏度校准成预定灵敏度。
4.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，还包括移动限制构件，所述移动限制构件具有在所述距离的两端处限制所述移动架和所述固定部之间的区域的移动限制部，并且被配置为在所述移动限制部限制所述移动架的移动的状态下，使所述镜头和所述摄像装置至少之一与所述摄像光轴方向垂直，
其中，所述校准部用于通过利用所述移动限制部在所述距离的两端处限制所述移动架的移动，将所述多个检测器各自的灵敏度校准成所述预定灵敏度。
5.根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，
当由所述移动限制构件所限制的所述距离为最大时，所述校准部基于由所述检测器检测到的信号来校准所述灵敏度。
6.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，还包括阻尼器，所述阻尼器用于衰减由所述移动架沿所述摄像光轴方向移动所产生的振动，
其中，所述阻尼器设置在所述移动架和所述固定部之间。
7.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，还包括：
基板部，其设置在所述摄像设备中，并且支撑所述固定部以使所述固定部能够沿与所述摄像光轴方向不同的方向移动；
振动检测器，用于检测所述摄像设备的振动；以及
第一驱动器，用于基于由所述振动检测器检测到的信号，沿与所述摄像光轴方向不同的方向驱动所述固定部，以校正图像的振动，
其中，所述移动架还能够沿与所述摄像光轴方向不同的方向移动。
8.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，还包括：
基板部，其设置在所述摄像设备中，并且支撑所述固定部以使所述固定部能够沿与所述摄像光轴方向不同的方向移动；
振动检测器，用于检测所述摄像设备的振动；以及
第一驱动器，用于基于由所述振动检测器检测到的信号，沿与所述摄像光轴方向不同的方向驱动所述固定部，以校正图像的振动，
其中，所述移动架还能够沿与所述摄像光轴方向不同的方向移动，以及
其中，当所述校准部校准所述灵敏度时，所述第一驱动器沿与所述摄像光轴方向不同的方向驱动所述固定部，并且将所述镜头和所述摄像装置之一的中心与所述摄像设备的光轴位置对准。
9.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，还包括：
弹性支撑部，用于将所述移动架弹性地支撑到所述固定部；
振动检测器，用于检测所述摄像设备的振动；以及
第二驱动器，用于基于由所述振动检测器检测到的信号，沿与所述摄像光轴方向不同的方向驱动所述移动架，以校正图像的振动，
其中，通过用所述第二驱动器的驱动力抵抗所述弹性支撑部的弹性力，所述移动架还能够相对于所述摄像设备沿与所述摄像光轴方向不同的方向移动。
10.根据权利要求9所述的光学设备，其特征在于，还包括第一驱动目标值改变部，所述第一驱动目标值改变部用于根据所述移动架在与所述摄像光轴方向不同的方向上的驱动量，改变所述移动架在所述摄像光轴方向上的驱动目标值，
其中，当所述移动架在与所述摄像光轴方向不同的方向上的驱动量增大时，所述第一驱动目标值改变部增大所述移动架在所述摄像光轴方向上的驱动力。
11.根据权利要求9所述的光学设备，其特征在于，还包括第二驱动目标值改变部，所述第二驱动目标值改变部用于根据所述移动架在所述摄像光轴方向上的驱动量，改变所述移动架在与所述摄像光轴方向不同的方向上的驱动目标值，
其中，当所述移动架在所述摄像光轴方向上的驱动量增大时，所述第二驱动目标值改变部增大所述移动架在与所述摄像光轴方向不同的方向上的驱动力。
12.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，还包括：
弹性支撑部，用于将所述移动架弹性地支撑到所述固定部；
振动检测器，用于检测所述摄像设备的振动；以及
第二驱动器，用于基于由所述振动检测器检测到的信号，沿与所述摄像光轴方向不同的方向驱动所述移动架，以校正图像的振动，
其中，通过用所述第二驱动器的驱动力抵抗所述弹性支撑部的弹性力，所述移动架还能够相对于所述摄像设备沿与所述摄像光轴方向不同的方向移动，以及
其中，当所述校准部校准所述灵敏度时，所述第二驱动器沿与所述摄像光轴方向不同的方向驱动所述移动架，并将所述镜头的中心与所述摄像设备的光轴位置对准。
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