位移機構和安裝有該位移機構的圖像拾取裝置的製作方法
2023-06-11 02:59:31
專利名稱：位移機構和安裝有該位移機構的圖像拾取裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種位移機構和其中安裝有該位移機構的圖像拾取裝置。尤其是，本發明涉及利用壓電器件的變形來控制被驅動單元的位移從而實現省電等。
背景技術：
用於在預定方向上使被驅動單元、被驅動單元中的可移動透鏡或成像器件位移的線性致動器安裝在攝像機、照相機和手機等各種類型的圖像拾取裝置中。例如，可移動透鏡與保持可移動透鏡的透鏡支座一起形成被驅動單元。利用線性致動器，在光軸方向上位移被驅動單元以聚焦或變焦，或在垂直於光軸方向的方向上位移被驅動單元以防止振動。
這種類型的線性致動器具有驅動磁體和驅動線圈，並且當驅動電流施加到驅動線圈時，通過將驅動力施加到被驅動單元上而在預定的方向上使被驅動單元位移(例如，見日本公開專利No.3387173)。
然而，上述類型的具有以線性致動器作為驅動裝置用於在預定方向上使被驅動單元位移的圖像拾取裝置，當線性致動器在預定方向上使被驅動單元位移並且隨後在位移位置上保持被驅動單元時，需要連續地對驅動線圈通電。因此，這種類型的圖像拾取裝置出現了一個問題，即，由於需要連續通電而具有高能耗。
另外，在沒有通電時，線性驅動致動器不具有在所需位置上保持被驅動單元的保持力。這樣，當切斷圖像拾取裝置的電源時，線性致動器出現不良的狀況，即，被驅動單元產生了不希望的位移，由於被驅動單元與不希望位移所到達的端部碰撞等而產生異常噪聲。
發明內容
因此，根據本發明實施例的位移機構和其中安裝有該位移機構的圖像拾取裝置意在克服上述問題，並且實現節約能耗等。
為了解決上述問題，根據本發明實施例的位移機構和其中安裝有該位移機構的圖像拾取裝置涉及這樣的位移機構或圖像拾取裝置，即，使用具有驅動磁體和驅動線圈的線性致動器作為使被驅動單元、或容納在該被驅動單元中的可移動透鏡或成像器件在預定方向上位移的驅動裝置。位移機構和圖像拾取裝置具有可響應於施加於其上的驅動電壓而變形的壓電器件，並且在壓電器件變形時，控制被驅動單元的位移。
因此，根據本發明實施例的位移機構和其中安裝有該位移機構的圖像拾取裝置由於壓電裝置的變形允許維持被驅動單元的停止狀態，使得在被驅動單元處於停止狀態時無需對線性致動器通電。
因此，根據本發明實施例具有上述機構的位移機構能夠實現在停止對線性致動器通電的情況下，將被驅動單元保持在預定位置上，並且無需連續地對壓電器件通電，可實現能耗的降低。
根據本發明的位移機構的另一實施例，被驅動單元可在彼此垂直的第一和第二方向上位移，所述第一和第二方向分別垂直於包括有可移動透鏡和成像器件的光學成像系統的光軸，該位移機構還具有適於在第一方向上控制被驅動單元的位移的第一壓電器件，以及適於在第二方向上控制被驅動單元的位移的第二壓電器件。因此，根據本發明實施例的這種類型的位移機構在停止對線性致動器通電的情況下，也能夠實現將被驅動單元保持在預定位置上，並且無需連續地對第一和第二壓電器件通電，可降低能耗。
根據本發明位移機構的又一實施例，壓電器件可具有固定端形式的一端部和自由端形式的另一端部，並且自由端和被驅動單元的接觸可以在壓電器件變形時控制被驅動單元的位移。因此，根據本發明實施例的這種類型的位移機構避免了壓電器件隨著被驅動單元的位移而位移的可能性，使得對壓電器件通電的布線工作和壓電器件的安裝工作變得簡單。
根據本發明的位移機構的又一實施例，位移機構可具有變形放大裝置，用於放大壓電器件的變形程度。在位移機構中，壓電器件設置在變形放大裝置的一端側，並且在壓電器件變形時變形放大裝置的另一端與被驅動單元的接觸可控制被驅動單元的位移。因此，根據本發明實施例的這種類型的位移機構可以使用將變形限制在很小程度內的壓電器件，由於變形限制的壓電器件的使用，可獲得位移機構尺寸的減小和製造成本的降低。
根據本發明位移機構的又一實施例，該位移機構具有一驅動彈簧，其在一方向上對壓電器件施加驅動力以去除對被驅動單元位移的限制。因此，根據本發明這一實施例的這種類型的位移機構可避免變形放大裝置的不希望的位移。
因此，根據具有上述結構的本發明實施例，其中安裝有位移機構的圖像拾取裝置能夠實現在停止對線性致動器通電的情況下，將被驅動單元保持在預定位置，並且無需連續地對壓電器件通電，可降低能耗。
根據下述結合相應的附圖對本發明優選實施例的描述，本發明上述和其它目的、特徵和優點將更顯而易見。其中圖1是示出圖像拾取裝置整體結構的方塊圖；圖2是部分截面的側視圖，示出了不對被驅動單元的位移施加控制的狀態；圖3是部分截面的側視圖，示出了被驅動單元的位移受到控制的狀態；圖4是部分截面的放大側視圖，示出了與根據一個實施例的位移機構相關的不對被驅動單元的位移施加控制的狀態，其中壓電器件的收縮引起被驅動單元位移；圖5是部分截面的放大側視圖，示出了與圖4所示的位移機構相關的被驅動單元的位移受到控制的狀態；圖6是部分截面的側視圖，示出了與根據第一變型的位移機構相關的不對被驅動單元的位移施加控制的狀態；圖7是部分截面的側視圖，示出了與根據第二變型的位移機構相關的不對被驅動單元的位移施加控制的狀態；圖8是部分截面的側視圖，示出了與圖7所示的位移機構相關的被驅動單元的位移受到控制的狀態；圖9是部分截面的側視圖，示出了與根據第三變型的位移機構相關的不對被驅動單元的位移施加控制的狀態；圖10是部分截面的側視圖，示出了與圖9所示的位移機構相關的被驅動單元的位移受到控制的狀態；圖11是放大的前視圖，示出了本發明應用於防抖動機構的一示例；以及圖12是一示意圖，示出了成像器件位移控制的一種方式。
具體實施例方式
根據本發明的圖像拾取裝置可應用於各種類型的具有活動或靜止圖像拾取功能的圖像拾取裝置中，例如手機、攝像機和照相機。根據本發明的位移機構適用於結合於這些類型的圖像拾取裝置中的各種類型的位移機構。
如圖1所示，圖像拾取裝置1具有攝像模塊2，攝像數位訊號處理器(DSP)3，同步動態隨機存儲器(SDRAM)4，介質接口5，控制模塊6，操作單元7，液晶顯示器(LCD)8和外部接口9。圖像拾取裝置1允許記錄介質100可拆卸地安裝其上。
記錄介質100可為各種類型的記錄介質，包括利用半導體存儲器的存儲卡，以及諸如可記錄數字通用光碟(DVD)和可記錄光碟(CD)等盤狀記錄介質。
攝像模塊2具有被驅動單元10、諸如電荷耦合器件(CCD)等成像器件11、A/D轉換電路12、第一驅動器13、第二驅動器14和定時脈衝發生電路15等。
如圖2和3所示，被驅動單元10具有在光軸方向(即，圖2和3中示出的Z方向)上移動以進行聚焦或變焦的可移動透鏡16，以及例如保持可移動透鏡16的透鏡支座17。被驅動單元10受到具有驅動磁體和驅動線圈的線性致動器(未示出)施加的驅動力而位移。
透鏡支座17由大致環狀的透鏡支座主體18以及第一和第二支撐凸起19和20形成，所述透鏡支座主體18保持可移動透鏡16，並且所述第一和第二支撐凸起19和20以彼此相反的方向從透鏡支座主體18的側面突出。第二支撐凸起20呈大致柱形沿光軸方向延伸。
被驅動單元10沿光軸方向可移動地支撐在透鏡筒21中。
在透鏡筒21的內部具有在光軸方向上延伸的引導軸22和23。引導軸22插入到透鏡支座17的第一支撐凸起19中，而引導軸23插入到透鏡支座17的第二支撐凸起20中。由此，被驅動單元10被引導軸22和23可移動地支撐。
應注意的是，被驅動單元10所需的支撐裝置並不限於上述引導軸22和23，還可以是作為支撐裝置的具有導向槽或導向凸起的透鏡筒21。
透鏡筒21的內表面安裝有向前或向後的止動凸起24和25。被驅動單元10適合於在光軸方向上位移，直到與止動凸起24或25相接觸的位置。
壓電器件26設置在透鏡筒21的內表面上，尤其是例如在其下部。壓電器件26在一個方向上，即在與光軸方向垂直的Y方向(見圖2和3)或垂直於被驅動單元10位移方向的方向上，縱向形成，並且壓電器件26還具有作為固定端的下端，用於使壓電器件固定在透鏡筒21上。壓電器件26的頂端面面向並靠近透鏡支座17的第二支撐凸起20定位(見圖2)。
壓電器件26具有由多個鈦酸鋯鉛組成並具有設置於各相對表面的電極的壓電瓷片形成的縱向多層結構，其中，所述電極彼此平行連接。通過將驅動電壓施加到壓電器件26上，壓電器件26可在多層方向(縱向)上延展，並且這種延展狀態可維持到停止施加電壓後的一段時間。另一方面，對壓電器件26施加反向驅動電壓使壓電器件在多層方向(縱向)上收縮。
被驅動單元10、用作驅動裝置的線性致動器、引導軸22和23以及壓電器件26都作為位移機構27的部件加以詳細說明。
如圖1所示，成像器件11響應由第二驅動器14發送的驅動信號工作以拾取經由可移動透鏡16得到的物體圖像，然後根據由控制模塊6控制的定時脈衝發生電路15輸出的定時信號以電信號的形式將拾取到的物體圖像(圖像信息)發送到A/D轉換電路12。
應注意的是，成像器件11並不局限於CCD，還允許其它類型的器件，例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)用作成像器件11。
A/D轉換電路12由於對所接收到的電信號形式的圖像信息執行相關雙取樣(CDS)而有效地保持良好的S/N比，由於對上述圖像信息執行自動增益控制(AGC)而有效地控制增益，並且由於對上述圖像信息執行模擬/數字(A/D)轉換而有效地生成數位訊號形式的圖像數據，等等。
第一驅動器13根據來自下面描述的控制模塊6中的CPU的命令對壓電器件26發送驅動信號。
第二驅動器14根據來自定時脈衝產生電路15的定時信號對成像器件11發送驅動信號。
定時脈衝產生電路15根據控制模塊6的控制，產生提供提供預定定時的定時信號。
攝像模塊2具有探測被驅動單元10在光軸方向上的位移距離的探測裝置28。探測裝置28可以是各種類型的探測裝置，例如，包括諸如磁致電阻(MR)傳感器的磁探測裝置和具有霍爾元件等的光學探測裝置。探測裝置28獲得的探測結果作為被驅動單元10的位置信息提供給下文將描述的控制模塊6中的CPU。
攝像DSP 3對從A/D轉換電路12接收到的圖像數據進行信號處理，例如自動聚焦(AF)，自動曝光(AE)和自動白平衡(AWB)。在圖像數據通過控制模塊6輸出到記錄介質100從而將圖像數據以文件形式記錄到記錄介質100上之前，以預定的格式對這些經過諸如AF，AE和AWB等信號處理的圖像數據進行數據壓縮。
攝像DSP 3具有SDRAM控制器29，其中，可根據來自SDRAM控制器29的命令執行對SDRAM 4的高速數據讀寫。
控制模塊6是具有由系統總線34互相連接多個單元的結構的微型計算機，這些單元例如為中央處理器(CPU)30、隨機存取存儲器(RAM)31、快閃記憶體只讀存儲器(ROM)32以及時間電路33。控制模塊6提供對圖像拾取裝置1的每個單元進行控制的功能。
CPU 30通過定時脈衝產生電路15對第一驅動器13和第二驅動器14等發送命令信號，使這些單元開始工作。將被驅動單元10的位置信息作為由探測裝置28獲得的探測結果施加到CPU 30，然後CPU 30根據所接收到的位置信息對第一驅動器13輸出命令信號。
RAM 31主要用作臨時存儲部分完成的處理結果等的工作區域。
在CPU 30中執行的各種類型的程序以及每種處理所需的數據等都存儲在快閃記憶體ROM 32中。
時間電路33是一種輸出例如當前日期、當前星期幾、當前時間和圖像拾取日期的電路。
操作單元7包括接觸面板和控制鍵等，它們設置在圖像拾取裝置1未示出的殼體(外殼)上。施加到操作單元7的適於操作的信號被提供給CPU30，並且CPU 30根據所接收到的信號對每個單元發送命令信號。
LCD 8設置在例如殼體上，並且由與系統總線34相連的LCD控制器35控制。LCD 8基於來自LCD控制器35的驅動信號顯示各種類型的信息，例如獲得的圖像數據。
外部接口9與系統總線34相連。通過外部接口9連接諸如外部個人計算機的外部裝置200，從而接收來自外部個人計算機的圖像數據，並將接收到的圖像數據記錄到記錄介質100上或將存儲在記錄介質100中的圖像數據輸出到外部個人電腦上等。應當注意的是，記錄介質100通過與系統總線34連接的介質接口5與控制模塊6連接。
另外，通過將例如通信模塊的外部器件200與外部接口9連接而連接到例如網際網路的網絡上，能夠通過網絡獲得各種類型的圖像數據和其它信息，從而將這些數據和信息記錄到記錄介質100上或將存儲在記錄介質100中的數據通過網絡傳送到目的文件。
應當注意的是，外部接口9可以以例如電氣和電子工程師協會(IEEE)1394和通用串行總線(USB)等有線接口的形式安裝，或者以利用光和電的無線接口的形式安裝。
另外，基於響應使用者對操作單元7實施的操作而產生的操作信號從記錄介質100讀取存儲在記錄介質100中的圖像數據之後，通過介質接口5將該圖像數據發送到攝像DSP 3。
在從記錄介質100讀取圖像數據之後，攝像DSP 3對以壓縮形式接收到的圖像數據解壓縮，然後通過系統總線34將解壓縮的圖像數據發送到LCD控制器35。LCD控制器35根據解壓縮圖像數據向LCD 8發送圖像信號。因此，LCD 8可根據圖像信號實施圖像的顯示。
在具有上述結構的圖像拾取裝置1中，當驅動電流施加到線性致動器的驅動線圈時，被驅動單元10可根據所施加的驅動電流的方向在光軸方向上(向前和向後)位移。
當被驅動單元10到達預定位置時，根據探測裝置28獲得的探測結果，第一驅動器13基於由CPU 30發送的驅動信號對壓電器件26施加驅動電壓，使得壓電器件26延展(見圖3)。隨著壓電器件26延展，壓電器件26的頂端面受壓而與透鏡支座17的第二支撐凸起20接觸，從而停止被驅動單元10的位移。
來自第一驅動器13的驅動電壓施加到壓電器件26的同時，停止對線性致動器的驅動線圈供給驅動電流。
當壓電器件26使被驅動單元10的位移停止時，停止對壓電器件26施加驅動電壓。即使停止對壓電器件26施加驅動電壓，壓電器件26的延展狀態還能在此之後保持一段時間，從而可以保持被驅動單元10的停止狀態。儘管壓電器件26確保其延展狀態維持一段時間，但應當注意的是，根據維持被驅動單元10的停止狀態的時間，也允許對壓電器件26施加適於維持壓電器件26延展狀態的最小驅動電壓。此時，能耗低於通過對線性致動器通電以維持被驅動單元停止狀態所需的能耗。
當驅動電流再次施加到線性致動器的驅動線圈時，第一驅動器13對壓電器件26施加與前次施加驅動電壓的方向不同的反向驅動電壓。
當第一驅動器13對壓電器件26施加反向驅動電壓時，壓電器件26收縮而遠離被驅動單元10的第二支撐凸起20，從而脫離對被驅動單元10的保持狀態。因此，對驅動線圈再次施加驅動電流導致被驅動單元10在光軸方向上位移。
接下來，停止對壓電器件26施加反向驅動電壓，然而，此時壓電器件26可保持其收縮狀態。
如上所述，位移機構27能夠在停止對線性致動器通電並且無需持續對壓電器件26通電的情況下，實現被驅動單元10在預定位置的保持，並能夠實現能耗的降低。
另外，位移機構27利用變形(延展狀態)的壓電器件26來使被驅動單元10保持在預定位置，並且因此可消除產生驅動裝置10的不希望位移的可能性，即使切斷圖像拾取裝置1的電源，被驅動單元10與止動器凸起24和25也不會產生碰撞，並由此防止異常噪音的產生。
另外，位移機構27確保壓電器件26固定在透鏡筒21上，並因此可以消除壓電器件26隨著被驅動單元10的位移而位移的可能性，使得對向壓電器件26通電的布線工作和壓電器件26的安裝工作變得更簡單。
上述實施例描述了這樣一種類型的位移機構，即，通過在壓電器件26處於延展狀態時控制被驅動單元的位移而在適當的位置保持被驅動單元10。相反，還可在壓電器件26處於收縮狀態時控制被驅動單元的位移而在適當的位置保持被驅動單元10，如下所述(見圖4和5)。
壓電器件26的上表面具有例如由橡膠或樹脂材料製成的調節件36。該調節件36具有插入孔36a，並且被驅動單元10的第二支撐凸起20插入到該插入孔36a中。該調節件36不與第二支撐凸起20相接觸，從而沒有對被驅動單元10的位移施加控制(見圖4)。
當驅動電壓施加到壓電器件26上時，壓電器件26收縮，調節件36的內表面與第二支撐凸起20擠壓接觸，使得被驅動單元10的位移得到控制(見圖5)。
在下文中將描述該位移機構的各種形式的變型(見圖6至10)。
首先，描述根據第一實施例的位移機構27A(見圖6)。除了在被驅動單元10上安裝可在多層方向上延展和收縮的壓電器件26以外，根據第一變型的位移機構27A與上述位移機構27類似。因此，僅詳細描述與上述位移機構27不同的部分，對與上述位移機構27類似的其它部分給予相同的參考標記，並且不再作出說明。
壓電器件26安裝到例如被驅動單元10的第二支撐凸起20上，並且從第二支撐凸起20向下凸起。
在位移機構27A中，當驅動電流施加到線性致動器的驅動線圈時，被驅動單元10可根據所施加電流的方向在光軸方向上位移。
當被驅動單元10到達預定位置時，驅動電壓施加到壓電器件26上，使得壓電器件26延展，與透鏡筒21的內表面擠壓接觸，由此停止被驅動單元10的位移。
在驅動電壓施加到壓電器件26上的同時，停止對線性致動器的驅動線圈供給驅動電流。
當壓電器件26使被驅動單元10的位移停止時，停止對壓電器件26施加驅動電壓。即使停止對壓電器件26施加驅動電壓之後，也允許壓電器件26維持在延展狀態，從而可維持被驅動單元10的停止狀態。
當驅動電流再次施加到線性致動器的驅動線圈時，與上次施加的驅動電壓方向不同的反向驅動電壓施加到壓電器件26上，使壓電器件26遠離透鏡筒21的內表面收縮，從而脫離對被驅動單元10的保持狀態，因此，對驅動線圈再次施加電流使得被驅動單元10在光軸方向上位移。
接下來，停止對壓電器件26施加反向驅動電壓，然而，此時壓電器件26可保持其收縮狀態。
下面，描述根據本發明第二變型的位移機構27B(見圖7和8)。除了由在垂直於縱向方向的方向上以彎曲形式變形的壓電器件26B來取代在多層方向上可延展和收縮的壓電器件26以外，根據第二變型的位移機構27B與上述位移機構27類似。因此，僅詳細描述與上述位移機構27不同的部分，對與上述位移機構27類似的其它部分給予相同的參考標記，並且不再作出說明。
可提供兩種類型的壓電器件26B，一種是所謂的雙晶型，其結構為一對器件(陶瓷器件)粘結到諸如鋼片的金屬片相對表面上，另一種是所謂的單晶型，其結構為器件(陶瓷器件)僅粘結到金屬片的一個表面上。
壓電器件26B在縱向方向上(與光軸相同的方向)縱向地形成，其具有例如允許壓電器件固定到透鏡筒21上的固定端形式的後端部，並且除了後端部以外的剩餘部分位於被驅動單元10的第二支撐凸起20的下方且略遠離透鏡筒21。對壓電器件26B施加驅動電壓會使壓電器件26B變形為彎曲形狀，從而壓電器件26B的前端可上下位移。
壓電器件26B的前端在向上凸起的位置上安裝有由例如橡膠或樹脂材料製成的按壓件37。
在具有上述結構的位移機構27B中，當驅動電流施加到線性致動器的驅動線圈時，被驅動單元10可以根據所施加的驅動電流的方向在光軸方向上位移。
當被驅動單元10到達預定位置時，根據探測裝置28獲得的探測結果，第一驅動器13基於由CPU 30發送的驅動信號對壓電器件26B施加驅動電壓，引起壓電器件26B變形，從而壓電器件的前端可位移而更靠近被驅動單元10(見圖8)。隨著壓電器件26B的變形，安裝在壓電器件26B前端的按壓件37被擠壓而與透鏡支座17的第二支撐凸起20接觸，從而停止被驅動單元10的位移。
來自第一驅動器13的驅動電壓施加到壓電器件26B的同時，停止對線性致動器的驅動線圈供給驅動電流。
當壓電器件26B使被驅動單元10的位移停止時，停止對壓電器件26B施加驅動電壓。即使對壓電器件26B停止施加驅動電壓，壓電器件26B還能在此之後保持一段時間的變形狀態，從而可以保持被驅動單元10的停止狀態。
當驅動電流再次施加到線性致動器的驅動線圈時，第一驅動器13對壓電器件26B施加與最後所施加驅動電壓的方向不同的反向驅動電壓。
當第一驅動器13對壓電器件26B施加反向驅動電壓時，壓電器件26B恢復到其原始狀態，使按壓件37遠離被驅動單元10的第二支撐凸起20，從而脫離對被驅動單元10的保持狀態。因此，對驅動線圈再次施加電流導致被驅動單元10在光軸方向上的位移。
接下來，停止對壓電器件26B施加反向驅動電壓，然而，此時壓電器件26B可保持其原始狀態。
如上所述，利用在垂直於被驅動單元10的位移方向的方向上以彎曲形狀變形的壓電器件26B，能夠使壓電器件26B位於透鏡筒21的內表面和被驅動單元10之間的空間內，並且平行於被驅動單元10的位移方向，從而允許通過將壓電器件26B的長度設為理想長度來確保所需程度的壓電器件26B變形，同時節省了空間。
應當注意的是，如上所述，取代壓電器件26B與被驅動單元10的直接接觸，而是橡膠或樹脂材料製成的按壓件37與被驅動單元10接觸來控制被驅動單元的位移，這使得可吸收位移控制時產生的噪音，並可防止被驅動單元10和壓電器件26B產生裂紋或受到損害，還可降低由於被驅動單元10和壓電器件26B的安裝誤差而產生的控制力的變化。
下面，描述根據本發明第三變型的位移機構27C(見圖9和10)。除了位移機構27C具有變形放大的裝置以外，根據第三變型的位移機構27C與上述位移機構27類似。因此，僅詳細描述與上述位移機構27不同的部分，對與上述位移機構27類似的其它部分給予相同的參考標記，並且不再作出說明。
壓電器件26在延展/收縮方向上的一端固定到透鏡筒21上，並且位於透鏡筒21中向下凸起的位置。
變形放大裝置38設置在透鏡筒21之內，具體而言，例如在被驅動單元10下方的位置。變形放大裝置38由設置在透鏡筒21的內側底表面的樞轉支撐件39，以及由上述樞轉支撐件39支撐的變形放大部分40構成。變形放大部分40在與被驅動單元10的位移方向大致相同的方向上縱向形成，並且其縱向中間部分由樞轉支撐件39可樞轉地支撐。變形放大部分40的樞轉運動的支撐點向後遠離縱向中心設置。由樞轉支撐件39支撐的變形放大部分40具有以樞轉支撐件39為界比後部更長的前部。變形放大部分40的前端在向上凸起位置中安裝有由例如橡膠或樹脂材料製成的按壓件41。
驅動彈簧42被支撐在變形放大部分40的前端部和透鏡筒21的內底面之間的位置。驅動彈簧42可指定為例如拉伸卷簧。因此，變形放大部分40在變形放大部分的前端向下位移的樞轉方向上被驅動，而壓電器件26被向下按壓成始終與變形放大部分40的後端接觸。
在具有上述結構的位移機構27C中，當驅動電流施加到線性致動器的驅動線圈時，被驅動單元10可根據所施加的驅動電流的方向在光軸方向上位移。
當被驅動單元10到達預定位置時，驅動電壓施加到壓電器件26上，由於上述壓電器件26的作用，使變形放大部分40的後端被向下按壓，因此使得變形放大部分40圍繞作為支撐點的樞轉支撐件39樞轉(見圖10)。變形放大部分40的樞轉使按壓件41與被驅動單元10的第二支撐凸起20向上擠壓接觸，從而停止被驅動單元的位移。此時，因為變形放大部分40具有以樞轉支撐件39為界前部比後部更長的形式，因此壓電器件26的變形(延展)程度被放大，從而使按壓件41位移。
在驅動電壓施加到壓電器件26上的同時，停止對線性致動器的驅動線圈供給電流。
當壓電器件26引起被驅動單元10的位移停止時，停止對壓電器件26施加驅動電壓。即使停止對壓電器件26施加驅動電壓，也允許壓電器件26在此之後維持一段時間的延展狀態，從而可維持被驅動單元10的停止狀態。
當驅動電流再次施加到線性致動器的驅動線圈時，與上次施加的驅動電壓方向不同的反向驅動電壓施加到壓電器件26上，引起壓電器件26收縮，從而變形放大部分40由於驅動彈簧42的驅動力而樞轉，使按壓件41遠離第二支撐凸起部分20，由此脫離對被驅動單元10的保持狀態。因此，對驅動線圈再次施加驅動電流導致被驅動單元10在光軸方向上的位移。
接下來，停止對壓電器件26施加反向驅動電壓，然而，此時壓電器件26可保持其收縮狀態。
如上所述，位移機構27C確保壓電器件26的變形放大使按壓件41與被驅動單元10擠壓接觸，允許使用變形較小的壓電器件26，因此，由於使用變形有限的壓電器件而使位移機構27C的尺寸減小以及製造成本降低。
另外，因為壓電器件26的變形放大使按壓件41與被驅動單元10擠壓接觸，無論壓電器件26對透鏡筒21的安裝精度如何，按壓件41都能牢靠地保持被驅動單元10。
另外，如上所述，利用驅動彈簧42在預定樞轉方向上對變形放大部分40施力，可以確定無誤地在上述預定方向上樞轉變形放大部分40來脫離對被驅動單元10的位移的限制，並且還可以防止變形放大部分40不希望的樞轉。
儘管已經描述了上述位移機構27、27A、27B和27C，它們都涉及使被驅動單元10相對兩個引導軸位移的位移機構，但應注意，上述位移機構也可採用不同的結構，如，使被驅動單元10作為一個引導軸的一體部分在光軸方向上位移。在這種情況中，可通過使壓電器件或安裝在壓電器件上的按壓件與被驅動單元或上述的一個引導軸相接觸來控制被驅動單元的位移。
接下來，說明本發明的位移機構應用於防振機構的一個實施例(見11)。
位移機構27D具有被驅動單元43。該被驅動單元43具有用於防振的可移動透鏡44，其在垂直於光軸的兩個方向上(圖11中的X和Y方向)位移來校正照相機振動和物體振動，該被驅動單元還具有保持可移動透鏡44的透鏡支座45和支撐透鏡支座45的支撐基座46。被驅動單元43受到來自未示出的具有驅動磁體和驅動線圈的線性致動器的驅動力而移動。
透鏡支座45由大致環狀的支座主體45a以及以彼此相反的方向從支座主體45a突出的第一和第二支撐凸起45b和45c構成。
透鏡支座45由在Y方向可移動的支撐基座46支撐。支撐基座46由基座表面46a、分別設置在基座表面46a上且橫向間隔開的第一和第二軸安裝凸起46b和46c、設置在基座表面46a左端部的器件安裝件46d以及分別設置在基座表面46a上且垂直間隔開的第一和第二軸承46e和46f構成。
第一軸安裝凸起46b安裝有在Y方向上延伸的第一引導軸47，而第二軸安裝凸起46c安裝有在Y方向上延伸的第二引導軸48。第一引導軸47插入到透鏡支座45的第一支撐凸起45b中，而第二引導軸48插入到透鏡支座45的第二支撐凸起45c中。這樣，透鏡支座45通過在Y方向上可移動的第一和第二引導軸47和48由支撐基座46支撐。
器件安裝件46d安裝有具有朝向第一支撐凸起45b延伸的凸起形式的第一壓電器件49。壓電器件49與上述壓電器件16相同，並因此可通過在其上施加驅動電壓而在多層方向產生延展或收縮變形。
支撐基座46由在X方向上可移動的固定基座50支撐。固定基座50被安裝在未示出的透鏡筒中，其由基座表面50a、分別設置在基座表面50a上且垂直間隔開的第一和第二軸安裝凸起50b和50c以及設置在基座表面50a下部的器件安裝件50d形成。
第一軸安裝凸起50b安裝有在X方向上延伸的第一引導軸51，而第二軸安裝凸起50c安裝有在X方向上延伸的第二引導軸52。第一引導軸51插入到支撐基座46的第一軸承46e中，而第二引導軸52插入到支撐基座46的第二軸承46f中。這樣，支撐基座46通過在X方向上可移動的第一和第二引導軸51和52由固定基座50支撐。當支撐基座46相對於固定基座50在X方向位移時，透鏡支座45和可移動透鏡44可作為支撐基座46的一體部分在X方向上位移。
器件安裝件50d安裝有具有朝向支撐基座46的第二軸承46f延伸的凸起形式的第二壓電器件53。第二壓電器件53與上述壓電器件16相同，並因此可通過在其上施加驅動電壓而在多層方向產生延展或收縮變形。
在具有上述結構的位移機構27D中，當驅動電流施加到線性致動器的驅動線圈時，透鏡支座45可根據所施加驅動電流的方向相對於支撐基座46在Y方向上位移，或是，支撐基座46可作為可移動透鏡44和透鏡支座45的一體部分相對於固定基座50在X方向位移。
當透鏡支座45到達預定位置時，對安裝在支撐基座46上的壓電器件49施加驅動電壓，使得第一壓電器件49延展，使其與透鏡支座45的第一支撐凸起45b擠壓接觸，由此停止透鏡支座45的位移。
在驅動電壓施加到第一壓電器件49上的同時，停止對線性致動器的驅動線圈施加驅動電流。
當第一壓電器件49使停止透鏡支座45的位移時，停止對第一壓電器件49施加驅動電壓。即使停止對第一壓電器件49施加驅動電壓，也允許第一壓電器件49還能在此之後保持一段時間的延展狀態，從而可以保持透鏡支座45的停止狀態。
當驅動電流再次施加到線性致動器的驅動線圈時，對第一壓電器件49施加與上次施加驅動電壓的方向不同的反向驅動電壓，使第一壓電器件49收縮而遠離第一支撐凸起45b，由此脫離對透鏡支座45的保持狀態。因此，對驅動線圈再次施加驅動電流使透鏡支座45在Y方向上位移。
接下來，停止對第一壓電器件49施加反向驅動電壓，然而，此時第一壓電器件49可保持其收縮狀態。
另一方面，當支撐基座46到達預定位置時，對安裝在固定基座50上的第二壓電器件53施加驅動電壓，使得第二壓電器件53延展，與支撐基座46的第二軸承46f擠壓接觸，從而停止透鏡支座45的位移。
對第二壓電器件53施加驅動電壓的同時，停止對線性致動器的驅動線圈施加驅動電流。
當第二壓電器件53使支撐基座46的位移停止時，停止對第二壓電器件53施加驅動電壓。即使對第二壓電器件53停止施加驅動電壓，第二壓電器件53還能在此之後保持一段時間的延展狀態，從而可以保持支撐基座46的停止狀態。
當對線性致動器的驅動線圈再次施加驅動電流時，對第二壓電器件53施加與最後所施加驅動電壓的方向不同的反向驅動電壓，使第二壓電器件53收縮而遠離支撐基座46的第二軸承46f，由此脫離對支撐基座46的保持狀態。因此，對驅動線圈再次施加驅動電流使支撐基座46在X方向上位移。
接下來，停止對第二壓電器件53施加反向驅動電壓，然而，此時第二壓電器件53可保持其收縮狀態。
位移機構27D能夠在停止對線性致動器通電並且無需對第一和第二壓電器件49和53連續通電的情況中，實現在預定位置上保持透鏡支座45和支撐基座46，並能夠降低能耗。
儘管已經相對於位移機構27D說明了這樣的一種類型的位移機構，即，使作為被驅動單元43的透鏡支座45或支撐基座46相對於引導軸47和48或51和52位移，但應注意，上述位移機構也可採用不同的結構，如，允許透鏡支座45和支撐基座46作為引導軸47和48或51和52的一體部分在X和Y方向上位移。在這種情況中，通過使壓電器件或安裝在壓電器件上的按壓件與透鏡支座45和支撐基座46或引導軸相接觸來控制透鏡支座45和支撐基座46的位移也是允許的。
儘管上述說明的實施例適於利用第一和第二壓電器件49和53這兩個器件來控制被驅動單元43(透鏡支座45和支撐基座46)的位移，但利用圖12中示出的第一和第二壓電器件54和55來控制成像器件11的位移也是可以的，即使當防振機構採取不同的結構時，如，允許代替可移動透鏡44使成像器件11在垂直於光軸的方向上位移以便防振。
應注意，上述例如向上、向下、向左、向右的方向僅是為了說明的目的而不局限於本發明的應用。
示於上述優選實施例的單元的任何特定形式和結構都僅是為了說明實現本發明的實施例，應當理解，本方面的技術範圍並不局限於上述任一形式和結構。
本領域的技術人員應該理解，根據設計需要和其它因素，在所附權利要求或其等價物的範圍內，可進行各種變型、組合、局部組合和改變。
本發明包含於2005年6月17日在日本專利局申請的日本專利申請JP2005-177730所涉及的主題，其全文在此引入作為參考。
權利要求
1.一種位移機構，其使用具有驅動磁體和驅動線圈的線性致動器作為使被驅動單元、容納在該被驅動單元中的可移動透鏡或成像器件在預定方向上位移的驅動裝置，所述位移機構包括壓電器件，其可響應於施加於其上的驅動電壓而變形並適於在壓電器件變形時控制被驅動單元的位移。
2.根據權利要求1的位移機構，其中被驅動單元在彼此垂直的第一和第二方向上位移，所述第一和第二方向分別垂直於包括有可移動透鏡和成像器件的光學成像系統的光軸，並且，位移機構設置有適於在第一方向上控制被驅動單元的位移的第一壓電器件以及適於在第二方向上控制被驅動單元的位移的第二壓電器件。
3.根據權利要求1的位移機構，其中所述壓電器件具有固定端形式的一端部和自由端形式的另一端部，並且在所述壓電器件變形時，所述自由端和被驅動單元的接觸控制被驅動單元的位移。
4.根據權利要求2的位移機構，其中所述壓電器件具有固定端形式的一端部和自由端形式的另一端部，並且在所述壓電器件變形時，所述自由端和被驅動單元的接觸控制被驅動單元的位移。
5.根據權利要求1的位移機構，其中還包括用於放大所述壓電器件的變形程度的變形放大裝置，其中所述壓電器件設置在所述變形放大裝置的一端側，並且在所述壓電器件變形時，所述變形放大裝置的另一端與被驅動單元的接觸控制被驅動單元的位移。
6.根據權利要求2的位移機構，其中還包括用於放大所述壓電器件的變形程度的變形放大裝置，其中所述壓電器件設置在變形放大裝置的一端側，並且在所述壓電器件變形時，所述變形放大裝置的另一端與被驅動單元的接觸控制被驅動單元的位移。
7.根據權利要求1的位移機構，其中還包括驅動彈簧，其在一方向上對所述壓電器件施加驅動力以去除對被驅動單元的位移的限制。
8.根據權利要求2的位移機構，其中還包括一驅動彈簧，其在一方向上對所述壓電器件施加驅動力以去除對被驅動單元的位移的限制。
9.一種具有位移機構的圖像拾取裝置，該位移機構使用具有驅動磁體和驅動線圈的線性致動器作為使被驅動單元、容納在該被驅動單元中的可移動透鏡或成像器件在預定方向上位移的驅動裝置，所述位移機構包括壓電器件，其可響應於施加於其上的驅動電壓而變形並且適於在所述壓電器件變形時控制被驅動單元的位移。
全文摘要
提供一種位移機構，其使用具有驅動磁體和驅動線圈的線性致動器作為使被驅動單元、容納在該被驅動單元中的可移動透鏡或成像器件在預定方向上位移的驅動裝置，所述位移機構包括可響應於施加於其上的驅動電壓而變形並用於在該壓電器件變形時控制該被驅動單元的位移的壓電器件。還提供一種包括這種位移機構的圖像拾取裝置。
文檔編號G03B5/00GK1880995SQ20061009988
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月17日 優先權日2005年6月17日
發明者森裕之, 牧井達郎, 池上啟佑 申請人:索尼株式會社