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位置檢測系統的制作方法

時間:2023-11-02    作者: 管理員

專利名稱:位置檢測系統的制作方法
技術領域
本發明涉及一種位置檢測(detecting)系統,其檢測二維移動的對象的位置。本發明尤其涉及用作數碼相機的抗抖動裝置的一個元件的一種位置檢測系統,并且該系統檢測與攝影(photographing)鏡頭光軸相關的成像裝置的相對位置。
背景技術
傳統地,抗抖動裝置(相機抖動補償裝置)是用在數碼相機領域中。該抗抖動裝置防止或者補償在成像裝置的成像表面上產生的圖像模糊。這是通過沿著垂直于攝影鏡頭光軸的平面來移動補償鏡頭以消除相機抖動,該抖動是在攝影期間產生的。該抗抖動裝置設有位置感測(sensing)系統以檢測與攝影鏡頭光軸相關的成像裝置的相對位置(參考日本未經審查的專利公開號2001-117129)。在這種類型的位置感測系統中,二維位置感測裝置(PSD)接收光源(LED)發出的聚光(spotlight),并由此依據接收到的聚光的位置檢測相對位置。特別地,二維位置感測裝置(PSD)和光源(LED)設在固定構件(member)和可移動(moving)構件上。通過檢測伴隨著二維位置感測裝置的光的位置來檢測與固定構件相對應的可移動構件的相對位置,從而檢測了可移動構件或者對象的移動。

發明內容
二維位置感測裝置是正方形形狀的CCD,其每一條邊的長度最多為2mm。因此,依據使用這種類型位置感測裝置的抗抖動裝置,只能夠補償在大約中間位置附近的大約±1mm范圍的抖動。因為這種限制,應當使用具有大的光接收表面的二維位置感測裝置。但是,這樣就增加了大小和成本。
而且,盡管傳統的二維位置感測裝置能夠檢測具有描述二維軌跡(trajectory)運動的對象的位置、移動方向以及位移,但是其不能檢測對象的轉動,即使當對象在二維平面上轉動時也是如此。
本發明的一個方面是提供位置檢測系統,通過使用通常大小的位置感測裝置,該系統能夠得到與傳統位置檢測裝置相比具有寬范圍的位置檢測。
本發明的另一方面是提供位置檢測系統,其能夠檢測平面內的二維轉動,以及二維平移(translation)。
依據本發明的一個方面,提供了一種位置檢測系統,其是用來檢測與固定構件相對應的可移動構件的相對位置(relative position)。該系統包括多個光(light)源、位置感測裝置以及光源控制器。
該光源被提供在固定構件或者可移動構件中的一個的上面,并發射聚光。位置感測裝置被提供在固定構件或者可移動構件中的另一個的上面。位置感測裝置接收聚光并根據接收的聚光的位置輸出與相對位置相對應的位置信號。該光源控制器控制多個光源的開/關狀態。當位置感測裝置僅僅檢測到來自光源的一個聚光時,光源控制器連續打開光源中的一個,并且當位置感測裝置檢測到來自光源的多個聚光時,該光源控制器使兩個或者多于兩個的光源閃光(flash)。
光源控制器可以依據位置信號控制光源的開/關狀態。光源可以布置在比光感測裝置的光接收區域大的區域,該光感測裝置檢測聚光。光源之間的距離可以比光感測裝置的光接收區域的寬度小,該光感測裝置檢測聚光。
位置檢測系統也能夠被配置,使得當來自光源中的一個聚光照在接收區域的一邊(edge)時,來自另一個光源的聚光照在接收區域的另一邊。
位置感測裝置可以是二維區域傳感器,光接收區域可以是長方形形狀,其中四個聚光在該光接收區域的四個角被同時檢測。
優選地,即使當多個光源正在閃光時,僅僅同時只打開光源中的一個。在這種情況下,光源中的兩個可以以相同的周期交替閃光。
進一步,光源可以閃光,使得三個或者多于三個的光源依次被打開。
位置檢測系統可以進一步包括位置計算器,其可以依據光源的開/關狀態計算相對位置。
依據本發明的另一方面,提供的位置檢測系統包括多個光源、位置感測裝置以及光源控制器。該光源控制器可以使每個光源閃光使得每個光源依次打開。
進一步,依據本發明的另一方面,提供的位置檢測系統包括可移動構件、光源單元、位置感測裝置、光源控制器以及計算器。
可移動構件相對于固定構件在二維平面上進行移動。光源單元提供在固定構件和可移動構件中的一個的上面。光源單元包括多個光發射裝置,該裝置以預定(predetermined)的距離分開放置。該位置感測裝置提供在固定構件和可移動構件中的另一個的上面。該位置感測裝置接收來自光源單元的光并且檢測接收到的光的位置。光源控制器以預定的順序選擇性地打開一個光發射裝置。依據兩對位置數據,計算器計算可移動構件的運動(motion)方向、位移(displacement)以及轉動。一對位置數據表示位置,在該位置檢測了來自一對光發射裝置的光。另一對位置檢測數據表示位置,在該位置在檢測了一對位置數據之后以預定的時間間隔檢測到的來自一對光發射裝置的光。
多個光發射裝置中的光發射裝置的數量可以是兩個。光源控制器以相同時間間隔交替打開兩個光發射裝置。可移動構件是相對于固定構件而被轉動支撐的。


依據下面的描述并參考附圖,本發明的對象和優點將更好理解,其中圖1例示了用在本發明的第一個實施例的設有位置檢測系統的數碼相機的配置;圖2是抗抖動機構(mechanism)的平面圖;圖3是抗抖動機構的剖面視圖;圖4是用于抗抖動操作中的控制系統的方塊圖;圖5例示了LED的布置(arrangement);圖6例示了LED和位置感測裝置的布置,其彼此對著。
圖7表示LED的開/關狀態;
圖8例示了第二實施例中的LED的布置;圖9表示第二實施例中的LED的開/關狀態;圖10是用于本發明的第三實施例的位置檢測系統的剖面視圖;圖11例示了第三實施例的位置檢測系統的位置感測裝置的光接收區域;圖12是表示第三實施例的兩個燈發射的開/關狀態的時序圖;圖13是表示第三實施例的電路示意圖的方塊圖;圖14是用于本發明的第三實施例的設有抗抖動裝置的數碼相機的剖面視圖;圖15是表示抗抖動裝置的電路示意圖的方塊圖;圖16是表示抗抖動裝置的主要部分(主件)的后視圖;圖17是沿著圖16的VIII-VIII線的抗抖動裝置的剖視圖;以及圖18是沿著圖16的IX-IX線的抗抖動裝置的剖視圖。
具體實施例方式
本發明參考附圖中表示的實施例進行描述。
圖1-5例示了本發明的第一實施例,其中本發明用于數碼相機以作為一個實施例。
參考圖1,鏡頭塊12或者攝影光學系統提供在相機主體內部。在鏡頭塊12后面,布置了設有成像機構(CCD)23的抗抖動裝置20。
該抗抖動機構20的外殼21沿著垂直于攝影光學系統的光軸″A″的平面移動,由此可以補償由手抖動引起的相機抖動。
參考圖2和圖3,可以說明抗抖動機構20的結構。但是,抗抖動方法或者相機抖動補償方法在本領域內是眾所周知的,因此,省略了這些方法的說明。
固定構件31固定到相機主體內部提供的止動(retaining)框(未示出)。第一支撐構件32、第二支撐構件33、第一磁軛(yoke)34、以及第二磁軛35設在固定構件31上。底座(base plate)22連接在外殼(casing)21上(可移動構件)。而且,成像裝置23連接在底座22的前表面上并且線圈(coil)印刷電路板24連接在底座22的后表面上。在外殼21外側面提供的支撐(bearing)構件25和26由水平引導軸(guide-shaft)27和28進行可移式引導,其在圖2中橫向延伸。如圖2所示,水平引導軸27和28的左末端由垂直引導軸29連接。該垂直引導軸29是由第一支撐構件32支撐,由此垂直引導軸29可以在圖2的垂直方向上移動。應當指出,水平引導軸27和28的右末端在垂直方向由第二支撐構件33來引導。
因此,外殼21、底座22、成像裝置23以及圖2中的線圈印刷電路板24可以沿著水平引導軸27和28橫向移動。而且,圖2中的外殼21等可以和水平引導軸27、28一起沿著垂直引導軸29縱向移動。
第一磁鐵36和第二磁鐵37分別連接在第一磁軛34和第二磁軛35的內部。形成螺旋片(sheet)狀線圈模式(pattern)的第一線圈38和第二線圈39設在線圈印刷電路板24的表面上。第一線圈38對著第一磁鐵36并且第二線圈39對著第二磁鐵37。
因此,依據提供給第一線圈38的電流和由第一磁鐵36產生的磁場之間的交互作用(interaction),外殼21和圖2中的其它集成構件,是由第一支撐構件32引導并縱向移動的。而且,依據提供給第二線圈39的電流和由第二磁鐵37產生的磁場之間的交互作用,外殼21和圖2中的其它集成構件,是由水平引導軸27和28引導并橫向移動的。
如圖3所示,與成像裝置23的大小幾乎相同的窗口(opening)41形成在外殼21上,其在對著成像裝置23的位置。而且,在外殼21內部,提供了光低通濾波器42。該光低通濾波器42由推動(urging)構件43固定到外殼21的內表面上,該推動構件43插在光低通濾波器42和成像裝置23之間。
在第一線圈38對面,形成了長方形延伸的板構件(section)51,其從線圈印刷電路板24向下延伸。在延伸的板構件51的表面,在對著固定構件31的一邊,提供了光發射單元52。而且,在固定構件31上,在對著光發射單元52的位置,布置了例如二維區域傳感器的位置感測裝置53。如后面將要描述的,參考圖5,該光發射單元52具有發射聚光的9個LED(光源)52a-52i。LED分布在比位置感測裝置53的光接收區域大的區域內。
圖4是用于補償相機抖動或者圖像模糊的控制系統的方塊圖。
抗抖動驅動機構40包括第一和第二磁軛35、第一磁鐵36和第二磁鐵37、以及第一線圈38和第二線圈39。提供給線圈38和39的電源的控制是由控制器(CPU)61進行控制的。即,成像裝置23是由線圈38和39的電功率(electric power)的供給所產生的電磁功率來移動的,從而控制器61進行了相機抖動補償。
為了得到用于相機抖動補償的成像裝置23的位置,提供了位置計算處理器62。該位置計算處理器62接收來自位置感測裝置53的位置信號,其涉及與固定構件31相關的成像裝置23的相對位置。位置計算處理器62依據位置信號來控制LED 52a-52i的開/關狀態。LED的開/關控制將隨后進行說明。
依據位置感測裝置53得到的位置信號和LED 52a-52i的開/關狀態,位置計算處理器62計算與固定構件31相對應的成像裝置23或者外殼21的相對位置。表示相對位置的位置數據被傳遞給控制器61并且依據位置數據由控制器61計算成像裝置23應當移動的數量,由此控制了抗抖動驅動機構40。
運行組件(component)63連接到控制器61。參考圖1,該運行組件63設在相機主體11上,并且通過操作運行組件63來打開或者關閉相機抖動補償。
參考圖5和圖6,將說明與固定構件31相對應的相對位置的檢測操作。
如圖5所示,9個LED 52a-52i在位置感測裝置上分開分布并且每一個發射垂直于位置感測裝置53的光接收區域53a的聚光。光接收區域53a,對于要檢測聚光的位置感測裝置53,具有長方形形狀并且它的大小比布置在LED 52e周圍的8個LED 52a-52d,以及52f-52i所包圍的區域小。特別地,在兩個相鄰的LED之間的距離(例如,LED 52a與LED 52b之間的距離,以及在LED 52a和LED 52b之間的距離)比光接收區域53a的邊長短。即,長方形″S1″的大小(面積)是由布置在圖5中的左上區域的四個LED 52a,52b,52d以及52e形成的,其與光接收區域53a的大小一樣,從而從LED 52a,52b,52d和52e所發射的聚光能夠在光接收區域53a的四個角被同時接收。
如圖5所示,在初始狀態,光發射單元52布置在與位置感測裝置53的光接收區域53a的中心一致的中心定位的LED 52e的位置。在該狀態,只有LED 52e被打開并且其它的LED被關閉。當可移動構件(也就是,外殼21、成像裝置23、線圈印刷電路板24等)被移動時,光接收區域53a上的聚光的接收位置被移位,并且表示光接收位置的位置信號由位置感測裝置53輸出。
在控制器61(參考圖4),依據位置信號得到了與固定構件31相對應的可移動構件的相對位置。當中心LED 52e定位在對應于大約光接收區域53a的中心區域內時,位置信號直接對應于與固定構件31相對應的可移動構件的相對位置。即,在該狀態,通過僅僅使用從中心LED 52e發射的聚光可以得到相對位置。
當位置感測裝置53從圖5的位置相對地向右移動時,使得光接收區域53a的右側(right side)與右側LED 52f相一致,控制器61依據來自中心LED 52e的聚光所產生的位置信號判定右側LED 52f已經到達對應于接收區域53a的位置,并隨后打開右側LED 52f。即,來自中心LED 52e的聚光照射(irradiate)到接收區域53a的左邊并且來自右側LED 52f的聚光照射到接收區域的右邊。更為特別地,控制器61交替地打開和關閉中心LED 52e和右側LED 52f。
即,如圖7所示,當可移動構件的相對移動是小的時,只有中心LED 52e(光源″A″)連續打開(參考圖7,標記為(a)的信號時序)。在另一方面,當右側LED 52f(光源″B″)也打開時,LED 52e與LED52f交替地以相同周期打開(參考圖7,標記為(b)的信號時序)。由于LED 52e與LED 52f的閃光(flashing spotlight),位置計算處理器62判定出LED 52e與LED 52f是位于光接收區域52a的兩邊。
當位置感測裝置53進一步向右相對移動時,并且當光接收區域53a的左邊位于中心LED 52e的右側時,中心LED 52e被關閉并且只有右側LED 52f連續打開。位置計算處理器62依據由于來自右側LED 52f的聚光的位置信號計算與固定構件31相對應的可移動構件的相對位置。即,計算是依據光接收位置來進行的,該位置是由當位置感測裝置53移動到LED 52f位置時的位置信號與運動的位移和方向所表示的。例如,當位置感測裝置53相對于每一個圖5中的LED水平地并相對地向右移動時,并且當位置感測裝置53到達LED 52f的位置時,關于位置感測裝置53的水平位移向量(vector)則加到位置向量,該位置向量是由由于LED 52f的聚光的位置信號表示的。
當可移動構件被構造使得其能夠相對于固定構件31相對地轉動,三個LED(光源A,B和C)被打開和關閉,如圖7的右手邊所示(參考標記為(c)的信號時序)。在這種情況下,三個LED中的每一個都以相同的周期交替地打開和關閉。即,只同時打開LED中的一個。
如圖5所示,當位置感測裝置53相對向右下方移動,并且當光接收區域53a的左上角到達右下LED 52i的位置時(參考圖5中的正方形″S2″),該情況表示對于位置感測裝置53的右下側的檢測區域的限制。即,盡管傳統的檢測區域″Z1″是限制在一個距離內,該距離是從LED 52e到LED 52e與位置感測裝置53的光接收區域53a的一邊對應的位置,依據本實施例,檢測的距離或者位置被擴大到從LED 52e到與圍繞LED 52a-52d以及52f-52i中的一邊對應的位置,使得檢測區域″Z2″在距離上擴大了兩倍,在面積上擴大了四倍。
如上所述,依據本實施例,位置檢測區域被擴大而沒有使用任何的特別的大的區域傳感器(一種位置感測裝置),并且仍在使用通常的低價格的二維方形區域傳感器,例如具有邊長為2mm的方形區域傳感器。
而且,在本實施例中,當LED不能照射聚光到位置感測裝置上時,其被關閉,并且當LED被打開時其以初始的級別(stage)閃光,當LED關閉時以最后的級別閃光。因此,在檢測操作中沒有產生空白的光點或者時期,并且該檢測連續進行,即使當用于檢測中的LED從一個切換到另一個時也是如此。而且,通過關閉不必要的燈,能夠限制用電消耗。
參考圖8和圖9,將描述本發明的第二實施例。第二實施例的結構與第一實施例的結構基本相同。第二實施例中,多個LED 71a,71b以及71c有規律地打開和關閉。
例如,LED 71a,71b以及71c布置在對應于三角形的頂點的位置,如圖8所示。而且,LED 71a,71b以及71c被布置使得來自所有的LED71a,71b以及71c的聚光同時照射到位置感測裝置53的光接收區域53a。即,在圖8中,當右下LED 71a的聚光照射到接近于光接收區域53a的正方形的右下角時,則左下LED 71b的聚光照射到接近于光接收區域53a的正方形的左下角,并且上邊的LED 71c的聚光照射到在上邊緣(edge)下面的接近于光接收區域53a的上邊的區域。
如圖9所示,所有的LED 71a,71b以及71c(光源A,B和C)連續閃光,使得通常地,光源C,B和A周期地并按次序地打開。當所有的來自LED 71a,71b以及71c的聚光被光接收區域53a接收時,三個位置信號從位置感測裝置53輸出,從而得到了與固定構件相對應的可移動構件的相對位置。
其中,光接收區域53a相對于一個位置移動,該位置為光接收區域53a接收三個聚光的位置,其在圖8中的左下方。當LED 71c的聚光移出光接收區域53a時,基于圖9中表示的閃光時序的時序圖,檢測到了LED 71c的聚光移出光接收區域53a的事實。因此,當聚光燈71c移過接收區域52a時,只檢測到了LED 71a和71b的聚光,從而輸出兩個位置信號并且以第一實施例相同的方式得到了與固定構件相對應的可移動的構件的相對位置。
而且,當來自LED 71a的聚光從光接收區域53a被擠出時,只檢測到了來自LED 71b的聚光。因此,從位置感測裝置53只輸出了一個位置信號并且以第一實施例相同的方式得到了與固定構件相對應的可移動構件的相對位置。
應當指出,位置檢測傳感器的實施例是用來檢測與固定構件31相對應的可移動構件的二維運動,但是,本發明也能用于可移動構件只在一維運動的情況。
進一步,依據本發明,多個光源也能夠設在固定構件上,同時在可移動構件上設有位置感測裝置。
參考圖10-18,可以解釋本發明的第三實施例。圖10是用于本發明的第三實施例的位置檢測系統的側視圖。而且,圖11例示了位置檢測系統的二維位置感測裝置(PSD位置敏感檢測器)的光接收區域。在本實施例中,描述了用于二維平面上的與固定構件相對應的可移動對象的平移和轉動檢測的布置。
可移動板120與固定構件110平行布置,并且被支撐使其可以按照圖10箭頭所示的方向(X方向)進行移動。而且可移動板120被支撐使得其可以按照與圖10的表面垂直的方向(Y方向)進行移動,并且使得其可以圍繞垂直于包括X和Y方向的平面的軸進行轉動。
二維位置感測裝置(PSD)111固定在固定構件110上,使得位置感測裝置111的接收區域112與包括由可移動板120的運動所定義的軌跡的平面平行。另一方面,光源單元121連接在可移動板120上,在對著位置感測裝置111的光接收區域112的位置上。
在光源單元121內部,安放了(mounted)兩個光發射裝置,例如LED 122a和122b。在每一個LED 122a和122b的前面,也就是在位置感測裝置111的一側,設置了光點屏罩(spot mask)123。該光點屏罩(spot mask)123,打了孔123a和123b,所述的孔穿透屏罩123,使得來自LED 122a和122b的聚光可以穿過。每一個通過LED 122a和122b發出的每一個聚光是伴隨著位置感測裝置111的光接收區域112產生的并形成個別的光點″a″和″b″。在第三實施例中,LED 122a和122b以相同間隔交替地打開和關閉,如時序圖12所示,使得LED122a的光點″a″和LED 122b的光點″b″交替地在光接收區域122被檢測。
圖13是表示第三實施例的位置檢測系統的電路示意圖的方塊圖。LED 122a和122b由驅動電路143a和143b的計算處理器141來控制其打開和關閉。從輸出端113a,113b,113c以及113d,位置感測裝置111輸出位置信號(電流信號),該位置信號對應于當LED 122a或者LED122b打開時形成的光點″a″或者光點″b″的位置。來自每一個輸出端113a-113d的位置信號被輸入到計算處理器141。基于這四個輸出,計算處理器141得到光接收區域112上的光點″a″和″b″的位置,從而計算X方向的位置和Y方向的位置或者坐標(x,y)。而且,計算處理器141檢測至少兩對光點″a″和″b″的位置,其以某時間間隔照射在光接收區域112上,并將它們存儲在內置的存儲器中。計算處理器141依據上述的兩對位置數據計算LED 122a和122b轉動的方向、位置以及角度。
在圖11中,初始狀態的LED 122a和122b的光點″a″和″b″由白圈″a0″和″b0″來表示。光點″a0″的坐標表示為(xa0,ya0),并且光點″b0″的坐標表示為(xb0,yb0)。可移動板120由上述的初始狀態進行轉動來移動,并且因此LED 122a和122b的光點″a0″和″b0″移動到光接收區域112的光點″a1″和″a2″。而且,光點″a1″的坐標表示為(xa1,ya1)并且光點″b1″的坐標表示為(xb1,yb1)。這些是基于來自位置感測裝置111的輸出而得到的。
由光點″a0″和″b0″的坐標(xa0,ya0)和(xb0,yb0)以及″a1″和″b1″的坐標(xa1,ya1)和(xb1,yb1),可以得到X方向上的光點″a0″和″a1″之間的距離ΔX,以及Y方向上的距離ΔY,X方向上的光點″a0″和″b0″之間(或者在光點″a″和″b″之間)的距離″L″,以及在X方向上的光點″a1″和″b1″之間的距離ΔL。而且,通過在下面公式1中代入距離″L″和″ΔL″能夠得到可移動板120的轉動角θ。
θ=COS-1ΔLL]]>如上所述,依據第三實施例,不僅可以檢測可移動板120在X和Y方向上的位置,而且能夠檢測可移動板120運動的方向、位置和旋轉角度θ。應當指出,可移動板120在一個范圍內移動,在該范圍中來自LED 122a和122b的聚光伴隨著光接收區域112而產生并且每一個形成光點″a″和″b″。
本實施例中,位置感測裝置111連接到固定構件10上并且光源單元121連接在可移動板120上。但是,在未示出的可選擇的實施例中,光源能夠連接在固定構件上并且位置感測裝置能夠連接在可移動板上。
而且,在本實施例中,盡管只提供了兩個LED 122a和122b作為光發射裝置,光發射裝置的數量可以是兩個或者多于兩個。
其次,將解釋本發明的二維位置檢測系統的應用。圖14到圖18例示了一個實施例,在該實施例中,圖10-13中所示的位置檢測系統是用于數碼相機的抗抖動裝置,其通過移動成像裝置來補償相機抖動。
圖14是設有包含本發明的位置檢測系統的抗抖動裝置的數碼相機的剖面視圖。數碼相機(主體)201設有包括多個鏡頭″L1″、″L2″以及″L3″的攝影鏡頭203。成像裝置205設置在最后的鏡頭″L3″的后面。對象的圖像通過攝影鏡頭203投射在成像裝置205的成像表面上。成像裝置205由抗抖動裝置作支撐,使得攝影鏡頭203的光軸″O1″垂直地穿過成像表面的中心,并且成像裝置205布置在攝影鏡頭203的焦面上。
抗抖動裝置包括固定構件210,其固定地連接到數碼相機201,并且線圈印刷電路板220(可移動臺架(stage)或者可移動板),其在垂直于攝影鏡頭的光軸″O1″的平面上被轉動支撐并相對于固定板210移動。成像裝置205設在線圈印刷電路板220上。并且,位置檢測系統的光源單元121以及位置感測裝置111,該檢測系統是用來檢測成像裝置205的位置和轉動角,并連接在線圈印刷電路板220和固定構件210上。
進一步,數碼相機201設有角速度傳感器,例如垂直角速度傳感器145V以及水平角速度傳感器145H,以用來檢測數碼相機201的抖動或者更為具體地檢測攝影鏡頭203的光軸″O1″的抖動。圖15是表示抗抖動驅動系統的電路示意圖的方塊圖。除了圖13中所例示的位置檢測系統,抗抖動驅動系統還提供了垂直的和水平的角速度傳感器145V和145H,用于驅動臺架的三個驅動線圈CY,CX1和CX2,以及驅動器147a、147b和147c,其提供電源給每一個驅動線圈CY,CX1和CX2。
垂直角速度信號和水平角速度信號,其是由垂直的和水平的角速度傳感器145V和145H檢測的,并且被輸入給計算處理器141,使得計算處理器141依據垂直的和水平的角速度信號計算成像裝置205的移動的方向、速度、以及位移,以消除通過攝影鏡頭203投射在成像表面上的對象的圖像的與成像表面相對應的相對的移動。由此,計算處理器141依據計算的結果提供電流給驅動線圈CY,CX1和CX2,來移動線圈印刷電路板220。此時,計算處理器141交替地打開LED122a和122b,并輸入來自位置感測裝置111的每一個終端113a-113d的位置信號。計算處理器141進一步計算線圈印刷電路板220的位置和旋轉角度,并且控制給驅動線圈CY,CX1和CX2的電源。
參考圖16到圖18,將進一步說明本實施例的抗抖動裝置的機械結構。
線圈印刷電路板220支撐在固定構件210上使得可以以任何方向進行移動和轉動,但是其總保持同一平面。成像裝置205通過底座230連接在線圈印刷電路板220的前面(成像對象的一側)。在底座230的前表面上,連接著長方形的平行六面體外殼231。長方形窗口231a形成在外殼231的前表面上。形成了窗口231a的形狀和大小使得不必修整(trim)由攝影鏡頭203投射在成像裝置205的成像表面上的對象圖象。
光低通濾波器233布置在外殼231內部,由此該光低通濾波器233鄰靠著形成窗口231a的外框(frame)。在光低通濾波器233與成像裝置205的成像表面的外圍之間,提供了推動構件234,其密封了光低通濾波器233與成像裝置205(成像表面)之間的空間。
外殼231沒有接觸地穿過形成在固定構件210內的窗口210a。窗口210a的大小是定義在抗抖動操作中的外殼231的可移動區域的最外邊的界限,并且該大小比該外殼231在抗抖動操作中移動所需要的范圍大。
凸緣232從所有的外殼231的邊伸出,其固定地連接到底座230上,使得凸緣232覆蓋固定構件210的窗口210a的外邊的外圍。在外殼231的凸緣232的每一角與固定構件210之間,布置了支撐,例如球狀支撐213,以支撐凸緣232可以在需要的平面上以任何方向自由移動,同時保持在保持凸緣232與固定構件210之間的距離是恒定的。
凸緣后方的每一個角被露出,使得被彈簧216偏置的推動軸接觸到凸緣232。接觸凸緣232的推動軸215的尖端,其是由具有與凸緣232相關的低靜摩擦和低滑動摩擦的材料制成的。
因為球狀支撐213以及推動軸215的作用,在外殼231和固定構件210之間的相對移動因為球狀支撐213在固定構件210的凸緣232內滾動而被使能。因此,外殼231被支撐,并且可以以任何方向進行移動和轉動。
在上述的實施例中,固定構件210以及球狀支撐213接觸的凸緣232,都被設置為水平面。但是,其中的一個表面也能夠被被設置成具有半球形的凹洞(concave hollow),其接收球狀支撐213,使得球狀支撐213在凹洞內部滾動。
許多線被印在線圈印刷電路板220(其在附圖中被省略)上,并且這些線被電連接到成像裝置205的末端。線圈印刷電路板220設有四個長方形的延伸的板構件220a,220b,220c以及220d,其從中心部分(section)向外延伸,該中心部分連接了地板230以及成像裝置205。在每一個長方形的延伸的板構件220a,220b,220c的后方,印刷了螺旋片狀線圈模式,例如X方向驅動線圈″CX″,以及第一和第二Y方向驅動線圈″CY1″和″CY2″。
光源單元121安放在保持(remaining)長方形的延伸的板構件220d的前表面上。LED 122a以及122b的導線連接到印刷在電路板220上的線圈所對應的線。在固定構件110上,位置感測裝置111連接在對著光源單元121的位置。該光源單元121以及位置感測裝置111的配置與圖10中所描述的相同。
應當指出,每一個印刷在電路板220上的線圈的線通過撓性(flexible)印刷電路板(未示出)連接到在數碼相機201內部的固定印刷電路板,從而不擾亂印刷在電路板上的線圈的平移和轉動。
如圖16中所示,Y方向驅動線圈″CY″以及第一和第二X方向驅動″CX1″以及″CX2″形成了具有線性邊的長方形螺旋。方便地,驅動線圈″CY″,″CX1″以及″CX2″是由繞了幾圈的線來表示的。實際上,線繞了數十圈。來自驅動線圈″CY″,″CX1″以及″CX2″的每一個末端通過印刷在線圈印刷電路板220的線、撓性印刷電路板等連接到驅動器147a、147b、147c。
在固定構件210的后面,具有U形構件(section)輪廓并從由例如鋼板的磁性物質形成的″YY″、″YX1″、″YX2″,固定連接到三個位置中的每一個。磁鐵″MX″和″MY″固定在每一個磁軛″YY″、″YX″以及″YX″上,其固定在每一個磁軛的內表面并接近每一個尖端。磁軛″YY″的磁鐵″MY″被布置使得N極和S極排列在X方向。磁軛″YX1″和″YX2″的磁鐵″MX1″和″MX2″被布置使得N極和S極排列在Y方向。每一個磁軛″YX1″和″YX2″對著各自的磁鐵″MX1″和″MX2″使得在磁軛和磁鐵之間的空間產生了磁場區,其是磁力線所集中的區域。同樣地,產生了磁電路,在該磁電路中,磁力線集中在磁軛和磁鐵之間的空間。長方形的延伸板構件220b與220c沒有接觸地插在磁軛″YX1″,″YX2″以及磁鐵″MX1″和″MX2″之間。而且,長方形的延伸板構件220a沒有接觸地插在磁軛″YY″和磁鐵″MY″之間。由此,每一個延伸板構件220a、220b以及220c布置在磁軛和磁鐵之間的空間內,其在X方向和Y方向上可以移動,并在X-Y平面上轉動。
當電力(electricity)提供給驅動線圈″CY″、″CX1″以及″CX2″中的一個時,成像裝置205、線圈印刷電路板220以及底座230在同一方向上移動。當電力提供給驅動線圈(例如驅動線圈″CX1″和″CX2″)中的兩個時,當各自驅動線圈將要反方向移動時,線圈印刷電路板220將要被轉動。除了上面所述的操作,如果電力進一步提供給驅動線圈″CY″時,線圈印刷電路板220在旋轉的同時沿著X方向移動。即,依據提供給驅動線圈″CY″、″CX1″以及″CX2″的電源的組合,線圈印刷電路板220能夠在X方向、Y方向上移動,并且也能轉動,或者分別進行或者同時進行。
在本實施例的抗抖動裝置中,基于由角速度傳感器145V和145H所檢測的垂直和水平的角速度,計算處理器141計算X方向和Y方向上的速度和位移,從而,通過依據檢測到的速度和平移來控制提供給每一個驅動線圈″CY″、″CX1″以及″CX2″的電源,線圈印刷電路板220在X方向和Y方向上被平移和轉動。當線圈印刷電路板220被移動和轉動時,照亮在位置感測裝置111的光接收區域上的光點″a″和″b″也被移動,從而改變了來自位置感測裝置111的輸出端13a、13b,13c以及13d的信號。計算處理器141基于檢測的位置信號計算線圈印刷電路板220的位置和旋轉,并且控制提供給每一個驅動線圈″CY″、″CX1″以及″CX2″的電能。
在第三個實施例中,因為位置檢測系統包括兩個光發射裝置以用來檢測線圈印刷電路板220的位置,其不僅能夠檢測線圈印刷電路板220在兩個垂直方向上的平移,也能夠檢測它的轉動。因此,關于光軸的轉動所引起的圖像模糊也能夠被補償,也補償水平或者垂直方向的相機抖動。
盡管其中參考附圖已經對本發明的實施例進行了描述,顯然地,本領域技術人員仍可以對本發明進行很多的修改和變化而不超出本發明的范圍。
權利要求
1.一種位置檢測系統,其用于檢測與固定構件相對應的可移動構件的位置,包括多個光源,其被提供在固定構件或者可移動構件中的一個的上面,并發射聚光;位置感測裝置,其被提供在固定構件或者可移動構件中的另一個的上面并接收聚光,并且其根據接收的聚光的位置進一步輸出與相對位置相對應的位置信號;光源控制器,其控制所述多個光源的開/關狀態;其中當位置感測裝置僅僅檢測到來自所述多個光源中的一個光源的聚光時,光源控制器連續打開所述光源中的一個,并且當所述位置感測裝置檢測到來自所述多個光源中的兩個或者多于兩個的光源的聚光時,所述光源控制器使所述多個光源中的兩個或者多于兩個的光源閃光。
2.依據權利要求1所述的位置檢測系統,其中所述光源控制器依據所述位置信號控制所述多個光源的開/關狀態。
3.依據權利要求1所述的位置檢測系統,其中所述多個光源布置在比所述光感測裝置的光接收區域大的區域,該光感測裝置檢測所述聚光。
4.依據權利要求1所述的位置檢測系統,其中在所述多個光源之間的距離可以比所述光感測裝置的光接收區域的寬度小,該光感測裝置檢測所述聚光。
5.依據權利要求4所述的位置檢測系統,其中當來自所述多個光源中的一個光源的聚光照在接收區域的一邊時,來自所述多個光源中的另一個光源的聚光照在接收區域的另一邊。
6.依據權利要求1所述的位置檢測系統,其中所述位置感測裝置包括二維區域傳感器;
7.依據權利要求6所述的位置檢測系統,其中在所述位置感測裝置中檢測所述聚光的光接收區域具有長方形形狀,并且四個聚光可以在光接收區域的四個角被同時檢測。
8.依據權利要求1所述的位置檢測系統,其中所述多個光源被閃光使得每次只打開所述多個光源中的一個。
9.依據權利要求8所述的位置檢測系統,其中所述多個光源中的兩個光源可以以相同的周期交替閃光。
10.依據權利要求1所述的位置檢測系統,其中所述多個光源被閃光,使得所述多個光源中的三個或者多于三個的光源依次被打開。
11.依據權利要求1所述的位置檢測系統,進一步包括位置計算器,其可以依據所述多個光源的開/關狀態計算相對位置。
12.一種位置檢測系統,其用于檢測與固定構件相對應的可移動構件的位置,包括多個光源,其被提供在所述固定構件和所述可移動構件中的一個的上面,并發射聚光;位置感測裝置,其被提供在所述固定構件和所述可移動構件中的另一個的上面并接收聚光,并且其根據接收的聚光的位置進一步輸出與相對位置相對應的位置信號;以及光源控制器,其控制所述多個光源的開/關狀態;其中所述光源控制器使所述多個光源的每一個光源閃光,使得每一個所述光源被依次打開。
13.一種位置檢測系統,包括可移動構件,其相對于固定構件在二維平面上移動;光源單元,其被提供在固定構件和可移動構件中的一個的上面,并且所述光源單元包括多個光發射裝置,該裝置以預定的距離分開設置;位置感測裝置,其被提供在固定構件和可移動構件中的另一個的上面,其接收來自所述光源的光并且檢測接收到的所述的光的位置;光源控制器以預定的順序選擇性地打開所述多個光發射裝置中的一個光發射裝置;以及計算器,其依據兩對位置數據計算可移動構件運動的方向、位移以及轉動,其中一對位置數據表示位置,在該位置檢測了來自一對光發射裝置的光,并且另一對位置數據檢測表示位置,在該位置在檢測了所述的一對位置數據之后以預定的時間間隔檢測了來自所述一對光發射裝置的光。
14.依據權利要求13所述的位置檢測系統,其中所述多個光發射裝置的數量可以是兩個,并且光源控制器以相同的周期交替打開所述兩個光發射裝置。
15.依據權利要求13所述的位置檢測系統,其中所述可移動構件是相對于固定構件而被轉動支撐的。
全文摘要
本發明提供了一種位置檢測系統,其用于檢測與固定構件相對應的可移動構件的位置。該系統包括多個光源、位置感測裝置以及光源控制器。該光源提供在所述固定構件和所述可移動構件中的一個的上面,并發射聚光。該位置感測裝置提供在固定構件和可移動構件中的另一個的上面。位置感測裝置接收聚光并根據接收的聚光的位置輸出與相對位置相對應的位置信號。該光源控制器控制多個光源的開/關狀態。當位置感測裝置僅僅檢測到來自光源的一個聚光時,光源控制器連續打開光源中的一個,并且當位置感測裝置檢測到來自光源的多個聚光時,該光源控制器使兩個或者多于兩個的光源閃光。
文檔編號G01B11/00GK1766520SQ20051011692
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月25日 優先權日2004年10月25日
發明者瀬尾修三 申請人:賓得株式會社

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