專利名稱：帶有抖動修正功能的光學單元及其抖動修正控制方法
技術領域：
本發明涉及一種使裝設有透鏡的模塊擺動來修正手抖動等抖動的帶有抖動修正
功能的光學單元及其抖動修正控制方法。
背景技術：
裝設在移動電話機和數碼照相機等上的拍攝用光學裝置、激光筆、攜帶用和車載 用的投影顯示裝置等光學設備中，當傳遞來手抖動和外部振動時，光軸容易產生抖動。
因此，針對攜帶用的拍攝用光學裝置等所使用的拍攝用光學單元，提出了這樣的 技術在可動模塊的各側面上構成致動器，根據手抖動檢測傳感器的檢測結果使可動模塊 繞與致動器光軸方向(Z軸方向)正交的X軸和Y軸擺動，從而修正手抖動(參照專利文獻 1)。 專利文獻1 :日本專利特開2007-129295號公報 然而，以往的光學單元中，由于利用作為抖動檢測傳感器使用的陀螺儀對與手抖 動對應的角速度信號進行積分來求解角變位，使可動模塊進行與該角變位相當的變位，因 此存在修正的響應慢的問題。另外，進行手抖動修正時，利用其它傳感器等來檢測可動模塊 的角度，進行控制，以使變位與指令值之差成為零。因此，還存在控制系統變得復雜、傳感器 等的零件數增加的問題。

發明內容
鑒于上面的問題，本發明的目的在于提供一種能以簡單的控制方式來迅速修正手 抖動的帶有抖動修正功能的光學單元和抖動修正控制方法。 為了解決上述技術問題，本發明提供一種帶有抖動修正功能的光學單元，其具有 裝設有光學元件的可動模塊；支撐該可動模塊的固定體；對上述可動模塊的抖動進行檢測 的抖動檢測傳感器；根據該抖動檢測傳感器的檢測結果使上述可動模塊在上述固定體上擺 動、從而修正該可動模塊的抖動的抖動修正用驅動機構；以及根據上述抖動檢測傳感器的 檢測結果來控制上述抖動修正用驅動機構的控制部，其特征是，上述抖動檢測傳感器是裝 設于上述可動模塊的陀螺儀，上述控制部對上述抖動修正用驅動機構進行控制，以抵消由 上述陀螺儀檢測出的抖動。 另外，本發明提供一種帶有抖動修正功能的光學單元的抖動修正控制方法，上述 帶有抖動修正功能的光學單元具有裝設有光學元件的可動模塊；支撐該可動模塊的固定 體；對上述可動模塊的抖動進行檢測的抖動檢測傳感器；根據該抖動檢測傳感器的檢測結 果使上述可動模塊在上述固定體上擺動、從而修正該可動模塊的抖動的抖動修正用驅動機 構，上述抖動修正控制方法的特征是，上述抖動檢測傳感器是裝設于上述可動模塊的陀螺 儀，是輸出與上述可動模塊的抖動對應的角速度信號的陀螺儀，對上述抖動修正用驅動機 構進行控制，以抵消由上述陀螺儀檢測出的抖動。 本發明中，利用作為抖動檢測傳感器使用的陀螺儀來檢測抖動，并對抖動修正用驅動機構進行控制來抵消該抖動。因此，不必對角速度信號進行積分來求解角變位量，修正 的響應性優良。另外，由于對抖動修正用驅動機構進行控制來抵消由陀螺儀檢測出的抖動， 因此能直接進行閉環控制。因此，不必利用其它傳感器等來檢測可動模塊的角度并進行控 制以使變位與指令值之差成為零，因而能簡化控制系統的結構。因此，零件數可減少，能實 現帶有抖動修正功能的光學單元的低成本化。另外，陀螺儀裝設在可動模塊上，因此，能以 簡單的結構可靠且迅速地檢測出可動模塊的抖動。 在本發明中，較為理想的是，上述可動模塊與上述固定體通過彈簧部件連接，將上 述控制部控制上述抖動修正用驅動機構時的控制信號的頻率設為fl、將上述彈簧部件的諧 振頻率設為f2、將上述陀螺儀的失調頻率(detuned frequency)設為f3時，上述控制信號 的頻率fl、上述彈簧部件的諧振頻率f2和上述陀螺儀的失調頻率f3滿足這樣的條件fl < f2 < f3。 在本發明中，較為理想的是，上述控制信號的頻率f3被數字低通濾波器抑制，該 數字低通濾波器是針對將從上述陀螺儀輸出的角速度信號數字信號化后得到的數字信號 設置的。 在本發明中，較為理想的是，控制上述抖動修正用驅動機構時的伺服增益的開環 頻率特性中，增益交點滿足這樣的條件f2 <增益交點< f3。 在本發明中，也可采用這樣的結構控制上述抖動修正用驅動機構時的伺服增益 的開環頻率特性中，增益交點滿足這樣的條件fl <增益交點< f2。 根據上述結構，能在不受由彈簧和質量確定的機械上的固有諧振頻率、陀螺儀的 失調頻率的影響的情況下修正抖動。為了修正抖動，較為理想的是具有在較寬的頻帶內穩 定的伺服增益，以能充分消除手抖動等抖動的作為修正對象的1 15Hz的變位速度。然 而，在伺服頻帶過寬時，會受到由彈簧和質量確定的彈簧部件的機械方面的固有諧振頻率、 陀螺儀的失調頻率的影響。即，陀螺儀中，振子具有固有的諧振頻率，為了提高科氏力的檢 測靈敏度，該振子的諧振頻率一般是幾十kHz的較高的值，但激勵側和檢測側的諧振頻率 的差、即失調頻率會成為與彈簧系統的諧振頻率同級的值。此處，為了實現充分的制振性， 較為理想的是在到彈簧系統諧振點為止確保必要的增益，進行主動的阻尼抑制，若陀螺羅 盤的失調頻率落在上述伺服頻帶內，則伺服系統會變得不穩定。不過，本發明中，控制信號 的頻率fl、彈簧部件的諧振頻率f2、陀螺儀的失調頻率f3和增益交點滿足上述條件，因此， 能在不受由彈簧和質量確定的機械方面的固有諧振頻率、陀螺儀的失調頻率的影響的情況 下修正抖動。 在本發明中，也可采用這樣的結構上述控制部還根據從上述陀螺儀輸出的角速 度信號來求解上述可動模塊的角變位量，并對上述抖動修正用驅動機構進行控制，以抵消 上述角變位。 在本發明中，可采用這樣的結構上述控制部構成于安裝在從上述可動模塊引出 的柔性基板上的集成電路。 在本發明中，也可采用這樣的結構上述控制部和上述陀螺儀被收納在同一封裝 體內。 在本發明中，較為理想的是，根據來自外部的指令信號開始上述控制部的控制。
在本發明中，也可采用這樣的結構在上述攝像元件通過上述透鏡進行攝像的期間，始終進行上述控制部的控制。 在本發明中，可采用這樣的結構上述光學元件是透鏡，在上述可動模塊上，在上 述透鏡的后側裝設有攝像元件。 這種情況下，較為理想的是，在對開始拍攝開關進行操作時執行上述控制部的控 制。 本發明中，利用作為抖動檢測傳感器使用的陀螺儀來檢測抖動，并對抖動修正用 驅動機構進行控制來抵消該抖動。因此，不必對角速度信號進行積分來求解角變位量，修正 的響應性優良。另外，由于對抖動修正用驅動機構進行控制來抵消由陀螺儀檢測出的抖動， 因此能直接進行閉環控制。因此，不必利用其它傳感器等來檢測可動模塊的角度并進行控 制以使變位與指令值之差成為零，能簡化控制系統的結構。因此，零件數可減少，能實現帶 有抖動修正功能的光學單元的低成本化。另外，陀螺儀裝設在可動模塊上，因此，能以簡單 的結構可靠且迅速地檢測出可動模塊的抖動。


圖1是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元整體的說明圖。
圖2是在應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的可動模塊內構成的透鏡
驅動模塊的說明圖。 圖3是示意表示圖2所示的透鏡驅動模塊的動作的說明圖。 圖4是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的截面結構的說明圖。 圖5是表示將應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元在與圖4不同的位置剖
切時的截面結構的說明圖。 圖6是從前側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的分解立體圖。
圖7是從后側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的分解立體圖。
圖8是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的可動模塊和與該可動模塊 連接的部件的說明圖。 圖9是從前側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元所使用的可動模 塊和柔性基板的分解立體圖。 圖10是從后側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元所使用的可動模 塊和柔性基板的分解立體圖。 圖11是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元中的構成支撐機構等的部件 的說明圖。 圖12(a) 、 (b)分別是從X軸方向觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元 的底座、彈簧部件和傳感器蓋的說明圖和剖視圖。 圖13是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元中的限制可動模塊的可動范 圍的部件的說明圖。 圖14是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元中的限制可動模塊的可動范 圍的機構的說明圖。 圖15是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的手抖動修正的控制方 法的概念圖。
圖16是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的用于進行手抖動修正 的控制部的結構的結構圖。 圖17是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的伺服增益的補償內容 的說明圖。 圖18是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的其它手抖動修正的控
制方法的概念圖。(符號說明) 1可動模塊 la透鏡驅動模塊 160模塊蓋 170抖動檢測傳感器 180傳感器蓋 200帶有抖動修正功能的光學單元 210固定體 220底座 230x手抖動修正用線圈(第一抖動修正用線圈) 230y手抖動修正用線圈(第二抖動修正用線圈) 240x手抖動修正用磁體(第一手抖動修正用磁體) 240y手抖動修正用磁體(第二手抖動修正用磁體) 250x第一手抖動修正用驅動機構 250y第二手抖動修正用驅動機構 260固定蓋 270后側限位部件 280彈簧部件(施力部件) 290前側限位部件 300柔性基板 400支撐機構 800控制部
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明用于實施本發明的最佳實施方式。在下面的說明中，將固定 體上彼此正交的三個方向分別設為X軸、Y軸、Z軸，將沿著光軸L(透鏡光軸)的方向作為 Z軸進行說明。因此，下面的說明中，在各方向的抖動中，繞X軸的旋轉相當于所謂的俯仰 (pitch)，繞Y軸的旋轉相當于所謂的偏轉(yaw)，繞Z軸的旋轉相當于所謂的滾轉。另外， 下面的說明中，將"被拍攝體側"作為"前側"或"上側"進行說明，將與"被拍攝體側相反的 一側"作為"后側"或"下側"說明。
(帶有抖動修正功能的光學單元的整體結構) 圖l是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元整體的說明圖，圖l(a)、 (b)、(c)分別是從被拍攝體側(前側)觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的立體圖、從與被拍攝體相反的一側即后側觀察的立體圖、以及表示將帶有抖動修正功能的 光學單元裝設于移動電話機等光學設備后的狀態的說明圖。 圖1 (a) 、 (b)所示的帶有抖動修正功能的光學單元200 (帶有手抖動修正功能的光 學單元)是帶攝像頭的移動電話機所使用的薄型攝像頭，整體呈大致長方體形狀。
在本實施方式中，帶有抖動修正功能的光學單元200包括大致矩形板狀的底座 220、覆蓋在該底座220的上方的箱狀固定蓋260，底座220和固定蓋260彼此固定而構成固 定體210的一部分。在固定體210中，在固定蓋260的前側端部(被拍攝體側端部)有時 也固定快門機構、將各種濾光器切換成在光軸上出現的狀態或從光軸上消失的狀態的濾光 器驅動機構、以及內置光圈機構的附屬模塊。 固定蓋260在從光軸L的方向(Z軸的方向)觀察時呈矩形形狀，在前側包括矩形 的頂板部261。在頂板部261上形成有矩形的開口部261a，從頂板部261的外周緣朝著后 方延伸出四片側板部262。四片側板部262中，在位于Y軸方向的兩片側板部262的后端 緣形成有缺口 262d，通過缺口 262d從位于Y軸方向的兩片側板部262中的一片側板部262 沿Y軸方向引出柔性基板300的引出部350。該柔性基板300的引出部350通過粘接劑等 固定于側板部262。 在固定蓋260的內側配置有將透鏡用的聚焦機構內置的可動模塊l，并且如后面 所述，構成了使可動模塊1擺動來進行手抖動修正的手抖動修正機構?？蓜幽K1具有將 透鏡用的聚焦機構內置的透鏡驅動模塊la，該透鏡驅動模塊la被保持在角筒狀的模塊蓋 160的內偵U。(透鏡驅動模塊的結構) 圖2是在應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200的可動模塊1內構成的 透鏡驅動模塊la的說明圖，圖2(a) 、 (b)分別是從斜上方觀察透鏡驅動模塊la的外觀圖和 分解立體圖。圖3是示意表示圖2所示的透鏡驅動模塊la的動作的說明圖。圖3的左半 部分是移動體3位于無限遠的位置(通常拍攝位置)時的圖，圖3的右半部分是移動體3 位于近拍位置(低倍拍攝位置)時的圖。 在圖2(a)、 (b)和圖3中，透鏡驅動模塊la用于使透鏡(光學元件)沿著光軸L 的方向朝接近被拍攝體(物體側)的A方向(前側)和朝接近與被拍攝體相反的一側(攝 像元件側/像側)的B方向(后側)這兩個方向移動，呈大致長方體形狀。透鏡驅動模塊 la大致具有將三片透鏡121(光學元件)和固定光圈保持在內側的移動體3、使該移動體 3沿著光軸L的方向移動的透鏡驅動機構5、裝設有透鏡驅動機構5和移動體3等的支撐體 2。移動體3包括保持透鏡121和固定光圈的圓筒狀的透鏡保持件12，以及用外周側面來 保持后述的透鏡驅動用線圈30s、30t的透鏡驅動用線圈保持件13。 支撐體2包括在與被拍攝體側相反的一側定位攝像元件15的矩形板狀的攝像元 件保持件19、相對于攝像元件保持件19固定在被拍攝體側的箱狀的殼體18、配置在殼體18 內側的矩形板狀的隔板ll，在殼體18和隔板11的中央分別形成有用于將來自被拍攝體的 光引入透鏡121的圓形的射入窗18a、110。另外，在攝像元件保持件19的中央形成有將射 入光朝攝像元件15引導的孔19a。 此外，在透鏡驅動模塊la中，支撐體2包括安裝有攝像元件15的基板154，基板 154固定在攝像元件保持件19的下表面上。此處，基板154是雙面基板，在基板154的下表面側連接有圖1所示的柔性基板300。 在本實施方式中，殼體18由鋼板等強磁性板形成，也作為軛起作用。因此，殼體18 與后述的透鏡驅動用磁體17 —起構成使被透鏡驅動用線圈保持件13保持的透鏡驅動用線 圈30s、30t產生交鏈磁場的交鏈磁場產生體4。該交鏈磁場產生體4與巻繞在透鏡驅動用 線圈保持件13的外周面上的透鏡驅動用線圈30s、30t —起構成透鏡驅動機構5。
支撐體2和移動體3通過金屬制的彈簧部件14s、14t連接。彈簧部件14s、14t的 基本結構相同，包括保持在支撐體2側的外周側連結部14a、保持在移動體3側的圓環狀 的內周側連結部14b、將外周側連結部14a與內周側連結部14b連接的臂狀的板簧部14c。 彈簧部件14s、14t中，攝像元件側的彈簧部件14s的外周側連結部14a被攝像元件保持件 19保持，內周側連結部14b與移動體3的透鏡驅動用線圈保持件13的攝像元件側端面連 結。被拍攝體側的彈簧部件14t的外周側連結部14a被隔板11保持，內周側連結部14b與 移動體3的透鏡驅動用線圈保持件13的被拍攝體側端面連結。這樣，移動體3通過彈簧部 件14s、14t被支撐體2支撐成能沿光軸L的方向移動。該彈簧部件14s、14t均由鈹銅和非 磁性的SUS類鋼材等非磁性的金屬制成，通過對規定厚度的薄板進行沖壓加工、或進行使 用照相平版印刷術的蝕刻加工而形成。彈簧部件14s、14t中，彈簧部件14s被一分為二為彈 簧片14e、14f，透鏡驅動用線圈30s、30t的各末端分別與彈簧片14e、14f連接。另外，在彈 簧部件14s中，在彈簧片14e、14f上分別形成有端子14d，彈簧部件14s(彈簧片14e、14f) 也作為透鏡驅動用線圈30s、30t用的供電部件起作用。 在本實施方式中，在透鏡驅動用線圈保持件13的前側端面上保持著環狀的磁性 片61，該磁性片61的位置相對于透鏡驅動用磁體17為前側位置。磁性片61利用在其與透 鏡驅動用磁體17之間進行作用的吸引力對移動體3施加光軸L的方向的作用力。因此，能 防止移動體3在未通電時因自重而變位，從而使移動體3維持期望的姿勢，此外還能提高耐 沖擊性。另外，磁性片61配置在透鏡保持件12的前側端面上，磁性片61在非通電時(原 點位置)與透鏡驅動用磁體17吸引，從而能使透鏡保持件12在后側靜止。
在本實施方式的透鏡驅動模塊la中，從光軸L的方向觀察時，透鏡121呈圓形，但 支撐體2所使用的殼體18呈矩形箱狀。因此，殼體18包括角筒狀本體部18c，在角筒狀本 體部18c的上表面側包括形成有射入窗18a的頂板部18g。在本實施方式中，角筒狀本體 部18c呈四角筒狀，從光軸L的方向觀察時在相當于四邊形的邊的各位置包括四個側板部 18b。在四個側板部18b的各個內表面上固接有透鏡驅動用磁體17，該透鏡驅動用磁體17 分別由矩形的平板狀永磁體形成。四個透鏡驅動用磁體17均在光軸L的方向上按磁性被一 分為二，均是內表面和外表面被磁化成不同的極。例如，四個透鏡驅動用磁體17中，例如， 上半部分是內表面被磁化成N極，外表面被磁化成S極，下半部分是內表面被磁化成S極， 外表面被磁化成N極。因此，四個透鏡驅動用磁體17中，相鄰永磁體彼此的磁極配置相同， 能對線圈高效地產生交鏈磁感應線。 移動體3包括保持透鏡121等的圓筒狀的透鏡保持件12、以及外周側面上巻繞 有線圈(透鏡驅動用線圈30s、30t)的透鏡驅動用線圈保持件13，透鏡保持件12和透鏡驅 動用線圈保持件13構成了移動體3的側壁部分。透鏡保持件12的上半部為大直徑的大直 徑圓筒部12b，下半部為直徑比大直徑圓筒部12b小的小直徑圓筒部12a。透鏡驅動用線圈 保持件13包括用于將透鏡保持件12保持在內側的圓形的透鏡保持件收納孔130。
本實施方式中，在從光軸L的方向觀察透鏡驅動用線圈保持件13時，透鏡驅動用 線圈保持件13的內周形狀是圓形，但規定透鏡驅動用線圈保持件13的外周形狀的外周側 面131是四邊形，在相當于四邊形的四條邊的各位置上包括四個面132。在該透鏡驅動用線 圈保持件13的外周側面131上，在光軸L的方向的兩端部和中央位置環繞全周形成有肋狀 突起131a、131b、131c，形成于攝像元件側端部的肋狀突起131a與形成于中央位置的肋狀 突起131b之間的凹部為第一線圈巻繞部132a，形成于被拍攝體側端部的肋狀突起131c與 形成于中央位置的肋狀突起131b之間的凹部為第二線圈巻繞部132b。
在透鏡驅動用線圈保持件13中，在四個面132中的各個面上對第一線圈巻繞部 132a和第二線圈巻繞部132b分別形成有以避開四邊形的角落部分的形態除去而形成的矩 形的貫穿孔(貫穿孔133a、133b)，該貫穿孔133a、133b在內外方向上貫穿透鏡驅動用線圈 保持件13的側面壁。這樣，本實施方式中，透鏡驅動用線圈保持件13的貫穿孔133a、133b 構成了在移動體3的外周側面131上朝內側凹陷的挖空部。但是，在周向上，貫穿孔133a、 133b以各面132的周向長度尺寸(四邊形的邊的尺寸)的大致1/3的尺寸形成于透鏡驅 動用線圈保持件13的外周側面131的相鄰角落部分之間的中央部分。因此，在透鏡驅動用 線圈保持件13的角落部分以相同的厚度形成有沿著光軸L的方向延伸的厚壁的支柱部分 134。 在這樣構成的透鏡驅動用線圈保持件13中，在第一線圈巻繞部132a上巻繞有透 鏡驅動用線圈30s，在第二線圈巻繞部132b上巻繞有透鏡驅動用線圈30t。此處，第一線圈 巻繞部132a和第二線圈巻繞部132b在從光軸L的方向觀察時呈四邊形，因此，透鏡驅動用 線圈30s、30t均被巻繞成四角筒狀。由于四個透鏡驅動用磁體17均在光軸L的方向上按 磁性被一分為二，均是內表面和外表面被磁化成不同的極，因此兩個透鏡驅動用線圈30s、 30t的巻繞方向相反。 這樣構成的透鏡驅動用線圈保持件13配置在殼體18的內側。其結果是，透鏡驅
動用線圈30s、30t的四個邊部分別與固接在殼體18的角筒狀本體部18c的內表面上的透
鏡驅動用磁體17相對。(透鏡驅動機構的動作) 在本實施方式的透鏡驅動模塊la中，移動體3通常位于攝像元件側(后側)，在這 樣的狀態下對透鏡驅動用線圈30s、30t通以規定方向的電流時，透鏡驅動用線圈30s、30t 分別受到朝上(前側)的電磁力。由此，固接有透鏡驅動用線圈30s、30t的移動體3開始 朝被拍攝體側(前側)移動。此時，在彈簧部件14t與移動體3的前端之間以及彈簧部件 14s與移動體3的后端之間產生限制移動體3移動的彈力。因此，在欲使移動體3朝前側 移動的電磁力與限制移動體3移動的彈力平衡時，移動體3停止。此時，通過根據彈簧部件 14s、14t作用于移動體3的彈力來調整流經透鏡驅動用線圈30s、30t的電流量，能使移動體 3在期望的位置停止。 另外，透鏡驅動模塊la中，透鏡121呈圓形，但與該透鏡形狀無關，透鏡驅動用線 圈30s、30t呈四邊形，透鏡驅動用磁體17是平板狀永磁體，其分別固接在支撐體2中內周 面形成為四邊形的殼體18的相當于角筒狀本體部18c的邊的多個內表面上。因此，在移動 體3與支撐體2之間，即使在移動體3的外周側沒有足夠的空間，由于透鏡驅動用線圈30s、 30t與透鏡驅動用磁體17間的相對面積較寬，因此也能發揮足夠的推力。
對于這樣構成的透鏡驅動模塊la，需要將攝像元件15和透鏡驅動用線圈30s、30t 與裝置主體的控制部(未圖示)電連接。因此，本實施方式中，在透鏡驅動模塊la的與被 拍攝體側相反的一側配置柔性基板300 (參照圖1)，在形成于柔性基板300的配線圖案上電 連接攝像元件15和透鏡驅動用線圈30s、30t。 [OOSS](手抖動修正機構的整體結構) 如圖l(c)所示，本實施方式的帶有抖動修正功能的光學單元200裝設在移動電話 機等設備500上，用于進行拍攝。在該設備500進行拍攝時，Z軸大致呈水平狀態。因此，由 于按下快門時的手抖動，可能會產生繞X軸的縱向抖動，并產生繞Y軸的橫向抖動。因此， 本實施方式中附加了下面參照圖4 圖14進行說明的手抖動修正機構。該手抖動修正機 構中，在可動模塊1中設置手抖動檢測傳感器，并利用手抖動修正用驅動機構來使相對于 固定體210配置成能繞X軸和繞Y軸擺動的可動模塊1擺動。 下面，按以下所示的順序來說明本實施方式中在帶有抖動修正功能的光學單元 200中構成的抖動修正機構的各結構。 帶有抖動修正功能的光學單元200的整體結構…圖4 圖7
可動模塊1的詳細結構…圖4、圖5、圖6 圖10
可動模塊1用的支撐機構的結構…圖4、圖5、圖11和圖12
可動模塊1用的可動范圍限制機構的結構…圖13和圖14 圖4是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200的截面結構的說明 圖，圖4(a)、(b)分別是將帶有抖動修正功能的光學單元200在相當于圖l(a)的Y1-Y1'線 的位置剖切時的縱剖視圖和在相當于圖l(a)的X1-X1'線的位置剖切時的縱剖視圖。圖5 是表示將應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200在與圖4不同的位置剖切時的截 面結構的說明圖，圖5(a) 、 (b)分別是將帶有抖動修正功能的光學單元200在相當于圖1 (a) 的C1-C1'線的位置剖切時的縱剖視圖和在相當于圖l(a)的C2-C2'線的位置剖切時的縱 剖視圖。圖6和圖7分別是從前側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200的 分解立體圖和從后側觀察的分解立體圖。圖8是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單 元200的可動模塊1和與該可動模塊1連接的部件的說明圖，圖8(a) 、 (b)分別是從前側觀 察可動模塊1和與該可動模塊1連接的部件的立體圖和從后側觀察的立體圖。
本實施方式中，如圖4 圖7所示，固定體210具有從后側(下側)朝前側(上 側)將底座220、后側限位部件270、前側限位部件290和固定蓋260依次重疊并固定的構 造。這些部件的詳細結構將在后面說明，底座220起到將可動模塊1支撐成能擺動的功能， 后側限位部件270和前側限位部件290起到阻止能擺動的可動模塊1過度變位的功能，固 定蓋260作為帶有抖動修正功能的光學單元200的外殼起作用，并起到保持手抖動修正用 線圈230x、230y的功能。 在底座220與可動模塊1之間配置有圖4 圖8所示的柔性基板300和彈簧部件 280 (施力部件)，該柔性基板300和彈簧部件280與可動模塊1連接。柔性基板300起到 將抖動檢測傳感器170和抖動修正用驅動機構與外部電連接的功能，彈簧部件280起到將 可動模塊1朝著底座220施力的功能。(可動模塊1的詳細結構和抖動檢測傳感器170的配置) 圖9和圖10分別是從前側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200所使用的可動模塊1和柔性基板300的分解立體圖以及從后側觀察的分解立體圖。
如圖4 圖IO所示，可動模塊1包括將透鏡驅動模塊la保持于內側的模塊蓋160。 模塊蓋160從Z軸方向觀察時呈矩形形狀，從矩形形狀的頂板部161的外周緣朝后側延伸 出四個側板部162。在模塊蓋160中，在頂板部161上形成有圓形的開口部161a。
模塊蓋160的后端部開口，金屬制的傳感器蓋180以覆蓋該開口的形態與模塊蓋 160的后端部連結。為了進行該連結，本實施方式中，在模塊蓋160的后端部包括朝外側伸 出的彎曲部169，該彎曲部169在其四個角落部分包括在與Z軸交叉的面內(本實施方式中 是與Z軸正交的面內)朝外側大幅度伸出的模塊蓋側凸緣部168。 傳感器蓋180包括底板部181、在底板部181的外周緣上朝前側豎立的四個側板 部182，在其四個角落部分分別形成有在側板部182的前端緣處在與Z軸交叉的面內(本實 施方式中是與Z軸正交的面內)朝外側伸出的傳感器蓋側凸緣部188。
此處，傳感器蓋側凸緣部188和模塊蓋側凸緣部168形成為在Z軸方向上重疊。另 外，在傳感器蓋側凸緣部188和模塊蓋側凸緣部168上形成有小孔188a、168a。因此，本實 施方式中，在使螺釘198的軸部貫穿小孔188a、 168a的狀態下，在軸部上固定內周面上形成 有陰螺紋的筒狀部件199。這樣將傳感器蓋180與模塊蓋160連結時，如圖4 圖8所示， 在可動模塊1的外周面上，由模塊蓋側凸緣部168和傳感器蓋側凸緣部188形成在可動模 塊1的四個角落部分朝外側伸出的突部103。 在傳感器蓋180中，四個側板部182中在Y軸方向上相對的側板部182的前端緣 形成有缺口 182a。因此，在將傳感器蓋180與模塊蓋160連結的狀態下，在傳感器蓋180與 模塊蓋160之間形成有在Y軸方向上開口的間隙。因此，能將柔性基板300的一部分配置 在傳感器蓋180與透鏡驅動模塊la之間，并能從Y軸方向的一側將柔性基板300的引出部 350從可動模塊1引出。 柔性基板300呈將沿Y軸方向延伸的大致矩形形狀的片材在長度方向的三個部位 〈折彎部分301、302、303>折彎而形成的形狀。因此，柔性基板300包括朝外部引出的引 出部分350、與引出部分350連接的第一平板部分310、通過折彎部分301與第一平板部分 310連接的第二平板部分320、通過折彎部分302與第二平板部分320連接的第三平板部分 330、通過折彎部分303與第三平板部分330連接的第四平板部分340，第一平板部分310、 第二平板部分320、第三平板部分330和第四平板部分340呈從Z軸方向的后側朝前側依次 疊起的形狀。此處，折彎部分301、303折彎成銳角，另一方面，折彎部分302呈緩慢彎曲成 U字形狀的形狀。 在該柔性基板300中，第一平板部分310和第二平板部分320配置在傳感器蓋180 的后側(下側)，第三平板部分330和第四平板部分340配置在傳感器蓋180與透鏡驅動模 塊la之間。因此，在柔性基板300中，折彎部分302的一側被拉繞到可動模塊1的內部，在 柔性基板300中，折彎部分302的另一側從可動模塊1延伸到外部。 在柔性基板300中，在第三平板部分330的下表面上安裝有抖動檢測傳感器170， 抖動檢測傳感器170的下表面與傳感器蓋180粘接固定。因此，在柔性基板300中，被拉繞 到可動模塊1內部的部分與可動模塊1 一體變位，在柔性基板300中，從可動模塊1朝外側 引出的部分中接近可動模塊1的部分追隨可動模塊1的擺動進行變形。
另外，在第三平板部分330的上表面上通過可彎性的雙面膠帶370固定有增強用的金屬板380。在此狀態下，抖動檢測傳感器170的下表面側被傳感器蓋180屏蔽，并且抖 動檢測傳感器170的上表面側被金屬板380屏蔽。另外，金屬板380存在于抖動檢測傳感 器170與攝像元件15(參照圖2)之間，還起到屏蔽攝像元件15的下表面側的功能。在柔 性基板300的第四平板部分340上通過基板154(雙面基板)電連接參照圖2說明的攝像 元件15，并通過彈簧片14e、14f電連接透鏡驅動用線圈30s、30t。 在本實施方式中，抖動檢測傳感器170是表面安裝型的陀螺儀(角速度傳感器)， 對兩軸、較為理想的是正交的兩軸的角速度進行檢測。該檢測時，對陀螺儀輸入激勵信號， 使一對振子振動，并根據輸出信號與輸入信號間的相位差等檢測角速度。
在柔性基板300中，在配置于傳感器蓋180后側的第一平板部分310和第二平板 部分320形成有大直徑的圓孔310a、320a，該孔310a、320a是用于在傳感器蓋180的后表面 側配置支撐機構400的缺口部分，支撐機構400將可動模塊1支撐能擺動。這樣，本實施方 式中，在柔性基板300上形成缺口，以避開支撐機構400的形態配置柔性基板300。因此，能 將底座220與可動模塊1之間的空間有效地用作柔性基板300的拉繞空間。
另外，在第一平板部分310、折彎部分301、第二平板部分320和折彎部分302，在寬 度方向的中央部分形成有狹縫300a，該狹縫300a從形成在第一平板部分310上的孔310a 連續延伸至折彎部分302。因此，柔性基板300因形成有狹縫300a和孔310a、320a而相應 地在寬度方向(X軸方向)上也容易變形。另外，在X軸方向上柔性基板300的配置是對稱 的，因此，無論可動模塊1繞Y軸朝哪一個方向擺動，柔性基板300作用于可動模塊1的力 均相同。因此，能使可動模塊l適當擺動，從而能可靠地進行手抖動修正。而且，在柔性基 板300中，在從可動模塊1引出的引出部分設置有沿Y軸方向的折彎部分301、302，因此，在 使可動模塊1繞X軸擺動時，柔性基板300變形時的形狀復原力不容易對可動模塊1的擺 動造成影響。(支撐機構400的結構) 圖11是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200中的構成支撐機構400 等的部件的說明圖，圖11 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d)分別是從前側觀察帶有抖動修正功能的光學單 元200的底座220、彈簧部件280和傳感器蓋180的立體圖、從后側觀察的立體圖、從前側觀 察的分解立體圖和從后側觀察的分解立體圖。圖12(a) 、(b)分別是從X軸方向觀察應用本 發明的帶有抖動修正功能的光學單元200的底座220、彈簧部件280和傳感器蓋180的說明 圖和剖視圖。 參照圖4、圖5、圖9和圖10說明的傳感器蓋180的底板部181如圖11所示，從前 側觀察時，中央的圓形部分186朝后方凹陷，并且圓形部分186的中央部分朝著前方突出成 有底圓筒狀，形成下表面開口的凹部187。 在傳感器蓋180的后側相對配置的底座220中，從矩形的底板部221的外周緣朝 前側豎立形成有四個側板部222，在Y軸方向上相對的側板部222中的一個形成有用于引出 參照圖9和圖10說明的柔性基板300的缺口 222a。在底座220中，在底板部221的中央部 分形成有朝前側(上側)突出的有底圓筒狀的支撐突起227，在支撐突起227的前端面上形 成有半球狀的小突起227a。因此，如圖12(a)所示，在底座220的前側(上側)配置傳感器 蓋180時，如圖4、圖5和圖12 (b)所示，底座220的支撐突起227嵌入傳感器蓋180的凹部 187，并且小突起227a與凹部187的底部下表面187a抵接。
這樣，本實施方式中，在固定體210的底座220與可動模塊1的傳感器蓋180之間， 凹部187的底部下表面187a和支撐突起227的小突起227a形成了樞軸部，該樞軸部構成 了使可動模塊1能相對于固定體210擺動的支撐機構400。在本實施方式中，在抖動檢測傳 感器170的后側，支撐機構400配置于與抖動檢測傳感器170在Z軸方向上重疊的位置。
再次參照圖11，底座220是金屬板的沖壓加工品，從前側(上側)觀察時，在底板 部221上的外周區域221a與形成有支撐突起227的中央區域221b之間形成有朝后側凹陷 的凹部226，該凹部226以包圍形成有支撐突起227的中央區域221b的三側的形態形成。 另外，在底座220的底板部221中，在中央區域221b內以包圍形成有支撐突起227的區域 的三側的形態形成有狹縫228，通過該狹縫228，形成了沿Y軸方向延伸的板簧部229。因 此，支撐突起227形成于板簧部229的前端。因此，板簧部229在Z軸方向上變形時，支撐 機構400整體沿Z軸方向變位。 此處，板簧部229比底座220的后表面稍靠前側。因此，如圖4(a) 、 (b)所示，板簧 部229的后表面位于底座220的后表面和固定蓋260的后端緣前側的規定尺寸G10處。
(彈簧部件280的結構) 在可動模塊1的傳感器蓋180與底座220之間配置有將可動模塊1朝著底座220 施力的彈簧部件280。彈簧部件280是俯視呈矩形形狀的板簧，是通過對磷青銅、鈹銅和非 磁性的SUS類鋼材等金屬制的薄板進行沖壓加工、或者進行使用照相平版印刷術的蝕刻加 工而形成的。 在彈簧部件280中，在四個角落部分形成有與固定體210連結的固定體側連結部 281。在本實施方式中，固定體側連結部281固定在構成固定體210的多個部件中的圖4 圖7所示的后側限位部件270上。本實施方式中，在彈簧部件280的固定體側連結部281 上形成有小孔281a，另一方面，在后側限位部件270后側的面上的四個角落部分形成有小 突起277a。因此，若在將后側限位部件270的小突起277a嵌入彈簧部件280的小孔281a 而將彈簧部件280和后側限位部件270定位后進行粘接或鉚接等，則能將固定體側連結部 281與固定體210連結。 另外，在彈簧部件280的中央部分形成有與可動模塊1的傳感器蓋180連結的大 致矩形的可動模塊側連結部282，在可動模塊側連結部282的中央區域內形成有圓形的孔 282a，該孔282a供傳感器蓋180的底板部181的朝后方突出的圓形部分186嵌入。該彈簧 部件280中，通過粘接等方法使可動模塊側連結部282固定于傳感器蓋180的底板部181 的后表面。 彈簧部件280呈萬向簧片形狀，包括兩端與中央的可動模塊側連結部282和四個 固定體側連結部281連接的四條狹窄的臂部283。在本實施方式中，四條臂部283分別沿著 可動模塊側連結部282的邊部朝X軸方向或Y軸方向延伸。此處，在彈簧部件280裝設于 帶有抖動修正功能的光學單元200的狀態下，可動模塊側連結部282位于固定體側連結部 281的前側。因此，臂部283將可動模塊1朝著底座220的方向施力。 在本實施方式中，四條臂部283均從固定體側連結部281朝著周向的同一個方向 延伸，并且，四條臂部283彼此以相同的形狀和尺寸繞光軸按等角度間隔配置。因此，四條 臂部283均以90度、180度、270度呈旋轉對稱。 此處，在傳感器蓋180的后側，參照圖9和圖10說明的柔性基板300的第一平板部分310和第二平板部分320配置在彈簧部件280與底座220之間。因此，彈簧部件280 中，在Y軸方向上兩個固定體側連結部281通過梁部284連結，但在X軸方向上沒有形成梁 部284，在固定體側連結部281之間存在缺口 。因此，在Y軸方向上的一側，可在固定體側連 結部281之間穿過柔性基板300。 另外，在傳感器蓋180的底板部181的后表面上，與彈簧部件280的臂部283在Z 軸方向上重疊的部分成為與連接有彈簧部件280的可動模塊側連結部282的區域相比朝前 側凹陷的凹部181e。因此，傳感器蓋180的底板部181完全不與臂部283接觸，并且，即使 可動模塊1擺動、彈簧部件280發生變形時，傳感器蓋180的底板部181與臂部283也不會接觸。(抖動修正用驅動機構的結構) 本實施方式中，如圖4、圖5、圖6和圖7所示，作為產生使可動模塊1擺動的磁驅 動力的手抖動修正用驅動機構，構成了以支撐機構400為支點使可動模塊1繞X軸擺動的 第一手抖動修正用驅動機構250x、以支撐機構400為支點使可動模塊1繞Y軸擺動的第二 手抖動修正用驅動機構250y，下面說明上述第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖 動修正用驅動機構250y的結構。 首先，在可動模塊1中，在Y軸方向上彼此相對的模塊蓋160的兩個側板部162 的外表面上保持著構成第一手抖動修正用驅動機構250x的矩形板狀的手抖動修正用磁體 240x (第一手抖動修正用磁體)，在X軸方向上彼此相對的另外兩個側板部162的外表面上 保持著構成第二手抖動修正用驅動機構250y的矩形板狀的手抖動修正用磁體240y (第二 手抖動修正用磁體)。此處，手抖動修正用磁體240x、240y均由矩形的平板狀永磁體形成。 在本實施方式中，手抖動修正用磁體240x、240y由在Z軸方向上排列的兩片平板狀永磁體 構成，這些平板狀永磁體中，外表面側和內表面側被磁化成不同的極。另外，在Z軸方向上 排列的兩片平板狀永磁體中，磁化方向是相反的。至于手抖動修正用磁體240x、240y，也可 在一片永磁體上磁化出兩極不同的極性。 另外，在固定體210中，在Y軸方向上彼此相對的固定蓋260的兩個側板部262的 內表面上粘接固定有構成第一手抖動修正用驅動機構250x的手抖動修正用線圈230x(第 一手抖動修正用線圈)，在X軸方向上彼此相對的固定蓋260的兩個側板部262內粘接固 定有構成第二手抖動修正用驅動機構250y的手抖動修正用線圈230y (第二手抖動修正用 線圈)。上述手抖動修正用線圈230x、230y分別與手抖動修正用磁體240x、240y相對。另 外，手抖動修正用線圈230x、230y的沿Z軸方向的兩個有效邊部分別與手抖動修正用磁體 240x、240y的在Z軸方向上排列的兩片平板狀永磁體相對。此處，手抖動修正用線圈230x、 230y的各端部通過柔性基板300或通過其它柔性基板與外部電連接。在固定蓋260的側板 部262上形成有較小的開口部262a，該開口部262a用于在將手抖動修正用線圈230x、230y 固定于側板部262后進行增強用的粘接劑的涂布等。 這樣，本實施方式中，構成了在Y軸方向上的隔著支撐機構400相對的兩個部位 形成一對并使可動模塊1繞X軸擺動的第一手抖動修正用驅動機構250x，在第一手抖動修 正用驅動機構250x中，兩個手抖動修正用線圈230x通過配線連接成在通電時對可動模塊 1產生繞X軸的朝向同一個方向的磁驅動力。因此，在對兩個手抖動修正用線圈230x通電 時，兩個第一手抖動修正用驅動機構250x對可動模塊1施加繞穿過支撐機構400的X軸的朝向同一個方向的力矩。另外，本實施方式中，構成了在X軸方向上的隔著支撐機構400相 對的兩個部位形成一對并使可動模塊1繞Y軸擺動的第二手抖動修正用驅動機構250y，在 第二手抖動修正用驅動機構250y中，兩個手抖動修正用線圈230y通過配線連接成在通電 時對可動模塊1產生繞Y軸的朝向同一個方向的磁驅動力。因此，在對兩個手抖動修正用 線圈230y通電時，兩個第二手抖動修正用驅動機構250y對可動模塊1施加繞穿過支撐機 構400的Y軸的朝向同一個方向的力矩。 在本實施方式中，模塊蓋160由磁性體形成，并作為手抖動修正用磁體240x、240y 用的軛起作用。另外，在模塊蓋160中，后側端部形成有朝外側小幅度折彎的彎曲部169，該 彎曲部169起到提高集磁性能的功能。 裝設有這樣構成的帶有抖動修正功能的光學單元200的帶攝像頭的移動電話機 中，用于對拍攝時的手抖動進行檢測的陀螺儀等抖動檢測傳感器170裝設在可動模塊1上， 根據該抖動檢測傳感器170的檢測結果，后面參照圖15 圖17進行說明的控制部800對 手抖動修正用線圈230x和手抖動修正用線圈230y中的一方或雙方進行通電，使可動模塊 1繞X軸和繞Y軸中的一方或雙方擺動。若將該擺動合成，則可使可動模塊1相對于XY面 整體擺動。因此，能可靠地修正帶攝像頭的移動電話等可能發生的所有的手抖動。
此處，抖動檢測傳感器170裝設在可動模塊1上。因此，光軸L的抖動直接由抖動 檢測傳感器170進行檢測，從而能高精度地修正抖動。 另外，由于以在可動模塊1的后側構成的支撐機構400為中心使可動模塊1擺動， 因此柔性基板300的變形極小。因此，柔性基板300變形時的形狀復原力小，能使可動模塊 l迅速地擺動。 此處，在將支撐機構400的擺動支點作為基準時，磁力對可動模塊1進行作用的磁 力中心位置在Z軸方向上的位置偏離可動模塊1的Z軸方向中心。因此，具有第一手抖動 修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y使可動模塊1擺動所需的磁驅動 力小的優點。 與此相對，在將支撐機構400的擺動支點作為基準時，若磁力對可動模塊1進行作 用的磁力中心位置在Z軸方向上的位置接近可動模塊1的Z軸方向中心，則能以極小的變 位使可動模塊1大幅度擺動，因此，具有手抖動修正的響應性優良的優點。
(可動模塊1用的可動范圍限制機構的結構) 圖13是應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200中的限制可動模塊1的 可動范圍的部件的說明圖，圖13(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d)分別是從前側觀察在可動模塊1上配置 后側限位部件270和前側限位部件290后的狀態的立體圖、從后側觀察的立體圖、從前側 觀察的分解立體圖和從后側觀察的分解立體圖。圖14是應用本發明的帶有抖動修正功能 的光學單元200中的限制可動模塊1的可動范圍的機構的說明圖，圖14(a) 、 (b) 、 (c)分別 是從前側觀察應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的在可動模塊上配置后側限位 部件后的狀態的俯視圖、穿過圖l(a)中帶有抖動修正功能的光學單元200的角落附近的 Y2-Y2'剖視圖、以及穿過圖l(a)中帶有抖動修正功能的光學單元200的角落附近的X2-X2' 剖視圖。 如圖4、圖5、圖6、圖7和圖13所示，在本實施方式中，在可動模塊1的四周配置有 矩形框狀的前側限位部件290和后側限位部件270，利用這些前側限位部件290和后側限位部件270來限制可動模塊1在X軸方向上的兩個方向、Y軸方向上的兩個方向、Z軸方向上 的兩個方向、繞X軸的兩個方向、繞Y軸的兩個方向和繞Z軸的兩個方向的可動范圍。
首先，如圖14(a) 、 (b)、 (c)所示，從前側觀察時，后側限位部件270在四個角落部 分分別包括內壁272a和內壁272b，內壁272a與在可動模塊1的角落部分沿X軸方向和Y 軸方向伸出的突部103在X軸方向的外側隔開極小的間隙GX1相對，內壁272b與突部103 在Y軸方向的外側隔開極小的間隙GY1相對。因此，可動模塊1在X軸方向上的兩個方向 和Y軸方向上的兩個方向、繞X軸的兩個方向、繞Y軸的兩個方向和繞Z軸的兩個方向的可 動范圍被限制。 接著，如圖14 (b) 、 (c)所示，后側限位部件270包括與突部103在Z軸方向的后側
相對的板狀部274。另外，前側限位部件290的框部分的角部297與突部103在Z軸方向的
前側相對。因此，可動模塊1在Z軸方向上的兩個方向的可動范圍被限制。 此處，前側限位部件290和后側限位部件270是樹脂制的，與金屬制時不同，具有
沖擊吸收性和振動吸收性。因此，即使可動模塊1與前側限位部件290和后側限位部件270
抵接，也不會產生不必要的聲音和振動。 另外，圖4、圖5和圖12所示的支撐機構400中，底座220的支撐突起227嵌入傳 感器蓋180的凹部187，本實施方式中，該支撐機構400也限制了可動模塊1在X軸方向上 的兩個方向和Y軸方向上的兩個方向的可動范圍。即，如圖4所示，在支撐突起227的外周 面與凹部187的內周面之間，在X軸方向上空開極小的間隙GX2，在Y軸方向上空開極小的 間隙GY2。 此外，圖4、圖5和圖12所示的支撐機構400中，底座220的支撐突起227的小突 起227a與凹部187的底部下表面187a抵接，該支撐機構400也限制了可動模塊1的朝Z軸 方向后側的移動。此處，可動模塊l因掉落等的沖擊而朝Z軸方向的后側急劇變位時，到可 動模塊1的突部103與后側限位部件270的板狀部274抵接為止，小突起227a和凹部187 的底部下表面187a的負載集中，小突起227a和凹部187的底部下表面187a可能會變形。 然而，在本實施方式中，支撐突起227形成于在底座220上形成的板簧部229的前端部，因 此，可動模塊1變位到Z軸方向的后側時，支撐機構400整體沿Z軸方向變位。因此，受到 掉落等的沖擊時，即使小突起227a和凹部187的底部下表面187a的負載集中，小突起227a 和凹部187的底部下表面187a也不會變形。 此處，如圖4(a) 、 (b)所示，板簧部229位于底座220的后表面和固定蓋260的后
端緣前側的規定尺寸G10處。因此，即使可動模塊l因掉落等的沖擊而朝Z軸方向的后側
急劇變位，板簧部229朝后側變位，板簧部229也不會從底座220的后表面和固定蓋260的
后端緣突出到后側。(手抖動控制的詳細說明) 圖15是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的手抖動修正的控制方 法的概念圖。圖16是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的用于進行手抖動 修正的控制部的結構的結構圖。圖17是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元 的伺服增益的補償內容的說明圖，圖17(a) 、 (b)、 (c)是表示應用本發明的帶有抖動修正功 能的光學單元的伺服增益補償前的開環頻率特性的說明圖、表示伺服增益補償后的頻率特 性的說明圖、以及表示在其它條件下補償伺服增益時的頻率特性的說明圖。在圖17(a)中，Tl表示增益特性，T2表示相位特性。 如圖1(c)所示，本實施方式的帶有抖動修正功能的光學單元200裝設在移動電話 機等設備500上，用于進行拍攝。因此，由于按下快門時的手抖動，可能會產生繞X軸的縱 向抖動，并產生繞Y軸的橫向抖動。 因此，本實施方式中，如圖15所示，將由雙軸陀螺儀形成的抖動檢測傳感器170裝 設于可動模塊200本身，控制部800對第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正 用驅動機構250y進行閉環控制，以抵消由抖動檢測傳感器170檢測出的抖動。即，作為抖 動檢測傳感器170使用的陀螺儀不在正負雙電源中使用而在+3V和+5V等這樣的單電源中 使用時，從抖動檢測傳感器170輸出的角速度信號從+1.5V等這樣的中點電位朝(+)、(-) 方向振擺，從而輸出與方向和大小成比例的信號。因此，即使在沒有抖動的狀態下，從抖動 檢測傳感器170輸出的角速度信號也不會成為"零"(伏特)，而是以中點電位進行輸出。因 此，若控制部800將第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y 控制成使從抖動檢測傳感器170輸出的角速度信號成為對抖動檢測傳感器170施加的電壓 的中點電位，則可將第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y 閉環控制成將由抖動檢測傳感器170檢測出的抖動抵消。 其結果是，控制部800將第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅 動機構250y閉環控制成使由抖動檢測傳感器170檢測出的角速度信號的變位成為零。因 此，控制部800即使不將從抖動檢測傳感器170輸出的俯仰方向的角速度信號、偏轉方向的 角速度信號積分來求解可動模塊3的角變位量，也能根據從抖動檢測傳感器170輸出的俯 仰方向的角速度信號、偏轉方向的角速度信號，對第一手抖動修正用驅動機構250x和第二 手抖動修正用驅動機構250y輸出手抖動修正用的驅動信號。 該控制部800中，從帶有抖動修正功能的光學單元200的外部(光學設備主體)輸 出指令信號，根據該指令信號執行手抖動控制。該指令信號與拍攝動作連動地被輸出。作 為具體時刻，有快門按鈕等開始拍攝開關被壓入一半之際指令信號被輸出時；開始拍攝 開關被壓入一半、自動對焦動作完成之際指令信號被輸出時；開始拍攝開關被深深壓入之 際指令信號被輸出時。另外，有時也在被照相機取入的視頻由監視器部顯示的期間始終執 行手抖動修正。 為了進行上述控制，在本實施方式的帶有抖動修正功能的光學單元200中構成的 控制部800具有圖16(a)、(b)所示的結構。控制部800由繞X軸(俯仰方向)的手抖動修 正用和繞Y軸(偏轉方向)的手抖動修正用的兩組控制部構成，但兩組控制部800具有相 同的結構。因此，下面的說明中，不對這些控制部加以區別地進行說明。
圖16 (a) 、 (b)所示的控制部800大致包括控制電路810和手抖動修正用的驅動電 路890，可動模塊3因手抖動(干擾噪聲)而抖動時，抖動檢測傳感器170將與該抖動對應 的角速度信號朝控制電路810輸出?？刂齐娐?10將由抖動檢測傳感器170檢測出的角速 度信號變換成手抖動修正用的控制信號，并朝驅動電路890輸出。驅動電路890根據控制 信號生成驅動信號，并朝第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構 250y供給。 控制電路810大致具有A/D變換電路820、增益調整電路840、相位補償電路850 和D/A變換電路860。在該控制電路810中，抖動檢測傳感器170檢測出的角速度信號在由A/D變換電路820變換成數字信號后，由增益調整電路840和相位補償電路850變換成由數字信號構成的控制信號，之后，由D/A變換電路860變換成由模擬信號構成的控制信號，朝驅動電路590輸出。由抖動檢測傳感器170輸出的角速度信號為數字信號時，不使用A/D變換電路820。另外，控制電路810有時也包括從抖動檢測傳感器170檢測出的角速度信號中除去直流成分的高通濾波器(未圖示)。無論是哪種情況，均不包括根據從抖動檢測傳感器170輸出的角速度信號來計算可動模塊3的角變位量的積分電路。
例如像圖l(a)中用點劃線表示的那樣，該控制部800構成于安裝在從可動模塊3引出的柔性基板300上的集成電路900內。另外，控制部800也可與圖4、圖5和圖9等所示的抖動檢測傳感器170收容在共用的封裝體內，這種情況下，抖動檢測傳感器170和控制部800構成為混合集成電路等集成電路。 本實施方式中，可動模塊3與固定體210通過彈簧部件280連接，因此，會受到由彈簧和質量確定的彈簧部件280的機械方面的固有諧振頻率的影響。另外，陀螺儀中，振子具有固有的諧振頻率，為了提高科氏力的檢測靈敏度，該振子的諧振頻率一般是幾十kHz的較高的值，但像圖17(a)中用直線T1表示的那樣，激勵側和檢測側的諧振頻率之差、即失調頻率(100Hz)會成為與彈簧系統的諧振的諧振頻率同級的值。另外，彈簧部件280的諧振頻率與手抖動修正的對象頻率即1 15Hz重疊時，會產生諧振。 因此，本實施方式中，首先將彈簧部件280的諧振頻率設定為適當的值、例如60Hz。因此，本實施方式中，在將控制部800控制第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y時的控制信號的頻率設為fl、將彈簧部件280的諧振頻率設為f2、將抖動檢測傳感器170 (陀螺儀)的失調頻率設為f3時，控制信號的頻率fl (1 15Hz)、彈簧部件的諧振頻率f2和陀螺儀的失調頻率f3滿足這樣的條件fl < f2 < f3。
另外，若控制部800控制第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y時的增益交點接近彈簧部件280的諧振頻率、抖動檢測傳感器170(陀螺儀)的失調頻率，則會受到彈簧部件280的諧振頻率、抖動檢測傳感器170 (陀螺儀)的失調頻率的影響。因此，本實施方式的控制電路810中，在A/D變換電路820的后級設置調整伺服增益的數字低通濾波器830，使伺服增益的頻率特性成為如圖17(b)所示，使陀螺儀的失調頻率f3附近的增益急劇下降。因此，在控制部800控制第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y時的伺服增益的頻率特性中，增益交點P滿足這樣的條件f2 <增益交點< f3。因此，到彈簧部件280的諧振頻率f2為止能在大范圍內確保必要的增益，相對于彈簧部件諧振能起到主動阻尼器的作用，并且，在陀螺儀的失調頻率f3以上的頻率域內，增益為-6dB以下。根據該結構，能在不受彈簧部件280的諧振頻率、抖動檢測傳感器170 (陀螺儀)的失調頻率的影響的情況下修正可動模塊3的手抖動。
數字低通濾波器830也可如圖17(c)所示地補償伺服增益的頻率特性。即，在伺服增益的頻率特性中，也可將增益交點P設定成滿足這樣的條件增益交點< f2 < f3。該結構中，在彈簧部件的諧振頻率f2以上的頻率域內，增益為-6dB以下。因此，能在不受彈簧部件280的諧振頻率、抖動檢測傳感器170 (陀螺儀)的失調頻率的影響的情況下修正可動模塊3的手抖動。
(本實施方式的主要效果) 如上所述，本實施方式中，對抖動修正用驅動機構(第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y)進行控制，以抵消由抖動檢測傳感器170 (陀螺 儀)檢測出的抖動。例如，對抖動修正用驅動機構(第一手抖動修正用驅動機構250x和第 二手抖動修正用驅動機構250y)進行控制，以使與從抖動檢測傳感器170(陀螺儀)輸出的 手抖動對應的角速度信號的變位成為零。因此，不必對角速度信號進行積分來求解角變位 量，修正的響應性優良。另外，像對抖動修正用驅動機構進行控制等以使從陀螺儀輸出的角 速度信號的變位成為零那樣，對抖動修正用驅動機構進行控制來抵消由陀螺儀檢測出的抖 動，因此，能直接進行閉環控制。因此，不必利用其它傳感器等來檢測可動模塊的角度并進 行控制以使變位與指令值之差成為零，能簡化控制系統的結構。因此，零件數可減少，能實 現帶有抖動修正功能的光學單元的低成本化。
[其它實施方式]
(控制方式的變形例) 圖18是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的其它手抖動修正的控 制方法的概念圖。圖16是表示應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元的用于進行手 抖動修正的控制部的結構的結構圖。圖15所示的實施方式中，對抖動修正用驅動機構(第 一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y)進行控制，以使與從抖 動檢測傳感器170(陀螺儀)輸出的手抖動對應的角速度信號本身的變位成為零。但是，也 可如圖18所示，在控制部800中追加積分電路，對抖動修正用驅動機構進行控制，以使與從 抖動檢測傳感器170 (陀螺儀)輸出的手抖動對應的角速度信號本身的變位成為零，并對抖 動修正用驅動機構進行控制，以使與從抖動檢測傳感器170 (陀螺儀)輸出的手抖動對應的 角速度信號的積分值(可動模塊3的角變位量)成為零。 上述結構中，將使用角速度的手抖動修正和使用角變位量的手抖動修正的反饋比 設定成規定的條件。因此，能基于使用角速度的手抖動修正進行迅速的控制，并且，對于該 控制無法修正的部分，能通過使用角變位量的控制進行彌補。
(手抖動修正用驅動機構的結構) 上述實施方式中，作為手抖動修正用驅動機構，對可動模塊1設置了第一手抖動 修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y兩者，但也可以這樣將本發明應 用于僅設置第一手抖動修正用驅動機構250x和第二手抖動修正用驅動機構250y中的一個 的結構以僅修正用戶使用時容易產生手抖動的方向的抖動，在支撐突起227的兩側僅設置 以兩個為一對的第一手抖動修正用驅動機構250x或第二手抖動修正用驅動機構250y。這 種情況下，采用將柔性基板300的引出方向限定于Y軸方向的結構即可。
上述實施方式中，采用的是這樣的結構第一手抖動修正用驅動機構250x和第二 手抖動修正用驅動機構250y的任一個中，均是在可動體側即可動模塊1側保持磁體(手抖 動修正用磁體240x、240y)，在固定體210側保持線圈(手抖動修正用線圈230x、230y)，但 也可采用這樣的結構在可動體側即可動模塊1側保持手抖動修正用線圈，在固定體210側 保持手抖動修正用磁體。 [ono](施力部件的結構) 上述實施方式中，作為施力部件，使用了包括彼此朝周向的同一個方向直線延伸 的多條臂部287的彈簧部件280，但只要是多條臂部287朝同一個方向延伸的結構，則也可 采用臂部287邊彎曲邊延伸的結構。
上述實施方式中，作為用于將可動模塊1朝著底座220施力的施力部件，僅使用了 彈簧部件280，但作為該施力部件，也可使用通過磁力作用將可動模塊1朝著底座220施力 的磁力彈簧、通過機構將可動模塊1朝著底座220施力的彈簧部件。另外，作為磁力彈簧，采 用在固定體210上的手抖動修正用磁體240x、240y的后側配置磁性體的結構。這樣構成時， 能可靠地維持可動模塊1被支撐機構400支撐的狀態。另外，在手抖動修正用驅動機構停 止驅動的中立期間，僅利用磁力彈簧將可動模塊1朝著底座220施力，至于彈簧部件280，能 使其處于不產生作用力的非變形狀態。若這樣構成，則在可動模塊1擺動時，彈簧部件280 變形，發揮作用力。即，在可動模塊1不擺動的期間，彈簧部件280保持平坦形狀。因此，能 有效地利用彈簧部件280受到的力與彈簧部件280的變形量具有線性度的部分，因此，能使 可動模塊1適當擺動，能可靠地進行手抖動修正。 本發明中，較為理想的是在彈簧部件280中，在臂部283與固定側連結部281的連 接部分、臂部283與可動模塊側連結部282的連接部分、或者臂部283整體固接有凝膠材 料、彈性片材等振動吸收材，若采取這樣的對策，則在使可動模塊1擺動時能使臂部283的 振動迅速停止，因此，也能使可動模塊1的振動迅速停止。
(擺動支撐部的結構) 在上述實施方式中，在支撐突起227的前端形成有小突起227a，但也可將支撐突 起227整體形成為半球狀。另外，上述實施方式中，在底座220上形成有支撐突起227，在傳 感器蓋180上形成有凹部187，但也可在傳感器蓋180上形成支撐突起，在底座220上形成 承接支撐突起的凹部。 [one](支撐機構的結構) 另外，將可動模塊1支撐成能以與被拍攝體側相反的一側為中心進行擺動時，作 為樞軸部的代替，也可將從與被拍攝體側相反的一側朝著被拍攝體側延伸的多根吊索作為 擺動支撐部使用，并利用該多根吊索將可動模塊l支撐成能擺動。這樣的結構時，即使不設 置規定可動模塊1的擺動中心的樞軸部等，也能將可動模塊1支撐成能擺動。
此外，也可不使用樞軸部，而使用一片或多片圖6所示的板簧狀的彈簧部件280等 將可動模塊1支撐成能擺動。這樣的結構時，也與使用吊索時一樣，即使不設置規定可動模 塊1的擺動中心的樞軸部等，也能將可動模塊1支撐成能擺動。采用該結構時，在用一片板 簧狀的彈簧部件280來支撐可動模塊1的情況下，可動模塊1以與彈簧部件280連接的部 位為中心進行擺動。例如，在可動模塊1的光軸方向的端部連接彈簧部件280時，可動模塊 1以該端部附近為中心進行擺動。另外，在可動模塊l的光軸方向的中間部分連接彈簧部件 280時，可動模塊1以該中間部分附近為中心進行擺動。與此相對，在可動模塊1上的在光 軸方向上分離的兩個部位分別連接兩片板簧狀的彈簧部件280時，可動模塊1以可動模塊 1上的連接有兩片彈簧部件280的部位之間的位置為中心進行擺動。
(其它結構) 上述實施方式中，將本發明應用于使用透鏡驅動用線圈30s、30t呈四角筒狀、透 鏡驅動用磁體17呈平板狀的透鏡驅動模塊la的帶有抖動修正功能的光學單元200，但也可 將本發明應用于使用透鏡驅動用線圈30s、30t呈圓筒狀、殼體18呈四角筒狀且在殼體18 的角落部分配置有透鏡驅動用磁體17的可動模塊的帶有抖動修正功能的光學單元。
上述實施方式中，說明的是將本發明應用于帶攝像頭的移動電話機所使用的帶有抖動修正功能的光學單元200的例子，但也可說明將本發明應用于薄型數碼照相機等所使用的帶有抖動修正功能的光學單元200的例子。另外，上述實施方式中，說明的是可動模塊1中除了透鏡121和攝像元件15以外還在支撐體2上支撐有沿光軸L的方向以磁方式對包括透鏡121的移動體3進行驅動的透鏡驅動機構5的例子，但也可將本發明應用于可動模塊1沒有裝設透鏡驅動機構5的定焦點型的帶有抖動修正功能的光學單元。
上述實施方式中，通過磁方式的驅動來進行手抖動修正，但除了上述方式以外，根據其用途，可選擇采用音圈方式、壓電元件(壓電)方式、高分子致動器方式、步進電動機方式等適當最佳的方式。 此外，應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200除了固定在移動電話機和數碼照相機等上以外，還可通過固定在冰箱等以一定間隔具有振動的裝置內而實現遠距離操作，在外出的目的地、例如買東西時，還能用于獲取冰箱內部的信息的服務。該服務中，由于是帶有穩定姿勢的裝置的照相機系統，因此即使冰箱存在振動，也能發送穩定的圖像。另外，也可將本裝置固定于兒童、學生的書包、背包或帽子等走讀時安裝的設備。這種情況下，若以一定間隔拍攝周圍的形態并朝預先確定的服務器傳輸圖像，則保護者等通過遠距離地觀察該圖像，能確保孩子的安全。該用途中，即使未察覺照相機而在移動時存在振動，也能拍攝清晰的圖像。另外，若除了照相機模塊以外還裝設GPS，則還能同時獲取對象人員的位置，萬一發生事故時，能瞬間進行場所和狀況的確認。此外，若將應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200裝設于汽車上的能拍攝前方的位置，則能作為行駛記錄儀使用。另外，也可將應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200裝設于汽車上的能拍攝前方的位置，以一定間隔自動拍攝周邊的圖像，并朝確定的服務器自動傳輸。另外，通過與汽車導航的VICS(VehicleInformation and Communication System/道路交通信息通信系統)等的擁堵信息連動地發送上述圖像，能更詳細地提供擁堵的狀況。根據該服務，與汽車裝設的行駛記錄儀一樣，無意中路過的第三者記錄事故產生時等的狀況，還能應用于狀況的實地調查。另外，能在不受汽車振動影響的情況下獲取清晰的圖像。該用途中，在接通電源時，對控制部800輸出指令信號，根據該指令信號，開始手抖動控制。 另外，應用本發明的帶有抖動修正功能的光學單元200也可應用于激光筆、攜帶用和車載用的投影顯示裝置和直視型顯示裝置等射出光的光學設備的抖動修正。另外，也可應用于天文望遠鏡系統或雙筒望遠鏡系統等，以便在高倍率下觀察時不使用三腳架等輔助固定裝置就能進行觀察。另外，作為手有疾患而無法停止顫抖的殘疾人的輔助器具，通過將文具或勺子等作為可動部，能輔助生活。此外，通過作為狙擊用的來福槍或戰車等的炮管，相對于觸發時的振動能實現姿勢的穩定化，因此，能提高命中精度。
權利要求
一種帶有抖動修正功能的光學單元，具有可動模塊，該可動模塊至少裝設有光學元件；固定體，該固定體支撐所述可動模塊；抖動檢測傳感器，該抖動檢測傳感器對所述可動模塊的抖動進行檢測；抖動修正用驅動機構，該抖動修正用驅動機構根據所述抖動檢測傳感器的檢測結果使所述可動模塊在所述固定體上擺動，從而修正該可動模塊的抖動；以及控制部，該控制部根據所述抖動檢測傳感器的檢測結果來控制所述抖動修正用驅動機構，其特征在于，所述抖動檢測傳感器是裝設于所述可動模塊的陀螺儀，所述控制部對所述抖動修正用驅動機構進行控制，以抵消由所述陀螺儀檢測出的抖動。
2. 如權利要求1所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于， 所述可動模塊與所述固定體通過彈簧部件連接，將所述控制部控制所述抖動修正用驅動機構時的控制信號的頻率設為fl、將所述彈簧 部件的諧振頻率設為f2、并將所述陀螺儀的失調頻率設為f3時，所述控制信號的頻率fl、 所述彈簧部件的諧振頻率f2和所述陀螺儀的失調頻率f3滿足這樣的條件fl < f2 < f3。
3. 如權利要求2所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，所述控制信號的 頻率f3被數字低通濾波器抑制，該數字低通濾波器是針對將從所述陀螺儀輸出的角速度 信號數字信號化后得到的數字信號而設置的。
4. 如權利要求2所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，控制所述抖動修 正用驅動機構時的伺服增益的開環頻率特性中，增益交點滿足這樣的條件f2 <增益交點< f3。
5. 如權利要求2所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，控制所述抖動修正用驅動機構時的伺服增益的開環頻率特性中，增益交點滿足這樣的條件fl <增益交點< f2。
6. 如權利要求1所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，所述控制部還根 據從所述陀螺儀輸出的角速度信號來求解所述可動模塊的角變位量，并對所述抖動修正用 驅動機構進行控制，以抵消所述角變位。
7. 如權利要求1所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，所述控制部構成 于安裝在從所述可動模塊引出的柔性基板上的集成電路。
8. 如權利要求1所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，所述控制部和所 述陀螺儀被收納在同一封裝體內。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，根據 來自外部的指令信號開始所述控制部的控制。
10. 如權利要求1至8中任一項所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于， 所述光學元件是透鏡，在所述可動模塊上，在所述透鏡的后側裝設有攝像元件。
11. 如權利要求10所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，在對開始拍攝開關進行操作時執行所述控制部的控制。
12. 如權利要求IO所述的帶有抖動修正功能的光學單元，其特征在于，在所述攝像元 件通過所述透鏡進行攝像的期間，始終進行所述控制部的控制。
13. —種抖動修正控制方法，是帶有抖動修正功能的光學單元的抖動修正控制方法，所述帶有抖動修正功能的光學單元具有可動模塊，該可動模塊裝設有光學元件； 固定體，該固定體支撐所述可動模塊；抖動檢測傳感器，該抖動檢測傳感器對所述可動模塊的抖動進行檢測；以及 抖動修正用驅動機構，該抖動修正用驅動機構根據所述抖動檢測傳感器的檢測結果使 所述可動模塊在所述固定體上擺動，從而修正該可動模塊的抖動， 所述抖動修正控制方法的特征在于， 所述抖動檢測傳感器是裝設于所述可動模塊的陀螺儀，對所述抖動修正用驅動機構進行控制，以抵消由所述陀螺儀檢測出的抖動。
全文摘要
一種能以簡單的控制方式迅速地修正手抖動的帶有抖動修正功能的光學單元和抖動修正控制方法。在帶有抖動修正功能的光學單元(200)中，控制部(800)對抖動修正用驅動機構(第一手抖動修正用驅動機構(250x)和第二手抖動修正用驅動機構(250y))進行控制，以抵消由抖動檢測傳感器(170)(陀螺儀)檢測出的抖動。另外，控制部(800)中，利用數字低通濾波器(830)來調整增益，因此，不會引起振蕩等。
文檔編號G02B26/10GK101726852SQ20091020805
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月19日 優先權日2008年10月20日
發明者南澤伸司, 唐沢敏行, 宮崎清史, 柳澤克重, 武居勇一, 武田正, 石原久寬, 長田章弘 申請人:日本電產三協株式會社