專利名稱：相機驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及能夠使包含攝像元件的相機部向搖攝(偏擺)方向及傾轉(俯仰)方向傾斜、且能夠使該相機部以透鏡的光軸為中心進行旋轉(回旋)的相機驅動裝置
背景技術：
近年市售的攝像機或數碼相機大多設有對手抖引起的攝影圖像的圖像抖動進行修正的手抖修正裝置。該手抖修正裝置使透鏡、透鏡鏡筒、反射鏡或攝像元件等相對于相機的光軸傾斜，或使上述元件在與光軸正交的平面上進行二維移動。例如，專利文獻1公開了具有利用一點對透鏡鏡筒進行彈性支承，且使透鏡鏡筒相對于光軸傾斜的結構的抖動修正機構。專利文獻2公開了利用樞軸結構對反射鏡進行支承，并使反射鏡相對于光軸傾斜的手抖修正裝置。而且，專利文獻3公開了利用三點對球狀的透鏡鏡筒進行支承，使透鏡鏡筒沿著光軸移動并傾斜的攝像透鏡單元。在先技術文獻專利文獻專利文獻1日本特開2006-53358號公報專利文獻2日本特開平11-220651號公報專利文獻3日本特開2008-58391號公報
發明內容
發明要解決的課題通常，人靜止進行攝影時發生的手抖角度為士0. 3度左右，而且其產生頻率分量為20 30Hz左右。而且，手抖修正控制需要在IOHz左右的頻帶中進行。如此，當攝影者在靜止的狀態下進行攝像機或數碼相機的攝影時，手抖角度比較小，而且，用于控制的頻率也比較低。因此，在對靜止時的手抖所引起的攝影圖像的圖像抖動進行修正的以往的相機驅動裝置中，使構成相機驅動裝置的各部(透鏡、透鏡鏡筒、反射鏡、攝像元件等)相對于透鏡的光軸傾斜的傾斜角度或使上述元件在與光軸正交的平面上進行二維直線移動的移動量微少，盡管如此，也能實現良好的手抖修正。然而，在攝影者移動并進行活動圖像或靜止圖像的攝影的移動攝影時，發生的圖像的抖動(以下，有時稱為移動抖動。移動抖動中也包括手抖。)的角度例如為士 10度以上，為了對移動抖動進行修正，需要在50HZ左右的頻帶中進行控制。如此，在圖像的抖動角度增大，以更高的頻率進行控制時，在以往的相機驅動裝置中，對結構要素進行支承的支承系統及對結構要素進行驅動的驅動系統的結構方面存在課題。例如，專利文獻1的裝置適合于使透鏡鏡筒以微小的角度傾斜的情況，但以超過士 10度那樣的大角度使透鏡鏡筒傾斜時，支承的彈性體會發生塑性變形。而且，當傾斜的角度增大時，基于彈性體的彈簧常數的負載變得非常大，彈性體的固有振動的振幅增大系數⑴值)也增大。其結果是，修正控制的相位特性或增益特性惡化，在上述的頻帶中難以進行修正控制。專利文獻2的裝置為了對圖像的抖動進行修正，而驅動反射鏡。然而，在攝像機或數碼相機具備廣角透鏡系統時，若在光學系統設置反射鏡，則反射鏡在光學系統中成為大的結構要素。因此，對于希望反射鏡小型化的攝像機或數碼相機而言難以說是適當的解決方法。而且，由于利用磁吸引力對反射鏡進行樞軸支承，因此由于振動或沖擊等干擾，反射鏡可能會脫落。專利文獻3的透鏡單元由于具備球狀的透鏡座，因此能夠以大角度使透鏡座傾斜。然而，由于透鏡座與設置在其外側的座相接觸的部分的旋轉半徑大，因此對可動單元的摩擦負載增大，動作移動距離增大。其結果是，當傾斜角度增大時，接觸摩擦負載的變動增大，難以進行準確的控制。而且，未準確地控制透鏡座與設置在外側的座之間的間隔時，難以準確地控制透鏡座的傾斜角度。根據這些部件的加工精度的不同，可能會發生機械性的松動，給可動單元的頻率響應特性帶來障礙。另外，專利文獻1至3的裝置不具備使透鏡等結構要素以相機部的光軸為中心旋轉的結構。此外，當相機部的旋轉方向或驅動方向增加或旋轉角度增大時，搭載于可動部的相機部與設置于固定部的電源或圖像處理電路的距離較大地變化，或從電源、圖像處理電路觀察到的相機部的方位較大地變化。因此，在利用配線將相機部與電源、圖像處理電路電連接時，配線的應力會妨礙可動部的旋轉動作，或者由于可動部反復旋轉而配線反復受到應力，可能會發生斷線。另外，為了避免受到較大的應力而使配線具有充分的撓性時，配線需要彎曲的空間，配線用的空間增大而裝置變得大型化。本發明的目的在于解決此種現有技術的課題的至少一個，實現能夠使相機部沿著 3軸方向旋轉的相機驅動裝置。用于解決課題的手段本發明提供一種相機驅動裝置，具備相機部，其包括具有攝像面的攝像元件、具有光軸且在所述攝像面上形成被攝體像的透鏡、及保持所述透鏡的透鏡鏡筒；固定單元，其具有突起部，該突起部的至少一部分由磁性體構成，且該突起部具備局部球面形狀；可動單元，其搭載所述相機部，具有對所述磁性體產生磁吸引力的吸附用磁鐵及在所述磁吸引力的作用下供所述突起部游嵌接觸的圓錐形狀的接觸面，且相對于所述突起部的所述球面的球心自如地轉動；搖攝驅動部，其使所述相機部相對于所述固定單元向搖攝方向傾斜；傾轉驅動部，其使所述相機部相對于所述固定單元向與所述搖攝方向正交的傾轉方向傾斜； 旋轉驅動部，其使所述相機部相對于所述固定單元向以所述透鏡的光軸為中心旋轉的旋轉方向旋轉；檢測器，其檢測所述相機部相對于所述固定單元的向所述搖攝及傾轉方向的傾斜角度及沿著所述旋轉方向旋轉的所述相機部的旋轉角度；配線，其將所述相機部和外部電路連接，并呈螺旋狀卷繞于所述突起部。在一優選的實施方式中，所述配線包括至少兩個柔性印制配線板，所述至少兩個柔性印制配線板相對于所述可動單元處于中立位置時的所述光軸具有軸對稱的結構。在一優選的實施方式中，所述檢測器包括檢測所述相機部相對于所述固定單元的向所述搖攝及傾轉方向的傾斜角度的第一檢測部；檢測沿著所述旋轉方向旋轉的所述相機部的旋轉角度的第二檢測部。在一優選的實施方式中，所述第一檢測部包括固定于所述固定單元的第一磁傳感器，所述第一磁傳感器檢測設置于所述可動單元的所述吸附用磁鐵的傾斜引起的磁力變化，并算出所述相機部的所述搖攝及傾轉方向的二維的傾斜角度。在一優選的實施方式中，所述第二檢測部包括固定于所述固定單元的一對旋轉檢測用磁鐵和在所述至少兩個柔性印制配線板分別安裝的一對第二磁傳感器，所述一對第二磁傳感器檢測與所述旋轉檢測用磁鐵的相對旋轉移動引起的磁力變化，并算出所述相機部的旋轉角度。在一優選的實施方式中，所述一對第二磁傳感器及所述一對旋轉檢測用磁鐵在與所述光軸正交的平面且通過所述球心的直線上，分別相對于所述球心對稱地配置。在一優選的實施方式中，所述一對旋轉檢測用磁鐵具有在與所述透鏡的光軸正交的平面且通過所述球心的直線上被磁化成彼此反向的兩個磁極，且所述兩個磁極沿著以所述光軸為中心的圓的圓周方向排列。在一優選的實施方式中，所述配線在與所述相機部連接的一側的端部附近具有倒角形狀或折彎形狀。在一優選的實施方式中，相機驅動裝置還具備脫落防止構件，該脫落防止構件具有在所述光軸方向上與所述可動單元隔開規定的空隙配置的脫落防止限制部，且固定于所述固定單元。發明效果根據本發明的相機驅動裝置，由于通過設置于可動單元的具有圓錐形狀的接觸面和至少一部分由磁性體構成且具有球面的至少一部分的形狀的突起部來構成樞軸支承結構，因此能夠使可動單元相對于固定單元以球面的球心為中心自如地旋轉。而且，通過吸附用磁鐵產生的磁吸引力來維持突起部與接觸面接觸的狀態，因此能夠與可動單元的旋轉狀態無關地使樞軸支承的負載恒定。而且，在脫落防止限制部的作用下，即使可動單元從外部受到沖擊，可動單元也不會脫落，從而能夠復位成突起部與接觸面接觸的狀態。另外，通過將連接設置于可動單元的相機部與設置于固定單元的電路部的配線呈螺旋狀卷繞于突起部，而能夠節省空間且較多地確保配線的彎曲富余度，不會妨礙可動單元向三軸方向自如轉動的動作，能夠實現順暢的旋轉動作。而且，能夠節省空間地纏繞配線構件，因此能夠實現相機驅動裝置的小型化。另外，配線包括一對柔性印制配線板，具有相對于軸10呈軸對稱的結構，由此，通過使可動單元沿著搖攝方向及傾轉方向旋轉，而即使在從處于中立狀態的光軸10觀察而向任何的方位傾斜的情況下，一對柔性印制配線板產生的彈性力也都以大致相等的力作用于可動單元而使可動單元返回中立位置，從而將可動單元保持在中立位置。因此，在將可動單元保持在中立位置時，無需使多余的補償電流始終通電，因此能夠減少消耗電力。另外，在一對柔性印制配線板上對稱配置檢測旋轉方向的旋轉角度的磁傳感器， 由此，通過利用了差動的旋轉檢測，能夠消除可動單元沿著搖攝方向和傾轉方向轉動時產生的串擾輸出，在可動單元的可傾斜的范圍內，能夠僅抽出并檢測旋轉方向的角度。而且， 在以光軸為中心的小圓周上設置旋轉方向的角度檢測機構來縮小旋轉檢測距離，由此，作
6為裝置能夠實現省空間化。因此，根據本發明，可實現一種能夠以比以往大的角度使相機部在搖攝方向和傾轉方向上傾斜，而且，也能夠使相機部沿著旋轉方向旋轉，能夠在寬帶域的頻率區域中實現良好的抖動修正控制，能夠修正移動抖動引起的圖像抖動的小型且牢固的相機驅動裝置。
圖1是表示本發明的相機驅動裝置的一實施方式的分解立體圖。圖2是從上方觀察實施方式的相機驅動裝置而得到的立體圖。圖3是從上方觀察將相機部100和脫落防止構件201取下后的狀態的實施方式的相機驅動裝置而得到的立體圖。圖4是從上方觀察將相機部100和脫落防止構件201取下后的狀態的實施方式的相機驅動裝置而得到的俯視圖。圖5是實施方式的相機驅動裝置中的除相機部100之外的可動單元的立體圖。圖6是實施方式的相機驅動裝置中的除相機部100之外的可動單元的分解立體圖。圖7是實施方式的相機驅動裝置的在包含光軸10及傾轉方向旋轉軸11的平面處的剖視圖。圖8是實施方式的相機驅動裝置的在包含光軸10和直線17的平面處的局部剖視圖。圖9是從上方觀察將相機部100和脫落防止構件201取下后的狀態的實施方式的相機驅動裝置所得到的分解立體圖，表示旋轉方向的驅動原理。圖10是使相機部向搖攝方向傾斜角度θ的狀態的在包含光軸10及搖攝方向旋轉軸12的平面處的剖視圖。圖11是表示實施方式的相機驅動裝置的旋轉方向的旋轉檢測部的分解立體圖。圖12是實施方式的相機驅動裝置的旋轉方向的旋轉檢測部的在包含光軸10及傾轉方向旋轉軸11的平面處的剖視圖，是旋轉方向的旋轉檢測部附近的結構的在包含光軸 10及直線13的平面處的剖視圖。圖13是實施方式的相機驅動裝置的圖12中的A-A線剖視圖。
具體實施例方式以下，說明本發明的相機驅動裝置的一實施方式。圖1是表示本發明的相機驅動裝置的一實施方式的相機驅動裝置165的分解立體圖，圖2是從斜上方觀察相機驅動裝置 165而得到的立體圖。圖3是從斜上方觀察將一部分的結構要素(相機部100和脫落防止構件201)取下后的狀態的相機驅動裝置165而得到的立體圖。圖4是從上方觀察圖3的狀態的相機驅動裝置165而得到的俯視圖。圖5是從斜上方觀察除相機部100之外的可動單元而得到的立體圖。圖6是表示除相機部100之外的可動單元的簡要結構的分解立體圖。圖7是相機驅動裝置165的在包含光軸10及傾轉方向旋轉軸11的平面處的局部剖視圖。圖8是相機驅動裝置165的在包含光軸10及直線17 (與傾轉方向旋轉軸11成45 度)的平面處的局部剖視圖。圖9是將相機部100及脫落防止構件201取下后的相機驅動裝置165的分解立體圖，表示旋轉方向的驅動原理。參照這些圖，說明相機驅動裝置165的主要結構。相機驅動裝置165具備相機部100、對相機部100進行支承的可動單元、固定單元、 及配線310’。可動單元相對于固定單元沿著以透鏡的光軸10為中心旋轉的旋轉方向22、 以傾轉方向旋轉軸11為中心旋轉的傾轉方向21及以搖攝方向旋轉軸12為中心旋轉的搖攝方向20自如地旋轉。如圖1所示，相機部100拍攝被攝體，生成被攝體像的電信號。更具體而言，相機部100包括攝像元件(未圖示)、具有使被攝體像成像在攝像元件的攝像面上的光軸10的透鏡(未圖示)、保持透鏡的透鏡鏡筒(未圖示)，并且，相機部100將形成在攝像元件的攝像面上的圖像轉換成電信號。固定部單元包括基體200和突起部202。如圖7所示，突起部202形成為具有處于光軸10的軸上的球心202A的球面的至少一部分的形狀。以下，將具有球面的至少一部分的形狀的部分稱為局部球面。如圖1及圖7所示，突起部202固定于基體200。另外，突起部202的至少一部分由磁性體構成。突起部202成為在基體200側具有開口部202F的圓筒狀的結構，而且在突起部202的光軸10的軸上的前端部分具有前端開口部202H。在突起部202的前端部分上， 從開口部202F插入的第一磁傳感器501內設在光軸10的軸上，第一磁傳感器501的上部在前端開口部202H的區域中開放。構成可動單元的中心部分的可動部102具有固定在固定面102D上的吸附用磁鐵 404和接觸面102C。接觸面102C是圓錐形狀的內側面，以前端位于上方的方式配置在可動部102。吸附用磁鐵404位于圓錐形狀的前端附近，且配置在可動部102的上部。可動部 102優選由樹脂材料等非磁性材料構成。如圖7所示，固定單元的突起部202插入到可動部102的圓錐形狀的接觸面102C 所形成的空間內。由于突起部202的一部分由磁性體構成，因此在設于上部的吸附用磁鐵 404的磁吸引力F的作用下，突起部202與接觸面102C接觸并游嵌。優選，對相機部100進行支承的可動單元的重心在由固定單元的突起202支承的狀態下與球心202A —致。由此，可動部102的圓錐狀的接觸面102C與突起部202的局部球面進行接觸，且可動部102相對于球面的球心202A自如地旋轉。更具體而言，如圖1所示，能夠進行搖攝方向20和傾轉方向21這兩種傾斜方向的旋轉及旋轉方向22的旋轉，該搖攝方向20的旋轉以與光軸10正交且通過球心202A的搖攝方向旋轉軸12為中心旋轉，該傾轉方向21的旋轉以與光軸10及搖攝方向旋轉軸12正交的傾轉方向旋轉軸11為中心旋轉，該旋轉方向22的旋轉以透鏡光軸10為中心旋轉。如此，根據本實施方式，對相機部100進行支承的可動單元被固定單元支承為以球心202A為中心旋轉自如，且對相機部100進行支承的可動單元的重心與球心202A —致。 因此，能夠減少摩擦所產生的負載，在驅動頻率區域中能大幅地抑制機械共振。另外，吸附用磁鐵404不被轉動角度影響，以恒定的磁吸引力F對突起部202與圓錐狀的接觸面102C之間附加恒定的垂直阻力。因此，抑制轉動角度引起的摩擦負載的變動，在驅動頻率區域中能夠實現良好的相位·增益特性。另外，若突起部202的表層部分由樹脂構件(未圖示)覆蓋，則能夠進一步減少接觸的圓錐狀的接觸面102C與突起部202的摩擦，從而能夠實現耐磨損性優異的支承結構。相機驅動裝置165優選具備脫落防止結構，以免可動單元從固定單元脫落。具體而言，如圖1、圖2、圖7所示，環狀的脫落防止構件201經由四個連結構件210而固定于固定單元的基體200。如圖1所示，脫落防止構件201包括朝向環的中心即光軸10延伸的四個突起狀的脫落防止限制部201A。四個脫落防止限制部201A構成兩對。如圖8所示，脫落防止限制部20IA配置成與可動部102的一部分在光軸10方向上隔開規定的空隙50。脫落防止限制部201A通過與可動部102抵接，而防止可動單元旋轉到規定的角度以上，或者在由于來自外部的沖擊而可動單元的接觸面102C離開了突起部202 時，防止可動單元從固定單元脫離。如圖1所示，四個脫落防止限制部201A沿著與搖攝方向旋轉軸12及傾轉方向旋轉軸11成45度的角度的直線13及直線17方向各配置一對。具體而言，在直線13及直線 17上，各一對脫落防止限制部201A隔著光軸10對稱配置。可動單元向搖攝方向20和傾轉方向21分別傾斜了角度θ時，與搖攝方向旋轉軸 12及傾轉方向旋轉軸11成45度的角度的直線13及直線17方向上的可動單元的旋轉角度成為(V 2Χ θ )以上。因此，通過在這些方向上設置限制傾斜角度的脫落防止限制部201Α， 而限制可動單元的轉動或由于來自外部的沖擊而可動單元沿著光軸10方向移動最大的部分的變位，從而能夠可靠地防止可動單元的脫落。另一方面，僅向搖攝方向20及傾轉方向21中的一方傾斜了角度θ時，傾斜引起的可動單元的光軸10方向的高度變動在搖攝方向20及傾轉方向21中的另一方變得最大， 直線13及直線17方向上的高度變動成為其(1八幻倍。因此，如圖1所示，通過增大脫落防止限制部201Α的寬度尺寸D而能夠安全地進行可動單元的脫落防止。該空隙50設定成如下的距離即使接觸面102C離開突起部202，也能利用吸附用磁鐵404的磁吸引力F使接觸面102C返回到與突起部202接觸的狀態。即，即使在可動單元向上方移動與空隙50相等的距離而使脫落防止限制部201Α與可動部102接觸的狀態下，也能夠利用吸附用磁鐵404的磁吸引力F使可動單元返回到接觸面102C與突起部202 接觸的原來的狀態。因此，根據本實施方式，能夠提供一種如下的耐沖擊性優異的相機驅動裝置即使在可動單元瞬間從規定的位置脫落的情況下，也能夠利用吸附用磁鐵404的磁吸引力F立即復位成原來的良好的支承狀態。接下來，說明用于驅動可動單元的結構。相機驅動裝置165具備對可動單元進行驅動的驅動機構。驅動機構包括用于使搭載有相機部100的可動單元相對于固定單元向搖攝方向20及傾轉方向21傾斜的搖攝驅動部及傾轉驅動部；使相機部100相對于固定單元以透鏡的光軸10為中心旋轉即沿著旋轉方向22旋轉的旋轉驅動部。具體而言，驅動機構包括經由由磁性體構成的連結構件210而固定于基體200的兩對驅動用磁鐵、搭載于可動單元的磁軛及卷繞在磁軛上的驅動線圈。更具體而言，如圖1 及圖6所示，可動部102包括為了驅動可動單元沿著搖攝方向20旋轉，而相對于球心202Α
9在傾轉方向旋轉軸11上對稱配置的一對搖攝驅動線圈301 ；為了驅動可動單元沿著傾轉方向21旋轉，而相對于球心202A在搖攝方向旋轉軸12上對稱配置的一對傾轉驅動線圈302 ； 用于驅動可動單元以光軸10為中心旋轉的四個旋轉驅動線圈303。而且，如圖1、圖3、圖4 所示，一對搖攝驅動磁鐵401和一對傾轉驅動磁鐵402經由由磁性材料構成的連結構件210 而分別設置在基體200的以光軸10為中心的圓周上。一對搖攝驅動線圈301及一對搖攝驅動磁鐵401構成搖攝驅動部。而且，一對傾轉驅動線圈302及一對傾轉驅動磁鐵402構成傾轉驅動部。一對搖攝驅動磁鐵401及一對傾轉驅動磁鐵402也作為旋轉驅動磁鐵發揮功能，這些驅動磁鐵及旋轉驅動線圈303構成旋轉驅動部。—對搖攝驅動磁鐵401在傾轉方向旋轉軸11方向上、即與光軸10正交的平面且通過球心202A的直線上被磁化成彼此反向。同樣地，傾轉驅動磁鐵402在搖攝方向旋轉軸 12方向上、即與光軸10正交的平面且通過球心202A的直線上被磁化成彼此反向。優選，在與光軸10正交的平面上的以光軸10與平面相交的點為中心軸的圓周上， 隔開90度相鄰的搖攝驅動磁鐵401之一及傾轉驅動磁鐵402之一的磁化方向相對于球心彼此分別反向。例如圖9所示，此種磁化方向的配置可以通過將一對搖攝驅動磁鐵401磁化成相對于球心向內的方向183、185，并將傾轉驅動磁鐵402磁化成向外的方向182、186來實現。如此，在搖攝驅動磁鐵401及傾轉驅動磁鐵402中，分別沿著傾轉方向旋轉軸11 方向及搖攝方向旋轉軸12方向配置磁通。如圖1、圖3及圖7所示，搖攝驅動磁鐵401及傾轉驅動磁鐵402分別具有以球心202A為中心的凹狀的曲面。各個傾轉驅動線圈301及各個搖攝驅動線圈302相對于與透鏡IOla的光軸10正交且包含球心202A的平面呈面對稱。而且，在包含透鏡IOla的光軸10的平面上具有大致 V字形狀的截面，大致V字形狀的谷部分配置成與光軸10對置。如圖6所示，一對搖攝驅動線圈301及一對傾轉驅動線圈302固定在設置于可動部102的抵接面102F上。另一方面，四個旋轉驅動線圈303以固定于抵接面102G，并架設在與搖攝驅動磁鐵401對置的搖攝驅動線圈301的側面和與傾轉驅動磁鐵402對置的傾轉驅動線圈302的側面之間的方式粘貼固定于各個驅動線圈。各旋轉驅動線圈303的一部分與搖攝驅動線圈301的一部分及傾轉驅動線圈302的一部分重疊。而且，各旋轉驅動線圈 303的與搖攝驅動線圈301重疊的部分及與傾轉驅動線圈302重疊的部分分別相對于與透鏡IOla的光軸10正交且包含球心202A的平面呈面對稱。而且，在包含透鏡IOla的光軸 10的平面上具有大致V字形狀的截面，大致V字形狀的谷部分配置成與光軸10對置。如圖7所示，搖攝驅動磁鐵401的中心及搖攝驅動線圈301的中心的在光軸10方向上的位置與球心202A的位置大致一致。同樣地，傾轉驅動磁鐵402的中心及傾轉驅動線圈302的中心的在光軸10方向上的位置與球心202A的位置大致一致。搖攝驅動部及傾轉驅動部包括分別位于一對搖攝驅動線圈301及一對傾轉驅動線圈302的內側，且設置于可動單元的一對搖攝磁軛203及一對傾轉磁軛204。一對搖攝驅動線圈301分別卷繞于對應的搖攝磁軛203。而且，一對傾轉驅動線圈302分別卷繞于對應的傾轉磁軛204。如圖4所示，一對搖攝磁軛203及一對傾轉磁軛204也與旋轉驅動線圈 303重疊，搖攝磁軛203及傾轉磁軛204也作為旋轉磁軛發揮功能。
換言之，如圖5所示，由一對搖攝驅動線圈301及一對傾轉驅動線圈302、以及四個旋轉驅動線圈303構成的線圈單元在以光軸10為中心的可動部102的圓周上以90度的間隔配置有四個。此外，如圖6、圖7所示，搖攝驅動線圈301、傾轉驅動線圈302及旋轉驅動線圈303 的在光軸10方向上的中心的高度位置與球心202A的位置大致相等。通過向一對搖攝驅動線圈301通電，由此一對搖攝驅動線圈301從一對搖攝驅動磁鐵401接受力偶的電磁力，從而驅動可動部102即可動單元以搖攝方向旋轉軸12為中心沿著搖攝方向20旋轉。同樣地，通過向一對傾轉驅動線圈302通電，由此一對傾轉驅動線圈302從傾轉驅動磁鐵402接受力偶的電磁力，從而驅動可動單元以傾轉方向旋轉軸11為中心沿著傾轉方向21旋轉。此外，通過向搖攝驅動線圈301及傾轉驅動線圈302同時通電，而能夠使搭載有相機部100的可動單元二維性地傾斜。另外，通過向配置在以光軸10為中心的圓周上的四個旋轉驅動線圈303通電，由此從一對搖攝401及傾轉驅動磁鐵402接受電磁力，從而驅動搭載有相機部100的可動單元以光軸10為中心沿著旋轉方向22旋轉。更具體而言，如圖9所示，向旋轉驅動線圈303通電時，驅動電流在與傾轉驅動磁鐵402對置的部分處朝著向上的方向180流動，并在與搖攝驅動磁鐵401對置的部分處朝著向下的方向181流動。因此，通過將傾轉驅動磁鐵402的磁化方向磁化成相對于光軸10向外的方向182、 186，并將搖攝驅動磁鐵401的磁化方向磁化成相對于光軸10向內的方向183、185，由此在各驅動磁鐵和各線圈的對置的部分之間，繞光軸10沿著相同的方向產生按照弗萊明的左手定則的電磁力190，使可動單元沿著旋轉方向22旋轉。如此，本實施方式采用在可動單元設有搖攝驅動線圈301、傾轉驅動線圈302及旋轉驅動線圈303的移動線圈驅動方式。在該結構中，通常具有能夠減輕可動單元的重量這一優點。另外，根據本實施方式，不設置用于向旋轉方向22驅動的專用的驅動磁鐵，搖攝驅動磁鐵401及傾轉驅動磁鐵402兼作為向旋轉方向22驅動的驅動磁鐵。因此，能夠實現相機驅動裝置165的輕量化，而且，能夠減少結構部件的個數。而且，通過設置以架設搖攝驅動線圈301的一側面和傾轉驅動線圈302的一側面的方式粘貼固定四個旋轉驅動線圈303的線圈的結構、及在以光軸10為中心的圓周方向上將隔開90度相鄰的搖攝驅動磁鐵401和傾轉驅動磁鐵402的磁化方向反向配置的磁鐵的結構，從而能夠增大四個旋轉驅動線圈303的產生電磁力的有效長度，能夠提高向旋轉方向22驅動的驅動效率。接下來，說明利用了磁吸引力F的可動單元的向中立位置的復位功能。如圖4所示，在與一對搖攝驅動磁鐵401和傾轉驅動磁鐵402對置的部分上配置有一對搖攝磁軛203 及傾轉磁軛204。因此，當旋轉方向22的旋轉角度為0時，搖攝驅動磁鐵401和搖攝磁軛 203的磁隙、以及傾轉驅動磁鐵402和傾轉磁軛204的磁隙分別成為最小。因此，未向旋轉驅動線圈303通電時，在利用了磁吸引力變動的磁彈性效應的作用下，能夠將可動單元維持在旋轉方向22的中立位置，即維持在搖攝驅動磁鐵401及傾轉驅動磁鐵402分別與搖攝磁軛203及傾轉磁軛204最接近的位置。接下來，說明將相機部100和設置于固定部的電源或圖像處理電路連接的配線構件即配線310’。如圖1、圖7所示，配線310’沿著突起部202的周圍，呈螺旋狀卷繞。優選的是，配線310’具有扁平形狀及撓性。配線310’優選包括至少一個柔性印制配線板310。在本實施方式中，配線310’包括一對柔性印制配線板310。一對柔性印制配線板310分別以可動單元處于中立位置時的光軸10為中心，沿同方向回旋。換言之，一對柔性印制配線板310 作為整體具有以光軸10為中心的大致軸對稱的結構。各柔性印制配線板310的一端與設置于中繼基板320的連接器325連接，另一端與設置于固定部的電源、圖像處理電路等外部電路(未圖示)連接，其中該中繼基板320安裝于可動部102。在本實施方式中，由于在可動部102搭載有驅動線圈，因此來自相機部100的信號線和各驅動線圈的配線與中繼基板320連接，并經由配線310’與外部電路連接。配線310’沿著突起部202的周圍呈螺旋狀卷繞，因此節省空間且能夠確保較多的彎曲富余度。因此，可動單元沿著搖攝方向20、傾轉方向21及旋轉方向22轉動的動作不會受到妨礙，從而能夠實現可動單元的順暢的旋轉動作。另外，利用在可動單元以球心202A為中心轉動時所需的可動部102與突起部202 之間的空間，來纏繞配線310’，因此無需重新構成配線310’的彎曲空間。因此，能夠實現相機驅動裝置165的小型化。而且，構成配線310’的一對柔性印制配線板310具有相對于光軸10呈軸對稱的結構。因此，由于可動單元沿著搖攝方向及傾轉方向旋轉，而即使在從處于中立狀態的光軸10觀察向任何的方位傾斜的情況下，一對柔性印制配線板310產生的彈性力也都以大致相等的力作用于可動單元，以使可動單元返回中立位置。因此，在將可動單元保持在中立位置時，無需使多余的補償電流始終通電，因此能夠減少消耗電力。而且，即使在可動單元從中立位置向任何的方位傾斜的情況下，使可動單元返回中立位置的一對柔性印制配線板 310的彈性力也大致相等。因此，為了維持傾斜狀態而使搖攝驅動部及旋轉驅動部產生的驅動力也與可動單元的傾斜方位無關地大致相等，從而搖攝驅動部及旋轉驅動部的控制性提尚ο如此，根據本實施方式，相機部100、可動部102、突起部202、吸附用磁鐵404的中心軸全部配置成與通過了既為支承中心也為驅動中心的球心202A的光軸10 —致。因此， 可動單元的重心與球心202A —致，能夠利用重心來支承可動單元，并能夠實現繞通過重心且彼此正交的3軸的旋轉驅動。而且，能夠防止可動單元的脫落。另外，通過將配線310’沿著突起部202的周圍纏繞成螺旋狀，而能夠節省空間且較多地確保配線310’的彎曲富余度，因此能夠實現可動單元的順暢的旋轉動作。接下來，說明可動單元的傾斜、旋轉的檢測。相機驅動裝置165具備用于檢測搭載有相機部100的可動單元相對于固定單元的傾斜角度及繞透鏡IOla的光軸10的旋轉角度的檢測器。具體而言，具備用于檢測可動單元的二維的傾斜角度即搖攝方向20及傾轉方向 21的旋轉角度的第一檢測部和用于檢測繞透鏡IOla的光軸10的傾斜角度的第二檢測部。首先，說明由第一檢測部進行的、可動單元的搖攝方向20及傾轉方向21上的可動單元的傾斜角度的檢測。如圖1、圖7、圖8所示，為了檢測可動單元的傾斜角度，第一檢測部具備第一磁傳感器501。第一磁傳感器501能夠檢測繞2軸的傾斜或旋轉，以與吸附用磁鐵404對置的方式配置在突起部202的內部，該吸附用磁鐵404沿光軸10方向被磁化成一極。圖10是使可動單元從可動單元的中立位置的光軸10’向搖攝方向傾斜了角度θ 的狀態的在包含光軸10和傾轉方向旋轉軸11的平面處的剖視圖。如圖10所示，在第一磁傳感器501的內部，以光軸10為中心將霍爾元件(未圖示)在傾轉方向旋轉軸11及搖攝方向旋轉軸12上分別對稱地配置各一對。第一磁傳感器 501對可動單元的搖攝方向20上的角度θ的傾斜動作所產生的吸附用磁鐵404的磁力變化分別進行差動檢測而作為兩軸分量，從而能夠算出搖攝傾斜角度及傾轉傾斜角度。另外， 在突起部202的前端設置有開口部202Η，以便于將吸附用磁鐵404的磁力線直接取入第一磁傳感器501。如此，根據本實施方式，吸附用磁鐵404除了向突起部202施加磁吸引力F的功能之外，還作為用于檢測傾斜角度的磁鐵發揮功能，因此能夠實現結構部件個數的減少和裝置的小型化。而且，能夠縮短吸附用磁鐵404與球心202Α的間隔，還能得到實現第一磁傳感器501的小型化這一優點。接著，說明由第二檢測部進行的、可動單元的旋轉方向22上的旋轉角度的檢測。 如圖11、圖12、圖13所示，為了檢測可動單元的旋轉角度，第二檢測部具備一對旋轉檢測用磁鐵403和一對第二磁傳感器503，這一對旋轉檢測用磁鐵403插入到在突起部202的側面設置的開口部200Κ內，這一對第二磁傳感器503以與旋轉檢測用磁鐵403對置的方式安裝在一對柔性印制配線板310上。圖11是表示用于檢測可動單元的繞光軸10的旋轉方向22的旋轉角度的第二檢測部即第二磁傳感器503的配置的分解立體圖，圖12是第二檢測部的在包含光軸10和搖攝方向旋轉軸12的平面處的局部剖視圖。圖13是圖12的A-A線剖視圖。如圖12、圖13、圖14所示，一對第二磁傳感器503檢測所述旋轉檢測用磁鐵403 的旋轉所引起的磁力變化，算出可動單元的旋轉角度。一對第二磁傳感器503及一對旋轉檢測用磁鐵403在與光軸10正交的平面且通過球心202Α的直線上，相對于球心202Α分別對稱配置。如圖11、圖13所示，一對旋轉檢測用磁鐵403分別被分割磁化為兩極。具體而言， 一對旋轉檢測用磁鐵403分別具有在與光軸10正交的平面上沿著以光軸10為中心的圓的圓周方向排列且被反向磁化的兩個磁極。由此，一對旋轉檢測用磁鐵403的磁極沿著通過球心202Α的方向被磁化，以不同極相互面對的方式對置配置。在可動部單元沿著旋轉方向22的旋轉動作的作用下，一對第二磁傳感器503對相對移動的旋轉檢測用磁鐵403的磁變化進行差動檢測，能夠算出旋轉方向22的旋轉角度。 由于旋轉檢測用磁鐵403被分割磁化成2極，因此通過可動單元的旋轉方向22的旋轉動作，能得到急劇的磁變化，通過對該磁變化進行差動檢測，能夠實現高靈敏度的旋轉角度檢測。當可動單元向搖攝方向20及傾轉方向21傾斜時，會產生向旋轉方向22的串擾輸出。然而，通過利用一對第二磁傳感器503對由一對旋轉檢測用磁鐵403引起的磁變化進行差動檢測，而能夠消除該串擾輸出。因此，在可動單元的可傾斜的范圍內，能夠正確地僅抽出并檢測旋轉方向22的旋轉角度。另外，如圖11所示，一對第二磁傳感器503安裝于在可動部102和突起部202之間的空間纏繞的一對柔性印制配線板310上。因此，能夠在以光軸10為中心的大半徑的圓周上設置驅動線圈單元而提高驅動力矩力，并且在以光軸10為中心的小半徑的圓周上配置進行旋轉方向22的旋轉角度檢測的第二檢測部即第二磁傳感器503，從而能夠有效地利用空間。另外，一對柔性印制配線板310由于分別搭載一對第二磁傳感器503，因此將突起部202周邊回繞成螺旋形狀，以使得與相機部100連接的一側的半徑小于與外部電路連接的一側的半徑。即，柔性印制配線板310分別具有與相機部100連接的一側位于內側而與外部電路連接的一側位于外側的螺旋形狀。因此，柔性印制配線板310的與相機部100連接的一側容易與另一方的柔性印制配線板310相互干涉。在本實施方式中，為了抑制該干涉，而使柔性印制配線板310在與相機部100連接的一側的附近具備倒角形狀IOA或折彎形狀310A。一對柔性印制配線板310通過具有該形狀，而抑制相互的干涉。另外，通過在一對柔性印制配線板310上分別直接安裝一對第二磁傳感器503，而能夠將與第二磁傳感器503連接的配線包含于柔性印制配線板310。其結果是，無需設置第二磁傳感器503用配線，能夠實現部件個數的削減。如此，根據本實施方式的相機驅動裝置，通過將連接相機主體與設置于固定部的外部電路的配線沿著突起部的周邊纏繞成螺旋狀，而能夠節省空間且確保較多的彎曲富余度。而且，不會妨礙可動單元向搖攝方向、傾轉方向及旋轉方向轉動的動作，能夠實現可動單元的順暢的旋轉動作。而且，利用可動部與突起部之間的空間來纏繞配線，因此能夠實現相機驅動裝置的小型化。另外，構成配線的一對柔性印制配線板具有以光軸為中心而軸對稱的結構。因此， 通過使可動單元沿著搖攝方向及傾轉方向旋轉，而即使在從處于中立狀態的光軸10觀察向任何的方位傾斜的情況下，一對柔性印制配線板產生的彈性力也都以大致相等的力作用于可動單元，以使可動單元返回中立位置。因此，為了維持傾斜狀態而搖攝驅動部及旋轉驅動部產生的驅動力也與可動單元的傾斜方位無關地大致相等，從而搖攝驅動部及旋轉驅動部的控制性提高。而且，在將可動單元保持在中立位置時，無需使多余的補償電流始終通電，因此能夠減少消耗電力。另外，在與光軸垂直的平面上，將沿著以光軸的位置為中心的圓周方向被磁化成彼此反向的一對旋轉檢測磁鐵配置于固定單元，在從可動單元引出的一對柔性印制配線板上設置的一對第二磁傳感器檢測相對移動的旋轉檢測用磁鐵的磁變化。通過使用該檢測輸出的差動，能夠消除可動單元沿著搖攝和傾轉方向轉動時產生的串擾輸出，因此，在可動單元的可轉動的范圍內，能夠僅抽出并檢測旋轉方向的旋轉角度。另外，通過將第二磁傳感器設置在柔性印制配線板上，能夠在以光軸為中心的大半徑的圓周上設置驅動部而提高驅動力矩力，并且在小半徑的圓周上配置檢測旋轉方向的角度的第二磁傳感器。因此，能夠有效地利用空間，作為裝置能夠實現省空間化。另外，通過在柔性印制配線板上直接安裝第二磁傳感器，能夠削減傳感器用的配線，從而實現部件個數的削減。
需要說明的是，在本實施方式中，相機驅動裝置具備一對柔性印制配線板作為配線。然而，本發明并未限定于此，也可以將3根柔性印制配線板以光軸為中心隔開120度間隔而配置，從而進行利用了柔性印制配線板的彈性的可動部的中立位置保持。或者將4根柔性印制配線板以光軸為中心隔開90度間隔而配置。而且，這些情況下，通過在任兩個柔性印制配線板上安裝第二磁傳感器，都能夠進行同樣的旋轉檢測。另外，在5根以上的情況下，同樣地以光軸為中心，等間隔地纏繞柔性印制配線板，并在其中的兩處(若為偶數根的纏繞，則在對稱的位置)安裝第二磁傳感器，能夠得到同樣的效果。因此，根據本實施方式的相機驅動裝置，例如能夠使可動單元向搖攝方向及傾轉方向以士 10度以上的大角度傾斜，而且，能夠使可動單元向旋轉方向以士 10度以上的大角度旋轉。而且，能夠在50Hz左右為止的寬帶域的頻率區域中實現良好的抖動修正控制。其結果是，實現能夠進行相機部的高速搖攝·傾轉·旋轉動作且能夠修正因移動攝影時的手抖而產生的攝影圖像的圖像抖動的相機驅動裝置。另外，由于具備小型且牢固的脫落防止結構，因此實現對于振動或落下沖擊等來自外部的沖擊來說耐沖擊性強的相機驅動裝置。工業實用性本發明的相機驅動裝置通過能夠沿著搖攝方向、傾轉方向及旋轉方向驅動的結構，而適合使用于能夠修正在移動攝影時因攝影者的重心移動而產生的包括旋轉抖動的3 軸方向的抖動的可佩戴相機等。而且適合于需要高速傾轉、搖攝及旋轉動作的被攝體的高速追蹤相機、監控相機、車載相機等。而且，可提供一種通過進行高速傾轉動作或高速搖攝動作，能夠實現攝影圖像的高速合成，且不僅能夠進行靜止圖像的超廣角攝影而且還能夠進行活動圖像的超廣角攝影的攝像機。符號說明10 光軸11傾轉方向旋轉軸12搖攝方向旋轉軸20搖攝方向21傾轉方向22旋轉方向50 空隙100相機部102可動部102D、102F、102G 抵接面102C 接觸面165相機驅動裝置170相機單元200 基體200K 開口部
201脫落防止構件201A脫落防止限制部202突起部202A 球心202F 開口部203、204 磁軛210連結構件301、302、303 驅動線圈310柔性印制配線板310，配線320中繼基板401、402驅動用磁鐵403旋轉檢測用磁鐵404吸附用磁鐵501第一磁傳感器503第二磁傳感器
權利要求
1.一種相機驅動裝置，具備相機部，其包括具有攝像面的攝像元件、具有光軸且在所述攝像面上形成被攝體像的透鏡、及保持所述透鏡的透鏡鏡筒；固定單元，其具有突起部，該突起部的至少一部分由磁性體構成，且該突起部具備局部球面形狀；可動單元，其搭載所述相機部，具有對所述磁性體產生磁吸引力的吸附用磁鐵及在所述磁吸引力的作用下供所述突起部游嵌接觸的圓錐形狀的接觸面，且相對于所述突起部的所述球面的球心自如地轉動；搖攝驅動部，其使所述相機部相對于所述固定單元向搖攝方向傾斜；傾轉驅動部，其使所述相機部相對于所述固定單元向與所述搖攝方向正交的傾轉方向傾斜；旋轉驅動部，其使所述相機部相對于所述固定單元向以所述透鏡的光軸為中心旋轉的旋轉方向旋轉；檢測器，其檢測所述相機部相對于所述固定單元的向所述搖攝及傾轉方向的傾斜角度及沿著所述旋轉方向旋轉的所述相機部的旋轉角度；配線，其將所述相機部和外部電路連接，并呈螺旋狀卷繞于所述突起部。
2.根據權利要求1所述的相機驅動裝置，其中，所述配線包括至少兩個柔性印制配線板，所述至少兩個柔性印制配線板相對于所述可動單元處于中立位置時的所述光軸具有軸對稱的結構。
3.根據權利要求2所述的相機驅動裝置，其中，所述檢測器包括檢測所述相機部相對于所述固定單元的向所述搖攝及傾轉方向的傾斜角度的第一檢測部；檢測沿著所述旋轉方向旋轉的所述相機部的旋轉角度的第二檢測部。
4.根據權利要求3所述的相機驅動裝置，其中，所述第一檢測部包括固定于所述固定單元的第一磁傳感器，所述第一磁傳感器檢測設置于所述可動單元的所述吸附用磁鐵的傾斜引起的磁力變化，并算出所述相機部的所述搖攝及傾轉方向的二維的傾斜角度。
5.根據權利要求4所述的相機驅動裝置，其中，所述第二檢測部包括固定于所述固定單元的一對旋轉檢測用磁鐵和在所述至少兩個柔性印制配線板分別安裝的一對第二磁傳感器，所述一對第二磁傳感器檢測與所述旋轉檢測用磁鐵的相對旋轉移動引起的磁力變化， 并算出所述相機部的旋轉角度。
6.根據權利要求5所述的相機驅動裝置，其中，所述一對第二磁傳感器及所述一對旋轉檢測用磁鐵在與所述光軸正交的平面且通過所述球心的直線上，分別相對于所述球心對稱地配置。
7.根據權利要求5或6所述的相機驅動裝置，其中，所述一對旋轉檢測用磁鐵具有在與所述透鏡的光軸正交的平面且通過所述球心的直線上被磁化成彼此反向的兩個磁極，且所述兩個磁極沿著以所述光軸為中心的圓的圓周方向排列。
8.根據權利要求2所述的相機驅動裝置，其中，所述柔性配線在與所述相機部連接的一側的端部附近具有倒角形狀或折彎形狀。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的相機驅動裝置，其中，還具備脫落防止構件，該脫落防止構件具有在所述光軸方向上與所述可動單元隔開規定的空隙配置的脫落防止限制部，且固定于所述固定單元。
全文摘要
本發明的相機驅動裝置具備相機部(100)；固定單元，其具有突起部(202)，該突起部(202)的至少一部分由磁性體構成，且該突起部(202)具備球面的至少一部分的形狀；可動單元，其支承相機部，具有對磁性體產生磁吸引力的吸附用磁鐵(404)及在磁吸引力的作用下供固定單元的突起部游嵌接觸的圓錐形狀的接觸面，且相對于突起部的球面的球心自如地轉動；搖攝驅動部；傾轉驅動部；旋轉驅動部，其使相機部向以透鏡的光軸為中心旋轉的旋轉方向旋轉；檢測器，其檢測相機部相對于固定單元的向搖攝及傾轉方向的傾斜角度和旋轉方向的旋轉角度；配線(310’)，其將相機部和設置于固定單元的外部電路連接，其中，配線(310’)呈螺旋狀卷繞于突起部(202)。
文檔編號G03B5/00GK102483557SQ20118000372
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月6日 優先權日2010年7月7日
發明者三崎正之, 杉谷芳明, 江澤弘造, 瀧澤輝之, 稻田真寬 申請人:松下電器產業株式會社