带有抖动修正功能的光学单元及其抖动修正控制方法

专利名称：带有抖动修正功能的光学单元及其抖动修正控制方法
技术领域：
本发明涉及一种使装设有透镜的模块摆动来修正手抖动等抖动的带有抖动修正
功能的光学单元及其抖动修正控制方法。
背景技术：
装设在移动电话机和数码照相机等上的拍摄用光学装置、激光笔、携带用和车载 用的投影显示装置等光学设备中，当传递来手抖动和外部振动时，光轴容易产生抖动。
因此，针对携带用的拍摄用光学装置等所使用的拍摄用光学单元，提出了这样的 技术在可动模块的各侧面上构成致动器，根据手抖动检测传感器的检测结果使可动模块 绕与致动器光轴方向(Z轴方向)正交的X轴和Y轴摆动，从而修正手抖动(参照专利文献 1)。 专利文献1 :日本专利特开2007-129295号公报 然而，以往的光学单元中，由于利用作为抖动检测传感器使用的陀螺仪对与手抖 动对应的角速度信号进行积分来求解角变位，使可动模块进行与该角变位相当的变位，因 此存在修正的响应慢的问题。另外，进行手抖动修正时，利用其它传感器等来检测可动模块 的角度，进行控制，以使变位与指令值之差成为零。因此，还存在控制系统变得复杂、传感器 等的零件数增加的问题。

发明内容
鉴于上面的问题，本发明的目的在于提供一种能以简单的控制方式来迅速修正手 抖动的带有抖动修正功能的光学单元和抖动修正控制方法。 为了解决上述技术问题，本发明提供一种带有抖动修正功能的光学单元，其具有 装设有光学元件的可动模块；支撑该可动模块的固定体；对上述可动模块的抖动进行检测 的抖动检测传感器；根据该抖动检测传感器的检测结果使上述可动模块在上述固定体上摆 动、从而修正该可动模块的抖动的抖动修正用驱动机构；以及根据上述抖动检测传感器的 检测结果来控制上述抖动修正用驱动机构的控制部，其特征是，上述抖动检测传感器是装 设于上述可动模块的陀螺仪，上述控制部对上述抖动修正用驱动机构进行控制，以抵消由 上述陀螺仪检测出的抖动。 另外，本发明提供一种带有抖动修正功能的光学单元的抖动修正控制方法，上述 带有抖动修正功能的光学单元具有装设有光学元件的可动模块；支撑该可动模块的固定 体；对上述可动模块的抖动进行检测的抖动检测传感器；根据该抖动检测传感器的检测结 果使上述可动模块在上述固定体上摆动、从而修正该可动模块的抖动的抖动修正用驱动机 构，上述抖动修正控制方法的特征是，上述抖动检测传感器是装设于上述可动模块的陀螺 仪，是输出与上述可动模块的抖动对应的角速度信号的陀螺仪，对上述抖动修正用驱动机 构进行控制，以抵消由上述陀螺仪检测出的抖动。 本发明中，利用作为抖动检测传感器使用的陀螺仪来检测抖动，并对抖动修正用驱动机构进行控制来抵消该抖动。因此，不必对角速度信号进行积分来求解角变位量，修正 的响应性优良。另外，由于对抖动修正用驱动机构进行控制来抵消由陀螺仪检测出的抖动， 因此能直接进行闭环控制。因此，不必利用其它传感器等来检测可动模块的角度并进行控 制以使变位与指令值之差成为零，因而能简化控制系统的结构。因此，零件数可减少，能实 现带有抖动修正功能的光学单元的低成本化。另外，陀螺仪装设在可动模块上，因此，能以 简单的结构可靠且迅速地检测出可动模块的抖动。 在本发明中，较为理想的是，上述可动模块与上述固定体通过弹簧部件连接，将上 述控制部控制上述抖动修正用驱动机构时的控制信号的频率设为fl、将上述弹簧部件的谐 振频率设为f2、将上述陀螺仪的失调频率(detuned frequency)设为f3时，上述控制信号 的频率fl、上述弹簧部件的谐振频率f2和上述陀螺仪的失调频率f3满足这样的条件fl < f2 < f3。 在本发明中，较为理想的是，上述控制信号的频率f3被数字低通滤波器抑制，该 数字低通滤波器是针对将从上述陀螺仪输出的角速度信号数字信号化后得到的数字信号 设置的。 在本发明中，较为理想的是，控制上述抖动修正用驱动机构时的伺服增益的开环 频率特性中，增益交点满足这样的条件f2 <增益交点< f3。 在本发明中，也可采用这样的结构控制上述抖动修正用驱动机构时的伺服增益 的开环频率特性中，增益交点满足这样的条件fl <增益交点< f2。 根据上述结构，能在不受由弹簧和质量确定的机械上的固有谐振频率、陀螺仪的 失调频率的影响的情况下修正抖动。为了修正抖动，较为理想的是具有在较宽的频带内稳 定的伺服增益，以能充分消除手抖动等抖动的作为修正对象的1 15Hz的变位速度。然 而，在伺服频带过宽时，会受到由弹簧和质量确定的弹簧部件的机械方面的固有谐振频率、 陀螺仪的失调频率的影响。即，陀螺仪中，振子具有固有的谐振频率，为了提高科氏力的检 测灵敏度，该振子的谐振频率一般是几十kHz的较高的值，但激励侧和检测侧的谐振频率 的差、即失调频率会成为与弹簧系统的谐振频率同级的值。此处，为了实现充分的制振性， 较为理想的是在到弹簧系统谐振点为止确保必要的增益，进行主动的阻尼抑制，若陀螺罗 盘的失调频率落在上述伺服频带内，则伺服系统会变得不稳定。不过，本发明中，控制信号 的频率fl、弹簧部件的谐振频率f2、陀螺仪的失调频率f3和增益交点满足上述条件，因此， 能在不受由弹簧和质量确定的机械方面的固有谐振频率、陀螺仪的失调频率的影响的情况 下修正抖动。 在本发明中，也可采用这样的结构上述控制部还根据从上述陀螺仪输出的角速 度信号来求解上述可动模块的角变位量，并对上述抖动修正用驱动机构进行控制，以抵消 上述角变位。 在本发明中，可采用这样的结构上述控制部构成于安装在从上述可动模块引出 的柔性基板上的集成电路。 在本发明中，也可采用这样的结构上述控制部和上述陀螺仪被收纳在同一封装 体内。 在本发明中，较为理想的是，根据来自外部的指令信号开始上述控制部的控制。
在本发明中，也可采用这样的结构在上述摄像元件通过上述透镜进行摄像的期间，始终进行上述控制部的控制。 在本发明中，可采用这样的结构上述光学元件是透镜，在上述可动模块上，在上 述透镜的后侧装设有摄像元件。 这种情况下，较为理想的是，在对开始拍摄开关进行操作时执行上述控制部的控 制。 本发明中，利用作为抖动检测传感器使用的陀螺仪来检测抖动，并对抖动修正用 驱动机构进行控制来抵消该抖动。因此，不必对角速度信号进行积分来求解角变位量，修正 的响应性优良。另外，由于对抖动修正用驱动机构进行控制来抵消由陀螺仪检测出的抖动， 因此能直接进行闭环控制。因此，不必利用其它传感器等来检测可动模块的角度并进行控 制以使变位与指令值之差成为零，能简化控制系统的结构。因此，零件数可减少，能实现带 有抖动修正功能的光学单元的低成本化。另外，陀螺仪装设在可动模块上，因此，能以简单 的结构可靠且迅速地检测出可动模块的抖动。


图1是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元整体的说明图。
图2是在应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的可动模块内构成的透镜
驱动模块的说明图。 图3是示意表示图2所示的透镜驱动模块的动作的说明图。 图4是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的截面结构的说明图。 图5是表示将应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元在与图4不同的位置剖
切时的截面结构的说明图。 图6是从前侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的分解立体图。
图7是从后侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的分解立体图。
图8是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的可动模块和与该可动模块 连接的部件的说明图。 图9是从前侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元所使用的可动模 块和柔性基板的分解立体图。 图10是从后侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元所使用的可动模 块和柔性基板的分解立体图。 图11是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元中的构成支撑机构等的部件 的说明图。 图12(a) 、 (b)分别是从X轴方向观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元 的底座、弹簧部件和传感器盖的说明图和剖视图。 图13是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元中的限制可动模块的可动范 围的部件的说明图。 图14是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元中的限制可动模块的可动范 围的机构的说明图。 图15是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的手抖动修正的控制方 法的概念图。
图16是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的用于进行手抖动修正 的控制部的结构的结构图。 图17是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的伺服增益的补偿内容 的说明图。 图18是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的其它手抖动修正的控
制方法的概念图。(符号说明) 1可动模块 la透镜驱动模块 160模块盖 170抖动检测传感器 180传感器盖 200带有抖动修正功能的光学单元 210固定体 220底座 230x手抖动修正用线圈(第一抖动修正用线圈) 230y手抖动修正用线圈(第二抖动修正用线圈) 240x手抖动修正用磁体(第一手抖动修正用磁体) 240y手抖动修正用磁体(第二手抖动修正用磁体) 250x第一手抖动修正用驱动机构 250y第二手抖动修正用驱动机构 260固定盖 270后侧限位部件 280弹簧部件(施力部件) 290前侧限位部件 300柔性基板 400支撑机构 800控制部
具体实施例方式
下面，参照附图来说明用于实施本发明的最佳实施方式。在下面的说明中，将固定 体上彼此正交的三个方向分别设为X轴、Y轴、Z轴，将沿着光轴L(透镜光轴)的方向作为 Z轴进行说明。因此，下面的说明中，在各方向的抖动中，绕X轴的旋转相当于所谓的俯仰 (pitch)，绕Y轴的旋转相当于所谓的偏转(yaw)，绕Z轴的旋转相当于所谓的滚转。另外， 下面的说明中，将"被拍摄体侧"作为"前侧"或"上侧"进行说明，将与"被拍摄体侧相反的 一侧"作为"后侧"或"下侧"说明。
(带有抖动修正功能的光学单元的整体结构) 图l是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元整体的说明图，图l(a)、 (b)、(c)分别是从被拍摄体侧(前侧)观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的立体图、从与被拍摄体相反的一侧即后侧观察的立体图、以及表示将带有抖动修正功能的 光学单元装设于移动电话机等光学设备后的状态的说明图。 图1 (a) 、 (b)所示的带有抖动修正功能的光学单元200 (带有手抖动修正功能的光 学单元)是带摄像头的移动电话机所使用的薄型摄像头，整体呈大致长方体形状。
在本实施方式中，带有抖动修正功能的光学单元200包括大致矩形板状的底座 220、覆盖在该底座220的上方的箱状固定盖260，底座220和固定盖260彼此固定而构成固 定体210的一部分。在固定体210中，在固定盖260的前侧端部(被拍摄体侧端部)有时 也固定快门机构、将各种滤光器切换成在光轴上出现的状态或从光轴上消失的状态的滤光 器驱动机构、以及内置光圈机构的附属模块。 固定盖260在从光轴L的方向(Z轴的方向)观察时呈矩形形状，在前侧包括矩形 的顶板部261。在顶板部261上形成有矩形的开口部261a，从顶板部261的外周缘朝着后 方延伸出四片侧板部262。四片侧板部262中，在位于Y轴方向的两片侧板部262的后端 缘形成有缺口 262d，通过缺口 262d从位于Y轴方向的两片侧板部262中的一片侧板部262 沿Y轴方向引出柔性基板300的引出部350。该柔性基板300的引出部350通过粘接剂等 固定于侧板部262。 在固定盖260的内侧配置有将透镜用的聚焦机构内置的可动模块l，并且如后面 所述，构成了使可动模块1摆动来进行手抖动修正的手抖动修正机构。可动模块1具有将 透镜用的聚焦机构内置的透镜驱动模块la，该透镜驱动模块la被保持在角筒状的模块盖 160的内侦U。(透镜驱动模块的结构) 图2是在应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200的可动模块1内构成的 透镜驱动模块la的说明图，图2(a) 、 (b)分别是从斜上方观察透镜驱动模块la的外观图和 分解立体图。图3是示意表示图2所示的透镜驱动模块la的动作的说明图。图3的左半 部分是移动体3位于无限远的位置(通常拍摄位置)时的图，图3的右半部分是移动体3 位于近拍位置(低倍拍摄位置)时的图。 在图2(a)、 (b)和图3中，透镜驱动模块la用于使透镜(光学元件)沿着光轴L 的方向朝接近被拍摄体(物体侧)的A方向(前侧)和朝接近与被拍摄体相反的一侧(摄 像元件侧/像侧)的B方向(后侧)这两个方向移动，呈大致长方体形状。透镜驱动模块 la大致具有将三片透镜121(光学元件)和固定光圈保持在内侧的移动体3、使该移动体 3沿着光轴L的方向移动的透镜驱动机构5、装设有透镜驱动机构5和移动体3等的支撑体 2。移动体3包括保持透镜121和固定光圈的圆筒状的透镜保持件12，以及用外周侧面来 保持后述的透镜驱动用线圈30s、30t的透镜驱动用线圈保持件13。 支撑体2包括在与被拍摄体侧相反的一侧定位摄像元件15的矩形板状的摄像元 件保持件19、相对于摄像元件保持件19固定在被拍摄体侧的箱状的壳体18、配置在壳体18 内侧的矩形板状的隔板ll，在壳体18和隔板11的中央分别形成有用于将来自被拍摄体的 光引入透镜121的圆形的射入窗18a、110。另外，在摄像元件保持件19的中央形成有将射 入光朝摄像元件15引导的孔19a。 此外，在透镜驱动模块la中，支撑体2包括安装有摄像元件15的基板154，基板 154固定在摄像元件保持件19的下表面上。此处，基板154是双面基板，在基板154的下表面侧连接有图1所示的柔性基板300。 在本实施方式中，壳体18由钢板等强磁性板形成，也作为轭起作用。因此，壳体18 与后述的透镜驱动用磁体17 —起构成使被透镜驱动用线圈保持件13保持的透镜驱动用线 圈30s、30t产生交链磁场的交链磁场产生体4。该交链磁场产生体4与巻绕在透镜驱动用 线圈保持件13的外周面上的透镜驱动用线圈30s、30t —起构成透镜驱动机构5。
支撑体2和移动体3通过金属制的弹簧部件14s、14t连接。弹簧部件14s、14t的 基本结构相同，包括保持在支撑体2侧的外周侧连结部14a、保持在移动体3侧的圆环状 的内周侧连结部14b、将外周侧连结部14a与内周侧连结部14b连接的臂状的板簧部14c。 弹簧部件14s、14t中，摄像元件侧的弹簧部件14s的外周侧连结部14a被摄像元件保持件 19保持，内周侧连结部14b与移动体3的透镜驱动用线圈保持件13的摄像元件侧端面连 结。被拍摄体侧的弹簧部件14t的外周侧连结部14a被隔板11保持，内周侧连结部14b与 移动体3的透镜驱动用线圈保持件13的被拍摄体侧端面连结。这样，移动体3通过弹簧部 件14s、14t被支撑体2支撑成能沿光轴L的方向移动。该弹簧部件14s、14t均由铍铜和非 磁性的SUS类钢材等非磁性的金属制成，通过对规定厚度的薄板进行冲压加工、或进行使 用照相平版印刷术的蚀刻加工而形成。弹簧部件14s、14t中，弹簧部件14s被一分为二为弹 簧片14e、14f，透镜驱动用线圈30s、30t的各末端分别与弹簧片14e、14f连接。另外，在弹 簧部件14s中，在弹簧片14e、14f上分别形成有端子14d，弹簧部件14s(弹簧片14e、14f) 也作为透镜驱动用线圈30s、30t用的供电部件起作用。 在本实施方式中，在透镜驱动用线圈保持件13的前侧端面上保持着环状的磁性 片61，该磁性片61的位置相对于透镜驱动用磁体17为前侧位置。磁性片61利用在其与透 镜驱动用磁体17之间进行作用的吸引力对移动体3施加光轴L的方向的作用力。因此，能 防止移动体3在未通电时因自重而变位，从而使移动体3维持期望的姿势，此外还能提高耐 冲击性。另外，磁性片61配置在透镜保持件12的前侧端面上，磁性片61在非通电时(原 点位置)与透镜驱动用磁体17吸引，从而能使透镜保持件12在后侧静止。
在本实施方式的透镜驱动模块la中，从光轴L的方向观察时，透镜121呈圆形，但 支撑体2所使用的壳体18呈矩形箱状。因此，壳体18包括角筒状本体部18c，在角筒状本 体部18c的上表面侧包括形成有射入窗18a的顶板部18g。在本实施方式中，角筒状本体 部18c呈四角筒状，从光轴L的方向观察时在相当于四边形的边的各位置包括四个侧板部 18b。在四个侧板部18b的各个内表面上固接有透镜驱动用磁体17，该透镜驱动用磁体17 分别由矩形的平板状永磁体形成。四个透镜驱动用磁体17均在光轴L的方向上按磁性被一 分为二，均是内表面和外表面被磁化成不同的极。例如，四个透镜驱动用磁体17中，例如， 上半部分是内表面被磁化成N极，外表面被磁化成S极，下半部分是内表面被磁化成S极， 外表面被磁化成N极。因此，四个透镜驱动用磁体17中，相邻永磁体彼此的磁极配置相同， 能对线圈高效地产生交链磁感应线。 移动体3包括保持透镜121等的圆筒状的透镜保持件12、以及外周侧面上巻绕 有线圈(透镜驱动用线圈30s、30t)的透镜驱动用线圈保持件13，透镜保持件12和透镜驱 动用线圈保持件13构成了移动体3的侧壁部分。透镜保持件12的上半部为大直径的大直 径圆筒部12b，下半部为直径比大直径圆筒部12b小的小直径圆筒部12a。透镜驱动用线圈 保持件13包括用于将透镜保持件12保持在内侧的圆形的透镜保持件收纳孔130。
本实施方式中，在从光轴L的方向观察透镜驱动用线圈保持件13时，透镜驱动用 线圈保持件13的内周形状是圆形，但规定透镜驱动用线圈保持件13的外周形状的外周侧 面131是四边形，在相当于四边形的四条边的各位置上包括四个面132。在该透镜驱动用线 圈保持件13的外周侧面131上，在光轴L的方向的两端部和中央位置环绕全周形成有肋状 突起131a、131b、131c，形成于摄像元件侧端部的肋状突起131a与形成于中央位置的肋状 突起131b之间的凹部为第一线圈巻绕部132a，形成于被拍摄体侧端部的肋状突起131c与 形成于中央位置的肋状突起131b之间的凹部为第二线圈巻绕部132b。
在透镜驱动用线圈保持件13中，在四个面132中的各个面上对第一线圈巻绕部 132a和第二线圈巻绕部132b分别形成有以避开四边形的角落部分的形态除去而形成的矩 形的贯穿孔(贯穿孔133a、133b)，该贯穿孔133a、133b在内外方向上贯穿透镜驱动用线圈 保持件13的侧面壁。这样，本实施方式中，透镜驱动用线圈保持件13的贯穿孔133a、133b 构成了在移动体3的外周侧面131上朝内侧凹陷的挖空部。但是，在周向上，贯穿孔133a、 133b以各面132的周向长度尺寸(四边形的边的尺寸)的大致1/3的尺寸形成于透镜驱 动用线圈保持件13的外周侧面131的相邻角落部分之间的中央部分。因此，在透镜驱动用 线圈保持件13的角落部分以相同的厚度形成有沿着光轴L的方向延伸的厚壁的支柱部分 134。 在这样构成的透镜驱动用线圈保持件13中，在第一线圈巻绕部132a上巻绕有透 镜驱动用线圈30s，在第二线圈巻绕部132b上巻绕有透镜驱动用线圈30t。此处，第一线圈 巻绕部132a和第二线圈巻绕部132b在从光轴L的方向观察时呈四边形，因此，透镜驱动用 线圈30s、30t均被巻绕成四角筒状。由于四个透镜驱动用磁体17均在光轴L的方向上按 磁性被一分为二，均是内表面和外表面被磁化成不同的极，因此两个透镜驱动用线圈30s、 30t的巻绕方向相反。 这样构成的透镜驱动用线圈保持件13配置在壳体18的内侧。其结果是，透镜驱
动用线圈30s、30t的四个边部分别与固接在壳体18的角筒状本体部18c的内表面上的透
镜驱动用磁体17相对。(透镜驱动机构的动作) 在本实施方式的透镜驱动模块la中，移动体3通常位于摄像元件侧(后侧)，在这 样的状态下对透镜驱动用线圈30s、30t通以规定方向的电流时，透镜驱动用线圈30s、30t 分别受到朝上(前侧)的电磁力。由此，固接有透镜驱动用线圈30s、30t的移动体3开始 朝被拍摄体侧(前侧)移动。此时，在弹簧部件14t与移动体3的前端之间以及弹簧部件 14s与移动体3的后端之间产生限制移动体3移动的弹力。因此，在欲使移动体3朝前侧 移动的电磁力与限制移动体3移动的弹力平衡时，移动体3停止。此时，通过根据弹簧部件 14s、14t作用于移动体3的弹力来调整流经透镜驱动用线圈30s、30t的电流量，能使移动体 3在期望的位置停止。 另外，透镜驱动模块la中，透镜121呈圆形，但与该透镜形状无关，透镜驱动用线 圈30s、30t呈四边形，透镜驱动用磁体17是平板状永磁体，其分别固接在支撑体2中内周 面形成为四边形的壳体18的相当于角筒状本体部18c的边的多个内表面上。因此，在移动 体3与支撑体2之间，即使在移动体3的外周侧没有足够的空间，由于透镜驱动用线圈30s、 30t与透镜驱动用磁体17间的相对面积较宽，因此也能发挥足够的推力。
对于这样构成的透镜驱动模块la，需要将摄像元件15和透镜驱动用线圈30s、30t 与装置主体的控制部(未图示)电连接。因此，本实施方式中，在透镜驱动模块la的与被 拍摄体侧相反的一侧配置柔性基板300 (参照图1)，在形成于柔性基板300的配线图案上电 连接摄像元件15和透镜驱动用线圈30s、30t。 [OOSS](手抖动修正机构的整体结构) 如图l(c)所示，本实施方式的带有抖动修正功能的光学单元200装设在移动电话 机等设备500上，用于进行拍摄。在该设备500进行拍摄时，Z轴大致呈水平状态。因此，由 于按下快门时的手抖动，可能会产生绕X轴的纵向抖动，并产生绕Y轴的横向抖动。因此， 本实施方式中附加了下面参照图4 图14进行说明的手抖动修正机构。该手抖动修正机 构中，在可动模块1中设置手抖动检测传感器，并利用手抖动修正用驱动机构来使相对于 固定体210配置成能绕X轴和绕Y轴摆动的可动模块1摆动。 下面，按以下所示的顺序来说明本实施方式中在带有抖动修正功能的光学单元 200中构成的抖动修正机构的各结构。 带有抖动修正功能的光学单元200的整体结构…图4 图7
可动模块1的详细结构…图4、图5、图6 图10
可动模块1用的支撑机构的结构…图4、图5、图11和图12
可动模块1用的可动范围限制机构的结构…图13和图14 图4是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200的截面结构的说明 图，图4(a)、(b)分别是将带有抖动修正功能的光学单元200在相当于图l(a)的Y1-Y1'线 的位置剖切时的纵剖视图和在相当于图l(a)的X1-X1'线的位置剖切时的纵剖视图。图5 是表示将应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200在与图4不同的位置剖切时的截 面结构的说明图，图5(a) 、 (b)分别是将带有抖动修正功能的光学单元200在相当于图1 (a) 的C1-C1'线的位置剖切时的纵剖视图和在相当于图l(a)的C2-C2'线的位置剖切时的纵 剖视图。图6和图7分别是从前侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200的 分解立体图和从后侧观察的分解立体图。图8是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单 元200的可动模块1和与该可动模块1连接的部件的说明图，图8(a) 、 (b)分别是从前侧观 察可动模块1和与该可动模块1连接的部件的立体图和从后侧观察的立体图。
本实施方式中，如图4 图7所示，固定体210具有从后侧(下侧)朝前侧(上 侧)将底座220、后侧限位部件270、前侧限位部件290和固定盖260依次重叠并固定的构 造。这些部件的详细结构将在后面说明，底座220起到将可动模块1支撑成能摆动的功能， 后侧限位部件270和前侧限位部件290起到阻止能摆动的可动模块1过度变位的功能，固 定盖260作为带有抖动修正功能的光学单元200的外壳起作用，并起到保持手抖动修正用 线圈230x、230y的功能。 在底座220与可动模块1之间配置有图4 图8所示的柔性基板300和弹簧部件 280 (施力部件)，该柔性基板300和弹簧部件280与可动模块1连接。柔性基板300起到 将抖动检测传感器170和抖动修正用驱动机构与外部电连接的功能，弹簧部件280起到将 可动模块1朝着底座220施力的功能。(可动模块1的详细结构和抖动检测传感器170的配置) 图9和图10分别是从前侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200所使用的可动模块1和柔性基板300的分解立体图以及从后侧观察的分解立体图。
如图4 图IO所示，可动模块1包括将透镜驱动模块la保持于内侧的模块盖160。 模块盖160从Z轴方向观察时呈矩形形状，从矩形形状的顶板部161的外周缘朝后侧延伸 出四个侧板部162。在模块盖160中，在顶板部161上形成有圆形的开口部161a。
模块盖160的后端部开口，金属制的传感器盖180以覆盖该开口的形态与模块盖 160的后端部连结。为了进行该连结，本实施方式中，在模块盖160的后端部包括朝外侧伸 出的弯曲部169，该弯曲部169在其四个角落部分包括在与Z轴交叉的面内(本实施方式中 是与Z轴正交的面内)朝外侧大幅度伸出的模块盖侧凸缘部168。 传感器盖180包括底板部181、在底板部181的外周缘上朝前侧竖立的四个侧板 部182，在其四个角落部分分别形成有在侧板部182的前端缘处在与Z轴交叉的面内(本实 施方式中是与Z轴正交的面内)朝外侧伸出的传感器盖侧凸缘部188。
此处，传感器盖侧凸缘部188和模块盖侧凸缘部168形成为在Z轴方向上重叠。另 外，在传感器盖侧凸缘部188和模块盖侧凸缘部168上形成有小孔188a、168a。因此，本实 施方式中，在使螺钉198的轴部贯穿小孔188a、 168a的状态下，在轴部上固定内周面上形成 有阴螺纹的筒状部件199。这样将传感器盖180与模块盖160连结时，如图4 图8所示， 在可动模块1的外周面上，由模块盖侧凸缘部168和传感器盖侧凸缘部188形成在可动模 块1的四个角落部分朝外侧伸出的突部103。 在传感器盖180中，四个侧板部182中在Y轴方向上相对的侧板部182的前端缘 形成有缺口 182a。因此，在将传感器盖180与模块盖160连结的状态下，在传感器盖180与 模块盖160之间形成有在Y轴方向上开口的间隙。因此，能将柔性基板300的一部分配置 在传感器盖180与透镜驱动模块la之间，并能从Y轴方向的一侧将柔性基板300的引出部 350从可动模块1引出。 柔性基板300呈将沿Y轴方向延伸的大致矩形形状的片材在长度方向的三个部位 〈折弯部分301、302、303>折弯而形成的形状。因此，柔性基板300包括朝外部引出的引 出部分350、与引出部分350连接的第一平板部分310、通过折弯部分301与第一平板部分 310连接的第二平板部分320、通过折弯部分302与第二平板部分320连接的第三平板部分 330、通过折弯部分303与第三平板部分330连接的第四平板部分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呈从Z轴方向的后侧朝前侧依次 叠起的形状。此处，折弯部分301、303折弯成锐角，另一方面，折弯部分302呈缓慢弯曲成 U字形状的形状。 在该柔性基板300中，第一平板部分310和第二平板部分320配置在传感器盖180 的后侧(下侧)，第三平板部分330和第四平板部分340配置在传感器盖180与透镜驱动模 块la之间。因此，在柔性基板300中，折弯部分302的一侧被拉绕到可动模块1的内部，在 柔性基板300中，折弯部分302的另一侧从可动模块1延伸到外部。 在柔性基板300中，在第三平板部分330的下表面上安装有抖动检测传感器170， 抖动检测传感器170的下表面与传感器盖180粘接固定。因此，在柔性基板300中，被拉绕 到可动模块1内部的部分与可动模块1 一体变位，在柔性基板300中，从可动模块1朝外侧 引出的部分中接近可动模块1的部分追随可动模块1的摆动进行变形。
另外，在第三平板部分330的上表面上通过可弯性的双面胶带370固定有增强用的金属板380。在此状态下，抖动检测传感器170的下表面侧被传感器盖180屏蔽，并且抖 动检测传感器170的上表面侧被金属板380屏蔽。另外，金属板380存在于抖动检测传感 器170与摄像元件15(参照图2)之间，还起到屏蔽摄像元件15的下表面侧的功能。在柔 性基板300的第四平板部分340上通过基板154(双面基板)电连接参照图2说明的摄像 元件15，并通过弹簧片14e、14f电连接透镜驱动用线圈30s、30t。 在本实施方式中，抖动检测传感器170是表面安装型的陀螺仪(角速度传感器)， 对两轴、较为理想的是正交的两轴的角速度进行检测。该检测时，对陀螺仪输入激励信号， 使一对振子振动，并根据输出信号与输入信号间的相位差等检测角速度。
在柔性基板300中，在配置于传感器盖180后侧的第一平板部分310和第二平板 部分320形成有大直径的圆孔310a、320a，该孔310a、320a是用于在传感器盖180的后表面 侧配置支撑机构400的缺口部分，支撑机构400将可动模块1支撑能摆动。这样，本实施方 式中，在柔性基板300上形成缺口，以避开支撑机构400的形态配置柔性基板300。因此，能 将底座220与可动模块1之间的空间有效地用作柔性基板300的拉绕空间。
另外，在第一平板部分310、折弯部分301、第二平板部分320和折弯部分302，在宽 度方向的中央部分形成有狭缝300a，该狭缝300a从形成在第一平板部分310上的孔310a 连续延伸至折弯部分302。因此，柔性基板300因形成有狭缝300a和孔310a、320a而相应 地在宽度方向(X轴方向)上也容易变形。另外，在X轴方向上柔性基板300的配置是对称 的，因此，无论可动模块1绕Y轴朝哪一个方向摆动，柔性基板300作用于可动模块1的力 均相同。因此，能使可动模块l适当摆动，从而能可靠地进行手抖动修正。而且，在柔性基 板300中，在从可动模块1引出的引出部分设置有沿Y轴方向的折弯部分301、302，因此，在 使可动模块1绕X轴摆动时，柔性基板300变形时的形状复原力不容易对可动模块1的摆 动造成影响。(支撑机构400的结构) 图11是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200中的构成支撑机构400 等的部件的说明图，图11 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d)分别是从前侧观察带有抖动修正功能的光学单 元200的底座220、弹簧部件280和传感器盖180的立体图、从后侧观察的立体图、从前侧观 察的分解立体图和从后侧观察的分解立体图。图12(a) 、(b)分别是从X轴方向观察应用本 发明的带有抖动修正功能的光学单元200的底座220、弹簧部件280和传感器盖180的说明 图和剖视图。 参照图4、图5、图9和图10说明的传感器盖180的底板部181如图11所示，从前 侧观察时，中央的圆形部分186朝后方凹陷，并且圆形部分186的中央部分朝着前方突出成 有底圆筒状，形成下表面开口的凹部187。 在传感器盖180的后侧相对配置的底座220中，从矩形的底板部221的外周缘朝 前侧竖立形成有四个侧板部222，在Y轴方向上相对的侧板部222中的一个形成有用于引出 参照图9和图10说明的柔性基板300的缺口 222a。在底座220中，在底板部221的中央部 分形成有朝前侧(上侧)突出的有底圆筒状的支撑突起227，在支撑突起227的前端面上形 成有半球状的小突起227a。因此，如图12(a)所示，在底座220的前侧(上侧)配置传感器 盖180时，如图4、图5和图12 (b)所示，底座220的支撑突起227嵌入传感器盖180的凹部 187，并且小突起227a与凹部187的底部下表面187a抵接。
这样，本实施方式中，在固定体210的底座220与可动模块1的传感器盖180之间， 凹部187的底部下表面187a和支撑突起227的小突起227a形成了枢轴部，该枢轴部构成 了使可动模块1能相对于固定体210摆动的支撑机构400。在本实施方式中，在抖动检测传 感器170的后侧，支撑机构400配置于与抖动检测传感器170在Z轴方向上重叠的位置。
再次参照图11，底座220是金属板的冲压加工品，从前侧(上侧)观察时，在底板 部221上的外周区域221a与形成有支撑突起227的中央区域221b之间形成有朝后侧凹陷 的凹部226，该凹部226以包围形成有支撑突起227的中央区域221b的三侧的形态形成。 另外，在底座220的底板部221中，在中央区域221b内以包围形成有支撑突起227的区域 的三侧的形态形成有狭缝228，通过该狭缝228，形成了沿Y轴方向延伸的板簧部229。因 此，支撑突起227形成于板簧部229的前端。因此，板簧部229在Z轴方向上变形时，支撑 机构400整体沿Z轴方向变位。 此处，板簧部229比底座220的后表面稍靠前侧。因此，如图4(a) 、 (b)所示，板簧 部229的后表面位于底座220的后表面和固定盖260的后端缘前侧的规定尺寸G10处。
(弹簧部件280的结构) 在可动模块1的传感器盖180与底座220之间配置有将可动模块1朝着底座220 施力的弹簧部件280。弹簧部件280是俯视呈矩形形状的板簧，是通过对磷青铜、铍铜和非 磁性的SUS类钢材等金属制的薄板进行冲压加工、或者进行使用照相平版印刷术的蚀刻加 工而形成的。 在弹簧部件280中，在四个角落部分形成有与固定体210连结的固定体侧连结部 281。在本实施方式中，固定体侧连结部281固定在构成固定体210的多个部件中的图4 图7所示的后侧限位部件270上。本实施方式中，在弹簧部件280的固定体侧连结部281 上形成有小孔281a，另一方面，在后侧限位部件270后侧的面上的四个角落部分形成有小 突起277a。因此，若在将后侧限位部件270的小突起277a嵌入弹簧部件280的小孔281a 而将弹簧部件280和后侧限位部件270定位后进行粘接或铆接等，则能将固定体侧连结部 281与固定体210连结。 另外，在弹簧部件280的中央部分形成有与可动模块1的传感器盖180连结的大 致矩形的可动模块侧连结部282，在可动模块侧连结部282的中央区域内形成有圆形的孔 282a，该孔282a供传感器盖180的底板部181的朝后方突出的圆形部分186嵌入。该弹簧 部件280中，通过粘接等方法使可动模块侧连结部282固定于传感器盖180的底板部181 的后表面。 弹簧部件280呈万向簧片形状，包括两端与中央的可动模块侧连结部282和四个 固定体侧连结部281连接的四条狭窄的臂部283。在本实施方式中，四条臂部283分别沿着 可动模块侧连结部282的边部朝X轴方向或Y轴方向延伸。此处，在弹簧部件280装设于 带有抖动修正功能的光学单元200的状态下，可动模块侧连结部282位于固定体侧连结部 281的前侧。因此，臂部283将可动模块1朝着底座220的方向施力。 在本实施方式中，四条臂部283均从固定体侧连结部281朝着周向的同一个方向 延伸，并且，四条臂部283彼此以相同的形状和尺寸绕光轴按等角度间隔配置。因此，四条 臂部283均以90度、180度、270度呈旋转对称。 此处，在传感器盖180的后侧，参照图9和图10说明的柔性基板300的第一平板部分310和第二平板部分320配置在弹簧部件280与底座220之间。因此，弹簧部件280 中，在Y轴方向上两个固定体侧连结部281通过梁部284连结，但在X轴方向上没有形成梁 部284，在固定体侧连结部281之间存在缺口 。因此，在Y轴方向上的一侧，可在固定体侧连 结部281之间穿过柔性基板300。 另外，在传感器盖180的底板部181的后表面上，与弹簧部件280的臂部283在Z 轴方向上重叠的部分成为与连接有弹簧部件280的可动模块侧连结部282的区域相比朝前 侧凹陷的凹部181e。因此，传感器盖180的底板部181完全不与臂部283接触，并且，即使 可动模块1摆动、弹簧部件280发生变形时，传感器盖180的底板部181与臂部283也不会接触。(抖动修正用驱动机构的结构) 本实施方式中，如图4、图5、图6和图7所示，作为产生使可动模块1摆动的磁驱 动力的手抖动修正用驱动机构，构成了以支撑机构400为支点使可动模块1绕X轴摆动的 第一手抖动修正用驱动机构250x、以支撑机构400为支点使可动模块1绕Y轴摆动的第二 手抖动修正用驱动机构250y，下面说明上述第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖 动修正用驱动机构250y的结构。 首先，在可动模块1中，在Y轴方向上彼此相对的模块盖160的两个侧板部162 的外表面上保持着构成第一手抖动修正用驱动机构250x的矩形板状的手抖动修正用磁体 240x (第一手抖动修正用磁体)，在X轴方向上彼此相对的另外两个侧板部162的外表面上 保持着构成第二手抖动修正用驱动机构250y的矩形板状的手抖动修正用磁体240y (第二 手抖动修正用磁体)。此处，手抖动修正用磁体240x、240y均由矩形的平板状永磁体形成。 在本实施方式中，手抖动修正用磁体240x、240y由在Z轴方向上排列的两片平板状永磁体 构成，这些平板状永磁体中，外表面侧和内表面侧被磁化成不同的极。另外，在Z轴方向上 排列的两片平板状永磁体中，磁化方向是相反的。至于手抖动修正用磁体240x、240y，也可 在一片永磁体上磁化出两极不同的极性。 另外，在固定体210中，在Y轴方向上彼此相对的固定盖260的两个侧板部262的 内表面上粘接固定有构成第一手抖动修正用驱动机构250x的手抖动修正用线圈230x(第 一手抖动修正用线圈)，在X轴方向上彼此相对的固定盖260的两个侧板部262内粘接固 定有构成第二手抖动修正用驱动机构250y的手抖动修正用线圈230y (第二手抖动修正用 线圈)。上述手抖动修正用线圈230x、230y分别与手抖动修正用磁体240x、240y相对。另 外，手抖动修正用线圈230x、230y的沿Z轴方向的两个有效边部分别与手抖动修正用磁体 240x、240y的在Z轴方向上排列的两片平板状永磁体相对。此处，手抖动修正用线圈230x、 230y的各端部通过柔性基板300或通过其它柔性基板与外部电连接。在固定盖260的侧板 部262上形成有较小的开口部262a，该开口部262a用于在将手抖动修正用线圈230x、230y 固定于侧板部262后进行增强用的粘接剂的涂布等。 这样，本实施方式中，构成了在Y轴方向上的隔着支撑机构400相对的两个部位 形成一对并使可动模块1绕X轴摆动的第一手抖动修正用驱动机构250x，在第一手抖动修 正用驱动机构250x中，两个手抖动修正用线圈230x通过配线连接成在通电时对可动模块 1产生绕X轴的朝向同一个方向的磁驱动力。因此，在对两个手抖动修正用线圈230x通电 时，两个第一手抖动修正用驱动机构250x对可动模块1施加绕穿过支撑机构400的X轴的朝向同一个方向的力矩。另外，本实施方式中，构成了在X轴方向上的隔着支撑机构400相 对的两个部位形成一对并使可动模块1绕Y轴摆动的第二手抖动修正用驱动机构250y，在 第二手抖动修正用驱动机构250y中，两个手抖动修正用线圈230y通过配线连接成在通电 时对可动模块1产生绕Y轴的朝向同一个方向的磁驱动力。因此，在对两个手抖动修正用 线圈230y通电时，两个第二手抖动修正用驱动机构250y对可动模块1施加绕穿过支撑机 构400的Y轴的朝向同一个方向的力矩。 在本实施方式中，模块盖160由磁性体形成，并作为手抖动修正用磁体240x、240y 用的轭起作用。另外，在模块盖160中，后侧端部形成有朝外侧小幅度折弯的弯曲部169，该 弯曲部169起到提高集磁性能的功能。 装设有这样构成的带有抖动修正功能的光学单元200的带摄像头的移动电话机 中，用于对拍摄时的手抖动进行检测的陀螺仪等抖动检测传感器170装设在可动模块1上， 根据该抖动检测传感器170的检测结果，后面参照图15 图17进行说明的控制部800对 手抖动修正用线圈230x和手抖动修正用线圈230y中的一方或双方进行通电，使可动模块 1绕X轴和绕Y轴中的一方或双方摆动。若将该摆动合成，则可使可动模块1相对于XY面 整体摆动。因此，能可靠地修正带摄像头的移动电话等可能发生的所有的手抖动。
此处，抖动检测传感器170装设在可动模块1上。因此，光轴L的抖动直接由抖动 检测传感器170进行检测，从而能高精度地修正抖动。 另外，由于以在可动模块1的后侧构成的支撑机构400为中心使可动模块1摆动， 因此柔性基板300的变形极小。因此，柔性基板300变形时的形状复原力小，能使可动模块 l迅速地摆动。 此处，在将支撑机构400的摆动支点作为基准时，磁力对可动模块1进行作用的磁 力中心位置在Z轴方向上的位置偏离可动模块1的Z轴方向中心。因此，具有第一手抖动 修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y使可动模块1摆动所需的磁驱动 力小的优点。 与此相对，在将支撑机构400的摆动支点作为基准时，若磁力对可动模块1进行作 用的磁力中心位置在Z轴方向上的位置接近可动模块1的Z轴方向中心，则能以极小的变 位使可动模块1大幅度摆动，因此，具有手抖动修正的响应性优良的优点。
(可动模块1用的可动范围限制机构的结构) 图13是应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200中的限制可动模块1的 可动范围的部件的说明图，图13(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d)分别是从前侧观察在可动模块1上配置 后侧限位部件270和前侧限位部件290后的状态的立体图、从后侧观察的立体图、从前侧 观察的分解立体图和从后侧观察的分解立体图。图14是应用本发明的带有抖动修正功能 的光学单元200中的限制可动模块1的可动范围的机构的说明图，图14(a) 、 (b) 、 (c)分别 是从前侧观察应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的在可动模块上配置后侧限位 部件后的状态的俯视图、穿过图l(a)中带有抖动修正功能的光学单元200的角落附近的 Y2-Y2'剖视图、以及穿过图l(a)中带有抖动修正功能的光学单元200的角落附近的X2-X2' 剖视图。 如图4、图5、图6、图7和图13所示，在本实施方式中，在可动模块1的四周配置有 矩形框状的前侧限位部件290和后侧限位部件270，利用这些前侧限位部件290和后侧限位部件270来限制可动模块1在X轴方向上的两个方向、Y轴方向上的两个方向、Z轴方向上 的两个方向、绕X轴的两个方向、绕Y轴的两个方向和绕Z轴的两个方向的可动范围。
首先，如图14(a) 、 (b)、 (c)所示，从前侧观察时，后侧限位部件270在四个角落部 分分别包括内壁272a和内壁272b，内壁272a与在可动模块1的角落部分沿X轴方向和Y 轴方向伸出的突部103在X轴方向的外侧隔开极小的间隙GX1相对，内壁272b与突部103 在Y轴方向的外侧隔开极小的间隙GY1相对。因此，可动模块1在X轴方向上的两个方向 和Y轴方向上的两个方向、绕X轴的两个方向、绕Y轴的两个方向和绕Z轴的两个方向的可 动范围被限制。 接着，如图14 (b) 、 (c)所示，后侧限位部件270包括与突部103在Z轴方向的后侧
相对的板状部274。另外，前侧限位部件290的框部分的角部297与突部103在Z轴方向的
前侧相对。因此，可动模块1在Z轴方向上的两个方向的可动范围被限制。 此处，前侧限位部件290和后侧限位部件270是树脂制的，与金属制时不同，具有
冲击吸收性和振动吸收性。因此，即使可动模块1与前侧限位部件290和后侧限位部件270
抵接，也不会产生不必要的声音和振动。 另外，图4、图5和图12所示的支撑机构400中，底座220的支撑突起227嵌入传 感器盖180的凹部187，本实施方式中，该支撑机构400也限制了可动模块1在X轴方向上 的两个方向和Y轴方向上的两个方向的可动范围。即，如图4所示，在支撑突起227的外周 面与凹部187的内周面之间，在X轴方向上空开极小的间隙GX2，在Y轴方向上空开极小的 间隙GY2。 此外，图4、图5和图12所示的支撑机构400中，底座220的支撑突起227的小突 起227a与凹部187的底部下表面187a抵接，该支撑机构400也限制了可动模块1的朝Z轴 方向后侧的移动。此处，可动模块l因掉落等的冲击而朝Z轴方向的后侧急剧变位时，到可 动模块1的突部103与后侧限位部件270的板状部274抵接为止，小突起227a和凹部187 的底部下表面187a的负载集中，小突起227a和凹部187的底部下表面187a可能会变形。 然而，在本实施方式中，支撑突起227形成于在底座220上形成的板簧部229的前端部，因 此，可动模块1变位到Z轴方向的后侧时，支撑机构400整体沿Z轴方向变位。因此，受到 掉落等的冲击时，即使小突起227a和凹部187的底部下表面187a的负载集中，小突起227a 和凹部187的底部下表面187a也不会变形。 此处，如图4(a) 、 (b)所示，板簧部229位于底座220的后表面和固定盖260的后
端缘前侧的规定尺寸G10处。因此，即使可动模块l因掉落等的冲击而朝Z轴方向的后侧
急剧变位，板簧部229朝后侧变位，板簧部229也不会从底座220的后表面和固定盖260的
后端缘突出到后侧。(手抖动控制的详细说明) 图15是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的手抖动修正的控制方 法的概念图。图16是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的用于进行手抖动 修正的控制部的结构的结构图。图17是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元 的伺服增益的补偿内容的说明图，图17(a) 、 (b)、 (c)是表示应用本发明的带有抖动修正功 能的光学单元的伺服增益补偿前的开环频率特性的说明图、表示伺服增益补偿后的频率特 性的说明图、以及表示在其它条件下补偿伺服增益时的频率特性的说明图。在图17(a)中，Tl表示增益特性，T2表示相位特性。 如图1(c)所示，本实施方式的带有抖动修正功能的光学单元200装设在移动电话 机等设备500上，用于进行拍摄。因此，由于按下快门时的手抖动，可能会产生绕X轴的纵 向抖动，并产生绕Y轴的横向抖动。 因此，本实施方式中，如图15所示，将由双轴陀螺仪形成的抖动检测传感器170装 设于可动模块200本身，控制部800对第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正 用驱动机构250y进行闭环控制，以抵消由抖动检测传感器170检测出的抖动。即，作为抖 动检测传感器170使用的陀螺仪不在正负双电源中使用而在+3V和+5V等这样的单电源中 使用时，从抖动检测传感器170输出的角速度信号从+1.5V等这样的中点电位朝(+)、(-) 方向振摆，从而输出与方向和大小成比例的信号。因此，即使在没有抖动的状态下，从抖动 检测传感器170输出的角速度信号也不会成为"零"(伏特)，而是以中点电位进行输出。因 此，若控制部800将第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y 控制成使从抖动检测传感器170输出的角速度信号成为对抖动检测传感器170施加的电压 的中点电位，则可将第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y 闭环控制成将由抖动检测传感器170检测出的抖动抵消。 其结果是，控制部800将第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱 动机构250y闭环控制成使由抖动检测传感器170检测出的角速度信号的变位成为零。因 此，控制部800即使不将从抖动检测传感器170输出的俯仰方向的角速度信号、偏转方向的 角速度信号积分来求解可动模块3的角变位量，也能根据从抖动检测传感器170输出的俯 仰方向的角速度信号、偏转方向的角速度信号，对第一手抖动修正用驱动机构250x和第二 手抖动修正用驱动机构250y输出手抖动修正用的驱动信号。 该控制部800中，从带有抖动修正功能的光学单元200的外部(光学设备主体)输 出指令信号，根据该指令信号执行手抖动控制。该指令信号与拍摄动作连动地被输出。作 为具体时刻，有快门按钮等开始拍摄开关被压入一半之际指令信号被输出时；开始拍摄 开关被压入一半、自动对焦动作完成之际指令信号被输出时；开始拍摄开关被深深压入之 际指令信号被输出时。另外，有时也在被照相机取入的视频由监视器部显示的期间始终执 行手抖动修正。 为了进行上述控制，在本实施方式的带有抖动修正功能的光学单元200中构成的 控制部800具有图16(a)、(b)所示的结构。控制部800由绕X轴(俯仰方向)的手抖动修 正用和绕Y轴(偏转方向)的手抖动修正用的两组控制部构成，但两组控制部800具有相 同的结构。因此，下面的说明中，不对这些控制部加以区别地进行说明。
图16 (a) 、 (b)所示的控制部800大致包括控制电路810和手抖动修正用的驱动电 路890，可动模块3因手抖动(干扰噪声)而抖动时，抖动检测传感器170将与该抖动对应 的角速度信号朝控制电路810输出。控制电路810将由抖动检测传感器170检测出的角速 度信号变换成手抖动修正用的控制信号，并朝驱动电路890输出。驱动电路890根据控制 信号生成驱动信号，并朝第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构 250y供给。 控制电路810大致具有A/D变换电路820、增益调整电路840、相位补偿电路850 和D/A变换电路860。在该控制电路810中，抖动检测传感器170检测出的角速度信号在由A/D变换电路820变换成数字信号后，由增益调整电路840和相位补偿电路850变换成由数字信号构成的控制信号，之后，由D/A变换电路860变换成由模拟信号构成的控制信号，朝驱动电路590输出。由抖动检测传感器170输出的角速度信号为数字信号时，不使用A/D变换电路820。另外，控制电路810有时也包括从抖动检测传感器170检测出的角速度信号中除去直流成分的高通滤波器(未图示)。无论是哪种情况，均不包括根据从抖动检测传感器170输出的角速度信号来计算可动模块3的角变位量的积分电路。
例如像图l(a)中用点划线表示的那样，该控制部800构成于安装在从可动模块3引出的柔性基板300上的集成电路900内。另外，控制部800也可与图4、图5和图9等所示的抖动检测传感器170收容在共用的封装体内，这种情况下，抖动检测传感器170和控制部800构成为混合集成电路等集成电路。 本实施方式中，可动模块3与固定体210通过弹簧部件280连接，因此，会受到由弹簧和质量确定的弹簧部件280的机械方面的固有谐振频率的影响。另外，陀螺仪中，振子具有固有的谐振频率，为了提高科氏力的检测灵敏度，该振子的谐振频率一般是几十kHz的较高的值，但像图17(a)中用直线T1表示的那样，激励侧和检测侧的谐振频率之差、即失调频率(100Hz)会成为与弹簧系统的谐振的谐振频率同级的值。另外，弹簧部件280的谐振频率与手抖动修正的对象频率即1 15Hz重叠时，会产生谐振。 因此，本实施方式中，首先将弹簧部件280的谐振频率设定为适当的值、例如60Hz。因此，本实施方式中，在将控制部800控制第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y时的控制信号的频率设为fl、将弹簧部件280的谐振频率设为f2、将抖动检测传感器170 (陀螺仪)的失调频率设为f3时，控制信号的频率fl (1 15Hz)、弹簧部件的谐振频率f2和陀螺仪的失调频率f3满足这样的条件fl < f2 < f3。
另外，若控制部800控制第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y时的增益交点接近弹簧部件280的谐振频率、抖动检测传感器170(陀螺仪)的失调频率，则会受到弹簧部件280的谐振频率、抖动检测传感器170 (陀螺仪)的失调频率的影响。因此，本实施方式的控制电路810中，在A/D变换电路820的后级设置调整伺服增益的数字低通滤波器830，使伺服增益的频率特性成为如图17(b)所示，使陀螺仪的失调频率f3附近的增益急剧下降。因此，在控制部800控制第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y时的伺服增益的频率特性中，增益交点P满足这样的条件f2 <增益交点< f3。因此，到弹簧部件280的谐振频率f2为止能在大范围内确保必要的增益，相对于弹簧部件谐振能起到主动阻尼器的作用，并且，在陀螺仪的失调频率f3以上的频率域内，增益为-6dB以下。根据该结构，能在不受弹簧部件280的谐振频率、抖动检测传感器170 (陀螺仪)的失调频率的影响的情况下修正可动模块3的手抖动。
数字低通滤波器830也可如图17(c)所示地补偿伺服增益的频率特性。即，在伺服增益的频率特性中，也可将增益交点P设定成满足这样的条件增益交点< f2 < f3。该结构中，在弹簧部件的谐振频率f2以上的频率域内，增益为-6dB以下。因此，能在不受弹簧部件280的谐振频率、抖动检测传感器170 (陀螺仪)的失调频率的影响的情况下修正可动模块3的手抖动。
(本实施方式的主要效果) 如上所述，本实施方式中，对抖动修正用驱动机构(第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y)进行控制，以抵消由抖动检测传感器170 (陀螺 仪)检测出的抖动。例如，对抖动修正用驱动机构(第一手抖动修正用驱动机构250x和第 二手抖动修正用驱动机构250y)进行控制，以使与从抖动检测传感器170(陀螺仪)输出的 手抖动对应的角速度信号的变位成为零。因此，不必对角速度信号进行积分来求解角变位 量，修正的响应性优良。另外，像对抖动修正用驱动机构进行控制等以使从陀螺仪输出的角 速度信号的变位成为零那样，对抖动修正用驱动机构进行控制来抵消由陀螺仪检测出的抖 动，因此，能直接进行闭环控制。因此，不必利用其它传感器等来检测可动模块的角度并进 行控制以使变位与指令值之差成为零，能简化控制系统的结构。因此，零件数可减少，能实 现带有抖动修正功能的光学单元的低成本化。
[其它实施方式]
(控制方式的变形例) 图18是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的其它手抖动修正的控 制方法的概念图。图16是表示应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元的用于进行手 抖动修正的控制部的结构的结构图。图15所示的实施方式中，对抖动修正用驱动机构(第 一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y)进行控制，以使与从抖 动检测传感器170(陀螺仪)输出的手抖动对应的角速度信号本身的变位成为零。但是，也 可如图18所示，在控制部800中追加积分电路，对抖动修正用驱动机构进行控制，以使与从 抖动检测传感器170 (陀螺仪)输出的手抖动对应的角速度信号本身的变位成为零，并对抖 动修正用驱动机构进行控制，以使与从抖动检测传感器170 (陀螺仪)输出的手抖动对应的 角速度信号的积分值(可动模块3的角变位量)成为零。 上述结构中，将使用角速度的手抖动修正和使用角变位量的手抖动修正的反馈比 设定成规定的条件。因此，能基于使用角速度的手抖动修正进行迅速的控制，并且，对于该 控制无法修正的部分，能通过使用角变位量的控制进行弥补。
(手抖动修正用驱动机构的结构) 上述实施方式中，作为手抖动修正用驱动机构，对可动模块1设置了第一手抖动 修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y两者，但也可以这样将本发明应 用于仅设置第一手抖动修正用驱动机构250x和第二手抖动修正用驱动机构250y中的一个 的结构以仅修正用户使用时容易产生手抖动的方向的抖动，在支撑突起227的两侧仅设置 以两个为一对的第一手抖动修正用驱动机构250x或第二手抖动修正用驱动机构250y。这 种情况下，采用将柔性基板300的引出方向限定于Y轴方向的结构即可。
上述实施方式中，采用的是这样的结构第一手抖动修正用驱动机构250x和第二 手抖动修正用驱动机构250y的任一个中，均是在可动体侧即可动模块1侧保持磁体(手抖 动修正用磁体240x、240y)，在固定体210侧保持线圈(手抖动修正用线圈230x、230y)，但 也可采用这样的结构在可动体侧即可动模块1侧保持手抖动修正用线圈，在固定体210侧 保持手抖动修正用磁体。 [ono](施力部件的结构) 上述实施方式中，作为施力部件，使用了包括彼此朝周向的同一个方向直线延伸 的多条臂部287的弹簧部件280，但只要是多条臂部287朝同一个方向延伸的结构，则也可 采用臂部287边弯曲边延伸的结构。
上述实施方式中，作为用于将可动模块1朝着底座220施力的施力部件，仅使用了 弹簧部件280，但作为该施力部件，也可使用通过磁力作用将可动模块1朝着底座220施力 的磁力弹簧、通过机构将可动模块1朝着底座220施力的弹簧部件。另外，作为磁力弹簧，采 用在固定体210上的手抖动修正用磁体240x、240y的后侧配置磁性体的结构。这样构成时， 能可靠地维持可动模块1被支撑机构400支撑的状态。另外，在手抖动修正用驱动机构停 止驱动的中立期间，仅利用磁力弹簧将可动模块1朝着底座220施力，至于弹簧部件280，能 使其处于不产生作用力的非变形状态。若这样构成，则在可动模块1摆动时，弹簧部件280 变形，发挥作用力。即，在可动模块1不摆动的期间，弹簧部件280保持平坦形状。因此，能 有效地利用弹簧部件280受到的力与弹簧部件280的变形量具有线性度的部分，因此，能使 可动模块1适当摆动，能可靠地进行手抖动修正。 本发明中，较为理想的是在弹簧部件280中，在臂部283与固定侧连结部281的连 接部分、臂部283与可动模块侧连结部282的连接部分、或者臂部283整体固接有凝胶材 料、弹性片材等振动吸收材，若采取这样的对策，则在使可动模块1摆动时能使臂部283的 振动迅速停止，因此，也能使可动模块1的振动迅速停止。
(摆动支撑部的结构) 在上述实施方式中，在支撑突起227的前端形成有小突起227a，但也可将支撑突 起227整体形成为半球状。另外，上述实施方式中，在底座220上形成有支撑突起227，在传 感器盖180上形成有凹部187，但也可在传感器盖180上形成支撑突起，在底座220上形成 承接支撑突起的凹部。 [one](支撑机构的结构) 另外，将可动模块1支撑成能以与被拍摄体侧相反的一侧为中心进行摆动时，作 为枢轴部的代替，也可将从与被拍摄体侧相反的一侧朝着被拍摄体侧延伸的多根吊索作为 摆动支撑部使用，并利用该多根吊索将可动模块l支撑成能摆动。这样的结构时，即使不设 置规定可动模块1的摆动中心的枢轴部等，也能将可动模块1支撑成能摆动。
此外，也可不使用枢轴部，而使用一片或多片图6所示的板簧状的弹簧部件280等 将可动模块1支撑成能摆动。这样的结构时，也与使用吊索时一样，即使不设置规定可动模 块1的摆动中心的枢轴部等，也能将可动模块1支撑成能摆动。采用该结构时，在用一片板 簧状的弹簧部件280来支撑可动模块1的情况下，可动模块1以与弹簧部件280连接的部 位为中心进行摆动。例如，在可动模块1的光轴方向的端部连接弹簧部件280时，可动模块 1以该端部附近为中心进行摆动。另外，在可动模块l的光轴方向的中间部分连接弹簧部件 280时，可动模块1以该中间部分附近为中心进行摆动。与此相对，在可动模块1上的在光 轴方向上分离的两个部位分别连接两片板簧状的弹簧部件280时，可动模块1以可动模块 1上的连接有两片弹簧部件280的部位之间的位置为中心进行摆动。
(其它结构) 上述实施方式中，将本发明应用于使用透镜驱动用线圈30s、30t呈四角筒状、透 镜驱动用磁体17呈平板状的透镜驱动模块la的带有抖动修正功能的光学单元200，但也可 将本发明应用于使用透镜驱动用线圈30s、30t呈圆筒状、壳体18呈四角筒状且在壳体18 的角落部分配置有透镜驱动用磁体17的可动模块的带有抖动修正功能的光学单元。
上述实施方式中，说明的是将本发明应用于带摄像头的移动电话机所使用的带有抖动修正功能的光学单元200的例子，但也可说明将本发明应用于薄型数码照相机等所使用的带有抖动修正功能的光学单元200的例子。另外，上述实施方式中，说明的是可动模块1中除了透镜121和摄像元件15以外还在支撑体2上支撑有沿光轴L的方向以磁方式对包括透镜121的移动体3进行驱动的透镜驱动机构5的例子，但也可将本发明应用于可动模块1没有装设透镜驱动机构5的定焦点型的带有抖动修正功能的光学单元。
上述实施方式中，通过磁方式的驱动来进行手抖动修正，但除了上述方式以外，根据其用途，可选择采用音圈方式、压电元件(压电)方式、高分子致动器方式、步进电动机方式等适当最佳的方式。 此外，应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200除了固定在移动电话机和数码照相机等上以外，还可通过固定在冰箱等以一定间隔具有振动的装置内而实现远距离操作，在外出的目的地、例如买东西时，还能用于获取冰箱内部的信息的服务。该服务中，由于是带有稳定姿势的装置的照相机系统，因此即使冰箱存在振动，也能发送稳定的图像。另外，也可将本装置固定于儿童、学生的书包、背包或帽子等走读时安装的设备。这种情况下，若以一定间隔拍摄周围的形态并朝预先确定的服务器传输图像，则保护者等通过远距离地观察该图像，能确保孩子的安全。该用途中，即使未察觉照相机而在移动时存在振动，也能拍摄清晰的图像。另外，若除了照相机模块以外还装设GPS，则还能同时获取对象人员的位置，万一发生事故时，能瞬间进行场所和状况的确认。此外，若将应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200装设于汽车上的能拍摄前方的位置，则能作为行驶记录仪使用。另外，也可将应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200装设于汽车上的能拍摄前方的位置，以一定间隔自动拍摄周边的图像，并朝确定的服务器自动传输。另外，通过与汽车导航的VICS(VehicleInformation and Communication System/道路交通信息通信系统)等的拥堵信息连动地发送上述图像，能更详细地提供拥堵的状况。根据该服务，与汽车装设的行驶记录仪一样，无意中路过的第三者记录事故产生时等的状况，还能应用于状况的实地调查。另外，能在不受汽车振动影响的情况下获取清晰的图像。该用途中，在接通电源时，对控制部800输出指令信号，根据该指令信号，开始手抖动控制。 另外，应用本发明的带有抖动修正功能的光学单元200也可应用于激光笔、携带用和车载用的投影显示装置和直视型显示装置等射出光的光学设备的抖动修正。另外，也可应用于天文望远镜系统或双筒望远镜系统等，以便在高倍率下观察时不使用三脚架等辅助固定装置就能进行观察。另外，作为手有疾患而无法停止颤抖的残疾人的辅助器具，通过将文具或勺子等作为可动部，能辅助生活。此外，通过作为狙击用的来福枪或战车等的炮管，相对于触发时的振动能实现姿势的稳定化，因此，能提高命中精度。
权利要求
一种带有抖动修正功能的光学单元，具有可动模块，该可动模块至少装设有光学元件；固定体，该固定体支撑所述可动模块；抖动检测传感器，该抖动检测传感器对所述可动模块的抖动进行检测；抖动修正用驱动机构，该抖动修正用驱动机构根据所述抖动检测传感器的检测结果使所述可动模块在所述固定体上摆动，从而修正该可动模块的抖动；以及控制部，该控制部根据所述抖动检测传感器的检测结果来控制所述抖动修正用驱动机构，其特征在于，所述抖动检测传感器是装设于所述可动模块的陀螺仪，所述控制部对所述抖动修正用驱动机构进行控制，以抵消由所述陀螺仪检测出的抖动。
2. 如权利要求1所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于， 所述可动模块与所述固定体通过弹簧部件连接，将所述控制部控制所述抖动修正用驱动机构时的控制信号的频率设为fl、将所述弹簧 部件的谐振频率设为f2、并将所述陀螺仪的失调频率设为f3时，所述控制信号的频率fl、 所述弹簧部件的谐振频率f2和所述陀螺仪的失调频率f3满足这样的条件fl < f2 < f3。
3. 如权利要求2所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，所述控制信号的 频率f3被数字低通滤波器抑制，该数字低通滤波器是针对将从所述陀螺仪输出的角速度 信号数字信号化后得到的数字信号而设置的。
4. 如权利要求2所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，控制所述抖动修 正用驱动机构时的伺服增益的开环频率特性中，增益交点满足这样的条件f2 <增益交点< f3。
5. 如权利要求2所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，控制所述抖动修正用驱动机构时的伺服增益的开环频率特性中，增益交点满足这样的条件fl <增益交点< f2。
6. 如权利要求1所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，所述控制部还根 据从所述陀螺仪输出的角速度信号来求解所述可动模块的角变位量，并对所述抖动修正用 驱动机构进行控制，以抵消所述角变位。
7. 如权利要求1所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，所述控制部构成 于安装在从所述可动模块引出的柔性基板上的集成电路。
8. 如权利要求1所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，所述控制部和所 述陀螺仪被收纳在同一封装体内。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，根据 来自外部的指令信号开始所述控制部的控制。
10. 如权利要求1至8中任一项所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于， 所述光学元件是透镜，在所述可动模块上，在所述透镜的后侧装设有摄像元件。
11. 如权利要求10所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，在对开始拍摄开关进行操作时执行所述控制部的控制。
12. 如权利要求IO所述的带有抖动修正功能的光学单元，其特征在于，在所述摄像元 件通过所述透镜进行摄像的期间，始终进行所述控制部的控制。
13. —种抖动修正控制方法，是带有抖动修正功能的光学单元的抖动修正控制方法，所述带有抖动修正功能的光学单元具有可动模块，该可动模块装设有光学元件； 固定体，该固定体支撑所述可动模块；抖动检测传感器，该抖动检测传感器对所述可动模块的抖动进行检测；以及 抖动修正用驱动机构，该抖动修正用驱动机构根据所述抖动检测传感器的检测结果使 所述可动模块在所述固定体上摆动，从而修正该可动模块的抖动， 所述抖动修正控制方法的特征在于， 所述抖动检测传感器是装设于所述可动模块的陀螺仪，对所述抖动修正用驱动机构进行控制，以抵消由所述陀螺仪检测出的抖动。
全文摘要
一种能以简单的控制方式迅速地修正手抖动的带有抖动修正功能的光学单元和抖动修正控制方法。在带有抖动修正功能的光学单元(200)中，控制部(800)对抖动修正用驱动机构(第一手抖动修正用驱动机构(250x)和第二手抖动修正用驱动机构(250y))进行控制，以抵消由抖动检测传感器(170)(陀螺仪)检测出的抖动。另外，控制部(800)中，利用数字低通滤波器(830)来调整增益，因此，不会引起振荡等。
文档编号G02B26/10GK101726852SQ20091020805
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月19日 优先权日2008年10月20日
发明者南泽伸司, 唐沢敏行, 宫崎清史, 柳泽克重, 武居勇一, 武田正, 石原久宽, 长田章弘 申请人:日本电产三协株式会社