相机驱动装置的制作方法

专利名称：相机驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够使包含摄像元件的相机部向摇摄(偏摆)方向及倾转(俯仰)方向倾斜、且能够使该相机部以透镜的光轴为中心进行旋转(回旋)的相机驱动装置
背景技术：
近年市售的摄像机或数码相机大多设有对手抖引起的摄影图像的图像抖动进行修正的手抖修正装置。该手抖修正装置使透镜、透镜镜筒、反射镜或摄像元件等相对于相机的光轴倾斜，或使上述元件在与光轴正交的平面上进行二维移动。例如，专利文献1公开了具有利用一点对透镜镜筒进行弹性支承，且使透镜镜筒相对于光轴倾斜的结构的抖动修正机构。专利文献2公开了利用枢轴结构对反射镜进行支承，并使反射镜相对于光轴倾斜的手抖修正装置。而且，专利文献3公开了利用三点对球状的透镜镜筒进行支承，使透镜镜筒沿着光轴移动并倾斜的摄像透镜单元。在先技术文献专利文献专利文献1日本特开2006-53358号公报专利文献2日本特开平11-220651号公报专利文献3日本特开2008-58391号公报

发明内容
发明要解决的课题通常，人静止进行摄影时发生的手抖角度为士0. 3度左右，而且其产生频率分量为20 30Hz左右。而且，手抖修正控制需要在IOHz左右的频带中进行。如此，当摄影者在静止的状态下进行摄像机或数码相机的摄影时，手抖角度比较小，而且，用于控制的频率也比较低。因此，在对静止时的手抖所引起的摄影图像的图像抖动进行修正的以往的相机驱动装置中，使构成相机驱动装置的各部(透镜、透镜镜筒、反射镜、摄像元件等)相对于透镜的光轴倾斜的倾斜角度或使上述元件在与光轴正交的平面上进行二维直线移动的移动量微少，尽管如此，也能实现良好的手抖修正。然而，在摄影者移动并进行活动图像或静止图像的摄影的移动摄影时，发生的图像的抖动(以下，有时称为移动抖动。移动抖动中也包括手抖。)的角度例如为士 10度以上，为了对移动抖动进行修正，需要在50HZ左右的频带中进行控制。如此，在图像的抖动角度增大，以更高的频率进行控制时，在以往的相机驱动装置中，对结构要素进行支承的支承系统及对结构要素进行驱动的驱动系统的结构方面存在课题。例如，专利文献1的装置适合于使透镜镜筒以微小的角度倾斜的情况，但以超过士 10度那样的大角度使透镜镜筒倾斜时，支承的弹性体会发生塑性变形。而且，当倾斜的角度增大时，基于弹性体的弹簧常数的负载变得非常大，弹性体的固有振动的振幅增大系数⑴值)也增大。其结果是，修正控制的相位特性或增益特性恶化，在上述的频带中难以进行修正控制。专利文献2的装置为了对图像的抖动进行修正，而驱动反射镜。然而，在摄像机或数码相机具备广角透镜系统时，若在光学系统设置反射镜，则反射镜在光学系统中成为大的结构要素。因此，对于希望反射镜小型化的摄像机或数码相机而言难以说是适当的解决方法。而且，由于利用磁吸引力对反射镜进行枢轴支承，因此由于振动或冲击等干扰，反射镜可能会脱落。专利文献3的透镜单元由于具备球状的透镜座，因此能够以大角度使透镜座倾斜。然而，由于透镜座与设置在其外侧的座相接触的部分的旋转半径大，因此对可动单元的摩擦负载增大，动作移动距离增大。其结果是，当倾斜角度增大时，接触摩擦负载的变动增大，难以进行准确的控制。而且，未准确地控制透镜座与设置在外侧的座之间的间隔时，难以准确地控制透镜座的倾斜角度。根据这些部件的加工精度的不同，可能会发生机械性的松动，给可动单元的频率响应特性带来障碍。另外，专利文献1至3的装置不具备使透镜等结构要素以相机部的光轴为中心旋转的结构。此外，当相机部的旋转方向或驱动方向增加或旋转角度增大时，搭载于可动部的相机部与设置于固定部的电源或图像处理电路的距离较大地变化，或从电源、图像处理电路观察到的相机部的方位较大地变化。因此，在利用配线将相机部与电源、图像处理电路电连接时，配线的应力会妨碍可动部的旋转动作，或者由于可动部反复旋转而配线反复受到应力，可能会发生断线。另外，为了避免受到较大的应力而使配线具有充分的挠性时，配线需要弯曲的空间，配线用的空间增大而装置变得大型化。本发明的目的在于解决此种现有技术的课题的至少一个，实现能够使相机部沿着 3轴方向旋转的相机驱动装置。用于解决课题的手段本发明提供一种相机驱动装置，具备相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述透镜的透镜镜筒；固定单元，其具有突起部，该突起部的至少一部分由磁性体构成，且该突起部具备局部球面形状；可动单元，其搭载所述相机部，具有对所述磁性体产生磁吸引力的吸附用磁铁及在所述磁吸引力的作用下供所述突起部游嵌接触的圆锥形状的接触面，且相对于所述突起部的所述球面的球心自如地转动；摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜； 旋转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的光轴为中心旋转的旋转方向旋转；检测器，其检测所述相机部相对于所述固定单元的向所述摇摄及倾转方向的倾斜角度及沿着所述旋转方向旋转的所述相机部的旋转角度；配线，其将所述相机部和外部电路连接，并呈螺旋状卷绕于所述突起部。在一优选的实施方式中，所述配线包括至少两个柔性印制配线板，所述至少两个柔性印制配线板相对于所述可动单元处于中立位置时的所述光轴具有轴对称的结构。在一优选的实施方式中，所述检测器包括检测所述相机部相对于所述固定单元的向所述摇摄及倾转方向的倾斜角度的第一检测部；检测沿着所述旋转方向旋转的所述相机部的旋转角度的第二检测部。在一优选的实施方式中，所述第一检测部包括固定于所述固定单元的第一磁传感器，所述第一磁传感器检测设置于所述可动单元的所述吸附用磁铁的倾斜引起的磁力变化，并算出所述相机部的所述摇摄及倾转方向的二维的倾斜角度。在一优选的实施方式中，所述第二检测部包括固定于所述固定单元的一对旋转检测用磁铁和在所述至少两个柔性印制配线板分别安装的一对第二磁传感器，所述一对第二磁传感器检测与所述旋转检测用磁铁的相对旋转移动引起的磁力变化，并算出所述相机部的旋转角度。在一优选的实施方式中，所述一对第二磁传感器及所述一对旋转检测用磁铁在与所述光轴正交的平面且通过所述球心的直线上，分别相对于所述球心对称地配置。在一优选的实施方式中，所述一对旋转检测用磁铁具有在与所述透镜的光轴正交的平面且通过所述球心的直线上被磁化成彼此反向的两个磁极，且所述两个磁极沿着以所述光轴为中心的圆的圆周方向排列。在一优选的实施方式中，所述配线在与所述相机部连接的一侧的端部附近具有倒角形状或折弯形状。在一优选的实施方式中，相机驱动装置还具备脱落防止构件，该脱落防止构件具有在所述光轴方向上与所述可动单元隔开规定的空隙配置的脱落防止限制部，且固定于所述固定单元。发明效果根据本发明的相机驱动装置，由于通过设置于可动单元的具有圆锥形状的接触面和至少一部分由磁性体构成且具有球面的至少一部分的形状的突起部来构成枢轴支承结构，因此能够使可动单元相对于固定单元以球面的球心为中心自如地旋转。而且，通过吸附用磁铁产生的磁吸引力来维持突起部与接触面接触的状态，因此能够与可动单元的旋转状态无关地使枢轴支承的负载恒定。而且，在脱落防止限制部的作用下，即使可动单元从外部受到冲击，可动单元也不会脱落，从而能够复位成突起部与接触面接触的状态。另外，通过将连接设置于可动单元的相机部与设置于固定单元的电路部的配线呈螺旋状卷绕于突起部，而能够节省空间且较多地确保配线的弯曲富余度，不会妨碍可动单元向三轴方向自如转动的动作，能够实现顺畅的旋转动作。而且，能够节省空间地缠绕配线构件，因此能够实现相机驱动装置的小型化。另外，配线包括一对柔性印制配线板，具有相对于轴10呈轴对称的结构，由此，通过使可动单元沿着摇摄方向及倾转方向旋转，而即使在从处于中立状态的光轴10观察而向任何的方位倾斜的情况下，一对柔性印制配线板产生的弹性力也都以大致相等的力作用于可动单元而使可动单元返回中立位置，从而将可动单元保持在中立位置。因此，在将可动单元保持在中立位置时，无需使多余的补偿电流始终通电，因此能够减少消耗电力。另外，在一对柔性印制配线板上对称配置检测旋转方向的旋转角度的磁传感器， 由此，通过利用了差动的旋转检测，能够消除可动单元沿着摇摄方向和倾转方向转动时产生的串扰输出，在可动单元的可倾斜的范围内，能够仅抽出并检测旋转方向的角度。而且， 在以光轴为中心的小圆周上设置旋转方向的角度检测机构来缩小旋转检测距离，由此，作
6为装置能够实现省空间化。因此，根据本发明，可实现一种能够以比以往大的角度使相机部在摇摄方向和倾转方向上倾斜，而且，也能够使相机部沿着旋转方向旋转，能够在宽带域的频率区域中实现良好的抖动修正控制，能够修正移动抖动引起的图像抖动的小型且牢固的相机驱动装置。


图1是表示本发明的相机驱动装置的一实施方式的分解立体图。图2是从上方观察实施方式的相机驱动装置而得到的立体图。图3是从上方观察将相机部100和脱落防止构件201取下后的状态的实施方式的相机驱动装置而得到的立体图。图4是从上方观察将相机部100和脱落防止构件201取下后的状态的实施方式的相机驱动装置而得到的俯视图。图5是实施方式的相机驱动装置中的除相机部100之外的可动单元的立体图。图6是实施方式的相机驱动装置中的除相机部100之外的可动单元的分解立体图。图7是实施方式的相机驱动装置的在包含光轴10及倾转方向旋转轴11的平面处的剖视图。图8是实施方式的相机驱动装置的在包含光轴10和直线17的平面处的局部剖视图。图9是从上方观察将相机部100和脱落防止构件201取下后的状态的实施方式的相机驱动装置所得到的分解立体图，表示旋转方向的驱动原理。图10是使相机部向摇摄方向倾斜角度θ的状态的在包含光轴10及摇摄方向旋转轴12的平面处的剖视图。图11是表示实施方式的相机驱动装置的旋转方向的旋转检测部的分解立体图。图12是实施方式的相机驱动装置的旋转方向的旋转检测部的在包含光轴10及倾转方向旋转轴11的平面处的剖视图，是旋转方向的旋转检测部附近的结构的在包含光轴 10及直线13的平面处的剖视图。图13是实施方式的相机驱动装置的图12中的A-A线剖视图。
具体实施例方式以下，说明本发明的相机驱动装置的一实施方式。图1是表示本发明的相机驱动装置的一实施方式的相机驱动装置165的分解立体图，图2是从斜上方观察相机驱动装置 165而得到的立体图。图3是从斜上方观察将一部分的结构要素(相机部100和脱落防止构件201)取下后的状态的相机驱动装置165而得到的立体图。图4是从上方观察图3的状态的相机驱动装置165而得到的俯视图。图5是从斜上方观察除相机部100之外的可动单元而得到的立体图。图6是表示除相机部100之外的可动单元的简要结构的分解立体图。图7是相机驱动装置165的在包含光轴10及倾转方向旋转轴11的平面处的局部剖视图。图8是相机驱动装置165的在包含光轴10及直线17 (与倾转方向旋转轴11成45 度)的平面处的局部剖视图。图9是将相机部100及脱落防止构件201取下后的相机驱动装置165的分解立体图，表示旋转方向的驱动原理。参照这些图，说明相机驱动装置165的主要结构。相机驱动装置165具备相机部100、对相机部100进行支承的可动单元、固定单元、 及配线310’。可动单元相对于固定单元沿着以透镜的光轴10为中心旋转的旋转方向22、 以倾转方向旋转轴11为中心旋转的倾转方向21及以摇摄方向旋转轴12为中心旋转的摇摄方向20自如地旋转。如图1所示，相机部100拍摄被摄体，生成被摄体像的电信号。更具体而言，相机部100包括摄像元件(未图示)、具有使被摄体像成像在摄像元件的摄像面上的光轴10的透镜(未图示)、保持透镜的透镜镜筒(未图示)，并且，相机部100将形成在摄像元件的摄像面上的图像转换成电信号。固定部单元包括基体200和突起部202。如图7所示，突起部202形成为具有处于光轴10的轴上的球心202A的球面的至少一部分的形状。以下，将具有球面的至少一部分的形状的部分称为局部球面。如图1及图7所示，突起部202固定于基体200。另外，突起部202的至少一部分由磁性体构成。突起部202成为在基体200侧具有开口部202F的圆筒状的结构，而且在突起部202的光轴10的轴上的前端部分具有前端开口部202H。在突起部202的前端部分上， 从开口部202F插入的第一磁传感器501内设在光轴10的轴上，第一磁传感器501的上部在前端开口部202H的区域中开放。构成可动单元的中心部分的可动部102具有固定在固定面102D上的吸附用磁铁 404和接触面102C。接触面102C是圆锥形状的内侧面，以前端位于上方的方式配置在可动部102。吸附用磁铁404位于圆锥形状的前端附近，且配置在可动部102的上部。可动部 102优选由树脂材料等非磁性材料构成。如图7所示，固定单元的突起部202插入到可动部102的圆锥形状的接触面102C 所形成的空间内。由于突起部202的一部分由磁性体构成，因此在设于上部的吸附用磁铁 404的磁吸引力F的作用下，突起部202与接触面102C接触并游嵌。优选，对相机部100进行支承的可动单元的重心在由固定单元的突起202支承的状态下与球心202A —致。由此，可动部102的圆锥状的接触面102C与突起部202的局部球面进行接触，且可动部102相对于球面的球心202A自如地旋转。更具体而言，如图1所示，能够进行摇摄方向20和倾转方向21这两种倾斜方向的旋转及旋转方向22的旋转，该摇摄方向20的旋转以与光轴10正交且通过球心202A的摇摄方向旋转轴12为中心旋转，该倾转方向21的旋转以与光轴10及摇摄方向旋转轴12正交的倾转方向旋转轴11为中心旋转，该旋转方向22的旋转以透镜光轴10为中心旋转。如此，根据本实施方式，对相机部100进行支承的可动单元被固定单元支承为以球心202A为中心旋转自如，且对相机部100进行支承的可动单元的重心与球心202A —致。 因此，能够减少摩擦所产生的负载，在驱动频率区域中能大幅地抑制机械共振。另外，吸附用磁铁404不被转动角度影响，以恒定的磁吸引力F对突起部202与圆锥状的接触面102C之间附加恒定的垂直阻力。因此，抑制转动角度引起的摩擦负载的变动，在驱动频率区域中能够实现良好的相位·增益特性。另外，若突起部202的表层部分由树脂构件(未图示)覆盖，则能够进一步减少接触的圆锥状的接触面102C与突起部202的摩擦，从而能够实现耐磨损性优异的支承结构。相机驱动装置165优选具备脱落防止结构，以免可动单元从固定单元脱落。具体而言，如图1、图2、图7所示，环状的脱落防止构件201经由四个连结构件210而固定于固定单元的基体200。如图1所示，脱落防止构件201包括朝向环的中心即光轴10延伸的四个突起状的脱落防止限制部201A。四个脱落防止限制部201A构成两对。如图8所示，脱落防止限制部20IA配置成与可动部102的一部分在光轴10方向上隔开规定的空隙50。脱落防止限制部201A通过与可动部102抵接，而防止可动单元旋转到规定的角度以上，或者在由于来自外部的冲击而可动单元的接触面102C离开了突起部202 时，防止可动单元从固定单元脱离。如图1所示，四个脱落防止限制部201A沿着与摇摄方向旋转轴12及倾转方向旋转轴11成45度的角度的直线13及直线17方向各配置一对。具体而言，在直线13及直线 17上，各一对脱落防止限制部201A隔着光轴10对称配置。可动单元向摇摄方向20和倾转方向21分别倾斜了角度θ时，与摇摄方向旋转轴 12及倾转方向旋转轴11成45度的角度的直线13及直线17方向上的可动单元的旋转角度成为(V 2Χ θ )以上。因此，通过在这些方向上设置限制倾斜角度的脱落防止限制部201Α， 而限制可动单元的转动或由于来自外部的冲击而可动单元沿着光轴10方向移动最大的部分的变位，从而能够可靠地防止可动单元的脱落。另一方面，仅向摇摄方向20及倾转方向21中的一方倾斜了角度θ时，倾斜引起的可动单元的光轴10方向的高度变动在摇摄方向20及倾转方向21中的另一方变得最大， 直线13及直线17方向上的高度变动成为其(1八幻倍。因此，如图1所示，通过增大脱落防止限制部201Α的宽度尺寸D而能够安全地进行可动单元的脱落防止。该空隙50设定成如下的距离即使接触面102C离开突起部202，也能利用吸附用磁铁404的磁吸引力F使接触面102C返回到与突起部202接触的状态。即，即使在可动单元向上方移动与空隙50相等的距离而使脱落防止限制部201Α与可动部102接触的状态下，也能够利用吸附用磁铁404的磁吸引力F使可动单元返回到接触面102C与突起部202 接触的原来的状态。因此，根据本实施方式，能够提供一种如下的耐冲击性优异的相机驱动装置即使在可动单元瞬间从规定的位置脱落的情况下，也能够利用吸附用磁铁404的磁吸引力F立即复位成原来的良好的支承状态。接下来，说明用于驱动可动单元的结构。相机驱动装置165具备对可动单元进行驱动的驱动机构。驱动机构包括用于使搭载有相机部100的可动单元相对于固定单元向摇摄方向20及倾转方向21倾斜的摇摄驱动部及倾转驱动部；使相机部100相对于固定单元以透镜的光轴10为中心旋转即沿着旋转方向22旋转的旋转驱动部。具体而言，驱动机构包括经由由磁性体构成的连结构件210而固定于基体200的两对驱动用磁铁、搭载于可动单元的磁轭及卷绕在磁轭上的驱动线圈。更具体而言，如图1 及图6所示，可动部102包括为了驱动可动单元沿着摇摄方向20旋转，而相对于球心202Α
9在倾转方向旋转轴11上对称配置的一对摇摄驱动线圈301 ；为了驱动可动单元沿着倾转方向21旋转，而相对于球心202A在摇摄方向旋转轴12上对称配置的一对倾转驱动线圈302 ； 用于驱动可动单元以光轴10为中心旋转的四个旋转驱动线圈303。而且，如图1、图3、图4 所示，一对摇摄驱动磁铁401和一对倾转驱动磁铁402经由由磁性材料构成的连结构件210 而分别设置在基体200的以光轴10为中心的圆周上。一对摇摄驱动线圈301及一对摇摄驱动磁铁401构成摇摄驱动部。而且，一对倾转驱动线圈302及一对倾转驱动磁铁402构成倾转驱动部。一对摇摄驱动磁铁401及一对倾转驱动磁铁402也作为旋转驱动磁铁发挥功能，这些驱动磁铁及旋转驱动线圈303构成旋转驱动部。—对摇摄驱动磁铁401在倾转方向旋转轴11方向上、即与光轴10正交的平面且通过球心202A的直线上被磁化成彼此反向。同样地，倾转驱动磁铁402在摇摄方向旋转轴 12方向上、即与光轴10正交的平面且通过球心202A的直线上被磁化成彼此反向。优选，在与光轴10正交的平面上的以光轴10与平面相交的点为中心轴的圆周上， 隔开90度相邻的摇摄驱动磁铁401之一及倾转驱动磁铁402之一的磁化方向相对于球心彼此分别反向。例如图9所示，此种磁化方向的配置可以通过将一对摇摄驱动磁铁401磁化成相对于球心向内的方向183、185，并将倾转驱动磁铁402磁化成向外的方向182、186来实现。如此，在摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402中，分别沿着倾转方向旋转轴11 方向及摇摄方向旋转轴12方向配置磁通。如图1、图3及图7所示，摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402分别具有以球心202A为中心的凹状的曲面。各个倾转驱动线圈301及各个摇摄驱动线圈302相对于与透镜IOla的光轴10正交且包含球心202A的平面呈面对称。而且，在包含透镜IOla的光轴10的平面上具有大致 V字形状的截面，大致V字形状的谷部分配置成与光轴10对置。如图6所示，一对摇摄驱动线圈301及一对倾转驱动线圈302固定在设置于可动部102的抵接面102F上。另一方面，四个旋转驱动线圈303以固定于抵接面102G，并架设在与摇摄驱动磁铁401对置的摇摄驱动线圈301的侧面和与倾转驱动磁铁402对置的倾转驱动线圈302的侧面之间的方式粘贴固定于各个驱动线圈。各旋转驱动线圈303的一部分与摇摄驱动线圈301的一部分及倾转驱动线圈302的一部分重叠。而且，各旋转驱动线圈 303的与摇摄驱动线圈301重叠的部分及与倾转驱动线圈302重叠的部分分别相对于与透镜IOla的光轴10正交且包含球心202A的平面呈面对称。而且，在包含透镜IOla的光轴 10的平面上具有大致V字形状的截面，大致V字形状的谷部分配置成与光轴10对置。如图7所示，摇摄驱动磁铁401的中心及摇摄驱动线圈301的中心的在光轴10方向上的位置与球心202A的位置大致一致。同样地，倾转驱动磁铁402的中心及倾转驱动线圈302的中心的在光轴10方向上的位置与球心202A的位置大致一致。摇摄驱动部及倾转驱动部包括分别位于一对摇摄驱动线圈301及一对倾转驱动线圈302的内侧，且设置于可动单元的一对摇摄磁轭203及一对倾转磁轭204。一对摇摄驱动线圈301分别卷绕于对应的摇摄磁轭203。而且，一对倾转驱动线圈302分别卷绕于对应的倾转磁轭204。如图4所示，一对摇摄磁轭203及一对倾转磁轭204也与旋转驱动线圈 303重叠，摇摄磁轭203及倾转磁轭204也作为旋转磁轭发挥功能。
换言之，如图5所示，由一对摇摄驱动线圈301及一对倾转驱动线圈302、以及四个旋转驱动线圈303构成的线圈单元在以光轴10为中心的可动部102的圆周上以90度的间隔配置有四个。此外，如图6、图7所示，摇摄驱动线圈301、倾转驱动线圈302及旋转驱动线圈303 的在光轴10方向上的中心的高度位置与球心202A的位置大致相等。通过向一对摇摄驱动线圈301通电，由此一对摇摄驱动线圈301从一对摇摄驱动磁铁401接受力偶的电磁力，从而驱动可动部102即可动单元以摇摄方向旋转轴12为中心沿着摇摄方向20旋转。同样地，通过向一对倾转驱动线圈302通电，由此一对倾转驱动线圈302从倾转驱动磁铁402接受力偶的电磁力，从而驱动可动单元以倾转方向旋转轴11为中心沿着倾转方向21旋转。此外，通过向摇摄驱动线圈301及倾转驱动线圈302同时通电，而能够使搭载有相机部100的可动单元二维性地倾斜。另外，通过向配置在以光轴10为中心的圆周上的四个旋转驱动线圈303通电，由此从一对摇摄401及倾转驱动磁铁402接受电磁力，从而驱动搭载有相机部100的可动单元以光轴10为中心沿着旋转方向22旋转。更具体而言，如图9所示，向旋转驱动线圈303通电时，驱动电流在与倾转驱动磁铁402对置的部分处朝着向上的方向180流动，并在与摇摄驱动磁铁401对置的部分处朝着向下的方向181流动。因此，通过将倾转驱动磁铁402的磁化方向磁化成相对于光轴10向外的方向182、 186，并将摇摄驱动磁铁401的磁化方向磁化成相对于光轴10向内的方向183、185，由此在各驱动磁铁和各线圈的对置的部分之间，绕光轴10沿着相同的方向产生按照弗莱明的左手定则的电磁力190，使可动单元沿着旋转方向22旋转。如此，本实施方式采用在可动单元设有摇摄驱动线圈301、倾转驱动线圈302及旋转驱动线圈303的移动线圈驱动方式。在该结构中，通常具有能够减轻可动单元的重量这一优点。另外，根据本实施方式，不设置用于向旋转方向22驱动的专用的驱动磁铁，摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402兼作为向旋转方向22驱动的驱动磁铁。因此，能够实现相机驱动装置165的轻量化，而且，能够减少结构部件的个数。而且，通过设置以架设摇摄驱动线圈301的一侧面和倾转驱动线圈302的一侧面的方式粘贴固定四个旋转驱动线圈303的线圈的结构、及在以光轴10为中心的圆周方向上将隔开90度相邻的摇摄驱动磁铁401和倾转驱动磁铁402的磁化方向反向配置的磁铁的结构，从而能够增大四个旋转驱动线圈303的产生电磁力的有效长度，能够提高向旋转方向22驱动的驱动效率。接下来，说明利用了磁吸引力F的可动单元的向中立位置的复位功能。如图4所示，在与一对摇摄驱动磁铁401和倾转驱动磁铁402对置的部分上配置有一对摇摄磁轭203 及倾转磁轭204。因此，当旋转方向22的旋转角度为0时，摇摄驱动磁铁401和摇摄磁轭 203的磁隙、以及倾转驱动磁铁402和倾转磁轭204的磁隙分别成为最小。因此，未向旋转驱动线圈303通电时，在利用了磁吸引力变动的磁弹性效应的作用下，能够将可动单元维持在旋转方向22的中立位置，即维持在摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402分别与摇摄磁轭203及倾转磁轭204最接近的位置。接下来，说明将相机部100和设置于固定部的电源或图像处理电路连接的配线构件即配线310’。如图1、图7所示，配线310’沿着突起部202的周围，呈螺旋状卷绕。优选的是，配线310’具有扁平形状及挠性。配线310’优选包括至少一个柔性印制配线板310。在本实施方式中，配线310’包括一对柔性印制配线板310。一对柔性印制配线板310分别以可动单元处于中立位置时的光轴10为中心，沿同方向回旋。换言之，一对柔性印制配线板310 作为整体具有以光轴10为中心的大致轴对称的结构。各柔性印制配线板310的一端与设置于中继基板320的连接器325连接，另一端与设置于固定部的电源、图像处理电路等外部电路(未图示)连接，其中该中继基板320安装于可动部102。在本实施方式中，由于在可动部102搭载有驱动线圈，因此来自相机部100的信号线和各驱动线圈的配线与中继基板320连接，并经由配线310’与外部电路连接。配线310’沿着突起部202的周围呈螺旋状卷绕，因此节省空间且能够确保较多的弯曲富余度。因此，可动单元沿着摇摄方向20、倾转方向21及旋转方向22转动的动作不会受到妨碍，从而能够实现可动单元的顺畅的旋转动作。另外，利用在可动单元以球心202A为中心转动时所需的可动部102与突起部202 之间的空间，来缠绕配线310’，因此无需重新构成配线310’的弯曲空间。因此，能够实现相机驱动装置165的小型化。而且，构成配线310’的一对柔性印制配线板310具有相对于光轴10呈轴对称的结构。因此，由于可动单元沿着摇摄方向及倾转方向旋转，而即使在从处于中立状态的光轴10观察向任何的方位倾斜的情况下，一对柔性印制配线板310产生的弹性力也都以大致相等的力作用于可动单元，以使可动单元返回中立位置。因此，在将可动单元保持在中立位置时，无需使多余的补偿电流始终通电，因此能够减少消耗电力。而且，即使在可动单元从中立位置向任何的方位倾斜的情况下，使可动单元返回中立位置的一对柔性印制配线板 310的弹性力也大致相等。因此，为了维持倾斜状态而使摇摄驱动部及旋转驱动部产生的驱动力也与可动单元的倾斜方位无关地大致相等，从而摇摄驱动部及旋转驱动部的控制性提尚ο如此，根据本实施方式，相机部100、可动部102、突起部202、吸附用磁铁404的中心轴全部配置成与通过了既为支承中心也为驱动中心的球心202A的光轴10 —致。因此， 可动单元的重心与球心202A —致，能够利用重心来支承可动单元，并能够实现绕通过重心且彼此正交的3轴的旋转驱动。而且，能够防止可动单元的脱落。另外，通过将配线310’沿着突起部202的周围缠绕成螺旋状，而能够节省空间且较多地确保配线310’的弯曲富余度，因此能够实现可动单元的顺畅的旋转动作。接下来，说明可动单元的倾斜、旋转的检测。相机驱动装置165具备用于检测搭载有相机部100的可动单元相对于固定单元的倾斜角度及绕透镜IOla的光轴10的旋转角度的检测器。具体而言，具备用于检测可动单元的二维的倾斜角度即摇摄方向20及倾转方向 21的旋转角度的第一检测部和用于检测绕透镜IOla的光轴10的倾斜角度的第二检测部。首先，说明由第一检测部进行的、可动单元的摇摄方向20及倾转方向21上的可动单元的倾斜角度的检测。如图1、图7、图8所示，为了检测可动单元的倾斜角度，第一检测部具备第一磁传感器501。第一磁传感器501能够检测绕2轴的倾斜或旋转，以与吸附用磁铁404对置的方式配置在突起部202的内部，该吸附用磁铁404沿光轴10方向被磁化成一极。图10是使可动单元从可动单元的中立位置的光轴10’向摇摄方向倾斜了角度θ 的状态的在包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的剖视图。如图10所示，在第一磁传感器501的内部，以光轴10为中心将霍尔元件(未图示)在倾转方向旋转轴11及摇摄方向旋转轴12上分别对称地配置各一对。第一磁传感器 501对可动单元的摇摄方向20上的角度θ的倾斜动作所产生的吸附用磁铁404的磁力变化分别进行差动检测而作为两轴分量，从而能够算出摇摄倾斜角度及倾转倾斜角度。另外， 在突起部202的前端设置有开口部202Η，以便于将吸附用磁铁404的磁力线直接取入第一磁传感器501。如此，根据本实施方式，吸附用磁铁404除了向突起部202施加磁吸引力F的功能之外，还作为用于检测倾斜角度的磁铁发挥功能，因此能够实现结构部件个数的减少和装置的小型化。而且，能够缩短吸附用磁铁404与球心202Α的间隔，还能得到实现第一磁传感器501的小型化这一优点。接着，说明由第二检测部进行的、可动单元的旋转方向22上的旋转角度的检测。 如图11、图12、图13所示，为了检测可动单元的旋转角度，第二检测部具备一对旋转检测用磁铁403和一对第二磁传感器503，这一对旋转检测用磁铁403插入到在突起部202的侧面设置的开口部200Κ内，这一对第二磁传感器503以与旋转检测用磁铁403对置的方式安装在一对柔性印制配线板310上。图11是表示用于检测可动单元的绕光轴10的旋转方向22的旋转角度的第二检测部即第二磁传感器503的配置的分解立体图，图12是第二检测部的在包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的局部剖视图。图13是图12的A-A线剖视图。如图12、图13、图14所示，一对第二磁传感器503检测所述旋转检测用磁铁403 的旋转所引起的磁力变化，算出可动单元的旋转角度。一对第二磁传感器503及一对旋转检测用磁铁403在与光轴10正交的平面且通过球心202Α的直线上，相对于球心202Α分别对称配置。如图11、图13所示，一对旋转检测用磁铁403分别被分割磁化为两极。具体而言， 一对旋转检测用磁铁403分别具有在与光轴10正交的平面上沿着以光轴10为中心的圆的圆周方向排列且被反向磁化的两个磁极。由此，一对旋转检测用磁铁403的磁极沿着通过球心202Α的方向被磁化，以不同极相互面对的方式对置配置。在可动部单元沿着旋转方向22的旋转动作的作用下，一对第二磁传感器503对相对移动的旋转检测用磁铁403的磁变化进行差动检测，能够算出旋转方向22的旋转角度。 由于旋转检测用磁铁403被分割磁化成2极，因此通过可动单元的旋转方向22的旋转动作，能得到急剧的磁变化，通过对该磁变化进行差动检测，能够实现高灵敏度的旋转角度检测。当可动单元向摇摄方向20及倾转方向21倾斜时，会产生向旋转方向22的串扰输出。然而，通过利用一对第二磁传感器503对由一对旋转检测用磁铁403引起的磁变化进行差动检测，而能够消除该串扰输出。因此，在可动单元的可倾斜的范围内，能够正确地仅抽出并检测旋转方向22的旋转角度。另外，如图11所示，一对第二磁传感器503安装于在可动部102和突起部202之间的空间缠绕的一对柔性印制配线板310上。因此，能够在以光轴10为中心的大半径的圆周上设置驱动线圈单元而提高驱动力矩力，并且在以光轴10为中心的小半径的圆周上配置进行旋转方向22的旋转角度检测的第二检测部即第二磁传感器503，从而能够有效地利用空间。另外，一对柔性印制配线板310由于分别搭载一对第二磁传感器503，因此将突起部202周边回绕成螺旋形状，以使得与相机部100连接的一侧的半径小于与外部电路连接的一侧的半径。即，柔性印制配线板310分别具有与相机部100连接的一侧位于内侧而与外部电路连接的一侧位于外侧的螺旋形状。因此，柔性印制配线板310的与相机部100连接的一侧容易与另一方的柔性印制配线板310相互干涉。在本实施方式中，为了抑制该干涉，而使柔性印制配线板310在与相机部100连接的一侧的附近具备倒角形状IOA或折弯形状310A。一对柔性印制配线板310通过具有该形状，而抑制相互的干涉。另外，通过在一对柔性印制配线板310上分别直接安装一对第二磁传感器503，而能够将与第二磁传感器503连接的配线包含于柔性印制配线板310。其结果是，无需设置第二磁传感器503用配线，能够实现部件个数的削减。如此，根据本实施方式的相机驱动装置，通过将连接相机主体与设置于固定部的外部电路的配线沿着突起部的周边缠绕成螺旋状，而能够节省空间且确保较多的弯曲富余度。而且，不会妨碍可动单元向摇摄方向、倾转方向及旋转方向转动的动作，能够实现可动单元的顺畅的旋转动作。而且，利用可动部与突起部之间的空间来缠绕配线，因此能够实现相机驱动装置的小型化。另外，构成配线的一对柔性印制配线板具有以光轴为中心而轴对称的结构。因此， 通过使可动单元沿着摇摄方向及倾转方向旋转，而即使在从处于中立状态的光轴10观察向任何的方位倾斜的情况下，一对柔性印制配线板产生的弹性力也都以大致相等的力作用于可动单元，以使可动单元返回中立位置。因此，为了维持倾斜状态而摇摄驱动部及旋转驱动部产生的驱动力也与可动单元的倾斜方位无关地大致相等，从而摇摄驱动部及旋转驱动部的控制性提高。而且，在将可动单元保持在中立位置时，无需使多余的补偿电流始终通电，因此能够减少消耗电力。另外，在与光轴垂直的平面上，将沿着以光轴的位置为中心的圆周方向被磁化成彼此反向的一对旋转检测磁铁配置于固定单元，在从可动单元引出的一对柔性印制配线板上设置的一对第二磁传感器检测相对移动的旋转检测用磁铁的磁变化。通过使用该检测输出的差动，能够消除可动单元沿着摇摄和倾转方向转动时产生的串扰输出，因此，在可动单元的可转动的范围内，能够仅抽出并检测旋转方向的旋转角度。另外，通过将第二磁传感器设置在柔性印制配线板上，能够在以光轴为中心的大半径的圆周上设置驱动部而提高驱动力矩力，并且在小半径的圆周上配置检测旋转方向的角度的第二磁传感器。因此，能够有效地利用空间，作为装置能够实现省空间化。另外，通过在柔性印制配线板上直接安装第二磁传感器，能够削减传感器用的配线，从而实现部件个数的削减。
需要说明的是，在本实施方式中，相机驱动装置具备一对柔性印制配线板作为配线。然而，本发明并未限定于此，也可以将3根柔性印制配线板以光轴为中心隔开120度间隔而配置，从而进行利用了柔性印制配线板的弹性的可动部的中立位置保持。或者将4根柔性印制配线板以光轴为中心隔开90度间隔而配置。而且，这些情况下，通过在任两个柔性印制配线板上安装第二磁传感器，都能够进行同样的旋转检测。另外，在5根以上的情况下，同样地以光轴为中心，等间隔地缠绕柔性印制配线板，并在其中的两处(若为偶数根的缠绕，则在对称的位置)安装第二磁传感器，能够得到同样的效果。因此，根据本实施方式的相机驱动装置，例如能够使可动单元向摇摄方向及倾转方向以士 10度以上的大角度倾斜，而且，能够使可动单元向旋转方向以士 10度以上的大角度旋转。而且，能够在50Hz左右为止的宽带域的频率区域中实现良好的抖动修正控制。其结果是，实现能够进行相机部的高速摇摄·倾转·旋转动作且能够修正因移动摄影时的手抖而产生的摄影图像的图像抖动的相机驱动装置。另外，由于具备小型且牢固的脱落防止结构，因此实现对于振动或落下冲击等来自外部的冲击来说耐冲击性强的相机驱动装置。工业实用性本发明的相机驱动装置通过能够沿着摇摄方向、倾转方向及旋转方向驱动的结构，而适合使用于能够修正在移动摄影时因摄影者的重心移动而产生的包括旋转抖动的3 轴方向的抖动的可佩戴相机等。而且适合于需要高速倾转、摇摄及旋转动作的被摄体的高速追踪相机、监控相机、车载相机等。而且，可提供一种通过进行高速倾转动作或高速摇摄动作，能够实现摄影图像的高速合成，且不仅能够进行静止图像的超广角摄影而且还能够进行活动图像的超广角摄影的摄像机。符号说明10 光轴11倾转方向旋转轴12摇摄方向旋转轴20摇摄方向21倾转方向22旋转方向50 空隙100相机部102可动部102D、102F、102G 抵接面102C 接触面165相机驱动装置170相机单元200 基体200K 开口部
201脱落防止构件201A脱落防止限制部202突起部202A 球心202F 开口部203、204 磁轭210连结构件301、302、303 驱动线圈310柔性印制配线板310，配线320中继基板401、402驱动用磁铁403旋转检测用磁铁404吸附用磁铁501第一磁传感器503第二磁传感器
权利要求
1.一种相机驱动装置，具备相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述透镜的透镜镜筒；固定单元，其具有突起部，该突起部的至少一部分由磁性体构成，且该突起部具备局部球面形状；可动单元，其搭载所述相机部，具有对所述磁性体产生磁吸引力的吸附用磁铁及在所述磁吸引力的作用下供所述突起部游嵌接触的圆锥形状的接触面，且相对于所述突起部的所述球面的球心自如地转动；摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；旋转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的光轴为中心旋转的旋转方向旋转；检测器，其检测所述相机部相对于所述固定单元的向所述摇摄及倾转方向的倾斜角度及沿着所述旋转方向旋转的所述相机部的旋转角度；配线，其将所述相机部和外部电路连接，并呈螺旋状卷绕于所述突起部。
2.根据权利要求1所述的相机驱动装置，其中，所述配线包括至少两个柔性印制配线板，所述至少两个柔性印制配线板相对于所述可动单元处于中立位置时的所述光轴具有轴对称的结构。
3.根据权利要求2所述的相机驱动装置，其中，所述检测器包括检测所述相机部相对于所述固定单元的向所述摇摄及倾转方向的倾斜角度的第一检测部；检测沿着所述旋转方向旋转的所述相机部的旋转角度的第二检测部。
4.根据权利要求3所述的相机驱动装置，其中，所述第一检测部包括固定于所述固定单元的第一磁传感器，所述第一磁传感器检测设置于所述可动单元的所述吸附用磁铁的倾斜引起的磁力变化，并算出所述相机部的所述摇摄及倾转方向的二维的倾斜角度。
5.根据权利要求4所述的相机驱动装置，其中，所述第二检测部包括固定于所述固定单元的一对旋转检测用磁铁和在所述至少两个柔性印制配线板分别安装的一对第二磁传感器，所述一对第二磁传感器检测与所述旋转检测用磁铁的相对旋转移动引起的磁力变化， 并算出所述相机部的旋转角度。
6.根据权利要求5所述的相机驱动装置，其中，所述一对第二磁传感器及所述一对旋转检测用磁铁在与所述光轴正交的平面且通过所述球心的直线上，分别相对于所述球心对称地配置。
7.根据权利要求5或6所述的相机驱动装置，其中，所述一对旋转检测用磁铁具有在与所述透镜的光轴正交的平面且通过所述球心的直线上被磁化成彼此反向的两个磁极，且所述两个磁极沿着以所述光轴为中心的圆的圆周方向排列。
8.根据权利要求2所述的相机驱动装置，其中，所述柔性配线在与所述相机部连接的一侧的端部附近具有倒角形状或折弯形状。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的相机驱动装置，其中，还具备脱落防止构件，该脱落防止构件具有在所述光轴方向上与所述可动单元隔开规定的空隙配置的脱落防止限制部，且固定于所述固定单元。
全文摘要
本发明的相机驱动装置具备相机部(100)；固定单元，其具有突起部(202)，该突起部(202)的至少一部分由磁性体构成，且该突起部(202)具备球面的至少一部分的形状；可动单元，其支承相机部，具有对磁性体产生磁吸引力的吸附用磁铁(404)及在磁吸引力的作用下供固定单元的突起部游嵌接触的圆锥形状的接触面，且相对于突起部的球面的球心自如地转动；摇摄驱动部；倾转驱动部；旋转驱动部，其使相机部向以透镜的光轴为中心旋转的旋转方向旋转；检测器，其检测相机部相对于固定单元的向摇摄及倾转方向的倾斜角度和旋转方向的旋转角度；配线(310’)，其将相机部和设置于固定单元的外部电路连接，其中，配线(310’)呈螺旋状卷绕于突起部(202)。
文档编号G03B5/00GK102483557SQ20118000372
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月6日 优先权日2010年7月7日
发明者三崎正之, 杉谷芳明, 江泽弘造, 泷泽辉之, 稻田真宽 申请人:松下电器产业株式会社