位置控制装置制造方法
【专利摘要】在使可动部移动的位置控制装置中提高追随性能。本发明的位置控制装置具有：可动部，其能够相对于基台部进行相对移动；位置检测部，其检测可动部相对于基台部的基准位置的位置；驱动部，其通过对可动部赋予驱动力而使可动部移动；控制部，其对驱动部的驱动力进行控制；以及输入部，其输入可动部的驱动目标位置，控制部根据校正系数和第2偏差确定对驱动部赋予的驱动力，所述校正系数基于由输入部输入的驱动目标位置与基准位置之差即第1偏差而取得，所述第2偏差是位置检测部的检测位置与由输入部输入的驱动目标位置之差。
【专利说明】位置控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对可动部赋予驱动力而使其移动的位置控制装置。
【背景技术】
[0002]以往，在数字照相机中，为了防止摄像时的图像模糊，搭载有使摄像元件或透镜等光学元件移动的图像模糊校正装置。在这种图像模糊校正装置中，作为使摄像元件或光学元件移动的致动器，采用音圈马达(VCM)。音圈马达由磁铁部和线圈构成，通过在线圈中流过电流，产生与贯穿线圈的磁通成比例的驱动力。通过使用音圈马达，能够高速地进行高精度的驱动，并实现小型化。
[0003]在专利文献I中公开了如下技术:在使用这种音圈马达的图像模糊校正装置中使用位置检测装置。在该位置检测装置中，使用对从磁铁产生的磁通的变化进行检测的霍尔元件。在该专利文献I中，通过考虑音圈马达中使用的磁铁和位置检测装置中使用的磁铁的极性配置，稳定地支承移动框。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-75834号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]近年来，数字照相机等的摄像装置的小型、轻量化成为主流，致动器等的机械部分期望小型化。作为使专利文献I所公开的音圈马达小型化的一个方式，考虑使磁铁小型化。在使磁铁小型化的情况下，特别是在远离静止位置(基准位置)的位置处，磁通减少(不足)。其结果，作为音圈马达的驱动力显著减少，追随性能降低。进而，认为还会引起振荡现象，该情况下，无法进行位置控制。
[0009]本发明的目的在于，在通过音圈马达等的驱动部使可动部移动的位置控制装置中，在实现了小型化的情况下，也能够提高追随性能。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本发明的位置控制装置的特征在于，该位置控制装置具有:基台部；可动部，其能够相对于所述基台部进行相对移动；位置检测部，其检测所述可动部相对于所述基台部的基准位置的位置；驱动部，其通过对所述可动部赋予驱动力而使所述可动部移动；控制部，其对所述驱动部的驱动力进行控制；以及输入部，其输入所述可动部的驱动目标位置，所述控制部根据校正系数和第2偏差确定对所述驱动部赋予的驱动力，所述校正系数基于由所述输入部输入的驱动目标位置与所述基准位置之差即第I偏差而取得，所述第2偏差是所述位置检测部的检测位置与由所述输入部输入的驱动目标位置之差。
[0012]并且，本发明的位置控制装置的特征在于，该位置控制装置具有:基台部；可动部，其能够相对于所述基台部进行相对移动；位置检测部，其检测所述可动部相对于所述基台部的基准位置的位置；驱动部，其通过对所述可动部赋予驱动力而使所述可动部移动；控制部，其对所述驱动部的驱动力进行控制；以及输入部，其输入所述可动部的驱动目标位置，所述控制部根据校正系数和第2偏差确定对所述驱动部赋予的驱动力，所述校正系数基于所述位置检测部的检测位置与所述基准位置之差即第I偏差而取得，所述第2偏差是所述位置检测部的检测位置与由所述输入部输入的驱动目标位置之差。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明的位置控制装置，在实现了小型化的情况下，也不会使追随性能劣化，能够进行高精度的位置控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是示出本实施方式的组装前的图像模糊校正装置I的图。
[0016]图2是示出基台部10的图。
[0017]图3是示出可动部30的图。
[0018]图4是从箭头A观察图3的图。
[0019]图5是示出磁铁支承部50的图。
[0020]图6是示出本实施方式的组装后的图像模糊校正装置I的图。
[0021]图7是从箭头B观察图6的图。
[0022]图8是示出本实施方式的组装后的图像模糊校正装置I的动作的图。
[0023]图9是放大图8的一部分的图。
[0024]图10是用于说明伴随线圈的移动的磁通密度的图(磁铁部对称配置)。
[0025]图11是用于说明伴随线圈的移动的磁通密度的图(磁铁部非对称配置)。
[0026]图12是用于说明柔性缆线的作用力的图。
[0027]图13是示出图像模糊校正装置的控制结构的框图(单轴控制)。
[0028]图14是示出控制部300的控制结构的框图。
[0029]图15是示出线圈的驱动力特性的图。
[0030]图16是用于说明伴随线圈的移动的磁通密度的图(磁铁部非对称配置)。
[0031]图17是示出图像模糊校正装置的控制结构的框图(双轴控制)。
[0032]图18是示出基于柔性缆线的负载的频率特性的图(改善前)。
[0033]图19是示出基于柔性缆线的负载的频率特性的图(改善后)。
[0034]图20是示出控制部300的控制结构的框图。
[0035]图21是示出图像模糊校正装置的控制结构的框图(单轴控制)。
[0036]图22是示出图像模糊校正装置的控制结构的框图(双轴控制)。
[0037]图23是示出具有本实施方式的图像模糊校正装置的摄像装置(数字照相机)的图。
[0038]图24是示出摄像装置(数字照相机)内的图像模糊校正装置等的图。
[0039]图25是示出本实施方式的摄像装置(数字照相机)的控制结构的框图。
【具体实施方式】
[0040]下面，对本发明的一个实施方式进行说明。这里，针对本发明的位置控制装置，以在数字照相机等中为了抑制手抖等振动的影响拍摄良好的图像而使用的图像模糊校正装置为例进行说明。
[0041]图1示出表示本实施方式的组装前的图像模糊校正装置I的图。本实施方式的图像模糊校正装置I具有:基台部10 ;可动部30，其以能够移动的方式支承在基台部10上；以及磁铁支承部50，其相对于可动部30位于基台部10的相反侧，并且固定在基台部10上。
[0042]在基台部10上固定有第I永久磁铁组20，在磁铁支承部50上固定有第2永久磁铁组60。在可动部30上固定有线圈组40。第I永久磁铁组20和第2永久磁铁组60的分别被磁化为不同磁极的部分对置配置，以使得在对置的空间内产生磁场。线圈组40配置在第I永久磁铁组20和第2永久磁铁组60对置的空间内。另外，在图1中，第I永久磁铁组20和第2永久磁铁组60的磁极表示线圈组40侧的表面的磁极，在以下的附图中也同样。
[0043]图2是示出基台部10的图。基台部10具有:例如由铁或铁的化合物等的磁性体构成的平板状的基台主体11 ;贯通支承孔12a、12b，其设置在基台主体11上，贯穿插入有用于在基台部10上支承磁铁支承部50的未图示的螺钉；以及第I弹簧支承部13a、13b、13c，其支承弹簧(未图示)，该弹簧用于在基台部10上以能够移动的方式支承可动部30。
[0044]这里，针对基台部10，如图2所示，定义作为第I方向的X方向和与X方向正交的作为第2方向的Y方向。
[0045]基台部10的第I永久磁铁组20具有将线圈组40侧磁化为N极的第I磁铁部21、在X方向上与第I磁铁部21对置并将线圈组40侧磁化为S极的第2磁铁部22、在Y方向上与第I磁铁部21分开配置并将线圈组40侧磁化为N极的第3磁铁部23、在X方向上与第3磁铁部23对置并将线圈组40侧磁化为S极的第4磁铁部24、以及在Y方向上与第4磁铁部24对置并将线圈组40侧磁化为N极的第5磁铁部25。另外，第I磁铁部21?第5磁铁部25将线圈组40侧和线圈组40的相反侧的面分别磁化为相反的磁极。
[0046]第2磁铁部22的Y方向上的第4磁铁部24侧形成得比第I磁铁部21短，存在作为不与第I磁铁部21对置的切口的第I空间101a。并且，第4磁铁部24的Y方向上的第2磁铁部22侧形成得比第3磁铁部23短，存在作为不与第3磁铁部23对置的切口的第2空间IOlb0
[0047]图3是示出可动部30的图，图4是从箭头A观察图3的图。可动部30具有例如由铝合金或合成树脂等的非磁性体构成的可动主体31、设置在可动主体31的周围的一部分上的线圈收纳部32、以及支承弹簧(未图示)的第2弹簧支承部33a、33b、33c，该弹簧用于在基台部10上以能够移动的方式支承可动部30。
[0048]这里，针对可动部30，如图3所示，定义作为第I方向的X方向和与X方向正交的作为第2方向的Y方向。
[0049]可动主体31搭载对光进行光电转换的摄像元件36、滤波器组37和电气元件38。滤波器组37从远离摄像元件36的一侧起配置有超声波滤波器37a和红外线截止滤波器37b。并且，相对于摄像元件36，在滤波器组37的相反侧搭载电气元件38，该电气元件38检测摄像元件的受光量，对基于该受光量的影像信号等进行处理。
[0050]如图3、图4所示，在可动部30上设置有作为电气元件38的一个结构的霍尔元件381a?C，该霍尔元件381a?c用于检测相对于基台部10的相对位置。霍尔元件381a?c是输出与移动位置中的磁场对应的信号的传感器，在本方式中，根据3个霍尔元件381a?c的输出来检测可动部30的X方向、Y方向的相对位置。另外，在基台部10侧设置有用于形成霍尔元件381a?c要检测的磁场的磁铁部(未图示)。并且，电气元件38构成为具有温度传感器382。由温度传感器382计测出的温度用于补偿由于温度变化而产生的霍尔元件381a?c等的输出变化。
[0051]线圈收纳部32设置在可动主体31的周围的一部分上，在凹部内收纳线圈组40。与线圈收纳部32相比，可动主体31在与X方向和Y方向正交的Z方向上的长度较长。
[0052]线圈组40具有第I线圈41、第2线圈42和第3线圈43。第I线圈41与图2所示的基台部10的第I磁铁部21和第2磁铁部22对置设置。第2线圈42与图2所示的基台部10的第3磁铁部23和第4磁铁部24对置设置。第3线圈43与图2所示的基台部10的第4磁铁部24和第5磁铁部25对置设置。
[0053]图5是示出磁铁支承部50的图。但是，图5所示的磁铁支承部50是从可动部30侧观察图1所示的磁铁支承部50的图。
[0054]磁铁支承部50具有:例如由铁或铁的化合物等的磁性体构成的平板状的支承主体51 ;以及贯通孔52a、52b，其设置在支承主体51上，贯穿插入有用于在基台部10上支承磁铁支承部50的未图示的螺钉。
[0055]这里，针对磁铁支承部50，如图5所示，定义作为第I方向的X方向和与X方向正交的作为第2方向的Y方向。
[0056]磁铁支承部50的第2永久磁铁组60具有将线圈组40侧磁化为S极的第I对置磁铁部61、在X方向上与第I对置磁铁部61对置并将线圈组40侧磁化为N极的第2对置磁铁部62、在Y方向上与第I对置磁铁部61分开配置并将线圈组40侧磁化为S极的第3对置磁铁部63、在X方向上与第3对置磁铁部63对置并将线圈组40侧磁化为N极的第4对置磁铁部64、在Y方向上与第4对置磁铁部64对置并将线圈组40侧磁化为S极的第5对置磁铁部65。另外，第I对置磁铁部61?第5对置磁铁部65将线圈组40侧和线圈组40的相反侧的面分别磁化为相反的磁极。
[0057]第2对置磁铁部62的Y方向上的第4对置磁铁部64侧具有切口，形成得比第I对置磁铁部61短，存在作为不与第I对置磁铁部61对置的切口的第3空间102a。并且，第4对置磁铁部64的Y方向上的第2对置磁铁部62侧具有切口，形成得比第3对置磁铁部63短，存在作为不与第3对置磁铁部63对置的切口的第4空间102b。
[0058]图6是示出本实施方式的组装后的图像模糊校正装置I的图，图7是从箭头B的方向观察图6的图。
[0059]在组装本实施方式的图像模糊校正装置I时，在图1所示的基台部10的贯通支承孔12a、12b和磁铁支承部50的贯通螺纹孔52a、52b中分别贯穿插入螺钉(未图示)。并且，通过基台部10的基台主体11上安装的平板14来支承磁铁支承部50的支承主体51。因此，支承主体51在贯通支承孔12a、12b和平板14这3个部位处牢固地支承在基台主体11上。进而，基台部10的第I弹簧支承部13a、13b、13c和可动部30的第2弹簧支承部33a、33b,33c通过螺旋弹簧15a、15b、15c连接。这样，通过利用螺旋弹簧15a、15b、15c连接基台部10和可动部30，可动部30能够相对于基台部10进行相对移动。
[0060]进而，通过对基台部10和可动部30进行滚珠支承，也能够使可动部30顺畅地移动。滚珠支承是在可动对象之间支承I个或多个球形的滚珠部件的方式，通过滚珠部件的旋转而能够使可动对象顺畅地移动。在本实施方式中应用滚珠支承的情况下，通过在基台部10与可动部30之间配置滚珠部件，能够使可动部30顺畅地移动。
[0061]在图像模糊校正装置I的组装时，基台部10的第I永久磁铁组20和磁铁支承部50的第2永久磁铁组60在分开的状态下对置。由于第I永久磁铁组20和第2永久磁铁组60的对置的磁铁部分别被磁化为相反的磁极，所以，在各磁铁之间的空间内分别产生磁场。在产生该磁场的分开的空间内配置有可动部30的线圈组40。通过这样配置第I永久磁铁组20、第2永久磁铁组60和线圈组40，形成音圈马达70。
[0062]在本实施方式中，第I磁铁部21、第2磁铁部22、第I线圈41、第I对置磁铁部61以及第2对置磁铁部62形成使可动部30在作为第I方向的X方向上移动的第IX方向音圈马达71。并且，第3磁铁部23、第4磁铁部24、第2线圈42、第3对置磁铁部63以及第4对置磁铁部64形成使可动部30在作为第I方向的X方向上移动的第2X方向音圈马达72。进而，第4磁铁部24、第5磁铁部25、第3线圈43、第4对置磁铁部64以及第5对置磁铁部65形成使可动部30在作为第2方向的Y方向上移动的Y方向音圈马达73。
[0063]在本实施方式中，在第2X方向音圈马达72和Y方向音圈马达73中共用第4磁铁部24和第4对置磁铁部64。这样，在本实施方式中，通过在多个音圈马达之间共用磁铁部、对置磁铁部，能够削减部件数量并缩小配置面积。
[0064]在本实施方式的情况下，在第I线圈41和第2线圈42中流过电流的情况下，可动部30在X方向上移动。并且，在第3线圈43中流过电流的情况下，可动部30在Y方向上移动。
[0065]图8是示出本实施方式的组装后的图像模糊校正装置I的动作的图，图9是放大图8的一部分的图。另外，在图8中，为了易于观察可动部30的运动，省略磁铁支承部50，在图9中，仅示出第I磁铁部21、第2磁铁部22和可动主体部31。
[0066]例如，如图8所示，可动部30相对于基台部10向箭头C方向运动。于是，如图9所示，可动主体31向第I磁铁部21和第2磁铁部22的方向靠近。如果在第2磁铁部22的Y方向上的长度与第I磁铁部21的Y方向上的长度相同的情况下，则可动主体31和第2磁铁部22产生干涉(接触)。
[0067]因此，在本实施方式中，通过使第I磁铁部21和第2磁铁部22的大小为非对称，实现可动部30的移动范围的扩张。具体而言，使第2磁铁部22的Y方向上的长度比第I磁铁部21的Y方向上的长度短，形成用于供可动部30移动的第I空间101a。这样，通过使第I磁铁部21和第2磁铁部22的大小为非对称而形成第I空间101a，能够避免可动主体31与第2磁铁部22产生干涉，并且能够实现装置的小型化。
[0068]在本实施方式中，通过相对于其他磁铁部而使其形状为非对称，形成可动部30能够移动的空间，能够避免可动主体31与磁铁部、或磁铁部与其他部件产生干涉，不会缩小可动部30的可动范围，能够实现装置的小型化。
[0069]另外，在本实施方式中，说明了基台部10和磁铁支承部50双方具有永久磁铁组的结构，但是，在产生能够使可动部30进行动作的输出的情况下，也可以构成为仅基台部10和磁铁支承部50中的一方具有永久磁铁组。
[0070]那么，对本发明的实施方式的驱动力的控制进行说明。图10是用于说明伴随线圈的移动的磁通密度的图。这里，为了易于理解说明，使用相对于可动部的行程中心(基准位置:可动部的静止位置)而对称配置磁铁部A、B的简易结构进行说明。而且，设置有线圈的可动部仅在左右方向的一维方向上移动。
[0071]如上所述，图像模糊校正装置需要小型化，考虑进行磁铁部的小型化。在图10中，示出线圈和磁铁部A、B的示意图，并且利用曲线图示出使线圈相对于磁铁部A、B进行相对移动时的、线圈受到的磁通密度的关系。另外，在曲线图上的相对位置，示意图中的相对位置被放大。后面所示的图11、图16也同样，曲线图的相对一个方向被放大。
[0072]在使用小型的磁铁部A、B的情况下，由磁铁部A、B形成的磁通密度超出通常的范围，使线圈移动。因此，如图10的曲线图所示，随着线圈远离行程中心，线圈受到的磁通密度急剧降低。因此，在同样控制行程中心附近和远离行程中心的位置周围的线圈中流过的电流时，周围附近的赋予力变弱。
[0073]并且，在图1中说明的通过非对称配置磁铁部而实现音圈马达的小型化的情况下，考虑针对左右的赋予力产生不均衡。图11是用于说明伴随线圈的移动的磁通密度的图。该方式是示意地示出图1所示非对称配置磁铁部而得到的音圈马达的图。在该图中，磁铁部A和磁铁部B关于行程中心而非对称地配置。在该例子中，在Y方向上，磁铁部A形成得比磁铁部B长。在曲线图中示出使线圈相对于线圈磁铁部A、B在X方向(横方向)上移动时的、线圈受到的磁通密度。
[0074]在曲线图中，在Y方向的行程中心(位置A )，利用实线示出线圈在X方向上移动的情况下的磁通密度。该情况下，在左右方向的任意的移动方向上，发现磁通密度同样减少(特性左右对称)。并且，在曲线图中，利用虚线示出线圈在Y方向上移位的情况下的磁通密度。在位置B处使线圈在X方向上移动的情况下，由于磁铁部A、B非对称地配置，所以，磁通密度左右不均衡。因此，在位置B处使线圈左右移动的情况下，右侧的位置相对于左侧的位置，驱动力不足，左右产生不均衡。
[0075]这样，在本实施方式的图像模糊校正装置中，消除了图10中说明的伴随磁铁部的小型化而使远离基准位置的位置处的驱动力减少、以及图11中说明的伴随磁铁部的非对称配置而导致的驱动力的不均衡，提高了追随性能。关于驱动力的减少和不均衡，不仅由于这种磁铁部的小型化和非对称配置，还存在其他原因。
[0076]图12是用于说明柔性缆线的作用力的图。如图1、图3等中说明的那样，在可动部30中，需要针对摄像元件36、电气元件38等进行电源供给、信号收发。因此，可动部30和基台部10经由柔性缆线34连接。图12 (a)是示出可动部30位于基准位置时的状态的图。在可动部30上设有用于连接柔性缆线34的连接器35。在该连接器35上连接有柔性缆线34，与设置在基台部10侧的控制部、电源等连接。
[0077]另一方面，在图像模糊校正装置I中，使可动部30相对于基台部10进行移动。图12 (b)、(c)示出可动部30移动时的状态。图12 (b)是可动部30向左侧移动时的状态，该情况下，通过柔性缆线34而向右方向作用有作用力Fx。并且，图12 (c)是可动部30向右侧移动时的状态，该情况下，通过柔性缆线34而向左方向作用有作用力Fx。这种作用力Fx根据可动部30的移动位置而变动，并且，预想到针对移动位置的作用力Fx的大小根据柔性缆线34的规格、配置等各种条件而非线性地变动。在本实施方式的图像模糊校正装置I中，通过赋予考虑了由这种柔性缆线34产生的作用力Fx的驱动力，提高追随性能。
[0078]图13是示出图像模糊校正装置I的控制结构的框图。这里，为了易于理解说明，如图10中说明的方式那样，尝试考虑仅在一个方向上驱动线圈的单轴控制。根据来自设置在摄像装置主体上的陀螺仪传感器等的输出值，向驱动指示输入部201输入驱动目标位置。基准位置存储部202存储有行程中心、即不对线圈赋予驱动力的位置(基准位置)。
[0079]在本实施方式中，通过霍尔元件401、放大器402、A/D(AD转换器)403、位置调整部404构成位置检测部400。霍尔元件401是如图3、图4中说明的那样安装在可动部30侧的位置检测用的传感器，输出与移动位置中的磁场对应的信号。从霍尔元件401输出的信号在放大器402中放大后，被A/D403转换为数字信号。在位置调整部404中，将从A/D403输出的数字信号转换为可动部30相对于基台部10的相对位置并输出。在本实施方式中，由于超出霍尔元件401中的通常的位置检测范围而进行使用，所以，在该位置调整部404中，通过进行相应的校正运算来求出相对位置。
[0080]运算部204将驱动目标位置与相对位置的偏差(以下称为“第2偏差”)提供给控制部300。另一方面，在运算部203中，将驱动目标位置与基准位置的偏差(以下称为“第I偏差”)提供给控制部300。控制部300根据所输入的这些偏差对驱动部500进行控制。驱动部500由马达驱动器501和VCM (音圈马达)502构成。根据从控制部300输出的表示驱动力的信号对马达驱动器501进行控制，驱动VCM502。通过霍尔元件401对由于VCM502的驱动而移动的可动部30的位置进行位置检测，从而再次用于VCM502的驱动。
[0081]本实施方式的图像模糊校正装置I通过进行这种反馈控制，驱动VCM502，能够使可动部30移动到驱动目标位置。那么，对控制部300的具体控制进行说明。控制部300构成为具有取得部301和驱动控制部302。驱动控制部302根据由运算部204运算出的第2偏差对马达驱动器501进行控制。此时，利用由取得部301取得的校正系数对驱动力进行校正。取得部301根据由运算部203运算出的第I偏差取得校正系数，输出到驱动控制部302。
[0082]图14示出驱动控制部302的控制结构。在本实施方式中，采用在反馈控制中使用的PID控制。在该PID控制中，基于输出与所输入的偏差成比例的值的比例动作303、输出对偏差进行时间上的积分而得到的值的积分动作304、输出利用对偏差进行时间上的微分而得到的值的微分动作305，通过利用运算部306对这些各动作的输出进行运算，求出驱动力。此时，通过校正部307对运算部306的输出值进行基于校正系数的校正运算。该校正运算是用于抑制由于所述磁铁部的小型化、非对称配置、柔性缆线34的作用力等而导致的驱动力的降低的运算。
[0083]图15示出表示线圈的驱动力特性的图。并且，在该图中一并示出图10中的伴随磁铁部的小型化而引起的磁通密度的变化。如上所述，在使用小型磁铁部的情况下，随着可动部30远离行程中心，磁通密度显著降低。因此，在行程中心附近和远离行程中心的周围位置进行同样控制(利用相同电流进行控制)时，作用于线圈的驱动力不同。即，即使在线圈中流过相同电流，周围位置的驱动力也比行程中心附近的驱动力低，追随性能也低。因此，在本实施方式中，通过基于校正系数的运算来抑制周围位置中的驱动力的降低。图15示出与相对位置对应的校正后的驱动力特性。通过根据这种驱动力特性对VCM206赋予驱动力，在可动部30的周边位置也能够提高位置控制中的追随性能。
[0084]输出到校正部307的校正系数是取得部301根据运算部203输出的第I偏差而取得的，取得部301根据对应地存储有第I偏差和校正系数的表来取得校正系数。在表中存储有用于抑制基于所述磁铁部的小型化等各种原因而产生的驱动力的降低的校正系数。另夕卜，代替使用表，也可以通过对第I偏差进行规定运算来计算校正系数。
[0085]以上对单轴控制的情况下的图像模糊校正装置的控制结构进行了说明，但是，在本实施方式中，特别地，通过根据驱动目标位置与基准位置之差即第I偏差来校正对音圈马达赋予的驱动力，能够抑制周边区域等中产生的驱动力的降低，能够提高追随性能。
[0086]使用附图对使图1?图8中说明的可动部30在2个方向上移动的情况下的位置控制进行说明。图16是用于说明伴随线圈的移动的磁通密度的图。与图1?图8的情况同样，磁铁部A、B相对于行程中心而在X方向上非对称地配置。在曲线图中，利用实线示出在位置A处使线圈分别在X方向、Y方向上移动时的磁通的变化。另一方面，在从位置A起在Y方向上移位的位置B处使线圈在X方向上移动的情况下，如虚线所示，伴随右方向的移动，磁通大幅降低。另一方面，在从位置A起在X方向上移位的位置C处使线圈在Y方向上移动的情况下，磁通呈现单点划线所示的特性。这样，在使线圈在XY的两个方向上移动的情况下，在各移动位置处线圈受到的磁通变化。
[0087]图17示出进行双轴控制时的图像模糊校正装置的控制结构。在进行这种双轴控制的方式中，构成为具有针对X轴方向进行移动控制的控制块201X?502X以及针对Y轴方向进行移动控制的控制块201Y?502Y。各方向的控制块的基本控制与图13中说明的内容相同，所以这里省略其说明。在这种双轴控制中，根据图16可知，即使是相同的X方向的移动，驱动力的校正量也根据Y轴方向的位置而不同。即，各控制部300X、300Y不仅利用自身的控制块中的第I偏差，还利用其他控制块的第I偏差取得校正系数。
[0088]例如，在针对X轴方向进行移动控制的控制块201Χ?502Χ的情况下，X取得部301Χ根据从运算部203Χ输出的与X方向有关的第I偏差和从运算部203Υ输出的与Y方向有关的第I偏差，取得校正系数。因此，X取得部301Χ使用将与X、Y这两个方向有关的第I偏差和校正系数对应起来的表，取得校正系数，或者，通过对与X、Y这两个方向有关的2个第I偏差进行规定运算，取得校正系数。
[0089]针对Y轴方向的控制块201Υ?502Υ也同样，Y取得部301Υ不仅使用从运算部203Υ输出的与Y方向有关的第I偏差，还使用从其他运算部203Χ输出的与X方向有关的第I偏差取得校正系数，用于驱动力的校正。由X取得部301Χ、Y取得部301Υ取得的校正系数被输入到X驱动控制部302Χ、Y驱动控制部302Υ，用于X、Y两个方向的驱动力计算。能够通过图14中说明的控制结构来进行X、Y驱动控制部301Χ、301Υ的控制。
[0090]在图像模糊校正装置中，不仅能够采用这种双轴结构，还可以采用针对3个方向以上的方向进行位置校正的多轴结构。该情况下，负责各轴方向的移动的控制块除了使用本轴的第I偏差以外，还使用从负责其他轴方向的移动的控制块输入的第I偏差来取得校正系数，进行驱动力的控制。
[0091]在连接有图12中说明的柔性缆线34的图像模糊校正装置I中进行反馈控制的情况下，在由于柔性缆线34的作用力使可动部30移动时的周边位置处，有时频率特性降低。图18是示出图像模糊校正装置I的频率特性的曲线图，利用实线示出行程中心附近的频率特性，并且，利用虚线示出周边位置的频率特性。观察该曲线图可知，在周边位置处，由于柔性缆线34的作用力，在手抖频率范围内，频率特性的增益降低。
[0092]图19示出消除这种频率特性的增益不足的一例。在图14中说明的驱动力的校正中，针对比例动作303、积分动作304、微分动作305整体运算校正系数。为了改善周边区域的增益不足，考虑增大周边区域中的校正系数。图19(a)示出在图14的驱动控制部302中增大周边位置的校正系数来改善手抖频率范围内的增益降低的频率特性。如图所示，在图14的驱动力的校正中，由于提高频率特性整体，所以，频率特性提高到作为噪声的产生原因的高频成分。因此，在图像模糊校正装置I的动作时，驱动音增大。
[0093]在本实施方式中，为了抑制这种驱动音，在周边位置的驱动力的校正中，通过对低频成分进行校正，能够抑制驱动音的增大，并且改善周边位置的响应特性。图20中示出其他方式的控制部300的控制结构。在该控制部300中，校正部308针对积分动作运算校正系数。运算部309通过对比例动作303、积分动作305、由校正部308校正后的积分动作304进行运算，计算驱动力。图19 (b)示出图20的控制部300的频率特性。与图19 (a)相比，抑制了作为噪声产生原因的频带内的增益提高。
[0094]另外，控制部300的控制也可以使用2个校正部307、308进行。即，考虑如下方式:取得部301取得针对比例动作303、积分动作304、微分动作305整体的第I校正系数和针对积分动作304的第2校正系数，使用2个校正系数进行驱动力的校正。根据这种方式，能够抑制动作音，并且进一步改善追随性能。
[0095]在图13、图17中，根据驱动目标位置与基准位置的偏差(第I偏差)来取得校正系数，但是，也可以通过其他方式取得校正系数。图21示出表示其他方式的图像模糊校正装置的控制结构的框图(单轴控制)，图22示出表示其他方式的图像模糊校正装置的控制结构的框图(双轴控制)。
[0096]图13、图17的方式将驱动目标位置与基准位置的偏差作为第I偏差，与此相对，在图21、图22所示的方式中，不同之处在于，使用从位置检测部400输出的相对位置与基准位置的偏差作为第I偏差。在这种方式中，根据基于第I偏差而取得的校正系数来校正驱动力，由此也能够提高图像模糊校正装置中的追随性能。
[0097]本实施方式的图像模糊校正装置能够应用于电子摄影装置、特别是数字照相机、摄像机等。下面例示该实施方式。
[0098]图23是示出具有本实施方式的图像模糊校正装置的摄像装置的图，图24是示出摄像装置内的图像模糊校正装置等的图。如图23和图24所示，数字照相机80作为具有本发明一个实施方式的图像模糊校正装置I的摄像装置，由照相机机身81和镜头单元82构成，该镜头单元82具有以能够更换的方式装配在照相机机身81上的摄影镜头L。
[0099]另外，在以下的说明中，利用“O”表示从摄影镜头L入射到照相机机身81的入射光轴，相对于入射光轴O方向，设被摄体侧为前方(前面侧),设成像侧为后方(背面侧)。并且，设与光轴O正交的方向中的、在通常的摄影状态下从前方观察的左右方向为作为第I方向的X方向，设上下方向为作为第2方向的Y方向。作为第I方向的X方向和作为第2方向的Y方向对应于图像模糊校正装置I中的作为第I方向的X方向和作为第2方向的Y方向。
[0100]照相机机身81具有收纳构成数字照相机80的部件的兼作为照相机主体的外装体83，在入射光轴O上的前侧位置具有用于以能够更换的方式装配镜头单元82的环状的安装部84。并且，在外装体83上，在从前方观察的左侧设有摄影时由操作者的右手保持的未图示的把手部。在该把手部的顶部配置有释放按钮等的未图示的各种开关、按钮类。
[0101]进而，照相机机身81具有在外装体83的内部收纳电池91的电池收纳室92。并且，在电池收纳室92的后方配置有电路基板等(未图示)，该电路基板搭载有用于进行照相机整体的控制、图像处置、压缩处理、数据存储处理等的控制电路、SDRAM等存储器、电源电路等。并且，在照相机机身81中内置有该照相机机身81的抖动状态检测用的陀螺仪传感器(未图示)。
[0102]如图23和图24所示，照相机机身81还在外装体83的背面侧具有液晶面板86，该液晶面板86具有面板显不窗85。该液晶面板86是显不所拍摄的图像以及各种设定/调整事项等的各种信息作为图像的TFT (Thin Film Transistor:薄膜晶体管)类型的矩形状显示面板。并且，在外装体83的顶部配置有热靴87，该热靴87用于装配光学取景器、电子取景器、外置闪光灯或麦克风等。
[0103]如图23所示，在照相机机身81的外装体83内配设有幕帘式快门88和摄像单元89。摄像单元89以能够移位的方式在XY平面上支承CXD或CMOS传感器等的摄像元件36，具有将音圈马达作为致动器的图像模糊防止装置I。该图像模糊防止装置I根据来自上述抖动检测装置的抖动信号进行动作，以抵消所检测到的抖动方向上的力。摄像元件36具有矩形的受光面，受光面的长边沿着X方向配设。并且，在外装体83的底面部设有三脚架螺钉部90。
[0104]图25是示出本实施方式的数字照相机80的主要部分的内部电路的框图。另外，在以下的说明中，处理单元例如由⑶S/ADC部124、暂时存储器117、图像处理部118等构成，存储单元由存储介质部等构成。
[0105]如图25所示，数字照相机80具有操作部112、与该操作部112连接的控制部113、以及经由总线114和115而与该控制部113的控制信号输出端口连接的摄像驱动电路116、暂时存储器117、图像处理部118、存储介质部119、显示部120和设定信息存储器部121。
[0106]上述暂时存储器117、图像处理部118、存储介质部119、显示部120和设定信息存储器部121能够经由总线122相互进行数据的输入、输出。并且，在摄像驱动电路116上连接有摄像元件36和⑶S/ADC部124。
[0107]操作部112具有各种输入按钮和开关，将经由这些输入按钮和开关而从外部(照相机使用者)输入的事件信息通知给控制部113。控制部113例如是由CPU等构成的中央运算处理装置，内置有未图示的程序存储器，根据程序存储器中存储的程序对数字照相机80整体进行控制。
[0108]通过摄像驱动电路116对(XD等的摄像元件36进行驱动控制,该摄像元件36是将经由摄影光学系统141形成的物体像的每个像素的光量转换为电信号并输出到CDS/ADC部124的摄像元件。
[0109]⑶S/ADC部124是如下的电路:对从摄像元件36输入的电信号进行放大，并且进行模拟/数字转换，将仅进行了该放大和数字转换后的影像原始数据(拜尔数据、以下称为RAW数据。)输出到暂时存储器117。
[0110]暂时存储器117例如是由SDRAM等构成的缓存器，是暂时存储从⑶S/ADC部124输出的RAW数据的存储器装置。图像处理部118是如下的电路:读出暂时存储器117中存储的RAW数据或存储介质部119中存储的RAW数据，根据由控制部113指定的画质参数，以电方式进行包含畸变像差校正在内的各种图像处理。
[0111]存储介质部119以装卸自如的方式装配例如由闪存等构成的卡型或盘型的存储介质，在这些闪存中记录并保持从暂时存储器117转送的RAW数据和由图像处理部118进行图像处理后的图像数据。
[0112]显示部120由液晶显示监视器等构成，显示所拍摄的RAW数据、图像数据、操作菜单等。在设定信息存储器部121中具有预先存储有各种画质参数的ROM部、以及存储有通过操作部112的输入操作而从ROM部读出的画质参数的RAM部。
[0113]这样构成的数字照相机80通过采用本发明的镜头系统作为摄影光学系统141，能够成为小型且适于动态图像摄像的摄像装置。
[0114]以上，在本说明书中，作为位置控制装置，以摄像装置中使用的图像模糊校正装置I为例进行了说明，但是，作为位置控制装置，不限于这种图像模糊校正装置1，只要使用通过作用驱动力而使可动部移动的方式即可，能够用于各种装置。
[0115]另外，本发明不限于这些实施方式，适当组合各个实施方式的结构而构成的实施方式也包含在本发明的范畴内。
[0116]标号说明
[0117]1:图像模糊校正装置(位置控制装置)；10:基台部；11:基台主体；12a、12b:贯通支承孔；13a、13b --第I弹簧支承部；15a、15b:螺旋弹簧；20 --第I永久磁铁组(永久磁铁)；21:第I磁铁部；22:第2磁铁部；23:第3磁铁部；24:第4磁铁部；25:第5磁铁部；30:可动部；31:可动主体；32:线圈收纳部；33a、33b --第2弹簧支承部；34:柔性缆线；35:连接器；36:摄像元件；37:滤波器组；37a:超声波滤波器；37b:红外线截止滤波器；38:电气元件；381a、381b、381c:霍尔元件；382:温度传感器；40:线圈组；41:第I线圈；42:第2线圈；43:第3线圈；50:磁铁支承部；51:支承主体；52a、52b:贯通螺纹孔；60:第2永久磁铁组(永久磁铁)；61 --第I对置磁铁部；62:第2对置磁铁部；63:第3对置磁铁部；64:第4对置磁铁部；65:第5对置磁铁部；70:音圈马达；71:第IX方向音圈马达(第I音圈马达);72 --第2X方向音圈马达(第I音圈马达)；73:Y方向音圈马达(第2音圈马达)；80:数字照相机(摄像装置);81:照相机机身；82:镜头单元；83:外装体；84:安装部；85:面板显示窗；86:液晶面板；87:热靴；88:幕帘式快门；89摄像单元；90:三脚架螺钉部；91:电池；92:电池收纳室；101a:第I空间(切口)；101b:第2空间(切口)；102a:第3空间(切口)；102b:第4空间(切口)；112:操作部；113:控制部；114、115:总线；116:摄像驱动电路；117:暂时存储器；118:图像处理部；119:存储介质；120:显示部；121:设定信息存储器部；122:总线；124:⑶S/ADC部；141:摄影光学系统；201:驱动指示输入部；202:基准位置存储部；203、204:运算部；300:控制部；301:取得部；302:驱动控制部；400:位置检测部；401:霍尔元件；402:放大器；403:A/D ；404:位置调整部；500:驱动部；501:马达驱动器；502 =VCM (音圈马达)。
【权利要求】
1.一种位置控制装置，其特征在于，该位置控制装置具有: 基台部; 可动部，其能够相对于所述基台部进行相对移动； 位置检测部，其检测所述可动部相对于所述基台部的基准位置的位置； 驱动部，其通过对所述可动部赋予驱动力而使所述可动部移动； 控制部，其对所述驱动部的驱动力进行控制；以及 输入部，其输入所述可动部的驱动目标位置， 所述控制部根据校正系数和第2偏差来确定对所述驱动部赋予的驱动力，所述校正系数基于由所述输入部输入的驱动目标位置与所述基准位置之差即第I偏差而取得，所述第2偏差是所述位置检测部的检测位置与由所述输入部输入的驱动目标位置之差。
2.一种位置控制装置，其特征在于，该位置控制装置具有: 基台部; 可动部，其能够相对于所述基台部进行相对移动； 位置检测部，其检测所述可动部相对于所述基台部的基准位置的位置； 驱动部，其通过对所述可动部赋予驱动力而使所述可动部移动； 控制部，其对所述驱动部的驱动力进行控制；以及 输入部，其输入所述可动部的驱动目标位置， 所述控制部根据校正系数和第2偏差来确定对所述驱动部赋予的驱动力，所述校正系数基于所述位置检测部的检测位置与所述基准位置之差即第I偏差而取得，所述第2偏差是所述位置检测部的检测位置与由所述输入部输入的驱动目标位置之差。
3.根据权利要求1或2所述的位置控制装置，其特征在于， 所述位置控制装置具有多组所述位置检测部、所述驱动部、所述控制部、所述输入部， 某个组的所述控制部根据本组的所述第I偏差和其他组的第I偏差来取得所述校正系数。
4.根据权利要求1或2所述的位置控制装置，其特征在于， 所述驱动部包括具有磁铁部和线圈的音圈马达。
5.根据权利要求4所述的位置控制装置，其特征在于， 所述磁铁部产生的磁通密度相对于所述移动方向上的所述基准位置具有非对称性， 所述控制部基于考虑了所述磁通密度的非对称性的驱动力特性来取得所述校正系数。
6.根据权利要求1或2所述的位置控制装置，其特征在于， 所述位置控制装置具有与所述可动部连接的柔性缆线， 所述控制部基于考虑了所述柔性缆线的作用力的驱动力特性来取得所述校正系数。
7.根据权利要求1或2所述的位置控制装置，其特征在于， 所述控制部执行具有比例动作、积分动作、微分动作的PID控制，并且，针对比例动作、积分动作、积分动作的运算结果来运算所述校正系数。
8.根据权利要求1或2所述的位置控制装置，其特征在于， 所述控制部执行具有比例动作、积分动作、微分动作的PID控制，并且，针对积分动作的运算结果来运算所述校正系数。
【文档编号】H04N5/232GK103443702SQ201280010031
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】石川隆志, 桥本幸惠 申请人:奥林巴斯株式会社