CN101527489B - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驱动装置，其具有活动部件、第一驱动部件和第二驱动部件。活动部件可以相对于固定部件摆动。第一驱动部件在第一方向驱动活动部件。第二驱动部件在与第一方向相反的方向驱动活动部件。固定部件具有被活动部件撞击的缓冲器。第一和第二驱动部件同时驱动所述活动部件，以便撞击缓冲器。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种驱动其上连接有例如照相机的图像传感器的活动部件的驱动装置。

背景技术

提出了一种设置在例如数码相机的摄影装置中的、去除附着在照相机的图像传感器及其盖子上的尘粒的装置。

美国公布专利申请公布号2005-0264656A公开了一种驱动装置，其将活动部件撞击到固定部件上，从而通过撞击的冲击除去附着在图像传感器及其盖子上的尘粒。

但是，简单的将活动部件撞击到固定部件上会对驱动装置产生较大的震动。这样有可能打扰到用户以及会破坏驱动装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动装置，具工作时在驱动装置中伴有较弱的震动。

提供一种具有活动部件、第一驱动部件和第二驱动部件的驱动装置。活动部件可以相对于固定部件摆动。第一驱动部件在第一方向驱动活动部件。第二驱动部件在与第一方向相反的方向驱动活动部件。固定部件具有被活动部件撞击的缓冲器。第一和第二驱动部件同时驱动所述活动部件，以便撞击缓冲器。

附图说明

参照附图，将从下面的描述中更好地理解本发明的目的和优点，其中：

图1是根据本发明的实施例的图像捕捉装置的立体图；

图2是图像捕捉装置的前视图；

图3是图像捕捉装置的框图；

图4是显示图像捕捉装置的主过程的流程图；

图5是显示中断过程的流程图；

图6是显示除尘过程的流程图；

图7是显示除尘过程中活动部件在y方向的轨迹；

图8示意性地显示了从LCD显示器侧观察时活动部件的轨迹；

图9也示意性地显示了从LCD显示器侧观察时活动部件的轨迹；以及

图10显示了除尘过程中活动部件在x方向的轨迹。

具体实施方式

下面参照附图所示的实施例描述本发明。图1至3显示了根据本发明的包括驱动装置的图像捕捉装置1的结构。在本实施例中，摄影装置1是数码相机。诸如照相机镜头67等摄影光学系统具有光轴LX，所述摄影光学系统在摄影装置1的图像传感器的摄影面上捕捉光学图像。为了解释本实施例中的方向，定义了x方向(第一方向)、y方向(第二方向)和z方向(参考图1)。x方向在水平面上并且垂直于光轴LX。y方向垂直于光轴LX和x方向。z方向平行于光轴LX并且垂直于x方向和y方向。

摄影装置1包括用于开启和关闭摄影装置的电源的电源按钮11、释放按钮13、防抖按钮14、LCD显示器17、反射镜-光圈-快门单元18、DSP 19、CPU 21、AE(自动曝光)单元23、AF(自动聚焦)单元24、防抖单元30、成像单元39a和照相机镜头67。这些组件执行成像功能。

通过电源按钮11的状态来确定电源开关11a是开启状态还是关闭状态，使得摄影装置1的开启状态和关闭状态对应于电源开关11a的开启状态和关闭状态。照相目标图像被成像单元39a捕捉，作为通过照相机镜头67的光学图像，捕捉到的图像显示在LCD显示器17上。可以通过光学取景器(未示出)观察照相目标图像。

在按下电源按钮11使摄影装置1处于开启状态之后，在第一周期中(220ms)执行除尘操作。

当操作者部分按下释放按钮13时，测光开关12a切换到开启状态，从而执行测光操作、AF传感操作和聚焦操作。当操作者完全按下释放按钮13时，释放开关13a切换到开启状态，从而通过成像单元39a(成像装置)执行成像操作，捕捉并存储图像。

反射镜-光圈-快门单元18连接到CPU 21的端口P7并根据释放按钮13a的开启状态进行反射镜的向上/向下操作(反射镜向上操作和反射镜向下操作)、光圈的打开/关闭操作以及快门的打开/关闭操作。

DSP 19连接到成像单元39以及CPU 21的端口P9。根据来自CPU21的指令，DSP 19对通过成像单元39a的成像操作获得的图像信号进行诸如图像处理等计算。

CPU 21是控制摄影装置1的每个部件的成像操作、除尘操作和防抖操作(即图像稳定操作)的控制装置。防抖操作既包括活动部件30a的移动也包括位置检测操作。此外，CPU 21存储防抖参数IS的值、释放状态参数RP的值、除尘状态参数GP的值以及除尘时间参数CNT的值。

防抖参数IS指示摄影装置1是否处于防抖模式。当防抖参数IS等于一时，摄影装置1处于防抖模式；当它等于零时，摄影装置1不处于防抖模式。

释放状态参数RP的值根据释放顺序操作变化。当执行释放顺序操作时，释放状态参数RP的值被设定为一(参见图4的步骤S24至S31)；当完成释放顺序操作时，释放状态参数RP的值被设定(重置)为零(参见图4的步骤S13和S32)。

除尘状态参数GP指示除尘操作是否完成。由于从紧接着摄影装置1被设定为开启状态的时刻开始直到经过第一周期(220ms)，可以认为除尘操作是在进行中的(参见图4的步骤S14)，因此除尘状态参数GP的值被设定为一。

由于从摄影装置1被设定到开启状态之后经过第一周期(220ms)的时刻开始，可以认为除尘操作完成(参见图4的步骤S16)，因此除尘状态参数GP的值被设定为零。

除尘时间参数CNT用于测量除尘操作进行的时间长度。用零代替除尘时间参数CNT的初始值。当执行除尘操作时，每隔1ms的时间间隔，除尘时间参数CNT的值增加一(参见图6的步骤S701)。

在防抖操作之前的除尘操作中，CPU 21将活动部件30a移动到预设的初始位置。该操作被命名为置心操作(参见图7的步骤S84)。在本实施例中，预设位置是移动范围的中心(x方向的坐标值和y方向的坐标值均为0)。

然后，通过CPU21将活动部件30a的质心关于x方向保持在特定位置上。沿y方向的YP方向驱动活动部件30a的XP侧，同时沿YM方向驱动活动部件30a的XM侧。因此，活动部件30a相对于给定轴摆动，从而移动部件30a的YP侧的XP端撞击移动范围的上边界34a，活动部件30a的YM侧的XM端撞击移动范围的下边界34b。

然后，将活动部件30a关于x方向保持在特定位置上的同时，沿Y方向的YM方向驱动活动部件30a的XP侧，同时沿YP方向驱动XM侧。因此，活动部件30a沿与上一次摆动相反的方向摆动，从而YP侧的XM端撞击移动范围的上边界34a以及YM侧的XP端撞击移动范围的下边界34b。在重复这些过程之后，除尘操作结束。

通过活动部件30a对所述移动范围的边界冲击的震动去除活动部件30a的成像单元39a(图像传感器和低通滤波器)上的尘粒。在除尘操作完成后，防抖操作开始。

接下来，CPU 21存储下列值：第一数字角速度信号Vxn，第二数字角速度信号Vyn，第一数字角速度VVxn，第二数字角速度VVyn，第一数字位移角Bxn，第二数字位移角Byn，位置Sn在x方向的坐标Sxn；位置Sn在y方向的坐标Syn；第一驱动力Dxn；第二驱动力Dyn；A/D转换后的位置Pn在x方向上的坐标pdxn；A/D转换后的位置Pn在y方向上的坐标pdyn；第一减少值exn；第二减少值eyn；第一比例系数Kx；第二比例系数Ky；防抖操作的采样周期θ；第一积分系数Tix；第二积分系数Tiy；第一微分系数Tdx；以及第二微分系数Tdy。

基于当前的摄影目标，AE单元23(曝光计算单元)执行测光操作并计算光度值。AE单元23还根据光度值计算成像需要的光圈值和曝光持续时间。AF单元24执行成像还需要的AF传感操作和相应的聚焦操作。在聚焦操作中，沿光轴LX移动照相机镜头67。

摄影装置1的防抖部件(防抖装置)包括防抖按钮14、防抖开关14a、LCD显示器17、CPU 21、角速度检测单元25、驱动电路29、防抖单元30、霍尔元件信号处理单元45(磁场变化检测元件)以及照相机镜头67。

当操作者按下防抖按钮14时，防抖开关14a被设定到开启状态。当防抖开关14a处于开启状态时，摄影装置1处于防抖模式，防抖参数IS被设定为一(IS＝1)。当防抖开关14a不处于开启状态时，摄影装置1处于非防抖模式，防抖参数IS被设定为零(IS＝0)。在防抖模式下，执行防抖操作。在防抖操作中，独立于其他操作，例如测光操作，在第二周期驱动角速度检测单元25和防抖单元30。在本实施例中，预设的时间间隔的值被设定为1ms。

CPU 21控制与来自这些开关的输入信号对应的各种输出指令。CPU 21的端口P12接收指示测光开关12a处于开启状态还是关闭状态的1位数字信号。CPU 21的端口P13接收指示释放开关13a处于开启状态还是关闭状态的1位数字信号。CPU 21的端口P14接收指示防抖开关14a处于开启状态还是关闭状态的1位数字信号。AE单元23、AF单元24以及LCD显示器17分别连接到CPU21用于输入/输出的端口P4、P5和P6。

接下来，详细描述角速度检测单元25、驱动电路29、防抖单元30、以及霍尔元件信号处理单元45。

角速度检测单元25具有第一角速度传感器26a、第二角速度传感器26b、第一高通滤波电路27a、第二高通滤波电路27b、第一放大器28a和第二放大器28b。

第一角速度传感器26a检测摄影装置1绕Y方向的轴转动(偏转)的角速度，即检测摄影装置1的角速度在x方向的速度分量。第一角速度传感器26a是检测偏转角速度的陀螺传感器。

第二角速度传感器26b检测摄影装置1绕x方向的轴转动(俯仰)的角速度，即检测摄影装置1的角速度在y方向的速度分量。第二角速度传感器26b是检测俯仰角速度的陀螺传感器。

第一高通滤波电路27a降低第一角速度传感器26a输出的信号的低频分量，因为第一角速度传感器26a输出的信号的低频分量包括基于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运动(panning motion)的信号成分(signal element)。第二高通滤波电路27b降低第二角速度传感器26b输出的信号的低频分量，因为第二角速度传感器26b输出的信号的低频分量包括基于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运动的信号成分。通过第一和第二高通滤波电路27a和27b执行的过程是模拟高通滤波过程。

第一放大器28a放大与低频分量已被降低的偏转角速度相关的信号，以及向CPU 21的端口A/D0输出模拟信号，作为第一角速度vx。第二放大器28b放大与低频分量已被降低的俯仰角速度相关的信号，以及向CPU 21的端口A/D1输出模拟信号，作为第二角速度vy。

低频信号分量的降低是二步过程；首先通过第一和第二高通滤波电路27a和27b执行模拟高通滤波过程的初级部分，接下来通过CPU 21执行数字高通滤波过程的次级部分。数字高通滤波过程的次级部分的截止频率高于模拟高通滤波过程的初级部分的截止频率。在数字高通滤波过程中，时间常数(第一高通滤波器时间常数hx和第二高通滤波器时间常数hy)的值可以容易地改变。

在电源开关11a被设定到开启状态(即主电源开关设置为开启状态)之后，开始向CPU 21和角速度检测单元25的所有部分供电。在电源开关11a被设定到开启状态以及除尘操作完成之后，照相机震动值的计算开始。

CPU 21将分别输入到端口A/D0和A/D1的第一和第二角速度vx和vy转换为第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn。然后由于第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量包括基于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运动的信号成分，所以CPU 21通过降低第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量(数字高通滤波过程)计算第一和第二数字角速度VVxn和VVyn。此外，CPU 21通过对第一和第二数字角速度VVxn和VVyn积分(积分过程)来计算照相机震动位移角(第一和第二数字位移角Bxn和Byn)。

CPU 21和角速度检测单元25使用函数来计算照相机震动值。

“n”是大于零的整数，指示从定时中断过程的开始(t＝0；参见图4的步骤S12)到最近一次防抖操作执行的时间点(t＝n)的时间长度(ms)。

在关于x方向的数字高通滤波过程中，用第一数字角速度VVx0到VVxn-1的和除以第一高通滤波器时间常数hx，然后用第一数字角速度信号Vxn减去得到的商，从而计算(在1ms的预设时间间隔之前；即在执行上一次防抖操作之前，通过定时中断过程计算)第一数字角速度VVxn(VVxn＝Vxn-(∑VVxn-1)÷hx)。在关于y方向的数字高通滤波过程中，进行与VVxn类似的计算得到第二数字角速度VVyn(VVyn＝Vyn-(∑VVyn-1)÷hy)。

在本实施例中，定时中断过程(的一部分)中的角速度检测操作包括通过角速度检测单元25进行的处理以及将来自角速度检测单元25的第一和第二角速度vx和vy输入到CPU 21的过程。

在关于x方向的积分过程中，通过对定时中断过程开始的时间点的第一数字角速度VVx0(t＝0；参见图4的步骤S12)到执行上一次防抖操作的时间点的第一数字角速度VVxn求和，计算第一数字位移角Bxn(t＝n；Bxn＝∑VVxn)。

类似地，在关于y方向的积分过程中，通过对定时中断过程开始的时间点的第二数字角速度VVy0到执行上一次防抖操作的时间点的第二数字角速度VVyn求和，计算第二数字位移角Byn(Byn＝∑VVyn)。

CPU 21计算成像单元39a(活动部件30a)应被移动到的位置Sn，相当于根据位置转换系数zz(x方向的第一位置转换系数zx以及y方向的第二位置转换系数zy)计算的x方向和y方向的照相机震动值(第一和第二数字位移角Bxn和Byn)。

位置Sn在x方向的坐标被定义为Sxn，在y方向的坐标被定义为Syn。用电磁力执行包括成像单元39a的活动部件30a的移动，稍后会进行说明。

驱动力Dn驱动驱动电路29，以便将活动部件30a移动到位置Sn。驱动力在Dn在x方向的坐标被定义为第一驱动力Dxn(在D/A转换之后：第一PWM负载(duty)dx)。驱动力Dn在y方向的坐标被定义为第二驱动力Dyn(在D/A转换之后：第二PWM负载dy)。根据第一驱动力Dxn的值驱动第一驱动线圈31a。根据第二驱动力Dyn驱动第二驱动线圈32a和第三驱动线圈33a，即通过相同的力驱动它们。

第一PWM负载dx是与第一驱动力Dxn对应的驱动脉冲的负载比率(duty ratio)，第二PWM负载dyl和第三PWM负载dyr是与第二驱动力Dyn对应的驱动脉冲的负载比率。在除尘操作中，第二PWM负载dyl与第三PWM负载dyr相同。

用+DD或-DD表示第二驱动力Dyn。+DD表示沿正y方向(YP方向)即朝向固定部件30b的上端驱动活动部件30a。-DD表示沿负y方向(YM方向)即朝向固定部件30b的下端驱动活动部件30a。

但是，成像单元39a(活动部件30a)为在执行防抖操作之前的除尘操作在第一周期(220ms)应被移动到的位置Sn被设定为值“a”，不与照相机震动值对应(参见图6的步骤S704)。

例如，在除尘操作的轨迹“a”中，位置Sn被设定在固定部件30b的中心。因此，活动部件30a被设定在固定部件30b的中心。在除尘操作的轨迹“b”到“d”中，位置Sn的x方向分量被设定成特定值，但是在y方向，只设定PWM负载，而不设定位置Sn的y方向分量。因此，通过恒力使活动部件30a朝向固定部件30b的顶部和底部移动，并且撞击它。

在沿x方向的定位操作中，位置Sn在x方向的坐标被定义为Sxn，是最新的第一数字位移角Bxn与第一位置转换系数zx的乘积(Sxn＝zx×Bxn)。

在沿y方向的定位操作中，位置Sn在y方向的坐标被定义为Syn，是最新的第二数字位移角Byn与第二位置转换系数zy的乘积(Syn＝zy×Byn)。

防抖单元30通过将成像单元39a反复移动到位置Sn校正照相机震动。这样当执行防抖操作时(IS＝1)，在曝光时间中稳定显示在图像传感器的成像表面上的照相目标图像。

防抖单元30具有固定部件30b，该固定部件30b形成了活动部件30a的移动范围的边界，活动部件30a包括成像单元39a，并且能够在xy面内移动。移动范围大于活动部件30a在防抖操作中在其中移动的震动校正区域。

当不执行防抖操作时(IS＝0)，在曝光时间中，活动部件30a保持在预设位置。预设位置是移动范围的中心。

在第一周期(220ms)中，在摄影装置1被设定为开启状态之后，将活动部件30a驱动到预设位置(即移动范围的中心)。接下来，向移动范围在y方向上的边界驱动活动部件30a。

在其他情况下(除第一周期和曝光时间之外)，不驱动活动部件30a。

防抖单元30不具备在不被驱动时(即驱动关闭状态)保持在固定位置上的固定位置机构。

在具有从CPU 21的PWM0输入的第一PWM负载dx和从CPU 21的PWM1输入的第二PWM负载dy的驱动电路29的作用下，通过用于驱动的线圈和磁性单元的电磁力，执行防抖单元30的活动部件30a的驱动，该驱动包括向预设的固定位置的移动。

通过线圈和磁性单元产生的电磁力驱动防抖单元30的活动部件30a。当驱动电路29给线圈单元加电时，产生电磁力。当接收到CPU 21的PWM0输出的第一PWM负载dx时，驱动电路29给第一驱动线圈31a加电，当接收到PWM1输出的第二PWM负载dyl时，给第二驱动线圈32a加电，以及当接收到PMW2输出的第三PWM负载dyr时，给第三驱动线圈33a加电。

无论是在驱动电路29实现的移动之前还是之后，都通过霍尔元件44a和霍尔元件信号处理单元45检测活动部件30a的位置Pn。

关于测得的位置Pn在x方向的第一坐标的信息，也就是第一测得位置信号px，被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2(参见图6的(2))。第一测得位置信号px是模拟信号，该模拟信号通过A/D转换器A/D2转换成数字信号(A/D转换)。通过A/D转换，模拟px成为数字pdxn。

类似地，关于y方向，将pyl输入到CPU 21的A/D转换器A/D3，将pyr输入到CPU 21的A/D转换器A/D4。通过A/D转换，模拟pyl成为数字pdyln，以及模拟pyr成为数字pdyrn。

PID(比例积分微分)控制进程基于在移动之后测得的位置Pn(pdxn，pdyln，pdyrn)以及位置Sn(Sxn，Syln，Syrn)的坐标数据计算第一、第二和第三驱动力Dxn，Dyln，Dyrn。

第一驱动力Dxn的计算基于第一减少值exn、第一比例系数Kx、采样周期θ、第一积分系数Tix以及第一微分系数Tdx(Dxn＝Kx×{exn+θ÷Tix×∑exn+Tdx÷θ×(exn-exn-1)})。通过用位置Sn在x方向的坐标Sxn减去A/D转换后的测得的位置Pn在x方向的第一坐标pdxn，计算第一减少值exn(exn＝Sxn-pdxn)。

第二驱动力Dyn的计算基于第二减少值eyn、第二比例系数Ky、采样周期θ、第二积分系数Tiy以及第二微分系数Tdy(Dyn＝Ky×{eyn+θ÷Tiy×∑eyn+Tdy÷θ×(eyn-eyn-1)})。通过用位置Sn在y方向的坐标Syn减去A/D转换后的测得的位置Pn在y方向的第二坐标pdyn，计算第二减少值eyn(eyn＝Syn-pdyn)。

采样周期θ的值被设定为1ms的预设时间间隔(第二周期)。

当通过将防抖开关14a设定到开启状态将摄影装置1设定到防抖模式时(IS＝1)，通过PID控制进程的防抖操作将活动部件30a驱动到位置Sn(Sxn，Syn)。通过防抖操作中包含的PID控制进程确定位置Sn。

当防抖参数IS为零时，执行不包含在防抖操作中的PID控制进程，从而将活动部件30a移动到移动范围的中心(预设位置)。

在除尘操作中，从将摄影装置1设定到开启状态的时间点直到防抖操作开始，首先将活动部件30a移动到移动范围的中心。之后，根据上文所述的过程驱动活动部件30a。

活动部件30a具有用于驱动的线圈单元，该线圈单元包括第一驱动线圈31a、第二驱动线圈32a、第三驱动线圈33a、具有图像传感器的成像单元39a以及作为磁场变化检测元件的霍尔元件44a。在第一实施例中，图像传感器为CCD；但是，图像传感器也可以是其他图像传感器，诸如CMOS等。

图像传感器的成像表面的矩形形状具有两条平行于x方向的边和两条平行于y方向的边，y方向的边比x方向的边短。因此，活动部件30a在x方向的移动范围比y方向的大。

固定部件30b具有用于驱动的磁性单元，该磁性单元包括第一位置检测及驱动磁体411b、第二位置检测及驱动磁体412b、第三位置检测及驱动磁体413b、第一位置检测及驱动磁轭431b、第二位置检测及驱动磁轭(yoke)432b以及第三位置检测及驱动磁轭433b。

固定部件30b在x方向和y方向可移动地支撑活动部件30a。

固定部件30b具有吸收与移动部件30a的接触点处(移动范围的边界处)的冲击的缓冲构件。

选择缓冲构件的硬度使得冲击的震动不会破坏进行接触的部件，例如活动部件30a，但是通过与缓冲构件冲击的震动能够去除活动部件30a上的任何灰尘。

在第一实施例中，缓冲构件连接在固定部件30b上；但是，缓冲构件也可以连接到活动部件30a上。

当活动部件30a在x方向和y方向都位于移动范围的中心时，图像传感器的中心与照相机镜头67的光轴LX相交，可以使用图像传感器的全部成像范围。

作为图像传感器的成像表面的形状的矩形具有两条对角线。在第一实施例中，图像传感器的中心处于这两条对角线的交点。

第一驱动线圈31a、第二驱动线圈32a、第三驱动线圈33a以及霍尔元件44a连接到活动部件30a上。

第一驱动线圈31a形成为片状和螺旋状，并具有y方向的磁力线，从而产生了第一电磁力，用于沿x方向移动包括第一驱动线圈31a的活动部件30a。

基于第一驱动线圈31a的电流方向和第一位置检测及驱动磁体411b的磁场方向，产生第一电磁力。

第二和第三驱动线圈32a、33a形成为片状和螺旋状，并具有x方向的磁力线，从而产生了第二电磁力，用于沿y方向移动包括第二和第三驱动线圈32a、33a的活动部件30a。

基于第二和第三驱动线圈32a、33a的电流方向和第二和第三位置检测及驱动磁体412b，413b的磁场方向，产生第二电磁力。

第一、第二和第三驱动线圈31a、32a和33a连接到驱动电路29，该驱动电路29通过柔性电路板(未示出)驱动第一、第二和第三驱动线圈31a、32a和33a。将第一PWM负载dx从CPU 21的PWM0输入到驱动电路29。类似地，将第二和第三PWM负载dyl、dyr从CPU 21的PWM1和PWM2输入到驱动电路29。驱动电路29为与第一PWM负载dx的值对应的第一驱动线圈31a、与第二PWM负载dyl的值对应的第二驱动线圈32a以及与第三PWM负载dyr的值对应的第三驱动线圈33a供电，以便驱动活动部件30a。

第一、第二和第三位置检测及驱动磁轭431b、432b和433b由柔性磁性材料制成，并且设置在固定部件30b上。

第一位置检测及驱动磁轭431b防止第一位置检测及驱动磁体411b的磁场耗散到周围环境中，并且增大第一位置检测及驱动磁体411b与第一驱动线圈31a之间以及第一位置检测及驱动磁体411b与水平霍尔元件hh之间的磁感应强度。

类似地，第二和第三位置检测及驱动磁轭432b、433b防止第二和第三位置检测及驱动磁体412b、413b的磁场耗散到周围环境中，并且增大第二位置检测及驱动磁体412b和第二驱动线圈32a之间、第二位置检测及驱动磁体412b和第一纵向霍尔元件hvl之间、第三位置检测及驱动磁体413b和第三驱动线圈33a之间以及第三位置检测及驱动磁体413b和第二纵向霍尔元件hvr之间的磁感应强度。

第一位置检测及驱动磁体411b连接到固定部件30b的活动部件侧，在z方向上第一位置检测及驱动磁体411b面向第一驱动线圈31a和水平霍尔元件hh。详言之，第一位置检测及驱动磁体411b连接到第一位置检测及驱动磁轭431b。第一位置检测及驱动磁轭431b连接到固定部件30b在z方向上的活动部件30a侧。第一位置检测及驱动磁体411b的N极和S极设置在x方向。

类似地，第二和第三位置检测及驱动磁体412b、413b连接到固定部件30b的活动部件侧，在z方向上第二和第三位置检测及驱动磁体412b、413b分别面向第二和第三驱动线圈32a、33a以及第一和第二纵向霍尔元件hvl、hvr。详言之，第二和第三位置检测及驱动磁体412b、413b连接到第二和第三位置检测及驱动磁轭432b、433b。第二和第三位置检测及驱动磁轭432b、433b分别连接到固定部件30b在z方向上的活动部件30a侧。第二和第三位置检测及驱动磁体412b、413b的N极和S极设置在y方向。

霍尔元件44a包括水平霍尔元件hh、第一纵向霍尔元件hvl以及第二纵向霍尔元件hvr，所述水平霍尔元件hh检测活动部件30a的位置P_n在x方向的坐标，所述第一纵向霍尔元件hvl检测活动部件30a的XM侧在y方向的坐标，所述第二纵向霍尔元件hvr检测活动部件30a的XP侧在y方向的坐标。每个霍尔元件都是包含利用霍尔效应的磁电转换元件(磁场变换检测元件)的单轴单元。水平霍尔元件hh输出第一测得位置信号px，该第一测得位置信号px表示活动部件30a的当前位置Pn。类似地，第一和第二纵向霍尔元件hvl、hvr分别输出第二和第三测得位置信号pyl、pyr。

水平霍尔元件hh连接到活动部件30a，在z方向上水平霍尔元件hh面向第一位置检测及驱动磁体411b。类似地，第一和第二纵向霍尔元件hvl、hvr连接到活动部件30a，在z方向面向第二和第三位置检测及驱动磁体412b、413b。

当图像传感器的中心与光轴LX相交时，希望水平霍尔元件hh位于霍尔元件44a上，沿z方向观察时，在x方向面向第一位置检测及驱动磁体411b的N极和S极之间的中间区域。在该位置处，水平霍尔元件hh的利用范围最大，在所述利用范围中可以根据单轴霍尔元件的线性输出变化(线性度)执行精确的位置检测操作。

霍尔元件信号处理单元45具有第一霍尔元件信号处理电路450、第二霍尔元件信号处理电路460以及第三霍尔元件信号处理电路470。

第一霍尔元件信号处理电路450检测水平霍尔元件hh的输出端之间的水平电位差x10，所述水平电位差x10基于水平霍尔元件hh的输出信号。基于水平电位差x10，第一霍尔元件信号处理电路450将第一测得位置信号px输出到CPU 21的A/D转换器A/D2，所述第一测得位置信号px确定活动部件30a的位置Pn在x方向的第一坐标。

类似地，第二和霍尔元件信号处理电路460、470检测第一和第二纵向霍尔元件hvl、hvr的输出端之间的左侧和右侧纵向电位差yl10、yr10，所述左侧和右侧纵向电位差yl10、yr10基于纵向霍尔元件hvl、hvr的输出信号。之后，第二和第三霍尔元件信号处理电路460、470将第二和第三测得位置信号pyl、pyr输出到CPU 21的A/D转换器A/D3、A/D4。

接下来，使用图4的流程图说明第一实施例中的摄影装置1的主过程。

当将摄影装置1设定到开启状态时，对角速度检测单元25供电，从而在步骤S11中将角速度检测单元25设定到开启状态。

在步骤S12中，在预设时间间隔(1ms)，定时中断过程开始。在步骤S13中，将释放状态参数RP的值设定为零。稍后将使用图5的流程图详细说明定时中断过程。

在步骤S14中，将除尘状态参数GP的值设定为一；将除尘时间参数CNT的值设定为零；以及将路线(channel)参数设定为a。

在步骤S15中，确定除尘时间参数CNT的值是否大于220ms。通过步骤S15进行等待，直到定时中断过程结束。除尘时间参数CNT是完成定时中断过程所需的时间。在本实施例中，考虑到定时中断过程的完成时间和防抖单元30中的个体差异，采用220ms。

在步骤S15中，确定除尘时间参数CNT的值是否大于220ms。当确定除尘时间参数CNT的值大于220ms时，过程继续到步骤S16；否则，重复步骤S15中的过程。

在步骤S16中，将除尘状态参数GP的值设定为0。

在步骤S17中，确定测光开关12a是否设定到开启状态。当确定测光开关12a设定到开启状态时，过程继续到步骤S18；否则，重复步骤S17中的过程。

在步骤S18中，确定防抖开关14a是否设定到开启状态。当确定防抖开关14a没有设定到开启状态时，在步骤19中将防抖参数IS的值设定为零；否则，在步骤S20中将防抖参数IS的值设定为一。

在步骤S21中，驱动AE单元23的AE传感器，执行测光操作，并且计算光圈值和曝光时间。

在步骤S22中，驱动AF单元24的AF传感器和镜头控制电路，以分别执行AF传感和聚焦操作。

在步骤S23中，确定释放开关13a是否设定到开启状态。当释放开关13a没有设定到开启状态时，过程返回步骤S17并且重复步骤S17至S22中的过程；否则，过程继续到步骤S24，释放顺序操作开始。

在步骤S24中，将释放状态参数RP的值设定为一。在步骤S25中，通过反射镜-光圈-快门单元18执行与光圈值对应的反射镜向上操作和光圈关闭操作，其中所述光圈值是预设的或者计算得到的。

在反射镜向上操作完成后，在步骤S26中开始快门的打开操作(快门的前遮光帘的移动)。

在步骤S27中，执行曝光操作，或换言之，图像传感器(CCD等)的电荷积累。在经过曝光时间后，在步骤S28中通过反射镜-光圈-快门单元18执行快门的关闭操作(快门的后遮光帘的移动)、反射镜向下操作以及光圈的打开操作。

在步骤S29中，读取在曝光时间中在图像传感器中积累的电荷。在步骤S30，CPU 21与DSP 19通信，从而基于从图像传感器读取的电荷执行成像过程。进行图像处理的图像存储在摄影装置1的存储器中。在步骤S31中，将存储器中存储的图像显示在LCD显示器17上。在步骤S32中，将释放状态参数RP的值设定为零，释放顺序操作完成。之后，过程则返回到步骤S17。换言之，将摄影装置1设定为可以执行下一成像操作的状态。

接下来，参照图5中的流程图描述定时中断过程，所述定时中断过程开始于图4中的步骤S12，并且在每1ms的时间间隔处执行。

当定时中断过程开始时，在步骤S50中确定除尘状态参数GP的值是否被设定为一。当确定除尘状态参数GP的值被设定为一时，过程继续到步骤S51；否则，过程直接进入步骤S52.

在步骤S51中，执行除尘过程。稍后将使用图6的流程图详细说明除尘过程。

在步骤S52中，从角速度检测单元25输出的第一角速度vx被输入到CPU 21的A/D转换器A/D0，并且被转换为第一数字角速度信号Vxn。同样从角速度检测单元25输出的第二角速度vy被输入到CPU 21的A/D转换器A/D1，并且被转换为第二数字角速度信号Vyn(角速度检测过程)。

在数字高通滤波过程中降低第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频(第一和第二数字角速度VVxn和VVyn)。

在步骤S53中，确定释放状态参数RP的值是否被设定为一。当确定释放状态参数RP的值没有被设定为一时，活动部件30a的驱动控制被设定到关闭状态。换言之，防抖单元30被设定到不在步骤S54中执行活动部件30a的驱动控制的状态；否则，过程直接进入步骤S55。

在步骤S55中，第一、第二和第三测得位置信号px、pyr和pyl通过A/D转换器A/D2、A/D3和A/D4被输入到CPU 21中，也被转换为数字信号。CPU 21通过输入信号确定活动部件30a的当前位置Pn(pdxn，pdyln，pdyrn)。

在步骤S56中，确定防抖参数IS的值是否为零。当确定防抖参数IS的值为零时，(换言之，当摄影装置不处于防抖模式时)，在步骤S57中将活动部件30a(成像单元39a)应被移动到的位置Sn(Sxn，Syn)设定为活动部件30a的移动范围的中心。当确定防抖参数IS的值不为零时(IS＝1)，(换言之，当摄影装置处于防抖模式时)，在步骤S58中基于第一和第二角速度vx和vy计算活动部件30a(成像单元39a)应被移动到的位置Sn(Sxn，Syn)。

在步骤S59中，基于步骤S57或步骤S58中确定的位置Sn(Sxn，Syn)和当前位置Pn(pdxn，pdyln，pdyrn)计算将活动部件30a移动到位置Sn的驱动力Dn的第一驱动力Dxn(第一PWM负载dx)、第二驱动力Dyln(第二PWM负载dyl)以及第三驱动力Dym(第三PWM负载dyr)。在除尘操作中，第二驱动力Dyln(第二PWM负载dyl)和第三驱动力Dyrn(第三PWM负载dyr)符号相反，绝对值相同。

在步骤S60中，通过对驱动电路29应用第一PWM负载dx，驱动第一驱动线圈单元31a，以及通过对驱动电路29应用第二和第三PWM负载dyl、dyr，驱动第二和第三驱动线圈单元32a、33a，从而将活动部件30a移动到位置Sn(Sxn，Syn)。

步骤S59和S60的过程是自动控制计算，该自动控制计算与用于进行一般的比例、积分和微分计算的PID自动控制共同使用。

接下来，使用图6至9中的流程图说明开始于图5中的步骤S51的除尘过程。

当除尘过程开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的值加一。

在步骤S702中，霍尔元件44a检测活动部件30a的位置，并且通过霍尔元件信号处理单元45计算第一、第二和第三测得位置信号px、pyl和pyr。然后第一测得位置信号px被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2，并被转换为数字信号pdxn，而第二和第三测得位置信号pyl、pyr被输入到CPU 21的A/D转换器A/D3和A/D4，也被转换为数字信号，CPU21据此通过输入信号确定活动部件30a的当前位置Pn(pdxn，pdyln，pdyrn)。

在步骤S703中，确定除尘时间参数CNT的值是否小于或等于65ms。在除尘时间参数CNT的值小于或等于65ms的情况下，开始步骤S704至S706。在除尘时间参数CNT的值不小于或等于65ms的情况下，过程进入步骤S710。

步骤S704至S706处理轨迹“a”，该轨迹“a”将活动部件30a驱动到固定部件30b的中心。图9(a)图解了执行轨迹“a”之后活动部件30a的位置。

在步骤S704中，将活动部件30a(成像单元39a)应被移动到的位置Sn(Sxn，Syn)设定为活动部件30a的移动范围的中心。

在步骤S705中，根据当前位置Pn(pdxn，pdyn)，使用步骤S704中确定的位置Sn(Sxn，Syn)计算移动活动部件30a的驱动力Dn。该计算与定时中断过程中的步骤S59中的计算相同。

在步骤S706中，通过执行与定时中断过程中的步骤S60中的过程相同的过程，移动活动部件30a。然后，除尘过程结束，过程返回到定时中断过程(子进程返回)。

每毫秒(第二周期)都执行一次定时中断过程。因此，也反复执行除尘过程，直到在主过程的步骤S16中除尘状态参数GP被设定为零为止。

当除尘过程再次开始，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的值加一，变成二。然后，执行步骤S702和S703。在步骤S703中，确定除尘时间参数CNT的值是否小于或等于65ms。在这一点，除尘时间参数CNT的值是二。因此，过程进入步骤S704，然后在执行步骤S704至S706后结束(子进程返回)。之后，在定时中断过程中再次执行除尘过程。

重复执行步骤S701至S706，直到除尘时间参数CNT变得大于65ms。在步骤S703中，在除尘时间参数CNT超过65ms的情况下，过程进入步骤S710。应注意，活动部件30a被置于固定部件30b的中心。

将活动部件30a从当前位置移动到固定部件30b的中心所需的最大时间间隔是65ms。换言之，通过将活动部件30a从固定部件30b的角落移动到中心所需的平均时间间隔与由于防抖单元30的个体差异引起的误差时间间隔相加计算所得的时间间隔是65ms。因此，将除尘时间参数CNT的阈值设定为65ms。在除尘时间参数CNT小于或等于65ms的情况下，有可能活动部件30a还没处于固定部件30b的中心。在除尘时间参数CNT大于65ms的情况下，活动部件30a处于固定部件30b的中心。

在步骤S710中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等于115ms。在除尘时间参数CNT小于或等于115ms的情况下，开始执行步骤S711至S715。在除尘时间参数CNT不小于或等于115ms的情况下，过程进入步骤S720。

描述步骤S711至S715的过程。步骤S711至S715处理轨迹“b”，该轨迹“b”将活动部件30a的YP侧的XP端撞击到固定部件30b的上边界34a，以及将活动部件30a的YM侧的XM端撞击到固定部件30b的下边界34b。图9(b)图解了处理轨迹“b”之后的活动部件30a。

在步骤S711中，将第二PWM负载dyl的值设定为-DD。在步骤S712中，将第三PWM负载dyr的值设定为DD。设定值DD，即绝对值|+DD|和|-DD|，使得当活动部件30a撞击到其移动范围的边界时，活动部件30a的加速度增加到可以通过冲击的震动去除活动部件30a上的灰尘的程度。

在步骤S713中，活动部件30a在x方向应被移动到的位置Sn在x方向的坐标Sxn被设定为活动部件30a的移动范围的在x方向的中心。

在步骤S714中，基于在步骤S713中确定的位置Sn在x方向的坐标Sxn，以及当前位置Pn在x方向的坐标pdxn，计算第一驱动力Dxn(第一PWM负载dx)。需要第一驱动力Dxn，即在x方向移动活动部件30a的驱动力Dn，以通过向第一驱动线圈单元31a提供电流移动活动部件30a。

在步骤S715中，通过将第一、第二和第三PWM负载dx、dyl和dyr应用到驱动电路29，分别驱动第一、第二和第三驱动线圈单元31a、32a和33a，从而移动活动部件30a。活动部件30a被移向沿x方向的移动范围的中心，并被固定在沿x方向的移动范围的中心(参见图10)。此外，朝向固定部件30b的顶部，即，沿正y方向移动活动部件30a的XP侧。朝向固定部件30b的底部，即，沿负y方向移动活动部件30a的XM侧。因此，活动部件30a相对于与成像表面垂直并通过活动部件30a的质心的轴逆时针转动。之后，过程结束(子进程返回)，在定时中断过程中再次执行除尘过程。

当除尘过程再次开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的值加一，变成67。然后，执行步骤S702、S703以及S710至S715。因此，执行步骤S701至S703以及S710至S715，直到除尘时间参数CNT的值大于115ms。在步骤S710中，在除尘时间参数CNT的值大于115ms的情况下，过程进入步骤S720。

通过重复步骤S701至S715，活动部件30a被固定，以便在活动部件30a的XM侧撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底面，以及以便在活动部件30a的XP侧撞击固定部件30b的顶面之后接触固定部件30b的顶面(参见图9(b))。

在下文中说明将除尘时间参数CNT的阈值设定为115ms的原因。从活动部件30a开始从固定部件30b的中心移动的时刻到反弹停止的时刻的最大时间间隔为50ms。具体而言，通过将从活动部件30a开始在固定部件30b的中心处移动的时刻到其到达固定部件30b的顶部或底部的时刻的平均时间间隔、防抖单元30的个体差异的误差时间间隔以及碰撞产生的反弹趋于停止的时间间隔相加，计算得到的最大时间间隔是50ms。通过将最大时间间隔50ms与从除尘过程开始的时刻到轨迹“b”开始的时刻的时间间隔相加，计算得到阈值115ms。在除尘时间参数CNT小于或等于115ms的情况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件30b的顶部或底部。在除尘时间参数CNT大于115ms的情况下，活动部件30a应处在固定部件30b的顶部或底部。

在接下来的步骤S720中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等于165ms。在除尘时间参数CNT小于或等于165ms的情况下，开始执行步骤S721至722、以及S713至S715。在除尘时间参数CNT不小于或等于165ms的情况下，过程进入步骤S730。

接下来，描述步骤S721、S722、以及S713至S715的过程。这些步骤处理轨迹“c”，该轨迹“c”将活动部件30a的YP侧的XM端撞击到固定部件30b的上边界34a，以及将活动部件30a的YM侧的XP端撞击到固定部件30b的下边界34b。图9(c)图解了处理轨迹“c”之后的活动部件30a。

在步骤S721中，将第二PWM负载dyl的值设定为+DD。在步骤S722中，将第三PWM负载dyr的值设定为-DD。

在步骤S713至S715中开始执行与上述过程类似的过程，从而活动部件30a返回到沿x方向的移动范围中心(参见图10)。此外，向固定部件30b的底部，即沿负y方向移动活动部件30a的XP侧，向固定部件30b的顶部，即沿正y方向移动活动部件30a的XM侧。因此，活动部件30a相对于与成像表面垂直并通过活动部件30a的质心的轴顺时针转动。之后，过程结束(子进程返回)，在定时中断过程中再次执行除尘过程。

当除尘过程再次开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的值加一，变成117ms。然后，执行步骤S702、S703、S710、S720、S721、S722以及S713至S715。因此，反复执行这些步骤，直到除尘时间参数CNT的值大于165ms。在步骤S720中，在除尘时间参数CNT的值大于165ms的情况下，过程进入步骤S730。

通过执行这些步骤，活动部件30a被固定，以便在活动部件30a的XM侧撞击固定部件30b的顶面之后接触固定部件30b的顶面，以及以便在活动部件30a的XP侧撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底面(参见图9(c))。

由于上文已作说明，省略将除尘时间参数CNT设定为165ms的原因。在除尘时间参数CNT小于或等于165ms的情况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件30b的顶部或底部。在除尘时间参数CNT大于165ms的情况下，固定活动部件30a，以便接触固定部件30b的顶部或底部。

在接下来的步骤S730中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等于215ms。在除尘时间参数CNT小于或等于215ms的情况下，开始执行步骤S731至S732以及S713至S715。在除尘时间参数CNT不小于或等于215ms的情况下，过程进入步骤S740。

由于步骤S731和S732与步骤S711和S721类似，步骤S713至S715在上文已作说明，因此省略关于步骤S731至S732以及步骤S713和S715的说明。步骤S731、S732以及S713至S715处理轨迹“d”，该轨迹“d”将活动部件30a的YP侧的XP端撞击到固定部件30b的上边界34a，以及将活动部件30a的YM侧的XM端撞击到固定部件30b的下边界34b。

通过执行这些步骤，活动部件30a被固定，以便在活动部件30a的XM侧撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底面，以及以便在活动部件30a的XP侧撞击固定部件30b的顶面之后接触固定部件30b的顶面(参见图9(d))。

由于上文已作说明，省略将除尘时间参数CNT设定为215ms的原因。在除尘时间参数CNT小于或等于215ms的情况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件30b的顶部或底部。在除尘时间参数CNT大于215ms的情况下，活动部件30a被固定，以便接触固定部件30b的顶部或底部。

在接下来的步骤S740中，活动部件30a处于驱动关闭状态。因此，驱动力不施加到活动部件30a上，从而活动部件30a通过重力静止在固定部件30b的底部(参见图9(e))。

根据本实施例，沿正y方向移动活动部件30a的一端，而沿负y方向移动另一端。这使动量抵消，从而降低了驱动设备中的震动。

应注意，活动部件30a与固定部件30b的冲击不限于三次，而可以是任意大于或等于一的次数。在这种情况下，根据冲击的次数，执行步骤S710至S715，或步骤S720至S722以及S713至S715。

在除尘操作中，活动部件30a可以保持在y方向的中心并且在x方向移动。活动部件30a在x方向的移动范围大于y方向的移动范围。

此外，当除尘操作开始时活动部件30a移动到的位置不限于活动部件30a的移动范围的中心。它可以是活动部件30a不与活动部件30a的移动范围的边界发生接触的任意位置。

此外，解释了霍尔元件作为磁场变化检测元件用于位置检测。但是，为了位置检测的目的，也可以使用其他检测元件，例如高频载波型磁场传感器的MI(磁阻抗)传感器；磁共振型磁场检测元件；或者MR(磁阻效应)元件。当使用MI传感器、磁共振型磁场检测元件或者MR元件之一时，与使用霍尔元件时类似，可以通过检测磁场变化获得关于活动部件30a的位置的信息。

虽然在此已经参照附图描述了本发明的实施例，但是显而易见，本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下进行许多修改和变化。

Claims (3)

1.一种驱动装置，包括：

活动部件，可相对于固定部件摆动；

第一驱动部件，在第一方向驱动所述活动部件；以及

第二驱动部件，在与该第一方向相反的方向驱动所述活动部件；

所述固定部件具有被所述活动部件撞击的缓冲器；

所述第一和第二驱动部件同时驱动所述活动部件，以便撞击所述缓冲器，

其中通过与第一方向平行并通过所述活动部件的质心的表面将所述活动部件分成第一部分和第二部分；

其中所述第一驱动部件对第一部分施加力，以及所述第二驱动部件对第二部分施加力。

2.如权利要求1所述的驱动装置，进一步包括第三驱动部件，所述第三驱动部件相对于所述固定部件固定所述活动部件，从而所述活动部件不在第二方向移动，所述第二方向独立于第一方向，其中当所述第一和第二驱动部件驱动所述活动部件时，所述第三驱动部件保持所述活动部件。

3.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述第一和第二驱动部件移动所述活动部件，从而所述活动部件沿第一方向往复移动。

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