CN103226231A - 透镜驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够进行高精度的像抖动修正的透镜驱动装置，该透镜驱动装置具备：基座（2）；可动部件（10），其配置于基座（2）上并在与光轴（C）垂直的平面内移动；第一驱动机构（11），其使可动部件（10）沿着与光轴（C）垂直的方向对应于像抖动而移动；透镜框（16），其安装于可动部件（10）上并沿着光轴（C）的方向移动；第二驱动机构（19），其具有固定于可动部件（10）上的第一磁铁(22a)和固定于透镜框（16）上的第一线圈(22b)，用于使透镜框（16）沿着光轴（C）的方向移动；霍尔元件（27），其在光轴（C）的方向与第一磁铁(22a)相对配置并检测第一磁铁(22a)的磁场变化。

Description

透镜驱动装置

技术领域

本发明涉及一种透镜驱动装置，其通过使拍摄光学系统沿着与光轴垂直的方向移动来修正像抖动。

背景技术

以往，作为此种领域的技术，有日本特开2007-41419号公报公开的手抖动修正机构。该手抖动修正机构具备用于将其固定于拍摄装置的主机上的固定件、用于保持透镜筒的可动件、用于对可动件提供摆动力的致动器以及用于检测可动件的位置的位置检测机构。该手抖动修正机构为了显示可动件的位置，在与透镜筒的光轴垂直的平面内设有相互垂直的第一基准轴和第二基准轴。

可动件能够以第一基准轴为中心摆动，并且还能够以第二基准轴为中心摆动。为了检测基于这两种摆动的可动件的位置，位置检测机构具备用于检测可动件相对于第一基准轴的位置的第一位置传感器，以及用于检测可动件相对于第二基准轴的位置的第二位置传感器。根据由第一以及第二位置传感器检测的可动件的位置，产生控制信号并输出到致动器。由此，由于使保持于可动件上的透镜筒发生移动，所以能够抑制成像于拍摄元件面上的像的模糊。

专利文献1：日本特开2007-41419号公报

然而，在专利文献1中公开的可动件，因为以第一基准轴为中心摆动并且以第二基准轴为中心摆动，所以第一位置传感器在检测可动件相对于第一基准轴的位置时，有时还会检测到本来不是检测对象的可动件相对于第二基准轴的位置。其结果，第一位置传感器有时会输出包含有检测了不是检测对象的可动件相对于第二基准轴的位置的信号的输出信号。因此，当修正因手抖动等引起的像的模糊时，基于该输出信号的修正存在使修正精度下降的问题。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种透镜驱动装置，其能够进行高精度的像抖动修正。

为了解决上述问题，本发明所涉及的透镜驱动装置具备：基座；可动部件，其配置于基座上并在与光轴垂直的平面内移动；第一驱动机构，其使可动部件沿着与光轴垂直的方向对应于像抖动而移动；透镜框，其安装于可动部件上并沿着光轴的方向移动；第二驱动机构，其具有固定于可动部件上的第一磁铁和固定于透镜框上的第一线圈，所述第二驱动机构使透镜框沿着光轴的方向移动；霍尔元件，其在光轴的方向与第一磁铁相对配置，用于检测第一磁铁的磁场变化。

根据上述透镜驱动装置，因为可动部件在与光轴垂直的平面内移动，所以固定于可动部件上的第一磁铁也在与光轴垂直的平面内移动。还有，霍尔元件在光轴的方向与第一磁铁相对配置。根据这样的结构，即使可动部件在与光轴垂直的平面内移动，霍尔元件与第一磁铁的间隔也可以维持在恒定的距离，所以，霍尔元件所检测的磁场变化是因可动部件在与光轴垂直的平面内的位置变化而引起的磁场变化，并不包括因可动部件在光轴方向的位置变化而引起的磁场变化。因此，霍尔元件只检测因可动部件在与光轴垂直的平面内的位置变化而引起的磁场变化，所以能够进行高精度的像抖动修正。而且，用于驱动透镜框的磁铁和用于检测可动部件的位置变化的磁铁可实现共有化，因此能够减少装置的零部件的数量，可实现装置的小型化。

另外，优选第一驱动机构具有固定于可动部件上的第二磁铁以及在光轴的方向与第二磁铁相对地固定于基座上的第二线圈。

如上所述，第一磁铁与第二磁铁固定于可动部件上。因此，即使可动部件在与光轴垂直的平面内移动，也能够维持第二磁铁相对于第一磁铁的相对位置。也就是说，即使第一磁铁的磁场受到第二磁铁的磁场的干扰，总的磁场状态始终维持在恒定的状态。因此，霍尔元件只检测因可动部件在与光轴垂直的平面内的位置变化而引起的磁场变化，所以当由霍尔元件检测可动部件的位置时，可以排除第一驱动机构的影响。

还有，优选至少两个霍尔元件中的每一个在光轴的方向与第一磁铁相对配置，并且各霍尔元件在与光轴垂直的平面内围绕所述光轴配置成彼此具有90度的相位角。根据这样的结构，能够基于直角坐标系对可动部件的位置进行高精度的像抖动修正控制。

根据本发明，能够进行高精度的像抖动修正。

附图说明

图1为表示本发明所涉及的透镜驱动装置的实施方式的分解立体图。

图2为图1中所示的透镜驱动装置的俯视图。

图3为图2中所示的沿III-III线的透镜驱动装置的截面图。

图4为图1中所示的可动部件的立体图。

图5为图1中所示的可动部件的俯视图。

图6为图1中所示的可动部件的仰视图。

其中，附图标记说明如下：

1…透镜驱动装置；2…基部；3…手抖动修正机构；4…焦点调整机构；5…盖部件；6…柔性印刷电路板；7…销；8…支撑机构；10…可动部件；10b…槽；11…第一驱动机构；12a…第二磁铁；12b…第二线圈；15…限制机构；16…透镜框；17、18…板簧；19…第二驱动机构；21…固定框；22a…第一磁铁；22b…第一线圈；27…霍尔元件；30…手抖动修正装置；C…光轴；T1…直线移动轨迹；T2…旋转移动轨迹；RC…旋转中心。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的透镜驱动装置的优选实施方式进行详细说明。

如图1所示，修正手抖动并用于数码照相机的透镜驱动装置1具备：基座2，其呈箱体形状并收容手抖动修正机构3以及焦点调整机构置4；手抖动修正机构3，其通过使焦点调整机构4在与光轴C垂直的平面内移动来修正手抖动；焦点调整机构4，其具有透镜（未图示）并且使透镜沿着光轴C的方向移动；盖部件5，其用于封闭基座2；柔性印刷电路板6，其用于确保透镜驱动装置1与外部电路之间的电连接。透镜驱动装置1配置于拍摄元件即CCD（Charge Coupled Device：电荷耦合器件）图像传感器或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补型金属氧化物半导体）图像传感器（未图示）的前方而被利用。

手抖动修正装置30由上述基座2与手抖动修正机构3构成，手抖动修正是用于修正像抖动的像抖动修正的一种方式。

基座2为具有以光轴C为中心的矩形开口部2a的长方体箱状的部件。基座2的内部设有与光轴C垂直延伸的支撑面2b。支撑面2b设有凹部2c以及孔部2g，孔部2g形成于以光轴C为中心的圆形开口部2d和一个角部2h之间（参照图3）。

手抖动修正机构3通过使安装于可动部件10上的焦点调整机构4在与光轴C垂直的平面内移动来修正手抖动。手抖动修正机构3具备：支撑机构8，其呈球状并用于支撑具有框状的可动部件10；可动部件10，其上安装焦点调整机构4；第一驱动机构11，其沿着与光轴C垂直的方向驱动可动部件10；以及限制机构15，其在基座2内限制可动部件10的移动。

用于将可动部件10支撑为能够在与光轴C垂直的平面内移动的支撑机构8由3个支撑部9构成。每个支撑部9具备支撑可动部件10的金属制的球状体9a以及将球状体9a夹在其中以减少球状体9a的滚动阻力的一对滑板9b。

用于使焦点调整机构4沿着与光轴C垂直的方向移动的可动部件10，在被支撑机构8支撑的状态下收容于基座2的内部。可动部件10为具有以光轴C为中心的圆形开口部10a的长方体状的部件。可动部件10具有与基座2的支撑面2b相对的底面10c。

如图4所示，可动部件10的底面10c设有用于固定一侧的滑板9b的凹部10d。为了固定另一侧的滑板9b，在基座2上并在与凹部10d相对应的位置形成有凹部2c。在凹部2c与凹部10d之间配置有球状体9a。凹部2c和10d的内径形成得比球状体9a的外径大。因此，球状体9a可在凹部2c的范围内转动。而且，支撑部9只要被支撑为能够使可动部件10在平面内移动即可。

用于沿着与光轴C垂直的方向驱动可动部件10的第一驱动机构11，具备三个致动器12、13、14。如图6所示，在对角线L1上配置有致动器12和后述的槽10b。致动器12和槽10b隔着光轴C而相对设置。该致动器12将具有沿着对角线L1的方向分力的驱动力F1施加给可动部件10。

另外，在与对角线L1垂直的另一对角线L2上配置有致动器13、14。致动器13、14隔着光轴C而相对设置。致动器13、14将具有沿着对角线L2的方向分力的驱动力F2施加给可动部件10。

致动器12、13、14分别具有相同的结构。在此，以致动器12的结构为例进行说明。如图1以及图3所示，致动器12具备：第二磁铁12a，其为两极磁化的板状磁铁；以及第二线圈12b，其与第二磁铁12a协同工作使可动部件10移动。磁铁12a配置于可动部件10的底面10c的凹部10r内。线圈12b以使线圈的中心轴与光轴C相互平行的方式配置于形成在基座2的支撑面2b上的凹部2p内。磁铁12a在光轴C的方向与线圈12b相对配置。

致动器12配置于一个设置在磁铁12a侧而另一个设置在线圈12b侧的一对磁轭板12c和12d之间。根据这种配置，可以确保磁铁12a以及线圈12b的磁路。而且，因为在磁铁12a和磁轭板12d之间具有磁引力的作用，所以即使在线圈12b没有通电的状态下，可动部件10也可维持在一固定的位置。

如图3所示，用于限制可动部件10的移动的限制机构15由固定于基座2上的销7以及设置于可动部件10上的槽10b构成。

销7为沿着光轴C的方向延伸的圆柱状的部件。销7的底端插入到形成于基座2的孔部2g内并固定于其内。

如图6所示，形成于可动部件10的槽10b为沿着可动部件10上的对角线L1而延伸的长槽。槽10b在底面10c上形成于与插入了销7的孔部2g的位置相对应的位置。由于形成在这样的位置，销7可插入到槽10b内。槽10b在与长度方向垂直的方向上的宽度被设定为销7相对于槽10b的侧面能够滑动的宽度。截面呈矩形状的槽10b具有一对彼此相对的侧壁。

销7插入到可动部件10的槽10b内，槽10b沿着对角线L1延伸。因此，可动部件10能够被朝向沿着槽10b延伸的方向设定的直线移动轨迹T1的方向引导而进行直线移动，并且能够沿着以配置于直线移动轨迹T1上的销7为旋转中心RC的旋转移动轨迹T2而旋转。也就是说，可动部件10的位置相当于用基于一个极径和一个极角的极坐标系表示的坐标。根据该直线移动和旋转的组合，能够将光轴C的位置高精度地移动到所期望的位置。

光轴C可移动的范围S根据可直线移动的距离和可旋转的角度来确定。可动部件10的可直线移动的距离根据槽10b的长度方向的长度来确定。另外，可动部件10的可旋转的角度根据在可动部件10的外缘被切除的切口部10y、10z与在基座2上具有沿着槽10b的长度方向的面的抵接部2y、2z之间的距离来确定。也可以根据凹部2c或凹部10d内的球状体9a的距离来确定。

如图1所示，安装于可动部件10的焦点调整机构4具备保持透镜（未图示）的透镜框16、在光轴C的方向上对透镜框16施加力的板簧17、18、在光轴C的方向上驱动透镜框16的第二驱动机构19、以及加强板簧17与可动部件10的固定状态的固定框21。

用于保持具有单一透镜或多个透镜的透镜组（未图示）的透镜框16为具有用于嵌入透镜的孔16a的圆筒状的部件。光轴C为配置于透镜框16上的透镜的光轴。透镜框16在光轴C的方向被一对板簧17和板簧18所夹持。

板簧17为具有以光轴C为中心的圆形开口部17a的矩形薄板状的部件。板簧17配置于固定框21和透镜框16之间。板簧17的外周固定于可动部件10上，板簧17的内周固定于透镜框16上。板簧17的外周和内周之间通过具有弹性的臂部17b连接。该臂部17b使板簧17在光轴C的方向上具有弹性。

板簧18为具有以光轴C为中心的圆形开口部18a的矩形薄板状的部件。板簧18配置于透镜框16和可动部件10之间。板簧18的外周固定于可动部件10上，板簧18的内周固定于透镜框16上。板簧18的外周和内周之间通过具有弹性的臂部18b连接。该臂部18b使板簧18在光轴C的方向上具有弹性。

用于沿着光轴C的方向驱动透镜框16的第二驱动机构19具备四个致动器22。每一个致动器22在与光轴C垂直的平面内彼此以90度的相位差配置。

分别具有相同结构的致动器22具备：第一磁铁22a，其为两极磁化的板状磁铁；以及第一线圈22b，其与第一磁铁22a协同工作使透镜框16移动。而且，磁铁22a也可以为两极以上磁化的磁铁。

四个磁铁22a固定于可动部件10的竖起片10s上，并且，朝向透镜框16侧的磁铁22a的面22c以与光轴C为中心的假想圆D的切线L3的方向相一致（参照图5）。线圈22b以线圈的中心轴与光轴C垂直的方式配置于透镜框16上。另外，线圈22b在透镜框16的外周面上，粘接固定于在与光轴C垂直的方向上与磁铁22a相对的位置。这样的磁铁22a和线圈22b的配置被称为可动线圈式。

在致动器22中，固定有线圈22b的透镜框16相对于磁铁22a沿着光轴C的方向移动，但不会相对于磁铁22a沿着与光轴C垂直的方向移动。因此，可以维持线圈22b和磁铁22a在与光轴C垂直的方向上的间隔，所以能够容易地控制在光轴C的方向上的透镜框16的位置。

用于加强板簧17与可动部件10的固定状态的固定框21为具有开口部21a的板状的部件。该固定框21固定于可动部件10的竖起片10s的顶面。

盖部件5为板状的部件，固定于基座2的开口侧的周缘部2f，并具有以光轴C为中心的圆形开口部5a。盖部件5上配置有两个磁场检测元件即霍尔元件27。

霍尔元件27检测配置于可动部件10上的磁铁22a的磁场强度，并输出对应于磁场强度的电压。当可动部件10在与光轴C垂直的平面内移动时，因为通过霍尔元件27的磁场强度发生变化，所以输出的电压发生变化。根据该电压变化，求出可动部件10在平面内的位置。

霍尔元件27是检测可动部件10的移动的基准，因此需要配置成相对于拍摄元件（未图示）为一固定的位置。如图3所示，霍尔元件27固定于固定在基座2上的盖部件5的孔部5b内，并且在光轴C的方向与磁铁22a相对。根据这样的结构，因为随着可动部件10的移动而霍尔元件27的位置不发生变化，所以可将霍尔元件27配置成使其相对于拍摄元件（未图示）为一固定的位置。另外，因为霍尔元件27配置于靠近磁铁22a的位置，所以能够高精度地检测磁铁22a的磁场变化。

霍尔元件27在与光轴C垂直的平面内围绕光轴C配置成彼此具有90度的相位角（参照图2）。因此，能够检测在与光轴C垂直的平面内的可动部件10的位置，还能够根据直角坐标系控制可动部件10的位置。

用于确保透镜驱动装置1和外部电路的电连接的电路板即柔性印刷电路板6与霍尔元件27相连接。从霍尔元件27输出的电压信号通过柔性印刷电路板6输出到外部电路。

接下来，对手抖动修正机构3的动作进行说明。如果利用组装有透镜驱动装置1的机器（比如照相机）进行拍摄时发生了手抖动，则光轴C的位置有时会发生变化。在这种情况，陀螺传感器等检测手抖动的传感器检测到手抖动，控制装置（未图示）将控制信号输出给致动器12、13、14的线圈12b、12b、12b，该控制信号用于驱动手抖动修正机构3以便将拍摄元件上的光轴C的位置维持在规定的位置。

在这种情况，如图6所示，当致动器12接收到控制信号时，产生驱动力F1并使可动部件10沿着直线移动轨迹T1的方向直线移动。当致动器13和14接收到控制信号时，产生驱动力F2并使可动部件10沿着旋转移动轨迹T2的方向旋转。通过该直线移动和旋转，光轴C的位置移动到规定的位置。此时，可动部件10的移动被限制机构15所限制，具有由一个直线移动的自由度和一个旋转的自由度组合的两个自由度。因此，可动部件10能够将光轴C的位置移动到范围S内的期望的位置。通过该移动，拍摄元件（比如CMOS）上的光轴C的位置维持在规定的位置，并修正手抖动。

在具有此种结构的透镜驱动装置1中，磁铁22a不会沿着光轴C的方向移动，因此即使可动部件10在与光轴C垂直的平面内移动，霍尔元件27和磁铁22a在光轴方向上的间隔也被维持在恒定的距离。因此，霍尔元件27只检测到因在与光轴C垂直的平面内的可动部件10的位置变化而引起的磁场强度的变化，所以能够进行高精度的手抖动修正。

另外，根据透镜驱动装置1，用于驱动透镜框16的磁铁和用于检测可动部件10的位置的磁铁可以实现共有化。因此，能够减少装置的零部件的数量，可实现装置的小型化。

另外，根据透镜驱动装置1，即使可动部件10在与光轴C垂直的平面内移动，也可维持第二驱动机构19中的第一磁铁22a相对于第一驱动机构11中的第二磁铁12a的相对位置，所以，可维持受到第二磁铁12a的磁场干扰的第一磁铁22a的磁场的状态。因此，霍尔元件27只检测到因在与光轴C垂直的平面内的可动部件10的位置变化而引起的磁场变化，所以能够进行高精度的手抖动修正。

还有，根据透镜驱动装置1，线圈22b与磁铁22a相对配置。因此，即使可动部件10沿着与光轴C垂直的方向移动，磁铁22a和线圈22b之间的间隔也可维持在恒定的距离。因此，能够容易地控制在与光轴C垂直的平面内的可动部件10的位置。

本发明不受上述的实施方式的限制。

而且，第二驱动机构19中，第一线圈22b以线圈的中心轴与光轴C垂直的方式设置在透镜框16上，然而第一线圈也可以以线圈的中心轴沿着光轴C的方式被卷绕在透镜框16的外周上。

焦点调整机构4的透镜框16具有用于调整焦点的焦点调整用透镜，然而也可以具有用于调整视角的变焦透镜。

Claims (3)

1.一种透镜驱动装置，其特征在于，具备：

基座；

可动部件，其配置于所述基座上并在与光轴垂直的平面内移动；

第一驱动机构，其使所述可动部件沿着与所述光轴垂直的方向对应于像抖动而移动；

透镜框，其安装于所述可动部件上并沿着所述光轴的方向移动；

第二驱动机构，其具有固定于所述可动部件上的第一磁铁和固定于所述透镜框上的第一线圈，所述第二驱动机构使所述透镜框沿着所述光轴的方向移动；

霍尔元件，其在所述光轴的方向上与所述第一磁铁相对配置，用于检测所述第一磁铁的磁场变化。

2.根据权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，

所述第一驱动机构具有：

第二磁铁，其固定于所述可动部件上；

第二线圈，其在所述光轴的方向与所述第二磁铁相对地固定于所述基座上。

3.根据权利要求1或2所述的透镜驱动装置，其特征在于，

至少两个所述霍尔元件中的每一个在所述光轴的方向与所述第一磁铁相对配置，并且，各所述霍尔元件在与所述光轴垂直的平面内围绕所述光轴配置成彼此具有90度的相位角。

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