CN109716227A - 致动器和相机设备 - Google Patents

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Abstract

提供致动器和相机设备，以控制可移动单元相对于固定单元在三个方向上的旋转驱动，同时减少检测滚动方向上的旋转角度所需的部件的数量。致动器(2)的驱动控制单元(110)根据第一磁传感器(92a)和第一陀螺仪传感器(93a)的检测结果控制可移动单元在俯仰方向上的旋转。驱动控制单元(110)还根据第二磁传感器(92b)和第二陀螺仪传感器(93b)的检测结果控制可移动单元在偏转方向上的旋转。驱动控制单元(110)还根据第三陀螺仪传感器(401)的检测结果控制可移动单元在滚动方向上的旋转。

Description

致动器和相机设备
技术领域
本发明涉及一种致动器和相机设备，并且更具体地涉及一种被配置成对驱动对象进行驱动使其旋转的致动器和相机设备。
背景技术
在本领域中，已知相机驱动器是用于旋转作为驱动对象的相机的设备(例如，参见专利文献1)。专利文献1的相机驱动器包括用于在其上安装相机的可移动单元、固定单元、第一驱动单元、第二驱动单元和检测器。第一驱动单元相对于固定单元在平移方向(在偏转方向上)和倾斜方向(在俯仰方向上)上电磁驱动可移动单元使其旋转。第二驱动单元相对于固定单元在横滚方向上(在滚动方向上)电磁驱动可移动单元使其旋转。检测器包括由可移动单元保持在与相机相对侧的倾斜检测磁体和由固定单元保持的第一磁传感器，检测可移动单元在平移和倾斜方向上的旋转角度。检测器还包括由固定单元保持的一对第二磁传感器和由可移动单元保持的一对旋转检测磁体。
上述相机驱动器(致动器)需要一对第二磁传感器和一对旋转检测磁体来检测滚动方向上的旋转角度。消费者越来越需要在三个方向上控制旋转驱动并同时减少检测滚动方向上的旋转角度所需的部件数量。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利第5802192号
发明内容
鉴于上述背景，本发明的目的是提供一种致动器和相机设备，其能够控制可移动单元相对于固定单元在三个方向上的旋转驱动，同时减少检测滚动方向上的旋转角度所需的部件的数量。
根据本发明的一个方面的致动器包括可移动单元、固定单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元、第一位置检测单元、第二位置检测单元、第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器、第三陀螺仪传感器和驱动控制单元。可移动单元在其上保持驱动对象。固定单元保持可移动单元，以允许可移动单元围绕彼此垂直的第一轴线、第二轴线和第三轴线中的每一个旋转。第一驱动单元驱动可移动单元围绕第一轴线在俯仰方向上旋转。第二驱动单元驱动可移动单元围绕第二轴线在偏转方向上旋转。第三驱动单元驱动可移动单元围绕第三轴线在滚动方向上旋转。第一位置检测单元被设置于固定单元，以检测可移动单元相对于固定单元在俯仰方向上的旋转位置。第二位置检测单元被设置于固定单元，以检测可移动单元相对于固定单元在偏转方向上的旋转位置。第一陀螺仪传感器检测可移动单元在俯仰方向上的角速度。第二陀螺仪传感器检测可移动单元在偏转方向上的角速度。第三陀螺仪传感器设置于可移动单元，以检测可移动单元在滚动方向上的角速度。驱动控制单元通过根据第一位置检测单元和第一陀螺仪传感器的检测结果控制第一驱动单元，根据第二位置检测单元和第二陀螺仪传感器的检测结果控制第二驱动单元，并根据第三陀螺仪传感器的检测结果控制第三驱动单元，来控制可移动单元的旋转。
根据本发明另一方面的相机设备包括：上述致动器；以及作为驱动对象的相机模块。
上述致动器和相机设备使用第三陀螺仪传感器来检测滚动方向上的旋转角度。因此，本发明允许控制可移动单元相对于固定单元在三个方向(即，俯仰方向、偏转方向和滚动方向)上的旋转驱动，同时减少检测滚动方向上的旋转角度所需的部件的数量。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的致动器的结构的框图；
图2A是包括致动器的相机设备的透视图；
图2B是相机设备的沿X-X(Y-Y)平面截取的截面图；
图3是相机设备的分解透视图；
图4是致动器中包括的可移动单元的分解透视图；
图5示出了致动器中包括的磁传感器的布置；
图6A是示出致动器在俯仰方向上倾斜的示例性情况的截面图；
图6B是示出从图6A所示的状态驱动可移动单元在俯仰方向上旋转的情况的截面图；
图7A是示出致动器在俯仰方向上倾斜的另一示例性情况的截面图；
图7B是示出从图7A所示的状态驱动可移动单元在俯仰方向上旋转的情况的截面图；
图8是示出根据本发明第二实施例的致动器的结构的框图。
图9A是示出致动器中包括的第一校正单元的结构的框图；
图9B是示出致动器中包括的第二校正单元的结构的框图；
图9C是示出致动器中包括的第三校正单元的结构的框图；
图10A示出了仅用低通滤波器从信号中滤除AC分量的情况；
图10B示出了利用低通滤波器并通过平均处理从信号中滤除AC分量的情况；
图11是示出根据本发明第三实施例的相机设备的结构的框图；
图12是示出相机设备中包括的致动器和图像处理单元的结构的框图；
图13A是示出相机设备的图像处理单元中包括的第一处理单元的结构的框图；以及
图13B是示出相机设备的图像处理单元中包括的第二处理单元的结构的框图。
具体实施方式
注意，下面将描述的实施例及其变型仅是本发明的示例，不应被解释为限制性的。更确切而言，在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，可以根据设计选项或任何其它因素以各种方式容易地修改这些实施例和变型。
(第一实施例)
将参考图1至图7B描述根据本实施例的相机设备1。
例如，相机设备1可以是便携式相机，并且包括致动器2和相机模块3，如图2A至图3中所示。
相机模块3包括图像捕获器件3a，用于在图像捕获器件3a的图像捕获面上形成被摄体图像的透镜3b，以及用于保持透镜3b的透镜镜筒3c。相机模块3将在图像捕获器件3a的图像捕获面上产生的影像转换成电信号。而且，将由图像捕获器件3a产生的电信号传输到外部图像处理器电路(作为示例性外部电路)的多条电缆经由连接器电连接到相机模块3。在本实施例中，多根电缆是相同长度的细线同轴电缆，并且所设置的电缆数量为四十。这些电缆(四十根电缆)被分成四个电缆束11，每个电缆束11由十根电缆组成。注意，所设置的电缆的数量(例如，四十)仅是示例，不应被解释为限制性的。
致动器2包括上部环4、可移动单元10、固定单元20、驱动单元30、阻塞构件80、第一印刷电路板90和第二印刷电路板91，如图2A和图3中所示。
可移动单元10包括相机保持器40和可移动基座41(参见图3)。可移动单元10装配到固定单元20中，在可移动单元10和固定单元20之间留有一些间隙。可移动单元10相对于固定单元20围绕相机模块3的透镜的光轴1a旋转(即，滚动)。可移动单元10还相对于固定单元20围绕轴线1b和轴线1c旋转，这两个轴线都垂直于光轴1a。在这种情况下，轴线1b和轴线1c都垂直于装配方向，该装配方向是在可移动单元10不旋转的状态下将可移动单元10装配到固定单元20的方向。此外，这些轴线1b和1c以直角相互相交。稍后将描述可移动单元10的详细结构。相机模块3安装在相机保持器40上。稍后将描述可移动基座41的结构。通过使可移动单元10旋转，从而使相机模块3旋转。在本实施例中，当光轴1a垂直于轴线1b和1c两者时，可移动单元10(即，相机模块3)被定义为处于中立位置。在下面的描述中，可移动单元10(相机模块3)围绕轴线1b旋转的方向在本文被定义为“俯仰方向”，可移动单元10(相机模块3)围绕轴线1c旋转的方向在本文被定义为“偏转方向”。此外，可移动单元10(相机模块3)围绕光轴1a旋转(或滚动)的方向在本文被定义为“滚动方向”。
固定单元20包括联接构件50和主体51(参见图3)。
联接构件50包括从其中心部分延伸的四个联接杆。四个连接杆中的每一个大致垂直于两个相邻的联接杆。而且，四个联接杆中的每一个是弯曲的，使得其尖端部分位于中心部分下方。联接构件50用螺钉固定在主体51上，其中可移动基座41介于联接构件50与主体51之间。具体地，四个联接杆的各个尖端部分用螺钉固定在主体51上。
固定单元20包括一对第一线圈单元52和一对第二线圈单元53，以使可移动单元10可被电磁驱动和旋转(参见图3)。一对第一线圈单元52允许可移动单元10围绕轴线1b旋转，并且一对第二线圈单元53允许可移动单元10围绕轴线1c旋转。
一对第一线圈单元52各自包括由磁性材料制成的第一磁轭710、驱动线圈720和730、以及磁轭保持器740和750(参见图3)。每个第一磁轭710具有弧形形状，弧形形状的中心由旋转中心510限定(参见图2B)。一对驱动线圈730各自通过围绕其相关联的第一磁轭710缠绕导线而形成，其缠绕方向是围绕轴线1b限定的，使得一对第一驱动磁体620(稍后描述)被驱动以在滚动方向上旋转。在每个驱动线圈730围绕其相关联的第一磁轭710缠绕之后，磁轭保持器740和750沿着轴线1b在磁轭710两侧用螺钉固定在第一磁轭710上。此后，驱动线圈720各自通过围绕其相关联的第一磁轭710缠绕导线而形成，使得其缠绕方向是围绕当可移动单元10处于中立位置时的光轴1a限定的，并且使得一对第一驱动磁体620被驱动以在俯仰方向上旋转。然后，一对第一线圈单元52用螺钉固定到上部环4和主体51上，以便当从相机模块3观察时一对第一线圈单元52沿轴线1c彼此面对(参见图2A和图3)。注意，在本实施例中，线圈的缠绕方向是线圈匝数增加的方向(例如，在圆柱形线圈的情况下沿轴向方向)。
一对第二线圈单元53各自包括由磁性材料制成的第二磁轭711、驱动线圈721和731、以及磁轭保持器741和751(参见图3)。每个第二磁轭711具有弧形形状，该弧形形状的中心由旋转中心510限定(参见图2B)。一对驱动线圈731各自通过围绕其相关联的第二磁轭711缠绕导线而形成，其缠绕方向是围绕轴线1c限定的，使得一对第二驱动磁体621(稍后描述)被驱动以在滚动方向上旋转。在每个驱动线圈731围绕其相关联的第二磁轭711缠绕之后，磁轭保持器741和751沿着轴线1c在磁轭711两侧用螺钉固定在第二磁轭711上。此后，驱动线圈721各自通过围绕其相关联的第二磁轭711缠绕导线而形成，使得其缠绕方向是围绕当可移动单元10处于中立位置时的光轴1a限定的，并且使得一对第二驱动磁体621被驱动以在偏转方向上旋转。然后，一对第二线圈单元53用螺钉固定到上部环4和主体51上，以便当从相机模块3观察时一对第二线圈单元53沿轴线1b彼此面对(参见图2A和图3)。
安装在相机保持器40上的相机模块3固定到可移动单元10上，其中联接构件50介于相机模块3与可移动基座41之间。上部环4用螺钉固定到主体51上以将固定在可移动单元10上的相机模块3夹在上部环4与主体51之间(参见图3)。
阻塞构件80是非磁性构件。为了防止可移动单元10脱落，阻塞构件80用螺钉固定到主体51的与固定联接构件50的一侧相反的另一侧上，以便封闭主体51的开口706。
第一印刷电路板90包括用于检测相机模块3在俯仰方向和偏转方向上的旋转位置的多个(例如，四个)磁传感器92。在本实施例中，磁传感器92例如可以实现为霍尔元件。在第一印刷电路板90上，还组装有用于控制允许流过驱动线圈720、721、730和731的电流量的电路(诸如具有图1所示的驱动器单元120的功能的电路)。
在第二印刷电路板91上，组装有用于检测相机模块3在俯仰方向和偏转方向上的角速度的传感器芯片93、微计算机(微控制器)94和其它组件(参见图3)。传感器芯片93包括能够检测相机模块3在俯仰方向上的角速度的第一陀螺仪传感器93a和能够检测相机模块3在偏转方向上的角速度的第二陀螺仪传感器93b(参见图1)。微计算机94通过执行存储在存储器中的程序来执行图1中所示的驱动控制单元110的功能。在本实施例中，程序预先存储在计算机的存储器中。或者，程序也可以经由诸如因特网之类的电信线路下载，或者在存储在诸如存储卡之类的存储介质上之后进行分发。稍后将详细描述驱动控制单元110。
接下来，将描述相机保持器40和可移动基座41的详细结构。
相机保持器40包括用于检测可移动单元10在滚动方向上的角速度的第三陀螺仪传感器401(参见图2A、图3和图4)。
可移动基座41具有松配合空间，并在其上支撑相机模块3。可移动基座41包括主体601、第一松配合构件602、一对第一磁背轭610、一对第二磁背轭611、一对第一驱动磁体620，以及一对第二驱动磁体621(参见图4)。可移动基座41还包括底板640和位置检测磁体650(参见图4)。
主体601包括圆盘部分和从圆盘部分的外周朝向相机模块3(即，向上)突出的四个固定部分(臂)。四个固定部分中的两个固定部分沿轴线1b彼此面对，而另两个固定部分沿轴线1c彼此面对。四个固定部分中的每一个具有大致L形形状，并且在下文中将称为“L形固定部分”。这四个L形固定部分中的每一个一对一地面对一对第一线圈单元52中相关联的一个或一对第二线圈单元53中相关联的一个。
第一松配合构件602具有锥形形状的通孔。第一松配合构件602将锥形形状的通孔的内周面作为第一松配合面670(参见图4)。第一松配合构件602用螺钉固定到主体601的圆盘部分上，使得第一松配合面670暴露于松配合空间。
一对第一磁背轭610各自一对一地设置于四个L形固定部分中面对一对第一线圈单元52的两个L形固定部分中相关联的一个L形固定部分。一对第一磁背轭610用螺钉固定在面对一对第一线圈单元52的两个L形固定部分上。一对第二磁背轭611各自一对一地设置于四个L形固定部分中面对一对第二线圈单元53的两个L形固定部分中相关联的一个L形固定部分。一对第二磁背轭611用螺钉固定到面对一对第二线圈单元53的两个L形固定部分上。
一对第一驱动磁体620各自一对一地设置于一对第一磁背轭610中的相关联的一个。一对第二驱动磁体621各自一对一地设置于一对第二磁背轭611中的相关联的一个。这使得一对第一驱动磁体620面对一对第一线圈单元52，并且还允许一对第二驱动磁体621面对一对第二线圈单元53。
底板640是非磁性构件，并且例如可以由黄铜制成。底板640设置在主体601的与设置第一松配合构件602的一侧相对的另一侧，以形成可移动单元10的底部(即，可移动基座41的底部)。底板640用螺钉固定在主体601上。底板640用作配重。通过使底板640用作配重，使得旋转中心510与可移动单元10的重心一致。因此，当外力施加到整个可移动单元10时，可移动单元10围绕轴线1b的旋转力矩以及可移动单元10围绕轴线1c的旋转力矩都得到减小。这允许以较小的驱动力使可移动单元10(或相机模块3)保持在中立位置或围绕轴线1b和1c旋转，从而减少相机设备1的功耗。尤其是，为了将可移动单元10保持在中立位置而提供的驱动电流量也可以减小到几乎为零。
位置检测磁体650被设置于底板640的露出面的中心部分。
随着可移动单元10旋转，位置检测磁体650改变其位置，从而引起施加到设置于第一印刷电路板90的四个磁传感器92的磁力的变化。四个磁传感器92检测到由位置检测磁体650的旋转引起的磁力变化，并计算相对于轴线1b和1c的二维旋转角度。四个磁传感器92平行于包括轴线1b和1c的平面布置在第一印刷电路板90上。具体地，四个磁传感器92中的两个磁传感器92布置在轴线1c上，以检测可移动单元10在俯仰方向上的旋转位置(参见图5)。另外两个磁传感器92布置在轴线1b上，以检测可移动单元10在偏转方向上的旋转位置(参见图5)。在下面的描述中，用于检测俯仰方向上的旋转位置的两个磁传感器92在下文中将统称为“第一磁传感器92a(第一位置检测单元)”，并且用于检测偏转方向上的旋转位置的两个磁传感器92在下文中将统称为“第二磁传感器92b(第二位置检测单元)”。
联接构件50在其中心部分(即，在由四个联接杆的相应弯曲形成的凹部中)包括球形的第二松配合构件501(参见图2B和图4)。第二松配合构件501具有第二松配合面，该第二松配合面具有凸起的球形表面。球形的第二松配合构件501通过粘合剂粘合到联接构件50的中心部分(凹部)上。
联接构件50和第一松配合构件602连接在一起。具体地，第一松配合构件602的第一松配合面670与第二松配合构件501的第二松配合面进行点接触或线接触，并且留有狭小的间隙相配合。这允许联接构件50可枢转地支撑可移动单元10，以使可移动单元10可自由旋转。在这种情况下，球形的第二松配合构件501的中心成为旋转中心510。
阻塞构件80具有凹部，并且固定到主体51上，使得位置检测磁体650的下部进入该凹部中。在阻塞构件80的凹部的内周面与底板640的底部之间留有间隙。阻塞构件80的凹部的内周面和底板640的底部的外周面具有彼此面对的弯曲面。在这种情况下，在阻塞构件80的凹部的内周面与位置检测磁体650之间也留有间隙。该间隙足够宽，使得即使当底板640或位置检测磁体650与阻塞构件80接触时第一驱动磁体620和第二驱动磁体621也由于其磁性而返回其原始位置。由此，即使当相机模块3被压向第一印刷电路板90时，也防止相机模块3脱落，并且还允许一对第一驱动磁体620和一对第二驱动磁体621返回其原始位置。
注意，位置检测磁体650适当地布置在底板640的底部外周的内部。
在这种情况下，一对第一驱动磁体620用作吸引磁体，从而在一对第一驱动磁体620和面对第一驱动磁体620的第一磁轭710之间产生第一磁吸引力。同样，一对第二驱动磁体621也用作吸引磁体，从而在一对第二驱动磁体621和面对第二驱动磁体621的第二磁轭711之间产生第二磁吸引力。每个第一磁吸引力的矢量方向平行于中心线，该中心线将旋转中心510、相关联的一个第一磁轭710的中心位置和相关联的一个第一驱动磁体620的中心位置连接在一起。每个第二磁吸引力的矢量方向平行于另一中心线，该另一中心线将旋转中心510、相关联的一个第二磁轭711的中心位置和相关联的一个第二驱动磁体621的中心位置连接在一起。
第一和第二磁吸引力成为由固定单元20的第二松配合构件501对第一松配合构件602产生的垂直力。此外，当可移动单元10处于中立位置时，可移动单元10的磁吸引力形成沿光轴1a的合成矢量。第一磁吸引力、第二磁吸引力和合成矢量之间的这种力平衡类似于平衡玩具的力学结构，允许可移动单元10在三个轴线方向上以良好的稳定性旋转。
在本实施例中，上述一对第一线圈单元52、一对第二线圈单元53、一对第一驱动磁体620和一对第二驱动磁体621一起形成驱动单元30。驱动单元30包括：第一驱动单元30a，用于使可移动单元10在俯仰方向上旋转；第二驱动单元30b，用于使可移动单元10在偏转方向上旋转；以及第三驱动单元30c，用于使可移动单元10在滚动方向上旋转。
第一驱动单元30a包括：包括在一对第一线圈单元52中的一对第一磁轭710和一对驱动线圈720(第一驱动线圈)；以及一对第一驱动磁体620。第二驱动单元30b包括：包括在一对第二线圈单元53中的一对第二磁轭711和一对驱动线圈721(第二驱动线圈)；以及一对第二驱动磁体621。第三驱动单元30c包括一对第一驱动磁体620、一对第二驱动磁体621、一对第一磁轭710、一对第二磁轭711、一对驱动线圈730(第三驱动线圈)和一对驱动线圈731(第四驱动线圈)。
本实施例的相机设备1通过同时向一对驱动线圈720和一对驱动线圈721供电，允许可移动单元10二维地旋转(即，俯仰和偏转)。另外，相机设备1还通过同时向一对驱动线圈730和一对驱动线圈731供电，允许可移动单元10围绕光轴1a旋转(即，滚动)。
接下来，将描述致动器2的功能结构。
如上所述，致动器2包括第一磁传感器92a、第二磁传感器92b、第一陀螺仪传感器93a、第二陀螺仪传感器93b和第三陀螺仪传感器401(参见图1、图2B和图5)。致动器2还包括驱动控制单元110、驱动器单元120和驱动单元30(参见图1)。
首先，将描述驱动控制单元110和驱动器单元120。
如上所述，驱动控制单元110的功能由执行程序的微计算机94实现。如图1中所示，驱动控制单元110包括第一转换单元201、第二转换单元202、第一积分单元203、第二积分单元204、存储单元205和第三积分单元206。如图1中所示，驱动控制单元110还包括第一运算元件207、第二运算元件208、第三运算元件209、第一处理单元210、第二处理单元211和第三处理单元212。
第一转换单元201将第一磁传感器92a检测到的可移动单元10在俯仰方向上的旋转位置Pp转换成可移动单元10在俯仰方向上的倾斜角度(旋转角度)θp。
第二转换单元202将第二磁传感器92b检测到的可移动单元10在偏转方向上的旋转位置Py转换成可移动单元10在偏转方向上的倾斜角度(旋转角度)θy。
第一积分单元203计算由第一陀螺仪传感器93a检测到的俯仰方向上的角速度ωp的积分，以将角速度ωp转换成俯仰方向上的角度Iωp(第一旋转角度)。
第二积分单元204计算由第二陀螺仪传感器93b检测到的偏转方向上的角速度ωy的积分，以将角速度ωy转换成偏转方向上的角度Iωy(第二旋转角度)。
存储单元205预先存储表示可移动单元10在滚动方向上的参考位置(预定位置)的信息。例如，参考位置可以是可移动单元10在滚动方向上具有0度旋转角度的位置。
第三积分单元206计算由第三陀螺仪传感器401检测到的滚动方向上的角速度ωr的积分，以将角速度ωr转换成滚动方向上的角度Iωr(第三旋转角度)。
第一运算元件207接收来自第一转换单元201的角度θp和来自第一积分单元203的角度Iωp作为输入值，并基于这些输入值计算用于相对于俯仰方向控制可移动单元10的第一差分值。
第二运算元件208接收来自第二转换单元202的角度θy和来自第二积分单元204的角度Iωy作为输入值，并基于这些输入值计算用于相对于偏转方向控制可移动单元10的第二差分值。
第三运算元件209接收存储在存储单元205中的关于参考位置的信息和来自第三积分单元206的角度Iωr作为输入值，并基于这些输入值计算用于相对于滚动方向控制可移动单元10的第三差分值。
第一处理单元210对第一差分值进行比例-积分-微分(PID)控制，以生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制供应给包括在第一驱动单元30a中的一对驱动线圈720的电流量。如本文所使用，PID控制是基于输出值与其目标值的偏差通过积分和微分来控制该输出值的控制方法。
第二处理单元211对第二差分值进行PID控制，以生成第二控制信号，该第二控制信号用于控制供应给包括在第二驱动单元30b中的一对驱动线圈721的电流量。
第三处理单元212对第三差分值进行PID控制，以生成第三控制信号，该第三控制信号用于控制供应给包括在第三驱动单元30c中的一对驱动线圈730和一对驱动线圈731的电流量。
驱动器单元120包括第一驱动器单元121、第二驱动器单元122和第三驱动器单元123。第一驱动器单元121控制向第一驱动单元30a输出信号。第二驱动器单元122控制向第二驱动单元30b输出信号。第三驱动器单元123控制向第三驱动单元30c输出信号。
接下来，将参考图1描述致动器2的操作。在本实施例中，驱动控制单元110按顺序加载磁传感器92、传感器芯片93和第三陀螺仪传感器401的检测结果，并执行控制算术运算。在下面的描述中，将描述当相机设备1面向预定方向时相机设备1的朝向由于用户手抖等而改变的情况下，如何将相机模块3控制为朝向原始方向。在下面的描述中，将描述如何在三个方向(即，俯仰方向、偏转方向和滚动方向)上执行控制算术运算。
第一磁传感器92a在检测到可移动单元10在俯仰方向上的旋转位置Pp时，将旋转位置Pp作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第一转换单元201在从第一磁传感器92a接收到可移动单元10在俯仰方向上的旋转位置Pp时，将旋转位置Pp转换成角度θp，并将角度θp输出到第一运算元件207。
第一陀螺仪传感器93a在检测到可移动单元10在俯仰方向上的角速度ωp时，将角速度ωp作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第一积分单元203在从第一陀螺仪传感器93a接收到可移动单元10在俯仰方向上的角速度ωp时，执行对角速度ωp的积分运算，以将角速度ωp转换成角度Iωp，并将角度Iωp输出到第一运算元件207。
第一运算元件207从角度θp中减去角度Iωp，并将相减结果输出到第一处理单元210。第一处理单元210对由第一运算元件207获得的相减结果进行PID控制，从而生成第一控制信号。
第一驱动器单元121将第一控制信号输出到一对驱动线圈720，以驱动可移动单元10在俯仰方向上旋转。
第二磁传感器92b在检测到可移动单元10在偏转方向上的旋转位置Py时，将旋转位置Py作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第二转换单元202在从第二磁传感器92b接收到可移动单元10在偏转方向上的旋转位置Py时，将旋转位置Py转换成角度θy，并将角度θy输出到第二运算元件208。
第二陀螺仪传感器93b在检测到可移动单元10在偏转方向上的角速度ωy时，将角速度ωy作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第二积分单元204在从第二陀螺仪传感器93b接收到可移动单元10在偏转方向上的角速度ωy时，执行对角速度ωy的积分运算，以将角速度ωy转换成角度Iωy，并将角度Iωy输出到第二运算元件208。
第二运算元件208从角度θy中减去角度Iωy，并将相减结果输出到第二处理单元211。第二处理单元211对由第二运算元件208获得的相减结果进行PID控制，从而生成第二控制信号。
第二驱动器单元122将第二控制信号输出到一对驱动线圈721，以驱动可移动单元10在偏转方向上旋转。
第三陀螺仪传感器401在检测到可移动单元10在滚动方向上的角速度ωr时，将角速度ωr作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第三积分单元206在从第三陀螺仪传感器401接收到可移动单元10在滚动方向上的角速度ωr时，执行对角速度ωr的积分运算，以将角速度ωr转换成角度Iωr，并将角度Iωr输出到第三运算元件209。
第三运算元件209从存储在存储单元205中的关于参考位置(预定位置)的信息(角度θr)中减去角度Iωr，并将相减结果输出到第三处理单元212。第三处理单元212对由第三运算元件209获得的相减结果进行PID控制，从而生成第三控制信号。
第三驱动器单元123将第三控制信号输出到一对驱动线圈730和一对驱动线圈731，以驱动可移动单元10在滚动方向上旋转。
从前面的描述可以看出，致动器2能够根据可移动单元10(相机模块3)的三轴旋转位置，将可移动单元10(相机模块3)的位置校正到旋转之前的原始位置。也就是说，即使相机设备1的用户无意地使相机设备1倾斜，致动器2也能够使相机模块3回到相机设备1倾斜之前的原始状态。这允许致动器2补偿由于用户的手抖引起的相机抖动。
接下来，将参考图2B和图6A至图7B描述致动器2的具体操作。
在该具体示例中，假设致动器2使可移动单元10(相机模块3)保持在中立位置，如图2中所示，使得相机模块3的光轴1a与竖直线1g对准。竖直线1g是在重力方向上延伸并穿过第二松配合构件501的中心(即，旋转中心510)的线。在这种情况下，例如，轴线1c与穿过中心510并垂直于竖直线1g的水平线1h(参见图6A至图7B)对准。
假设相机设备1已经从图2B中所示的位置相对于水平线1h倾斜角度θ1(即，在俯仰方向上倾斜角度θ1(参见图6A))。此时，竖直线1g与针对轴线1c的法线1d之间形成的角度为θ1。驱动控制单元110对第一陀螺仪传感器93a的检测结果执行积分运算，以计算角度θ1。
如上所述，可移动单元10通过第一磁吸引力、第二磁吸引力和合成矢量固定到固定单元20。也就是说，可移动单元10没有完全固定到固定单元02，因此，并不总是跟随相机设备1的倾斜而倾斜。这就是为什么第一磁传感器92a的检测结果可能与根据第一陀螺仪传感器93a的检测结果所获得的角度不一致的原因。例如，光轴1a可以存在于法线1d与竖直线1g之间。在这种情况下，第一磁传感器92a检测在光轴1a与法线1d之间形成的角度θ2作为检测结果(参见图6A)。注意，第一磁传感器92a将从法线1d朝向竖直线1g形成的角度检测为正值，并且还将从法线1d朝向水平线1h形成的角度检测为负值。在图6A中，角度θ2是正值。
第一运算元件207从角度θ2中减去角度θ1。第一处理单元210基于相减结果(θ2-θ1)，生成用于控制可移动单元10旋转以使光轴1a与竖直线1g对准的信号(第一控制信号)。
驱动单元30的第一驱动单元30a根据第一控制信号驱动可移动单元10在俯仰方向上旋转。这允许致动器2将相机模块3的光轴1a与竖直线1g(即重力方向)对准，如图6B中所示。也就是说，这允许致动器2使光轴1a回到在相机设备1相对于水平线1h倾斜角度θ1之前的状态。
在另一个示例中，光轴1a可以存在于法线1d与水平线1h之间。在这种情况下，第一磁传感器92a检测在光轴1a与法线1d之间形成的角度θ3作为检测结果(参见图7A)。在这种情况下，如上所述，由于第一磁传感器92a将从法线1d朝向水平线1h形成的角度检测为负值，所以角度θ3具有负值。在以下描述中，角度θ3在下文中将被称为“-θ3”以清楚地指示θ3是负值。
第一运算元件207从由第一磁传感器92a获得的检测结果(-θ3)中减去角度θ1。第一处理单元210基于相减结果(-θ3-θ1)生成用于控制可移动单元10旋转以使光轴1a与竖直线1g对准的信号(第一控制信号)。
驱动单元30的第一驱动单元30a根据第一控制信号驱动可移动单元10在俯仰方向上旋转。这允许致动器2将相机模块3的光轴1a与竖直线1g(即重力方向)对准，如图7B中所示。也就是说，这允许致动器2使光轴1a回到在相机设备1相对于水平线1h倾斜角度θ1之前的状态。
(第二实施例)
根据第二实施例的相机设备1还包括加速度传感器，这是与第一实施例的主要不同之处。将参考图8至图10B描述根据第二实施例的相机设备1。以下对第二实施例的描述将集中于与第一实施例的不同之处。此外，在以下描述中，具有与上述第一实施例的对应部件相同功能的第二实施例的任何构成部件将由与对应部件相同的附图标记表示，并且在本文中适当地省略其描述。
如图8中所示，根据本实施例的相机设备1的传感器芯片93不仅包括第一陀螺仪传感器93a和第二陀螺仪传感器93b，还包括第一加速度传感器93c和第二加速度传感器93d。本实施例的相机设备1还包括第三加速度传感器402。
第一加速度传感器93c是能够检测在俯仰方向上施加到可移动单元10的加速度的传感器。
第二加速度传感器93d是能够检测在偏转方向上施加到可移动单元10的加速度的传感器。
第三加速度传感器402是设置于可移动单元10的传感器，并且能够检测在滚动方向上施加到可移动单元10的加速度。
如图8中所示，本实施例的驱动控制单元110不仅包括针对第一实施例描述的所有功能构成元件，还包括第一滤波器单元213、第二滤波器单元214、第三滤波器单元215、第一校正单元216、第二校正单元217和第三校正单元218。驱动控制单元110还包括第一检测单元219、第二检测单元220和第三检测单元221。
第一滤波器单元213包括低通滤波器。第一滤波器单元213对于由第一加速度传感器93c检测到的表示加速度αp的信号，利用低通滤波器对高于预定频率的频率分量进行衰减。第一滤波器单元213获得已经衰减了高频分量的信号(表示加速度αp)的峰值和谷值。第一滤波器单元213输出第一值fαp作为相对于重力方向在俯仰方向上的倾斜分量(倾斜方向)，该第一值fαp是峰值和谷值之间的中间值。这允许第一滤波器单元213输出通过从由第一加速度传感器93c检测到的表示加速度αp的信号中去除平移分量(AC分量)而获得的信号(即，表示第一值fαp的信号)。
第二滤波器单元214包括低通滤波器。第二滤波器单元214对于由第二加速度传感器93d检测到的表示加速度αy的信号，利用低通滤波器对高于预定频率的频率分量进行衰减。第二滤波器单元214获得已经衰减了高频分量的信号(表示加速度αy)的峰值和谷值。第二滤波器单元214输出第二值fαy作为相对于重力方向在偏转方向上的倾斜分量(倾斜方向)，该第二值fαy是峰值和谷值之间的中间值。这允许第二滤波器单元214输出通过从由第二加速度传感器93d检测到的表示加速度αy的信号中去除AC分量而获得的信号(即，表示第二值fαy的信号)。
第三滤波器单元215包括低通滤波器。第三滤波器单元215对于由第三加速度传感器402检测到的表示加速度αr的信号，利用低通滤波器对高于预定频率的频率分量进行衰减。第三滤波器单元215获得已经衰减了高频分量的信号(表示加速度αr)的峰值和谷值。第三滤波器单元215输出第三值fαr作为相对于重力方向在滚动方向上的倾斜分量(倾斜方向)，该第三值fαr是峰值和谷值之间的中间值。这允许第三滤波器单元215输出通过从由第三加速度传感器402检测到的表示加速度αr的信号中去除AC分量而获得的信号(即，表示第三值fαr的信号)。
第一滤波器单元213还基于由第三滤波器单元215生成的第三值fαr和由第二滤波器单元214生成的第二值fαy，来计算在滚动方向上的倾斜方向与偏转方向上的倾斜方向之间形成的角度(倾斜角度)，并且将表示倾斜角度的第一校正值θαp输出到第一校正单元216。
第二滤波器单元214还基于由第一滤波器单元213生成的第一值fαp和由第三滤波器单元215生成的第三值fαr，来计算在俯仰方向上的倾斜方向与滚动方向上的倾斜方向之间形成的角度(倾斜角度)，并且将表示倾斜角度的第二校正值θαy输出到第二校正单元217。
第三滤波器单元215还基于由第一滤波器单元213生成的第一值fαp和由第二滤波器单元214生成的第二值fαy，来计算在俯仰方向上的倾斜方向与偏转方向上的倾斜方向之间形成的角度(倾斜角度)，并且将表示倾斜角度的第三校正值θαr输出到第三校正单元218。
第一校正单元216用从第一滤波器单元213输出的第一校正值θαp来校正由第一积分单元203计算的角度Iωp。如图9A中所示，第一校正单元216包括两个乘法器251和254、三个运算元件250、252和255、延迟器253和开关256。
运算元件250从由第一滤波器单元213计算的第一校正值θαp(倾斜角度)减去由第一积分单元203计算的角度Iωp，并输出相减结果。乘法器251将由运算元件250获得的相减结果乘以值m，并输出相乘结果。运算元件252将由乘法器254获得的相乘结果与由乘法器251获得的相乘结果相加，并输出相加结果。延迟器253延迟表示从运算元件252输出的相加结果的信号的相位。乘法器254将由运算元件252获得并从延迟器253输出的相加结果乘以n，并输出相乘结果。开关256根据来自第一检测单元219的指令在第一闭合状态和第一断开状态之间切换。如本文所使用，第一闭合状态是指运算元件252及延迟器253与运算元件255导电的状态。第一断开状态是指运算元件252及延迟器253与运算元件255不导电的状态。当开关256处于第一闭合状态时，运算元件255将由运算元件252获得的相加结果与从第一积分单元203输出的角度Iωp相加，并将相加结果(校正角度)输出到第一运算元件207。另一方面，当开关256处于第一断开状态时，运算元件255仅将从第一积分单元203输出的角度Iωp传递到第一运算元件207而不校正角度Iωp。
第一运算元件207从由第一转换单元201输出的角度θp减去从第一校正单元216输出的角度。这允许计算用于驱动可移动单元10在俯仰方向上旋转的、俯仰方向上的更精确的角度。
在该示例中，关于值m和值n，值m适当地小于值n，并且值m和值n的和值(m+n)适当地小于1。原因在于，如果和值(m+n)大于1，则用于校正角度Iωp的校正值(即，由运算元件252获得的相加结果)可能大于校正所需的值，这是不利的。通过将和值(m+n)设定为小于1的值并执行反馈控制，允许由运算元件252获得的相加结果逐渐接近校正所需的值。另外，使值n等于或大于值m将会加快由运算元件252获得的相加结果达到校正所需的值为止的收敛过程。然而，通常，由加速度传感器获得的检测结果具有显著的平移分量，并且检测结果的可靠度通常较低。因此，通过使值m小于值n，来适当地减慢由运算元件252获得的相加结果达到校正所需的值为止的收敛过程。
第二校正单元217用从第二滤波器单元214输出的第二校正值θαy来校正由第二积分单元204计算的角度Iωy。如图9B中所示，第二校正单元217包括两个乘法器261和264、三个运算元件260、262和265、延迟器263和开关266。
运算元件260从由第二滤波器单元214计算的第二校正值θαy(倾斜角度)减去由第二积分单元204计算的角度Iωy，并输出相减结果。乘法器261将由运算元件260获得的相减结果乘以值m，并输出相乘结果。运算元件262将由乘法器264获得的相乘结果与由乘法器261获得的相乘结果相加，并输出相加结果。延迟器263延迟表示从运算元件262输出的相加结果的信号的相位。乘法器264将由运算元件262获得并从延迟器263输出的相加结果乘以值n，并输出相乘结果。开关266根据来自第二检测单元220的指令在第二闭合状态和第二断开状态之间切换。如本文所使用，第二闭合状态是指运算元件262及延迟器263与运算元件265导电的状态。第二断开状态是指运算元件262及延迟器263与运算元件265不导电的状态。当开关266处于第二闭合状态时，运算元件265将由运算元件262获得的相加结果与从第二积分单元204输出的角度Iωy相加，并将相加结果(校正角度)输出到第二运算元件208。另一方面，当开关266处于第二断开状态下时，运算元件265仅将从第二积分单元204输出的角度Iωy传递到第二运算元件208而不校正角度Iωy。
第二运算元件208从由第二转换单元202输出的角度θy减去从第二校正单元217输出的角度。这允许计算用于驱动可移动单元10在偏转方向上旋转的、偏转方向上的更精确的角度。
第三校正单元218用从第三滤波器单元215输出的第三校正值θαr来校正由第三积分单元206计算的角度Iωr。如图9C中所示，第三校正单元218包括两个乘法器271和274、三个运算元件270、272和275、延迟器273和开关276。
运算元件270从由第三滤波器单元215计算的第三校正值θαr(倾斜角度)减去由第三积分单元206计算的角度Iωr，并输出相减结果。乘法器271将由运算元件270获得的相减结果乘以值m，并输出相乘结果。运算元件272将由乘法器274获得的相乘结果与由乘法器271得到的相乘结果相加，并输出相加结果。延迟器273延迟表示从运算元件272输出的相加结果的信号的相位。乘法器274将由运算元件272获得并从延迟器273输出的相加结果乘以值n，并输出相乘结果。开关276根据来自第三检测单元221的指令在第三闭合状态和第三断开状态之间切换。如本文所使用，第三闭合状态是指运算元件272及延迟器273与运算元件275导电的状态。第三断开状态是指运算元件272及延迟器273与运算元件275不导电的状态。当开关276处于第三闭合状态时，运算元件275将由运算元件272获得的相加结果与从第三积分单元206输出的角度Iωr相加，并将相加结果(校正角度)输出到第三运算元件209。另一方面，当开关276处于第三断开状态下时，运算元件275仅将从第三积分单元206输出的角度Iωr传递到第三运算元件209而不校正角度Iωr。
第三运算元件209从存储在存储单元205中的关于参考位置(预定位置)的信息(角度θr)减去从第三校正单元218输出的角度。这允许计算用于驱动可移动单元10在滚动方向上旋转的、滚动方向上的更精确的角度。
第一检测单元219基于从第一滤波器单元213输出的第一值fαp，检测可移动单元10在俯仰方向上的取向(倾斜)。具体地，第一检测单元219检测俯仰方向上的旋转轴线(轴线1b)的倾斜。当轴线1b与重力方向对准时，第一检测单元219指示开关256转到第一断开状态。另一方面，当轴线1b未与重力方向对准时，第一检测单元219指示开关256转到第一闭合状态。
第二检测单元220基于从第二滤波器单元214输出的第二值fαy，检测可移动单元10在偏转方向上的取向(倾斜)。具体地，第二检测单元220检测偏转方向上的旋转轴线(轴线1c)的倾斜。当轴线1c与重力方向对准时，第二检测单元220指示开关266转到第二断开状态。另一方面，当轴线1c未与重力方向对准时，第二检测单元220指示开关266转到第二闭合状态。
第三检测单元221基于从第三滤波器单元215输出的第三值fαr，检测可移动单元10在滚动方向上的取向(倾斜)。具体地，第三检测单元221检测滚动方向上的旋转轴线(光轴1a)的倾斜。当光轴1a与重力方向对准时，第三检测单元221指示开关276转到第三断开状态。另一方面，当光轴1a未与重力方向对准时，第三检测单元221指示开关276转到第三闭合状态。
接下来，将参考图8描述致动器2的操作。在本实施例中，驱动控制单元110按顺序加载磁传感器92、传感器芯片93、第三陀螺仪传感器401和第三加速度传感器402的检测结果，并执行控制算术运算。在下面的描述中，将描述当相机设备1面向预定方向时相机设备1的取向由于用户手抖等而改变的情况下，如何将相机模块3控制为朝向原始方向。在下面的描述中，将描述如何在三个方向(即，俯仰方向、偏转方向和滚动方向)上执行控制算术运算。
第一磁传感器92a在检测到可移动单元10在俯仰方向上的旋转位置Pp时，将旋转位置Pp作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第一转换单元201将旋转位置Pp转换成角度θp，并将角度θp输出到第一运算元件207。
第一陀螺仪传感器93a在检测到可移动单元10在俯仰方向上的角速度ωp时，将角速度ωp作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第一积分单元203对角速度ωp执行积分运算，以将角速度ωp转换成角度Iωp，并将角度Iωp输出到第一校正单元216。
第一加速度传感器93c在检测到可移动单元10在俯仰方向上的加速度αp时，将检测到的加速度αp输出到第一滤波器单元213。第一滤波器单元213通过从加速度αp中去除AC分量来生成第一值fαp。第一滤波器单元213基于由第三滤波器单元215生成的第三值fαr和由第二滤波器单元214生成的第二值fαy来生成第一校正值θαp，并将第一校正值θαp输出到第一校正单元216。
第一校正单元216用第一校正值θαp校正角度Iωp，以获得第一校正值(校正角度)，并将第一校正值输出到第一运算元件207。
第一运算元件207从角度θp中减去第一校正值，并将相减结果输出到第一处理单元210。
第一检测单元219判定轴线1b是否与重力方向对准以控制开关256。如果判定为不对准，则第一检测单元219控制开关256，使得运算元件255将由运算元件252获得的计算结果与从第一积分单元203输出的角度Iωp相加，并将结果(校正角度)输出到第一运算元件207。另一方面，如果判定为对准，则第一次检测单元219控制开关256，使得运算元件255将由第一积分单元203提供的角度Iωp输出到第一运算元件207。
第一处理单元210对由第一运算元件207获得的相减结果进行PID控制，以生成第一控制信号，并将第一控制信号输出到第一驱动器单元121。
第一驱动器单元121将第一控制信号输出到一对驱动线圈720，从而驱动可移动单元10以在俯仰方向上旋转。
第二磁传感器92b在检测到可移动单元10在偏转方向上的旋转位置Py时，将旋转位置Py作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第二转换单元202在从第二磁传感器92b接收到可移动单元10在偏转方向上的旋转位置Py时，将旋转位置Py转换成角度θy，并将角度θy输出到第二运算元件208。
第二陀螺仪传感器93b在检测到可移动单元10在偏转方向上的角速度ωy时，将角速度ωy作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第二积分单元204在从第二陀螺仪传感器93b接收到可移动单元10在偏转方向上的角速度ωy时，对角速度ωy执行积分运算，以将角速度ωy转换成角度Iωy，并将角度Iωy输出到第二校正单元217。
第二加速度传感器93d在检测到可移动单元10在偏转方向上的加速度αy时，将检测到的加速度αy输出到第二滤波器单元214。第二滤波器单元214通过从加速度αy中去除AC分量来生成第二值fαy。第二滤波器单元214基于由第一滤波器单元213生成的第一值fαp和由第三滤波器单元215生成的第三值fαr生成第二校正值θαy，并将第二校正值θαy输出到第二校正单元217。
第二校正单元217用第二校正值θαy校正角度Iωy，以获得第二校正值(校正角度)，并将第二校正值输出到第二运算元件208。
第二运算元件208从角度θy中减去第二校正值，并将相减结果输出到第二处理单元211。
第二检测单元220判定轴线1c是否与重力方向对准以控制开关266。如果判定为不对准，则第二检测单元220控制开关266，使得运算元件265将由运算元件262获得的计算结果与从第二积分单元204输出的角度Iωy相加，并将结果(校正角度)输出到第二运算元件208。另一方面，如果判定为对准，则第二次检测单元220控制开关266，使得运算元件265将由第二积分单元204提供的角度Iωy输出到第二运算元件208。
第二处理单元211对由第二运算元件208获得的相减结果进行PID控制，以生成第二控制信号，并将第二控制信号输出到第二驱动器单元122。
第二驱动器单元122将第二控制信号输出到一对驱动线圈721，从而驱动可移动单元10以在偏转方向上旋转。
第三陀螺仪传感器401在检测到可移动单元10在滚动方向上的角速度ωr时，将角速度ωr作为检测结果输出到驱动控制单元110。驱动控制单元110的第三积分单元206在从第三陀螺仪传感器401接收到可移动单元10在滚动方向上的角速度ωr时，对角速度ωr进行积分运算，以将角速度ωr转换成角度Iωr，并将角度Iωr输出到第三校正单元218。
第三加速度传感器402在检测到可移动单元10在滚动方向上的加速度αr时，将检测到的加速度αr输出到第三滤波器单元215。第三滤波器单元215通过从加速度αr中去除AC分量来生成第三值fαr。第三滤波器单元215基于由第二滤波器单元214生成的第二值fαy和由第一滤波器单元213生成的第一值fαp生成第三校正值θαr，并将第三校正值θαr输出到第三校正单元218。
第三校正单元218用第三校正值θαr校正角度Iωr，以获得第三校正值(校正角度)，并将第三校正值输出到第三运算元件209。
第三运算元件209从角度θr中减去第三校正值，并将相减结果输出到第三处理单元212。
第三检测单元221判定光轴1a是否与重力方向对准以控制开关276。如果判定为不对准，则第三检测单元221控制开关276，使得运算元件275将由运算元件272获得的计算结果与从第三积分单元206输出的角度Iωr相加，并将结果(校正角度)输出到第三运算元件209。另一方面，如果判定为对准，则第三检测单元221控制开关276，使得运算元件275将由第三积分单元206提供的角度Iωr输出到第三运算元件209。
第三处理单元212对由第三运算元件209获得的相减结果进行PID控制，以生成第三控制信号，并将第三控制信号输出到第三驱动器单元123。
第三驱动器单元123将第三控制信号输出到一对驱动线圈730和一对驱动线圈731，从而驱动可移动单元10以在滚动方向上旋转。
有时将相机设备1设置使得光轴1a、轴线1b或轴线1c中的一个与重力方向对准。例如，如果轴线1c与重力方向对准，则即使在偏转方向上驱动可移动单元10(相机模块3)，第二加速度传感器93d也无法检测在偏转方向上施加到可移动单元10的加速度。如果光轴1a与重力方向对准，则即使在滚动方向上驱动可移动单元10(相机模块3)，第三加速度传感器402也无法检测在滚动方向上施加到可移动单元10的加速度。也就是说，如果光轴1a、轴线1b或轴线1c中的一个与重力方向对准，则在围绕该对准轴线执行旋转驱动时检测不到加速度。这就是为什么需要从可移动单元10的旋转驱动的控制中排除检测围绕与重力方向对准的轴线的旋转驱动的方向的加速度传感器的检测结果的原因。因此，根据本实施例，驱动控制单元110基于第一检测单元219、第二检测单元220和第三检测单元221的检测结果，获得与重力方向对准的轴线。然后，根据本实施例，驱动控制单元110针对围绕两个轴线的旋转方向来控制可移动单元10的旋转驱动，围绕这两个轴线的旋转方向是除了围绕与重力方向对准的轴线的旋转方向(其是俯仰方向、偏转方向或滚动方向中的一个)之外的旋转方向。这允许致动器2通过使用以下倾斜分量(倾斜方向)来驱动可移动单元10旋转：通过围绕三个轴线中除了与重力方向对准的一个轴线之外的两个轴线的旋转驱动而从与两个轴线相关联的两个加速度传感器获得的倾斜分量(倾斜方向)。
根据上述配置，第一校正值θαp由第一滤波器单元213生成。然而，这仅是示例，不应被解释为限制性的。或者，第一校正值θαp也可以由第一校正单元216生成。此外，第二校正值θαy可以由第二校正单元217生成，而第三校正值θαr可以由第三校正单元218生成。
此外，在上述实施例中，第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215各自可以由低通滤波器组成。即使在这种情况下，第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215也能够从加速度传感器的检测结果中去除AC分量。为了获得更准确的检测结果，第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215适当地各自对检测结果应用低通滤波器，然后获得峰值和谷值之间的中间值。将参考图10A和图10B描述其原因。在图10A和图10B中，纵坐标表示加速度，而横坐标表示时间。
在图10A中，曲线L1指示表示通过低通滤波器之前的由加速度传感器获得的检测结果的信号，并且曲线L2指示表示通过低通滤波器之后的由加速度传感器获得的检测结果的信号。仅使数据通过低通滤波器会留有AC分量。与此相对，根据本实施例的第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215各自获得已经通过低通滤波器的信号的峰值和谷值，然后获得介于峰值和谷值之间的中间值。这允许进一步去除AC分量(参见图10B)。在图10B中，实心圆圈表示峰值，而空心圆圈表示谷值。在图10B中，曲线L3指示表示峰值和估值之间的中间值的信号。AC分量几乎完全从曲线L3中去除。与表示仅通过低通滤波器的数据的信号(由曲线L2表示)相比，这允许第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215输出更准确的检测结果。
或者，第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215各自可以在不使用任何低通滤波器的情况下获得加速度传感器的检测结果的峰值和谷值，然后获得峰值和谷值之间的中间值。又或者，第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215还可以通过使用滤波器等基于加速度传感器的检测结果来获得中间值。在任何这些情况下，第一滤波器单元213、第二滤波器单元214和第三滤波器单元215各自能够从加速度传感器的检测结果中去除AC分量。
在上述实施例中，第一校正单元216包括开关256。然而，该结构仅是示例，不应被解释为限制性的。或者，第一校正单元216可以不具有开关256。在这种情况下，如果第一检测单元219发现轴线1b与重力方向对准，则第一校正单元216可以将值m设置为零。同样地，作为设置开关266的代替方案，如果第二检测单元220发现轴线1c与重力方向对准，则第二校正单元217可以将值m设置为零。以相同的方式，作为设置开关276的代替方案，如果第三检测单元221发现光轴1a与重力方向对准，则第三校正单元218可以将值m设置为零。
(第三实施例)
根据第三实施例的相机设备1还能够自动跟踪包括在捕获的图像中的特定被摄体，这是与第一实施例的主要不同之处。将参考图11至图13B描述根据第三实施例的相机设备1。以下对第三实施例的描述将集中于与第一实施例的不同之处。此外，在以下描述中，具有与上述第一实施例的对应部件相同功能的第三实施例的任何构成部件将由与对应部件相同的附图标记表示，并且在本文中适当地省略其描述。
本实施例的相机设备1还包括图像处理微计算机300、显示单元301和输入单元302。
例如，可以在第二印刷电路板91中设置图像处理微计算机300。图像处理微计算机300通过执行存储在存储器中的程序来实现图11中所示的图像处理单元310的功能。在本实施例中，程序预先存储在计算机的存储器中。或者，程序也可以经由诸如因特网之类的电信线路下载，或者在存储在诸如存储卡之类的存储介质上之后进行分发。稍后将详细描述图像处理单元310。
显示单元301可以实现为薄型的显示设备，诸如液晶显示器或有机电致发光(EL)显示器。显示单元301显示由相机模块3捕获的图像。
输入单元302能够接受由相机设备1的操作者执行的操作。在本实施例中，相机设备1包括触摸屏面板显示器，其执行显示单元301的功能和输入单元302的功能。然而，这只是一个示例，不应该被解释为限制性的。输入单元302不必是触摸屏面板显示器，而是还可以实现为例如键盘、指示设备或机械开关。
操作者可以通过将他或她的手指放在显示在显示单元301上的图像上的表示特定被摄体的图像部分上，来将特定被摄体指定作为自动跟踪的对象。这允许输入单元302接受通过触摸指定的特定被摄体，作为自动跟踪的对象。
接下来，将描述图像处理单元310。如图12中所示，图像处理单元310包括第一角度获取单元311和第二角度获取单元312。
第一角度获取单元311获取由相机模块3捕获的图像中的特定被摄体与图像捕获区域的中心(对应于光轴1a)之间的俯仰方向上的角度。如图13A中所示，第一角度获取单元311包括位置获取单元320、角度转换单元321和两个运算元件323、324。位置获取单元320通过面部识别或对象识别等被摄体识别技术，获取作为自动跟踪对象的特定被摄体的第一位置信息。在该示例中，第一位置信息可以是相对于图像捕获区域中心的俯仰方向上的坐标(下文中称为“第一位置坐标”)。
假设相机模块3已经聚焦于特定被摄体。在这种情况下，图像处理单元310已经计算了从相机设备1到特定被摄体的距离。
角度转换单元321基于由位置获取单元320获取的第一位置信息，获得特定被摄体与中心之间的俯仰方向上的第一角度。例如，如果由第一位置信息表示的特定被摄体的俯仰方向上的坐标是y，并且从相机设备1到特定被摄体的距离是L，则特定被摄体与中心之间的俯仰方向上的第一角度由atan(y/L)给出。
运算元件323将由运算元件324获得的计算结果与由角度转换单元321获得的角度相加，并将相加结果输出到驱动控制单元110。运算元件324从由角度转换单元321获得的角度减去从驱动控制单元110的第一运算元件207输出的角度，并输出相减结果。
该结构允许第一角度获取单元311基于角度θp获得要跟踪的特定被摄体与图像捕获区域的中心(对应于光轴1a)之间的俯仰方向上的偏离量，并且将通过考虑该偏离量确定的校正量输出到驱动控制单元110。
第二角度获取单元312获取由相机模块3捕获的图像中的特定被摄体与图像捕获区域的中心(对应于光轴1a)之间的偏转方向上的角度。如图13B中所示，第二角度获取单元312包括位置获取单元330、角度转换单元331和两个运算元件333、334。位置获取单元330通过面部识别或对象识别等被摄体识别技术，获取作为自动跟踪对象的特定被摄体的第二位置信息。在该示例中，第二位置信息可以是相对于图像捕获区域中心的偏转方向上的坐标(下文中称为“第二位置坐标”)。
角度转换单元331基于由位置获取单元330获取的第二位置信息，获得特定被摄体与中心之间的偏转方向上的第二角度。例如，如果由第二位置信息表示的特定被摄体的偏转方向上的坐标是x，并且从相机设备1到特定被摄体的距离是L，则特定被摄体与中心之间的偏转方向上的第二角度由atan(x/L)给出。
运算元件333将由运算元件334获得的计算结果与由角度转换单元331获得的角度相加，并将相加结果输出到驱动控制单元110。运算元件334从由角度转换单元331获得的角度减去从驱动控制单元110的第二运算元件208输出的角度，并输出相减结果。
该结构允许第二角度获取单元312基于角度θy获得要跟踪的特定被摄体与图像捕获区域的中心(对应于光轴1a)之间的偏转方向上的偏离量，并且将通过考虑该偏离量确定的校正量输出到驱动控制单元110。
本实施例的驱动控制单元110不仅包括针对第一实施例描述的所有功能构成元件，还包括第四运算元件230和第五运算元件231。第四运算元件230将由图像处理单元310的第一角度获取单元311获得的处理结果与由第一积分单元203获得的结果相加，并将相加结果输出到第一运算元件207。第五运算元件231将由图像处理单元310的第二角度获取单元312获得的处理结果与由第二积分单元204获得的结果相加，并将相加结果输出到第二运算元件208。
接下来，将参考图12描述本实施例的相机设备1的操作。
第一磁传感器92a检测可移动单元10在俯仰方向上的旋转位置Pp，并将旋转位置Pp输出到驱动控制单元110。第一转换单元201将旋转位置Pp转换成角度θp。
第一陀螺仪传感器93a检测可移动单元10在俯仰方向上的角速度ωp，并将角速度ωp输出到驱动控制单元110。第一积分单元203对角速度ωp执行积分运算，以将角速度ωp转换成角度Iωp，并将角度Iωp输出到第四运算元件230。
第四运算元件230将由第一角度获取单元311的运算元件323获得的计算结果Op与角度Iωp相加，并将相加结果输出到第一运算元件207。
第一运算元件207从角度θp中减去由第四运算元件230获得的计算结果，并将相减结果输出到第一处理单元210和图像处理单元310的第一角度获取单元311。第一处理单元210对由第一运算元件207获得的相减结果进行PID控制，以生成第一控制信号，并将第一控制信号输出到第一驱动器单元121。第一驱动器单元121将第一控制信号输出到一对驱动线圈720，从而驱动可移动单元10在俯仰方向上旋转。
第二磁传感器92b检测可移动单元10在偏转方向上的旋转位置Py，并将旋转位置Py输出到驱动控制单元110。第二转换单元202将旋转位置Py转换成角度θy。
第二陀螺仪传感器93b检测可移动单元10在偏转方向上的角速度ωy，并将角速度ωy输出到驱动控制单元110。第二积分单元204对角速度ωy执行积分运算，以将角速度ωy转换成角度Iωy，并将角度Iωy输出到第五运算元件231。
第五运算元件231将由第二角度获取单元312的运算元件333获得的计算结果Oy与角度Iωy相加，并将相加结果输出到第二运算元件208。
第二运算元件208从角度θy中减去由第五运算元件231获得的计算结果，并将相减结果输出到第二处理单元211和图像处理单元310的第二角度获取单元312。第二处理单元211对由第二运算元件208获得的相减结果进行PID控制，以生成第二控制信号，并将第二控制信号输出到第二驱动器单元122。
第二驱动器单元122将第二控制信号输出到一对驱动线圈721，从而驱动可移动单元10在偏转方向上旋转。
第三陀螺仪传感器401检测可移动单元10在滚动方向上的角速度ωr，并将角速度ωr输出到驱动控制单元110。第三积分单元206对角速度ωr执行积分运算，以将角速度ωr转换成角度Iωr，并将角度Iωr输出到第三运算元件209。
第三运算元件209从存储在存储单元205中关于参考位置(预定位置)的信息(角度θr)中减去角度Iωr，并将相减结果输出到第三处理单元212。第三处理单元212对由第三运算元件209获得的相减结果进行PID控制，以生成第三控制信号，并将第三控制信号输出到第三驱动器单元123。
第三驱动器单元123将第三控制信号输出到一对驱动线圈730和一对驱动线圈731，从而驱动可移动单元10在滚动方向上旋转。
例如，假设特定被摄体相对于图像捕获区域的中心位于左手侧，并且在这种情况下由特定被摄体在俯仰方向上形成的角度是θ。当不考虑由相机设备1的抖动等产生的偏离，跟踪特定被摄体以使其位于图像捕获区域的中心时，致动器2可以驱动可移动单元10(相机模块3)在俯仰方向上旋转-θ。然而，如果相机设备1本身由于相机抖动或者由于某些其它原因而在俯仰方向上倾斜θ1，如图6A中所示，则通过上述旋转驱动不能将特定被摄体移位到图像捕获区域的中心。为了将特定被摄体移位到图像捕获区域的中心，致动器2需要在俯仰方向上将可移动单元10旋转θ2-(θ1+θ)。
此外，例如，假设特定被摄体相对于图像捕获区域的中心位于右手侧，并且在这种情况下由特定被摄体在俯仰方向上形成的角度是θ'。当不考虑由相机设备1的抖动等产生的偏离，跟踪特定被摄体以使其位于图像捕获区域的中心时，致动器2可以驱动可移动单元10(相机模块3)在俯仰方向上旋转+θ。然而，如果相机设备1本身由于相机抖动或者由于某些其它原因而在俯仰方向上倾斜θ1，如图6A中所示，则通过上述旋转驱动不能将特定被摄体移位到图像捕获区域的中心。为了将特定被摄体移位到图像捕获区域的中心，致动器2需要在俯仰方向上将可移动单元10旋转θ2-(θ1+(-θ'))。在该示例中，当特定被摄体相对于图像捕获区域的中心位于右手侧时，俯仰方向上的角度应该是负值，并且当特定被摄体相对于图像捕获区域的中心位于左手侧时，俯仰方向上的角度应该是正值。
同样地，在偏转方向上，基于从第二磁传感器92b的检测结果减去一个角度和值而得到的结果，也可以将特定被摄体移位到图像捕获区域的中心，该角度和值是从第二陀螺仪传感器93b的检测结果获得的角度和特定被摄体在偏转方向上形成的角度的和值。
也就是说，本实施例的相机设备1能够通过使用由特定被摄体在俯仰方向上形成并由图像处理单元310提供的角度作为偏移值，来驱动可移动单元10(相机模块3)在俯仰方向上旋转。此外，本实施例的相机设备1还能够通过使用由特定被摄体在偏转方向上形成并由图像处理单元310提供的角度作为偏移值，来驱动可移动单元10(相机模块3)在偏转方向上旋转。因此，允许本实施例的相机设备1跟踪特定被摄体，以使特定被摄体位于图像捕获区域的中心。
在上述实施例中，相机设备1包括显示单元301和输入单元302，并且被配置成显示由相机模块3捕获的图像并接受对特定被摄体的指定。然而，这仅是示例，不应被解释为限制性的。或者，相机设备1还可以被配置成无线地或经由电缆将捕获的图像传输到包括显示单元301和输入单元302的电信设备。电信设备的示例包括通用计算机、平板计算机、手机和智能电话。在这种情况下，电信设备使显示单元301显示从相机设备1传输来的图像，并接受对作为跟踪对象的特定被摄体的指定。电信设备从显示单元301上显示图像的区域(即，图像捕获区域)获得关于特定被摄体的第一和第二位置信息，并将这些位置信息传输到相机设备1。相机设备1基于第一和第二位置信息获得特定被摄体与图像捕获区域的中心(与光轴1a对应的点)之间的俯仰方向上的角度和偏转方向上的角度。此后，相机设备1如上所述进行操作，并且本文将省略其描述。由此，允许电信设备的操作者甚至在远离相机设备1的位置处使相机设备1跟踪特定被摄体。
或者，相机设备1可以无线地或经由电缆将捕获的图像传输到外部设备。如本文所使用，“外部设备”是指被配置成传输指令以驱动可移动单元10旋转、并具有显示单元301的设备。允许外部设备的操作者在查看显示单元301上显示的图像时指示驱动可移动单元10旋转，使得作为跟踪对象的特定被摄体与光轴1a对准。
可选地，针对本实施例描述的第一角度获取单元311和第二角度获取单元312可以包括在驱动控制单元110中。在这种情况下，图像处理单元310将捕获的图像输出到驱动控制单元110。
此外，针对本实施例描述的自动跟踪能力也适用于第二实施例的相机设备1。
(变型)
接下来，将逐一地列举变型。注意，下面将描述的任何变型可以适当地与上述任何实施例组合。
在上述实施例中，采用了传感器芯片93设置于固定单元20的结构。然而，该结构仅是示例，不应被解释为限制性的。或者，传感器芯片93也可以设置于可移动单元10。也就是说，在第一和第三实施例中，第一陀螺仪传感器93a和第二陀螺仪传感器93b可以设置于可移动单元10。在第二实施例中，第一陀螺仪传感器93a、第二陀螺仪传感器93b、第一加速度传感器93c和第二加速度传感器93d可以设置于可移动单元10。
传感器芯片93可以设置于可移动单元10或固定单元20，无论哪个都合适。
在传感器芯片93设置于可移动单元10的情况下，允许直接检测相机模块3的倾斜。这具有更准确地检测相机模块3的倾斜的优点。
另一方面，当传感器芯片93设置于固定单元20时，相机设备1本身的倾斜被检测为可移动单元10(相机模块3)的倾斜。因此，在控制整个相机设备1的情况下，将传感器芯片93设置于固定单元20会是有效的。
在上述实施例中，致动器2应用于相机设备1。然而，这仅是示例，不应被解释为限制性的。或者，致动器2也适用于激光指示器、灯具、投影仪和各种其它设备。
在上述实施例中，致动器2包括磁传感器92(包括第一磁传感器92a和第二磁传感器92b)以检测可移动单元10相对于固定单元20的旋转位置。但是，这仅是示例，不应被解释为限制性的。致动器2还可以配置成使得固定单元20包括传感器，该传感器能够检测可移动单元10相对于固定单元20的旋转位置。例如，可以将激光二极管安装在可移动单元10底部，并且可以将光电检测器设置于固定单元20。在这种情况下，光电检测器接收从激光二极管输出的光信号，以检测可移动单元10的旋转位置。
(总结)
从前面的描述可以看出，根据第一方面的致动器(2)包括可移动单元(10)、固定单元(20)、第一驱动单元(30a)、第二驱动单元(30b)和第三驱动单元(30c)。致动器(2)还包括第一位置检测单元(诸如第一磁传感器92a)、第二位置检测单元(诸如第二磁传感器92b)、第一陀螺仪传感器(93a)、第二陀螺仪传感器(93b)、第三陀螺仪传感器(401)和驱动控制单元(110)。固定单元(20)保持可移动单元(10)，以允许可移动单元(10)分别围绕彼此垂直的第一轴线(诸如轴线1b)、第二轴线(诸如轴线1c)和第三轴线(诸如轴线1a)而在俯仰方向、偏转方向和滚动方向上旋转。第一位置检测单元和第二位置检测单元设置于固定单元(20)。第三陀螺仪传感器(401)设置于可移动单元(10)。驱动控制单元(110)通过根据第一位置检测单元和第一陀螺仪传感器(93a)的检测结果控制第一驱动单元(30a)，来控制可移动单元(10)在俯仰方向上的旋转。驱动控制单元(110)还通过根据第二位置检测单元和第二陀螺仪传感器(93b)的检测结果控制第二驱动单元(30b)，来控制可移动单元(10)在偏转方向上的旋转。驱动控制单元(110)还通过根据第三陀螺仪传感器(401)的检测结果控制第三驱动单元(30c)，来控制可移动单元(10)在滚动方向上的旋转。
根据该结构，致动器(2)使用第三陀螺仪传感器(401)来检测滚动方向上的旋转角度。这允许致动器(2)相对于固定单元(20)在三个方向(即，俯仰方向、偏转方向和滚动方向)上控制可移动单元(10)的旋转驱动，同时减少检测滚动方向上的旋转角度所需的部件数量。
在可以结合第一方面实现的根据第二方面的致动器(2)中，第一陀螺仪传感器(93a)和第二陀螺仪传感器(93b)设置于固定单元(20)。根据该结构，致动器(2)检测相机设备(1)本身的倾斜，作为可移动单元(10)(相机模块3)的倾斜。因此，在整体控制相机设备(1)的情况下，传感器芯片(93)设置于固定单元(20)是有效的。
在可以结合第一方面实现的根据第三方面的致动器(2)中，第一陀螺仪传感器(93a)和第二陀螺仪传感器(93b)设置于可移动单元(10)。根据该结构，致动器(2)直接检测相机模块(3)的倾斜。这允许致动器(2)更精确地检测相机模块(3)的倾斜。
在可以结合第一至第三方面中的任何一方面实现的、根据第四方面的致动器(2)中，驱动控制单元(110)根据第一陀螺仪传感器(93a)和第一磁传感器(92a)的检测结果控制第一驱动单元(30a)，使得可移动单元(10)在俯仰方向上的旋转位置对应于俯仰方向上的预定位置。驱动控制单元(110)还根据第二陀螺仪传感器(93b)和第二磁传感器(92b)的检测结果控制第二驱动单元(30b)，使得可移动单元(10)在偏转方向上的旋转位置(10)对应于偏转方向上的预定位置。驱动控制单元(110)还控制第三驱动单元(30c)，使得可移动单元在滚动方向上的旋转位置对应于滚动方向上的预定位置。该结构允许致动器(2)根据俯仰方向、偏转方向和滚动方向上的相应旋转角度驱动可移动单元(10)，使其旋转到俯仰方向、偏转方向和滚动方向上的相应预定位置。
在可以结合第四方面实现的根据第五方面的致动器(2)中，驱动控制单元(110)从根据俯仰方向上的旋转位置获得的旋转角度(角度θp)减去可移动单元(10)在俯仰方向上的旋转角度(角度Iωp)，以获得第一差分值。驱动控制单元(110)还从根据偏转方向上的旋转位置获得的旋转角度(角度θy)减去可移动单元(10)在偏转方向上的旋转角度(角度Iωy)，以获得第二差分值。驱动控制单元(110)还从由滚动方向上的预定旋转位置限定的旋转角度(角度θr)减去可移动单元(10)在滚动方向上的旋转角度(角度Iωr)，以获得第三差分值。驱动控制单元(110)分别根据第一差分值、第二差分值和第三差分值控制第一驱动单元(30a)、第二驱动单元(30b)和第三驱动单元(30c)。该结构允许致动器(2)计算相应角度以驱动可移动单元(10)使其在俯仰方向、偏转方向和滚动方向上旋转。
在可以结合第五方面实现的根据第六方面的致动器(2)中，还包括第一加速度传感器(93c)、第二加速度传感器(93d)和第三加速度传感器(402)。驱动控制单元(110)根据分别从与两个方向相关联的两个加速度传感器的检测结果获得的第一倾斜分量(第一倾斜方向)和第二倾斜分量(第二倾斜方向)，控制与所述两个方向相对应的两个驱动单元，所述两个方向是所述俯仰方向、所述偏转方向和所述滚动方向中除了限定旋转中心的轴线与重力方向一致的一个方向之外的两个方向。该结构允许致动器(2)通过排除能够检测与重力方向对应的一个方向上的加速度的加速度传感器的检测结果，而更精确地驱动可移动单元(10)旋转。
在可以结合第六方面实现的根据第七方面的致动器(2)中，驱动控制单元(110)基于第一倾斜分量和第三倾斜分量(第三倾斜方向)计算第一倾斜角度，第三倾斜分量是基于为轴线与重力方向一致的所述一个方向设置的加速度传感器的检测结果获得的。驱动控制单元(110)还基于第二倾斜分量和第三倾斜分量(第三倾斜方向)计算第二倾斜角度。驱动控制单元(110)还从第一倾斜角度减去第一计算结果，基于相减结果获得校正值，并将校正值与第一计算结果相加，以获得可移动单元(10)在第一方向上的旋转角度。第一计算结果是由与所述第一方向相关联的一个陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，所述第一方向与已经获得所述第一倾斜分量的加速度传感器相对应。驱动控制单元(110)还从第二倾斜角度减去第二计算结果，基于相减结果获得另一校正值，并将另一校正值与第二计算结果相加，以获得可移动单元(10)在第二方向上的旋转角度。第二计算结果是由与所述第二方向相关联的一个陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，所述第二方向与已经获得所述第二倾斜分量的加速度传感器相对应。
该结构允许致动器(2)基于从加速度传感器的检测结果获得的倾斜角度来校正陀螺仪传感器的检测结果。
在可以结合第七方面实现的根据第八方面的致动器(2)中，驱动控制单元(110)通过对信号进行平均处理来获得第一倾斜分量、第二倾斜分量和第三倾斜分量，该信号表示由第一加速度传感器(93c)、第二加速度传感器(93d)和第三加速度传感器(402)获得并输出的相应检测结果。根据该结构，致动器(2)从第一加速度传感器(93c)、第二加速度传感器(93d)和第三加速度传感器(402)的检测结果中去除AC分量。这允许致动器(2)在各个方向上获得更精确的倾斜分量(倾斜方向)。
在可以结合第一至第八方面中的任何一方面实现的根据第九方面的致动器(2)中，可移动单元(10)包括一对第一驱动磁体(620)和一对第二驱动磁体(621)。固定单元(20)包括面对一对第一驱动磁体(620)的一对第一磁轭(710)和面对一对第二驱动磁体(621)的一对第二磁轭(711)。一对第一磁轭(710)设置有一对第一驱动线圈(诸如驱动线圈720)。一对第二磁轭(711)设置有一对第二驱动线圈(诸如驱动线圈721)。一对第一磁轭(710)设置有一对第三驱动线圈(诸如驱动线圈730)。一对第二磁轭(711)设置有一对第四驱动线圈(诸如驱动线圈731)。第一驱动单元(30a)由一对第一驱动磁体(620)、一对第一磁轭(710)和一对第一驱动线圈构成。第二驱动单元(30b)由一对第二驱动磁体(621)、一对第二磁轭(711)和一对第二驱动线圈构成。第三驱动单元(30c)由一对第一驱动磁体(620)、一对第二驱动磁体(621)、一对第一磁轭(710)、一对第二磁轭(711)、一对第三驱动线圈和一对第四驱动线圈构成。该结构允许致动器(2)电磁驱动可移动单元(10)在三个方向上旋转。
根据第十方面的相机设备(1)包括第一至第九方面中任一方面的致动器(2)；以及作为驱动对象的相机模块(3)。该结构允许相机设备(1)更准确地检测相机模块(3)在俯仰方向、偏转方向和滚动方向上的倾斜。另外，通过基于检测到的倾斜来驱动可移动单元(10)(相机模块3)使其旋转，从而允许补偿相机抖动。此外，这还允许相机设备(1)控制可移动单元(10)相对于固定单元(20)在三个方向(即，俯仰方向、偏转方向和滚动方向)上的旋转驱动，同时减少检测滚动方向上的旋转角度所需的部件的数量。
在可以结合第十方面实现的根据第十一方面的相机设备(1)中，还包括图像处理单元(310)。图像处理单元(310)计算包括在图像中的特定被摄体相对于图像捕获区域的中心在俯仰方向上的第一角度，并且还计算相对于图像捕获区域的中心在偏转方向上的第二角度。驱动控制单元(110)基于第一位置检测单元和第一陀螺仪传感器(93a)的检测结果并基于第一角度控制第一驱动单元(30a)，使得特定被摄体位于图像捕获区域的中心。驱动控制单元(110)还基于第二位置检测单元和第二陀螺仪传感器(93b)的检测结果并基于第二角度来控制第二驱动单元(30b)。根据该结构，相机设备(1)驱动可移动单元(10)(相机模块3)使其旋转，使得特定被摄体位于图像捕获区域的中心。这允许相机设备(1)自动跟踪特定对象。
附图标记列表
1 相机设备，
1a 光轴(第三轴线)，
1b 轴线(第一轴线)，
1c 轴线(第二轴线)，
2 致动器，
3 相机模块，
10 可移动单元，
20 固定单元，
30a 第一驱动单元，
30b 第二驱动单元，
30c 第三驱动单元，
92a 第一磁传感器(第一位置检测单元)，
92b 第二磁传感器(第二位置检测单元)，
93a 第一陀螺仪传感器，
93b 第二陀螺仪传感器，
93c 第一加速度传感器，
93d 第二加速度传感器，
110 驱动控制单元，
310 图像处理单元，
401 第三陀螺仪传感器，
402 第三加速度传感器，
620 第一驱动磁体，
621 第二驱动磁体，
710 第一磁轭，
711 第二磁轭，
720 驱动线圈(第一驱动线圈)，
721 驱动线圈(第二驱动线圈)，
730 驱动线圈(第三驱动线圈)，
731 驱动线圈(第四驱动线圈)。

Claims (11)

1.一种致动器，包括：
可移动单元，被配置成在其上保持驱动对象；
固定单元，被配置成保持所述可移动单元，以允许所述可移动单元围绕彼此垂直的第一轴线、第二轴线和第三轴线中的每一个旋转；
第一驱动单元，被配置成驱动所述可移动单元围绕所述第一轴线在俯仰方向上旋转；
第二驱动单元，被配置成驱动所述可移动单元围绕所述第二轴线在偏转方向上旋转；
第三驱动单元，被配置成驱动所述可移动单元围绕所述第三轴线在滚动方向上旋转；
第一位置检测单元，设置于所述固定单元，并且被配置成检测所述可移动单元相对于所述固定单元在所述俯仰方向上的旋转位置；
第二位置检测单元，设置于所述固定单元，并且被配置成检测所述可移动单元相对于所述固定单元在所述偏转方向上的旋转位置；
第一陀螺仪传感器，被配置成检测所述可移动单元在所述俯仰方向上的角速度；
第二陀螺仪传感器，被配置成检测所述可移动单元在所述偏转方向上的角速度；
第三陀螺仪传感器，设置于所述可移动单元，并且被配置成检测所述可移动单元在所述滚动方向上的角速度；以及
驱动控制单元，被配置成通过根据所述第一位置检测单元和所述第一陀螺仪传感器的检测结果控制所述第一驱动单元，根据所述第二位置检测单元和所述第二陀螺仪传感器的检测结果控制所述第二驱动单元，并根据所述第三陀螺仪传感器的检测结果控制所述第三驱动单元，来控制所述可移动单元的旋转。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中
所述第一陀螺仪传感器和所述第二陀螺仪传感器设置于所述固定单元。
3.根据权利要求1所述的致动器，其中
所述第一陀螺仪传感器和所述第二陀螺仪传感器设置于所述可移动单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的致动器，其中
所述驱动控制单元被配置成：
根据所述第一陀螺仪传感器的检测结果控制所述第一驱动单元，使得基于所述第一位置检测单元的检测结果获得的所述可移动单元在所述俯仰方向上的旋转位置对应于所述俯仰方向上的预定位置；
根据所述第二陀螺仪传感器的检测结果控制所述第二驱动单元，使得基于所述第二位置检测单元的检测结果获得的所述可移动单元在所述偏转方向上的旋转位置对应于所述偏转方向上的预定位置；以及
控制所述第三驱动单元，使得基于所述第三陀螺仪传感器的检测结果获得的所述可移动单元在所述滚动方向上的旋转位置对应于所述滚动方向上的预定位置。
5.根据权利要求4所述的致动器，其中
所述驱动控制单元被配置成：
执行由所述第一陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，基于积分结果获得作为所述可移动单元在所述俯仰方向上的旋转角度的第一旋转角度，并且从根据所述第一位置检测单元检测到的所述俯仰方向上的旋转位置获得的旋转角度减去所述第一旋转角度，以获得第一差分值；
执行由所述第二陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，基于积分结果获得作为所述可移动单元在所述偏转方向上的旋转角度的第二旋转角度，并且从根据所述第二位置检测单元检测到的所述偏转方向上的旋转位置获得的旋转角度减去所述第二旋转角度，以获得第二差分值；
执行由所述第三陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，基于积分结果获得作为所述可移动单元在所述滚动方向上的旋转角度的第三旋转角度，并且从由所述滚动方向上的所述预定位置限定的旋转角度减去所述第三旋转角度，以获得第三差分值；以及
分别根据所述第一差分值、所述第二差分值和所述第三差分值控制所述第一驱动单元、所述第二驱动单元和所述第三驱动单元。
6.根据权利要求5所述的致动器，还包括：
第一加速度传感器，被配置成能够检测在所述俯仰方向上施加到所述可移动单元的加速度；
第二加速度传感器，被配置成能够检测在所述偏转方向上施加到所述可移动单元的加速度；以及
第三加速度传感器，设置于所述可移动单元，并且被配置成能够检测在所述滚动方向上施加到所述可移动单元的加速度，其中
所述驱动控制单元被配置成根据分别从与两个方向相关联的两个加速度传感器的检测结果获得的第一倾斜分量和第二倾斜分量，控制所述第一驱动单元、所述第二驱动单元和所述第三驱动单元中与所述两个方向相对应的两个驱动单元，所述两个方向是所述俯仰方向、所述偏转方向和所述滚动方向中除了限定旋转中心的轴线与重力方向一致的一个方向之外的两个方向。
7.根据权利要求6所述的致动器，其中
所述驱动控制单元被配置成：
基于所述第一倾斜分量和第三倾斜分量计算第一倾斜角度，所述第三倾斜分量是基于为轴线与重力方向一致的所述一个方向设置的加速度传感器的检测结果获得的，并且还基于所述第二倾斜分量和所述第三倾斜分量计算第二倾斜角度；
从所述第一倾斜角度减去第一计算结果，基于相减结果获得校正值，并将所述校正值与所述第一计算结果相加，以获得所述可移动单元在第一方向上的旋转角度，所述第一计算结果是由所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器和所述第三陀螺仪传感器中的与所述第一方向相关联的一个陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，所述第一方向与已经获得所述第一倾斜分量的加速度传感器相对应；以及
从所述第二倾斜角度减去第二计算结果，基于相减结果获得另一校正值，并将所述另一校正值与所述第二计算结果相加，以获得所述可移动单元在第二方向上的旋转角度，所述第二计算结果是由所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器和所述第三陀螺仪传感器中的与所述第二方向相关联的一个陀螺仪传感器检测到的角速度的积分，所述第二方向与已经获得所述第二倾斜分量的加速度传感器相对应。
8.根据权利要求7所述的致动器，其中
所述驱动控制单元被配置成通过对信号进行平均处理来获得所述第一倾斜分量、所述第二倾斜分量和所述第三倾斜分量，所述信号表示由所述第一加速度传感器、所述第二加速度传感器和所述第三加速度传感器获得并输出的各自的检测结果。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的致动器，其中
所述可移动单元包括一对第一驱动磁体和一对第二驱动磁体，
所述固定单元包括面对所述一对第一驱动磁体的一对第一磁轭和面对所述一对第二驱动磁体的一对第二磁轭，
所述一对第一磁轭设置有一对第一驱动线圈，所述一对第一驱动线圈分别通过围绕所述一对第一磁轭缠绕导线而形成，以驱动所述一对第一驱动磁体在所述俯仰方向上旋转，
所述一对第二磁轭设置有一对第二驱动线圈，所述一对第二驱动线圈分别通过围绕所述一对第二磁轭缠绕导线而形成，以驱动所述一对第二驱动磁体在所述偏转方向上旋转，
所述一对第一磁轭设置有一对第三驱动线圈，所述一对第三驱动线圈分别通过围绕所述一对第一磁轭缠绕导线而形成，以驱动所述一对第一驱动磁体在所述滚动方向上旋转，
所述一对第二磁轭设置有一对第四驱动线圈，所述一对第四驱动线圈分别通过围绕所述一对第二磁轭缠绕导线而形成，以驱动所述一对第二驱动磁体在所述滚动方向上旋转，
所述第一驱动单元包括所述一对第一驱动磁体、所述一对第一磁轭和所述一对第一驱动线圈，
所述第二驱动单元包括所述一对第二驱动磁体、所述一对第二磁轭和所述一对第二驱动线圈，以及
所述第三驱动单元包括所述一对第一驱动磁体、所述一对第二驱动磁体、所述一对第一磁轭、所述一对第二磁轭、所述一对第三驱动线圈和所述一对第四驱动线圈。
10.一种相机设备，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的致动器；以及
作为驱动对象的相机模块。
11.根据权利要求10所述的相机设备，还包括：
图像处理单元，被配置成在所述相机模块捕获的图像的图像捕获区域的中心被定义为参考位置的情况下，基于所述图像中包括的特定被摄体在所述俯仰方向上的第一位置坐标计算距所述图像捕获区域的所述中心的第一角度，并且还基于在所述偏转方向上的第二位置坐标计算距所述图像捕获区域的所述中心的第二角度，其中
所述驱动控制单元被配置成基于所述第一位置检测单元和所述第一陀螺仪传感器的检测结果并基于由所述图像处理单元获得的所述第一角度来控制所述第一驱动单元，以及基于所述第二位置检测单元和所述第二陀螺仪传感器的检测结果并且基于由所述图像处理单元获得的所述第二角度来控制所述第二驱动单元，使得所述特定被摄体位于所述中心。
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