CN1752838A - 载台驱动装置和防抖动装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种载台驱动装置，其包括可移动单元，固定单元，第一、第二及第三驱动单元以及控制器。可移动单元可沿着第一方向以及第二方向移动。可移动单元可在可移动平面上旋转。可移动平面与第一及第二方向都平行。固定单元为可移动单元提供支撑，使其可以移动及旋转。第一驱动单元沿着第二方向为可移动单元提供第一驱动力。第二和第三驱动单元沿着第一方向为可移动单元提供驱动力。可移动单元的第二驱动位点接收来自第二驱动单元的驱动力。可移动单元的第三驱动位点接收来自第三驱动单元的驱动力。连接第二及第三驱动位点的线段与第一方向不平行。

Description

载台驱动装置和防抖动装置
技术领域
本发明涉及一种能够在平面上线性且旋转地驱动载台(stage)并减小了驱动部件尺寸的载台驱动装置。
背景技术
近年来，出现了一种用于照相装置的防抖动装置。防抖动装置通过在垂直于光轴的平面上移动手抖动(hand-shake)校正透镜或者成像器件，使其与成像过程中产生的手抖动的相对应，从而校正手抖动的影响。
公开号为(KOKAI)No.63-099680的日本未审查专利公开了一种用于照相装置的防抖动装置。该防抖动装置对可移动单元进行线性运动和旋转的操作。该线性运动操作用于校正照相装置手抖动的线性运动分量。旋转操作用于校正照相装置手抖动的旋转运动分量。
然而，线性运动(movement)的移动(moving)装置和旋转运动的移动装置是分开的，因此增大了防抖动装置的尺寸。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在平面上线性且旋转地移动载台并减小驱动部件尺寸的载台驱动装置。
根据本发明，提供了一种载台驱动装置，包括可移动单元，固定单元，第一、第二和第三驱动单元以及控制器。可移动单元能够在第一方向和第二方向上移动。第二方向不同于第一方向。可移动单元能在可移动平面上旋转。可移动平面平行于第一和第二方向。当可移动单元在第一和第二方向移动且在可移动平面上旋转时，固定单元支撑可移动单元。第一驱动单元将第二方向上的第一驱动力提供给可移动单元。第二驱动单元将第一方向上的第二驱动力提供给可移动单元。第三驱动单元将第一方向上的第三驱动力提供给可移动单元。控制器控制第一、第二和第三驱动力。第一、第二和第三驱动单元连接到可移动单元和固定单元的其中一个上。可移动单元上的从第二驱动单元接收第二驱动力的那一点被称作第二驱动点。可移动单元上的从第三驱动单元接收第三驱动力的另一点被称作第三驱动点。连接第二和第三驱动点的线段与第一方向不平行。
此外，第一驱动单元包括第一线圈和第一驱动磁铁。第一线圈和第一驱动磁铁用于产生第一电磁力，以便给可移动单元提供第一驱动力。第二驱动单元包括第二线圈和第二驱动磁铁。第二线圈和第二驱动磁铁用于产生第二电磁力，以便给可移动单元提供第二驱动力。第三驱动单元包括第三线圈和第三驱动磁铁。第三线圈和第三驱动磁铁用于产生第三电磁力，以便给可移动单元提供第三驱动力。
此外，布置第一、第二和第三线圈使得第一、第二和第三线圈在垂直于可移动平面的第三方向上分别面对第一、第二和第三驱动磁铁。
此外，第一线圈的线圈图形(pattern)具有垂直于第二方向的线段。第二线圈的线圈图形具有垂直于第一方向的线段。第三线圈的线圈图形具有垂直于第一方向的线段。第一驱动磁铁的N极和S极设置在第二方向。第二驱动磁铁的N极和S极设置在第一方向。第三驱动磁铁的N极和S极设置在第一方向。
此外，控制器控制第二和第三电磁力使得当可移动单元在第一方向上移动时，第二和第三电磁力的方向和大小相同。控制器控制第二和第三电磁力，使得第二和第三电磁力的方向彼此相反，且使得当可移动单元在可移动平面上而不在第一方向上移动时第二和第三电磁力的大小相同。控制器控制第二和第三电磁力使得当可移动单元在第一方向上移动且在可移动平面上旋转时第二和第三电磁力的大小不同。
附图说明
参考附图，从以下描述中会更好地理解本发明的目的和优点，其中：
图1显示了照相机的外观图，其使用了第一、第二和第三实施例中的载台驱动装置，因而具有防抖动功能；
图2是电路图，示出了在第一实施例中的照相机的电结构；
图3是第一实施例中载台驱动装置的前视图；
图4示出了沿着图3的a-a线截面的构造图；
图5是xy平面图，解释了如何基于第一方向上的两个位置和第二方向上的一个位置来计算P的位置；
图6是电路图，示出了在第二实施例中的照相机的电结构；
图7是第二实施例中载台驱动装置的前视图；
图8示出了沿着图7的b-b截面的构造图；
图9是xy平面图，解释了如何基于第一方向上的两个位置和第二方向上的两个位置来计算P的位置；
图10是第三实施例中载台驱动装置的前视图；
图11说明了沿着图10的c-c截面的构造图；
图12是参考载台驱动装置的前视图，用于解释第一、第二和第三实施例中的载台驱动装置的效果。
具体实施方式
下面参考图中示出的实施例来描述本发明。
为了解释该实施例中的方向，定义了第一方向x、第二方向y和第三方向z(参见图1)。第一方向x是垂直于光轴LX的水平方向。第二方向y是垂直于光轴LX和第一方向x的垂直方向。第三方向z是平行于光轴LX且垂直于第一方向x和第二方向y的水平方向。
利用图1至5来解释第一实施例。
图4示出了沿着图3的a-a线的截面的构造图。
照相机60包括接通电源的按钮61，释放按钮62，LCD监视器63，CPU 40，成像模块44，AE(自动曝光)单元45，AF(自动聚焦)单元46，成像单元64和相机镜头68(参见图1和2)。
通过推动接通电源的按钮61，电源开关47从接通状态改变到断开状态或者从断开状态改变到接通状态。
成像单元64包括成像器件48(参见图4)。成像器件48是，例如CCD、CMOS或者类似的器件。通过相机镜头68，利用成像器件48来接收照相物体的光。照相物体图像被显示在LCD监视器63上。
当释放按钮62被操作者半推动时，光度开关41改变到接通状态，使得执行光度操作、AF感光(AF sensing)操作和聚焦操作。
当释放按钮62被操作者完全推动时，释放开关42改变到接通状态，使得执行成像操作。
CPU40控制照相机60的每个部件，涉及照相机60的一些操作包括防抖动操作，这些随后会解释。
成像模块44驱动成像单元64。AE单元45执行照相物体的光度操作并且随后计算曝光值。对应于曝光值，AE单元45计算成像所需的孔径值和曝光时间的时间长度。AF单元46执行AF感光操作。对应于AF感光操作的结果，AF单元46执行成像所需的聚焦操作。在聚焦操作中，相机镜头68的位置在光轴LX的方向移动。
照相机60的防抖动部件包括防抖动按钮69，CPU40，角速度检测单元49，驱动电路52，载台驱动装置10，霍尔元件信号处理单元53和相机镜头68(参见图1和2)。
当防抖动按钮69被操作者推动时，防抖动开关43改变到接通状态。在防抖动开关43的接通状态下，通过在每个预定的时间间隔驱动角速度检测单元49和载台驱动装置10来执行防抖动操作。独立于包括上述的光度操作等的其它操作，来执行防抖动操作。
通过CPU40来控制对应于开关41-43的输入信号的各种输出指令。
将关于光度开关41是接通还是断开状态的信息输入到CPU40的端口P41作为1位数字信号。
将关于释放开关42是接通还是断开状态的信息输入到CPU40的端口P42作为1位数字信号。
将关于防抖动开关43是接通还是断开状态的信息输入到CPU40的端口P43作为1位数字信号。
接下来，解释用于角速度单元49、驱动电路52、载台驱动装置10和霍尔元件信号处理单元53的CPU40的输入和输出关系的详细情况。
角速度单元49包括第一角速度传感器50a、第二角速度传感器50b、第三角速度传感器50c和组合放大器以及高通滤波器电路51。每隔预定的时间间隔(1ms)，第一角速度传感器50a检测在照相机60的角速度的第一方向x上的速度分量。每隔预定的时间间隔(1ms)，第二角速度传感器50b检测在照相机60的角速度的第二方向y上的速度分量。每隔预定的时间间隔(1ms)，第三角速度传感器50c检测在垂直于第三方向z的平面(下文中称作xy平面)上的角速度的旋转速度分量。
组合的放大器与高通滤波器电路51放大关于角速度的第一方向x的信号，即角速度在第一方向x上的速度分量。然后组合放大器和高通滤波器电路51根据放大的关于角速度的第一方向x的信号，来减少第一角速度传感器50a的零位电压和摇摆(panning)。之后，组合放大器和高通滤波器电路51将模拟信号输出到CPU40的A/D转换器A/D0作为第一角速度vx。
组合放大器和高通滤波器电路51放大关于角速度的第二方向y的信号，即角速度在第二方向y上的速度分量。然后组合放大器和高通滤波器电路51根据放大的关于角速度的第二方向y的信号，来减少第二角速度传感器50b的零位电压和摇摆(panning)。之后，组合放大器和高通滤波器电路51将模拟信号输出到CPU40的A/D转换器A/D1作为第二角速度vy。
组合放大器和高通滤波器电路51放大关于角速度的旋转速度的信号，即角速度在xy平面上的旋转速度分量。然后组合放大器和高通滤波器电路51根据放大的关于角速度的旋转速度的信号，来减少第三角速度传感器50c的零位电压和摇摆(panning)。之后，组合放大器和高通滤波器电路51将模拟信号输出到CPU40的A/D转换器A/D2作为第三角速度vθ。
CPU40将分别输入到A/D转换器A/D0、A/D1、A/D2的第一、第二和第三角速度vx、vy、vθ转换成数字信号。基于转换的数字信号及转换系数，并考虑聚焦距离，CPU40计算出在预定时间(1ms)内产生的手抖动的量。这种手抖动的量包括在第一方向x上的分量，在第二方向y上的分量以及在xy平面上的旋转分量。
CPU40计算出成像单元64的位置S，其应当对应于在第一方向x、第二方向y以及旋转角度上计算出的手抖动的量来移动并旋转。
将位置S在第一方向x的定位设定为sx。将位置S在第二方向y的定位设定为sy。将位置S在xy平面上的旋转角度设定为sθ。
通过使用在后面描述的电磁力，来实现包括成像单元64的可移动单元20的运动。将可移动元件20移动并旋转到位置S的驱动力D具有第一水平PWM负载(duty)dx1，作为在第一方向x上的一个驱动力分量；第二水平PWM负载dx2，作为在第一方向x上的另一个驱动力分量；以及第一垂直PWM负载dy，作为在第二方向y上的驱动力分量。将来自CPU40的PWM0及PWM1的第一及第二水平PWM负载dx1、dx2以及来自CPU40的PWM2的垂直PWM负载dy输入到驱动电路52中。
载台驱动装置10包括可移动单元20和固定单元30(见图2及3)。可移动单元20具有成像单元64。载台驱动装置10使成像单元64移动并旋转到位置S。由于移动并旋转到位置S，所以在成像过程中成像器件48的成像表面上的摄影图像被抵消。从而使到达成像器件48的成像表面上的待摄物体的图像得到稳定。因此，手的抖动影响得到校正。
通过第一、第二及第三驱动单元(未显示)来驱动可移动元件20。基于第一及第二水平PWM负载dx1、dx2和垂直PWM负载dy，驱动电路52对第一、第二及第三驱动单元进行控制。
通过第一、第二及第三驱动单元移动并旋转的可移动单元20的测定位置P由第一、第二及第三霍尔元件23a、23b、23c以及霍尔元件信号处理单元53(位置检测操作)来测定。
将与第一方向x上的位置分量相对应的第一及第二水平位置测定信号px1、px2分别输入到CPU40的A/D转换器A/D3、A/D4。将与第二方向y上的位置分量相对应的垂直位置测定信号py输入到CPU40的A/D转换器A/D5。将作为模拟信号的第一及第二水平位置测定信号px1、px2分别通过A/D转换器A/D3、A/D4转换成数字信号(A/D转换操作)。将作为模拟信号的垂直位置测定信号py通过A/D转换器A/D5转换成数字信号(A/D转换操作)。
在A/D转换操作之后，相应于第一水平位置测定信号px1，将测定位置P在第一方向x上的第一数据设为pdx1。在A/D转换操作之后，相应于第二水平位置测定信号px2，将测定位置P在第一方向x上的第二数据设为pdx2。在A/D转换操作之后，相应于垂直位置测定信号py，将测定位置P在第二方向y上的数据设为pdy。
基于数据pdx1、pdx2、pdy，由CPU40计算出测定位置P在第一方向x上的第一位置pxx。基于数据pdx1、pdx2、pdy，CPU40计算出测定位置P在第二方向y上的第二位置pyy。基于数据pdx1、pdx2、pdy，CPU40计算出测定位置P在xy平面上的旋转角度pθ。
基于测定位置P的数据(pxx、pyy、pθ)以及应当移动并旋转到的位置S的数据(sx、sy、sθ)，来控制第一、第二及第三驱动单元的运动。
第一驱动单元包括用于在第二方向y上运动的第一线圈21a及第一磁铁31a。第二驱动单元包括用于在第一方向x上运动的第二线圈21b及第二磁铁31b。第三驱动单元包括用于在第一方向x上运动的第三线圈21c及第三磁铁31c。
可移动单元20包括可移动电路板22，第一、第二及第三线圈21a、21b、21c，成像单元64，第一、第二及第三霍尔元件23a、23b、23c，球接触(ball-contact)板24以及平板25(见图3及4)。
固定单元30包括第一、第二及第三磁铁31a、31b、31c，第一、第二及第三磁轭32a、32b、32c以及基板33(见图3及图4)。
第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c保持在可移动单元与固定单元30之间。第一、第二及第三球珠11a、11b、11c定位在与第三方向z垂直的单一平面上。第一、第二及第三球珠11a、11b、11c可在球接触板24及基板33之间滚动。可移动单元20与固定单元30通过第一、第二及第三球珠11a、11b、11c保持接触。因此，当可移动单元20在第一方向x及第二方向y上移动并可围绕与光轴LX平行的线旋转时，固定单元30为可移动单元20提供了支撑。
可移动单元20通过固定于固定单元30或者相机60中的如弹簧等的促动元件，沿着第三方向z被促动到固定单元30。在可移动平面xy上保持可移动单元20的可移动及可旋转状态。
成像器件48的成像表面设置为类似矩形的形状。成像表面具有两个对角线。这两个对角线的交点被限定为成像器件48的中心。
当成像器件48的中心定位于相机镜头68的光轴LX上时，设定可移动单元20与固定单元30之间的位置关系，使可移动单元20在第一方向x及第二方向y上都定位在其可移动范围的中心，以充分利用成像器件48的成像范围的全部大小。而且，在可移动单元20移动和旋转之前的初始状态，设定可移动单元20与固定单元30之间的位置关系，使可移动单元20位于可移动范围的中心。此外，在初始状态下，设定可移动单元20与固定单元30之间的位置关系，使成像器件48的成像表面的四个边分别与第一方向x或第二方向y平行。
从相机镜头68一侧观察，成像单元64及平板25沿着光轴LX方向与可移动单元20的可移动电路板22顺序连接。成像单元64包括成像器件48，载台65，压缩元件66以及光低通滤波器67。载台65及平板25沿光轴LX方向夹持成像器件48、压缩元件66以及光低通滤波器67。球接触板24与载台65连接。
成像器件48通过平板25与可移动电路板22相连。平板25由金属材料制成。平板25具有散热作用，其通过与成像器件48接触而将成像器件48产生的热量散去。定位成像器件，以使成像器件48的成像表面垂直于相机镜头68的光轴LX。
可移动电路板22的形状被设置为近似于字母T的形状，可移动电路板22包括中央元件22e，第一、第二及第三侧面元件22a、22b、22c。第一侧面元件22a从中央元件22e沿着第二方向y伸出。第二和第三侧面元件22b和22c从中央元件22e沿着第一方向x伸出。从第一方向x看去，第三侧面元件22c从第二侧面元件22b移位。
成像单元64与中央元件22e相连。第一线圈21a与第一侧面元件22a相连。第二线圈21b与第二侧面元件22b相连。第三线圈21c与第三侧面元件22c相连。第一、第二及第三线圈21a、21b及21c形成片层并设置为螺旋状线圈图形。
在可移动单元20旋转之前，第一线圈21a的线圈图形具有与第一方向x平行的线段。该与第一方向x平行的线段用于产生第一电磁力Pw1，其方向与第二方向y相同。可移动单元20借助第一电磁力Pw1沿着第二方向y移动。
在可移动单元20旋转之前，第二线圈21b的线圈图形具有与第二方向y平行的线段。该与第二方向y平行的线段用于产生第二电磁力Pw2，其方向与第一方向x相同。可移动单元20借助第二电磁力Pw2沿着第一方向x移动。
在可移动单元20旋转之前，第三线圈21c的线圈图形具有与第二方向y平行的线段。该与第二方向y平行的线段用于产生第三电磁力Pw3，其方向与第一方向x相同。可移动单元20借助第三电磁力Pw3沿着第一方向x移动。
基于在平行于第一方向x的第一线圈21a的线段上流过的电流和第一磁铁31a的磁场，产生沿着第二方向y的第一电磁力Pw1。
基于在平行于第二方向y的第二线圈21b的线段上流过的电流和第二磁铁31b的磁场，产生沿着第一方向x第二电磁力Pw2。
基于在平行于第二方向y的第三线圈21c的线段上流过的电流和第三磁铁31c的磁场，产生沿着第一方向x的第三电磁力Pw3。
第一电磁力Pw1是一种合力，其包括在第一线圈21a中所有与第一方向x平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第一电磁力Pw1的单个位点定义为第一驱动位点26a。形成第一线圈21a的线圈图形，使得第一驱动位点26a位于第一线圈21a的中心。
第二电磁力Pw2是一种合力，其包括在第二线圈21b中所有与第二方向y平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第二电磁力Pw2的单个位点定义为第二驱动位点26b。形成第二线圈21b的线圈图形，使得第二驱动位点26b位于第二线圈21b的中心。
第三电磁力Pw3是一种合力，其包括在第三线圈21c中所有与第二方向y平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第三电磁力Pw3的单个位点定义为第三驱动位点26c。形成第三线圈21c的线圈图形，使得第三驱动位点26c位于第三线圈21c的中心。
第一线圈21a与第一侧面元件22a相连，在可移动元件20移动及旋转之前的初始状态下，使得连接第一驱动位点26a与成像器件48的中心的线段与第二方向y平行。第二及第三线圈21b、21c分别与第二及第三侧面元件22b、22c相连，以满足下列条件。一个条件是成像器件48的中心与连接第二及第三驱动位点26b、26c的线段的中心相一致。另一个条件是在可移动单元20移动及旋转之前的初始状态下，连接第二及第三驱动位点26b、26c的线段与平行于第一方向x的线相交。换言之，在可移动单元20移动及旋转之前的初始状态下，连接第二及第三驱动位点26b、26c的线段与第一方向x不平行。
因此，通过控制第一、第二及第三电磁力Pw1、Pw2及Pw3的方向及大小，可移动元件20可在平面xy上移动，并围绕穿过成像器件48的中心并与可移动平面xy垂直的线旋转。
由于第一、第二及第三线圈21a、21b及21c形成片状结构，所以第一、第二及第三线圈21a、21b及21c在第三方向z上的厚度很小。因此，第一、第二及第三线圈21a、21b及21c在第三方向z上的厚度很难增加，即使是在第一、第二及第三线圈21a、21b及21c在第三方向z上由多片线圈构成以增大电磁力的情况下也是如此。相应地，载台驱动装置10可通过缩短可移动单元20与固定单元30之间的距离而使尺寸减小。
第一、第二及第三线圈21a、21b及21c通过柔性电路板(未显示)与驱动电路52相连，驱动电路52驱动第一、第二及第三线圈21a、21b及21c。如上所述，分别通过CPU40的PWM0及PWM1将第一及第二水平PWM负载dx1、dx2输入到驱动电路52。分别通过CPU40的PWM2将垂直PWM负载输入到驱动电路52。
驱动电路52对应于垂直PWM负载dy的值，为第一21a提供电力。通过为第一线圈21a提供电力所产生的第一电磁力Pw1，可移动单元20沿着第二方向y移动。驱动电路52分别对应于第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值，为第二及第三线圈21b、21c提供电力。通过为第二及第三线圈21b、21c提供电力所产生的第二及第三电磁力Pw2、Pw3，可移动单元20沿着第一方向x移动并在xy平面上旋转。
当可移动单元20沿着第一方向x移动时，CPU40控制第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值，使第二及第三电磁力Pw2、Pw3的大小与方向彼此都相同。
当可移动单元20在xy平面上旋转而没有沿着第一方向x移动时，CPU40控制第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值，使第二及第三电磁力Pw2、Pw3的方向彼此相反，并使第二及第三电磁力Pw2、Pw3的大小相同。
当可移动单元20沿着第一方向x移动并在xy平面上旋转时，CPU40控制第一及第二水平负载dx1、dx2的值，使第二及第三电磁力Pw2、Pw3的大小彼此不同。
第一霍尔元件23a与第一侧面元件22a相连，使第一霍尔元件23a与第一驱动位点26a相一致。第二霍尔元件23b与第二侧面元件22b相连，使第二霍尔元件23b位于穿过成像器件48的中心并平行于第一方向x的线与穿过第二驱动位点26b并平行于第二方向y的线的交点。第三霍尔元件23c与第三侧面元件22c相连，使第三霍尔元件23c位于穿过成像器件48的中心并平行于第一方向x的线与穿过第三驱动位点26c并平行于第二方向y的线的交点。
第一、第二及第三磁轭32a、32b及32c，以及第一、第二及第三磁铁31a、31b及31c与固定单元30的基板33相连。基板33设置于可移动电路板22与相机镜头68之间，并使基板33保持与成像器件48的成像表面平行。
第一磁铁31a通过第一磁轭32a与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第一磁铁31a设置在固定单元30上，使第一磁铁31a沿第三方向z面对第一线圈21a以及第一霍尔元件23a。第二磁铁31b通过第二磁轭32b与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第二磁铁31b设置在固定单元30上，使第二磁铁31b沿第三方向z面对第二线圈21b以及第二霍尔元件23b。第三磁铁31c通过第三磁轭32c与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第三磁铁31c设置在固定单元30上，使第三磁铁31c沿第三方向z面对第三线圈21c以及第三霍尔元件23c。
第一磁铁31a的N极与S极设置于第二方向y上。第一磁铁31a在第一方向x上的长度大于第一线圈21a在第一方向x上的第一有效长度L1(见图3)。在可移动单元20沿着第一方向x运动的过程中，由于上述第一磁铁31a的长度，防止了影响第一线圈21a及第一霍尔元件23a的磁场发生变化。
第二磁铁31b的N极与S极设置于第一方向x上。第二磁铁31b在第二方向y上的长度大于第二线圈21b在第二方向y上的第二有效长度L2。在可移动单元20沿着第二方向y运动的过程中，由于上述第二磁铁31b的长度，防止了影响第二线圈21b及第二霍尔元件23b的磁场发生变化。
第三磁铁31c的N极与S极设置于第一方向x上。第三磁铁31c在第二方向y上的长度大于第三线圈21c在第二方向y上的第三有效长度L3。在可移动单元20沿着第二方向y运动的过程中，由于上述第三磁铁31c的长度，防止了影响第三线圈21c及第三霍尔元件23c的磁场发生变化。
第一磁轭32a由软磁材料制成。第一磁轭32a形成从第一方向x观察呈方形的U形通道。第一磁轭32a固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第一磁铁31a，第一线圈21a以及第一霍尔元件23a沿第三方向z设置于第一磁轭32a的通道内部。
第一磁轭32a与第一磁铁31a接触的一侧防止了第一磁铁31a的磁场泄露到周围环境中去。第一磁轭32a的另一侧增加了第一磁铁31a与第一线圈21a之间以及第一磁铁31a与第一霍尔元件23a之间的磁感应密度。
第二磁轭32b由软磁材料制成。第二磁轭32b形成从第二方向y观察呈方形的U形通道。第二磁轭32b固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第二磁铁31b，第二线圈21b以及第二霍尔元件23b沿第三方向z设置于第二磁轭32b的通道内部。
第二磁轭32b与第二磁铁31b接触的一侧防止了第二磁铁31b的磁场泄露到周围环境中去。第二磁轭32b的另一侧增加了第二磁铁31b与第二线圈21b之间以及第二磁铁31b与第二霍尔元件23b之间的磁感应密度。
第三磁轭32c由软磁材料制成。第三磁轭32c形成从第二方向y观察呈正方形的U形通道。第三磁轭32c固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第三磁铁31c，第三线圈21c以及第三霍尔元件23c沿第三方向z设置于第三磁轭32c的通道内部。
第三磁轭32c与第三磁铁31c接触的一侧防止了第三磁铁31c的磁场泄露到周围环境中去。第三磁轭32c的另一侧增加了第三磁铁31c与第三线圈21c之间以及第三磁铁31c与第三霍尔元件23c之间的磁感应密度。
第一、第二及第三霍尔元件23a、23b及23c是利用霍尔效应进行电磁转换的元件，而且是单轴霍尔元件。第一霍尔元件23a检测垂直位置测定信号py。第二霍尔元件23b检测第一水平位置测定信号px1。第三霍尔元件23c检测第二水平位置测定信号px2。
第一、第二及第三磁铁31a、31b及31c产生的磁场用于检测可移动单元20的位置。第一磁铁31a及第一霍尔元件23a包括第一位置测定单元(未显示)。第二磁铁31b及第二霍尔元件23b包括第二位置测定单元(未显示)。第三磁铁31c及第三霍尔元件23c包括第三位置测定单元(未显示)。
第一霍尔元件23a沿第三方向z层压于第一线圈21a上。此外，第一霍尔元件23a设置于第一驱动位点26a处。因此，产生用于检测可移动单元20位置的磁场的区域与产生用于驱动可移动单元20的区域是共享的。相应地，沿第二方向y的第一磁铁31a的长度和第一磁轭32a的长度被缩短了。
在可移动单元20旋转之前，当成像器件48的中心穿过光轴LX时，第一霍尔元件23a位于从第三方向z观察时面对第一磁铁31a的N极与S极的中间区域的位置。因此，可利用能够基于单轴霍尔元件的线性输出变化进行精确的位置检测操作的全部大小的范围，来进行位置测定操作。
同样地，在可移动单元20旋转之前，当成像器件48的中心穿过光轴LX时，第二霍尔元件23b在第一方向x上处于从第三方向z观察时面对第二磁铁31b的N极与S极的中间区域的位置。在可移动单元20旋转之前，当成像器件48的中心穿过光轴LX时，第三霍尔元件23c在第一方向x上处于从第三方向z观察时面对第三磁铁31c的N极与S极的中间区域的位置。
霍尔元件信号处理单元53包括第一、第二及第三霍尔元件信号处理电路54a、54b、54c。第一、第二及第三霍尔元件信号处理电路54a、54b、54c分别通过柔性电路板(未显示)与第一、第二及第三霍尔元件23a、23b、23c相连。
第一霍尔元件信号处理电路54a基于第一霍尔元件23a的输出信号检测第一霍尔元件23a的输出终端之间的垂直电势差。第一霍尔元件信号处理电路54a基于垂直电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D5输出垂直位置测定信号py。垂直位置测定信号py沿第二方向y限定了包括有第一霍尔元件23a的可移动单元20部分的位置(图5中的位点A)。
第二霍尔元件信号处理电路54b基于第二霍尔元件23b的输出信号检测第二霍尔元件23b的输出终端之间的第一水平电势差。第二霍尔元件信号处理电路54b基于第一水平电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D3输出第一水平位置测定信号px1。第一水平位置测定信号px1沿第一方向x限定了包括有第二霍尔元件23b的可移动单元20部分的位置(图5中的位点B)。
第三霍尔元件信号处理电路54c基于第三霍尔元件23c的输出信号检测第三霍尔元件23c的输出终端之间的第二水平电势差。第三霍尔元件信号处理电路54c基于第二水平电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D4输出第二水平位置测定信号px2。第二水平位置测定信号px2沿第一方向x限定了包括了第三霍尔元件23c的可移动单元20部分的位置(图5中的位点C)。
三个霍尔元件23a、23b、23c用于限定可移动单元20的位置及旋转角度。第一霍尔元件23a限定了可移动单元20上沿着第二方向y的一个点(位点A)的位置。第二及第三霍尔元件23b、23c限定了可移动单元20上沿着第一方向x的两个点(位点B与C)的位置。可基于与在第二方向y上的位点A有关的信息以及在与第一方向x上的位点B与C有关的信息来限定可移动单元20的位置及其在xy平面上的旋转角度。
通过图5解释了如何限定可移动单元20的位置及旋转角度。位点A、位点B及位点C分别是第一、第二及第三霍尔元件23a、23b及23c在可移动单元20上定位的位置。将线段BC与穿过位点A并与线段BC垂直的线的交点设定为点P。
基于与位点A在第二方向y的位置和位点B与C在第一方向x上的位置的有关信息来计算点P的位置及旋转角度(pxx、pyy、pθ)。
第一、第二及第三霍尔元件23a、23b、23c以及成像器件48设置于可移动单元20上，使点P与线段BC的中点一致，从而使线段AP、线段BP以及线段CP的长度相等，并使第三方向z上成像器件48的中心与点P相一致。
位点A在第二方向y上的位置由第一霍尔元件23a测定，作为垂直位置测定信号py。位点B在第一方向x上的位置由第二霍尔元件23b测定，作为第一水平位置测定信号px1。位点C在第一方向x上的位置由第三霍尔元件23c测定，作为第二水平位置测定信号px2。
如上所述，第一及第二水平位置测定信号px1、px2以及垂直位置测定信号py分别被转换成数字数据pdx1、pdx2、pdy。基于数据pdx1、pdx2、pdy以及线段AP、BP、CP的长度d，按下列公式来计算位置P(pxx、pyy、pθ)的数据：pxx＝(pdx1+pdx2)÷2；pyy＝pdy-cos(pθ)；并且pθ＝cos-1{(pdx1-pdx2)/(2xd)}。旋转角pθ为线段BP与第一方向x之间的夹角，或者线段AP与第二方向y之间的夹角(见图5)。
下面将对第二实施例进行解释。在第二实施例中，线圈、磁铁、磁轭、霍尔元件以及霍尔元件信号处理单元与在第一实施例中的不同。
因此，通过使用图6到9，在第二实施例中将主要解释有关该实施例中与第一实施例中不同的结构。图8是沿着图7中的线b-b的剖面的结构图。在第二实施例中，那些与在第一实施例中功能相同的部件采用与第一实施例中相同的标记。
第二实施例的相机60包括电源开启按钮61、释放按钮62、LCD监测器63、CPU400、成像模块44、AE单元45、AF单元46、成像单元64以及相机镜头68(见图1和6)。
相机60的防抖动部件包括防抖动按钮69、CPU400、角速度检测单元49、驱动单元520、载台驱动装置100、霍尔元件信号处理单元530以及相机镜头68(见图6)。
下面将解释用于角速度单元49、驱动电路520、载台驱动装置100以及霍尔元件信号处理单元530的CPU400的输入与输出关系的细节。
与第一实施例中相同，角速度单元49分别将第一、第二及第三角速度vs、vy、yθ输出到CPU 400的A/D转换器A/D0、A/D1、A/D2。CPU400基于第一、第二及第三角速度vs、vy、yθ计算出手抖动的量。
CPU400计算应当对应于在第一方向x、第二方向y以及旋转角度上计算的手抖动的量移动并旋转的成像单元64的位置S。
通过使用在后面描述的电磁力，来实现包括成像单元64的可移动单元200的运动。将可移动元件200移动并旋转到位置S的驱动力D具有第一水平PWM负载dx1，作为在第一方向x上的一个驱动力分量；第二水平PWM负载dx2，作为在第一方向x上的另一个驱动力分量，第一垂直PWM负载dy1，作为在第二方向y上的一个驱动力分量；以及第二垂直PWM负载dy2，作为在第二方向y上的另一个驱动力分量。将来自CPU400的PWM0及PWM1的第一及第二水平PWM负载dx1、dx2，以及来自CPU400的PWM2及PWM3的第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2输入到驱动电路520中。
载台驱动装置100包括可移动单元200和固定单元300。可移动单元200具有成像器件48。载台装置100使成像单元64移动并旋转到位置S。由于移动并旋转到位置S，所以在成像过程中成像器件48的成像表面上的摄影图像被抵消。从而使到达成像器件48的成像表面上的待摄物体的图像得到稳定。因而手的抖动影响得到校正，这与第一实施例相同。
通过第一、第二、第三及第四驱动单元来驱动可移动元件200。基于第一及第二水平PWM负载dx1、dx2和第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2，驱动电路520对第一、第二、第三及第四驱动单元进行控制。
通过第一、第二、第三及第四驱动单元移动并旋转到的可移动单元200的测定位置P由第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d以及霍尔元件信号处理单元530(位置检测操作)来测定。
将与第一方向x的位置分量相对应的第一及第二水平位置测定信号px1、px2分别输入到CPU400的A/D转换器A/D3、A/D4。将与第二方向y的位置分量相对应的第一及第二垂直位置测定信号py1、py2分别输入到CPU400的A/D转换器A/D5、A/D6。将作为模拟信号的第一及第二水平位置测定信号px1、px2分别通过A/D转换器A/D3、A/D4转换成数字信号(A/D转换操作)。将作为模拟信号的第一及第二垂直位置测定信号py1、py2分别通过A/D转换器A/D5、A/D6转换成数字信号(A/D转换操作)。
在A/D转换操作之后，将测定位置P在第一方向x上的第一数据设为pdx1，其相应于第一水平位置测定信号px1。在A/D转换操作之后，将测定位置P在第一方向x上的第二数据设为pdx2，其相应于第二水平位置测定信号px2。在A/D转换操作之后，将测定位置P在第二方向y上的第一数据设为pdy1，其相应于第一垂直位置测定信号py1。在A/D转换操作之后，将测定位置P在第二方向y上的第二数据设为pdy2，其相应于垂直位置测定信号py2。
基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2，由CPU400计算出测定位置P的第一方向x的第一位置pxx。基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2，CPU400计算出测定位置P的第二方向y的第二位置pyy。基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2，CPU400计算出测定位置P在xy平面上的旋转角度pθ。
基于测定位置P(pxx、pyy、pθ)的数据以及应当移动并旋转到的位置S(sx、sy、sθ)的数据，来控制第一、第二、第三及第四驱动单元的运动。
第一驱动单元包括用于在第二方向y上运动的第一线圈21a及第一磁铁31a。第二驱动单元包括用于在第一方向x上运动的第二线圈21b及第二磁铁31b。第三驱动单元包括用于在第一方向x上运动的第三线圈21c及第三磁铁31c。第四驱动单元包括用于在第二方向y上运动的第四线圈21d及第四磁铁31d。
可移动单元200包括可移动电路板220，第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c、21d，成像单元64，第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d，球接触板240以及平板25(见图6及7)。
固定单元300包括第一、第二、第三及第四磁铁31a、31b、31c、31d，第一、第二、第三及第四磁轭32a、32b、32c、32d以及基板330(见图6及图7)。
第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d保持在可移动单元200与固定单元300之间。第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d位于与第三方向z垂直的单一平面上。第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d可在球接触板240与基板330之间滚动。可移动单元200与固定单元300通过第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d保持接触。当可移动单元200在第一方向x及第二方向y上移动并可围绕平行于光轴LX的线旋转时，固定单元30为可移动单元20提供了支撑，类似于第一实施例。
与第一实施例相同，可移动单元200通过固定于固定单元300或者相机60中的如弹簧等的促动元件沿着第三方向z被促动到固定单元300。保持了可移动单元200在xy平面上的移动及旋转状态。
在第二实施例中可移动单元200与固定单元300之间的位置关系与在第一实施例中可移动单元20与固定单元30之间的位置关系相同。
在第二实施例中与可移动电路板220相连的成像单元64的结构与第一实施例中的成像单元64的结构相同。
可移动电路板220的形状被设置为近似于十字形。可移动电路板220包括中央元件220e，第一、第二、第三及第四侧面元件220a、220b、220c、220d。第一及第四侧面元件220a、220d从中央元件220e沿着第二方向y伸出。第二及第三侧面元件220b、220c从中央元件220e沿着第一方向x伸出。沿着第一方向x观察时，第三侧面元件220c从第二侧面元件220b偏移。沿着第二方向y观察时，第四侧面元件220d从第一侧面元件220a偏移。
成像单元64与中央元件220e相连。第一线圈21a与第一侧面元件220a相连。第二线圈21b与第二侧面元件220b相连。第三线圈21c与第三侧面元件220c相连。第四线圈21d与第四侧面元件220d相连。第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c及21d形成片层并设置为螺旋状线圈图形。
第二实施例中第一、第二及第三线圈21a、21b及21c的线段与第一实施例中相同。
在可移动单元200旋转之前，第四线圈21d的线圈图形具有与第一方向x平行的线段。该与第一方向x平行的线段用于产生第四电磁力Pw4，其方向与第二方向y相同。可移动单元200借助第四电磁力Pw4沿着第二方向y移动。
基于在平行于第一方向x的第四线圈21d的线段上流过的电流和第四磁铁31d的磁场，产生沿着第二方向y的第四电磁力Pw4。
第二实施例中第一、第二及第三驱动位点26a、26b、26c与第一、第二及第三线圈21a、21b、21c的位置关系与在第一实施例中相同。
第四电磁力Pw4是一种合力，其包括在第四线圈21d中所有与第一方向x平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第四电磁力Pw4的单个位点定义为第四驱动位点26d。形成第四线圈21d的线圈图形，使得第四驱动位点26d位于第四线圈21d的中心。
在第二实施例中第二及第三线圈21b、21c分别在第二及第三侧面元件220b、220c上的设置与在第一实施例中相同。
第一及第四线圈21a、21d分别与第一及第四侧面元件220a、220d相连，以满足下列条件。一个条件是成像器件48的中心与第一及第四驱动位点26a、26d的连线中心相一致。另一个条件是在可移动单元200移动及旋转之前的初始状态下，连接第一及第四驱动位点26a、26d的线段与平行于第二方向y的线相交。换言之，在可移动单元200移动及旋转之前的初始状态下，连接第一及第四驱动位点26a、26d的线段与第二方向y不平行。
因此，通过控制第一、第二、第三及第四电磁力Pw1、Pw2、Pw3及Pw4的方向及大小，可移动元件200可在xy平面上移动，并围绕穿过成像器件48的中心并垂直于xy平面的线旋转。
第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c及21d通过柔性电路板(未显示)与驱动电路520相连。驱动电路520驱动第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c及21d。如上所述，分别从CPU400的PWM0及PWM1将第一及第二水平PWM负载输入到驱动电路520。此外，分别从CPU400的PWM2及PWM3将第一及第二垂直PWM负载输入到驱动电路520。
驱动电路520分别对应于第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2的值为第一及第四线圈21a、21d提供电力。通过为第一及第四线圈21a、21d提供电力所产生的第一及第四电磁力Pw1、Pw4，可移动单元200沿着第二方向y移动并在xy平面上旋转。驱动电路520分别对应于第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值为第二及第三线圈21b、21c提供电力。通过为第二及第三线圈21b、21c提供电力所产生的第二及第三电磁力Pw2、Pw3，可移动单元200沿着第一方向x移动并在xy平面上旋转。
当可移动单元200沿着第一方向x移动时，第二实施例中CPU400对其进行控制的方式与第一实施例中相同。
当可移动单元200沿着第二方向y移动时，CPU400控制第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2的值，使第一及第四电磁力Pw1、Pw4的方向及大小均相同。
当可移动单元200在xy上旋转，但既不沿着第一方向x移动，也不沿着第二方向y移动时，CPU400控制第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值，使第二及第三电磁力Pw2、Pw3彼此方向相反，并使第二及第三电磁力Pw2、Pw3的大小相同。或者CPU 400控制第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2的值，使第一及第四电磁力Pw1、Pw4彼此方向相反，并使第一及第四电磁力Pw1、Pw4的大小相同。
当可移动单元200沿着第一方向x移动并在xy平面上旋转时，第二实施例中CPU400对其进行控制的方式与第一实施例中相同。
当可移动单元200沿着第二方向y移动并在xy平面上旋转时，CPU400控制第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2的值，使第一及第四电磁力Pw1、Pw4的大小不同。
第一霍尔元件23a与第一侧面元件220a相连，使第一霍尔元件23a位于穿过成像器件48的中心并平行于第二方向y的线与穿过第一驱动位点26a并平行于第一方向x的线的交点。第四霍尔元件23d与第四侧面元件22d相连，使第四霍尔元件23b位于穿过成像器件48的中心并平行于第二方向y的线与穿过第四驱动位点26d并平行于第一方向x的线的交点。第二实施例中第二及第三霍尔元件23b、23c的设置与第一实施例中相同。
第一、第二、第三及第四磁轭32a、32b、32c及32d以及第一、第二、第三及第四磁铁31a、31b、31c及31d与固定单元300的基板330相连。第二实施例中基板330相对于可移动电路板220的设置与第一中实施例中相同。
在第二实施例中第一、第二及第三磁铁31a、31b、31c与第一、第二及第三磁轭32a、32b、32c之间的位置关系与第一实施例中相同。第四磁铁31d通过第四磁轭32d与位置固定单元300一侧的可移动单元200相连。第四磁铁31d位于固定单元300上，使第四磁铁31d沿第三方向z面对第四线圈21d以及第四霍尔元件23d。
第二实施例中第一、第二及第三磁铁31a、31b、31c的N极与S极的设置与在第一实施例中相同。第二实施例中第一、第二和第三磁铁31a、31b、31c的长度与在第一实施例中相同。
第四磁铁31d的N极与S极沿着第二方向y排列。第四磁铁31d在第一方向x上的长度大于第四线圈21d沿着第一方向x的有效长度L4(见图7)。在可移动单元200沿着第一方向x借助上述第四磁铁31d的长度移动的过程中，避免了影响第四线圈21d及第四霍尔元件23d的磁场发生改变。
在第二实施例中第一、第二及第三磁轭32a、32b、32c的功能和结构与在第一实施例中相同。
第四磁轭32d由软磁材料制成。第四磁轭32d形成从第一方向x观察呈正方形的U形通道。第四磁轭32d固定在基板330一侧的可移动单元200上。第四磁铁31d，第四线圈21d以及第四霍尔元件23d沿第三方向z设置于第四磁轭32d的通道内部。
第四磁轭32d与第四磁铁31d接触的一侧防止了第四磁铁31d的磁场泄露到周围环境中去。第四磁轭32d的另一侧增加了第四磁铁31d与第四线圈21d之间以及第四磁铁31d与第四霍尔元件23d之间的磁感应密度。
第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c及23d是利用霍尔效应进行电磁转换的元件，而且是单轴霍尔元件。第一霍尔元件23a检测第一垂直位置测定信号py1。第二霍尔元件23b检测第一水平位置测定信号px1。第三霍尔元件23c检测第二水平位置测定信号px1。第四霍尔元件23d检测第二垂直位置测定信号py2。
第一、第二、第三及第四磁铁31a、31b、31c、31d产生的磁场用于检测可移动单元200的位置。第二实施例中的第一、第二及第三位置检测单元与第一实施例中的相同。同样地，第四磁铁31d以及第四霍尔元件23d包括第四位置检测单元(未显示)。
在第二实施例中第一、第二以及第三霍尔元件23a、23b、23c与第一、第二及第三磁铁31a、31b、31c之间的位置关系与第一实施例中的相同。
在可移动单元200旋转之前，当成像器件48的中心穿过光轴LX时，第四霍尔元件23d位于从第三方向z观察时面对第四磁铁31d的N极与S极的中间区域的位置。
霍尔元件信号处理单元530包括第一、第二、第三及第四霍尔元件信号处理电路54a、54b、54c、54d。第一、第二、第三及第四霍尔元件信号处理电路54a、54b、54c、54d分别通过柔性电路板(未显示)与第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d相连。
第一霍尔元件信号处理电路54a基于第一霍尔元件23a的输出信号检测第一霍尔元件23a的输出终端之间的第一垂直电势差。第一霍尔元件信号处理电路54a基于第一垂直电势差向CPU400的A/D转换器A/D5输出第一垂直位置测定信号py1。第一垂直位置测定信号py1沿第二方向y限定了包括有第一霍尔元件23a的可移动单元200部分的位置(图9中的位点A’)。
第四霍尔元件信号处理电路54d基于第四霍尔元件23d的输出信号检测第四霍尔元件23d的输出终端之间的第二垂直电势差。第四霍尔元件信号处理电路54d基于第二垂直电势差向CPU400的A/D转换器A/D6输出第二垂直位置测定信号py2。第二垂直位置测定信号py2沿第二方向y限定了包括有第四霍尔元件23d的可移动单元200部分的位置(图9中的位点D’)。
第二及第三霍尔元件信号处理电路54b、54c输出的位置测定信号与第一实施例中相同。
四个霍尔元件23a、23b、23c、23d用于限定可移动单元200的位置及旋转角度。第一及第四霍尔元件23a、23d限定了在可移动单元200上沿着第二方向y的两个点(位点A’与D’)的位置。第二及第三霍尔元件23b、23d限定了在可移动单元200上沿着第一方向x的两个点(位点B’与C’)的位置。可移动单元200的位置及其在xy平面上的旋转角度可基于与在第二方向y上的位点A’与D’有关的信息以及在与第一方向x上的位点B’与C’有关的信息来限定。
图9解释了如何限定可移动单元200的位置及旋转角度。位点A’、位点B’、位点C’及位点D’分别是第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c及23d在可移动单元200上定位的位置。将线段B’C’与线段A’D’的交点设定为点P。
基于与位点A’与D’在第二方向y上的位置和位点B’与C’在第一方向x上的位置有关信息来计算点P的位置及旋转角度(pxx、pyy、pθ)。
将第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d以及成像器件48设置在可移动单元200上，使点P与线段A’D’与线段B’C’的交点相一致，并使点P与成像器件48在第三方向z上的中心相一致。
在第二实施例中位点A’、位点B’、以及位点C’的位置与在第一实施例中相同。位点D’在第二方向y上的位置由第四霍尔元件23d测定，作为第二垂直位置测定信号py2。
如上所述，第一及第二水平位置测定信号px1、px2以及第一及第二垂直位置测定信号py1、py2分别被转换成数字数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2。基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2以及线段A’P、B’P、C’P、D’P的长度d，按下列公式来计算位置P(pxx、pyy、pθ)的数据：pxx＝(pdx1+pdx2)÷2；pyy＝(pdy1+pdy2)÷2；pθ＝cos-1{(pdx1-pdx2)/(2×d)}＝cos-1{(pdy1-pdy2)/(2×d)}。旋转角pθ为线段B’P与第一方向x之间的夹角，或者线段A’P与第二方向y之间的夹角(见图9)。
下面将解释第三实施例。在第三实施例中，第一及第四线圈、磁铁、磁轭以及霍尔元件的设置与第二实施例中不同。
因此，通过采用图10和11，在第三实施例中将主要解释有关该实施例中与第二实施例中不同的结构。图11显示了沿着图10中的线b-b的剖面的结构图。在第三实施例中，那些与在第二实施例中功能相同的部件采用与在第一实施例中相同的标记。
第三实施例的电学结构与第二实施例中相同。除了载台驱动装置101的结构外，第三实施例中相机60的防抖动部件的结构与第二实施例中也相同。
载台驱动装置101包括可移动单元201和固定单元301。可移动单元201具有成像器件48。载台驱动装置101按照与第二实施例中相同的方式，使成像单元64移动并旋转到位置S。可移动单元201的驱动由第一、第二、第三及第四驱动单元按照与第一实施例中相同的方式来进行。可移动单元201的测定位置P由第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d以及霍尔元件信号处理单元来测定，其方式与第二实施例相类似。第一、第二、第三及第四驱动单元的结构与第二实施例中的相同。
可移动单元201包括类似于第二实施例的可移动电路板221，第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c、21d，成像单元64，第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d，球接触板241以及平板25(见图10及11)。
固定单元301包括类似于第二实施例的第一、第二、第三及第四磁铁31a、31b、31c、31d，第一、第二、第三及第四磁轭32a、32b、32c、32d以及基板33(见图10及图11)。
第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d按照与第二实施例中相同的方式保持在可移动单元201与固定单元301之间。第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d位于与第三方向z垂直的单一平面上。第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d可在球接触板241与基板331之间滚动。可移动单元201与固定单元301通过第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d保持接触。当可移动单元201与第一及第二实施例中相同的方式在第一方向x及第二方向y上移动并可围绕平行于光轴LX的线旋转时，固定单元301为可移动单元201提供了支撑。
与第二实施例相同，可移动单元201通过固定于固定单元301或者相机60中的如弹簧等的促动元件沿着第三方向z被促动到固定单元301。
在第三实施例中可移动单元201与固定单元301之间的位置关系与第二实施例中可移动单元200与固定单元300之间的位置关系相同。
在第三实施例中与可移动电路板221相连的成像单元64的结构与第二实施例中成像单元64的结构相同。
可移动电路板221的形状设置为近似于十字形，可移动电路板221包括中央元件221e，第一、第二、第三及第四侧面元件221a、221b、221c、221d。第一及第四侧面元件221a、221d从中央元件221e沿着第二方向y伸出。第二及第三侧面元件221b、221c从中央元件221e沿着第一方向x伸出。沿着第一方向x观察时，第三侧面元件221c从第二侧面元件221b偏移，这与第二实施例中相同(见图10)。
在第三实施例中，第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c、21d所具有的线段与第二实施例中相同。
在第三实施例中，第一、第二、第三及第四驱动位点26a、26b、26c、26d与第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c、21d之间的位置关系与第二实施例中的相同。
在第三实施例中，第二及第三线圈21b、21c分别设置在第二及第三侧面元件221b、221c上，这与第二实施例中相同。
第一及第四线圈21a、21d分别设置在第一及第四侧面元件221a、221d上，以满足下列条件。一个条件是成像器件48的中心与连接第一及第四驱动位点26a、26d的线段的中心相一致。另一个条件是在可移动单元201移动及旋转之前的初始状态下，连接第一及第四驱动位点26a、26d的线段与第二方向y平行。
因此，与第二实施例相同，通过控制第一、第二、第三及第四电磁力Pw1、Pw2、Pw3及Pw4的方向及大小，可移动元件201也可在xy平面上移动，并围绕穿过成像器件48的中心并垂直于xy平面的线旋转。
驱动电路520分别对应于第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2的值，为第一及第四线圈21a、21d提供电力。通过为第一及第四线圈21a、21d提供电力所产生的第一及第四电磁力Pw1、Pw4，可移动单元201沿着第二方向y移动。驱动电路520分别对应于第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值，为第二及第三线圈21b、21c提供电力。通过为第二及第三线圈21b、21c提供电力所产生的第二及第三电磁力Pw2、Pw3，可移动单元201沿着第一方向x移动并在xy平面上旋转。
当可移动单元201沿着第一方向x移动时，在第三实施例中CPU400对其进行控制的方式与第一实施例中相同。
当可移动单元200沿着第二方向y移动时，CPU400控制第一或第二垂直PWM负载dy1、dy2的值中的至少一个，以产生第一或第四电磁力Pw1、Pw4。
当可移动单元201在xy平面上旋转而不沿着第一方向上移动时，在第三实施例中由CPU400控制的方式与第一实施例中相同。
第一、第二、第三霍尔元件23a、23b、23c的设置与第一实施例中相同。第四霍尔元件23d与第四侧面元件221d相连，使第四霍尔元件23d与第三方向z上的第四驱动位点26d相一致。
在第一、第二、第三实施例中，可移动单元通过用于使可移动单元沿着第一方向x及第二方向y移动的线圈、磁铁及磁轭可以在在xy平面上旋转。因此，使用于旋转的运动装置与用于线性运动的移动装置成为一体。因而减小了载台驱动装置的尺寸。
此外，可通过用于测定可移动单元在第一方向x及第二方向y上的位置的霍尔元件、磁铁以及磁轭来测定可移动单元的旋转角度。因此，使用于旋转的位置测定装置与用于线性运动的位置测定装置成为一体，因而减小了具有位置测定功能的载台驱动装置的尺寸。
此外，可移动单元可通过与从中央元件沿着第一方向伸出的侧面元件相连的驱动单元而沿着第一方向x移动，因此，没有增加作为驱动单元的一部分并与从中央元件沿第一方向x伸出的侧面元件相连的磁铁沿第一方向x的长度。同样地，可移动单元可通过与从中央元件沿着第二方向伸出的侧面元件相连的驱动单元而沿着第二方向y移动。因此，没有增加作为驱动单元的一部分并与从中央元件沿第二方向y伸出的侧面元件相连的磁铁沿第二方向y的长度。因此，载台驱动装置的尺寸能够沿着第一方向x及第二方向y的尺寸都进一步得到减小。
通过与图12中显示的在下文中作为参照载台驱动装置的另一种载台驱动装置进行比较，在下面详细描述上述进一步使尺寸减小的方法。
为了增大电磁力的大小，必须增加磁铁及线圈在与电磁力的方向垂直的方向上的长度。
作为参照载台驱动装置110的可移动电路板122包括中央元件122e，第一、第二及第三侧面元件122a、122b、122c。第一侧面元件122a从中央元件122e沿着第二方向y伸出。第二及第三侧面元件122b及122c从中央元件122e沿着第一方向x伸出。用于沿第一方向x移动的第一动单元与第一侧面元件122a相连。用于沿第二方向y移动的第二及第三驱动单元分别与第二及第三侧面元件122b、122c相连。定位第二及第三线圈121b、121c，使得连接第二及第三驱动位点126b、126c的线段与第二方向y垂直。
即使是对于参照载台驱动装置110的结构，用于旋转的可移动装置及用于线性运动的移动装置也可制成一体。然而，第一磁铁131a沿第二方向y的长度以及第二及第三磁铁131b、131c沿第一方向x的长度应当比在第一、第二及第三实施例中的长。从而很难减小参照载台驱动装置110的尺寸。另一方面，在不增加面对从中央元件沿第一方向x伸出的第二及第三侧面元件的磁铁在第一方向x上的长度，以及不增加面对从中央元件沿第二方向y伸出的第一侧面元件的磁铁在第二方向y上的长度的情况下，可移动单元可移动并旋转。因此，在第一、第二或第三实施例中的载台驱动装置与参照载台驱动装置110相比，其尺寸得到了减小。
用于使可移动单元移动的磁铁及磁轭可与用于测定可移动单元的位置的磁铁及磁轭分开。然而，与磁铁或磁轭是分体的用于测定位置并移动可移动单元的方式相比，用于测定位置并移动可移动单元而将磁铁或磁轭制成一体，可以减小载台驱动装置的尺寸减小。
在第一实施例中可移动单元接收电磁力的位点数量为3个。然而，在下列三种情况下，在第一实施例中可移动单元接收电磁力的位点数量可以等于或多于3个。一种情况是，可移动单元沿着第一方向x及第二方向y中的一个接收电磁力的位点数量等于或多余2个。另一种情况是，可移动单元沿着第一方向x及第二方向y中的另一个接收电磁力的位点数量等于或多余1个。第三种情况是可移动单元沿着相同方向接收电磁力时的连接两点的线段与电磁力的方向相交。换言之，该线段与电磁力的方向不平行。
同样地，在第二实施例中可移动单元接收电磁力的位点数量为4个。然而，在第二实施例中可移动单元接收电磁力的位点数量可以等于或多于4个。
在第一实施例中，在可移动单元上用于进行位置测定操作的位点数量为3个。在第二和第三实施例中在可移动上用于进行位置测定操作的位点数量为4个。然而，在下列情况下，在可移动单元上用于进行位置测定操作的位点数量可以等于或多于3个。一种情况是，沿着第一方向x及第二方向y中的一个进行位置测定操作的位点数量等于或多余2个。另一种情况是，沿着第一方向x及第二方向y中的另一个进行位置测定操作的位点数量等于或多余1个。
在第一、第二及第三实施例中，通过将成像器件与载台驱动装置连接来形成防抖动部件。然而，也可用手抖动校正镜头代替成像器件来与载台驱动装置连接。包括具有手抖动校正镜头的载台驱动装置的防抖动部件可校正手抖动的影响。
在第一、第二及第三实施例中，线圈及磁铁分别与可移动单元及固定单元连接。然而，线圈及磁铁也可分别与固定单元及可移动单元连接。此外，在第一、第二及第三实施例中，霍尔元件和磁铁分别与可移动元件及固定元件连接。但是，霍尔元件及磁铁也可分别与固定单元及可移动单元连接。
在第一、第二及第三实施例中，产生磁场的磁铁可以是能始终产生磁场的永久磁铁，也可以是在需要的时候才产生磁场的电磁铁。
在第一、第二及第三实施例中，霍尔元件作为磁场变化测定元件用于位置的测定。然而，另一种测定元件也可用于位置测定。特别地，该测定元件可以是一种MI(Magnetic Impedance；磁阻)传感器(换言之，一种高频载流子类型磁场传感器)，一种磁共振型磁场检测元件，或者一种MR(Magneto Resistance effect；磁致电阻效应)元件。
在第一、第二及第三实施例中，设置第二及第三驱动元件，以使可移动电路板的移动范围的中心定位于第二及第三驱动位点之间。然而，也可以设置第二及第三驱动元件，使得可移动电路板的中心定位于第二与第三驱动位点之间。或者在第二及第三驱动位点的连线与第一方向不平行的情况下，第二及第三线圈可以与从中央元件沿第一方向x伸出的第二或第三侧面元件连接，并且第二及第三驱动位点可以设置于从中央元件沿第一方向x伸出的第二或第三侧面元件上。
在第一、第二及第三实施例中，基板设置在可移动电路板与相机镜头之间。然而，电路板也可设置在基板与相机镜头之间。
在第一实施例中保持在可移动单元与固定单元之间的球珠的数量为3个。但是，在可移动单元与固定单元之间的球珠的数量可以为等于或多于3个。
在第一实施例中可移动电路板的形状被设置为近似于字母T的形状。然而，在可移动电路板上线圈及霍尔元件连接的位置满足上述线圈与霍尔元件的设置条件的情况下，任何形状均适用于第一实施例。
在第二及第三实施例中，可移动电路板呈十字形。然而，在可移动电路板上线圈及霍尔元件连接的位置满足上述线圈与霍尔元件的设置条件的情况下，任何形状均适用于第二及第三实施例。
尽管这里参照附图对本发明的实施例进行了描述，显然，在不背离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可对其进行各种改变和变化。

Claims (20)

1.一种载台驱动装置，包括：
可移动单元，其可沿着第一方向以及与所述第一方向不同的第二方向移动，并可在与所述第一及第二方向都平行的可移动平面上旋转；
固定单元，当所述可移动单元沿着所述第一和第二方向移动并在所述可移动平面上旋转时，其为可移动单元提供支撑；
第一驱动单元，其沿着第二方向为可移动单元提供第一驱动力；
第二驱动单元，其沿着第一方向为可移动单元提供第二驱动力；
第三驱动单元，其沿着第一方向为可移动单元提供第三驱动力；
控制器，其控制所述第一、第二及第三驱动力；并且
所述第一、第二及第三驱动单元与所述可移动单元及所述固定单元中的一个连接；
在所述可移动单元上的一个位点，其接收来自所述第二驱动单元的所述第二驱动力，被定义为第二驱动位点；
在所述可移动单元上的另一位点，其接收来自所述第三驱动单元的所述第三驱动力，被定义为第三驱动位点；以及
连接所述第二及第三驱动位点的线段，其与所述第一方向不平行。
2.根据权利要求1所述的载台驱动装置，其中所述第一驱动单元包括第一线圈和第一驱动磁铁，用于产生沿着所述第二方向的第一电磁力，为所述可移动单元提供所述第一驱动力；所述第二驱动单元包括第二线圈和第二驱动磁铁，用于产生沿着所述第一方向的第二电磁力，为所述可移动单元提供所述第二驱动力；所述第三驱动单元包括第三线圈和第三驱动磁铁，用于产生沿着所述第一方向的第三电磁力，为所述可移动单元提供所述第三驱动力。
3.根据权利要求2所述的载台驱动装置，其中所述第一、第二和第三线圈与所述可移动单元及所述固定单元中的一个连接，所述第一、第二和第三驱动磁铁与所述可移动单元或所述固定单元中的另一个连接。
4.根据权利要求2所述的载台驱动装置，其中所述第一、第二和第三线圈的设置使得所述第一、第二和第三线圈在垂直于所述可移动平面的第三方向上分别面对所述第一、第二和第三驱动磁铁。
5.根据权利要求2所述的载台驱动装置，其中所述第一线圈的线圈图形具有与所述第二方向垂直的线段，所述第二线圈的另一线圈图形具有与所述第一方向垂直的线段，所述第三线圈的另一线圈图形具有与所述第一方向垂直的线段，所述第一驱动磁铁的N极和S极沿着所述第二方向设置，所述第二驱动磁铁的N极和S极沿着所述第一方向设置，所述第三驱动磁铁的N极和S极沿着所述第一方向设置。
6.根据权利要求2所述的载台驱动装置，其中当所述可移动单元沿着所述第一方向移动时，所述控制器控制第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的方向和大小都彼此相同；
当所述可移动单元在所述可移动平面上旋转而不沿着所述第一方向移动时，所述控制器控制所述第二及第二电磁力，使所述第二及第三电磁力的方向彼此相反，并使所述第二及第三电磁力大小相同；
当所述可移动单元沿着所述第一方向移动并在所述可移动平面上旋转时，所述控制器控制所述第二及第二电磁力，使所述第二及第三电磁力的大小不同。
7.根据权利要求1所述的载台驱动装置，进一步包括：
第一位置探测器，其检测沿着所述第一方向与所述固定单元相对的所述可移动单元的第一元件的位置；
第二位置探测器，其检测沿着所述第二方向与所述固定单元相对的所述可移动单元的第二元件的位置；以及
第三位置探测器，其检测沿着所述第一或第二方向与所述固定单元相对的所述可移动单元的第三元件的位置。
8.根据权利要求7所述的载台驱动装置，其中所述第一位置探测器包括第一磁场变化检测元件和第一测定磁铁，用于测定所述第一元件沿所述第一方向的位置，所述第二位置探测器包括第二磁场变化检测元件和第二测定磁铁，用于测定所述第二元件沿所述第一方向的位置，所述第三位置探测器包括第三磁场变化检测元件和第三测定磁铁，用于测定所述第三元件沿所述第一方向的位置。
9.根据权利要求8所述的载台驱动装置，其中所述具有第一线圈的第一测定磁铁包括产生沿着第二方向的第一电磁力的所述第一驱动单元，为所述可移动单元提供所述第一驱动力，所述具有第二线圈的第二测定磁铁包括产生沿着第一方向的第二电磁力的所述第二驱动单元，为所述可移动单元提供所述第二驱动力，以及所述具有第三线圈的第三测定磁铁包括产生沿着第一方向的第三电磁力的所述第三驱动单元，为所述可移动单元提供所述第三驱动力。
10.根据权利要求1所述的载台驱动装置，其中所述第一方向与所述第二方向垂直。
11.根据权利要求1所述的载台驱动装置，其中所述可移动单元上用于从所述第一驱动单元接收所述第一驱动力的位点被定义为第一驱动位点，所述第二及第三驱动位点的设置使所述可移动单元的所述可移动平面上的移动范围的中心和可移动单元的重心的其中之一位于所述第二几第三驱动位点之间，并且所述第一驱动位点沿所述第二方向设置在所述可移动范围的中心或所述重心中之一的位置。
12.根据权利要求11所述的载台驱动装置，其中连接所述第二及第三驱动位点的线段的中点与所述可移动范围的中心和所述重心中之一相一致；在所述可移动单元移动以及在所述可移动平面上旋转之前，连接所述第一及第二驱动位点与所述可移动范围的中心和所述重心二者之一的线段与所述第二方向平行。
13.根据权利要求1所述的载台驱动装置，其中连接所述第二及第三驱动位点的线段与所述第一方向不垂直。
14.根据权利要求1所述的载台驱动装置，进一步包括：
保持在所述可移动单元与所述固定单元之间的三个以上的球珠；以及
沿着与所述可移动平面垂直的第三方向促动所述可移动单元的促动元件。
15.根据权利要求4所述的载台驱动装置，进一步包括用于产生沿所述第二方向的第四电磁力，为所述可移动单元提供第四驱动力的第四线圈及第四驱动磁铁；以及
所述第四线圈的设置使得所述第四线圈在第三方向上面对所述第四驱动磁铁。
16.根据权利要求15所述的载台驱动装置，其中在所述可移动单元上用于从所述第一驱动单元接收所述第一驱动力的位点被定义为第一驱动位点，
在所述可移动单元上用于从所述第四驱动单元接收所述第四驱动力的另一位点被定义为第四驱动位点，
所述第一及第四驱动位点的设置为使得所述可移动单元的可移动平面的可移动范围的中心和所述可移动单元的的重心二者之一位于在所述第一及第四驱动位点之间，并且
连接所述第一及第四驱动位点的线段与所述第二方向不平行。
17.根据权利要求16所述的载台驱动装置，其中：
当所述可移动单元沿着所述第二方向移动时，所述控制器控制所述第一及第四电磁力，使所述第一及第四电磁力的方向及大小都相同；
当所述可移动单元沿着所述第一方向移动时，所述控制器控制所述第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的方向及大小都相同；
当所述可移动单元在所述可移动平面上旋转而不沿着所述第一方向及第二方向移动时，所述控制器控制所述第一及第四电磁力，使所述第一及第四电磁力的方向彼此相反，并使所述第一及第四电磁力的大小相同，或者所述控制器控制所述第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的方向彼此相反，并使所述第二及第三电磁力的大小相同；
当所述可移动单元沿着所述第二方向移动并在所述可移动平面上旋转时，所述控制器控制所述第一及第四电磁力，使所述第一及第四电磁力的大小不同；并且
当所述可移动单元沿着所述第一方向移动并在所述可移动平面上旋转时，所述控制器控制所述第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的大小不同。
18.根据权利要求15所述的载台驱动装置，其中在所述可移动单元上从所述第一驱动单元接收所述第一驱动力的位点被定义为第一驱动位点，在所述可移动单元上从所述第四驱动单元接收所述第四驱动力的另一位点被定义为第四驱动位点，并且连接所述第一及第四驱动位点的线段与所述第二方向平行。
19.根据权利要求18所述的载台驱动装置，其中：
当所述可移动单元沿着所述第二方向移动时，所述控制器控制所述第一及第四电磁力中的至少一个；
当所述可移动单元沿着所述第一方向移动时，所述控制器控制所述第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的方向及大小都相同；
当所述可移动单元在所述可移动平面上旋转而不沿着所述第一方向及第二方向移动时，所述控制器控制所述第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的方向彼此相反，并使所述第二及第三电磁力的大小相同；并且
当所述可移动单元沿着所述第一方向移动并在所述可移动平面上旋转时，所述控制器控制所述第二及第三电磁力，使所述第二及第三电磁力的大小不同。
20.一种防抖动装置，包括：
可移动单元，包括成像器件及手抖动校正镜头的其中一个，其可沿着与相机光轴垂直的第一方向以及与所述光轴垂直但与所述第一方向不同的第二方向移动，并可绕着与所述光轴平行的旋转轴旋转；
固定单元，当所述可移动单元沿着第一及第二方向移动并绕着所述旋转轴旋转时，其为可移动单元提供支撑；
第一驱动单元，其沿着所述第二方向为所述可移动单元提供第一驱动力；
第二驱动单元，其沿着所述第一方向上为所述可移动单元提供第二驱动力；
第三驱动单元，其在所述第一方向上为所述可移动单元提供第三驱动力；
控制器，其控制所述第一、第二及第三驱动力；并且
所述第一、第二及第三驱动单元与所述可移动单元和所述固定单元中的一个连接；
在所述可移动单元上从所述第二驱动单元接收第二驱动力的位点被定义为第二驱动位点；
在所述可移动单元上从所述第三驱动单元接收第三驱动力的另一位点被定义为第三驱动位点；
连接所述第二及第三驱动位点的线段与所述第一方向不平行。
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