KR20070031803A

KR20070031803A - Anti-shake system

Info

Publication number: KR20070031803A
Application number: KR1020060089005A
Authority: KR
Inventors: 시게오 에노모토
Original assignee: 펜탁스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-03-20
Also published as: KR100988195B1

Abstract

손흔들림 보정장치는 광학 요소가 장착되는 가동부, 광축과 직교하는 방향으로 가동부를 자유로이 이동하도록 허용하는 방식으로 가동부를 유지하는 지지 부재, 및 광축과 직교하는 방향으로 가동부를 구동하는 구동 시스템을 포함하고 있다. 가동부 및 지지 부재에서 생기는 가동부의 고유 진동수는 손흔들림에 의해 야기되는 상흔들림 보정장치에 구비된 장치의 진동수 범위내로 설정된다. The hand shake compensator includes a movable part on which the optical element is mounted, a support member for holding the movable part in a manner that allows the movable part to move freely in a direction orthogonal to the optical axis, and a drive system for driving the movable part in a direction orthogonal to the optical axis; have. The natural frequency of the movable portion generated in the movable portion and the support member is set within the frequency range of the apparatus provided in the image shake correction device caused by the shaking.

카메라, 광학 요소, 지지 부재, 가동부, 구동 시스템, 광축, 진동수 Camera, optical element, support member, movable part, drive system, optical axis, frequency

Description

Image stabilizer {ANTI-SHAKE SYSTEM}

도 1 은 본 발명에 따른 카메라 흔들림 보정장치(손흔들림 보정장치)를 포함하고 있는 외눈 렌즈 디지털 카메라의 실시형태의 종단측면도,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a longitudinal sectional side view of an embodiment of a one eye lens digital camera including a camera shake correction device (shake correction device) according to the present invention;

도 2 는 카메라 흔들림 보정장치의 사시도,2 is a perspective view of the camera shake correction device,

도 3 은 카메라 흔들림 보정장치의 정면도,3 is a front view of the camera shake correction device;

도 4 는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도,4 is a cross-sectional view along the IV-IV line shown in FIG.

도 5 는 카메라 흔들림 보정장치의 분해사시도이다.5 is an exploded perspective view of the camera shake correction device.

도 6 은 카메라 흔들림 보정장치에 통합되어 있는 스테이지 장치의 정면도,6 is a front view of the stage apparatus integrated in the camera shake correction device;

도 7 은 도 6에 도시된 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 단면도,FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG. 6;

도 8 은 카메라 흔들림 보정장치의 제어 회로의 실시형태를 도시한 블록도,8 is a block diagram showing an embodiment of a control circuit of the camera shake correction device;

도 9 는 카메라 흔들림 보정장치의 X-축 방향 변형체의 작동 상태(탄성 변형 상태)를 도시한 정면도,9 is a front view showing an operating state (elastic deformation state) of the X-axis deformation body of the camera shake correction device;

도 10 은 전달 함수(1/(Ms² + K_O))에 기초하여 카메라 흔들림 보정장치의 가동부를 X-축 방향으로 속도 제어하는 속도 제어 회로의 실시형태를 도시한 블록도,FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of a speed control circuit for speed controlling the moving part of the camera shake correction device in the X-axis direction based on the transfer function 1 / (Ms ² + K _O );

도 11 은 피드백 제어를 하지 않고 전달 함수(1/(Ms² + K_O))에 기초하여 카 메라 흔들림 보정장치의 가동부를 X-축 방향으로 속도 제어하는 속도 제어 회로의 실시형태를 도시한 블록도,FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of a speed control circuit for speed controlling the moving part of the camera shake correction device in the X-axis direction based on the transfer function 1 / (Ms ² + K _O ) without feedback control; Degree,

도 12 는 고유 진동수를 30㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(F₀)의 진폭 특성의 보드선도(Bode plot),12 is a board plot of amplitude characteristics of the transfer function F ₀ in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to about 30 Hz;

도 13a 는 고유 진동수를 30㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(G₀)의 진폭 특성(｜V_O/V_i｜)의 보드선도,13A is a board diagram of an amplitude characteristic (| V _O / V _i |) of the transfer function G ₀ in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to about 30 Hz;

도 13b 는 고유 진동수를 30㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(G₀)의 위상 특성의 보드선도, 13B is a board diagram of the phase characteristic of the transfer function G ₀ in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to about 30 Hz;

도 14 는 고유 진동수를 30㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(G_C)의 진폭 특성의 보드선도,14 is a board diagram of the amplitude characteristics of the transfer function G _C in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to about 30 Hz;

도 15 는 고유 진동수를 6㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(F_O)의 진폭 특성의 보드선도,Fig. 15 is a board diagram of the amplitude characteristics of the transfer function F _O in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to about 6 Hz;

도 16a 는 고유 진동수를 6㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(G₀)의 진폭 특성(｜V_O/V_i｜)의 보드선도,16A is a board diagram of an amplitude characteristic (| V _O / V _i |) of the transfer function G ₀ in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to about 6 Hz;

도 16b 는 고유 진동수를 6㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(G₀)의 위상 특성의 보드선도, 16B is a board diagram of the phase characteristic of the transfer function G ₀ in the camera shake correction device when the natural frequency is set to about 6 Hz;

도 17 은 고유 진동수를 6㎐ 부근으로 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(G_C)의 진폭 특성의 보드선도,17 is a board diagram of the amplitude characteristics of the transfer function G _C in the camera shake correction device when the natural frequency is set to about 6 Hz;

도 18a 는 고유 진동수를 30㎐ 부근으로 설정하고 미분 회로의 시간 상수(K₃)를 최적 조정값 보다 작게 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(F_O)의 진폭 특성(｜V_O/V_i｜)의 보드선도,18A shows the amplitude characteristics (| V) of the transfer function F _O in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to around 30 Hz and the time constant K ₃ of the differential circuit is set smaller than the optimum adjustment value. _O / V _i |) board diagram,

도 18b 는 고유 진동수를 30㎐ 부근으로 설정하고 미분 회로의 시간 상수(K₃)를 최적 조정값 보다 작게 설정한 경우, 카메라 흔들림 보정장치에 있어서의 전달 함수(F_O)의 위상 특성의 보드선도,18B is a board diagram of the phase characteristic of the transfer function F _O in the camera shake correction apparatus when the natural frequency is set to around 30 Hz and the time constant K ₃ of the differential circuit is set smaller than the optimum adjustment value. ,

도 19 는 카메라 촬상면에서의 상흔들림의 주파수 분포를 측정한 결과를 나타낸 그래프, 및19 is a graph showing a result of measuring a frequency distribution of image shake on a camera image pickup surface; and

도 20 은 보정 렌즈를 사용한 변경 실시예의 개략적인 측면도.20 is a schematic side view of an alternative embodiment using a correcting lens.

본 발명은 보정 렌즈 또는 촬상 소자를 유지하는 가동 부재를 광축과 직교하는 방향으로 이동시켜, 손흔들림에 의해 야기되는 기기(예를 들면, 카메라)의 흔들림을 보정하는 손흔들림 보정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a shake correction device for correcting a shake of an apparatus (for example, a camera) caused by a shake by moving a movable member holding a correcting lens or an imaging element in a direction perpendicular to the optical axis.

최근, 손흔들림 보정장치를 구비한 다양한 디지털 카메라가 개발되고 있다. 손흔들림 보정장치는 촬영 광학 시스템의 중간에 배치된 보정 광학 시스템(예를 들면, 보정 렌즈) 또는 촬상 소자를 촬영 광학 시스템의 광축과 직교하는 평면에서 이동시켜, 손흔들림에 의해 야기되는 상흔들림을 상쇄하여 손흔들림을 보정한다. 보정 광학 시스템 또는 촬상 소자는 손흔들림 보정장치를 구비한 기기의 진동과 공진하는 고유 진동수(고유 진동 주파수)를 가지고 있다. 따라서, 보정 광학 시스템 또는 촬상 소자가 폐쇄 루프 제어 및 개방 루프 제어하에서 구동되는 경우, 손흔들림 보정장치의 고유 진동수와 카메라 흔들림의 진동수가 공진하는 것을 방지하기 위하여, 손흔들림 보정장치의 고유 진동수를 손흔들림에 의해 야기되는 카메라 흔들림의 진동수보다 높은 범위에 설정하는 것이 개발되었다. 이와 관련된 발명은 일본 특허공개 평07-098470, 일본 특허공개 2003-344889, 일본 특허공개 2002-139759, 일본 특허공개 평11-109435, 일본 특허공개 평09-230408, 일본 특허공개 평09-080549 및 일본 특허공개 평08-184870에 기재되어 있다.Recently, various digital cameras having a shake compensation device have been developed. The image stabilization device moves a correction optical system (e.g., a correcting lens) or an image pickup device disposed in the middle of the photographing optical system in a plane orthogonal to the optical axis of the photographing optical system, thereby eliminating the image blur caused by the hand shake. Offset to compensate for hand shake. The correction optical system or the imaging element has a natural frequency (intrinsic vibration frequency) that resonates with the vibration of the device with the hand shake correction device. Therefore, when the correction optical system or the image pickup device is driven under the closed loop control and the open loop control, in order to prevent the natural frequency of the hand shake correction device and the frequency of the camera shake from resonating, the natural frequency of the hand shake correction device is changed. It has been developed to set the range higher than the frequency of camera shake caused by shaking. The related inventions are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 07-098470, Japanese Patent Laid-Open 2003-344889, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-139759, Japanese Patent Laid-Open No. 11-109435, Japanese Patent Laid-Open No. 09-230408, Japanese Patent Laid-Open No. 09-080549 and Japanese Patent Laid-Open No. 08-184870.

그러나, 상기 특허공개공보에서 제안된 손흔들림 보정장치에서는 고유 진동수를 카메라 흔들림의 진동수보다 높은 진동수의 범위에 설정하기 위하여, 보정 광학 시스템 또는 촬상 소자를 구동하는데 필요한 구동력이 커지게 되고, 보정 광학 시스템 또는 촬상 소자를 유지하는 스프링 부재(또는 스프링 부재들)의 스프링 상수를 증가시킬 필요가 있기 때문에, 보정 광학 시스템의 소비 전력이 증가하게 된다.However, in the shake correction device proposed in the above-mentioned patent publication, in order to set the natural frequency in the range of the frequency higher than the frequency of the camera shake, the driving force required to drive the correction optical system or the imaging element becomes large, and the correction optical system Or since it is necessary to increase the spring constant of the spring member (or spring members) holding the image pickup element, the power consumption of the correction optical system is increased.

본 발명은, 손흔들림 보정장치의 가동부를 지지하는 스프링 부재의 스프링 상수를 크게 하거나 가동부의 고유 진동수를 크게 할 필요없이, 소비 전력을 낮출 수 있는 손흔들림 보정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a shake correction device capable of lowering power consumption without increasing the spring constant of the spring member supporting the movable portion of the shake correction device or increasing the natural frequency of the movable portion.

본 발명의 한 관점에 따르면, 광학 요소가 장착되어 있는 가동부; 가동부를 광축과 직교하는 방향으로 자유롭게 이동하도록 상기 가동부를 유지하는 지지 부재; 및 상기 가동부를 광축과 직교하는 방향으로 구동시키는 구동 시스템을 포함하고 있는 손흔들림 보정장치가 제공된다. 가동부 및 지지 부재에 기인하는 상기 가동부의 고유 진동수는 손흔들림에 의해 야기되는 손흔들림 보정장치를 구비한 기기의 진동수 범위로 설정된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a movable part including an optical element; A support member for holding the movable portion to move freely in the direction perpendicular to the optical axis; And a drive system for driving the movable part in a direction orthogonal to the optical axis. The natural frequency of the movable portion due to the movable portion and the support member is set to the frequency range of the apparatus with the shake correction device caused by the shake.

손흔들림 보정장치는 손흔들림 검출 신호에 기초하여 구동 시스템을 구동하기 위한 폐쇄 루프 제어 시스템을 포함하는 것이 바람직하다.The shake compensation device preferably includes a closed loop control system for driving the drive system based on the shake detection signal.

지지 부재는 가동부를 광축과 직교하는 방향으로 자유롭게 이동하도록 허용하는 방식으로 가동부를 유지하는 적어도 하나의 탄성 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 구동 시스템은 탄성 부재의 탄성 응력 방향으로 가동부를 구동한다.The support member preferably includes at least one elastic member for holding the movable portion in a manner that allows the movable portion to move freely in a direction perpendicular to the optical axis. The drive system drives the movable portion in the direction of the elastic stress of the elastic member.

지지 부재는 가동부를 광축과 직교하는 방향으로 자유롭게 이동하도록 허용하면서 상기 가동부를 초기 위치에 유지하는 적어도 하나의 탄성 부재를 포함하는 것이 바람직하며, 광학 요소는 촬상 소자를 포함하고 있고, 탄성 변형 가능한 신호 라인 및 전기 공급 라인의 적어도 하나가 가동부의 외측으로부터 촬상 소자에 접속되어 있고, 가동부의 고유 진동수는 상기 가동부, 상기 지지 부재 그리고 상기 적어도 하나의 탄성 변형 가능한 신호 라인 및 전기 공급 라인에 기인한다. The support member preferably comprises at least one elastic member for holding the movable portion at an initial position while allowing the movable portion to move freely in a direction orthogonal to the optical axis, wherein the optical element includes an imaging element, and the elastically deformable signal At least one of the line and the electricity supply line is connected to the imaging element from the outside of the movable portion, and the natural frequency of the movable portion is due to the movable portion, the support member, and the at least one elastically deformable signal line and the electrical supply line.

가동부의 고유 진동수는 탄성 부재의 스프링 상수를 조정함으로써 설정하는 것이 바람직하다.It is preferable to set the natural frequency of a movable part by adjusting the spring constant of an elastic member.

가동부의 고유 진동수는 15㎐ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.It is preferable to set the natural frequency of a movable part to 15 Hz or less.

가동부의 고유 진동수는 3㎐ 내지 9㎐의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.The natural frequency of the movable portion is preferably set in the range of 3 Hz to 9 Hz.

지지 부재는 자유로운 상태에서 각각 X-축방향 및 X-축방향과 직교하는 Y-축방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 X-축방향 판스프링 및 한 쌍의 Y-축방향 판스프링을 포함하는 것이 바람직하다.The support member preferably comprises a pair of X-axis leaf springs and a pair of Y-axis leaf springs extending in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the X-axis direction, respectively, in a free state. Do.

구동 시스템은 두개의 고정자석의 자기장에 각각 위치하도록 코일 기판에 장착되어 있는 X-축방향 구동용 평면 코일 및 Y-축방향 구동용 평면 코일을 포함하는 것이 바람직하다. The drive system preferably includes a planar coil for X-axis drive and a planar coil for Y-axis drive, which are mounted to the coil substrate so as to be located in the magnetic fields of the two stator magnets, respectively.

본 발명의 손흔들림 보정장치를 구비한 기기는 카메라 일 수 있다.The device having the shake correction apparatus of the present invention may be a camera.

광학 요소를 코일 기판에 장착하는 것이 바람직하며, 광학 요소는 보정 광학 시스템과 촬상 소자 중의 하나를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to mount the optical element to the coil substrate, and the optical element preferably includes one of a correction optical system and an imaging device.

실시형태에서, 카메라의 손흔들림 보정장치는 카메라의 촬영 광학 시스템의 광학 요소를 지지하는 가동부; 및 손흔들림에 의해 야기되는 카메라 흔들림을 제거하도록 광축과 직교하는 방향으로 가동부를 구동하는 구동 시스템을 포함하고 있으며, 상기 가동부는 촬영 광학 시스템의 광축과 직교하는 방향으로 자유롭게 이동가능하도록 지지된다. 가동부의 고유 진동수는 카메라 흔들림의 진동수 범위로 설정된다. In an embodiment, the camera shake correction apparatus comprises: a movable portion for supporting an optical element of the photographing optical system of the camera; And a drive system for driving the movable portion in a direction orthogonal to the optical axis so as to eliminate camera shake caused by shaking, wherein the movable portion is supported to be freely movable in the direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system. The natural frequency of the movable portion is set to a frequency range of camera shake.

광학 요소는 촬상 소자와 렌즈 요소 중의 하나를 포함하는 것이 바람직하다.The optical element preferably comprises one of the imaging element and the lens element.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 카메라 흔들림 보정장치(손흔들림 보정장치 또는 상흔들림 보정장치)를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 카 메라 흔들림 보정장치(15)는 디지털 카메라(10)에 통합되어 있다.The camera shake correction device (shake correction device or image shake correction device) according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the camera shake correction device 15 is integrated into the digital camera 10.

도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 카메라(10)에는 복수의 렌즈(L1, L2, L3)를 포함하고 있는 촬영 광학 시스템이 구비되어 있다. 렌즈(L3)의 후방에는 촬상 소자(11)가 구비되어 있다. 촬상 소자(11)는 촬영 광학 시스템의 광축(O)에 대하여 직교하는 촬상면(결상면)(12)을 구비하고 있다. 광축(O) 방향에서의 촬상면의 위치는 촬영 광학 시스템의 결상면에 위치되어 있다. 이 실시형태에서, 촬상 소자(11)는 디지털 카메라(10)에 통합된 카메라 흔들림 보정장치(15)에 고정되어 있다. 일반적으로 CCD 또는 CMOS 이미지 센서와 같은 고체 촬상 소자가 촬상 소자(11)로서 채택되고 있다.As shown in FIG. 1, the digital camera 10 is provided with a photographing optical system including a plurality of lenses L1, L2, and L3. An imaging element 11 is provided behind the lens L3. The imaging element 11 is provided with an imaging surface (imaging surface) 12 orthogonal to the optical axis O of the imaging optical system. The position of the imaging surface in the optical axis O direction is located on the imaging surface of the imaging optical system. In this embodiment, the imaging element 11 is fixed to the camera shake correction device 15 integrated in the digital camera 10. In general, a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS image sensor is adopted as the imaging device 11.

카메라 흔들림 보정장치(15)는 카메라 본체(고정 보디)에 대하여 촬상 소자(11)를 광축(O)과 직교하는 방향으로 이동하도록 허용하는 방식으로 촬상 소자(11)를 지지하는 스테이지 장치(가동 스테이지)(20)를 구비하고 있다.The camera shake correction device 15 supports the imaging device 11 in a manner that allows the imaging device 11 to move in a direction orthogonal to the optical axis O with respect to the camera body (fixed body) (moving stage) 20 is provided.

스테이지 장치(20)는 렌즈(L3)의 바로 뒤에 위치하도록 카메라 본체에 고정된다. 스테이지 장치(20)는 ABS 수지 또는 폴리카보네이트 수지와 같은 합성 수지로 만들어지며, X-축방향(도 3의 화살표 방향인 디지털 카메라(10)의 수평 방향)으로 뻗은 한 쌍의 스페이서(상부 및 하부 스페이서)(21, 22)를 구비하고 있다. 스테이지 장치(20)는 한 쌍의 스페이서(21, 22)의 단부에 가공된 상부 및 하부 고정 구멍(23, 24)를 통하여 뻗어 있는 두 세트의 나사(도시 생략)에 의해 카메라 본체에 고정된다. 스페이서(21)와 스페이서(22)의 전방 표면에는 한 쌍의 전방 장착 오목부(25, 26)가 각각 형성되어 있고, 또한 스페이서(21)와 스페이서(22)의 후방 표면에는 전방 장착 오목부(25, 26)와 상응하는 형상의 한 쌍의 후방 장착 오목부(27, 28)가 각각 형성되어 있다(도 5 참조).The stage device 20 is fixed to the camera body so as to be located immediately behind the lens L3. The stage device 20 is made of synthetic resin such as ABS resin or polycarbonate resin, and has a pair of spacers (upper and lower) extending in the X-axis direction (horizontal direction of the digital camera 10 in the direction of the arrow in FIG. 3). Spacers) 21 and 22. The stage device 20 is fixed to the camera body by two sets of screws (not shown) extending through the upper and lower fixing holes 23 and 24 processed at the ends of the pair of spacers 21 and 22. A pair of front mounting recesses 25 and 26 are formed on the front surface of the spacer 21 and the spacer 22, respectively, and a front mounting recess is formed on the rear surfaces of the spacer 21 and the spacer 22, respectively. A pair of rear mounting recesses 27 and 28 having a shape corresponding to 25 and 26 are formed respectively (see FIG. 5).

본 명세서에서, 카메라 흔들림 보정장치(15)가 디지털 카메라(10)에 구비되어 있는 경우에, Z-축은 디지털 카메라(10)에 창작된 상태에서 촬영 렌즈의 광축(O)을 의미하고, X-축(X-축 방향)은 카메라가 정상적인 위치에 위치되어 있는 상태(즉, 기울어져 있지 않은 상태)에서 Z-축 방향과 직교하는 수평 방향을 의미하며, Y-축(Y-축 방향)은 Z-축 및 X-축과 직교하여 뻗어 있는 수직 방향을 의미한다. In the present specification, when the camera shake correction device 15 is provided in the digital camera 10, the Z-axis means the optical axis O of the photographing lens in the state created in the digital camera 10, and X- The axis (X-axis direction) refers to the horizontal direction orthogonal to the Z-axis direction when the camera is in a normal position (ie, not tilted), and the Y-axis (Y-axis direction) is It refers to the vertical direction extending perpendicular to the Z-axis and X-axis.

스테이지 장치(20)에는 Y-축 방향(디지털 카메라(10)의 수직 방향, 도 3에 화살표로 도시된 수직 방향)으로 뻗어 있는 고정 지지 측면 부재(고정 지지 부재/고정 지지판)가 구비되어 있고, 쌍으로 이루어진 스페이서(21, 22)는 고정 지지 측면 부재(29)에 의해서 서로 연결된다. 스테이지 장치(20)에는 도 3에서 보았을 때 고정 지지 측면 부재(29)의 상하 단부로부터 X-축 방향을 따라 좌측으로 뻗어 있는 한 쌍의 X-축 방향 판스프링(상부 및 하부 탄성 스프링)(30, 31)이 구비되어 있다. 스테이지 장치(20)에는 Y-축 방향으로 뻗어 있는 가동 지지 측면 부재(가동 지지 부재/가동 지지판)(32)이 구비되어 있고, 쌍으로 이루어진 X-축 방향 판스프링(30, 31)의 좌측 단부(도 3에서 보았을 때)은 가동 지지 측면 부재(32)에 의해서 서로 연결된다. 각각의 X-축 방향 판스프링(30, 31)의 Y-축 방향으로의 두께는 고정 지지 측면 부재(29) 및 가동 지지 측면 부재(32)의 X-축 방향으로의 두께보다 작고, 고정 지지 측면 부재(29)와 가동 지지 측면 부재(32)는 탄성 변형되지 않지만 각각의 X-축 방향 판스프링(30, 31)은 Y-축 방향으로 탄성 변형가능하다. 고정 지지 측면 부재(29), X-축 방향 판스프링(30, 31) 및 가동 지지 측면 부재(32)가 Y-축 방향 변형체를 구성한다.The stage apparatus 20 is provided with a fixed support side member (fixed support member / fixed support plate) extending in the Y-axis direction (the vertical direction of the digital camera 10, the vertical direction shown by the arrow in FIG. 3), The paired spacers 21, 22 are connected to each other by a fixed support side member 29. The stage device 20 has a pair of X-axis direction springs (upper and lower elastic springs) 30 extending leftward along the X-axis direction from the upper and lower ends of the fixed support side member 29 as seen in FIG. , 31). The stage apparatus 20 is provided with a movable support side member (movable support member / movable support plate) 32 extending in the Y-axis direction, and the left end of the pair of X-axis direction leaf springs 30 and 31. (As seen in FIG. 3) are connected to each other by the movable support side member 32. The thickness in the Y-axis direction of each of the X-axis leaf springs 30 and 31 is smaller than the thickness in the X-axis direction of the fixed support side member 29 and the movable support side member 32 and is fixedly supported. The side member 29 and the movable supporting side member 32 are not elastically deformed, but each of the X-axis leaf springs 30 and 31 is elastically deformable in the Y-axis direction. The fixed support side member 29, the X-axis leaf springs 30 and 31 and the movable support side member 32 constitute a Y-axis deformation.

스테이지 장치(20)는 지지 부재(수평 지지판)(33)로 Y-축 방향 변형체 안쪽에 구비된다. 지지 부재(33)는 가동 지지 측면 부재(32)의 내측면의 하단부로부터 도 3에 도시된 바와 같이 X-축 방향을 따라 우측으로 뻗어 있다. 따라서, 지지 부재(32)는 가동 지지 측면 부재(32)로부터 뻗어 있는 캔틸레버 형태로 형성되어 있다. 지지 부재(33)의 고정 단부(도 3에서 보았을 때 좌측 단부)는 가동 지지 측면 부재(32)에 지지 부재(33)를 연결하는 연결부(지지 부재 연결부)(33a)의 역할을 하고, 한 쌍의 Y-축 방향 판스프링(좌우 탄성 스프링)(34, 35)은 지지판 연결부(33a)를 제외한 지지 부재(33)의 상부 표면 양단부로부터 Y-축 방향으로 위쪽으로 뻗어 있다. 쌍으로 이루어진 Y-축 방향 판스프링(34, 35)의 상단부는 X-축 방향으로 뻗은 연결 부재(수평 연결판)(36)에 의해 서로 연결된다. Y-축 방향 판스프링(34, 35)의 X-축 방향 두께는 지지 부재(33) 및 연결 부재(36)의 Y-축 방향 두께보다 얇다. 지지 부재(33)과 연결 부재(36)는 탄성 변형하지 않지만 Y-축 방향 판스프링(34, 35)은 X-축 방향으로 탄성 변형 가능하다. 지지 부재(33), Y-축 방향 판스프링(34, 35) 및 연결 부재(36)는 X-축 방향 변형체를 구성한다.The stage apparatus 20 is provided inside the Y-axis deformation body by the support member (horizontal support plate) 33. The support member 33 extends from the lower end of the inner side of the movable support side member 32 to the right along the X-axis direction as shown in FIG. 3. Therefore, the support member 32 is formed in the form of a cantilever extending from the movable support side member 32. The fixed end (left end as seen in FIG. 3) of the supporting member 33 serves as a connecting portion (support member connecting portion) 33a for connecting the supporting member 33 to the movable supporting side member 32, and a pair Y-axis leaf springs (left and right elastic springs) 34 and 35 extend upwardly in the Y-axis direction from both ends of the upper surface of the support member 33 except for the support plate connecting portion 33a. The upper ends of the paired Y-axis leaf springs 34 and 35 are connected to each other by a connecting member (horizontal connecting plate) 36 extending in the X-axis direction. The X-axis thickness of the Y-axis leaf springs 34 and 35 is thinner than the Y-axis thickness of the support member 33 and the connecting member 36. The support member 33 and the connecting member 36 do not elastically deform, but the Y-axis leaf springs 34 and 35 are elastically deformable in the X-axis direction. The support member 33, the Y-axis leaf springs 34 and 35 and the connecting member 36 constitute an X-axis deformation.

X-축 방향 변형체에는 쌍으로 이루어진 Y-축 방향 판스프링(34, 35) 사이에서 X-축 방향 변형체의 안쪽에 위치하도록 Y-축 방향으로 연결 부재(36)로부터 아래쪽으로 뻗은 상부 장착부(37)가 연결 부재(36)의 내부 표면에 구비되어 있다. 또한, X-축 방향 변형체에는 Y-축 방향으로 상부 장착부(36)로부터 아래쪽으로 뻗 은 지지 수납부(38)가 상부 장착부(37)의 하단부에 구비되어 있다. 지지 수납부(38)는 스테이지 장치(20)의 전방에서 보았을 때 장방형이다. 하부 장착부(39)는 지지 수납부(39)의 바닥 단부에 고정되어 있다. 상부 장착부(37)와 하부 장착부(39)의 후방 표면은 X-축 방향 및 Y-축 방향과 평행한 평면과 평행한, 즉 XY-축 평면과 평행한 평면에 위치되어 있다. 상부 장착부(37)에는 2개의 고정 구멍(관통 구멍)(40)이 구비되어 있고, 하부 장착부(39)에는 2개의 고정 구멍(관통 구멍)(41)이 구비되어 있다. 지지 수납부(38)는 박스 형태로 형성되며 그 후방 단부는 완전히 개방되어 있다. 지지 수납부(38)의 전방벽 중앙부에는 장방형의 구멍(42)이 구비되어 있다. 상부 장착부(37), 지지 수납부(38) 및 하부 장착부(39)는 각각의 Y-축 방향 판스프링(34, 35)으로부터 소정 거리 떨어져 접촉하지 않도록 형성되고, 하부 장착부(39)는 지지 부재(33)로부터 소정 거리 떨어져 접촉하지 않도록 형성되어 있다. The X-axis deformable body includes an upper mounting portion 37 extending downward from the connecting member 36 in the Y-axis direction so as to be located inside the X-axis deformable body between the pair of Y-axial leaf springs 34 and 35. ) Is provided on the inner surface of the connecting member 36. In addition, the X-axis deformable body is provided with a support accommodating portion 38 extending downward from the upper mounting portion 36 in the Y-axis direction at the lower end of the upper mounting portion 37. The support accommodating part 38 is rectangular when seen from the front of the stage apparatus 20. FIG. The lower mounting portion 39 is fixed to the bottom end of the support accommodating portion 39. The rear surfaces of the upper mounting portion 37 and the lower mounting portion 39 are located in a plane parallel to the plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, that is, parallel to the XY-axis plane. The upper mounting portion 37 is provided with two fixing holes (through holes) 40, and the lower mounting portion 39 is provided with two fixing holes (through holes) 41. The support accommodating portion 38 is formed in a box shape and its rear end is completely open. The rectangular hole 42 is provided in the center part of the front wall of the support accommodation part 38. As shown in FIG. The upper mounting portion 37, the support accommodating portion 38, and the lower mounting portion 39 are formed so as not to contact a predetermined distance from each of the Y-axial leaf springs 34 and 35, and the lower mounting portion 39 is a support member. It is formed so as not to contact a predetermined distance away from the 33.

X-축 방향 변형체와 Y-축 방향 변형체, 상부 장착부(37), 지지 수납부(38) 및 하부 장착부(39)가 스테이지 장치(20)의 가동부를 구성하며, 상부 장착부(37), 지지 수납부(38) 및 하부 장착부(39)는 X-축 방향 변형체와 Y-축 방향 변형체에 의해서 Z-축 방향과 직교하는 X-축 방향 및 Y-축 방향으로 자유롭게 이동하도록 지지된다. 스테이지 장치(20)는 성형 다이(도시 생략)를 이용하여 사출 성형에 의해 전체를 하나로 형성할 수 있다.The X-axis deformation body and the Y-axis deformation body, the upper mounting portion 37, the support accommodating portion 38, and the lower mounting portion 39 constitute a movable portion of the stage apparatus 20, and the upper mounting portion 37, the number of supports The lead portion 38 and the lower mounting portion 39 are supported to freely move in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction by the X-axis direction deformable body and the Y-axis direction deformable body. The stage apparatus 20 can form the whole by injection molding using a molding die (not shown).

카메라 흔들림 보정장치(15)는 지지 수납부(38)에 카메라 흔들림 보정장치(15)의 전방에서 보았을 때 장방형의 광학 로 패스 필터(45)를 구비하고 있다. 광 학 로 패스 필터(45)는 후방으로부터 장방형 구멍(42)을 폐쇄하도록 지지 수납부(38)내에 끼워진다. 또한 지지 수납부(38)에는 촬상 소자(11)가 끼워진다. 카메라 흔들림 보정장치(15)는 지지 수납부(38)의 바로 뒤에 XY-축 평면과 평행하게 위치되어 있는 코일 기판(50)을 구비하고 있고, 코일 기판의 전방 표면은 지지 수납부(38)에 고정되어 있다(도 4 및 5 참조). 촬상 소자(11)는 코일 기판(50)의 전방 표면의 중앙부에 고정되어 있다. 코일 기판(50)과 스테이지 장치(20)는 스테이지 장치(20)의 4개의 고정 구멍(40, 41)을 통하여 코일 기판(50)상의 4개의 나사 구멍(51)내에 나사 결합되는 4개의 나사(도시 생략)에 의해서 하나의 일체형으로 서로 고정된다. 즉, 광학 로 패스 필터(45), 촬상 소자(11) 및 코일 기판(50)은 스테이지 장치(20)에 의해서 XY-축 방향으로 이동가능하게 지지되어 있다.The camera shake correction device 15 is provided with a rectangular optical low pass filter 45 as viewed from the front of the camera shake correction device 15 in the support accommodating portion 38. The optical path pass filter 45 is fitted in the support accommodating portion 38 to close the rectangular hole 42 from the rear. Moreover, the imaging element 11 is fitted in the support accommodating part 38. The camera shake correction device 15 has a coil substrate 50 which is positioned in parallel with the XY-axis plane immediately behind the support housing 38, and the front surface of the coil substrate is supported by the support housing 38. It is fixed (see FIGS. 4 and 5). The imaging element 11 is fixed to the central portion of the front surface of the coil substrate 50. The coil substrate 50 and the stage device 20 are four screws screwed into the four screw holes 51 on the coil substrate 50 through the four fixing holes 40, 41 of the stage device 20. (Not shown) to be fixed to each other in one piece. That is, the optical low pass filter 45, the imaging element 11, and the coil board | substrate 50 are supported by the stage apparatus 20 so that a movement to an XY-axis direction is possible.

비록 도면에는 도시되지 않았지만 디지털 카메라(10)의 전원 및 제어 기판에 접속된 전기 공급 라인 및 신호 라인이 코일 기판(50)에 접속되어 있다. 전기 공급 라인 및 신호 라인은 코일 기판(50)을 XY-축 방향으로 이동하도록 허용하는, 예를 들면 플렉시블 프린트 배선 기판 또는 비닐 코팅 와이어 등으로 제공된다.Although not shown in the figure, an electric supply line and a signal line connected to the power supply and control board of the digital camera 10 are connected to the coil board 50. The electrical supply lines and signal lines are provided as, for example, flexible printed wiring boards or vinyl coated wires or the like, which allow the coil substrate 50 to move in the XY-axis direction.

코일 기판(50)의 상단부와 우측 단부로부터 각각 상부 돌출부(52) 및 우측 돌출부(53)가 돌출되어 있다. X-축 방향 홀 소자(X-축 방향 위치 센서)(54)는 상부 돌출부(52)의 전방 표면에 고정되고, Y-축 방향 홀 소자(Y-축 방향 위치 센서)(55)는 우측 돌출부(53)의 전방 표면에 고정된다. X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)은 Y-축 방향 홀 소자(55)를 둘러싸도록 상부 돌출부(52)의 전방 표면에 고정된다. X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)은 예를 들면 상부 돌출부(52)의 전방 표면 에 인쇄 코일 패턴으로 인쇄된다. 마찬가지로, Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)은 X-축 방향 홀 소자(54)를 둘러싸도록 우측 돌출부(53)의 전방 표면에 고정된다. Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)은 예를 들면 우측 돌출부(53)의 전방 표면에 인쇄 코일 패턴으로 인쇄된다. X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)과 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)은 백회 이상 감겨 있고, X-축 방향 및 Y-축 방향과 모두 평행한, 즉 XY-축 평면과 평행한 평면에 위치되어 있다. The upper protrusion 52 and the right protrusion 53 protrude from the upper end and the right end of the coil substrate 50, respectively. The X-axis Hall element (X-axis position sensor) 54 is fixed to the front surface of the upper protrusion 52, and the Y-axis Hall element (Y-axis position sensor) 55 is the right protrusion It is fixed to the front surface of the 53. The planar coil CX for driving the X-axis direction is fixed to the front surface of the upper protrusion 52 so as to surround the Y-axis direction Hall element 55. The planar coil CX for driving in the X-axis direction is printed in a printed coil pattern on the front surface of the upper protrusion 52, for example. Similarly, the Y-axis driving planar coil CY is fixed to the front surface of the right protrusion 53 so as to surround the X-axis direction Hall element 54. The planar coil CY for driving in the Y-axis direction is printed, for example, on a front surface of the right protrusion 53 in a printed coil pattern. The flat coil CX for driving in the X-axis direction and the flat coil CY for driving in the Y-axis direction are wound one hundred times or more, and are parallel to both the X-axis direction and the Y-axis direction, that is, parallel to the XY-axis plane. It is located in one plane.

카메라 흔들림 보정장치(15)에는 L자형 평판형상의 전방 요크(60), 전방 요크(60)의 뒤에 위치된 L자형 평판형상의 후방 요크(65)의 두 개의 요크가 구비되어 있다. 두 개의 요크 부재는 동일한 형상 및 크기를 갖는 철과 같은 강자성체로 만들어지며, XY-축 평면에 평행하다. 카메라 흔들림 보정장치(15)는 후방 요크(65)의 X-축 방향 평판부(66)와 마주하는 전방 요크(60)의 X-축 방향 평판부(61)의 후방 표면상에, X-축 방향 평판부(61)의 후방 표면에 고정되어 있는 영구자석(제1 플레이트 자석)(63)을 구비하고 있다. 또한 카메라 흔들림 보정장치(15)는 후방 요크(65)의 Y-축 방향 평판부(67)와 마주하는 전방 요크(60)의 Y-축 방향 평판부(62)의 후방 표면상에, Y-축 방향 평판부(62)의 후방 표면에 고정되어 있는 영구자석(제2 플레이트 자석)(64)을 구비하고 있다. 영구자석(63)은 Y-축 방향으로 배열되어 있는 N극과 S극을 포함하고 있고, 영구자석(64)은 X-축 방향으로 배열되어 있는 N극과 S극을 포함하고 있다. X-축 방향 홀 소자(54)는 X-축 방향에서의 코일 기판(50)의 위치에 대한 정보를 얻기 위하여 영구자석(63)의 N극과 S극 사이의 경계 부근의 자속 변화를 검출하기 적합하며, Y-축 방향 홀 소자(55)는 Y-축 방향에서의 코일 기판(50)의 위치에 대한 정보를 얻기 위하여 영구자석(64)의 N극과 S극 사이의 경계 부근의 자속 변화를 검출하기 적합하다. The camera shake correction device 15 is provided with two yokes, an L-shaped flat yoke 60 and an L-shaped flat yoke 65 located behind the front yoke 60. The two yoke members are made of ferromagnetic material such as iron having the same shape and size, and are parallel to the XY-axis plane. The camera shake correction device 15 is provided with an X-axis on the rear surface of the X-axis direction flat portion 61 of the front yoke 60 facing the X-axis direction flat portion 66 of the rear yoke 65. A permanent magnet (first plate magnet) 63 fixed to the rear surface of the directional plate portion 61 is provided. Further, the camera shake correction device 15 is provided on the rear surface of the Y-axis flat plate portion 62 of the front yoke 60 facing the Y-axis flat plate portion 67 of the rear yoke 65. A permanent magnet (second plate magnet) 64 fixed to the rear surface of the axial flat plate portion 62 is provided. The permanent magnet 63 includes N poles and S poles arranged in the Y-axis direction, and the permanent magnet 64 includes N poles and S poles arranged in the X-axis direction. The X-axis direction Hall element 54 detects a magnetic flux change near the boundary between the N pole and the S pole of the permanent magnet 63 to obtain information about the position of the coil substrate 50 in the X-axis direction. The Y-axis Hall element 55 is suitable for changing the magnetic flux near the boundary between the N pole and the S pole of the permanent magnet 64 to obtain information about the position of the coil substrate 50 in the Y-axis direction. It is suitable to detect.

X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)과 영구자석(64)은 Y-축 방향으로 길게 형성되고, Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)과 영구자석(63)은 X-축 방향으로 길게 형성되어 있으므로, 코일 기판(50)을 이동시키는 자력이 XY-축 방향으로 평행하게 코일 기판(50)에 작용한다.The X-axis driving plane coil CX and the permanent magnet 64 are formed long in the Y-axis direction, and the Y-axis driving plane coil CY and the permanent magnet 63 are formed in the X-axis direction. Since it is formed long, the magnetic force which moves the coil substrate 50 acts on the coil substrate 50 in parallel to an XY-axis direction.

전방 요크(60)의 Y-축 방향 평판부(62)는 스테이지 장치에 고정되도록 스테이지 장치(20)의 전방 장착 오목부(25, 26)에 결합되고, 후방 요크(65)의 Y-축 방향 평판부(67)는 스테이지 장치(20)의 후방 장착 오목부(27, 28)에 견고하게 결합된다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 전방 요크(60)의 X-축 방향 평판부(61)와 후방 요크(65)의 X-축 방향 평판부(66)는 X-축 방향으로 뻗어 있는 스테이지 장치(20)의 X-축 방향 판스프링(30) 위에 위치되고, 코일 기판(50)의 최상부 돌출부(52)가 X-축 방향 평판부(61)와 Y-축 방향 평판부(66) 사이에 위치한 상태로 Z-축 방향으로 서로 마주하고 있으며, Y-축 방향 자기 회로는 X-축 방향 평판부(61)와 영구자석(63)의 조합과 X-축 방향 평판부(66) 사이에 형성된다. X-축 방향 평판부(61)와 X-축 방향 평판부(66)의 좌측 단부들은 합성수지로 만들어진 연결 부재(68)에 의해 서로 연결되어 있다. 전방 요크(60)의 Y-축 방향 평판부(62)와 후방 요크(65)의 Y-축 방향 평판부(67)는 Y-축 방향으로 뻗어 위치되어 Z-축 방향으로 서로 마주하고 있으며, X-축 방향 자기 회로는 Y-축 방향 평판부(67)와 영구자석(64)의 조합과 Y-축 방향 평판부(62) 사이에 형성된다.The Y-axis flat plate 62 of the front yoke 60 is coupled to the front mounting recesses 25 and 26 of the stage device 20 so as to be fixed to the stage device, and the Y-axis direction of the rear yoke 65. The flat plate portion 67 is firmly coupled to the rear mounting recesses 27 and 28 of the stage apparatus 20. As shown in FIGS. 2 and 3, the X-axis flat plate portion 61 of the front yoke 60 and the X-axis flat plate portion 66 of the rear yoke 65 extend in the X-axis direction. It is located above the X-axis leaf spring 30 of the device 20, and the top protrusion 52 of the coil substrate 50 is between the X-axis plate plate 61 and the Y-axis plate plate 66. Are located at the Z-axis direction and face each other, and the Y-axis magnetic circuit is disposed between the X-axis direction plate portion 61 and the permanent magnet 63 and the X-axis direction plate portion 66. Is formed. The left ends of the X-axis direction plate portion 61 and the X-axis direction plate portion 66 are connected to each other by a connecting member 68 made of synthetic resin. The Y-axis flat plate portion 62 of the front yoke 60 and the Y-axis flat plate portion 67 of the rear yoke 65 extend in the Y-axis direction to face each other in the Z-axis direction, The X-axis magnetic circuit is formed between the combination of the Y-axis direction plate portion 67 and the permanent magnet 64 and the Y-axis direction plate portion 62.

전방 요크(60), 영구자석(64) 및 후방 요크(65)가 X-축 방향 자력 발생기를 구성하고, 전방 요크(60), 영구자석(63) 및 후방 요크(65)가 Y-축 방향 자력 발생기를 구성한다. X-축 방향 자력 발생기와 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)이 X-축 방향 액추에이터를 구성하고, Y-축 방향 자력 발생기와 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)이 Y-축 방향 액추에이터를 구성한다. 상기 X-축 방향 액추에이터와 Y-축 방향 액추에이터가 X-축 방향 및 Y-축 방향으로 가동부(100)를 구동하기 위한 구동 시스템을 구성한다. 이상 설명한 도 2 내지 7에 도시된 모든 구성요소와 후술하는 컨트롤러가 카메라 흔들림 보정장치(15)를 구성한다.The front yoke 60, the permanent magnet 64 and the rear yoke 65 constitute a magnetic force generator in the X-axis, and the front yoke 60, the permanent magnet 63 and the rear yoke 65 are in the Y-axis direction. Configure the magnetic generator. The X-axis magnetic force generator and the X-axis drive plane coil (CX) constitute the X-axis direction actuator, and the Y-axis magnetic force generator and the Y-axis drive plane coil (CY) the Y-axis Configure the directional actuator. The X-axis actuator and the Y-axis actuator constitute a drive system for driving the movable part 100 in the X-axis direction and the Y-axis direction. All components shown in FIGS. 2 to 7 described above and a controller to be described later constitute the camera shake correction device 15.

이하에서는 도 8에 도시된 블록도를 참조하여 카메라 흔들림 보정장치(15)의 동작에 대하여 설명한다. Hereinafter, the operation of the camera shake correction apparatus 15 will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 8.

카메라 흔들림 보정장치는 촬영자의 손흔들림에 의한 촬영 광학 시스템의 광축(O)의 흔들림(각도 흔들림)에 의해 야기되는 촬상면 상의 화상의 왜곡을 제거하도록 흔들림 보정 작동을 실행한다. 촬영 렌즈 광축(O)의 각도 흔들림은 두 가지 별개의 성분으로 검출된다. 즉, 카메라에 통합되는 X-축 방향 각속도 센서(201)와 Y-축 방향 각속도 센서(202)에 의해 X-축 방향 성분과 Y-축 방향 성분으로 나누어서 검출된다.The camera shake correction device performs a shake correction operation to remove distortion of the image on the imaging surface caused by the shake (angle shake) of the optical axis O of the photographing optical system due to the shake of the photographer. The angular shake of the photographing lens optical axis O is detected by two distinct components. That is, the X-axis direction angular velocity sensor 201 and the Y-axis direction angular velocity sensor 202 integrated into the camera are detected by dividing it into the X-axis direction component and the Y-axis direction component.

렌즈(L1) 내지 렌즈(L3)를 투과한 피사체 광은 광학 로 패스 필터(45)를 투과하여 촬상 소자(11)의 촬상면(12)에 피사체 상을 형성한다. 촬영시에 디지털 카메라(10)의 카메라 흔들림 보정 스위치(도시 생략)가 ON으로 되어 있으면, X-축 방향 각속도 센서(201)(진동 검출 센서)와 Y-축 방향 각속도 센서(202)(진동 검출 센 서)의 출력은 광축의 X-축 방향 및 Y-축 방향의 흔들림량(즉, 디지털 카메라(10)의 진동량)으로 변환되도록 적분 회로(203, 204)에 의해서 적분된다. 적분 회로(203)의 출력(디지털 카메라(10)의 진동량)과 X-축 방향 홀 소자(54)의 출력(촬상 소자의 이동량)이 오차 증폭기(컨트롤러의 구성요소)(205)에서 서로 비교되고, 이어서 오차 증폭기(205)는 적분 회로(203)와 X-축 방향 홀 소자(54)의 출력차에 상응하는 전압을 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에 인가하여 출력차를 감소시키는 방식으로 촬상 소자(11)를 구동한다. 마찬가지로, 적분 회로(204)의 출력(디지털 카메라(10)의 진동량)과 Y-축 방향 홀 소자(55)의 출력(촬상 소자의 이동량)이 오차 증폭기(컨트롤러의 구성요소)(206)에서 비교되고, 이어서 오차 증폭기(206)는 적분 회로(204)와 Y-축 방향 홀 소자(55)의 출력차에 상응하는 전압을 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에 인가하여 출력차를 감소시키는 방식으로 촬상 소자(11)를 구동한다. 즉, 촬상 소자(11)는 광축(O)의 흔들림(흔들림량)에 대응하여 XY-축 방향으로 구동되어 손흔들림에 의해 야기되는 촬상 소자(11)의 상 흔들림을 감소시킨다(촬상면(12)에 형성되는 피사체 상을 안정시킨다).The subject light that has passed through the lenses L1 to L3 passes through the optical low pass filter 45 to form a subject image on the imaging surface 12 of the imaging element 11. If the camera shake correction switch (not shown) of the digital camera 10 is turned on at the time of shooting, the X-axis direction angular velocity sensor 201 (vibration detection sensor) and the Y-axis direction angular velocity sensor 202 (vibration detection) The output of the sensor) is integrated by the integrating circuits 203 and 204 so as to be converted into the shake amount in the X-axis direction and the Y-axis direction of the optical axis (that is, the vibration amount of the digital camera 10). The output of the integrating circuit 203 (the amount of vibration of the digital camera 10) and the output of the X-axis direction Hall element 54 (the amount of movement of the imaging element) are compared with each other in the error amplifier (component of the controller) 205. Then, the error amplifier 205 reduces the output difference by applying a voltage corresponding to the output difference between the integrating circuit 203 and the X-axis direction Hall element 54 to the X-axis driving plane coil CX. The imaging element 11 is driven in such a manner as to be described. Similarly, the output of the integrating circuit 204 (the amount of vibration of the digital camera 10) and the output of the Y-axis Hall element 55 (the amount of movement of the imaging element) are in the error amplifier (component of the controller) 206. Then, the error amplifier 206 applies a voltage corresponding to the output difference between the integrating circuit 204 and the Y-axis direction Hall element 55 to the Y-axis driving plane coil CY to obtain an output difference. The imaging element 11 is driven in a reducing manner. That is, the imaging device 11 is driven in the XY-axis direction corresponding to the shaking (shake amount) of the optical axis O to reduce the image shaking of the imaging device 11 caused by the shaking (the imaging surface 12). To stabilize the subject image formed on the camera).

촬상 소자(11)의 X-축 방향 및 Y-축 방향으로의 구동은 이하에 설명되는 방식으로 실행된다.Driving in the X-axis direction and the Y-axis direction of the imaging element 11 is performed in the manner described below.

만약 오차 증폭기(205)가 특정 방향으로 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에만 전류를 공급하면, Y-축 방향 평판부(62) 및 영구자석(64)의 조합과 Y-축 방향 평판부(67) 사이에 형성된 X-축 방향 자기 회로에 의해 만들어진 자력에 의해 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에 X-축 방향 우측의 선형적인 힘이 생성된다. 그 결 과, 각각의 Y-축 방향 판스프링(34, 35)이 Z-축 방향으로부터 보았을 때 S자형으로 탄성 변형하므로, 연결 부재(36)가 고정 지지 측면 부재(29) 또는 가동 지지 측면 부재(32)에 접촉하지 않는 범위 내에서 연결 부재(36)는 지지 부재(33)에 대하여 X-축 방향 우측으로 실질적으로 직선적으로 이동하고, 따라서 코일 기판(50) 및 촬상 소자(11)가 우측으로 실질적으로 직선적으로 이동한다. 참고를 위해, 도 9에는 X-축 방향 변형체의 작동 상태(탄성 변형 상태)가 도시되어 있는데 각각의 Y-축 방향 판스프링(34, 35)은 S자형으로 탄성 변형된다(도 9에서는 알기 쉽도록 하기 위하여 각각의 Y-축 방향 판스프링(34, 35)의 변형량을 과장하여 도시하고 있다).If the error amplifier 205 supplies current only to the X-axis driving planar coil CX in a specific direction, the combination of the Y-axis flat plate 62 and the permanent magnet 64 and the Y-axis flat plate The linear force on the right side in the X-axis direction is generated in the X-axis driving plane coil CX by the magnetic force generated by the X-axis magnetic circuit formed between the portions 67. As a result, since each of the Y-axis leaf springs 34 and 35 elastically deforms in an S-shape when viewed from the Z-axis direction, the connecting member 36 is fixed fixed side member 29 or movable supporting side member. The connecting member 36 moves substantially linearly to the right in the X-axis direction with respect to the supporting member 33 within a range not in contact with the 32, so that the coil substrate 50 and the imaging element 11 are right. Move substantially linearly. For reference, Fig. 9 shows the operating state (elastic deformation state) of the X-axis deformable body, each Y-axis leaf spring 34, 35 is elastically deformed into an S-shape (easy to see in Fig. 9). The amount of deformation of each of the Y-axis leaf springs 34 and 35 is exaggerated).

한편, 만약 오차 증폭기(205)가 상술한 특정 방향과 반대 방향으로 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에만 전류를 공급하면, X-축 방향 자기 회로에 의해 만들어진 자력에 의해 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에 X-축 방향 좌측의 선형적인 힘이 생성된다. 그 결과, 각각의 Y-축 방향 판스프링(34, 35)이 Z-축 방향으로부터 보았을 때 S자형으로 탄성 변형하므로, 연결 부재(36)가 고정 지지 측면 부재(29) 또는 가동 지지 측면 부재(32)에 접촉하지 않는 범위 내에서 연결 부재(36)는 지지 부재(33)에 대하여 X-축 방향 좌측으로 실질적으로 직선적으로 이동하고, 따라서 코일 기판(50) 및 촬상 소자(11)가 좌측으로 실질적으로 직선적으로 이동한다. On the other hand, if the error amplifier 205 supplies current only to the planar coil CX for driving the X-axis direction in the direction opposite to the specific direction described above, the X-axis direction is caused by the magnetic force generated by the X-axis direction magnetic circuit. A linear force on the left side of the X-axis direction is generated in the driving planar coil CX. As a result, the respective Y-axis leaf springs 34 and 35 elastically deform in an S-shape when viewed from the Z-axis direction, so that the connecting member 36 is fixed support side member 29 or movable support side member ( The connecting member 36 moves substantially linearly to the left in the X-axis direction with respect to the supporting member 33 within a range not in contact with the support member 33, so that the coil substrate 50 and the imaging device 11 move to the left. Move substantially linearly.

도 9에 도시된 바와 같이 각각의 Y-축 방향 판스프링(34, 35)이 S자형으로 탄성 변형되지 것으로 설명되었지만, 쌍으로 이루어진 Y-축 방향 판스프링(34, 35)은 배럴 또는 보빈의 형태로 탄성 변형될 수 있다. 마찬가지로, 쌍으로 이루어진 X-축 방향 판스프링(30, 31)도 배럴 또는 보빈의 형태로 탄성 변형될 수 있다.Although each of the Y-axis leaf springs 34 and 35 has been described as not being elastically deformed in the S-shape as shown in FIG. 9, the paired Y-axis leaf springs 34 and 35 are formed of a barrel or bobbin. It can be elastically deformed in the form. Likewise, paired X-axis leaf springs 30, 31 can also be elastically deformed in the form of barrels or bobbins.

상술한 바와 같이 오차 증폭기(205)가 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에만 전류를 공급할 때 연결 부재(36)는 X-축 방향으로 완전히 직선적이 아니고 Y-축 방향 으로 약간의 변위를 동반하여 실질적으로 직선적으로 이동하지만, 실제로는 도 8에 도시된 제어 회로에 의해서 이러한 Y-축 방향에서의 변위가 Y-축 방향 홀 소자(55)를 사용하여 검출되고 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에도 전류가 공급되어 이러한 Y-축 방향에서의 변위를 보정하기 때문에 상 흔들림은 정확하게 보정된다.As described above, when the error amplifier 205 supplies current only to the planar coil CX for driving in the X-axis direction, the connecting member 36 is not completely linear in the X-axis direction but slightly displaces in the Y-axis direction. While traveling substantially linearly together, this displacement in the Y-axis direction is actually detected by the control circuit shown in Fig. 8 using the Y-axis direction Hall element 55 and the Y-axis direction driving plane Since the current is also supplied to the coil CY to correct this displacement in the Y-axis direction, the phase shake is accurately corrected.

오차 증폭기(205)가 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에만 전류를 공급하는 경우와 마찬가지로, 만약 오차 증폭기(206)가 특정 방향으로 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에만 전류를 공급하면, X-축 방향 평판부(61) 및 영구자석(63)의 조합과 X-축 방향 평판부(66) 사이에 형성된 Y-축 방향 자기 회로에 의해 만들어진 자력에 의해 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에 Y-축 방향 위쪽의 직선적인 힘이 생성된다. 그 결과, 각각의 X-축 방향 판스프링(30, 31)이 Z-축 방향으로부터 보았을 때 S자형으로 탄성 변형하므로, 가동 지지 측면 부재(32)가 카메라 본체에 접촉하지 않는 이동 범위 내에서 가동 지지 측면 부재(32)는 고정 지지 측면 부재(32)에 대하여 Y-축 방향 위쪽으로 실질적으로 직선적으로 이동하고, 따라서 코일 기판(50) 및 촬상 소자(11)가 위쪽으로 실질적으로 직선적으로 이동한다. 한편, 만약 오차 증폭기(206)가 상술한 특정 방향과 반대 방향으로 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에만 전류를 공급하면, Y-축 방향 자기 회로에 의해 만들어진 자력에 의해 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에 Y-축 방향 아래쪽의 선형적인 힘이 생성된다. 그 결과, 각각의 X-축 방향 판스프링(30, 31)이 Z-축 방향으로부터 보았을 때 S자형으로 탄성 변형하므로, 가동 지지 측면 부재(32)가 카메라 본체에 접촉하지 않는 이동 범위 내에서 가동 지지 측면 부재(32)는 고정 지지 측면 부재(29)에 대하여 Y-축 방향 아래쪽으로 실질적으로 직선적으로 이동하고, 따라서 코일 기판(50) 및 촬상 소자(11)가 아래쪽으로 실질적으로 직선적으로 이동한다. As in the case where the error amplifier 205 supplies only the current for the X-axis driving planar coil CX, if the error amplifier 206 applies current only to the Y-axis driving planar coil CY in a specific direction. When supplied, drive in the Y-axis direction by the magnetic force created by the combination of the X-axis direction plate portion 61 and the permanent magnet 63 and the Y-axis direction magnetic circuit formed between the X-axis direction plate portion 66. The linear force upwards in the Y-axis direction is generated in the dragon plane coil CY. As a result, the respective X-axis leaf springs 30 and 31 elastically deform in an S-shape when viewed from the Z-axis direction, so that the movable support side member 32 is movable within a moving range that does not contact the camera body. The support side member 32 moves substantially linearly upward in the Y-axis direction with respect to the fixed support side member 32, and thus the coil substrate 50 and the imaging element 11 move substantially linearly upward. . On the other hand, if the error amplifier 206 supplies current only to the Y-axis direction driving planar coil CY in a direction opposite to the specific direction described above, the Y-axis direction is caused by the magnetic force generated by the Y-axis direction magnetic circuit. A linear force in the Y-axis direction is generated in the driving planar coil CY. As a result, the respective X-axis leaf springs 30 and 31 elastically deform in an S-shape when viewed from the Z-axis direction, so that the movable support side member 32 is movable within a moving range that does not contact the camera body. The support side member 32 moves substantially linearly downward in the Y-axis direction with respect to the fixed support side member 29, so that the coil substrate 50 and the imaging element 11 move substantially linearly downward. .

상술한 바와 같이 오차 증폭기(206)가 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY)에만 전류를 공급할 때 연결 부재(36)는 Y-축 방향으로 완전히 직선적이 아니고 X-축 방향 으로 약간의 변위를 동반하여 실질적으로 직선적으로 이동하지만, 실제로는 도 8에 도시된 제어 회로에 의해서 이러한 X-축 방향에서의 변위가 X-축 방향 홀 소자(54)를 사용하여 검출되고 X-축 방향 구동용 평면 코일(CX)에도 전류가 공급되어 이러한 X-축 방향에서의 변위를 보정하기 때문에 상 흔들림은 정확하게 보정된다.As described above, when the error amplifier 206 supplies current only to the planar coil CY for driving in the Y-axis direction, the connecting member 36 is not completely linear in the Y-axis direction but slightly displaces in the X-axis direction. While traveling substantially linearly together, this displacement in the X-axis direction is actually detected by the control circuit shown in FIG. 8 using the X-axis direction Hall element 54 and the plane for driving in the X-axis direction. Since the current is also supplied to the coil CX to correct this displacement in the X-axis direction, the phase shake is accurately corrected.

따라서, 손흔들림에 의해 야기된 상 흔들림은 코일 기판(50)의 XY-축 방향으로의 이동에 따라 촬상 소자(11)의 XY-축 방향 위치 변화에 의해서 보정된다. 상술한 설명에서는 X-축 방향에서의 흔들림 보정 작동(상흔들림 보정 작동)과 Y-축 방향에서의 흔들림 보정 작동(상흔들림 보정 작동)을 각각 별개로 설명하였지만, 통상적으로 이 두 가지 흔들림 보정 작동은 동시에 실행되므로 XY-축 평면의 모든 방향(0 에서 360°까지의 임의의 각도)에서의 디지털 카메라(10)의 상흔들림이 보정될 수 있다.Therefore, the image shake caused by the hand shake is corrected by the XY-axis direction position change of the imaging element 11 in accordance with the movement in the XY-axis direction of the coil substrate 50. In the above description, the shake correction operation in the X-axis direction (wobble shake operation) and the shake correction operation in the Y-axis direction (shake shake correction operation) are described separately, respectively, but these two shake correction operations are normally performed. Are executed at the same time, so that the image shake of the digital camera 10 in all directions (any angle from 0 to 360 °) in the XY-axis plane can be corrected.

상술한 실시형태에서는, 촬상 소자(11)를 광축(O)에 대하여 직교하는 XY-축 평면내에 있어서 평행 이동시키기 위하여 촬상 소자(11)를 한 쌍의 X-축 방향 판스 프링(30, 31) 및 Y-축 방향 판스프링(34, 35)으로 유지하고, X-축 방향 판스프링(30, 31)의 탄성 응력 방향인 Y-축 방향 및 Y-축 방향 판스프링(34, 35)의 탄성 응력 방향인 X-축 방향으로 촬상 소자(11)를 이동시킨다. 그러므로, 촬상 소자(11)는 스테이지 장치(20), 촬상 소자(11)(광학 로 패스 필터(45, 50), X-축 방향 구동용 평면 코일(CX) 및 Y-축 방향 구동용 평면 코일(CY))을 포함하는 가동부(100)의 질량에 의해, 그리고 한 쌍의 X-축 방향 판스프링(30, 31)과 Y-축 방향 판스프링(34, 35), 상술한 전기 공급 라인 및 신호 라인의 탄성에 의해 결정되는 고유 진동수(X-축 방향 및 Y-축 방향의 고유 진동수)를 갖는다.In the above-described embodiment, the pair of X-axis direction leaf springs 30 and 31 moves the imaging element 11 in order to move the imaging element 11 in parallel in the XY-axis plane orthogonal to the optical axis O. And the elasticity of the Y-axis direction and the Y-axis direction leaf springs 34 and 35, which are maintained at the Y-axis direction leaf springs 34 and 35, and are the elastic stress directions of the X-axis direction leaf springs 30 and 31. The imaging element 11 is moved in the X-axis direction, which is the stress direction. Therefore, the imaging device 11 includes the stage device 20, the imaging device 11 (optical low pass filters 45, 50), the planar coil CX for driving in the X-axis direction, and the planar coil for driving in the Y-axis direction. (CY)) and the pair of X-axis leaf springs 30 and 31 and the Y-axis leaf springs 34 and 35, the aforementioned electrical supply line and It has a natural frequency (the natural frequency in the X-axis direction and the Y-axis direction) determined by the elasticity of the signal line.

여기에서, 가동부(100)가 XY-축 방향으로 이동할 때의 스프링 상수를 "K₀"라고 한다. 가동부(100)의 질량을 M이라 하면, 가동부(100)의 고유 진동수는 다음과 같은 식으로 표시된다.Here, the spring constant when the movable portion 100 moves in the XY-axis direction is referred to as "K ₀ ". When the mass of the movable part 100 is M, the natural frequency of the movable part 100 is represented as follows.

(K₀/M)^1/2/2π (K ₀ / M) ^1/2 / 2π

또한, 질량 M의 가동부(100)가 스프링 상수 K₀를 갖는 탄성 부재에 의해서 수평 방향으로 구동(이동)되는 경우에 가동부(100)를 구동시키기 위한 구동력과 가동부(100)의 변위 사이의 관계를 나타내는 전달 함수는, 공지된 바와 같이 다음과 같은 식으로 표시된다.Moreover, when the movable part 100 of mass M is driven (moved) in the horizontal direction by the elastic member which has a spring constant K ₀ , the relationship between the drive force for driving the movable part 100, and the displacement of the movable part 100 is shown. The transfer function shown is represented by the following formula as is known.

1/(Ms²+K₀)1 / (Ms ² + K ₀ )

도 10은 이 전달 함수에 기초하여 X-축 방향에서의 가동부(100)의 속도를 제 어하는 속도 제어 회로의 실시예의 블록도이다. 실제 카메라 흔들림 보정장치는 2차원적으로 구동되기 때문에, 실제로는 두 쌍의 속도 제어 회로(전부 4개의 속도 제어 회로)가 필요하다. 도 10에 있어서, "V_i"는 X-축 방향 각속도 센서(201)의 출력을 적분 회로(203)에 의해 적분하여 얻은 적분값을 나타낸다. 이 적분값은 카메라 흔들림 검출 신호 전압(V_i)을 갖는 카메라 흔들림 검출 신호(흔들림 검출 신호)로 속도 제어 회로에 입력된다.10 is a block diagram of an embodiment of a speed control circuit that controls the speed of the movable portion 100 in the X-axis direction based on this transfer function. Since the actual camera shake correction device is driven two-dimensionally, two pairs of speed control circuits (all four speed control circuits) are actually required. In FIG. 10, "V _i " represents an integral value obtained by integrating the output of the X-axis direction angular velocity sensor 201 by the integrating circuit 203. This integrated value is a camera shake detection signal (shake detection signal) having a camera shake detection signal voltage (V _i) inputted to the speed control circuit.

가동부(100)의 변위를 검출하기 위한 홀 센서(X-축 방향 홀 소자(54))의 출력에 해당하는 홀 센서 출력 전압(V₀)과 카메라 흔들림 검출 신호 전압(V_i)의 전압차는 구동 코일 인가 전압(V_C)으로 출력되도록 오차 증폭기(A)에 의해서 증폭된다. 구동 코일 인가 전압(V_C)은 구동 코일(X-축 방향 구동용 평면 코일(CX))에 인가된다. 구동 코일 인가 전압(V_C)의 인가에 의해 구동 코일에서 발생한 구동력으로 가동부(100)가 구동되고, 가동부(100)의 변위는 홀 센서(X-축 방향 홀 소자(54))에서 홀 센서 출력 전압(V₀)으로 변환된다. 즉, 구동 코일 인가 전압(V_C)은 코일 전압 - 힘 변환 계수(K₁)에 의해서 구동력으로 변환되고, 이 구동력이 전달 함수 변환 수단(1/(Ms²+K₀))에 의해서 구동량으로 변환되며, 이 구동량은 변위 센서 변위 - 전압 변환 계수(K₂)에 의해 홀 센서 출력 전압(V₀)으로 변환된다.Voltage of the Hall sensor (X- axis direction of the hall element 54), hall sensor outputs a voltage corresponding to the output of (V ₀₎ and the camera shake detection signal voltage (V _i) for detecting the displacement of the moving part (100) drives the car Amplified by the error amplifier A to be output to the coil applied voltage (V _C ). The drive coil application voltage V _C is applied to the drive coil (X-axis direction planar coil CX). The movable unit 100 is driven by the driving force generated in the driving coil by the application of the driving coil applied voltage V _C , and the displacement of the movable unit 100 is output by the hall sensor (X-axis direction Hall element 54). Is converted to voltage V ₀ . That is, the driving coil applied voltage V _C is converted into driving force by the coil voltage-force conversion coefficient K ₁ , and this driving force is driven by the transfer function converting means 1 / (Ms ² + K ₀ ). This drive amount is converted into the Hall sensor output voltage V ₀ by the displacement sensor displacement-voltage conversion coefficient K ₂ .

미분 회로(K₃s)는 홀 센서 출력 전압(V₀)을 미분하여 가동부(100) 변위 속도에 비례하는 전압으로 변환시키고, 가동부(100)의 변위를 검출하기 위한 홀 센서 출력 전압(V₀)과 카메라 흔들림 검출 신호 전압(V_i)의 차이로부터 전압을 구한다. 실제로 미분 회로(K₃s)를 통하여 구한 이러한 전압의 차이(전압차)가 오차 증폭기(A)의 입력이 된다. 미분 회로(K₃s)는 가동부의 변위 속도가 과도하게 되지 않도록 작동하며 따라서 가동부의 안정된 동작을 위해 유용하다.The differential circuit K ₃ s differentiates the hall sensor output voltage V ₀ into a voltage proportional to the displacement speed of the movable part 100, and outputs the hall sensor output voltage V ₀ for detecting the displacement of the movable part 100. ) Is obtained from the difference between the camera shake detection signal voltage and V _i . In fact, such a difference (voltage difference) obtained through the differential circuit K ₃ s becomes the input of the error amplifier A. The differential circuit K ₃ s operates so that the displacement speed of the movable part does not become excessive and is therefore useful for stable operation of the movable part.

속도 제어 회로에 의한 상술한 제어로 인하여 가동부(100)는 카메라 흔들림 속도에 상응하는 속도로 전압차를 감소시키는 방향으로 구동되고, 손흔들림에 의한 상흔들림이 감소(보정)된다.Due to the above-described control by the speed control circuit, the movable unit 100 is driven in the direction of decreasing the voltage difference at a speed corresponding to the camera shake speed, and the image shake due to the hand shake is reduced (corrected).

전달 함수(G₀) 및 전달 함수(G_C)는 도 10에 도시된 속도 제어 회로를 통하여 설정될 수 있다. 전달 함수(G_O, G_C)는 이하의 두개의 수학식(수학식 1 및 수학식 2)으로 각각 나타낸다. 수학식 1의 전달 함수(G₀)는 손흔들림 보정장치(카메라 흔들림 보정장치)의 제어 동작 특성, 즉 변위 진폭(홀 센서 출력 전압)(V₀)과 카메라 흔들림 검출 신호 전압(Vi)의 비를 나타내는 전달 함수이다.The transfer function G ₀ and the transfer function G _C can be set via the speed control circuit shown in FIG. 10. The transfer functions G _O and G _C are represented by the following two equations (Equation 1 and Equation 2), respectively. The transfer function G ₀ of Equation 1 is a control operation characteristic of the hand shake compensator (camera shake compensator), that is, the ratio of the displacement amplitude (hall sensor output voltage) V ₀ to the camera shake detection signal voltage Vi. Transfer function that represents.

수학식 2의 전달 함수(G_C)는 구동 코일 인가 전압(V_C)과 카메라 흔들림 검출 신호 전압(Vi)의 비를 나타내는 전달 함수이다.The transfer function G _C of Equation 2 is a transfer function indicating the ratio of the driving coil applied voltage V _C and the camera shake detection signal voltage Vi.

상기 수학식에서 "V_C"는 구동 코일 인가 전압,In the above equation, "V _C " is a driving coil applied voltage,

"A"는 오차 증폭율,"A" is the error amplification factor,

"M"은 가동부의 질량,"M" is the mass of the moving part,

"K₁"은 코일 전압 - 힘 변환 계수,"K ₁ " is the coil voltage-force conversion factor,

"K₂"는 변위 센서 변위 - 전압 변환 계수,"K ₂ " is the displacement sensor displacement-voltage conversion coefficient,

"K₃"는 미분 회로의 시간 상수, 및"K ₃ " is the time constant of the differential circuit, and

"K_O"는 스프링 상수"K _O " is the spring constant

도 11은 피드백 제어를 하지 않고 상술한 전달 함수(1/(Ms²+K₀))에 기초하여 X-축 방향으로 가동부(100)의 속도를 제어하는 속도 제어 회로의 다른 실시예의 블록도이다. 이하의 수학식 3으로 나타낸 전달 함수(F₀)는 변위 진폭(홀 센서 출력 전압)(V₀)과 입력 신호(카메라 흔들림 검출 신호 전압)(V_i)의 비를 나타내는 전달 함수이다.11 is a block diagram of another embodiment of a speed control circuit for controlling the speed of the movable part 100 in the X-axis direction based on the transfer function 1 / (Ms ² + K ₀ ) described above without performing feedback control. . The transfer function F ₀ represented by Equation 3 below is a transfer function indicating the ratio of the displacement amplitude (hall sensor output voltage) V ₀ to the input signal (camera shake detection signal voltage) V _i .

이하에서는, 수학식 1 및 2에서 설정된 제어 회로의 제어 특성에 대하여 도 12 내지 도 18을 참조하여 설명한다.Hereinafter, control characteristics of the control circuit set in Equations 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 12 to 18.

도 12, 13a, 13b 및 14는 각각의 X-축 방향 판스프링(30, 31)의 두께 등을 조정함으로써 스프링 상수(K₀)를 조정하여 가동부(100)의 고유 진동수를 카메라 흔들림 진동수의 상한인 15㎐보다 높은 30㎐ 부근으로 설정한 때의 전달 함수(F_O, G_O, G_O 및 G_C)의 진폭 특성에 대한 보드선도이다.12, 13A, 13B and 14 adjust the spring constant K ₀ by adjusting the thickness and the like of the respective X-axis leaf springs 30 and 31 to adjust the natural frequency of the movable part 100 to the upper limit of the camera shake frequency. This is a board diagram of the amplitude characteristics of the transfer functions (F _O , G _O , G _O, and G _C ) when the frequency is set to 30 dB above 15 dB.

도 12는 전달 함수(F₀)의 진폭 특성 보드선도를 나타내고 있다. 도면에서, 종축은 변위 진폭(db)이고 횡축은 입력 주파수(㎐)이다. 입력 신호 주파수가 10㎐ 정도까지는 변위 진폭이 일정하게 유지되지만, 고유 진동수 30㎐ 부근에서는 공진 때문에 변위 진폭이 급격히 증가하고 이어서 고주파에서는 변위 진폭이 감소하는 것을 알 수 있다.12 shows an amplitude characteristic board diagram of the transfer function F ₀ . In the figure, the vertical axis is the displacement amplitude db and the horizontal axis is the input frequency kHz. It can be seen that the displacement amplitude remains constant until the input signal frequency is about 10 kHz, but the displacement amplitude rapidly increases due to resonance near the natural frequency 30 kHz, and then decreases at high frequencies.

도 13a는 전달 함수(G₀)의 진폭 특성(｜V_O/V_i｜)에 대한 보드선도이고, 도 13b는 전달 함수(G₀)의 위상 특성에 대한 보드선도이다. 13a에 도시된 보드선도에서, 종축은 변위 진폭(db)이고 횡축은 입력 주파수(㎐)이다. 13b에 도시된 보드선 도에서, 종축은 위상 지연(°)을 나타내고 횡축은 입력 주파수(㎐)를 나타낸다. 진폭 특성은, 되도록 고주파에 도달할 때까지 변위 진폭을 0 db에 유지하기 위하여 계수(K₃)를 조정하고 있다. 보드선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 카메라 흔들림 진동수의 상한(15㎐)에서 진폭 특성은 0 db에 유지되고 위상 지연은 10°정도로 유지된다.Figure 13a is a transfer function of the amplitude characteristics _{_{(G 0) (| V O}} / V i |) is a Bode diagram for a, Figure 13b is a Bode diagram of the phase characteristic of the transfer function (G _0). In the board diagram shown in 13a, the vertical axis is the displacement amplitude db and the horizontal axis is the input frequency kHz. In the board diagram shown in 13b, the vertical axis represents the phase delay (°) and the horizontal axis represents the input frequency (kHz). The amplitude characteristic is adjusting the coefficient K ₃ so as to keep the displacement amplitude at 0 db until reaching a high frequency as much as possible. As can be seen from the board diagram, at the upper limit (15 Hz) of the camera shake frequency, the amplitude characteristic is kept at 0 db and the phase delay is kept at about 10 degrees.

도 14는 전달 함수(G_C)의 진폭 특성 보드선도를 도시하고 있다. 도 14에 있어서, 입력 신호 주파수가 고유 진동수 30㎐ 부근 일때에 진폭에 현저한 감소가 발생하고 코일 인가 전압이 극히 작게 되는 것을 알 수 있다.14 shows an amplitude characteristic board diagram of the transfer function G _C. In Fig. 14, it can be seen that when the input signal frequency is around 30 Hz, a significant decrease in amplitude occurs and the coil applied voltage becomes extremely small.

도 18a는 고유 진동수 30㎐로 설정되고 미분 회로 시간 상수(K₃)를 최적 조정값보다 작게 설정한 경우의 전달 함수(F₀)의 진폭 특성(｜V_O/V_i｜)의 보드선도이고, 18b는 고유 진동수 30㎐로 설정되고 미분 회로 시간 상수(K₃)를 최적 조정값보다 작게 설정한 경우의 전달 함수(F₀)의 위상 특성의 보드선도이다. 만약 미분 회로 시간 상수(K₃)를 최적 조정값보다 작게 설정하면 제어 시스템의 공진점(100㎐ 부근)에서 진폭에 피크가 나타나고, 시스템은 공진을 일으키는 경향이 있어 바람직하지 않다.18A is a board diagram of the amplitude characteristics (| V _O / V _i |) of the transfer function F ₀ when the natural frequency is set to 30 Hz and the differential circuit time constant K ₃ is set smaller than the optimum adjustment value. , 18b is a board diagram of the phase characteristic of the transfer function F ₀ when the natural frequency is set to 30 Hz and the differential circuit time constant K ₃ is set smaller than the optimum adjustment value. If the differential circuit time constant K ₃ is set smaller than the optimum adjustment value, a peak appears in amplitude at the resonance point (near 100 Hz) of the control system, and the system tends to cause resonance, which is undesirable.

도 15, 도 16a, 도 16b 및 도 17은, 가동부(100)의 고유 진동수 6㎐ 부근으로 설정하기 위하여 예를 들면 한 쌍의 X-축 방향 판스프링(30, 31)의 두께를 조정함으로써 스프링 상수가 조정되었을 때의 각각의 전달 함수(F_O, G_O, G_O, G_C)의 진폭 특성 보드선도를 도시하고 있다.15, 16A, 16B and 17 show a spring by adjusting the thickness of a pair of X-axis leaf springs 30 and 31, for example, in order to set it near 6 Hz of natural frequency of the movable part 100. FIG. The amplitude characteristic board diagram of each transfer function (F _O , G _O , G _O , G _C ) when the constant is adjusted is shown.

도 15는 전달 함수(F₀)의 진폭 특성 보드선도를 도시하고 있다. 도 15에 도시된 보드선도에서 종축은 변위 진폭(db)을 나타내고 횡축은 입력 주파수(㎐)를 나타낸다. 입력 신호 주파수가 4㎐ 정도까지는 변위 진폭이 일정하게 유지되지만, 고유 진동수 6㎐ 부근에서 공진 때문에 변위 진폭이 급격히 증가하고 이어서 고주파에서는 변위 진폭이 감소하는 것을 알 수 있다.15 shows an amplitude characteristic board diagram of the transfer function F ₀ . In the board diagram shown in Fig. 15, the vertical axis represents the displacement amplitude db and the horizontal axis represents the input frequency kHz. It can be seen that the displacement amplitude remains constant until the input signal frequency is about 4 kHz, but the displacement amplitude rapidly increases due to resonance near the natural frequency 6 kHz, and then decreases at high frequencies.

도 16a는 전달 함수(G₀)의 진폭 특성(｜V_O/V_i｜)에 대한 보드선도이고, 16b는 전달 함수(G₀)의 위상 특성에 대한 보드선도이다. 도 16a에 도시된 보드선도에서 종축은 변위 진폭(db)을 나타내고 횡축은 입력 주파수(㎐)를 나타낸다. 도 16b에 도시된 보드선도에서 종축은 위상 지연(°)을 나타내고 횡축은 입력 주파수(㎐)를 나타낸다. 진폭 특성은, 되도록 고주파에 도달할 때까지 변위 진폭을 0 db에 유지하기 위하여 계수(K₃)를 조정하고 있다. 보드선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 카메라 흔들림 진동수의 상한(15㎐)에서 진폭 특성이 0 db에 유지되고 위상 지연이 10°정도로 유지되는 것은 도 13a 및 13b에 도시된 실시예와 같고, 도 13a 및 13b에 도시된 실시예와 도 16a 및 16b에 도시된 실시예 사이의 동작 특성에서 눈에 띄는 차이가 없는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명이 적용된 실시예에 따르면 고유 진동수가 변하더라도 동작 특성에 차이가 발생하지 않는다.Figure 16a is amplitude characteristic of the transfer function _{_{(G 0) (| V O}} / V i |) is a Bode diagram for a, 16b is a Bode diagram of the phase characteristic of the transfer function (G _0). In the board diagram shown in Fig. 16A, the vertical axis represents the displacement amplitude db and the horizontal axis represents the input frequency kHz. In the board diagram shown in FIG. 16B, the vertical axis represents phase delay (°) and the horizontal axis represents input frequency (kHz). The amplitude characteristic is adjusting the coefficient K ₃ so as to keep the displacement amplitude at 0 db until reaching a high frequency as much as possible. As can be seen from the board diagram, it is the same as the embodiment shown in Figs. 13A and 13B that the amplitude characteristic is maintained at 0 db and the phase delay is maintained at about 10 ° at the upper limit (15 Hz) of the camera shake frequency, and Fig. 13A It can be seen that there is no noticeable difference in operating characteristics between the embodiment shown in FIG. 13B and the embodiment shown in FIGS. 16A and 16B. That is, according to the embodiment to which the present invention is applied, even if the natural frequency is changed, there is no difference in operating characteristics.

도 17은 전달 함수(G_C)의 진폭 특성 보드선도를 도시하고 있다. 이 보드선 도에서는 입력 신호 주파수가 고유 진동수 6㎐ 부근일 때에 진폭에 현저한 감소가 발생하고 코일 인가 전압이 극히 낮아지는 것을 나타내고 있다.17 shows an amplitude characteristic board diagram of the transfer function G _C. This board diagram shows that a significant decrease in amplitude occurs when the input signal frequency is around 6 Hz, and the coil applied voltage is extremely low.

도 14 및 도 17에 도시된 진폭 특성 보드선도로부터, 입력 신호 주파수가 고유 진동수 부근에 존재하는 경우에 코일 인가 전압이 극히 낮게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 고유 진동수가 카메라 흔들림 진동수 범위내로 설정되면, 손흔들림에 의해 야기되는 상흔들림 보정을 위해서 구동 코일에 인가되는 전압이 평균적으로 작게 되며 전력 감소의 효과가 있다.It can be seen from the amplitude characteristic board diagrams shown in Figs. 14 and 17 that the coil applied voltage becomes extremely low when the input signal frequency is near the natural frequency. That is, when the natural frequency is set within the range of the camera shake frequency, the voltage applied to the driving coil is reduced on average to reduce the image shake caused by the hand shake, thereby reducing the power.

도 14에 도시된 실시예(고유 진동수 : 30㎐)와 도 17에 도시된 실시예(고유 진동수 : 6㎐)를 비교하면, 고유 진동수보다 훨씬 낮은 카메라 흔들림 진동수 영역에서 도 14에 도시된 실시예에서의 진폭 특성은 약 2.5 db(｜V_O/V_i｜= 1.3)이고, 도 17에 도시된 실시예에서의 진폭 특성은 약 -25 db(｜V_O/V_i｜= 0.056)인 것을 알 수 있다. 즉, 동일한 진폭의 카메라 흔들림 신호가 입력되더라도 도 17의 실시예에서는 도 14의 실시예와 비교하여 구동 코일에 1/23(0.056/1.3 = 1/23)의 전압 밖에 필요하지 않다는 것을 알 수 있다. 이것은, 만약 고유 진동수를 낮게 설정하면 스프링 상수(K₀)가 작아지므로, 스프링의 탄성 응력에 대항하여 가동부를 구동하기 위해 구동 코일에 의해서 발생되는 자력이 작아지기 때문이며(크게 할 필요가 없으므로), 따라서 카메라 흔들림 진동수의 전체 영역에서도 고유 진동수를 낮게 설정하는 것이 전력 감소에 효과가 있다. 반대로, 카메라 흔들림 진동수 영역보다 높은 고주파에 고유 진동수를 설정하면 카메라 흔들림 보정 제어에 필요한 소비 전력은 증가한다.Comparing the embodiment shown in FIG. 14 (intrinsic frequency: 30 Hz) and the embodiment shown in FIG. 17 (intrinsic frequency: 6 Hz), the embodiment shown in FIG. 14 in the camera shake frequency region much lower than the natural frequency The amplitude characteristic at is about 2.5 db (| V _O / V _i | = 1.3), and the amplitude characteristic at the embodiment shown in FIG. 17 is about -25 db (| V _O / V _i | = 0.056). Able to know. That is, even when the camera shake signal having the same amplitude is input, it can be seen that in the embodiment of FIG. 17, only a voltage of 1/23 (0.056 / 1.3 = 1/23) is required for the driving coil in comparison with the embodiment of FIG. 14. . This is because if the natural frequency is set low, the spring constant (K ₀ ) becomes small, so that the magnetic force generated by the drive coil to drive the movable part against the elastic stress of the spring becomes small (no need to be large), Therefore, setting the natural frequency low even in the entire area of the camera shake frequency is effective in reducing the power. On the contrary, when the natural frequency is set at a high frequency higher than the camera shake frequency region, power consumption required for the camera shake correction control increases.

고유 진동수를 빈번하게 발생하는 카메라 흔들림 진동수 영역 내에 설정하면, 높은 수준의 전력 감소 효과가 있다. 도 19는 실제 카메라 촬상면에서의 상흔들림의 주파수 분포에 대한 FFT(Fast Fourier Transform) 측정 결과를 나타내고 있다. 촬상면에서의 상흔들림 중, 3㎐ 정도 이하의 진동은 주로 촬영자의 신체의 흔들림에 의한 것이며, 3㎐ 정도 이상의 진동은 손흔들림에 의한 것이다. 손흔들림에 의한 진동은 개인차가 있고, 또한 사진을 촬영할 때의 촬영 자세, 카메라 본체를 유지하는 방식, 카메라 본체의 무게, 카메라 본체의 형상 등에 의해서도 차이가 있다. 그러나, 도 19에서 알 수 있는 바와 같이 15㎐ 이상의 진동의 손흔들림은 거의 존재하지 않으며, 손흔들림 진동으로서 두드러지는 것은 약 3㎐ ∼ 9㎐ 정도의 범위이다. 그러므로, 고유 진동수를 3㎐ ∼ 9㎐ 내로 설정하는 것이 전력 감소에 효과가 있다. 또한 고유 진동수를 촬영자의 신체 흔들림의 진동수 범위내에 존재하는 약 1.5㎐ 정도로 설정하는 것은, 가동부를 유지하는 탄성 부재의 스프링 상수가 지나치게 작아 광축 방향에서의 촬상 소자의 위치가 불안정하게 되기 때문에 바람직하지않다.If the natural frequency is set within a frequently occurring camera shake frequency region, there is a high level of power reduction effect. Fig. 19 shows the results of the Fast Fourier Transform (FFT) measurement on the frequency distribution of image distortion on the actual camera image pickup surface. Of the image shaking on the imaging surface, the vibration of about 3 Hz or less is mainly caused by the shaking of the body of the photographer, and the vibration of about 3 Hz or more is caused by the shaking of the hand. Vibration caused by shaking is individual, and there is a difference also in the shooting posture when taking a picture, the method of holding the camera body, the weight of the camera body, the shape of the camera body, and the like. However, as can be seen from FIG. 19, there is almost no vibration of the vibration of 15 Hz or more, and it is in the range of about 3 Hz to 9 Hz that stands out as the shaking vibration. Therefore, setting the natural frequency within 3 kHz to 9 kHz is effective for reducing the power. It is also undesirable to set the natural frequency to about 1.5 Hz present within the frequency range of the body shake of the photographer because the spring constant of the elastic member holding the movable portion is too small and the position of the imaging element in the optical axis direction becomes unstable. .

본 발명에 따른 손흔들림 보정장치는 도 1 내지 도 7 및 도 9에 도시한 스테이지 장치에 한정되는 것은 아니며, 보정 렌즈 또는 촬상 소자를 스프링 부재(스프링 부재들)에 의해 유지하고 스프링 부재의 탄성 응력 방향으로 보정 렌즈 또는 촬상 소자를 구동하는 구동 기구에 또한 적용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 촬상 소자(11)를 고정하고 촬영 광학 시스템에 배치한 보정 렌즈(보정 광학 시스템) 를 촬영 광학 시스템의 광축과 직교하는 방향으로 구동하여 손흔들림에 의해 야기되는 상흔들림을 보정하는 카메라 흔들림 보정장치에도 적용할 수 있다. The hand shake correction apparatus according to the present invention is not limited to the stage apparatus shown in Figs. 1 to 7 and 9, and holds the correcting lens or the image pickup element by the spring member (spring members) and the elastic stress of the spring member. It is also applicable to a drive mechanism for driving a correcting lens or an imaging element in the direction. For example, the present invention drives the correction lens (correction optical system) fixed to the imaging element 11 and arranged in the photographing optical system in a direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system, thereby eliminating the image blur caused by the hand shake. It can also be applied to the camera shake correction device for correction.

예시된 실시예에서 촬상 소자(11)는 코일 기판(50)에 고정되는 것으로 설명되었지만, 도 20에 도시된 바와 같이 정면에서 보아 원형상인 보정 렌즈(CL)가 원형상 장착 구멍(56)에 고정되도록, 코일 기판(50)에 원형상 장착 구멍(56)을 형성하여 촬상 소자(11)를 카메라 본체에 고정하고 렌즈(L1)와 렌즈(L2) 사이(또는 렌즈(L2)와 렌즈(L3) 사이)에 배치할 수 있다. 이 구성에서, 상 이동(상 회전)은 기준 평면에서 보정 렌즈(CL)를 이동함으로써 보정될 수 있다. 게다가, 보정 렌즈(CL)를 사용하는 상 이동 보정장치는 촬상 소자(11)를 구비하지 않는 은염 필름 카메라에 적용될 수 있다. Although the imaging element 11 is described as being fixed to the coil substrate 50 in the illustrated embodiment, the correction lens CL, which is circular from the front, is fixed to the circular mounting hole 56 as shown in FIG. 20. In such a manner, a circular mounting hole 56 is formed in the coil substrate 50 to fix the imaging element 11 to the camera body, and between the lens L1 and the lens L2 (or the lens L2 and the lens L3). Can be placed in between). In this configuration, the image movement (image rotation) can be corrected by moving the correction lens CL in the reference plane. In addition, the image shift correction apparatus using the correction lens CL can be applied to a silver salt film camera not having the imaging element 11.

앞서 설명된 본 발명의 실시예에서 다양한 변경이 가능하며, 이러한 변경도 본 발명의 사상 및 범위에 속하는 것이다. 본 명세서에서 설명된 내용은 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Various modifications are possible in the embodiments of the present invention described above, and such changes are also within the spirit and scope of the present invention. The content described herein is illustrative and does not limit the scope of the invention.

본 발명에 의하면, 가동부의 고유 진동수가 카메라 흔들림의 진동수 범위로 설정되므로 손흔들림 보정장치의 소비 전력이 감소한다.According to the present invention, since the natural frequency of the movable portion is set to the frequency range of the camera shake, the power consumption of the shake correction device is reduced.

또한, 가동부를 유지하는 탄성 부재의 스프링 상수를 작게 설정할 수 있기 때문에 가동부를 구동하기 위한 구동력이 감소하고, 가동부를 구동하는 구동 수단의 소비 전력이 작으므로 만약 전력 공급원으로 배터리가 사용된다면 배터리를 교환하기 전에 배터리를 오랜 시간 동안 사용할 수 있다.In addition, since the spring constant of the elastic member holding the movable part can be set small, the driving force for driving the movable part is reduced, and the power consumption of the driving means for driving the movable part is small, so if the battery is used as a power supply, the battery is replaced. The battery can be used for a long time before doing so.

Claims

Image stabilization device,

A movable portion to which the optical element is mounted;

A support member for holding the movable portion to freely move the movable portion in a direction perpendicular to the optical axis; And

A driving system for driving the movable part in a direction orthogonal to the optical axis,

The intrinsic frequency of the movable portion resulting from the movable portion and the support member is set within the frequency range of the device with the shake correction device caused by the shake.

The hand shake correction device according to claim 1, further comprising a closed-loop control system for driving the drive system based on the hand shake detection signal.

The method of claim 1, wherein the support member includes at least one elastic member for holding the movable portion to move freely in the direction orthogonal to the optical axis,

And the drive system drives the movable part in the direction of the elastic stress of the elastic member.

2. The support member of claim 1, wherein the support member includes one or more elastic members that hold the movable portion in an initial position while allowing the movable portion to move freely in a direction orthogonal to the optical axis,

The optical element comprises an imaging element,

One or more elastically deformable signal lines and elastically deformable electricity supply lines are connected to the imaging device from the outside of the movable portion,

And said natural frequency of said movable portion is derived from said movable portion, said support member and said at least one elastically deformable signal line and elastically deformable electricity supply line.

The device of claim 1, wherein the natural frequency of the movable portion is set by adjusting a spring constant of the elastic member.

The hand shake correction apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency of the movable part is set to 15 Hz or less.

The device of claim 1, wherein the natural frequency of the movable portion is set in a range of 3 Hz to 9 Hz.

2. The pair of Y-axis as claimed in claim 1, wherein the support member extends in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction in a free state. Hand shake correction device comprising a directional leaf spring.

2. The drive system according to claim 1, wherein the drive system comprises a plane coil for X-axis drive and a plane coil for Y-axis drive, which are mounted on the coil substrate so as to be respectively located in the magnetic fields of two stator magnets. Image stabilization device.

The device of claim 1, wherein the device having the shake correction device comprises a camera.

10. The apparatus of claim 9, wherein the optical element is mounted to the coil substrate,

And said optical element comprises one of a correction optical system and an imaging device.

Camera shake correction device,

A movable portion for supporting an optical element of the photographing optical system of the camera; And

And a drive system for driving the movable portion in a direction orthogonal to the optical axis to eliminate camera shake caused by hand shaking,

And the movable portion is freely movable in a direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system, and the natural frequency of the movable portion is set within a frequency range of the camera shake.

The device of claim 12, wherein the optical element comprises one of an imaging element and a lens element.