TW201331697A - 透鏡驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的問題在於提供一種能夠進行高精度的影像抖動修正透鏡驅動裝置。為了解決此問題，本發明提供一種透鏡驅動裝置，其具備：基座2；可動部件10，其被配置於基座2上並在與光軸C垂直的平面內移動；第一驅動機構11，其使可動部件10在與光軸C垂直的方向對應於影像抖動而移動；透鏡框16，其被安裝於可動部件10上並在光軸C的方向移動；以及第二驅動機構19，其使透鏡框16在光軸C的方向移動；其中，前述第二驅動機構，具有已被固定於可動部件10上之第一磁鐵22a和已被固定於透鏡框16上之第一線圈22b；並且，具備霍爾元件27，其在光軸C的方向被配置成與第一磁鐵22a對向，用以檢測第一磁鐵22a之磁場變化。

Description

透鏡驅動裝置

本發明關於一種透鏡驅動裝置，其使攝像光學系統在與光軸垂直的方向移動來修正影像抖動。

以往，作為此種領域之技術，有日本特開2007-41419號公報。該手抖動修正機構，具備：用於固定攝像裝置之本體部的固定件、用於保持透鏡筒的可動件、用於對可動件提供擺動力的致動器、以及用於檢測可動件之位置的位置檢測機構。該手抖動修正機構，為了顯示可動件的位置，在與透鏡筒之光軸垂直的平面內，設有相互垂直的第一基準軸和第二基準軸。

可動件，在以第一基準軸為中心作擺動的同時，又以第二基準軸為中心作擺動。為了檢測基於這兩種擺動而導致的可動件之位置，位置檢測機構，具有用於檢測相對於第一基準軸的可動件之位置的第一位置感測器、以及用於檢測相對於第二基準軸的可動件之位置的第二位置感測器。基於藉由第一以及第二位置感測器所檢測到的可動件之位置，產生控制信號並輸出到致動器。藉此，保持於可 動件上之透鏡筒發生移動，所以能夠抑制被成像於攝像元件面上之影像的模糊。

[專利文獻1]日本特開2007-41419號公報

然而，在專利文獻1中所記載的可動件，因為在以第一基準軸為中心擺動的同時，還以第二基準軸為中心擺動，所以第一位置感測器在檢測相對於第一基準軸的可動件之位置時，有時還會檢測到本來不是檢測對象的相對於第二基準軸的可動件之位置。其結果，第一位置感測器有時會輸出包含檢測了不是檢測對象的信號亦即相對於第二基準軸的可動件之位置的信號而成的輸出信號。因此，當修正因手抖動等引起之影像的模糊時，基於該輸出信號進行修正時，會有修正精度低這樣的問題。

於是，本發明之目的在於提供一種透鏡驅動裝置，其能夠進行高精度的影像抖動修正。

為了解決上述問題，本發明的透鏡驅動裝置，具備：基座；可動部件，其被配置於基座上並在與光軸垂直的平面內移動；第一驅動機構，其使可動部件在與光軸垂直的方向對應於影像抖動而移動；透鏡框，其被安裝於可動部件上並在光軸的方向移動；以及第二驅動機構，其使透鏡 框在光軸的方向移動；其中，第二驅動機構，具有已被固定於可動部件上之第一磁鐵和已被固定於透鏡框上之第一線圈；並且，具備霍爾元件，其在光軸的方向被配置成與第一磁鐵對向，用以檢測第一磁鐵之磁場變化。

根據上述透鏡驅動裝置，因為可動部件在與光軸垂直的平面內移動，所以被固定於可動部件上的第一磁鐵，也在與光軸垂直的平面內移動。還有，霍爾元件，在光軸的方向，被配置成與第一磁鐵對向。根據此種結構，即使可動部件在與光軸垂直的平面內移動，霍爾元件與第一磁鐵之間隔也可以維持在一定的距離，所以，霍爾元件所檢測的磁場變化，係因可動部件在與光軸垂直的平面內之位置變化而引起的磁場變化，並不包括因可動部件在光軸方向之位置變化而引起的磁場變化。因此，霍爾元件只檢測因可動部件在與光軸垂直的平面內之位置變化而引起的磁場變化，所以能夠進行高精度的影像抖動修正。而且，用於驅動透鏡框的磁鐵和用於檢測可動部件之位置變化的磁鐵可實現共有化，因此能夠減少裝置的零件的數量，可實現裝置的小型化。

另外，第一驅動機構，較佳為具有：第二磁鐵，其被固定於可動部件上；以及第二線圈，其在光軸的方向與第二磁鐵對向，並被固定於基座上。

如上所述，第一磁鐵與第二磁鐵，被固定於可動部件上。因此，即使可動部件在與光軸垂直的平面內移動，也能夠維持第二磁鐵相對於第一磁鐵之相對位置。也就是說，即使第一磁鐵的磁場受到第二磁鐵的磁場之干擾，總合的磁場狀態始終維持在一定的狀態。因此，霍爾元件只檢測因可動部件在與光軸垂直的平面內之位置變化而引起的磁場變化，所以當藉由霍爾元件檢測可動部件之位置時，可以排除第一驅動機構的影響。

還有，至少兩個霍爾元件中的每一個，較佳是在光軸的方向，被配置成與第一磁鐵對向，並且在與光軸垂直的平面內，以90度之相位角，被配置於光軸之周圍。根據此種結構，能夠基於直角坐標系對可動部件之位置進行高精度的影像抖動修正控制。

根據本發明，能夠進行高精度的影像抖動修正。

1‧‧‧透鏡驅動裝置

2‧‧‧基部

3‧‧‧手抖動修正機構

4‧‧‧焦點調整機構

5‧‧‧蓋部件

6‧‧‧撓性印刷電路板

7‧‧‧銷

8‧‧‧支撐機構

10‧‧‧可動部件

11‧‧‧第一驅動機構

12a‧‧‧第二磁鐵

12b‧‧‧第二線圈

15‧‧‧限制機構

16‧‧‧透鏡框

17、18‧‧‧板簧

19‧‧‧第二驅動機構

21‧‧‧固定框

22a‧‧‧第一磁鐵

22b‧‧‧第一線圈

27‧‧‧霍爾元件

30‧‧‧手抖動修正裝置

C‧‧‧光軸

第1圖係表示關於本發明的透鏡驅動裝置之實施方式之分解斜視圖。

第2圖係第1圖中所示之透鏡驅動裝置之俯視圖。

第3圖係第2圖中所示之沿III-III線之透鏡驅動裝置之截面圖。

第4圖係第1圖中所示之可動部件之斜視圖。

第5圖係第1圖中所示之可動部件之俯視圖。

第6圖係第1圖中所示之可動部件之仰視圖。

以下，參照附圖對關於本發明的透鏡驅動裝置之較佳實施方式進行詳細說明。

如第1圖所示，修正手抖動並用於數位相機中的透鏡驅動裝置1，係具備：基座2，其呈箱體形狀並收容手抖動修正機構3和焦點調整機構置4；手抖動修正機構3，其藉由使焦點調整機構4在與光軸C垂直的平面內移動來修正手抖動；焦點調整機構4，其具有透鏡(未圖示)並且使透鏡沿著光軸C的方向移動；蓋部件5，其用於封閉基座2；以及撓性印刷電路板6，其用於確保透鏡驅動裝置1與外部電路之間之電連接。透鏡驅動裝置1被配置於攝像元件也就是CCD(電荷耦合元件，Charge Coupled Device)影像感測器或CMOS(互補金氧半導體，Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像感測器(未圖示)的前方而被利用。

手抖動修正裝置30係由上述基座2與手抖動修正機構3所構成，手抖動修正係為了修正影像抖動的影像抖動修正的一種方式。

基座2係具有以光軸C為中心之矩形開口部2a的長方體箱狀之部件。基座2的內部，設有與光軸C垂直延伸的支撐面2b。支撐面2b設有凹部2c與孔部2g，孔部2g 被形成於以光軸C為中心之圓形開口部2d和一個角部2h之間(參照第3圖)。

手抖動修正機構3，藉由使安裝於可動部件10上之焦點調整機構4在與光軸C垂直的平面內移動來修正手抖動。手抖動修正機構3，具備：支撐機構8，其呈球狀並用於支撐具有框狀之可動部件10；可動部件10，其上安裝有焦點調整機構4；第一驅動機構11，其沿著與光軸C垂直的方向驅動可動部件10；以及限制機構15，其在基座2內限制可動部件10的移動。

支撐機構8，其用於在與光軸C垂直的平面內可移動地支撐可動部件10，是由3個支撐部9所構成。每個支撐部9，具備：金屬製之球狀體9a，其支撐可動部件10；以及一對滑板9b，其將球狀體9a夾在其中以減少球狀體9a之滾動阻力。

用於使焦點調整機構4沿著與光軸C垂直的方向移動的可動部件10，在被支撐機構8支撐之狀態下，被收容於基座2之內部。可動部件10係長方體狀之部件，其具有以光軸C為中心之圓形開口部10a。可動部件10具有與基座2的支撐面2b對向之底面10c。

如第4圖所示，在可動部件10的底面10c，設有用於固定一側之滑板9b的凹部10d。為了固定另一側之滑板9b，在基座2上，於與凹部10d相對應之位置，形成有凹部 2c。在凹部2c與凹部10d之間，配置有球狀體9a。凹部2c和10d之內徑，被形成為比球狀體9a之外徑大。因此，球狀體9a可在凹部2c之範圍內轉動。而且，支撐部9只要將可動部件10可移動地支撐在平面內即可。

第一驅動機構11，其用於沿著與光軸C垂直的方向驅動可動部件10，具備三個致動器12、13、14。如第6圖所示，在對角線L1上配置有致動器12和後述的槽10b。致動器12和槽10b對向設置在光軸C之兩側。該致動器12將具有沿著對角線L1之方向分力的驅動力F1施加給可動部件10。

另外，在與對角線L1垂直的另一對角線L2上，配置有致動器13、14。致動器13、14對向設置在光軸C之兩側。致動器13、14將具有沿著對角線L2之方向分力的驅動力F2施加給可動部件10。

致動器12、13、14分別具有相同之結構。在此，以致動器12之結構為例進行說明。如第1圖以及第3圖所示，致動器12具備：第二磁鐵12a，其係兩極磁化之板狀磁鐵；以及第二線圈12b，其與第二磁鐵12a協同工作而使可動部件10移動。第二磁鐵12a被配置於可動部件10之底面10c的凹部10r內。線圈12b，以使繞線之中心軸與光軸C相互平行的方式而被配置於已形成在基座2之支撐面2b的凹部2p內。磁鐵12a，在光軸C的方向，被配置成與線 圈12b對向。

致動器12被配置於一對磁軛板12c和12d之間，該一對磁軛板12c和12d的其中一個被設置在磁鐵12a側而另一個被設置在線圈12b側。根據此種配置，可以確保磁鐵12a以及線圈12b之磁路。而且，因為在磁鐵12a和磁軛板12d之間具有磁引力之作用，所以即使在線圈12b沒有通電之狀態下，可動部件10也可被維持在一固定的位置。

如第3圖所示，用於限制可動部件10之移動的限制機構15，是由已被固定於基座2上的銷7以及已被設在可動部件10上的槽10b所構成。

銷7係沿著光軸C的方向延伸的圓柱狀部件。銷7的底端被插入且固定於已被形成於基座2的孔部2g內。

如第6圖所示，已被形成於可動部件10的槽10b，係沿著可動部件10上之對角線L1而延伸的長槽。槽10b，在底面10c上，被形成於與插入了銷7的孔部2g之位置對應的位置。由於形成在如此位置，銷7可插入槽10b內。槽10b在與長度方向垂直的方向上之寬度，被設定為銷7相對於槽10b的側面而能夠滑動之寬度。截面呈矩形狀之槽10b，具有一對互相面對面的側壁。

銷7被插入可動部件10的槽10b內，槽10b沿著對角線L1延伸。因此，可動部件10能夠被朝向沿著槽10b延伸的方向設定的直線移動軌跡T1的方向引導而進行直線 移動，並且能夠沿著以被配置於直線移動軌跡T1上的銷7為旋轉中心RC的旋轉移動軌跡T2而旋轉。也就是說，可動部件10的位置相當於利用基於一個極徑和一個極角之極坐標系表示的坐標。根據該直線移動和旋轉之組合，能夠將光軸C的位置高精度地移動到所期望的位置。

光軸C可移動的範圍S，根據可直線移動之距離和可旋轉之角度來確定。可動部件10的可直線移動之距離，根據槽10b的長度方向之長度來確定。另外，可動部件10的可旋轉之角度，根據在可動部件10的外緣被切除之切口部10y、10z以及在基座2上具有沿著槽10b的長度方向的面的抵接部2y、2z之間之距離來確定。也可以根據凹部2c或凹部10d內的球狀體9a之距離來確定。

如第1圖所示，已被安裝於可動部件10上的焦點調整機構4，具備：保持透鏡(未圖示)的透鏡框16；向光軸C的方向對透鏡框16施加力(賦能)的板簧17、18；向光軸C的方向驅動透鏡框16的第二驅動機構19；以及加強板簧17與可動部件10之固定狀態的固定框21。

透鏡框16，其用於保持具有單一透鏡或多個透鏡之透鏡組(未圖示)，係具有嵌入透鏡之孔16a的圓筒狀之部件。光軸C係被配置於透鏡框16上之透鏡的光軸。透鏡框16在光軸C的方向被一對板簧17和板簧18所夾持。

板簧17，係矩形薄板狀之部件，其具有以光軸C 為中心之圓形開口部17a。板簧17被配置於固定框21和透鏡框16之間。板簧17之外周被固定於可動部件10上，板簧17之內周被固定於透鏡框16上。板簧17之外周和內周之間，藉由具有彈性之臂部17b而被連接在一起。藉由該臂部17b，使板簧17在光軸C的方向具有彈性。

板簧18，係矩形薄板狀之部件，其具有以光軸C為中心之圓形開口部18a。板簧18被配置於透鏡框16和可動部件10之間。板簧18之外周被固定於可動部件10上，板簧18之內周被固定於透鏡框16上。板簧18之外周和內周之間，藉由具有彈性之臂部18b而被連接在一起。藉由該臂部18b，使板簧18在光軸C的方向具有彈性。

沿著光軸C的方向驅動透鏡框16的第二驅動機構19，具備四個致動器22。每一個致動器22，在與光軸C垂直的平面內，被配置成相互地具有90度之相位差。

分別具有相同結構之致動器22，具備：第一磁鐵22a，其係兩極磁化之板狀磁鐵；以及第一線圈22b，其與第一磁鐵22a協同工作使透鏡框16移動。而且，磁鐵22a也可以是兩極以上磁化之磁鐵。

四個磁鐵22a，其朝向透鏡框16側之磁鐵22a的面22c，以與光軸C為中心的假想圓D的切線L3之方向相一致的方式，被固定於可動部件10的豎起片10s上(參照第5圖)。線圈22b，以繞線之中心軸與光軸C垂直的方式，被 配置於透鏡框16上。另外，線圈22b，在透鏡框16之外周面上，在與光軸C垂直的方向，被黏接固定於與磁鐵22a對向之位置。如此之磁鐵22a和線圈22b的配置，被稱為可動線圈式。

在致動器22中，固定有線圈22b之透鏡框16，相對於磁鐵22a，沿著光軸C的方向移動，但不會相對於磁鐵22a而沿著與光軸C垂直的方向移動。因此，可以維持線圈22b和磁鐵22a在與光軸C垂直的方向上之間隔，所以能夠容易地控制透鏡框16在光軸C的方向上的位置。

用於加強板簧17與可動部件10之固定狀態的固定框21，係具有開口部21a的板狀部件。該固定框21被固定於可動部件10之豎起片10s的頂面。

蓋部件5，被固定於基座2之開口側的周緣部2f，係一板狀部件，其具有以光軸C為中心之圓形開口部5a。蓋部件5上，配置有兩個磁場檢測元件亦即霍爾元件27。

霍爾元件27，檢測已被配置於可動部件10上之磁鐵22a的磁場強度，並輸出對應於磁場強度之電壓。當可動部件10在與光軸C垂直的平面內移動時，因為通過霍爾元件27之磁場強度發生變化，所以輸出的電壓發生變化。基於該電壓變化，求出可動部件10在平面內的位置。

霍爾元件27，係檢測可動部件10的移動的基準，因此需要被配置成相對於攝像元件(未圖示)係位在固定的 位置。如第3圖所示，霍爾元件27，在光軸C的方向與磁鐵22a對向而被固定於已被固定在基座2上之蓋部件5的孔部5b內。根據此種結構，因為霍爾元件27的位置不會隨著可動部件10之移動而發生變化，所以可將霍爾元件27配置成使其相對於攝像元件(未圖示)係位在固定的位置。另外，因為霍爾元件27被配置於靠近磁鐵22a的位置，所以能夠高精度地檢測磁鐵22a的磁場變化。

霍爾元件27，在與光軸C垂直的平面內，以90度之相位角，被配置於光軸C之周圍(參照第2圖)。因此，能夠檢測在與光軸C垂直的平面內的可動部件10的位置，還能夠基源直角坐標系來控制可動部件10的位置。

用於確保透鏡驅動裝置1和外部電路之電連接的電路板亦即撓性印刷電路板6，與霍爾元件27相連接。從霍爾元件27輸出的電壓信號，經由撓性印刷電路板6而被輸出到外部電路。

接下來，對手抖動修正機構3之動作進行說明。如果利用組裝有透鏡驅動裝置1之機器(例如相機)進行攝影時發生了手抖動，則光軸C的位置有時會發生變化。在此種情況，陀螺感測器(gyro sensor)等檢測手抖動之感測器檢測手抖動，控制裝置(未圖示)將控制信號輸出給致動器12、13、14之線圈12b、12b、12b，該控制信號用於驅動手抖動修正機構3以便將攝像元件上之光軸C的位置維持在規定 的位置。

在此種情況，如第6圖所示，當致動器12接收到控制信號時，產生驅動力F1並使可動部件10沿著直線移動軌跡T1的方向作直線移動。當致動器13、14接收到控制信號時，產生驅動力F2並使可動部件10沿著旋轉移動軌跡T2的方向旋轉。藉由該直線移動和旋轉，光軸C的位置被移動到規定的位置。此時，可動部件10，其移動被限制機構15所限制，並具有由一個直線移動的自由度和一個旋轉的自由度組合的兩個自由度。因此，可動部件10能夠將光軸C的位置移動至範圍S內之期望的位置。藉由該移動，攝像元件(比如CMOS)上之光軸C的位置被維持在規定的位置，並修正手抖動。

在具有此種結構之透鏡驅動裝置1中，磁鐵22a不會沿著光軸C的方向移動，因此即使可動部件10在與光軸C垂直的平面內移動，霍爾元件27和磁鐵22a在與光軸方向上之間隔也被維持在一定之距離。因此，霍爾元件27只檢測到因在與光軸C垂直的平面內的可動部件10之位置變化而引起的磁場強度之變化，所以能夠進行高精度之手抖動修正。

另外，根據透鏡驅動裝置1，用於驅動透鏡框16的磁鐵和用於檢測可動部件10之位置的磁鐵，可以實現共有化。因此，能夠減少裝置的零件數量，可實現裝置的小 型化。

另外，根據透鏡驅動裝置1，即使可動部件10在與光軸C垂直的平面內移動，也可維持相對於第一驅動機構11中之第二磁鐵12a，第二驅動機構19中之第一磁鐵22a的相對位置，藉此，可維持受到第二磁鐵12a之磁場干擾的第一磁鐵22a的磁場之狀態。因此，霍爾元件27只檢測到因在與光軸C垂直的平面內的可動部件10之位置變化而引起的磁場變化，所以能夠進行高精度之手抖動修正。

還有，根據透鏡驅動裝置1，線圈22b被配置成與磁鐵22a對向。因此，即使可動部件10沿著與光軸C垂直的方向移動，磁鐵22a和線圈22b之間的間隔也可維持在一定之距離。藉此，能夠容易地控制可動部件10在與光軸C垂直的平面內之位置。

本發明不受上述之實施方式的限制。

而且，第二驅動機構19中，第一線圈22b以繞線之中心軸與光軸C垂直的方式被設置在透鏡框16上，然而第一線圈22b也能以繞線之中心軸沿著光軸C的方式被卷繞在透鏡框16之外周上。

焦點調整機構4的透鏡框16，具有用於調整焦距之焦點調整用透鏡，然而也可以具有用於調整視角之變焦透鏡。

1‧‧‧透鏡驅動裝置

2‧‧‧基部

3‧‧‧手抖動修正機構

4‧‧‧焦點調整機構

5‧‧‧蓋部件

6‧‧‧撓性印刷電路板

7‧‧‧銷

8‧‧‧支撐機構

10‧‧‧可動部件

11‧‧‧第一驅動機構

12a‧‧‧第二磁鐵

12b‧‧‧第二線圈

15‧‧‧限制機構

16‧‧‧透鏡框

17、18‧‧‧板簧

19‧‧‧第二驅動機構

21‧‧‧固定框

22a‧‧‧第一磁鐵

22b‧‧‧第一線圈

27‧‧‧霍爾元件

30‧‧‧手抖動修正裝置

C‧‧‧光軸

Claims (3)

1. 一種透鏡驅動裝置，其特徵在於：具備：基座；可動部件，其被配置於前述基座上並在與光軸垂直的平面內移動；第一驅動機構，其使前述可動部件在與前述光軸垂直的方向對應於影像抖動而移動；透鏡框，其被安裝於前述可動部件上並在前述光軸的方向移動；以及第二驅動機構，其使前述透鏡框在前述光軸的方向移動；其中，前述第二驅動機構，具有已被固定於前述可動部件上之第一磁鐵和已被固定於前述透鏡框上之第一線圈；並且，具備霍爾元件，其在前述光軸的方向被配置成與前述第一磁鐵對向，用以檢測前述第一磁鐵之磁場變化。
2. 如請求項1所述之透鏡驅動裝置，其中，前述第一驅動機構具有：第二磁鐵，其被固定於前述可動部件上；以及第二線圈，其在前述光軸的方向與前述第二磁鐵對向，並被固定於前述基座上。
3. 如請求項1或2所述之透鏡驅動裝置，其中，至少兩個 前述霍爾元件中的每一個，在前述光軸的方向，被配置成與前述第一磁鐵對向，並且在與前述光軸垂直的平面內，以90度之相位角，被配置於前述光軸之周圍。