TWI529473B - 照相機驅動裝置 - Google Patents

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TWI529473B
TWI529473B TW100123870A TW100123870A TWI529473B TW I529473 B TWI529473 B TW I529473B TW 100123870 A TW100123870 A TW 100123870A TW 100123870 A TW100123870 A TW 100123870A TW I529473 B TWI529473 B TW I529473B
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瀧澤輝之
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松下電器（美國）知識產權公司
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Description

照相機驅動裝置 發明領域
本發明係關於一種可以使包含拍攝元件之照相機部在水平搖攝(偏搖)方向及上下搖攝(縱搖)方向傾斜，而且在以鏡頭的光軸為中心旋轉(滾轉)之照相機驅動裝置。
發明背景
近年來市售的視訊照相機或數位照相機之大多數中，都設有補正根據手震造成之拍攝畫像的影像振動之手震補正裝置。該手震補正裝置係為使鏡頭、鏡頭鏡筒、反射鏡或是拍攝元件等對於照相機的光軸傾斜，或者，使其在與光軸垂直交叉的平面2次元性移動。
例如，專利文獻1，其係揭示具有以1點彈性支撐鏡頭鏡筒，並且使鏡頭鏡筒對於光軸傾斜的構造之振動補正機構。專利文獻2，其係揭示以樞軸構成支撐鏡面，並且使其對於光軸傾斜之手震補正裝置。又專利文獻3，其係揭示以3點支撐球狀的鏡頭鏡筒，並且使其順著光軸移動的同時使其傾斜之拍攝鏡頭單元。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2006-53358號公報
專利文獻2：日本特開11-220651號公報
專利文獻3：日本特開2008-58391號公報
發明概要
一般而言，可以說人在靜止時進行拍攝的情況所產生的手震角度為±0.3度左右，又其產生頻率成分為20~30Hz左右。又可以說手震補正控制係必須在10Hz左右的頻率帶域進行。
如此一來，在拍攝者為靜止狀態下進行視訊照相機或是數位照相機的拍攝之情況，手震角度為比較小，又用以控制的頻率也比較低。為此，補正根據靜止時的手震造成之拍攝畫像的影像振動之習知照相機驅動裝置，其係無論是使構成照相機驅動裝置之各部(鏡頭、鏡頭鏡筒、反射鏡、拍攝元件等)對於鏡頭的光軸傾斜之傾斜角度、或是使其在與光軸垂直交叉的平面2次元性直線移動之移動量為微少，都可以實現良好的手震補正。
然而，針對拍攝者一邊行走一邊進行動畫或靜止畫的拍攝之步行拍攝，產生的畫像振動(以下，有稱為步行振動的情況。在步行振動中也包含手震。)之角度係例如為±10度以上，為了補正步行振動，可以說必須在50Hz左右的頻率帶域進行控制。
如此一來，在畫像的振動角度變大，並且以更高頻率進行控制的情況，於習知的照相機驅動裝置中，對於支撐構成要素的支撐系列及驅動構成要素的驅動系列之構成會造成課題。
例如，專利文獻1的裝置，雖然適合使鏡頭鏡筒以微小角度傾斜，但是在以超過±10度之大角度使鏡頭鏡筒傾斜的情況，認為支撐的彈性體會變形到塑性範圍。又當使其傾斜的角度變大時，根據彈性體的彈簧常數造成之負荷會變得非常大，使根據彈性體之固有振動的振幅增大係數(Q值)也會增大。其結果為使補正控制的位相特性或增益特性惡化，認為在上述的頻率帶域進行補正控制為困難的。
專利文獻2的裝置，其係為了補正畫像振動，使反射鏡驅動。然而，在視訊照相機或數位照相機為具備廣角鏡頭系列的情況下，若是在光學系列設置反射鏡，反射鏡係在光學系列中成為很大的構成要素。為此，在期望反射鏡為小型化之視訊照相機或數位照相機中很難說是適當的解決手段。又由於利用磁性吸引力樞軸支撐鏡面，由於振動或衝擊等，有使鏡面脫落的可能性。
專利文獻3之鏡頭單元，由於具備球狀的鏡頭支座，可以利用大角度使鏡頭支座傾斜。但是因為鏡頭支座、及設置在其外側之支座所接觸的部份之旋轉半徑為大，使對於可動單元的摩擦負荷增大，而使動作移動距離變大。其結果為當傾斜角度變大時，使接觸摩擦負荷的變動增大，認為進行正確的控制為困難的。又當無法正確控制鏡頭支座及設置在外側的支座之間隔時，要正確控制鏡頭支座的傾斜角度為困難的。根據此等零件的加工精確度，產生機械性的槽溝，對於可動單元之頻率應答特性有造成障礙的可能性。
又在專利文獻1至3的裝置，都不具備使鏡頭等構成要素以照相機部的光軸為中心旋轉之構造。
本發明，其係解決這樣的習知技術之課題的至少1個，以提供一種使照相機部可以在3軸方向旋轉之照相機驅動裝置為目的。又以提供一種至少可以在2方向旋轉之光元件驅動裝置為目的。
本發明之照相機驅動裝置，其係具備：照相機部，包含有：具有拍攝面的拍攝元件、具有光軸並且於前述面形成被照體像的鏡頭、及支撐前述鏡頭的鏡頭鏡筒；可動單元，具有至少1個吸附用磁石，並且內藏前述照相機部之可動單元，而且在外形具有第1凸狀部份球面；固定單元，具有至少1個磁性體、及鬆動嵌合前述可動單元的至少一部份之凹部，利用前述至少1個吸附用磁石之對於前述至少1個前述磁性體的磁性吸引力，使前述可動單元的前述第1凸狀部份球面與前述凹部形成點或線接觸，而使前述可動單元以前述第1凸狀部份球面的球心為中心自由旋轉；水平搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述照相機部朝向水平搖攝方向傾斜；上下搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述照相機部朝向與前述水平搖攝方向垂直交叉的上下搖攝方向傾斜；滾轉驅動部，對於前述固定單元使前述照相機部朝向以前述鏡頭的前述光軸為中心旋轉的滾轉方向旋轉；及檢測器，檢測前述照相機部相對於前述固定單元之朝向前述水平搖攝及上下搖攝方向的傾斜角度、及在前述 滾轉方向旋轉之前述照相機部的旋轉角度。
在某一良好實施形態中，前述固定單元係具有位於前述凹部內之至少3個第2凸狀部份球面，使前述第2凸狀部份球面與前述可動單元的第1凸狀部份球面形成點接觸。
在某一良好實施形態中，前述固定單元係具有構成前述凹部的內側面之凹狀圓錐面，使前述圓錐面與前述可動單元的前述第1凸狀部份球面形成線接觸。
在某一良好實施形態中，照相機驅動裝置係進一步具備脫落防止構件，該脫落防止構件係設置在固定單元，並且具有限制前述可動單元的移動之限制面的脫落防止構件，以使前述可動單元不會從前述固定單元脫落者，且前述限制面係具備有與前述第1凸狀部份球面的球心一致之中心的凹狀部份球面。
在某一良好實施形態中，前述水平搖攝驅動部包含：在前述可動單元中，相對於前述光軸對稱配置之1對水平搖攝驅動磁石；以與前述1對水平搖攝驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對水平搖攝磁軛；及各自捲繞在前述1對水平搖攝磁軛之1對水平搖攝驅動線圈，而前述上下搖攝驅動部包含：在前述可動單元中，相對於前述光軸對稱配置之1對上下搖攝驅動磁石；以與前述1對上下搖攝驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對上下搖攝磁軛；及各自捲繞在前述1對上下搖攝磁軛之1對上下搖攝驅動線圈。
在某一良好實施形態中，前述滾轉驅動部包含：在 與前述光軸垂直的平面上、且對於連結前述1對水平搖攝驅動磁石的直線及連結前述1對上下搖攝驅動磁石的直線形成45度的角度並通過前述光軸的直線上，配置在前述可動單元之1對滾轉驅動磁石；以與前述滾轉驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對滾轉磁軛；及各自捲繞在前述1對滾轉磁軛之1對滾轉驅動線圈。
在某一良好實施形態中，前述滾轉驅動部包含：各自捲繞在前述1對前述水平搖攝磁軛及前述1對上下搖攝磁軛之4個滾轉驅動線圈，且將前述1對水平搖攝驅動磁石及前述1對上下搖攝驅動磁石作為滾轉驅動磁石使用。
在某一良好實施形態中，前述磁性體係為前述1對水平搖攝磁軛、前述1對上下搖攝磁軛及前述1對滾轉磁軛。
在某一良好實施形態中，前述至少1個磁性體係為前述1對水平搖攝磁軛及前述1對上下搖攝磁軛。
在某一良好實施形態中，前述至少1個吸附用磁石係為前述1對水平搖攝驅動磁石、前述1對上下搖攝驅動磁石及前述1對滾轉驅動磁石。
在某一良好實施形態中，前述吸附用磁石係為前述1對水平搖攝驅動磁石及前述1對上下搖攝驅動磁石。
在某一良好實施形態中，與前述1對水平搖攝驅動線圈及前述1對上下搖攝驅動線圈的各個捲繞中心軸垂直並且通過前述第1凸狀部份球面的球心及各個驅動線圈之直線，對於垂直於前述光軸並且通過前述第1凸狀部份球面的球心之水平面，形成45度以下的傾斜角度A；且前述1對水 平搖攝驅動磁石及前述1對上下搖攝驅動磁石係以與前述1對水平搖攝驅動線圈及前述1對上下搖攝驅動線圈對向的方式傾斜配置在前述可動單元。
在某一良好實施形態中，與前述1對滾轉驅動線圈的各個捲繞中心軸垂直並且通過前述第1凸狀部份球面的球心之直線，對於垂直於前述光軸並且通過前述第1凸狀部份球面的球心及各個滾轉驅動線圈的中心之水平面，形成45度以下的傾斜角度B；且前述1對滾轉驅動磁石係以與前述滾轉驅動線圈對向的方式傾斜配置在前述可動單元。
在某一良好實施形態中，前述傾斜角度A及前述傾斜角度B為20度。
在某一良好實施形態中，連結前述各第2凸狀部份球面的球心與前述第1凸狀部份球面的球心之直線，對於垂直於前述光軸並且通過前述第1凸狀部份球面的球心之水平面，形成45度的傾斜角度C。
在某一良好實施形態中，照相機驅動裝置係使前述傾斜角度A及前述傾斜角度B與前述傾斜角度C不同。
在某一良好實施形態中，前述1對水平搖攝驅動磁石、前述1對上下搖攝驅動磁石及前述1對滾轉驅動磁石係各自位於前述可動單元的內側，並且在前述第1凸狀部份球面中沒有露出。
在某一良好實施形態中，前述1對水平搖攝驅動線圈、前述1對上下搖攝驅動線圈及前述1對滾轉驅動線圈係各自設置在前述固定單元的內側，並且在前述凹部內沒有露出。
在某一良好實施形態中，前述可動單元係利用樹脂材料予以構成。
在某一良好實施形態中，前述可動單元係與前述1對水平搖攝驅動磁石、前述1對上下搖攝驅動磁石及前述1對滾轉驅動磁石一體成型。
在某一良好實施形態中，前述固定單元係利用樹脂材料予以構成。
在某一良好實施形態中，前述固定單元係與前述1對水平搖攝驅動線圈、前述1對上下搖攝驅動線圈、前述1對滾轉驅動線圈、前述1對水平搖攝磁軛、前述1對上下搖攝磁軛、及前述1對滾轉磁軛一體成型。
在某一良好實施形態中，前述可動單元的重心係與前述第1凸狀部份球面的球心一致。
在某一良好實施形態中，照相機驅動裝置係進一步具備：與前述照相機部連接，並且利用可撓性印刷配線板予以構成之配線，前述配線係對於前述光軸為線對稱配置，在與前述光軸垂直的平面中，在對於連結前述1對上下搖攝驅動磁石的線或是連結前述1對水平搖攝驅動磁石的線形成45度的方向中被固定在前述可動單元。
在某一良好實施形態中，前述檢測器包含：第1檢測部，檢測相對於前述固定單元之前述照相機部之朝向前述水平搖攝方向及前述上下搖攝方向的傾斜角度；及第2檢測部，檢測繞著前述光軸之前述照相機部的旋轉角度。
在某一良好實施形態中，前述第1檢測部包含：固定在 前述固定單元之第1磁性感測器、及設置在前述可動單元之傾斜檢測用磁石，且前述第1磁性感測器係檢測根據前述傾斜檢測用磁石的傾斜所導致之磁力變化，算出前述照相機部之前述水平搖攝方向及前述上下搖攝方向之2次元傾斜角度。
在某一良好實施形態中，前述第1磁性感測器及前述傾斜檢測用磁石係位於前述光軸上。
在某一良好實施形態中，前述第1檢測部包含：固定在前述固定單元之光感測器、及設置在前述可動單元的前述第1凸狀部份球面的一部份之光檢測圖案，且前述光感測器係檢測根據前述光檢測圖案的傾斜所導致之入射到前述光感測器之光變化，算出前述照相機部之前述水平搖攝及前述上下搖攝方向之2次元傾斜角度。
在某一良好實施形態中，前述光感測器及前述光檢測圖案係位於前述光軸上。
在某一良好實施形態中，前述第2檢測部包含：固定在前述固定單元之1對第2磁性感測器、及設置在前述可動單元之1對旋轉檢測用磁石，且前述1對第2磁性感測器係檢測根據前述旋轉檢測用磁石的旋轉所導致之磁力變化，算出前述照相機部之旋轉角度。
在某一良好實施形態中，前述1對第2磁性感測器及前述1對旋轉檢測用磁石係各自對於前述光軸為對稱配置。
在某一良好實施形態中，在前述可動單元位於中立的位置時，於與前述光軸垂直交叉的平面中，連結前述1對第 2磁性感測器的直線及前述1對旋轉檢測用磁石係各自配置在對於連結前述1對水平搖攝驅動磁石的直線及連結前述1對上下搖攝驅動磁石的直線形成45度角度的直線上。
在某一良好實施形態中，前述1對旋轉檢測用磁石的各個係在與前述光軸垂直交叉的平面中，具有平行於通過前述第1凸狀部份球面球心的直線且互相在相反方向起磁之2個磁極，並且，2個磁極係配列在以前述光軸為中心之圓的圓周方向上。
在某一良好實施形態中，前述1對第2磁性感測器係設置在前述配線。
在某一良好實施形態中，照相機驅動裝置係在前述脫落防止構件的前述限制面與前述可動單元的第1凸狀部份球面之間進一步具備黏性構件或是磁性流體。
在某一良好實施形態中，在前述脫落防止構件的前述限制面與前述可動單元的前述第1凸狀部份球面之間設置空隙，決定前述空隙，使即使前述可動單元的前述第1凸狀部份球面從前述固定單元的前述凹部離開，亦可利用前述磁性吸引力，回復到點或線接觸的狀態。
本發明之照相機單元，具備：上述任一項規定的照相機驅動裝置；角速度感測器，分別檢測前述固定單元之垂直交叉的繞著3軸的角速度；運算處理部，根據來自前述角速度感測器的輸出，產生目標旋轉角度訊號；及驅動電路，根據前述目標旋轉角度訊號，產生驅動前述第1驅動部及前述第2驅動部的訊號。
本發明之光元件驅動裝置，其係具備：光元件，具有光軸並且進行光的受光或是發光；可動單元，係具有至少1個吸附用磁石且內藏前述光元件之可動單元，並且在外形具有第1凸狀部份球面；固定單元，具有至少1個磁性體、及鬆動嵌合前述可動單元的至少一部份之凹部，利用前述至少1個吸附用磁石之對於前述至少1個前述磁性體的磁性吸引力，使前述可動單元的前述第1凸狀部份球面與前述凹部形成點或線接觸，而使前述可動單元以前述第1凸狀部份球面的球心為中心自由旋動；水平搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述光元件朝向水平搖攝方向傾斜；上下搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述光元件朝向與前述水平搖攝方向垂直交叉的上下搖攝方向傾斜；及檢測器，檢測前述照相機部相對於前述固定單元之朝向前述水平搖攝及上下搖攝方向的傾斜角度。
根據本發明之照相機驅動裝置，由於具備：具有吸附用磁石及第1凸狀部份球面的可動單元；及具有磁性體及鬆動嵌合前述可動單元的至少一部份之凹部，並且利用吸附用磁石之對於磁性體的磁性吸引力，與可動單元形成點或線接觸之固定單元，能夠以第1凸狀部份球面的球心為中心使可動單元對於固定單元為自由旋轉。又由於利用磁性吸引力使第1凸狀部份球面維持在與凹部內接的狀態，不會根據可動單元的旋轉狀態，可以將由於接觸之負荷成為一定。
再者，由於利用將凸狀部份球面與凹部卡合的之樞軸 支撐構造，可以實現可動單元的重心支撐，可以大幅抑制控制頻率區域中的機械性共振。
又根據本發明之特定實施形態，可以進一步得到以下效果。具體而言，藉由具備脫落防止構件，即使可動單元從外部受到衝擊，也不會使可動單元脫落，可以使凸狀部份球面回復到與凹部接觸的狀態。
再者，在可動單元的凸狀部份球面與固定單元的凹狀圓錐面內接之樞軸構成中，藉由施加不會影響轉動角度之根據磁性吸引力的一定垂直抵抗力，減低對於轉動角度之摩擦負荷變動，在控制動頻率區域中可以實現良好的位相．增益特性。
再者，藉由在固定於固定單元之脫落防止構件設置脫落防止限制面，使可動單元裝進固定單元時之作業變得容易，可以實現組裝性的大幅提升。
再者水平搖攝、上下搖攝方向的驅動部，其係由固定在可動單元，而且相互垂直交叉配置為以光軸為中心的圓周狀之2對驅動磁石；及與驅動磁石對向的方式各自設置在固定單元之2對驅動線圈構成。
再者滾轉方向的驅動部，其係由固定在可動單元，而且配置為以光軸為中心之圓周狀的1對驅動磁石；及與驅動磁石對向的方式設置在固定單元的1對驅動線圈構成。
又藉由實現在可動單元搭載驅動磁石之移動磁石驅動型的構成，可以消除對於可動單元的驅動電流供給。
又藉由在構成於可動單元的凸狀部份球面與固定單元 的脫落防止限制面之間之約略環狀的空隙填充振動衰減用的黏性構件或是磁性流體，可以減低由於在設置於可動單元的凸狀部份球面與設置在固定單元的磁軛之間產生的磁性吸引力之磁性彈簧效果造成的振幅增大係數(Q值)或機械性固有振動的Q值，可以得到良好的控制特性。
又可動單元之傾斜檢測手段，其係利用設置在可動部底部的光軸上之傾斜檢測用磁石；及與傾斜檢測用磁石對向的方式設置在固定單元之第1磁性感測器構成，藉此檢測出根據可動單元的傾斜之傾斜檢測用磁石的磁力變化，藉由傾斜角度的算出可以實現裝置的小型化。
又可動單元之旋轉檢測手段，其係由在與光軸垂直交叉並且通過球心的方向產生磁力，而且將在以光軸為中心旋轉之滾轉方向以相反順序各自配置2個磁極之檢測用磁石以對於光軸為對稱配置的方式設置在可動單元之1對旋轉檢測用磁石；及與1對旋轉檢測用磁石對向的方式設置在固定單元之1對第2磁性感測器構成。藉此，可以差動檢測旋轉檢測用磁石的磁性變化，可以消除在水平搖攝方向及上下搖攝方向轉動可動單元的情況所產生的串音輸出，可以在可動單元之可轉動的範圍只抽出滾轉方向的角度予以檢測。
再者從光軸方向來看，將旋轉檢測手段配置在對於水平搖攝驅動部及上下搖攝驅動部形成45度的角度，並且在以光軸為中心的圓周上設置複數個驅動部提升驅動矩力的同時，而且藉由在同一圓周上設置旋轉檢測手段，作為裝 置可以實現省空間化。
再者在滾轉驅動部中，與水平搖攝及上下搖攝驅動磁石併用作為滾轉驅動磁石，而且藉由滾轉驅動線圈為具有以對於水平搖攝及上下搖攝驅動線圈的線圈撓繞方向為垂直交叉的方式捲繞在水平搖攝及上下搖攝磁軛之十字捲繞構成，作為裝置可以實現省空間化．小型化及零件數目削減。
再者藉由固定在固定單元的水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動線圈與各自對向之搭載在可動單元的水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動磁石係構成在從與光軸垂直交叉，而且包含可動單元的凸狀部份球面之球心的水平面朝下方傾斜(20度~45度)的高度位置，可以實現裝置的低高度化。在可動單元與固定單元之間產生的磁性吸引力由於可以在水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動部中的各個複數個驅動磁石與複數個磁軛之間分散取得，可以將根據可動單元與固定單元之間的垂直抵抗力之摩擦抵抗形成為不依存轉動角度的一定值。
再者水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動磁石係由於各自內藏在可動單元，並且使水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動磁石在與固定單元的凹狀圓錐面接觸之可動部的凸狀部份球面沒有露出，可以減低可動單元與固定單元之間的摩擦係數。
再者，藉由滑動性優的塑料樹脂形成固定單元的凹狀圓錐面及可動部的凸狀部份球面，可以進一步減低可動單 元與固定單元之間的摩擦係數。再者藉由在固定單元的凹狀圓錐面及可動部的凸狀部份球面之間介在有至少3個以上的支撐球，可以進一步減低可動單元與固定單元之間的摩擦係數。
再者，藉由在從與光軸垂直交叉，而且包含可動單元的凸狀部份球面之球心的水平面朝30度下方傾斜的高度位置構成水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動部，而且，在從水平面朝45度下方傾斜的高度位置構成支撐球，可以同時達到可動單元固與固定單元之間的摩擦係數減低及裝置低高度化。
再者藉由利用塑料樹脂形成固定單元，可以將包含構成固定單元的零件之水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動線圈及水平搖攝、上下搖攝及滾轉磁軛一體成型化，可以實現裝置的低成本化。
再者藉由利用塑料樹脂形成可動單元，可以將包含構成可動單元的零件之水平搖攝、上下搖攝及滾轉驅動磁石及旋轉檢測用磁石及傾斜檢測用磁石一體成型化，可以實現裝置的低成本化。
再者藉由滑動性優的塑料樹脂形成固定單元的凹狀圓錐面及可動部的凸狀部份球面，可以進一步減輕可動單元固與固定單元之間的摩擦係數。再者，可動單元的傾斜檢測部係藉由與固定在固定單元之光感測器，檢測出根據印刷在可動單元的凸狀部份球面一部份之圖案模樣的傾斜之移動，算出水平搖攝及上下搖攝方向的2次元傾斜角度，可 以實現裝置的低成本化。
如以上所示，本發明係藉由實現根據樞軸構造之可動單元的重心支撐．重心驅動，在控制頻率區域中可以大幅抑制機械性共振。再者使用在水平搖攝方向及上下搖攝方向±10度以上的大傾斜驅動及在滾轉方向可旋轉之驅動支撐系列，可以在直至50Hz的寬頻之頻率區域實現良好的振動補正控制，可以提供能夠進行根據步行振動之影像振動的補正之小型且堅固的照相機驅動裝置。
圖式簡單說明
第1圖係為顯示本發明之第1實施形態的概略構成之分解立體圖。
第2圖係為顯示本發明之第1實施形態的詳細構成之分解立體圖。
第3A圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看的立體圖。
第3B圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。
第4A圖係為從本發明之第1實施形態的不同角度上方觀看的立體圖。
第4B圖係為從本發明之第1實施形態的不同角度上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。
第4C圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之脫落防止構件201的立體圖。
第5圖係為從搭載在本發明之第1實施形態的照相機部 100之鏡頭的光軸10方向觀看之平面圖。
第6A圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之排除照相機部100與基座200之可動單元與驅動部的立體圖。
第6B圖係為從本發明之第1實施形態的不同角度上方觀看之排除照相機部100與基座200之可動單元與驅動部的立體圖。
第7圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之固定單元的立體圖。
第8圖係為顯示本發明之第1實施形態的固定單元之概略構成的分解立體圖。
第9(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含光軸10與水平搖攝方向旋轉軸12之平面的剖面圖。
第10(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含光軸10與直線14之平面的剖面圖。
第11(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含光軸10與直線13之平面的剖面圖。
第12A圖係為從本發明之第1實施形態之使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中之上方觀看的立體圖。
第12B圖係為從本發明之第1實施形態之使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中之上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。
第13(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、 及在包含使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中的光軸10與直線13之平面的剖面圖。
第14A圖係為從上方觀看本發明之第1實施形態的傾斜檢測器及旋轉檢測器之立體圖。
第14B圖係為從上方觀看本發明之第1實施形態之使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中的傾斜檢測器及旋轉檢測器之立體圖。
第15圖係為顯示本發明之第2實施形態的概略構成之分解立體圖。
第16圖係為顯示本發明之第2實施形態的詳細構成之分解立體圖。
第17圖係為從本發明之第2實施形態的上方觀看之固定單元的立體圖。
第18圖係為顯示本發明之第2實施形態的固定單元及支撐球55之位置關係的分解立體圖。
第19(a)及(b)圖係為本發明之第2實施形態的固定單元之上面圖、及在包含光軸10與上下搖攝方向旋轉軸11之平面的剖面圖。
第20(a)及(b)圖係為本發明之第2實施形態的固定單元之上面圖、及在包含光軸10與支撐球55的中心之平面的旋轉剖面圖。
第21(a)及(b)圖係為本發明之第2實施形態的上面圖、 及在包含光軸10與支撐球55的中心之平面的旋轉剖面圖。
第22圖係為顯示本發明之第3實施形態之設置在照相機單元之角速度感測器的配置之立體圖。
第23圖係為顯示照相機單元的實施形態之方塊圖。
用以實施發明之形態 (第1實施形態)
以下，說明根據本發明之照相機驅動裝置的第1實施形態。
第1、2圖係為顯示本發明之第1實施形態之照相機驅動裝置165的分解立體圖，第3A、4A圖係為從斜上方觀看照相機驅動裝置165的立體圖。第3B、4B圖係為從斜上方觀看處於拆除一部份構成要素(照相機部100及脫落防止構件201)狀態之照相機驅動裝置165的立體圖。第5圖係為從搭載在照相機部100之鏡頭的光軸10方向觀看的平面圖。第6A、6B圖係為從上方觀看拆除照相機部100及基座200之可動單元及驅動部的立體圖。第7圖係為從上方觀看的固定單元之立體圖。第8圖係為顯示固定單元之概略構成的分解立體圖。第9(a)、(b)圖係為照相機驅動裝置165的上面圖及在包含光軸10及上下搖攝方向旋轉軸12的平面之剖面圖。第10(a)、(b)圖係為照相機驅動裝置165的上面圖及在包含光軸10及直線14的平面之剖面圖。第11(a)、(b)圖係為照相機驅動裝置165的上面圖及在包含光軸10及直線13的平面之剖面圖。第12A圖係為使其傾斜為在水平搖攝方向20與上下 搖攝方向21各自傾斜相同角度之合成角度θxy的狀態之從上方觀看的立體圖。第12B圖係為使其傾斜為在水平搖攝方向20與上下搖攝方向21各自傾斜相同角度之合成角度θxy的狀態之從上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。第13(a)、(b)圖係為照相機驅動裝置165的上面圖及包含使其傾斜為在水平搖攝方向20與上下搖攝方向21各自傾斜相同角度之合成角度θxy的狀態之光軸10及直線13的平面之剖面圖。第14A圖係為從上方觀看傾斜檢測器及旋轉檢測器的立體圖。第14B圖從上方觀看使其傾斜為在水平搖攝方向20與上下搖攝方向21各自傾斜相同角度之合成角度θxy的狀態之傾斜檢測器及旋轉檢測器的立體圖。參照此等圖面，說明照相機驅動裝置165的主要構成。
照相機驅動裝置165，其係具備：照相機部100、內藏照相機部100之可動單元、及支撐可動單元之固定單元。可動單元係對於固定單元而言，可以在以鏡頭的光軸10為中心旋轉之滾轉方向22、以上下搖攝方向旋轉軸11為中心旋轉之上下搖攝方向21、及以水平搖攝方向旋轉軸12為中心旋轉之水平搖攝方向20自由旋轉。上下搖攝方向旋轉軸11與水平搖攝方向旋轉軸12係相互垂直交叉。
為此，照相機驅動裝置165，其係具備：用以使可動單元朝向水平搖攝方向20及上下搖攝方向21傾斜之第1驅動部；對於固定單元使照相機部100在以鏡頭的光軸10為中心旋轉之滾轉方向22旋轉之滾轉驅動部的第2驅動部。
第1驅動部係包含水平搖攝驅動部及上下搖攝驅動 部。水平搖攝驅動部係包含上述之1對水平搖攝驅動磁石401、1對的1對水平搖攝驅動線圈301、及1對水平搖攝磁軛203。上下搖攝驅動部係包含1對上下搖攝驅動磁石402、1對上下搖攝驅動線圈302、及1對上下搖攝磁軛204。滾轉驅動部係包含1對滾轉驅動磁石405、1對滾轉驅動線圈303、及1對滾轉磁軛205。針對根據第1驅動部及第2驅動部之可動單元的驅動，在以下詳細說明。
又照相機驅動裝置165，其係具備用以檢測對於固定單元之搭載照相機部100的可動單元之傾斜角度及鏡頭的繞著光軸10旋轉之旋轉角度的檢測器。具體而言，具備用以檢測可動單元之2次元傾斜角度，也就是水平搖攝方向20及上下搖攝方向21的旋轉角度之第1檢測部、及用以檢測鏡頭的繞著光軸10旋轉的傾斜角度之第2檢測部。第1檢測部係包含第1磁性感測器及傾斜檢測用磁石406。第2檢測部係包含1對第2磁性感測器503、及1對旋轉檢測用磁石403。針對檢測器，在以下詳細說明。
如第1、2圖所示，照相機部100，其係包含：拍攝元件(未圖示)、具有使被照體在拍攝元件的拍攝面成像之光軸10的鏡頭(未圖示)、及支撐鏡頭的鏡頭鏡筒(未圖示)。在照相機部100中連接用以朝外部輸出照相機部100的輸出訊號之配線110。配線110係藉由例如可撓性印刷配線板(Flexible printed circuits，簡稱FPC。也稱為可撓性印刷電路、可撓性印刷基板、可撓性印刷電線。)予以構成。
固定單元係包含基座200。基座200係具有鬆動嵌合可 動單元的至少一部份之凹部200K。在本實施形態中，凹部200K的內側面係藉由凹狀圓錐面200A予以構成。凹部200K的內側面係只限於與可動單元形成點或線接觸，其他的形狀亦可。例如三角錐亦可。凹狀圓錐面200A係由滑動性優之塑料樹脂材料構成為佳。基座200係進一步具有開口部200P、200T、200R、接觸面200B、200C、及旋轉限制面200E。
如第7、8圖所示，在開口部200P、200T、200R中係各自插入各別捲繞在1對水平搖攝磁軛203的1對水平搖攝驅動線圈301、各別捲繞在1對上下搖攝磁軛204的1對上下搖攝驅動線圈302、及各別捲繞在1對滾轉磁軛205的1對滾轉驅動線圈303並予以固定。
包含基座200的固定單元係藉由樹脂予以構成為佳。更佳的是包含基座200的固定單元係與捲繞在1對水平搖攝磁軛203的1對水平搖攝驅動線圈301、捲繞在1對上下搖攝磁軛204的1對上下搖攝驅動線圈302及捲繞在1對滾轉磁軛205的1對滾轉驅動線圈303一體成形。又被捲繞於此等磁軛之驅動線圈係在基座200的內側面，也就是凹狀圓錐面200A中沒有露出為佳。
可動單元係包含可動部102。可動部102係可以內藏照相機部100，並且具備有開口部102H的壼形狀。可動部102係在外形具有凸狀部份球面102R。凸狀部份球面102R只要是球面的至少一部份即可，但即使是球面整體亦可。凸狀部份球面102R係具有球心70。凸狀部份球面係如第9、10、11圖所示，可動部102的凸狀部份球面102R係與固定單元的 凹狀圓錐面200A成為線接觸。
凸狀部份球面102R係覆蓋可動部102的外側整體。更具體而言，可動部102係具有切除球體的一部份之形狀，並且使被切除之球體的剩餘部份之表面構成凸狀部份球面102R。照相機部100係以從藉由切除球體的一部份所形成之圓形剖面朝向球體的內部予以插入的方式設置在可動部102中。因此，凸狀部份球面102R的球心70係位於可動部102的大約中心，而位於照相機部100的內部。如第2圖所示，在凸狀部份球面102R中設置旋轉限制突起部102T亦可。又為了在可動單元中將與照相機部100連接的配線110予以定位，在可動部102設置具有使配線110的一部份被插入之凹部的切口部102S亦可。
可動單元係設置傾斜檢測用磁石406、1對旋轉檢測用磁石403、1對水平搖攝驅動磁石401、1對上下搖攝驅動磁石402、及1對滾轉驅動磁石405。以不會在配線凸狀部份球面102R露出的方式，搭載的檢測用磁石或驅動磁石係從開口部102H配置在可動部102的內側為佳。又傾斜檢測用磁石406係配置在可動部102底部的光軸10上。可動部102係以滑動性優之樹脂予以構成為佳。更佳的是使可動部102與傾斜檢測用磁石406、1對旋轉檢測用磁石403、1對水平搖攝驅動磁石401、1對上下搖攝驅動磁石402、及1對滾轉驅動磁石405達到一體成型化。
如第9、10圖所示，由於設置在基座200內側之水平搖攝磁軛203、上下搖攝磁軛204、及滾轉磁軛205係由磁性體 構成，以分別對向的方式設置在可動部102內側之水平搖攝驅動磁石401、上下搖攝驅動磁石402、及滾轉驅動磁石405係具有作為吸附用磁石的機能，在此等之間各自產生磁性吸引力。具體而言，從水平搖攝磁軛203與水平搖攝驅動磁石401得到磁性吸引力F1、從上下搖攝磁軛204與上下搖攝驅動磁石402得到磁性吸引力F1、從滾轉磁軛205與滾轉驅動磁石405得到磁性吸引力F3。
因此，此等磁性吸引力F1、F3係成為相互接觸之可動單元的凸狀部份球面102R與固定單元的凹狀圓錐面200A之垂直抵抗力，而且形成光軸10方向的合成向量得到磁性吸引力F2、F4。
根據此等磁性吸引力F2、F4，雖然使基座200之凹狀圓錐面200A與可動部102的凸狀部份球面102R的部份球面利用接觸點102P成為線接觸，但是可動部102能夠以球心70為中心自由旋轉。換言之，在將接觸點102P連續為以光軸10為中心之圓周狀的線接觸狀態下，可動單元係被支撐在固定單元。
藉由此等可動單元的支撐構成，可以進行以與光軸垂直交叉，並且通過球心70之水平搖攝方向旋轉軸12為中心旋轉之水平搖攝方向20、及以與光軸10及水平搖攝方向旋轉軸12垂直交叉之上下搖攝方向旋轉軸11為中心旋轉之上下搖攝方向21的2種傾斜方向之旋轉、及以鏡頭光軸10為中心旋轉的滾轉方向22之旋轉。
尤其是，由於可動部102為具備切除球體的一部份之形 狀，球心70係與可動部102的中心而且是重心的位置一致。因此，可動單元係在水平搖攝方向20、上下搖攝方向21及滾轉方向22的任何一個能夠以大致相等的力矩旋轉。其結果為無論可動單元在水平搖攝方向20、上下搖攝方向21及滾轉方向22如何旋轉的狀態下，通常會以大致相同的驅動力朝向水平搖攝方向20、上下搖攝方向21及滾轉方向22進一步使其旋轉，因此能夠以利用高精確度經常驅動可動單元。
又由於球心70，也就是可動單元的旋轉中心、與可動單元的重心一致，使可動單元在水平搖攝方向20、上下搖攝方向21及滾轉方向22旋轉的力矩為非常小。因此，可以利用小的驅動力將可動單元維持在中立狀態，或者使其在水平搖攝方向20、上下搖攝方向21及滾轉方向22旋轉。因此，可以減低照相機驅動裝置的消耗電力。尤其是也可以將以中立狀態維持可動單元所用之必要的驅動電流幾乎為零。
如此一來，根據本實施形態，內藏照相機部100之可動單元係在重心位置也就是球心70予以集中支撐。因此，可以達到根據摩擦之負荷的減低或是在驅動頻率區域中可以大幅抑制機械性共振。
又水平搖攝驅動磁石401、上下搖攝驅動磁石402、及滾轉驅動磁石405係利用不會影響轉動角度，而且是一定的磁性吸引力，在凹狀圓錐面200A與凸狀部份球面102R之間分散性施加一定的垂直抵抗力。因此，抑制根據轉動角度 之摩擦負荷的變動，在驅動頻率區域中可以實現良好的位相．增益特性。
又若是藉由塑膠等樹脂構件構成具有凹狀圓錐面200A的基座200、及具有凸狀部份球面102R的可動部102，可以使接觸的凹部圓錐面200A與凸狀部份球面102R之摩擦進一步減低，可以實現耐磨耗性優的支撐構造。
照相機驅動裝置165係以包含可動單元不會從固定單元脫落的方式限制可動單元的移動之脫落防止構件201為佳。脫落防止構件201係具有脫落防止用限制面201A，在可動單元從固定單元分離的方式移動的情況下，藉由可動單元的可動部102與脫落防止用限制面201A抵接而限制可動單元的移動。如第9、10圖所示，以可動部102對於球心70能夠在全可動範圍自由轉動的方式，在可動部102的凸狀部份球面102R及脫落防止構件201的脫落防止用限制面201A之間設置特定的空隙50。
脫落防止用限制面201A係以具備有與可動部102之凸狀部份球面102R的球心70一致之中心的凹部部份球面為佳。脫落防止構件201係固定在基座200之接觸面200B。在凸狀部份球面102R與脫落防止用限制面201A之間，在使可動部102的凸狀部份球面102R利用接觸點102P與固定單元的凹狀圓錐面200A接觸的狀態下產生空隙50。又脫落防止用限制面200A係各自對於鏡頭的光軸10為對稱配置。又針對設置在固定單元的構成要素，所謂「對於光軸10為對稱」係意指可動單元為中立狀態，也就是以可動單元對於固定 單元為不傾斜的狀態中的光軸10為基準。
該空隙50係設定為即使可動部102的凸狀部份球面102R從凹狀圓錐面200A分離，利用磁性吸引力F1及F3可以使凸狀部份球面102R回復到利用接觸點102P與凹狀圓錐面200A接觸的狀態之距離。
換言之，即使可動單元在空隙50朝上方移動相等距離，而使脫落防止用限制面201A與凸狀部份球面102R接觸的狀態下，利用磁性吸引力F1及F3，可動單元係可以回復到凸狀部份球面102R與凹狀圓錐面200A接觸之原來狀態。
因此，根據本實施形態，可以提供一種即使可動單元瞬間從特定的位置脫落的情況下，藉由磁性吸引力F1及F3，也能夠立即回復到原來的良好支撐狀態之耐衝擊性優的照相機驅動裝置。
其次，詳細說明用以驅動可動單元之構造。
在可動部102中，為了在水平搖攝方向20旋轉驅動可動單元，將一對水平搖攝驅動磁石401對於光軸10為對稱配置，為了在上下搖攝方向21旋轉驅動可動單元，將一對上下搖攝驅動磁石402對於光軸10為對稱配置。又為了在滾轉方向22旋轉驅動可動單元，將一對滾轉驅動磁石405對於光軸10為對稱配置。
水平搖攝驅動磁石401係在上下搖攝方向旋轉軸11方向具有磁束的方式於1極產生磁力，同樣地上下搖攝驅動磁石402係在水平搖攝方向旋轉軸12方向具有磁束的方式於1極產生磁力。
如上述所示，1對的水平搖攝磁軛203及上下搖攝磁軛204係各自與1對水平搖攝驅動磁石401及1對上下搖攝驅動磁石402對向的方式，分別設置在以光軸10為中心的基座200之圓周上。
如第5至8圖所示，在上下搖攝方向旋轉軸11方向配置於基座200的1對水平搖攝磁軛203的各個中係設置捲繞水平搖攝磁軛203的水平搖攝驅動線圈301，同樣地在配置於與上下搖攝方向旋轉軸11垂直交叉之水平搖攝方向旋轉軸12方向的1對上下搖攝磁軛204的各個中係設置捲繞上下搖攝磁軛204的上下搖攝驅動線圈302。又1對滾轉磁軛205係在對於上下搖攝方向旋轉軸11及水平搖攝方向旋轉軸12形成45度的直線14之線上，對於光軸10為對稱的方式配置在基座200，並且設置捲繞各個滾轉磁軛205的滾轉驅動線圈303。
換言之，在以光軸10為中心的圓周上，各自獨立地分散配置水平搖攝方向20、上下搖攝方向21及滾轉方向22的驅動部。
根據這樣的構造，可以均等設置水平搖攝磁軛203與水平搖攝驅動磁石401之間的磁間隙、上下搖攝磁軛204與上下搖攝驅動磁石402之間的磁間隙、以及滾轉磁軛205與滾轉驅動磁石405之間的磁間隙。因此，可以均等提升各自的磁束密度，大幅改善朝向水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、以及滾轉方向22的驅動效率。
其次，針對傾斜及旋轉驅動部之光軸10方向的高度配 置構成予以說明。
如第9圖所示，與固定在基座200之捲繞在上下搖攝磁軛204的上下搖攝驅動線圈303的捲繞中心軸40、41垂直，並且通過球心70及上下搖攝驅動線圈302的中心之直線30、31係對於與光軸10為垂直，通過球心的水平面P而言，形成朝下方45度以下的傾斜角度θA。又1對上下搖攝驅動磁石402係與1對上下搖攝驅動線圈302對向的方式傾斜配置在可動單元。
雖然未圖示，與固定在基座200之捲繞在水平搖攝磁軛203的水平搖攝驅動線圈301的捲繞中心軸垂直，並且通過球心70及水平搖攝驅動線圈301的中心之直線也是，對於與光軸10為垂直，通過球心的水平面P而言，形成朝下方45度以下的傾斜角度θA。又1對水平搖攝驅動磁石401也與1對水平搖攝驅動線圈301對向的方式傾斜配置在可動單元。
又如第10圖所示，與固定在基座200之捲繞在滾轉磁軛205的滾轉驅動線圈303、與滾轉驅動線圈303的捲繞中心軸42、43垂直，並且通過球心70及滾轉驅動線圈302的中心之直線32、33係對於與光軸10為垂直，通過球心的水平面P而言，形成朝下方45度以下的滾轉角度θB。又1對滾轉驅動磁石405係與1對滾轉驅動線圈303對向的方式滾轉配置在可動單元。
如第9圖所示，捲繞中心軸40、41係成為用以將第7、8圖所示之上下搖攝磁軛204及上下搖攝驅動線圈302插入基座200之1對開口部200T的中心線。雖然未圖示，用以插入 水平搖攝磁軛203及水平搖攝驅動線圈301之1對開口部200P的中心線也與水平搖攝驅動線圈301的捲繞中心軸一致。
又如第10圖所示，在包含與水平搖攝方向旋轉軸12及上下搖攝方向旋轉軸11形成45度的直線14及光軸10之平面中，與滾轉驅動線圈303的捲繞中心線42及直線32垂直交叉的直線47、以及與捲繞中心線43及直線33垂直交叉的直線48係成為用以將第7、8圖所示之滾轉磁軛205及滾轉驅動線圈303插入基座200之1對開口部200R的中心線。
如上述所示，藉由將傾斜角度θA、θB設定為45度以下，使固定單元的高度變小，可以實現裝置的省空間及低高度化。以傾斜角度θA、θB為20度左右為佳。
藉由在1對水平搖攝驅動線圈301通電，1對水平搖攝驅動磁石401係承受偶力的電磁力，可動部102，也就是可動單元係以水平搖攝方向旋轉軸12為中心在水平搖攝方向20旋轉驅動。同樣，藉由在1對上下搖攝驅動線圈302通電，1對上下搖攝驅動磁石402係承受偶力的電磁力，可動單元係以上下搖攝方向旋轉軸11為中心在上下搖攝方向21旋轉驅動。
再者藉由在水平搖攝驅動線圈301及上下搖攝驅動線圈302同時通電，可以使搭載照相機部100的可動單元達到2次元傾斜。第12A、12B、及13圖係為顯示藉由在水平搖攝驅動線圈301及上下搖攝驅動線圈302同時通電同等電流，而在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角 度，結果造成在與水平搖攝方向20及上下搖攝方向21形成45度的直線13方向傾斜合成角度θXY的狀態者。
又藉由在滾轉驅動線圈303通電，1對滾轉驅動磁石405係承受偶力的電磁力，可動單元係以光軸10為中心在滾轉方向22旋轉驅動。
如此一來，本實施形態係採用在可動單元設置水平搖攝驅動磁石401、上下搖攝驅動磁石402、及滾轉驅動磁石405之移動磁石驅動方式。在該構成中，一般而言會認為有可動單元的重量增大之問題。但是，根據該構成，不需要對於可動單元之驅動用配線的懸架，只要在可動單元與外部之間傳送照相機部100的驅動用訊號及輸出訊號即可。又由於可動單元的重心與可動單元的轉動中心點一致，即使根據搭載驅動磁石而使重量增大，也不會使可動單元的旋轉力矩如此增大。因此，根據本實施形態，可以一邊抑制根據重量增大造成的課題，一邊享受根據移動磁石驅動方式形成的優點。
其次，針對照相機部100之驅動訊號及輸出訊號的傳送手段予以說明。
如第6A、6B、11、及13圖所示，作為傳送手段，其係具有以光軸10為中心在與水平搖攝方向20及上下搖攝方向21形成45度的直線13方向為對稱配置之1對配線110。
具體而言，如第1、2圖所示，在基座200的接觸面200C上固定夾持配線110並予以定位之第1固定支座120。再者，第1固定支座120的傾斜面120A(參照第1、2圖)係如第11、 13圖所示，以具有從與光軸10垂直交叉，而且包含球心之水平面朝下方傾斜傾斜角度θD的直線34、35垂直交叉的直線44、45平行之直線的角度之方式予以傾斜。傾斜角度θD係與傾斜角度θA、傾斜角度θB相等為佳。
利用接著等將配線110的內面固定在該傾斜面120A。在以下如說明所示，照相機驅動裝置係具備第2磁性感測器503，並且在該傾斜面120A中將第2磁性感測器503設置在配線110的表面為佳。藉此，使第2磁性感測器503利用與直線44、45平行的角度予以固定。
設置在可動部102之旋轉檢測用磁石403係與固定在傾斜面120A的第2磁性感測器503以平行且對向的方式從第2磁性感測器503隔著特定間隙配置在可動部102。
藉由在基座200的接觸面200C固定第2固定支座130，利用第1固定支座120的傾斜面120B(參照第1、2圖)及第2固定支座130夾持配線110而使配線110予以定位。
藉此以順著傾斜角度θD的方式，配線110係朝下方彎曲，如第13圖所示即使在可動單元以傾斜角度θXY傾斜的狀態下配線110也可以描繪出緩和彎曲的曲線，可以實現根據配線110的彎曲彈簧特性之對於可動部102的反作用減低。
再者如第13圖所示，第2固定支座130係以沒有接觸可動部102的凸狀部份球面102R的方式固定在基座200。但是，在可動單元傾斜到目標設計的傾斜角度以上之情況下，設置在可動部102的1對旋轉限制突起部102T係與第2固定支座130接觸，而設置為使可動單元無法再進一步傾 斜。
又關於以可動單元之光軸10為中心之滾轉方向22的旋轉角度限制，藉由使設置在可動部102之1對旋轉限制突起部102T與基座200的旋轉限制面200E(參照第1圖)或是與脫落防止構件201的旋轉限制面201B(參照第1圖)接觸予以實現。
又在移動磁石驅動方式中，具有可以介由水平搖攝磁軛203、上下搖攝磁軛204、滾轉磁軛205，並且利用基座200冷卻水平搖攝驅動線圈301、上下搖攝驅動線圈302、滾轉驅動線圈303的發熱之大優點。再者，在朝向水平搖攝方向20及上下搖攝方向21的傾斜角度、及滾轉方向22的旋轉角度成為10度以上時，利用將可動單元小型化、輕量化之優點而有利。一方面，在移動磁石驅動方式中，有驅動線圈非常肥大化，可動單元的重量增加之可能性。
如此一來，根據本實施形態，照相機部100、可動部102、設置在可動部102之凸狀部份球面102R、脫落防止用限制面201A、基座200的凹狀圓錐面200A、傾斜用驅動部與旋轉用驅動部、傾斜檢測用磁石406與旋轉檢測用磁石403的中心軸全部構成為通過支撐中心，也是驅動中心之球心70。
因此，使可動單元的重心與球心70一致，利用重心支撐可動單元的同時，而且可以實現通過重心相互垂直交叉的3軸旋轉之旋轉驅動。又可以防止可動單元的脫落。
照相機驅動裝置165係為了減低可動單元之振幅增大 係數(Q值)，具備黏性構件(未圖示)亦可。在該情況下，如第9、10圖所示，在可動部102旳凸狀部份球面102R與脫落防止構件201的脫落防止用限制面201A之間設置黏性構件。藉此，可以減低產生在設置於可動單元之水平搖攝驅動磁石401、上下搖攝驅動磁石402、及滾轉驅動磁石405與設置在基座200之水平搖攝磁軛203、上下搖攝磁軛204、及滾轉磁軛205之間之根據對於傾斜以及旋轉角度產生的磁性吸引力變動之磁性彈簧效果造成的振動之振幅增大係數(Q值)或者機械性的固有振動之Q值，而可以得到良好的控制特性。
再者，在可動單元之全可動範圍中，在可動部102之凸狀部份球面102R之中，於不存在有接觸點102P的軌跡之區域表面設置凹凸狀形狀(未圖示)亦可。藉由凹凸狀形狀使與黏性構件之接觸面積擴大，可以謀求黏性阻抗的增大，可以實現大幅提升黏性衰減特性。
其次，針對可動單元之傾斜或旋轉的檢測予以說明。首先，針對可動單元之在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21中的可動單元之傾斜角度檢測予以詳細說明。
如第1、2、14A、14B圖所示，為了檢測出可動單元的傾斜角度，照相機驅動裝置165係具備第1檢測部之第1磁性感測器501。第1磁性感測器501係為可以檢測出繞著2軸的傾斜或旋轉，以與在光軸10方向於1極產生磁力之傾斜檢測用磁石406對向的方式予以配置，並且介由電路基板502插入到開口部200H，固定在基座200。
在第1磁性感測器501的內部中，以光軸10為中心分別在上下搖攝方向旋轉軸11及水平搖攝方向旋轉軸12上使1對霍爾元件(未圖示)各自對稱配置。第1磁性感測器501係可以將根據可動單元之在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21中的傾斜動作產生之傾斜檢測用磁石406的磁力變化作為2軸成分分別差動檢測，算出水平搖攝傾斜角度及上下搖攝傾斜角度。
如此一來，根據本實施形態，可以將傾斜檢測用磁石406與球心70之間的間隔變短，因為對於傾斜角度可以使傾斜檢測用磁石406的移動變小，因此可以達到第1磁性感測器501的小型化。
又在本實施形態中，雖然第1檢測部包含第1磁性感測器501及傾斜檢測用磁石406，但是藉由其他的構成也可以構成第1檢測部。例如第1檢測部係為在光軸10上中，包含設置在固定單元之光感測器、及設置在可動單元之光檢測圖案亦可。由於根據可動單元的傾斜，使光檢測圖案傾斜，而使射入光感測器的光變化。藉由光感測器檢測出該光的變化，也可以算出水平搖攝及上下搖攝方向的2次元傾斜角度。
第14A、14B圖係為顯示用以檢測可動單元之繞著光軸10之旋轉角度的第2檢測部，也就是第2磁性感測器503的配置之立體圖。如上述所示，第2檢測部係包含1對第2磁性感測器503、及1對旋轉檢測用磁石403。在包含與光軸10垂直交叉，而且對於上下搖攝方向旋轉軸11或是水平搖攝方向 旋轉軸12形成45度的直線13及光軸10的平面中，於朝下方傾斜傾斜角度θD之直線34、35上將1對旋轉檢測用磁石403對於光軸10為對稱地配置在可動部102。
1對旋轉檢測用磁石403係在與光軸10垂直交叉的平面中，在與光軸10為中心之圓的圓周方向各自在2極分割產生磁力，1對旋轉檢測用磁石403中的磁極係在通過球心70的方式產生磁力，並且配置為相互成為異極。又在1對旋轉檢測用磁石403的2極分割產生磁力的中心界線上以對向的方式介由配線110將2個第2磁性感測器503固定在第1固定支座120的傾斜面120A。
在可動單元於滾轉方向22旋轉的情況下，第2磁性感測器係差動檢測根據1對旋轉檢測用磁石403的磁極移動產生的急遽磁性變化。藉此，能夠以高精確度檢測可動單元之繞著光軸10的旋轉角度。
又如第14B圖所示，在可動單元的可動部102在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21傾斜的情況下，會產生朝滾轉方向22的串音輸出。但是該串音輸出係可以使用藉由第2磁性感測器503差動檢測根據1對旋轉檢測用磁石403的磁性所得到的輸出予以抵消。因此，在可動單元的可傾斜的範圍中可以只正確抽出滾轉方向22的旋轉角度並予以檢測。
如此一來，根據本實施形態之照相機驅動裝置，在照相機部的鏡頭光軸上，配置設置於可動單元的可動部之凸狀部份球面的球心、及固定單元的凹狀圓錐面之中心軸。藉此，實現以重心支撐可動單元之構成，並且在驅動頻率 區域中可以大幅抑制機械性共振。
又在藉由固定部的凹狀圓錐面與可動單元的凸狀部份球面構成之樞軸構成中，由於根據對於可動單元的轉動角度難以受到影響之磁性吸引力，可以施予一定的垂直抵抗力，減低由於轉動角度之摩擦負荷變動，在驅動頻率區域中可以實現良好的位相．增益特性。
又習知以來，在根據磁性吸引力之支撐構造成為特有的大課題之用以防止由於振動．衝擊等干擾等造成之可動單元的脫落，介由特定的空隙在設置於固定單元之脫落防止構件設置可自由轉動的脫落防止限制面。因此一邊回避裝置的大型化一邊可以實現可動單元的脫落防止。
再者，由於脫落防止限制面具有以球心為中心之凹狀的球面，而且對於鏡頭的光軸為對稱配置，對於可動單元轉動的全部範圍能夠以最小面積設置脫落防止限制面，可以實現裝置的小型化。
又即使在可動單元的凸狀部份球面與固定單元的脫落防止限制面抵接的狀態之前使可動單元脫落的情況下，藉由磁性吸引力，以可動單元的凸狀部份球面與固定單元的凹狀圓錐面可以再次接觸的方式決定脫落防止限制面的位置。因此，即使在可動單元為瞬間性脫落的情況下，也可以提供能夠立即回復到原來良好的支撐狀態之耐衝擊性優的照相機驅動裝置。
又水平搖攝、上下搖攝及滾轉方向的驅動部係由在與光軸垂直的平面中分別配置在垂直交叉的2條線上，並且固 定在可動單元之2對驅動磁石、及以與2對驅動磁石對向的方式在以光軸為中心之圓周狀分別配置在固定單元之2對驅動線圈構成。
此等所配置之光軸的高度係配置在從包含球心之水平面朝下方傾斜的高度位置。因此可以利用球心中心驅動可動單元的重心，而且可以達到低高度化。
又藉由利用樹脂材料形成可動部及基座或是利用樹脂構件被覆凸狀部份球面及凹狀圓錐面的表面部份，實現低摩擦且耐摩耗性優之支撐構造。
又藉由在利用可動單元的凸狀部份球面及脫落防止限制面形成的空隙填充黏性構件，可以減低以在設置於可動單元的驅動磁石與設置於固定單元的磁軛之間產生的磁性吸引力變動為起因之由於磁性彈簧效果造成之振動的振幅增大係數(Q值)或機械性固有振動的Q值，可以得到良好的控制特性。
又在與光軸垂直的平面中在以光軸位置為中心的圓周方向將相互逆向產生磁力的1對旋轉檢測用磁石設置在可動單元，並且利用設置在固定單元之第2磁性檢測器檢測出磁性變化。使用該檢測輸出，由於可以抵消在水平搖攝方向及上下搖攝方向轉動可動單元的情況下產生的串音輸出，因此可以在可動單元之可轉動的範圍只抽出滾轉方向的角度予以檢測。
又在固定單元中，1對第2磁性感測器係配置在對於上下搖攝方向旋轉軸及水平搖攝方向旋轉軸形成45度的直線 上。因此，可以在以光軸為中心的圓周上配置驅動部與第2磁性感測器，可以實現裝置的小型化。
因此，根據本實施形態之照相機驅動裝置，例如可以在水平搖攝方向及上下搖攝方向以±10度以上的大角度使可動單元傾斜，又可以在滾轉方向以±10度以上的大角度使可動單元旋轉。又在直至50Hz左右之寬頻的頻率區域中可以實現良好的振動補正控制。其結果為實現能夠實現照相機部之高速水平搖攝．上下搖攝．滾轉動作的同時，而且補正由於步行拍攝時的手震產生的拍攝影像的影像振動之照相機驅動裝置。又由於具備小型且堅固的脫落防止構造，實現對於振動或落下衝擊等來自外部的衝擊之耐衝擊性強的照相機驅動裝置。
(第2實施形態)
以下，說明根據本發明之照相機驅動裝置之第2實施形態。
第15圖係為顯示第2實施形態之照相機驅動裝置166的概略構成之分解立體圖，第16圖係為顯示第2實施形態之照相機驅動裝置166的詳細構成之分解立體圖。第17圖係為從第2實施形態之照相機驅動裝置166的上方觀看之固定單元的立體圖。第18圖係為顯示固定單元與支撐球55的位置關係之分解立體圖。第19(a)、(b)圖係為固定單元的上面圖及在包含光軸10與上下搖攝方向旋轉軸11之平面的剖面圖。第20(a)、(b)圖係為固定單元的上面圖及在包含光軸10與支撐球55的中心之平面的固定單元之旋轉剖面圖。第21(a)、 (b)圖係為照相機驅動裝置166的上面圖及在包含光軸10與支撐球55的中心之平面的旋轉剖面圖。在此等圖面中對於與第1實施形態相同的構成要素係附予相同的參照符號。
如第15、16圖所示，照相機驅動裝置166係以在滾轉方向22沒有具備旋轉驅動可動單元之專用的旋轉驅動部之點而與第1實施形態之照相機驅動裝置165不同。
再者，藉由沒有設置專利的旋轉驅動部之構成，在要素零件的構成空間可以確保餘裕，利用該餘裕空間，由於使發生在可動部102的凸狀部份球面102R與固定單元之間的摩擦減低到最大化，以固定單元為具有至少3個位於基座200的凹部200K內之凸狀部份球面之點而與第1實施形態的照相機驅動裝置不同。
如第17圖所示，照相機驅動裝置166係為了使可動單元在滾轉方向22旋轉，與1對水平搖攝磁軛203及1對上下搖攝磁軛204併用作為滾轉磁軛，並且具備捲繞其等之4個滾轉驅動線圈304。又與1對水平搖攝驅動磁石401及1對上下搖攝驅動磁石402併用作為滾轉驅動磁石。
換言之，形成不具備第1實施形態中之搭載在可動部02的滾轉驅動磁石405、及設置在基座200的滾轉磁軛205與滾轉驅動線圈303，也不具有開口部200R的簡單構成。
再者如第17圖所示，滾轉驅動線圈304係具有以對於水平搖攝驅動線圈301及上下搖攝驅動線圈302的線圈捲繞方向為垂直交叉的方式層疊捲繞在1對水平搖攝磁軛203及1對上下搖攝磁軛204之十字捲繞的構成，並且各自插入固定 在基座200的開口部200P、200T。藉此，可以實現固定單元的省空間化、小型化及零件數目減少。
其次，使用第18至21圖，說明用以大幅減低發生在可動部102的凸狀部份球面102R及固定單元之間的摩擦之構造。在照相機驅動裝置166中，固定單元係在基座200的凹部200K內具有至少3個凸狀部份球面。在本實施形態中，說明利用3個支撐球55實現3個凸狀部份球面的例子。但是，本實施形態的特徵係為利用至少3個的點接觸支撐基座200的凹部200K及可動部102的凸狀部份球面102R，因此用以實現該支撐的具體構造係不限於支撐球。例如也可以藉由具有利用樹脂等所構成的3個凸狀部份球面之凸部予以實現。
如第18圖所示，在基座200的內側中構成雖然具有與第1實施形態的凹狀圓錐面200A相同的傾斜角度但是不與凸部份球面102R接觸之凹狀圓錐面200J、及與凹狀圓錐面200J傾斜角度不同的凹狀圓錐面200G之2個圓錐面。
如第19、20圖所示，在基座200中追加具有從垂直交叉於光軸10而且包含可動部102的凸狀部份球面102R的球心70之水平面朝下方傾斜傾斜角度θC的直線38、39、60、61垂直交叉的傾斜角度之凹狀圓錐面200G。傾斜角度θC係例如為45度，予以構成。
再者，在凹狀圓錐面200G的區域中，從光軸10的方向所視以水平搖攝方向旋轉軸12及上下搖攝方向旋轉軸11形成45度的直線14為起點間隔角度θb，將3個圓錐部200F配置在凹狀圓錐面200G。圓錐部200F係具有圓錐狀的內側面。 為了均勻地支撐可動單元，角度θb係以120度為佳。
在3個圓錐部200F內，分別插入3個支撐球55，並與內側面成為線接觸。支撐球55係比凹狀圓錐面200G及凹狀圓錐面200J更為突出。3個支撐球55係各自具有凸狀部份球面，利用3個接觸點102P與可動部102的凸狀部份球面102R接觸。
如第20圖所示，連結各支撐球55的凸狀部份球面的球心，也就是各支撐球55的球心及可動部102的凸狀部份球面102R的球心70之直線60、61係對於垂直交叉於光軸10，並且通過凸狀部份球面102R的球心70之水平面P而言，向下形成傾斜角度θC。傾斜角度θC係以30度到60度為佳，以45度為更佳。
藉此可動部102係對於固定單元而言僅利用3點予以支撐的同時，而且藉由支撐球55可旋轉，可以將發生在可動單元及固定單元之間的摩擦減低到最大限，可以得到極佳的可動單元之動特性。
再者如第21圖所示，由於與作為滾轉磁軛併用之插入在基座200內側的水平搖攝磁軛203及上下搖攝磁軛204係由磁性體構成，在以各自對向的方式設置在可動部102的內側之與作為滾轉驅動磁石併用的水平搖攝驅動磁石401及上下搖攝驅動磁石402之間分別產生磁性吸引力F5。磁性吸引力F5係成為可動單元的凸狀部份球面102R及3個支撐球55的垂直抵抗力，而且形成光軸10方向的合成向量得到磁性吸引力F4。
如此一來，與第1實施形態相比，將可動單元對於固定單元可以形成3點的球支撐，而且由於將支撐球55以光軸10為中心隔著120度的角度間隔均等配置，利用極穩定的支撐構成可以實現極優的動作特性。尤其是由於藉由將傾斜角度θC係成為45度左右，利用磁性吸引力F4，將支撐球55及基座200的圓錐部200F之圓周狀線接觸部份所承受的力量為均一，可以更減低可動單元及固定單元之間的摩擦係數。
又3個支撐球55係利用脫落防止構件201的脫落防止限制面201A，即使在照相機驅動裝置166施加衝擊的情況當然也不會脫落。
再者由於第1實施形態中之搭載在可動部102的滾轉驅動磁石405、及設置在基座200的滾轉磁軛205與滾轉驅動線圈303為被排除，因此可以謀求零件數目的大幅減少。
因此，根據本發明之第2實施形態的照相機驅動裝置，例如可以在水平搖攝方向及上下搖攝方向以±10度以上的大角度使可動單元傾斜，又可以在滾轉方向以±10度以上的大角度使可動單元旋轉。又在直至50Hz左右之寬頻的頻率區域中可以實現良好的振動補正控制。
其結果為實現能夠實現照相機部之高速水平搖攝．上下搖攝．滾轉動作的同時，而且補正由於步行拍攝時的手震產生的拍攝影像的影像振動之照相機驅動裝置。又由於具備小型且堅固的脫落防止構造，實現對於振動或落下衝擊等來自外部的衝擊之耐衝擊性強的照相機驅動裝置。
(第3實施形態)
說明根據本發明之照相機單元的實施形態。本發明之第3實施形態的照相機單元170係包含照相機驅動裝置及控制部，可以補正步行時的影像振動。第22圖係為顯示照相機單元170之主要部的立體圖，第23圖係為照相機單元170的方塊圖。在第22圖中，雖然是顯示第1實施形態的照相機驅動裝置165，但是使用第2實施形態的照相機驅動裝置166亦可。
如第22及23圖所示，照相機單元170係包含照相機驅動裝置165；角速度感測器900、901、902；及運算處理部904；及驅動電路96p、96t、96r。
角速度感測器900、901、902係安裝在照相機驅動裝置的基座200或是固定基座200的照相機本體(未圖示)。各個角速度感測器900、901、902係檢測繞著在圖中以虛線所示之軸的角速度。具體而言，角速度感測器900、901、902係各自檢測水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22的角速度。又在第22圖中，雖然顯示3個獨立的角速度感測器900、901、902，但是使用可以檢測繞著3軸的角速度之1個角速度感測器亦可。又角速度感測器若是可以檢測出垂直交叉之繞著3軸的角速度，3軸係不必與水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22一致。在角速度感測器所檢測的角速度之軸不與水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22一致的情況下，只要在運算處理部94中，轉換為水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22的角速度即可。
例如，根據拍攝時的手震之水平搖攝方向20及上下搖攝方向21的振動角度係各自利用角速度感測器900及901予以檢測。又根據在步行拍攝時之步行重心移動發生之滾轉方向22的振動角度係利用角速度感測器902予以檢測。如第23圖所示，關於利用角速度感測器900、901、902檢測的振動角度之資訊係各自作為角速度訊號80p、80t、80r予以輸出。
角速度訊號80p、80t、80r係在運算處理部94中轉換為適合進行運算處理的訊號。具體而言，角速度訊號80p、80t、80r係輸入到類比電路91p、91t、91r，除去雜訊成份或DC漂移成份。除去雜訊成份或DC漂移成份的角速度訊號81p、81t、81r係輸入到放大電路92p、92t、92r，分別輸出適當的輸出值之角速度訊號82p、82t、82r。之後利用AD轉換器93p、93t、93r，各自轉換為數位訊號，將數位化的角速度訊號83p、83t、83r輸入到運算處理部94。
運算處理部94係進行將角速度轉換為手震的角度之積分處理，依序算出水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22的振動角。又進行3軸的振動補正處理。利用運算處理部94所進行之3軸的振動補正處理係為以因應利用各個角速度感測器900、901、902所檢測的角速度訊號83p、83t、83r控制角速度的方式驅動搭載照相機部100的可動單元之開迴路控制。運算處理部94係形成包含照相機驅動裝置165之頻率應答特性及位相補償及增益補正等最合適的數位振動補正量依序輸出目標旋轉角度訊號84p、84t、84r 作為。
目標旋轉角度訊號84p、84t、84r係利用DA轉換器95p、95t、95r類比化，形成類比的目標旋轉角度訊號85p、85t、85r輸入到驅動電路96p、96t、96r。
一方面，在照相機驅動裝置165中，從檢測搭載照相機部100的可動單元之對於基座200的旋轉角度之第1及第2磁性感測器501、503輸出水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22的旋轉角度訊號86p、86t、86r。旋轉角度訊號86p、86t、86r係利用類比電路97p、97t、97r除去雜訊成份或DC漂移成份，形成旋轉角度訊號87p、87t、87r。再者利用放大電路98p、98t、98r得到適當輸出值之旋轉角度訊號88p、88t、88r。旋轉角度訊號88p、88t、88r係輸入到驅動電路96p、96t、96r。
驅動電路96p、96t、96r係為利用對於目標旋轉角度訊號85p、85t、85r歸還旋轉角度訊號88p、88t、88r之反饋系列予以構成。因此，在沒有來自外部的力量作用於照相機單元170的情況下，以形成特定的旋轉角度位置之方式控制搭載照相機部100的可動單元之水平搖攝方向20、上下搖攝方向21、及滾轉方向22的角度。根據目標的角度訊號85p、85t、85r及旋轉角度訊號88p、88t、88r，使驅動電路96p、96t、96r輸出驅動水平搖攝驅動線圈301、上下搖攝驅動線圈302、及滾轉驅動線圈303之驅動訊號。藉此，在照相機驅動裝置165中，實行角度位置的反饋控制，以旋轉角度訊號88p、88t、88r等於目標旋轉角度訊號85p、85t、85r的方 式驅動搭載照相機部100的可動部102。
根據該一連串的驅動控制，實施照相機部100的振動補正，即使在步行時也可以實現良好的穩定拍攝。
在本發明之第3實施形態中，顯示以將角速度感測器的輸出進行積分之旋轉角度訊號為主的控制系列。但是介由AD轉換器將來自照相機驅動裝置之第1及第2磁性感測器501、503的旋轉角度訊號88p、88t、88r放進運算處理部94，藉由進行微分運算處理，檢測照相機部100的旋轉角度訊號亦可。藉此，在運算處理部94中，可以進一步架構使用照相機裝置的角速度訊號83p、83t、83r與照相機部100的旋轉角度訊號之角速度反饋系列，能夠以更高精確度抑制手部晃動或是步行振動。
本發明之照相機驅動裝置及照相機單元係與習知的手震補正裝置相比，能夠以更大的角度旋轉照相機部。因此，本發明之照相機驅動裝置及照相機單元，也可以實現使用畫像處理等，能夠將在畫像中特定的被照體例如位於畫面中央的方式追踪被照體之照相機驅動裝置。
又一邊使照相機部在水平搖攝方向或是上下搖攝方向旋轉一邊進行拍攝，藉由依序合成拍攝的靜止畫或動畫，可以實現能夠進行靜止畫或動畫的超廣角拍攝之照相機驅動裝置。
又第1至第3實施形態雖然是說明具備照相機部之照相機驅動裝置及照相機單元，但是本發明也可以搭載照相機部以外之發光裝置或受光裝置，實現在3軸方向可自由驅動 之驅動裝置。例如，取代照相機部，將雷射元件或光檢測元件搭載在可動單元，實現在3軸方向可自由驅動之驅動裝置亦可。在該情況下，若是不要朝向滾轉方向之旋轉，不設置滾轉驅動部亦可。
又在第1至第3實施形態中，作為吸附用磁石雖然使用水平搖攝、上下搖攝、及滾轉驅動磁石，作為磁性體雖然使用水平搖攝、上下搖攝、及滾轉磁軛，但是照相機驅動裝置係具備與此等驅動磁石或磁軛不同的磁石及磁性體來作為吸附用磁石及磁性體亦可。
產業上的可利用性
本發明之照相機驅動裝置，由於具備可以在水平搖攝方向、上下搖攝方向、及滾轉方向驅動的構造，可以實現在步行拍攝時根據拍攝者的重心移動發生之包含滾轉振動的3軸方向之振動補正，可以適用於隨身照相機等必須進行畫像的振動補正之各種拍攝裝置。又適合於必須進行高速水平搖攝、上下搖攝、及滾轉動作的被照體之高速追踪照相機或監視照相機、車載照相機等。
再者根據進行高速水平搖攝動作或高速上下搖攝動作，可以實現拍攝畫像的高速合成，可以提供不只是靜止畫也包含動畫之能夠進行超廣角拍攝的視訊照相機。
10‧‧‧光軸
11、12‧‧‧旋轉軸
13、14‧‧‧直線
20‧‧‧水平搖攝方向
21‧‧‧上下搖攝方向
22‧‧‧滾轉方向
30~45‧‧‧直線
50‧‧‧空隙
55‧‧‧支撐球
70‧‧‧球心
100‧‧‧照相機部
102‧‧‧可動部
102R‧‧‧凸狀部份球面
102S‧‧‧切口部
102T‧‧‧旋轉限制突起部
165、166‧‧‧照相機驅動裝置
170‧‧‧照相機單元
200‧‧‧基座
200A、200J、200G‧‧‧凹狀圓錐面
200P、200T、200R‧‧‧開口部
201‧‧‧脫落防止構件
201A‧‧‧脫落防止限制面
203、204、205‧‧‧磁軛
301、302、303‧‧‧驅動線圈
401、402、405‧‧‧驅動用磁石
403‧‧‧旋轉檢測用磁石
404‧‧‧傾斜檢測用磁石
501、503‧‧‧磁性感測器
第1圖係為顯示本發明之第1實施形態的概略構成之分解立體圖。
第2圖係為顯示本發明之第1實施形態的詳細構成之分 解立體圖。
第3A圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看的立體圖。
第3B圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。
第4A圖係為從本發明之第1實施形態的不同角度上方觀看的立體圖。
第4B圖係為從本發明之第1實施形態的不同角度上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。
第4C圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之脫落防止構件201的立體圖。
第5圖係為從搭載在本發明之第1實施形態的照相機部100之鏡頭的光軸10方向觀看之平面圖。
第6A圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之排除照相機部100與基座200之可動單元與驅動部的立體圖。
第6B圖係為從本發明之第1實施形態的不同角度上方觀看之排除照相機部100與基座200之可動單元與驅動部的立體圖。
第7圖係為從本發明之第1實施形態的上方觀看之固定單元的立體圖。
第8圖係為顯示本發明之第1實施形態的固定單元之概略構成的分解立體圖。
第9(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含光軸10與水平搖攝方向旋轉軸12之平面的剖面圖。
第10(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含光軸10與直線14之平面的剖面圖。
第11(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含光軸10與直線13之平面的剖面圖。
第12A圖係為從本發明之第1實施形態之使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中之上方觀看的立體圖。
第12B圖係為從本發明之第1實施形態之使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中之上方觀看之排除脫落防止構件201的立體圖。
第13(a)及(b)圖係為本發明之第1實施形態的上面圖、及在包含使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中的光軸10與直線13之平面的剖面圖。
第14A圖係為從上方觀看本發明之第1實施形態的傾斜檢測器及旋轉檢測器之立體圖。
第14B圖係為從上方觀看本發明之第1實施形態之使其傾斜為在水平搖攝方向20及上下搖攝方向21各自傾斜相同角度的合成角度θxy的狀態中的傾斜檢測器及旋轉檢測器之立體圖。
第15圖係為顯示本發明之第2實施形態的概略構成之分解立體圖。
第16圖係為顯示本發明之第2實施形態的詳細構成之 分解立體圖。
第17圖係為從本發明之第2實施形態的上方觀看之固定單元的立體圖。
第18圖係為顯示本發明之第2實施形態的固定單元及支撐球55之位置關係的分解立體圖。
第19(a)及(b)圖係為本發明之第2實施形態的固定單元之上面圖、及在包含光軸10與上下搖攝方向旋轉軸11之平面的剖面圖。
第20(a)及(b)圖係為本發明之第2實施形態的固定單元之上面圖、及在包含光軸10與支撐球55的中心之平面的旋轉剖面圖。
第21(a)及(b)圖係為本發明之第2實施形態的上面圖、及在包含光軸10與支撐球55的中心之平面的旋轉剖面圖。
第22圖係為顯示本發明之第3實施形態之設置在照相機單元之角速度感測器的配置之立體圖。
第23圖係為顯示照相機單元的實施形態之方塊圖。
10‧‧‧光軸
11、12‧‧‧旋轉軸
13、14‧‧‧直線
20‧‧‧水平搖攝方向
21‧‧‧上下搖攝方向
22‧‧‧滾轉方向
70‧‧‧球心
100‧‧‧照相機部
102‧‧‧可動部
102H‧‧‧開口部
102R‧‧‧凸狀部份球面
110‧‧‧配線
120‧‧‧第1固定支座
120A、120B‧‧‧傾斜面
130‧‧‧第2固定支座
165‧‧‧照相機驅動裝置
200‧‧‧基座
200A‧‧‧凹狀圓錐面
200B、200C、200E‧‧‧
200P、200T、200R‧‧‧開口部
200K‧‧‧凹部
201‧‧‧脫落防止構件
201A‧‧‧脫落防止限制面
201B‧‧‧旋轉限制面
501、503‧‧‧磁性感測器
502‧‧‧電路基板

Claims (36)

  1. 一種照相機驅動裝置，其係具備：照相機部，包含有：具有拍攝面的拍攝元件、具有光軸且於前述拍攝面形成被照體像的鏡頭、及支撐前述鏡頭的鏡頭鏡筒；可動單元，係具有至少1個吸附用磁石，並且內藏前述照相機部之可動單元，而且在外形具有第1凸狀部份球面；固定單元，具有至少1個磁性體、及前述可動單元的至少一部份可鬆動嵌合之凹部，利用前述至少1個吸附用磁石之對於前述至少1個磁性體的磁性吸引力，使前述可動單元的前述第1凸狀部份球面與前述凹部形成點或線接觸，而使前述可動單元以前述第1凸狀部份球面的球心為中心自由旋轉；水平搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述照相機部朝向水平搖攝方向傾斜；上下搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述照相機部朝向與前述水平搖攝方向垂直交叉的上下搖攝方向傾斜；滾轉驅動部，相對於前述固定單元使前述照相機部朝向以前述鏡頭的前述光軸為中心旋轉的滾轉方向旋轉；檢測器，檢測前述照相機部相對於前述固定單元之朝向前述水平搖攝及上下搖攝方向的傾斜角度、及在前 述滾轉方向旋轉之前述照相機部的旋轉角度；及配線，與前述照相機部連接，並且利用可撓性印刷配線板予以構成，前述水平搖攝驅動部包含：在前述可動單元中，相對於前述光軸對稱配置之1對水平搖攝驅動磁石；以與前述1對水平搖攝驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對水平搖攝磁軛；及各自捲繞在前述1對水平搖攝磁軛之1對水平搖攝驅動線圈，而前述上下搖攝驅動部包含：在前述可動單元中，相對於前述光軸對稱配置之1對上下搖攝驅動磁石；以與前述1對上下搖攝驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對上下搖攝磁軛；及各自捲繞在前述1對上下搖攝磁軛之1對上下搖攝驅動線圈，前述配線係對於前述光軸為線對稱配置，在與前述光軸垂直的平面中，在對於連結前述1對上下搖攝驅動磁石的線或是連結前述1對水平搖攝驅動磁石的線形成45度的方向中被固定在前述可動單元。
  2. 如申請專利範圍第1項之照相機驅動裝置，其中，前述固定單元係具有位於前述凹部內之至少3個第2凸狀部份球面，使前述第2凸狀部份球面與前述可動單元的第1 凸狀部份球面形成點接觸。
  3. 如申請專利範圍第1項之照相機驅動裝置，其中，前述固定單元係具有構成前述凹部的內側面之凹狀圓錐面，使前述圓錐面與前述可動單元的第1凸狀部份球面形成線接觸。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之照相機驅動裝置，其中，進一步具備脫落防止構件，該脫落防止構件係設置在固定單元，並且具有限制前述可動單元的移動之限制面，以使前述可動單元不會從前述固定單元脫落者，且前述限制面係具備與前述第1凸狀部份球面的球心一致之中心的凹狀部份球面。
  5. 如申請專利範圍第1項之照相機驅動裝置，其中，前述滾轉驅動部包含：在與前述光軸垂直的平面上、且對於連結前述1對水平搖攝驅動磁石的直線及連結前述1對上下搖攝驅動磁石的直線形成45度的角度並通過前述光軸的直線上，配置在前述可動單元之1對滾轉驅動磁石；以與前述1對滾轉驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對滾轉磁軛；及各自捲繞在前述1對滾轉磁軛之1對滾轉驅動線圈。
  6. 如申請專利範圍第5項之照相機驅動裝置，其中，前述滾轉驅動部包含：各自捲繞在前述1對水平搖攝磁軛及前述1對上下 搖攝磁軛之4個滾轉驅動線圈，且將前述1對水平搖攝驅動磁石及前述1對上下搖攝驅動磁石作為滾轉驅動磁石使用。
  7. 如申請專利範圍第5項之照相機驅動裝置，其中，前述至少1個磁性體係為前述1對水平搖攝磁軛、前述1對上下搖攝磁軛及前述1對滾轉磁軛。
  8. 如申請專利範圍第6項之照相機驅動裝置，其中，前述至少1個磁性體係為前述1對水平搖攝磁軛及前述1對上下搖攝磁軛。
  9. 如申請專利範圍第7項之照相機驅動裝置，其中，前述至少1個吸附用磁石係為前述1對水平搖攝驅動磁石、前述1對上下搖攝驅動磁石及前述1對滾轉驅動磁石。
  10. 如申請專利範圍第8項之照相機驅動裝置，其中，前述至少1個吸附用磁石係為前述1對水平搖攝驅動磁石及前述1對上下搖攝驅動磁石。
  11. 如申請專利範圍第1項之照相機驅動裝置，其中，與前述1對水平搖攝驅動線圈及前述1對上下搖攝驅動線圈的各個捲繞中心軸垂直並且通過前述第1凸狀部份球面的球心及各個驅動線圈之直線，對於垂直於前述光軸並且通過前述第1凸狀部份球面的球心之水平面，形成45度以下的傾斜角度A，且前述1對水平搖攝驅動磁石及前述1對上下搖攝驅動磁石係以與前述1對水平搖攝驅動線圈及前述1對上下搖攝驅動線圈對向的方式傾斜配置在前述可動單 元。
  12. 如申請專利範圍第5項之照相機驅動裝置，其中，與前述1對滾轉驅動線圈的各個捲繞中心軸垂直並且通過前述第1凸狀部份球面的球心之直線，對於垂直於前述光軸並且通過前述第1凸狀部份球面的球心及各個滾轉驅動線圈的中心之水平面，形成45度以下的傾斜角度B，且前述1對滾轉驅動磁石係以與前述滾轉驅動線圈對向的方式傾斜配置在前述可動單元。
  13. 如申請專利範圍第11項之照相機驅動裝置，其中，前述傾斜角度A為20度。
  14. 如申請專利範圍第12項之照相機驅動裝置，其中，前述傾斜角度B為20度。
  15. 如申請專利範圍第2項之照相機驅動裝置，其中，連結前述各第2凸狀部份球面的球心與前述第1凸狀部份球面的球心之直線，對於垂直於前述光軸並且通過前述第1凸狀部份球面的球心之水平面，形成45度的傾斜角度C。
  16. 如申請專利範圍第5項之照相機驅動裝置，其中，前述1對水平搖攝驅動磁石、前述1對上下搖攝驅動磁石及前述1對滾轉驅動磁石係各自位於前述可動單元的內側，並且在前述第1凸狀部份球面中沒有露出。
  17. 如申請專利範圍第5項之照相機驅動裝置，其中，前述1對水平搖攝驅動線圈、前述1對上下搖攝驅動線圈及前述1對滾轉驅動線圈係各自設置在前述固定單元的內 側，並且在前述凹部內沒有露出。
  18. 如申請專利範圍第16項之照相機驅動裝置，其中，前述可動單元係利用樹脂材料予以構成。
  19. 如申請專利範圍第18項之照相機驅動裝置，其中，前述可動單元係與前述1對水平搖攝驅動磁石、前述1對上下搖攝驅動磁石及前述1對滾轉驅動磁石一體成型。
  20. 如申請專利範圍第17項之照相機驅動裝置，其中，前述固定單元係利用樹脂材料予以構成。
  21. 如申請專利範圍第20項之照相機驅動裝置，其中，前述固定單元係與前述1對水平搖攝驅動線圈、前述1對上下搖攝驅動線圈、前述1對滾轉驅動線圈、前述1對水平搖攝磁軛、前述1對上下搖攝磁軛、及前述1對滾轉磁軛一體成型。
  22. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之照相機驅動裝置，其中，前述可動單元的重心係與前述第1凸狀部份球面的球心一致。
  23. 如申請專利範圍第1項之照相機驅動裝置，其中，前述檢測器包含：第1檢測部，檢測相對於前述固定單元之前述照相機部之朝向前述水平搖攝方向及前述上下搖攝方向的傾斜角度；及第2檢測部，檢測繞著前述光軸之前述照相機部的旋轉角度。
  24. 如申請專利範圍第23項之照相機驅動裝置，其中， 前述第1檢測部包含：固定在前述固定單元之第1磁性感測器；及設置在前述可動單元之傾斜檢測用磁石，且前述第1磁性感測器係檢測根據前述傾斜檢測用磁石的傾斜所導致之磁力變化，算出前述照相機部之前述水平搖攝方向及前述上下搖攝方向之2次元傾斜角度。
  25. 如申請專利範圍第24項之照相機驅動裝置，其中，前述第1磁性感測器及前述傾斜檢測用磁石係位於前述光軸上。
  26. 如申請專利範圍第23項之照相機驅動裝置，其中，前述第1檢測部包含：固定在前述固定單元之光感測器；及設置在前述可動單元的前述第1凸狀部份球面的一部份之光檢測圖案，且前述光感測器係檢測根據前述光檢測圖案的傾斜所導致之入射到前述光感測器之光變化，算出前述照相機部之前述水平搖攝及前述上下搖攝方向之2次元傾斜角度。
  27. 如申請專利範圍第26項之照相機驅動裝置，其中，前述光感測器及前述光檢測圖案係位於前述光軸上。
  28. 如申請專利範圍第23項之照相機驅動裝置，其中，前述第2檢測部包含：固定在前述固定單元之1對第2磁性感測器；及 設置在前述可動單元之1對旋轉檢測用磁石，且前述1對第2磁性感測器係檢測根據前述1對旋轉檢測用磁石的旋轉所導致之磁力變化，算出前述照相機部之旋轉角度。
  29. 如申請專利範圍第28項之照相機驅動裝置，其中，前述1對第2磁性感測器及前述1對旋轉檢測用磁石係各自對於前述光軸為對稱配置。
  30. 如申請專利範圍第29項之照相機驅動裝置，其中，在前述可動單元位於中立的位置時，於與前述光軸垂直交叉的平面中，連結前述1對第2磁性感測器的直線及前述1對旋轉檢測用磁石係各自配置在對於連結前述1對水平搖攝驅動磁石的直線及連結前述1對上下搖攝驅動磁石的直線形成45度角度的直線上。
  31. 如申請專利範圍第30項之照相機驅動裝置，其中，前述1對旋轉檢測用磁石的各個係在與前述光軸垂直交叉的平面中，具有平行於通過前述第1凸狀部份球面球心的直線且互相在相反方向起磁之2個磁極，並且，2個磁極係配列在以前述光軸為中心之圓的圓周方向上。
  32. 如申請專利範圍第28項之照相機驅動裝置，其中，前述1對第2磁性感測器係設置在前述配線。
  33. 如申請專利範圍第4項之照相機驅動裝置，其中，在前述脫落防止構件的前述限制面與前述可動單元的第1凸狀部份球面之間進一步具備黏性構件或是磁性流體。
  34. 如申請專利範圍第4項之照相機驅動裝置，其中，在前 述脫落防止構件的前述限制面與前述可動單元的前述第1凸狀部份球面之間設置空隙，決定前述空隙，使即使前述可動單元的前述第1凸狀部份球面從前述固定單元的前述凹部離開，亦可利用前述磁性吸引力，回復到點或線接觸的狀態。
  35. 一種照相機單元，具備：申請專利範圍第1至34項中任一項規定的照相機驅動裝置；角速度感測器，分別檢測前述固定單元之垂直交叉的繞著3軸的角速度；運算處理部，根據來自前述角速度感測器的輸出，產生目標旋轉角度訊號；及驅動電路，根據前述目標旋轉角度訊號，產生驅動前述水平搖攝驅動部、前述上下搖攝驅動部及前述滾轉驅動部的訊號。
  36. 一種光元件驅動裝置，其係具備：光元件，具有光軸並且進行光的受光或是發光；可動單元，係具有至少1個吸附用磁石且內藏前述光元件之可動單元，並且在外形具有第1凸狀部份球面；固定單元，具有至少1個磁性體、及前述可動單元的至少一部份可鬆動嵌合之凹部，利用前述至少1個吸附用磁石之對於前述至少1個磁性體的磁性吸引力，使前述可動單元的前述第1凸狀部份球面與前述凹部形成點或線接觸，而使前述可動單元以前述第1凸狀部份球 面的球心為中心自由旋動；水平搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述光元件朝向水平搖攝方向傾斜；上下搖攝驅動部，相對於前述固定單元使前述光元件朝向與前述水平搖攝方向垂直交叉的上下搖攝方向傾斜；檢測器，檢測前述光元件相對於前述固定單元之朝向前述水平搖攝及上下搖攝方向的傾斜角度；及配線，與前述光元件連接，並且利用可撓性印刷配線板予以構成，前述水平搖攝驅動部包含：在前述可動單元中，相對於前述光軸對稱配置之1對水平搖攝驅動磁石；以與前述1對水平搖攝驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對水平搖攝磁軛；及各自捲繞在前述1對水平搖攝磁軛之1對水平搖攝驅動線圈，而前述上下搖攝驅動部包含：在前述可動單元中，相對於前述光軸對稱配置之1對上下搖攝驅動磁石；以與前述1對上下搖攝驅動磁石對向的方式各自配置在前述固定單元之1對上下搖攝磁軛；及各自捲繞在前述1對上下搖攝磁軛之1對上下搖攝驅動線圈， 前述配線係對於前述光軸為線對稱配置，在與前述光軸垂直的平面中，在對於連結前述1對上下搖攝驅動磁石的線或是連結前述1對水平搖攝驅動磁石的線形成45度的方向中被固定在前述可動單元。
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