防抖裝置的製作方法

2023-05-21 17:05:16

專利名稱：防抖裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及防抖裝置，其具有設置被改進的角速度傳感器。
背景技術：
通常，已知常常在拍照設備諸如數位相機中提供防抖裝置。防 抖裝置通過使成像傳感器或者校正透鏡系統在與光軸垂直的平面中 運動與照相機機身的抖動量對應的量來減少成像平面中的圖像模 糊。
防抖裝置具有其上可以安裝成像傳感器或者校正透鏡系統的可 移動單元、可移動地支撐可移動單元的固定單元和用於檢測照相機 機身的抖動量的角速度傳感器。可移動單元與成像傳感器或者校正 透鏡系統一起根據角速度傳感器檢測到的抖動量運動，從而減少成 像傳感器中任何圖像的模糊。
拍照設備諸如數位相機具有主基板，其上安裝了一些電路包括
CPU和角速度傳感器。 一般說來，在照相機機身中，主基板被獨立
於可移動單元和固定單元安裝。
但是，為了減小其重量，主基板通常很薄，因此它不是很堅硬。 因此，當由外力或其他力打開和關閉快門，從而引起照相機機身中 的震動時，主基板很容易彎曲。這導致震動，其經常被放大，被傳 遞到角速度傳感器。放大的震動引起角速度傳感器中產生的噪聲增 加。由於噪聲增加，需要進行另外的噪聲消除過程以正確地確定抖
此外，在具有大照相機機身的拍照設備諸如單反照相機中，主 基板的位置遠離成像傳感器。因此，由角速度傳感器檢測到的抖動 量有時與在成像傳感器或者校正透鏡系統實際產生的抖動量顯著不 同，這幹擾了防抖操作的準確性。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種防抖裝置，其防止由角速度 傳感器產生的噪聲增加，並準確地檢測成像傳感器或者校正透鏡系 統的實際抖動量。
根據本發明，為校正由光學系統在成像傳感器上形成的目標圖 像的圖像模糊，提供了一種防抖裝置。所述裝置具有固定到拍照設 備的主體上的固定單元和被固定單元移動支撐的可移動單元、感測 角速度以便檢測機身的抖動量的角速度傳感器、和為校正圖像模糊 而根據檢測到的抖動量移動可移動單元的驅動器。至少部分光學元 件或者成像傳感器安裝在可移動單元上。角速度傳感器連接於固定 單元或可移動單元上。


通過下列說明並參照附圖，將更好地理解本發明的目的和優點， 其中
圖1是拍照設備的透視圖2是從第一磁軛的前表面一側觀察的第一個實施例中防抖單 元的分解透視圖3是從第二磁軛的後表面一側觀察的第一個實施例中防抖單 元的分解透視圖4是從第二磁軛的後表面一側觀察的第二個實施例中防抖單 元的分解透視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖中顯示的實施例對本發明進行描述。 下面使用圖1-3來解釋本發明的第一個實施例。此外，下面描
述的解釋將假定拍照設備是數位相機。
此外，此後在本說明中，"前側"指的是拍照透鏡系統的對象側， "後側"指的是沿著拍照拍照透鏡系統的光軸與對象側相對的一側。
因此，前表面指的是朝向對象側的表面，後表面指的是朝向相反側
的表面。
數位相機具有相機機身1，其具有透鏡筒2和防抖單元10。透 鏡筒2中包括拍照透鏡系統(在附圖中未顯示)，即光學系統，並且 拍照透鏡系統具有光軸O。
此後，與光軸O垂直的水平方向被定義為"第一方向x"，與光 軸0垂直並垂直於第一方向x的豎直方向被定義為"第二方向y"， 與光軸O平行的水平方向被定義為"第三方向z"。
防抖單元10包括具有可運動基板45的可移動單元15a和固定 到照相機機身1上的固定單元15b。可移動單元15a還具有低通濾 波器LF、成像傳感器IS諸如CCD等、第一和第二水平驅動線圈CXA 和CXB、第一和第二豎直驅動線圈CYA和CYB、水平霍爾元件40A、 第一和第二豎直霍爾元件41A和41B、以及安裝在可運動基板45上 的角速度傳感器61和62，諸如陀螺傳感器。
固定單元15b具有第一和第二磁軛(第一和第二固定基板)YA 和YB、第一到第四極31A-31E (見圖4)、多個球、多個球接收器、 第一和第二水平磁場發生器MXA和MXB、以及第一和第二豎直磁場 發生器MYA和MYB。
目標圖像作為光學圖像由拍照透鏡系統在成像傳感器IS的成 像區中形成。在成像傳感器上形成的光學圖像由成像傳感器IS轉化 成圖像信號。在A/D轉換操作和圖像處理操作之後與成像信號對應 的顯示圖象被顯示在照相機的顯示器上。此外，在A/D轉換操作和 圖像處理操作之後，圖像信號被存儲在存儲器中。另外，"成像區域" 指的是可從對象接收光以在其上形成光學圖像並可將接收的光轉化 成成像信號的區域。
防抖單元10是通過將可移動單元15a在與光軸0垂直的平面 (此後稱為"平面xy")中移動、通過消除在成像傳感器IS的成像 區域中目標圖像與手抖動的量對應的滯後、以及通過穩定到達成像 傳感器IS的目標圖像來減少手抖動的影響。
可運動基板45設置在與光軸0垂直的平面中。成像傳感器IS 安裝在可運動基板45的前表面45A上。低通濾波器LF設置在成像 傳感器IS的前側。
在初始狀態，即可移動單元15a開始運動以用於防抖操作之前，
可運動基板45設置在中央位置，以使光軸0穿過成像傳感器IS的 成像區域中央，矩形成像區域的邊沿第一方向x和第二方向y直角 對準。此外，可移動單元15a通過由輸入到線圈的電流產生的電磁 力設置在中央位置。
可運動基板45、即可移動單元15a插入第一和第二磁軛YA和 YB之間，這樣可移動單元15a被固定單元15b通過多個球可移動地 支撐。可移動單元15a可在平面xy內、在第一和第二磁軛YA和YB 之間運動。
磁性金屬板第一和第二磁軛YA和YB位於與第三方向z即光軸 O垂直的平面中。第一磁軛YA設置在可運動基板45的前側，第二 磁軛YB設置在可運動基板45的後側。第一和第二磁軛YA和YB固 定到照相機機身1。沿著與第三方向z平行的方向延伸的第一到第 五極31A-31E設置在第一和第二磁軛YA和YB之間。
如圖3所示，第一和第二角速度傳感器61和62連接於朝向第 二軛YB並與前表面45A相對的可運動基板45的後表面45B。第一 和第二角速度傳感器61和62沿著第一方向x相鄰布置。當從後側 觀察時，第一角速度傳感器61布置在第二角速度傳感器62的右側。 沿第一方向x對齊的第一角速度傳感器61感測關於與第一方向x 平行的軸X的第一角速度vx。沿第二方向y對齊的第二角速度傳感 器62感測關於與第二方向y平行的軸Y的第二角速度vy。第一角 速度vx被用於計算可移動單元15a (成像傳感器IS)沿著第二方向 y的運動量，以校正在該方向的圖像模糊。類似地，第二角速度vy 被用於計算可移動單元15a (成像傳感器IS)沿著第一方向x的運
從前側或者後側觀察，第一和第二角速度傳感器61和62都與 成像傳感器IS的成像區域一致，但不與成像區域的中心重疊。當從 前側觀察時，第一和第二成像傳感器61和62都設置在成像區域的 中心左側。但是第一和第二角速度傳感器61和62中的一個也可能 與成像區域的中心重疊。此外，第一和第二角速度傳感器61和62 可沿第一或第二方向相鄰布置，使成像區域的中心位於傳感器61 和62之間。
第二磁軛YB具有位於與成像傳感器IS對應的位置處的孔36。 從可運動基板45的後表面45B突出的成像傳感器IS的銷或端子以 及第一和第二角速度傳感器61和62設置在孔36中。
在照相機機身1中，主基板(在附圖中未顯示)設置在第二磁 軛YB的後側，與光軸0相交。控制數位相機的主要操作的CPU、處 理圖像的成像處理電路、控制成像傳感器IS曝光的AE電路、控制 拍照透鏡系統的對焦的AF電路等等都安裝在主基板上。主基板很 薄，因此其硬度小於第一和第二磁軛YA和YB的硬度。並且其容易 被應力彎曲。
第一到第五極31A-31E每個的一端安裝在第一磁軛YA的第一到 第五安裝部分33A1-33E1上。第一到第五極31A-31E每個的另一端 安裝在第二磁軛YB的第六到第十安裝部分33A2-33E2上。根據第一 到第五極31A-31E，第一磁軛YA與第二磁軛YB被分開恆定距離。
基板45具有第一到第五限制部分34A-34E，它們是諸如孔、缺 口或者槽口的開口。第一到第五極31A-31E被分別插過第一到第五 限制部分34A-34E。第一到第五限制部分34A-3犯通過至少一個第 一到第五限制部分34A-34E的內周與第一到第五極31A-31E在預定 範圍的極限處接觸，來防止可移動單元15a運動到預定範圍之外。 即，可移動單元15a可在平面xy中的預定範圍內運動，但不能運動 到預定範圍之外。
在當數位相機的電源被關掉的情況下，線圈和磁場發生器不產 生電磁力，於是可移動單元15a不被電磁力保持在特定位置中。因 此，可移動單元15a在重力作用下在平面xy中運動，直到至少第一 到第五極31A-31E之一遇到至少第一到第五限制部分34A-34E之一 的內周。也就是說，在這種情況下可移動單元15a被固定單元15b 在內徑與限制部分的接觸點處支撐。
第一磁軛YA具有設置在朝向可運動基板45的後表面YA2上的 第一到第三球接收器32A1-32C1。第一到第三球32A3-32C3分別可 旋轉地設置在第一到第三球接收器32A1-32C1內。
第二磁軛YB具有設置在朝向可運動基板45並與後表面YB2相 對的前表面YB1上的第四到第六球接收器32A5-32C5。第四到第六
球32A4-32C4分別可旋轉地設置在第四到第六球接收器32A5-32C5 內。第四到第六球接收器32A5-32C5中的每一個設置在與第三方向 z平行而且穿過每個第一到第三球接收器32A卜32C1的直線上。
每個第一到第三球接收器32A1-32C1中都用螺紋旋入壓力探頭 (在附圖中未顯示)。壓力探頭通過第一到第三球32A3-32C3推動可 運動基板45遠離第一磁軛YA，使可運動基板45，即插入第一和第 二磁軛YA和YB之間的可移動單元15a由磁軛YA和YB通過球 32A3-32C3及32A4-32C4可運動地支撐。
第一磁軛YA具有設置在與成像傳感器IS對應的位置處的孔 35，以便不遮蔽進入成像傳感器IS的成像區域的任何入射光。
沿第一方向x設置在孔35的任一側、並與第二方向y對齊的第 一和第二水平磁場發生器MXA和MXB被固定到第一磁軛YA的後表面 YA2上。沿第一方向x對齊並被鄰近設置在孔35下面的第一和第二 豎直磁場發生器MYA和MYB被固定到後表面YA2上。
水平磁場發生器MXA和MXB具有沿第二方向y對齊的第一和第 二磁體50A和50B，以及由非磁體構成的隔離片51。沿第一方向x 鄰近設置的第一和第二磁體50A和50B由隔離片51聯結。
豎直磁場發生器MYA和MYB具有沿第一方向x對齊的第一和第 二磁體50A和50B，和由非磁體構成的隔離片51。沿第二方向y鄰 近設置的第一和第二磁體50A和50B由隔離片51聯結。第一磁體 50A的後側(即可運動基板45—側)是南極，其前側(即拍照鏡頭 系統一側)是北極。相反，第二磁體50B的後側是北極，其前側是 南極。即，沿著第三方向z，第二磁體50B的北極和南極與第一磁 體50A的北極和南極反向設置。
沿第一方向x設置在成像傳感器IS的任一側、並與第二方向y 對齊的第一和第二水平驅動線圈CXA和CXB被固定到朝向第一磁軛 YA的可運動基板45的前表面45A上。沿第一方向x對齊並相鄰設 置在成像傳感器IS之下的第一和第二豎直驅動線圈CYA和CYB被固 定到前表面45A上。
水平霍爾元件40A設置在第一水平驅動線圈CXA的中心位置處， 但沒有霍爾元件設置在第二水平驅動線圈CXB的中心位置處。第一
和第二豎直霍爾元件41A和41B分別設置在第一和第二豎直驅動線 圈CYA和CYB的中心位置。
第一水平驅動線圈CXA和水平霍爾元件40A沿第三方向z朝向 第一水平磁場發生器MXA。第二水平驅動線圈CXB沿第三方向z朝 向第二水平磁場發生器MXB。
第一豎直驅動線圈CYA和第一水平霍爾元件41A沿第三方向z 朝向第一水平磁場發生器MYA。第二豎直驅動線圈CYB和第二水平 霍爾元件41B沿第三方向z朝向第二豎直磁場發生器MYB。
第一水平驅動線圈CXA的線圈模式具有與第二方向y平行的線 段，使包括第一水平驅動線圈CXA的可移動單元15a通過由輸入到 線圈CXA中的電流和第一水平磁場發生器MXA產生的磁場產生的電 磁力沿第一方向x運動。
第二水平驅動線圈CXB的線圈模式具有與第二方向y平行的線 段，使包括第二水平驅動線圈CXB的可移動單元15a通過由輸入到 線圈CXB中的電流和第二水平磁場發生器MXB產生的磁場產生的電 磁力沿第一方向x運動。
第一豎直驅動線圈CYA的線圈模式具有與第一方向x平行的線 段，使包括第一豎直驅動線圈CYA的可移動單元15a通過由輸入到 線圈CYA中的電流和由第一垂直磁場發生器MYA產生的磁場產生的 電磁力沿第二方向y運動。
第二豎直驅動線圈CYB的線圈模式具有與第一方向x平行的線 段，使包括第二豎直驅動線圈CYB的可移動單元15a通過由輸入到 線圈CYB中的電流和由第二豎直磁場發生器MYB產生的磁場產生的 電磁力沿第二方向y運動。
第一和第二磁軛YA和YB組成包含磁場發生器MXA、 MXB、 MYA 和MYB的磁迴路，使第一水平驅動線圈CXA和第一水平磁場發生器 MXA之間的磁通密度增加。類似地，第二水平驅動線圈CXB和第二 水平磁場發生器MXB之間的磁通密度、第一豎直驅動線圈CYA和第 一豎直磁場發生器MYA之間的磁通密度和第二豎直驅動線圈CYB和 第二豎直磁場發生器MYB之間的磁通密度增加。
在本實施例的防抖裝置中，第一和第二角速度傳感器61和62
分別感測每個預定時間(例如lms)照相機機身的第一和第二角速 度vx和vy。感測的第一和第二角速度vx和vy作為感測信號被發 送到CPU (在附圖中未顯示)。在CPU處，對於預定時間(1ms)來 說，分別基於第一和第二角速度vx和vy來計算照相機機身沿第二 和第一方向y和x的抖動量(即移動量)。然後根據上述抖動量計算 為校正圖像模糊，攝影傳感器應當被移動到的目標位置。
在計算目標位置之後，電流被輸入到每個線圈中，使可移動單 元15a通過由輸入電流和發生器MXA、 MXB、 MYA和MYB的磁場產生 的電磁力沿著方向x和y運動，以便使成像傳感器IS運動到目標位 置。
水平霍爾元件40A感測由第一水平磁場發生器MXA產生的磁場， 使CPU檢測在第一方向x，霍爾元件40A相對於磁場發生器MXA的 位置。即CPU檢測在第一方向可移動單元15a相對於固定單元15b 的位置。類似地，第一和第二豎直霍爾元件41A和41B分別感測由 第一和第二豎直磁場發生器MYA和MYB產生的磁場，使CPU檢測在 第二方向y可移動單元15a相對於固定單元15b的位置。
CPU基於在第一方向x和第二方向y可移動單元15a的檢測位 置計算可移動單元15a相對於固定單元15b的移動量。CPU參照移 動量調節輸入到每個線圈的電流，以將攝影傳感器IS移動到目標位 置，以減少成像傳感器IS中的圖像模糊。
下面，將解釋本實施例中防抖裝置的影響。如上所述，第一和 第二角速度傳感器61和62分別感測圍繞第一和第二方向x和y的 軸的角速度。因此，理論上，第一和第二角速度傳感器61和62不 檢測xy平面中的運動，因此當可移動單元15a在xy平面中運動時， 傳感器61和62不輸出感測信號。但是，當可移動單元15a在平面 xy中發生運動時，第一和第二角速度傳感器61和62實際輸出感測 的信號作為噪聲信號。
另外，安裝第一和第二角速度傳感器61和62的可移動單元15a 被以較小的向內的力可移動地支撐在固定單元15b的兩個磁軛之 間。因此，照相機機身在平面xy中的運動不會不利地從固定單元 15b傳輸到可移動單元15a。這防止了角速度傳感器61和62與照相
機機身一起在平面xy中運動，當由快門的打開和關閉運動、外力或 者其它任何力在照相機機身中引起震動時，減少了噪聲信號。
此外，因為可移動單元15a由固定單元15b沿第三方向z以三 明治方式設置，因此可移動單元15a可以忽略地沿著第三方向z相 對於固定元件15b的兩個磁軛運動。g卩，可移動單元15a響應於照 相機機身沿第三方向z的運動而沿第三方向z快速準確地運動。
因此，當照相機機身震動或者圍繞軸X或Y擺動時，可移動單 元15a響應照相機機身的震動或者擺動而快速並準確地震動或者圍 繞軸X或Y擺動。在所要求的，這使角速度傳感器61和62能夠準 確地感測角速度vx和vy。
在本實施例的防抖裝置中，角速度傳感器61和62沿第一和第 二方向x和y設置在可運動基板45的後表面45B上相同的位置，因 此角速度傳感器61和62靠近成像傳感器IS設置。因此，成像裝置 IS的震動可被正確識別。
此外，安裝在可運動基板45上的電路的數目少於安裝在主基板 上的電路數目，因此由可運動基板45上的電路產生的熱量小於主基 板產生的熱量。因此，角速度傳感器61和62受到熱量的影響不那 麼多，防止了角速度傳感器61和62中的檢測誤差。
圖4顯示了如第二個實施例所述的防抖單元。第二個實施例與 第一個實施例的區別在於角速度傳感器61和62設置的位置。下面 將解釋這種區別。
在該實施例中，第一和第二角速度傳感器61和62以及傳感器 基板60位於固定單元15b上，而不是可移動單元15a上。
從後側觀察，傳感器基60固定在第二磁軛YB的後表面YB2上 的孔36的左側。第一和第二角速度傳感器61和62連接於傳感器基 板60。 g卩，第一和第二角速度傳感器61和62定位在第二磁軛YB (固定基板)的後表面YB2中與成像傳感器IS最近的位置。第一和 第二角速度傳感器61和62沿第二方向y相鄰設置，從而第二角速 度傳感器62位於第一角速度傳感器61之上。分別沿第一和第二方 向x和y對齊的第一和第二角速度傳感器61和62分別感測圍繞軸 X和Y的第一和第二角速度vx和vy。
接著，將解釋該第二個實施例的防抖裝置的影響。如上所述，
第一和第二角速度傳感器61和62連接於硬度大於固定了 CPU和其 它電路的主基板的第二磁軛YB。因此，當在照相機機身中引起震動 時，與主基板相比，第二磁軛YB2彎曲得不那麼多，防止了由第一 和第二角速度傳感器61和62檢測的信號中的噪聲。
此外，因為第二磁軛YB具有更大硬度並且不易被外力彎曲，圍 繞照相機機身的軸X和Y的抖動量可由安裝在第二磁軛YB上的傳感 器61和62精確檢測。
在該實施例中，第一和第二角速度傳感器61和62被安裝在第 二磁軛YB2上，該第二磁軛是沿第三方向z最靠近可運動基板45 的基板，因此在角速度傳感器61和62的檢測誤差降低，這與第一 個實施例類似。此外，因為第二磁軛YB上沒有安裝其它電路，角速 度傳感器61和62不受由其它電路產生的熱量的影響。
在該實施例中，成像傳感器IS安裝在可移動單元15a的基板 45上，使成像傳感器US與可移動單元15a在平面xy中一起運動以 便校正圖像模糊。但是，成像傳感器IS可以不安裝在可移動單元 15a上，並且可以不與可運動元件15—起運動。在這種情況下，校 正透鏡系統被安裝在可移動單元15a而不是成像傳感器IS上，因此 校正透鏡系統在平面xy中運動以校正圖像模糊。此外，校正透鏡系 統是拍照透鏡系統的 一 部分。
雖然已經在本文中參照附圖對本發明的實施例進行了描述，顯 而易見的是在不偏離本發明的範圍的情況下，本領域技術人員可進 行許多修改和變化。
權利要求
1、一種用於校正由光學系統在成像傳感器上形成的目標圖像的圖像模糊的防抖裝置，包括固定到拍照設備的機身上的固定單元；被所述固定單元可移動地支撐的可移動單元，並且至少部分所述光學系統或所述成像傳感器安裝在所述可移動單元上；感測角速度以檢測所述機身的抖動量的角速度傳感器；以及根據檢測到的抖動量驅動所述可移動單元、以校正圖像模糊的驅動器；其中所述角速度傳感器連接於所述固定單元或所述可移動單元。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述可移動單元包括具有 安裝所述成像傳感器的前表面和與所述前表面相對的後表面的可運 動基板，所述角速度傳感器被安裝在所述後表面上。
3、 根據權利要求2所述的裝置，其中當從所述前表面一側觀察 時，所述角速度傳感器的位置與所述成像傳感器的成像區域的位置 一致。
4、 根據權利要求2所述的裝置，其中當從所述前表面一側觀察 時，所述角速度傳感器與所述成像傳感器的成像區域的中心重疊。
5、 根據權利要求l所述的裝置，其中所述可移動單元能夠在與 所述光學元件的光軸垂直的平面中運動，所述角速度傳感器包括感測對於與所述光軸垂直的第一方向的 軸的第一角速度的第一元件，和感測對於與所述光軸和所述第一方 向都垂直的第二方向的軸的第二角速度的第二元件。
6、 根據權利要求l所述的裝置，其中所述固定單元具有靠近所 述可移動單元設置、並設置在所述可移動單元後側的固定基板，並 且所述角速度傳感器連接於所述固定基板的後表面。
7、 根據權利要求6所述的裝置，其中所述角速度傳感器位於所 述固定基板的所述後表面中與所述成像傳感器最接近的位置。
8、根據權利要求1所述的裝置，其中所述固定單元具有由金屬 板構成的固定基板，並且所述角速度傳感器連接於所述固定基板連 接。
9、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述可移動單元包括可移 動基板，其具有安裝了所述成像傳感器的前表面和與所述前表面相 對的後表面，所述固定單元包括分別設置在所述可運動基板的所述前側和後 側處的第一和第二固定基板，所述可運動基板插入所述第一和第二固定基板之間，使所述可 運動基板由所述第一和第二固定基板可移動地支撐。所述角速度傳感器連接於所述第二固定基板的後表面。
全文摘要
提供了一種防抖裝置以用於校正由光學系統在成像傳感器上形成的目標圖像的圖像模糊。所述裝置具有固定到拍照設備的機身上的固定單元和被固定單元可移動地支撐的可移動單元，還包括感測角速度以檢測機身的抖動量的角速度傳感器、根據檢測到的抖動量驅動可移動單元以校正圖像模糊的驅動器。至少部分光學元件或者成像傳感器安裝在可移動單元上。角速度傳感器連接於固定單元或可移動單元。
文檔編號G03B5/00GK101106657SQ20071013606
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月13日 優先權日2006年7月13日
發明者小川隆廣 申請人:賓得株式會社