相机驱动装置.pdf

本发明的相机驱动装置具备：相机部，其包括摄像面；可动单元，其内置相机部，且在外形上具有吸附用磁铁及凸状部分球面；固定单元，其具有供磁性体及可动单元游嵌的凹部，在吸附用磁铁对磁性体的磁吸引力的作用下，可动单元的凸状部分球面与凹部进行点或线接触，可动单元以凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转；摇摄驱动部；倾转驱动部；回旋驱动部；透镜驱动部；摄像元件驱动部；第一检测器，其检测相机部相对于固定单元的向摇摄及倾转方向的倾斜角度；第二检测器，其检测沿回旋方向旋转的相机部的旋转角度；第三检测器，其检测向摇摄旋转轴的方向和倾转旋转轴的方向移动的摄像元件的移动量。

1.  一种相机驱动装置，其具备：
相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述透镜的透镜镜筒；
可动单元，其具有至少一个吸附用磁铁，内置所述相机部，且在外形上具有第一凸状部分球面；
固定单元，其具有供至少一个磁性体及所述可动单元的至少一部分游嵌的凹部，在所述至少一个吸附用磁铁对所述至少一个磁性体的磁吸引力的作用下，所述可动单元的所述第一凸状部分球面与所述凹部进行点或线接触，所述可动单元以所述第一凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转；
摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；
倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；
回旋驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的所述光轴为中心的回旋方向旋转；
透镜驱动部，其设于所述可动单元，使所述透镜镜筒相对于所述可动单元向光轴方向移动；
摄像元件驱动部，其设于所述可动单元，使所述摄像元件相对于所述可动单元向作为所述摇摄方向的旋转轴的摇摄旋转轴的方向和作为所述倾转方向的旋转轴的倾转旋转轴的方向移动；
第一检测器，其检测所述可动单元相对于所述固定单元的向所述摇摄方向及所述倾转方向的倾斜角度；
第二检测器，其检测沿所述回旋方向旋转的所述可动单元的旋转角度；
第三检测器，其检测向所述光轴方向移动的所述透镜镜筒的移动量；
第四检测器，其检测向所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向移动的所述摄像元件的移动量。

2.  一种相机驱动装置，其具备：
相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述透镜的透镜镜筒；
可动单元，其具有至少一个吸附用磁铁，内置所述相机部，且在外形上具有第一凸状部分球面；
固定单元，其具有供至少一个磁性体及所述可动单元的至少一部分游嵌的凹部，在所述至少一个吸附用磁铁对所述至少一个磁性体的磁吸引力的作用下，所述可动单元的所述第一凸状部分球面与所述凹部进行点或线接触，所述可动单元以所述第一凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转；
摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；
倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；
回旋驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的所述光轴为中心的回旋方向旋转；
透镜驱动部，其设于所述可动单元，使所述透镜镜筒相对于所述可动单元向光轴方向移动；
摄像元件驱动部，其设于所述可动单元，使所述摄像元件相对于所述可动单元向作为所述摇摄方向的旋转轴的摇摄旋转轴的方向和作为所述倾转方向的旋转轴的倾转旋转轴的方向移动且使所述摄像元件向所述回旋方向旋转；
第一检测器，其检测所述可动单元相对于所述固定单元的向所述摇摄方向及所述倾转方向的倾斜角度；
第二检测器，其检测沿所述回旋方向旋转的所述可动单元的旋转角度；
第三检测器，其检测向所述光轴方向移动的所述透镜镜筒的移动量；
第四检测器，其检测向所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向移动的所述摄像元件的移动量。

3.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述固定单元具有位于所述凹部内的至少三个第二凸状部分球面，所述第二凸状部分球面与所述可动单元的第一凸状部分球面进行点接触。

4.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述固定单元具有构成所述凹部的内侧面的凹状圆锥面，所述凹状圆锥面与所述可动单元的第一凸状部分球面进行线接触。

5.  根据权利要求1～4中任一项所述的相机驱动装置，其中，
所述相机驱动装置还具备脱落防止构件，该脱落防止构件设于所述固定单元，且具有以避免所述可动单元从所述固定单元脱落的方式限制所述可动单元的移动的限制面，
所述限制面具有凹状部分球面，该凹状部分球面具有与所述第一凸状部分球面的球心一致的中心。

6.  根据权利要求1～5中任一项所述的相机驱动装置，其中，
所述摇摄驱动部包括在所述可动单元中相对于所述光轴对称地配置的一对摇摄驱动磁铁、以与所述一对摇摄驱动磁铁对置的方式配置于所述固定单元的一对摇摄磁轭、卷绕于所述一对摇摄磁轭的一对摇摄驱动线圈，
所述倾转驱动部包括在所述可动单元中相对于所述光轴对称地配置的一对倾转驱动磁铁、以与所述一对倾转驱动磁铁对置的方式配置于所述固定单元的一对倾转磁轭、卷绕于所述一对倾转磁轭的一对倾转驱动线圈，
所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对摇摄驱动线圈设置在通过所述第一凸状部分球面的球心的直线上，所述一对倾转驱动磁铁及所述一对倾转驱动线圈设置在通过所述第一凸状部分球面的球心的另一直线上，所述可动单元的所述光轴方向上的中心的位置与所述第一凸状部分球面的球心的位置大体一致。

7.  根据权利要求6所述的相机驱动装置，其中，
所述回旋驱动部包括分别卷绕于所述一对摇摄磁轭及所述一对倾转磁轭的四个回旋驱动线圈，并使用所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对倾转驱动磁铁作为回旋驱动磁铁。

8.  根据权利要求6所述的相机驱动装置，其中，
所述至少一个磁性体是所述一对摇摄磁轭及所述一对倾转磁轭。

9.  根据权利要求6所述的相机驱动装置，其中，
所述至少一个吸附用磁铁是所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对倾转驱动磁铁。

10.  根据权利要求6或7所述的相机驱动装置，其中，
与所述一对摇摄驱动线圈及所述一对倾转驱动线圈的各自的卷绕中心轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心及各个驱动线圈的直线相对于与所述光轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心的水平面，成45度以下的倾斜角度A，所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对倾转驱动磁铁分别以与所述一对摇摄驱动线圈及所述一对倾转驱动线圈对置的方式倾斜配置于所述可动单元。

11.  根据权利要求6所述的相机驱动装置，其中，
与所述一对回旋驱动线圈的各自的卷绕中心轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心的直线相对于与所述光轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心及各个回旋驱动线圈的中心的水平面，成45度以下的倾斜角度B，所述回旋驱动部包括一对回旋驱动磁铁，所述一对回旋驱动磁铁以与所述回旋驱动线圈对置的方式倾斜配置于所述可动单元。

12.  根据权利要求10所述的相机驱动装置，其中，
所述倾斜角度A为20度。

13.  根据权利要求11所述的相机驱动装置，其中，
所述倾斜角度B为20度。

14.  根据权利要求3所述的相机驱动装置，其中，
将所述第二凸状部分球面的各个球心与所述第一凸状部分球面的球心连结的直线相对于与所述光轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心的水平面，成45度的倾斜角度C。

15.  根据权利要求7所述的相机驱动装置，其中，
所述一对摇摄驱动磁铁、所述一对倾转驱动磁铁及所述一对回旋驱动磁铁位于所述可动单元的内侧，在所述第一凸状部分球面上未露出。

16.  根据权利要求7所述的相机驱动装置，其中，
所述一对摇摄驱动线圈、所述一对倾转驱动线圈及所述回旋驱动线圈设于所述固定单元的内侧，在所述凹部内未露出。

17.  根据权利要求15所述的相机驱动装置，其中，
所述可动单元由树脂材料构成。

18.  根据权利要求15所述的相机驱动装置，其中，
所述可动单元与所述一对摇摄驱动磁铁、所述一对倾转驱动磁铁及所述一对回旋驱动磁铁一起地一体成型。

19.  根据权利要求16所述的相机驱动装置，其中，
所述固定单元由树脂材料构成。

20.  根据权利要求19所述的相机驱动装置，其中，
所述固定单元与所述一对摇摄驱动线圈、所述一对倾转驱动线圈、所述回旋驱动线圈、所述一对摇摄磁轭、所述一对倾转磁轭及一对回旋磁轭一起地一体成型。

21.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述第一检测器包括固定于所述固定单元的第一磁传感器和设于所述可动单元的倾斜检测用磁铁，
所述第一磁传感器检测所述倾斜检测用磁铁的倾斜产生的磁力变化，算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度。

22.  根据权利要求21所述的相机驱动装置，其中，
所述第一磁传感器及所述倾斜检测用磁铁位于所述光轴上。

23.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述第一检测器包括固定于所述固定单元的光传感器、在所述可动单元的所述第一凸状部分球面的一部分上设置的光检测图案，
所述光传感器检测所述光检测图案的倾斜产生的向所述光传感器入射的光的变化，算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度。

24.  根据权利要求1～5中任一项所述的相机驱动装置，其中，
所述透镜驱动部包括：
所述透镜镜筒，其相对于与所述光轴平行地设于所述可动单元的多个引导部，沿所述光轴方向可动，且保持所述透镜；
光轴方向驱动线圈，其设于所述透镜镜筒；
光轴方向驱动磁铁，其以与所述光轴方向驱动线圈对置的方式设于所述可动单元。

25.  根据权利要求24所述的相机驱动装置，其中，
所述光轴方向驱动磁铁是所述一对摇摄驱动磁铁和所述一对倾转驱动磁铁。

26.  根据权利要求24所述的相机驱动装置，其中，
所述光轴方向驱动线圈的卷绕中心轴与所述光轴一致。

27.  根据权利要求24所述的相机驱动装置，其中，
所述引导部是固定于所述可动单元且与所述光轴平行的引导棒。

28.  根据权利要求1～5中任一项所述的相机驱动装置，其中，
所述摄像元件驱动部包括：
摄像元件支架部，其搭载所述摄像元件；
支承机构，其将所述摄像元件支架部支承为在与所述光轴垂直的平面内相对于所述可动单元能够移动；
摄像元件驱动线圈，其具有与所述光轴平行的卷绕中心轴，且固定于所述摄像元件支架部；
摄像元件驱动磁铁，其以与所述摄像元件驱动线圈对置的方式固定于所述可动单元。

29.  根据权利要求2～5中任一项所述的相机驱动装置，其中，
所述摄像元件驱动部包括：
摄像元件支架部，其搭载所述摄像元件；
支承机构，其将所述摄像元件支架部支承为在与所述光轴垂直的平面内相对于所述可动单元能够移动；
第一摄像元件驱动线圈，其具有与所述光轴平行的卷绕中心轴，且固定于所述摄像元件支架部；
第一摄像元件驱动磁铁，其以与所述第一摄像元件驱动线圈对置的方式固定于所述可动单元；
第二摄像元件驱动线圈，其具有相对于所述光轴倾斜的卷绕中心轴，且固定于所述摄像元件支架部；
第二摄像元件驱动磁铁，其以与所述第二摄像元件驱动线圈对置的方式固定于所述可动单元。

30.  根据权利要求28所述的相机驱动装置，其中，
所述第一检测器包括固定于所述固定单元的第一磁传感器和设于所述可动单元的倾斜检测用磁铁，
所述第一磁传感器检测所述倾斜检测用磁铁的倾斜产生的磁力变化，算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度，
所述摄像元件驱动磁铁是所述倾斜检测用磁铁。

31.  根据权利要求29所述的相机驱动装置，其中，
所述第一检测器包括固定于所述固定单元的第一磁传感器和设于所述可动单元的倾斜检测用磁铁，
所述第一磁传感器检测所述倾斜检测用磁铁的倾斜产生的磁力变化，算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度，
所述第一摄像元件驱动磁铁是所述倾斜检测用磁铁。

32.  根据权利要求29所述的相机驱动装置，其中，
所述第二摄像元件驱动磁铁是向所述摇摄方向驱动所述可动单元所使用的摇摄驱动磁铁或向所述倾转方向驱动所述可动单元所使用的倾转驱动磁铁。

33.  根据权利要求28或29所述的相机驱动装置，其中，
所述支承机构包括：
第一平面部，其设于所述摄像元件支架部且具有与所述光轴垂直的平面；
第二平面部，其设于所述可动单元且具有与所述光轴垂直的平面；
至少三个支承球体，其由所述第一平面部和所述第二平面部夹持。

34.  根据权利要求33所述的相机驱动装置，其中，
所述摄像元件支架部包括磁性体，通过所述磁性体及所述摄像元件驱动磁铁间的磁吸引力来夹持所述支承球体。

35.  根据权利要求33所述的相机驱动装置，其中，
所述摄像元件支架部包括磁性体，通过所述磁性体及所述第一摄像元件驱动磁铁间的磁吸引力来夹持所述支承球体。

36.  根据权利要求1～5中任一项所述的相机驱动装置，其中，
所述可动单元的重心与所述第一凸状部分球面的球心一致。

37.  根据权利要求6所述的相机驱动装置，其中，
所述相机驱动装置还具备与所述相机部连接且由柔性线缆构成的配线，
所述配线相对于所述光轴呈线对称地配置，在与所述光轴垂直的平面上，在相对于将所述一对倾转驱动磁铁连结的线或将所述一对摇摄驱动磁铁连结的线成45度的方向上，固定于所述可动单元。

38.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述第二检测器包括固定于所述固定单元的第二磁传感器和设于所述可动单元的旋转检测用磁铁，
所述第二磁传感器检测所述旋转检测用磁铁的旋转产生的磁力变化，算出所述可动单元的所述回旋方向的旋转角度。

39.  根据权利要求38所述的相机驱动装置，其中，
所述旋转检测用磁铁是向所述摇摄方向驱动所述可动单元所使用的摇摄驱动磁铁或向所述倾转方向驱动所述可动单元所使用的倾转驱动磁铁。

40.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述第三检测器包括固定于所述可动单元的第三磁传感器和设于所述透镜镜筒的第一移动检测用磁铁，
所述第三磁传感器检测所述第一移动检测用磁铁的移动产生的磁力变化，算出所述透镜镜筒的所述光轴方向的移动量。

41.  根据权利要求1或2所述的相机驱动装置，其中，
所述摄像元件驱动部包括搭载所述摄像元件的摄像元件支架部，
所述第四检测器包括固定于所述摄像元件支架部的第四磁传感器和设于所述可动单元的第二移动检测用磁铁，
所述第四磁传感器检测所述摄像元件支架部的移动产生的磁力变化，算出所述摄像元件驱动部的所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向的移动量。

42.  根据权利要求41所述的相机驱动装置，其中，
所述第一检测器包括固定于所述固定单元的第一磁传感器和设于所述可动单元的倾斜检测用磁铁，
所述第一磁传感器检测所述倾斜检测用磁铁的倾斜产生的磁力变化， 算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度，
所述第二移动检测用磁铁是所述倾斜检测用磁铁。

43.  根据权利要求5所述的相机驱动装置，其中，
在所述脱落防止构件的所述限制面与所述可动单元的所述第一凸状部分球面之间设置空隙，以所述可动单元的所述第一凸状部分球面即使从所述固定单元的所述凹部分离、通过所述磁吸引力也能返回点或线接触的状态的方式决定所述空隙。

44.  一种相机单元，其具备：
权利要求1～43中任一项所述的相机驱动装置；
角速度传感器，其分别检测绕所述固定单元的正交的三轴的角速度；
运算处理部，其基于来自所述角速度传感器的输出，生成目标旋转角度信号；
驱动电路，其基于所述目标旋转角度信号，生成对所述第一驱动部及所述第二驱动部进行驱动的信号。

45.  一种相机单元，其具备：
权利要求1～43中任一项所述的以所述相机部的所述光轴为中心旋转了45°的相机驱动装置；
角速度传感器，其分别检测绕所述固定单元的正交的三轴的角速度；
运算处理部，其基于来自所述角速度传感器的输出，生成目标旋转角度信号；
驱动电路，其基于所述目标旋转角度信号，生成对所述第一驱动部及所述第二驱动部进行驱动的信号。

46.  一种光器件驱动装置，其具备：
光器件，其具有光轴，对光进行受光或发光；
可动单元，其具有至少一个吸附用磁铁，内置所述光器件，且在外形上具有第一凸状部分球面；
固定单元，其具有供至少一个磁性体及所述可动单元的至少一部分游嵌的凹部，在所述至少一个吸附用磁铁对所述至少一个磁性体的磁吸引力的作用下，所述可动单元的所述第一凸状部分球面与所述凹部进行点或线接触，所述可动单元以所述第一凸状部分球面的球心为中心而自如地转 动；
摇摄驱动部，其使所述光器件相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；
倾转驱动部，其使所述光器件相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；
检测器，其检测所述可动单元相对于所述固定单元的向所述摇摄方向及所述倾转方向的倾斜角度。

相机驱动装置
技术领域
本申请涉及一种相机驱动装置，其具备：使包含透镜和摄像元件的相机部向摇摄(偏摆)方向及倾转(俯仰)方向倾斜，且使相机部以透镜的光轴为中心旋转(回旋)，而且使作为相机部的一部分的透镜沿光轴方向移动的机构；使作为相机部的一部分的摄像元件在与光轴垂直的平面内二维地移动且使摄像元件以光轴为中心旋转的机构。
背景技术
近年市售的摄像机或数码相机大多设有对手抖引起的拍摄图像的图像抖动进行修正的手抖修正装置。该手抖修正装置使透镜、透镜镜筒、反射镜或摄像元件等相对于相机的光轴倾斜，或使上述元件在与光轴正交的平面上进行二维移动。
例如，专利文献1公开了一种抖动修正机构，该抖动修正机构具有以一个点弹性支承透镜镜筒、且使透镜镜筒相对于光轴倾斜的结构。专利文献2公开了一种手抖修正装置，该手抖修正装置以枢轴结构支承反射镜而使反射镜相对于光轴倾斜。另外，专利文献3公开了一种摄像透镜单元，该摄像透镜单元以三个点支承球状的透镜镜筒且使球状的透镜镜筒沿光轴移动并倾斜。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-53358号公报
专利文献2：日本特开平11-220651号公报
专利文献3：日本特开2008-58391号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
然而，在上述的以往的相机中，手抖修正有时不充分，而且，要求以更大的自由度来控制相机部。
本申请的非限定性的一实施方式提供一种能够进行手抖修正，且能够以大的自由度来控制相机部的相机驱动装置。
【用于解决课题的方案】
本申请发明的非限定性的一方案的相机驱动装置具备：相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述透镜的透镜镜筒；可动单元，其具有至少一个吸附用磁铁，内置所述相机部，且在外形上具有第一凸状部分球面；固定单元，其具有供至少一个磁性体及所述可动单元的至少一部分游嵌的凹部，在所述至少一个吸附用磁铁对所述至少一个磁性体的磁吸引力的作用下，所述可动单元的所述第一凸状部分球面与所述凹部进行点或线接触，所述可动单元以所述第一凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转；摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；回旋驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的所述光轴为中心的回旋方向旋转；透镜驱动部，其设于所述可动单元，使所述透镜镜筒相对于所述可动单元向所述光轴方向移动；摄像元件驱动部，其使所述摄像元件相对于所述可动单元向作为所述摇摄方向的旋转轴的摇摄旋转轴的方向和作为所述倾转方向的旋转轴的倾转旋转轴的方向移动；第一检测器，其检测所述可动单元相对于所述固定单元的向所述摇摄方向及所述倾转方向的倾斜角度；第二检测器，其检测沿所述回旋方向旋转的所述可动单元的旋转角度；第三检测器，其检测向所述光轴方向移动的所述透镜镜筒的移动量；第四检测器，其检测向所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向移动的所述摄像元件的移动量。
【发明效果】
根据本申请公开的相机驱动装置，在可动单元设有使相机部相对于固定单元向摇摄方向倾斜的摇摄驱动部、使相机部相对于固定单元向与摇摄方向正交的倾转方向倾斜的倾转驱动部、使相机部相对于固定单元向以透镜的光轴为中心的回旋方向旋转的回旋驱动部、使搭载透镜的透镜镜筒相 对于可动单元向光轴方向移动的透镜驱动部、使摄像元件相对于可动单元在与所述光轴方向垂直的平面内二维地移动的摄像元件驱动部，因此除了可动单元的三轴方向抖动修正控制之外，还能实现向光轴方向的透镜位置的修正控制和与光轴方向垂直的摄像元件的二维位置的修正控制。
附图说明
图1是表示本发明的一形态的相机驱动装置165的概略结构的分解立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式的可动单元180的详细结构的分解立体图。
图3A是本发明的一形态的相机驱动装置165的从上方观察到的立体图。
图3B是本发明的一形态的相机驱动装置165的从上方观察到的将脱落防止构件201排除后的立体图。
图4A是本发明的一形态的相机驱动装置165的从不同角度的上方观察到的立体图。
图4B是本发明的一形态的相机驱动装置165的从不同角度的上方观察到的将脱落防止构件201排除后的立体图。
图5是本发明的一形态的相机驱动装置165的从上方观察到的脱落防止构件201的立体图。
图6A是本发明的一形态的相机驱动装置165的从搭载于可动单元180的透镜105的光轴10方向观察到的俯视图。
图6B是本发明的一形态的相机驱动装置165的从直线13方向观察到的俯视图。
图7是本发明的一形态的相机驱动装置165的从上方观察到的将摄像元件驱动部99、透镜驱动部、相机罩150、基体200排除后的可动单元180和驱动部的立体图。
图8是本发明的一形态的相机驱动装置165的从上方观察到的固定单元300的立体图。
图9是表示本发明的一形态的相机驱动装置165的固定单元300的概 略结构的分解立体图。
图10A是本发明的第一实施方式的相机驱动装置165的俯视图。
图10B是本发明的第一实施方式的包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图11A是本发明的第一实施方式的相机驱动装置165的俯视图。
图11B是包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图12A是本发明的第一实施方式的相机驱动装置165的俯视图。
图12B是本发明的第一实施方式的包含光轴10和直线14的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图13A是本发明的第一实施方式的透镜驱动部和摄像元件驱动部99的构成要素的从上方观察到的立体图。
图13B是本发明的第一实施方式的透镜驱动部和摄像元件驱动部99的构成要素的从下方观察到的立体图。
图14是可动单元180向摇摄方向20和倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态下的从上方观察到的立体图。
图15A是可动单元180向摇摄方向20和倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态下的俯视图。
图15B是可动单元180向摇摄方向20和倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态下的包含光轴10和直线14的平面处的剖视图。
图16A是本发明的相机驱动装置165的在固定单元上设置的可动单元180的第二磁传感器700、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的从上方观察到的立体图。
图16B是本发明的一形态的相机驱动装置165的在固定单元上设置的第二磁传感器700、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的俯视图。
图16C是本发明的一形态的相机驱动装置165的在固定单元上设置的第二磁传感器700、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的剖视图。
图17是表示本发明的一形态的相机驱动装置165的固定单元与支承 球55的位置关系的分解立体图。
图18A是本发明的一形态的相机驱动装置165的固定单元的俯视图。
图18B是本发明的一形态的相机驱动装置165的固定单元的包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的剖视图。
图19A是本发明的一形态的相机驱动装置165的固定单元的俯视图。
图19B是本发明的一形态的相机驱动装置165的固定单元的包含光轴10和支承球55的中心的平面处的剖视图。
图20A是表示本发明的一形态的相机驱动装置165的相对于拍摄水平基准的相对角度位置的从上方观察到的立体图。
图20B是表示本发明的一形态的相机驱动装置165的相对于拍摄水平基准的相对角度位置的从上方观察到的另一立体图。
图21是表示本发明的第二实施方式的可动单元180的详细结构的分解立体图。
图22A是本发明的第二实施方式的相机驱动装置165的俯视图。
图22B是本发明的第二实施方式的包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图23A是本发明的第二实施方式的相机驱动装置165的俯视图。
图23B是本发明的第二实施方式的包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图24A是本发明的第二实施方式的相机驱动装置165的俯视图。
图24B是本发明的第二实施方式的包含光轴10和直线14的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图25A是本发明的第二实施方式的透镜驱动部和摄像元件驱动部99的构成要素的从上方观察到的立体图。
图25B是本发明的第二实施方式的透镜驱动部和摄像元件驱动部99的构成要素的从下方观察到的立体图。
图25C是本发明的第二实施方式的透镜驱动部和摄像元件驱动部99的构成要素的从下方观察到的另一立体图。
图26A是本发明的第二实施方式的可动单元180向摇摄方向20及倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态的俯视图。
图26B是本发明的第二实施方式的可动单元180向摇摄方向20及倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态的包含光轴10和直线14的平面处的剖视图。
图27是表示在本发明的第三实施方式的相机单元170设置的角速度传感器900、901、902的配置的立体图。
图28是表示本发明的第三实施方式的相机单元170的结构的框图。
具体实施方式
本申请发明人对于能够进行手抖修正的以往的相机进行了详细地研究。一般而言，人静止进行拍摄时产生的手抖角度为±0.3度左右，且其产生频率成分为20～30Hz左右。另外，手抖修正控制需要在10Hz左右的频带下进行。
这样，当拍摄者在静止的状态下进行摄像机或数码相机的拍摄时，手抖角度比较小，而且，用于控制的频率也比较低。因此，在对静止时的手抖所引起的拍摄图像的图像抖动进行修正的以往的相机驱动装置中，使构成相机驱动装置的各部(透镜、透镜镜筒、反射镜、摄像元件等)相对于透镜的光轴倾斜的倾斜角度或使上述元件在与光轴正交的平面上进行二维直线移动的移动量微小，尽管如此，也能实现良好的手抖修正。
但是，在拍摄者边走动边进行活动图像或静止图像的拍摄的步行拍摄时，所产生的图像抖动(以下有时称为步行抖动。步行抖动中也包含手抖。)的角度例如为±10度以上，为了修正步行抖动，需要在50Hz左右的频带下进行控制。
这样，在图像的抖动角度变大、以更高的频率进行控制的情况下，在以往的相机驱动装置中，在对构成要素进行支承的支承系统及对构成要素进行驱动的驱动系统的结构上存在课题。
例如，专利文献1的装置适合于使透镜镜筒以微小角度倾斜的情况，但在以超过±10度那样大的角度使透镜镜筒倾斜的情况下，会导致进行支承的弹性体会变形至塑性区域。而且，当倾斜的角度变大时，弹性体的基于弹簧常数的负载变得非常大，弹性体的固有振动的振幅增大系数(Q值)也增大。其结果是，修正控制的相位特性或增益特性变差，在上述的频带 中难以进行修正控制。
专利文献2的装置为了对图像的抖动进行修正而驱动反射镜。但是，在摄像机或数码相机具备广角透镜系统的情况下，若在光学系统设置反射镜，则反射镜在光学系统中成为较大的构成要素。因此，对于期望反射镜小型化的摄像机或数码相机而言难以说是适当的解决方案。而且，由于利用磁吸引力对反射镜进行枢轴支承，因此，由于振动或冲击等干扰而可能发生反射镜脱落。
专利文献3的透镜单元由于具备球状的透镜支架，因此，能够以较大的角度使透镜支架倾斜。但是，由于透镜支架与设于其外侧的支架接触的部分的旋转半径较大，因此，对可动单元的摩擦负载增大，动作移动距离变大。其结果是，当倾斜角度变大时，接触摩擦负载的变动增大，难以进行准确的控制。而且，若未准确地控制透镜支架与设于外侧的支架之间的间隔，则难以准确地控制透镜支架的倾斜角度。根据这些部件的加工精度的不同，可能会发生机械性松动，给可动单元的频率响应特性带来障碍。
另外，专利文献1～3的装置不具备使透镜等构成要素以相机部的光轴为中心旋转的结构。因此，难以以相机部的光轴为中心高精度地控制大旋转角度。
本发明的第一实施方式鉴于这样的现有技术的课题，提供一种相机驱动装置，具备使相机部沿三轴方向旋转的机构、为了附加以往所没有的新功能而使作为相机部的一部分的透镜沿光轴方向移动的机构、使作为相机部的一部分的摄像元件在与光轴方向垂直的平面内沿两轴方向移动的机构，从而能够总计沿六轴方向可动。
另外，本发明的第二实施方式鉴于这样的现有技术的课题，提供一种相机驱动装置，具备使相机部沿三轴方向旋转的机构、为了附加以往所没有的新功能而使作为相机部的一部分的透镜沿光轴方向移动的机构、使作为相机部的一部分的摄像元件在与光轴方向垂直的平面内沿两轴方向移动的机构、使摄像元件以光轴为中心旋转的机构，从而能够总计沿七轴方向可动。
本发明的一形态的相机驱动装置具备：相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述 透镜的透镜镜筒；可动单元，其具有至少一个吸附用磁铁，内置所述相机部，且在外形上具有第一凸状部分球面；固定单元，其具有供至少一个磁性体及所述可动单元的至少一部分游嵌的凹部，在所述至少一个吸附用磁铁对所述至少一个磁性体的磁吸引力的作用下，所述可动单元的所述第一凸状部分球面与所述凹部进行点或线接触，所述可动单元以所述第一凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转；摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；回旋驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的所述光轴为中心的回旋方向旋转；透镜驱动部，其设于所述可动单元，使所述透镜镜筒相对于所述可动单元向所述光轴方向移动；摄像元件驱动部，其使所述摄像元件相对于所述可动单元向作为所述摇摄方向的旋转轴的摇摄旋转轴的方向和作为所述倾转方向的旋转轴的倾转旋转轴的方向移动；第一检测器，其检测所述可动单元相对于所述固定单元的向所述摇摄方向及所述倾转方向的倾斜角度；第二检测器，其检测沿所述回旋方向旋转的所述可动单元的旋转角度；第三检测器，其检测向所述光轴方向移动的所述透镜镜筒的移动量；第四检测器，其检测向所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向移动的所述摄像元件的移动量。
在一实施方式中，相机驱动装置具备：相机部，其包括具有摄像面的摄像元件、具有光轴且在所述摄像面上形成被摄体像的透镜、及保持所述透镜的透镜镜筒；可动单元，其具有至少一个吸附用磁铁，内置所述相机部，且在外形上具有第一凸状部分球面；固定单元，其具有供至少一个磁性体及所述可动单元的至少一部分游嵌的凹部，在所述至少一个吸附用磁铁对所述至少一个磁性体的磁吸引力的作用下，所述可动单元的所述第一凸状部分球面与所述凹部进行点或线接触，所述可动单元以所述第一凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转；摇摄驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向摇摄方向倾斜；倾转驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向与所述摇摄方向正交的倾转方向倾斜；回旋驱动部，其使所述相机部相对于所述固定单元向以所述透镜的所述光轴为中心的回旋方向旋转；透镜驱动部，其设于所述可动单元，使所述透镜镜筒相对于所述 可动单元向所述光轴方向移动；摄像元件驱动部，其设于所述可动单元，使所述摄像元件相对于所述可动单元向作为所述摇摄方向的旋转轴的摇摄旋转轴的方向和作为所述倾转方向的旋转轴的倾转旋转轴的方向移动且使所述摄像元件向所述回旋方向旋转；第一检测器，其检测所述可动单元相对于所述固定单元的向所述摇摄方向及所述倾转方向的倾斜角度；第二检测器，其检测沿所述回旋方向旋转的所述可动单元的旋转角度；第三检测器，其检测向所述光轴方向移动的所述透镜镜筒的移动量；第四检测器，其检测向所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向移动的所述摄像元件的移动量。
在一实施方式中，所述固定单元具有位于所述凹部内的至少三个第二凸状部分球面，所述第二凸状部分球面与所述可动单元的第一凸状部分球面进行点接触。
在一实施方式中，所述固定单元具有构成所述凹部的内侧面的凹状圆锥面，所述凹状圆锥面与所述可动单元的第一凸状部分球面进行线接触。
在一实施方式中，相机驱动装置还具备脱落防止构件，该脱落防止构件设于所述固定单元，且具有以避免所述可动单元从所述固定单元脱落的方式限制所述可动单元的移动的限制面，所述限制面具有凹状部分球面，该凹状部分球面具有与所述第一凸状部分球面的球心一致的中心。
在一实施方式中，所述摇摄驱动部包括在所述可动单元中相对于所述光轴对称地配置的一对摇摄驱动磁铁、以与所述一对摇摄驱动磁铁对置的方式配置于所述固定单元的一对摇摄磁轭、分别卷绕于所述一对摇摄磁轭的一对摇摄驱动线圈，所述倾转驱动部包括在所述可动单元中相对于所述光轴对称地配置的一对倾转驱动磁铁、以与所述一对倾转驱动磁铁对置的方式配置于所述固定单元的一对倾转磁轭、分别卷绕于所述一对倾转磁轭的一对倾转驱动线圈，所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对摇摄驱动线圈设置在通过所述第一凸状部分球面的球心的直线上，所述一对倾转驱动磁铁及所述一对倾转驱动线圈设置在通过所述第一凸状部分球面的球心的另一直线上，所述可动单元的所述光轴方向上的中心的位置与所述第一凸状部分球面的球心的位置大体一致。
在一实施方式中，所述回旋驱动部包括分别卷绕于所述一对所述摇摄 磁轭及所述一对倾转磁轭的四个回旋驱动线圈，并使用所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对倾转驱动磁铁作为回旋驱动磁铁。
在一实施方式中，所述至少一个磁性体是所述一对摇摄磁轭及所述一对倾转磁轭。
在一实施方式中，所述吸附用磁铁是所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对倾转驱动磁铁。
在一实施方式中，与所述一对摇摄驱动线圈及所述一对倾转驱动线圈的各自的卷绕中心轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心及各个驱动线圈的直线相对于与所述光轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心的水平面，成45度以下的倾斜角度A，所述一对摇摄驱动磁铁及所述一对倾转驱动磁铁分别以与所述一对摇摄驱动线圈及所述一对倾转驱动线圈对置的方式倾斜配置于所述可动单元。
在一实施方式中，与所述一对回旋驱动线圈的各自的卷绕中心轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心的直线相对于与所述光轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心及各个回旋驱动线圈的中心的水平面，成45度以下的倾斜角度B，所述回旋驱动部包括一对回旋驱动磁铁，所述一对回旋驱动磁铁以与所述回旋驱动线圈对置的方式倾斜配置于所述可动单元。
在一实施方式中，所述倾斜角度A及所述倾斜角度B为20度。
在一实施方式中，将所述第二凸状部分球面的各个球心与所述第一凸状部分球面的球心连结的直线相对于与所述光轴垂直且通过所述第一凸状部分球面的球心的水平面，成45度的倾斜角度C。
在一实施方式中，所述一对摇摄驱动磁铁、所述一对倾转驱动磁铁及所述一对回旋驱动磁铁位于所述可动单元的内侧，在所述第一凸状部分球面上未露出。
在一实施方式中，所述一对摇摄驱动线圈、所述一对倾转驱动线圈及所述回旋驱动线圈设于所述固定单元的内侧，在所述凹部内未露出。
在一实施方式中，所述可动单元由树脂材料构成。
在一实施方式中，所述可动单元与所述一对摇摄驱动磁铁、所述一对倾转驱动磁铁及所述一对回旋驱动磁铁一起地一体成型。
在一实施方式中，所述固定单元由树脂材料构成。
在一实施方式中，所述固定单元与所述一对摇摄驱动线圈、所述一对倾转驱动线圈、所述一对回旋驱动线圈、所述一对摇摄磁轭、所述一对倾转磁轭及所述一对回旋磁轭一起地一体成型。
在一实施方式中，所述第一检测器包括固定于所述固定单元的第一磁传感器和设于所述可动单元的倾斜检测用磁铁，所述第一磁传感器检测所述倾斜检测用磁铁的倾斜产生的磁力变化，算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度。
在一实施方式中，所述第一磁传感器及所述倾斜检测用磁铁位于所述光轴上。
在一实施方式中，所述第一检测器包括固定于所述固定单元的光传感器、在所述可动单元的所述第一凸状部分球面的一部分上设置的光检测图案，所述光传感器检测所述光检测图案的倾斜产生的向所述光传感器入射的光的变化，算出所述相机部的所述摇摄方向及所述倾转方向的二维的倾斜角度。
在一实施方式中，所述透镜驱动部包括：所述透镜镜筒，其相对于与所述光轴平行地设于所述可动单元的多个引导部，沿所述光轴方向可动，且保持所述透镜；光轴方向驱动线圈，其设于所述透镜镜筒；光轴方向驱动磁铁，其以与所述光轴方向驱动线圈对置的方式设于所述可动单元。
在一实施方式中，所述光轴方向驱动磁铁是所述一对摇摄驱动磁铁和所述一对倾转驱动磁铁。
在一实施方式中，所述光轴方向驱动线圈的卷绕中心轴与所述光轴一致。
在一实施方式中，所述引导部是固定于所述可动单元且与所述光轴平行的引导棒。
在一实施方式中，所述摄像元件驱动部包括：摄像元件支架部，其搭载所述摄像元件；支承机构，其将所述摄像元件支架部支承为在与所述光轴垂直的平面内相对于所述可动单元能够移动；摄像元件驱动线圈，其具有与所述光轴平行的卷绕中心轴，且固定于所述摄像元件支架部；摄像元件驱动磁铁，其以与所述摄像元件驱动线圈对置的方式固定于所述可动单 元。
在一实施方式中，所述摄像元件驱动部包括：摄像元件支架部，其搭载所述摄像元件；支承机构，其将所述摄像元件支架部支承为在与所述光轴垂直的平面内相对于所述可动单元能够移动；第一摄像元件驱动线圈，其具有与所述光轴平行的卷绕中心轴，且固定于所述摄像元件支架部；第一摄像元件驱动磁铁，其以与所述第一摄像元件驱动线圈对置的方式固定于所述可动单元；第二摄像元件驱动线圈，其具有相对于所述光轴倾斜的卷绕中心轴，且固定于所述摄像元件支架部；第二摄像元件驱动磁铁，其以与所述第二摄像元件驱动线圈对置的方式固定于所述可动单元。
在一实施方式中，所述摄像元件驱动磁铁是所述倾斜检测用磁铁。
在一实施方式中，所述第一摄像元件驱动磁铁是所述倾斜检测用磁铁。
在一实施方式中，所述第二摄像元件驱动磁铁是所述摇摄驱动磁铁或所述倾转驱动磁铁。
在一实施方式中，所述支承机构包括：第一平面部，其设于所述摄像元件支架部且具有与所述光轴垂直的平面；第二平面部，其设于所述可动单元且具有与所述光轴垂直的平面；至少三个支承球体，其由所述第一平面部和所述第二平面部夹持。
在一实施方式中，所述摄像元件支架部包括磁性体，通过所述磁性体及所述摄像元件驱动磁铁间的磁吸引力来夹持所述支承球体。
在一实施方式中，所述摄像元件支架部包括磁性体，通过所述磁性体及所述第一摄像元件驱动磁铁间的磁吸引力来夹持所述支承球体。
在一实施方式中，所述可动单元的重心与所述第一凸状部分球面的球心一致。
在一实施方式中，所述相机驱动装置还具备与所述相机部连接且由柔性线缆构成的配线，所述配线相对于所述光轴呈线对称地配置，在与所述光轴垂直的平面上，在相对于将所述一对倾转驱动磁铁连结的线或将所述一对摇摄驱动磁铁连结的线成45度的方向上，固定于所述可动单元。
在一实施方式中，所述第二检测器包括固定于所述固定单元的第二磁传感器和设于所述可动单元的旋转检测用磁铁，所述第二磁传感器检测所 述旋转检测用磁铁的旋转产生的磁力变化，算出所述可动单元的所述回旋方向的旋转角度。
在一实施方式中，所述第三检测器包括固定于所述可动单元的第三磁传感器和设于所述透镜镜筒的第一移动检测用磁铁，所述第三磁传感器检测所述第一移动检测用磁铁的移动产生的磁力变化，算出所述透镜镜筒的所述光轴方向的移动量。
在一实施方式中，所述第四检测器包括固定于所述摄像元件支架部的第四磁传感器和设于所述可动单元的第二移动检测用磁铁，所述第四磁传感器检测所述摄像元件支架部的移动产生的磁力变化，算出所述摄像元件驱动部的所述摇摄旋转轴的方向和所述倾转旋转轴的方向的移动量。
在一实施方式中，所述旋转检测用磁铁是所述摇摄驱动磁铁或倾转驱动磁铁。
在一实施方式中，所述第二移动检测用磁铁是所述倾斜检测用磁铁。
在一优选的实施方式中，在所述脱落防止构件的限制面与所述可动单元的所述第一凸状部分球面之间设置空隙，以所述可动单元的所述第一凸状部分球面即使从所述固定单元的所述凹部分离、通过所述磁吸引力也能返回点或线接触的状态的方式决定所述空隙。
本发明的一形态的相机单元具备：上述任一相机驱动装置；角速度传感器，其分别检测绕所述固定单元的正交的三轴的角速度；运算处理部，其基于来自所述角速度传感器的输出，生成目标旋转角度信号；驱动电路，其基于所述目标旋转角度信号，生成对所述第一驱动部及所述第二驱动部进行驱动的信号。
根据本申请的一形态的相机驱动装置，在可动单元设有使相机部相对于固定单元向摇摄方向倾斜的摇摄驱动部、使相机部相对于固定单元向与摇摄方向正交的倾转方向倾斜的倾转驱动部、使相机部相对于固定单元向以透镜的光轴为中心的回旋方向旋转的回旋驱动部、设于可动单元且使搭载透镜的透镜镜筒相对于可动单元向光轴方向移动的透镜驱动部、使摄像元件相对于可动单元在与所述光轴方向垂直的平面内二维地移动的摄像元件驱动部，因此除了可动单元的三轴方向抖动修正控制之外，还能实现向光轴方向的透镜位置的修正控制和与光轴方向垂直的摄像元件的二维 位置的修正控制。
由此，也能够实现聚焦控制或相机的节点修正、以及利用了模糊变化的至被摄体的距离测定，通过使摄像元件二维地移动的摄像元件驱动能够以像素单位进行在基于旋转驱动的抖动修正中难以实现的相机的平移方向的抖动修正。
另外，在可动单元设有使相机部相对于固定单元向摇摄方向倾斜的摇摄驱动部、使相机部相对于固定单元向与摇摄方向正交的倾转方向倾斜的倾转驱动部、使相机部相对于固定单元向以透镜的光轴为中心的回旋方向旋转的回旋驱动部、设于可动单元且使搭载透镜的透镜镜筒相对于可动单元向光轴方向移动的透镜驱动部、使摄像元件相对于可动单元在与所述光轴方向垂直的平面内二维地移动且使摄像元件以光轴为中心旋转的摄像元件驱动部，因此除了相机部的三轴方向抖动修正控制之外，还能实现向光轴方向的透镜位置的修正控制、与光轴方向垂直的摄像元件的二维位置的修正控制、及光轴中心的旋转角度的修正控制。
由此，也能够实现聚焦控制或相机的节点修正、以及利用了模糊变化的至被摄体的距离测定，通过摄像元件驱动能够以像素单位进行在基于旋转驱动的抖动修正中难以实现的相机的平移方向的抖动修正和旋转修正。
另外，设置了具有吸附用磁铁及第一凸状部分球面的可动单元、具有供磁性体及可动单元的至少一部分游嵌的凹部且在吸附用磁铁对磁性体的磁吸引力的作用下与可动单元进行点或线接触的固定单元，因此能够使可动单元相对于固定单元以第一凸状部分球面的球心为中心而自如地旋转。
另外，通过磁吸引力维持第一凸状部分球面与凹部内接的状态，因此无论可动单元的旋转状态如何，都能够使接触产生的负载恒定。
而且，通过使凸状部分球面与凹部卡合的枢轴支承结构，能够实现可动单元的重心支承，因此能够大幅抑制控制频率区域的机械共振。
另外，根据一实施方式，还能得到以下的效果。具体而言，通过设置脱落防止构件，即使可动单元从外部受到冲击，可动单元也不会脱落，能够恢复成凸状部分球面与凹部接触的状态。
而且，在可动单元的凸状部分球面与固定单元的凹状圆锥面内接的枢 轴结构中，通过附加不影响转动角度的由磁吸引力产生的一定的垂直抗力，能够减少相对于转动角度的摩擦负载变动，在控制频率区域中能够实现良好的相位·增益特性。
此外，通过设置将脱落防止用限制面固定于固定单元的脱落防止构件，将可动单元向固定单元装入时的作业变得容易，能够实现组装性的大幅提高。
而且，摇摄、倾转方向的驱动部包括固定于可动单元且呈以光轴为中心的圆周状地相互正交配置的两对驱动磁铁、以与驱动磁铁对置的方式分别设于固定单元的两对驱动线圈。
而且，回旋方向的驱动部包括固定于可动单元且呈以光轴为中心的圆周状地配置的一对驱动磁铁、以与驱动磁铁对置的方式设于固定单元的一对驱动线圈。
另外，通过向在可动单元的凸状部分球面与固定单元的脱落防止用限制面之间构成的大致环状的空隙填充振动减衰用的粘性构件或磁性流体，能够减少在设于可动单元的驱动磁铁与设于固定单元的磁轭之间产生的磁吸引力的磁弹簧效果引起的振幅增大系数(Q值)或机械的固有振动的Q值，能够得到良好的控制特性。
另外，可动单元的倾斜检测机构由设置在可动单元的底部的光轴上的倾斜检测用磁铁和以与倾斜检测用磁铁对置的方式设于固定单元的第一磁传感器构成，由此检测可动单元的倾斜产生的倾斜检测用磁铁的磁力变化，并算出倾斜角度，从而能够实现装置的小型化。
而且，在从光轴的方向观察下，将旋转检测机构配置成相对于摇摄驱动部和倾转驱动部成45度的角度，在以光轴为中心的圆周上设置多个驱动部来提高驱动力矩力，并且在同一圆周上设置旋转检测机构，由此作为装置能够实现省空间化。
而且，在回旋驱动部中，并用摇摄及倾转驱动磁铁作为回旋驱动磁铁，且回旋驱动线圈具有以与摇摄及倾转驱动线圈的线圈卷绕方向正交的方式卷绕于摇摄及倾转磁轭的十字卷绕结构，由此作为装置能够实现省空间化·小型化和部件个数的削减。
而且，在透镜驱动部中，通过将摇摄驱动磁铁及倾转驱动磁铁并用作 为光轴方向驱动磁铁，作为装置能够实现省空间化·小型化和部件个数的削减。
而且，在摄像元件驱动部中，将搭载于可动单元的倾斜检测用磁铁并用作为进行与光轴垂直的平面上的二维驱动的摄像元件驱动磁铁，由此作为装置能够实现省空间化·小型化和部件个数的削减。
而且，在摄像元件驱动部中，能够将搭载于可动单元的倾斜检测用磁铁利用作为进行与光轴垂直的平面上的二维驱动的第一摄像元件驱动磁铁。而且，能够将摇摄驱动磁铁及倾转驱动磁铁利用作为进行光轴中心的旋转驱动的第二摄像元件驱动磁铁。由此，作为装置能够实现省空间化·小型化和部件个数的削减。
此外，固定于固定单元的摇摄驱动线圈、倾转驱动线圈及回旋驱动线圈和与它们对置的搭载于可动单元的摇摄驱动磁铁、倾转驱动磁铁及回旋驱动磁铁构成在从与光轴正交且包含可动单元的凸状部分球面的球心的水平面向下方倾斜(30度～45度)的高度位置，由此能够实现装置的低高度化。
在可动单元及固定单元之间产生的磁吸引力分散于摇摄、倾转及回旋驱动部的各自的多个驱动磁铁和多个磁轭之间，因此能够将可动单元与固定单元之间的垂直抗力产生的摩擦阻力形成为不依赖于转动角度的恒定的值。
此外，摇摄驱动磁铁、倾转驱动磁铁及回旋驱动磁铁分别内置于可动单元，摇摄驱动磁铁、倾转驱动磁铁及回旋驱动磁铁在与固定单元的凹状圆锥面接触的可动单元的凸状部分球面上未露出，因此能够减少可动单元与固定单元之间的摩擦系数。
此外，通过将固定单元的凹状圆锥面和可动单元的凸状部分球面设为滑动性优异的塑料树脂，能够进一步减少可动单元与固定单元之间的摩擦系数。
此外，通过在固定单元的凹状圆锥面与可动单元的凸状部分球面之间夹设至少3个以上的支承球，能够进一步减少可动单元与固定单元之间的摩擦系数。
此外，在从与光轴正交且包含可动单元的凸状部分球面的球心的水平 面向下方倾斜了30度的高度位置上构成摇摄驱动部、倾转驱动部及回旋驱动部，且在从水平面向下方倾斜了45度的高度位置上构成支承球55，由此能够实现可动单元与固定单元之间的摩擦系数的减少和装置低高度化这两者。
此外，通过将固定单元设为塑料树脂，包括构成固定单元的部件即摇摄驱动线圈、倾转驱动线圈及回旋驱动线圈和摇摄磁轭、倾转磁轭及回旋磁轭能够实现一体成型化，从而能够实现装置的低成本化。
此外，通过将可动单元设为塑料树脂，包括构成可动单元的部件即摇摄驱动磁铁、倾转驱动磁铁及回旋驱动磁铁、旋转检测用磁铁、倾斜检测用磁铁能够实现一体成型化，从而能够实现装置的低成本化。
此外，通过将固定单元的凹状圆锥面和可动单元的凸状部分球面设为滑动性优异的塑料树脂，由此能够进一步减少可动单元与固定单元之间的摩擦系数。
此外，可动单元的倾斜检测部包括固定于固定单元的光传感器和在可动单元的凸状部分球面的一部上印刷的图案花纹，该光传感器检测该图案花纹的倾斜产生的移动，算出摇摄及倾转方向的二维的倾斜角度，由此能够实现装置的低成本化。
如以上那样，本发明中，相对于固定单元而实现可动单元的重心支承·重心驱动，由此在控制频率区域能够大幅抑制机械共振。
此外，使用沿摇摄方向和倾转方向能够进行±10度以上的大的倾斜驱动且沿回旋方向能够进行旋转驱动的可动单元的驱动支承系统，在直至50Hz左右的宽带域的频率区域能够实现良好的抖动修正控制。而且，在可动单元中，设有使透镜沿光轴方向移动的驱动机构、使摄像元件在与光轴垂直的平面内二维地移动的驱动机构、使摄像元件以光轴为中心旋转的驱动机构，由此能够进行步行抖动引起的图像抖动的三轴修正。其结果是，能够提供一种实现聚焦控制、以往所没有的功能的相机的节点修正控制、至被摄体的距离算出等，且实现摄像元件的以像素单位的相机的平移方向的抖动修正功能及旋转修正功能等的小型且牢固的七轴修正的相机驱动装置。
(第一实施方式)
以下，说明本发明的相机驱动装置的第一实施方式。
图1是表示本发明的第一实施方式的相机驱动装置165的分解立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式的可动单元180的详细结构的分解立体图。
图3A及图4A是相机驱动装置165的从斜上方观察到的立体图。
图3B及图4B是处于将脱落防止构件201去除的状态的相机驱动装置165的从斜上方观察到的立体图。
图5是脱落防止构件201的从斜上方观察到的立体图。
图6A是从搭载于透镜驱动部的透镜105的光轴10方向观察到的相机驱动装置165的俯视图。
图6B是从直线13方向观察到的相机驱动装置165的俯视图。
图7是将摄像元件驱动部99、透镜驱动部、相机罩150及基体200去除的可动单元180及驱动部的从上方观察到的立体图。
图8是从上方观察到的固定单元300的立体图。
图9是表示固定单元300的概略结构的分解立体图。
图10A及图10B分别是相机驱动装置165的俯视图及包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的剖视图。
图11A及图11B分别是相机驱动装置165的俯视图及包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图12A及图12B分别是相机驱动装置165的俯视图及包含光轴10和直线14的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图13A是作为摄像元件驱动部的构成要素的透镜驱动部、摄像元件108和摄像元件支架116的从上方观察到的立体图。
图13B是作为摄像元件驱动部的构成要素的透镜驱动部、摄像元件108、摄像元件支架116、摄像元件驱动线圈117、118、倾斜检测用磁铁406的从下方观察到的立体图。
图14是使可动单元180向摇摄方向20及倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态的从上方观察到的相机驱动装置165的立体图。
图15A是相机驱动装置165的俯视图。而且，图15B是使可动单元180向摇摄方向20和倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态的包含光轴10和直线14的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
图16A是设于固定单元的第二磁传感器700、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的从上方观察到的立体图。
图16B是设于固定单元的第二磁传感器700、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的俯视图。
图16C是设于固定单元的第二磁传感器700、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的剖视图。
图17是表示固定单元与支承球55的位置关系的分解立体图。
图18A及图18B分别是固定单元的俯视图及包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的固定单元的剖视图。
图19A及图19B分别是固定单元的俯视图及包含光轴10和支承球55的中心的平面处的固定单元的剖视图。
图20A及图20B是表示相机驱动装置165的相对于拍摄水平基准的相对角度位置的从上方观察到的立体图。
参照这些图来说明相机驱动装置165的主要的结构。
相机驱动装置165具备内置相机部100的可动单元180及支承可动单元180的固定单元300。相机部100包括透镜部101和摄像元件驱动部99。可动单元180相对于固定单元300向以透镜的光轴10为中心旋转的回旋方向22、以倾转方向旋转轴11为中心旋转的倾转方向21及以摇摄方向旋转轴12为中心旋转的摇摄方向20自由地旋转。倾转方向旋转轴11与摇摄方向旋转轴12彼此正交。
因此，相机驱动装置165具备：用于使可动单元180向摇摄方向20及倾转方向21倾斜的驱动部；使可动单元180相对于固定单元300向以透镜的光轴10为中心旋转的回旋方向22旋转的回旋驱动部。
摇摄驱动部包括设于可动单元180的一对摇摄驱动磁铁401、设于固定单元300的一对摇摄驱动线圈301及由磁性体构成的一对摇摄磁轭203。在一对摇摄驱动线圈301的外侧卷绕有后述的以光轴10为中心向回旋方向22旋转驱动的一对回旋驱动线圈303。
倾转驱动部包括设于可动单元180的一对倾转驱动磁铁402、设于固定单元300的一对倾转驱动线圈302及由磁性体构成的一对倾转磁轭204。
回旋驱动部包括一对回旋驱动磁铁、一对回旋驱动线圈303及一对回旋磁轭。在一对倾转驱动线圈302的外侧卷绕有后述的以光轴10为中心向回旋方向22旋转驱动的一对回旋驱动线圈303。
以下，详细地说明由摇摄、倾转及回旋驱动部进行的可动单元180的驱动。
另外，相机驱动装置165具备用于检测可动单元180相对于固定单元300的倾斜角度及绕透镜105的光轴10的旋转角度的检测器。具体而言，具备：用于检测可动单元180的二维的倾斜角度、即摇摄方向20及倾转方向21的旋转角度的第一检测器；用于检测绕透镜105的光轴10的旋转角度的第二检测器。第一检测器包括第一磁传感器501和倾斜检测用磁铁406。
如图2所示，透镜部101包括：使被摄体像成像在摄像元件108的摄像面上且具有光轴10的透镜105；保持透镜105的透镜支架106；将透镜支架106固定的透镜镜筒107；光轴方向驱动线圈115。摄像元件108例如是CMOS传感器或CCD传感器。
另外，摄像元件驱动部99包括：摄像元件108；对摄像元件108进行保持的摄像元件支架116；固定于摄像元件支架116的磁性构件121；摄像元件驱动线圈117、118。
在摄像元件驱动部99连接有用于将摄像元件108的输出信号向外部输出的配线110。配线110例如由柔性线缆构成。
固定单元300包括基体200。基体200具有供可动单元180的至少一部分游嵌的凹部。在本实施方式中，凹部的内侧面由凹状球面200A构成。
基体200还具有开口部200P、200T和接触面200B。
需要说明的是，在本申请说明书中，有时将凹状球面称为凹状圆锥面。
如图1～图9所示，相机驱动装置165为了使可动单元180向回旋方向22旋转，作为回旋磁轭并用一对摇摄磁轭203和一对倾转磁轭204，且具备卷绕于这些磁轭的四个回旋驱动线圈303。另外，作为回旋驱动磁 铁，并用一对摇摄驱动磁铁401和一对倾转驱动磁铁402。
如图8及图9所示，回旋驱动线圈303具有以相对于摇摄驱动线圈301及倾转驱动线圈302的线圈卷绕方向正交的方式层叠卷绕于一对摇摄磁轭203和一对倾转磁轭204上而成的十字卷绕结构，且分别插入而固定于基体200的开口部200P、200T。
例如，包括基体200的固定单元300由树脂构成。而且，在包括基体200的固定单元300中，卷绕于一对摇摄磁轭203的摇摄驱动线圈301和回旋驱动线圈303、及卷绕于一对倾转磁轭204的倾转驱动线圈302和回旋驱动线圈303可以一体成型。另外，卷绕于磁轭的这些驱动线圈可以在基体200的内侧面、即凹状圆锥面200A未露出。
如图2所示，透镜部101包括将透镜105固定的透镜支架106、透镜镜筒107、摄像元件108，透镜支架106插入而固定于透镜镜筒107的开口部107A。
如图2、图13A及图13B所示，固定于下部可动部102且具有与光轴10平行的轴向的两根引导棒240插入透镜镜筒107的开口部107C，透镜部101向光轴10方向能够滑动。
另外，光轴方向驱动线圈115具有与光轴10一致的卷绕中心轴，以与摇摄驱动磁铁401和倾转驱动磁铁402对置的方式固定在透镜镜筒107的凹部107B。
因此，通过向光轴方向驱动线圈115通电，透镜部101接受来自摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的电磁力，向光轴10方向能够移动。
而且，光轴10方向的移动检测用磁铁109插入而固定于透镜镜筒107的凹部107D，光轴10方向的移动检测用的磁传感器140以与移动检测用磁铁109对置的方式设于相机罩150或下部可动部102。
由此，能够检测透镜部101的向光轴10方向的移动量，能够使透镜105的焦点中心(节点)与可动单元180的物理性的旋转中心即球心70高精度地完全一致。
其结果是，即使在向摇摄方向20或倾转方向21旋转移动而拍摄的情况下，也能够从没有光学变动的焦点中心进行拍摄，能够大幅减少全景合成拍摄中的微调作业。
而且，当然以步行抖动修正控制为目的通过消除向摇摄方向20或倾转方向21可动引起的副产物性的抖动图像，能够进一步综合性地减少步行抖动图像的情况不言而喻。
另一方面，通过使透镜105的节点从相机部100的物理性的旋转中心即球心70有意地分离，由此根据产生的图像抖动量能够概略地算出并测定至被摄体的距离。
由此，能够进行准确的聚焦控制并能够实现图像品质的提高。而且通过掌握散焦产生的模糊量，也能够概略地测定至被摄体的距离。
接下来，说明摄像元件驱动部99。
如图2所示，可动单元180包括相机罩150和下部可动部102。内置透镜部101的相机罩150固定在内置摄像元件驱动部99的下部可动部102上。
如图2、图13A及图13B所示，在将摄像元件108固定的摄像元件支架116上设置具有与光轴10垂直的平面的平面部116A，在下部可动部102的底部设置平面部102B。如图11B、图15B所示，三个支承球体122由平面部116A和平面部102B夹持。摄像元件支架116在与光轴10垂直的平面处通过球体而支承(球支承)于下部可动部102。在该球支承状态下，摄像元件驱动线圈117、118以隔着规定的空隙而与倾斜检测用磁铁406对置的方式固定于摄像元件支架116。
另外，在摄像元件支架116设置磁性构件121，利用倾斜检测用磁铁406产生的磁吸引力来夹持三个支承球体122。
另外，如图13B所示，相对于沿光轴10的方向被单极磁化的倾斜检测用磁铁406，一对摄像元件驱动线圈117与倾转方向旋转轴11平行地配置，一对摄像元件驱动线圈118与摇摄方向旋转轴12平行地配置。
另外，一对摄像元件驱动线圈117、118的卷绕中心轴与光轴10平行。在将倾斜检测用磁铁406向光轴10方向投影的区域且在由倾转方向旋转轴11和摇摄方向旋转轴12分割成四部分的区域，以摄像元件驱动线圈117、118的一部分重叠的方式配置摄像元件驱动线圈117、118。
因此，通过向一对摄像元件驱动线圈117通电，摄像元件支架116受到来自倾斜检测用磁铁406的电磁力，能够向作为倾转方向的旋转轴的 倾转方向旋转轴11的方向移动。
另外，通过向一对摄像元件驱动线圈118通电，摄像元件支架116受到来自倾斜检测用磁铁406的电磁力，能够向作为摇摄方向的旋转轴的摇摄方向旋转轴12的方向移动。
此外，在将倾斜检测用磁铁406向光轴10方向投影的分割成四部分的区域中，分别将第三磁传感器119固定于摄像元件支架116。第三磁传感器119通过检测倾斜检测用磁铁406的磁变化，来算出倾转方向旋转轴11的方向和摇摄方向旋转轴12的方向上的摄像元件支架116的移动量。
由此，能够检测摄像元件108的倾转方向旋转轴11的方向和摇摄方向旋转轴12的方向的移动量，能够实现相对于光轴10的摄像元件108的平移方向(倾转方向旋转轴11方向和摇摄方向旋转轴12方向)的抖动修正。
其结果是，尤其是能够修正在宏观拍摄时显著产生的平移图像抖动。而且，在以往的可动单元180的三轴旋转驱动的抖动修正中无法应对的微小的图像抖动也能够以像素单位进行修正。
下部可动部102包括具有开口部102H的壶形状。下部可动部102在外形上具有凸状部分球面102R。凸状部分球面102R只要是球面的至少一部分即可，也可以是球面整体。凸状部分球面102R具有球心70。如图17、图18B、图19B所示，下部可动部102的凸状部分球面102R与三个支承球55进行点接触，该三个支承球55藉由树脂制的支承球支架56嵌入到在基体200的内侧面的凹部球面200A设置的三个圆柱凹部200F中。
凸状部分球面102R覆盖下部可动部102的外侧整体。
凸状部分球面102R的球心70位于下部可动部102的大致中心。
另外，将与摄像元件驱动部99连接的配线110在可动单元180中定位，因此，也可以在下部可动部102设置具有供配线110的一部分插入的凹部的切口部102S。
在可动单元180设有倾斜检测用磁铁406、一对摇摄驱动磁铁401及一对倾转驱动磁铁402。为了避免在凸状部分球面102R露出，优选将搭载的检测用磁铁或驱动磁铁从开口部102H配置在下部可动部102的内侧。另外，倾斜检测用磁铁406配置在下部可动部102的底部的光轴10 上。下部可动部102例如由滑动性优异的树脂构成。而且，下部可动部102、倾斜检测用磁铁406、一对摇摄驱动磁铁401及一对倾转驱动磁铁402可以一体成型化。
如图10B、图11B所示，设于基体200的内侧的摇摄磁轭203及倾转磁轭204由磁性体构成，因此，以分别对置的方式设于下部可动部102的内侧的摇摄驱动磁铁401和倾转驱动磁铁402作为吸附用磁铁发挥功能，在它们之间分别产生磁吸引力。具体而言，从摇摄磁轭203和摇摄驱动磁铁401得到磁吸引力F1，从倾转磁轭204和倾转驱动磁铁402得到磁吸引力F1。
接着，使用图10B、图17、图18A、图18B、图19A、图19B，说明支承球55的配置结构。
在凹状球面200A的区域中，在从光轴10的方向观察下，以与摇摄方向旋转轴12和倾转方向旋转轴11成45度的直线14为起点隔开角度θb而将三个圆柱凹部200F配设于凹状圆锥面200A。圆柱凹部200F具有圆锥状的内侧面。为了均等地支承可动单元180，例如角度θb为120度。
三个支承球55分别插入到三个圆柱凹部200F内，且与内侧面进行线接触。支承球55自凹状球面200A突出。三个支承球55分别具有凸状部分球面，与下部可动部102的凸状部分球面102R在三个接触点102P处接触。
如图19B所示，将各支承球55的凸状部分球面的球心、即各支承球55的球心和下部可动部102的凸状部分球面102R的球心70连结的直线60、61相对于与光轴10垂直且通过凸状部分球面102R的球心70的水平面P向下呈倾斜角度θs(倾斜角度C)。倾斜角度θs例如为45度，但只要是30度至60度的范围即可。
由此，下部可动部102相对于固定单元300仅在三点支承且支承球55能旋转，从而能最大限度地降低在可动单元180与固定单元300之间产生的摩擦，能获得极其良好的可动单元180的活动特性。
而且，如图11B所示，作为回旋磁轭并用的插入到基体200的内侧的摇摄磁轭203和倾转磁轭204由磁性体构成，因此，在以分别对置的方式设于下部可动部102内侧的作为回旋驱动磁铁并用的摇摄驱动磁铁 401、倾转驱动磁铁402之间分别产生磁吸引力F1。磁吸引力F1成为可动单元的凸状部分球面102R与三个支承球55的垂直阻力，且作为光轴10方向的合成矢量获得磁吸引力F2。
由于相对于固定单元300通过3个支承球55能够支承可动单元180，且支承球55以光轴10为中心以120度的角度间隔均等地配设，因此，能以极其稳定的支承结构实现极其优异的活动特性。特别是通过使倾斜角度θs为45度左右，利用磁吸引力F2使支承球55和支承球支架56的圆周状线接触部分承受的力均匀，因此，能进一步降低可动单元180与固定单元300之间的摩擦系数。
在该磁吸引力F2的作用下，基体200的三个支承球55与下部可动部102的凸状部分球面102R的部分球面在接触点102P处进行点接触，且下部可动部102以球心70为中心自如地旋转。换言之，可动单元180在以光轴10为中心呈圆周状地配置三个接触点102P的状态下被固定单元300支承。但是，本实施方式的特征在于至少利用三个点接触支承基体200的凹部200A和下部可动部102的凸状部分球面102R，用于实现该支承的具体的结构并不限于支承球55。例如，利用由树脂等构成的具有三个凸状部分球面的凸部也能实现该支承。
需要说明的是，三个支承球55在脱落防止构件201的脱落防止限制面201A的作用下，即使在对相机驱动装置165施加有冲击的情况下也不会脱落是不言而喻的。利用这些可动单元180的支承结构，能够进行摇摄方向20和倾转方向21这两种倾斜方向的旋转及回旋方向22的旋转，该摇摄方向20的旋转以与光轴10正交且通过球心70的摇摄方向旋转轴12为中心旋转，该倾转方向21的旋转以与光轴10及摇摄方向旋转轴12正交的倾转方向旋转轴11为中心旋转，该回旋方向22的旋转以光轴10为中心旋转。
特别是，下部可动部102具备将球体的一部分切除了的形状，因此，球心70与下部可动部102的中心且为重心的位置一致。因此，可动单元180向摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22能均以大致相等的力矩旋转。其结果是，无论可动单元180向摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22如何旋转，始终能以大致相同的驱动力向摇摄方向20、倾转方向21 及回旋方向22进一步旋转，能够始终以高精度来驱动可动单元180。
另外，球心70、即可动单元180的旋转中心与可动单元180的重心一致，因此，可动单元180向摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22旋转的力矩非常小。因此，以较小的驱动力就能够将可动单元180维持为中立状态，或使其向摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22旋转。因此，能够减少相机驱动装置的消耗电力。特别是，还能够使用于将可动单元180维持在中立状态的必要的驱动电流大致为零。
这样，根据本实施方式，内置透镜部101和摄像元件驱动部99的可动单元180在重心位置即球心70处被集中地支承。因此，能够减少由摩擦产生的负载、在驱动频率区域能够大幅地抑制机械共振。
另外，摇摄驱动磁铁401和倾转驱动磁铁402不受转动角度影响，而以恒定的磁吸引力对支承球55与凸状部分球面102R之间分散地施加恒定的垂直阻力。因此，能抑制由转动角度引起的摩擦负载的变动，在驱动频率区域中能够实现良好的相位·增益特性。
另外，若利用塑料等树脂构件来构成具有凸状部分球面102R的下部可动部102和支承球支架56，则能够进一步减少接触的支承球55与凸状部分球面102R的摩擦，能实现耐磨损性优异的支承结构。
相机驱动装置165典型地包括限制可动单元180的移动以免可动单元180从固定单元300脱落的脱落防止构件201。脱落防止构件201具有脱落防止用限制面201A。在可动单元180以离开固定单元300的方式移动的情况下，通过使可动单元180的下部可动部102与脱落防止用限制面201A抵接来限制可动单元180的移动。如图11B所示，为了使下部可动部102能够在相对于球心70的全部可动范围内自由地转动，而在下部可动部102的凸状部分球面102R与脱落防止构件201的脱落防止用限制面201A之间设有规定的空隙(未图示)。
例如，脱落防止用限制面201A具有凹状部分球面，该凹状部分球面具有与下部可动部102的凸状部分球面102R的球心70一致的中心。脱落防止构件201固定于基体200的接触面200B。在下部可动部102的凸状部分球面102R通过接触点102P而与固定单元300的支承球55进行了点接触的状态下，在凸状部分球面102R与脱落防止用限制面201A之间 产生空隙。
该空隙设定为这样的距离：即使下部可动部102的凸状部分球面102R离开支承球55，也能够利用磁吸引力F1使凸状部分球面102R返回与支承球55在接触点102P处进行点接触的状态。
也就是说，即使在可动单元180向上方移动与空隙相等的距离、且脱落防止用限制面201A与凸状部分球面102R接触的状态下，借助磁吸引力F1，可动单元180也能返回凸状部分球面102R与支承球55进行点接触的原来的状态。
因此，根据本实施方式，能够提供一种可动单元180即使在瞬间地从规定位置脱落的情况下，也能借助磁吸引力F1立即恢复原始的良好支承状态的耐冲击性优异的相机驱动装置。
接着，详细地说明用于驱动可动单元180的结构。
在下部可动部102上，为了驱动可动单元180向摇摄方向20旋转而相对于光轴10对称地配置一对摇摄驱动磁铁401，为了驱动可动单元180向倾转方向21旋转而相对于光轴10对称地配置一对倾转驱动磁铁402。关于设于固定单元300的构成要素，“相对于光轴10对称”是将可动单元180处于中立状态、即可动单元180相对于固定单元300不倾斜的状态下的光轴10作为基准形成的对称。
摇摄驱动磁铁401以沿倾转方向旋转轴11方向具有磁通的方式被磁化成1极，同样，倾转驱动磁铁402以沿摇摄方向旋转轴12方向具有磁通的方式被磁化成1极。
如上所述，一对摇摄磁轭203及倾转磁轭204以与一对摇摄驱动磁铁401及一对倾转驱动磁铁402分别对置的方式分别设置于以光轴10为中心的基体200的圆周上。
如图6A至图9所示，在沿倾转方向旋转轴11方向配置于基体200的一对摇摄磁轭203上分别设有卷绕于摇摄磁轭203的摇摄驱动线圈301，而且，在摇摄驱动线圈301的外侧以与摇摄驱动线圈301的卷绕方向正交的方式设有回旋驱动线圈303。
同样，在沿着与倾转方向旋转轴11正交的摇摄方向旋转轴12的方向配置的一对倾转磁轭204上分别设有卷绕于倾转磁轭204的倾转驱动线圈 302，在倾转驱动线圈302的外侧以与倾转驱动线圈302的卷绕方向正交的方式设有回旋驱动线圈303。
换言之，在以光轴10为中心的圆周上，摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的驱动部分别独立地分散配置。
根据这样的结构，能够均等地设置摇摄磁轭203与摇摄用磁铁401之间的磁隙、倾转磁轭204与倾转用磁铁402之间的磁隙。因此，能够均等地提高各个磁通密度，能够大幅改善向摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的驱动效率。
接着，说明倾斜及旋转驱动部的光轴10方向的高度配置结构。
如图10B所示，直线30、31与在固定于基体200的倾转磁轭204上卷绕的倾转驱动线圈302的卷绕中心轴40、41垂直且通过球心70及倾转驱动线圈302的中心，直线30、31相对于与光轴10垂直且通过球心的水平面P向下方倾斜45度以下的倾斜角度θp。而且，一对倾转驱动磁铁402以与一对倾转驱动线圈302对置的方式倾斜地配置于可动单元180。
如图11B所示，直线32、33与在固定于基体200的摇摄磁轭203上卷绕的摇摄驱动线圈301的卷绕中心轴42、43垂直、且通过球心70及摇摄驱动线圈301的中心，直线32、33相对于与光轴10垂直且通过球心70的水平面P向下方倾斜45度以下的倾斜角度θp(倾斜角度A)。
另外，一对摇摄驱动磁铁401也以与一对摇摄驱动线圈301对置的方式倾斜地配置于可动单元180。另外，与回旋驱动线圈303的卷绕中心轴垂直且通过球心70及回旋驱动线圈303的中心的直线也相对于与光轴10垂直且通过球心70的水平面P向下方倾斜45度以下的倾斜角度θr(倾斜角度B)。
另外，如图10B所示，卷绕中心轴40、41成为图8、图9所示的用于将倾转磁轭204及倾转驱动线圈302插入基体200的一对开口部200T的中心线。如图11B所示，用于插入摇摄磁轭203及摇摄驱动线圈301的一对开口部200P的中心线也与摇摄驱动线圈301的卷绕中心轴一致。
如上所述，通过将倾斜角度θp设定为45度以下，能够减小固定单元300的高度，能够实现装置的省空间和低高度。例如，倾斜角度θp为20度至25度左右。关于倾斜角度θr也同样。
通过向一对摇摄驱动线圈301通电，从而一对摇摄驱动磁铁401接受力偶的电磁力，驱动下部可动部102即可动单元180以摇摄方向旋转轴12为中心向摇摄方向20旋转。同样，通过向一对倾转驱动线圈302通电，从而一对倾转驱动磁铁402接受力偶的电磁力，驱动可动单元180以倾转方向旋转轴11为中心向倾转方向21旋转。
另外，通过向摇摄驱动线圈301及倾转驱动线圈302同时通电，能够使搭载有摄像元件驱动部99和透镜部101的可动单元180二维地倾斜。图14、图15A及图15B表示如下的状态：通过向摇摄驱动线圈301及倾转驱动线圈302同时通同等的电流，从而向摇摄方向20及倾转方向21各倾斜同角度，结果是相对于光轴10向与摇摄方向20及倾转方向21成45度的直线14方向倾斜了合成角度θxy的状态。
另外，通过向四个回旋驱动线圈303通电，从而可动单元180接受同旋转方向的电磁力，驱动可动单元180以光轴10为中心向回旋方向22旋转。
这样，本实施方式采用在可动单元180设置摇摄驱动磁铁401、倾转驱动磁铁402的移动磁铁驱动方式。在该结构中，通常考虑可动单元180的重量增大这样的问题。但是，根据该结构，不需要可动单元180的倾斜驱动用配线的悬架，只要仅将透镜部101及摄像元件驱动部99的驱动线和摄像元件108的输出信号在可动单元180与外部之间传送即可。
需要说明的是，在摄像元件驱动部99为无线相机的情况下，仅为透镜部101的驱动线、摄像元件驱动部99的电源线和驱动线即可。
另外，由于可动单元180的重心与可动单元180的转动中心点一致，因此，即使由于搭载驱动磁铁而重量增大，可动单元180的旋转力矩也不怎么增大。因此，根据本实施方式，能够抑制重量的增大引起的课题，且能够享有以可动单元180的倾斜及旋转为目的的移动磁铁驱动方式带来的优点。
接着，说明摄像元件驱动部99的驱动线及输出信号的传送机构。
如图7、图12A、图12B、图15A及图15B所示，相机驱动装置165具有以光轴10为中心在与摇摄方向20及倾转方向21成45度的直线14方向上对称配置的一对配线110作为传送机构。
具体而言，如图1、图2所示，在基体200的接触面200C固定有夹持配线110进行定位的第一固定支架120。而且，第一固定支架120的倾斜面120A(参照图1)如图12B、图15B所示从与光轴10正交且包含球心70的水平面向下方倾斜。
通过粘接等或利用第二固定支架130夹持来将配线110的背面固定于该倾斜面120A。而且，通过将第一固定支架120固定于基体200的接触面200C，从而利用第一固定支架120的倾斜面120A(参照图1、图2)和第二固定支架130来夹持配线110并对配线110进行定位。
由此，配线110向下方弯曲，且如图15B所示，即使在可动单元180以倾斜角度θxy倾斜的状态下，配线110也能够描绘平缓的曲线。由此，能够降低配线110的弯曲弹簧特性产生的对下部可动部102的反作用。
另外，在移动磁铁驱动方式中，具有摇摄驱动线圈301、倾转驱动线圈302、回旋驱动线圈303的发热能够经由摇摄磁轭203、倾转磁轭204被基体200冷却这样的较大的优点。而且，在使向摇摄方向20及倾转方向21倾斜的倾斜角度和回旋方向22的旋转角度成为20度以上的情况下，在能够将可动单元180小型化、轻量化的方面有利。另一方面，在移动线圈驱动方式中，存在驱动线圈过于粗大化而使可动单元180的重量增加的可能性。
这样，根据本实施方式，透镜部101、摄像元件驱动部99、下部可动部102、设于下部可动部102的凸状部分球面102R、脱落防止用限制面201A、设于基体200的支承球55、倾斜用驱动部及旋转用驱动部、倾斜检测用磁铁406的中心轴全部通过既是支承中心也是驱动中心的球心70。
因此，可动单元180的重心与球心70一致，能够利用该重心支承可动单元180。由此，能够实现绕通过重心且彼此正交的三轴的旋转驱动，且能够防止可动单元180的脱落。
相机驱动装置165为了减少可动单元180的振幅增大系数(Q值)，也可以具备粘性构件(未图示)。在该情况下，如图10B、图11B所示，在下部可动部102的凸状部分球面102R与基体200的凹状球面200A或脱落防止构件201的脱落防止用限制面201之间设置粘性构件。由此，在设于可动单元180的摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402与设于基体 200的摇摄磁轭203及倾转磁轭204的各自之间，能够减少因倾斜及旋转角度而产生的磁吸引力的变动引起的磁弹簧效应所产生的振动的振幅增大系数(Q值)、机械固有振动的Q值，能够得到良好的控制特性。
另外，在可动单元180的全部可动范围内，也可以在下部可动部102的凸状部分球面102R中的、不存在接触点102P的轨迹的区域的表面设置凸凹形状(未图示)。利用凸凹形状使与粘性构件的接触面积扩大，由此粘性阻力增大。其结果是，粘性衰减特性大幅提高。
接着，说明可动单元180的倾斜、旋转的检测。首先，详细地说明可动单元180的摇摄方向20及倾转方向21上的可动单元180的倾斜角度的检测。
如图1、图2、图8及图9所示，为了检测可动单元180的倾斜角度，相机驱动装置165具备作为第一检测器的第一磁传感器501。第一磁传感器501能够检测绕两轴的倾斜或旋转，与沿光轴10方向被磁化成1极的倾斜检测用磁铁406对置配置。第一磁传感器501经由电路基板502插入开口部200H，固定于基体200。
另外，如图1、图12B所示，电路基板502在三个部位借助压缩弹簧600利用调节螺钉固定于基体200。通过使三个调节螺钉分别旋转，来改变第一磁传感器501相对于倾斜检测用磁铁406的相对的倾斜和距离。由此，能将第一磁传感器501的倾斜输出信号调整为最佳。
另外，第一磁传感器501以光轴10为中心在倾转方向旋转轴11及摇摄方向旋转轴12上分别对称地各配置一对。第一磁传感器501对可动单元180的摇摄方向20及倾转方向21上的倾斜动作产生的倾斜检测用磁铁406的磁力变化分别进行差动检测而作为两轴分量，从而能够算出摇摄倾斜角度及倾转倾斜角度。
另外，如图1所示，第一磁传感器501在与倾转方向旋转轴11及摇摄方向旋转轴12成45度的直线13及直线14上可以分别对称地各配置一对。
这样，根据本实施方式，能够缩短倾斜检测用磁铁406与球心70的间隔，相对于倾斜角度能够减小倾斜检测用磁铁406的移动，因此能够实现第一磁传感器501的小型化。
另外，根据本实施方式，通过在直线13及直线14上配置第一磁传感器501，不受因向摇摄驱动线圈301及倾转驱动线圈302通电而产生的磁场的影响，能够最佳地算出摇摄倾斜角度及倾转倾斜角度。
需要说明的是，在本实施方式中，第一检测器包括第一磁传感器501和倾斜检测用磁铁406，但也可以利用其它的结构来构成第一检测器。例如，第一检测器也可以包括在光轴10上设于固定单元300的光传感器和设于可动单元180的光检测图案。通过可动单元180倾斜而使光检测图案倾斜，因此，向光传感器入射的光发生变化。光传感器检测该光的变化，由此能够算出摇摄及倾转方向的二维倾斜角度。
接着，说明第二检测器。
第二检测器检测可动单元180的绕光轴10的回旋方向22的旋转角度。如图16A、图16B、图16C所示，第二检测器包括：搭载于可动单元180的一对倾转驱动磁铁402；以与一对倾转驱动磁铁402对置的方式设于基体200的一对第二磁传感器700。
在可动单元180向回旋方向22旋转的情况下，一对倾转驱动磁铁402旋转而相对于第二磁传感器700的磁极急剧变化。因此，利用第二磁传感器700来检测向回旋方向22旋转引起的急剧的磁极变化，由此能够高精度地检测回旋方向22的旋转角度。需要说明的是，在本实施方式中，将倾转驱动磁铁402设为第二检测器的一部分的结构要素，但也可以将摇摄驱动磁铁401设为第二检测器的结构要素。
接着，使用图20A、图20B说明相机驱动装置165的拍摄姿势。
图20A表示上述的相机驱动装置165的一拍摄姿势。倾转方向旋转轴11相对于被摄体的水平基准HS平行且摇摄方向旋转轴12相对于被摄体的水平基准HS垂直。在该姿势状态下，也能进行良好的相机驱动的情况不言而喻。
图20B示出相机驱动装置165的另一拍摄姿势。相对于被摄体的水平基准HS而倾转方向旋转轴11倾斜45度，且摇摄方向旋转轴12也倾斜45度。
图20B所示的拍摄姿势状态下的优点在于，在向水平基准HS方向驱动(摇摄驱动)可动单元180时，通过向摇摄驱动线圈301和倾转驱动线 圈302这双方通电，能够进行图20A所示的向本来的摇摄方向20的驱动。而且，在向与被摄体的水平基准HS垂直的方向驱动(倾转驱动)可动单元180时，通过向摇摄驱动线圈301和倾转驱动线圈302这双方通电，能够进行图20A所示的向本来的倾转方向21的驱动。
即，在向设想为利用频度高的摇摄和倾转方向的驱动时，通过向2个线圈通电，能够实现图20A所示的向本来的摇摄方向20及倾转方向21的驱动。
其结果是，与图20A的可动单元180向本来的摇摄方向和倾转方向的旋转角度相比，当对摇摄驱动线圈301和倾转驱动线圈302进行驱动的情况下，图20B中的可动单元180向摇摄方向旋转轴12和倾转方向旋转轴11方向的旋转角度成为倍的旋转角度。
因此，在图20B那样的拍摄姿势的情况下，设想为利用频率较高的本来的摇摄和倾转方向的驱动角度成为倍的旋转角度，能降低在上述的设于可动单元160的驱动磁铁和设于固定单元300的磁轭之间产生的磁吸引力的磁弹簧效应，能实现良好的相机驱动。
这样，根据本实施方式的相机驱动装置165，将设于可动单元180的可动部的凸状部分球面102R的球心70配置在相机部100的透镜的光轴上。而且，固定单元300的呈圆周状配置的支承球55的中心轴通过球心70。由此，能够实现利用重心支承可动单元180的结构，在驱动频率区域中能大幅地抑制机械共振。
另外，在由固定单元300的支承球55和可动单元180的凸状部分球面102构成的三点支承结构中，利用不易受可动单元180的转动角度的影响的磁吸引力能够施加恒定的垂直阻力，因此，能够减少转动角度引起的摩擦负载变动，在驱动频率区域中能够实现良好的相位·增益特性。
另外，为了防止以往磁吸引力引起的支承结构所特有的作为较大课题的振动·冲击等的干扰等引起的可动单元180的脱落，而在设于固定单元300的脱落防止构件上隔着能转动的规定的空隙设置脱落防止限制面201A。因此，能够避免装置的大型化且可靠地实现可动单元180的脱落防止。
另外，脱落防止限制面201A的位置被确定为：即使在可动单元180 脱落至可动单元180的凸状部分球面102R与固定单元300的脱落防止限制面201A抵接的状态的情况下，也能利用磁吸引力使可动单元180的凸状部分球面102R与固定单元300的支承球55再次点接触。因此，能够提供一种即使在可动单元180瞬间脱落的情况下也能立即恢复原始的良好的支承状态的耐冲击性极其优异的相机驱动装置。
另外，设于摇摄、倾转及回旋方向的驱动部包括：在与光轴垂直的平面上分别配置在正交的两条线上、且固定于可动单元180的两对驱动磁铁；以与两对驱动磁铁对置的方式呈以光轴为中心的圆周状地分别配设于固定单元300的两对驱动线圈。
配置有这些构件的光轴方向的高度位置配置在从包含球心70的水平面向下方倾斜的高度位置。因此，能够在球心70驱动可动单元180，且能够实现低高度。
另外，通过将可动单元180和基体200形成为树脂材料或利用树脂构件覆盖凸状部分球面102R和支承球支架56的表面部分，能够实现低摩擦且耐磨损性优异的支承结构。
另外，向由可动单元180的凸状部分球面102R和基体内侧面的凹状球面或脱落防止限制面201A形成的空隙可填充粘性构件。由此，能够减少在设于可动单元180的驱动磁铁和设于固定单元300的磁轭之间产生的磁吸引力变动引起的磁弹簧效应所产生的振动的振幅增大系数(Q值)或机械固有振动的Q值，能够得到良好的控制特性。
因此，根据本实施方式的相机驱动装置165，例如能够使可动单元180向摇摄方向20及倾转方向以±10度以上的较大角度倾斜，而且，能够使可动单元180向回旋方向22以±10度以上的较大角度旋转。另外，能够在直至50Hz左右的宽带域的频率区域中实现良好的抖动修正控制。
此外，通过设置使透镜105相对于可动单元180沿光轴方向移动的机构，由此能够使透镜的节点与相机部100整体的物理性的旋转中心即球心高精度地完全一致。其结果是，即使在向摇摄方向20或倾转方向21旋转移动而拍摄的情况下，也能够从不变动的焦点中心进行拍摄，能够大幅减少例如全景合成拍摄的微调作业。
另外，通过消除向摇摄方向20或倾转方向21可动而副产物性地产生 的焦点中心偏离所形成的抖动图像，能够进一步综合性地减少步行抖动图像。
另一方面，通过使透镜的节点从相机部100的物理性的旋转中心即球心70有意地分离，由此根据较大地产生的图像抖动量能够概略地算出并测定至被摄体的距离。
此外，使摄像元件108相对于可动单元180在与光轴方向垂直的平面内二维地移动的摄像元件驱动部99设于可动单元，由此除了相机部100的三轴方向上的抖动修正控制之外，还能够更准确地控制与光轴方向垂直的平面内的摄像元件108的二维位置。由此，通过摄像元件驱动能够以像素单位实现在基于旋转驱动的抖动修正中难以实现的相机的平移方向的抖动修正。
因此，通过设置能够实现相机部的高速摇摄·倾转·回旋动作，通过使节点与相机部的物理性的旋转中心即球心完全一致，能修正步行拍摄时的步行抖动引起而产生的拍摄图像的图像抖动，也能削减抖动修正动作引起的图像抖动。而且，通过设置使摄像元件在与光轴方向垂直的平面上二维地移动的摄像元件驱动部，由此除了可动单元的三轴方向上的抖动修正之外，还能够进行相机的平移方向的抖动修正。而且，由于具备小型且牢固的脱落防止结构，因此实现对于振动或落下冲击等的来自外部的冲击的耐冲击性强的相机驱动装置。
另外，在使透镜105相对于可动单元180沿光轴方向移动的驱动机构中，可以将摇摄驱动磁铁和倾转驱动磁铁并用作为驱动磁铁。
另外，在使摄像元件108相对于可动单元180移动的驱动机构中，也可以并用倾斜检测用磁铁406作为驱动磁铁。
另外，在检测摄像元件108相对于可动单元180的移动量的机构中，可以将倾斜检测用磁铁406并用作为用于检测移动量的磁铁。这样，在本实施方式中，驱动机构使用的磁铁及检测机构使用的磁铁能相互共有化。其结果是，能够实现相机驱动装置165的小型化及部件个数的削减。
另外，回旋驱动线圈具有以与一对摇摄驱动线圈301相对于一对摇摄磁轭的线圈卷绕方向正交的方式层叠卷绕、而且以与一对倾转驱动线圈302相对于一对倾转磁轭的线圈卷绕方向正交的方式层叠卷绕而成的十 字卷绕结构。因此，能实现固定单元300的省空间化、小型化及部件个数削减。
这样，根据本实施方式的相机驱动装置165，能够实现相机部100的高速摇摄·倾转·回旋动作及像素单位的平移抖动修正，能够极其良好地修正以步行拍摄时的手抖为起因而产生的拍摄图像的图像抖动。
另外，通过在宽带域的频率区域中使相机部100高速地摇摄·倾转·回旋动作，由此也能够进行高速移动的被摄体等的追跡拍摄。
另外，通过小型且牢固的脱落防止结构，实现相对于振动、落下冲击等来自外部的冲击的耐冲击性较强的相机驱动装置。
(第二实施方式)
以下，说明本发明的相机驱动装置的第二实施方式。
图21是表示本发明的第二实施方式的可动单元180的详细结构的分解立体图。
图22A及图22B分别是相机驱动装置165的俯视图及包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面处的剖视图。
图23A及图23B分别是相机驱动装置165的俯视图及包含光轴10和倾转方向旋转轴11的平面处的剖视图。
图24A及图24B分别是相机驱动装置165的俯视图及包含光轴10和直线14的平面处的剖视图。
图25A是透镜部101、摄像元件108、摄像元件支架116、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的从上方观察到的立体图。
图25B是透镜部101、摄像元件108、摄像元件支架116、摄像元件驱动线圈117、118、摄像元件旋转驱动线圈123、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的从下方观察到的立体图。
图25C是透镜部101、摄像元件108、摄像元件支架116、摄像元件驱动线圈118、摄像元件旋转驱动线圈123、摇摄驱动磁铁401及倾转驱动磁铁402的从下方观察到的另一立体图。
图26A是相机驱动装置165的俯视图。图26B是可动单元180向摇摄方向20和倾转方向21各倾斜同角度而倾斜了合成角度θxy的状态下的包含光轴10和直线14的平面处的相机驱动装置165的剖视图。
参照这些图，说明相机驱动装置165的主要结构。
本实施方式与第一实施方式的差异如图21、图25A、图25B、图25C所示，在摄像元件驱动部99中，摄像元件支架116包含摄像元件旋转驱动线圈123。
如图21所示，透镜部101包括：使被摄体像成像在摄像元件108的摄像面上且具有光轴10的透镜105；对透镜105进行保持的透镜支架106；将透镜支架106固定的透镜镜筒107。
另外，摄像元件驱动部99包括摄像元件108、对摄像元件108进行保持的摄像元件支架116、固定于摄像元件支架116的磁性构件121、摄像元件驱动线圈117、118、摄像元件旋转驱动线圈123。
使透镜镜筒107向光轴10方向移动的驱动机构及其移动量的检测机构、使摄像元件108在与光轴10垂直的平面上二维地移动的驱动机构及其移动量的检测机构与第一实施方式相同，因此省略详细的说明。
如图25B、图25C所示，一对摄像元件旋转驱动线圈123在固定于可动单元180的一对倾转驱动磁铁402的球心70侧的内侧曲面402A处，以隔开空隙与倾转驱动磁铁402对置的方式固定于摄像元件支架116。
需要说明的是，一对摄像元件旋转驱动线圈123也可以在固定于可动单元180的一对摇摄驱动磁铁401的球心70侧的内侧曲面处，以隔开空隙与摇摄驱动磁铁401对置的方式固定于摄像元件支架116。
另外，摄像元件旋转驱动线圈123的卷绕中心轴存在于包含光轴10和摇摄方向旋转轴12的平面上，相对于光轴10以规定的角度倾斜。
因此，在向一对摄像元件旋转驱动线圈123通电时，搭载摄像元件108的摄像元件支架116接受来自一对倾转驱动磁铁402的电磁力，以光轴10为中心被进行旋转驱动。
由此，摄像元件108沿倾转方向旋转轴11和摇摄方向旋转轴12能够直线移动，也能够以光轴10为中心旋转。
根据第二实施方式，通过使摄像元件108以光轴10为中心旋转，能够实现像素单位的回旋方向22的修正。因此，通过将可动单元180整体沿回旋方向22驱动，能够进行宏观的旋转抖动修正，且能够微观地修正残留的图像的微少的旋转抖动。这样，通过以像素单位进行摄像元件的控 制，能够提供得到高品质的图像的相机驱动装置。
其他的效果与第一实施方式相同。
(第三实施方式)
以下，说明本发明的相机驱动装置的第三实施方式。
图27是表示在本发明的第三实施方式的相机单元170设置的角速度传感器900、901、902的配置的立体图。图28是表示相机单元170的结构的框图。
对本发明的相机单元的实施方式进行说明。本发明的第三实施方式的相机单元170包括相机驱动装置165和控制部800，能够修正步行时的图像抖动。
如图27及图28所示，相机单元170包含相机驱动装置165、角速度传感器900、901、902、控制部800。控制部800典型地包含运算处理部94、图像处理部1000、模拟电路91p、91t、91r、放大电路92p、92t、92r、AD转换器93p、93t、93r、DA转换器95p、95t、95r、驱动电路96p、96t、96r、模拟电路97p、97t、97r、放大电路98p、98t、98r。需要说明的是，本发明的实施方式没有限定于此，例如，模拟电路97p、97t、97r和放大电路98p、98t、98r也可以设于相机驱动装置165。而且，也可以是，角速度传感器900、901、902、模拟电路91p、91t、91r、放大电路92p、92t、92r、AD转换器93p、93t、93r构成角速度传感器模块(未图示)，并将角速度传感器模块与运算处理部94电连接。
运算处理部94对相机单元170整体进行控制。运算处理部94例如由对程序的信息进行存储的ROM及对程序的信息进行处理的CPU构成。ROM存储有例如自动聚焦控制(AF控制)的程序、自动曝光控制(AE控制)的程序、用于控制相机单元170整体的动作的程序。
图像处理部1000对于从摄像元件108输出的摄像数据实施各种处理，生成图像数据。作为各种处理的例子，可列举γ修正、白平衡修正、YC转换处理、电子变焦处理、压缩处理、扩张处理，但没有限定于此。图像处理部1000典型地是图像信号处理器(ISP)。需要说明的是，运算处理部94可以与图像处理部1000等一起由1个半导体芯片构成。
角速度传感器900、901、902安装于相机驱动装置165的基体200 或将基体200固定的相机单元主体(未图示)。各角速度传感器900、901、902检测绕图28中虚线所示的轴的角速度。具体而言，角速度传感器900、901、902分别检测摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的角速度。需要说明的是，图27示出了使用3个独立的角速度传感器900、901、902的结构，但也可以使用能够检测绕三轴的角速度的1个角速度传感器。而且，角速度传感器只要能够检测绕正交的三轴的角速度即可，三轴不必与摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22一致。在角速度传感器检测的角速度的轴与摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22不一致的情况下，运算处理部94只要将检测到的各轴方向的加速度转换成摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的角速度即可。
例如，拍摄时的手抖引起的摇摄方向20和倾转方向21的抖动角分别由角速度传感器900及901检测。而且，因步行拍摄时的步行重心移动而产生的回旋方向22的抖动角由角速度传感器902检测。如图28所示，角速度传感器900、901、902检测到的与抖动角相关的信息分别作为角速度信号80p、80t、80r输出。
角速度信号80p、80t、80r被转换成适合于在运算处理部94中进行运算处理的信号。具体而言，模拟电路91p、91t、91r从角速度信号80p、80t、80r中将噪声成分、DC漂移成分除去，向放大电路92p、92t、92r输出。放大电路92p、92t、92r分别输出适当的值的角速度信号82p、82t、82r。然后，AD转换器93p、93t、93r将作为模拟信号的角速度信号82p、82t、82r分别转换成数字信号，向运算处理部94输出。
运算处理部94进行将角速度转换成手抖的角度的积分处理，依次算出摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的抖动角。而且，运算处理部94进行三轴的抖动修正处理。三轴的抖动修正处理通过根据由各自的角速度传感器900、901、902检测到的角速度信号83p、83t、83r以抑制角速度的方式对可动单元180进行驱动的开环控制来进行。运算处理部94依次输出包含相机驱动装置165的频率响应特性和相位补偿及增益修正等的表示最佳数字的抖动修正量的目标旋转角度信号84p、84t、84r。
DA转换器95p、95t、95r将作为数字信号的目标旋转角度信号84p、84t、84r转换成作为模拟信号的目标旋转角度信号85p、85t、85r，向驱 动电路96p、96t、96r输出。
另一方面，在相机驱动装置165中，检测可动单元180的相对于基体200的旋转角度的第一及第二磁传感器501、700输出摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的旋转角度信号86p、86t、86r。模拟电路97p、97t、97r从旋转角度信号86p、86t、86r中将噪声成分或DC漂移成分除去，输出旋转角度信号87p、87t、87r。放大电路98p、98t、98r将旋转角度信号87p、87t、87r放大，并将作为适当的值的旋转角度信号88p、88t、88r向驱动电路96p、96t、96r输出。
驱动电路96p、96t、96r是以使旋转角度信号88p、88t、88r返回目标旋转角度信号85p、85t、85r的方式构成的反馈电路。因此，驱动电路96p、96t、96r在相机单元170上未作用有来自外部的力的情况下，以成为规定的旋转角度位置的方式控制可动单元180的摇摄方向20、倾转方向21及回旋方向22的角度。驱动电路96p、96t、96r基于目标旋转角度信号85p、85t、85r及旋转角度信号88p、88t、88r，输出对摇摄驱动线圈301、倾转驱动线圈302、回旋驱动线圈303进行驱动的驱动信号。由此，在相机驱动装置165中，执行可动单元180的角度位置的反馈控制，以旋转角度信号88p、88t、88r与目标旋转角度信号85p、85t、85r相等的方式驱动可动单元180。
通过该一连串的驱动控制，实施可动单元180的抖动修正，即使在步行时也能实现良好的稳定拍摄。
在本发明的第三实施方式中，表示了以对角速度传感器的输出进行积分的旋转角度信号为主的控制系统。但是，本发明没有限定于此，运算处理部94可以经由AD转换器将来自相机驱动装置165的第一及第二磁传感器501、700的旋转角度信号88p、88t、88r取入，进行微分运算处理，从而也能检测可动单元180的旋转角速信号。由此，在运算处理部94中，基于相机装置的角速度信号83p、83t、83r和可动单元180的旋转角度信号的角速度反馈运算的精度进一步提高，能够以更高的精度抑制手抖及步行抖动。
需要说明的是，相对于可动单元180，使搭载有透镜105的透镜镜筒107向光轴10的方向直线移动的修正控制基于对摄像元件108的图像输 出信号进行了图像处理后的结果来执行。
作为基于对来自摄像元件108的图像输出信号进行图像处理后的结果的控制的例子，可列举AF控制。运算处理部94进行AF控制。首先，运算处理部94从图像处理部1000取得图像数据的特定的被摄体区域的对比度值。运算处理部94根据连续取得的对比度值来判断特定的被摄体区域的聚焦状态，以对焦于被摄体区域的方式例如驱动透镜镜筒107。
而且，运算处理部94也可以执行高速AF。这种情况下，运算处理部94以将摄像元件108输出的摄像数据的帧率提前且降低析像度的方式控制摄像元件108。这是因为，通过将帧率提前，每单位时间能得到的对比度值增多，能够更早地检测对焦位置，而且，通过降低析像度，能够加快对比度检测的处理速度。
作为基于对来自摄像元件108的图像输出信号进行了图像处理后的结果的控制的另一例，可列举基于散焦的模糊量的控制。运算处理部94基于来自图像处理部1000的输出信号，推定图像中的点扩散函数(PSF)。PSF表示图像中的模糊量。模糊量根据到被摄体的距离而变化。运算处理部94例如驱动透镜镜筒107而算出模糊量的变化，从而概略算出到被摄体的距离。
同样，对于可动单元180，使搭载有摄像元件108的摄像元件支架116向倾转方向旋转轴11的方向和摇摄方向旋转轴12的方向进行直线移动的控制及使摄像元件支架116以光轴10为中心向回旋方向22旋转移动的控制基于对来自摄像元件108的图像输出信号进行了图像处理后的结果来执行。
具体而言，如上述那样，运算处理部94通过例如基于推定的PSF的反馈控制，以使模糊量减小的方式控制摄像元件驱动部99。摄像元件驱动部99接受来自运算处理部94的控制而驱动摄像元件支架116。
基于本发明的实施方式的相机驱动装置165及相机单元170与以往的手抖修正装置相比，能够以更大的角度使相机部100旋转。因此，还能够实现这样的相机驱动装置：能够使用图像处理等，以使图像中特定的被摄体位于例如画面的中央的方式追踪被摄体。
另外，使相机部100向摇摄方向20或倾转方向21旋转并进行拍摄， 将拍摄到的静止图像或活动图像依次合成，从而能够实现可进行静止图像或活动图像的超广角拍摄的相机驱动装置。
另外，通过高速地反馈图像处理后的结果，能够高精度地使作为透镜的焦点中心的节点与作为相机部100的物理性的旋转中心的球心70完全一致。
另外，能够修正宏观拍摄时显著产生的平移抖动。根据本实施方式，在以往的可动单元的三轴旋转驱动的抖动修正中无法应对的微小的图像抖动也能够以像素单位进行修正。
此外，通过使摄像元件108以光轴为中心旋转，能够实现以像素单位的回旋方向22的修正通过。通过将可动单元180沿回旋方向22驱动而进行宏观的旋转抖动修正，并通过使摄像元件108以光轴为中心旋转，由此也能够微观地修正残留的图像的微少的旋转抖动。这样通过以像素单位进行摄像元件的控制，能够提供得到高品质的图像的相机驱动装置。
需要说明的是，第一至第三实施方式说明了具备相机部100的相机驱动装置165及相机单元170，但本发明的实施方式也可以搭载相机部100以外的发光器件或受光器件，实现沿三轴方向能自由地驱动的驱动装置。例如，也可以置换相机部100，而将激光元件或光检测元件搭载于可动单元180，实现沿三轴方向能自由地驱动的驱动装置。需要说明的是，根据设计规格等，驱动系统的结构可适当变更。例如，若不需要向回旋方向22的旋转，则可以不设置回旋驱动部，若不需要向倾转方向21的旋转，则可以不设置倾转驱动部。
另外，在第一至第三实施方式中，作为吸附用磁铁，使用了摇摄、倾转及回旋驱动磁铁，作为磁性体，使用了摇摄、倾转及回旋磁轭。然而，本发明没有限定于此，相机驱动装置165也可以具备与上述的驱动磁铁或磁轭不同的磁铁及磁性体作为吸附用磁铁及磁性体。
【工业实用性】
本申请公开的相机驱动装置165具备向摇摄方向、倾转方向、回旋方向及光轴方向能够驱动的结构。这些结构也可以良好地使用于可佩戴相机(wearable camera)等需要图像的抖动修正的各种摄像装置。而且，能适用于需要高速摇摄、倾转及回旋动作的被摄体的高速追踪相机或监控相 机、车载相机等。还可适用于能够进行超广角拍摄的摄像机等。
【符号说明】
10     光轴
11     倾转方向旋转轴
12     摇摄方向旋转轴
20     摇摄方向
21     倾转方向
22     回旋方向
40、41、42、43  卷绕中心轴
55     支承球
56     支承球支架
70     球心
80p、80r、80t     角速度信号
82p、82r、82t     角速度信号
83p、83r、83t     角速度信号
84p、84r、84t     目标旋转角度信号
85p、85r、85t     目标角度信号
86p、86r、86t     旋转角度信号
87p、87r、87t     旋转角度信号
88p、88r、88t     旋转角度信号
91p、91r、91t     模拟电路
92p、92r、92t     放大电路
93p、93r、93t     转换器
94     运算处理部
95p、95r、95t     转换器
96p、96r、96t     驱动电路
97p、97r、97t     模拟电路
98p、98r、98t     放大电路
99     摄像元件驱动部
100    相机部
101   透镜部
102   下部可动部
102B  平面部
102H  开口部
102P  接触点
102R  凸状部分球面
102S  切口部
105   透镜
106   透镜支架
107   相机镜筒
107A  开口部
107B  突起部
107C  开口部
107D  凹部
108   摄像元件
109   移动检测用磁铁
110   配线
115   光轴方向驱动线圈
116   摄像元件支架
116A  平面部
117、118  摄像元件驱动线圈
119   第三磁传感器
120   第一固定支架
120A  倾斜面
121   磁性构件
122   支承球体
123   摄像元件旋转驱动线圈
130   第二固定支架
140   磁传感器
150   相机罩
160   可动单元
165   相机驱动装置
170   相机单元
180   可动单元
200   基体
200A  凹状圆锥面
200B  接触面
200C  接触面
200F  圆柱凹部
200H、200P、200T  开口部
201   脱落防止构件
201A脱落防止用限制面
203   摇摄磁轭
204   倾转磁轭
240   引导棒
300   固定单元
301   摇摄驱动线圈
302   倾转驱动线圈
303   回旋驱动线圈
401   摇摄驱动磁铁
402   倾转驱动磁铁
402A  内侧曲面
405   回旋驱动磁铁
406   倾斜检测用磁铁
501   第一磁传感器
501   第二磁传感器
502   电路基板
600   压缩弹簧
700   第二磁传感器
800   控制部
900、901、902  角速度传感器
1000  图像处理部