驱动装置的制作方法
专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动其上连接有例如照相机的图像传感器的活动 部件的驱动装置。
背景技术：
提出了一种设置在例如数码相机的摄影装置中的、去除附着在照 相机的图像传感器及其盖子上的尘粒的装置。
美国公布专利申请公布号2005-264656A公开了一种驱动装置，其 通过以恒定间隔将活动部件撞击到固定部件上来震动附着的尘粒，从 而通过撞击的冲击除去附着在图像传感器及其盖子上的尘粒。
但是，尘粒的重量不同，而以恒定间隔将活动部件撞击到固定部 件上只能产生恒定的震动频率。因此， 一些尘粒可能无法通过撞击的 冲击从图像传感器及其盖子上去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效地从图像传感器及其盖子去除尘粒 的驱动装置。
提供一种具有活动部件、固定部件和驱动部件的驱动装置。固定 部件设置在活动部件的移动范围内。驱动部件在第一方向驱动活动部 件，以便撞击所述固定部件。驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔 交替地来回驱动活动部件，以便撞击固定部件。
参照附图，将从下面的描述中更好地理解本发明的目的和优点， 其中
图1是根据本发明的实施例的图像捕捉装置的立体图2是图像捕捉装置的前视图3是图像捕捉装置的框图4是显示图像捕捉装置的主过程的流程图；图5是显示中断过程的流程图； 图6是显示除尘过程的流程图7是显示除尘过程中活动部件在y方向的轨迹；
图8示意性地显示了从镜头侧观察成像装置时活动部件的轨迹；
图9显示了除尘过程中活动部件在X方向的轨迹。
具体实施例方式
下面参照附图所示的实施例描述本发明。图1至3显示了根据当
前实施例的包括驱动装置的图像捕捉装置1的结构。在该实施例中，
摄影装置1是数码相机。诸如照相机镜头67等摄影光学系统具有光轴 LX，所述摄影光学系统在摄影装置1的图像传感器的摄影面上捕捉光 学图像。为了解释本实施例中的方向，定义了x方向(第一方向)、y 方向(第二方向)和z方向(参考图l)。 x方向在水平面上并且垂直 于光轴LX。 y方向垂直于光轴LX和x方向。z方向平行于光轴LX并 且垂直于x方向和y方向。正x方向为XP方向；负x方向为XM方 向。正y方向为YP方向；负y方向为YM方向。正x方向为XP方向； 负x方向为XM方向。正y方向为YP方向；负y方向为YM方向。 摄影装置1包括用于开启和关闭摄影装置的电源的电源按钮11、 释放按钮13、防抖按钮14、 LCD显示器17、反射镜-光圈-快门单元 18、 DSP19、 CPU21、 AE (自动曝光)单元23、 AF (自动聚焦)单 元24、防抖单元30、成像单元39a和照相机镜头67。这些组件执行成 像功能。
通过电源按钮11的状态来确定电源开关lla是开启状态还是关闭 状态，使得摄影装置1的开启状态和关闭状态对应于电源开关lla的 开启状态和关闭状态。照相目标图像被成像单元39a捕捉，作为通过 照相机镜头67的光学图像，捕捉到的图像显示在LCD显示器17上。 可以通过光学取景器(未示出)观察照相目标图像。
在按下电源按钮11使摄影装置1处于开启状态之后，在第一周期 中(320ms)执行除尘操作。
当操作者部分按下释放按钮13时，测光开关12a切换到开启状态， 从而执行测光操作、AF传感操作和聚焦操作。当操作者完全按下释放按钮13时，释放开关13a切换到开启状态，从而通过成像单元39a (成 像装置)执行成像操作，捕捉并存储图像。
反射镜-光圈-快门单元18连接到CPU 21的端口 P7并根据释放按 钮13a的开启状态进行反射镜的向上/向下操作(反射镜向上操作和反 射镜向下操作)、光圈的打开/关闭操作以及快门的打开/关闭操作。
DSP 19连接到成像单元39以及CPU 21的端口 P9。根据来自CPU 21的指令，DSP 19对通过成像单元39a的成像操作获得的图像信号进 行诸如图像处理等计算。
CPU 21是控制摄影装置1的每个部件的成像操作、除尘操作和防 抖操作(即图像稳定操作)的控制装置。防抖操作既包括活动部件30a 的移动也包括位置检测操作。此外，CPU21存储防抖参数IS的值、释 放状态参数RP的值、除尘状态参数GP的值以及除尘时间参数CNT 的值。
防抖参数IS指示摄影装置1是否处于防抖模式。当防抖参数IS 等于一时，摄影装置l处于防抖模式；当它等于零时，摄影装置l不 处于防抖模式。
释放状态参数RP的值根据释放顺序操作变化。当执行释放顺序操 作时，释放状态参数RP的值被设定为一(参见图4的歩骤S24至S31);
当完成释放顺序操作时，释放状态参数RP的值被设定(重置)为零(参 见图4的歩骤S13和S32)。
除尘状态参数GP指示除尘操作是否完成。由于从紧接着摄影装置 1被设定为开启状态的时刻开始直到经过第一周期G20ms)，可以认 为除尘操作是在进行中的(参见图4的歩骤S14)，因此除尘状态参数 GP的值被设定为一。
由于从摄影装置1被设定到开启状态之后经过第一周期(320ms) 的时刻开始，可以认为除尘操作完成(参见图4的歩骤S16)，因此除 尘状态参数GP的值被设定为零。
除尘时间参数CNT用于测量除尘操作进行的时间长度。用零代替 除尘时间参数CNT的初始值。当执行除尘操作时，每隔lms的时间间 隔，除尘时间参数CNT的值增加一 (参见图6的歩骤S701 )。
在防抖操作之前的除尘操作中，CPU 21将活动部件30a移动到预设的初始位置。该操作被命名为置心操作(参见图7的步骤S84)。在 本实施例中，预设位置是移动范围的中心(x方向的坐标值和y方向的 坐标值均为0)。
然后，通过CPU21将活动部件30a的质心关于x方向保持在特定 位置上。沿y方向的YP方向驱动活动部件30a的XP侧，同时沿YM 方向驱动活动部件30a的XM侧。因此，活动部件30a相对于给定轴 摆动，从而移动部件30a的YP侧的XP端撞击移动范围的上边界34a， 以及活动部件30a的YM侧的XM端撞击移动范围的下边界34b。
然后，将活动部件30a关于x方向保持在特定位置上的同时，沿Y 方向的YM方向驱动活动部件30a的XP侦lj，同时沿YP方向驱动XM 侧。因此，活动部件30a沿与上一次摆动相反的方向摆动，从而YP侧 的XM端撞击移动范围的上边界34a以及YM侧的XP端撞击移动范 围的下边界34b。在重复这些过程之后，除尘操作结束。
通过活动部件30a对所述移动范围的边界冲击的震动去除活动部 件30a的成像单元39a (图像传感器和低通滤波器)上的尘粒。在除尘 操作完成后，防抖操作开始。
接下来，CPU21存储下列值第一数字角速度信号Vxn，第二数 字角速度信号Vyn，第一数字角速度VVxn，第二数字角速度VVyn， 第一数字位移角Bxn，第二数字位移角Byn，位置Sn在x方向的坐标 Sxn;位置Sn在y方向的坐标Syn;第一驱动力Dxn;第二驱动力Dyn; A/D转换后的位置Pn在x方向上的坐标pdxn; A/D转换后的位置Pn 在y方向上的坐标pdyn;第一减少值exn;第二减少值eyn;第一比例
系数Kx;第二比例系数Ky;防抖操作的采样周期e;第一积分系数
Tix;第二积分系数Tiy;第一微分系数Tdx;以及第二微分系数Tdy。 基于当前的摄影目标，AE单元23 (曝光计算单元)执行测光操作 并计算光度值。AE单元23还根据光度值计算成像需要的光圈值和曝 光持续时间。AF单元24执行成像还需要的AF传感操作和相应的聚焦 操作。在聚焦操作中，沿光轴LX移动照相机镜头67。
摄影装置1的防抖部件(防抖装置)包括防抖按钮14、防抖开关 14a、 LCD显示器17、 CPU21、角速度检测单元25、驱动电路29、防 抖单元30、霍尔元件信号处理单元45 (磁场变化检测元件)以及照相机镜头67。
当操作者按下防抖按钮14时，防抖开关14a被设定到开启状态。 当防抖开关14a处于开启状态时，摄影装置l处于防抖模式，防抖参 数IS被设定为一 (IS=1)。当防抖开关14a不处于开启状态时，摄影装 置1处于非防抖模式，防抖参数IS被设定为零(IS=0)。在防抖模式下， 执行防抖操作。在防抖操作中，独立于其他操作，例如测光操作，在 第二周期驱动角速度检测单元25和防抖单元30。在本实施例中，预设 的时间间隔的值被设定为lms。
CPU21控制与来自这些开关的输入信号对应的各种输出指令。 CPU21的端口 P12接收指示测光开关12a处于开启状态还是关闭状态 的1位数字信号。CPU 21的端口 P13接收指示释放开关13a处于开启 状态还是关闭状态的1位数字信号。CPU21的端口 P14接收指示防抖 开关14a处于开启状态还是关闭状态的1位数字信号。AE单元23、 AF单元24以及LCD显示器17分别连接到CPU21用于输入/输出的端 口 P4、 P5禾卩P6。
接下来，详细描述角速度检测单元25、驱动电路29、防抖单元30、 以及霍尔元件信号处理单元45。
角速度检测单元25具有第一角速度传感器26a、第二角速度传感 器26b、第一高通滤波电路27a、第二高通滤波电路27b、第一放大器 28a和第二放大器28b。
第一角速度传感器26a检测摄影装置1绕Y方向的轴转动(偏转) 的角速度，即检测摄影装置1的角速度在x方向的速度分量。第一角 速度传感器26a是检测偏转角速度的陀螺传感器。
第二角速度传感器26b检测摄影装置1绕x方向的轴转动(俯仰) 的角速度，即检测摄影装置1的角速度在y方向的速度分量。第二角 速度传感器26b是检测俯仰角速度的陀螺传感器。
第一高通滤波电路27a降低第一角速度传感器26a输出的信号的 低频分量，因为第一角速度传感器26a输出的信号的低频分量包括基 于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运动(panningmotion)的 信号成分(signal element)。第二高通滤波电路27b降低第二角速度传 感器26b输出的信号的低频分量，因为第二角速度传感器26b输出的信号的低频分量包括基于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运
动的信号成分。通过第一和第二高通滤波电路27a和27b执行的过程
是模拟高通滤波过程。
第一放大器28a放大与低频分量已被降低的偏转角速度相关的信 号，以及向CPU21的端口 A/D0输出模拟信号，作为第一角速度vx。 第二放大器28b放大与低频分量己被降低的俯仰角速度相关的信号， 以及向CPU 21的端口 A/D 1输出模拟信号，作为第二角速度vy。
低频信号分量的降低是二步过程；首先通过第一和第二高通滤波 电路27a和27b执行模拟高通滤波过程的初级部分，接下来通过CPU 21 执行数字高通滤波过程的次级部分。数字高通滤波过程的次级部分的 截止频率高于模拟高通滤波过程的初级部分的截止频率。在数字高通 滤波过程中，时间常数(第一高通滤波器时间常数hx和第二高通滤波 器时间常数hy)的值可以容易地改变。
在电源开关lla被设定到开启状态(即主电源开关设置为开启状 态)之后，开始向CPU21和角速度检测单元25的所有部分供电。在 电源开关lla被设定到开启状态以及除尘操作完成之后，照相机震动 值的计算开始。
CPU 21将分别输入到端口 A/D 0禾n A/D 1的第一和第二角速度vx 和vy转换为第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn。然后由于第一和 第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量包括基于与照相机震动无 关的零位电压和移动镜头运动的信号成分，所以CPU 21通过降低第一 和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量(数字高通滤波过程) 计算第一和第二数字角速度VVxn和VVyn。此外，CPU 21通过对第 一和第二数字角速度VVxn和VVyn积分(积分过程)来计算照相机震 动位移角(第一和第二数字位移角Bxn和Byn)。
CPU 21和角速度检测单元25使用函数来计算照相机震动值。 "n"是大于零的整数，指示从定时中断过程的开始(t=0;参见图 4的步骤S12)到最近一次防抖操作执行的吋间点(t-n)的时间长度 (ms)c
在关于x方向的数字高通滤波过程中，用第一数字角速度VVxO 到VVxn-l的和除以第一高通滤波器时间常数hx，然后用第一数字角速度信号Vxn减去得到的商，从而计算(在lms的预设时间间隔之前； 即在执行上一次防抖操作之前，通过定时中断过程计算)第一数字角 速度VVxn (VVxn=Vxn-(SVVxn-l)+hx)。在关于y方向的数字高通 滤波过程中，进行与VVxn类似的计算得到第二数字角速度VVyn (V Vyn=Vyn-( E VVyn-1) + hy )。
在本实施例中，定时中断过程(的一部分)中的角速度检测操作 包括通过角速度检测单元25进行的处理以及将来自角速度检测单元 25的第一和第二角速度vx和vy输入到CPU 21的过程。
在关于x方向的积分过程中，通过对定时中断过程开始的时间点 的第一数字角速度VVxO (t=0;参见图4的步骤S12)到执行上一次防 抖操作的时间点的第一数字角速度VVxn求和，计算第一数字位移角 Bxn (t=n; Bxn=5:VVxn)。
类似地，在关于y方向的积分过程中，通过对定时中断过程开始 的时间点的第二数字角速度VVyO到执行上一次防抖操作的时间点的 第二数字角速度VVyn求和，计算第二数字位移角Byn(Byn=i: VVyn)。
CPU 21计算成像单元39a (活动部件30a)应被移动到的位置Sn， 相当于根据位置转换系数zz (x方向的第一位置转换系数zx以及y方 向的第二位置转换系数zy)计算的x方向和y方向的照相机震动值(第 一和第二数字位移角Bxn和Byn)。
位置Sn在x方向的坐标被定义为Sxn，在y方向的坐标被定义为 Syn。用电磁力执行包括成像单元39a的活动部件30a的移动，稍后会 进行说明。
驱动力Dn驱动驱动电路29，以便将活动部件30a移动到位置Sn。 驱动力在Dn在x方向的坐标被定义为第一驱动力Dxn (在D/A转换 之后第一PWM负载(duty) dx)。驱动力Dn在y方向的坐标被定 义为第二驱动力Dyn(在D/A转换之后第二PWM负载dy)。根据第 -一驱动力Dxn的值驱动第一驱动线圈31a。根据第二驱动力Dyn的值 驱动第二驱动线圈32a。
第一 PWM负载dx是与第一驱动力Dxn对应的驱动脉冲的负载比 率(duty ratio),第二 PWM负载dy是与第二驱动力Dyn对应的驱动 脉冲的负载比率。用+DD或-DD表示第二驱动力Dyn。 +00表示沿正7方向(YP 方向)即朝向固定部件30b的上端驱动活动部件30a。 -DD表示沿负y 方向(YM方向)即朝向固定部件30b的下端驱动活动部件30a。
但是，成像单元39a (活动部件30a)为在执行防抖操作之前的除 尘操作在第一周期(320ms)应被移动到的位置Sn被设定为值"a"， 不与照相机震动值对应(参见图6的步骤S704)。
例如，在除尘操作的轨迹"a"中，位置Sn被设定在固定部件30b 的中心。因此，活动部件30a被设定在固定部件30b的中心。在除尘 操作的轨迹"b"到"d"中，位置Sn的x方向分量被设定成特定值， 但是在y方向，只设定PWM负载，而不设定位置Sn的y方向分量。 因此，通过恒力使活动部件30a朝向固定部件30b的顶部和底部移动， 并且撞击它。
在沿x方向的定位操作中，位置Sn在x方向的坐标被定义为Sxn， 是最新的第一数字位移角Bxn与第一位置转换系数zx的乘积(Sxn=ZX XBxn)。
在沿y方向的定位操作中，位置Sn在y方向的坐标被定义为Syn， 是最新的第二数字位移角Byn与第二位置转换系数zy的乘积(Syn=zy XByn)。
防抖单元30通过将成像单元39a反复移动到位置Sn校正照相机 震动。这样当执行防抖操作时(IS=1)，在曝光时间中稳定显示在图像 传感器的成像表面上的照相目标图像。
防抖单元30具有固定部件30b，该固定部件30b形成了活动部件 30a的移动范围的边界，活动部件30a包括成像单元39a，并且能够在 xy面内移动。移动范围大于活动部件30a在防抖操作中在其中移动的 震动校正区域。
当不执行防抖操作时(IS=0)，在曝光时间中，活动部件30a保持 在预设位置。预设位置是移动范围的中心。
在第一周期(320ms)中，在摄影装置1被设定为开启状态之后， 将活动部件30a驱动到预设位置(即移动范围的中心)。接下来，向移 动范围在y方向上的边界驱动活动部件30a。
在其他情况下(除第一周期和曝光时间之外)，不驱动活动部件30a。
防抖单元30不具备在不被驱动时(即驱动关闭状态)保持在固定 位置上的固定位置机构。
在具有从CPU 21的PWMO输入的第一 PWM负载dx和从CPU 21 的PWM1输入的第二 PWM负载dy的驱动电路29的作用下，通过用 于驱动的线圈和磁性单元的电磁力，执行防抖单元30的活动部件30a 的驱动，该驱动包括向预设的固定位置的移动。
通过线圈和磁性单元产生的电磁力驱动防抖单元30的活动部件 30a。当驱动电路29给线圈单元加电时，产生电磁力。当接收到CPU21 的PWMO输出的第一 PWM负载dx时，驱动电路29给第一驱动线圈 31a加电，以及当接收到PWM1输出的第二PWM负载dy时，给第二 驱动线圈32a加电。
无论是在驱动电路29实现的移动之前还是之后，都通过霍尔元件 44a和霍尔元件信号处理单元45检测活动部件30a的位置Pn。
关于测得的位置Pn在x方向的第一坐标的信息，也就是第一测得 位置信号px，被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2(参见图6的(2))。 第一测得位置信号px是模拟信号，该模拟信号通过A/D转换器A/D 2 转换成数字信号(A/D转换)。通过A/D转换，模拟px成为数字pdxn。
类似地，关于y方向，将py输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3。 通过A/D转换，模拟py成为数字pdyn。
PID (比例积分微分)控制进程基于在移动之后测得的位置Pn (pdxn， pdyn)以及位置Sn (Sxn， Syn)的坐标数据计算第-"和第二 驱动力Dxn， Dyn。
第一驱动力Dxn的计算基于第一减少值exn、第一比例系数Kx、 采样周期e、第一积分系数Tk以及第一微分系数Tdx (Dxn-KxX {exn+e + TixX Eexn+Tdx + eX (exn-exn-1) })。通过用位置Sn在x 方向的坐标Sxn减去A/D转换后的测得的位置Pn在x方向的第一坐标 pdxn， 计算第一减少值exn (exn=Sxn-pdxn)。
第二驱动力Dyn的计算基于第二减少值eyn、第二比例系数Ky、 采样周期e、第二积分系数Tiy以及第二微分系数Tdy (Dyn=KyX {eyn+e + TiyX Eeyn+Tdy + ex (eyn-eyn-1) })。通过用位置Sn在y方向的坐标Syn减去A/D转换后的测得的位置Pn在y方向的第二坐标
pdyn，计算第二减少值eyn (eyn=Syn-pdyn)。
采样周期0的值被设定为lms的预设时间间隔(第二周期)。 当通过将防抖开关14a设定到开启状态将摄影装置1设定到防抖
模式时(IS=1)，通过PID控制进程的防抖操作将活动部件30a驱动到
位置Sn (Sxn， Syn)。通过防抖操作中包含的PID控制进程确定位置Sn。
当防抖参数IS为零时，执行不包含在防抖操作中的PID控制进程， 从而将活动部件30a移动到移动范围的中心(预设位置)。
在除尘操作中，从将摄影装置1设定到开启状态的时间点直到防 抖操作开始，首先将活动部件30a移动到移动范围的中心。之后，根 据上文所述的过程驱动活动部件30a。
活动部件30a具有用于驱动的线圈单元，该线圈单元包括第一驱 动线圈31a、第二驱动线圈32a、具有图像传感器的成像单元39a以及 作为磁场变化检测元件的霍尔元件44a。在第一实施例中，图像传感器 为CCD;但是，图像传感器也可以是其他图像传感器，诸如CMOS等。
图像传感器的成像表面的矩形形状具有两条平行于x方向的边和 两条平行于y方向的边，y方向的边比x方向的边短。因此，活动部件 30a在x方向的移动范围比y方向的大。
固定部件30b具有用于驱动的磁性单元，该磁性单元包括第一位 置检测及驱动磁体411b、第二位置检测及驱动磁体412b、第一位置检 测及驱动磁轭(yoke) 431b以及第二位置检测及驱动磁轭432b。
固定部件30b在x方向和y方向可移动地支撑活动部件30a。
固定部件30b具有吸收与移动部件30a的接触点处(移动范围的 边界处)的冲击的缓冲构件。
选择缓冲构件的硬度使得冲击的震动不会破坏进行接触的部件， 例如活动部件30a，但是通过与缓冲构件冲击的震动能够去除活动部件 30a上的任何灰尘。
在第一实施例中，缓冲构件连接在固定部件30b上；但是，缓冲 构件也可以连接到活动部件30a上。
当活动部件30a在x方向和y方向都位于移动范围的中心时，图像传感器的中心与照相机镜头67的光轴LX相交，可以使用图像传感 器的全部成像范围。
作为图像传感器的成像表面的形状的矩形具有两条对角线。在第 一实施例中，图像传感器的中心处于这两条对角线的交点。
第一驱动线圈31a、第二驱动线圈32a以及霍尔元件44a连接到活 动部件30a上。
第一驱动线圈31a形成为片状和螺旋状，并具有y方向的磁力线， 从而产生了第一电磁力，用于沿x方向移动包括第一驱动线圈31a的 活动部件30a。
基于第一驱动线圈31a的电流方向和第一位置检测及驱动磁体 411b的磁场方向，产生第一电磁力。
第二驱动线圈32a形成为片状和螺旋状，并具有x方向的磁力线， 从而产生了第二电磁力，用于沿y方向移动包括第二驱动线圈32a的 活动部件30a。
基于第二驱动线圈32a的电流方向和第二位置检测及驱动磁体 412b的磁场方向，产生第二电磁力。
第一和第二驱动线圈31a和32a连接到驱动电路29，该驱动电路 29通过柔性电路板(未示出)驱动第一和第二驱动线圈31a和32a。 将第一 PWM负载dx从CPU 21的PWM0输入到驱动电路29。类似地， 将第二 PWM负载dy从CPU 21的PWM1输入到驱动电路29。驱动电 路29为与第一 PWM负载dx的值对应的第一驱动线圈31a以及与第二 PWM负载dy的值对应的第二驱动线圈32a供电，以便驱动活动部件 30a。
第一和第二位置检测及驱动磁轭431b和432b由柔性磁性材料制 成，并且设置在固定部件30b上。
第一位置检测及驱动磁轭431b防止第一位置检测及驱动磁体411b 的磁场耗散到周围环境中，并且增大第一位置检测及驱动磁体411b与 第一驱动线圈31a之间以及第一位置检测及驱动磁体411b与水平霍尔 元件hh之间的磁感应强度。
类似地，第二位置检测及驱动磁轭432b防止第二位置检测及驱动 磁体412b的磁场耗散到周围环境中，并且增大第二位置检测及驱动磁体412b和第二驱动线圈32a之间以及第二位置检测及驱动磁体412b 和第一纵向霍尔元件lw之间的磁感应强度。
第一位置检测及驱动磁体411b连接到固定部件30b的活动部件 侧，在z方向上第一位置检测及驱动磁体411b面向第一驱动线圈31a 和水平霍尔元件hh。详言之，第一位置检测及驱动磁体411b连接到第 一位置检测及驱动磁轭431b。第一位置检测及驱动磁轭43b连接到固 定部件30b在z方向上的活动部件30a侧。第一位置检测及驱动磁体 411b的N极和S极设置在x方向。
类似地，第二位置检测及驱动磁体412b连接到固定部件30b的活 动部件侧，在z方向上第二位置检测及驱动磁体412b分别面向第二驱 动线圈32a和纵向霍尔元件hv。详言之，第二位置检测及驱动磁体412b 连接到第二位置检测及驱动磁轭432b。第二位置检测及驱动磁轭432b 分别连接到固定部件30b在z方向上的活动部件30a侧。第二位置检 测及驱动磁体412b的N极和S极设置在y方向。
霍尔元件44a包括水平霍尔元件hh以及纵向霍尔元件hv，所述水 平霍尔元件hh检测活动部件30a的位置P。在x方向的坐标，所述纵向 霍尔元件hv检测活动部件30a的XM侧在y方向的坐标。每个霍尔元 件都是包含利用霍尔效应的磁电转换元件(磁场变换检测元件)的单 轴单元。水平霍尔元件hh输出第一测得位置信号px，该第一测得位置 信号px表示活动部件30a的当前位置Pn。类似地，纵向霍尔元件hv 分别输出第二测得位置信号py。
水平霍尔元件hh连接到活动部件30a，在z方向上水平霍尔元件 hh面向第一位置检测及驱动磁体411b。类似地，纵向霍尔元件hv连 接到活动部件30a，在z方向面向第二位置检测及驱动磁体412b。
当图像传感器的中心与光轴LX相交时，希望水平霍尔元件hh位 于霍尔元件44a上，沿z方向观察时，在x方向面向第一位置检测及 驱动磁体411b的N极和S极之间的中间区域。在该位置处，水平霍尔 元件hh的利用范围最大，在所述利用范围中可以根据单轴霍尔元件的 线性输出变化(线性度)执行精确的位置检测操作。类似地，当图像 传感器的中心与光轴LX相交时，希望纵向霍尔元件hv位于霍尔元件 44a上，沿z方向观察时，在y方向上面向第二位置检测及驱动磁体412b的N极和S极之间的中间区域。
霍尔元件信号处理单元45具有第一霍尔元件信号处理电路450以 及第二霍尔元件信号处理电路460。
第一霍尔元件信号处理电路450检测水平霍尔元件hh的输出端之 间的水平电位差x10。通过水平霍尔元件hh的输出信号检测水平电位 差x10。基于水平电位差x10，第一霍尔元件信号处理电路450将第一 测得位置信号px输出到CPU 21的A/D转换器A/D 2，所述第一测得 位置信号px确定活动部件30a的位置Pn在x方向的第一坐标。
类似地，第二霍尔元件信号处理电路460检测纵向霍尔元件hv的 输出端之间的纵向电位差y10。通过纵向霍尔元件hv的输出信号检测 纵向电位差y10。之后，第二霍尔元件信号处理电路460将第二测得位 置信号py输出到CPU 21的A/D转换器A/D 3。
接下来，使用图4的流程图说明第一实施例中的摄影装置1的主 过程。
当将摄影装置1设定到开启状态时，对角速度检测单元25供电， 从而在步骤Sll中将角速度检测单元25设定到开启状态。
在歩骤S12中，在预设时间间隔(lms)，定时中断过程开始。在 歩骤S13中，将释放状态参数RP的值设定为零。稍后将使用图5的流 程图详细说明定时中断过程。
在歩骤S14中，将除尘状态参数GP的值设定为一；将除尘时间参 数CNT的值设定为零；以及将路线(channel)参数设定为a。
在歩骤S15中，确定除尘时间参数CNT的值是否大于320ms。通 过步骤S15进行等待，直到定时中断过程结束。除尘时间参数CNT是 完成定时中断过程所需的吋间。在本实施例中，考虑到定时中断过程 的完成时间和防抖单元30中的个体差异，采用320ms。
在歩骤S15中，确定除尘时间参数CNT的值是否大于320ms。当 确定除尘时间参数CNT的值大于320ms时，过程继续到步骤S16;否 则，重复歩骤S15中的过程。
在歩骤S16中，将除尘状态参数GP的值设定为0。
在步骤S17中，确定测光开关12a是否设定到开启状态。当确定 测光开关12a设定到开启状态时，过程继续到歩骤S18;否贝ij，重复步骤S17中的过程。
在步骤S18中，确定防抖开关14a是否设定到开启状态。当确定 防抖开关14a没有设定到开启状态时，在步骤19中将防抖参数IS的值 设定为零；否则，在步骤S20中将防抖参数IS的值设定为一。
在步骤S21中，驱动AE单元23的AE传感器，执行测光操作， 并且计算光圈值和曝光时间。
在步骤S22中，驱动AF单元24的AF传感器和镜头控制电路， 以分别执行AF传感和聚焦操作。
在步骤S23中，确定释放开关13a是否设定到开启状态。当释放 开关13a没有设定到开启状态时，过程返回步骤S17并且重复步骤S17 至S22中的过程；否则，过程继续到步骤S24，释放顺序操作开始。
在步骤S24中，将释放状态参数RP的值设定为一。在步骤S25 中，通过反射镜-光圈-快门单元18执行与光圈值对应的反射镜向上操 作和光圈关闭操作，其中所述光圈值是预设的或者计算得到的。
在反射镜向上操作完成后，在步骤S26中开始快门的打开操作(快 门的前遮光帘的移动)。
在步骤S27中，执行曝光操作，或换言之，图像传感器(CCD等) 的电荷积累。在经过曝光吋间后，在步骤S28中通过反射镜-光圈-快门 单元18执行快门的关闭操作(快门的后遮光帘的移动)、反射镜向下 操作以及光圈的打开操作。
在歩骤S29中，读取在曝光时间中在图像传感器中积累的电荷。 在歩骤S30， CPU 21与DSP 19通信，从而基于从图像传感器读取的电 荷执行成像过程。进行图像处理的图像存储在摄影装置1的存储器中。 在步骤S31中，将存储器中存储的图像显示在LCD显示器17上。在 步骤S32中，将释放状态参数RP的值设定为零，释放顺序操作完成。 之后，过程则返回到步骤S17。换言之，将摄影装置1设定为可以执行 下一成像操作的状态。
接下来，参照图5中的流程图描述定时中断过程，所述定时中断 过程开始于图4中的歩骤S12，并且在每lms的时间间隔处执行。
当定时中断过程开始时，在步骤S50中确定除尘状态参数GP的值 是否被设定为一。当确定除尘状态参数GP的值被设定为一时，过程继步骤S52.
在步骤S51中，执行除尘过程。稍后将使用图6的流程图详细说
明除尘过程。
在步骤S52中，从角速度检测单元25输出的第一角速度vx被输 入到CPU 21的A/D转换器A/D 0，并且被转换为第一数字角速度信号 Vxn。同样从角速度检测单元25输出的第二角速度vy被输入到CPU 21 的A/D转换器A/D 1 ，并且被转换为第二数字角速度信号Vyn (角速度 检测过程)。
在数字高通滤波过程中降低第一和第二数字角速度信号Vxn和 Vyn的低频(第一和第二数字角速度VVxn和VVyn)。
在歩骤S53中，确定释放状态参数RP的值是否被设定为一。当确 定释放状态参数RP的值没有被设定为一时，活动部件30a的驱动控制 被设定到关闭状态。换言之，防抖单元30被设定到不在步骤S54中执 行活动部件30a的驱动控制的状态；否则，过程直接进入步骤S55。
在步骤S55中，第一和第二测得位置信号px和py通过A/D转换 器A/D 2和A/D 3被输入到CPU 21中，也被转换为数字信号。CPU 21 通过输入信号确定活动部件30a的当前位置Pn (pdxn， pdyn)。
在步骤S56中，确定防抖参数IS的值是否为零。当确定防抖参数 IS的值为零时，(换言之，当摄影装置不处于防抖模式时)，在步骤S57 中将活动部件30a (成像单元39a)应被移动到的位置Sn (Sxn， Syn) 设定为活动部件30a的移动范围的中心。当确定防抖参数IS的值不为 零时(IS=1)，(换言之，当摄影装置处于防抖模式时)，在步骤S58中 基于第一和第二角速度vx和vy计算活动部件30a (成像单元39a)应 被移动到的位置Sn (Sxn， Syn)。
在歩骤S59中，基于歩骤S57或歩骤S58中确定的位置Sn (Sxn, Syn)和当前位置Pn (pdxn， pdyn)计算将活动部件30a移动到位置 Sn的驱动力Dn的第一驱动力Dxn (第一PWM负载dx)和第二驱动 力Dyn (第二 PWM负载dyl)。
在歩骤S60中，通过对驱动电路29应用第一 PWM负载dx，驱动 第一驱动线圈单元31a，以及通过对驱动电路29应用第二 PWM负载 dy，驱动第二驱动线圈单元32a，从而将活动部件30a移动到位置Sn(Sxn， Syn)。
步骤S59和S60的过程是自动控制计算，该自动控制计算与用于 进行一般的比例、积分和微分计算的PID自动控制共同使用。
接下来，使用图6至9中的流程图说明开始于图5中的歩骤S51 的除尘过程。
当除尘过程开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的值加
在步骤S702中，霍尔元件44a检测活动部件30a的位置，并且通 过霍尔元件信号处理单元45计算第一和第二测得位置信号px和py。 然后第一测得位置信号px被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2，并 被转换为数字信号pdxn，同时第二测得位置信号py被输入到CPU 21 的A/D转换器A/D3，也被转换为数字信号，CPU21据此通过输入信 号确定活动部件30a的当前位置Pn (pdxn， pdyn)。
在步骤S703中，确定除尘时间参数CNT的值是否小于或等于 65ms。在除尘时间参数CNT的值小于或等于65ms的情况下，开始步 骤S704至S706。在除尘时间参数CNT的值不小于或等于65ms的情 况下，过程进入步骤S710。
步骤S704至S706处理轨迹"a"，该轨迹"a"将活动部件30a驱 动到固定部件3 Ob的中心。
在歩骤S704中，将活动部件30a (成像单元39a)应被移动到的 位置Sn (Sxn， Syn)设定为活动部件30a的移动范围的中心。
在步骤S705中，根据当前位置Pn (pdxn， pdyn)，使用步骤S704 中确定的位置Sn (Sxn， Syn)计算移动活动部件30a的驱动力Dn。该 计算与定时中断过程中的步骤S59中的计算相同。
在步骤S706中，通过执行与定时中断过程中的步骤S60中的过程 相同的过程，移动活动部件30a。然后，除尘过程结束，过程返回到定 时中断过程(子进程返回)。
每毫秒(第二周期)都执行定时中断过程。因此，也反复执行除 尘过程，直到在主过程的歩骤S16中除尘状态参数GP被设定为零为止。
当除尘过程再次开始，在步骤S701屮，除尘时间参数CNT的值 加一，变成二。然后，执行步骤S702和S703。在歩骤S703中，确定除尘时间参数CNT的值是否小于或等于65ms。在这一点，除尘时间 参数CNT的值是二。因此，过程进入步骤S704，然后在开始执行步骤 S704至S706后结束(子进程返回)。之后，在定时中断过程中再次执 行除尘过程。
重复执行步骤S701至S706，直到除尘时间参数CNT变得大于 65ms。在步骤S703中，在除尘时间参数CNT变得大于65ms的情况 下，过程进入步骤S710。应注意，活动部件30a被置于固定部件30b 的中心。
将活动部件30a从当前位置移动到固定部件30b的中心所需的最 大时间间隔是65ms。换言之，通过将活动部件30a从固定部件30b的 角落移动到中心所需的平均时间间隔与防抖单元30的个体差异的误差 时间间隔相加计算所得的时间间隔是65ms。因此，将除尘时间参数 CNT的阈值设定为65ms。在除尘时间参数CNT小于或等于65ms的情 况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件30b的中心。当除尘时 间参数CNT大于65ms吋，活动部件30a处于固定部件30b的中心。
在歩骤S710中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等于115ms。 在除尘时间参数CNT小于或等于115ms的情况下，开始执行步骤S711 至S715。在除尘时间参数CNT不小于或等于115ms的情况下，过程 进入步骤S720。
接下来，描述歩骤S711至S714的过程。步骤S711至S714处理 轨迹"b"，该轨迹"b"将活动部件30a撞击到固定部件30b的下边界。
在步骤S711中，将第二PWM负载dyl的值设定为-DD。设定值 DD，即绝对值I +DD I和I -DD I ，使得在活动部件30a被移动到并 撞击到活动部件30a的移动范围的边界的时间点，活动部件30a的加 速度增加到可以通过冲击的震动去除活动部件30a上的灰尘的程度。
在步骤S712中，活动部件30a在x方向应被移动到的位置Sn在x 方向的坐标Sxn被设定为活动部件30a的移动范围的在x方向的中心。
在步骤S713中，基于在歩骤S712中确定的位置Sn在x方向的坐 标Sxn，以及当前位置Pn在x方向的坐标pdxn，计算第一驱动力Dxn (第一PWM负载dx)。需要第一驱动力Dxn，即在x方向移动活动部 件30a的驱动力Dn，以通过向第一驱动线圈单元31a提供电流移动活动部件30a。
在步骤S714中，通过将第一和第二PWM负载dx和dy应用到驱 动电路29，分别驱动第一和第二驱动线圈单元31a和32a，从而移动 活动部件30a。活动部件30a被移向沿x方向的移动范围的中心，并被 固定在沿x方向的移动范围的中心(参见图9)。此外，朝向固定部件 30b的底部，目卩，沿正y方向移动活动部件30a。之后，过程结束(子 进程返回)，在定时中断过程中再次执行除尘过程。
当除尘过程再次开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的 值加一，变成67。然后，执行步骤S702、 S703以及S710至S714。因 此，执行步骤S701至S703以及S710至S714，直到除尘时间参数CNT 的值大于115ms。在步骤S710中，在除尘时间参数CNT的值大于115ms 的情况下，过程进入步骤S720。
通过重复步骤S701至S714，活动部件30a被固定，以便在活动部 件30a撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底面。
接下来，说明将除尘时间参数CNT的阈值设定为U5ms的原因。 从活动部件30a开始从当前位置移动的时刻到活动部件30a碰撞到固 定部件30b的顶部或底部反弹的时刻的最大时间间隔为50ms。具体而 言，通过将从活动部件30a开始在固定部件30b的中心处移动的时刻 到其到达固定部件30b的顶部或底部的时刻的平均时间间隔、防抖单 元30的个体差异的误差时间间隔以及活动部件30a撞击固定部件30b 产生的反弹停止的吋间间隔相加，计算得到的最大时间间隔是50ms。 通过将最大时间间隔50ms与从除尘过程开始的时刻到轨迹"b"开始 的时刻的时间间隔相加，计算得到阈值115ms。在除尘时间参数CNT 小于或等于115ms的情况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件 30b的顶面或底面。当除尘时间参数CNT大于115ms时，活动部件30a 处在固定部件30b的顶面或底面。
在接下来的歩骤S720中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于165ms。在除尘时间参数CNT小于或等于165ms的情况下，开始执 行步骤S721、步骤S712至S714。在除尘时间参数CNT不小于或等于 165ms的情况下，过程进入步骤S730。
接下来，描述步骤S721、 S712至S714的过程。这些歩骤处理轨迹"c"，该轨迹"c"将活动部件30a撞击到固定部件30b的底部。 在步骤S721中，将第二 PWM负载dy的值设定为+DD。 在步骤S712至S714中开始执行与上述过程类似的过程，从而活 动部件30a在向沿x方向的移动范围的中心移动之后返回到沿x方向 的移动范围中心(参见图9)。此外，活动部件30a移向固定部件30b 的顶部。之后，过程结束(子进程返回)，在定时中断过程中再次执行 除尘过程。
当除尘过程再次开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的 值加一，变成117ms。然后，执行步骤S702、 S703、 S720、 S721以及 S712至S714。因此，反复执行这些步骤，直到除尘时间参数CNT的 值大于165ms。在步骤S720中，在除尘时间参数CNT的值大于165ms 的情况下，过程进入歩骤S730。
通过执行这些步骤，活动部件30a被固定，以便在活动部件30a 撞击固定部件30b的顶面之后接触固定部件30b的顶面。
由于上文已作说明，省略将除尘吋问参数CNT设定为165ms的原 因。在除尘时间参数CNT小于或等于165ms的情况下，有可能活动部 件30a还没到达固定部件30b的顶面。在除尘时间参数CNT大于165ms 的情况下，固定活动部件30a，以便接触固定部件30b的顶面。
在接下来的步骤S730中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于215ms。在除尘时间参数CNT小于或等于215ms的情况下，开始执 行歩骤S711至S714。在除尘时间参数CNT不小于或等于215ms的情 况下，过程进入步骤S740。
由于已在上文已作说明，省略关于步骤S711至S714的说明。歩 骤S711至S714处理轨迹"d"，该轨迹"d"将活动部件30a撞击到固 定部件30b的底面。通过执行这些步骤，活动部件30a被固定，以便 在活动部件30a撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底 面。
由于上文已作说明，省略将除尘时间参数CNT设定为25ms的原 因。在除尘时间参数CNT小于或等于215ms的情况下，有可能活动部 件30a还没到达固定部件30b的底面。在除尘吋间参数CNT大于215ms 的情况下，活动部件30a被固定，以便接触固定部件30b的底面。在接下来的步骤S740中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于245ms。在除尘时间参数CNT小于或等于245ms的情况下，开始执 行步骤S721以及S712至S714。因此，处理轨迹"c2"，该轨迹"c2" 将活动部件30a撞击到固定部件30b的顶部。
将从轨迹"dl"完成的时刻到轨迹"c2"完成的时刻的时间间隔 设定为30ms，其小于在轨迹"dl"中省略的50ms。可以通过缩短从轨 迹"dl"完成的时刻到轨迹"c2"完成的时刻的时间间隔，改变活动 部件30a的震动频率。有必要以与尘粒重量对应的震动频率震动活动 部件30a，以便有效地将尘粒从图像传感器及其盖子上去除。通过改变 活动部件30a的震动频率，驱动装置不仅能够去除可通过30ms的震动 去除的尘粒，还能够去除可通过50ms的震动去除的尘粒。
在接下来的步骤S750中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于275ms。在除尘时间参数CNT小于或等于275ms的情况下，开始执 行步骤S711至S714。因此，处理将活动部件30a撞击到固定部件30b 的底面的轨迹"d2"，从而活动部件30a接触固定部件30b的底面。将 从轨迹"c2"完成的时刻到轨迹"d2"完成的时刻的时间间隔设定为 30ms。在除尘时间参数CNT不小于或等于275ms的情况下，过程进入 步骤S760。
在接下来的步骤S760中，确定除尘吋间参数CNT是否小于或等 于290ms。在除尘时间参数CNT小于或等于290ms的情况下，开始执 行步骤S721以及S712至S714。因此，处理将活动部件30a撞击到固 定部件30b的顶面的轨迹"c3"，从而活动部件30a接触固定部件30b 的顶面。在除尘吋间参数CNT不小于或等于290ms的情况下，过程进 入歩骤S770。
将从轨迹"d2"完成的时刻到轨迹"c3"完成的时刻的时间间隔 设定为15ms，其小于在轨迹"d2"中所用的30ms。根据活动部件30a 的震动频率的变化，驱动装置不仅能够去除可通过15ms的震动去除的 尘粒，还能够去除可通过50ms和30ms的震动去除的尘粒。
在接下来的歩骤S770中，确定除尘吋间参数CNT是否小于或等 于305ms。在除尘吋间参数CNT小于或等于305ms的情况下，开始执 行步骤S711至S714。将从轨迹"c3"完成的时刻到轨迹"d3"完成的时刻的时间间隔设定为15ms。因此，处理将活动部件30a撞击到固定 部件30b的底面的轨迹"d3"，从而活动部件30a接触固定部件30b的 底面。在除尘时间参数CNT不小于或等于305ms的情况下，过程进入 步骤S780。
在接下来的步骤S780中，活动部件30a处于驱动关闭状态。因此， 驱动力不施加到活动部件30a上，从而活动部件30a通过重力静止在 固定部件30b的底部。
根据本实施例，可以改变活动部件30a的震动频率，从而驱动装 置能够有效地去除不同重量的尘粒。
此外，由于縮短了从活动部件30a撞击到固定部件30b的时刻到 下一次移动活动部件30a的时刻的时间间隔，可以縮短执行除尘过程 所需的时间间隔。
应注意，在本实施例中，除尘时间参数CNT按照步骤或者按照随 机顺序(如果在歩骤中除尘时间参数CNT缩短，则按照常规顺序)增 加。
应注意，活动部件30a与固定部件30b的冲击不限于三次，而可 以是任意大于或等于一的次数。在这种情况下，根据冲击的次数，执 行歩骤S710至S770。
活动部件30a不交替地撞击固定部件30b的顶部和底部，而是可 以重复地撞击固定部件30b的顶部或底部。
在除尘操作中，活动部件30a可以保持在y方向的中心并且在x 方向移动。活动部件30a在x方向的移动范围大于y方向的移动范围。
此外，当除尘操作开始时活动部件30a移动到的位置不限于活动 部件30a的移动范围的中心，而可以是活动部件30a不与活动部件30a 的移动范围的边界发生接触的任意位置。
此外，解释了霍尔元件作为磁场变化检测元件用于位置检测。但 是，为了位置检测的目的，也可以使用其他检测元件，例如高频载波 型磁场传感器的MI (磁阻抗)传感器；磁共振型磁场检测元件；或者 MR (磁阻效应)元件。当使用MI传感器、磁共振型磁场检测元件或 者MR元件之一时，与使用霍尔元件时类似，可以通过检测磁场变化 获得关于活动部件30a的位置的信息。虽然在此已经参照附图描述了本发明的实施例，但是显而易见， 本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下进行许多修改和 变化。
权利要求
1、一种驱动装置，包括活动部件；固定部件，设置在所述活动部件的移动范围内；以及驱动部件，在第一方向驱动所述活动部件，以便撞击所述固定部件；所述驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔交替地来回驱动所述活动部件，以便撞击所述固定部件。
2、 如权利要求1所述的驱动装置，其中每当驱动所述活动部件时， 间隔时间变短。
3、 如权利要求1所述的驱动装置，其中每当驱动所述活动部件时， 间隔时间变长。
4、 如权利要求l所述的驱动装置，其中所述固定部件具有朝向与 第一方向相反的边框，以及所述活动部件撞击该边框。
5、 如权利要求1所述的驱动装置，进一歩包括抑制所述活动部件 在第二方向的移动的第二驱动部件，其中当所述第一驱动部件驱动所 述活动部件时，所述第二驱动部件在第二方向保持所述移动部件。
6、 一种图像捕捉装置，包括具有活动部件、固定部件和驱动部件的驱动装置，所述固定部件 设置在所述活动部件的移动范围内，所述驱动部件在第一方向驱动所 述活动部件以便撞击所述固定部件，其中所述驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔交替地来回驱动所述活动部件以便撞击固定部件；其中所述固定部件装有图像传感器。
7、 如权利要求6所述的图像捕捉装置，其中所述驱动部件可以在独立于图像传感器的成像表面上的第一方向的成像表面上的第二方向 驱动所述活动部件，所述驱动部件是震动校正部件，所述震动校正部 件通过在震动校正区域内在第一和第二方向驱动所述活动部件，校正 所述图像传感器的震动，所述固定部件设置在震动校正区域之外，所 述活动部件在震动校正区域外撞击所述固定部件。
8、如权利要求6所述的图像捕捉装置，其中图像传感器的成像区 域被覆盖物遮盖。
全文摘要
本发明提供了一种驱动装置，其具有活动部件、固定部件和驱动部件。固定部件设置在活动部件的移动范围内。驱动部件在第一方向驱动活动部件，以便撞击所述固定部件。驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔交替地来回驱动活动部件，以便撞击固定部件。
文档编号H02K33/12GK101527488SQ200910126358
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月5日 优先权日2008年3月6日
发明者上中行夫 申请人:Hoya株式会社
技术领域：
本发明涉及一种驱动其上连接有例如照相机的图像传感器的活动 部件的驱动装置。
背景技术：
提出了一种设置在例如数码相机的摄影装置中的、去除附着在照 相机的图像传感器及其盖子上的尘粒的装置。
美国公布专利申请公布号2005-264656A公开了一种驱动装置，其 通过以恒定间隔将活动部件撞击到固定部件上来震动附着的尘粒，从 而通过撞击的冲击除去附着在图像传感器及其盖子上的尘粒。
但是，尘粒的重量不同，而以恒定间隔将活动部件撞击到固定部 件上只能产生恒定的震动频率。因此， 一些尘粒可能无法通过撞击的 冲击从图像传感器及其盖子上去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效地从图像传感器及其盖子去除尘粒 的驱动装置。
提供一种具有活动部件、固定部件和驱动部件的驱动装置。固定 部件设置在活动部件的移动范围内。驱动部件在第一方向驱动活动部 件，以便撞击所述固定部件。驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔 交替地来回驱动活动部件，以便撞击固定部件。
参照附图，将从下面的描述中更好地理解本发明的目的和优点， 其中
图1是根据本发明的实施例的图像捕捉装置的立体图2是图像捕捉装置的前视图3是图像捕捉装置的框图4是显示图像捕捉装置的主过程的流程图；图5是显示中断过程的流程图； 图6是显示除尘过程的流程图7是显示除尘过程中活动部件在y方向的轨迹；
图8示意性地显示了从镜头侧观察成像装置时活动部件的轨迹；
图9显示了除尘过程中活动部件在X方向的轨迹。
具体实施例方式
下面参照附图所示的实施例描述本发明。图1至3显示了根据当
前实施例的包括驱动装置的图像捕捉装置1的结构。在该实施例中，
摄影装置1是数码相机。诸如照相机镜头67等摄影光学系统具有光轴 LX，所述摄影光学系统在摄影装置1的图像传感器的摄影面上捕捉光 学图像。为了解释本实施例中的方向，定义了x方向(第一方向)、y 方向(第二方向)和z方向(参考图l)。 x方向在水平面上并且垂直 于光轴LX。 y方向垂直于光轴LX和x方向。z方向平行于光轴LX并 且垂直于x方向和y方向。正x方向为XP方向；负x方向为XM方 向。正y方向为YP方向；负y方向为YM方向。正x方向为XP方向； 负x方向为XM方向。正y方向为YP方向；负y方向为YM方向。 摄影装置1包括用于开启和关闭摄影装置的电源的电源按钮11、 释放按钮13、防抖按钮14、 LCD显示器17、反射镜-光圈-快门单元 18、 DSP19、 CPU21、 AE (自动曝光)单元23、 AF (自动聚焦)单 元24、防抖单元30、成像单元39a和照相机镜头67。这些组件执行成 像功能。
通过电源按钮11的状态来确定电源开关lla是开启状态还是关闭 状态，使得摄影装置1的开启状态和关闭状态对应于电源开关lla的 开启状态和关闭状态。照相目标图像被成像单元39a捕捉，作为通过 照相机镜头67的光学图像，捕捉到的图像显示在LCD显示器17上。 可以通过光学取景器(未示出)观察照相目标图像。
在按下电源按钮11使摄影装置1处于开启状态之后，在第一周期 中(320ms)执行除尘操作。
当操作者部分按下释放按钮13时，测光开关12a切换到开启状态， 从而执行测光操作、AF传感操作和聚焦操作。当操作者完全按下释放按钮13时，释放开关13a切换到开启状态，从而通过成像单元39a (成 像装置)执行成像操作，捕捉并存储图像。
反射镜-光圈-快门单元18连接到CPU 21的端口 P7并根据释放按 钮13a的开启状态进行反射镜的向上/向下操作(反射镜向上操作和反 射镜向下操作)、光圈的打开/关闭操作以及快门的打开/关闭操作。
DSP 19连接到成像单元39以及CPU 21的端口 P9。根据来自CPU 21的指令，DSP 19对通过成像单元39a的成像操作获得的图像信号进 行诸如图像处理等计算。
CPU 21是控制摄影装置1的每个部件的成像操作、除尘操作和防 抖操作(即图像稳定操作)的控制装置。防抖操作既包括活动部件30a 的移动也包括位置检测操作。此外，CPU21存储防抖参数IS的值、释 放状态参数RP的值、除尘状态参数GP的值以及除尘时间参数CNT 的值。
防抖参数IS指示摄影装置1是否处于防抖模式。当防抖参数IS 等于一时，摄影装置l处于防抖模式；当它等于零时，摄影装置l不 处于防抖模式。
释放状态参数RP的值根据释放顺序操作变化。当执行释放顺序操 作时，释放状态参数RP的值被设定为一(参见图4的歩骤S24至S31);
当完成释放顺序操作时，释放状态参数RP的值被设定(重置)为零(参 见图4的歩骤S13和S32)。
除尘状态参数GP指示除尘操作是否完成。由于从紧接着摄影装置 1被设定为开启状态的时刻开始直到经过第一周期G20ms)，可以认 为除尘操作是在进行中的(参见图4的歩骤S14)，因此除尘状态参数 GP的值被设定为一。
由于从摄影装置1被设定到开启状态之后经过第一周期(320ms) 的时刻开始，可以认为除尘操作完成(参见图4的歩骤S16)，因此除 尘状态参数GP的值被设定为零。
除尘时间参数CNT用于测量除尘操作进行的时间长度。用零代替 除尘时间参数CNT的初始值。当执行除尘操作时，每隔lms的时间间 隔，除尘时间参数CNT的值增加一 (参见图6的歩骤S701 )。
在防抖操作之前的除尘操作中，CPU 21将活动部件30a移动到预设的初始位置。该操作被命名为置心操作(参见图7的步骤S84)。在 本实施例中，预设位置是移动范围的中心(x方向的坐标值和y方向的 坐标值均为0)。
然后，通过CPU21将活动部件30a的质心关于x方向保持在特定 位置上。沿y方向的YP方向驱动活动部件30a的XP侧，同时沿YM 方向驱动活动部件30a的XM侧。因此，活动部件30a相对于给定轴 摆动，从而移动部件30a的YP侧的XP端撞击移动范围的上边界34a， 以及活动部件30a的YM侧的XM端撞击移动范围的下边界34b。
然后，将活动部件30a关于x方向保持在特定位置上的同时，沿Y 方向的YM方向驱动活动部件30a的XP侦lj，同时沿YP方向驱动XM 侧。因此，活动部件30a沿与上一次摆动相反的方向摆动，从而YP侧 的XM端撞击移动范围的上边界34a以及YM侧的XP端撞击移动范 围的下边界34b。在重复这些过程之后，除尘操作结束。
通过活动部件30a对所述移动范围的边界冲击的震动去除活动部 件30a的成像单元39a (图像传感器和低通滤波器)上的尘粒。在除尘 操作完成后，防抖操作开始。
接下来，CPU21存储下列值第一数字角速度信号Vxn，第二数 字角速度信号Vyn，第一数字角速度VVxn，第二数字角速度VVyn， 第一数字位移角Bxn，第二数字位移角Byn，位置Sn在x方向的坐标 Sxn;位置Sn在y方向的坐标Syn;第一驱动力Dxn;第二驱动力Dyn; A/D转换后的位置Pn在x方向上的坐标pdxn; A/D转换后的位置Pn 在y方向上的坐标pdyn;第一减少值exn;第二减少值eyn;第一比例
系数Kx;第二比例系数Ky;防抖操作的采样周期e;第一积分系数
Tix;第二积分系数Tiy;第一微分系数Tdx;以及第二微分系数Tdy。 基于当前的摄影目标，AE单元23 (曝光计算单元)执行测光操作 并计算光度值。AE单元23还根据光度值计算成像需要的光圈值和曝 光持续时间。AF单元24执行成像还需要的AF传感操作和相应的聚焦 操作。在聚焦操作中，沿光轴LX移动照相机镜头67。
摄影装置1的防抖部件(防抖装置)包括防抖按钮14、防抖开关 14a、 LCD显示器17、 CPU21、角速度检测单元25、驱动电路29、防 抖单元30、霍尔元件信号处理单元45 (磁场变化检测元件)以及照相机镜头67。
当操作者按下防抖按钮14时，防抖开关14a被设定到开启状态。 当防抖开关14a处于开启状态时，摄影装置l处于防抖模式，防抖参 数IS被设定为一 (IS=1)。当防抖开关14a不处于开启状态时，摄影装 置1处于非防抖模式，防抖参数IS被设定为零(IS=0)。在防抖模式下， 执行防抖操作。在防抖操作中，独立于其他操作，例如测光操作，在 第二周期驱动角速度检测单元25和防抖单元30。在本实施例中，预设 的时间间隔的值被设定为lms。
CPU21控制与来自这些开关的输入信号对应的各种输出指令。 CPU21的端口 P12接收指示测光开关12a处于开启状态还是关闭状态 的1位数字信号。CPU 21的端口 P13接收指示释放开关13a处于开启 状态还是关闭状态的1位数字信号。CPU21的端口 P14接收指示防抖 开关14a处于开启状态还是关闭状态的1位数字信号。AE单元23、 AF单元24以及LCD显示器17分别连接到CPU21用于输入/输出的端 口 P4、 P5禾卩P6。
接下来，详细描述角速度检测单元25、驱动电路29、防抖单元30、 以及霍尔元件信号处理单元45。
角速度检测单元25具有第一角速度传感器26a、第二角速度传感 器26b、第一高通滤波电路27a、第二高通滤波电路27b、第一放大器 28a和第二放大器28b。
第一角速度传感器26a检测摄影装置1绕Y方向的轴转动(偏转) 的角速度，即检测摄影装置1的角速度在x方向的速度分量。第一角 速度传感器26a是检测偏转角速度的陀螺传感器。
第二角速度传感器26b检测摄影装置1绕x方向的轴转动(俯仰) 的角速度，即检测摄影装置1的角速度在y方向的速度分量。第二角 速度传感器26b是检测俯仰角速度的陀螺传感器。
第一高通滤波电路27a降低第一角速度传感器26a输出的信号的 低频分量，因为第一角速度传感器26a输出的信号的低频分量包括基 于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运动(panningmotion)的 信号成分(signal element)。第二高通滤波电路27b降低第二角速度传 感器26b输出的信号的低频分量，因为第二角速度传感器26b输出的信号的低频分量包括基于与照相机震动无关的零位电压和移动镜头运
动的信号成分。通过第一和第二高通滤波电路27a和27b执行的过程
是模拟高通滤波过程。
第一放大器28a放大与低频分量已被降低的偏转角速度相关的信 号，以及向CPU21的端口 A/D0输出模拟信号，作为第一角速度vx。 第二放大器28b放大与低频分量己被降低的俯仰角速度相关的信号， 以及向CPU 21的端口 A/D 1输出模拟信号，作为第二角速度vy。
低频信号分量的降低是二步过程；首先通过第一和第二高通滤波 电路27a和27b执行模拟高通滤波过程的初级部分，接下来通过CPU 21 执行数字高通滤波过程的次级部分。数字高通滤波过程的次级部分的 截止频率高于模拟高通滤波过程的初级部分的截止频率。在数字高通 滤波过程中，时间常数(第一高通滤波器时间常数hx和第二高通滤波 器时间常数hy)的值可以容易地改变。
在电源开关lla被设定到开启状态(即主电源开关设置为开启状 态)之后，开始向CPU21和角速度检测单元25的所有部分供电。在 电源开关lla被设定到开启状态以及除尘操作完成之后，照相机震动 值的计算开始。
CPU 21将分别输入到端口 A/D 0禾n A/D 1的第一和第二角速度vx 和vy转换为第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn。然后由于第一和 第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量包括基于与照相机震动无 关的零位电压和移动镜头运动的信号成分，所以CPU 21通过降低第一 和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量(数字高通滤波过程) 计算第一和第二数字角速度VVxn和VVyn。此外，CPU 21通过对第 一和第二数字角速度VVxn和VVyn积分(积分过程)来计算照相机震 动位移角(第一和第二数字位移角Bxn和Byn)。
CPU 21和角速度检测单元25使用函数来计算照相机震动值。 "n"是大于零的整数，指示从定时中断过程的开始(t=0;参见图 4的步骤S12)到最近一次防抖操作执行的吋间点(t-n)的时间长度 (ms)c
在关于x方向的数字高通滤波过程中，用第一数字角速度VVxO 到VVxn-l的和除以第一高通滤波器时间常数hx，然后用第一数字角速度信号Vxn减去得到的商，从而计算(在lms的预设时间间隔之前； 即在执行上一次防抖操作之前，通过定时中断过程计算)第一数字角 速度VVxn (VVxn=Vxn-(SVVxn-l)+hx)。在关于y方向的数字高通 滤波过程中，进行与VVxn类似的计算得到第二数字角速度VVyn (V Vyn=Vyn-( E VVyn-1) + hy )。
在本实施例中，定时中断过程(的一部分)中的角速度检测操作 包括通过角速度检测单元25进行的处理以及将来自角速度检测单元 25的第一和第二角速度vx和vy输入到CPU 21的过程。
在关于x方向的积分过程中，通过对定时中断过程开始的时间点 的第一数字角速度VVxO (t=0;参见图4的步骤S12)到执行上一次防 抖操作的时间点的第一数字角速度VVxn求和，计算第一数字位移角 Bxn (t=n; Bxn=5:VVxn)。
类似地，在关于y方向的积分过程中，通过对定时中断过程开始 的时间点的第二数字角速度VVyO到执行上一次防抖操作的时间点的 第二数字角速度VVyn求和，计算第二数字位移角Byn(Byn=i: VVyn)。
CPU 21计算成像单元39a (活动部件30a)应被移动到的位置Sn， 相当于根据位置转换系数zz (x方向的第一位置转换系数zx以及y方 向的第二位置转换系数zy)计算的x方向和y方向的照相机震动值(第 一和第二数字位移角Bxn和Byn)。
位置Sn在x方向的坐标被定义为Sxn，在y方向的坐标被定义为 Syn。用电磁力执行包括成像单元39a的活动部件30a的移动，稍后会 进行说明。
驱动力Dn驱动驱动电路29，以便将活动部件30a移动到位置Sn。 驱动力在Dn在x方向的坐标被定义为第一驱动力Dxn (在D/A转换 之后第一PWM负载(duty) dx)。驱动力Dn在y方向的坐标被定 义为第二驱动力Dyn(在D/A转换之后第二PWM负载dy)。根据第 -一驱动力Dxn的值驱动第一驱动线圈31a。根据第二驱动力Dyn的值 驱动第二驱动线圈32a。
第一 PWM负载dx是与第一驱动力Dxn对应的驱动脉冲的负载比 率(duty ratio),第二 PWM负载dy是与第二驱动力Dyn对应的驱动 脉冲的负载比率。用+DD或-DD表示第二驱动力Dyn。 +00表示沿正7方向(YP 方向)即朝向固定部件30b的上端驱动活动部件30a。 -DD表示沿负y 方向(YM方向)即朝向固定部件30b的下端驱动活动部件30a。
但是，成像单元39a (活动部件30a)为在执行防抖操作之前的除 尘操作在第一周期(320ms)应被移动到的位置Sn被设定为值"a"， 不与照相机震动值对应(参见图6的步骤S704)。
例如，在除尘操作的轨迹"a"中，位置Sn被设定在固定部件30b 的中心。因此，活动部件30a被设定在固定部件30b的中心。在除尘 操作的轨迹"b"到"d"中，位置Sn的x方向分量被设定成特定值， 但是在y方向，只设定PWM负载，而不设定位置Sn的y方向分量。 因此，通过恒力使活动部件30a朝向固定部件30b的顶部和底部移动， 并且撞击它。
在沿x方向的定位操作中，位置Sn在x方向的坐标被定义为Sxn， 是最新的第一数字位移角Bxn与第一位置转换系数zx的乘积(Sxn=ZX XBxn)。
在沿y方向的定位操作中，位置Sn在y方向的坐标被定义为Syn， 是最新的第二数字位移角Byn与第二位置转换系数zy的乘积(Syn=zy XByn)。
防抖单元30通过将成像单元39a反复移动到位置Sn校正照相机 震动。这样当执行防抖操作时(IS=1)，在曝光时间中稳定显示在图像 传感器的成像表面上的照相目标图像。
防抖单元30具有固定部件30b，该固定部件30b形成了活动部件 30a的移动范围的边界，活动部件30a包括成像单元39a，并且能够在 xy面内移动。移动范围大于活动部件30a在防抖操作中在其中移动的 震动校正区域。
当不执行防抖操作时(IS=0)，在曝光时间中，活动部件30a保持 在预设位置。预设位置是移动范围的中心。
在第一周期(320ms)中，在摄影装置1被设定为开启状态之后， 将活动部件30a驱动到预设位置(即移动范围的中心)。接下来，向移 动范围在y方向上的边界驱动活动部件30a。
在其他情况下(除第一周期和曝光时间之外)，不驱动活动部件30a。
防抖单元30不具备在不被驱动时(即驱动关闭状态)保持在固定 位置上的固定位置机构。
在具有从CPU 21的PWMO输入的第一 PWM负载dx和从CPU 21 的PWM1输入的第二 PWM负载dy的驱动电路29的作用下，通过用 于驱动的线圈和磁性单元的电磁力，执行防抖单元30的活动部件30a 的驱动，该驱动包括向预设的固定位置的移动。
通过线圈和磁性单元产生的电磁力驱动防抖单元30的活动部件 30a。当驱动电路29给线圈单元加电时，产生电磁力。当接收到CPU21 的PWMO输出的第一 PWM负载dx时，驱动电路29给第一驱动线圈 31a加电，以及当接收到PWM1输出的第二PWM负载dy时，给第二 驱动线圈32a加电。
无论是在驱动电路29实现的移动之前还是之后，都通过霍尔元件 44a和霍尔元件信号处理单元45检测活动部件30a的位置Pn。
关于测得的位置Pn在x方向的第一坐标的信息，也就是第一测得 位置信号px，被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2(参见图6的(2))。 第一测得位置信号px是模拟信号，该模拟信号通过A/D转换器A/D 2 转换成数字信号(A/D转换)。通过A/D转换，模拟px成为数字pdxn。
类似地，关于y方向，将py输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3。 通过A/D转换，模拟py成为数字pdyn。
PID (比例积分微分)控制进程基于在移动之后测得的位置Pn (pdxn， pdyn)以及位置Sn (Sxn， Syn)的坐标数据计算第-"和第二 驱动力Dxn， Dyn。
第一驱动力Dxn的计算基于第一减少值exn、第一比例系数Kx、 采样周期e、第一积分系数Tk以及第一微分系数Tdx (Dxn-KxX {exn+e + TixX Eexn+Tdx + eX (exn-exn-1) })。通过用位置Sn在x 方向的坐标Sxn减去A/D转换后的测得的位置Pn在x方向的第一坐标 pdxn， 计算第一减少值exn (exn=Sxn-pdxn)。
第二驱动力Dyn的计算基于第二减少值eyn、第二比例系数Ky、 采样周期e、第二积分系数Tiy以及第二微分系数Tdy (Dyn=KyX {eyn+e + TiyX Eeyn+Tdy + ex (eyn-eyn-1) })。通过用位置Sn在y方向的坐标Syn减去A/D转换后的测得的位置Pn在y方向的第二坐标
pdyn，计算第二减少值eyn (eyn=Syn-pdyn)。
采样周期0的值被设定为lms的预设时间间隔(第二周期)。 当通过将防抖开关14a设定到开启状态将摄影装置1设定到防抖
模式时(IS=1)，通过PID控制进程的防抖操作将活动部件30a驱动到
位置Sn (Sxn， Syn)。通过防抖操作中包含的PID控制进程确定位置Sn。
当防抖参数IS为零时，执行不包含在防抖操作中的PID控制进程， 从而将活动部件30a移动到移动范围的中心(预设位置)。
在除尘操作中，从将摄影装置1设定到开启状态的时间点直到防 抖操作开始，首先将活动部件30a移动到移动范围的中心。之后，根 据上文所述的过程驱动活动部件30a。
活动部件30a具有用于驱动的线圈单元，该线圈单元包括第一驱 动线圈31a、第二驱动线圈32a、具有图像传感器的成像单元39a以及 作为磁场变化检测元件的霍尔元件44a。在第一实施例中，图像传感器 为CCD;但是，图像传感器也可以是其他图像传感器，诸如CMOS等。
图像传感器的成像表面的矩形形状具有两条平行于x方向的边和 两条平行于y方向的边，y方向的边比x方向的边短。因此，活动部件 30a在x方向的移动范围比y方向的大。
固定部件30b具有用于驱动的磁性单元，该磁性单元包括第一位 置检测及驱动磁体411b、第二位置检测及驱动磁体412b、第一位置检 测及驱动磁轭(yoke) 431b以及第二位置检测及驱动磁轭432b。
固定部件30b在x方向和y方向可移动地支撑活动部件30a。
固定部件30b具有吸收与移动部件30a的接触点处(移动范围的 边界处)的冲击的缓冲构件。
选择缓冲构件的硬度使得冲击的震动不会破坏进行接触的部件， 例如活动部件30a，但是通过与缓冲构件冲击的震动能够去除活动部件 30a上的任何灰尘。
在第一实施例中，缓冲构件连接在固定部件30b上；但是，缓冲 构件也可以连接到活动部件30a上。
当活动部件30a在x方向和y方向都位于移动范围的中心时，图像传感器的中心与照相机镜头67的光轴LX相交，可以使用图像传感 器的全部成像范围。
作为图像传感器的成像表面的形状的矩形具有两条对角线。在第 一实施例中，图像传感器的中心处于这两条对角线的交点。
第一驱动线圈31a、第二驱动线圈32a以及霍尔元件44a连接到活 动部件30a上。
第一驱动线圈31a形成为片状和螺旋状，并具有y方向的磁力线， 从而产生了第一电磁力，用于沿x方向移动包括第一驱动线圈31a的 活动部件30a。
基于第一驱动线圈31a的电流方向和第一位置检测及驱动磁体 411b的磁场方向，产生第一电磁力。
第二驱动线圈32a形成为片状和螺旋状，并具有x方向的磁力线， 从而产生了第二电磁力，用于沿y方向移动包括第二驱动线圈32a的 活动部件30a。
基于第二驱动线圈32a的电流方向和第二位置检测及驱动磁体 412b的磁场方向，产生第二电磁力。
第一和第二驱动线圈31a和32a连接到驱动电路29，该驱动电路 29通过柔性电路板(未示出)驱动第一和第二驱动线圈31a和32a。 将第一 PWM负载dx从CPU 21的PWM0输入到驱动电路29。类似地， 将第二 PWM负载dy从CPU 21的PWM1输入到驱动电路29。驱动电 路29为与第一 PWM负载dx的值对应的第一驱动线圈31a以及与第二 PWM负载dy的值对应的第二驱动线圈32a供电，以便驱动活动部件 30a。
第一和第二位置检测及驱动磁轭431b和432b由柔性磁性材料制 成，并且设置在固定部件30b上。
第一位置检测及驱动磁轭431b防止第一位置检测及驱动磁体411b 的磁场耗散到周围环境中，并且增大第一位置检测及驱动磁体411b与 第一驱动线圈31a之间以及第一位置检测及驱动磁体411b与水平霍尔 元件hh之间的磁感应强度。
类似地，第二位置检测及驱动磁轭432b防止第二位置检测及驱动 磁体412b的磁场耗散到周围环境中，并且增大第二位置检测及驱动磁体412b和第二驱动线圈32a之间以及第二位置检测及驱动磁体412b 和第一纵向霍尔元件lw之间的磁感应强度。
第一位置检测及驱动磁体411b连接到固定部件30b的活动部件 侧，在z方向上第一位置检测及驱动磁体411b面向第一驱动线圈31a 和水平霍尔元件hh。详言之，第一位置检测及驱动磁体411b连接到第 一位置检测及驱动磁轭431b。第一位置检测及驱动磁轭43b连接到固 定部件30b在z方向上的活动部件30a侧。第一位置检测及驱动磁体 411b的N极和S极设置在x方向。
类似地，第二位置检测及驱动磁体412b连接到固定部件30b的活 动部件侧，在z方向上第二位置检测及驱动磁体412b分别面向第二驱 动线圈32a和纵向霍尔元件hv。详言之，第二位置检测及驱动磁体412b 连接到第二位置检测及驱动磁轭432b。第二位置检测及驱动磁轭432b 分别连接到固定部件30b在z方向上的活动部件30a侧。第二位置检 测及驱动磁体412b的N极和S极设置在y方向。
霍尔元件44a包括水平霍尔元件hh以及纵向霍尔元件hv，所述水 平霍尔元件hh检测活动部件30a的位置P。在x方向的坐标，所述纵向 霍尔元件hv检测活动部件30a的XM侧在y方向的坐标。每个霍尔元 件都是包含利用霍尔效应的磁电转换元件(磁场变换检测元件)的单 轴单元。水平霍尔元件hh输出第一测得位置信号px，该第一测得位置 信号px表示活动部件30a的当前位置Pn。类似地，纵向霍尔元件hv 分别输出第二测得位置信号py。
水平霍尔元件hh连接到活动部件30a，在z方向上水平霍尔元件 hh面向第一位置检测及驱动磁体411b。类似地，纵向霍尔元件hv连 接到活动部件30a，在z方向面向第二位置检测及驱动磁体412b。
当图像传感器的中心与光轴LX相交时，希望水平霍尔元件hh位 于霍尔元件44a上，沿z方向观察时，在x方向面向第一位置检测及 驱动磁体411b的N极和S极之间的中间区域。在该位置处，水平霍尔 元件hh的利用范围最大，在所述利用范围中可以根据单轴霍尔元件的 线性输出变化(线性度)执行精确的位置检测操作。类似地，当图像 传感器的中心与光轴LX相交时，希望纵向霍尔元件hv位于霍尔元件 44a上，沿z方向观察时，在y方向上面向第二位置检测及驱动磁体412b的N极和S极之间的中间区域。
霍尔元件信号处理单元45具有第一霍尔元件信号处理电路450以 及第二霍尔元件信号处理电路460。
第一霍尔元件信号处理电路450检测水平霍尔元件hh的输出端之 间的水平电位差x10。通过水平霍尔元件hh的输出信号检测水平电位 差x10。基于水平电位差x10，第一霍尔元件信号处理电路450将第一 测得位置信号px输出到CPU 21的A/D转换器A/D 2，所述第一测得 位置信号px确定活动部件30a的位置Pn在x方向的第一坐标。
类似地，第二霍尔元件信号处理电路460检测纵向霍尔元件hv的 输出端之间的纵向电位差y10。通过纵向霍尔元件hv的输出信号检测 纵向电位差y10。之后，第二霍尔元件信号处理电路460将第二测得位 置信号py输出到CPU 21的A/D转换器A/D 3。
接下来，使用图4的流程图说明第一实施例中的摄影装置1的主 过程。
当将摄影装置1设定到开启状态时，对角速度检测单元25供电， 从而在步骤Sll中将角速度检测单元25设定到开启状态。
在歩骤S12中，在预设时间间隔(lms)，定时中断过程开始。在 歩骤S13中，将释放状态参数RP的值设定为零。稍后将使用图5的流 程图详细说明定时中断过程。
在歩骤S14中，将除尘状态参数GP的值设定为一；将除尘时间参 数CNT的值设定为零；以及将路线(channel)参数设定为a。
在歩骤S15中，确定除尘时间参数CNT的值是否大于320ms。通 过步骤S15进行等待，直到定时中断过程结束。除尘时间参数CNT是 完成定时中断过程所需的吋间。在本实施例中，考虑到定时中断过程 的完成时间和防抖单元30中的个体差异，采用320ms。
在歩骤S15中，确定除尘时间参数CNT的值是否大于320ms。当 确定除尘时间参数CNT的值大于320ms时，过程继续到步骤S16;否 则，重复歩骤S15中的过程。
在歩骤S16中，将除尘状态参数GP的值设定为0。
在步骤S17中，确定测光开关12a是否设定到开启状态。当确定 测光开关12a设定到开启状态时，过程继续到歩骤S18;否贝ij，重复步骤S17中的过程。
在步骤S18中，确定防抖开关14a是否设定到开启状态。当确定 防抖开关14a没有设定到开启状态时，在步骤19中将防抖参数IS的值 设定为零；否则，在步骤S20中将防抖参数IS的值设定为一。
在步骤S21中，驱动AE单元23的AE传感器，执行测光操作， 并且计算光圈值和曝光时间。
在步骤S22中，驱动AF单元24的AF传感器和镜头控制电路， 以分别执行AF传感和聚焦操作。
在步骤S23中，确定释放开关13a是否设定到开启状态。当释放 开关13a没有设定到开启状态时，过程返回步骤S17并且重复步骤S17 至S22中的过程；否则，过程继续到步骤S24，释放顺序操作开始。
在步骤S24中，将释放状态参数RP的值设定为一。在步骤S25 中，通过反射镜-光圈-快门单元18执行与光圈值对应的反射镜向上操 作和光圈关闭操作，其中所述光圈值是预设的或者计算得到的。
在反射镜向上操作完成后，在步骤S26中开始快门的打开操作(快 门的前遮光帘的移动)。
在步骤S27中，执行曝光操作，或换言之，图像传感器(CCD等) 的电荷积累。在经过曝光吋间后，在步骤S28中通过反射镜-光圈-快门 单元18执行快门的关闭操作(快门的后遮光帘的移动)、反射镜向下 操作以及光圈的打开操作。
在歩骤S29中，读取在曝光时间中在图像传感器中积累的电荷。 在歩骤S30， CPU 21与DSP 19通信，从而基于从图像传感器读取的电 荷执行成像过程。进行图像处理的图像存储在摄影装置1的存储器中。 在步骤S31中，将存储器中存储的图像显示在LCD显示器17上。在 步骤S32中，将释放状态参数RP的值设定为零，释放顺序操作完成。 之后，过程则返回到步骤S17。换言之，将摄影装置1设定为可以执行 下一成像操作的状态。
接下来，参照图5中的流程图描述定时中断过程，所述定时中断 过程开始于图4中的歩骤S12，并且在每lms的时间间隔处执行。
当定时中断过程开始时，在步骤S50中确定除尘状态参数GP的值 是否被设定为一。当确定除尘状态参数GP的值被设定为一时，过程继步骤S52.
在步骤S51中，执行除尘过程。稍后将使用图6的流程图详细说
明除尘过程。
在步骤S52中，从角速度检测单元25输出的第一角速度vx被输 入到CPU 21的A/D转换器A/D 0，并且被转换为第一数字角速度信号 Vxn。同样从角速度检测单元25输出的第二角速度vy被输入到CPU 21 的A/D转换器A/D 1 ，并且被转换为第二数字角速度信号Vyn (角速度 检测过程)。
在数字高通滤波过程中降低第一和第二数字角速度信号Vxn和 Vyn的低频(第一和第二数字角速度VVxn和VVyn)。
在歩骤S53中，确定释放状态参数RP的值是否被设定为一。当确 定释放状态参数RP的值没有被设定为一时，活动部件30a的驱动控制 被设定到关闭状态。换言之，防抖单元30被设定到不在步骤S54中执 行活动部件30a的驱动控制的状态；否则，过程直接进入步骤S55。
在步骤S55中，第一和第二测得位置信号px和py通过A/D转换 器A/D 2和A/D 3被输入到CPU 21中，也被转换为数字信号。CPU 21 通过输入信号确定活动部件30a的当前位置Pn (pdxn， pdyn)。
在步骤S56中，确定防抖参数IS的值是否为零。当确定防抖参数 IS的值为零时，(换言之，当摄影装置不处于防抖模式时)，在步骤S57 中将活动部件30a (成像单元39a)应被移动到的位置Sn (Sxn， Syn) 设定为活动部件30a的移动范围的中心。当确定防抖参数IS的值不为 零时(IS=1)，(换言之，当摄影装置处于防抖模式时)，在步骤S58中 基于第一和第二角速度vx和vy计算活动部件30a (成像单元39a)应 被移动到的位置Sn (Sxn， Syn)。
在歩骤S59中，基于歩骤S57或歩骤S58中确定的位置Sn (Sxn, Syn)和当前位置Pn (pdxn， pdyn)计算将活动部件30a移动到位置 Sn的驱动力Dn的第一驱动力Dxn (第一PWM负载dx)和第二驱动 力Dyn (第二 PWM负载dyl)。
在歩骤S60中，通过对驱动电路29应用第一 PWM负载dx，驱动 第一驱动线圈单元31a，以及通过对驱动电路29应用第二 PWM负载 dy，驱动第二驱动线圈单元32a，从而将活动部件30a移动到位置Sn(Sxn， Syn)。
步骤S59和S60的过程是自动控制计算，该自动控制计算与用于 进行一般的比例、积分和微分计算的PID自动控制共同使用。
接下来，使用图6至9中的流程图说明开始于图5中的歩骤S51 的除尘过程。
当除尘过程开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的值加
在步骤S702中，霍尔元件44a检测活动部件30a的位置，并且通 过霍尔元件信号处理单元45计算第一和第二测得位置信号px和py。 然后第一测得位置信号px被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2，并 被转换为数字信号pdxn，同时第二测得位置信号py被输入到CPU 21 的A/D转换器A/D3，也被转换为数字信号，CPU21据此通过输入信 号确定活动部件30a的当前位置Pn (pdxn， pdyn)。
在步骤S703中，确定除尘时间参数CNT的值是否小于或等于 65ms。在除尘时间参数CNT的值小于或等于65ms的情况下，开始步 骤S704至S706。在除尘时间参数CNT的值不小于或等于65ms的情 况下，过程进入步骤S710。
步骤S704至S706处理轨迹"a"，该轨迹"a"将活动部件30a驱 动到固定部件3 Ob的中心。
在歩骤S704中，将活动部件30a (成像单元39a)应被移动到的 位置Sn (Sxn， Syn)设定为活动部件30a的移动范围的中心。
在步骤S705中，根据当前位置Pn (pdxn， pdyn)，使用步骤S704 中确定的位置Sn (Sxn， Syn)计算移动活动部件30a的驱动力Dn。该 计算与定时中断过程中的步骤S59中的计算相同。
在步骤S706中，通过执行与定时中断过程中的步骤S60中的过程 相同的过程，移动活动部件30a。然后，除尘过程结束，过程返回到定 时中断过程(子进程返回)。
每毫秒(第二周期)都执行定时中断过程。因此，也反复执行除 尘过程，直到在主过程的歩骤S16中除尘状态参数GP被设定为零为止。
当除尘过程再次开始，在步骤S701屮，除尘时间参数CNT的值 加一，变成二。然后，执行步骤S702和S703。在歩骤S703中，确定除尘时间参数CNT的值是否小于或等于65ms。在这一点，除尘时间 参数CNT的值是二。因此，过程进入步骤S704，然后在开始执行步骤 S704至S706后结束(子进程返回)。之后，在定时中断过程中再次执 行除尘过程。
重复执行步骤S701至S706，直到除尘时间参数CNT变得大于 65ms。在步骤S703中，在除尘时间参数CNT变得大于65ms的情况 下，过程进入步骤S710。应注意，活动部件30a被置于固定部件30b 的中心。
将活动部件30a从当前位置移动到固定部件30b的中心所需的最 大时间间隔是65ms。换言之，通过将活动部件30a从固定部件30b的 角落移动到中心所需的平均时间间隔与防抖单元30的个体差异的误差 时间间隔相加计算所得的时间间隔是65ms。因此，将除尘时间参数 CNT的阈值设定为65ms。在除尘时间参数CNT小于或等于65ms的情 况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件30b的中心。当除尘时 间参数CNT大于65ms吋，活动部件30a处于固定部件30b的中心。
在歩骤S710中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等于115ms。 在除尘时间参数CNT小于或等于115ms的情况下，开始执行步骤S711 至S715。在除尘时间参数CNT不小于或等于115ms的情况下，过程 进入步骤S720。
接下来，描述歩骤S711至S714的过程。步骤S711至S714处理 轨迹"b"，该轨迹"b"将活动部件30a撞击到固定部件30b的下边界。
在步骤S711中，将第二PWM负载dyl的值设定为-DD。设定值 DD，即绝对值I +DD I和I -DD I ，使得在活动部件30a被移动到并 撞击到活动部件30a的移动范围的边界的时间点，活动部件30a的加 速度增加到可以通过冲击的震动去除活动部件30a上的灰尘的程度。
在步骤S712中，活动部件30a在x方向应被移动到的位置Sn在x 方向的坐标Sxn被设定为活动部件30a的移动范围的在x方向的中心。
在步骤S713中，基于在歩骤S712中确定的位置Sn在x方向的坐 标Sxn，以及当前位置Pn在x方向的坐标pdxn，计算第一驱动力Dxn (第一PWM负载dx)。需要第一驱动力Dxn，即在x方向移动活动部 件30a的驱动力Dn，以通过向第一驱动线圈单元31a提供电流移动活动部件30a。
在步骤S714中，通过将第一和第二PWM负载dx和dy应用到驱 动电路29，分别驱动第一和第二驱动线圈单元31a和32a，从而移动 活动部件30a。活动部件30a被移向沿x方向的移动范围的中心，并被 固定在沿x方向的移动范围的中心(参见图9)。此外，朝向固定部件 30b的底部，目卩，沿正y方向移动活动部件30a。之后，过程结束(子 进程返回)，在定时中断过程中再次执行除尘过程。
当除尘过程再次开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的 值加一，变成67。然后，执行步骤S702、 S703以及S710至S714。因 此，执行步骤S701至S703以及S710至S714，直到除尘时间参数CNT 的值大于115ms。在步骤S710中，在除尘时间参数CNT的值大于115ms 的情况下，过程进入步骤S720。
通过重复步骤S701至S714，活动部件30a被固定，以便在活动部 件30a撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底面。
接下来，说明将除尘时间参数CNT的阈值设定为U5ms的原因。 从活动部件30a开始从当前位置移动的时刻到活动部件30a碰撞到固 定部件30b的顶部或底部反弹的时刻的最大时间间隔为50ms。具体而 言，通过将从活动部件30a开始在固定部件30b的中心处移动的时刻 到其到达固定部件30b的顶部或底部的时刻的平均时间间隔、防抖单 元30的个体差异的误差时间间隔以及活动部件30a撞击固定部件30b 产生的反弹停止的吋间间隔相加，计算得到的最大时间间隔是50ms。 通过将最大时间间隔50ms与从除尘过程开始的时刻到轨迹"b"开始 的时刻的时间间隔相加，计算得到阈值115ms。在除尘时间参数CNT 小于或等于115ms的情况下，有可能活动部件30a还没到达固定部件 30b的顶面或底面。当除尘时间参数CNT大于115ms时，活动部件30a 处在固定部件30b的顶面或底面。
在接下来的歩骤S720中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于165ms。在除尘时间参数CNT小于或等于165ms的情况下，开始执 行步骤S721、步骤S712至S714。在除尘时间参数CNT不小于或等于 165ms的情况下，过程进入步骤S730。
接下来，描述步骤S721、 S712至S714的过程。这些歩骤处理轨迹"c"，该轨迹"c"将活动部件30a撞击到固定部件30b的底部。 在步骤S721中，将第二 PWM负载dy的值设定为+DD。 在步骤S712至S714中开始执行与上述过程类似的过程，从而活 动部件30a在向沿x方向的移动范围的中心移动之后返回到沿x方向 的移动范围中心(参见图9)。此外，活动部件30a移向固定部件30b 的顶部。之后，过程结束(子进程返回)，在定时中断过程中再次执行 除尘过程。
当除尘过程再次开始时，在步骤S701中，除尘时间参数CNT的 值加一，变成117ms。然后，执行步骤S702、 S703、 S720、 S721以及 S712至S714。因此，反复执行这些步骤，直到除尘时间参数CNT的 值大于165ms。在步骤S720中，在除尘时间参数CNT的值大于165ms 的情况下，过程进入歩骤S730。
通过执行这些步骤，活动部件30a被固定，以便在活动部件30a 撞击固定部件30b的顶面之后接触固定部件30b的顶面。
由于上文已作说明，省略将除尘吋问参数CNT设定为165ms的原 因。在除尘时间参数CNT小于或等于165ms的情况下，有可能活动部 件30a还没到达固定部件30b的顶面。在除尘时间参数CNT大于165ms 的情况下，固定活动部件30a，以便接触固定部件30b的顶面。
在接下来的步骤S730中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于215ms。在除尘时间参数CNT小于或等于215ms的情况下，开始执 行歩骤S711至S714。在除尘时间参数CNT不小于或等于215ms的情 况下，过程进入步骤S740。
由于已在上文已作说明，省略关于步骤S711至S714的说明。歩 骤S711至S714处理轨迹"d"，该轨迹"d"将活动部件30a撞击到固 定部件30b的底面。通过执行这些步骤，活动部件30a被固定，以便 在活动部件30a撞击固定部件30b的底面之后接触固定部件30b的底 面。
由于上文已作说明，省略将除尘时间参数CNT设定为25ms的原 因。在除尘时间参数CNT小于或等于215ms的情况下，有可能活动部 件30a还没到达固定部件30b的底面。在除尘吋间参数CNT大于215ms 的情况下，活动部件30a被固定，以便接触固定部件30b的底面。在接下来的步骤S740中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于245ms。在除尘时间参数CNT小于或等于245ms的情况下，开始执 行步骤S721以及S712至S714。因此，处理轨迹"c2"，该轨迹"c2" 将活动部件30a撞击到固定部件30b的顶部。
将从轨迹"dl"完成的时刻到轨迹"c2"完成的时刻的时间间隔 设定为30ms，其小于在轨迹"dl"中省略的50ms。可以通过缩短从轨 迹"dl"完成的时刻到轨迹"c2"完成的时刻的时间间隔，改变活动 部件30a的震动频率。有必要以与尘粒重量对应的震动频率震动活动 部件30a，以便有效地将尘粒从图像传感器及其盖子上去除。通过改变 活动部件30a的震动频率，驱动装置不仅能够去除可通过30ms的震动 去除的尘粒，还能够去除可通过50ms的震动去除的尘粒。
在接下来的步骤S750中，确定除尘时间参数CNT是否小于或等 于275ms。在除尘时间参数CNT小于或等于275ms的情况下，开始执 行步骤S711至S714。因此，处理将活动部件30a撞击到固定部件30b 的底面的轨迹"d2"，从而活动部件30a接触固定部件30b的底面。将 从轨迹"c2"完成的时刻到轨迹"d2"完成的时刻的时间间隔设定为 30ms。在除尘时间参数CNT不小于或等于275ms的情况下，过程进入 步骤S760。
在接下来的步骤S760中，确定除尘吋间参数CNT是否小于或等 于290ms。在除尘时间参数CNT小于或等于290ms的情况下，开始执 行步骤S721以及S712至S714。因此，处理将活动部件30a撞击到固 定部件30b的顶面的轨迹"c3"，从而活动部件30a接触固定部件30b 的顶面。在除尘吋间参数CNT不小于或等于290ms的情况下，过程进 入歩骤S770。
将从轨迹"d2"完成的时刻到轨迹"c3"完成的时刻的时间间隔 设定为15ms，其小于在轨迹"d2"中所用的30ms。根据活动部件30a 的震动频率的变化，驱动装置不仅能够去除可通过15ms的震动去除的 尘粒，还能够去除可通过50ms和30ms的震动去除的尘粒。
在接下来的歩骤S770中，确定除尘吋间参数CNT是否小于或等 于305ms。在除尘吋间参数CNT小于或等于305ms的情况下，开始执 行步骤S711至S714。将从轨迹"c3"完成的时刻到轨迹"d3"完成的时刻的时间间隔设定为15ms。因此，处理将活动部件30a撞击到固定 部件30b的底面的轨迹"d3"，从而活动部件30a接触固定部件30b的 底面。在除尘时间参数CNT不小于或等于305ms的情况下，过程进入 步骤S780。
在接下来的步骤S780中，活动部件30a处于驱动关闭状态。因此， 驱动力不施加到活动部件30a上，从而活动部件30a通过重力静止在 固定部件30b的底部。
根据本实施例，可以改变活动部件30a的震动频率，从而驱动装 置能够有效地去除不同重量的尘粒。
此外，由于縮短了从活动部件30a撞击到固定部件30b的时刻到 下一次移动活动部件30a的时刻的时间间隔，可以縮短执行除尘过程 所需的时间间隔。
应注意，在本实施例中，除尘时间参数CNT按照步骤或者按照随 机顺序(如果在歩骤中除尘时间参数CNT缩短，则按照常规顺序)增 加。
应注意，活动部件30a与固定部件30b的冲击不限于三次，而可 以是任意大于或等于一的次数。在这种情况下，根据冲击的次数，执 行歩骤S710至S770。
活动部件30a不交替地撞击固定部件30b的顶部和底部，而是可 以重复地撞击固定部件30b的顶部或底部。
在除尘操作中，活动部件30a可以保持在y方向的中心并且在x 方向移动。活动部件30a在x方向的移动范围大于y方向的移动范围。
此外，当除尘操作开始时活动部件30a移动到的位置不限于活动 部件30a的移动范围的中心，而可以是活动部件30a不与活动部件30a 的移动范围的边界发生接触的任意位置。
此外，解释了霍尔元件作为磁场变化检测元件用于位置检测。但 是，为了位置检测的目的，也可以使用其他检测元件，例如高频载波 型磁场传感器的MI (磁阻抗)传感器；磁共振型磁场检测元件；或者 MR (磁阻效应)元件。当使用MI传感器、磁共振型磁场检测元件或 者MR元件之一时，与使用霍尔元件时类似，可以通过检测磁场变化 获得关于活动部件30a的位置的信息。虽然在此已经参照附图描述了本发明的实施例，但是显而易见， 本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下进行许多修改和 变化。
权利要求
1、一种驱动装置，包括活动部件；固定部件，设置在所述活动部件的移动范围内；以及驱动部件，在第一方向驱动所述活动部件，以便撞击所述固定部件；所述驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔交替地来回驱动所述活动部件，以便撞击所述固定部件。
2、 如权利要求1所述的驱动装置，其中每当驱动所述活动部件时， 间隔时间变短。
3、 如权利要求1所述的驱动装置，其中每当驱动所述活动部件时， 间隔时间变长。
4、 如权利要求l所述的驱动装置，其中所述固定部件具有朝向与 第一方向相反的边框，以及所述活动部件撞击该边框。
5、 如权利要求1所述的驱动装置，进一歩包括抑制所述活动部件 在第二方向的移动的第二驱动部件，其中当所述第一驱动部件驱动所 述活动部件时，所述第二驱动部件在第二方向保持所述移动部件。
6、 一种图像捕捉装置，包括具有活动部件、固定部件和驱动部件的驱动装置，所述固定部件 设置在所述活动部件的移动范围内，所述驱动部件在第一方向驱动所 述活动部件以便撞击所述固定部件，其中所述驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔交替地来回驱动所述活动部件以便撞击固定部件；其中所述固定部件装有图像传感器。
7、 如权利要求6所述的图像捕捉装置，其中所述驱动部件可以在独立于图像传感器的成像表面上的第一方向的成像表面上的第二方向 驱动所述活动部件，所述驱动部件是震动校正部件，所述震动校正部 件通过在震动校正区域内在第一和第二方向驱动所述活动部件，校正 所述图像传感器的震动，所述固定部件设置在震动校正区域之外，所 述活动部件在震动校正区域外撞击所述固定部件。
8、如权利要求6所述的图像捕捉装置，其中图像传感器的成像区 域被覆盖物遮盖。
全文摘要
本发明提供了一种驱动装置，其具有活动部件、固定部件和驱动部件。固定部件设置在活动部件的移动范围内。驱动部件在第一方向驱动活动部件，以便撞击所述固定部件。驱动部件沿第一方向以不同的时间间隔交替地来回驱动活动部件，以便撞击固定部件。
文档编号H02K33/12GK101527488SQ200910126358
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月5日 优先权日2008年3月6日
发明者上中行夫 申请人:Hoya株式会社
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