JP2020071273A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より小型化が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】被写体からの光を集光するレンズを、第1の磁界に応じて、光の光軸方向に移動させると共に、レンズと共に移動する第1のコイルと、レンズを第2の磁界に応じて光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、第1の磁界を検出するための第3のコイルと、を備える。第2のコイルと第3のコイルとが同一の基板に配置される。【選択図】図2
Description
本発明は、撮像装置に関する。
近年、ディジタルスチルカメラや撮像機能を有した多機能型携帯電話端末に搭載される撮像装置としての機能に対して、高画素化、高性能化、小型化が求められている。撮像装置としての機能の高性能化の一つとして、レンズの焦点位置を常時検出し、レンズを被写体光を集光する位置に高速に移動させる技術が知られている。
例えば、レンズを駆動するためのアクチュエータに、ホール素子などのレンズ位置検出のための素子を実装し、レンズの位置を外部に出力する技術が知られている。また、特許文献2には、レンズ位置を駆動するための励磁コイルと、動作するレンズ側に配置された検出コイルと、の平行移動での起電力の位相に基づきレンズの位置を検出する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1によれば、アクチュエータに対するホール素子の実装が必要であり、小型化が困難である。また、特許文献2は、小型化が可能である一方で、レンズの移動方向に対して平行に配置された検出コイルによりレンズ位置を検出する構造であるため、レンズを駆動するための励磁コイルがレンズの外側に、レンズの移動方向に対して垂直に配置される近年のアクチュエータ構造に適用することが困難である。
本開示は、より小型化が可能な撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を解決するために、本開示の撮像装置は、被写体からの光を集光するレンズを、第1の磁界に応じて、光の光軸方向に移動させると共に、レンズと共に移動する第1のコイルと、レンズを第2の磁界に応じて光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、第1の磁界を検出するための第3のコイルと、を備え、第2のコイルと第3のコイルとが同一の基板に配置される。
以下、本開示の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。
[第1の実施形態]
本開示の第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。図1において、撮像装置1aは、被写体からの光を集光するレンズ10と、レンズ10により集光された光が照射され、照射された光に応じた画素信号を出力する撮像素子20と、を含む。撮像素子20は、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを適用できる。
本開示の第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。図1において、撮像装置1aは、被写体からの光を集光するレンズ10と、レンズ10により集光された光が照射され、照射された光に応じた画素信号を出力する撮像素子20と、を含む。撮像素子20は、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを適用できる。
撮像装置1aの用途は、特に限定されないが、多機能型携帯電話端末(スマートフォン)、タブレット型パーソナルコンピュータといった、携帯容易に構成された情報処理装置に適用することができる。
撮像装置1aは、レンズ10と撮像素子20との間に、赤外領域の光をカットする赤外光カットフィルタ15が配置される。レンズ10にて集光された被写体からの光は、赤外光カットフィルタ15により赤外領域の波長成分をカットされて、撮像素子20の受光面に照射される。
撮像装置1aは、レンズ10を、レンズ10に入射される光束の光軸方向に移動させると共に、光軸方向に対して垂直な面に移動させるためのアクチュエータ13を備える。レンズ10は、レンズ10を内部に保持するレンズホルダ11と一体的に構成され、レンズホルダ11の側面に、オートフォーカスコイル12(以下、AFコイル12)が設けられる。AFコイル12は、レンズホルダ11の側面に、レンズ10に入射される光束の光軸方向と垂直の方向に巻回されて設けられる。レンズホルダ11は、OISホルダ130内に、光軸方向に可動に格納される。OISホルダ130は、スペーサ30に対して、光軸方向と垂直の面内で移動可能に配置される。
以下、レンズ10に入射される光束の光軸方向をZ軸方向とし、当該光軸方向に垂直な面をXY平面と呼ぶ。XY平面は、撮像素子20の受光面に水平な面でもある。また、XY平面において直交する軸を、X軸およびY軸と呼ぶ。さらに、レンズ10に対して光が入射される方向を上、レンズ10から光が射出される方向を下とする。
アクチュエータ13は、レンズ10を移動させる構成を含む。例えば、アクチュエータ13は、レンズ10に設けられたAFコイル12と、OISホルダ130内に設けられるマグネット14と、マグネット14に作用してOISホルダ130を移動させるOISコイル31と、を含む。アクチュエータ13は、ボイスコイルモータ構造を有し、AFコイル12は、バネ(図示しない)によりOISホルダ130に支えられている構造とされている。AFコイル12に電流が流されると、マグネット14の磁力との作用により、Z軸方向に力が発生する。この発生された力で、レンズホルダ11が保持しているレンズ10が、Z軸の正方向または負方向に移動され、レンズ10と撮像素子20との距離が変化する。このような仕組みにより、オートフォーカス(AF)が実現される。
撮像装置1aは、撮像装置1aの振動を検知する振動検知手段としてのジャイロセンサ25を備える。また、撮像装置1aは、アクチュエータ13を外部から制御するためのオートフォーカス・OISドライバ24を備える。オートフォーカス・OISドライバ24は、アクチュエータ13に対して、PWM(Pulse Width Modulation)により変調された信号(以下、PWM信号)を出力する。PWM信号はハイ(High)状態とロー(Low)状態とが所定の周期で入れ替わる信号である。アクチュエータ13において、AFコイル12がこのPWM信号により駆動され、レンズ10をZ軸方向に移動させる。
回路基板21は、撮像素子20が接着剤22により接着されて固定的に配置されると共に、スペーサ30が配置される。撮像素子20は、回路基板21に形成される回路パターンに対して、金属ワイヤ23により電気的に接続される。回路基板21に対して、さらに、上述したオートフォーカス・OISドライバ24およびジャイロセンサ25と、記憶部26と、コネクタ27とが配置される。
スペーサ30は、上述したOISホルダ130(アクチュエータ13)が配置される。このとき、OISホルダ130は、スペーサ30の上面をXY平面内で移動可能に、スペーサ30上に配置される。
スペーサ30のOISホルダ130側の面には、上述したOISコイル31が配置されると共に、位置検出コイル32が配置される。位置検出コイル32は、例えば、AFコイル12にPWM信号による電流が流れることによりAFコイル12により発生する磁界の変化に応じた誘導起電力により、電流を発生する。この位置検出コイル32の誘導起電力により発生した電流に基づき、AFコイル12すなわちレンズ10の位置を検出することができる。OISコイル31および位置検出コイル32は、スペーサ30の内部に埋め込まれてもよい。
オートフォーカス・OISドライバ24は、さらに、OISコイル31を駆動することで、レンズ10のXY平面上での位置を調整する。すなわち、オートフォーカス・OISドライバ24は、OISコイル31に対して電流を流すことで、マグネット14の磁力との作用により、マグネット14とOISコイル31との間で、XY平面上での力を発生させることができる。これにより、レンズ10が撮像素子20の受光面と平行な面内で移動され、光学的手ブレ補正機能が実現される。この光学的手ブレ補正機能を実現するための機構を、OIS(Optical Image Stabilizer)と呼ぶ。
より具体的には、OISは、撮像装置1aの手ブレによる影響を低減するための補正を、光学系において処理するものである。OISは、振動検知手段により撮像装置1aにおける例えば撮像時の振動を感知し、振動の方向および量に応じて、レンズ10のXY平面上での位置を調整する。これに限らず、OISは、振動に応じて撮像素子20の位置を調整して実現してもよい。第1の実施形態では、OISによりレンズ10のXY平面上での位置を調整することで、手ブレ補正を行うものとする。
記憶部26は、例えば不揮発性メモリ(EEPROM:Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory)であって、撮像装置1aのばらつきを補正するためのデータを予め記憶する。例えば、レンズ位置調整のための、位置検出コイル32における誘導起電力による電力量は、アクチュエータ13のAFコイル12の巻き数やサイズ、位置検出コイル32の形成状態などにより変化する。そのため、撮像装置1aの製造時などに、位置検出コイル32による誘導起電力のばらつきを予め計測しておく。そして、計測されたばらつきを調整するための調整値を、記憶部26に予め記憶しておくことができる。このようにすることで、実制御時に、記憶部26に記憶される調整値を用いて、個々の撮像装置1aのばらつきを補正することができる。
コネクタ27は、回路基板21を介して撮像素子20から供給された画素信号を、外部に出力するために設けられる。また、コネクタ27は、オートフォーカス・OISドライバ24やジャイロセンサ25、記憶部26と外部との通信を行うための端子としても機能する。
図2は、第1の実施形態に係る撮像装置1aの構造を説明するための一例の構造図である。なお、図2においては、回路基板21と、撮像素子20とが省略されている。図2において、撮像装置1aは、スペーサ30と、OISホルダ130と、レンズ10(レンズホルダ11)とが、レンズ10の中心をZ軸方向に貫く中心線Cに合わせて組み合わされ、例えば全体がカバー17で覆われて構成される。
この例では、OISホルダ130は、四隅にマグネット14a、14b、14cおよび14dが埋め込まれる。レンズ10(レンズホルダ11)は、OISホルダ130内を、矢印AFZで示すように、Z軸方向に上下に移動可能に構成される。
スペーサ30の例えば上面に、4つのOISコイル31a、31b、31cおよび31dと、4つの位置検出コイル32a、32b、32cおよび32dと、が配置される。OISコイル31a、31b、31cおよび31dは、それぞれマグネット14a、14b、14cおよび14dの位置に対応して、スペーサ30の四隅に配置される。一方、位置検出コイル32a、32b、32cおよび32dは、スペーサ30を矩形と見做した場合の4辺に対応する位置に、それぞれ配置される。
なお、スペーサ30の中央部には、撮像素子20の大きさに応じた開口部33が設けられる。
各OISコイル31a、31b、31cおよび31dに電流を流すことで、各マグネット14a、14b、14cおよび14dの磁力との作用で、XY平面内においてX方向およびY方向に力が発生する。この発生した力により、OISホルダ130が、図2に矢印OISXおよびOISYで示されるように、XY平面内で移動される。OISホルダ130の移動に応じて、OISホルダ130に格納されるレンズ10(レンズホルダ11)がXY平面内で移動される。このレンズ10を、XY平面内において、手ブレなどによる外乱による影響を低減する方向に移動させることで、手ブレ補正を実現できる。
(第1の実施形態に係る位置検出)
次に、第1の実施形態に係る、レンズ10(レンズホルダ11)の位置を検出する位置検出処理について説明する。図3は、第1の実施形態に係る位置検出処理を説明するための図である。図3では、AFコイル12に発生する磁界による磁力線40を示し、この磁力線40に示される磁力の変化により位置検出コイル32a、32b、32cおよび32dに発生する誘導起電力について説明する。
次に、第1の実施形態に係る、レンズ10(レンズホルダ11)の位置を検出する位置検出処理について説明する。図3は、第1の実施形態に係る位置検出処理を説明するための図である。図3では、AFコイル12に発生する磁界による磁力線40を示し、この磁力線40に示される磁力の変化により位置検出コイル32a、32b、32cおよび32dに発生する誘導起電力について説明する。
なお、以下では、説明のため、適宜、磁力線40を磁界40として記述する。
AFコイル12に電流を流すことで、電流とマグネット14a〜14dの磁力との作用により、矢印AFZに示されるように、AFコイル12がZ軸方向に上下に移動する。このとき、AFコイル12に流す電流を、一定の電圧値を有する信号、すなわち、常時ハイ状態を維持している信号とした場合よりも、PWM信号、すなわち、ハイ状態とロー状態とが所定の周期で入れ替わる信号とした方が、消費電力を低減させることができる。
そこで、消費電力を低減させるために、AFコイル12に供給する信号をPWM信号とした場合、AFコイル12により磁界40が発生する。磁界40は、例えば図3に点線の矢印にて示すように、AFコイル12の内部をAFコイル12の巻回方向と垂直の方向に貫き、AFコイル12の外部において拡散しつつ巻回面を周回してAFコイル12内部に戻る。図3の例では、AFコイル12に発生する磁界40は、AFコイル12の上側から、位置検出コイル32側に向かう方向に発生している。
なお、磁界40は、AFコイル12に流す電流の向きにより、図3に点線の矢印にて示した方向とは異なる方向に発生する。以下では、説明のため、図3に点線の矢印にて示した方向に磁界40が発生する場合を例に挙げて説明を行う。
AFコイル12で発生した磁界40は、撮像素子20(図1参照)を透過する。このため、磁界40が撮像素子20で撮像される画像に影響を与えてしまうおそれがある。例えば、撮像素子20において、磁界40の影響を受けてノイズが発生し、そのノイズが混載された画素信号(画像)が、撮像素子20から出力されてしまう可能性がある。
PWM信号による駆動と撮像素子20の駆動とを同期させ、撮像素子20のノイズとなる駆動期間に磁界40を発生させないようにすることで、撮像素子20に対する磁界40からのノイズの影響を軽減させることができる。このような同期により、磁界40の影響が抑制された画素信号を、撮像装置1aから出力することができる。
AFコイル12にPWM信号を供給することで発生する磁界40は、各位置検出コイル32a〜32dにも到達する。この各位置検出コイル32a〜32dに到達する磁界の強度を検出することで、レンズ10(レンズホルダ11)のZ軸方向およびXY平面における位置を検出することができる。
次に、第1の実施形態に係る、各位置検出コイル32a〜32dを用いたレンズ10の位置検出機能について説明する。
図1〜図3に示したように、各OISコイル31a〜31dと各位置検出コイル32a〜32dは、有機基板などによるスペーサ30の中に形成されている。PWM信号による駆動でAFコイル12で発生した磁界40が透過可能な位置に各位置検出コイル32a〜32dを設ける。これにより、各位置検出コイル32a〜32dに、磁界40の変化に応じた誘導起電力が発生する。この誘導起電力の大きさに基づき、レンズ10(レンズホルダ11)のZ軸方向、X軸方向とY軸方向における位置を検出することができる。
このように、レンズ10(レンズホルダ11)の位置を検出可能とすることで、高性能なレンズ駆動、すなわち手ブレ補正を実現することができる。
図3を参照し、スペーサ30に対して、撮像素子20の受光面と水平になる面(XY平面)に、OISコイル31a〜31dが設けられる。また、各OISコイル31a〜31dと対向する位置に、マグネット14a〜14dがそれぞれ設けられる。さらに、各OISコイル31a〜31dと重ならないように、スペーサ30に対して位置検出コイル32a〜32dが設けられる。
図4は、第1の実施形態に適用可能な各位置検出コイル32a〜32dの一例の配置を示す図である。図4では、スペーサ30において各位置検出コイル32a〜32dが配置されるXY平面を示している。また、図4の例では、各OISコイル31a〜31dが、各位置検出コイル32a〜32dと同一のXY平面に配置されるものとして示されている。
ここでは、スペーサ30が矩形であるものとする。図示は省略するが、レンズ10は、例えば、手ブレの無い状態において、その中心をスペーサ30の開口部33の中心に合わせ、開口部33の略全体を覆うように配置される。すなわち、スペーサ30は、レンズ10に対応する領域を含む矩形の形状として構成される。
各OISコイル31a〜31dは、スペーサ30の上部に配置されるOISホルダ130内に設けられる各マグネット14a〜14dに対応する位置に配置される。図4の例では、各OISコイル31a〜31dは、矩形のスペーサ30の四隅に配置されている。
各位置検出コイル32a〜32dは、各OISコイル31a〜31dに対して開口部33(撮像素子20)に近い位置に配置される。これは、各位置検出コイル32a〜32dがAFコイル12の磁界40の変化に応じた誘導起電力の検出を容易にするために、AFコイル12の下側に配置されることが好ましいためである。また、上述したように、各位置検出コイル32a〜32dは、各OISコイル31a〜31dと重ならないように配置される。図4の例では、各OISコイル31a〜31dが矩形であるスペーサ30の四隅に配置されるのに対して、各位置検出コイル32a〜32dは、スペーサ30の4辺に対応する位置に配置される。
具体的には、図4において、位置検出コイル32aがスペーサ30の下側の辺に対応する位置、位置検出コイル32bがスペーサ30の左側の辺に対応する位置、位置検出コイル32cがスペーサ30の上側の辺に対応する位置、位置検出コイル32dがスペーサ30の右側の辺に対応する位置、にそれぞれ配置されている。また、図4の例では、各位置検出コイル32a〜32dは、スペーサ30の開口部33に接近させて配置されている。
このように、PWM信号による駆動で発生した磁界40に対して垂直方向に各位置検出コイル32a〜32dを設けることにより、各位置検出コイル32a〜32dに、磁界40により誘導起電力が発生する。各位置検出コイル32a〜32dで発生した誘導起電力の大きさにより、レンズ10(レンズホルダ11)のZ軸方向の位置、ならびに、X軸方向およびY軸方向の位置(XY平面における位置)を検出することができる。
各OISコイル31a〜31dの中心と、各マグネット14a〜14dの中心と、は、レンズ10が正常な位置に静止状態で位置している場合のレンズ10の中心と、略一致している。一方、各位置検出コイル32a〜32dは、レンズ10が正常な位置に静止状態で位置している場合のレンズ10の中心に対して、左右上下対称ではなく、ずれた位置にあるように配置されている。
図4を用いて、各位置検出コイル32a〜32dの配置について、より具体的に説明する。図4において、スペーサ30におけるX軸方向の中心線XCと、Y軸方向の中心線YCの交点に、レンズ正常な位置に静止状態で位置している場合のレンズ10の中心が一致しているものとする。この場合において、互いに対向する辺に対応して設けられる、例えば位置検出コイル32aおよび32cは、それぞれの中心が中心線XCおよびYCの交点に対して点対称であって、且つ、中心線XCに一致しない位置に配置される。同様に、位置検出コイル32bおよび32dは、それぞれの中心が、当該交点に対して点対称であって、且つ、中心線YCに一致しない位置に配置される。
このように、各位置検出コイル32a〜32bを、スペーサ30の各辺に対応する位置にそれぞれ配置することで、レンズ10すなわちAFコイル12のZ軸方向、X軸方向およびY軸方向の少なくとも1つの方向に対する位置を検出することができる。さらに、各位置検出コイル32a〜32dを、それぞれ対応する中心線XCおよびYCに対して点対称の位置にずらして配置することで、レンズ10のXY平面に対する傾き角(チルト角)を検出することが可能である。
図5は、第1の実施形態に適用可能なスペーサ30の一例の構造を示す図である。スペーサ30を単一の有機基板により構成した場合、剛性が低い場合があり、撮像装置1aの製造過程においてアクチュエータ13搭載時にスペーサ30の反りや撓み、歪みが発生する可能性がある。そのため、第1の実施形態では、図5に示されるように、スペーサ30を、第1のスペーサ基板30aと、第2のスペーサ基板30bと、を接続した2層構造として剛性を高めている。
すなわち、各位置検出コイル32a〜32dは、形成される線幅に応じて誘導起電力を発生するが、剛性が低く、反りや撓み、歪みが発生する可能性がある。各位置検出コイル32a〜32dにおける反り、撓み、歪みは、位置検出の精度に影響を与える。
そこで、第1の実施形態では、剛性を高めるために、スペーサ30を2層構造として、上側の第1のスペーサ基板30aを有機基板などを用いて構成し、当該第1のスペーサ基板30aの例えば上面に各OISコイル31a〜31dと、各位置検出コイル32a〜32dと、を配置する。第1のスペーサ基板30aに対してさらに他の回路部品などを配置してもよい。一方、下側の第2のスペーサ基板30bを、例えばセラミック材料などの剛性の高い材料で構成し、第1のスペーサ基板30aの下面と接続する。第2のスペーサ基板30bの第1のスペーサ基板30aと接続される面と反対側の面が、回路基板21に接続される。これにより、剛性が高く、かつ、各位置検出コイル32a〜32dにおける線幅などの設計の自由度が高いスペーサ30の構造を実現できる。
なお、図5の例では、第1のスペーサ基板30aを上側に配置しているが、これはこの例に限定されない。例えば、第2のスペーサ基板30bを上側に配置し、第1のスペーサ基板30aを下側に配置し、第1のスペーサ基板30aと回路基板21とを接続するようにしてもよい。また、図5の例では、スペーサ30を第1のスペーサ基板30aと第2のスペーサ基板30bとの2層構造としているが、これはこの例に限定されず、スペーサ30を3層以上の構造としてもよい。
第1の実施形態に係る撮像装置1aでは、OISコイル31a〜31dと、位置検出コイル32a〜32dとを、同一の基板上に形成している。ここで、例えば、4つのOISコイル31a〜31dをスペーサ30上にSMT(Surface Mount Technology)などの技術を用いて接合する場合について考える。この場合、OISコイル31a〜31dそれぞれの中心と、各OISコイル31a〜31dに対応するマグネット14a〜14dの位置とがずれる可能性がある。このズレがある場合、OISコイル31a〜31dによるレンズ10(レンズホルダ11)の駆動を高精度に実行することが困難になる。
これに対して、第1の実施形態では、基板上にOISコイル31a〜31dを形成しているため、実装の際の形成精度や位置精度による位置ズレが低減される。また、位置検出のための素子(ホール素子やコイル)を、上述のようにスペーサ30上にSMT等の技術により接合した場合に、所望の位置に対するズレが発生する可能性があり、この場合、位置の検出精度が低下するおそれがある。第1の実施形態では、位置検出コイル32a〜32dを、上述のOISコイル31a〜31dと同一の基板(スペーサ30)上に形成している。そのため、位置検出のための素子の位置ズレに伴う位置検出の精度の低下も低減できる。
ここで、各OISコイル31a〜31dおよび各位置検出コイル32a〜32bは、第1のスペーサ基板30a上の回路パターンとして形成できる。この回路パターンは、エッチングなどにより形成してもよいし、印刷により形成することも可能である。
例えば、位置検出コイル32aは、ループ状(螺旋状)の回路パターンにより形成できる。このとき、位置検出コイル32aを形成する回路パターンは、始点および終点を有し、この始点および終点が後述する検出回路に接続される。他の各位置検出コイル32b〜32dも同様に、始点および終点を有し、この始点および終点が検出回路に接続される。さらに、各OISコイル31a〜31dも、それぞれ始点および終点を有し、これら始点および終点がオートフォーカス・OISドライバ24に接続される。
次に、位置検出コイル32aを例にとって、スペーサ30における各OISコイル31a〜31dおよび各位置検出コイル32a〜32dの構成について説明する。
ここで、スペーサ30を1層構造とした場合について考える。この場合、位置検出コイル32aの始点は、例えば、位置検出コイル32aの外側に位置する点となり、終点は、位置検出コイル32aの内側(中央部分)になる。この位置検出コイル32aの中央部分にある終点から接続線を引き出す場合、形成されている位置検出コイル32aと重なる部分が無いように接続線を形成することは、困難である。位置検出コイル32aの始点と終点とを異なる面に形成することで、当該始点および終点それぞれから容易に接続線を引き出すことが可能となる。
第1の実施形態では、位置検出コイル32aが配置されるスペーサ30を複数層で構成し、位置検出コイル32aの始点および終点を、異なる層に形成するようにしている。
図6Aは、第1の実施形態に適用可能な2層構造によるスペーサ30における位置検出コイル32aの構成の例を示す図である。図6Aにおいて、スペーサ30に対して、位置検出コイル32aが第1のスペーサ基板30aと第2のスペーサ基板30bとに分離されて形成されている。これに限らず、位置検出コイル32aが第1のスペーサ基板30aの両面に分離されて形成されていてもよい。分離された各コイルは、全体として1つの位置検出コイル32aとして機能するように、位置を合わせて第1のスペーサ基板30aと第2のスペーサ基板30bとに配置される。
位置検出コイル32aの始点32a1が第1のスペーサ基板30aに形成され、始点32a1に接続される回路パターンにより、第1のスペーサ基板30a上で、外側から内側に向けたループによりコイルを形成する。このループの終端32a2が、第1のスペーサ基板30aを介して、第2のスペーサ基板30bのループの始端32a3に接続される。第2のスペーサ基板30bにおいて、始端32a3から外側に向けたループによりコイルが形成され、ループの終わりで終点32a4に接続される。
このような、2層構造のスペーサ30に対する位置検出コイル32aの構成は、他の位置検出コイル32b〜32d、および、OISコイル31a〜31dに対しても同様に適用できる。
図6Bは、第1の実施形態に適用可能な、スペーサ30を3層構造とした例を示す図である。図6Bにおいて、スペーサ30は、第1のスペーサ基板30aと、第2のスペーサ基板30bと、これら第1のスペーサ基板30aおよび第2のスペーサ基板30bの間に配置される第3のスペーサ基板30cとの3層構造とされている。
図6Bの例では、位置検出コイル32aの始点32a10が第1のスペーサ基板30aに形成され、始点32a10に接続される回路パターンにより、第1のスペーサ基板30a上で、外側から内側に向けたループによりコイルを形成する。このループの終端32a11が、第1のスペーサ基板30aおよび第3のスペーサ基板30cを介して、第2のスペーサ基板30bのループの始端32a12に接続される。第2のスペーサ基板30bにおいて、始端32a12から外側に向けたループによりコイルが形成され、ループの終わりで終点32a13に接続される。
図6Bの例では、第1のスペーサ基板30a、第2のスペーサ基板30bおよび第3のスペーサ基板30cのうち、中間に位置する第3のスペーサ基板30cに対して位置検出コイル32aを形成していない。第3のスペーサ基板30cは、例えば撮像素子20からの画素信号を外部に出力するための配線や回路を形成することができる。なお、第3のスペーサ基板30cには、第1のスペーサ基板30a上に形成されたコイルの終端32a11と、第2のスペーサ基板30b上に形成されるコイルの始端32a12とを接続する接続線が形成される。
上述では、スペーサ30を2層構造および3層構造とした例について説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、スペーサ30を4層以上の構成とし、位置検出コイル32aを、例えば4層のうち3層以上に分割して形成することも可能である。
ここで、各OISコイル31a〜31dは、それぞれ対応するマグネット14a〜14dの磁力に係るフレミングの左手の法則に従い、OISホルダ130を駆動する。各OISコイル31a〜31dの巻き数により決まるインダクタンスなどに基づき、各OISコイル31a〜31dがOISホルダ130を駆動する駆動力が決定される。したがって、各OISコイル31a〜31dの大きさ、巻き数、すなわち有機基板で形成される条件に応じて、スペーサ30の層数が決まる。また、各位置検出コイル32a〜32dは、AFコイル12により発生する磁界40の変化に応じた誘導起電力を有効に検出できるように、各OISコイル31a〜31dと同様に、コイルの大きさ、巻き数が決定される。
このような位置検出コイル32a〜32d(例えば位置検出コイル32a)に、AFコイル12に電流が流れたときに発生する磁界40が流れ込む。その結果、位置検出コイル32aに誘導起電力が発生する。発生する誘導起電力は、ファラデーの法則により求めることができる。
巻き数N(Nは1以上の整数)のコイルを貫く磁束が、時間Δt[s]の間に磁束ΔΦ[Wb]だけ変化するとき、コイルに発生する誘導起電力V[V]は、次式(1)で表される。
V=−N×ΔΦ/Δt …(1)
V=−N×ΔΦ/Δt …(1)
式(1)から、巻き数Nが多くなれば、誘導起電力も大きくなることが分かる。ここで、上述したように、位置検出コイル32aをスペーサ30の複数層にわたって形成することで、巻き数を増やすことができる。これにより、位置検出コイル32aで発生する誘導起電力を大きくすることができ、発生する誘導起電力を容易に検出可能な構成とすることができる。
次に、上述した位置検出コイル32a〜32dの出力に基づきレンズ10(レンズホルダ11)の位置を検出するための構成について説明する。図7は、第1の実施形態に適用可能な検出回路としての位置検出・制御部の一例の構成を示すブロック図である。図7において、位置検出・制御部50は、それぞれ位置検出コイル32a〜32dの数に応じた増幅器51a、51b、51cおよび51dと、AD(Analog to Digital)変換器52a、52b、52cおよび52と、を含む。位置検出・制御部50は、さらに、AF・OIS制御部53と、駆動制御部54と、を含む。
各位置検出コイル32a〜32dは、AFコイル12に流れる電流に応じて発生した磁界40の変化に応じた誘導起電力により発生した電流を出力する。各位置検出コイル32a〜32dから出力された各電流は、各増幅器51a〜51dにそれぞれ供給される。各増幅器51a〜51dは、各位置検出コイル32a〜32dから供給された各電流を電圧に変換して増幅する。各増幅器51a〜51dで増幅された各電圧は、各AD変換器52a〜52dにより、それぞれディジタル値に変換される。各AD変換器52a〜52dにより変換された各ディジタル値は、AF・OIS制御部53に供給される。
AF・OIS制御部53は、各AD変換器52a〜52dから供給された各ディジタル値に基づき、レンズ10(レンズホルダ11)の位置およびチルト量を検出する。
具体例は後述するが、AF・OIS制御部53は、各AD変換器52a〜52dから供給された各ディジタル値、すなわち、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流に応じた各ディジタル値の積算値に基づきレンズ10(レンズホルダ11)のZ軸方向の位置を検出できる。また、AF・OIS制御部53は、各ディジタル値が所定の条件を満たしている場合に、各AD変換器52a〜52dから供給された各ディジタル値と、基準位置における各ディジタル値との差分に基づき、X軸方向およびY軸方向の各チルト量を検出できる。
さらに、AF・OIS制御部53は、X軸方向に対向する位置検出コイル32bおよび32dに対応する各ディジタル値、および、基準位置における各ディジタル値との差分と、X軸方向のチルト量と、に基づきレンズ10(レンズホルダ11)のX軸方向の位置を検出できる。さらにまた、AF・OIS制御部53は、Y軸方向に対向する位置検出コイル32aおよび32cに対応する各ディジタル値、および、基準位置における各ディジタル値との差分と、Y軸方向のチルト量と、に基づきレンズ10(レンズホルダ11)のY軸方向の位置を検出できる。
AF・OIS制御部53は、各AD変換器52a〜52dから供給された各ディジタル値に基づき検出されたレンズ10(レンズホルダ11)の位置に基づき、レンズ10(レンズホルダ11)をZ軸方向に駆動するためのPWM信号を生成することができる。AF・OIS制御部53は、生成した駆動信号を、アクチュエータ13に供給する。
また、AF・OIS制御部53は、各AD変換器52a〜52dから供給された各ディジタル値に基づき検出されたレンズ10(レンズホルダ11)の位置に基づき、レンズ10(レンズホルダ11)をXY平面内で移動させるための駆動信号を生成することができる。AF・OIS制御部53は、生成した駆動信号を、OISコイル31a〜31dに供給する。
駆動制御部54は、ジャイロセンサ25により振動が検知され手ブレが発生したとされると、Z軸方向、ならびに、XY平面での補正が必要であるか否かを判定する。駆動制御部54は、補正が必要であると判定した場合、すなわち、手ブレ補正によりレンズ10(レンズホルダ11)のZ軸方向、X軸方向およびY軸方向の移動が必要であると判定した場合、補正を実行するための動作を指示する制御信号を生成し、生成した制御信号をAF・OIS制御部53に供給する。AF・OIS制御部53は、この制御信号に応じて、AFコイル12を駆動するためのPWM信号や、各OISコイル31a〜31dを駆動するための駆動信号を生成する。
位置検出・制御部50は、1つの集積回路として撮像装置1a内に搭載されてもよいし、撮像装置1a外に搭載されてもよい。また、集積回路ではなく、CPU(Central Processing Unit)を動作させるためのプログラムとして実現してもよい。この場合、例えば撮像装置1aが搭載される電子機器(ディジタルスチルカメラなど)に設けられる、当該電子機器の動作を制御するためのCPU上で動作するプログラムとして、当該電子機器のROM(Read Only Memory)などに記憶させておくことが考えられる。
本開示では、AFコイル12の磁界の変化に応じた誘導起電力を検出する機能と、その誘導起電力によりレンズ10のZ軸方向の位置(レンズ10の焦点)と、レンズ10のXY平面での位置と、を調整する機能を有する。そして、それらの機能を、上述したように、集積回路や、プログラムにて実現する場合に限らず、それ以外の手法において実現する場合も、本開示の範囲内とする。
次に、第1の実施形態に係る位置検出方法について、より具体的に説明する。ここでは、位置検出コイル32a〜32dのうち、XY平面におけるX軸方向の端にある位置検出コイル32bを例にとって説明を行う。
例えば、外乱などの影響により、レンズ10(レンズホルダ11)がX軸方向に移動する場合について考える。この場合、レンズホルダ11に設けられるAFコイル12と位置検出コイル32bとの間の距離が変化する。外乱の影響が大きい場合、この変化が大きくなる。AFコイル12に流れる電流により発生する磁界40が位置検出コイル32bに与える影響は、レンズ10およびAFコイル12と位置検出コイル32bとの距離が小さいほど大きい。したがって、レンズ10およびAFコイル12が位置検出コイル32bに近い位置にある場合、位置検出コイル32bで発生する誘導起電力が大きくなる。一方、レンズ10およびAFコイル12が位置検出コイル32bから遠い位置にある場合、位置検出コイル32bで発生する誘導起電力が小さくなる。
図8は、第1の実施形態に適用可能な、レンズ10の位置と、レンズ10の位置に応じて位置検出コイル32a〜32d(この例では位置検出コイル32a)により発生する誘導起電力の関係の例を示すグラフである。
図8において、縦軸はレンズ10(AFコイル12)の位置検出コイル32aに対する距離を、所定位置に対する相対的な値として示している。すなわち、図8における距離は、AFコイル12が位置検出コイル32aに対して所定位置よりも近い位置にある場合、負の値となり、遠い位置にある場合、正の値となる。横軸は、位置検出コイル32aにおいて誘導起電力により発生する電流値の例を示している。電流値は、所定の方向に流れる場合を「+(プラス)」とし、その方向と逆向きに流れる場合を「−(マイナス)」としている。
図8から、位置検出コイル32aにおいて発生する誘導起電力は、1次関数的に変化することが読み取れる。なお、図8において、電流値に対してAFコイル12の位置が変化しない領域は、AFコイル12がそれ以上の移動が不可の位置にあることを示している。この領域を除けば、位置検出コイル32aにおいて発生する誘導起電力と、AFコイル12と位置検出コイル32aとの距離と、が1対1の関係にあることが分かる。
ここで、AFコイル12は、レンズホルダ11と共に移動し、レンズホルダ11は、レンズ10を保持している。したがって、上述の「位置検出コイル32aにおいて発生する誘導起電力と、AFコイル12と位置検出コイル32aとの距離と、が1対1の関係にある」は、当該誘導起電力とレンズ10の位置とが1対1の関係にある、と読み替えることができる。これにより、各位置検出コイル32a〜32dにおいて誘導起電力により発生する電流を検出することで、レンズ10の位置を検出することができる。
このような関係を利用することで、例えば、AF・OIS制御部部53により、所望とされる位置Qにレンズ10を移動させるための制御を行った後のレンズ10の位置の位置Rを、位置検出・制御部50により検出することができる。また、所望とされる位置Qと検出された位置Rにズレがある場合、そのズレ量を位置検出コイル32a〜32dから出力される電流により検出できる。この検出したズレ量に基づきレンズ10の位置を補正し、レンズ10を、所望とされる位置Qに移動させることができる。したがって、レンズ移動をより高精度に実現可能となる。
(レンズのXY平面における位置検出)
次に、第1の実施形態に係るレンズ10のXY平面における位置検出について説明する。図9は、第1の実施形態に適用可能な、各位置検出コイル32a〜32dに対するX方向およびY方向の定義を示す図である。図9に示されるように、AFコイル12(レンズ10)がスペーサ30の中央部分に位置し、位置検出コイル32aおよび32cがY軸方向に沿って対向して配置され、位置検出コイル32bおよび32dがX軸方向に沿って対向して配置されている。
次に、第1の実施形態に係るレンズ10のXY平面における位置検出について説明する。図9は、第1の実施形態に適用可能な、各位置検出コイル32a〜32dに対するX方向およびY方向の定義を示す図である。図9に示されるように、AFコイル12(レンズ10)がスペーサ30の中央部分に位置し、位置検出コイル32aおよび32cがY軸方向に沿って対向して配置され、位置検出コイル32bおよび32dがX軸方向に沿って対向して配置されている。
図10は、第1の実施形態に適用可能な、レンズ10が例えば手ブレ補正によりXY平面内で移動した場合の、各位置検出コイル32a〜32dにおける誘導起電力の遷移の例を示す図である。図10において、グラフ320a(X)および320a(Y)は、位置検出コイル32aにおける誘導起電力(出力電流)の遷移を示す。グラフ320b(X)および320b(Y)は、位置検出コイル32bにおける誘導起電力の遷移を示す。グラフ320c(X)および320c(Y)は、位置検出コイル32cにおける誘導起電力の遷移を示す。また、グラフ320d(X)および320d(Y)は、位置検出コイル32dにおける誘導起電力の遷移を示す。
図10における各グラフ320a(X)、320a(Y)、320b(X)、320b(Y)、320c(X)、320c(Y)、320d(X)および320d(Y)は、上述した図9において、横方向をX軸方向とし、レンズ10の中心を0としたとき、左側をマイナス方向(−X側)とし、右側をプラス方向(+X側)とし、また、縦方向をY軸方向とし、上側をプラス方向(+Y側)とし、下側をマイナス方向(−Y側)としたときに得られるグラフである。
また、図10における各グラフ320a(X)、320a(Y)、320b(X)、320b(Y)、320c(X)、320c(Y)、320d(X)および320d(Y)において、縦軸が位置検出コイル32a〜32dに発生する誘導起電力(電流値)を示す。また、横軸は、レンズ10の位置を示す。この場合、各グラフ320a(X)、320b(X)、320c(X)および320d(X)は、X方向の位置を示し、レンズ10が−X側から+X側に移動した場合の誘導起電力のグラフである。また、各グラフ320a(Y)、320b(Y)、320c(Y)および320d(Y)は、Y方向の位置を示し、レンズ10がーY側から+Y側に移動した場合の誘導起電力のグラフである。
AFコイル12には、レンズ10を所定の位置に留めておくために、常時、電流が流される。レンズ10の位置に変化が無ければ、各位置検出コイル32a〜32dにおいて発生する誘導起電力にも変化が生じない。一方、例えば手ブレ補正などによりAFコイル12すなわちレンズ10が移動すると、AFコイル12と各位置検出コイル32a〜32dとの間の距離が変化し、各位置検出コイル32a〜32dにおいて、距離の変化に基づく磁界40の変化に応じて、誘導起電力が発生する。
一例として、位置検出コイル32bに係るグラフ320b(X)および320b(Y)を参照すると、レンズ10が−X側から+X側に移動する場合、位置検出コイル32bは、近付いていた状態から遠ざかる状態へと変化することになる。このような変化が起こる場合、グラフ320b(X)に示したように、位置検出コイル32bに発生する誘導起電力は、レンズ10が−X側から+X側に移動するのに伴い、徐々に小さくなる。
一方、レンズ10が−Y側から+Y側に移動する場合、位置検出コイル32bに発生する誘導起電力は、ほとんど変化しない。この場合、グラフ320b(Y)に示すように、位置検出コイル32bに発生する誘導起電力は、レンズ10が−Y側から+Y側に移動してもほとんど変化はない。
また、位置検出コイル32dに係るグラフ320d(X)および320d(Y)を参照すると、レンズ10が−X側から+X側に移動する場合、位置検出コイル32dは、遠ざかっていた状態から近付いてくる状態へと変化することになる。このような変化が起こる場合、グラフ320d(X)に示すように、位置検出コイル32dに発生する誘導起電力は、レンズ10が−X側から+X側に移動するのに伴い、徐々に大きくなる。
一方、レンズ10が−Y側から+Y側に移動する場合、位置検出コイル32dに発生する誘導起電力は、ほとんど変化しない。この場合、グラフ320d(Y)に示すように、位置検出コイル32dに発生する誘導起電力は、レンズ10が−Y側から+Y側に移動してもほとんど変化はない。
さらに、位置検出コイル32cに係るグラフ320c(X)および320c(Y)を参照すると、レンズ10が−X側から+X側に移動する場合、位置検出コイル32cに発生する誘導起電力は、ほとんど変化がない。この場合、グラフ320c(X)に示すように、位置検出コイル32cに発生する誘導起電力は、レンズ10が−X側から+X側に移動してもほとんど変化はない。
一方、レンズ10が−Y側から+Y側に移動する場合、位置検出コイル32cは、遠ざかっていた状態から近付いてくる状態へと変化することになる。このような変化が起こる場合、グラフ320c(Y)に示すように、位置検出コイル32cに発生する誘導起電力は、レンズ10が−Y側から+Y側に移動するのに伴い、徐々に大きくなる。
さらにまた、位置検出コイル32aに係るグラフ320a(X)および320a(Y)を参照すると、レンズ10が−X側から+X側に移動する場合、位置検出コイル32aに発生する誘導起電力は、ほとんど変化がない。この場合、グラフ320a(X)に示すように、位置検出コイル32aに発生する誘導起電力は、レンズ10が−X側から+X側に移動してもほとんど変化はない。
一方、レンズ10が−Y側から+Y側に移動する場合、位置検出コイル32aは、近付いていた状態から遠ざかる状態へと変化することになる。このような変化が起こる場合、グラフ320a(Y)に示すように、位置検出コイル32aに発生する誘導起電力は、レンズ10が−Y側から+Y側に移動するのに伴い、徐々に小さくなる。
以上から、各位置検出コイル32a〜32dで発生する誘導起電力に基づき、レンズ10(レンズホルダ11)のX軸方向およびY軸方向の移動量を求めることができる。
例えば、位置検出コイル32aにおける誘導起電力に基づき、図10のグラフ320a(X)および320a(Y)に示したように、レンズ10のX軸方向の位置を求めることができる。また、位置検出コイル32bにおける誘導起電力に基づき、図10のグラフ320b(X)および320b(Y)に示したように、レンズ10のY軸方向の位置を求めることができる。したがって、これら位置検出コイル32aおよび32bにおける誘導起電力に基づき、レンズ10のX軸方向またはY軸方向の位置を検出するための2つの位置情報を得ることができる。
すなわち、位置検出コイル32aおよび32bにおける2つの誘導起電力に基づき、例えば、2つの誘導起電力に対して、乗算、加算、減算した値の絶対値をとる、などの所定の演算を行い、その演算結果から、レンズ10のX軸方向およびY軸方向のうち少なくとも一方の位置を検出することができる。
より具体的には、X軸方向の移動量は、X軸方向に配置された2つの位置検出コイル32bおよび32dについて、レンズ10が理想位置にある状態、すなわち、レンズ10の光学中心と撮像素子20の受光面の中心とが一致している状態での誘導起電力(電流値)を、各位置検出コイル32bおよび32dの基準値としてそれぞれ求めておく。各位置検出コイル32bおよび32dについて、誘導起電力に基づく各電流値と、各基準値との差分をそれぞれ求め、各差分に基づき、レンズ10のX軸方向の移動量を検出できる。
レンズ10のY軸方向の移動量についても同様である。すなわち、Y軸方向の移動量は、Y軸方向に配置された2つの位置検出コイル32aおよび32cについて、上述したように基準値をそれぞれ求めておく。各位置検出コイル32aおよび32cについて、誘導起電力に基づく各電流値と、各基準値との差分をそれぞれ求め、各差分に基づき、レンズ10のY軸方向の移動量を検出できる。
図10で説明したような、レンズ10の位置と、各位置検出コイル32a〜32dにおける誘導起電力との関係を利用することで、例えば、AF・OIS制御部部53により、所望とされる位置Qにレンズ10を移動させるための制御を行った後のレンズ10の位置の位置Rを、位置検出・制御部50で検出することができる。
また、所望とされる位置Qと検出された位置Rにズレがある場合、そのズレを補正し、所望とされる位置Qに移動させることができる。よって、レンズ10の移動を高精度に実行することが可能となる。
第1の実施形態では、スペーサ30の4辺に位置検出コイル32a〜32dを備える構成を採用している。したがって、各位置検出コイル32a〜32dに発生する誘導起電力が小さい場合であっても、異なる2辺に設けられている、例えば位置検出コイル32aおよび32dにおける誘導起電力の検出結果を用いることで、位置検出精度を高めることができる。
(各位置検出コイルの配置の他の例)
第1の実施形態に適用可能な各位置検出コイル32a〜32dの配置は、図4を用いて説明した配置に限定されない。すなわち、各位置検出コイル32a〜32dは、レンズ10が正常な位置に静止状態で位置している場合のレンズ10の中心に対して、左右上下対称ではなく、ずれた位置にあるように配置されていれば、他の配置でも同様に適用できる。
第1の実施形態に適用可能な各位置検出コイル32a〜32dの配置は、図4を用いて説明した配置に限定されない。すなわち、各位置検出コイル32a〜32dは、レンズ10が正常な位置に静止状態で位置している場合のレンズ10の中心に対して、左右上下対称ではなく、ずれた位置にあるように配置されていれば、他の配置でも同様に適用できる。
図11A、図11Bおよび図11Cを用いて、第1の実施形態に適用可能な、各位置検出コイル32a〜32dの配置の他の例について説明する。図11Aは、図4を用いて説明した例に対して、各位置検出コイル32a〜32dの面積を大きくした例である。スペーサ30は、回路や制御のための部品を搭載することが可能である。この場合において、スペーサ30の搭載する回路が小さい場合や、搭載される部品数が少ない場合などは、各位置検出コイル32a〜32dの面積をより大きくすることで、レンズ10の位置検出より高精度に実行可能となる。
図11Bおよび図11Cは、図2においてOISホルダ130の四隅に配置されるマグネット14a〜14dを、OISホルダ130の4辺に配置した場合の、各位置検出コイル32a〜32dの一例を示す図である。例えば図11Bにおいて、各マグネット14a〜14dの位置に対応して各OISコイル31a〜31dがスペーサ30の4辺に配置され、各位置検出コイル32a〜32dがスペーサ30の四隅に配置されている。この場合は、図10を用いて説明したX軸およびY軸における移動量は、それぞれ45°傾いた軸に対する移動量として求められる。なお、図11Cは、図11Aと同様に、図11Bの例に対して各位置検出コイル32a〜32dの面積を大きくした例である。
このように、第1の実施形態に係る撮像装置1aでは、レンズ10(レンズホルダ11)の位置およびチルト量を検出するための各位置検出コイル32a〜32dと、レンズ10(レンズホルダ11)をXY方向に移動させるための各OISコイル31a〜31dと、を同一の基板(スペーサ30)に配置している。そのため、撮像装置1aの小型化および低背化が可能である。
[第1の実施形態の変形例]
次に、第1の実施形態の変形例について説明する。上述の第1の実施形態では、レンズ10の位置を検出するために、4つの位置検出コイル32a〜32dを用いていた。これに対して、第1の実施形態の変形例は、レンズ10の位置を、2つの位置検出コイルを用いて行う例である。
次に、第1の実施形態の変形例について説明する。上述の第1の実施形態では、レンズ10の位置を検出するために、4つの位置検出コイル32a〜32dを用いていた。これに対して、第1の実施形態の変形例は、レンズ10の位置を、2つの位置検出コイルを用いて行う例である。
図12Aは、第1の実施形態の変形例に係る位置検出コイルの配置例を示す図である。図12Aの例では、図4を用いて説明した4つの位置検出コイル32a〜32dのうち、X軸方向の移動量を検出するための位置検出コイル32aと、Y軸方向の移動量を検出するための位置検出コイル32dとを、スペーサ30に配置している。
図12Bは、第1の実施形態の変形例に適用可能な、レンズ10が例えば手ブレ補正によりXY平面内で移動した場合の、各位置検出コイル32aおよび32dにおける誘導起電力の遷移の例を示す図である。図12Bにおいて、グラフ320a(X)および320a(Y)は、位置検出コイル32aにおける誘導起電力(出力電流)の遷移を示すもので、上述した図10におけるグラフ320a(X)および320a(Y)と同一である。また、グラフ320d(X)および320d(Y)は、位置検出コイル32dにおける誘導起電力の遷移を示すもので、上述した図10におけるグラフ320d(X)および320d(Y)と同一である。
すなわち、グラフ320a(Y)に示すように、位置検出コイル32aに発生する誘導起電力は、レンズ10が−Y側から+Y側に移動するのに伴い、徐々に小さくなる。この誘導起電力の変化を利用して、レンズ10のY軸方向の位置を検出できる。また、グラフ320a(X)に示すように、位置検出コイル32aに発生する誘導起電力は、レンズ10の−X側から+X側への移動に対してはほとんど変化がない。この誘導起電力の変化を利用して、レンズ10のX軸方向の位置を検出することができる。
同様に、グラフ320d(X)に示すように、位置検出コイル32dに発生する誘導起電力は、レンズ10が−X側から+X側に移動するのに伴い、徐々に大きくなる。この誘導起電力の変化を利用して、レンズ10のX軸方向の位置を検出できる。また、グラフ320d(Y)に示すように、位置検出コイル32dに発生する誘導起電力は、レンズ10の−Y側から+Y側への移動に対してはほとんど変化がない。この誘導起電力の変化を利用して、レンズ10のY軸方向の位置を検出することができる。
例えば、位置検出コイル32aに発生する誘導起電力の測定結果からレンズ10のY軸方向の位置を検出し、位置検出コイル32dに発生する誘導起電力の測定結果からレンズ10のX軸方向の位置を検出することが可能である。
なお、上述では、スペーサ30上に位置検出コイル32aおよび32dを備える場合を例に挙げて説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、スペーサ30上に位置検出コイル32bおよび32cを備える構成、位置検出コイル32bおよび32dを備える構成、位置検出コイル32bおよび32aを備える構成、位置検出コイル32bおよび32aを備える構成、の何れも、第1の実施形態の変形例の構成として適用できる。
第1の実施形態の変形例に係る、2つの位置検出コイル32aおよび32dを用いる構成を採用した場合、第1の実施形態に係る4つの位置検出コイル32a〜32dを用いる構成を採用した場合に比べ、コストを低減可能である。また、第1の実施形態の変形例に係る構成では、位置検出コイル32aおよび32dが配置されない2辺に、回路や部材を配置することができ、装置の小型化が可能になるといった効果を得ることができる。
一方、2つの、例えば位置検出コイル32aおよび32dのみを用いる場合、上述した第1の実施形態に係る、4つの位置検出コイル32a〜32dを用いる場合に比べて、位置検出精度が落ちる可能性がある。これに対して、2つの位置検出コイル32aおよび32dの巻き数を多くしたり、位置検出コイル32aおよび32dの配置位置を、例えばOISコイル31aおよび31dにできるだけ近付けた構成とすることで、位置検出精度を向上させることが可能である。
さらに、高精度な位置検出を必要としない場合には、第1の実施形態に変形例に係る2つの位置検出コイル32aおよび32dを備える構成を採用し、高精度な位置検出を必要とする場合には、上述した第1の実施形態に係る4つの位置検出コイル32a〜32dを備える構成を採用する、といったように、用途によって適用する構成を変えることも可能である。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、上述した第1の実施形態に係る構成を用いて、レンズ10の傾き(チルト)を検出する例である。上述の第1の実施形態では、前提として、レンズ10に傾きが無い、すなわち、レンズ10と撮像素子20の受光面とが平行な状態を保っているものとして、説明を行った。しかしながら、実際には、レンズ10(レンズホルダ11)には傾きが生じる可能性がある。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、上述した第1の実施形態に係る構成を用いて、レンズ10の傾き(チルト)を検出する例である。上述の第1の実施形態では、前提として、レンズ10に傾きが無い、すなわち、レンズ10と撮像素子20の受光面とが平行な状態を保っているものとして、説明を行った。しかしながら、実際には、レンズ10(レンズホルダ11)には傾きが生じる可能性がある。
すなわち、レンズ10と撮像素子20との位置関係は、レンズ10を通る光の光軸と、撮像素子20の受光面とが垂直である状態が理想である。ここで、レンズ10、アクチュエータ13(OISホルダ130)および撮像素子20のうち少なくとも1つが傾きを持った状態で実装されたり、使用時に傾きが発生したりすると、レンズ10を通る光の光軸と撮像素子20の受光面とが垂直ではない状態になってしまう可能性がある。
レンズ10に傾きがあると、撮像素子20により撮像された撮像画像に歪みが発生するおそれがある。そこで、位置検出コイル32a〜32dにおいて発生される誘導起電力に基づきレンズ10の傾きを検出し、検出結果に基づき傾きを補正可能とする。
図13、ならびに、図14Aおよび図14Bは、第2の実施形態に係る、レンズ10のチルト検出を説明するための図である。図13では、レンズ10がスペーサ30(撮像素子20)に対して傾いた状態を模式的に示している。より具体的には、図13において、レンズ10は、図13の左側(位置検出コイル32b側)が、右側(位置検出コイル32d側)に対して高い位置にあるような傾きが生じている状態となっている。
図13に示したような状態は、AFコイル12の位置検出コイル32aおよび32dに対する距離が、位置検出コイル32bおよび32cに対する距離よりも短くなっている状態である。したがって、このような状態の場合、位置検出コイル32aおよび32dで発生する誘導起電力は、位置検出コイル32bおよび32cで発生する誘導起電力よりも大きくなる。
このような、AFコイル12と位置検出コイル32a〜32dとの相対的な位置関係により、位置検出コイル32a〜32dに発生する誘導起電力が異なることは、例えば図9および図10を参照して説明した場合と同様である。
ここで、図13、ならびに、図14Aおよび図14Bに示すように、レンズ10の傾きαと傾きβとを定義する。なお、図14Aおよび図14Bにおいて、レンズ面は、レンズ10が平板と仮定した場合の面を示している。
傾きαは、X軸方向の傾きであって、レンズ10が、位置検出コイル32bおよび32dにおいて、位置検出コイル32dに近い側に傾いている状態をプラス、位置検出コイル32bに近い側に傾いている状態をマイナスとする。換言すれば、位置検出コイル32bと位置検出コイル32dとを結ぶ線分と、撮像素子20の受光面とがなす角を傾きαとする。そして、位置検出コイル32bがAFコイル12に近い側に傾いている状態をプラス、位置検出コイル32bに近い側に傾いている状態をプラスとする(図14A参照)。
同様に、傾きβは、Y軸方向の傾きであって、レンズ10が、位置検出コイル32aおよび32cにおいて、位置検出コイル32aに近い側に傾いている状態をプラス、位置検出コイル32cに近い側に傾いている状態をマイナスとする。換言すれば、位置検出コイル32aと位置検出コイル32cを結ぶ線分と、撮像素子20の受光面とがなす角を傾きβとする。そして、位置検出コイル32aがAFコイル12に近い側に傾いている状態をプラス、位置検出コイル32cに近い側に傾いている状態をマイナスとする(図14B参照)。
図15は、第2の実施形態に適用可能な、レンズ10に傾きが発生した場合の、各位置検出コイル32a〜32dにおける誘導起電力の遷移の例を示す図である。図15において、グラフ320a(α)および320a(β)は、位置検出コイル32aにおける誘導起電力の遷移を示す。グラフ320b(α)および320b(β)は、位置検出コイル32bにおける誘導起電力の遷移を示す。グラフ320c(α)および320c(β)は、位置検出コイル32cにおける誘導起電力の遷移を示す。また、グラフ320d(α)および320d(β)は、位置検出コイル32dにおける誘導起電力の遷移を示す。
図15における各グラフ320a(α)、320a(β)、320b(α)、320b(β)、320c(α)、320c(β)、320d(α)および320d(β)の縦軸および横軸の意味は、上述した図10の各グラフと共通であるので、ここでの説明を省略する。
一例として、位置検出コイル32aに係るグラフ320a(α)を参照すると、傾きαがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32aが、AFコイル12に近付く方向に傾いた場合、誘導起電力は増加する。また、位置検出コイル32aに係るグラフ320a(β)を参照すると、傾きβがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32aがAFコイル12から遠ざかる方向に傾いた場合、誘導起電力は減少する。
また、位置検出コイル32bに係るグラフ320b(α)を参照すると、傾きαがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32bが、AFコイル12から遠ざかる方向に傾いた場合、誘導起電力は減少する。また、位置検出コイル32bに係るグラフ320b(β)を参照すると、傾きβがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32bがAFコイル12から近付く方向に傾いた場合、誘導起電力は増加する。
さらに、位置検出コイル32cに係るグラフ320c(α)を参照すると、傾きαがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32cが、AFコイル12から遠ざかる方向に傾いた場合、誘導起電力は減少する。また、位置検出コイル32cに係るグラフ320c(β)を参照すると、傾きβがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32cがAFコイル12から近付く方向に傾いた場合、誘導起電力は増加する。
さらにまた、位置検出コイル32dに係るグラフ320d(α)を参照すると、傾きαがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32dが、AFコイル12に近付く方向に傾いた場合、誘導起電力は増加する。また、位置検出コイル32dに係るグラフ320d(β)を参照すると、傾きβがマイナスからプラスに変化する場合、換言すれば、位置検出コイル32dがAFコイル12から遠ざかる方向に傾いた場合、誘導起電力は減少する。
例えば、レンズ10がX軸方向において傾きが無い場合(傾きα=0のとき)の誘導起電力を基準(基準値とする)とする。位置検出コイル32aの誘導起電力と基準値との差分の絶対値と、位置検出コイル32cの誘導起電力と基準値との差分の絶対値が等しければ、X軸方向において傾きは無いと判定でき、等しくなければ、X軸方向において傾きがあると判定できる。
また、傾きがあると判定された場合には、誘導起電力の大きさから、位置検出コイル32aに対するAFコイル12の位置と、位置検出コイル32cに対するAFコイル12の位置と、をそれぞれ求め、その位置関係から、傾きαを算出することもできる。また、傾きαが算出されると、その傾きαを解消するための補正量を算出することができ、補正量に基づいた傾きの補正を行うこともできる。
上述では、X軸方向に配置されている2つの位置検出コイル32aおよび32cを用いて、レンズ10のX軸方向の傾きαを検出する方法を示したが、これはこの例に限定されない。すなわち、位置検出コイル32aおよび32cの誘導起電力に基づき、他の方法(演算)を用いて傾きαを検出してもよい。また上述では、X軸方向に配置されている2つの位置検出コイル32aと位置検出コイル32cとの組み合わせを例示したが、これはこの例に限定されない。すなわち、傾きαを検出するために、位置検出コイル32bおよび32dとの組み合わせ、位置検出コイル32bおよび32cの組み合わせ、位置検出コイル32aおよび32dの組み合わせ、を用いてもよい。
Y軸方向の傾きβも、上述の傾きαと同様にして検出することができる。この場合、Y軸方向に配置されている2つの位置検出コイル32bおよび32dの誘導起電力からY軸方向の傾きβを検出し、補正することができる。また、位置検出コイル32bおよび32dの組み合わせに限らず、例えば、位置検出コイル32aおよび32cの組み合わせ、位置検出コイル32bおよび32cの組み合わせ、位置検出コイル32aおよび32dの組み合わせ、を用いてもよい。
このように、第2の実施形態によれば、レンズ10のX軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向における位置と、レンズ10の傾きと、をそれぞれ検出することができる。したがって、手ブレ補正として、XY方向だけで無く、チルト補正も可能となり、より高機能な撮像装置1aを提供することが可能となる。
さらに、撮像装置1aの製造時に、上述した傾きの検出を実行し、傾きが検出された場合に、補正を実行することができ、さらに、検出された傾きが所定以上である場合には、製造ラインから外すような処置が可能となる。これにより、製造後の性能テストで光軸ズレの不良を改善することができ、製造コストを抑えることができる。
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、上述した第1の実施形態に係る構成を用いて、レンズ10のZ軸方向の位置を検出する例である。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、上述した第1の実施形態に係る構成を用いて、レンズ10のZ軸方向の位置を検出する例である。
図16および図17は、第3の実施形態に係るZ軸方向の位置検出を説明するための図である。先ず、図16を用いて、PWM信号による電流でAFコイル12により発生する磁界40と、当該磁界40により各位置検出コイル32a〜32dにより発生する誘導起電力について説明する。レンズホルダ11の側面に形成されているAFコイル12に電流が流されると、図16中において上下方向(Z軸方向)に力が発生する。この発生した力で、レンズホルダ11(レンズホルダ11が保持しているレンズ10)が、上方向または下方向に移動され、レンズ10と撮像素子20との距離が変化する。このような仕組みにより、オートフォーカスが実現される。より具体的には、レンズ10が上方向に移動し撮像素子20から離れる方向が、マクロ(Macro)方向であり、レンズ10が下方向に移動し撮像素子20に近付く方向が、無限遠(Inf)方向となる。
AFコイル12で発生した磁界40が、各位置検出コイル32a〜32dに到達することで、各位置検出コイル32a〜32dには、AFコイル12で発生した磁界40による誘電起電力が発生する。この場合も、AFコイル12と各位置検出コイル32a〜32dとが離れているときには、各位置検出コイル32a〜32dで発生する誘電起電力は小さくなる。また、AFコイル12と各位置検出コイル32a〜32dとが近いときには、各位置検出コイル32a〜32dで発生する誘電起電力は大きくなる。
各位置検出コイル32〜32dで発生した各誘電起電力を測定し、測定された各値を積算することで、レンズ10のZ軸方向の位置を検出できる。図16に示すマクロMacro方向、すなわち、レンズ10が図示を省略する撮像素子20から離れる方向をプラス(+Z側)とし、無限遠Inf方向、すなわち、レンズ10が撮像素子20に近付く方向をマイナス(−Z側)とする。
図17は、レンズ10すなわちAFコイル12のZ軸方向の位置と、各位置検出コイル32a〜32dにより発生した誘導起電力の積算値との関係の例を示す図である。図17に示されるように、レンズ(AFコイル12)がマクロ方向、すなわち−Z側から+Z側に移動する場合、換言すれば、位置検出コイル32〜32dに対してレンズ10が近付いていた状態から離れていく状態へと変化する場合、誘電起電力は、徐々に小さくなる。
このように、第3の実施形態によれば、位置検出コイル32a〜32dにそれぞれ発生する誘電起電力を測定し、その積算値を算出することで、レンズ10のZ軸方向の位置を検出することができる。
[第4の実施形態」
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、上述した第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態の組み合わせの例である。すなわち、第4の実施形態は、上述した第1の実施形態に係る構成を用いて、レンズ10のX、YおよびZ軸方向の位置、ならびに、チルト量を検出する例である。
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、上述した第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態の組み合わせの例である。すなわち、第4の実施形態は、上述した第1の実施形態に係る構成を用いて、レンズ10のX、YおよびZ軸方向の位置、ならびに、チルト量を検出する例である。
図18は、第4の実施形態の説明に用いる各位置検出コイル32a〜32dの配置の例を示す図である。図18に示すように、以下では、第1の実施形態において図4を用いて説明した、スペーサ30の各辺に対応する位置に、各位置検出コイル32a〜32dが配置された例を用いて説明を行う。図18において、各位置検出コイル32a〜32dを、それぞれPDコイルA、PDコイルB、PDコイルCおよびPDコイルDとし、誘導起電力に応じて出力される電流の電流値を、それぞれ値CA、CB、CCおよびCDとする。
図19は、第4の実施形態に係る、上述した図10および図15に示した各グラフを、列方向に位置検出コイル32a〜32d、および、行方向に検出対象(X軸方向、Y軸方向、傾きαおよび傾きβ)毎に纏めた図である。図19において、PDコイルAの列の各グラフは、上の行から、それぞれグラフ320a(X)、320a(Y)、320a(α)および320a(β)に対応する。PDコイルBの列の各グラフは、上の行から、それぞれグラフ320b(X)、320b(Y)、320b(α)および320b(β)に対応する。PDコイルCの列の各グラフは、上の行から、それぞれグラフ320c(X)、320c(Y)、320c(α)および320c(β)に対応する。また、PDコイルDの列の各グラフは、上の行から、それぞれグラフ320d(X)、320d(Y)、320d(α)および320d(β)に対応する。
なお、図19の各グラフの縦軸における値X1は、レンズ10の理想位置、すなわち、レンズ10の光学中心位置と、撮像素子20の受光面の中心位置とが一致している状態での各位置検出コイル32a〜32dにおける誘導起電力に基づく出力電流を示している。ここで、各位置検出コイル32a〜32dにおいて、レンズ10の理想位置における出力電流がそれぞれ異なる可能性がある。各グラフは、例えば、各位置検出コイル32a〜32dにおけるレンズ10の理想位置における出力電流で正規化した値を示している。これに限らず、各位置検出コイル32a〜32dに対応する値X1がそれぞれ異なる値であってもよい。以下では、特に記載の無い限り、値X1を基準値X1として説明を行う。
図20は、第4の実施形態に係る、X軸チルト量(傾きα)と、Y軸チルト量(傾きβ)と、X軸方向移動量と、Y軸方向移動量と、AF移動量(Z軸方向移動量)の算出条件と、算出式と、の例を示す図である。
位置検出・制御部50(図7参照)において、AF・OIS制御部53は、各AD変換器52a〜52dから供給された、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流に対応するディジタル値に基づき、図20の各計算を実行する。このとき、AF・OIS制御部53は、例えば、図20の上の行から、X軸チルト量、Y軸チルト量、X軸方向移動量、Y軸方向移動量およびAF移動量の順に計算を実行する。なお、この順序において、X軸およびY軸に関する計算の順序は、入れ替えることができる。また、AF移動量は、任意の順序で計算できる。
AF・OIS制御部53は、図20の各計算を、一定の周期で実行することができる。また、AF・OIS制御部53は、図20の各計算を、ジャイロセンサ25による振動の検知に応じて実行することができる。
X軸チルト量の計算方法について説明する。AF・OIS制御部53は、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流に基づく値CA、CB、CCおよびCDが下記の式(2)を満たしている場合に、X軸チルトが発生していると判定する。なお、式(2)および後述する式(4)において、記号「∧」は、論理積を表し、記号「∨」は論理和を表す。
(X1>CA∧X1<CB∧X1<CC∧X1>CD)∨(X1<CA∧X1>CB∧X1>CC∧X1<CD) …(2)
(X1>CA∧X1<CB∧X1<CC∧X1>CD)∨(X1<CA∧X1>CB∧X1>CC∧X1<CD) …(2)
AF・OIS制御部53は、式(2)に基づきX軸チルトが発生していると判定した場合、下記の式(3)によりX軸チルト量Xtiltを計算する。より具体的には、AF・OIS制御部53は、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流の値と、基準値X1との差分を求め、求めた差分の和を計算する。求めた差分の和に対して、誘導起電力からXチルト量(角度)を算出するための係数X2を乗じて、X軸チルト量Xtiltを算出する。
Xtilt={(CA−X1)+(X1−CB)+(X1−CC)+(CD−X1)}×X2 …(3)
Y軸チルト量の計算方法について説明する。AF・OIS制御部53は、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流に基づく値CA、CB、CCおよびCDが下記の式(4)を満たしている場合に、Y軸チルトが発生していると判定する。
(X1<CA∧X1>CB∧X1>CC∧X1<CD)∨(X1>CA∧X1<CB∧X1<CC∧X1>CD) …(4)
AF・OIS制御部53は、式(2)に基づきY軸チルトが発生していると判定した場合、下記の式(5)によりY軸チルト量Ytiltを計算する。より具体的には、AF・OIS制御部53は、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流の値と、基準値X1との差分を求め、求めた差分の和を計算する。求めた差分の和に対して、誘導起電力からYチルト量(角度)を算出するための係数X3を乗じて、Y軸チルト量Ytiltを算出する。
Ytilt={(X1−CA)+(CB−X1)+(CC−X1)+(X1)−CD}×X3 …(5)
X軸方向移動量の計算方法について説明する。X軸方向移動量の計算においては、位置検出コイル32a〜32dの出力電流の値に特に条件は無く、AF・OIS制御部53は、任意のタイミングで計算を実行できる。AF・OIS制御部53は、X軸方向に配置された各位置検出コイル32bおよび32dの出力電流に基づく値CBおよびCDと、式(3)で算出したX軸チルト量(Xtilt)とに基づき、下記の式(6)によりX軸方向移動量Xmoveを算出する。
Xmove={(CB−X1)+(X1−CD)}×X4−Xtilt×X5 …(6)
なお、式(6)において、係数X4は、誘導起電力からX軸方向の移動量を算出するための係数である。また、X軸チルト量Xtiltを減ずることで、X軸チルトの影響を排除している。
Y軸方向移動量の計算方法について説明する。Y軸方向移動量の計算においては、上述したX軸方向移動量の計算と同様に、位置検出コイル32a〜32dの出力電流の値に特に条件は無く、AF・OIS制御部53は、任意のタイミングで計算を実行できる。AF・OIS制御部53は、Y軸方向に配置された各位置検出コイル32aおよび32cの出力電流に基づく値CAおよびCCと、式(5)で算出したY軸チルト量(Ytilt)とに基づき、下記の式(7)によりY軸方向移動量Ymoveを算出する。
Ymove={(CA−X1)+(X1−CC)}×X6−Ytilt×X7 …(7)
なお、式(6)において、係数X6は、誘導起電力からY軸方向の移動量を算出するための係数である。また、Y軸チルト量Ytiltを減ずることで、Y軸チルトの影響を排除している。
AF移動量の計算方法について説明する。AF移動量の計算においては、上述したX軸方向移動量やY軸方向移動量の計算と同様に、位置検出コイル32a〜32dの出力電流の値に特に条件は無く、AF・OIS制御部53は、任意のタイミングで計算を実行できる。
上述したように、位置検出コイル32a〜32dにそれぞれ発生する誘電起電力の積算値に基づきレンズ10のZ軸方向の位置を検出する。AF・OIS制御部53は、各位置検出コイル32a〜32dの出力電流の値CA、CB、CCおよびCDに基づき、下記の式(8)により、AF移動量AFmoveを算出する。なお、式(8)において、係数X8は、誘導起電力からAF移動量を算出するための係数である。
AFmove=(CA+CB+CC+CD)×X8 …(8)
図20を用いて説明したX軸チルト量、Y軸チルト量、X軸方向移動量、Y軸方向移動量およびAF移動量の算出方法は、一例であって、これらの例に限定されるものではない。すなわち、各位置検出コイル32a〜32dにおける誘導起電力を計測し、計測された誘導起電力に基づき位置検出を行う手法であれば、他の手法も適用できる。
[第5の実施形態]
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、図1、図2などを用いて説明した第1の実施形態に係る撮像装置1aに対して、レンズホルダ11にAFコイル12が設けられていない例である。図21は、第5の実施形態に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、図1、図2などを用いて説明した第1の実施形態に係る撮像装置1aに対して、レンズホルダ11にAFコイル12が設けられていない例である。図21は、第5の実施形態に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。
図21において、撮像装置1bは、アクチュエータ13’において、レンズホルダ11にAFコイル12が設けられていない他は、図1を用いて説明した第1の実施形態に係る撮像装置1aと同様の構成とされる。すなわち、撮像装置1bは、スペーサ30に対してOISホルダ130がXY方向に可動に配置され、スペーサ30は、OISコイル31a〜31dと、位置検出コイル32a〜32dとが配置される。スペーサ30におけるOISコイル31a〜31d、および、位置検出コイル32a〜32dの配置は、図4および図11A〜図11Cを用いて説明した配置を適用できる。図12Aおよび図12Bを用いて説明したように2つの位置検出コイルを用いた配置でもよい。
撮像装置1bにおいて、各OISコイル31a〜31dがOISホルダ130に設けられた各マグネット14a〜14dと平行に対向した状態で設けられることで、第1の実施形態で説明したのと同様にして、手ブレ補正機能を実現できる。また、各位置検出コイル32a〜32dにより、各OISコイル31a〜31dが手ブレ補正機能を実行する際に発生する磁界に応じて発生する誘導起電力を計測することで、レンズ10(レンズホルダ11)のX軸方向移動量およびY軸方向移動量を検出できる。
このように、第5の実施形態に係る撮像装置1bでも、上述した第1の実施形態に係る撮像装置1aと同様に、レンズ10(レンズホルダ11)の位置を検出するための各位置検出コイル32a〜32dと、レンズ10(レンズホルダ11)をXY方向に移動させるための各OISコイル31a〜31dと、を同一の基板(スペーサ30)に配置している。そのため、撮像装置1bの小型化および低背化が可能である。
[第6の実施形態]
次に、第6の実施形態について説明する。上述の第1の実施形態に係る撮像装置1aは、撮像素子20を回路基板21上に設け、撮像素子20と回路基板21とを金属ワイヤ23により電気的に接続することで、撮像素子20を実装していた。これに対して、第6の実施形態では、回路基板21に対する撮像素子20を、フリップチップ実装によって回路基板21に対して実装する例である。
次に、第6の実施形態について説明する。上述の第1の実施形態に係る撮像装置1aは、撮像素子20を回路基板21上に設け、撮像素子20と回路基板21とを金属ワイヤ23により電気的に接続することで、撮像素子20を実装していた。これに対して、第6の実施形態では、回路基板21に対する撮像素子20を、フリップチップ実装によって回路基板21に対して実装する例である。
図22は、第6の実施形態に係る、フリップチップ実装による撮像装置の例を示す図である。図22において、撮像装置1cは、回路基板21に対して、上述した撮像素子20と対応する撮像素子60がフリップチップ実装され、撮像素子60と回路基板21とが突起状の端子であるバンプ61により電気的に接続されている。また、回路基板21に対して、撮像素子60を実装する際の撮像素子60に対する保護の役目を果たす保護材62が設けられている。
図22において、図1と同様に、回路基板21にスペーサ30が設けられ、スペーサ30に対して、OISコイル31および位置検出コイル32が設けられる。スペーサ30上には、マグネット14を含むOISホルダ130がXY方向に可動に配置される。OISホルダ130は、レンズ10を保持し、AFコイル12が設けられるレンズホルダ11がZ軸方向に可動に格納される。
このように、フリップチップ実装される撮像素子60を含む構成であっても、上述した第1の実施形態と同様にして、位置検出コイル32によりAFコイル12で発生する磁界40の変化を検出することができる。これにより、撮像装置1cは、レンズ10(AFコイル12)のX軸方向移動量、Y軸方向移動量およびAF移動量、ならびに、チルト量を取得し、取得した各値に基づきレンズ10の位置を補正することができる。
このように、第6の実施形態に係る撮像装置1cでも、上述した第1の実施形態に係る撮像装置1aと同様に、レンズ10の位置およびチルト量を検出するための各位置検出コイル32a〜32dと、レンズ10をXY方向に移動させるための各OISコイル31a〜31dと、を同一の基板(スペーサ30)に配置している。そのため、撮像装置1cの小型化および低背化が可能である。
[第7の実施形態]
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、チップ単体と同程度のサイズで実現された極めて小型のパッケージであるチップサイズパッケージ(CSP)構造による撮像素子を用いた例である。
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、チップ単体と同程度のサイズで実現された極めて小型のパッケージであるチップサイズパッケージ(CSP)構造による撮像素子を用いた例である。
図23は、第7の実施形態に係る、CSP構造による撮像素子を用いた撮像装置の一例の構成を示す図である。図23において、撮像装置1dは、上述した撮像素子20に対応する、CSP構造による撮像素子70を含む。
撮像素子70は、例えば受光素子がアレイ状に配列される第1のチップと、受光素子の制御および受光素子から出力された信号に対する信号処理を行う回路が形成される第2のチップとの2層構造で構成される。また、撮像素子70は、アレイ状に配列された受光面に対して、素子の固定および受光面の保護のためのガラス基板が配置されている。また、図23の例では、ガラス基板に対して赤外光カットフィルタ15が配置されている。撮像素子70は、スペーサ30および回路基板21に対して、接着剤71により接着されて固定される。
図23に示す撮像装置1dの他の部分は、図1を用いて説明した構成と同等である。例えば、図1と同様に、回路基板21に設けられたスペーサ30に対して撮像素子70が接着され配置されると共に、OISコイル31および位置検出コイル32が設けられる。スペーサ30上には、マグネット14を含むOISホルダ130がXY方向に可動に配置される。OISホルダ130は、レンズ10を保持し、AFコイル12が設けられるレンズホルダ11がZ軸方向に可動に格納される。
このように、CSP構造の撮像素子70を含む場合であっても、上述した第1の実施形態と同様にして、位置検出コイル32によりAFコイル12で発生する磁界40の変化を検出することができる。これにより、撮像装置1dは、AFコイル12(レンズ10)のX軸方向移動量、Y軸方向移動量およびAF移動量、ならびに、チルト量を取得し、取得した各値に基づきレンズ10の位置を補正することができる。
第7の実施形態に係る撮像装置1dでも、上述した第1の実施形態に係る撮像装置1aと同様に、レンズ10の位置およびチルト量を検出するための各位置検出コイル32a〜32dと、レンズ10をXY方向に移動させるための各OISコイル31a〜31dと、を同一の基板(スペーサ30)に配置している。そのため、撮像装置1dの小型化および低背化が可能である。
また、赤外光カットフィルタ15を撮像素子70のガラス基板上に設けることで、赤外光カットフィルタ15の厚みを薄くすることができる。これにより、撮像装置1dをより低背化することができる。
[第8の実施形態]
次に、第8の実施形態について説明する。第8の実施形態は、上述の第7の実施形態において、レンズ10に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズをレンズホルダ11から分離し、CSP構造の撮像素子側に配置した例である。
次に、第8の実施形態について説明する。第8の実施形態は、上述の第7の実施形態において、レンズ10に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズをレンズホルダ11から分離し、CSP構造の撮像素子側に配置した例である。
図24は、第8の実施形態に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。図24において、撮像装置1eは、撮像素子70上の赤外光カットフィルタ15上に、レンズ10に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズ80が配置される。撮像装置1dでは、図23の例と同様に、赤外光カットフィルタ15を撮像素子70のガラス基板上に設けることで、赤外光カットフィルタ15の厚みを薄くすることができる。これにより、撮像装置1dを低背化することができる。さらに、レンズ10に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズ80が撮像素子70側に配置されるため、さらなる低背化が可能である。
図24に示す撮像装置1dの他の部分は、図1および図7を用いて説明した構成と同等である。例えば、図1および図7と同様に、回路基板21に設けられたスペーサ30に対して撮像素子70が接着され配置されると共に、OISコイル31および位置検出コイル32が設けられる。スペーサ30上には、マグネット14を含むOISホルダ130がXY方向に可動に配置される。OISホルダ130は、レンズ10を保持し、AFコイル12が設けられるレンズホルダ11がZ軸方向に可動に格納される。
このように、赤外光カットフィルタ15上にレンズ80が配置される場合であっても、上述した第1の実施形態と同様にして、位置検出コイル32によりAFコイル12で発生する磁界40の変化を検出することができる。これにより、撮像装置1dは、AFコイル12(レンズ10)のX軸方向移動量、Y軸方向移動量およびAF移動量、ならびに、チルト量を取得し、取得した各値に基づきレンズ10の位置を補正することができる。
第8の実施形態に係る撮像装置1eでも、上述した第1の実施形態に係る撮像装置1aと同様に、レンズ10の位置およびチルト量を検出するための各位置検出コイル32a〜32dと、レンズ10をXY方向に移動させるための各OISコイル31a〜31dと、を同一の基板(スペーサ30)に配置している。そのため、撮像装置1eの小型化および低背化が可能である。
[第9の実施形態]
次に、第9の実施形態について説明する。第9の実施形態は、上述した第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2〜第9の実施形態に係る撮像装置1a〜1eの何れかを、電子機器に適用した例である。以下では、特に記載の無い限り、撮像装置1aを適用した例として説明を行う。
次に、第9の実施形態について説明する。第9の実施形態は、上述した第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2〜第9の実施形態に係る撮像装置1a〜1eの何れかを、電子機器に適用した例である。以下では、特に記載の無い限り、撮像装置1aを適用した例として説明を行う。
図25は、第9の実施形態に適用可能な電子機器としての端末装置300の一例の構成を示すブロック図である。端末装置300は、例えば多機能型携帯電話端末(スマートフォン)であり、撮像機能を備える。端末装置300は、撮像機能を備え、携帯容易に構成された電子機器であればタブレット型パーソナルコンピュータなど他の電子機器を適用してもよい。
図25の例では、端末装置300は、光学系310と、光学制御部311と、固体撮像素子312と、信号処理部313と、ディスプレイ314と、メモリ315と、駆動部316と、ジャイロ317と、を含む。端末装置300は、さらに、制御部320と、入力デバイス321と、通信I/F322と、を含む。
制御部320は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)とを含む。制御部320は、ROMに予め記憶されたプログラムに従い、RAMをワークメモリとして用いて動作するCPUにより、この端末装置300の全体の動作を制御する。入力デバイス321は、ユーザ操作を受け付け、受け付けたユーザ操作に応じた制御信号を制御部320に送る。通信I/F322は、制御部320の制御に従い、所定のプロトコルに従い、例えば無線通信により外部との通信を行う。
光学系310は、上述したレンズ10およびレンズホルダ11に対応し、1枚または複数枚のレンズを含むレンズ群を有して構成され、被写体からの光(入射光)を固体撮像素子312に導き、固体撮像素子312の受光面に結像させる。光学制御部311は、光学系310および固体撮像素子312の間に配置される。光学制御部311は、制御部320の制御に従い固体撮像素子312への光照射期間および遮光期間を制御するシャッタ機構を含む。また、光学制御部311は、上述したアクチュエータ13の一部を含む。例えば、OISコイル31a〜31d、および、位置検出コイル32a〜32dは、光学制御部311に含まれる。
固体撮像素子312は、上述した撮像素子20に対応し、光学系310および光学制御部311を介して撮像素子20の受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子312に蓄積された信号電荷は、駆動部316から供給される駆動信号(タイミング信号)に従って転送される。
駆動部316は、制御部320の制御に従い、固体撮像素子312の転送動作、および、光学制御部311に含まれるシャッタ機構におけるシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子312およびシャッタ機構を駆動する。
また、駆動部316は、図7を用いて説明した位置検出・制御部50を含む。駆動部316は、上述したジャイロセンサ25に対応するジャイロ317からの信号に応じて、光学制御部311に含まれる各OISコイル31a〜31dを駆動して手ブレ補正機能を実現する。また、駆動部316は、光学制御部311に含まれる各位置検出コイル32a〜32dの出力に基づきレンズ10(レンズホルダ11)の位置を検出し、検出結果に基づき各OISコイル31a〜31dを駆動することもできる。なお、位置検出・制御部50を制御部320に含ませてもよい。
信号処理部313は、制御部320の制御に従い、固体撮像素子312から出力された信号電荷に対してCDSなど各種の信号処理を施し、当該信号電荷に応じた画像データを生成する。また、信号処理部313は、制御部320の制御に従い、信号処理を施すことにより得た画像データのディスプレイ314への表示、および、メモリ315への記憶を行うことができる。
制御部320は、入力デバイス321に対するユーザ操作に応じて、メモリ315に記憶される画像データを、通信I/F322により外部に送信することができる。
このように構成された端末装置300は、光学系310および固体撮像素子312として、上述した撮像装置1a〜1eを適用することで、AF動作や手ブレ補正機能による動作による光学系310の位置を検出することができる。ここで、OISコイル31a〜31dおよび位置検出コイル32a〜32dが同一基板上に形成されるため、光学系310および光学制御部311の低背化が可能とされ、端末装置300全体の小型化が可能となる。
なお、ここでは、本開示に係る撮像装置1a〜1eが、撮像機能を備えた、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなどの端末装置300に適用可能であるものとして説明した。これはこの例に限定されず、本開示に係る撮像装置1a〜1eを、ディジタルビデオカメラ、ディジタルスチルカメラに適用することができる。また、本開示に係る撮像装置1a〜1eを、監視カメラ、車載カメラなどの画像入力カメラにも適用可能である。さらに、本開示に係る撮像装置1a〜1eを、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置などの電子機器にも用いることができる。
[第10の実施形態]
次に、第10の実施形態として、本開示に係る、第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2〜第8の実施形態による撮像装置1a〜1eの適用例について説明する。図26は、上述の第1の実施形態、ならびに、第2の実施形態およびその各変形例に係る撮像装置1a〜1eを使用する使用例を示す図である。
次に、第10の実施形態として、本開示に係る、第1の実施形態およびその変形例、ならびに、第2〜第8の実施形態による撮像装置1a〜1eの適用例について説明する。図26は、上述の第1の実施形態、ならびに、第2の実施形態およびその各変形例に係る撮像装置1a〜1eを使用する使用例を示す図である。
上述した各撮像装置1a〜1eは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置。
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置。
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置。
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置。
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置。
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置。
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置。
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置。
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置。
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置。
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置。
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置。
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置。
[本開示に係る技術のさらなる適用例]
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ適用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ適用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
(体内情報取得システムへの適用例)
図27は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
図27は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。
カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能および無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。
外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示しない)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成および機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、および制御部10117が収納されている。
光源部10111は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部10112は、撮像素子、および当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。
画像処理部10113は、CPUやGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。
無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。
給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、および昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図27では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、および制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、および、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置10200は、CPU、GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。
また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、ノイズリダクション処理、手ブレ補正処理等)、拡大処理(電子ズーム処理)等、それぞれ単独で、あるいは、組み合わせて、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示しない)に記録させたり、印刷装置(図示しない)に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部10112に適用され得る。具体的には、上述した各撮像装置1a〜1eにおける、レンズ10(レンズホルダ11)の位置およびチルト量を検出するための4つまたは2つの位置検出コイル32と、レンズ10(レンズホルダ11)をXY方向に移動させるための4つまたは2つのOISコイル32と、を同一の基板(スペーサ30)に配置した構成を、撮像部10112に適用することができる。撮像部10112に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部10112の小型化および低背化が可能となり、これにより、カプセル型内視鏡10100の小型化が可能となる。
(内視鏡手術システムへの適用例)
本開示に係る技術は、さらに、内視鏡手術システムに適用されてもよい。図28は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
本開示に係る技術は、さらに、内視鏡手術システムに適用されてもよい。図28は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図28では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド11102の内部には光学系および撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU:Camera Control Unit)11201に送信される。
CCU11201は、CPUやGPU等によって構成され、内視鏡11100および表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置11203は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率および焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保および術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度および出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれおよび白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光および/又は励起光を供給可能に構成され得る。
図29は、図28に示すカメラヘッド11102およびCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズおよびフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部11402は、撮像素子で構成される。撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(Dimensional)表示に対応する右目用および左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズおよびフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率および焦点が適宜調整され得る。
通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率および焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能およびAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、および、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド11102およびCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図29の例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡11100や、カメラヘッド11102の撮像部11402に適用され得る。具体的には、上述した各撮像装置1a〜1eにおける、レンズ10(レンズホルダ11)の位置およびチルト量を検出するための4つまたは2つの位置検出コイル32と、レンズ10(レンズホルダ11)をXY方向に移動させるための4つまたは2つのOISコイル32と、を同一の基板(スペーサ30)に配置した構成を、撮像部10402に適用することができる。撮像部10402に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部10402の小型化および低背化が可能となる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
(移動体への適用例)
本開示に係る技術は、さらに、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボットといった各種の移動体に搭載される装置に対して適用されてもよい。
本開示に係る技術は、さらに、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボットといった各種の移動体に搭載される装置に対して適用されてもよい。
図30は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図30に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、および統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、および車載ネットワークI/F(インタフェース)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、および、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット12030は、例えば、受信した画像に対して画像処理を施し、画像処理の結果に基づき物体検出処理や距離検出処理を行う。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声および画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図30の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062およびインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイおよびヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図31は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。図31では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104および12105を有する。
撮像部12101、12102、12103、12104および12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドアおよび車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101および車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102、12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101および12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図31には、撮像部12101〜12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112および12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102および12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101〜12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101〜12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101〜12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101〜12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111〜12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101〜12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101〜12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101〜12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101〜12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101〜12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部12031に適用され得る。具体的には、上述した各撮像装置1a〜1eにおける、レンズ10(レンズホルダ11)の位置およびチルト量を検出するための4つまたは2つの位置検出コイル32と、レンズ10(レンズホルダ11)をXY方向に移動させるための4つまたは2つのOISコイル32と、を同一の基板(スペーサ30)に配置した構成を、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部12031の小型化および低背化が可能となる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
被写体からの光を集光するレンズを、第1の磁界に応じて、該光の光軸方向に移動させると共に、該レンズと共に移動する第1のコイルと、
前記レンズを第2の磁界に応じて前記光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、
前記第1の磁界を検出するための第3のコイルと、
を備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとが同一の基板に配置される
撮像装置。
(2)
4つの前記第3のコイルが、前記基板上における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺に対応してそれぞれ配置され、
4つの前記第3のコイルのうち前記矩形領域の対向する2辺に対応して配置される2つの前記第3のコイルは、それぞれの中心が、該矩形領域の中心に対して点対称であり、且つ、該2辺の中心を結ぶ線と一致しない位置に配置される
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
前記第2のコイルおよび前記第3のコイルは、前記基板に対する印刷により形成される
前記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(4)
4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
前記レンズの前記光軸方向の位置および前記光軸に対して垂直の方向の位置と、前記レンズのチルト角と、の検出を行う
前記(1)乃至(3)の何れかに記載の撮像装置。
(5)
前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの各出力が所定の条件を満たしている場合に、該各出力に基づき前記チルト角の検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(6)
前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの各出力の積算値に基づき前記光軸方向の位置の検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(7)
前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの出力と、前記チルト角の検出結果と、に基づき前記光軸に対して垂直の方向の位置の検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(8)
前記位置検出回路は、
一定の周期で前記検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(9)
前記位置検出回路は、
当該撮像装置における振動の検知に応じて前記検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(10)
2つの前記第3のコイルが、前記基板における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺のうち交わる2辺に対応してそれぞれ配置される
前記(1)に記載の撮像装置。
(11)
被写体からの光を集光するレンズを、磁界に応じて該光の光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、
前記磁界を検出するための第3のコイルと、
を備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとが同一の基板に配置される
撮像装置。
(12)
4つの前記第3のコイルが、前記基板上における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺に対応してそれぞれ配置され、
4つの前記第3のコイルのうち前記矩形領域の対向する2辺に対応して配置される2つの前記第3のコイルは、それぞれの中心が、該矩形領域の中心に対して点対称、且つ、該2辺の中心を結ぶ線と一致しない位置に配置される
前記(11)に記載の撮像装置。
(13)
前記第2のコイルおよび前記第3のコイルは、前記基板に対する印刷により形成される
前記(11)または(12)に記載の撮像装置。
(14)
4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
一定の周期で前記検出を行う
前記(11)乃至(13)の何れかに記載の撮像装置。
(15)
4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
当該撮像装置における振動の検知に応じて前記検出を行う
前記(11)乃至(13)の何れかに記載の撮像装置。
(1)
被写体からの光を集光するレンズを、第1の磁界に応じて、該光の光軸方向に移動させると共に、該レンズと共に移動する第1のコイルと、
前記レンズを第2の磁界に応じて前記光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、
前記第1の磁界を検出するための第3のコイルと、
を備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとが同一の基板に配置される
撮像装置。
(2)
4つの前記第3のコイルが、前記基板上における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺に対応してそれぞれ配置され、
4つの前記第3のコイルのうち前記矩形領域の対向する2辺に対応して配置される2つの前記第3のコイルは、それぞれの中心が、該矩形領域の中心に対して点対称であり、且つ、該2辺の中心を結ぶ線と一致しない位置に配置される
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
前記第2のコイルおよび前記第3のコイルは、前記基板に対する印刷により形成される
前記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(4)
4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
前記レンズの前記光軸方向の位置および前記光軸に対して垂直の方向の位置と、前記レンズのチルト角と、の検出を行う
前記(1)乃至(3)の何れかに記載の撮像装置。
(5)
前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの各出力が所定の条件を満たしている場合に、該各出力に基づき前記チルト角の検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(6)
前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの各出力の積算値に基づき前記光軸方向の位置の検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(7)
前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの出力と、前記チルト角の検出結果と、に基づき前記光軸に対して垂直の方向の位置の検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(8)
前記位置検出回路は、
一定の周期で前記検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(9)
前記位置検出回路は、
当該撮像装置における振動の検知に応じて前記検出を行う
前記(4)に記載の撮像装置。
(10)
2つの前記第3のコイルが、前記基板における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺のうち交わる2辺に対応してそれぞれ配置される
前記(1)に記載の撮像装置。
(11)
被写体からの光を集光するレンズを、磁界に応じて該光の光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、
前記磁界を検出するための第3のコイルと、
を備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとが同一の基板に配置される
撮像装置。
(12)
4つの前記第3のコイルが、前記基板上における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺に対応してそれぞれ配置され、
4つの前記第3のコイルのうち前記矩形領域の対向する2辺に対応して配置される2つの前記第3のコイルは、それぞれの中心が、該矩形領域の中心に対して点対称、且つ、該2辺の中心を結ぶ線と一致しない位置に配置される
前記(11)に記載の撮像装置。
(13)
前記第2のコイルおよび前記第3のコイルは、前記基板に対する印刷により形成される
前記(11)または(12)に記載の撮像装置。
(14)
4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
一定の周期で前記検出を行う
前記(11)乃至(13)の何れかに記載の撮像装置。
(15)
4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
当該撮像装置における振動の検知に応じて前記検出を行う
前記(11)乃至(13)の何れかに記載の撮像装置。
1a,1b,1c,1d,1e 撮像装置
10 レンズ
11 レンズホルダ
12 AFコイル
13 アクチュエータ
14,14a,14b,14c,14d マグネット
20 撮像素子
25 ジャイロセンサ
30 スペーサ
30a 第1のスペーサ基板
30b 第2のスペーサ基板
31,31a,31b,31c,31d OISコイル
32,32a,32b,32c,32d 位置検出コイル
50 位置検出・制御部
53 AF・OIS制御部
130 OISホルダ
300 端末装置
10 レンズ
11 レンズホルダ
12 AFコイル
13 アクチュエータ
14,14a,14b,14c,14d マグネット
20 撮像素子
25 ジャイロセンサ
30 スペーサ
30a 第1のスペーサ基板
30b 第2のスペーサ基板
31,31a,31b,31c,31d OISコイル
32,32a,32b,32c,32d 位置検出コイル
50 位置検出・制御部
53 AF・OIS制御部
130 OISホルダ
300 端末装置
Claims (10)
- 被写体からの光を集光するレンズを、第1の磁界に応じて、該光の光軸方向に移動させると共に、該レンズと共に移動する第1のコイルと、
前記レンズを第2の磁界に応じて前記光軸に対して垂直の方向に移動させるための第2のコイルと、
前記第1の磁界を検出するための第3のコイルと、
を備え、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとが同一の基板に配置される
撮像装置。 - 4つの前記第3のコイルが、前記基板上における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺に対応してそれぞれ配置され、
4つの前記第3のコイルのうち前記矩形領域の対向する2辺に対応して配置される2つの前記第3のコイルは、それぞれの中心が、該矩形領域の中心に対して点対称であり、且つ、該2辺の中心を結ぶ線と一致しない位置に配置される
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第2のコイルおよび前記第3のコイルは、前記基板に対する印刷により形成される
請求項1に記載の撮像装置。 - 4つの前記第3のコイルの出力に基づき前記レンズの位置の検出を行う位置検出回路をさらに備え、
前記位置検出回路は、
前記レンズの前記光軸方向の位置および前記光軸に対して垂直の方向の位置と、前記レンズのチルト角と、の検出を行う
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの各出力が所定の条件を満たしている場合に、該各出力に基づき前記チルト角の検出を行う
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの各出力の積算値に基づき前記光軸方向の位置の検出を行う
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記位置検出回路は、
4つの前記第3のコイルの出力と、前記チルト角の検出結果と、に基づき前記光軸に対して垂直の方向の位置の検出を行う
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記位置検出回路は、
一定の周期で前記検出を行う
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記位置検出回路は、
当該撮像装置における振動の検知に応じて前記検出を行う
請求項4に記載の撮像装置。 - 2つの前記第3のコイルが、前記基板における前記レンズに対応する領域を含む矩形領域の4辺のうち交わる2辺に対応してそれぞれ配置される
請求項1に記載の撮像装置。
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KR102139765B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2020-07-31 | 삼성전기주식회사 | 카메라 모듈의 액츄에이터 |
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- 2019-10-07 WO PCT/JP2019/039444 patent/WO2020090355A1/ja active Application Filing
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