JP4626780B2 - カメラの手振れ補正装置 - Google Patents

Description

本発明はカメラの手振れ補正装置に関し、特に、静止画像の撮影時に生じた手振れ（振動）を補正して像ブレのない画像を撮影できるようにした手振れ補正装置に関する。

静止画像の撮影時に手振れ（振動）があったとしても、結像面上での像ブレを防いで鮮明な撮影ができるようにした手振れ補正装置（像ぶれ補正装置）が、従来から種々提案されている。

例えば、特開２００６−６５３５２号公報（特許文献１）は、複数のレンズ群から成る撮影光学系（結像光学系）中の特定の１つのレンズ群（以下、「補正レンズ」と呼ぶ）を、光軸に対して垂直面内で互いに直交する２方向に移動制御することにより像ぶれを補正する「像ぶれ補正装置」を開示している。特許文献１に開示された像ぶれ補正装置では、補正レンズが、ピッチング移動枠およびヨーイング移動枠を介して、固定枠に対して上下方向（ピッチ方向）および左右方向（ヨー方向）に移動自在に支持されている。

特開２００８−２６６３４号公報（特許文献２）は、結像光学系の光軸に交わる方向に移動することによって、結像光学系によって形成される像のぶれを補正する補正光学部材を含む「手ぶれ補正ユニット」を開示している。特許文献２に開示された補正光学部材では、補正レンズを保持するレンズ保持枠が、ピッチスライダーおよびヨースライダーを介して、収容筒に対してピッチ方向およびヨー方向に移動自在に支持されている。

特開２００６−２１５０９５号公報（特許文献３）は、小さな駆動力で補正レンズを移動させることができ、迅速、且つ高精度の像ぶれ補正を行なうことのできる「像ぶれ補正装置」を開示している。特許文献３に開示された像ぶれ補正装置は、補正レンズを保持する保持枠と、この保持枠を第１の方向（ピッチ方向）にスライド自在に支持する第１のスライダーと、保持枠を第２の方向（ヨー方向）にスライド自在に支持する第２のスライダーと、第１のスライダーを第１の方向に駆動する第１のコイルモータと、第２のスライダーを第２の方向に駆動する第２のコイルモータとを備えている。

特開２００８−１５１５９号公報（特許文献４）は、光軸に直交する方向に移動可能に設けられたブレ補正光学系を備えたレンズ鏡筒を開示している。特許文献４に開示されたブレ補正光学系において、ＶＲ本体ユニット内に配置された可動ＶＲユニットは、補正レンズ（第３レンズ群）を保持し、光軸に直交するＸＹ平面内で移動可能に設けられている。

特開２００７−２１２８７６号公報（特許文献５）は、移動枠に保持された補正レンズを、レンズ系の光軸に対して互いに直交する第１および第２の方向に移動可能とし、駆動手段により補正レンズの光軸をレンズ系の光軸と一致させるように制御することにより像ぶれを補正可能とした「像ぶれ補正装置」を開示している。

特開２００７−１７９５７号公報（特許文献６）は、レンズ系により形成される像のぶれを補正するための補正レンズを、レンズ系の光軸と直交する方向であると共に互いに直交する第１の方向及び第２の方向へレンズ駆動部の作動により駆動させて、像ぶれを補正するようにした「像ぶれ補正装置」を開示している。特許文献６に開示された像ぶれ補正装置において、レンズ駆動部は、補正レンズの光軸と直交する方向の一側に配置して設けられている。

特開２００７−１７８７４号公報（特許文献７）は、移動枠に保持された補正レンズを、レンズ系の光軸と直交する方向であると共に互いに直交する第１の方向及び第２の方向に移動可能とし、補正レンズの光軸をレンズ系の光軸と一致させるように制御することにより像ぶれを補正可能とした「像ぶれ補正装置」を開示している。この特許文献７に開示された像ぶれ補正装置は、相対的に移動可能とされたコイルとマグネットを有する駆動手段を備える。コイル及びマグネットの一方が移動枠に固定され、他方が移動枠を移動可能に支持する支持枠に固定されている。また、この特許文献７に開示された像ぶれ補正装置は、補正レンズの第１の方向に関する位置情報を、マグネットの磁力を検出することにより検出する第１のホール素子と、補正レンズの第２の方向に関する位置情報を、マグネットの磁力を検出することにより検出する第２のホール素子とを備える。

上述した特許文献１〜７に開示された像ぶれ補正装置（手振れ補正装置）は、いずれも、補正レンズを光軸と垂直な平面内で移動調整する構造を有している。しかしながら、このような構造の像ぶれ補正装置（手振れ補正装置）は、構造が複雑で、小型化に不向きであるという問題がある。

この問題を解決するために、レンズと撮像素子（イメージセンサ）とを保持するレンズモジュール（カメラモジュール）それ自体を揺動させることにより、手振れ（像ぶれ）を補正するようにした、手振れ補正装置（像振れ補正装置）が提案されている。

例えば、特開２００７−４１４５５号公報（特許文献８）は、レンズと撮像素子とを保持するレンズモジュールと、このレンズモジュールを回動軸により回動可能に支持する枠構造と、回動軸の被駆動部（ロータ）に駆動力を与えることでレンズモジュールを枠構造に対して回動させる駆動手段（アクチュエータ）と、駆動手段（アクチュエータ）を回動軸の被駆動部（ロータ）に付勢する付勢手段（板バネ）とを備えた「光学装置の像振れ補正装置」を開示している。枠構造は、内枠と外枠とから成る。駆動手段（アクチュエータ）は、回動軸の被駆動部（ロータ）に対して光軸と直角方向から当接するように配置されている。駆動手段（アクチュエータ）は、圧電素子と回動軸側の作用部とからなる。作用部は、圧電素子の縦振動および屈曲振動により回動軸を駆動する。

また、特開２００７−９３９５３号公報（特許文献９）は、撮影レンズ及びイメージセンサを一体化したカメラモジュールを筐体の内部に収容するとともに、カメラモジュールを撮影光軸と直交し、かつ互いに直角に交差する第一軸と第二軸とを中心に揺動自在に筐体に軸着し、手振れセンサで検出された筐体の振れに応じてカメラモジュール全体の姿勢を筐体内部で制御して、静止画像撮影時の手振れを補正するようにした「カメラの手振れ補正装置」を開示している。特許文献９に開示されたカメラの手振れ補正装置は、カメラモジュールが固定された内枠をその外側から第一軸を中心に揺動自在に支持する中枠と、筐体に固定され、中枠をその外側から第二軸を中心に揺動自在に支持する外枠と、中枠に組み込まれ、手振れセンサ（ピッチ方向の手振れを検出する第１のセンサモジュール）からの手振れ信号に応じて内枠を第一軸の回りに揺動させる第一駆動手段と、外枠に組み込まれ、手振れセンサ（ヨー方向の手振れを検出する第２のセンサモジュール）からの手振れ信号に応じて中枠を第二軸の回りに揺動させる第二駆動手段とを備える。第一駆動手段は、第１のステッピングモータと、その回転を減速する第１の減速ギヤトレインと、最終段のギヤと一体に回転して内枠に設けられた第１のカムフォロアを介して内枠を揺動させる第１のカムとから成る。第二駆動手段は、第２のステッピングモータと、その回転を減速する第２の減速ギヤトレインと、最終段のギヤと一体に回転して中枠に設けられた第２のカムフォロアを介して中枠を揺動させる第２のカムとから成る。

尚、特開２００７−１４２９３８号公報（特許文献１０）は、ジャイロなどの角速度センサを用いて、撮影時の手ぶれを補正する機能を有する、携帯情報端末器を開示している。撮影画像の手ぶれの補正を行うには、カメラレンズの光軸と直交する面内に、互いに直交し合う、基準となるピッチ軸とヨー軸を設定し、ピッチ軸を回転の中心軸とする回転と、ヨー軸を回転の中心軸とする回転との両方の角速度を検出する必要がある。特許文献１０は、撮像装置の側面に、ピッチ軸回りの回転の回転角速度を検出する第１のジャイロと、ヨー軸回りの回転の回転角速度を検出する第２のジャイロとを配置したものを開示している。

特開２００６−６５３５２号公報 特開２００８−２６６３４号公報 特開２００６−２１５０９５号公報 特開２００８−１５１５９号公報 特開２００７−２１２８７６号公報 特開２００７−１７９５７号公報 特開２００７−１７８７４号公報 特開２００７−４１４５５号公報 特開２００７−９３９５３号公報 特開２００７−１４２９３８号公報（段落０００５、段落０００６、図２）

前述した特許文献１〜７に開示された像ぶれ補正装置（手振れ補正装置）は、いずれも、補正レンズを光軸と垂直な平面内で移動調整しているので、構造が複雑で、小型化に不向きであるという問題がある。

一方、特許文献８に開示された像振れ補正装置では、駆動手段（アクチュエータ）として、圧電素子と回動軸側の作用部とからなるアクチュエータを使用している。作用部を楕円運動させて、ロータ（被駆動部）を回動させている。ロータ（被駆動部）とアクチュエータの作用部の作用点で磨耗が生じると、正確な接触が阻害される恐れがある。その為、この磨耗を減らすために、ロータ（被駆動部）として特別の材質のものを使用する必要がある。更に、圧電素子と作用部とからなるアクチュエータでは、作用部をロータ（被駆動部）に接触させているため、レンズモジュールをその中立位置（初期位置）に戻すことは困難である。

また、特許文献９に開示された手振れ補正装置では、駆動手段として、ステッピングモータと減速ギヤトレインとカムとの組み合わせを使用している。そのため、トーションバネの付勢により、カムフォロアをカムのカム面に当接させる必要がある。従って、駆動手段の構成が複雑になってしまう。また、カムフォロアをカムのカム面に当接させているため、カメラモジュールをその中立位置（初期位置）に戻すことは困難である。

尚、特許文献１０に開示された携帯情報端末器は、手振れセンサとしてジャイロなどの角速度センサを使用したものを開示しているに過ぎない。

したがって、本発明の解決課題は、駆動手段（アクチュエータ）の構成が簡単な、手振れ補正装置を提供することにある。

本発明の他の解決課題は、カメラモジュールをその中立位置（初期位置）に容易に戻すことが可能な、手振れ補正装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。

本発明によれば、レンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と撮像素子（２８）とを保持するカメラモジュール（２０）を、光軸（Ｏ）に直交し、かつ互いに交差する第１の軸（Ｐ）と第２の軸（Ｙ）との回りに揺動させることにより、手振れを補正するようにした手振れ補正装置（３０；３０Ａ）において、カメラモジュール（２０）を内部で固定する内枠（３２）と、この内枠をその外側から第１の軸（Ｐ）の回りに揺動自在に支持する中枠（３４）と、中枠をその外側から第２の軸（Ｙ）の回りに揺動自在に支持する外枠（３６）と、内枠の底部と外枠の底部とに設けられ、内枠（３２）および中枠（３４）を、それぞれ、第１の軸（Ｐ）および第２の軸（Ｙ）の回りで揺動させるように駆動するボイスコイルモータ（４０）と、を有する手振れ補正装置であって、
ボイスコイルモータ（４０）は、外枠（３６）の底部に取付けられた平板状の４極着磁マグネット（４２）であって、互いに隙間なく隣接して配置された４磁極が外枠の中心軸（Ｃ）の回りに回転対称に設けられた４極着磁マグネット（４２）と、この４極着磁マグネットと対向して内枠（３２）の底部に設けられたコイル基板（４４）であって、４極着磁マグネット（４２）の隣接する磁極間に跨るように、光軸（Ｏ）を中心として対称に配置された４つのコイル（４４−１，４４−２，４４−３，４４−４）が配置されている、コイル基板（４４）と、４つのコイルを間に挟んだ状態で、４極着磁マグネットと対向してコイル基板上に取付けられた中立保持板（４６）と、から構成され、
この中立保持板は、光軸上に配置された平板状のヨークとして働き、４極着磁マグネットより小さい寸法を持ち、４つのコイルに電流が流れていない状態では、カメラモジュールをその中立位置に保持できるように、４極着磁マグネットの対向面に配置されていることを特徴とする手振れ補正装置が得られる。

上記本発明による手振れ補正装置（３０）において、外枠（３６）に対する内枠（３２）の位置を検出するための位置検出手段（５０）を有してよい。位置検出手段（５０）は、コイル基板（４４）上に搭載され、４極着磁マグネット（４２）の磁力を検出することにより、第１の軸（Ｐ）の回りの揺動に伴う第１の位置を検出する第１のホール素子（５１）と、コイル基板（４４）上に搭載され、４極着磁マグネット（４２）の磁力を検出することにより、第２の軸（Ｙ）の回りの揺動に伴う第２の位置を検出する第２のホール素子（５２）と、から構成されてよい。

上記本発明による手振れ補正装置（３０Ａ）において、外枠（３６）は筐体に固定されており、内枠（３２）は、それぞれ第１および第２の軸（Ｐ，Ｙ）と直交する第１および第２の側面（３２−１，３２−２）を持つ外壁を有するものであってよい。この場合、手振れ補正装置（３０Ａ）は、内枠の外壁の第１の側面（３２−１）および第２の側面（３２−２）の一方に取り付けられ、内枠（３２）の第１の軸（Ｐ）の回りの手振れを検出する第１の手振れセンサ（６１）と、内枠の外壁の第１の側面（３２−１）および第２の側面（３２−２）の他方に取り付けられ、内枠（３２）の第２の軸（Ｙ）の回りの手振れを検出する第２の手振れセンサ（６２）と、を更に有することが好ましい。第１の手振れセンサは、第１の軸（Ｐ）の回りの回転角速度を検出する第１の角速度センサ（６１）から構成されてよく、第２の手振れセンサは、第２の軸（Ｙ）の回りの回転角速度を検出する第２の角速度センサ（６２）から構成されてよい。第１の角速度センサは、例えば、第１のジャイロセンサ（６１）から構成され、第２の角速度センサは、例えば、第２のジャイロセンサ（６２）から構成される。

尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、駆動手段（アクチュエータ）として、内枠の底部と外枠の底部とに設けたボイスコイルモータを使用しているので、駆動手段（アクチュエータ）の構成が簡単になるという利点がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態による手振れ補正装置３０を含むカメラユニット１０について説明する。図１はカメラユニット１０を示す分解斜視図である。図２は図１に示したカメラユニット１０の平面図である。図３は図１に示したカメラユニット１０の正面断面図である。

カメラユニット１０は、カメラモジュール２０と手振れ補正装置３０とから構成される。カメラモジュール２０は、後述するレンズと撮像素子とを保持する。図示のカメラモジュール２０は、オートフォーカスレンズ駆動ユニットを含む。

オートフォーカスレンズ駆動ユニットは、レンズ可動部とレンズ駆動部とから構成される。レンズ駆動部は、レンズ可動部を光軸Ｏ方向に摺動可能に支持しながら、レンズ可動部を駆動する。

カメラモジュール２０は、モジュール筐体２２を備える。モジュール筐体２２は、カップ状の上側カバー２４と下側ベース２６とを含む。上側カバー２４の上面は、レンズの光軸Ｏを中心軸とした円筒部２４ａを有する。一方、下側ベース２６の中央部には、基板（図示せず）に配置された撮像素子（後述する）が搭載される。この撮像素子は、レンズ（後述する）により結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型イメージセンサ等により構成される。

手振れ補正装置３０は、カメラモジュール２０を、光軸Ｏに直交し、かつ互いに交差する第１の軸Ｐと第２の軸Ｙとの回りに揺動させることにより、手振れを補正するためのものである。図示の例では、第１の軸Ｐはピッチ方向に延在するピッチ軸であり、第２の軸Ｙはヨー方向に延在するヨー軸である。

手振れ補正装置３０は、内枠３２と中枠３４と外枠３６とを含む。内枠３２は、その内部にカメラモジュール２０を固定（保持）するためのものである。内枠３２は、第１の軸（ピッチ軸）Ｐの方向（ピッチ方向）に、中枠３４に向けて外側へ突出する一対のピッチ支軸３２ａ、３２ａ（図１では一方のみ図示する）を有する。中枠３４は、内枠３２をその外側から第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りに揺動自在に支持する。このため、中枠３４は、第１の軸（ピッチ軸）Ｐの方向（ピッチ方向）に延在する一対のピッチ受け部（受け孔）３４ａ、３４ａを持ち、これら一対のピッチ受け部（受け孔）３４ａ、３４ａには上記一対のピッチ支軸３２ａ、３２ａが挿入される。

中枠３４は、第２の軸（ヨー軸）Ｙの方向（ヨー方向）に、外枠３６に向けて外側へ突出する一対のヨー支軸３４ｂ、３４ｂ（図１では一方のみ図示する）を有する。外枠３６は、中枠３４をその外側から第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りに揺動自在に支持する。そのため、外枠３６は、第２の軸（ヨー軸）Ｙの方向（ヨー方向）に延在する一対のヨー受け部（受け孔）３６ａ、３６ａを持ち、これら一対のヨー受け部（受け孔）３６ａ、３６ａには上記一対のヨー支軸３４ｂ、３４ｂが挿入される。

尚、外枠３６は、後述するカメラ付き携帯電話１００（図６）の筐体に固定されている。

上記実施の形態では、２軸嵌合部が、凹凸の円柱状で形成されている。すなわち、一対のピッチ支軸３２ａ、３２ａと一対のヨー支軸３４ｂ、３４ｂの各々は、凸の円柱状をしており、一対のピッチ受け部（受け孔）３４ａ、３４ａと一対のヨー受け部（受け孔）３６ａ、３６ａの各々は、凹の円柱状をしている。このため、２軸嵌合部でクリアランスが多少発生する可能性がある。この対策として、支軸を円錐形状とし、受け部（受け孔）をすり鉢形状としても良い。

手振れ補正装置３０は、内枠３２の底部と外枠３６の底部とに設けられたボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４０（後述する）を更に備えている。ボイスコイルモータ４０は、内枠３２および中枠３４を、それぞれ、第１の軸（ピッチ軸）Ｐおよび第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りで揺動させるように駆動する。

図４は、手振れ補正装置３０に使用されるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４０を示す分解斜視図である。

次に、図３に加えて図４をも参照して、手振れ補正装置３０に使用されるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４０について説明する。

ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４０は、外枠３６の底部に取付けられた４極着磁マグネット４２と、この４極着磁マグネット４２に対向して内枠３２に設けられたコイル基板４４と、中立保持板（ヨーク）４６とから構成されている。

４極着磁マグネット４２の４磁極は、外枠３６の中心軸Ｃの回りに回転対称に設けられている。コイル基板４４には、４極着磁マグネット４２の隣接する磁極間に跨るように、光軸Ｏを中心として対称に配置された第１乃至第４のコイル４４−１、４４−２、４４−３、および４４−４が配置されている。中立保持板（ヨーク）４６は、第１乃至第４のコイル４４−１〜４４−４を間に挟んだ状態で、４極着磁マグネット４２と対向してコイル基板４４上に取付けられている。

図示のコイル基板４４は、複数層の多層基板から成る。したがって、第１乃至第４のコイル４４−１〜４４−４はコイル基板（多層基板）４４の内部に形成さている。第１のコイル４４−１と第３のコイル４４−３は、１本のコイル線で、コイル基板４４の複数層に形成されている。すなわち、第１のコイル４４−１と第３のコイル４４−３は、直列に接続されている。一方、第２のコイル４４−２と第４のコイル４４−４は、１本のコイル線で、第１のコイル４４−１と第３のコイル４４−３が形成されている層とは異なる、コイル基板４４の他の複数層に形成されている。すなわち、第２のコイル４４−２と第４のコイル４４−４は、直列に接続されている。

図４に示されるように、第１のコイル４４−１と第３のコイル４４−３は、光軸Ｏからピッチ方向Ｐに互いに離間して配置されている。第２のコイル４４−２と第４のコイル４４−４は、光軸Ｏからヨー方向Ｙに互いに離間して配置されている。第１のコイル４４−１と第３のコイル４４−３の組み合わせは、カメラモジュール２０を第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りに揺動するために使用されるので、ピッチング用コイルパターンとも呼ばれる。第２のコイル４４−２と第４のコイル４４−４との組み合わせは、カメラモジュール２０を第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りに揺動するために使用されるので、ヨーイング用コイルパターンとも呼ばれる。

第１乃至第４のコイル４４−１〜４４−４に電流が流れていない状態（非通電時）では、中立保持板（ヨーク）４６は、カメラモジュール２０をその中立位置（初期位置）に保持できるように、４極着磁マグネット４２の対向面に配置されている。その為、非通電時では、図２および図３から明らかように、光軸Ｏと外枠３６の中心軸Ｃとが一致している。

また、４極着磁マグネット４２は、オートフォーカス対応カメラモジュール２０に磁界の影響を与えないように、外枠３６の底面に配置されている。

尚、図示の例では、マグネット４２として、１個の４極着磁マグネットを使用しているが、平板の４つの単極マグネットを配置しても良いのは勿論である。

図示の手振れ補正装置３０は、外枠３６に対する内枠３２の位置を検出するための位置検出手段５０を更に備えている。図示の位置検出手段５０は、コイル基板４４上に搭載された、第１および第２のホール素子５１、５２から構成されている。第１のホール素子５１は、光軸Ｏからピッチ方向Ｐに第３のコイル４４−３よりも離れた位置で、コイル基板４４上に搭載されている。第２のホール素子５２は、光軸Ｏからヨー方向Ｙに第４のコイル４４−４よりも離れた位置で、コイル基板４４上に搭載されている。第１のホール素子５１は、４極着磁マグネット４２の磁力を検出することにより、第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りの揺動に伴う第１の位置（ピッチング位置）を検出する。第２のホール素子５２は、４極着磁マグネット４２の磁力を検出することにより、第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りの揺動に伴う第２の位置（ヨーイング位置）を検出する。

次に、図５を参照して、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４０の動作について説明する。

図５（Ａ）は、４極着磁マグネット４２とコイル基板４４に形成された第１乃至第４のコイル４４−１〜４４−４と第１および第２のホール素子５１、５２を抜き出した図である。図５（Ａ）は、第１乃至第４のコイル４４−１〜４４−４に通電していないときの配置を示している。従って、光軸Ｏと外枠３６の中心軸Ｃとは一致している。すなわち、カメラモジュール２０は中立位置（初期位置）に置かれている。このとき、第１および第２のホール素子５１、５２は出力電圧を発生しない。

この状態において、図５（Ａ）に示されるように、第１および第２のコイル（ピッチング用コイルパターン）４４−１、４４−３に電流Ｉを流したとする。この場合、４極着磁マグネット４２の磁界（磁束）とピッチング用コイルパターン４４−１、４４−３を流れる電流Ｉとの相互作用により、フレミングの左手の法則によって、ピッチング用コイルパターン４４−１、４４−３に電磁力（推力）Ｆが発生する。その結果、内枠３２（カメラモジュール２０）は、第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りに揺動する。

図５（Ｂ）は、上記ピッチング用コイルパターン４４−１、４４−３の電磁力（推力）Ｆにより、内枠３２（カメラモジュール２０）の位置がずれた状態を示す図である。この位置ずれにより、中立保持板（ヨーク）４６には、図５（Ｂ）の矢印で示すような反力が生じる。

図５（Ａ）に示したコイルの推力Ｆと中立保持板（ヨーク）４６に生じた反力とが釣り合ったところで、外枠３６に対して内枠３２（カメラモジュール２０）が保持される。

このとき、第１のホール素子５１は、４極着磁マグネット４２に対する第１の位置（ピッチング位置）がずれので、その第１の位置（ピッチング位置）に対応した電圧を発生する。

図５は、第１および第２のコイル（ピッチング用コイルパターン）４４−１、４４−３に電流Ｉを流したときの動作について説明したが、第２および第４のコイル（ヨーイング用コイルパターン）４４−２、４４−４に電流Ｉを流したときも同様に動作する。すなわち、４極着磁マグネット４２の磁界（磁束）とヨーイング用コイルパターン４４−２、４４−４を流れる電流Ｉとの相互作用により、フレミングの左手の法則によって、ヨーイング用コイルパターン４４−２、４４−４に電磁力（推力）Ｆが発生し、その結果、内枠３２（カメラモジュール２０）は、第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りに揺動する。コイルの推力Ｆと中立保持板（ヨーク）４６に生じた反力とが釣り合ったところで、外枠３６に対して内枠３２（カメラモジュール２０）が保持される。第２のホール素子５２は、４極着磁マグネット４２に対する第２の位置（ヨーイング位置）がずれので、その第２の位置（ヨーイング位置）に対応した電圧を発生する。

図６は、図１乃至図３に示したカメラユニット１０を搭載したカメラ付き携帯電話１００の構成を示すブロック図である。

カメラモジュール２０は、複数のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ２と、撮像素子２８とを保持している。図示の例では、レンズＬ２が、オートフォーカスレンズである。

カメラ付き携帯電話１００は、全体制御部１１０を有する。全体制御部１１０は、振れ補正制御部１１２を内蔵している。全体制御部１００は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１２２に接続されている。撮像素子２８で撮像された信号は、アナログ処理部（ＡＦＥ）１２４に供給される。タイミングジェネレータ（ＴＧ）１２２は、タイミング信号を撮像素子２８とアナログ処理部（ＡＦＥ）１２４に供給する。アナログ処理部（ＡＦＥ）１２４で処理された信号は、画像処理部１２６で画像処理された後、画像メモリ１２８に記録（保存）される。画像処理部１２６と画像メモリ１２８は、全体制御部１１０で制御される。

全体制御部１１０には、表示部１３０と画像記録部１３２とが接続されている。また、全体制御部１１０は、フォーカス制御部１３４にフォーカス指令信号を送出する。このフォーカス指令信号に応答して、フォーカス制御部１３４は、カメラモジュール２０内のレンズＬ２を光軸に沿って移動させる。全体制御部１１０は、シャッタ駆動部１３６へシャッタ制御信号を送出する。このシャッタ制御信号に応答して、シャッタ駆動部１３６はカメラユニット１０のシャッタ（図示せず）を駆動する。

図７は、手振れ補正装置（手振れ補正機構）３０を制御する手振れ補正アクチュエータ２００の構成を示すブロック図である。

カメラ付き携帯電話１００の筐体（図示せず）には、ピッチ方向の振れ（ピッチ軸Ｐの回りの振れ）を検出するためのピッチ方向ジャイロ２０２と、ヨー方向の振れ（ヨー軸Ｙの回りの振れ）を検出するためのヨー方向ジャイロ２０４とが設けられている。

ピッチ方向ジャイロ２０２は、ピッチ方向の角速度を検出し、検出したピッチ方向の角速度を表すピッチ方向角速度信号（第１の角速度信号）を出力する。ヨー方向ジャイロ２０４は、ヨー方向の角速度を検出し、検出したヨー方向の角速度を表すヨー方向角速度信号（第２の角速度信号）を出力する。第１および第２の角速度信号は、振れ補正制御部１１２に供給される。振れ補正制御部１１２には、シャッターボタン２０６からシャッタ操作指令信号が供給される。

振れ補正制御部１１２は、第１及び第２の角速度検出信号からカメラ付き携帯電話１００の筐体の振れを検出する振れ検出回路２１２と、シャッタ操作指令信号を受けるシーケンスコントロール回路２１４とを有する。振れ検出回路２１２は、フィルタ回路と増幅回路とを含む。振れ検出回路２１２は、振れ検出信号を振れ量検出回路２１６に供給する。振れ量検出回路２１６は、振れ検出信号からカメラ付き携帯電話１００の筐体の振れ量を検出し、振れ量検出信号を係数変換回路２１８へ送出する。係数変換回路２１８は、振れ量検出信号を係数変換し、係数変換した信号を制御回路２２０へ送出する。この制御回路２２０には、手振れ補正装置（手触れ補正機構）３０に設けられている位置検出手段（位置センサ）５０からの位置検出信号が供給される。

制御回路２２０は、係数変換した信号に応答して、位置検出信号に基いて、振れ検出回路２１２で検出された振れを相殺するような制御信号を出力する。シーケンスコントロール回路２１４は、シャッタ操作指令信号に応答して、振れ量検出回路２１６、係数変換回路２１８、および制御回路２２０のタイミングを制御する。制御信号は、駆動回路２２２に供給される。

前述したように、手振れ補正装置（手触れ補正機構）３０は、ボイスコイルモータ４０として、カメラモジュール２０を第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りに揺動するためのピッチング用コイルパターン（４４−１、４４−３）と、カメラモジュール２０を第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りに揺動するためのヨーイング用コイルパターン（４４−２、４４−４）とを備えている。ピッチング用コイルパターン（４４−１、４４−３）は、第１方向アクチュエータ４４Ｐとも呼ばれ、ヨーイング用コイルパターン（４４−２、４４−４）は、第２方向アクチュエータ４４Ｙとも呼ばれる。とにかく、手振れ補正装置（手触れ補正機構）３０は、第１方向アクチュエータ４４Ｐと第２方向アクチュエータ４４Ｙとを含む。

駆動回路２２２は、制御信号に応答して、第１方向アクチュエータ４４Ｐおよび第２方向アクチュエータ４４Ｙを駆動する。

このような構成により、カメラ付き携帯電話１００の筐体の振れを打ち消すように、カメラモジュール２０を揺動させることができる。その結果、手振れを補正することができる。

図８を参照して、本発明の第２の実施の形態による手振れ補正装置３０Ａを含むカメラユニット１０Ａについて説明する。図８は、４極着磁マグネット４２と外枠３６とを外した状態の、カメラユニット１０Ａを示す斜視図である。

図示の手振れ補正回路３０Ａは、第１および第２のジャイロセンサ６１および６２を更に備えていると共に、第１および第２のホール素子５１、５２が削除されている点を除いて、図１乃至図３に図示した手振れ補正回路３０と同様の構成を有する。したがって、図１乃至図３に示した構成要素と同一のものには同一の参照符号を付し、説明の簡略化のために、以下では異なる点についてのみ説明する。

内枠３２は、第１の軸（ピッチ軸）Ｐと直交する第１の側面３２−１と、第２の軸（ヨー軸）Ｙと直交する第２の側面３２−２とを持つ外壁を有する。第１のジャイロセンサ６１は、内枠３２の外壁の第１の側面３２−１に取り付けられ、第２のジャイロセンサ６２は、内枠３２の外壁の第２の側面３２−２に取り付けられている。第１のジャイロセンサ６１は、第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りの回転角速度を検出する第１の角速度センサとして動作し、第２のジャイロセンサ６２は、第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りの回転角速度を検出する第２の角速度センサとして動作する。換言すれば、第１のジャイロセンサ６１は、内枠３２の第１の軸（ピッチ軸）Ｐの回りの手振れを検出する第１の手振れセンサとして働き、第２のジャイロセンサ６２は、内枠３２の第２の軸（ヨー軸）Ｙの回りの手振れを検出する第２の手振れセンサとして働く。

従って、第１のジャイロセンサ６１はピッチ方向ジャイロとも呼ばれ、第２のジャイロセンサ６２はヨー方向ジャイロとも呼ばれる。

尚、図８に示した手振れ補正回路３０Ａでは、第１のジャイロセンサ６１が内枠３２の外壁の第１の側面３２−１に取り付けられ、第２のジャイロセンサ６２が内枠３２の外壁の第２の側面３２−２に取り付けられているが、逆でも構わない。すなわち、第１のジャイロセンサ６１は、内枠３２の外壁の第２の側面３２−２に取り付けられても良く、第２のジャイロセンサ６２は、内枠３２の外壁の第１の側面３２−１に取り付けられても良い。

図９は、図８に示した手振れ補正装置（手振れ補正機構）３０Ａを制御する手振れ補正アクチュエータ２００Ａの構成を示すブロック図である。

図７に示す手振れ補正アクチュエータ２００では、ピッチ方向ジャイロ２０２およびヨー方向ジャイロ２０４がカメラ付き携帯電話１００の筐体に取り付けられていたが、図９に示す手振れ補正アクチュエータ２００Ａでは、第１のジャイロセンサ（ピッチ方向ジャイロ）６１および第２のジャイロセンサ（ヨー方向ジャイロ）６２が、直接、手振れ補正装置（手振れ補正機構）３０Ａに取り付けられている。

また、図７に示す手振れ補正装置（手振れ補正機構）３０は位置センサ（ホール素子）５０を備えているのに対して、図９に示す手振れ補正装置（手振れ補正機構）３０Ａはそのような位置センサ（ホール素子）５０を備えていない。

図９に示す手振れ補正アクチュエータ２００Ａは、振れ補正制御部の構成（動作）が後述するように相違している点を除いて、図７に示した手振れ補正アクチュエータ２００と同様の構成を有する。従って、振れ補正制御部に１１２Ａの参照符号を付してある。

振れ補正制御部１１２Ａは、制御回路の動作が図７に示したものとの相違している点を除いて、図７に示した振れ補正制御部１１２と同様の構成を有する。従って、制御回路に２２０Ａの参照符号を付してある。

制御回路２２０Ａは、係数変換回路２１８から供給される係数変換した信号に応答して、ピッチ方向ジャイロ６１およびヨー方向ジャイロ６２の出力が最小となるようなフィードバック制御信号を出力する。このフィードバック制御信号に応答して、駆動回路２２２は、第１方向アクチュエータ４４Ｐおよび第２方向アクチュエータ４４Ｙを駆動する。

このような構成により、カメラ付き携帯電話１００のレンズユニット１０Ａの内枠３２の振れを打ち消すように、カメラモジュール２０を揺動させることができる。その結果、手振れを補正することができる。

上述したように、本発明による手振れ補正装置では、カメラモジュール２０が規格化されたカメラモジュールであればどのようなものでも、その手振れを補正することが可能である。

以上、本発明についてその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、種々の変形が当業者によって可能であるのは明らかである。例えば、上記第１の実施の形態では、位置検出手段（位置センサ）として、ホール素子を使用しているが、他の位置検出手段（位置センサ）を使用しても良い。また、上記第２の実施の形態では、手振れセンサとして、ジャイロセンサなどの角速度センサを用いているが、他の手振れセンサを用いても良い。なお、カメラユニットの外側に導電性シールドケースを付けることで、ＥＭＣ対策を行っても良い。

本発明の第１の実施の形態による手振れ補正装置を含むカメラユニットを示す分解斜視図である。 図１に示したカメラユニットの平面図である。 図１に示したカメラユニットの正面断面図である。 図１に示した手振れ補正装置に使用されるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を示す分解斜視図である。 図４に示したボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の動作を説明するための図である。 図１乃至図３に示したカメラユニットを搭載したカメラ付き携帯電話の構成を示すブロック図である。 図１乃至図３に示した手振れ補正装置（手振れ補正機構）を制御する手振れ補正アクチュエータの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による手振れ補正装置を含むカメラユニットを、４極着磁マグネットと外枠とを外した状態で示す斜視図である。 図８に示した手振れ補正装置（手振れ補正機構）を制御する手振れ補正アクチュエータの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０、１０Ａ カメラユニット
２０ カメラモジュール
２８ 撮像素子
３０、３０Ａ 手振れ補正装置（手振れ補正機構）
３２ 内枠
３２ａ ピッチ支軸
３４ 中枠
３４ａ ピッチ受け部（受け孔）
３４ｂ ヨー支軸
３６ 外枠
３６ａ ヨー受け部（受け孔）
４０ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
４２ ４極着磁マグネット
４４ コイル基板
４４−１〜４４−４ コイル
４４Ｐ 第１方向アクチュエータ
４４Ｙ 第２方向アクチュエータ
４６ 中立保持板（ヨーク）
５０ 位置検出手段（位置センサ）
５１、５２ ホール素子
６１ 第１のジャイロセンサ（ピッチ方向ジャイロ）
６２ 第２のジャイロセンサ（ヨー方向ジャイロ）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ レンズ
１００ カメラ付き携帯電話
１１２、１１２Ａ 振れ補正制御部
２００、２００Ａ 手振れ補正アクチュエータ
２０２ ピッチ方向ジャイロ
２０４ ヨー方向ジャイロ
２１２ 振れ検出回路
２１４ シーケンスコントロール回路
２１６ 振れ量検出回路
２１８ 係数変換回路
２２０、２２０Ａ 制御回路
２２２ 駆動回路
Ｏ 光軸
Ｃ 外枠の中心軸
Ｐ 第１の軸（ピッチ軸、ピッチ方法）
Ｙ 第２の軸（ヨー軸、ヨー方向）

Claims (6)

1. レンズと撮像素子とを保持するカメラモジュールを、光軸に直交し、かつ互いに交差する第１の軸と第２の軸との回りに揺動させることにより、手振れを補正するようにした手振れ補正装置において、
   前記カメラモジュールを内部で固定する内枠と、
   該内枠をその外側から前記第１の軸の回りに揺動自在に支持する中枠と、
   前記中枠をその外側から前記第２の軸の回りに揺動自在に支持する外枠と、
   前記内枠の底部と前記外枠の底部とに設けられ、前記内枠および前記中枠を、それぞれ、前記第１の軸および前記第２の軸の回りで揺動させるように駆動するボイスコイルモータと、
   を有する手振れ補正装置であって、
   前記ボイスコイルモータは、
   前記外枠の底部に取付けられた平板状の４極着磁マグネットであって、互いに隙間なく隣接して配置された４磁極が前記外枠の中心軸の回りに回転対称に設けられた、前記４極着磁マグネットと、
   該４極着磁マグネットと対向して前記内枠の底部に設けられたコイル基板であって、前記４極着磁マグネットの隣接する磁極間に跨るように、前記光軸を中心として対称に配置された４つのコイルが配置されている、前記コイル基板と、
   前記４つのコイルを間に挟んだ状態で、前記４極着磁マグネットと対向して前記コイル基板上に取付けられた中立保持板と、
   から構成され、
   前記中立保持板は、前記光軸上に配置された平板状のヨークとして働き、前記４極着磁マグネットより小さい寸法を持ち、前記４つのコイルに電流が流れていない状態では、前記カメラモジュールをその中立位置に保持できるように、前記４極着磁マグネットの対向面に配置されていることを特徴とする手振れ補正装置。
2. 前記外枠に対する前記内枠の位置を検出するための位置検出手段を有する、請求項１に記載の手振れ補正装置。
3. 前記位置検出手段は、
   前記コイル基板上に搭載され、前記４極着磁マグネットの磁力を検出することにより、前記第１の軸の回りの揺動に伴う第１の位置を検出する第１のホール素子と、
   前記コイル基板上に搭載され、前記４極着磁マグネットの磁力を検出することにより、前記第２の軸の回りの揺動に伴う第２の位置を検出する第２のホール素子と、
   から構成される、請求項２に記載の手振れ補正装置。
4. 前記外枠は筐体に固定されており、
   前記内枠は、それぞれ前記第１および第２の軸と直交する第１および第２の側面を持つ外壁を有し、
   前記内枠の外壁の前記第１の側面および前記第２の側面の一方に取り付けられ、前記内枠の前記第１の軸の回りの手振れを検出する第１の手振れセンサと、
   前記内枠の外壁の前記第１の側面および前記第２の側面の他方に取り付けられ、前記内枠の前記第２の軸の回りの手振れを検出する第２の手振れセンサと、
   を更に有する、請求項１に記載の手振れ補正装置。
5. 前記第１の手振れセンサは、前記第１の軸の回りの回転角速度を検出する第１の角速度センサから成り、
   前記第２の手振れセンサは、前記第２の軸の回りの回転角速度を検出する第２の角速度センサから成り、
   から成る、請求項４に記載の手振れ補正装置。
6. 前記第１の角速度センサは第１のジャイロセンサから構成され、
   前記第２の角速度センサは第２のジャイロセンサから構成される、
   請求項５に記載の手振れ補正装置。

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