JP6173415B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
センサーシフト方式は、アクチュエータによって規準位置を中心に撮像素子(CCDやCMOSセンサ)が移動可能な構成になっている。また、レンズシフト方式は、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。さらに、ソフトウェア方式は、例えば、検出手段の検出結果からノイズ成分を除去し、このノイズ成分を除去した検出信号から撮像装置の手振れによる画像のブレの補正に必要な特定情報を算出することによって、撮像装置が静止して手ブレのない状態で撮像画像も静止するようにしている。また、レンズと撮像素子とを保持するレンズモジュール(又はカメラモジュール)それ自体を揺動させることにより、手ブレを補正するようにした手ブレ補正装置も提案されている。
図1は、上述した特許文献2に記載されたレンズユニットの取り付けられるアクチュエータを説明するための構成図である。この種のアクチュエータには、駆動用磁石と磁気センサを備えた位置検出装置が設けられている。このアクチュエータ40は、実装基板41上に移動可能に配置されたレンズ46を保持したレンズバレル45と、このレンズバレル45に取り付けられたX軸駆動用磁石42Xと、実装基板41上に設けられ、X軸駆動用磁石42Xのほぼ真下に配置されたX軸駆動用コイル44X及びX軸駆動用磁気センサ43Xとを備えている。また、レンズバレル45に取り付けられたY軸駆動用磁石42Yと、実装基板41上に設けられ、Y軸駆動用磁石42Yの真下に配置されたY軸駆動用コイル44Y及びY軸駆動用磁気センサ43Yとを備えている。
また、上述した特許文献1のものは、オートフォーカス用カメラ駆動装置に手ブレ補正装置を設け、永久磁石を共通で使用している点で、本発明と共通しているものの、特許文献1におけるオートフォーカス機構は、オープンループ制御であって、消費電力が大きく、しかも、フォーカスサーチに要する時間がかかるという問題があった。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第1及び第2の位置センサの出力に基づいて、前記第1の方向をA軸とし、前記第2の方向をB軸として、前記A軸及び前記B軸を45度傾ける軸変換を行って、前記X軸と前記Y軸における前記レンズの位置を検知することを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明において、前記第1の磁石近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向に直行する第3のコイルを備えたことを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発明において、
さらにオートフォーカス用の位置センサを備えたことを特徴とする。
図2は、本発明に係る位置検出装置の実施形態を説明するための構成図で、図中符号1はレンズ、2は永久磁石(A軸OIS用磁石兼AF用磁石)、3はオートフォーカス(AF)用コイル、4はAF用位置センサ(ホール素子)、5はA軸OIS用コイル、6はA軸OIS用位置センサ(ホール素子)、7はヨーク、aはレンズの光軸、bはオートフォーカス(AF)用コイルの軸方向、cはA軸OIS用コイルの軸方向を示している。
オートフォーカス機構に用いられるオートフォーカス用の永久磁石2と手ブレ補正機構に用いられている手ブレ補正用の永久磁石2は、レンズ1近傍に設けられ共用されている。つまり、オートフォーカス用の永久磁石と手ブレ補正機構に用いられている手ブレ補正用の永久磁石とが別々に設けられているのではなく、共用されているので、例えば、8.5mm×8.5mmの寸法内にオートフォーカス機構と手ブレ補正機構に資する駆動コイルとホール素子と永久磁石が収納することができるので、極めて小型化された位置検出装置が実現できる。
永久磁石2に1つのN極と1つのS極を有する磁石を使用する場合は、光軸と平行な方向にN極とS極が分布していてもよく、光軸と直交する方向にN極とS極が分布していてもよい。
また、AF用コイル3は、永久磁石2の近傍で、かつ、コイルの軸方向が光軸に直交するように設けられている。また、AF用位置センサ(第1の位置センサ)4は、AF用コイル3により駆動されるレンズ1の位置を検出するものである。このAF用位置センサ4はホール素子が望ましい。本実施例では、第1の位置センサと第2の位置センサは共にホール素子であり、第1の位置センサ(第1のホール素子)の感磁面の法線方向は光軸と直交する方向(A軸方向)であり、第2の位置センサ(第2のホール素子)の感磁面の法線方向は光軸と並行な方向(Z軸方向)である。なお、第2の位置センサ(第2のホール素子)の感磁面の法線方向は第1の位置センサ(第1のホール素子)の感磁面の法線方向以外の方向であればよく、例えばB軸方向であってもよい。
このような構成により、AF用コイル3に通電することで、永久磁石2の磁界とAF用コイル3に流れる電流による磁界との相互作用によって、レンズを光軸方向に位置調整することが可能である。
図示するA軸OIS用コイル5は、永久磁石2の近傍で、かつ、コイルの軸方向が光軸と平行な方向となるように設けられている。また、A軸OIS用位置センサ(第2のホール素子)6は、A軸OIS用コイル5により駆動されるレンズ1の位置を検出するものである。このA軸OIS用位置センサ6はホール素子が望ましい。図2においては、A軸OIS用コイル5とA軸OIS用ホール素子6とを、光軸に垂直に、かつ永久磁石2の面と平行になるように挟み込むように配置してあるが、レンズ1の固定されている永久磁石のA軸方向の移動を検出できるように配置されていれば良い。
OIS用コイル5は、永久磁石2と協働して、レンズをA軸方向に駆動する。また、OIS用コイル5と永久磁石2との組合せは、ボイスコイルモータ(VCM)として機能する。
永久磁石2は、角型として両面多極が図示されているが、これ以外にも、両面単極であってもよい。また、円柱型として両面4極や両面単極、外周多極であっても良い。また、リング型として片面多極や内周多極、外周多極であっても良い。このように、永久磁石2は、多様な磁石が適用可能となる。また、永久磁石2は、光軸と垂直方向に着磁されているが、光軸と並行方向に着磁されていても良い。
レンズの駆動方法における手ブレ補正機構としては、OIS用コイル5とOIS用ホール素子6とAF用コイル3とAF用ホール素子4とが固定されており、レンズ1と永久磁石2とヨーク7とが一緒に移動する。また、オートフォーカス機構としては、AF用コイル3とAF用ホール素子4とが固定されており、レンズ1と永久磁石2とヨーク7の他に、OIS用コイル5とOIS用ホール素子6とが一緒に移動する。つまり、レンズモジュールとしては、レンズ1と永久磁石2とヨーク7とで構成されているが、オートフォーカス時には、OIS用コイル5とOIS用ホール素子6とが一緒に移動するように構成されている。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
また、第1の方向は、カメラモジュールの辺の方向と異なる方向で、好ましくは、カメラモジュールの辺の方向と45度の角度をなす方向である。また、第2の方向は、カメラモジュールの辺の方向と異なる方向で、好ましくは、第2の方向は、カメラモジュールの辺の方向と45度の角度をなす方向である。
また、第1の方向に配置された位置センサ16Xは、A軸手ブレ補正用ホール素子で、第2の方向に配置された位置センサ16Yは、B軸手ブレ補正用ホール素子である。
また、永久磁石12は、オートフォーカス機構に用いられるオートフォーカス用磁石と、手ブレ補正機構に用いられている手ブレ補正用磁石と共用したものである。また、オートフォーカスコイル13は、永久磁石12の近傍に設けられている。
第1の位置センサ14及び第2の位置センサ16Xは、カメラモジュール21内の四隅のいずれかに配置されている。
このような構成により、上述したように、A軸及びB軸から45度回転した軸の位置を検知するように配置することで、モジュールを小型化することが可能となる。
また、本発明の位置検出装置は、永久磁石12の近傍に設けられたオートフォーカス(AF)用コイル13と、このAF用コイル13により駆動されるレンズ11aの位置を検出する第1の位置センサ14と、永久磁石12の近傍に設けられた手ブレ補正用コイル(15X)と、この手ブレ補正用コイルにより駆動されるレンズ11aの位置を検出する第2の位置センサ16Xとを有している。本実施例では、AF用コイル13の軸方向を、光軸と直交する方向(A軸方向)とし、手ブレ補正用コイル15Xと15Yの軸方向を、光軸と平行な方向としている。AF用コイルの軸方向と手ブレ補正用コイルの軸方向を直交させることでより小型化が可能となるが、必ずしもAF用コイルの軸方向と手ブレ補正用コイルの軸方向を直交させる必要はない。
図3及び図4に示したA軸OIS用コイル15Xは、永久磁石12の近傍で、かつ、コイルの軸方向が光軸と平行な方向になるように設けられている。また、A軸OIS用ホール素子16Xは、A軸OIS用コイル15Xにより駆動されるレンズ11aの位置を検出するものである。図3及び図4においては、A軸OIS用コイル15XとA軸OIS用ホール素子16Xとを、光軸に垂直に、かつ永久磁石12の面と平行になるように挟み込むように配置してあるが、レンズ11aの固定されている永久磁石のA軸方向の移動を検出できるように配置されていれば良い。また、B軸OIS用コイル15Y及びB軸OIS用ホール素子16YもB軸上に配置されている。
A軸OIS用コイル15X及びB軸OIS用コイル15Yは、永久磁石12,12Yと協働して、レンズ11aを、A軸OIS用駆動シャフト19Xに沿ってA軸方向及びB軸OIS用駆動シャフト19Yに沿ってB軸方向に駆動する。また、OIS用コイル15X,15Yと永久磁石12,12Yとの組合せは、ボイスコイルモータ(VCM)として機能する。
図5は、本発明に係る位置検出装置における位置センサの検出軸の変換を行った図である。図4に示したA軸及びB軸を軸変換してX軸とY軸の位置を検知することとなる。そうすると、ジャイロセンサからの信号がX軸とY軸なので、A軸とB軸をX軸とY軸に変換する必要がある。A軸とB軸は、それぞれ45度傾いた軸なので、軸変換を行えば良い。AB軸座標系をXY軸座標系に変換することにより、XY軸座標系で検出されたレンズ位置に対応していた従来の後段装置をそのまま使用することが可能となる。
X軸とY軸と45度の傾きのA軸とB軸を有し、+側X軸と+側A軸との間をa領域、+側A軸と+側Y軸の間をb領域、+側Y軸と−側B軸との間をc領域、−側B軸と−側X軸との間をd領域、−側X軸と−側A軸との間をe領域、−側A軸と−側Y軸との間をf領域、−側Y軸と+側B軸との間をg領域、+側B軸と+側X軸との間をh領域としている。また、A軸の値をA、B軸の値をBとする。
1)まず、A軸とB軸の値から、以下を判断する。
A軸がプラス、B軸がプラス(a,hエリア)
A軸がプラス、B軸がマイナス(b,cエリア)
A軸がマイナス、B軸がマイナス(d,eエリア)
A軸がマイナス、B軸がプラス(f,gエリア)
2)次に、Aの絶対値とBの絶対値からそれぞれのエリアを決定する。
|A|>|B|ならa、|A|<|B|ならh、|A|=|B|ならX軸上
b,cエリアにおいて、
|A|>|B|ならb、|A|<|B|ならc、|A|=|B|ならY軸上
d,eエリアにおいて、
|A|>|B|ならe、|A|<|B|ならd、|A|=|B|ならX軸上
f,gエリアにおいて、
|A|>|B|ならf、|A|<|B|ならg、|A|=|B|ならY軸上
3)エリアが判明したら、以下の表1の計算を行う。
2 永久磁石(A軸OIS用磁石兼AF用磁石)
3 AF用コイル
4 AF用位置センサ(ホール素子)
5 A軸OIS用コイル
6 A軸OIS用位置センサ(ホール素子)
7 ヨーク
11a レンズ
11b 駆動体
11b1 第1の駆動体
11b2 第2の駆動体
12 永久磁石(A軸OIS用磁石兼AF用磁石)
12Y B軸OIS用磁石
13 オートフォーカス(AF)用コイル
13Z Z軸AF用コイル
14 AF用ホール素子
14Z Z軸AF用センサ
15X A軸OIS(手ブレ補正)用コイル
15Y B軸OIS用コイル
16X A軸OIS用ホール素子
16Y B軸OIS用ホール素子
17 ヨーク
18 AF駆動用シャフト
19X A軸OIS用駆動シャフト
19Y B軸OIS用駆動シャフト
20Z Z軸方向駆動用レール
21 ハウジング(カメラモジュール)
31,131 弾性部材
32 支柱(給電端子)
40 アクチュエータ
41 実装基板
42X X軸駆動用磁石
42Y Y軸駆動用磁石
43X X軸駆動用磁気センサ
43Y Y軸駆動用磁気センサ
44X X軸駆動用コイル
44Y Y軸駆動用コイル
45 レンズバレル
46 レンズ
Claims (6)
- レンズの光軸に沿ってレンズを移動させるためのオートフォーカス機構および前記光軸と直交する方向に前記レンズを移動させるための手ブレ補正機構を備えた位置検出装置であって、
カメラモジュール内に収納された前記レンズの光軸と直交し、且つ前記カメラモジュールの辺の方向をX軸、Y軸として、前記X軸と45度の角度をなす方向である第1の方向に配置された第1の位置センサと、前記光軸及び該第1の方向に直交し、且つ前記Y軸と45度の角度をなす方向である第2の方向に配置された第2の位置センサと、前記光軸方向に前記第1の位置センサと対向して配置された第1の磁石と、前記光軸方向に前記第2の位置センサと対向して配置された第2の磁石と、前記第1の磁石の近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向と平行な方向である第1のコイルと、前記第2の磁石の近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向と平行な方向である第2のコイルと、を備え、
前記カメラモジュールは光軸方向から見た平面視において四角形であり、
前記第1の位置センサと前記第1の磁石と前記第1のコイル、及び、前記第2の位置センサと前記第2の磁石と前記第2のコイルが、光軸方向から見た平面視において前記カメラモジュール内の四隅のいずれかにそれぞれ配置されており、
前記第1の磁石が、前記手ブレ補正機構と前記オートフォーカス機構とに共用されている
ことを特徴とする位置検出装置。 - 前記第1の方向に配置された前記第1の位置センサと、前記第2の方向に配置された前記第2の位置センサは、手ブレ補正用ホール素子であることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記第1及び第2の位置センサの出力に基づいて、
前記第1の方向をA軸とし、前記第2の方向をB軸として、前記A軸及び前記B軸を45度傾ける軸変換を行って、前記X軸と前記Y軸における前記レンズの位置を検知することを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出装置。 - 前記第1の位置センサは、前記第1の磁石の前記第1の方向の移動に伴う第1の位置を検出し、
前記第2の位置センサは、前記第2の磁石の前記第2の方向の移動に伴う第2の位置を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の位置検出装置。 - 前記第1の磁石近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向に直行する第3のコイルを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の位置検出装置。
- さらにオートフォーカス用の位置センサを備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の位置検出装置。
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