WO2022123880A1 - 振れ補正機構およびそれを含むカメラモジュール - Google Patents
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
Definitions
- the present disclosure relates to a shake correction mechanism including a bending member that bends the direction of the optical axis, and a camera module including the same.
- High performance of smartphones and high performance of cameras are indispensable elements as a differentiating factor. It is not uncommon for high-performance compact camera modules (CCM: Compact camera module) to be equipped with an optical image stabilization (OIS) mechanism.
- the OIS mechanism of the conventional CCM generally translates the lens module in the direction perpendicular to the optical axis to change the image formation position of the light.
- the thickness of the CCM increases.
- the mobile terminal equipped with the CCM cannot be made thin. Therefore, in recent years, a periscope type CCM that bends the optical path direction by 90 ° using a bending member such as a prism has attracted attention.
- the periscope type CCM since the lens module is arranged at the end of the optical path bent by the bending member, the optical magnification can be increased without increasing the thickness of the CCM.
- Patent Document 1 describes a periscope-type CCM that makes it possible to realize an OIS mechanism by rotating a prism in two axes.
- the prism is rotated by two axes by a voice coil motor arranged in the bottom surface direction and both side surface directions of the prism.
- Hall sensors for detecting the rotation of the prism are provided in the bottom surface direction and the side surface direction of the prism so as to be at the position of the voice coil motor. Therefore, the periscope type CCM described in Patent Document 1 requires a structure for arranging the sensors in the bottom surface direction and the both side surface directions of the prism, and has a problem that the configuration becomes complicated.
- the present disclosure has been made to solve such a problem, and the purpose thereof is to realize a runout correction mechanism capable of realizing simplification of the configuration.
- the runout correction mechanism includes a bending member that bends incident light incident along the first optical axis in the direction of the second optical axis of the optical element system, a holding portion that holds the bending member, and a first. Rotate the bending member with the holder around the first rotation axis parallel to one optical axis and around the second rotation axis perpendicular to the first virtual plane formed by the first optical axis and the second optical axis.
- the drive unit faces the holding unit via a first magnet and a first magnet provided in the holding unit at a position opposite to the side where the incident light is incident on the bending member in the direction of the first optical axis.
- And includes a first coil arranged on a first plane whose first optical axis is normal.
- the first rotation detection sensor and the second rotation detection sensor are arranged on the first plane.
- the first rotation detection sensor and the second rotation detection sensor are arranged on the first plane, it is possible to realize a runout correction mechanism capable of realizing simplification of the configuration.
- FIGS. 1 and 2 are plan transmission views of the periscope type compact camera module 100 according to the first embodiment.
- the positive direction of the Z axis in FIGS. 1 and 2 may be referred to as an upper side, and the negative direction may be referred to as a lower side.
- the upper figure of FIG. 1 shows a view of the periscope type compact camera module 100 when viewed from the Y-axis direction.
- the periscope type compact camera module 100 includes a vibration isolation mechanism (shake correction mechanism) 110 and an autofocus mechanism 130.
- the lower figure of FIG. 1 shows a view of the anti-vibration mechanism 110 when the lower side of the line segments L1-L2 is viewed from above.
- the figure on the right side of FIG. 2 shows the same drawing as the upper part of FIG. 1, and the figure on the left side of FIG. 2 shows a view of the periscope type compact camera module 100 when viewed from the autofocus mechanism 130 side in the X-axis direction. ..
- the anti-vibration mechanism 110 is provided with a prism 10 and a prism holder 20 for holding the prism 10.
- the autofocus mechanism 130 is provided with an optical system lens group (optical element system) 131 for adjusting the magnification and focus, and an image sensor 123.
- the light from the subject entering the periscope type compact camera module 100 is incident on the prism 10 along the first optical axis O1 which is the optical axis.
- the light incident on the prism 10 is bent by the bent surface of the prism 10 and emitted.
- the light emitted from the bent surface of the prism 10 travels along the second optical axis O2.
- the second optical axis O2 constitutes the optical axis of the optical system lens group 131.
- the light traveling through the optical system lens group 131 along the second optical axis O2 forms a subject image on the image pickup surface of the image sensor 123.
- the prism holder 20 rotatably holds the prism 10 by two axes, a first rotation axis R1 along the Z axis and a second rotation axis R2 along the Y axis.
- Various configurations are conceivable as the configuration in which the prism holder 20 rotatably holds the prism 10 on two axes.
- magnets are provided on both sides of the prism holder 20 in the Y-axis direction, and magnets on the side surfaces of the prism holder 20 with respect to both side surfaces of the anti-vibration mechanism 110 facing the magnets. It is conceivable that the prism holder 20 is floated in the air by providing a magnet so that the repulsive force acts.
- the first rotation axis R1 is an axis along the first optical axis O1.
- the second rotation axis R2 is an axis along a direction orthogonal to the virtual plane formed by the first optical axis O1 and the second optical axis O2.
- the first rotation axis R1 coincides with the first optical axis O1
- the second rotation axis R2 penetrates the position where the first optical axis O1 and the second optical axis O2 intersect in the prism 10 in the Y-axis direction. Matches the axis.
- the first magnet 31 which constitutes a part of the voice coil motor, is fixed to the bottom surface of the prism holder 20.
- the position where the first magnet 31 is provided corresponds to a position opposite to the side on which the incident light is incident in the direction of the first optical axis O1.
- the polarity of the first magnet 31 is divided into an N pole and an S pole along the second rotation axis R2 shown in the lower figure of FIG.
- a quadrupole magnet having a two-layer structure is adopted as the first magnet 31.
- the side closer to the autofocus mechanism 130 in the X-axis direction is the N pole, and the side far from the autofocus mechanism 130 is the S pole.
- the side closer to the autofocus mechanism 130 in the X-axis direction is the S pole, and the side far from the autofocus mechanism 130 is the N pole.
- the first board 101 is attached to the bottom surface of the anti-vibration mechanism 110.
- the first substrate 101 is provided with a first coil 111 that realizes a voice coil motor by combining with the first magnet 31.
- the first coil 111 faces the prism holder 20 with the first magnet 31 interposed therebetween, and the plane of the first substrate 101 having the first optical axis O1 as a normal. Is located in.
- the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 intersect at the center of the first coil 111.
- the second magnet 32 that constitutes a part of the voice coil motor is located on the side surface of the prism holder 20 at a position opposite to the side where the incident light bends to the optical system lens group 131 in the direction of the second optical axis O2. Is fixed.
- the polarity of the second magnet 32 is divided into an N pole and an S pole along the first rotation axis R1 shown in the left figure of FIG.
- a quadrupole magnet having a two-layer structure is adopted as in the case of the first magnet 31.
- the second substrate 102 is attached to the side surface of the anti-vibration mechanism 110 at a position opposite to the side where the incident light bends to the optical system lens group 131 in the direction of the second optical axis O2.
- the second substrate 102 is provided with a second coil 112 that realizes a voice coil motor by combining with the second magnet 32. As shown in the upper part of FIG. 1, the second coil 112 faces the prism holder 20 with the second magnet 32 interposed therebetween, and the second optical axis O2 is on the second substrate 102 having a normal line. It is arranged on the plane of.
- the first optical axis O1 and the first rotation axis R1 pass through the center of the second coil 112.
- the voice coil motor is composed of the first coil 111 and the first magnet 31.
- the voice coil motor is composed of the second coil 112 and the second magnet 32.
- a processor 115 that controls a voice coil motor is mounted on the first substrate 101. The processor 115 controls the magnitude and direction of the current flowing through the first coil 111 and the second coil 112.
- the voice coil motor and the processor 115 are examples of the drive unit.
- the drive unit includes a control unit exemplified by the processor 115 and a drive member exemplified by the voice coil motor.
- a Lorentz force is generated to move the first magnet 31 in the direction of the arrow D11A or the arrow D11B in a plan view according to the direction of the current flowing through the first coil 111 by the processor 115.
- the arrows D11A and D11B represent only the force acting in the X-axis direction, but the Lorentz force also acts on the first magnet 31 in the Z-axis direction.
- the prism 10 rotates around the second rotation axis R2 together with the prism holder 20 to which the first magnet 31 is attached.
- the direction of the current flowing through the first coil 111 may be changed.
- Lorentz force is generated to move the second magnet 32 in the direction of the arrow D12A or the arrow D12B in a plan view, as shown on the left of FIG. 2, depending on the direction of the current flowing through the second coil 112 by the processor 115.
- the arrows D12A and D12B represent only the force acting in the Y-axis direction, but the Lorentz force also acts on the first magnet 31 in the X-axis direction.
- the prism 10 rotates around the first rotation axis R1 together with the prism holder 20 to which the second magnet 32 is attached.
- the direction of the current flowing through the second coil 112 may be changed.
- a first rotation detection sensor 121 that detects the rotation angle of the prism 10 along the first rotation axis R1 is provided at the center position of the first substrate 101 through which the first rotation axis R1 passes.
- a second rotation detection sensor 122 that detects the rotation angle of the prism 10 along the second rotation axis R2. It is provided.
- the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 are examples of rotation detection sensors.
- the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 are composed of, for example, a tunnel magnetoresistive (TMR: Tunnel Magneto Resistance) element.
- the second magnet 32 is attached to the prism holder 20 at a position that intersects the virtual plane including the second optical axis O2 and is different from the portion where the incident light bends to the optical system lens group 131. It is provided.
- the second coil 112 is arranged on a plane (second substrate 102) facing the prism holder 20 with the second magnet 32 interposed therebetween and having the second optical axis O2 as a normal line.
- a plurality of rotation detection sensors 121 and 122 for detecting the rotation angle of the prism 10 on two axes are arranged on the same plane of the first substrate 101. Therefore, the structure of the anti-vibration mechanism 110 can be simplified or downsized. In FIG. 1, the positions of the second rotation detection sensor 122 and the processor 115 may be exchanged.
- FIG. 3 is a perspective view of a prism 10 for explaining the relationship between the first optical axis O1, the second optical axis O2, the first rotation axis R1, and the second rotation axis R2.
- the light incident from the first optical axis O1 is reflected by the prism 10 and travels along the second optical axis O2.
- the prism 10 is rotatably held by two axes, the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2.
- the second substrate 102 is arranged in the side surface direction of the prism holder 20. As described with reference to FIGS. 1 and 2, the second substrate 102 is provided with a second coil 112. The second substrate 102 and the prism holder 20 are separated from each other in the X-axis direction as shown on the right side of FIG. The first substrate 101 and the prism holder 20 are also separated in the Z-axis direction as shown on the right side of FIG.
- the first substrate 101 is arranged below the prism holder 20. As described with reference to FIGS. 1 and 2, the first substrate 101 is provided with a first rotation detection sensor 121 and a second rotation detection sensor in addition to the first coil 111. Therefore, the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor are located on the same plane whose normal axis is the light incident axis of the prism 10.
- FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the periscope type compact camera module 100. At least the first coil 111, the second coil 112, the first rotation detection sensor 121, the second rotation detection sensor 122, the image sensor 123, and the runout detection sensor 124 are connected to the processor 115.
- the processor 115 controls the magnitude and direction of the current flowing through the first coil 111 and the second coil 112.
- the detection value of the first rotation detection sensor 121, the detection value of the second rotation detection sensor 122, and the detection value of the image sensor 123 are input to the processor 115.
- the processor 115 rotates the prism 10 around the first rotation axis R1 by controlling the current flowing through the second coil 112, and the prism around the first rotation axis R1 based on the detection value of the first rotation detection sensor 121. Specify the rotation angle of 10.
- the processor 115 rotates the prism 10 around the second rotation axis R2 by controlling the current flowing through the first coil 111, and the prism around the second rotation axis R2 based on the detection value of the second rotation detection sensor 122. Specify the rotation angle of 10.
- the periscope type compact camera module 100 is mounted on a mobile terminal such as a smartphone as one of the components of the camera, for example.
- the runout detection sensor 124 is composed of, for example, an acceleration sensor or the like.
- the processor 115 includes a correction calculation unit, and calculates a correction value for correcting the deviation of the optical axis based on the detection value of the runout detection sensor 124.
- This correction value is information on the rotation angle at which the prism 10 should be rotated around the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 shown in FIGS. 1 to 3, respectively.
- the processor 115 rotates the prism 10 by controlling the first coil 111 and the second coil 112 based on the calculated correction value.
- the processor 115 feedback-controls the linear output obtained from the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 to determine the magnitude and direction of the current flowing through the first coil 111 and the second coil 112. adjust.
- the processor 115 can control the rotation angle of the prism 10 by using the value of the first rotation detection sensor 121 or the second rotation detection sensor 122 so that the correction value is as intended. As a result, the processor 115 can correct the optical axis smoothly and quickly. As described above, according to the present embodiment, by rotating the prism 10 when the light incident from the subject is imaged on the image sensor 123, the image sensor 123 can be stably formed even if the camera itself shakes. Light can be incident.
- the processor 115 and the runout detection sensor 124 may not be provided in the periscope type compact camera module 100 itself, but may be provided in a mobile terminal equipped with the periscope type compact camera module 100.
- FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the prism 10 around the first rotation axis R1 and the output voltage of the first rotation detection sensor 121.
- FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the prism 10 around the second rotation axis R2 and the output voltage of the second rotation detection sensor 122.
- the magnetic flux densities in the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 change.
- the voltages output by the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 change.
- the rotation angle of the prism 10 around the first rotation axis R1 and the output voltage of the first rotation detection sensor 121 have a one-to-one correspondence.
- the rotation angle of the prism 10 around the second rotation axis R2 and the output voltage of the second rotation detection sensor 122 have a one-to-one correspondence. Therefore, if the output voltage of the first rotation detection sensor 121 and the output voltage of the second rotation detection sensor 122 can be specified, the rotation angles of the prism 10 around the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 can be uniquely determined. Can be identified.
- the processor 115 shown in FIG. 4 stores a table showing the relationship between the rotation angle and the output voltage shown in FIGS. 5 and 6.
- the processor 115 has a rotation angle around the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 of the prism 10 based on the stored table and the output voltages of the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122. To identify.
- FIG. 7 is a flowchart showing the contents of control for rotating the prism 10 on two axes. The process based on this flowchart is executed by the processor 115 included in the periscope type compact camera module 100.
- the processor 115 inputs the detection value of the runout detection sensor 124 (step S10).
- the processor 115 determines a target angle for rotating the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 based on the runout angle specified from the detection value of the runout detection sensor 124 (step S11).
- the processor 115 controls the current value of the second coil 112 according to the target angle of the first rotation axis R1 (step S12).
- the first rotation axis R1 rotates by the target angle.
- the processor 115 determines whether or not the rotation angle of the first rotation axis R1 is the target angle (step S12).
- the processor 115 determines whether or not the rotation angle of the first rotation axis R1 is the target angle based on the detection value of the first rotation detection sensor 121.
- the processor 115 determines that the rotation angle of the first rotation axis R1 is not the target angle
- the processor 115 adjusts the current value of the second coil 112 according to the deviation of the angle (step S14). After that, in step S13, the processor 115 determines whether or not the rotation angle of the first rotation axis R1 is the target angle.
- the processor 115 determines in S13 that the rotation angle of the first rotation axis R1 is the target angle
- the processor 115 controls the current value of the first coil 111 according to the target angle of the second rotation axis R2 (step S15). ..
- the second rotation axis R2 rotates by the target angle.
- the processor 115 determines whether or not the rotation angle of the second rotation axis R2 is the target angle (step S16).
- the processor 115 determines whether or not the rotation angle of the second rotation axis R2 is the target angle based on the detection value of the second rotation detection sensor 122.
- the processor 115 determines that the rotation angle of the second rotation axis R2 is not the target angle
- the processor 115 adjusts the current value of the first coil 111 according to the deviation of the angle (step S17). After that, in step S15, the processor 115 determines whether or not the rotation angle of the second rotation axis R2 is the target angle.
- the processor 115 determines in S16 that the rotation angle of the second rotation axis R2 is the target angle, the processor 115 ends the process based on this flowchart.
- step S16 After determining in step S16 that the rotation angle of the second rotation axis R2 is the target angle, the processor 115 returns to the process of step S13 to target the adjusted rotation angle of the first rotation axis R1. It may be determined whether or not the angle has changed.
- the plurality of rotation detection sensors 121 and 122 are arranged on the same plane of the first substrate 101. Therefore, the structure of the anti-vibration mechanism 110 can be simplified or downsized as compared with a configuration in which the rotation detection sensor is arranged on a plurality of surfaces such as the bottom surface or the side surface of the anti-vibration mechanism 110.
- the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 flush with each other with respect to the lower plane of the prism 10, it is possible to suppress the thickness of the vibration isolation mechanism 110 in the Z-axis direction in the Z-axis direction. can. Further, by consolidating the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 on the lower plane of the prism 10, it is not necessary to provide the rotation detection sensor on the side surface of the vibration isolation mechanism 110. Therefore, the thickness of the anti-vibration mechanism 110 in the X-axis direction or the Y-axis direction can be suppressed.
- one voice coil motor composed of the second coil 112 and the second magnet 32 can rotate the prism 10 around the first rotation axis R1, a plurality of voices can be used.
- the configuration can be further simplified as compared with the configuration in which the prism 10 is rotated around the first rotation shaft R1 by a coil motor.
- FIG. 8 is a planar transmission view of the periscope type compact camera module 200 according to the second embodiment.
- the figure on the left of FIG. 8 shows a view of the periscope type compact camera module 200 when viewed from the X-axis direction.
- the figure on the right of FIG. 8 shows a view of the periscope type compact camera module 200 when viewed from the Y-axis direction.
- the circuit configuration of the periscope type compact camera module 200 is a periscope type compact camera module except that the number of the second coil and the second magnet is two when compared with the block diagram shown in FIG. It is common with 100 circuit configurations.
- the second magnets 32a and 32b are provided on both side surfaces of the prism holder 20 through which the second rotation axis R2 passes.
- the second magnets 32a and 32b are magnets similar to the second magnet 32 according to the first embodiment.
- the polarities of the second magnets 32a and 32b are divided into N pole and S pole along the first rotation axis R1 shown in the right figure of FIG.
- a second substrate 102a is provided at a position on the side surface of the anti-vibration mechanism 110 that faces the prism holder 20 with the second magnet 32a interposed therebetween and the second optical axis O2 is normal. There is.
- the second substrate 102a is provided with a second coil 112a corresponding to the second magnet 32a.
- a second substrate 102b is provided at a position on the side surface of the anti-vibration mechanism 110 that faces the prism holder 20 with the second magnet 32b interposed therebetween and the second optical axis O2 is normal.
- the second substrate 102b is provided with a second coil 112b corresponding to the second magnet 32b.
- the second coil 112a and the second coil 112b are arranged so as to face each other with the prism holder 20 interposed therebetween.
- the voice coil motor is composed of the second coil 112a and the second magnet 32a.
- the voice coil motor is composed of the second coil 112b and the second magnet 32b.
- the configurations of the first coil 111 and the first magnet 31 are the same as those of the first embodiment.
- the first coil 111, the first rotation detection sensor 121, and the second rotation detection sensor 122 are provided on the first substrate 101.
- the mechanism for rotating the prism 10 around the second rotation axis R2 is the same as that in the first embodiment. That is, the prism 10 rotates around the second rotation axis R2 by passing a current through the first coil 111. The rotation around the second rotation axis R2 is detected by the second rotation detection sensor 122.
- the prism 10 By passing a current in the same direction to the second coils 112a and 112b, the prism 10 rotates around the first rotation axis R1. The rotation of the prism 10 around the first rotation axis R1 is detected by the first rotation detection sensor 121.
- the second magnet 32a on the prism holder 20, is located at a position crossing the virtual plane including the second optical axis O2 and different from the portion where the incident light bends to the optical system lens group 131. 32b is provided.
- the second coil 112a is arranged on a plane (second substrate 102a) facing the prism holder 20 with the second magnet 32a interposed therebetween and having the second optical axis O2 as a normal line.
- the second coil 112b is arranged on a plane (second substrate 102b) facing the prism holder 20 with the second magnet 32b interposed therebetween and having the second optical axis O2 as a normal line.
- a plurality of coils are provided dispersed in the first substrate 101 and the second substrates 102a and 102b.
- a plurality of rotation detection sensors 121 and 122 for detecting the rotation angle of the prism 10 on two axes are arranged on the same plane of the first substrate 101. .. Therefore, the structure of the anti-vibration mechanism 110 can be simplified or downsized as compared with a configuration in which the rotation detection sensor is arranged on a plurality of surfaces such as the bottom surface or the side surface of the anti-vibration mechanism 110.
- the prism 10 can be rotated around the first rotation axis R1 by two voice coil motors composed of the second coils 112a and 112b and the second magnets 32a and 32b.
- the prism 10 can be rotated with a stronger rotational driving force as compared with the configuration in which the prism 10 is rotated around the first rotation shaft R1 by one voice coil motor.
- the range of the rotation angle around the first rotation axis R1 can be widened.
- the prism 10 is formed around the first rotation axis R1 by the second coil 112 (second coil 112a, 112b) provided on the second substrate 102 different from the first substrate 101.
- second coil 112a, 112b second coil 112a, 112b
- An example of rotating the in the third embodiment an example in which the prism 10 is rotated around the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 by a plurality of first coils 111a to 111c provided on the first substrate 101 will be described.
- FIG. 9 and 10 are plan transmission views of the periscope type compact camera module 300 according to the third embodiment.
- the upper figure of FIG. 9 shows a view of the periscope type compact camera module 300 when viewed from the Y-axis direction.
- the lower part of FIG. 1 shows a view of the anti-vibration mechanism 110 when the lower side of the line segments L1-L2 is viewed from above.
- the figure on the right side of FIG. 10 shows the same drawing as the upper part of FIG. 9, and the figure on the left side of FIG. 10 shows a view of the periscope type compact camera module 100 when viewed from the autofocus mechanism 130 side in the X-axis direction. ..
- the first magnet 31 is attached to the bottom surface side of the prism holder 20 as in the first embodiment.
- the first substrate 101 is attached to the bottom surface of the vibration isolator 110 as in the first embodiment.
- the first substrate 101 is provided with a plurality of coils that realize a voice coil motor by combining with the first magnet 31.
- the first coil 111a, the first coil 111b, and the first coil 111c which are examples of a plurality of coils, are attached to the first substrate 101.
- the first coil 111a, the first coil 111b, and the first coil 111c are coils of the same size.
- the first coil 111a and the first coil 111b are located on both sides of the first coil 111c.
- the first coil 111a, the first coil 111b, and the first coil 111c are provided on the first substrate 101 at equal intervals along the direction of the second rotation axis R2.
- the side surfaces of the first coil 111a, the first coil 111b, and the first coil 111c in the X-axis direction are parallel to the X-axis direction.
- the side surfaces of the first coil 111a, the first coil 111b, and the first coil 111c in the Y-axis direction are parallel to the Y-axis direction.
- the first coil 111a, the first coil 111b, and the first coil 111c are in the direction of passing through the north and south poles of the first magnet 31 (direction of the X axis) in relation to the first magnet 31 located above. ) Are arranged side by side in the direction orthogonal to the same plane. As shown in the lower part of FIG. 9, the first coil 111c is arranged at a position where the first rotation shaft R1 passes through the center of the first coil 111c and the second rotation shaft R2 passes through. Therefore, the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 intersect at the center of the first coil 111c.
- the first substrate 101 has a first rotation detection sensor 121 that detects the rotation angle of the prism 10 along the first rotation axis R1 and a prism 10 along the second rotation axis R2.
- a second rotation detection sensor 122 that detects the rotation angle is provided.
- the voice coil motor is composed of the first coil 111a to the first coil 111c and the first magnet 31.
- the processor 115 controls the magnitude and direction of the current flowing through the first coil 111a to the first coil 111c.
- a Lorentz force that moves the first magnet 31 in the direction of the arrow D31A or the arrow D31B is generated according to the direction of the current flowing through the first coil 111a by the processor 115.
- a Lorentz force is generated to move the first magnet 31 in the direction of the arrow D32A or the arrow D32B in a plan view, depending on the direction of the current flowing through the first coil 111b by the processor 115.
- Lorentz force is generated to move the first magnet 31 in the direction of the arrow D33A or the arrow D33B in a plan view depending on the direction of the current flowing through the first coil 111c by the processor 115.
- a current having the same absolute value may be passed through the first coil 111a and the first coil 111b in opposite directions.
- a current having the same absolute value and a reverse sign is passed through the first coil 111a and the first coil 111b, for example, the first coil 111a exerts a force on the first magnet 31 in the direction of arrow D31A. At this time, a force acts on the first magnet 31 in the direction of the arrow D32B by the first coil 111b.
- the arrow D31A represents only the force acting in the X-axis direction, but the force also acts on the first magnet 31 in the Z-axis direction.
- the arrow D32B represents only the force acting in the X-axis direction, but the force acts on the first magnet 31 also in the Z-axis direction.
- the Z-axis direction force acting on the first magnet 31 by the first coil 111a and the Z-axis direction force acting on the first magnet 31 by the first coil 111b act in the same magnitude and in opposite directions.
- the Z-axis direction force acting on the first magnet 31 by the first coil 111a and the Z-axis direction force acting on the magnet by the first coil 111b cancel each other out.
- the force in the Z-axis (first rotation axis R1) direction is canceled and the prism around the second rotation axis R2. 10 can be rotated.
- the absolute value of the rotation angle can be increased.
- the rotation direction in the first rotation axis R1 can be changed by exchanging the direction of the current flowing through the first coil 111a and the direction of the current flowing through the first coil 111b.
- a current may be passed through the first coil 111c, and the direction of rotation can be changed by changing the direction of the current.
- a plurality of rotation detection sensors 121 and 122 for detecting the rotation angle of the prism 10 on two axes are arranged on the same plane of the first substrate 101. Therefore, as in the first embodiment, the structure of the anti-vibration mechanism 110 is simplified or downsized as compared with the configuration in which the rotation detection sensor is arranged on a plurality of surfaces such as the bottom surface or the side surface of the anti-vibration mechanism 110. be able to.
- a plurality of coils 111a to 111c for realizing the rotation of the prism 10 around two axes are also arranged on the same plane of the first substrate 101. Therefore, the structure of the anti-vibration mechanism 110 can be further simplified or miniaturized as compared with the configuration in which the coils are arranged on a plurality of surfaces such as the bottom surface or the side surface of the anti-vibration mechanism 110.
- FIG. 11 is a planar transmission diagram of the periscope type compact camera module 400 according to the fourth embodiment.
- the upper figure of FIG. 4 shows a view of the periscope type compact camera module 400 when viewed from the Y-axis direction.
- the first substrate 101 has a first rotation detection sensor 121 that detects the rotation angle of the prism 10 along the first rotation axis R1 and a prism 10 along the second rotation axis R2.
- a second rotation detection sensor 122 that detects the rotation angle is provided.
- a Lorentz force that moves the first magnet 31 in the direction of the arrow D41A or the arrow D41B is generated according to the direction of the current flowing through the first coil 211a by the processor 115.
- a Lorentz force is generated to move the first magnet 31 in the direction of the arrow D42A or the arrow D42B in a plan view, depending on the direction of the current flowing through the first coil 211b by the processor 115.
- the prism 10 rotates around two axes due to the Lorentz force generated by the first magnet 31 fixed to the bottom surface of the prism holder 20 and the currents applied to the first coil 211a and the first coil 211b.
- a current having the same absolute value may be passed through the first coil 211a and the first coil 211b in opposite directions. Further, when the prism 10 is rotated along the second rotation axis R2, a current of the same value may be passed through the first coil 211a and the first coil 211b in the same direction.
- the prism 10 can be moved around the first rotating shaft R1 and around the second rotating shaft R2. Can be rotated to.
- the processor 115 feedback-controls the linear output obtained from the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 to determine the magnitude and direction of the current flowing through the first coil 211a and the first coil 211b. adjust.
- the processor 115 may store in advance data showing the relationship between the current flowing through the first coil 211a and the first coil 211b and the rotation angles of the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2. In this case, the processor 115 can control the rotation angles of the first rotation axis R1 and the second rotation axis R2 based on the stored data. If there is a discrepancy between the rotation angle and the target angle, the processor 115 may adjust the value of the current flowing through the first coil 211a and the first coil 211b.
- a plurality of rotation detection sensors 121 and 122 for detecting the rotation angle of the prism 10 on two axes are arranged on the same plane of the first substrate 101. Therefore, the structure of the anti-vibration mechanism 110 can be simplified or downsized as compared with a configuration in which the rotation detection sensor is arranged on a plurality of surfaces such as the bottom surface or the side surface of the anti-vibration mechanism 110.
- a plurality of coils 211a and 211b for realizing the rotation of the prism 10 around two axes are arranged on the first substrate 101. Therefore, as in the third embodiment, the structure of the anti-vibration mechanism 110 can be simplified or downsized as compared with the configuration in which the coils are arranged on a plurality of surfaces such as the bottom surface or the side surface of the anti-vibration mechanism 110. can.
- TMR Tunnel Magneto Resistance
- the rotation detection sensor is not limited to this, and other types of magnetic resistance sensors may be used.
- the magnetoresistive sensor a giant magnetoresistive (GMR: Giant Magneto Resistance) element or an anisotropic magnetoresistive (AMR: Anisotropic Magneto Resistance) element may be used.
- GMR Giant Magneto Resistance
- AMR anisotropic magnetoresistive
- the rotation detection sensors 121 and 122 may be configured by combining these magnetoresistive elements.
- the first rotation detection sensor 121 is composed of a TMR element, while the second rotation detection sensor 122 is composed of a GMR element.
- the first rotation detection sensor 121 is composed of an AMR element, while the second rotation detection sensor is composed of a GMR element.
- the prism 10 has been described as an example of the bending member.
- a mirror may be adopted instead of the prism 10.
- the position of the first rotation detection sensor 121 may be eccentric to the left or right in the X-axis direction from the position where the first rotation axis R1 passes. On the contrary, the position of the first rotation axis R1 may be eccentric to the left and right in the X-axis direction.
- the first rotation axis R1 is an axis along the first optical axis O1 and coincides with the first optical axis O1.
- the second rotation axis R2 is an axis perpendicular to the virtual plane formed by the first optical axis O1 and the second optical axis O2 and orthogonal to the first optical axis O1.
- the first rotation axis R1 may be parallel to the first optical axis O1.
- the second rotation axis may be an axis perpendicular to the virtual plane formed by the first optical axis O1 and the second optical axis O2.
- the first rotation axis R1 may be an axis in which the first optical axis O1 is shifted in the direction of the second optical axis O2 by a predetermined distance.
- the axis obtained by shifting the first optical axis O1 in the X-axis direction may be used as the first rotation axis.
- the axis orthogonal to the first optical axis O1 and the second optical axis O2 may be shifted in the Z-axis direction as the second rotation axis R2.
- the distance to shift the first optical axis O1 in the X-axis direction and the distance to shift the axis orthogonal to the first optical axis O1 and the second optical axis O2 in the Z-axis direction are the prism 10, the prism holder 20, and the first magnet 31. It is advisable to design appropriately according to the size such as.
- the processor 115 may be provided at a location other than the anti-vibration mechanism 110.
- the processor provided on the mobile terminal side may also have the function of the processor 115.
- the first magnet 31 may be configured by arranging a plurality of magnets divided in the Y-axis direction.
- three magnets may be provided on the bottom surface of the prism holder 20 so as to correspond to each of the first coils 111a to 111c.
- it is desirable that the first magnet 31 is provided without being divided in this way. This is because even if the prism 10 rotates, the direction of the magnetic flux density at the positions of the first rotation detection sensor 121 and the second rotation detection sensor 122 is stable.
- a curved surface expanded with a constant curvature is provided from both side surfaces of the prism holder 20 to a part of the bottom surface, while both side surfaces and the bottom surface of the vibration isolator 110 are provided.
- a holding portion that holds the curved surface with a curvature corresponding to the curved surface may be provided for a part of the portion.
- a shaft for supporting the prism holder 20 in the second rotation axis R2 direction is provided on both sides of the prism holder 20 in the Y-axis direction, and the left shaft is the vibration isolator 110.
- the shaft may be supported by the left side surface, and the right shaft may be supported by the right side surface of the vibration isolator 110.
- the prism holder 20 is provided with a shaft that pivotally supports the bottom surface of the prism holder 20 and the bottom surface of the vibration isolator 110 by the first rotation axis R1. It may be rotatable on one rotation axis R1.
- two second magnets 32a and 32b are provided on the side surface of the prism holder 20, and second coils 112a and 112b corresponding to the second magnets 32a and 32b are provided on the vibration isolation mechanism 110. That is, in the second embodiment, two voice coil motors are provided in the second rotation axis R2 direction of the prism holder 20.
- the prism 10 may be rotated around the first rotation axis R1 by one voice coil motor provided in the direction of the second rotation axis R2 of the prism holder 20. Further, the prism 10 may be rotated around the first rotation axis R1 by three or more voice coil motors provided in the direction of the second rotation axis R2 of the prism holder 20.
- coils are provided at the positions of the second substrate 102 shown in FIG. 1 and the second substrates 102a and 102b shown in FIG. 8, and the positions of the prism holders 20 facing the coils are provided. It is advisable to provide a magnet in.
- the number of the plurality of coils constituting the drive unit is two.
- the number of the plurality of coils constituting the drive unit is three.
- the plurality of coils are arranged on the same plane.
- the drive unit may be composed of four or more coils provided on the first substrate 101. Even when the drive unit is composed of four or more coils, the processor 115 can rotate the prism 10 to a desired rotation angle on two axes by controlling the value and direction of the current flowing through the coils. ..
- the runout correction mechanism (110) of the present disclosure is a bending member that bends incident light incident along the first optical axis (O1) in the direction of the second optical axis (O2) of the optical element system (131).
- the holding portion (20) for holding the bending member around the first rotation axis parallel to the first optical axis, and the first optical axis and the second optical axis.
- a drive unit that rotates the bending member together with the holding portion around the second rotation axis perpendicular to the first rotation axis, and a first rotation detection sensor (121) for detecting the rotation of the bending member around the first rotation axis.
- a second rotation detection sensor (122) for detecting the rotation of the bending member around the second rotation axis is provided, and the drive unit is on the side where the incident light is incident on the bending member in the direction of the first optical axis.
- the first magnet (31) provided in the holding portion at a position opposite to the above is arranged on a first plane facing the holding portion with the first magnet interposed therebetween and having the first optical axis as a normal line.
- the first rotation detection sensor and the second rotation detection sensor are arranged on a first plane (on the first substrate 101), including the first coil (111, 111a to 111c, 211a and 211b).
- the drive unit is at a position crossing the second virtual plane including the second optical axis, and is at a position different from the portion where the incident light bends to the optical element system.
- the second magnet (32, 32a and 32b) provided in the holding portion and the second plane (second substrate) facing the holding portion with the second magnet interposed therebetween and having the second optical axis as a normal line.
- the drive unit rotates the bending member around the second rotation axis by the first magnet and the first coil, and the second The bending member is rotated around the first rotation axis by the magnet and the second coil.
- the second magnet (32) is attached to the holding portion at a position opposite to the side where the incident light bends to the optical element system in the direction of the second optical axis. It is provided.
- the drive unit holds the second magnet (32) provided in the holding unit at a position opposite to the side where the incident light bends to the optical element system in the direction of the second optical axis, and the second magnet interposed therebetween.
- the drive unit includes a first magnet and a second coil (112) arranged on a second plane (above the second substrate 102) facing the unit and having a normal second optical axis. The first coil rotates the bending member around the second rotating shaft, and the second magnet and the second coil rotate the bending member around the first rotating shaft.
- the second magnets (32a and 32b) are provided on both side surfaces of the holding portion along the second rotation axis.
- the drive unit faces the holding unit with the second magnets (32a and 32b) provided on both side surfaces of the holding unit along the second rotation axis and the second rotation axis interposed therebetween. It includes a second coil (112a and 112b) arranged on a second plane (above the second substrate 102) that serves as a normal line, and the drive unit is around the second rotation axis by the first magnet and the first coil. The bending member is rotated by the second magnet and the second coil, and the bending member is rotated around the first rotation axis.
- the first coil includes a plurality of coils (first coils 111a to 111c, first coils 211a and 211b), and the drive unit is first composed of the plurality of coils. Rotate the bending member around the axis of rotation and the second axis of rotation.
- the drive unit is a bending member around the first rotation axis based on the output value of the first rotation detection sensor and the output value of the second rotation detection sensor.
- the angle of rotation and the angle of rotation of the bending member around the second rotation axis are adjusted (S10 to S17 in FIG. 7).
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Abstract
ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール(100)は、屈曲部材(10)と、第1回転軸と第2回転軸との周りで保持部(20)と共に屈曲部材を回転させる駆動部と、第1回転検知センサ(121)と、第2回転検知センサ(122)とを備え、駆動部は、第1光軸の方向において、入射光が屈曲部材に入射する側と反対側の位置で保持部に設けられた第1磁石(31)と、第1磁石を介在して保持部と対向し、かつ、第1光軸が法線となる第1平面(101)に配置された第1コイル(111)とを含み、第1回転検知センサおよび第2回転検知センサは、第1平面に配置される。
Description
本開示は、光軸の方向を屈曲させる屈曲部材を備える振れ補正機構およびそれを含むカメラモジュールに関する。
スマートフォンの高性能化,差別化要素としてカメラの高性能化は欠かせない要素となっている。高性能なコンパクトカメラモジュール(CCM:Compact camera module)では、光学式手振れ補正(OIS:Optical Image Stabilizer)機構が搭載されているものも珍しく無い。従来のCCMのOIS機構は、一般的にレンズモジュールを光軸に垂直な方向に平行移動させて光の結像位置を変える。
従来のCCMにおいて光学倍率を上げるためにレンズ枚数やレンズストロークを増やすと、CCMの厚みが増す。その結果、CCMを搭載する携帯端末を薄型にすることができない。そこで、近年、プリズムなどの屈曲部材を用いて光路方向を90°屈曲させるペリスコープ型CCMが注目を浴びている。ペリスコープ型CCMでは屈曲部材で屈曲させた光路の先にレンズモジュールが配置されているため、CCMの厚みを増やすことなく光学倍率を増加させることができる。
特許第6613005号公報(特許文献1)には、プリズムを2軸で回転させることによってOIS機構を実現可能としたペリスコープ型CCMが記載されている。
特許文献1に記載のペリスコープ型CCMは、プリズムの底面方向および両側面方向に配置したボイスコイルモータによってプリズムを2軸で回転させる。特許文献1に記載のペリスコープ型CCMには、プリズムの回転を検知するためのホールセンサがボイスコイルモータの位置にするようにプリズムの底面方向と側面方向とに設けられている。したがって、特許文献1に記載のペリスコープ型CCMは、プリズムの底面方向および両側面方向にセンサを配置するための構造が必要となり、構成が複雑化してしまうという問題を有している。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、構成の簡素化を実現可能な振れ補正機構を実現することである。
本開示のある局面に従う振れ補正機構は、第1光軸に沿って入射した入射光を光学素子系の第2光軸の方向へ屈曲させる屈曲部材と、屈曲部材を保持する保持部と、第1光軸に平行な第1回転軸の周り、および第1光軸と第2光軸とにより作られる第1仮想平面に対して垂直な第2回転軸の周りで保持部と共に屈曲部材を回転させる駆動部と、第1回転軸の周りでの屈曲部材の回転を検知するための第1回転検知センサと、第2回転軸の周りでの屈曲部材の回転を検知するための第2回転検知センサとを備える。駆動部は、第1光軸の方向において、入射光が屈曲部材に入射する側と反対側の位置で保持部に設けられた第1磁石と、第1磁石を介在して保持部と対向し、かつ、第1光軸が法線となる第1平面に配置された第1コイルとを含む。第1回転検知センサおよび第2回転検知センサは、第1平面に配置される。
本開示に従えば、第1回転検知センサおよび第2回転検知センサは、第1平面に配置されるため、構成の簡素化を実現可能な振れ補正機構を実現することができる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
(ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の構造の説明)
図1および図2は、実施の形態1に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の平面透過図である。以下の説明においては、図1および図2中のZ軸の正方向を上側、負方向を下側と称する場合がある。
(ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の構造の説明)
図1および図2は、実施の形態1に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の平面透過図である。以下の説明においては、図1および図2中のZ軸の正方向を上側、負方向を下側と称する場合がある。
特に、図1の上段の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100をY軸方向から見たときの図を示す。図1の上段に示されるように、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100は、防振機構(振れ補正機構)110とオートフォーカス機構130とを備える。
図1の下段の図は、防振機構110のうち、線分L1-L2よりも下側を上側から見たときの図を示す。図2の右側の図は、図1の上段と同じ図面を示し、図2の左側の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100をX軸方向においてオートフォーカス機構130側から見たときの図を示す。
防振機構110には、プリズム10と、プリズム10を保持するプリズムホルダ20とが設けられている。オートフォーカス機構130には、倍率および焦点を調整する光学系レンズ群(光学素子系)131と、イメージセンサ123とが設けられている。ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100に入った被写体からの光は、光入射軸である第1光軸O1に沿ってプリズム10に入射する。プリズム10に入射した光は、プリズム10の屈曲面によって屈曲されて射出される。
プリズム10の屈曲面から射出された光は、第2光軸O2に沿って進む。第2光軸O2は、光学系レンズ群131の光軸を構成する。第2光軸O2に沿って光学系レンズ群131を進んだ光は、イメージセンサ123の撮像面上に被写体像を結像させる。
プリズムホルダ20は、Z軸に沿う第1回転軸R1およびY軸に沿う第2回転軸R2の2軸によって回転可能にプリズム10を保持する。プリズムホルダ20がプリズム10を2軸で回転可能に保持する構成としては、様々な構成が考えられる。
たとえば、図2の左側に図示する構成において、プリズムホルダ20のY軸方向両側面に磁石を設けると共に、それら磁石に対向する防振機構110の両側側面に対してプリズムホルダ20の側面側の磁石と斥力が働くように磁石を設けることによって、プリズムホルダ20を空中に浮かせた構成とすることが考えられる。
第1回転軸R1は、第1光軸O1に沿う軸である。第2回転軸R2は、第1光軸O1と第2光軸O2とによって形成される仮想平面に対して直交する方向に沿う軸である。好ましくは、第1回転軸R1は、第1光軸O1に一致し、第2回転軸R2は、プリズム10において第1光軸O1と第2光軸O2とが交わる位置をY軸方向に貫く軸と一致する。
プリズムホルダ20の底面には、ボイスコイルモータの一部を構成する第1磁石31が固定されている。第1磁石31が設けられている位置は、第1光軸O1の方向において、入射光が入射する側と反対側の位置に該当する。第1磁石31の極性は、図1の下段の図に示される第2回転軸R2に沿ってN極とS極とに分かれている。本実施の形態では、第1磁石31として2層構造の4極磁石が採用されている。
2層のうちプリズムホルダ20側に近い第1層では、X軸方向においてオートフォーカス機構130に近い側がN極で、オートフォーカス機構130から遠い側がS極である。第2層では、逆にX軸方向においてオートフォーカス機構130に近い側がS極でオートフォーカス機構130から遠い側がN極である。
防振機構110の底面には第1基板101が取り付けられている。第1基板101には、第1磁石31と組み合せることでボイスコイルモータを実現する第1コイル111が設けられている。図1の上段の図に示すように、第1コイル111は、第1磁石31を介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第1光軸O1が法線となる第1基板101の平面に配置されている。
図1の下段の図に示すように、第1コイル111の中心で第1回転軸R1と第2回転軸R2とが交差する。
プリズムホルダ20の側面のうち、第2光軸O2の方向において、入射光が光学系レンズ群131へ屈曲する側と反対側の位置には、ボイスコイルモータの一部を構成する第2磁石32が固定されている。第2磁石32の極性は、図2の左の図に示される第1回転軸R1に沿ってN極とS極とに分かれている。本実施の形態では、第2磁石32として、第1磁石31と同様に2層構造の4極磁石が採用されている。
防振機構110の側面のうち、第2光軸O2の方向において、入射光が光学系レンズ群131へ屈曲する側と反対側の位置には、第2基板102が取り付けられている。第2基板102には、第2磁石32と組み合せることでボイスコイルモータを実現する第2コイル112が設けられている。図1の上段の図に示すように、第2コイル112は、第2磁石32を介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第2光軸O2が法線となる第2基板102の上の平面に配置されている。
図2の左の図に示すように、第2コイル112の中心を第1光軸O1および第1回転軸R1が通過する。
第1コイル111および第1磁石31によりボイスコイルモータが構成されている。第2コイル112および第2磁石32によりボイスコイルモータが構成されている。第1基板101には、ボイスコイルモータを制御するプロセッサ115が搭載されている。プロセッサ115は、第1コイル111および第2コイル112へ流す電流の大きさおよび方向を制御する。
ボイスコイルモータおよびプロセッサ115は、駆動部の一例である。駆動部は、プロセッサ115により例示される制御部と、ボイスコイルモータにより例示される駆動部材とを含む。
プロセッサ115が第1コイル111に流す電流の向きに応じて、図1の下段に示すように、平面視で矢印D11Aまたは矢印D11Bの方向に第1磁石31を移動させるローレンツ力が生じる。
矢印D11Aおよび矢印D11Bは、X軸方向に働く力しか表していないが、第1磁石31にはZ軸方向にもローレンツ力が働く。その結果、プリズム10は、第1磁石31が取り付けられたプリズムホルダ20と共に第2回転軸R2の周りで回転する。第2回転軸R2の周りでプリズムホルダ20を回転させる方向を変更する場合には、第1コイル111に流す電流の方向を変化させればよい。
プロセッサ115が第2コイル112に流す電流の向きに応じて、図2の左に示すように、平面視で矢印D12Aまたは矢印D12Bの方向に第2磁石32を移動させるローレンツ力が生じる。
矢印D12Aおよび矢印D12Bは、Y軸方向に働く力しか表していないが、第1磁石31にはX軸方向にもローレンツ力が働く。その結果、プリズム10は、第2磁石32が取り付けられたプリズムホルダ20と共に第1回転軸R1の周りで回転する。第1回転軸R1の周りでプリズムホルダ20を回転させる方向を変更する場合には、第2コイル112に流す電流の方向を変化させればよい。
第1基板101のうち、第1回転軸R1が通過する中心位置には、第1回転軸R1に沿ったプリズム10の回転角度を検出する第1回転検知センサ121が設けられている。第1回転検知センサ121の位置からX軸方向に平行に進んだ第1基板101上の端には、第2回転軸R2に沿ったプリズム10の回転角度を検出する第2回転検知センサ122が設けられている。
第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122は、回転検知センサの一例である。第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122は、たとえば、トンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magneto Resistance)素子により構成されている。
実施の形態1においては、第2光軸O2を含む仮想平面を交差する位置であって、入射光が光学系レンズ群131へ屈曲する部分とは異なる位置でプリズムホルダ20に第2磁石32が設けられている。第2磁石32を介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第2光軸O2が法線となる平面(第2基板102)に第2コイル112が配置されている。
本実施の形態では、2軸でのプリズム10の回転角度を検出する複数の回転検知センサ121、122が第1基板101の同一の平面に配置されている。このため、防振機構110の構造を簡素化あるいは小型することができる。なお、図1において、第2回転検知センサ122とプロセッサ115との位置を入れ替えてもよい。
図3は、第1光軸O1、第2光軸O2、第1回転軸R1、および第2回転軸R2の関係を説明するためのプリズム10の斜視図である。図3に示すように、第1光軸O1から入射した光はプリズム10によって反射して、第2光軸O2に沿って進む。プリズム10は、第1回転軸R1と第2回転軸R2との2軸で回転可能に保持されている。
プリズムホルダ20の側面方向には、第2基板102が配置されている。図1および図2を用いて説明したとおり、第2基板102には、第2コイル112が設けられている。なお、第2基板102とプリズムホルダ20との間は、図2の右に示す図のとおり、X軸方向において離間している。第1基板101とプリズムホルダ20との間も、図2の右に示す図のとおり、Z軸方向において離間している。
プリズムホルダ20の下方には、第1基板101が配置されている。図1および図2を用いて説明したとおり、第1基板101には、第1コイル111に加えて、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサも設けられている。したがって、プリズム10の光入射軸が法線となる同一の平面上に第1回転検知センサ121および第2回転検知センサが位置する。
第1回転軸R1の周りでプリズム10を回転させることによって、第2光軸O2に向かう奥行き方向(X軸方向)に対する手振れを補正することができる。第2回転軸R2の周りでプリズム10を回転させることによって上下方向(Z軸方向)に対する手振れを補正できる。
(ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100のブロック図の説明)
図4は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の構成を示すブロック図である。プロセッサ115には、第1コイル111と、第2コイル112と、第1回転検知センサ121と、第2回転検知センサ122と、イメージセンサ123と、振れ検知センサ124とが少なくとも接続されている。
図4は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の構成を示すブロック図である。プロセッサ115には、第1コイル111と、第2コイル112と、第1回転検知センサ121と、第2回転検知センサ122と、イメージセンサ123と、振れ検知センサ124とが少なくとも接続されている。
プロセッサ115は、第1コイル111および第2コイル112に流す電流の大きさおよび方向を制御する。プロセッサ115には、第1回転検知センサ121の検出値と、第2回転検知センサ122の検出値と、イメージセンサ123の検出値とが入力される。
プロセッサ115は、第2コイル112に流す電流を制御することによりプリズム10を第1回転軸R1周りに回転させつつ、第1回転検知センサ121の検出値に基づいて第1回転軸R1周りのプリズム10の回転角を特定する。
プロセッサ115は、第1コイル111に流す電流を制御することによりプリズム10を第2回転軸R2周りに回転させつつ、第2回転検知センサ122の検出値に基づいて第2回転軸R2周りのプリズム10の回転角を特定する。
ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100は、たとえば、カメラの構成要素のひとつとしてスマートフォンなどの携帯端末に搭載される。
ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100が搭載された携帯端末を用いて被写体を撮影しているときに携帯端末の向きが上下左右に振れると、光軸の方向にずれが生じる。光軸の方向のずれは、振れ検知センサ124によって検出される。振れ検知センサ124は、たとえば、加速度センサなどにより構成される。プロセッサ115は、補正算出部を備えており、振れ検知センサ124の検出値に基づいて、光軸のずれを補正するための補正値を計算する。
この補正値は、プリズム10を図1~図3に示す第1回転軸R1周りおよび第2回転軸R2周りにそれぞれ回転させるべき回転角の情報である。プロセッサ115は、算出した補正値に基づいて第1コイル111および第2コイル112を制御することにより、プリズム10を回転させる。
プロセッサ115は、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122から得られた線形性を有する出力をフィードバック制御して、第1コイル111および第2コイル112に流す電流の大きさおよび方向を調整する。
このような調整により、プロセッサ115は、狙い通りの補正値になるように、第1回転検知センサ121または第2回転検知センサ122の値を用いてプリズム10の回転角度を制御できる。その結果、プロセッサ115は、滑らかに、かつ、速やかに光軸を補正できる。このように、本実施の形態によれば、被写体から入射してくる光をイメージセンサ123に結像する際にプリズム10を回転させることで、カメラそのものが振れても安定してイメージセンサ123に光を入射させることができる。
なお、プロセッサ115および振れ検知センサ124は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100自体に設けるのではなく、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100を搭載した携帯端末に設けてもよい。
図5は、第1回転軸R1周りのプリズム10の回転角度と第1回転検知センサ121の出力電圧との関係を示すグラフである。図6は、第2回転軸R2周りのプリズム10の回転角度と第2回転検知センサ122の出力電圧との関係を示すグラフである。
第1コイル111に電流を流すと、プリズムホルダ20の底面に取り付けた第1磁石31に対してローレンツ力が働く。その結果、プリズム10がプリズムホルダ20と共に第2回転軸R2周りで回転する。第2コイル112に電流を流すと、プリズムホルダ20の側面に取り付けた第2磁石32に対してローレンツ力が働く。その結果、プリズム10がプリズムホルダ20と共に第1回転軸R1周りで回転する。
第1磁石31と、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122との位置関係が変わることによって、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122における磁束密度が変化する。磁束密度が変化することによって、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122が出力する電圧が変化する。
図5に示すとおり、第1回転軸R1周りのプリズム10の回転角度と第1回転検知センサ121の出力電圧とは一対一で対応する。同様に、図6に示すとおり、第2回転軸R2周りのプリズム10の回転角度と第2回転検知センサ122の出力電圧とは一対一で対応する。このため、第1回転検知センサ121の出力電圧と第2回転検知センサ122の出力電圧とを特定できれば、第1回転軸R1周りおよび第2回転軸R2周りのプリズム10の回転角度を一義的に特定できる。
図4に示したプロセッサ115は、図5および図6に示した回転角度と出力電圧との関係を示すテーブルを記憶している。プロセッサ115は、記憶しているテーブルと第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122の出力電圧とに基づいて、プリズム10の第1回転軸R1周りおよび第2回転軸R2周りの回転角度を特定する。
図7は、プリズム10を2軸で回転させるための制御の内容を示すフローチャートである。このフローチャートに基づく処理は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100が備えるプロセッサ115が実行する。
はじめにプロセッサ115は、振れ検知センサ124の検出値を入力する(ステップS10)。プロセッサ115は、振れ検知センサ124の検出値から特定される振れ角度に基づいて、第1回転軸R1および第2回転軸R2を回転させる目標角度を決定する(ステップS11)。
次に、プロセッサ115は、第1回転軸R1の目標角度に応じて第2コイル112の電流値を制御する(ステップS12)。これにより、第1回転軸R1は目標角度だけ回転する。電流値に基づいて算出される角度と実際の回転角度との間に誤差が生じるかもしれない。このため、プロセッサ115は、第1回転軸R1の回転角度は目標角度であるか否かを判定する(ステップS12)。このとき、プロセッサ115は、第1回転検知センサ121の検出値に基づいて第1回転軸R1の回転角度が目標角度であるか否かを判定する。
プロセッサ115は、第1回転軸R1の回転角度が目標角度でないと判定した場合、角度のずれに応じて第2コイル112の電流値を調整する(ステップS14)。その後、プロセッサ115は、ステップS13において、第1回転軸R1の回転角度は目標角度であるか否かを判定する。
プロセッサ115は、S13において、第1回転軸R1の回転角度が目標角度であると判定した場合、第2回転軸R2の目標角度に応じて第1コイル111の電流値を制御する(ステップS15)。これにより、第2回転軸R2は目標角度だけ回転する。電流値に基づいて算出される角度と実際の回転角度との間に誤差が生じるかもしれない。このため、プロセッサ115は、第2回転軸R2の回転角度は目標角度であるか否かを判定する(ステップS16)。このとき、プロセッサ115は、第2回転検知センサ122の検出値に基づいて第2回転軸R2の回転角度が目標角度であるか否かを判定する。
プロセッサ115は、第2回転軸R2の回転角度が目標角度でないと判定した場合、角度のずれに応じて第1コイル111の電流値を調整する(ステップS17)。その後、プロセッサ115は、ステップS15において、第2回転軸R2の回転角度は目標角度であるか否かを判定する。
プロセッサ115は、S16において、第2回転軸R2の回転角度が目標角度であると判定した場合、本フローチャートに基づく処理を終了する。
なお、ステップS16において、第2回転軸R2の回転角度が目標角度であると判定した後、プロセッサ115は、ステップS13の処理に戻ることによって、調整済みの第1回転軸R1の回転角度が目標角度から変化していないかどうかを判定してもよい。
以上、説明した実施の形態1によれば、複数の回転検知センサ121および122が第1基板101の同一の平面に配置されている。このため、防振機構110の底面あるいは側面といった複数の面に回転検知センサを配置するような構成と比較して、防振機構110の構造を簡素化あるいは小型することができる。
特に、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122をプリズム10の下方の平面に対して面一で並べることによって、Z軸方向の防振機構110のZ軸方向の厚みを抑えることができる。また、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122をプリズム10の下方の平面に集約することによって、防振機構110の側面に回転検知センサを設ける必要がない。このため、防振機構110のX軸方向あるいはY軸方向の厚みも抑えることができる。
実施の形態1によれば、第2コイル112と第2磁石32とで構成される1つのボイスコイルモータによって、第1回転軸R1の周りにプリズム10を回転させることができるため、複数のボイスコイルモータによって第1回転軸R1の周りにプリズム10を回転させる構成と比較して、構成をより簡素化することができる。
[実施の形態2]
実施の形態1においては、第2光軸O2の方向において、入射光が光学系レンズ群131へ屈曲する側と反対側の位置で第2磁石32がプリズムホルダ20に設けられている例を説明した。実施の形態2においては、第2回転軸R2が通過するプリズムホルダ20の両側面に第2磁石32a,32bをそれぞれ設ける例を説明する。
実施の形態1においては、第2光軸O2の方向において、入射光が光学系レンズ群131へ屈曲する側と反対側の位置で第2磁石32がプリズムホルダ20に設けられている例を説明した。実施の形態2においては、第2回転軸R2が通過するプリズムホルダ20の両側面に第2磁石32a,32bをそれぞれ設ける例を説明する。
図8は、実施の形態2に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール200の平面透過図である。特に、図8の左の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール200をX軸方向から見たときの図を示す。また、図8の右の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール200をY軸方向から見たときの図を示す。
なお、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール200の回路構成は、図4に示したブロック図と比較したときに、第2コイルおよび第2磁石の数が2つである点を除いて、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100の回路構成と共通している。
実施の形態2に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール400では、第2回転軸R2が通過するプリズムホルダ20の両側面に第2磁石32a,32bが設けられている。第2磁石32a,32bは、実施の形態1に係る第2磁石32と同様の磁石である。第2磁石32a,32bの極性は、図8の右の図に示される第1回転軸R1に沿ってN極とS極とに分かれている。
防振機構110の側面のうち、第2磁石32aを介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第2光軸O2が法線となる側面の位置には、第2基板102aが設けられている。第2基板102aには第2磁石32aに対応する第2コイル112aが設けられている。防振機構110の側面のうち、第2磁石32bを介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第2光軸O2が法線となる側面の位置には、第2基板102bが設けられている。第2基板102bには第2磁石32bに対応する第2コイル112bが設けられている。
第2コイル112aと第2コイル112bとは、プリズムホルダ20を挟んで向かい合うように配置されている。第2コイル112aおよび第2磁石32aによりボイスコイルモータが構成されている。第2コイル112bおよび第2磁石32bによりボイスコイルモータが構成されている。実施の形態2において、第1コイル111および第1磁石31の構成は、実施の形態1と共通している。実施の形態2では、実施の形態1と同様に、第1基板101に第1コイル111と第1回転検知センサ121と第2回転検知センサ122とが設けられている。
実施の形態2において、プリズムを10を第2回転軸R2周りに回転させる仕組みは実施の形態1と同じである。すなわち、第1コイル111に電流を流すことによってプリズム10は第2回転軸R2周りに回転する。第2回転軸R2周りの回転は、第2回転検知センサ122によって検知される。
第2コイル112a,112bに対して同方向に電流を流すことによって、プリズム10は第1回転軸R1周りに回転する。第1回転軸R1周りのプリズム10の回転は、第1回転検知センサ121によって検知される。
実施の形態2においては、第2光軸O2を含む仮想平面を交差する位置であって、入射光が光学系レンズ群131へ屈曲する部分とは異なる位置でプリズムホルダ20に第2磁石32a,32bが設けられている。
第2磁石32aを介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第2光軸O2が法線となる平面(第2基板102a)に第2コイル112aが配置されている。第2磁石32bを介在してプリズムホルダ20と対向し、かつ、第2光軸O2が法線となる平面(第2基板102b)に第2コイル112bが配置されている。
実施の形態2では、実施の形態1と異なり、第1基板101と第2基板102a,102bとに分散して複数のコイルが設けられている。しかし、実施の形態2では、実施の形態1と同様に、2軸でのプリズム10の回転角度を検出する複数の回転検知センサ121、122が第1基板101の同一の平面に配置されている。このため、防振機構110の底面あるいは側面といった複数の面に回転検知センサを配置するような構成と比較して、防振機構110の構造を簡素化あるいは小型することができる。
実施の形態2によれば、第2コイル112a,112bと第2磁石32a,32bとで構成される2つのボイスコイルモータによって、第1回転軸R1の周りにプリズム10を回転させることができるため、1つのボイスコイルモータによって第1回転軸R1の周りにプリズム10を回転させる構成と比較して、より強力な回転駆動力でプリズム10を回転させることができる。その結果、実施の形態2によれば、第1回転軸R1の周りの回転角度の範囲を広くすることができる。
[実施の形態3]
実施の形態1および実施の形態2においては、第1基板101とは別の第2基板102に設けた第2コイル112(第2コイル112a、112b)によって第1回転軸R1の周りでプリズム10を回転させる例を説明した。実施の形態3においては、第1基板101に設けた複数の第1コイル111a~111cによって、プリズム10を第1回転軸R1および第2回転軸R2の周りで回転させる例を説明する。
実施の形態1および実施の形態2においては、第1基板101とは別の第2基板102に設けた第2コイル112(第2コイル112a、112b)によって第1回転軸R1の周りでプリズム10を回転させる例を説明した。実施の形態3においては、第1基板101に設けた複数の第1コイル111a~111cによって、プリズム10を第1回転軸R1および第2回転軸R2の周りで回転させる例を説明する。
図9および図10は、実施の形態3に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール300の平面透過図である。特に、図9の上段の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール300をY軸方向から見たときの図を示す。図1の下段の図は、防振機構110のうち、線分L1-L2よりも下側を上側から見たときの図を示す。図10の右側の図は、図9の上段と同じ図面を示し、図10の左側の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100をX軸方向においてオートフォーカス機構130側から見たときの図を示す。
実施の形態3においては、実施の形態1と同様に、プリズムホルダ20の底面側に第1磁石31が取り付けられている。実施の形態3においては、実施の形態1と同様に、防振機構110の底面に第1基板101が取り付けられている。第1基板101には、第1磁石31と組み合せることでボイスコイルモータを実現する複数のコイルが設けられている。
実施の形態3では、複数のコイルの一例となる第1コイル111aと第1コイル111bと第1コイル111cとが第1基板101に取り付けられている。第1コイル111aと第1コイル111bと第1コイル111cとは、同じサイズのコイルである。
第1コイル111cの両側に第1コイル111aと第1コイル111bとが位置する。第1コイル111aと第1コイル111bと第1コイル111cとは、第2回転軸R2の方向に沿って等間隔で第1基板101に設けられている。第1コイル111aと第1コイル111bと第1コイル111cとのX軸方向の側面はX軸方向に対して平行である。第1コイル111aと第1コイル111bと第1コイル111cとのY軸方向の側面はY軸方向に対して平行である。
第1コイル111aと第1コイル111bと第1コイル111cとは、上方に位置する第1磁石31との関係において、第1磁石31のN極とS極とを通過する方向(X軸の方向)に対して直交する方向に並んで同一の平面に配置されている。図9の下段の図に示すように、第1コイル111cの中心を第1回転軸R1が通過し、かつ第2回転軸R2が通過する位置に、第1コイル111cが配置される。したがって、第1コイル111cの中心で第1回転軸R1と第2回転軸R2とが交差する。
第1基板101には、実施の形態1と同様に、第1回転軸R1に沿ったプリズム10の回転角度を検出する第1回転検知センサ121と、第2回転軸R2に沿ったプリズム10の回転角度を検出する第2回転検知センサ122とが設けられている。
第1コイル111a~第1コイル111cおよび第1磁石31によりボイスコイルモータが構成されている。プロセッサ115は、第1コイル111a~第1コイル111cへ流す電流の大きさおよび方向を制御する。
プロセッサ115が第1コイル111aに流す電流の向きに応じて、図9の下段に示すように、平面視で矢印D31Aまたは矢印D31Bの方向に第1磁石31を移動させるローレンツ力が生じる。プロセッサ115が第1コイル111bに流す電流の向きに応じて、図9の下段に示すように、平面視で矢印D32Aまたは矢印D32Bの方向に第1磁石31を移動させるローレンツ力が生じる。プロセッサ115が第1コイル111cに流す電流の向きに応じて、平面視で矢印D33Aまたは矢印D33Bの方向に第1磁石31を移動させるローレンツ力が生じる。
プリズムホルダ20の底面に固定された第1磁石31と第1コイル111a~111cに流した電流とにより生じるローレンツ力によって、プリズム10がプリズムホルダ20と共に第1回転軸R1および第2回転軸R2の周りで回転する。
プリズム10を第1回転軸R1に沿って回転させる場合には、第1コイル111aと第1コイル111bとに対して互いに逆方向で絶対値が同じ電流を流せばよい。第1コイル111aと第1コイル111bとに絶対値が等しく逆符号の電流を流すと、たとえば、第1コイル111aによって第1磁石31には矢印D31A方向への力が働く。このとき、第1コイル111bによって第1磁石31には矢印D32B方向への力が働く。
矢印D31Aは、X軸方向に働く力しか表していないが、第1磁石31にはZ軸方向にも力が働く。同様に、矢印D32Bは、X軸方向に働く力しか表していないが、第1磁石31にはZ軸方向にも力が働く。第1コイル111aによって第1磁石31に働くZ軸方向の力と、第1コイル111bによって第1磁石31に働くZ軸方向の力とは、同じ大きさでかつ逆方向に作用する。
したがって、第1コイル111aによって第1磁石31に働くZ軸方向の力と、第1コイル111bによって磁石に働くZ軸方向の力とが打ち消し合う。その結果、第1コイル111aと第1コイル111bとに絶対値が等しく逆方向の電流を流せば、Z軸(第1回転軸R1)方向の力を打ち消しつつ、第2回転軸R2周りでプリズム10を回転させることができる。
また、その絶対値を大きくするにつれて、回転角度の絶対値を大きくすることができる。もちろん、第1コイル111aに流す電流の向きと第1コイル111bに流す電流の向きとを入れ替えることによって、第1回転軸R1における回転方向を変更することができる。
プリズム10を第2回転軸R2に沿って回転させる場合には、第1コイル111cに電流を流せばよく、その電流の方向を変化させることによって、回転させる方向を変更することができる。
実施の形態3では、2軸でのプリズム10の回転角度を検出する複数の回転検知センサ121、122が第1基板101の同一の平面に配置されている。このため、実施の形態1と同様に、防振機構110の底面あるいは側面といった複数の面に回転検知センサを配置するような構成と比較して、防振機構110の構造を簡素化あるいは小型することができる。
さらに、実施の形態3では、2軸周りでのプリズム10の回転を実現するための複数のコイル111a~111cも第1基板101の同一の平面に配置されている。このため、防振機構110の底面あるいは側面といった複数の面にコイルを配置するような構成と比較して、防振機構110の構造をより一層、簡素化あるいは小型することができる。
[実施の形態4]
実施の形態3においては、第1基板101に設けた第1コイル111a~111cの3つのコイルによって、プリズム10を2軸で回転させる例を説明した。実施の形態4においては、第1基板101に設けた2つのコイルによってプリズム10を2軸で回転させる例を説明する。
実施の形態3においては、第1基板101に設けた第1コイル111a~111cの3つのコイルによって、プリズム10を2軸で回転させる例を説明した。実施の形態4においては、第1基板101に設けた2つのコイルによってプリズム10を2軸で回転させる例を説明する。
図11は、実施の形態4に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール400の平面透過図である。特に、図4の上段の図は、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール400をY軸方向から見たときの図を示す。
実施の形態4に係るペリスコープ型コンパクトカメラモジュール400では、第1基板101に第1コイル211aと第1コイル211bとの2つのコイルが設けられている。第1基板101には、実施の形態1と同様に、第1回転軸R1に沿ったプリズム10の回転角度を検出する第1回転検知センサ121と、第2回転軸R2に沿ったプリズム10の回転角度を検出する第2回転検知センサ122とが設けられている。
プロセッサ115が第1コイル211aに流す電流の向きに応じて、図11の下段に示すように、平面視で矢印D41Aまたは矢印D41Bの方向に第1磁石31を移動させるローレンツ力が生じる。プロセッサ115が第1コイル211bに流す電流の向きに応じて、図9の下段に示すように、平面視で矢印D42Aまたは矢印D42Bの方向に第1磁石31を移動させるローレンツ力が生じる。
プリズムホルダ20の底面に固定された第1磁石31と第1コイル211aおよび第1コイル211bに流した電流とにより生じるローレンツ力によって、プリズム10が2軸の周りで回転する。
プリズム10を第1回転軸R1に沿って回転させる場合には、第1コイル211aと第1コイル211bとに対して互いに逆方向で絶対値が同じ電流を流せばよい。また、プリズム10を第2回転軸R2に沿って回転させる場合には、第1コイル211aと第1コイル211bとに対して同じ方向で等しい値の電流を流せばよい。
第1コイル211aに流す電流の大きさおよび方向、第1コイル211bに流す電流の大きさおよび方向を様々に調整することによって、プリズム10を第1回転軸R1周りと第2回転軸R2周りとに回転させることができる。プロセッサ115は、第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122から得られた線形性を有する出力をフィードバック制御して、第1コイル211aおよび第1コイル211bに流す電流の大きさおよび方向を調整する。
なお、プロセッサ115には、第1コイル211aおよび第1コイル211bに流す電流と第1回転軸R1および第2回転軸R2の回転角度との関係を示すデータを予め記憶させておいてもよい。この場合、プロセッサ115は、記憶したデータに基づいて第1回転軸R1および第2回転軸R2の回転角度を制御することができる。回転角度と目標角度との間にずれがある場合、プロセッサ115は、第1コイル211aおよび第1コイル211bに流す電流の値を調整するとよい。
実施の形態4では、実施の形態1と同様に、2軸でのプリズム10の回転角度を検出する複数の回転検知センサ121および122が第1基板101の同一の平面に配置されている。このため、防振機構110の底面あるいは側面といった複数の面に回転検知センサを配置するような構成と比較して、防振機構110の構造を簡素化あるいは小型することができる。
また、実施の形態4では、2軸周りでのプリズム10の回転を実現するための複数のコイル211a,211bが第1基板101に配置されている。このため、実施の形態3と同様に、防振機構110の底面あるいは側面といった複数の面にコイルを配置するような構成と比較して、防振機構110の構造を簡素化あるいは小型することができる。
(変形例)
以下、以上に説明した各実施の形態の変形例や特徴点をさらに説明する。
以下、以上に説明した各実施の形態の変形例や特徴点をさらに説明する。
回転検知センサ121および122の一例として、トンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magneto Resistance)素子を挙げた。しかし、回転検知センサとしては、これに限られるものではなく、他の種類の磁気抵抗センサを用いてもよい。
たとえば、磁気抵抗センサとして、巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magneto Resistance)素子や、異方性磁気抵抗(AMR:Anisotropic Magneto Resistance)素子を用いてもよい。または、それらの磁気抵抗素子を組み合わせて回転検知センサ121および122を構成してもよい。
たとえば、第1回転検知センサ121をTMR素子で構成する一方、第2回転検知センサ122をGMR素子で構成することが考えられる。あるいは、第1回転検知センサ121をAMR素子で構成する一方、第2回転検知センサをGMR素子で構成することが考えられる。
実施の形態1~実施の形態4においては、屈曲部材の一例として、プリズム10を例に挙げて説明した。しかしながら、プリズム10に変えてミラーを採用してもよい。
第1回転検知センサ121の位置は、第1回転軸R1が通過する位置からX軸方向の左右に偏心させてもよい。逆に、第1回転軸R1の位置をX軸方向の左右に偏心させてもよい。
第1回転軸R1は、第1光軸O1に沿う軸であって、第1光軸O1と一致している。第2回転軸R2は、第1光軸O1と第2光軸O2とにより作られる仮想平面に対して垂直な軸であって第1光軸O1に直交する軸である。しかし、第1回転軸R1は、第1光軸O1と平行であればよい。また、第2回転軸は、第1光軸O1と第2光軸O2とにより作られる仮想平面に対して垂直な軸であればよい。
たとえば、第1回転軸R1は、第1光軸O1を第2光軸O2方向に所定距離だけずらした軸としてもよい。具体的には、図1の上段の図面において、第1光軸O1をX軸方向にずらした軸を第1回転軸としてもよい。また、図1の上段の図面において、第1光軸O1と第2光軸O2とに直交する軸をZ軸方向にずらした軸を第2回転軸R2としてもよい。第1光軸O1をX軸方向にずらす距離、および第1光軸O1と第2光軸O2とに直交する軸をZ軸方向にずらす距離は、プリズム10、プリズムホルダ20、第1磁石31等のサイズに応じて適宜設計するとよい。
プロセッサ115は、防振機構110以外の箇所に設けてもよい。たとえば、ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール100~400のいずれかを携帯端末に設ける場合、携帯端末側に設けたプロセッサでプロセッサ115の機能を兼用してもよい。
第1磁石31は、Y軸方向に分割された複数の磁石を配置することによって構成してもよい。たとえば、実施の形態3においては、第1コイル111a~111cの各々に対応するように、3つの磁石をプリズムホルダ20の底面に設けてもよい。ただし、第1磁石31は、そのように分割せずに設けることが望ましい。プリズム10が回転しても第1回転検知センサ121および第2回転検知センサ122の位置における磁束密度の方向とが安定するためである。
プリズムホルダ20がプリズム10を2軸で回転可能に保持する構成としては、磁石の斥力を利用する他、様々な構成が考えられる。たとえば、プリズムホルダ20の図2の左側に図示する構成において、プリズムホルダ20の両側面から底面の一部にかけて一定の曲率で膨張させた曲面を設ける一方、防振機構110の両側面および底面の一部に対して、その曲面に対応する曲率でその曲面を保持する保持部を設けてもよい。このように曲面および保持部を設けることによって、プリズムホルダ20を2軸で回転させることが可能となる。
あるいは、図2の左側の図において、プリズムホルダ20のY軸方向両側面に対して、第2回転軸R2方向でプリズムホルダ20を軸支するシャフトを設け、左側のシャフトは防振機構110の左側側面で軸支し、右側のシャフトは防振機構110の右側側面で軸支してもよい。これにより、プリズムホルダ20を第2回転軸R2で回転させることが可能となる。さらに、プリズムホルダ20の図2の左側に図示する構成において、プリズムホルダ20の底面と防振機構110の底面とを第1回転軸R1で軸支するシャフトを設けることによって、プリズムホルダ20を第1回転軸R1で回転可能にしてもよい。
実施の形態2においては、プリズムホルダ20の側面に2つの第2磁石32a,32bを設けると共に、それら第2磁石32a,32bに対応する第2コイル112a,112bを防振機構110に設けた。つまり、実施の形態2においては、プリズムホルダ20の第2回転軸R2方向に2つのボイスコイルモータが設けられている。
しかし、プリズムホルダ20の第2回転軸R2方向に設けた1つのボイスコイルモータにより、プリズム10を第1回転軸R1周りで回転させてもよい。また、プリズムホルダ20の第2回転軸R2方向に設けた3つ以上のボイスコイルモータにより、プリズム10を第1回転軸R1周りで回転させてもよい。
3つのボイスコイルモータを設ける場合には、図1に示す第2基板102と、図8に示す第2基板102a,102bとの位置にコイルを設け、それらのコイルと対向するプリズムホルダ20の位置に磁石を設けるとよい。
実施の形態3において、駆動部を構成する複数のコイルの数は2つである。実施の形態4において、駆動部を構成する複数のコイルの数は3つである。両実施の形態において、複数のコイルは同一の平面に配置される。第1基板101に設けた4つ以上のコイルで駆動部を構成してもよい。4つ以上のコイルで駆動部を構成した場合であっても、プロセッサ115は、コイルに流す電流の値および向きを制御することによってプリズム10を2軸で所望の回転角に回転させることができる。
(本開示の特徴)
以下、本開示の特徴点のいくつかを列挙する。
以下、本開示の特徴点のいくつかを列挙する。
(A)本開示の振れ補正機構(110)は、第1光軸(O1)に沿って入射した入射光を光学素子系(131)の第2光軸(O2)の方向へ屈曲させる屈曲部材(10)と、屈曲部材を保持する保持部(20)と、第1光軸に平行な第1回転軸の周り、および第1光軸と第2光軸とにより作られる第1仮想平面に対して垂直な第2回転軸の周りで保持部と共に屈曲部材を回転させる駆動部と、第1回転軸の周りでの屈曲部材の回転を検知するための第1回転検知センサ(121)と、第2回転軸の周りでの屈曲部材の回転を検知するための第2回転検知センサ(122)とを備え、駆動部は、第1光軸の方向において、入射光が屈曲部材に入射する側と反対側の位置で保持部に設けられた第1磁石(31)と、第1磁石を介在して保持部と対向し、かつ、第1光軸が法線となる第1平面に配置された第1コイル(111、111a~111c、211aおよび211b)とを含み、第1回転検知センサおよび第2回転検知センサは、第1平面に配置される(第1基板101の上)。
(B)本開示の振れ補正機構(110)において、駆動部は、第2光軸を含む第2仮想平面を交差する位置であって、入射光が光学素子系へ屈曲する部分とは異なる位置で保持部に設けられた第2磁石(32、32aおよび32b)と、第2磁石を介在して保持部と対向し、かつ、第2光軸が法線となる第2平面(第2基板102の上)に配置された第2コイル(112、112aおよび112b)とを含み、駆動部は、第1磁石と第1コイルとによって第2回転軸の周りで屈曲部材を回転させ、第2磁石と第2コイルとによって第1回転軸の周りで屈曲部材を回転させる。
(C)本開示の振れ補正機構(110)において、第2磁石(32)は、前記第2光軸の方向において、入射光が光学素子系へ屈曲する側と反対側の位置で保持部に設けられている。駆動部は、第2光軸の方向において、入射光が光学素子系へ屈曲する側と反対側の位置で保持部に設けられた第2磁石(32)と、第2磁石を介在して保持部と対向し、かつ、第2光軸が法線となる第2平面(第2基板102の上)に配置された第2コイル(112)とを含み、駆動部は、第1磁石と第1コイルとによって第2回転軸の周りで屈曲部材を回転させ、第2磁石と第2コイルとによって第1回転軸の周りで屈曲部材を回転させる。
(D)本開示の振れ補正機構(110)において、第2磁石(32aおよび32b)は、前記第2回転軸に沿って前記保持部の両側面に設けられている。駆動部は、第2回転軸に沿って保持部の両側面に設けられた第2磁石(32aおよび32b)と、第2磁石を介在して保持部と対向し、かつ、第2回転軸が法線となる第2平面(第2基板102の上)に配置された第2コイル(112aおよび112b)とを含み、駆動部は、第1磁石と第1コイルとによって第2回転軸の周りで屈曲部材を回転させ、第2磁石と第2コイルとによって第1回転軸の周りで屈曲部材を回転させる。
(E)本開示の振れ補正機構(110)において、第1コイルは、複数のコイル(第1コイル111a~111c、第1コイル211aおよび211b)を含み、駆動部は、複数のコイルによって第1回転軸および第2回転軸の周りで屈曲部材を回転させる。
(F)本開示の振れ補正機構(110)において、駆動部は、第1回転検知センサの出力値および第2回転検知センサの出力値に基づいて、第1回転軸の周りでの屈曲部材の回転角および第2回転軸の周りでの屈曲部材の回転角を調整する(図7のS10~S17)。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 プリズム、20 プリズムホルダ、31 第1磁石、32,32a,32b 第2磁石、100,200,300,400 ペリスコープ型コンパクトカメラモジュール、110 防振機構、111,111a~11c,211a,211b 第1コイル、112,112a,112b 第2コイル、101 第1基板、102,102a,102b 第2基板、115 プロセッサ、121 第1回転検知センサ、122 第2回転検知センサ、123 イメージセンサ、124 振れ検知センサ、130 オートフォーカス機構、131 光学系レンズ群、O1 第1光軸、O2 第2光軸、R1 第1回転軸、R2 第2回転軸。
Claims (10)
- 第1光軸に沿って入射した入射光を光学素子系の第2光軸の方向へ屈曲させる屈曲部材と、
前記屈曲部材を保持する保持部と、
前記第1光軸に平行な第1回転軸の周り、および前記第1光軸と前記第2光軸とにより作られる第1仮想平面に対して垂直な第2回転軸の周りで前記保持部と共に前記屈曲部材を回転させる駆動部と、
前記第1回転軸の周りでの前記屈曲部材の回転を検知するための第1回転検知センサと、
前記第2回転軸の周りでの前記屈曲部材の回転を検知するための第2回転検知センサとを備え、
前記駆動部は、
前記第1光軸の方向において、前記入射光が前記屈曲部材に入射する側と反対側の位置で前記保持部に設けられた第1磁石と、
前記第1磁石を介在して前記保持部と対向し、かつ、前記第1光軸が法線となる第1平面に配置された第1コイルとを含み、
前記第1回転検知センサおよび前記第2回転検知センサは、前記第1平面に配置される、振れ補正機構。 - 前記駆動部は、
前記第2光軸を含む第2仮想平面を交差する位置であって、前記入射光が前記光学素子系へ屈曲する部分とは異なる位置で前記保持部に設けられた第2磁石と、
前記第2磁石を介在して前記保持部と対向し、かつ、前記第2光軸が法線となる第2平面に配置された第2コイルとを含み、
前記駆動部は、前記第1磁石と前記第1コイルとによって前記第2回転軸の周りで前記屈曲部材を回転させ、前記第2磁石と前記第2コイルとによって前記第1回転軸の周りで前記屈曲部材を回転させる、請求項1に記載の振れ補正機構。 - 前記第2磁石は、前記第2光軸の方向において、前記入射光が前記光学素子系へ屈曲する側と反対側の位置で前記保持部に設けられている、請求項2に記載の振れ補正機構。
- 前記第2磁石は、前記第2回転軸に沿って前記保持部の両側面に設けられている、請求項2に記載の振れ補正機構。
- 前記第1コイルは、複数のコイルを含み、
前記駆動部は、前記複数のコイルによって前記第1回転軸および前記第2回転軸の周りで前記屈曲部材を回転させる、請求項1に記載の振れ補正機構。 - 前記駆動部は、前記第1回転検知センサの出力値および前記第2回転検知センサの出力値に基づいて、前記第1回転軸の周りでの前記屈曲部材の回転角および前記第2回転軸の周りでの前記屈曲部材の回転角を調整する、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の振れ補正機構。
- 前記第1回転検知センサまたは前記第2回転検知センサは、異方性磁気抵抗(AMR:Anisotropic Magneto Resistance)素子により構成されている、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の振れ補正機構。
- 前記第1回転検知センサまたは前記第2回転検知センサは、巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magneto Resistance)素子により構成されている、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の振れ補正機構。
- 前記第1回転検知センサまたは前記第2回転検知センサは、トンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magneto Resistance)素子により構成されている、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の振れ補正機構。
- 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の振れ補正機構を含むカメラモジュール。
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