JP2006171694A - カメラレンズアセンブリの手振れ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品の小型化が容易なカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、カメラレンズアセンブリの手振れ補正装置であって、ベースフレームと、該ベースフレーム上に、第１の方向に移動可能に設けられる第１のフレームと、該第１のフレーム上に、第１の方向と垂直をなす第２の方向に移動可能に設けられ、その一面にイメージセンサーが設けられた第２のフレームと、ベースフレームと第１のフレームとの間に設けられ、第１のフレームを第１の方向に移動させるリニアモーターと、第２のフレームを前記第２の方向に移動させるボイスコイルモーターと、を含み、リニアモーターとボイスコイルモーターが、相互に隣接するように設けられることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明はカメラ装置に関して、特に、カメラレンズアセンブリの手振れ補正装置(ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ)に関するものである。

ＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)センサーとＣＭＯＳ(Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)センサーは、動画像及び静止画像を撮影する２次元センサーの一種であって、電子式カメラを構成するのに核心的な役割を果たしている。特に、ＣＣＤセンサーは画質面でＣＭＯＳセンサーより優れた特性を有するか、消費電力及び複雑な構成という短所があった。そのため、ＣＭＯＳ画像センサーは市場占有率が高くなっており、最近ではＣＭＯＳセンサーも画質面で改善が行われている。このようなイメージセンサーの発達によって、デジタルカメラの使用が一般化され、携帯電話(ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｎｅ)のような携帯用端末機にもカメラ装置が設けられるようになった。

このようなイメージセンサーを用いる一般的な動画像撮影カメラにおいて、カメラの外部要素によるぶれ、すなわち、手振れ或いは車両搭載などによる振動によって不安定に震える画像が撮影される場合が多い。このような不安定な画像を解消するために、その動きを補正する装置が提案された。このような動き安定化装置は、動き検出部と動き補正部とに分けられて構成される。

動き検出部は、ジャイロセンサー(Ｇｙｒｏ ｓｅｎｓｏｒ)などによる機構の動きを予測する方法と画像信号処理によって画像の動き部分をフレームごとに検出する方法が提案されて使用される。また、検出された動き情報に基づいて屈折可能なレンズ(アクティブプリズム)を使用して入射光を任意に屈折させ、或いは、イメージセンサーの入力位置を制御することによって、不安定な画像を解消し、かつ鮮明な画像が得られる。

図１は、従来技術の一実施形態によるカメラレンズアセンブリの一部構成を示す分解斜視図であって、イメージセンサー１０１の画像入力位置を制御することによって不安定な画像を解消するための構成を有する手振れ補正装置１００を示すものである。

図１に示すように、従来のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置１００は、イメージセンサー１０１の入力位置を制御するためにイメージセンサー１０１の前後面にそれぞれ第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙにイメージセンサー１０１を駆動させるステージ(ｓｔａｇｅ)１０２、１０３を備える。

ステージ１０２、１０３は、固定ステージ１０２と移動ステージ１０３と、で構成される。

固定ステージ１０２は、両側にそれぞれ対向し、かつ、第１の方向Ｘと平行に延在する一対の第１のガイド１２１を備える。移動ステージ１０３は、第１のガイド１２１上に直線移動可能に結合されて第１の方向Ｘに直線往復運動するようになる。

移動ステージ１０３は、両側にそれぞれ対向し、かつ、第２の方向Ｙと平行に延在する第２のガイド１３１を備える。第２の方向Ｙは、第１の方向Ｘと垂直をなす方向に延在する。イメージセンサー１０１は、第２のガイド１３１上に直線移動可能に結合され、それによって第２の方向Ｙに直線往復運動を行うようになる。

したがって、移動ステージ１０３が第１の方向Ｘに移動することによってイメージセンサー１０１も第１の方向Ｘに移動し、同時にイメージセンサー１０１は移動ステージ１０３の上で第２の方向Ｙに移動することができる。

すなわち、カメラレンズアセンブリの手振れ補正装置１００は、一対のステージ１０２、１０３をイメージ センサー１０１の両側に設置し、ユーザーの手振れに対してイメージセンサー１０１の位置を２方向に移動させるように構成される。

しかしながら、従来のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置は、イメージセンサーの両側にそれぞれステージを設けることによって、カメラレンズアセンブリの小型化に障害をもたらすという問題点があった。また、これは、携帯用端末機のように部品の実装空間を確保しにくい製品にカメラレンズアセンブリを設けるのに障害をもたらすという問題点があった。さらに、これは、単に、その寸法のみを縮小して製品に設置できる程度に小型化する場合に、落下のような衝撃に対する信頼性を確保しにくいという問題点があった。

したがって、上記した問題点を解決するために、本発明の目的は、製品の小型化が容易なカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置を提供することである。
本発明の他の目的は、製品の小型化が容易で、かつ、堅固性及び信頼性を確保することができるカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置を提供することである。

このような目的を達成するために、本発明は、カメラレンズアセンブリの手振れ補正装置であって、ベースフレームと、前記ベースフレーム上に、第１の方向に移動可能に設けられる第１のフレームと、前記第１のフレーム上に、第１の方向と垂直をなす第２の方向に移動可能に設けられ、その一面にイメージセンサーが設けられた第２のフレームと、前記ベースフレームと第１のフレームとの間に設けられ、前記第１のフレームを前記第１の方向に移動させるリニアモーターと、前記第２のフレームを前記第２の方向に移動させるボイスコイルモーターと、を含み、前記リニアモーターとボイスコイルモーターは、相互に隣接するように設けることを特徴とする。

本発明によるカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置は、イメージセンサーが設けられるフレームと、これらを駆動させるためのリニアモーター、ボイスコイルモーターなどが一つのベースフレーム内に構成されることで、カメラレンズアセンブリの小型化が可能になる。したがって、カメラレンズアセンブリの小型化により、カメラ又は携帯用端末機などに実装することが容易になり、カメラ又は携帯用端末機のデザインを多様化することができる。また、本発明によるカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置は、その構造が簡単なので、製品の堅固さと信頼性を向上することができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

以下に、本発明に関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。

図２は、本発明の望ましい実施形態による手振れ補正装置２００を備えるカメラレンズアセンブリ２０を示す斜視図である。図３は、図２に示したカメラレンズアセンブリ２０の手振れ補正装置２００を示す分解斜視図である。これら図に示すように、本発明の望ましい実施形態による手振れ補正装置２００は、ベースフレーム２０１と、第１のフレーム２０２と、第２のフレーム２０３と、を含み、レンズアセンブリ２０５の結合されたハウジング２０４がベースフレーム２０１に装着されることで、カメラレンズアセンブリ２０を構成する。

ベースフレーム２０１は、第１及び第２のフレーム２０２、２０３を収容するように構成され、その上面は開放されている。

図４及び図５に示すように、第１のフレーム２０２は、ベースフレーム２０１内で第１の方向Ｘに摺動可能に収容される。ベースフレーム２０１の内側両端には第１の方向Ｘに延在する第１及び第２のガイド軸２２１、２２２が、それぞれ結合されている。

第１のガイド軸２２１は、両端がベースフレーム２０１の一端部の内壁に固定され、第１のフレーム２０２の一端部が第１のガイド軸２２１上に摺動可能に結合される。第１のガイド軸２２１との結合のために、第１のフレーム２０２は、その一端部に第１のガイド軸２２１の外周面を取り囲むように結合される結合片２２５が少なくとも一つ以上、望ましくは一対、形成される。

第１のガイド軸２２１を固定させるために、ベースフレーム２０１の一端部の内壁には、相互に対向するように一対の結合孔２１５が形成されている。

このとき、本発明の具体的な実施形態では、第１のガイド軸２２１がベースフレーム２０１に固定され、第１のフレーム２０２に第１のガイド軸２２１が摺動可能に結合される構成を説明しているが、第１のフレーム２０２と第１のガイド軸２２１が相互に固定され、第１のガイド軸２２１がベースフレーム２０１に摺動可能に結合し得ることは、自明である。

第２のガイド軸２２２の一端にはリニアモーター２２３が接続され、その他端は、ベースフレーム２０１に形成された摺動溝２１６に摺動可能に結合される。第２のガイド軸２２２の一端部に接続されたリニアモーター２２３は、ベースフレーム２０１の他端部の内壁に形成された固定溝２１４に設けられる。このリニアモーター２２３として、圧電素子、超音波モーターなどが使用可能で、外部の駆動回路１７(図１０に図示)から信号が印加されて第２のガイド軸２２２を第１の方向に振動させる。

第２のガイド軸２２２と結合するために、第１のフレーム２０２の他端には少なくとも一つ、望ましくは一対の結合片２２５が形成されて第２のガイド軸２２２の外周面の一部分を取り囲み、結合片２２５内にそれぞれ板バネ２２９が結合されて第２のガイド軸２２２の外周面を加圧する。

ここで、リニアモーター２２３は、印加された信号により振動し、一方向に高速運動をし、他方向に低速運動をする。また、リニアモーター２２３は、このような高速運動と低速運動を交互に反復するようになる。このような高速運動と低速運動の方向は、リニアモーター２２３に印加される信号の極性によって決定される。

板バネ２２９と第２のガイド軸２２２の外周面との間の静止摩擦力は、第１のフレーム２０２の慣性力より小さいため、リニアモーター２２３が高速運動をすると、第１のフレーム２０２は、停止状態で第２のガイド軸２２２のみをいずれか一方向に移動するようになる。リニアモーター２２３が低速運動をすると、第１のフレーム２０２は、板バネ２２９と第２のガイド軸２２２との間の静止摩擦力によって第２のガイド軸２２２と共に移動するようになる。したがって、リニアモーター２２３に同一の信号が持続的に印加されると、第１のフレーム２０２は第１の方向Ｘに沿って一側に移動する。同様に、リニアモーター２２３に極性が異なる信号が印加されると、第１のフレーム２０２は第２の方向Ｙに沿って他側に移動する。

第２のフレーム２０３は、第１のフレーム２０２によって取り囲まれる形態で結合され、第１のフレーム２０２内で第１の方向Ｘに垂直をなす第２の方向Ｙに移動する。イメージセンサー２３１は、第２のフレーム２０３の上面にはハウジングの内面と対向するように装着され、レンズアセンブリ２０５は、このイメージセンサー２３１の光軸上に整列される。また、第２のフレーム２０３上にはレンズアセンブリ２０５とイメージセンサー２３１との間に介在する赤外線フィルター２３９が装着され、可視光線以外の光を遮断することによって撮影される画像の品質を向上させる。イメージセンサー２３１と接続されたフレキシブルプリント回路２９９は、ベースフレーム２０１の一側に形成されるスリット２１９を介して延在する。

第２のフレーム２０３が移動するのを案内するために、第２の方向Ｙに延在する一対の第３のガイド軸２３３が、第２のフレーム２０３の両側端を貫通するようにそれぞれ結合される。第３のガイド軸２３３は、第１のフレーム２０２の内壁に両端が固定され、第２のフレーム２０３は、第３のガイド軸２３３の案内を受けて第１のフレーム２０２上で第２の方向Ｙに移動するようになる。

図６をさらに参照すれば、ボイスコイルモーター(Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ)は、第２のフレーム２０３の駆動手段として利用される。ボイスコイルモーターを構成するために、ソレノイドコイル２３５が第２のフレーム２０３に装着され、一対のヨーク(ｙｏｋｅ)２９１、２９３と磁性体２１１がベースフレーム２０１上に装着される。

ソレノイドコイル２３５は、第２のフレーム２０３の一端部に装着され、電流の印加を受けて電場(ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ)を発生させる。ソレノイドコイル２３５から発生した電場は、磁性体２１１の磁場(ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ)との相互作用によって、第２のフレーム２０３を第２の方向Ｙに移動させる。

ベースフレーム２０１の内側に形成された定着面２０１ａに、磁性体２１１と下部ヨーク２９１が順次に装着されて積層されるように形成され、ベースフレーム２０１の上端に上部ヨーク２９３が装着される。下部ヨーク２９１と上部ヨーク２９３は、それぞれソレノイドコイル２３５と対向し、ソレノイドコイル２３５は磁性体２１１の磁場内に位置する。

上記したように構成されるボイスコイルモーターにより、第２のフレーム２０３は第２の方向Ｙに移動し、同時に第１のフレーム２０２はリニアモーター２２３によって第１の方向Ｘに移動する。そのため、第２のフレーム２０３は、第１及び第２の方向Ｘ、Ｙにそれぞれ移動可能に構成される。

このとき、圧電素子であるリニアモーター２２３及びボイスコイルモーターは、相互に隣接した位置でそれぞれ動作するように設けられることによって、第１及び第２のフレーム２０２、２０３を駆動させるための構成要素が占める空間を最小化することが望ましい。

一方、第２のフレーム２０３、さらに具体的にはイメージセンサー２３１の位置変動を監視するために、手振れ補正装置２００は位置検出器を備える。位置検出器は、第２のフレーム２０３に設けられる発光ダイオード２３８と、ベースフレーム２０１に設けられ、発光ダイオード２３８から放射された光を感知するフォトダイオード２１８と、を含む。発光ダイオード２３８は、第２のフレーム２０３上に設けられて第２のフレーム２０３と共に移動し、フォトダイオード２１８はベースフレーム２０１に形成された溝２０１ｂに固定される。第２のフレーム２０３の移動により、フォトダイオード２１８によって検出される光の変化から第２のフレーム２０３の位置変動が感知される。

上記のように構成された手振れ補正装置２００を備えるカメラレンズアセンブリ２０は、デジタルカメラ、携帯用端末機などに装着される。このとき、カメラレンズアセンブリ２０は、レンズを駆動させずにイメージセンサー２３１を駆動させることによって、手振れなどの外部振動によるイメージを補正可能に構成される。また、カメラレンズアセンブリ２０は、そのサイズを小型化することができるため、携帯用端末機にカメラ装置を装着しようとするときに、容易に活用可能である。

図１０は、手振れ補正装置２００の動作を説明するための図である。図１０に示すように、手振れ補正装置２００は、一対の角速度センサー１１ａ、１１ｂと、信号増幅回路１３と、マイクロコントローラ１５と、駆動回路１７との制御によって動作される。一対の角速度センサー１１ａ、１１ｂは、それぞれ第１及び第２の方向Ｘ、Ｙの手振れなどを感知し、信号増幅回路１３は、角速度センサー１１ａ、１１ｂとフォトダイオード２１８から検出された信号を増幅してマイクロコントローラ１５に提供する。マイクロコントローラ１５は、信号増幅回路１３を通じて増幅された信号からイメージセンサー２３１の駆動量、駆動方向などを算出し、これを駆動回路１７に伝達することによって、手振れ補正装置２００を駆動させるようになる。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を外れない限り、様々な変形が可能であることは、当業者には自明なことであろう。

従来技術の一実施形態によるカメラレンズアセンブリの一部構成を示す分解斜視図である。 本発明の望ましい実施形態による手振れ補正装置を備えるカメラレンズアセンブリを示す斜視図である。 図２に示すカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置を示す分解斜視図である。 図３に示す手振れ補正装置のベースフレームと第１のフレームとが結合されることを示す分解斜視図である。 図３に示す手振れ補正装置の第１のフレームに第２のガイド軸が結合されることを示す分解斜視図である。 図３に示す手振れ補正装置のベースフレームにヨーク、磁性体などが装着されることを示す分解斜視図である。 図３に示した手振れ補正装置の一部構成を示す平面図である。 図３に示す手振れ補正装置の一部構成を示す平面図である。 図７に示す線Ａ−Ａ´に沿った手振れ補正装置を示す側断面図である。 図３に示す手振れ補正装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１１ａ、１１ｂ 一対の角速度センサー
１３ 信号増幅回路
１５ マイクロコントローラ
１７ 駆動回路
２０ カメラレンズアセンブリ
２００ 手振れ補正装置
２０１ ベースフレーム
２０１ａ 定着面
２０１ｂ 溝
２０２ 第１のフレーム
２０３ 第２のフレーム
２０４ ハウジング
２０５ レンズアセンブリ
２１１ 磁性体
２１４ 固定溝
２１５、２１５ 一対の結合穴
２１６ 摺動溝
２１８ フォトダイオード
２１９ スリット
２２１ 第１のガイド軸
２２２ 第２のガイド軸
２２３ リニアモーター
２２５ 結合片
２２９ 板バネ
２３１ イメージセンサー
２３３ 第３のガイド軸
２３５ ソレノイドコイル
２３８ 発光ダイオード
２３９ 赤外線フィルター
２９１、２９３ 一対のヨーク
２９９ フレキシブルプリント回路

Claims (13)

1. カメラレンズアセンブリの手振れ補正装置であって、
   ベースフレームと、
   前記ベースフレーム上に、第１の方向に移動可能に設けられる第１のフレームと、
   前記第１のフレーム上に、第１の方向と垂直をなす第２の方向に移動可能に設けられ、その一面にイメージセンサーが設けられた第２のフレームと、
   前記ベースフレームと前記第１のフレームとの間に設けられ、前記第１のフレームを前記第１の方向に移動させるリニアモーターと、
   前記第２のフレームを前記第２の方向に移動させるボイスコイルモーターと、を含み、
   前記リニアモーターと前記ボイスコイルモーターは、相互に隣接して設けられることを特徴とするカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
2. 前記リニアモーターは圧電素子であることを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
3. 前記ボイスコイルモーターは、
   前記第２のフレームの一側端に設けられるソレノイドコイルと、
   前記ベースフレームに設けられて前記ソレノイドコイルの上下面にそれぞれ対向するように設けられる一対のヨークと、
   前記ソレノイドコイルの下面に対向するヨークとベースフレームとの間に装着される磁性体と、
   を含むことを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
4. 前記ベースフレームは上面が開放され、
   前記ヨークのうちの一つは前記ベースフレームの下面内側に装着され、
   前記ヨークのうちの他の一つはその両端がそれぞれ前記ベースフレームの上側に装着されることを特徴とする、請求項３記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
5. 前記磁性体と前記ベースフレームの上側に装着されたヨークとの間に磁場が形成され、
   前記ソレノイドコイルによって形成される電場が前記磁場と相互作用して前記第２のフレームが移動することを特徴とする、請求項３記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
6. 両端が前記ベースフレーム上に固定され、前記第１のフレームの一端がスライディング移動可能に結合される第１のガイド軸と、
   一端に前記リニアモーターが固定され、他端が前記ベースフレームにスライディング移動可能に支持され、前記第１のフレームの他端がスライディング移動可能に結合される第２のガイド軸と、
   前記第１のフレーム上に固定され、前記第２のガイド軸の外周面を加圧する少なくとも一つ以上の板バネと、を含み、
   前記リニアモーターの動作により、前記第２のガイド軸が高速運動するときに、前記板バネと第２のガイド軸との間の静止摩擦力は、前記第１のフレームの慣性力より小さく、
   前記リニアモーターの動作によって前記第２のガイド軸が低速運動するときに、前記板バネと第２のガイド軸との間の静止摩擦力によって前記第１のフレームが前記第２のガイド軸と共に運動することを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
7. 前記第１のフレームの両端にそれぞれ形成され、前記第１及び第２のガイド軸の外周面を取り囲むように結合される少なくとも一対の結合片を備えることを特徴とする、請求項６記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
8. 前記第１のフレーム上にそれぞれ固定され、前記第２のフレームの両端がその外周面に摺動可能に結合される一対の第３のガイド軸をさらに備えることを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
9. 前記第３のガイド軸は、前記第２の方向に沿って前記第２のフレームの両端をそれぞれ貫通するように結合されることを特徴とする、請求項８記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
10. 前記イメージセンサーの上面に隣接するように取り付けられる赤外線フィルターをさらに備えることを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
11. 前記ベースフレームの上部に結合されるハウジングと、
    前記ハウジングに結合されて前記イメージセンサーの光軸上に整列される少なくとも一つ以上のレンズを含むレンズアセンブリと、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
12. 前記第２のフレームの他端に設けられる発光ダイオードと、
    前記ベースフレーム上に設けられ、前記発光ダイオードに対向するフォトダイオードと、をさらに備え、
    前記フォトダイオードは、
    前記発光ダイオードから放射された光を検出し、前記ベースフレームに対する前記第２のフレームの相対的な位置変動を検出することを特徴とする、請求項１記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。
13. 前記カメラレンズアセンブリが装着されたカメラに設けられ、
    第１及び第２の方向のそれぞれの角速度変化を測定してユーザーの手振れ量を検出する角速度センサーをさらに備え、
    前記角速度センサーから検出された角速度の変化と、
    前記発光ダイオード及びフォトダイオードから検出される前記ベースフレームに対する前記第２のフレームの相対的な位置変動と、によって、
    前記リニアモーター及びボイスコイルモーターが駆動することを特徴とする、請求項１２記載のカメラレンズアセンブリの手振れ補正装置。

Images