JP2014178452A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズモジュール内における位置センサの配置位置を考慮して小型化を図るようにした位置検出装置を提供すること。
【解決手段】本発明の位置検出装置は、カメラモジュール２１内に収納されたレンズ１１ａの光軸と直交する第１の方向と、この第１の方向に直交する第２の方向に配置された位置センサ１６Ｘ，１６Ｙを備え、位置センサ１６Ｘ，１６Ｙが、カメラモジュール２１内の四隅のいずれかにそれぞれ配置されている。第１の方向に配置された位置センサ１６Ｘと、第２の方向に配置された位置センサ１６Ｙは、手ブレ補正用ホール素子である。
【選択図】図４

Description

本発明は、位置検出装置に関し、より詳細には、レンズ位置を検出し、検出した結果をレンズの位置を制御するレンズ位置制御部にオートフォーカス機構と手ブレ補正機構とを備え、レンズモジュール内における位置センサの配置位置を考慮して小型化を図るようにした位置検出装置に関する。

近年、携帯電話用の小型カメラを用いて静止画像を撮影する機会が増えている。これに伴い、静止画像の撮影時に手ブレ（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光学式手ブレ補正（ＯＩＳ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ／以下、「手ブレ補正」という）装置が、従来から種々提案されている。

この種の手ブレ補正方式としては、センサーシフト方式やレンズシフト方式などの光学式や、ソフトウェアによる画像処理で手ブレ補正するソフトウェア方式が知られている。
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。

例えば、特許文献１に記載のものは、携帯電話用の小型カメラで静止画像の撮影時に生じた手ブレ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ブレ補正装置で、オートフォーカス（ＡＦ；Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）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、部品点数を削減し、その結果、手ブレ補正装置のサイズ（主に高さ）を小さく（低く）するようにしたものである。また、この特許文献１には、オートフォーカス用レンズ駆動装置の位置を検出するための位置検出手段である４つのホール素子が、レンズモジュールの各辺に沿って配置されていることが開示されている。

また、例えば、特許文献２には、レンズを保持したレンズバレルの各辺に沿って、磁石と磁気センサとが配置されていることが開示されている。
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、例えば、特許文献３に記載のものは、磁気センサを位置検出手段としたリニアアクチュエータを用いたレンズ駆動装置に関するもので、レンズ鏡筒の幅方向のサイズが大きくならない小型のレンズ鏡筒を簡素な構成で得るために、磁気回路とコイルの駆動部と、磁気センサと磁気スケールの位置検出部が、それぞれ光軸（駆動）方向から見て、レンズを中心としたレンズ鏡筒の四隅に設けられている。これにより、従来のレンズ駆動装置のように、位置検出部を、レンズ外側に配置した駆動用コイルの外側に設ける必要が無いため、レンズ鏡筒の幅方向のサイズが小さくなり、レンズ鏡筒を小型化することができる。

特開２０１１−６５１４０号公報 特開２０１２−２０８０６３号公報 特開平１１−１５０９７２号公報

しかしながら、上述したソフトウェア方式では、光学式と比較すると、画質が劣化するという問題があり、撮像時間もソフトウェアの処理が含まれるため、長くかかるという欠点があった。
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、上述した特許文献２には、レンズを保持したレンズバレルの各辺に沿って、磁石と磁気センサとが配置されていることが開示されているものの、本発明のように、レンズモジュール内の四隅の角部に磁気センサを配置して小型化を図るという点については何ら開示されていない。つまり、従来は、ジャイロ信号を検知する２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の通りに、レンズをＸ軸とＹ軸に移動させて、手振れを補正していた。しかしながら、モジュールサイズが大きくなってしまうので、本発明においては、レンズモジュール内の四隅の角部に磁気センサを配置することで、モジュールサイズは小さくしたものである。

また、上述した特許文献３には、位置検出部が、レンズを中心としたレンズ鏡筒の四隅に設けられていることが開示されているものの、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構とを備え、ＡＦ用磁石とＯＩＳ用磁石とを共用するように構成し、レンズモジュール内における位置センサの配置位置を考慮して小型化を図るようにした点については何ら開示されていない。さらに、レンズモジュール内の四隅に位置センサを配置して、４５度回転させた軸方向の位置を検出することで、モジュール自体を小さく出来る点についても何ら開示されていない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、レンズ位置を検出し、検出した結果をレンズの位置を制御するレンズ位置制御部にオートフォーカス機構と手ブレ補正機構とを備え、レンズモジュール内における位置センサの配置位置を考慮して小型化を図るようにした位置検出装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、カメラモジュール内に収納されたレンズの光軸と直交する第１の方向と、該第１の方向に直交する第２の方向に配置された位置センサを備えた位置検出装置において、前記位置センサが、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いることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の方向が、前記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ことを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記第２の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であ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４に記載の発明において、前記第２の方向が、前記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乃至５のいずれかに記載の発明において、前記第１の方向に配置された前記位置センサと、前記第２の方向に配置された前記位置センサは、手ブレ補正用ホール素子であることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記位置センサの出力に基づいて前記レンズの位置を検出するレンズ位置検出部を備えていることを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記カメラモジュールの辺の方向をＸ軸、Ｙ軸として、前記レンズ位置検出部は、前記位置センサの出力に基づいて前記Ｘ軸と前記Ｙ軸における前記レンズの位置を検出することを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の発明において、前記第１の方向をＡ軸とし、該Ａ軸を、光軸を中心に４５度回転させた軸をＸ軸とし、前記第２の方向をＢ軸として、該Ｂ軸を、光軸を中心に、該Ａ軸と同方向に４５度回転させた軸をＹ軸として、前記レンズ位置検出部は、前記Ｘ軸と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１０に記載の発明は、カメラモジュール内に収納されたレンズの光軸に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、前記光軸と直交する第１の方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置において、前記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、前記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である永久磁石と、該永久磁石の近傍に設けられたオートフォーカスコイルと、該オートフォーカスコイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第１の位置センサと、前記永久磁石の近傍に設けられた手ブレ補正用コイルと、該手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第２の位置センサとを備え、前記第１の位置センサ及び／又は前記第２の位置センサが、前記カメラモジュール内の四隅のいずれかに配置されていることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記第１の方向に直交する第２の方向に設けられ手ブレ補正用磁石と、該手ブレ補正用磁石の近傍に設けられた手ブレ補正用コイルと、該手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第３の位置センサとを備え、第３の位置センサが、前記カメラモジュール内の四隅のいずれかに配置されていることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記第１の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であることを特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記第１の方向が、前記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ことを特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１，１２又は１３に記載の発明において、前記第２の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であることを特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明において、前記第２の方向が、前記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ことを特徴とする。

また、請求項１６に記載の発明は、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の発明において、前記第１の位置センサがオートフォーカ用ホール素子で、前記第２の位置センサと、前記第３の位置センサがそれぞれ手ブレ補正用ホール素子であることを特徴とする。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１１乃至１６のいずれかに記載の発明において、前記第２の位置センサと、前記第３の位置センサの出力に基づいて、前記レンズの位置を検出するレンズ位置検出部を備えていることを特徴とする。

また、請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、前記カメラモジュールの辺の方向をＸ軸、Ｙ軸として、前記レンズ位置検出部は、前記位置センサの出力に基づいて前記Ｘ軸と前記Ｙ軸における前記レンズの位置を検出することを特徴とする。
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１７又は１８に記載の発明において、前記第１の方向をＡ軸とし、該Ａ軸を、光軸を中心に４５度回転させた軸をＸ軸とし、前記第２の方向をＢ軸として、該Ｂ軸を、光軸を中心に、該Ａ軸と同方向に４５度回転させた軸をＹ軸として、前記レンズ位置検出部は、前記Ｘ軸と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。

本発明によれば、オートフォーカス機構と手ブレ補正機構とを備え、ＡＦ用磁石とＯＩＳ用磁石とを共用するように構成し、モジュール内における位置センサの配置位置をレンズモジュール内の四隅に配置して小型化を実現することができる。
また、Ｘ軸及びＹ軸を４５度傾けて軸変換したそれぞれの軸におけるレンズの位置を検知するために、位置センサの配置位置をレンズモジュール内の四隅に配置して更なる小型化を実現することができる。つまり、X軸及びY軸から４５度回転した軸方向の位置を検出するように、磁石及びコイル及びセンサを配置するため、全体的に小型化出来る。

特許文献１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。 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ある。 本発明に係る位置検出装置の実施例を説明するための斜視図である。 図３に示した位置検出装置の上面図である。 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。 軸変換の計算について説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
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。

本発明の位置検出装置は、レンズ１の光軸（Ｚ軸）に沿ってレンズを移動されるためのオートフォーカス機構と、光軸と直交する方向にレンズを移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置である。なお、永久磁石２はレンズ１に固定され、レンズ１の動きに追従して永久磁石２は移動し、その移動量を位置センサ４，６で検出する。
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。

本実施例では、永久磁石２に２つのＮ極と２つのＳ極を有する磁石であって、光軸と平行な方向にＮ極とＳ極が分布しており、かつ、光軸と直交する方向にＮ極とＳ極が分布している磁石を使用しているが、永久磁石２は、１つのＮ極と１つのＳ極を有する磁石であってもよいし、２以上のＮ極と２以上のＳ極を有する磁石であってもよい。
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。

永久磁石２に２以上のＮ極と２以上の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く、光軸と平行な方向にＮ極とＳ極が分布しており、かつ、光軸と直交する方向にＮ極とＳ極が分布してもよい。
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。

図２においては、ＡＦ用コイル３とＡＦ用ホール素子４とを、レンズ１と永久磁石２との中間位置に同一平面内に配置してあるが、この配置にこだわる必要は無く、永久磁石２のレンズ１に対する背後であっても良く、また、同一平面内でなくてもかまわない。
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。

また、手ブレ補正機構は、携帯電話用の小型カメラで静止画像の撮影時に生じた手ブレを補正して像ブレのない画像を撮影できるようにした機構で、レンズを、光軸と互いに直交するＡ軸方向及びＢ軸方向に移動させることにより、手ブレ補正するように構成されている。
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。

なお、図２におけるＯＩＳ用コイル５及びＯＩＳ用位置センサ６は、Ａ軸用のみを示してあるが、Ｂ軸ＯＩＳ用コイル及びＢ軸ＯＩＳ用位置センサもＢ軸上に配置されている。つまり、手ブレ補正機構が、レンズ１の光軸と直交する方向に設けられたＡ軸用の永久磁石２とＯＩＳ用コイル５とＯＩＳ用ホール素子６とを備えているとともに、レンズ１の光軸に直交する方向に設けられたＢ軸用の永久磁石と手ブレ補正用コイルとＯＩＳ用ホール素子とを備えている。

Ａ軸方向で対向して配置されたホール素子６は、それらと対向する永久磁石２の磁力を検出することにより、Ａ軸方向の移動に伴う第１の位置を検出する。Ｂ軸方向で対向して配置されたホール素子は、それらと対向する永久磁石の磁力を検出することにより、Ｂ軸方向の移動に伴う第２の位置を検出する。
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。

このような構成により、手ブレ補正機構は、カメラ付き携帯電話の筐体の振れを打ち消すように、レンズを移動（揺動）させることができる。その結果、手ブレ補正することができる。
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。

また、永久磁石２からの磁束の磁路を形成するためのヨーク７を、レンズ１と永久磁石２との中間位置に設けることができる。このヨーク７の配置位置は、永久磁石のレンズ１に対する背後であっても良い。なお、このヨークを設ける場合には、このヨークは、レンズ１及び永久磁石２に固定されている。
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。

つまり、オートフォーカス機構及び／又は手ブレ補正機構にクローズドループ制御を用い、手ブレ補正機構のＯＩＳ用ホール素子６からの位置情報に基づいてオートフォーカス機構をフィードバック制御するように構成されている。なお、同様に、オートフォーカス機構のＡＦ用ホール素子４からの位置情報に基づいて手ブレ補正機構をフィードバック制御するように構成しても良い。つまり、レンズの駆動方法における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ＯＩＳ用コイル５とＯＩＳ用ホール素子６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、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、ＡＦ用コイル３とＡＦ用ホール素子４とが一緒に移動する。つまり、後述する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、ＯＩＳ時には、ＡＦ用コイル３とＡＦ用ホール素子４とが一緒に移動するように構成されていても良い。

このように、本発明によれば、レンズの光軸と直交する方向に沿って設けられ、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を共用して、クローズドループ制御を用いたオートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構とを達成したので小型化の位置検出装置を実現することができる。

なお、「クローズドループ制御」とは、ＡＦ（又はＯＩＳ）センサの信号から、ＡＦ（又はＯＩＳ）レンズを制御する事を意味し、「フィードバック制御」とは、他の用途で用いられているセンサの信号から、フィードバックを行って制御を行う事を意味している。つまり、ＡＦ（又はＯＩＳ）センサの信号から、ＯＩＳ（又はＡＦ）レンズの位置を補正する事を意味している。

また、オープンループ制御は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に通電することで、磁場が発生し、近傍に設けられた磁石との吸引・反発により、磁石に接続されたレンズが移動する。レンズは、ＶＣＭと磁石との吸引・反発の力と、レンズの位置保持のために設けられたバネとの力が吊り合う位置で止まる。つまり、ＶＣＭへの通電量を変化させることで、レンズの位置が変化する。つまり、レンズをある所望の位置で固定するためには、ＶＣＭに通電し続けないといけないため、消費電流が増大してしまう。さらに、レンズ位置を止める際、バネの弾性振動が発生し、その振動が収束するまでに時間がかかるため、結果として、フォーカススピードが遅くなってしまう。

また、クローズドループ制御は、レンズ位置決めのためのバネを有していないため、オープンループ制御のように、バネとの力が吊り合うだけの通電量をＶＣＭに印加する必要が無い。さらに、クローズドループ制御は、位置決め用のバネそのものが無いため、オープンループ制御のようにバネの弾性振動が収束するまでレンズが安定しないという事も無いため、フォーカススピードが速い。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図３は、本発明に係る位置検出装置の実施例を説明するための斜視図で、図４は、図３に示した位置検出装置の上面図であり、レンズの光軸ａ方向から位置検出装置を見た図である。図中符号１１ａはレンズ、１１ｂはレンズバレル、１２は永久磁石（Ａ軸ＯＩＳ用磁石兼ＡＦ用磁石）、１２ＹはＢ軸ＯＩＳ用磁石、１３はオートフォーカス（ＡＦ）用コイル、１４はＡＦ用ホール素子、１５ＸはＡ軸ＯＩＳ（手ブレ補正）用コイル、１５ＹはＢ軸ＯＩＳ用コイル、１６ＸはＡ軸ＯＩＳ用ホール素子、１６ＹはＢ軸ＯＩＳ用ホール素子、１７はヨーク、１８はＡＦ駆動用シャフト、１９ＸはＡ軸ＯＩＳ用駆動シャフト、１９ＹはＢ軸ＯＩＳ用駆動シャフト、２１はカメラモジュールを示している。なお、「レンズバレル」は、レンズを保持する部材と定義する。

本発明の位置検出装置は、カメラモジュール２１内に収納されたレンズ１１ａの光軸と直交する第１の方向と、この第１の方向に直交する第２の方向に配置された位置センサ１６Ｘ，１６Ｙを備え、位置センサ１６Ｘ，１６Ｙが、カメラモジュール２１内の四隅のいずれかにそれぞれ配置されている。
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、図４の上面図において、第１の方向がカメラモジュール２１の辺の方向に対し４５度の角度をなすように位置センサ１６Ａが配置されており、第２の方向がカメラモジュール２１の辺の方向に対し４５度の角度をなすように位置センサ１６Ｂが配置されている。
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、第１の方向をＡ軸とし、第２の方向をＢ軸として、Ａ軸及びＢ軸を４５度傾けて軸変換したそれぞれの軸におけるレンズの位置を検知する。ここで、図４において、磁石１２及びＡ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘ及びＡ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸをＡ軸の位置を検出できるように、図４の状態から４５度回転して配置した場合、オートフォーカス用コイル１３及びＡＦ用ホール素子１４も同様に４５度回転させる必要がある。この場合、ＡＦ用ホール素子１４が、モジュール外にはみ出てしまう。すなわち、カメラモジュール自体を大きくしなければならない。つまり、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。

さらに、図４に基づいて具体的に説明すると、本発明の位置検出装置は、カメラモジュール２１内に収納されたレンズ１１ａの光軸に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、光軸と直交する第１の方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有している。
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は、オートフォーカスコイル１３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。また、手ブレ補正用コイル１５Ｘは、永久磁石１２の近傍に設けられている。また、第２の位置センサ１６Ｘは、手ブレ補正用コイル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。
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。

また、手ブレ補正用磁石１２Ｙは、第１の方向に直交する第２の方向に設けられている。また、手ブレ補正用コイル１５Ｙは、手ブレ補正用磁石１２Ｙの近傍に設けられている。また、第３の位置センサ１６Ｙは、手ブレ補正用コイル１５Ｙ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。この第３の位置センサ１６Ｙ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。

また、第１の位置センサ１４がオートフォーカス用ホール素子で、第２の位置センサ１６ＸがＡ軸手ブレ補正用ホール素子で、第３の位置センサ１６ＹがＢ軸手ブレ補正用ホール素子である。また、第１の方向をＡ軸とし、第２の方向をＢ軸として、Ａ軸及びＢ軸を４５度傾けて軸変換したそれぞれの軸におけるレンズの位置を検知する。
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。

つまり、図３及び図４に示した位置検出装置は、レンズバレル１１ｂに保持されたレンズ１１ａの光軸（Ｚ軸）に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、光軸に直交する方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置である。なお、永久磁石１２はレンズ１１ａに固定され、レンズ１１ａの動きに追従して永久磁石１２は移動し、その移動量をＡＦ用ホール素子１４と、Ａ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘで検出する。

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は、レンズ１１ａの光軸と直交する方向に沿ってＡ軸ＯＩＳ用磁石兼ＡＦ用磁石１２として設けられ共用されている。
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。

また、ＡＦ用ホール素子１４は、ＡＦ用コイル１３により駆動されるレンズ１１ａの位置を検出するものである。図３においては、ＡＦ用コイル１３とＡＦ用ホール素子１４とを、レンズ１１ａと永久磁石１２との中間位置に同一平面内に配置してあるが、この配置にこだわる必要は無く、永久磁石１２のレンズ１１ａに対する背後であっても良く、また、同一平面内でなくてもかまわない。

このような構成により、ＡＦ用コイル１３に通電することで、永久磁石１２の磁界とＡＦ用コイル１３に流れる電流による磁界との相互作用によって、ＡＦ駆動用シャフト１８に沿ってレンズ１１ａを光軸方向に位置調整することが可能である。
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軸方向で対向して配置されたホール素子１６Ｘは、それらと対向する永久磁石１２の磁力を検出することにより、Ａ軸方向の移動に伴う第１の位置を検出する。Ｂ軸方向で対向して配置されたホール素子１６Ｙは、それらと対向する永久磁石１２Ｙの磁力を検出することにより、Ｂ軸方向の移動に伴う第２の位置を検出する。
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。

上述したように、位置センサを四隅に配置した場合でも、Ａ軸とＢ軸の位置検知ができるように、位置センサをレンズモジュールの四隅のいずれかに配置したとしても結局サイズが大きくなってしまうという問題がある。したがって、検知する軸を変えて位置検知を行う。
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。

図６は、軸変換の計算について説明するための図である。
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。

各領域ａ乃至ｈにおけるＸ軸位置及びＹ軸位置の計算は表１のようになる。
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，ｈエリアにおいて、
｜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。

このように、軸変換して位置検出を行う場合においても、レンズモジュール内に配置される位置センサをレンズモジュールの四隅のいずれかに配置するようにすれば、小型化を図ることができる。

１ レンズ
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 (19)

1. カメラモジュール内に収納されたレンズの光軸と直交する第１の方向と、該第１の方向に直交する第２の方向に配置された位置センサを備えた位置検出装置において、
   前記位置センサが、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いることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記第１の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向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。
3. 前記第１の方向が、前記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ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記第２の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置検出装置。
5. 前記第２の方向が、前記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ことを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
6. 前記第１の方向に配置された前記位置センサと、前記第２の方向に配置された前記位置センサは、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乃至５のいずれかに記載の位置検出装置。
7. 前記位置センサの出力に基づいて前記レンズの位置を検出するレンズ位置検出部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
8. 前記カメラモジュールの辺の方向をＸ軸、Ｙ軸として、
   前記レンズ位置検出部は、前記位置センサの出力に基づいて前記Ｘ軸と前記Ｙ軸における前記レンズの位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
9. 前記第１の方向をＡ軸とし、該Ａ軸を、光軸を中心に４５度回転させた軸をＸ軸とし、前記第２の方向をＢ軸として、該Ｂ軸を、光軸を中心に、該Ａ軸と同方向に４５度回転させた軸をＹ軸として、
   前記レンズ位置検出部は、前記Ｘ軸と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７又は８に記載の位置検出装置。
10. カメラモジュール内に収納されたレンズの光軸に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、前記光軸と直交する第１の方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置において、
    前記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、前記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である永久磁石と、
    該永久磁石の近傍に設けられたオートフォーカスコイルと、
    該オートフォーカスコイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第１の位置センサと、
    前記永久磁石の近傍に設けられた手ブレ補正用コイルと、
    該手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第２の位置センサとを備え、
    前記第１の位置センサ及び／又は前記第２の位置センサが、前記カメラモジュール内の四隅のいずれかに配置されていることを特徴とする位置検出装置。
11. 前記第１の方向に直交する第２の方向に設けられ手ブレ補正用磁石と、該手ブレ補正用磁石の近傍に設けられた手ブレ補正用コイルと、該手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第３の位置センサとを備え、
    第３の位置センサが、前記カメラモジュール内の四隅のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
12. 前記第１の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であることを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
13. 前記第１の方向が、前記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ことを特徴とする請求項１２に記載の位置検出装置。
14. 前記第２の方向が、前記カメラモジュールの辺の方向と異なる方向であることを特徴とする請求項１１，１２又は１３に記載の位置検出装置。
15. 前記第２の方向が、前記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ことを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
16. 前記第１の位置センサがオートフォーカ用ホール素子で、前記第２の位置センサと、前記第３の位置センサがそれぞれ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１１乃至１５のいずれかに記載の位置検出装置。
17. 前記第２の位置センサと、前記第３の位置センサの出力に基づいて、前記レンズの位置を検出するレンズ位置検出部を備えていることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の位置検出装置。
18. 前記カメラモジュールの辺の方向をＸ軸、Ｙ軸として、
    前記レンズ位置検出部は、前記位置センサの出力に基づいて前記Ｘ軸と前記Ｙ軸における前記レンズの位置を検出することを特徴とする請求項１７に記載の位置検出装置。
19. 前記第１の方向をＡ軸とし、該Ａ軸を、光軸を中心に４５度回転させた軸をＸ軸とし、
    前記第２の方向をＢ軸として、該Ｂ軸を、光軸を中心に、該Ａ軸と同方向に４５度回転させた軸をＹ軸として、
    前記レンズ位置検出部は、前記Ｘ軸と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１７又は１８に記載の位置検出装置。
    

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