JP2023090314A - アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュール、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部のメカ端への衝突を抑制可能なアクチュエータドライバを提供する。【解決手段】アクチュエータドライバ２００は、手ブレ補正機構の可動部１０５を位置決めするアクチュエータ１０６を駆動する。アクチュエータドライバ２００は、第１モードにおいて、手ブレが補正されるように、アクチュエータ１０６を駆動し、第２モードにおいて、可動部１０５がメカ端と接触するように、アクチュエータ１０６を駆動する。【選択図】図１

Description

本開示は、アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュールに関する。

近年、スマートフォンなどの電子機器に搭載されるカメラモジュールに、光学手ぶれ補正（ＯＩＳ：Optical Image Stabilizer）の採用が進められている。光学手ぶれ補正付きのカメラモジュールは、イメージセンサ、イメージセンサの撮像面と平行なＸＹ平面内で移動可能なレンズ（手ブレ補正用レンズと称する）、レンズを位置決めするアクチュエータ、アクチュエータを制御するアクチュエータドライバを備える。ジャイロセンサなどのブレ検出手段によってブレが検出されると、アクチュエータドライバは、ブレが相殺されるようにアクチュエータを駆動し、レンズをシフトさせる。

国際公開ＷＯ２０１５／１７８０８３号

本発明者らは、光学手ブレ補正付きのカメラモジュールについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

近年、イメージセンサの大型化が進められている。これにともなって、手ブレ補正用レンズのサイズ、ひいては質量が大きくなっている。電子機器に大きな振動が加わると、レンズが大きな慣性を持つこととなり、手ブレ補正が追従できずに、レンズを有する可動部がメカ端に衝突するという問題がある。可動部とメカ端の衝突が繰り返し発生すると、異音が発生する。また機械的な衝撃によって、信頼性が低下するおそれがある。

本開示は係る状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、可動部のメカ端への衝突を抑制可能なアクチュエータドライバの提供にある。

本開示のある態様のアクチュエータドライバは、手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータを駆動する。アクチュエータドライバは、第１モードにおいて、位置指令に応じた制御信号を生成し、第２モードにおいて、可動部がメカ端と接触するように、制御信号を生成する制御部と、制御信号に応じてアクチュエータを駆動する駆動部と、を備える。

本開示のある態様のカメラモジュールは、イメージセンサと、手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータと、アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、を備える。アクチュエータドライバは、第１モードにおいて、手ブレが補正されるように、アクチュエータを駆動し、第２モードにおいて、可動部がメカ端と接触するように、アクチュエータを駆動する。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。

本開示によれば、可動部のメカ端への衝突を抑制できる。

図１は、手振れ補正機能を備えるカメラモジュールのブロック図である。 図２は、図１のカメラモジュールの第１モードの動作を説明する図である。 図３は、図１のカメラモジュールの第２モードの動作を説明する図である。 図４は、重力方向にもとづくメカ端の選択の一例を説明する図である。 図５は、一実施例に係るアクチュエータドライバを示すブロック図である。 図６は、モードコントローラの構成例を示すブロック図である。 図７は、モードセレクタの変形例を示すブロック図である。 図８は、第１サーボコントローラの構成例を示すブロック図である。 図９は、変形例１に係る第１サーボコントローラのブロック図である。

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

一実施形態に係るアクチュエータドライバは、手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータを駆動する。アクチュエータドライバは、第１モードにおいて、位置指令に応じた制御信号を生成し、第２モードにおいて、可動部がメカ端と接触するように、制御信号を生成する制御部と、制御信号に応じてアクチュエータを駆動する駆動部と、を備える。

この構成によれば、第２モードを選択して、可動部をメカ端に抑え付けることで、可動部がメカ端と衝突を繰り返すのを抑制できる。

一実施形態において、制御部は、所定条件を満たす振動を検出すると第２モードとなってもよい。第１モードにおけるアクチュエータの制御限界を超える振動が発生した状況では、手ブレ補正をあきらめて、第２モードを選択することで、可動部とメカ端の衝突を防止できる。

一実施形態において、制御部は、振動の有無に関係なく、第２モードを選択してもよい。これにより将来発生する振動に備えて、可動部を固定しておくことができる。たとえばカメラモジュールを搭載する電子機器の動作モードや、ユーザ指示によって、第２モードが選択されうる。

一実施形態において、制御部は、第１モードにおいて、可動部の位置を示すフィードバック信号が位置指令に近づくように、フィードバックによって制御信号を生成してもよい。

一実施形態において、制御部は、第２モードにおいて、制御信号を所定値に固定してもよい。つまりフィードバック制御からオープンループ制御に切りかえて、アクチュエータに大きな力を発生させることにより、可動部をメカ端に押し付けることができる。

制御部は、第２モードにおいて、位置指令を、メカ端を超えた位置に固定してもよい。つまり、第２モードにおいて、オープンループ制御に切りかえずに、フィードバック制御が維持してもよい。位置指令をメカ端を超えた位置に設定することで、フィードバック信号と位置指令の誤差は非ゼロを維持するため、制御信号の大きさが大きくなる。これにより、アクチュエータに大きな力を発生させることができ、可動部をメカ端に押し付けることができる。

一実施形態において、制御部は、第２モードにおいて、可動部を、ひとつの軸に存在する２つのメカ端のうち、重力方向側の一方と接触させてもよい。これにより、アクチュエータは、重力を利用して、より小さい力で、可動部をメカ端に押し付けることが可能となり、第２モードの消費電流を減らすことができる。あるいは、アクチュエータが発生する力が同じであれば、重力の分、可動部をメカ端に押し付ける力を大きくできる。

一実施形態において、アクチュエータドライバは、カメラの非起動状態において、第２モードで動作可能であってもよい。これにより、カメラを使用していない状態で、電子機器が振動するような状況においても、可動部のメカ端への繰り返しの衝突を抑制できる。

一実施形態において、アクチュエータドライバは、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めするアクチュエータと、上述のいずれかに記載のアクチュエータドライバと、を備えてもよい。

一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータと、アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、を備える。アクチュエータドライバは、第１モードにおいて、手ブレが補正されるように、アクチュエータを駆動し、第２モードにおいて、可動部がメカ端と接触するように、アクチュエータを駆動する。

（実施形態）
以下、好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図１は、手振れ補正機能を備えるカメラモジュールのブロック図である。カメラモジュール１００は、イメージセンサ１０２、手ブレ補正レンズ１０４、第１アクチュエータ１０６＿１、第２アクチュエータ１０６＿２、アクチュエータドライバ２００、位置検出素子１１０＿１，１１０＿２、ブレ検出手段１１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１４を備える。カメラモジュール１００はその他、オートフォーカス用のレンズ、アクチュエータなどを備えるが、図１では省略している。

理解の容易化のため、手ブレ補正レンズ１０４の光軸方向をＺ軸にとるものとする。また、カメラモジュール１００が、図１の姿勢にあるときの、左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸にとるものとする。Ｘ軸を第１軸、Ｙ軸を第２軸とも表記する。

手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２に入射する光の光路上に配置される。イメージセンサ１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤであり、手ブレ補正レンズ１０４を透過した像を撮影する。

手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２の撮像面と平行な面内（ＸＹ平面）において、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能な状態で支持されている。第１アクチュエータ１０６＿１は、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５を第１軸（Ｘ軸）方向に位置決めし、第２アクチュエータ１０６＿２は、可動部１０５を第２軸（Ｙ軸）方向に位置決めする。第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２は、リニアアクチュエータであり、たとえばボイスコイルモータが用いられる。手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５は、第１軸方向、第２軸方向それぞれについて、可動範囲が機械的に制約されている。可動範囲の端部を、メカ端と称する。第１軸方向について、正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在し、第２軸方向についても正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在する。

ブレ検出手段１１２は、カメラモジュール１００のブレを検出し、ブレを示すブレ検出信号Ｓ１を生成する。ブレ検出手段１１２はたとえばジャイロセンサであり、カメラモジュール１００のＸ軸周りの角速度ω_Ｘ、Ｙ軸周りの角速度ω_Ｙ、Ｚ軸周りの角速度ω_Ｚを検出する。手ブレ補正レンズ１０４のＸ軸方向の位置が制御することにより、Ｙ軸周りの回転（ブレ）を補正することができ、手ブレ補正レンズ１０４のＹ軸方向の位置が制御することにより、Ｘ軸周りの回転（ブレ）を補正することができる。ブレ検出信号Ｓ１は、少なくとも２軸の角速度ω_Ｘ，ω_Ｙを含む。

アクチュエータドライバ２００は、ブレ検出手段１１２が検出したブレ検出信号Ｓ１にもとづいて、ブレが相殺されるように、手ブレ補正レンズ１０４の変位の目標値を示すターゲットコード（位置指令）を生成する。アクチュエータドライバ２００は、内部で生成したターゲットコードにもとづいて、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２それぞれに対する駆動信号Ｓ２＿１，Ｓ２＿２を生成する。アクチュエータ１０６＿ｉ（ｉ＝１，２）は、対応する駆動信号Ｓ２＿ｉに応じて手ブレ補正レンズ１０４を位置決めする。

手振れ補正では、手ブレ補正レンズ１０４を正確に位置決めする必要があるため、フィードバック制御（クローズドループ制御）が採用される。位置検出素子１１０＿１，１１０＿２はそれぞれ、手ブレ補正レンズ１０４の第１軸方向の位置（変位量）Ｐ_Ｘおよび第２軸方向の位置（変位量）Ｐ_Ｙを示す位置検出信号Ｓ３＿１，Ｓ３＿２を生成する。位置検出素子１１０はたとえばホールセンサなどを用いることができる。

振動センサ１２０は、カメラモジュール１００の振動を検出するために設けられる。振動センサ１２０により検出される振動は、アクチュエータドライバ２００の動作モードを切り替えるために使用される。

カメラモジュール１００は、第１モードと第２モードの２つのモードで動作可能である。

第１モードは通常の手ブレ補正モードである。第１モードにおいてアクチュエータドライバ２００は、手ブレが補正されるように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２を駆動する。具体的には第１モードにおいて、アクチュエータドライバ２００は、第１位置検出信号Ｓ３＿１の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置Ｐ_Ｘが、ターゲットコードが示す目標位置Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と一致するように、駆動信号Ｓ２＿１をフィードバック制御する。同様に、アクチュエータドライバ２００は、第２位置検出信号Ｓ３＿２の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置Ｐ_Ｙが、ターゲットコードが示す目標位置Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}と一致するように、駆動信号Ｓ２＿２をフィードバック制御する。

第２モードにおいて、アクチュエータドライバ２００は、手ブレ補正を行わずに、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５がメカ端と接触するように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２を駆動する。

以上がカメラモジュール１００の構成である。続いてその動作を説明する。

図２は、図１のカメラモジュール１００の第１モードの動作を説明する図である。破線８００は、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５の可動範囲を示している。可動範囲の第１軸方向（Ｘ軸方向）の端部８０１および８０２は、メカ端に相当する。同様に、可動範囲の第２軸方向（Ｙ軸方向）の端部８０３および８０４は、メカ端に相当する。

アクチュエータドライバ２００が第１モードであるときの動作は従来と同様であり、ブレ検出手段１１２が検出したブレが相殺されるように、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５が、可動範囲８００内において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に位置決めされる。

図３は、図１のカメラモジュール１００の第２モードの動作を説明する図である。第２モードでは、可動部１０５は、メカ端８０１および８０４に押し付けられる。これにより、カメラモジュール１００に振動が加わった場合でも、可動部１０５がメカ端８０１および８０４から離れないため、可動部１０５とメカ端８０１、８０４との衝突の繰り返しを抑制できる。

ここで、第１軸方向（Ｘ軸方向）について、２つのメカ端８０１および８０２が存在し、第２軸方向（Ｙ軸方向）についても２つのメカ端８０３および８０４が存在する。アクチュエータドライバ２００は、２つのメカ端８０１と８０２の一方を選択して、選択した一方に対して可動部１０５を押し付ける。同様に、２つのメカ端８０３と８０４の一方を選択して、選択した一方に対して可動部１０５を押し付ける。

アクチュエータドライバ２００は、可動部１０５を、ひとつの軸に存在する２つのメカ端のうち、重力方向ｇ側の一方を選択するとよい。図３の例では、第２軸方向について、２つのメカ端８０３，８０４が存在するが、８０４が重力方向側となっているため、メカ端８０４を選択するとよい。これにより、第２アクチュエータ１０６＿２は、メカ端８０３を選択する場合に比べて、重力を利用して、より小さい力で、可動部１０５をメカ端８０４に押し付けることが可能となり、第２モードの消費電流を減らすことができる。あるいは、第２アクチュエータ１０６＿２が発生する力が同じであれば、重力の分、可動部をメカ端に押し付ける力を大きくできる。

図３の例では、第１軸方向の２つのメカ端８０１，８０２については重力方向に関して優劣はないから、いずれを選択してもよい。

図４は、重力方向にもとづくメカ端の選択の一例を説明する図である。Ｙ軸と重力方向のなす角度をθとする。θが－９０°～＋９０°の範囲で変化するものとする。第２軸（Ｙ軸）については、常にメカ端８０４が、重力方向側となる。

一方、第１軸については、θによって選択すべきメカ端が変化する。すなわち、θ＞０°のとき、メカ端８０２が重力方向側となるため、メカ端８０２が選択される。反対に、θ＜０°のとき、メカ端８０１が重力方向側となるため、メカ端８０２が選択される。

ここで、カメラモジュール１００の傾きθが０°を跨いで振動する場合に、選択されるメカ端８０１，８０２が交互に変化すると、可動部１０５を、メカ端８０１，８０２に衝突させることとなり好ましくない。そこで、正と負のしきい値θ_＋，θ_－を定めて、ヒステリシス制御を導入するとよい。すなわち、メカ端８０１を選択している状態で、θ＞θ_＋となると、メカ端８０２を選択し、メカ端８０２を選択している状態で、θ＜θ_－となると、メカ端８０１を選択するとよい。これにより、カメラモジュール１００の傾きθが０°を跨いで振動する場合に、メカ端のスイッチングによる衝突を防止できる。

本開示は、上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。

図５は、一実施例に係るアクチュエータドライバ２００Ａを示すブロック図である。アクチュエータドライバ２００Ａは、制御部２１０および第１駆動部２２０＿１および第２駆動部２２０＿２を備える。ジャイロセンサ１１２Ａは、図１のブレ検出手段１１２であり、カメラモジュール１００の角速度を検出する。加速度センサ１２０Ａは、図１の振動センサ１２０であり、カメラモジュール１００の加速度を検出する。

制御部２１０は、位置指令生成部２１２、モードコントローラ２１４、第１サーボコントローラ２１６＿１、第２サーボコントローラ２１６＿２を備える。

位置指令生成部２１２は、第１モードにおいて、ジャイロセンサ１１２Ａが生成するブレ検出信号Ｓ１を受け、Ｘ軸およびＹ軸それぞれについて、ブレを相殺することができる手ブレ補正レンズ１０４の位置を示す位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}，Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}を生成する。たとえば位置指令生成部２１２は、Ｘ軸周りの角速度ω_Ｘを積分して所定のゲインを乗算することにより、位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}を生成する。同様に、位置指令生成部２１２は、Ｘ軸周りの角速度ω_Ｙを積分して所定のゲインを乗算することにより、位置指令Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}を生成する。

モードコントローラ２１４は、加速度センサ１２０Ａが生成する加速度信号Ｓ５を受け、アクチュエータドライバ２００Ａの動作モードを選択する。具体的にはモードコントローラ２１４は、加速度信号Ｓ５にもとづいて、カメラモジュール１００に与えられる振動を検出する。そして振動が所定条件を満たすか否かに応じて、第１モード、第２モードを選択する。

たとえば所定条件は、振動が、サーボコントローラ２１６によって追従可能な範囲であるか否かを判定できるように定めるとよい。振動が追従可能な範囲である場合には、第１モードを選択する。反対に、振動が追従可能な範囲から逸脱している場合には、第２モードを選択する。

またモードコントローラ２１４は、加速度センサ１２０Ａが生成する加速度信号Ｓ５にもとづいて、重力方向を検出し、カメラモジュール１００の傾きθを算出する。そして、カメラモジュール１００の傾きθにもとづいて、第２モードにおいて、可動部１０５を押し付けるべきメカ端を選択する。

モードコントローラ２１４からサーボコントローラ２１６＿１，２１６＿２に対しては、モードを指示する信号と、第２モードにおいて、選択するメカ端を指示する信号が供給される。

第１サーボコントローラ２１６＿１は、第１モードにおいてイネーブルとなり、位置検出素子１１０＿１が生成する位置検出信号Ｓ３＿１が示す可動部１０５のＸ座標Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}が位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}に近づくように、制御信号Ｓ４＿１を生成する。第１駆動部２２０＿１は、制御信号Ｓ４＿１に応じた駆動信号Ｓ２＿１を生成する。制御信号Ｓ４＿１はたとえば電流指令であり、第１駆動部２２０＿１は、制御信号Ｓ４＿１に応じた電流量の駆動電流を、第１アクチュエータ１０６＿１に供給する。あるいは制御信号Ｓ４＿１は電圧指令であり、第１駆動部２２０＿１は、制御信号Ｓ４＿１に応じた電圧レベルの駆動電圧を、第１アクチュエータ１０６＿１に供給する。

同様に、第２サーボコントローラ２１６＿２は、第１モードにおいてイネーブルとなり、位置検出素子１１０＿２が生成する位置検出信号Ｓ３＿２が示す可動部１０５のＹ座標Ｐ_{Ｙ（ＦＢ）}が位置指令Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}に近づくように、制御信号Ｓ４＿２を生成する。第２駆動部２２０は＿２、制御信号Ｓ４＿２に応じた駆動信号Ｓ２＿２を生成する。

第１サーボコントローラ２１６＿１および第２サーボコントローラ２１６＿２は、第２モードにおいてディセーブルとなる。サーボコントローラ２１６＿１，２１６＿２は、第２モードにおいて制御信号Ｓ４＿１，Ｓ４＿２をそれぞれ所定値Ａ_１，Ａ_２に固定する。所定値Ａ_１は、メカ端８０１を選択した場合と８０２を選択した場合とで異なる値をとる。同様に所定値Ａ_２は、メカ端８０３を選択した場合と８０４を選択した場合とで異なる値をとる。

図６は、モードコントローラ２１４の構成例を示すブロック図である。モードコントローラ２１４は、モードセレクタ２４０およびメカ端選択部２５０を備える。モードセレクタ２４０は、加速度信号Ｓ５にもとづいて、所定条件を満たす振動が発生しているか否かを判定し、モード制御信号ＭＯＤＥを生成する。

図６のモードセレクタ２４０は、加速度信号Ｓ５の振幅が、所定のしきい値を越えているか否かを判定する。モードセレクタ２４０は、全波整流器２４２およびコンパレータ２４９を含む。全波整流器２４２は、加速度信号Ｓ５を全波整流し、振動の大きさを示す信号Ｓ６を生成する。たとえば全波整流器２４２は、ハイパスフィルタ２４４、絶対値回路２４６、ローパスフィルタ２４８を含んでもよい。コンパレータ２４９は、振動の大きさＳ６を、しきい値ＴＨと比較し、Ｓ６＜ＴＨのとき第１モードに対応する第１値（たとえば１）をとり、Ｓ６＞ＴＨのとき第２モードに対応する第２値（たとえば０）をとるモード制御信号ＭＯＤＥを出力する。

メカ端選択部２５０は、加速度信号Ｓ５にもとづいて、重力方向を判定し、第２モードにおいて可動部１０５を押し付けるべきメカ端を選択する。メカ端選択部２５０は、たとえばローパスフィルタ２５２、θ変換部２５４、ヒステリシスコンパレータ２５６を備える。

ローパスフィルタ２５２は、加速度信号Ｓ５から高周波のノイズ成分を除去する。θ変換部２５４は、ローパスフィルタ２５２を通過した加速度信号Ｓ５にもとづいて、重力方向θを検出する。具体的には、加速度信号Ｓ５に含まれる３軸加速度α_Ｘ，α_Ｙ，α_Ｚを、角度情報θに変換する。ヒステリシスコンパレータ２５６は、角度θを、しきい値と比較することにより、メカ端を選択する。メカ端を指定するメカ端選択信号ＭＥは、モード制御信号ＭＯＤＥとともにサーボコントローラ２１６＿１，２１６＿２に供給される。

図７は、モードセレクタ２４０の変形例を示すブロック図である。モードセレクタ２４０は、バンドパスフィルタ２５８、ピークホールド回路２６０およびコンパレータ２４９を含む。バンドパスフィルタ２５８は、加速度信号Ｓ５の所定の周波数帯域を通過させる。ピークホールド回路２６０は、バンドパスフィルタ２５８を通過した信号のピークを検出する。ピークホールド回路２６０の出力信号Ｓ６は、振動の振幅を示す。コンパレータ２４９は、振動の大きさＳ６を、しきい値ＴＨと比較し、Ｓ６＜ＴＨのとき第１モードに対応する第１値をとり、Ｓ６＞ＴＨのとき第２モードに対応する第２値をとるモード制御信号ＭＯＤＥを出力する。

図８は、第１サーボコントローラ２１６＿１の構成例を示すブロック図である。第１サーボコントローラ２１６＿１は、誤差検出器２７０、補償器２７２、セレクタ２７４、固定値生成部２７６を含む。

誤差検出器２７０および補償器２７２は、第１モードにおいてアクティブとなり、位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と位置のフィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}の誤差がゼロに近づくように、フィードバックによって制御信号Ｓ４＿１を生成する。誤差検出器２７０は、位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と位置のフィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}の誤差を示す誤差信号を生成する。補償器２７２は、ＰＩ（比例積分）補償器あるいはＰＩＤ（比例積分微分）補償器などであり、誤差信号を入力とする演算を行い、制御信号Ｓ４＿１を生成する。

固定値生成部２７６は、第２モードにおいて、制御信号Ｓ４＿１の値となる所定値Ａ_１を出力する。固定値生成部２７６は、メカ端選択信号ＭＥにもとづいて、所定値Ａ_１を変化させる。たとえば、正の所定値をＴとするとき、Ａ_１の値を、メカ端選択信号ＭＥにもとづいて、Ｔと－Ｔの２値で切りかえてもよい。

セレクタ２７４は、モード制御信号ＭＯＤＥが第１値（１）であるとき、補償器２７２の出力を選択し、モード制御信号ＭＯＤＥが第２値（０）であるとき、固定値生成部２７６が生成する所定値を選択し、選択した信号を、制御信号Ｓ４＿１として出力する。

以上が第１サーボコントローラ２１６＿１の構成である。第２サーボコントローラ２１６＿２は、第１サーボコントローラ２１６＿１と同様に構成される。

図８の第１サーボコントローラ２１６＿１によれば、第１モードでは、サーボ制御によって可動部１０５を目標位置に位置決めして、手ブレをキャンセルすることができる。また第２モードでは、オープンループ制御によって制御信号Ｓ４＿１を固定することにより、可動部１０５を、重力方向に応じて選択されたメカ端に押し付けることができる。

上述した実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なことが当業者に理解される。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
図９は、変形例１に係る第１サーボコントローラ２１６＿１のブロック図である。固定目標位置設定部２７８は、第２モードにおける可動部１０５の目標位置を示す固定値Ｓｆｉｘを生成する。この目標位置は、可動部１０５のＸ軸方向の可動範囲の外側に定められる。固定目標位置設定部２７８は、メカ端選択信号ＭＥがメカ端８０１を選択しているとき、メカ端８０１よりも外側の地点を指定する第１値の固定値Ｓｆｉｘを出力し、メカ端選択信号ＭＥがメカ端８０２を選択しているとき、メカ端８０２よりも外側の地点を指定する第２値の固定値Ｓｆｉｘを出力する。

セレクタ２８０は、モード制御信号ＭＯＤＥが第１値（１）であるとき、位置指令生成部２１２が生成する位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}を選択し、モード制御信号ＭＯＤＥが第２値（０）であるとき、固定目標位置設定部２７８が生成する固定値Ｓｆｉｘを選択する。

誤差検出器２７０は、セレクタ２８０の出力とフィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}の誤差を示す誤差信号を生成する。補償器２７２は、ＰＩ（比例積分）補償器あるいはＰＩＤ（比例積分微分）補償器などであり、誤差信号を入力とする演算を行い、制御信号Ｓ４＿１を生成する。

図９の第１サーボコントローラ２１６＿１によれば、第１モードでは、サーボ制御によって可動部１０５を目標位置に位置決めして、手ブレをキャンセルすることができる。また第２モードにおいても、サーボ制御は有効であるが、そのときの位置指令はメカ端を超えた位置に設定されているため、フィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}と位置指令Ｓｆｉｘの誤差は非ゼロを維持するため、制御信号Ｓ４＿１の大きさが大きくなる。これにより、第１アクチュエータ１０６＿１に大きな力を発生させることができ、可動部１０５をメカ端に押し付けることができる。

（変形例２）
実施形態では、アクチュエータドライバ２００が、振動センサ１２０の出力にもとづいて、自動的にモードを選択したがその限りでない。たとえばアクチュエータドライバ２００のモードは、カメラモジュール１００を制御するアプリケーションプロセッサが選択してもよい。すなわちアプリケーションプロセッサが、振動センサ１２０によって振動を監視し、アクチュエータドライバ２００によって補正可能な振動である場合は、第１モードを選択し、アクチュエータドライバ２００によって補正できない振動である場合には、第２モードを選択してもよい。あるいはモードの選択は、カメラモジュール１００を搭載する電子機器のユーザが、指定してもよい。たとえば、電子機器を身につけたまま激しい運動を行うような場合に、ユーザが第２モードを選択することで、可動部１０５がメカ端に衝突するのを防止できる。

（変形例３）
カメラモジュール１００の非起動状態において、第２モードを選択してもよい。この場合、アプリケーションプロセッサによってアクチュエータドライバ２００を起動し、第２モードで動作させてもよい。これにより、カメラを使用していない状態で、電子機器が振動するような状況においても、可動部のメカ端への繰り返しの衝突を抑制できる。

（変形例４）
実施形態では、手ブレ補正機構として、手ブレ補正レンズをイメージセンサと平行にシフトさせるものを説明したがその限りでない。たとえばイメージセンサをシフトさせる手ブレ補正機構やプリズムを利用した手ブレ補正機構にも、本開示は適用可能である。

（変形例５）
実施形態では、角度ブレを対象とする補正を説明したが、並進ブレを補正してもよく、並進ブレの検出には、ジャイロセンサに代えて加速度センサを利用してもよい。その場合、並進ブレ検出用のセンサと、モード制御のための振動検出用のセンサを兼用できる。反対に、モード制御のための振動の検出に、ジャイロセンサを利用してもよい。

１００ カメラモジュール
１０２ イメージセンサ
１０４ 手ブレ補正レンズ
１０５ 可動部
１０６ アクチュエータ
１１０ 位置検出素子
１１２ ブレ検出手段
１１２Ａ ジャイロセンサ
１１４ ＣＰＵ
１２０ 振動センサ
１２０Ａ 加速度センサ
２００ アクチュエータドライバ
２１０ 制御部
２１２ 位置指令生成部
２１４ モードコントローラ
２１６＿１ 第１サーボコントローラ
２１６＿２ 第２サーボコントローラ
２２０ 駆動部
２４０ モードセレクタ
２４２ 全波整流器
２４４ ハイパスフィルタ
２４６ 絶対値回路
２４８ ローパスフィルタ
２４９ コンパレータ
２５０ メカ端選択部
２５２ ローパスフィルタ
２５４ θ変換部
２５６ ヒステリシスコンパレータ
２５８ バンドパスフィルタ
２６０ ピークホールド回路
２７０ 誤差検出器
２７２ 補償器
２７４ セレクタ
２７６ 固定値生成部

Claims (13)

1. 手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータを駆動するアクチュエータドライバであって、
   第１モードにおいて、位置指令に応じた制御信号を生成し、第２モードにおいて、前記可動部がメカ端と接触するように、前記制御信号を生成する制御部と、
   前記制御信号に応じてアクチュエータを駆動する駆動部と、
   を備える、アクチュエータドライバ。
2. 前記制御部は、所定条件を満たす振動を検出すると前記第２モードとなる、請求項１に記載のアクチュエータドライバ。
3. 前記制御部は、加速度センサの出力にもとづいて、前記第１モードと前記第２モードが切り替わる、請求項１または２に記載のアクチュエータドライバ。
4. 前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記可動部の位置を示すフィードバック信号が前記位置指令に近づくように、フィードバックによって前記制御信号を生成する、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
5. 前記制御部は、前記第２モードにおいて、前記制御信号を所定値に固定する、請求項４に記載のアクチュエータドライバ。
6. 前記制御部は、前記第２モードにおいて、前記位置指令を、前記メカ端を超えた位置に固定する、請求項４に記載のアクチュエータドライバ。
7. 前記制御部は、前記第２モードにおいて、前記可動部を、ひとつの軸に存在する２つのメカ端のうち、重力方向側の一方と接触させる、請求項１から６のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
8. 前記アクチュエータドライバは、カメラの非起動状態において、前記第２モードで動作可能である、請求項１から７のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
9. ひとつの半導体基板に一体集積化される、請求項１から８のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
10. イメージセンサと、
    前記イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、
    前記手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めするアクチュエータと、
    請求項１から９のいずれかに記載のアクチュエータドライバと、
    を備える、カメラモジュール。
11. イメージセンサと、
    手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータと、
    前記アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、
    を備え、
    前記アクチュエータドライバは、第１モードにおいて、手ブレが補正されるように、前記アクチュエータを駆動し、第２モードにおいて、前記可動部がメカ端と接触するように、前記アクチュエータを駆動する、カメラモジュール。
12. 前記アクチュエータドライバは、前記第２モードにおいて、前記可動部を、ひとつの軸に存在する２つのメカ端のうち、重力方向側の一方と接触させる、請求項１１に記載のカメラモジュール。
13. 請求項１１または１２に記載のカメラモジュールを備える、電子機器。

Images