JP5458101B2 - 光学画像安定化 - Google Patents
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Description
支持構造と、
イメージセンサおよびイメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
前記カメラユニットが、互いに垂直でかつレンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで自在に傾斜し、さらに光軸に沿って移動することを可能にするように、カメラユニットを支持構造で支持するサスペンションシステム(suspension system)と、
少なくとも3つのSMAアクチュエータであって、それぞれカメラユニットと支持構造の間に接続され、かつ、収縮するとカメラユニットを光軸に沿って支持構造に対して変位させるように配置され、また、収縮して差動変位(differential displacement)するとカメラユニットを傾斜させるよう、光軸の周りの異なる位置に配置されたSMAアクチュエータと
を備えたカメラ装置が提供される。
支持構造と、
イメージセンサおよびイメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
複数のたわみエレメント(flexure element)を備えたサスペンションシステムであって、複数のたわみエレメントは、該たわみエレメントが偏倚(deflection)するとき、互いに垂直かつレンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りでカメラユニットが傾斜することを可能にするように、カメラユニットを支持構造で支持するサスペンションシステムと、
複数のSMAアクチュエータであって、それぞれカメラユニットと支持構造の間に接続され、かつ、収縮するとカメラユニットを傾斜させるように配置された複数のSMAアクチュエータと
を備えたカメラ装置が提供される。
支持構造と、
イメージセンサおよびイメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
互いに垂直でかつレンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りでカメラユニットが傾斜することを可能にするように、カメラユニットを支持構造で支持するサスペンションシステムと、
複数のSMAアクチュエータであって、それぞれ、収縮するとカメラユニットを傾斜させるように配置された一片のSMAワイヤを備え、個々のSMAワイヤ片がその両方の末端でカメラユニットに固定され、かつ、支持構造のエレメントに引っ掛けられた複数のSMAアクチュエータと
を備えたカメラ装置が提供される。
支持構造と、
イメージセンサおよびイメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
互いに垂直で、かつ、レンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りでカメラユニットが傾斜することを可能にするように、カメラユニットを支持構造で支持するサスペンションシステムと、
カメラユニットを傾斜させるようになされたアクチュエータ構造と、
カメラユニットに取り付けられ、かつ、カメラユニットの振動を表す出力信号を生成するようになされた振動センサと、
駆動信号を供給するためにアクチュエータ構造に接続された制御回路であって、振動センサの出力信号に応答して駆動信号を生成するようになされた制御回路と
を備えたカメラ装置が提供される。
図1は、OISを実行するようになされたカメラ装置1を横断面図で概略的に示したもので、断面は、カメラ装置1の光軸Oに沿って取られている。カメラ装置1は、移動電話、メディアプレーヤあるいは携帯型ディジタルアシスタントなどの携帯型電子デバイスに組み込まれることになる。したがって小型化は重要な設計基準である。
図2は、カメラ装置1の第1の構造を示したもので、以下で行うサスペンションシステムのコンポーネントを説明するためにカメラユニット100は省略されている。通常、機械的アーキテクチャはサイズが制限されていないが、この第1の構造は、標準の8.5mm平方のフットプリントを有する、典型的には移動電話に使用するためのカメラユニット100のためのOISを実現している。
図8および9は、カメラ装置1の第2の構造を示したもので、図8および9の両図にはカメラユニット100が省略されており、また、図9にはハウジング30およびカメラマウント31が省略されている。第1の構造と同様、カメラ装置1のこの第2の構造も、標準の8.5mm平方のフットプリントを有するカメラユニット100のためのOISを実現している。
図10は、カメラ装置1の第3の構造を示したもので、以下のようになされている。この第3の構造では、すべての電気接続は、支持構造2に対してではなく、カメラユニット100に対して実施される。
次に、OISを実現するためのカメラ装置1の作用について説明する。
(態様1)
支持構造と、
イメージセンサおよび前記イメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
前記カメラユニットが、互いに垂直でかつ前記レンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで自在に傾斜し、さらに前記光軸に沿って移動することを可能にするように、前記カメラユニットを前記支持構造で支持するサスペンションシステムと、
前記カメラユニットと前記支持構造の間に接続された少なくとも3つのSMAアクチュエータであって、収縮時に前記カメラユニットを前記光軸に沿って前記支持構造に対して移動させるように配置され、収縮して差動変位すると前記カメラユニットを傾斜させるように前記光軸の周りの異なる位置に配置されたSMAアクチュエータと、を備えたカメラ装置。
(態様2)
前記サスペンションシステムが複数のたわみエレメントを備え、前記複数のたわみエレメントが、前記たわみエレメントが偏倚するときに互いに垂直かつ前記レンズシステムの前記光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで前記カメラユニットが傾斜できるように、前記カメラユニットを前記支持構造で支持する、態様1に記載の装置。
(態様3)
前記SMAアクチュエータの収縮時、複数の前記たわみエレメントの偏倚によって、前記SMAアクチュエータに対して反作用する唯一の付勢力が提供される、態様2に記載の装置。
(態様4)
前記サスペンションシステムとは別に、前記SMAアクチュエータが収縮すると前記SMAアクチュエータに対して反作用する付勢力を提供する付勢エレメントをさらに備えた、態様3に記載の装置。
(態様5)
個々のSMAアクチュエータが、前記カメラユニットと前記支持構造との間で、前記光軸からの仮想線に対して垂直に延在するSMAワイヤ片を備えた、態様1から4のいずれか一項に記載の装置。
(態様6)
個々のSMAアクチュエータが、前記カメラユニットと前記支持構造との間で、前記光軸に対して非ゼロ角度で延在するSMAワイヤ片を備えた、態様5に記載の装置。
(態様7)
前記SMAアクチュエータが前記光軸の周りの異なる位置に等間隔を隔てて配置された、態様1から6のいずれか一項に記載の装置。
(態様8)
4つのSMAアクチュエータを備えた、態様7に記載の装置。
(態様9)
支持構造と、
イメージセンサおよび前記イメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
複数のたわみエレメントを備えたサスペンションシステムであって、前記複数のたわみエレメントは、該たわみエレメントが偏倚すると、互いに垂直でかつ前記レンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで前記カメラユニットが傾斜できるように、前記カメラユニットを前記支持構造で支持するサスペンションシステムと、
複数のSMAアクチュエータであって、それぞれ前記カメラユニットと前記支持構造との間で接続され、収縮すると前記カメラユニットを傾斜させるように配置された複数のSMAアクチュエータと、を備えたカメラ装置。
(態様10)
前記SMAアクチュエータが、それぞれ一片のSMAワイヤを備え、前記SMAワイヤは、その両方の末端で前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの一方に固定され、その末端を介して、中央部が前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちのもう一方に接続された個々のたわみエレメントの一部に引っ掛けられ、前記SMAアクチュエータの収縮時に前記カメラユニットを傾斜させるように配置され、前記たわみエレメントの偏倚によって、前記SMAアクチュエータに対して反作用する付勢力が提供される、態様9に記載のカメラ装置。
(態様11)
前記たわみエレメントが、それぞれ、前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記もう一方に接続されている中間部分から、前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記一方に接続されている部分まで延在している一対のたわみビームを備え、前記SMAワイヤ片が前記中間部分に引っ掛けられた、態様10に記載の装置。
(態様12)
前記中間部分が前記光軸に沿って前記たわみビームから突出している、態様11に記載の装置。
(態様13)
前記たわみエレメントが一体形成された、態様11または12に記載の装置。
(態様14)
前記たわみエレメントがそれぞれ整形された材料シートである、態様11または12に記載の装置。
(態様15)
個々のSMAワイヤ片が、前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記一方と、前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記もう一方に接続された個々のたわみエレメントの一部の間を、前記光軸からの仮想線に対して垂直に延在している、態様10から14のいずれか一項に記載の装置。
(態様16)
前記SMAワイヤ片が、前記光軸に対して非ゼロ角度で延在している、態様15に記載の装置。
(態様17)
複数の前記たわみエレメントの偏倚によって、前記SMAアクチュエータに対して反作用する唯一の付勢力が提供される、態様10から16のいずれか一項に記載の装置。
(態様18)
前記サスペンションシステムとは別に、前記SMAアクチュエータの収縮時に前記SMAアクチュエータに対して反作用する付勢力を提供する付勢エレメントをさらに備えた、態様10から17のいずれか一項に記載の装置。
(態様19)
前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記一方が前記支持構造であり、また、前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記もう一方が前記カメラユニットである、態様10から18のいずれか一項に記載の装置。
(態様20)
前記サスペンションシステムとは別に、前記SMAアクチュエータの収縮時に前記SMAアクチュエータに対して反作用する付勢力を提供する付勢エレメントをさらに備えた、態様9に記載のカメラ装置。
(態様21)
前記付勢エレメントがコイル状に巻かれたばねを備えた、態様20に記載の装置。
(態様22)
前記SMAアクチュエータが、前記光軸の周りの異なる位置に等間隔で配置された、態様20または21に記載の装置。
(態様23)
4つのSMAアクチュエータを備えた、態様22に記載の装置。
(態様24)
支持構造と、
イメージセンサおよび前記イメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
互いに垂直で前記レンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで前記カメラユニットが傾斜することを可能にするように、前記カメラユニットを前記支持構造で支持するサスペンションシステムと、
複数のSMAアクチュエータであって、それぞれ、収縮すると前記カメラユニットを傾斜させるように配置された一片のSMAワイヤを備え、個々のSMAワイヤ片がその両方の末端で前記カメラユニットに固定され、前記支持構造のエレメントに引っ掛けられた複数のSMAアクチュエータと、を備えたカメラ装置。
(態様25)
前記SMAワイヤ片が、前記SMAワイヤを圧着する圧着部材によって前記カメラユニットに固定された、態様24に記載の装置。
(態様26)
前記カメラユニットが、前記カメラユニットに固定された前記SMAワイヤ片の前記末端に電気接続され、前記カメラユニットに駆動信号を供給するための制御回路をさらに備えた、態様24または25に記載の装置。
(態様27)
前記カメラユニットに取り付けられ、前記カメラユニットの振動を表す出力信号を生成するようになされた振動センサをさらに備え、前記制御回路が、振動センサの前記出力信号に応答して前記駆動信号を生成するようになされた、態様26に記載の装置。
(態様28)
前記制御回路が調整可能利得を有し、その利得を調整することによって検知された振動を最小化するようになされた、態様27に記載の装置。
(態様29)
前記振動センサが、前記カメラユニットの角速度を表す出力信号を生成するようになされた、態様27または28に記載の装置。
(態様30)
前記振動センサがジャイロスコープセンサである、態様29に記載の装置。
(態様31)
支持構造と、
イメージセンサおよび前記イメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
互いに垂直でかつ前記レンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで前記カメラユニットが傾斜することを可能にするように、前記カメラユニットを前記支持構造で支持するサスペンションシステムと、
前記カメラユニットを傾斜させるようになされたアクチュエータ構造と、
前記カメラユニットに取り付けられ、前記カメラユニットの振動を表す出力信号を生成するようになされた振動センサと、
駆動信号を供給するために前記アクチュエータ構造に接続された制御回路であって、前記振動センサの前記出力信号に応答して前記駆動信号を生成するようになされた制御回路と、を備えたカメラ装置。
(態様32)
前記制御回路が調整可能利得を有し、その利得を調整することによって検知された振動を最小化するようになされた、態様31に記載の装置。
(態様33)
前記振動センサが、前記カメラユニットの角速度を示す出力信号を生成するようになされた、態様31または32に記載の装置。
(態様34)
前記振動センサがジャイロスコープセンサである、態様33に記載の装置。
(態様35)
前記アクチュエータ構造が、それぞれ、収縮すると前記カメラユニットを傾斜させるようになされた複数のSMAアクチュエータを備えた、態様31から34のいずれか一項に記載の装置。
2 支持構造
3、40 シャーシ
4 ベース
5 ベースの正方形部分
6 ベースの正方形部分から横方向に突出している延長部分
7 コンタクト
8、42 シャーシの側壁
10、32、60 サスペンションシステム
11、33、61 たわみエレメント(たわみビーム)
12、62 たわみビーム
13 サスペンションシステムの中間部分
14 マウント(取付け部分、取付けプレート)
15、65 サスペンションシステムの隅部分
18 缶
19 缶のリップ
20 SMAアクチュエータ
21 SMAワイヤ片
22 圧着部材
23 エンドストップ
24 中間部分の一部を形成している突起
25 開口
26 カバー
30 ハウジング
31 カメラマウント
34 シャーシの側壁の内側を平行に延在している壁
34 ボス
35 フランジ
36 ハウジングのリップ
40 取付けプレート
41 ベースマウント
43 カットアウト(凹所)
44 フック
45 ベースマウント中のスロット
45 カットアウトの末端表面
50 キャリッジ
51 キャリッジの側壁
52 取付けブロック
53 取付けブロックの凹所
63 中間取付けプレート
65 隅取付けプレート
66 付勢ばね
67 ベースプレート
68 プリント回路基板(PCB)
70 集積回路(IC)チップ
71 ジャイロスコープセンサ
80 制御回路
81 SMAコントローラ
82 駆動回路
83 駆動コントローラ
84 ドライバ
85 検出回路
100 カメラユニット
101 イメージセンサ
102 レンズシステム(レンズエレメント)
103 カメラサポート
Claims (12)
- 支持構造と、
イメージセンサおよび前記イメージセンサ上に画像を結像させるためのレンズシステムを備えたカメラユニットと、
複数のたわみエレメントを備えたサスペンションシステムであって、前記複数のたわみエレメントは、該たわみエレメントが偏倚すると、互いに垂直でかつ前記レンズシステムの光軸に対して垂直な2つの仮想軸の周りで前記カメラユニットが傾斜できるように、前記カメラユニットを前記支持構造で支持するサスペンションシステムと、
複数のSMAアクチュエータワイヤであって、それぞれ前記カメラユニットと前記支持構造との間で接続され、収縮すると前記カメラユニットを傾斜させるように配置された複数のSMAアクチュエータワイヤと、を備えたカメラ装置。 - 前記SMAアクチュエータワイヤが、それぞれ一片のSMAワイヤを備え、前記SMAワイヤは、その両方の末端で前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの一方に固定され、その末端を介して、中央部が前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちのもう一方に接続された個々のたわみエレメントの一部に引っ掛けられ、前記SMAアクチュエータワイヤの収縮時に前記カメラユニットを傾斜させるように配置され、前記たわみエレメントの偏倚によって、前記SMAアクチュエータワイヤに対して反作用する付勢力が提供される、請求項1に記載のカメラ装置。
- 複数の前記たわみエレメントの偏倚によって、前記SMAアクチュエータワイヤに対して反作用する唯一の付勢力が提供される、請求項2に記載の装置。
- 前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記一方が前記支持構造であり、また、前記カメラユニットおよび前記支持構造のうちの前記もう一方が前記カメラユニットである、請求項2又は3に記載の装置。
- 前記サスペンションシステムとは別に、前記SMAアクチュエータワイヤの収縮時に前記SMAアクチュエータワイヤに対して反作用する付勢力を提供する付勢エレメントをさらに備えた、請求項1に記載のカメラ装置。
- 前記SMAアクチュエータワイヤが、前記光軸の周りの異なる位置に等間隔で配置された、請求項5に記載の装置。
- 4つのSMAアクチュエータワイヤを備えた、請求項6に記載の装置。
- 前記カメラユニットに取り付けられ、前記カメラユニットの振動を表す出力信号を生成するようになされた振動センサと、
駆動信号を供給するために前記SMAアクチュエータワイヤに接続された制御回路であって、前記振動センサの前記出力信号に応答して前記駆動信号を生成するようになされた制御回路とを備えた、請求項1から7のいずれか1項に記載のカメラ装置。 - 前記制御回路が調整可能利得を有し、その利得を調整することによって検知された振動を最小化するようになされた、請求項8に記載の装置。
- 前記振動センサが、前記カメラユニットの角速度を示す出力信号を生成するようになされた、請求項8または9に記載の装置。
- 前記振動センサがジャイロスコープセンサである、請求項10に記載の装置。
- 前記制御回路は、前記振動センサの前記出力信号に基づき、前記カメラユニットへの要求された傾斜角度を表す制御信号を導きだすように構成され、前記SMAアクチュエータワイヤの抵抗を検出し、かつ帰還信号として前記SMAアクチュエータワイヤの検出抵抗を使用する前記制御信号によって表される前記要求された傾斜角度にしたがって、前記駆動信号を生成する、請求項8から11のいずれか1項に記載の装置。
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