JP5689630B2 - 撮影用光学装置および撮影用光学システム - Google Patents

Description

本発明は、光学像の振れを補正する振れ補正機能を備える撮影用光学装置、および、この撮影用光学装置を備える撮影用光学システムに関する。

近年、携帯電話等の携帯機器には、撮影用光学装置が搭載されている。携帯機器の場合、撮影時に手振れが発生しやすい。そこで、撮影時の手振れを補正することが可能な撮影用光学装置が本出願人によって提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の撮影用光学装置は、レンズおよび撮像素子が搭載される可動モジュールと、可動モジュールを支持する固定体と、可動モジュールを固定体上で揺動させて手振れを補正する手振れ補正機構と、可動モジュールと固定体とを繋ぐジンバルバネとを備えている。また、特許文献１に記載の撮影用光学装置は、揺動可能な可動モジュールの位置を検出するためのフォトリフレクタを備えている。このフォトリフレクタは、たとえば、可動モジュールに向かって光を射出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、可動モジュールで反射された光を受光するフォトトランジスタとを備えており、固定体に固定されている。フォトリフレクタでは、一般的に、発光ダイオードは、供給される電流に応じて発光量が変化し、また、フォトトランジスタは、受光量に応じて出力電流が変化する。

フォトリフレクタで可動モジュールの位置を検出する際には、フォトトランジスタの出力電流（すなわち、フォトリフレクタの出力）が利用されるが、可動モジュールとフォトリフレクタとの距離が一定であっても、フォトリフレクタの出力を略一定に保つのは困難である。その主な理由としては、第１に発光ダイオードの発光効率に個体差があること、第２にフォトトランジスタの感度に個体差があること、第３に可動モジュールの反射率の経年変化や周囲の温度変化等の環境変化があることが挙げられる。

そこで、従来、フォトリフレクタの出力を略一定に保つことが可能となるフォトリフレクタ制御装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２では、フォトリフレクタは、写真用フィルムのパーフォレーションを検出するために使用されており、発光ダイオードから射出された光がパーフォレーションを通過して所定の反射面で反射されると、その反射光がフォトトランジスタで受光されるようにフォトリフレクタが配置されている。また、特許文献２に記載のフォトリフレクタ制御装置は、フォトリフレクタの出力が所定の範囲内に入るように発光ダイオードに供給される電流を制御している。そのため、このフォトリフレクタ制御装置を用いれば、発光ダイオードおよびフォトトランジスタの個体差（素子の個体差）や環境変化の影響を抑制して、フォトリフレクタの出力を略一定に保つことが可能になる。

特開２００９−２９４３９３号公報 特開平１０−１９７９２４号公報

特許文献２に記載のフォトリフレクタ制御装置を用いれば、反射面とフォトリフレクタとの距離が一定である場合には、素子の個体差および環境変化の影響を抑制することが可能である。しかしながら、撮影用光学装置のように、発光ダイオードからの光を反射する可動モジュールとフォトリフレクタとの距離が変動する場合には、可動モジュールの揺動に伴ってフォトリフレクタの出力が変動するため、特許文献２に記載のフォトリフレクタ制御装置をそのまま用いても、素子の個体差および環境変化の影響を抑制することはできない。

そこで、本発明の課題は、発光素子からの光を反射するカメラモジュールと反射型光学センサとの距離が変動する場合であっても、反射型光学センサの素子の個体差および環境変化の影響が抑制された反射型光学センサの出力を得ることが可能な撮影用光学装置およびこの撮影用光学装置を備える撮影用光学システムを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の撮影用光学装置は、供給される電流に応じて発光量が変化する発光素子と受光量に応じて出力電流が変化する受光素子とを有する反射型光学センサと、反射型光学センサが固定される支持体と、レンズと撮像素子とを有し支持体に揺動可能に支持されるとともに発光素子からの光を受光素子に向かって反射するカメラモジュールと、支持体に対してレンズの光軸が傾くようにカメラモジュールを揺動させて振れを補正する振れ補正機構と、受光素子の出力電流を出力電圧に変換する抵抗器と、カメラモジュールが所定の原点位置または原点位置の近傍にあるときの受光素子の出力電圧である原点位置電圧を生成する原点位置電圧生成手段と、原点位置電圧生成手段で生成された原点位置電圧と所定の基準電圧とを比較する比較器と、比較器からの出力信号に基づいて発光素子に供給される電流を制御する可変電流源とを備え、反射型光学センサによって、支持体に対するカメラモジュールの相対位置が検出され、振れ補正機構は、カメラモジュールを揺動させるための駆動用コイルと、支持体とカメラモジュールとを繋ぐとともに駆動用コイルに電流が供給されていないときにカメラモジュールを原点位置で保持するバネ部材とを備え、原点位置電圧生成手段は、駆動用コイルに供給される電流に基づいてカメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧を生成することを特徴とする。

本発明の撮影用光学装置は、原点位置電圧生成手段で、カメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあるときの受光素子の出力電圧である原点位置電圧を生成し、比較器で、原点位置電圧生成手段で生成された原点位置電圧と所定の基準電圧とを比較し、かつ、可変電流源で、比較器からの出力信号に基づいて発光素子に供給される電流を制御している。そのため、発光素子からの光を反射するカメラモジュールと反射型光学センサとの距離がカメラモジュールの揺動に伴って変動し、その結果、カメラモジュールの揺動に伴って反射型光学センサの出力が変動する場合であっても、カメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあるときの受光素子の出力電圧（すなわち、反射型光学センサの出力）を略一定に保つことが可能になる。したがって、本発明では、カメラモジュールの揺動に伴ってカメラモジュールと反射型光学センサとの距離が変動する場合であっても、反射型光学センサの素子の個体差および環境変化の影響が抑制された反射型光学センサの出力を得ることが可能になる。その結果、本発明では、反射型光学センサの素子の個体差や環境変化があっても、反射型光学センサによって、カメラモジュールの位置を適切に検出して、適切な振れ補正を行うことが可能になる。また、本発明では、振れ補正機構は、カメラモジュールを揺動させるための駆動用コイルと、支持体とカメラモジュールとを繋ぐとともに駆動用コイルに電流が供給されていないときにカメラモジュールを原点位置で保持するバネ部材とを備え、原点位置電圧生成手段は、駆動用コイルに供給される電流に基づいてカメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧を生成している。駆動用コイルに電流が供給されていないときのカメラモジュールはバネ部材によって原点位置に保持されているため、本発明では、駆動用コイルに供給される電流に基づいて、原点位置電圧生成手段は、カメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを精度良く判断することが可能になる。したがって、原点位置電圧生成手段は、駆動用コイルに供給される電流に基づいて精度の高い原点位置電圧を生成することが可能になる。

本発明において、可変電流源は、たとえば、原点位置電圧が基準電圧よりも大きいときに出力される比較器からの出力信号に基づいて発光素子に供給される電流を減らすとともに、原点位置電圧が基準電圧よりも小さいときに出力される比較器からの出力信号に基づいて発光素子に供給される電流を増やし、かつ、原点位置電圧が基準電圧と略等しくて比較器から出力信号が出力されないときに発光素子に供給される電流を維持する。このようにすれば、カメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあるときの反射型光学センサの出力を略一定に保つことができる。

本発明において、原点位置電圧生成手段は、駆動用コイルに供給される電流が所定の基準範囲内にあるときにカメラモジュールが原点位置または原点位置の近傍にあると判断して、原点位置電圧を生成することが好ましい。このように構成すると、駆動用コイルに電流が供給されていないときのみに原点位置電圧生成手段が原点位置電圧を生成する場合と比較して、原点位置電圧の更新の頻度を高めることが可能になる。したがって、温度変化等の環境変化の影響が適切に抑制された反射型光学センサの出力を得ることが可能になる。

本発明において、原点位置電圧生成手段は、駆動用コイルに供給される電流が所定の基準範囲内にあるときの受光素子の複数の出力電圧であって、かつ、所定時間内に抽出された受光素子の複数の出力電圧の平均値を原点位置電圧として生成することが好ましい。駆動用コイルに供給される電流が所定の基準範囲内にあるときの受光素子の出力電圧はばらつきやすいため、このように構成すると、駆動用コイルに供給される電流が所定の基準範囲内にあるときの受光素子の出力電圧をそのまま原点位置電圧にする場合と比較して、生成される原点位置電圧の精度を高めることが可能になる。

本発明の撮影用光学装置は、撮影用光学装置の振れ補正機能のオンオフを制御する制御手段を備える撮影用光学システムであって、原点位置電圧生成手段が、振れ補正機能がオフ状態であるときに原点位置電圧を生成して記憶し、比較器が、振れ補正機能がオン状態であるときに、原点位置電圧生成手段に振れ補正機能がオフ状態のときに記憶された原点位置電圧と基準電圧とを比較する撮影用光学システムに用いることができる。この撮影用光学システムでは、発光素子からの光を反射するカメラモジュールと反射型光学センサとの距離がカメラモジュールの揺動に伴って変動する場合であっても、反射型光学センサの素子の個体差および環境変化の影響が抑制された反射型光学センサの出力を得ることが可能になる。また、振れ補正機能がオフ状態であるときには、駆動用コイルに電流が供給されておらず、カメラモジュールが原点位置にあるため、この場合には、原点位置電圧生成手段は、より精度の高い原点位置電圧を生成することが可能になる。

以上のように、本発明の撮影用光学装置および撮影用光学システムでは、発光素子からの光を反射するカメラモジュールと反射型光学センサとの距離が変動する場合であっても、反射型光学センサの素子の個体差および環境変化の影響が抑制された反射型光学センサの出力を得ることが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる撮影用光学装置の斜視図である。 図１のＥ−Ｅ断面の断面図である。 図１に示す撮影用光学装置におけるカメラモジュールと反射型光学センサとの配置関係を示す概略図である。 図３に示す反射型光学センサおよび反射型光学センサの制御回路の概略回路図である。 図４に示す発光素子の発光量の制御フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（撮影用光学装置の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる撮影用光学装置１の斜視図である。図２は、図１のＥ−Ｅ断面の断面図である。図３は、図１に示す撮影用光学装置１におけるカメラモジュール３と反射型光学センサ７との配置関係を示す概略図である。なお、以下の説明では、図１に示すように、互いに直交する３方向のそれぞれをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とし、Ｘ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｚ１方向側を「上」側、Ｚ２方向側を「下」側とする。

本形態の撮影用光学装置１は、携帯電話等の携帯機器、ドライブレコーダあるいは監視カメラシステム等の一部を構成する撮影用光学システムに用いられる小型かつ薄型のカメラであり、振れ補正機能を備えている。撮影用光学装置１が用いられる撮影用光学システムは、撮影用光学装置１の傾きの変化（より具体的には、後述の支持体４の傾きの変化）を検出するための角速度センサ（ジャイロスコープ）を備えている。具体的には、撮影用光学システムは、前後方向への撮影用光学装置１の傾きの変化を検出するための角速度センサと、左右方向への撮影用光学装置１の傾きの変化を検出するための角速度センサとを備えている。また、この撮影用光学システムは、撮影用光学装置１の振れ補正機能のオンオフを制御する制御手段を備えている。角速度センサおよび制御手段は、撮影用光学装置１の外部に配置されている。

撮影用光学装置１は、撮影用のレンズの光軸Ｌの方向（光軸方向）から見たときの形状が略正方形状となる直方体状に形成されており、撮影用光学装置１の４つの側面は、左右方向または前後方向と略平行になっている。図１、図２に示すように、撮影用光学装置１は、レンズおよび撮像素子を有するとともに揺動可能なカメラモジュール３と、カメラモジュール３を揺動可能に支持する支持体４と、手振れ等の振れを補正するために支持体４に対してカメラモジュール３を揺動させる揺動駆動機構５と、カメラモジュール３と支持体４とを繋ぐバネ部材としての板バネ６とを備えている。また、撮影用光学装置１は、図３に示すように、支持体４に対して揺動するカメラモジュール３の相対位置を検出するための２個の反射型光学センサ７（以下、「センサ７」とする。）を備えている。

本形態では、上下方向は、カメラモジュール３が揺動していないときのカメラモジュール３の光軸方向とほぼ一致しており、カメラモジュール３の光軸方向が上下方向と一致しているときのカメラモジュール３の位置がカメラモジュール３の原点位置である。また、本形態では、カメラモジュール３の下端に撮像素子が取り付けられており、上側に配置される被写体が撮影される。

カメラモジュール３は、光軸方向から見たときの形状が略正方形状となる直方体状に形成されている。カメラモジュール３の前後および左右の側面のそれぞれには、揺動駆動機構５を構成する後述の駆動用磁石１９が固定されている。また、カメラモジュール３は、上述のレンズおよび撮像素子に加え、レンズを光軸方向に駆動するためのレンズ駆動機構を備えている。すなわち、本形態の撮影用光学装置１は、オートフォーカス機能も備えている。レンズ駆動機構は、たとえば、駆動用のコイルと駆動用の磁石とによって構成されている。なお、レンズ駆動機構は、圧電素子あるいは形状記憶合金等によって構成されても良い。また、カメラモジュール３は、レンズ駆動機構を備えていなくても良い。すなわち、撮影用光学装置１は、オートフォーカス機能を備えていなくても良い。

撮像素子は、基板９に実装されている。基板９は、カメラモジュール３の下端側に取り付けられている。基板９には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１０が接続されており、ＦＰＣ１０は、撮影用光学装置１の下端側で引き回されて、撮影用光学装置１の側面から引き出されている。また、基板９の下面には、後述の球状部材１５が当接する当接板１１が固定されている。

支持体４は、撮影用光学装置１の前後左右の４つの側面（外周面）を構成するケース体１３と、撮影用光学装置１の下面側を構成する下ケース体１４とを備えている。ケース体１３は、略四角筒状に形成されており、カメラモジュール３を外周側から囲むように配置されている。下ケース体１４は、底部１４ａと筒部１４ｂとを有する底付きの略四角筒状に形成されている。

下ケース体１４の底部１４ａは、下側に配置されている。底部１４ａの中心には、カメラモジュール３の揺動の支点となる球状部材１５の下端側が配置される円形状の配置孔１４ｃが形成されている。本形態では、球状部材１５と配置孔１４ｃとによって、カメラモジュール３の揺動中心となる支点部１６が構成されている。支点部１６は、カメラモジュール３の下側に配置されており、球状部材１５の上端は、当接板１１の下面に当接している。

揺動駆動機構５は、４個の駆動用コイル１８と、４個の駆動用コイル１８のそれぞれに対向配置される４個の駆動用磁石１９とを備えている。駆動用コイル１８は、たとえば、略長方形状に巻回されて形成された空芯コイルである。４個の駆動用コイル１８のそれぞれは、ケース体１３の内周面を構成する４つの内側面のそれぞれに固定されている。駆動用磁石１９は、たとえば、略長方形の平板状に形成されている。４個の駆動用磁石１９のそれぞれは、前後方向または左右方向で駆動用コイル１８と対向するように、カメラモジュール３の前後および左右の側面のそれぞれに固定されている。

本形態では、左右方向で対向する駆動用コイル１８と駆動用磁石１９とによって、前後方向を軸方向とする左右方向へのカメラモジュール３の揺動動作が行われる。また、前後方向で対向する駆動用コイル１８と駆動用磁石１９とによって、左右方向を軸方向とする前後方向へのカメラモジュール３の揺動動作が行われる。

板バネ６は、カメラモジュール３に固定される可動側固定部と、支持体４に固定される固定側固定部と、可動側固定部と固定側固定部とを繋ぐ複数本のバネ部とを備えている。本形態では、固定側固定部に対してバネ部が撓むことで、カメラモジュール３の揺動動作が可能となっている。また、板バネ６は、球状部材１５の上端と当接板１１とを確実に当接させるとともに、球状部材１５の下端側と下ケース体１４の配置孔１４ｃの縁とを確実に当接させるための与圧が発生するように（すなわち、カメラモジュール３を下方向へ付勢する付勢力が発生するように）、撓んだ状態で固定されている。また、板バネ６は、駆動用コイル１８に電流が供給されていないときに、カメラモジュール３が原点位置に配置されるように、カメラモジュール３を保持している。

センサ７は、図３に示すように、基板１７に実装されている。２個のセンサ７の一方のセンサ７が実装される基板１７は、支持体４の前後の側面のいずれかに固定され、２個のセンサ７の他方のセンサ７が実装される基板１７は、支持体４の左右の側面のいずれかに固定されている。すなわち、センサ７は、基板１７を介して支持体４に固定されている。本形態では、支持体４の前後の側面のいずれかに固定されるセンサ７によって、前後方向におけるカメラモジュール３の位置が検出され、支持体４の左右の側面のいずれかに固定されるセンサ７によって、左右方向におけるカメラモジュール３の位置が検出される。以下、センサ７の構成、および、センサ７の制御回路２０の構成を説明する。

（反射型光学センサおよび制御回路の構成）
図４は、図３に示す反射型光学センサ７および反射型光学センサ７の制御回路２０の概略回路図である。図５は、図４に示す発光素子２１の発光量の制御フローを示すフローチャートである。

センサ７は、フォトリフレクタであり、発光素子２１と受光素子２２とを備えている。発光素子２１は、たとえば、発光ダイオードであり、受光素子２２は、たとえば、フォトトランジスタである。センサ７は、発光素子２１から射出された光がカメラモジュール３の側面で反射されて受光素子２２に入射するようにカメラモジュール３の側面に対向配置されており、受光素子２２に反射光が入射すると、エミッタ電流が受光素子２２の出力電流として流れる。

発光素子２１の発光量は、発光素子２１に供給される電流ＩＦに応じて変化する。具体的には、電流ＩＦが大きくなれば、発光素子２１の発光量が増え、電流ＩＦが小さくなれば、発光素子２１の発光量が減る。

受光素子２２の出力電流は、受光素子２２の受光量に応じて変化する。すなわち、発光素子２１からの光を反射するカメラモジュール３とセンサ７との距離が変化して、受光素子２２の受光量が変化すると、受光素子２２の出力電流が変化する。具体的には、受光素子２２の受光量が増えれば、受光素子２２の出力電流は大きくなり、受光素子２２の受光量が減れば、受光素子２２の出力電流は小さくなる。本形態では、変動する受光素子２２の出力電流を利用して、カメラモジュール３とセンサ７との相対距離の変化を検出している。

制御回路２０は、基板１７に実装されており、抵抗器２３と、原点位置電圧生成手段２４と、比較器２５と、可変電流源２６とを備えている。また、制御回路２０は、発光素子２１のアノードおよび受光素子２２のコレクタに接続される電源（図示省略）を備えており、発光素子２１および受光素子２２には、電源電圧Ｖｃｃが印加されている。

抵抗器２３は、受光素子２２のエミッタに接続されており、受光素子２２の出力電流を出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。本形態では、出力電力Ｖｏｕｔの大きさ（センサ７の出力の大きさ）に基づいて、支持体４に対するカメラモジュール３の相対位置を検出している。

原点位置電圧生成手段２４の入力側は、受光素子２２のエミッタと抵抗器２３との間に接続され、原点位置電圧生成手段２４の出力側は、比較器２５の２つの入力部のうちの一方に接続されている。また、原点位置電圧生成手段２４には、駆動用コイル１８へ供給される電流を制御する電流制御回路（図示省略）が接続されている。原点位置電圧生成手段２４は、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるときの出力電圧Ｖｏｕｔである原点位置電圧Ｖを生成する。本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流に基づいて、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧Ｖを生成する。

具体的には、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が所定の基準範囲内であるとき（より具体的には、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いとき）にカメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあると判断して、そのときの出力電圧Ｖｏｕｔを利用して原点位置電圧Ｖを生成する。より具体的には、本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が所定の基準範囲内にあるときの（駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの）複数の出力電圧Ｖｏｕｔであって、所定時間内に抽出（サンプリング）された複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を算出し、この平均値を原点位置電圧Ｖとしている。

たとえば、本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が±１ｍＡの範囲内にあるときの複数の出力電圧Ｖｏｕｔであって、所定時間内に抽出された複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を算出し、この平均値を原点位置電圧Ｖとしている。このとき、原点位置電圧生成手段２４は、たとえば、移動平均によって平均値を算出している。そのため、駆動用コイル１８に供給される電流が所定の基準範囲内となるたびに、原点位置電圧Ｖは更新されていく。すなわち、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍に来るたびに、原点位置電圧Ｖは更新されていく。なお、たとえば、駆動用コイル１８に供給される電流が±１ｍＡの範囲内にあるときの上下方向に対する光軸Ｌの傾きは、約０．０１°であるため、駆動用コイル１８に供給される電流が±１ｍＡの範囲内にあれば、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるといえる。

また、支持体４の前後の側面のいずれかに固定されるセンサ７の受光素子２２に接続される原点位置電圧生成手段２４は、ケース体１３の前後の側面に固定される駆動用コイル１８に供給される電流に基づいて、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧Ｖを生成する。また、支持体４の左右の側面のいずれかに固定されるセンサ７の受光素子２２に接続される原点位置電圧生成手段２４は、ケース体１３の左右の側面に固定される駆動用コイル１８に供給される電流に基づいて、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧Ｖを生成する。

比較器２５は、原点位置電圧生成手段２４で生成された原点位置電圧Ｖと所定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとに差があると、その差に応じた出力信号を出力する。

可変電流源２６は、比較器２５からの出力信号に基づいて発光素子２１に供給される電流を制御する。具体的には、可変電流源２６は、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときに出力される比較器２５からの出力信号に基づいて発光素子２１に供給される電流ＩＦを減らし、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さいときに出力される比較器２５からの出力信号に基づいて発光素子２１に供給される電流ＩＦを増やす。また、可変電流源２６は、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆと略等しくて比較器２５から出力信号が出力されないときには、発光素子２１に供給される電流ＩＦを変えずに維持する。

本形態では、出力電圧Ｖｏｕtに対する発光素子２１および受光素子２２の個体差や温度変化等の環境変化の影響を抑制するため、以下のように、発光素子２１の発光量が制御されている。すなわち、図５に示すフローのように、原点位置電圧生成手段２４が起動すると（ステップＳ１）、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が所定の基準範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２）。たとえば、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が±１ｍＡの範囲内にあるか否かを判断する。

ステップＳ２で、駆動用コイル１８に供給される電流が所定の基準範囲内にある場合には（すなわち、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近い場合には）、原点位置電圧生成手段２４は、原点位置電圧Ｖを生成し、比較器２５は、この原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ３）。

ステップＳ３で、原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとが略等しい場合には、ステップＳ２へ戻る。一方、ステップＳ３で、原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとに差がある場合には、比較器２５は、その差に応じた出力信号を可変電流源２６へ出力し、可変電流源２６は、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さいとき（ステップＳ４で「Ｙｅｓ」の場合）には、発光素子２１に供給される電流ＩＦを増やして（ステップＳ５）、ステップＳ２へ戻る。また、可変電流源２６は、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいとき（ステップＳ４で「Ｎｏ」の場合）には、発光素子２１に供給される電流ＩＦを減らして（ステップＳ６）、ステップＳ２へ戻る。

なお、撮影用光学装置１が搭載される携帯電話等では、携帯電話等の一部を構成する撮影用光学システムがオン状態になると、原点位置電圧生成手段２４が起動する（上述のステップ１）。すなわち、撮影用光学装置１が搭載される携帯電話等では、撮影モードになると、原点位置電圧生成手段２４が起動する。また、本形態では、上述のように、撮影用光学システムは、撮影用光学装置１の振れ補正機能のオンオフを制御する制御手段を備えているが、撮影用光学システムがオン状態になると、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオン状態であるか否かにかかわらず、原点位置電圧生成手段２４が起動して、図５に示す制御フローが実行される。すなわち、撮影用光学システムがオン状態になれば、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオン状態であるか否かにかかわらず、発光素子２１の発光量は制御されている。

（撮影用光学装置の概略動作）
以上のように構成された撮影用光学装置１では、振れ補正機能がオン状態であり、かつ、撮影用光学装置１の外部に配置される角速度センサによって、支持体４の傾きの変化が検出されると、角速度センサでの検出結果に基づいて、駆動用コイル１８に電流が供給される。駆動用コイル１８に電流が供給されると、支点部１６を中心に、左右方向および／または前後方向を軸方向として、カメラモジュール３が光軸Ｌを傾けるように揺動して、振れが補正される。この振れ補正時には、センサ７での検出結果に基づいて、カメラモジュール３の揺動量（すなわち、駆動用コイル１８へ供給される電流）が制御されている。なお、撮影用光学装置１では、振れ補正機能がオフ状態のときでも、上述のように、原点位置電圧生成手段２４が起動して、発光素子２１の発光量が制御されている。

本形態では、板バネ６、揺動駆動機構５および支点部１６等によって、支持体４に対して光軸Ｌが傾くようにカメラモジュール３を揺動させて振れを補正する振れ補正機構が構成されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の撮影用光学装置１は、原点位置電圧生成手段２４で、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるときの受光素子２２の出力電圧である原点位置電圧Ｖを生成し、比較器２５で、原点位置電圧生成手段２４で生成された原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較している。また、可変電流源２６は、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときには、発光素子２１に供給される電流ＩＦを減らし、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さいときには、発光素子２１に供給される電流ＩＦを増やし、かつ、原点位置電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆと略等しいときには、発光素子２１に供給される電流ＩＦを変えずに維持している。

そのため、カメラモジュール３の揺動に伴ってカメラモジュール３とセンサ７との距離が変動し、その結果、出力電圧Ｖｏｕｔが変動する場合であっても、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるときの受光素子２２の出力電圧Ｖｏｕｔを略一定に保つことが可能になる。したがって、本形態では、カメラモジュール３の揺動に伴ってカメラモジュール３とセンサ７との距離が変動する場合であっても、発光素子２１および受光素子２２の個体差および環境変化の影響が抑制されたセンサ７の出力を得ることが可能になる。その結果、本形態では、発光素子２１および受光素子２２の個体差および環境変化があっても、センサ７によって、カメラモジュール３の位置を適切に検出して、適切な振れ補正を行うことが可能になる。特に本形態では、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオフ状態であっても、発光素子２１の発光量が制御されているため、発光素子２１および受光素子２２の個体差および環境変化があっても、振れ補正機能がオン状態になれば、センサ７によって、直ちにカメラモジュール３の位置を適切に検出して、適切な振れ補正を行うことが可能になる。

本形態では、板バネ６は、駆動用コイル１８に電流が供給されていないときに、カメラモジュール３が原点位置に配置されるように、カメラモジュール３を保持している。そのため、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときには、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にある。また、本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの出力電圧Ｖｏｕｔを利用して原点位置電圧Ｖを生成している。そのため、本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流に基づいて精度の高い原点位置電圧Ｖを生成することが可能になる。

また、本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０であるときだけでなく、０に近いときにも原点位置電圧Ｖを生成しているため、駆動用コイル１８に供給される電流が０のときのみに原点位置電圧生成手段２４が原点位置電圧Ｖを生成する場合と比較して、原点位置電圧Ｖの更新の頻度を高めることが可能になる。したがって、温度変化等の環境変化の影響が適切に抑制されたセンサ７の出力を得ることが可能になる。

本形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの複数の出力電圧Ｖｏｕｔであって、所定時間内に抽出された複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を算出し、この平均値を原点位置電圧Ｖとしている。そのため、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの出力電圧Ｖｏｕｔをそのまま原点位置電圧Ｖにする場合と比較して、原点位置電圧Ｖの変動を抑制して、生成される原点位置電圧Ｖの精度を高めることが可能になる。

（原点位置電圧生成手段の変形例１）
上述した形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの複数の出力電圧Ｖｏｕｔであって、所定時間内に抽出された複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を算出し、この平均値を原点位置電圧Ｖとしている。この他にもたとえば、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの出力電圧Ｖｏｕｔをそのまま原点位置電圧Ｖとしても良い。

上述した形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０または０に近いときの出力電圧Ｖｏｕｔを利用して原点位置電圧Ｖを生成している。この他にもたとえば、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流が０のときのみに原点位置電圧Ｖを生成しても良い。この場合には、カメラモジュール３が原点位置にあるときの出力電圧Ｖｏｕｔを利用して原点位置電圧Ｖを生成することができるため、生成される原点位置電圧Ｖの精度をより高めることが可能になる。なお、この場合には、駆動用コイル１８に供給される電流が０のときの複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を算出せずに、駆動用コイル１８に供給される電流が０のときの出力電圧Ｖｏｕｔをそのまま原点位置電圧Ｖとすれば良い。

（原点位置電圧生成手段の変形例２）
上述した形態では、撮影用光学システムがオン状態になると、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオン状態であるか否かにかかわらず、原点位置電圧生成手段２４が起動して、図５に示す制御フローが実行されている。この他にもたとえば、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオン状態になったときに、原点位置電圧生成手段２４が起動して、図５に示す制御フローが実行されても良い。

また、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオフ状態であるときのみに、図５に示す制御フローが実行されても良い。この場合には、原点位置電圧生成手段２４は、振れ補正機能がオフ状態であるときに原点位置電圧Ｖを生成して記憶するとともに、比較器２５は、振れ補正機能がオン状態であるときに、原点位置電圧生成手段２４にオフ状態のときに記憶された原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。振れ補正機能がオフ状態であるときには、駆動用コイル１８に電流が供給されておらず、カメラモジュール３が原点位置にあるため、この場合には、原点位置電圧生成手段２４は、より精度の高い原点位置電圧Ｖを生成することが可能になる。なお、温度変化等の環境変化が発生するのには、比較的長い時間がかかるため、撮影用光学装置１の振れ補正機能がオフ状態であるときのみに、図５に示す制御フローが実行されても、発光素子２１および受光素子２２の個体差および環境変化の影響が抑制されたセンサ７の出力を得ることが可能になる。

（原点位置電圧生成手段の変形例３）
上述した形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流に基づいて、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧Ｖを生成している。この他にもたとえば、原点位置電圧生成手段２４は、撮影用光学装置１の外部に配置される角速度センサからの出力信号または角速度センサからの出力信号の積分値に基づいてカメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧Ｖを生成しても良い。具体的には、原点位置電圧生成手段２４は、角速度センサからの出力信号または角速度センサからの出力信号の積分値が所定の基準範囲内であるとき（より具体的には、角速度センサからの出力信号または角速度センサからの出力信号の積分値が０または０に近いとき）にカメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあると判断して、そのときの出力電圧Ｖｏｕｔを利用して原点位置電圧Ｖを生成する。より具体的には、たとえば、原点位置電圧生成手段２４は、角速度センサからの出力信号または角速度センサからの出力信号の積分値が所定の基準範囲内であるときの（角速度センサからの出力信号または角速度センサからの出力信号の積分値が０または０に近いときの）複数の出力電圧Ｖｏｕｔであって、所定時間内に抽出された複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を算出し、この平均値を原点位置電圧Ｖとしても良い。

角速度センサからの出力信号がないとき、あるいは、角速度センサからの出力信号が小さいときには、撮影用光学装置１が傾いていないか、あるいは、傾いていても傾きがわずかであるため、振れ補正動作は行われておらず、カメラモジュール３は原点位置または原点位置の近傍にある。したがって、この場合であっても、原点位置電圧生成手段２４は、角速度センサからの出力信号または角速度センサからの出力信号の積分値に基づいて比較的精度の高い原点位置電圧Ｖを生成することが可能になる。

なお、上述した形態では、角速度センサは、撮影用光学装置１の外部に配置されているが、角速度センサは、撮影用光学装置１の内部に配置されても良い。すなわち、撮影用光学装置１は、撮影用光学装置１の傾きの変化を検出するための角速度センサを備えていても良い。また、上述した形態では、前後方向への撮影用光学装置１の傾きの変化を検出する角速度センサと、左右方向への撮影用光学装置１の傾きの変化を検出する角速度センサとの２個の角速度センサが撮影用光学装置１の外部に配置されているが、前後方向および左右方向への撮影用光学装置１の傾きの変化を検出する１個の角速度センサが撮影用光学装置１の外部に配置されても良い。すなわち、１軸方向の傾きの変化を検出する角速度センサが２個使用されても良いし、２軸方向の傾きの変化を検出する角速度センサが１個使用されても良い。

（原点位置電圧生成手段の変形例４）
上述した形態では、原点位置電圧生成手段２４は、駆動用コイル１８に供給される電流に基づいて、カメラモジュール３が原点位置または原点位置の近傍にあるか否かを判断して、原点位置電圧Ｖを生成している。この他にもたとえば、原点位置電圧生成手段２４は、受光素子２２の出力電圧Ｖｏｕｔの高周波成分を除去するローパスフィルタであり、高周波成分が除去された後の受光素子２２の出力電圧Ｖｏｕｔが原点位置電圧Ｖであっても良い。また、原点位置電圧生成手段２４は、所定時間内に抽出された受光素子２２の複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値を計算する平均値計算器であり、平均値計算器で計算された受光素子２２の複数の出力電圧Ｖｏｕｔの平均値が原点位置電圧Ｖであっても良い。これらの場合には、原点位置電圧生成手段２４が駆動用コイル１８に供給される電流を判断する必要がなくなるため、原点位置電圧生成手段２４の構成を比較的簡素化することが可能になる。また、これらの場合であっても、カメラモジュール３の揺動に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの変動の影響を抑制することが可能になるため、原点位置電圧生成手段２４は、比較的精度の高い原点位置電圧Ｖを生成することが可能である。なお、原点位置電圧生成手段２４が平均値計算器である場合には、たとえば、移動平均によって平均値が算出される。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、カメラモジュール３を備える撮影用光学装置１を例に本発明の実施の形態を説明したが、上述のセンサ７および制御回路２０は、撮影用光学装置１以外の装置にも適用可能である。たとえば、上述のセンサ７および制御回路２０は、発光素子２１からの光を受光素子２２に向かって反射する移動可能な被検出物とセンサ７との相対距離の変化を検出する距離変化量検出装置にも適用可能である。

この距離変化量検出装置においても、原点位置電圧生成手段２４で、被検出物が原点位置または原点位置の近傍にあるときの受光素子２２の出力電圧Ｖｏｕｔである原点位置電圧Ｖが生成され、比較器２５で、原点位置電圧生成手段２４で生成された原点位置電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとが比較され、かつ、可変電流源２６で、比較器２５からの出力信号に基づいて発光素子２１に供給される電流ＩＦが制御される。そのため、被検出物の移動に伴って被検出物とセンサ７との距離が変動して、センサ７の出力が変動する場合であっても、被検出物が原点位置または原点位置の近傍にあるときのセンサ７の出力を略一定に保つことが可能になる。したがって、この距離変化量検出装置では、発光素子２１からの光を反射する被検出物とセンサ７との距離が被検出物の移動に伴って変動する場合であっても、発光素子２１および受光素子２２の個体差および環境変化の影響が抑制されたセンサ７の出力を得ることが可能になる。その結果、この距離変化量検出装置では、発光素子２１および受光素子２２の個体差や環境変化があっても、センサ７によって、被検出物とセンサ７との相対距離の変化を適切に検出することが可能になる。

１ 撮影用光学装置
３ カメラモジュール
４ 支持体
５ 揺動駆動機構（振れ補正機構の一部）
６ 板バネ（バネ部材、振れ補正機構の一部）
７ センサ（反射型光学センサ）
１６ 支点部（振れ補正機構の一部）
１８ 駆動用コイル
２１ 発光素子
２２ 受光素子
２３ 抵抗器
２４ 原点位置電圧生成手段
２５ 比較器
２６ 可変電流源
Ｌ 光軸
Ｖ 原点位置電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｖｒｅｆ 基準電圧

Claims (5)

1. 供給される電流に応じて発光量が変化する発光素子と受光量に応じて出力電流が変化する受光素子とを有する反射型光学センサと、前記反射型光学センサが固定される支持体と、レンズと撮像素子とを有し前記支持体に揺動可能に支持されるとともに前記発光素子からの光を前記受光素子に向かって反射するカメラモジュールと、前記支持体に対して前記レンズの光軸が傾くように前記カメラモジュールを揺動させて振れを補正する振れ補正機構と、前記受光素子の出力電流を出力電圧に変換する抵抗器と、前記カメラモジュールが所定の原点位置または前記原点位置の近傍にあるときの前記受光素子の出力電圧である原点位置電圧を生成する原点位置電圧生成手段と、前記原点位置電圧生成手段で生成された前記原点位置電圧と所定の基準電圧とを比較する比較器と、前記比較器からの出力信号に基づいて前記発光素子に供給される電流を制御する可変電流源とを備え、
   前記反射型光学センサによって、前記支持体に対する前記カメラモジュールの相対位置が検出され、
   前記振れ補正機構は、前記カメラモジュールを揺動させるための駆動用コイルと、前記支持体と前記カメラモジュールとを繋ぐとともに前記駆動用コイルに電流が供給されていないときに前記カメラモジュールを前記原点位置で保持するバネ部材とを備え、
   前記原点位置電圧生成手段は、前記駆動用コイルに供給される電流に基づいて前記カメラモジュールが前記原点位置または前記原点位置の近傍にあるか否かを判断して、前記原点位置電圧を生成することを特徴とする撮影用光学装置。
2. 前記可変電流源は、前記原点位置電圧が前記基準電圧よりも大きいときに出力される前記比較器からの出力信号に基づいて前記発光素子に供給される電流を減らすとともに、前記原点位置電圧が前記基準電圧よりも小さいときに出力される前記比較器からの出力信号に基づいて前記発光素子に供給される電流を増やし、かつ、前記原点位置電圧が前記基準電圧と略等しくて前記比較器から出力信号が出力されないときに前記発光素子に供給される電流を維持することを特徴とする請求項１記載の撮影用光学装置。
3. 前記原点位置電圧生成手段は、前記駆動用コイルに供給される電流が所定の基準範囲内にあるときに前記カメラモジュールが前記原点位置または前記原点位置の近傍にあると判断して、前記原点位置電圧を生成することを特徴とする請求項１または２記載の撮影用光学装置。
4. 前記原点位置電圧生成手段は、前記駆動用コイルに供給される電流が所定の基準範囲内にあるときの前記受光素子の複数の出力電圧であって、かつ、所定時間内に抽出された前記受光素子の複数の出力電圧の平均値を前記原点位置電圧として生成することを特徴とする請求項３記載の撮影用光学装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の撮影用光学装置と、前記撮影用光学装置の振れ補正機能のオンオフを制御する制御手段とを備え、
   前記原点位置電圧生成手段は、前記振れ補正機能がオフ状態であるときに前記原点位置電圧を生成して記憶し、
   前記比較器は、前記振れ補正機能がオン状態であるときに、前記原点位置電圧生成手段に前記振れ補正機能がオフ状態のときに記憶された前記原点位置電圧と前記基準電圧とを比較することを特徴とする撮影用光学システム。

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