JP6173416B2 - Position detection device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a position detection device, and more specifically, includes a lens position control unit that detects a lens position and controls the position of the lens based on the detection result, and includes an autofocus mechanism and a camera shake correction mechanism. The present invention relates to a position detection device that is miniaturized in consideration of the arrangement position of the position sensor in FIG.
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。 In recent years, opportunities for taking still images using a small camera for a mobile phone have increased. Accordingly, even if there is a camera shake (vibration) when shooting a still image, an optical camera shake correction (OIS; Optical Image Stabilizer) that prevents a camera shake on the imaging surface and enables clear shooting. Various devices have been proposed in the past.
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。
As this type of camera shake correction system, an optical system such as a sensor shift system or a lens shift system, or a software system that performs camera shake correction by image processing by software is known.
The sensor shift method has a configuration in which an image sensor (CCD or CMOS sensor) can be moved around a reference position by an actuator. The lens shift method has a structure in which the correction lens is moved and adjusted in a plane perpendicular to the optical axis. Furthermore, the software method, for example, by removing the noise component from the detection result of the detection means, and calculating specific information necessary for correcting the blurring of the image due to camera shake from the detection signal from which the noise component has been removed, The captured image is also stationary when the imaging device is stationary and there is no camera shake. There has also been proposed a camera shake correction device that corrects camera shake by swinging a lens module (or camera module) itself that holds a lens and an image sensor.
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。
For example, a device described in
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。
For example,
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an actuator to which the lens unit described in
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。
Further, for example, the one described in
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。
However, the above-described software method has a problem in that the image quality is deteriorated as compared with the optical method, and the imaging time also includes software processing, and thus has a drawback that it takes a long time.
Moreover, although the thing of the
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。
Further, although
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。
Further, although
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。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to detect a lens position and use the detected result as a lens position control unit for controlling the position of the lens. It is an object of the present invention to provide a position detection device that includes a correction mechanism and is reduced in size in consideration of the position of the position sensor in the lens module.
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し、且つ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X軸と45度の角度をなす方向である第1の方向に配置された第1の位置センサと、前記光軸及び該第1の方向に直交し、且つ前記Y軸と45度の角度をなす方向である第2の方向に配置された第2の位置センサと、前記光軸方向に前記第1の位置センサと対向して配置された第1の磁石と、前記光軸方向に前記第2の位置センサと対向して配置された第2の磁石と、を備えた位置検出装置において、前記カメラモジュールは光軸方向から見た平面視において四角形であり、前記第1の位置センサ及び前記第2の位置センサが、光軸方向から見た平面視において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、前記第1及び第2の位置センサの出力に基づいて、前記第1の方向をA軸とし、前記第2の方向をB軸として、前記A軸及び前記B軸を45度傾ける軸変換を行って、前記X軸と前記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。 The present invention has been made in order to achieve the above object, a first aspect of the present invention, orthogonal to the optical axis of the lens housed in the camera module, and the sides of the camera module A first position sensor disposed in a first direction, which is a direction that forms an angle of 45 degrees with the X axis, with the direction being the X axis and the Y axis, and perpendicular to the optical axis and the first direction, And a second position sensor disposed in a second direction that forms an angle of 45 degrees with the Y axis, and a first position sensor that is disposed opposite the first position sensor in the optical axis direction. In the position detection device including a magnet and a second magnet arranged to face the second position sensor in the optical axis direction, the camera module is quadrangular in a plan view as viewed from the optical axis direction. There, the first position sensor and the second position sensor of the light Each of the four corners in the camera module in a plan view as viewed from the direction is disposed, and based on the outputs of the first and second position sensors, the first direction is the A axis, and the second The position of the lens on the X axis and the Y axis is detected by performing axis conversion in which the direction is the B axis and the A axis and the B axis are inclined by 45 degrees.
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の方向に配置された前記第1の位置センサと、前記第2の方向に配置された前記第2の位置センサは、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3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1の磁石の近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向と平行な方向である第1のコイルと、前記第2の磁石の近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向と平行な方向である第2のコイルと、をさらに備えていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first position sensor disposed in the first direction and the second position disposed in the second direction. The position sensor is a camera shake correction hall element.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the first magnet is disposed in the vicinity of the first magnet, and the axial direction of the coil is a direction parallel to the optical axis direction. And a second coil disposed in the vicinity of the second magnet and having an axial direction of the coil parallel to the optical axis direction.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明において、前記第1の位置センサは、前記第1の磁石の前記第1の方向の移動に伴う第1の位置を検出し、前記第2の位置センサは、前記第2の磁石の前記第2の方向の移動に伴う第2の位置を検出することを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
本発明によれば、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。 According to the present invention, in order to detect the position of the lens on each of the axes converted by tilting the X axis and the Y axis by 45 degrees, the position positions of the position sensors are arranged at the four corners in the lens module to further reduce the size. Can be realized. That is, since the magnet, the coil, and the sensor are arranged so as to detect the position in the axial direction rotated 45 degrees from the X axis and the Y axis, the overall size can be reduced.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram for explaining an embodiment of the position detection device according to the present invention, in which
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。
The position detection device of the present invention includes an autofocus mechanism for moving the lens along the optical axis (Z axis) of the
The
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。
In this embodiment, the
When a magnet having one N pole and one S pole is used for the
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。
When a magnet having two or more N poles and two or more S poles is used for the
Further, the
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。
In FIG. 2, the
With this configuration, when the
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。
In addition, the camera shake correction mechanism is a mechanism that corrects camera shake that occurs during still image shooting with a small camera for a mobile phone so that an image without image blur can be shot. The lens is orthogonal to the optical axis. The camera shake is corrected by moving in the A-axis direction and the B-axis direction.
The illustrated
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。
The
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。
The
The
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。
With such a configuration, the camera shake correction mechanism can move (swing) the lens so as to cancel the shake of the casing of the camera-equipped mobile phone. As a result, camera shake correction can be performed.
The
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。
Further, a
As a camera shake correction mechanism in the lens driving method, the
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。
In other words, closed loop control is used for the autofocus mechanism and / or the camera shake correction mechanism, and the autofocus mechanism is feedback-controlled based on position information from the
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。 As described above, according to the present invention, the permanent magnet for autofocus used in the autofocus mechanism and the camera shake correction mechanism used in the camera shake correction mechanism are provided along the direction orthogonal to the optical axis of the lens. The permanent magnet is shared, and an autofocus (AF) mechanism and a camera shake correction (OIS) mechanism using closed loop control are achieved. Therefore, a downsized position detection device can be realized.
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。 Note that “closed loop control” means that the AF (or OIS) lens is controlled from the signal of the AF (or OIS) sensor, and “feedback control” is a sensor used for other purposes. This means that control is performed by feedback from the signal. That is, it means that the position of the OIS (or AF) lens is corrected from the signal of the AF (or OIS) sensor.
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。 In the open loop control, when a voice coil motor (VCM) is energized, a magnetic field is generated, and a lens connected to the magnet is moved by attraction and repulsion with a magnet provided nearby. The lens stops at a position where the force of attraction / repulsion between the VCM and the magnet and the force of the spring provided to hold the position of the lens are suspended. That is, the lens position is changed by changing the energization amount to the VCM. In other words, in order to fix the lens at a desired position, it is necessary to continue energizing the VCM, which increases current consumption. Further, when the lens position is stopped, the elastic vibration of the spring is generated, and it takes time until the vibration converges, resulting in a slow focus speed.
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。 Further, since the closed loop control does not have a spring for lens positioning, unlike the open loop control, it is not necessary to apply an energization amount sufficient to suspend the force with the spring to the VCM. Furthermore, in closed loop control, since there is no positioning spring itself, the lens does not become stable until the elastic vibration of the spring converges as in open loop control, so the focus speed is fast.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 FIG. 3 is a perspective view for explaining an embodiment of the position detection device according to the present invention, and FIG. 4 is a top view of the position detection device shown in FIG. 3, which detects the position from the optical axis a direction of the lens. It is the figure which looked at the apparatus. In the figure, 11a is a lens, 11b is a lens barrel, 12 is a permanent magnet (A-axis OIS magnet and AF magnet), 12Y is a B-axis OIS magnet, 13 is an autofocus (AF) coil, and 14 is for AF. Hall element, 15X is A-axis OIS (camera shake correction) coil, 15Y is B-axis OIS coil, 16X is A-axis OIS hall element, 16Y is B-axis OIS hall element, 17 is yoke, 18 is AF drive , 19X is an A-axis OIS drive shaft, 19Y is a B-axis OIS drive shaft, and 21 is a camera module. The “lens barrel” is defined as a member that holds a lens.
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。
The position detection device of the present invention includes a
The first direction is a direction different from the direction of the side of the camera module, preferably a direction that forms an angle of 45 degrees with the direction of the side of the camera module. Further, the second direction is a direction different from the direction of the side of the camera module, preferably the second direction is a direction that forms an angle of 45 degrees with the direction of the side of the camera module.
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16X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16Y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。
In the top view of FIG. 4, the position sensor 16 </ b> X is arranged such that the first direction forms an angle of 45 degrees with respect to the direction of the side of the
The
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。
Further, the first direction is set as the A axis, the second direction is set as the B axis, and the position of the lens on each of the axes converted by tilting the A axis and the B axis by 45 degrees is detected. Here, in FIG. 4, when the
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。
Further specifically, based on FIG. 4, the position detection device of the present invention includes an autofocus mechanism for moving along the optical axis of the
The
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。
The
The
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。
Further, the camera
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。
The
With such a configuration, as described above, the module can be miniaturized by arranging so as to detect the position of the axis rotated 45 degrees from the A axis and the B axis.
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。
That is, the position detection device shown in FIGS. 3 and 4 includes an autofocus mechanism for moving along the optical axis (Z axis) of the
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。
The permanent magnet for autofocus used in the autofocus mechanism and the permanent magnet for camera shake correction used in the camera shake correction mechanism are an A-axis OIS magnet and AF along the direction orthogonal to the optical axis of the
Further, the position detection device of the present invention is a first position sensor for detecting the position of an autofocus (AF)
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。
The
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。
With such a configuration, when the
The
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。
The
The
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。
As described above, even if the position sensors are arranged at the four corners, even if the position sensors are arranged at any of the four corners of the lens module so that the positions of the A axis and the B axis can be detected, the size eventually increases. There is a problem. Therefore, position detection is performed by changing the axis to be detected.
FIG. 5 is a diagram obtained by converting the detection axis of the position sensor in the position detection apparatus according to the present invention. The A and B axes shown in FIG. 4 are converted to detect the positions of the X and Y axes. Then, since the signal from the gyro sensor is the X axis and the Y axis, it is necessary to convert the A axis and the B axis into the X axis and the Y axis. Since the A-axis and the B-axis are axes inclined by 45 degrees, axis conversion may be performed. By converting the AB-axis coordinate system to the XY-axis coordinate system, it is possible to use the conventional subsequent apparatus corresponding to the lens position detected in the XY-axis coordinate system as it is.
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。
FIG. 6 is a diagram for explaining calculation of axis conversion.
X-axis, Y-axis, A-axis and B-axis with 45 degree inclination, a region between + side X-axis and + -side A-axis, b region between + -side A-axis and + -side Y-axis , A region between the + side Y axis and the − side B axis, a region between the − side B axis and the − side X axis, an e region between the − side X axis and the − side A axis, − The region between the side A axis and the − side Y axis is the f region, the region between the − side Y axis and the + side B axis is the g region, and the region between the + side B axis and the + side X axis is the h region. The value of the A axis is A, and the value of the B axis is B.
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。
Table 1 shows the calculation of the X-axis position and the Y-axis position in each of the regions a to h.
1) First, the following is determined from the values of the A axis and the B axis.
A axis is positive, B axis is positive (a, h area)
A axis is plus, B axis is minus (b, c area)
A axis is minus, B axis is minus (d, e area)
A axis is minus, B axis is plus (f, g area)
2) Next, each area is determined from the absolute value of A and the absolute value of B.
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。
In areas a and h
| A |> | B | is a, | A | <| B | is h, | A | = | B | is on the X axis in the b and c areas,
If | A |> | B | is b, | A | <| B | is c, and | A | = | B |
| A |> | B | is e, | A | <| B | is d, | A | = | B | is on the X axis in the f and g areas,
If | A |> | B |, f if | A | <| B |, if g, and if | A | = | B |, on the Y axis.
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。 As described above, even when the position is detected by converting the axis, if the position sensor arranged in the lens module is arranged at any one of the four corners of the lens module, the size can be reduced.
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
1
3 AF coil 4 AF position sensor (Hall element)
5
7
12Y B-
31, 131 Elastic member 32 Post (power supply terminal)
40 Actuator 41
Claims (4)
前記カメラモジュールは光軸方向から見た平面視において四角形であり、
前記第1の位置センサ及び前記第2の位置センサが、光軸方向から見た平面視において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、
前記第1及び第2の位置センサの出力に基づいて、
前記第1の方向をA軸とし、前記第2の方向をB軸として、前記A軸及び前記B軸を45度傾ける軸変換を行って、前記X軸と前記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位置検出装置。 Mosquitoes were perpendicular to the optical axis of the camera module housing lenses in, and the X-axis direction sides of the camera module, the Y-axis, the first direction is a direction forming an angle of the X-axis and 45 degrees A first position sensor arranged and a second position sensor arranged in a second direction which is orthogonal to the optical axis and the first direction and forms an angle of 45 degrees with the Y axis And a first magnet disposed opposite to the first position sensor in the optical axis direction, a second magnet disposed opposite to the second position sensor in the optical axis direction, In a position detection device comprising:
The camera module is quadrangular in a plan view seen from the optical axis direction,
The first position sensor and the second position sensor are respectively disposed at any of the four corners in the camera module in a plan view viewed from the optical axis direction.
Based on the outputs of the first and second position sensors,
Using the first direction as the A-axis and the second direction as the B-axis, axis conversion is performed by tilting the A-axis and the B-axis by 45 degrees, and the position of the lens on the X-axis and the Y-axis is determined. A position detecting device characterized by detecting.
前記第2の磁石の近傍に配置され、コイルの軸方向が前記光軸方向と平行な方向である第2のコイルと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出装置。 A first coil disposed in the vicinity of the first magnet and having an axial direction of the coil parallel to the optical axis direction;
A second coil disposed in the vicinity of the second magnet, wherein the axial direction of the coil is parallel to the optical axis direction;
The position detecting device according to claim 1, further comprising:
前記第2の位置センサは、前記第2の磁石の前記第2の方向の移動に伴う第2の位置を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の位置検出装置。 The first position sensor detects a first position associated with movement of the first magnet in the first direction;
4. The position detection according to claim 1, wherein the second position sensor detects a second position associated with movement of the second magnet in the second direction. 5. apparatus.
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