JP6297925B2 - カメラモジュール - Google Patents
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Description
このような市場の要求に答えて、カメラモジュールも固定焦点のような単純な機能から、オートフォーカスや光学ズーム、光学式手振れ補正(OIS;Optical Image Stabilization;)などの付加機能が搭載されるようになってきている。
このレンズ駆動モジュールとしては、一般的に、VCM(Voice coil motor;ボイスコイルモータ)方式のものがカメラモジュールに採用されている。
図1は、従来のカメラモジュールの駆動を説明するための構成図である。位置検出部150から検知されたレンズバレル110の駆動位置は、イメージセンサの画像信号から算出されたレンズバレル110のフォーカシング目標位置と制御部160で比較され、この制御部160は、これからフォーカシング目標位置にレンズバレル110が到逹するための駆動変位を算出するようになり、この駆動変位を発生させるために、必要な電源(電流)量を制御してコイル134に供給することによって、レンズバレル110の駆動変位を制御するものである。
また、位置検出部150は、レンズバレル110の駆動位置を検知するためのもので、例えば、マグネット132から発生する磁気力の変化を検知して、レンズバレル110の駆動位置を検知する。なお、符号140はガイドボール、112は第1収容溝、120はハウジング、122は第2収容溝を示している。
また、例えば、特許文献2には、可動部材に取り付けられた磁石の近傍の固定側に複数の磁気検出素子を配置し、この複数の磁気検出素子による検出信号に基づいて可動部材の位置を求める演算部を備えた位置検出装置が開示されている。
さらに、例えば、特許文献3には、可動部材に取り付けられた磁石の近傍の固定側に磁気検出素子と、その周辺に設けられたコイル装置とを配置し、この磁気検出素子による検出信号に基づいてコイル装置への供給電流量を制御する位置検出装置が開示されている。
また、上述した特許文献3に記載の位置検出装置を直交する3軸(X軸,Y軸,Z軸)方向のレンズ位置を検出するカメラモジュールに適用した場合、例えば、X軸方向にレンズが移動すると、Y軸方向の位置検出装置やZ軸方向の位置検出装置において、磁石とホール素子の間隔(ギャップ)が変動してしまう。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁石と磁気検出素子との間隔(ギャップ)の変動による影響を少なくし、精密な位置検出と小型化を可能にした位置検出装置を備えたカメラモジュールを提供することにある。
また、請求項7に記載の発明は、請求項4乃至6のいずれか1項に記載の発明において、前記ホール素子対の感磁面が、前記第1の磁石及び前記第2の磁石の磁化方向に垂直であ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1乃至8のいずれか1項に記載の発明において、第3の位置検出装置(100Z,200Z)の出力に基づいてオートフォーカスを行うオートフォーカス装置(23)を備えていることを特徴とする。(図27)
また、請求項10に記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の発明において、前記第1の磁石又は前記第2の磁石の近傍に設けられた磁気ヨーク(図示せず)を更に備えていることを特徴とする。
本発明は、第1の軸方向におけるレンズの位置を検出するための第1の位置検出装置と、第2の軸方向におけるレンズの位置を検出するための第2の位置検出装置と、第3の軸方向における前記レンズの位置を検出するための第3の位置検出装置とを備えたカメラモジュールにおいて、小型化が可能なカメラモジュールを提供するものである。
まず、本発明のカメラモジュールに備えられている位置検出装置の各実施形態について以下に説明する。
図2は、本発明のカメラモジュールにおける実施形態1に係る位置検出装置を説明するための構成図で、第1の磁石と磁気検出素子と第2の磁石との配置関係を示した斜視図である。
図中符号300はカメラモジュール、301は第1の磁石、302は第2の磁石、303は磁気検出素子、305は感磁面を示している。なお、符号304は被測定対象に固定される第1及び第2の磁石の移動方向(X軸方向)を示している。また、第1の磁石301及び第2の磁石302が移動方向304に沿って移動し、磁気検出素子303は固定されている。
複数の磁石301,302は、第1の磁石301と第2の磁石302とから構成され、これらの第1の磁石301と第2の磁石302は、磁気検出素子303の相対移動方向にN極とS極を有している。また、第2の磁石302は、第1の磁石301のN極(又はS極)と対向する位置にS極(又はN極)を有するとともに、第1の磁石301のS極(又はN極)と対向する位置にN極(又はS極)を有している。
つまり、ホール素子303は、第1の磁石301と第2の磁石302の間にホール素子303の感磁面305が第1の磁石301及び第2の磁石302と対向するように配置され、かつ第1の磁石301と第2の磁石302とホール素子303との配列方向が、被測定対象の移動方向304と垂直であるように配置されている。
なお、第1及び第2の磁石301,302のX軸方向の寸法(X寸法;幅)をa1,a2とし、第1及び第2の磁石301,302のY軸方向の寸法(Y寸法;奥行)をb1,b2とし、第1及び第2の磁石301,302のZ軸方向の寸法(Z寸法;高さ)をc1,c2とし、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をMとし、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離(ギャップ;GAP)をGとして標記してある。このギャップ(GAP)Gは、ホール素子303の感磁面305と第1の磁石301の底面までの距離である。
a1=a2=1.5mm、b1=b2=0.5mm、c1=c2=4mm、M=1.2mmの関係を有するように構成してシミュレーションを行った。
図中の横軸はストロークであり、第1の磁石301と第2の磁石302の基準位置からのX軸方向の相対移動距離を示している。図中の縦軸は、ホール素子303の出力電圧(単位mV)を示している。
ギャップGを0.45mm(点線表示)と0.6mm(実線表示)と0.75mm(破線表示)の場合の、ストロークに対するホール素子の出力電圧の関係を示している。各々ほぼ同じ単調増加の特性が示されている。また、使用したホール素子の磁気感度は一般的な0.1625(単位mV/mT)で計算してある。
つまり、ホール素子303の出力は、ギャップGがGAP=0.45mm、GAP=0.6mm、GAP=0.75mmと変動しても、その出力変動は極めて小さいことがわかる。
a1=a2=1.5mm、b1=b2=0.5mm、c1=c2=2.3mm、M=1.2mm,G=0.6mmの関係を有するように構成してシミュレーションを行った。
図中の横軸はストロークであり、第1の磁石301と第2の磁石302の基準位置からのX軸方向の相対移動距離を示している。また、図中の縦軸はホール素子303の出力電圧(単位mV)を示している。第1の磁石301及び第2の磁石302は、相対的に基準位置から±0.25mmZ軸方向にも移動する。
Z軸方向への移動が0mm(実線)とZ軸方向への移動が±0.25mmの場合の、ストロークに対するホール素子の出力電圧の関係を示している。各々ほぼ同じ単調増加の特性が示されている。
つまり、第1の磁石301及び第2の磁石302のZ軸方向の寸法が2.3mmであり、第1の磁石301及び第2の磁石302の相対移動距離0.25mmに対して十分な長さがあるため、ホール素子303の出力は、Z軸方向へ±0.25mmと変動しても、その出力変動は極めて小さいことがわかる。
a1=a2=1.5mm、b1=b2=0.5mm、c1=c2=1mm、M=1.2mm、G=0.6mmの関係を有するように構成してシミュレーションを行った。
図中の横軸はストロークであり、第1の磁石301と第2の磁石302の基準位置からの相対移動距離を示している。図中の縦軸はホール素子303の出力電圧(単位mV)を示している。第1の磁石301及び第2の磁石302は、相対的に基準位置から±0.25mmZ軸方向にも移動する。
また、携帯電話でOIS(手ブレ補正)の位置検出精度として、2画素ピッチ以下が求められている。1画素ピッチは、1.4μmが主流であり、位置検出精度の目安として、1.4μm(1画素ピッチ)×2(画素)の2.8μm以下が好ましいとされている。
図9に示した、コイル15X,16Xの端とカメラモジュール18の内側が接する点を点A1,点A2、磁石12X,13Xとレンズバレル11bの外側が接する点を点B1,点B2、カメラモジュール18の内直径=9.5mm、レンズバレル11bの外直径=7mmコイル15X,16XのY軸方向の寸法(Y寸法)=0.3mm、磁石12Xとコイル15X,磁石13Xとコイル16Xの距離=0.2mmとすると、本発明の実施形態1における、a1,a2の最大寸法は下式(3)で表すことができる。
点A=4.75×√2−(b1,b2+M÷2+0.5) ・・・(1)
点B=3.5×cos(arcsin(M÷7)) ・・・(2)
点A−点B ・・・(3)
図10は、実施形態1においてM=0.9〜1.8mm、b1,b2=0.5〜1.2mmと変更した場合の、a1,a2の最大寸法を表に示した図で、a1,a2の最大寸法(単位mm)を前記式(3)から求めた表である。
つまり、図11には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=0.9mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.45mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。位置検出精度とは実際の位置と検出により求めた位置との差である。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.1mm<a1,a2<1.7mm、0.5mm≦b1,b2<1.1mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図12には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.0mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.5mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.2mm<a1,a2<1.8mm、0.5mm≦b1,b2<1.1mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図13には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.1mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.55mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.2mm<a1,a2≦1.8mm、0.5mm≦b1,b2<1.0mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図14には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.2mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.6mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.3mm<a1,a2≦1.7mm、0.5mm≦b1,b2<0.8mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図15には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.3mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.65mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.4mm<a1,a2≦1.7mm、0.5mm≦b1,b2<0.8mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図16には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.4mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.7mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.4mm<a1,a2≦1.6mm、0.5mm≦b1,b2<0.7mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図17には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.5mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.75mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.5mm<a1,a2≦1.6mm、0.5mm≦b1,b2<0.6mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図18には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.6mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.8mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図10から、a1,a2、b1,b2の寸法は、1.5mm<a1,a2≦1.6mm、0.5mm≦b1,b2<0.6mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図19には、本発明の実施形態1において、第1及び第2磁石301,302のZ寸法をc1,c2=4.7mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.7mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.85mmとする諸条件を固定し、第1及び第2の磁石301,302のX寸法であるa1,a2と、第1及び第2磁石301,302のY寸法であるb1,b2を変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がY軸方向に±0.15mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
この結果と図11乃至図18の結果から、Mの寸法は、0.9mm≦M<1.7mmとすることが好ましいことがわかる。
つまり、図20には、本発明の実施形態1において、第1及び第2の磁石301,302のX軸方向の磁石の大きさであるX寸法をa1,a2=1.5mm、第1及び第2磁石301,302のY軸方向の磁石の大きさであるY寸法をb1,b2=0.5mm、第1の磁石301と第2の磁石302との距離をM=1.2mm、第1の磁石301と磁気検出素子303の感磁面305との距離をG=0.6mmとする諸条件を固定し、第1及び第2磁石301,302のZ軸方向の磁石の大きさであるZ寸法であるc1,c2だけを変更した場合の、第1及び第2の磁石301,302がZ軸方向に±0.25mm移動した状態において、相対移動方向(X軸方向)に沿って±0.15mm移動した時の位置検出精度(単位μm)を示している。
特に、0.9mm≦M≦1.2mm、0.45mm≦G≦0.6mmの場合には、1.4mm≦a1,a2≦1.7mm、0.5mm≦b1,b2≦0.7mm、2.3mm≦c1,c2≦4.7mm、とすることが好ましい。
図21は、図3に示したホール素子の出力信号を求めるためのシミュレーション条件(1)と比較するためのシミュレーション条件を示した構成図である。図3と比較すると、図21は、第2の磁石302が無い構成になっている。
図21に示したギャップ(GAP)Gは、ホール素子303の感磁面305と第1の磁石301の底面までの距離を表している。第1の磁石301が移動方向304に沿って移動し、ホール素子303は固定されている。第1の磁石301のX寸法は1.5mm、Y寸法は0.5mm、Z寸法は4mmである。
図中の横軸はストロークであり、第1の磁石301の基準位置からの相対移動距離を示している。図中の縦軸はホール素子303の出力電圧(単位mV)を示している。ホール素子303の出力はギャップGがG=0.45mm、G=0.6mm、G=0.75mmと変動した場合、その出力変動は極めて大きいことがわかる。
図23は、本発明のカメラモジュールにおける実施形態2に係る位置検出装置を説明するための構成図で、第1の磁石と磁気検出素子と第2の磁石との配置関係を示した斜視図である。上述した実施形態1との相違は、実施形態1においては、ホール素子の感磁面305が、第1の磁石301及び第2の磁石302の磁化方向(N極とS極の配列方向)に平行であるのに対して、本実施形態2においては、ホール素子の感磁面405が、第1の磁石401及び第2の磁石402の磁化方向(N極とS極の配列方向)に垂直である。また、ホール素子の数量が実施形態1は1個に対して、本実施形態2は2個である。
複数の磁石401,402は、第1の磁石401と第2の磁石402とから構成され、これらの第1の磁石401と第2の磁石402は、磁気検出素子403の相対移動方向に垂直にN極とS極を有している。また、第2の磁石402は、第1の磁石401のN極(又はS極)と対向する位置にS極(又はN極)を有している。
つまり、磁気検出素子403は、第1の磁石401と第2の磁石402の間に磁気検出素子403の感磁面405が第1の磁石401及び第2の磁石402と対向するように配置され、かつ第1の磁石401と第2の磁石402と磁気検出素子403との配列方向が、被測定対象の移動方向と垂直であるように配置されている。
また、第1の磁石401又は第2の磁石402の近傍に磁気ヨーク(図示せず)を設けても良い。例えば、磁気ヨークは、第1の磁石401と第2の磁石402の上下に磁路を形成するように設けてもよい。
a1=a2=1.5mm、b1=b2=0.5mm、c1=c2=4mm、M=1.2mmの関係を有するように構成してシミュレーションを行った。
図中の横軸はストロークであり、第1の磁石401と第2の磁石402の基準位置からのX軸方向の相対移動距離を示している。図中の縦軸は、ホール素子対の差信号を和信号で除算して得られる値を示している。
つまり、ホール素子対の差信号を和信号で除算して得られる値は、ギャップGがGAP=0.45mm、GAP=0.6mm、GAP=0.75mmと変動しても、その出力変動は極めて小さいことがわかる。
図中符号11aはレンズ、11bはレンズを保持するレンズバレル、12X及び13XはX軸OIS(手ブレ補正)用磁石、12Y及び13YはY軸OIS用磁石、12Z及び13ZはAF(オートフォーカス)用磁石、14XはX軸OIS用ホール素子、14YはY軸OIS用ホール素子、14ZはAF用ホール素子、15X及び16XはX軸OIS用コイル、15Y及び16YはY軸OIS用コイル、15Z及び16ZはAF用コイル、17はバネ、18はカメラモジュール、100Xは第1の位置検出装置、100Yは第2の位置検出装置、100Zは第3の位置検出装置を示している。
第1の位置検出装置100Xは、X軸OIS(手ブレ補正)用の第1及び第2の磁石12X,13Xと、第1及び第2の磁石間に配置されたX軸OIS用ホール素子14Xと、第1及び第2の磁石12X,13Xの外側に配置されたX軸OIS用コイル15X,16Xとからなり、第1の軸方向におけるレンズ11aの位置を検出するためのものである。
また、第3の位置検出装置100Zは、AF用の第1及び第2の磁石12Z,13Zと、第1及び第2の磁石間に配置されたAF(オートフォーカス)用のホール素子14Zと、第1及び第2の磁石12Z,13Zの外側に配置されたAF用コイル15Z,16Zとからなり、第3の軸方向におけるレンズ11aの位置を検出するためのものである。
また、第1乃至第3の位置検出装置のうちの少なくとも2つの位置検出装置100X乃至100Zのいずれか2つを備えていてもよい。また、第1乃至第3の位置検出装置100X乃至100Zのすべてを備えていてもよい。
また、第1の軸方向及び第2の軸方向は、レンズの光軸方向に垂直な方向であり、第3の軸方向は、レンズの光軸方向である。また、磁気検出素子は、ホール素子であることが好ましい。また、ホール素子の感磁面は、第1の磁石及び第2の磁石の磁化方向に平行である。
また、磁気検出素子14X乃至14Zは、相対移動にともなって検出される出力が単調増加するように、第1の磁石12X乃至12Zと第2の磁石13X乃至13Zとの間に配置されている。
また、第1の磁石又は第2の磁石の近傍に設けられた磁気ヨーク(図示せず)を更に備えていても良い。
また、第1の磁石12Xと第2の磁石13XのZ寸法は、Z軸方向の磁石の大きさとなり、第1の磁石12Yと第2の磁石13YのZ寸法は、Z軸方向の磁石の大きさとなる。つまり、Z寸法はZ軸方向の長さである。
このように、第1の位置検出装置100X,200XにおけるX寸法、Y寸法、Z寸法は、順に磁石のX軸方向の長さ、磁石のY軸方向の長さ、磁石のZ軸方向の長さで、第2の位置検出装置100Y,200YにおけるX寸法、Y寸法、Z寸法は、順に磁石のY軸方向の長さ、磁石のX軸方向の長さ、磁石のZ軸方向の長さである。
X軸OIS用ホール素子14X及びY軸OIS用ホール素子14Yと、AF用ホール素子14Zで検出されたホール電圧信号は、レンズ位置検出部21においてレンズ11aの位置を検出し、X軸OIS用ホール素子14X及びY軸OIS用ホール素子14Yの出力に基づいて手ブレ補正を行い、AF用ホール素子14Zの出力に基づいてオートフォーカスを行う。
また、バネ17は、レンズバレルに保持されており、不図示の固定手段とで固定されている。なお、バネ17ではなく、不図示の駆動用シャフトなどを用いてもかまわない。
同様に、Y軸OIS用コイル15Y及びY軸OIS用コイル16Yに通電することで、Y軸OIS用磁石12Yと近傍に設けられたY軸OIS用コイル15Y及びY軸OIS用磁石13Yと近傍に設けられたY軸OIS用コイル16Yに流れる電流による磁界との相互作用によって、Y軸方向へ位置調整することが可能である。
また、Y軸方向にレンズが移動したときに、X軸の位置検出装置の位置検出精度が変わらないのは、ホール素子がX軸位置検出装置の磁石12Xと磁石13Xで挟まれているからで、Z軸の位置検出装置の位置検出精度が変わらないのは、ホール素子がZ軸位置検出装置の磁石12Zと磁石13Z挟まれているからである。
第1の位置検出装置200Xは、X軸OIS(手ブレ補正)用の第1及び第2の磁石32X,33Xと、第1及び第2の磁石間に配置されたX軸OIS用ホール素子34Xと、第1及び第2の磁石32X,33Xの外側に配置されたX軸OIS用コイル35X,36Xとからなり、第1の軸方向におけるレンズ11aの位置を検出するためのものである。
また、第3の位置検出装置200Zは、AF用の第1及び第2の磁石32Z,33Zと、第1及び第2の磁石間に配置されたAF(オートフォーカス)用のホール素子34Zと、第1及び第2の磁石32Z,33Zの外側に配置されたAF用コイル35Z,36Zとからなり、第3の軸方向におけるレンズ11aの位置を検出するためのものである。
また、ホール素子対34X1/34X2,34Y1/34Y2,34Z1/34Z2の差信号と、ホール素子対34X1/34X2,34Y1/34Y2,34Z1/34Z2の和信号との比の出力が、相対移動にともない単調増加するように、第1の磁石32X乃至32Zと第2の磁石33X乃至33Zとの間に配置されている。
また、X軸用位置検出装置は、X軸OIS用ホール素子対34Xの差信号を、X軸OIS用ホール素子対34Xの和信号で除算して得られる値に基づきレンズの位置を検出する。また、Y軸用位置検出装置は、Y軸OIS用ホール素子対34Yの差信号を、Y軸OIS用ホール素子対34Yの和信号で除算して得られる値に基づきレンズの位置を検出する。また、Z軸用位置検出装置は、Z軸AF用ホール素子対34Zの差信号を、Z軸AF用ホール素子対34Zの和信号で除算して得られる値に基づきレンズの位置を検出する。
図中の横軸はストロークであり、第1の磁石401と第2の磁石402の基準位置からのX軸方向の相対移動距離を示している。図中の縦軸は、ホール素子対の差信号を和信号で除算して得られる値(差÷和)及び、ホール素子対のうちのどちらか一方のホール素子の出力電圧(単位mV)を示している。
図30(a),(b)は、レンズ位置がY軸方向に±0.15mm移動した状態における本発明(a)のX軸用位置検出装置の出力と従来技術(b)の位置検出装置(X軸用位置検出装置から片方の磁石を除いたもの)とを比較した特性図である。
また、本発明のカメラモジュールでは、Y軸方向に±0.15mm移動した状態における出力−ストロークの関係と、Y軸方向に移動していない時の状態における出力−ストロークの関係に大きな差異が無く、従って、レンズの移動に起因する位置検出精度の低下を抑制することができる。
また、Y軸方向にレンズが移動したときに、X軸の位置検出装置の位置検出精度が変わらないのは、ホール素子がX軸位置検出装置の磁石32Xと磁石33Xで挟まれているからで、Z軸の位置検出装置の位置検出精度が変わらないのは、ホール素子がZ軸位置検出装置の磁石32Zと磁石33Z挟まれているからである。
11b レンズバレル
12X,13X,32X,33X X軸OIS(手ブレ補正)用磁石
12Y,13Y,32Y,33Y Y軸OIS用磁石
12Z,13Z,32Z,33Z AF用磁石
14X X軸OIS用ホール素子
14Y Y軸OIS用ホール素子
14Z AF(オートフォーカス)用ホール素子
15X,16X,35X,36X X軸OIS用コイル
15Y,16Y,35Y,36Y Y軸OIS用コイル
15Z,16Z,35Z,36Z AF用コイル
17 バネ
18,38 カメラモジュール
21 レンズ位置検出部
21X X軸レンズ位置検出部
21Y Y軸レンズ位置検出部
21Z Z軸レンズ位置検出部
22 手ブレ補正装置
23 オートフォーカス装置
34X X軸OIS用ホール素子対
34Y Y軸OIS用ホール素子対
34Z AF(オートフォーカス)用ホール素子対
100X,200X 第1の位置検出装置
100Y,200Y 第2の位置検出装置
100Z,200Z 第3の位置検出装置
110 レンズバレル
112 第1収容溝
120 ハウジング
122 第2収容溝
130 駆動部
132 マグネット
134 コイル
136 ヨーク
140 ガイドボール
150 位置検出部
160 制御部
301,401 第1の磁石
302,402 第2の磁石
303,403 磁気検出素子(ホール素子)
304,404 第1及び第2の磁石の移動方向(X軸方向)
305,405 磁気検出素子(ホール素子)の感磁面
Claims (16)
- 第1から第3の軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズを保持し、前記レンズと共に移動するレンズバレルと、前記第1の軸方向における前記レンズの位置を検出する第1の位置検出装置と、前記第2の軸方向における前記レンズの位置を検出する第2の位置検出装置と、前記第3の軸方向における前記レンズの位置を検出する第3の位置検出装置とを備えたカメラモジュールにおいて、
前記第1の軸方向及び前記第2の軸方向は、前記レンズの光軸方向に垂直な方向であり、
前記第3の軸方向は、前記レンズの光軸方向であり、
前記第1乃至第3の位置検出装置のすべての位置検出装置が、
前記レンズバレルに取り付けられた第1の磁石と、
該第1の磁石と対向する位置に配置され、前記レンズバレルに取り付けられた第2の磁石と、
前記第1の磁石と前記第2の磁石との間に配置され、前記第1の磁石及び前記第2の磁石に対して相対移動する磁気検出素子と、
該磁気検出素子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とを備え、
前記第1の磁石が、前記磁気検出素子と対向する面にN極を有するとともに、前記第2の磁石が、前記磁気検出素子と対向する面にS極を有し、
前記磁気検出素子が、ホール素子であって、該ホール素子の感磁面が前記レンズの光軸方向に垂直な方向であり、
前記第1の磁石と前記第2の磁石と前記磁気検出素子の配列方向が、前記レンズの光軸方向に対して垂直であって、
前記第1の軸方向における前記レンズの位置を検出する前記第1の位置検出装置においては、前記第1の軸方向及び前記レンズの光軸方向に対し垂直な方向に前記第1の磁石と前記第2の磁石と磁気検出素子を配列し、
前記第2の軸方向における前記レンズの位置を検出する前記第2の位置検出装置においては、前記第2の軸方向及び前記レンズの光軸方向に対し垂直な方向に前記第1の磁石と前記第2の磁石と磁気検出素子を配列し、
前記第3の軸方向における前記レンズの位置を検出する前記第3の位置検出装置においては、前記第3の軸方向と垂直な方向に前記第1の磁石と前記第2の磁石と磁気検出素子を配列することを特徴とするカメラモジュール。 - 前記第1の磁石と前記第2の磁石が、前記磁気検出素子の相対移動方向にN極とS極を有し、
前記第2の磁石が、前記第1の磁石のN極(又はS極)と対向する位置にS極(又はN極)を有するとともに、前記第1の磁石のS極(又はN極)と対向する位置にN極(又はS極)を有し、
前記磁気検出素子が、前記相対移動にともなって検出される出力が単調増加するように、前記第1の磁石と前記第2の磁石との間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。 - 前記ホール素子の感磁面が、前記第1の磁石及び前記第2の磁石の磁化方向に平行であることを特徴とする請求項1又は2に記載のカメラモジュール。
- 前記磁気検出素子が、少なくとも一組のホール素子対であり、
前記第1の磁石は、前記ホール素子対と対向する面にN極(又はS極)を有し、
前記第2の磁石は、前記ホール素子対と対向する面にS極(又はN極)を有することを特徴とする請求項1に記載のカメラモジュール。 - 前記ホール素子対の差信号の出力が、前記相対移動にともない単調増加するように、前記第1の磁石と前記第2の磁石との間に配置されていることを特徴とする請求項4に記載のカメラモジュール。
- 前記ホール素子対の差信号と、前記ホール素子対の和信号との比の出力が、前記相対移動にともない単調増加するように、前記第1の磁石と前記第2の磁石との間に配置されていることを特徴とする請求項4に記載のカメラモジュール。
- 前記ホール素子対の感磁面が、前記第1の磁石及び前記第2の磁石の磁化方向に垂直であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
- 前記第1の位置検出装置と前記第2の位置検出装置の出力に基づいて手ブレ補正を行う手ブレ補正装置を備えていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
- 第3の位置検出装置の出力に基づいてオートフォーカスを行うオートフォーカス装置を備えていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
- 前記第1の磁石又は前記第2の磁石の近傍に設けられた磁気ヨークを更に備えていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のカメラモジュール。
- 前記第1及び第2の磁石のX軸方向の磁石の大きさであるX寸法をa1,a2とし、前記第1及び第2磁石のY軸方向の磁石の大きさであるY寸法をb1,b2とし、前記第1及び第2磁石のZ軸方向の磁石の大きさであるZ寸法をc1,c2とし、前記第1の磁石と前記第2の磁石との距離をM、前記第1の磁石と前記磁気検出素子の感磁面との距離をGとした場合に、
1.1mm<a1,a2<1.8mm、
0.5mm≦b1,b2<1.1mm、
2.2mm<c1,c2≦4.7mm、
0.9mm≦M<1.7mm、
0.15mm≦G≦M−0.45mm、
の関係を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のカメラモジュール。 - 前記第1及び第2の磁石のX軸方向の磁石の大きさであるX寸法をa1,a2とし、前記第1及び第2磁石のY軸方向の磁石の大きさであるY寸法をb1,b2とし、前記第1及び第2磁石のZ軸方向の磁石の大きさであるZ寸法をc1,c2とし、前記第1の磁石と前記第2の磁石との距離をM、前記第1の磁石と前記磁気検出素子の感磁面との距離をGとした場合に、
0.9mm≦M≦1.2mm、
0.45mm≦G≦0.6mm、
1.4mm≦a1,a2≦1.7mm、
0.5mm≦b1,b2≦0.7mm、
2.3mm≦c1,c2≦4.7mm、
の関係を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のカメラモジュール。 - 前記第1の位置検出装置は、前記第1の磁石と、前記第2の磁石と、前記磁気検出素子と、前記レンズ位置検出部と、を備え、
前記第1の軸方向は前記レンズの光軸方向に対し垂直な方向であり、
前記第1の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第1の軸方向の寸法をa11,a12とし、
前記第1の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記レンズの光軸方向の寸法をc11,c12とし、
前記第1の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第1の軸方向及び前記レンズの光軸方向と垂直な方向の寸法をb11,b12とし、
前記第1の磁石と前記第2の磁石との距離をM、前記第1の磁石と前記磁気検出素子の感磁面との距離をGとした場合に、
1.1mm<a11,a12<1.8mm、
0.5mm≦b11,b12<1.1mm、
2.2mm<c11,c12≦4.7mm、
0.9mm≦M<1.7mm、
0.15mm≦G≦M−0.45mm、
の関係を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のカメラモジュール。 - 前記第1の位置検出装置は、前記第1の磁石と、前記第2の磁石と、前記磁気検出素子と、前記レンズ位置検出部と、を備え、
前記第1の軸方向は前記レンズの光軸方向に対し垂直な方向であり、
前記第1の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第1の軸方向の寸法をa11,a12とし、
前記第1の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記レンズの光軸方向の寸法をc11,c12とし、
前記第1の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第1の軸方向及び前記レンズの光軸方向と垂直な方向の寸法をb11,b12とし、
前記第1の磁石と前記第2の磁石との距離をM、前記第1の磁石と前記磁気検出素子の感磁面との距離をGとした場合に、
0.9mm≦M≦1.2mm、
0.45mm≦G≦0.6mm、
1.4mm≦a11,a12≦1.7mm、
0.5mm≦b11,b12≦0.7mm、
2.3mm≦c11,c12≦4.7mm、
の関係を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のカメラモジュール。 - 前記第2の位置検出装置は、前記第1の磁石と、前記第2の磁石と、前記磁気検出素子と、前記レンズ位置検出部と、を備え、
前記第2の軸方向は前記レンズの光軸方向及び前記第1の軸方向に対し垂直な方向であり、
前記第2の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第2の軸方向の寸法をa21,a22とし、
前記第2の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記レンズの光軸方向の寸法をc21,c22とし、
前記第2の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第2の軸方向及び前記レンズの光軸方向と垂直な方向の寸法をb21,b22とした場合に、
1.1mm<a21,a22<1.8mm、
0.5mm≦b21,b22<1.1mm、
2.2mm<c21,c22≦4.7mm、
0.9mm≦M<1.7mm、
0.15mm≦G≦M−0.45mm、
の関係を有することを特徴とする請求項13又は14に記載のカメラモジュール。 - 前記第2の位置検出装置は、前記第1の磁石と、前記第2の磁石と、前記磁気検出素子と、前記レンズ位置検出部と、を備え、
前記第2の軸方向は前記レンズの光軸方向及び前記第1の軸方向に対し垂直な方向であり、
前記第2の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第2の軸方向の寸法をa21,a22とし、
前記第2の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記レンズの光軸方向の寸法をc21,c22とし、
前記第2の位置検出装置が備える前記第1の磁石及び前記第2の磁石の、前記第2の軸方向及び前記レンズの光軸方向と垂直な方向の寸法をb21,b22とした場合に、
0.9mm≦M≦1.2mm、
0.45mm≦G≦0.6mm、
1.4mm≦a21,a22≦1.7mm、
0.5mm≦b21,b22≦0.7mm、
2.3mm≦c21,c22≦4.7mm、
の関係を有することを特徴とする請求項13又は14に記載のカメラモジュール。
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