JP6513903B2 - カメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法並びに携帯機器 - Google Patents

Description

本発明は、カメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法並びに携帯機器に関し、より詳細には、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易である構成を備えたカメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法並びに携帯機器に関する。

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。
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ブレ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。

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。
つまり、オートフォーカス（ＡＦ）用レンズ駆動装置と、ＡＦ用レンズ駆動装置全体を、レンズの光軸に直交する方向に移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が開示されている。

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。
また、例えば、特許文献３には、検出対象の物体に取り付けられた磁石と、磁石から発生する磁界を検知して、検出対象の位置を検出する磁気センサとから構成されるオートフォーカス機構が開示されている。

特開２０１１−６５１４０号公報 特開２０１２−２０８０６３号公報 国際公開第２００７／１２６０２３号（Ａ１）

しかしながら、上述した特許文献１のものは、オートフォーカス（ＡＦ）用レンズ駆動装置と、ＡＦ用レンズ駆動装置全体を、レンズの光軸に直交する方向に移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が開示されているものの、本発明のように、オートフォーカス用磁気センサと手ブレ補正用磁気センサがオートフォーカス用モジュールや筐体といった移動する部材の外側に配置され、固定部材に固定されているため、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易であるという構成については何ら開示されていない。

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、特許文献１と同様に、オートフォーカス用磁気センサと手ブレ補正用磁気センサがオートフォーカス用モジュールや筐体といった移動する部材の外側に配置され、固定部材に固定されているため、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易であるという構成については何ら開示されていない。
また、近年、ＡＦ機構において、レンズをフォーカス位置に出来るだけ正確に移動させることが求められている。このような事情から、ＡＦ機構において、特許文献３に記載されているようなレンズに固定されたＡＦ用磁石と、ＡＦ用磁石から発生する磁界を検知して、レンズの光軸方向におけるレンズの位置を検出するＡＦ用磁気センサとから構成されるＡＦ機構が望まれている。

ＡＦ機構と手ブレ補正機構の両方を備えるカメラモジュールにおいて、ＡＦ機構にＡＦ用磁石とＡＦ用磁気センサを適用すると以下のような問題が生じる。つまり、ＡＦ用磁気センサを移動する構造の中に配置すると、ＡＦ用磁気センサへの配線が難しくなり、ＡＦ用磁気センサへの給電やＡＦ用磁気センサの出力信号の取り出しが困難になる。
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、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易である構成を備えたカメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法並びに携帯機器を提供することにある。

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、
オートフォーカス機能と手ブレ補正機能とを有するカメラモジュールにおいて、レンズと、該レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダに取り付けられたオートフォーカス用磁石とを備え、前記レンズの光軸方向に移動可能なオートフォーカス用モジュールと、該オートフォーカス用モジュールを格納し、前記レンズの光軸方向に対して垂直方向に移動可能な筐体と、該筐体に取り付けられた手ブレ補正用磁石と、前記筐体の外側に離れて設けられた移動しない固定部材と、前記オートフォーカス用磁石から発生する磁界を検知して、前記レンズの光軸方向における前記オートフォーカス用モジュールの位置を検出するオートフォーカス用磁気センサと、前記固定部材に固定され、前記手ブレ補正用磁石から発生する磁界を検知して、前記レンズの光軸方向と垂直な方向における前記筐体の位置を検出する手ブレ補正用磁気センサと、を備え、前記手ブレ補正用磁気センサは、前記レンズの光軸方向に垂直なＸ軸方向における前記筐体の位置を検出するＸ軸手ブレ補正用磁気センサと、前記レンズの光軸方向と前記Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向における前記筐体の位置を検出するＹ軸手ブレ補正用磁気センサとを備え、前記オートフォーカス用磁気センサの出力と、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの出力と、前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの出力とに基づいて前記オートフォーカス用モジュールの位置を検出する機能を含むオートフォーカス制御部を有し、前記オートフォーカス用磁気センサは、前記固定部材に固定されている若しくは前記オートフォーカス用モジュールの外側であって且つ前記固定部材と相対的に移動しない箇所に固定されていることを特徴とする。

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、前記オートフォーカス制御部は、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの出力及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの出力に基づいて、前記オートフォーカス用磁気センサの出力から求められた前記レンズのオートフォーカスの位置を補正す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又は２に記載の発明において、前記オートフォーカス用モジュールを前記レンズの光軸方向に移動させるためのオートフォーカス用コイルと、前記固定部材に固定され、前記筐体を前記レンズの光軸方向に対して垂直方向に移動させるための手ブレ補正用コイルと、を備えていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記手ブレ補正用コイルは、前記筐体を前記Ｘ軸方向に移動させるためのＸ軸手ブレ補正用コイルと、前記筐体を前記Ｙ軸方向に移動させるためのＹ軸手ブレ補正用コイルと、を備えていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記オートフォーカス制御部は、前記オートフォーカス用モジュールの位置を示す位置信号に基づいて前記オートフォーカス用コイルに流す電流を制御して、前記レンズの光軸方向における前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御し、さらに、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの出力及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの出力により検出された前記筐体の位置信号に基づいて、前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルに流す電流及び前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルに流す電流を制御して、前記レンズの光軸方向に対して垂直方向における前記筐体の位置を制御する手ブレ補正制御部を備えていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記オートフォーカス用磁気センサ、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサ及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサは、磁気抵抗素子又はホール素子を用いた磁気センサであることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記筐体は、前記レンズの光軸方向には移動せず、前記オートフォーカス用モジュールと前記筐体は、前記レンズの光軸方向に対しては互いに独立に移動することを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載のカメラモジュールを搭載したことを特徴とする携帯機器である。
また、請求項９に記載の発明は、請求項４に記載のカメラモジュールにおける光学要素の位置制御方法おいて、前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御するステップと、前記筐体の位置を制御するステップと、を有し、前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御するステップが、オートフォーカス用磁気センサ（３４）によりオートフォーカス用モジュールの位置を検出し、さらに前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの信号及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの信号から前記オートフォーカス用モジュールの位置を補正する位置検出ステップと、該位置検出ステップで検出された検出信号に基づいてオートフォーカス用コイルに流す電流を制御することで、前記レンズの光軸方向における前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御するステップと、を有し、前記筐体の位置を制御するステップが、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの信号及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの信号により前記筐体の位置を検出する位置検出ステップと、該位置検出ステップで検出された検出信号に基づいて前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルに流す電流及び前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルに流す電流を制御することで、前記レンズの光軸方向に対して垂直方向における前記筐体の位置を制御するステップと、を有していることを特徴とする。

本発明によれば、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易である構成を備えたカメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法並びに携帯機器を実現することができる。
また、オートフォーカス用磁気センサの出力に対して、手ブレ補正用磁気センサの出力を用いてＡＦ方向の位置を補正しているので位置検出精度が高い。

特許文献１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。 本発明に係るカメラモジュールの実施例１を説明するための構成図である。 （ａ），（ｂ）は、図２における上面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 本発明に係るカメラモジュールの実施例２を説明するための構成図である。 （ａ），（ｂ）は、図４における上面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 実施例２において、カメラモジュールにおけるレンズのＡＦ方向の移動距離に対するＡＦ用磁気センサの出力をグラフに示した図である。 本発明に係るカメラモジュールの制御装置を説明するための構成図である。 本発明のカメラモジュールにおける光学要素（レンズ）の位置制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

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。
［実施形態］
本発明の実施形態におけるカメラモジュールは、図２及び図４に示されたオートフォーカス（ＡＦ）機能と手ブレ補正（ＯＩＳ）機能とを備えたカメラモジュールで、オートフォーカス用モジュール１１，３１と、筐体１５，３５と、オートフォーカス用磁気センサ１４，３４と、オートフォーカス用コイル１３，３３と、固定部材（実装基板）１０，３０と、手ブレ補正用磁石２，２２と、手ブレ補正用コイル３，２３と、手ブレ補正用磁気センサ４（４Ｘ，４Ｙ）とを備えている。

オートフォーカス用モジュール１１，３１は、光軸方向ａに対して垂直方向又は平行方向に移動可能なレンズ１，２１と、このレンズ１，２１を保持するレンズホルダ１ａ，２１ａと、このレンズホルダ１ａ，２１ａに取り付けられたオートフォーカス用磁石１２，３２とを備え、レンズ１、２１の光軸方向ａに移動可能になっている。
筐体１５，３５は、オートフォーカス用モジュール１１，３１を格納し、レンズ１，２１の光軸方向ａに対して垂直方向に移動可能になっている。
オートフォーカス用磁気センサ１４，３４は、筐体１５，３５の近傍に設けられ、オートフォーカス用磁石１２，３２から発生する磁界を検知して、レンズ１，２１の光軸方向ａにおけるオートフォーカス用モジュール１１，３１の位置を検出する。

オートフォーカス用コイル１３，３３は、オートフォーカス用磁石１２，３２及び筐体１５，３５の近傍に設けられている。固定部材１０，３０は、筐体１５，３５の外側に離れて設けられ移動しないようになっている。
手ブレ補正用磁石２，２２は、筐体１５，３５に取り付けられている。手ブレ補正用コイル３，２３は、手ブレ補正用磁石２，２２の近傍で、かつ固定部材１０，３０に取り付けられている。
手ブレ補正用磁気センサ４（４Ｘ，４Ｙ），２４（２４Ｘ，２４Ｙ）は、固定部材１０，３０に固定され、手ブレ補正用磁石２，２２から発生する磁界を検知して、レンズ１，２１の光軸方向ａと垂直な方向における筐体１５，３５の位置を検出する。

また、手ブレ補正用磁気センサ４（４Ｘ，４Ｙ），２４（２４Ｘ，２４Ｙ）は、レンズ１，２１の光軸方向ａに垂直なＸ軸方向における筐体１５，３５の位置を検出するＸ軸手ブレ補正用磁気センサ２Ｘ，２４Ｘと、レンズ１，２１の光軸方向ａとＸ軸方向に垂直なＹ軸方向における筐体１５，３５の位置を検出するＹ軸手ブレ補正用磁気センサ４Ｙ，２４Ｙとを備え、手ブレ補正用コイル３（３Ｘ，３Ｙ），２３（２３Ｘ，２３Ｙ）は、筐体１５，３５をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸手ブレ補正用コイル３Ｘ，２３Ｘと、筐体１５，３５をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸手ブレ補正用コイル３Ｙ，２３Ｙとを備えている。
このような構成により、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易である構成を備えたカメラモジュールを実現することができる。

図２は、本発明に係るカメラモジュールの実施例１を説明するための構成図で、図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ上面図及び正面図を示している。図中符号１はレンズ、１ａはレンズホルダ、２はＯＩＳ用磁石、２ＸはＸ軸ＯＩＳ用磁石、２ＹはＹ軸ＯＩＳ用磁石、３はＯＩＳ用コイル、３ＸはＸ軸ＯＩＳ用コイル、３ＹはＹ軸ＯＩＳ用コイル、４はＯＩＳ用磁気センサ、４ＸはＸ軸ＯＩＳ用磁気センサ、４ＹはＹ軸ＯＩＳ用磁気センサ、１０は実装基板（固定部材）、１１はＡＦ用モジュール、１２はＡＦ用磁石、１３はＡＦ用コイル、１４はＡＦ用磁気センサ、１５は筐体、１６は通電用バネを示している。

本実施例１のカメラモジュールは、ＡＦ用コイル１３とＡＦ用磁気センサ１４が、筐体１５の内側に固定され、この筐体１５に信号線として通電用バネ１６を取り付けたものである。
従来から現状のスマートフォンのクローズドループ用ＡＦとＯＩＳが搭載されているものがある。筐体１５の中に、レンズ１とＡＦ用コイル１３とＡＦ用磁石１２とＡＦ用磁気センサ１４が搭載されている。ＡＦ用磁石１２は、レンズホルダ１ａに固定しており、このレンズホルダ１ａと共に光軸方向に移動する。ＡＦ用コイル１３とＡＦ用磁気センサ１４は、筐体１５の内側に固定されている。

ＯＩＳ時に筐体１５がＸ軸及びＹ軸に移動する。筐体１５にＯＩＳ用磁石２（２Ｘ，２Ｙ）が固定しており、筐体１５と共にＸ軸及びＹ軸に移動する。ＯＩＳ用コイル３（３Ｘ，３Ｙ）とＯＩＳ磁気センサ（４（４Ｘ，４Ｙ））は、実装基板１０に固定されている。この場合、ＡＦ用コイル１３とＡＦ用磁気センサ１４が、ＯＩＳ時にＸ軸とＹ軸に移動するため、信号線として通電用バネ（バネでなくてもワイヤでも可能）１６で吊ってあり、この通電用バネ１６を介して信号のやり取りを行っている。
つまり、本実施例１のカメラモジュールは、オートフォーカス機能と手ブレ補正機能とを有するカメラモジュールで、オートフォーカス用モジュール１１（１，１ａ，１２）と、筐体１５と、手ブレ補正用磁石２（２Ｘ，２Ｙ）と、固定部材１０と、オートフォーカス用磁気センサ１４と、オートフォーカス用コイル１３と、手ブレ補正用磁気センサ４（４Ｘ，４Ｙ）と、ＯＩＳ用コイル３（３Ｘ，３Ｙ）と、通電用部材１６とを備えている。

オートフォーカス用モジュール１１（１，１ａ，１２）は、光軸方向ａに対して垂直方向又は平行方向に移動可能なレンズ１と、このレンズ１を保持するレンズホルダ１ａと、このレンズホルダ１ａに取り付けられたオートフォーカス用磁石１２とを備え、レンズ１の光軸方向ａに移動可能になっている。
また、筐体１５は、オートフォーカス用モジュール１１を格納し、レンズ１の光軸方向ａに対して垂直方向に移動可能になっている。
また、手ブレ補正用磁石２（２Ｘ，２Ｙ）は、筐体１５に取り付けられている。また、固定部材１０は、筐体１５の外側に離れて設けられて移動しないようになっている。

また、オートフォーカス用磁気センサ１４は、筐体１５に固定され、オートフォーカス用磁石１２から発生する磁界を検知して、レンズ１の光軸方向ａにおけるオートフォーカス用モジュール１１の位置を検出する。
また、オートフォーカス用コイル１３は、筐体１５に固定され、オートフォーカス用磁気センサ１４の近傍に設けられている。
また、手ブレ補正用磁気センサ４（４Ｘ，４Ｙ）は、固定部材１０に固定され、手ブレ補正用磁石２から発生する磁界を検知して、レンズ１の光軸方向ａと垂直な方向における筐体１５の位置を検出する。
また、通電用部材１６は、筐体１５に取り付けられ、オートフォーカス用コイル１３及び／又は前記オートフォーカス用磁気センサ１４と接続可能になっている。
また、オートフォーカス用コイル１３は、筐体１５に固定され、オートフォーカス用モジュール１１をレンズ１の光軸方向ａに移動させるためのものである。また、手ブレ補正用コイル３（３Ｘ，３Ｙ）は、固定部材１０に固定され、筐体１５をレンズ１の光軸方向ａに対して垂直方向に移動させるためのものである。

また、手ブレ補正用磁気センサ４（４Ｘ，４Ｙ）は、レンズ１の光軸方向ａに垂直なＸ軸方向における筐体１５の位置を検出するＸ軸手ブレ補正用磁気センサ２Ｘと、レンズ１の光軸方向ａとＸ軸方向に垂直なＹ軸方向における筐体１５の位置を検出するＹ軸手ブレ補正用磁気センサ４Ｙとを備えている。
また、手ブレ補正用コイル３（３Ｘ，３Ｙ）は、筐体１５をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸手ブレ補正用コイル３Ｘと、筐体１５をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸手ブレ補正用コイル３Ｙとを備えている。
このような構成により、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易である構成を備えたカメラモジュールを実現することができる。

図４は、本発明に係るカメラモジュールの実施例２を説明するための構成図で、図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ上面図及び正面図を示している。図中符号２１はレンズ、２１ａはレンズホルダ、２２はＯＩＳ用磁石、２２ＸはＸ軸ＯＩＳ用磁石、２２ＹはＹ軸ＯＩＳ用磁石、２３はＯＩＳ用コイル、２３ＸはＸ軸ＯＩＳ用コイル、２３ＹはＹ軸ＯＩＳ用コイル、２４はＯＩＳ用磁気センサ、２４ＸはＸ軸ＯＩＳ用磁気センサ、２４ＹはＹ軸ＯＩＳ用磁気センサ、３０は実装基板、３１はＡＦ用モジュール、３２はＡＦ用磁石、３３はＡＦ用コイル、３４はＡＦ用磁気センサ、３５は筐体を示している。

上述した実施例１では、通電用バネ１６があるため、目標位置に収束するまでの時間がかかったり、消費電流が必要以上に大きくなったりする可能性がある。
これらの問題を解決するために、本実施例２は、ＡＦ用コイルと磁気センサをＡＦモジュールの外側に出して通電用バネを無くした構成としたものである。
ＡＦ用コイルと磁気センサがＡＦモジュールの外側にあるため、ＯＩＳ時にＸ軸及びＹ軸に移動するのは、ＡＦモジュールに搭載されたレンズとＡＦ用磁石及びＡＦモジュールに固定しているＯＩＳ用磁石のみである。

ＡＦ時は、筐体３５は上下せず、筐体３５内のレンズとＡＦ用磁石のみ光軸方向に移動する。ＯＩＳ時は、筐体３５がＸ軸及びＹ軸に移動する。このままでは、ＯＩＳ時に、ＡＦ用磁石と磁気センサのＧＡＰが常に変動してしまい、位置検出はできない。
したがって、本発明では、ＯＩＳ用センサの出力からＡＦ用磁石とセンサとのＧＡＰを判断し、ＡＦ用センサの出力もしくは磁気センサの処理回路にフィードバックするというものである。
つまり、本実施例２のカメラモジュールは、オートフォーカス機能と手ブレ補正機能とを有するカメラモジュールにおいて、オートフォーカス用モジュール３１（２１，２１ａ，３２）と、筐体３５と、手ブレ補正用磁石２２（２２Ｘ，２２Ｙ）と、固定部材３０と、オートフォーカス用磁気センサ３４と、オートフォーカス用コイル３３と、手ブレ補正用磁気センサ２４（２４Ｘ，２４Ｙ）と、手振れ補正用コイル２３（２３Ｘ，２３Ｙ）とを備えている。

オートフォーカス用モジュール３１（２１，２１ａ，３２）は、光軸方向ａに対して垂直方向又は平行方向に移動可能なレンズ２１と、このレンズ２１を保持するレンズホルダ２１ａと、このレンズホルダ２１ａに取り付けられたオートフォーカス用磁石３２とを備え、レンズ２１の光軸方向ａに移動可能になっている。
また、筐体３５は、オートフォーカス用モジュール３１を格納し、レンズ２１の光軸方向ａに対して垂直方向に移動可能になっている。
また、手ブレ補正用磁石２２（２２Ｘ，２２Ｙ）は、筐体３５に取り付けられている。また、固定部材３０は、筐体３５の外側に離れて設けられて移動しないようになっている。

また、オートフォーカス用磁気センサ３４は、オートフォーカス用磁石３２から発生する磁界を検知して、レンズ２１の光軸方向ａにおけるオートフォーカス用モジュール３１の位置を検出する。
また、手ブレ補正用磁気センサ２４（２４Ｘ，２４Ｙ）は、固定部材３０に固定され、手ブレ補正用磁石２２から発生する磁界を検知して、レンズ２１の光軸方向ａと垂直な方向における筐体３５の位置を検出する。
また、オートフォーカス用コイル３３は、固定部材３０と相対的に移動しない箇所（例えば、カメラモジュールの最外壁（図示せず））に固定されていて、オートフォーカス用モジュール３１をレンズ２１の光軸方向ａに移動させるためのものである。また、手ブレ補正用コイル２３（２３Ｘ，２３Ｙ）は、固定部材３０に固定され、筐体３５をレンズ２１の光軸方向ａに対して垂直方向に移動させるためのものである。

このような構成により、ＡＦ用コイルとＯＩＳ用コイルが、ＡＦ用モジュールや筐体といった移動する部材の外側に配置され、固定部材に固定されているため、コイルへの通電が容易である。
また、オートフォーカス用磁気センサ３４は、固定部材３０と相対的に移動しない箇所（例えば、カメラモジュールの最外壁（図示せず））に固定されていて、手ブレ補正用磁気センサ２４の出力信号に基づいて、レンズ２１の位置を補正する。
このような構成により、ＡＦ用磁気センサの出力に対して、ＯＩＳ用磁気センサの出力を用いてＡＦ方向の位置を補正しているので、位置検出精度が高いという効果を奏する。

また、手ブレ補正用磁気センサ２４（２４Ｘ，２４Ｙ）は、レンズ２１の光軸方向ａに垂直なＸ軸方向における筐体３５の位置を検出するＸ軸手ブレ補正用磁気センサ２４Ｘと、レンズ２１の光軸方向ａとＸ軸方向に垂直なＹ軸方向における筐体３５の位置を検出するＹ軸手ブレ補正用磁気センサ２４Ｙとを備えている。
また、手ブレ補正用コイル２３（２３Ｘ，２３Ｙ）は、筐体３５をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸手ブレ補正用コイル２３Ｘと、筐体３５を前記Ｙ軸方向に移動させるためのＹ軸手ブレ補正用コイル２３Ｙとを備えている。

また、上述した各実施例に共通することとして、オートフォーカス用磁気センサ１４，３４により検出されたオートフォーカス用モジュール１１，３１の位置信号に基づいてオートフォーカス用コイル１３，３３に流す電流を制御し、レンズ１，２１の光軸方向ａにおけるオートフォーカス用モジュール１１，３１の位置を制御するオートフォーカス制御部１３１を備えている。
また、オートフォーカス用磁気センサ１４，３４及び手ブレ補正用磁気センサ４，２４は、磁気抵抗素子又はホール素子を用いた磁気センサであることが好ましい。
また、筐体１５，３５は、レンズ１，２１の光軸方向ａには移動せず、オートフォーカス用モジュール１１，３１と筐体１５，３５は、レンズ１，２１の光軸方向ａに対しては互いに独立に移動する。
また、上述した各実施例のカメラモジュールを携帯機器に搭載することも可能である。

図６は、実施例２において、カメラモジュールにおけるレンズのＡＦ方向の移動距離に対するＡＦ用磁気センサの出力をグラフに示した図で、ＯＩＳ時により筐体がＸ軸方向とＹ軸方向に移動したときのレンズのＡＦ方向の移動距離とＡＦ用磁気センサの出力との関係を示している。

図６から分かるように、１）実線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が０ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が０ｍｍで移動なしの場合、２）一点鎖線太線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が０ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が−０．３ｍｍの移動の場合、３）二点鎖線太線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が０ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が＋０．３ｍｍの移動の場合、４）二点鎖線細線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が−０．３ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が０ｍｍの移動の場合、５）一点鎖線細線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が＋０．３ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が０ｍｍの移動の場合、６）点線太線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が＋０．３ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が−０．３ｍｍの移動の場合、７）点線細線がレンズのＯＩＳＸ軸方向の移動距離が−０．３ｍｍ、ＯＩＳＹ軸方向の移動距離が＋０．３ｍｍの移動の場合をそれぞれ示している。
つまり、ＡＦ時のレンズの移動距離とＡＦ用磁気センサの出力の関係は、レンズの移動距離が長くなるにしたがって、ＡＦ用磁気センサの出力は単調増加し、Ｘ軸方向の移動距離とＹ軸方向の移動距離の組が、＜＋０．３ｍｍ／−０．３ｍｍ＞（点線太線）から＜−０．３ｍｍ／＋０．３ｍｍ＞（点線細線）に変化するにしたがって単調増加の勾配がゆるくなってくる。そこで、このバラツキの特性を後述するゲイン調整回路により調整する必要がある。

図７は、本発明に係るカメラモジュールの制御装置を説明するための構成図で、カメラモジュールのレンズの位置調整を行う制御装置１２０に適用した場合について説明する。
オートフォーカス（ＡＦ）制御部１３１は、ＡＦ用磁気センサ３４により検出されたＡＦ用モジュール３１の位置信号に基づいてＡＦ用コイル３３に流す電流を制御し、レンズ２１の光軸方向ａにおけるＡＦ用モジュール３１の位置を制御する。
図７においては、この制御装置（位置制御回路）１２０は、例えば、ＩＣ回路として構成されている。なお、カメラモジュールは、線形運動デバイス１４１と、レンズ１４３を移動させる駆動コイル１３０とで構成されている。したがって、駆動コイル１３０に電流を流すことにより、磁石１４２が移動され、その磁石１４２に固定されているレンズ１４３の位置調整が可能となる。

つまり、線形運動デバイス１４１の制御装置１２０は、レンズ（移動体）１４３に取り付けられた磁石１４２を有する線形運動デバイス１４１と、この線形運動デバイス１４１の磁石１４２の近傍に配置された駆動コイル１３０とを備え、この駆動コイル１３０にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石１４２を移動させるように構成されている。
磁場センサ１２１は、磁石１４２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値ＶＰＲＯＣを出力する。つまり、磁場センサ１２１は、カメラモジュールの磁石１４２が発する磁場を電気信号に変換し、検出位置信号を増幅器１２３に出力する。増幅器１２３は、磁場センサ１２１から入力される検出位置信号を、オフセット補償回路１２２を介して増幅する。なお、この磁場センサ１２１はホール素子であることが望ましい。

また、Ａ／Ｄ変換回路１２４は、磁場センサ１２１からの検出位置信号を増幅器１２３により増幅してＡ／Ｄ変換するもので、Ａ／Ｄ変換された検出位置信号値ＶＰＲＯＣを得るものである。
なお、増幅器１２３により増幅後、Ａ／Ｄ変換回路１２４の前段に、ゲイン調整回路１２４ａにおいて、Ｘ軸ＯＩＳ用磁気センサ２４Ｘ、及びＹ軸ＯＩＳ用磁気センサ２４Ｙの出力から求めた調整ゲインで信号を補正する。調整ゲインの求め方は、Ｘ軸ＯＩＳ用磁気センサ２４Ｘ、及びＹ軸ＯＩＳ用磁気センサ２４Ｙの出力により、筐体３５のＸ方向及びＹ方向の位置がわかるので、筐体３５とＡＦ用磁気センサ３４とのＧＡＰもわかる。ＧＡＰ変動による、ＡＦ用磁気センサ３４の出力の変化分をゲイン調整回路１２４ａにて調整するものである。つまり、ＧＡＰが狭くなり出力が仮に２倍になった場合には、ゲイン調整回路１２４ａにて１／２倍としＧＡＰが広くなり、出力が仮に１／２倍になった場合には、ゲイン調整回路１２４ａにて２倍にする。

また、コントローラ部１２６はデバイス（レンズ）位置を制御し、目標位置信号値ＶＴＡＲＧを出力するもので、ＰＩＤ制御回路１２８に接続されている。
また、ＰＩＤ制御回路１２８は、Ａ／Ｄ変換回路１２４とコントローラ部１２６とに接続され、Ａ／Ｄ変換回路１２４からの出力信号である検出位置信号値ＶＰＲＯＣと、コントローラ部１２６からの出力信号である目標位置信号値ＶＴＡＲＧを入力として、ＰＩＤ制御を行うものである。つまり、ＰＩＤ制御回路１２８は、Ａ／Ｄ変換回路１２４からの検出位置信号値ＶＰＲＯＣとデバイス（レンズ）位置コントローラ部１２６で生成されたレンズ位置の目標位置信号値ＶＴＡＲＧとを入力し、レンズ１４３の現在位置と、目標位置信号値ＶＴＡＲＧにより指示されるレンズ１４３の目標位置とから、レンズ４３を目標位置に移動させるための制御信号を出力する。

なお、ゲイン調整回路１２４ａにて、磁場センサ１２１の出力の変化分を調整する場合を述べたが、目標位置信号値ＶＴＡＲＧを調整しても良い。
ここでＰＩＤ制御とは、フィードバック制御の一種で、入力値の制御を出力値と目標値との偏差とその積分及び微分の３つの要素によって行う方法のことである。基本的なフィードバック制御として比例制御（Ｐ制御）がある。これは入力値を出力値と目標値の偏差の一次関数として制御するものである。ＰＩＤ制御では、この偏差に比例して入力値を変化させる動作を比例動作あるいはＰ動作（ＰはＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬの略）という。つまり、偏差のある状態が長い時間続けばそれだけ入力値の変化を大きくして目標値に近づけようとする役目を果たす。この偏差の積分に比例して入力値を変化させる動作を積分動作あるいはＩ動作（ＩはＩＮＴＥＧＲＡＬの略）という。このように比例動作と積分動作を組み合わせた制御方法をＰＩ制御という。この偏差の微分に比例して入力値を変化させる動作を微分動作あるいはＤ動作（ＤはＤＥＲＩＶＡＴＩＶＥ又はＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬの略）という。比例動作と積分動作と微分動作を組み合わせた制御方法をＰＩＤ制御という。

ＰＩＤ制御回路１２８からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路（図示せず）によりＤ／Ａ変換され、ドライバ回路２９により、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと目標位置信号値ＶＴＡＲＧに基づいて、駆動コイル１３０に駆動電流が供給される。つまり、ドライバ回路１２９は、ＰＩＤ制御回路１２８からの制御信号に基づき、出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を生成する。この出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、カメラモジュールのＡＦ駆動コイル１３０の両端に供給される。
なお、以上の説明では、線形運動デバイスが、レンズ（移動体）１４３と、このレンズ（移動体）１４３に取り付けられた磁石１４２とからなるものとしているが、駆動コイルを含めて線形運動デバイスとすることもできる。

このようにして、レンズの稼動範囲を変更した場合にも、線形運動デバイスの応答特性を変化させることなく、正確な位置制御を可能とすることができる。
つまり、線形運動デバイス１４１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス１４１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬに対応する検出位置演算信号値（ＶＰＲＯＣ）を得るキャリブレーション時のレンズの位置とそれに対応するコード値はメモリ１２７に保存される。

図８は、本発明のカメラモジュールにおける光学要素（レンズ）の位置制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
本発明のカメラモジュールにおける光学要素（レンズ）の位置制御方法は、ＡＦ機能とＯＩＳ機能を有するカメラモジュールにおける光学要素（レンズ）の位置制御方法で、ＡＦ用モジュール３１の位置を制御するステップ（Ｓ１１）と、筐体３５の位置を制御するステップ（Ｓ２１）とを有している。
ＡＦ用モジュール３１の位置を制御するステップ（Ｓ１１）は、ＡＦ用磁気センサ３４によりＡＦ用モジュール３１の位置を検出し、さらにＯＩＳ用磁気センサ２４の信号から位置を補正する位置検出ステップ（Ｓ１２）と、この位置検出ステップ（Ｓ１２）で検出された検出信号に基づいてＡＦ用コイル３３に流す電流を制御するステップ（Ｓ１３）と、レンズ２１の光軸方向ａにおけるＡＦ用モジュール３１の位置を制御するステップ（Ｓ１４）とを有している。

また、筐体３５の位置を制御するステップ（Ｓ２１）は、ＯＩＳ用磁気センサ２４により筐体３５の位置を検出する位置検出ステップ（Ｓ２２）と、この位置検出ステップ（Ｓ２２）で検出された検出信号に基づいてＯＩＳ用コイル２３に流す電流を制御するステップ（Ｓ２３）と、レンズ２１の光軸方向ａに対して垂直方向における筐体３５の位置を制御するステップ（Ｓ２４）とを有している。
このようにして、ＡＦ機能とＯＩＳ機能を有するカメラモジュールにおける光学要素（レンズ）の位置が制御される（Ｓ１５，Ｓ２５）。
このようにして、磁気センサへの通電や磁気センサからの信号の取り出しが容易である構成を備えたカメラモジュールの光学要素の位置制御方法を実現することができる。

１，２１ レンズ
１ａ，２１ａ レンズホルダ
２、２２ ＯＩＳ用磁石
２Ｘ，２２Ｘ Ｘ軸ＯＩＳ用磁石
２Ｙ，２２Ｙ Ｙ軸ＯＩＳ用磁石
３，２３ ＯＩＳ用コイル
３Ｘ，２３Ｘ Ｘ軸ＯＩＳ用コイル
３Ｙ，２３Ｙ Ｙ軸ＯＩＳ用コイル
４，２４ ＯＩＳ用磁気センサ
４Ｘ，２４Ｘ Ｘ軸ＯＩＳ用磁気センサ
４Ｙ，２４Ｙ Ｙ軸ＯＩＳ用磁気センサ
１０，３０ 実装基板
１１，３１ ＡＦ用モジュール
１２，３２ ＡＦ用磁石
１３，３３ ＡＦ用コイル
１４，３４ ＡＦ用磁気センサ
１５，３５ 筐体
１６ 通電用バネ
４０ アクチュエータ
４１ 実装基板（固定部材）
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
１２０ 制御装置
１２１ 磁場センサ（ホール素子）
１２２ オフセット補償回路
１２３ 増幅器
１２４ Ａ／Ｄ変換回路
１２４ａ ゲイン調整回路
１２５ Ｉ^２ＣＩＦ（インターフェース）
１２６ コントローラ部
１２６ａ コード設定部
１２７ メモリ
１２８ ＰＩＤ制御回路（制御部）
１２９ ドライバ回路
１３０ 駆動コイル
１３１ ＡＦ制御部
１３２ ＯＩＳ制御部
１４１ 線形運動デバイス
１４２ 磁石
１４３ レンズ
１４４ 撮像素子

Claims (9)

1. オートフォーカス機能と手ブレ補正機能とを有するカメラモジュールにおいて、
   レンズと、該レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダに取り付けられたオートフォーカス用磁石とを備え、前記レンズの光軸方向に移動可能なオートフォーカス用モジュールと、
   該オートフォーカス用モジュールを格納し、前記レンズの光軸方向に対して垂直方向に移動可能な筐体と、
   該筐体に取り付けられた手ブレ補正用磁石と、
   前記筐体の外側に離れて設けられた移動しない固定部材と、
   前記オートフォーカス用磁石から発生する磁界を検知して、前記レンズの光軸方向における前記オートフォーカス用モジュールの位置を検出するオートフォーカス用磁気センサと、
   前記固定部材に固定され、前記手ブレ補正用磁石から発生する磁界を検知して、前記レンズの光軸方向と垂直な方向における前記筐体の位置を検出する手ブレ補正用磁気センサと、
   を備え、
   前記手ブレ補正用磁気センサは、前記レンズの光軸方向に垂直なＸ軸方向における前記筐体の位置を検出するＸ軸手ブレ補正用磁気センサと、前記レンズの光軸方向と前記Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向における前記筐体の位置を検出するＹ軸手ブレ補正用磁気センサと、を備え、
   前記オートフォーカス用磁気センサの出力と、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの出力と、前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの出力とに基づいて、前記オートフォーカス用モジュールの位置を検出する機能を含むオートフォーカス制御部を有し、
   前記オートフォーカス用磁気センサは、前記固定部材に固定されている若しくは前記オートフォーカス用モジュールの外側であって且つ前記固定部材と相対的に移動しない箇所に固定されていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記オートフォーカス制御部は、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの出力及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの出力に基づいて、前記オートフォーカス用磁気センサの出力から求められた前記レンズのオートフォーカスの位置を補正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。
3. 前記オートフォーカス用モジュールを前記レンズの光軸方向に移動させるためのオートフォーカス用コイルと、
   前記固定部材に固定され、前記筐体を前記レンズの光軸方向に対して垂直方向に移動させるための手ブレ補正用コイルと、
   を備えてい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。
4. 前記手ブレ補正用コイルは、
   前記筐体を前記Ｘ軸方向に移動させるためのＸ軸手ブレ補正用コイルと、前記筐体を前記Ｙ軸方向に移動させるためのＹ軸手ブレ補正用コイルと、
   を備えていることを特徴とする請求項３に記載のカメラモジュール。
5. 前記オートフォーカス制御部は、前記オートフォーカス用モジュールの位置を示す位置信号に基づいて前記オートフォーカス用コイルに流す電流を制御して、前記レンズの光軸方向における前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御し、
   さらに、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの出力及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの出力により検出された前記筐体の位置信号に基づいて、前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルに流す電流及び前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルに流す電流を制御して、前記レンズの光軸方向に対して垂直方向における前記筐体の位置を制御する手ブレ補正制御部を備え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。
6. 前記オートフォーカス用磁気センサ、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサ及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサは、磁気抵抗素子又はホール素子を用いた磁気センサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカメラモジュール。
7. 前記筐体は、前記レンズの光軸方向には移動せず、前記オートフォーカス用モジュールと前記筐体は、前記レンズの光軸方向に対しては互いに独立に移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のカメラモジュール。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のカメラモジュールを搭載したことを特徴とする携帯機器。
9. 請求項４に記載のカメラモジュールにおける光学要素の位置制御方法おいて、
   前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御するステップと、前記筐体の位置を制御するステップと、を有し、
   前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御するステップが、
   オートフォーカス用磁気センサによりオートフォーカス用モジュールの位置を検出し、さらに前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの信号及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの信号から前記オートフォーカス用モジュールの位置を補正する位置検出ステップと、
   該位置検出ステップで検出された検出信号に基づいて前記オートフォーカス用コイルに流す電流を制御することで、前記レンズの光軸方向における前記オートフォーカス用モジュールの位置を制御するステップと、を有し、
   前記筐体の位置を制御するステップが、
   前記Ｘ軸手ブレ補正用磁気センサの信号及び前記Ｙ軸手ブレ補正用磁気センサの信号により前記筐体の位置を検出する位置検出ステップと、
   該位置検出ステップで検出された検出信号に基づいて前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルに流す電流及び前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルに流す電流を制御することで、前記レンズの光軸方向に対して垂直方向における前記筐体の位置を制御するステップと、を有し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における光学要素の位置制御方法。

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