KR20200064929A - 카메라 모듈, 카메라 탑재 장치 및 카메라 모듈의 캘리브레이션(calibration) 방법 - Google Patents

카메라 모듈, 카메라 탑재 장치 및 카메라 모듈의 캘리브레이션(calibration) 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] AF가동부의 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하기 위한 구성을, 위치 검출 정밀도를 확보하면서, 간소화할 수 있는 카메라 모듈, 카메라 탑재 장치 및 카메라 모듈의 캘리브레이션 방법을 제공한다.
[해결 수단] AF용 구동부와, 떨림 보정용 구동부와, AF가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하는 제1 위치 검출부와, 떨림 보정 가동부의 광축 직교면내에 있어서의 위치를 검출하는 제2 위치 검출부와, 제1 위치 검출부 및 제2 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, AF용 구동부의 구동 제어를 행하는 구동 제어부를 구비한다. 구동 제어부는, 제1 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여 산출되는 AF가동부의 광축 방향에 있어서의 위치를, 미리 설정된 보정 데이터에 따라서 보정하는 보정부를 가진다. 보정부는, 떨림 보정 가동부의 요동에 수반하는 AF가동부의 광축 방향의 변위를 고려하여, 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정한다.

Description

카메라 모듈, 카메라 탑재 장치 및 카메라 모듈의 캘리브레이션(calibration) 방법{CAMERA MODULE, CAMERA MOUNTING APPARATUS AND CALIBRATION METHOD FOR CAMERA MODULE}
본 발명은, 오토 포커스용 및 떨림 보정용의 렌즈 구동장치를 구비하는 카메라 모듈, 카메라 탑재 장치 및 카메라 모듈의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 스마트 폰 등의 휴대 단말에는, 소형의 카메라 모듈이 탑재되어 있다. 이러한 카메라 모듈에는, 피사체를 촬영할 때의 핀트 맞추기를 자동적으로 행하는 오토 포커스 기능(이하 「AF기능」이라고 부름, AF：Auto Focus) 및 촬영시에 생기는 떨림(진동)을 광학적으로 보정하여 화상의 흐트러짐을 경감하는 떨림 보정 기능(이하「OIS 기능」 이라고 부름, OIS：Optical Image Stabilization) 을 가지는 렌즈 구동장치가 적용된다.
오토 포커스용 및 떨림 보정용의 렌즈 구동장치는, 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키기 위한 오토 포커스용 구동부(이하「AF용 구동부」라고 부름) 와, 렌즈부를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동(搖動)시키기 위한 떨림 보정용 구동부(이하「OIS용 구동부」라고 부름)를 구비한다. 특허 문헌 1, 2에서는, AF용 구동부 및 OIS용 구동부에, 보이스 코일 모터(VCM)가 적용되어 있다.
VCM 구동 방식의 AF용 구동부는, 예를 들면 렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일(이하「AF용 코일」이라고 부름)과, AF용 코일에 대해서 지름 방향으로 이간(離間)해서 배치되는 오토 포커스용 마그넷(이하「AF용 마그넷」이라고 부름) 을 가진다. 렌즈부 및 AF용 코일을 포함하는 오토 포커스 가동부(이하「AF가동부」라고 부름)는, 오토 포커스용 지지부(이하「AF용 지지부」라고 부름, 예를 들면 판(板)용수철) 에 의해서, AF용 마그넷을 포함하는 오토 포커스 고정부(이하「AF고정부라고 부름) 에 대해서 지름 방향으로 이간(離間)한 상태로 지지된다. AF용 코일과 AF용 마그넷으로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, AF가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써, 자동적으로 핀트 맞추기가 행해진다. 여기서, 「지름 방향」이란, 광축에 직교하는 방향이다.
VCM 구동 방식의 OIS용 구동부는, 예를 들면 AF용 구동부에 배치되는 떨림 보정용 마그넷(이하「OIS용 마그넷」이라고 부름) 과, OIS용 마그넷에 대해서 광축 방향으로 이간해서 배치되는 떨림 보정용 코일(이하「OIS용 코일」이라고 부름) 을 가진다. AF용 구동부 및 OIS용 마그넷을 포함하는 떨림 보정 가동부(이하「OIS 가동부」라고 부름) 는, 떨림 보정용 지지 부재(이하「OIS용 지지 부재」라고 부름, 예를 들면 서스펜션 와이어) 에 의해서 OIS용 코일을 포함하는 떨림 보정 고정부(이하「OIS 고정부」라고 부름) 에 대해서 광축 방향으로 이간한 상태로 지지된다. OIS용 마그넷과 OIS용 코일로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, OIS 가동부를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동시킴으로써, 떨림 보정이 행해진다.
최근에는, 광축 방향에 있어서의 AF가동부의 위치를 검출하기 위한 위치 검출부를 가지는 AF용 구동부가 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 위치 검출부에는, 예를 들면, 홀 효과를 이용해 자계의 변화를 검출하는 홀 소자가 이용된다. 위치 검출부에 의한 검출 결과를 피드백하여 AF용 코일의 통전(通電) 전류를 제어함으로써, 단시간에 정확하게 핀트 맞추기를 행할 수 있으므로, AF용 구동부의 신뢰성이 향상한다. 특허 문헌 1에 개시된 렌즈 구동장치에서는, AF가동부에 위치 검출용의 마그넷이 배치되고, AF고정부에 홀 소자가 배치되어 있다.
[특허 문헌 1] 국제 공개 제 2016/006168호
종래, 위치 검출부의 검출 결과에 기초하는 피드백 제어는, 외부의 제어부(예를 들면 카메라 모듈) 에 의해서 행해지고 있다. 그 때문에, AF용 구동부에 위치 검출부를 설치할 경우, OIS 가동부와 OIS 고정부의 사이에는, AF용 코일의 급전(給電)경로 외에, 홀 소자의 급전 경로 및 신호 경로가 필요하게 된다. 홀 소자의 급전 경로 및 신호 경로로서 OIS용 지지부인 서스펜션 와이어를 이용할 경우, 두 쌍의 서스펜션 와이어가 필요하게 된다. 즉, OIS용 지지부의 구성으로서, AF용 코일의 급전경로가 되는 한 쌍을 포함하여, 3쌍 합계 6개의 서스펜션 와이어가 필요하게 된다. 서스펜션 와이어의 개수가 많아지면, 조립 공수(工數)가 증가할 뿐 아니라, 떨림 보정시의 거동(擧動)에도 영향을 주기 때문에, 설계가 복잡해진다. OIS용 지지부의 구성과 상관없이, 이와 같다고 할 수 있다.
본 발명의 목적은, AF가동부의 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하기 위한 구성을, 위치검출 정밀도를 확보하면서, 간소화할 수 있는 카메라 모듈, 카메라 탑재 장치 및 카메라 모듈의 캘리브레이션 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 카메라 모듈은,
렌즈부가 배치되는 오토 포커스 가동부와, 상기 오토 포커스 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 오토 포커스 고정부를 가지고, 상기 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시키는 오토 포커스용 구동부와,
상기 오토 포커스 가동부 및 상기 오토 포커스 고정부를 포함하는 떨림 보정 가동부와, 상기 떨림 보정 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 떨림 보정 고정부를 가지고, 상기 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정 가동부를 상기 광축 방향에 직교하는 광축 직교면내에서 요동시키는 떨림 보정용 구동부와,
상기 오토 포커스 가동부에 배치되는 위치 검출용 마그넷과, 상기 광축 방향에 있어서 상기 위치 검출용 마그넷에 대향(對向)하도록 상기 떨림 보정 고정부에 배치되는 홀 소자로 구성되어, 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하는 제1 위치 검출부와,
상기 떨림 보정 가동부의 상기 광축 직교면내에 있어서의 위치를 검출하는 제2 위치 검출부와,
상기 제1 위치 검출부 및 상기 제2 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 오토 포커스용 구동부의 구동 제어를 행하는 구동 제어부를 구비하고,
상기 구동 제어부는, 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여 산출되는 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향에 있어서의 위치를, 미리 설정된 보정 데이터에 따라서 보정하는 보정부를 가지고,
상기 보정부는, 상기 떨림 보정 가동부의 요동에 수반하는 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향의 변위(變位)를 고려하여, 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정한다.
본 발명에 따른 카메라 탑재 장치는,
정보 기기 또는 수송기기인 카메라 탑재 장치이며,
상기의 카메라 모듈과,
상기 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 구비한다.
본 발명에 따른 카메라 모듈의 캘리브레이션 방법은,
렌즈부가 배치되는 오토 포커스 가동부와, 상기 오토 포커스 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 오토 포커스 고정부를 가지고, 상기 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시키는 오토 포커스용 구동부와,
상기 오토 포커스 가동부 및 상기 오토 포커스 고정부를 포함하는 떨림 보정 가동부와, 상기 떨림 보정 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 떨림 보정 고정부를 가지고, 상기 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정 가동부를 상기 광축 방향에 직교하는 광축 직교면내에서 요동시키는 떨림 보정용 구동부와,
상기 오토 포커스 가동부에 배치되는 위치 검출용 마그넷과, 상기 광축 방향에 있어서 상기 위치 검출용 마그넷에 대향하도록 상기 떨림 보정 고정부에 배치되는 홀 소자로 구성되어, 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하는 제1 위치 검출부와,
상기 떨림 보정 가동부의 상기 광축 직교면내에 있어서의 위치를 검출하는 제2 위치 검출부와,
상기 제1 위치 검출부 및 상기 제2 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 오토 포커스용 구동부의 구동 제어를 행하는 구동 제어부를 구비하는 카메라 모듈의 캘리브레이션 방법이며,
상기 떨림 보정 가동부를 상기 광축 직교면내에서 요동시켰을 때의 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 측정함과 동시에, 해당 측정 결과와 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 대응시키는 제1 공정과,
상기 제1 공정으로 얻어진 상기 측정 결과와 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과의 관계로부터, 상기 떨림 보정 가동부의 요동에 수반하는 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향의 변위를 고려하여 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정하기 위한 보정 데이터를 생성하는 제2 공정을 구비한다.
본 발명에 의하면, AF가동부의 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하기 위한 구성을, 위치 검출 정밀도를 확보하면서, 간소화할 수 있다.
도 1A, 도 1B는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 카메라 모듈을 탑재하는 스마트폰을 나타내는 도면이다.
도 2는, 카메라 모듈의 외관 사시도이다.
도 3A, 도 3B는, 렌즈 구동장치의 외관 사시도이다.
도 4는, 렌즈 구동장치의 분해 사시도이다.
도 5는, 렌즈 구동장치의 분해 사시도이다.
도 6A, 도 6B는, 카메라 모듈의 단면도이다.
도 7은, OIS 가동부의 분해 사시도이다.
도 8은, OIS 가동부의 분해 사시도이다.
도 9는, OIS 고정부의 분해 사시도이다.
도 10은, OIS 고정부의 분해 사시도이다.
도 11은, 렌즈 구동장치에 있어서의 AF기능 및 OIS 기능을 나타내는 블록도이다.
도 12는, 렌즈 구동장치에 있어서의 AF제어 처리의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 13A~도 13C는, 구동 제어부에 의한 보정 처리를 나타내는 도면이다.
도 14는, 카메라 모듈(A)의 캘리브레이션의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 15 A, 도 15 B는, 리니어리티(linearity) 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은, OIS 가동부(10)를 요동시켰을 때의 OIS 스트로크에 대한 AF홀 출력의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은, OIS 가동부의 요동에 수반하는 AF가동부의 변동량의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은, 구동 제어부에 의한 구동 제어 오차의 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 19A, 도 19B는, 차재용 카메라 모듈을 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 따른 카메라 모듈(A)를 탑재하는 스마트폰(M)(카메라 탑재 장치)을 나타내는 도면이다. 도 1A는 스마트폰(M)의 정면도이고, 도 1B는 스마트폰(M)의 배면도이다.
스마트폰(M)은, 예를 들면 배면 카메라(OC)로서 카메라 모듈(A)을 탑재한다. 카메라 모듈(A)은, AF기능 및 OIS 기능을 구비하여, 피사체를 촬영할 때의 핀트 맞추기를 자동적으로 행함과 동시에, 촬영시에 발생하는 떨림(진동)을 광학적으로 보정하여 상 흔들림이 없는 화상을 촬영할 수 있다.
도 2는, 카메라 모듈(A)의 외관 사시도이다.
도 2에 나타내는 것처럼, 본 실시형태에서는, 직교좌표계(X, Y, Z)를 사용하여 설명한다. 후술하는 도면에 있어서도 공통된 직교좌표계(X, Y, Z)로 나타내고 있다. 카메라 모듈(A)은, 스마트폰(M)으로 실제로 촬영이 행해질 경우에, X방향이 상하 방향(또는 좌우 방향), Y방향이 좌우 방향(또는 상하 방향), Z방향이 전후방향이 되도록 탑재된다. 즉, Z방향이 광축 방향이고, 도면 중의 위쪽이 광축 방향 수광측(「매크로 위치측)이라고도 함), 아래쪽이 광축 방향 결상(結像)측(「무한원 위치측」 이라고도 함)이 된다. 또, Z축에 직교하는 X방향 및 Y방향을 「광축 직교 방향」이라고 부른다. 또, X방향 및 Y방향을 XY평면내에서 45о 회전시킨 방향을 「대각(對角) 방향」이라고 부른다.
카메라 모듈(A)은, AF기능 및 OIS 기능을 실현하는 렌즈 구동장치(1), 원통 형상의 렌즈 배럴에 렌즈가 수용되어서 되는 렌즈부(2), 렌즈부(2)에 의해 결상된 피사체상을 촬상(撮像)하는 촬상부(도면표시 생략), 및 전체를 덮는 커버(3) 등을 구비한다.
커버(3)는, 광축 방향 수광측으로부터 본 평면시(平面視)에서 정방형상(正方形狀)의 유개(有蓋)사각통체이며, 상면에 원형의 개구(開口)(3a)를 가진다. 이 개구(3a)로부터 렌즈부(2)가 외부로 임한다. 커버(3)는, 렌즈 구동장치(1)의 베이스(21)에, 예를 들면, 접착에 의해 고정된다.
촬상부는, 렌즈 구동장치(1)의 광축 방향 결상측에 배치된다. 촬상부(도면표시 생략)는, 예를 들면, 이미지 센서 기판(도면표시 생략) 및 이미지 센서 기판에 실장(實裝)되는 촬상 소자(도면표시 생략)를 가진다. 촬상 소자는, 예를 들면 CCD(charge-coupled device)형 이미지 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor)형 이미지 센서 등에 의해 구성된다. 촬상 소자는, 렌즈부(도면표시 생략)에 의해 결상된 피사체상을 촬상한다.
렌즈 구동장치(1)의 구동 제어를 행하는 제어부는, 이미지 센서 기판에 설치되어도 좋고, 카메라 모듈(A)이 탑재되는 카메라 탑재 기기(본 실시형태에서는, 스마트폰M)에 설치되어도 좋다.
도 3A, 도 3B는, 렌즈 구동장치(1)의 외관 사시도이다. 도 3B는, 도 3A를 Z축을 중심으로 시계회전 방향으로 90о 회전시킨 도면이다. 도 4, 도 5는, 렌즈 구동장치(1)의 분해 사시도이다. 도 4는 상방(上方) 사시도이며, 도 5는 하방(下方) 사시도이다. 도 6A, 도 6B는, 카메라 모듈(A)의 단면도이다. 도 6A는, 광축을 통과하는 YZ면에 있어서의 단면도이고, 도 6B는, 광축을 통과하는 XZ면에 있어서의 단면도이다.
도 3A, 도 3B, 도 4, 도 5, 도 6A 및 도 6B에 나타내는 것처럼, 렌즈 구동장치(1)는, OIS 가동부(10), OIS 고정부(20), 및 OIS용 지지부(30) 등을 구비한다.
OIS 가동부(10)는, OIS용 보이스 코일 모터를 구성하는 구동용 마그넷(122A, 122B)(OIS용 마그넷)을 가지고, 떨림 보정시에 XY 평면내에 요동하는 부분이다. OIS 고정부(20)는, OIS용 보이스 코일 모터를 구성하는 OIS용 코일(221A, 221B 및 222)을 가지고, OIS용 지지부(30)를 경유하여 OIS 가동부(10)를 지지(支持)하는 부분이다. 즉, 렌즈 구동장치(1)의 OIS용 구동부에는, 무빙 마그넷 방식이 채용되어 있다. OIS 가동부(10)는, AF가동부(11) 및 AF고정부(12)(도 7, 도 8 참조)를 가지는 AF용 구동장치를 포함한다.
OIS 가동부(10)는, OIS 고정부(20)에 대해서 광축 방향 수광측에 이간해서 배치되어, OIS용 지지부(30)에 의해서 OIS 고정부(20)와 연결된다. 본 실시형태에서는, OIS용 지지부(30)는, Z방향을 따라서 연재(延在:한방향으로 길게 늘어나 있음)하는 4개의 서스펜션 와이어로 구성되어 있다(이하「서스펜션 와이어(30)」라고 부름).
서스펜션 와이어(30)의 일단(一端)(상단(上端))은, OIS 가동부(10)(본 실시형태에서는, AF용 지지부13(도 7, 도 8 참조))에 고정되어 있다. 또, 서스펜션 와이어(30)의 타단(他端)(하단(下端))은, OIS 고정부(20)(본 실시형태에서는, 베이스(21)에 고정되어 있다. OIS 가동부(10)는, 서스펜션 와이어(30)에 의해서, XY평면내에서 요동 가능하게 지지된다. 본 실시형태에서는, 4개의 서스펜션 와이어(30) 중 적어도 2개는, AF코일(112A, 112B)로의 급전 경로로서 사용된다. 또한, 상술한 OIS 가동부(10) 및 OIS 고정부(20)에 있어서의 서스펜션 와이어(30)의 고정 부위는 일례이며, 이것으로 한정되지 않는다.
도 7, 도 8은, OIS 가동부(10)의 분해 사시도이다. 도 7은 상방 사시도이며, 도 8은 하방 사시도이다.
도 7, 도 8에 나타내는 것처럼, OIS 가동부(10)는, AF가동부(11), AF고정부(12), 및 AF용 지지부(13, 14) 등을 구비한다.
AF가동부(11)는, AF용 보이스 코일 모터를 구성하는 AF용 코일(112A, 112B)을 가지고, 핀트 맞추기시에 광축 방향으로 이동하는 부분이다. AF고정부(12)는, 구동용 마그넷(123)(AF용 마그넷)을 가지고, AF용 지지부(13, 14)를 경유하여 AF가동부(11)를 지지하는 부분이다. 즉, 렌즈 구동장치(1)의 AF용 구동부에는, 무빙 코일 방식이 채용되어 있다.
AF가동부(11)는, AF고정부(12)에 대해서 이간해서 배치되어, AF용 지지부(13, 14)에 의해서 AF고정부(12)와 연결된다. 본 실시형태에서는, AF가동부(11)는, AF고정부(12)에 대해서 지름 방향으로 이간해 있다. AF용 지지부(13)는, AF고정부(12)에 대해서 AF가동부(11)를 광축 방향 수광측(상측)에서 지지하는 상측(上側) 탄성 지지 부재이다. 본 실시형태에서는, AF용 지지부(13)는, 2개의 판(板)용수철(13A, 13B)로 구성되어 있다(이하,「상(上)용수철 13A, 13B」라고 부름). AF용 지지부(14)는, AF고정부(12)에 대해서 AF가동부(11)를 광축 방향 결상측(하측)에서 지지하는 하측(下側) 탄성 지지 부재이다. 본 실시형태에서는, AF용 지지부(14)는, 1개의 판용수철로 구성되어 있다(이하, 「하(下)용수철 14」이라고 부름).
AF가동부(11)는, 렌즈 홀더(111), AF용 코일(112A, 112B), 및 Z위치 검출용 자석(113)을 가진다.
렌즈 홀더(111)는, 중앙에 통 모양의 렌즈 수용부(111a)를 가진다. 렌즈 수용부(111a)에는, 렌즈부(2)(도 2 참조)가 접착 또는 나사에 의해 고정된다. 본 실시형태에서는, 렌즈 홀더(111)는, 광축 방향으로부터 본 평면시에서 팔각형상(八角形狀)의 외형을 가지고 있다.
렌즈 홀더(111)는, 상면에, 상용수철(13A, 13B)이 고정되는 상용수철 고정부(111b)를 가진다. 본 실시형태에서는, 렌즈 홀더(111)의 상면(上面)의 네 귀퉁이, 즉, 광축을 지나는 대각방향과 교차하는 위치에, 상용수철 고정부(111b)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 상용수철 고정부(111b)는, 광축 방향 수광측으로 돌출하는 위치결정 보스(boss) (부호 생략)를 가지며, 이 위치결정 보스에 의해서, 상용수철(13A, 13B)이 위치결정 되도록 되어 있다.
렌즈 홀더(111)는, 하면에, 하(下)용수철(14)이 고정되는 하용수철 고정부(111c)를 가진다. 본 실시형태에서는, 렌즈 홀더(111)의 하면(下面)의 네 귀퉁이에, 하용수철 고정부(111c)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 하용수철 고정부(111c)는, 광축 방향 결상측으로 돌출하는 위치결정 보스(부호 생략)를 가지고, 이 위치결정 보스에 의해서, 하용수철(14)이 위치결정 되도록 되어 있다.
렌즈 홀더(111)는, AF용 코일(112A, 112B)이 장착되는 코일 설치부(111d, 111d)를 가진다. 본 실시형태에서는, 렌즈 홀더(111)는, Y방향을 따르는 2개의 측벽의 외면(外面)에, 지름 방향으로 돌출하는 타원형상(각환 장방형상(角丸 長方形狀))의 코일 설치부(111d)를 가지고 있다.
렌즈 홀더(111)는, 상면에 있어서, 코일 설치부(111d)의 근방에, AF용 코일(112)의 단부(端部)가 접속되는 연결부(111e)를 가진다. 또, 렌즈 홀더(111)는, 네 귀퉁이의 외측면(外側面)에, 마그넷 홀더(121)의 규제 편(規制片)(121i)이 감합(嵌合)되는 계합 홈(係合 溝)(111f)을 가진다.
렌즈 홀더(111)는, Z위치 검출용 마그넷(113)을 수용하는 마그넷 수용부(111g)를 가진다. 본 실시형태에서는, 렌즈 홀더(111)의 X방향을 따르는 한쪽(一方)의 측벽의 외면(外面)에 있어서, 긴 방향(X방향)의 거의 중앙에, 지름 방향(Y방향)으로 팽출(膨出)하도록, 마그넷 수용부(111g)가 설치되어 있다. 마그넷 수용부(111g)는, 하방으로 개구한 마그넷 수용 구멍(부호 생략)을 가지고 있다.
AF용 코일(112A, 112B)은, 핀트 맞추기시에 통전되는 공심코일이다. 본 실시형태에서는, AF용 코일(112A, 112B)은, 코일 설치부(111d)를 따라서, 편평형(扁平形)으로 권선(卷線)되어 있다. 즉, AF용 코일(112A, 112B)은, 타원형상을 가지며, 각각, 제1 직선부(112U) 및 제2 직선부(112L)를 가지고 있다.
AF용 코일(112A, 112B)은, 코일면이 광축과 평행이 되도록, 여기서는 YZ면이 코일면이 되도록 배치되어 있다. 즉, AF용 코일(112A, 112B)은, 제1 직선부(112U)가 광축 방향 수광측(상측), 제2 직선부(112L)가 광축 방향 결상측(하측)이 되도록 배치되어 있다.
AF용 코일(112A, 112B)의 단부(端部)는, 렌즈 홀더(111)의 연결부(11e)에 감겨, 상용수철(13A, 13B)과 전기적으로 접속된다. AF용 코일(112A, 112B)의 통전 전류는, 구동 제어부(200)(도 11 참조)에 의해서 제어된다.
AF용 코일(112A, 112B) 처럼, 편평형 코일을 채용함으로써, AF용 마그넷(122A, 122B)에 의해 형성되는 자기(磁氣)회로의 부분에만 AF용 코일(112A, 112B)이 배치되는 것이 된다. 따라서, 렌즈 홀더(111)의 둘레전체(全周)에 권선하여 AF용 코일을 형성하는 경우와 비교하여 구동 효율이 향상하므로, 경량화 및 전력 절약화를 도모할 수 있다.
AF용 코일(112A, 112B)은, 바람직한 것은 알루미늄 선재(線材)의 주위를 동(銅)으로 피복한 동클래드 알루미늄 선으로 형성된다. 이렇게 함으로써, AF용 코일(112A, 112B)을 동선(銅線)으로 형성하는 경우와 비교하여, 경량화를 도모할 수 있다.
Z위치 검출용 마그넷(113)(위치 검출용 마그넷)은, AF가동부(11)의 광축 방향의 위치를 검출하기 위한 자계(磁界)를 발생한다. 본 실시형태에서는, Z위치 검출용 마그넷(113)은, 단극형의 마그넷으로 구성되어, 착자 방향이 광축 방향과 일치하도록, 렌즈 홀더(111)의 마그넷 수용부(111g)에 배치되어 있다. 이렇게 함으로써, Z위치 검출용 마그넷(113)에 의해 형성되는 자계는, AF용 홀 소자(24)(도 6A참조)를, 효율좋게 교차한다. 따라서, AF용 홀 소자(24)에 의한 검출 정밀도가 향상한다.
또, 본 실시형태에서는, Z위치 검출용 마그넷(113)은, 원주형상(圓柱形狀)을 가지고 있다. 이 경우, AF용 홀 소자(24)의 출력은, Z위치 검출용 마그넷(113)의 기준 위치(떨림 보정이 행해지지 않을 때의 XY평면에 있어서의 위치)에 대한 변위(기준 위치를 원점으로 하는 반경(半徑)에 상당)에 의존한다. 즉, OIS 가동부(10)의 XY평면에 있어서의 위치(이하, 「XY위치」라고 부름)가 다르더라도, 기준 위치에 대한 변위가 동일하면, AF용 홀 소자(24)의 출력은 거의 동일하게 된다. 따라서, OIS 가동부(10)의 XY위치를 반경 환산하여 변위로 나타냄으로써, 떨림 보정에 의한 영향을 상쇄하기 위한 보정값을 용이하게 산출할 수 있다. 이와 같이, 떨림 보정에 의해 OIS 가동부(10)가 XY평면내에서 요동하여 AF용 홀 소자(24)와 교차하는 자계가 변화하더라도, 용이하게 보정할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, Z위치 검출용 마그넷(113)은, 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)과 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)은, 직사각형(矩形)을 규정하는 4변(邊) 중 Y방향을 따르는 2변 및 X방향을 따르는 한쪽(一方)의 변을 따라서 배치되어 있고, Z위치 검출용 마그넷(113)은, 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)이 배치되지 않은 X방향을 따르는 다른 쪽(他方)의 변(특정(特定) 변) 상에 배치되어 있다. 특히, 본 실시형태에서는, Z위치 검출용 마그넷(113)은, 특정 변에 있어서의 긴 방향의 거의 중앙에 배치되어 있다. 이렇게 함으로써, Z위치 검출용 마그넷(113)에 의해 형성되는 자계에 대한 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)의 영향을 최소한으로 억제할 수 있으므로, AF용 홀 소자(24)에 의한 검출 정밀도가 향상한다.
AF고정부(12)는, 마그넷 홀더(121), 구동용 마그넷(122A, 122B, 123), 및 카운터웨이트(124)를 가진다.
마그넷 홀더(121)는, AF가동부(11)에 대해서 지름 방향으로 이간해서 배치되어, 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)을 보지한다. 본 실시형태에서는, 마그넷 홀더(124)는, 평면시(平面視)에서 거의 정방형상의 외형을 가지는 사각통체로 구성되어 있다. 마그넷 홀더(121)의 내주면(內周面)은, 렌즈 홀더(111)의 외형에 맞추어, 거의 팔각형상(八角形狀)으로 형성되어 있다. 또, 마그넷 홀더(121)에 있어서, 렌즈 홀더(111)의 마그넷 수용부(111g)에 대응하는 부분은, 지름 방향 외측에 오목(凹)하게 형성되어 있다.
마그넷 홀더(121)는, AF용 및 OIS용의 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)을 보지하는 마그넷 보지부(121a~121c)를 가진다. 본 실시형태에서는, 마그넷 홀더(121)의 Y방향을 따르는 2개 측벽의 내면에, 구동용 마그넷(122A, 122B)을 보지하는 마그넷 보지부(121a, 121b)가 설치되어 있다. 또, 마그넷 홀더(121)의 X방향을 따르는 한쪽 측벽의 내면에, 구동용 마그넷(123)을 보지하는 마그넷 보지부(121c)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 마그넷 보지부(121a~121c)에, 외부로 연통(連通)하는 개구부(부호 생략)가 설치되어 있고, 마그넷 보지부(121a~121c)와 구동용 마그넷(122A, 122B 및 123)과의 접촉면에 접착제를 주입할 수 있게 되어 있다. 또, 마그넷 보지부(121c)의 요크(125)에 대응하는 부분에는, 절결(切欠:잘라낸 부분)이 형성되어 있다.
또, 마그넷 홀더(121)는, 카운터웨이트(124)를 보지하는 카운터웨이트 보지부(122d)를 가진다. 본 실시형태에서는, X방향을 따르는 다른쪽 측벽에, 카운터웨이트 보지부(121d)가 설치되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 카운터웨이트 보지부(121d)에, 외부로 연통하는 개구부(부호 생략)가 설치되어 있고, 카운터웨이트 보지부(121d)와 카운터웨이트(124)의 접촉면에 접착제를 주입할 수 있게 되어 있다.
마그넷 홀더(121)는, 상면에, 상용수철(13A, 13B)이 고정되는 상용수철 고정부(121e)를 가진다. 본 실시형태에서는, X방향을 따르는 마그넷 홀더(121)의 상면이, 상용수철 고정부(121e)로 되어 있다.
마그넷 홀더(121)는, 하면에, 하용수철(14)이 고정되는 하용수철 고정부(121f)를 가진다. 본 실시형태에서는, 마그넷 홀더(121)의 하면의 네 귀퉁이에, 하용수철 고정부(121f)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 하용수철 고정부(121f)는, 광축 방향 수광측으로 돌출하는 위치결정 보스(부호 생략)를 가지고, 이 위치결정 보스에 의해서, 하용수철(14)이 위치결정 되도록 되어 있다.
본 실시형태에서는, 마그넷 홀더(121)는, 네 귀퉁이에, 와이어 삽통(揷通)부(121g)를 가지고 있다. 와이어 삽통부(121g)는, 서스펜션 와이어(30)가 삽통되는 삽통공(揷通孔)(121h)을 가진다. 삽통공(121h)의 직경은, OIS 가동부(10)의 XY평면내에 있어서의 요동 범위를 고려하여 설정된다. 또, 와이어 삽통부(121g)의 하부는, 지름 방향 안쪽에 원호상(圓弧狀)으로 오목하게 형성되어 있다. 이것에 의해, OIS 가동부(10)가 요동할 때에, 서스펜션 와이어(30)와 마그넷 홀더(121)가 간섭하는 것을 회피할 수 있다.
또, 와이어 삽통부(121g)는, 상용수철 고정부(121e)보다 광축 방향 결상측으로 오목하게 형성되어 있다. 서스펜션 와이어(30)는, 와이어 삽통공(121h)에 삽통되어, 예를 들면, 납땜에 의해 상용수철(13A, 13B)과 접속된다. 상용수철(13A, 13B)은, 와이어 삽통부(121g)의 위쪽에, 와이어 삽통부(121g)로부터 떠 있는 상태로 연재(延在)한다(도 3 참조).
마그넷 홀더(121)는, AF가동부(11)의 이동을 규제하는 규제편(121i)을 가진다. 본 실시형태에서는, 마그넷 홀더(121)의 네 귀퉁이의 내면에, 지름 방향으로 돌출하는 규제편(121i)이 설치되어 있다. 렌즈 홀더(111)는, 마그넷 홀더(121)의 규제편(121i)이 계합 홈(111f)에 감합하도록 설치된다. AF코일(112A, 112B)에 통전이 행해지지않는 기준 상태에서는, 규제편(121i)의 상면(광축 방향 수광측의 면)과, 계합 홈(111f)의 저면(광축 방향 수광측의 면)이 이간한다. AF가동부(11)가 광축 방향 결상측으로 이동할 경우에, 렌즈 홀더(111)의 계합 홈(111f)의 저면에 마그넷 홀더(121)의 규제편(121i)의 상면이 당접함으로써, AF가동부(11)의 광축 방향 결상측으로의 이동이 규제된다.
구동용 마그넷(122A, 122B)은, AF용의 보이스 코일 모터를 구성하는 마그넷(AF용 마그넷)과, X방향에 있어서의 OIS용의 보이스 코일 모터를 구성하는 마그넷(OIS용 마그넷)을 겸용한다. 구동용 마그넷(122A, 122B)은, 마그넷 홀더(121)의 마그넷 보지부(121a, 121b)에 장착되어, 예를 들면, 접착에 의해 고정된다. 즉, 구동용 마그넷(122A, 122B)은, AF코일(112A, 112B)에 대해서 지름 방향으로 이간하고, OIS 코일(221A, 221B)에 대해서 광축 방향으로 이간하여 배치된다(도 6B참조).
구동용 마그넷(122A, 122B)은, AF용 코일(112A, 112B)을 지름 방향으로 횡단함과 동시에, OIS용 코일(221A, 221B)을 광축 방향으로 횡단하는 자계가 형성되도록 착자(着磁)된다. 본 실시형태에서는, 구동용 마그넷(122A, 122B)은, 직방체 형상을 가지고, 짧은 방향(X방향)으로 착자된 양면 4극형의 마그넷(예를 들면, 영구자석)으로 구성되어 있다(도 6B참조). 구체적으로는, 구동용 마그넷(122A, 122B)은, 각각, 제1 마그넷(122U) 및 제2 마그넷(122L)을 가지고 있다. 제1 마그넷(122U) 및 제2 마그넷(122L)은, 서로 역방향으로 착자되어 있다.
구동용 마그넷(122A, 122B)에 있어서, 제1 마그넷(122U)이 광축 방향 수광측에 위치하고, 제2 마그넷(122L)이 광축 방향 결상측에 위치한다. 즉, 구동용 마그넷(122A, 122B)은, 제1 마그넷(122U)이 AF용 코일(112A, 112B)의 제1 직선부(112U)에 대향하고, 제2 마그넷(122L)이 AF용 코일(112A, 112B)의 제2 직선부(112L)에 대향하도록 배치되어 있다.
주로, 제1 마그넷(122U)에 의한 자계가 제1 직선부(112U)를 횡단하고, 제2 마그넷(122L)에 의한 자계가 제2 직선부(112L)를 횡단한다. 제1 마그넷(122U)에 의한 자계의 방향과 제2 마그넷(122L)에 의한 자계의 방향은 역방향이므로, AF용 코일(112A, 112B)에 통전이 행해졌을 때, 제1 직선부(112U)와 제2 직선부(112L)에는, Z방향으로 동일 방향의 로렌츠력(Lorentz force)이 발생한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 구동용 마그넷(122A, 122B) 및 AF용 코일(112A, 112B)에 의해, AF용 보이스 코일 모터가 구성되어 있다.
또한, 통전시에, AF용 코일(112A, 112B)에 발생하는 로렌츠력이 동일한 방향이 되도록, 구동용 마그넷(122A, 122B)에 있어서의 착자 방향 및 AF용 코일(112A, 112B)에 있어서의 통전 방향이 설정된다.
본 실시형태에서는, 구동용 마그넷(122A, 122B)에 있어서, 제1 마그넷(122U)과 제2 마그넷(122L)의 사이에는, 비(非)자성층(122I)이 개재해 있다. 비자성층(122I)의 높이를 조정함으로써, 구동용 마그넷(122A, 122B)의 전체 높이를 보지하면서, 제1 마그넷(122U)과 제2 마그넷(122L)이 차지하는 영역(AF용 코일112A, 112B의 제1 직선부112U 및 제2 직선부112L에 대향하는 대향면의 면적)을 용이하게 조정할 수 있다.
구동용 마그넷(123)은, Y방향에 있어서의 OIS용의 보이스 코일 모터를 구성하는 마그넷(OIS용 마그넷)이다. 구동용 마그넷(123)은, 마그넷 홀더(121)의 마그넷 보지부(121c)에 장착되어, 예를 들면, 접착에 의해 고정된다. 즉, 구동용 마그넷(123)은, OIS 코일(222)에 대해서 광축 방향으로 이간해서 배치된다(도 6A참조).
구동용 마그넷(123)은, OIS용 코일(222)을 광축 방향으로 횡단하는 자계가 형성되도록 착자된다. 본 실시형태에서는, 구동용 마그넷(123)은, 직방체 형상을 가지고, 짧은방향(Y방향)으로 착자된 단극형의 마그넷(예를 들면, 영구자석)으로 구성되어 있다(도 6A참조). 또, 구동용 마그넷(123)의 외측면에는, 요크(125)가 배치되어 있어, 구동용 마그넷(123)의 자계가 효율좋게 OIS용 코일(222)을 횡단하도록 되어 있다. 요크(125)를 배치함으로써, OIS용 코일(222)을 횡단하는 자계를 확보하면서, 구동용 마그넷(123)의 슬림화(경량화)를 도모할 수 있다.
카운터웨이트(124)는, OIS 가동부(10)의 XY평면내에 있어서의 수평 자세를 안정시키기 위한 추(錘)이다. 카운터웨이트(124)는, 예를 들면, 놋쇠나 양은 등의 비자성 재료로 형성된다. 본 실시형태에서는, X방향에 있어서 Z위치 검출용 마그넷(113)을 끼우듯이, 2개의 카운터웨이트(124)가 배치되어 있다. 카운터웨이트(124)는, 마그넷 홀더(121)의 카운터웨이트 보지부(121d)에 삽입되어, 예를 들면, 접착에 의해 고정된다. 카운터웨이트(124)의 중량은, 구동용 마그넷(123)이나 Z위치 검출용 마그넷(113) 등의 중량을 고려하여, OIS 가동부(10)가 Y방향에 있어서 균형이 잡히도록 설정된다. 또한, 카운터웨이트(124)의 위치나, 수는, 적절하게 변경할 수 있다.
상용수철(13A, 13B)은, AF고정부(12)(마그넷 홀더121)에 대해서, AF가동부(11)(렌즈 홀더111)를 탄성적으로 지지한다. 상용수철(13A, 13B)은, 예를 들면 베릴륨 동, 니켈 동, 스텐레스 등으로 형성된다. 상용수철(13A, 13B)은, 예를 들면, 한 장의 금속판을 구멍뚫어 성형된다. 본 실시형태에서는, 상용수철(13A, 13B)은, 전체로서, 정방형상을 가지고 있다.
상용수철(13A, 13B)은, 각각, 렌즈 홀더(111)에 고정되는 렌즈 홀더 고정부(13a), 마그넷 홀더(121)에 고정되는 마그넷 홀더 고정부(13b), 및 AF가동부(11)의 이동에 수반하여 탄성변형하는 암부(arm部)(13c)를 가진다. 상용수철(13A, 13B)은, 렌즈 홀더(111) 및 마그넷 홀더(121)에 대해서 위치결정 되어, 예를 들면, 접착에 의해 고정된다.
본 실시형태에서는, 렌즈 홀더 고정부(13a)는, 렌즈 홀더(111)의 상용수철 고정부(111b)에 대응하는 형상을 가지고 있다. 렌즈 홀더 고정부(13a)는, 상용수철(13A, 13B)의 각각에 있어서, 2개의 렌즈 홀더 고정부(13a)는, 렌즈 홀더(111)의 렌즈 수용부(111a)의 주연(周緣)을 따라 연결되어 있다. 렌즈 홀더 고정부(13a)는, AF가동부(11)가 광축 방향으로 이동할 때에, AF가동부(11)와 함께 변위한다.
본 실시형태에서는, 마그넷 홀더 고정부(13b)는, 마그넷 홀더(121)의 상용수철 고정부(121e)에 대응하는 형상을 가지고, X방향을 따라 연재해 있다. 암부(13c)는, 렌즈 홀더 고정부(13a)와 마그넷 홀더 고정부(13b)를 연결하고 있다. 암부(13c)는, 만곡(彎曲)부(부호 생략)를 가지고, AF가동부(11)가 이동할 때에 탄성변형 하기 쉽도록 되어 있다.
또, 상용수철(13A, 13B)은, 마그넷 홀더 고정부(13b)의 양단(兩端)에, 서스펜션 와이어(30)가 접속되는 와이어 접속부(13d)를 가진다. 본 실시형태에서는, 와이어 접속부(13d)는, 마그넷 홀더 고정부(13b)로부터 X방향을 따라 연재함과 동시에, 각부(角部)로부터 안쪽으로 굴곡해 있고, 그 선단(先端)에 와이어 삽통공(부호 생략)을 가지고 있다. 와이어 삽통공에 서스펜션 와이어(30)가 삽통되어, 예를 들면, 납땜에 의해 물리적이면서 또 전기적으로 접속된다.
또, 와이어 접속부(13d)는, 마그넷 홀더(121)의 와이어 삽통부(121g)의 상방에 위치하고 있으며, 와이어 접속부(13d)와 마그넷 홀더(121)의 와이어 삽통부(121g)의 사이에는 틈새가 형성되어 있다(도 3 참조). 이 틈새에는, 서스펜션 와이어(30)를 둘러싸듯이 댐퍼제(damper)(도면표시 생략)가 배치된다. 상용수철(13A, 13B)과 마그넷 홀더(121)의 사이에 댐퍼제(도면표시 생략)를 개재시킴으로써, 불요 공진(고차 공진 모드)의 발생이 억제되므로, 동작의 안정성을 확보할 수 있다. 댐퍼제는, 예를 들면, 디스펜서를 사용하여 용이하게 도포할 수 있다. 댐퍼제로서는, 예를 들면, 자외선 경화성의 실리콘 겔을 적용할 수 있다.
하용수철(14)은, AF고정부(12)(마그넷 홀더121)에 대해서, AF가동부(11)(렌즈 홀더111)를 탄성적으로 지지한다. 하용수철(14)은, 상용수철(13A, 13B)과 마찬가지로, 예를 들면, 베릴륨 동, 니켈 동, 스텐레스 등으로 형성된다. 하용수철(14)은, 예를 들면, 한 장의 금속판을 구멍뚫어 성형된다. 본 실시형태에서는, 하용수철(14)은, 전체적으로, 정방형상을 가지고 있다.
하용수철(14)은, 렌즈 홀더(111)에 고정되는 렌즈 홀더 고정부(14a), 마그넷 홀더(121)에 고정되는 마그넷 홀더 고정부(14b), 및 AF가동부(11)의 이동에 수반하여 탄성변형하는 암부(14c)를 가진다. 하용수철(14)은, 렌즈 홀더(111) 및 마그넷 홀더(121)에 대해서 위치결정 되어, 예를 들면, 접착에 의해 고정된다.
본 실시형태에서는, 렌즈 홀더 고정부(14a)는, 렌즈 홀더(111)의 하용수철 고정부(111c)에 대응하는 형상을 가지고 있다. 4개의 렌즈 홀더 고정부(14a)는, 렌즈 홀더(111)의 렌즈 수용부(111a)의 주연(周緣)을 따라 연결되어 있다. 렌즈 홀더 고정부(14a)는, AF가동부(11)가 광축 방향으로 이동할 때에, AF가동부(11)와 함께 변위한다.
본 실시형태에서는, 마그넷 홀더 고정부(14b)는, 마그넷 홀더(121)의 하용수철 고정부(121f)에 대응하는 형상을 가지고 있다. 마그넷 홀더 고정부(14b)의 각부(角部)는, 서스펜션 와이어(30)와 간섭하지 않도록, 안쪽을 향하여 원호상으로 잘려져 있다. 암부(14c)는, 렌즈 홀더 고정부(13a)와 마그넷 홀더 고정부(13b)를 연결하고 있다. 암부(13c)는, 만곡부(부호 생략)를 가지고, AF가동부(11)가 이동할 때에 탄성변형하기 쉽도록 되어 있다.
OIS 가동부(10)를 조립할 때, 렌즈 홀더(111)에는, AF용 코일(112A, 112B), Z위치 검출용 마그넷(113)이 설치된다. 한편, 마그넷 홀더(121)에는, 구동용 마그넷(122A, 122B, 123) 및 카운터 웨이트(124)가 설치된다. 이 상태로, 렌즈 홀더(111)가 광축 방향 수광측으로부터 마그넷 홀더(121)에 설치된다. 즉, 렌즈 홀더(111)는, AF용 코일(112A, 112B)이 구동용 마그넷(122A, 122B)과 대향하도록, 마그넷 홀더(121)의 안쪽에 배치된다.
그리고, 렌즈 홀더(111) 및 마그넷 홀더(121)의 상면에 상용수철(13A, 13B)이 설치되고, 하면에 하용수철(14)이 설치된다. 또, 상용수철(13A, 13B)의 일부는, 렌즈 홀더(111)의 연결부(111e)에 연결된 AF용 코일(112A, 112B)의 일단부에 납땜되어, 물리적이면서 또 전기적으로 접속된다. AF용 코일(112A, 112B)에는, 서스펜션 와이어(30) 및 상용수철(13A, 13B)을 경유하여 통전이 행해진다.
도 9, 도 10은, OIS 고정부(20)의 분해 사시도이다. 도 9는 상방 사시도이고, 도 10은 하방 사시도이다. 도 9, 10에 나타내는 것처럼, OIS 고정부(20)는, 베이스(21), 코일 기판(22), OIS용 홀 소자(23A, 23B), 및 AF용 홀 소자(24) 등을 구비한다.
베이스(21)는, 중앙에 원형의 개구(21a)를 가진다. 카메라 모듈(A)에 있어서, 베이스(21)의 광축 방향 결상측에, 촬상 소자(도면표시 생략)가 실장된 이미지 센서 기판(도면표시 생략)이 배치된다.
본 실시형태에서는, 베이스(21)는, 평면시에서 거의 정방형상을 가지고 있다. 또, 베이스(21)는, 네 귀퉁이에, 서스펜션 와이어(30)의 타단(他端)이 고정되는 와이어 고정부(21b)를 가지고 있다. 와이어 고정부(21b)의 네 귀퉁이는 광축 방향 수광측으로 돌출해 있고, 마그넷 홀더(121)의 와이어 삽통부(121g)의 하부에 대응하는 형상을 가지고 있다. 서스펜션 와이어(30)의 타단(하단(下端))은, 예를 들면, 납땜에 의해, 와이어 고정부(21b)의 내부에 내장된 단자 금구(端子金具)(21c)와 전기적으로 접속되어 있다.
베이스(21)는, 예를 들면, 인서트 성형에 의해 일체적으로 성형된 단자 금구(21c)를 가진다. 본 실시형태에서는, 단자 금구(21c)는, Y방향을 따르는 2변에 설치되어 있고, 각각 광축 방향 결상측으로 굴곡하여 형성되어 있다. 단자 금구(21c)의 일단은, 이미지 센서 기판(도면표시 생략)과 전기적으로 접속되어 있다. 단자 금구(21c)의 타단은, 코일 기판(22)의 배선 패턴(도면표시 생략) 또는 서스펜션 와이어(30)와 전기적으로 접속되어 있다.
또, 베이스(21)는, 개구(21a)의 주연부(周緣部)에 있어서, OIS용 홀 소자(23A, 23B) 및 AF용 홀 소자(24)를 각각 수용하는 홀 소자 수용부(21d)를 가지고 있다.
코일 기판(22)은, 중앙에 원형의 개구(22a)를 가진다. 코일 기판(22)에 있어서, 개구(22a)의 주연(周緣)에는, OIS용 코일(221A, 221B 및 222)이 배치된다. 본 실시형태에서는, 코일 기판(22)은, 베이스(21)와 마찬가지로 평면시에서 정방형상을 가지고 있다. 또, 코일 기판(22)은, 네 귀퉁이에, 베이스(21)의 와이어 고정부(21b)에 대응하는 형상으로 형성된 절결부(22b)를 가지고 있다. 베이스(21)의 와이어 고정부(21b)와 코일 기판(22)의 절결부(22b)에 의해서, 베이스(21)와 코일 기판(22)의 위치맞춤이 행해진다.
OIS용 코일(221A, 221B, 222)은, 각각, 광축 방향에 있어서, 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)과 대향하는 위치에 배치된다. OIS용 코일(221A, 221B)은, OIS 가동부(10)를 X방향으로 이동시키기 위한 코일이고, OIS용 코일(222)은, OIS 가동부(10)를 Y방향으로 이동시키기 위한 코일이다. OIS용 코일(221A, 221B, 222)의 단부는, 예를 들면, 납땜에 의해, 코일 기판(22)의 배선 패턴(도면표시 생략)과 접속된다.
OIS용 코일(221A, 221B, 222)의 각각의 장변(長邊) 부분을, 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)의 저면으로부터 방사되는 자계가 광축 방향으로 횡단하도록, OIS 코일(221A, 221B, 222) 및 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)의 크기나 배치가 설정된다. OIS용 코일(221A, 221B, 222)의 통전 전류는, 구동 제어부(200)(도 11 참조)에 의해서 제어된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 구동용 마그넷 마그넷(122A, 122B, 123)과 OIS용 코일(221A, 221B, 222)로, OIS용 보이스 코일 모터가 구성되어 있다.
또, 코일 기판(22)은, OIS용 코일(221A, 221B, 222)에 급전하기 위한 전원 라인(도면표시 생략), OIS용 홀 소자(23A, 23B) 및 AF용 홀 소자(24)로부터 출력되는 검출 신호용의 신호 라인(도면표시 생략)을 포함하는 배선 패턴을 가진다. 배선 패턴은, 예를 들면, 납땜에 의해, 베이스(21)의 단자 금구(21c)와 전기적으로 접속된다. 코일 기판(22)의 이면(裏面)에는, OIS용 홀 소자(23A, 23B) 및 AF용 홀 소자(24)가 배치된다. OIS용 홀 소자(23A, 23B) 및 AF용 홀 소자(24)는, 홀 효과를 이용하여 자계를 검출한다.
OIS용 홀 소자(23A, 23B)는, 각각, 광축 방향에 있어서, 구동용 마그넷(122A, 123)과 대향하는 위치에 배치된다(도 6A, 도 6B참조). 본 실시형태에서는, OIS용 홀 소자(23A, 23B)는, 코일 기판(22)의 하면의 인접하는 2변에 있어서, 각각의 거의 중앙에 배치되어 있다. 구동용 마그넷(122A, 123)에 의해서 형성되는 자계를, OIS용 홀 소자(23A, 23B)로 검출함으로써, XY평면에 있어서의 OIS 가동부(10)의 위치를 특정할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, OIS용 홀 소자(23A, 23B) 및 구동용 마그넷(122A, 123)에 의해, 본원 발명에 있어서의 「제2 위치 검출부」가 구성되어 있다.
또한, 구동용 마그넷(122A, 123)과는 별도로, XY위치 검출용의 마그넷을 OIS 가동부(10)에 배치하도록 해도 좋다. 즉, 본 실시형태에서는, 구동용 마그넷(122A, 123)이, XY위치 검출용의 마그넷을 겸용하고 있다.
AF용 홀 소자(24)는, 광축 방향에 있어서, Z위치 검출용 마그넷(113)과 대향하는 위치에 배치된다(도 6A 참조). Z위치 검출용 마그넷(113)에 의해서 형성되는 자계를, AF용 홀 소자(24)로 검출함으로써, 광축 방향에 있어서의 AF가동부(11)의 위치를 특정할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, AF용 홀 소자(24) 및 Z위치 검출용 마그넷(113)에 의해, 본원 발명에 있어서의 「제1 위치 검출부」가 구성되어 있다.
본 실시형태에서는, 단극형의 Z위치 검출용 마그넷(113)이, 착자 방향과 광축 방향이 일치하도록 배치되어 있고, Z위치 검출용 마그넷(113)과 AF용 홀 소자(24)가 광축 방향에 있어서 대향하고 있으므로, 광축 방향의 위치와 자계 강도의 관계는 높은 상관을 나타낸다. 따라서, 광축 방향에 있어서의 AF가동부(11)의 위치를 정밀도 좋게 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, OIS용 홀 소자(23A, 23B)와 마찬가지로, AF용 홀 소자(24)도 OIS 고정부(20)에 배치되어 있다. 따라서, AF용 홀 소자를 OIS 가동부에 배치하고 있는 종래 기술(특허 문헌 1 참조)과 비교하여, AF가동부(11)의 위치 검출을 행하기 위한 구성을 간소화할 수 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, OIS용 지지부를 6개의 서스펜션 와이어로 구성하여, AF용 코일로의 급전 라인 뿐만 아니라, AF용 홀 소자로의 급전 라인 및 AF용 홀 소자의 신호 라인으로서 이용하고 있지만, 본 실시형태에서는, 이러한 구성이 불필요해지므로, 설계의 자유도가 높아진다. 또, 구조가 간소화되므로, AF용 구동부를 얇게 할 수 있어, 렌즈 구동장치(1)의 저배화를 도모할 수 있다.
또, 서스펜션 와이어와 같이 충격에 약한 부재를 줄일 수 있으므로, 렌즈 구동장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, OIS용 홀 소자(23A, 23B)와 AF용 홀 소자(24)를 1 공정으로 코일 기판(22)에 실장할 수 있으므로, 제조에 따른 공수를 저감할 수 있다.
또, 렌즈 구동장치(1)에 있어서, 직사각형(矩形)을 규정하는 4변 중의 1변에는 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)이 배치되지 않기 때문에, 렌즈 구동장치(1)는, 듀얼 카메라의 용도로서 유용하다. 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)이 배치되지 않은 변에, 다른쪽의 렌즈 구동장치를 인접시킴으로써, 마그넷 끼리의 간섭을 억제할 수 있다.
이와 같이, 렌즈 구동장치(1)는, 렌즈부(2)의 주위에 배치되는 AF용 코일(112A, 112B)과, AF용 코일(112A, 112B)에 대해서 지름 방향으로 이간해서 배치되는 구동용 마그넷(122A, 122B)(오토 포커스용 마그넷)을 가지고, 구동용 마그넷(122A, 122B)을 포함하는 AF고정부(12)에 대해서, AF용 코일(112A, 112B)을 포함하는 AF가동부(11)를 광축 방향으로 이동시키는 AF용 구동부와, AF용 구동부에 배치되는 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)(떨림 보정용 마그넷)과, 떨림 보정용 마그넷(122A, 122B, 123)에 대해서 광축 방향으로 이간해서 배치되는 떨림 보정용 코일(221A, 221B, 222)을 가지고, 떨림 보정용 코일(221A, 221B, 222)을 포함하는 OIS 고정부(20)(떨림 보정 고정부)에 대해서, AF용 구동부 및 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)을 포함하는 OIS 가동부(10)(떨림 보정 가동부)를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동시키는 떨림 보정용 구동부를 구비한다.
AF가동부(12)는, Z위치 검출용 마그넷(113)(위치 검출용 마그넷)을 가지고, OIS 고정부(20)는, 광축 방향에 있어서 Z위치 검출용 마그넷(113)에 대향해서 설치되는 AF용 홀 소자(24)를 가진다.
렌즈 구동장치(1)에 의하면, AF용 홀 소자(24)의 급전 라인 및 신호 라인으로서, 서스펜션 와이어(30) 등을 이용하지 않아도 되기 때문에, AF가동부(11)의 광축 방향의 위치를 검출하기 위한 구성을 간소화할 수 있음과 동시에, AF용 구동부의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 11은, 카메라 모듈(A)에 있어서의 AF기능 및 OIS 기능을 나타내는 블록도이다. 도 11에서는, AF용 코일(112A, 112B)을 포함하는 AF용 구동부 및 OIS용 코일(221A, 221B, 222)을 포함하는 OIS 구동부를 총칭하여, 「구동부 D」로서 나타내고 있다.
도 11에 나타내는 것처럼, 카메라 모듈(A)의 AF기능 및 OIS 기능은, 구동 제어부(200)에 의해서 실현된다. 구동 제어부(200)는, 예를 들면, 이미지 센서 기판(도면표시 생략)에 실장된다. 구동 제어부(200)는, 신호 처리부(201) 및 보정부(202) 등을 구비한다. 신호 처리부(201) 및 보정부(202)는, 예를 들면, DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), PLD(Programmable Logic Device) 등의 전자 회로에 의해서 구성된다.
또한, 카메라 모듈(A)이 탑재되는 카메라 탑재 기기에 구동 제어부(200)가 설치될 경우, 구동 제어부(200)는, 예를 들면, 연산/제어 장치로서의 CPU(Central Processing Unit), 주기억 장치로서의 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory) 등을 구비하는 컴퓨터로 구성되어, CPU가 프로그램을 실행함으로써 신호 처리부(201) 및 보정부(202)로서 기능하도록 해도 좋다.
카메라 모듈(A)에 있어서 떨림 보정을 행할 경우에는, 신호 처리부(201)에 의해 OIS용 코일(221A, 221B, 222)로의 통전 제어가 행해진다. 구체적으로는, 신호 처리부(201)는, 카메라 모듈(A)의 떨림이 상쇄되도록, 떨림 검출부(도면표시 생략, 예를 들면 자이로 센서)로부터의 검출 신호(자이로 신호) 에 기초하여, OIS용 코일(221A, 221B, 222)의 통전 전류를 제어한다. 이 때, OIS용 홀 소자(23A, 23B)의 검출 결과를 피드백함으로써, OIS 가동부(10)의 요동을 정확하게 제어할 수 있다.
OIS용 코일(221A, 221B, 222)에 통전이 행해지면, 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)에 의한 자계와 OIS용 코일(221A, 221B, 222)에 흐르는 전류의 상호작용에 의하여, OIS용 코일(221A, 221B, 222)에 로렌츠력이 발생한다(프레밍의 왼손 법칙). 로렌츠력의 방향은, OIS용 221A, 221B, 222의 장변 부분에 있어서의 자계의 방향(Z방향)과 전류의 방향(X방향 또는 Y방향)에 직교하는 방향(Y방향 또는 X방향)이다. OIS용 코일(221A, 221B, 222)은 고정되어 있으므로, 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)에 반력(反力)이 작용한다. 이 반력이 OIS용 보이스 코일 모터의 구동력이 되어, 구동용 마그넷(122A, 122B, 123)을 가지는 OIS 가동부(10)가 XY평면내에서 요동하여, 떨림 보정이 행해진다.
카메라 모듈(A)에 있어서 오토 포커스를 행할 때에는, 신호 처리부(201)에 의해 AF용 코일(112A, 112B)로의 통전 제어가 행해진다. 구체적으로는, 신호 처리부(201)는, AF용 홀 소자(24)에 의한 검출 결과를 기초로, AF용 코일(112A, 112B)로의 통전 전류를 제어한다. 이 때, 본 실시형태에서는, 보정부(202)가, AF용 홀 소자(24)의 검출 결과를, OIS용 홀 소자(23A, 23B)의 검출 결과에 기초하여 보정한다. 이하에, 도 12를 참조하여, 카메라 모듈(A)에 있어서의 AF제어 처리에 대해 구체적으로 설명한다.
도 12는, 카메라 모듈(A)에 있어서의 AF제어 처리의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 12에 나타내는 순서도는, 예를 들면, 스마트폰(M)에 있어서 촬영 준비 조작(예를 들면, 셔터 버튼의 반 누름 조작)이 행해짐에 수반하여, 구동 제어부(200)에 의해 실행된다.
도 12의 스텝 S101에 있어서, 구동 제어부(200)는, 촬상 소자(도면표시 생략)에서 취득한 피사체상에 기초하여, 오토 포커스하기 위한 AF스트로크를 산출한다(신호 처리부201로서의 기능). AF스트로크의 산출에는, 예를 들면, 상면 위상차 오토 포커스 방식을 적용할 수 있다.
스텝 S102에 있어서, 구동 제어부(200)는, AF처리로서 스텝 S101에서 산출된 AF스트로크만큼 AF가동부(11)가 이동하도록, AF용 코일(112A, 112B)로의 통전 제어를 행한다(신호 처리부201로서의 기능).
AF용 코일(112A, 112B)에 통전이 행해지면, 구동용 마그넷(122A, 122B)에 의한 자계와 AF용 코일(112A, 112B)에 흐르는 전류의 상호작용에 의해, AF용 코일(112A, 112B)에 로렌츠력이 발생한다. 로렌츠력의 방향은, 자계의 방향(X방향 또는 Y방향)과 AF용 코일(112A, 122B)에 흐르는 전류의 방향(Y방향 또는 X방향)에 직교하는 방향(Z방향)이다. 구동용 마그넷(122A, 122B)은 고정되어 있으므로, AF용 코일(112A, 112B)에 반력이 작용한다. 이 반력이 AF용 보이스 코일 모터의 구동력이 되어, AF용 코일(112A, 112B)을 가지는 AF가동부(11)가 광축 방향으로 이동하여, 핀트 맞추기가 행해진다.
스텝 S103에 있어서, 구동 제어부(200)는, AF용 홀 소자(24) 및 OIS용 홀 소자(23A, 23B)의 검출 결과에 기초하여, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를 산출한다(신호 처리부201 및 보정부202로서의 처리). 구체적으로는, 구동 제어부(200)는, OIS용 홀 소자(23A, 23B)의 출력에 기초하여, OIS 가동부(10)의 XY위치를 산출한다. 그리고, 구동 제어부(200)는, AF용 홀 소자(24)의 출력(도 13A 참조)을, OIS 가동부(10)의 XY위치에 기초하여 보정한다(도 13B, 도 13C 참조). 이것에 의해, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를 정확하게 산출할 수 있다. 본 실시형태에서는, Z위치 검출용 마그넷(113)이 원주형상을 가지고 있으므로, OIS 가동부(10)의 XY위치를 반경 환산하여 기준 위치로부터의 변위로 나타냄으로써, 보정 처리를 단순화 할 수 있다.
도 13A는, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치와 AF용 홀 소자(24)의 출력(이하, 「AF홀 출력」이라고 부름)과의 관계를 나타내고 있다. AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치는, AF가동부(11)가 가장 광축 방향 결상측에 위치할 때의 -100μm부터 가장 광축 방향 수광측에 위치할 때의 ＋200μm의 범위내의 값을 취득할 수 있다. 도 13A에서는, OIS 가동부(10)가 기준 위치인 경우의 AF홀 출력을 L11, OIS 가동부(10)의 기준 위치에 대한 변위가 120μm인 경우의 AF홀 출력을 L21, OIS 가동부(10)의 기준 위치에 대한 변위가 170μm인 경우의 AF홀 출력을 L31로 나타내고 있다.
도 13A에 나타내는 것처럼, AF가동부(11)(Z위치 검출용 마그넷113)가 AF용 홀 소자(24)로부터 멀어짐에 따라서, AF홀 출력은 작아진다. 또, OIS 가동부(10)의 변위가 커짐에 따라서, 기준이 되는 AF홀 출력 L11과의 오차는 커진다.
도 13B는, AF가동부(11)의 위치와 AF홀 출력을 기초로 산출되는 AF가동부(11)의 위치(이하, 「제1 검출 위치」라고 부름)와의 관계를 나타내고 있다. 또한, AF홀 출력에는, 도 13A에 나타내는 관계가 직선성을 가지도록 보정한 후의 값(후술하는 리니어리티 보정 후의 값)을 이용하고 있다. 도 13B에서는, OIS 가동부(10)가 기준 위치인 경우의 제1 검출 위치를 L12, OIS 가동부(10)의 기준 위치에 대한 변위가 120μm인 경우의 제1 검출 위치를 L22, OIS 가동부(10)의 기준 위치에 대한 변위가 170μm인 경우의 제1 검출 위치를 L32로 나타내고 있다.
도 13B에 나타내는 것처럼, OIS 가동부(10)의 변위가 커짐에 따라서, 기준이 되는 제1 검출 위치(L21)와의 오차는 커진다. 또한, AF홀 출력이 직선성을 가지도록 리니어리티 보정을 행함으로써, 변위가 동일할 경우의 오차는, AF가동부(11)의 위치에 상관없이 일정하다. 즉, OIS 가동부(10)의 변위가 동일한 경우, 오차를 보정하기 위한 보정값으로서 동일한 값을 이용할 수 있다.
도 13C는, AF가동부(11)의 위치와 AF홀 출력 및 OIS 가동부(10)의 변위를 기초로 산출되는 AF가동부(11)의 위치(이하,「제2 검출 위치」라고 부름)와의 관계를 나타내고 있다. 도 13C에서는, OIS 가동부(10)가 기준 위치일 경우의 제2 검출 위치를 L13, OIS 가동부(10)의 기준 위치에 대한 변위가 120μm인 경우의 제2 검출 위치를 L32, OIS 가동부(10)의 기준 위치에 대한 변위가 170μm인 경우의 제2 검출 위치를 L33으로 나타내고 있다.
도 13C에 나타내는 것처럼, 도 13B로부터 얻어지는 보정값을 이용해 보정함으로써, OIS 가동부(10)가 변위해 있더라도, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를 정밀도 좋게 산출할 수 있다. 이와 같이 하여, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치가 산출된다(도 12의 스텝 S103).
또한, AF가동부(11)의 광축 방향의 위치는, 엄밀하게는, OIS 가동부(10)의 XY평면내에서의 요동에 수반하여 변동한다. 특히, 본 실시형태와 같이, 서스펜션 와이어(30)에 의해서, OIS 가동부(10)와 OIS 고정부(20)가 연결되고, OIS 가동부(10)가 요동 가능하게 지지되어 있는 경우, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하여, 서스펜션 와이어(30)가 휘어지기 때문에, OIS 가동부(10)(AF가동부11)는, OIS 고정부(20)로 접근한다. 이 OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치 변동은, OIS 가동부(10)의 XY위치에 따라 다르다.
그래서, 본 실시형태에서는, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치 변동을 고려하여, AF홀 출력이 보정되도록 되어 있다. AF홀 출력을 보정하기 위한 보정 데이터의 생성(캘리브레이션)에 대해서는 후술한다.
도 12의 스텝 S104에 있어서, 구동 제어부(200)는, 산출된 AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치와, AF스트로크만큼 이동했을 때의 위치를 비교하여, AF처리가 완료했는지 아닌지를 판정한다. AF처리가 완료했을 경우(스텝 S104에서 “YES”), 스텝 S105의 처리로 이행한다. AF처리가 완료해있지 않은 경우(스텝 S104에서 “NO”), 스텝 S103의 처리로 이행한다.
즉, AF처리에 있어서, AF용 홀 소자(24) 및 OIS용 홀 소자(23A, 23B)의 검출 신호에 기초하는 클로즈드 루프 제어가 행해진다. 클로즈드 루프 제어 방식에 의하면, 보이스 코일 모터의 히스테리시스 특성을 고려할 필요가 없고, 또 AF가동부(11)의 위치가 안정되었음을 직접적으로 검출할 수 있다. 따라서, 응답 성능이 높아, AF동작의 고속화를 도모할 수 있다.
스텝 S105에 있어서, 구동 제어부(200)는, 스마트폰(M)에 있어서 촬영 조작(예를 들면, 셔터 버튼의 온누름 조작)이 행해졌는지 아닌지를 판정한다. 촬영 조작이 행해지면(스텝 S105에서 “YES”), 촬상 소자(도면표시 생략)에 의해서 피사체상이 취득되고, AF제어 처리는 종료된다. 또한, 촬영 조작이 행해지기 전에 핀트가 어긋나면, 재차 스텝 S101~S104의 처리가 행해진다. 이상과 같이 하여, AF제어 처리가 행해진다.
또한, 본 실시형태에서는, AF처리를 행하지 않는 무통전(無通電)시에는, AF가동부(11)는, 상용수철(13A, 13B) 및 하용수철(14)에 의해서, 무한원 위치와 매크로 위치의 사이에 매달린 상태(이하「기준 상태」라고 부름)로 되고 있다. 즉, OIS 가동부(10)에 있어서, AF가동부(11)(렌즈 홀더111)는, 상용수철(13A, 13B) 및 하용수철(14)에 의해서, AF고정부(12)(마그넷 홀더121)에 대해서 위치결정된 상태로, Z방향 양측으로 변위 가능하게 탄성 지지되어 있다.
AF처리에서는, AF가동부(11)를 기준 상태로부터 매크로 위치측으로 이동시키는지, 무한원 위치측으로 이동시키는지에 따라, 전류의 방향이 제어된다. 또, AF가동부(11)의 이동거리에 따라, 전류의 크기 및/또는 통전 시간이 제어된다.
도 14는, 카메라 모듈(A)의 캘리브레이션의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 14에 나타내는 것처럼, 제1에, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 가동 범위에 있어서, AF홀 출력을 기초로 액추에이터의 구동 거리에 대한 캘리브레이션을 행한다(스텝 S111).
제2에, AF홀 출력의 리니어리티 보정을 행한다(스텝 S112).
구체적으로는, OIS 가동부(10)를 요동시키는 일없이, 즉 OIS 가동부(10)의 XY위치를 기준 위치로 보지한 채, AF가동부(11)를 광축 방향으로 이동시켜서, 이 때의 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치 및 AF홀 출력을 측정한다. 그리고, AF홀 출력 특성이 직선성을 가지도록 근사(近似)한다(도 15A 참조). 또한, AF가동부(11)의 광축 방향의 위치는, 예를 들면, 레이저 변위계 등의 거리 센서를 이용해 측정할 수 있다.
예를 들면, AF가동부(11)의 가동 범위에 있어서 AF홀 출력 특성이 직선성을 가지도록, 3차 곡선으로 근사한다. 이것에 의해, AF홀 출력을 Z라고 하면, AF가동부(11)의 광축 방향의 위치 AF(Z)는,
AF(Z)=AZ3＋BZ2＋CZ＋D
로 표시된다(도 15B참조). AF(Z)는, 리니어리티 보정을 행하기 위한 보정 데이터이며, 리니어리티 보정 후의 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치를 나타낸다.
제3에, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 변동 보정을 행한다(스텝 S113).
구체적으로는, AF코일(112A, 112B)에 통전하지 않는 상태에서, OIS 가동부(10)를 X방향 및 Y방향으로 이동시켜서, 이 때의 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치를 측정한다. 그리고, X방향 및 Y방향에 대해서, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 변동량을 함수화한다.
OIS 가동부(10)를 요동시켰을 때의 OIS 스트로크에 대한 AF홀 출력의 시뮬레이션 결과의 일례를 도 16에 나타낸다. OIS 가동부(10)를 XY평면내에서 요동시켰을 경우, 마그넷 - 홀 소자간 거리(Z위치 검출용 마그넷113과 AF용 홀 소자24 간의 거리)가 변동하므로, 이것에 수반하여 AF홀 출력이 변동한다(도 16의 곡선 C1참조). 또, 서스펜션 와이어(30)의 휘어짐에 의해서 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치가 변동하므로, 이것에 수반하여 AF홀 출력이 변동한다(도 16의 곡선 C2참조). 따라서, 도 16의 곡선 C(=C1＋C2)로 나타내는 것처럼, 스텝 S113에 있어서의 측정 결과에는, 이 2가지의 변동 요인이 반영된다.
도 17은, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 변동량의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17에 나타내는 것처럼, X방향 및 Y방향에 있어서의 OIS 스트로크에 대한 AF가동부(11)의 변동량은 2차 함수로 근사할 수 있다.
즉, OIS 가동부(10)를 X방향으로 요동시켰을 경우의 OIS 스트로크를 X, Y방향으로 요동시켰을 경우의 OIS 스트로크를 Y라고 하면, AF가동부(11)의 변동량 AF(X), AF(Y) 는, 각각,
AF(X)=FX2＋GX＋H
AF(Y)=JY2＋KY＋L
로 나타낼 수 있다. 또한, X방향의 OIS 스트로크 X 및 Y방향의 OIS 스트로크 Y는, OIS용 홀 소자(23A, 23B)의 검출 결과에 기초한 값이다. AF(X), AF(Y)는, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 위치 변동을 보정하기 위한 보정 데이터가 된다. AF홀 출력에 기초하여 산출되는 AF가동부(11)의 위치 AF(Z)에 AF(X), AF(Y)를 가산(加算)하여 보정함으로써, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 변동을 반영시킬 수 있다.
제4에, 구동 제어부(200)의 제어 정밀도 보정을 행한다(스텝 S114).
구체적으로는, OIS 가동부(10)의 XY위치를 소정 위치(X, Y)에 고정시킨 상태에서, AF가동부(11)를 광축 방향으로 이동시켰을 때의 AF가동부(11)의 광축 방향의 위치를 측정한다. 측정 결과에는, 구동 제어부(200)에 의한 제어 정밀도의 오차가 반영된다(도 18 참조). 그리고, 제어 정밀도 오차에 의한 AF가동부(11)의 변동량을 함수화한다. 도 18에 나타내는 것처럼, 예를 들면, 제어 정밀도 오차에 의한 AF가동부(11)의 변동량 AF(R)은, OIS 스트로크(기준 위치를 중심으로 하는 반경 R(R2=X2＋Y2)) 에 의존한다. AF홀 출력에 기초하여 산출되는 AF가동부(11)의 위치 AF(Z)에 AF(R)을 가산하여 보정함으로써, 제어 오차에 수반하는 AF가동부(11)의 변동을 반영시킬 수 있다.
이상으로부터, 보정 데이터에 의한 보정 후의 AF가동부(11)의 위치 AFTTL은,
AFTTL=AF(Z)＋AF(X)＋AF(Y)
AF(Z)=AZ3＋BZ2＋CZ＋D
AF(X)=FX2＋GX＋H
AF(Y)=JY2＋KY＋L
로 나타낼 수 있다.
이와 같이, 실시형태에 따른 카메라 모듈(A)은, 렌즈부(2)가 배치되는 AF가동부(11)(오토 포커스 가동부)와, AF가동부(11)에 대해서 이간해서 배치되는 AF고정부(12)(오토 포커스 고정부)를 가지고, AF고정부(12)에 대해서 AF가동부(11)를 광축 방향으로 이동시키는 AF용 구동부와, AF가동부(11) 및 AF고정부(12)를 포함하는 OIS 가동부(10)(떨림 보정 가동부)와, OIS 가동부(10)에 대해서 이간해서 배치되는 OIS 고정부(20)를 가지고, OIS 고정부(20)에 대해서 OIS 가동부(10)를 광축 방향에 직교하는 광축 직교면내에서 요동시키는 OIS용 구동부와, AF가동부(11)에 배치되는 Z위치 검출용 마그넷(113)(위치 검출용 마그넷)과, 광축 방향에 있어서 Z위치 검출용 마그넷(113)에 대향하도록 OIS 고정부(20)에 배치되는 AF용 홀 소자(24)(홀 소자)로 구성되어, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하는 제1 위치 검출부(AF용 홀 소자24 및 Z위치 검출용 마그넷113)와, OIS 가동부(10)의 광축 직교면내에 있어서의 위치를 검출하는 제2 위치 검출부(OIS용 홀 소자23A, 23B 및 구동용 마그넷122A, 123)와, 제1 위치 검출부 및 제2 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, AF용 구동부의 구동 제어를 행하는 구동 제어부(200)를 구비한다.
구동 제어부(200)는, 제1 위치 검출부의 검출 결과를 기초로 산출되는 AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를, 미리 설정된 보정 데이터에 따라서 보정하는 보정부(202)를 가지고, 보정부(202)는, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 광축 방향의 변위를 고려하여, 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정한다.
또, 실시형태에 따른 스마트폰(M)(카메라 탑재 장치)은, 정보기기 또는 수송기기인 카메라 탑재 장치이며, 카메라 모듈(A)과, 카메라 모듈(A)로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 구비한다.
또, 실시형태에 따른 카메라 모듈(A)의 캘리브레이션 방법은, OIS 가동부(10)를 광축 직교면내에서 요동시켰을 때의 AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를 측정함과 동시에, 해당 측정 결과와 제1 위치 검출부(AF용 홀 소자24 및 Z위치 검출용 마그넷113)의 검출 결과를 대응시키는 제1 공정과, 제1 공정으로 얻어진 측정 결과와 제1 위치 검출부의 검출 결과의 관계로부터, OIS 가동부(10)의 요동에 수반하는 AF가동부(11)의 광축 방향의 변위를 고려하여 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정하기 위한 보정 데이터를 생성하는 제2 공정을 구비한다.
이것에 의해, AF가동부(11)의 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하기 위한 구성을, 위치 검출 정밀도를 확보하면서, 간소화할 수 있다. 또, 모듈간의 품질(위치 검출 정밀도)의 격차를 저감할 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
예를 들면, 실시형태에서는, 카메라 모듈(A)을 구비하는 카메라 탑재 장치의 일례로서 카메라 부착 휴대 단말인 스마트 폰을 들어 설명했지만, 본 발명은, 카메라 모듈과 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 가지는 카메라 탑재 장치에 적용할 수 있다. 카메라 탑재 장치는, 정보기기 및 수송기기를 포함한다. 정보 기기는, 예를 들면, 카메라 부착 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 태블릿 단말, 휴대형 게임기, 웹(web) 카메라, 카메라 부착 차재 장치(예를 들면, 백 모니터 장치, 드라이브 레코더 장치)를 포함한다. 또, 수송기기는, 예를 들면 자동차를 포함한다.
도 19A, 도 19B는, 차재용 카메라 모듈 VC(Vehicle Camera)를 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차(V)를 나타내는 도면이다. 도 19A는 자동차(V)의 정면도이고, 도 19B는 자동차(V)의 후방 사시도이다. 자동차(V)는, 차재용 카메라 모듈(VC)로서, 실시형태에서 설명한 카메라 모듈(A)을 탑재한다. 도 19A, 도 19B에 나타내는 것처럼, 차재용 카메라 모듈(VC)은, 예를 들면 전방을 향하여 프런트 글래스에 설치되거나, 후방을 향하여 리어게이트에 설치되거나 한다. 이 차재용 카메라 모듈(VC)은, 백 모니터용, 드라이브 레코더용, 충돌 회피 제어용, 자동 운전 제어용 등으로서 사용된다.
또, 본 발명은, AF용 코일이, 렌즈 홀더의 외주면을 따라서, 코일면이 광축 방향과 직교하도록 배치되어, AF용 코일의 주위에 구동용 마그넷이 배치되어 있는 렌즈 구동장치에 적용할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서의 AF용 보이스 코일 모터 및 OIS용 보이스 코일 모터의 구성은, 실시형태에서 나타낸 것으로 한정되지 않는다.
또, OIS용 지지부로서, 실시형태에서 나타낸 서스펜션 와이어(30)를 대신하여, 예를 들면, 일래스터머 등으로 되어있는 탄성 지지 부재를 적용할 수도 있다. 이 경우, AF용 코일로의 급전은, 플렉서블 프린트 회로 기판이나 리츠선(線)을 이용해 행하도록 해도 좋다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허 청구의 범위에 의해서 나타나며, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함됨을 의도한다.
1 렌즈 구동장치
2 렌즈부
3 커버
10 OIS 가동부(AF용 구동부)
11 AF가동부
12 AF고정부
13 AF용 지지부
13A, 13B 상(上)용수철
14 AF용 지지부, 하(下)용수철
20 OIS 고정부
21 베이스
22 코일 기판
23A, 23B OIS용 홀 소자(제2 위치 검출부)
24 AF용 홀 소자(제1 위치 검출부)
30 OIS용 지지 부재, 서스펜션 와이어
111 렌즈 홀더
112A, 112B AF용 코일
113 Z위치 검출용 마그넷(제1 위치 검출부)
121 마그넷 홀더
122A 구동 마그넷(AF용 마그넷겸OIS용 마그넷, 제2 위치 검출부)
122B 구동용 마넷(AF용 마그넷겸OIS용 마그넷)
123 구동용 마그넷(OIS용 마그넷, 제2 위치 검출부)
124 카운터웨이트
200 구동 제어부
201 신호 처리부
203 보정부
221A, 221B, 222 OIS용 코일
M 스마트 폰
A 카메라 모듈

Claims (9)

  1. 렌즈부가 배치되는 오토 포커스 가동부와, 상기 오토 포커스 가동부에 대해서 이간(離間)해서 배치되는 오토 포커스 고정부를 가지고, 상기 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시키는 오토 포커스용 구동부와,
    상기 오토 포커스 가동부 및 상기 오토 포커스 고정부를 포함하는 떨림 보정 가동부와, 상기 떨림 보정 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 떨림 보정 고정부를 가지고, 상기 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정 가동부를 상기 광축 방향에 직교하는 광축 직교면내에서 요동(搖動)시키는 떨림 보정용 구동부와,
    상기 오토 포커스 가동부에 배치되는 위치 검출용 마그넷과, 상기 광축 방향에 있어서 상기 위치 검출용 마그넷에 대향(對向)하도록 상기 떨림 보정 고정부에 배치되는 홀 소자로 구성되어, 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하는 제1 위치 검출부와,
    상기 떨림 보정 가동부의 상기 광축 직교면내에 있어서의 위치를 검출하는 제2 위치 검출부와,
    상기 제1 위치 검출부 및 상기 제2 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 오토 포커스용 구동부의 구동 제어를 행하는 구동 제어부를 구비하고,
    상기 구동 제어부는, 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여 산출되는 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향에 있어서의 위치를, 미리 설정된 보정 데이터에 따라서 보정하는 보정부를 가지고,
    상기 보정부는, 상기 떨림 보정 가동부의 요동에 수반하는 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향의 변위(變位)를 고려하여, 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정하는,
    카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정부는, 상기 홀 소자의 출력 특성이 직선성을 가지도록, 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정하는,
    카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보정부는, 상기 구동 제어부에 의한 제어 정밀도 오차를 고려하여, 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정하는,
    카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 Z, 상기 제2 위치 검출부의 검출 결과를 X 및 Y라고 했을 때,
    상기 보정 데이터에 의한 보정 후의 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치 AFTTL은,
    AFTTL=AF(Z)＋AF(X)＋AF(Y)
    AF(Z)=AZ3＋BZ2＋CZ＋D
    AF(X)=FX2＋GX＋H
    AF(Y)=JY2＋KY＋L
    로 나타낼 수 있는,
    카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 검출용 마그넷은, 단극형의 마그넷이며, 착자 방향이 상기 광축 방향에 일치하도록 배치되어 있는,
    카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치 검출용 마그넷은, 원주형상을 가지는,
    카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 떨림 보정 가동부와 상기 떨림 보정 고정부를 연결하고, 상기 떨림 보정 가동부를 요동 가능하게 지지하는 떨림 보정 지지부를 구비하고,
    상기 떨림 보정 지지부는, 서스펜션 와이어로 구성되는,
    카메라 모듈.
  8. 정보기기 또는 수송기기인 카메라 탑재 장치이며,
    청구항 1에 기재된 카메라 모듈과,
    상기 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 구비하는,
    카메라 탑재 장치.
  9. 렌즈부가 배치되는 오토 포커스 가동부와, 상기 오토 포커스 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 오토 포커스 고정부를 가지고, 상기 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시키는 오토 포커스용 구동부와,
    상기 오토 포커스 가동부 및 상기 오토 포커스 고정부를 포함하는 떨림 보정 가동부와, 상기 떨림 보정 가동부에 대해서 이간해서 배치되는 떨림 보정 고정부를 가지고, 상기 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정 가동부를 상기 광축 방향에 직교하는 광축 직교면내에서 요동시키는 떨림 보정용 구동부와,
    상기 오토 포커스 가동부에 배치되는 위치 검출용 마그넷과, 상기 광축 방향에 있어서 상기 위치 검출용 마그넷에 대향하도록 상기 떨림 보정 고정부에 배치되는 홀 소자로 구성되어, 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 검출하는 제1 위치 검출부와,
    상기 떨림 보정 가동부의 상기 광축 직교면내에 있어서의 위치를 검출하는 제2 위치 검출부와,
    상기 제1 위치 검출부 및 상기 제2 위치 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 오토 포커스용 구동부의 구동 제어를 행하는 구동 제어부를 구비하는 카메라 모듈의 캘리브레이션 방법이며,
    상기 떨림 보정 가동부를 상기 광축 직교면내에서 요동시켰을 때의 상기 오토 포커스 가동부의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 측정함과 동시에, 해당 측정 결과와 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 대응시키는 제1 공정과,
    상기 제1 공정으로 얻어진 상기 측정 결과와 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과의 관계로부터, 상기 떨림 보정 가동부의 요동에 수반하는 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향의 변위를 고려하여 상기 제1 위치 검출부의 검출 결과를 보정하기 위한 보정 데이터를 생성하는 제2 공정을 구비하는,
    카메라 모듈의 캘리브레이션 방법.
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