WO2021044769A1 - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a lens driving device.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-141329
- the lens drive device described in Patent Document 1 is provided with a voice coil motor, and the lens drive device described in Patent Document 2 is provided with a piezoelectric element.
- the lens driving device described in Patent Document 1 and Patent Document 2 includes a position detecting magnet and a magnetic sensor for detecting the position of the lens in the optical axis direction of the lens.
- the lens driving device is required to have a large movable range of the lens in the optical axis direction of the lens.
- the range in which the position of the lens can be detected in the optical axis direction of the lens is increased, that is, the magnetic sensor with respect to the position detecting magnet capable of obtaining a linear output from the magnetic sensor. It is necessary to increase the relative movement range.
- the position detection magnet is increased in size in order to increase the relative movement range of the magnetic sensor, the size and weight of the lens driving device increase.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lens driving device capable of increasing the movable range of a lens without increasing the size of a position detecting magnet.
- the lens driving device based on the present invention includes a lens holder, a driving mechanism, a first position detection magnet, and a first magnetic sensor.
- the lens holder has an opening and holds the lens.
- the drive mechanism moves the lens holder in the optical axis direction of the lens passing through the center of the opening.
- the first magnetic sensor can detect the magnetic field applied from the first position detection magnet that moves relatively when the lens holder moves in the optical axis direction of the lens.
- One of the first position detection magnet and the first magnetic sensor is located on the outer peripheral side of the lens holder.
- the other of the first position detection magnet and the first magnetic sensor is arranged at intervals in the radial direction of the optical axis of the lens with respect to the above one of the first position detection magnet and the first magnetic sensor. ing.
- the center of the first magnetic sensor and the center of the first position detection magnet are positioned so as to be offset from each other in the circumferential direction of the optical axis.
- the movable range of the lens can be increased without increasing the size of the position detection magnet in the lens driving device.
- FIG. 3 is a partially enlarged view of the first position detection magnet and the first magnetic sensor of FIG. 3 as viewed from the direction of arrow IV.
- FIG. 4 is a view of the first position detection magnet and the first magnetic sensor of FIG. 4 as viewed from the direction of arrow V.
- FIG. 5 is a graph showing the relationship between the phase of the rotating magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor and the output of the first magnetic sensor in the lens driving device according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the structure of the 1st magnetic sensor of the lens drive device which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the circuit structure of the 1st magnetic sensor of the lens drive device which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view which shows the IX part of FIG. 7 enlarged. 9 is a cross-sectional view taken from the direction of the XX line arrow in FIG.
- FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a lens driving device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the lens driving device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a perspective view showing the positional relationship between the first position detection magnet and the first magnetic sensor in the lens driving device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a partially enlarged view of the first position detection magnet and the first magnetic sensor of FIG. 3 as viewed from the direction of arrow IV.
- FIG. 5 is a view of the first position detection magnet and the first magnetic sensor of FIG. 4 as viewed from the direction of arrow V. In FIGS. 3 to 5, the lens holder is not shown.
- the direction parallel to the optical axis direction of the lens described later is the Z-axis direction
- the direction parallel to the radial direction of the optical axis passing through the center of the first position detection magnet described later is the X-axis direction.
- the directions orthogonal to each of the X-axis direction and the Z-axis direction are shown as the Y-axis direction.
- the radial direction of the optical axis is the radial direction of the virtual circle centered on the optical axis.
- the lens driving device 100 includes a substrate 110, a lens holder 120, a driving mechanism 130, a first position detecting magnet 140, and a first. It includes a magnetic sensor 150.
- Each of the lens holder 120, the drive mechanism 130, the first position detection magnet 140, and the first magnetic sensor 150 is mounted on the substrate 110 via a connection mechanism (not shown).
- the lens holder 120 has a circular opening 121 that allows light to pass through the lens, and holds the lens.
- the lens holder 120 has a tubular shape.
- the lens holder 120 is a substantially octagon centered on the optical axis C of the lens passing through the center of the opening 121 when viewed from the Z-axis direction.
- the outer peripheral surface of the lens holder 120 is connected to each side of a substantially octagon seen from the Z-axis direction and extends along the Z-axis direction.
- the lens holder 120 has eight outer peripheral surfaces.
- An annular groove 122 centered on the optical axis C when viewed from the Z-axis direction is provided on the outer peripheral surface of the lens holder 120.
- the mounting portion 123 is provided on the outer peripheral surface of the lens holder 120 connected to one side of the octagon seen from the Z-axis direction.
- the mounting portion 123 covers a part of the groove 122.
- a rectangular recess 124 is provided on the outer surface of the mounting portion 123 opposite to the inner surface facing the groove 122.
- the shape of the lens holder 120 is not limited to the above, and may have an opening 121 in which the lens is arranged inside.
- the drive mechanism 130 moves the lens holder 120 in the optical axis direction of the lens, which is a direction parallel to the optical axis C of the lens passing through the center of the opening 121.
- the drive mechanism 130 includes a drive coil 131 and a drive magnet 132.
- the drive mechanism 130 is a voice coil motor.
- the drive coil 131 is wound around the lens holder 120. Specifically, the drive coil 131 is wound around the bottom surface of the groove 122 of the lens holder 120.
- the drive magnet 132 is arranged so as to face the outer peripheral side of the drive coil 131 at a distance.
- the four driving magnets 132 are arranged so as to face the outer peripheral surface of the lens holder 120.
- the surface facing the driving magnet 132 and the surface not facing the driving magnet 132 alternately alternate around the optical axis C in the circumferential direction of the optical axis C. Lined up in the direction.
- the outer peripheral surface on which the mounting portion 123 is provided is a surface that does not face the driving magnet 132.
- the driving magnets 132 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the optical axis C.
- the number of drive magnets 132 is not limited to four, and at least one may be sufficient. However, in order to suppress the inclination of the lens holder 120, it is preferable that a plurality of driving magnets 132 are arranged symmetrically with respect to the optical axis C.
- the drive mechanism 130 can drive the lens holder 120 in the optical axis direction of the lens by the Lorentz force generated when a current flows through the drive coil 131.
- the drive mechanism 130 is not limited to the voice coil motor, and may be made of a piezoelectric element or a shape memory alloy that expands and contracts in the optical axis direction of the lens.
- the first position detection magnet 140 is located on the outer peripheral side of the lens holder 120.
- the first position detection magnet 140 has a rectangular parallelepiped shape.
- the first position detection magnet 140 is fitted in the recess 124 of the mounting portion 123. Therefore, the first position detection magnet 140 moves in the optical axis direction of the lens together with the lens holder 120.
- the magnetizing direction of the first position detection magnet 140 is along the radial direction Dd of the optical axis C passing through the center 140c of the first position detection magnet 140 shown in FIG. There is.
- the first magnetic sensor 150 is arranged at intervals in the radial direction of the optical axis C of the lens with respect to the first position detection magnet 140.
- the first magnetic sensor 150 is fixed to the substrate 110.
- the positional relationship between the first position detection magnet 140 and the first magnetic sensor 150 is reversed, and the first magnetic sensor 150 is fitted in the recess 124 of the mounting portion 123 of the lens holder 120.
- the sensor 150 may move together with the lens holder 120 in the optical axis direction of the lens, and the first position detection magnet 140 may be fixed to the substrate 110.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are positioned so as to be offset from each other in the circumferential direction of the optical axis C. ing.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 does not overlap with the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C when viewed from the optical axis direction of the lens.
- the first The center 150c of the magnetic sensor 150 may overlap the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C.
- the first magnetic sensor 150 does not overlap with the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C when viewed from the optical axis direction of the lens.
- the first The magnetic sensor 150 may overlap the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C.
- the first magnetic sensor 150 can detect a rotating magnetic field applied from a first position detection magnet 140 that moves relatively when the lens holder 120 moves in the optical axis direction of the lens. is there.
- the magnetizing direction of the first position detection magnet 140 is along the radial direction Dd of the optical axis C passing through the center 140c of the first position detection magnet 140 shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 5, when the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are at the same position in the optical axis direction of the lens, the first position detection magnet 140 to the first 1
- the phase ⁇ of the rotating magnetic field applied to the magnetic sensor 150 is 0 °.
- the phase ⁇ of the rotating magnetic field to be generated is + ⁇ .
- FIG. 6 shows the relationship between the phase of the rotating magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor and the output of the first magnetic sensor in the lens driving device according to the first embodiment of the present invention. It is a graph.
- the vertical axis shows the output (Vout) of the first magnetic sensor
- the horizontal axis shows the phase ⁇ (deg) of the rotating magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor. ..
- the usable region of the first magnetic sensor 150 is a range in which the output (Vout) of the first position detection magnet 140 has linearity with respect to the phase ⁇ of the rotating magnetic field, the usable region 1 and the usable region shown in FIG. Within the range included in the available region 2, the phase ⁇ of the rotating magnetic field can be detected by the first magnetic sensor 150. That is, the range of the substantially linear inclined portion other than the curved apex portion in the sine curve is the usable region of the first magnetic sensor 150.
- FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a first magnetic sensor of the lens driving device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a first magnetic sensor of the lens driving device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 7, the first magnetic sensor is viewed from the same direction as in FIG.
- the first magnetic sensor 150 has a plurality of magnetoresistive elements constituting a bridge circuit.
- the first magnetic sensor 150 includes a first magnetoresistive element MR1, a second magnetoresistive element MR2, a third magnetoresistive element MR3, and a fourth magnetoresistive element MR4.
- each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 Is provided on the upper surface of the sensor substrate 151.
- a power supply terminal Vcc, a ground terminal GND, a first output terminal V +, and a second output terminal V- are provided on the sensor board 151.
- the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 are electrically connected to each other to form a Wheatstone bridge type bridge circuit.
- the first magnetic sensor 150 may have a half-bridge circuit composed of the first magnetoresistive element MR1 and the second magnetoresistive element MR2.
- the series connection of the first magnetoresistive element MR1 and the second magnetoresistive element MR2 and the series connection of the third magnetoresistive element MR3 and the fourth magnetoresistive element MR4 are between the power supply terminal Vcc and the ground terminal GND. It is connected in parallel.
- the first output terminal V + is connected to the connection point between the first magnetoresistive element MR1 and the second magnetoresistive element MR2.
- the second output terminal V- is connected to the connection point between the third magnetoresistive element MR3 and the fourth magnetoresistive element MR4.
- Each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 is a TMR (Tunnel Magneto Resistance) element.
- each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 is substantially rectangular.
- the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 have a substantially square shape as a whole.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 is located at the center of this square.
- FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the IX portion of FIG. 7.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken from the direction of the XX line arrow of FIG.
- each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 is configured by connecting a plurality of TMR elements 10 in series. Has been done.
- the plurality of TMR elements 10 are provided in a matrix.
- the multilayer element 10b is composed of a plurality of TMR elements 10 stacked in the X-axis direction and connected in series with each other.
- the element row 10c is composed of a plurality of multilayer elements 10b arranged in the Z-axis direction and connected in series with each other.
- the plurality of element trains 10c arranged in the Y-axis direction are alternately connected by leads 20 on one side and the other side in the Z-axis direction.
- a plurality of TMR elements 10 are electrically connected in series in each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4.
- the upper electrode layer 18 of the TMR element 10 located on the lower side of the multilayer element 10b and the lower electrode layer 11 of the TMR element 10 located on the upper side are integrally formed as the intermediate electrode layer 19. ing. That is, the upper electrode layer 18 and the lower electrode layer 11 in the TMR element 10 adjacent to each other in the multilayer element 10b are integrally formed as an intermediate electrode layer 19.
- each TMR element 10 of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 has anti-strength with the lower electrode layer 11. It has a laminated structure including a magnetic layer 12, a first reference layer 13, a non-magnetic intermediate layer 14, a second reference layer 15, a tunnel barrier layer 16, a free layer 17, and an upper electrode layer 18.
- the lower electrode layer 11 includes, for example, a metal layer containing Ta and Cu or a metal compound layer.
- the antiferromagnetic layer 12 is provided on the lower electrode layer 11 and includes, for example, a metal compound layer such as IrMn, PtMn, Femn, Nimn, RuRhMn or CrPtMn.
- the first reference layer 13 is provided on the antiferromagnetic layer 12, and includes, for example, a ferromagnetic layer such as CoFe.
- the non-magnetic intermediate layer 14 is provided on the first reference layer 13, and is selected from, for example, at least one of Ru, Cr, Rh, Ir and Re, or an alloy of two or more of these metals. Includes a layer of The second reference layer 15 is provided on the non-magnetic intermediate layer 14 and includes, for example, a ferromagnetic layer such as CoFe or CoFeB.
- the tunnel barrier layer 16 is provided on the second reference layer 15 and is a layer made of an oxide containing at least one or two or more of Mg, Al, Ti, Zn, Hf, Ge and Si such as magnesium oxide. including.
- the free layer 17 is provided on the tunnel barrier layer 16 and includes, for example, CoFeB or a layer made of at least one or more alloys such as Co, Fe and Ni.
- the upper electrode layer 18 is provided on the free layer 17 and includes, for example, a metal layer such as Ta, Ru or Cu.
- each pin layer of the first magnetoresistive element MR1 and the fourth magnetoresistive element MR4 and the magnetization direction of each pin layer of the second magnetoresistive element MR2 and the third magnetoresistive element MR3 are 180 ° with each other. The opposite is true.
- each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 replaces the TMR element with a GMR (Giant Magneto Resistance) element or an AMR (Anisotropic) element. It may have a magnetoresistive element such as a Magneto Resistance) element or a Hall element.
- each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 is a GMR element or an AMR element
- the first magnetoresistive element MR1 and the fourth magnetism In the magnetic material layer constituting each of the resistance elements MR4, a plurality of longitudinal portions extending in the Z-axis direction and a plurality of short portions extending in the Y-axis direction are connected in series, and Z. It has an easy-to-magnetize axis extending in the axial direction.
- each of the second magnetoresistive element MR2 and the third magnetoresistive element MR3 a plurality of longitudinal portions extending in the Y-axis direction and a plurality of short portions extending in the Z-axis direction are provided.
- the portions are connected in series and have an easily magnetized axis extending in the Y-axis direction.
- Each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 has odd function input / output characteristics by including a barber pole type electrode. .. Specifically, each of the first magnetoresistive element MR1, the second magnetoresistive element MR2, the third magnetoresistive element MR3, and the fourth magnetoresistive element MR4 includes a barber pole type electrode, so that the magnetic material layer is magnetized. It is biased so that the current flows in a direction forming a predetermined angle with respect to the direction.
- the lens holder 120 can be moved in the optical axis direction by feedback-controlling the linear output obtained from the first magnetic sensor 150 and adjusting the amount of current flowing through the drive coil 131. That is, the movable range of the lens in the optical axis direction of the lens is relative to the optical axis direction of the lens of the first magnetic sensor 150 with respect to the first position detection magnet 140, in which an output having linearity is obtained from the first magnetic sensor 150. It becomes the target movement range.
- the first magnetic sensor 150 can be used depending on the positional relationship between the first position detection magnet 140 and the first magnetic sensor 150, the magnetizing direction of the first position detection magnet 140, and the type of the first magnetic sensor 150.
- An experimental example in which the relative movement range of the lens of the first magnetic sensor 150 in the optical axis direction with respect to the first position detection magnet 140, which can obtain an output having linearity, is verified by simulation analysis will be described.
- FIG. 11 is a diagram showing the magnetizing direction of the first position detection magnet in the lens driving device according to the comparative example.
- FIG. 12 shows the positional relationship between the first position detection magnet and the first magnetic sensor in the lens driving device according to the comparative example, the magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor, and the first. It is a figure which shows the relative movement range in the optical axis direction of the lens of the 1st magnetic sensor with respect to the 1st position detection magnet which can obtain the output with linearity from a magnetic sensor.
- the magnetizing direction Dm of the first position detection magnet 140 extends in the Z-axis direction and is along the optical axis direction of the lens.
- the first magnetic sensor 150 In the lens driving device according to the comparative example, a magnetic sensor that detects the magnetic field strength is used as the first magnetic sensor 150.
- the first magnetic sensor 150 according to the comparative example has a Hall element capable of detecting a magnetic field in the X-axis direction.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are located so as to overlap each other when viewed from the X-axis direction. That is, the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are located so as to overlap each other in the circumferential direction of the optical axis C.
- the relative movement range Fs of the lens of the first magnetic sensor 150 in the optical axis direction with respect to the first position detection magnet 140, which obtains a linear output from the first magnetic sensor 150, is surrounded by a dotted line shown in FIG. It becomes a range.
- FIG. 13 shows the relative movement range of the lens of the first magnetic sensor with respect to the magnet for detecting the first position in the optical axis direction and the linearity error rate of the output of the first magnetic sensor in the lens driving device according to the comparative example. It is a graph which shows the relationship.
- the vertical axis represents the linearity error rate (%) of the output of the first magnetic sensor
- the horizontal axis represents the relative movement range of the lens of the first magnetic sensor with respect to the magnet for detecting the first position in the optical axis direction. It shows Fs ( ⁇ m).
- the linearity error rate of the output of the first magnetic sensor 150 when the relative movement range Fs is 600 ⁇ m is 4.1%, which is relative.
- the linearity error rate of the output of the first magnetic sensor 150 increases sharply.
- the relative movement range Fs at which the linearity error rate, which is a threshold value having linearity, is 4.5% is about 610 ⁇ m.
- the relative movement range Fs is about 50% of the length of the first position detection magnet 140 in the optical axis direction.
- in order to increase the relative movement range Fs it is necessary to increase the length of the first position detection magnet 140 in the optical axis direction.
- FIG. 14 is a diagram showing the magnetizing direction of the first position detection magnet in the lens driving device according to the first embodiment.
- FIG. 15 shows the positional relationship between the first position detection magnet and the first magnetic sensor in the lens driving device according to the first embodiment, the magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor, and the first. It is a figure which shows the relative movement range in the optical axis direction of the lens of the 1st magnetic sensor with respect to the 1st position detection magnet which can obtain the output having linearity from 1 magnetic sensor.
- FIG. 14 shows a state before the center 150c of the first magnetic sensor 150 is displaced with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140.
- a state before the center 150c of the first magnetic sensor 150 is shifted with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140 is shown by a two-point chain line with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140.
- the state after shifting the center 150c of the first magnetic sensor 150 is shown by a solid line.
- the magnetizing direction Dm of the first position detection magnet 140 extends in the X-axis direction, and the center 140c of the first position detection magnet 140 Along the radial direction of the optical axis C passing through.
- the first magnetic sensor 150 In the lens driving device according to the first embodiment, a magnetic sensor that detects a rotating magnetic field is used as the first magnetic sensor 150. Specifically, the first magnetic sensor 150 according to the first embodiment has the same magnetoresistive element as that of the first embodiment.
- the center 150c and the first position of the first magnetic sensor 150 when viewed from the X-axis direction.
- the center 140c of the detection magnet 140 is positioned so as to be offset from each other in the Y-axis direction.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 is positioned 1 mm away from the center 140c of the first position detection magnet 140 in the Y-axis direction. That is, the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are positioned so as to be offset from each other in the circumferential direction of the optical axis C.
- the relative movement range Fs of the lens of the first magnetic sensor 150 in the optical axis direction with respect to the first position detection magnet 140, which obtains a linear output from the first magnetic sensor 150, is surrounded by a dotted line shown in FIG. It becomes a range.
- FIG. 16 shows the relative movement range of the lens of the first magnetic sensor with respect to the magnet for detecting the first position in the optical axis direction in the lens driving device according to the first embodiment, and the linearity error rate of the output of the first magnetic sensor. It is a graph which shows the relationship of.
- the vertical axis represents the linearity error rate (%) of the output of the first magnetic sensor
- the horizontal axis represents the relative movement range of the lens of the first magnetic sensor with respect to the magnet for detecting the first position in the optical axis direction. It shows Fs ( ⁇ m).
- the linearity error rate of the output of the first magnetic sensor 150 when the relative movement range Fs is 1600 ⁇ m is 4.3%, which is relative.
- the linearity error rate of the output of the first magnetic sensor 150 gradually increases in proportion to the target movement range Fs.
- the relative movement range Fs at which the linearity error rate, which is a threshold value having linearity, is 4.5% is about 1630 ⁇ m.
- the first magnetic sensor 150 radially deviates from the first position detecting magnet 140 at a position deviated from the first position detecting magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C. In order to detect the angle of the spreading magnetic field, it is possible to secure a relative movement range Fs longer than the length of the first position detection magnet 140 in the optical axis direction.
- FIG. 17 is a diagram showing the magnetizing direction of the first position detection magnet in the lens driving device according to the second embodiment.
- FIG. 18 shows the positional relationship between the first position detection magnet and the first magnetic sensor in the lens driving device according to the second embodiment, the magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor, and the first. It is a figure which shows the relative movement range in the optical axis direction of the lens of the 1st magnetic sensor with respect to the 1st position detection magnet which can obtain the output having linearity from 1 magnetic sensor.
- FIG. 17 shows a state before the center 150c of the first magnetic sensor 150 is displaced with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140.
- FIG. 18 a state before the center 150c of the first magnetic sensor 150 is shifted with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140 is shown by a two-point chain line with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140.
- the state after shifting the center 150c of the first magnetic sensor 150 is shown by a solid line.
- the magnetizing direction Dm of the first position detection magnet 140 extends in the Y-axis direction, and the center 140c of the first position detection magnet 140 Along the directions orthogonal to each of the radial direction of the optical axis C passing through the lens and the optical axis direction of the lens.
- the first magnetic sensor 150 In the lens driving device according to the second embodiment, a magnetic sensor that detects a rotating magnetic field is used as the first magnetic sensor 150. Specifically, the first magnetic sensor 150 according to the second embodiment has the same magnetoresistive element as that of the first embodiment.
- the center 150c and the first position of the first magnetic sensor 150 when viewed from the X-axis direction.
- the center 140c of the detection magnet 140 is positioned so as to be offset from each other in the Y-axis direction.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 is positioned 1 mm away from the center 140c of the first position detection magnet 140 in the Y-axis direction. That is, the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are positioned so as to be offset from each other in the circumferential direction of the optical axis C.
- the relative movement range Fs of the lens of the first magnetic sensor 150 in the optical axis direction with respect to the first position detection magnet 140, which obtains a linear output from the first magnetic sensor 150, is surrounded by a dotted line shown in FIG. It becomes a range.
- the first magnetic sensor 150 radially deviates from the first position detecting magnet 140 at a position deviated from the first position detecting magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C.
- a relative movement range Fs longer than the length of the first position detection magnet 140 in the optical axis direction.
- the magnetizing direction Dm of the first position detection magnet 140 extends in the Z-axis direction and is along the optical axis direction of the lens.
- FIG. 19 shows the positional relationship between the first position detection magnet and the first magnetic sensor in the lens driving device according to the third embodiment, the magnetic field applied from the first position detection magnet to the first magnetic sensor, and the first. It is a figure which shows the relative movement range in the optical axis direction of the lens of the 1st magnetic sensor with respect to the 1st position detection magnet which can obtain the output having linearity from 1 magnetic sensor.
- FIG. 19 a state before the center 150c of the first magnetic sensor 150 is shifted with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140 is shown by a two-point chain line with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140.
- the state after shifting the center 150c of the first magnetic sensor 150 is shown by a solid line.
- the first magnetic sensor 150 In the lens driving device according to the third embodiment, a magnetic sensor that detects a rotating magnetic field is used as the first magnetic sensor 150. Specifically, the first magnetic sensor 150 according to the third embodiment has the same magnetoresistive element as that of the first embodiment.
- the center 150c and the first position of the first magnetic sensor 150 when viewed from the X-axis direction.
- the center 140c of the detection magnet 140 is positioned so as to be offset from each other in the Y-axis direction.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 is displaced by 1 mm in the Y-axis direction with respect to the center 140c of the first position detection magnet 140. That is, the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 are positioned so as to be offset from each other in the circumferential direction of the optical axis C.
- the relative movement range Fs of the lens of the first magnetic sensor 150 in the optical axis direction with respect to the first position detection magnet 140, which obtains a linear output from the first magnetic sensor 150, is surrounded by a dotted line shown in FIG. It becomes a range.
- the first magnetic sensor 150 radially deviates from the first position detecting magnet 140 at a position deviated from the first position detecting magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C.
- a relative movement range Fs longer than the length of the first position detection magnet 140 in the optical axis direction.
- the relative positions of the first position detection magnet 140 and the first magnetic sensor 150 changed in the optical axis direction of the lens. Since the fluctuation of the angle of the magnetic field applied to the first magnetic sensor 150 is the smallest, the relative movement range Fs is the largest.
- the first magnetism depends on the positional relationship between the first position detection magnet 140 and the first magnetic sensor 150, the magnetizing direction of the first position detection magnet 140, and the type of the first magnetic sensor 150. It was confirmed that the relative movement range Fs of the lens of the first magnetic sensor 150 in the optical axis direction with respect to the first position detection magnet 140, which obtains a linear output from the sensor 150, changes.
- the first magnetic sensor 150 is applied from the first position detection magnet 140 that moves relatively when the lens holder 120 moves in the optical axis direction of the lens. It is possible to detect the rotating magnetic field to be generated, and the center 150c of the first magnetic sensor 150 and the center 140c of the first position detection magnet 140 deviate from each other in the circumferential direction of the optical axis C when viewed from the optical axis direction of the lens. Is located.
- the relative movement range Fs can be increased without increasing the size of the first position detection magnet 140, and by extension, the movable range of the lens can be increased.
- the center 150c of the first magnetic sensor 150 is different from the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C when viewed from the optical axis direction of the lens. It does not overlap.
- the relative movement range Fs can be made larger than that in the case where the center 150c of the first magnetic sensor 150 overlaps with the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C, and thus the relative movement range Fs can be made larger.
- the movable range of the lens can be increased.
- the first magnetic sensor 150 does not overlap with the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C when viewed from the optical axis direction of the lens. ..
- the relative movement range Fs can be further increased as compared with the case where the first magnetic sensor 150 overlaps with the first position detection magnet 140 in the circumferential direction of the optical axis C, and by extension, the lens.
- the movable range can be further increased.
- the magnetizing direction of the first position detection magnet 140 is along the radial direction Dd of the optical axis C passing through the center 140c of the first position detection magnet 140. ing.
- the fluctuation of the angle of the magnetic field applied to the first magnetic sensor 150 when the relative positions of the first position detection magnet 140 and the first magnetic sensor 150 change in the optical axis direction of the lens is reduced.
- the relative movement range Fs can be increased, and thus the movable range of the lens can be increased.
- the first magnetic sensor 150 has a plurality of magnetoresistive elements constituting a bridge circuit. As a result, the rotating magnetic field can be easily detected by the first magnetic sensor 150.
- the driving mechanism 130 includes a driving coil 131 and a driving magnet 132.
- the drive coil 131 is wound around the lens holder 120.
- the drive magnet 132 is arranged so as to face the outer peripheral side of the drive coil 131 at a distance.
- a so-called voice coil motor can be configured to drive the lens holder 120 in the optical axis direction.
- the lens driving device according to the second embodiment of the present invention is different from the lens driving device 100 according to the first embodiment of the present invention mainly in that it further includes a second position detection magnet and a second magnetic sensor. The description of the configuration similar to that of the lens driving device 100 according to the first embodiment of the present invention will not be repeated.
- FIG. 20 is a perspective view showing the positional relationship between the first position detection magnet, the first magnetic sensor, the second position detection magnet, and the second magnetic sensor in the lens driving device according to the second embodiment of the present invention. .. In FIG. 20, it is shown when viewed from the same direction as in FIG. In FIG. 20, the lens holder is not shown.
- the lens driving device 200 further includes a second position detection magnet 240 and a second magnetic sensor 250.
- the second position detection magnet 240 is located on the outer peripheral side of the lens holder 120.
- the second position detection magnet 240 has a rectangular parallelepiped shape. The second position detection magnet 240 moves in the optical axis direction of the lens together with the lens holder 120.
- the magnetizing direction of the second position detection magnet 240 is along the radial direction Dd of the optical axis C passing through the center 140c of the first position detection magnet 140.
- the second position detection magnet 240 has the same configuration as the first position detection magnet 140.
- the second magnetic sensor 250 is arranged at intervals in the radial direction of the optical axis C with respect to the second position detection magnet 240. When viewed from the optical axis direction of the lens, the center of the second magnetic sensor 250 and the center of the second position detection magnet 240 are positioned so as to be offset from each other in the circumferential direction of the optical axis C.
- the second magnetic sensor 250 has the same configuration as the first magnetic sensor 150.
- the second position detection magnet 240 and the second magnetic sensor 250 are located on opposite sides of the first position detection magnet 140 and the first magnetic sensor 150 in the radial direction of the optical axis C.
- the second magnetic sensor 250 can detect the rotating magnetic field applied from the second position detection magnet 240, which moves relatively when the lens holder 120 moves in the optical axis direction of the lens.
- FIG. 21 is a diagram showing a circuit configuration of a first magnetic sensor and a second magnetic sensor of the lens driving device according to the second embodiment of the present invention.
- the detection value of the first magnetic sensor 150 and the detection value of the second magnetic sensor 250 are differentially amplified and output. Thereby, the inclination of the lens holder 120 can be detected.
- the tilt of the lens holder 120 can be reduced by feedback-controlling the detected tilt of the lens holder 120 and adjusting the distribution of the amount of current flowing through the drive coil 131.
- the lens driving device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the lens driving device according to the third embodiment of the present invention is different from the lens driving device 200 according to the second embodiment of the present invention mainly in the configuration of the driving mechanism, the lens driving according to the second embodiment of the present invention. The description of the configuration similar to that of the device 200 will not be repeated.
- FIG. 22 is a perspective view showing the positional relationship between the first position detection magnet, the first magnetic sensor, the second position detection magnet, and the second magnetic sensor in the lens driving device according to the third embodiment of the present invention. .. In FIG. 22, it is shown when viewed from the same direction as in FIG. In FIG. 22, the lens holder is not shown.
- the driving mechanism 330 includes a pair of driving coils 331 and a pair of driving magnets 332.
- the drive mechanism 330 is a so-called voice coil motor.
- a pair of drive coils 331 are attached to both sides of the lens holder 120 in the Y-axis direction.
- the pair of drive magnets 332 are arranged so as to face the pair of drive coils 331 on a one-to-one basis at intervals.
- the two driving magnets 332 are arranged so as to face the outer peripheral surface of the lens holder 120.
- the drive mechanism 330 can also move the lens holder 120 in the optical axis direction of the lens.
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Abstract
第1磁気センサ(150)は、レンズホルダが光軸方向に移動する際に相対的に移動する第1位置検出用磁石(140)から印加される磁界を検出可能である。光軸方向から見て、第1磁気センサ(150)の中心と第1位置検出用磁石(140)の中心とは、光軸(C)の周方向において互いにずれて位置している。
Description
本発明は、レンズ駆動装置に関する。
レンズ駆動装置の構成を開示した先行文献として、US2019/0020822号(特許文献1)、および、特開2015-141329号公報(特許文献2)がある。
オートフォーカス機能を実現する駆動機構として、特許文献1に記載されたレンズ駆動装置はボイスコイルモータを備え、特許文献2に記載されたレンズ駆動装置は圧電素子を備えている。特許文献1および特許文献2に記載されたレンズ駆動装置においては、レンズの光軸方向におけるレンズの位置を検出するための位置検出用磁石および磁気センサを備えている。
レンズ駆動装置は、レンズの光軸方向のレンズの可動範囲が大きいことが求められている。レンズの可動範囲を大きくするためには、レンズの光軸方向におけるレンズの位置を検出できる範囲を大きくする、すなわち、磁気センサから線形性を有する出力が得られる、位置検出用磁石に対する磁気センサの相対的移動範囲を大きくする必要がある。磁気センサの上記相対的移動範囲を大きくするために、位置検出用磁石を大型化した場合、レンズ駆動装置の大きさおよび重量が増加する。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、位置検出用磁石を大型化することなくレンズの可動範囲を大きくすることができる、レンズ駆動装置を提供することを目的とする。
本発明に基づくレンズ駆動装置は、レンズホルダと、駆動機構と、第1位置検出用磁石と、第1磁気センサとを備える。レンズホルダは、開口部を有し、レンズを保持する。駆動機構は、上記開口部の中心を通過するレンズの光軸方向にレンズホルダを移動させる。第1磁気センサは、レンズホルダがレンズの光軸方向に移動する際に相対的に移動する第1位置検出用磁石から印加される磁界を検出可能である。第1位置検出用磁石および第1磁気センサのうちの一方は、レンズホルダの外周側に位置している。第1位置検出用磁石および第1磁気センサのうちの他方は、第1位置検出用磁石および第1磁気センサのうちの上記一方に対してレンズの光軸の径方向に間隔をあけて配置されている。レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサの中心と第1位置検出用磁石の中心とは、上記光軸の周方向において互いにずれて位置している。
本発明によれば、レンズ駆動装置において位置検出用磁石を大型化することなくレンズの可動範囲を大きくすることができる。
以下、本発明の各実施の形態に係るレンズ駆動装置について図を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置の構成を示す分解斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石と第1磁気センサとの位置関係を示す斜視図である。図4は、図3の第1位置検出用磁石および第1磁気センサを矢印IV方向から見た部分拡大図である。図5は、図4の第1位置検出用磁石および第1磁気センサを矢印V方向から見た図である。図3~図5においては、レンズホルダを図示していない。
図1は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置の構成を示す分解斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石と第1磁気センサとの位置関係を示す斜視図である。図4は、図3の第1位置検出用磁石および第1磁気センサを矢印IV方向から見た部分拡大図である。図5は、図4の第1位置検出用磁石および第1磁気センサを矢印V方向から見た図である。図3~図5においては、レンズホルダを図示していない。
図1~図5においては、後述するレンズの光軸方向と平行な方向をZ軸方向、後述する第1位置検出用磁石の中心を通過する光軸の径方向と平行な方向をX軸方向、X軸方向およびZ軸方向の各々に直交する方向をY軸方向として図示している。なお、光軸の径方向とは、光軸を中心とする仮想円の径方向である。
図1および図2に示すように、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置100は、基板110と、レンズホルダ120と、駆動機構130と、第1位置検出用磁石140と、第1磁気センサ150とを備える。レンズホルダ120、駆動機構130、第1位置検出用磁石140および第1磁気センサ150の各々は、図示しない接続機構を介して基板110に搭載されている。
レンズホルダ120は、レンズへの光を通過させる円形の開口部121を有し、レンズを保持する。レンズホルダ120は、筒状の形状を有している。レンズホルダ120は、Z軸方向から見て開口部121の中心を通過するレンズの光軸Cを中心とした略8角形である。レンズホルダ120の外周面は、Z軸方向から見た略8角形の各辺に連なり、Z軸方向に沿って延びている。このように、レンズホルダ120は8つの外周面を有する。レンズホルダ120の外周面に、Z軸方向から見て光軸Cを中心とした円環状の溝122が設けられている。
レンズホルダ120をZ軸方向から見た上記8角形のうちの一辺に連なる外周面に、取付部123が設けられている。取付部123は、溝122の一部を覆っている。取付部123の溝122と対向している内面とは反対側の外面に、矩形状の凹部124が設けられている。なお、レンズホルダ120の形状は、上記に限られず、レンズが内側に配置される開口部121を有していればよい。
駆動機構130は、開口部121の中心を通過するレンズの光軸Cと平行な方向であるレンズの光軸方向にレンズホルダ120を移動させる。本発明の実施の形態1においては、駆動機構130は、駆動用コイル131と、駆動用磁石132とを含む。駆動機構130は、ボイスコイルモータである。
駆動用コイル131は、レンズホルダ120に巻き回されている。具体的には、駆動用コイル131は、レンズホルダ120の溝122の底面に巻き回されている。
駆動用磁石132は、駆動用コイル131の外周側と間隔をあけて対向するように配置されている。本発明の実施の形態1においては、4つの駆動用磁石132がレンズホルダ120の外周面に対向するように配置されている。
具体的には、レンズホルダ120の8つの外周面は、光軸Cの周方向において、駆動用磁石132と対向する面と、駆動用磁石132と対向しない面とが交互に光軸Cの周方向に並んでいる。取付部123が設けられている外周面は、駆動用磁石132と対向しない面である。駆動用磁石132は、光軸Cの周方向に等間隔に配置されている。
なお、駆動用磁石132の数は、4つに限られず、少なくとも1つあればよい。ただし、レンズホルダ120の傾きを抑制するために、光軸Cに関して対称に複数の駆動用磁石132が配置されていることが好ましい。
駆動機構130は、駆動用コイル131に電流が流れた際に発生するローレンツ力によりレンズホルダ120をレンズの光軸方向に駆動することができる。なお、駆動機構130は、ボイスコイルモータに限られず、レンズの光軸方向に伸縮する、圧電素子または形状記憶合金で構成されていてもよい。
図1に示すように、第1位置検出用磁石140は、レンズホルダ120の外周側に位置する。本発明の実施の形態1においては、第1位置検出用磁石140は、直方体状の形状を有している。第1位置検出用磁石140は、取付部123の凹部124内に嵌め込まれている。よって、第1位置検出用磁石140は、レンズホルダ120とともにレンズの光軸方向に移動する。
本発明の実施の形態1においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向は、図4に示す第1位置検出用磁石140の中心140cを通過する光軸Cの径方向Ddに沿っている。
図3および図4に示すように、第1磁気センサ150は、第1位置検出用磁石140に対してレンズの光軸Cの径方向に間隔をあけて配置されている。第1磁気センサ150は、基板110に固定されている。
なお、第1位置検出用磁石140と第1磁気センサ150との位置関係が逆になり、第1磁気センサ150がレンズホルダ120の取付部123の凹部124内に嵌め込まれており、第1磁気センサ150がレンズホルダ120とともにレンズの光軸方向に移動し、第1位置検出用磁石140が基板110に固定されていてもよい。
図4に示すように、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、光軸Cの周方向において互いにずれて位置している。
本発明の実施の形態1においては、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cは、光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140とは重なっていない。
ただし、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとが光軸Cの周方向において互いにずれて位置していれば、第1磁気センサ150の中心150cは、光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140と重なっていてもよい。
さらに、本発明の実施の形態1においては、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150は、光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140とは重なっていない。
ただし、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとが光軸Cの周方向において互いにずれて位置していれば、第1磁気センサ150は、光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140と重なっていてもよい。
図5に示すように、第1磁気センサ150は、レンズホルダ120がレンズの光軸方向に移動する際に相対的に移動する第1位置検出用磁石140から印加される回転磁界を検出可能である。
本発明の実施の形態1においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向が図4に示す第1位置検出用磁石140の中心140cを通過する光軸Cの径方向Ddに沿っているため、図5に示すようにレンズの光軸方向において第1磁気センサ150の中心150cおよび第1位置検出用磁石140の中心140cが互いに同じ位置にあるとき、第1位置検出用磁石140から第1磁気センサ150に印加される回転磁界の位相θは0°となる。
レンズの光軸方向において第1磁気センサ150の中心150cが第1位置検出用磁石140の中心140cに対して相対的に上昇したとき、第1位置検出用磁石140から第1磁気センサ150に印加される回転磁界の位相θは+αとなる。
図6は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置において、第1位置検出用磁石から第1磁気センサに印加される回転磁界の位相と、第1磁気センサの出力との関係を示すグラフである。図6においては、縦軸に、第1磁気センサの出力(Vout)、横軸に、第1位置検出用磁石から第1磁気センサに印加される回転磁界の位相θ(deg)を示している。
図6に示すように、第1位置検出用磁石140の出力(Vout)は、第1位置検出用磁石140から第1磁気センサ150に印加される回転磁界の位相θとの間において、Vout=sinθの関係を満たす。
第1磁気センサ150の利用可能領域は、第1位置検出用磁石140の出力(Vout)が回転磁界の位相θに対して線形性を有する範囲となるため、図6に示す利用可能領域1および利用可能領域2に含まれる範囲において、第1磁気センサ150によって回転磁界の位相θを検出することが可能である。すなわち、sin曲線において湾曲している頂点部以外の略直線状傾斜部の範囲が、第1磁気センサ150の利用可能領域となる。
図7は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置の第1磁気センサの構成を示す図である。図8は、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置の第1磁気センサの回路構成を示す図である。図7においては、図5と同一方向から第1磁気センサを見て図示している。
図7および図8に示すように、第1磁気センサ150は、ブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を有している。本発明の実施の形態1においては、第1磁気センサ150は、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4を有している。
具体的には、図7に示すように、第1磁気センサ150においては、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々が、センサ基板151の上面に設けられている。センサ基板151上には、電源端子Vcc、接地端子GND、第1出力端子V+および第2出力端子V-が設けられている。
第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4は、互いに電気的に接続されてホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を構成している。なお、第1磁気センサ150は、第1磁気抵抗素子MR1および第2磁気抵抗素子MR2で構成されるハーフブリッジ回路を有していてもよい。
第1磁気抵抗素子MR1および第2磁気抵抗素子MR2の直列接続体と、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の直列接続体とが、電源端子Vccと接地端子GNDとの間に並列接続されている。第1磁気抵抗素子MR1と第2磁気抵抗素子MR2との接続点には、第1出力端子V+が接続されている。第3磁気抵抗素子MR3と第4磁気抵抗素子MR4との接続点には、第2出力端子V-が接続されている。
第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々は、TMR(Tunnel Magneto Resistance)素子である。
第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々の外形は略矩形状である。第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4は、全体として略正方形状である。この正方形の中心に、第1磁気センサ150の中心150cが位置している。
図9は、図7のIX部を拡大して示す斜視図である。図10は、図9のX-X線矢印方向から見た断面図である。図9に示すように、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々は、複数のTMR素子10が直列に接続されて構成されている。複数のTMR素子10は、マトリックス状に設けられている。
具体的には、X軸方向に積層されて互いに直列に接続された複数のTMR素子10によって、多層素子10bが構成されている。Z軸方向に並んで互いに直列に接続された複数の多層素子10bによって、素子列10cが構成されている。Y軸方向に並ぶ複数の素子列10cは、Z軸方向の一方と他方とで交互にリード20によって接続されている。これにより、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々において、複数のTMR素子10が電気的に直列に接続されている。
図9に示すように、多層素子10bにおいて下側に位置するTMR素子10の上部電極層18と、上側に位置するTMR素子10の下部電極層11とが、中間電極層19として一体で構成されている。すなわち、多層素子10b内において互いに隣接するTMR素子10における上部電極層18と下部電極層11とは、中間電極層19として一体で構成されている。
図10に示すように、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々のTMR素子10は、下部電極層11と、反強磁性層12と、第1リファレンス層13と、非磁性中間層14と、第2リファレンス層15と、トンネルバリア層16と、フリー層17と、上部電極層18とからなる積層構造を有する。
下部電極層11は、たとえば、TaとCuとを含む金属層または金属化合物層を含む。反強磁性層12は、下部電極層11の上に設けられ、たとえば、IrMn、PtMn、FeMn、NiMn、RuRhMnまたはCrPtMnなどの金属化合物層を含む。第1リファレンス層13は、反強磁性層12の上に設けられ、たとえば、CoFeなどの強磁性層を含む。
非磁性中間層14は、第1リファレンス層13の上に設けられ、たとえば、Ru、Cr、Rh、IrおよびReのうち少なくとも1つから選ばれる、またはこれらの金属のうち2つ以上の合金からなる層を含む。第2リファレンス層15は、非磁性中間層14の上に設けられ、たとえば、CoFeまたはCoFeBなどの強磁性層を含む。
トンネルバリア層16は、第2リファレンス層15の上に設けられ、酸化マグネシウムなど、Mg、Al、Ti、Zn、Hf、GeおよびSiの少なくとも1つまたは2つ以上を含有する酸化物からなる層を含む。フリー層17は、トンネルバリア層16の上に設けられ、たとえば、CoFeB、もしくは、Co、FeおよびNiなどの少なくとも1つまたは2つ以上の合金からなる層を含む。上部電極層18は、フリー層17の上に設けられ、たとえば、Ta、RuまたはCuなどの金属層を含む。
第1磁気抵抗素子MR1および第4磁気抵抗素子MR4の各々のピン層の磁化方向と、第2磁気抵抗素子MR2および第3磁気抵抗素子MR3の各々のピン層の磁化方向とが、互いに180°反対になっている。
なお、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々は、TMR素子に代えて、GMR(Giant Magneto Resistance)素子若しくはAMR(Anisotropic Magneto Resistance)素子などの磁気抵抗素子、または、ホール素子を有していてもよい。
第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々が、GMR素子またはAMR素子である場合、第1磁気抵抗素子MR1および第4磁気抵抗素子MR4の各々を構成する磁性体層においては、Z軸方向に延在する複数の長手部と、Y軸方向に延在する複数の短手部とが、直列に接続されており、Z軸方向に延びる磁化容易軸を有している。また、第2磁気抵抗素子MR2および第3磁気抵抗素子MR3の各々を構成する磁性体層においては、Y軸方向に延在する複数の長手部と、Z軸方向に延在する複数の短手部とが、直列に接続されており、Y軸方向に延びる磁化容易軸を有している。
第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々は、バーバーポール型電極を含むことによって、奇関数入出力特性を有している。具体的には、第1磁気抵抗素子MR1、第2磁気抵抗素子MR2、第3磁気抵抗素子MR3および第4磁気抵抗素子MR4の各々は、バーバーポール型電極を含むことにより、磁性体層の磁化方向に対して所定の角度をなす方向に電流が流れるようにバイアスされている。
第1磁気センサ150から得られた線形性を有する出力をフィードバック制御して、駆動用コイル131に流れる電流量を調整することにより、光軸方向にレンズホルダ120を移動させることができる。すなわち、レンズの光軸方向におけるレンズの可動範囲は、第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲となる。
ここで、第1位置検出用磁石140と第1磁気センサ150との位置関係、第1位置検出用磁石140の着磁方向、および、第1磁気センサ150の種類によって、第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲が変化することをシミュレーション解析によって検証した実験例について説明する。
本実験例においては、比較例および実施例1~実施例3の4種類のレンズ駆動装置について解析を行なった。
図11は、比較例に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石の着磁方向を示す図である。図12は、比較例に係るレンズ駆動装置における、第1位置検出用磁石と第1磁気センサとの位置関係、第1位置検出用磁石から第1磁気センサに印加される磁界、および、第1磁気センサから線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲を示す図である。
図11に示すように、比較例に係るレンズ駆動装置においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向Dmは、Z軸方向に延びており、レンズの光軸方向に沿っている。
比較例に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150として、磁界強度を検出する磁気センサを用いている。具体的には、比較例に係る第1磁気センサ150は、X軸方向の磁界を検出可能なホール素子を有している。
比較例に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は磁界強度を検出するため、第1位置検出用磁石140から第1磁気センサ150に印加される磁界のベクトルが回転しないようにするために、図12に示すように、X軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、互いに重なるように位置している。すなわち、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、光軸Cの周方向において互いに重なるように位置している。
第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fsは、図12に示す点線で囲った範囲となる。
図13は、比較例に係るレンズ駆動装置における、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲と、第1磁気センサの出力の線形性誤差率との関係を示すグラフである。図13においては、縦軸に、第1磁気センサの出力の線形性誤差率(%)、横軸に、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fs(μm)を示している。
図13に示すように、比較例に係るレンズ駆動装置においては、相対的移動範囲Fsが600μmであるときの第1磁気センサ150の出力の線形性誤差率が4.1%であり、相対的移動範囲Fsが600μmを超えると、第1磁気センサ150の出力の線形性誤差率が急激に上昇している。比較例に係るレンズ駆動装置においては、線形性を有する閾値である線形性誤差率が4.5%となる相対的移動範囲Fsは、約610μmとなる。
比較例に係るレンズ駆動装置においては、相対的移動範囲Fsは、第1位置検出用磁石140の光軸方向における長さの約50%である。比較例に係るレンズ駆動装置においては、相対的移動範囲Fsを大きくするためには、第1位置検出用磁石140の光軸方向における長さを長くする必要がある。
図14は、実施例1に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石の着磁方向を示す図である。図15は、実施例1に係るレンズ駆動装置における、第1位置検出用磁石と第1磁気センサとの位置関係、第1位置検出用磁石から第1磁気センサに印加される磁界、および、第1磁気センサから線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲を示す図である。
図14においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらす前の状態を図示している。図15においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらす前の状態を2点鎖線で示し、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらした後の状態を実線で示している。
図14に示すように、実施例1に係るレンズ駆動装置においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向Dmは、X軸方向に延びており、第1位置検出用磁石140の中心140cを通過する光軸Cの径方向に沿っている。
実施例1に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150として、回転磁界を検出する磁気センサを用いている。具体的には、実施例1に係る第1磁気センサ150は、実施の形態1と同様の磁気抵抗素子を有している。
実施例1に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は回転磁界を検出するため、図15に示すように、X軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、Y軸方向において互いにずれて位置している。実施例1においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cは、Y軸方向に1mmずれて位置している。すなわち、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、光軸Cの周方向において互いにずれて位置している。
第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fsは、図15に示す点線で囲った範囲となる。
図16は、実施例1に係るレンズ駆動装置における、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲と、第1磁気センサの出力の線形性誤差率との関係を示すグラフである。図16においては、縦軸に、第1磁気センサの出力の線形性誤差率(%)、横軸に、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fs(μm)を示している。
図16に示すように、実施例1に係るレンズ駆動装置においては、相対的移動範囲Fsが1600μmであるときの第1磁気センサ150の出力の線形性誤差率が4.3%であり、相対的移動範囲Fsに略比例して第1磁気センサ150の出力の線形性誤差率が緩やかに上昇している。実施例1に係るレンズ駆動装置においては、線形性を有する閾値である線形性誤差率が4.5%となる相対的移動範囲Fsは、約1630μmとなる。
実施例1に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は、第1位置検出用磁石140に対して光軸Cの周方向にずれた位置において、第1位置検出用磁石140から放射状に広がっている磁界の角度を検出するため、第1位置検出用磁石140の光軸方向における長さより長い相対的移動範囲Fsを確保することができる。
図17は、実施例2に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石の着磁方向を示す図である。図18は、実施例2に係るレンズ駆動装置における、第1位置検出用磁石と第1磁気センサとの位置関係、第1位置検出用磁石から第1磁気センサに印加される磁界、および、第1磁気センサから線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲を示す図である。
図17においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらす前の状態を図示している。図18においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらす前の状態を2点鎖線で示し、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらした後の状態を実線で示している。
図17に示すように、実施例2に係るレンズ駆動装置においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向Dmは、Y軸方向に延びており、第1位置検出用磁石140の中心140cを通過する光軸Cの径方向およびレンズの光軸方向の各々に直交する方向に沿っている。
実施例2に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150として、回転磁界を検出する磁気センサを用いている。具体的には、実施例2に係る第1磁気センサ150は、実施の形態1と同様の磁気抵抗素子を有している。
実施例2に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は回転磁界を検出するため、図18に示すように、X軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、Y軸方向において互いにずれて位置している。実施例2においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cは、Y軸方向に1mmずれて位置している。すなわち、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、光軸Cの周方向において互いにずれて位置している。
第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fsは、図18に示す点線で囲った範囲となる。
実施例2に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は、第1位置検出用磁石140に対して光軸Cの周方向にずれた位置において、第1位置検出用磁石140から放射状に広がっている磁界の角度を検出するため、第1位置検出用磁石140の光軸方向における長さより長い相対的移動範囲Fsを確保することができる。
図11に示すように、実施例3に係るレンズ駆動装置においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向Dmは、Z軸方向に延びており、レンズの光軸方向に沿っている。
図19は、実施例3に係るレンズ駆動装置における、第1位置検出用磁石と第1磁気センサとの位置関係、第1位置検出用磁石から第1磁気センサに印加される磁界、および、第1磁気センサから線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石に対する第1磁気センサのレンズの光軸方向の相対的移動範囲を示す図である。
図19においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらす前の状態を2点鎖線で示し、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cをずらした後の状態を実線で示している。
実施例3に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150として、回転磁界を検出する磁気センサを用いている。具体的には、実施例3に係る第1磁気センサ150は、実施の形態1と同様の磁気抵抗素子を有している。
実施例3に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は回転磁界を検出するため、図19に示すように、X軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、Y軸方向において互いにずれて位置している。実施例3においては、第1位置検出用磁石140の中心140cに対して第1磁気センサ150の中心150cは、Y軸方向に1mmずれて位置している。すなわち、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、光軸Cの周方向において互いにずれて位置している。
第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fsは、図19に示す点線で囲った範囲となる。
実施例3に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は、第1位置検出用磁石140に対して光軸Cの周方向にずれた位置において、第1位置検出用磁石140から放射状に広がっている磁界の角度を検出するため、第1位置検出用磁石140の光軸方向における長さより長い相対的移動範囲Fsを確保することができる。
なお、実施例1~実施例3のなかでは、実施例1に係るレンズ駆動装置が、レンズの光軸方向に第1位置検出用磁石140と第1磁気センサ150との相対的位置が変化した際の第1磁気センサ150に印加される磁界の角度の変動が最も小さいため、相対的移動範囲Fsが最も大きくなる。
上記の実験例によって、第1位置検出用磁石140と第1磁気センサ150との位置関係、第1位置検出用磁石140の着磁方向、および、第1磁気センサ150の種類によって、第1磁気センサ150から線形性を有する出力が得られる、第1位置検出用磁石140に対する第1磁気センサ150のレンズの光軸方向の相対的移動範囲Fsが変化することが確認できた。
本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は、レンズホルダ120がレンズの光軸方向に移動する際に相対的に移動する第1位置検出用磁石140から印加される回転磁界を検出可能であり、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cと第1位置検出用磁石140の中心140cとは、光軸Cの周方向において互いにずれて位置している。これにより、レンズ駆動装置100において第1位置検出用磁石140を大型化することなく、相対的移動範囲Fsを大きくすることができ、ひいては、レンズの可動範囲を大きくすることができる。
本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置においては、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150の中心150cは、光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140とは重なっていない。これにより、第1磁気センサ150の中心150cが光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140と重なっている場合に比較して、相対的移動範囲Fsをより大きくすることができ、ひいては、レンズの可動範囲をより大きくすることができる。
本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置においては、レンズの光軸方向から見て、第1磁気センサ150は、光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140とは重なっていない。これにより、第1磁気センサ150が光軸Cの周方向において第1位置検出用磁石140と重なっている場合に比較して、相対的移動範囲Fsをさらに大きくすることができ、ひいては、レンズの可動範囲をさらに大きくすることができる。
本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置においては、第1位置検出用磁石140の着磁方向は、第1位置検出用磁石140の中心140cを通過する光軸Cの径方向Ddに沿っている。これにより、レンズの光軸方向に第1位置検出用磁石140と第1磁気センサ150との相対的位置が変化した際の第1磁気センサ150に印加される磁界の角度の変動を小さくして、相対的移動範囲Fsを大きくすることができ、ひいては、レンズの可動範囲を大きくすることができる。
本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置においては、第1磁気センサ150は、ブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を有している。これにより、第1磁気センサ150によって簡易に回転磁界を検出することができる。
本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置においては、駆動機構130は、駆動用コイル131と、駆動用磁石132とを含む。駆動用コイル131は、レンズホルダ120に巻き回されている。駆動用磁石132は、駆動用コイル131の外周側と間隔をあけて対向するように配置されている。これにより、いわゆるボイスコイルモータを構成して、レンズホルダ120を光軸方向に駆動することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置について図を参照して説明する。本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置は、第2位置検出用磁石および第2磁気センサをさらに備える点が主に、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置100と異なるため、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置100と同様である構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置について図を参照して説明する。本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置は、第2位置検出用磁石および第2磁気センサをさらに備える点が主に、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置100と異なるため、本発明の実施の形態1に係るレンズ駆動装置100と同様である構成については説明を繰り返さない。
図20は、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石と第1磁気センサと第2位置検出用磁石と第2磁気センサとの位置関係を示す斜視図である。図20においては、図3と同一方向から見て図示している。図20においては、レンズホルダを図示していない。
図20に示すように、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置200は、第2位置検出用磁石240と第2磁気センサ250とをさらに備える。第2位置検出用磁石240は、レンズホルダ120の外周側に位置する。本発明の実施の形態2においては、第2位置検出用磁石240は、直方体状の形状を有している。第2位置検出用磁石240は、レンズホルダ120とともにレンズの光軸方向に移動する。
本発明の実施の形態2においては、第2位置検出用磁石240の着磁方向は、第1位置検出用磁石140の中心140cを通過する光軸Cの径方向Ddに沿っている。第2位置検出用磁石240は、第1位置検出用磁石140と同様の構成を有している。
第2磁気センサ250は、第2位置検出用磁石240に対して光軸Cの径方向に間隔をあけて配置されている。レンズの光軸方向から見て、第2磁気センサ250の中心と第2位置検出用磁石240の中心とは、光軸Cの周方向において互いにずれて位置している。第2磁気センサ250は、第1磁気センサ150と同様の構成を有している。
第2位置検出用磁石240および第2磁気センサ250は、第1位置検出用磁石140および第1磁気センサ150に対して、光軸Cの径方向において互いに反対側に位置している。
第2磁気センサ250は、レンズホルダ120がレンズの光軸方向に移動する際に相対的に移動する第2位置検出用磁石240から印加される回転磁界を検出可能である。
図21は、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置の第1磁気センサおよび第2磁気センサの回路構成を示す図である。図21に示すように、第1磁気センサ150の検出値と第2磁気センサ250の検出値とが差動増幅されて出力される。これにより、レンズホルダ120の傾きを検出することができる。検出されたレンズホルダ120の傾きをフィードバック制御して、駆動用コイル131に流れる電流量の分布を調整することにより、レンズホルダ120の傾きを軽減させることができる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3に係るレンズ駆動装置について図を参照して説明する。本発明の実施の形態3に係るレンズ駆動装置は、駆動機構の構成が主に、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置200と異なるため、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置200と同様である構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施の形態3に係るレンズ駆動装置について図を参照して説明する。本発明の実施の形態3に係るレンズ駆動装置は、駆動機構の構成が主に、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置200と異なるため、本発明の実施の形態2に係るレンズ駆動装置200と同様である構成については説明を繰り返さない。
図22は、本発明の実施の形態3に係るレンズ駆動装置における第1位置検出用磁石と第1磁気センサと第2位置検出用磁石と第2磁気センサとの位置関係を示す斜視図である。図22においては、図3と同一方向から見て図示している。図22においては、レンズホルダを図示していない。
図22に示すように、本発明の実施の形態3に係るレンズ駆動装置300においては、駆動機構330は、1対の駆動用コイル331と、1対の駆動用磁石332とを含む。駆動機構330は、いわゆるボイスコイルモータである。
1対の駆動用コイル331は、レンズホルダ120のY軸方向の両側部に取り付けられている。1対の駆動用磁石332は、1対の駆動用コイル331に1対1で対応して間隔をあけて対向するように配置されている。本発明の実施の形態3においては、2つの駆動用磁石332がレンズホルダ120の外周面に対向するように配置されている。
駆動機構330によってもレンズの光軸方向にレンズホルダ120を移動させることができる。
上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 TMR素子、10b 多層素子、10c 素子列、11 下部電極層、12 反強磁性層、13 第1リファレンス層、14 非磁性中間層、15 第2リファレンス層、16 トンネルバリア層、17 フリー層、18 上部電極層、19 中間電極層、20 リード、100,200,300 レンズ駆動装置、110 基板、120 レンズホルダ、121 開口部、122 溝、123 取付部、124 凹部、130,330 駆動機構、131,331 駆動用コイル、132,332 駆動用磁石、140 第1位置検出用磁石、140c,150c 中心、150 第1磁気センサ、151 センサ基板、240 第2位置検出用磁石、250 第2磁気センサ、2015 特開、C 光軸、Dd 径方向、Dm 着磁方向、Fs 相対的移動範囲、GND 接地端子、MR1 第1磁気抵抗素子、MR2 第2磁気抵抗素子、MR3 第3磁気抵抗素子、MR4 第4磁気抵抗素子、V+ 第1出力端子、V- 第2出力端子、Vcc 電源端子。
Claims (7)
- 開口部を有し、レンズを保持するレンズホルダと、
前記開口部の中心を通過する前記レンズの光軸方向に前記レンズホルダを移動させる駆動機構と、
第1位置検出用磁石と、
前記レンズホルダが前記光軸方向に移動する際に相対的に移動する前記第1位置検出用磁石から印加される磁界を検出可能な第1磁気センサとを備え、
前記第1位置検出用磁石および前記第1磁気センサのうちの一方は、前記レンズホルダの外周側に位置し、
前記第1位置検出用磁石および前記第1磁気センサのうちの他方は、前記第1位置検出用磁石および前記第1磁気センサのうちの前記一方に対して前記レンズの光軸の径方向に間隔をあけて配置されており、
前記光軸方向から見て、前記第1磁気センサの中心と前記第1位置検出用磁石の中心とは、前記光軸の周方向において互いにずれて位置している、レンズ駆動装置。 - 前記光軸方向から見て、前記第1磁気センサの中心は、前記光軸の周方向において前記第1位置検出用磁石とは重なっていない、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 前記光軸方向から見て、前記第1磁気センサは、前記光軸の周方向において前記第1位置検出用磁石とは重なっていない、請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記第1位置検出用磁石の着磁方向は、前記第1位置検出用磁石の中心を通過する前記光軸の前記径方向に沿っている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレンズ駆動装置。
- 前記第1磁気センサは、ブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を有している、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレンズ駆動装置。
- 前記駆動機構は、
前記レンズホルダに巻き回された駆動用コイルと、
前記駆動用コイルの外周側と間隔をあけて対向するように配置された駆動用磁石とを含む、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレンズ駆動装置。 - 第2位置検出用磁石と、
前記レンズホルダが前記光軸方向に移動する際に相対的に移動する前記第2位置検出用磁石から印加される磁界を検出可能な第2磁気センサとをさらに備え、
前記第2位置検出用磁石および前記第2磁気センサのうちの一方は、前記レンズホルダの外周側に位置し、
前記第2位置検出用磁石および前記第2磁気センサのうちの他方は、前記第2位置検出用磁石および前記第2磁気センサのうちの前記一方に対して前記レンズの光軸の径方向に間隔をあけて配置されており、
前記光軸方向から見て、前記第2磁気センサの中心と前記第2位置検出用磁石の中心とは、前記光軸の周方向において互いにずれて位置しており、
前記第2位置検出用磁石および前記第2磁気センサは、前記第1位置検出用磁石および前記第1磁気センサに対して、前記光軸の径方向において互いに反対側に位置している、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のレンズ駆動装置。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009147988A1 (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-10 | アルプス電気株式会社 | 位置検出装置及びそれを用いたレンズ装置 |
JP2016080970A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 位置検出装置 |
JP2016223894A (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 株式会社村田製作所 | 磁気センサ |
JP2017106954A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | キヤノン株式会社 | レンズ装置、カメラ本体および光学機器 |
JP2018180353A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | シーエム・テクノロジー株式会社 | レンズ駆動装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6637723B2 (ja) * | 2015-10-27 | 2020-01-29 | 惠州市大亜湾永昶電子工業有限公司 | 手振れ補正機能付レンズ駆動装置 |
JP6679143B2 (ja) * | 2016-05-16 | 2020-04-15 | アルプスアルパイン株式会社 | レンズ駆動装置 |
CN111522183B (zh) * | 2016-07-29 | 2021-12-31 | 台湾东电化股份有限公司 | 镜头驱动装置 |
JP6852432B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2021-03-31 | Tdk株式会社 | レンズ駆動装置及び電磁駆動ユニット |
JP6485491B2 (ja) * | 2017-06-08 | 2019-03-20 | Tdk株式会社 | 磁気センサ及びカメラモジュール |
CN109212712B (zh) * | 2017-07-07 | 2022-03-29 | 台湾东电化股份有限公司 | 驱动机构 |
TWI638220B (zh) * | 2017-11-30 | 2018-10-11 | 大陽科技股份有限公司 | 鏡頭驅動裝置、攝影模組與電子裝置 |
JP7021434B2 (ja) * | 2018-02-05 | 2022-02-17 | ミツミ電機株式会社 | レンズ駆動装置、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置 |
-
2020
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2022
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009147988A1 (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-10 | アルプス電気株式会社 | 位置検出装置及びそれを用いたレンズ装置 |
JP2016080970A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 位置検出装置 |
JP2016223894A (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 株式会社村田製作所 | 磁気センサ |
JP2017106954A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | キヤノン株式会社 | レンズ装置、カメラ本体および光学機器 |
JP2018180353A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | シーエム・テクノロジー株式会社 | レンズ駆動装置 |
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