WO2022153629A1 - オートフォーカス機構およびそれを備えたカメラモジュール - Google Patents

オートフォーカス機構およびそれを備えたカメラモジュール Download PDF

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WO2022153629A1
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magnetoresistive
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大佐 中村
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株式会社村田製作所
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
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    • G02B7/08—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted to co-operate with a remote control mechanism
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof

Definitions

  • the present disclosure relates to an autofocus mechanism and a camera module provided with the autofocus mechanism, and more specifically, to a technique for reducing the cost of the autofocus mechanism.
  • Patent Document 1 discloses an autofocus mechanism applied to a small camera used in a mobile phone, a smartphone, or the like.
  • a voice coil motor (VCM) is adopted as an actuator for driving the sensor, and the position of the sensor is detected.
  • VCM voice coil motor
  • a magnetic sensor is used as a sensor for this purpose.
  • a magnetic sensor is arranged in the lens module on the moving side, and the VCM arranged on the fixed side changes its positional relationship with the magnet. The position of the lens module is detected by detecting the magnetic flux density.
  • the magnetic sensor since the magnetic sensor is arranged on the moving side, it is necessary to lay a wiring for signal transmission from the substrate on the fixed side to the magnetic sensor. There is a possibility that the structure will be complicated and the cost will increase.
  • the present disclosure has been made to solve such a problem, and the purpose of the present disclosure is to simplify the structure and reduce the cost of the autofocus mechanism mounted on the camera module.
  • the autofocus mechanism includes a fixed portion, a movable body in which an optical element is arranged, a magnet arranged in the fixed portion, a coil arranged in the movable body, and a magnetoresistive element arranged in the fixed portion. And a drive circuit.
  • the movable body is configured to be able to move relative to the fixed portion in the optical axis direction of the optical element.
  • the drive circuit adjusts the current supplied to the coil to control the position of the movable body.
  • the magnetoresistive element detects the position of the movable body by detecting the change in the magnetic field generated in proportion to the current supplied to the coil.
  • a high-sensitivity magnetoresistive element is arranged in a fixed portion as a sensor for position detection, and the current of a coil for driving a movable body by using the magnetoresistive element is applied. By detecting, the position of the movable body is detected.
  • the position detection sensor By arranging the position detection sensor on the fixed portion side in this way, it is not necessary to lay the wiring for signal transmission to the movable body, and further, the position detection magnet and / or the coil and the like are separately provided. No need. Therefore, in the autofocus mechanism, the structure for position detection can be simplified and the cost can be reduced.
  • FIG. It is a perspective view of the camera module of Embodiment 1.
  • FIG. It is a side view of the camera module of FIG. It is a top view of the camera module of FIG. It is a figure which shows the relationship between the current supplied to the driving coil, and the output of a magnetoresistive element.
  • It is a functional block diagram of the camera module of FIG. It is a perspective view of the camera module of Embodiment 2.
  • It is a side view of the camera module of FIG. It is a figure for demonstrating the force acting on a coil in the camera module of FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of the camera module 100.
  • FIG. 2 is a side view of the camera module 100 as viewed from the direction of arrow VD1 in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the camera module 100.
  • the camera module 100 includes a first substrate 131 and a second substrate 132 that form a fixing portion 130, and a lens module 110 that constitutes a movable body.
  • the in-plane directions of the first substrate 131 and the second substrate 132 are the X-axis direction and the Y-axis direction
  • the normal directions of the first substrate 131 and the second substrate 132 are the Z-axis direction.
  • the positive direction of the Z axis may be referred to as "upward” and the negative direction of the Z axis may be referred to as "downward".
  • the lens module 110 includes a lens unit 111 and a lens holder 112 for holding the lens unit 111.
  • the lens unit 111 includes one or more lenses (optical elements) having the Z-axis direction as the optical axis direction.
  • the lens module 110 is configured to be able to move relative to the fixed portion 130 in the optical axis direction (Z-axis direction).
  • the lens holder 112 has a circular or polygonal ring shape when viewed in a plan view from the Z-axis direction, and is arranged so as to surround the periphery of the lens unit 111.
  • a coil 120 whose winding direction is the Z-axis direction is wound around the outer circumference of the lens holder 112.
  • the first substrate 131 is arranged below the lens module 110 (in the negative direction of the Z axis).
  • a magnet 140 and a drive circuit 170 are mounted on the first substrate 131.
  • the magnets 140 are arranged at positions of the lens holder 112 facing the two outer peripheral surfaces along the X axis.
  • the conductor forming the coil 120 is positioned between the magnet 140 and the lens holder 112.
  • the magnet 140 and the coil 120 constitute a voice coil motor (VCM) corresponding to a drive unit for driving the lens module 110.
  • the magnet 140 may be a permanent magnet or an electromagnet including a coil. Further, the magnet 140 may be arranged at a position facing the surface of the lens holder 112 along the Y-axis direction instead of and / or in addition to the above position.
  • the drive circuit 170 includes, for example, a switching element connected to a power supply device.
  • the drive circuit 170 controls the current supplied to the coil 120 by adjusting the duty of the switching element based on the information from the control device 200 described later.
  • each of the magnets 140 is arranged so that a magnetic field is formed in the direction toward the lens module 110 (arrow AR2). Then, when a current in the counterclockwise direction (CCW direction) indicated by the arrow AR1 in FIG. 3 is supplied to the coil 120 from the drive circuit 170, electromagnetic induction causes the coil 120 to be in the positive direction of the Z axis. Force acts. By supplying the current to the coil 120 in this way, the lens module 110 can be moved in the Z-axis direction.
  • the force generated by electromagnetic induction increases in proportion to the magnitude of the current supplied to the coil 120. Therefore, the position of the lens module 110 in the Z-axis direction can be adjusted by adjusting the magnitude of the current supplied to the coil 120.
  • the second substrate 132 is arranged below the first substrate 131 (in the negative direction of the Z axis).
  • the magnetoresistive element 160, the imaging unit 190, and the control device 200 are mounted on the second substrate 132.
  • the image pickup unit 190 is an image sensor such as a CMOS sensor, and is arranged below the lens unit 111.
  • the image that has passed through the lens unit 111 is detected by the imaging unit 190.
  • the focal position in the imaging unit 190 can be adjusted. That is, the camera module 100 has an autofocus mechanism.
  • the magnetoresistive element 160 is, for example, a tunnel magnetoresistive (TMR) element, which is a magnetic sensor having high detection sensitivity in the uniaxial direction. As shown in FIG. 3, the magnetoresistive element 160 is arranged on the second substrate 132 at a position where at least a part of the coil 120 overlaps when viewed in a plan view from the Z-axis direction. More specifically, the reluctance element 160 is arranged so that the sensitivity axis direction of the reluctance element 160 is orthogonal to the extending direction of the opposing coils 120 (for example, arrow AR3 in FIG. 3). Orthogonal.
  • TMR tunnel magnetoresistive
  • magnetoresistive element 160 an anisotropic magnetoresistive (AMR) element or a giant magnetoresistive (GMR) element may be used instead of the TMR element. Further, the magnetoresistive element may be arranged on the fixed portion 130 side, and may be arranged on the first substrate 131 like the magnetoresistive element 160A shown by the broken line in FIG.
  • AMR anisotropic magnetoresistive
  • GMR giant magnetoresistive
  • the control device 200 detects the position of the lens module 110 in the Z-axis direction based on the signal detected by the magnetoresistive element 160. Further, the control device 200 controls the current supplied from the drive circuit 170 to the coil 120. That is, the control device 200 controls to realize the autofocus function in the camera module 100. Further, the control device 200 may have a function of processing the image signal detected by the image pickup unit 190.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change in the output of the magnetoresistive element 160 when the current supplied to the coil 120 is changed.
  • the horizontal axis of FIG. 4 shows the supply current to the coil 120, and the vertical axis shows the output of the magnetoresistive element 160.
  • the output of the magnetoresistive element 160 has a value proportional to the supply current to the coil 120.
  • the position of the lens module 110 in the Z-axis direction is proportional to the supply current to the coil 120. Therefore, the position of the lens module 110 can be detected by detecting the change in the magnetic field generated by the coil 120 by the magnetoresistive element 160.
  • FIG. 5 is a functional block diagram for realizing the autofocus function in the camera module 100.
  • the camera module 100 further includes a distance detection unit 250 in addition to the configurations described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the control device 200 includes a focusing determination unit 210 and a position control unit 220.
  • the distance detection unit 250 does not necessarily have to be included in the camera module 100, and may have a configuration independent of the camera module 100.
  • the distance detection unit 250 is, for example, a distance sensor using infrared rays, and includes a light emitting unit and a light receiving unit (neither of them is shown). The distance detection unit 250 detects the distance to the imaging target and outputs the detection result to the focusing determination unit 210 in the control device 200.
  • the focusing determination unit 210 acquires the detection distance from the distance detection unit 250 and the position of the lens module 110 detected by the magnetoresistive element 160.
  • the in-focus determination unit 210 uses the relationship between the distance to the image pickup target and the in-focus position (that is, the position of the lens module 110), which is predetermined from the configuration of the lens unit 111, and the detection distance by the distance detection unit 250.
  • the target position of the lens module 110 corresponding to the above is calculated.
  • the focusing determination unit 210 compares the calculated target position with the current position of the lens module 110 detected by the magnetoresistive element 160, determines the focusing state of the lens unit 111, and controls the position of the determination result. Output to unit 220.
  • the position control unit 220 calculates the target current to be supplied to the coil 120 of the lens module 110 based on the information from the focus determination unit 210.
  • the position control unit 220 controls the drive circuit 170 to supply the target current to the coil 120.
  • the lens module 110 is driven in the optical axis direction by the voice coil motor.
  • the magnetoresistive element 160 detects the change in the magnetic field generated in the coil 120 and feeds it back to the control device 200.
  • the control device 200 compares the target position of the lens module 110 with the actual position by the focusing determination unit 210, and controls the lens module 110 so that it is positioned at the target position.
  • the detection signal by the magnetoresistive element 160 is transmitted to the control device 200 that controls the autofocus function of the camera module 100.
  • the control device 200 is often arranged on the fixed portion 130 side such as the second substrate 132. Therefore, when the magnetoresistive element 160 is arranged in the lens module 110 which is a movable body, a signal transmission having flexibility like a flexible cable is transmitted between the substrate on the fixed portion side and the lens module 110 on the movable body side. A route is needed. Then, the number of parts increases, the structure becomes complicated, and the number of assembly processes increases, leading to an increase in cost.
  • the magnetoresistive element 160 for position detection is arranged in the fixed portion 130 as described above, the signal between the magnetoresistive element 160 and the control device 200
  • the transmission path can be formed in advance as a pattern wiring (fixed wiring) on the substrate. Since the structure can be simplified in this way, the number of parts and the number of processes at the time of assembly can be reduced, and cost reduction can be realized.
  • the position detection accuracy of the lens module can be improved as compared with the case of using the Hall sensor.
  • FIG. 6 is a perspective view of the camera module 100A.
  • FIG. 7 is a side view of the camera module 100A as viewed from the direction of arrow VD2 in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the force acting on the coil in the camera module 100A.
  • the coil 120 in the camera module 100 of the first embodiment is replaced with the coil 120A
  • the magnet 140 is replaced with the magnet 140A
  • the magnetoresistive element 160 is replaced with the magnetoresistive element 160B. It has a replaced configuration.
  • the coil 120A is a helical coil whose winding axis is in the Y-axis direction.
  • the coil 120A is arranged in the recess 113 on the outer peripheral surface extending along the X-axis direction in the lens holder 112.
  • the magnet 140A is arranged on the first substrate 131 at a position facing the two outer peripheral surfaces of the lens holder 112 along the X axis, that is, a position facing the coil 120A.
  • the magnet 140A has a configuration in which two magnets having different polarities are arranged in the vertical direction (Z-axis direction). Specifically, as shown in FIG. 7, in the magnet 140A, the north pole is magnetized on the upper side of the surface facing the coil 120A, and the south pole is magnetized on the lower side.
  • the magnetoresistive element 160B is arranged on the second substrate 132 at a position where at least a part overlaps with the coil 120A when viewed in a plan view from the Z-axis direction.
  • the magnetic resistance element 160B is also arranged so that the sensitivity axis direction of the magnetic resistance element 160B is orthogonal to the extending direction of the opposing coils 120A (that is, the Y-axis direction).
  • a current flows through the coil 120A, a magnetic field is generated below the coil 120A in a direction orthogonal to the coil 120A.
  • the magnetoresistive element 160B by arranging the magnetoresistive element 160B on the second substrate 132 so that the sensitivity axis direction of the magnetoresistive element 160B is orthogonal to the extending direction of the coil 120A, the magnetic field generated in the coil 120A is generated. Changes can be detected with high sensitivity.
  • a TMR element, an AMR element, or a GMR element can be used as the magnetoresistive element 160B. Further, the magnetoresistive element 160B may be arranged on the first substrate 131.
  • FIG. 8 the principle of the lens module 110 moving in the optical axis direction (Z-axis direction) in the camera module 100A will be described.
  • FIG. 8 the main part of the voice coil motor on the left side (negative direction side of the Y axis) of the camera module 100A shown in FIG. 7 is shown.
  • the magnetic field is generated from the upper north pole through the coil 120A toward the lower south pole.
  • a current flows in the clockwise (CW) direction in the positive direction of the Y axis in the coil 120A
  • a force acts in the positive direction of the Z-axis due to the generated magnetic field (arrow AR11).
  • a force acts in the positive direction of the Z axis due to the current flowing in the negative direction of the X axis and the magnetic field generated in the negative direction of the Y axis (arrow AR12).
  • the magnetoresistive element 160B is arranged in the fixed portion 130, the structure can be simplified and the cost can be reduced as in the camera module 100 of the first embodiment. Further, by using a high-sensitivity magnetoresistive element such as TMR as the magnetic sensor, the position detection accuracy of the lens module can be improved as compared with the case of using the Hall sensor.

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Abstract

カメラモジュール（１００）は、固定部（１３０）と、レンズ（１１１）が配置されたレンズモジュール（１１０）と、固定部（１３０）に配置された磁石（１４０）と、レンズモジュール（１１０）に配置されたコイル（１２０）と、固定部（１３０）に配置された磁気抵抗素子（１６０）と、駆動回路（１７０）とを備える。レンズモジュール（１１０）は、固定部（１３０）に対してレンズ（１１１）の光軸方向に相対移動が可能に構成されている。駆動回路（１７０）は、コイルに供給する電流を調整して、レンズモジュール（１１０）の位置を制御する。磁気抵抗素子（１６０）は、コイル（１２０）に供給された電流に比例して生じる磁界変化を検知することによって、レンズモジュール（１１０）の位置を検出する。

Description

オートフォーカス機構およびそれを備えたカメラモジュール
　本開示は、オートフォーカス機構およびそれを備えたカメラモジュールに関し、より特定的には、オートフォーカス機構の低コスト化するための技術に関する。
　特開２０１６－８０９７０号公報（特許文献１）には、携帯電話あるいはスマートフォンなどに用いられる小型のカメラに適用されるオートフォーカス機構が開示されている。特開２０１６－８０９７０号公報（特許文献１）に開示されたオートフォーカス機構においては、レンズ駆動用のアクチュエータとしてボイスコイルモータ（Voice　Coil　Motor：ＶＣＭ）が採用されており、レンズの位置を検出するためのセンサとして磁気センサが用いられている。
特開２０１６－８０９７０号公報
　特開２０１６－８０９７０号公報（特許文献１）に開示されたカメラモジュールにおいては、移動側のレンズモジュールに磁気センサが配置され、固定側に配置されたＶＣＭの磁石との位置関係の変化に伴う磁束密度を検知することで、レンズモジュールの位置を検出している。しかしながら、特開２０１６－８０９７０号公報（特許文献１）のカメラモジュールにおいては、磁気センサが移動側に配置されているため、固定側の基板から磁気センサまで信号伝達用の配線を敷設する必要があり、構造が複雑化してしまいコストの増大につながる可能性がある。
　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、カメラモジュールに搭載されるオートフォーカス機構において、構造を簡素化して低コスト化を実現することである。
　本開示に係るオートフォーカス機構は、固定部と、光学素子が配置された可動体と、固定部に配置された磁石と、可動体に配置されたコイルと、固定部に配置された磁気抵抗素子と、駆動回路とを備える。可動体は、固定部に対して光学素子の光軸方向に相対移動が可能に構成されている。駆動回路は、コイルに供給する電流を調整して、可動体の位置を制御する。磁気抵抗素子は、コイルに供給された電流に比例して生じる磁界変化を検知することによって、可動体の位置を検出する。
　本開示に係るオートフォーカス機構によれば、位置検出用のセンサとして高感度の磁気抵抗素子が固定部に配置されており、当該磁気抵抗素子を用いて可動体を駆動するためのコイルの電流を検知することによって、可動体の位置が検出される。このように、固定部側に位置検出用のセンサを配置することによって、可動体への信号伝達用の配線の敷設が不要となり、さらに、位置検出用の磁石および／またはコイル等を別個に設ける必要がない。そのため、オートフォーカス機構において、位置検出用の構造を簡素化することができ、低コスト化を実現することができる。
実施の形態１のカメラモジュールの斜視図である。 図１のカメラモジュールの側面図である。 図１のカメラモジュールの平面図である。 駆動用のコイルに供給する電流と磁気抵抗素子の出力の関係を示す図である。 図１のカメラモジュールの機能ブロック図である。 実施の形態２のカメラモジュールの斜視図である。 図６のカメラモジュールの側面図である。 図６のカメラモジュールにおいて、コイルに作用する力を説明するための図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中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］
　（カメラモジュールの構成）
　図１～図３を用いて、実施の形態１に係るカメラモジュール１００の構成について説明する。図１は、カメラモジュール１００の斜視図である。図２は、図１の矢印ＶＤ１の方向から見たカメラモジュール１００の側面図である。図３は、カメラモジュール１００の平面図である。
　図１～図３を参照して、カメラモジュール１００は、固定部１３０を構成する第１基板１３１および第２基板１３２と、可動体を構成するレンズモジュール１１０とを含む。なお、図１～図３において、第１基板１３１および第２基板１３２の面内方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、第１基板１３１および第２基板１３２の法線方向をＺ軸方向と規定する。また、以降の説明において、Ｚ軸の正方向を「上方」、Ｚ軸の負方向を「下方」と称する場合がある。
　レンズモジュール１１０は、レンズユニット１１１と、当該レンズユニット１１１を保持するためのレンズホルダ１１２とを含む。レンズユニット１１１は、Ｚ軸方向を光軸方向とする１つ以上のレンズ（光学素子）を含んで構成されている。レンズモジュール１１０は、固定部１３０に対して光軸方向（Ｚ軸方向）に相対移動することが可能に構成されている。レンズホルダ１１２は、Ｚ軸方向から平面視した場合に、円形または多角形の環形状を有しており、レンズユニット１１１の周囲を取り囲むように配置されている。また、レンズホルダ１１２の外周には、Ｚ軸方向を巻回方向とするコイル１２０が巻回されている。
　第１基板１３１は、レンズモジュール１１０の下方（Ｚ軸の負方向）に配置されている。第１基板１３１には、磁石１４０および駆動回路１７０が搭載されている。実施の形態１のカメラモジュール１００の例においては、レンズホルダ１１２におけるＸ軸に沿った２つの外周面に対向する位置にそれぞれ磁石１４０が配置されている。これにより、磁石１４０とレンズホルダ１１２との間には、コイル１２０を構成する導電体が位置することになる。磁石１４０とコイル１２０とによって、レンズモジュール１１０を駆動するための駆動部に対応するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が構成される。なお、磁石１４０は、永久磁石であってもよいし、コイルを含む電磁石であってもよい。また、磁石１４０は、上記の位置に代えておよび／または加えて、レンズホルダ１１２のＹ軸方向に沿った面に対向する位置に配置されてもよい。
　駆動回路１７０は、たとえば、電源装置に接続されたスイッチング素子を含んで構成されている。駆動回路１７０は、後述する制御装置２００からの情報に基づいてスイッチング素子のデューティを調整することによって、コイル１２０に供給する電流を制御する。
　図３に示されるように、磁石１４０の各々は、レンズモジュール１１０に向かう方向（矢印ＡＲ２）に磁界が形成されるように配置されている。そして、コイル１２０に対して、図３の矢印ＡＲ１で示される反時計回り方向（ＣＣＷ方向）の電流が駆動回路１７０から供給されると、電磁誘導により、コイル１２０にはＺ軸の正方向の力が作用する。このように、コイル１２０に電流を供給することによって、レンズモジュール１１０をＺ軸方向に移動させることができる。ここで、電磁誘導により生じる力は、コイル１２０に供給する電流の大きさに比例して大きくなる。そのため、コイル１２０に供給する電流の大きさを調整することによって、レンズモジュール１１０のＺ軸方向の位置を調整することができる。
　第２基板１３２は、第１基板１３１の下方（Ｚ軸の負方向）に配置されている。第２基板１３２には、磁気抵抗素子１６０と、撮像部１９０と、制御装置２００が搭載されている。撮像部１９０は、たとえばＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサであり、レンズユニット１１１の下方に配置されている。レンズユニット１１１を通過した画像は撮像部１９０によって検出される。このとき、レンズモジュール１１０の位置を調整することによって、撮像部１９０における焦点位置を調整することができる。すなわち、カメラモジュール１００はオートフォーカス機構を有している。
　磁気抵抗素子１６０は、たとえばトンネル磁気抵抗（Tunnel　Magneto　Resistance：ＴＭＲ）素子であり、一軸方向に高い検出感度を有する磁気センサである。磁気抵抗素子１６０は、図３に示されるように、Ｚ軸方向から平面視した場合に、第２基板１３２上において、コイル１２０と少なくとも一部が重なる位置に配置されている。より詳細には、磁気抵抗素子１６０は、磁気抵抗素子１６０の感度軸方向が、対向するコイル１２０の延在方向に対して直交する方向（たとえば、図３の矢印ＡＲ３）となるように配置される。コイル１２０に電流が流れると、コイル１２０よりも下方においては、コイル１２０に直交する方向に磁界が生じる。そのため、第２基板１３２上において、磁気抵抗素子１６０の感度軸方向がコイル１２０の延在方向に対して直交する方向となるように磁気抵抗素子１６０を配置することによって、コイル１２０に発生する磁界の変化を高感度で検出することができる。
　なお、磁気抵抗素子１６０として、ＴＭＲ素子に代えて、異方性磁気抵抗（Anisotropic　Magneto　Resistance：ＡＭＲ）素子、あるいは、巨大磁気抵抗（Giant　Magneto　Resistance：ＧＭＲ）素子が用いられてもよい。また、磁気抵抗素子は、固定部１３０側に配置されていればよく、図２の破線で示す磁気抵抗素子１６０Ａのように第１基板１３１上に配置されていてもよい。
　制御装置２００は、磁気抵抗素子１６０で検出された信号に基づいて、レンズモジュール１１０のＺ軸方向の位置を検出する。また、制御装置２００は、駆動回路１７０からコイル１２０へ供給される電流を制御する。すなわち、制御装置２００は、カメラモジュール１００におけるオートフォーカス機能を実現するための制御を行なう。また、制御装置２００は、撮像部１９０によって検出された画像信号を処理する機能を有していてもよい。
　図４は、コイル１２０に供給する電流を変化させたときの、磁気抵抗素子１６０の出力の変化を示した図である。図４の横軸にはコイル１２０への供給電流が示されており、縦軸には磁気抵抗素子１６０の出力が示されている。図４に示されるように、磁気抵抗素子１６０の出力は、コイル１２０への供給電流に比例した値となる。上述のように、レンズモジュール１１０のＺ軸方向の位置は、コイル１２０への供給電流に比例した位置となる。そのため、コイル１２０で生成された磁界変化を磁気抵抗素子１６０によって検出することによって、レンズモジュール１１０の位置を検出することができる。
　（オートフォーカス機能の説明）
　図５は、カメラモジュール１００におけるオートフォーカス機能を実現するための機能ブロック図である。図５を参照して、カメラモジュール１００は、図１～図３で説明した構成に加えて、距離検出部２５０をさらに含む。また、制御装置２００は、合焦判定部２１０および位置制御部２２０を含む。なお、距離検出部２５０は、必ずしもカメラモジュール１００内に含まれていなくてもよく、カメラモジュール１００とは独立した構成であってもよい。
　距離検出部２５０は、たとえば赤外線を用いた距離センサであり、発光部および受光部（いずれも図示せず）を含む。距離検出部２５０は、撮像対象までの距離を検出し、検出結果を制御装置２００における合焦判定部２１０へ出力する。
　合焦判定部２１０は、距離検出部２５０からの検出距離と、磁気抵抗素子１６０で検出されたレンズモジュール１１０の位置とを取得する。合焦判定部２１０は、レンズユニット１１１の構成から予め定められた、撮像対象までの距離と合焦位置（すなわち、レンズモジュール１１０の位置）との関係を用いて、距離検出部２５０による検出距離に対応したレンズモジュール１１０の目標位置を算出する。合焦判定部２１０は、算出された目標位置と、磁気抵抗素子１６０で検出されたレンズモジュール１１０の現在位置とを比較して、レンズユニット１１１の合焦状態を判定し、判定結果を位置制御部２２０へ出力する。
　位置制御部２２０は、合焦判定部２１０からの情報に基づいて、レンズモジュール１１０のコイル１２０に供給すべき目標電流を算出する。位置制御部２２０は、駆動回路１７０を制御してコイル１２０に上記の目標電流を供給する。
　これにより、ボイスコイルモータによってレンズモジュール１１０が光軸方向に駆動される。上記のように、磁気抵抗素子１６０によってコイル１２０で発生する磁界変化が検出され、制御装置２００にフィードバックされる。制御装置２００は、合焦判定部２１０によって、レンズモジュール１１０の目標位置と実際の位置との比較を行ない、レンズモジュール１１０が目標位置に位置付けられるように制御する。
　図５で説明したように、磁気抵抗素子１６０による検出信号は、カメラモジュール１００のオートフォーカス機能を制御する制御装置２００に伝達される。制御装置２００は、一般的には、第２基板１３２のような固定部１３０側に配置されていることが多い。そのため、磁気抵抗素子１６０を可動体であるレンズモジュール１１０に配置した場合には、固定部側の基板と可動体側のレンズモジュール１１０との間において、フレキシブルケーブルのような可撓性を有する信号伝達経路が必要となる。そうすると、部品点数が増加して構造が複雑化するとともに、組立の際の工程が増加してコストの増加にもつながる。
　一方で、実施の形態１のカメラモジュール１００においては、上記のように位置検出用の磁気抵抗素子１６０が固定部１３０に配置されているため、磁気抵抗素子１６０と制御装置２００との間の信号伝達経路を、基板上のパターン配線（固定配線）として予め形成することができる。このように構造を簡素化することができるので、部品点数および組立の際の工程数を削減し、低コスト化を実現することができる。
　また、磁気センサとして、ＴＭＲのような高感度の磁気抵抗素子を用いることによって、ホールセンサを用いる場合に比べて、レンズモジュールの位置検出精度を高めることができる。
　［実施の形態２］
　実施の形態１のカメラモジュールにおいては、ボイスコイルモータを構成するコイルが、レンズホルダの外周にＺ軸方向を巻回軸とするように配置されている構成について説明した。実施の形態２においては、光軸方向（Ｚ軸方向）に交差する方向を巻回方向とするコイルがボイスコイルモータに用いられるカメラモジュールの構成について説明する。
　図６～図８を用いて、実施の形態２に係るカメラモジュール１００Ａの構成について説明する。図６は、カメラモジュール１００Ａの斜視図である。図７は、図６の矢印ＶＤ２の方向から見たカメラモジュール１００Ａの側面図である。図８は、カメラモジュール１００Ａにおいて、コイルに作用する力を説明するための図である。
　図６および図７を参照して、カメラモジュール１００Ａは、実施の形態１のカメラモジュール１００におけるコイル１２０がコイル１２０Ａに置き換わり、磁石１４０が磁石１４０Ａに置き換わり、磁気抵抗素子１６０が磁気抵抗素子１６０Ｂに置き換わった構成を有している。図６および図７において、実施の形態１の図１および図２と重複する要素の説明は繰り返さない。
　コイル１２０Ａは、Ｙ軸方向を巻回軸とするヘリカルコイルである。コイル１２０Ａは、レンズホルダ１１２において、Ｘ軸方向に沿って延在する外周面の凹部１１３に配置されている。
　磁石１４０Ａは、カメラモジュール１００と同様に、第１基板１３１において、レンズホルダ１１２におけるＸ軸に沿った２つの外周面に対向する位置、すなわちコイル１２０Ａに対向する位置に配置されている。磁石１４０Ａは、極性の異なる２つの磁石が上下方向（Ｚ軸方向）に配置された構成を有している。具体的には、図７に示されるように、磁石１４０Ａにおいてコイル１２０Ａに対向する面の上方側にＮ極が着磁され、下方側にＳ極が着磁されている。
　磁気抵抗素子１６０Ｂは、第２基板１３２上において、Ｚ軸方向から平面視した場合にコイル１２０Ａと少なくとも一部が重なる位置に配置されている。磁気抵抗素子１６０Ｂについても、磁気抵抗素子１６０Ｂの感度軸方向が、対向するコイル１２０Ａの延在方向に対して直交する方向（すなわち、Ｙ軸方向）となるように配置される。コイル１２０Ａに電流が流れると、コイル１２０Ａよりも下方においては、コイル１２０Ａに直交する方向に磁界が生じる。そのため、第２基板１３２上において、磁気抵抗素子１６０Ｂの感度軸方向がコイル１２０Ａの延在方向に対して直交する方向となるように磁気抵抗素子１６０Ｂを配置することによって、コイル１２０Ａに発生する磁界の変化を高感度で検出することができる。
　なお、磁気抵抗素子１６０Ｂとして、ＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子あるいはＧＭＲ素子を用いることができる。また、磁気抵抗素子１６０Ｂは、第１基板１３１上に配置されていてもよい。
　次に、図８を用いて、カメラモジュール１００Ａにおいて、レンズモジュール１１０が光軸方向（Ｚ軸方向）に移動する原理について説明する。図８においては、図７に示されるカメラモジュール１００Ａの左側（Ｙ軸の負方向側）のボイスコイルモータの主要部分が示されている。
　磁石１４０Ａにおいては、矢印ＡＲ１０に示されるように、磁界は、上方側のＮ極からコイル１２０Ａを通過して下方側のＳ極に向かうように発生する。このとき、コイル１２０Ａにおいて、Ｙ軸の正方向に向かって時計回り（ＣＷ）方向に電流が流れると、コイル１２０Ａの上方側においては、Ｘ軸の正方向に流れる電流とＹ軸の正方向に生じる磁界とによって、Ｚ軸の正方向に力が作用する（矢印ＡＲ１１）。また、コイル１２０Ａの下方側においても、Ｘ軸の負方向に流れる電流とＹ軸の負方向に生じる磁界とによって、Ｚ軸の正方向に力が作用する（矢印ＡＲ１２）。また、カメラモジュール１００Ａの右側（Ｙ軸の正方向側）のコイルボイスモータについても、同様にＺ軸の正方向に力が生じる。したがって、このような構成にすることによって、コイル１２０Ａ全体をＺ軸の正方向に移動させることができる。
　カメラモジュール１００Ａにおいても、磁気抵抗素子１６０Ｂが固定部１３０に配置されているため、実施の形態１のカメラモジュール１００と同様に、構造を簡素化して低コスト化を図ることができる。また、磁気センサとして、ＴＭＲのような高感度の磁気抵抗素子を用いることによって、ホールセンサを用いる場合に比べて、レンズモジュールの位置検出精度を高めることができる。
　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、上記した実施の形態の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。
　１００，１００Ａ　カメラモジュール、１１０　レンズモジュール、１１１　レンズユニット、１１２　レンズホルダ、１１３　凹部、１２０，１２０Ａ　コイル、１３０　固定部、１３１，１３２　基板、１４０，１４０Ａ　磁石、１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ　磁気抵抗素子、１７０　駆動回路、１９０　撮像部、２００　制御装置、２１０　合焦判定部、２２０　位置制御部、２５０　距離検出部。

Claims (14)

  1. 　固定部と、
    　光学素子が配置され、前記固定部に対して前記光学素子の光軸方向に相対移動が可能に構成された可動体と、
    　前記固定部に配置された磁石と、
    　前記可動体に配置されたコイルと、
    　前記コイルに供給する電流を調整して、前記可動体の位置を制御する駆動回路と、
    　前記固定部に配置され、前記コイルに供給された電流に比例して生じる磁界変化を検知することによって、前記可動体の位置を検出する磁気抵抗素子とを備える、オートフォーカス機構。
  2. 　前記固定部は、前記駆動回路、および、前記磁石を搭載した第１基板を含み、
    　前記磁気抵抗素子は、前記第１基板上に配置される、請求項１に記載のオートフォーカス機構。
  3. 　前記固定部は、前記光学素子を通過した画像を検出する撮像部を搭載した第２基板を含み、
    　前記磁気抵抗素子は、前記第２基板上に配置される、請求項１に記載のオートフォーカス機構。
  4. 　前記コイルは、前記光軸方向の周りに巻回されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  5. 　前記コイルは、前記光軸方向に交差する方向の周りに巻回されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  6. 　前記コイルは、前記光軸方向に直交する方向の周りに巻回されている、請求項５に記載のオートフォーカス機構。
  7. 　前記磁気抵抗素子は、前記コイルに流れる電流方向に直交する方向の磁界変化を検知する位置に配置されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  8. 　前記光軸方向から見た場合に、前記磁気抵抗素子の一部は前記コイルと重なっている、請求項１～７のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  9. 　撮像対象との距離を検出するための距離検出部と、
    　前記距離検出部によって検出された前記撮像対象との距離と、前記磁気抵抗素子の検知信号から定まる前記可動体の位置とに基づいて、前記光学素子の合焦状態を判定する制御装置とをさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  10. 　前記制御装置は、前記合焦状態に応じて前記駆動回路から前記コイルに供給される電流を制御する、請求項９に記載のオートフォーカス機構。
  11. 　前記磁気抵抗素子は、トンネル磁気抵抗（Tunnel　Magneto　Resistance：ＴＭＲ）素子を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  12. 　前記磁気抵抗素子は、異方性磁気抵抗（Anisotropic　Magneto　Resistance：ＡＭＲ）素子を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  13. 　前記磁気抵抗素子は、巨大磁気抵抗（Giant　Magneto　Resistance：ＧＭＲ）素子を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構。
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載のオートフォーカス機構を備えた、カメラモジュール。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008026790A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 撮像装置及びフォーカス制御方法
JP2009271204A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Minebea Co Ltd レンズ駆動ユニット
JP2015127724A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 日本電産コパル株式会社 レンズ駆動装置
JP2016537665A (ja) * 2014-01-22 2016-12-01 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド カメラモジュール及びそのオートフォーカス方法
JP2017207555A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 アルプス電気株式会社 レンズ駆動装置
JP2018189703A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置、電子機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008026790A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 撮像装置及びフォーカス制御方法
JP2009271204A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Minebea Co Ltd レンズ駆動ユニット
JP2015127724A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 日本電産コパル株式会社 レンズ駆動装置
JP2016537665A (ja) * 2014-01-22 2016-12-01 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド カメラモジュール及びそのオートフォーカス方法
JP2017207555A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 アルプス電気株式会社 レンズ駆動装置
JP2018189703A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置、電子機器

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