JP5961083B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出装置に関し、より詳細には、レンズ位置を検出し、検出した結果をレンズの位置を制御するレンズ位置制御部にフィードバックする（以下、クローズドループ制御という）ことが可能で、かつ、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構とを備え、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御が適用可能であって、小型化が可能であり、かつセンサ及びコイルへの信号の入出力が容易な位置検出装置に関する。

近年、携帯電話用の小型カメラを用いて静止画像を撮影する機会が増えている。これに伴い、静止画像の撮影時に手ブレ（振動）があったとしても、結像面上での像ブレを防いで鮮明な撮影ができるようにした光学式手ブレ補正（ＯＩＳ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ／以下、「手ブレ補正」という）装置が、従来から種々提案されている。

この種の手ブレ補正方式としては、センサーシフト方式やレンズシフト方式などの光学式や、ソフトウェアによる画像処理で手ブレ補正するソフトウェア方式が知られている。
センサーシフト方式は、アクチュエータによって規準位置を中心に撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ）が移動可能な構成になっている。また、レンズシフト方式は、補正レンズを光軸と垂直な平面内で移動調整する構造を有している。さらに、ソフトウェア方式は、例えば、検出手段の検出結果からノイズ成分を除去し、このノイズ成分を除去した検出信号から撮像装置の手振れによる画像のブレの補正に必要な特定情報を算出することによって、撮像装置が静止して手ブレのない状態で撮像画像も静止するようにしている。また、レンズと撮像素子とを保持するレンズモジュール（またはカメラモジュール）それ自体を揺動させることにより、手ブレを補正するようにした手ブレ補正装置も提案されている。

例えば、特許文献１に記載のものは、携帯電話用の小型カメラで静止画像の撮影時に生じた手ブレを補正して像ブレのない画像を撮影できるようにした手ブレ補正装置で、オートフォーカス（ＡＦ；Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）用カメラ駆動装置に手ブレ補正装置を設け、永久磁石を共通で使用して、部品点数を削減し、その結果、手ブレ補正装置のサイズ（主に高さ）を小さく（低く）するようにしたものである。

また、携帯電話に搭載されるようなカメラ装置では、小型化や低コスト化を図るため、カメラレンズの駆動方式は、クローズドループ制御でなく、レンズ位置をレンズ位置制御部にフィードバックしない制御（以下オープンループ制御と記す）とするのが通常である。このようなことから、例えば、特許文献２には、オープンループ制御で電磁アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置並びにＶＣＭ（ボイスコイルモータ）でカメラレンズを駆動させるカメラ装置が提案されている。つまり、この特許文献２に記載のものは、可動部の位置検出結果をレンズ位置制御部に帰還させてサーボをかけるといった制御をせず、所定の駆動電流を出力した場合に所定の変位量が得られたものとしてアクチュエータを駆動制御するものである。これにより、カメラレンズをオープンループ制御でステップ駆動する場合でも、ＶＣＭに固有振動周期Ｔに対応させたランプ波形の駆動電流を出力することで、ステップ駆動後にカメラレンズに固有振動が発生するのを防止し、カメラレンズを速やかに所定の位置に収束させることができ、それにより、フォーカスサーチに要する時間を大幅に短縮できるというものである。

また、特許文献３に記載のものは、電動雲台を制御してテレビカメラの撮像方向をプリセットする方式のテレビカメラ装置に関するもので、電動雲台の制御をオープンループ方式とフィードバック方式（クローズドループ制御）に切換えて実行する制御手段を備え、この制御手段は、オープンループ方式による制御を実行してからフィードバック方式による制御を実行してプリセット位置に制御し、プリセット位置に停止後はフィードバック制御により位置補正を実行するものである。

また、特許文献４に記載のものは、リニアモータを用いてフォーカスレンズを駆動し、焦点制御を行うオートフォーカス装置に関するもので、レンズホルダを光軸方向に付勢するホルダバネを備え、このホルダバネは、その一端がレンズホルダの光軸方向の端部に取り付けられ、駆動コイルに駆動電流を供給する導電性部材からなるものである。
また、特許文献５に記載のものは、給電端子の変形を防止でき、部品点数が少なく且つ組み立て易いレンズ駆動装置及びオートフォーカスカメラに関するもので、コイルに電気的に接続されていると共にレンズ支持体を移動自在に保持するスプリングを備え、コイルに通電すると、このコイルに作用する電磁力で、レンズ支持体が、前側スプリング及び後側スプリングの付勢力に抗して移動し、前側スプリングと後側スプリングとの力の釣り合う位置で停止するものである。

特開２０１１−６５１４０号公報 特開２００８−１７８２０６号公報 特開２００９−１９４８５６号公報 特開２００５−１７３４３１号公報 特開２０１２−６８２７５号公報

しかしながら、上述したソフトウェア方式では、光学式と比較すると、画質が劣化するという問題があり、撮像時間もソフトウェアの処理が含まれるため、長くかかるという欠点があった。
また、上述した特許文献１のものは、オートフォーカス用カメラ駆動装置に手ブレ補正装置を設け、永久磁石を共通で使用している点で、本発明と共通しているものの、特許文献１におけるオートフォーカス機構は、オープンループ制御であって、消費電力が大きく、しかも、フォーカスサーチに要する時間がかかるという問題があった。

また、上述した特許文献２におけるオートフォーカス機構は、オープンループ制御であって、上述した特許文献１と同様の問題があった。さらに、上述した特許文献３に記載のものは、テレビカメラ装置における電動雲台の制御をオープンループ方式とフィードバック方式に切換えて実行するものであるが、本発明のように、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御が適用可能であって、小型化が可能であり、かつセンサ及びコイルへの信号の入出力が容易にするという構成については何ら開示されてなく、携帯電話用の小型カメラへ採用することは、サイズ（外形、高さ）の面で困難であった。特に、携帯電話用の小型カメラに適用する場合においては、これらの構成が８．５ｍｍ角以下に収まることが要求されているが、従来の方法では１０ｍｍ角以上のサイズになってしまい、８．５ｍｍ角以下に収めることが困難であった。

また、上述した特許文献４及び５のものは、レンズホルダを光軸方向に付勢するホルダバネやレンズ支持体を移動自在に保持するスプリングを備え、駆動コイルに駆動電流を供給する導電性部材からなるものであるが、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構に対して、バネ又はスプリングをレンズ稼動部と支柱に繋いでＸ軸及びＹ軸方向の位置を保持し、この弾性部材（バネ又はスプリング）は、ＡＦレンズの位置合わせのために使用されている。つまり、上述した特許文献４及び５のものは、コイルへの通電により磁場が発生し、この磁場と磁石により吸引・反発してレンズが光軸方向に移動する。この吸引・反発による力と、バネとの力の吊り合ったところでレンズが止まる。バネが無いとそもそもＡＦが出来ないので、そのためにバネが使用されているというものである。この方式はオープンループ制御であり、上述した特許文献１及び２と同じような問題点、つまり、消費電流大で、かつスピード遅いという問題点がある。

これに対して、本発明のものは、クローズドループになるので、この種の問題点は払拭でき、さらに、クローズドループだと、バネが無くてもＡＦが出来るので、バネは無くても構いないのであるが、バネがあった方が壁にぶつかったりする事が防げるという利点がある。
また、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御が適用可能であって、小型化が可能であり、かつセンサ及びコイルへの信号の入出力が容易な位置検出装置については何ら開示されていない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構とを備える位置検出装置であって、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御が適用可能であって、小型化が可能であり、かつセンサ及びコイルへの信号の入出力が容易な位置検出装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、レンズの光軸に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、前記光軸と直交する方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置において、前記オートフォーカス機構に用いられるオートフォーカス用磁石（２）と、前記手ブレ補正機構に用いられているＸ軸手ブレ補正用磁石（１２Ｘ）と、前記手ブレ補正機構に用いられているＹ軸手ブレ補正用磁石（１２Ｙ）と、前記オートフォーカス用磁石の近傍に設けられたオートフォーカスコイル（３）と、該オートフォーカスコイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第１の位置センサ（４）と、前記Ｘ軸手ブレ補正用磁石の近傍に設けられたＸ軸手ブレ補正用コイル（１５Ｘ）と、該Ｘ軸手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第２の位置センサ（１６Ｘ）と、前記Ｙ軸手ブレ補正用磁石の近傍に設けられたＹ軸手ブレ補正用コイル（１５Ｙ）と、該Ｙ軸手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第３の位置センサ（１６Ｙ）と、前記レンズの稼働部の位置を保持して、該レンズ稼動部の周辺部材との接触を回避するとともに、前記第１及び／又は第２及び／又は第３の位置センサと、前記オートフォーカス及び／又は手ブレ補正用コイルへの信号の入出力を可能とする複数の弾性部材（３１）とを有することを特徴とする。（図１，図２）

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レンズ（１１ａ）を保持する駆動体（１１ｂ）と、ハウジング（２１）内に設けられ、駆動電流の供給用又は信号を検出するための給電端子の複数の支柱（３２）とを備え、
前記複数の弾性部材（３１）が、駆動体（１１ｂ）と前記給電端子の複数の支柱（３２）に各々接続されているとともに、Ｙ軸手ブレ補正用コイル（１５Ｙ）と、Ｙ軸手ブレ補正用ホール素子（１６Ｙ）と、Ｘ軸手ブレ補正用コイル（１５Ｘ）と、Ｘ軸手ブレ補正用ホール素子（１６Ｘ）との各々に接続されていることを特徴とする。（図２）
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レンズ（１１ａ）を保持する駆動体（１１ｂ）と、ハウジング（２１）内に設けられ、駆動電流の供給用又は信号を検出するための給電端子の複数の支柱（３２）とを備え、前記複数の弾性部材（３１）が、駆動体（１１ｂ）と前記給電端子の複数の支柱（３２）に各々接続されているとともに、オートフォーカス用コイル（３）と、オートフォーカス用ホール素子（４）との各々に接続されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の発明において、前記弾性部材が、Ｓ字状のバネ又は環状の板バネであることを特徴とする。（図１３）
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第１の位置センサ及び第２の位置センサ及び第３の位置センサは、磁気センサであることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記オートフォーカスコイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と直交するように設けられていることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記手ブレ補正用コイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と平行になるように設けられていることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記第１の位置センサは、第１のホール素子であり、前記第２の位置センサは、第２のホール素子であり、前記第３の位置センサは、第３のホール素子であり、前記第１のホール素子の感磁面の法線方向と前記第２及び第３のホール素子の感磁面の法線方向が異なることを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記第１の位置センサは、第１のホール素子であり、前記第２の位置センサは、第２のホール素子であり、前記第３の位置センサは、第３のホール素子であり、前記第１のホール素子は、その感磁面の法線方向が前記光軸と直交する方向となるように配置されており、前記第２及び第３のホール素子は、その感磁面の法線方向が前記光軸と平行又は直交する方向となるように配置されており、前記第１のホール素子の感磁面の法線方向と前記第２及び第３のホール素子の感磁面の法線方向が異なることを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、前記第１の位置センサは、第１のホール素子であり、前記第２の位置センサは、第２のホール素子であり、前記第３の位置センサは、第３のホール素子であり、前記オートフォーカスコイルの軸方向と前記第１のホール素子の感磁面の法線方向が同じ方向であり、前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルの軸方向と前記第２のホール素子の感磁面の法線方向が同じ方向であり、前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルの軸方向と前記第３のホール素子の感磁面の法線方向が同じ方向であることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と平行になるように設けられていることを特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と平行になるように設けられていることを特徴とする。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記オートフォーカス機構及び／又は前記手ブレ補正機構にクローズドループ制御を用い、前記Ｘ軸手ブレ補正機構の前記第２の位置センサ、もしくは前記Ｙ軸手ブレ補正機構の前記第３の位置センサからの位置情報に基づいて前記オートフォーカス機構をフィードバック制御することを特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記オートフォーカス機構及び／又は前記手ブレ補正機構にクローズドループ制御を用い、前記オートフォーカス機構の前記第１の位置センサからの位置情報に基づいて前記手ブレ補正機構をフィードバック制御することを特徴とする。

本発明によれば、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御が可能であり、かつ、小型化が可能な位置検出装置を実現することができる。これにより、小型化を達成しつつ、オープンループ制御に比べてフォーカスサーチにかかる時間を短く、かつ、消費電力を小さくすることが可能となる。
また、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構に対して、弾性部材が、レンズ稼動部と支柱に繋いでＸ軸及びＹ軸方向の位置を保持しているので、レンズ稼動部が周辺の壁にぶつかって破損するのを防止することができる。また、弾性部材を信号伝達用の信号線として用いているので、センサ及びコイルへの信号の入出力が容易になる。

本発明に係る位置検出装置を説明するための一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置検出装置の実施例を説明するための構成図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置検出装置の実施例を説明するための斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、枠体であるハウジングを取り除いた場合の斜視図である。 図３（ａ）に示したハウジング及びハウジングに固定された部材を示す斜視図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、レンズバレル（第１の駆動体）と第２の駆動体とを示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、永久磁石（Ｚ軸ＡＦ用磁石）とＺ軸ＡＦ用コイルとＺ軸ＡＦ用センサとの配置図である。

（ａ），（ｂ）は、永久磁石とＸ軸ＯＩＳ用コイルとＸ軸ＯＩＳ用センサとの配置図である。 Ｙ軸ＯＩＳ用磁石とＹ軸ＯＩＳ用コイルとＹ軸ＯＩＳ用センサとの配置図である。 （ａ），（ｂ）は、レンズバレル（第１の駆動体）と第２の駆動体とハウジングの組立図である。 （ａ），（ｂ）は、Ｘ軸ＯＩＳ用のホール素子に印加される磁束密度及びホール素子の出力電圧の関係を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、ＡＦ用のホール素子に印加される磁束密度及びホール素子の出力電圧の関係を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、図２（ａ）に示した本発明に係る位置検出装置の実施例における弾性部材の他の例を説明するための構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明に係る位置検出装置を説明するための一例を示す図である。図中符号１はレンズ、２はＡＦ用磁石、３はオートフォーカス（ＡＦ）用コイル、４はＡＦ用位置センサ（ホール素子）、１１ａはレンズ、１１ｂはレンズバレル、１２ＸはＸ軸ＯＩＳ用磁石、１２ＹはＹ軸ＯＩＳ用磁石、１５ＸはＸ軸ＯＩＳ（手ブレ補正）用コイル、１５ＹはＹ軸ＯＩＳ用コイル、１６ＸはＸ軸ＯＩＳ用ホール素子、１６ＹはＹ軸ＯＩＳ用ホール素子（図示せず）を示している。なお、「レンズバレル」は、レンズを保持する部材と定義する。

本発明の位置検出装置は、レンズ１の光軸（Ｚ軸）に沿ってレンズを移動されるためのオートフォーカス機構と、光軸と直交する方向にレンズを移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置である。なお、ＡＦ用磁石２はレンズ１に固定され、レンズ１の動きに追従してＡＦ用磁石２とＸ軸ＯＩＳ用磁石１２ＸとＹ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙは移動し、その移動量をＡＦ用センサ４とＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６ＸとＹ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｙで検出する。

また、ＡＦ用コイル３は、ＡＦ用磁石２の近傍で、かつ、コイルの軸方向が光軸に直交するように設けられている。また、ＡＦ用位置センサ（第１の位置センサ）４は、ＡＦ用コイル３により駆動されるレンズ１の位置を検出するものである。このＡＦ用位置センサ４はホール素子が望ましい。本実施例では、第１の位置センサと第２の位置センサは共にホール素子であり、第１の位置センサ（第１のホール素子）の感磁面の法線方向は光軸と直交する方向（Ｘ軸方向）であり、第２の位置センサ（第２のホール素子）の感磁面の法線方向は光軸と並行な方向（Ｚ軸方向）である。なお、第２の位置センサ（第２のホール素子）の感磁面の法線方向は第１の位置センサ（第１のホール素子）の感磁面の法線方向以外の方向であればよく、例えばＹ軸方向であってもよい。

図１においては、ＡＦ用コイル３とＡＦ用ホール素子４とを、レンズ１とＡＦ用磁石２との背後に同一平面内に配置してあるが、この配置にこだわる必要は無く、ＡＦ用磁石２のレンズ１に対する中間位置であっても良く、また、同一平面内でなくてもかまわない。
このような構成により、ＡＦ用コイル３に通電することで、ＡＦ用磁石２の磁界とＡＦ用コイル３に流れる電流による磁界との相互作用によって、レンズを光軸方向に位置調整することが可能である。

また、手ブレ補正機構は、携帯電話用の小型カメラで静止画像の撮影時に生じた手ブレを補正して像ブレのない画像を撮影できるようにした機構で、レンズを、光軸と互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることにより、手ブレ補正するように構成されている。
図示するＸ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘは、Ｘ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｘの近傍で、かつ、コイルの軸方向が光軸と平行な方向となるように設けられている。また、Ｘ軸ＯＩＳ用位置センサ（第２のホール素子）１６Ｘは、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘにより駆動されるレンズ１の位置を検出するものである。このＸ軸ＯＩＳ用位置センサ１６Ｘはホール素子が望ましい。図１においては、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘとを、光軸に垂直に、かつＸ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｘの面と平行になるように挟み込むように配置してあるが、レンズ１の固定されている永久磁石のＸ軸方向の移動を検出できるように配置されていれば良い。

なお、図１におけるＯＩＳ用コイル１５Ｘ及びＯＩＳ用位置センサ１６Ｘは、Ｘ軸用のみを示してあるが、Ｙ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｙ及びＹ軸ＯＩＳ用位置センサ１６ＹもＹ軸上に配置されている。つまり、手ブレ補正機構が、レンズ１の光軸と直交する方向に設けられたＸ軸ＯＩＳ用磁石１２ＸとＸ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘとを備えているとともに、レンズ１の光軸に直交する方向に設けられたＹ軸ＯＩＳ用磁石１２ＹとＹ軸ＯＩＳ用コイル１５ＹとＹ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｙ（図示せず）とを備えている。

Ｘ軸方向で対向して配置されたホール素子１６Ｘは、それらと対向するＸ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｘの磁力を検出することにより、Ｘ軸方向の移動に伴う第１の位置を検出する。Ｙ軸方向で対向して配置されたホール素子は、それらと対向するＹ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙの磁力を検出することにより、Ｙ軸方向の移動に伴う第２の位置を検出する。
Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘは、Ｘ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｘと協働して、レンズ１をＸ軸方向に駆動する。また、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｘとの組合せは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）として機能する。

このような構成により、手ブレ補正機構は、カメラ付き携帯電話の筐体の振れを打ち消すように、レンズを移動（揺動）させることができる。その結果、手ブレ補正することができる。
レンズの駆動方法における手ブレ補正機構としては、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６ＸとX軸OIS用コイル１５YとX軸OIS用ホール素子１６YとＡＦ用コイル３とＡＦ用ホール素子４とが固定されており、レンズ１とX軸OIS用磁石１２XとY軸OIS用磁石１２YとＡＦ用磁石２とが一緒に移動する。また、オートフォーカス機構としては、ＡＦ用コイル３とＡＦ用ホール素子４とが固定されており、レンズ１とＡＦ用磁石２の他に、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６ＸとX軸OIS用磁石１２XとY軸OIS用コイル１５YとY軸OIS用ホール素子１６YとY軸OIS用磁石１２Yとが一緒に移動する。つまり、レンズモジュールとしては、オートフォーカス時には、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６ＸとX軸OIS用磁石１２XとY軸OIS用コイル１５YとY軸OIS用ホール素子１６YとY軸OIS用磁石１２Yとが一緒に移動するように構成されている。

つまり、オートフォーカス機構及び／又は手ブレ補正機構にクローズドループ制御を用い、手ブレ補正機構のＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６ＸもしくはY軸OIS用ホール素子１６Yからの位置情報に基づいてオートフォーカス機構をフィードバック制御するように構成されている。なお、同様に、オートフォーカス機構のＡＦ用ホール素子４からの位置情報に基づいて手ブレ補正機構をフィードバック制御するように構成しても良い。

このように、本発明によれば、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御が可能であり、かつ、小型化が可能な位置検出装置を実現することができる。これにより、小型化を達成しつつ、オープンループ制御に比べてフォーカスサーチにかかる時間を短く、かつ、消費電力を小さくすることが可能となる。
なお、「クローズドループ制御」とは、ＡＦ（又はＯＩＳ）センサの信号から、ＡＦ（又はＯＩＳ）レンズを制御する事を意味し、「フィードバック制御」とは、他の用途で用いられているセンサの信号から、フィードバックを行って制御を行う事を意味している。つまり、ＡＦ（又はＯＩＳ）センサの信号から、ＯＩＳ（又はＡＦ）レンズの位置を補正する事を意味している。

また、オープンループ制御は、ＶＣＭに通電することで、磁場が発生し、近傍に設けられた磁石との吸引・反発により、磁石に接続されたレンズが移動する。レンズは、ＶＣＭと磁石との吸引・反発の力と、レンズの位置保持のために設けられたバネとの力が吊り合う位置で止まる。つまり、ＶＣＭへの通電量を変化させることで、レンズの位置が変化する。つまり、レンズをある所望の位置で固定するためには、ＶＣＭに通電し続けないといけないため、消費電流が増大してしまう。さらに、レンズ位置を止める際、バネの弾性振動が発生し、その振動が収束するまでに時間がかかるため、結果として、フォーカススピードが遅くなってしまう。

また、クローズドループ制御は、レンズ位置決めのためのバネを有していないため、オープンループ制御のように、バネとの力が吊り合うだけの通電量をVCMに印加する必要が無い。さらに、クローズドループ制御は、位置決め用のバネそのものが無いため、オープンループ制御のようにバネの弾性振動が収束するまでレンズが安定しないという事も無いため、フォーカススピードが速い。

図２（ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置検出装置の実施例を説明するための構成図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は下面図である。図中符号３１は弾性部材（バネ又はスプリング）、３２は支柱（給電端子）を示している。なお、図２及び図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
なお、本発明におけるＡＦ用磁石やＸ軸ＯＩＳ用磁石などの配置関係は、図１に示した構成を有するものであるが、本発明の要旨が、弾性部材（バネ又はスプリング）にあることに鑑みて、図２以降の説明においては、Ｘ軸ＯＩＳ用磁石兼ＡＦ用磁石１２を用いた場合について説明してある。

本発明に係る位置検出装置は、レンズの光軸に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、前記光軸と直交する方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置である。
この位置検出装置は、オートフォーカス機構に用いられるオートフォーカス用の永久磁石２と、手ブレ補正機構に用いられている手ブレ補正用の永久磁石１２Ｘ，１２Ｙと、オートフォーカス用の永久磁石２の近傍に設けられたオートフォーカスコイル３と、このオートフォーカスコイル３により駆動されるレンズ１の位置を検出する第１の位置センサ４と、手ブレ補正用の磁石１２Ｘ，１２Ｙの近傍に設けられた手ブレ補正用コイル１５Ｘ，１５Ｙと、この手ブレ補正用コイル１５Ｘ，１５Ｙにより駆動されるレンズ１の位置を検出する第２の位置センサ１６Ｘ，１６Ｙと、レンズ１の稼働部の位置を保持して、この稼動部の周辺部材との接触を回避するとともに、位置センサ及びコイルへの信号の入出力を可能とする複数の弾性部材（バネ又はスプリング）３１とを有している。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、レンズ１１ａを保持する駆動体１１ｂと、ハウジング２１内の四隅に設けられ、駆動電流を供給するための給電端子としての４本の支柱３２と、駆動体１１ｂと給電端子としての４本の支柱３２の各々に接続された２本の弾性部材（バネ又はスプリング）３１とを備えている。また、駆動体１１ｂは、レンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１と第２の駆動体１１ｂ２とから構成されている。なお、符号１３ＺはＺ軸ＡＦ用コイル、１４ＺはＺ軸ＡＦ用センサ（ホール素子）を示している。また、「ハウジング」は、モジュールの最外壁部分と定義する。

つまり、レンズ１１ａを保持する駆動体１１ｂと、ハウジング２１内に設けられ、駆動電流の供給用又は検出信号するための給電端子の複数の支柱３２とを備え、複数の弾性部材（バネ又はスプリング）３１は、駆動体１１ｂと給電端子の複数の支柱３２に各々接続されているとともに、Ｙ軸手ブレ補正用コイル１５Ｙと、Ｙ軸手ブレ補正用ホール素子１６Ｙと、Ｘ軸手ブレ補正用コイル１５Ｘと、Ｘ軸手ブレ補正用ホール素子１６Ｘとの各々に接続されている。

なお、支柱は、全て導電体でも良いし、弾性部材と接続する箇所のみ導電体でも良い。また、この支柱は、ハウジングに固定された外部信号接続端子と、バネとを導通することが出来る。通常は、支柱と外部接続端子との間には、基板（フレキシブル基板含む）が、入るのが一般的である。
このように、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構に対して、弾性部材（バネ又はスプリング）３１が、レンズ稼動部と支柱に繋いでＸ軸及びＹ軸方向の位置を保持しているので、レンズ稼動部が周辺の壁にぶつかって破損するのを防止するように構成されている。また、また、弾性部材（バネ又はスプリング）を信号伝達用の信号線として用い、センサ及びコイルへの信号の入出力が容易になるように構成されている。

図３（ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置検出装置の実施例を説明するための斜視図で、図３（ａ）は、図２（ａ）を上面から見た斜視図、図３（ｂ）は、図２（ａ）を下面から見た斜視図である。
図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、永久磁石（ＡＦ用磁石）１２は、レンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１の外側に設けられており、その永久磁石（ＡＦ用磁石）１２の両側で、かつレンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１の外側にＸ軸ＯＩＳ（手ブレ補正）用コイル１５Ｘが設けられている。また、永久磁石（ＡＦ用磁石）１２の背後には、Ｘ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘが配置されている。

また、Ｙ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｙが、Ｘ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘと直交する方向のレンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１の外側で、かつＹ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙの下側に配置されている。また、Ｙ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｙが、Ｙ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙの上側に配置されている。
また、Ｚ軸ＡＦ用センサ１４Ｚが、永久磁石（ＡＦ用磁石）１２の下側に配置され、Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚが、Ｚ軸ＡＦ用センサ１４Ｚの両側に配置されている。

図４（ａ），（ｂ）は、枠体であるハウジングを取り除いた場合の斜視図で、図４（ａ）は、図３（ａ）に対応する図，図４（ｂ）は、図３（ｂ）に対応する図である。
図４（ａ），（ｂ）から明らかなように、弾性部材（バネ又はスプリング）３１は、駆動電流を供給するための給電端子（支柱）３２と、第２の駆動体１１ｂ２と接続されている。

図５は、図３（ａ）に示したハウジング及びハウジングに固定された部材を示す斜視図で、図３（ａ）から駆動体などを取り払った図である。Ｘ軸ＯＩＳ（手ブレ補正）用コイル１５ＸとＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘと支柱３２と弾性部材（バネ又はスプリング）３１との位置関係が良く分かり、Ｘ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘが支柱の前面に配置され、Ｘ軸ＯＩＳ（手ブレ補正）用コイル１５Ｘが、ハウジング２１の壁面に沿ってＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘの両側に配置されている。なお、図５に示した部材は、稼動部には搭載されておらず、最外周の壁面などに固定されている。

図６（ａ）乃至（ｃ）は、レンズバレル（第１の駆動体）と第２の駆動体とを示す斜視図で、図６（ａ）は、レンズバレル（第１の駆動体）、図６（ｂ）は第２の駆動体、図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示した第２の駆動体を下から見た斜視図である。
図６（ａ）乃至（ｃ）から明らかなように、永久磁石（ＡＦ用磁石）１２が、レンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１に取り付けられており、Ｙ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙが、第２の駆動体１１ｂ２の外側に取り付けられている。また、Ｚ軸ＡＦ用センサ１４Ｚが、第２の駆動体１１ｂ２の内側に配置され、Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚが、Ｚ軸ＡＦ用センサ１４Ｚの両側で、かつ第２の駆動体１１ｂ２の内側に沿って配置されている。

また、図６（ａ）において丸印で示したレンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１の突起部内の穴の中に、図６（ｂ）に示したＺ軸方向駆動用レール２０Ｚが入り、レンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１がＺ軸方向に移動する。また、レンズバレル（第１の駆動体）１１ｂ１とともに移動するのは、永久磁石（ＡＦ用磁石）１２のみである。また、第２の駆動体１１ｂ２とともに移動するのは、Ｚ軸ＡＦ用コイル１３ＺとＺ軸ＡＦ用センサ１４ＺとＹ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙである。

図７（ａ），（ｂ）は、永久磁石（Ｚ軸ＡＦ用磁石）とＺ軸ＡＦ用コイルとＺ軸ＡＦ用センサとの配置図で、図７（ａ）は、各部材の寸法などを示す図で、図７（ｂ）は、各部材の間隔寸法を示す図である。
Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚに通電することで矢印方向（Ｚ軸方向）に磁石が移動する。他軸移動の際は、Ｘ軸及びＹ軸はコイルと磁石とセンサとが全て移動するので、他軸移動の影響は無い。

図７（ａ）において、永久磁石（ＡＦ用磁石）１２の下側にＺ軸ＡＦ用センサ１４Ｚが配置され、そのＺ軸ＡＦ用センサ１４Ｚの両側にＺ軸ＡＦ用コイル１３Ｚが配置されている。永久磁石（ＡＦ用磁石）１２のＺ寸法が２．１ｍｍ、Ｙ寸法が２ｍｍ、Ｘ寸法が１．２ｍｍである。Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚの厚さは０．３ｍｍ、高さが０．９ｍｍ、幅が１．８ｍｍである。永久磁石１２からＺ軸ＡＦ用センサ１４Ｚの中心までのＺ寸法は１．０２ｍｍで、Ｘ及びＹ寸法における永久磁石１２の中心とＺ軸ＡＦ用センサ１４Ｚの中心とは同じである。また、Ｚ軸ＡＦ用センサ１４Ｚの中心とＺ軸ＡＦ用コイル１３Ｚの中心におけるＺ寸法は同じである。

図７（ｂ）において、Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚの最短距離が２．５１ｍｍ、最長距離が５．７０ｍｍ、下端距離が５．０６ｍｍ、上端距離が３．１５ｍｍである。また、Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚの下端と永久磁石１２の上端との距離が２．３３ｍｍ、Ｚ軸ＡＦ用コイル１３Ｚの上端と永久磁石１２の上端との距離が０．７４ｍｍである。
図８（ａ），（ｂ）は、永久磁石とＸ軸ＯＩＳ用コイルとＸ軸ＯＩＳ用センサとの配置図で、図８（ａ）は、各部材の寸法などを示す図で、図８（ｂ）は、各部材の間隔寸法を示す図である。

Ｘ軸ＯＩＳコイル１５Ｘに通電することで矢印方向（Ｘ軸方向）に磁石が移動する。他軸移動の際は、Ｙ軸及びＺ軸の影響は受けるが、比較的大きな磁石の中央の磁束を受けるため、Ｙ軸及びＺ軸に移動しても、信号の変化量は少ない。
図８（ａ）において、永久磁石１２の背後にＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘが配置され、そのＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘの両側にＸ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘが配置されている。

図８（ａ）において、永久磁石１２のＺ寸法が２．１ｍｍ、Ｙ寸法が２ｍｍ、Ｘ寸法が１．２ｍｍである。Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘの厚さは０．３ｍｍ、高さが２．３ｍｍ、幅が２．７ｍｍである。Ｘ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘの中心とＸ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘの中心と永久磁石１２の中心におけるＺ寸法は同じである。永久磁石１２からＸ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｘの中心までのＸ寸法は０．２５ｍｍである。

図８（ｂ）において、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘの最短距離が２．４ｍｍ、最長距離が６．６５ｍｍ、下端距離が２．８３ｍｍ、上端距離が６．２２ｍｍである。また、Ｘ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｘの下端と永久磁石１２の上端との距離が０．８７ｍｍである。
図９は、Ｙ軸ＯＩＳ用磁石とＹ軸ＡＦ用コイルとＹ軸ＡＦ用センサとの配置図である。Ｙ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙの上側にＹ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｙが配置され、Ｙ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙの下側にＹ軸ＯＩＳ用ホール素子１６Ｙが配置されている。Ｙ軸ＯＩＳ用コイル１５Ｙに通電することで矢印方向（Ｙ軸方向）にＹ軸ＯＩＳ用磁石１２Ｙが移動する。他軸移動の場合には、Ｚ軸は移動せずに、Ｘ軸は移動するが、信号はほぼ変わらない。

図１０（ａ），（ｂ）は、レンズバレル（第１の駆動体）と第２の駆動体とハウジングの組立図で、図１０（ａ）は、レンズバレル（第１の駆動体）側から見た図、図１０（ｂ）は、ハウジング側から見た図である。
図１０（ａ）においては、レンズバレル（第１の駆動体）の外側に設けられている永久磁石１２は見えており、図１０（ｂ）においては、第２の駆動体１１ｂ２の内側に設けられているＺ軸ＡＦ用センサ１４Ｚとその両側に配置されているＺ軸ＡＦ用コイル１３Ｚが見えている。

図１１（ａ），（ｂ）は、Ｘ軸ＯＩＳ用のホール素子に印加される磁束密度及びホール素子の出力電圧の関係を示す図で、図１１（ａ）は、Ｘ軸ＯＩＳ時のレンズ位置とＸ軸ＯＩＳ用のホール素子に印加される磁束密度の関係を示す図、図１１（ｂ）は、Ｘ軸ＯＩＳ時のレンズ位置とＸ軸ＯＩＳ用のホール素子の出力電圧の関係を示す図である。なお、実線が他軸移動無しの場合、破線がＹ軸１００μｍ移動、かつＺ軸２５０μｍ移動の場合を示している。

図１２（ａ），（ｂ）は、Ｚ軸ＡＦ用のホール素子に印加される磁束密度及びホール素子の出力電圧の関係を示す図で、図１２（ａ）は、ＡＦ時のレンズ位置とＡＦ用のホール素子に印加される磁束密度の関係を示す図、図１２（ｂ）は、ＡＦ時のレンズ位置とＡＦ用のホール素子の出力電圧の関係を示す図である。
図１３（ａ），（ｂ）は、図２（ａ）に示した本発明に係る位置検出装置の実施例における弾性部材の他の例を説明するための構成図で、図１３（ａ）はハウジングを取り除いた上面図、図１３（ｂ）はハウジングを取り除いた斜視図である。図中符号１３１はＳ字状のバネを示している。また、この弾性部材１３１は、上述した特許文献５に示されているような環状の板バネであっても良い。

このように本実施例によれば、オートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正（ＯＩＳ）機構に対して、他軸が移動しても信号の変化が少ない構造に仕上げたので、フィードバック制御する事なしに、クローズドループＡＦ及びＯＩＳを実現でき、さらに駆動体に配置されたコイル及びセンサの信号の入出力を、駆動体と外部接続端子とを繋ぐ弾性部材を介して行うことができ、さらに弾性部材が、レンズ稼動部と支柱に繋いでＸ軸及びＹ軸方向の位置を保持しているので、レンズ稼動部が周辺の壁にぶつかって破損するのを防止することができる。また、弾性部材を信号伝達用の信号線として用いているので、センサ及びコイルへの信号の入出力が容易になる。

１ レンズ
２ ＡＦ用磁石
３ ＡＦ用コイル
４ ＡＦ用位置センサ（ホール素子）
１１ａ レンズ
１１ｂ 駆動体
１１ｂ１ レンズバレル（第１の駆動体）
１１ｂ２ 第２の駆動体
１２ 永久磁石（Ｘ軸ＯＩＳ用磁石兼ＡＦ用磁石）
１２Ｘ Ｘ軸ＯＩＳ用磁石
１２Ｙ Ｙ軸ＯＩＳ用磁石
１３Ｚ Ｚ軸ＡＦ用コイル
１４Ｚ Ｚ軸ＡＦ用センサ
１５Ｘ Ｘ軸ＯＩＳ（手ブレ補正）用コイル
１５Ｙ Ｙ軸ＯＩＳ用コイル
１６Ｘ Ｘ軸ＯＩＳ用ホール素子
１６Ｙ Ｙ軸ＯＩＳ用ホール素子
１８ ＡＦ駆動用シャフト
２０Ｚ Ｚ軸方向駆動用レール
２１ ハウジング
３１，１３１ 弾性部材
３２ 支柱（給電端子）

Claims (14)

1. レンズの光軸に沿って移動されるためのオートフォーカス機構と、前記光軸と直交する方向に移動させるための手ブレ補正機構とを有する位置検出装置において、
   前記オートフォーカス機構に用いられるオートフォーカス用磁石と、
   前記手ブレ補正機構に用いられているＸ軸手ブレ補正用磁石と、
   前記手ブレ補正機構に用いられているＹ軸手ブレ補正用磁石と、
   前記オートフォーカス用磁石の近傍に設けられたオートフォーカスコイルと、
   該オートフォーカスコイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第１の位置センサと、
   前記Ｘ軸手ブレ補正用磁石の近傍に設けられたＸ軸手ブレ補正用コイルと、
   該Ｘ軸手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第２の位置センサと、
   前記Ｙ軸手ブレ補正用磁石の近傍に設けられたＹ軸手ブレ補正用コイルと、
   該Ｙ軸手ブレ補正用コイルにより駆動される前記レンズの位置を検出する第３の位置センサと、
   前記レンズの稼働部の位置を保持して、該レンズ稼動部の周辺部材との接触を回避するとともに、前記第１及び／又は第２及び／又は第３の位置センサと、前記オートフォーカス及び／又は手ブレ補正用コイルへの信号の入出力を可能とする複数の弾性部材と
   を有することを特徴とする位置検出装置。
2. 前記レンズを保持する駆動体と、ハウジング内に設けられ、駆動電流の供給用又は信号を検出するための給電端子の複数の支柱とを備え、
   前記複数の弾性部材が、駆動体と前記給電端子の複数の支柱に各々接続されているとともに、Ｙ軸手ブレ補正用コイルと、Ｙ軸手ブレ補正用ホール素子と、Ｘ軸手ブレ補正用コイルと、Ｘ軸手ブレ補正用ホール素子との各々に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記レンズを保持する駆動体と、ハウジング内に設けられ、駆動電流の供給用又は信号を検出するための給電端子の複数の支柱とを備え、
   前記複数の弾性部材が、駆動体と前記給電端子の複数の支柱に各々接続されているとともに、オートフォーカス用コイルと、オートフォーカス用ホール素子との各々に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記弾性部材が、Ｓ字状のバネ又は環状の板バネであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の位置検出装置。
5. 前記第１の位置センサ及び第２の位置センサ及び第３の位置センサは、磁気センサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
6. 前記オートフォーカスコイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と直交するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置検出装置。
7. 前記手ブレ補正用コイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と平行になるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
8. 前記第１の位置センサは、第１のホール素子であり、前記第２の位置センサは、第２のホール素子であり、前記第３の位置センサは、第３のホール素子であり、前記第１のホール素子の感磁面の法線方向と前記第２及び第３のホール素子の感磁面の法線方向が異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装置。
9. 前記第１の位置センサは、第１のホール素子であり、前記第２の位置センサは、第２のホール素子であり、前記第３の位置センサは、第３のホール素子であり、
   前記第１のホール素子は、その感磁面の法線方向が前記光軸と直交する方向となるように配置されており、前記第２及び第３のホール素子は、その感磁面の法線方向が前記光軸と平行又は直交する方向となるように配置されており、
   前記第１のホール素子の感磁面の法線方向と前記第２及び第３のホール素子の感磁面の法線方向が異なることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置。
10. 前記第１の位置センサは、第１のホール素子であり、前記第２の位置センサは、第２のホール素子であり、前記第３の位置センサは、第３のホール素子であり、
    前記オートフォーカスコイルの軸方向と前記第１のホール素子の感磁面の法線方向が同じ方向であり、前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルの軸方向と前記第２のホール素子の感磁面の法線方向が同じ方向であり、前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルの軸方向と前記第３のホール素子の感磁面の法線方向が同じ方向であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の位置検出装置。
11. 前記Ｘ軸手ブレ補正用コイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と平行になるように設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
12. 前記Ｙ軸手ブレ補正用コイルは、該コイルの軸方向が前記光軸と平行になるように設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の位置検出装置。
13. 前記オートフォーカス機構及び／又は前記手ブレ補正機構にクローズドループ制御を用い、前記Ｘ軸手ブレ補正機構の前記第２の位置センサ、もしくは前記Ｙ軸手ブレ補正機構の前記第３の位置センサからの位置情報に基づいて前記オートフォーカス機構をフィードバック制御することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の位置検出装置。
14. 前記オートフォーカス機構及び／又は前記手ブレ補正機構にクローズドループ制御を用い、前記オートフォーカス機構の前記第１の位置センサからの位置情報に基づいて前記手ブレ補正機構をフィードバック制御することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の位置検出装置。

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