特開 2023-148661 アクチュエータドライバおよびその制御方法、それを用いたカメラモジュール、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023148661

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】アクチュエータドライバおよびその制御方法、それを用いたカメラモジュール、電子機器

(51)【国際特許分類】

   G03B 5/00 20210101AFI20231005BHJP

   G03B 17/02 20210101ALI20231005BHJP

   H04N 23/68 20230101ALI20231005BHJP

   H04N 23/57 20230101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G03B5/00 J

G03B17/02

H04N5/232 480

H04N5/225 700

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056805

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】木下 茂雄

【テーマコード（参考）】

2H100

2K005

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H100DD15

2H100EE01

2H100EE02

2K005BA21

2K005BA42

2K005CA14

2K005CA23

2K005CA24

2K005CA32

2K005CA40

2K005CA53

5C122DA09

5C122EA05

5C122EA41

5C122FB03

5C122FB23

5C122FC01

5C122FC02

5C122HA77

5C122HA82

5C122HA87

(57)【要約】

【課題】可動部の振動を検出可能なアクチュエータドライバを提供する。
【解決手段】アクチュエータドライバ２００は、手ブレ補正機構の可動部１０５を第１方向に位置決めする第１アクチュエータ１０６＿１を駆動する。制御部２１０は、手ブレ補正モードにおいて、第１位置指令に応じた第１制御信号Ｓ４＿１を生成する。第１駆動部２２０＿１は、手ブレ補正モードにおいて、第１制御信号Ｓ４＿１に応じて第１アクチュエータ１０６＿１を駆動し、振動検出モードにおいて、第１アクチュエータ１０６＿１を駆動しない。第１振動検出回路２３０＿１は、振動検出モードにおいて第１アクチュエータ１０６＿１のコイルに発生する逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ１}を監視し、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ１}にもとづいて、外力に起因する可動部１０５の第１方向の振動を検出する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバであって、
手ブレ補正モードにおいて、第１位置指令に応じた第１制御信号を生成する第１制御部と、
前記手ブレ補正モードにおいて、前記第１制御信号に応じて前記第１アクチュエータを駆動し、振動検出モードにおいて、前記第１アクチュエータを駆動しない第１駆動部と、
前記振動検出モードにおいて前記第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、前記逆起電力にもとづいて、外力に起因する前記可動部の前記第１方向の振動を検出する第１振動検出回路と、
を備える、アクチュエータドライバ。

【請求項2】

前記アクチュエータドライバは、前記第１振動検出回路によって前記第１方向の振動が検出されると、固定モードとなり、
前記第１制御部は、前記固定モードにおいて、前記可動部が静止するように、前記第１制御信号を生成する、請求項１に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項3】

前記第１制御部は、前記固定モードにおいて、前記可動部がメカ端に抑え付けられるように、前記第１制御信号を生成する、請求項２に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項4】

前記第１制御部は、前記固定モードにおいて、前記第１制御信号を所定値に固定する、請求項３に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項5】

前記第１制御部は、前記固定モードにおいて、前記第１位置指令を、前記メカ端を超えた位置に固定する、請求項３に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項6】

前記第１制御部は、前記振動検出モードにおいて停止している、請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。

【請求項7】

ホール素子に電力を検出するバイアス回路をさらに備え、
前記第１制御部は、前記手ブレ補正モードにおいて、前記ホール素子の出力に応じた位置検出信号が前記第１位置指令に近づくように、フィードバックにより前記第１制御信号を生成する、請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。

【請求項8】

前記バイアス回路は、前記振動検出モードにおいて停止している、請求項７に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項9】

前記アクチュエータドライバは、前記可動部を、前記第１方向と直交する第２方向に位置決めする第２アクチュエータを駆動可能であり、
前記手ブレ補正モードにおいて、第２位置指令に応じた第２制御信号を生成する第２制御部と、
前記手ブレ補正モードにおいて、前記第２制御信号に応じて前記第２アクチュエータを駆動し、前記振動検出モードにおいて前記第２アクチュエータを駆動しない第２駆動部と、
前記振動検出モードにおいて前記第２アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、前記逆起電力にもとづいて、外力に起因する前記可動部の前記第２方向の振動を検出する第２振動検出回路と、
をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。

【請求項10】

前記アクチュエータドライバは、前記第２振動検出回路によって前記第２方向の振動が検出されると、前記固定モードとなり、
前記第２制御部は、前記固定モードにおいて、前記可動部が静止するように、前記第２制御信号を生成する、請求項９に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項11】

前記第２制御部は、前記第１振動検出回路によって前記第１方向の振動が検出されると、前記固定モードとなり、前記可動部が静止するように、前記第２制御信号を生成し、
前記第１制御部は、前記第２振動検出回路によって前記第２方向の振動が検出されると、前記固定モードとなり、前記可動部が静止するように、前記第１制御信号を生成する、請求項１０に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項12】

ひとつの半導体基板に一体集積化される、請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。

【請求項13】

イメージセンサと、
前記イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、
前記手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めする第１アクチュエータと、
請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータドライバと、
を備える、カメラモジュール。

【請求項14】

イメージセンサと、
手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータと、
前記可動部の前記第１方向の位置を示す第１位置検出信号を生成する第１位置センサと、
（i）手ブレ補正モードにおいて、前記第１位置検出信号が位置指令に近づくように、前記第１アクチュエータを駆動し、（ii）振動検出モードにおいて前記第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、前記逆起電力にもとづいて、外力に起因する前記可動部の前記第１方向の振動を検出するアクチュエータドライバと、
を備える、カメラモジュール。

【請求項15】

前記アクチュエータドライバは、前記可動部の前記第１方向の振動を検出すると、固定モードとなり、前記可動部が静止するように、前記第１アクチュエータを駆動する、請求項１４に記載のカメラモジュール。

【請求項16】

請求項１４または１５に記載のカメラモジュールを備える、電子機器。

【請求項17】

手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータの制御方法であって、
手ブレ補正モードにおいて、第１位置指令に応じた第１制御信号を生成するステップと、
前記手ブレ補正モードにおいて、前記第１制御信号に応じて前記第１アクチュエータを駆動するステップと、
前記第１アクチュエータの非駆動中に振動検出モードとなり、前記振動検出モードにおいて、前記第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、前記逆起電力にもとづいて、外力に起因する前記可動部の前記第１方向の振動を検出するステップと、
を備える、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォンなどの電子機器に搭載されるカメラモジュールに、光学手ぶれ補正（ＯＩＳ：Optical Image Stabilizer）の採用が進められている。光学手ぶれ補正付きのカメラモジュールは、イメージセンサ、イメージセンサの撮像面と平行なＸＹ平面内で移動可能なレンズ（手ブレ補正用レンズと称する）、レンズを位置決めするアクチュエータ、アクチュエータを制御するアクチュエータドライバを備える。ジャイロセンサなどのブレ検出手段によってブレが検出されると、アクチュエータドライバは、ブレが相殺されるようにアクチュエータを駆動し、レンズをシフトさせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７６２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者らは、光学手ブレ補正付きのカメラモジュールについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

【0005】

近年、イメージセンサの大型化が進められている。これにともなって、手ブレ補正用レンズのサイズ、ひいては質量が大きくなっている。電子機器に大きな振動が加わると、レンズが大きな慣性を持つこととなり、手ブレ補正が追従できずに、レンズを有する可動部がメカ端に衝突するという問題がある。可動部とメカ端の衝突が繰り返し発生すると、異音が発生する。また機械的な衝撃によって、信頼性が低下するおそれがある。

【0006】

本開示は係る状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、可動部の振動を検出可能なアクチュエータドライバの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のある態様のアクチュエータドライバは、手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータを駆動する。アクチュエータドライバは、手ブレ補正モードにおいて、第１位置指令に応じた第１制御信号を生成する第１制御部と、手ブレ補正モードにおいて、第１制御信号に応じて第１アクチュエータを駆動し、振動検出モードにおいて、第１アクチュエータを駆動しない第１駆動部と、振動検出モードにおいて第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、逆起電力にもとづいて、外力に起因する可動部の第１方向の振動を検出する第１振動検出回路と、を備える。

【0008】

本開示の別の態様は、カメラモジュールである。このカメラモジュールは、イメージセンサと、手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータと、可動部の第１方向の位置を示す第１位置検出信号を生成する第１位置センサと、（i）手ブレ補正モードにおいて、第１位置検出信号が位置指令に近づくように、第１アクチュエータを駆動し、（ii）振動検出モードにおいて第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、逆起電力にもとづいて、外力に起因する可動部の第１方向の振動を検出するアクチュエータドライバと、を備える。

【0009】

本開示の別の態様は、手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータの制御方法である。制御方法は、手ブレ補正モードにおいて、第１位置指令に応じた第１制御信号を生成するステップと、手ブレ補正モードにおいて、第１制御信号に応じて第１アクチュエータを駆動するステップと、第１アクチュエータの非駆動中に振動検出モードとなり、振動検出モードにおいて、第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、逆起電力にもとづいて、外力に起因する可動部の第１方向の振動を検出するステップと、を備える。

【0010】

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、可動部の振動を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、手振れ補正機能を備えるカメラモジュールのブロック図である。

【図2】図２は、図１のカメラモジュールの手ブレ補正モードの動作を説明する図である。

【図3】図３は、図１のカメラモジュールの固定モードの動作を説明する図である。

【図4】図４は、一実施例に係るアクチュエータドライバを備えるカメラモジュールのブロック図である。

【図5】図５は、アクチュエータドライバの構成例を示すブロック図である。

【図6】図６は、第１サーボコントローラの第１の構成例を示すブロック図である。

【図7】図７は、第１サーボコントローラの第２の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

【0014】

一実施形態に係るアクチュエータドライバは、手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータを駆動する。アクチュエータドライバは、手ブレ補正モードにおいて、第１位置指令に応じた第１制御信号を生成する第１制御部と、手ブレ補正モードにおいて、第１制御信号に応じて第１アクチュエータを駆動し、振動検出モードにおいて、第１アクチュエータを駆動しない第１駆動部と、振動検出モードにおいて第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、逆起電力にもとづいて、外力に起因する可動部の第１方向の振動を検出する第１振動検出回路と、を備える。

【0015】

アクチュエータの可動子が外力によって振動すると、アクチュエータのコイルに逆起電力が発生する。そこで、アクチュエータの非駆動状態において、アクチュエータドライバを振動検出モードとし、コイルの逆起電力を監視することにより、アクチュエータの可動子、すなわち手ブレ補正機構の可動部の振動を検出できる。この振動検出方法は、振動検出のために、第１駆動部を動作させる必要がないため、消費電力の増加が小さいという利点がある。

【0016】

一実施形態において、たとえば、カメラモジュールが起動していない状態において、アクチュエータドライバは振動検出モードとなってもよい。

【0017】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、第１振動検出回路によって第１方向の振動が検出されると、固定モードとなり、第１制御部は、固定モードにおいて、可動部が静止するように、第１制御信号を生成してもよい。これにより、異音の発生を抑制し、あるいは衝突による手ブレ補正機能の信頼性の低下を抑制できる。

【0018】

一実施形態において、第１制御部は、固定モードにおいて、可動部がメカ端に抑え付けられるように、第１制御信号を生成してもよい。これにより、可動部を可動範囲内で固定する場合に比べて確実に固定できる。

【0019】

一実施形態において、第１制御部は、固定モードにおいて、第１制御信号を所定値に固定してもよい。つまりオープンループ制御によって、アクチュエータに大きな力を発生させることにより、可動部をメカ端に押し付けることができる。

【0020】

一実施形態において、第１制御部は、固定モードにおいて、第１位置指令を、メカ端を超えた位置に固定してもよい。つまり、固定モードにおいて、フィードバック制御によって可動部を固定してもよい。第１位置指令をメカ端を超えた位置に設定することで、フィードバック信号と位置指令の誤差は非ゼロを維持するため、制御信号の大きさが大きくなる。これにより、アクチュエータに大きな力を発生させることができ、可動部をメカ端に押し付けることができる。

【0021】

一実施形態において、第１制御部は、振動検出モードにおいて停止していてもよい。振動検出中の消費電力をさらに低減できる。

【0022】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、ホール素子に電力を検出するバイアス回路をさらに備えてもよい。第１制御部は、手ブレ補正モードにおいて、ホール素子の出力に応じた位置検出信号が第１位置指令に近づくように、フィードバックにより第１制御信号を生成してもよい。

【0023】

一実施形態において、バイアス回路は、振動検出モードにおいて停止していてもよい。これにより振動検出の際のアクチュエータドライバの消費電力をさらに低減できる。

【0024】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、可動部を、第１方向と直交する第２方向に位置決めする第２アクチュエータを駆動可能であってもよい。アクチュエータドライバは、手ブレ補正モードにおいて、第２位置指令に応じた第２制御信号を生成する第２制御部と、手ブレ補正モードにおいて、第２制御信号に応じて第２アクチュエータを駆動し、振動検出モードにおいて第２アクチュエータを駆動しない第２駆動部と、振動検出モードにおいて第２アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、逆起電力にもとづいて、外力に起因する可動部の第２方向の振動を検出する第２振動検出回路と、をさらに備えてもよい。

【0025】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、第２振動検出回路によって第２方向の振動が検出されると、固定モードとなり、第２制御部は、固定モードにおいて、可動部が静止するように、第２制御信号を生成してもよい。

【0026】

一実施形態において、第２制御部は、第１振動検出回路によって第１方向の振動が検出されると、固定モードとなり、可動部が静止するように、第２制御信号を生成し、第１制御部は、第２振動検出回路によって第２方向の振動が検出されると、固定モードとなり、可動部が静止するように、第１制御信号を生成してもよい。つまり、いずれかの方向に振動が検出されると、第１方向と第２方向の両方について可動部を固定することで、衝突による信頼性の低下や、異音を確実に防止できる。

【0027】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、振動を検出すると、アプリケーションプロセッサに通知してもよい。アプリケーションプロセッサは、ユーザインタフェースによってユーザに振動の発生を通知してもよい。

【0028】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

【0029】

一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めするアクチュエータと、上述のいずれかのアクチュエータドライバと、を備える。

【0030】

一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、手ブレ補正機構の可動部を第１方向に位置決めする第１アクチュエータと、可動部の第１方向の位置を示す第１位置検出信号を生成する第１位置センサと、（i）手ブレ補正モードにおいて、第１位置検出信号が位置指令に近づくように、第１アクチュエータを駆動し、（ii）振動検出モードにおいて第１アクチュエータのコイルに発生する逆起電力を監視し、逆起電力にもとづいて、外力に起因する可動部の第１方向の振動を検出するアクチュエータドライバと、を備える。

【0031】

一実施形態において、アクチュエータドライバは、可動部の第１方向の振動を検出すると、固定モードとなり、可動部が静止するように、第１アクチュエータを駆動してもよい。

【0032】

一実施形態に係る電子機器は、上述のカメラモジュールを備えてもよい。

【0033】

（実施形態）
以下、好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。

【0034】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0035】

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0036】

図１は、手振れ補正機能を備えるカメラモジュールのブロック図である。カメラモジュールはスマートフォンやタブレット端末などの電子機器に搭載される。カメラモジュール１００は、イメージセンサ１０２、手ブレ補正レンズ１０４、第１アクチュエータ１０６＿１、第２アクチュエータ１０６＿２、アクチュエータドライバ２００、位置検出素子１１０＿１，１１０＿２、ブレ検出手段１１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１４を備える。カメラモジュール１００はその他、オートフォーカス用のレンズ、アクチュエータなどを備えるが、図１では省略している。

【0037】

理解の容易化のため、手ブレ補正レンズ１０４の光軸方向をＺ軸にとるものとする。また、カメラモジュール１００が、図１の姿勢にあるときの、左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸にとるものとする。Ｘ軸を第１軸、Ｙ軸を第２軸とも表記し、Ｘ軸方向を第１方向、Ｙ軸方向を第１方向とも表記する。

【0038】

手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２に入射する光の光路上に配置される。イメージセンサ１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤであり、手ブレ補正レンズ１０４を透過した像を撮影する。

【0039】

手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２の撮像面と平行な面内（ＸＹ平面）において、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能な状態で支持されている。第１アクチュエータ１０６＿１は、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５を第１（Ｘ軸）方向に位置決めし、第２アクチュエータ１０６＿２は、可動部１０５を第２（Ｙ軸）方向に位置決めする。第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２は、リニアアクチュエータであり、たとえばボイスコイルモータが用いられる。手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５は、第１方向、第２方向それぞれについて、可動範囲が機械的に制約されている。可動範囲の端部を、メカ端と称する。第１方向について、正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在し、第２方向についても正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在する。

【0040】

ブレ検出手段１１２は、カメラモジュール１００のブレを検出し、ブレを示すブレ検出信号Ｓ１を生成する。ブレ検出手段１１２はたとえばジャイロセンサであり、カメラモジュール１００のＸ軸周りの角速度ω_Ｘ、Ｙ軸周りの角速度ω_Ｙ、Ｚ軸周りの角速度ω_Ｚを検出する。手ブレ補正レンズ１０４のＸ軸方向の位置が制御することにより、Ｙ軸周りの回転（ブレ）を補正することができ、手ブレ補正レンズ１０４のＹ軸方向の位置が制御することにより、Ｘ軸周りの回転（ブレ）を補正することができる。ブレ検出信号Ｓ１は、少なくとも２軸の角速度ω_Ｘ，ω_Ｙを含む。

【0041】

アクチュエータドライバ２００は、ブレ検出手段１１２が検出したブレ検出信号Ｓ１にもとづいて、ブレが相殺されるように、手ブレ補正レンズ１０４の変位の目標値を示すターゲットコード（位置指令）を生成する。アクチュエータドライバ２００は、内部で生成したターゲットコードにもとづいて、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２それぞれに対する駆動信号Ｓ２＿１，Ｓ２＿２を生成する。アクチュエータ１０６＿ｉ（ｉ＝１，２）は、対応する駆動信号Ｓ２＿ｉに応じて手ブレ補正レンズ１０４を位置決めする。

【0042】

手振れ補正では、手ブレ補正レンズ１０４を正確に位置決めする必要があるため、フィードバック制御（クローズドループ制御）が採用される。位置検出素子１１０＿１，１１０＿２はそれぞれ、手ブレ補正レンズ１０４の第１方向の位置（変位量）Ｐ_Ｘおよび第２方向の位置（変位量）Ｐ_Ｙを示す位置検出信号Ｓ３＿１，Ｓ３＿２を生成する。位置検出素子１１０はたとえばホールセンサなどを用いることができる。

【0043】

アクチュエータドライバ２００は、手ブレ補正モード、振動検出モード、固定モードの３モードで動作可能である。

【0044】

手ブレ補正モードは通常の手ブレ補正モードである。カメラモジュール１００は、アプリケーションプロセッサからの起動の指示を受けると、手ブレ補正モードで起動する。手ブレ補正モードにおいてアクチュエータドライバ２００は、手ブレが補正されるように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２を駆動する。具体的には手ブレ補正モードにおいて、アクチュエータドライバ２００は、第１位置検出信号Ｓ３＿１の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置Ｐ_Ｘが、ターゲットコードが示す目標位置Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と一致するように、第１駆動信号Ｓ２＿１をフィードバック制御する。同様に、アクチュエータドライバ２００は、第２位置検出信号Ｓ３＿２の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置Ｐ_Ｙが、ターゲットコードが示す目標位置Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}と一致するように、第２駆動信号Ｓ２＿２をフィードバック制御する。

【0045】

振動検出モードは、可動部１０５が外力によって振動しているか否かを判定するモードである。たとえばアクチュエータドライバ２００は、アプリケーションプロセッサから起動指示を受ける前において、振動検出モードとなる。アクチュエータドライバ２００は、アプリケーションプロセッサからの指示に応じて、振動検出モードとなってもよい。あるいは、アクチュエータドライバ２００は、起動後に手ブレ補正モードにおいて動作中に、定期的、間欠的に振動検出モードとなってもよい。

【0046】

固定モードは、手ブレ補正を行わずに、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５を所定位置に固定するモードである。アクチュエータドライバ２００は、振動検出モードにおいて、可動部１０５の振動が検出されると、固定モードに移行する。たとえば固定モードにおいてアクチュエータドライバ２００は、可動部１０５がメカ端と接触するように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２を駆動する。

【0047】

以上がカメラモジュール１００の構成である。続いてその動作を説明する。

【0048】

図２は、図１のカメラモジュール１００の手ブレ補正モードの動作を説明する図である。破線８００は、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５の可動範囲を示している。可動範囲の第１方向（Ｘ軸方向）の端部８０１および８０２は、メカ端に相当する。同様に、可動範囲の第２方向（Ｙ軸方向）の端部８０３および８０４は、メカ端に相当する。

【0049】

アクチュエータドライバ２００が手ブレ補正モードであるときの動作は従来と同様であり、ブレ検出手段１１２が検出したブレが相殺されるように、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５が、可動範囲８００内において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に位置決めされる。

【0050】

図３は、図１のカメラモジュール１００の固定モードの動作を説明する図である。固定モードでは、可動部１０５は、メカ端８０１および８０４に押し付けられる。これにより、カメラモジュール１００に振動が加わった場合でも、可動部１０５がメカ端８０１および８０４から離れないため、可動部１０５とメカ端８０１、８０４との衝突の繰り返しを抑制できる。

【0051】

ここで、第１方向（Ｘ軸方向）について、２つのメカ端８０１および８０２が存在し、第２方向（Ｙ軸方向）についても２つのメカ端８０３および８０４が存在する。アクチュエータドライバ２００は、２つのメカ端８０１と８０２の一方を選択して、選択した一方に対して可動部１０５を押し付ける。同様に、２つのメカ端８０３と８０４の一方を選択して、選択した一方に対して可動部１０５を押し付ける。

【0052】

続いてアクチュエータドライバ２００の構成を説明する。

【0053】

図４は、一実施例に係るアクチュエータドライバ２００を備えるカメラモジュール１００のブロック図である。アクチュエータドライバ２００は、制御部２１０、第１駆動部２２０＿１、第２駆動部２２０＿２、第１振動検出部２３０＿１、第２振動検出部２３０＿２を備える。ジャイロセンサ１１２Ａは、図１のブレ検出手段１１２であり、カメラモジュール１００の角速度を検出する。

【0054】

制御部２１０は、手ブレ補正モードにおいて、手ブレが補正されるように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２に対する制御信号Ｓ４＿１，Ｓ４＿２を生成する。

【0055】

制御部２１０は、固定モードにおいて、手ブレ補正機構の可動部１０５が所定位置に固定されるように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２に対する制御信号Ｓ４＿１，Ｓ４＿２を生成する。

【0056】

第１駆動部２２０＿１および第２駆動部２２０＿２は、手ブレ補正モードおよび固定モードにおいてアクティブとなる。第１制御信号Ｓ４＿１はたとえば電流指令であり、第１駆動部２２０＿１は、第１制御信号Ｓ４＿１に応じた電流量の駆動電流を、第１アクチュエータ１０６＿１に供給する。あるいは第１制御信号Ｓ４＿１は電圧指令であり、第１駆動部２２０＿１は、第１制御信号Ｓ４＿１に応じた電圧レベルの駆動電圧を、第１アクチュエータ１０６＿１に供給する。第２駆動部２２０＿２についても同様である。

【0057】

第１駆動部２２０＿１および第２駆動部２２０＿２は、振動検出モードにおいて動作を停止し、それらの出力はハイインピーダンスとなり、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２は非駆動状態とされる。各アクチュエータ１０６＿ｉ（ｉ＝１，２）の非駆動状態は、対応する駆動部２２０＿ｉの出力がハイインピーダンスである状態であり、駆動部２２０＿ｉからアクチュエータ１０６＿ｉに電力が供給されていない期間である。

【0058】

第１振動検出部２３０＿１および第２振動検出部２３０＿２は、振動検出モードにおいてアクティブとなる。

【0059】

第１振動検出部２３０＿１は、振動検出モードにおいて、第１アクチュエータ１０６＿１のボイスコイルに発生する逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ１}を監視する。そして第１振動検出部２３０＿１は、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ１}にもとづいて、外力に起因する可動部の第１方向（Ｘ軸方向）の振動を検出する。

【0060】

たとえば、第１振動検出部２３０＿１は、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ１}の振幅が所定のしきい値を越えると、第１方向の振動が発生していることを示す第１振動検出信号Ｓ５＿１をアサート（たとえばハイレベル）する。

【0061】

同様に第２振動検出部２３０＿２は、振動検出モードにおいて、第２アクチュエータ１０６＿２のボイスコイルに発生する逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ２}を監視する。そして第２振動検出部２３０＿２は、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ２}にもとづいて、外力に起因する可動部の第２方向（Ｙ軸方向）の振動を検出する。第２振動検出部２３０＿２は、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ２}の振幅が所定のしきい値を越えると、第２方向の振動が発生していることを示す第２振動検出信号Ｓ５＿２をアサート（たとえばハイレベル）する。

【0062】

制御部２１０は、第１振動検出信号Ｓ５＿１および第２振動検出信号Ｓ５＿２にもとづいて、固定モードに移行するか否かを決定する。

【0063】

以上がアクチュエータドライバ２００の構成である。続いて、アクチュエータドライバ２００の振動検出モードおよび固定モードの動作を説明する。

【0064】

制御部２１０は、振動検出モードにおいて、第１駆動部２２０＿１および第２駆動部２２０＿２を停止状態とする。第１振動検出部２３０＿１は、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ１}にもとづいて、可動部１０５の第１方向の振動の有無を判定する。そして振動が発生しているものと判定すると、第１振動検出信号Ｓ５＿１をアサートする。第２振動検出部２３０＿２は同様に、逆起電力Ｖ_{ＢＥＭＦ２}にもとづいて、可動部１０５の第２方向の振動の有無を判定する。そして振動が発生しているものと判定すると、第２振動検出信号Ｓ５＿２をアサートする。

【0065】

制御部２１０は、第１振動検出信号Ｓ５＿１と第２振動検出信号Ｓ５＿２の少なくとも一方がアサートされると、固定モードに移行する。制御部２１０は、固定モードにおいて、第１駆動部２２０＿１および第２駆動部２２０＿２を動作状態に切りかえる。

【0066】

そして、制御部２１０は、可動部１０５が所定位置に静止するように、具体的には可動部１０５がメカ端と接触するように、制御信号Ｓ４＿１，Ｓ４＿２を生成する。

【0067】

以上がアクチュエータドライバ２００の動作である。

【0068】

このアクチュエータドライバ２００によれば、コイルの逆起電力を監視することにより、アクチュエータの可動子、すなわち手ブレ補正機構の可動部の振動を検出できる。この振動検出方法は、振動検出のために、駆動部２２０＿１，２２０＿２を動作させる必要がないため、消費電力の増加が小さいという利点がある。

【0069】

なお、位置検出素子１１０＿１および１１０＿２はホール素子であってもよい。この場合、アクチュエータドライバ２００は、ホール素子にバイアス信号を供給するバイアス回路２４０＿１，２４０＿２を備える。振動検出モードでは、バイアス回路２４０＿１，２４０＿２を停止することができ、これにより振動検出モードにおけるアクチュエータドライバ２００の消費電力を削減できる。

【0070】

続いてアクチュエータドライバ２００の具体的な構成例を説明する。

【0071】

図５は、アクチュエータドライバ２００Ａの構成例を示すブロック図である。制御部２１０は、位置指令生成部２１２、モードコントローラ２１４、第１サーボコントローラ２１６＿１、第２サーボコントローラ２１６＿２を備える。

【0072】

位置指令生成部２１２は、手ブレ補正モードにおいて、ジャイロセンサ１１２Ａが生成するブレ検出信号Ｓ１を受け、Ｘ軸およびＹ軸それぞれについて、ブレを相殺することができる手ブレ補正レンズ１０４の位置を示す位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}，Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}を生成する。たとえば位置指令生成部２１２は、Ｘ軸周りの角速度ω_Ｘを積分して所定のゲインを乗算することにより、位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}を生成する。同様に、位置指令生成部２１２は、Ｘ軸周りの角速度ω_Ｙを積分して所定のゲインを乗算することにより、位置指令Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}を生成する。

【0073】

モードコントローラ２１４は、ステートマシンであり、３つのモードのひとつを選択する。モードコントローラ２１４は、振動検出モードにおいて、第１振動検出信号Ｓ５＿１および第２振動検出信号Ｓ５＿２の少なくとも一方がアサートされると、固定モードに移行する。

【0074】

モードコントローラ２１４からサーボコントローラ２１６＿１，２１６＿２に対しては、モードを指示する信号が供給される。

【0075】

第１サーボコントローラ２１６＿１は、手ブレ補正モードにおいて、位置検出素子１１０＿１が生成する位置検出信号Ｓ３＿１が示す可動部１０５のＸ座標Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}が位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}に近づくように、第１制御信号Ｓ４＿１を生成する。第１駆動部２２０＿１は、第１制御信号Ｓ４＿１に応じた第１駆動信号Ｓ２＿１を生成する。

【0076】

同様に、第２サーボコントローラ２１６＿２は、手ブレ補正モードにおいて、位置検出素子１１０＿２が生成する位置検出信号Ｓ３＿２が示す可動部１０５のＹ座標Ｐ_{Ｙ（ＦＢ）}が位置指令Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}に近づくように、第２制御信号Ｓ４＿２を生成する。第２駆動部２２０は＿２、第２制御信号Ｓ４＿２に応じた第２駆動信号Ｓ２＿２を生成する。

【0077】

第１サーボコントローラ２１６＿１および第２サーボコントローラ２１６＿２は、固定モードにおいて、可動部１０５が静止するように、第１制御信号Ｓ４＿１、第２制御信号Ｓ４＿２を生成する。

【0078】

（振動検出モード）
振動検出モードにおいて、第１サーボコントローラ２１６＿１，第２サーボコントローラ２１６＿２は、動作を停止することができる。これにより消費電力を削減できる。

【0079】

以上がアクチュエータドライバ２００Ａの構成例である。

【0080】

続いて、固定モードにおける、可動子の固定方法について説明する。

【0081】

（第１の固定方法）
一実施例に係る第１サーボコントローラ２１６＿１は、固定モードにおいて第１制御信号Ｓ４＿１を所定値Ａ_１に固定する。同様に、第２サーボコントローラ２１６＿２は、固定モードにおいて第２制御信号Ｓ４＿２を所定値Ａ_２に固定する。この場合、ディセーブル状態における第１サーボコントローラ２１６＿１および第２サーボコントローラ２１６＿２は、演算処理が不要となるため、消費電力がイネーブル状態に比べて減少するという利点がある。

【0082】

図６は、第１サーボコントローラ２１６＿１の第１の構成例を示すブロック図である。第１サーボコントローラ２１６＿１は、誤差検出器２７０、補償器２７２、セレクタ２７４、固定値生成部２７６を含む。

【0083】

誤差検出器２７０および補償器２７２は、手ブレ補正モードにおいてアクティブとなり、位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と位置のフィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}の誤差がゼロに近づくように、フィードバックによって第１制御信号Ｓ４＿１を生成する。誤差検出器２７０は、位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と位置のフィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}の誤差を示す誤差信号を生成する。補償器２７２は、ＰＩ（比例積分）補償器あるいはＰＩＤ（比例積分微分）補償器などであり、誤差信号を入力とする演算を行い、第１制御信号Ｓ４＿１を生成する。

【0084】

固定値生成部２７６は、固定モードにおいて、第１制御信号Ｓ４＿１の値となる所定値Ａ_１を出力する。固定値生成部２７６は、メカ端選択信号ＭＥにもとづいて、所定値Ａ_１を変化させる。たとえば、正の所定値をＴとするとき、Ａ_１の値を、メカ端選択信号ＭＥにもとづいて、Ｔと－Ｔの２値で切りかえてもよい。

【0085】

セレクタ２７４は、モード制御信号ＭＯＤＥが第１値（１）であるとき、補償器２７２の出力を選択し、モード制御信号ＭＯＤＥが第２値（０）であるとき、固定値生成部２７６が生成する所定値を選択し、選択した信号を、第１制御信号Ｓ４＿１として出力する。

【0086】

以上が第１サーボコントローラ２１６＿１の構成例である。第２サーボコントローラ２１６＿２は、第１サーボコントローラ２１６＿１と同様に構成される。

【0087】

図６の第１サーボコントローラ２１６＿１によれば、手ブレ補正モードでは、サーボ制御によって可動部１０５を目標位置に位置決めして、手ブレをキャンセルすることができる。また固定モードでは、オープンループ制御によって第１制御信号Ｓ４＿１を固定することにより、可動部１０５を、重力方向に応じて選択されたメカ端に押し付けることができる。

【0088】

（第２の固定方法）
一実施例に係る第１サーボコントローラ２１６＿１は、固定モードにおいて、第１位置指令を、メカ端を超えた位置に固定する。

【0089】

図７は、第１サーボコントローラ２１６＿１の第２の構成例を示すブロック図である。固定目標位置設定部２７８は、固定モードにおける可動部１０５の目標位置を示す固定値Ｓｆｉｘを生成する。この目標位置は、可動部１０５のＸ軸方向の可動範囲の外側に定められる。

【0090】

セレクタ２８０は、モード制御信号ＭＯＤＥが第１値（１）であるとき、位置指令生成部２１２が生成する位置指令Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}を選択し、モード制御信号ＭＯＤＥが第２値（０）であるとき、固定目標位置設定部２７８が生成する固定値Ｓｆｉｘを選択する。

【0091】

誤差検出器２７０は、セレクタ２８０の出力とフィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}の誤差を示す誤差信号を生成する。補償器２７２は、ＰＩ（比例積分）補償器あるいはＰＩＤ（比例積分微分）補償器などであり、誤差信号を入力とする演算を行い、第１制御信号Ｓ４＿１を生成する。

【0092】

図７の第１サーボコントローラ２１６＿１によれば、手ブレ補正モードでは、サーボ制御によって可動部１０５を目標位置に位置決めして、手ブレをキャンセルすることができる。また固定モードにおいても、サーボ制御は有効であるが、そのときの第１位置指令はメカ端を超えた位置に設定されているため、フィードバック信号Ｐ_{Ｘ（ＦＢ）}と位置指令Ｓｆｉｘの誤差は非ゼロを維持するため、第１制御信号Ｓ４＿１の大きさが大きくなる。これにより、第１アクチュエータ１０６＿１に大きな力を発生させることができ、可動部１０５をメカ端に押し付けることができる。

【0093】

（変形例）
上述した実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なことが当業者に理解される。以下、こうした変形例について説明する。

【0094】

（変形例１）
実施形態では固定モードにおいて、可動部１０５をメカ端に押し付けて固定したがその限りでない。アクチュエータ１０６＿１，１０６＿２の力が十分に強い場合には、アクチュエータドライバ２００は、固定モードにおいて、可動部１０５を、可動範囲内の所定位置に静止させてもよい。

【0095】

（変形例２）
実施形態では、振動が検出されると固定モードとなり、可動子を固定したがその限りでない。たとえばアクチュエータドライバ２００は、振動を検出すると、アプリケーションプロセッサに通知してもよい。この通知に応答して、アプリケーションプロセッサは、電子機器のユーザに対して、振動を取り除くように警告してもよい。

【0096】

（変形例３）
実施形態では、手ブレ補正機構として、手ブレ補正レンズをイメージセンサと平行にシフトさせるものを説明したがその限りでない。たとえばイメージセンサをシフトさせる手ブレ補正機構やプリズムを利用した手ブレ補正機構にも、本開示は適用可能である。

【0097】

（変形例４）
実施形態では、角度ブレを対象とする補正を説明したが、並進ブレを補正してもよく、並進ブレの検出には、ジャイロセンサに代えて加速度センサを利用してもよい。その場合、並進ブレ検出用のセンサと、モード制御のための振動検出用のセンサを兼用できる。反対に、モード制御のための振動の検出に、ジャイロセンサを利用してもよい。

【0098】

（変形例５）
第１振動検出信号Ｓ５＿１のみがアサートされる状況では、第１方向についてのみ、可動部１０５を固定する制御を行い、第２振動検出信号Ｓ５＿２のみがアサートされる状況では、第２方向についてのみ、可動部１０５を固定する制御を行ってもよい。

【符号の説明】

【0099】

１００ カメラモジュール
１０２ イメージセンサ
１０４ 手ブレ補正レンズ
１０５ 可動部
１０６＿１ 第１アクチュエータ
１０６＿２ 第２アクチュエータ
１１０ 位置検出素子
１１２ ブレ検出手段
１１２Ａ ジャイロセンサ
１１４ ＣＰＵ
２００ アクチュエータドライバ
２１０ 制御部
２１２ 位置指令生成部
２１４ モードコントローラ
２１６＿１ 第１サーボコントローラ
２１６＿２ 第２サーボコントローラ
２２０＿１ 第１駆動部
２２０＿２ 第２駆動部
２３０＿１ 第１振動検出部
２３０＿２ 第２振動検出部
２７０ 誤差検出器
２７２ 補償器
２７４ セレクタ
２７６ 固定値生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】