(57)【要約】【課題】  突き当てに伴う機械的な損傷を生起することなく、また原点検出時間の短縮も実現し得るレンズ駆動モジュールを提供する。【解決手段】  定電流駆動制御するステッピングモータ６の励磁電流のオン／オフに伴うその脈動周波数を検出するとともに前記脈動周波数が所定値を越えて高くなったことを検出したときこのことを表す信号であるキャリ信号Ｓ３を送出するとともに前記キャリ信号Ｓ３に基づき前記ステッピングモータ６を停止させるモータ駆動制御部１１を有する。【選択図】  図２
2007187999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を形成するレンズを固定するとともにモータにより光軸方向に移動可能に形成した可動レンズ枠を有し、この可動レンズ枠の前記光軸方向への移動が枠体への当接により機械的に規制される位置を前記光学系の原点位置とするレンズ駆動モジュールにおいて、
前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流をオン／オフすることにより前記励磁電流を前記基準値に基づく値に定電流制御するモータ駆動回路と、
前記励磁電流のオン／オフに伴うその脈動周波数を検出するとともに前記脈動周波数が所定値を越えて高くなったことを検出したときこのことを表す突き当て検出信号を送出する突き当て検出手段と
前記突き当て検出信号に基づき前記モータ駆動回路を介して前記モータを停止させるモータ制御手段とを有することを特徴とするレンズ駆動モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載するレンズ駆動モジュールにおいて、
前記突き当て検出手段は、前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流が基準値以上になったことを表すパルス信号のパルス数をカウントするカウント手段を含むことを特徴とするレンズ駆動モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載するレンズ駆動モジュールにおいて、
前記突き当て検出手段は、前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流が基準値以上になったことを表すパルス信号を入力してこのパルス信号の周波数を電圧に変換して前記脈動周波数が所定値を越えて高くなったことを検出するＦＶ変換手段を含むことを特徴とするレンズ駆動モジュール。
【請求項４】
光学系を形成するレンズを固定するとともにモータにより光軸方向に移動可能に形成した可動レンズ枠を有するレンズ駆動モジュールの原点位置検出方法であって、
前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流をオン／オフすることにより前記励磁電流を前記基準値に定電流制御する際の前記励磁電流の脈動成分の周波数を検出し、この周波数が所定値を超えたことをもって前記可動レンズ枠の光軸方向への移動が枠体に規制されてこの可動レンズ枠が所定の原点位置に達したことを検出することを特徴とするレンズ駆動モジュールの原点位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ駆動モジュール及びその原点位置検出方法に関し、特に携帯電話のカメラ、ＰＣのカメラ等、限られたスペースに設置することが要求される用途に適用するカメラのレンズ駆動モジュールとして有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の携帯電話やＰＣはカメラ機能を有するものが多く提案されている。従来技術に係るこの種の小型カメラに適用するレンズ駆動モジュールを図５に示す。同図に示すように
当該レンズ駆動モジュールの枠体１にはリードスクリュウ２，３が配設してあり、光学系Ａを形成するフォーカスレンズ等（それ自身は図示せず。）を前記リードスクリュウ２、３に螺合する可動レンズ枠４を介して前記フォーカスレンズ等の光軸方向に移動可能に構成してある。ここで、リードスクリュウ２，３は歯車５を介して伝達されるステッピングモータ６の駆動力により駆動される。ステッピングモータ６の駆動はモータ制御回路７で制御する。
【０００３】
かかるレンズ駆動モジュールでは、動作の開始に際して可動レンズ枠４を所定の原点位置に占位させる必要がある。このため、図５に示すレンズ駆動モジュールの場合は、遮光板８及びフォトインタラプタ９を備えている。ここで、遮光板８は、可動レンズ枠４と一体的に移動するとともに、可動レンズ枠４が所定の原点位置（図５に点線で示す位置）に達したときにはフォトインタラプタ９におけるフォトカプラの光路を遮断する。このとき光路が遮断されたことは原点検出部１０で検出するとともに、この検出に伴いモータ制御回路７でステッピングモータ６を停止するように制御する（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
一方、上述の如きセンサを用いることなく、当該レンズ駆動モジュールの可動レンズ枠４をその光軸方向への移動に伴い枠体１に機械的に突き当て、その位置を原点位置とするようにしたものもある。この場合の原点到達検出方法としては、可動レンズ枠４の移動範囲を逸脱するに足りる移動量指令実行後を原点とする方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。また、ロータ状態判断手段を有し、可動レンズ枠４が末端部に突き当たったことを検出する方法も開示されている（例えば特許文献３参照）
【特許文献１】特開平０６−２８１８５２号公報
【特許文献２】特開平０５−２３６８００号公報
【特許文献３】特開２００５−２７３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如き従来技術のうち、特許文献１に示す場合のように、フォトインタラプタ９等のオプティカルセンサを使用して、原点位置を検出する場合には、オプティカルセンサを配置するスペースが必要になり、当該レンズ駆動モジュールの大形化の原因となる。また、オプティカルセンサは高価であるため、当該レンズ駆動モジュール全体のコストの高騰原因ともなる。
【０００６】
一方、特許文献２乃至特許文献３に示す場合のように、センサを用いないで、可動レンズ枠４を枠体１に機械的に突き当てて原点とする場合、突き当てた衝撃によるレンズ系の狂いや、長期信頼性が問題となる。さらに、特許文献２に示す場合は、レンズの移動範囲を逸脱するに足りる移動量指令をレンズ駆動用のステッピングモータに与えるために、原点検出時間が長くなってしまうという問題も生起してしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、可動レンズ枠がその原点位置において機械的な突き当てにより停止するような構造であっても、前記突き当てに伴う機械的な損傷を生起することなく、また原点検出時間の短縮も実現し得るレンズ駆動モジュール及びその原点位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
光学系を形成するレンズを固定するとともにモータにより光軸方向に移動可能に形成した可動レンズ枠を有し、この可動レンズ枠の前記光軸方向への移動が枠体への当接により機械的に規制される位置を前記光学系の原点位置とするレンズ駆動モジュールにおいて、
前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流をオン／オフすることにより前記励磁電流を前記基準値に基づく値に定電流制御するモータ駆動回路と、
前記励磁電流のオン／オフに伴うその脈動周波数を検出するとともに前記脈動周波数が所定値を越えて高くなったことを検出したときこのことを表す突き当て検出信号を送出する突き当て検出手段と
前記突き当て検出信号に基づき前記モータ駆動回路を介して前記モータを停止させるモータ制御手段とを有することを特徴とするレンズ駆動モジュールである。
【０００９】
本態様によれば、突き当て検出手段により、フォトインタラプタ等を用いることなく可動レンズ枠の枠体に対する機械的な突き当てを電気的に検出することができる。しかも、突き当てと同時にモータへの電流供給が停止される。
【００１０】
本発明の第２の態様は、
上記第１の態様に記載するレンズ駆動モジュールにおいて、
前記突き当て検出手段は、前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流が基準値以上になったことを表すパルス信号のパルス数をカウントするカウント手段を含むことを特徴とするレンズ駆動モジュールである。
【００１１】
本態様によれば、汎用のロジック回路の組み合わせにより安価にカウント手段を形成することができる。この結果、当該レンズ駆動モジュールのコストの低廉化に寄与し得る。
【００１２】
本発明の第３の態様は、
上記第１の態様に記載するレンズ駆動モジュールにおいて、
前記突き当て検出手段は、前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流が基準値以上になったことを表すパルス信号を入力してこのパルス信号の周波数を電圧に変換して前記脈動周波数が所定値を越えて高くなったことを検出するＦＶ変換手段を含むことを特徴とするレンズ駆動モジュールである。
【００１３】
本態様によればＦＶ変換用のＩＣチップを利用することができるので、回路の小型化を実現できる。この結果、当該レンズ駆動モジュールの小型化に寄与し得る。
【００１４】
本発明の第４の態様は、
光学系を形成するレンズを固定するとともにモータにより光軸方向に移動可能に形成した可動レンズ枠を有するレンズ駆動モジュールの原点位置検出方法であって、
前記モータに供給される励磁電流と予め設定した基準値とを比較して前記励磁電流をオン／オフすることにより前記励磁電流を前記基準値に定電流制御する際の前記励磁電流の脈動成分の周波数を検出し、この周波数が所定値を超えたことをもって前記可動レンズ枠の光軸方向への移動が枠体に規制されてこの可動レンズ枠が所定の原点位置に達したことを検出することを特徴とするレンズ駆動モジュールの原点位置検出方法である。
【００１５】
本態様によれば励磁電流の脈動分の周波数に基づき、フォトインタラプタ等を用いることなく可動レンズ枠の枠体に対する機械的な突き当てを電気的に検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成の本発明によれば突き当て検出手段により、可動レンズ枠の枠体に対する突き当てを電気的に検出することができる。
【００１７】
この結果、原点検出にフォトインタラプタを使用する必要がなく、機構設計の自由度が向上するとともに、これにより当該レンズ駆動モジュール自体を小型化することもできる。また、原点検出用の前記検出回路は安価で汎用的な回路で形成することができるため、レンズ駆動モジュール自体のコストダウンも実現し得る。
【００１８】
さらに、突き当てと同時にモータへの電流供給が停止されるため、機械的なダメージを可及的に低減することができ、製品寿命及び信頼性の向上も図り得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るレンズ駆動モジュールを概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態に係るレンズ駆動モジュールは、図５に示すレンズ駆動モジュールからセンサ部分、すなわち遮光板８及びフォトインタラプタ９を除去したもので、機械的な他の部分の構成は同一である。そこで、図５と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。
【００２０】
図１に示すように、本形態に係るレンズ駆動モジュールは、可動レンズ枠４がその原点位置において枠体１に当接することによる機械的な突き当てによりその光軸方向の移動が停止されるものである。この突き当て状態はモータ駆動制御部１１で検出する。この場合の突き当てはステッピングモータ６のコイルに供給される励磁電流を制限するための定電流手段と、汎用のカウンタ回路等で容易に形成し得る簡単なロジック回路で実現される。
【００２１】
図２は可動レンズ枠４の突き当て検出手段を含み、ステッピングモータ６の駆動・停止を制御するモータ駆動制御部１１の詳細を示すブロック線図である。同図に示すように、本形態に係るモータ駆動制御部１１は、２個のモータ駆動回路１２，１３、突き当て検出手段として機能するカウンタ回路１４及びフリップフロップ回路１５、並びにモータ制御手段として機能するＣＰＵ１６からなる。
【００２２】
モータ駆動回路１２，１３はステッピングモータ６のコイル６ａ，６ｂに供給する励磁電流を制御してこのステッピングモータ６の駆動を制御するものである。さらに詳言すると、スイッチング素子として機能するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４でＨブリッジ回路を形成しており、ステッピングモータ６の正転時にはトランジスタＴｒ１，Ｔｒ４が、また逆転時にはトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３がオン状態となるように制御される。
【００２３】
なお、モータ駆動回路１３の具体的な構成は、コンパレータの出力信号が、後段のカウンタ回路１４に接続されていないこと以外は、モータ駆動回路１２と全く同一であるので、重複する説明を省略する。また、図中、６ｃはステッピングモータ６のロータである。
【００２４】
ここで、アンドゲート１７，１８及びモータ駆動回路１３の同様の２個のアンドゲート（図示せず。）の一方の入力端子には、図３に示すようなパルス信号Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ供給されるので、それぞれの他の入力端子がアクティブ状態であることを条件として各トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ４（図示はしないがモータ駆動回路１３のものも含む。）のオン／オフ状態をサイクリックに切り替える、いわゆる二相励磁切替制御を行う。ちなみに、アンドゲート１７の出力端子がアクティブ状態のときトランジスタＴｒ１、Ｔｒ４がオン状態となり、アンドゲート１８の出力端子がアクティブ状態のときトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３がオン状態となってそれぞれ励磁電流を供給する。
【００２５】
励磁電流の大きさは、この励磁電流が流れる抵抗Ｒの両端の電圧降下Ｖｄｒｏｐとして検出することができる。ここで、コンパレータ１９は抵抗Ｒの一端側（ａ点）の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較してこの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上になったときその出力端子をアクティブ状態とする。
【００２６】
図４は、図２のａ点及びｂ点の電圧信号Ｓ１，Ｓ２の波形を示す波形図で、（ａ）はステッピングモータの通常回転時、（ｂ）はステッピングモータの停止時の状態をそれぞれ示している。同図（ａ）に示すように、通常回転時には回転の開始時点から漸増するａ点の電圧を表す電圧信号Ｓ１が基準電圧Ｖｒｅｆを以上になった時点でコンパレータ１９の出力端子がアクティブ状態となる。この結果、コンパレータ１９の出力信号としては、ａ点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満である期間立ち上がった状態が持続するパルス信号である電圧信号Ｓ２がｂ点に得られる。この電圧信号Ｓ２はアンドゲート２０の一方の入力端子に供給される。この結果、少なくとも電圧Ｓ１が基準電圧Ｖｒｅｆ以上である期間は、電圧信号Ｓ２の状態の如何にかかわらずトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ４がオフ状態になるとともに、ａ点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満であることを条件としてオン状態となる。この結果、励磁電流は基準電圧Ｖｒｅｆを反映した一定の値となりステッピングモータ６の定電流制御が行われる。
【００２７】
ここで、可動レンズ枠４の光軸方向の移動が枠体１に規制されて停止したとき電圧信号Ｓ２は、図４（ｂ）に示すように、その周波数が高くなる。このような停止状態ではステッピングモータ６のコイル６ａ、６ｂのインピーダンスが低下し、その結果ａ点に表れる電圧の脈動成分の繰り返し周期が短縮されるからである。
【００２８】
本形態は、通常回転時と前記停止時とでｂ点に表れるパルス信号である電圧信号Ｓ２の周波数が異なる点に着目して可動レンズ枠４が機械的にその光軸方向の移動を規制されて所定の原点位置に達したことを検出するものである。このためカウンタ回路１４及びフリップフロップ回路１５を有している。
【００２９】
カウンタ回路１４はそのクロック端子に電圧信号Ｓ２を入力してそのパルス数をカウントするものである。ここで、カウンタ回路１４には、ステッピングモータ６の通常回転時における電圧信号Ｓ２の単位時間当たりのパルス数と前記停止時の同様のパルス数の中間の値が初期値として予め設定してある。この結果、カウンタ回路１４は、前記停止時のみパルス数が初期値に達したことを表すキャリ信号Ｓ３をフリップフロップ回路１５に送出する。フリップフロップ回路１５はキャリ信号Ｓ３でセットされてその出力信号をＣＰＵ１６及びアンドゲート１７の他の入力端子にそれぞれ供給する。ここで、アンドゲート１７の他の入力端子にはキャリ信号Ｓ３を反転した信号が供給される。したがって、キャリ信号Ｓ３が供給された場合には必ずアンドゲート１７の出力状態は非アクティブ状態となりモータ駆動回路１２，１３を介してステッピングモータ６の駆動を強制的に停止させる。同時に、ＣＰＵ１６がパルス信号Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を非アクティブ状態とするので、このＣＰＵ１６を介してもステッピングモータ６の駆動が強制的に停止される。
【００３０】
カウンタ制御回路２１はカウンタ回路１４の状態を設定するものである。すなわち、ＣＰＵ１６の制御の下でイネーブル信号、ロード信号及びリセット信号をカウンタ回路１４に供給する。イネーブル信号はカウンタ回路１４の所定の機能を発揮させるための信号、ロード信号はカウンタ回路１４に初期値を設定するための信号、リセット信号はカウンタ回路１４をリセットするための信号である。
【００３１】
なお、本形態においては図２に示すように、モータ駆動回路１２のコンパレータ１９の出力電圧信号Ｓ２をカウンタ回路１４のクロック端子に入力しているが、モータ駆動回路１２のコンパレータ出力信号の代わりに、モータ駆動回路１３のコンパレータ出力信号をカウンタ回路１４のクロック端子に入力しても同様に機能する。
【００３２】
かかる本形態においてはステッピングモータ６に流れる励磁電流を電圧に変換し、この電圧を表す電圧信号Ｓ１と基準電圧Ｖｒｅｆとをコンパレータ１９で比較してパルス信号である電圧信号Ｓ２を得、この電圧信号Ｓ２でトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ４のオン／オフを制御しているので、このコンパレータ１９の出力状態でステッピングモータ６を定電流駆動することができる。同時に、電圧信号Ｓ２をカウンタ回路１４のクロックに入力する一方、モータ停止時に発生する電圧信号Ｓ２のパルス数未満の値を初期値としてカウンタ回路１４にロードしているので、ロータ停止時にはキャリ信号Ｓ３が必ず生成される。これを、フリップフロップ回路１５でラッチし、さらにアンドゲート１７，１８等でラッチされた信号と、コンパレータ１９の出力による定電流制御信号とのアンド論理をとれば、ロータ６ｃの停止時に合わせて即座にステッピングモータ６のコイル６ａ、６ｂへの励磁電流の供給を停止することができる。また、前記ラッチ信号をＣＰＵ１６に入力しているので、この停止位置を原点位置として判断することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、突き当て検出手段をカウンタ回路１４及びフリップフロップ回路１５で形成したがこれに限るものではない。電圧信号Ｓ２の周波数を検出して、ステッピングモータ６のロータ６ｃのメカニカルな停止状態を検出することができれば良い。例えば、カウンタ回路１４の変わりに周波数を電圧に変換して周波数が所定値を超えた状態であることを表す信号を発生するＦＶ変換回路を用いても良い。
【００３４】
ちなみに、カウンタ回路１４を使用した場合は、汎用のロジック回路の組み合わせにより安価に形成し得るという特長を有するのに対し、ＦＶ変換回路を使用した場合は、ＦＶ変換用のＩＣチップを利用することができるので、回路の小型化を実現できるという特長を有する。
【００３５】
さらに、電圧信号Ｓ２の周波数のカウント機能を具備させれば、電圧信号Ｓ２を直接ＣＰＵ１６に入力して処理させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明はカメラ付携帯電話やカメラ付ＰＣを製造、販売する産業分野で有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係るレンズ駆動モジュールを概念的に示す説明図である。
【図２】図１に示すレンズ駆動モジュールにおけるモータ駆動制御部の詳細を示すブロック線図である。
【図３】ステッピングモータの二相励磁制御を行うスイッチング信号の波形を示す波形図である。
【図４】図２のａ点及びｂ点の電圧の波形を示す波形図で、（ａ）はステッピングモータの通常回転時、（ｂ）はステッピングモータの停止時の状態をそれぞれ示している。
【図５】従来技術に係るレンズ駆動モジュールを概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  枠体
２，３  リードスクリュウ
４  可動レンズ枠
５  歯車
６  ステッピングモータ
６ａ，６ｂ  コイル
６ｃ  ロータ
７  モータ制御回路
８  遮光板
９  フォトインタラプタ
１０  原点検出部
１１  モータ駆動制御部
１２，１３  モータ駆動回路
１４  カウンタ回路
１５  フリップフロップ回路
１７  アンドゲート
１７，  １８，２０  アンドゲート
１９  コンパレータ
２１  カウンタ制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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