JP2005331706A - 手振れ補正用レンズの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像レンズの小型化に伴う磁気センサ出力オフセットにより生じる位置検出誤動作を解決する。また低電力で動作するレンズ駆動装置を実現する。
【解決手段】位置信号出力と指令信号の合成比率を磁気センサの出力オフセットに応じて段階的に設定できるので、撮像レンズの小型化及び大きさの異なる撮像レンズに容易に対応出来る。また駆動回路の出力段において、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ−とＮ型ＭＯＳトランジスタを使用するので、バイポーラ型トランジスタで必要なベース電流とベース端子駆動用の電源ならびに電流源を不要と出来る為、低電力化が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、手振れによって生じる撮影画像のぶれを光学的に補正する手振れ補正用レンズの駆動装置に関するものである。

近年、民生用のデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラにおいては、機器の小型・軽量化や光学ズ−ムの高倍率化が進んでいる。しかしながら、機器の小型・軽量化や光学ズ−ムの高倍率化は、手振れによる撮影画面のぶれの増大という問題を発生させている。この問題を解決するため、撮像レンズにおいて画面のぶれを低減させる光学式手振れ補正装置を搭載する商品が開発、発売されている。

光学式手振れ補正装置の一例としては、撮像レンズの前部に取り付けた可変頂角プリズムユニットによって画像の動きを補正する方式がある（例えば非特許文献１参照。）。可変頂角プリズムユニットは、２枚のガラス板と特殊な蛇腹状のフィルムで作られた容器の中に高屈折率の液体を充填したプリズムと、２枚のガラス板を水平・垂直方向に傾ける為のアクチュエータで構成されている。これを撮像レンズの前部に配置し、手振れを検出する角速度センサのピッチング、ヨ−イング２方向の手振れ情報に基づいて、２枚のガラス板を水平・垂直方向に各々傾けることにより、入射光の光軸を曲げ、撮影画面のぶれを減少させるものである。

しかし、この可変頂角プリズム方式は、プリズムユニットを撮像レンズの前部に取り付けるので、プリズムの口径は撮像レンズの前玉径以上に大きくなる。また蛇腹状の液体プリズムを水平・垂直方向に傾けるには、相当のトルクを発生させるアクチュエータが必要である。このためプリズムユニット自体が撮像レンズに対して大きくなり、機器の小型化、軽量化には適さないという課題がある。
別の光学式手振れ補正装置としては、撮像レンズ内部の一部のレンズを駆動して画像のぶれを押さえる方式がある（例えば特許文献１参照。以下、インナーＯＩＳと称す）。インナーＯＩＳ方式は、角速度センサによるピッチング、ヨ−イング２方向の手振れ情報に基づいて、補正用レンズを光軸に対して垂直面内の水平・垂直２方向に移動制御して像ぶれを補正するものである。特許文献１の第１図は、インナーＯＩＳ方式の補正レンズとアクチュエータの構成の一例を示したものである。インナーＯＩＳ方式は、撮像レンズ内部の光軸を補正するので、補正用レンズ１は可変頂角プリズムと比較して小型、軽量に出来る。補正用レンズが小型、軽量であれば、これを駆動するアクチュエータは小さくて済み、補正レンズとアクチュエータを含む撮像レンズ全体の小型化が比較的実現し易いという長所がある。

特許文献１第２図は、特許文献１第１図のアクチュエータの部分展開図である。特許文献１第２図で、１は光軸補正用レンズ（以下補正レンズと称す）、７Ａ、７Ｂは駆動コイル、８Ａ、８Ｂは補正レンズの位置検出用のホール素子、１１Ａ、１１Ｂはヨークである。１０Ａ、１０Ｂは、駆動用マグネットであり、ヨークの入り側から見て、手前側と奥側でＮ極、Ｓ極に着磁されている。補正レンズと駆動コイルとホール素子は、一体となって動くように構成されている。ホール素子は、マグネットの磁界を検出し電圧の信号として出力する。（以下ホール出力と称す）このホール出力により補正レンズの位置を検出し、前記角速度センサの情報に基づいて補正レンズの位置制御を行うことで手振れ補正を実現している。特許文献１第２図に示すアクチュエータでは、ホール出力すなわちマグネットの磁界の強さと補正レンズの位置が比例していなければならない。マグネットの磁界の強さは、Ｎ極とＳ極の境界位置で零であり、境界位置から遠くなるに従い磁界強度のリニアリティが悪化する。このため特許文献１のインナーＯＩＳ方式では、補正レンズの光学的な中心すなわち補正レンズの可動範囲の中心で、ホール素子の位置とマグネットの磁極の境界位置とが一致するように設計、製造する必要がある。

このように構成されたインナーＯＩＳ方式のアクチュエータの小型化では注意すべき点がある。撮像レンズを小型化しようとすると、補正レンズと一体になったホール素子の移動範囲が小さくなり、ホール出力も小さくなる。このため駆動装置側に設けられている、ホール出力を増幅する回路の信号増幅率を大きくしなければならない。この場合、前述のホール素子とマグネットの中心位置が一致していれば問題はないが、ホール素子とマグネットの中心位置がずれている場合は、ホール出力にはオフセットが発生する。位置ずれによるオフセットが大きくなり過ぎると、増幅回路での出力範囲を超えてしまい、補正レンズの正常な位置検出が出来なくなり、手振れ抑圧性能が劣化する問題が発生する。しかしながら鏡筒の成型部品（樹脂部品）の寸法精度やマグネットの取り付け位置精度には一定の限界がある為、撮像レンズの小型化に伴いホール出力のオフセットが問題となってくる。この撮像レンズの小型化に伴うホール出力のオフセット増加に対応出来るレンズ駆動装置が求められている。

一方、機器の小型化に伴い、バッテリーの小型化と低消費電力化の必要性が高まっている。アクチュエータを駆動する駆動装置においても低消費電力化が要望されている。従来より、光学手振れ補正用のレンズ駆動装置が提示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２の第１図は、手振れ補正レンズ用駆動装置の回路構成図である。特許文献２第１図においては、コイル駆動用のトランジスタがバイポーラ型トランジスタで構成されている。特に集積回路で用いられるバイポーラ型パワートランジスタは、コレクタ・エミッタ間電圧が低くなると電流増幅率が下がり、ベース電流が増加して電力が増加するという問題がある。また上側トランジスタがＮＰＮ型で構成されている為、ベース端子駆動用にコイル駆動用の電源より高い電圧の電源ならびに電流源が必要になるといった問題を有している。
特開２００２−２２９０９０号公報（第１図、第２図） 特開２００２−２２１７４５号公報（第１図） 光学式手振れ補正システム"テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５，ｐｐ１５〜２０（１９９３）

本発明が解決しようとする問題点は、撮像レンズの小型化に伴うホール出力オフセットによる位置検出誤動作を解決するとともに、低電力で動作する光学手振れ補正用のレンズ駆動装置を提供することである。

本発明は、位置信号出力と指令信号の合成比率をホール素子の出力オフセットに応じて段階的に設定可能な構成とした。また駆動回路の出力部をＰ型ＭＯＳトランジスタとＮ型ＭＯＳトランジスタで構成したことを主要な特徴とする。

本発明の光学手振れ補正用レンズ駆動装置は、実用的な手振れ抑圧性能を維持しながら、ホール出力のオフセットが大きいレンズの位置検出誤動作を解決出来る。

また駆動回路の出力段において、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ−Ｎ型ＭＯＳトランジスタを使用するので、バイポーラ型トランジスタで必要なベース電流とベース端子駆動用の電源ならびに電流源を不要と出来る為、低電力化を実現出来る。

本発明の請求項１に記載の発明は、撮像レンズのぶれを検出する角速度センサと、撮像レンズ内にあって光軸に対して垂直面内の水平垂直２方向に可動可能な補正レンズと、前記補正レンズと一体で可動する駆動コイルと、前記駆動コイルに相対して保持されたマグネットと、前記補正レンズと一体で可動し前記マグネットの磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサの信号処理を行う位置信号処理回路と、前記角速度センサの出力から前記補正レンズの制御信号を創出する制御回路と、前記位置信号処理回路の出力が接続される第１の抵抗器と、前記制御回路の出力が接続される複数個の第２の抵抗器群と、前記第１の抵抗器の一端と前記第２の抵抗器群の一端とを接続しこの接続点と基準電源を入力とし前記駆動コイルに駆動電流を供給する駆動回路を備えたものである。

また、請求項２に記載の発明は、第２の抵抗器群は、複数個の抵抗器と、前記複数個の抵抗器と並列に接続された複数個のスイッチ回路と、前記スイッチ回路の制御端子は前記制御回路の指令信号に接続したものである。

また、請求項３に記載の発明は、位置信号処理回路は、制御回路の第１信号に比例して前記磁気センサに電流を供給する電流供給回路と、前記磁気センサの一方の出力が基準電圧と同一になるよう磁気センサの印加電圧を制御する第１の差動増幅器と、前記磁気センサの出力を任意の増幅率で増幅する第２の差動増幅器と、制御回路の第２信号の電圧と基準電圧との差電圧に比例した電圧を前記第２の差動増幅器の出力電圧に加算あるいは減算する電圧補正回路で構成したものである。

また、請求項４に記載の発明は、駆動回路は、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器群の接続点が反転入力端子に接続され基準電圧が正転入力端子接続される第３の差動増幅器と、前記第３の差動増幅器の出力の高周波域を増幅する微分回路と、前記微分回路の出力の低周波域を増幅する低域補償回路と、直流電源と前記駆動コイルとの電流路を形成する複数個のＰ型ＭＯＳトランジスタ群と、一端が接地された第３の抵抗器と、前記第３の抵抗器と前記駆動コイルとの電流路を形成する複数個のＮ型ＭＯＳトランジスタ群と、前記低域補償回路の出力と前記基準電圧を比較する比較器と、前記低域補償回路の出力と前記基準電圧との差電圧の絶対値に比例した信号を出力する絶対値回路と、前記第３の抵抗器に発生する電圧と前記絶対値回路の出力電圧とを比較増幅する第４の増幅器と、前記比較器の出力で前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタ群の通電を切り換える第１の切り換え回路と、前記比較器の出力でＮ型ＭＯＳトランジスタ群のゲート端子と前記第４の増幅器との接続を切り換える第２の切り換え回路から構成したものである。

補正レンズの位置検出用ホール素子の出力オフセット補償並びに駆動回路の低電力化という目的を、集積回路化が容易な回路で実現し、機器への導入が容易に出来るよう構成した。

（実施の形態１）
図１は、本発明の光学手振れ補正用レンズ駆動装置の実施の形態を示す回路ブロック図である。

図１において、１は撮像レンズ本体、２は光軸に対して垂直面内の水平・垂直方向に可動して光軸を曲げる手振れ補正用レンズ、３は手振れ補正用レンズと一体で可動する位置検出用のホール素子、４は手振れ補正用のレンズを駆動する駆動コイルである。５はレンズにより集光された光を画像信号に変換するＣＣＤセンサ、６は手振れを角速度信号として検出する角速度センサである。なお前述の背景技術で説明したように補正用レンズは、光軸に対し垂直面内の水平・垂直の２方向に動かすので角速度センサ、ホール素子、駆動コイルは２組必要であるが、動作としては同じであるので、図１では１組のみの記載として以下説明する。１００はホール素子の信号処理を行う位置信号処理回路、２００は補正レンズを駆動する駆動回路、３００は、マイクロコンピュータを示している。マイクロコンピュータの中の３０１、３０２はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄコンバータであり、３０３、３０４、３０５は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ−Ａコンバータである。

図１の各回路ブロックの動作を簡単に説明すると、マイクロコンピュータ３００は、角速度センサ６の出力信号ＧＹをＡ−Ｄコンバータ３０１から取り込み、補正レンズの移動量を算出する積分処理やパンニング動作などの動作判定を行い、補正レンズを制御するＥＲ信号をＤ−Ａコンバータ３０５から出力する。位置制御信号ＥＲに対して位置信号ＰＯＳの位相が反転して追随するよう、すなわち信号ＭＩＸとＲＥＦ電圧が常に一致するように駆動回路２００によってアクチュエータが駆動される。ＰＯＳ信号とＥＲ信号の大きさは、抵抗１０の抵抗値と抵抗１１，１２，１３の直列抵抗値で決定される。これについては後述する。図１の回路ブロックにおいては、補正レンズの位置と位置信号ＰＯＳは等価であるので、補正レンズの可動範囲でＰＯＳ出力信号の振幅を所定の値に調整することが必要となる（これをゲイン調整と称す）。また補正レンズの中心位置でのＰＯＳ出力がＲＥＦ電圧と同電位になるような調整も行う必要がある（これをオフセット調整と称す）。

図２は位置信号処理回路１００の具体的な回路構成を示す回路構成図である。図２において、３はホール素子を示している。ホール素子３は、２個の電源供給用端子ＶＩ＋、ＶＩ−と２個の出力端子ＶＯ＋、ＶＯ−を持っており、電源電流あるいは電源電圧が印加されると検出する磁界の大きさに比例してＶＯ＋とＶＯ−の差電圧が大きくなる特性である。

２０は基準電圧源で電圧は本レンズ駆動装置の電源電圧の１／２である。最近の機器においては、電源電圧は３Ｖ付近に設定される場合が多く、以下の説明では電源電圧は３Ｖ、基準電圧源は１．５Ｖとして説明する。

１０２は差動増幅器で、正転入力端子に基準電圧源、反転入力端子にホール素子のＶＯ−出力が接続されている。差動増幅器１０２の出力はホール素子３の電源端子Ｖ＋に接続されている。この接続法によりホール素子のＶＯ−端子の電圧は、常に基準電圧の１．５ＶになるようにＶＩ＋端子の電圧が制御される。

１０３は差動増幅器である。１０４、１０５は抵抗で後述のマイコンのＤＡコンバータからの信号ＨＧを分圧し、その分圧信号は差動増幅器１０３の正転入力端子の接続されている。１０６は抵抗である。１０７はＮ型ＭＯＳトランジスタでありゲート端子は差動増幅器１０３の出力端子に、ソース端子は抵抗１０６及び差動増幅器１０３の反転入力端子に、ドレイン端子はホール素子３のＶ−端子にそれぞれ接続されている。この接続法により、信号ＨＧの分圧電圧と抵抗１０６に発生する電圧を等しくなるよう差動増幅器１０３がＮ型ＭＯＳトランジスタ１０７を制御するので、ホール素子の電源電流ＩＨを信号ＨＧの電圧で制御出来る。

１０８は差動増幅器であり、正転入力端子にホール素子のＶＯ−出力が接続され、反転入力端子に抵抗１０９と抵抗１１０が接続され、反転増幅器を構成している。この反転増幅器の電圧増幅率は、抵抗１１０と抵抗１０９の比である。この電圧増幅率は、補正レンズを可動範囲の端から端まで移動させた時のホール素子３の出力電圧に合わせて、適正な値に設定する。

１１２は差動入力型の電流出力回路であり、後述のマイコンのＤＡコンバータの信号ＨＢが反転入力端子に、基準電圧源１０１が正転入力端子に接続される。差動増幅器１０８の出力と電流出力回路１１２の間には抵抗１１１が接続される。電流出力回路１１２はＨＢと基準電圧との差電圧に比例した電流を出力する。この時出力電流は、ＨＢが基準電圧より低い場合は吸い込み、ＨＢが基準電圧より高い場合は吐き出す方向に流れる。この接続法により、ＨＢの信号に従って、差動増幅器１０８の出力に電圧を加算したり減算する電圧補正が可能となる。１１３はボルテージフォロワ接続された差動増幅器で、抵抗１１１の信号を低インピーダンスで出力する。差動増幅器１１３の出力が位置信号ＰＯＳである。

次に位置信号処理回路の動作について、図面を用いて説明する。図４は、ホール素子とマグネットとの位置ずれがない（補正レンズの中心位置でホール素子がマグネットの磁極の切り替え位置にある）場合での、ＨＧ信号と位置信号出力ＰＯＳとの関係を示した特性図である。このときＨＢ信号は、ＲＥＦと同電位になっている。図４で実線はホール素子がマグネットの中心位置すなわち補正レンズが可動範囲の中心、点線は補正レンズが可動範囲の一方の端（Ａ端とする）、一点鎖線がもう一方の端（Ｂ端とする）にある場合の特性である。図２の回路構成によって、ＨＧ信号の大きさでホール素子の電源電流を可変させるので、Ａ端からＢ端での位置信号出力の振幅は、ＨＧ信号と比例する。あらかじめ設定すべきＰＯＳ出力の振幅を決定しておき、Ａ端とＢ端でのＰＯＳ出力をＨＧ信号で所定の値にゲイン調整する。また補正レンズが中心位置でＰＯＳ出力は、１．５Ｖ（ＲＥＦ電圧）になっているので、オフセット調整が出来ている状態である。

図５と図６は、ホール素子とマグネットとの位置ずれが発生している場合のＨＧ信号とＰＯＳ出力との関係を示した特性図である。図５と図６では、位置ずれの方向が反対である。前述のように補正レンズの中心位置では、ＰＯＳ出力はＲＥＦ電圧（１．５Ｖ）と一致していなければない。図５と図６のようにホール素子とマグネットとの位置ずれがあるとＰＯＳ出力は、１．５Ｖから外れていく。このオフセットを図４の状態になるようにＨＢ信号で調整する。

図７はＨＢ信号とＰＯＳ出力との関係を示した特性図である。図７ではＨＢ信号が１．５ＶでＰＯＳ出力が１．５Ｖとなっている場合の特性である。図２の回路構成によって、図７のようにＨＢの電圧によって、正負両方にＰＯＳ出力の電圧オフセット補正を行なうことが出来る。オフセット補正は、図５、図６の状態を図４の特性にすることである。

ゲイン調整、オフセット調整は、マイクロコンピュータ３００にて行う。その方法の一例を説明する。ＨＢ信号を１．５Ｖ、ＨＧ信号を低め（例えば１Ｖ）に出力する。次にＥＲ信号を３Ｖに設定して補正レンズを前述の図４で説明したＡ端位置に移動させ、ＰＯＳ出力をＡ−Ｄコンバータ３０２で読み込む。次にＥＲ信号を０Ｖに設定してＢ端位置でのＰＯＳ出力をＡ−Ｄコンバータ３０２読み込む。Ａ端とＢ端のＰＯＳ出力から、目標とすべきＰＯＳ出力になるようＨＧ信号とＨＢ信号を演算し再度出力する。この演算は、ＰＯＳ出力の振幅がＨＧ信号に対して比例して変化するように、ホール素子を電流駆動することで実現している。オフセット補正も同様にＨＢ信号に比例したＰＯＳ出力のオフセット補正が出来るように、図２の回路構成としている。

ＰＯＳ出力と位置制御信号ＥＲの間には、抵抗１０、１１、１２、１３が接続されている。また抵抗１２の両端にはＳＷ１信号で制御されるアナログスイッチ１４が、抵抗１３の両端にはＳＷ２信号で制御されるアナログスイッチ１５がそれぞれ接続されている。

図１において、２００は補正レンズの駆動回路である。２１０は、差動増幅器であり、正転入力端子には基準電圧源２０が、反転入力端子には抵抗１０と抵抗１１の接続点が入力されている。２２０は微分回路、２３０は低域補償回路、２４０はコイル駆動用の電圧−電流変換回路である（以下Ｖ−Ｉ変換回路と称す）。駆動回路２００の回路動作は、ＭＩＸ信号とＲＥＦ電圧とが常に等しくなるよう駆動コイルの電流を制御することである。位置信号検出回路の出力ＰＯＳは、ＲＥＦ電圧を基準に制御信号ＥＲに対して反転（位相が１８０度ずれている）した信号となるよう補正レンズが制御される。ここで制御信号ＥＲと位置信号ＰＯＳの信号の大きさは、抵抗１０の抵抗値と抵抗１１、１２、１３の直列抵抗値の比で決定する。例えば抵抗１０と抵抗１１、１２、１３の直列抵抗値が等しければ制御信号ＥＲと位置信号ＰＯＳは、振幅は同じで位相が互いに１８０度ずれた信号となる。抵抗１０が抵抗１１、１２、１３の合算値の１／２であれば、位置信号ＰＯＳの振幅はＥＲ信号の１／２となる。

このとき注意すべき点は、補正レンズを端から端まで動作させるときの位置制御信号ＥＲの出力レンジを大きくとることである。ＥＲ信号出力レンジが低いとＤ−Ａコンバータ３０５の分解能が低くなり、手振れの抑圧性能が劣化する可能性がある。単独のＤ−Ａコンバータであれば、分解能も１２ビット（４０９６段階）以上は可能であり、手振れの補正性能としては問題ないレベルである。しかしＤ−Ａコンバータがマイクロコンピュータに内蔵されている場合、その分解能は１０ビット（１０２４段階）程度であり、変換精度も単独のＤ−Ａコンバータに対して劣る場合が多い。例えばＤ−Ａコンバータ３０５の分解能１０ビットとして、補正レンズを端から端まで駆動するのに必要なＥＲ信号の幅で１．５Ｖ（１．５Ｖ±０．７５Ｖ）に設定したとすれば、補正レンズの位置制御分解能は、９ビット（５１２段階）となる。位置制御分解能が９ビット以下になると微小な手振れの抑圧性能に悪影響を及ぼす場合がある。

抵抗１０の抵抗値と抵抗１１、１２、１３の直列抵抗値を等しくしている場合、位置分解能を落とさない位置信号ＰＯＳの出力幅は、０Ｖから３Ｖである。しかし図５、図６のようにホール出力のオフセットがあると、位置信号出力ＰＯＳの出力範囲を０Ｖから３Ｖに設定することは出来ない。この問題を解決する手段としては、抵抗１０の抵抗値に対して抵抗１１、１２、１３の直列抵抗値を大きくすればよい。例えば抵抗１０を５ｋΩ、抵抗１１、１２、１３の直列抵抗値を１０ｋΩとした場合、位置信号ＰＯＳの出力幅は３Ｖの半分の１．５Ｖに調整すればよく、オフセット調整が可能となり補正レンズの制御が可能となる。

前述したようにレンズ鏡筒が小型になって、機械的な位置精度のばらつきでホール出力のオフセットが大きくなると、ＰＯＳ出力がＧＮＤ電位や電源に当たってしまいオフセット調整が出来なくなる。これを解決するために制御信号ＥＲに接続される抵抗１２，１３にそれぞれアナログスイッチを接続して抵抗１１、１２、１３の直列抵抗値を４段階に設定出来るようにしている。一例として、
抵抗１０を５ｋΩ
抵抗１１を１０ｋΩ、
抵抗１２を３ｋΩ、
抵抗１３を７ｋΩ
とすればＳＷ１、ＳＷ２の切り換えによって、直列抵抗値は、
１０ｋΩ（ＳＷ１４、ＳＷ１５ともに短絡）
１３ｋΩ（ＳＷ１４は開放、ＳＷ１５は短絡）
１７ｋΩ（ＳＷ１４は短絡、ＳＷ１５は開放）
２０ｋΩ（ＳＷ１４、ＳＷ１５ともに開放）
のいずれかを選択出来る。各抵抗値での位置信号ＰＯＳの出力幅は、マイクロコンピュータでＨＧ、ＨＢ信号により調整する。直列抵抗値と位置信号ＰＯＳの出力幅は、
１０ｋΩ時１．５Ｖ±０．７５Ｖ
１３ｋΩ時１．５Ｖ±０．５７７Ｖ
１７ｋΩ時１．５Ｖ±０．４４１Ｖ
２０ｋΩ時１．５Ｖ±０．３７５Ｖ
となる。調整の方法として、初期の直列抵抗値を１０ｋΩ、ＨＧ信号の初期条件を低めに設定し、位置信号ＰＯＳの読み込み値で、ホール出力のオフセット量を計算し、オフセットに応じた直列抵抗値を決定する方法がある。ただし直列抵抗値を最初から高く設定すると、ＰＯＳ出力振幅が小さくなる。ＰＯＳ出力振幅が小さいほど、ＤＡコンバータ３０３、３０４の出力分解能の影響を受けやすく、ＨＧ信号とＨＢ信号によるＰＯＳ出力の調整精度が低下しやすいので、直列抵抗値を最初から高く設定することは望ましくない。このように抵抗値を選択できるようにすれば、アクチュエータの部品精度や組み立て時に発生するホール出力のオフセットが大きくても補正レンズの制御が可能となる。本構成では、同一の撮像レンズでのホール出力オフセットばらつきを補償する使い方のほかに、ＣＣＤセンサの大きさやズーム倍率などの違いによる大きさの異なる撮像レンズ別に、最適な直列抵抗値を選ぶという使い方も可能である。レンズ駆動装置においても、集積回路化（ＩＣ化）による外付け部品の削減やコスト低減は重要であり、抵抗やアナログスイッチなどのＩＣへの取り込みは必要である。信号ＥＲの抵抗値を段階的に切り換えられる構成は、大きさの異なるレンズを、同一の駆動装置（駆動ＩＣ）で実現できるので、実用上有用である。

図３は、駆動回路２００の具体的な回路構成を示す回路構成図である。２１１は差動増幅器である。

２１２は差動増幅器２１１の増幅度を決定する帰還抵抗である。２２０は微分回路である。２２１は差動増幅器、２２２、２２３は抵抗、２２４はコンデンサである。２３０は低域補償回路である。２３２、２３３は抵抗、２３４、２３５はコンデンサである。図８はＭＩＸ信号からＶ１信号に至る増幅度−周波数特性図である。図８におけるｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の周波数は、次式のように決定される。

ｆ１＝１／（２×π×（抵抗２３３）×（コンデンサ２３４））
ｆ２＝１／（２×π×（抵抗２２２）×（コンデンサ２２４））
ｆ３＝１／（２×π×（抵抗２２３）×（コンデンサ２２４））
ｆ４＝１／（２×π×（抵抗２３３）×（コンデンサ２３５））
ｆ１からｆ４の各周波数および増幅度は、補正レンズを含めたアクチュエータの可動質量や推力特性および目標とする手振れ補正性能などから総合的に決定される。２４０はＶ−Ｉ変換回路である。

２４１は、基準電圧２０と積分回路２３５の出力電圧の差の絶対値を電流の出力に変換する絶対値電流回路、２４３は絶対値電流回路の出力電流を電圧に変換する抵抗である。２４２は基準電圧２０と積分回路２３５の出力電圧を比較する比較器である。２４５と２４６はアナログスイッチ回路で比較器２４２で通電の状態を制御する。２５１、２５２はＮ型ＭＯＳトランジスタでソース端子は共通接続され、コイル電流検出用の抵抗２４８に接続される。２５３、２５４はＰ型ＭＯＳトランジスタであり、ソース端子は共通接続され電源２６０に接続される。トランジスタ２５１のドレイン端子と２５３のドレイン端子と駆動コイル２５２の一端は接続されている。ＭＯＳトランジスタ２５２のドレイン端子と２５４のドレイン端子と駆動コイル２５２の他端は接続されている。２４４は差動増幅器で抵抗２４３が正転入力に抵抗２４８が反転入力に接続されている。図９は積分回路の出力電圧Ｖ１と抵抗２４３の電圧Ｖ２の特性図である。図９の実線と点線は駆動コイル４に流れる電流の向きを表している。ＭＯＳトランジスタ２５３、２５４は片側がフルオン、他方がオフ状態である。ＭＯＳトランジスタ２５１、２５２は片側が差動増幅器の出力でゲート電圧が制御され、他方がオフ状態である。この構成により電圧Ｖ２と電圧Ｖ３は同一になるよう制御され、積分回路の出力電圧Ｖ１で駆動コイルに流す電流を大きさと方向を制御している。

ここで電源２６０の電圧を駆動コイルの抵抗値で割った電流値と電圧Ｖ２の最大値を抵抗２４８で割った電流値がほぼ等しくなるよう抵抗２４８を決定する。抵抗２４８は、抵抗での電力ならびに電圧ロスを考慮して比較的低抵抗に設定する。図３に示す駆動回路の構成により、従来のレンズ駆動装置での問題であった、バイポーラ型パワートランジスタのベース電流の増加による電力増加を防止出来、上側トランジスタのベース端子駆動用の電源や電流源回路が不要になる。

本発明にかかる手振れ補正用レンズ駆動装置は、位置信号出力と指令信号の合成比率をホール素子の出力オフセットに応じて段階的に設定できるので、撮像レンズの小型化及び大きさの異なる撮像レンズに容易に対応出来る。

また本レンズ駆動装置は、特殊な回路やプロセスは不要であり、集積回路化が容易で機器への導入が簡単に実現出来る。

本発明の実施の形態に於ける全体回路ブロック図 本発明の実施の形態に於ける補正レンズ駆動装置の位置信号処置回路図 本発明の実施の形態に於ける補正レンズ駆動装置の駆動回路図 本発明の実施の形態に於ける位置信号処置回路の特性図 本発明の実施の形態に於ける位置信号処置回路の特性図 本発明の実施の形態に於ける位置信号処置回路の特性図 本発明の実施の形態に於ける位置信号処置回路の特性図 本発明の実施の形態に於ける微分回路ならびに低域補償回路の周波数特性図 本発明の実施の形態に於けるＶ−Ｉ変換回路の入出力特性図

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ 補正レンズ
３ ホール素子
４ 駆動コイル
５ ＣＣＤセンサ
６ 角速度センサ
１０、１１、１２、１３ 抵抗器
１４、１５ アナログスイッチ
２０ 基準電源
１００ 位置信号処理回路
２００ 駆動回路
２１０ 差動増幅器
２２０ 微分回路
２３０ 低域補償回路
２４０ Ｖ−Ｉ変換回路
３００ マイクロコンピュータ
３０１、３０２ ＡＤコンバータ
３０３、３０４、３０５ ＤＡコンバータ

Claims (4)

1. 撮像レンズのぶれを検出する角速度センサと、撮像レンズ内にあって光軸に対して垂直面内の水平垂直２方向に可動可能な補正レンズと、前記補正レンズと一体で可動する駆動コイルと、前記駆動コイルに相対して保持されたマグネットと、前記補正レンズと一体で可動し前記マグネットの磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサの信号処理を行う位置信号処理回路と、前記角速度センサの出力から前記補正レンズの制御信号を創出する制御回路と、前記位置信号処理回路の出力が接続される第１の抵抗器と、前記制御回路の出力が接続される複数個の第２の抵抗器群と、前記第１の抵抗器の一端と前記第２の抵抗器群の一端とを接続しこの接続点と基準電源を入力とし前記駆動コイルに駆動電流を供給する駆動回路を備えた手振れ補正用レンズ駆動装置。
2. 第２の抵抗器群は、複数個の抵抗器と、前記複数個の抵抗器と並列に接続された複数個のスイッチ回路と、前記スイッチ回路の制御端子は前記制御回路の指令信号に接続したことを特徴とする請求項１に記載の手振れ補正用レンズ駆動装置。
3. 位置信号処理回路は、制御回路の第１信号に比例して前記磁気センサに電流を供給する電流供給回路と、前記磁気センサの一方の出力が基準電圧と同一になるよう磁気センサの印加電圧を制御する第１の差動増幅器と、前記磁気センサの出力を任意の増幅率で増幅する第２の差動増幅器と、制御回路の第２信号の電圧と基準電圧との差電圧に比例した電圧を前記第２の差動増幅器の出力電圧に加算あるいは減算する電圧補正回路で構成したことを特徴とする請求項１に記載の光学手振れ補正用レンズ駆動装置。
4. 駆動回路は、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器群の接続点が反転入力端子に接続され基準電圧が正転入力端子接続される第３の差動増幅器と、前記第３の差動増幅器の出力の高周波域を増幅する微分回路と、前記微分回路の出力の低周波域を増幅する低域補償回路と、直流電源と前記駆動コイルとの電流路を形成する複数個のＰ型ＭＯＳトランジスタ群と、一端が接地された第３の抵抗器と、前記第３の抵抗器と前記駆動コイルとの電流路を形成する複数個のＮ型ＭＯＳトランジスタ群と、前記低域補償回路の出力と前記基準電圧を比較する比較器と、前記低域補償回路の出力と前記基準電圧との差電圧の絶対値に比例した信号を出力する絶対値回路と、前記第３の抵抗器に発生する電圧と前記絶対値回路の出力電圧とを比較増幅する第４の増幅器と、前記比較器の出力で前記Ｐ型ＭＯＳトランジスタ群の通電を切り換える第１の切り換え回路と、前記比較器の出力でＮ型ＭＯＳトランジスタ群のゲート端子と前記第４の増幅器との接続を切り換える第２の切り換え回路から構成したことを特徴とする請求項１に記載の光学手振れ補正用レンズ駆動装置。

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