JP2010011302A - Blur correcting device and optical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレ補正装置および光学機器に関する。 The present invention relates to a shake correction apparatus and an optical apparatus.
手振れなどによる撮像画像のブレを抑制することができるブレ補正装置としては、種々のものが知られている。たとえば、下記の特許文献1に示すように、光軸Zに垂直なX−Y平面内で、補正レンズを、検出されたカメラのブレに合わせて、X軸およびY軸の双方にシフト移動させる光学式のブレ補正装置が知られている。
Various types of blur correction apparatuses that can suppress blurring of a captured image due to camera shake or the like are known. For example, as shown in
このような光学式のブレ補正装置においては、装置の小型化のために、駆動用コイルと位置検出用ホール素子との距離が近くなり、ホール素子から検出される検出信号に、駆動用コイルの電流に基づくクロストーク信号が重畳され、位置検出の精度が低下するおそれがある。駆動用コイルの電流に基づくクロストーク信号は、駆動用コイルへの通電時のデューティ比に比例して大きくなる。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、高精度なブレ補正を実現できるブレ補正装置および光学機器を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a shake correction device and an optical apparatus that can realize high-precision shake correction.
上記目的を達成するために、本発明に係るブレ補正装置は、
固定部材(34)に対して移動方向に相対移動可能な移動部材(32)と、
前記移動部材(32)に駆動力を与える駆動部材(40a,40b)と、
前記固定部材(34)に対する前記移動部材(32)の相対位置を検出する位置センサ(42a,42b)と、
前記位置センサ(42a,42b)の較正をするときに、重力方向に対する前記移動部材(32)の移動方向に応じて、前記駆動部材(40a,40b)の駆動力を制御する制御部(14)とを有する。
In order to achieve the above object, a shake correction apparatus according to the present invention includes:
A moving member (32) movable relative to the fixed member (34) in the moving direction;
Driving members (40a, 40b) for applying a driving force to the moving member (32);
Position sensors (42a, 42b) for detecting the relative position of the moving member (32) with respect to the fixed member (34);
When calibrating the position sensors (42a, 42b), a control unit (14) for controlling the driving force of the driving members (40a, 40b) according to the moving direction of the moving member (32) with respect to the direction of gravity. And have.
前記制御部(14)は、前記移動部材(32)の前記移動方向に含まれる前記重力方向の成分に応じて、前記駆動部材(40a,40b)の前記駆動力を制御することが好ましい。たとえば前記制御部(14)は、前記移動部材(32)の前記移動方向に含まれる前記重力方向の成分が大きいほど、前記駆動部材(40a,40b)の前記駆動力が小さくなるように制御しても良い。 It is preferable that the control unit (14) controls the driving force of the driving members (40a, 40b) according to a component in the gravity direction included in the moving direction of the moving member (32). For example, the control unit (14) performs control so that the driving force of the driving members (40a, 40b) decreases as the component in the gravitational direction included in the moving direction of the moving member (32) increases. May be.
本発明に係るブレ補正装置では、位置センサ(42a,42b)の較正(キャリブレーション)を行う際に、重力方向(G)に対する移動部材の移動方向に応じて、駆動部材(40a,40b)の駆動力(T1,T2,T3,T4)を制御できる。そのため、例えば小さな駆動力(例えば、必要最小限の駆動デューティ比)で、移動部材(32)を位置決め部材(37)に当接させることが可能になり、クロストーク信号の発生を極力抑制することができる。その結果として、位置センサ(42a,42b)のより正確なキャリブレーションが可能になり、高精度なブレ補正制御を実現することができる。 In the shake correction apparatus according to the present invention, when the position sensors (42a, 42b) are calibrated, the driving members (40a, 40b) are moved according to the moving direction of the moving member with respect to the gravity direction (G). The driving force (T1, T2, T3, T4) can be controlled. For this reason, for example, the moving member (32) can be brought into contact with the positioning member (37) with a small driving force (for example, the minimum required driving duty ratio), and the generation of the crosstalk signal is suppressed as much as possible. Can do. As a result, more accurate calibration of the position sensors (42a, 42b) becomes possible, and high-accuracy blur correction control can be realized.
本発明のブレ補正装置は、前記固定部材(34)に備えられ前記移動部材(32)の位置決めをする位置決め部材(37)をさらに有することが好ましく、
前記制御部(14)は、前記位置センサ(42a,42b)の較正をするときに前記移動部材(32)を前記位置決め部材(37)に当接させる。移動部材(32)が位置決め部材(37)に接触している位置は、基準となる既知の位置なので、その位置における磁気センサ(42a,42b)の出力信号を較正することで、磁気センサ(42a,42b)の正確なキャリブレーションが可能になる。
The blur correction device according to the present invention preferably further includes a positioning member (37) provided in the fixing member (34) for positioning the moving member (32),
The controller (14) brings the moving member (32) into contact with the positioning member (37) when calibrating the position sensors (42a, 42b). Since the position where the moving member (32) is in contact with the positioning member (37) is a known position as a reference, the magnetic sensor (42a) is calibrated by calibrating the output signal of the magnetic sensor (42a, 42b) at that position. 42b) can be accurately calibrated.
前記制御部(14)は、前記移動部材(32)が前記位置決め部材(37)に当接した後、前記磁気センサ(42a,42b)の出力が安定するまでの所定時間経過後に、前記駆動部材(40a,40b)への通電を停止してもよい。通電を停止することで、クロストークを防止することができる。 The control unit (14) is configured so that the drive member is moved after a predetermined time has elapsed until the output of the magnetic sensors (42a, 42b) is stabilized after the moving member (32) contacts the positioning member (37). The energization to (40a, 40b) may be stopped. By stopping energization, crosstalk can be prevented.
前記位置センサ(42a,42b)としては、特に限定されないが、たとえば磁気センサである場合に、本発明の作用効果が大きい。また、前記位置センサ(42a,42b)の検出軸の方向(A,B)は、前記位置センサの較正を行う際の前記移動部材(32)の前記移動方向に略平行であることが好ましい。位置センサ(42a,42b)の検出軸の方向を、前記移動方向と略平行にすることで、位置センサ(42a,42b)の検出信号と、移動部材(32)の移動位置との相関関係が取りやすく、位置センサ(42a,42b)の正確なキャリブレーションが可能になる。 Although it does not specifically limit as said position sensor (42a, 42b), For example, when it is a magnetic sensor, the effect of this invention is large. Moreover, it is preferable that the direction (A, B) of the detection axis of the position sensor (42a, 42b) is substantially parallel to the moving direction of the moving member (32) when the position sensor is calibrated. By making the direction of the detection axis of the position sensor (42a, 42b) substantially parallel to the movement direction, the correlation between the detection signal of the position sensor (42a, 42b) and the movement position of the moving member (32) can be obtained. The position sensors (42a and 42b) can be accurately calibrated.
前記駆動部材は、前記固定部材(34)及び前記移動部材(32)の一方に備えられた駆動磁石(38a,38b)と、前記固定部材(34)及び前記移動部材(32)の他方に備えられ前記駆動磁石(38a,38b)と協同して前記駆動力を発生させる駆動コイル(40a,40b)とを有することが好ましい。駆動部材として用いる駆動用磁石(38a,38b)と、磁気センサ(42a,42b)による位置検出用の磁石とを同じ磁石で兼ねることが可能になり、装置の小型化を図ることができる。 The drive member includes a drive magnet (38a, 38b) provided on one of the fixed member (34) and the movable member (32), and the other of the fixed member (34) and the movable member (32). It is preferable that the driving magnets (40a, 40b) generate the driving force in cooperation with the driving magnets (38a, 38b). The drive magnets (38a, 38b) used as the drive members and the position detection magnets by the magnetic sensors (42a, 42b) can be used as the same magnet, and the apparatus can be downsized.
好ましくは、前記移動部材(32)は、像振れを補正するための光学系を含む。光学系を移動させることで、像ブレの補正が可能になる。あるいは、前記移動部材(32)は、光学系による像を撮像する撮像素子を含んでもよい。本発明に係る光学機器は、上記のブレ補正装置を含む。 Preferably, the moving member (32) includes an optical system for correcting image blur. Image blur can be corrected by moving the optical system. Alternatively, the moving member (32) may include an image sensor that captures an image by an optical system. An optical apparatus according to the present invention includes the above-described blur correction device.
なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。 In the above description, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing the embodiments, but the present invention is not limited to this. The configuration of the embodiment described later may be improved as appropriate, or at least a part of the configuration may be replaced with another component. Further, the configuration requirements that are not particularly limited with respect to the arrangement are not limited to the arrangement disclosed in the embodiment, and can be arranged at a position where the function can be achieved.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るカメラの概略図、
図2Aは図1に示す手振れ補正部の概略分解斜視図、
図2Bは図2Aに示す可動部の平面図、
図2Cは図2Aに示す手振れ補正部の概略断面図、
図2Dはメカリミットの説明図、
図3Aは図1に示すCPUが処理するキャリブレーションの全体フローチャート図、
図3Bは図3Aに示すフローチャートの一部を示す部分フローチャート図、
図3Cは図3Aに示すフローチャートの他の一部を示す部分フローチャート図、
図4Aはクロストークの影響を示すタイムチャート図、
図4Bは可動部のチルトを示すタイムチャート図、
図5Aおよび図5Bはキャリブレーション時にクロストークにより誤差が発生したことを示すグラフ、
図6はメカリミットに対する可動部の移動位置と必要駆動力の関係を示す概略図、
図7(A)〜図7(D)は各移動位置での自重方向に対する駆動軸の傾きθと必要駆動力の関係を示すグラフ、
図8はキャリブレーションの成功例を示すグラフ、
図9は本発明の他の実施形態に係るキャリブレーションの全体フローチャート図、
図10は図9に示すキャリブレーションの効果を示すグラフである。
第1実施形態
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a camera according to an embodiment of the present invention.
2A is a schematic exploded perspective view of the camera shake correction unit shown in FIG.
2B is a plan view of the movable part shown in FIG. 2A.
2C is a schematic cross-sectional view of the camera shake correction unit shown in FIG. 2A.
2D is an explanatory diagram of the mechanical limit.
FIG. 3A is an overall flowchart of calibration performed by the CPU shown in FIG.
FIG. 3B is a partial flowchart showing a part of the flowchart shown in FIG. 3A.
FIG. 3C is a partial flowchart showing another part of the flowchart shown in FIG. 3A.
FIG. 4A is a time chart showing the influence of crosstalk;
FIG. 4B is a time chart showing the tilt of the movable part;
5A and 5B are graphs showing that an error has occurred due to crosstalk during calibration;
FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the moving position of the movable part relative to the mechanical limit and the required driving force,
FIG. 7A to FIG. 7D are graphs showing the relationship between the drive shaft inclination θ and the required driving force with respect to the direction of weight at each moving position,
FIG. 8 is a graph showing a successful calibration example.
FIG. 9 is an overall flowchart of calibration according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the effect of the calibration shown in FIG.
First embodiment
図1に示すように、本発明の一実施形態に係るカメラ1は、いわゆるコンパクトカメラであり、カメラボディ1aとレンズ鏡筒2とが一体化してある。レンズ鏡筒2は、対物側から順に、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群(ブレ補正レンズ群)L3を配列して構成された撮像光学系を備えている。また、この実施形態のカメラ1では、第3レンズ群L3の背後(像面側)に、シャッタ4およびCCD,CMOSなどの撮像素子3を具備してある。
As shown in FIG. 1, a
第1レンズ群L1は、撮像光学系のうち最も対物側に設けられ、駆動機構6により光軸Zに沿って移動自在に駆動され、ズーミングが可能になっている。第2レンズ群L2は、駆動機構8により光軸Zに沿って移動自在に駆動され、フォーカシングが可能になっている。
The first lens unit L1 is provided on the most object side in the imaging optical system, and is driven to move along the optical axis Z by the drive mechanism 6 so that zooming is possible. The second lens unit L2 is driven to move along the optical axis Z by the
第3レンズ群(ブレ補正レンズ群)L3は、ブレ補正装置30の一部を構成するものである。このブレ補正装置30の構成、機能については後に詳しく説明する。第3レンズ群L3は、他のレンズ群に対して、光軸Zと直交する面内でシフト変位することによって、カメラの動きに起因する像ブレを低減する。
The third lens group (blur correction lens group) L3 constitutes a part of the
シャッタ4および図示省略してある絞り機構は、カメラの露光を制御するように駆動機構10により駆動される。撮像素子3は、撮像光学系が撮像面上に結像する被写体像の光に基づいて、電気的な画像出力信号を生成し、その信号は、信号処理回路16で、A/D変換やノイズ処理されてCPU14へ入力する。
The
レンズ鏡筒2には、ジャイロセンサ12が内蔵してあり、カメラ1に生じる手ブレなどの角速度を検出し、CPU14に出力する。CPU14には、AFセンサ18からの検出信号も出力され、その検出信号に基づき、駆動機構8を制御し、オートフォーカス機構を実現している。
The
CPU14には、姿勢センサ15、記録媒体20、不揮発性メモリ22および各種操作ボタン24に接続してある。姿勢センサ15は、重力方向に対するカメラ1の傾きを検出するセンサであり、たとえば金属ボールが内部で移動可能なボックス式センサやジャイロセンサなどが例示される。姿勢センサ15による姿勢検出信号は、CPU14に入力される。記録媒体20は、CPU14からの出力信号を受けて撮影画像を記録したり、読み出されたりするメモリであり、たとえば着脱自在なカード式メモリである。
The
不揮発メモリ22は、ジャイロセンサのゲイン値などの調整値情報が記録してあり、CPU14と共にカメラの内部に内蔵してある半導体メモリなどで構成される。各種操作ボタン24としては、たとえばレリーズスイッチが例示され、レリーズスイッチを半押しまたは全押しすることで、その信号がCPU14に入力される。
The
以下、カメラ1のレンズ鏡筒2に内蔵してあるブレ補正装置30について、詳細に説明する。ブレ補正装置30は、図2A〜図2Cに示すように、カメラ1のレンズ鏡筒2に固定される第1固定部34と、この第1固定部34に対して、A軸およびB軸を含む平面方向に移動自在な可動部32とを有する。図2Bに示すように、可動部32には、第3レンズ群L3を保持するレンズ保持枠48が固定してある。
Hereinafter, the
A軸およびB軸を含む平面は、図1に示す光軸Zに対して垂直な平面である。A軸およびB軸は、相互に垂直であることが、可動部32の位置座標が単純になり好ましいが、必ずしも垂直である必要はない。
A plane including the A axis and the B axis is a plane perpendicular to the optical axis Z shown in FIG. It is preferable that the A axis and the B axis be perpendicular to each other because the position coordinates of the
図2Aおよび図2Cに示すように、可動部32は、光軸Z方向に沿って第1固定部34と第2固定部36との間に挟まれている。第2固定部36は、第1固定部34と同様に、図1に示すレンズ鏡筒2に固定してある。図2Cに示すように、第1固定部34と可動部32との間には、ボール軸受44が配置してあり、可動部32が第1固定部34に対して、A軸およびB軸を含む平面方向にスムーズに移動するようになっている。
2A and 2C, the
なお、可動部32の移動に際して、可動部32を常にボール軸受44に接触させ、第2固定部36には擦らないようにするために、図2Aに示すように、可動部32と第1固定部34とは、複数のスプリング35により連結されている。これらのスプリング35は、その他の外力が作用しない状態で、図2Dに示すように、第3レンズ群L3の中心を、メカリミット37の中心付近に位置させる機能もある。
In order to keep the
図2Aに示すように、メカリミット37は、第1固定部34の中心に形成された開口部であり、この開口部の内部に、図2Bに示す第3レンズ群L3を保持するレンズ保持枠48が入り込む。そのため、図2Dに示すように、第3レンズ群L3のA軸およびB軸を含む平面方向の移動は、レンズ保持枠48がメカリミット37に衝突することで制限される。すなわち、第3レンズ群L3は、メカリミット37の範囲内で移動が可能である。
As shown in FIG. 2A, the
第1固定部34および第2固定部36に対して可動部32を、光軸Zと直交するA軸−B軸平面内において駆動移動させるために、電磁アクチュエータが、第1固定部34と可動部32とに装着してある。
In order to drive and move the
電磁アクチュエータは、第1駆動用磁石38aおよび第1駆動用コイル40aの対と、第2駆動用磁石38bおよび第2駆動用コイル40bの対とを有する。第1駆動用磁石38aおよび第2駆動用磁石38bは、可動部32に固定してあり、第1駆動用コイル40aおよび第2駆動用コイル40bは第1固定部34に装着してある。駆動用磁石38aおよび38bとの間に第1、第2駆動用コイル40a,40bを挟むようにヨークを装着しても良い。
The electromagnetic actuator has a pair of a
第1駆動用コイル40aおよび第2駆動用コイル40bは、図1に示すCPU14からの駆動信号に基づき駆動され、所定の電流を流すことで、第1駆動用コイル40aに発生する磁界は、第1駆動用磁石38aに作用し、可動部32をA軸方向に沿って移動させる駆動力を発生させる。また、同様に、第2駆動用コイル40bに発生する磁界は、第2駆動用磁石38aに作用し、可動部32をB軸方向に沿って移動させる駆動力を発生させる。
The
すなわち、CPU14からの駆動信号に基づき、第1駆動用コイル40aおよび第2駆動用コイル40bに流れる電流を調節することで、可動部32に固定してある第3レンズ群L3を、図2Dに示すメカリミット37の範囲内で、A軸−B軸平面内で自由に移動させることができる。可動部32を移動させるための駆動力は、第1駆動用コイル40aおよび第2駆動用コイル40bに流れる電流の調節により行う。これは、たとえばパルス幅変調(PWM)制御のデューティ比を変化させることで実現することができる。
That is, the third lens group L3 fixed to the
図1に示すCPU14は、たとえばジャイロセンサ12などの角速度センサによって検出されたカメラ1のブレ加速度に応じて、第1固定部34に対して可動部32を駆動し、第3レンズ群L3の光軸中心を、その他のレンズ群L1,L2の光軸Zに対して移動制御することにより、像ブレを低減することができる。
The
また、A軸−B軸平面内で第1固定部34および第2固定部36に対して可動部32の移動位置を検出するために、第2固定部36には、第1磁石38aおよび第2磁石38bに対応させて、位置検出センサとしての第1および第2ホール素子42a,42bが配置してある。
Further, in order to detect the movement position of the
第1ホール素子42aは、磁石38aのA軸方向の移動につれてA軸方向に変化する磁界を検出して、可動部32のA軸方向の移動位置を検出する。また、第2ホール素子42bは、磁石38bのB軸方向の移動につれてB軸方向に変化する磁界を検出して、可動部32のB軸方向の移動位置を検出する。本実施形態では、これらのホール素子42aおよび42bによる位置検出軸と、電磁アクチュエータによる駆動軸とが、A軸およびB軸で、それぞれ共通している。
The
本実施形態では、電磁アクチュエータとしての磁石38a,38bが、可動部32の位置検出センサの一部を兼ねている。すなわち、磁石38aのA軸方向の移動位置に対応する磁界の変化をホール素子42aが検出し、磁石38bのB軸方向の移動位置に対応する磁界の変化をホール素子42bが検出するようになっている。
In the present embodiment, the
このように可動部32の位置検出は、磁石38a,38bの磁界の変化をホール素子42a,42bが検出し、ホール素子42a,42bの出力電圧を位置情報に変換することで行われる。出力電圧から位置情報への変換は、図1に示すCPU14が行う。
As described above, the position of the
ところが、これらのホール素子42a,42bが検出する磁界は、磁石38a(または38b)とホール素子42a(または42b)との間隔や、周囲温度などによっても変化する。このため正確な可動部32の位置検出を行い、正確なブレ補正を行うためには、撮影前に、ホール素子42a,42bのキャリブレーションを行うことが好ましい。
However, the magnetic field detected by these
ホール素子42aのキャリブレーションでは、図2Bに示す可動部32のレンズ保持枠48を、図2(A)および図2(D)に示すメカリミット37のA軸方向の両端に押し当てた位置で、その時のホール素子42aからの出力電圧値が、図8に示すVminまたはVmaxとなるように調整を行う。すなわち、A軸方向のメカリミット37の位置でホール素子42aからの出力電圧がVminまたはVmaxとなるように、ストローク(位置)に対する出力電圧直線の傾き調整(γ調整)とシフト調整を行う。キャリブレーションされたホール素子42aの出力電圧におけるVminおよびVmaxの中間電圧Vtypが、メカリミット37の中心に第3レンズ群L3が位置する場合に対応する。
In the calibration of the
同様にして、ホール素子42bのキャリブレーションでは、図2Bに示す可動部32のレンズ保持枠48を、図2(A)および図2(D)に示すメカリミット37のB軸方向の両端に押し当てた位置で、その時のホール素子42bからの出力電圧値が、図8に示すVminまたはVmaxとなるように調整を行う。
Similarly, in the calibration of the
ところが、ホール素子42a,42bの出力電圧には、図2Aに示す駆動用コイル40aまたは40bに流れるコイル電流の影響で、図4Aに示すように、ホール素子42a,42bの出力電圧には、コイル電流によるクロストーク分の誤差信号が混入する。すなわち、本来であれば、可動部32の移動位置に対応するホール素子の出力電圧は、図4Aに示すVh+’であるが、コイル電流によるクロストークの影響で、Vh+となってしまう。
However, the output voltage of the
従来では、ホール素子42a,42bのキャリブレーション時にも、図5Aに示すように、クロストーク分の誤差ΔVが重畳したホール素子の出力電圧をγ調整あるいはシフト調整してしまうことがあった。そのため、可動部32の位置検出精度が低下し、手ぶれ補正の精度が悪化し、図5Bに示すように、最大でΔLmaxの誤差が生じるおそれがあった。
Conventionally, even when the
また、従来では、ホール素子42a,42bのキャリブレーション時に、たとえば図2Dに示すように、可動部32におけるレンズ保持枠48を、メカリミット37まで早く移動させるために、比較的に大きなデューティ比で駆動用コイル40aまたは40bを駆動していた。そのために、レンズ保持枠48がメカリミット37に当接した直後では、図4Bに示すように、ホール素子の出力電圧は、安定せず、所定時間後に、ホール素子の出力電圧(たとえばVh+)を読み取ると、誤差が生じやすかった。また、比較的に大きなデューティ比で駆動用コイル40aまたは40bを駆動するために、可動部32がチルトしてしまう可能性もあり、その場合にはキャリブレーションが良好に行えず、ブレ補正性能の劣化につながる。
Conventionally, at the time of calibration of the
なお、デューティ比とは、図10において、パルス変調制御(PWM)におけるコイル電圧の駆動周期をf1とし、f2を電圧ONの時間、f3を電圧OFFの時間とした場合に、f2/f1の比である。このデューティ比が1に近ければ、駆動力が最大になり、0に近ければ、駆動力は弱くなる。 The duty ratio in FIG. 10 is the ratio of f2 / f1 when the driving period of the coil voltage in pulse modulation control (PWM) is f1, f2 is the voltage ON time, and f3 is the voltage OFF time. It is. When the duty ratio is close to 1, the driving force is maximized, and when it is close to 0, the driving force is weak.
本発明の実施形態では、以下に示す構成により、ホール素子42a,42bのキャリブレーション時の精度を向上させ、可動部32の位置検出精度を向上させ、結果として、手ぶれ補正の精度を向上させている。すなわち、本実施形態では、図1に示すCPU14が図3A〜図3Cに示すフローチャートで示すホール素子42a,42bのキャリブレーションを行うことで、可動部32の位置検出精度を向上させ、結果として、手ぶれ補正の精度を向上させている。
In the embodiment of the present invention, the following configuration improves the accuracy of calibration of the
図3Aに示すステップS1にて、キャリブレーション信号が図1に示すCPU14へ入力されると、まずA軸方向の可動部32の移動を検出するホール素子42aのキャリブレーション(メカ中心出し処理)を行う。キャリブレーション信号が図1に示すCPU14へ入力する条件としては、特に限定されないが、出荷前の時点、あるいはカメラ1の電源がオンされる毎が考えられる。
When a calibration signal is input to the
次に、ステップS2では、図1に示す姿勢センサ15の出力信号をCPU14が読み取り、ステップS3にて、カメラ1の姿勢を認識する。カメラ1の姿勢、すなわち、カメラ1における図2Bに示すA軸の重力方向に対する傾きを認識することの意味は、次に示すとおりである。
Next, in step S2, the
図6に示すように、図2Dに示すA軸が鉛直軸と一致したと仮定した場合に、図2Bに示すレンズ保持枠48が、図2Dに示すメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−に押し当てられる位置48a+,48a−,48b+,48b−にあるとする。各位置48a+,48a−,48b+,48b−でのレンズ保持枠48を含む可動部32の自重を矢印Gで示す。また、各位置48a+,48a−,48b+,48b−での図2aに示すスプリング35によるメカ中心Oへの向心力を矢印Sで示す。さらに、自重Gおよび向心力Sに逆らって、レンズ保持枠48をメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−に押し当て続けるための必要駆動力を矢印T1,T4,T2,T3で示す。
As shown in FIG. 6, when it is assumed that the A axis shown in FIG. 2D coincides with the vertical axis, the
図6に示すように、各メカ制限37a+,37a−,37b+,37b−にレンズ保持枠48が押し当てられる位置48a+,48a−,48b+,48b−に応じて、必要駆動力T1〜T4が異なる。これは、自重Gのベクトル方向が各位置によらず同じなのに対して、スプリング35の向心力Sのベクトル方向が、各位置で異なることによる。図6の位置48a−においては、レンズ保持枠48の移動方向が重力方向Gと略等しく、移動方向に含まれる重力方向の成分が最大となるので、駆動力T4が最も小さくなる。
As shown in FIG. 6, the required driving forces T1 to T4 vary depending on the
これに対し、図6の位置48+においては、レンズ保持枠48の移動方向が重力方向Gと逆向きであり、移動方向に含まれる重力方向の成分が最小になるので駆動力T1が最も大きくなる。
On the other hand, at the
図6では、図2Dに示すA軸が鉛直軸と一致したと仮定した場合を示すが、自重の方向に対するA軸の角度をθとした場合に、それぞれの位置48a+,48a−,48b+,48b−において、必要駆動力T1〜T4と傾きθとの一般化した関係は、図7(A)〜図7(D)に示される。これらの図に示すように、必要駆動力T1〜T4は、自重の方向に対するA軸の角度をθとした場合に、それぞれの位置48a+,48a−,48b+,48b−でサインカーブ状に変化する。
FIG. 6 shows a case where the A axis shown in FIG. 2D is assumed to coincide with the vertical axis. When the angle of the A axis with respect to the direction of its own weight is θ, each
従来では、これらのことを考慮せず、いずれのメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−にレンズ保持枠48を移動させる場合にも、同じデューティ比による駆動力で移動させていた。そのため、特に自重Gの方向にレンズ保持枠48を移動させる場合には、たとえば図6の例では、必要以上に過大な力で、メカ制限37a−にレンズ保持枠48を押し当てる必要があり、前述した図4A,図4Bに示す不都合を生じていた。
Conventionally, without considering these points, when the
本実施形態では、図3Aに示すステップS3にて、カメラ1における図7に示すA軸の重力方向に対する傾きθを求め、その傾きθに基づき、図7(A)〜図7(D)に示すグラフから、必要駆動力T1〜T4を求める。各必要駆動力T1〜T4は、図2Dに示すレンズ保持枠48を、それぞれメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−に移動させるための駆動力に対応し、従来とは異なり、必ずしも同一ではなく、自重やスプリング力を考慮し、必要最小限の駆動力に設定してある。
In this embodiment, in step S3 shown in FIG. 3A, the inclination θ of the
図3Aに示すステップS4では、図1に示すCPU14が、必要駆動力T1〜T4を、それぞれの必要デューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-として演算し、ステップS5およびステップS6を行い、ステップS7にてキャリブレーションが終了する。必要デューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-は、図2Dに示すレンズ保持枠48を、それぞれメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−に移動させるために、図2Aに示す駆動用コイル40aまたは40bに印加されるパルス状電圧である。
In step S4 shown in FIG. 3A, the
図6に示す例では、必要駆動力T1〜T4の大小関係は、T1>T2=T3>T4であり、図7に示す角度θに応じて、大小関係は変動する。また、図6に示す例では、デューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-の大小関係は、必要駆動力T1〜T4の大小関係に対応し、Duty_A+>Duty_B+=Duty_B->Duty_A-となる。ただし、これらのデューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-の大小関係は、図7に示す角度θに応じて変動する。 In the example shown in FIG. 6, the magnitude relationship between the necessary driving forces T1 to T4 is T1> T2 = T3> T4, and the magnitude relationship varies according to the angle θ shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, the magnitude relationship among the duty ratios Duty_A +, Duty_A-, Duty_B +, and Duty_B- corresponds to the magnitude relationship between the required driving forces T1 to T4, and Duty_A +> Duty_B + = Duty_B-> Duty_A-. However, the magnitude relationship among these duty ratios Duty_A +, Duty_A-, Duty_B +, and Duty_B- varies depending on the angle θ shown in FIG.
なお、これらのデューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-は、図1に示すカメラ1の光軸Zが水平である場合を考慮して決定されるが、実際には、光軸Zに対する傾きも検出して、これらのデューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-が決定される。また、必要駆動力T1〜T4は、環境温度によっても変化することから、デューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-は、多少マージンを取って大きめに設定しておくことが好ましい。
The duty ratios Duty_A +, Duty_A-, Duty_B +, and Duty_B- are determined in consideration of the case where the optical axis Z of the
図3Aに示すステップS5の詳細は、図3Bに示される。図3Bに示すステップS50にて、A軸におけるキャリブレーションが選択されると、ステップS51では、図2Aに示すホール素子42aを所定電流で駆動する。次に、ステップS52では、図2Aに示す駆動用コイル40aを、前述したようにして求められたデューティ比Duty_A+で通電し、図2Dに示すように、可動部32におけるレンズ保持枠48を、A軸方向のメカ制限37a+まで移動させる。
Details of step S5 shown in FIG. 3A are shown in FIG. 3B. When calibration in the A axis is selected in step S50 shown in FIG. 3B, the
図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a+に突き当たっているか否かは、位置センサなどで検出しても良いが、所定時間以上、パルス状のコイル電圧を図2Aに示す駆動用コイル40aに与え続けることでも良い。所定時間以上、パルス状のコイル電圧を図2Aに示す駆動用コイル40aに与え続ければ、必ず、図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a+に突き当たるからである。その場合の所定時間は、予め実験により求められて、図1に示す不揮発性メモリ22に記憶されている。
Whether or not the
次にステップS53では、図1に示すCPU14は、所定時間を計測し、図2(A)に示すホール素子42aの出力が安定するまで待ち、次にステップS54では、図2Aに示すホール素子42aの出力電圧Vh_A+を、図1に示すCPU14が読み取る。その出力電圧Vh_A+は、図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a+に突き当たった位置で、図2Aおよび図2Bに示す磁石38aから生じる磁界に基づくものであり、可動部32のA軸方向のメカ制限37a+位置に正確に対応する。その出力電圧Vh_A+に含まれるクロストーク信号は、従来に比べて少なくなる。
Next, in step S53, the
次にステップS55では、図2Aに示す駆動用コイル40aを駆動し、図2Dに示すように、可動部32におけるレンズ保持枠48を、A軸方向のメカ制限37a−まで逆方向に移動させる。駆動用コイル40aの駆動方法は、ステップS2の場合と同様であるが、逆方向のステップ状コイル電圧を、デューティ比Duty_A-で駆動用コイル40aに印加すればよい。
Next, in step S55, the driving
次にステップS56では、図1に示すCPU14は、ステップS53と同様にして、ホール素子42aの出力が安定するまで待つ。次にステップS57では、ステップS54と同様にして、図2Aに示すホール素子42aの出力電圧Vh_A-を、図1に示すCPU14が読み取る。その出力電圧Vh_A-は、図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a−に突き当たった位置で、図2Aおよび図2Bに示す磁石38aから生じる磁界に基づくものであり、可動部32のA軸方向のメカ制限37a−位置に正確に対応する。その出力電圧Vh_A-に含まれるクロストーク信号は、従来に比べて少なくなる。
Next, in step S56, the
次にステップS58では、このようにして求められたホール素子42aの出力電圧Vh_A+およびVh_A-に基づき、ホール素子42aのキャリブレーションを行い、ステップS59にて、A軸のキャリブレーションが終了する。A軸のキャリブレーションでは、上述したように、A軸方向のメカ制限37a+およびメカ制限37a−の位置で、図8に示すように、ホール素子42aからの出力電圧がVminまたはVmaxとなるように、ストローク(位置)に対する出力電圧直線の傾き調整(γ調整)とシフト調整を行う。キャリブレーションされたホール素子42aの出力電圧におけるVminおよびVmaxの中間電圧Vtypが、A軸方向のメカ制限37a+およびメカ制限37a−の中心に第3レンズ群L3が位置する場合に対応する。
Next, in step S58, the
図3Aに示すステップS6の詳細は、図3Cに示される。図3Cに示すステップS50〜S69は、図3Bに示すステップS50〜S59に対応し、A軸に交差するB軸におけるメカ中心出し処理を行う。このB軸におけるメカ中心出し処理は、B軸をA軸に置き換え、ホール素子42aをホール素子42bに置き換え、コイル40aをコイル40bに置き換え、磁石38aを磁石38bに置き換えて、メカ制限37a+をメカ制限37b+に置き換え、メカ制限37a−をメカ制限37b−に置き換えて、A軸におけるステップS50〜S59の処理と同様にして行う。
Details of step S6 shown in FIG. 3A are shown in FIG. 3C. Steps S50 to S69 shown in FIG. 3C correspond to steps S50 to S59 shown in FIG. 3B and perform mechanical centering processing on the B axis that intersects the A axis. The mechanical centering process on the B axis is performed by replacing the B axis with the A axis, replacing the
本発明に係るブレ補正装置では、位置センサとしてのホール素子42a,42bの較正(キャリブレーション)を行う際に、姿勢センサ15の出力を用いて、駆動用コイル40a,40bによる可動部32の駆動方向に応じて、駆動制御量であるデューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-を変化させ、可動部32をメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−に当接させる。そのため、必要最小限のデューティ比Duty_A+,Duty_A-,Duty_B+,Duty_B-で、可動部32をメカ制限37a+,37a−,37b+,37b−に当接させることが可能になり、クロストーク信号の発生を極力抑制することができる。その結果として、ホール素子42a,42bの正確なキャリブレーションが可能になり、高精度なブレ補正制御を実現することができる。
第2実施形態
In the shake correction apparatus according to the present invention, when the
Second embodiment
本実施形態では、上述した第1実施形態において、図3A〜図3Cに示すフローの制御を行う代わりに、図9に示すフローの制御を行い、下記に詳述する作用効果を奏する以外は、第1実施形態と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。 In the present embodiment, instead of performing the flow control shown in FIGS. 3A to 3C in the first embodiment described above, the flow control shown in FIG. 9 is performed, and the effects described below are provided. It has the same configuration as that of the first embodiment and has the same effects.
図9に示すステップS100に示すように、キャリブレーション信号が図1に示すCPU14へ入力されると、まずA軸方向の可動部32の移動を検出するホール素子42aのキャリブレーション(メカ中心出し処理)を行う。キャリブレーション信号が図1に示すCPU14へ入力する条件としては、特に限定されないが、カメラ1の電源がオンされる毎が考えられる。
As shown in step S100 shown in FIG. 9, when a calibration signal is input to the
次に、ステップS101では、図2Aに示す駆動用コイル40aを駆動し、図2Dに示すように、可動部32におけるレンズ保持枠48を、A軸方向のメカ制限37a+まで移動させる。駆動用コイル40aを駆動するには、図10に示すように、駆動用コイル40aに所定のデューティ比Duty_A+のパルス状のコイル電圧を印加すればよい。
Next, in step S101, the driving
図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a+に突き当たっているか否かは、位置センサなどで検出しても良いが、所定時間以上、パルス状のコイル電圧を図2Aに示す駆動用コイル40aに与え続けることでも良い。所定時間以上、パルス状のコイル電圧を図2Aに示す駆動用コイル40aに与え続ければ、必ず、図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a+に突き当たるからである。その場合の所定時間は、予め実験により求められて、図1に示す不揮発性メモリ22に記憶されている。
Whether or not the
次にステップS102では、図1に示すCPU14は、図2Aに示す駆動用コイル40aへの通電を停止する。その後にステップS103では、図1に示すCPU14は、所定時間を計測し、図10に示すように、ホール素子42aの出力が安定するまで待つ。この場合の所定時間とは、図10に示すように、駆動用コイル40aに流れる電流(コイル電流)の立ち下がり時間t10以上の時間である。
Next, in step S102, the
次にステップS104では、図2Aに示すホール素子42aの出力電圧Vh+を、図1に示すCPU14が読み取る。その出力電圧Vh+は、図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a+に突き当たった位置で、図2Aおよび図2Bに示す磁石38aから生じる磁界に基づくものであり、可動部32のA軸方向のメカ制限37a+位置に正確に対応する。その出力電圧Vh+には、コイル電流によるクロストーク信号は含まれない。
Next, in step S104, the
次にステップS105では、図2Aに示す駆動用コイル40aを駆動し、図2Dに示すように、可動部32におけるレンズ保持枠48を、A軸方向のメカ制限37a−まで逆方向に移動させる。駆動用コイル40aの駆動方法は、ステップS101の場合と同様であるが、所定のデューティ比Duty_A-で逆方向のステップ状コイル電圧を、駆動用コイル40aに印加すればよい。
Next, in step S105, the driving
次にステップS106では、図1に示すCPU14は、図2Aに示す駆動用コイル40aへの通電を停止する。その後にステップS107では、ステップS103と同様にして、ホール素子42aの出力が安定するまで待つ。
Next, in step S106, the
次にステップS108では、ステップS104と同様にして、図2Aに示すホール素子42aの出力電圧Vh−を、図1に示すCPU14が読み取る。その出力電圧Vh−は、図2Dに示すレンズ保持枠48が、A軸方向のメカ制限37a−に突き当たった位置で、図2Aおよび図2Bに示す磁石38aから生じる磁界に基づくものであり、可動部32のA軸方向のメカ制限37a−位置に正確に対応する。その出力電圧Vh−には、コイル電流によるクロストーク信号は含まれない。
Next, in step S108, as in step S104, the
次にステップS109では、このようにして求められたホール素子42aの出力電圧Vh+およびVh−に基づき、ホール素子42aのキャリブレーションを行う。上述したように、A軸方向のメカ制限37a+およびメカ制限37a−の位置で、図8に示すように、ホール素子42aからの出力電圧がVminまたはVmaxとなるように、ストローク(位置)に対する出力電圧直線の傾き調整(γ調整)とシフト調整を行う。キャリブレーションされたホール素子42aの出力電圧におけるVminおよびVmaxの中間電圧Vtypが、A軸方向のメカ制限37a+およびメカ制限37a−の中心に第3レンズ群L3が位置する場合に対応する。
Next, in step S109, the
次にステップS110では、A軸に交差するB軸におけるメカ中心出し処理を行う。このB軸におけるメカ中心出し処理は、ホール素子42aをホール素子42bに置き換え、コイル40aをコイル40bに置き換え、磁石38aを磁石38bに置き換えて、メカ制限37a+をメカ制限37b+に置き換え、メカ制限37a−をメカ制限37b−に置き換えて、A軸におけるステップS101〜S109の処理と同様にして行う。その後に、ステップS111において、全体のキャリブレーション制御を終了する。
Next, in step S110, a mechanical centering process is performed on the B axis that intersects the A axis. The mechanical centering process on the B axis is performed by replacing the
本実施形態に係るブレ補正装置では、コイル40a,40bへの駆動電圧の供給を停止させて、ホール素子42a,42bの出力電圧のキャリブレーションを行う。そのため、駆動用コイル40a,40bに流れるコイル電流によるクロストーク信号が重畳することがなくなり、ホール素子42a,42bの正確なキャリブレーションが可能になり、高精度なブレ補正制御を実現することができる。
In the shake correction apparatus according to the present embodiment, the supply of the drive voltage to the
また本実施形態では、駆動用磁石38a,38bと、ホール素子42a,42bによる位置検出用の磁石38a,38bとを同じ磁石で兼ねることで、ブレ補正装置30の小型化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々に改変することができる。たとえば、固定部34,36と可動部32とは逆でも良い。すなわち、固定部34または36に対して、駆動用磁石38a,38bを装着すると共に、可動部32に対して、コイル40a,40bおよびホール素子42a,42bを装着しても良い。ただし、配線の容易性などを考えると、上述した図面に示す実施形態が好ましい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified. For example, the fixed
さらに、ブレ補正装置は、レンズ駆動方式のみでなく、CCD駆動方式にも適用することができる。すなわち、補正レンズ群L3を光軸Zに垂直な平面で移動させるのではなく、CCDなどの撮像素子3を、カメラのブレに応じて、光軸Zに垂直な平面で移動させるタイプのブレ補正装置にも適用が可能である。 Furthermore, the blur correction device can be applied not only to the lens driving method but also to the CCD driving method. That is, instead of moving the correction lens unit L3 in a plane perpendicular to the optical axis Z, the type of blur correction is such that the image pickup device 3 such as a CCD is moved in a plane perpendicular to the optical axis Z in accordance with camera shake. It can also be applied to devices.
また、本実施形態のブレ補正装置は、レンズ鏡筒2を有するカメラ1のみでなく、レンズ鏡筒自体、スチルカメラ、ビデオカメラ、望遠鏡、顕微鏡などのその他の光学装置にも適用することができる。
In addition, the blur correction device according to the present embodiment can be applied not only to the
キャリブレーションは、カメラ1の出荷時に1回のみ行っても良いが、カメラ1の電源オン時に、毎回行うことが好ましい。経時変化などにより、ホール素子の出力信号と、実際のレンズ位置とがずれるおそれがあるからである。
The calibration may be performed only once when the
また、上述した実施形態では、ホール素子42a,42bの検出軸と、駆動用コイル40a,40bの駆動軸とが一致しているが、必ずしも一致する必要はなく、ずれていても良い。ただし、座標変換などの計算を必要としないことから、ホール素子42a,42bの検出軸と、駆動用コイル40a,40bの駆動軸とが一致していることが好ましい。
In the above-described embodiment, the detection axes of the
1… カメラ
2… レンズ鏡筒
14… CPU
15… 姿勢センサ
30… ブレ補正装置
32… 可動部
34,36… 固定部
37… メカリミット
38a,38b… 駆動用磁石
40a,40b… 駆動用コイル
42a,42b… ホール素子
1 ...
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記移動部材に駆動力を与える駆動部材と、
前記固定部材に対する前記移動部材の相対位置を検出する位置センサと、
前記位置センサの較正をするときに、重力方向に対する前記移動部材の前記移動方向に応じて、前記駆動部材の前記駆動力を制御する制御部とを有するブレ補正装置。 A moving member that is movable relative to the fixed member in the moving direction;
A driving member for applying a driving force to the moving member;
A position sensor for detecting a relative position of the moving member with respect to the fixed member;
And a control unit configured to control the driving force of the driving member in accordance with the moving direction of the moving member with respect to a direction of gravity when the position sensor is calibrated.
前記制御部は、前記移動部材の前記移動方向に含まれる前記重力方向の成分に応じて、前記駆動部材の前記駆動力を制御するブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 1,
The shake correction device, wherein the control unit controls the driving force of the driving member according to a component in the gravity direction included in the moving direction of the moving member.
前記制御部は、前記移動部材の前記移動方向に含まれる前記重力方向の成分が大きいほど、前記駆動部材の前記駆動力が小さくなるように制御するブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 2,
The shake correction apparatus, wherein the control unit controls the driving force of the driving member to be smaller as a component in the gravity direction included in the moving direction of the moving member is larger.
前記固定部材に備えられ前記移動部材の位置決めをする位置決め部材を有し、
前記制御部は、前記位置センサの較正をするときに前記移動部材を前記位置決め部材に当接させるブレ補正装置。 The blur correction device according to any one of claims 1 to 3, wherein
A positioning member provided in the fixed member for positioning the moving member;
The shake correction device, wherein the control unit causes the moving member to abut on the positioning member when the position sensor is calibrated.
前記制御部は、前記移動部材を前記位置決め部材に当接させ、前記位置センサの出力が安定した後、前記駆動部材への通電を停止するブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 4,
The shake correction apparatus, wherein the control unit stops the energization of the drive member after the moving member is brought into contact with the positioning member and the output of the position sensor is stabilized.
前記位置センサは磁気センサであり、前記位置センサの較正をするときの前記移動部材の前記移動方向に略平行な位置検出軸を有するブレ補正装置。 The blur correction device according to any one of claims 1 to 5, wherein
The shake correction apparatus, wherein the position sensor is a magnetic sensor and has a position detection axis substantially parallel to the moving direction of the moving member when the position sensor is calibrated.
前記駆動部材は、前記固定部材及び前記移動部材の一方に備えられた駆動磁石と、前記固定部材及び前記移動部材の他方に備えられ前記駆動磁石と協同して前記駆動力を発生させる駆動コイルとを有するブレ補正装置。 The shake correction apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The drive member includes a drive magnet provided on one of the fixed member and the moving member, and a drive coil provided on the other of the fixed member and the movable member and generating the drive force in cooperation with the drive magnet. An image stabilization apparatus having
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WO2022138604A1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 富士フイルム株式会社 | Lens device, imaging device, operation method for lens device, operation method for imaging device, and program |
-
2008
- 2008-06-30 JP JP2008170597A patent/JP2010011302A/en active Pending
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