JP2013125048A - レンズ位置検出回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズ位置を効果的に検出する。
【解決手段】 レンズ位置に応じて変化するフォトダイオード10からの光をフォトトランジスタ12で検出することでレンズ位置を検出する。制御部60は、レンズの移動範囲を複数のエリアに分け、エリア毎にレンズ位置と前記フォトトランジスタの電流との関係を近似し、近似して得られた関係を用いて、フォトトランジスタの電流を補正して、レンズ位置と線形の関係を有する補正検出電流とし得られた補正検出電流を用いて、レンズ位置を検出する。
【選択図】図1
【解決手段】 レンズ位置に応じて変化するフォトダイオード10からの光をフォトトランジスタ12で検出することでレンズ位置を検出する。制御部60は、レンズの移動範囲を複数のエリアに分け、エリア毎にレンズ位置と前記フォトトランジスタの電流との関係を近似し、近似して得られた関係を用いて、フォトトランジスタの電流を補正して、レンズ位置と線形の関係を有する補正検出電流とし得られた補正検出電流を用いて、レンズ位置を検出する。
【選択図】図1
Description
本発明は、レンズ位置に応じて変化するフォトダイオードからの光をフォトトランジスタで検出することでレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路に関する。
従来より、各種のカメラの手ぶれ補償機能が搭載されている。この手ぶれ補償では、カメラの動きに応じてレンズを移動させることで手ぶれ補償がなされた画像を得る。この手ぶれ補償を行うためには、レンズを適切に駆動する必要があり、レンズ位置の正確な検出が必要となる。
ここで、各種部材の位置検出には、対象物に磁石などを設置してこれを検出するホール素子が用いられており、レンズに位置検出にもホール素子が用いられている。
しかし、ホール素子は、比較的高価であり、また携帯電話、スマートフォン搭載カメラ用途などのため省スペースや、ユーザ要望の特殊な機構形状が望まれる場合に、十分対応できない場合もあり、他の検出手段も検討することが必要である。他の検出手段としては、例えば光学的な検出手段が考えられ、フォトレフレクタやフォトインタラプタなどの光検出器を利用することが考えられる。フォトレフレクタは、フォトダイオードから射出された光の対象物による反射光を、フォトトランジスタにより検出するものであり、レンズ位置によりフォトトランジスタでの受光量が変化するようにすることで、レンズ位置を検出することができる。
ここで、レンズ位置と、フォトレフレクタにおけるフォトトランジスタの出力の関係が線形であればよいが、非線形の場合もある。例えば、レンズ位置の検出のための検出対象物とフォトレフレクタの位置関係に応じて、非線形となることが確認されており、その場合に適切な位置検出を行う必要がある。
本発明は、レンズ位置に応じて変化するフォトダイオードからの光をフォトトランジスタで検出することでレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路であって、レンズの移動範囲を複数のエリアに分け、エリア毎にレンズ位置と前記フォトトランジスタの電流との関係を近似し、近似して得られた関係を用いて、フォトトランジスタの電流を補正して、レンズ位置と線形の関係を有する補正検出電流とする補正手段と、得られた補正検出電流を用いて、レンズ位置を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
また、前記補正手段は、エリア毎にレンズ位置とフォトトランジスタの電流の関係を直線で近似することが好適である。
本発明によれば、検出電流を補正して、線形の出力が得られるため、非線形の出力を利用して、レンズ位置検出を効果的に行える。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、実施形態に係るレンズ位置検出回路の構成を示す図である。光検出器としてのフォトリフレクタは、フォトダイオード10、フォトトランジスタ12を有し、これらが半導体集積回路20の外部に設けられる。フォトダイオード10から射出された光が、検出対象物で反射され、反射光がフォトトランジスタ12に入射することで、フォトトランジスタ12に入射光量に応じた電流が流れる。フォトダイオード10の発光量が一定であっても、レンズの位置に応じて検出対象物が移動し、フォトトランジスタ12での受光量が変化するようになっており、フォトトランジスタ12の電流量を検出することでレンズ位置を検出する。なお、レンズ位置はx,y方向の2方向検出するため、フォトレフレクタを2つ設け、x,y両方向のレンズ位置を検出する。また、検出対象物としては、レンズに取り付けた反射板などが利用される。
半導体集積回路20内において、DAC22は、フォトダイオード10に流す定電流についての入力データに基づき、対応する定電圧を出力する。DAC22の出力は、アンプ24において安定化された後、nチャネルの出力トランジスタ26のゲートに供給される。出力トランジスタ26のドレインは電源に接続されており、ソースは端子28を介し外部のフォトダイオード10のアノードに接続されている。フォトダイオード10のカソードはアースに接続されており、従ってDAC22に供給されるデータに応じた定電流IFが電源から出力トランジスタ26を介し、フォトダイオード10に供給される。なお、出力トランジスタ26に流れる電流を検出し、DAC22の入力データをフィードバック制御するなど、定電流IFの制御手段を有しておくことも好適である。
フォトトランジスタ12のコレクタは電源に接続され、エミッタは電流検出抵抗30を介しアースに接続されている。従って、上述したように、フォトトランジスタ12の受光量に応じた電流がフォトトランジスタ12、電流検出抵抗30に流れ、電流検出抵抗30の上側であるX点(フォトトランジスタ12と電流検出抵抗30の接続点)にフォトトランジスタ12に流れる電流に応じた検出電圧(X点電圧)が得られる。
X点電圧は、端子32を介し、半導体集積回路20に取り入れられ、抵抗34を介し、オペアンプ36の負入力端に入力される。オペアンプ36の正入力端は、抵抗38,端子40、外付け抵抗42を介し半導体集積回路20の外部でアースに接続される。また、オペアンプ36の正入力端には、抵抗44の一端も接続されており、この抵抗44の他端には、DAC22からレンズが基準位置にある場合のフォトトランジスタ12の電流を示す基準電圧が供給される。従って、オペアンプ36の正入力端の電圧は、基準電圧を抵抗44と、抵抗38および外付け抵抗42の和、とで分圧された電圧(設定電圧)になる。なお、基準電圧は、DAC22に供給する基準電圧データに応じて設定される。オペアンプ36の正入力端の設定電圧は、DAC22に入力する基準電圧データを変更したり、外付け抵抗42の抵抗値を変更することで調整が可能である。
オペアンプ36の出力端は、抵抗46を介し負入力端に帰還されている。従って、オペアンプ36の出力端の電圧は、正負入力端の差を抵抗34、抵抗46の抵抗値に応じて増幅した電圧となる。
また、オペアンプ36の出力端は、抵抗48、端子50を介し、半導体集積回路20の外側で他端がアースに接続されたコンデンサ52に接続されている。従って、オペアンプ36の出力を積分(ローパス)した電圧信号が端子50に得られる。そして、端子50の電圧信号がADC54に入力される。すなわち、フォトトランジスタ12に流れる受光量に応じた電流量に対応する検出電圧と、設定電圧との差に応じた電圧がADC54に入力されることになる。このため、ADC54の出力において、レンズの位置に応じたデータを得ることができる。
ADC54の出力は、制御部60に供給され、制御部60においてレンズ位置が把握される。制御部60は、得られたレンズ位置に応じて、レンズ駆動用アクチュエータを制御するなど各種の制御を行う。なお、アクチュエータは、例えばH−BridgeドライバをPWMパルスにより駆動することにより制御される。
なお、実施形態の構成では、フォトトランジスタ12の電流Ioを電圧に変換し、設定電圧と比較してその比較結果からレンズ位置を検出しているが、電流Ioからレンズ位置を検出していることに変わりはない。
ここで、制御部60では、ADC54から供給される、検出電圧からレンズ位置を検出するが、この際に検出電圧を補正して、レンズ位置と線形の関係にある補正検出電圧とし、補正検出電圧に基づき、レンズ位置検出を行う。
すなわち、レンズ位置検出の際にフォトダイオード10からの光を反射する検出対象物と、フォトレフレクタ(フォトダイオード10およびフォトトランジスタ12)の距離や、検出対象物の移動面内における位置が設定と異なると、レンズ位置に対するフォトレフレクタの出力の関係が非線形になる。
例えば、距離が設定と異なった場合、図2に示すように、レンズ位置の中間付近で特性が変化する。また、検出対象物が移動面内においてずれてしまい、検出対象物のエッジの影響が出た場合には、図3のように、レンズ位置の一方側と、中間部、他方側で出力特性が異なる。なお、このような出力特性は、検出対象物の形状や、設定位置などで異なり、必ずしも図2,3のような特性になるわけではない。
本実施形態では、フォトレフレクタの出力を補正し、得られた補正出力がレンズ位置と線形の関係になるようにする。
ここでは、出力を3エリアに分割し、各エリアにおいてはレンズ位置とフォトレフレクタ出力(フォトトランジスタ12の検出電流)との関係を線形と仮定し、実際の出力をレンズ位置と線形の関係となる補正出力に補正する。
図4には、一例(最も下のエリア)の補正内容を示してある。まず、検出範囲の全体について、L0からLmaxまで出力から、そのレンズ位置との関係を示す直線を決定する。この例では、出力について、−1〜+1の範囲の数値としている。
レンズ位置をxとすると、補正出力Qは、Q=axとなる。ここで、傾きaは、出力の変化範囲をレンズ位置の変化範囲で除算して得られる傾きである。
図中、太線で示したのは、レンズ位置に対する得られた出力Pであり、このPで示されるレンズ位置に対する出力を、そのレンズ位置におけるQで示される出力に補正する。出力Pと、同一位置における補正出力Qとは、各エリアにおいて、傾きを変更し、切片分をシフトするという演算を行うものであり、Q=aP+bの演算により行える。そして、この係数a,bが、エリアによって異なることになる。
いずれにしても、レンズ位置xに対する出力Pは、わかっており、レンズ位置xに対応する出力がQになればよいため、各エリアにおけるレンズ位置と出力Pの関係を検出し、出力Pを補正出力Qに換算する関係式をエリア毎に設定しておけばよい。
ここで、精度の高い位置検出のためには、レンズ移動の中点における出力Qを出力における中点に設定する。そこで、各エリアにおける近似直線と出力の中点との交点を求め、この交点を中心として傾きをQについての傾きに合わせた直線を計算し、これをその切片に応じてシフトしてQの位置に対する直線に一致するようにすると、すべてのエリアにおける換算式を同様の手法で得ることができる。
なお、分割するエリアは、多ければそれに応じてエリア内の直線近似が正しいものになる。また、エリア内の近似を多項式の近似にすることもできる。
このように、本実施形態によれば、フォトレフレクタにおける出力が、レンズに対応する検出対象物の位置と非線形である場合に、フォトレフレクタの出力を補正して、レンズ位置と線形の関係とする。従って、補正後の出力をそのままレンズ位置についての信号として利用することが可能になる。
ここで、レンズ位置は、x、yの2方向で検出する。従って、フォトダイオード10、フォトトランジスタ12は、x方向用と、y方向用の2つ設け、それぞれの位置検出値が制御部60において認識される。この場合、温度検出は1つのフォトダイオード10の順方向降下電圧のみで行ってもよい。また、DAC22、ADC54は、時分割でx、yの両方向の処理を行うとよい。
10 フォトダイオード、12 フォトトランジスタ、20 半導体集積回路、24 アンプ、26 出力トランジスタ、28,32,40,50 端子、30 電流検出抵抗、34,38,42,44,46,48 抵抗、36 オペアンプ、52 コンデンサ、60 制御部。
Claims (2)
- レンズ位置に応じて変化するフォトダイオードからの光をフォトトランジスタで検出することでレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路であって、
レンズの移動範囲を複数のエリアに分け、エリア毎にレンズ位置と前記フォトトランジスタの電流との関係を近似し、近似して得られた関係を用いて、フォトトランジスタの電流を補正して、レンズ位置と線形の関係を有する補正検出電流とする補正手段と、
得られた補正検出電流を用いて、レンズ位置を検出する検出手段と、
を有することを特徴とするレンズ位置検出回路。 - 請求項1に記載のレンズ位置検出回路において、
前記補正手段は、エリア毎にレンズ位置とフォトトランジスタの電流の関係を直線で近似することを特徴とするレンズ位置検出回路。
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