JP2016040632A - Lens controller and imaging apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ制御装置、及び、これを用いた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a lens control device and an imaging device using the lens control device.
従来、光学式レンズシフト型の手ブレ補正機能(以下、単に「手ブレ補正機能」と称する)を備えた撮像装置が提案されている。手ブレ補正機能によれば、手ブレが生じたとき、画像の滲みが抑制されるようにレンズの目標位置が算出される。そしてこの目標位置に向かってレンズがシフトされることにより、手ブレ補正が実現される。 Conventionally, an imaging apparatus having an optical lens shift type camera shake correction function (hereinafter simply referred to as “camera shake correction function”) has been proposed. According to the camera shake correction function, when a camera shake occurs, the target position of the lens is calculated so that blurring of the image is suppressed. Then, the camera shake correction is realized by shifting the lens toward the target position.
なお手ブレ補正機能を備えた撮像装置において、一般的にレンズは、バネによってレンズユニットに可動的に支持される。またレンズは、VCM[ボイスコイルモータ]によって、目標位置にシフトされる。VCMは供給されたモータ電流に応じて、レンズを駆動する(シフトする)ようになっている。 Note that in an imaging apparatus having a camera shake correction function, a lens is generally movably supported by a lens unit by a spring. The lens is shifted to a target position by a VCM [voice coil motor]. The VCM drives (shifts) the lens in accordance with the supplied motor current.
ところで従来の手ブレ補正機能を備えた撮像装置において、レンズの位置は基本的に、レンズの可動域内に固定された基準位置(例えば、当該可動域の中央位置)となるように制御される。すなわち、手ブレ補正機能が無効にされているときや、手ブレが生じていないときには、レンズは当該基準位置に姿勢保持される。また手ブレ補正がなされるときは、レンズは当該基準位置を動作中心としたシフトがなされる。 By the way, in an imaging apparatus having a conventional camera shake correction function, the position of the lens is basically controlled to be a reference position (for example, the center position of the movable range) fixed within the movable range of the lens. That is, when the camera shake correction function is disabled or when there is no camera shake, the lens is held in the reference position. When camera shake correction is performed, the lens is shifted with the reference position as the operation center.
図7は、レンズの支持形態の一例を、模式的に表したものである。図7では、縦方向がレンズの可動方向(ここでは一方向のみを考慮する)を表し、O点(レンズの自重を無視した場合のつりあい位置)が基準位置となっている。また図7の左側は、VCMによるレンズの駆動力がゼロである状態を、同じく右側は、VCMにより基準位置にレンズをシフトさせている状態を、それぞれ表している。 FIG. 7 schematically shows an example of a lens support form. In FIG. 7, the vertical direction represents the movable direction of the lens (in this case, only one direction is considered), and the point O (the balance position when the weight of the lens is ignored) is the reference position. Further, the left side of FIG. 7 shows a state where the driving force of the lens by the VCM is zero, and the right side shows a state where the lens is shifted to the reference position by the VCM.
図7の左側に示すように、VCMによるレンズの駆動力がゼロである場合、レンズ51は、レンズ51の自重とバネ(52、53)の弾性力がつりあう位置(以下、「つりあい位置」と称することがある)に存在することとなる。すなわちレンズ51の位置は、基準位置からI=mgsinθ/2k だけずれた位置となる。なお、mはレンズの質量、gは重力加速度、θは可動方向と重力方向のなす角度、kはバネ定数を表す。
As shown on the left side of FIG. 7, when the driving force of the lens by the VCM is zero, the
一方、図7の右側に示すように、つりあい位置からずれた基準位置にレンズ51を保持するためには、レンズ51に相応の力を加え続ける必要がある。すなわちレンズ51を基準位置に保持するためには、VCMによる定常的な駆動力が必要となる。なお、VCMに供給すべきモータ電流は、VCMに要求される駆動力が大きくなるに連れて、増大することになる。
On the other hand, as shown on the right side of FIG. 7, in order to hold the
上述したことから、レンズを基準位置に保持する場合は、レンズをつりあい位置に保持する場合に比べ、大きなモータ電流が必要となる。また同様に、基準位置を動作中心としてレンズをシフトさせる場合にも、つりあい位置を中心としてレンズをシフトさせる場合に比べ、大きなモータ電流が必要となる。 As described above, when the lens is held at the reference position, a larger motor current is required than when the lens is held at the balanced position. Similarly, when the lens is shifted around the reference position as the operation center, a larger motor current is required than when the lens is shifted around the balance position.
省電力などの観点から、レンズ位置の制御に必要なモータ電流は、極力小さいことが望ましい。特に携帯電話等に用いられるモバイル仕様の撮像装置については、電源容量が限られていることが多く、モータ電流の低減は非常に強く要望される。 From the viewpoint of power saving and the like, it is desirable that the motor current necessary for controlling the lens position is as small as possible. In particular, a mobile-type imaging device used for a mobile phone or the like often has a limited power supply capacity, and a reduction in motor current is strongly demanded.
このような事情から、レンズの保持位置やシフトの動作中心は、つりあい位置に近い位置であることが望ましいと言える。なお、撮像装置の向きの変化(例えば、ユーザが撮像装置を上下逆に持つことで生じる)等によりレンズの自重方向(撮像装置の向きを基準とした方向)は変動し、これに伴ってつりあい位置も変動する。そのため、レンズの保持位置やシフトの動作中心をつりあい位置に近い位置に維持させるためには、レンズの保持位置やシフトの動作中心が、つりあい位置の変動に追従可能となっている必要がある。 For these reasons, it can be said that the lens holding position and the shift operation center are preferably close to the balance position. Note that the direction of the lens's own weight (the direction based on the orientation of the imaging device) fluctuates due to a change in the orientation of the imaging device (for example, caused by the user holding the imaging device upside down), and the balance is changed accordingly. The position also varies. Therefore, in order to maintain the lens holding position and shift operation center at a position close to the balance position, the lens holding position and shift operation center need to be able to follow fluctuations in the balance position.
本発明は上記の問題点に鑑み、レンズの保持位置やシフトの動作中心を、つりあい位置に近い位置に維持させることが可能となるレンズ制御装置、及びこれを用いた撮像装置の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has an object to provide a lens control device that can maintain the lens holding position and the shift operation center at a position close to the balance position, and an imaging device using the same. To do.
上記目的を達成するために、本発明に係るレンズ制御装置は、モータ電流に応じてレンズを駆動するレンズ駆動モータに、該モータ電流を供給するレンズ制御装置であって、
目標位置からの前記レンズの位置の偏差が小さくなるように、モータ電流設定値を算出するサーボ演算部と、
前記モータ電流設定値に応じて、前記モータ電流を生成するモータドライバと、
前記モータ電流の平均値がゼロに近づくように、補正値を生成するキャリブレーション演算部と、を有し、
前記レンズ制御装置は、前記モータ電流設定値の算出において、前記目標位置及び前記レンズの位置の一方に前記補正値による補正を行う構成としている(第1の構成)。
In order to achieve the above object, a lens control device according to the present invention is a lens control device that supplies a motor current to a lens driving motor that drives a lens in accordance with a motor current,
A servo calculation unit for calculating a motor current set value so that a deviation of the position of the lens from a target position is small;
A motor driver that generates the motor current according to the motor current setting value;
A calibration calculator that generates a correction value so that the average value of the motor current approaches zero,
In the calculation of the motor current set value, the lens control device is configured to perform correction using the correction value on one of the target position and the lens position (first configuration).
このような構成によれば、レンズの保持位置やシフトの動作中心を、つりあい位置に近い維持させることが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to maintain the lens holding position and the shift operation center close to the balance position.
また、上記第1の構成において、前記レンズの現在位置を表すレンズ位置検出信号、前記目標位置を表す目標レンズ位置設定信号、および前記補正値を表す補正信号に基づいて、前記偏差に応じた偏差信号を生成し、
前記偏差信号に基づいて、前記モータ電流設定値を算出することとしてもよい(第2の構成)。
In the first configuration, a deviation corresponding to the deviation is based on a lens position detection signal representing the current position of the lens, a target lens position setting signal representing the target position, and a correction signal representing the correction value. Generate a signal,
The motor current set value may be calculated based on the deviation signal (second configuration).
また、上記第2の構成において、前記キャリブレーション演算部は、前記モータ電流設定値の積分を行い、該積分の結果に基づいて、前記補正値を生成することとしてもよい(第3の構成)。 In the second configuration, the calibration calculation unit may integrate the motor current set value and generate the correction value based on a result of the integration (third configuration). .
また、上記第2の構成において、前記サーボ演算部は、前記偏差信号に対するPID処理を実行するものであり、
前記キャリブレーション演算部は、前記PID処理において得られる積分成分の情報を用いて、前記補正値を生成することとしてもよい(第4の構成)。
In the second configuration, the servo calculation unit performs PID processing on the deviation signal.
The calibration calculation unit may generate the correction value using information on an integral component obtained in the PID process (fourth configuration).
また、上記第2〜第4のいずれかの構成において、前記補正信号を用いて、前記目標レンズ位置設定信号を補正することとしてもよい(第5の構成)。 In any one of the second to fourth configurations, the target lens position setting signal may be corrected using the correction signal (fifth configuration).
また、上記第2〜第4のいずれかの構成において、前記レンズ位置検出信号は、レンズ位置検出センサから出力された前記現在位置を表すアナログ信号が、デジタル信号に変換されて生成されるものであり、
前記補正信号を用いて、前記アナログ信号を補正することとしてもよい(第6の構成)。
In any one of the second to fourth configurations, the lens position detection signal is generated by converting an analog signal representing the current position output from the lens position detection sensor into a digital signal. Yes,
The analog signal may be corrected using the correction signal (sixth configuration).
また、上記第2〜第4のいずれかの構成において、前記レンズ位置検出信号は、レンズ位置検出センサから出力された前記現在位置を表すアナログ信号が、デジタル信号に変換されて生成されるものであり、
前記補正信号を用いて、前記デジタル信号を補正することとしてもよい(第7の構成)。
In any one of the second to fourth configurations, the lens position detection signal is generated by converting an analog signal representing the current position output from the lens position detection sensor into a digital signal. Yes,
The digital signal may be corrected using the correction signal (seventh configuration).
また、上記第2〜第7のいずれかの構成において、前記目標レンズ位置設定信号は、角速度センサの検出結果に基づいて生成されることとしてもよい(第8の構成)。 In any one of the second to seventh configurations, the target lens position setting signal may be generated based on a detection result of an angular velocity sensor (eighth configuration).
また、本発明に係る撮像装置は、レンズと、
前記レンズの現在位置を検出するレンズ位置検出センサと、
モータ電流に応じて前記レンズを駆動するレンズ駆動モータと、
前記レンズ駆動モータに前記モータ電流を供給する上記第1〜第8のいずれかの構成のレンズ制御装置と、を有する構成としている。
An imaging device according to the present invention includes a lens,
A lens position detection sensor for detecting a current position of the lens;
A lens drive motor that drives the lens in response to a motor current;
A lens control device having any one of the first to eighth configurations for supplying the motor current to the lens driving motor.
本発明によれば、レンズの保持位置やシフトの動作中心を、つりあい位置に近い位置に維持させることが可能なレンズ制御装置、及び、これを用いた撮像装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a lens control device capable of maintaining the lens holding position and the shift operation center at a position close to the balance position, and an imaging device using the lens control device.
本発明の実施形態について、第1実施形態から第4実施形態までの各々を例に挙げ、以下に説明する。 The embodiments of the present invention will be described below by taking each of the first to fourth embodiments as an example.
<第1実施形態>
まず本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るレンズ制御装置(さらにはこれを備えた撮像装置)のブロック図である。本実施形態の撮像装置は、レンズユニット1と、ホールセンサ2と、レンズ駆動モータ3と、レンズ制御装置10と、を有し、手ブレ補正機能を備えたものとなっている。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a lens control device (and an imaging device equipped with the same) according to the first embodiment of the present invention. The imaging apparatus according to the present embodiment includes a
レンズユニット1は、手ブレ補正用レンズであるレンズ1aを有しており、レンズ1aを用いて、被写体の光学像を撮像素子(CCD[Charge Coupled Device]やCMOS[Complementary Metal Oxide Semiconductor]など)に結像させる。なおレンズ1aは、レンズユニット1の固定部分に対して、バネ(弾性体)によって弾性的に支持された可動部材である。すなわち原理的には、レンズ1aは、例えば図7に示したものと同等の形態で支持されている。
The
ホールセンサ2は、レンズ1aの位置(現在位置)を検出するセンサである。ホールセンサ2は、レンズ1aの位置を表すレンズ位置検出信号Vp(アナログ電圧信号)を継続的に生成し、レンズ制御装置10(アンプ11)へ送出する。なおレンズ1aの位置を検出するセンサとしては、ホールセンサの代わりに、例えばフォトリフレクタ等が用いられても構わない。
The
レンズ駆動モータ3は、モータ電流Imに応じた駆動力でレンズ1aを駆動する。レンズ1aの位置は、レンズ1aの自重、レンズ1aを支持するバネの弾性力、およびレンズ駆動モータ3による駆動力の各々に応じた位置となる。なお本実施形態では、レンズ駆動モータ3はVCMであるとするが、モータ電流Imに応じて駆動力等が変化する他種のモータが用いられても構わない。
The
レンズ制御装置10は、アンプ11と、アナログ/デジタル変換器12と、サーボ演算部13と、モータドライバ14と、電流源15と、キャリブレーション演算部17と、を集積化した半導体装置である。
The
アンプ11は、ホールセンサ2から入力されるレンズ位置検出信号Vp(アナログ電圧信号)をアナログ増幅して、アナログ/デジタル変換器12に出力する。
The
アナログ/デジタル変換器12は、アンプ11から入力されるアナログ増幅済みのレンズ位置検出信号Vp(アナログ電圧信号)をアナログ/デジタル変換して、サーボ演算部13に出力する。
The analog /
サーボ演算部13は、ホールセンサ2からアンプ11及びアナログ/デジタル変換器12を介して入力されるレンズ位置検出信号Vp(デジタル信号)と、目標レンズ位置設定信号Tarと、補正オフセット信号Ofsと、が入力される。
The
目標レンズ位置設定信号Tarは、本実施形態の撮像装置に付属している不図示のジャイロセンサ(手ブレ量を検知する角速度センサ)の検出結果に基づいて生成されるデジタル信号である。目標レンズ位置設定信号Tarは、レンズ1aの目標位置(画像の滲みが抑制される位置)を表している。なお補正オフセット信号Ofsは、キャリブレーション演算部17によって値が調節されるデジタル信号である。補正オフセット信号Ofsの生成過程や意義は、後述の説明によって明らかとなる。
The target lens position setting signal Tar is a digital signal generated based on the detection result of a gyro sensor (not shown) attached to the imaging apparatus of the present embodiment (an angular velocity sensor that detects the amount of camera shake). The target lens position setting signal Tar represents the target position of the
またサーボ演算部13は、第1加算回路130、減算回路131、およびフィルタ回路132を有している。第1加算回路130は、目標レンズ位置設定信号Tarに補正オフセット信号Ofsを加算し、補正済み目標レンズ位置設定信号Tar´(=Tar+Ofs)を生成する。また減算回路131は、補正済み目標レンズ位置設定信号Tar´からレンズ位置検出信号Vpを減算し、偏差信号S0(=Tar´−Vp)を生成する。
The
なお偏差信号S0は、レンズ位置検出信号Vp、目標レンズ位置設定信号Tar、および補正オフセット信号Ofsの各信号に基づいて生成された信号と見ることができる。また偏差信号S0は、補正オフセットが付加された目標位置(=Tar+Ofs)からのレンズ1aの位置の偏差(=Tar+Ofs−Vp)を表しているといえる。
The deviation signal S0 can be regarded as a signal generated based on each of the lens position detection signal Vp, the target lens position setting signal Tar, and the correction offset signal Ofs. It can be said that the deviation signal S0 represents the deviation (= Tar + Ofs−Vp) of the position of the
フィルタ回路132は、偏差信号S0に所定のデジタルフィルタ処理(PID[P:Proportinal, I:Integral, D:Differential]処理、及びLPF[Low Pass Filter]処理を含む)を施して、モータ電流設定値S1を算出する回路である。フィルタ回路132は偏差信号S0に基づき、上述した偏差が小さくなるように(つまり、偏差信号S0がゼロに近づくように)、モータ電流設定値S1を生成する。
The
モータドライバ14は、例えばHブリッジ型の出力段を備えており、モータ電流設定値S1に応じたモータ電流Imを生成して、レンズ駆動モータ3に供給する。電流源15は、ホールセンサ2に定電流を供給する。
The
キャリブレーション演算部17は、モータ電流設定値S1をデジタル的に平滑化するローパスフィルタ170と、ローパスフィルタ170の出力信号のゲインを調節するアンプ171と、アンプ171の出力信号をデジタル積分処理する積分器172と、補正オフセット信号Ofsを生成してサーボ演算部13(第1加算回路130)へ出力するオフセット信号生成回路173と、を備えている。なおローパスフィルタ170は、モータ電流設定値S1に重畳するノイズ成分を除去することが可能となっている。
The
オフセット信号生成回路173は、積分器172の出力信号、すなわち、モータ電流設定値S1の積分値(モータ電流設定値S1の平均値に対応した値)がゼロに近づくように、補正オフセット信号Ofsを生成する。これにより補正オフセット信号Ofsは、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくように調節されることとなる。
The offset
上述したように補正オフセット信号Ofsがフィードバックされると、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくように、モータ電流設定値S1が生成される。これにより、レンズ駆動モータ3の駆動力がゼロに近づき、ひいてはレンズ1aの位置が、レンズ1aの自重とバネの弾性力がつりあう位置(つりあい位置)に近づくことになる。
As described above, when the correction offset signal Ofs is fed back, the motor current set value S1 is generated so that the average value of the motor current Im approaches zero. As a result, the driving force of the
そのため本実施形態の撮像装置においては、手ブレ等が生じていないとき、つりあい位置にレンズ1aが保持されることになる。また手ブレが生じたときは、このつりあい位置が動作中心となるように、手ブレ補正のためのレンズ1aのシフトがなされる。そのために、本実施形態の撮像装置は、レンズの保持位置やシフトの動作中心が固定されている仕様(便宜的に、「従来仕様」とする)の撮像装置に比べ、レンズ位置の制御に要する電力を大幅に削減することが可能となっている。
Therefore, in the imaging apparatus of the present embodiment, the
ここで、手ブレ補正の実行時におけるレンズ位置およびVCM(レンズ駆動モータ)の消費電力を表すグラフについて、従来仕様の撮像装置の例を図2に、本実施形態の撮像装置の例を図3に、それぞれ示す。なおここでは比較容易とするため、双方のグラフは、同程度の手ブレが生じたときの様子を表している。 Here, with respect to a graph representing the lens position and the power consumption of the VCM (lens drive motor) when camera shake correction is performed, an example of an imaging apparatus of a conventional specification is shown in FIG. 2, and an example of the imaging apparatus of this embodiment is shown in FIG. Respectively. Here, for ease of comparison, both graphs show the situation when the same degree of camera shake has occurred.
従来仕様の撮像装置における手ブレ補正では、レンズのシフトの動作中心が固定された基準位置となる。そのため、レンズをシフトさせるために要する駆動力には、レンズを基準位置に維持する力(基準位置がつりあい位置からずれていることにより必要となる力)が、定常的に上乗せされる格好となる。そのため従来仕様の撮像装置によれば、図2に示すように、手ブレ補正に要するVCMの消費電力は大きくなる。 In camera shake correction in a conventional imaging device, the lens shift operation center is a fixed reference position. For this reason, the driving force required to shift the lens is such that the force for maintaining the lens at the reference position (the force required when the reference position is shifted from the balanced position) is constantly added. . Therefore, according to the imaging device of the conventional specification, as shown in FIG. 2, the power consumption of the VCM required for camera shake correction increases.
一方、本実施形態の撮像装置における手ブレ補正では、概ね、レンズのシフトの動作中心はつりあい位置となる。そのため本実施形態の撮像装置によれば、図3に示すように、従来仕様の撮像装置に比べて、手ブレ補正に要するレンズ駆動モータ3の消費電力は大きく低減される。
On the other hand, in the camera shake correction in the image pickup apparatus according to the present embodiment, the center of lens shift operation is generally the balance position. Therefore, according to the imaging apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power consumption of the
なお撮像装置の向きの変化(例えば、ユーザが撮像装置を上下逆に持つことで生じる)等によりレンズの自重方向が変動すると、これに伴ってつりあい位置も変動することになる。しかしレンズ制御装置10は、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくように補正オフセットを調節するため、レンズの保持位置やシフトの動作中心を、このようなつりあい位置の変動に追従させることが可能となっている。これによりレンズ制御装置10は、レンズの保持位置やシフトの動作中心を、つりあい位置に近い位置に維持させることが可能となっている。
If the direction of the weight of the lens fluctuates due to a change in the orientation of the image pickup device (for example, caused by the user holding the image pickup device upside down), the balance position also fluctuates accordingly. However, since the
なおレンズ制御装置10は、つりあい位置に影響する重力方向の検出を、モータ電流設定値S1(モータの駆動量を決める値)の情報を用いて行うようになっている。そのためレンズ制御装置10によれば、重力方向を検出するにあたり、加速度センサなどの検出器は不要となっている。
The
ところで本実施形態のレンズ制御装置10は、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくように、補正オフセット信号Ofsを調節するようになっている。そして当該調節を実現するため、本実施形態のレンズ制御装置10は、モータ電流設定値S1の積分値がゼロに近づくように、補正オフセット信号Ofsを生成する手法を採用している。
Incidentally, the
但し、当該調節を実現するにあたっては、本実施形態とは異なる手法が採用されても良い。異なる手法が採用された本発明の実施形態の例については、後に第2実施形態として説明する。 However, in realizing the adjustment, a method different from the present embodiment may be employed. An example of an embodiment of the present invention in which a different technique is adopted will be described later as a second embodiment.
また本実施形態のレンズ制御装置10は、補正オフセットが付加された目標位置からのレンズ1aの位置の偏差に応じた偏差信号S0を、生成するようになっている。そして偏差信号S0の生成を実現するため、本実施形態のレンズ制御装置10は、補正オフセット信号Ofsを用いて目標レンズ位置設定信号Tarを補正することにより、補正済み目標レンズ位置設定信号Tar´を生成し、更に、補正済み目標レンズ位置設定信号Tar´からレンズ位置検出信号Vpを減算することにより、偏差信号S0を生成するようになっている。
Further, the
但し、偏差信号S0の生成を実現するにあたっては、本実施形態とは異なる手法が採用されても良い。異なる手法が採用された本発明の実施形態の例については、後に第3実施形態および第4実施形態として説明する。 However, in realizing the generation of the deviation signal S0, a method different from that of the present embodiment may be employed. Examples of embodiments of the present invention in which different techniques are employed will be described later as third and fourth embodiments.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図4は、第2実施形態のレンズ制御装置(さらにはこれを備えた撮像装置)のブロック図である。なお、第1実施形態と同様の構成要素については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram of a lens control device (and an imaging device including the same) according to the second embodiment. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol as FIG. 1, and below, the characteristic description of 2nd Embodiment is given intensive description.
既に説明した通りフィルタ回路132は、偏差信号S0に対するデジタルフィルタ処理の一つとして、PID処理を施すようになっている。そこで本実施形態では、ローパスフィルタ170にモータ電流設定値S1が入力される代わりに、PID処理において得られる積分成分(フィルタ回路132内部のレジスタ値)を表す信号が入力されるようになっている。
As already described, the
これによりレンズ制御装置10は、当該PID処理において得られる積分成分の情報を用いて、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくように、補正オフセット信号Ofsを調節することが可能となっている。
Thus, the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図5は、第3実施形態のレンズ制御装置(さらにはこれを備えた撮像装置)のブロック図である。なお、第1実施形態と同様の構成要素については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第3実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram of a lens control device (and an imaging device including the lens control device) according to the third embodiment. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol as FIG. 1, and below, the characteristic part of 3rd Embodiment is mainly demonstrated.
本実施形態のレンズ制御装置10は、サーボ演算部13に第1加算回路130が設けられておらず、その代わりに第2加算回路133が設けられている点で、第1実施形態のものとは異なっている。
The
第2加算回路133は、オフセット信号生成回路173から補正オフセット信号Ofs(デジタル信号)が入力される。そして第2加算回路133は、レンズ位置検出信号Vp(デジタル信号)に補正オフセット信号Ofsを加算し、デジタル信号である補正済みレンズ位置検出信号Vp´(Vp+Ofs)を生成する。また減算回路131は、目標レンズ位置設定信号Tarから補正済みレンズ位置検出信号Vp´を減算し、偏差信号S0(=Tar−Vp´)を生成する。このように本実施形態では、補正オフセット信号Ofsを用いて、目標レンズ位置設定信号Tarが補正されるのではなく、デジタル信号であるレンズ位置検出信号Vpが補正されるようになっている。
The
本実施形態においても、偏差信号S0は、補正オフセットが付加された目標位置からのレンズ1aの位置の偏差に、応じたものとなっている。そして、偏差信号S0の値が小さくなるようにモータ電流設定値S1が算出されることで、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくようになっている点では第1実施形態と変わらない。すなわち補正オフセット信号Ofsを用いる補正の形態については、本実施形態のようにしても差し支えなく、第1実施形態の場合と同様の結果を得ることができる。
Also in this embodiment, the deviation signal S0 corresponds to the deviation of the position of the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図6は、第4実施形態のレンズ制御装置(さらにはこれを備えた撮像装置)のブロック図である。なお、第1実施形態と同様の構成要素については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第4実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram of a lens control device (and an imaging device including the lens control device) according to the fourth embodiment. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol as FIG. 1, and below, the characteristic part of 4th Embodiment is demonstrated mainly.
本実施形態のレンズ制御装置10は、サーボ演算部13に第1加算回路130が設けられておらず、更に、デジタル/アナログ変換器20が設けられている点で、第1実施形態のものとは異なっている。
The
デジタル/アナログ変換器20は、オフセット信号生成回路173から入力される補正オフセット信号Ofs(デジタル信号)を、デジタル/アナログ変換して、アンプ11に出力する。これにより、レンズ位置検出信号Vp(アナログ電圧信号)に補正オフセット信号Ofs(アナログ電圧信号)が加算され、アナログ電圧信号である補正済みレンズ位置検出信号Vp´(=Vp+Ofs)が生成される。補正済みレンズ位置検出信号Vp´は、アナログ/デジタル変換器12によってアナログ/デジタル変換され、サーボ演算部13に出力される。
The digital /
このように本実施形態では、補正オフセット信号Ofsを用いて、目標レンズ位置設定信号Tarが補正されるのではなく、アナログ電圧信号であるレンズ位置検出信号Vpが補正されるようになっている。 Thus, in the present embodiment, the target lens position setting signal Tar is not corrected using the correction offset signal Ofs, but the lens position detection signal Vp, which is an analog voltage signal, is corrected.
本実施形態においても、偏差信号S0は、補正オフセットが付加された目標位置からのレンズ1aの位置の偏差に、応じたものとなっている。そして、偏差信号S0の値が小さくなるようにモータ電流設定値S1が算出されることで、モータ電流Imの平均値がゼロに近づくようになっている点では第1実施形態と変わらない。すなわち補正オフセット信号Ofsを用いる補正の形態については、本実施形態のようにしても差し支えなく、第1実施形態の場合と同様の結果を得ることができる。
Also in this embodiment, the deviation signal S0 corresponds to the deviation of the position of the
なお本実施形態では第3実施形態に比べ、デジタル/アナログ変換器20の設置が必要である。しかし本実施形態では、アナログ信号の段階のレンズ位置検出信号Vpに補正オフセット信号Ofsが加算されるため、レンズ位置検出信号Vpのアナログ/デジタル変換に関するダイナミックレンジを、より適切に設定することが可能である。また言うまでもなく第3実施形態や第4実施形態においても、第2実施形態の場合と同様に、PID処理において得られる積分成分の情報を用いて、補正オフセット信号Ofsが調節されるようになっていても構わない。
In this embodiment, it is necessary to install a digital /
<その他>
以上までに説明した通り、本発明の各実施形態に係るレンズ制御装置10は、モータ電流Imに応じてレンズ1aを駆動するレンズ駆動モータ3に、モータ電流Imを供給する。そしてレンズ制御装置10は、補正オフセットが付加された目標位置からのレンズ1aの位置の偏差が小さくなるように、モータ電流設定値S1を算出するサーボ演算部13と;モータ電流設定値S1に応じて、モータ電流Imを生成するモータドライバ14と;モータ電流Imの平均値がゼロに近づくように、補正オフセットを調節するキャリブレーション演算部17と;を有している。
<Others>
As described above, the
そのためレンズ制御装置10(さらにはこれを用いた撮像装置)によれば、レンズの保持位置やシフトの動作中心を、つりあい位置に近い位置(理想的には、つりあい位置そのもの)に維持させることが可能となり、手ブレ補正といったレンズ位置の制御に必要なモータ電流を、極力小さくすることが可能となっている。レンズ制御装置10は様々な機器に適用することが出来るが、省電力性に優れるという点から、特に電源容量が限られているモバイル機器(携帯電話等)の部品として極めて有用である。
Therefore, according to the lens control apparatus 10 (and an imaging apparatus using the same), the lens holding position and the shift operation center can be maintained at a position close to the balance position (ideally, the balance position itself). Thus, the motor current required for lens position control such as camera shake correction can be reduced as much as possible. Although the
なおレンズ制御装置10は、レンズ位置を制御すべき方向ごとに、これまでに説明したレンズ位置の制御を行う構成となっている。例えばレンズ1aの可動方向が3方向である場合、レンズ制御装置10は当該3方向のそれぞれについて、上述したレンズ位置の制御を行う。
The
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.
本発明は、例えば、手ぶれ補正機能を備えたレンズ制御装置、並びに、これを搭載したデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、及び、携帯電話機のカメラモジュールに利用することが可能である。 The present invention can be used for, for example, a lens control device having a camera shake correction function, a digital still camera, a digital video camera, and a camera module of a mobile phone equipped with the lens control device.
1 レンズユニット
1a レンズ
2 ホールセンサ(レンズ位置検出センサ)
3 レンズ駆動モータ
10 レンズ制御装置(半導体装置)
11 アンプ
12 アナログ/デジタル変換器
13 サーボ演算部
130 第1加算回路
131 減算回路
132 フィルタ回路(PID+LPF)
133 第2加算回路
14 モータドライバ
15 電流源
17 キャリブレーション演算部
170 ローパスフィルタ
171 アンプ
172 積分器
173 オフセット信号生成回路
20 デジタル/アナログ変換器
1
3 Lens drive
DESCRIPTION OF
133
Claims (9)
目標位置からの前記レンズの位置の偏差が小さくなるように、モータ電流設定値を算出するサーボ演算部と、
前記モータ電流設定値に応じて、前記モータ電流を生成するモータドライバと、
前記モータ電流の平均値がゼロに近づくように、補正値を生成するキャリブレーション演算部と、を有し、
前記レンズ制御装置は、前記モータ電流設定値の算出において、前記目標位置及び前記レンズの位置の一方に前記補正値による補正を行うことを特徴とするレンズ制御装置。 A lens control device that supplies a motor current to a lens driving motor that drives a lens according to a motor current,
A servo calculation unit for calculating a motor current set value so that a deviation of the position of the lens from a target position is small;
A motor driver that generates the motor current according to the motor current setting value;
A calibration calculator that generates a correction value so that the average value of the motor current approaches zero,
In the calculation of the motor current set value, the lens control device corrects one of the target position and the lens position by the correction value.
前記偏差信号に基づいて、前記モータ電流設定値を算出することを特徴とする請求項1に記載のレンズ制御装置。 Based on a lens position detection signal representing the current position of the lens, a target lens position setting signal representing the target position, and a correction signal representing the correction value, a deviation signal corresponding to the deviation is generated,
The lens control device according to claim 1, wherein the motor current set value is calculated based on the deviation signal.
前記モータ電流設定値の積分を行い、該積分の結果に基づいて、前記補正値を生成することを特徴とする請求項2に記載のレンズ制御装置。 The calibration calculator is
The lens control device according to claim 2, wherein the motor current set value is integrated, and the correction value is generated based on a result of the integration.
前記偏差信号に対するPID処理を実行するものであり、
前記キャリブレーション演算部は、
前記PID処理において得られる積分成分の情報を用いて、前記補正値を生成することを特徴とする請求項2に記載のレンズ制御装置。 The servo calculation unit
Performing PID processing on the deviation signal;
The calibration calculator is
The lens control apparatus according to claim 2, wherein the correction value is generated using information on an integral component obtained in the PID process.
前記補正信号を用いて、前記アナログ信号を補正することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のレンズ制御装置。 The lens position detection signal is generated by converting an analog signal representing the current position output from a lens position detection sensor into a digital signal,
The lens control device according to claim 2, wherein the analog signal is corrected using the correction signal.
前記補正信号を用いて、前記デジタル信号を補正することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のレンズ制御装置。 The lens position detection signal is generated by converting an analog signal representing the current position output from a lens position detection sensor into a digital signal,
The lens control device according to claim 2, wherein the digital signal is corrected using the correction signal.
前記レンズの現在位置を検出するレンズ位置検出センサと、
モータ電流に応じて前記レンズを駆動するレンズ駆動モータと、
前記レンズ駆動モータに前記モータ電流を供給する請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のレンズ制御装置と、
を有することを特徴とする撮像装置。 A lens,
A lens position detection sensor for detecting a current position of the lens;
A lens drive motor that drives the lens in response to a motor current;
The lens control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the motor current is supplied to the lens driving motor.
An imaging device comprising:
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