JP6282256B2

JP6282256B2 - Lens control device and imaging device using the same

Info

Publication number: JP6282256B2
Application number: JP2015240142A
Authority: JP
Inventors: 彰人齋藤; 弘治齊藤
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP2016040632A

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.

特開２０１０−１２４１０１号公報JP 2010-124101 A 特開２００７−２０８８３２号公報JP 2007-208832 A

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 lens 51 is a position where the weight of the lens 51 and the elastic force of the springs (52, 53) are balanced (hereinafter referred to as “balanced position”). Will be present). That is, the position of the lens 51 is shifted from the reference position by I = mgsinθ / 2k. Here, m is the mass of the lens, g is the gravitational acceleration, θ is the angle between the movable direction and the gravitational direction, and k is the spring constant.

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 lens 51 at the reference position shifted from the balance position, it is necessary to continue to apply a corresponding force to the lens 51. That is, in order to hold the lens 51 at the reference position, a steady driving force by the VCM is required. The motor current to be supplied to the VCM increases as the driving force required for the VCM increases.

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.

本発明の第１実施形態に係るレンズ制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a lens control device according to a first embodiment of the present invention. 手ブレ補正の実行時における消費電力に関するグラフである。It is a graph regarding the power consumption at the time of execution of camera shake correction. 手ブレ補正の実行時における消費電力に関するグラフである。It is a graph regarding the power consumption at the time of execution of camera shake correction. 本発明の第２実施形態に係るレンズ制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the lens control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るレンズ制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the lens control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係るレンズ制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the lens control apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. レンズの支持形態に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the support form of a lens.

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 lens unit 1, a hall sensor 2, a lens drive motor 3, and a lens control device 10, and has a camera shake correction function.

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 lens unit 1 includes a lens 1a which is a camera shake correction lens, and an optical image of a subject is imaged using the lens 1a (such as a CCD [Charge Coupled Device] or a CMOS [Complementary Metal Oxide Semiconductor]). To form an image. The lens 1 a is a movable member that is elastically supported by a spring (elastic body) with respect to a fixed portion of the lens unit 1. That is, in principle, the lens 1a is supported in a form equivalent to that shown in FIG. 7, for example.

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 hall sensor 2 is a sensor that detects the position (current position) of the lens 1a. The hall sensor 2 continuously generates a lens position detection signal Vp (analog voltage signal) indicating the position of the lens 1a and sends it to the lens controller 10 (amplifier 11). As a sensor for detecting the position of the lens 1a, for example, a photo reflector or the like may be used instead of the Hall sensor.

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 lens driving motor 3 drives the lens 1a with a driving force corresponding to the motor current Im. The position of the lens 1a is a position corresponding to the weight of the lens 1a, the elastic force of the spring that supports the lens 1a, and the driving force of the lens driving motor 3. In the present embodiment, the lens driving motor 3 is a VCM, but other types of motors whose driving force or the like changes according to the motor current Im may be used.

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 lens control device 10 is a semiconductor device in which an amplifier 11, an analog / digital converter 12, a servo calculation unit 13, a motor driver 14, a current source 15, and a calibration calculation unit 17 are integrated.

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 amplifier 11 analog-amplifies the lens position detection signal Vp (analog voltage signal) input from the hall sensor 2 and outputs the amplified signal to the analog / digital converter 12.

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 / digital converter 12 converts the analog amplified lens position detection signal Vp (analog voltage signal) input from the amplifier 11 from analog to digital and outputs it to the servo calculation unit 13.

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 servo calculation unit 13 includes a lens position detection signal Vp (digital signal) input from the hall sensor 2 via the amplifier 11 and the analog / digital converter 12, a target lens position setting signal Tar, a correction offset signal Ofs, Is entered.

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 lens 1a (a position where blurring of an image is suppressed). The correction offset signal Ofs is a digital signal whose value is adjusted by the calibration calculation unit 17. The generation process and significance of the correction offset signal Ofs will be apparent from the description below.

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 servo calculation unit 13 includes a first addition circuit 130, a subtraction circuit 131, and a filter circuit 132. The first addition circuit 130 adds the correction offset signal Ofs to the target lens position setting signal Tar, and generates a corrected target lens position setting signal Tar ′ (= Tar + Ofs). The subtraction circuit 131 subtracts the lens position detection signal Vp from the corrected target lens position setting signal Tar ′ to generate a deviation signal S0 (= Tar′−Vp).

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 lens 1a from the target position (= Tar + Ofs) to which the correction offset is added.

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 filter circuit 132 performs predetermined digital filter processing (including PID [P: Proportinal, I: Integral, D: Differential] processing and LPF [Low Pass Filter] processing) on the deviation signal S0, and sets the motor current set value. This is a circuit for calculating S1. Based on the deviation signal S0, the filter circuit 132 generates the motor current set value S1 so that the above-described deviation becomes small (that is, the deviation signal S0 approaches zero).

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 motor driver 14 includes, for example, an H-bridge type output stage, generates a motor current Im corresponding to the motor current set value S1, and supplies the motor current Im to the lens driving motor 3. The current source 15 supplies a constant current to the hall sensor 2.

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 calibration calculation unit 17 digitally smoothes the motor current set value S1, an amplifier 171 that adjusts the gain of the output signal of the low-pass filter 170, and an integration that digitally integrates the output signal of the amplifier 171. And an offset signal generation circuit 173 that generates a correction offset signal Ofs and outputs the correction offset signal Ofs to the servo calculation unit 13 (first addition circuit 130). The low-pass filter 170 can remove a noise component superimposed on the motor current set value S1.

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 signal generation circuit 173 outputs the corrected offset signal Ofs so that the output signal of the integrator 172, that is, the integral value of the motor current set value S1 (a value corresponding to the average value of the motor current set value S1) approaches zero. Generate. As a result, the correction offset signal Ofs is adjusted so that the average value of the motor current Im approaches zero.

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 lens driving motor 3 approaches zero, and as a result, the position of the lens 1a approaches the position where the weight of the lens 1a and the elastic force of the spring balance (balanced position).

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 lens 1a is held at the balanced position when there is no camera shake or the like. When camera shake occurs, the lens 1a is shifted for camera shake correction so that this balance position is the center of operation. For this reason, the image pickup apparatus according to the present embodiment requires more control of the lens position than an image pickup apparatus having a specification (for convenience, “conventional specification”) in which the lens holding position and the shift operation center are fixed. Electric power can be greatly reduced.

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. 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 lens driving motor 3 required for camera shake correction is greatly reduced as compared with the conventional imaging apparatus.

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 lens control device 10 adjusts the correction offset so that the average value of the motor current Im approaches zero, the lens holding position and the shift operation center can be made to follow such fluctuations in the balance position. It has become. Thereby, the lens control device 10 can maintain the lens holding position and the shift operation center at positions close to the balance position.

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 lens control device 10 detects the direction of gravity that affects the balance position using information on the motor current setting value S1 (a value that determines the driving amount of the motor). Therefore, according to the lens control device 10, a detector such as an acceleration sensor is not necessary for detecting the direction of gravity.

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 lens control device 10 of the present embodiment adjusts the correction offset signal Ofs so that the average value of the motor current Im approaches zero. And in order to implement | achieve the said adjustment, the lens control apparatus 10 of this embodiment employ | adopts the method which produces | generates correction | amendment offset signal Ofs so that the integral value of motor current setting value S1 may approach zero.

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 lens control device 10 of the present embodiment generates a deviation signal S0 corresponding to the deviation of the position of the lens 1a from the target position to which the correction offset is added. In order to realize the generation of the deviation signal S0, the lens control device 10 according to the present embodiment corrects the target lens position setting signal Tar ′ using the correction offset signal Ofs, thereby obtaining the corrected target lens position setting signal Tar ′. Further, the deviation signal S0 is generated by subtracting the lens position detection signal Vp from the corrected target lens position setting signal Tar ′.

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 filter circuit 132 performs PID processing as one of digital filter processing for the deviation signal S0. Therefore, in this embodiment, instead of the motor current set value S1 being input to the low-pass filter 170, a signal representing an integral component (register value in the filter circuit 132) obtained in the PID process is input. .

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 lens control device 10 can adjust the correction offset signal Ofs so that the average value of the motor current Im approaches zero using the information of the integral component obtained in the PID process.

＜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 lens control device 10 of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the first adder circuit 130 is not provided in the servo calculation unit 13 and the second adder circuit 133 is provided instead. Is different.

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 second addition circuit 133 receives the correction offset signal Ofs (digital signal) from the offset signal generation circuit 173. Then, the second addition circuit 133 adds the correction offset signal Ofs to the lens position detection signal Vp (digital signal) to generate a corrected lens position detection signal Vp ′ (Vp + Ofs) that is a digital signal. The subtraction circuit 131 subtracts the corrected lens position detection signal Vp ′ from the target lens position setting signal Tar to generate a deviation signal S0 (= Tar−Vp ′). 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 a digital 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 lens 1a from the target position to which the correction offset is added. Then, the motor current set value S1 is calculated so that the value of the deviation signal S0 becomes small, so that the average value of the motor current Im approaches zero, which is the same as in the first embodiment. That is, the form of correction using the correction offset signal Ofs may be the same as in the present embodiment, and the same result as in the first embodiment can be obtained.

＜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 lens control device 10 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment in that the servo calculation unit 13 is not provided with the first addition circuit 130 and is further provided with a digital / analog converter 20. Is different.

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 / analog converter 20 performs digital / analog conversion on the corrected offset signal Ofs (digital signal) input from the offset signal generation circuit 173 and outputs the converted signal to the amplifier 11. Thus, the corrected offset signal Ofs (analog voltage signal) is added to the lens position detection signal Vp (analog voltage signal), and a corrected lens position detection signal Vp ′ (= Vp + Ofs), which is an analog voltage signal, is generated. The corrected lens position detection signal Vp ′ is analog / digital converted by the analog / digital converter 12 and output to the servo calculation unit 13.

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.

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 / analog converter 20 as compared with the third embodiment. However, in this embodiment, the correction offset signal Ofs is added to the lens position detection signal Vp at the stage of the analog signal, so that the dynamic range related to analog / digital conversion of the lens position detection signal Vp can be set more appropriately. It is. Needless to say, also in the third embodiment and the fourth embodiment, the correction offset signal Ofs is adjusted using the information of the integral component obtained in the PID process, as in the case of the second embodiment. It doesn't matter.

＜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 lens control device 10 according to each embodiment of the present invention supplies the motor current Im to the lens driving motor 3 that drives the lens 1a according to the motor current Im. Then, the lens control device 10 includes a servo calculation unit 13 that calculates the motor current set value S1 so that the deviation of the position of the lens 1a from the target position to which the correction offset is added is small; and according to the motor current set value S1 A motor driver 14 that generates the motor current Im; and a calibration calculation unit 17 that adjusts the correction offset so that the average value of the motor current Im approaches zero.

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 lens control device 10 can be applied to various devices, it is extremely useful as a part of a mobile device (such as a mobile phone) that has a particularly limited power capacity from the viewpoint of excellent power saving.

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 lens control device 10 is configured to control the lens position described so far for each direction in which the lens position is to be controlled. For example, when the movable direction of the lens 1a is three directions, the lens control device 10 controls the lens position described above for each of the three directions.

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 Lens unit 1a Lens 2 Hall sensor (Lens position detection sensor)
3 Lens drive motor 10 Lens control device (semiconductor device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Amplifier 12 Analog / digital converter 13 Servo calculating part 130 1st addition circuit 131 Subtraction circuit 132 Filter circuit (PID + LPF)
133 Second addition circuit 14 Motor driver 15 Current source 17 Calibration calculation unit 170 Low-pass filter 171 Amplifier 172 Integrator 173 Offset signal generation circuit 20 Digital / analog converter

Claims

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 lens position from a target position for camera shake correction is reduced;
A motor driver that generates the motor current according to the motor current setting value;
A calibration calculation unit that generates a correction value as a correction offset signal that is variable so that the average value of the motor current approaches zero,
The lens control device, in the calculation of the motor current set value, have rows correction by the correction value to one of a position of the target position and the lens,
The calibration calculation unit performs integration of the motor current setting value, and generates the correction value based on the result of the integration so that the integration value of the motor current setting value approaches zero.
A lens control device.

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.

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.

The servo calculation unit
PID [P: Proportional, I: Integral, D: Differential] processing for the deviation signal is executed.
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.

The lens control apparatus according to claim 2, wherein the target lens position setting signal is corrected using the correction signal.

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.

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.

The lens control device according to claim 2, wherein the target lens position setting signal is generated based on a detection result of an angular velocity sensor.

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: