JP6917799B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関する。
近年、スマートフォンなどに搭載されるカメラモジュールにおいては、撮像レンズの位置（変位量）を検出して、この位置情報をフィードバックすることで、撮像レンズの位置を高精度かつ高速に制御する機能を取り入れるものが増加してきている。特に、光学手ブレ補正（ＯＩＳ）としてフィードバック制御を取り入れることにより、高精度の手ブレ補正が可能となるため、暗い場所で、遠方の被写体をブレなく撮影したいという要求の高まりとともに、ＯＩＳを採用したカメラは今後も増加していくであろう。
このようなフィードバック制御を取り入れたＯＩＳ機能付きのカメラにおいては、ピッチ軸周りのブレ（ピッチ方向のブレという）およびヨー軸周りのブレ（ヨー方向のブレという）がジャイロセンサで検出され、計算される角度ブレ量に応じてレンズを光軸に垂直なＸＹ平面内でシフトさせることで手ブレを補正する。このような手ブレ補正処理は、レンズシフト方式あるいはバレルシフト方式と称される。このとき、ヨー方向の手ブレ（円弧運動）に対してはＸ軸方向にレンズをシフトさせる必要があり、ピッチ方向の手ブレ（円弧運動）に対してはＹ軸方向にレンズをシフトさせる必要がある。
フィードバック制御を行うためには、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のレンズの位置（変位量）を検出する必要があり、そのためには、Ｘ軸方向の変位をＸ軸用の位置センサ（変位センサ）で正確に検出し、Ｙ軸方向の変位をＹ軸用の位置センサで正確に検出することが必要となる。
しかしながら、Ｘ軸方向に変位を与えたにもかかわらず、Ｙ軸用の位置センサが変位を検出する、あるいは逆にＹ軸方向に変位を与えたにもかかわらず、Ｘ軸用の位置センサが変位を検出するという、いわゆるクロストークが生じてしまう場合がある。このようなクロストークがあると、正しい位置検出が行えず、手ブレ補正の制御誤差が生じ、手ブレの抑圧性能を悪化させる可能性がある。特許文献２には、クロストーク（軸干渉）の補正に関する技術が開示される。
特開２０１２−３７８６５号公報 特許６００５３７０号公報
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、より高精度にクロストークを補正可能な撮像装置の提供にある。
本発明のある態様は、撮像装置に関する。撮像装置は、光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、撮像レンズを通過した像を撮像する撮像素子と、撮像レンズを第１方向および第２方向に位置決めするアクチュエータと、撮像レンズの第１方向の位置を示す第１位置検出信号を生成し、撮像レンズの第２方向の位置を示す第２位置検出信号を生成する位置検出手段であって、第１位置検出信号には撮像レンズを第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、第２位置検出信号には撮像レンズを第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている、位置検出手段と、第１位置検出信号および第２位置検出信号を、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、補正後の第１位置検出信号および補正後の第２位置検出信号にもとづいて、アクチュエータを制御する駆動部と、を備える。撮像レンズを第１方向に駆動したときの第１位置検出信号Ｈｘに対する第２位置検出信号Ｈｙの比をα、撮像レンズを第２方向に駆動したときの第２位置検出信号Ｈｙに対する第１位置検出信号Ｈｘの比をβとするとき、クロストーク補償部は、
Ｈｘ’＝Ｈｘ−β・Ｈｙ
Ｈｙ’＝Ｈｙ−α・Ｈｘ
により第１位置検出信号Ｈｘおよび第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減する。
この態様によると、駆動軸と検出軸の偏角の測定は不要であり、第１位置検出手段の感度と第２位置検出手段の感度の差に関係なく、クロストークを補正できるので、キャリブレーション工程において取得すべき補正に必要なデータを最小限に抑えることが可能となる。
アクチュエータを撮像装置に組み付ける前に測定された第１方向の検出感度をＳｘ、第２方向の検出感度をＳｙ、アクチュエータを撮像装置に組み付けた後に測定された第１方向の検出感度をＳｘ’、第２方向の検出感度をＳｙ’とするとき、クロストーク補償部は、
Ｈｘ’＝Ｈｘ−Ｓｘ’／Ｓｙ’・Ｓｙ／Ｓｘ・βＨｙ
Ｈｙ’＝Ｈｙ−Ｓｙ’／Ｓｘ’・Ｓｘ／Ｓｙ・αＨｘ
により第１位置検出信号Ｈｘおよび第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減してもよい。
これにより、位置検出手段のアンプゲインなどが、組み付け前と組み付け後に異なっているような場合に、クロストーク成分をより低減できる。
本発明のある態様は、撮像装置に関する。撮像装置は、光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、撮像レンズを第１方向および第２方向に位置決めするアクチュエータと、撮像レンズの第１方向の位置を示す第１位置検出信号Ｈｘを生成し、撮像レンズの第２方向の位置を示す第２位置検出信号Ｈｙを生成する位置検出手段であって、第１位置検出信号Ｈｘには撮像レンズを第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、第２位置検出信号Ｈｙには撮像レンズを第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている、位置検出手段と、第１位置検出信号Ｈｘおよび第２位置検出信号Ｈｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、補正後の第１位置検出信号Ｈｘ’および補正後の第２位置検出信号Ｈｙ’にもとづいて、アクチュエータを制御する駆動部と、を備える。撮像レンズを第１方向に駆動して変位させながら第１位置検出信号Ｈｘが示す変位量Ｘと第２位置検出信号Ｈｙが示す変位量Ｙをプロットしたときに、
Ｙ＝Ｃｘ・Ｘ
が成り立ち、
撮像レンズを第２方向に駆動して変位させながら第１位置検出信号Ｈｘが示す変位量Ｘと第２位置検出信号Ｈｙが示す変位量Ｙをプロットしたときに、
Ｘ＝Ｃｙ・Ｙ
が成り立ち、
アクチュエータを撮像装置に組み付ける前に測定された第１方向の検出感度をＳｘ、第２方向の検出感度をＳｙ、アクチュエータを撮像装置に組み付けた後に測定された第１方向の検出感度をＳｘ’、第２方向の検出感度をＳｙ’とするとき、クロストーク補償部は、
Ｈｘ−Ｓｘ’／Ｓｙ’・Ｃｙ・Ｈｙ
Ｈｙ−Ｓｙ’／Ｓｘ’・Ｃｘ・Ｈｘ
により第１位置検出信号Ｈｘおよび第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減する。
キャリブレーション工程において用いる撮像レンズの正しい変位情報は、撮像素子の画像情報から、撮像レンズの移動時の像の移動距離として算出されてもよい。
これにより高価な変位測定器を用いることなく、撮像レンズの第１方向、第２方向の変位情報を得ることができる。
像の移動距離は、像が移動する画素数と撮像素子の画素ピッチから算出されてもよい。これにより簡単な計算で撮像レンズの変位を算出することができる。
ある態様の撮像装置は、撮像レンズの第１方向の変位と第１位置検出信号との関係の直線性を補正し、撮像レンズの第２方向の変位と第２位置検出信号との関係の直線性を補正する線形補償部をさらに備えてもよい。
これにより、クロストーク補償前の位置検出信号と撮像レンズの変位との関係の直線性を補正することが可能となるため、クロストーク補償の精度を高めることが可能となる。
撮像装置は、線形補償部に加えて、関係の温度依存性を補正する温度補償部をさらに備えてもよい。
線形補償に加えて温度補償を行うことにより、クロストーク補償の精度をさらに高めることができる。
温度補償部の温度検出は、位置検出手段の内部抵抗の温度特性を利用してもよい。
位置検出手段の端子間抵抗の変化を利用して温度を検出するので、温度補償すべき対象の近傍の温度を正確に把握することができ、高精度の温度補償が可能となる。
本発明のさらに別の態様も撮像装置に関する。撮像装置は、光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、撮像レンズを通過した像を撮像する撮像素子と、撮像レンズを第１方向および第２方向に位置決めするアクチュエータと、撮像レンズの第１方向の位置を示す第１位置検出信号Ｈｘを生成し、撮像レンズの第２方向の位置を示す第２位置検出信号Ｈｙを生成する位置検出手段と、第１位置検出信号Ｈｘおよび第２位置検出信号Ｈｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、クロストーク補正後の第１位置検出信号Ｈｘ’および補正後の第２位置検出信号Ｈｙ’にもとづいて、アクチュエータを制御する駆動部と、を備える。第１位置検出信号Ｈｘには撮像レンズを第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、第２位置検出信号Ｈｙには撮像レンズを前記第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている。撮像レンズの正しい変位情報は、撮像素子の画像情報から、撮像レンズの移動時の像の移動距離として算出される。第２位置検出信号に変化が生じないようにアクチュエータを制御し、第１方向の像の移動量ａｘ、第２方向の像の移動量ａｙをプロットしたときに、
ａｙ＝Ｃｘ・ａｘ
が成り立ち、第１位置検出信号に変化が生じないようにアクチュエータを制御し、第１方向の像の移動量ｂｘ、前記第２方向の像の移動量ｂｙをプロットしたときに、
ｂｘ＝Ｃｙ・ｂｙ
が成り立つ。第１方向、前記第２方向それぞれの検出感度をＳｘ、Ｓｙとする。クロストーク補償部は、
Ｈｘ’＝Ｈｘ−Ｓｘ／Ｓｙ・Ｃｙ・Ｈｙ
Ｈｙ’＝Ｈｙ−Ｓｙ／Ｓｘ・Ｃｘ・Ｈｘ
により第１位置検出信号Ｈｘおよび第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減する。
これにより高価な変位測定器を用いることなく、撮像レンズの第１方向、第２方向の正しい変位情報を得ることができる。そして撮像素子の出力を利用して、クロストーク補償に必要なデータを取得できる。さらに画素軸のずれに起因するクロストークも補償できる。
撮像装置はさらに、第１位置検出信号と第２位置検出信号をフィードバックしてクローズドループ制御を行った状態において、第２位置検出信号に変化が生じないようにアクチュエータを制御し、第１方向へ像を移動させるために、第1位置検出信号にオフセットを与えるとともに、第１位置検出信号に変化が生じないようにアクチュエータを制御し、第１方向へ像を移動させるために、第２位置検出信号にオフセットを与えてもよい。
このように、クローズドループ制御しながらホール信号にオフセットを与えてレンズを変位させることで、クロストークが発生しない駆動方向を見つけるというような探索を行う必要がなく、ホール検出軸と画素軸との傾きを容易に測定することができる。
撮像装置はさらに、撮像レンズの第１方向の変位と第１位置検出信号Ｈｘとの関係の直線性を補正し、撮像レンズの第２方向の変位と第２位置検出信号Ｈｙとの関係の直線性を補正する線形補償部を備えてもよい。クロストーク補償部は、線形補償後の第１位置検出信号Ｈｘ"および線形補償後の第２位置検出信号Ｈｙ"に含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正してもよい。
これにより高価な変位測定器を用いることなく、線形補償に必要な撮像レンズの第１方向、第２方向の変位情報を得ることができ、線形補償によりクロストーク補償の精度も向上する。
撮像装置は、線形補償部に加えて、関係の温度依存性を補正する温度補償部をさらに備えてもよい。温度補償部の温度検出は、位置検出手段の内部抵抗の温度特性を利用してもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
さらに、この課題を解決するための手段の記載は、すべての欠くべからざる特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。
本発明によれば、対象物の位置をクロストークの影響を低減して高精度に検出することができる。
実施の形態に係る手ブレ補正機能付きの撮像装置の基本構成を示す図である。 撮像装置の座標系を説明する図である。 クロストークを説明する図である。 撮像装置を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、第１実施例に係る撮像装置における駆動軸と位置検出軸のずれ（クロストーク）を説明する図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、画素シフトに基づくレンズの変位測定の原理を説明する図である。 像の移動距離とレンズの変位ｘの関係の一例を示す図である。 第２実施例に係るアクチュエータドライバのブロック図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、第２実施例に係る撮像装置における画素軸と位置検出軸のずれ（クロストーク）を説明する図である。 図１０（ａ）、（ｂ）は、第２実施例に係る撮像装置における像の変位を算出する方法を説明するための図である。 第３実施例に係る撮像装置における位置検出信号と像変位との関係の一例を示す図である。 第３実施例に係る撮像装置における線形補償と温度補償の処理を示すフローチャートである。 図１１の結果に対して直線補正した後の結果を示す図である。 直線補正後の位置検出信号と像変位との関係が温度によって変化する結果を示す図である。 図１４の結果に対して温度補償を行った後の結果を示す図である。 レンズ制御装置の具体的なブロック図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図１は、実施の形態に係る手ブレ補正機能付きの撮像装置１０００の基本構成を示す図である。撮像装置１０００は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、スマートフォンやタブレット端末に内蔵されるカメラモジュールである。図１には、手ブレ補正に関連するブロックのみが示され、オートフォーカスに関連するブロックは省略されている。
撮像装置１０００は、撮像素子１００２、撮像レンズ１００４、アクチュエータ１００６、アクチュエータドライバ１１００、位置検出手段１０１０、ブレ検出手段１０１２を備える。
撮像レンズ１００４は、その光軸と垂直な平面内で第１方向（Ｘ方向）および第２方向（Ｙ方向）に変位可能に支持される。撮像素子１００２は、撮像レンズ１００４を通過した像を撮像する。
アクチュエータ１００６は、撮像レンズ１００４を第１方向（Ｘ方向）および第２方向（Ｙ方向）に位置決めする。具体的にはアクチュエータ１００６は、撮像レンズ１００４をＸ方向に位置決めする第１アクチュエータ１００６Ｘ、撮像レンズ１００４をＹ方向に位置決めする第２アクチュエータ１００６Ｙを含む。
手振れ補正では、撮像レンズ１００４を正確に位置決めする必要があるため、フィードバック制御（クローズドループ制御）が採用される。位置検出手段１０１０は、たとえばホールセンサなどの磁気検出素子を含み、撮像レンズ１００４の位置を示す位置検出信号（ホール信号）Ｓ２を生成する。
位置検出手段１０１０は、撮像レンズ１００４の第１方向（Ｘ方向）の位置（変位量）を示す第１位置検出信号Ｓ２Ｘを生成する第１位置検出手段１０１０Ｘ、撮像レンズ１００４の第２方向（Ｙ方向）の位置を示す第２位置検出信号Ｓ２Ｙを生成する第２位置検出手段１０１０Ｙを含む。
ブレ検出手段１０１２はたとえばジャイロセンサであり、撮像装置１０００のブレを検出する。具体的にはブレ検出手段１０１２は、ヨー方向のブレ検出信号Ｓ１Ｘ、ピッチ方向のブレ検出信号Ｓ１Ｙを生成する。
アクチュエータドライバ１１００は、ブレ検出手段１０１２が検出したブレ量を示すブレ検出信号Ｓ１を受け、ブレが相殺されるようにアクチュエータ１００６を制御する。具体的には、ヨー方向のブレ検出信号Ｓ１Ｘ、ピッチ方向のブレ検出信号Ｓ１Ｙに応じたＸ軸方向、Ｙ方向の目標位置に、撮像レンズ１００４を位置決めする。
理想的には、撮像レンズ１００４の第１方向（Ｘ方向）の変位について、第１位置検出手段１０１０Ｘのみが感度を有し、第２位置検出手段１０１０Ｙは感度を有しない。同様に理想的には、撮像レンズ１００４の第２方向（Ｙ方向）の変位について、第２位置検出手段１０１０Ｙのみが感度を有し、第１位置検出手段１０１０Ｘは感度を有しない。しかしながら現実的には、第１位置検出手段１０１０Ｘは、第２方向（Ｙ方向）の変位に感度を有し、第２位置検出手段１０１０Ｙは、第１方向（Ｘ方向）の変位に感度を有する場合がある。本明細書においてこれをクロストークと称する。
言い換えれば、第１位置検出信号Ｓ２Ｘには撮像レンズ１００４を第２方向（Ｙ方向）に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、第２位置検出信号Ｓ２Ｙには撮像レンズ１００４を第１方向（Ｘ方向）に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている。
図２は、撮像装置の座標系を説明する図である。撮像装置には、アクチュエータの駆動座標系、位置検出手段の座標系（位置検出座標系）、ブレ検出手段の座標系（ブレ検出座標系）および撮像素子の座標系（画素座標系）の合計、４つ座標系が存在する。駆動座標系は、光学手ブレ補正のＸ軸（ＯＩＳ−Ｘ）、光学手ブレ補正のＹ軸（ＯＩＳ−Ｙ）、ＡＦ方向の軸を有する。位置検出座標系は、ＯＩＳ−Ｘ軸に対応するＸ軸と、ＯＩＳ−Ｙ軸に対応するＹ軸を有する。ブレ検出座標系は、ピッチ軸およびヨー軸を有する。
理想的な撮像装置では、図２に示すように、４つの座標系は一致している。具体的には、撮像素子のＸ軸、駆動座標系（アクチュエータ）のＸ軸、位置検出座標系（位置検出手段）のＸ軸およびブレ素子の検出座標系（ジャイロセンサ）のピッチ軸は平行である。また撮像素子のＹ軸、駆動座標系のＹ軸、位置検出座標系のＹ軸およびブレ検出座標系のヨー軸は平行である。
しかしながら実際の撮像装置においては、組み立て精度に起因して、４つの座標系を一致させることは難しい。クロストークは任意の２軸のずれによって生じうるが、ここでは位置検出座標系と駆動座標系の不一致に起因して発生するクロストークについて説明する。図３は、クロストークを説明する図である。理解の容易化のため、位置検出座標系のＸ軸とＹ軸は直交しており、駆動座標系のＯＩＳ−Ｘ軸とＯＩＳ−Ｙ軸は直交しており、さらに位置検出座標系のＸＹ平面と、駆動座標系のＯＩＳ−ＸＹ平面は平行であり、位置検出座標系が、駆動座標系に対してθ、反時計回りに回転している様子を示す。
撮像レンズ１００４を駆動軸ＯＩＳ−Ｘ方向の座標ｘに位置決めしたとする。このとき、位置検出座標系のＸ軸方向にはＸ＝ｘ・ｃｏｓθの変位が現れ、位置検出座標系のＹ軸方向にはＹ＝−ｘ・ｓｉｎθの変位が現れる。この−ｘ・ｓｉｎθが第２位置検出信号Ｓ２Ｙに含まれるクロストーク成分である。
撮像レンズ１００４を駆動軸ＯＩＳ−Ｙ方向の座標ｙに位置決めすると、位置検出座標系のＹ軸方向にはＹ＝ｙ・ｃｏｓθの変位が現れ、位置検出座標系のＸ軸方向にはｙ・ｓｉｎθの変位が現れる。このｙ・ｓｉｎθが、第１位置検出信号Ｓ２Ｘに含まれるクロストーク成分である。
撮像レンズ１００４が、駆動座標系の座標（ｘ，ｙ）に位置決めされているとき、以下の式を得る。
Ｘ＝ｘ・ｃｏｓθ＋ｙ・ｓｉｎθ …（１）
Ｙ＝ｙ・ｃｏｓθ−ｘ・ｓｉｎθ …（２）
図１に戻る。アクチュエータドライバ１１００は、クロストーク補償部１１１０、目標位置取得部１１２０、駆動部１１３０を備える。クロストーク補償部１１１０は、第１位置検出信号Ｓ２Ｘおよび第２位置検出信号Ｓ２Ｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正する。クロストーク補償部１１１０は、位置検出信号Ｓ２Ｘからクロストーク成分を除去した補正後の位置検出信号Ｓ４Ｘ、位置検出信号Ｓ２Ｙからクロストーク成分を除去した補正後の位置検出信号Ｓ４Ｙを駆動部１１３０に供給する。
目標位置取得部１１２０は、ブレ検出手段１０１２からのブレ検出信号Ｓ１Ｘ，Ｓ１Ｙにもとづいて、撮像レンズ１００４のＸ方向の目標位置（目標変位量）を示す第１位置指令値Ｓ３Ｘ、Ｙ方向の目標位置（目標変位量）を示す第２位置指令値Ｓ３Ｙを取得する。たとえばブレ検出手段１０１２がジャイロセンサであり、ブレ検出信号Ｓ１Ｘがヨー方向のブレ角速度ωＹを、ブレ検出信号Ｓ１Ｙがピッチ方向のブレ角速度ωＰを示す場合、目標位置取得部１１２０は、ブレ検出信号Ｓ１Ｘを積分することにより第１位置指令値Ｓ３Ｘを生成し、ブレ検出信号Ｓ１Ｙを積分することにより第２位置指令値Ｓ３Ｙを生成してもよい。
駆動部１１３０は、補正後の第１位置検出信号Ｓ４Ｘおよび補正後の第２位置検出信号Ｓ４Ｙにもとづいて、アクチュエータ１００６を制御する。具体的には第１駆動部１１３０Ｘは、補正後の第１位置検出信号Ｓ４Ｘが第１位置指令値Ｓ３Ｘに近づくように、第１アクチュエータ１００６Ｘに供給する第１駆動信号Ｓ５Ｘをフィードバック制御する。同様に第２駆動部１１３０Ｙは、補正後の第２位置検出信号Ｓ４Ｙが第２位置指令値Ｓ３Ｙに近づくように、第２アクチュエータ１００６Ｙに供給される第２駆動信号Ｓ５Ｙをフィードバック制御する。
続いてクロストーク補償部１１１０によるクロストーク補償について説明する。
第１位置検出手段１０１０Ｘの検出感度をｋｘ、第２位置検出手段１０１０Ｙの検出感度をｋｙとする。検出座標系のＸ軸方向の変位がｘ、Ｙ軸方向の変位がｙであるとき、第１検出信号Ｓ２Ｘの値Ｈｘ、第２検出信号Ｓ２Ｙの値Ｈｙは、式（３）、（４）となる。
Ｈｘ＝ｋｘ・Ｘ …（３）
Ｈｙ＝ｋｙ・Ｙ …（４）
この関係式（３）、（４）は、位置検出信号と変位量の線形性が補償されているときに成り立つことに留意されたい。
式（１）、（２）を式（３）、（４）に代入すると、式（５）、（６）を得る。
Ｈｘ＝ｋｘ・｛ｘ・ｃｏｓθ＋ｙ・ｓｉｎθ｝ …（５）
Ｈｙ＝ｋｙ・｛ｙ・ｃｏｓθ−ｘ・ｓｉｎθ｝ …（６）
クロストーク補償は、Ｈｘ，Ｈｙから、位置決めされた正しい座標（ｘ，ｙ）を計算する処理と把握できる。
ｋｘ・ｃｏｓθ・ｘ＋ｋｘ・ｓｉｎθ・ｙ＝Ｈｘ
−ｋｙ・ｓｉｎθ・ｘ＋ｋｙ・ｃｏｓθ・ｙ＝Ｈｙ
この２元１次連立方程式を解くと、式（７）、（８）を得る。
ｘ＝｛ｋｙｃｏｓθ・Ｈｘ−ｋｘｓｉｎθ・Ｈｙ｝／｛ｋｘｋｙ｝
＝ｃｏｓθ／ｋｘ・Ｈｘ−ｓｉｎθ／ｋｙ・Ｈｙ …（７）
ｙ＝｛ｋｙｓｉｎθ・Ｈｘ＋ｋｘｃｏｓθ・Ｈｙ｝／｛ｋｘｋｙ｝
＝ｓｉｎθ／ｋｘ・Ｈｘ＋ｃｏｓθ／ｋｙ・Ｈｙ …（８）
ｓｉｎθ、ｃｏｓθ、ｋｘ，ｋｙは、事前のキャリブレーション工程において取得することができる。そして４つの係数Ａ＝ｃｏｓθ／ｋｘ、Ｂ＝−ｓｉｎθ／ｋｙ、Ｃ＝ｓｉｎθ／ｋｘ、Ｄ＝ｃｏｓθ／ｋｙを予め計算しておき、以下の式にもとづいて、ΔＸ，ΔＹを計算してもよい。
ｘ＝Ａ・Ｈｘ＋Ｂ・Ｈｙ
ｙ＝Ｃ・Ｈｘ＋Ｄ・Ｈｙ
なお、ｓｉｎθ、ｃｏｓθ、ｋｘ，ｋｙを個別に測定しておくことが容易でない場合もある。この場合、後述する実施例で説明する処理により、より簡単にクロストークを補償することができる。
以上が撮像装置１０００の構成である。この撮像装置１０００によれば、クロストークの影響を補正できるため、高精度な手ブレ補正が可能となる。
本発明は、図１のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な実施例や変形例を説明する。
まずは撮像装置の構成について説明する。図４は、撮像装置を示す図である。撮像装置３００は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、スマートフォンやタブレット端末に内蔵されるカメラモジュールである。撮像装置３００は、ＯＩＳ可動部３０１、撮像素子３０２、プロセッサ３０６、ブレ検出手段３０８、レンズ制御装置４００を備える。
撮像装置３００は図１の撮像装置１０００に、撮像素子３０２は図１の撮像素子１００２に、撮像レンズ３０４は図１の撮像レンズ１００４に、プロセッサ３０６は図１のＣＰＵ１０１４に、レンズ制御装置４００は図１のアクチュエータドライバ１１００およびアクチュエータ１００６に対応する。
撮像レンズ３０４は、撮像素子３０２に入射する光の光軸上に配置される。レンズ制御装置４００は、撮像レンズ３０４を光軸方向（Ｚ軸方向）および撮像素子３０２と平行な面内で光軸に垂直な方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に変位させる。プロセッサ３０６は、ＡＦ動作において、撮像素子３０２が撮像した画像のコントラストが高くなるように、位置指令値ＰＲＥＦ＿Ｚを生成する（コントラストＡＦ）。あるいは撮像素子３０２の外部に設けられ、あるいは撮像面に埋め込まれたＡＦセンサからの出力にもとづいて、位置指令値ＰＲＥＦ＿Ｚが生成されてもよい（位相差ＡＦ）。ＯＩＳに対してはブレ検出手段３０８からの出力（ピッチ角速度ωＰ、ヨー角速度ωＹ）にもとづいて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の位置指令値ＰＲＥＦ＿Ｘ，ＰＲＥＦ＿Ｙが生成される。
レンズ制御装置４００は、位置フィードバックにより、アクチュエータ４０２を制御する。具体的にはレンズ制御装置４００は、アクチュエータ４０２、位置検出素子（ＡＦ、ＯＩＳ）４０４、温度検出素子（ＡＦ、ＯＩＳ）４０６およびアクチュエータドライバＩＣ（Integrated Circuit）５００を備える。アクチュエータ４０２は、たとえばボイスコイルモータであり、撮像レンズ３０４はホルダー３１０に搭載され、Ｚ軸方向可動に支持されている。ホルダー３１０にはＡＦコイル３１２が巻回されており、ＡＦコイル３１２に対向して永久磁石３１４が配置されている。ＡＦコイル３１２に通電することにより、永久磁石３１４との磁気的相互作用により撮像レンズ３０４とホルダー３１０は一体的にＺ軸方向に駆動される。
一方、永久磁石３１４を含めたＡＦ駆動機構全体（ＯＩＳ可動部３０１）がＸ軸およびＹ軸方向可動に支持されており、固定部に配置されたＯＩＳコイル３１６に通電することにより、永久磁石３１４との磁気的相互作用により、ＯＩＳ可動部３０１全体がＸ軸およびＹ軸方向に駆動される。ボイスコイルモータの固定部は、撮像装置３００の筐体に対して固定されている。
位置検出素子４０４は、たとえばホール素子などの磁気的検出手段が多く用いられており、ここではホール素子を前提に説明する。ボイスコイルモータのＡＦ可動部、たとえばホルダー３１０には、永久磁石３１８が取り付けられ、ＡＦには動かない部分にはＡＦ用ホール素子３２０が取り付けられる。これらの組み合わせによりＡＦ用の位置検出素子４０４が形成される。
一方、永久磁石３１４に対向して固定部にはＯＩＳ用のＸ軸用のホール素子３２２が取り付けられる。これらの組み合わせによりＯＩＳ用の位置検出素子４０４が形成される。なお、ホール素子３２２Ｘは、図４ではＸ軸用のものしか示していないが、図では影にかくれて見えない位置にＹ軸用のホール素子（３２２Ｙ）も存在する。位置検出素子４０４は、撮像レンズ３０４の現在の位置に応じた電気信号（以下、位置検出信号ＰＦＢという）を生成し、位置検出信号ＰＦＢは、アクチュエータドライバＩＣ５００にフィードバックされる。
アクチュエータドライバＩＣ５００は、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣである。ここでの「集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
アクチュエータドライバＩＣ５００は、フィードバックされた位置検出信号ＰＦＢが、位置指令値ＰＲＥＦと一致するように、アクチュエータ４０２をＸ，Ｙ，Ｚ軸それぞれについてフィードバック制御する。位置検出信号ＰＦＢは、Ｚ軸方向の成分ＰＦＢ＿ｚおよびＸ軸、Ｙ軸方向の成分ＰＦＢ＿Ｘ，ＰＦＢ＿Ｙを総称したものである。以下では、３軸共通の処理について説明する場合については単にＰＦＢ，ＰＲＥＦとして表記する。
撮像レンズ３０４の位置を検出して、これをフィードバックして位置制御に用いることにより、ステップ応答における過渡振動を抑えて収束を速めたり、目標位置への位置決め精度を高めたりできる。
ひとつの方向（たとえばＸ方向）に撮像レンズ３０４を移動させたとき、他の方向（たとえばＹ方向）の位置検出素子が変位を検出するという、いわゆるクロストークが存在する場合には、アクチュエータドライバＩＣ５００は、位置検出信号に漏れ込んだクロストーク成分を補正する。
クロストーク補正を行う上で理想的には、位置検出素子４０４の出力、すなわち位置検出信号ＰＦＢ＿Ｘ，ＰＦＢ＿Ｙもしくはそれに対応する位置指令値ＰＲＥＦ＿Ｘ，ＰＲＥＦ＿Ｙ（以下、これを変数ｙとしても表記する）と、撮像レンズ３０４（アクチュエータ４０２）の実際の変位（以下、これを変数ｘとして表記する）の関係（以下、ｘ−ｙ特性ともいう）は線形かつ温度変動等に関して不変であり、ばらつきも存在しないことが望ましい。しかしながら現実的には、ｘ−ｙ特性は非線形であり、また撮像装置３００ごとにばらつきが存在し、さらに、位置検出素子４０４の温度によってもそれらの関係（ｘ−ｙ特性）は変動する。そのため、クロストーク補正を行う前に、位置検出信号に対して線形補償と温度補償を行っておくとよい。
線形補償は、位置検出信号ＰＦＢと実際の変位との関係を示す関数を、理想とする１次関数（直線）に変換するように位置検出信号ＰＦＢの値を補正することで実現される。温度補償は、温度変化によって変化する位置検出信号ＰＦＢと実際の変位との関係の傾きやオフセットを、温度ごとに補正することで実現される。
線形補償を行う場合、実際のレンズの変位情報を得る必要がある。ＡＦの線形補償の場合、レーザ変位計などを用いて実際の変位の情報を得ることが容易であるが、ＯＩＳの線形補償の場合、変位測定の対象となるレンズやホルダーが、アクチュエータの筐体内部に入り込んでいるため、レーザ変位計での変位測定が困難である。そこで、ＯＩＳでは画像情報を用いて実際の変位を測定するとよい。
画像情報を用いた変位の測定について説明する。撮像レンズ３０４をＸ軸またはＹ軸方向に変位させたとき、特定パターンの被写体の像も撮像素子３０２上で動く。すなわち、撮像素子３０２が画像変位検出素子４０８として作用し、変位検出信号ＰＤを出力する。ここで検出される画像の変位量は、特定パターンの画像が何画素分動いたかの情報に画素ピッチを掛け算することで得られる。このようにして得られる像の変位量は、実際のレンズの変位量と同じではない。光学的な倍率が間に作用するためである。しかしながら、基本的には両者は比例関係であり、クロストーク補償に利用する場合はＸ方向の変位とＹ方向の変位の比率が必要なので、実際のレンズの変位に相当するとして利用できる。線形補償に利用する場合は、非線形の関数を決める場合も理想的な線形関数を決める場合も、実際のレンズの変位を像の変位として表すので、レンズの変位と像の変位の差は影響しない。補正の対象となるのは、ホール素子３２０、３２２Ｘ，３２２Ｙで検出される位置検出信号ＰＦＢのみである。
次に、温度補償について説明する。この補正のために、温度検出素子４０６が設けられる。温度検出素子４０６は、位置検出素子４０４の温度を検出する。ＡＦの温度補償を行う場合は、ＡＦ用のホール素子３２０の温度を検出する。ＯＩＳの温度補償を行う場合は、ＯＩＳ用のホール素子３２２の温度を検出する。温度検出は、ホール素子の内部抵抗の温度による変化を利用して行うことができる。なお、位置検出素子４０４の温度と周囲温度が一致する場合、あるいは強い相関を有する場合、温度検出素子４０６は周囲温度を測定してもよい。検出された温度情報Ｔは、アクチュエータドライバＩＣ５００に入力される。アクチュエータドライバＩＣ５００は、温度情報Ｔにもとづいて、アクチュエータ４０２の駆動制御を補正する。温度検出素子４０６は、サーミスタやポジスタ、熱電対などであってもよい。
以下では、クロストーク補償について、第１実施例および第２実施例を参照して説明する。さらに、線形補償と温度補償について、第３実施例を参照して説明する。
＜第１実施例＞
本発明の第１実施例について、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、第１実施例に係る撮像装置における駆動軸と位置検出軸のずれ（クロストーク）を説明する図である。具体的には図５（ａ）はｘ軸方向に駆動した場合の位置検出信号のＸ成分とＹ成分を示し、図５（ｂ）はｙ軸方向に駆動した場合の位置検出信号のＹ成分とＸ成分を示している。
第１実施例では、アクチュエータの駆動軸とホール素子の位置検出軸が傾いている場合のクロストーク補償について説明する。すなわち、駆動のｘ軸方向に変位したにもかかわらずＹ方向の位置検出信号にクロストークが漏れ込む場合、あるいは駆動のｙ軸方向に変位したにもかかわらずＸ方向の位置検出信号にクロストークが漏れ込む場合である。なお、ホール素子の検出感度はＸ方向とＹ方向で異なる可能性があり、Ｘ方向のホール検出感度をＳｘ、Ｙ方向のホール検出感度をＳｙと定義する。ホール検出感度とは、変位量に対するホール素子の位置検出信号の変化量の割合である。
まず図５（ａ）のように、アクチュエータのｘ方向のＯＩＳコイルに電流を印加し、レンズを変位させる。レンズの変位量に対してＸとＹのホール素子はそれぞれ位置検出信号を出力する。図のプロット１は各変位量に対するＸとＹの位置検出信号の値をプロットしたものである。これらの関係が直線的に変化しているものとして、変位ｘのときのＸとＹそれぞれの位置検出軸上の変位をＸ０、Ｙ０とする。このときのＹ０とＸ０の比が駆動軸と位置検出軸の傾きを表しており、比例定数をＣｘとして、
Ｙ０＝Ｃｘ・Ｘ０ …（９）
と表す。このときのホール素子の位置検出信号を、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれＨｘ、Ｈｙとし、ＨｙとＨｘの比をαとする。すなわち、
α＝Ｈｙ／Ｈｘ＝（Ｓｙ・Ｙ０）／（Ｓｘ・Ｘ０）
＝（Ｓｙ・Ｃｘ・Ｘ０）／（Ｓｘ・Ｘ０）
＝（Ｓｙ／Ｓｘ）・Ｃｘ …（１０）
なお、Ｃｘについては符号に注意する必要がある。図５（ａ）の例では、Ｘ方向の位置検出信号がプラス側に変化したときにＹ方向の位置検出信号にプラスのクロストークが発生しているので、Ｃｘはプラスの傾きとなる。マイナスのクロストークとなる場合はマイナスの傾きに設定する必要がある。
同様に、図５（ｂ）のように、アクチュエータのＹ方向のＯＩＳコイルに電流を印加し、レンズを変位させる。レンズの変位量に対してＸとＹのホール素子はそれぞれ位置検出信号を出力する。変位ｙのときのＹとＸそれぞれの位置検出軸上の変位をＹ０'、Ｘ０'とする。このときのＸ０'とＹ０'の比が駆動軸と位置検出軸の傾きを表しており、比例定数をＣｙとして、
Ｘ０’=Ｃｙ・Ｙ０’ …（１１）
と表す。このときのホール素子の位置検出信号を、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれＨｘ、Ｈｙとし、ＨｙとＨｘの比をβとする。すなわち、
β＝Ｈｘ／Ｈｙ＝（Ｓｘ・Ｘ０’）／（Ｓｙ・Ｙ０’）
＝（Ｓｘ・Ｃｙ・Ｙ０’）／（Ｓｙ・Ｙ０’）＝（Ｓｘ／Ｓｙ）・Ｃｙ …（１２）
なお、Ｃｙについても符号に注意する必要がある。図５（ｂ）の例では、Ｙ方向の位置検出信号がプラス側に変化したときにＸ方向の位置検出信号にプラスのクロストークが発生しているので、Ｃｙはプラスの傾きとなる。マイナスのクロストークとなる場合はマイナスの傾きに設定する必要がある。
以上より、位置検出軸上の変位Ｘ、Ｙに対してクロストーク補正後のホール素子の位置検出信号をそれぞれＨｘ'、Ｈｙ'とすると、
Ｈｘ’＝Ｈｘ−Ｓｘ・Ｃｙ・Ｙ＝Ｈｘ−β・Ｈｙ …（１３）
Ｈｙ’＝Ｈｙ−Ｓｙ・Ｃｘ・Ｘ＝Ｈｙ−α・Ｈｘ …（１４）
となる。したがって、検出された位置検出信号Ｈｘ、Ｈｙに対してＨｘ'、Ｈｙ'を出力することでクロストーク補正が実現できる。
なお、式（１３）、（１４）は、ホール検出感度Ｓｘ、Ｓｙがクロストーク測定時とクロストーク補償時で同じであると仮定した場合である。モジュール工程でクロストークの測定を行い、補正定数を決定し、クロストーク補正を行えば、同じホール検出感度とすることができる。しかし、たとえば、アクチュエータの製造工程で測定した補正定数を用いてモジュール状態でクロストーク補償する場合には、アクチュエータでの測定時のホールアンプゲインと、実際にモジュールに組み込まれるときのキャリブレーションされたホールアンプゲインとが異なる場合があり、この場合にはＸ方向とＹ方向のホールの位置検出感度の比で補正定数を正規化してやることが望ましい。
具体的には、クロストーク補正時のホールの位置検出感度をＳｘ'、Ｓｙ'とすると、式（１３）、（１４）は下記のようになる。
Ｈｘ’＝Ｈｘ−Ｓｘ’・Ｃｙ・Ｙ＝Ｈｘ−Ｓｘ’／Ｓｙ’・Ｓｙ／Ｓｘ・βＨｙ …（１３’）
＝Ｈｘ−Ｓｘ’／Ｓｙ’・Ｃｙ・Ｈｙ …（１３"）
Ｈｙ’＝Ｈｙ−Ｓｙ’・Ｃｘ・Ｘ＝Ｈｙ−Ｓｙ’／Ｓｘ’・Ｓｘ／Ｓｙ・αＨｘ …（１４'）
＝Ｈｙ−Ｓｙ’／Ｓｘ’・Ｃｘ・Ｈｘ （１４"）
すなわち、クロストークがα、βで測定される場合は、クロストーク測定時とクロストーク補償時の両方でそれぞれの位置検出感度の正規化が必要となる。クロストークがＣｘ、Ｃｙで測定される場合は、クロストーク補償時の位置検出感度の正規化が必要となる。
位置検出感度の測定が必要になった場合は、レンズの変位情報が必要になる。レンズの変位情報を得るために、レーザ測定器を用いてもよいし、画素の変位情報を用いてもよい。モジュール状態での位置検出感度を測定する場合は、レーザ測定器の利用が困難となるため、以下で説明するように画素の変位情報を用いる方が望ましい。
キャリブレーション工程において、レンズ１００４の実際の変位は、撮像素子１００２によって撮像される像の移動距離にもとづいて取得される。図６（ａ）〜（ｃ）は、レンズ１００４の変位測定の原理を説明する図である。レンズ１００４の光軸１００５上に、物体（以下、標準被写体１２００）が置かれ、その位置は不変である。この標準被写体１２００が撮像素子１００２の撮像面上で結像するように、光学系が調整されている。図６（ａ）に示すように変位がゼロのとき、標準被写体１２００は、レンズ１００４の中央に結像する。図６（ｂ）、図６（ｃ）と、レンズ１００４を右に変位させていくと、標準被写体１２００が結像する位置が移動していく。
結像位置（単に像ともいう）の移動距離ｌ１，ｌ２と、レンズ１００４の変位ｘ１，ｘ２は、一対一で対応付けられ、それらの関係式は幾何光学から計算によって求めることができる。あるいは、カメラモジュール１０００と同一（ただし側方からレーザ照射が容易）な光学系を構築し、レーザ変位計を用いて、移動距離ｌとレンズ１００４の変位ｘの関係を測定してもよい。
図７は、像の移動距離ｌとレンズの変位ｘの関係の一例を示す図である。像の移動距離ｌは、撮像素子１００２が撮影した画像データを解析することで求めることができ、具体的には像の移動距離ｌは、画像の中で像の位置が移動した画素数に、画素ピッチを乗算することで求めることができる。
図７の関係式ｘ＝Ｇ（ｌ）は、光学系の構成に依存して一意に定まるため、像の移動距離ｌについて、それと対応するレンズ１００４の実際の変位が一意に定まる。
＜第２実施例＞
第２実施例では、画素シフトにもとづくキャリブレーションを行う場合に好適なアクチュエータドライバ１１００Ａについて説明する。図８は、第２実施例に係るアクチュエータドライバ１１００Ａのブロック図である。アクチュエータドライバ１１００Ａは、図１のアクチュエータドライバ１１００に加えて、線形補償部１１４０をさらに備える。
線形補償部１１４０は、撮像レンズ１００４の第１方向の変位と第１位置検出信号Ｓ２ｘ（Ｈｘ）との関係の直線性を補正し、撮像レンズ１００４の第２方向の変位と第２位置検出信号Ｓ２ｙ（Ｈｙ）との関係の直線性を補正する。
線形補償後の前記第１位置検出信号Ｓ６Ｘ（Ｈｘ”）には撮像レンズ１００４を第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、線形補償後の第２位置検出信号Ｓ６Ｙ（Ｈｙ”）には撮像レンズ１００４を第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれる。
画素シフトにもとづいて、線形補償に必要なデータの取得（キャリブレーション）を行う場合に、撮像素子１００２の座標系（画素座標系）と位置検出座標系のズレによるクロストークが導入される場合がある。これにより、画素の配列のｘ軸方向に像が変位したにもかかわらずＹ方向の位置検出信号にクロストークが漏れ込む状況や、あるいは画素の配列のｙ軸方向に像が変位したにもかかわらずＸ方向の位置検出信号にクロストークが漏れ込む状況が発生しうる。なお、第１実施例と同様に、Ｘ方向のホール検出感度をＳｘ、Ｙ方向のホール検出感度をＳｙと定義する。
クロストーク補償部１１１０は、線形補償後の第１位置検出信号Ｓ６Ｘ（Ｈｘ”）および前記第２位置検出信号Ｓ６Ｙ（Ｈｙ”）を、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正する。
本発明の第２実施例について、図９（ａ）、（ｂ）および図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、第２実施例に係る撮像装置における画素軸と位置検出軸のずれ（クロストーク）を説明する図である。図９（ａ）はＹ方向の位置検出信号が出ない方向に駆動した場合の画素上のパターンの動きを示し、図９（ｂ）はＸ方向の位置検出信号が出ない方向に駆動した場合の画素上のパターンの動きを示している。図１０（ａ）、（ｂ）は、第２実施例に係る撮像装置における像の変位を算出する方法を説明するための図であり、図１０（ａ）は特定パターンを有する被写体の例を示す図で、図１０（ｂ）は撮像素子上の被写体の特定パターン像がレンズの移動によりシフトする様子を示す図である。
画素軸と位置検出軸の傾きの測定方法について説明する。アクチュエータのｘ方向のＯＩＳコイルに電流を印加し、レンズを変位させる。レンズの変位量に対してＸとＹのホール素子はそれぞれ位置検出信号を出力する。ここで、Ｙ方向のホール素子の位置検出信号が変化した場合は、アクチュエータのｙ方向のＯＩＳコイルにも若干の電流を印加する。ｘ方向のＯＩＳコイルとｙ方向のＯＩＳコイルへの電流印加のバランスを調整しながら、Ｙ方向のホール素子の位置検出信号がほとんど変化しない駆動方向を見つける。このときの被写体の特定パターンの動きが図９（ａ）におけるプロット２である。これらの関係が直線的に変化しているものとして、ある位置検出値Ｈｘ０におけるｘ方向、ｙ方向の像の移動量をａｘ、ａｙとする。このときのａｙとａｘの比が画素軸と位置検出軸の傾きを表しており、比例定数をＣｘとして、
ａｙ＝Ｃｘ・ａｘ …（１５）
と表す。
同様に、図９（ｂ）のように、Ｘ方向のホール素子の位置検出信号がほとんど変化しない駆動方向を見つけ、ある位置検出値Ｈｙ０におけるｘ方向、ｙ方向の像の移動量をｂｘ、ｂｙとする。このときのｂｘとｂｙの比が画素軸と位置検出軸の傾きを表しており、比例定数をＣｙとして、
ｂｘ＝Ｃｙ・ｂｙ …（１６）
と表す。
なお、Ｃｘ、Ｃｙが符号を含めた傾きを表していることは第１実施例の場合と同様である。
また、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれのホール素子の位置検出感度をＳｘ、Ｓｙとし、それぞれの比をα'、β'として下記のように表す。
α’＝Ｓｙ／Ｓｘ …（１７）
β’＝Ｓｘ／Ｓｙ …（１８）
以上より、位置検出軸上の変位Ｘ、Ｙに対してクロストーク補正後のホール素子の位置検出信号をそれぞれＨｘ'、Ｈｙ'とすると、
Ｈｘ’＝Ｈｘ”−Ｓｘ・Ｃｙ・Ｙ＝Ｈｘ”−β’・Ｃｙ・Ｈｙ” …（１９）
Ｈｙ’＝Ｈｙ”−Ｓｙ・Ｃｘ・Ｘ＝Ｈｙ”−α’・Ｃｘ・Ｈｘ” …（２０）
となる。比例定数Ｃｘ，Ｃｙを実測し、各軸のホール素子の位置検出感度の比α'、β'を計算しておくことで、クロストーク補正後の位置検出信号Ｈｘ'、Ｈｙ'が得られる。したがって、線形補償された位置検出信号Ｈｘ”、Ｈｙ”に対してＨｘ'、Ｈｙ'を出力することでクロストーク補正が実現できる。
なお、図９（ａ）の結果を得るために、ｘ方向のＯＩＳコイルとｙ方向のＯＩＳコイルへの電流印加のバランスを調整しながら、Ｙ方向のホール素子の位置検出信号がほとんど変化しない駆動方向を見つける、という方法で説明したが、これに限定される訳ではない。たとえば、ホール検出信号をフィードバックしてサーボをかけた状態で、Ｘ方向のホール信号にオフセットを与えると、Ｘ方向のホール検出軸の方向にレンズは変位する。Ｙ方向のホール信号にはオフセットを与えない。このときの画素上のパターンの動きを観察することで図９（ａ）の結果を得ることができる。図９（ｂ）の結果も同様の手法で得ることができる。このように、クローズドループ制御しながらホール信号にオフセットを与えてレンズを変位させることで、前述のようにクロストークが発生しない駆動方向を見つけるというような探索を行う必要がなく、ホール検出軸と画素軸との傾きを容易に測定することができる。
ここで、レンズをシフトさせた場合における画素上の特定パターンの変位について、図１０を参照して補足説明する。像変位を測定するために被写体３の特定パターンとしては、たとえば図１０（ａ）に示すようなドットパターン４を使うとよい。ただし、ドットパターンは図１０（ａ）に限定される訳ではなく、黒地に白のドットでもよい。また、ドットは複数あってもよいし、ドットの代わりにクロスラインのようなパターンを用いてもよい。このようなドットパターンを被写体として、レンズをシフトさせたとき、ドットパターンの像５は図１０（ｂ）のように画素上を移動する。図１０（ｂ）の破線は画素ピッチ６を示す。ドットパターンの像５は複数の画素にまたがっている可能性があるが、たとえばドットの中心が何画素分シフトしたかを検出すれば、それに画素ピッチを掛け算することで、画素上の画像移動量（像変位）が算出できる。ドットパターンの中心の代わりにエッジのシフトを検出してもよい。このような測定をレンズの可動範囲内の複数ポイントで行うことにより、画素上のドットパターンの変位の軌跡が得られる。この変位の軌跡の画素マトリックスに対する傾きを求めることで、本実施例におけるＣｘ、Ｃｙの値が求まる。
一方、ホール素子の位置検出感度を求める際にも、レンズの変位量を知る必要がある。位置検出感度はアクチュエータの製造工程などでも測定が可能なので、専用の光軸に垂直な方向の変位測定器（たとえばレーザドップラー測定器など）を用いて変位を測定してもよいが、画素の変位を用いて換算してもよい。画素上の変位量とレンズの変位量は異なるが比例関係にあり、本実施例のように位置検出感度の比が必要な場合は、レンズの変位を画素上の変位で代用できる。この方法を用いれば、高価な変位測定器が不要となる。
なお、本実施例では、ホール検出軸と画素軸の傾きによるクロストークの補正について説明した。そもそも、画素軸が回転ずれを起こしていたとしても、アクチュエータの駆動軸、ホール検出軸、ジャイロ検出軸がずれていなければ、撮影した画像がユーザのねらった角度からほんのわずかに回転するだけで、手ぶれ補正にはほとんど影響しない。注意しなければならないのは、ホール検出軸と画素軸のずれよりも、ホール検出軸とジャイロ軸のずれである。本実施例で画素軸に対してクロストークを補正しているのは、撮像素子とジャイロセンサが同一基板上で高精度に実装されるケースが多く、ジャイロ軸を画素軸で代用できる場合が多いためである。すなわち、実質上の目的は、ジャイロ軸とホール軸の傾きによるクロストークを補正することにある。
撮像素子とジャイロセンサが同一基板上にない構成の場合には、別の方法によってホール検出軸とジャイロ軸の傾きによるクロストークを補正することが望まれるが、このときにも画素軸を媒介に用いるとよい。すなわち、画素軸を基準としてホール検出軸を、クロストークが発生しないように補正するとともに、画素軸に対してジャイロ検出軸が合うようにクロストークを補正するということである。カメラモジュールの画素軸に合うように、ジャイロセンサを回転調整してもよいが、それよりもジャイロ検出信号を画素軸の方向に合わせてクロストーク補正した方が簡単である。具体的には、画素軸とジャイロ軸の傾きを検出し、この傾き角に応じてそれぞれのジャイロ検出信号を画素軸の方向へとベクトル分配する。カメラモジュール側でも画素軸とホール検出軸の傾きによるクロストークが補正されていれば、これでジャイロ検出軸とホール検出軸の傾きによるクロストークも補正されることになる。ジャイロ検出軸と画素軸のクロストーク補正の方法については限定されない。カメラモジュールとジャイロセンサが実装された携帯電話等を加振して、ジャイロセンンサの検出軸の方向を測定してもよいし、他の方法でもかまわない。
＜第３実施例＞
本発明の第３実施例について、図１１から図１５を用いて説明する。図１１は第３実施例に係る撮像装置における位置検出信号と像変位との関係の一例を示す図である。図１２は第３実施例に係る撮像装置における線形補償と温度補償の処理を示すフローチャートである。図１３は図１１の結果に対して直線補正した後の結果を示す図である。図１４は直線補正後の位置検出信号と像変位との関係が温度によって変化する結果を示す図である。図１５は図１４の結果に対して温度補償を行った後の結果を示す図である。
第３実施例では線形補償と温度補償について説明する。まず、変位と位置検出信号との間の線形性がくずれていた場合、ある方向の変位に対する他方向へのクロストークの線形性もくずれている可能性がある。そうすると、クロストークの比率を示す式（１）、（１１）、（１５）、（１６）などの線形仮定にも矛盾が生じ、クロストーク補正の精度が悪化するおそれがある。なるべくなら、クロストーク補正の前に線形補償を行っておくことが望ましい。また、温度によって線形性の傾きが変化することも、クロストーク補正の精度悪化を招くおそれがあり、温度補償も実施しておくことが望ましい。
変位情報として像の変位を利用した場合の像変位と位置検出信号の関係、すなわちｘ−ｙ特性の結果の例を図１１に示す。実線７は、複数の測定ポイントの結果をなめらかな曲線でつないだものである。ＯＩＳ用のアクチュエータは、通常バネの中立状態の両側に可動範囲を有するため、バネの中立状態をグラフの像変位０としている。また、この位置での位置検出信号を０としている。図からもわかるように、像変位、すなわちレンズのシフト量が小さい領域では直線性が比較的良好であるが、像変位、すなわちレンズのシフト量が大きくなると直線性が若干悪くなる。
図１２を参照して、線形補償と温度補償の全体の処理を説明する。位置検出信号と像変位との関係に対して曲線で関数化した上で、直線に補正する。関数化した結果をそのまま利用して直線化してもよいが、関数を複数の直線のつなぎ合わせとして近似すると計算量が減らせる。関数化の際には、複数の測定点を通る関数として方程式を解いて求めてもよいが、多くの測定点に対して最も平均誤差が小さくなるような関数を導いてもよい。このようにすることで、測定点として特異点（たとえばノイズを含んでしまった場合など）を選んでしまった場合にも、影響を最小限に抑えることができる。
処理Ｓ１００〜Ｓ１０４は、撮像装置３００の製造後、出荷前の検査工程（キャリブレーション工程という）で行われるものとして説明するが、これに限定される訳ではない。後述するが、ユーザがカメラを使用中にこの処理を行えば、使用中の温度での関数が導けるので、直線化後の温度補償が不要となる。処理Ｓ１０６は開発段階の実験データなどから設定される。上記のように、ユーザがカメラを使用中に関数化を行った場合は、温度補償のための係数設定も不要となる。処理Ｓ１００では、所定温度（基準温度ともいう）Ｔ０、たとえば製造工場の設定温度などにおいて、位置検出信号ｙ（図４の位置検出値ＰＦＢ）と変位ｘの関係（ｘ−ｙ特性）を取得しておく。本実施例では、変位ｘは、レンズを変位させたときの撮像素子上の特定パターンの変位とする。位置検出信号ｙは、ホール素子の出力電圧でもよい。サーボをかけて測定する場合はターゲットコード（図４の位置指令値ＰＲＥＦ）でもかまわない。なぜならターゲットコードは目標のアクセス位置を示すコードであり、サーボをかけて目標位置に収束させると、ホール素子の出力電圧と等価になるからである。このようにして測定された位置検出信号ｙと変位ｘとの関係は、直線性が保たれているとは限らないし、温度がＴ０から変化することによって関係も変化することが考えられる。処理Ｓ１００は、すべての個体について行われる。
処理Ｓ１０２では、取得した位置検出信号ｙと像変位ｘとの関係を関数化する。ここでは逆関数を取り、ｘ＝ｆ（ｙ）のように関数化する。関数は、直線ではない関係をフィットさせるので、２次以上の関数が必要である（多項式近似）。次数を上げた方がフィット誤差は小さくなるが、計算量が増えるので、実態に合わせて次数を設定すればよい。以下の線形補償では５次関数を用いた。
ｘ＝ｆ（ｙ）＝ｋ０＋ｋ１ｙ＋ｋ２ｙ２＋ｋ３ｙ３＋ｋ４ｙ４＋ｋ５ｙ５ …（２１）
なお、実際の撮像装置の中で線形補償する場合は、このような５次関数の演算を行っていると計算時間がかかり、計算途中に必要なメモリ容量も大きくなるため、前述のように関数を直線のつなぎ合わせによって補間してもかまわない。
処理Ｓ１０４では、線形関数ｙ＝ａｘ＋ｂを設定する。線形関数ｙ＝ａｘ＋ｂの傾きａと切片ｂは、処理Ｓ１００で得られたｘ−ｙ特性を考慮して規定することが望ましい。たとえばｘ−ｙ特性を線形近似することにより、傾きａ、切片ｂを求めてもよい。なお、線形関数ｙ＝ａｘ＋ｂは、基準温度Ｔ０におけるｘ−ｙ特性とは無関係に定めてもよい。
測定時に０点調整を行った場合は、測定段階から原点を通る、すなわちｂ＝０となるため、傾きａのみを求めればよい。一方、測定結果が原点を通らない場合、オフセット補正（ｂ≠０）を行って原点を通るようにシフトさせてもよいし、測定結果の任意の２点を結ぶ直線としてｙ＝ａｘ＋ｂを規定してもよい。
処理Ｓ１０６では、実際温度Ｔ１と所定温度Ｔ０との差の影響を補正するため、傾き補正係数ｃとオフセット補正係数ｄを設定する。これらの係数は、個体ごとに様々な温度Ｔ１に対して設定するのが補償精度の点ではベストであるが、製品１個ごとに温度特性まで測定するのは工程コストがかさむため、現実的ではない。そこで、実験室または工程のオフラインにおいて、複数個の代表的なサンプルの温度特性を測定し、最適な補正係数ｃとｄを設定するのが望ましい。基準温度に対して、温度が変化すると補正係数がどのように変化するのかをつかんでおく。基準温度でのｘ−ｙ特性は個体ごとに測定するので、このときの補正係数に対する変化を想定して、各温度における最適補正係数を設定する。実際温度Ｔ１は離散的でもかまわない。後述する温度測定手段で測定された実際の温度が、あらかじめ補正係数を設定した温度の中間であれば、補間計算して補正係数を設定すればよい。
処理Ｓ１０８〜Ｓ１１２は、アクチュエータドライバＩＣ５００の実動作中の処理である。実動作中に位置検出素子４０４から得られる位置検出信号ｙの値をｙ１とする。
処理Ｓ１０８では、関数ｆを用いて位置検出信号ｙ１に対する変位ｘ１を求める。関数ｆは所定温度Ｔ０におけるｘ−ｙ特性に対して設定した関数であるが、他の温度でも同じ関数を用いる。上述の通り、各温度においても当該温度で設定される関数を用いると補正の精度アップができるが、各温度の関数を設定するには各温度の温度特性を各サンプルに対して測定する必要があるため、現実的ではなく、この例のようにすべての温度に対して所定温度Ｔ０での関数を用いることとする。
Ｓ１１０では、このようにして求められた変位ｘ１を最初に設定した線形関数にあてはめて、線形補償された位置検出信号の値ｙ２を算出する。
線形補償後のｘ−ｙ特性の結果を図１３に示す。ただし、これはＴ１＝Ｔ０の場合の結果である。次に、温度特性の結果を図１４に示す。所定温度Ｔ０を３０℃として、この温度での関数を用いているので、他の温度Ｔ１では若干ではあるが傾きの変化が見られる。
処理Ｓ１１２では、Ｔ０と異なる温度Ｔ１での結果に対して、傾き補正とオフセット補正を行い、Ｔ０での結果と同じになるように補正する。すなわち、直線化後の位置検出信号の値ｙ２に対して、温度補償後の位置検出信号の値ｙ３を算出する。
温度補償後のｘ−ｙ特性の結果を図１５に示す。異なる温度での結果もほぼ同一の直線に補正されている。なお、ここでは図１４の直線がほぼ原点を通っているため、オフセット補正は行っておらず、傾きのみを補正している。
このように、線形補償と温度補償を行うことにより、温度の影響を受けないほぼ直線のｘ−ｙ特性を得ることができるとともに、線形補償の際の実際のレンズの変位の情報を得るために像の変位情報を利用することにより、高価な変位測定器や手間のかかる測定が不要となる。
なお、図１２のフローは一例を示すもので、処理の順序まですべて規定するものではない。たとえば、先に変位成分に対する温度補償を行い、温度補償後の結果に対して線形補償を行ってもかまわない。
＜レンズ制御装置について＞
続いてレンズ制御装置４００の具体的な構成例を説明する。
図１６は、レンズ制御装置４００の具体的なブロック図である。図１６には、Ｘ軸用およびＹ軸用の回路ブロックが示され、オートフォーカス用については省略される。Ｘ軸、Ｙ軸については同様に構成されるため、特に必要のない限り、それらを区別せずに共通に説明する。
位置検出素子４０４はホール素子３２２Ｘ，３２２Ｙであり、アクチュエータ４０２の可動部の変位に応じたホール電圧Ｖ＋，Ｖ−を発生し、アクチュエータドライバＩＣ５００のホール検出ピン（ＨＰ，ＨＮ）に供給する。
位置検出部５１０は、ホール電圧Ｖ＋，Ｖ−に基づいて、アクチュエータ４０２の可動部の位置（変位）を示すデジタルの位置検出値ＰＦＢを生成する。位置検出部５１０は、ホール電圧を増幅するホールアンプ５１２と、ホールアンプ５１２の出力をデジタル値の位置検出値ＰＦＢに変換するＡ／Ｄコンバータ５１４を含む。
温度検出部５２０は、温度を示す温度検出値Ｔを生成する。上述したように、温度は、位置検出素子４０４の温度を示すことが望ましい。図１６では、位置検出素子４０４であるホール素子３２２Ｘ，３２２Ｙ（以下、３２２と総称する）を、温度検出素子４０６としても利用する。これは、ホール素子３２２の内部抵抗ｒが温度依存性を有することを利用したものである。温度検出部５２０は、ホール素子３２２の内部抵抗ｒを測定し、温度を示す情報として利用する。
温度検出部５２０は、定電流回路５２２とＡ／Ｄコンバータ５２４を含む。定電流回路５２２は、ホール素子３２２に所定のバイアス電流ＩＢＩＡＳを供給する。このバイアス電流ＩＢＩＡＳは、ホール素子３２２を動作させるために必要な電源信号でもあり、したがって定電流回路５２２は、ホールバイアス回路として把握することができる。
ホール素子３２２の両端間には、電圧降下ＩＢＩＡＳ×ｒが発生する。この電圧降下は、ホールバイアスピン（ＨＢ）に入力される。Ａ／Ｄコンバータ５２４は、ＨＢピンの電圧ＶＨＢ（＝ＩＢＩＡＳ×ｒ）をデジタル値Ｔに変換する。バイアス電流ＩＢＩＡＳは既知で一定であるから、デジタル値Ｔは内部抵抗ｒに比例する信号であり、したがって、ホール素子３２の温度の情報を含んでいる。内部抵抗ｒと温度の関係は事前に測定し、関数化し、またはテーブル化されており、後段の補正部５３０において、デジタル値Ｔが温度情報に変換される。
インタフェース回路５４０は、ブレ検出手段３０８であるジャイロセンサからピッチ角速度ωＰ、ヨー角速度ωＹを受信する。たとえばインタフェース回路５４０は、Ｉ２Ｃ（Inter IC）などのシリアルインタフェースであってもよい。ジャイロＤＳＰ５５０はインタフェース回路５４０が受信した角速度信号ωＰ，ωＹを積分し、位置指令値ＰＲＥＦを生成する。
補正部５３０は、位置検出部５１０からの位置検出値ＰＦＢを補正する。具体的には、補正部５３０は、線形補償部５３２、温度補償部５３４、メモリ５３６を含む。線形補償部５３２は、位置検出値ＰＦＢと実際の変位の関係（上述のｘ−ｙ特性）の直線性を補正する。メモリ５３６には、上述のパラメータａ，ｂ，関数ｘ＝ｆ（ｙ）を記述するデータ（たとえば係数ｋ０〜ｋ５）、パラメータｃ，ｄなどが格納される。メモリ５３６は、ＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリであってもよいし、回路の起動のたびに外部のＲＯＭから供給されるデータを一時的に保持する揮発性メモリであってもよい。
温度補償部５３４は、位置検出値ＰＦＢと実際の変位との関係に対して、温度変化によって関係が変化するのを補正する。
クロストーク補償部５３８は、２個の乗算器５３９Ｘ，５３９Ｙで表される。各アンプ５３９は、一方のホール検出信号に対して符号を含めた所定の係数を掛け、他方のホール検出信号に加え、クロストーク補償を行う。ここでの処理を式で表すと、式（１３）、（１４）、（１９）、（２０）となる。
コントローラ５６０は、位置指令値ＰＲＥＦと、クロストーク補正後の位置検出値Ｈｘ'、Ｈｙ'を受ける。コントローラ５６０は、位置検出値Ｈｘ'、Ｈｙ'が位置指令値ＰＲＥＦと一致するように、制御指令値ＳＲＥＦを生成する。アクチュエータ４０２がボイスコイルモータである場合、制御指令値ＳＲＥＦはボイスコイルモータに供給すべき駆動電流の指令値である。コントローラ５６０は、たとえば誤差検出器５６２とＰＩＤ制御器５６４を含む。誤差検出器５６２は、位置検出値Ｈｘ'、Ｈｙ'と位置指令値ＰＲＥＦの差分（誤差）ΔＰを生成する。ＰＩＤ制御器５６４は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）演算によって、制御指令値ＳＲＥＦを生成する。ＰＩＤ制御器５６４に換えて、ＰＩ制御器を用いてもよいし、非線形制御を採用してもよい。ＰＩＤ制御器５６４の後段には、所定の係数を乗算するゲイン回路５６６が設けられてもよい。ドライバ部５７０は、制御指令値ＳＲＥＦに応じた駆動電流をアクチュエータ４０２に供給する。
図１６からもわかるように、ホール素子３２からのホール電圧Ｖ＋，Ｖ−は、制御電流の印加とは別の端子から出力される。
補正部５３０およびコントローラ５６０の処理は、加算器、乗算器などのハードウェアによって実現してもよいし、ＣＰＵとソフトウェアプログラムの組み合わせによって実現してもよい。
以上のようなレンズ制御装置は、携帯電話用のカメラモジュールなどに用いられる。特に、レンズ制御装置の好適な応用のひとつは、光学手ブレ補正（ＯＩＳ）機能を備えた撮像装置である。本発明を利用することで、対象物の位置をクロストークなしに高精度に検出することができ、これによって高精度な手ブレ補正を実現することが可能となる。また、高価な測定器を使うことなくクロストーク補償、線形補償が可能となるので、本開示に係るレンズ制御装置はＯＩＳ機能を備えた撮像装置に適用するのが好適である。
本明細書には以下の技術が開示される。
ある開示は、撮像装置に関する。撮像装置は、撮像レンズと、撮像素子と、撮像レンズを光軸に垂直なＸＹ平面内で駆動するためのアクチュエータと、撮像レンズのＸ、Ｙ方向の位置を検出するためのそれぞれの位置検出手段と、を備え、Ｘ方向またはＹ方向に撮像レンズを駆動した場合に、Ｙ方向またはＸ方向の位置検出手段がそれぞれの変位を検出してしまうクロストークが存在する場合において、位置検出のクロストークを低減するように、位置検出手段による位置検出信号を補正するクロストーク補償手段を有することを特徴としている。
以上の構成によれば、Ｘ方向またはＹ方向に撮像レンズを駆動した場合に、Ｙ方向またはＸ方向の位置検出手段がそれぞれの変位を検出してしまうクロストークが存在する場合においても、駆動方向または画素の移動方向に対する位置検出のクロストークを補正し、高精度な手ブレ補正が可能となる。
また、ある態様の撮像装置では、撮像レンズをＸ方向に駆動したときのＸ軸用位置検出手段の位置検出信号に対するＹ軸用位置検出手段の位置検出信号の比をα、撮像レンズをＹ方向に駆動したときのＹ軸用位置検出手段の位置検出信号に対するＸ軸用位置検出手段の位置検出信号の比をβとするとき、αとβの値を用いて位置検出信号のクロストークを補正してもよい。
以上の構成によれば、Ｘ軸用位置検出手段の感度とＹ軸用位置検出手段の感度の差に関係なく、位置検出のクロストークを補正できるので、補正に必要なデータ取得を最小限に抑えることが可能となり、クロストーク補償が容易である。
また、ある態様の撮像装置では、クロストーク補償に用いる撮像レンズの変位情報を、撮像素子の画像情報から撮像レンズの移動時の像の移動距離として算出してもよい。
以上の構成によれば、高価な変位測定器を用いることなく撮像レンズの変位情報を得ることができ、得られた変位情報に基づいて駆動方向に対する位置検出のクロストークを補正することが可能となる。
ある態様の撮像装置では、像の移動距離は、像が移動する画素数と撮像素子の画素ピッチから算出してもよい。
以上の構成によれば、簡単な計算で撮像レンズの変位を算出することができる。
ある態様の撮像装置では、撮像レンズの変位と、位置検出手段による位置検出信号との関係の直線性を補正するための線形補償手段を有していてもよい。
以上の構成によれば、クロストーク補償前の位置検出信号と撮像レンズの変位との関係の直線性を補正することが可能となるため、クロストーク補償の精度を高めることが可能となる。
ある態様の撮像装置では、線形補償手段に加えて、関係の温度による変化を補正する温度補償手段を有していてもよい。
以上の構成によれば、線形補償に加えて温度補償も行えるため、クロストーク補償の精度をさらに高めることが可能となる。
ある態様の撮像装置では、温度補償手段の温度検出は、位置検出手段の内部抵抗の温度による変化を利用して行ってもよい。
以上の構成によれば、位置検出手段の端子間抵抗の変化を利用して温度を検出するので、温度補償すべき対象物近傍の温度を正確に把握することができ、高精度の温度補償が可能となる。
本開示の別の態様は、アクチュエータドライバに関する。アクチュエータドライバは、平面内２方向における制御対象の位置を示す位置検出値をそれぞれ生成する位置検出部と、位置検出部で検出された位置検出値のクロストークを補正するクロストーク補償部と、補正後の位置検出値と、制御対象の目標位置を示す位置指令値とが一致するように制御指令値を生成するコントローラと、制御指令値に応じた駆動信号をアクチュエータに印加するドライバ部と、を備え、クロストーク補償部は、ひとつの方向の位置検出信号に対して所定の演算処理を行ったのち、他方向の位置検出信号に加減する処理部を有することを特徴としている。
この態様によれば、平面内２方向のそれぞれの方向に撮像レンズを駆動した場合に、駆動方向とは異なる他の方向の位置検出手段が変位を検出してしまうクロストークが存在する場合においても、駆動方向あるいは画素の移動方向に対する位置検出のクロストークを補正し、高精度な手ブレ補正が可能となる。
ある態様のアクチュエータドライバでは、制御対象を第一の方向に駆動したときのその方向の位置検出手部の位置検出値に対する第二の方向の位置検出部の位置検出値の比をα、制御対象を第二の方向に駆動したときのその方向の位置検出部の位置検出値に対する第一の方向の位置検出部の位置検出値の比をβとするとき、
αとβの値を用いて位置検出値のクロストークを補正してもよい。
ある態様のアクチュエータドライバでは、クロストーク補償部は、撮像素子の画像情報における像の移動情報から得られる変位情報を利用して、位置検出値のクロストークを補正してもよい。
ある態様のアクチュエータドライバでは、制御対象の変位と位置検出値との関係の直線性を補正するための線形補償部を有していてもよい。
ある態様のアクチュエータドライバでは、関係の温度による変化を補正する温度補償部を有していてもよい。
３…被写体、４…ドットパターン、５…像、６…画素ピッチ、７…実線、３２…ホール素子、３００…撮像装置、３０１…ＯＩＳ可動部、３０２…撮像素子、３０４…撮像レンズ、３０６…プロセッサ、３０８…ブレ検出手段、３１０…ホルダー、３１２…ＡＦコイル、３１４…永久磁石、３１６…ＯＩＳコイル、３１８…永久磁石、３２０…ホール素子、３２０…ＡＦ用ホール素子、３２２，３２２Ｘ…ホール素子、４００…レンズ制御装置、４０２…アクチュエータ、４０４…位置検出素子、４０６…温度検出素子、４０８…画像変位検出素子、５００…アクチュエータドライバＩＣ、５１０…位置検出部、５１２…ホールアンプ、５１４…Ａ／Ｄコンバータ、５２０…温度検出部、５２２…定電流回路、５２４…Ａ／Ｄコンバータ、５３０…補正部、５３２…線形補償部、５３４…温度補償部、５３６…メモリ、５３８…クロストーク補償部、５３９…アンプ、５４０…インタフェース回路、５５０…ジャイロＤＳＰ、５６０…コントローラ、５６２…誤差検出器、５６４…ＰＩＤ制御器、５６６…ゲイン回路、５７０…ドライバ部、１０００…撮像装置、１００２…撮像素子、１００４…撮像レンズ、１００６…アクチュエータ、１００６Ｘ…第１アクチュエータ、１００６Ｙ…第２アクチュエータ、１０１０…位置検出手段、１０１０Ｘ…第１位置検出手段、１０１０Ｙ…第２位置検出手段、１０１２…ブレ検出手段、１０１４…ＣＰＵ、１１００…アクチュエータドライバ、１１１０…クロストーク補償部、１１２０…目標位置取得部、１１３０…駆動部、１１４０…線形補償部。

Claims (13)

  1. 撮像装置であって、
    光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、
    前記撮像レンズを前記第１方向および前記第２方向に位置決めするアクチュエータと、
    前記撮像レンズの前記第１方向の位置を示す第１位置検出信号Ｈｘを生成し、前記撮像レンズの前記第２方向の位置を示す第２位置検出信号Ｈｙを生成する位置検出手段であって、前記第１位置検出信号Ｈｘには前記撮像レンズを前記第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、前記第２位置検出信号Ｈｙには前記撮像レンズを前記第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている、位置検出手段と、
    前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、
    補正後の前記第１位置検出信号Ｈｘ’および補正後の前記第２位置検出信号Ｈｙ’にもとづいて、前記アクチュエータを制御する駆動部と、
    を備え、
    前記撮像レンズを前記第１方向に駆動したときの前記第１位置検出信号Ｈｘに対する前記第２位置検出信号Ｈｙの比をα、前記撮像レンズを前記第２方向に駆動したときの前記第２位置検出信号Ｈｙに対する前記第１位置検出信号Ｈｘの比をβ、前記アクチュエータを前記撮像装置に組み付ける前に測定された前記第１方向の検出感度をＳ ｘ 、前記第２方向の検出感度をＳ ｙ 、前記アクチュエータを前記撮像装置に組み付けた後に測定された前記第１方向の検出感度をＳ ｘ ’、前記第２方向の検出感度をＳ ｙ ’とするとき、前記クロストーク補償部は、
    Ｈ ｘ ’＝Ｈ ｘ −Ｓ ｘ ’／Ｓ ｙ ’・Ｓ ｙ ／Ｓ ｘ ・βＨ ｙ
    Ｈ ｙ ’＝Ｈ ｙ −Ｓ ｙ ’／Ｓ ｘ ’・Ｓ ｘ ／Ｓ ｙ ・αＨ ｘ
    により前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減することを特徴とする撮像装置。
  2. 撮像装置であって、
    光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、
    前記撮像レンズを前記第１方向および前記第２方向に位置決めするアクチュエータと、
    前記撮像レンズの前記第１方向の位置を示す第１位置検出信号Ｈｘを生成し、前記撮像レンズの前記第２方向の位置を示す第２位置検出信号Ｈｙを生成する位置検出手段であって、前記第１位置検出信号Ｈｘには前記撮像レンズを前記第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、前記第２位置検出信号Ｈｙには前記撮像レンズを前記第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている、位置検出手段と、
    前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、
    補正後の前記第１位置検出信号Ｈｘ’および補正後の前記第２位置検出信号Ｈｙ’にもとづいて、前記アクチュエータを制御する駆動部と、
    を備え、
    前記撮像レンズを前記第１方向に駆動して変位させながら前記第１位置検出信号Ｈｘが示す変位量Ｘと前記第２位置検出信号Ｈｙが示す変位量Ｙをプロットしたときに、
    Ｙ＝Ｃｘ・Ｘ
    が成り立ち、
    前記撮像レンズを前記第２方向に駆動して変位させながら前記第１位置検出信号Ｈｘが示す変位量Ｘと前記第２位置検出信号Ｈｙが示す変位量Ｙをプロットしたときに、
    Ｘ＝Ｃｙ・Ｙ
    が成り立ち、
    前記アクチュエータを前記撮像装置に組み付けた後に測定された前記第１方向の検出感度をＳｘ’、前記第２方向の検出感度をＳｙ’とするとき、前記クロストーク補償部は、
    Ｈ ｘ ’＝Ｈｘ−Ｓｘ’／Ｓｙ’・Ｃｙ・Ｈｙ
    Ｈ ｙ ’＝Ｈｙ−Ｓｙ’／Ｓｘ’・Ｃｘ・Ｈｘ
    により前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減することを特徴とする撮像装置。
  3. 前記撮像レンズを通過した像を撮像する撮像素子をさらに備え、
    キャリブレーション工程において用いる前記撮像レンズの正しい変位情報は、前記撮像素子の画像情報から、前記撮像レンズの移動時の像の移動距離として算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
  4. 前記像の移動距離は、前記像が移動する画素数と前記撮像素子の画素ピッチから算出されることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
  5. 前記撮像レンズの前記第１方向の変位と前記第１位置検出信号Ｈｘとの関係の直線性を補正し、前記撮像レンズの前記第２方向の変位と前記第２位置検出信号Ｈｙとの関係の直線性を補正する線形補償部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
  6. 前記線形補償部に加えて、前記関係の温度依存性を補正する温度補償部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
  7. 前記温度補償部の温度検出は、前記位置検出手段の内部抵抗の温度特性を利用することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
  8. 光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、
    前記撮像レンズを通過した像を撮像する撮像素子と、
    前記撮像レンズを前記第１方向および前記第２方向に位置決めするアクチュエータと、
    前記撮像レンズの前記第１方向の位置を示す第１位置検出信号Ｈｘを生成し、前記撮像レンズの前記第２方向の位置を示す第２位置検出信号Ｈｙを生成する位置検出手段と、
    前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、
    クロストーク補正後の前記第１位置検出信号Ｈｘ’および補正後の前記第２位置検出信号Ｈｙ’にもとづいて、前記アクチュエータを制御する駆動部と、
    を備え、
    前記第１位置検出信号Ｈｘには前記撮像レンズを前記第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、前記第２位置検出信号Ｈｙには前記撮像レンズを前記第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、
    前記撮像レンズの正しい変位情報は、前記撮像素子の画像情報から、前記撮像レンズの移動時の像の移動距離として算出され、
    前記第２位置検出信号に変化が生じないように前記アクチュエータを制御し、前記第１方向の像の移動量ａｘ、前記第２方向の像の移動量ａｙをプロットしたときに、
    ａｙ＝Ｃｘ・ａｘ
    が成り立ち、
    前記第１位置検出信号に変化が生じないように前記アクチュエータを制御し、前記第１方向の像の移動量ｂｘ、前記第２方向の像の移動量ｂｙをプロットしたときに、
    ｂｘ＝Ｃｙ・ｂｙ
    が成り立ち、
    前記第１方向、前記第２方向それぞれの検出感度をＳｘ、Ｓｙとするとき、
    前記クロストーク補償部は、
    Ｈｘ’＝Ｈｘ−Ｓｘ／Ｓｙ・Ｃｙ・Ｈｙ
    Ｈｙ’＝Ｈｙ−Ｓｙ／Ｓｘ・Ｃｘ・Ｈｘ
    により前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙに含まれるクロストーク成分を低減することを特徴とする撮像装置。
  9. 前記第１位置検出信号と前記第２位置検出信号をフィードバックしてクローズドループ制御を行った状態において、前記第２位置検出信号に変化が生じないように前記アクチュエータを制御し、前記第１方向へ像を移動させるために、前記第1位置検出信号にオフセットを与えるとともに、前記第１位置検出信号に変化が生じないように前記アクチュエータを制御し、前記第１方向へ像を移動させるために、前記第２位置検出信号にオフセットを与えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
  10. 前記撮像レンズの前記第１方向の変位と前記第１位置検出信号Ｈｘとの関係の直線性を補正し、前記撮像レンズの前記第２方向の変位と前記第２位置検出信号Ｈｙとの関係の直線性を補正する線形補償部をさらに備え、
    前記クロストーク補償部は、線形補償後の第１位置検出信号Ｈｘ"および線形補償後の第２位置検出信号Ｈｙ"に含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
  11. 前記線形補償部に加えて、前記関係の温度依存性を補正する温度補償部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
  12. 前記温度補償部の温度検出は、前記位置検出手段の内部抵抗の温度特性を利用することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
  13. 撮像装置であって、
    光軸と垂直な平面内で第１方向および第２方向に変位可能に支持される撮像レンズと、
    前記撮像レンズを前記第１方向および前記第２方向に位置決めするアクチュエータと、
    前記撮像レンズの前記第１方向の位置を示す第１位置検出信号Ｈｘを生成し、前記撮像レンズの前記第２方向の位置を示す第２位置検出信号Ｈｙを生成する位置検出手段であって、前記第１位置検出信号Ｈｘには前記撮像レンズを前記第２方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれており、前記第２位置検出信号Ｈｙには前記撮像レンズを前記第１方向に変位させたことに起因するクロストーク成分が含まれている、位置検出手段と、
    前記第１位置検出信号Ｈｘおよび前記第２位置検出信号Ｈｙを、それぞれに含まれるクロストーク成分が小さくなるように補正するクロストーク補償部と、
    補正後の前記第１位置検出信号Ｈｘ’および補正後の前記第２位置検出信号Ｈｙ’にもとづいて、前記アクチュエータを制御する駆動部と、
    を備え、
    前記クロストーク補償部は、
    前記撮像レンズを前記第２方向に駆動したときの前記第２位置検出信号Ｈｙに対する前記第１位置検出信号Ｈｘの比をβ、前記撮像レンズを前記第１方向に駆動したときの前記第１位置検出信号Ｈ ｘ に対する前記第２位置検出信号Ｈ ｙ の比をα、前記アクチュエータを前記撮像装置に組み付ける前に測定された前記第１方向の検出感度をＳ ｘ 、前記第２方向の検出感度をＳ ｙ 、前記アクチュエータを前記撮像装置に組み付けた後に測定された前記第１方向の検出感度をＳ ｘ ’、前記第２方向の検出感度をＳ ｙ ’とするとき、（i）β，Ｓ ｘ ’，Ｓ ｙ ’，Ｓ ｙ ，Ｓ ｘ ，Ｈ ｙ にもとづいて前記第１位置検出信号Ｈ ｘ を補正した値Ｈ ｘ ’と、（ii）α，Ｓ ｘ ’，Ｓ ｙ ’，Ｓ ｙ ，Ｓ ｘ ，Ｈ ｘ にもとづいて前記第２位置検出信号Ｈ ｙ を補正した値Ｈ ｙ ’と、を前記駆動部に対して出力することを特徴とする撮像装置。
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JP5682291B2 (ja) * 2010-12-20 2015-03-11 ソニー株式会社 補正値演算装置、複眼撮像装置、および、補正値演算装置の制御方法
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