KR100899057B1 - 보이스 코일 모터 제어 장치 및 그 구동 방법, 촬상 장치 - Google Patents

보이스 코일 모터 제어 장치 및 그 구동 방법, 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어 장치의 구성을 복잡하게 하지 않고, 보이스 코일 모터(31)의 히스테리시스 특성을 개선하여, 바람직한 렌즈 위치 제어를 할 수 있는 제어 장치를 제공한다. 본 발명의 해결 수단은, 보이스 코일 모터 제어 장치(30)가, 펄스폭 변조된 구동 펄스에 의해, 보이스 코일 모터(31)에 공급하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어부(34)와, 보이스 코일 모터(31)를 구동하는 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어, 이동 기간에 있어서의 구동 펄스의 듀티비를 듀티 설정값으로부터 변화시키고, 유지 기간에 있어서의 구동 펄스의 듀티비를 듀티 설정값으로 고정하여 제어하는 구동 펄스 제어부(32)를 구비하고 있다.

Description

보이스 코일 모터 제어 장치 및 그 구동 방법, 촬상 장치{VOICE COIL MOTOR CONTROL DEVICE, DRIVE METHOD FOR THE DEVICE, AND IMAGE PICKUP DEVICE}
본 발명은 광학 시스템 부품과 촬상 소자와의 광학 길이(an optical length) 등을 제어하는 장치에 관한 발명으로서, 특히 보이스 코일 모터를 이용한 제어 장치에 관한 것이다.
종래의 촬상 장치에는, 포커스 렌즈를 구동하기 위해 스텝핑 모터나 보이스 코일 모터 등이 이용되고, 이것들을 제어하는 제어 장치를 구비하고 있었다. 이 스텝핑 모터 등을 이용하여 포커스 렌즈를 구동하는 경우, 제어 장치는 구동하는 방향에 따라서 포커스 렌즈의 위치가 상이해진다고 하는 히스테리시스 특성을 갖는 문제가 있었다. 그래서, 특허 문헌 1에서는, 히스테리시스 특성에 따른 핀트의 편차를 보정하기 위해서, 초점 평가값의 최대값을 검출한 구동 방향과, 포커스 렌즈를 포커스 위치로 이동시킬 때의 구동 방향을 일치하도록 포커스 렌즈를 U-턴시켜서 구동하고, 재차, 초점 평가값의 최대값을 검출하고 있다. 이에 따라, 특허 문헌 1에서는, 제어 장치의 히스테리시스 특성의 영향을 피할 수 있었다.
또한, 특허 문헌 2에 따른 촬상 장치의 제어 장치에서는, 보이스 코일 모터의 가동부를 정상적으로 미진동시키는 신호를 발생시키는 미진동 파형 발생 수단과, 가동부의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단을 구비하고 있다. 그리고, 특허 문헌 2에 따른 제어 장치에서는, 상기 진폭 검출 수단으로부터의 출력에 근거하여 상기 미진동 파형 발생 수단으로부터 출력되는 신호의 진폭을 조정하고, 가동부의 진폭을 일정하게 하도록 제어함으로써, 부하 변동이 발생한 경우에도 초점 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있었다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제8-186752호 공보(11페이지, 도 12)
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 평성 제8-98575호 공보(6페이지, 도 1)
그러나, 특허 문헌 1에 나타내는 보이스 코일 모터 등의 제어 장치에서는, 히스테리시스 특성의 영향을 피하기 위해서 초점 평가값의 최대값을 검출한 구동 방향과 항상 일치시키고, 재차, 초점 평가값이 최대값으로 되는 것을 확인하여, 최대값 검출 위치에서 정지시켜 포커스에 이르기 때문에, 포커스까지 시간이 걸리는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 2와 같은 보이스 코일 모터의 가동부를 미진동시키는 제어 장치에서는, 미진동 주기의 진폭을 신호로부터 검출하는 수단을 이용하여 진폭이 일정해지도록 제어할 필요가 있어, 제어 시스템이 복잡하게 된다고 하는 문제가 있었다.
발명의 개시
본 발명에서는, 상술한 바와 같은 과제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 제어 장치의 구성을 복잡하게 하지 않고, 보이스 코일 모터의 히스테리시스 특성을 개선하여, 바람직한 렌즈 위치 제어가 가능한 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는, 보이스 코일 모터의 히스테리시스 특성을 개선한 경우이더라도, 이동에 필요한 기간을 짧게 할 수 있어, 포커스로까지 걸리는 시간을 단축하는 것이 가능한 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 해결 수단은, 보이스 코일 모터의 구동을 제어하는 보이스 코일 모터 제어 장치로서, 펄스폭 변조된 구동 펄스에 의해, 보이스 코일 모터에 공급하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어부와, 보이스 코일 모터를 구동하는 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어서, 이동 기간에 있어서의 구동 펄스의 듀티비를 듀티 설정값으로부터 변화시키고, 유지 기간에 있어서의 구동 펄스의 듀티비를 듀티 설정값으로 고정하여 제어하는 구동 펄스 제어부를 구비한다.
본 발명에 기재된 보이스 코일 모터 제어 장치는, 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어서, 이동 기간의 구동 펄스의 듀티비를 듀티 설정값으로부터 변화시키기 때문에, 제어 시스템을 복잡하게 하지 않고, 보이스 코일 모터의 히스테리시스 특성을 개선하여, 촬상 소자의 렌즈 제어 장치로서 바람직한 렌즈 위치 제어를 실현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 기재된 보이스 코일 모터 제어 장치는, 포커스 렌즈를 U-턴시켜, 재차 평가값을 검출하는 처리를 행하지 않 기 때문에 포커스 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 발명에 기재된 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 촬상 장치에서는, 촬상 장치의 자세마다 상이한 히스테리시스 특성을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에 기재된 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용함으로써, 원점 등의 위치를 검출하기 위한 센서를 이용하지 않고서, 오픈 루프 시스템의 오토포커스 제어를 탑재한 촬상 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은 이하의 상세한 설명과 첨부 도면과 의해서 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 촬상 장치의 포커스 제어 부분을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치의 시간과 듀티비 등과의 관계를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치의 듀티비와 평가값과의 관계를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치의 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 시간과 듀티비 등과의 관계를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치의 룩업(lookup) 테이블을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치의 듀티비 설정의 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 시간과 듀티비와의 관계를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치의 듀티비와 평가값과의 관계를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 시간과 듀티비와의 관계를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 시간과 듀티비와의 관계를 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 시간과 듀티비와의 관계를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 시간과 듀티비와의 관계를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 구동 신호의 듀티비와 진폭량과의 관계를 나타내는 도면,
도 15는 본 발명의 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 촬상 장치의 블록도,
도 16은 본 발명의 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 오토포커스의 메인 흐름도,
도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 오토포커스의 최대값 검출의 흐름도,
도 18은 본 발명의 실시예 2에 따른 촬상 소자 및 보이스 코일 모터 제어 장치의 타이밍 차트,
도 19는 본 발명의 실시예 2에 따른 촬상 소자 및 보이스 코일 모터 제어 장치의 다른 타이밍 차트,
도 20은 본 발명의 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 손떨림 제어 시스템의 블록도,
도 21은 본 발명의 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 촬상 장치의 블록도,
도 22는 본 발명의 실시예 3에 따른 촬상 장치의 자세가 위쪽 방향으로 배치된 도면,
도 23은 본 발명의 실시예 3에 따른 촬상 장치의 자세가 아래쪽 방향으로 배치된 도면,
도 24는 본 발명의 실시예 3에 따른 촬상 장치의 자세가 횡방향으로 배치된 도면,
도 25는 본 발명의 실시예 3에 따른 촬상 장치의 배치에 대한 듀티비와 이동 거리의 관계를 나타내는 도면.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치를 이용한 촬상 장치의 포커스 제어 부분의 블록도이다. 도 1에 나타내는 포커스 제어 부분은 광선축(131) 상에 배치된 렌즈(1), 촬상 소자(3), 보이스 코일 모터(31)를 구비하고 있다. 그리고, 보이스 코일 모터(31)는 보이스 코일 모터 제어 장치(30)와 접속되어, 렌즈(1)를 광선축(131) 방향으로 이동시킨다. 또한, 렌즈(1)의 이동은 촬상 소자(3)로부터 멀어지는 방향을 순방향, 촬상 소자(3)로부터 가까워지는 방향을 역방향으로 하고, 원점 위치부터 이동 후의 렌즈(1)까지의 거리를 이동 거리 x로 하고 있다. 또한, 원점 위치의 촬상 소자(3)에 대한 렌즈(1)는 무한히 먼 거리에서 포커스한 상태이거나, 팬포커스(pan focus)를 만족하는 포커스한 상태이다.
다음에, 보이스 코일 모터(31)의 구동에 있어서 일반적으로 행해지고 있는 펄스폭 변조 구동에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)는 펄스폭 변조 구동에 한정되지 않고, 다른 구동이더라도 무방하다. 이 펄스폭 변조 구동이란, 보이스 코일 모터(31)에 공급하는 구동 전류를, 구동 펄스의 듀티비(ON/OFF비)를 변화시킴으로써 제어하는 구동이다. 도 2에 당해 구동을 행한 경우의 시간과 듀티비, 이동 거리 x 및 평가값의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다. 단, 평가값은 피사체의 포커스 상태를 검출한 검출 결과이다.
도 2의 하단은 가로축을 시간(msec)으로 하고, 세로축을 펄스폭 변조 구동의 듀티비(%)로 한 그래프이며, 도 2의 중간 단은 가로축을 시간(msec)으로 하고, 세 로축을 펄스폭 변조 구동에 의한 이동 거리 x(㎛)로 한 그래프이다. 또한, 이동 거리 x(㎛)는 펄스폭 변조 구동의 조건과 보이스 코일 모터(31)의 부하 조건에 의해 평균화된 구동 전류에 의해서 결정되는 거리이다. 또한, 도 2의 상단은 가로축을 시간(msec)으로 하고, 세로축을 촬상 소자(3)의 촬상 신호로부터 얻어지는 평가값(digits)으로 한 그래프이다.
도 2에 근거하여 펄스폭 변조 구동을 설명하면, 우선, 시간 0msec에서는 보이스 코일 모터 제어 장치(30)가 구동되고 있지 않기 때문에, 렌즈(1)는 원점 위치(x=0)에 있다. 다음에, 시간 50msec에서는 보이스 코일 모터 제어 장치(30)가 듀티비=5%로 구동되기 때문에, 렌즈(1)의 이동 거리 x=50㎛로 된다. 이후, 마찬가지로 50msec를 하나의 구동 기간으로 하여, 하나의 구동 기간마다 듀티비를 5%씩 증가시킨다. 듀티비가 5% 증가할 때마다, 렌즈(1)의 이동 거리 x도 50㎛ 증가하게 된다.
여기서, 도 2에서는, 시간 간격으로서 하나의 구동 기간을 50msec로 하고 있다. 이는, 본 실시예에 따른 촬상 장치의 프레임 레이트가 20fps이며, 하나의 구동 기간이 1프레임 레이트에 대응하도록 조정하고 있기 때문이다. 또한, 보이스 코일 모터(31)의 정적 마찰 계수나 동적 마찰 계수, 보이스 코일 모터(31)의 초기 상태 등을 고려한 경우, 도 2에 나타낸, 렌즈(1)의 이동 거리 x의 간격 폭이나 이동을 개시하는 시간 등이 상이하게 된다.
다음에, 시간이 200msec로 되면 듀티비가 20%로 되어, 렌즈(1)의 이동 거리 x가 200㎛로 된다. 이 이동 거리 200㎛의 지점이, 본 실시예에 따른 촬상 장치에 있어서 포커스가 포커스하는 지점이다. 그 때문에, 당해 지점에서의 평가값은 최대값(V3)로 된다. 또한, 시간이 250msec으로부터 450msec에 이르면, 듀티비는 25%로부터 40%으로 늘어나고, 그에 따라 렌즈(1)의 이동 거리 x도 250㎛로부터 450㎛으로 증가한다. 렌즈(1)의 이동 거리 x가 증가하면, 포커스 위치로부터 렌즈(1)의 위치가 벗어나기 때문에, 평가값은 V3으로부터 V1로 저하하게 된다. 또한, 시간 0msec에서는, 무한히 먼 거리를 만족하는 원점에 렌즈(1)를 배치하고 있기 때문에, 평가값은 비교적 높은 V2로 되어 있다.
도 2에서는, 시간이 450msec에 이르면 렌즈(1)가 원점 위치 x=0으로 되돌아가는 구동예를 나타내고 있다. 또한, 시간축의 괄호는 450msec에서 0msec으로 리세트한 값을 나타내고 있다. 그 때문에, 시간 500msec에서는 보이스 코일 모터 제어 장치(30)가 듀티비=5%로 구동되어, 렌즈(1)의 이동 거리 x=50㎛로 된다. 이후, 마찬가지로 하나의 구동 기간마다 듀티비가 5% 증가한다. 듀티비가 5% 증가할 때마다, 렌즈(1)의 이동 거리 x도 50㎛씩 증가한다.
이와 같이, 펄스폭 변조 구동에서는, 듀티비를 조정함으로써 보이스 코일 모터(31)를 제어하여 렌즈(1)를 이동하고 있다. 그리고, 촬상 장치에서는, 평가값을 검출함으로써, 포커스의 제어가 가능하다.
다음에, 도 2에서 나타낸 평가값과 듀티비와의 관계를 도 3에 나타낸다. 도 3에서는, 가로축을 듀티비(%), 세로축을 평가값으로 하고 있다. 우선, 렌즈(1)는 원점(듀티비가 0%, 이동 거리 x가 0㎛)으로부터 순방향으로 이동하고, 종점(듀티비가 40%, 이동 거리가 450㎛)에서 정지한다. 또한, 종점은 시스템의 수단을 정할 때에 결정한 값이며, 임의의 값이 있을 수 있다. 이러한 순방향으로 렌즈(1)를 이동한 경우, 평가값과 듀티비와의 관계는 도 3의 실선으로 나타내는 바와 같이 듀티비가 20%~25% 사이에서 최대값 V3으로 된다.
한편, 종점으로부터 원점으로 되돌아가는 경우에 대해서는 도 2에서는 나타내고 있지 않지만, 평가값과 듀티비와의 관계는, 도 3의 파선으로 표시하는 바와 같이 듀티비가 10%~15% 사이에서 최대값 V3으로 된다. 즉, 보이스 코일 모터(31)를 구동하여 렌즈(1)를 이동시키는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이 순방향과 역방향에서 포커스 위치가 상이한 히스테리시스 특성을 갖고 있다.
본 실시예에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에서는, 상기에서 설명한 히스테리시스 특성을 개선하기 위해서 이하와 같은 구성을 취하고 있다. 우선, 도 4에, 본 실시예 1에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)의 구성을 나타낸다. 이 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에서는, 촬상 장치의 1프레임 주기를 나타내는 수직 동기 신호(115)와, 소망하는 이동 거리를 얻기 위해서 설정하는 듀티비인 듀티 설정값(122)이 입력된다. 또한, 보이스 코일 모터 제어 장치(30)의 각각의 구동 기간은, 렌즈(1)가 이동하는 이동 기간과, 렌즈(1)가 소정의 위치에 유지되는 유지 기간으로 나누어진다.
보이스 코일 모터 제어 장치(30)는 이동 기간에 있어서 듀티 설정값(122)의 듀티비를 변화시킨 구동 펄스를 출력하는 구동 펄스 제어부(32)와, 이동 기간에서의 듀티비의 변화량(133)을 생성하여, 구동 펄스 제어부(32)에 변화량(133)을 공급하는 듀티비 유지부(33)를 구비하고 있다. 또한, 보이스 코일 모터 제어 장치(30) 는 구동 펄스 제어부(32)가 출력한 구동 펄스에 의해, 보이스 코일 모터(31)에 공급하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어부(34)와, 구동 펄스 제어부(32) 및 구동 전류 제어부(34)의 타이밍을 제어하기 위해서 타이밍 신호(132)를 공급하는 타이머부(35)를 구비하고 있다. 또한, 구동 전류 제어부(34)의 출력은 드라이버(36)를 지나서 보이스 코일 구동 신호(130)로서 보이스 코일 모터(31)에 공급된다.
다음에, 본 실시예에 따른 보이스 코일 구동 신호(130)의 듀티비와 시간의 관계를 도 5의 파형에 나타낸다. 도 5에서는, 가로축을 시간(msec)으로 하고, 세로축을 듀티비(%)로 하고 있다. 또한, 도 5에서는, 수직 동기 신호(115) 및 듀티 설정값(122)도 합쳐서 나타내고 있다. 수직 동기 신호(115)에 대한 듀티 설정값(122)을 나타내고 있으며, 수직 동기 신호(115)에 동기하여 조정한다.
또한, 듀티비 유지부(33) 내의 데이터 구성을 나타내는 룩업(lookup) 테이블(LUT)의 일례를 도 6에 나타낸다. 도 6에서는, 듀티 설정값(122)마다, 이동 기간을 n개의 기간으로 나누어서 제 1 기간부터 제 n 기간까지의 듀티비의 변화량(133)을 진폭 ΔD(%)와 시간 δT(msec)로 나타내고 있다. 듀티비 유지부(33)는 듀티 설정값(122)에 근거하는 LUT의 규칙으로부터 변화량(133)을 생성하기 때문에, 특별한 하드웨어나 특별한 소프트웨어가 불필요하다. 또한, 상기 듀티비 유지부(33)에서는, LUT를 이용하는 구성에 대해서 설명했지만, 하드웨어로 로직을 조직하는 구성이나, 소프트웨어로 조직하는 구성 등을 이용해도 마찬가지로 듀티비의 변화량(133)을 구성하는 것이 가능하다. 진폭 ΔD, 시간 δT, 횟수(기간) n은 제어 시스템의 부하 조건, 히스테리시스 특성, 공진 특성을 고려한 후에 조정을 한다.
또한, 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 있어서, 도 5에 나타내는 보이스 코일 구동 신호(130)를 생성하기 위한 흐름도의 일례를 도 7에 나타낸다. 또한, 도 7에 나타내는 "n"은 이동 기간을 n개의 기간으로 나누는 부분에서 설명한 "n"과 동일하며, 이 값은 구동 펄스 제어부(32)에 정수로서 가지는 구성, 듀티비 유지부(33)에 정수로서 가지는 구성이나, 도 15에 나타내는 CPU부(24)에서 설정하는 구성 등으로 하는 것이 가능하다.
다음에, 도 5 내지 도 7에 근거하여, 본 실시예에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)의 구동을 구체적으로 설명한다. 우선, 구동 펄스 제어부(32)는 도 7의 단계 1에서 CPU부(24)로부터 공급된 듀티 설정값(122)을 판독한다. 구체적으로 도 5에서는, 우선 듀티비 0%의 듀티 설정값(122)을 구동 펄스 제어부(32)가 판독한다.
단계 2에서, 구동 펄스 제어부(32)는 듀티 설정값(122)에 따라 듀티비 유지부(33)로부터, 이동 기간의 제 1 기간(i=1)부터 제 n 기간(i=n)까지의 듀티비의 변화량(133)을 판독한다. 구체적으로 도 5에 나타낸 예에서는 n=5으로서, 이동 기간이 제 1 기간부터 제 5 기간까지로 구성되어 있다. 그리고, 듀티 설정값(122)의 듀티비가 우선은 0%로 설정되어 있기 때문에, 구동 펄스 제어부(32)는 도 6에 나타낸 LUT의 듀티 설정값의 란이 0%인 행에서 제 1 기간의 진폭: ΔD1=10%와 시간: δT1=2msec, 제 2 기간의 진폭: ΔD2=0%와 시간: δT2=2msec, 제 3 기간의 진폭: ΔD3=10%와 시간: δT3=2msec, 제 4 기간의 진폭: ΔD4=0%와 시간: δT4=2msec, 제 5 기간의 진폭: ΔD5=10%와 시간: δT5=2msec을 판독한다.
다음에, 구동 펄스 제어부(32)는 판독한 듀티비의 변화량(133)에 근거하여, 이동 기간의 제 1 기간의 진폭, 시간을 설정한다(단계 3). 그리고, 구동 펄스 제어부(32)는 수직 동기 신호(115)의 상승 에지를 검출하고, 타이머부(35)로부터의 0msec부터 1msec 간격의 타이밍 신호(132)에 근거하여, 제 1 기간(0msec부터 2msec까지의 기간)을 듀티비=10%로 구동 펄스를 생성한다(단계 4). 또한, 제 1 기간(i=1)은 n(예를 들면, n=5) 이하이기 때문에 단계 6으로 진행하고, 구동 펄스 제어부(32)는 판독한 듀티비의 변화량(133)에 근거하여, 제 1 기간에 1을 더한(i=i+1) 제 2 기간(i=2)의 진폭, 시간을 설정한다(단계 6).
단계 6 후에는 단계 4로 진행하고, 구동 펄스 제어부(32)는 수직 동기 신호(115)의 상승 에지를 검출하여, 타이머부(35)로부터의 0msec부터 1msec 간격의 타이밍 신호(132)에 근거하여, 제 2 기간(2msec부터 4msec의 기간)을 듀티비=0%로 구동 펄스를 생성한다(단계 4). 이후, 제 i 기간이 n보다 커질 때까지 단계 4부터 단계 6까지의 처리를 반복한다.
구체적으로 상술의 예에서는, 구동 펄스 제어부(32)가 제 3 기간(4msec부터 6msec의 기간)을 듀티비=10%, 제 4 기간(6msec부터 8msec의 기간)을 듀티비=0%, 제 5 기간(8msec부터 10msec의 기간)을 듀티비= 10%로 구동 펄스를 생성하게 된다. 또한, 제 i 기간이 n보다 커지면, 보이스 코일 모터 제어 처리가 종료한다.
구동 펄스 제어부(32)는 제 5 기간까지의 이동 기간이 종료한 후의 유지 기간(1프레임의 나머지 시간(10msec부터 50msec))을 듀티 설정값(122)인 듀티비=0%로 펄스폭 변조 구동한다.
다음 프레임에서는, CPU부(24)로부터 듀티비 10%의 듀티 설정값(122)이 공급되어, 구동 펄스 제어부(32)는 도 6의 듀티 설정값의 란이 10%인 행에 있어서 제 1 기간의 진폭: ΔD1=10%와 시간: δT1=2msec, 제 2 기간의 진폭: ΔD2=-10%와 시간: δT2=2msec, 제 3 기간의 진폭: ΔD3=10%와 시간: δT3=2msec, 제 4 기간의 진폭: ΔD4=-10%와 시간: δT4=2msec, 제 5 기간의 진폭: ΔD5=10%와 시간: δT5=2msec의 변화량(133)을 판독한다. 그리고, 구동 펄스 제어부(32)는 판독한 변화량(133)에 근거하여 이동 기간의 제 1 기간부터 제 5 기간까지의 듀티비를 설정하여, 마찬가지로 펄스폭 변조 구동을 행한다.
이하에, 보이스 코일 구동 신호(130)의 듀티비와 시간의 관계를 나타낸 파형을 더욱 상세하게 설명한다. 우선, 도 8에, 도 2의 파형에 본 실시예의 구동 방법을 실시한, 200msec부터 290msec까지의 기간의 파형을 나타낸다. 200msec부터 250msec의 50msec는 1프레임분에 상당하는 수직 동기 기간(1프레임 기간)이며, 1프레임 기간 내에 이동 기간과 유지 기간을 마련한다. 또한, 도 8에 나타내는 파형에서는, 200msec부터 220msec까지의 기간이 이동 기간, 220msec부터 250msec까지의 기간이 유지 기간이며, 구동 펄스 제어부(32)에 공급된 듀티 설정값(122)의 듀티비는 20%이다.
또한, 도 8에 나타내는 파형에서는, 도 6에 나타낸 LUT를 이용하지 않고서 제 1 기간의 진폭: ΔD1=α1과 시간: δT1=5msec, 제 2 기간의 진폭: ΔD2=0%와 시간: δT2=5msec, 제 3 기간의 진폭: ΔD3=α1과 시간: δT3=5msec, 제 4 기간의 진 폭: ΔD4=0%와 시간: δT4=5msec로 되는 변화량(133)으로 펄스폭 변조 구동되어 있다. 즉, 도 8에 나타내는 파형은 200msec부터 205msec까지의 기간과 210msec부터 215msec까지의 기간과의 듀티비가 진폭 α1로 되도록 스텝 진동 처리(an stepped vibration process)를 행하고 있다.
단, 도 8에 나타내는 파형에 있어서도, 듀티 설정값(122)을 조정하는 것은 이동 거리를 조정하는 것과 등가이다. 그 때문에, 220msec부터 250msec까지의 유지 기간에 있어서의 듀티 설정값(122)의 듀티비가 20%인 경우, 렌즈(1)는 이동 거리 200㎛의 위치에 유지되게 된다. 여기서, 이동 기간은 각 기간의 시간 δTn의 총합(ΣδTn)으로 결정된다.
계속해서, 250msec부터의 기간은 듀티 설정값(122)의 듀티비가 25%이며, 이동 기간의 250msec부터 255msec까지의 기간과 260msec부터 265msec까지의 기간과의 듀티비가 진폭 α2로 되도록 스텝 진동 처리를 행하고 있다. 또한, 250msec부터 270msec까지의 기간이 이동 기간, 270msec부터 300msec까지의 기간이 유지 기간이며, 양쪽의 기간을 합쳐서 하나의 구동 기간을 구성한다.
도 8에 나타낸 진폭 α2는 진폭 α1과 동등한 크기로 구성하는 것도 가능하고, 상이한 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 도 8에서 설명한 파형은 듀티 설정값(122)의 듀티비가 20% 및 25%인 경우였지만, 다른 듀티비이더라도 동등한 진폭을 부여해서 처리한다. 도 8에 나타내는 파형과 같이, 이동 기간에 듀티 설정값(122)의 듀티비에 진폭을 부여함으로써, 보이스 코일 모터(31)가 정적 마찰 상태로부터 동적 마찰 상태로의 이행이 신속하게 이루어지기 때문에 히스테리시스 특성 의 경감을 도모할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 파형에서는, 200msec부터 205msec까지의 기간, 210msec부터 215msec까지의 기간인 2회 진폭을 부여하고 있다. 그러나, 진폭의 횟수는 보이스 코일 모터(31)의 부하 상황이나, 이동 기간에 할당되는 시간을 기초로 임의의 횟수를 설정하는 것이 가능하다. 또한, 진폭 α1, α2는 정부 임의의 값을 취한다. 도 8에 나타내는 바와 같은 스텝 진동 처리된 보이스 코일 구동 신호(130)가 보이스 코일 모터(31)에 인가되면, 도 9에 나타내는 바와 같은 평가값과 듀티비의 관계로 된다. 도 9는 도 3과 달리 순방향과 역방향이 동일한 프로파일로 되어, 히스테리시스 특성이 개선된 것을 나타내고 있다.
다음에, 도 10에 나타내는 파형은 205msec부터 210msec까지의 기간과 215msec부터 220msec까지의 기간과의 듀티비가 진폭 β1, 255msec부터 260msec까지의 기간과 265msec부터 270msec까지의 기간과의 듀티비가 진폭 β2로 되도록 각각 스텝 진동 처리를 행하고 있는 점 이외에는, 도 8에 나타낸 파형과 동일하다. 도 10에 나타내는 파형에서는, 진폭을 α1+β1의 가산량으로 실행하는 것이 가능해지기 때문에, 진폭의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 도 8의 파형의 경우와 비교해서 진폭을 작게 할 수 있다. 또한, 이에 따라, 보이스 코일 모터 제어 장치(30)의 전력 절약화도 도모할 수 있다.
다음에, 도 11에 나타내는 파형에서는, 200msec부터 205msec까지의 기간의 진폭을 α11, 205msec부터 210msec까지의 기간의 진폭을 β11, 210msec부터 215msec까지의 기간의 진폭을 α12, 215msec부터 220msec까지의 기간의 진폭을 0으 로 되도록 동일 이동 기간 내에서 진폭을 변조하는 점에 특징이 있어, 도 8에 나타내는 파형과 상이한 점이다. 도 11에 나타내는 파형에서는, 동일 이동 기간 내에서 진폭을 변조함으로써, 유지 기간의 듀티비를 듀티 설정값(122)으로 설정된 듀티비에 수속시키는 시간을 짧게 할 수 있다.
다음에, 도 12에 나타내는 파형은, 도 11에 나타내는 파형과는 달리 동일 이동 기간 내에서 시간 간격을 더 변조하는 구성이다. 구체적으로 도 12에 나타내는 파형에서는, 200msec부터 206msec까지의 기간(Δt1)의 진폭을 α11, 206msec부터 211msec(Δt2)까지의 기간의 진폭을 β11, 211msec부터 215msec까지의 기간(Δt3)의 진폭을 α12, 215msec부터 218msec까지의 기간(Δt4)의 진폭을 β12로 되어 있다. 즉, 도 12에 나타내는 파형에서는, 초동시의 정적 마찰 상태에 있어서 큰 진폭을 길게 부여하고, 유지 기간에 이르기 전에 작은 진폭을 짧게 부여하도록 구성하는 것을 나타내고 있다. 도 12에 나타내는 파형으로 보이스 코일 모터(31)를 구동함으로써, 이동 기간을 단축하는 것이 가능해진다.
도 13에 나타내는 파형은 듀티 설정값(122)의 듀티비가 늘어가는 경우와 줄어가는 경우에서 듀티비의 진폭이 상이한 구성을 나타내고 있다. 우선, 듀티 설정값(122)의 듀티비가 증가하는 경우(예컨대, 20%으로부터 25%로 증가하는 경우), 렌즈(1)의 위치를 원점으로부터 멀어지는 방향(순방향)이기 때문에, 이동 기간에 있어서의 제 1 기간의 진폭이 듀티 설정값(122)의 듀티비보다 커지는 방향으로 부여된다. 구체적으로 도 13에 나타내는 파형에서는, 200msec부터 205msec까지의 기간에 있어서 진폭 α11(α11이 정)을 부여하고 있다.
한편, 듀티 설정값(122)의 듀티비가 감소하는 경우(예컨대, 25%로부터 20%로 감소하는 경우), 렌즈(1)의 위치를 원점에 접근시키는 방향(역방향)이기 때문에, 이동 기간에 있어서의 제 1 기간의 진폭이 듀티 설정값(122)의 듀티비보다 작아지는 방향으로 인가된다. 구체적으로 도 13에 나타내는 파형에서는, 300msec부터 305msec까지의 기간에 있어서 진폭 β31(β31이 부)을 부여하고 있다. 즉, 도 13에 나타내는 파형은 듀티 설정값(122)의 조정 방향으로, 이동 기간에 있어서의 제 1 기간의 진폭 방향을 조정하고 있다. 또한, 도 13에 나타내는 파형에 있어서, 유지 기간 직전의 진폭인 β12, β22, α32≠0으로 함으로써, 렌즈의 진행 방향의 진폭인 α12, α22, β32를 작게 할 수 있다.
다음에, 렌즈(1)를 순방향으로 움직이는 경우의 듀티 설정값(122)의 듀티비에 따라서, 진폭을 변화시키는 경우에 대해서 설명한다. 도 14에 듀티비와 진폭과의 관계를 나타낸다. 도 14에서는, 듀티 설정값(122)의 듀티비가 10%~20%까지는 진폭을 20%로 하고, 듀티 설정값(122)의 듀티비가 20%~30%까지는 진폭을 40%으로 하고, 듀티비 30%~60%까지는 진폭 20%으로 하고, 듀티비 60%~70%까지는 진폭 10%으로 하도록, 듀티에 따라 진폭을 조정한다. 또한, 듀티비가 중앙값(도면에서는, 20%~60% 정도)의 진폭을 크게 하고, 듀티비가 큰(도면에서는 60% 이상) 경우에는 작게 함으로써, 종점 부근의 과잉 이동을 방지할 수 있다. 또한, 이 때, 듀티비 10%~20%에 있어서는, 비교적 많은 진폭(도면에서는 진폭 20%)을 이용함으로써, 정적 마찰 저항의 영향을 경감시킬 수 있다.
또한, 렌즈(1)가 역방향으로 이동하는 경우나, 원점으로 렌즈(1)가 되돌아가는 경우 등 듀티비가 작은(도면에서는 10%) 경우에 있어서는, 진폭을 작게(예를 들면, 진폭 0%나 10% 등) 함으로써, 구동 펄스에 의한 원점 위치에서의 과잉 이동, 또한 렌즈(1)의 원점 위치의 구조 상의 충돌음 방지 등을 실현할 수 있다.
이상에 설명한 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 대해서 구동 방법의 면으로부터 얻어지면, 당해 구동 방법은 보이스 코일 모터(31)를 구동하는 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어, 이동 기간에 있어서, 구동 전류를 제어하는 구동 펄스의 듀티비를 소정의 기준(예를 들면, 도 6의 LUT)에 근거하여 변화시키는 구동 방법이다. 당해 구동 방법에 의해, 보이스 코일 모터(31)의 히스테리시스 특성을 개선하여, 촬상 소자(3)의 렌즈 제어 장치로서 바람직한 렌즈 위치 제어를 실현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 당해 구동 방법은 히스테리스 특성을 개선할 수 있기 때문에, 렌즈(1)를 U-턴시키는 처리를 하지 않으므로 포커스 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에서는, 이동 기간의 듀티비를 단계 형상으로 변화시키고 있었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 이동 기간의 듀티비를 점차적으로 변화시켜도 된다. 또한, 본 실시예에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에서는, 펄스폭 변조 구동을 행함으로써 구동 전류를 제어하고 있었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
(실시예 2)
도 15에, 실시예 1에서 설명한 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 이용한 촬상 장치의 구성을 나타낸다. 도 15에 나타내는 촬상 장치는 오토포커스 기능을 갖고 있고, 렌즈(1), 조리개(2), 촬상 소자(3), AFETG부(10), DSP부(20), 보이스 코일 모터 제어 장치(30), 보이스 코일 모터(31) 및 외부 기기부(40)에 의해 구성되어 있다.
촬상 소자(3)는 피사체로부터 입사되어, 렌즈(1), 조리개(2)로 도달한 광을 광전 변환하여 촬상 신호(4)로서 출력한다. 촬상 소자(3)로부터 출력된 촬상 신호(4)는 AFETG부(10)에 있어서 디지털 신호인 RAW 신호(118)로 변환된다. 또한, AFETG부(10)는 CDS부(11), AGC부(12), A/D부(13), TG부(14) 및 I/F부(15)에 의해 구성되어 있다.
CDS부(11)는 촬상 소자(3)에서 얻어진 촬상 신호(4)를 CDS(Correlated Double Sampling) 처리하여, 촬상 신호 성분을 출력하고 있다. AGC부(12)는 CDS부(11)로부터 출력된 촬상 신호 성분에 대하여 아날로그 이득 조정을 실시한다. A/D부(13)는 AGC부(12)에서 아날로그 이득 조정된 신호를 디지털 변환하여, RAW 신호(118)를 출력한다. TG(Timing Generator)부(14)는 촬상 소자(3)를 구동하는 구동 클럭(112)과, CDS부(11)의 샘플 홀드 펄스(113)와, A/D부(13)의 A/D 변환 클럭(114)을 생성하여 공급하고 있다. 또한, TG부(14)는 수평 동기 신호(116)와, A/D 변환 클럭(114)과 동등한 클럭인 AFETG 클럭(117)과, 수직 동기 신호(115)를 생성하여 DSP부(20)에 공급하고, 수직 동기 신호(115)를 보이스 코일 모터 제어부(30)에 공급하고 있다. I/F부(15)는 DSP부(20)에 있는 CPU부(24)로부터의 제어 신호(120)를 수신하고, 당해 신호에 근거하여 AGC부(12)의 아날로그 이득을 설정하는 설정 신호(110)이나 TG부(14)의 각종 클럭을 설정하는 설정 신호(111)를 공급한다.
AFETG부(10)의 A/D부(13)로부터 출력된 RAW 신호(118)는 DSP부(20)에 입력된다. DSP부(20)에서는 RAW 신호(118)를 YCbCr/RGB 신호로 변환하고 있다. 또한, DSP부(20)는 AWB부(21), 보간부(22), 화질 처리부(23), CPU부(24), 포커스 조건 검출부(25)에 의해 구성되어 있다.
AWB부(21)는 RAW 신호(118)의 화이트 밸런스를 조정한다. 보간부(22)는 화이트 밸런스 조정된 RAW 신호(118)에 대하여 필요한 보간 처리를 하여, RGB 신호를 출력한다. 화질 처리부(23)는 보간부(22)로부터 출력된 RGB 신호에 대하여 매트릭스 처리나 YCbCr 변환 처리, 코아링(coring) 처리 등을 실행한다. 또한, 코아링 처리는 신호의 노이즈 레벨을 저감하는 화질 보정 처리의 하나이다.
CPU부(24)는 DSP부(20)의 시스템을 제어하는 기능이나, 촬상 장치 전체를 제어하는 기능 등을 구비하고 있다. 포커스 조건 검출부(25)는 오토포커스 기능을 사용하는 경우에 이용된다. 또한, CPU부(24)는 포커스 조건 검출부(25)의 평가값(123)에 근거하여 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 공급하는 듀티 설정값(122)을 제어하는 기능을 구비하고 있다. 또한, 포커스 조건 검출부(25)는 입력된 보간부(22)에서 보간 처리되기 전의 신호(125)와 보간 처리 및 화상 처리된 후의 신호(126)를, 특정 주파수를 컷오프하는 HPF(High Pass Filter)에 통과시켜, 그 결과를 1프레임 기간 등이 결정된 기간의 총합을 평가값(123)으로서 출력한다. 단, 시스템의 구성에 따라, HPF의 컷오프 특성을 복수개 가져도 무방하여, 복수의 컷오프 주파수를 가짐으로써, 포커스 조건 검출부(25)는 최적화하는 포커스 조건을 검출하 는 기능을 가질 수 있다.
보이스 코일 모터(31)는 보이스 코일 모터 제어 장치(30)로부터 공급되는 펄스폭 변조(예를 들면, 주파수 20㎑의 펄스폭 변조 펄스)된 보이스 코일 구동 신호(130)에 의해 구동된다. 보이스 코일 구동 신호(130)의 듀티비를 조정함으로써 구동 전류값을 조정하는 것이 가능하고, 보이스 코일 모터(31)는 당해 구동 전류값에 따라 렌즈(1)와 촬상 소자(3)의 광선축(131) 상의 거리를 제어할 수 있다. 이에 따라, 피사체의 촬영을 먼 곳에서 매크로 조정하는 등의 촬상 거리 제어나, 초점의 포커스 위치 제어가 가능해진다.
보이스 코일 모터(31)를 구동함으로써, 렌즈(1)와 촬상 소자(3)의 광선축(131) 상의 거리가 제어된다. 광선축(131) 상의 거리가 변화됨으로써 포커스의 정도도 변화되고, 그 변화에 따라 평가값(123)도 변화된다. CPU부(24)는 보이스 코일 모터 제어 장치(30)의 듀티 설정값(122)을 제어하면서 포커스 조건 검출부(25)의 출력인 평가값(123)을 검출하여, 당해 평가값(123)이 최대로 되는 듀티 설정값(122)을 판별하고 있다. 이에 따라, 촬상 장치는 오토포커스를 실현하는 것이 가능해진다.
화질 처리부(23)는 YCbCr/RGB 신호를 외부 기기(40)에 출력한다. 외부 기기(40)는 YCbCr/RGB 신호를 표시부(도시하지 않음)에 표시하거나, 기억부(도시하지 않음)에 축적하거나 한다. 또한, 외부 기기(40)는 필요한 제어 신호(124)를 CPU부(24)에 공급한다. 또한, CPU부(24)는 조리개(2)를 제어하는 신호(121)도 공급하고 있다.
도 16 및 도 17을 이용하여 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 이용한 촬상 장치의 오토포커스의 처리 흐름에 대해서 설명한다. 여기서, 도 16은 오토포커스의 흐름도에 있어서의 메인 흐름의 일례를 나타낸다. 또한, 도 17은 오토포커스의 처리 흐름에 있어서 이용하는 최대값 검출 처리의 흐름을 나타낸다.
우선, 도 16에 나타내는 흐름에서는, 촬상 장치에 전원이 공급되면, 촬상 요구를 기다리는 처리가 행해진다(단계 11). 본 발명에 따른 촬상 장치를 탑재한 휴대 전화나 디지털 카메라 등의 외부 기기에는, 사용자가 촬영을 하기 위한 촬영 버튼이 배치되어 있다. 그리고, 사용자가 촬영 버튼을 누름으로써 촬영을 하기 위한 촬상 요구가 발생하고, DSP부(20)는 듀티 설정값(122)을 설정한다(단계 12). 계속해서, 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 있어서, 보이스 코일 모터 제어 처리가 개시된다(단계 13).
다음에, 포커스 조건 검출부(25)에 있어서, 평가값(123)의 최대값 검출 처리가 행해진다(단계 14). 단계 15에서, 평가값(123)의 최대값을 얻을 수 없는 경우에는 단계 16으로 진행하고, 최대값을 얻을 수 있는 경우에는 단계 17로 진행한다. 단계 17로 진행한 경우에는, CPU(24)에서 새로운 듀티 설정값(122)을 설정하여, 단계 13으로 되돌아간다. 단계 17로 진행한 경우에는, 포커스 조건 검출부(25)에서 평가값(123)이 최대값으로 되는 듀티비에 의해 포커스 위치의 설정이 행해지고, 그 후 오토포커스 제어 처리를 종료한다.
다음에, 도 17을 이용하여, 단계 14의 최대값 검출 처리에 대해서 설명한다. 우선, 최대값 검출 처리는 미리 CPU(24) 내에서 설정된 오토포커스의 듀티비 설정 의 최대값(도 2의 경우에서는, 듀티비 40%)까지 실시되어, 그 때의 평가값(123)이 판독된다(단계 21). 그리고, 단계 21에서 판독한 평가값(123)을 최대 평가값과 비교하여(단계 22), 그 결과, 판독한 평가값(123)이 큰 경우에, 판독한 평가값(123)을 최대 평가값으로 대체하는 처리를 행한다(단계 23). 판독한 평가값(123)이 작은 경우에는, 그대로의 최대 평가값을 유지한다. 이상의 최대값 검출 처리에 의해, 항상 최대의 평가값(123)을 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 최대의 평가값(123)의 초기값은 0으로 설정해 놓는다.
최대 평가값의 검출이 종료하면, 상술한 바와 같이 포커스 위치에 상당하는 듀티비를 설정한다(도 2에서는, 듀티비 20%에서 평가값이 V3으로 최대값이 되기 때문에, 듀티비는 20%로 설정됨). 이상의 처리를 행함으로써, 본 발명에 따른 촬상 장치는 오토포커스 기능을 실현하는 것이 가능해진다.
도 18은 촬상 소자(3)의 구동 타이밍과 보이스 코일 모터(31)의 구동 타이밍을 나타낸 도면이다. 도 18에 나타내는 촬상 소자(3)의 구동 타이밍은 1프레임 기간(예를 들면, 1/20fps=50msec)을 촬상 소자(3) 내에 축적된 전하를 VCCD에 판독하는 판독 기간과, 촬상 소자(3) 내에 축적된 전하를 전자 셔터로 토출하는 기간과, 촬상 소자(3) 내에 전하를 축적시키는 축적 기간으로 나누어진다.
본 실시예에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에서는, 실시예 1에서 설명한 바와 같이 구동 타이밍을 이동 기간과 유지 기간으로 나누고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 이동 기간은 촬상 소자(3)의 구동 타이밍에 있어서의 축적 기간 이외에 합쳐져 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 이동 기간에 있어서의 스텝 진동 처리가 렌즈 위치에 변화를 주었다고 하더라도, 축적 기간에서의 전하 축적에 대하여 영향을 미칠 일이 없다. 촬상에 대한 영향을 고려하여, 이동 기간은 촬상 소자(3)의 전자 셔터 기능을 실현하기 위한 전하 토출 기간 내에 완결시킨다. 또한, 유지 기간 내에, 촬상 소자(3)의 전하 축적 기간이 포함되도록 동작시킨다. 이상이 기본 동작이지만, 본 발명에 따른 촬상 장치는 촬상 상태에 따라서, 이동 기간, 유지 기간, 1프레임 기간, 전하 토출 기간(셔터 스피드) 등의 최적화를 도모하는 것이 가능하다.
또한, 도 19는 촬상 소자(3)의 구동 타이밍과 보이스 코일 모터(31)의 구동 타이밍을 나타낸 다른 도면이다. 도 19에 나타내는 타이밍 차트에서는, 도 18에 나타내는 타이밍 차트와는 상이하게, 2프레임 기간이 하나의 구동 기간(이동 기간+유지 기간)과 대응하는 경우를 나타내고 있다. 촬상 소자(3)의 감도 향상을 위해 장시간 노광이 실시된 경우에 있어서도 보이스 코일 모터(31)의 제어를 실현할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 이동 기간은 2프레임마다의 축적 기간 이외에 합쳐져 있다. 이에 따라, 이동 기간에 있어서의 스텝 진동 처리가 렌즈 위치에 변화를 줬다고 하더라도, 축적 기간에서의 전하 축적에 대하여 영향을 미칠 일이 없다.
이상과 같이, 도 15에 나타내는 촬상 장치에서는, 렌즈(1)를 구동하는 보이스 코일 모터(31)의 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어, 이동 기간에 있어서 스텝 진동 처리를 하도록 구성함으로써, 보이스 코일 모터(31)의 히스테리시스 특성을 개선할 수 있기 때문에, 렌즈(1)를 U-턴시키는 처리를 행하지 않고서 완료하기 때문에 초첨 정합 시간을 단축할 수 있다.
다음에, 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 손떨림 보정 시스템의 보이스 코일 모터에 적용한 경우에 대해서 설명한다. 도 20은 손떨림 보정 시스템의 구성도이다. 도 20에 나타내는 손떨림 보정 시스템은 렌즈(1)를 수직 방향으로 제어하기 위한 수직 보이스 코일 모터(60), 렌즈(1)를 수평 방향으로 제어하기 위한 수평 보이스 코일 모터(61), 수직 방향의 각속도를 검출하기 위한 각속도 센서(62), 수평 방향의 각속도를 검출하기 위한 각속도 센서(63), 수직 방향 및 수평 방향 보이스 코일 모터(60, 61)를 구동하기 위한 보이스 코일 모터 제어 장치(30) 및 각속도 센서(62, 63)의 출력에 근거하여 흔들림 보정의 이동량을 판별하는 이동량 판별부(64)로 구성되어 있다.
도 20에 나타내는 손떨림 보정 시스템에서는, 렌즈(1)가 손떨림에 의해 소정의 위치로부터 벗어나면, 각속도 센서(62, 63)에서 그 편차를 검지한다. 이동량 판별부(64)는 각속도 센서(62, 63)의 출력(161, 160)에 근거하여 흔들림 보정의 이동량을 판별하여, 당해 이동량을 포함하는 제어 신호(162)를 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 전달한다. 보이스 코일 모터 제어 장치(30)는 당해 이동량에 근거하여 수직 보이스 코일 모터(60) 및 수평 보이스 코일 모터(61)에 구동 전류(135, 134)를 공급한다. 또한, 수직 보이스 코일 모터(60) 및 수평 보이스 코일 모터(61)의 구동은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어, 이동 기간에 있어서 스텝 진동 처리를 행한다. 이에 따라, 도 20에 나타내는 손떨림 보정 시스템에서는, 수직 방향 및 수평 방향의 보이스 코일 모터(60, 61)의 히스테리시스 특성을 개선하는 것이 가능해지고, 정확한 손떨림 보정 이 가능해진다.
또한, 실시예 2에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 줌 대응의 촬상 장치에 적용한 경우에 대해서 설명한다. 도 21에 나타내는 촬상 장치는 기본적으로는 도 15에 나타낸 촬상 장치와 동일한 구성이지만, 줌 대응의 렌즈 구성으로 하고 있기 때문에 고정 렌즈(5)가 추가되어 있다. 도 21에 나타내는 촬상 장치에서는, 촬상 소자(3)와, 고정 렌즈(5)와, 이동 가능한 렌즈(1)가 광선축(131) 상에 배치되고, 렌즈(1)에는 보이스 코일 모터(31)가 마련되어 있는 구성이다. 이에 따라, 도 21에 나타내는 촬상 장치에서는, 렌즈(1)와 고정 렌즈(5)와의 거리를 조정하는 것이 가능해져 줌 기능을 실현할 수 있다.
도 21에 나타내는 촬상 장치에서는, 줌 대응의 렌즈(1)를 구동하는 보이스 코일 모터(31)의 구동 기간을 이동 기간과 유지 기간으로 나누어, 이동 기간에 있어서 스텝 진동 처리를 행하도록 구성함으로써, 광선축(131) 상을 앞뒤로 이동시킨 경우에 보이스 코일 모터(31)의 히스테리시스 특성을 개선할 수 있어, 줌 위치 어긋남을 방지하는 것이 가능해진다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 본 발명에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 이용한 촬상 장치의 자세를 변화시킨 경우에 있어서의 보이스 코일 모터 제어 장치(30)의 제어에 대해서 설명한다. 우선, 도 22~도 24에 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 이용한 촬상 장치의 상이한 자세의 개략도를 나타낸다. 도 22에 나타내는 촬상 장 치(72)에서는, 보이스 코일 모터(31)에 구동되는 렌즈(1)가 화살표(70)의 방향으로 이동하는 것이 순방향의 이동이다. 한편, 도 22에 나타내는 촬상 장치(72)에 걸리는 중력의 방향은 화살표(71)로 표시된다. 즉, 도 22에서는, 중력의 화살표(71)와 렌즈(1)의 이동 방향의 화살표(70)가 반대이기 때문에, 촬상 장치(72)가 위쪽 방향의 자세로 배치되어 있다. 또한, 보이스 코일 모터(31)는 본 발명에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 의해 제어되고 있다.
도 23에 나타내는 촬상 장치(73)에서는, 보이스 코일 모터(31)로 구동되는 렌즈(1)가 화살표(70)의 방향으로 이동하는 것이 순방향의 이동이다. 한편, 도 23에 나타내는 촬상 장치(73)에 걸리는 중력의 방향은 화살표(71)로 표시된다. 즉, 도 23에서는, 중력의 화살표(71)와 렌즈(1)의 이동 방향의 화살표(70)가 동일하기 때문에, 촬상 장치(73)가 아래쪽 방향의 자세로 배치되어 있다. 또한, 보이스 코일 모터(31)는 본 발명에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 의해 제어되고 있다.
도 24에 나타내는 촬상 장치(74)에서는, 보이스 코일 모터(31)로 구동되는 렌즈(1)가 화살표(70)의 방향으로 이동하는 것이 순방향의 이동이다. 한편, 도 24에 나타내는 촬상 장치(74)에 걸리는 중력의 방향은 화살표(71)로 표시된다. 즉, 도 24에서는, 중력의 화살표(71)와 렌즈(1)의 이동 방향의 화살표(70)가 직교하기 때문에, 촬상 장치(74)가 횡방향의 자세로 배치되어 있다. 또한, 보이스 코일 모터(31)는 본 발명에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 의해 제어되고 있다.
도 22~도 24에 나타낸 촬상 장치(72, 73, 74)에 대해서는, 본 발명에 따른 보이스 코일 모터 제어 장치(30)에 의해 보이스 코일 모터(31)를 제어하기 때문에, 보이스 코일 모터(31)의 히스테리시스 특성을 개선할 수 있다. 그 때문에, 도 25에, 도 22~도 24에 나타낸 촬상 장치(72, 73, 74)에 대해서, 히스테리시스 특성을 개선한 후의 듀티비에 대한 이동 거리의 관계를 나타낸다. 도 25에서는, 특성(75)이 아래쪽 방향의 자세로 배치된 촬상 장치(73)의 특성을 나타내고, 특성(76)이 횡방향의 자세로 배치된 촬상 장치(74)의 특성을 나타내며, 특성(77)이 위쪽 방향의 자세로 배치된 촬상 장치(72)의 특성을 나타낸다.
또한, 도 25의 가로축에 나타내는 듀티비 DR0~DR9는 촬상 장치의 자세의 영향을 받지 않고, 오토포커스를 실현하기 위해서 설정된 듀티비의 스텝이다. 그 때문에, 촬상 장치(72, 73, 74)는 듀티비의 1단계 간격으로 평가값을 검출하여, 포커스을 판단한다. 듀티비의 스텝 간격(예를 들면, DR1-DR0)과 스텝 수(도 25에서는, 10스텝)는 촬상 장치의 자세에 따른 평가값의 격차와, 피사체 심도를 고려하여 결정할 수 있다. 또한, 도 25의 세로축에 나타내는 이동 거리 MD0~MD5는 보이스 코일 모터(31)의 구동에 의해 이동하는 렌즈(1)의 이동 거리를 표시하고 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 보이스 코일 모터 제어 장치(30)를 이용한 촬상 장치(72, 73, 74)의 자세마다 상이한 히스테리시스 특성을 개선하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. 보이스 코일 모터의 구동을 제어하는 보이스 코일 모터 제어 장치로서,
    펄스폭 변조된 구동 펄스에 의해, 상기 보이스 코일 모터에 공급하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어부와,
    상기 보이스 코일 모터를 구동하는 구동 기간을 소정의 듀티 설정값으로 구동하는 유지 기간과, 소정의 상기 듀티 설정값과 상이한 듀티비로 구동하는 이동 기간으로 나누고, 상기 이동 기간에 있어서의 상기 구동 펄스의 듀티비를 듀티 설정값으로부터 변화시키고, 상기 유지 기간에 있어서의 상기 구동 펄스의 듀티비를 상기 듀티 설정값으로 고정하여 제어하는 구동 펄스 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 기간에 있어서의 상기 구동 펄스의 듀티비의 변화량을 상기 듀티 설정값에 근거하는 소정의 규칙으로부터 생성하고, 상기 변화량을 상기 구동 펄스 제어부에 공급하는 듀티비 유지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티 설정값에 근거하여 소정의 룩업(lookup) 테이블로부터, 복수의 기간으로 나누어진 상기 이동 기간의 각 기간에 대한 상기 구동 펄스의 듀티비의 변화량을 판독하여, 상기 변화량을 상기 구동 펄스 제어부에 공급하는 듀티비 유지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 기간에, 촬상 소자의 축적 기간이 복수 포함되는 경우, 상기 이동 기간은 적어도 하나의 상기 축적 기간 이외의 기간에 마련되는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터 제어 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 보이스 코일 모터 제어 장치를 구비하는 촬상 장치로서,
    피사체의 포커스 상태를 검출하는 포커스 조건 검출부와,
    상기 보이스 코일 모터 제어 장치의 상기 듀티 설정값을 변화시켜, 상기 포커스 조건 검출부의 검출 결과가 최대로 되도록 제어하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 보이스 코일 모터 제어 장치를 구비하는 촬상 장치로서,
    오토포커스를 실현하는 렌즈의 이동 거리에 대응한 상기 듀티비의 스텝(step)은, 상기 촬상 장치의 자세에 따른 편차와 피사체 심도를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 보이스 코일 모터의 구동을 제어하는 보이스 코일 모터 제어 장치의 구동 방법으로서,
    상기 보이스 코일 모터를 구동하는 구동 기간을 소정의 듀티 설정값으로 구동하는 유지 기간과, 소정의 상기 듀티 설정값과 상이한 듀티비로 구동하는 이동 기간으로 나누고,
    상기 이동 기간에 있어서는, 상기 보이스 코일 모터에 공급하는 구동 전류를 소정의 기준에 근거하여 변화시키는 것
    을 특징으로 하는 보이스 코일 모터 제어 장치의 구동 방법.
  8. 보이스 코일 모터의 구동을 제어하는 보이스 코일 모터 제어 장치의 구동 방법으로서,
    구동 펄스의 듀티비를 설정하기 위해서, 소정의 듀티 설정값을 판독하는 단계와,
    상기 듀티 설정값에 근거하여 소정의 룩업 테이블로부터, 구동 기간 중 소정의 기간에 있어서의 상기 듀티비의 변화량을 판독하는 단계와,
    상기 소정의 기간의 각각에 상기 변화량을 설정하여, 상기 구동 펄스를 생성하는 단계
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터 제어 장치의 구동 방법.
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