KR101098097B1 - 진동 보정 제어 회로 및 그것을 탑재하는 촬상 장치 - Google Patents

진동 보정 제어 회로 및 그것을 탑재하는 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 렌즈, 촬상 소자 및 진동 검출 소자를 포함하는 촬상 유닛이 탑재된 촬상 장치의 동작 검증을 간단하게 행한다.
렌즈(12), 촬상 소자(14) 및 진동 검출 소자(16)가 탑재된 촬상 유닛(10)과, 촬상 유닛(10)의 위치를 조정하기 위한 구동 소자(20)를 구비하는 촬상 장치(500)에 탑재되는 진동 보정 제어 회로(100)에 있어서, 이퀄라이저(110)는, 진동 검출 소자(16)의 출력 신호를 바탕으로, 촬상 유닛(10)에 가해지는 진동을 저감하는 방향으로 촬상 유닛(10)을 이동시키기 위한 구동 신호를 생성하여, 구동 소자(20)로 출력한다. 검증용 신호 입력 회로(120)는, 이퀄라이저에 검증용 진동 성분 신호를 입력한다.

Description

진동 보정 제어 회로 및 그것을 탑재하는 촬상 장치{VIBRATION CORRECTION CONTROL CIRCUIT AND IMAGING DEVICE HAVING THE SAME THEREON}
본 발명은, 손 떨림 등의 진동에 의한 광축의 어긋남을 보정하는 진동 보정 제어 회로 및 그것을 탑재하는 촬상 장치에 관한 것이다.
디지털 스틸 카메라나 디지털 무비 카메라(이하, 총칭하여 간단히 디지털 카메라라고 표기함)가 일반 유저에게도 점점 널리 보급되고 있다. 카메라의 취급에 익숙하지 않은 유저는, 촬영시에 손 떨림을 하기 쉽고, 그것을 보정하기 위해 다양한 방법이 제안되어 있다. 디지털 카메라 중에는, 휴대 전화기의 한 기능으로서 탑재되는 것이나, 한쪽 손으로 쥐고 촬영하는 스타일의 것도 있다. 이러한, 한쪽 손의 엄지 손가락을 사용하여 촬영하는 스타일의 기기에서는, 양손으로 촬영하는 일반적인 스타일의 카메라 이상으로 손 떨림이 발생하기 쉽다는 경향이 있다.
손 떨림 보정 방식에는, 전자식과 광학식이 있고, 광학식의 대표적인 것으로 렌즈 시프트 방식이 있다. 렌즈 시프트 방식은, 카메라에 가해지는 진동에 의한 떨림을 상쇄하는 방향으로 렌즈의 위치를 움직임으로써 광축을 보정하는 방식이다. 렌즈 시프트 방식에서는, 카메라에 가해지는 진동을 검출하기 위한 자이로 센서 등의 진동 검출 소자와, 렌즈의 위치를 검출하기 위한 홀 소자 등의 위치 검출 소자가 필요하다.
렌즈, 촬상 소자 및 진동 검출 소자가 탑재된 촬상 유닛 전체를 이동시킴으로써, 손 떨림을 보정하는 방식이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2 참조). 이 방식은, 위치 검출 소자가 필요 없어 제어계를 단순화할 수 있다.
일본 특허 공개 제2006-126712호 공보 일본 특허 공개 제2008-191615호 공보
그런데, 디지털 카메라를 비롯한 전자 기기는, 그 내부에 탑재되는 LSI를 포함하여 출하시에 동작 검증될 필요가 있다. 상기 진동 검출 소자, 상기 촬상 유닛의 위치를 조정하는 구동 소자, 및 당해 진동 검출 소자에 의해 검출되는 진동 성분으로부터 당해 구동 소자를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 진동 보정 제어 회로를 구비하는 촬상 장치도, 마찬가지로 동작 검증될 필요가 있다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 당해 촬상 장치에 있어서의, 당해 진동 검출 소자, 당해 진동 보정 제어 회로 및 당해 구동 소자의 동작 검증을 간이하게 행할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 형태의 진동 보정 제어 회로는, 렌즈, 촬상 소자 및 진동 검출 소자가 탑재된 촬상 유닛과, 촬상 유닛의 위치를 조정하기 위한 구동 소자를 구비하는 촬상 장치에 탑재되는 진동 보정 제어 회로이며, 진동 검출 소자의 출력 신호를 바탕으로, 촬상 유닛에 가해지는 진동을 저감하는 방향으로 촬상 유닛을 이동시키기 위한 구동 신호를 생성하여, 구동 소자로 출력하는 이퀄라이저와, 이퀄라이저에 검증용 진동 성분 신호를 입력하는 검증용 신호 입력 회로를 구비한다.
본 발명의 다른 형태는, 촬상 장치이다. 이 장치는, 렌즈, 촬상 소자 및 진동 검출 소자가 탑재된 촬상 유닛과, 촬상 유닛의 위치를 조정하기 위한 구동 소자와, 진동 보정 제어 회로를 구비한다. 구동 소자는, 진동 보정 제어 회로로부터 공급되는 구동 신호에 따라서 촬상 유닛을 이동시킨다.
본 발명에 따르면, 상기 촬상 장치에 있어서의, 상기 진동 검출 소자, 상기 진동 보정 제어 회로 및 상기 구동 소자의 동작 검증을 간이하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 진동 보정 제어 회로를 탑재한 촬상 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 실시 형태에 관한 검증용 신호 입력 회로의 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 실시 형태에 관한 A 지점에 입력되는 검증용 신호(파형 A), B 지점의 관측 신호(파형 B), 및 C 지점의 관측 신호(파형 C)의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 변형예 1에 관한 진동 보정 제어 회로를 탑재한 촬상 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 변형예 2에 관한 진동 보정 제어 회로를 탑재한 촬상 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 진동 보정 제어 회로(100)를 탑재한 촬상 장치(500)의 구성을 도시하는 도면이다. 촬상 장치(500)는, 촬상 유닛(10), 구동 소자(20) 및 진동 보정 제어 회로(100)를 구비한다. 여기서는, 화상 처리계나 기록 매체 등, 촬상 유닛(10)의 진동 보정 처리에 관련되지 않는 구성 요소는 생략하여 그리고 있다.
촬상 유닛(10)에는, 렌즈(12), 촬상 소자(14) 및 진동 검출 소자(16)가 탑재된다. 렌즈(12), 촬상 소자(14) 및 진동 검출 소자(16)는 모두 촬상 유닛(10)에 고정되어 있고, 그들의 상대적 위치 관계는 변경되지 않는다. 물론, 오토 포커스 조정이나 조리개 조정 등, 시스템이나 유저 조작에 기인하여, 렌즈 등이 이동하는 일은 있지만, 본 실시 형태에서는 그것에 대해서는 고려하지 않는다. 또한, 진동 보정 제어 회로(100)는, 촬상 유닛(10)에 고정되어도 되고, 촬상 장치(500)의 본체측에 고정되어도 된다.
촬상 소자(14)는, 광학 부품인 렌즈(12)를 투과한 광 신호를 전기 신호로 변환하여, 도시하지 않은 화상 처리계로 출력한다. 촬상 소자(14)는 CCD 센서 또는 CMOS 이미지 센서를 채용할 수 있다.
진동 검출 소자(16)는, 촬상 유닛(10)에 가해지는 진동을 검출한다. 진동 검출 소자(16)에는, 자이로 센서를 채용할 수 있다. 당해 자이로 센서는, 촬상 유닛(10)의 2축 또는 3축 방향의 각속도를 검출한다. 본 실시 형태에서는, 촬상 유닛(10)의 요 방향 및 피치 방향의 각속도를 검출한다. 당해 자이로 센서에 의해 얻어진 각속도 신호는, 도시하지 않은 증폭 회로에 의해 증폭된 후, 진동 보정 제어 회로(100)의 이퀄라이저(110)에 입력된다. 또한, 당해 자이로 센서로부터 각속도 신호가 아날로그값으로 출력되는 경우, 도시하지 않은 A/D 컨버터에 의해 디지털값으로 변환되어, 이퀄라이저(110)에 입력된다.
구동 소자(20)는, 촬상 유닛(10)의 위치를 조정하는 소자이며, 진동 보정 제어 회로(100)로부터 공급되는 구동 신호에 따라서 촬상 유닛(10)을 이동시킨다. 구동 소자(20)에는, 보이스 코일 모터(VCM)를 채용할 수 있다. 당해 보이스 코일 모터는, 촬상 유닛(10)을 2축 또는 3축 방향으로 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 촬상 유닛(10)을 요 방향 및 피치 방향으로 이동시킨다.
구동 소자(20)는, 손 떨림에 의해 촬상 장치(500)의 자세가 변화한 경우에도, 촬상 유닛(10)의 자세가 유지되도록, 촬상 장치(500)에 가해진 진동 성분을 상쇄하는 방향으로 촬상 유닛(10)을 이동시킨다. 즉, 구동 소자(20)는, 촬상 유닛(10)의 면진(免震) 시스템으로서 기능한다.
진동 보정 제어 회로(100)는, 이퀄라이저(110) 및 검증용 신호 입력 회로(120)를 구비한다. 이퀄라이저(110)는, 진동 검출 소자(16)의 출력 신호를 바탕으로, 촬상 유닛(10)에 가해지는 진동을 상쇄하는 방향으로 촬상 유닛(10)을 이동시키기 위한 구동 신호를 생성하여, 구동 소자(20)에 설정한다. 즉, 이퀄라이저(110)는, 손 떨림에 의해 촬상 장치(500)의 자세가 변화하여도, 촬상 유닛(10)의 자세를 일정하게 유지하기 위한 구동 신호를 생성한다.
이하, 보다 구체적으로 설명한다. 이퀄라이저(110)는, 고역 통과 필터(HPF)(112) 및 서보 회로(114)를 구비한다. 본 실시 형태에서는, 이퀄라이저(110)에서의 신호 처리는 디지털값으로 실행된다.
고역 통과 필터(112)에는, 진동 검출 소자(16)로부터 출력되는 각속도 신호가 입력된다. 고역 통과 필터(112)는, 당해 각속도 신호 중, 손 떨림에 의한 주파수 성분보다 낮은 주파수 성분을 제거한다. 일반적으로, 손 떨림에 의한 주파수 성분은 1 내지 20Hz이기 때문에, 예를 들어, 각속도 신호로부터 0.7Hz 이하의 주파수 성분을 제거한다.
서보 회로(114)는, 고역 통과 필터(112)로부터 입력되는 각속도 신호에 의해 특정되는, 손 떨림에 의한 진동 성분을 상쇄하기 위한 신호를 생성한다. 즉, 입력되는 각속도 신호의 위상과 역위상의 신호를 생성한다. 서보 회로(114)에 의해 생성된 신호는, 구동 신호로서 구동 소자(20)에 공급된다.
여기서, 진동 검출 소자(16), 이퀄라이저(110) 및 구동 소자(20)는, 각각 보정되어야 할 축마다 설치된다. 본 실시 형태에서는, 촬상 유닛(10)의 요 방향의 움직임을 보정하기 위한 요 방향용의 진동 검출 소자(16), 이퀄라이저(110) 및 구동 소자(20)와, 촬상 유닛(10)의 피치 방향의 움직임을 보정하기 위한 피치 방향용의 진동 검출 소자(16), 이퀄라이저(110) 및 구동 소자(20)가 설치된다.
검증용 신호 입력 회로(120)는, 이퀄라이저(110)에 검증용 진동 성분 신호를 검증용 신호로서 입력한다. 예를 들어, 당해 검증용 신호로서 정현파를 이퀄라이저(110)에 입력한다. 본 실시 형태에서는, 당해 검증용 신호를, 진동 검출 소자(16)와 고역 통과 필터(112) 사이의 경로(A 지점)에 입력한다. 또한, 반드시 A점에 입력하는 구성에 한정되는 것이 아니라, 진동 검출 소자(16)로부터 구동 소자(20)까지의 경로 중의 어느 지점에 입력하여도 된다.
도 2는, 실시 형태에 관한 검증용 신호 입력 회로(120)의 구성예를 도시하는 도면이다. 이 검증용 신호 입력 회로(120)는, 외부로부터의 지시에 따라서, 정현파의 진폭 및 주파수의 적어도 한쪽을 조정가능한 구성이다. 검증용 신호 입력 회로(120)는, 기준 신호 발생기(121), PLL 회로(122), 디지털 정현파 발생기(123), 분주기(124) 및 진폭 조정 회로(125)를 포함한다. 또한, 기준 신호 발생기(121) 및 PLL 회로(122)는, 반드시 검증용 신호 입력 회로(120)에 탑재되어 있을 필요는 없고, 당해 촬상 장치(500)에 탑재되는 별도의 LSI에 탑재되어 있는 것을 전용(轉用)하여도 된다.
기준 신호 발생기(121)는 수정 진동자 등에 의해 구성된다. 여기서는, 12.6MHz의 기준 신호를 발진한다. PLL 회로(122)는, 기준 신호 발생기(121)로부터 공급되는 기준 신호를 체배(遞倍)한 클록 신호를 출력한다. 여기서는, 40MHz의 클록 신호를 출력한다.
디지털 정현파 발생기(123)는, PLL 회로(122)로부터 공급되는 클록 신호를 바탕으로 디지털 정현파 신호를 생성한다. 즉, 각 시점의 진폭값을 디지털값으로 표현한 정현파 신호를 생성한다. 분주기(124)는, 디지털 정현파 발생기(123)로부터 공급되는 디지털 정현파 신호를, 외부로부터 설정되는 분주비로 분주한다. 진폭 조정 회로(125)는, 분주기(124)로부터 공급되는 디지털 정현파 신호의 진폭값을, 외부로부터 설정되는 게인으로 조정한다.
당해 분주비 및 당해 게인은, 상기 촬상 장치(500)에 대하여 외부 접속되는 검사 장치(예를 들어, PC)로부터 설정 가능하다. 당해 검사 장치는, 이퀄라이저(110)에 검증용 신호 입력 회로(120)로부터 검증용 신호가 입력된 상태에서, 진동 검출 소자(16)의 출력 신호(C 지점)를 검출함으로써, 진동 검출 소자(16), 이퀄라이저(110), 구동 소자(20)의 동작 검증이 가능하다. 동시에, 그들의 사이를 접속하는 배선에 문제가 있는지 여부도 검사할 수 있다. 또한, 당해 검사 장치는, 이퀄라이저(110)에 검증용 신호 입력 회로(120)로부터 검증용 신호가 입력된 상태에서, 이퀄라이저(110)의 출력 신호(B 지점)를 검출함으로써, 이퀄라이저(110)의 동작 검증이 가능하다.
도 3은, 실시 형태에 관한 A 지점에 입력되는 검증용 신호(파형 A), B 지점의 관측 신호(파형 B), 및 C 지점의 관측 신호(파형 C)의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에서는 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해 아날로그 신호로 그리고 있지만, 실제는 디지털 신호이다.
상기 촬상 장치(500)는, 출하 전에 상기 검사 장치가 접속됨으로써 동작 검증된다. 그때, 상기 검사 장치는, 다양한 종류의 손 떨림에 따른 주파수의 신호를 발생시키기 위해, 복수의 분주비를 차례로 분주기(124)에 설정한다. 당해 검사 장치는, A 지점에 입력되는 검증용 신호(파형 A)와, B 지점의 관측 신호(파형 B)를 비교한다. 양쪽 신호에 위상차가 없고, 또한 진폭이 역극성으로 동등한 상태가 이퀄라이저(110)가 이상적으로 동작하고 있는 상태이다. 당해 검사 장치는, 양쪽 신호의 위상차 및 진폭이 각각 소정의 허용 범위에 들어가는 경우, 이퀄라이저(110)를 정상이라고 판정한다.
A 지점에 검증용 신호(파형 A)가 입력된 상태에서, 당해 검사 장치는, C 지점의 관측 신호(파형 C)를 검증한다. 이 C 지점의 관측 신호의 진폭값이 일정한 상태가 이상적인 상태이다. 당해 검사 장치는, 이 C 지점의 관측 신호의 진폭값이 소정의 허용 범위에 들어가는 경우, 진동 검출 소자(16), 이퀄라이저(110) 및 구동 소자(20)를 정상이라고 판정한다. 또한, 이들의 동작 검증에 있어서, 당해 검사 장치는 진폭 조정 회로(125)에 설정하는 게인을 적절히 변경함으로써, 다양한 조건을 만들어 낼 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 진동 보정 제어 회로(100) 내에 검증용 신호 입력 회로(120)를 설치함으로써, 촬상 장치(500)에 진동이 가해진 상태를 의사적으로 만들어 낼 수 있다. 따라서, 가진기를 이용하지 않고, 촬상 장치(500)의 진동 보정계에 관한 구성 요소, 보다 구체적으로는, 진동 검출 소자(16), 이퀄라이저(110) 및 구동 소자(20)의 동작 검증을 행할 수 있다.
또한, 렌즈 시프트 방식이나 촬상 소자 시프트 방식의 진동 보정 제어 회로에서는, 본 실시 형태에 관한 C점의 관측 신호가, 홀 소자 등의 위치 검출 소자로부터 출력되는 신호에 대응하게 된다. 당해 진동 보정 제어 회로 내에, 본 실시 형태에 관한 검증용 신호 입력 회로를 설치하고, 당해 진동 보정 제어 회로 내의 이퀄라이저에 정현파를 입력한 경우, 당해 이퀄라이저, 구동 소자, 및 위치 검출 소자의 동작 검증을 행할 수는 있지만, 진동 검출 소자의 동작 검증은 행할 수 없다. 당해 진동 검출 소자의 동작 검증 및 그 배선을 검사하기 위해서는, 가진기를 사용하여 실제로 진동을 가할 필요가 있다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 진동 보정계에 관한 모든 구성 요소의 동작 검증을, 검증용 신호 입력 회로(120)에 의해 발생되는 검증용 신호에 기초하여 행할 수 있다. 따라서, 가진기를 이용하지 않고, 검사 비용을 저감할 수 있다.
이상, 본 발명을 몇 개의 실시 형태를 바탕으로 설명하였다. 본 실시 형태는 예시이며, 그들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다.
도 4는, 변형예 1에 관한 진동 보정 제어 회로(100)를 탑재한 촬상 장치(500)의 구성을 도시하는 도면이다. 변형예 1에 관한 진동 보정 제어 회로(100)는, 도 1에 도시한 진동 보정 제어 회로(100)와 비교하여, 이퀄라이저(110) 내에 적분 회로(113)가 추가된 구성이다.
적분 회로(113)는, 고역 통과 필터(112)로부터 입력되는 각속도 신호를 적분하여, 각도 신호를 생성하여, 서보 회로(114)로 출력한다. 서보 회로(114)는, 적분 회로(113)로부터 입력되는 각도 신호에 의해 특정되는, 손 떨림에 의한 진동 성분을 상쇄하기 위한 신호를 생성한다.
변형예 1에 관한 진동 보정 제어 회로(100)는, 도 1에 도시한 진동 보정 제어 회로(100)와 비교하여, 적분 회로(113)를 통과함으로써 촬상 유닛(10)의 진동을 각도 신호로서 처리할 수 있다. 즉, 변형예 1에 관한 진동 보정 제어 회로(100)는, 촬상 유닛(10)의 이동량에 기초하여, 진동 성분을 상쇄하기 위한 신호를 생성할 수 있다.
도 5는, 변형예 2에 관한 진동 보정 제어 회로(100)를 탑재한 촬상 장치(500)의 구성을 도시하는 도면이다. 변형예 2에 관한 진동 보정 제어 회로(100)는, 도 1에 도시한 진동 보정 제어 회로(100)와 비교하여, 프로세서(예를 들어, CPU나 DSP)(130)가 추가된 구성이다. 당해 프로세서(130)는, 상술한 검사 장치와 마찬가지의 기능을 담당할 수 있다. 이 경우, 검사 장치를 외부 접속할 필요가 없어, 검사 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 진동 검출 소자(16) 및 구동 소자(20)는 각각 자이로 센서 및 보이스 코일 모터로 하였지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 진동 검출 소자(16)는 직선 방향의 가속도를 검출하는 센서를 사용하여, 가속도 신호에 기초하여 촬상 장치(500)의 진동을 검출하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 구동 소자(80)는 피에조 소자나 스테핑 모터 등을 사용할 수 있다.
10: 촬상 유닛
12: 렌즈
14: 촬상 소자
16: 진동 검출 소자
20: 구동 소자
100: 진동 보정 제어 회로
110: 이퀄라이저
112: 고역 통과 필터
113: 적분 회로
114: 서보 회로
120: 검증용 신호 입력 회로
121: 기준 신호 발생기
122: PLL 회로
123: 디지털 정현파 발생기
124: 분주기
125: 진폭 조정 회로
130: 프로세서
500: 촬상 장치

Claims (4)

  1. 렌즈, 촬상 소자 및 진동 검출 소자가 탑재된 촬상 유닛과, 상기 촬상 유닛의 위치를 조정하기 위한 구동 소자를 구비하는 촬상 장치에 탑재되는 진동 보정 제어 회로이며,
    상기 진동 검출 소자의 출력 신호를 바탕으로, 상기 촬상 유닛에 가해지는 진동을 저감하는 방향으로 상기 촬상 유닛을 이동시키기 위한 구동 신호를 생성하여, 상기 구동 소자로 출력하는 이퀄라이저와,
    상기 이퀄라이저에 검증용 진동 성분 신호를 입력하는 검증용 신호 입력 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 보정 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검증용 신호 입력 회로는, 상기 진동 성분 신호로서 정현파를 상기 이퀄라이저에 입력하는 것을 특징으로 하는 진동 보정 제어 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 검증용 신호 입력 회로는, 상기 촬상 장치에 접속되는 외부 장치로부터의 지시에 따라서, 상기 정현파의 진폭 및 주파수 중 적어도 한쪽을 조정가능한 것을 특징으로 하는 진동 보정 제어 회로.
  4. 렌즈, 촬상 소자 및 진동 검출 소자가 탑재된 촬상 유닛과,
    상기 촬상 유닛의 위치를 조정하기 위한 구동 소자와,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 진동 보정 제어 회로를 구비하고,
    상기 구동 소자는, 상기 진동 보정 제어 회로로부터 공급되는 구동 신호에 따라서 상기 촬상 유닛을 이동시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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