KR20180098142A - 액추에이터 드라이버, 촬상 장치, 캘리브레이션 방법 - Google Patents

액추에이터 드라이버, 촬상 장치, 캘리브레이션 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 레이저 변위계나 레이저 도플러 측정기를 사용하지 않고, 선형 보상에 필요한 데이터를 취득한다. 액추에이터 드라이버는, 위치 검출 신호(S2)에 따른 제1 검출 코드(D2)를 렌즈의 변위에 대하여 선형인 제2 검출 코드(D3)로 변환한다. 제1 검출 코드(D2)를 제2 검출 코드(D3)로 변환하기 위한 관계식을 취득하는 캘리브레이션 공정에서는, 촬상 장치에 기준이 되는 피사체를 제시한다(S100). 액추에이터 드라이버가 액추에이터를 제어해서 렌즈를 복수의 포인트로 변위시키면서, 각 포인트에서 제1 검출 코드(D2)와 촬상 소자가 촬상한 상의 이동 거리를 취득한다(S102 내지 S108). 각 포인트에서 얻어진 상의 이동 거리와 제1 검출 코드(D2)에 기초해서, 제1 검출 코드(D2)를 제2 검출 코드(D3)로 변환하기 위한 관계식이 생성된다(S110).

Description

액추에이터 드라이버, 촬상 장치, 캘리브레이션 방법{ACTUATOR DRIVER, IMAGING DEVICE AND CALIBRATION METHOD}
본 발명은 촬상 장치에 관한 것이다.
최근 몇 년간, 스마트폰 등에 탑재되는 카메라 모듈에, 광학 손떨림 보정(OIS: Optical Image Stabilizer)의 채용이 진행되고 있다. 광학 손떨림 보정 구비 카메라 모듈은, 촬상 소자의 촬상면과 수평 방향(XY 평면)으로 이동 가능한 렌즈(손 떨림 보정용 렌즈라고 칭함)를 구비한다. 자이로 센서 등의 떨림 검출 수단에 의해 떨림이 검출되면, 떨림이 상쇄되도록 렌즈를 시프트시킨다.
도 1은, 손떨림 보정 기능을 구비하는 카메라 모듈의 블록도이다. 카메라 모듈(1000)은, 촬상 소자(1002), 렌즈(1004), 액추에이터(1006), 액추에이터 드라이버(1008), 위치 검출 소자(1010), 떨림 검출 수단(1012), CPU(Central Processing Unit)(1014)를 구비한다.
촬상 소자(1002)는, 렌즈(1004)를 투과한 상을 촬영한다. 떨림 검출 수단(1012)은, 카메라 모듈(1000)의 떨림을 검출한다. 액추에이터 드라이버(1008)는, 떨림 검출 수단(1012)이 검출한 떨림량을 나타내는 신호(D1)를 받아, 떨림이 상쇄되도록, 렌즈(1004)의 변위의 목표값을 나타내는 타깃 코드를 생성한다. 액추에이터 드라이버(1008)는, 내부에서 생성한 타깃 코드에 기초해서, 액추에이터(1006)에 대한 구동 신호(S5)를 생성한다. 액추에이터(1006)는, 구동 신호(S5)에 따라서 렌즈(1004)를 위치 결정한다.
손 떨림 보정에서는, 렌즈(1004)를 정확하게 위치 결정할 필요가 있기 때문에, 피드백 제어(폐루프 제어)가 채용된다. 위치 검출 소자(1010)는, 렌즈(1004)의 변위를 나타내는 위치 검출 신호(S2)를 생성한다. 액추에이터 드라이버(1008)는, 위치 검출 신호(S2)가 나타내는 렌즈(1004)의 위치가, 타깃 코드가 나타내는 목표 위치와 일치하도록, 구동 신호(S5)를 피드백 제어한다.
액추에이터 드라이버(1008)는, 떨림 검출 수단(1012)의 출력에 기초해서 계산되는 각도 떨림량과 렌즈(1004)의 변위의 사이에서 선형 제어를 행한다. 따라서, 카메라 모듈(1000)에서는, 검출한 렌즈(1004)의 변위와 실제의 변위의 사이에 직선성이 확보되어 있을 것이 중요해진다. 그러나, 위치 검출 소자(1010)가 생성하는 위치 검출 신호(S2)와, 실제의 렌즈(1004)의 변위의 사이에, 완전한 선형성을 보증하는 것은 어렵기 때문에, 보정이 필요해진다.
특허문헌 1에는, OIS에서의 위치 검출 소자의 출력의 비선형성을 보정하기 위해서 보정 함수나 보정 테이블을 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한 특허문헌 2에는, 온도 변화에 의해 발생하는 OIS용 위치 검출 소자의 출력 변동을 보상하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-145635호 공보 일본 특허 공개 제2010-204575호 공보
이러한 보정(이하, 선형 보상이라고 함)을 위해서, 미리 위치 검출 신호(S2)와 렌즈(1004)의 실제 위치의 관계를 측정할 필요가 있다.
렌즈(1004)의 광축 방향(Z축)의 변위 정보는, 비교적 저렴한 레이저 변위계 등을 이용해서 측정할 수 있으며, 제조 공정 내에 설치되는 케이스도 많이 있다.
레이저 변위계에 의해 광학 손 떨림 보정의 제어에 필요한 광축에 수직인 방향(XY축)의 변위 정보를 취득하기 위해서는, 레이저를, 렌즈(1004)에 대하여 광축과 수직인 방향으로부터 조사할 필요가 있다. 그러나 실제로는, 렌즈(1004)의 측면은, 도시하지 않은 기타 부재로 덮여 있기 때문에, 레이저 변위계에 의해 렌즈(1004)의 변위를 측정하는 것은 곤란하다.
XY 방향의 변위를 Z축 방향으로부터 검출하는 변위계도 있지만, 전용의 타깃을 부착할 필요가 있어, 측정에 손이 많이 가는 점이나, 장치 자체가 고가이기 때문에, 변위 정보를 얻는 데 비용이 든다. 레이저 도플러 측정기로도 XY 방향의 변위를 측정할 수 있지만, 마찬가지로 고가이다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 어떤 형태의 예시적인 목적의 하나는, 레이저 변위계나 레이저 도플러 측정기를 사용하지 않고, 선형 보상에 필요한 데이터를 취득하는 기술의 제공에 있다.
본 발명의 일 형태는, 촬상 장치에 관한 것이다. 촬상 장치는, 촬상 소자와, 촬상 소자에의 입사광로 상에 설치된 렌즈와, 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 변위시키는 액추에이터와, 렌즈의 변위를 나타내는 위치 검출 신호를 생성하는 위치 검출 소자와, 렌즈의 목표 변위를 나타내는 타깃 코드와 위치 검출 신호에 근거해서 액추에이터를 피드백 제어하는 액추에이터 드라이버를 포함한다. 액추에이터 드라이버는, 위치 검출 신호에 따른 제1 검출 코드를, 렌즈의 실제의 변위와 선형의 관계를 갖는 제2 검출 코드로 변환하는 보정 회로와, 제2 검출 코드가 타깃 코드에 근접하도록 액추에이터를 제어하는 제어 회로를 포함한다. 제1 검출 코드를 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을 취득하는 캘리브레이션 공정에서, 렌즈의 실제의 변위는, 촬상 소자에 의해 촬상되는 상의 이동 거리에 기초하고 있다.
이 형태에 의하면, 렌즈의 실제의 변위를 레이저 변위계나 레이저 도플러 측정기를 사용하지 않고 측정할 수 있으며, 그것으로부터 얻어지는 정보를 이용해서 선형 보상에 필요한 데이터를 취득할 수 있다.
상의 이동 거리는, 상이 이동하는 화소수와 촬상 소자의 화소 피치로부터 산출되어도 된다.
본 발명의 다른 형태는, 촬상 장치의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다. 촬상 장치는, 촬상 소자와, 촬상 소자에의 입사광로 상에 설치된 렌즈와, 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 변위시키는 액추에이터와, 렌즈의 변위를 나타내는 위치 검출 신호를 생성하는 위치 검출 소자와, 렌즈의 목표 변위를 나타내는 타깃 코드와 위치 검출 신호에 기초해서 액추에이터를 피드백 제어하는 액추에이터 드라이버를 포함한다. 액추에이터 드라이버는, 위치 검출 신호에 따른 제1 검출 코드를, 렌즈의 실제의 변위와 선형의 관계를 갖는 제2 검출 코드로 변환하는 보정 회로와, 제2 검출 코드가 타깃 코드에 근접하도록 액추에이터를 제어하는 제어 회로를 포함한다. 캘리브레이션 방법은, 촬상 장치에 기준이 되는 피사체를 제시하는 스텝과, 액추에이터 드라이버가 액추에이터를 제어해서 렌즈를 복수의 포인트로 변위시키면서, 각 포인트에서 제1 검출 코드와 촬상 소자가 촬상한 상의 이동 거리를 취득하는 스텝과, 각 포인트에서 얻어진 상의 이동 거리를 렌즈의 실제의 변위로 변환하는 스텝과, 각 포인트에서 얻어진 렌즈의 실제의 변위와 제1 검출 코드에 기초해서, 제1 검출 코드를 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을 생성하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태는, 촬상 장치에 사용되는 액추에이터 드라이버에 관한 것이다. 촬상 장치는, 촬상 소자와, 촬상 소자에의 입사광로 상에 설치된 렌즈와, 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 변위시키는 액추에이터와, 렌즈의 변위를 나타내는 위치 검출 신호를 생성하는 위치 검출 소자와, 렌즈의 목표 변위를 나타내는 타깃 코드와 위치 검출 신호에 기초해서 액추에이터를 피드백 제어하는 액추에이터 드라이버를 포함한다. 액추에이터 드라이버는, 위치 검출 신호에 따른 제1 검출 코드를, 렌즈의 실제의 변위와 선형의 관계를 갖는 제2 검출 코드로 변환하는 보정 회로와, 제2 검출 코드가 타깃 코드에 근접하도록 액추에이터를 제어하는 제어 회로와, 제1 검출 코드를 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을 취득하기 위한 캘리브레이션 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 캘리브레이션 프로그램의 실행 중, 렌즈의 실제의 변위는, 촬상 소자에 의해 촬상되는 상의 이동 거리에 기초하고 있다.
본 발명의 다른 형태는, 촬상 장치에 관한 것이다. 촬상 장치는, 촬상 렌즈와, 촬상 소자와, 촬상 렌즈를 구동하기 위한 액추에이터와, 촬상 렌즈의 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단을 구비하고, 위치 검출 수단에 의한 위치 검출 신호와, 촬상 렌즈의 변위의 관계의 직선성을 보정하기 위한 선형 보상 수단을 갖고, 촬상 렌즈의 변위를, 촬상 소자의 화상 정보로부터 촬상 렌즈의 이동 시의 상의 이동 거리로서 산출한다.
이상의 구성에 의하면, 고가의 변위 측정기를 사용하지 않고 촬상 렌즈의 변위 정보를 얻을 수 있고, 얻어진 변위 정보에 기초하여 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계의 직선성을 보정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 촬상 렌즈의 고정밀도이면서 또한 고속의 위치 결정이 가능하게 된다.
또한, 일 형태에서는, 상의 이동 거리는, 상이 이동하는 화소수와 촬상 소자의 화소 피치로부터 산출해도 된다.
이상의 구성에 의하면, 간단한 계산으로 촬상 렌즈의 변위를 산출할 수 있다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 선형 보상 수단은, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계를 함수화하여, 실제로 검출된 위치 검출 신호에 대하여 함수를 이용해서 촬상 렌즈의 변위를 산출하고, 산출된 촬상 렌즈의 변위에 대하여 소정의 직선이 되도록 위치 검출 신호를 보정해도 된다.
이상의 구성에 의하면, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계의 직선성을 보정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 촬상 렌즈의 고정밀도이면서 또한 고속의 위치 결정이 가능하게 된다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 함수를 직선의 연결에 의해 근사시켜도 된다.
이상의 구성에 의하면, 복잡한 함수 계산을 행하지 않고, 1차 함수를 사용한 계산에 의해 직선화를 실현할 수 있기 때문에, 직선화를 위한 계산을 간략화할 수 있다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계를 촬상 장치의 공장 출하 시까지 산출하여, 촬상 장치 내의 메모리에 기록해 두어도 된다.
이상의 구성에 의하면, 기록된 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계에 기초하여, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계의 직선성을 보정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계를 소정의 타이밍에 산출해도 된다.
이상의 구성에 의하면, 예를 들어 스마트폰의 카메라 기동 시에 촬상 렌즈를 변위시켜, 피사체의 상의 변위를 측정하고, 이때의 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계에 기초하여, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계의 직선성을 보정하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 실제로 카메라를 사용하고 있는 상태에서의 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계를 알 수 있기 때문에, 온도 변화나 경년 변화의 영향까지 보정할 수 있다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계를 사용자의 명령에 따라서 산출해도 된다.
이상의 구성에 의하면, 예를 들어 스마트폰의 유저가 선형 보상하는 명령 버튼을 눌렀을 때 촬상 렌즈를 변위시켜, 피사체의 상의 변위를 측정하고, 이때의 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계에 기초하여, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계의 직선성을 보정하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 실제로 카메라를 사용하고 있는 상태에서의 위치 검출 신호와 촬상 렌즈의 변위의 관계를 알 수 있기 때문에, 온도 변화나 경년 변화의 영향까지 보정할 수 있다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 선형 보상 수단 외에도 온도 보상 수단을 갖고, 위치 검출 신호와 촬상 렌즈와의 변위의 관계의 직선성을 보정함과 함께, 관계의 온도에 의한 변화도 보정해도 된다.
이상의 구성에 의하면, 선형 보상 외에도 온도 보상도 행할 수 있기 때문에, 촬상 렌즈의 보다 고정밀도이면서 또한 고속의 위치 결정이 가능하게 된다.
또한, 일 형태의 촬상 장치에서는, 온도 보상 수단의 온도 검출은, 위치 검출 수단의 내부 저항의 온도에 의한 변화를 이용해서 행해도 된다.
이상의 구성에 의하면, 액추에이터 내부에 있는 홀 소자의 단자간 저항의 변화를 이용해서 온도를 검출하므로, 온도 보상해야 할 대상물 근방의 온도를 정확하게 파악할 수 있어, 고정밀도의 온도 보상이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 형태는, 액추에이터 드라이버에 관한 것이다. 액추에이터 드라이버는, 제어 대상의 위치를 나타내는 위치 검출값을 생성하는 위치 검출부와, 위치 검출값을 보정하는 보정부와, 보정 후의 위치 검출값과, 제어 대상의 목표 위치를 나타내는 위치 명령값이 일치하도록 제어 명령값을 생성하는 컨트롤러와, 제어 명령값에 따른 구동 신호를 액추에이터에 인가하는 드라이버부를 포함하고, 보정부는, 촬상 소자의 화상 정보에서의 상의 이동 정보로부터 얻어지는 변위 정보를 이용하여, 위치 검출값과, 제어 대상의 실제 변위의 관계의 직선성을 보정한다.
이 형태에 의하면, 고가의 변위 측정기를 사용하지 않고 제어 대상의 변위 정보를 얻을 수 있으며, 얻어진 변위 정보에 기초하여 위치 검출 신호와 제어 대상의 변위의 관계의 직선성을 보정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 제어 대상의 고정밀도이면서 또한 고속의 위치 결정이 가능하게 된다.
또한, 일 형태의 액추에이터 드라이버에서는, 보정부는, 위치 검출 신호와, 제어 대상의 실제의 변위의 관계를 함수화하여, 실제로 검출된 위치 검출 신호에 대하여 함수를 이용해서 제어 대상의 변위를 산출하고, 산출된 제어 대상의 변위에 대하여 소정의 직선이 되도록 위치 검출 신호를 보정해도 된다.
또한, 일 형태의 액추에이터 드라이버에서는, 함수를 직선의 상호간 연결에 의해 근사시켜도 된다.
또한, 일 형태의 액추에이터 드라이버에서는, 보정부는, 위치 검출 신호와 제어 대상의 변위의 관계의 직선성을 보정함과 함께, 관계의 온도에 의한 변화도 보정해도 된다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 형태로서 유효하다. 또한, 이 과제를 해결하기 위한 수단의 기재는, 모든 결여되어서는 안되는 특징을 설명하는 것은 아니며, 따라서, 기재되는 이들 특징의 서브 콤비네이션도 본 발명일 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저 변위계나 레이저 도플러 측정기를 사용하지 않고, 선형 보상에 필요한 데이터를 취득할 수 있다.
도 1은 손떨림 보정 기능을 구비하는 카메라 모듈의 블록도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 카메라 모듈의 블록도이다.
도 3의 (a)는 제1 검출 코드, 렌즈의 실제 변위 및 제2 검출 코드의 관계를 도시하는 도면이며, 도 3의 (b)는 타깃 코드와 렌즈의 변위 관계를 도시하는 도면이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 렌즈의 변위 측정의 원리를 설명하는 도면이다.
도 5는 상의 이동 거리와 렌즈의 변위의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 촬상 소자의 캘리브레이션의 흐름도이다.
도 7은 촬상 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 촬상 장치에서의 선형 보상과 온도 보상의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 9의 (a), (b)는 상의 변위를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 위치 검출 신호와 상 변위의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 함수화된 곡선과 이상 직선의 관계를 도시하는 도면이다.
도 12는 도 10의 결과에 대하여 직선 보정한 후의 결과를 도시하는 도면이다.
도 13은 직선 보정 후의 위치 검출 신호와 상 변위의 관계가 온도에 따라 변화하는 결과를 도시하는 도면이다.
도 14는 도 13의 결과에 대하여 온도 보상을 행한 후의 결과를 도시하는 도면이다.
도 15는 제2 실시 형태에 따른 촬상 장치의 함수를 직선 근사시키는 방법을 설명하는 도면이다.
도 16은 렌즈 제어 장치의 구체적인 블록도이다.
이하, 본 발명을 적합한 실시 형태를 바탕으로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 도시되는 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 번호를 부여하기로 하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 실시 형태는, 발명을 한정하는 것이 아니라 예시이며, 실시 형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 할 수 없다.
또한 도면에 기재되는 각 부재의 치수(두께, 길이, 폭 등)는, 이해의 용이화를 위해서 적절히 확대 축소되어 있는 경우가 있다. 나아가 복수의 부재의 치수는, 반드시 그것들의 대소 관계를 나타내고 있는 것만은 아니며, 도면 상에서, 어떤 부재 A가, 별도의 부재 B보다도 두껍게 그려져 있어도, 부재 A가 부재 B보다도 얇을 수도 있다.
본 명세서에서, 「부재 A가, 부재 B와 접속된 상태」란, 부재 A와 부재 B가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우 이외에, 부재 A와 부재 B가, 그것들의 전기적인 접속 상태에 실질적인 영향을 미치지 않거나, 또는 그들의 결합에 의해 발휘되는 기능이나 효과를 손상시키지 않는, 기타 부재를 통해서 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
마찬가지로, 「부재 C가, 부재 A와 부재 B의 사이에 설치된 상태」란, 부재 A와 부재 C, 또는 부재 B와 부재 C가 직접적으로 접속되는 경우 이외에, 그것들의 전기적인 접속 상태에 실질적인 영향을 미치지 않거나, 또는 그들의 결합에 의해 발휘되는 기능이나 효과를 손상시키지 않는, 기타 부재를 통해서 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
도 2는, 실시 형태에 관한 카메라 모듈(1000)의 블록도이다. 도 2의 카메라 모듈(1000)의 기본 구성은, 도 1의 그것과 마찬가지이다. 렌즈(1004)는, 촬상 소자(1002)에의 입사광로 상에 설치된다. 액추에이터(1006)는, 렌즈(1004)를 광축과 수직인 면(촬상 소자(1002)의 촬상면과 수평인 면) 내에서 변위시킨다. 위치 검출 소자(1010)는, 홀 센서 등이며, 렌즈(1004)의 변위를 나타내는 위치 검출 신호(홀 신호)(S2)를 생성한다. 떨림 검출 수단(1012)은, 예를 들어 자이로 센서이며, 카메라 모듈(1000)의 떨림을 검출한다. 액추에이터 드라이버(1100)는, 떨림이 상쇄되도록, 렌즈(1004)의 변위의 목표값을 나타내는 타깃 코드(D1)를 생성한다. 액추에이터 드라이버(1100)는, 타깃 코드(D1)에 근거하여, 액추에이터(1006)에 대한 구동 신호(S5)를 생성한다. 액추에이터(1006)의 가동자에는 렌즈(1004)가 설치되어 있고, 렌즈(1004)는, 타깃 코드(D1)에 따른 위치로 이동한다. 일반적인 카메라 모듈에서는, 액추에이터(1006)에 의해 렌즈(1004)는, OIS에 관련해서 2차원에서 변위 가능하지만, 이하에서는 명확화를 위해서 1차원에서만 변위하는 것으로 한다.
보다 상세하게는, 액추에이터 드라이버(1100)는, 떨림량을 나타내는 각속도 신호(S1)와 위치 검출 신호(S2)에 기초해서 액추에이터(1006)를 피드백 제어한다.
액추에이터 드라이버(1100)는, 인터페이스 회로(1102), A/D 컨버터(1104), 보정 회로(1106), 자이로 컨트롤러(1107), 제어 회로(1108)를 구비한다. 인터페이스 회로(1102)는, 떨림 검출 수단(1012)으로부터 떨림량에 따른 디지털의 각속도 신호(S1)를 수신한다. A/D 컨버터(1104)는, 위치 검출 소자(1010)로부터의 위치 검출 신호(S2)를 디지털의 제1 검출 코드(D2)로 변환한다. A/D 컨버터(1104)의 전단에는, 증폭기가 설치되어도 된다. 위치 검출 신호(S2)가 디지털 신호일 경우, A/D 컨버터(1104)는 생략 가능하다.
보정 회로(1106)는, 제1 검출 코드(D2)를, 렌즈(1004)의 실제의 변위와 선형의 관계를 갖는 제2 검출 코드(D3)로 변환한다(선형 보상). 자이로 컨트롤러(1107)는, 각속도 신호(S1)에 기초해서 타깃 코드(D1)를 생성한다.
제어 회로(1108)는, 제2 검출 코드(D3)가 타깃 코드(D1)에 근접하도록 액추에이터(1006)를 제어한다. 제어 회로(1108)는, 컨트롤러(1110) 및 드라이버부(1112)를 포함한다. 컨트롤러(1110)는, 제2 검출 코드(D3)와 타깃 코드(D1)의 오차가 제로에 근접하도록 제어 명령값(S4)을 생성한다. 드라이버부(1112)는, 제어 명령값(S4)에 따른 구동 신호(S5)를 액추에이터(1006)에 공급한다.
이상이 카메라 모듈(1000)의 전체 구성이다. 계속해서 보정 회로(1106)에서의 보정 처리를 설명한다.
도 3의 (a)는 제1 검출 코드(D2), 렌즈(1004)의 실제의 변위 및 제2 검출 코드(D3)의 관계를 도시하는 도면이며, 도 3의 (b)는 타깃 코드(D1)와 렌즈(1004)의 변위의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3의 (a)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 제1 검출 코드(D2)와 렌즈(1004)의 실제의 변위의 관계는 대부분의 경우 비선형이다. 한편, 자이로 컨트롤러(1107)는, 타깃 코드(D1)에 대하여 렌즈(1004)가 선형으로 변위하는 것을 전제로 해서 손 떨림 보정의 연산을 행한다. 보정 회로(1106)에 의한 보정을 행하지 않는 경우, 제1 검출 코드(D2)가 타깃 코드(D1)와 일치하도록 피드백 제어가 걸리게 된다. 그 결과, 도 3의 (b)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 타깃 코드(D1)에 대하여 렌즈(1004)의 변위량은 궁형으로 되어, 손 떨림 보정의 정밀도가 저하된다.
보정 회로(1106)에 의한 보정에 의해 얻어지는 제2 검출 코드(D3)는, 도 3의 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이, 렌즈(1004)의 실제 변위(x)에 대하여 선형으로 변화한다. 제2 검출 코드(D3)가 타깃 코드(D1)와 일치하도록 피드백 제어가 걸리면, 도 3의 (b)에 파선으로 도시한 바와 같이, 타깃 코드(D1)에 대하여 렌즈는 선형으로 변위한다.
보정 회로(1106)에서의 보정 처리에는, 도 3의 (a)에서의 제1 검출 코드(D2)를 제2 검출 코드(D3)로 변환하기 위한 관계식 D3=F(D2)가 필요해진다. 이 관계식 D3=F(D2)는, 제품 출하 전의 캘리브레이션 공정에서 취득된다. 캘리브레이션 공정에서는, 렌즈(1004)의 실제 변위(x)를 정확하게 측정할 필요가 있다.
캘리브레이션 공정에서, 렌즈(1004)의 실제의 변위는, 촬상 소자(1002)에 의해 촬상되는 상의 이동 거리에 기초해서 취득된다. 도 4의 (a) 내지 (c)는 렌즈(1004)의 변위 측정의 원리를 설명하는 도면이다. 렌즈(1004)의 광축(1005) 상에, 물체(이하, 표준 피사체(1200))가 놓이고, 그 위치는 불변이다. 이 표준 피사체(1200)가 촬상 소자(1002)의 촬상면 상에서 결상하도록 광학계가 조정되어 있다. 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이 변위가 제로일 때, 표준 피사체(1200)는, 렌즈(1004)의 중앙에 결상한다. 도 4의 (b), 도 4의 (c)와, 렌즈(1004)를 우측으로 변위시켜 가면, 표준 피사체(1200)가 결상하는 위치가 이동해 나간다.
결상 위치(간단히 상이라고도 함)의 이동 거리(l1, l2)와, 렌즈(1004)의 변위(x1, x2)는, 일대일로 대응지어지고, 그것들의 관계식은 기하광학으로부터 계산에 의해 구할 수 있다. 또는, 카메라 모듈(1000)과 동일(단, 측방으로부터 레이저 조사가 용이)한 광학계를 구축하고, 레이저 변위계를 사용하여, 이동 거리(l)와 렌즈(1004)의 변위(x)의 관계를 측정해도 된다.
도 5는, 상의 이동 거리(l)와 렌즈의 변위(x)의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 상의 이동 거리(l)는, 촬상 소자(1002)가 촬영한 화상 데이터를 해석함으로써 구할 수 있고, 구체적으로는 상의 이동 거리(l)는, 화상 중에서 상의 위치가 이동한 화소수에, 화소 피치를 승산함으로써 구할 수 있다.
도 5의 관계식 x=G(l)는, 광학계의 구성에 의존해서 일의적으로 정해지기 때문에, 상의 이동 거리(l)에 대해서, 그것과 대응하는 렌즈(1004)의 실제의 변위가 일의적으로 정해진다.
도 6은, 촬상 소자의 캘리브레이션의 흐름도이다. 우선, 카메라 모듈(1000)에 기준이 되는 상(표준 피사체(1200))을 제시한다(S100). 계속해서, 액추에이터 드라이버(1100)가 액추에이터(1006)를 제어하여, 렌즈(1004)를 복수의 포인트(N개의 포인트(P1 내지 PN))로 변위시키면서, 각 포인트에서 제1 검출 코드(D2)와 촬상 소자(1002)가 촬상한 상의 이동 거리(l)를 취득한다(S102 내지 S108).
구체적으로는, 렌즈(1004)를 초기 포인트(P1)에 세팅하고(S102), 제1 검출 코드(D2) 및 상의 이동 거리(l)를 취득한다(S104). 초기 포인트를 1번째로 해서, i번째의 포인트(Pi)에서의 검출 코드를 D2[i], 이동 거리를 l[i]로 한다. 모든 포인트(P1 내지 PN)의 처리가 완료되었는지를 판정하고(S106), 완료되지 않았으면(S106의 N), 렌즈(1004)를 다음의 포인트로 이동시키고(S108), 처리 S104로 복귀된다.
모든 포인트의 처리가 완료되면(S106의 Y), 각 포인트에서 얻어진 상의 이동 거리(l[1] 내지 l[N])를, 렌즈(1004)의 실제의 변위(x[1] 내지 x[N])로 변환해도 된다. 이 변환에는, 도 5에 도시하는 x=G(l)의 관계식이 이용된다(S110). 또한 처리 S110은, 각 포인트(Pi)에서 D2[i], l[i]을 취득할 때마다 행해도 된다.
그리고, 각 포인트에서 얻어진 렌즈(1004)의 실제의 변위(x[1] 내지 x[N])와 제1 검출 코드(D2[1] 내지 D2[N])에 기초해서, 제1 검출 코드(D2)를 제2 검출 코드(D3)로 변환하기 위한 관계식을 생성한다.
D3=F(D2)
또한, 대부분의 광학계에 있어서, 도 5의 관계식 x=G(l)는 선형인 것이 기하광학적으로 보증되어 있다. 이러한 광학계에서는, 도 5의 변환식은 단순한 스케일링에 지나지 않으며, 상의 이동 거리(l)를 렌즈의 실제의 변위(x)로서 다룰 수 있다. 이 경우, 처리 S110을 생략할 수 있다.
이상으로 캘리브레이션 처리는 종료이다. 관계식 D3=F(D2)는 액추에이터 드라이버(1100)의 ROM이나 FeRAM 등의 불휘발성 메모리(도 2에 1122)에 저장해도 된다. 또는, CPU(1014)에 부수되는 ROM(도 2에 도시하지 않음)에 저장해 두고, 액추에이터 드라이버(1100)를 기동할 때 액추에이터 드라이버(1100)의 레지스터(도 2에 도시하지 않음)에 기입해도 된다.
도 2로 돌아간다. 액추에이터 드라이버(1100)는, 프로그램(펌웨어라고도 함)을 실행 가능한 프로세서 코어(내장 프로세서)(1120)를 구비하는 경우가 있다. 이 경우, 컨트롤러(1110) 및 보정 회로(1106)는, 프로세서 코어(1120) 및 프로그램의 조합에 의해 실장된다. 캘리브레이션 프로그램은, 액추에이터 드라이버(1100)에 내장된(또는 외장형의) 메모리(1122)에 저장된다.
액추에이터 드라이버(1100)를, 캘리브레이션 프로그램을 실행 가능하게 구성하고, 액추에이터 드라이버(1100)가 주체로 되어, 상술한 캘리브레이션 처리를 제공해도 된다.
캘리브레이션 프로그램은, 이하의 기능의 적어도 하나를 제공해도 된다.
(기능 1) 액추에이터 드라이버(1100)에 캘리브레이션 스타트의 커맨드를 부여하면, 액추에이터 드라이버(1100)가 자동으로, 렌즈(1004)를 복수의 포인트(P1 내지 PN)로 변위시키는 기능
즉, 캘리브레이션 프로그램은, 떨림 검출 수단(1012)으로부터의 각속도 신호(S1)를 무시하고 타깃 코드(D0)를 자동 생성하는 기능을 제공한다.
(기능 2) 복수의 포인트(P1 내지 PN)에서 얻어진 상의 이동 거리(l[1] 내지 l[N])를 부여하면, 변환식 D3=F(S2)를 자동 생성하는 기능.
즉, 프로세서 코어(1120)는, 렌즈(1004)의 실제의 변위(x[1] 내지 x[N])를, 상의 이동 거리(l[1] 내지 l[N])에 기초해서 취득한다.
(기능 2') 복수의 포인트(P1 내지 PN)에서 얻어진 렌즈의 실제의 변위(x[1] 내지 x[N])를 부여하면, 변환식 D3=F(S2)를 자동 생성하는 기능.
이상이, 카메라 모듈(1000)의 구성 및 캘리브레이션의 기본 원리이다.
카메라 모듈(1000)의 환경 온도가 변화하면, 도 3의 (a)의 실제의 변위와 위치 정보의 관계는 변동하기 때문에, 상술한 캘리브레이션 처리는, 온도 의존성을 고려해서 행해도 된다. 온도를 고려한 캘리브레이션에 대해서는 후술한다.
본 발명은, 상술한 설명으로부터 유도되는 다양한 장치, 회로에 미치는 것이며, 특정한 구성에 한정되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 범위를 좁히기 위해서가 아니라, 발명의 본질이나 회로 동작의 이해를 돕고, 또한 그것들을 명확히 하기 위해서, 보다 구체적인 구성예나 변형예를 설명한다.
본 실시 형태에서는, 우선은 촬상 장치의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 도 7은, 촬상 장치를 도시하는 도면이다. 촬상 장치(300)는, 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라, 스마트폰이나 태블릿 단말기에 내장되는 카메라 모듈이다. 촬상 장치(300)는, 촬상 소자(302), 렌즈(304), 프로세서(306) 및 렌즈 제어 장치(400)를 구비한다.
촬상 장치(300)는 도 2의 카메라 모듈(1000)에, 촬상 소자(302)는 도 2의 촬상 소자(1002)에, 렌즈(304)는 도 2의 렌즈(1004)에, 프로세서(306)는 도 2의 CPU(1014)에, 렌즈 제어 장치(400)는 도 2의 액추에이터 드라이버(1100) 및 액추에이터(1006)에 대응한다.
렌즈(304)는, 촬상 소자(302)에 입사하는 광의 광축 상에 배치된다. 예를 들어 렌즈(304)는 오토 포커스(AF)용 렌즈여도 되고, 손떨림 보정용 렌즈여도 된다. 예를 들어 AF의 경우, 렌즈 제어 장치(400)는, 프로세서(306)로부터의 위치 명령값(PREF)에 기초해서, 렌즈(304)를 위치 결정한다. OIS의 경우, 렌즈 제어 장치(400)는, 자이로 센서(308)로부터의 각속도 신호에 기초해서 위치 명령값(PREF)을 생성하고, 위치 명령값(PREF)에 기초해서 렌즈(304)를 위치 결정한다.
예를 들어 렌즈(304)가 AF용 렌즈인 경우, 렌즈 제어 장치(400)는, 렌즈(304)를 광축 방향(Z축 방향)으로 변위시킨다. 프로세서(306)는, 촬상 소자(302)가 촬상한 화상의 콘트라스트가 높아지도록, 위치 명령값(PREF)을 생성한다(콘트라스트 AF). 또는 촬상 소자(302)의 외부에 설치되고, 또는 촬상면에 매립된 AF 센서로부터의 출력에 기초해서, 위치 명령값(PREF)이 생성되어도 된다(위상차 AF).
렌즈(304)가 AF 및 OIS의 양쪽의 목적으로 사용될 경우, 렌즈 제어 장치(400)는, 렌즈(304)를 광축 방향(Z축 방향) 및 촬상 소자(302)와 평행한 면내에서 광축에 수직인 방향(X축 및/또는 Y축 방향)으로 변위시킨다. 프로세서(306)는, AF에 대해서는 상기와 동일하고, OIS에 대해서는 자이로 센서(308)로부터의 출력에 기초해서, 위치 명령값(PREF)을 생성한다. 자이로 센서(308)는, 도 2의 떨림 검출 수단(1012)에 대응한다.
이하에서는, 렌즈(304)를 AF 및 OIS의 양쪽의 목적으로 사용되는 렌즈(촬상 렌즈라고도 함)로서 설명을 진행한다.
렌즈 제어 장치(400)는, 위치 피드백에 의해 액추에이터(402)를 제어한다. 구체적으로는 렌즈 제어 장치(400)는, 액추에이터(402), 위치 검출 소자(AF, OIS)(404), 온도 검출 소자(AF, OIS)(406) 및 액추에이터 드라이버 IC(Integrated Circuit)(500)를 구비한다. OIS용 위치 검출 소자(404)는, 도 2의 위치 검출 소자(1010)에 대응한다.
액추에이터(402)는, 예를 들어 보이스 코일 모터이며, 렌즈(304)는 홀더(310)에 탑재되어, Z축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 홀더(310)에는 AF 코일(312)이 권회되어 있고, AF 코일(312)에 대향해서 영구 자석(314)이 배치되어 있다. AF 코일(312)에 통전함으로써, 영구 자석(314)과의 자기적 상호 작용에 의해 렌즈(304)와 홀더(310)는 일체적으로 Z축 방향으로 구동된다. 한편, 영구 자석(314)을 포함한 AF 구동 기구 전체가 X축 및/또는 Y축 방향 가동으로 지지되어 있고, 고정부에 배치된 OIS 코일(316)에 통전함으로써, 영구 자석(314)과의 자기적 상호 작용에 의해 렌즈(304), 홀더(310), 영구 자석(314) 등은 X축 및/또는 Y축 방향으로 구동된다. 보이스 코일 모터의 고정부는, 촬상 장치(300)의 하우징에 대하여 고정되어 있다.
위치 검출 소자(404)는, 예를 들어 홀 소자 등의 자기적 검출 수단이 많이 사용되고 있으며, 여기에서는 홀 소자를 전제로 설명한다. 보이스 코일 모터의 AF 가동부, 예를 들어 홀더(310)에는, 영구 자석(318)이 설치되고, 움직이지 않는 부분에는 AF용 홀 소자(320)가 설치된다. 이들의 조합에 의해 AF용 위치 검출 소자(404)가 형성된다. 한편, 영구 자석(314)에 대향해서 고정부에는 OIS용 홀 소자(322)가 설치된다. 이들의 조합에 의해 OIS용 위치 검출 소자(404)가 형성된다. 또한, 홀 소자(322)는, 도 7에서는 X축용의 것밖에 도시되어 있지 않지만, 도면에서는 그림자에 가려서 보이지 않는 위치에 Y축용의 홀 소자도 존재한다. 위치 검출 소자(404)는, 렌즈(304)의 현재의 위치에 따른 전기 신호(이하, 위치 검출 신호(PFB))를 생성하고, 위치 검출 신호(PFB)는, 액추에이터 드라이버 IC(500)에 피드백된다. 위치 검출 신호(PFB)는, 도 2의 위치 검출 신호(S2)에 대응한다.
액추에이터 드라이버 IC(500)는, 하나의 반도체 기판에 집적화된 기능 IC이며, 도 2의 액추에이터 드라이버(1100)에 대응한다. 여기에서의 「집적화」란, 회로의 구성 요소 모두가 반도체 기판 상에 형성되는 경우나, 회로의 주요 구성 요소가 일체 집적화되는 경우가 포함되고, 회로 상수의 조절용으로 일부의 저항이나 캐패시터 등이 반도체 기판의 외부에 설치되어 있어도 된다. 회로를 1개의 칩 상에 집적화함으로써, 회로 면적을 삭감할 수 있음과 함께, 회로 소자의 특성을 균일하게 유지할 수 있다.
액추에이터 드라이버 IC(500)는, 피드백된 위치 검출 신호(PFB)가, 위치 명령값(PREF)과 일치하도록, 액추에이터(402)를 피드백 제어한다.
이렇게 렌즈(304)의 위치를 검출하고, 이것을 피드백해서 위치 제어에 사용함으로써, 스텝 응답에서의 과도 진동을 억제하여 수렴을 빠르게 하거나, 목표 위치에의 위치 결정 정밀도를 높이거나 할 수 있다.
이상적으로는, 위치 검출 소자(404)의 출력(즉, 위치 검출 신호(PFB)) 또는 그것에 대응하는 위치 명령값(PREF)(이하, 이것을 변수(y)로서도 표기함)과, 렌즈(304)(액추에이터(402))의 실제의 변위(이하, 이것을 변수(x)로서 표기함)의 관계(이하, x-y 특성이라고도 함)는, 선형이면서 또한 온도 변동 등에 대해서 불변이며, 변동도 존재하지 않는 것이 바람직하다. 그러나 현실적으로는, x-y 특성은 비선형이고, 또한 촬상 장치(300)마다 변동이 존재하고, 또한 위치 검출 소자(404)의 온도에 의해서도 그것들의 관계(x-y 특성)는 변동한다. 따라서, 위치 검출 신호(PFB)와 위치 명령값(PREF)이 일치하도록 제어했다고 해도, 이 관계(x-y 특성)가 변화하면, 렌즈(304)의 실제의 위치가 변화하게 된다.
이상과 같이, 비선형성, 온도 변화는 위치 결정 정밀도를 악화시키기 때문에, 위치 검출 신호(PFB)에 대하여 선형 보상, 온도 보상을 행하는 것이 바람직하다. 선형 보상은, 위치 검출 신호(PFB)와 실제의 변위의 관계를 나타내는 함수를, 이상으로 하는 1차 함수(직선)로 변환하도록 위치 검출 신호(PFB)의 값을 보정함으로써 실현된다. 온도 보상은, 온도 변화에 따라 변화하는 위치 검출 신호(PFB)와 실제의 변위의 관계의 기울기나 오프셋을, 온도마다 보정함으로써 실현된다.
우선은, 선형 보상에 대해서 상세하게 설명한다. AF의 선형 보상의 경우, 레이저 변위계 등을 사용해서 실제의 변위의 정보를 얻는 것이 용이하지만, OIS의 선형 보상의 경우, 변위 측정의 대상이 되는 렌즈나 홀더가, 액추에이터의 하우징 내부에 들어가 있기 때문에, 레이저 변위계에서의 변위 측정이 곤란하다. 그래서, OIS에서는 화상 정보를 사용해서 실제의 변위를 측정한다. 이 점이 AF의 경우와 상이할 뿐이며, 이후의 처리는 동일하므로, 여기에서는 OIS에서의 선형 보상으로서 설명한다.
렌즈(304)를 X축 또는 Y축 방향으로 변위시켰을 때, 렌즈(304)와 일체적으로 영구 자석(314)도 X축 또는 Y축 방향으로 변위하기 때문에, 홀 소자(322)는 위치 검출 신호를 출력한다. 이 변위에 따라, 특정 패턴의 피사체의 상도 촬상 소자(302) 상에서 움직인다. 즉, 촬상 소자(302)가 화상 변위 검출 소자(408)로서 작용하여, 변위 검출 신호(PD)를 출력한다. 여기서 검출되는 화상의 변위량은, 특정 패턴의 화상이 몇 화소 분 움직였는지의 정보에 화소 피치를 승산함으로써 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어지는 상의 변위량은, 실제의 렌즈(304)의 변위량과 동일하지는 않다. 광학적인 배율이 사이에 작용하기 때문이다. 그러나, 기본적으로는 양자는 비례 관계이며, 비선형의 함수를 정할 경우도 이상적인 선형 함수를 정할 경우도, 실제의 렌즈의 변위를 상의 변위로서 나타내므로, 렌즈의 변위와 상의 변위의 차는 영향을 미치지 않는다. 보정의 대상이 되는 것은, 홀 소자(320, 322)에서 검출되는 위치 검출 신호(PFB)만이다. 비선형 함수를 선형 함수로 변환함으로써 선형 보상이 이루어진다.
이어서, 온도 보상에 대해서 설명한다. 이 보정을 위해서, 온도 검출 소자(406)가 설치된다. 온도 검출 소자(406)는, 위치 검출 소자(404)의 온도를 검출한다. AF의 온도 보상을 행하는 경우에는, AF용 홀 소자(320)의 온도를 검출한다. OIS의 온도 보상을 행하는 경우에는, OIS용 홀 소자(322)의 온도를 검출한다. 온도 검출은, 홀 소자의 내부 저항의 온도에 의한 변화를 이용해서 행할 수 있다. 또한, 위치 검출 소자(404)의 온도와 주위 온도가 일치하는 경우, 또는 강한 상관을 갖는 경우, 온도 검출 소자(406)는 주위 온도를 측정해도 된다. 검출된 온도 정보(T)는, 액추에이터 드라이버 IC(500)에 입력된다. 액추에이터 드라이버 IC(500)는, 온도 정보(T)에 기초해서, 액추에이터(402)의 구동 제어를 보정한다. 온도 검출 소자(406)는, 서미스터나 포지티브 스튜디오, 열전쌍 등이어도 된다.
이하에서는, 작은 메모리 용량으로, 온도 변동이나 개체 변동을 억제한 제어를 행하기 위한 보정 처리에 대해서, 제1 실시 형태 내지 제2 실시 형태를 참조하여 설명한다. 이하에서 설명하는 보정 처리는, 크게, 위치 검출 신호(위치 명령값)와 실제의 변위를 선형화하는 선형 보상과, 온도 변동을 보정하는 온도 보상을 포함한다.
<제1 실시 형태>
본 발명의 제1 실시 형태에 대해서, 도 8 내지 도 14를 사용해서 설명한다. 도 8은, 촬상 장치의 제1 실시 형태에서의 선형 보상과 온도 보상의 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 8을 참조하여, 선형 보상과 온도 보상의 전체 처리를 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 위치 검출 신호와 상 변위의 관계에 대하여 곡선으로 함수화한 뒤에, 직선으로 보정한다.
처리 S201 내지 S203은, 촬상 장치(300)의 제조 후, 출하 전의 검사 공정에서 행하여지는 것으로서 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 후술하겠지만, 유저가 카메라를 사용 중에 이 처리를 행하면, 사용 중인 온도에서의 함수를 이끌어낼 수 있으므로, 직선화 후의 온도 보상이 불필요하게 된다. 처리 S204는 개발 단계의 실험 데이터 등으로부터 설정된다. 상기한 바와 같이 유저가 카메라를 사용 중에 함수화를 행한 경우에는, 온도 보상을 위한 계수 설정도 불필요하게 된다. 처리 S201에서는, 소정 온도(기준 온도라고도 함)(T0), 예를 들어 제조 공장의 설정 온도 등에서, 위치 검출 신호(y)(도 7의 위치 검출값(PFB))와 변위(x)의 관계(x-y 특성)를 취득해 둔다. 본 실시 형태에서는, 변위(x)는, 렌즈를 변위시켰을 때의 촬상 소자 상의 특정 패턴의 변위로 한다. 위치 검출 신호(y)는, 홀 소자의 출력 전압이어도 된다. 서보를 걸어서 측정하는 경우에는 타깃 코드(도 7의 위치 명령값(PREF))여도 상관없다. 왜냐하면, 타깃 코드는 목표의 액세스 위치를 나타내는 코드이며, 서보를 걸어서 목표 위치에 수렴시키면, 홀 소자의 출력 전압과 등가가 되기 때문이다. 이와 같이 하여 측정된 위치 검출 신호(y)와 변위(x)의 관계는, 직선성이 유지되고 있다고는 할 수 없으며, 온도가 T0으로부터 변화함으로써 관계도 변화하는 것이라 생각된다. 처리 S201은, 모든 개체에 대해서 행하여진다.
상 변위의 측정 방법에 대해서 설명한다. 도 9의 (a), (b)는 상의 변위를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 (a)는 특정 패턴을 갖는 피사체의 예를 나타내고, 도 9의 (b)는 촬상 소자 상의 피사체의 특정 패턴 상이 렌즈의 이동에 의해 시프트하는 모습을 나타낸다. 상 변위를 측정하기 위해서 피사체(표준 피사체)(8)의 특정 패턴으로서는, 예를 들어 도 9의 (a)에 도시한 바와 같은 도트 패턴(9)을 사용하면 된다. 단, 도트 패턴은 도 9의 (a)에 한정되는 것은 아니며, 검은 바탕에 백색의 도트여도 된다. 또한, 도트는 복수여도 되고, 도트 대신에 크로스 라인과 같은 패턴을 사용해도 된다. 이러한 도트 패턴을 피사체로 해서 렌즈를 시프트시켰을 때, 도트 패턴의 상(10)은 도 9의 (b)와 같이 화소 상을 이동한다. 도 9의 (b)의 파선은 화소 피치(11)를 나타낸다. 도트 패턴의 상(10)은 복수의 화소에 걸쳐 있을 가능성이 있는데, 예를 들어 도트의 중심이 몇 화소 분 시프트했는지를 검출하면, 거기에 화소 피치를 승산함으로써, 화소 상의 화상 이동량(상 변위)을 산출할 수 있다. 도트 패턴의 중심 대신에 에지의 시프트를 검출해도 된다. 이러한 측정을 렌즈의 가동 범위 내의 복수 포인트에서 행함으로써, 복수 점에서의 위치 검출 신호와 상 변위의 관계를 취득할 수 있다.
도 10은, 위치 검출 신호와 상 변위의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 실선(12)은, 복수의 측정 포인트의 결과를 매끄러운 곡선으로 연결한 것이다. OIS용 액추에이터는, 통상 스프링의 중립 상태의 양측에 가동 범위를 갖기 때문에, 스프링의 중립 상태를 그래프의 상 변위(0)로 하고 있다. 또한, 이 위치에서의 위치 검출 신호를 0으로 하고 있다. 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 상 변위, 즉 렌즈의 시프트량이 작은 영역에서는 직선성이 비교적 양호하지만, 상 변위, 즉 렌즈의 시프트량이 커지면 직선성이 약간 나빠진다.
처리 S202에서는, 취득한 위치 검출 신호(y)와 상 변위(x)의 관계를 함수화한다. 도 11은, 함수화된 곡선과 이상 직선의 관계를 도시하는 도면이다. 예를 들어, 상기 관계가 도 11의 실선(13)과 같은 형상일 때, 통상은 y=f(x)의 형태로 함수화되지만, 여기에서는 역함수를 취하여, x=f(y)와 같이 함수화한다. 함수는, 직선이 아닌 관계를 피트시키므로, 2차 이상의 함수가 필요하다(다항식 근사). 차수를 높인 쪽이 피트 오차는 작아지지만, 계산량이 증가하므로, 실태에 맞춰서 차수를 설정하면 된다. 이하의 선형 보상에서는 5차 함수를 사용하였다.
x=f(y)=k0+k1y+k2y2+k3y3+k4y4+k5y5 … (1)
또한, 실제의 촬상 장치 내에서 선형 보상하는 경우에는, 이러한 5차 함수의 연산을 행하고 있으면 계산 시간이 걸리고, 계산 도중에 필요한 메모리 용량도 커지기 때문에, 함수를 직선의 연결에 의해 보간해도 상관없다. 이것에 대해서는, 실시 형태 2 중에서 설명한다.
처리 S203에서는, 선형 함수 y=ax+b를 설정한다. 선형 함수 y=ax+b의 기울기(a)와 절편(b)은, 처리 S201에서 얻어진 x-y 특성을 고려해서 규정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 x-y 특성을 선형 근사시킴으로써, 기울기(a), 절편(b)을 구해도 된다. 또한, 선형 함수 y=ax+b는, 기준 온도(T0)에서의 x-y 특성과는 무관계로 정해도 된다.
측정 시에 0점 조정을 행한 경우에는, 측정 단계로부터 원점을 지나는, 즉 b=0이 되기 때문에, 기울기(a)만을 구하면 된다. 한편, 측정 결과가 원점을 지나지 않을 경우, 오프셋 보정(b≠0)을 행해서 원점을 지나도록 시프트시켜도 되고, 도 11에 도시한 바와 같이, 측정 결과(13)의 임의의 2점, 예를 들어 실용 스트로크 범위의 양단의 2점 (x01,y01)과 (x02,y02)를 연결하는 직선(14)으로서 y=ax+b를 규정해도 된다.
처리 S204에서는, 실제 온도(T1)와 소정 온도(T0)의 차의 영향을 보정하기 위해서, 기울기 보정 계수(c)와 오프셋 보정 계수(d)를 설정한다. 이들 계수는, 개체마다 다양한 온도(T1)에 대하여 설정하는 것이 보상 정밀도의 점에서는 베스트이지만, 제품 1개마다 온도 특성까지 측정하는 것은 공정 비용이 늘어나기 때문에 현실적이지 않다. 그래서, 실험실 또는 공정의 오프라인에 있어서, 복수개의 대표적인 샘플의 온도 특성을 측정하여, 최적의 보정 계수(c와 d)를 설정하는 것이 바람직하다. 기준 온도에 대하여, 온도가 변화하면 보정 계수가 어떻게 변화하는지를 파악해 둔다. 기준 온도에서의 x-y 특성은 개체마다 측정하므로, 이때의 보정 계수에 대한 변화를 상정하고, 각 온도에서의 최적 보정 계수를 설정한다. 실제 온도(T1)는 이산적이어도 상관없다. 후술하는 온도 측정 수단으로 측정된 실제 온도가, 미리 보정 계수를 설정한 온도의 중간이라면, 보간 계산해서 보정 계수를 설정하면 된다.
처리 S205 내지 S207은, 액추에이터 드라이버 IC(500)의 실제 동작 중의 처리이다. 실제 동작 중에 위치 검출 소자(404)로부터 얻어지는 위치 검출 신호(y)의 값을 y1이라 한다.
처리 S205에서는, 함수(f)를 사용해서 위치 검출 신호(y1)에 대한 변위(x1)를 구한다. 함수(f)는 소정 온도(T0)에서의 x-y 특성에 대하여 설정한 함수인데, 다른 온도에서도 동일한 함수를 사용한다. 상술한 바와 같이, 각 온도에서도 당해 온도에서 설정되는 함수를 사용하면 보정의 정밀도 업을 할 수 있지만, 각 온도의 함수를 설정하려면 각 온도의 온도 특성을 각 샘플에 대하여 측정할 필요가 있기 때문에, 현실적이지 않아, 이 예와 같이 모든 온도에 대하여 소정 온도(T0)에서의 함수를 사용하기로 한다.
처리 S206에서는, 이와 같이 하여 구해진 변위(x1)를 최초에 설정한 선형 함수에 적용하여, 선형 보상된 검출 코드(y2)를 산출한다.
도 12는, 도 10의 결과에 대하여 직선 보정한 후의 결과를 도시하는 도면이다. 단, 이것은 T1=T0인 경우의 결과이다. 도 13은, 직선 보정 후의 위치 검출 신호와 상 변위의 관계가 온도에 따라 변화하는 결과를 도시하는 도면이다. 소정 온도(T0)를 30℃로 해서, 이 온도에서의 함수를 사용하고 있으므로, 다른 온도(T1)에서는 약간이지만 기울기의 변화가 나타난다.
처리 S207에서는, T0과 상이한 온도(T1)에서의 결과에 대하여, 기울기 보정과 오프셋 보정을 행하여, T0에서의 결과와 동일해지도록 보정한다. 즉, 직선화 후의 검출 코드(y2)에 대하여, 온도 보상 후의 검출 코드(y3)를 산출한다.
도 14는, 도 13의 결과에 대하여 온도 보상을 행한 후의 결과를 도시하는 도면이다. 상이한 온도에서의 결과도 거의 동일한 직선으로 보정되어 있다. 또한, 여기에서는 도 13의 직선이 거의 원점을 지나고 있기 때문에, 오프셋 보정은 행하지 않고, 기울기만을 보정하고 있다.
이와 같이, 선형 보상과 온도 보상을 행함으로써, 온도의 영향을 받지 않는 거의 직선의 x-y 특성을 얻을 수 있음과 함께, 선형 보상 시의 실제의 렌즈의 변위의 정보를 얻기 위해서 상의 변위 정보를 이용함으로써, 고가의 변위 측정기나 수고가 드는 측정이 불필요해서, 고정밀도의 위치 결정이 가능하게 된다.
또한, 도 8의 플로우는 일례를 나타내는 것으로, 처리의 순서까지 모두 규정하는 것은 아니다. 예를 들어, 앞서 변위 성분에 대한 온도 보상을 행하고, 온도 보상 후의 결과에 대하여 선형 보상을 행해도 상관없다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태에 대해서, 도 15를 사용해서 설명한다. 도 15는, 촬상 장치의 제2 실시 형태에서의 함수를 직선 근사시키는 방법을 설명하는 도면이다.
제1 실시 형태에서는, 소정 온도(T0)에서의 위치 검출 신호(y)와 상 변위(x)의 관계가 곡선일 경우에, 고차원의 함수, 제1 실시 형태에서는 5차 함수로서 보정 처리에 이용하고 있었다. 즉, 공장 출하 전의 검사 공정 등에서 취득한 함수를 메모리에 보존해 둔다. 그러나, 실제의 촬상 장치 중에서 선형 보상하는 경우에는, 이러한 5차 함수의 연산을 행하고 있으면 계산 시간이 걸리고, 계산 도중에 필요한 메모리 용량도 커지기 때문에, 함수를 직선의 연결에 의해 보간해도 상관없다. 약간, 계산 정밀도가 떨어질 가능성은 있지만, 매끄러운 변화를 나타내는 x-y 특성의 액추에이터에서는, 직선 보간이라도 거의 영향은 없다. 통상의 카메라 모듈의 AF 및 OIS의 스트로크 범위라면, 16점 내지 20점 정도의 포인트를 서로 연결시킨 직선 보간으로 충분하다.
도 15에서는, 측정 포인트를 원 표시로 나타내고, 이들 포인트에서의 데이터에 피트시킨 고차 함수를 파선으로, 포인트 간을 직선으로 연결함으로써 근사한 결과를 실선으로 나타내고 있다. 충분한 포인트수가 있으면, 고차 함수에서도 직선의 연결에서도, 결과에 큰 차는 발생하지 않았다. 각 측정 포인트에서의 x와 y의 값을 보정 테이블로서 메모리에 보존해 두면 된다. 도 8의 처리 S205에서, 측정 포인트 간의 위치 검출 신호(y1)가 검출된 경우에는, 그 양측의 측정 포인트의 데이터를 사용하여, 이 2점을 연결하는 1차 함수로서 x1의 값을 구하면 된다.
또한, 제1 실시 형태의 경우도 마찬가지인데, 처리 S201의 x-y 특성의 취득을 공장 출하 전의 검사 공정에서 행하는 것으로 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 스마트폰 등의 상품으로 된 후에, 예를 들어 카메라의 기동 시 등에 특정한 피사체(예를 들어 도 9의 (a)와 같은 도트 패턴)에 카메라를 향하게 해서, x와 y의 관계 데이터를 취득하여, 보정 함수나 보정 테이블을 갱신해도 된다. 또한, 예를 들어 유저가 갱신을 명령(갱신 버튼을 누름)했을 때, 동일하게 갱신해도 된다. 공장 출하 전의 검사 공정에서의 데이터는 ROM에 보존해 두고, 이것을 RAM에 기입해서 사용하거나, 상기와 같이 갱신하는 경우에는 RAM의 데이터를 갱신하면 된다. 카메라가 오프되었을 때나 일정 시간 이상 사용되지 않을 때는, ROM 데이터를 다시 RAM에 기입해도 된다.
이렇게 카메라의 사용 상태에 있어서, x와 y의 관계 데이터를 갱신함으로써, 그때의 환경 온도에서의 x와 y의 관계에 기초하여 선형 보상을 행할 수 있으므로, 또한 온도 보상을 행할 필요가 없어져, 보정 처리를 간략화할 수 있다. 본원의 방법을 사용함으로써, 전용의 측정기를 사용하지 않고 렌즈의 변위 정보를 얻을 수 있으므로, 스마트폰 등의 상품으로 된 후부터라도, x-y의 관계 데이터를 취득할 수 있어, 실시간으로의 선형 보상이 가능하게 된다. 물론, 온도 보상은 불필요하게 된다.
<온도 검출에 대해서>
계속해서 렌즈 제어 장치(400)의 구체적인 구성예를 설명한다.
도 16은, 렌즈 제어 장치(400)의 구체적인 블록도이다. 액추에이터 드라이버 IC로서는, OIS에서의 하나의 축에 대한 구성의 예로서 나타내고 있으며, 마찬가지의 구성이 OIS의 다른 축이나 AF용에도 존재한다. 위치 검출 소자(404)는 홀 소자(32)이며(도 7에서는 318 또는 320), 액추에이터(402)의 가동부의 변위에 따른 홀 전압(V+, V-)을 발생하여, 액추에이터 드라이버 IC(500)의 홀 검출 핀(HP, HN)에 공급한다.
위치 검출부(510)는, 홀 전압(V+, V-)에 기초하여, 액추에이터(402)의 가동부의 위치(변위)를 나타내는 디지털의 위치 검출값(PFB)을 생성한다. 위치 검출부(510)는, 홀 전압을 증폭하는 홀 증폭기(512)와, 홀 증폭기(512)의 출력을 디지털값의 위치 검출값(PFB)으로 변환하는 A/D 컨버터(514)를 포함한다.
온도 검출부(520)는, 온도를 나타내는 온도 검출값(T)을 생성한다. 상술한 바와 같이, 온도는, 위치 검출 소자(404)의 온도를 나타내는 것이 바람직하다. 도 16에서는, 위치 검출 소자(404)인 홀 소자(32)를, 온도 검출 소자(406)로서도 이용한다. 이것은, 홀 소자(32)의 내부 저항(r)이 온도 의존성을 갖는 것을 이용한 것이다. 온도 검출부(520)는, 홀 소자(32)의 내부 저항(r)을 측정하여, 온도를 나타내는 정보로서 이용한다.
온도 검출부(520)는, 정전류 회로(522)와 A/D 컨버터(524)를 포함한다. 정전류 회로(522)는, 홀 소자(32)에 소정의 바이어스 전류(IBIAS)를 공급한다. 이 바이어스 전류(IBIAS)는, 홀 소자(32)를 동작시키기 위해서 필요한 전원 신호이며, 따라서 정전류 회로(522)는, 홀 바이어스 회로로서 파악할 수 있다.
홀 소자(32)의 양단 간에는, 전압 강하(IBIAS×r)가 발생한다. 이 전압 강하는, 홀 바이어스 핀(HB)에 입력된다. A/D 컨버터(524)는, HB 핀의 전압(VHB(=IBIAS×r))을 디지털값(T)으로 변환한다. 바이어스 전류(IBIAS)는 기지이고 일정하기 때문에, 디지털값(T)은 내부 저항(r)에 비례하는 신호이며, 따라서, 홀 소자(32)의 온도 정보를 포함하고 있다. 내부 저항(r)과 온도의 관계는 사전에 측정하여, 함수화하거나 또는 테이블화되어 있고, 후단의 보정부(530)에 있어서, 디지털값(T)이 온도 정보로 변환된다.
인터페이스 회로(540)는, 자이로 센서(308)로부터, 디지털의 각속도 신호를 수신한다. 예를 들어 인터페이스 회로(540)는, SPI(Serial Peripheral Interface)여도 된다. 자이로 컨트롤러(550)는 인터페이스 회로(540)가 수신한 각속도 신호에 기초하여, 위치 명령값(PREF)을 생성한다.
보정부(530)는, 위치 검출부(510)로부터의 위치 검출값(PFB)을 보정한다. 구체적으로는, 보정부(530)는, 선형 보상부(532), 온도 보상부(534), 메모리(536)를 포함한다. 선형 보상부(532)는, 위치 검출값(PFB)과 실제의 변위의 관계(상술한 x-y 특성)의 직선성을 보정한다. 메모리(536)에는, 상술한 파라미터 a, b, 함수 x=f(y)를 기술하는 데이터(예를 들어 계수 k0 내지 k5), 파라미터 c, d 등이 저장된다. 메모리(536)는, ROM이나 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리여도 되고, 회로의 기동 시마다 외부의 ROM으로부터 공급되는 데이터를 일시적으로 유지하는 휘발성 메모리여도 된다.
온도 보상부(534)는, 위치 검출값(PFB)과 실제의 변위의 관계에 대하여, 온도 변화에 따라 관계가 변화하는 것을 보정한다.
컨트롤러(560)는, 위치 명령값(PREF)과, 보정부(530)에 의한 보정 후의 위치 검출값(PFB_CMP)을 받는다. 컨트롤러(560)는, 위치 검출값(PFB_CMP)이 위치 명령값(PREF)과 일치하도록, 제어 명령값(SREF)을 생성한다. 액추에이터(402)가 보이스 코일 모터일 경우, 제어 명령값(SREF)은 보이스 코일 모터에 공급해야 할 구동 전류의 명령값이다. 컨트롤러(560)는, 예를 들어 오차 검출기(562)와 PID 제어기(564)를 포함한다. 오차 검출기(562)는, 위치 검출값(PFB_CMP)과 위치 명령값(PREF)의 차분(오차)(ΔP)을 생성한다. PID 제어기(564)는, PID(비례·적분·미분) 연산에 의해, 제어 명령값(SREF)을 생성한다. PID 제어기(564) 대신에, PI 제어기를 사용해도 되고, 비선형 제어를 채용해도 된다.
드라이버부(570)는, 제어 명령값(SREF)에 따른 구동 전류를 액추에이터(402)에 공급한다.
도 16으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 홀 소자(32)로부터의 홀 전압(V+, V-)은, 제어 전류의 인가와는 다른 단자로부터 출력된다.
보정부(530) 및 컨트롤러(560)의 처리는, 가산기, 승산기 등의 하드웨어에 의해 실현해도 되고, CPU와 소프트웨어 프로그램의 조합에 의해 실현해도 된다.
이러한 렌즈 제어 장치는, X, Y, Z의 각축의 제어에 대응해서 설치해도 되고, 필요에 따라 집적화하여, 1칩 또는 2칩화해도 된다.
이상과 같은 렌즈 제어 장치는, 휴대 전화용 카메라 모듈 등에 사용된다. 특히, 본 발명의 렌즈 제어 장치의 적합한 응용의 하나는, 광학 손떨림 보정(OIS) 기능을 구비한 촬상 장치이다. 본 발명을 이용함으로써, 고가의 측정기를 사용하지 않고 선형 보상이 가능하게 되며, 온도 보상과 병용함으로써 고속이면서 또한 고정밀도의 렌즈의 위치 결정이 가능하게 되므로, 본 발명은 OIS 기능을 구비한 촬상 장치에 적용하는 것이 적합하다.
300 : 촬상 장치 302 : 촬상 소자
304 : 렌즈 306 : 프로세서
400 : 렌즈 제어 장치 402 : 액추에이터
404 : 위치 검출 소자 406 : 온도 검출 소자
500 : 액추에이터 드라이버 IC 510 : 위치 검출부
512 : 홀 증폭기 514 : A/D 컨버터
520 : 온도 검출부 522 : 정전류 회로
524 : A/D 컨버터 530 : 보정부
532 : 선형 보상부 534 : 온도 보상부
540 : 인터페이스 회로 550 : 자이로 컨트롤러
560 : 컨트롤러 562 : 오차 검출기
564 : PID 제어기 570 : 드라이버부
32 : 홀 소자 1000 : 카메라 모듈
1002 : 촬상 소자 1004 : 렌즈
1006 : 액추에이터 1008 : 액추에이터 드라이버
1010 : 위치 검출 소자 1012 : 떨림 검출 수단
1014 : CPU 1100 : 액추에이터 드라이버
1102 : 인터페이스 회로 1104 : A/D 컨버터
1106 : 보정 회로 1107 : 자이로 컨트롤러
1108 : 제어 회로 1110 : 컨트롤러
1112 : 드라이버부 1120 : 프로세서 코어
1122 : 메모리 1200 : 표준 물체
D1 : 타깃 코드 S2 : 위치 검출 신호
D2 : 제1 검출 코드 D3 : 제2 검출 코드

Claims (10)

  1. 촬상 장치이며,
    촬상 소자와,
    상기 촬상 소자에의 입사광로 상에 설치된 렌즈와,
    상기 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 변위시키는 액추에이터와,
    상기 렌즈의 변위를 나타내는 위치 검출 신호를 생성하는 위치 검출 소자와,
    상기 렌즈의 목표 변위를 나타내는 타깃 코드와 상기 위치 검출 신호에 기초해서 상기 액추에이터를 피드백 제어하는 액추에이터 드라이버,
    를 포함하고,
    상기 액추에이터 드라이버는,
    상기 위치 검출 신호에 따른 제1 검출 코드를, 상기 렌즈의 실제의 변위와 선형인 관계를 갖는 제2 검출 코드로 변환하는 보정 회로와,
    상기 제2 검출 코드가 상기 타깃 코드에 근접하도록 상기 액추에이터를 제어하는 제어 회로,
    를 포함하고,
    상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을 취득하는 캘리브레이션 공정에서, 상기 렌즈의 상기 실제의 변위는, 상기 촬상 소자에 의해 촬상되는 상의 이동 거리에 기초하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상의 이동 거리는, 상기 상이 이동하는 화소수와 상기 촬상 소자의 화소 피치로부터 산출되는, 촬상 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식은, 복수의 구간으로 분할되어, 각 구간에서 직선 근사되는, 촬상 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식은 온도 의존성을 갖는, 촬상 장치.
  5. 촬상 장치의 캘리브레이션 방법이며,
    상기 촬상 장치는,
    촬상 소자와,
    상기 촬상 소자에의 입사광로 상에 설치된 렌즈와,
    상기 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 변위시키는 액추에이터와,
    상기 렌즈의 변위를 나타내는 위치 검출 신호를 생성하는 위치 검출 소자와,
    상기 렌즈의 목표 변위를 나타내는 타깃 코드와 상기 위치 검출 신호에 기초해서 상기 액추에이터를 피드백 제어하는 액추에이터 드라이버,
    를 포함하고,
    상기 액추에이터 드라이버는,
    상기 위치 검출 신호에 따른 제1 검출 코드를, 상기 렌즈의 실제의 변위와 선형인 관계를 갖는 제2 검출 코드로 변환하는 보정 회로와,
    상기 제2 검출 코드가 상기 타깃 코드에 근접하도록 상기 액추에이터를 제어하는 제어 회로,
    를 포함하고,
    상기 캘리브레이션 방법은,
    상기 촬상 장치에 기준이 되는 피사체를 제시하는 스텝과,
    상기 액추에이터 드라이버가 상기 액추에이터를 제어해서 상기 렌즈를 복수의 포인트로 변위시키면서, 각 포인트에서 상기 제1 검출 코드와 상기 촬상 소자가 촬상한 상의 이동 거리를 취득하는 스텝과,
    각 포인트에서 얻어진 상기 상의 이동 거리와 상기 제1 검출 코드에 기초해서, 상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을 생성하는 스텝,
    을 포함하는 캘리브레이션 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    각 포인트에서 얻어진 상기 상의 이동 거리를 상기 렌즈의 상기 실제의 변위로 변환하는 스텝을 더 포함하고,
    상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식은, 각 포인트에서 얻어진 상기 렌즈의 상기 실제의 변위와 상기 제1 검출 코드에 기초해서 생성되는, 캘리브레이션 방법.
  7. 촬상 장치에 사용되는 액추에이터 드라이버이며,
    상기 촬상 장치는,
    촬상 소자와,
    상기 촬상 소자에의 입사광로 상에 설치된 렌즈와,
    상기 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 변위시키는 액추에이터와,
    상기 렌즈의 변위를 나타내는 위치 검출 신호를 생성하는 위치 검출 소자와,
    상기 렌즈의 목표 변위를 나타내는 타깃 코드와 상기 위치 검출 신호에 기초해서 상기 액추에이터를 피드백 제어하는 상기 액추에이터 드라이버,
    를 포함하고,
    상기 액추에이터 드라이버는,
    상기 위치 검출 신호에 따른 제1 검출 코드를, 상기 렌즈의 실제의 변위와 선형인 관계를 갖는 제2 검출 코드로 변환하는 보정 회로와,
    상기 제2 검출 코드가 상기 타깃 코드에 근접하도록 상기 액추에이터를 제어하는 제어 회로와,
    상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을 취득하기 위한 캘리브레이션 프로그램을 실행하는 프로세서,
    를 포함하고,
    상기 캘리브레이션 프로그램의 실행 중에 취득되는 상기 렌즈의 상기 실제의 변위는, 상기 촬상 소자에 의해 촬상되는 상의 이동 거리에 기초하는 액추에이터 드라이버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 프로그램에 의해, 상기 렌즈를 복수 포인트로 이동시키기 위한 상기 타깃 코드를, 상기 액추에이터 드라이버의 내부에서 자동 생성하는 기능이 제공되는, 액추에이터 드라이버.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 프로그램에 의해, 상기 제1 검출 코드를 상기 제2 검출 코드로 변환하기 위한 관계식을, 상기 액추에이터 드라이버의 내부에서 자동 생성하는 기능이 제공되는, 액추에이터 드라이버.
  10. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 기판에 일체 집적화되는, 액추에이터 드라이버.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200055316A (ko) * 2018-11-13 2020-05-21 삼성전기주식회사 카메라 모듈의 액츄에이터
KR20210038186A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 삼성전기주식회사 카메라 모듈
KR102867488B1 (ko) * 2024-04-24 2025-10-01 상하이 어위닉 마이크로일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 구동 장치, 이미지 수집 모듈 및 전압 조절 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180316840A1 (en) * 2017-05-01 2018-11-01 Qualcomm Incorporated Optical image stabilization devices and methods for gyroscope alignment
KR102412291B1 (ko) * 2017-08-18 2022-06-23 삼성전자 주식회사 카메라 모듈에 포함된 렌즈부의 흔들림을 제어하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법
CN115145019B (zh) * 2018-01-25 2023-12-08 台湾东电化股份有限公司 光学系统
US11601595B2 (en) 2019-02-01 2023-03-07 Tdk Taiwan Corp. Control method of driving mechanism
WO2021065679A1 (ja) * 2019-10-04 2021-04-08 ローム株式会社 クロストーク補正方法およびアクチュエータドライバ
CN114114597A (zh) * 2020-08-28 2022-03-01 台湾东电化股份有限公司 光学模块
US11688101B2 (en) 2021-05-18 2023-06-27 Snap Inc. Intrinsic parameters estimation in visual tracking systems
CN114222115B (zh) * 2021-12-16 2025-01-17 昆山丘钛微电子科技股份有限公司 一种光学防抖标定方法、装置、设备和介质
CN114598813B (zh) * 2022-02-13 2024-07-16 昆山丘钛微电子科技股份有限公司 一种摄像头模组自动对焦控制方法及装置
JP7190604B1 (ja) 2022-05-31 2022-12-15 旭化成エレクトロニクス株式会社 カメラモジュールおよびｉｃチップ
JP2025131941A (ja) * 2022-06-06 2025-09-10 ローム株式会社 アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュール、電子機器
CN117664862B (zh) * 2024-01-31 2024-06-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 极耳检测系统和极耳检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07287268A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Canon Inc 撮像装置
JP2004080457A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Ricoh Co Ltd 画像入力装置
JP2009145635A (ja) 2007-12-14 2009-07-02 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置の防振制御回路
JP2010204575A (ja) 2009-03-05 2010-09-16 Ricoh Co Ltd 振れ補正装置及び撮像装置
WO2015087533A1 (ja) * 2013-12-11 2015-06-18 旭化成エレクトロニクス株式会社 手振れ補正装置及びその調整方法、手振れ補正回路及び手振れ補正方法並びにカメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142146A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Ricoh Co Ltd 撮像装置の調整方法
US20030030185A1 (en) * 2000-11-06 2003-02-13 Gemberling George J. Compression molding apparatus and method
SG128571A1 (en) * 2005-06-07 2007-01-30 Sony Corp Image stabilizer, lens barrel and imager apparatus
JP2007322712A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Sony Corp 像ぶれ補正装置、レンズ装置及び撮像装置
EP1959677B1 (en) * 2007-02-16 2019-09-04 Nikon Corporation Camera system and camera body
JP4488041B2 (ja) * 2007-08-02 2010-06-23 ソニー株式会社 像ぶれ補正装置及び撮像装置
JP5223486B2 (ja) * 2008-06-18 2013-06-26 ソニー株式会社 電子双眼鏡
KR101300353B1 (ko) * 2011-12-22 2013-08-28 삼성전기주식회사 손떨림 보정장치
JP2013205550A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Olympus Corp 位置検出装置及び位置制御装置
WO2015083356A1 (ja) * 2013-12-04 2015-06-11 旭化成エレクトロニクス株式会社 カメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法
US9628713B2 (en) * 2014-03-17 2017-04-18 Invensense, Inc. Systems and methods for optical image stabilization using a digital interface
JP6512907B2 (ja) * 2015-04-08 2019-05-15 キヤノン株式会社 シフト素子制御装置、シフト素子制御プログラムおよび光学機器
KR102176284B1 (ko) * 2015-04-08 2020-11-09 삼성전기주식회사 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법
JP6933487B2 (ja) * 2017-04-05 2021-09-08 ローム株式会社 アクチュエータドライバ、およびこれを用いた撮像装置、ならびに撮像方法
KR102130205B1 (ko) * 2017-05-29 2020-07-03 로무 가부시키가이샤 촬상 장치
JP6910219B2 (ja) * 2017-06-27 2021-07-28 ローム株式会社 撮像装置のキャリブレーション方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07287268A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Canon Inc 撮像装置
JP2004080457A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Ricoh Co Ltd 画像入力装置
JP2009145635A (ja) 2007-12-14 2009-07-02 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置の防振制御回路
JP2010204575A (ja) 2009-03-05 2010-09-16 Ricoh Co Ltd 振れ補正装置及び撮像装置
WO2015087533A1 (ja) * 2013-12-11 2015-06-18 旭化成エレクトロニクス株式会社 手振れ補正装置及びその調整方法、手振れ補正回路及び手振れ補正方法並びにカメラモジュール及びその光学要素の位置制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200055316A (ko) * 2018-11-13 2020-05-21 삼성전기주식회사 카메라 모듈의 액츄에이터
KR20210038186A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 삼성전기주식회사 카메라 모듈
KR102867488B1 (ko) * 2024-04-24 2025-10-01 상하이 어위닉 마이크로일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 구동 장치, 이미지 수집 모듈 및 전압 조절 방법

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Publication number Publication date
JP2018138984A (ja) 2018-09-06
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