JP2019114920A - Actuator driver, imaging apparatus using the same, and calibration method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータドライバ、及びこれを用いた撮像装置、及びキャリブレーション方法に関する。 The present invention relates to an actuator driver, an imaging apparatus using the same, and a calibration method.
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。オートフォーカス動作にフィードバック制御を取り入れることで、高精度かつ高速のオートフォーカスが可能となる。また、光学手振れ補正(OIS)としてフィードバック制御を取り入れることにより、高精度の手振れ補正が可能となる。これらのフィードバック制御を取り入れたカメラにおいては、位置検出信号が温度によって変化してしまうと制御誤差が生じる場合がある。 2. Description of the Related Art In recent years, in camera modules mounted on smartphones and the like, there is an increase in those incorporating a function to control the position of an imaging lens with high accuracy and at high speed by detecting the position of the imaging lens and feeding back this position information. ing. By incorporating feedback control into the autofocus operation, high-precision and high-speed autofocus becomes possible. Also, by incorporating feedback control as optical image stabilization (OIS), high accuracy image stabilization becomes possible. In a camera incorporating such feedback control, control errors may occur if the position detection signal changes with temperature.
特に、オートフォーカスのための位相差検出が可能な撮像素子(イメージセンサ)を備えた撮像装置においては、位相差検出によって判断された合焦位置に相当する位置検出信号の出力値までダイレクトに撮像レンズを変位させることにより、高速のオートフォーカスを可能にしているが、ここで温度変化によって合焦位置と位置検出信号の出力値との関係がずれてしまうと、合焦位置からずれた位置にアクセスしてしまうことになり、合焦までに追加の時間を要することになる。 In particular, in an imaging apparatus provided with an imaging element (image sensor) capable of phase difference detection for auto focusing, direct imaging is performed up to the output value of the position detection signal corresponding to the in-focus position determined by phase difference detection. By displacing the lens, high-speed autofocusing is enabled, but if the relationship between the in-focus position and the output value of the position detection signal deviates due to temperature change, the lens deviates from the in-focus position. It will be accessed and it will take additional time to focus.
また、デュアルカメラなどと呼ばれるような複数個のカメラモジュールを備えた撮像装置においては、複数個のカメラモジュールの動きを連動させながら制御することが必要になる場合がある。このような場合においても、温度によって位置検出信号と実際の変位との関係がずれてしまうと、2個のカメラモジュールの間の連動性がくずれてしまい、生成された画像に影響を及ぼす可能性がある。 In addition, in an imaging apparatus provided with a plurality of camera modules called a dual camera or the like, it may be necessary to control the movement of the plurality of camera modules while interlocking them. Even in such a case, if the relationship between the position detection signal and the actual displacement deviates due to temperature, the link between the two camera modules may be broken, which may affect the generated image. There is.
特許文献1には、形状記憶合金の抵抗値を基に環境温度を検出し、制御値−変位特性の間の傾き成分とオフセット成分を、環境温度と基準温度との差に応じて補正する駆動装置が開示されている。特許文献2には、基準温度と周囲温度との差に応じて検出した位置情報を補正する位置検出装置が開示されている。
In Patent Document 1, an environmental temperature is detected based on the resistance value of the shape memory alloy, and a drive that corrects the inclination component and the offset component between the control value-displacement characteristic according to the difference between the environmental temperature and the reference temperature. An apparatus is disclosed.
特許文献1に記載の技術では、予め温度特性を測定しておいて、補正のための温度係数を定めておく必要がある。また、制御値の補正量が、環境温度と基準温度の差に比例するものとして、比例定数としての温度係数を定めており、環境温度によって温度係数が異なる場合は、環境温度ごとに温度係数を定める必要があり、温度ごとの温度係数を記憶しておくためのメモリ容量も多く必要になる。 In the technique described in Patent Document 1, it is necessary to measure temperature characteristics in advance and to define a temperature coefficient for correction. Also, assuming that the correction value of the control value is proportional to the difference between the environmental temperature and the reference temperature, the temperature coefficient as a proportional constant is determined, and if the temperature coefficient differs depending on the environmental temperature, the temperature coefficient is calculated for each environmental temperature. It is necessary to determine, and a large memory capacity is also required to store the temperature coefficient for each temperature.
特許文献2に記載の技術も同様に、予め温度特性を測定しておいて、補正のための温度係数を定めておく必要がある。また、制御値の補正量が、環境温度と基準温度の差に比例するものとして、比例定数としての温度係数を定めており、環境温度によって温度係数が異なる場合は、補正誤差となってしまう。
Similarly, in the technique described in
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、撮像レンズの高精度かつ高速な位置決めが可能な撮像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and one of the exemplary objects of an aspect thereof is to provide an imaging device capable of high-accuracy and high-speed positioning of an imaging lens.
本発明のある態様は撮像装置に関する。撮像装置は、撮像レンズと、撮像レンズを位置決めするアクチュエータと、撮像レンズの位置を示す位置検出信号を生成する位置検出素子と、アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータドライバと、を備える。アクチュエータは、撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有する。アクチュエータドライバは、第1端部において位置検出信号にもとづく位置検出値が第1所定値となり、第2端部において位置検出値が第2所定値となるように、キャリブレーションを実行可能に構成される。 One embodiment of the present invention relates to an imaging device. The imaging device includes an imaging lens, an actuator that positions the imaging lens, a position detection element that generates a position detection signal that indicates the position of the imaging lens, and an actuator driver that supplies a drive signal to the actuator. The actuator has a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable portion including the imaging lens. The actuator driver is configured to be able to perform calibration such that the position detection value based on the position detection signal at the first end becomes a first predetermined value and the position detection value becomes a second predetermined value at the second end. Ru.
本発明の別の態様は、撮像レンズを位置決めするアクチュエータを駆動するアクチュエータドライバに関する。アクチュエータは、撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有する。アクチュエータドライバは、位置検出素子からの撮像レンズの位置を示す位置検出信号にもとづく位置検出値が目標値に近づくように駆動信号を生成する駆動部と、第1端部において位置検出値が第1所定値となり、第2端部において位置検出値が第2所定値となるように、キャリブレーションを実行するキャリブレーション部と、を備える。 Another aspect of the present invention relates to an actuator driver that drives an actuator that positions an imaging lens. The actuator has a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable portion including the imaging lens. The actuator driver generates a drive signal such that the position detection value based on the position detection signal indicating the position of the imaging lens from the position detection element approaches the target value, and the position detection value is first at the first end. And a calibration unit that executes calibration so that the position detection value becomes a second predetermined value at the second end.
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。 It is to be noted that any combination of the above-described constituent elements, or one in which the constituent elements and expressions of the present invention are mutually replaced among methods, apparatuses, systems, etc. is also effective as an aspect of the present invention.
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。 Furthermore, the description of the means for solving this problem does not explain all the essential features, and thus the subcombinations of these features to be described may also be the invention.
本発明によれば、環境の変化などに左右されず、一定の条件で位置検出信号を利用することができ、撮像レンズの高精度かつ高速な位置決めが可能となる。 According to the present invention, position detection signals can be used under certain conditions without being influenced by changes in the environment, etc., and high-precision and high-speed positioning of the imaging lens becomes possible.
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。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and duplicating descriptions will be omitted as appropriate. In addition, the embodiments do not limit the invention and are merely examples, and all the features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
また図面に記載される各部材の寸法(厚み、長さ、幅など)は、理解の容易化のために適宜、拡大縮小されている場合がある。さらには複数の部材の寸法は、必ずしもそれらの大小関係を表しているとは限らず、図面上で、ある部材Aが、別の部材Bよりも厚く描かれていても、部材Aが部材Bよりも薄いこともあり得る。 Further, the dimensions (thickness, length, width, etc.) of each member described in the drawings may be scaled appropriately for ease of understanding. Furthermore, the dimensions of a plurality of members do not necessarily represent the magnitude relationship between them, and even if one member A is drawn thicker than another member B in the drawing, the member A is a member B It may be thinner than that.
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。 In the present specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the members A and B are electrically connected in addition to the case where the members A and B are physically and directly connected. It also includes the case of indirect connection via other members that do not substantially affect the connection state of the connection or do not impair the function or effect provided by the connection.
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。 Similarly, "a state where the member C is provided between the member A and the member B" means that the member A and the member C, or the member B and the member C are directly connected, and It also includes the case of indirect connection via other members that do not substantially affect the connection state of the connection or do not impair the function or effect provided by the connection.
本実施の形態では、まずは、撮像レンズを動かすアクチュエータとその周辺回路等の構成について簡単に説明する。図1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、撮像素子302、レンズ304、プロセッサ306およびレンズ制御装置400を備える。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、プロセッサ306からの位置指令値SREFを示す制御信号(ターゲットコードという)SREFにもとづいて、レンズ304を位置決めする。
In the present embodiment, first, the configuration of an actuator for moving an imaging lens and its peripheral circuits will be briefly described. FIG. 1 is a diagram showing an imaging device. The
たとえばレンズ304はAF用レンズとして、光軸方向に駆動されるものとして説明する。レンズ制御装置400は、レンズ304を光軸方向(Z軸方向)に変位させる。プロセッサ306は、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が生成されてもよい(位相差AF)。
For example, the
なお、一実施形態において、レンズ304が手ぶれ補正用レンズとして、光軸に垂直な方向にも駆動されてもかまわない。
In one embodiment, the
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404、およびアクチュエータドライバIC(Integrated Circuit)500を備える。温度検出素子406はキャリブレーション動作自体には必須ではないが、カメラとして動作中の温度変化を検出してキャリブレーションを実行する場合には必要となる。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、レンズ304、ホルダー308、コイル310等により可動部が形成される。一方、コイル310に対向して永久磁石312が固定部に配置され、コイル310に電流を印加すると、コイル310と永久磁石312との磁気的相互作用により可動部が光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。なお、可動部は光軸方向に可動なようにバネで支持されていてもよい。あるいは、ボールなどの回転体、摺動体でガイドされていてもよい。
The
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。可動部となるホルダー308には、位置検出用の永久磁石314が取り付けられ、固定部にはホール素子316が取り付けられる。可動部と固定部が相対変位すると、ホール素子316に入力される永久磁石314からの磁気が変化する。ホール素子は、磁気変化、すなわちアクチュエータ402の可動部の変位、言い換えればレンズ304の現在の位置に応じた電気信号(以下、位置検出信号SFBともいう)を生成する。位置検出信号SFBは、アクチュエータドライバIC500にフィードバックされる。
As the
温度検出素子406は、サーミスタなどの温度検出専用の素子を設けてもよいが、後述するようにホール素子316の内部抵抗値の温度による変化を利用して検出してもよい。温度情報TもアクチュエータドライバIC500にフィードバックされる。
The
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。
The
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SFBに応じた位置検出値PFBが、ターゲットコードSREFにもとづく位置指令値PREFと一致するように、アクチュエータ402をフィードバック制御する。なお、たとえば位置検出値PFBは、ホール素子316の出力電圧を必要に応じて増幅し、それをデジタルコード化したものであってもよい。デジタルコード化された位置検出値PFBに対してキャリブレーションを実施し、同じ位置に対して同じデジタルコードが設定されるようにすることが本願の狙いである。
The
キャリブレーションはカメラ起動時などに実施される。工場出荷時にキャリブレーションを実施し、そのときのデジタルコードの設定結果をメモリに記憶しておいてカメラ使用時に利用してもかまわないが、工場出荷時とカメラ使用時でホール素子の位置検出信号は温度や経年により変化している可能性が高い。したがって、カメラ起動時などにキャリブレーションをやり直すことが望ましい。さらに、カメラ使用中に所定以上の温度変化を検出した場合には、カメラ使用中でもキャリブレーションをやり直すことが望ましい。 The calibration is performed when the camera is started up. Calibration may be performed at the time of factory shipment, and the setting result of the digital code at that time may be stored in a memory and used at the time of use of the camera. Is likely to change with temperature and age. Therefore, it is desirable to recalibrate when the camera starts up. Furthermore, when a predetermined temperature change or more is detected during use of the camera, it is desirable to re-calibrate the calibration even while the camera is used.
以上のようにレンズ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、目標位置への高速アクセスを実現したりできる。
As described above, by detecting the position of the
以上が撮像装置300の全体構成である。続いて実施の形態に係るキャリブレーションについて説明する。図2は、キャリブレーション機能を備えるアクチュエータドライバIC500のブロック図である。アクチュエータドライバIC500は、インタフェース回路501、フロントエンド回路502、駆動部503、キャリブレーション部504を備える。
The above is the overall configuration of the
アクチュエータドライバIC500にはプロセッサ306から撮像レンズ304の目標位置を示す制御信号SREFが入力される。インタフェース回路501は、制御信号SREFを受信し、駆動部503が処理可能な位置指令値PREFを生成する。
A control signal S REF indicating the target position of the
またアクチュエータドライバIC500には、位置検出素子404から撮像レンズ304の位置Zを示す位置検出信号SFBが入力される。フロントエンド回路502は、位置検出信号SFBを受信し、駆動部503が処理可能な位置検出値PFBを生成する。たとえばフロントエンド回路502は、位置検出信号SFBを増幅して位置検出値PFBを生成してもよい。
Further, a position detection signal S FB indicating the position Z of the
駆動部503がデジタル回路である場合、位置検出値PFBはさらにデジタルコードに変換される。
When the
駆動部503は、位置検出信号SFBにもとづく位置検出値PFBが、制御信号SREFに応じた位置指令値PREFに近づくように駆動信号SOUTを生成し、駆動信号SOUTをアクチュエータ402に供給する。
The
上述のように、アクチュエータ402には、撮像レンズ304を含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部E1と第2端部E2が設けられる。
As described above, the
キャリブレーション部504は、可動部が第1端部E1と接するときに位置検出値PFBが第1所定値となり、第2端部E2と接するときに位置検出値PFBが第2所定値となるように、キャリブレーションを実行する。
When the movable portion contacts the first end E1, the
キャリブレーションは、レンズの実際の位置Zと位置検出値PFBの関係を補正することにほかならない。位置検出素子404、フロントエンド回路502の入出力特性をそれぞれ、
SFB=f1(Z)
PFB=f2(SFB)
とする。
The calibration is nothing more than correcting the relationship between the actual position Z of the lens and the position detection value P FB . The input / output characteristics of the
S FB = f 1 (Z)
P FB = f 2 (S FB )
I assume.
f1,f2は任意の関数でありえるが、簡易的には1次関数で表すことができる。
SFB=a1×Z+b1
PFB=a2×SFB+b2
Although f 1 and f 2 can be arbitrary functions, they can be simply expressed by linear functions.
S FB = a 1 × Z + b 1
P FB = a 2 × S FB + b 2
キャリブレーション部504は、位置検出素子404のゲイン(すなわちa1)、フロントエンド回路502のゲイン(a2)あるいはオフセット(b2)の少なくとも一つを調節することができる。
The
図3〜図6を参照してキャリブレーションを説明する。以下では、AF動作における位置検出信号のキャリブレーション方法として説明するが、光学手ぶれ補正(OIS)動作における位置検出信号のキャリブレーションに適用してもかまわない。 The calibration will be described with reference to FIGS. Although the following description will be made as a method of calibrating the position detection signal in the AF operation, it may be applied to calibration of the position detection signal in the optical image stabilization (OIS) operation.
図3は、撮像装置のアクチュエータ駆動電流と位置検出信号との関係を示す図である。図3において、横軸はアクチュエータ402のコイル310に印加する電流値を、縦軸は電流印加によって可動部が変位した場合の位置検出信号(ホール検出信号)を示している。アクチュエータ402には、可動部の可動範囲を規定するメカニカルなストッパー(第1端部E1と第2端部E2)が設けられており、無限遠側のストッパー位置をInfメカ端、マクロ側のストッパー位置をMacroメカ端と称することにする。可動部がInfメカ端とMacroメカ端に当たるまで電流を印加する。電流ゼロの状態では、可動部はどちらのメカ端にも接触しない状態を想定しており、Infメカ端に当てるためには逆向きの電流を印加することになる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the actuator drive current of the imaging device and the position detection signal. In FIG. 3, the horizontal axis represents the current value applied to the
Infメカ端の位置とMacroメカ端の位置は変化しない。温度や湿度などの環境変化によっても、その位置の変化が無視できるような構造体とすることが望まれる。 The position of the Inf mechanical end and the position of the Macro mechanical end do not change. It is desirable that the structure be such that changes in its position can be neglected even by environmental changes such as temperature and humidity.
それぞれのメカ端では、印加電流を変化させても位置検出信号は変化せず、電流値によらないフラットな特性となる。Infメカ端におけるホール検出値PFBをVL、Macroメカ端におけるホール検出値PFBをVHとする。VLとVHの間では、印加電流の変化にしたがってホール検出値PFBも変化し、電流とホール検出値PFBの変化の関係は、理想的には直線となる。 At each mechanical end, the position detection signal does not change even if the applied current is changed, and it has a flat characteristic independent of the current value. The hole detection value P FB in Inf mechanical end V L, the hole detection value P FB in Macro mechanical end and V H. Between V L and V H, the hole detection value P FB also changes as the applied current changes, and the relationship between the current and the change of the hole detection value P FB is ideally linear.
図4は、位置検出信号SFBの補正を説明する図である。図4において、横軸はレンズの位置Zを、縦軸は、キャリブレーション前(i)およびキャリブレーション後(ii)の位置検出値PFBを示している。図3で得られた値VL、VHが、所定値VINF、VMACとなるようにゲインとオフセットが補正される。 FIG. 4 is a diagram for explaining the correction of the position detection signal SFB . In FIG. 4, the horizontal axis indicates the position Z of the lens, and the vertical axis indicates the position detection value P FB before calibration (i) and after calibration (ii). The gain and the offset are corrected so that the values V L and V H obtained in FIG. 3 become predetermined values V INF and V MAC .
位置検出値PFBがA/Dコンバータによってデジタルコードに変換される場合を考える。この場合、VINF、VMACの値として、A/Dコンバータの仕様として定められた値を用いることができる。たとえば所定値VINF、VMACは、A/Dコンバータの出力(AD値)の最小コード(0)、最大コード(10ビットの場合、1023)に対応する入力電圧を選択することができる。この場合のキャリブレーションは、Infメカ端においてA/Dコンバータの出力(AD値)が0,Macroメカ端においてA/Dコンバータの出力が1023と一致するように、位置検出素子404やフロントエンド回路502の入出力特性(ゲインやオフセット)を調節することと等価である。
Consider the case where the position detection value P FB is converted to a digital code by the A / D converter. In this case, as the values of V.sub.INF and V.sub.MAC , values determined as the specifications of the A / D converter can be used. For example, predetermined values V INF and V MAC can select an input voltage corresponding to the minimum code (0) and the maximum code (1023 for 10 bits) of the output (AD value) of the A / D converter. In this case, the calibration is performed by using the
図5は、キャリブレーション後の位置検出値PFBと、位置指令値PFBをデジタルコード化して得られるAD値の関係を示す図である。横軸は位置検出値PFBを、縦軸はAD値を表す。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position detection value P FB after calibration and the AD value obtained by digitizing the position command value P FB . The horizontal axis represents the position detection value P FB and the vertical axis represents the AD value.
図6は、キャリブレーション後のターゲットコードSREFと実際のレンズ位置Zの関係を示す図である。横軸はターゲットコードSREFを、縦軸はレンズの位置Zを示している。図4において、Infメカ端位置、Macroメカ端位置とVINF、VMACが一義的に対応付けられ、図5において、VINF、VMACとAD値0、1023が一義的に対応付けられるので、図6のようにターゲットコードSREFの0、1023とInfメカ端位置、Macroメカ端位置も一義的に対応付けられ、その中間は両端を結ぶほぼ直線となる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the target code S REF after calibration and the actual lens position Z. The horizontal axis indicates the target code S REF and the vertical axis indicates the position Z of the lens. In FIG. 4, the Inf mechanical end position, the Macro mechanical end position, V INF and V MAC are uniquely associated, and in FIG. 5, the V INF and V MAC and
もちろん、アクチュエータの構造によっては、位置検出信号のリニアリティの悪いものも存在するが、このような場合には、位置検出値PFBに対して線形補正をかければよい。 Of course, depending on the structure of the actuator, but also exist poor linearity of the position detection signal, in such a case, it is multiplied by the linear correction with respect to the position detection value P FB.
以上により、ターゲットコードと位置を一義的に対応付けるキャリブレーションが実行される。 As described above, calibration that uniquely associates the target code with the position is performed.
以上のように、変位しないメカ端位置におけるホール検出信号のAD値を所定の値とするようにキャリブレーションすることで、常に位置とホール検出信号の関係を一定にすることができる。 As described above, by calibrating the AD value of the hole detection signal at the mechanical end position which is not displaced to a predetermined value, the relationship between the position and the hole detection signal can always be made constant.
本発明は、図2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、方法に及ぶものであり、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、より具体的な構成例や変形例を説明する。 The present invention is understood as the block diagram or the circuit diagram of FIG. 2 or extends to various devices, circuits and methods derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, in order not to narrow the scope of the present invention but to help the understanding of the nature of the invention and the circuit operation and to clarify them, more specific configuration examples and modifications will be described.
具体的な実施例について、図7ないし図10を用いて説明する。 Specific embodiments will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
図7は、一実施例に係るレンズ制御装置のシステム構成を示すブロック図である。本実施例では、カメラ使用中に温度変化が所定値を越えた場合も想定したキャリブレーション方法について説明する。そのため、レンズ制御装置は温度検出素子を備えており、温度検出素子としてホール素子を利用する場合で説明する。 FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of a lens control apparatus according to an embodiment. In this embodiment, a calibration method will be described, which is also assumed when the temperature change exceeds a predetermined value during use of the camera. Therefore, the lens control device is provided with a temperature detection element, and a case where a Hall element is used as the temperature detection element will be described.
位置検出素子(404)はホール素子316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。ホール電圧V+,V−は位置検出信号SFBに対応する。
The position detection element (404) is a
位置検出部510は、上述のフロントエンド回路502に対応しており、ホール電圧V+,V−にもとづいて、アクチュエータ402の可動部の位置(変位)Zを示す位置検出値PFBを生成し、それをデジタルコード化して出力する。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。
The
温度検出部520は、温度を示す温度検出値Tを生成する。位置検出素子404であるホール素子316を、温度検出素子(406)としても利用する。これは、ホール素子316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316の内部抵抗rを測定し、温度を示す情報として利用する。
The
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316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316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。バイアス電流IBIASを調整することで、ホール検出信号のゲインを調整することができる。
ホール素子316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。具体的には、VHBをIBIASで割り算することで抵抗値の変化の情報が得られる。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316の温度の情報を含んでいる。内部抵抗rと温度の関係を事前に測定しておくことで、ホール素子部の情報を得ることも可能であるが、本実施形態では温度の変化を検出して、それをキャリブレーション実行のトリガとするので、必ずしも温度の値に変換する必要はなく、Tの変化が所定の値以上になった場合にトリガとしてもかまわない。
A voltage drop I BIAS × r occurs across the
キャリブレーション部530は、図2のキャリブレーション部504に対応する。キャリブレーション部530は、デジタルの位置検出値PFBが所定の値になるようにゲインとオフセットを調整する命令を発行し、所定値となったPFBをデジタルコードPFB_CMPに変換して出力する。ゲインを調整するためには、定電流回路522におけるバイアス電流IBIASを調整する。オフセットを調整するためには、ホール検出信号のアンプ出力にオフセットを与える。キャリブレーション部530からのオフセット情報は、D/Aコンバータ516を経てアナログ値に変換され、アンプ512に供給される。キャリブレーション部530は、演算処理等を行うプロセッサとしてのキャリブレーションMPU532と、前回のキャリブレーション実施時の温度情報などを記憶するメモリ534を含む。
The calibration unit 530 corresponds to the
インタフェース回路540は、図2のインタフェース回路(501)に対応する。インタフェース回路540は、プロセッサ306から、アクチュエータ402の可動部の目標位置を示すターゲットコードTCを受信する。このターゲットコードTCは、図2の制御信号SREFである。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。フィルタ550はインタフェース回路540が受信したターゲットコードTCをフィルタリングし、位置指令値PREFを生成する。位置指令値PREFが急激に変化すると、レンズ304の位置がリンギングするおそれがある。フィルタ550により、このリンギングが抑制される。
The
コントローラ560およびドライバ部570は、図2の駆動部503に対応する。コントローラ560は、位置指令値PREFと、補正後の位置検出値PFB_CMPを受ける。コントローラ560は、位置検出値PFB_CMP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PFB_CMP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。
The
コントローラ560を動作させているときは、スイッチ566は端子566a側に接続されている。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。
When operating the
キャリブレーションを実施する場合には、スイッチ566は端子566b側に接続される。キャリブレーション部530からの命令により、ドライバ部570はアクチュエータ402の可動部がInfメカ端とMacroメカ端に当たるような電流をアクチュエータ402に供給し、ホール素子316からそれぞれの検出信号VLとVHを得る。キャリブレーション部532は、VLとVHが所定のデジタル値VINFとVMACになるように、ホール検出におけるゲインとオフセットを調整するような命令を出す。そして、VINFからVMACの間を、たとえば1024分割して0から1023のターゲットコードを設定し、キャリブレーションを一旦終了する。キャリブレーションが終了したら、スイッチ566は端子566a側に接続される。
When calibration is performed, the
このようなキャリブレーション動作はカメラ起動時などに行われる。工場出荷時にキャリブレーションを実施して、そのときの温度等の条件やキャリブレーション結果をメモリ534に保存しておいてもよい。カメラ起動時の環境が温度を含めて工場出荷時の条件と同一とみなせるなら、あるいは温度等を検出して同一であると判断されるなら、カメラ起動時のキャリブレーションは実施しなくてもよい。カメラ起動時にキャリブレーションを必ず行うのであれば、工場出荷時からの温度変化の影響は取り除けるので、あえて温度検出を行う必要はなく、温度検出素子も不要となる。しかしながら、カメラ使用中の温度変化の影響を無視できない場合には、温度検出素子を利用して、前回キャリブレーション実施時からの温度変化が所定値を超えた場合に、再度キャリブレーションを行うことが望ましい。
Such calibration operation is performed at the time of camera start-up or the like. Calibration may be performed at the time of factory shipment, and conditions such as temperature at that time and calibration results may be stored in the
図8は、図7のアクチュエータドライバIC500におけるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing calibration processing in the
処理1および処理2では、工場出荷時やカメラ起動時などに、少なくとも一度は強制的にキャリブレーション工程をスタートさせる。キャリブレーション工程をスタートさせるには、まずは処理3でスイッチ566をキャリブレーション側の端子566bに接続させる。処理4では、アクチュエータの可動部をInfメカ端からMacroメカ端まで変位させる(変位させるように電流を供給する)。処理5では、それぞれのメカ端でのホール検出信号VL、VHを読み取る。処理6では、VL、VHが所定の値VINF、VMACとなるようにバイアス電流とオフセットを調整し、得られたVINF、VMACをデジタル値に変換する。処理7では、VINFとVMACに対応して、ホール信号のデジタルコードを設定する。たとえば、0から1023までのターゲットコードとして設定する。以上でキャリブレーション工程を終了する(処理8)。キャリブレーションが終了したらサーボコントロールを開始する(処理9)。サーボコントロールを実行するためには、処理10でスイッチ566をPID制御側の端子566aに接続させる。
In processing 1 and
温度モニターは常に実施しておき、前回キャリブレーションを実施したときの温度からの変化を検出する。処理11では、前回キャリブレーション時からの温度変化が所定値以上かどうかを判断し、所定値以上になった場合はキャリブレーションをやり直す。ここで、所定値は温度変化量そのものでもよいし、温度変化に相当するホール素子の内部抵抗値の変化量を所定値としてもよい。所定の温度変化は、たとえば1℃程度に設定してもよいし、5℃程度に設定してもよい。ホール素子や位置検出用マグネットの温度特性の大きさに応じて、温度変化の影響が無視できなくなるレベルで設定すればよい。
Temperature monitoring is always performed to detect a change from the temperature when the previous calibration was performed. In the
温度変化が所定値未満であるなら、そのまま撮像を実行してよい(処理12)。処理13では、さらに撮像を継続するかどうかを判断する。そのまま継続するなら、温度変化が所定値を超えているかどうかを再度判断する。撮像を継続しないのであればサーボコントロールを終了し(処理14)、カメラ動作を終了する(処理15)。実際にサーボコントロールをOFFし、カメラモードをOFFしなくても、たとえばユーザが一定時間撮像を中断した場合に、フローチャートのスタートに戻るトリガとしてもよい。
If the temperature change is less than the predetermined value, imaging may be performed as it is (process 12). In
動画などの撮影中に温度変化が所定の値を超えてしまった場合には、このままでは撮像を中断させてしまうことにもなりかねない。たとえば、動画モードのときだけ温度変化の所定値をもっと大きな値に設定するなど、条件を可変にしてもよい。撮像が一時的にでも中断されたタイミングでキャリブレーションをやり直せばよい。 If the temperature change exceeds a predetermined value during shooting of a moving image or the like, this may cause interruption of imaging. For example, the condition may be made variable, such as setting the predetermined value of the temperature change to a larger value only in the moving image mode. The calibration may be re-done at the timing at which imaging was temporarily interrupted.
キャリブレーション動作中もユーザがプレビュー画面を見ている場合には、レンズの動きによって画像が一時的におかしくなる(たとえばピンボケ)ので、キャリブレーション中であることを表示して、ユーザに知らしめた方がよい。 If the user is looking at the preview screen even during the calibration operation, the image of the image is temporarily distorted (for example, out of focus) due to the movement of the lens, so that the user is notified that the calibration is in progress. It is better.
次に、実際に温度変化があった場合のホール検出信号がどのようになるかの例について、図9および図10を用いて説明する。 Next, an example of what a hole detection signal when there is an actual temperature change will be described using FIGS. 9 and 10. FIG.
図9は、アクチュエータ駆動電流と位置検出信号との関係の温度依存性を示す図である。横軸はアクチュエータに供給する電流のDAC値で、縦軸はキャリブレーションする前のホール検出信号のデジタル出力である。0℃、30℃、60℃で測定した結果、温度によって特性差が見られる。なお、測定に用いたアクチュエータは双方向駆動タイプであり、電流DAC値が小さい領域では逆方向に電流が流れている。電流DAC値が小さい領域では、可動部がInfメカ端に当たり、電流DAC値が大きい領域では、可動部がMacroメカ端に当たっているため、ホール検出信号に変化は見られない。中間の領域では、電流DAC値の変化にしたがってホール検出信号も変化し、その関係はほぼリニアとなっている。 FIG. 9 is a diagram showing the temperature dependency of the relationship between the actuator drive current and the position detection signal. The horizontal axis is the DAC value of the current supplied to the actuator, and the vertical axis is the digital output of the Hall detection signal before calibration. As a result of measurement at 0 ° C., 30 ° C., and 60 ° C., characteristic differences are observed depending on the temperature. The actuator used for measurement is a bidirectional drive type, and in the region where the current DAC value is small, current flows in the opposite direction. In the region where the current DAC value is small, the movable part hits the Inf mechanical end, and in the region where the current DAC value is large, the movable part contacts the Macro mechanical end, so that no change is detected in the hole detection signal. In the middle region, the Hall detection signal also changes as the current DAC value changes, and the relationship is approximately linear.
図10は、位置検出信号のキャリブレーションを行った後のアクチュエータ駆動電流と位置検出信号の関係を示す図である。ここでは、30℃におけるInfメカ端、Macroメカ端でのホール検出信号の値、それぞれ1028と3071を所定のホール検出信号の値とし、0℃と60℃でもInfメカ端とMacroメカ端では同じ値を示すように、ホール検出のゲインとオフセットを調整した。このキャリブレーションにより、温度の変化に影響されないホール検出信号のAD値が得られる。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the actuator drive current and the position detection signal after calibration of the position detection signal. Here, the values of hole detection signals at Inf mechanical end and Macro mechanical end at 30 ° C., 1028 and 3071 respectively, are predetermined Hall detection signal values, and the same at Inf mechanical end and Macro mechanical end even at 0 ° C. and 60 ° C. The Hall detection gain and offset were adjusted to show the values. By this calibration, the AD value of the hole detection signal which is not affected by the change in temperature can be obtained.
(変形例)
以上の説明では、AFのキャリブレーションとして説明したが、これに限定される訳ではなく、OISにおけるキャリブレーション方法として適用してもかまわない。OISでは、手ぶれ角度に応じて、レンズを光軸に垂直なXY方向に変位させる方式が一般的である。XおよびY方向それぞれの可動範囲は両端でメカニカルに制限されている。可動範囲の両端のメカ端位置でのホール検出信号が所定の値となるようにゲインとオフセットを調整するキャリブレーションを実施することにより、AFの場合と同様、温度変化の影響を受けない位置検出が可能となる。なお、OISの場合には、可動範囲の全体をターゲットコードの設定範囲とした場合、振りすぎになってしまうことがあるので注意する必要がある。すなわち、所定以上の手ぶれがあった場合、サーボ系はそれを補正しようと大きなレンズシフトを発生させるが、シフト量が大きいほど、光学的には画素周辺の手ぶれ補正精度が悪くなり、画素中心の残留ぶれと比較して違和感を受ける場合がある。このような現象を防ぐには、アクチュエータの可動範囲を必要最小限にとどめることが望まれる。
(Modification)
In the above description, although it demonstrated as calibration of AF, it is not necessarily limited to this and you may apply as a calibration method in OIS. In OIS, a method of displacing the lens in the XY direction perpendicular to the optical axis is common according to the shaking angle. The movable range in each of the X and Y directions is mechanically limited at both ends. As in the case of AF, position detection is not affected by temperature change by performing calibration that adjusts the gain and offset so that the hole detection signal at the mechanical end position at both ends of the movable range becomes a predetermined value. Is possible. In the case of OIS, if the entire movable range is set as the setting range of the target code, it is necessary to be careful because it may cause excessive swinging. That is, when camera shake exceeds a predetermined level, the servo system generates a large lens shift to correct it. However, the larger the shift amount, the lower the accuracy of camera shake correction around the pixel optically, and the pixel center You may feel discomfort as compared to residual blurring. In order to prevent such a phenomenon, it is desirable to minimize the movable range of the actuator.
OIS用のアクチュエータドライバIC500に対して、外部からX方向、Y方向の目標位置を示す制御信号SREFが与えられる場合、図2のそれと実質的に同様に構成できる。あるいは制御信号SREFとして、ジャイロセンサからピッチング方向およびヨーイング方向の角速度情報を受けても良く、この場合、ピッチング方向の角速度情報を積分して角度情報に変換し、それをY軸方向の位置指令値PREF_Yとして用い、ヨーイング方向の角速度情報を積分して角度情報に変換し、それをX軸方向の位置指令値PREF_Xとして用いてもよい。
When a control signal S REF indicating the target position in the X and Y directions is externally supplied to the
本明細書に開示される発明は、以下のように把握することができる。
1. 本発明のある態様は、撮像装置に関する。撮像装置は、撮像レンズと、撮像レンズを位置決めするアクチュエータと、撮像レンズの位置を検出するための位置検出素子と、アクチュエータに駆動信号を与えるアクチュエータドライバと、を備える。アクチュエータは、撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有する。アクチュエータドライバは、第1端部と第2端部における位置検出素子の位置検出信号がそれぞれ所定の値となるように、位置検出素子における位置検出信号のゲインとオフセットを調整するキャリブレーション部を有する。
The invention disclosed herein can be grasped as follows.
1. One embodiment of the present invention relates to an imaging device. The imaging device includes an imaging lens, an actuator for positioning the imaging lens, a position detection element for detecting the position of the imaging lens, and an actuator driver for providing a drive signal to the actuator. The actuator has a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable portion including the imaging lens. The actuator driver has a calibration unit that adjusts the gain and offset of the position detection signal in the position detection element such that the position detection signal of the position detection element at the first end and the second end has a predetermined value. .
以上の構成によれば、位置の変化がほとんどないメカニカルな可動範囲の両端における位置検出信号が常に所定の値になるようにキャリブレーションされるため、環境の変化などに左右されず、一定の条件で位置検出信号を利用することができ、撮像レンズの高精度かつ高速な位置決めが可能となる。 According to the above configuration, since the position detection signals at both ends of the mechanical movable range where there is almost no change in position are calibrated so as to always have predetermined values, it is not influenced by environmental changes etc., and constant conditions The position detection signal can be used to enable high-precision and high-speed positioning of the imaging lens.
また、ある態様の撮像装置は、位置検出信号のゲインを調整するために、位置検出素子に加える制御電流を調整してもよい。 Also, the imaging device according to an aspect may adjust the control current applied to the position detection element in order to adjust the gain of the position detection signal.
制御電流を調整することで位置検出信号のゲインを調整することができるため、メカニカルな可動範囲の両端における位置検出信号が常に所定の値になるようにキャリブレーションすることが容易となる。 Since the gain of the position detection signal can be adjusted by adjusting the control current, it becomes easy to calibrate so that the position detection signal at both ends of the mechanical movable range always has a predetermined value.
またある態様において撮像装置は、第1端部と第2端部における位置検出信号の所定の値にもとづいて、位置検出信号をデジタル変換し、位置検出信号のデジタルコードを生成してもよい。 In one aspect, the imaging device may convert the position detection signal into a digital signal based on a predetermined value of the position detection signal at the first end and the second end to generate a digital code of the position detection signal.
以上の構成によれば、環境の変化などに左右されない一定の位置検出信号のデジタルコードを得ることができる。 According to the above configuration, it is possible to obtain a digital code of a constant position detection signal which is not influenced by a change in environment or the like.
また、本発明に係る撮像装置は、位置検出素子近傍の温度を検出する温度検出手段を備え、前回キャリブレーション実行時の温度からの変化が所定の値以上になった場合、キャリブレーション部によるキャリブレーションを再度実行してもよい。 The imaging apparatus according to the present invention further includes a temperature detection unit that detects the temperature in the vicinity of the position detection element, and calibration performed by the calibration unit when a change from the temperature at the time of previous calibration execution becomes equal to or more than a predetermined value. Session may be run again.
以上の構成によれば、所定以上の温度変化を検出した場合に位置検出信号のキャリブレーションをやり直すので、環境温度の変化の影響を受けにくい位置検出信号を得ることができる。 According to the above configuration, calibration of the position detection signal is performed again when a temperature change equal to or more than a predetermined value is detected, so that it is possible to obtain a position detection signal that is not easily influenced by the change in the environmental temperature.
また、本発明に係る撮像装置は、位置検出素子の内部抵抗が温度によって変化することを利用して、温度検出手段は温度変化を検出してもよい。 Further, in the imaging device according to the present invention, the temperature detection means may detect a temperature change by utilizing the fact that the internal resistance of the position detection element changes with temperature.
以上の構成によれば、温度検出のために位置検出素子を利用することができ、特別な温度センサを用いなくても温度変化を検出することができる。 According to the above configuration, the position detection element can be used for temperature detection, and a temperature change can be detected without using a special temperature sensor.
また、本発明に係る撮像装置は、位置検出素子がホール素子であって、一定の制御電流を与えたときのホール素子両端の電位差の変化により温度変化を検出してもよい。 In the imaging device according to the present invention, the position detection element may be a Hall element, and the temperature change may be detected by the change in the potential difference between both ends of the Hall element when a constant control current is applied.
以上の構成によれば、温度検出のためにホール素子を利用することができ、特別な温度センサを用いなくても温度変化を検出することができる。 According to the above configuration, the Hall element can be used for temperature detection, and a temperature change can be detected without using a special temperature sensor.
また、本発明に係る撮像装置は、キャリブレーション部によりキャリブレーションを実行した結果の位置検出信号にもとづいて、撮像レンズの位置を制御してもよい。 Further, the imaging device according to the present invention may control the position of the imaging lens based on the position detection signal as a result of the calibration performed by the calibration unit.
以上の構成によれば、温度などの環境変化の影響を受けない位置検出信号にもとづいて撮像レンズの位置を制御するので、撮像レンズの高精度かつ高速な位置決めが可能となる。 According to the above configuration, since the position of the imaging lens is controlled based on the position detection signal which is not affected by environmental changes such as temperature, high precision and high-speed positioning of the imaging lens becomes possible.
本発明の別の態様は、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、撮像装置に用いられるアクチュエータドライバであって、撮像装置は、撮像レンズと、撮像レンズを駆動するためのアクチュエータと、撮像レンズの位置を検出するための位置検出素子と、アクチュエータに駆動信号を与えるアクチュエータドライバと、を備え、アクチュエータは、撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有し、アクチュエータドライバは、第1端部と第2端部における位置検出素子の位置検出信号が所定の値となるように、位置検出素子における位置検出信号のゲインとオフセットを調整するキャリブレーション部を有することを特徴としている。 Another aspect of the invention relates to an actuator driver. The actuator driver is an actuator driver used for an imaging device, and the imaging device is driven by an imaging lens, an actuator for driving the imaging lens, a position detection element for detecting the position of the imaging lens, and the actuator An actuator driver for giving a signal, the actuator having a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable part including the imaging lens; It is characterized by having a calibration part which adjusts a gain and an offset of a position detection signal in a position detection element so that a position detection signal of a position detection element in an end and a 2nd end serves as a predetermined value.
この態様によれば、位置の変化がほとんどないメカニカルな可動範囲の両端における位置検出信号が常に所定の値になるようにキャリブレーションされるため、環境の変化などに左右されず、一定の条件で位置検出信号を利用することができ、撮像レンズの高精度かつ高速な位置決めが可能となる。 According to this aspect, the position detection signals at both ends of the mechanical movable range where there is almost no change in position are calibrated so that they always have predetermined values. A position detection signal can be used, and high-precision and high-speed positioning of the imaging lens is possible.
また、本発明に係るアクチュエータドライバは、位置検出信号のゲインを調整するために、位置検出素子に加える制御電流を調整してもよい。 The actuator driver according to the present invention may adjust the control current applied to the position detection element in order to adjust the gain of the position detection signal.
また、本発明に係るアクチュエータドライバは、第1端部と第2端部における位置検出信号の所定の値にもとづいて、位置検出信号をデジタル変換し、位置検出信号のデジタルコードを生成してもよい。 Further, the actuator driver according to the present invention digitizes the position detection signal based on a predetermined value of the position detection signal at the first end and the second end and generates a digital code of the position detection signal. Good.
また、本発明に係るアクチュエータドライバは、位置検出素子近傍の温度を検出する温度検出手段を備え、前回キャリブレーション実行時の温度からの変化が所定の値以上になった場合、キャリブレーション部によるキャリブレーションを再度実行してもよい。 The actuator driver according to the present invention further includes a temperature detection unit that detects the temperature in the vicinity of the position detection element, and calibration performed by the calibration unit when a change from the temperature at the time of previous calibration execution becomes equal to or more than a predetermined value. Session may be run again.
また、本発明に係るアクチュエータドライバは、位置検出素子の内部抵抗が温度によって変化することを利用して、温度検出手段は温度変化を検出してもよい。 In the actuator driver according to the present invention, the temperature detection means may detect a temperature change by utilizing the fact that the internal resistance of the position detection element changes with temperature.
また、本発明に係るアクチュエータドライバは、位置検出素子がホール素子であって、一定の制御電流を与えたときのホール素子両端の電位差の変化により温度変化を検出してもよい。 In the actuator driver according to the present invention, the position detection element may be a Hall element, and the temperature change may be detected by a change in the potential difference between both ends of the Hall element when a constant control current is applied.
また、本発明に係るアクチュエータドライバは、キャリブレーション部によりキャリブレーションを実行した結果の位置検出信号にもとづいて、撮像レンズの位置を制御してもよい。 The actuator driver according to the present invention may control the position of the imaging lens based on the position detection signal as a result of the calibration performed by the calibration unit.
本発明の別の態様は、キャリブレーション方法に関する。キャリブレーション方法は、撮像レンズと、撮像レンズを駆動するためのアクチュエータと、撮像レンズの位置を検出するための位置検出素子と、アクチュエータに駆動信号を与えるアクチュエータドライバと、を備えた撮像装置における位置検出のキャリブレーション方法であって、アクチュエータは、撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有しており、アクチュエータの可動部を第1端部まで移動させ、その位置で位置検出素子の第1の位置検出信号を得るプロセスと、アクチュエータの可動部を第2端部まで移動させ、その位置で位置検出素子の第2の位置検出信号を得るプロセスと、第1の位置検出信号と第2の位置検出信号が所定の値となるように、位置検出素子における位置検出信号のゲインとオフセットを調整するプロセスと、を備えることを特徴としている。 Another aspect of the present invention relates to a calibration method. The calibration method is a position in an imaging apparatus including an imaging lens, an actuator for driving the imaging lens, a position detection element for detecting the position of the imaging lens, and an actuator driver for applying a drive signal to the actuator. A calibration method of detection, wherein an actuator has a first end and a second end for mechanically restricting both ends of a movable range of a movable part including an imaging lens, and the movable part of the actuator is The process of moving to the first end and obtaining the first position detection signal of the position detection element at that position, and moving the movable part of the actuator to the second end, the second position of the position detection element at that position A process of obtaining a detection signal, and the first position detection signal and the second position detection signal having predetermined values, A process of adjusting the gain and offset of the 置検 output signal, and further comprising a.
この態様によれば、位置の変化がほとんどないメカニカルな可動範囲の両端における位置検出信号が常に所定の値になるようにキャリブレーションされるため、環境の変化などに左右されず、一定の条件で位置検出信号を利用することができ、撮像レンズの高精度かつ高速な位置決めが可能となる。 According to this aspect, the position detection signals at both ends of the mechanical movable range where there is almost no change in position are calibrated so that they always have predetermined values. A position detection signal can be used, and high-precision and high-speed positioning of the imaging lens is possible.
また、本発明に係るキャリブレーション方法は、第1端部と第2端部における位置検出信号の所定の値にもとづいて、位置検出信号をデジタル変換し、位置検出信号のデジタルコードを生成するプロセスをさらに備えてもよい。 In the calibration method according to the present invention, a process of digitizing a position detection signal based on a predetermined value of the position detection signal at the first end and the second end and generating a digital code of the position detection signal May further be provided.
また、本発明に係るキャリブレーション方法は、位置検出素子近傍の温度を検出し、前回キャリブレーション実行時の温度からの変化が所定の値以上になった場合、キャリブレーション部によるキャリブレーションを再度実行してもよい。 Further, in the calibration method according to the present invention, the temperature in the vicinity of the position detection element is detected, and when the change from the temperature at the time of the previous calibration execution becomes equal to or more than a predetermined value, calibration by the calibration unit is performed again You may
以上のような撮像装置、アクチュエータドライバ、キャリブレーション方法は、携帯電話用のカメラモジュールなどに用いられる。特に、位置検出機能を備えた撮像装置に適用するのが好適である。 The imaging device, the actuator driver, and the calibration method as described above are used for a camera module for a mobile phone and the like. In particular, the present invention is preferably applied to an imaging device having a position detection function.
300 撮像装置
302 撮像素子
304 レンズ
306 プロセッサ
308 ホルダー
310 コイル
312,314 永久磁石
316 位置検出素子
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
500 アクチュエータドライバIC
501 インタフェース回路
502 フロントエンド回路
503 駆動部
504 キャリブレーション部
510 位置検出部
512 ホールアンプ
514 A/Dコンバータ
516 DA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 キャリブレーション部
532 プロセッサ
534 メモリ
540 インタフェース回路
550 フィルタ
560 コントローラ
562 誤差検出器
564 PID制御器
566 スイッチ
570 ドライバ部
DESCRIPTION OF
501
Claims (20)
前記撮像レンズを位置決めするアクチュエータと、
前記撮像レンズの位置を示す位置検出信号を生成する位置検出素子と、
前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータドライバと、
を備え、
前記アクチュエータは、前記撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有し、
前記アクチュエータドライバは、前記第1端部において前記位置検出信号にもとづく位置検出値が第1所定値となり、前記第2端部において前記位置検出値が第2所定値となるように、キャリブレーションを実行可能に構成されることを特徴とする撮像装置。 An imaging lens,
An actuator for positioning the imaging lens;
A position detection element that generates a position detection signal indicating the position of the imaging lens;
An actuator driver for supplying a drive signal to the actuator;
Equipped with
The actuator has a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable portion including the imaging lens.
The actuator driver performs calibration so that the position detection value based on the position detection signal at the first end becomes a first predetermined value and the position detection value becomes a second predetermined value at the second end. An imaging apparatus characterized in that it is configured to be executable.
前記アクチュエータドライバは、前記第1端部において前記位置検出値が前記第1所定値となり、前記第2端部において前記位置検出値が前記第2所定値となるように、キャリブレーションを実行することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The actuator driver further includes an A / D converter for converting the output of the amplifier into the digital position detection value,
The actuator driver performs calibration such that the position detection value becomes the first predetermined value at the first end and the position detection value becomes the second predetermined value at the second end. The imaging device according to claim 3, characterized in that
前記アクチュエータドライバは、前記第1端部において、前記A/Dコンバータの入力電圧が、前記第1所定値に対応する第1電圧となり、前記第2端部において前記A/Dコンバータの入力電圧が前記第2所定値に対応する第2電圧となるように、キャリブレーションを実行することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The actuator driver further includes an A / D converter for converting the output of the amplifier into the digital position detection value,
In the actuator driver, at the first end, the input voltage of the A / D converter is a first voltage corresponding to the first predetermined value, and at the second end, the input voltage of the A / D converter is 4. The image pickup apparatus according to claim 3, wherein calibration is performed so as to be a second voltage corresponding to the second predetermined value.
前記アクチュエータは、前記撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を有し、
前記アクチュエータドライバは、
位置検出素子からの前記撮像レンズの位置を示す位置検出信号にもとづく位置検出値が目標値に近づくように駆動信号を生成する駆動部と、
前記第1端部において前記位置検出値が第1所定値となり、前記第2端部において前記位置検出値が第2所定値となるように、キャリブレーションを実行するキャリブレーション部と、
を備えることを特徴とするアクチュエータドライバ。 An actuator driver for driving an actuator for positioning an imaging lens, comprising:
The actuator has a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable portion including the imaging lens.
The actuator driver
A drive unit that generates a drive signal such that a position detection value based on a position detection signal indicating the position of the imaging lens from a position detection element approaches a target value;
A calibration unit that executes calibration so that the position detection value becomes a first predetermined value at the first end and becomes a second predetermined value at the second end;
An actuator driver comprising:
前記キャリブレーション部は、前記アンプのオフセットを調節可能であることを特徴とする請求項11または12に記載のアクチュエータドライバ。 It further comprises an amplifier for amplifying the position detection signal,
The actuator driver according to claim 11, wherein the calibration unit is capable of adjusting an offset of the amplifier.
前記キャリブレーション部は、前記第1端部において前記位置検出値が前記第1所定値となり、前記第2端部において前記位置検出値が前記第2所定値となるように、キャリブレーションを実行することを特徴とする請求項13に記載のアクチュエータドライバ。 It further comprises an A / D converter for converting the output of the amplifier into the digital position detection value,
The calibration unit executes calibration so that the position detection value becomes the first predetermined value at the first end and the position detection value becomes the second predetermined value at the second end. The actuator driver according to claim 13, characterized in that:
前記キャリブレーション部は、前記第1端部において、前記A/Dコンバータの入力電圧が、前記第1所定値に対応する第1電圧となり、前記第2端部において前記A/Dコンバータの入力電圧が前記第2所定値に対応する第2電圧となるように、キャリブレーションを実行することを特徴とする請求項13に記載のアクチュエータドライバ。 And A / D converter for converting the output of the amplifier into the digital position detection value,
The calibration unit is configured such that, at the first end, the input voltage of the A / D converter becomes a first voltage corresponding to the first predetermined value, and at the second end, the input voltage of the A / D converter The actuator driver according to claim 13, wherein calibration is performed such that the second voltage corresponding to the second predetermined value.
前記アクチュエータに、前記撮像レンズを含む可動部の可動範囲の両端をメカニカルに規制するための第1端部と第2端部を設けるステップと、
前記アクチュエータの前記可動部を前記第1端部まで移動させ、その位置で前記位置検出信号にもとづく第1位置検出値を得るステップと、
前記アクチュエータの前記可動部を前記第2端部まで移動させ、その位置で第2位置検出値を得るステップと、
前記第1位置検出値が第1所定値、前記第2位置検出値が第2所定値となるように、キャリブレーションを実行するステップと、
を備えることを特徴とするキャリブレーション方法。 Calibration method of imaging device comprising imaging lens, actuator for positioning imaging lens, position detection element for generating position detection signal indicating position of the imaging lens, and actuator driver for giving drive signal to the actuator And
Providing the actuator with a first end and a second end for mechanically restricting both ends of the movable range of the movable part including the imaging lens;
Moving the movable portion of the actuator to the first end and obtaining a first position detection value based on the position detection signal at that position;
Moving the movable portion of the actuator to the second end and obtaining a second position detection value at that position;
Performing calibration such that the first position detection value is a first predetermined value and the second position detection value is a second predetermined value;
A calibration method comprising:
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110501797A (en) * | 2019-09-20 | 2019-11-26 | 合肥英睿系统技术有限公司 | An infrared lens device that can automatically detect and identify the field of view |
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- 2017-12-22 JP JP2017246781A patent/JP2019114920A/en active Pending
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