JP2015081950A - Imaging device and control method of the same - Google Patents
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Abstract
【課題】制御モードを変更して補正手段により像振れ補正を行う撮像装置において、パルス幅変調周波数を変更する際、補正手段の位置ずれや不自然な挙動を抑制しつつ、制御モードの切り替えを行うこと。【解決手段】複数の制御モードで像振れ補正を行う撮像装置は、振れを検出する振れ検出部、および補正レンズの位置検出部を備え、振れ検出信号に応じて補正レンズの移動目標位置を算出し、補正レンズの位置が移動目標位置に収束するように制御を行う。PWM周波数決定部101は制御モードに応じてPWM周波数を決定する。デューティ比決定部103は制御モードに応じて、PWM周波数に対応する補正係数を用いてデューティ比を決定する。PWM信号生成部104はPWM信号を生成して駆動部507,508に出力する。駆動部507,508はHブリッジ回路で構成され、駆動信号はフィルタを介して補正レンズのアクチュエータに出力される。【選択図】 図1In an imaging apparatus that changes the control mode and corrects the image blur by the correction means, when changing the pulse width modulation frequency, the control mode can be switched while suppressing the positional deviation and unnatural behavior of the correction means. To do. An image pickup apparatus that performs image shake correction in a plurality of control modes includes a shake detection unit that detects shake and a position detection unit of a correction lens, and calculates a movement target position of the correction lens according to the shake detection signal. Then, control is performed so that the position of the correction lens converges to the movement target position. The PWM frequency determination unit 101 determines the PWM frequency according to the control mode. The duty ratio determining unit 103 determines the duty ratio using a correction coefficient corresponding to the PWM frequency according to the control mode. The PWM signal generation unit 104 generates a PWM signal and outputs it to the drive units 507 and 508. The drive units 507 and 508 are configured by an H bridge circuit, and the drive signal is output to the actuator of the correction lens via a filter. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、手振れ等により発生する画像振れを補正する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for correcting image blur caused by camera shake or the like.
CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサ等の撮像素子を備える撮像装置において、レンズを駆動する際、アクチュエータから発生する磁界ノイズの影響により、撮像素子から取り込んだ画像に横縞ノイズが発生する可能性がある。これは、アクチュエータのコイルへの通電時に発生する磁界の影響によるものである。特に、PWM(パルス幅変調)制御の場合、コイルへの通電と回生の繰り返し、または、正転方向と逆転方向の通電の繰り返しにより脈流電流が発生する。コイルが発生する磁界の変化に伴って撮像ノイズが発生する。その対策として、アクチュエータのコイルの駆動電流に関し、ドライバの出力電流からフィルタを介して得られる電流とすることでリプル幅を小さくする方法が知られている。すなわち、コイルが発生する磁界の変化を小さくすることにより、撮像素子への影響が抑えられる。しかしながら、フィルタで消費される電力の損失が大きくなる。そこで、PWM周波数を高くし、かつフィルタを構成するLC回路の共振周波数から離すように設定を変更すれば、フィルタで損失する電流のゲインを下げて、消費電力の増大を防ぐことができる。 In an imaging apparatus equipped with an image sensor such as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensor, when driving a lens, horizontal stripe noise may occur in an image captured from the image sensor due to the influence of magnetic field noise generated from the actuator. There is. This is due to the influence of the magnetic field generated when the actuator coil is energized. In particular, in the case of PWM (pulse width modulation) control, a pulsating current is generated by repeating energization and regeneration of the coil, or repeating energization in the forward direction and the reverse direction. Imaging noise is generated with a change in the magnetic field generated by the coil. As a countermeasure, a method is known in which the ripple width is reduced by using the output current of the driver as a current obtained via a filter with respect to the drive current of the coil of the actuator. That is, the influence on the image sensor can be suppressed by reducing the change in the magnetic field generated by the coil. However, the loss of power consumed by the filter increases. Therefore, if the PWM frequency is increased and the setting is changed so as to be away from the resonance frequency of the LC circuit constituting the filter, the gain of the current lost in the filter can be reduced to prevent an increase in power consumption.
一方、像振れ補正レンズの駆動制御においては、PWM周期およびデューティ比を設定することで、駆動用のPWM信号が生成される。PWM周波数を高くする(PWM周期を短くする)と、デューティ比の分解能が粗くなる。すなわち像振れ補正レンズの駆動分解能も粗くなってしまう。したがって、PWM周波数を高くすることで消費電力は低減できるが、像振れ補正レンズの制御性能が低下する。逆に、PWM周波数を低くすることで消費電力は増加するが、像振れ補正レンズの制御性能は向上することになる。
特許文献1には、撮像素子が受けるノイズの影響を回避する方法が開示されている。アクチュエータの駆動周波数がfであるレンズユニットが装着された場合、ノイズ成分(ダーク画像)読込みタイミングと信号成分読込みタイミングの時間差ΔT’が駆動周波数fの逆数の整数倍となるように撮像の駆動周波数が変更される。または、ノイズ読込タイミングと信号読込タイミングの時間差ΔTを周期とする周波数に基づいてアクチュエータ駆動周波数が変更される。
On the other hand, in the drive control of the image blur correction lens, a PWM signal for driving is generated by setting a PWM cycle and a duty ratio. Increasing the PWM frequency (decreasing the PWM cycle) results in coarse duty ratio resolution. That is, the drive resolution of the image blur correction lens also becomes rough. Therefore, although the power consumption can be reduced by increasing the PWM frequency, the control performance of the image blur correction lens is lowered. Conversely, lowering the PWM frequency increases power consumption, but improves the control performance of the image blur correction lens.
従来のアクチュエータ制御方法では、PWM周波数を変更した場合、レンズの位置にずれが生じ、または瞬間的な振動(いわゆるピクツキ)を生じるという問題があった。これは、アクチュエータを駆動するHブリッジドライバの応答速度やデッドタイムに起因して、デューティ比が同じでも、PWM周波数の違いによりHブリッジ回路の出力電流に差異を生じてしまうからである。例えば、レンズの位置ずれが生じ、かつ、離散的にその動作が行われる場合、周波数の変更幅が大きいほど、レンズの瞬間的な振動が目立ってしまう可能性がある。
本発明の目的は、制御モードを変更して補正手段により像振れ補正を行う撮像装置において、パルス幅変調周波数を変更する際、補正手段の位置ずれや不自然な挙動を抑制しつつ、制御モードの切り替えを行うことである。
In the conventional actuator control method, when the PWM frequency is changed, there is a problem that the position of the lens shifts or instantaneous vibration (so-called “picking”) occurs. This is because, due to the response speed and dead time of the H bridge driver that drives the actuator, even if the duty ratio is the same, a difference occurs in the output current of the H bridge circuit due to the difference in PWM frequency. For example, when the lens position shifts and the operation is performed discretely, the larger the frequency change width, the more likely the instantaneous vibration of the lens becomes conspicuous.
An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that corrects image blur by a correction unit by changing a control mode, and controls the control mode while suppressing the positional deviation and unnatural behavior of the correction unit when changing the pulse width modulation frequency. Switching.
上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、制御モードを変更して補正手段により像振れ補正を行う撮像装置であって、前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、前記補正手段の位置を検出する位置検出手段と、前記振れ検出手段による振れ検出信号および前記位置検出手段による位置検出信号を取得して制御量を算出してパルス幅変調による制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段からの制御信号に従って前記補正手段を駆動する駆動手段を備える。前記制御手段は、前記制御モードを判定してパルス幅変調周波数に対応する補正係数を用いて前記制御信号のデューティ比を決定し、前記駆動手段は、前記制御手段により決定されたデューティ比の駆動信号を、フィルタ手段を介して前記補正手段へ出力する。 In order to solve the above-described problems, an apparatus according to the present invention is an imaging apparatus that performs image shake correction by a correction unit by changing a control mode, and includes a shake detection unit that detects shake of the imaging apparatus, and the correction Position detection means for detecting the position of the means; control means for obtaining a shake detection signal by the shake detection means and a position detection signal by the position detection means, calculating a control amount, and generating a control signal by pulse width modulation; And a drive means for driving the correction means in accordance with a control signal from the control means. The control means determines the control mode and determines a duty ratio of the control signal using a correction coefficient corresponding to a pulse width modulation frequency, and the driving means drives the duty ratio determined by the control means. The signal is output to the correction means via the filter means.
本発明によれば、制御モードを変更して補正手段により像振れ補正を行う撮像装置において、パルス幅変調周波数を変更する際、補正手段の位置ずれや不自然な挙動を抑制しつつ、制御モードの切り替えを行える。 According to the present invention, in an imaging apparatus that changes the control mode and corrects the image blur by the correction unit, when changing the pulse width modulation frequency, the control mode is suppressed while suppressing misalignment and unnatural behavior of the correction unit. Can be switched.
以下に、本発明の各実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。制御モードを変更して像振れ補正を行う撮像装置については、像振れ補正光学系を構成するレンズを補正手段として駆動制御を行う形態を例示する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As for an imaging apparatus that performs image blur correction by changing the control mode, a mode in which drive control is performed using a lens constituting the image blur correction optical system as a correction unit is illustrated.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る撮像装置について、図4を参照して装置全体の構成を説明する。
撮像光学系を構成するズームユニット401はズームレンズを含む。ズーム駆動制御部402はズームユニット401の駆動制御により変倍動作を行う。絞り・シャッタユニット405は光量を調節する絞り装置と、シャッタ装置を備えており、絞り・シャッタ駆動制御部406により駆動制御される。
[First Embodiment]
With respect to the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention, the configuration of the entire apparatus will be described with reference to FIG.
The zoom unit 401 constituting the imaging optical system includes a zoom lens. The zoom
補正レンズユニット403は、撮像光学系の光軸に対して垂直な平面での位置を変更することが可能な光学部材として補正レンズを備える。補正レンズは像振れ補正光学系を構成し、手振れ等の振動による画像ブレを補正する。なお、本実施形態では、撮像光学系によって撮像素子の撮像面上に結像する被写体像のブレを軽減するための補正レンズユニット403を使用する。これに限らず、光軸に対して垂直な平面での、撮像素子の位置を変更することで像振れを軽減してもよい。補正レンズ駆動制御部404は補正レンズユニット403を駆動制御し、また撮像装置の状態に応じて駆動用電源供給の停止制御を行う。例えば、省電力制御時には、不要な電力が消費されないように駆動用電源供給を停止することにより節電が行われる。
フォーカスユニット407は焦点調節を行うフォーカスレンズを含む。フォーカス駆動制御部408はフォーカスユニット407を駆動制御する。各駆動制御部は後述の制御部417からの制御指令に従ってそれぞれが担当する可動部材の駆動を制御する。
The
The focus unit 407 includes a focus lens that performs focus adjustment. A focus
撮像部409は撮像素子を用いて、各レンズ群を通過して結像される光像を光電変換により電気信号に変換する。撮像信号処理部410は、撮像部409の出力信号を映像信号に変換する。映像信号処理部411は、撮像信号処理部410の出力信号を用途に応じて加工するために画像処理を行う。表示部412は、映像信号処理部411の出力信号に従って画像表示を行う。撮像信号処理部410、映像信号処理部411、表示部412は、後述の制御部417によって処理および動作が制御される。
The
電源部413は、カメラシステムを構成する各部に対して用途に応じた電源電圧を供給する。外部入出力端子部414は、外部装置との間で通信される信号及び映像信号等の入出力処理に用いる。操作部415はユーザがカメラを操作する際に使用し、操作指示信号を制御部417に出力する。操作部415は撮影操作に使用する操作部材や、制御上の設定等に使用する操作部材を備える。記憶部416は、映像情報や制御情報等の各種データを記憶する。
システム全体を制御する制御部417はCPU(中央演算処理装置)を備え、記憶部416から読み出したプログラムを実行することによって、後述の処理を行う。
The
A
次に、上記の構成を持つ撮像装置の動作について説明する。
操作部415は、シャッタレリーズボタン(不図示)の押し込み量に応じて第1スイッチ(以下、SW1と略記する)および第2スイッチ(以下、SW2と略記する)が順にオン状態となる2段式スイッチを有する。シャッタレリーズボタンの第1ストローク(半押し)により第1スイッチSW1がオン状態となり、第2ストローク(全押し)により第2スイッチSW2がオン状態となる。第1スイッチSW1がオン状態になると、制御部417はフォーカス駆動制御部408に制御指示を送り、フォーカスユニット407を駆動して焦点調節を行う。この制御とともに、制御部417は絞り・シャッタ駆動制御部406に制御指示を送り、絞り・シャッタユニット405を駆動して露光量を適正な値に設定する。その後、第2スイッチSW2がオン状態になると、制御部417は、撮像部409にて露光された光像から得られた画像データを記憶部416に記憶させる。制御部417は操作部415より像振れ補正制御をオン状態に設定する操作指示を受け付けた場合、補正レンズ駆動制御部404に像振れ補正動作の制御を指示する。この制御指示を受けた補正レンズ駆動制御部404は、制御をオフ状態にする指示がなされるまでの間、補正レンズユニット403を駆動して像振れ補正制御を行う。
Next, the operation of the imaging apparatus having the above configuration will be described.
The
また、操作部415が一定時間以上に亘って操作されなかった場合、制御部417は省電力制御のために表示部412のディスプレイの電源供給を遮断する。本実施形態の撮像装置では、ユーザが静止画撮影モード、動画撮影モードおよび再生モード等の、カメラモードを操作部415で選択可能であり、モードごとに各アクチュエータの動作条件を変更することができる。
操作部415を用いたユーザ操作に従ってズームレンズによる変倍動作の指示が行われると、制御部417はズーム駆動制御部402に制御を指示し、ズームユニット401を駆動して、指示されたズーム位置にズームレンズを移動させる。その際、制御部417は、撮像部409の出力信号を各信号処理部410,411で処理した画像情報に基づいて焦点調節動作を制御する。制御部417は、撮像信号を処理して生成した焦点調節状態の検出信号を用いて、焦点調節用の駆動制御量を算出してフォーカス駆動制御部408に送信する。フォーカス駆動制御部408は制御部417の指示に従ってフォーカスユニット407を駆動することにより焦点調節を行う。
Further, when the
When an instruction for a zooming operation using the zoom lens is made in accordance with a user operation using the
図2は振れ補正機能を有するレンズ鏡筒201の構成の概略を示す。レンズ鏡筒201には、第1レンズ群202が固定されている。第2レンズ群203は変倍動作を行う。絞り204は光量を調節し、第3レンズ群(シフトレンズ)205は手振れ等に起因する像振れを補正する。第4レンズ群206は第2レンズ群203によるピント面の補正と焦点調節機能を併せ持つ。撮像素子207の受光面には、各レンズ群を通過した光が結像され、撮像素子207は光電変換により電気信号を出力する。
FIG. 2 schematically shows the configuration of a
図3は、像振れ補正用の補正レンズ301を、撮像光学系の光軸に対して直交する方向に移動可能に保持する像振れ補正ユニットの構成例を示す分解斜視図である。
ホルダに設けた駆動コイル302,303は、不図示の駆動部によりそれぞれ通電されることで磁界を発生する。補正レンズユニットには補正レンズ(シフトレンズ)301と、駆動用のマグネット304,305が一体的に設けられている。マグネット304,305は駆動コイル302,303とともに、アクチュエータとしてのボイスコイルモータを構成する。磁場を検出するためにホール素子306、307がマグネット304,305に対してそれぞれ配置されており、光軸に直交する面内での補正レンズユニットの位置を検出する。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration example of an image blur correction unit that holds a
The drive coils 302 and 303 provided in the holder generate a magnetic field when energized by a drive unit (not shown). A correction lens unit (shift lens) 301 and driving
次に、補正レンズ駆動制御部404による補正レンズユニット403の位置制御について説明する。
図5は、図4に示す補正レンズ駆動制御部404の内部構成および補正レンズユニット403の要部を示すブロック図である。なお、撮像装置の姿勢検出および振れ検出は、通常の姿勢、つまり、画像フレームの画像枠の長手方向が水平方向とほぼ一致する姿勢を基準として、ピッチ方向およびヨー方向について行われる。ピッチ方向は撮像装置の垂直方向において水平面に対する傾動方向であり、ヨー方向は撮像装置の水平方向において鉛直面に対する傾動方向であり、互いに直交する方向である。図5には、撮像装置の振れ検出を行う例を示す。ジャイロセンサ部501および502は、2方向の振れ検出部をそれぞれ構成する。
Next, position control of the
FIG. 5 is a block diagram showing the internal configuration of the correction
ピッチ方向における撮像装置の振れを検出するジャイロセンサ部(以下、ピッチ方向ジャイロ部という)501は振れ検出信号を像振れ補正制御部503に出力する。また、ヨー方向における撮像装置の振れを検出するジャイロセンサ部(以下、ヨー方向ジャイロ部という)502は振れ検出信号を像振れ補正制御部504に出力する。本実施形態ではピッチ方向ジャイロ部501とヨー方向ジャイロ部502を備えているが、加速度センサ等を備えてもよい。像振れ補正制御部503,504は、ジャイロ部501,502の振れ検出信号がそれぞれに入力され、補正レンズ301の位置を制御する制御信号を生成する。像振れ補正制御部503は制御信号をPID部505に出力し、像振れ補正制御部504は制御信号をPID部506に出力する。
A gyro sensor unit (hereinafter referred to as a pitch direction gyro unit) 501 that detects a shake of the imaging apparatus in the pitch direction outputs a shake detection signal to the image shake
PID部505,506は帰還制御手段であり、P(比例)I(積分)D(微分)制御により、補正レンズ301のフィードバック制御を行う。PID部505は、ピッチ方向の補正位置の制御信号と、ピッチ方向における補正レンズ301の位置を検出するホール素子509の位置検出信号から偏差を求めて制御量を算出する。PID部505は算出した制御量に応じた位置指令信号を駆動部507に出力する。同様に、PID部506は、ヨー方向の補正位置の制御信号と、ヨー方向における補正レンズ301の位置を検出するホール素子510の位置検出信号から偏差を求めて制御量を算出する。PID部506は算出した制御量に応じた位置指令信号を駆動部508に出力する。駆動部507,508は、PID部505,506からそれぞれ送られてきた位置指令信号に基づき、駆動信号をアクチュエータに出力して補正レンズ301を駆動する。
図1は、図5に示すPID部505,506の構成例を示す。
PWM周波数決定部101は、制御部417から出力される制御モード信号に応じてパルス幅変調周波数を決定する。例えば、補正レンズ301の制御性能を優先するモードである第1制御モードの場合、第1PWM周波数(以下、第1周波数という)に対応した第1PWM周期(以下、第1周期という)が決定される。また、消費電力の低減を優先するモードである第2制御モードの場合、第2PWM周波数(以下、第2周波数という)に対応した第2PWM周期(以下、第2周期という)が決定される。PWM周波数決定部101は決定したPWM周期をPWM信号生成部104へ出力する。
FIG. 1 shows a configuration example of the
The PWM
制御演算部102は、像振れ補正制御部503,504が生成する目標位置信号、およびホール素子509、510による位置検出信号を取得して、位置の偏差を求めてPID制御演算を行う。なお、第1周波数に対応したPID演算が実行されるものとする。
デューティ比決定部103は、制御部417からの制御モード信号に応じて制御演算部102の演算結果に対して補正係数を乗算する。これにより、PWM周波数に応じたデューティ比を決定してPWM信号生成部104に出力する。補正係数については、駆動部を構成する後述のHブリッジ回路のデッドタイム、立上り時間、および立下り時間のうち1つ以上により決定される値が用いられる。
PWM信号生成部104は、PWM周波数決定部101により設定されるPWM周期、及び、デューティ比決定部103により設定されるデューティ比に基づいてPWM信号を生成し、駆動部507,508へそれぞれ出力する。
The
The duty
The PWM
図6は駆動部507の構成図である。
Hブリッジドライバ601は、補正レンズユニット403のアクチュエータコイルへの供給電流を制御する。インダクタ602およびコンデンサ603は、アクチュエータのコイルに流れる電流を平滑化するフィルタを構成する。駆動コイル302,303(図3参照)に通電する電流の変動が大きい場合、発生する磁界変動も大きくなる。駆動コイル302,303が発する磁界の変動によって、撮像素子207の撮像信号が変動すると、映像信号処理部411が出力する画像に影響を及ぼす可能性(横筋等の発生)がある。そのため、インダクタ602およびコンデンサ603によりフィルタを形成し、アクチュエータのコイルに流れる電流を平滑化して電流変動を小さくしている。例えば、図7(A)の波形図にHブリッジドライバ601の出力を示す。Hブリッジドライバ601は各出力端子から所定周波数の矩形波状PWM電圧を出力する。図中のVHはハイレベルを示し、VLはローレベルを示す。
FIG. 6 is a configuration diagram of the
The
矩形波状PWM電圧の印加により、インダクタ602には図7(B)に示す三角波状電流が流れ、コンデンサ603には図7(C)に示す三角波状電流が流れる。インダクタ電流は、コンデンサ電流に対してオフセットをもつ。アクチュエータのコイルには、図7(D)に示すように平滑化された、ほぼ直流の電流が流れる。
By applying the rectangular wave PWM voltage, a triangular wave current shown in FIG. 7B flows in the
インダクタ602およびコンデンサ603を含めた像振れ補正ユニットの周波数特性を図8に示す。横軸は周波数を示し、縦軸は電流ゲインを示す。共振周波数より高い周波数の電流変化に対しては、電流変化が減衰する。図6の駆動周波数設定部604によりHブリッジドライバ601の出力信号のPWM出力周波数が設定される。Hブリッジドライバ601の出力信号のPWM出力周波数が、図8の共振周波数より高い周波数となるに従って、Hブリッジドライバ601の出力電流変化も減衰するため、消費電力が減少する。しかし、Hブリッジドライバ601のPWM出力を生成するクロック信号は一定であるため、PWM出力周波数を高くすると像振れ補正ユニットの通電制御の分解能が低くなる。つまり、Hブリッジドライバ601のPWM出力周波数を高くすると、補正レンズの位置制御の精度が低下する。そのため、補正レンズの位置制御の精度を高くする必要がない場合には、PWM出力周波数を変更して消費電力を低減可能である。
なお、駆動部508は駆動部507と同様の構成であり、その説明を省略する。
FIG. 8 shows frequency characteristics of the image blur correction unit including the
The
次に、図9のフローチャートを参照して、本実施形態における像振れ補正装置の動作を説明する。
まず、S101において制御部417は、手振れ補正処理で必要となる各種の変数値を初期化する。S105で制御部417から、補正レンズの制御周期を決定するタイミング信号が出力されると、S107に処理を進め、タイミング信号が出力されない場合、S105の判定処理が繰り返されて待ち状態となる。
Next, the operation of the image blur correction apparatus in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in S101, the
S107でジャイロ部501,502はカメラの振れ量を検出する。像振れ補正制御部503,504は目標位置を演算により算出する(S109)。さらに、ホール素子509,510の出力より、補正レンズ301の位置検出信号が取得され(S111)、制御演算部102はPID制御のための制御量(PID_Oと記す)を算出する(S113)。なお、制御演算部102では、第1周波数で駆動したときの制御量が最適となるようにPID制御パラメータが調整されており、出力される制御量は第1周波数で駆動している時の制御量に対応している。S115でデューティ比決定処理が実行され、PWM周波数に応じたデューティ比が決定された後、S105へ処理を戻す。
In step S107, the
次に、デューティ比決定部103が行うデューティ比決定処理S115について、図10を参照して説明する。
S121で現在の制御モードが判定される。現在の制御モードが、補正レンズの制御性能を優先する第1制御モードである場合、S123に処理を進め、また現在の制御モードが、消費電力を低減させる第2制御モードである場合、S125に処理を進める。
S123では、制御演算部102が算出した制御量PID_Oをそのまま、次回のPWMデューティ比(DUTY_Nと記す)として決定する処理が行われる。また、S125では、制御演算部102が算出した制御量PID_Oに対して、周波数変換係数αおよびデューティ補正係数βが乗算される。周波数変換係数αは第1周期に対する第2周期の比率(すなわち、第2周期PWM_2を、第1周期PWM_1で除算した結果)である。また、デューティ補正係数βは、PWM周波数の違いに起因する電流の出力特性の違いを補正するための補正係数である。デューティ補正係数βの値は、Hブリッジドライバ601のスイッチング特性によって決定され、第1周期を1として表した場合に1以下の値である。
Next, the duty ratio determination process S115 performed by the duty
In S121, the current control mode is determined. If the current control mode is the first control mode that prioritizes the control performance of the correction lens, the process proceeds to S123. If the current control mode is the second control mode that reduces power consumption, the process proceeds to S125. Proceed with the process.
In S123, a process of determining the control amount PID_O calculated by the
S125では、次回のPWMデューティ比DUTY_Nが「PID_O×α×β」により決定される。制御演算部102の演算結果に補正係数を乗算することで、PWM周波数の違いにより、PWMデューティ比とアクチュエータへの通電電流に違いが生じることを補正できる。
また、PWMデューティ比が0%の付近、および100%の付近にて、電流のリニアリティ(線形性)が低下するのを抑えるため、PWMデューティ比の下限閾値と上限閾値が設定される。これにより、制御特性の低下を抑制できる。
In S125, the next PWM duty ratio DUTY_N is determined by “PID_O × α × β”. By multiplying the calculation result of the
Further, in order to suppress a decrease in current linearity (linearity) in the vicinity of 0% and 100% of the PWM duty ratio, a lower limit threshold and an upper limit threshold of the PWM duty ratio are set. Thereby, the fall of a control characteristic can be suppressed.
本実施形態によれば、撮像装置の制御モードに応じて補正光学系(補正レンズを含む)の消費電力を低減する制御モードと、補正光学系の制御性能を重視した制御モードとを切り替えることで、消費電力と制御性能とを両立させることができる。制御モードの切り替え時において補正レンズの不連続な動きを抑制できる。 According to the present embodiment, the control mode for reducing the power consumption of the correction optical system (including the correction lens) and the control mode in which the control performance of the correction optical system is emphasized are switched according to the control mode of the imaging apparatus. Thus, both power consumption and control performance can be achieved. The discontinuous movement of the correction lens can be suppressed when the control mode is switched.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態において第1実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。
本実施形態では、図9のフローチャートにおいてS115のデューティ比決定処理の内容が異なる。本実施形態では、PWM周波数を連続的に変更する処理(以下、PWMスイープ処理という)が実行される。図9のS101の初期化処理においては、PWMスイープ処理にてPWM周波数を連続的に変更する際、何回目の変更であるかを計数するためのカウント変数(nと記す)の値をゼロに初期化する処理が実行される。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in the first embodiment, and detailed descriptions thereof are omitted, and differences are mainly described.
In the present embodiment, the content of the duty ratio determination process in S115 is different in the flowchart of FIG. In the present embodiment, a process of continuously changing the PWM frequency (hereinafter referred to as a PWM sweep process) is executed. In the initialization process of S101 of FIG. 9, when the PWM frequency is continuously changed in the PWM sweep process, the value of the count variable (denoted by n) for counting the number of changes is set to zero. The initialization process is executed.
以下、本実施形態におけるデューティ比決定処理について、図11を参照して説明する。
S201は、制御モードの変更を指示するフラグ値の判定処理である。制御モードの変更を指示するフラグの値が1である場合、S203へ進み、PWMスイープ処理が実行される。PWMスイープ処理S203については、図12を用いて後述する。また、図11のS201において、制御モードの変更を指示するフラグの値がゼロである場合、S205へ処理を進める。
Hereinafter, the duty ratio determination process in the present embodiment will be described with reference to FIG.
S201 is a flag value determination process instructing to change the control mode. When the value of the flag for instructing the change of the control mode is 1, the process proceeds to S203, and the PWM sweep process is executed. The PWM sweep process S203 will be described later with reference to FIG. In S201 of FIG. 11, if the value of the flag for instructing the change of the control mode is zero, the process proceeds to S205.
S205で現在の制御モードが判定される。現在の制御モードが第1制御モードである場合、S207に進み、また、現在の制御モードが第2制御モードである場合、S211に進む。S207では、制御演算部102の演算結果である制御量PID_Oを、次回のPWMデューティ比DUTY_Nとして設定する処理が実行される。また、S211では、制御演算部102の演算結果である制御量PID_Oに対して、PWM周波数変換係数αを乗じた値を次回のPWMデューティ比DUTY_Nとして設定する処理が実行される。S203、S207、S211の処理を終えるとリターン処理に移行し、図9のデューティ比決定処理S115が終了し、S105へ戻る。
In S205, the current control mode is determined. If the current control mode is the first control mode, the process proceeds to S207. If the current control mode is the second control mode, the process proceeds to S211. In S207, a process of setting the control amount PID_O, which is the calculation result of the
次に、図11のPWMスイープ処理S203について、図12のフローチャートを参照して説明する。
まず、S401でカウント変数nの値がインクリメントされ(n=n+1)、次回のサンプリングにおけるPWM出力を決定するための演算が実行される。S403では、制御モードの変更を指示するフラグ値の変更について判定される。撮像装置が補正レンズ301の制御性を優先する第1制御モードである時に、消費電力の低減を優先する第2制御モードを指示する信号が出力された場合、S405に処理を進める。例えば、撮像素子への露光が終了した場合、第1制御モードから第2制御モードに変更され、ブランキング期間に第1周波数から第2周波数への切り換えが行われる。
Next, the PWM sweep process S203 of FIG. 11 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in S401, the value of the count variable n is incremented (n = n + 1), and an operation for determining the PWM output in the next sampling is executed. In S403, it is determined whether the flag value for instructing the change of the control mode is changed. When the imaging apparatus is in the first control mode in which priority is given to the controllability of the
S405でPWM周波数決定部101は、第1周波数に対応した第1周期PWM_1と第2周波数に対応した第2周期PWM_2との差分を算出する。差分「PWM_1−PWM_2」をカウント変数でn等分した値が、現在のPWM周期PWM_Cから減算され、これを次のPWM周期PWM_NとしてPWM信号生成部104へ設定する処理が行われる。
In S405, the PWM
一方、S403にて、第2制御モードである時に、第1制御モードを指示する信号が出力された場合、S407に処理を進める。例えば、カメラのレリーズボタンが操作されて撮影準備信号(SW1のオン信号)が出力された際、第2制御モードから第1制御モードへ変更される。PWM周波数決定部101は、第1周波数に対応した第1周期PWM_1と、第2周波数に対応した第2周期PWM_2との差分を算出する。差分「PWM_1−PWM_2」をカウント変数でn等分した値が、現在のPWM周期PWM_Cに加算され、これを次回のPWM周期PWM_NとしてPWM信号生成部104へ設定する処理が行われる。
On the other hand, in S403, when the signal indicating the first control mode is output in the second control mode, the process proceeds to S407. For example, when the release button of the camera is operated and a shooting preparation signal (ON signal of SW1) is output, the second control mode is changed to the first control mode. The PWM
S405、S407の次にS409に進み、デューティ比決定部103は、制御演算部102の出力する制御量PID_Oに対して、所定の比率を乗算する。所定の比率とは、第1周期に対する変更後の周期の比率、つまり、次回のPWM周期PWM_Nを第1周期PWM_1で除算した値(PWM_N/PWM_1)である。乗算結果は、次回のPWMデューティ比DUTY_NとしてPWM信号生成部104へ出力される。なお、制御演算部102では、第1周波数で駆動する際に最適となるPID制御パラメータのチューニングがなされているものとする。
After S405 and S407, the process proceeds to S409, where the duty
次のS411では、S405、S407で決定した次のPWM周期を、現在のPWM周期であるPWM_Cに代入して置き換える処理が行われて、S413へ進む。カウント変数nの値が、PWMスイープ処理にて何回のPWM切り替えを行うかを決める回数(Nと記す)と比較される。nの値が回数Nに一致している場合、すなわち、直前に設定したPWM周波数が第2周波数に到達しているか、または第1周波数に到達している場合、S415に処理を進める。S415では制御モードの変更を指示するフラグが解除される。S415の後、PWMスイープ処理を終了して、リターン処理に移行する。 In the next S411, a process of substituting the next PWM cycle determined in S405 and S407 for PWM_C which is the current PWM cycle is performed, and the process proceeds to S413. The value of the count variable n is compared with the number of times (denoted as N) that determines how many times PWM switching is performed in the PWM sweep process. If the value of n matches the number N, that is, if the PWM frequency set immediately before has reached the second frequency or has reached the first frequency, the process proceeds to S415. In S415, the flag instructing to change the control mode is canceled. After S415, the PWM sweep process is terminated and the process proceeds to a return process.
一方、S413でnの値が回数Nと一致していない場合、すなわち、直前に設定したPWM周波数が第2周波数に到達していないか、または、第1周波数に到達していない場合には、フラグを解除せずにPWMスイープ処理を終了し、リターン処理に移行する。
PWMスイープ処理が終了すると、続いて図9のデューティ比決定処理S115を終了し、S105へ戻る。
On the other hand, if the value of n does not match the number N in S413, that is, if the PWM frequency set immediately before has not reached the second frequency or has not reached the first frequency, The PWM sweep process is terminated without releasing the flag, and the process proceeds to the return process.
When the PWM sweep process ends, the duty ratio determination process S115 of FIG. 9 is subsequently ended, and the process returns to S105.
S415でフラグが解除されていない場合、像振れ補正処理中の次の制御タイミング信号が到来した際、再度PWMスイープ処理が実行される。つまり制御モードの変更を指示するフラグが解除されるまで、設定された回数での周波数切り替えが行われ、所望のPWM周波数に到達するまでPWMスイープ処理が繰り返される。PWM周波数の更新周期は一定の周期であり、PWM周期に比べて十分に長い周期に設定される。 If the flag is not released in S415, the PWM sweep process is executed again when the next control timing signal during the image blur correction process arrives. That is, the frequency switching is performed for the set number of times until the flag for instructing the change of the control mode is released, and the PWM sweep process is repeated until the desired PWM frequency is reached. The update cycle of the PWM frequency is a constant cycle, and is set to a cycle that is sufficiently longer than the PWM cycle.
図13を参照して、デューティ比決定処理中にPWMスイープ処理を繰り返すことで、第1周期から第2周期へと周期が徐々に切り替わる様子を具体的に説明する。図13に示すSnは、段階的にPWM周期が変化する状態を表し、カウント変数nの値は、n=0,1〜6である。図13の「PWMデューティn」はデューティ比の変化を示し、「PWMn」は周期の変化を示す。この場合、第1周波数に対応する第1周期を「PWM0」とし、第1デューティ比を「PWMデューティ0」とする。また第2周波数に対応する第2周期を「PWM6」とし、第2デューティ比を「PWMデューティ6」とする。 With reference to FIG. 13, how the cycle is gradually switched from the first cycle to the second cycle by repeating the PWM sweep processing during the duty ratio determination processing will be specifically described. Sn shown in FIG. 13 represents a state in which the PWM cycle changes step by step, and the value of the count variable n is n = 0, 1-6. “PWM duty n” in FIG. 13 indicates a change in duty ratio, and “PWMn” indicates a change in cycle. In this case, the first period corresponding to the first frequency is “PWM0”, and the first duty ratio is “PWM duty 0”. The second period corresponding to the second frequency is “PWM6”, and the second duty ratio is “PWM duty6”.
S0は、PWMスイープ処理が実行される直前の状態を表しており、第1周期、および、制御演算部102の出力する制御量PID_Oにより決定されるデューティ比をもつPWM信号が出力されている状態である。S1は1回目のPWMスイープ処理が実行された直後の状態を示す。S2は2回目のPWMスイープ処理が実行された直後の状態を示す。PWMスイープ処理S203を繰り返す際の回数nの値に応じて、S3、S4、…というように、順次に状態が進む。本例では、6回目のPWMスイープ処理S203が実行された結果、S6の状態となる。この状態は、第2周期、および、それに対応した第2デューティ比をもつPWM信号が出力される状態である。なお、第2周期から第1周期への変更及び第2デューティ比から第1デューティ比への変更については、前記と逆の過程に従って行われるので説明を省略する。
S0 represents a state immediately before the PWM sweep process is executed, and a PWM signal having a duty ratio determined by the first period and the control amount PID_O output from the
本実施形態では、第1周波数から第2周波数への切り替え、または、第2周波数から第1周波数への切り替えの際、周波数を徐々に変更することができる。また、回数Nを大きくすれば、切り替え段数が大きくなるので、周波数をより滑らかに変更できる。 In the present embodiment, when switching from the first frequency to the second frequency or switching from the second frequency to the first frequency, the frequency can be gradually changed. Further, if the number N is increased, the number of switching stages is increased, so that the frequency can be changed more smoothly.
101 PWM周波数決定部
102 制御演算部
103 デューティ比決定部
104 PWM信号生成部
507,508 駆動部
509,510 ホール素子
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、
前記補正手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記振れ検出手段による振れ検出信号および前記位置検出手段による位置検出信号を取得して制御量を算出してパルス幅変調による制御信号を生成する制御手段と、
前記制御手段からの制御信号に従って前記補正手段を駆動する駆動手段を備え、
前記制御手段は、前記制御モードを判定してパルス幅変調周波数に対応する補正係数を用いて前記制御信号のデューティ比を決定し、
前記駆動手段は、前記制御手段により決定されたデューティ比の駆動信号を、フィルタ手段を介して前記補正手段へ出力することを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus that performs image blur correction by a correction unit by changing a control mode,
Shake detection means for detecting shake of the imaging device;
Position detecting means for detecting the position of the correcting means;
Control means for obtaining a shake detection signal by the shake detection means and a position detection signal by the position detection means, calculating a control amount, and generating a control signal by pulse width modulation;
Drive means for driving the correction means in accordance with a control signal from the control means;
The control means determines the control mode and determines a duty ratio of the control signal using a correction coefficient corresponding to a pulse width modulation frequency;
The image pickup apparatus, wherein the drive means outputs a drive signal having a duty ratio determined by the control means to the correction means via a filter means.
前記振れ検出手段による振れ検出信号を取得して前記補正手段の目標位置を算出する演算手段と、
前記制御モードごとに異なるパルス幅変調周波数を決定する周波数決定手段と、
前記演算手段の出力から前記デューティ比を決定するデューティ比決定手段と、
前記周波数決定手段により決定されたパルス幅変調周波数および前記デューティ比決定手段により決定されたデューティ比の前記制御信号を生成して前記駆動手段に出力する信号生成手段を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The control means includes
A calculation means for acquiring a shake detection signal from the shake detection means and calculating a target position of the correction means;
Frequency determining means for determining a different pulse width modulation frequency for each control mode;
Duty ratio determining means for determining the duty ratio from the output of the calculating means;
The signal generation means for generating the control signal having the pulse width modulation frequency determined by the frequency determination means and the duty ratio determined by the duty ratio determination means and outputting the control signal to the drive means. The imaging apparatus according to 1.
前記周波数決定手段は、前記第1周波数に対応する第1周期と前記第2周波数に対応した第2周期との差分を算出し、差分を設定された回数で除算した値を現在の周期から減算することによりパルス幅変調周波数を変更する処理を繰り返すことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 When changing from the first control mode to the second control mode,
The frequency determining means calculates a difference between a first period corresponding to the first frequency and a second period corresponding to the second frequency, and subtracts a value obtained by dividing the difference by a set number of times from the current period. The imaging apparatus according to claim 6, wherein the process of changing the pulse width modulation frequency is repeated.
前記周波数決定手段は、前記第1周波数に対応する第1周期と前記第2周波数に対応した第2周期との差分を算出し、差分を設定された回数で除算した値を現在の周期に加算することによりパルス幅変調周波数を変更する処理を繰り返すことを特徴とする請求項6または8に記載の撮像装置。 When changing from the second control mode to the first control mode,
The frequency determining means calculates a difference between a first period corresponding to the first frequency and a second period corresponding to the second frequency, and adds a value obtained by dividing the difference by a set number of times to the current period. The imaging apparatus according to claim 6, wherein the process of changing the pulse width modulation frequency is repeated.
撮像素子への露光が終了し、前記第1制御モードから第2制御モードへの変更が判定された場合、ブランキング期間に前記制御手段はパルス幅変調周波数を前記第1周波数から第2周波数に変更することを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。 When a shooting preparation signal is output and a change from the second control mode to the first control mode is determined, the control means changes the pulse width modulation frequency from the second frequency to the first frequency,
When exposure to the image sensor is completed and a change from the first control mode to the second control mode is determined, the control means changes the pulse width modulation frequency from the first frequency to the second frequency during the blanking period. The imaging apparatus according to claim 11, wherein the imaging apparatus is changed.
前記撮像装置の振れを振れ検出手段により検出する振れ検出ステップと、
前記補正手段の位置を位置検出手段により検出する位置検出ステップと、
前記振れ検出手段による振れ検出信号および前記位置検出手段による位置検出信号を制御手段が取得して制御量を算出してパルス幅変調による制御信号を生成する制御ステップと、
前記制御手段からの制御信号に従って駆動手段が前記補正手段を駆動する駆動ステップを有し、
前記制御ステップにて制御手段は、前記制御モードを判定してパルス幅変調周波数に対応する補正係数を用いて前記制御信号のデューティ比を決定し、
前記駆動ステップにて駆動手段は、前記制御手段により決定されたデューティ比の駆動信号を、フィルタ手段を介して前記補正手段へ出力することを特徴とする撮像装置の制御方法。 An imaging method executed by an imaging device that changes a control mode and performs image blur correction by a correction unit,
A shake detection step of detecting shake of the imaging device by shake detection means;
A position detecting step of detecting the position of the correcting means by a position detecting means;
A control step in which a control unit obtains a shake detection signal from the shake detection unit and a position detection signal from the position detection unit, calculates a control amount, and generates a control signal by pulse width modulation;
The driving means drives the correction means in accordance with a control signal from the control means;
In the control step, the control means determines the control mode, determines a duty ratio of the control signal using a correction coefficient corresponding to a pulse width modulation frequency,
In the driving step, the driving unit outputs a driving signal having a duty ratio determined by the control unit to the correcting unit via a filter unit.
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| KR20180109180A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-08 | 삼성전기주식회사 | Actuator and drivng apparatus of camera module |
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