JP2015172748A - Auto-focusing adjustment device, and imaging device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動焦点調節装置及びそれを備えた撮像システムに関する。 The present invention relates to an automatic focusing apparatus and an imaging system including the same.
近年、移動通信端末機の普及の拡大に伴い、カメラの高画素及び高性能化が要求されている。 In recent years, with the spread of mobile communication terminals, there has been a demand for higher pixels and higher performance of cameras.
普遍化された８Ｍピクセルの画素のカメラ付き携帯電話を始め、最近は１３Ｍの高画素のカメラ付き携帯電話が商用化されており、これからは１６Ｍ以上のピクセルを有する高性能カメラ付き携帯電話が開発されると予想されている。 Beginning with the 8M pixel camera mobile phone that has been universalized, recently, the 13M high pixel camera mobile phone has been commercialized. From now on, the development of high performance camera mobile phones with more than 16M pixels will be developed. It is expected to be.
また、移動端末機のディスプレイ画面の幅が広くなっているに伴い、既存のＦＨＤ（Ｆｕｌｌ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ、解像度１９２０＊１０８０）からＷＱＨＤ（Ｗｉｄｅ Ｑｕａｄ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ、解像度２５６０＊１４４０）へ、４：３画面から１６：９の広い画面へと変わりつつある。 Also, as the display screen width of mobile terminals increases, the existing FHD (Full High Definition, resolution 1920 * 1080) to WQHD (Wide Quad High Definition, resolution 2560 * 1440) 4: 3 screen Is changing to a 16: 9 wide screen.
このような高性能化とともに、カメラの速い自動焦点機能に関する関心が高まっている。特に、動画撮影の速度が益々速くなるに伴い、被写体の動きを速く追従して焦点を自動で合わせる機能が重要視されている。これにより、高い品質の画質を実現することができる。 With such high performance, there is an increasing interest in the fast autofocus function of cameras. In particular, as the speed of moving image shooting increases more and more, the function of automatically following the movement of the subject and focusing automatically is regarded as important. Thereby, high quality image quality can be realized.
従来の自動焦点機能は、被写体の最適の焦点距離を探索するためにカメラモジュールを少しずつ複数回移動させるか、または数回の移動で焦点距離（基準焦点距離）を探索してカメラモジュールを移動させながら自動焦点を具現する。 The conventional auto focus function moves the camera module by moving the camera module several times little by little to search for the optimal focal length of the subject, or searching for the focal length (reference focal length) in several moves. Implement autofocus while letting
この際、カメラモジュールでは、基準焦点距離及びモジュールを移動させる時に発生する現在のモジュール位置を用いて位置閉ループ制御を行う。 At this time, the camera module performs position closed loop control using the reference focal length and the current module position generated when the module is moved.
すなわち、モジュールを移動して探索した基準焦点距離及び現在のモジュール位置のフィードバックを受け、それらの間の誤差を相殺させるようにモジュールを制御する。 That is, the module is controlled so as to receive the feedback of the reference focal length and the current module position searched by moving the module and cancel the error between them.
位置誤差が大きい場合、モジュールの駆動部（例えば、ＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ））に印加される電流を増加させることで駆動力を増加させ、所望の基準焦点距離を外れる場合には、印加される電流を減少させることで駆動力を減少させる。 When the position error is large, the driving force is increased by increasing the current applied to the module drive unit (for example, VCM (Voice Coil Motor)). The driving force is reduced by reducing the current.
この過程を経て基準焦点距離の設定範囲内にモジュールが到達すると、焦点が合わされたと判断して撮影が行われる。 When the module reaches the set range of the reference focal length through this process, it is determined that the focus is achieved and photographing is performed.
従来の場合、位置閉ループ制御を行わない開ループ制御に比べ応答性が速いため、自動焦点が速く行われることができる（例えば、特許文献１参照）。しかし、モジュールの位置のみがフィードバックされて閉ループ制御され、実際にモジュールの駆動部に印加される電流はフィードバックされて閉ループ制御されないため、モジュールの移動時に、位置誤差による印加電流の増減によってオシレーションが発生し得る。これは、焦点が合わせられていない状態で撮影が行われるようにして、画質低下をもたらす恐れがある。これは、益々高性能化及び高速化が要求されている移動通信端末機のカメラの性能を阻害する要素となり得る。 In the conventional case, since the responsiveness is faster than the open loop control that does not perform the position closed loop control, the automatic focusing can be performed quickly (see, for example, Patent Document 1). However, only the module position is fed back and closed-loop controlled, and the current actually applied to the module drive unit is fed back and not closed-loop controlled. Can occur. This may cause the image quality to be deteriorated by photographing in an unfocused state. This can be an element that impedes the performance of the camera of a mobile communication terminal that is increasingly required to have higher performance and higher speed.
本発明の目的は、印加電流の閉ループ制御を行うことにより、高速の自動焦点機能を有する自動焦点調節装置及びそれを備えた撮像システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an automatic focusing apparatus having a high-speed automatic focusing function by performing closed loop control of an applied current, and an imaging system including the same.
上記の目的を達成するための本発明の一側面（自動焦点調節装置）は、レンズの状態に係る目標値とその実測値との差分に基づいて、前記レンズの状態を前記目標値に合わせるための制御信号を生成するイコライザと、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ変調部と、前記ＰＷＭ変調部により生成されたＰＷＭ信号に応じて、前記レンズの状態を変化させる駆動素子を駆動するための駆動電流を生成するＨブリッジ駆動部と、前記ＰＷＭ変調部から出力されるＰＷＭ信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御する閉ループ電流制御部と、を含む。 One aspect of the present invention (automatic focus adjustment device) for achieving the above object is to adjust the lens state to the target value based on the difference between the target value related to the lens state and the measured value thereof. An equalizer that generates the control signal, a PWM modulator that generates a PWM signal, and a drive current for driving the drive element that changes the state of the lens in accordance with the PWM signal generated by the PWM modulator. The current applied to the H bridge drive unit is estimated using the H bridge drive unit to be generated and the PWM signal output from the PWM modulation unit, and is used according to the control signal generated by the equalizer. And a closed-loop current control unit that controls the PWM modulation unit so that the current applied to the H-bridge driving unit is increased or decreased.
また、本発明の一側面は、旧目標位置から新目標位置へ前記レンズを漸次的に移動させるために、段階的に増加または減少する複数の位置を生成し、順に前記イコライザに設定する位置設定回路をさらに含む。 In addition, according to one aspect of the present invention, in order to gradually move the lens from the old target position to the new target position, a plurality of positions that increase or decrease in stages are generated, and the position setting is set in the equalizer in order. A circuit is further included.
また、本発明の一側面による前記位置設定回路は、前記レンズの目標位置が変更される度に、開始位置、終了位置、ステップ幅、及び更新間隔を外部から受け、それらに基づいて前記イコライザに設定する位置を生成する。 In addition, the position setting circuit according to an aspect of the present invention receives a start position, an end position, a step width, and an update interval from the outside each time the target position of the lens is changed. Generate the position to set.
また、本発明の一側面による前記イコライザは、位置検出素子から出力される位置信号と、位置設定回路から設定される位置信号と、の差分を算出し、誤差信号を出力する減算回路と、前記減算回路から入力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む。 The equalizer according to one aspect of the present invention calculates a difference between a position signal output from a position detection element and a position signal set from a position setting circuit, and outputs an error signal. And a servo circuit that generates a control signal for canceling the error signal input from the subtraction circuit and outputs the control signal to the closed-loop current control unit.
また、本発明の一側面による前記イコライザは、位置検出素子から出力される位置信号と、画像信号処理部から入力される目標位置信号と、の差分を算出し、誤差信号として出力する減算回路と、前記減算回路から出力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して前記閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む。 The equalizer according to one aspect of the present invention includes a subtraction circuit that calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a target position signal input from the image signal processing unit and outputs the difference as an error signal. And a servo circuit that generates a control signal for canceling the error signal output from the subtraction circuit and outputs the control signal to the closed-loop current control unit.
また、本発明の一側面による前記閉ループ電流制御部は、前記ＰＷＭ変調部からＨブリッジ駆動部に印加されるＰＷＭ信号を受信し、設定された利得だけ前記ＰＷＭ信号を増加させて出力する電流検知回路と、前記電流検知回路から出力される信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御するＰＷＭ制御機と、を含む。 Also, the closed loop current control unit according to an aspect of the present invention receives a PWM signal applied to the H bridge driving unit from the PWM modulation unit, and outputs the current by increasing the PWM signal by a set gain. A current applied to the H-bridge drive unit is estimated using a circuit and a signal output from the current detection circuit, and the current is applied to the H-bridge drive unit according to a control signal generated by the equalizer. And a PWM controller that controls the PWM modulator so that the applied current is increased or decreased.
また、本発明の一側面による前記ＰＷＭ制御機は、推正した電流の大きさがＨブリッジ駆動部に要求される電流より低い場合には、ＰＷＭ信号を調節してＨブリッジ駆動部に印加される電流を高めるようにＰＷＭ制御信号をＰＷＭ変調部に提供し、前記Ｈブリッジ駆動部に要求される電流より高い場合には、ＰＷＭ信号を調節して前記Ｈブリッジ駆動部に印加される電流を低めるようにＰＷＭ制御信号を出力する。 The PWM controller according to an aspect of the present invention adjusts the PWM signal and applies the adjusted PWM signal to the H-bridge driver when the estimated current is lower than the current required for the H-bridge driver. If the PWM control signal is provided to the PWM modulator so as to increase the current that is higher than the current required for the H-bridge driver, the PWM signal is adjusted to adjust the current applied to the H-bridge driver. A PWM control signal is output so as to decrease.
また、本発明の一側面による前記閉ループ電流制御部は、前記電流検知回路から出力される電流信号から所定周波数以上の信号を濾過し、平滑して、信号のノイズを除去して出力する低周波フィルタ及び平滑回路をさらに含む。 Further, the closed loop current control unit according to one aspect of the present invention filters and smooths a signal having a predetermined frequency or higher from the current signal output from the current detection circuit, and outputs the low frequency signal after removing the signal noise. A filter and a smoothing circuit are further included.
また、本発明の一側面による前記ＰＷＭ制御機は、算出した前記Ｈブリッジ駆動部に印加された電流が過電流である場合には、前記ＰＷＭ変調部をオフさせるか出力信号を調節する。 The PWM controller according to an aspect of the present invention may turn off the PWM modulation unit or adjust an output signal when the calculated current applied to the H-bridge driving unit is an overcurrent.
一方、本発明の他の側面（撮像システム）は、レンズの位置を調整するための駆動素子と、前記レンズの位置を検出するための位置検出素子と、前記位置検出素子の出力信号により特定される前記レンズの位置と、外部から設定される前記レンズの目標位置と、の差分に基づいて、前記レンズの位置を前記目標位置に合わせるための制御信号を生成するイコライザと、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ変調部と、前記ＰＷＭ変調部により生成されたＰＷＭ信号に応じて、前記レンズの状態を変化させる駆動素子を駆動するための駆動電流を生成するＨブリッジ駆動部と、前記ＰＷＭ変調部から出力されるＰＷＭ信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御する閉ループ電流制御部と、を含む。 On the other hand, another aspect (imaging system) of the present invention is specified by a drive element for adjusting the position of the lens, a position detection element for detecting the position of the lens, and an output signal of the position detection element. Based on the difference between the position of the lens and the target position of the lens set from the outside, an equalizer that generates a control signal for adjusting the position of the lens to the target position, and a PWM signal are generated An output from the PWM modulator, an H-bridge driver that generates a drive current for driving a drive element that changes the state of the lens according to the PWM signal generated by the PWM modulator, and an output from the PWM modulator The PWM signal is used to correct the current applied to the H-bridge driver, and the H-bridge is used in accordance with the control signal generated by the equalizer. As current applied to the driving unit is increased or decreased, including, a closed loop current controller for controlling the PWM modulation unit.
また、本発明の他の側面は、旧目標位置から新目標位置へ前記レンズを漸次的に移動させるために、段階的に増加または減少する複数の位置を生成し、順に前記イコライザに設定する位置設定回路をさらに含む。 According to another aspect of the present invention, in order to gradually move the lens from the old target position to the new target position, a plurality of positions that increase or decrease in stages are generated and sequentially set in the equalizer. A setting circuit is further included.
また、本発明の他の側面による前記イコライザは、位置検出素子から出力される位置信号と、位置設定回路から設定される位置信号と、の差分を算出し、誤差信号を出力する減算回路と、前記減算回路から入力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む。 In addition, the equalizer according to another aspect of the present invention calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a position signal set from the position setting circuit, and outputs an error signal; And a servo circuit that generates a control signal for canceling the error signal input from the subtraction circuit and outputs the control signal to the closed-loop current control unit.
また、本発明の他の側面による前記イコライザは、位置検出素子から出力される位置信号と、画像信号処理部から入力される目標位置信号と、の差分を算出し、誤差信号として出力する減算回路と、前記減算回路から出力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して前記閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む。 The equalizer according to another aspect of the present invention calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a target position signal input from the image signal processing unit, and outputs the difference as an error signal. And a servo circuit that generates a control signal for canceling the error signal output from the subtraction circuit and outputs the control signal to the closed-loop current control unit.
また、本発明の他の側面による前記閉ループ電流制御部は、前記ＰＷＭ変調部からＨブリッジ駆動部に印加されるＰＷＭ信号を受信し、設定された利得だけ前記ＰＷＭ信号を増加させて出力する電流検知回路と、前記電流検知回路から出力される信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御するＰＷＭ制御機と、を含む。 The closed loop current controller according to another aspect of the present invention receives a PWM signal applied to the H bridge driver from the PWM modulator, and increases the PWM signal by a set gain and outputs the PWM signal. A current applied to the H-bridge drive unit is estimated using a detection circuit and a signal output from the current detection circuit, and an H-bridge drive unit is used according to the control signal generated by the equalizer. And a PWM controller for controlling the PWM modulation unit so that the current applied to is increased or decreased.
また、本発明の他の側面による前記ＰＷＭ制御機は、推正した電流の大きさがＨブリッジ駆動部に要求される電流より低い場合には、ＰＷＭ信号を調節してＨブリッジ駆動部に印加される電流を高めるようにＰＷＭ制御信号をＰＷＭ変調部に提供し、前記Ｈブリッジ駆動部に要求される電流より高い場合には、ＰＷＭ信号を調節して前記Ｈブリッジ駆動部に印加される電流を低めるようにＰＷＭ制御信号を出力する。 The PWM controller according to another aspect of the present invention adjusts the PWM signal and applies it to the H-bridge driver when the estimated current is lower than the current required for the H-bridge driver. A PWM control signal is provided to the PWM modulator to increase the current that is applied, and if higher than the current required for the H-bridge driver, the PWM signal is adjusted and the current applied to the H-bridge driver PWM control signal is output so that
本発明の一実施例によれば、自動焦点調節時間を短縮させることで、高速動画及び瞬間画面の撮影が可能である。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to capture a high-speed moving image and an instantaneous screen by shortening the automatic focusing time.
また、本発明の一実施例によれば、低照度で鮮明な画面撮影が可能である。 In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to capture a clear screen with low illuminance.
一方、従来は、移動すべき基準モジュール位置に対する複数の位置を設定してから移動していたが、本発明では、複数の位置を別に設定せずに直ちに移動可能である。 On the other hand, in the past, the movement was performed after setting a plurality of positions with respect to the reference module position to be moved. However, in the present invention, it is possible to move immediately without setting the plurality of positions separately.
また、従来技術では、ホールセンサ出力対比位置、位置対比電流強度などの実験記録を予めメモリに格納していたが、本発明ではその設定が不要であるため、メモリの使用量が減少する効果がある。 In the prior art, experimental records such as Hall sensor output contrast position and position contrast current intensity were previously stored in the memory. However, the present invention does not require the setting, so that the memory usage can be reduced. is there.
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。 Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In this specification, it should be noted that when adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same number as much as possible even if they are shown in different drawings. I must. The terms “one side”, “other side”, “first”, “second” and the like are used to distinguish one component from another component, and the component is the term It is not limited by. Hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of known techniques that may obscure the subject matter of the present invention are omitted.
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は本発明の一実施例による自動焦点調節装置が備えられた撮像システムの構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging system provided with an automatic focus adjustment apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１を参照すれば、本発明の一実施例による自動焦点調節装置が備えられた撮像システム５００は、レンズ１０と、駆動素子１２と、位置検出素子１４と、撮像素子１６と、画像信号処理部（ＩＳＰ；Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）７０と、自動焦点調節装置１００と、を備える。 Referring to FIG. 1, an imaging system 500 equipped with an automatic focusing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a lens 10, a driving element 12, a position detecting element 14, an imaging element 16, and image signal processing. Part (ISP; Image Signal Processor) 70 and the automatic focusing apparatus 100 are provided.
ここでは、画像符号化エンジンや記録媒体など、自動焦点調節に関連しない構成要素は省略して図示している。 Here, components that are not related to automatic focus adjustment, such as an image encoding engine and a recording medium, are omitted.
撮像素子１６は、光学部品であるレンズ１０を透過した光信号を電気信号に変換し、画像信号処理部７０に出力する。撮像素子１６には、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサを採用することができる。 The image sensor 16 converts an optical signal transmitted through the lens 10 that is an optical component into an electrical signal and outputs the electrical signal to the image signal processing unit 70. A CCD sensor or a CMOS image sensor can be adopted as the image sensor 16.
駆動素子１２は、レンズ１０の位置を調整する素子であって、自動焦点調節装置１００から供給される駆動信号に応じて、レンズ１０を光軸方向に移動させる。これにより、レンズ１０と撮像素子１６の焦点距離が調整される。駆動素子１２には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を採用することができる。 The drive element 12 is an element that adjusts the position of the lens 10, and moves the lens 10 in the optical axis direction according to a drive signal supplied from the automatic focus adjustment apparatus 100. Thereby, the focal distance of the lens 10 and the image pick-up element 16 is adjusted. A voice coil motor (VCM) can be adopted as the drive element 12.
位置検出素子１４は、レンズ１０の位置を検出するための素子である。位置検出素子１４には、ホール素子を採用することができる。以下、駆動素子１２及び位置検出素子１４が、ボイスコイルモータとホール素子を含むアクチュエータで構成される例を説明する。 The position detection element 14 is an element for detecting the position of the lens 10. A Hall element can be adopted as the position detection element 14. Hereinafter, an example in which the drive element 12 and the position detection element 14 are configured by an actuator including a voice coil motor and a hall element will be described.
画像信号処理部７０は、撮像素子１６から出力される画像信号を処理する。本実施形態では、主に、撮像素子１６から出力される画像信号に基づいて、レンズ１０の目標位置を決定する。 The image signal processing unit 70 processes the image signal output from the image sensor 16. In the present embodiment, the target position of the lens 10 is determined mainly based on the image signal output from the image sensor 16.
図２は、画像信号処理部７０による、レンズ１０の目標位置の決定処理について説明するための図面である。シャッタボタンが半押しされるなど、自動焦点調節機能が有効化されると、画像信号処理部７０は、レンズ１０を所定のステップ幅で移動させるための制御信号を自動焦点調節装置１００に送信する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the determination processing of the target position of the lens 10 by the image signal processing unit 70. When the automatic focus adjustment function is validated, such as when the shutter button is half-pressed, the image signal processing unit 70 transmits a control signal for moving the lens 10 with a predetermined step width to the automatic focus adjustment device 100. .
特に、図２では、２段階のスキャンにより合焦位置を決定する例を示している。１段階目のスキャンでは、レンズ１０の位置を粗く変更して、レンズ１０の合焦位置をある程度の範囲に絞る。より具体的には、増加を続けてきたシャープネスが減少に転じた目標位置と、その一つ前の目標位置との間の範囲を、レンズ１０の合焦位置が存在する範囲と特定する。２段階目のスキャンでは、１段階目のスキャンにより絞られた範囲内でレンズ１０の位置を細かく変更し、シャープネスが最大値となるレンズ１０の位置を合焦位置と決定する。この２段階のスキャンにより、合焦位置を高速かつ高精度に探索することができる。 In particular, FIG. 2 shows an example in which the in-focus position is determined by two-stage scanning. In the first-stage scan, the position of the lens 10 is roughly changed, and the focus position of the lens 10 is narrowed down to a certain range. More specifically, the range between the target position where the sharpness, which has continued to increase, has started to decrease, and the previous target position is identified as the range where the in-focus position of the lens 10 exists. In the second-stage scan, the position of the lens 10 is finely changed within the range narrowed down by the first-stage scan, and the position of the lens 10 at which the sharpness becomes the maximum value is determined as the focus position. By this two-stage scanning, the in-focus position can be searched at high speed and with high accuracy.
一方、画像信号処理部７０は、レンズ１０の各位置で撮像された各画像信号のシャープネスを算出する。例えば、シャープネスは、各画像信号にハイパスフィルタを設け、各画像信号のエッジ成分を抽出し、各画像信号のエッジ成分を積算することで求めることができる。画像信号処理部７０は、シャープネスが最大値となるレンズ１０の位置を合焦位置と決定する。 On the other hand, the image signal processing unit 70 calculates the sharpness of each image signal captured at each position of the lens 10. For example, the sharpness can be obtained by providing a high-pass filter for each image signal, extracting the edge component of each image signal, and integrating the edge components of each image signal. The image signal processing unit 70 determines the position of the lens 10 at which the sharpness is the maximum value as the focus position.
図１に戻り、自動焦点調節装置１００は、差動増幅回路２０と、ローパスフィルタ２２と、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）２４と、イコライザ３０と、位置設定回路３５と、ＰＷＭ変調部４０と、Ｈブリッジ駆動部５０と、閉ループ電流制御部６０と、を備える。また、自動焦点調節装置１００がワンチップＬＳＩで構成される場合、ローパスフィルタ２２はチップの外部に設けられてもよい。 Returning to FIG. 1, the automatic focus adjustment apparatus 100 includes a differential amplifier circuit 20, a low-pass filter 22, an analog / digital conversion circuit (ADC) 24, an equalizer 30, a position setting circuit 35, and a PWM modulation unit 40. The H bridge drive unit 50 and the closed loop current control unit 60 are provided. When the automatic focus adjustment apparatus 100 is configured by a one-chip LSI, the low-pass filter 22 may be provided outside the chip.
イコライザ３０及び閉ループ電流制御部６０の構成は、ハードウェア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを図示している。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによって様々な形態で実現できることは、当業者には理解されるところである。 The configurations of the equalizer 30 and the closed-loop current control unit 60 can be realized in hardware by an arbitrary processor, memory, and other LSI, and are realized in software by a program loaded in the memory. The functional block implement | achieved by those cooperation is shown in figure. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.
差動増幅回路２０は、位置検出素子１４（ここでは、ホール素子）の出力端子間の電位差を増幅し、位置信号として出力する。当該ホール素子は、レンズ１０に備えられたマグネットにより作られる磁界の磁束密度に応じた電圧を出力する。レンズ１０の移動により磁束密度が変化すると、その変化に比例して当該ホール素子の出力電圧も変化する。したがって、当該ホール素子の出力電圧から、レンズ１０の位置を推測することができる。 The differential amplifier circuit 20 amplifies the potential difference between the output terminals of the position detection element 14 (here, the Hall element) and outputs it as a position signal. The Hall element outputs a voltage corresponding to the magnetic flux density of the magnetic field created by the magnet provided in the lens 10. When the magnetic flux density changes due to the movement of the lens 10, the output voltage of the Hall element also changes in proportion to the change. Therefore, the position of the lens 10 can be estimated from the output voltage of the Hall element.
ローパスフィルタ２２は、差動増幅回路２０から出力される位置信号の高周波数成分を除去する。アナログ／デジタル変換回路２４は、ローパスフィルタ２２から出力される位置信号をアナログ値からデジタル値に変換する。 The low pass filter 22 removes a high frequency component of the position signal output from the differential amplifier circuit 20. The analog / digital conversion circuit 24 converts the position signal output from the low-pass filter 22 from an analog value to a digital value.
イコライザ３０は、位置検出素子１４の出力信号によって特定される現在のレンズ１０の位置と、位置設定回路３５により設定されるレンズ１０の位置と、の差分に基づいて、レンズ１０の位置を位置設定回路３５により設定される位置に合わせるための駆動信号を生成し、駆動素子１２を制御する。 The equalizer 30 sets the position of the lens 10 based on the difference between the current position of the lens 10 specified by the output signal of the position detection element 14 and the position of the lens 10 set by the position setting circuit 35. A drive signal for matching the position set by the circuit 35 is generated, and the drive element 12 is controlled.
以下、より具体的に説明する。イコライザ３０は、減算回路３２及びサーボ回路３４を含む。減算回路３２は、位置検出素子１４から出力される位置信号と、位置設定回路３５から設定される位置信号と、の差分を算出して、偏差信号としてサーボ回路３４に出力する。レンズ１０の位置が、位置設定回路３５から設定される位置に存在する場合、この偏差信号はゼロとなる。サーボ回路３４は、減算回路３２から入力される偏差信号を相殺するための信号を生成して閉ループ電流制御部６０に出力する。 More specific description will be given below. The equalizer 30 includes a subtraction circuit 32 and a servo circuit 34. The subtraction circuit 32 calculates a difference between the position signal output from the position detection element 14 and the position signal set from the position setting circuit 35 and outputs the difference to the servo circuit 34 as a deviation signal. When the position of the lens 10 exists at a position set by the position setting circuit 35, the deviation signal is zero. The servo circuit 34 generates a signal for canceling the deviation signal input from the subtraction circuit 32 and outputs the signal to the closed loop current control unit 60.
ここでは、位置設定回路３５を用いて後述するステップムーブ動作を行ったが、これを用いずに単一ステップで駆動可能である。 Here, a step move operation, which will be described later, is performed using the position setting circuit 35, but it can be driven in a single step without using this.
このように単一ステップで具現する場合、イコライザ３０は、対象物の状態に係る目標値とその実測値との差分に基づいて、対象物の状態を目標値に合わせるための制御信号を生成する。すなわち、イコライザ３０は、位置検出素子１４の出力信号によって特定されるレンズ１０の位置と、画像信号処理部７０から設定されるレンズ１０の目標位置と、の差分に基づいて、レンズ１０の位置を目標位置に合わせるための制御信号を生成する。 In this way, when implemented in a single step, the equalizer 30 generates a control signal for adjusting the state of the object to the target value based on the difference between the target value related to the state of the object and the measured value thereof. . That is, the equalizer 30 determines the position of the lens 10 based on the difference between the position of the lens 10 specified by the output signal of the position detection element 14 and the target position of the lens 10 set from the image signal processing unit 70. A control signal for adjusting to the target position is generated.
より具体的に説明すれば、この場合にも、イコライザ３０は減算回路３２及びサーボ回路３４を含む。減算回路３２は、位置検出素子１４から出力される位置信号と、画像信号処理部７０から入力される目標位置信号と、の差分を算出して誤差信号として出力し（この際、レンズ１０の位置が目標位置に存在する場合にはその差分がゼロとなる）、サーボ回路３４は、減算回路３２から出力される誤差信号を相殺するための信号を生成して閉ループ電流制御部６０に出力する。 More specifically, also in this case, the equalizer 30 includes a subtraction circuit 32 and a servo circuit 34. The subtraction circuit 32 calculates a difference between the position signal output from the position detection element 14 and the target position signal input from the image signal processing unit 70 and outputs the difference as an error signal (at this time, the position of the lens 10). When the signal is present at the target position, the difference is zero), and the servo circuit 34 generates a signal for canceling the error signal output from the subtraction circuit 32 and outputs the signal to the closed loop current control unit 60.
一方、自動焦点調節機能が有効化されている時に、画像信号処理部７０は、レンズ１０の位置を順に変化させるための制御信号を、Ｉ２Ｃインタフェースなどのインタフェースを経由して位置設定回路３５に出力する。勿論、位置設定回路３５が備えられていない場合には、イコライザ３０の減算回路３２に出力する。 On the other hand, when the automatic focus adjustment function is enabled, the image signal processing unit 70 outputs a control signal for sequentially changing the position of the lens 10 to the position setting circuit 35 via an interface such as an I2C interface. To do. Of course, when the position setting circuit 35 is not provided, the signal is output to the subtraction circuit 32 of the equalizer 30.
前記閉ループ電流制御部６０は、イコライザ３０により生成された制御信号に応じて、Ｈブリッジ駆動部５０の電流駆動能力を変化させる。 The closed loop current control unit 60 changes the current drive capability of the H bridge drive unit 50 in accordance with the control signal generated by the equalizer 30.
より具体的には、閉ループ電流制御部６０は、ＰＷＭ信号を用いてＨブリッジ駆動部５０により駆動素子１２に印加される電流を推正することができ、それを用いて、駆動素子１２に印加される（実際はＨブリッジ駆動部５０）電流が増減されるように制御する。かかる閉ループ電流制御部６０の詳細構成及び動作については、図５を参照して以下で詳細に説明する。 More specifically, the closed loop current control unit 60 can estimate the current applied to the drive element 12 by the H-bridge drive unit 50 using the PWM signal, and apply it to the drive element 12 using the current. (Actually, the H bridge drive unit 50) is controlled so as to increase or decrease the current. The detailed configuration and operation of the closed loop current control unit 60 will be described in detail below with reference to FIG.
次に、ＰＷＭ変調部４０は、閉ループ電流制御部６０により生成される制御信号に応じたＰＷＭ信号を生成する。より具体的には、閉ループ電流制御部６０から入力される制御信号を、そのデジタル値に応じたデューティ比を有するパルス信号に変換する。 Next, the PWM modulation unit 40 generates a PWM signal corresponding to the control signal generated by the closed loop current control unit 60. More specifically, the control signal input from the closed loop current control unit 60 is converted into a pulse signal having a duty ratio corresponding to the digital value.
Ｈブリッジ駆動部５０は、ＰＷＭ変調部４０により生成されたＰＷＭ信号に応じて、対象物の状態を変化させる、すなわち、レンズ１０の位置を移動させる駆動素子１２を駆動するための駆動電流を生成する。 The H-bridge drive unit 50 generates a drive current for driving the drive element 12 that changes the state of the object, that is, moves the position of the lens 10, according to the PWM signal generated by the PWM modulation unit 40. To do.
より具体的には、ＰＷＭ変調部４０から入力されるＰＷＭ信号に応じた電流の方向及び電流量を有する駆動電流を生成し、駆動素子１２に供給する。これにより、レンズ１０を目標位置に移動及び収束させることができる。 More specifically, a drive current having a current direction and a current amount corresponding to the PWM signal input from the PWM modulator 40 is generated and supplied to the drive element 12. Thereby, the lens 10 can be moved and converged to the target position.
すなわち、Ｈブリッジ駆動部５０は、ＰＷＭ変調部４０から入力されるパルス信号に応じた電流の方向及び電流量で前記ボイスコイルモータに電流を流して、前記ボイスコイルモータを所定方向へ所定距離だけ移動させる。これにより、レンズ１０を目標位置に移動及び収束させることができる。 That is, the H-bridge driving unit 50 causes a current to flow through the voice coil motor with a current direction and a current amount corresponding to the pulse signal input from the PWM modulation unit 40, and moves the voice coil motor in a predetermined direction by a predetermined distance. Move. Thereby, the lens 10 can be moved and converged to the target position.
次に、位置設定回路３５は、画像信号処理部７０からレンズ１０の目標位置の変更指示を受けると、旧目標位置から新目標位置に到達するまで、それらの範囲の複数の位置を順にイコライザ３０に設定する。 Next, when the position setting circuit 35 receives an instruction to change the target position of the lens 10 from the image signal processing unit 70, the equalizer 30 sequentially sets a plurality of positions in the range until the new target position is reached from the old target position. Set to.
より具体的には、位置設定回路３５は、旧目標位置から新目標位置へレンズ１０を漸次的に移動させるために、段階的に増加する複数の位置を生成し、順にイコライザ３０に設定する（以下、この一連の処理にかかる動作をステップムーブ動作と表記する）。また、レンズ１０を反対方向に移動させる場合、位置設定回路３５は、段階的に減少する複数の位置を生成し、順にイコライザ３０に設定する。 More specifically, the position setting circuit 35 generates a plurality of positions that increase stepwise in order to gradually move the lens 10 from the old target position to the new target position, and sequentially sets them in the equalizer 30 ( Hereinafter, an operation related to this series of processing is referred to as a step move operation). When the lens 10 is moved in the opposite direction, the position setting circuit 35 generates a plurality of positions that decrease in stages, and sequentially sets the positions in the equalizer 30.
前記複数の位置が生成される範囲は、厳密に、旧目標位置と新目標位置との間の範囲に区切るものではなく、旧目標位置及び新目標位置の近傍まで含む範囲とする。例えば、前記複数の位置のうち最後の位置が、新目標位置を超えた位置であってもよい。 The range in which the plurality of positions are generated is not strictly divided into a range between the old target position and the new target position, but is a range including the vicinity of the old target position and the new target position. For example, the last position among the plurality of positions may be a position exceeding a new target position.
図３は位置設定回路３５からイコライザ３０に設定される位置の推移例を示す図面である。ここでは、上述の１段階目のスキャンにおける当該位置の推移例を考える。上述のように、画像信号処理部７０は、レンズ１０の目標位置毎に前記シャープネスを算出する。すなわち、旧目標位置から新目標位置への１回の移動と、シャープネスの１回の算出判定とが１セットの処理となる。この１セットの処理が繰り返されることにより、シャープネスが最大値となる位置を特定することができる。 FIG. 3 is a diagram showing a transition example of the position set in the equalizer 30 from the position setting circuit 35. Here, consider a transition example of the position in the above-described first-stage scan. As described above, the image signal processing unit 70 calculates the sharpness for each target position of the lens 10. That is, one movement from the old target position to the new target position and one sharpness calculation determination are one set of processing. By repeating this one set of processing, the position where the sharpness becomes the maximum value can be specified.
上記の１セットの処理は、予め設定された１フォーカス判定期間内に実行される必要がある。レンズ１０が旧目標位置に位置する状態で、新目標位置をイコライザ３０に設定すると、レンズ１０が大きな駆動力を受けて急激に移動することになり、新目標位置でレンズ１０の動きが収束するまでの時間が長くかかる。この場合、１フォーカス判定期間内に、シャープネスの算出判定が完了しない可能性が高くなる。 The one set of processing described above needs to be executed within a preset one focus determination period. When the new target position is set to the equalizer 30 in a state where the lens 10 is located at the old target position, the lens 10 receives a large driving force and moves rapidly, and the movement of the lens 10 converges at the new target position. It takes a long time to complete. In this case, there is a high possibility that the sharpness calculation determination will not be completed within one focus determination period.
したがって、本実施形態では、レンズ１０を緩やかに移動させるために、前記ステップムーブ動作によりレンズ１０を移動させる。これにより、図３に示すように、１フォーカス判定期間の移動期間内に、レンズ１０を漸次的に移動させることができる。 Therefore, in this embodiment, in order to move the lens 10 gently, the lens 10 is moved by the step move operation. Thereby, as shown in FIG. 3, the lens 10 can be gradually moved within the movement period of one focus determination period.
図４は、画像信号処理部７０から位置設定回路３５に設定されるパラメータを説明するための図面である。ここでは、前記１フォーカス判定期間の移動期間におけるレンズ位置の推移を示している。ステータス信号は、前記ステップムーブ動作が実行されている時に有意（ここではハイレベル）となり、当該動作が実行されていない時に非有意（ここではローレベル）となる信号である。画像信号処理部７０は、当該ステータス信号をハイレベルに設定することで、前記ステップムーブ動作を開始させる。位置設定回路３５は、該当ステップムーブ動作が終了すると、当該ステータス信号をローレベルに設定する。 FIG. 4 is a diagram for explaining parameters set in the position setting circuit 35 from the image signal processing unit 70. Here, the transition of the lens position during the movement period of the one focus determination period is shown. The status signal is a signal that becomes significant (here, high level) when the step move operation is being executed, and is insignificant (here, low level) when the operation is not being executed. The image signal processing unit 70 starts the step move operation by setting the status signal to a high level. When the corresponding step move operation ends, the position setting circuit 35 sets the status signal to a low level.
画像信号処理部７０は、レンズ１０の目標位置を変更する度に、前記制御信号として、開始位置、終了位置、ステップ幅、及び更新間隔を位置設定回路３５に送信する。位置設定回路３５は、レンズ１０の目標位置が変更される度に、画像信号処理部７０から開始位置、終了位置、ステップ幅、及び更新間隔を受け、それらに基づいてイコライザ３０に設定する位置を生成する。 Each time the target position of the lens 10 is changed, the image signal processing unit 70 transmits the start position, the end position, the step width, and the update interval to the position setting circuit 35 as the control signal. The position setting circuit 35 receives a start position, an end position, a step width, and an update interval from the image signal processing unit 70 every time the target position of the lens 10 is changed, and sets a position to be set in the equalizer 30 based on them. Generate.
以下、より具体的に説明する。まず、位置設定回路３５は、当該開始位置をイコライザ３０に設定する。 More specific description will be given below. First, the position setting circuit 35 sets the start position in the equalizer 30.
当該開始位置を設定してから当該更新間隔が経過すると、位置設定回路３５は、当該開始位置に当該ステップ幅を加算した位置をイコライザ３０に設定する。その位置を設定してから当該更新間隔が経過すると、位置設定回路３５は、当該位置に当該ステップ幅を加算した位置をイコライザ３０に設定する。以下、この処理を、イコライザ３０に設定する位置が当該終了位置に到達するまで繰り返す。位置設定回路３５は、当該終了位置をイコライザ３０に設定すると、１回のステップムーブ動作を終了する。また、イコライザ３０に設定する位置が当該終了位置と一致しない場合、位置設定回路３５は、当該終了位置を初めて超えた位置をイコライザ３０に設定すると、１回のステップムーブ動作を終了する。 When the update interval elapses after setting the start position, the position setting circuit 35 sets a position obtained by adding the step width to the start position in the equalizer 30. When the update interval elapses after setting the position, the position setting circuit 35 sets the position obtained by adding the step width to the position in the equalizer 30. Hereinafter, this process is repeated until the position set in the equalizer 30 reaches the end position. When the position setting circuit 35 sets the end position in the equalizer 30, the position setting circuit 35 ends one step move operation. Further, when the position set in the equalizer 30 does not coincide with the end position, the position setting circuit 35 ends one step move operation when the equalizer 30 sets a position that exceeds the end position for the first time.
また、前回のステップムーブ動作の終了位置と、今回のステップムーブ動作の開始位置とが同じである場合、画像信号処理部７０は、位置設定回路３５への開始位置の供給を省略することができる。 When the end position of the previous step move operation is the same as the start position of the current step move operation, the image signal processing unit 70 can omit the supply of the start position to the position setting circuit 35. .
また、前回のステップムーブ動作のステップ幅及び更新間隔と、今回のステップムーブ動作のステップ幅及び更新間隔とが同じである場合、画像信号処理部７０は、位置設定回路３５へのステップ幅及び更新間隔の供給を省略することができる。 In addition, when the step width and update interval of the previous step move operation are the same as the step width and update interval of the current step move operation, the image signal processing unit 70 sets the step width and update to the position setting circuit 35. The supply of intervals can be omitted.
また、画像信号処理部７０は、前記ステップ幅に極性情報（例えば、極性ビット）を設定することができる。位置設定回路３５は、受信したステップ幅に極性情報が設定されている場合、その極性に応じた方向に、イコライザ３０に設定する位置を更新し、当該極性情報が設定されていない場合、予め設定された方向（例えば、正の方向）に、イコライザに設定する位置を更新する。 Further, the image signal processing unit 70 can set polarity information (for example, a polarity bit) in the step width. The position setting circuit 35 updates the position set in the equalizer 30 in the direction corresponding to the polarity when the polarity information is set in the received step width, and is set in advance when the polarity information is not set. The position set in the equalizer is updated in the direction (for example, the positive direction).
図５は図１の閉ループ電流制御部の詳細構成図である。 FIG. 5 is a detailed block diagram of the closed loop current control unit of FIG.
図５を参照すれば、図１の閉ループ電流制御部は、電流検知回路１２０と、低周波フィルタ及び平滑回路１４０と、ＰＷＭ制御機１６０と、を含んで構成される。 Referring to FIG. 5, the closed loop current control unit of FIG. 1 includes a current detection circuit 120, a low frequency filter and smoothing circuit 140, and a PWM controller 160.
かかる構成において、電流検知回路１２０は、前記ＰＷＭ変調部４０からＨブリッジ駆動部５０に印加されるＰＷＭ信号を受信して、設定された利得（Ｇａｉｎ）だけ前記ＰＷＭ信号を増加させて出力する。 In such a configuration, the current detection circuit 120 receives the PWM signal applied to the H bridge drive unit 50 from the PWM modulation unit 40, increases the PWM signal by a set gain, and outputs the increased PWM signal.
そして、低周波フィルタ及び平滑回路１４０は、所定周波数以上の信号を濾過し、平滑して、信号のノイズを除去してから出力する。 Then, the low frequency filter and smoothing circuit 140 filters and smoothes a signal having a predetermined frequency or higher, and outputs the signal after removing the noise of the signal.
ここで、低周波フィルタは、所定周波数以上の周波数が濾過（Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）されるため、所定周波数以上の周波数による雑音（Ｎｏｉｓｅ）を取り除くことができるように備えられる。 Here, the low frequency filter is provided so as to remove noise caused by the frequency equal to or higher than the predetermined frequency because the frequency equal to or higher than the predetermined frequency is filtered.
そして、平滑回路（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）は、交流を直流に変換するときに完全な直流を得るために用いる回路であって、交流を直流に変換する様々な過程中に、脈流を完全な直流に変換する電源供給装置である。 A smoothing circuit is a circuit used to obtain complete direct current when converting alternating current to direct current, and during various processes for converting alternating current to direct current, the pulsating current is converted to complete direct current. A power supply device for conversion.
次に、ＰＷＭ制御機１６０は、低周波フィルタ及び平滑回路１４０を経て増幅された信号をＡ／Ｄ変換器を介して受信してアナログ信号をデジタル信号に変換した後、それを用いて電流を大きさを推正できるように構成される。 Next, the PWM controller 160 receives the signal amplified through the low-frequency filter and smoothing circuit 140 via the A / D converter and converts the analog signal into a digital signal, and then uses it to generate a current. It is configured so that the size can be estimated.
その後、ＰＷＭ制御機１６０は、推正した電流の大きさがＨブリッジ駆動部５０に要求される電流より低い場合には、ＰＷＭ信号を調節してＨブリッジ駆動部５０に印加される電流を高めるようにＰＷＭ制御信号をＰＷＭ変調部４０に提供し、前記Ｈブリッジ駆動部５０に要求される電流より高い場合には、ＰＷＭ信号を調節して前記Ｈブリッジ駆動部５０に印加される電流を低めるようにＰＷＭ制御信号を出力する。 After that, the PWM controller 160 adjusts the PWM signal to increase the current applied to the H bridge drive unit 50 when the magnitude of the estimated current is lower than the current required for the H bridge drive unit 50. In this way, the PWM control signal is provided to the PWM modulation unit 40, and when the current is higher than the current required for the H bridge drive unit 50, the PWM signal is adjusted to reduce the current applied to the H bridge drive unit 50. The PWM control signal is output as follows.
尚、前記ＰＷＭ制御機１６０で算出した、前記Ｈブリッジ駆動部５０に印加された電流が過電流である場合には、前記ＰＷＭ変調部４０をオフさせるか出力信号を調節することで、過電流によるＨブリッジ駆動部５０の損傷を防止する。 When the current applied to the H-bridge drive unit 50 calculated by the PWM controller 160 is an overcurrent, the PWM modulation unit 40 is turned off or the output signal is adjusted to adjust the overcurrent. This prevents damage to the H-bridge drive unit 50.
また、前記ＰＷＭ制御機１６０で算出した、前記Ｈブリッジ駆動部５０に印加された電流が０であると検知される場合には、オープンロードと検知して、それに応じた制御を行うように構成される。 Further, when it is detected that the current applied to the H-bridge drive unit 50 calculated by the PWM controller 160 is 0, it is detected that the load is open and the control is performed accordingly. Is done.
このように構成される閉ループ電流制御部の動作について説明すれば、次のとおりである。 The operation of the closed-loop current control unit configured as described above will be described as follows.
先ず、電流検知回路１２０は、ＰＷＭ変調部４０からＨブリッジ駆動部５０に提供される電流を検知し、所定利得を有するように増幅された電流を出力させ、前記増幅された電流を低周波フィルタ及び平滑回路１４０に送出する。 First, the current detection circuit 120 detects the current provided from the PWM modulation unit 40 to the H bridge drive unit 50, outputs the current amplified to have a predetermined gain, and outputs the amplified current to the low frequency filter. And sent to the smoothing circuit 140.
そして、ＰＷＭ制御機１６０は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化データに変換させ、前記Ｈブリッジ駆動部５０に印加された電流を算出する。 The PWM controller 160 then converts the digitized data by the A / D converter, and calculates the current applied to the H bridge drive unit 50.
また、ＰＷＭ制御機１６０は、算出された電流を用いてＨブリッジ駆動部５０に印加された電流を推正し、Ｈブリッジ駆動部５０に要求される電流量より高いか否かを判断して、高い場合には電流を制限するようにＰＷＭ制御信号をＰＷＭ変調部４０に出力する。 Further, the PWM controller 160 estimates the current applied to the H bridge drive unit 50 using the calculated current, and determines whether or not the current amount is higher than that required for the H bridge drive unit 50. If it is high, a PWM control signal is output to the PWM modulator 40 so as to limit the current.
前記ＰＷＭ制御機１６０は、推正した電流の大きさが要求される電流量より低い場合には、ＰＷＭ変調部４０にＰＷＭ制御信号を送信してＰＷＭ信号のデューティを可変することで、十分な電流が供給されるように調節する。 The PWM controller 160 is sufficient to change the duty of the PWM signal by transmitting a PWM control signal to the PWM modulator 40 when the estimated current is lower than the required current amount. Adjust so that current is supplied.
かかる本発明によれば、駆動素子に印加される電流の速応性を高めることで電流の安定を図り、レンズの移動時に発生し得る位置のオシレーションを防止することで、基準位置に安定して到達するようにする。 According to the present invention, the current can be stabilized by increasing the responsiveness of the current applied to the driving element, and the oscillation of the position that can occur during the movement of the lens is prevented, so that the reference position can be stabilized. To reach.
これを図６に図示している。図６を参照すれば、閉ループ電流制御を行う場合、電流の安定化が従来技術より迅速になされることを確認することができる。 This is illustrated in FIG. Referring to FIG. 6, it can be confirmed that when closed-loop current control is performed, current stabilization is performed more quickly than in the related art.
さらに、図７は１００μｍ単一ステップレンズ移動による位置特性を比較した写真である。図７を参照すれば、オシレーションが発生することなく単一ステップの目標位置に迅速に安定して到達することが分かる。 Further, FIG. 7 is a photograph comparing the position characteristics by moving the 100 μm single step lens. Referring to FIG. 7, it can be seen that a single step target position can be reached quickly and stably without oscillation.
そして、図８は複数ステップレンズ移動による位置特性を比較した図面である。図８を参照すれば、オシレーションが発生することなく複数ステップの目標位置に迅速に安定して到達することが分かる。 FIG. 8 is a diagram comparing the position characteristics due to the multi-step lens movement. Referring to FIG. 8, it can be seen that a target position of a plurality of steps can be quickly and stably reached without occurrence of oscillation.
上記のように、本発明によれば、速応性を高めることで自動焦点調節時間を短縮することができるため、高速動画及び瞬間画面の撮影が可能である。 As described above, according to the present invention, since the automatic focus adjustment time can be shortened by increasing the quick response, it is possible to capture a high-speed moving image and an instantaneous screen.
また、本発明の一実施例によれば、低照度で鮮明な画面撮影が可能である。 In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to capture a clear screen with low illuminance.
一方、従来は、移動すべき基準モジュール位置に対する複数の位置を設定してから移動していたが、本発明では、複数の位置を別に設定せずに直ちに移動可能である。 On the other hand, in the past, the movement was performed after setting a plurality of positions with respect to the reference module position to be moved. However, in the present invention, it is possible to move immediately without setting the plurality of positions separately.
また、従来技術では、ホールセンサ出力対比位置、位置対比電流強度などの実験記録を予めメモリに格納していたが、本発明ではその設定が不要であるため、メモリの使用量が減少する効果がある。 In the prior art, experimental records such as Hall sensor output contrast position and position contrast current intensity were previously stored in the memory. However, the present invention does not require the setting, so that the memory usage can be reduced. is there.
一方、以上の実施形態では、前記ステップムーブ動作を前記１段階目のスキャンに適用する例を説明したが、前記２段階目のスキャンに適用してもよい。また、以上の実施形態では、合焦位置の決定処理を２段階のスキャンで行う例を説明したが、複数の段階に分けずに１回のスキャンを行う方式、及び３段階以上のスキャンを行う方式を採用してもよい。前記ステップムーブ動作は、それらの何れのスキャンにも適用可能である。 On the other hand, in the above embodiment, the example in which the step move operation is applied to the first-stage scan has been described. However, the step move operation may be applied to the second-stage scan. In the above embodiment, an example in which the in-focus position determination process is performed in two stages has been described. However, a method of performing one scan without dividing into a plurality of stages and a scan of three or more stages are performed. A method may be adopted. The step move operation can be applied to any of these scans.
また、以上の実施形態では、駆動素子１２をボイスコイルモータとしたが、ピエゾ素子やステッピングモータなどを用いてもよい。また、位置検出素子１４をホール素子としたが、ＭＲ素子またはフォトスクリーンダイオードなどを用いてもよい。また、駆動素子１２を駆動するための駆動回路として、ＰＷＭ変調部４０及びＨブリッジ駆動部５０を用いたが、パルス信号ではなく、アナログ信号で駆動される駆動素子が採用される場合、その駆動回路として、デジタル／アナログ変換回路及び増幅回路が用いられる。 In the above embodiment, the drive element 12 is a voice coil motor, but a piezo element or a stepping motor may be used. Further, although the position detecting element 14 is a Hall element, an MR element or a photoscreen diode may be used. Further, the PWM modulation unit 40 and the H-bridge driving unit 50 are used as the driving circuit for driving the driving element 12. However, when a driving element driven by an analog signal instead of a pulse signal is employed, the driving is performed. As the circuit, a digital / analog conversion circuit and an amplifier circuit are used.
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。 As described above, the present invention has been described in detail based on the specific embodiments. However, the present invention is only for explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that modifications and improvements within the technical idea of the present invention are possible.
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。 All simple variations and modifications of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.
本発明は、自動焦点調節装置及びそれを備えた撮像システムに適用可能である。 The present invention is applicable to an automatic focusing apparatus and an imaging system including the same.
１０ レンズ
１２ 駆動素子
１４ 位置検出素子
１６ 撮像素子
２０ 差動増幅回路
２２ ローパスフィルタ
２４ アナログ／デジタル変換回路
３０ イコライザ
３２ 減算回路
３４ サーボ回路
３５ 位置設定回路
４０ ＰＷＭ変調部
５０ Ｈブリッジ駆動部
６０ 閉ループ電流制御部
７０ 画像信号処理部
１００ 自動焦点調節装置
１２０ 電流検知回路
１４０ 低周波フィルタ及び平滑回路
１６０ ＰＷＭ制御機
５００ 撮像システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lens 12 Drive element 14 Position detection element 16 Image pick-up element 20 Differential amplifier circuit 22 Low pass filter 24 Analog / digital conversion circuit 30 Equalizer 32 Subtraction circuit 34 Servo circuit 35 Position setting circuit 40 PWM modulation part 50 H bridge drive part 60 Closed loop current Control unit 70 Image signal processing unit 100 Automatic focus adjustment device 120 Current detection circuit 140 Low frequency filter and smoothing circuit 160 PWM controller 500 Imaging system
Claims (15)
ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ変調部と、
前記ＰＷＭ変調部により生成されたＰＷＭ信号に応じて、前記レンズの状態を変化させる駆動素子を駆動するための駆動電流を生成するＨブリッジ駆動部と、
前記ＰＷＭ変調部から出力されるＰＷＭ信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御する閉ループ電流制御部と、を含む自動焦点調節装置。 An equalizer that generates a control signal for adjusting the lens state to the target value based on a difference between the target value related to the lens state and the actual measurement value;
A PWM modulator for generating a PWM signal;
An H-bridge driving unit that generates a driving current for driving a driving element that changes the state of the lens according to the PWM signal generated by the PWM modulation unit;
The PWM signal output from the PWM modulation unit is used to correct the current applied to the H bridge drive unit, and the current is applied to the H bridge drive unit according to the control signal generated by the equalizer. And a closed-loop current control unit that controls the PWM modulation unit so that the current to be increased or decreased.
位置検出素子から出力される位置信号と、位置設定回路から設定される位置信号と、の差分を算出し、誤差信号を出力する減算回路と、
前記減算回路から入力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む、請求項２に記載の自動焦点調節装置。 The equalizer is
A subtraction circuit that calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a position signal set from the position setting circuit and outputs an error signal;
The automatic focus adjustment apparatus according to claim 2, further comprising: a servo circuit that generates a control signal for canceling an error signal input from the subtraction circuit and outputs the control signal to a closed loop current control unit.
位置検出素子から出力される位置信号と、画像信号処理部から入力される目標位置信号と、の差分を算出し、誤差信号として出力する減算回路と、
前記減算回路から出力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して前記閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む、請求項１に記載の自動焦点調節装置。 The equalizer is
A subtraction circuit that calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a target position signal input from the image signal processing unit and outputs the difference as an error signal;
The automatic focus adjustment apparatus according to claim 1, further comprising: a servo circuit that generates a control signal for canceling an error signal output from the subtraction circuit and outputs the control signal to the closed loop current control unit.
前記ＰＷＭ変調部からＨブリッジ駆動部に印加されるＰＷＭ信号を受信し、設定された利得だけ前記ＰＷＭ信号を増加させて出力する電流検知回路と、
前記電流検知回路から出力される信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御するＰＷＭ制御機と、を含む、請求項１に記載の自動焦点調節装置。 The closed loop current control unit includes:
A current detection circuit that receives a PWM signal applied to the H-bridge drive unit from the PWM modulation unit, increases the PWM signal by a set gain, and outputs the PWM signal;
The signal output from the current detection circuit is used to correct the current applied to the H bridge drive unit, and the current is applied to the H bridge drive unit according to the control signal generated by the equalizer. The automatic focus adjustment apparatus according to claim 1, further comprising: a PWM controller that controls the PWM modulator so that the current is increased or decreased.
前記電流検知回路から出力される電流信号から所定周波数以上の信号を濾過し、平滑して、信号のノイズを除去して出力する低周波フィルタ及び平滑回路をさらに含む、請求項６に記載の自動焦点調節装置。 The closed loop current control unit includes:
The automatic circuit according to claim 6, further comprising a low-frequency filter and a smoothing circuit that filters and smoothes a signal having a predetermined frequency or more from a current signal output from the current detection circuit, removes noise of the signal, and outputs the filtered signal. Focus adjustment device.
前記レンズの位置を検出するための位置検出素子と、
前記位置検出素子の出力信号により特定される前記レンズの位置と、外部から設定される前記レンズの目標位置と、の差分に基づいて、前記レンズの位置を前記目標位置に合わせるための制御信号を生成するイコライザと、
ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ変調部と、
前記ＰＷＭ変調部により生成されたＰＷＭ信号に応じて、前記レンズの状態を変化させる駆動素子を駆動するための駆動電流を生成するＨブリッジ駆動部と、
前記ＰＷＭ変調部から出力されるＰＷＭ信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御する閉ループ電流制御部と、を含む撮像システム。 A drive element for adjusting the position of the lens;
A position detection element for detecting the position of the lens;
A control signal for adjusting the position of the lens to the target position based on the difference between the position of the lens specified by the output signal of the position detection element and the target position of the lens set from the outside. An equalizer to generate,
A PWM modulator for generating a PWM signal;
An H-bridge driving unit that generates a driving current for driving a driving element that changes the state of the lens according to the PWM signal generated by the PWM modulation unit;
The PWM signal output from the PWM modulation unit is used to correct the current applied to the H bridge drive unit, and the current is applied to the H bridge drive unit according to the control signal generated by the equalizer. A closed-loop current control unit that controls the PWM modulation unit such that the current to be increased or decreased.
前記位置検出素子から出力される位置信号と、位置設定回路から設定される位置信号と、の差分を算出し、誤差信号を出力する減算回路と、
前記減算回路から入力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む、請求項１１に記載の撮像システム。 The equalizer is
A subtraction circuit that calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a position signal set from a position setting circuit and outputs an error signal;
The imaging system according to claim 11, further comprising: a servo circuit that generates a control signal for canceling an error signal input from the subtraction circuit and outputs the control signal to a closed loop current control unit.
前記位置検出素子から出力される位置信号と、画像信号処理部から入力される目標位置信号と、の差分を算出し、誤差信号として出力する減算回路と、
前記減算回路から出力される誤差信号を相殺するための制御信号を生成して前記閉ループ電流制御部に出力するサーボ回路と、を含む、請求項１０に記載の撮像システム。 The equalizer is
A subtraction circuit that calculates a difference between a position signal output from the position detection element and a target position signal input from the image signal processing unit and outputs the difference as an error signal;
The imaging system according to claim 10, further comprising: a servo circuit that generates a control signal for canceling an error signal output from the subtraction circuit and outputs the control signal to the closed loop current control unit.
前記ＰＷＭ変調部からＨブリッジ駆動部に印加されるＰＷＭ信号を受信し、設定された利得だけ前記ＰＷＭ信号を増加させて出力する電流検知回路と、
前記電流検知回路から出力される信号を用いてＨブリッジ駆動部に印加される電流を推正し、それを用いて、前記イコライザにより生成された制御信号に応じてＨブリッジ駆動部に印加される電流が増減されるように、前記ＰＷＭ変調部を制御するＰＷＭ制御機と、を含む、請求項１０に記載の撮像システム。 The closed loop current control unit includes:
A current detection circuit that receives a PWM signal applied to the H-bridge drive unit from the PWM modulation unit, increases the PWM signal by a set gain, and outputs the PWM signal;
The signal output from the current detection circuit is used to correct the current applied to the H bridge drive unit, and the current is applied to the H bridge drive unit according to the control signal generated by the equalizer. The imaging system according to claim 10, further comprising: a PWM controller that controls the PWM modulator so that the current is increased or decreased.
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