(57)【要約】【課題】レンズ、撮像素子および振動検出素子を含む撮像ユニットが搭載された撮像装置の動作検証を簡単に行う。【解決手段】レンズ１２、撮像素子１４および振動検出素子１６が搭載された撮像ユニット１０と、撮像ユニット１０の位置を調整するための駆動素子２０と、を備える撮像装置５００に搭載される振動補正制御回路１００において、イコライザ１１０は、振動検出素子１６の出力信号をもとに、撮像ユニット１０に加わる振動を低減する方向に撮像ユニット１０を移動させるための駆動信号を生成し、駆動素子２０へ出力する。検証用信号入力回路１２０は、イコライザに擬似的な振動成分信号を入力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ、撮像素子および振動検出素子が搭載された撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を調整するための駆動素子と、を備える撮像装置に搭載される振動補正制御回路であって、
前記振動検出素子の出力信号をもとに、前記撮像ユニットに加わる振動を低減する方向に前記撮像ユニットを移動させるための駆動信号を生成し、前記駆動素子へ出力するイコライザと、
前記イコライザに擬似的な振動成分信号を入力する検証用信号入力回路と、
を備えることを特徴とする振動補正制御回路。
【請求項２】
前記検証用信号入力回路は、前記振動成分信号として正弦波を前記イコライザに入力することを特徴とする請求項１に記載の振動補正制御回路。
【請求項３】
前記検証用信号入力回路は、外部からの指示に応じて、前記正弦波の振幅および周波数の少なくとも一方を調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の振動補正制御回路。
【請求項４】
レンズ、撮像素子および振動検出素子が搭載された撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの位置を調整するための駆動素子と、
請求項１から３のいずれかに記載の振動補正制御回路と、を備え、
前記駆動素子は、前記振動補正制御回路から供給される駆動信号に応じて、前記撮像ユニットを移動させることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れなどの振動による光軸のずれを補正する振動補正制御回路およびそれを搭載する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルムービーカメラ（以下、総称して単にデジタルカメラと表記する）が一般のユーザにも広く普及してきている。カメラの取り扱いに不慣れなユーザは、撮影時に手振れをしやすく、それを補正するために様々な手法が提案されている。デジタルカメラの中には、携帯電話機の一機能として搭載されるものや、片手で握って撮影するスタイルのものもある。このような、片手の親指を使って撮影するスタイルの機器では、両手で撮影する一般的なスタイルのカメラ以上に手振れが生じやすいという傾向がある。
【０００３】
手振れ補正方式には、電子式と光学式があり、光学式の代表的なものにレンズシフト方式がある。レンズシフト方式は、カメラに加わる振動によるブレを打ち消す方向にレンズの位置を動かすことによって、光軸を補正する方式である。レンズシフト方式では、カメラに加わる振動を検出するためのジャイロセンサなどの振動検出素子と、レンズの位置を検出するためのホール素子などの位置検出素子が必要である。
【０００４】
レンズ、撮像素子および振動検出素子が搭載された撮像ユニット全体を移動させることにより、手振れを補正する方式が提案されている（特許文献１、２参照）。この方式は、位置検出素子が必要なく、制御系を単純化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２６７１２号公報
【特許文献２】特開２００８−１９１６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、デジタルカメラをはじめとした電子機器は、その内部に搭載されるＬＳＩを含め出荷時に動作検証される必要がある。上記振動検出素子、上記撮像ユニットの位置を調整する駆動素子、および当該振動検出素子により検出される振動成分から当該駆動素子を駆動するための駆動信号を生成する振動補正制御回路を備える撮像装置も、同様に動作検証される必要がある。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、当該撮像装置における、当該振動検出素子、当該振動補正制御回路および当該駆動素子の動作検証を簡易に行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様の振動補正制御回路は、レンズ、撮像素子および振動検出素子が搭載された撮像ユニットと、撮像ユニットの位置を調整するための駆動素子と、を備える撮像装置に搭載される振動補正制御回路であって、振動検出素子の出力信号をもとに、撮像ユニットに加わる振動を低減する方向に撮像ユニットを移動させるための駆動信号を生成し、駆動素子へ出力するイコライザと、イコライザに擬似的な振動成分信号を入力する検証用信号入力回路と、を備える。
【０００９】
本発明の別の態様は、撮像装置である。この装置は、レンズ、撮像素子および振動検出素子が搭載された撮像ユニットと、撮像ユニットの位置を調整するための駆動素子と、振動補正制御回路と、を備える。駆動素子は、振動補正制御回路から供給される駆動信号に応じて、撮像ユニットを移動させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記撮像装置における、上記振動検出素子、上記振動補正制御回路および上記駆動素子の動作検証を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る振動補正制御回路を搭載した撮像装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る検証用信号入力回路の構成例を示す図である。
【図３】実施の形態に係る、Ａ地点に入力される検証用信号（波形Ａ）、Ｂ地点の観測信号（波形Ｂ）、およびＣ地点の観測信号（波形Ｃ）の一例を示す図である。
【図４】変形例１に係る振動補正制御回路を搭載した撮像装置の構成を示す図である。
【図５】変形例２に係る振動補正制御回路を搭載した撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る振動補正制御回路１００を搭載した撮像装置５００の構成を示す図である。撮像装置５００は、撮像ユニット１０、駆動素子２０および振動補正制御回路１００を備える。ここでは、画像処理系や記録媒体など、撮像ユニット１０の振動補正処理に関連しない構成要素は省略して描いている。
【００１３】
撮像ユニット１０には、レンズ１２、撮像素子１４および振動検出素子１６が搭載される。レンズ１２、撮像素子１４および振動検出素子１６は、いずれも撮像ユニット１０に固定されており、それらの相対的位置関係は変更されない。もちろん、オートフォーカス調整や絞り調整など、システムやユーザ操作に起因して、レンズなどが移動することはあるが、本実施の形態ではそれについては考慮しない。なお、振動補正制御回路１００は、撮像ユニット１０に固定されてもよいし、撮像装置５００の本体側に固定されてもよい。
【００１４】
撮像素子１４は、光学部品であるレンズ１２を透過した光信号を電気信号に変換し、図示しない画像処理系に出力する。撮像素子１４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。
【００１５】
振動検出素子１６は、撮像ユニット１０に加わる振動を検出する。振動検出素子１６には、ジャイロセンサを採用することができる。当該ジャイロセンサは、撮像ユニット１０の２軸または３軸方向の角速度を検出する。本実施の形態では、撮像ユニット１０のヨー方向およびピッチ方向の角速度を検出する。当該ジャイロセンサによって得られた角速度信号は、図示しない増幅回路により増幅された後、振動補正制御回路１００のイコライザ１１０に入力される。なお、当該ジャイロセンサから角速度信号がアナログ値で出力される場合、図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換されて、イコライザ１１０に入力される。
【００１６】
駆動素子２０は、撮像ユニット１０の位置を調整する素子であり、振動補正制御回路１００から供給される駆動信号に応じて、撮像ユニット１０を移動させる。駆動素子２０には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を採用することができる。当該ボイスコイルモータは、撮像ユニット１０を２軸または３軸方向に移動させる。本実施の形態では、撮像ユニット１０をヨー方向およびピッチ方向に移動させる。
【００１７】
駆動素子２０は、手振れにより撮像装置５００の姿勢が変化した場合にも、撮像ユニット１０の姿勢が維持されるよう、撮像装置５００に加わった振動成分を打ち消す方向に撮像ユニット１０を移動させる。すなわち、駆動素子２０は、撮像ユニット１０の免震システムとして機能する。
【００１８】
振動補正制御回路１００は、イコライザ１１０および検証用信号入力回路１２０を備える。イコライザ１１０は、振動検出素子１６の出力信号をもとに、撮像ユニット１０に加わる振動を打ち消す方向に撮像ユニット１０を移動させるための駆動信号を生成し、駆動素子２０に設定する。すなわち、イコライザ１１０は、手振れにより撮像装置５００の姿勢が変化しても、撮像ユニット１０の姿勢を一定に保つための駆動信号を生成する。
【００１９】
以下、より具体的に説明する。イコライザ１１０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１２およびサーボ回路１１４を備える。本実施の形態では、イコライザ１１０での信号処理はデジタル値で実行される。
【００２０】
ハイパスフィルタ１１２には、振動検出素子１６から出力される角速度信号が入力される。ハイパスフィルタ１１２は、当該角速度信号のうち、手振れによる周波数成分より低い周波数成分を除去する。一般的に、手振れによる周波数成分は、１〜２０Ｈｚであるため、たとえば、角速度信号から０．７Ｈｚ以下の周波数成分を除去する。
【００２１】
サーボ回路１１４は、ハイパスフィルタ１１２から入力される角速度信号により特定される、手振れによる振動成分を打ち消すための信号を生成する。すなわち、入力される角速度信号の位相と逆位相の信号を生成する。サーボ回路１１４により生成された信号は、駆動信号として駆動素子２０に供給される。
【００２２】
ここで、振動検出素子１６、イコライザ１１０および駆動素子２０は、それぞれ補正されるべき軸ごとに設けられる。本実施の形態では、撮像ユニット１０のヨー方向の動きを補正するための、ヨー方向用の振動検出素子１６、イコライザ１１０および駆動素子２０と、撮像ユニット１０のピッチ方向の動きを補正するための、ピッチ方向用の振動検出素子１６、イコライザ１１０および駆動素子２０が設けられる。
【００２３】
検証用信号入力回路１２０は、イコライザ１１０に擬似的な振動成分信号を検証用信号として入力する。たとえば、当該検証用信号として正弦波をイコライザ１１０に入力する。本実施の形態では、当該検証用信号を、振動検出素子１６とハイパスフィルタ１１２との間の経路（Ａ地点）に入力する。なお、必ずしもＡ点に入力する構成に限るものではなく、振動検出素子１６から駆動素子２０までの経路中のいずれの地点に入力してもよい。
【００２４】
図２は、実施の形態に係る検証用信号入力回路１２０の構成例を示す図である。この検証用信号入力回路１２０は、外部からの指示に応じて、正弦波の振幅および周波数の少なくとも一方を調整可能な構成である。検証用信号入力回路１２０は、基準信号発生器１２１、ＰＬＬ回路１２２、デジタル正弦波発生器１２３、分周器１２４および振幅調整回路１２５を含む。なお、基準信号発生器１２１およびＰＬＬ回路１２２は、必ずしも検証用信号入力回路１２０に搭載されている必要はなく、当該撮像装置５００に搭載される別のＬＳＩに搭載されているものを転用してもよい。
【００２５】
基準信号発生器１２１は水晶振動子などにより構成される。ここでは、１２．６ＭＨｚの基準信号を発振する。ＰＬＬ回路１２２は、基準信号発生器１２１から供給される基準信号を逓倍したクロック信号を出力する。ここでは、４０ＭＨｚのクロック信号を出力する。
【００２６】
デジタル正弦波発生器１２３は、ＰＬＬ回路１２２から供給されるクロック信号をもとにデジタル正弦波信号を生成する。すなわち、各時点の振幅値をデジタル値で表現した正弦波信号を生成する。分周器１２４は、デジタル正弦波発生器１２３から供給されるデジタル正弦波信号を、外部から設定される分周比で分周する。振幅調整回路１２５は、分周器１２４から供給されるデジタル正弦波信号の振幅値を、外部から設定されるゲインで調整する。
【００２７】
当該分周比および当該ゲインは、上記撮像装置５００に対して外部接続される検査装置（たとえば、ＰＣ）から設定可能である。当該検査装置は、イコライザ１１０に検証用信号入力回路１２０から検証用信号が入力された状態で、振動検出素子１６の出力信号（Ｃ地点）を検出することにより、振動検出素子１６、イコライザ１１０、駆動素子２０の動作検証が可能である。同時に、それらの間を接続する配線に不具合があるか否かも検査することができる。また、当該検査装置は、イコライザ１１０に検証用信号入力回路１２０から検証用信号が入力された状態で、イコライザ１１０の出力信号（Ｂ地点）を検出することにより、イコライザ１１０の動作検証が可能である。
【００２８】
図３は、実施の形態に係る、Ａ地点に入力される検証用信号（波形Ａ）、Ｂ地点の観測信号（波形Ｂ）、およびＣ地点の観測信号（波形Ｃ）の一例を示す図である。図３では説明を分かりやすくするため、アナログ信号で描いているが、実際はデジタル信号である。
【００２９】
上記撮像装置５００は、出荷前に上記検査装置が接続されることにより動作検証される。その際、上記検査装置は、様々な種類の手振れに応じた周波数の信号を発生させるため、複数の分周比を順次、分周器１２４に設定する。当該検査装置は、Ａ地点に入力される検証用信号（波形Ａ）と、Ｂ地点の観測信号（波形Ｂ）とを比較する。両信号に位相差がなく、かつ振幅が逆極性で等しい状態がイコライザ１１０が理想的に動作している状態である。当該検査装置は、両信号の位相差および振幅がそれぞれ所定の許容範囲に収まる場合、イコライザ１１０を正常と判定する。
【００３０】
Ａ地点に検証用信号（波形Ａ）が入力された状態で、当該検査装置は、Ｃ地点の観測信号（波形Ｃ）を検証する。このＣ地点の観測信号の振幅値が一定の状態が理想的な状態である。当該検査装置は、このＣ地点の観測信号の振幅値が所定の許容範囲に収まる場合、振動検出素子１６、イコライザ１１０および駆動素子２０を正常と判定する。なお、これらの動作検証において、当該検査装置は振幅調整回路１２５に設定するゲインを適宜、変更することにより、様々な条件を作り出すことができる。
【００３１】
以上説明したように本実施の形態によれば、振動補正制御回路１００内に検証用信号入力回路１２０を設けることにより、撮像装置５００に振動が加わった状態を擬似的に作り出すことができる。したがって、加振機を用いることなく、撮像装置５００の振動補正系に係る構成要素、より具体的には、振動検出素子１６、イコライザ１１０および駆動素子２０の動作検証を行うことができる。
【００３２】
また、レンズシフト方式や撮像素子シフト方式の振動補正制御回路では、本実施の形態に係るＣ点の観測信号が、ホール素子などの位置検出素子から出力される信号に対応することになる。当該振動補正制御回路内に、本実施の形態に係る検証用信号入力回路を設けて、当該振動補正制御回路内のイコライザに正弦波を入力した場合、当該イコライザ、駆動素子、および位置検出素子の動作検証を行うことはできるが、振動検出素子の動作検証は行うことができない。当該振動検出素子の動作検証およびその配線を検査するには、加振機を用いて実際に振動を加える必要がある。この点、本実施の形態では、振動補正系に係るすべての構成要素の動作検証を、検証用信号入力回路１２０により発生される検証用信号にもとづいて行うことができる。したがって、加振機を用いることなく、検査コストを低減することができる。
【００３３】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３４】
図４は、変形例１に係る振動補正制御回路１００を搭載した撮像装置５００の構成を示す図である。変形例１に係る振動補正制御回路１００は、図１に示した振動補正制御回路１００と比較し、イコライザ１１０内に積分回路１１３が追加された構成である。
【００３５】
積分回路１１３は、ハイパスフィルタ１１２から入力される角速度信号を積分して、角度信号を生成し、サーボ回路１１４に出力する。サーボ回路１１４は、積分回路１１３から入力される角度信号により特定される、手振れによる振動成分を打ち消すための信号を生成する。
【００３６】
変形例１に係る振動補正制御回路１００は、図１に示した振動補正制御回路１００と比較し、積分回路１１３を通すことにより撮像ユニット１０の振動を角度信号として処理することができる。つまり、変形例１に係る振動補正制御回路１００は、撮像ユニット１０の移動量に基づいて、振動成分を打ち消すための信号を生成できる。
【００３７】
図５は、変形例２に係る振動補正制御回路１００を搭載した撮像装置５００の構成を示す図である。変形例２に係る振動補正制御回路１００は、図１に示した振動補正制御回路１００と比較し、プロセッサ（たとえば、ＣＰＵやＤＳＰ）１３０が追加された構成である。当該プロセッサ１３０は、上述した検査装置と同様の機能を担うことができる。この場合、検査装置を外部接続する必要がなく、検査効率を向上させることができる。
【００３８】
なお、以上の実施の形態では、振動検出素子１６および駆動素子２０はそれぞれジャイロセンサおよびボイスコイルモータとしたが、本発明はそれに限られるものではない。たとえば、振動検出素子１６は直線方向の加速度を検出するセンサを用いて、加速度信号に基づいて撮像装置５００の振動を検出する構成にすることができる。また、駆動素子８０はピエゾ素子やステッピングモータなどを用いることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  撮像ユニット、  １２  レンズ、  １４  撮像素子、  １６  振動検出素子、  ２０  駆動素子、  １００  振動補正制御回路、  １１０  イコライザ、  １１２  ハイパスフィルタ、  １１３  積分回路、  １１４  サーボ回路、  １２０  検証用信号入力回路、  １２１  基準信号発生器、  １２２  ＰＬＬ回路、  １２３  デジタル正弦波発生器、  １２４  分周器、  １２５  振幅調整回路、  １３０  プロセッサ、  ５００  撮像装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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