JP2017153165A - ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、イメージセンサＩＣ、イメージセンサモジュール、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置において各種の位置センサを接続可能にして制御回路の汎用性を高めつつ、更には、このような制御回路の回路面積の増大を可及的に抑制する。【解決手段】第１電圧入力部と、第２電圧入力部と、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧を出力する出力部と、前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を出力し、前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を出力することを特徴とするＩＣ。【選択図】図２

Description

本技術は、ＩＣ、イメージセンサＩＣ、イメージセンサモジュール、及び撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラ等の撮像装置は、焦点を自動的に被写体に合わせるオートフォーカス機能が搭載されているものが多い。このオートフォーカス機能では、フォーカスレンズをアクチュエータによって光軸方向へ移動させて焦点距離を調整することにより焦点を合わせる。アクチュエータとしては、ステッピングモータやボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が知られている（例えば特許文献１参照）。

ステッピングモータは、１つのパルス信号を入力するごとに一定の角度だけ回転するため、回転子の回転角を正確に制御することができる。しかしながら、アクチュエータとしてステッピングモータを用いる場合、パルス周波数が高すぎると同期外れにより制御が乱れることがあり、レンズ移動量が大きくなるほど駆動時間が長くなるため高速化が図れない。

一方、ＶＣＭは、ボイスコイル（可動巻き線）と永久磁石とで構成され、ボイスコイルに電流を流すと永久磁石の磁界中でボイスコイルが直線運動するため、モータ負荷の高精度の位置決めが可能である。ＶＣＭは小型でノイズが小さいという利点があり、近年、デジタルカメラ等の撮像装置にはＶＣＭも多く搭載されている。

特開２００９−７７５２４号公報

しかしながら、アクチュエータとしてＶＣＭを用いる場合、ＶＣＭを高速に動作させたときにアクチュエータのバネ要素が共振振動を発生する。このため、実質的なレンズ移動完了までには、共振振動が許容レベル以下に減衰するまでの時間が必要であり、レンズを目的の位置まで高速移動させることが難しかった。

このような課題を解決するべく、レンズ位置を検出する位置センサを設ける技術がある。この技術では、位置センサが出力する位置情報に基づいて、アクチュエータの共振振動を打ち消すようなフィードバック制御をアクチュエータの駆動にかける。これにより、目的の位置にアクチュエータが移動するまでの時間（セトリング時間）が短縮され、ＶＣＭを用いてレンズを目的の位置まで高速動作させることができるようになる。また、ＶＣＭアクチュエータモジュールの向きが変わるとレンズの自重で内蔵バネへの負荷及びレンズ位置が変わる。このエラー量を位置センサと回路（アナログフロントエンド）により検出してフィードバックすることで、コントラスト方式のオートフォーカス制御や像面位相差方式のオートフォーカス制御のみの場合に比べて高速にセトリングすることができるようになる。

ここで、レンズ位置を検出する位置センサには、様々な種類のセンサを利用可能であるが、種類の異なる位置センサは互いに異なる信号形式で位置情報を出力する場合がある。例えば、ホールセンサは、位置に比例する差動電圧を位置情報として出力するのに対し、ＭＲセンサは、差動の関係にない２系統の電圧を出力する。従って、ホールセンサとＭＲセンサの何れをも位置センサとして利用可能な構成を実現するには、差動電圧用の回路と差動の関係にない２系統の電圧用の回路の双方を搭載する必要があり、回路面積の増大に繋がっていた。

本技術は、前記課題に鑑みてなされたもので、レンズ位置を駆動するアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部に接続可能な位置センサを多様化してアクチュエータ駆動部の汎用性を向上させつつ、アクチュエータ駆動部の回路面積増大を可及的に抑制することを目的とする。

本技術の態様の１つは、第１電圧入力部と、第２電圧入力部と、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧を出力する出力部と、前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を出力し、前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を出力することを特徴とするＩＣである。

また、本技術の他の態様の１つは、第１電圧入力部と、第２電圧入力部と、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧をアクチュエータへ出力する出力部と、前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段と、を有する駆動部と、前記アクチュエータによって位置を調整されるレンズを介して投射される画像を取り込む撮像素子と、が一体化され、前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力し、前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力するイメージセンサＩＣである。

また、本技術の他の態様の１つは、前記イメージセンサＩＣと、前記アクチュエータとが搭載されたイメージセンサモジュールである。

また、本技術の他の態様の１つは、固体撮像素子の受光面へ入射光を集光するレンズと、前記レンズと前記受光面との距離を調整するアクチュエータと、アクチュエータ駆動部にレンズ調整の目標位置を指示する主制御部と、前記レンズの現在位置を示す２つの電圧を出力する位置センサと、前記アクチュエータを前記目標位置と前記２つの電圧とに基づいて制御する前記アクチュエータ駆動部と、を備えた撮像装置であって、前記アクチュエータ駆動部は、前記２つの電圧をそれぞれ入力される第１電圧入力部と第２電圧入力部と、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、前記処理部が処理した信号を出力する出力部と、前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力し、前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力する撮像装置である。

なお、以上説明したＩＣ、イメージセンサＩＣ、イメージセンサモジュール又は撮像装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本技術は上述したＩＣ、イメージセンサＩＣ又はイメージセンサモジュールを備える駆動システム、上述したＩＣ、イメージセンサＩＣ又はイメージセンサモジュールの構成に対応した工程を有する駆動方法、上述したＩＣ、イメージセンサＩＣ又はイメージセンサモジュールの構成に対応した機能をコンピュータに実現させるプログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。また、本技術は上述した撮像装置を備える駆動システム、上述した撮像装置の構成に対応した工程を有する撮像方法、当該撮像方法の各工程に対応した機能をコンピュータに実現させるプログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。

本技術によれば、レンズ位置を駆動するアクチュエータの制御回路及びこのような制御回路を備える撮像装置において、各種の位置センサを接続可能にして制御回路の汎用性を高めつつ、更には、このような制御回路の回路面積の増大を可及的に抑制することができる。なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また付加的な効果があってもよい。

本実施形態に係る撮像装置の構成を説明する図である。 アクチュエータ駆動部の概略構成を示す図である。 アクチュエータ駆動部のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。 アナログフロントエンドの内部構成を説明する図である。 第２の実施形態に係るアナログフロントエンドを説明する図である。 第３の実施形態に係るアクチュエータ駆動部の構成を説明する図である。 第３の実施形態に係るドライバ回路の例を示してある。 第３の実施形態に係るドライバ回路の入出力特性を説明する図である。 第４の実施形態を説明する図である。 第４の実施形態を説明する図である。

以下、下記の順序に従って本技術を説明する。
（Ａ）第１の実施形態：
（Ｂ）第２の実施形態：
（Ｃ）第３の実施形態：

（Ａ）第１の実施形態：
図１は、本実施形態に係る撮像装置の構成を説明する図である。

同図に示す撮像装置１００は、レンズ１０、固体撮像素子２０、信号処理部３０、記録媒体４０、アクチュエータ７０、アクチュエータ駆動部６０、位置センサ８０、を備えている。

レンズ１０は、入射光を固体撮像素子２０の受光面に集光するものであり、例えばズームレンズやフォーカスレンズにより構成される。

固体撮像素子２０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサで構成される。固体撮像素子２０は、各画素に蓄積された電荷を順次に信号処理部３０へ出力する。

信号処理部３０は、固体撮像素子２０から入力される画像信号に相関二重サンプリング処理や自動ゲインコントロール処理等を行い、Ａ／Ｄ変換してデジタルの画像データを生成する。そして、得られた画像データを用いて、オートフォーカス制御を行うことにより、固体撮像素子２０が撮像する被写体画像の焦点を適切な範囲内に調整する。調整完了後に得られる画像データは、必要に応じて圧縮符号化されて記録媒体４０に記録される。

オートフォーカス制御について具体的な一例を説明すると、信号処理部３０は、固体撮像素子２０からの画像信号ＩＤにデジタル信号処理を行って映像信号を得るとともに、画像領域内に設定された１又は複数の小領域からなるフォーカスエリア内の、例えば映像信号中の輝度信号の高周波成分を抽出し、これらを積算することによりフォーカスエリア内のＡＦ評価値を算出する。このＡＦ評価値は、どの程度ピントが合っているかを示す指標となる。そして、ＡＦ評価値に基づいて、レンズ１０を移動させるべき目標位置Ｐｔ（不図示）を算出し、この目標位置を示す目標位置信号Ｓｔを、アクチュエータ駆動部６０へ出力する。

アクチュエータ駆動部６０は、目標位置信号Ｓｔに基づいて、レンズ１０がその出発位置から目標位置Ｐｔまで移動するようにアクチュエータ７０に駆動電圧Ｖｄｒを入力する。これにより、アクチュエータ７０は、レンズ１０を駆動してレンズ１０と固体撮像素子２０との相対的な位置関係を調整することができる。本実施形態では、アクチュエータ７０にボイスコイルモーター（ＶＣＭ）が用いられている。

なお、アクチュエータ７０としては、ＶＣＭで構成されたものに限らず、機械共振振動が発生するものであれば様々なアクチュエータを適用することが可能である。例えば、ＶＣＭ以外の電磁式アクチュエータ、静電式アクチュエータ、圧電式アクチュエータ、高分子アクチュエータ、形状記憶合金等で機械共振振動が発生するアクチュエータ等を採用してもよい。

位置センサ８０は、レンズ１０の現在位置を検出し、この現在位置に応じた電圧信号をセンサ出力Ｓとしてアクチュエータ駆動部６０へ出力する。

図２は、アクチュエータ駆動部６０の概略構成を示す図である。

アクチュエータ駆動部６０は、信号処理部３０から目標位置信号Ｓｔを入力される入力端子Ｔ１、位置センサ８０が出力するレンズ１０の現在位置を示す出力電圧（センサ出力Ｓ）を入力される入力端子Ｔ２１，Ｔ２２、及び、アクチュエータ７０を駆動するための駆動電圧Ｖｄｒを出力する出力端子Ｏｕｔ、を有する。

アクチュエータ駆動部６０は、信号処理部３０から入力される目標位置信号Ｓｔに基づいて、出発位置Ｐｓ（不図示）から目標位置Ｐｔまでレンズ１０が移動するようにアクチュエータ７０を駆動する。出発位置Ｐｓは制御前のレンズ１０の位置であり、目標位置Ｐｔは目標位置信号Ｓｔにより指示される位置である。

アクチュエータ駆動部６０には、アクチュエータ７０の駆動中、位置センサ８０からレンズ１０の現在位置を示すセンサ出力Ｓが入力される。このセンサ出力Ｓを利用して、アクチュエータ駆動部６０は、アクチュエータ７０の駆動電圧Ｖｄｒをフィードバック制御する。これにより、アクチュエータ駆動部６０は、レンズ１０の移動速度又は加速度を適切に制御することができる。

例えば、アクチュエータ駆動部６０は、アクチュエータ７０としてのボイスコイルモーターを目標位置Ｐｔで停止させる際に発生する共振特性が低減するようにアクチュエータ７０へ出力する駆動電圧Ｖｄｒを調整する。これにより、レンズの目標位置Ｐｔ付近でアクチュエータのバネ要素に起因して発生するアクチュエータ７０の共振振動を抑制することができる。

より具体的には、アクチュエータ駆動部６０は、目標位置Ｐｔ付近では目標位置Ｐｔに近づくにつれてレンズ１０の移動速度が徐々に低下するように駆動電圧Ｖｄｒを調整し、レンズ１０が目標位置Ｐｔに到達した時点でレンズ１０の速度が略０に収束するように、駆動電圧Ｖｄｒを調整してアクチュエータ７０を駆動する。

この結果、アクチュエータ７０が出発位置Ｐｓから目標位置Ｐｔまで移動してアクチュエータ７０のバネ要素による共振振動が許容レベル以下に減衰するまでの時間（セトリング時間）が従来に比べて短縮され、レンズ１０の移動を高速化することができる。

ここで、アクチュエータ駆動部６０は、第１動作状態と第２動作状態とを切り替えて実現可能に構成されている。

第１動作状態とは、アクチュエータ駆動部６０が入力端子Ｔ２１，Ｔ２２へ入力する電圧を差動電圧として処理することでレンズ１０の現在位置を把握する動作状態である。第２動作状態とは、アクチュエータ駆動部６０が入力端子Ｔ２１，Ｔ２２へそれぞれ入力する出力電圧を各々単相の非差動電圧として処理してレンズ１０の現在位置を把握する動作状態である。

これらアクチュエータ駆動部６０の動作状態は、アクチュエータ駆動部６０の外部から切り替え可能に構成される。例えば、アクチュエータ駆動部６０は、動作状態に係る設定情報を記憶する記憶部としてのレジスタＲ、及びこのレジスタＲの値を外部から制御するためのレジスタ設定用端子Ｔｒｅｇとを有し、レジスタ設定用端子Ｔｒｅｇを介してレジスタＲの値を変更することにより、第１動作状態と第２動作状態とが切り替わる構成とすることができる。

図３は、アクチュエータ駆動部６０のより具体的な構成の一例を示すブロック図である。アクチュエータ駆動部６０は、制御回路６１、ドライバ回路６２、アナログフロントエンド６３を備えている。

制御回路６１は、外部から入力される目標位置信号Ｓｔに基づいてドライバ回路６２を制御する駆動信号Ｓｄｒを生成する。

ドライバ回路６２は、制御回路６１から入力される駆動信号Ｓｄｒに基づいてアクチュエータ７０を駆動するための駆動電圧Ｖｄｒを生成する。

アナログフロントエンド６３は、位置センサ８０からセンサ出力Ｓを入力されており、このセンサ出力Ｓに基づいてレンズ１０の現在位置を示す現在位置信号Ｓｐｐを生成して制御回路６１へ入力する。

制御回路６１は、アナログフロントエンド６３から入力される現在位置信号Ｓｐｐに基づいて、ドライバ回路６２へ出力する駆動信号Ｓｄｒを適宜に調整する。これにより、上述したようなレンズ１０の移動速度の調整を行うことが出来る。

制御回路６１は、上述したレジスタＲを有しており、このレジスタＲの値が第１動作状態を示す第１値の場合、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２へ入力されるセンサ出力Ｓを差動電圧として処理させる制御信号Ｃｔｌをアナログフロントエンド６３へ出力し、レジスタＲの値が第２動作状態を示す第２値の場合、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２へ入力されるセンサ出力Ｓをそれぞれ単相の非差動電圧として処理させる制御信号Ｃｔｌをアナログフロントエンド６３に対して出力する。

このため、本技術に係るアナログフロントエンド６３を含んで構成される装置を製造する際には、位置センサ８０のセンサ出力Ｓのタイプに応じてレジスタＲの値を切り替えて設定することになる。すなわち、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２に接続して用いる位置センサ８０として、センサ出力Ｓとして差動電圧を出力するタイプを採用する場合、レジスタＲには第１値を設定する。一方、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２に接続して用いる位置センサ８０として、センサ出力Ｓとしてそれぞれ単相の２種類の非差動信号を出力するタイプを採用する場合、レジスタＲには第２値を設定することになる。

次に、アナログフロントエンド６３の構成について、より詳細に説明する。図４は、アナログフロントエンド６３の内部構成を説明する図である。アナログフロントエンド６３は、差動増幅器６３ａ、非差動増幅器６３ｂ、フィルタ回路６３ｃ、ＡＤ変換器６３ｄを備えており、本実施形態において処理部を構成する。

差動増幅器６３ａは、２つの入力端子（反転増幅端子、非反転増幅端子）へそれぞれ入力される電圧の差を増幅出力する。差動増幅器６３ａの一方の入力端子は、スイッチ回路ＳＷ１を介して入力端子Ｔ２１に接続されており、差動増幅器６３ａの他方の入力端子は、スイッチ回路ＳＷ２を介して入力端子Ｔ２２に接続されている。

非差動増幅器６３ｂは、２つの入力端子（反転増幅端子、非反転増幅端子）へそれぞれ入力される電圧を各々所定の参照電圧と比較した差を増幅出力する。非差動増幅器６３ｂの一方の入力端子は、スイッチ回路ＳＷ１を介して入力端子Ｔ２１に接続されており、非差動増幅器６３ｂの他方の入力端子は、スイッチ回路ＳＷ２を介して入力端子Ｔ２２に接続されている。

スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２は、上述した制御回路６１の制御に従って切替制御される。上述した第１動作状態において、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２は、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２へ入力される電圧が何れも差動増幅器６３ａのへ入力されるように切替制御される。上述した第２動作状態において、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２は、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２へ入力される電圧が何れも非差動増幅器６３ｂへ入力されるように切替制御される。

フィルタ回路６３ｃは、特定の周波数帯域の信号を通過又は遮断する帯域通過特性を有しており、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２に入力されて差動増幅器６３ａ又は非差動増幅器６３ｂにおいて増幅される差動信号又は非差動信号のうち、帯域通過特性に応じた周波数成分のみが後段のＡＤ変換器６３ｄへ入力されるようにする。例えば、フィルタ回路６３ｃは、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２への入力電圧の周波数を通過させつつ、その他周波数帯域を遮断するバンドパスフィルタの特性を有する。なお、本実施形態に係るフィルタ回路６３ｃは、差動増幅器６３ａと非差動増幅器６３ｂの双方で共通化してある。

ＡＤ変換器６３ｄは、差動増幅器６３ａ又は非差動増幅器６３ｂの出力電圧をアナログ／デジタル変換して生成したデジタル信号を制御回路６１へ出力する。これにより、制御回路６１は、レンズ１０の現在位置を示す現在位置信号Ｓｐｐとしてのセンサ出力Ｓをデジタル信号で取得することができる。

以上のように構成した本実施形態に係る撮像装置１００においては、アクチュエータ駆動部６０（アナログフロントエンド６３）に対して、差動電圧を出力する位置センサ８０と非差動電圧を出力する位置センサ８０のいずれも接続することができるため、アクチュエータ駆動部６０（アナログフロントエンド６３）に接続可能な位置センサ８０が多様化し、アクチュエータ駆動部６０（アナログフロントエンド６３）の汎用性が向上する。また、アナログフロントエンド６３の回路面積の大部分はフィルタ回路６３ｃ用の容量や抵抗、及びＡＤ変換器６３ｄが占められるが、本実施形態に係るアナログフロントエンド６３では増幅器以外の構成（フィルタ回路６３ｃやＡＤ変換器６３ｄ）を共通化してあるため、差動増幅器６３ａと非差動増幅器６３ｂの２種類の増幅器を設けても回路増分は微小であり、全体的な回路面積の増大を可及的に抑制できる。

（Ｂ）第２の実施形態：
次に、上述した第１の実施形態に係る撮像装置１００のアナログフロントエンド６３を更に具体的に実現した構成の一例を説明する。図５は、本実施形態に係るアナログフロントエンド２６３を説明する図である。なお、アナログフロントエンド以外の構成については、上述した第１の実施形態に係る撮像装置１００と同様の構成であるため以下では説明を省略する。

図５に示すアナログフロントエンド２６３は、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２への入力電圧のうち、所定の周波数帯域の信号を差動又は非差動で増幅してＡＤ変換し、出力端子Ｏｕｔから出力する構成となっている。

具体的には、２入力２出力型の演算増幅器ＯＰ１、２入力１出力型の演算増幅器ＯＰ２１，ＯＰ２２、フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２、スイッチ回路ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２、基準電圧生成部Ｒｅｆ、ＡＤ変換器ＡＤＣ、を有している。

演算増幅器ＯＰ１は、外部（例えば、第１実施形態で説明した制御回路６１等）から入力される制御信号Ｃｔｌによってその動作（出力のオン／オフ）を切替制御される構成であり、演算増幅器ＯＰ２１，ＯＰ２２は、外部（例えば、第１実施形態で説明した制御回路６１等）から入力される制御信号Ｃｔｌによってその動作（出力のオン／オフ）を切替制御される構成である。

演算増幅器ＯＰ１は、第１実施形態において説明した第１動作状態に相当する状態では制御信号Ｃｔｌによりオンに制御され、第１実施形態において説明した第２動作状態に相当する状態では制御信号Ｃｔｌによりオフに制御される。演算増幅器ＯＰ２１，ＯＰ２２は、第１動作状態に相当する状態では制御信号Ｃｔｌによりオフに制御され、第２動作状態に相当する状態では制御信号Ｃｔｌによりオンに制御される。

入力端子Ｔ２１は、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子及び演算増幅器ＯＰ２１の反転入力端子に接続され、入力端子Ｔ２２は、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子及び演算増幅器ＯＰ２２の反転入力端子に接続されている。演算増幅器ＯＰ２１の非反転入力端子と演算増幅器ＯＰ２２の非反転入力端子には、それぞれ基準電圧生成部Ｒｅｆから参照電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２が入力される。

演算増幅器ＯＰ１の反転出力端子と演算増幅器ＯＰ２１の出力端子は、スイッチ回路ＳＷ１１のノードＮ１に接続されており、演算増幅器ＯＰ１の非反転出力端子と演算増幅器ＯＰ２２の出力端子は、スイッチ回路ＳＷ１１のノードＮ２及びスイッチ回路ＳＷ１２のノードＮ３に接続されている。なお、スイッチ回路ＳＷ１２のノードＮ４は、グランドに接続されている。

ＡＤ変換器ＡＤＣは、第１入力端子ＡＤＣ１と第２入力端子ＡＤＣ２の２つの入力端子を有している。

第１入力端子ＡＤＣ１は、スイッチ回路ＳＷ１１を介してノードＮ１又はノードＮ２のいずれか一方に接続される。すなわち、スイッチ回路ＳＷ１１は、第１入力端子ＡＤＣ１を演算増幅器ＯＰ１の反転出力端子と演算増幅器ＯＰ２１の出力端子とに接続した状態（以下、Ｎ１状態とする）と、第１入力端子ＡＤＣ１を演算増幅器ＯＰ１の非反転出力端子と演算増幅器ＯＰ２２の出力端子とに接続した状態（以下、Ｎ２状態とする）と、を切り替えて実現する構成である。

第２入力端子ＡＤＣ２は、スイッチ回路ＳＷ１２を介してノードＮ３又はノードＮ４の何れか一方に接続される。すなわち、スイッチ回路ＳＷ１２は、第２入力端子ＡＤＣ２を演算増幅器ＯＰ１の非反転出力端子と演算増幅器ＯＰ２２の出力端子とに接続した状態（以下、Ｎ３状態とする）と、第２入力端子ＡＤＣ２をグランドに接続した状態（以下、Ｎ４状態とする）と、を切り替えて実現する構成である。

スイッチ回路ＳＷ１１，ＳＷ１２は、外部（例えば、第１実施形態で説明した制御回路６１等）から入力される制御信号Ｃｔｌによってオン／オフが切替制御される。スイッチ回路ＳＷ１１は、上述した第１動作状態に相当する状態では、Ｎ１状態となり、上述した第２動作状態に相当する状態では、Ｎ１状態とＮ２状態とが交互に切り替わる。スイッチ回路ＳＷ１２は、上述した第１動作状態に相当する状態では、Ｎ３状態となり、上述した第２動作状態に相当する状態では、Ｎ４状態となる。

一方、演算増幅器の入力側では、演算増幅器ＯＰ２１の反転入力端子と非反転入力端子とが、直列接続された抵抗とスイッチ回路ＳＷ２１を介して接続され、演算増幅器ＯＰ２２の反転入力端子と非反転入力端子とが、直列接続された抵抗とスイッチ回路ＳＷ２２を介して接続されている。スイッチ回路ＳＷ２１，ＳＷ２２は、外部（例えば、第１実施形態で説明した制御回路６１等）から入力される制御信号Ｃｔｌによってオン／オフが同期して切替制御される。

このため、スイッチ回路ＳＷ２１が接続されると、演算増幅器ＯＰ２１の反転入力端子と非反転入力端子とが抵抗を介して接続されることとなり、演算増幅器ＯＰ２１の反転入力端子と非反転入力端子の間の電位差が一定になる。一方、スイッチ回路ＳＷ２１が切断されると、演算増幅器ＯＰ２１は、基準電圧生成部Ｒｅｆからの参照電圧Ｖｒｅｆ１と入力端子Ｔ２１の入力電圧との電位差に応じた出力を行う。

また、スイッチ回路ＳＷ２２が接続されると、演算増幅器ＯＰ２２の反転入力端子と非反転入力端子とが抵抗を介して接続されることとなり、演算増幅器ＯＰ２２の反転入力端子と非反転入力端子の間の電位差が一定になる。一方、スイッチ回路ＳＷ２２が切断されると、演算増幅器ＯＰ２２は、基準電圧生成部Ｒｅｆからの参照電圧Ｖｒｅｆ２と入力端子Ｔ２２の入力電圧との電位差に応じた出力を行う。

上述した第１動作状態に相当する状態では、スイッチ回路ＳＷ２１，ＳＷ２２は何れも接続され、上述した第２動作状態に相当する状態では、スイッチ回路ＳＷ２１，ＳＷ２２は何れも切断される。

以上説明した切替制御を行う事により、第１動作状態に相当する状態では、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２への入力電圧を差動電圧として演算増幅してＡＤ変換器ＡＤＣへ出力し、第２動作状態に相当する状態では、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２への入力電圧を別々に単相電圧として演算増幅してＡＤ変換器ＡＤＣへ交互に出力することになる。

これにより、アナログフロントエンド２６３は、上述した第１動作状態に相当する状態では、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２への入力電圧を差動電圧として増幅出力したデジタル信号を出力し、上述した第２動作状態に相当する状態では、入力端子Ｔ２１，Ｔ２２への入力電圧を単相電圧としてそれぞれ増幅出力したデジタル信号を交互に時分割して出力することになる。

また、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子と反転出力端子との間、及び演算増幅器ＯＰ２１の反転入力端子と出力端子との間には、共通のフィルタ回路Ｆ１が設けてあり、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と非反転出力端子との間、及び演算増幅器ＯＰ２２の反転入力端子と出力端子との間には、共通のフィルタ回路Ｆ２が設けてある。これにより、差動増幅器として機能する演算増幅器ＯＰ１と、非差動増幅器として機能する演算増幅器ＯＰ２１，ＯＰ２２とで共通のフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２が具体的に実現される。

また、差動増幅器として２入力２出力型の演算増幅器ＯＰ２１を採用することにより、ホールセンサ使用時の電源雑音等の同相雑音に対する耐性を飛躍的に向上することができる。

（Ｃ）第３の実施形態：
次に、上述した第１の実施形態に係る撮像装置１００のドライバ回路６２に代えて、ドライバ回路３６２を採用した例について説明する。図６は、本実施形態に係るアクチュエータ駆動部３６０の構成を説明する図である。なお、ドライバ回路３６２以外の構成については、上述した第１の実施形態に係る撮像装置１００と同様の構成であるため説明を省略する。

ドライバ回路３６２は、リニアドライバの構成とする。リニアドライバでは、ドライバ回路の応答が線型化されるため応答遅れが防止され、理想的なステップ応答が得られるようになる。このようなリニアドライバの構成のドライバ回路３６２に採用することにより、位置センサ８０のセンサ出力Ｓに基づいて制御回路６１が行うフィードバック制御の精度を向上できる。

図７（ａ）（ｂ）には、ドライバ回路３６２の例を示してある。同図（ａ）（ｂ）に示すドライバ回路３６２１，３６２２は、制御回路から入力される駆動信号Ｓｄｒに応じた駆動電流を発生させ、アクチュエータ７０の駆動方向、すなわち、レンズの移動方向（固体撮像素子から離間する方向又は固体撮像素子に接近する方向）に応じて、Ｈブリッジ回路Ｈの一方の組のＭＯＳトランジスタに流してアクチュエータ７０を駆動する。

ここで、図７（ａ）に示すドライバ回路３６２１では、抵抗Ｒ１に流れるＤＡＣ電流Ｉ１と抵抗Ｒ２に流れる出力電流Ｉ２の間に、下記（１）式に示す関係がある。

前記（１）式において、Ａはアンプの利得、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値、Ｖｏｓはオフセット電圧Ｖｏｓの電圧値、Ｉ１は抵抗Ｒ１を流れるＤＡＣ電流Ｉ１の電流値、ｇｍはＨブリッジ回路Ｈを構成するＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンス、である。Ｒ１，Ｒ２の比は、例えば、１００：１等のように入力側が大きくなるように設定してある。

前記（１）式から、オフセット電圧Ｖｏｓが０より小さい場合、出力電流Ｉ２が図７（ａ）の（１）に示すような特性を示すことが分かる。すなわち、図８（ａ）の（１）に示すように、ＤＡＣ電流Ｉ１を０に制御してもＨブリッジ回路Ｈの出力電流Ｉ２が０に収束しない欠損位置が発生する。この欠損位置は、Ｈブリッジ回路Ｈの出力電流Ｉ２の正相逆相の切り替わりポイントで発生するため、アクチュエータ７０がレンズ１０の目標位置Ｐｔに収束できなくなる。

また、前記（１）式から、オフセット電圧Ｖｏｓが０より大きい場合、出力電流Ｉ２が図７（ａ）の（２）に示すような特性を示すことが分かる。すなわち、図８（ａ）の（２）に示すように、ＤＡＣ電流Ｉ１を変化させても出力電流Ｉ２が流れない（変化しない）不感帯が発生する。この不感帯は、Ｈブリッジ回路Ｈの出力電流Ｉ２の正相逆相の切り替わりポイントを含んで発生するため、アクチュエータ７０がレンズ１０の目標位置Ｐｔに収束するまでの時間が長くなる。

一方、図７（ｂ）に示すドライバ回路３６２２では、抵抗Ｒ１に流れるＤＡＣ電流Ｉ１と抵抗Ｒ２に流れる出力電流Ｉ２の間に、下記（２）式に示す関係がある。

前記（２）式において、Ａはアンプの利得、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値、Ｖｏｓはオフセット電圧Ｖｏｓの電圧値、Ｉ１はＭＯＳトランジスタＭ１（又は抵抗Ｒ１）を流れるＤＡＣ電流Ｉ１の電流値、ｇｍ１はＭＯＳトランジスタＭ１のトランスコンダクタンス、ｒ１はＭＯＳトランジスタＭ１の出力抵抗値、ｇｍ２はＨブリッジ回路Ｈを構成するＭＯＳトランジスタのトランスコンダクタンス、ｒ２はＨブリッジ回路Ｈを構成するＭＯＳトランジスタの出力抵抗値、である。Ｒ１，Ｒ２の比は、図７（ａ）の場合と同様、例えば１００：１とし、ＭＯＳトランジスタＭ１とＨブリッジ回路Ｈを構成するＭＯＳトランジスタとのサイズ比も、これに合わせて１００：１等としてある。

前記（２）式から、図７に示すドライバ回路３６２２でも、オフセット電圧Ｖｏｓが０より小さい場合、同様の欠損位置が発生し、オフセット電圧Ｖｏｓが０より大きい場合、同様の不感帯が発生することが分かる。

ただし、前記（２）式では、出力電流Ｉ２は、ＤＡＣ電流Ｉ１が流れるＭＯＳトランジスタＭ１とＨブリッジ回路Ｈを構成するＭＯＳトランジスタのｇｍの比αによって決まっており、オフセット電圧ＶｏｓはＮＭＯＳトランジスタＭ１の動作点を定める目的のみに使用されている。従って、出力抵抗ｒ１をαに比べて十分大きくすることで、図８（ｂ）に示すように出力電流Ｉ２にオフセット電圧Ｖｏｓがほぼ影響しないようになり、不感帯をほぼ０にする設計が可能である。

（４）第４の実施形態：
上述した各実施形態で説明した撮像装置の各構成は、適宜に１チップ化して実現することができる。図９は、固体撮像素子２０や信号処理部３０を含んで構成されるイメージセンサチップ内部に、アクチュエータ駆動部６０（又はアクチュエータ駆動部３６０）を実装して１チップ化した状態を示す図である。このようにアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部６０（又はアクチュエータ駆動部３６０）をイメージセンサチップ内部に実装することにより、アクチュエータの位置調整を行う構成と、撮像を行う構成とを、１チップで実現可能となる。

また、図９に示すような複数構成を一体化したチップを用いることにより、イメージセンサモジュールを小型化することができる。図１０は、上述したイメージセンサチップとアクチュエータとをモジュール化した構成を説明する図である。すなわち、従来、固体撮像素子２０や信号処理部３０を含んで構成されるイメージセンサのチップとアクチュエータ駆動部６０（又はアクチュエータ駆動部３６０）のチップの双方をマウントして構成していたイメージセンサモジュールを、図９に示したイメージセンサチップとアクチュエータとを搭載するのみで実現できるようになる。

なお、本技術は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本技術の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

そして、本技術は、以下のような構成を取ることができる。

（１）
第１電圧入力部と、
第２電圧入力部と、
前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、
前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧を出力する出力部と、
前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、
前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を出力し、
前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を出力する
ことを特徴とするＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）。

（２）
前記処理部は、差動増幅器と、非差動増幅器と、フィルタ回路と、ＡＤ変換器と、
を備え、
前記第１動作状態においては、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部とに入力される差動信号を前記差動増幅器にて増幅した信号を前記フィルタ回路及び前記ＡＤ変換器にて処理して前記出力部へ出力し、
前記第２動作状態においては、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部とに入力される非差動信号を前記非差動増幅器で増幅した信号を前記フィルタ回路及び前記ＡＤ変換器にて処理して各々前記出力部へ出力する
前記（１）に記載のＩＣ。

（３）
第１電圧入力部と、第２電圧入力部と、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧をアクチュエータへ出力する出力部と、前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段と、を有する駆動部と、
前記アクチュエータによって位置を調整されるレンズを介して投射される画像を取り込む撮像素子と、
が一体化され、
前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力し、
前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力するイメージセンサＩＣ。

（４）
前記出力部は、リニアドライバの構成とされる
前記（３）に記載のイメージセンサＩＣ。

（５）
前記（３）又は前記（４）に記載のイメージセンサＩＣと、前記アクチュエータとが搭載されたイメージセンサモジュール。

（６）
前記アクチュエータは、ボイスコイルモーターで構成される
前記（５）に記載のイメージセンサモジュール。

（７）
固体撮像素子の受光面へ入射光を集光するレンズと、
前記レンズと前記受光面との距離を調整するアクチュエータと、
アクチュエータ駆動部にレンズ調整の目標位置を指示する主制御部と、
前記レンズの現在位置を示す２つの電圧を出力する位置センサと、
前記アクチュエータを前記目標位置と前記２つの電圧とに基づいて制御する前記アクチュエータ駆動部と、
を備えた撮像装置であって、
前記アクチュエータ駆動部は、
前記２つの電圧をそれぞれ入力される第１電圧入力部と第２電圧入力部と、
前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、
前記処理部が処理した信号を出力する出力部と、
前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、
前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力し、
前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力する撮像装置。

１０…レンズ、２０…固体撮像素子、３０…信号処理部、４０…記録媒体、６０…アクチュエータ駆動部、６１…制御回路、６２…ドライバ回路、６３…アナログフロントエンド、６３ａ…差動増幅器、６３ｂ…非差動増幅器、６３ｃ…フィルタ回路、６３ｄ…ＡＤ変換器、７０…アクチュエータ、８０…位置センサ、１００…撮像装置、２６３…アナログフロントエンド、３６０…アクチュエータ駆動部、３６２…ドライバ回路、ＡＤＣ…ＡＤ変換器、ＡＤＣ１…第１入力端子、ＡＤＣ２…第２入力端子、Ｆ１…フィルタ回路、Ｆ２…フィルタ回路、Ｉ１…ＤＡＣ電流、Ｉ２…出力電流、Ｎ１…ノード、Ｎ２…ノード、Ｎ３…ノード、Ｎ４…ノード、ＯＰ１…演算増幅器、Ｏｕｔ…出力端子、ＯＰ２１…演算増幅器、ＯＰ２２…演算増幅器、Ｒ…レジスタ、Ｒ１…抵抗、Ｒ２…抵抗、Ｒｅｆ…基準電圧生成部、Ｓ…センサ出力、Ｓｐｐ…現在位置情報、ＳＷ１…スイッチ回路、ＳＷ２…スイッチ回路、ＳＷ１１…スイッチ回路、ＳＷ１２…スイッチ回路、ＳＷ２１…スイッチ回路、ＳＷ２２…スイッチ回路、Ｔｒｅｇ…レジスタ設定用端子、Ｔ１…入力端子、Ｔ２１…入力端子、Ｔ２２…入力端子、Ｖｄｒ…駆動電圧、Ｖｒｅｆ…参照電圧、Ｖｒｅｆ１…参照電圧、Ｖｒｅｆ２…参照電圧。

Claims (7)

1. 第１電圧入力部と、
   第２電圧入力部と、
   前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、
   前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧を出力する出力部と、
   前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、
   前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を出力し、
   前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を出力する
   ことを特徴とするＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）。
2. 前記処理部は、差動増幅器と、非差動増幅器と、フィルタ回路と、ＡＤ変換器と、
   を備え、
   前記第１動作状態においては、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部とに入力される差動信号を前記差動増幅器にて増幅した信号を前記フィルタ回路及び前記ＡＤ変換器にて処理して前記出力部へ出力し、
   前記第２動作状態においては、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部とに入力される非差動信号を前記非差動増幅器で増幅した信号を前記フィルタ回路及び前記ＡＤ変換器にて処理して各々前記出力部へ出力する
   請求項１に記載のＩＣ。
3. 第１電圧入力部と、第２電圧入力部と、前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、前記処理部の処理結果に応じた駆動電圧をアクチュエータへ出力する出力部と、前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段と、を有する駆動部と、
   前記アクチュエータによって位置を調整されるレンズを介して投射される画像を取り込む撮像素子と、
   が一体化され、
   前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力し、
   前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力するイメージセンサＩＣ。
4. 前記出力部は、リニアドライバの構成とされる
   請求項３に記載のイメージセンサＩＣ。
5. 請求項３に記載のイメージセンサＩＣと、前記アクチュエータとが搭載されたイメージセンサモジュール。
6. 前記アクチュエータは、ボイスコイルモーターで構成される
   請求項５に記載のイメージセンサモジュール。
7. 固体撮像素子の受光面へ入射光を集光するレンズと、
   前記レンズと前記受光面との距離を調整するアクチュエータと、
   アクチュエータ駆動部にレンズ調整の目標位置を指示する主制御部と、
   前記レンズの現在位置を示す２つの電圧を出力する位置センサと、
   前記目標位置と前記２つの電圧とに基づいて前記アクチュエータを制御する前記アクチュエータ駆動部と、
   を備えた撮像装置であって、
   前記アクチュエータ駆動部は、
   前記２つの電圧をそれぞれ入力される第１電圧入力部と第２電圧入力部と、
   前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を処理する処理部と、
   前記処理部が処理した信号を出力する出力部と、
   前記処理部の動作状態を第１動作状態と第２動作状態とで切り替える切替手段とを有し、
   前記第１動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力し、
   前記第２動作状態においては、前記出力部から、前記処理部が前記第１電圧入力部と前記第２電圧入力部への入力電圧を各々非差動電圧として処理した信号を前記アクチュエータへ出力する撮像装置。

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