(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電力に応じて焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う焦点調整素子による駆動指示に基づくレンズの駆動後の位置の合焦度合いを評価する評価値を生成する一連の動作が前記レンズの駆動範囲における一方の端部に向けて繰り返し行なわれ、最も合焦度合いが高い評価値の位置に対する当該端部側の１つまたは所定数隣の位置の前記評価値を検出する検出部と、
前記レンズの駆動範囲における他方の端部に向けて前記一連の動作を繰り返し行わせ、前記検出された評価値を基準として当該評価値以上の合焦度合いの位置に前記レンズを駆動させる駆動制御部と
を具備する撮像装置であって、
前記駆動制御部は、前記他方の端部への方向に前記一連の動作を繰り返し行う前に、前記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と前記検出部が検出した評価値の位置との間の距離を算出し、前記焦点調整素子による前記レンズの駆動量の誤差のうち前記撮像装置の姿勢の変化により生じる誤差に関する誤差情報と前記算出した距離とに基づいて、前記算出した距離に対応する位置に前記レンズを駆動させる
撮像装置。
【請求項２】
前記誤差情報は、前記撮像装置の姿勢の基準姿勢に対する姿勢差により前記焦点調整素子の１回の駆動による前記レンズの駆動量が最大となる場合における誤差に関する第１情報と、前記姿勢差により前記焦点調整素子の１回の駆動による前記レンズの駆動量が最小となる場合における誤差に関する第２情報とであり、
前記駆動制御部は、前記算出した距離と、前記第１情報と、前記第２情報とに基づいて、前記一方の端部に向ける前記レンズの駆動に関する前記駆動量が最大であり、かつ、前記他方の端部に向ける前記レンズの駆動に関する前記駆動量が最小である場合における前記焦点調整素子の駆動回数を算出し、当該算出した駆動回数に従って前記レンズを駆動させる
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記算出した駆動回数に基づく前記レンズの駆動後の位置から前記他方の端部に向けて前記一連の動作を繰り返し行い、前記検出された評価値以上の合焦度合いの位置に前記レンズを駆動させる請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記一方の端部に向けて繰り返し行われる一連の動作に関する駆動指示は、前記焦点調整素子を所定回数駆動させる駆動指示であり、
前記駆動制御部は、前記他方の端部に向けて前記一連の動作を繰り返し行った後に、前記焦点調整素子を前記所定回数より少ない回数駆動させる前記駆動指示に基づいて、他方の端部に向けて前記レンズを１回駆動させる請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記誤差情報は、前記撮像装置の姿勢の基準姿勢に対する姿勢差を考慮するための閾値係数を含み、
前記駆動制御部は、前記他方の端部に向けて前記一連の動作を繰り返し行う前に、前記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と前記検出部が検出した評価値の位置との間の距離を算出し、前記閾値係数と前記算出した距離とに基づいて、前記算出した距離の位置に前記レンズを駆動させる請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記他方の端部に向けた前記一連の動作の繰り返しにおいて、前記検出された評価値以上の合焦度合いの位置に前記レンズを駆動させることが前記繰り返しの所定回数までにできなかった場合には、前記レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部へ前記レンズを駆動させた後に、前記最も合焦度合いが高い評価値の位置と前記１つの端部との間の距離に基づいて、前記最も合焦度合いが高い評価値の位置に前記レンズを駆動させる請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記レンズは、フォーカスレンズである請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記焦点調整素子は、前記焦点調整素子と前記レンズとが駆動軸を介して接し、前記焦点調整素子の特定方向への緩急を伴う伸縮の繰り返しによる前記駆動軸と前記レンズとの間の摩擦力の増減を用いて前記レンズを駆動させる請求項１記載の撮像装置。
【請求項９】
前記焦点調整素子は、前記レンズの移動または変形により、前記焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う請求項１記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記焦点調整素子は、圧電素子または形状記憶合金の何れかの焦点調整素子である請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記レンズは、供給される電力に応じて変形する液体レンズであり、
前記焦点調整素子は、前記レンズの変形により、前記焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う請求項１記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記焦点調整素子は、供給される電力に応じて前記レンズを変形させる導電性高分子アクチュエータまたはポリマー樹脂素材であり、当該レンズの変形により、前記焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う請求項１記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記駆動制御部は、前記レンズを駆動すべき駆動量および駆動方向に基づいて前記駆動指示を供給する請求項１記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記駆動制御部は、前記撮像装置の姿勢を特定方向と水平面とが一致する前記撮像装置の姿勢とし、前記焦点調整素子の温度が所定温度である場合の前記焦点調整素子の１回の駆動動作による前記レンズの駆動量を基準として、前記レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部からの距離に相当する前記焦点調整素子の駆動回数を示す回数情報を前記レンズが存在する位置として推定する請求項１記載の撮像装置。
【請求項１５】
駆動指示に基づく焦点調整素子によるレンズの駆動後の位置の合焦度合いを評価する評価値を生成する一連の動作を前記レンズの駆動範囲における一方の端部に向けて繰り返し行い、レンズを駆動させる基準となる評価値を検出する検出部と、
前記レンズの駆動範囲における他方の端部に向けた前記一連の動作の繰り返しにおいて、前記検出された評価値以上の合焦度合いの位置に前記レンズを駆動させることが前記繰り返しの所定回数までにできなかった場合には、前記レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部へ前記レンズを駆動させた後に、前記検出された評価値の位置と前記１つの端部との間の距離に基づいて、前記検出された評価値の位置に前記レンズを駆動させる駆動制御部と
を具備する撮像装置であって、
前記駆動制御部は、前記他方の端部への方向に前記一連の動作を繰り返し行う前に、前記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と前記検出部が検出した評価値の位置との間の距離を算出し、前記焦点調整素子による前記レンズの駆動量の誤差のうち前記撮像装置の姿勢の変化により生じる誤差に関する誤差情報と前記算出した距離とに基づいて、前記算出した距離に対応する位置に前記レンズを駆動させる
撮像装置。
【請求項１６】
供給される電力に応じて焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う焦点調整素子による駆動指示に基づくレンズの駆動後の位置の合焦度合いを評価する評価値を生成する一連の動作が前記レンズの駆動範囲における一方の端部に向けて繰り返し行なわれ、最も合焦度合いが高い評価値の位置に対する当該端部側の１つまたは所定数隣の位置の前記評価値を検出する検出手順と、
前記レンズの駆動範囲における他方の端部に向けて前記一連の動作を繰り返し行わせ、前記検出された評価値を基準として当該評価値以上の合焦度合いの位置に前記レンズを駆動させる駆動制御手順と
を具備する撮像装置における撮像方法であって、
前記駆動制御手順において、前記他方の端部への方向に前記一連の動作を繰り返し行う前に、前記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と前記検出手順で検出した評価値の位置との間の距離を算出し、前記焦点調整素子による前記レンズの駆動量の誤差のうち前記撮像装置の姿勢の変化により生じる誤差に関する誤差情報と前記算出した距離とに基づいて、前記算出した距離に対応する位置に前記レンズを駆動させる
撮像方法。
【請求項１７】
供給される電力に応じて焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う焦点調整素子による駆動指示に基づくレンズの駆動後の位置の合焦度合いを評価する評価値を生成する一連の動作が前記レンズの駆動範囲における一方の端部に向けて繰り返し行なわれ、最も合焦度合いが高い評価値の位置に対する当該端部側の１つまたは所定数隣の位置の前記評価値を検出する検出手順と、
前記レンズの駆動範囲における他方の端部に向けて前記一連の動作を繰り返し行わせ、前記検出された評価値を基準として当該評価値以上の合焦度合いの位置に前記レンズを駆動させる駆動制御手順と
を撮像装置に設けられたコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記駆動制御手順において、前記他方の端部への方向に前記一連の動作を繰り返し行う前に、前記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と前記検出手順で検出した評価値の位置との間の距離を算出し、前記焦点調整素子による前記レンズの駆動量の誤差のうち前記撮像装置の姿勢の変化により生じる誤差に関する誤差情報と前記算出した距離とに基づいて、前記算出した距離に対応する位置に前記レンズを駆動させる
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特にレンズの駆動を制御する撮像装置および撮像方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人物等の被写体を撮像素子を用いて撮像して撮像画像を生成し、この生成された撮像画像を記録するデジタルスチルカメラ等の撮像装置が普及している。また、オートフォーカス機能を備える撮像装置が広く普及している。また、撮像素子や光学系の部材などの小型化に伴い、それらの撮像装置（カメラモジュール）を搭載する携帯型情報端末が普及している。
【０００３】
これらの携帯型情報端末には、オートフォーカス機能を実現するため、光軸方向にフォーカスレンズを移動させるためのアクチュエータが搭載されている。このアクチュエータとしては、印加する電圧に対する移動量がリニアに変化することが望ましい。しかしながら、アクチュエータの省電力化や小型化などの目的により、供給する電圧とフォーカスレンズの移動量との間でヒステリシス特性を有するもの（例えば、圧電素子）がアクチュエータとして用いられつつある。
【０００４】
このようなヒステリシス特性を有するものをアクチュエータとして用いる場合には、移動量に誤差が生じるため正確な移動量が得られない。そこで、このような場合には、フォーカスレンズの位置センサを設けることによりフィードバック制御を行い、誤差を補償して位置決め精度を高めるフォーカス制御技術が普及している。しかしながら、位置センサを設けることは、撮像装置の小型化の妨げやコストの増加になるため、ヒステリシス特性を有するアクチュエータを位置センサ無しで用いる装置が検討されている。
【０００５】
例えば、このようなアクチュエータを備える撮像装置として、圧電素子に供給する電圧の供給時間に応じて計数されるカウンタを用いてフォーカスレンズの位置情報を計数し、フォーカスレンズの位置決め制御を行う撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６９０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来技術では、フォーカスレンズの位置検出センサを設けずに、フォーカスレンズの位置決め制御を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、上術の従来技術では、温度や姿勢などの使用環境の変化に起因するフォーカスレンズの移動量のヒステリシス特性が考慮されていない。このため、温度や姿勢などの使用環境の変化により移動量のズレ（誤差）が生じるため、フォーカスレンズの駆動回数に応じて、実際のフォーカスレンズの位置とカウンタの値が示す位置との間でズレが生じるおそれがある。
【０００９】
そこで、上術の従来技術では、オートフォーカスの位置決め制御を行う際における最初のタイミングで、フォーカスレンズを一方の機械端部に押し当てて、フォーカスレンズの位置をリセットし、フォーカスレンズの正確な位置を把握している。また、オートフォーカスにおいてフォーカスレンズを評価値の頂点に移動させる際には、フォーカスレンズを一方の機械端部に再び押し当ててから、フォーカスレンズを評価値の頂点に移動させる。このように機械端部に押し当てる場合には、フォーカスレンズの位置が不明であると仮定して、フルストローク移動をさせてからフォーカスレンズを機械端部に移動させている。
【００１０】
しかしながら、このようなフルストローク移動には、時間がかかる。また、機械端部に再び押し当ててから、フォーカスレンズを評価値の頂点に移動させるため、フォーカスレンズの移動距離が長くなる。すなわち、オートフォーカスに要する時間が長くなり、フォーカス制御を迅速に行うことができない。また、機械端部からフォーカスレンズを評価値の頂点に移動させる動作において、評価値を検出した際におけるフォーカスレンズの移動量に基づいて移動量を算出するため、移動量のズレによりレンズの位置が評価値の頂点からズレてしまう場合がある。すなわち、機械端部からフォーカスレンズを評価値の頂点に移動させる動作においては、合焦の精度が低下する場合がある。そこで、フォーカスレンズの位置検出センサを設けない場合において、フォーカス制御を効率的に行うことが重要となる。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、フォーカス制御を効率的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、供給される電力に応じて焦点距離の変更または焦点距離の調整を行う焦点調整素子による駆動指示に基づくレンズの駆動後の位置の合焦度合いを評価する評価値を生成する一連の動作が上記レンズの駆動範囲における一方の端部に向けて繰り返し行なわれ、最も合焦度合いが高い評価値の位置に対する当該端部側の１つまたは所定数隣の位置の上記評価値を検出する検出部と、上記レンズの駆動範囲における他方の端部に向けて上記一連の動作を繰り返し行わせ、上記検出された評価値を基準として当該評価値以上の合焦度合いの位置に上記レンズを駆動させる駆動制御部とを具備する撮像装置および撮像方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムである。これにより、最も合焦度合いが高い評価値の位置に対する当該端部側の１つまたは所定数隣の位置の評価値を基準として当該評価値以上の合焦度合いの位置に上記レンズを駆動させるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記駆動制御部は、上記駆動方向の逆方向に上記一連の動作を繰り返し行う前に、上記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と上記検出部が検出した評価値の位置との間の距離を算出し、上記焦点調整素子による上記レンズの駆動量に対するその誤差に関する誤差情報と上記算出した距離とに基づいて、上記算出した距離だけ上記レンズを駆動させるようにしてもよい。これにより、評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と検出部が検出した評価値の位置との間の距離と誤差情報とに基づいてレンズを駆動させるという作用をもたらす。また、この場合において、上記誤差情報は、上記撮像装置の姿勢差により上記焦点調整素子の１回の駆動による上記レンズの駆動量が最大となる場合における誤差に関する第１情報と、上記姿勢差により上記焦点調整素子の１回の駆動による上記レンズの駆動量が最小となる場合における誤差に関する第２情報とであり、上記駆動制御部は、上記算出した距離と、上記第１情報と、上記第２情報とに基づいて、上記一方の端部に向ける上記レンズの駆動に関する上記駆動量が最大であり、かつ、上記他方の端部に向ける上記レンズの駆動に関する上記駆動量が最小である場合における上記焦点調整素子の駆動回数を算出し、当該算出した駆動回数だけ上記レンズを駆動させるようにしてもよい。これにより、距離と、第１情報と、第２情報とに基づいて、一方の端部に向ける上記レンズの駆動に関する駆動量が最大であり、かつ、他方の端部に向けるレンズの駆動に関する駆動量が最小である場合における焦点調整素子の駆動回数を算出し、当該算出した駆動回数だけレンズを駆動させるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この場合において、上記駆動制御部は、上記算出した駆動回数に基づく上記レンズの駆動後の位置から上記他方の端部に向けて上記一連の動作を繰り返し行い、上記検出された評価値以上の合焦度合いの位置に上記レンズを駆動させるようにしてもよい。これにより、距離と、第１情報と、第２情報とに基づく駆動回数のレンズの駆動後の位置から一連の動作を繰り返し行い、検出された評価値以上の合焦度合いの位置にレンズを駆動させるという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の側面において、上記一方の端部に向けて繰り返し行われる一連の動作に関する駆動指示は、上記焦点調整素子を所定回数駆動させる駆動指示であり、上記駆動制御部は、上記他方の端部に向けて上記一連の動作を繰り返し行った後に、上記焦点調整素子を上記所定回数より少ない回数駆動させる上記駆動指示に基づいて、他方の端部に向けて上記レンズを１回駆動させるようにしてもよい。これにより、他方の端部に向けて一連の動作を繰り返し行った後に、一連の動作に関する所定回数より少ない回数駆動させる駆動指示に基づいて、他方の端部に向けて上記レンズを１回移動させるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の側面において、上記駆動制御部は、上記他方の端部に向けて上記一連の動作を繰り返し行う前に、上記評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と上記検出部が検出した評価値の位置との間の距離を算出し、所定の環境における姿勢差を考慮するための閾値係数と上記算出した距離とに基づいて、上記算出した距離だけ上記レンズを駆動させるようにしてもよい。これにより、他方の端部に向けて一連の動作を繰り返し行う前に、評価値を生成する一連の動作の繰り返しが終了した位置と検出部が検出した評価値の位置との間の距離を算出し、閾値係数とその算出した距離とに基づいて、その出した距離だけレンズを駆動させるという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第１の側面において、上記駆動制御部は、上記他方の端部に向けた上記一連の動作の繰り返しにおいて、上記検出された評価値以上の合焦度合いの位置に上記レンズを駆動させることが上記繰り返しの所定回数までにできなかった場合には、上記レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部へ上記レンズを駆動させた後に、上記最も合焦度合いが高い評価値の位置と上記１つの端部との間の距離に基づいて、上記最も合焦度合いが高い評価値の位置に上記レンズを駆動させるようにしてもよい。これにより、検出された評価値以上の合焦度合いの位置にレンズを駆動させることが繰り返しの所定回数までにできなかった場合には、レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部へレンズを駆動させた後に、最も合焦度合いが高い評価値の位置にレンズを駆動させるという作用をもたらす。
【００１８】
また、この第１の側面において、上記レンズは、フォーカスレンズであるようにしてもよい。これにより、複数のレンズを格納しているレンズ鏡筒の中でオートフォーカスの際に駆動されるフォーカスレンズの位置を推定させるという作用をもたらす。
【００１９】
また、この第１の側面において、上記焦点調整素子は、上記焦点調整素子と上記レンズとが駆動軸を介して接し、上記焦点調整素子の特定方向への緩急を伴う伸縮の繰り返しによる上記駆動軸と上記レンズとの間の摩擦力の増減を用いて上記レンズを駆動させるようにしてもよい。これにより、焦点調整素子の特定方向への緩急を伴う伸縮の繰り返しによる駆動軸とレンズとの間の摩擦力の増減を用いてレンズを移動させるという作用をもたらす。
【００２０】
また、この第１の側面において、上記焦点調整素子は、上記レンズの移動または変形により、上記焦点距離の変更または焦点距離の調整を行うようにしてもよい。これにより、レンズを移動または変形させることにより、焦点距離の変更または焦点距離の調整を行わせるという作用をもたらす。
【００２１】
また、この第１の側面において、上記焦点調整素子は、圧電素子または形状記憶合金の何れかの焦点調整素子であるようにしてもよい。これにより、圧電素子または形状記憶合金によりレンズを駆動させるという作用をもたらす。
【００２２】
また、この第１の側面において、上記焦点調整素子は、供給される電力に応じて変形する液体レンズ、導電性高分子アクチュエータまたはポリマー樹脂素材の何れかであり、当該レンズの変形により、上記焦点距離の変更または焦点距離の調整を行うようにしてもよい。これにより、液体レンズ、導電性高分子アクチュエータまたはポリマー樹脂素材の何れかにより焦点距離の変更または焦点距離の調整を行わせるという作用をもたらす。
【００２３】
また、この第１の側面において、上記駆動制御部は、上記レンズを駆動すべき駆動量および駆動方向に基づいて上記駆動指示を供給するようにしてもよい。これにより、レンズを駆動すべき駆動量および駆動方向に基づいて駆動指示を供給させるという作用をもたらす。
【００２４】
また、この第１の側面において、上記駆動制御部は、上記撮像装置の姿勢を特定方向と水平面とが一致する上記撮像装置の姿勢とし、上記焦点調整素子の温度が所定温度である場合の上記焦点調整素子の１回の駆動動作による上記レンズの駆動量を基準として、上記レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部からの距離に相当する上記焦点調整素子の駆動回数を示す回数情報を上記レンズが存在する位置として推定するようにしてもよい。これにより、撮像装置の姿勢を特定方向と水平面とが一致する撮像装置の姿勢とし、焦点調整素子の温度が所定温度である場合の焦点調整素子の１回の駆動動作によるレンズの駆動量を基準として、レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部からの距離に相当する焦点調整素子の駆動回数を示す回数情報をレンズが存在する位置として推定させるという作用をもたらす。
【００２５】
また、本発明の第２の側面は、駆動指示に基づく焦点調整素子によるレンズの駆動後の位置の合焦度合いを評価する評価値を生成する一連の動作を上記レンズの駆動範囲における一方の端部に向けて繰り返し行い、レンズを駆動させる基準となる評価値を検出する検出部と、上記レンズの駆動範囲における他方の端部に向けた上記一連の動作の繰り返しにおいて、上記検出された評価値以上の合焦度合いの位置に上記レンズを駆動させることが上記繰り返しの所定回数までにできなかった場合には、上記レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部へ上記レンズを駆動させた後に、上記検出された評価値の位置と上記１つの端部との間の距離に基づいて、上記検出された評価値の位置に上記レンズを駆動させる駆動制御部とを具備する撮像装置である。これにより、レンズを駆動させる基準となる評価値を基準として、所定回数までに当該評価値以上の合焦度合いの位置に上記レンズを駆動させることができなかった場合には、レンズの駆動範囲における２つの端部のうちの１つの端部へレンズを駆動させた後に、検出された評価値の位置と１つの端部との間の距離に基づいて、検出された評価値の位置にレンズを駆動させるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、フォーカス制御を効率的に行うことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるレンズ部２００の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０によるスキャン動作の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０によるスキップ動作の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０による逆スキャン動作の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０による最終調整動作の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００におけるオートフォーカス動作のスキャン動作後のレンズ移動の一例と、従来の撮像装置におけるスキャン動作後のレンズ移動の一例とを示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００によるオートフォーカス動作処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス動作におけるスキップ動作処理（ステップＳ９１０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス動作における逆スキャン動作処理（ステップＳ９２０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０によるスキップ動作の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０による所定の逆スキャン動作回数以内にスキャン目標位置が検出されない場合のオートフォーカス動作の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の撮像装置１００によるオートフォーカス動作処理手順例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作におけるスキップ動作処理（ステップＳ９５０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作における逆スキャン動作・最終調整動作処理（ステップＳ９６０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作における合焦位置直接移動処理（ステップＳ９７０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（撮像制御：ワーストケースを想定してスキップ動作を行う例）
２．第２の実施の形態（撮像制御：一般的な使用環境に最適化してスキップ動作を行う例）
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の機能構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。撮像装置１００は、被写体を撮像して画像データを生成し、生成された画像データを画像コンテンツ（記録画像）として記録する撮像装置である。この撮像装置１００は、フォーカスを合わせる対象の物体（合焦対象物）にフォーカスを自動で合わせるオートフォーカス動作を行ってフォーカスを制御する。なお、同図では、スマートフォンや携帯電話などの携帯情報端末に搭載されるカメラモジュールの例について説明する。
【００３０】
撮像装置１００は、カメラヘッド部１１０と、画像処理チップ１４０と、操作受付部１９１と、制御部１９２と、表示部１９３と、記録部１９４とを備える。
【００３１】
カメラヘッド部１１０は、被写体からの光（被写体光）を撮像素子に入射させるために用いられる各種光学部材や撮像素子から構成されるものである。例えば、このカメラヘッド部１１０は、携帯情報端末に搭載されるレンズモジュールとして実現される。このカメラヘッド部１１０は、レンズ部２００と、撮像素子１２０と、誤差情報保持部１３１と、最終調整移動情報保持部１３２とを備える。
【００３２】
レンズ部２００は、被写体光を集光するためのものである。同図では、レンズ部２００における構成として、駆動部２１０およびフォーカスレンズ２２０が示されている。なお、レンズ部２００については、図２を参照して説明する。
【００３３】
駆動部２１０は、フォーカスレンズ２２０を駆動するものである。なお、本発明の第１の実施では、フォーカスレンズ２２０を駆動（移動）するためのアクチュエータは、圧電素子（ピエゾ素子）が用いられる。駆動部２１０は、例えば、画像処理チップ１４０において算出されたフォーカスレンズ２２０の位置を移動させる際の移動指示に関する情報（移動指示情報）に応じてフォーカスレンズ２２０を移動させる。なお、移動指示情報は、特許請求の範囲に記載の駆動指示の一例である。
【００３４】
フォーカスレンズ２２０は、駆動部２１０に駆動されることにより光軸方向に位置が移動することで、フォーカスを調整するものである。
【００３５】
撮像素子１２０は、被写体光を電気信号に光電変換するものであり、被写体光を受光して電気信号を生成する。また、撮像素子１２０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサおよびＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサにより実現される。
【００３６】
誤差情報保持部１３１は、フォーカスレンズ２２０を駆動する際におけるフォーカスレンズ２２０の移動距離（移動量）の誤差に関する情報（誤差情報）を保持するものである。例えば、フォーカスレンズ２２０を動かすアクチュエータがピエゾ素子である場合には、撮像装置１００の姿勢の変化により、圧電素子の１回の伸縮（１回のパルス駆動）による移動距離（移動量）に差が生じる。フォーカスレンズ２２０を重力の向かう方向（下）に動かす場合には、移動量が最も大きくなる。一方、フォーカスレンズ２２０を重力とは逆方向（上）に動かす場合には、移動量が最も小さくなる。誤差情報保持部１３１は、１回の伸縮による移動距離の最大量および最小量に関する情報を誤差情報として保持する。なお、この誤差情報保持部１３１が保持する誤差情報は、例えば、オートフォーカス動作におけるスキップ動作において用いられる。なお、誤差情報およびスキップ動作については、図４を参照して説明する。誤差情報保持部１３１は、例えば、携帯情報端末に搭載されるレンズモジュールに搭載され、このレンズモジュールの特性、とりわけ個体ばらつきを測定し一定水準へ調整する工場調整値などが記録される不揮発メモリー（ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）など）により実現される。誤差情報保持部１３１は、保持する誤差情報を、駆動制御部３２０に供給する。
【００３７】
最終調整移動情報保持部１３２は、フォーカスレンズ２２０を最終調整動作させる際の移動量（パルス数）に関する情報である最終調整移動情報を保持するものである。ここで、最終調整動作とは、オートフォーカス動作において、レンズ位置の目標とする評価値以上の評価値の位置にレンズが移動した後に、合焦精度を向上させるために一律して一定量を移動させることである。なお、この最終調整移動情報保持部１３２が保持する最終調整移動情報については、図６を参照して説明する。最終調整移動情報保持部１３２は、誤差情報保持部１３１と同様に、携帯情報端末に搭載されるレンズモジュールに搭載される不揮発メモリーにより実現される。最終調整移動情報保持部１３２は、保持する最終調整移動情報を、駆動制御部３２０に供給する。
【００３８】
画像処理チップ１４０は、カメラヘッド部１１０における各動作を制御して、画像を生成するためのものである。例えば、この画像処理チップ１４０は、携帯情報端末に搭載されるＩＳＰ（Image Signal Processor）として実現される。この画像処理チップ１４０は、信号処理部１５０と、評価値生成部１６０と、検出部３１０と、駆動制御部３２０とを備える。
【００３９】
信号処理部１５０は、撮像素子１２０から供給された電気信号に対して各種の信号処理を施すものである。この信号処理部１５０は、撮像素子１２０から供給された電気信号に対して、サンプリング処理、現像処理、および、ＹＣ分離処理などを行い、静止画像のデータ（画像データ）を生成する。そして、信号処理部１５０は、この生成した画像データを表示部１９３および記録部１９４に供給する。
【００４０】
また、信号処理部１５０は、コントラスト検出方式による焦点検出に用いるデータを評価値生成部１６０に供給する。ここで、コントラスト検出方式による焦点検出とは、フォーカスレンズを少しずつ移動させながら画像を撮像し、最もコントラストが高い画像が撮像された位置を合焦位置と判断する焦点検出方式である。信号処理部１５０は、例えば、評価値生成部１６０が輝度信号（Ｙ）を用いて評価値を生成する場合には、輝度信号（Ｙ）を評価値生成部１６０に供給する。
【００４１】
評価値生成部１６０は、信号処理部１５０から供給された焦点検出に用いるデータ（輝度信号（Ｙ））に基づいて、フォーカスを合わせる対象の物体（合焦対象物）に対する合焦度合いを示す値（評価値）を生成するものである。この評価値生成部１６０は、例えば、合焦対象物が含まれる領域に相当する輝度信号（Ｙ）を抽出し、この抽出した輝度信号（Ｙ）から評価値を算出する。評価値生成部１６０は、その算出した評価値を、検出部３１０に供給する。
【００４２】
検出部３１０は、評価値生成部１６０から供給される評価値に基づいて、オートフォーカス動作におけるスキャン動作時において、レンズを移動させる目標となる評価値（目標評価値）を検出するものである。ここで、スキャン動作について説明する。従来の撮像装置におけるスキャン動作では、フォーカスレンズを少しずつ（所定パルス数ずつ）移動させて、最も合焦度合いが高い評価値の位置を目標評価値として検出する。この場合においては、目標評価値の検出後にフォーカスレンズを合焦位置に移動させる動作において（後述する本発明の第１の実施の形態の逆スキャン動作に相当）、姿勢や温度の影響による移動誤差により、フォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎてしまうことがある。そこで、本発明の第１の実施の形態では、この合焦位置を通り過ぎてしまうことを回避するため、検出部３１０は、スキャン動作により、最も合焦度合いが高い評価値の位置に対して移動方向側の１つ隣の位置の評価値を目標評価値として検出する。この１つ隣の位置の評価値を目標評価値として検出することにより、後述する逆スキャン動作によりレンズが合焦位置を通り過ぎないことを目的としている。なお、このスキャン動作については、図３を参照して説明する。検出部３１０は、目標評価値を、その目標評価値が検出されたレンズの位置と関連付けて保持する。
【００４３】
また、検出部３１０は、オートフォーカス動作における逆スキャン動作時において、評価値生成部１６０から供給される評価値がスキャン動作時において検出した目標評価値以上の評価値であるか否かを検出する。ここで、逆スキャン動作とは、スキャン動作時において目標評価値を検出した後に、フォーカスレンズ２２０の位置の評価値が目標評価値以上の評価値であるか否かを検出しながらフォーカスレンズ２２０を移動させる動作である。なお、この逆スキャン動作については、図５を参照して説明する。
【００４４】
駆動制御部３２０は、駆動部２１０に移動指示情報を供給することによりオートフォーカス動作におけるフォーカスレンズ２２０の位置の移動（駆動）を制御するものである。ここで、駆動制御部３２０が制御するオートフォーカス動作について説明する。まず、制御部１９２からオートフォーカス開始情報が供給されると、駆動制御部３２０は、フォーカスレンズ２２０の位置が確実に判明する位置であるフォーカスレンズ２２０の移動可能な範囲の端部にフォーカスレンズ２２０を移動させる。そして、駆動制御部３２０は、レンズをスキャン開始位置まで移動させた後に、検出部３１０が目標評価値を検出するまでフォーカスレンズ２２０を所定パルス数ごとに移動させる（スキャン動作）。
【００４５】
続いて、目標評価値が検出されると、駆動制御部３２０は、誤差情報および目標評価値が検出されたレンズ位置に基づいて、目標評価値の位置を目標にしてフォーカスレンズ２２０をスキャン動作の終了位置から移動させる（スキップ動作）。そして、駆動制御部３２０は、スキップ動作の後に、フォーカスレンズ２２０の位置の評価値が目標評価値以上の評価値であるか否かを検出部３１０に検出させながらフォーカスレンズ２２０を所定パルス数ごとに移動させる（逆スキャン動作）。続いて、駆動制御部３２０は、最終調整移動情報保持部１３２から供給される最終調整移動情報に基づいて、スキャン動作における１回の移動量より小さい移動量を１回移動させて、逆スキャン動作の終了位置から合焦位置にさらに近づける（最終調整動作）。なお、これらの各動作は、図３乃至図６を参照して説明する。
【００４６】
操作受付部１９１は、ユーザからの操作を受け付けるものである。この操作受付部１９１は、例えば、シャッターボタン（図示せず）が押下された場合には、その押下（撮像指示操作）に関する信号を、操作信号として制御部１９２に供給する。
【００４７】
制御部１９２は、撮像装置１００における各部動作を制御するものである。例えば、この制御部１９２は、シャッターボタンが押下されて、静止画像の記録を開始するための操作信号を受け付けた場合には、静止画像の記録実行に関する情報（静止画像撮像動作情報）を、画像処理チップ１４０における信号処理部１５０に供給する。また、制御部１９２は、合焦対象物にフォーカスを自動で合わせるオートフォーカス動作を開始する場合には、そのオートフォーカス動作の開始に関する情報（オートフォーカス開始情報）を、駆動制御部３２０に供給する。
【００４８】
表示部１９３は、信号処理部１５０から供給された画像データに基づいて、画像を表示するものである。この表示部１９３は、例えば、カラー液晶パネルにより実現される。
【００４９】
記録部１９４は、信号処理部１５０から供給された画像データを画像コンテンツ（画像ファイル）として記録するものである。例えば、この記録部１９４として、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスクやメモリカード等の半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体（１または複数の記録媒体）を用いることができる。また、これらの記録媒体は、撮像装置１００に内蔵するようにしてもよく、撮像装置１００から着脱可能とするようにしてもよい。
【００５０】
［レンズ部の機能構成例］
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるレンズ部２００の機能構成の一例を示すブロック図である。
【００５１】
レンズ部２００は、駆動部２１０と、フォーカスレンズ２２０と、レンズ鏡筒２２１と、ストッパー２３１と、ストッパー２３２とを備える。
【００５２】
駆動部２１０は、図１において示したようにフォーカスレンズ２２０を駆動させるものであり、圧電素子ドライバ２１１と、圧電素子２１２と、駆動軸２１３とを備える。
【００５３】
圧電素子ドライバ２１１は、駆動制御部３２０から信号線３９０を介して供給される移動指示情報に基づいて、圧電素子２１２に駆動電圧を供給するものである。圧電素子ドライバ２１１は、移動指示情報が示す移動方向へフォーカスレンズ２２０が動くように、駆動電圧をパルスで供給し、圧電素子２１２に緩急を伴う伸縮を行わせる。なお、駆動制御部３２０から供給される移動指示情報が示す伸縮回数と駆動電圧のパルス数とは正比例の関係にある。なお、本発明の第１の実施では、説明の便宜上、移動指示情報が示す伸縮回数と駆動電圧のパルス数とが同じ数であることを想定する。
【００５４】
圧電素子２１２は、緩急を伴う伸縮の繰り返しをおこなうことによりフォーカスレンズ２２０を移動させるアクチュエータである。この圧電素子２１２は、電圧を加えると変位が生じる素子（ピエゾ素子）である。圧電素子２１２は、一端はレンズ部２００のホルダー（図示せず）に固定され、もう一端は駆動軸２１３が取り付けられる。圧電素子２１２は、レンズの光軸方向（同図の左右方向）への伸縮の繰り返しにより駆動軸２１３をレンズの光軸方向に押し引きする。すなわち、圧電素子２１２は、レンズの位置を可変させることができる素子である。圧電素子２１２は、温度差により伸びる長さに差が生じる。また、本発明の第１の実施の形態では、説明の便宜上、温度による影響のみを想定して説明する。なお、圧電素子２１２は、特許請求の範囲に記載の焦点調整素子の一例である。
【００５５】
駆動軸２１３は、圧電素子２１２の伸縮の動作に従って、フォーカスレンズ２２０の位置を移動させるものである。この駆動軸２１３は、移動体（レンズ鏡筒２２１）と接しており、駆動軸２１３とレンズ鏡筒２２１と間の摩擦により、レンズ鏡筒２２１により保持されているフォーカスレンズ２２０の位置を摩擦保持する。また、駆動軸２１３は、圧電素子２１２が急に伸びるまたは急に縮む場合には、レンズ鏡筒２２１と駆動軸２１３との間の摩擦面が滑り、レンズ鏡筒２２１を略同じ位置にとどめさせる。一方、駆動軸２１３は、圧電素子２１２がゆっくり伸びるまたはゆっくり縮む場合には、レンズ鏡筒２２１と駆動軸２１３との間の摩擦によりレンズ鏡筒２２１も一緒に移動させる。これらの繰り返しにより、フォーカスレンズ２２０の位置を移動させる。
【００５６】
フォーカスレンズ２２０は、図１において示したように、光軸方向に移動することで、フォーカスを調整するものである。
【００５７】
レンズ鏡筒２２１は、フォーカスレンズ２２０が取り付けられるものであり、駆動軸２１３との摩擦を用いてフォーカスレンズ２２０の位置を移動および保持させるものである。なお、フォーカスレンズ２２０およびレンズ鏡筒２２１は、特許請求の範囲に記載のレンズの一例である。
【００５８】
ストッパー２３１およびストッパー２３２は、レンズ鏡筒２２１およびフォーカスレンズ２２０の光軸方向への可動範囲を制限するメカストッパーである。すなわち、ストッパー２３１およびストッパー２３２は、光軸方向におけるフォーカスレンズ２２０の移動可能な範囲の両端となる機械端部（メカ端）を構成する。ストッパー２３１とストッパー２３２との間の距離は、フォーカスレンズ２２０の最大可動距離となる。なお、本発明の実施の形態では、ストッパー２３１におけるレンズ鏡筒２２１との接触位置を至近側メカ端（至近側メカ端２４１）と示し、ストッパー２３２におけるレンズ鏡筒２２１との接触位置を無限遠側メカ端（無限遠側メカ端２４２）と示す。
【００５９】
［スキャン動作例］
図３は、本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０によるスキャン動作の一例を示す模式図である。
【００６０】
同図（ａ）には、フォーカスレンズ２２０の移動区間である無限遠側メカ端と至近側メカ端との間の距離が横軸方向に模式的に示されている。
【００６１】
同図（ａ）では、無限遠側メカ端と至近側メカ端との間の距離を、無限遠側メカ端の位置を「０」として、０乃至１．００の相対的な値で示す。また、この無限遠側メカ端と至近側メカ端との間の距離を、無限遠側メカ端の位置を「０」として、基準となる使用環境で撮像装置１００を使用した場合におけるフォーカスレンズ２２０の駆動回数（基準パルス数）により示す。
【００６２】
なお、基準となる使用環境（基準使用環境）には、一般的に撮像装置１００が最も用いられる環境（温度、姿勢）が設定される（例えば、常温２５度であり、水平面とフォーカスレンズ２２０の移動方向（光軸方向）とが平行である状態）。また、本発明の実施の形態では、フォーカスレンズ２２０の移動距離は、基準パルス数で「０乃至１０００」であることを想定する。
【００６３】
なお、同図（ａ）で示す距離は、同図（ｂ）および同図（ｃ）における横軸にそれぞれ対応する。
【００６４】
同図（ｂ）には、縦軸を評価値の値を示す軸とし、横軸を同図（ａ）と同様のフォーカスレンズ２２０が移動できる区間を示す軸として、スキャン動作により検出された評価値が模式的に示されている。同図（ｂ）では、スキャン動作により生成された評価値が白抜きの円で示されている。同図（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態では、スキャン動作により１８箇所の位置の評価値が生成されたことを想定する。また、同図（ｂ）には、スキャン動作による検出目的の評価値である目標ポイント４１１が示されている。
【００６５】
目標ポイント４１１は、最も高い評価値の次に生成される評価値およびその評価値の位置である。検出部３１０は、この目標ポイント４１１を検出する（探し出す）ために、スキャン動作を行う。
【００６６】
同図（ｃ）には、横軸を同図（ａ）と同様にして、オートフォーカス動作の開始からスキャン動作の終了までのフォーカスレンズ２２０（レンズ）の動作が模式的に示されている。同図（ｃ）では、無限遠側メカ端位置からスキャン開始位置までのレンズの移動を示す矢印（開始位置移動４１５）と、スキャン開始から終了までのレンズの移動を示す複数の矢印（スキャン移動４１６）とが示されている。また、同図（ｃ）では、スキャン動作における１回ごとの移動（１つの移動指示情報による移動）を示す矢印（スキャン移動１ステップ４１７）が、スキャン移動４１６に複数示されている。
【００６７】
ここで、オートフォーカス動作の開始からスキャン動作の終了までにおける検出部３１０および駆動制御部３２０の動作について説明する。
【００６８】
まず、駆動制御部３２０は、オートフォーカスの開始時にレンズを無限遠側メカ端に接触させる。これにより、レンズ位置を示すレンズ位置情報の値が「０」の値に初期化される。そして、駆動制御部３２０は、レンズをスキャン開始位置まで移動させる。例えば、無限遠側メカ端の位置から基準使用環境における２００回の伸縮により至近方向へ移動した位置がスキャン開始位置である場合を想定する。この場合には、駆動制御部３２０は、パルス数を示す情報が「２００」であり移動方向が至近方向である移動指示情報を駆動部２１０に供給する。そして、レンズ位置情報を、供給した移動指示情報による移動先の位置に更新する（「０」に「２００」の値を加算する）。
【００６９】
そして、スキャン開始位置に移動した後に、レンズを所定パルス数ごとに移動させながら評価値を順次検出するスキャン動作が行われる。このスキャン動作においては、至近方向に所定パルス数（例えば、４０パルス）移動させた後に撮像素子１２０が撮像した画像に基づいて評価値が算出される一連の動作が繰り返し行われる。また、この移動とともに、レンズ位置情報を更新し（例えば、「２００」に「４０」の値を加算）、検出部３１０は、評価値とレンズ位置情報とを関連付けて保持する。
【００７０】
このスキャン動作により、最も高い評価値から１回スキャンが進んだ位置の評価値およびレンズ位置情報が検出される。
【００７１】
［スキップ動作例］
図４は、本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０によるスキップ動作の一例を示す模式図である。
【００７２】
同図（ａ）には、フォーカスレンズ２２０の移動区間である無限遠側メカ端と至近側メカ端との間の距離が横軸方向に模式的に示されている。なお、同図（ａ）は、図３（ａ）と同様のものであるため、ここでの説明を省略する。
【００７３】
図４（ｂ）には、縦軸を評価値の値を示す軸とし、横軸を同図（ａ）と同様のフォーカスレンズ２２０が移動できる区間を示す軸として、図３（ｂ）において示した目標ポイント４１１が示されている。また、図４（ｂ）には、スキャン動作において最後に生成された評価値を示す白抜きの円（スキャン終了ポイント４２１）が示されている。
【００７４】
同図（ｃ）には、横軸を同図（ａ）と同様にして、スキップ動作を指示する移動指示情報に関するパルス数の算出方法の一例が模式的に示されている。
【００７５】
同図（ｃ）では、スキャン終了時におけるレンズの位置であるスキャン終了位置４２４が示されている。また、同図（ｃ）では、スキャン終了位置（スキャン終了位置４２４）に位置するレンズをスキャン目標位置（目標ポイント４１１）へ移動させるのに必要な移動量（必要移動量４２３）が示されている。さらに、スキップ動作に関する移動指示情報によるレンズの移動距離が最小な場合における移動量（最小移動量４２５）と、そのレンズの移動距離が最大な場合における移動量（最大移動量４２７）とが示されている。また、スキップ動作に関する移動指示情報によるレンズの移動距離が基準（指示通り）である場合の移動量（指示移動量４２６）が示されている。さらに、スキップ動作に関する移動指示情報による移動後にフォーカスレンズ２２０があると推定される位置の範囲（推定レンズ位置範囲４２８）が示されている。
【００７６】
ここで、オートフォーカス動作におけるスキップ動作について説明する。
【００７７】
検出部３１０および駆動制御部３２０は、スキャン動作が終了すると、合焦位置へレンズを移動させるための動作を開始する。なお、この移動方法としては、一般的に、スキャン動作時の合焦位置からスキャン終了位置までの移動距離に基づいてレンズを移動させる方法が考えられる。圧電素子がアクチュエータである場合には、圧電素子の１回の伸縮（１回のパルス駆動）によるレンズの移動距離（移動量）の誤差があるため、この移動方法は、レンズの位置センサを設けることにより実現することができる。しかしながら、本発明の実施の形態の撮像装置１００では、位置センサを設けていないため、この移動方法を用いて合焦位置にレンズを移動させることはできない。
【００７８】
そこで、撮像装置１００では、まず、最も大きい誤差が生じた場合においてスキャン終了位置（スキャン終了ポイント４２１）から最も高い評価値から１回スキャンが進んだ位置（目標ポイント４１１）までの距離を移動するパルス数を用いてレンズを移動させる。その後、撮像装置１００は、レンズの位置の評価値が目標評価値以上の評価値であるか否かを検出しながらフォーカスレンズ２２０をスキャン方向とは逆方向に移動させる（逆スキャン動作）。そして、撮像装置１００は、目標評価値以上の評価値の位置にレンズが移動した後に、合焦精度を向上させるために一律して一定量を移動させる（最終調整動作）。すなわち、撮像装置１００は、スキャン終了位置（スキャン終了ポイント４２１）から最も高い評価値から１回スキャンが進んだ位置（目標ポイント４１１）までの距離を、評価値を検出する必要がない範囲とし、逆スキャン動作をスキップするスキップ動作を行う。
【００７９】
続いて、スキップ動作に関する移動指示情報のパルス数の算出方法について説明する。
【００８０】
駆動制御部３２０は、スキップ動作におけるスキャン終了ポイント４２１から目標ポイント４１１までの移動に関して、どのような使用条件においてもスキャン目標位置（目標ポイント４１１）を通り過ぎてしまわないように移動指示情報のパルス数を設定する。少ないパルス数でスキャン目標位置を最も通り過ぎてしまう場合（ワーストケース）は、スキャン動作時のレンズの移動方向が重力と逆方向（上）であり、スキップ動作時のレンズの移動方向が重力の向かう方向（下）である場合である。すなわち、ワーストケースの場合においてスキャン目標位置を通り過ぎてしまわないパルス数を算出することにより、駆動制御部３２０は、どのような使用条件においても目標ポイント４１１を通り過ぎてしまわない移動指示情報を生成することができる。
【００８１】
このスキップ動作に関する移動指示情報のパルス数（Ｐ）は、例えば、次の式１を用いて算出される。
Ｐ＝Ａ×Ｕ×Ｓ    ・・・式１
ここで、Ａは、スキャン終了位置とスキップ目標位置との間の距離（移動量）を基準パルス数により示した値である。なお、移動量Ａは、同図におけるスキャン終了位置４２４から目標ポイント４１１まで伸びる矢印（必要移動量４２３）として示されている。また、Ｕは、レンズの移動方向が重力と逆方向（上）である場合における移動量と、基準使用環境における移動量との間の変動割合から求められる係数（上昇時姿勢差変動比率）である。また、Ｓは、レンズの移動方向が重力の方向（下）である場合における移動量と、基準使用環境における移動量との間の変動割合から求められる係数（下降時姿勢差変動比率）である。なお、この式１に示すように、スキップ動作に関する移動指示情報のパルス数Ｐを算出する際に、温度差による移動量の変動は考慮しない。なぜなら、スキャン動作およびスキップ動作はごく短時間に行われる制御であり、処理時間内の温度変化はほぼ無視できるため、スキップ移動量のパルス数計算に温度特性を考慮する必要は無いためである。
【００８２】
例えば、撮像装置１００の姿勢が変化することにより、基準の姿勢における移動量から±２０％の誤差が生じる（レンズの移動方向が重力と逆方向（上）の場合に−２０％、重力の方向（下）の場合に＋２０％）ことを想定する。この場合における上昇時姿勢差変動比率Ｕは「１（１００％）−０．２（２０％）」の値（０．８）となり、この場合における下降時姿勢差変動比率Ｓは「１（１００％）−０．２（２０％）」の値（０．８）となる。なお、誤差情報保持部１３１には、移動距離が最大量となる場合（重力の方向（下））に関する誤差情報として「０．２」を保持し、移動距離が最小量となる場合（重力と逆方向（上））に関する誤差情報として「０．２」を保持する。
【００８３】
このように、スキップ動作に関する移動指示情報のパルス数は、スキャン終了位置とスキップ目標位置との間の移動量と、上昇時姿勢差変動比率と、下降時姿勢差変動比率とに基づいて算出される。この算出されるパルス数は、図４（ｃ）の最大移動量４２７に示すように、ワーストケースの場合においても、レンズはスキャン目標位置を通り過ぎない。また、ワーストケース以外の場合には、同図（ｃ）の最小移動量４２５および指示移動量４２６に示すように、スキャン目標位置よりも至近側にレンズを移動させることができる。すなわち、算出されたパルス数によるスキップ移動により推定レンズ位置範囲４２８が示す範囲にレンズを移動させることができる。なお、推定レンズ位置範囲４２８に示すように、スキップ動作直後のレンズの位置は、スキップ目標位置（目標ポイント４１１）から至近側へ使用環境に応じたズレがある。そこで、スキップ動作の後に、スキャン動作とは逆方向（無限遠方向）にレンズを所定パルス数ごとに移動させながら評価値を順次検出する逆スキャン動作を行い、目標ポイント４１１の評価値以上の評価値の位置にレンズを移動させる。
【００８４】
［逆スキャン動作例］
図５は、本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０による逆スキャン動作の一例を示す模式図である。
【００８５】
同図（ａ）には、フォーカスレンズ２２０の移動区間である無限遠側メカ端と至近側メカ端との間の距離が横軸方向に模式的に示されている。なお、同図（ａ）は、図３（ａ）と同様のものであるため、ここでの説明を省略する。
【００８６】
図５（ｂ）には、縦軸を評価値の値を示す軸とし、横軸を同図（ａ）と同様のフォーカスレンズ２２０が移動できる区間を示す軸として、図３（ｂ）において示したスキャン目標位置（目標ポイント４１１）が示されている。また、同図（ｂ）には、スキップ終了位置において生成される評価値（スキップ終了位置評価値４３８）と、逆スキャン動作により生成される評価値（１回目逆スキャン評価値４３５、２回目逆スキャン評価値４３６、３回目逆スキャン評価値４３７）とが示されている。
【００８７】
同図（ｃ）には、横軸を同図（ａ）と同様にして、逆スキャン動作の開始から終了までのフォーカスレンズ２２０（レンズ）の動作が模式的に示されている。同図（ｃ）では、スキップ動作が終了した時点におけるレンズ位置（スキップ終了位置４３１）と、逆スキャン動作の開始から終了までのレンズの移動を示す複数の矢印（逆スキャン移動４３２）とが示されている。また、同図（ｃ）では、逆スキャン動作における１回ごとの移動（１つの移動指示情報による移動）を示す矢印（逆スキャン移動１ステップ４３３）が、逆スキャン移動４３２に複数（３つ）示されている。
【００８８】
ここで、逆スキャン動作について説明する。スキップ動作が終了した時点におけるレンズの位置は、殆どの場合において目標ポイント４１１よりも至近側である。しかしながら、合焦位置は、目標ポイント４１１から無限遠側に１つ隣の評価値の位置付近であるため、スキップ動作が終了した時点における位置から合焦位置付近までレンズを移動させる必要がある。そこで、検出部３１０および駆動制御部３２０は、スキップ動作が終了すると、まず、スキップ動作の終了位置における評価値（スキップ終了位置評価値４３８）を検出し、目標ポイント４１１の位置にレンズが移動していないか確認する。そして、レンズ位置が目標ポイント４１１よりも至近側である場合には、目標ポイント４１１付近にレンズを移動させるために、レンズを所定パルス数ごとに移動させながら評価値を検出する一連の動作を繰り返す逆スキャン動作を行う。なお、本発明の第１の実施では、逆スキャン動作におけるレンズの移動量（所定パルス数）は、スキャン動作において検出した目標ポイント４１１を小刻みに探す必要があるため、スキャン動作における移動量（所定パルス数）よりも少ない移動量となる。
【００８９】
この逆スキャン動作は、目標ポイント４１１の評価値より高い値の評価値を検出したタイミングで終了する。なお、最も高い評価値ではなく目標ポイント４１１の評価値を基準として用いることにより、逆スキャン動作によりレンズが合焦位置を通り過ぎてしまうことを回避させている。同図（ｂ）には、一例として、逆スキャン動作による３回目の移動により、目標ポイント４１１の評価値より僅かに高い値の評価値（３回目逆スキャン評価値４３７）が検出された例が示されている。
【００９０】
このように、逆スキャン動作により、目標ポイント４１１の評価値以上の評価値の位置にレンズが移動する。
【００９１】
［最終調整動作例］
図６は、本発明の第１の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０による最終調整動作の一例を示す模式図である。
【００９２】
同図（ａ）には、最終調整動作により移動させる移動量が模式的に示されている。同図（ａ）では、図３において示したスキャン移動１ステップ４１７と、最終調整動作による移動（１つの移動指示情報による移動）を示す矢印（最終調整１ステップ４４１）とが示されている。
【００９３】
同図に示すように、最終調整動作では、スキャン動作における１回の移動量より小さい移動量（パルス数）を移動させる。
【００９４】
なお、最終調整動作における移動量（最終調整１ステップ４４１）は、製造段階における個体調整で予め決定しておき、最終調整移動情報（例えば、スキャン動作の移動量に対する割合）として、最終調整移動情報保持部１３２に保持させる。
【００９５】
図６（ｂ）には、最終調整動作によるレンズの移動の一例が模式的に示されている。同図（ｂ）では、図４（ａ）および（ｂ）と同様に、距離と目標ポイント４１１の評価値とが示されている。さらに、図６（ｂ）には、逆スキャン動作により目標ポイント４１１と同じ位置にレンズが移動した場合における最終調整動作による移動を示す矢印（最終調整４４２）が示されている。また、逆スキャン動作により目標ポイント４１１よりも無限遠側にレンズが移動した場合における最終調整動作による移動を示す矢印（最終調整４４３および最終調整４４４）が示されている。なお、最終調整４４４は、最終調整４４３の場合よりも逆スキャン動作によりさらに無限遠側にレンズが移動した場合における最終調整動作による移動を示している。
【００９６】
ここで、最終調整動作について説明する。同図（ｂ）に示すように、目標ポイント４１１は、スキャン動作において検出された最も高い評価値の位置（最高評価値位置）のスキャン方向に１つ隣である。すなわち、合焦位置は、目標ポイント４１１付近ではなく、最高評価値位置の位置付近である。なお、最高評価値位置の位置は、スキャン動作において検出された評価値の位置であり、位置センサを設けていないため、完全な合焦位置（評価値が最高値の位置）がこの最高評価値位置の位置であるのか、無限遠側に少しズレているのか、または、至近側に少しズレているのかは不明である。このような状態であるとともに、逆スキャン動作直後のレンズ位置が最高評価値位置の位置と目標ポイント４１１との間であるため、最高評価値位置にレンズを近づけることで、さらに合焦度合いの高い位置にレンズを移動させることができる可能性がある。
【００９７】
そこで、最終調整動作では、逆スキャンの方向と同じ方向にレンズを１回だけ、スキャン動作における移動量（同図（ａ）のスキャン移動１ステップ４１７）よりも小さい移動量（同図（ａ）の最終調整１ステップ４４１）でレンズを移動させる。これにより、逆スキャン動作直後のレンズ位置が目標ポイント４１１に近い場合には、より高い評価値の位置にレンズを移動させることができる。
【００９８】
なお、逆スキャン動作直後のレンズ位置が、最高評価値位置の位置に近い場合において、完全な合焦位置が最高評価値位置から無限遠側に少しズレているのなら、さらに高い評価値の位置にレンズを移動させることができる。また、この場合において、完全な合焦位置が最高評価値位置から至近側に少しズレているのなら、少し低い評価値の位置にレンズを移動させてしまう可能性がある。しかしながら、スキャン動作における移動量より小さい移動量で移動させるので最高評価値位置の逆スキャン方向に１つ隣の検出位置までは移動しないために合焦位置からのズレは小さい。すなわち、逆スキャン動作直後のレンズ位置が最高評価値位置に近い場合においても、最終調整動作により合焦の度合いを上昇させることができる可能性が高い。
【００９９】
このように、逆スキャン動作後に最終調整動作を行うことにより、最終合焦位置である最高評価値位置へ移動させ、合焦精度を向上させることができる。
【０１００】
［スキャン動作後のレンズ移動例］
図７は、本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００におけるオートフォーカス動作のスキャン動作後のレンズ移動の一例と、従来の撮像装置におけるスキャン動作後のレンズ移動の一例とを示す模式図である。
【０１０１】
同図（ａ）には、従来の撮像装置におけるオートフォーカス動作のスキャン動作後のレンズ移動の一例が示されている。同図（ａ）では、従来の撮像装置として、圧電素子がレンズのアクチュエータであり、レンズの位置センサを設けていない撮像装置を想定する。また、同図（ａ）では、従来の撮像装置において、最も高い評価値の位置として探し出された位置（最高評価値位置）であり、レンズ移動の目標となる位置の評価値（合焦目標ポイント４９１）が示されている。また、同図（ａ）では、スキャン動作終了直後の位置から合焦目標ポイント４９１の位置までレンズを直接移動させる従来の撮像装置におけるレンズの動作を示す複数の矢印（矢印群４９２）が示されている。
【０１０２】
矢印群４９２に示すように、スキャン動作終了の位置から合焦目標ポイント４９１の位置までレンズを直接移動させる場合には、使用環境条件による移動量の増減により合焦目標ポイント４９１の位置からズレてしまう。例えば、基準よりレンズの移動量が大きくなってしまった場合には、合焦目標ポイント４９１の位置を超えてしまう場合がある。このような場合があるため、直接移動後に複数回逆スキャン動作を行い、今のレンズ位置が合焦目標ポイント４９１を過ぎたのか否か確認する。そして、過ぎたと確認された場合には、レンズをスキャン方向（至近方向）に移動させながら評価値を検出し、合焦目標ポイント４９１を探し出す。この探し出している場合において、合焦目標ポイント４９１をまた過ぎてしまった場合には、逆スキャン方向（無限遠方向）に少し移動させて、レンズを合焦目標ポイント４９１に移動させる。
【０１０３】
このように、スキャン動作終了直後の位置から合焦目標ポイント４９１の位置までレンズを直接移動させる従来の撮像装置では、圧電素子２１２によるレンズの移動量が使用環境に応じて変化するため、レンズを移動させる距離が多くなる問題が発生する。これにより、オートフォーカスを開始してから終了するまでの時間が長くなってしまう。特に、レンズの移動方向の反転に一定量の待ち時間を必要とする場合には、さらに時間が長くなってしまう。
【０１０４】
同図（ｂ）には、本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００のオートフォーカス動作のスキャン動作後のレンズ移動の一例が示されている。同図（ｂ）では、目標ポイント４１１と、スキップ移動４５１と、推定レンズ位置範囲４５２と、逆スキャン移動４５３と、最終調整４５４とが示されている。なお、スキップ移動４５１および推定レンズ位置範囲４５２は図４において示した必要移動量４２３および推定レンズ位置範囲４２８にそれぞれ対応し、逆スキャン移動４５３は図５において示した逆スキャン移動４３２に対応する。また、最終調整４５４は、図６において示した最終調整４４２乃至４４４に対応する。従って、ここではこれらの詳細な説明を省略し、本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００と従来の撮像装置との間の違いについて説明する。
【０１０５】
撮像装置１００では、最高評価値位置のスキャン方向に１つ隣のスキャン目標位置（目標ポイント４１１）を目標位置とするため、スキップ動作および逆スキャン動作において、最高評価値位置をレンズが過ぎてしまうことはない。一方、従来の撮像装置では、最高評価値位置（図７（ａ）の合焦目標ポイント４９１）を目標位置とするため、最高評価値位置をレンズが過ぎてしまうことによりレンズの移動方向を反転させる必要が生じる可能性がある。
【０１０６】
また、撮像装置１００では、スキップ動作において、姿勢差による移動量の変位を考慮した移動指示情報が生成されるため、評価値を検出しないスキップ動作においても、目標ポイント４１１をレンズが過ぎてしまうことはない。一方、従来の撮像装置では、姿勢差による移動量の変位は考慮されないで最高評価値位置に移動しようとするため、合焦目標ポイント４９１の位置をレンズが過ぎてしまう可能性がある。
【０１０７】
このように、撮像装置１００では、圧電素子がレンズのアクチュエータであり、レンズの位置センサを設けていないにもかかわらず、オートフォーカスにかかる時間を短縮することができる。
【０１０８】
［オートフォーカス動作における撮像装置の動作例］
次に、本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス動作における撮像装置１００の動作について図面を参照して説明する。
【０１０９】
図８は、本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００によるオートフォーカス動作処理手順例を示すフローチャートである。同図では、合焦対象物がユーザにより設定されてからその合焦対象物に合焦するまでの動作を示す。
【０１１０】
まず、フォーカスレンズ２２０（レンズ）がメカ端に移動される（ステップＳ９０１）。次に、レンズがスキャン開始位置に移動される（ステップＳ９０２）。そして、スキャン動作により、最高評価値位置に対してスキャン方向に１つ隣のスキャン目標位置（目標ポイント）が検出される（ステップＳ９０３）。なお、ステップＳ９０３は、特許請求の範囲に記載の検出手順の一例である。
【０１１１】
続いて、スキャン終了位置から目標ポイントの位置までの距離を最大の移動量とする移動指示情報によりレンズが移動されるスキップ動作処理が行われる（ステップＳ９１０）。なお、スキップ動作処理（ステップＳ９１０）は、図９を参照して説明する。そして、目標ポイントの評価値を基準にして、検出される評価値が目標ポイントの評価値を超えるでレンズの移動と評価値の検出との一連の動作がスキャン方向の逆方向に繰り返される逆スキャン動作処理が行われる（ステップＳ９２０）。なお、逆スキャン動作処理（ステップＳ９２０）は、図１０を参照して説明する。なお、ステップＳ９２０は、特許請求の範囲に記載の駆動制御手順の一例である。
【０１１２】
そして、スキャン動作における１ステップより小さい移動量により１回レンズを移動させてレンズを合焦位置に近づける最終調整が行われ（ステップＳ９０４）、オートフォーカス動作処理手順は終了する。
【０１１３】
図９は、本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス動作におけるスキップ動作処理（ステップＳ９１０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１１４】
まず、スキャン動作終了直後である現在のレンズの位置が、目標ポイントの位置から１移動単位（逆スキャン動作の１ステップ）以上離れているか否かが判断される（ステップＳ９１１）。そして、１移動単位以上離れていないと判断された場合には（ステップＳ９１１）、スキップ動作処理は終了する。
【０１１５】
一方、１移動単位以上離れていると判断された場合には（ステップＳ９１１）、目標ポイントの位置と現在レンズ位置との間の距離に基づいて、スキップ動作における移動量（パルス数）を算出する基準となるスキップ移動量が算出される（ステップＳ９１２）。次に、誤差情報が取得される（ステップＳ９１３）。その後、スキップ移動量と誤差情報とに基づいて、スキップ動作に関する移動指示情報のパルス数が算出される（ステップＳ９１４）。なお、このステップＳ９１４は、例えば、上述の式１を用いて算出される。
【０１１６】
次に、供給された移動指示情報に基づいて圧電素子ドライバ２１１が圧電素子２１２をパルス駆動することにより、レンズを無限遠方向へ移動させる（ステップＳ９１５）。そして、移動指示情報に基づくレンズの駆動が終了したか否かが、圧電素子２１２に供給するパルス数を圧電素子ドライバ２１１がカウントすることにより判断される（ステップＳ９１６）。そして、算出された移動指示情報のパルス数に基づくレンズの移動が終了していないと判断された場合には（ステップＳ９１６）、ステップＳ９１５に戻ることにより駆動が終了するまで待機する。
【０１１７】
一方、算出された移動指示情報のパルス数に基づくレンズの駆動が終了したと判断された場合には（ステップＳ９１６）、レンズ位置を基準パルス数で示すレンズ位置情報が更新される（ステップＳ９１７）。
【０１１８】
図１０は、本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス動作における逆スキャン動作処理（ステップＳ９２０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１１９】
まず、撮像素子１２０により撮像画像が取得される（ステップＳ９２１）。その後、その取得された撮像画像のデータを用いて、その撮像画像を取得したレンズ位置の評価値（現在位置評価値）が評価値生成部１６０により算出される（ステップＳ９２２）。
【０１２０】
続いて、その算出された現在位置評価値が、目標ポイントの評価値以上の合焦度合いを示す値であるか否かが検出部３１０により判断される（ステップＳ９２３）。そして、現在位置評価値が、目標ポイントの評価値以上の合焦度合いを示す値であると判断された場合には（ステップＳ９２３）、逆スキャン動作処理は終了する。
【０１２１】
一方、現在位置評価値が、目標ポイントの評価値以上の合焦度合いを示す値でないと判断された場合には（ステップＳ９２３）、逆スキャン動作において供給する所定のパルス数を含む移動指示情報が、駆動制御部３２０から駆動部２１０に供給される（ステップＳ９２４）。続いて、供給された移動指示情報に基づいて圧電素子ドライバ２１１が圧電素子２１２をパルス駆動することにより、レンズを無限遠方向へ移動させる（ステップＳ９２５）。そして、移動指示情報に基づくレンズの駆動が終了したか否かが、圧電素子２１２に供給するパルス数を圧電素子ドライバ２１１がカウントすることにより判断される（ステップＳ９２６）。そして、圧電素子２１２に供給したパルス数が移動指示情報が指定するパルス数よりも少なく、移動指示情報に基づくレンズの駆動が終了していないと判断された場合には（ステップＳ９２６）、ステップＳ９２５に戻ることにより駆動が終了するまで待機する。
【０１２２】
一方、圧電素子２１２に供給したパルス数が移動指示情報が指定するパルス数となり、移動指示情報に基づくレンズの駆動が終了したと判断された場合には（ステップＳ９２６）、レンズ位置情報が更新された後に（ステップＳ９２７）、ステップＳ９２１に戻る。
【０１２３】
このように、本発明の第１の実施によれば、スキップ動作、逆スキャン動作、および、最終調整動作によりレンズを移動させることにより、スキャン動作と逆方向のレンズの移動のみでスキャン目標位置（目標ポイント）にレンズを移動させることができる。これにより、フォーカス制御にかかる時間の短縮および合焦精度を向上させることができ、フォーカス制御を効率的に行うことができる。
【０１２４】
＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態では、スキップ動作において、ワーストケースの場合においてもスキャン目標位置（目標ポイント）を超えないようにする例について説明した。これにより、どのような使用環境においても、スキップ動作によりスキャン目標位置より無限遠側の位置にレンズが移動してしまうことはない。しかしながら、撮像装置１００が一般的に用いられる環境（水平面とフォーカスレンズ２２０の移動方向（光軸方向）とが平行）においては、スキップ量が少なくなってしまう。
【０１２５】
そこで、本発明の第２の実施の形態では、一般的に用いられる環境に最適化してスキップ動作を設定し、かつ、スキャン目標位置を超えてしまった場合における合焦位置へのレンズの移動を逆スキャン動作および最終調整動作とは異なる方法で行う例について、図１１乃至図１６を参照して説明する。
【０１２６】
［スキップ動作例］
図１１は、本発明の第２の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０によるスキップ動作の一例を示す模式図である。なお、本発明の第２の実施の形態では、誤差情報保持部１３１は、誤差情報の他に、姿勢閾値係数を保持するものとする。
【０１２７】
同図（ａ）には、スキップ動作に関する移動指示情報による移動後にフォーカスレンズ２２０があると推定される位置の範囲（推定レンズ位置範囲５１０）と、撮像装置１００の姿勢との関係が模式的に示されている。同図（ａ）では、撮像装置１００が真上を向いている場合（ワーストケース）におけるレンズ位置（真上（＋９０°）５１２）と、撮像装置１００が真下を向いている場合におけるレンズ位置（真下（−９０°）５１６）とが示されている。また、撮像装置１００が水平（水平面とフォーカスレンズ２２０の移動方向（光軸方向）とが平行）を向いている場合におけるレンズ位置（水平（０°）５１４）が示されている。さらに、水平から１５°斜め上を向いている場合におけるレンズ位置（斜上向（＋１５°）５１３）と、水平から１５°斜め下を向いている場合におけるレンズ位置（斜下向（−１５°）５１５）とが示されている。
【０１２８】
同図（ａ）に示すように、ワーストケースを考慮する場合の範囲（真上（＋９０°）５１２から真下（−９０°）５１６まで）において、一般的に用いられる環境である水平の場合のレンズ位置（水平（０°）５１４）は、真ん中である。すなわち、ワーストケースを考慮してスキップ動作を設定すると、一般的に用いられる環境である水平の場合においては、スキャン目標位置からかなりの距離（真上（＋９０°）５１２）から水平（０°）５１４まで）離れてしまう。これにより、一般的な環境で撮像装置１００を使用する場合において、逆スキャン動作の回数が増加して、オートフォーカス動作にかかる時間が増加してしまう。
【０１２９】
そこで、本発明の第２の実施の形態の撮像装置１００では、一般的な環境で撮像装置１００を使用する場合に適したスキップ動作を設定する。例えば、斜上向（＋１５°）５１３から真下（−９０°）５１６までの場合においてスキャン目標位置を超えないように、スキップ動作を設定する。
【０１３０】
同図（ｂ）には、斜上向（＋１５°）５１３から真下（−９０°）５１６までの場合においてスキャン目標位置を超えないようにスキップ動作を設定する場合が模式的に示されている。なお、同図（ｂ）において示す推定レンズ位置範囲５１０および斜上向（＋１５°）５１３以外は、図４において示したものと同様のものであるため、ここでの説明を省略する。
【０１３１】
図１１（ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態において、推定レンズ位置情報５１０は、目標ポイント４１１より無限遠側の位置も含むような範囲になる。また、推定レンズ位置範囲５１０は、斜上向（＋１５°）５１３の位置が目標ポイント４１１の位置となるような範囲になる。
【０１３２】
続いて、本発明の第２の実施の形態のスキップ動作に関する移動指示情報のパルス数の算出方法について説明する。
【０１３３】
駆動制御部３２０は、斜上向（＋１５°）５１３の場合においてレンズの位置が目標ポイント４１１の位置となるように移動指示情報のパルス数を設定する。
【０１３４】
このスキップ動作に関する移動指示情報のパルス数（Ｐ）は、例えば、次の式２を用いて算出される。
Ｐ＝Ａ×Ｔ    ・・・式２
移動量Ａは、式１と同様のものであるため、ここでの説明を省略する。Ｔは、特定の姿勢の場合においてレンズの位置が目標ポイント４１１の位置となるパルス数を算出するための係数（姿勢閾値係数）である。この姿勢閾値係数Ｔは、図１１（ｂ）に示す場合においては、撮像装置１００が水平から１５°斜上に向いている場合（斜上向（＋１５°）５１３）においてレンズの位置が目標ポイント４１１の位置となるパルス数を算出するための係数である。姿勢閾値係数Ｔは、製造段階における個体調整で予め決定され、姿勢閾値係数として、誤差情報保持部１３１に保持される。例えば、姿勢閾値係数Ｔは、移動量Ａが示すパルス数に「０．９」を乗算するとスキップ動作に関する移動指示情報のパルス数Ｐが算出される場合には、この「０．９」の値が決定され、誤差情報保持部１３１に保持される。
【０１３５】
なお、式２に示すように、姿勢閾値係数Ｔを用いてパルス数Ｐを算出する際に、温度差による移動量の変動は考慮しない。これは、式１において温度差を考慮しない理由と同様に、スキャン動作およびスキップ動作はごく短時間に行われる制御であり、処理時間内の温度変化はほぼ無視できるため、スキップ移動量のパルス数計算に温度特性を考慮する必要は無いためである。
【０１３６】
このように、本発明の第２の実施の形態の撮像装置１００では、姿勢閾値係数Ｔを用いて移動指示情報のパルス数Ｐが算出される。なお、このパルス数Ｐでは、撮像装置１００の姿勢が斜上向（＋１５°）から真上（＋９０°）の場合には、スキャン目標位置（目標ポイント４１１）より無限遠側にレンズが移動してしまう。そこで、本発明の第２の実施の形態では、逆スキャン動作において、レンズを移動させながら評価値を確認する一連の動作が所定の回数以内に終了しない場合には、メカ端と最高評価値位置との間の距離（移動量）に基づいてレンズを移動させる。
【０１３７】
［逆スキャン動作例］
図１２は、本発明の第２の実施の形態における検出部３１０および駆動制御部３２０による所定の逆スキャン動作回数以内にスキャン目標位置が検出されない場合のオートフォーカス動作の一例を示す模式図である。
【０１３８】
同図（ａ）には、図３（ａ）と同様に、フォーカスレンズ２２０の移動区間である無限遠側メカ端と至近側メカ端との間の距離が横軸方向に模式的に示されている。
【０１３９】
図１２（ｂ）には、縦軸を評価値の値を示す軸とし、横軸を同図（ａ）と同様のフォーカスレンズ２２０が移動できる区間を示す軸として、図３（ｂ）において示した目標ポイント４１１が示されている。また、図１２（ｂ）には、最高評価値位置を示す白抜きの円（合焦ポイント５２１）が示されている。
【０１４０】
図１２（ｃ）には、スキップ動作によりレンズがスキャン目標位置を超えてしまった場合におけるオートフォーカス動作の一例が模式的に示されている。同図（ｃ）では、スキップ移動５３１と、逆スキャン移動５３２と、メカ端移動５３３と、合焦位置移動５３４とが示されている。
【０１４１】
スキップ移動５３１に示すように、本発明の第２の実施の形態では、スキップ動作により、目標ポイント４１１より無限遠側にレンズが移動してしまうことがある。そこで、本発明の第２の実施の形態では、逆スキャン動作におけるレンズを移動させながら評価値を確認する一連の動作の上限回数を設定しておく。そして、この回数以内に目標ポイント４１１の評価値以上の評価値を検出できない場合には、オートフォーカス開始時に接触させたメカ端にレンズを１回接触させ、そのメカ端位置と最高評価値位置との間の移動量（パルス数）に基づいて、レンズを移動させる。すなわち、メカ端位置と最高評価値位置との間の移動量（パルス数）に基づいてその移動量を計測したスキャン動作と同じ方向にレンズを移動させる。同図（ｃ）では、オートフォーカス開始時に接触させたメカ端にレンズを１回接触させる際の移動が、メカ端移動５３３として示されている。また、この接触させたメカ端の位置と最高評価値位置（合焦ポイント５２１）との間の移動量（パルス数）に基づくレンズの移動が、合焦位置移動５３４として示されている。
【０１４２】
このように、本発明の第２の実施の形態では、逆スキャン動作における上限回数を設定し、この回数以内に目標ポイント４１１より高い評価値を検出できない場合には、メカ端から最高評価値位置に移動させる。これにより、撮像装置１００の使用環境が一般的な環境でなく、スキップ動作においてレンズの位置がスキャン目標位置を超えてしまった場合においても、レンズを最高評価値位置の位置に移動させることができる。なお、このメカ端からの合焦は、本発明の第１の実施の形態において示した移動よりも移動量が多いため時間がかかる。そこで、誤差情報を用いてスキップ動作を行うか、または、姿勢閾値係数を用いて行うかを撮像装置１００の使用形態に合わせてユーザが設定できるようにすることにより、メカ端からの合焦を少なくさせ、オートフォーカス動作にかかる時間を少なくすることができる。
【０１４３】
また、逆スキャン動作における上限回数を設定し、超えるとメカ端に移動させて合焦位置へ移動させるこの移動については、レンズの位置がスキャン目標位置を超える場合の他にも利点がある。例えば、スキップ動作における移動量が少なすぎて、目標ポイント４１１まで、逆スキャン動作における一連の動作の回数が非常に多くなる場合には、この移動を行うことにより、フォーカス制御に要する時間を短縮させることができる可能性がある。また、逆スキャン動作で目標ポイント４１１付近の評価値を検出している時に被写体が動いてしまって評価値が一瞬変わってしまった場合に、適切にレンズを合焦位置に移動させることができる可能性がある。また、逆スキャン動作で目標ポイント４１１付近の評価値を検出している時に一瞬だけ別のものが横切ってしまい評価値が一瞬変わってしまった場合にも、適切にレンズを合焦位置に移動させることができる可能性がある。
【０１４４】
［オートフォーカス動作における撮像装置の動作例］
次に、本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作における撮像装置１００の動作について図面を参照して説明する。
【０１４５】
図１３は、本発明の第２の実施の形態の撮像装置１００によるオートフォーカス動作処理手順例を示すフローチャートである。この処理手順は、図８の変形例であり、スキップ動作において姿勢閾値係数を用いて移動量を算出するか否か判断する点、および、逆スキャン動作において閾値を設ける点が異なる。そこで、図８と共通する部分については、同一の符号を付してこれらの説明の一部を省略する。
【０１４６】
レンズがスキャン開始位置に移動された後に（ステップＳ９０２）、スキャン動作により、最高評価値位置（合焦ポイント）およびスキャン目標位置（目標ポイント）が検出される（ステップＳ９４３）。そして、姿勢閾値係数または誤差情報を用いてスキップ動作処理が行われる（ステップＳ９５０）。なお、スキップ動作処理（ステップＳ９５０）は、図１４を参照して説明する。
【０１４７】
そして、スキップ動作後の位置から最高評価値位置にレンズを移動させる逆スキャン動作・最終調整動作処理が行われ（ステップＳ９６０）、オートフォーカス動作処理手順は終了する。なお、逆スキャン動作・最終調整動作処理（ステップＳ９６０）は、図１５を参照して説明する。
【０１４８】
図１４は、本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作におけるスキップ動作処理（ステップＳ９５０）の処理手順例を示すフローチャートである。この処理手順は、図９の変形例であり、姿勢閾値係数を用いて移動量を算出するか否か判断する点が異なる。そこで、図９と共通する部分については、同一の符号を付してこれらの説明の一部を省略する。
【０１４９】
目標ポイントの位置と現在レンズ位置との間の距離に基づいて、スキップ動作における移動量（パルス数）を算出する基準となるスキップ移動量が算出されると（ステップＳ９１２）、姿勢閾値係数を用いてスキップ動作を行うモード（スキップ移動量優先）が設定されているか否かが判断される（ステップＳ９５１）。そして、スキップ移動量優先が設定されていないと判断された場合には（ステップＳ９５１）、ステップＳ９１３に進む。
【０１５０】
一方、スキップ移動量優先が設定されていると判断された場合には（ステップＳ９５１）、姿勢閾値係数が誤差情報保持部１３１から取得される（ステップＳ９５２）。その後、スキップ移動量および姿勢閾値係数に基づいて、スキップ動作に関する移動指示情報のパルス数が算出される（ステップＳ９５３）。なお、このステップＳ９５３は、例えば、上述の式２を用いて算出される。
【０１５１】
図１５は、本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作における逆スキャン動作・最終調整動作処理（ステップＳ９６０）の処理手順例を示すフローチャートである。この処理手順は、図１０の変形例であり、逆スキャン動作において閾値を設ける点が異なる。そこで、図１０と共通する部分については、同一の符号を付してこれらの説明の一部を省略する。また、図８において示したステップＳ９０４は、図１３に記す代わりに図１５に記している。
【０１５２】
まず、逆スキャン動作におけるレンズを移動させながら評価値を確認する一連の動作の回数を数えるためのカウント値が「０」に初期化され（ステップＳ９６１）、ステップＳ９２１に進む。
【０１５３】
また、撮像画像を取得したレンズ位置の評価値（現在位置評価値）が評価値生成部１６０により算出された後に（ステップＳ９２２）、カウント値に「１」が加算されることによりカウント値が更新される（ステップＳ９６２）。
【０１５４】
また、現在位置評価値が、目標ポイントの評価値以上の合焦度合いを示す値でないと判断された後に（ステップＳ９２３）、カウント値が閾値（最大逆スキャン回数）に達したか否かが判断される（ステップＳ９６３）。そして、カウント値が最大逆スキャン回数に達していないと判断された場合には（ステップＳ９６３）、ステップＳ９２４に進む。
【０１５５】
一方、カウント値が最大逆スキャン回数に達したと判断された場合（ステップＳ９６３）には、レンズをメカ端に接触させてから合焦ポイントの位置に直接移動させる合焦位置直接移動処理が行われる（ステップＳ９７０）。なお、合焦位置直接移動処理（ステップＳ９７０）については、図１６を参照して説明する。
【０１５６】
図１６は、本発明の第２の実施の形態のオートフォーカス動作における合焦位置直接移動処理（ステップＳ９７０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【０１５７】
まず、ステップＳ９０１と同様に、フォーカスレンズ２２０（レンズ）がメカ端に移動される（ステップＳ９７１）。そして、メカ端位置と合焦ポイントの位置とに基づいて、メカ端から目標ポイントまでの移動に関する移動指示情報のパルス数が算出される（ステップＳ９７４）。なお、この移動指示情報のパルス数は、スキャン動作においてメカ端位置から合焦ポイントまでの移動に用いられたパルス数と同数である。
【０１５８】
次に、供給された移動指示情報に基づいて圧電素子ドライバ２１１が圧電素子２１２をパルス駆動することにより、レンズを至近方向（スキャン動作におけるレンズの移動方向）へ移動させる（ステップＳ９７５）。そして、移動指示情報に基づくレンズの駆動が終了したか否かが、圧電素子２１２に供給するパルス数を圧電素子ドライバ２１１がカウントすることにより判断される（ステップＳ９７６）。そして、算出された移動指示情報のパルス数に基づくレンズの移動が終了していないと判断された場合には（ステップＳ９７６）、ステップＳ９７５に戻ることにより駆動が終了するまで待機する。
【０１５９】
一方、算出された移動指示情報のパルス数に基づくレンズの駆動が終了したと判断された場合には（ステップＳ９７６）、合焦位置直接移動処理は終了する。
【０１６０】
このように、本発明の第２の実施の形態によれば、スキップ動作において姿勢閾値係数を用いて、撮像装置が一般的に用いられる環境に最適化して移動量を算出することにより、一般的に用いられる環境におけるスキップ動作の効果を向上させることができる。また、逆スキャン動作において、レンズを移動させて評価値を検出する一連の動作に閾値を設けることにより、スキャン目標位置をレンズが超えてしまった場合においても、レンズを合焦位置に移動させることができる。これにより、フォーカス制御を効率的に行うことができる。
【０１６１】
このように、本発明の実施の形態によれば、圧電素子がレンズのアクチュエータであり、レンズの位置センサを設けていない撮像装置において、フォーカス制御に要する時間を短縮させることができる。これにより、従来の姿勢や温度の影響による移動誤差を考慮しない場合と比較して、オートフォーカス動作時のフォーカス調整時間が短くなる。また、本発明の実施の形態によれば、逆スキャン動作において、評価値を検出しながらレンズを移動させるため、レンズの位置からパルス数を算出して合焦位置にレンズを直接移動させる場合と比較して、合焦精度を向上させることができる。なお、本発明の実施の形態によれば、位置センサ、温度検出センサ、姿勢差を検出する加速度センサを設ける必要がないため、レンズモジュールの小型化、および、レンズモジュールを安価に製造することができる。
【０１６２】
なお、本発明の実施の形態では、無限遠側から至近方向に向けてスキャン動作を行い、無限遠方向に逆スキャン動作を行う場合の例について説明したが、これに限定されるものではない。スキャン動作を至近側から無限遠方向に向けて行うとともに逆スキャン動作を至近方向に向けて行う場合（全てのレンズ移動方向が逆の場合）においても、同様に実施することができる。
【０１６３】
また、本発明の実施の形態では、上昇時姿勢差変動および下降時姿勢差変動比率については、それぞれ１つの値である例について説明したが、レンズの移動方向（無限遠方向と至近方向）によってそれぞれ異なる場合も考えられる。この場合においては、スキップ動作に関する移動指示情報のパルス数を算出する時に移動方向に合わせて適切な値を用いて算出することにより、本発明の実施の形態と同様に実施することができる。
【０１６４】
なお、本発明の実施の形態では、携帯情報端末に搭載されるカメラモジュールの例について説明したが、これに限定されるものではない。ビデオカメラやデジタルカメラなどにも適用することができる。例えば、一眼レフカメラにおいて、交換レンズに誤差情報を保持させ、ボディがその誤差情報を取得することにより、本発明の実施の形態と同様に実施することができる。
【０１６５】
また、本発明の実施の形態では、焦点調整素子（アクチュエータ）は圧電素子を想定し、２つのメカ端間でレンズを移動させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。供給する電力とレンズの駆動量（移動量および変化量）との間にヒステリシス特性があるアクチュエータによりレンズを移動させる場合には、移動量に誤差が生じるため、本発明の実施の形態と同様に実施することができる。例えば、圧電素子と同様に、駆動軸の移動（伸縮も含む）によりレンズの位置を移動させる形状記憶合金をアクチュエータとして用いる場合においても同様に実施できる。
【０１６６】
また、本発明の実施の形態では、レンズを光軸方向に移動させることによりフォーカスを調整する撮像装置について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レンズを変形（レンズの一部が変位、または、全体が変位）させることによりレンズの光学特性を変化させてフォーカスを調整する場合においても、アクチュエータにヒステリシス特性がある場合には同様に実施できる。この場合においては、液体レンズ、導電性高分子アクチュエータ、ポリマー樹脂素材などがアクチュエータとして用いられる。これらのアクチュエータによりレンズを変形させる場合においても、供給する電力とレンズの変形量との間に誤差が生じる。この場合には、レンズの変形可能な形状範囲を、本発明の実施の形態において説明したメカ端間の区間（例えば、図３乃至図７参照）とする。また、オートフォーカス動作においてレンズを変形させるために供給する電力の量を、本発明の実施の形態において圧電素子２１２に供給するパルス数と同様に、レンズ位置（形状）の変動を算出するために用いる。これらにより、レンズを変形させてオートフォーカスを行う場合においても、本発明の実施の形態と同様に実施することができる。また、姿勢と温度のみの影響を考慮したがこれに限定されるものではなく、他の要因で移動量が変化する場合においても、その要因に関する誤差情報を保持させることによりすることにより同様に実施できる。
【０１６７】
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１６８】
また、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１００  撮像装置
１１０  カメラヘッド部
１２０  撮像素子
１３１  誤差情報保持部
１３２  最終調整移動情報保持部
１４０  画像処理チップ
１５０  信号処理部
１６０  評価値生成部
１９１  操作受付部
１９２  制御部
１９３  表示部
１９４  記録部
３１０  検出部
３２０  駆動制御部
【図１】
0005935233.tif 000002
【図２】
0005935233.tif 000003
【図３】
0005935233.tif 000004
【図４】
0005935233.tif 000005
【図５】
0005935233.tif 000006
【図６】
0005935233.tif 000007
【図７】
0005935233.tif 000008
【図８】
0005935233.tif 000009
【図９】
0005935233.tif 000010
【図１０】
0005935233.tif 000011
【図１１】
0005935233.tif 000012
【図１２】
0005935233.tif 000013
【図１３】
0005935233.tif 000014
【図１４】
0005935233.tif 000015
【図１５】
0005935233.tif 000016
【図１６】
0005935233.tif 000017