(57)【要約】【課題】画像信号中のノイズを除去・低減するなどすることにより、高画質の画像を生成することができるようにするうえで、コストアップをもたらせず、しかも、コンパクト化を図るようにする。【解決手段】撮像装置は、形状記憶合金ワイヤ１０１と電気的に接続された形状記憶合金制御手段１１０と、形状記憶合金制御手段１１０および撮像素子１０５と電気的に接続された画像信号処理手段１２０とが備えられ、形状記憶合金ワイヤ１０１の値に基づいて、形状記憶合金制御手段１１０がレンズ系１０２を構成するレンズの一部または全部と固体撮像素子１０５との光軸方向または光軸に垂直な方向のいずれか一方または両方の相対的な位置を変更する機能、あるいはレンズ系１０２を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子１０５との相対的な姿勢を変更し、画像信号処理手段１２０が画像信号に対する処理加工の少なくとも一部を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
該撮像素子に被写体の光学像を結ぶ一つ以上のレンズから構成されるレンズ系と、
通電されることによって発熱し、その発熱によって収縮して、電気抵抗値が変化する形状記憶合金ワイヤと、
該形状記憶合金ワイヤと電気的に接続された形状記憶合金制御手段と、
該形状記憶合金制御手段および前記撮像素子と電気的に接続され、前記形状記憶合金ワイヤおよび撮像素子を駆動制御し、得られた画像信号に対して処理加工を施し、画像データを生成し出力する画像信号処理手段とが備えられ、
前記形状記憶合金ワイヤの値に基づいて、前記形状記憶合金制御手段がレンズ系を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子との光軸方向または光軸に垂直な方向のいずれか一方または両方の相対的な位置を変更する機能、あるいはレンズ系を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子との相対的な姿勢を変更し、前記画像信号処理手段が画像信号に対する処理加工の少なくとも一部を変更するようにされていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記形状記憶合金ワイヤの値は、所定の時間の経過にともなう形状記憶合金ワイヤの形状の変化量または変化率に対応する値であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記の所定の時間の経過にともなう形状記憶合金の形状の変化量または変化率に対応する値が、該形状記憶合金の電気抵抗値の変化量または変化率であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記形状記憶合金ワイヤの値は、所定の変化量だけ変化する間に経過する時間に対応する値であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記形状記憶合金ワイヤの形状に対応する値が、該形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画像信号に対しての処理加工は、少なくとも一部が画像信号に含まれるノイズを除去する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記の形状記憶合金制御手段が前記の画像信号処理手段の内部に包含され、前記の形状記憶合金を制御する機能が前記の画像信号処理手段の機能の一部とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載されたいずれかの撮像装置が備えられていることを特徴とする携帯電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやカメラ機能付の携帯電話機などに備えられる撮像装置及びこの撮像装置を備えた携帯電子機器に関し、詳しくは、一つ以上のレンズから構成されるレンズ系やこのレンズ系から入射した被写体の光学像を画像信号として検出する撮像素子などを備えている撮像装置及び携帯電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子を用いる撮像装置は、画像信号に含まれているノイズが温度の上昇によって増大するという不具合を有している。その一因が固体撮像素子に発生する暗電流であり、暗電流の大きさは撮影時の露光時間にほぼ比例し、周囲環境の温度が１０[℃]上昇するごとにおよそ２倍になることがわかっている。この温度に依存するノイズを軽減するために、過去よりさまざまな取り組みがなされており、種々の発明が特許文献に記載されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、温度センサにより検出された環境温度を考慮して露光時間などを決定し、撮像素子から出力される撮像信号からノイズ分の除去を行うようにした発明が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、撮像装置内の温度を測定する温度測定手段を備え、測定された温度と光学系に係る位置とに基づいて、撮像素子により得られた第１の画像データから撮像素子を遮光することにより得られた第２の画像データを減算処理するノイズリダクション動作を実行するようにした発明が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、撮像素子と、撮像素子の温度を検出する温度検出器と、撮像素子から出力される電気信号に対して信号処理を行う信号処理部とを備え、温度検出器により検出した一定範囲における過去の複数の温度データをもとに、温度変化に起因して変動する撮像素子の出力電気信号の変動補正を行うようにした発明が記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、温度センサが検知した撮像素子の画像データ生成時の温度を基に、撮像素子の温度と白点欠陥の出力信号レベルとの関係を示す第１のパラメータを使用して白点欠陥の出力信号レベルのオフセット値を算出し、画像データから取得した白点欠陥の出力信号レベルからオフセット値を減算することにより白点欠陥を補正するようにした発明が記載されている。
【０００７】
なお、撮像装置においてオートフォーカスやズームおよび手振れ補正のために、レンズあるいは撮像素子を変位させるためのアクチュエータとして、形状記憶合金を利用した発明が特許文献５，６，７に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４５４５８号公報
【特許文献２】特開２００７−３００１８９号公報
【特許文献３】特開２００７−３１８５０２号公報
【特許文献４】特開２００８−１４１３２５号公報
【特許文献５】国際公開第２００７／１１３４７８号
【特許文献６】特開２００７−２９２８６４号公報
【特許文献７】特開２００８−２０８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１乃至４に記載されたいずれの発明においても、「温度センサ」「温度測定手段」「温度検出器」など、温度を検出するための特別の手段が必要とされていることから、この発明を備えた撮像装置は、この特別の手段だけでなく、この特別の手段を制御するための回路などを設けなければならない。
【００１０】
したがって、特許文献１乃至４に記載された発明を備えた撮像装置は、コストがアップするだけでなく、この撮像装置が携帯電話機などの携帯機器あるいはそれに近い小型機器に組み込まれた場合において、携帯機器や小型機器をコンパクト化する障害となる。
【００１１】
そこで、本発明は、画像信号中のノイズを除去・低減するなどすることにより、高画質の画像を生成することができるようにするうえで、コストアップをもたらせず、しかも、コンパクト化を図ることができるようにした撮像装置及びこの撮像装置を備えた携帯電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、該撮像素子に被写体の光学像を結ぶ一つ以上のレンズから構成されるレンズ系と、通電されることによって発熱し、その発熱によって収縮して、電気抵抗値が変化する形状記憶合金ワイヤと、該形状記憶合金ワイヤと電気的に接続された形状記憶合金制御手段と、該形状記憶合金制御手段および前記撮像素子と電気的に接続され、前記形状記憶合金ワイヤおよび撮像素子を駆動制御し、得られた画像信号に対して処理加工を施し、画像データを生成し出力する画像信号処理手段とが備えられ、前記形状記憶合金ワイヤの値に基づいて、前記形状記憶合金制御手段がレンズ系を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子との光軸方向または光軸に垂直な方向のいずれか一方または両方の相対的な位置を変更する機能、あるいはレンズ系を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子との相対的な姿勢を変更し、前記画像信号処理手段が画像信号に対する処理加工の少なくとも一部を変更するようにしたことを特徴としている。
【００１３】
かかる構成によれば、温度測定のための特別の温度センサを追加することなく、形状記憶合金ワイヤをアクチュエータとして使用する。形状記憶合金ワイヤの値に基づいてレンズ系の移動量を間接的に検出し、フィードバック制御による位置制御が可能となるため、形状記憶合金制御手段がレンズ系を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子との光軸方向または光軸に垂直な方向のいずれか一方または両方の相対的な位置を変更し、あるいはレンズ系を構成するレンズの一部または全部と該固体撮像素子との相対的な姿勢を変更することができる。そして、画像信号処理手段が画像信号に対する処理加工の少なくとも一部を変更することによって、画像信号中のノイズを除去・低減し、高画質の画像を生成することができる。
【００１４】
また、請求項１に従属する請求項２記載の発明において、前記形状記憶合金ワイヤの値は、所定の時間の経過にともなう形状記憶合金ワイヤの形状の変化量または変化率に対応する値であることが好ましい。
【００１５】
形状記憶合金ワイヤは、通電されることによってジュール熱によって発熱し、長さ方向に収縮するとともに径が太くなるが、通電量を増やすことにより、形状記憶合金ワイヤの温度が変態温度域に差し掛かり、そうすると、形状記憶合金ワイヤは記憶している形状に戻ろうとして収縮を始める。このように形状記憶合金ワイヤは、形状が変化するため、その変化量または変化率に基づいて、位置制御することができる。
【００１６】
また、請求項２に従属する請求項３記載の発明において、前記の所定の時間の経過にともなう形状記憶合金の形状の変化量または変化率に対応する値が、該形状記憶合金の電気抵抗値の変化量または変化率であることが好ましい。
【００１７】
形状記憶合金ワイヤは、形状が変化することによって電気抵抗値が変化するが、形状記憶合金制御手段が形状記憶合金ワイヤと電気的に接続されているため、電気抵抗値を計測することによって、形状記憶合金ワイヤの位置を容易に検出することができる。
【００１８】
また、請求項１に従属する請求項４記載の発明において、前記形状記憶合金ワイヤの値は、所定の変化量だけ変化する間に経過する時間に対応する値であってもよい。
【００１９】
かかる構成によれば、校正動作が終了し、電源投入が打ち切られた後も、形状記憶合金の観測を継続することにより、周囲環境の温度を正確に推定することができる。
【００２０】
また、請求項４に従属する請求項５記載の発明おいて、前記形状記憶合金ワイヤの形状に対応する値が、該形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値であることが好ましい。
【００２１】
形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値は、形状記憶合金ワイヤの形状が変化すると、変化するため、かかる構成によれば、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値を予め定められた第一の値に到達してから予め定められた第二の値に到達するまでの所定時間検出することにより、その値から周囲環境の温度を推定することができる。
【００２２】
また、請求項１乃至請求項５のいずれかに従属する請求項６記載の発明において、前記画像信号に対しての処理加工は、少なくとも一部が画像信号に含まれるノイズを除去する工程を含むことが好ましい。
【００２３】
かかる構成によれば、画像信号に含まれるノイズが画像信号に対しての処理加工において除去されるため、周囲環境の温度に対応して除去され、適切に補正し、高画質化を図ることができる。
【００２４】
また、請求項１乃至請求項６のいずれかに従属する請求項７記載の発明において、前記の形状記憶合金制御手段が前記の画像信号処理手段の内部に包含され、前記の形状記憶合金を制御する機能が前記の画像信号処理手段の機能の一部とされていることが好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、形状記憶合金制御手段が画像信号処理手段の内部に包含されることにより、コンパクト化を図ることができる。
【００２６】
また、請求項８に係る携帯電子機器は、請求項１乃至請求項７に記載されたいずれかの撮像装置が備えられていることを特徴としている。
【００２７】
かかる構成によれば、コストアップをもたらせず、しかも、コンパクト化を図りつつ、画像中のノイズを除去・低減し、高画質の画像を生成することのできる撮像装置を備えた携帯電子機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、温度測定のための特別の温度センサを追加することなく、形状記憶合金ワイヤによって周囲環境の温度を推定するため、温度を検出するための特別の手段を備える必要がないことから、コストアップをもたらせず、しかも、コンパクト化を図った撮像装置及び携帯電子機器を提供することができる。この撮像装置及び携帯電子機器は、画像信号中のノイズの除去・低減するなどしてより高画質の画像を生成することが可能なものとされている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に基づく携帯電子機器の概略構造とシステム構成の実施形態を示す図
【図２】本発明に基づく撮像装置の一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は概略側断面図
【図３】形状記憶合金ワイヤに投入される電力に対応するワイヤの温度、長さ、直径、電気抵抗値の関係を模式的に表した図
【図４】時間の進行を横軸にとったときの、形状記憶合金ワイヤに投入する電力の推移、それに対応するワイヤの電気抵抗値、レンズの位置の関係を模式的に表した図
【図５】本発明の第一の実施形態に基づいて周囲環境の温度を推定する概念を示し、周囲環境が低温時、常温時、高温時において、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値およびレンズの位置との関係を表した図
【図６】本発明の第二の実施形態に基づいて周囲環境の温度を推定する概念を示し、周囲環境が低温時、常温時、高温時において、形状記憶合金ワイヤの電気抵抗値およびレンズの位置との関係を表した図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１の実施形態〕
一例としてオートフォーカスを行うためにレンズを変位させる携帯電子機器の概念構造とシステム構成について図１に示し、撮像装置の具体構成について図２に示して説明する。なお、図１は図面が必要以上に複雑になることを避けるために各構成要素への電力供給経路および接地経路の大半を省略しているが、実際にはこれらが必須であることは言うまでもない。
【００３１】
この撮像装置は、図２に示すように、開口部を設けたレンズホルダ１０６内に１枚または複数枚（図面では３枚）のレンズから構成されたレンズ系１０２を収納し、このレンズ系１０２の光軸方向に変位可能に前記レンズホルダ１０６及びレンズ系１０２を鏡筒１０３内に収納し、この鏡筒１０３の基端側に環状のベース１０７及び平板状の基板１０８が配置され、この基板１０８上に撮像素子１０５を搭載したものとされている。なお、撮像素子１０５はレンズ系１０２により結像された光学像を電気信号に変換して出力するものであり、具体的には例えばＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサである。
【００３２】
そして、レンズホルダ１０６と鏡筒１０３とは、オートフォーカスを行うためのアクチュエータとして用いる形状記憶合金ワイヤ１０１によって結び付けられている。また、レンズホルダ１０６とベース１０７又は基板１０８とは付勢手段の一例である円周方向にスリット１０４ａ（図に記入）を有する板状の付勢バネ１０４によって結び付けられている。つまり、板状の付勢バネ１０４は、その一端１０４ａが鏡筒１０３に、他端１０４ｂがレンズホルダ１０６にそれぞれ固定され、スリット１０４ｃ部分の弾性力によって、形状記憶合金ワイヤ１０１を引き伸ばす撮像素子１０５側（図１において−Ｚ方向）にレンズホルダ１０６に収納されたレンズ系１０２が付勢される。
そして、形状記憶合金ワイヤ１０１が昇温し、長さ方向に収縮すると、被写体側（図１において＋Ｚ方向）にレンズ系１０２が移動し、形状記憶合金ワイヤ１０１が降温すると、レンズ系１０２が付勢バネ１０４によって−Ｚ方向に移動するようにされている。この板状の付勢バネ１０４によって、例えば、図1の概念構成の付勢バネ（引張りバネ）に比べ、撮像装置を低背化することができる。
なお、形状記憶合金ワイヤ１０１は、オートフォーカス動作を行わないときには、記憶している形状よりもその長さが長い状態に引き伸ばされた状態にある。
また、形状記憶合金ワイヤ１０１と付勢バネ１０４の取付位置は、レンズホルダ１０６を変位させることができれば、図２に示した例に限定されない。
【００３３】
また、形状記憶合金ワイヤ１０１は、記憶している形状を、撮像装置１０５が使用される環境温度範囲よりも高い温度において発現するよう設計・加工されている。より詳しくは、結晶構造がマルテンサイトからオーステナイトへ変化する変態温度域が、撮像装置が使用される環境温度範囲よりも高い温度域に位置するように作られている。
【００３４】
そして、図1に示すように、形状記憶合金ワイヤ１０１には形状記憶合金制御手段１１０が電気的に接続されている。形状記憶合金制御手段１１０は、形状記憶合金電源回路１１１、形状記憶合金抵抗値検出回路１１２、形状記憶合金制御信号処理部１１３を設けたものであり、これら１１１，１１２，１１３の全体の動作を司る。すなわち、形状記憶合金電源回路１１１と形状記憶合金抵抗値検出回路１１２とが形状記憶合金ワイヤ１０１に電気的に接続され、形状記憶合金制御信号処理部１１３が形状記憶合金電源回路１１１に指示を送るとともに形状記憶合金抵抗値検出回路１１２から情報を受け取るようにされている。
【００３５】
また、撮像装置内には画像信号処理手段１２０が配置されている。この画像信号処理手段１２０は、システムのクロック信号を渡す形状記憶合金クロック信号線１２１とデータを受け渡しする形状記憶合金データ信号線１２２によって形状記憶合金制御手段１１０に接続されている。また、画像信号処理手段１２０は、撮像素子制御信号線１２３と画像データ信号線１２４によって撮像素子１０５とも接続されている。
【００３６】
画像信号処理手段１２０の役割は、アクチュエータとしての形状記憶合金ワイヤ１０１を駆動制御し、レンズ系１０２を変位させることでオートフォーカスを行い、それにより結像された画像を制御駆動される撮像素子１０５で撮影し、得られた画像信号に対し様々な処理加工を施して画像データを生成し出力することにある。
【００３７】
なお、形状記憶合金制御手段１１０は、画像信号処理手段１２０の内部に包含され、形状記憶合金ワイヤ１０１を制御する機能が画像信号処理手段１２０の機能の一部として備えられていてもよい。
【００３８】
そして、画像信号処理手段１２０には、撮像装置制御手段１３０が接続されている。この撮像装置制御手段１３０は、撮像装置全体あるいは場合によってはそれに留まらず、撮像装置が搭載されているカメラや携帯電話機など当該電子機器全体の制御を司るものである。
【００３９】
さらに、撮像装置制御手段１３０には、記憶手段１４０が接続されている。記憶手段１４０には、撮影された画像データ、あるいは画像データを補正するための補正データなどが適宜格納される。
【００４０】
ここで、第１の実施形態の動作の一例について説明する。ここではレンズ系１０２を移動させてオートフォーカスを行う場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、ズームや手振れ補正の動作に形状記憶合金を使用する場合にも何ら支障なく適用できる。
【００４１】
撮像装置制御手段１３０からオートフォーカスを実行する指令が画像信号処理手段１２０に与えられると、画像信号処理手段１２０は形状記憶合金ワイヤ１０１を駆動する指令を形状記憶合金制御手段１１０に与える。これに基づいて形状記憶合金制御手段１１０内の形状記憶合金制御信号処理部１１３は、形状記憶合金電源回路１１１を動作させて形状記憶合金ワイヤ１０１への通電を始める。同時に、形状記憶合金制御手段１１０は形状記憶合金抵抗値検出回路１１２を駆動させて、形状記憶合金ワイヤ１０１の抵抗値の検出を始める。
【００４２】
通電が始まると、ジュール熱によって形状記憶合金ワイヤ１０１自体が発熱し始め、形状記憶合金ワイヤ１０１は昇温する。通電量を増すことにより、形状記憶合金ワイヤ１０１の温度が変態温度域に差し掛かると、形状記憶合金ワイヤ１０１は記憶している形状に戻ろうとして長さ方向に収縮を始める。形状記憶合金ワイヤ１０１に生じる収縮力は温度が高くなるほど大きくなるが、それが最大値をとるとき、すなわち長さ方向の収縮が完了するときに付勢バネ１０４による付勢力よりもそれが充分に大きいように設計されている。そのため、長さ方向の収縮に伴いレンズ系１０２は付勢バネ１０４の付勢力に抗し、被写体側（＋Ｚの向き）に移動する。
【００４３】
投入する電力を大きくするほど発熱量が増し、形状記憶合金ワイヤ１０１の温度がより高くなり、記憶している形状に戻るように収縮する力がより増し、付勢バネ１０４の付勢力に抗して＋Ｚの向きに移動するレンズ系１０２の量が大きくなる。
【００４４】
逆に、投入する電力を小さくすると発熱量は減り、周囲空気への放熱量とのバランスから形状記憶合金ワイヤ１０１が降温し、記憶している形状に戻ろうとする力がより減少し、付勢バネ１０４の付勢力の方が次第に優勢となってレンズ系１０２は撮像素子１０５側（−Ｚの向き）に移動する。
【００４５】
ここで、投入される電力Ｗを横軸にとり、それに対応する形状記憶合金ワイヤ１０１の温度τ、長さＬ、直径Ｄ、および電気抵抗値Ｒとの関係を模式的に表したグラフを図３に示して説明する。
【００４６】
図３からもわかるように、形状記憶合金ワイヤ１０１の体積は収縮の前後で一定であるから、長さ方向の収縮に伴って径が太くなる。長さの収縮と径の増大は、すなわち形状記憶合金ワイヤ１０１の両端間の電気抵抗値が低下することを意味する。換言すれば、形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値を検出し監視することによって、形状記憶合金ワイヤ１０１の長さの変化量または変化率を知ることができ、これによりレンズ系１０２の移動量を間接的に検出し、フィードバック制御による位置制御が可能になる。
【００４７】
一方、レンズ系１０２の移動と並行して、画像信号処理手段１２０は撮像素子１０５を駆動し、所定の周期ごとに合焦評価用の画像を取り込む。画像信号処理手段１２０は各周期において、取り込まれた画像の一部または全部についてコントラスト情報を解析するなどして画像の鮮明さを評価し、被写体の光学像が撮像素子１０５上に結像しているかどうかを判断する。
【００４８】
いま、ある周期Ｃｉにおいて取り込まれた合焦評価用の画像の鮮明さが低く、被写体の光学像が撮像素子１０５上にまだ充分に結像していないと判断され、同時に形状記憶合金抵抗値検出回路１１２により検出された形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値がＲｉであるとする。すると画像信号処理手段１２０はＲｉよりも所定量だけ小さな次の目標抵抗値Ｒｉ＋１（Ｒｉ＋１＜Ｒｉ）を設定する。
【００４９】
これにしたがって形状記憶合金制御手段１１０は、形状記憶合金ワイヤ１０１への通電を強め、形状記憶合金ワイヤ１０１は昇温することによって長さ方向の収縮が進む。形状記憶合金ワイヤ１０１は、長さ方向の収縮が進むと、径が太くなるため、電気抵抗値Rがより小さくなる。次の周期Ｃｉ＋１での合焦評価用の画像が取り込まれるまでに、形状記憶合金制御手段１１０は、実際の電気抵抗値Ｒが目標値Ｒｉ＋１に一致するまで形状記憶合金ワイヤ１０１の長さ方向の収縮を進めるように制御する。
【００５０】
次の周期Ｃｉ＋１において取り込まれた合焦評価用の画像の鮮明さが充分であり、被写体の光学像が撮像素子１０５上に結像したと判断された場合、画像信号処理手段１２０は形状記憶合金制御手段１１０に指示し、電気抵抗値ＲをＲｉ＋１のまま維持させて形状記憶合金ワイヤ１０１の長さを保持する。その状態で撮像素子１０５を駆動して、目的とする静止画の撮影を行う。
【００５１】
もし周期Ｃｉ＋１でもまだ合焦評価用の画像の鮮明さが低く、被写体の光学像が撮像素子１０５上にまだ充分に結像していないと判断された場合には、Ｒｉ＋１よりもさらに所定量だけ小さな次の目標抵抗値Ｒｉ＋２（Ｒｉ＋２＜Ｒｉ＋１）を設定し、以降、さらに次の周期Ｃｉ＋２に向けて上記と同様の作業を繰り返す。
【００５２】
ところで、電気抵抗値Ｒを検出することでレンズ系１０２の移動量を間接的に知ることができることはすでに述べたが、実際に大量生産を行う場合には、形状記憶合金ワイヤ１０１の長さや直径にはバラツキがあるので、電気抵抗値Ｒとレンズ系１０２の移動量との対応には個体間でバラツキが生じる。
【００５３】
この不都合を低減するための一つの手立てとして、撮像装置が起動あるいは再起動された後、使用者により実際の撮影動作に入る前に、形状記憶合金制御手段１１０に校正動作を実行させることが望ましい。具体的には、形状記憶合金ワイヤ１０１に投入する電力を徐々に増しながらその電気抵抗値Ｒの変化を観測し、その個体が有する投入電力Ｗと電気抵抗値Ｒとの対応関係を求めて、その後の実用動作を制御するにおいて補正を加えられるようにする。
【００５４】
この校正動作における、時間ｔの進行を横軸にとったときの、形状記憶合金ワイヤ１０１に投入する電力Ｗの推移と、それに対応する形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒおよびレンズ系１０２の位置Ｐとの関係を模式的に表したグラフを図４に示して説明する。
【００５５】
時点ｔ０にて投入を開始した電力Ｗを時間とともに増していくと、形状記憶合金ワイヤ１０１の温度が次第に上昇し、その温度が変態温度域に差し掛かる時点ｔ１に至ると、形状記憶合金ワイヤ１０１が長さ方向に収縮し始めてレンズ系１０２が移動を開始する。
【００５６】
電気抵抗値Ｒは、形状記憶合金ワイヤ１０１自体のジュール熱の効果により長さ方向の収縮開始以前には緩やかに上昇するが、長さ方向の収縮開始後には低下に転じる。さらに電力Ｗを増していくと、やがて形状記憶合金ワイヤ１０１の温度は時点ｔ２で変態の終了点に到達してそれ以上収縮しなくなり、以降の時点ｔ３までレンズ系１０２の位置Pは変化せず、電気抵抗値Ｒは再びジュール熱の効果によって緩やかに上昇する。ここに至るまでの投入電力Ｗと電気抵抗値Ｒの検出結果との対応を形状記憶合金制御手段１１０が記録し、校正動作は終了する。
【００５７】
時点ｔ３にて電力の投入が打ち切られると、形状記憶合金ワイヤ１０１が持っていた熱は主に周囲環境へと放散され、形状記憶合金ワイヤ１０１は冷却されて逆変態し、付勢バネ１０４の付勢力によって徐々に伸張され、レンズ系１０２は当初の位置に復帰していく。それに伴って電気抵抗値Ｒは増大する。このように、電力投入打ち切り後に形状記憶合金ワイヤ１０１が冷却される速度が周囲環境の温度に左右されることを容易に理解することができる。
【００５８】
次に、周囲環境が低温時、常温時、高温時における形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒおよびレンズ系１０２の位置Ｐとの関係を模式的に表したグラフを図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示して説明する。なお、図５では、時点ｔSを時点ｔ３と同一にして表している。
【００５９】
このグラフから、周囲環境の温度が高くなるほど、電力投入中つまり形状記憶合金ワイヤ１０１の収縮時に形状記憶合金ワイヤ１０１が有していた温度との差が小さいために、電力投入打ち切り後の熱の放散が鈍くなり、レンズ系１０２の位置の復帰および電気抵抗値Ｒの増大は緩やかになることを理解することができる。
【００６０】
翻れば、校正動作が終了して電力投入を打ち切った後も電気抵抗値Ｒの観測を継続し、その後に一定時間が経過する間の電気抵抗値Ｒの変化量を検出すれば、その値から周囲環境の温度を推定することができる。すなわち、時点ｔ３の近傍の所定の時点ｔSとその後の所定の時点ｔEにおいて検出された電気抵抗値の差ΔＲが相対的に大きければ周囲環境の温度は低く、逆に相対的に小さければ周囲環境の温度は高く、また中間的ならば周囲環境の温度は常温近辺であると推測できる。
【００６１】
形状記憶合金制御手段１１０は、校正動作が終了し電力投入を打ち切った後にシステムのクロック信号を計数し、所定の時点ｔSに対応するタイミングで形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値ＲSを検出し、一時記録する。さらにその後もクロック信号を計数し、所定の時点ｔEに対応するタイミングで形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値ＲEを検出し、ＲSとは別に一時記録する。
【００６２】
ここで電気抵抗値ＲSおよび電気抵抗値ＲEの一時記録は、形状記憶合金制御信号処理部１１３の内部に用意されている記録領域を用いてもよく、あるいは形状記憶合金制御手段１１０の内部に別途用意されている図示しない記録領域を用いてもかまわない。
【００６３】
電気抵抗値ＲEが検出された後に、形状記憶合金制御信号処理部１１３は、電気抵抗値ＲＥから電気抵抗値ＲＳを差し引いた変化量としてΔＲを算出して一時記録する。一時記録されたΔＲは、画像信号処理手段１２０からの要求に呼応して、形状記憶合金制御手段１１０から画像信号処理手段１２０へ渡される。
【００６４】
画像信号処理手段１２０は、受け取ったΔＲの値を、内部の記憶部に予め格納されているテーブル（対比表）と比較参照する。このテーブルは、ΔＲの取りうる範囲を複数の区分に分割しておき、各々の区分を周囲環境の推定温度に割り当ててあるものである。実際に受け取られたΔＲがどの区分に含まれるかが比較され、該当する区分に対応する周囲環境の推定温度Ｔｅが参照され記憶される。
【００６５】
なお、ΔＲの値から周囲環境の温度を推定する方法には、上記のようにΔＲをテーブルと比較参照する方法の他に、予め用意された計算式にΔＲの値を代入してＴｅを直接算出する方法もある。
【００６６】
また、以上では周囲環境の推定温度Ｔｅを算出するために電気抵抗値ＲS，ＲEの変化量ΔＲを求めたが、電気抵抗値ＲSと電気抵抗値ＲEの一方を他方で除した無次元量としての変化率Ｒ’を求め、上記のΔＲに代えて変化率Ｒ’を推定温度Ｔｅの算出に用いてもよい。
【００６７】
以下、導き出された推定温度Ｔｅを画像信号処理の工程に利用する例、特に画像のノイズの除去に利用する例について説明する。ただし、本発明の本質は、先述のように、温度測定のための特別の温度センサを追加することなく、もとよりアクチュエータとして使用している形状記憶合金ワイヤ１０１を用いて推定した周囲環境の温度を画像信号処理の工程に利用しようとするところにある。したがって、適用対象である画像信号処理の具体的な内容が以下に説明する例と異なっていても、本発明の範囲から踏み出すものではない。
【００６８】
まず、一つ目の例について説明する。記憶手段１４０には、当該撮像装置の暗電流によるノイズのパターンのデータが予め記憶されている。このデータは、例えば撮像装置が製造される過程において遮光状態での撮影を実行することによって取得することができる。ここで、このデータは周囲環境がある特定の温度Ｔ０であるときのものである。
【００６９】
使用者により実際に撮影が行われると、画像信号処理手段１２０は、撮影された画像データに対して予め記憶されている暗電流によるノイズのパターンを減算するなどして補正する。
【００７０】
しかし、先述のように暗電流によるノイズは温度によってその強度が変化するため、周囲環境の温度にかかわらず同一のノイズのパターンを適用したのでは、実際に撮影がなされたときの周囲環境の温度Ｔｅが補正データを取得したときの温度Ｔ０と異なっている場合に適切な補正ができずに画質が低下する。
【００７１】
そこで、推定されている周囲環境の温度Ｔｅ＞Ｔ０である場合には、補正を実行する前にノイズのパターンの強度を増幅しておく。逆にもし周囲環境の温度Ｔｅ＜Ｔ０である場合には、補正を実行する前にノイズのパターンの強度を縮小しておく。
【００７２】
続いて二つ目の例について説明する。一般に撮像装置で画像を撮影する際に適切な露出を得るには、絞りとシャッタ速度の組み合わせを最適化する必要がある。この組み合わせは一通りに限られるものではなく、絞りをより開いて入射光量を増すと同時にシャッタ速度を速めて露光時間を短縮する組み合わせもあり、逆に絞りをより閉じて入射光量を減じると同時にシャッタ速度を遅くして露光時間を延長する組み合わせもある。
【００７３】
先述のように、暗電流によるノイズは露光時間によってその強度が変化するため、周囲環境の温度を考慮することなく絞りとシャッタ速度の組み合わせを選択して撮影したのでは、適切な露光時間が設定されずに画質が低下するおそれがある。
【００７４】
そこで、推定されている周囲環境の温度Ｔｅ＞Ｔ０である場合には、可能な範囲でなるべく露光時間が短くなるような絞りとシャッタ速度の組み合わせを画像信号処理手段１２０は選択して撮影を実行する。逆にもし、周囲環境の温度Ｔｅ＜Ｔ０である場合には、露光時間が多少長くなるような絞りとシャッタ速度の組み合わせも選択肢に含め、画像信号処理手段１２０は撮影を実行できる。
【００７５】
これら一つ目の例および二つ目の例に示すとおり、本発明は、所定の時間の経過にともなう形状記憶合金の形状の変化に対応する値である電気抵抗値の変化量または変化率に基づいて周囲環境の温度を推定し、それを用いて画像信号処理の工程の少なくとも一部を変更することによって、画像信号中のノイズを除去・低減し、より高画質の画像を生成することが可能とされている。
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態における撮像装置の構造とシステム構成は、図１及び図２に示した第一の実施形態と共通であり、また、オートフォーカス動作の例、および校正動作についても前述の第一の実施形態のそれと共通である。
【００７６】
第２の実施形態にて周囲環境の温度を推定する手順について、周囲環境が低温時、常温時、高温時における形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒおよびレンズ系１０２の位置Ｐとの関係を模式的に表したグラフである図６に示して説明する。
【００７７】
時点ｔ３にて校正動作が終了し電源投入が打ち切られた後も、形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒの観測は継続される。第一の実施形態において説明したとおり、周囲環境の温度Ｔｅが高くなるほど、電力投入中つまり収縮時に形状記憶合金ワイヤ１０１が有していた温度との差が小さいために、電力投入打ち切り後の熱の放散が鈍くなり、レンズ系１０２の位置の復帰および形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒの増大は緩やかになる。
【００７８】
よって校正動作終了後に形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒが、予め定められた第一の値に到達してから予め定められた第二の値に到達するまでの所要時間を検出すれば、その値から周囲環境の温度Ｔｅを推定することが可能である。
【００７９】
すなわち、図６において、形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒが所定の第一の閾値ＲＬに到達した時点ｔＬから所定の第二の閾値ＲＵに到達した時点ｔＵまでの時間Δｔが相対的に長ければ周囲環境の温度は高く、逆に相対的に短ければ周囲環境の温度は低く、また中間的ならば周囲環境の温度は常温近辺であると推測できる。
【００８０】
形状記憶合金制御手段１１０は、校正動作が終了し電力投入を打ち切った後も、形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒの検出とシステムのクロック信号の計数を続ける。そして、予め記憶している第一の閾値ＲＬに形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒが到達した時点ｔＬに対応するクロック計数値を一時記録する。
【００８１】
さらにその後、予め記憶している第二の閾値ＲＵに形状記憶合金ワイヤ１０１の電気抵抗値Ｒが到達した時点ｔＵに対応するクロック計数値を、時点ｔＬとは別に一時記録する。ここで時点ｔＬおよび時点ｔＵの一時記録は形状記憶合金制御信号処理部１１３の内部に用意されている記録領域を用いてもよく、あるいは形状記憶合金制御手段１１０の内部に別途用意されている図示しない記録領域を用いてもかまわない。
【００８２】
時点ｔＵが検出された後に、形状記憶合金制御信号処理部１１３は時点ｔＵから時点ｔＬを差し引いた時間としてΔｔを算出して一時記録する。一時記録されたΔｔは、画像信号処理手段１２０からの要求に呼応して、形状記憶合金制御手段１１０から画像信号処理手段１２０へ渡される。
【００８３】
画像信号処理手段１２０は、受け取ったΔｔの値を、内部の記憶部に予め格納されているテーブル（対比表）と比較参照する。このテーブルは、Δｔの取りうる範囲を複数の区分に分割しておき、各々の区分を周囲環境の推定温度Ｔｅに割り当ててあるものである。実際に受け取られたΔｔがどの区分に含まれるかが比較され、該当する区分に対応する周囲環境の推定温度Ｔｅが参照され記憶される。
【００８４】
なお、Δｔの値から周囲環境の温度Ｔｅを推定する方法には、上記のようにΔｔをテーブルと比較参照する方法の他に、予め用意された計算式にΔｔの値を代入してＴｅを直接算出する方法もある。
【００８５】
導き出された周囲の環境温度Ｔｅを画像信号処理の工程に利用する例、特に画像のノイズの除去に利用する例については前述の第一の実施例と共通であるため説明を省略するが、形状記憶合金ワイヤ１０１の形状に対応する値である電気抵抗値Ｒが所定の変化量ΔＲだけ変化する間に経過する時間Δｔに値に基づいて周囲環境の温度を推定し、それを用いて画像信号処理の工程の少なくとも一部を変更することにより、画像信号中のノイズを除去・低減し、より高画質の画像を生成することが可能である。
なお、上記実施形態では、形状記憶合金ワイヤ１０１の抵抗値、形状記憶合金の形状の変化量または変化率に対応する値等に基づいて、形状記憶合金制御手段１１０により、固定された固体撮像素子に対して、レンズ系１０２を光軸方向に移動させたが、これに限らず、レンズ系１０２を構成するレンズの一部または全部と撮像素子１０５との光軸方向または光軸に垂直な方向のいずれか一方または両方の相対的な位置を変更する機能、あるいはレンズ系１０２を構成するレンズの一部または全部と撮像素子１０５との相対的な姿勢を変更し、画像信号処理手段１２０が画像信号に対する処理加工の少なくとも一部を変更するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る撮像装置及び携帯電子機器は、デジタルカメラやカメラ機能付の携帯電話機、その他の小型機器を構成するものとして有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０１  形状記憶合金ワイヤ
１０２  レンズ系
１０５  撮像素子
１１０  形状記憶合金制御手段
１２０  画像信号処理手段
【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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【図６】
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