(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ位置を決定するためにＡＦ処理を繰り返すように構成された自動焦点（ＡＦ）部と、
レンズ移動の間レンズに振動を伝えるスプリングを含むボイスコイルモータを使用して、前記決定されたレンズ位置に従って前記レンズを移動させるように構成されたコントローラであって、前記決定されたレンズ位置へのレンズ移動の間に前記スプリングによって前記レンズに伝えられた振動を積極的に減衰させるように構成されたコントローラと、
を備える撮像装置であって、
前記ＡＦ部は、前記決定されたレンズ位置へのレンズ移動をＮ個のより小さいレンズ移動に分割させるように構成され、
前記コントローラは、前記スプリングによって伝えられた振動を減衰させるために、それぞれの前記Ｎ個のより小さいレンズ移動で前記レンズを移動させるように構成され、
前記ＡＦ部は、それぞれのより小さいレンズ移動の間に待ち時間を挿入するように構成され、
前記コントローラは、前記より小さいレンズ移動と前記ＡＦ部による待ち時間の挿入とを繰り返すように構成され、
前記より小さいレンズ移動、挿入、および繰り返すことは、前記撮像装置が画像を処理するフレームレートによって定まる１つの画像フレームの処理時間内で完了する、撮像装置。
【請求項２】
Ｎが前記撮像装置の前記フレームレートおよびタイミング制御に基づいて設定される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記待ち時間は、それぞれのより小さいレンズ移動の間で異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記待ち時間は、それぞれのより小さいレンズ移動の間で同一である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記待ち時間は、次のレンズ移動を行う前に、それぞれのより小さいレンズ移動の後、前記レンズが安定するように設定される、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、概して、レンズ移動の間に撮像装置のレンズに伝えられた振動を減衰させるための方法および装置に関し、より詳細には、撮像装置内のレンズを移動させるように設計されたボイスコイルモータのスプリングにおける振動を減衰させることに関する。
【０００２】
関連出願
本出願は、本明細書の譲受人に譲渡され、これによって明白に参照により本明細書に組み込まれる、２００７年９月７日に出願された米国仮出願第６０／９７０７６５号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
撮像装置は、撮像装置において焦点を調整するためにレンズアセンブリを移動させるアクチュエータを制御するレンズ駆動装置を有することができる。その一例は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）である。スプリング復帰を有するＶＣＭは小さく、自動焦点調節（ＡＦ）のための低コストの解法であり、最も簡単に実装できるものの１つである。ＶＣＭを使用する移動は、モータとスプリング力とのバランスをとることによって固定されるレンズ位置を有する、反復可能でギアを介さないものである。スプリングがレンズを無限焦点位置に戻し、焦点調節が求められない限り電力は損失されない。ＶＣＭは機械的に堅牢（robust）で、衝撃に強く、低コストの機械的構造を有している。ＶＣＭは、移動電話のための振動モータなどの電子装置内の短距離アクチュエータ、磁気ヘッドまたは光ピックアップの鉛直変位アクチュエータ、カメラの自動焦点調節アクチュエータなどとして使用されることができる。
【０００４】
図１は、自動焦点調節（ＡＦ）のために撮像装置内で使用される、従来のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の分解斜視図である。図示したように、ＶＣＭは、上カバー１００と、下カバー１０５と、それぞれに磁石１１５が付いている４つの内壁面、レンズ１２５を螺入するために内部に螺旋が切られたレンズ鏡筒１２０、レンズ鏡筒１２０の外側に巻回されたコイル１３０、上スプリング１３５および下スプリング１３５を有する外枠１１０と、を含む。レンズ鏡筒１２０は、外枠１１０内で動けるように位置するように、および４つの磁石１１５によって囲まれるように、上下のスプリング１３５によって支持されている。
【０００５】
動作においては、磁場を生成するためにコイル１３０に電流が供給されると、レンズ鏡筒１２０と４つの磁石１１５は相互に反発し、または引き寄せ合い、それによってレンズ鏡筒１２０に対して押力を生成する。レンズ鏡筒１２０はスプリング１３５によって支持されているので、レンズ鏡筒１２０は押力によって外枠１１０内で順方向または逆方向に変位される。したがって、レンズ１２５の位置は、モータとスプリング力とのバランスをとることによって固定される。スプリング１３５はレンズ１２５を無限焦点位置に戻す。
【０００６】
しかし、ＶＣＭ作動中、レンズ１２５のどのような移動も、スプリング１３５内に「リング（ring）」として知られる振動を引き起こすことになる。このリングは、レンズ鏡筒１２０がＶＣＭによって作動されると発生する。それぞれのスプリング１３５はＶＣＭ作動中のレンズ１２５のどのような移動に対してもスプリングを振動させる固有振動周波数を有するので、このリングが存在する。
【０００７】
図２は、リングのレンズ変位への影響を示すための、時間の関数としてのレンズ変位のグラフである。図２における正弦波は、実際の撮像装置からオシロスコープによって測定された、経時的なレンズ変位の単位の関数のとして実際の測定値を示している。図２に見られるように、レンズ１２５の移動後の、（スプリング１３５が原因の）ＶＣＭ内の連続する振動すなわちリングが、ＶＣＭ作動終了後しばらくの間レンズ１２５を引き続きわずかに揺動または振動させている（図２のｘ軸上の約１２００μｓを参照）。経時的に振幅が少なくなるレンズ変位を示すこの正弦波は、いかなる減衰もない撮像装置でのリングの代表である。
【０００８】
この振動すなわちリングは、約５０ミリ秒（ｍｓ）から約２００ｍｓまでのどこでも持続することができ、自動焦点（ＡＦ）速度および精度に悪影響を及ぼし得る。したがって、レンズ移動およびその移動のために生成された何らかの振動すなわちリングが、撮像前に終了または停止できるための十分な待ち時間がなかった場合には、リングは所望の撮像設定に、したがって画質に悪影響を及ぼし得る。
【発明の概要】
【０００９】
本発明のある実施形態は、撮像装置内のレンズ振動を減少させるための方法を対象とする。この方法において、レンズ移動要求はＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分割され、そのレンズはＮ個のより小さいステップのうちの第１ステップで移動させられる。Ｎ個のより小さいステップのうちの第１ステップ完了後に待ち時間が挿入されて、次いで、Ｎ個のより小さい移動ステップの残りが完了するまで、移動させるステップと挿入するステップとが繰り返される。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、コントローラと、レンズと、コントローラに送信されるレンズのためのレンズ位置を決定するためにＡＦ処理を繰り返すための自動焦点（ＡＦ）部と、決定されたレンズ位置に従ってコントローラの制御下でレンズを移動させるためのボイスコイルモータとを含む撮像装置を対象とする。ボイスコイルモータは、レンズ移動の間にレンズに振動を伝えるスプリングを含む。スプリングによってレンズに伝えられた振動は、決定されたレンズ位置へのレンズ移動の間に能動的に減衰される。
【００１１】
本発明の他の実施形態は、撮像装置内のボイスコイルモータがレンズを移動させるときに、ボイスコイルモータのスプリングによって引き起こされたレンズへの振動を減衰させるための方法を対象とする。スプリングは装置内のレンズを支持する。この方法において、レンズのためのレンズ移動要求はＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けられ、スプリング内の振動を減衰させるために、Ｎ個のより小さいステップのうちの少なくとも１つで、ボイスコイルモータを介してレンズが移動させられる。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、撮像装置のレンズのためのレンズ移動要求をプロセッサに決定させる命令を備えるコンピュータ可読の媒体を対象とし、レンズは装置のボイスコイルモータによって作動され、ボイスコイルモータは、レンズ移動の間にレンズに振動を伝えるスプリングを含む。さらなる命令が、スプリングによってレンズに伝えられた振動を減衰させるために、プロセッサに、決定されたレンズ移動をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けさせ、およびＮ個のより小さいステップのうちの少なくとも１つでレンズを移動させるための信号を送信させる。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、撮像装置内のレンズ振動を減少させるための装置を対象とする。この装置は、レンズ移動要求をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けるための手段と、Ｎ個のより小さいステップのうちの第１ステップでレンズを移動させるための手段と、Ｎ個のより小さいステップのうちの第１ステップ完了後に待ち時間を挿入するための手段とを含む。この装置は、Ｎ個のより小さい移動ステップの残りが完了するまで、移動させるための手段の動作と挿入するための手段の動作とを繰り返すための手段をさらに含む。
【００１４】
添付の図面は、本発明の実施形態の説明において助けるために示され、実施形態の例示のためだけに提供されるのであって、それに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、自動焦点調節（ＡＦ）のために撮像装置内で使用される、従来のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）分解斜視図である。
【図２】図２は、リングのレンズ変位への影響を示すための、時間の関数としてのレンズ変位のグラフである。
【図３】図３は、シーンから画像情報を取得するための例示的な撮像装置を示すブロック図である。
【図４】図４は、正確な間隔で減衰するリング減少を示すための変位対時間のグラフである。
【図５】図５は、不正確な間隔で減衰するリング減少を示すための変位対時間のグラフである。
【図６】図６は、一般的なＡＦ制御アルゴリズムを示すブロック図である。
【図７】図７は、撮像装置内のレンズ移動の間にレンズに伝えられた振動を減少させる方法を示すブロック図である。
【図８】図８は、減衰のない１ステップレンズ移動を示すオシロスコープ画面の一場面である。
【図９】図９は、例示的な実施形態による減衰がある１ステップレンズ移動を示すオシロスコープ画面の一場面である。
【図１０】図１０は、フレームごとに減衰のないレンズ移動が行われた撮像装置内のＡＦトラッキングランからの結果を示すオシロスコープ画面の一場面である。
【図１１】図１１は、例示的な実施形態による減衰がある、フレームごとにレンズ移動が行われた撮像装置内のＡＦトラッキングランからの結果を示すオシロスコープ画面の一場面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の特定の実施形態を対象とする以下の説明および関連する図面において、本発明の諸態様が開示される。本発明の範囲から逸脱することなしに、代替実施形態が考案されてよい。さらに、本発明の関連する詳細を不明瞭にしないために、本発明のよく知られた諸エレメントは詳細に説明されないか、省略される。
【００１７】
「例示的な（exemplary）」という言葉は、本明細書では「例示、事例、または実例の役割を果たすこと（serving as an example, instance, or illustration）」を意味するために使用される。「例示的な（exemplary）」または「例示（example）」として本明細書で説明されるどのような実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利とは見なされるべきではない。同様に、「実施形態（embodiments）」または「本発明の実施形態（embodiments of the invention）」という用語は、本発明のすべての実施形態が、説明された特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。
【００１８】
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態だけを説明するためのものであって、本発明の実施形態を制限するものではない。本明細書では、単数形「a」、「an」および「the」は、その文脈が明らかにそうではないと示さない限り、複数形も含むことを意図する。本明細書で使用される場合「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」、および／または「含んでいる（including）」という用語は、述べられた諸特徴、諸整数（integers）、諸ステップ、諸操作、諸エレメント、および／または諸コンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の諸特徴、諸整数、諸ステップ、諸操作、諸エレメント、諸コンポーネント、および／またはそのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解されよう。
【００１９】
さらに、たとえばコンピューティング装置の諸エレメントによって実行されるべき動作のシーケンスに関して、多くの実施形態が説明される。本明細書で説明される様々な動作は、特定の回路（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ））によって、１つまたは複数のプロセッサによって実行されているプログラム命令によって、または両方の組合せによって実行され得ることが認識されよう。さらに、本明細書で説明されるこれらの動作のシーケンスは、実行時に関連プロセッサに本明細書で説明した機能を実行させることになる、対応するコンピュータ命令のセットを内部に格納した、何らかの形式のコンピュータ可読の記憶媒体内でのみ実施されるべきと考えられ得る。したがって、本発明の様々な諸態様は異なる多くの形式で実施することができ、それらはすべて主張された内容の範囲内であると考えられている。さらに、本明細書で説明されるそれぞれの実施形態のために、このようなどの実施形態の対応する形式も、たとえば説明された動作を実行する「ように構成された論理（ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ  ｔｏ）」として本明細書で説明され得る。
【００２０】
一般的に、例示的実施形態は、たとえばＶＣＭによって生成された、あるいは、カメラの他のどのようなレンズ移動システム、またはリングを発生させるカメラのレンズのためのモータ制御システムによって生成されたリングを減衰させるために、所与の、決定されたレンズ移動をより小さいステップに分割できる方法および撮像装置を対象とする。リングを減衰させることによって、レンズ移動後、レンズはより早く安定した状態に戻ることができる。これは、ＡＦ速度および全体的な精度における潜在的な改善になり、その結果撮像装置における画質を改善する。したがって例示的実施形態は、レンズを移動させるための撮像装置のＡＦ部内におけるＶＣＭ操作中の、ＶＣＭのスプリングにおけるリングすなわち振動の量を制限または減衰させるためのソフトウェアソリューションを導入する。
【００２１】
一例では、レンズのそれぞれの小さな移動は、ソフトウェアによって等しいタイミングで制御され得る。他の例では、レンズのそれぞれの小さな移動は、ソフトウェアによって異なるタイミングで制御され得る。したがって、設定した時刻に行われるレンズ移動は、レンズへの影響を減少させるようにリングを減衰させるためには、正確であることも不正確であることもある。
【００２２】
図３は、シーンから画像情報を取得するための例示的な撮像装置を示すブロック図である。図３に示されるように、撮像装置２００は、センサアレイ２１２、撮像コントローラ２１４、画像プロセッサ２１６、自動焦点部２１８、画像記憶部２２０、および焦点値記憶部２２２を含む。図示していないが、撮像装置２００は、たとえば図１に示したような、レンズを移動させるためのボイスコイルモータを含んでよい。撮像装置２００の様々なコンポーネントは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアのどのような適切な組合せによっても実現され得る。図示した実施形態では、諸コンポーネントは別々のユニットとして示されている。しかし、他の実施形態では、諸コンポーネントのいずれも、共通のハードウェアおよび／またはソフトウェア内の結合されたユニットに統合されてよい。したがって、諸コンポーネントまたはモジュールとしての諸特徴の表現は、特定の機能的特徴を強調することを企図し、必ずしも別々のハードウェアまたはソフトウェアによってこのような諸特徴を実現することが必要というわけではない。
【００２３】
撮像装置２００は、ディジタルビデオカメラ、ディジタルスチルカメラ、または両方の組合せなどの、ディジタルカメラであることができる。さらに、撮像装置２００は、独立型カメラなどの独立型装置でもよく、無線通信装置などの別の装置に統合されてもよい。一例を挙げると、撮像装置２００は、いわゆるカメラ電話またはビデオ電話を形成するために、移動電話に統合されてよい。
【００２４】
撮像装置２００は、カラー画像、白黒画像、または両方を取得するよう装備され得る。「画像（image）」、「画像（imagery）」、「画像情報（image information）」、などの用語、または類似の用語は、区別なくビデオまたは静止画像を指してよい。同様に、「フレーム（frame）」という用語は、撮像装置２００によって取得されたビデオフレームを指してもよく、静止画像フレームを指してもよい。
【００２５】
センサアレイ２１２は、シーンの画像フレームを取得する前に、そのシーンについての画像情報を得る。センサアレイ２１２は、たとえば行と列で配置された、個々の画像センサの２次元アレイを含む。センサアレイ２１２は、たとえば、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、または電荷結合素子（ＣＣＤ）センサなどの、固体センサのアレイを備えてよい。センサアレイ２１２内の画像センサは、シーンについての画像情報を取得するために、およびそのシーンの画像フレームを取得するために、シーンに対し露出される。
【００２６】
センサアレイ２１２は、画像記憶部２２０内に記憶するために画像プロセッサ２１６に、１つまたは複数のフレームの画像情報を提供する。センサアレイ２１２は画像情報を撮像コントローラ２１４にも提供する。撮像コントローラ２１４は、自動焦点（ＡＦ）および自動露出などの事前ビジュアルフロントエンド（ＶＥＦ）処理のために画像情報を利用する。たとえば、撮像コントローラ２１４は、センサアレイ２１２からの画像情報に基づいて、ＡＦ部２１８でＡＦ処理を開始する。ＡＦ部２１８内で繰り返されるＡＦ処理は、いくつかのサンプルレンズ位置で焦点値を計算して、その焦点値に基づいてシーンのためのレンズの位置を選択する。選択されたレンズ位置は、そのシーンについての最大焦点値（ＭＡＸ  ＦＶ）に関連付けられる。
【００２７】
ＡＦ部２１８は、独立したハードウェアコンポーネントとして実装されてもよく、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、または同様のものなどの論理装置のプログラム可能な特徴として実装されてもよい。ある実施形態では、ＡＦ部２１８は、画像プロセッサ２１６を実装する論理装置の、プログラム可能な特徴でもよく、統合された特徴でもよい。特に、ＡＦ２１８は、このような論理装置によって実行される１つまたは複数のソフトウェア処理として実装されてよい。
【００２８】
画像プロセッサ２１６は、センサアレイ２１２から取得された画像フレームを受信して、画像フレーム上で必要などのような処理も実行する。画像プロセッサ２１６は、センサアレイ２１２によって取り込まれたイメージフレームの、たとえばフィルタリング、トリミング、モザイク解除、圧縮、画像処理、または他の処理を実行してよい。画像プロセッサ２１６は、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって実現されてもよく、他のどのような同等の個別のまたは統合された論理回路によって実現されてもよい。ある実施形態では、画像プロセッサ２１６は、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、ＩＴＵ  Ｈ．２６３、ＩＴＵ  Ｈ．２６４、ＪＰＥＧ、または同等のものなどの、特定の符号化技法またはフォーマットに従って画像フレームを符号化する符号復号器（ＣＯＤＥＣ）の一部を形成してよい。
【００２９】
画像プロセッサ２１６は、画像フレームを画像記憶部２２０内に格納する。画像プロセッサ２１６は、未処理の画像フレーム、処理済みの画像フレーム、または符号化された画像フレームを、画像記憶部２２０内に格納してよい。画像が音声情報を伴う場合、音声も単独でまたは画像フレームとともに画像記憶部２２０内に格納されてよい。画像記憶部２２０内は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能書込み可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、またはフラッシュメモリ、あるいは磁気データ記憶装置または光データ記憶装置などの、どのような揮発性または不揮発性メモリまたは記憶装置を備えてもよい。
【００３０】
上述のように、撮像コントローラ２１４は、センサアレイ２１２からの画像情報に基づいてＡＦ部２１８でＡＦ処理を開始することなどによって、自動焦点（ＡＦ）処理のために画像情報を利用する。ＡＦ部２１８内で繰り返されるＡＦ処理は、いくつかのサンプルレンズ位置で焦点値を計算して、その焦点値に基づいてシーンのためのレンズの位置を選択する。選択されたレンズ位置は、そのシーンについての最大焦点値（ＭＡＸ  ＦＶ）に関連付けられる。次いで、選択されたレンズ位置は撮像コントローラ２１４に送信され、次に撮像コントローラ２１４が送信する。図３には図示しないが、次いで撮像コントローラ２１４は、駆動信号をＶＣＭに送信することによって、シーンのために選択されたレンズ位置を設定してよく、ＶＣＭがレンズ１２５を移動させる。レンズ１２５の移動の間にスプリング１３５はレンズを支持し、次いで、選択されたレンズ位置のためのレンズ移動完了後にレンズ１２５を無限焦点位置に戻す。
【００３１】
ＶＣＭによるレンズ１２５の移動の間、スプリング１３５は固有振動周波数（ｆｖ）を有し得るため、スプリング１３５内で生成されたリングすなわち振動が存在する。したがって、レンズ１２５が移動するにつれて、スプリング１３５からの振動がレンズ鏡筒１２０を介してレンズ１２５に伝わる。しかし、レンズ１２５とレンズ鏡続１２０のカバー１００／１０５との間の摩擦は振動の減衰メカニズムをもたらし、また、図２で経時的に減少するレンズ変位の振幅によって示したように、小さな摩擦はレンズ移動の間の振動の大きさを徐々に減少させる。
【００３２】
したがって、リングすなわち振動を以下の式によって理論的にモデル化することができ、時間の関数としてのレンズの変位、すなわちｘ（ｔ）が以下のように決定され得る。
【００３３】
ｘ（ｔ）＝Ａ・（１−ｅ−τｔ・ｃｏｓ（２πｆｖｔ−φ））
上式で、Ａはレンズ変位の振幅であり、τはリングの減衰係数であって摩擦に関連し、ｆｖはスプリングの振動周波数であり、φは時間原点ｔ（すなわち、ｔ＝０）に関連する位相角である。φは時間ｔの関数なので、レンズ移動ごとに変化する。この理論式は、τおよびｆｖに応じて生成されたリング現象の説明に役立つ。
【００３４】
例示的方法のための１つの仮定は、（ＡＦ部２１８によって指令されたより大きなレンズ移動からの）より小さいレンズ移動のうちのいずれも、すべて１つのフレーム内で終了しなければならないということである。たとえば、１秒当たり３０フレームのフレームレートを有する撮像装置においては、どのようなレンズ移動も３３ミリ秒内に終了しなければならない。他の仮定は、正確な時間間隔制御は必要ないということである。一例では、移動の間の時間間隔（すなわちタイミング制御）が少なくとも４ミリ秒の場合、１つのフレーム、すなわち３３ミリ秒時間周期内に、最大６つまでのより小さいレンズ移動が行われ得る。したがって、例示的方法は、ＶＣＭのスプリングによって生成されたリングの減衰を実行するために正確な時間制御を必要としない。
【００３５】
図４および図５は、正確な間隔の減衰と不正確な間隔の減衰との間のリングの減衰におけるわずかな違いを説明するための変位対時間のグラフを示している。図４および図５はそれぞれ、減衰のないレンズ変位を第１の実線正弦波で、次いで減衰があると結果がどのようになるかを破線波で示している。図４および図５それぞれにおいて、レンズ変位ｘ（ｔ）は減衰係数τ＝０．０５、およびｆｖ＝６０ヘルツで生成される。図４および図５はそれぞれ、２５ミリ秒（ｍｓ）にわたって４ステップの減衰を示している。言い換えれば、撮像コントローラ２１４によって開始された、およびＡＦ部２１８でＡＦ処理によって実行されるべきより大きなレンズ移動が、２５ｍｓにわたって４つのより小さなレンズ移動ステップに分割される。
【００３６】
図４は、４つのより小さいレンズ移動が直線的に、すなわち正確な時間間隔で実行される、２５ミリ秒にわたるリングの線形減衰を示している。図５は、同じ４つのステップであるが、不正確な間隔の減衰を示している。したがって、図４および図５は、リングはレンズ移動をいくつかのより小さい移動に分割することによって減衰され得るということを示している。
【００３７】
図４および図５の両方において、２５ｍｓ後、τとｆｖの両方が同じなのでリングはほぼ同じ振幅に減衰されている。唯一の違いは、より小さな移動の間の時間間隔内にある。したがって、図５は、リングの類似の減衰は、追加のハードウェアおよび費用を必要とし得る正確な時間制御なしに実行され得ることを示している。しかし、例示的方法は、正確な時間制御を使用して実装され得る。
【００３８】
図６は、撮像コントローラ２１４の制御下でＡＦ部２１８によって実行される「ＡＦトラッキングラン」としても知られる、一般的なＡＦ制御アルゴリズムを示すブロック図である。一般的に、いくつかのサンプルレンズ位置において焦点値を計算するために、およびその焦点値に基づいてシーンのためのレンズの位置を選択するために、ＡＦトラッキングランはＡＦ部２１８においてフレームバイフレームベースで繰り返されることができる。選択されたレンズ位置は、シーンのための最大焦点値（ＭＡＸ  ＦＶ）に関連付けられて、ＡＦ部２１８から撮像コントローラ２１４に送信される。選択されたレンズ位置によるレンズ移動は、撮像コントローラ２１４から受信された駆動信号に基づいてＶＣＭによって行われる。
【００３９】
図６を参照すると、撮像コントローラ２１４が、ＡＦ部２１８によって決定された、選択されたレンズ位置に基づいて、所与の現在のフレームのためのレンズ１２５の位置を変えるようにレンズ移動を開始するために、駆動信号をＶＣＭに送信する（Ｓ６１０）。レンズ移動に基づいて、現在のフレームの焦点値（ＦＶ）が、レンズ位置に応じて決定され（Ｓ６２０）、ＭＡＸ  ＦＶをアップデートできるように、シーンのための最大ＦＶに対して評価するために、焦点値記憶部２２２内に格納される（Ｓ６３０）。アップデートされたＭＡＸ  ＦＶは、次いでレンズ１２５がスキャンを終了したかどうかを決定する際に利用される。最大ＦＶに到達した場合、レンズ１２５はスキャンを終了し（Ｓ６４０のアウトプットは「ＹＥＳ」）、レンズ１２５は最大位置に戻され、ＡＦトラッキングランが完了する。
【００４０】
レンズ１２５がスキャンを終了していない場合（Ｓ６４０のアウトプットは「ＮＯ」）、Ｓ６４５に示されるように、レンズ移動は次のフレームに継続される（すなわち、レンズ１２５がスキャンを終了してＭＡＸ位置に戻され、したがってＡＦトラッキングランが完了するまで（Ｓ６５０）、処理機能Ｓ６１０、Ｓ６２０、Ｓ６３０、およびＳ６４０が繰り返されるにつれて、選択されたレンズ位置がコントローラ２１４に送信される）。
【００４１】
図７は、撮像装置内のレンズ移動の間にレンズに伝えられた振動を減少させる方法を示すブロック図である。減衰制御を提供する例示的方法は、ＡＦ部２１８内で実行されているＡＦ制御またはトラッキングアルゴリズムから受信されたレンズ移動要求ごとに実行され得る。例示的方法は、たとえば、画像プロセッサ２１６内の論理装置によって実行された１つまたは複数のソフトウェア処理などの、撮像装置２００内の他の場所に実装され得るが、例示的方法はＡＦ部２１８によってソフトウェアとして実装され得る。
【００４２】
ＡＦトラッキングランなどの自動焦点処理においてフレームのために決定された選択されたレンズ位置（要求されたレンズ移動）に基づいて（Ｓ７１０）、決定されたレンズ移動の変位（一例では、１００μｍレンズ移動）が、いくつかのより小さい変位ステップ（一例では、５つの２０μｍ移動）に、なるべく均等に分割または分けられる（Ｓ７２０）。ＡＦ部２１８内に例示的方法が実装される場合、ＡＦ部２１８はレンズ１２５のための決定されたレンズ移動要求をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分ける。
【００４３】
したがって例示的方法は、選択されたレンズ位置にレンズを移動させるためのいくつかのより小さいステップを指定して、計算されたより大きいレンズ移動をいくつかのより小さい移動に分割する。したがって例示的方法は、所与のフレームのためにＡＦ部２１８においてＡＦトラッキングランによって計算された所与のレンズ変位ごとに行われるべきより小さいステップの数Ｎを設定する。Ｎのための値は、たとえばあらかじめ設定された値でよい。
【００４４】
所与のフレームのために移動しているレンズ１２５内で実行するべきより小さい移動ステップの数は、コントローラ２１４の時定数またはタイミング制御に部分的に基づき（すなわち、撮像装置２００内のタイミング制御の分解能に基づき）、ならびに撮像装置２００内の画像フレーム処理の処理速度に基づく。ＡＦ部２１８におけるＡＦトラッキングランまたはアルゴリズムは、フレームごとのレンズ変位を事前計算する。たとえば、ＡＦ部２１８が、１秒当たり３０フレームの速度でフレームを処理する場合、Ｎ個のより小さいレンズ移動のすべては３３ミリ秒、すなわち単一のフレームを処理するためにかかる時間量の内に実行されるべきである。
【００４５】
この方法では、レンズ１２５はＶＣＭによって（コントローラ２１４の制御下で）より小さいステップのうちの少なくとも１つに従って移動させられ（Ｓ７３０）、次いで、すべてのステップが完了したかどうかを問い合わせられる（Ｓ７４０）。この点において、例示的方法論は、より小さいレンズ移動の記録をとるためにカウンタをインクリメントできる。Ｎ個のステップのすべてが完了していない場合、レンズ移動の次のより小さいステップ（Ｓ７３０）が実行される前に、待ち時間が挿入される（Ｓ７４５）。待ち時間によって、レンズ１２５は次のレンズ移動の前に安定できるようになる。Ｎ個のより小さいレンズ移動ごとに、レンズ１２５を移動させるために、コントローラ２１４によって駆動信号がボイスコイルモータに送信される。
【００４６】
一例における待ち時間は、スプリングのリングの周波数ｆｖに応じて決定され得る。正確なｆｖが所与の撮像装置に知られている必要はないが、約４０ヘルツから７０ヘルツの間のｆｖを有するリングを減衰させるために待ち時間が選択されてよく、それはレンズ制御システムの知られた周波数レスポンスから経験的に決定されたリングの予期された周波数範囲である。上述のように、待ち時間によってレンズ１２５は移動の間に安定できるようになる。言い換えれば、待ち時間の選択は、次のより小さいレンズ移動を行う前にリングを減衰させるように２つの移動の間の位相角φが実質的に相殺すること（すなわち、φｎとφｎ＋１との間の約１８０度の位相ずれ）を確実にするために選択され得る。
【００４７】
一例では、スプリング１３５の、したがってレンズ１２５のソフトウェア減衰制御を提供するために正確なタイミング制御は必要ではないので、待ち時間はレンズ移動の間で異なる、すなわち可変であることがある。他の例では、移動の間の待ち時間は最大約５ｍｓに設定されてよいが、他の時間間隔が使用されてもよい。たとえば、待ち時間を２ｍｓ以下などのより短い時間フレームに設定することによって、より小さいレンズ移動をいくつか多く実行できるようになるのに対して、移動の間の３、４または５ｍｓ以上などのより大きな待ち時間は実行され得るより小さなレンズ移動の数を制限してしまう。
【００４８】
したがって、より小さいレンズ移動の数Ｎを決定する際、設計者はコントローラ２１４の時定数またはタイミング制御のうちの１つまたは複数、撮像装置内２００内の画像フレーム処理の処理速度、および、次のより小さいレンズ移動を行う前にリングを減衰させるように２つの移動の間の位相角が実質的に相殺することを確実にするために必要な待ち時間の量を評価する。移動の間の待ち時間を含めたより小さいレンズ移動は、単一のフレームの処理時間内にすべて完了されるべきである。
【００４９】
一旦Ｎ個のより小さいステップのすべてが完了すると（Ｓ７４０のアウトプットが「ＹＥＳ」）、処理が完了する。より大きい要求されたレンズ移動をより小さいステップに分割することにより、スプリング１３５内のリングが減衰され得る。
【００５０】
図８および図９は、減衰のない１ステップレンズ移動と、減衰がある１ステップレンズ移動との間の違いを示すオシロスコープ画面の一場面であるである。図８における応答のために、実際のカメラモジュールのソフトウェアドライバ制御は、１ステップレンズ移動を行うように構成され、リングを調査するための周波数応答（Ｘ軸２０ｍｓ上のそれぞれの分割）は、時間Ｔ（１つのレンズ移動が行われた時）から評価された。図８に見られるように、リングの振幅は１６０ｍｓにわたって緩やかに減衰されており、これは画質および精密度に悪影響を及ぼしかねない重大なリングを表す。
【００５１】
図９における応答のために、指令された１ステップレンズ移動は４つのより小さいレンズ移動ステップに分割された（すなわち、４つのステップが２０ｍｓ内に実行されるように５ｍｓの待ち時間が使用された）。すべての移動が２０ｍｓ内に完了した。特に、図９における振幅は著しく減少しており、図９においてレンズ移動の完了後４０ｍｓ以内に、図８における１２０ｍｓ後の振幅とほとんど同じ振幅にリングは明らかに減衰された。したがって、この比較は、より大きい要求されたレンズ移動をより小さいステップに分割することによって、減衰制御なしに比べて数倍早くリングが減衰され得ることを示している。レンズ振動がより少ないと、ＡＦ速度および制御が改善できる。
【００５２】
図１０および図１１は、フレームごとにレンズ移動が行われた撮像装置内のＡＦトラッキングラン後のレンズ変位の結果を示している。図１０および図１１それぞれのために、それぞれのフレーム内のレンズ移動ステップを計算して生成するために、実際の撮像装置のＡＦトラッキングアルゴリズムがシミュレートされた。図１０においては、ＡＦランがフレームごとにレンズ移動を要求するので、それぞれのレンズ移動内にリングがあるため、レンズ１２５のレンズ鏡筒１２０に対して共振または振動するＶＣＭのスプリング１３５に基づいて、移動を互いに分離することは困難である。
【００５３】
図１１における応答のために、ＡＦトラッキングランによって計算されたフレームごとのそれぞれのレンズ移動は４つのより小さいレンズ移動ステップに分割された（すなわち、４つのステップが２０ｍｓ内に実行されるように５ｍｓの待ち時間が使用された）。すべての移動が２０ｍｓ内に完了した。図１１に見られるように、ソフトウェア減衰制御を使用すると、リングの影響は実質的に減少されて、ほとんど伝播しないので、スプリング１３５内の振動によるレンズ移動の振幅はかなり小さい。これは、レンズ振動がより少なくなり、したがってＡＦ速度および制御が改善されたことを示している。
【００５４】
情報および信号は、種々の異なる技術および技法うちのいずれかを使用して表現してよいことが理解されよう。たとえば、上記の説明を通して参照され得るデータ、命令、指令、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光場または光粒子、あるいはそれらのどのような組合せによって表現されてもよい。
【００５５】
さらに、本明細書で開示された実施形態に関連して説明された、様々な例示的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装されてよいことが理解されよう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明示するために、様々な例示的コンポーネント、ブロック、モジュール、回路、および諸ステップを、概してそれらの機能に関して上記で説明してきた。このような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課された設計制約による。当業者は、説明した機能を、特定のアプリケーションごとに様々な方法で実装してよいが、このような実装決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
【００５６】
本明細書で開示された実施形態に関連して説明された方法、シーケンス、および／またはアルゴリズムは、ハードウェア内、プロセッサによって実行されたソフトウェアモジュール内、またはその２つの組合せ内で直接実施されてよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、着脱可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当分野で知られた他のどのような形式の記憶媒体内にあってもよい。例示的記憶媒体はプロセッサに結合されて、プロセッサがその記憶媒体から情報を読み取り、およびその記憶媒体に情報を書き込むことができるようにする。別法では、記憶媒体はプロセッサに不可欠でよい。
【００５７】
したがって、本発明の実施形態は、撮像装置内のレンズ移動中にレンズに伝えられた振動を減少させる方法を実施する、または撮像装置のボイスコイルモータのスプリング内の振動を減衰させる方法を実施する、コンピュータ可読の媒体を含むことができる。たとえば、コンピュータ可読の媒体は、プログラム可能プロセッサに、撮像装置２００のレンズ１２５のためのレンズ移動要求を決定させ、決定されたレンズ移動をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分割させ、および、レンズ１２５に伝えられたリングを減衰させるために、Ｎ個のより小さいステップのうちの少なくとも１つでレンズを移動させるための信号を送信させる命令を含むことができる。さらなる命令は、プロセッサに、少なくとも１つのより小さいレンズ移動の後に待ち時間を挿入させ、Ｎ個のレンズ移動ステップの残りごとに、送信するステップと挿入ステップとを繰り返させることができる。したがって、本発明は示された例示に限定されず、および本明細書で説明された機能を実行するためのどのような手段も本発明の実施形態の中に含まれる。
【００５８】
上記の開示は本発明の例示的実施形態を示しているが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲から逸脱することなしに、本明細書に様々な変更および修正が行える点に留意されるべきである。本明細書で説明された本発明の実施形態に従って主張する本方法の諸機能、諸ステップ、および／または諸動作は、どのような特定の順番で実行されなくてもよい。さらに、本発明の諸エレメントは単数形で説明または主張されているかもしれないが、単数形への限定が明記されていない限り複数形が企図される。  
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）  撮像装置内のレンズ振動を減少させる方法であって、
レンズ移動要求をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けることと、
前記Ｎ個のより小さいステップのうちの第１ステップで前記レンズを移動させることと、
前記Ｎ個のより小さいステップのうちの前記第１ステップ完了後に待ち時間を挿入することと、
前記Ｎ個のより小さい移動ステップの残りが完了するまで、前記移動させるステップと挿入するステップとを繰り返すことと、
を備える、方法。
（２）  前記撮像装置によって実装された自動焦点（ＡＦ）処理内で前記レンズ移動要求を決定すること、
をさらに備える、（１）に記載の方法。
（３）  前記Ｎ個のより小さいステップのための結合されたレンズ変位は、前記レンズ移動要求と等しい、（１）に記載の方法。
（４）  それぞれのより小さいレンズ移動の間の前記待ち時間は、可変である、（１）に記載の方法。
（５）  それぞれのより小さいレンズ移動の間の前記待ち時間は、固定である、（１）に記載の方法。
（６）  前記待ち時間およびＮをあらかじめ設定することをさらに備える、（１）に記載の方法。
（７）  前記待ち時間は、次のより小さいステップで前記レンズを移動させる前に、それぞれのより小さいレンズ移動の後、前記レンズが安定するように設定される、（６）に記載の方法。
（８）  Ｎは、前記撮像装置が画像を処理するフレームレートに基づいて、および前記撮像装置内のタイミング制御の分解能に基づいて、設定される、（６）に記載の方法。
（９）  前記移動させること、挿入すること、および繰り返すことは、１つの画像フレーム内で完了する、（１）に記載の方法。
（１０）  レンズ位置を決定するためにＡＦ処理を繰り返すように構成された自動焦点（ＡＦ）部と、
レンズ移動の間レンズに振動を伝えるスプリングを含むボイスコイルモータを使用して、前記決定されたレンズ位置に従って前記レンズを移動させるように構成されたコントローラであって、前記決定されたレンズ位置へのレンズ移動の間に前記スプリングによって前記レンズに伝えられた振動を積極的に減衰させるように構成されたコントローラと、
を備える、撮像装置。
（１１）  前記ＡＦ処理によって決定されたレンズ移動は、Ｎ個のより小さいレンズ移動に分割され、前記コントローラが、前記スプリングを介して前記レンズに伝えられた振動の振幅を減少させるように、前記Ｎ個のより小さい移動のうちの少なくとも１つを実行するために駆動信号を生成するように構成される、（１０）に記載の装置。
（１２）  前記ＡＦ部は、前記決定されたレンズ位置のために必要な前記レンズ移動を、Ｎ個のより小さいレンズ移動に分けるように構成され、Ｎが前記撮像装置のフレームレートおよびタイミング制御に基づいて設定される、（１０）に記載の装置。
（１３）  前記ＡＦ部は、決定されたレンズ移動をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに減少させるように構成され、
前記コントローラは、前記スプリングによって伝えられた振動を減衰させるために、それぞれの前記Ｎ個のより小さいレンズ移動ステップで前記レンズを移動させるように構成される、（１０）に記載の装置。
（１４）  前記ＡＦ部は、前記決定されたレンズ位置へのレンズ移動をＮ個のより小さいレンズ移動に分けるように構成され、前記ＡＦ部は、それぞれのより小さいレンズ移動の間に待ち時間を挿入するように構成される、（１０）に記載の装置。
（１５）  それぞれのより小さいレンズ移動の間の前記待ち時間は、可変または固定である、（１４）に記載の装置。
（１６）  前記待ち時間は、次のレンズ移動を行う前に、それぞれのより小さいレンズ移動の後、前記レンズが安定するように設定される、（１４）に記載の装置。
（１７）  撮像装置内のボイスコイルモータがレンズを移動させるときに、前記装置内の前記レンズを支持する前記ボイスコイルモータのスプリングによって引き起こされた前記レンズへの振動を減衰させる方法であって、
前記レンズのためのレンズ移動要求をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けることと、
前記スプリング内の振動を減衰させるために、前記Ｎ個のより小さいステップのうちの少なくとも１つで、前記ボイスコイルモータを介して前記レンズを移動させることと、
を備える、方法。
（１８）  前記少なくとも１つのより小さいレンズ移動後に待ち時間を挿入することをさらに備える、（１７）に記載の方法。
（１９）  それぞれの前記より小さいレンズ移動の間に待ち時間を挿入することと、
前記Ｎ個のレンズ移動のすべてが１つの画像フレーム内で完了するように、前記Ｎ個のステップの残りのそれぞれで前記移動させるステップと挿入するステップとを繰り返すことと、
を備える、（１７）に記載の方法。
（２０）  プロセッサに、
撮像装置のレンズのためのレンズ移動要求を決定することであって、前記レンズが前記装置のボイスコイルモータによって作動され、前記ボイスコイルモータが、レンズ移動の間に前記レンズに振動を伝えるスプリングを含む、レンズ移動要求を決定することと、
前記決定されたレンズ移動をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けることと、
前記スプリングによって前記レンズに伝えられた振動を減衰させるために、前記Ｎ個のより小さいステップのうちの少なくとも１つで前記レンズを移動させるための信号を送信することと、
を行わせる命令を備える、コンピュータ可読の媒体。
（２１）  プロセッサに、
少なくとも１つのより小さいレンズ移動の後に待ち時間を挿入することと、
前記Ｎ個のレンズ移動ステップの残りのそれぞれで、前記送信するステップと挿入するステップとを繰り返すことと、
を行わせる命令をさらに備える、（２０）に記載のコンピュータ可読の媒体。
（２２）  撮像装置内のレンズ振動を減少させるための装置であって、
レンズ移動要求をＮ個のより小さいレンズ移動ステップに分けるための手段と、
前記Ｎ個のより小さいステップのうちの第１ステップで前記レンズを移動させるための手段と、
前記Ｎ個のより小さいステップのうちの前記第１ステップ完了後に待ち時間を挿入するための手段と、
前記Ｎ個のより小さい移動ステップの残りが完了するまで、前記移動させるステップと挿入するステップとを繰り返すための手段と、
を備える、装置。
（２３）  前記撮像装置によって実装された自動焦点（ＡＦ）処理内で前記レンズ移動要求を決定するための手段をさらに備える、（２２）に記載の装置。
（２４）  前記Ｎ個のより小さいステップのための前記結合されたレンズ変位が前記レンズ移動要求と等しい、（２２）に記載の装置。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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