(57)【要約】【課題】位置検出を行なわなくても精度よくフォーカス制御を行なうことが可能なカメラモジュールを提供すること。【解決手段】アクチュエータ６は、圧電素子を伸縮させることにより、圧電素子に固着された駆動部に対して摩擦係合される移動体を移動させて、移動体に連結された光学系１を駆動する。フォーカス評価部３は、撮像素子２によって得られた画像のフォーカスを評価する。アクチュエータ制御部４は、単位駆動量ａずつアクチュエータ６を駆動しながらフォーカス評価部３にフォーカスの評価を行なわせ、累計駆動量Ｐａｍａｘとなってもフォーカス点が得られない場合には、単位駆動量ａよりも大きい単位駆動量ｂずつアクチュエータ６を駆動しながらフォーカス評価部３にフォーカスの評価を行なわせる。したがって、位置検出を行なわなくても精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。【選択図】図１
2008176063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と、
前記光学系によって結像された被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって得られた画像のフォーカスを評価する評価手段と、
前記光学系または前記撮像手段を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御して、前記光学系または前記撮像手段の変位を制御する制御手段とを含み、
前記アクチュエータは、圧電素子を伸縮させることにより、該圧電素子に固着された駆動部と摩擦係合される移動体を移動させて、該移動体に連結された前記光学系または前記撮像手段を駆動し、
前記制御手段は、第１の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、評価結果に応じて単位駆動量を前記第１の単位駆動量と異なる第２の単位駆動量に変更し、該第２の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせる、カメラモジュール。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第１の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、前記第１の単位駆動量よりも大きい前記第２の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせる、請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第１の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、前記第１の単位駆動量よりも大きい前記第２の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第２の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、前記第２の単位駆動量よりも大きい第３の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせる、請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、所定のフォーカス値が得られた場合には、前記第１の単位駆動量よりも小さい前記第２の単位駆動量ずつ前記アクチュエータを駆動しながら前記評価手段にフォーカスの評価を行なわせる、請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記単位駆動量によって想定される前記光学系または前記撮像手段の変位量を所定変位量とすると、該所定変位量は、前記圧電素子を所定回伸縮させたときに得られる前記移動体の変位量に基づいて決定される、請求項１〜４のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記単位駆動量によって想定される前記光学系または前記撮像手段の変位量を所定変位量とすると、該所定変位量は、前記撮像手段の画素ピッチに基づいて決定される、請求項１〜４のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記単位駆動量によって想定される前記光学系または前記撮像手段の変位量を所定変位量とすると、該所定変位量は、前記評価手段によるフォーカス評価精度に基づいて決定される、請求項１〜４のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記単位駆動量によって想定される前記光学系または前記撮像手段の変位量を所定変位量とすると、該所定変位量は、前記圧電素子を所定回伸縮させたときに得られる前記移動体の変位量に基づいて決定される値、前記撮像手段の画素ピッチに基づいて決定される値、および前記評価手段によるフォーカス評価精度に基づいて決定される値の中の最大値である、請求項１〜４のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記単位駆動量によって想定される前記光学系または前記撮像手段の変位量は、前記光学系または前記撮像手段の最大変位距離を等分割した値である、請求項１〜８のいずれかに記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機などに搭載されるカメラのフォーカスを制御する技術に関し、特に、圧電素子を利用したアクチュエータにより光学系などの被駆動体の位置制御を行なうカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の高機能化が進んでおり、カメラ機能を取り入れた製品も多く開発されている。このような携帯電話機においては、一般にカメラモジュールと云われる部品が搭載されている。
【０００３】
カメラモジュールは、画像撮像用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子、画像を撮像素子に結像するためのレンズなどを含んだ光学系、これらを支持および保護するための筐体などによって構成される。
【０００４】
以前は撮像画像のフォーカス制御が不要なパンフォーカス式のカメラモジュールが採用されていたが、最近では撮像素子の画素数が増え、撮像性能が向上してきたため撮像画像のフォーカス制御が必要になってきている。フォーカス制御を行なうためには、カメラモジュール内の光学系の一部または全部を可動とする必要がある。
【０００５】
たとえば、レンズを可動とするためには駆動源（アクチュエータ）が必要である。カメラのフォーカス制御において、フィルムカメラ、デジタルスチルカメラなどに搭載されているアクチュエータ技術が多数存在するが、携帯電話機に搭載されるカメラモジュールに要求されるサイズは通常のカメラに搭載されるカメラモジュールとは比較にならないほど小さい。したがって、通常のカメラに用いられるアクチュエータを搭載することは不可能であり、特殊な小型のアクチュエータが必要になる。
【０００６】
小型のアクチュエータとしては、圧電素子を利用したアクチュエータがあり、下記の特許文献１などに開示されている。圧電素子を利用したアクチュエータは、圧電素子の伸縮性を利用したものである。
【０００７】
また、圧電素子に駆動電圧を与え、電気的に伸縮させることでこれに固定された駆動部材を振動させ、駆動部材と摩擦係合された移動体との間の摩擦を利用して、移動体を変位させるものもある。
【特許文献１】特開２００６−１８９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように携帯電話機の多機能化が進み、携帯電話機内における各部品のスペース確保が難しくなってきている。また、ユーザからは携帯電話機のさらなる小型化・薄型化の要求が強く、使用部品の小型化にも拍車がかかっている。
【０００９】
このような状況において、カメラモジュールにも同様の要求が強いが、カメラモジュールを構成する部品である撮像素子、光学系、レンズ可動用アクチュエータ、筐体などは必須の部品であり、工夫によって小型化が可能であっても、それを省略することは不可能である。
【００１０】
上述のように特許文献１には、圧電素子を利用したアクチュエータを用いてフォーカス制御を行なう技術が記載されており、移動体の位置を検出するために位置センサがさらに配設されている。
【００１１】
特に、摩擦係合された移動体（光学系）を摩擦力で動かす技術を用いた場合、摩擦部材の経年変化、環境温湿度特性などによって摩擦力が変動するため、圧電素子に対して同じ入力をする場合でも移動体の移動量がばらつくことになる。そのため、目的の位置に移動体を移動させる場合にも、移動体の移動量を検出することが必要になる。
【００１２】
しかしながら、移動体の移動量を検出するためには、位置センサ、位置センサに通電するための基板やコネクタ類、これらを支持するための支持部材などが必要となり、カメラモジュールを小型化するのが困難であるといった問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、位置検出を行なわなくても精度よくフォーカス制御を行なうことが可能なカメラモジュールを提供することである。
【００１４】
本発明の第２の目的は、位置センサを設けないことにより小型化が可能なカメラモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のある局面に従えば、カメラモジュールは、光学系と、光学系によって結像された被写体を撮像する撮像手段と、撮像手段によって得られた画像のフォーカスを評価する評価手段と、光学系または前記撮像手段を駆動するアクチュエータと、アクチュエータを制御して、光学系または撮像手段の変位を制御する制御手段とを含み、アクチュエータは、圧電素子を伸縮させることにより、圧電素子に固着された駆動部に対して摩擦係合される移動体を移動させて、移動体に連結された光学系または撮像手段を駆動し、制御手段は、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、評価結果に応じて単位駆動量を第１の単位駆動量と異なる第２の単位駆動量に変更し、第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせる。
【００１６】
好ましくは、制御手段は、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第１の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、第１の単位駆動量よりも大きい第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせる。
【００１７】
好ましくは、制御手段は、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第１の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、第１の単位駆動量よりも大きい第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第２の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、第２の単位駆動量よりも大きい第３の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせる。
【００１８】
好ましくは、制御手段は、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、所定のフォーカス値が得られた場合には、第１の単位駆動量よりも小さい第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせる。
【００１９】
好ましくは、単位駆動量によって想定される光学系または撮像手段の変位量を所定変位量とすると、所定変位量は、圧電素子を所定回伸縮させたときに得られる移動体の変位量に基づいて決定される。
【００２０】
好ましくは、単位駆動量によって想定される光学系または撮像手段の変位量を所定変位量とすると、所定変位量は、撮像手段の画素ピッチに基づいて決定される。
【００２１】
好ましくは、単位駆動量によって想定される光学系または撮像手段の変位量を所定変位量とすると、所定変位量は、評価手段によるフォーカス評価精度に基づいて決定される。
【００２２】
好ましくは、単位駆動量によって想定される光学系または撮像手段の変位量を所定変位量とすると、所定変位量は、圧電素子を所定回伸縮させたときに得られる移動体の変位量に基づいて決定される値、撮像手段の画素ピッチに基づいて決定される値、および評価手段によるフォーカス評価精度に基づいて決定される値の中の最大値である。
【００２３】
好ましくは、単位駆動量によって想定される光学系または撮像手段の変位量は、光学系または撮像手段の最大変位距離を等分割した値である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のある局面によれば、制御手段が、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、評価結果に応じて単位駆動量を第１の単位駆動量と異なる第２の単位駆動量に変更し、第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせるので、位置検出を行なわなくても精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。また、位置センサを設ける必要がないためカメラモジュールを小型化することが可能となる。
【００２５】
また、制御手段が、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第１の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、第１の単位駆動量よりも大きい第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせるので、さらに精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。
【００２６】
また、制御手段が、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第１の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、第１の単位駆動量よりも大きい第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、第２の累計駆動量となってもフォーカス点が得られない場合には、第２の単位駆動量よりも大きい第３の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせるので、さらに精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。
【００２７】
また、制御手段が、第１の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせ、所定のフォーカス値が得られた場合には、第１の単位駆動量よりも小さい第２の単位駆動量ずつアクチュエータを駆動しながら評価手段にフォーカスの評価を行なわせるので、短時間でフォーカス位置を求めることが可能となる。
【００２８】
また、単位駆動量によって想定される光学系または撮像手段の変位量を所定変位量とすると、所定変位量は、圧電素子を所定回伸縮させたときに得られる移動体の変位量に基づいて決定されるので、所定変位量に対応する単位駆動量を容易に求めることが可能となる。
【００２９】
また、所定変位量は、撮像手段の画素ピッチに基づいて決定されるので、フォーカス点においては被写体の１点が撮像手段の１画素に収まるようになり、精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。
【００３０】
また、所定変位量は、評価手段によるフォーカス評価精度に基づいて決定されるので、フォーカス評価値を精度よく求めることができ、精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。
【００３１】
また、所定変位量は、圧電素子を所定回伸縮させたときに得られる移動体の変位量に基づいて決定される値、撮像手段の画素ピッチに基づいて決定される値、および評価手段によるフォーカス評価精度に基づいて決定される値の中の最大値であるので、さらに精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるカメラモジュールの構成例を示すブロック図である。このカメラモジュールは、光学系１と、撮像素子２と、フォーカス評価部３と、アクチュエータ制御部４と、駆動部５と、アクチュエータ６とを含む。
【００３３】
光学系１は、レンズ、ミラーなどの光学部品と、それらを支持する部材とで構成され、被写体像を撮像素子２に結像させる。
【００３４】
撮像素子２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサによって構成され、光学系１によって結像された像を受光して電気信号に変換する。
【００３５】
フォーカス評価部３は、撮像素子２によって得られた画像を評価し、被写体に対してフォーカスが得られているか否かを自動的に判断する。このフォーカス評価方法の詳細は後述する。
【００３６】
アクチュエータ制御部４は、フォーカス評価部３による評価結果に基づいて、光学系１を駆動するアクチュエータ６の移動を制御するために駆動部５に情報を出力する。駆動部５は、アクチュエータ制御部４からの情報を受け、アクチュエータ６を制御する。
【００３７】
アクチュエータ６は、圧電素子を利用した小型アクチュエータであり、光学系１を駆動して被写体像が撮像素子２に結像されるように光学系１の相対位置を変更する。
【００３８】
図２は、バイモルフ圧電素子を用いたアクチュエータ６の動作原理を説明するための図である。図２（ａ）は、圧電素子１２に所定の電圧Ｖを与えたところを示している。圧電素子１２の両側には電極１１および１３が設けられており、図２（ａ）に示すように電圧Ｖを与えたときに圧電素子１２が収縮するように分極処理されている。また、図２（ｂ）に示すように圧電素子１２に逆電圧を与えると圧電素子１２は伸張する。
【００３９】
図２（ｃ）は、バイモルフ型のアクチュエータの動作原理を説明するための図である。芯材１７の両側に２つの圧電素子１２−１および１２−２を取り付け、芯材１７の左端を図示しない静止物に固定する。圧電素子１２−１の両側に設けられた電極１１−１および１３−１に交流電圧を与え、圧電素子１２−２の両側に設けられた電極１１−２および１３−２に逆位相の交流電圧を与えると、一方の圧電素子が収縮したときは他方の圧電素子が伸張する。そのため、図２（ｃ）の右端に示す矢印のように交流電圧の半周期ごとに芯材１７の右端が上下に変位する。
【００４０】
図２（ｄ）は、アクチュエータ６の一例を示す図である。このアクチュエータ６は、図２（ｃ）に示すバイモルフ型のアクチュエータを２組用いたものであり、リンク材１６の左側には２つの圧電素子１２−１および１２−２が取り付けられ、その左端が静止物１４−１に固定される。また、リンク材１６の右側には２つの圧電素子１２−３および１２−４が取り付けられ、その右側が静止物１４−２に固定される。リンク材１６は弾性体によって構成され、その中央には駆動体１５が取り付けられている。
【００４１】
圧電素子１２−１の両側に設けられた電極１１−１と１３−１との間に入力電圧Ｖ１を与え、圧電素子１２−２の両側に設けられた電極１１−２と１３−２との間にその逆電圧を与える。
【００４２】
また、圧電素子１２−３の両側に設けられた電極１１−３と１３−３との間に入力電圧Ｖ２を与え、圧電素子１２−４の両側に設けられた電極１１−４と１３−４との間にその逆電圧を与える。
【００４３】
図３は、図２（ｄ）に示すアクチュエータ６に与える電圧Ｖ１およびＶ２を示す図である。入力電圧Ｖ１およびＶ２は、互いに逆位相となる交流電圧であり、１周期を１ステップとする。この入力電圧Ｖ１およびＶ２をアクチュエータ６に与えると、図２（ｄ）に示すバイモルフ１とバイモルフ２とが逆方向に変位する。
【００４４】
図４は、図２（ｄ）に示すアクチュエータ６の変位によって駆動体１５がどのように移動するかを説明するための図である。アクチュエータ６に、図３に示す入力電圧Ｖ１およびＶ２を与えた場合、図３に示す往時の期間ではアクチュエータ６の各部が実線で示すように変位する。その結果、駆動体１５が実線で示す方向に移動する。また、図３に示す復時の期間ではアクチュエータ６の各部が点線で示すように変位する。その結果、駆動体１５が点線で示す方向に移動する。
【００４５】
駆動体１５の上部には移動体２０が配置されており、駆動体１５と摩擦係合するように移動体２０が与圧されている。図３に示すように、往時の期間と復時の期間とを異ならせることにより、移動体２０を左右方向に移動させることが可能となる。
【００４６】
すなわち、往時と復時とでは駆動体１５の変位量は同じであるが、変位に要する時間が異なっているため、往時と復時とでは駆動体１５の速度が異なっている。図３の様に電圧を加えると、往時の方が復時よりも速度が遅くなっている。そのため、往時の期間の方が復時の期間よりも駆動体１５の加速度が小さくなり、駆動体１５にかかる力も弱くなる。この往復時の駆動体１５の駆動力と、移動体２０と駆動体１５との間の摩擦力との関係から移動体２０を変位させることが可能である。
【００４７】
往時において、駆動体１５の駆動力が、移動体２０と駆動体１５との間の摩擦力よりも小さい場合、移動体２０は駆動体１５の駆動方向には力がかかっていないので、駆動体１５の動きに同期して右方向に移動する。
【００４８】
また、復時において、駆動体１５の駆動力が、移動体２０と駆動体１５との間の静止摩擦力よりも大きい場合、移動体２０は駆動体１５の動きに対して滑るような格好でやや左方向に移動するが、このときの変位量は往時の変位量よりも小さい。
【００４９】
図５は、図３に示す交流電圧を繰返しアクチュエータ６に与えたときの移動体２０の変位を示す図である。移動体２０は、往時における変位と復時における変位とを繰返しながら、右方向に移動していく。往時と復時とを合わせて１ステップとすると、１ステップで移動体２０が移動する移動量は、往時における変位量と復時における変位量との差である。
【００５０】
したがって、移動体２０と光学系１とをリンク部材で結合しておけば、アクチュエータ６を用いて光学系１を駆動することが可能となる。移動体２０を逆方向に移動させる場合には、往時の期間を復時の期間よりも短くすることにより可能である。このように、アクチュエータ６によって、移動体２０および光学系１を順方向および逆方向に移動させることが可能である。
【００５１】
次に、フォーカス評価部３におけるフォーカス評価について説明する。図６は、カメラモジュールによって撮像される被写体の一例を示す図である。カメラモジュールによってこのような被写体を撮像し、得られた画像のフォーカスを評価する方法は多々あるが、本実施の形態においては画像の明度ヒストグラムから評価する方法について説明する。
【００５２】
図７は、図６に示す被写体を撮像するときのフォーカスの評価方法を説明するための図である。図７（ａ）は、被写体を撮像する際にフォーカスが合った場合の明度ヒストグラムを示す図である。この明度ヒストグラムは、横軸に画素の明るさ、縦軸に画素の度数をとったものである。
【００５３】
明度ヒストグラムにおいて、フォーカス評価の基準となる度数をＭｏとし、Ｍｏ以上の度数を有する明るさが連続する範囲の最大値をフォーカス評価値Ｃとする。図７（ａ）において、フォーカスが合っているときの評価値はＣ＝Ｃｏとなっている。
【００５４】
一般に、フォーカスが合っているときの画像のコントラストは高くなる。一方、同じ画像を撮像する場合でも、フォーカスが合っていなければ画像のコントラストは低くなり、画像全体が中間的な明るさになる。
【００５５】
図７（ｂ）は、被写体を撮像する際にフォーカスが合っていない場合の明度ヒストグラムを示す図である。図７（ｂ）において、フォーカスが合っていないときの評価値はＣ＝Ｃｘとなっている。図７（ａ）および図７（ｂ）のヒストグラムから、Ｃｏ＞Ｃｘとなっているのが分かる。
【００５６】
図８は、光学系１と撮像素子２との間の距離と、フォーカス評価値Ｃとの関係を示す図である。光学系１と撮像素子２との間の距離がＦｏのときに撮像画像のフォーカスが合ったとすると、そのときのフォーカス評価値Ｃが最大となり、その値がＣｏになる。そして、光学系１と撮像素子２との間の距離がＦｏから離れるにしたがってフォーカス評価値Ｃが小さくなっていく。
【００５７】
なお、図７においては、撮像画像全体に含まれる画素について明度ヒストグラムを作成する場合を説明したが、撮像画素の一部に対して同様の処理を行なうようにしても同様の結果が得られる。
【００５８】
図９は、図６〜図８を用いて説明したフォーカス評価方法を用いてどのようにフォーカス制御を行なうかを説明するための図である。撮影時には光学系１を最初に基準位置に移動しておく必要がある。図９においては、たとえば、この基準位置を初期位置Ｆ１とする。
【００５９】
光学系１はこの初期位置Ｆ１から、設計上設定され得る最大移動位置であるＭＡＸ位置（最大駆動量：Ｐｍａｘ）まで移動することが可能であるとする。図９においては、横軸に光学系１を移動させるアクチュエータ６の駆動量（ステップ数）、縦軸に光学系１の位置をとっている。
【００６０】
初期位置Ｆ１から光学系１を徐々に移動させてゆき、移動するごとにフォーカス評価を行なうものとし、初期位置Ｆ１におけるフォーカス評価値をＣ１とする。次に、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させた位置Ｆ２におけるフォーカス評価値をＣ２とする。ここで、フォーカス評価値Ｃ１とＣ２とを比較する。そして、Ｃ１≦Ｃ２ならば、図８に示すグラフから位置Ｆ２は未だフォーカス点に達していないことが分かる。
【００６１】
さらに光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させた位置Ｆ３におけるフォーカス評価値をＣ３とする。ここで、フォーカス評価値Ｃ２とＣ３とを比較する。そして、Ｃ２≦Ｃ３ならば、図８に示すグラフから位置Ｆ３は未だフォーカス点に達していないことが分かる。
【００６２】
これを繰返し、それぞれの位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…，Ｆｎ（ｎ＝１，２，３，…）におけるフォーカス評価値をＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｎとすれば、図８に示すグラフからＣｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎが存在する。すなわち、フォーカスが合ったときの光学系１の位置がＦｎである。なお、光学系１を移動させるときの所定変位量Ｌに任意の値を設定するようにしてもよいし、後述する値を設定するようにしてもよい。
【００６３】
図１０は、カメラモジュールの光学系１を移動してどのようにフォーカス制御を行なうかを説明するための図である。光学系１と撮像素子２とが筐体７内に収められている。上述のようにアクチュエータ６と移動体２０とが摩擦係合するように配置され、光学系１と移動体２０とが連結部材２１で連結されている。移動体２０を移動することにより光学系１も移動でき、光学系１と撮像素子２との間の距離を変更できるようになっている。
【００６４】
上述のように、光学系１を初期位置から徐々に移動してゆき、移動するごとにフォーカス評価を行なうことによってフォーカス制御が行なわれる。ただし、位置センサが設けられていないため、アクチュエータ６による駆動によって光学系１が所定変位量Ｌだけ移動したか否かは分からない。
【００６５】
その理由は、アクチュエータ６が移動体２０を摩擦によって移動させるが、摩擦部材の経年変化、環境温湿度などによって摩擦力が変動するため、アクチュエータ６に一定の交流電圧を入力しても移動体２０の移動量がばらつくためである。
【００６６】
図１１は、アクチュエータ６の駆動量を１回だけ変化させてフォーカス制御を行なう方法を説明するための図である。図１１において、駆動量に対して最も効率よく光学系１を駆動できるときの特性をＡとし、最も効率がよくないときの特性をＢとしている。すなわち、駆動量に対する光学系位置の特性は、特性Ａと特性Ｂとの間に入っているものとする。
【００６７】
また、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させるのに必要な、アクチュエータ６に与える駆動量を単位駆動量とすると、特性Ａを想定した場合の単位駆動量はａとなる。ここで、単位駆動量ａとは、アクチュエータ６に図３に示す駆動電圧の１ステップをａ回入力したときの駆動量である。同様に、特性Ｂを想定した場合の単位駆動量はｂとなる。
【００６８】
最初に、特性Ａを想定してフォーカス制御が行なわれる。この理由は、最初に特性Ｂを想定してフォーカス制御を行なうとすると、単位駆動量がｂとなって特性Ａを想定した場合の駆動量ａよりも大きくなるため、実際の特性がＡであった場合には単位駆動量ｂだけ駆動したときの光学系１の変位量が所定変位量Ｌよりも大きくなってしまい、フォーカス精度が低下する可能性があるためである。
【００６９】
まず、光学系１を初期位置Ｆ１に移動する。この移動においては、最も駆動効率がよくない特性Ｂを想定し、かつ光学系１が最大移動位置であるＭＡＸ位置にあると想定して、初期位置に移動させるのに必要な駆動量を与える。仮に、特性がＢでない場合、または光学系１が最大移動位置であるＭＡＸ位置にない場合には、初期位置に戻った後も光学系１に対してアクチュエータ６による駆動が行なわれる。
【００７０】
しかしながら、本実施の形態においては、駆動体１５と移動体２０との間の摩擦力によって光学系１を駆動するので、移動体２０または光学系１が外力によって動きが制限される場合には、単に駆動体１５が移動体２０に対して滑るだけであり、カメラモジュールの部品が破損するようなことはない。
【００７１】
アクチュエータ制御部４は、アクチュエータ６に駆動方向と駆動量とを与えるように駆動部５を制御する。駆動部５は、アクチュエータ制御部４から与えられた駆動方向および駆動量となるように交流電圧を発生させ、アクチュエータ６に印加する。
【００７２】
フォーカス評価部３は、初期位置Ｆ１におけるフォーカス評価値Ｃ１を算出する。次に、アクチュエータ制御部４は、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させるために単位駆動量ａだけアクチュエータ６を駆動する。フォーカス評価部３は、この位置Ｆ２におけるフォーカス評価値Ｃ２を算出する。
【００７３】
さらに、アクチュエータ制御部４は、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させるために単位駆動量ａだけアクチュエータ６を駆動する。フォーカス評価部３は、この位置Ｆ３におけるフォーカス評価値Ｃ３を算出する。
【００７４】
これを繰返し、それぞれの位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…，Ｆｎ（ｎ＝１，２，３，…）におけるフォーカス評価値をＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｎとすれば、図８に示すグラフからＣｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎが存在する。すなわち、フォーカスが合ったときの光学系１の位置がＦｎである。
【００７５】
しかしながら、実際の特性がＢである場合には、光学系１の位置を最大移動位置であるＭＡＸ位置と考えている点までアクチュエータ６に駆動量を与えてもフォーカス点が得られないことがある。図１１において、ＭＡＸ位置であると考えている点まで駆動した位置というのは、アクチュエータ６に駆動量をＰａｍａｘまで与えたときの位置である。
【００７６】
初期位置からの駆動量の累計がＰａｍａｘまで達してもフォーカス点が得られない場合には、実際の特性がＢであると考え、単位駆動量をａからｂに変更する。すなわち、Ｐａｍａｘ位置からアクチュエータ６を単位駆動量ｂだけ駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。さらに、アクチュエータ６を単位駆動量ｂだけ駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。
【００７７】
これを繰返し、それぞれの位置におけるフォーカス評価値を算出すれば、図８に示すグラフからＣｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎが存在する。すなわち、フォーカスが合ったときの光学系１の位置がＦｎである。
【００７８】
図１２は、本発明の第１の実施の形態におけるカメラモジュールの処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を駆動し、光学系１を初期位置Ｆ１に移動させる（Ｓ１）。そして、初期位置からの累計駆動量（アクチュエータ６に与える累計ステップ数）をＰとし、その値を０に初期化する（Ｓ２）。
【００７９】
次に、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる単位駆動量をＳとし、その値をａとする（Ｓ３）。なお、光学系１を単位駆動量だけ駆動するというのは、アクチュエータ制御部４がアクチュエータ６にＳステップの駆動を行なわせるのと同義である。
【００８０】
フォーカス評価部３は、光学系１が初期位置Ｆ１にあるときのフォーカス評価値を算出し、その値をＣ１とする（Ｓ４）。そして、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓだけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる（Ｓ５）。
【００８１】
フォーカス評価部３は、光学系１が位置Ｆ２にあるときのフォーカス評価値を算出し、その値をＣ２とする（Ｓ６）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃ１と現在のフォーカス評価値Ｃ２とを比較する（Ｓ７）。なお、ステップＳ５〜Ｓ９の処理が繰返し行なわれることを考慮して、ステップ７においては、前回のフォーカス評価値をＣｎ、現在のフォーカス評価値をＣｎ＋１（ｎ＝１，２，３，…）としている。
【００８２】
現在の評価値Ｃ２が前回の評価値Ｃ１以上であれば（Ｓ７，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ８）。そして、累計駆動量Ｐが特性Ａにおける最大駆動量Ｐａｍａｘ以上であるか否かを判定する（Ｓ９）。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐａｍａｘ未満であれば（Ｓ９，Ｎｏ）、ステップＳ５に戻って以降の処理を繰返す。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐａｍａｘ以上であれば（Ｓ９，Ｙｅｓ）、単位駆動量Ｓを特性Ｂにおける単位駆動量ｂとし（Ｓ１０）、ステップＳ１２に処理が進む。
【００８３】
ステップＳ７において、現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎよりも小さければ（Ｓ７，Ｎｏ）、ステップＳ１１に進む。
【００８４】
ステップＳ１２において、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓ（＝ｂ）だけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる。
【００８５】
フォーカス評価部３は、光学系１の現在位置におけるフォーカス評価値を算出し、その値をＣｎ＋１とする（Ｓ１３）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃｎと現在のフォーカス評価値Ｃｎ＋１とを比較する（Ｓ１４）。
【００８６】
現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎ以上であれば（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ１５）。そして、累計駆動量Ｐが特性Ｂにおける最大駆動量Ｐｂｍａｘ以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｂｍａｘ未満であれば（Ｓ１６，Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻って以降の処理を繰返す。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｂｍａｘ以上であれば（Ｓ１６，Ｙｅｓ）、システムに何らかのトラブルが発生していると考え、エラーとして処理を終了する（Ｓ１７）。
【００８７】
ステップＳ１４において、現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎよりも小さければ（Ｓ１４，Ｎｏ）、ステップＳ１１に進む。
【００８８】
フォーカス点Ｆｎが得られたときの実際の光学系１の位置はＦｎ＋１であるので、光学系１をＦｎの位置に戻す方が望ましい。したがって、ステップＳ１１において、光学系１をＦｎ＋１の位置からＦｎの位置に戻すために、アクチュエータ制御部４は、光学系１をそのときの単位駆動量だけ逆方向に駆動するよう制御を行なう。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールにおいては、最初に特性Ａを想定してアクチュエータ６を駆動し、初期位置からの駆動量の累計がＰａｍａｘまで達してもフォーカス点が得られない場合には、実際の特性がＢであるとして単位駆動量をａからｂに変更するようにしたので、位置検出を行なわなくても精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となった。
【００９０】
また、位置検出を行なうための位置センサを設ける必要がないため、カメラモジュールを小型化することが可能となった。
【００９１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態におけるカメラモジュールの構成は、図１に示す第１の実施の形態におけるカメラモジュールの構成と同様である。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【００９２】
本発明の第１の実施の形態においては、最初に特性Ａを想定してアクチュエータ６を駆動し、特性Ａでないと判断した場合には、特性Ｂであると判断して単位駆動量をａからｂに変更した。しかしながら、実際の特性がＡとＢとの間であることも考えられる。その場合に、単位駆動量をａからｂに変更しただけでは、実際の変位量が所定変位量Ｌよりも大きくなってしまい、フォーカス制御の精度が粗くなってしまう。
【００９３】
本発明の第２の実施の形態においては、駆動量に対する光学系１の位置の特性の数を増やすことにより、フォーカス制御の精度が粗くなるのを防止するものである。その一例として、特性Ａと特性Ｂとの間に中間的な特性Ｃを設けて、フォーカス制御を行なう場合について説明する。
【００９４】
図１３は、アクチュエータ６の駆動量を２回変化させてフォーカス制御を行なう方法を説明するための図である。図１３において、駆動量に対して最も効率よく光学系１を駆動できるときの特性をＡとし、最も効率がよくないときの特性をＢとし、その中間的な特性をＣとしている。
【００９５】
また、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させるのに必要な、アクチュエータ６に与える駆動量を単位駆動量とすると、特性Ａを想定した場合の単位駆動量はａ、特性Ｂを想定した場合の単位駆動量はｂ、特性Ｃを想定した場合の単位駆動量はｃとなる。
【００９６】
最初に、特性Ａを想定してフォーカス制御が行なわれる。まず、光学系１を初期位置Ｆ１に移動する。この移動においては、最も駆動効率がよくない特性Ｂを想定し、かつ光学系１が最大移動位置であるＭＡＸ位置にあると想定して、初期位置に移動させるのに必要な駆動量を与える。
【００９７】
図１１を用いて説明したのと同様の方法により、フォーカス評価部３は、それぞれの位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…，Ｆｎ（ｎ＝１，２，３，…）におけるフォーカス評価値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｎを算出し、Ｃｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎの検出を行なう。
【００９８】
しかしながら、実際の特性がＣである場合には、光学系１の位置を最大移動位置であるＭＡＸ位置と考えている点までアクチュエータ６に駆動量を与えてもフォーカス点が得られないことがある。図１３において、ＭＡＸ位置であると考えている点まで駆動した位置というのは、アクチュエータ６に駆動量をＰａｍａｘまで与えたときの位置である。
【００９９】
初期位置からの駆動量の累計がＰａｍａｘまで達してもフォーカス点が得られない場合には、実際の特性がＣであると考え、単位駆動量をａからｃに変更する。そして、Ｐａｍａｘ位置からアクチュエータ６を単位駆動量ｃだけ駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。さらに、アクチュエータ６を単位駆動量ｃだけ駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。
【０１００】
これを繰返し、それぞれの位置におけるフォーカス評価値を算出し、Ｃｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎの検出を行なう。
【０１０１】
しかしながら、実際の特性がＢである場合には、光学系１の位置を最大移動位置であるＭＡＸ位置と考えている点までアクチュエータ６に駆動量を与えてもフォーカス点が得られないことがある。図１３において、ＭＡＸ位置であると考えている点まで駆動した位置というのは、アクチュエータ６に駆動量をＰｃｍａｘまで与えたときの位置である。
【０１０２】
初期位置からの駆動量の累計がＰｃｍａｘまで達してもフォーカス点が得られない場合には、実際の特性がＢであると考え、単位駆動量をｃからｂに変更する。そして、Ｐｃｍａｘ位置からアクチュエータ６を単位駆動量ｂだけ駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。さらに、アクチュエータ６を単位駆動量ｂだけ駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。
【０１０３】
これを繰返し、それぞれの位置におけるフォーカス評価値を算出し、Ｃｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎの検出を行なう。
【０１０４】
図１４は、本発明の第２の実施の形態におけるカメラモジュールの処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を駆動し、光学系１を初期位置Ｆ１に移動させる（Ｓ２１）。そして、初期位置からの累計駆動量（アクチュエータ６に与える累計ステップ数）をＰとし、その値を０に初期化する（Ｓ２２）。
【０１０５】
次に、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる単位駆動量をＳとし、その値をａとする（Ｓ２３）。フォーカス評価部３は、光学系１が初期位置Ｆ１にあるときのフォーカス評価値を算出し、その値をＣ１とする（Ｓ２４）。そして、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓだけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる（Ｓ２５）。
【０１０６】
フォーカス評価部３は、光学系１が位置Ｆ２にあるときのフォーカス評価値を算出し、その値をＣ２とする（Ｓ２６）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃ１と現在のフォーカス評価値Ｃ２とを比較する（Ｓ２７）。なお、ステップＳ２５〜Ｓ２９の処理が繰返し行なわれることを考慮して、ステップ２７においては、前回のフォーカス評価値をＣｎ、現在のフォーカス評価値をＣｎ＋１（ｎ＝１，２，３，…）としている。
【０１０７】
現在の評価値Ｃ２が前回の評価値Ｃ１以上であれば（Ｓ２７，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ２８）。そして、累計駆動量Ｐが特性Ａにおける最大駆動量Ｐａｍａｘ以上であるか否かを判定する（Ｓ２９）。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐａｍａｘ未満であれば（Ｓ２９，Ｎｏ）、ステップＳ２５に戻って以降の処理を繰返す。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐａｍａｘ以上であれば（Ｓ２９，Ｙｅｓ）、単位駆動量Ｓを特性Ｃにおける単位駆動量ｃとし（Ｓ３０）、ステップＳ３２に処理が進む。
【０１０８】
ステップＳ２７において、現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎよりも小さければ（Ｓ２７，Ｎｏ）、ステップＳ３１に進む。
【０１０９】
ステップＳ３２において、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓ（＝ｃ）だけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる。
【０１１０】
フォーカス評価部３は、光学系１の現在位置におけるフォーカス評価値を算出し、その値をＣｎ＋１とする（Ｓ３３）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃｎと現在のフォーカス評価値Ｃｎ＋１とを比較する（Ｓ３４）。
【０１１１】
現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎ以上であれば（Ｓ３４，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ３５）。そして、累計駆動量Ｐが特性Ｃにおける最大駆動量Ｐｃｍａｘ以上であるか否かを判定する（Ｓ３６）。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｃｍａｘ未満であれば（Ｓ３６，Ｎｏ）、ステップＳ３２に戻って以降の処理を繰返す。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｃｍａｘ以上であれば（Ｓ３６，Ｙｅｓ）、単位駆動量Ｓを特性Ｂにおける単位駆動量ｂとし（Ｓ３８）、ステップＳ３９に処理が進む。
【０１１２】
ステップＳ３４において、現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎよりも小さければ（Ｓ３４，Ｎｏ）、ステップＳ３１に進む。
【０１１３】
ステップＳ３９において、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓ（＝ｂ）だけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる。
【０１１４】
フォーカス評価部３は、光学系１の現在位置におけるフォーカス評価値を算出し、その値をＣｎ＋１とする（Ｓ４０）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃｎと現在のフォーカス評価値Ｃｎ＋１とを比較する（Ｓ４１）。
【０１１５】
現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎ以上であれば（Ｓ４１，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ４２）。そして、累計駆動量Ｐが特性Ｂにおける最大駆動量Ｐｂｍａｘ以上であるか否かを判定する（Ｓ４３）。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｂｍａｘ未満であれば（Ｓ４３，Ｎｏ）、ステップＳ３９に戻って以降の処理を繰返す。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｂｍａｘ以上であれば（Ｓ４３，Ｙｅｓ）、システムに何らかのトラブルが発生していると考え、エラーとして処理を終了する（Ｓ３７）。
【０１１６】
ステップＳ４１において、現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎよりも小さければ（Ｓ４１，Ｎｏ）、ステップＳ３１に進む。
【０１１７】
フォーカス点Ｆｎが得られたときの実際の光学系１の位置はＦｎ＋１であるので、光学系１をＦｎの位置に戻す方が望ましい。したがって、ステップＳ３１において、光学系１をＦｎ＋１の位置からＦｎの位置に戻すために、アクチュエータ制御部４は、光学系１をそのときの単位駆動量だけ逆方向に駆動するよう制御を行なう。
【０１１８】
以上の説明においては、３つの特性Ａ、ＢおよびＣを用いてフォーカス制御を行なう場合について説明したが、４つ以上の特性を設定してフォーカス制御を行なうことも可能である。この場合、図１４に示す処理手順と同様の処理を行うことにより、その実現が可能である。
【０１１９】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールによれば、特性Ａと特性Ｂとの間に中間的な特性Ｃを設け、初期位置からの駆動量の累計がＰａｍａｘまで達してもフォーカス点が得られない場合には、実際の特性がＣであるとして単位駆動量をａからｃに変更し、さらに駆動量の累計がＰｃｍａｘまで達してもフォーカス点が得られない場合には、実際の特性がＢであるとして単位駆動量をｃからｂに変更するようにしたので、第１の実施の形態よりもさらに精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となった。
【０１２０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態におけるカメラモジュールの構成は、図１に示す第１の実施の形態におけるカメラモジュールの構成と同様である。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【０１２１】
本発明の第１および第２の実施の形態においては、最初に特性Ａを想定してアクチュエータ６を駆動し、特性Ａでないと判断した場合には、単位駆動量を大きい値に変更してフォーカス制御を行なった。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態においては、最初に大きな単位駆動量でアクチュエータ６を駆動して大雑把にフォーカス位置を求め、その後に単位駆動量を小さくしてアクチュエータ６を駆動することによって、フォーカス位置を精度よく求めるものである。
【０１２３】
図１５は、本発明の第３の実施の形態におけるフォーカスの制御方法を説明するための図である。図１５において、最も効率がよくないときの特性をＢとし、大雑把にフォーカス位置を求めるときの単位駆動量をｂとしている。また、フォーカス位置を精度よく求めるときの単位駆動量をａとしている。なお、実際の特性がＣであるものとする。
【０１２４】
ここで、単位駆動量ａの値として、最も効率がよいときの単位駆動量を用いるようにしてもよいし、それよりも小さな値を用いるようにしてもよい。いずれにしても、ａ＜ｂである。
【０１２５】
まず、光学系１を初期位置Ｆ１に移動する。この移動においては、最も駆動効率がよくない特性Ｂを想定し、かつ光学系１が最大移動位置であるＭＡＸ位置にあると想定して、初期位置に移動させるのに必要な駆動量を与える。
【０１２６】
フォーカス評価部３は、初期位置Ｆ１におけるフォーカス評価値Ｃ１を算出する。次に、アクチュエータ制御部４は、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させるために単位駆動量ｂだけアクチュエータ６を駆動する。フォーカス評価部３は、この位置Ｆ２におけるフォーカス評価値Ｃ２を算出する。
【０１２７】
さらに、アクチュエータ制御部４は、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させるために単位駆動量ｂだけアクチュエータ６を駆動する。フォーカス評価部３は、この位置Ｆ３におけるフォーカス評価値Ｃ３を算出する。
【０１２８】
これを繰返し、それぞれの位置Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…，Ｆｍ（ｍ＝１，２，３，…）におけるフォーカス評価値をＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｍとすれば、図８に示すグラフからＣｍ＞Ｃｍ＋１となる位置Ｆｍ＋１が存在する。
【０１２９】
さらにフォーカス位置を精度よく求めるために、光学系１を位置Ｆｍに戻す。そして、単位駆動量ａだけアクチュエータ６を駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。さらに、単位駆動量ａだけアクチュエータ６を駆動し、その位置におけるフォーカス評価値を算出する。
【０１３０】
これを繰返し、それぞれの位置におけるフォーカス評価値を算出すれば、図８に示すグラフからＣｎ＞Ｃｎ＋１となる位置Ｆｎが存在する。すなわち、フォーカスが合ったときの光学系１の位置がＦｎである。
【０１３１】
図１６は、本発明の第３の実施の形態におけるカメラモジュールの処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を駆動し、光学系１を初期位置Ｆ１に移動させる（Ｓ５１）。そして、初期位置からの累計駆動量（アクチュエータ６に与える累計ステップ数）をＰとし、その値を０に初期化する（Ｓ５２）。
【０１３２】
次に、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる単位駆動量をＳとし、その値をｂとする（Ｓ５３）。フォーカス評価部３は、光学系１が初期位置Ｆ１にあるときのフォーカス評価値を算出し、その値をＣ１とする（Ｓ５４）。そして、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓだけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる（Ｓ５５）。
【０１３３】
フォーカス評価部３は、光学系１が位置Ｆ２にあるときのフォーカス評価値を算出し、その値をＣ２とする（Ｓ５６）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃ１と現在のフォーカス評価値Ｃ２とを比較する（Ｓ５７）。なお、ステップＳ５５〜Ｓ５９の処理が繰返し行なわれることを考慮して、ステップ５７においては、前回のフォーカス評価値をＣｍ、現在のフォーカス評価値をＣｍ＋１（ｍ＝１，２，３，…）としている。
【０１３４】
現在の評価値Ｃ２が前回の評価値Ｃ１以上であれば（Ｓ５７，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ５８）。そして、累計駆動量Ｐが特性Ｂにおける最大駆動量Ｐｂｍａｘ以上であるか否かを判定する（Ｓ５９）。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｂｍａｘ未満であれば（Ｓ５９，Ｎｏ）、ステップＳ５５に戻って以降の処理を繰返す。累計駆動量Ｐが最大駆動量Ｐｂｍａｘ以上であれば（Ｓ５９，Ｙｅｓ）、システムに何らかのトラブルが発生していると考え、エラーとして処理を終了する（Ｓ６０）。
【０１３５】
ステップＳ５７において、現在の評価値Ｃｍ＋１が前回の評価値Ｃｍよりも小さければ（Ｓ５７，Ｎｏ）、光学系１を位置Ｆｍに戻し、現在の評価値をＣｍとし（Ｓ６１）、累積駆動量Ｐから単位駆動量Ｓを減算する（Ｓ６２）。
【０１３６】
実際のフォーカス位置はＦｍとＦｍ＋１との間にあると考えられるため、単位駆動量Ｓをｂからａに変更する（Ｓ６３）。そして、アクチュエータ制御部４が駆動部５を制御することによりアクチュエータ６を単位駆動量Ｓ（＝ａ）だけ駆動し、光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させる（Ｓ６４）。
【０１３７】
フォーカス評価部３は、光学系１の現在位置におけるフォーカス評価値を算出し、その値をＣｎ＋１とする（Ｓ６５）。そして、前回のフォーカス評価値Ｃｎと現在のフォーカス評価値Ｃｎ＋１とを比較する（Ｓ６６）。
【０１３８】
現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎ以上であれば（Ｓ６６，Ｙｅｓ）、フォーカス評価部３は、未だフォーカス点に達していないと判断し、累計駆動量Ｐに単位駆動量Ｓを加算する（Ｓ６７）。そして、ステップＳ６４に戻って以降の処理を繰返す。
【０１３９】
ステップＳ６６において、現在の評価値Ｃｎ＋１が前回の評価値Ｃｎよりも小さければ（Ｓ６６，Ｎｏ）、ステップＳ６８に進む。
【０１４０】
フォーカス点Ｆｎが得られたときの光学系１の位置はＦｎ＋１であるので、光学系１をＦｎの位置に戻す方が望ましい。したがって、ステップＳ６８において、光学系１をＦｎ＋１の位置からＦｎの位置に戻すために、アクチュエータ制御部４は、光学系１をそのときの単位駆動量だけ逆方向に駆動するよう制御を行なう。
【０１４１】
以上の説明においては、光学系１を単位駆動量ｂずつ移動させ、位置Ｆｍ＋１でフォーカス点が得られた場合には、光学系１を位置Ｆｍに戻して単位駆動量をａに変更して再度光学系１を駆動するようにした。しかしながら、位置Ｆｍ＋１でフォーカス点が得られた後、光学系１の位置をＦｍに戻さずに、光学系１を単位駆動量ａずつ逆方向に駆動して、フォーカス位置をさらに精度よく求めるようにしてもよい。
【０１４２】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールによれば、最初に大きな単位駆動量ｂでアクチュエータ６を駆動して大雑把にフォーカス位置を求め、その後に小さい単位駆動量ａでアクチュエータ６を駆動することによって、フォーカス位置を求めるようにしたので、フォーカス位置を精度よく求めることが可能となった。
【０１４３】
（第４の実施の形態）
図１７は、本発明の第４の実施の形態におけるカメラモジュールの構成例を示すブロック図である。このカメラモジュールは、図１に示す第１の実施の形態におけるカメラモジュールと比較して、アクチュエータ６が撮像素子２を駆動する点を除いて同様である。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【０１４４】
第１の実施の形態におけるカメラモジュールは、図１０に示すようにアクチュエータ６と移動体２０とが摩擦係合するように配置され、光学系１と移動体２０とが連結部材２１で連結されるものであった。本実施の形態においては、アクチュエータ６と移動体２０とが摩擦係合するように配置され、撮像素子２と移動体２０とが連結部材２１で連結され、撮像素子２と光学系１との相対距離を可変とする。なお、フォーカスの制御方法などは、第１〜第３の実施の形態において説明したものと同様である。
【０１４５】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールによれば、アクチュエータ６が撮像素子２を駆動してフォーカス制御を行なうようにしたので、第１〜第３の実施の形態において説明した効果と同様の効果を奏することが可能となった。
【０１４６】
（第５の実施の形態）
第１〜第３の実施の形態においては光学系１を駆動してフォーカス制御を行なう場合について説明し、第４の実施の形態においては撮像素子２を駆動してフォーカス制御を行なう場合について説明した。本実施の形態においては、これらの所定変位量Ｌをどのようにして決めるかを説明する。
【０１４７】
上述のように圧電素子を伸縮させることにより光学系１または撮像素子２を駆動することができるが、圧電素子を１回伸縮することによって得られる変位量から所定変位量Ｌを決定する。
【０１４８】
図５に示すように、摩擦力の変動がなければ、アクチュエータ６に対する１ステップの駆動によって移動体２０が所定量だけ変位するので、その平均変位量のＮ（Ｎ＝１，２，３…）倍を所定変位量Ｌとする。すなわち、圧電素子を１回伸縮させたときに得られる変位量から所定変位量Ｌを決定することができる。
【０１４９】
また、圧電素子を所定回だけ伸縮させたときに得られる変位量から所定変位量Ｌを決定するようにしてもよい。
【０１５０】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールによれば、圧電素子を１回伸縮することによって得られる移動体２０の変位量から所定変位量Ｌを決定するようにしたので、所定変位量Ｌに対応する単位駆動量を容易に求めることが可能となった。
【０１５１】
（第６の実施の形態）
第５の実施の形態においては圧電素子を１回伸縮させたときに得られる変位量から所定変位量Ｌを決定したが、第６の実施の形態においては撮像素子２の画素ピッチから所定変位量Ｌを決定する。
【０１５２】
図１８は、撮像素子２の画素ピッチから所定変位量Ｌを決定する方法を説明するための図である。フォーカス点において、被写体の１点が撮像素子の１画素に収まっているのが理想的である。光学系１または撮像素子２の移動により、フォーカス点からずれると被写体の１点が撮像素子２上においては円状に広がることになる。
【０１５３】
図１８に示すように、焦点距離をｆとすると、被写体の点ＸおよびＹはそれぞれＸ’およびＹ’の位置に結像する。したがって、被写体Ｘを撮像する場合には結像点Ｘ’に撮像面を移動し、被写体Ｙを撮像する場合には結像点Ｙ’に撮像面を移動すれば、フォーカスが合った像を撮影することができる。
【０１５４】
ここで、それぞれの撮像面を結像点からＺだけ変位させた場合（フォーカスをずらした場合）、点Ｘ’が直径ｘの円に、点Ｙ’が直径ｙの円に変化する。これは、フォーカスが合っているときに撮像素子２の１画素に結像していたものが、フォーカスがずれたことにより複数の画素に広がったことを意味する。
【０１５５】
図１８から明らかなようにｘ＜ｙであり、光学中心から遠い被写体にある点ほど撮像面を変位させたときの点の変化量が大きい。このことから、光学系１または撮像素子２の位置がフォーカス点から所定量だけずれたときの、撮像素子２上の１点の大きさが変化する量は、設計上の最遠撮影距離に被写体があるときに最も大きくなる。
【０１５６】
したがって、設計上の最遠撮影距離に被写体があるときに光学系１または撮像素子２を所定変位量Ｌだけ移動させたときの、撮像素子２上の１点の大きさが変化する量が、撮像素子２の１ピッチ以下であるように所定変位量Ｌを決定することが望ましい。すなわち、画素ピッチから所定変位量Ｌを決定することができる。
【０１５７】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールによれば、画素ピッチから所定変位量Ｌを決定するようにしたので、フォーカス点においては被写体の１点が撮像素子２の１画素に収まるようになり、精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となった。
【０１５８】
（第７の実施の形態）
第５の実施の形態においては圧電素子を１回伸縮することによって得られる変位量から所定変位量Ｌを決定し、第６の実施の形態においては画素ピッチから所定変位量Ｌを決定するようにしたが、本実施の形態においては、フォーカス評価部３の評価精度から光学系１または撮像素子２を移動させるときの所定変位量Ｌを決定する。
【０１５９】
上述のように、フォーカス評価部３は、撮像画像のフォーカスの度合いを明度ヒストグラムから求めており、明度ヒストグラムの横軸を基準にフォーカス評価を行なっている。この横軸は、画素を量子化したときのデジタル値であり、単位であるｄｉｇｉｔはフォーカス精度に相当する。
【０１６０】
図１９は、本発明の第７の実施の形態におけるカメラモジュールの所定変位量Ｌの決定方法を説明するための図である。たとえば、標準的と考えられる被写体を設定しておき、所定の距離でその被写体を撮像する。そして、図１９に示すような光学系１（または撮像素子２）の位置がフォーカス点からずれる変位量と、フォーカス評価値との特性カーブを求め、フォーカス評価値の１ｄｉｇｉｔが得られる変位量を所定変位量Ｌとする。
【０１６１】
このようにして得られた所定変位量Ｌは、少なくとも標準的と考えられる被写体に類似する被写体を所定の距離で撮像したときの、フォーカス評価精度に相当する光学系１の変位量となる。すなわち、フォーカス評価部３の評価精度から所定変位量Ｌを求めることができる。
【０１６２】
また、所定変位量Ｌは、第５の実施の形態において説明したような圧電素子を１回伸縮させたときに得られる移動体２０の変位量に基づいて決定される値、第６の実施の形態において説明したような撮像素子２の画素ピッチに基づいて決定される値、および第７の実施の形態において説明したようなフォーカス評価部３によるフォーカス評価精度に基づいて決定される値の中の最大値とするようにしてもよい。
【０１６３】
以上説明したように、本実施の形態におけるカメラモジュールによれば、フォーカス評価部３の評価精度から所定変位量Ｌを求めるようにしたので、フォーカス評価値を精度よく求めることができ、精度よくフォーカス制御を行なうことが可能となった。
【０１６４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるカメラモジュールの構成例を示すブロック図である。
【図２】バイモルフ圧電素子を用いたアクチュエータ６の動作原理を説明するための図である。
【図３】図２（ｄ）に示すアクチュエータ６に与える電圧Ｖ１およびＶ２を示す図である。
【図４】図２（ｄ）に示すアクチュエータ６の変位によって駆動体１５がどのように移動するかを説明するための図である。
【図５】図３に示す交流電圧を繰返しアクチュエータ６に与えたときの移動体２０の変位を示す図である。
【図６】カメラモジュールによって撮像される被写体の一例を示す図である。
【図７】図６に示す被写体を撮像するときのフォーカスの評価方法を説明するための図である。
【図８】光学系１と撮像素子２との間の距離と、フォーカス評価値Ｃとの関係を示す図である。
【図９】図６〜図８を用いて説明したフォーカス評価方法を用いてどのようにフォーカス制御を行なうかを説明するための図である。
【図１０】カメラモジュールの光学系１を移動してどのようにフォーカス制御を行なうかを説明するための図である。
【図１１】アクチュエータ６の駆動量を１回だけ変化させてフォーカス制御を行なう方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態におけるカメラモジュールの処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１３】アクチュエータ６の駆動量を２回変化させてフォーカス制御を行なう方法を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態におけるカメラモジュールの処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態におけるフォーカスの制御方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態におけるカメラモジュールの処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１７】本発明の第４の実施の形態におけるカメラモジュールの構成例を示すブロック図である。
【図１８】撮像素子２の画素ピッチから所定変位量Ｌを決定する方法を説明するための図である。
【図１９】本発明の第７の実施の形態におけるカメラモジュールの所定変位量Ｌの決定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１６６】
１  光学系、２  撮像素子、３  フォーカス評価部、４  アクチュエータ制御部、５  駆動部、６  アクチュエータ、１１，１３  電極、１２  圧電素子、１４  静止物、１５  駆動体、１６  リンク材、１７  芯材、２０  移動体、２１  連結部材。
【図１】
2008176063.tif 000003
【図２】
2008176063.tif 000004
【図３】
2008176063.tif 000005
【図４】
2008176063.tif 000006
【図５】
2008176063.tif 000007
【図６】
2008176063.tif 000008
【図７】
2008176063.tif 000009
【図８】
2008176063.tif 000010
【図９】
2008176063.tif 000011
【図１０】
2008176063.tif 000012
【図１１】
2008176063.tif 000013
【図１２】
2008176063.tif 000014
【図１３】
2008176063.tif 000015
【図１４】
2008176063.tif 000016
【図１５】
2008176063.tif 000017
【図１６】
2008176063.tif 000018
【図１７】
2008176063.tif 000019
【図１８】
2008176063.tif 000020
【図１９】
2008176063.tif 000021