(57)【要約】【課題】ボイスコイルモータによるフォーカス用アクチュエータは通電してもレンズ移動がなく、かつ個体毎にばらつきのある不感帯があり、工場出荷時に不感帯を測りEEPROMに保存する。そのための工程が必要で、かつ不感帯情報は固定データで経年変化に対応できない。【解決手段】撮像画像の周波数成分からレンズの焦点状態を示す検波データを検波データ生成手段で生成し、レンズ移動のない不感帯とレンズ移動する不感帯以外のボイスコイルモータへの通電電流領域を識別する識別情報をメモリ手段で保持し、識別情報をレンズ移動動作中の検波データの変化量で更新し、オートフォーカス動作中のボイスコイルモータへの通電電流量の変化ピッチを、不感帯と不感帯以外で異ならせ、各領域の通電電流量の変化ピッチはレンズ移動動作中の検波データの変化量により駆動電流制御手段で決定する。【選択図】図１
2012053292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカス用のアクチュエータにボイスコイルモータを使用した撮像装置において、
撮像画像の周波数成分からレンズの焦点状態を示す検波データを生成する検波データ生成手段と、
ボイスコイルモータへの通電電流によりレンズが移動しない不感帯とレンズが移動する不感帯以外の電流値の領域を識別するための不感帯／不感帯以外領域識別情報を保持するメモリ手段と、
上記メモリ手段に保持される不感帯／不感帯以外領域識別情報を、レンズを移動させる動作中に得られる検波データの変化量に基づいて逐次更新する更新手段と、
オートフォーカスの動作中にレンズを移動させるときにおけるボイスコイルモータへの通電電流量を変化させるピッチまたは所定ピッチの通電電流を変化させる速度を、不感帯と不感帯以外の領域で異なる設定とし、それぞれの領域における通電電流量の変化ピッチはレンズを移動させる動作中に得られた検波データの変化量に基づいて決定する駆動電流制御手段とを
具備するオートフォーカス機能を備えた撮像装置。
【請求項２】
フォーカス用のアクチュエータにボイスコイルモータを使用した撮像装置において、
撮像画像の周波数成分からレンズの焦点状態を示す検波データを生成する検波データ生成手段と、
ボイスコイルモータへの通電電流によりレンズが移動しない不感帯とレンズが移動する不感帯以外の電流値の領域を識別するための不感帯／不感帯以外領域識別情報を保持するメモリ手段と、
上記メモリ手段に保持される不感帯／不感帯以外領域識別情報を、レンズを移動させる動作中に得られる検波データの変化量に基づいて逐次更新する更新手段と、
フォーカス位置とボイスコイルモータへの通電電流値の関係を保持するフォーカス位置−通電電流値テーブルデータと、
マニュアルフォーカス時はフォーカス位置−通電電流値テーブルデータを使用してボイスコイルモータへの通電電流値を手動で制御する駆動電流制御手段と、
不感帯／不感帯以外領域識別情報に基づいてフォーカス位置−通電電流値テーブルデータを更新する手段とを
具備するオートフォーカス機能を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォーカスレンズとその移動機構のアクチュエータにボイスコイルを用いることによってオートフォーカス動作を行う機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などに内蔵されるカメラモジュールではオートフォーカス用のアクチュエータとしてボイスコイルモータが使用されることがある。しかし、このボイスコイルモータを用いたオートフォーカス用のアクチュエータは電流を通電してもレンズが移動しない不感帯が存在し、かつこの不感帯は個体毎にばらつきがあるという問題がある。
特許文献１（特開2007-171483号公報）では、上記問題を解決するために一般的には工場出荷時に不感帯を測定しEEPROMなどの不揮発性メモリに個体情報として保存しておく方法が採用されている。
また、特許文献２（特開2002-350716号公報）では、リニアアクチュエータを用いてズームレンズの自動焦点調整を行う場合、リニアアクチュエータに加わる摩擦負荷のばらつきに伴い、自動焦点調整レンズの応答性が劣化するのを抑制するため、摩擦負荷を推定する手段を設け、負荷成分用の補正データを作成してレンズを駆動する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-171483号公報
【特許文献２】特開2002-350716号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のカメラは以上のように構成されているので、次に示すような課題があった。工場出荷時に不感帯を測定しEEPROMなどの不揮発性メモリに個体情報として保存しておく方法が採用された撮像装置では、工場出荷時に不感帯を測定しEEPROMに情報を書き込むための特別な工程が必要であるという課題があった。さらに、不感帯情報は固定データとして不揮発性メモリに書き込んでしまうので、不感帯の経年変化には対応できないといった問題があった。
また、特許文献２の摩擦負荷を推定する手段を設けた撮像装置では、経年変化には対応可能なものの、摩擦負荷を推定するためにアクチュエータの光軸方向の位置を検出する位置検出が必要であり、また摩擦負荷推定時に特別なレンズ駆動パターンを動作させる必要があるという課題があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、オートフォーカス用アクチュエータの不感帯の影響を受けることなく良好で効率の良いオートフォーカス動作を実現する撮像装置得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るオートフォーカス機能を備えた撮像装置は、
フォーカス用のアクチュエータにボイスコイルモータを使用し、
撮像画像の周波数成分からレンズの焦点状態を示す検波データを生成する検波データ生成手段と、
ボイスコイルモータへの通電電流によりレンズが移動しない不感帯とレンズが移動する不感帯以外の電流値の領域を識別するための不感帯／不感帯以外領域識別情報を保持するメモリ手段と、
上記メモリ手段に保持される不感帯／不感帯以外領域識別情報を、レンズを移動させる動作中に得られる検波データの変化量に基づいて逐次更新する更新手段と、
オートフォーカスの動作中にレンズを移動させるときにおけるボイスコイルモータへの通電電流量を変化させるピッチまたは所定ピッチの通電電流を変化させる速度を、不感帯と不感帯以外の領域で異なる設定とし、それぞれの領域における通電電流量の変化ピッチはレンズを移動させる動作中に得られた検波データの変化量に基づいて決定する駆動電流制御手段とを
具備する。
【発明の効果】
【０００６】
この発明に係るオートフォーカス機能を備えた撮像装置によれば、ボイスコイルモータへの通電電流値によりレンズ移動が行われない不感帯とレンズ移動が行われる不感帯以外の領域を識別するための不感帯／不感帯以外領域識別情報をテーブルデータとして保持するメモリ手段を設け、レンズを移動させる動作中に得られる検波データの変化量に基づいてテーブルデータを逐次更新するようにし、さらに、それぞれの領域における通電電流量の変化ピッチを識別情報およびレンズを移動させる動作中に得られた検波データの変化量に基づいて決定するようにしているので、ボイスコイルモータの不感帯の影響を受けることなく良好で効率の良いオートフォーカスを実現する撮像装置得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態１のカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】ボイスコイルモータへの通電電流量と検波データの関係の一例を示す特性図である。
【図３】オートフォーカス時の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】ボイスコイルモータへの通電電流設定値と不感帯・不感帯以外の識別情報との対応を示す不感帯／不感帯以外領域識別情報の説明図である。
【図５】更新手段による更新後のメモリ手段に保存される不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータの例を示す説明図である。
【図６】マニュアルフォーカス時のレンズ移動制御用のフォーカス位置−通電電流値テーブルデータの例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図を用いて説明する。
図1は、この発明の実施の形態１のカメラの構成を示すブロック図である。図1において、１は入射光を結像するレンズ、２はレンズ１から入射した光を光電変換する固体撮像素子、３は固体撮像素子２から出力された信号のノイズを除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）、４はＣＤＳ３の出力信号を増幅するアンプ、５はアンプ４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、６はＡ／Ｄ変換器５から入力されるデジタル信号に各種画像処理を施す映像信号処理部である。
【０００９】
７は映像信号処理部６から入力される画像データの周波数成分からレンズの焦点状態を示す検波データを生成する検波データ生成手段、１５はレンズ1を光軸方向に移動させるボイスコイルモータ、８はボイスコイルモータ１５への通電により、レンズ1が光軸方向に移動しない不感帯とレンズ1が光軸方向に移動する不感帯以外の電流値の領域を識別するための不感帯／不感帯以外領域識別情報をテーブルデータとして保持するメモリ手段、９はボイスコイルモータ１５に通電する電流量を制御する駆動電流制御手段、１０は検波データ生成手段７から得られる検波データに基づいてメモリ手段８の識別情報と駆動電流制御手段９の制御データを更新する更新手段である。メモリ手段８と駆動電流制御手段９と更新手段１０はマイクロプロセッサ１１内のプログラムコードとして設けられている。１２は外部とのコマンドインタフェースを実現するためのＩ／Ｆ部であり、マイクロプロセッサ１１はＩ／Ｆ部１２から入力されるコマンドを判別してカメラ内の各ブロックを制御し、カメラの動作を決定する。１３はマイクロプロセッサ１１からの指示に基づいて露光時間を制御するタイミングジェネレータ、１４は駆動電流制御手段９の指令に基づいてボイスコイルモータ１５に電流を供給するドライバ回路である。
【００１０】
図２は、ボイスコイルモータ１５への通電電流量と検波データ生成手段７が生成する検波データの関係の一例を示したものである。通常、検波データは被写体とのピントが合うほど大きな値となり、ポイントＡが合焦位置である。通電電流量が小さい領域にレンズ１が移動しない不感帯が存在し、電流を流しても検波データが変化しない状態を表している。また、図３は、オートフォーカス時の撮像装置の動作を示すフローチャートである。図２、図３を用いて実施の形態１の撮像装置の動作を説明する。
Ｉ／Ｆ部１２を介して外部からオートフォーカス実行の指令があるとマイクロプロセサ１１はレンズ１をＩＮＦ（無限遠）位置に移動させるように駆動電流制御手段９を動作させる（ステップＳＴ１０１）。通常、ボイスコイルモータ１５に通電する電流が小さい場合にレンズ１がＩＮＦ位置となる場合が多く、実施の形態１の撮像装置もその動作に準じる。
【００１１】
次に、この状態でマイクロプロセッサ１１は検波データ生成手段７から検波データ（ＤＡＴＡ０）を取得する（ステップＳＴ１０２）。メモリ手段８にはボイスコイルモータ１５への通電電流設定値と不感帯であるか不感帯以外であるかの識別情報が図４に示すようなテーブルで保存されており、初期状態においては全電流設定に対応した識別情報は不感帯以外となっている（図２の初期状態に対応）。
次にマイクロプロセッサ１１はメモリ手段８に保持されている識別情報に基づいて、現在の電流値に電流値Ｂを加算した電流値を供給したときのレンズ位置が不感帯であるか否かを更新手段１０で判断する（ステップＳＴ１０３）。不感帯以外と判断された場合は、ステップＳＴ１０４に遷移しボイスコイルモータ１５の電流値を現電流値＋電流値Ｂとする。初期状態においては全領域が不感帯以外となっているのでステップＳＴ１０４に遷移する。
【００１２】
次にマイクロプロセッサ１１は検波データ生成手段７から検波データ（ＤＡＴＡ１）を取得する（ステップＳＴ１０６）。さらに、マイクロプロセッサ１１は検波データのピーク位置を探すオートフォーカス処理を行い合焦したかどうかどうかを更新手段１０で判断する（ステップＳＴ１０７、ステップＳＴ１０８）。合焦した場合はオートフォーカス処理を終了し、合焦していない場合はステップＳＴ１０９に移行する。ステップＳＴ１０９では、現レンズ位置で得られた検波データと電流値Ｂを加えて１ステップ変化させる前の電流値で得られた検波データの差分が所定の値（閾値）を超えているかを更新手段１０で判断する。更新手段１０は検波データの差分が閾値を超えていない場合は、電流値を変化させてもレンズが移動していないと判断できるのでメモリ手段８に保存された不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータの該当電流値に対応した識別情報を不感帯として更新するとともに、検波データの差分値（差分データ）も合わせてメモリ手段８のテーブルデータに保存する（ステップＳＴ１１０）。
【００１３】
実施の形態１の撮像装置はボイスコイルモータ１５への通電電流値を現電流値に電流値Ｂを加えて１ステップ変化させ、この１ステップの変化を順次行わせて徐々に変化させ、上記のような動作を繰り返すことによりメモリ手段８に保存されているのテーブルデータのボイスコイルモータ１５への通電電流値に対応する識別情報を更新していく。図２に示したような検波データが得られるケースでは検波データが変化していない領域のテーブルデータは識別情報が不感帯となるとともに検波データの差分値（差分データ）情報が合わせて保存されるようにメモリ手段８の不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータの内容が更新される。メモリ手段８に保存される更新後のテーブルデータの例を図５に示す。
【００１４】
メモリ手段８に保存された不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータが更新された後の撮像装置の動作について説明する。
メモリ手段８の不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータには不感帯、不感帯以外の識別情報が含まれているのでボイスコイルモータ１５への通電電流値が不感帯に該当する領域ではステップＳＴ１０３からステップＳＴ１０５に遷移する。
ステップＳＴ１０５における動作は以下の通りである。ステップＳＴ１０５ではメモリ手段８に保存されている更新された不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータにおける検波データの差分データに基づいて電流値を決定する。決定する電流値はＢより大きなピッチで変化するようにし、ピッチはメモリ手段８に保存されている更新された不感帯／不感帯以外領域識別情報テーブルデータにおける差分データに基づいて変化するようにする。（差分データが小さいほど大きなピッチで電流値を変化させるようにする）このようにすることで、不感帯におけるレンズ移動に伴う負荷の大きさに応じて変化させる電流ピッチが変わることになり、より効率的なオートフォーカスのレンズ移動制御が実現可能となる。なお、電流値を変化させるパラメータはピッチではなく所定ピッチの電流値を変化させる速度を変えるように構成しても同様の効果を得ることが可能である。
【００１５】
以上のように実施の形態１の撮像装置では、ボイスコイルモータ１５への通電電流値によりレンズの移動が行われない不感帯とレンズの移動が行われる不感帯以外の領域を識別するための情報である不感帯／不感帯以外領域識別情報をテーブルデータとして保持するメモリ手段８を設け、レンズを移動させる動作中に得られる検波データの変化量に基づいてテーブルデータを逐次更新するようにし、さらに、それぞれの領域における通電電流量の変化ピッチを識別情報およびレンズを移動させる動作中に得られた検波データの変化量に基づいて決定するようにしているので、ボイスコイルモータ１５の不感帯の影響を受けることなく良好で効率の良いオートフォーカスを実現する撮像装置得ることが可能となる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態２では、マニュアルフォーカス時の動作を改善した例を示す。実施の形態２の撮像装置ではマニュアルフォーカス時は、外部から入力されるフォーカス位置指令に基づいてマイクロプロセッサ１１内に設けられている図６に示すようなフォーカス位置−通電電流値テーブルデータを使用してレンズの移動制御を行う。このテーブルデータは実施の形態１で示したメモリ手段８の中に設けることが可能であるため、実施の形態２の撮像装置の構成は図１で示したものと同様となる。図６は初期状態におけるフォーカス位置−通電電流値テーブルを示したもので、たとえば、外部から１ｍ位置にフォーカスを合わせるような指令が入力されるとテーブルに保存されている値に基づいてボイスコイルモータ１５に通電する電流を駆動電流制御手段９を操作しドライバ回路１４により４０ｍＡに制御する。
【００１７】
しかし、前記したように不感帯の影響により固体ばらつきが存在するためテーブルデータの通りの電流値ではフォーカスが合わない可能性がある。上記問題を解決するために実施の形態２の撮像装置は、実施の形態１で示したメモリ手段８に保存されている不感帯／不感帯以外領域識別情報に基づいて図６に示したテーブルの値を更新する。たとえば実施の形態１で示したように４０ｍＡ分の不感帯がある場合で、マクロ位置の電流値は変化しないと仮定した場合は下記の演算式（式１）で電流値を補正する。
【００１８】
更新後の電流値＝更新前の電流値＋40×(600−更新前の電流値)÷590    式１
なお、マクロ位置の電流値も変化すると仮定した場合は、下記の演算式（式２）で補正することも可能である。
【００１９】
更新後の電流値＝更新前の電流値＋40        式２
そして、実施の形態２の撮像装置は、補正されたテーブルデータを用いてマニュアルフォーカス時のレンズ移動制御を行う。
【００２０】
以上のように実施の形態２の撮像装置では、ボイスコイルモータ１５の不感帯と不感帯以外の領域を識別するための情報を保持するメモリ手段８を設け、レンズ移動中に得られる検波データの変化量に基づいて逐次更新するようにし、さらに、マニュアルフォーカス時はメモリ手段８に保持されている識別情報に基づいて補正したテーブルデータを使用してレンズ移動するようにしているので、マニュアルフォーカス時のフォーカス精度が向上した撮像装置を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
携帯電話などに内蔵されるカメラモジュールなどオートフォーカス用のアクチュエータにボイスコイルモータが使用されるデジタルカメラに利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００２２】
１；入射光を結像するレンズ、２；固体撮像素子、３；ＣＤＳ、４；増幅するアンプ、５；Ａ／Ｄ変換器、６；映像信号処理部、７；検波データ生成手段、８；メモリ手段、９；駆動電流制御手段、１０；更新手段、１１；マイクロプロセッサ、１２；Ｉ／Ｆ部、１３；タイミングジェネレータ、１４；ドライバ回路、１５；ボイスコイルモータ。
【図１】
2012053292.tif 000003
【図２】
2012053292.tif 000004
【図３】
2012053292.tif 000005
【図４】
2012053292.tif 000006
【図５】
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【図６】
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