(57)【要約】【課題】本発明は、カメラ起動の速度を高速化することができるオートフォーカス装置、撮像装置、及び、携帯電子機器を提供する。【解決手段】被写体からの光を集光するレンズ１３と、レンズ１３を収容するレンズホルダ１５と、レンズホルダ１５を介してレンズ１３を収納するフレーム１６と、フレーム１６の被写体側の上部または下部に取り付けられ、レンズホルダ１５を光軸方向に弾性的に支持する支持部材１７と、フレーム１６とレンズホルダ１５に接続され、伸縮することでレンズ１３を光軸方向に移動させる形状記憶合金１８とを備え、形状記憶合金１８が伸びるとレンズ１３が被写体の方向に移動するように取り付けられており、形状記憶合金１８を駆動する駆動部２０は予備較正動作を実施する構成を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光するレンズと、該レンズを収容するレンズホルダと、該レンズホルダを介して前記レンズを収納するフレームと、該フレームの被写体側の上部または下部に取り付けられ、前記レンズホルダを光軸方向に弾性的に支持する支持部材と、前記フレームと前記レンズホルダに接続され、伸縮することで前記レンズを光軸方向に移動させる形状記憶合金とを備え、前記形状記憶合金は伸びると前記レンズが被写体の方向に移動するように取り付けられたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記形状記憶合金を伸縮させる駆動部と、前記駆動部に動作の指示を行う制御部とを備え、前記駆動部は、前記形状記憶合金に通電する通電部と、前記形状記憶合金の抵抗値を算出する抵抗値計測部と、前記レンズを任意の位置へ移動させるに際に、前記抵抗値計測部で測定される抵抗値を取得しながら、任意の位置に対応する抵抗値となるまで前記形状記憶合金への通電量を前記通電部に指示する駆動制御部とを具備し、前記通電部を制御して前記形状記憶合金を加熱し、前記形状記憶合金の測定抵抗を監視することで極大抵抗値および極小抵抗値を検出し、前記極大抵抗値と前記極小抵抗値の間の抵抗範囲を導出し記憶する予備較正動作が実行でき、前記制御部は前記予備較正動作実行後に初期位置へレンズを移動させるよう前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のオートフォーカス装置を搭載したことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３の撮像装置を搭載した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、オートフォーカス装置、該オートフォーカス装置を搭載した撮像装置、及び、該撮像装置を搭載した、デジタルカメラやカメラ機能付きの携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、オートフォーカス装置には、オートフォーカスの高速化を図るため、アクチュエータに形状記憶合金が用いられるものがある。このオートフォーカス装置は、形状記憶合金に電力を供給することにより、形状記憶合金が発熱して縮むことでレンズを一方の方向に移動させるとともに、形状記憶合金が自然放熱して伸びることでレンズを前記方向とは反対方向に移動させるように構成されている。
【０００３】
これらのオートフォーカス装置には形状記憶合金の変形量に対応する抵抗値、即ち、縮むことで減少し且つ伸びることで増加する抵抗値により、レンズの位置を制御している。
そして、かかるオートフォーカス装置を延命させるために、形状記憶合金を加熱し、測定抵抗を監視して、極大抵抗および極小抵抗を検出することと、その検出された極大抵抗の抵抗値と検出された極小抵抗の抵抗値との間の抵抗範囲の大きさを導出して記憶することとを含む予備較正動作を実行している。（例えば、特許文献１）。
【０００４】
この予備較正動作は電力が供給されるか、または装置のスイッチがオンにされたときにのみ実行され、予備較正動作後はレンズの位置を初期位置へ移動させる。通常この初期位置は、レンズが無限遠位置となるように設定される（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５１８４３８号公報
【特許文献２】特開平５−５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のオートフォーカス装置では、レンズが移動する方向は、無限位置となる初期位置での保持電力を小さくするために、形状記憶合金が発熱して縮むと撮像素子からレンズが乖離する方向に移動する構成のため、予備較正動作を実施してから撮像素子に近い位置にある無限位置へ移動するまでの時間が長くなり、カメラの起動時間が長くなるという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するもので、予備較正動作後に初期位置へレンズを移動させる時間を短縮することができるオートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
被写体からの光を集光するレンズと、該レンズを収容するレンズホルダと、該レンズホルダを介して前記レンズを収納するフレームと、該フレームの被写体側の上部または下部に取り付けられ、前記レンズホルダを光軸方向に弾性的に支持する支持部材と、前記フレームと前記レンズホルダに接続され、伸縮することで前記レンズを光軸方向に移動させる形状記憶合金とを備え、前記形状記憶合金は伸びると前記レンズが被写体の方向に移動するように取り付けられたことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、前記形状記憶合金が伸びるとレンズが被写体の方向に移動するように取り付けられたことで、無限位置となる初期位置を保持する場合の形状記憶合金の抵抗値は極小抵抗値に近い抵抗値となり、予備較正動作後に初期位置へ移動するまでの抵抗値の差が小さくでき、よって予備較正動作後に初期位置へ移動する時間を短くすることができる。
本発明の請求項２に係るオートフォーカス装置では、前記形状記憶合金を伸縮させる駆動部と、前記駆動部に動作の指示を行う制御部とを備え、前記駆動部は、前記形状記憶合金に通電する通電部と、前記形状記憶合金の抵抗値を算出する抵抗値計測部と、前記レンズを任意の位置へ移動させるに際に、前記抵抗値計測部で測定される抵抗値を取得しながら、任意の位置に対応する抵抗値となるまで前記形状記憶合金への通電量を前記通電部に指示する駆動制御部とを具備し、前記通電部を制御して前記形状記憶合金を加熱し、前記形状記憶合金の測定抵抗を監視することで極大抵抗値および極小抵抗値を検出し、前記極大抵抗値と前記極小抵抗値の間の抵抗範囲を導出し記憶する予備較正動作が実行でき、前記制御部は前記予備較正動作実行後に初期位置へレンズを移動させるよう前記駆動部を制御することを特徴とする。
かかる構成によれば、極小抵抗値を使用することで、周囲温度の抵抗値変化の影響を受けにくくなり、これにより可動要素の正確な位置決めが可能となる。
また、極小抵抗値と極大抵抗値間の抵抗値を使用し、極小抵抗値を越えない範囲で動作させることで、形状記憶合金結晶への損傷を減らし、形状記憶合金アクチュエータを延命させることが可能となる。
本発明の撮像装置では、請求項１または請求項２のオートフォーカス装置を搭載したことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、撮像装置においても上記同様な効果を得ることができる。
本発明の係る携帯電子機器では、請求項３の撮像装置を搭載したことを特徴とする。
かかる構成によれば、携帯電子機器においても上記同様な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来のオートフォーカス装置と比較して、予備較正動作後に初期位置へレンズを移動させる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る携帯電子機器の開いた状態を示す全体外観図であって、（ａ）は、正面側を示す全体外観図、（ｂ）は、背面側を示す全体外観図
【図２】同実施形態に係るオートフォーカス装置を含む撮像装置を示す断面図
【図３】同実施形態に係るオートフォーカス装置を含む撮像装置を示すシステム構成のブロック図
【図４】（ａ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の時間とレンズの位置との相間を示す図、（ｂ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の時間と抵抗値の相関を示す図
【図５】（ａ）は、従来のオートフォーカス装置の時間とレンズの位置との相間を示す図、（ｂ）は、従来のオートフォーカス装置の時間と抵抗値の相関を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るオートフォーカス装置、撮像装置、及び、携帯電子機器における一実施形態について、図１〜図４を参酌して説明する。なお、本実施形態に係るオートフォーカス装置は、撮像装置に採用されている場合を説明する。本実施形態に係る撮像装置は、携帯電子機器に採用されている場合を説明する。
【００１３】
まず、本実施形態に係る携帯電子機器の概略構成について、図１を参酌しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る携帯電子機器の全体図である。本実施形態に係る携帯電子機器１は、いわゆる、折り畳み式携帯電話機である。図１（ａ）は、この折り畳み式携帯電話機が開いた状態にあり、メイン画面（後述する第１ディスプレイ１０）を視認可能な方向からの斜視図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す携帯電話機の背面側（メイン画面が嵌め込まれた面の反対面側）からの斜視図である。
【００１４】
本実施形態に係る携帯電子機器１は、デジタルカメラ機能を搭載した、即ち、撮像装置２を備える携帯電話機である。携帯電話機１は、第１本体３と、該第１本体３とヒンジ機構４を介して折り畳み自在である第２本体５とを備える。
【００１５】
第１本体３には、携帯電話機１を折り畳んだ際の内面側に、数字キーなどによって構成されて携帯電話機１の操作の入力を行う操作キー部６と、送話音声を入力するマイク７とが設けられている。また、第１本体３には、携帯電話機１を折り畳んだ際の外面側に、着信状態などを通知するサウンダ８が設けられている。
【００１６】
第２本体５には、携帯電話機１を折り畳んだ際の内面側に、受話音声を出力するスピーカ９と、文字や画像を表示する第１ディスプレイ１０とが設けられている。また、第２本体５には、携帯電話機１を折り畳んだ際の外周面に、第１ディスプレイ１０と同様に文字や画像を表示する第２ディスプレイ１１と、光を放射する発光素子１２と、被写体で反射した光（発光素子１２の光や太陽光などの光）を集光する撮像装置２とが設けられている。
【００１７】
本実施形態に係る携帯電子機器１の構成については以上の通りであり、以下、本実施形態に係る撮像装置２の構成について、図２及び図３を参酌して説明する。図２は、同実施形態に係る撮像装置２の断面図である。図３は、同実施形態に係る撮像装置２のシステム構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２又は図３に示すように、本実施形態に係る撮像装置２は、被写体からの光を集光するレンズ１３と、レンズ１３を介して光を受光する撮像素子１４と、レンズ１３を収容するレンズホルダ１５と、レンズホルダ１５を介してレンズ１３を収納するフレーム１６と、フレーム１６の被写体側の上部および下部に取り付けられ、レンズホルダ１５を光軸方向（図２におけるＡ矢印方向）に弾性的に支持する、例えば金属（又は樹脂等）の板バネである支持部材１７と、フレーム１６とレンズホルダ１５に接続され、伸縮することでレンズホルダ１５を光軸方向に移動させるアクチュエータとなる形状記憶合金１８とを備える。そして、撮像素子１４を電気的に接続し且つフレーム１６に固定される基板１９と、形状記憶合金１８を伸縮させる駆動部２０と、撮像素子１４からの画像信号を処理し、かつオートフォーカスを行う際に各指定の位置へ移動するよう都度、駆動部２０に動作の指示を行う制御部２１とを備える。
オートフォーカス装置２２は上記レンズホルダ１５、フレーム１６、支持部材１７、形状記憶合金１８、駆動部２０とを備える。なお、制御部２１は、撮像素子１４に内蔵されていてもよい。
レンズ１３は、レンズホルダ１５と一体になって、撮像装置２におけるフォーカス領域を光軸方向（図２におけるＡ矢印方向）に移動可能となるように構成される。また、レンズ１３は、本実施形態においては、一つ備えるが、かかる場合に限らず、二つ又は三つ以上備える場合でもよい。
レンズホルダ１５は、筒状に形成され、レンズ１３の軸心が光軸（一点鎖線）と一致するようにして配置される。また、レンズホルダ１５は、光軸方向に安定して移動すべく、フレーム１６に設けられた案内部（図示及び採番しない）に案内される被案内部（図示及び採番しない）を備える。なお、レンズホルダ１５は、上記実施形態に限らず、内側にレンズ１３を保持し、外側に雄ネジが形成され、図示していないアウタホルダ（又はレンズキャリア）の内側に形成された雌ネジと螺合する構成をとってもよい（例えば、特表２０１０−５１８４３８号公報の図２等を参照）。その場合、アウタホルダが支持部材１７（サスペンション要素）により光軸方向に弾性的に支持される構成となる。
【００１９】
形状記憶合金１８は、Ｖ字状に構成されている（図２においては、Ｖ字状の二辺が重なって図示されている）。つまり、形状記憶合金１８は、V字の両端部１８ａ、１８ｃをフレーム１６に、V字の谷部１８ｂをレンズホルダ１５にそれぞれ固定されている。形状億合金１８には、V字の両端部１８a、１８ｃより熱量（例えば電圧（電力、電流））が供給され、その熱量によって、全体として光軸方向に変形（伸縮）し、その結果、レンズホルダ１５及びフレーム１６間の距離を調整して、レンズ１３を移動させる。なお、熱量を供給する手段として、外部ヒータ等を別に設ける場合でもよい。
【００２０】
具体的には、形状記憶合金１８は、電圧が印加されることにより発熱して縮むことでレンズ１３を一方方向に移動させるとともに、自然放熱して伸びることでレンズ１３を一方方向とは反対方向に移動させるように構成される。より具体的には、形状記憶合金１８は、縮むことにより、レンズ１３と撮像素子１４とを接近させる一方、伸びることでレンズ１３と撮像素子１４とを離反させる。
そして、駆動部２０は、制御部２１からの移動指示（動作指示）、例えば通信信号を受けることで形状記憶合金１８を伸縮させ、レンズホルダ１５を光軸方向に移動させるもので、具体的には、駆動部２０は、制御部２１からの移動指示に基づきレンズ１３を指定された位置に移動させ、制御部２１から次の移動指示を受けるまではその位置を保持する。
【００２１】
その際、形状記憶合金１８の変形量に対応する形状記憶合金１８の抵抗値を、抵抗値計測部２４でモニターしながら、その抵抗値に基づき駆動制御部２５により、通電部２３への通電を制御し形状記憶合金１８の変形量を調整することにより、レンズ１３の位置を制御する。なお、駆動部２０は、形状記憶合金１８に印加する電圧を、パルス制御（ＰＷＭ制御）、即ち、所定の電圧値を印加する時間（パルス幅）を変調することによって、供結する電力量を調整している。
つまり、駆動部２０は、図３に示すように、形状記憶合金１８に通電する通電部２３と、通電部２３によって通電されているときの形状記憶合金１８の抵抗値を計測する抵抗値計測部２４と、レンズホルダ１５を所定の位置に移動させるために、抵抗値計測部２４によって計測された形状記憶合金１８の抵抗値に基づき通電部２３への通電を制御する駆動制御部２５とを備えたものである。これにより駆動部２０は、形状記憶合金１８の測定抵抗を監視することで極大抵抗値および極小抵抗値を検出し、極大抵抗値と極小抵抗値の間の抵抗範囲を導出し記憶する予備較正動作が実行できる。予備較正動作以後に使用する抵抗値範囲は、記憶された極大抵抗値と極小抵抗値の間の値を使用する。
【００２２】
次に、本実施形態に係る撮像装置２の予備較正動作について、図４、５を参酌しつつ、詳細に説明する。図４（ａ）は同実施形態に係るオートフォーカス装置の時間とレンズの位置との相間図、図４（ｂ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の時間と抵抗値の相関図であり、図５（ａ）は、従来のオートフォーカス装置の時間とレンズの位置との相間図、図５（ｂ）は、従来のオートフォーカス装置の時間と抵抗値の相関図を示す。
【００２３】
本構成では、形状記憶合金１８が伸びるとレンズ１３が被写体の方向に移動するように取り付けられているため、図４（ａ）に示すように、形状記憶合金１８が非通電の状態ではレンズ１３はＰｍａｘの位置となり、そのため予備較正動作を実施する際には、まずピーク位置Ｐｍａｘの位置から動作し、レンズ１３が撮像素子１４に接近する方向に移動しながら予備校生動作の最移動点に対応するボトム位置Ｐｍｉｎを経由し、予備較正動作が完了する。ここでピーク位置とは形状記憶合金１８が非通電状態のときで、レンズ１３が撮像素子１４から最も乖離している状態、つまり被写体に接近している状態であり、ボトム位置とはレンズ１３が撮像素子１４から最も接近、つまり被写体から乖離している状態を指す。その後、レンズ１３は初期位置Ｐｉｎｉ１に移動される。
この一連の動作を抵抗値の変化として図示したものが図４（ｂ）であり、予備較正動作が開始されると極大抵抗値Ｒｍａｘを経由して極小抵抗値Ｒｍｉｎを検出した後に予備較正動作が終了となる。その後抵抗値は初期位置Ｐｉｎｉ１に対応する抵抗値Ｒｉｎｉ１まで変化することになる。
【００２４】
一般的にレンズの初期位置は無限遠方に焦点が合う位置に設定され、そのため本構成の場合、形状記憶合金１８が縮むとレンズ１３が撮像素子１４に接近する構成のため、初期位置に対応する抵抗値は極小抵抗値に近い値となる。そのため予備較正動作終了し、形状記憶合金１８の抵抗値が極小抵抗値付近にある状況から初期位置に対応する抵抗値まで移動する時間が短くなる。すなわち、予備較正動作から初期位置に移動するまでの時間Ｔを短くすることができる。
一方、従来の構成では、形状記憶合金１８が縮むとレンズ１３が被写体の方向に移動するように取り付けられているため、図５（ａ）に示すように、形状記憶合金１８が非通電の状態ではレンズ１３はボトム位置Ｐｍｉｎの位置となり、そのため予備較正動作を実施する際には、まずボトム位置Ｐｍｉｎの位置から動作し、レンズ１３が撮像素子１４から乖離する方向に移動しながら予備校生動作の最移動点に対応するピーク位置Ｐｍａｘを経由し、予備較正動作が完了する。ここでのボトム位置とは形状記憶合金１８が非通電状態のときで、レンズ１３が撮像素子１４から最も接近している状態、つまり被写体に乖離している状態であり、ピーク位置とはレンズ１３が撮像素子１４から最も乖離、つまり被写体に接近している状態を指す。その後、レンズ１３は初期位置Ｐｉｎｉ２に移動される。
この一連の動作を抵抗値の変化として図示したものが図５（ｂ）であり、予備較正動作が開始されると極大抵抗値Ｒｍａｘを経由して極小抵抗値Ｒｍｉｎを検出した後に予備較正動作が終了となる。その後初期位置Ｐｉｎｉ２に対応する抵抗値Ｒｉｎｉ２まで変化することになる。
ところが従来の構成の場合、形状記憶合金１８が縮むとレンズ１３が撮像素子１４から乖離する構成のため、初期位置に対応する抵抗値は極大抵抗値に近い値となる。そのため予備較正動作終了し、形状記憶合金１８の抵抗値が極小抵抗値付近にある状況から、初期位置に対応する抵抗値（極大抵抗値付近）まで移動するため時間が長くなる。すなわち、予備較正動作から初期位置に移動するまでの時間Ｔが長くなってしまう。
【００２５】
特に予備較正終了後から初期位置までの移動は、形状記憶合金が放熱をすることにより移動する方向のため、形状記憶合金１８の周囲温度によって移動時間が長くなる場合がある。
【００２６】
なお、本発明に係る携帯電子機器１、撮像装置２、及び、オートフォーカス装置２２は、上記実施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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかるオートフォーカス装置、該オートフォーカス装置を搭載した撮像装置、及び、該撮像装置を搭載した携帯電子機器は、デジタルカメラやカメラ機能付きの携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）など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】
【００２８】
１３  レンズ
１５  レンズホルダ
１６  フレーム
１７  支持部材
１８  形状記憶合金（アクチュエータ）

【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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