JP2007140416A - 撮像装置及びレンズの移動制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動軸16の一端に取り付けられた圧電素子15を伸縮させ、駆動軸16との間の摩擦力により、レンズホルダ18を移動させるカメラにおいて、ベストピント距離が無限遠となる位置にレンズホルダ18を停止させる無限遠端ストッパ19と、ベストピント距離が所定の距離となる位置にレンズホルダ18を停止させるマクロ側ストッパ20とを配置した。通常モードでは、レンズホルダ18を無限遠端ストッパ19に当接させてから、マクロ側ストッパ20の方向へ移動させてオートフォーカスを行う。マクロモードでは、レンズホルダ18をマクロ側ストッパ20に当接させてから、無限遠端ストッパ19の方向へ移動させてオートフォーカスを行う。
【選択図】図1
Description
しかしながら、超音波モータでは、複数の圧電素子により超音波振動を発生させる機構のため、小型化、低コスト化が困難であった。
SIDM駆動機構では、図14に示すように、圧電素子1の一端が固定部材2に取付けられ、圧電素子1の他端が駆動軸3に取り付けられている。圧電素子1にはフレキシブルプリントサーキット(以下、FPCという)4が取り付けられ、FPC4を介して電圧が印加される。さらに、駆動軸3上もしくは駆動軸3が貫通する形で、レンズを固定するレンズホルダ5が取り付けられている。駆動軸3に対してレンズホルダ5が移動し、レンズホルダ5が駆動軸3のどの位置にあるかで、レンズの位置が決まる。そして、ベストピントとなるカメラからの距離つまりベストピント距離が、そのレンズの位置に対応して変化する。
上記の動作を逆に行うことで、逆方向にレンズを動かすことも可能である。
レンズを介して入力された画像を撮像手段に結像して撮像する撮像装置であって、
駆動軸に沿って前記レンズを撮像対象に対して最もピントが合うベストピント距離が短くなる方向或いは該ベストピント距離が長くなる方向とに移動させる移動手段と、
前記レンズが前記駆動軸に沿って前記ベストピント距離が長くなる方向に動くのを止める第1のストッパと、
前記第1のストッパから離れた位置に配置され、該第1のストッパとの間に存在する前記レンズが前記ベストピント距離が短くなる方向に動くのを止める第2のストッパと、
を備えることを特徴とする。
駆動軸に沿ってレンズをベストピント距離が短くなる方向とベストピント距離が長くなる方向とに移動させる移動手段と、前記レンズが前記駆動軸に沿って前記ベストピント距離が長くなる方向に動くのを止める第1のストッパと、前記第1のストッパから離れた位置に配置され、該第1のストッパとの間に存在する前記レンズが前記ベストピント距離が短くなる方向に動くのを止める第2のストッパとを備え、前記レンズを介して入力された画像を撮像する撮像装置に対するレンズの移動制御方法であって、
第1の撮影モードで前記撮像をする場合には、前記第1のストッパにより前記レンズの移動を止め、該移動を止めた位置を基準位置として該基準位置から該レンズを前記ベストピント距離が短くなる方向に所望の分量移動させる第1処理工程と、
前記第1の撮影モードよりも接写が可能な第2の撮影モードで前記撮像をする場合には、前記第2のストッパにより前記レンズの移動を止め、該移動を止めた位置を基準位置として該基準位置から該レンズを前記ベストピント距離が長くなる方向に所望分量移動させる第2処理工程とを、
含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係るカメラ10の要部を示す図である。
図2は、図1のカメラ10を搭載した携帯電話機の構成図である。
図3は、図1のレンズホルダ18を移動させるレンズ駆動回路を示す回路図である。
無限遠端ストッパ19は、レンズのベストピント距離が無限遠となる位置にレンズホルダ18を停止させるものであり、セラミック基板12に近い位置に配置されている。無限遠端ストッパ19の配置位置の設定は、無限遠端ストッパ19を筐体13に取り付ける前に、オートフォーカスを動作させてレンズホルダ18を移動させ、ベストピント距離が無限遠となるレンズホルダ18の位置を見つけ、それ以上レンズホルダ18が移動しないように無限遠端ストッパ19を筐体13に接着する。この無限遠端ストッパ19の位置が、後述するように、通常モードでの無限遠側基準位置となる。
カメラ10の撮像素子11は、CPU36から与えられた制御信号に応答して撮像された画像に対応する信号をCPU36に出力する。メモリ34は、CPU36で用いるプログラムやカメラ10で撮影した画像を保存する。
レンズ駆動回路は、電源部40と駆動波形発生部41と、2つのPチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)42,43と、2つのNチャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)44,45と、抵抗46と、キャパシタ48とを備えている。
上記の動作を逆に行うことで、逆方向にレンズを動かすことも可能である。
本実施形態のカメラ10のオートフォーカスは、カメラ10からの距離が無限遠〜30cm程度の被写体を撮影する「通常モード」と、カメラ10からの距離が10cm〜20cm程度の被写体を撮影する「マクロモード」との2つの撮影モードが設定できるようになっている。これは、オートフォーカスでレンズを移動して走査する範囲を2つに分けることで、オートフォーカスが合焦するまでの時間を短くするためである。
撮影モードがマクロモードの場合(ステップS3:YES)、マクロ初期位置移動処理(ステップS6)とマクロオートフォーカス制御(ステップS7)とを行う。マクロ初期位置移動処理とマクロオートフォーカス制御処理の詳細は後述する。
次に、上述した図5のカメラの基本的処理におけるステップS4の処理である通常初期位置移動処理の詳細について説明する。図6は通常初期位置移動処理の処理内容を示すフローチャートである。
まずステップS11では、レンズがどの位置にあるか分からないため、圧電素子15にパルス電圧VCを連続して印加し、レンズが組込まれたレンズホルダ18を無限遠方向(セラミック基板12に近づく方向)に移動させる。無限遠方向には無限遠端ストッパ19があるため、レンズホルダ18が無限遠端ストッパ19に接触した後はそれ以上進まず、初期のレンズ位置がどこにあっても、レンズ及びレンズホルダ18を無限遠側基準位置まで移動し、レンズ位置が特定される。
その後、レンズを初期位置に移動する。これはマクロ方向(セラミック基板12から離れる方向)へ、レンズホルダ18を指定パルス分移動させ、被写界深度の深さを利用しファインダーとして使用しやすい位置(例えばベストピント距離が1.4mの位置程度)へ移動さる(ステップS13)。初期位置へ移動後、カメラ10より入力された画像を表示部33に出力するカメラスルーを開始する(ステップS14)。
次に、上述した図5のカメラの基本的処理におけるステップS5の処理である通常オートフォーカス制御の詳細について説明する。図7は通常オートフォーカス制御の処理内容を示すフローチャートである。
レンズホルダ18が移動するごとに、得られる画像からコントラスト情報を取得して記憶する(ステップS41,S42,S43)。レンズホルダ18が走査範囲の端部に到達したと判断した場合(ステップS43:YES)、取得した複数のコントラスト情報の中で最大値を特定するとともに、その最大値のコントラスト情報が得られたレンズ位置を特定する(ステップS44)。最大値のコントラスト情報と、その最大値が得られたレンズ位置の前後のレンズ位置の画像のコントラスト情報とを用いて、二次曲線近似を行い、コントラストがピークとなるレンズ位置を求める(ステップS45)。この処理は、ピントが最もよくあったレンズ位置からは最も高いコントラスト情報が得られることを利用して、ピントが最もあったピーク位置を検出する処理である。
ピーク位置の検出に成功した場合(ステップS26:YES)、ピーク位置にレンズ及びレンズホルダ18を移動し(ステップS27)、オートフォーカス(AF)に成功したことを表示部33に表示する(ステップS28)。
ピーク位置の検出に成功しなかった場合(ステップS26:NO)、レンズ及びレンズホルダ18を無限遠側基準位置に移動し(ステップS29)、オートフォーカス(AF)に失敗したことを表示部33に表示する。
まず、ステップS51では、レンズがどの位置にあるか分からないため、圧電素子15にパルス電圧VCを連続して印加し、レンズが組込まれたレンズホルダ18をマクロ方向(セラミック基板12から離れる方向)に移動させる。マクロ方向には基準位置にマクロ側ストッパ20があるため、レンズホルダ18がマクロ側ストッパ20に接触した後はそれ以上進まず、初期のレンズ位置がどこにあっても、レンズ及びレンズホルダ18をマクロ側基準位置まで移動し、レンズ位置が特定される。
その後、レンズを初期位置に移動する(ステップS53)。これは無限遠方向へ、レンズホルダ18を指定パルス分移動させる。即ち、被写界深度の深さを利用しファインダーとして使用しやすい位置(例えばベストピント距離が10cmの位置程度)へ移動さる。初期位置へ移動後、カメラ10より入力された画像を表示部33に出力するカメラスルーを開始する(ステップS54)。
次に、図5に示したカメラの基本的処理のステップS7において行われるマクロオートフォーカス制御について説明する。図10はマクロオートフォーカス制御の処理内容を示すフローチャートである。
まず、ユーザがキャプチャ、もしくは、オートフォーカス開始を指示する操作を行うと、オートフォーカスを開始する(ステップS61:YES)。オートフォーカス開始時は、マクロ初期位置移動処理と同様に、レンズ及びレンズホルダ18をマクロ側基準位置まで移動させ、レンズ位置を特定させ(ステップS62)、所定の時間の経過を待つ(wait)(ステップS63)。
ピーク位置の検出に成功しなかった場合(ステップS66:NO)、レンズ及びレンズホルダ18をマクロ側基準位置に移動し(ステップS69)、オートフォーカス(AF)に失敗したことを表示部33に表示する(ステップS70)。
以上までに説明した図5から図10にかけての処理がカメラ10において行われることによって、圧電素子を用いたAF動作が実現できる。
ここで圧電素子を用いてAF動作を行う通常のカメラにおいて行われるマクロ初期位置移動処理とマクロオートフォーカス制御を説明する。
図11は従来のカメラにおけるマクロ初期位置移動処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS81では、レンズがどの位置にあるか分からないため、圧電素子15にパルス電圧VCを連続して印加し、レンズが組込まれたレンズホルダ18を無限遠方向に移動させる。無限遠側には基準位置に無限遠端ストッパ19があるため、レンズホルダ18が無限遠端ストッパ19に接触した後はそれ以上進まず、初期のレンズ位置がどこにあっても、レンズ及びレンズホルダ18を無限遠側基準位置まで移動し、レンズ位置が特定される。
その後、レンズを初期位置に移動する。これはマクロ方向へ、レンズホルダ18を指定パルス分移動させ、被写界深度の深さを利用しファインダーとして使用しやすい位置(例えばベストピント距離が10cmの位置程度)へ移動さる(ステップS83)。初期位置へ移動後、カメラ10より入力された画像を表示部33に出力するカメラスルーを開始する(ステップS84)。
ここで、図13に示されるレンズ移動変遷の例に基づいて従来のマクロ初期位置移動を説明する。図13にあっては無限遠端ストッパ19からマクロ側ストッパ20(ベストピント距離が8cmの位置)までの距離を350μm、無限遠端ストッパ19からベストピント距離が10cmとなる位置までの距離を280μm、無限遠端ストッパ19からベストピント距離が20cmとなる位置までの距離を130μmとする。また、レンズの移動速度の平均が3.75mm/secであっても、レンズの移動速度がMin(2.2mm/sec)からMax(5.3mm/sec)までばらつくとすると、無限遠端ストッパ19からベストピント距離が10cmの位置へは、平均速度の場合は例えば約8300パルスのパルス電圧VCを圧電素子15に与えると、レンズが到達する。
まず、ユーザがキャプチャ、もしくは、オートフォーカス開始を指示する操作を行うと、オートフォーカスを開始する(ステップS91:YES)。オートフォーカス開始時は、通常初期位置移動処理と同様に、レンズ及びレンズホルダ18を無限遠側基準位置まで移動させ、レンズ位置を特定させ(ステップS92)、所定の時間の経過を待つ(wait)(ステップS93)。
ピーク位置の検出に成功しなかった場合(ステップS96:NO)、レンズ及びレンズホルダ18を無限遠側基準位置に移動し(ステップS99)、オートフォーカス(AF)に失敗したことを表示部33に表示する(ステップS100)。
ここで図13に示されるレンズ移動変移の例に基づいて従来のマクロオートフォーカス制御を説明する。
ベストピント距離が20cmの位置から10cmの位置までをオートフォーカスさせる場合、レンズの移動速度が平均の3.75mm/secで、無限遠端ストッパ19の位置からベストピント距離が20cmの位置にレンズを移動するためには、3900パルスのパルス電圧VCを圧電素子15に印加する。また、無限遠端ストッパ19の位置からベストピント距離が10cmの位置にレンズを移動するためには、8300パルスのパルス電圧VCを圧電素子15に印加する。
例えば、無限遠側基準位置、通常モードでの初期位置、マクロモードでの初期位置、マクロ側基準位置等は、それぞれベストピント距離が無限遠の位置、1.4mの位置、10cmの位置、8cmの位置に限定されず、他の位置でもよい。
Claims (10)
- レンズを介して入力された画像を撮像手段に結像して撮像する撮像装置であって、
駆動軸に沿って前記レンズを撮像対象に対して最もピントが合うベストピント距離が短くなる方向或いは該ベストピント距離が長くなる方向とに移動させる移動手段と、
前記レンズが前記駆動軸に沿って前記ベストピント距離が長くなる方向に動くのを止める第1のストッパと、
前記第1のストッパから離れた位置に配置され、該第1のストッパとの間に存在する前記レンズが前記ベストピント距離が短くなる方向に動くのを止める第2のストッパと、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記移動手段は、
前記駆動軸の端部に取り付けられ、パルスの印加で伸縮して該駆動軸を振動させ、該振動により前記レンズを移動させる圧電素子を含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1のストッパは、前記ベストピント距離が無限遠となる位置に前記レンズを止めるように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記移動手段は、前記駆動軸に沿って移動するレンズの位置を前記第1のストッパの位置から設定して該レンズを移動させる第1手段と、前記駆動軸に沿って移動するレンズの位置を前記第2のストッパの位置から設定して該レンズを移動させる第2手段とを備え、撮影モードに応じて前記第1手段と第2手段を切り替えて使用することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1手段は、前記レンズを初期のレンズ位置から前記第1のストッパの位置に移動させ、該第1のストッパの位置からレンズの位置を設定して該レンズを移動させ、前記第2手段は、前記レンズを初期のレンズ位置から前記第2のストッパの位置に移動させ、該第2のストッパの位置からレンズの位置を設定して該レンズを移動させる、ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記初期のレンズ位置は,レンズを介して入力された画像を表示部に出力するカメラスルーを行うレンズ位置である、ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 駆動軸に沿ってレンズをベストピント距離が短くなる方向とベストピント距離が長くなる方向とに移動させる移動手段と、前記レンズが前記駆動軸に沿って前記ベストピント距離が長くなる方向に動くのを止める第1のストッパと、前記第1のストッパから離れた位置に配置され、該第1のストッパとの間に存在する前記レンズが前記ベストピント距離が短くなる方向に動くのを止める第2のストッパとを備え、前記レンズを介して入力された画像を撮像する撮像装置に対するレンズの移動制御方法であって、
第1の撮影モードで前記撮像をする場合には、前記第1のストッパにより前記レンズの移動を止め、該移動を止めた位置を基準位置として該基準位置から該レンズを前記ベストピント距離が短くなる方向に所望の分量移動させる第1処理工程と、
前記第1の撮影モードよりも接写が可能な第2の撮影モードで前記撮像をする場合には、前記第2のストッパにより前記レンズの移動を止め、該移動を止めた位置を基準位置として該基準位置からレンズを前記ベストピント距離が長くなる方向に所望分量移動させる第2処理工程と、
を含むことを特徴とするレンズの移動制御方法。 - 前記第1処理工程により、前記レンズを前記ベストピント距離が短くなる方向に所望の分量移動させつつ、該レンズから複数の画像を取得し、該画像から被写体の撮像に適したレンズ位置を推定することを特徴とする請求項7に記載のレンズの移動制御方法。
- 前記第2処理工程により、前記レンズを前記ベストピント距離が長くなる方向に所望の分量移動させつつ、該レンズから複数の画像を取得し、該画像から被写体の撮像に適したレンズ位置を推定することを特徴とする請求項7又は8に記載のレンズの移動制御方法。
- 前記推定されたレンズの位置に前記レンズを移動させる処理を含むことを特徴とする請求項8又は9に記載のレンズの移動制御方法。
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