JPWO2015083356A1 - カメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

カメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、撮像素子とアクチュエータを組み合わせたカメラモジュールの状態で、任意のフォーカス被写体距離の最適化を可能にするカメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関する。レンズ（５０）の位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサ（５３）と、レンズの焦点距離となるレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、書き換え可能な記憶部（５４１）と、位置コード値と目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部（５４２）と、目標位置信号と検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部（５４３）とを備える。

Description

本発明は、カメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関し、より詳細には、撮像素子とアクチュエータを組み合わせたカメラモジュールの状態で、１点もしくはそれ以上の任意のフォーカス被写体距離（任意の被写体距離において、合焦するレンズと撮像素子との距離）の最適化を可能にしたカメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関する。
一般のデジタルカメラ及び携帯電話機、インターネットとの親和性が高く、パソコンの機能をベースとして作られた多機能携帯電話であるスマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）などに搭載されているカメラモジュールの多くには、オートフォーカス（ＡＦ）機能が搭載されている。このようなコンパクトなカメラに搭載されるオートフォーカス機能には、コントラスト検出方式が採用されることが多い。このコントラスト検出方式は、実際にレンズを移動させて、撮像画像内の被写体のコントラストが最大化されるレンズ位置を検出し、その位置にレンズを移動させる方式である。
このようなコントラスト検出方式は、被写体に赤外線や超音波を照射して、その反射波から被写体までの距離を測定するアクティブ方式と比較し、低コストで実現することができる。ただし、被写体のコントラストが最大化されるレンズ位置を探索するまでに時間がかかるという問題がある。そのため、ユーザがシャッターボタンを半押しした後、被写体にフォーカスを合わせるまでの処理が、可能な限り早く完了することが望まれている。
ところで、一般のデジタルカメラ及び携帯電話機などに搭載されているカメラモジュールの画素数は年々増加しており、これらコンパクトなカメラでも、高精細な画像が撮影可能になってきている。高精細な画像では、ピントずれが目立ちやすく、より高精度なオートフォーカス制御が求められている。
また、一般に、入力信号と、この入力信号に応じた変位とが一次関数で表されるデバイスは、線形運動デバイスと言われている。この種の線形運動デバイスには、例えば、カメラのオートフォーカスレンズなどがある。
図１は、特許文献１に記載の従来の線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図１に示した線形運動デバイス１１２の制御装置は、磁場センサ１１３と差動増幅器１１４と非反転出力バッファ１１５と反転出力バッファ１１６と第１の出力ドライバ１１７と第２の出力ドライバ１１８とを備えている。線形運動デバイス１１２は、制御装置によってフィードバック制御されるもので、レンズ（図示せず）と磁石１１０とを備えている。
磁場センサ１１３は、検出した磁場に基づいて信号を生成し、出力信号ＳＡとして出力する。磁場センサ１１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢは、差動増幅器１１４の正転入力端子と反転入力端子とにそれぞれ入力される。磁場センサ１１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢとが入力された差動増幅器１１４からは、出力ドライバ１１７，１１８の操作量（偏差と増幅度の積）を表す操作量信号ＳＣが出力される。
操作量信号ＳＣの大きさによって線形運動デバイス１１２のコイル１１１を流れる電流方向及び電流量が変化する。このコイル１１１を流れる電流により、磁石１１０を含む線形運動デバイス１１２の位置が変化する（移動する）。このとき、磁場センサ１１３の出力信号ＳＡは、磁石１１０の移動に伴って変化する。制御装置は、出力信号ＳＡの変化によって線形運動デバイス１１２の位置を検出し、この位置が外部から入力されるデバイス位置指令信号ＳＢによって指示される位置に一致するようにフィードバック制御を行っている。
特開２０１３−９９１３９号公報
ところで、カメラモジュールを製作する際に線形運動デバイス１１２とイメージセンサを組み立てた際に生じるレンズとイメージ間の距離を調整する必要がある場合が多い。
一般的には、線形運動デバイス１１２のイメージセンサ側の端点の位置を稼働可能な構造にしておき、イメージセンサと組み合わせる際に機械的に調整する場合や位置指令信号ＳＢの入力範囲を制限する場合が多い。機械的な調整を行う場合、線形運動デバイスが調整用の構造を必要とするため製造コストが増加し、又、物理的に調整を行うこととなるため、製造時間の増加につながる。また、位置指令信号ＳＢの入力範囲を制限する場合、位置制御の分解能が荒くなり正確な位置制御が行えない場合も考えられる。
また、一般のオートフォーカス用ＩＣは、アクチュエータ単体の機能として、ＡＦレンズをアクチュエータ内の２つの機械的端点間を有効活用し、画質を向上させるという観点から、例えば、磁場センサに印加されるコイル磁界の干渉を補正する方法（例えば、特許文献１参照）を提供している。すなわち、従来技術は、アクチュエータ単体のみで画質を向上させることを述べており、カメラモジュールとして画質を向上させることについて述べていないことを意味している。
従来から、カメラモジュール組み立て後、各カメラモジュールで、ＡＦレンズをアクチュエータ内の機械的端点＿ＦＵＬＬ、もしくは、機械的端点＿ＨＯＭＥのどちらか一方へ移動させ、磁石に固定されたＡＦレンズを機械的に動かす調整を実施し、機械的端点＿ＦＵＬＬ、もしくは、機械的端点＿ＨＯＭＥのどちらか一方のフォーカス時の被写体距離のバラツキを低減させる方法が採られている。しかしながら、この方法では、上述したように、線形運動デバイスが調整用の構造を必要とするため製造コストが増加し、又、物理的に調整を行うため、製造時間の増加につながる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、撮像素子とアクチュエータを組み合わせたカメラモジュールの状態で、少なくとも１点以上の任意のフォーカス被写体距離の最適化を可能にしたカメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を提供することにある。
本発明の一態様によれば、以下の事項を特徴とする。
（１）；レンズと、被写体の画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号から前記レンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路と、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、前記レンズのレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、前記位置コード値を書き換え可能な記憶部、前記位置コード値と前記目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部、及び、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部、を有するレンズ位置制御回路と、前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、を備えるカメラモジュールの調整方法において、第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、前記記憶部に記憶された位置コード値を、前記第１の焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値に書き換える第２ステップと、を含む。
（２）；（１）において、第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第３ステップをさらに含み、前記第２ステップは、前記記憶部に記憶された位置コード値を、前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値に書き換える。
（３）；（２）において、前記第２ステップは、前記記憶部に記憶された位置コード値を、前記第１のレンズ位置から前記第２のレンズ位置の間の複数の位置に対応する位置コード値へ書き換える。
（４）；（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記第２ステップは、近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間で前記レンズが移動するように、前記記憶部に記憶された位置コード値を書き換える。
（５）；（２）又は（３）において、前記第１の焦点距離は近接焦点であり、前記第２の焦点距離は無限遠焦点であり、前記第２ステップは、前記第１のレンズ位置から前記第２のレンズ位置までの間の複数の位置で前記レンズが移動するように、前記記憶部に記憶された位置コード値を書き換える。
（６）；（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記位置コード値は、前記目標位置コードを前記目標位置信号に変換する変換コードを有し、前記第２ステップは、レンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶された変換コードを書き換える、又は、前記位置コード値は、前記目標位置コードを前記目標位置信号に変換するためのマトリクスを有し、前記第２ステップは、レンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶されたマトリクスを書き換える。
（７）；（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記記憶部に記憶された位置コード値は、前記カメラモジュールにおいて前記レンズの可動範囲の一端からもう一端までの間で前記レンズが移動する位置コード値である。
（８）；レンズと、被写体の画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号から前記レンズを目標位置に移動させる目標位置信号へ変換係数で変換する変換部と、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部と、前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、前記変換係数が記憶され、前記変換係数を書き換え可能な記憶部と、を備えたカメラモジュールの調整方法において、第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第２ステップと、前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶された変換係数を書き換える。
（９）；レンズと、被写体の画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号から前記レンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路と、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、書き換え可能な調整信号により、前記検出信号を調整して調整検出位置信号を出力する調整部と、前記目標位置コード値に基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部、及び、前記目標位置信号と前記調整検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部、を有するレンズ位置制御回路と、前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、を備えるカメラモジュールの調整方法において、第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第２ステップと、前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記調整部の調整信号を書き換える第３ステップと、を含む。
（１０）；（９）において、前記記憶部に記憶された調整信号は、前記カメラモジュールにおいて前記レンズの可動範囲の一端からもう一端までの間で前記レンズが移動するように前記検出位置信号を調整する調整信号である。
（１１）；レンズの目標位置を示す目標位置コード値に基づいてレンズ位置を移動させる制御信号を出力するレンズ位置制御装置であり、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、前記レンズの焦点距離となるレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、書き換え可能な記憶部と、前記位置コード値と前記目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部と、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部と、を備える。
（１２）；（１１）において、前記位置コード値は、近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間で前記レンズが移動するように、前記目標位置コード値を前記目標位置信号へ変換する位置コード値である。
（１３）；（１２）において、さらに、前記位置コード値を設定する位置コード値設定部を備え、前記位置コード値設定部は、前記記憶部に予め記憶されている位置コード値を、新たな位置コード値に再設定する。
（１４）；移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御装置において、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する磁場センサと、前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するコントローラ部と、該コントローラ部に接続され、レンズ位置と前記レンズ位置に対応したコード値とが記憶されるメモリと、前記磁場センサによる前記検出位置信号値と前記コントローラ部による目標位置信号値に基づいて、前記レンズを前記目標位置に移動させるための制御信号を生成する制御部と、該制御部による前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバ回路とを備え、前記コントローラ部は、前記メモリに記憶される前記コード値を設定するコード設定部を備えている。
（１５）；移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御装置において、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する磁場センサと、前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するコントローラ部と、該コントローラ部に接続され、レンズ位置と前記レンズ位置に対応したコード値とが記憶されるメモリと、該メモリに記憶される前記コード値を設定するコード設定部と、前記磁場センサによる前記検出位置信号値と前記コントローラ部による目標位置信号値に基づいて、前記レンズを前記目標位置に移動させるための制御信号を生成する制御部と、該制御部による前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバ回路とを備えている。
（１６）；（１４）又は（１５）において、前記コード設定部は、前記メモリに既に記憶されている前記コード値を新たなコード値に再設定することを特徴とする。
（１７）；（１４）〜（１６）のいずれかにおいて、前記コード設定部は、ユーザにより前記コード値が設定可能である。
（１８）；（１４）〜（１６）のいずれかにおいて、前記コード設定部は、該コード設定部に入力する外部信号により前記コード値を設定する。
（１９）；（１４）〜（１８）のいずれかにおいて、前記制御部は、制御信号をＰＩＤ制御により生成する。
（２０）；（１４）〜（１９）のいずれかにおいて、前記磁場センサが、ホール素子である。
（２１）；（１４）〜（２０）のいずれかにおいて、前記線形運動デバイスと前記駆動コイルが、カメラモジュールに組み込まれている。
（２２）；移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御方法において、キャリブレーションを行い、メモリに保存された前記レンズの位置とそれに対応するコード値を任意の値に書き換えるステップと、外部からインターフェースを介して入力された目標位置信号を、コントローラ部にて前記メモリに保存された値に変換し、目標位置信号値を出力するステップと、次に、磁場センサにより、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力するステップと、制御部により、前記検出位置信号値と前記目標位置信号値に基づいて、前記レンズを目標位置に移動させるための制御信号をＰＩＤ制御により生成するステップと、ドライバ回路により、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するステップとを有する。
本発明の一態様によれば、撮像素子とアクチュエータを組み合わせたカメラモジュールの状態で、少なくとも１点以上の任意のフォーカス被写体距離の最適化を可能にしたカメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を実現することができ、カメラモジュールの製造バラツキに因らず、高精度な画質を得ることができる。
図１は、特許文献１に記載の従来の線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。 図２は、本発明に係るカメラモジュールの実施形態１を説明するための構成図である。 図３は、目標位置コード値とレンズ位置の関係をグラフに示した図である。 図４は、本発明に係るカメラモジュールの実施形態２を説明するための構成図である。 図５は、本発明に係るカメラモジュールの実施形態３を説明するための構成図である。 図６は、目標位置コード値とレンズ位置の関係をグラフに示した図である。 図７（ａ）及び（ｂ）は、アクチュエータ部と撮像素子を組み立てたカメラモジュール毎に、アクチュエータ内でのフォーカスするレンズの位置が異なることを示した図である。 図８は、本発明適用前後でのレンズ位置とコード値との関係を説明するための図である。 図９は、本発明の前提となるカメラモジュールを説明するための構成図である。 図１０は、本発明に係る線形運動デバイスの制御装置の実施例を説明するための構成図である。 図１１は、本発明に係る線形運動デバイスの制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜実施形態１＞
図２は、本発明に係るカメラモジュールの実施形態１を説明するための構成図である。本実施形態１において、カメラモジュールは、レンズ５０と、被写体の画像信号を出力する撮像素子５１と、画像信号からレンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路５２と、レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサ５３と、目標位置コード値と検出位置信号が入力されて制御信号を出力するレンズ位置制御回路５４と、制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部５５と、を備える。
撮像素子５１は、画像信号を出力する。画像信号としては、例えば、コントラスト検出方式におけるコントラスト信号などが挙げられる。
信号処理回路５２は、画像信号に基づいてレンズの目標位置コード値を算出して出力する。目標位置コード値は、被写体の焦点距離となる位置にレンズを移動させるための信号である。
位置センサ５３は、レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する。例えば、レンズに取り付けられた磁石から生じる磁場を検出する磁気センサである。磁気センサとしては、ホール素子、磁気抵抗素子などが挙げられる。
レンズ位置制御回路５４は、レンズのレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、位置コード値を書き換え可能な記憶部５４１、位置コード値と目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部５４２、及び、目標位置信号と検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部５４３、を有する。レンズ位置制御回路５４は、現在のレンズ位置に対応する検出位置信号と目標のレンズ位置に対応する目標位置信号の差に基づいて制御信号を生成して出力する。
記憶部５４１には、レンズのレンズ位置に対応する位置コード値が記憶されている。また、記憶部５４１は、位置コード値が書き換え可能に構成されている。
目標位置信号生成部５４２は、記憶部５４１に記憶された位置コード値と、入力された目標位置コード値とに基づいて、目標となるレンズ位置に対応する目標位置信号を生成する。具体的には、目標位置コード値と目標位置信号とが位置コード値に基づく線形の関係にある場合、目標位置コード値を、位置コード値に基づいて変換することで目標位置信号を生成する。その場合、位置コード値は、目標位置コード値と出力する目標位置信号とのマトリクスであってもよく、目標位置コード値に対して線形変換するための変換係数であってもよく、また、２つの焦点距離に関する目標位置コードに対応する目標位置信号であり、その２つの焦点距離に関する位置コード値から目標位置信号へ演算して出力する構成であってもよい。つまり、目標位置信号生成部５４２は、被写体の焦点距離に関する目標位置コード値を、位置センサに対するレンズの距離（位置センサの検出位置信号に対応する信号）へ変換して目標位置信号として出力する。
制御部５４３は、目標位置信号と検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する。制御部５４３としては、例えば、ＰＩＤ制御回路などが挙げられる。また、制御部５４３は、後述の駆動部へ出力するためのドライバを備える構成であってもよい。
駆動部５５は、制御信号に基づいて前記レンズを移動させる。具体的には、レンズに取り付けられた磁石を、制御信号に基づいて生成されたコイル電流をコイルに流すことで発生させるコイル磁場により移動させる構成が挙げられる。
また、記憶部５４１に記憶される位置コード値を書き換えるための位置コード値設定部をさらに備える構成であってもよい。
＜カメラモジュールの調整方法＞
本実施形態１のカメラモジュールの調整方法は、以下のステップを備える。
１）第１ステップ
第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へレンズを移動させるステップ
２）第２ステップ
記憶部５４１に記憶された位置コード値を、第１の焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値に書き換えるステップ
本実施形態１の調整方法は、例えば、カメラモジュール内の端点から端点までのレンズ位置（カメラモジュールにおいてレンズの可動範囲の一端からもう一端までの間）に対応する位置コード値を、焦点距離に基づいて、レンズの移動範囲が制限されるように位置コード値を書き換える。つまり、機械的端点から機械的端点までの位置コード値を、焦点距離に対応する位置コード値に書き換える。
カメラモジュールを組み立てる際に、撮像素子と、レンズ、磁石、センサＩＣ等を備えたモジュールとの間の距離が、組み立て誤差によってばらついてしまう。本実施形態１では、焦点距離に基づいて位置コード値を書き換えるため、カメラモジュールにおいてレンズが移動する範囲を焦点距離に基づいて一律に制限することが可能となる。位置コード値を書き換える調整であるため、組み立て誤差を容易に調整することができる。さらに、焦点距離に基づいてレンズが移動する範囲を制限するように書き換えるため、目標位置コード値をフルレンジで使用できるため、分解能を低下させずに調整することが可能となる。
本実施形態１は、さらに以下のステップを備える。
３）第３ステップ
第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へレンズを移動させるステップ。
第２ステップとして、第１の焦点距離に加えて第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値を書き換える構成であってもよい。
レンズの移動範囲が制限される書き換えとしては、以下の例が挙げられる。
第２ステップが、記憶部に記憶された位置コード値を、第１のレンズ位置から第２のレンズ位置の間の複数の位置に対応する位置コード値へ書き換える構成であってもよい。つまり、カメラモジュール内の端点から端点までのレンズ位置に対応する位置コード値を、第１の焦点距離及び第２の焦点距離に基づいて、レンズの移動範囲が第１のレンズ位置から第２のレンズ位置までの間の範囲に制限されるように位置コード値を書き換える。この場合、例えば、第１のレンズ位置側において移動範囲の余裕（マージン）を持たせる構成であってもよい。それによって、温度変動などの環境変化があっても余裕を持たせた範囲でレンズが移動するため、環境変化に対しても強い調整とすることができる。
また、第１の焦点距離及び第２の焦点距離に基づいて、近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間で前記レンズが移動するように、記憶部に記憶された位置コード値を書き換える構成であってもよい。つまり、カメラモジュール内の端点から端点までのレンズ位置に対応する位置コード値を、第１の焦点距離及び第２の焦点距離に基づいて、レンズの移動範囲が近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間の範囲に制限されるように位置コード値を書き換える。
なお、予め記憶部に記憶された位置コード値としては、カメラモジュール内の端点から端点までのレンズ位置（カメラモジュールにおいてレンズの可動範囲の一端からもう一端までの間）に対応する位置コード値である。後述する実施例におけるキャリブレーション後の位置コード値である。
＜位置コード値の書き換え＞
図３は、目標位置コード値とレンズ位置の関係をグラフに示した図である。横軸は、目標位置コード値の９ｂｉｔの例であり、縦軸はレンズ位置である。レンズ位置は、位置センサの検出位置信号に対応することとなる。
予め記憶部に記憶された位置コード値のケースは点線で表され、目標位置コード値が０ｃｏｄｅの場合、レンズはレンズ可動範囲の端点に位置し、目標位置コード値が５１１ｃｏｄｅの場合、レンズはレンズ可動範囲のもう一方の端点に位置することとなる。そして、目標位置コード値に対して線形にレンズ位置が変化する例である。
前述の第１のステップに従って、レンズを第１のレンズ位置に移動させるとき、目標位置コード値はＢｃｏｄｅである。そして、第２ステップでは、第１のレンズ位置に対応する目標位置コード値がＹｃｏｄｅとなるように、位置コード値を書き換える。
同様に、第３のステップに従って、レンズを第２のレンズ位置に移動させるとき、目標位置コード値はＡｃｏｄｅである。そして、第２ステップでは、第２のレンズ位置に対応する目標位置コード値がＸｃｏｄｅとなるように、位置コード値を書き換える。
書き換えた後の位置コード値のケースは実線で表される。予め記憶部に記憶された位置コード値のケースに比べて、レンズが動く範囲が狭くなるように位置コード値が書き換えられる。
カメラモジュールにおいて、最近接焦点距離から無限遠焦点距離に対応するレンズの移動範囲が、図３の縦矢印であった場合、従来の点線では、使用しない目標位置コード値がでてしまう。一方、実線では、目標位置コード値をフルレンジで使用することができる。そのため、分解能を低下させずに組み立て誤差を調整することが可能となる。
例えば、記憶部に記憶された位置コード値として、０ｃｏｄｅに対応するレンズ位置Ｐｈと５１１ｃｏｄｅに対応するレンズ位置Ｐｆの情報である場合、第１ステップの後に、第１のレンズ位置に対応する目標位置コード値ＢｃｏｄｅがＹｃｏｄｅとなるように、位置コード値設定部で演算して、レンズ位置ＰｈとＰｆを、ＰｈｎとＰｆｎへ書き換える。
＜実施形態２＞
図４は、本発明に係るカメラモジュールの実施形態２を説明するための構成図である。本実施形態２において、カメラモジュールは、レンズ５０と、撮像素子５１と、画像信号からレンズを目標位置に移動させる目標位置信号へ変換係数で変換する変換部５６と、レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサ５３と、目標位置信号と検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部５４３と、駆動部５５と、変換係数が記憶され、変換係数を書き換え可能な記憶部５４１と、を備える。
本実施形態１と異なる点を主に説明する。
変換部５６は、画像信号をレンズの目標位置信号を変換して出力する。
記憶部５４１には、画像信号から目標位置信号へ変換するための変換係数が記憶されている。また、記憶部５４１は、変換係数が書き換え可能に構成されている。
＜カメラモジュールの調整方法＞
本実施形態２のカメラモジュールの調整方法は、以下のステップを備える。
１）第１ステップ
第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へレンズを移動させるステップ
２）第２ステップ
第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へレンズを移動させる第２ステップ
３）第３ステップ
第１の焦点距離及び第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、記憶部に記憶された変換係数を書き換えるステップ
本実施形態２は、画像信号から目標位置信号へ変換する変換係数が記憶部に記憶され、変換部はその変換係数に基づいて目標位置信号を算出する。変換係数は、上述の第３ステップで焦点距離に基づいて本実施形態１の調整方法のように書き換えられる。
カメラモジュールにおいて、最近接焦点距離から無限遠焦点距離に対応するレンズの移動範囲が、図３の縦矢印であった場合、従来の点線では、使用しない目標位置コード値がでてしまう。一方、実線では、目標位置コード値をフルレンジで使用することができる。そのため、分解能を低下させずに組み立て誤差を調整することが可能となる。
＜実施形態３＞
図５は、本発明に係るカメラモジュールの実施形態３を説明するための構成図である。本実施形態３のカメラモジュールは、レンズ５０と、撮像素子５１と、画像信号からレンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路５２と、レンズ５０の位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサ５３と、書き換え可能な調整信号により、検出位置信号を調整して調整検出位置信号を出力する調整部５４５と、目標位置コード値に基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部５４２、及び、目標位置信号と調整検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部５４３、を有するレンズ位置制御回路５４と、制御信号に基づいてレンズを移動させる駆動部５５と、を備える。
本実施形態３では、位置検出側において、位置検出信号を調整する調整コード値が焦点距離に基づいて書き換えられる構成である。
＜カメラモジュールの調整方法＞
本実施形態３のカメラモジュールの調整方法は、以下のステップを備える。
１）第１ステップ
第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へレンズを移動させるステップ
２）第２ステップ
第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へレンズを移動させる第２ステップ
３）第３ステップ
第１の焦点距離及び第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記調整部の調整信号を書き換えるステップ
本実施形態３は、調整部の調整コード値に基づいて検出位置信号を調整する。調整コード値は、上述の第３ステップで焦点距離に基づいて本実施形態１の調整方法のように書き換えられる。
図６は、目標位置コード値とレンズ位置の関係をグラフに示した図である。横軸は、目標位置コード値の９ｂｉｔの例であり、縦軸はレンズ位置である。レンズ位置は、位置センサの検出位置信号に対応することとなる。
カメラモジュールにおいて、最近接焦点距離から無限遠焦点距離に対応するレンズの移動範囲が、図６の縦矢印であった場合、従来の点線では、使用しない目標位置コード値がでてしまう。一方、実線では、目標位置コード値をフルレンジで使用することができる。そのため、分解能を低下させずに組み立て誤差を調整することが可能となる。なお、本実施形態３では、位置センサの検出位置信号をゲイン調整するため、目標位置コード値に対応するレンズ位置が変更されることとなる。その場合も、目標位置コード値がフルレンジで使用できるように調整することが可能である。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
まず、本実施例に係る線形運動デバイスの制御装置の着目点について以下に説明する。
図７（ａ）及び（ｂ）は、アクチュエータ部と撮像素子を組み立てたカメラモジュール毎に、アクチュエータ内でのフォーカスするレンズの位置が異なることを示した図である。図中符号１はＡＦレンズ、２はアクチュエータ部、３は撮像素子を示している。
図７（ａ）及び（ｂ）において、被写体Ｍからレンズ１までの距離ＬＭ１が被写体距離で、アクチュエータ部２と撮像素子３までの距離ＬＧ１（図７（ａ）ではＬＧ１ａ、図７（ｂ）ではＬＧ１ｂ）が第１のギャップで、レンズ１と撮像素子３までの距離ＬＧ２が第２のギャップとする。
被写体距離ＬＭ１により第２のギャップＬＧ２は一定の距離に決められている。つまり、被写体距離ＬＭ１によって、最適な第２のギャップＬＧ２が存在する。ここで、第１のギャップＬＧ１は、アクチュエータ部２の組立バラつきなどにより変化する。
図７（ａ）及び（ｂ）におけるＬＧ１ａとＬＧ１ｂの値は異なっており、ＬＧ１ａ＞ＬＧ１ｂの関係にある。つまり、図７（ａ）におけるアクチュエータ部２は、図７（ｂ）におけるアクチュエータ部２よりも撮像素子３から離れていることになる。
そうすると、被写体距離ＬＭ１により第２のギャップＬＧ２は一定の値なので、アクチュエータ部内でのレンズ１の位置が異なることになる。つまり、図７（ａ）におけるアクチュエータ部２の被写体Ｍ側の端部からレンズ１までの距離Ａ１は、図７（ｂ）におけるアクチュエータ部２の被写体Ｍ側の端部からレンズ１までの距離Ａ２よりも長くなる。
例えば、図７（ａ）では、レンズ１の位置を表すコード値（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒの値）が、５０コード（ｃｏｄｅ）だとして、図７（ｂ）では、５０ｃｏｄｅでは、フォーカスせず、１００ｃｏｄｅでフォーカスするということになる。つまり、アクチュエータ部２の組み立てた個体毎に、フォーカスするコード値が異なるということになる。
したがって、本実施例は、アクチュエータ部２の組み立てた個体毎にバラツキのあるコード値を書き換えるというもので、図７（ａ）でも、図７（ｂ）でも、フォーカスするレンズの位置をある任意のコード（Ｃｏｄｅ）に書き換えるということである。
図８は、本実施例の適用前後でのレンズ位置とコード値との関係を説明するための図である。キャリブレーション直後は、コード値とレンズ位置の関係は、図７の太点線であり、この場合、任意の第１の被写体距離（例えば、１０ｃｍ）に対応するレンズ位置を示すコード値はＢｃｏｄｅで、任意の第２の被写体距離（例えば、３ｍ）に対応するレンズ位置を示すコード値はＡｃｏｄｅである。
これを、Ａｃｏｄｅ⇒Ｘｃｏｄｅ、Ｂｃｏｄｅ⇒Ｙｃｏｄｅに変換し、新たに太実線のレンズの位置とポジションレジスタの関係を得ることが、着目点になる。
つまり、上述した図７（ａ）及び（ｂ）では、１点のレンズ位置しか示していない。図３でいうＡｃｏｄｅ（又はＢｃｏｄｅ）が図７でいう５０ｃｏｄｅや１００ｃｏｄｅとなる。つまり、モジュール毎にＡｃｏｄｅ（又はＢｃｏｄｅ）が変わっているが、これを任意のＸｃｏｄｅ（又はＹｃｏｄｅ）に変換するのが本実施例である。
図９は、本実施例の前提となるカメラモジュールを説明するための構成図である。カメラモジュール１０は、ＡＦレンズ１を線形運動させるアクチュエータ部２と、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどの撮像素子３と、この撮像素子３から送られてくる被写体Ｍのコントラスト信号からＡＦレンズ１の目標位置信号を決める信号処理回路４とから構成されている。なお、信号処理回路４はカメラモジュール１０の外部にあっても構わない。
アクチュエータ部２は、線形運動するＡＦレンズ１に固定された磁石５と、この磁石５を線形運動させるための斥力と引力を発生させる駆動コイル６と、磁石５の位置を検知し、駆動コイル６に流す電流の量と方向を制御するＩＣ回路７（図１０における符号２０に相当）で構成されている。また、ＩＣ回路７は、磁石５の位置を検知する磁場センサ７ａと、駆動コイル６に流す電流の量と方向を決めるドライバ回路７ｂと、磁石５の位置と目標位置の偏差からドライバ回路７ｂの操作量を決めるＰＩＤ制御回路７ｃとで構成されている。
ＡＦレンズ１は、デジタル化された目標位置信号に従って、アクチュエータ内の機械的端点＿ＦＵＬＬと機械的端点＿ＨＯＭＥ間を離散的に線形運動する。ＡＦ制御は、ＡＦレンズ１を被写体のコントラスト信号が最大になる点へ移動させる動作で、被写体Ｍとカメラモジュール１０間の被写体距離に因って、コントラスト信号が最大となるＡＦレンズ１の位置が異なる。よって、ＡＦ制御は、ＡＦレンズ１を撮像素子３が出力する被写体Ｍのコントラスト信号が最大となる点を逐次比較で探すコントラスト検出方式や、測距センサで被写体Ｍとカメラモジュール１０間の被写体距離を測り、被写体距離からコントラスト信号が最大となるＡＦレンズ１の位置を算出し、ＡＦレンズ１を移動させる測距方式などが用いられている。
一般的に、量産されたカメラモジュールで高精度な画像を得るためには、アクチュエータ並びにカメラモジュールの製造バラツキに因らず、磁石が機械的端点＿ＦＵＬＬと機械的端点＿ＨＯＭＥに位置した場合の、フォーカス時の被写体距離の分布がないことが望ましい。しかしながら、組み立て時、アクチュエータは、機械的端点＿ＦＵＬＬと機械的端点＿ＨＯＭＥ間のストロークに製造バラツキが生じ、カメラモジュールは、組み立て時、機械的端点＿ＨＯＭＥと、撮像素子間のギャップに製造バラツキが生じてしまう。
なお、フォーカス時の被写体距離がカメラモジュールから遠い場合には、ＡＦレンズは、機械的端点＿ＨＯＭＥ近辺に位置し、フォーカス時の被写体距離がカメラモジュールから近い場合には、ＡＦレンズは、機械的端点＿ＦＵＬＬ近辺に位置する。
通常、カメラモジュール毎に、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ；Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、もしくは、外部のメモリに被写体距離（焦点距離）とコード値の関係が保存されており、ＩＳＰは、その保存された内容を参照して、予め決められた被写体距離内でＡＦレンズを動かす。ここで、カメラモジュール毎に上述したように機械的端点＿ＨＯＭＥと、撮像素子間のギャップに製造バラツキが生じると、コード値と、被写体距離（焦点距離）の関係がカメラモジュール毎に異なってしまう。その場合、本来使用しないＡＦレンズ位置からＡＦレンズを動かすことになる。つまり、ＡＦレンズを無駄な区間で動かす必要が生じ、ＡＦスピードが遅くなる。そこで、従来は、カメラモジュール毎に、使用可能なコード値の範囲を制限したり、物理的にアクチュエータと撮像素子との距離を任意の距離になるように調整したりしている。
図１０は、本実施例に係る線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図中符号２０は制御装置、２１（７ａ）は磁場センサ（ホール素子）、２２はオフセット補償回路、２３は増幅器、２４はＡ／Ｄ変換回路、２５はＩ２ＣＩＦ（インターフェース）、２６はコントローラ部、２６ａはコード設定部、２７はメモリ、２８（７ｃ）はＰＩＤ制御回路（制御部）、２９はドライバ回路、３０（６）は駆動コイル、４０はカメラモジュール、４１は線形運動デバイス、４２（５）は磁石、４３（１）はＡＦレンズを示している。なお、図８と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
また、Ｉ２Ｃ（アイ・スクエア・シー、アイ・ツー・シー）は、シリアスバスで、低速な周辺機器をマザーボードへ接続したり、組み込むシステム、携帯電話などで使われており、Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ の略で、Ｉ−ｓｑｕａｒｅｄ−Ｃ（アイ・スクエアド・シー）が正式な読み方とされており、Ｉ２Ｃと表記されることも多い。
本実施例の線形運動デバイスの制御装置２０は、移動体４３に取り付けられた磁石４２を有する線形運動デバイス４１と、この線形運動デバイス４１の磁石４２の近傍に配置された駆動コイル３０とを備えたアクチュエータモジュールにおいて、この駆動コイル３０にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石４２に固定されているレンズ４３を移動させることが可能である。
磁場センサ２１は、磁石４２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値ＶＰＲＯＣを出力する。コントローラ部２６は、線形運動デバイス４１を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値ＶＴＡＲＧを出力する。
メモリ２７は、基準位置からのレンズ位置とレンズ位置に対応したコード値とが記憶される。メモリ２７に接続するコントローラ部２６は、メモリ２７に既に記憶されているコード値を新たなコード値に再設定するコード設定部を備える。コード設定部２６ａは、ユーザによりコード値を設定することが可能になっていてもよく、外部と接続するＳＤＡ／ＳＣＬ端子から入力される外部信号によってコード値を設定するようになっていてもよい。
なお、ここでキャリブレーションとは、線形運動デバイス４１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬおよび、線形運動デバイス４１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬに対応する検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを得て、メモリ２７に記憶させることを意味している。
ＰＩＤ制御回路２８は、磁場センサ２１による検出位置信号値ＶＰＲＯＣとコントローラ部２６による目標位置信号値ＶＴＡＲＧに基づいて、レンズ４３を目標位置に移動させるための制御信号をＰＩＤ制御により生成する。
ドライバ回路２９は、ＰＩＤ制御回路２８による制御信号に基づいて駆動コイル３０に駆動電流を供給する。
図１０においては、カメラモジュール４０のレンズの位置調整を行う制御装置２０に適用した場合について説明する。この制御装置（位置制御回路）２０は、例えば、ＩＣ回路として構成されている。なお、カメラモジュール４０は、線形運動デバイス４１と、レンズ４３を移動させる駆動コイル３０とで構成されている。したがって、駆動コイル３０に電流を流すことにより、磁石４２が移動され、その磁石４２に固定されているレンズ４３の位置調整が可能となる。
つまり、線形運動デバイス４１の制御装置２０は、レンズ（移動体）４３に取り付けられた磁石４２を有する線形運動デバイス４１と、この線形運動デバイス４１の磁石４２の近傍に配置された駆動コイル３０とを備え、この駆動コイル３０にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石４２を移動させるように構成されている。
磁場センサ２１は、磁石４２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値ＶＰＲＯＣを出力する。つまり、磁場センサ２１は、カメラモジュール４０の磁石４２が発する磁場を電気信号に変換し、検出位置信号を増幅器２３に出力する。増幅器２３は、磁場センサ２１から入力される検出位置信号をオフセット補償回路２２を介して増幅する。なお、この磁場センサ２１はホール素子であることが望ましい。
また、Ａ／Ｄ変換回路２４は、磁場センサ２１からの検出位置信号を増幅器２３により増幅してＡ／Ｄ変換するもので、Ａ／Ｄ変換された検出位置信号値ＶＰＲＯＣを得るものである。
また、コントローラ部２６はデバイス（レンズ）位置を制御し、目標位置信号値ＶＴＡＲＧを出力するもので、ＰＩＤ制御回路２８に接続されている。
また、ＰＩＤ制御回路２８は、Ａ／Ｄ変換回路２４とコントローラ部２６とに接続され、Ａ／Ｄ変換回路２４からの出力信号である検出位置信号値ＶＰＲＯＣと、コントローラ部２６からの出力信号である目標位置信号値ＶＴＡＲＧを入力として、ＰＩＤ制御を行うものである。つまり、ＰＩＤ制御回路２８は、Ａ／Ｄ変換回路２４からの検出位置信号値ＶＰＲＯＣとデバイス（レンズ）位置コントローラ部２６で生成されたレンズ位置の目標位置信号値ＶＴＡＲＧとを入力し、レンズ４３の現在位置と、目標位置信号値ＶＴＡＲＧにより指示されるレンズ４３の目標位置とから、レンズ４３を目標位置に移動させるための制御信号を出力する。
ここでＰＩＤ制御とは、フィードバック制御の一種で、入力値の制御を出力値と目標値との偏差とその積分及び微分の３つの要素によって行う方法のことである。基本的なフィードバック制御として比例制御（Ｐ制御）がある。これは入力値を出力値と目標値の偏差の一次関数として制御するものである。ＰＩＤ制御では、この偏差に比例して入力値を変化させる動作を比例動作あるいはＰ動作（ＰはＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬの略）という。つまり、偏差のある状態が長い時間続けばそれだけ入力値の変化を大きくして目標値に近づけようとする役目を果たす。この偏差の積分に比例して入力値を変化させる動作を積分動作あるいはＩ動作（ＩはＩＮＴＥＧＲＡＬの略）という。このように比例動作と積分動作を組み合わせた制御方法をＰＩ制御という。この偏差の微分に比例して入力値を変化させる動作を微分動作あるいはＤ動作（ＤはＤＥＲＩＶＡＴＩＶＥ又はＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬの略）という。比例動作と積分動作と微分動作を組み合わせた制御方法をＰＩＤ制御という。
ＰＩＤ制御回路２８からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路（図示せず）によりＤ／Ａ変換され、ドライバ回路２９により、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと目標位置信号値ＶＴＡＲＧに基づいて、駆動コイル３０に駆動電流が供給される。つまり、ドライバ回路２９は、ＰＩＤ制御回路２８からの制御信号に基づき、出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を生成する。この出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、カメラモジュール４０の駆動コイル３０の両端に供給される。
なお、以上の説明では、線形運動デバイスが、レンズ（移動体）４３と、このレンズ（移動体）４３に取り付けられた磁石４２とからなるものとしているが、駆動コイルを含めて線形運動デバイスとすることもできる。
このようにして、レンズの稼動範囲を変更した場合にも、線形運動デバイスの応答特性を変化させることなく、正確な位置制御を可能とすることができる。
つまり、線形運動デバイス４１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス４１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬに対応する検出位置演算信号値（ＶＰＲＯＣ）を得るキャリブレーション時のレンズの位置とそれに対応するコード値はメモリ２７に保存される。
本実施例は、任意の被写体距離に配置した被写体に対して、メモリ２７に保存されたレンズの位置とそれに対応するコード値を書き換えるというものである。このメモリ２７には、図９に示した所定の被写体距離（例えば３ｍや１０ｃｍ）に配置された被写体にフォーカスするレンズ位置とそれに対応するコード値（ここではＡとＢする）がキャリブレーション直後は書き込まれているが、このＡとＢをＸ及びＹに書き換えるということになる。
なお、以上ではコントローラ部２６が、コード設定部２６ａを備える場合を中心に説明したが、コントローラ部２６外にコード設定部があってもよい。
図１１は、本実施例に係る線形運動デバイスの制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。本実施例を適用した線形運動デバイスの制御方法は、前準備と実際の動作２つに分けられる。
前準備としては、キャリブレーションを行い、メモリに保存されたレンズの位置とそれに対応するコード値を、本実施例の制御方法を用いて、任意の値に書き換える（ステップＳ１）。
実際の動作としては、移動体４３に取り付けられた磁石４２を有する線形運動デバイス４１と、この線形運動デバイス４１の磁石４２の近傍に配置された駆動コイル３０とを備え、この駆動コイル３０にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石４２に固定されているレンズ４３を移動させる線形運動デバイス４１を制御する。
まず、外部からＩ２ＣＩＦ２５を介して入力された目標位置信号を、コントローラ部にてメモリに保存された値に変換し、目標位置信号値ＶＴＡＲＧを出力する（ステップＳ２）。次に、磁場センサ２１により、磁石４２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する（ステップＳ３）。
次に、制御部２８により、検出位置信号値ＶＰＲＯＣと目標位置信号値ＶＴＡＲＧに基づいて、レンズ４３を目標位置に移動させるための制御信号をＰＩＤ制御により生成する（ステップＳ４）。次に、ドライバ回路２９により、制御信号に基づいて駆動コイル３０に駆動電流を供給する（ステップＳ５）。
以上のように、本発明によれば、撮像素子とアクチュエータを組み合わせたカメラモジュールの状態で、少なくとも１点以上の任意のフォーカス被写体距離の最適化を可能にしたカメラモジュールの調整方法及びレンズ位置制御装置並びに線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を実現することができ、カメラモジュールの製造バラツキに因らず、高精度な画質を得ることができ、かつＡＦスピードの向上にも繋がる。
以上のように、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これらの説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の他の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。
１，４３ ＡＦレンズ
２ アクチュエータ部
３ 撮像素子
４ 信号処理回路
５，４２ 磁石
６，３０ 駆動コイル
７ ＩＣ回路
７ａ，２１ 磁場センサ（ホール素子）
７ｂ，２９ ドライバ回路
７ｃ，２８ ＰＩＤ制御回路
１０，４０ カメラモジュール
２０ 制御装置
２２ オフセット補償回路
２３ 増幅器
２４ Ａ／Ｄ変換回路
２５ Ｉ２ＣＩＦ（インターフェース）
２６ コントローラ部
２６ａ コード設定部
２７ メモリ
４０ カメラモジュール
４１ 線形運動デバイス
５０ レンズ
５１ 撮像素子
５２ 信号処理回路
６３ 位置センサ
５４ レンズ位置制御回路
５５ 駆動部
５４１ 記憶部
５４２ 目標位置信号生成部
５４３ 制御部
５６ 変換部
５４５ 調整部
１１０ 磁石
１１１ コイル
１１２ 線形運動デバイス
１１３ 磁場センサ
１１４ 差動増幅器
１１５ 非反転出力バッファ
１１６ 反転出力バッファ
１１７ 第１の出力ドライバ
１１８ 第２の出力ドライバ
本発明の一態様によれば、以下の事項を特徴とする。
（１）；レンズと、被写体の画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号から前記レンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路と、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、前記レンズのレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、前記位置コード値を書き換え可能な記憶部、前記位置コード値と前記目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部、及び、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部、を有するレンズ位置制御回路と、前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、を備えるカメラモジュールの調整方法において、第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、前記記憶部に記憶された、前記カメラモジュール内の端点から端点までのレンズ位置に対応する位置コード値を、前記第１の焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値に書き換える第２ステップと、を含む。
（８）；レンズと、被写体の画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号から前記レンズを目標位置に移動させる目標位置信号へ変換係数で変換する変換部と、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部と、前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、前記変換係数が記憶され、前記変換係数を書き換え可能な記憶部と、を備えたカメラモジュールの調整方法において、第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第２ステップと、前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶された、前記画像信号から前記目標位置信号へ変換するための変換係数を書き換える。
（９）；レンズと、被写体の画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号から前記レンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路と、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、書き換え可能な調整コード値により、前記検出信号を調整して調整検出位置信号を出力する調整部と、前記目標位置コード値に基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部、及び、前記目標位置信号と前記調整検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部、を有するレンズ位置制御回路と、前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、を備えるカメラモジュールの調整方法において、第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第２ステップと、前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記調整部の前記検出位置信号を調整するための調整コード値を書き換える第３ステップと、を含む。
（１０）；（９）において、前記記憶部に記憶された調整信号は、前記カメラモジュールにおいて前記レンズの可動範囲の一端からもう一端までの間で前記レンズが移動するように前記検出位置信号を調整する調整信号である。
（１１）；レンズの目標位置を示す目標位置コード値に基づいてレンズ位置を移動させる制御信号を出力するレンズ位置制御装置において、前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、前記レンズの焦点距離となるレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、書き換え可能な記憶部と、前記位置コード値と前記目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部と、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部と、を備え、
前記位置コード値は、前記レンズが第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するレンズ位置から前記レンズが移動するように、前記目標位置コード値を前記目標位置信号へ変換する位置コード値である。
（１２）；（１１）において、前記位置コード値は、近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間で前記レンズが移動するように、前記目標位置コード値を前記目標位置信号へ変換する位置コード値である。
（１３）；（１２）において、さらに、前記位置コード値を設定する位置コード値設定部を備え、前記位置コード値設定部は、前記記憶部に予め記憶されている位置コード値を、新たな位置コード値に再設定する。
（１４）；移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御装置において、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する磁場センサと、前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するコントローラ部と、該コントローラ部に接続され、レンズ位置と前記レンズ位置に対応したコード値とが記憶されるメモリと、前記磁場センサによる前記検出位置信号値と前記コントローラ部による目標位置信号値に基づいて、前記レンズを前記目標位置に移動させるための制御信号を生成する制御部と、該制御部による前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバ回路とを備え、前記コード設定部が、前記メモリに記憶された前記コード値を、前記レンズが第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦する前記第１の焦点距離に基づいて前記レンズの移動範囲が制限されるように書き換える。
（１５）；移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御装置において、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する磁場センサと、前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するコントローラ部と、該コントローラ部に接続され、レンズ位置と前記レンズ位置に対応したコード値とが記憶されるメモリと、該メモリに記憶される前記コード値を設定するコード設定部と、前記磁場センサによる前記検出位置信号値と前記コントローラ部による目標位置信号値に基づいて、前記レンズを前記目標位置に移動させるための制御信号を生成する制御部と、該制御部による前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバ回路と、を備え、前記コード設定部が、前記メモリに記憶された前記コード値を、前記レンズが第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦する前記第１の焦点距離に基づいて前記レンズの移動範囲が制限されるように書き換える。
（２２）；移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御方法において、キャリブレーションを行い、メモリに保存された、基準位置からのレンズ位置と前記レンズ位置に対応するコード値を任意の値に書き換えるステップと、外部からインターフェースを介して入力された目標位置信号を、コントローラ部にて前記メモリに保存されたコード値に変換し、目標位置信号値を出力するステップと、次に、磁場センサにより、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力するステップと、制御部により、前記検出位置信号値と前記目標位置信号値に基づいて、前記レンズを目標位置に移動させるための制御信号をＰＩＤ制御により生成するステップと、ドライバ回路により、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するステップとを有する。

Claims (22)

  1. レンズと、
    被写体の画像信号を出力する撮像素子と、
    前記画像信号から前記レンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路と、
    前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、
    前記レンズのレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、前記位置コード値を書き換え可能な記憶部、前記位置コード値と前記目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部、及び、前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部、を有するレンズ位置制御回路と、
    前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、
    を備えるカメラモジュールの調整方法において、
    第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、
    前記記憶部に記憶された位置コード値を、前記第１の焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値に書き換える第２ステップと、
    を含むカメラモジュールの調整方法。
  2. 第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第３ステップをさらに含み、
    前記第２ステップは、前記記憶部に記憶された位置コード値を、前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように位置コード値に書き換える請求項１に記載のカメラモジュールの調整方法。
  3. 前記第２ステップは、前記記憶部に記憶された位置コード値を、前記第１のレンズ位置から前記第２のレンズ位置の間の複数の位置に対応する位置コード値へ書き換える請求項２に記載のカメラモジュールの調整方法。
  4. 前記第２ステップは、近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間で前記レンズが移動するように、前記記憶部に記憶された位置コード値を書き換える請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラモジュールの調整方法。
  5. 前記第１の焦点距離は近接焦点であり、前記第２の焦点距離は無限遠焦点であり、
    前記第２ステップは、前記第１のレンズ位置から前記第２のレンズ位置までの間の複数の位置で前記レンズが移動するように、前記記憶部に記憶された位置コード値を書き換える請求項２又は３に記載のカメラモジュールの調整方法。
  6. 前記位置コード値は、前記目標位置コードを前記目標位置信号に変換する変換コードを有し、前記第２ステップは、レンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶された変換コードを書き換える、又は、前記位置コード値は、前記目標位置コードを前記目標位置信号に変換するためのマトリクスを有し、前記第２ステップは、レンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶されたマトリクスを書き換える請求項１〜５のいずれか一項に記載のカメラモジュールの調整方法。
  7. 前記記憶部に予め記憶された位置コード値は、前記カメラモジュールにおいて前記レンズの可動範囲の一端からもう一端までの間で前記レンズが移動する位置コード値である請求項１〜６のいずれか一項に記載のカメラモジュールの調整方法。
  8. レンズと、
    被写体の画像信号を出力する撮像素子と、
    前記画像信号から前記レンズを目標位置に移動させる目標位置信号へ変換係数で変換する変換部と、
    前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、
    前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部と、
    前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、
    前記変換係数が記憶され、前記変換係数を書き換え可能な記憶部と、
    を備えたカメラモジュールの調整方法において、
    第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、
    第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第２ステップと、
    前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記記憶部に記憶された変換係数を書き換えるカメラモジュールの調整方法。
  9. レンズと、
    被写体の画像信号を出力する撮像素子と、
    前記画像信号から前記レンズの目標位置コード値を出力する信号処理回路と、
    前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、
    書き換え可能な調整信号により、前記検出信号を調整して調整検出位置信号を出力する調整部と、
    前記目標位置コード値に基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部、及び、前記目標位置信号と前記調整検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部、を有するレンズ位置制御回路と、
    前記制御信号に基づいて前記レンズを移動させる駆動部と、
    を備えるカメラモジュールの調整方法において、
    第１の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第１のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第１ステップと、
    第２の焦点距離となる位置に配置された被写体に合焦するように、第２のレンズ位置へ前記レンズを移動させる第２ステップと、
    前記第１の焦点距離及び前記第２焦点距離に基づいてレンズの移動範囲が制限されるように、前記調整部の調整信号を書き換える第３ステップと、
    を含むカメラモジュールの調整方法。
  10. 前記記憶部に予め記憶された調整信号は、前記カメラモジュールにおいて前記レンズの可動範囲の一端からもう一端までの間で前記レンズが移動するように前記検出位置信号を調整する調整信号である請求項９に記載のカメラモジュールの調整方法。
  11. レンズの目標位置を示す目標位置コード値に基づいてレンズ位置を移動させる制御信号を出力するレンズ位置制御装置であり、
    前記レンズの位置を検出して検出位置信号を出力する位置センサと、
    前記レンズの焦点距離となるレンズ位置に対応する位置コード値が記憶され、書き換え可能な記憶部と、
    前記位置コード値と前記目標位置コード値とに基づいて目標位置信号を出力する目標位置信号生成部と、
    前記目標位置信号と前記検出位置信号とに基づいて制御信号を生成する制御部と、
    を備えるレンズ位置制御装置。
  12. 前記位置コード値は、近接焦点距離となるレンズ位置から無限遠焦点となるレンズ位置までの間で前記レンズが移動するように、前記目標位置コード値を前記目標位置信号へ変換する位置コード値である請求項１１に記載のレンズ位置制御装置。
  13. さらに、前記位置コード値を設定する位置コード値設定部を備え、
    前記位置コード値設定部は、前記記憶部に予め記憶されている位置コード値を、新たな位置コード値に再設定する請求項１２に記載のレンズ位置制御装置。
  14. 移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御装置において、
    前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する磁場センサと、
    前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するコントローラ部と、
    該コントローラ部に接続され、レンズ位置と前記レンズ位置に対応したコード値とが記憶されるメモリと、
    前記磁場センサによる前記検出位置信号値と前記コントローラ部による目標位置信号値に基づいて、前記レンズを前記目標位置に移動させるための制御信号を生成する制御部と、
    該制御部による前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバ回路とを備え、
    前記コントローラ部は、前記メモリに記憶される前記コード値を設定するコード設定部を備えている線形運動デバイスの制御装置。
  15. 移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御装置において、
    前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力する磁場センサと、
    前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するコントローラ部と、
    該コントローラ部に接続され、レンズ位置と前記レンズ位置に対応したコード値とが記憶されるメモリと、
    該メモリに記憶される前記コード値を設定するコード設定部と、
    前記磁場センサによる前記検出位置信号値と前記コントローラ部による目標位置信号値に基づいて、前記レンズを前記目標位置に移動させるための制御信号を生成する制御部と、
    該制御部による前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバ回路と
    を備えている線形運動デバイスの制御装置。
  16. 前記コード設定部は、前記メモリに既に記憶されている前記コード値を新たなコード値に再設定する請求項１４又は１５に記載の線形運動デバイスの制御装置。
  17. 前記コード設定部は、ユーザにより前記コード値が設定可能である請求項１４から１６のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
  18. 前記コード設定部は、該コード設定部に入力する外部信号により前記コード値を設定する請求項１４から１６のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
  19. 前記制御部は、制御信号をＰＩＤ制御により生成する請求項１４から１８のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
  20. 前記磁場センサが、ホール素子である請求項１４から１９のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
  21. 前記線形運動デバイスと前記駆動コイルが、カメラモジュールに組み込まれている請求項１４から２０のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
  22. 移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスと、該線形運動デバイスの前記磁石の近傍に配置された駆動コイルとを備え、該駆動コイルにコイル電流が流れることによって発生する力により前記磁石に固定されているレンズを移動させる線形運動デバイスの制御方法において、
    キャリブレーションを行い、メモリに保存された前記レンズの位置とそれに対応するコード値を任意の値に書き換えるステップと、
    外部からインターフェースを介して入力された目標位置信号を、コントローラ部にて前記メモリに保存された値に変換し、目標位置信号値を出力するステップと、
    磁場センサにより、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力するステップと、
    制御部により、前記検出位置信号値と前記目標位置信号値に基づいて、前記レンズを目標位置に移動させるための制御信号をＰＩＤ制御により生成するステップと、
    ドライバ回路により、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するステップと
    を有する線形運動デバイスの制御方法。
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