JP2009009126A - オートフォーカシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、オートフォーカシング装置に関する。
【解決手段】本発明は、移動軸に従って一定範囲を移動するレンズの現在位置を感知するセンシング部と、上記センシング部におけるレンズ位置値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、オートフォーカシングアルゴリズムにより定められるレンズの目標位置に上記レンズを移動させるための信号を発生させるレンズ位置制御部と、上記レンズ位置制御部における信号により矩形波信号を発生させる駆動信号発生部と、上記Ａ／Ｄコンバータに連結され、上記駆動信号発生部の矩形波信号により上記Ａ／Ｄコンバータのコンバーティング時点を制御する演算部と、を含むオートフォーカシング装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、オートフォーカシング装置に関するもので、より詳細には、アクチュエータの駆動信号により発生するレンズ位置のセンシング時のノイズを除去することができるオートフォーカシング装置に関するものである。

デジタルカメラに関する技術が発展しながら、カメラの焦点を自動調節するオートフォーカシング（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）に関する関心が高まっている。特に、携帯電話等の移動端末機においてカメラモジュールが必須機能として浮かび上がりながら、これによる付加機能の重要性が高くなっている。現在常用化されているオートフォーカシングを実現するためにはレンズの変位が発生されなければならないため、このためにモーター等のアクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）が使用されている。アクチュエータの種類としてはＶＣＡ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌｅｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ）と圧電（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）アクチュエータが代表的である。携帯電話のスリム化、低消費電力化によりカメラモジュール及びオートフォーカシングモジュールも消費電力が少なく、サイズが小さくなければならない。

一般的に、オートフォーカシングモジュールは、レンズの位置を検出するセンシング部、検出されたレンズの位置を変更させるためのアクチュエータを含むことができる。圧電アクチュエータは消費電力が少なく、サイズも小さいため、携帯電話のカメラモジュールとして多く使用されている。しかし、圧電アクチュエータの場合、アクチュエータの駆動時にピーク電流（ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ）が大きく、これはレンズの位置を検出するセンシング部においてノイズ（ｎｏｉｓｅ）として作用することができる。

図１は、従来技術によるオートフォーカシング装置においてアクチュエータの矩形波信号によるセンシング部においてノイズが発生することを示すグラフである。

図１の（ｂ）は、圧電アクチュエータを駆動させるための駆動信号である。上記駆動信号は、ライジングエッジ（１）'及びフォーリングエッジ（２）'を有する矩形波信号であることができる。図１の（ａ）では、センシング部におけるセンシング電圧を示すが、上記アクチュエータの駆動信号のエッジ部に該当する時点においてノイズ（１）、（２）が発生することが分かる。

従って、本発明は、アクチュエータの駆動信号の矩形波によりセンシング部のセンシング電圧にノイズが発生しないオートフォーカシング装置を提供することを目的とする。

本発明は、移動軸に従って一定範囲を移動するレンズの現在位置を感知するセンシング部と、上記センシング部におけるレンズの位置値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、オートフォーカシングアルゴリズムにより定められるレンズの目標位置に上記レンズを移動させるための信号を発生させるレンズ位置制御部と、上記レンズ位置制御部における信号により矩形波信号を発生させる駆動信号発生部と、上記Ａ／Ｄコンバータに連結され、上記駆動信号発生部の矩形波信号により上記Ａ／Ｄコンバータのコンバーティング時点を制御する演算部と、を含むオートフォーカシング装置を提供する。

上記オートフォーカシング装置は、上記駆動信号発生部の矩形波信号により駆動されるアクチュエータをさらに含むことができる。

上記アクチュエータは、圧電（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）素子を利用したアクチュエータであることができる。

上記演算部は、上記駆動信号発生部において発生した矩形波のエッジ（ｅｄｇｅ）を検出する検出部と、上記エッジが検出された時点から所定の時間が経過した後、上記センシング部の信号がＡＤコンバーティングされるよう上記Ａ／Ｄコンバータのコンバーティング時点を調節する遅延部を含むことができる。

上記遅延部は、上記矩形波のエッジが検出された時点と、次のエッジが検出される時点の間に上記センシング部の信号がＡＤコンバーティングされるようコンバーティング時点を調節することができる。

上記遅延部は、上記エッジが検出された時点と、次のエッジが検出される時点の間を複数のフロックに分割するカウンターであることができる。

本発明によると、オートフォーカシングにおいてレンズの位置をセンシングする時、アクチュエータの駆動信号により発生することができるノイズを除去し、正確なレンズの位置値をセンシングすることができる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態によるオートフォーカシング装置の構成図である。

図２を参照すると、本実施形態によるオートフォーカシング装置は、センシング部１１、Ａ／Ｄコンバータ１２、レンズ位置制御部１３、駆動信号発生部１４、アクチュエータ１５及び演算部１６を含むことができる。

上記オートフォーカシング装置１０は、レンズをマクロ（ｍａｃｒｏ）から 無限大（ｉｎｆｉｎｉｔｙ）まで動いて最適のフォーカシング位置にレンズを移動させることができる。上記オートフォーカシング装置は、オートフォーカシングアルゴリズムにより複数の目標位置を設定しレンズを上記目標位置の夫々に移動させながら画面の鮮明度を判断し、上記複数の目標位置のうち、最も鮮明度のよい目標位置を最適のフォーカシング位置に定めレンズを移動させることができる。

上記センシング部１１は、レンズ１７と連結され上記レンズ１７の位置を検出する。オートフォーカシング装置において上記レンズ１７は、移動軸に従って移動することができる。上記レンズはマクロ（ｍａｃｒｏ）から無限大（ｉｎｆｉｎｉｔｙ）まで移動範囲が定められることができる。上記レンズの移動範囲はカメラモジュール内で上記レンズが動ける機械的移動距離のことである。

上記センシング部１１は、上記レンズの移動軸上で上記レンズの位置を検出するための位置センサー等を含むことができる。

上記レンズの位置により撮像体に対する鮮明度が変更されることができ、上記レンズを通じ入射されるイメージはイメージセンサー等により認識されることができる。

上記Ａ／Ｄコンバータ１２は、上記センシング部１１でセンシングされたレンズの位置値をデジタル信号に変えることができる。一般的に上記センシング部１１でセンシングされたレンズの位置値はアナログ信号であるため、これを上記Ａ／Ｄコンバータ１２でデジタル信号に変更し上記レンズ位置制御部１３に提供することができる。

一般的に上記Ａ／Ｄコンバータは任意の時点から作動されるため、他の矩形波等により影響を受ける恐れがある。本実施形態では、上記センシング部１１でセンシングされたアナログ信号をデジタル信号に変更する上記Ａ／Ｄコンバータの作動時点を制御し、外部のノイズ成分のない時点で上記コンバータが作動することができるようにする。

上記レンズ位置制御部１３は、上記レンズの現在位置をレンズの目標位置に変更するための信号を発生させる。上記レンズ位置制御部１３は上記目標位置を設定するためにオートフォーカシングアルゴリズムを行うことができる。

上記オートフォーカシングアルゴリズムは、上記レンズの移動範囲内で複数の目標位置を設定し、レンズを上記目標位置の夫々に移動させ上記目標位置にレンズが位置する時の鮮明度を比較することができる。このようなアルゴリズムを通じ最も鮮明度のよい最適のフォーカシング位置を検出することができる。上記最適のフォーカシング位置が検出されると、上記オートフォーカシングアルゴリズムではレンズを上記最適のフォーカシング位置に移動させる信号を出力することができる。

この時、最適のフォーカシング位置を探すために上記所定の目標位置の夫々にレンズを移動させる動作及び上記最適のフォーカシング位置にレンズを移動させる動作のため、上記レンズを駆動させるためのアクチュエータが必要で、上記アクチュエータに提供される駆動信号は上記オートフォーカシングアルゴリズムにより定められることができる。

上記駆動信号発生部１４は、上記レンズに連結されレンズを移動させるアクチュエータ１５を作動させる信号を発生させる。

本実施形態では、上記アクチュエータ１５は圧電（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）アクチュエータを使用することができる。上記圧電アクチュエータは、圧電方式を利用して電気エネルギーを機械的な変位、または応力に変換するトランスデューサである。

上記圧電アクチュエータを駆動させるために上記駆動信号発生部１４は、矩形波信号を発生させることができる。

上記矩形波信号は動作モードと休止モードが反復され、上記動作モードと休止モードの間にフォーリングエッジ及びライジングエッジ部分で電流の変化量が大きいため、このような急な電流の変化は上記センシング部でレンズの位置を検出する時にノイズとして作用することができ、位置を検出する時、このノイズにより正確なレンズの位置検出が困難になる。

上記演算部１６は、上記駆動信号発生部１４における矩形波信号により上記Ａ／Ｄコンバータ１２のコンバーティング時点を調節することができる。

この時、上記演算部１６は、上記駆動信号発生部１４で出力される矩形波信号のうち、上記センシング部でノイズとして作用することができるエッジ部を検出し、上記エッジ部を除いた領域で上記レンズ位置に対するＡＤコンバーティングが進行されることができるようコンバーティング時点を調節することができる。

このように、本実施形態では、上記駆動信号発生部１４の出力信号を感知し、上記駆動信号発生部１４の出力信号でノイズを誘発させる信号の領域を除いて上記Ａ／Ｄコンバータ１２にフィードバックすることによりノイズの発生を抑えることができる。

図３の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態によるオートフォーカシング装置で使用される演算部を説明するための図面である。

図３の（ａ）を参照すると、本実施形態によるオートフォーカシング装置は、駆動信号発生部１４の信号をＡ／Ｄコンバータ１２にフィードバックさせる演算部１６を含み、上記演算部は検出部１６−１及び遅延部１６−２を含むことができる。

上記駆動信号発生部１４は、圧電アクチュエータを駆動させるために矩形波信号を発生させることができる。

上記Ａ／Ｄコンバータ１２は、センシング部で検出されたレンズの位置値をデジタル値に変化させることができる。

上記検出部１６−１は、上記駆動信号発生部１４で発生する矩形波信号でエッジに該当する部分を検出することができる。

上記遅延部１６−２は、上記検出部１６−１で検出されたエッジ部分に該当する時点を除いた時点に上記Ａ／Ｄコンバータが作動するように上記Ａ／Ｄコンバータの作動時間を遅延させることができる。上記遅延部１６−１は、上記Ａ／Ｄコンバータの作動時間を調節することができるものであれば、多様な形態で具現されることができる。

図３の（ｂ）は、上記駆動信号発生部１４で発生する矩形波信号、上記演算部１６でＡＤコンバーティング時点を調節することができるように発生させるクロック信号、及び上記Ａ／Ｄコンバータ１２でコンバーティングされる時点を示す。

図３の（ｂ）を参照すると、上記検出部１６−１は、上記駆動信号発生部１４で発生する矩形波信号でエッジ部（１）'、（２）'を検出することができる。 上記駆動信号発生部１４で発生する矩形波はライジングエッジ（１）'及びフォーリングエッジ（２）'が反復されるが、このような矩形波信号のエッジ部分は電流の大きさの変化が大きいため、Ａ／Ｄコンバータでノイズとして作用する。

上記検出部１６−１では上記矩形波信号のエッジ部を検出し、上記遅延部１６−２が作動することができる基準時点を提供することができる。

上記遅延部１６−２は、上記エッジ部が検出された時点ｔ１から所定の時間が経過した後、上記Ａ／Ｄコンバータが作動するよう上記Ａ／Ｄコンバータ１２を制御することができる。

本実施形態では、上記遅延部１６−２は、上記駆動信号発生部で発生する矩形波のライジングエッジとフォーリングエッジの間の区間を５つのクロック（ｃｌｏｃｋ）に分けるカウンターであることができる。上記遅延部１６−２では、上記ライジングエッジ及びフォーリングエッジの時点から所定のクロックが進行した後、ＡＤコンバーティングを始めることができるようＡＤコンバーティング時点を制御することができる。

本実施形態では、上記矩形波信号のライジングエッジ（１）'が検出された時点ｔ１から２つのクロックｃ１、ｃ２が経過した後、ＡＤコンバーティングが始まるよう上記遅延部を設定した。上記ＡＤコンバーティングの持続時間は２つのクロックｃ３、ｃ４の間持続されることができる。

また、上記矩形波信号でライジングエッジ及びフォーリングエッジによりノイズが発生することは同一であるため、上記矩形波信号のフォーリングエッジ（２）'が検出された時点ｔ２から２つのクロックｃ６、ｃ７が経過した後、ＡＤコンバーティングが始まるよう上記遅延部を設定することができる。上記ＡＤコンバーティングの持続時間は２つのクロックｃ８、ｃ９の間持続されることができる。

このように、本実施形態では、夫々のフォーリングエッジ及びライジングエッジからの一定時間が経過した後に上記Ａ／Ｄコンバータが作動するようにすることができる。

従って、上記Ａ／Ｄコンバータ１２ではセンシング部でセンシングされたレンズ位置に対するアナログ信号をデジタル信号に変更する動作がＡ及びＢ時点で進行されることができる。このように上記駆動信号発生部１４で発生する矩形波のエッジが発生する時点を避けるようＡＤコンバーティング時点を調節することにより、上記駆動信号発生部１４で発生した矩形波によるノイズを遮断することができる。

本実施形態のように、駆動信号発生部で発生する矩形波信号をＡ／Ｄコンバータにフィードバックさせ、上記Ａ／Ｄコンバータの作動時間を制御することにより、レンズ位置のセンシング時に発生することができるノイズを防ぐことができ、また、正確なレンズ位置のセンシングが可能である。

このように、本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されない。即ち、検出部及び遅延部の構成等は多様に具現されることができる。上記の請求範囲により権利範囲を限定し、請求範囲に記載の本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当技術分野において通常の知識を有する者には自明である。

（ａ）及び（ｂ）は、従来技術によるオートフォーカシング装置において駆動信号により発生することができるノイズ及び上記駆動信号を示す。 本発明の一実施形態によるオートフォーカシング装置の構成図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態によるオートフォーカシング装置において演算部の構造及び上記演算部における信号を示すグラフである。

符号の説明

１１ センシング部
１２ Ａ／Ｄコンバータ
１３ レンズ位置制御部
１４ 駆動信号発生部
１５ アクチュエータ
１６ 演算部

Claims (6)

1. 移動軸に従って一定範囲を移動するレンズの現在位置を感知するセンシング部と、
   前記センシング部におけるレンズの位置値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   オートフォーカシングアルゴリズムにより定められるレンズの目標位置に前記レンズを移動させるための信号を発生させるレンズ位置制御部と、
   前記レンズ位置制御部における信号により矩形波信号を発生させる駆動信号発生部と、
   前記Ａ／Ｄコンバータに連結され、前記駆動信号発生部の矩形波信号により前記Ａ／Ｄコンバータのコンバーティング時点を制御する演算部と、
   を含むオートフォーカシング装置。
2. 前記駆動信号発生部の矩形波信号により駆動されるアクチュエータ
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカシング装置。
3. 前記アクチュエータは、圧電（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）素子を利用したアクチュエータであることを特徴とする請求項２に記載のオートフォーカシング装置。
4. 前記演算部は、
   前記駆動信号発生部において発生した矩形波のエッジ（ｅｄｇｅ）を検出する検出部と、
   前記エッジが検出された時点から所定の時間が経過した後、前記センシング部の信号がＡＤコンバーティングされるよう前記Ａ／Ｄコンバータのコンバーティング時点を調節する遅延部と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカシング装置。
5. 前記遅延部は、前記矩形波のエッジが検出された時点と、次のエッジが検出される時点の間に前記センシング部の信号がＡＤコンバーティングされるようコンバーティング時点を調節することを特徴とする請求項４に記載のオートフォーカシング装置。
6. 前記遅延部は、前記エッジが検出された時点と、次のエッジが検出される時点の間を複数のフロックに分割するカウンターであることを特徴とする請求項５に記載のオートフォーカシング装置。

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