JP2012018353A

JP2012018353A - 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

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Publication number: JP2012018353A
Application number: JP2010156888A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hata; 和宏畑
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: JP5747146B2

Abstract

【課題】本発明は、オートフォーカス処理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、携帯電子機器を得る。
【解決手段】本発明のオートフォーカス装置、撮像装置及び携帯電子機器は、フォーカス領域Ｃに対応する領域を移動可能なレンズと、受光する撮像素子と、前記レンズを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記レンズを移動させるべく前記駆動手段を制御するとともに、撮像データを取得し、該撮像データから前記レンズを最終的に位置させる目標位置を演算し、前記レンズを前記目標位置に位置させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えるオートフォーカス装置であって、前記制御手段は、前記レンズをフォーカス領域Ｃに対応する領域を一定方向に向かって移動させている間に設けられるフィールドで撮像データを取得する構成を有している。
【選択図】図４

Description

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）等携帯電子機器に関するものである。

従来から、オートフォーカス装置には、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、アクチュエータに電力を供給することにより、アクチュエータが発熱して縮むことでレンズを所定方向に移動させるとともに、アクチュエータが自然放熱して伸びることでレンズを反対方向に移動させるように構成されている。

そして、かかるオートフォーカス装置を備える撮像装置は、アクチュエータの変形量に対応する抵抗値、即ち、縮むことで下降し且つ伸びることで上昇する抵抗値により、レンズの位置を制御している（例えば、特許文献１）。

具体的には、撮像装置は、レンズを所定位置に位置させる場合には、レンズの所定位置に対応する抵抗値とすべく、電圧を印加してアクチュエータを発熱させたり、電圧の印加を停止してアクチュエータを自然放熱させたりする。そして、撮像装置は、アクチュエータの抵抗値がレンズの所定位置に対応する所定値（所定の抵抗値）になったことで、レンズが所定位置に位置したと認識する。

ここで、かかるオートフォーカス装置においては、フォーカス領域におけるフィールド毎の撮像データを取得すべく、図７（ａ）に示すように、レンズを第１のフィールドに対応する位置Ｐ_１から各フィールドに対応する位置Ｐ_２〜Ｐ_６で区切られるフォーカス領域Ｃを段階的に移動させる。

具体的には、オートフォーカス装置は、アクチュエータを駆動させて、第１のフィールドに対応する位置Ｐ_１から次に撮像データを取得する第２のフィールドに対応する位置Ｐ_２に向けてレンズを移動させる。そして、オートフォーカス装置は、レンズを第２のフィールドに相当する位置Ｐ_２に収束させてから撮像データの取得を開始する（この撮像データを取得する期間は、「撮像データ取得期間ｔ_ａ」として、図７（ａ）に記す）。

オートフォーカス装置は、このようにして取得したフィールド毎の撮像データからレンズを最終的に位置させる目標位置を演算し、レンズを目標位置に位置させる。

特開２００７−２１１７５４号公報

しかし、近年において撮像素子から撮像データを取得し処理する撮像データ処理速度が年々高速化している。撮像データ処理速度が高速化すると、アクチュエータがレンズの位置を各フィールドに対応する位置へ移動させるレンズ駆動速度が追随できず、図７（ｂ）に示すように、レンズの位置が第２のフィールドに相当する位置Ｐ_２に収束して一定範囲に保持される前に、撮像データの取得を開始するか（この撮像データを取得する期間は、「撮像データ取得期間ｔ_ｂ」として、図７（ｂ）に記す）、前記位置Ｐ_２に収束するまで待ってから撮像データの取得を開始せざる得なくなる。

撮像装置は、この撮像データ取得期間ｔ_ｂのレンズの位置が第２のフィールドに相当する位置Ｐ_２に収束する前に撮像データを取得した場合、第２のフィールドに相当する位置Ｐ_２から光軸方向に外れた位置（図７（ｂ）の実線の両矢印の範囲ｐのいずれか）の撮像データが取得される。この撮像データは、この範囲ｐが他のフィールドに相当する位置（Ｐ_１〜Ｐ_６のいずれか）と重複する場合があり、他のフィールドに相当する位置から取得される撮像データとの判別が困難となり、演算される目標位置の結果が不正確となる。

このようなことから、たとえ、撮像データ処理速度が高速化しても、アクチュエータのレンズ駆動速度が伴わなければ、レンズの位置が第２のフィールドに相当する位置で収束し維持するのを待ってから撮像データを取得しなければならない。よって、撮像装置は、フォーカス領域Ｃに設けられるフィールドから撮像データを取得し、レンズを目標位置に位置させるオートフォーカス処理の速度を高速化することができなかった。

本発明は、オートフォーカス処理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、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を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るオートフォーカス装置では、フォーカス領域に対応する領域を移動可能なレンズと、該レンズを介して受光する撮像素子と、前記レンズを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記レンズを移動させるべく前記駆動手段を制御するとともに、撮像データを取得し、該撮像データから前記レンズを最終的に位置させる目標位置を演算し、前記レンズを前記目標位置に位置させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えるオートフォーカス装置であって、前記制御手段は、前記レンズをフォーカス領域に対応する領域を一定方向に向かって移動させている間に設けられるフィールドで撮像データを取得することを特徴とする。

かかる構成によれば、制御手段は、レンズを一定方向に向かって移動させている間に各フィールドから撮像データを取得することができる。よって、オートフォーカス装置は、必ずしも撮像データを取得するために、各フィールドでレンズの位置を維持させる必要がなくなり、オートフォーカス処理の速度を高速化させることができる。

本発明の請求項２に係るオートフォーカス装置では、前記制御手段は、フォーカス領域に対応する領域に設けられる前記レンズを保持する保持位置で区切るように前記レンズを段階的に移動させるとともに、前記保持位置に保持されている前記レンズを移動させて次の保持位置に達するまでの間に設けられるフィールドで撮像データを取得し、かつ、撮像データを取得するフィールドが所定間隔に維持されるように、前記レンズを前記保持位置から移動させるタイミングを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するタイミングを調整可能であることを特徴とする。

かかる構成によれば、アクチュエータが有する個体差やアクチュエータの使用環境などの影響により、アクチュエータによるフィールド毎のレンズ駆動速度が一定とならない（変化する）場合がある。このような場合であっても、制御手段は、保持位置で区切るようにレンズを段階的に移動させることで、レンズ駆動速度の変化に伴いレンズの移動にかかる移動時間のずれを調整する調整期間を設けることができる。すなわち、制御手段は、レンズの移動前の保持位置から次のレンズの保持位置に達してから、その次の保持位置に移動するまでの間の期間を調整期間として備えている。このとき、制御手段は、この調整期間までにはフィールドから撮像データを既に取得しているため、この移動時間のずれに伴う調整に必要な期間だけを見込めばよく、レンズの位置が保持位置で収束するのを待つ必要もなく、従来のように、撮像データを取得し処理し終えるのを待つ必要もない。

さらに、制御手段は、レンズ駆動速度の変化に伴うレンズの位置のずれを、撮像データを取得するタイミングで調整することができる。よって、制御手段は、レンズを保持位置から移動させるタイミングを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するフィールドを所定間隔に維持することができる。

本発明の請求項３に係るオートフォーカス装置では、前記制御手段は、フォーカス領域に対応する領域に設けられる前記レンズを保持する保持位置で区切るように前記レンズを段階的に移動させるとともに、前記保持位置に保持されている前記レンズを移動させて次の保持位置に達するまでの間に設けられるフィールドで撮像データを取得し、かつ、撮像データを取得するフィールドが所定間隔に維持されるように、撮像データを取得するタイミングを所定間隔に設定したまま、前記レンズを前記保持位置から移動させるタイミングを調整可能であることを特徴とする。

さらに、制御手段は、レンズ駆動速度の変化に伴うレンズの位置のずれを、レンズを保持位置から移動させるタイミングで調整することができる。よって、制御手段は、撮像データを取得するフィールドを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するフィールドを一定間隔に維持することができる。

本発明の請求項４に係る撮像装置では、前記オートフォーカス装置を搭載したことを特徴とする。

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。

本発明の請求項５に係る携帯電子機器では、前記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。

以上のように、本発明によれば、オートフォーカス処理の速度を高速化することができる。

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同実施形態に係る撮像装置を示す全体概略図同実施形態に係る撮像装置のシステム構成を示すブロック図（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、（ｂ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置のレンズの移動コマンドの送信タイミングを示すタイミングチャート、（ｃ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の撮像データの取得タイミングを示すタイミングチャート（ａ）は、本発明の他の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、（ｂ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の移動コマンドの送信タイミングを示すタイミングチャート、（ｃ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の撮像データの取得タイミングを示すタイミングチャート（ａ）は、本発明の他の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、（ｂ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の移動コマンドの送信タイミングを示すタイミングチャート、（ｃ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置の撮像データの取得タイミングを示すタイミングチャート（ａ）は、従来のオートフォーカス装置の時間とレンズ位置との相間図、（ｂ）は、撮像データの取得タイミングを高速化した場合の従来のオートフォーカス装置の時間とレンズ位置との相間図

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。

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。

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。

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。

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。

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の全体概略図である。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。

本実施形態に係る撮像装置２は、フォーカス領域に対応する領域を移動可能なレンズ１３，１３、該レンズ１３，１３を介して受光する撮像素子１４、収容するレンズ１３，１３と共に移動可能なレンズバレル１５、レンズ１３，１３を光軸方向（図２におけるＡ矢印方向）に移動させる形状記憶合金（ＳＭＡ）のアクチュエータ１６、該アクチュエータ１６の抵抗値を駆動する駆動手段１７、及び、レンズ１３，１３を移動させるべく、アクチュエータ１６の変形によって変化するアクチュエータ１６の抵抗値に基づき駆動手段１７を制御する制御手段１８を備えるオートフォーカス装置１９と、レンズバレル１５を収容する筐体（フレーム）２０と、撮像素子１４を載置し且つ筐体２０に固定される基板２１と、撮像素子１４が受光する撮像データを画面に出力表示する表示装置２２とを備える。なお、制御手段１８は、撮像素子１４に内蔵されていてもよい。

レンズ１３，１３は、レンズバレル１５と一体になって、撮像装置２におけるフォーカス領域（以下、「移動領域」ともいう）を光軸方向に移動可能に構成される。また、レンズ１３，１３は、本実施形態においては、二つ備えるが、かかる場合に限られず、一つ又は三つ以上備える場合でもよい。

レンズバレル１５は、筒状に形成され、軸心が光軸と一致するようにして配置される。また、レンズバレル１５は、光軸方向に安定して移動すべく、筐体２０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。

アクチュエータ１６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）。そして、アクチュエータ１６は、レンズバレル１５と筐体２０とにそれぞれ固定されている。アクチュエータ１６は、電圧が印加されることにより、熱量（例えば電圧（電力、電流））が供給され、全体として光軸方向（図２におけるＢ矢印方向）に変形（伸縮）し、その結果、レンズバレル１５及び筐体２０間の距離を調整して、レンズ１３，１３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。

具体的には、アクチュエータ１６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１３，１３を所定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１３，１３を所定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、アクチュエータ１６は、縮むことにより、レンズ１３，１３と撮像素子１４とを離反させる一方、伸びることにより、レンズ１３，１３と撮像素子１４とを接近させる。

駆動手段１７は、制御手段１８からの移動コマンド（信号）を受けアクチュエータ１６を駆動させ、レンズバレル１５を光軸方向に移動させる。そして、駆動手段１７は、制御手段１８からの移動コマンド（信号）に基づきレンズ１３，１３を指定された位置に移動させ、次の移動コマンド（信号）を受けるまでその位置に保持する。

駆動手段１７は、アクチュエータ１６の変形量に対応するアクチュエータ１６の抵抗値をモニターしながらアクチュエータ１６の変形量を制御することにより、レンズ１３，１３の位置を制御する。そして、制御手段１８はフォーカス領域に設けられた各フィールド毎に撮像素子１４から撮像データを取得すべく、駆動手段１７を制御し、レンズ１３，１３を第１の保持位置から段階的に移動させるとともに、取得した撮像データからレンズ１３，１３を最終的に位置させる目標位置を演算し、レンズ１３，１３を目標位置に位置させる。

このとき、制御手段１８は、レンズ１３，１３を第１の保持位置から段階的に移動させる方向が、アクチュエータ１６が縮むことでレンズ１３，１３を移動させる方向となるように制御する。なお、駆動手段１７は、アクチュエータ１６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、供結する電力量を制御している。

本実施形態に係る撮像装置２の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る撮像装置２のオートフォーカス動作について、図４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１９の時間とレンズの位置との相間図である。縦軸の矢印の方向は、レンズが移動する光軸方向に相当し、撮像素子１４から被写体側に向かう方向をさしている。同図（ｂ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置１９が駆動手段１７に対して移動コマンドを送信するタイミングを示すタイミングチャートである。同図（ｃ）は、同実施形態に係るオートフォーカス装置１９が撮像素子１４から撮像データを取得するタイミングを示すタイミングチャートである。オートフォーカス装置１９は、同図（ｃ）のＯＮの期間中、撮像データを取得し続けるように構成されている。

まず、制御手段１８は、図４に示すように、移動領域（図４（ａ）におけるＣ領域）を移動可能なレンズ１３，１３を、第１の保持位置Ｐ_ｈ１から段階的に移動させる前においては、レンズ１３，１３を所定位置（以下、「待機位置」ともいう。）で位置するように制御している。なお、本実施形態では、待機位置をＰ_ｆ４とする例を説明するが、待機位置がこの位置に限定されるものではない。

このレンズ１３，１３が待機位置に位置している状態とは、撮像装置２が初期モード（例えば、カメラであれば電源が投入された状態、携帯電話であればカメラモードにされた状態）や待機モード（カメラや携帯電話においてスチルボタンが操作されるのを待機している状態）である場合をさす。

そして、撮像装置２が撮像モード（カメラや携帯電話においてスチルボタンが操作された状態）になると、制御手段１８は、アクチュエータ１６に電圧を印加するのを停止し、アクチュエータ１６が自然放熱して延びることにより、レンズ１３，１３を待機位置Ｐ_ｆ４から第１の保持位置Ｐ_ｈ１に移動させる。なお、表示装置２２は、レンズ１３，１３が待機位置Ｐ_ｆ４から第１のフィールドに対応する位置Ｐ_ｆ１に移動するまで、待機位置Ｐ_ｆ４にて取得した画像データで出力表示を固定している。

続けて、図４を参酌しつつレンズの位置決めについて詳細に説明する。なお、図４においては、第ｎ番目の保持位置をＰ_ｈｎと記し、第ｍ番目のフィールドに対応する位置をＰ_ｆｍと記す。さらに、制御手段１８は、レンズの位置が第ｍ番目のフィールドに対応する位置Ｐ_ｆｍを含む位置（Ｐ_ａｍ〜Ｐ_ｂｍ）の撮像データを撮像素子１４から取得する。

制御手段１８がアクチュエータ１６の変形量を制御することにより、レンズ１３，１３は、撮像素子１４に離反する方向に移動する。具体的には、制御手段１８は、レンズ１３，１３を保持する保持位置（Ｐ_ｈｍ）で区切られるフォーカス領域を、該保持位置で所定時間停止させつつ、段階的に移動させる。

制御手段１８は、駆動手段１７に対してレンズ１３，１３の位置を移動させるタイミングＴ_ａ１でレンズ１３，１３を次の保持位置Ｐ_ｈ２まで移動させる旨の移動コマンドを送信する。駆動手段１７は、この移動コマンドを受けて、アクチュエータ１６を駆動して、レンズ１３，１３の位置を保持位置Ｐ_ｈ１から保持位置Ｐ_ｈ２に移動させる。

制御手段１８は、レンズ１３，１３をフォーカス領域に対応する領域を一定方向に向かって移動させている間に設けられるフィールドで撮像データを取得する。すなわち、制御手段１８は、レンズ１３，１３が最初の（第１の）保持位置Ｐ_ｈ１から次の（第２の）保持位置Ｐ_ｈ２に達するまでの間に設けられている第１のフィールドに対応する位置Ｐ_ｆ１に先立つ位置Ｐ_ａ１に達するタイミングＴ_ｂ１で撮像素子１４から撮像データの取得を開始する。制御手段１８によってレンズ１３，１３が移動する一定方向とは、光軸方向をさし、本実施形態では、特に、アクチュエータの変形量に対応する抵抗値を下降させ（即ち、アクチュエータを加熱して縮めて）、レンズ１３，１３が撮像素子１４から離反する方向をさすものとする。もちろん、本発明に係る制御手段１８は、この例に限定されず、撮像素子１４に接近する方向を一定方向とすることを妨げるものではない。また、制御手段１８は、第１のフィールドに対応する位置Ｐ_ｆ１を含む所定期間（Ｐ_ａ１〜Ｐ_ｂ１）、撮像データを取得する。

なお、本実施形態においては、フォーカス領域にフィールドを５箇所、即ち、レンズ１３，１３が停止するレンズ位置を６箇所有する（もちろん、本発明においては、５箇所若しくは６箇所の場合に限定されない）。また、このとき、制御手段１８は、フィールド毎に取得した撮像データに基づき、焦点評価値を記録している。

そして、レンズ１３，１３が撮像装置２のフォーカス領域に対応する移動領域の全領域に亘って移動することにより、制御手段１８は、フォーカス領域における全フィールド（全レンズ位置Ｐ_ｆｎ）の撮像データを取得する。さらに、制御手段１８は、焦点評価値が最大となる、例えばレンズ位置Ｐ_ｆｎを目標位置と演算し、レンズ１３，１３を目標位置まで移動させる。

このように、制御手段１８は、レンズ１３，１３を一定方向に向かって移動させている間に各フィールドから撮像データを取得することができる。よって、オートフォーカス装置１９は、必ずしも撮像データを取得するために、各フィールドでレンズ１３，１３の位置を維持させる必要がなくなり、オートフォーカス処理の速度を高速化させることができる。

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１９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。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、制御手段１８は、レンズ１３，１３をフォーカス領域Ｃに対応する領域で保持する保持位置で区切るように段階的に移動させる例を説明したが、これに限定されるものではなく、制御手段は、レンズの位置を保持位置で区切ることなく、一定方向に向かって略直線状に移動させるように駆動手段を制御してもよい。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、制御手段１８は、レンズを保持位置から移動させる移動コマンドの送信タイミング及び撮像データを取得するタイミングとが所定間隔に維持される例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、制御手段は、フォーカス領域に対応する領域に設けられるレンズを保持する保持位置で区切るようにレンズを段階的に移動させるとともに、保持位置に保持されているレンズを移動させて次の保持位置に達するまでの間に設けられるフィールドで撮像データを取得し、かつ、撮像データを取得するフィールドが所定間隔に維持されるように、レンズを保持位置から移動させるタイミングを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するタイミングを調整可能に構成されていてもよい。

具体的には、制御手段は、アクチュエータのフォーカス領域Ｃのレンズ駆動速度を予め計測若しくは算出したテーブルを記憶した記憶媒体（ＲＡＭ、又は、ＲＯＭなど）を備えている。制御手段は、このテーブルのレンズ駆動速度を基に、フィールド毎にレンズの位置が保持位置Ｐ_ｈｎ（ｎ＝１〜５）から撮像データの取得を開始するレンズの位置Ｐ_ａｎ（ｎ＝１〜５）及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Ｐ_ｂｎ（ｎ＝１〜５）に達するタイミングを算出し、撮像データの取得タイミングＴ_ｂｎ（ｎ＝１〜５）をこの算出されたタイミングを含むように調整する。

なお、基準となるレンズ駆動速度（例えば、図５（ａ）の第２のフィールドに対応するレンズの位置Ｐ_ｆ２）を予め設定しておき、このレンズ駆動速度より遅れるような場合（第３〜５のフィールドに対応するレンズの位置Ｐ_ｆ３，Ｐ_ｆ４，Ｐ_ｆ５のとき）に、レンズの位置が第２のフィールドに対応する保持位置Ｐ_ｈ２から撮像データの取得を開始するレンズの位置Ｐ_ａ２及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Ｐ_ｂ２に達するタイミングより各レンズの位置Ｐ_ａ３，Ｐ_ａ４，Ｐ_ａ５，Ｐ_ｂ３，Ｐ_ｂ４，Ｐ_ｂ５を遅らせるように撮像データを取得するタイミングＴ_ｂ３，Ｔ_ｂ４，Ｔ_ｂ５を調整するようにしてもよい。

また、基準となるレンズ駆動速度より速まるような場合（第１のフィールドに対応するレンズの位置Ｐ_ｆ１のとき）に、レンズの位置が第２のフィールドに対応する保持位置Ｐ_ｈ２から撮像データの取得を開始するレンズの位置Ｐ_ａ２及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Ｐ_ｂ２に達するタイミングより各レンズの位置Ｐ_ａ１，Ｐ_ｂ１を速めるように撮像データを取得するタイミングＴ_ｂ１を調整するようにしてもよい。

このように、オートフォーカス装置は、アクチュエータが有する個体差やアクチュエータの使用環境などの影響により、アクチュエータによるフィールド毎のレンズ駆動速度が一定とならない（変化する）場合がある。このような場合であっても、制御手段は、保持位置で区切るようにレンズを段階的に移動させることで、レンズ駆動速度の変化に伴いレンズの移動にかかる移動時間のずれを調整する調整期間を設けることができる。すなわち、制御手段は、レンズの移動前の保持位置から次のレンズの保持位置に達してから、その次の保持位置に移動するまでの間の期間を調整期間として備えている。このとき、制御手段は、この調整期間までにはフィールドから撮像データを既に取得しているため、この移動時間のずれに伴う調整に必要な期間だけを見込めばよく、レンズの位置が保持位置で収束するのを待つ必要もなく、従来のように、撮像データを取得し処理し終えるのを待つ必要もない。

さらに、制御手段は、レンズ駆動速度の変化に伴うレンズの位置のずれを、各レンズの位置に対応するアクチュエータのレンズ駆動速度を前記テーブルから読み出し、予測することができる。制御手段は、この予測値を基に、レンズの位置のずれを、撮像データを取得するタイミングで調整することができる。よって、制御手段は、レンズを保持位置から移動させるタイミングを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するフィールドを所定間隔に維持することができる。

また、図６に示すように、前記制御手段は、撮像データを取得するフィールドが所定間隔に維持されるように、撮像データを取得するタイミングを所定間隔に設定したまま、レンズを保持位置から移動させるタイミングを調整可能に構成されていてもよい。

具体的には、制御手段は、アクチュエータのフォーカス領域Ｃのレンズ駆動速度を予め計測若しくは算出したテーブルを記憶した記憶媒体（ＲＡＭ、又は、ＲＯＭなど）を備えている。制御手段は、このテーブルのレンズ駆動速度を基に、移動コマンドを送信するタイミングＴ_ａｎ（ｎ＝１〜５）を、フィールド毎にレンズの位置が保持位置Ｐ_ｈｎ（ｎ＝１〜５）から撮像データの取得を開始するレンズの位置Ｐ_ａｎ（ｎ＝１〜５）及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Ｐ_ｂｎ（ｎ＝１〜５）に達するまでにかかる時間前までに送信するように調整する。

なお、基準となるレンズ駆動速度（例えば、図５（ａ）の第２のフィールドに対応するレンズの位置Ｐ_ｆ２）を予め設定しておき、このレンズ駆動速度より遅れるような場合（第３〜５のフィールドに対応するレンズの位置Ｐ_ｆ３，Ｐ_ｆ４，Ｐ_ｆ５のとき）に、第２の保持位置Ｐ_ｈ２からレンズの位置を移動させる移動コマンドを送信するタイミングより遅らせるように移動コマンドを送信するタイミングＴ_ａ３，Ｔ_ａ４，Ｔ_ａ５を調整するようにしてもよい。

また、基準となるレンズ駆動速度より速まるような場合（第１のフィールドに対応するレンズの位置Ｐ_ｆ１のとき）に、第２の保持位置Ｐ_ｈ２からレンズの位置を移動させる移動コマンドを送信するタイミングより速めるように移動コマンドを送信するタイミングＴ_ａ１を調整するようにしてもよい。

このように、制御手段は、レンズ駆動速度の変化に伴うレンズの位置のずれを、各レンズの位置に対応するアクチュエータのレンズ駆動速度を前記テーブルから読み出し、予測することができる。制御手段は、この予測値を基に、レンズを保持位置から移動させるタイミングで調整することができる。よって、制御手段は、撮像データを取得するフィールドを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するフィールドを一定間隔に維持することができる。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、制御手段１８が取得した全フィールドの撮像データから焦点評価値が最大となるレンズ位置Ｐ_ｆｎとして演算されたレンズ位置Ｐ_ａｎ〜Ｐ_ｂｎは、レンズの最終的に移動させる位置をこのレンズ位置Ｐ_ａｎ〜Ｐ_ｂｎのどの位置を目標位置としてもよく、具体的には、撮像データを取得した範囲の略中間位置（（Ｐ_ｂｎ−Ｐ_ａｎ）／２）を目標位置としてもよい。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、フォーカス領域に設けられたフィールドから取得した撮像データから焦点評価値が最大となる目標位置を演算し、レンズを目標位置まで移動させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御手段は、取得した各フィールドの撮像データから、各フィールド間のうち目標位置を含む領域を演算し、該領域を細分化して複数設けられた各小フィールド毎に撮像データを再び取得すべく、レンズを第１の小フィールドに対応する位置から段階的に移動させ、取得した各小フィールドの撮像データから目標位置を演算してもよい。このとき、制御装置は、各小フィールドに対応する領域でレンズを保持させ、撮像データを取得することが好ましい。

このように、第１のステップとして、取得した各小フィールドの画像データから、各フィールド間のうち目標位置を含む領域を演算する。そして、第２のステップとして、該領域を細分化して複数設けられた各小フィールドについて、レンズを第１の小フィールドに対応する位置から段階的に移動させ、各小フィールド毎に撮像データを取得し、その後、取得した各小フィールドの撮像データから目標位置を演算する。

したがって、第１のステップである各フィールドの撮像データから目標位置を演算する場合においては、例えば、目標位置を正確に演算するためには、各フィールドをより細分化する必要があるため、迅速に演算することができず、また、目標位置を迅速に演算するには、各フィールドを細分化できず、正確に演算することができないといった問題があるのに対して、二つのステップで目標位置を演算するため、正確且つ迅速に目標位置を演算することができる。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、制御手段１８は、レンズ１３，１３を光軸方向に移動させている間に撮像データを撮像素子１４から取得する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御手段１８は、撮像素子又は光量センサなどから取得される撮影条件から、光量が満たされていると判断する場合、レンズを一定方向に向かって移動させている間に撮像データを撮像素子から取得するように制御し、光量が不足していると判断する（夜間の撮影など）場合、従来の撮像装置のように、レンズがフィールドに対応する位置に収束して保持されてから撮像データを撮像素子から取得するように制御してもよい。

このように、制御手段が撮像素子又は光量センサにより光量が不足していると判断した場合は、光量の確保を優先すべく、レンズの位置が各フィールドに相当する位置で収束したときの撮像データを取得し、光量が充足していると判断した場合は、オートフォーカスの処理速度を高めるべく、レンズが移動している間に撮像データを取得するように、切替可能に構成することができる。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、制御手段１８は、レンズ１３，１３を第１の保持位置から段階的に移動させる方向が、アクチュエータ１６が縮むことでレンズ１３，１３を移動させる方向となるように制御する例を説明したが、これに限定されるものではない。制御手段は、レンズ１３，１３を第１の保持位置から段階的に移動させる方向が、アクチュエータ１６が伸びることでレンズ１３，１３を移動させる方向となるように制御するようにしてもよい。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、アクチュエータ１６として形状記憶合金（ＳＭＡ，Ｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙ）方式を用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、アクチュエータは、電磁駆動方式（ＶＣＭ，ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）やピエゾ（圧電素子）方式、ステッピングモータ方式などであってもよい。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、フォーカス領域に設けられるフィールド毎のレンズの繰り出し量は、他のレンズの繰り出し量と重複するように設定され、被写界深度が重複するように設定されていてもよい。このように、各フィールドから取得される撮像データに最適な焦点評価値が漏れることを防ぐことができ、目標位置を正確に演算することができる。

上記実施形態に係るオートフォーカス装置１９において、アクチュエータ１６を自然放熱で冷却する例を説明したが、これに限定されるものではない。撮像装置は、形状記憶合金を冷却する冷却機構をさらに設けていてもよく、強制冷却するようにしてもよい。例えば、冷却機構は、空冷や水冷であってもよいし、ペルティエ素子であってもよい。このように、冷却機構を用いて形状記憶合金を強制冷却することで、形状記憶合金の冷却速度を速めることができる。

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。

１携帯電子機器
２撮像装置
１３レンズ
１４撮像素子
１６アクチュエータ
１７駆動手段
１８制御手段
１９オートフォーカス装置

Claims

フォーカス領域に対応する領域を移動可能なレンズと、該レンズを介して受光する撮像素子と、前記レンズを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記レンズを移動させるべく前記駆動手段を制御するとともに、撮像データを取得し、該撮像データから前記レンズを最終的に位置させる目標位置を演算し、前記レンズを前記目標位置に位置させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えるオートフォーカス装置であって、前記制御手段は、前記レンズをフォーカス領域に対応する領域を一定方向に向かって移動させている間に設けられるフィールドで撮像データを取得することを特徴とするオートフォーカス装置。
前記制御手段は、フォーカス領域に対応する領域に設けられる前記レンズを保持する保持位置で区切るように前記レンズを段階的に移動させるとともに、前記保持位置に保持されている前記レンズを移動させて次の保持位置に達するまでの間に設けられるフィールドで撮像データを取得し、かつ、撮像データを取得するフィールドが所定間隔に維持されるように、前記レンズを前記保持位置から移動させるタイミングを所定間隔に設定したまま、撮像データを取得するタイミングを調整可能であ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。
前記制御手段は、フォーカス領域に対応する領域に設けられる前記レンズを保持する保持位置で区切るように前記レンズを段階的に移動させるとともに、前記保持位置に保持されている前記レンズを移動させて次の保持位置に達するまでの間に設けられるフィールドで撮像データを取得し、かつ、撮像データを取得するフィールドが所定間隔に維持されるように、撮像データを取得するタイミングを所定間隔に設定したまま、前記レンズを前記保持位置から移動させるタイミングを調整可能であ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１〜請求項３のいずれか１項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に記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする携帯電子機器。