JP2019191371A - レンズモジュール、カメラモジュール、電子機器、及びレンズの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な構成で、量産時に位置の個体調整が不要であり、且つセット内での配置の自由度を向上させることができるレンズモジュールを提供する。【解決手段】レンズと、レンズの光軸に平行な中心軸を有し、レンズを内側に保持する鏡筒と、鏡筒を内側に収納した筐体と、鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、第1コイルと対向して筐体の内周面に設けられた磁石と、筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルとを備える。【選択図】図4
Description
本開示に係る技術(本技術)は、レンズモジュール、カメラモジュール、電子機器、及びレンズの駆動方法に関する。
デジタルカメラ等の撮像装置には、焦点を自動的に被写体に合わせるオートフォーカス(AF)機能が搭載されているものが多い。AF機能では、アクチュエータによりレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を制御する。レンズを移動させるためのアクチュエータの一つとしてボイスコイルモータ(VCM)が使用されている。VCMは、コイル(ボイスコイル)及び磁石で構成されており、コイルに電流を流すと磁石の磁界中でコイルが直線運動するためレンズの位置を制御することができる。
VCMの駆動方式には、オープンループ方式とフィードバック方式(クローズドループ方式)がある。このうちフィードバック方式は、レンズの位置を検出し、検出されたレンズの位置をドライバ回路にフィードバックすることで、オープンループ方式よりも高速化が可能である。レンズの位置を検出するための位置センサとしては、ホール素子や磁気抵抗効果(MR)素子が一般的に使用される(特許文献1参照)。
しかしながら、位置センサとしてホール素子を使用する場合には強力な磁石が必要であり、磁気シールドすると正常動作し難くなる。このため、磁石の磁束がモジュール外部に漏れる状態で使用せざるを得ず、モジュールを組み立てるセット内の位置が制限される。また、量産時には位置の個体調整が必要となる。一方、位置センサとしてMR素子を使用する場合、MR素子はホール素子より高価であると共に、ホール素子と同様に量産時に位置の個体調整が必要となる。
上記問題点に鑑み、本技術は、安価な構成で、量産時に位置の個体調整が不要であり、且つセット内での配置の自由度を向上させることができるレンズモジュール、カメラモジュール、電子機器、及びレンズの駆動方法を提供することを目的とする。
本技術の一態様は、レンズと、レンズの光軸に平行な中心軸を有し、レンズを内側に保持する鏡筒と、鏡筒を内側に収納した筐体と、鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、第1コイルと対向して筐体の内周面に設けられた磁石と、筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルとを備えるレンズモジュールである。この態様によれば、第1コイルと第2コイルの距離に応じて第2コイルの誘導起電力が変化するため、第2コイルの誘導起電力を検出することでレンズの位置を検出することができる。
本技術の他の態様は、レンズと、レンズの光軸に平行な中心軸を有し、レンズを内側に保持する鏡筒と、鏡筒を内側に収納した筐体と、鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、第1コイルと対向して筐体の内周面に設けられた磁石と、筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、光軸上に配置され、レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子とを備えるカメラモジュールである。この態様によれば、第1コイルと第2コイルの距離に応じて第2コイルの誘導起電力が変化するため、第2コイルの誘導起電力を検出することで撮像素子に対するレンズの位置を検出することができる。
本技術の更に他の態様は、レンズと、レンズの光軸に平行な中心軸を有し、レンズを内側に保持する鏡筒と、鏡筒を内側に収納した筐体と、鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、第1コイルと対向して筐体の内周面に設けられた磁石と、筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、光軸上に配置され、レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と、第2コイルの誘導起電力に基づき、第1コイルに電流を供給して光軸に沿ったレンズの位置を制御する制御部とを備える電子機器である。この態様によれば、第1コイルと第2コイルの距離に応じて第2コイルの誘導起電力が変化するため、第2コイルの誘導起電力を検出することで撮像素子に対するレンズの位置を検出することができる。
本技術の更に他の態様は、レンズを内側に保持する鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、鏡筒を内側に収納した筐体の内周面に第1コイルに対向して設けられた磁石との磁気的な相互作用により、レンズの光軸に沿って鏡筒を移動させるステップと、筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルの誘導起電力を検出するステップと、検出された誘導起電力に基づき第1コイルに供給する電流値を制御するステップとを含むレンズの駆動方法である。この態様によれば、第1コイルと第2コイルの距離に応じて第2コイルの誘導起電力が変化するため、第2コイルの誘導起電力を検出することでレンズの位置を検出することができる。
本技術によれば、安価な構成で、量産時に位置の個体調整が不要であり、且つセット内での配置の自由度を向上させることができるレンズモジュール、カメラモジュール、電子機器、及びレンズの駆動方法を提供することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
以下において、図面を参照して本技術の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本技術の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を90°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、180°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
(電子機器)
本技術の実施形態に係る電子機器は、図1に示すように、カメラモジュール3、画像信号処理部4及び制御部5を備える。カメラモジュール3は、レンズモジュール1及び撮像モジュール(撮像部)2を備える。
本技術の実施形態に係る電子機器は、図1に示すように、カメラモジュール3、画像信号処理部4及び制御部5を備える。カメラモジュール3は、レンズモジュール1及び撮像モジュール(撮像部)2を備える。
図2は、カメラモジュール3の構成の斜視図を示す。図2に示すように、カメラモジュール3は、撮像モジュール2と、撮像モジュール2上に配置されたレンズモジュール1を備える。レンズモジュール1は、筐体14と、筐体14の上に配置されたカバー10を有する。カバー10の中央の開口部には、レンズユニット11が露出している。撮像モジュール2は、基板21及びカバーホルダ23を有する。
図3は、図2に示したカメラモジュール3のカバー10を省略した上面図であり、図3に示すA−A部分で切る断面図が図4に相当する。図4に示すように、レンズユニット11は、例えば複数枚(3枚)のレンズ11a,11b,11cで構成されている。レンズユニット11を構成するレンズの対称性、種類や口径の比率等は限定されない。レンズユニット11を構成するレンズの枚数も限定されず、レンズユニット11を1枚のレンズで構成してもよく、2枚又は4枚以上のレンズで構成してもよい。レンズユニット11の光軸AXはレンズ11a,11b,11cに共通の光軸である。
図3及び図4に示すように、レンズユニット11は筒状の鏡筒(レンズバレル)12の内側に保持され、接着剤等で鏡筒12に固定されている。鏡筒12は、レンズユニット11の光軸AXに平行な中心軸を有する。図4では、鏡筒12の内側側面(内周面)及び外側側面(外周面)が段差を有する場合を例示するが、鏡筒12の形状はこれに限定されない。鏡筒12としては、例えば金属や樹脂等の非磁性体材料が使用可能である。
鏡筒12の外周面には第1コイル(駆動コイル)13が設けられている。図3及び図4に例示する構造では、第1コイル13は、鏡筒12の外径が相対的に小さい上部の外周面に配置されている。第1コイル13は、鏡筒12の外周面を周回するように巻かれて、鏡筒12に固定されている。なお、第1コイル13と鏡筒12の間にフェライト等の磁性体からなるシート等が挿入されていてもよい。第1コイル13のターン数やコイル径、線径、形状等は限定されない。
レンズユニット11、鏡筒12及び第1コイル13により、一体的な可動部(11,12,13)が構成されている。可動部(11,12,13)は、レンズユニット11の光軸AXに沿った方向(光軸方向)に、筐体14に対して相対的に移動可能である。
図3及び図4に示すように、鏡筒12を内側に収納した箱状の筐体14が設けられている。筐体14は、鏡筒12の外周面の周囲を取り囲むように、鏡筒12及び第1コイル13から離間して配置されている。筐体14には、レンズユニット11の光軸AXを中心軸とする円柱状の空洞部(空間)が設けられ、その空洞部に可動部(11,12,13)が収納されている。筐体14は、例えばステンレス鋼等の磁気シールド効果を有する金属材料等が使用可能である。筐体14は、内部に鏡筒12を収容できる構造であればよく、箱状の構造に限られない。例えば、筒状の構造や複数の壁で構成された構造であってもよい。
なお、筐体14は、図3に示すように平面視で環状に連続した形状をなす場合を例示したが、これに限定されず、可動部(11,12,13)を内側に収納可能な空洞部を有する構成であればよい。例えば、筐体が、可動部(11,12,13)を囲むように互いに離間して設けられた複数の部材で構成されていてもよい。また、筐体14の可動部(11,12,13)を収納する空洞部の形状も円柱状に限定されず、角柱状等であってもよい。
筐体14の内側には、複数(4つ)の磁石15a,15b,15c,15dが配置され、筐体14の内側に固定されている。磁石15a,15b,15c,15dは、第1コイル13から離間して、光軸AXに直交する方向で第1コイル13と対向するように配置されている。図3に示すように、磁石15a,15b,15c,15dは、筐体14の内壁に沿って、光軸AXを回転軸としてほぼ4回対称となる位置に互いに等間隔で離間する。例えば、磁石15a,15b,15c,15dのN極が第1コイル13側を向き、S極が筐体14側を向くように配置されている。
磁石15a,15b,15c,15dとしては永久磁石等が使用可能であり、永久磁石としては例えばネオジム磁石等の希土類磁石やアルニコ磁石等が使用可能である。図3及び図4では同一形状の4つの磁石15a,15b,15c,15dを例示するが、磁石の個数や形状は限定されない。例えば、平面視で環状をなす1つの磁石を有していてもよい。
磁石15a,15b,15c,15d及び第1コイル13は、直動型アクチュエータ(リニアアクチュエータ)であるVCMを構成する。即ち、第1コイル13に電流を流したときの第1コイル13及び磁石15a,15b,15c,15dの磁束の相互作用により、可動部(11,12,13)をレンズユニット11の光軸AXに沿って直線移動させることができる。可動部(11,12,13)は、レンズユニット11の光軸AXに沿って、可動領域R1を移動する。可動部(11,12,13)の光軸AXに沿った可動領域R1は、可動部(11,12,13)が上方(被写体側)に最も移動した第1状態と、可動部(11,12,13)が被写体側とは反対側の下方(撮像素子22側)に最も移動した第2状態との間で定義される。第1状態は、マクロ撮影時に可動部(11,12,13)が可動領域R1の上端まで移動した状態である。第2状態は、遠方撮影時に可動部(11,12,13)が可動領域R1の下端まで移動した状態である。
磁石15a,15b,15c,15d又は筐体14には板バネ等の弾性体(図示省略)が取り付けられている。この板バネ等の弾性体により、筐体14の内側で可動部(11,12,13)が吊られて、光軸AXに沿って移動可能に支持されている。
図3及び図4に例示した構造では、筐体14側に磁石15a,15b,15c,15dを固定し、レンズユニット11側に第1コイル13を固定して、レンズユニット11と共に第1コイル13を移動させるムービングコイル方式を採用している。図3及び図4のムービングコイル方式は、筐体側に第1コイルを固定し、レンズユニット側に磁石を固定して、磁石を移動させるムービングマグネット方式と比較して、可動部(11,12,13)を軽量化することができ、アクチュエータ電力を減らすことができる。
図3及び図4に示すように、筐体14の内周面には、第2コイル(検出コイル)16が周回して設けられている。第2コイル16は、可動部(11,12,13)が可動領域R1で移動しても可動部(11,12,13)に接触しないように可動部(11,12,13)から離間して設けられている。第2コイル16は、光軸AXに沿った方向において磁石15a,15b,15c,15dよりも上側、即ちレンズユニット11に光が入射する側(被写体側)に設けられている。
第2コイル16は、磁石15a,15b,15c,15dと接していてもよく、磁石15a,15b,15c,15dから離間していてもよい。第2コイル16は、筐体14又は磁石15a,15b,15c,15d等に接着剤等により固定することができる。第2コイル16のターン数やコイル径、線径、形状等は限定されない。また、図4に示すように平面視で第2コイル16が円環状に巻かれた場合を例示したが、円環状に限定されず、矩形状等の環状に巻かれていてもよい。
図5は、図3に示したカメラモジュール3の上面図の下側に対応する側面から見た場合の、筐体14を省略した側面図である。図5に示すように、第2コイル16の2本の引出線部16a,16bは、例えば磁石15a,15dの間の位置を経由して下方に引き回され、図1に示した制御部5に接続される。なお、第2コイル16の引出線部16a,16bは、磁石15a,15bの間、磁石15b,15cの間、磁石15c,15dの間のいずれかの位置を経由して下方に引き回されてもよい。
第1コイル13の2本の引出線部(図示省略)も、例えば磁石15a,15b,15c,15dの間のいずれかの位置を経由して下方に引き回される。第2コイル16の2本の引出線部16a,16b及び第1コイル13の2本の引出線部(不図示)は、磁石15a,15b,15c,15dの間のいずれかの同じ位置(例えば、ドライバIC側の位置)を経由して下方に引き回されてもよい。或いは、第2コイル16の2本の引出線部16a,16b及び第1コイル13の2本の引出線部(不図示)は、磁石15a,15b,15c,15dの間のいずれかの互いに異なる位置を経由して下方に引き回されてもよい。
第2コイル16は、第1コイル13に電流を流した時に第2コイル16に発生する相互誘導による起電力を検出することにより、レンズユニット11の位置を検出する。即ち、レンズユニット11の位置を調整するために第1コイル13に電流を流すと、第1コイル13に流れる電流の交流成分に起因して、第2コイル16に誘導起電力が発生する。
第2コイル16に発生する誘導起電力は、第1コイル13と第2コイル16の距離と、第1コイル13の電流値に依存する。第1コイル13と第2コイル16の距離が近いほど、第2コイル16に発生する誘導起電力は大きくなる。また、第1コイル13の電流値が大きいほど、第2コイル16に発生する誘導起電力は大きくなる。したがって、第2コイル16に発生する誘導起電力を検出し、信号処理することで、撮像モジュール2の撮像素子22の受光面に対するレンズユニット11の位置を検出することができる。
図4に示すように、撮像モジュール2は、光軸AX上に配置され、レンズユニット11を透過した光を光電変換することにより画像を撮像する。撮像モジュール2は、基板21と、基板21上に配置された撮像素子22を備える。
基板21は、撮像素子22を外部に電気的に接続するための配線基板であり、例えばフレキシブル基板等が使用可能である。撮像素子22は、電荷結合素子(CCD)型イメージセンサ又は相補型金属酸化膜半導体(CMOS)型イメージセンサ等の固体撮像素子で構成することができる。撮像素子22は、レンズユニット11及びカバーガラス24を透過した光を光電変換することにより画像信号を生成する。撮像素子22は、生成した画像信号を図1に示した画像信号処理部4へ出力する。
図4に示すように、撮像素子22の周囲にはカバーホルダ23が配置されている。カバーホルダ23とレンズモジュール1の筐体14が接着剤等を介して接着されることにより、レンズモジュール1と撮像モジュール2が一体化されている。カバーホルダ23には、撮像素子22の上方に位置するようにカバーガラス24が取り付けられている。カバーガラス24は、例えば赤外線遮断フィルタで構成することができる。
次に、図3及び図4に示した磁石15a,15b,15c,15d及び第1コイル13で構成されるアクチュエータとしてのVCMによる、可動部(11,12,13)の動作の一例を、図6及び図7を参照して説明する。
例えば、マクロ撮影時には、図6に示すように、可動部(11,12,13)を撮像素子22から遠ざかるように上側(被写体側)に移動させる。図6は、可動部(11,12,13)を可動領域R1の上端まで移動した第1状態を示している。磁石15a,15b,15c,15dの磁束(図6中に矢印で模式的に図示)はその端部で反対極性へ広がるため、第1コイル13の上端が磁石15a,15b,15c,15dの上端よりも上方まで可動部(11,12,13)が移動可能である。即ち、可動部(11,12,13)は、可能領域R内において、第1コイル13の少なくとも一部と第2コイル16の少なくとも一部が光軸AXに直交する方向で重畳(オーバーラップ)し、互いに対向する。図6に示すように、第2コイル16が被写体側に配置されているため、被写体側にある第1コイル13と第2コイル16との光軸AXに沿った方向の距離D1は最も小さくなり、第1コイル13と第2コイル16とが近接する。
一方、遠方撮影時には、図7に示すように、可動部(11,12,13)を撮像素子22に近づくように下側(撮像素子22側)に移動させる。図7は、可動部(11,12,13)を可動領域R1の下端まで移動した第2状態を示している。磁石15a,15b,15c,15dの磁束(図7中に矢印で模式的に図示)はその端部で反対極性へ広がるため、第1コイル13の下端が磁石15a,15b,15c,15dの下端よりも下方まで可動部(11,12,13)が移動可能である。図7に示すように、第2コイル16が被写体側に配置されているため、撮像素子22側にある第1コイル13と第2コイル16との光軸AXに沿った方向の距離D2は最も大きくなる。
即ち、図6に示した第1状態における第1コイル13と第2コイル16との距離D1は、図7に示した第2状態における第1コイル13と第2コイル16との距離D2よりも小さい。このため、第1状態等のマクロ撮影時は第2コイル16の誘導起電力は相対的に大きくなり、第2状態等の遠方撮影時は第2コイル16の誘導起電力は相対的に小さくなる。ここで、マクロ撮影時には、遠方撮影時よりもレンズユニット11の位置制御に要求される分解能が高いが、マクロ撮影時には第2コイル16の誘導起電力が相対的に大きいため、レンズユニット11の位置を高精度に検出することができる。したがって、マクロ撮影時には遠方撮影時よりも高速且つ高精度でレンズユニット11を位置合わせすることができる。
次に、図1に示した画像信号処理部4及び制御部5の構成について説明する。画像信号処理部4は、撮像モジュール2の撮像素子22から出力される画像信号を受信する。画像信号処理部4は、受信した画像信号に基づき、レンズユニット11を透過した光が撮像素子22上で結像するように、レンズユニット11の目標位置を決定する演算処理を実行する。画像信号処理部4は、演算処理によって決定した目標位置指令値のデータを、制御部5に出力する。
画像信号処理部4には、マイクロチップとして実装されたマイクロプロセッサ(MPU)や、算術演算機能を強化し信号処理に特化したデジタルシグナルプロセッサ(DSP)等を使用可能である。或いは、画像信号処理部4の一部の構成又はすべての構成をフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)のようなプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)で構成してもよい。
制御部5は、第2コイル16により検出される誘導起電力に基づきレンズユニット11の位置を同定し、同定したレンズユニット11の位置に基づきレンズユニット11の位置を制御するフィードバック方式(クローズドループ方式)を採用する。制御部5は、差動増幅器(プリアンプ)51a,51b、アナログ/デジタル変換回路(ADC)52、フィルタ53、制御回路54、パルス生成回路55及び駆動回路56を備える。なお、制御部5の一部又は全部は、撮像素子22が搭載された半導体チップに内蔵されていてもよい。或いは、制御部5の一部又は全部は、撮像素子22が搭載された半導体チップとは個別のドライバICで構成されていてもよい。
差動増幅器51a,51bの入力側は、第2コイル16の2つの端子(引出線部)にそれぞれ接続されている。差動増幅器51a,51bには、第2コイル16の2つの端子間の電位差(誘導起電圧)が、撮像素子22に対するレンズユニット11の位置を示す位置検出信号として入力される。差動増幅器51a,51bは、第2コイル16からの位置検出信号を差動増幅する。
差動増幅器51a,51bの出力側には、ADC52の入力側が接続されている。ADC52は、差動増幅器51a,51bにより差動増幅されたアナログ信号である位置検出信号をデジタル信号に変換する。ADC52の出力側には、フィルタ53の入力側が接続されている。フィルタ53は、ADC52によりデジタル信号に変換された位置検出信号をフィルタ処理して出力する。フィルタ53は、例えば高周波数成分を除去するローパスフィルタで構成することができる。
画像信号処理部4の出力側及びフィルタ53の出力側には制御回路54の入力側が接続されている。制御回路54は、画像信号処理部4により出力された目標位置指令値と、フィルタ53によりフィルタ処理された位置検出信号とを受信する。制御回路54は、位置検出信号のデータから、レンズユニット11の現在位置を同定する。そして、制御回路54は、目標位置指令値のデータと位置検出信号のデータとから、レンズユニット11を現在位置から目標位置に移動させるための制御信号を演算処理によって生成し、生成した制御信号をパルス生成回路55に出力する。制御回路54は、比例(P)制御、比例積分(PI)制御、又は比例積分微分(PID)制御等のフィードバック制御を採用することができる。
制御回路54の出力側には、パルス生成回路55の入力側が接続されている。パルス生成回路55は、制御回路54からの制御信号を受信し、受信した制御信号に応じたデューティ比を持つパルス信号(PWM変調信号)を生成する。
パルス生成回路55の出力側には、駆動回路56の入力側が接続されている。駆動回路56は、例えば4つのトランジスタを含むHブリッジで構成することができる。駆動回路56は、パルス生成回路55からのパルス信号を受信し、受信したパルス信号に応じた電流(駆動電流)を第1コイル13に供給する。これにより、図3及び図4に示した磁石15a,15b,15c,15d及び第1コイル13で構成されるVCMが機能し、レンズユニット11が目標位置に移動するようにレンズユニット11の位置が制御され、焦点距離が調整される。
(レンズユニットの駆動方法)
次に、図8A〜図8Cを参照して、本技術の実施形態に係るレンズユニット11の駆動方法を、PWM制御の場合を一例として説明する。図8A〜図8Cの横軸は時間を示し、時間軸が互いに対応している。
次に、図8A〜図8Cを参照して、本技術の実施形態に係るレンズユニット11の駆動方法を、PWM制御の場合を一例として説明する。図8A〜図8Cの横軸は時間を示し、時間軸が互いに対応している。
図1に示した制御部5の駆動回路56が、図8Aに示すようなPWM電圧の駆動信号を第1コイル13に供給する。図8Aの例示では、PWM電圧のデューティ比を一定値から所定時間経過後に増大させている。
第1コイル13に供給されたPWM電圧に応じて、図3及び図4に示した磁石15a,15b,15c,15d及び第1コイル13で構成されるVCMが機能して、図8Bに示すようにレンズユニット11の位置を変位させる。例えば図8Bに示すレンズユニット11の初期位置y1は撮像素子22側(遠方撮影側)であり、図7に示した可動部(11,12,13)の可動領域R1の下端に移動した第2状態であってもよい。また、図8Bに示すレンズユニット11の移動後の位置y2は被写体側(マクロ撮影側)であり、図6に示した可動部(11,12,13)の可動領域R1の上端に移動した第1状態であってもよい。
図8Cに示すように、第1コイル13に供給される駆動信号の交流成分により、第2コイル16には誘導起電力が発生する。PWM制御の場合には、図8Cに示すように第2コイル16に発生する誘導起電力の電圧波形が矩形波となるので、制御回路54が矩形波のエッジを検出することで、レンズユニット11の位置を同定することができる。
図7に示すように、レンズユニット11が撮像素子22側に移動すると、第1コイル13と第2コイル16が相対的に遠くなる。このため、図8Cの左側に示すように、第2コイル16に発生する誘導起電圧の振幅が相対的に小さい。一方、図6に示すように、レンズユニット11が被写体側に移動すると、第1コイル13と第2コイル16が接近する。このため、図8Cの右側に示すように、第2コイル16に発生する誘導起電圧の振幅が相対的に大きく、レンズユニット11の位置を相対的に高精度に検出することができる。
本技術の実施形態に係るレンズモジュール1によれば、レンズユニット11の位置を検出するための位置センサとして、筐体14の内側に第2コイル16を配置する。そして、第1コイル13から発生する磁束に起因して第2コイル16に発生する誘導起電力を検出し、検出した誘導起電力の電圧値又は電流値を制御部5で読み込み信号処理することで、レンズユニット11の位置を特定することができる。
したがって、位置センサとしてホール素子を使用した場合と比較して、ホール素子を機能させる程度まで強力な磁石が必要ではなく、且つ磁気シールドすることができるため、レンズモジュール1の外部への磁束漏れを防ぐことができる。この結果、レンズモジュール1を組み立てるセット内の位置の制約を緩和することができ、セット内の配置の自由度を向上させることができる。
更に、本技術の実施形態に係るレンズモジュール1によれば、レンズユニット11の位置を検出するための位置センサとして、筐体14の内側に第2コイル16を配置するので、位置センサとしてホール素子やMR素子を使用した場合と比較して、安価で簡単な構成とすることができる。更には、量産時においてもホール素子やMR素子の場合のような位置の個体調整は不要となり、量産コストを低減することができる。
更に、本技術の実施形態に係るレンズモジュール1によれば、筐体14の内側に、第1コイル13とVCMを構成する磁石15a,15b,15c,15dと共に第2コイル16を配置している。これにより、筐体14の外部、例えば筐体14の外周面や、筐体14よりも下方等に第2コイル16を設ける場合と比較して、第2コイル16を第1コイル13に近づけることができ、レンズユニット11の位置を高精度に検出することができる。
更に、本技術の実施形態に係るレンズモジュールは、光軸AXに沿った方向において、第2コイル16を、磁石15a,15b,15c,15dよりも、レンズユニット11に光が入射する側、即ち被写体側に設けている。これにより、マクロ撮影時にレンズユニット11と第2コイル16が近接するため、遠方撮影時よりも大きな誘導起電力が発生する。したがって、レンズユニット11の位置精度(位置制御分解能)が相対的に高く要求されるマクロ撮影時に、遠方撮影時よりも相対的に、レンズユニット11の位置を高精度に検出することができる。
(第1の変形例)
本技術の実施形態の第1の変形例に係るレンズモジュール1は、図9に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成すると共に、筐体14の内側に第2コイル16を配置する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。
本技術の実施形態の第1の変形例に係るレンズモジュール1は、図9に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成すると共に、筐体14の内側に第2コイル16を配置する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。
しかし、磁石15aは、レンズユニット11の光軸AXに沿った上下方向に第1分割磁石(上側分割磁石)151aと、第1分割磁石151aの下側に第1分割磁石151aから離間して配置された第2分割磁石(下側分割磁石)152aに分割されている。磁石15cは、光軸AXに沿って第1分割磁石(上側分割磁石)151cと、第1分割磁石151cの下側に第1分割磁石151cから離間して配置された第2分割磁石(下側分割磁石)152cに分割されている。即ち、第1の変形例に係るレンズモジュール1は、第1分割磁石151aと第2分割磁石152aの間、第1分割磁石151cと第2分割磁石152cの間に第2コイル16を挿入した点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。
なお、図9には示されていないが、図3に示すように磁石15a,15cが磁石15a,15cに隣接して配置されている。そして、磁石15b,15dも、磁石15a,15cと同様に、光軸AXに沿った方向に複数に分割されている。
図9では光軸AXに沿った方向において第1分割磁石151a,151cのサイズが第2分割磁石152a,152cのサイズよりも大きいが、これに限定されない。例えば、第1分割磁石151a,151cのサイズが第2分割磁石152a,152cのサイズと同一でもよく、第1分割磁石151a,151cのサイズが第2分割磁石152a,152cのサイズよりも小さくてもよい。即ち、第1分割磁石151a,151c及び第2分割磁石152a,152cの分割するサイズ及びその間隔を調整することにより、第2コイル16の位置を調整することができる。
第1の変形例によれば、可動部(11,12,13)の光軸AXに沿った可動領域の中間付近に第2コイル16を配置することができる。このため、光軸AXに沿った方向において第1コイル13と第2コイル16のオーバーラップする範囲が広くなり、第2コイル16で発生する誘導起電力の平均値が大きくなる。これにより、可動部(11,12,13)の光軸AXに沿った可動領域全体に亘って、レンズユニット11の位置を精度良く検出することができる。
(第2の変形例)
本技術の実施形態の第2の変形例に係るレンズモジュール1は、図10に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成すると共に、筐体14の内側に第2コイル16を配置する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、第2コイル16が、磁石15a,15cの下側、即ち光軸AXに沿った方向において磁石15a,15cよりも撮像素子22側に配置されている点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。
本技術の実施形態の第2の変形例に係るレンズモジュール1は、図10に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成すると共に、筐体14の内側に第2コイル16を配置する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、第2コイル16が、磁石15a,15cの下側、即ち光軸AXに沿った方向において磁石15a,15cよりも撮像素子22側に配置されている点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。
第2の変形例によれば、可動部(11,12,13)が下方(撮像素子22側)に移動すると、第1コイル13と第2コイル16が近づくため、遠方撮影時に相対的に大きな誘導起電力が発生する。これにより、マクロ撮影時よりも遠方撮影時にレンズユニット11の位置を高精度に検出することができる。また、第2コイル16が下側(撮像素子22側)にあるため、第2コイル16の2つの端子(引出線部)の引き回しが容易となる。
(第3の変形例)
本技術の実施形態の第3の変形例に係るレンズモジュール1は、図11に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、筐体14の内側に複数(2つ)の第2コイル16,17を配置する点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。
本技術の実施形態の第3の変形例に係るレンズモジュール1は、図11に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、筐体14の内側に複数(2つ)の第2コイル16,17を配置する点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。
第2コイル16,17は、光軸AXに沿った方向において互いに離間して設けられている。第2コイル16は、磁石15a,15cの上側、即ち光軸AXに沿った方向において磁石15a,15cよりも被写体側に配置されている。第2コイル17は、磁石15a,15cの下側、即ち光軸AXに沿った方向において磁石15a,15cよりも撮像素子22側に配置されている。第1コイル13に流れる電流の交流成分に起因して、第2コイル16,17のそれぞれで誘導起電力が発生する。第2コイル16,17のそれぞれの誘導起電力に基づき、レンズユニット11の位置を同定することができる。
第3の変形例によれば、複数(2つ)の第2コイル16,17を配置することで、マクロ撮影時には第1コイル13と第2コイル16が近接し、遠方撮影時には第1コイル13と第2コイル17が近接する。したがって、遠方撮影時及びマクロ撮影時のいずれでも、レンズユニット11の位置を高精度に検出することができる。例えばズーム機能を有するような可動部(11,12,13)の光軸AXに沿った可動領域が広範囲の場合等に有効である。
(第4の変形例)
本技術の実施形態の第4の変形例に係るレンズモジュール1は、図12に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成すると共に、第2コイル16を配置する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、ムービングコイル方式の代わりにムービングマグネット方式を採用した点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。即ち、筐体14側に第1コイル13を固定し、レンズユニット11側に磁石15を固定し、レンズユニット11と共に磁石15を移動させる。
本技術の実施形態の第4の変形例に係るレンズモジュール1は、図12に示すように、磁石15a,15c及び第1コイル13によりVCMを構成すると共に、第2コイル16を配置する点は、図4等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、ムービングコイル方式の代わりにムービングマグネット方式を採用した点が、図4等に示した実施形態の構成と相違する。即ち、筐体14側に第1コイル13を固定し、レンズユニット11側に磁石15を固定し、レンズユニット11と共に磁石15を移動させる。
第2コイル16は、鏡筒12の外側に第1コイル13と離間して配置されている。図12では、第2コイル16が磁石15の上側、即ち光軸AXに沿った方向において磁石15よりも被写体側に配置されている場合を例示する。なお、第2コイル16は、磁石15の下側、即ち光軸AXに沿った方向において磁石15よりも撮像素子22側に配置されていてもよい。
第4の変形例によれば、ムービングマグネット方式を採用した場合でも、第2コイル16を鏡筒12の外側に配置することにより、レンズユニット11の位置を検出することができる。即ち、第2コイル16と磁石15a,15cを対向する位置に配置してVCMを構成すると共に、磁石15a,15cと同じ側(第1コイル13とは逆側)に第2コイル16を設けた構成であれば本技術を適用し得る。
(第5の変形例)
本技術の実施形態の第5の変形例に係る電子機器は、図13に示すように、カメラモジュール3及び画像信号処理部4の構成は図1等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、制御部5xが、PWM制御の代わりにリニア制御を行う点が、図1等に示した実施形態の構成と相違する。
本技術の実施形態の第5の変形例に係る電子機器は、図13に示すように、カメラモジュール3及び画像信号処理部4の構成は図1等に示した実施形態の構成と共通する。しかし、制御部5xが、PWM制御の代わりにリニア制御を行う点が、図1等に示した実施形態の構成と相違する。
制御部5xにおいて、制御回路54の出力側には、デジタル/アナログ変換回路(DAC)57が接続されている。DAC57は、制御回路54からの制御信号であるデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を駆動回路56に出力する。駆動回路56は、例えばBTL(Bridge Transformer Less)やHブリッジで構成することができる。駆動回路56は、DAC57からのアナログ信号に応じた直流(DC)電流を駆動電流として第1コイル13に供給する。リニア制御の場合には、例えばレンズユニット11の位置が移動した時の第1コイル13に供給される駆動電流の変化を第2コイル16が検出することにより、レンズユニット11の位置を検出することができる。
第5の変形例によれば、制御部5xがリニア制御を行う場合でも、第2コイル16によりレンズユニット11の位置を検出することができる。
<1.電子機器への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術は、撮像機能を有する電子機器に適用することができる。図14は、本技術が適用され得る電子機器の一例としてのスマートフォン100を示す。スマートフォン100に、図2等に示したカメラモジュール3が搭載されている。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術は、撮像機能を有する電子機器に適用することができる。図14は、本技術が適用され得る電子機器の一例としてのスマートフォン100を示す。スマートフォン100に、図2等に示したカメラモジュール3が搭載されている。
なお、本技術は、スマートフォン以外の携帯電話や、デジタルカメラ又はビデオカメラ等の撮像装置、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等の撮像機能を有する電子機器にも適用可能である。
<2.内視鏡手術システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図15は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図15は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図15では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置11203は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
図16は、図15に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部11402は、撮像素子で構成される。撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(Dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド11102のレンズユニット11401及び撮像部11402に適用され得る。カメラヘッド11102のレンズユニット11401及び撮像部11402に本開示に係る技術を適用することにより、より高速に焦点距離が調整されて、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を迅速且つ確実に確認することが可能になる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
<3.移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図17は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図17に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図17の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図18は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図18では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図18には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より高速に焦点距離が調整されて、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
(その他の実施形態)
上記のように、本技術は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記のように、本技術は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、本技術の実施形態においては、レンズユニット11、鏡筒12及び第1コイル13により可動部(11,12,13)が構成される場合を例示した。しかし、可動部が第1コイル13を有し、レンズユニット11及び鏡筒12を有さない構成であってもよい。即ち、位置決めを要し、第1コイル13を取り付け可能な可動部であれば、本技術を適用可能である。
このように、本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本技術の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと
を備えるレンズモジュール。
(2)前記鏡筒は、前記光軸に沿って、被写体側に最も移動した第1状態と、前記被写体側と反対側に最も移動した第2状態との間を移動し、
前記第1状態における前記第1コイルと前記第2コイルとの前記光軸方向の距離は、前記第2状態における前記第1コイルと前記第2コイルとの前記光軸方向の距離よりも小さい前記(1)に記載のレンズモジュール。
(3)前記第2コイルが、前記光軸方向において、前記磁石よりも被写体側に位置する前記(1)に記載のレンズモジュール。
(4)前記第2コイルが、前記光軸方向において、前記磁石よりも被写体側と反対側に位置する前記(1)に記載のレンズモジュール。
(5)前記磁石が前記光軸方向に複数に分割され、
前記第2コイルが前記複数に分割された磁石の間に設けられている前記(1)に記載のレンズモジュール。
(6)前記第2コイルが前記光軸方向において複数設けられている前記(1)に記載のレンズモジュール。
(7)前記鏡筒の前記光軸に沿った可動領域内で、前記第2コイルと前記第1コイルとが前記光軸に直交する方向で対向する前記(1)から(6)のいずれかに記載のレンズモジュール。
(8)レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、
前記光軸上に配置され、前記レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と
を備えるカメラモジュール。
(9)レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、
前記光軸上に配置され、前記レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記第2コイルの誘導起電力に基づき、前記第1コイルに電流を供給して前記光軸に沿った前記レンズの位置を制御する制御部と
を備える電子機器。
(10)レンズを内側に保持する鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、前記鏡筒を内側に収納した筐体の内周面に前記第1コイルに対向して設けられた磁石との磁気的な相互作用により、前記レンズの光軸に沿って前記鏡筒を移動させるステップと、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルの誘導起電力を検出するステップと、
前記検出された誘導起電力に基づき前記第1コイルに供給する電流値を制御するステップと
を含むレンズの駆動方法。
(1)レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと
を備えるレンズモジュール。
(2)前記鏡筒は、前記光軸に沿って、被写体側に最も移動した第1状態と、前記被写体側と反対側に最も移動した第2状態との間を移動し、
前記第1状態における前記第1コイルと前記第2コイルとの前記光軸方向の距離は、前記第2状態における前記第1コイルと前記第2コイルとの前記光軸方向の距離よりも小さい前記(1)に記載のレンズモジュール。
(3)前記第2コイルが、前記光軸方向において、前記磁石よりも被写体側に位置する前記(1)に記載のレンズモジュール。
(4)前記第2コイルが、前記光軸方向において、前記磁石よりも被写体側と反対側に位置する前記(1)に記載のレンズモジュール。
(5)前記磁石が前記光軸方向に複数に分割され、
前記第2コイルが前記複数に分割された磁石の間に設けられている前記(1)に記載のレンズモジュール。
(6)前記第2コイルが前記光軸方向において複数設けられている前記(1)に記載のレンズモジュール。
(7)前記鏡筒の前記光軸に沿った可動領域内で、前記第2コイルと前記第1コイルとが前記光軸に直交する方向で対向する前記(1)から(6)のいずれかに記載のレンズモジュール。
(8)レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、
前記光軸上に配置され、前記レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と
を備えるカメラモジュール。
(9)レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、
前記光軸上に配置され、前記レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記第2コイルの誘導起電力に基づき、前記第1コイルに電流を供給して前記光軸に沿った前記レンズの位置を制御する制御部と
を備える電子機器。
(10)レンズを内側に保持する鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、前記鏡筒を内側に収納した筐体の内周面に前記第1コイルに対向して設けられた磁石との磁気的な相互作用により、前記レンズの光軸に沿って前記鏡筒を移動させるステップと、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルの誘導起電力を検出するステップと、
前記検出された誘導起電力に基づき前記第1コイルに供給する電流値を制御するステップと
を含むレンズの駆動方法。
1…レンズモジュール、2…撮像モジュール、3…カメラモジュール、4…画像信号処理部、5,5x…制御部、11a,11b,11c…レンズ、12…鏡筒、13…第1コイル、14…筐体、15,15a,15b,15c,15d…磁石、16,17…第2コイル、21…基板、22…撮像素子、23…カバーホルダ、24…カバーガラス
Claims (10)
- レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと
を備えるレンズモジュール。 - 前記鏡筒は、前記光軸に沿って、被写体側に最も移動した第1状態と、前記被写体側と反対側に最も移動した第2状態との間を移動し、
前記第1状態における前記第1コイルと前記第2コイルとの前記光軸方向の距離は、前記第2状態における前記第1コイルと前記第2コイルとの前記光軸方向の距離よりも小さい請求項1に記載のレンズモジュール。 - 前記第2コイルが、前記光軸方向において、前記磁石よりも被写体側に位置する請求項1に記載のレンズモジュール。
- 前記第2コイルが、前記光軸方向において、前記磁石よりも被写体側と反対側に位置する請求項1に記載のレンズモジュール。
- 前記磁石が前記光軸方向に複数に分割され、
前記第2コイルが前記複数に分割された磁石の間に設けられている請求項1に記載のレンズモジュール。 - 前記第2コイルが前記光軸方向において複数設けられている請求項1に記載のレンズモジュール。
- 前記鏡筒の前記光軸に沿った可動領域内で、前記第2コイルと前記第1コイルとが前記光軸に直交する方向で対向する請求項1に記載のレンズモジュール。
- レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、
前記光軸上に配置され、前記レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と
を備えるカメラモジュール。 - レンズと、
前記レンズの光軸に平行な中心軸を有し、前記レンズを内側に保持する鏡筒と、
前記鏡筒を内側に収納した筐体と、
前記鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、
前記第1コイルと対向して前記筐体の内周面に設けられた磁石と、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルと、
前記光軸上に配置され、前記レンズを透過した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記第2コイルの誘導起電力に基づき、前記第1コイルに電流を供給して前記光軸に沿った前記レンズの位置を制御する制御部と
を備える電子機器。 - レンズを内側に保持する鏡筒の外周面を周回して設けられた第1コイルと、前記鏡筒を内側に収納した筐体の内周面に前記第1コイルに対向して設けられた磁石との磁気的な相互作用により、前記レンズの光軸に沿って前記鏡筒を移動させるステップと、
前記筐体の内周面を周回して設けられた第2コイルの誘導起電力を検出するステップと、
前記検出された誘導起電力に基づき前記第1コイルに供給する電流値を制御するステップと
を含むレンズの駆動方法。
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