JP2020064283A - レンズ駆動装置、レンズ駆動方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ駆動装置において、消費電力が全体の約7割を占める位置検出回路が常に動作することで、撮像システム全体としての消費電力が増加する原因となっていた。【解決手段】レンズ駆動装置は、検出したレンズの位置を示す検出信号を出力し、異なる消費電力で動作する複数の動作モードを有する位置検出部と、複数の動作モードの中から位置検出部を動作させる動作モードを選択する選択部と、検出信号に基づいて、選択された動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する位置信号生成部と、レンズの目標位置を示す目標位置信号およびレンズ位置信号に基づいて、レンズの駆動量を算出する算出部と、駆動量に基づいてレンズを駆動する駆動部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ駆動装置、レンズ駆動方法、およびプログラムに関する。

レンズの位置検出時は、位置検出部への電圧印加を行い、位置検出時以外は、電圧印加を停止させるようにし、位置検出時以外の不必要な時間帯における消費電流を抑える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特許第４６６２７８６号

上記のレンズ駆動装置は、カメラが起動している間、１ｍｓ毎に割り込み処理される角速度をトリガとして、位置検出回路を割り込みの度に起動しており、位置検出回路は常に動作している。一例として、レンズ駆動装置における位置検出部の消費電流は全体の約7割を占めており、撮像システム全体としての消費電力が増加する原因となっていた。

本発明の第１の態様においては、レンズ駆動装置を提供する。レンズ駆動装置は、検出したレンズの位置を示す検出信号を出力し、異なる消費電力で動作する複数の動作モードを有する位置検出部を備えてもよい。レンズ駆動装置は、複数の動作モードの中から位置検出部を動作させる動作モードを選択する選択部を備えてもよい。レンズ駆動装置は、検出信号に基づいて、選択された動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する位置信号生成部を備えてもよい。レンズ駆動装置は、レンズの目標位置を示す目標位置信号およびレンズ位置信号に基づいて、レンズの駆動量を算出する算出部を備えてもよい。レンズ駆動装置は、駆動量に基づいてレンズを駆動する駆動部を備えてもよい。

選択部は、動作モードに応じて、算出部が駆動量の算出に用いるパラメータを変化させてもよい。

レンズ駆動装置は、検出信号を記憶する記憶装置を更に備えてもよい。位置信号生成部は、動作モードに応じて位置検出部が出力した検出信号または記憶装置に保存された検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成してもよい。

算出部は、レンズ位置信号と目標位置信号とに基づいてＰＩＤ制御を行い、選択部は、動作モードに応じて、算出部のＰＩＤ制御の制御パラメータを変化させてもよい。

位置検出部は、複数の動作モードのそれぞれにおいて異なる動作周期でレンズの位置を検出してもよい。

複数の動作モードは、第１の動作周期でレンズの位置を検出する連続検出モードと、第１の動作周期よりも長い第２の動作周期でレンズの位置を検出し、レンズの位置を検出する複数の位置検出動作の間に位置検出部を省電力動作に切り替えてレンズの位置を検出しない省電力モードとを含んでもよい。

選択部は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、位置検出部を動作させる動作モードを複数の動作モードの中から選択してもよい。

選択部は、外部から入力される目標位置信号の変化量に基づいて、位置検出部を動作させる動作モードを複数の動作モードの中から選択してもよい。

選択部は、外部から入力される、レンズを有するカメラの撮像指示に基づいて、位置検出部を動作させる動作モードを複数の動作モードの中から選択してもよい。

選択部は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、算出部が駆動量の算出に用いるパラメータを変化させてもよい。

算出部は、レンズ位置信号と目標位置信号とに基づいてＰＩＤ制御を行い、選択部は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、算出部のＰＩＤ制御の制御パラメータを変化させてもよい。

位置信号生成部は、第１の動作モードにおいて、駆動量を算出する各タイミングで、位置検出部が新たに検出した検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成し、第２の動作モードにおいて、駆動量を算出する少なくとも一部のタイミングで、過去にレンズ位置信号を生成するのに用いられ、記憶装置に保存された検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成してもよい。

位置検出部は、レンズの位置を検出するセンサを有してもよい。位置検出部は、センサを駆動するセンサ駆動部を有してもよい。位置検出部は、センサからの信号を増幅する信号増幅部を有してもよい。位置検出部は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有してもよい。選択部は、位置検出部の消費電力が相対的に低い動作モードを選択する場合に、センサ、センサ駆動部、信号増幅部およびＡ／Ｄ変換部の少なくとも１つを間欠的に動作させてもよい。

本発明の第２の態様においては、レンズ駆動方法を提供する。レンズ駆動方法は、位置検出手段によって検出したレンズの位置を示す検出信号を出力する位置検出段階を備えてもよい。レンズ駆動方法は、位置検出手段を動作させる動作モードを、位置検出手段の消費電力が異なる複数の動作モードの中から選択する選択段階を備えてもよい。レンズ駆動方法は、検出信号に基づいて、選択された動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する位置信号生成段階を備えてもよい。レンズ駆動方法は、レンズの目標位置を示す目標位置信号およびレンズ位置信号に基づいて、レンズの駆動量を算出する算出段階を備えてもよい。レンズ駆動方法は、駆動量に基づいてレンズを駆動する駆動段階を備えてもよい。

本発明の第３の態様においては、プログラムを提供する。プログラムは、コンピュータに上記の方法を実行させてもよい。

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。

本実施形態に係る撮像システム１０の構成例を示す。 本実施形態に係るレンズ駆動方法の動作フローを示す。 本実施形態に係る選択部１２３の構成例を示す。 本実施形態に係る撮像システム１０の構成例を示す。 本実施形態に係るコンピュータ２２００の構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る撮像システム１０の構成例を示す。撮像システム１０は、検出部１５と、プロセッサ２０と、アクチュエータ３０と、レンズユニット４０と、レンズ駆動装置１００とを備える。

検出部１５は、レンズユニット４０が搭載される機器等の動きを検出する。検出部１５は、一例として角速度センサ等を有し、レンズユニット４０の角速度ωを検出する。プロセッサ２０は、検出部１５の検出結果に基づき、レンズユニット４０の目標位置を算出して、当該目標位置を示す外部信号をレンズ駆動装置１００に送信する。

アクチュエータ３０は、レンズ駆動装置１００からの外部信号に応じてレンズユニット４０を駆動する。アクチュエータ３０は、磁力によってレンズユニット４０を移動させてよい。例えば、アクチュエータ３０は、コイルを含み、当該コイルに電流を流して電流に応じた磁力を発生させる電磁石を有してよい。アクチュエータ３０は、レンズユニット４０に設けられた磁石を吸着または離間させるように磁力を発生させ、レンズユニット４０を移動させてよい。

アクチュエータ３０は、例えば、レンズユニット４０の一方向の位置を変更する。また、アクチュエータ３０は、レンズユニット４０の異なる複数の方向の位置を変更させるように移動させるべく、各方向に対応して複数設けられてもよい。一例として、複数のアクチュエータ３０は、異なる２方向（例えばｘおよびｙ方向）または異なる３方向（例えばｘ、ｙ、およびｚ方向）にレンズユニット４０を移動させる。なお、図示する通り、ｘ、ｙおよびｚ方向は互いに直交する方向であり、ｚ方向はレンズユニット４０の光軸方向である。

レンズユニット４０は、一又は複数のレンズを有する。レンズ駆動装置１００は、プロセッサ２０からの外部信号に基づいて、アクチュエータ３０によりレンズユニット４０をｘｙｚ空間内の目標位置に移動させる。レンズ駆動装置１００は、一例として、プロセッサ２０からの外部信号に応じて、アクチュエータ３０によりレンズユニット４０をｘｙ平面内の目標位置に移動させることでカメラ等の手振れ補正制御を実行したり、アクチュエータ３０によりレンズユニット４０をｚ方向の光軸上の目標位置に移動させることでカメラ等のオートフォーカス制御を実行したりしてもよい。レンズ駆動装置１００は、受信部１０５と、位置検出部１１０と、制御部１２０と、Ｄ／Ａ変換部１３０と、駆動部１４０とを備える。

受信部１０５は、プロセッサ２０から外部信号を受信する。受信部１０５は、例えば、伝送インタフェースを介してプロセッサ２０に接続され、プロセッサ２０がソフトウェア処理により出力する外部信号を受信する。また、受信部１０５は、外部信号を受信する。受信部１０５は、外部信号を予め定められた周期で受信してもよい。一例として、受信部１０５はプッシュ型の通信により外部信号を受動的に受信してもよい。受信部１０５は、プロセッサ２０から外部信号が規定された通信方式で送信された場合、当該通信方式に従って外部信号を受信してもよい。例えば、受信部１０５は、プロセッサ２０からシリアル通信方式、パラレル通信方式、ネットワーク、または無線通信方式等によって送信された外部信号を受信してもよい。また、一例として、受信部１０５は、ＯＳ等によって伝送信号の優先順位等が制御される伝送インタフェース、例えばＩ^２Ｃ（アイ・スクエアド・シー、Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）方式を用いてプロセッサ２０から外部信号を受信してもよい。受信部１０５は、受信した外部信号を外部信号処理部１２１に供給する。

位置検出部１１０は、レンズユニット４０の位置を検出し、検出したレンズユニット４０の位置を示す検出信号を出力する。位置検出部１１０は、センサ１１１と、センサ駆動部１１３と、信号増幅部１１５と、Ａ／Ｄ変換部１１７とを含む。

センサ１１１は、レンズユニット４０の位置を検出する。センサ１１１は、レンズユニット４０の１方向の角度および／または位置を検出してもよい。また、センサ１１１は、レンズユニット４０の複数の方向の角度および／または位置をそれぞれ検出してもよい。センサ１１１は、例えば、レンズユニット４０の位置に応じて変動する磁場、反射光、渦電流、静電容量、および超音波等をセンスして、レンズユニット４０の位置を検出してもよい。一例として、レンズユニット４０が磁石等を有する場合、センサ１１１は、当該磁石の磁場を検出する磁気センサであることが好ましい。センサ１１１は、一例として、ホール素子、シリコンホール素子、化合物ホール素子、磁気抵抗素子、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、インダクタンスセンサ等を含んでもよい。センサ１１１は、レンズユニット４０の位置の検出信号を信号増幅部１１５に供給する。

センサ駆動部１１３は、センサ１１１を駆動する。センサ駆動部１１３は、例えばセンサ１１１に電圧または電流を与えることによって、センサ１１１を駆動する。センサ駆動部１１３は、制御部１２０によって制御されてもよい。

信号増幅部１１５は、センサ１１１からの信号を増幅する。信号増幅部１１５は、例えば、センサ１１１が検知した検知信号の振幅電圧または電流値を１倍以上に増幅してもよい。信号増幅部１１５は、増幅した検出信号をＡ／Ｄ変換部１１７に供給する。

Ａ／Ｄ変換部１１７は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１１７は、信号増幅部１１５から受け取った検出信号を、デジタル信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換部１１７は、変換したデジタル信号を制御部１２０へ供給する。

制御部１２０は、プロセッサ２０からの外部信号と、位置検出部１１０からの検出信号とに基づき、Ｄ／Ａ変換部１３０および駆動部１４０を介して、線形デバイスであるアクチュエータ３０を制御することにより、レンズユニット４０を制御する。制御部１２０は、一例として、検出信号に示されるレンズユニット４０の検出位置に基づいて、レンズユニット４０を外部信号に示される目標位置に移動させるように、クローズドループによるフィードバック制御を実行してもよい。制御部１２０は、マイクロコントローラ等のＣＰＵを含む制御コンピュータであり、検出プログラムを実行することにより以下に示す各部として機能する。これに代えて、制御部１２０は、専用回路またはプログラマブル回路によって実現されてもよい。制御部１２０は、外部信号処理部１２１と、選択部１２３と、位置信号生成部１２５と、算出部１２７と、記憶部１２９とを含む。

外部信号処理部１２１は、受信部１０５を介して外部のプロセッサ２０から入力される外部信号を処理する。外部信号処理部１２１は、処理した外部信号を選択部１２３および算出部１２７へ供給する。

選択部１２３は、位置検出部１１０を動作させる動作モードを、位置検出部１１０の消費電力が異なる複数の動作モードの中から選択する。より具体的には、選択部１２３は、外部信号処理部１２１から受け取る外部信号の変化に基づいて、位置検出部１１０を動作させる動作モードを上記の複数の動作モードの中から選択する。

上記の複数の動作モードは、例えば、第１の動作周期でレンズユニット４０の位置を検出する連続検出モードと、当該第１の動作周期よりも長い第２の動作周期でレンズユニット４０の位置を検出し、レンズユニット４０の位置を検出する複数の位置検出動作の間に位置検出部１１０を省電力動作に切り替えてレンズユニット４０の位置を検出しない省電力モードとを含んでもよい。選択部１２３は、位置検出部１１０の消費電力が相対的に低い動作モード、例えば上記の省電力モードを選択する場合に、位置検出部１１０に含まれる、センサ１１１、センサ駆動部１１３、信号増幅部１１５およびＡ／Ｄ変換部１１７の少なくとも１つを間欠的に動作させ、例えば一定時間の間にこれらの少なくとも１つの電源をオフにする。省電力モードは、一例として、位置検出部１１０が間欠的にレンズユニット４０の位置を検出する間欠動作モードと呼ぶ場合がある。省電力モードの位置検出部１１０は、レンズユニット４０の位置を検出するものの、レンズ位置の検出頻度は連続動作モードの場合に比べて低く、故に、消費電力が連続動作モードの場合に比べて低い。上記の第１の動作周期の一例は０．１ｍｓであってもよく、上記の第２の動作周期の一例は０．２ｍｓ、０．４ｍｓまたは０．８ｍｓであってもよい。本実施形態においては、第２の動作周期は外部信号の変化に拘わらず一定とするが、選択部１２３は、外部信号の変化に応じて第２の動作周期を動的に変更してもよい。

選択部１２３は、外部から入力される目標位置信号の変化量に基づいて、位置検出部１１０を動作させる動作モードを上記の複数の動作モードの中から選択してもよい。当該目標位置信号は、上記の外部信号に含まれていてもよい。

より具体的には、選択部１２３は、外部信号処理部１２１から１ｍｓごとに供給される、プロセッサ２０からの目標位置信号に変化がない、目標位置信号を一定期間受信しない、または変化量が予め定められた変化量の閾値以下である場合に、目標位置信号の変化量が小さいと判定し、位置検出部１１０を省電力モードとする信号を位置信号生成部１２５に供給してもよい。当該変化量の閾値は、記憶部１２９に保存されていて、選択部１２３によって参照されてもよい。目標位置信号の変化量が小さい場合には、一例として、カメラ等の手振れ補正制御において、レンズ位置を大きく変化させず、消費電力を抑える。

同様に、選択部１２３は、外部信号処理部１２１から１ｍｓごとに供給される、プロセッサ２０からの目標位置信号の変化量が上記の変化量の閾値よりも大きい場合に、目標位置信号の変化量が大きいと判定し、位置検出部１１０を連続動作モードとする信号を位置信号生成部１２５に供給してもよい。

また、例えば選択部１２３は、外部から入力される、レンズユニット４０を有するカメラの撮像指示に基づいて、位置検出部１１０を動作させる動作モードを上記の複数の動作モードの中から選択してもよい。当該撮像指示は、当該カメラのシャッターボタンが押下されたことに応じて、プロセッサ２０により出力されるものであってもよい。当該撮像指示は、上記の外部信号に含まれていてもよい。

より具体的には、選択部１２３は、外部信号処理部１２１から上記の撮像指示を供給されない場合に、外部から入力される外部信号に変化がないと判定し、位置検出部１１０を省電力モードとする信号を位置信号生成部１２５に供給してもよい。撮像指示を供給されないことは、一例として、カメラ等のオートフォーカス制御を実行しなくてもよいことを意味し得る。

同様に、選択部１２３は、外部信号処理部１２１から上記の撮像指示を供給された場合に、外部から入力される外部信号に変化があると判定し、位置検出部１１０を連続動作モードとする信号を位置信号生成部１２５に供給してもよい。撮像指示を供給されることは、一例として、カメラ等のオートフォーカス制御を実行すべきことを意味し得る。

位置信号生成部１２５は、検出信号に基づいて、選択部１２３により選択された動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する。より具体的には、位置信号生成部１２５は、動作モードに応じて位置検出部１１０が出力した検出信号または記憶部１２９に保存された検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成してよい。位置信号生成部１２５は、動作モードに応じて位置検出部１１０が出力した検出信号または記憶部１２９に保存された検出信号のいずれかを選択してレンズ位置信号として出力してよい。位置信号生成部１２５は、レンズユニットの４０の駆動量を算出する各タイミングの内少なくとも一部のタイミングで、過去にレンズ位置信号を生成するのに用いられ、記憶部１２９に保存された検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成してよい。位置信号生成部１２５は、第１の動作モードにおいて、レンズユニット４０の駆動量を算出する各タイミングで、位置検出部１１０が新たに検出した検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成してもよい。当該第１の動作モードは、上記の連続動作モードと対応してもよい。また、位置信号生成部１２５は、第２の動作モードにおいて、レンズユニット４０の駆動量を算出する少なくとも一部のタイミングで、過去にレンズ位置信号を生成するのに用いられ、記憶部１２９に保存された検出信号に基づいて、レンズ位置信号を生成してもよい。この場合、位置信号生成部１２５は、レンズユニット４０の検出信号を位置検出部１１０のＡ／Ｄ変換部１１７から供給される度に、検出信号を記憶部１２９に保存してもよい。なお、記憶部１２９は、記憶装置の一例である。

算出部１２７は、位置信号生成部１２５から受け取るＡ／Ｄ変換されたレンズ位置信号、および、外部信号処理部１２１から受け取る目標位置信号に基づいて、レンズユニット４０の駆動量を算出する。算出部１２７は、一例として、レンズユニット４０の位置を外部信号に示される目標位置に近付けるようにレンズユニット４０を駆動すべく、上記の駆動量を算出する。算出部１２７は、例えばＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）演算によって当該駆動量を算出してもよい。この場合、算出部１２７は、比例ゲイン、積分ゲイン、および微分ゲイン等を、制御パラメータとして用いてもよい。算出部１２７は、算出した駆動量を示す駆動信号をＤ／Ａ変換部１３０に供給する。

Ｄ／Ａ変換部１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部１３０は、算出部１２７から受け取った駆動量を示す駆動信号をアナログ信号へ変換する。Ｄ／Ａ変換部１３０は、変換したアナログ信号を駆動部１４０へ供給する。

駆動部１４０は、Ｄ／Ａ変換部１３０から入力されるアナログ信号に示される駆動量に基づいてレンズユニット４０を駆動する。より具体的には、駆動部１４０は、アクチュエータ３０に接続され、Ｄ／Ａ変換部１３０から入力されるアナログ信号である電圧信号または電流信号をアクチュエータ３０に供給することによって、アクチュエータ３０に対し、当該電圧信号または電流信号に応じた駆動量だけレンズユニット４０を駆動させる。

図２は、本実施形態に係るレンズ駆動方法の動作フローを示す。当該フローは、レンズ駆動装置１００がプロセッサ２０から外部信号を受信することにより開始する（ステップＳ１０１）。

レンズ駆動装置１００の選択部１２３が、上記の外部信号の変化に基づいて、位置検出部１１０を動作させる動作モードを、位置検出部１１０の消費電力が異なる複数の動作モードの中から選択する（ステップＳ１０３）。位置検出部１１０は、位置検出手段の一例である。

位置検出部１１０は、上記の複数の動作モードのそれぞれにおいて異なる動作周期でレンズユニット４０の位置を検出する。一例として、位置検出部１１０は、ステップＳ１０３において連続動作モードが選択された場合、上記の第１の動作周期でレンズユニット４０の位置を検出し、検出信号を位置信号生成部１２５に供給する。また、位置検出部１１０は、ステップＳ１０３において省電力モードが選択された場合、上記の第２の動作周期でレンズユニット４０の位置を検出し、検出信号を位置信号生成部１２５に供給するが、例えば１ｍｓの間に０．１ｍｓの位置検出動作と０．１ｍｓの省電力動作とを順に切り替えて、交互に繰り返すことで、消費電力を低減する。これらの処理は、位置検出段階に含まれる処理の一例である。

位置信号生成部１２５が、検出信号に基づいて、選択された前記動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する（ステップＳ１０５）。当該検出信号は、一例として、位置信号生成部１２５が、上記の連続動作モードに対応する第１の動作モードで動作する場合には、位置検出部１１０から次々と供給される検出信号のうち最新の検出信号であり、上記の省電力モードに対応する第２の動作モードで動作する場合には、記憶部１２９に保存されている検出信号である。

算出部１２７が、位置信号生成部１２５から入力されるレンズ位置信号、および、外部信号処理部１２１から供給される目標位置信号に基づいて、レンズユニット４０の駆動量を算出し（ステップＳ１０７）、駆動部１４０が、Ｄ／Ａ変換部１３０によって変換されて供給された、当該駆動量に応じた電圧信号または電流信号に基づいて、アクチュエータ３０を駆動することにより、レンズユニット４０を駆動する（ステップＳ１０９）。当該フローは、撮像システム１０全体の電源がオンになっている限りにおいて繰り返される。

なお、上記のフローにおいて、ステップＳ１０５からステップＳ１０９の３ステップを、例えば１ｍｓごとの定期的な割り込みに応じて行ってもよい。レンズユニット４０の位置検出を、割り込みの周期よりも長い周期で行う場合には、１又は複数の定期的な割り込み処理の間、位置検出部１１０を省電力モードに切り替え、例えば位置検出部１１０の電源をオフにしてもよい。

近年におけるスマートフォンのフラグシップと呼ばれる高機能端末では、オートフォーカスや、手振れ補正を高速かつ高精度に実現することが求められている。これらは、レンズの位置検出結果を用いてフィードバック制御を実施することで、実現されている。したがって、カメラが起動している間は、所望のレンズ位置となるように、常にレンズの位置制御を実施している。一方で、カメラが起動している間でも、レンズの位置検出は常に実施する必要はなく、必要な場合にだけ、例えばカメラのシャッターボタンを押したときなど手振れ補正を効かせたいときにだけ、位置検出を実施すればよい。しかしながら、レンズ制御を止めてしまうと、レンズが機械的な端点に張り付いてしまうため、レンズ制御は常時必要である。

これに対して、以上の実施形態によれば、撮像システム１０のレンズ駆動装置１００は、外部のプロセッサ２０から入力される外部信号に応じて、レンズユニット４０の光軸方向（Ｚ方向）の位置を制御し、オートフォーカス機能を実行することができる。また、レンズ駆動装置１００は、外部のプロセッサ２０から入力される外部信号に応じて、レンズユニット４０のＸＹ平面における位置または３次元的な位置を制御して、手振れ補正機能を実行することができる。さらに、レンズ駆動装置１００は、外部のプロセッサ２０から入力される外部信号に応じて、位置検出部１１０の１つ又は複数の構成要素を間欠的に動作させることにより、時間当たりの消費電流を削減することができる。また、レンズ駆動装置１００は、位置検出部１１０の１つ又は複数の構成要素を間欠的に動作させる場合にも、記憶装置に保存された検出信号に基づいてレンズユニット４０を駆動させることを継続することにより、レンズユニット４０が機械的な端点に張り付いてしまうことを防止できる。

図３は、本実施形態に係る選択部２２３の構成例を示す。本実施形態におけるレンズ駆動装置１００は、上述の選択部１２３に代えて、選択部２２３を備える。選択部２２３は、上述の選択部１２３と異なる点として、変化量判定部２５１と、周期決定部２５３とを含み、他の点については選択部１２３と同様であるため、重複する説明は省略する。

変化量判定部２５１は、外部信号処理部１２１から供給される外部信号の変化量を判定する。変化量判定部２５１による当該機能は、上述した選択部１２３による、目標位置信号の変化量の判定機能や撮像指示の供給有無の判定機能などの、外部信号の変化の判定機能と同様であるため、重複する詳細な説明は省略する。変化量判定部２５１は、例えば外部信号の変化量ΔＰＶが、変化量の閾値ＶＴＨ１以下であるか否か、閾値ＶＴＨ１よりも小さい閾値ＶＴＨ２以下であるか否か、および、閾値ＶＴＨ２よりも小さい閾値ＶＴＨ３以下であるか否か、の少なくとも何れかの判定をしてもよい。これらの変化量の閾値は、記憶部１２９に保存されていて、変化量判定部２５１によって参照されてもよく、また、３つよりも少ない又は多い数の閾値であってもよい。変化量判定部２５１は、判定結果を周期決定部２５３に出力する。

周期決定部２５３は、変化量判定部２５１からの判定結果に基づいて、位置検出部１１０の動作周期を決定する。より具体的には、周期決定部２５３は、例えば変化量判定部２５１により外部信号の変化量ΔＰＶが閾値ＶＴＨ１よりも大きいと判定された場合に、位置検出部１１０を上記の第１の動作周期で動作させると決定し、ΔＰＶが閾値ＶＴＨ１以下であって閾値ＶＴＨ２よりも大きいと判定された場合に、位置検出部１１０を上記の第１の動作周期よりも長い動作周期ｔ_１で動作させると決定し、ΔＰＶが閾値ＶＴＨ２以下であって閾値ＶＴＨ３よりも大きいと判定された場合に、位置検出部１１０をｔ_１の２倍の動作周期２ｔ_１で動作させると決定し、ΔＰＶが閾値ＶＴＨ３以下であると判定された場合に、位置検出部１１０をｔ_１の３倍の動作周期３ｔ_１で動作させると決定してもよい。このように、レンズ駆動装置１００は、外部から入力される外部信号の変化量に応じてレンズユニット４０の位置を検出する周期を変更することにより、すなわち外部信号の変化量が小さいほどレンズ位置の検出周期を長くして検出頻度を減らすことにより、消費電力を小さくすることができる。これらの動作周期は、記憶部１２９に保存されていて、周期決定部２５３によって参照されてもよく、また、閾値の数に応じて３つよりも少ない又は多い数の動作周期であってもよい。周期決定部２５３は、位置検出部１１０の動作周期を示す信号を位置信号生成部１２５に供給する。なお、当該信号は、上述した位置検出部１１０の動作モードを示す信号に含まれていてもよい。

図４は、本実施形態に係る撮像システム１０の構成例を示す。本実施形態における撮像システム１０のレンズ駆動装置１００は、上記の選択部１２３に代えて、選択部３２３を備える。以下では、選択部３２３が選択部１２３と異なる点のみを説明し、本実施形態における撮像システム１０の他の構成は、図１を用いて説明した撮像システム１０と同様であるため、対応する構成には同じ参照番号を用い、重複する説明を省略する。

選択部３２３は、上記の選択部２２３と同様の機能を有し、すなわち、外部から入力される外部信号の変化量に応じて位置検出部１１０の動作周期を変更する。選択部３２３は更に、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、算出部１２７が上記の駆動量の算出に用いるパラメータを変化させる。選択部３２３は動作モードに応じて、算出部１２７が上記の駆動量の算出に用いるパラメータを変化させてもよい。選択部３２３はレンズ駆動が安定するようにパラメータを変化させる。例えば、選択部３２３は位相余裕またはゲイン余裕のうち少なくともいずれかが大きくなるようにパラメータを変化させてよい。また、選択部３２３はゲインが小さくなるようにパラメータを変化させてよく、また、位相が進むようにパラメータを変化させてよい。例えば、算出部１２７が、位置信号生成部１２５から供給されるレンズ位置信号と外部信号処理部１２１から供給される目標位置信号とに基づいてＰＩＤ制御を行う場合、選択部３２３は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、算出部１２７のＰＩＤ制御の制御パラメータを変化させる。

より具体的には、選択部３２３は、外部から入力される外部信号の変化量に応じて変更した位置検出部１１０の動作周期に応じて、算出部１２７のＰＩＤ制御における比例ゲイン、積分ゲイン、および微分ゲインの少なくとも何れかを変化させる。例えば、選択部３２３は、算出部１２７のＰＩＤ制御における比例ゲイン、積分ゲイン、および微分ゲインの少なくとも何れかを小さくしてよい。上述の通り、レンズ駆動装置１００は、位置検出部１１０を間欠的に動作させる場合、記憶部１２９に保存された検出信号に基づいてレンズ位置信号を生成するが、このように処理すると、１度実施したＡ／Ｄ変換結果を複数回使用することになり、Ａ／Ｄ変換部１１７の出力の更新周期が長くなる、すなわち、Ａ／Ｄ変換部１１７の出力がゼロ次ホールド回路で補間されたように動作して遅延が発生する場合がある。補間点数をｎとした場合、０次ホールド回路の伝達関数は、以下の数式で表される。

位置検出部１１０の間欠動作の動作周期を２倍、３倍・・・と長くしていくと、それに伴って、算出部１２７に入力されるレンズ位置信号の位相遅れが大きくなる。位相遅れが大きくなると、最悪の場合、系の安定性不足により、レンズユニット４０の発振が引き起こされてしまう。これに対して、本実施形態の選択部３２３によれば、上記の遅延が発生しても、安定したクローズドループ制御ができるように、位置検出部１１０の間欠動作の動作周期に応じてＰＩＤ制御の制御パラメータを変化させる。

また、本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

図５は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の構成の一例を示す図である。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、選択部１２３から位置信号生成部１２５へ供給される外部信号は、連続動作モードか省電力モードかを示してもよく、位置信号生成部１２５は、省電力モードが示される外部信号を入力された場合、記憶部１２９に保存されている検出信号を読み出す期間を決定してもよい。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 撮像システム、１５ 検出部、２０ プロセッサ、３０ アクチュエータ、４０ レンズユニット、１００ レンズ駆動装置、１０５ 受信部、１１０ 位置検出部、１１１ センサ、１１３ センサ駆動部、１１５ 信号増幅部、１１７ Ａ／Ｄ変換部、１２０ 制御部、１２１ 外部信号処理部、１２３、２２３、３２３ 選択部、１２５ 位置信号生成部、１２７ 算出部、１２９ 記憶部、１３０ Ｄ／Ａ変換部、１４０ 駆動部、２５１ 変化量判定部、２５３ 周期決定部、２２００ コンピュータ、２２０１ ＤＶＤ−ＲＯＭ、２２１０ ホストコントローラ、２２１２ ＣＰＵ、２２１４ ＲＡＭ、２２１６ グラフィックコントローラ、２２１８ ディスプレイデバイス、２２２０ 入／出力コントローラ、２２２２ 通信インタフェース、２２２４ ハードディスクドライブ、２２２６ ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、２２３０ ＲＯＭ、２２４０ 入／出力チップ、２２４２ キーボード

Claims (15)

1. 検出したレンズの位置を示す検出信号を出力し、異なる消費電力で動作する複数の動作モードを有する位置検出部と、
   前記複数の動作モードの中から前記位置検出部を動作させる動作モードを選択する選択部と、
   前記検出信号に基づいて、選択された前記動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する位置信号生成部と、
   前記レンズの目標位置を示す目標位置信号および前記レンズ位置信号に基づいて、前記レンズの駆動量を算出する算出部と、
   前記駆動量に基づいて前記レンズを駆動する駆動部と
   を備えるレンズ駆動装置。
2. 前記選択部は、前記動作モードに応じて、前記算出部が前記駆動量の算出に用いるパラメータを変化させる、
   請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記検出信号を記憶する記憶装置を更に備え、
   前記位置信号生成部は、前記動作モードに応じて前記位置検出部が出力した検出信号または前記記憶装置に保存された検出信号に基づいて前記レンズ位置信号を生成する、
   請求項１または２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記算出部は、前記レンズ位置信号と前記目標位置信号とに基づいてＰＩＤ制御を行い、前記選択部は、前記動作モードに応じて、前記算出部の前記ＰＩＤ制御の制御パラメータを変化させる、
   請求項３に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記位置検出部は、前記複数の動作モードのそれぞれにおいて異なる動作周期で前記レンズの位置を検出する、
   請求項１から４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記複数の動作モードは、
   第１の動作周期で前記レンズの位置を検出する連続検出モードと、
   前記第１の動作周期よりも長い第２の動作周期で前記レンズの位置を検出し、前記レンズの位置を検出する複数の位置検出動作の間に前記位置検出部を省電力動作に切り替えて前記レンズの位置を検出しない省電力モードと
   を含む、
   請求項５に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記選択部は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、前記位置検出部を動作させる動作モードを前記複数の動作モードの中から選択する、
   請求項１から６の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記選択部は、外部から入力される前記目標位置信号の変化量に基づいて、前記位置検出部を動作させる動作モードを前記複数の動作モードの中から選択する、
   請求項７に記載のレンズ駆動装置。
9. 前記選択部は、外部から入力される、前記レンズを有するカメラの撮像指示に基づいて、前記位置検出部を動作させる動作モードを前記複数の動作モードの中から選択する、
   請求項７に記載のレンズ駆動装置。
10. 前記選択部は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、前記算出部が前記駆動量の算出に用いるパラメータを変化させる、
    請求項１から９の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
11. 前記算出部は、前記レンズ位置信号と前記目標位置信号とに基づいてＰＩＤ制御を行い、前記選択部は、外部から入力される外部信号の変化に基づいて、前記算出部の前記ＰＩＤ制御の制御パラメータを変化させる、
    請求項１０に記載のレンズ駆動装置。
12. 前記位置信号生成部は、
    第１の動作モードにおいて、前記駆動量を算出する各タイミングで、前記位置検出部が新たに検出した前記検出信号に基づいて前記レンズ位置信号を生成し、第２の動作モードにおいて、前記駆動量を算出する少なくとも一部のタイミングで、過去に前記レンズ位置信号を生成するのに用いられ、記憶装置に保存された前記検出信号に基づいて前記レンズ位置信号を生成する、
    請求項１から１１の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
13. 前記位置検出部は、
    前記レンズの位置を検出するセンサと、
    前記センサを駆動するセンサ駆動部と、
    前記センサからの信号を増幅する信号増幅部と、
    アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と
    を有し、
    前記選択部は、前記位置検出部の消費電力が相対的に低い動作モードを選択する場合に、前記センサ、前記センサ駆動部、前記信号増幅部および前記Ａ／Ｄ変換部の少なくとも１つを間欠的に動作させる、
    請求項１から１２の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
14. 位置検出手段によって検出したレンズの位置を示す検出信号を出力する位置検出段階と、
    前記位置検出手段を動作させる動作モードを、前記位置検出手段の消費電力が異なる複数の動作モードの中から選択する選択段階と、
    前記検出信号に基づいて、選択された前記動作モードに応じてレンズ位置信号を生成する位置信号生成段階と、
    前記レンズの目標位置を示す目標位置信号および前記レンズ位置信号に基づいて、前記レンズの駆動量を算出する算出段階と、
    前記駆動量に基づいて前記レンズを駆動する駆動段階と
    を備えるレンズ駆動方法。
15. コンピュータに請求項１４に記載のレンズ駆動方法を実行させるプログラム。

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