JP4858808B2 - レンズ駆動装置及び撮像装置並びにレンズ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状記憶合金の伸縮を用いてレンズ群を光軸方向に移動させるように構成したレンズ駆動装置に関するものである。

形状記憶合金（以下、「ＳＭＡ」（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ）と称する場合がある）は、マルテンサイト変態終了温度以下の温度で力を受けて塑性変形しても、逆変態終了温度以上の温度に加熱されると形状回復する。

図１３は、形状記憶合金の温度と歪みの関係を模式的にグラフ化した図である。同図は横軸を温度（℃）、縦軸を歪み（％）としたものである。

同図に示したように、低温状態で形状記憶合金の両端部間に通電すると、発熱により収縮し記憶長さに戻る。一方、この高温状態から通電を遮断すると、放熱により形状記憶合金は降温し、ヒステリシスを有して長さが変化し、再度伸びた状態となる。この形状記憶効果を利用して、アクチュエータとして使用することが可能であり、従来より種々の提案が行われている。

しかしながら、形状記憶合金（ＳＭＡ）の動作は、ＳＭＡに通電してジュール熱により加熱し、その温度に対応した歪みを利用して被駆動部材の変位を得るものであり、構成するシステム内の種々のバラツキ、例えばＳＭＡの長さの誤差、ＳＭＡの抵抗値の誤差、構成部品の機械的な寸法誤差、環境温度等により、所望の変位を得るためのＳＭＡへの入力条件を一義的に決めることが困難であった。

このため上記問題を解消するために、被駆動体であるレンズ群の位置を位置検知手段で検知し、検知結果に応じて形状記憶合金を部分的に変化させる位置制御駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、温度センサにより周囲温度を検知し、検知結果に応じて形状記憶合金で形成されたワイヤへ供給する電流値、電圧値、或いはパルス電流又はパルス電圧のデューティ比を制御する駆動機構が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−３０７６２８号公報 特開平１１−３２４８９６号公報

上記特許文献１の位置制御駆動装置はカメラ等のレンズ鏡胴内に配置され、レンズ群を駆動する場合には好適なものであるが、例えば携帯端末等に内蔵されるような小型薄型の撮像装置のレンズ駆動装置に適用する場合には、被駆動部材の現在位置に関する情報を取得するための位置検出センサを被駆動部材の移動の全領域にわたって配置する必要があり、小型化、低コスト化に、やや不利な問題がある。

また、上記特許文献２の駆動機構においては、カメラの裏蓋等比較的温度分布の均一な装置内の場合には好適なものであるが、例えば携帯端末等に内蔵されるような小型薄型の撮像装置の場合には他の機能を実行する回路部品等が近傍に密集配置されており、装置内の温度分布が均一とはならず、温度センサの配置される位置により、検出値が異なる場合もあり、最適な制御を行うのが困難な場合もある。

本発明は上記問題に鑑み、アクチュエータに形状記憶合金を用い、簡便な構成で、所望の位置に正確にレンズ群を停止させることを可能とした、携帯端末等に内蔵するのに好適な小型で低コストのレンズ駆動装置、レンズ駆動方法及び撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

１） 被写体光を撮像素子へと導くレンズ群と、形状記憶合金とを有し、前記形状記憶合金に通電し変形させることにより、前記レンズ群を光軸方向に移動させる携帯端末用レンズ駆動装置であって、
前記形状記憶合金への通電量を制御する通電制御手段と、前記形状記憶合金への通電を徐々に変化させて、前記レンズ群が移動を開始したか否かを前記撮像素子からの出力を用いて検出する検出手段と、を有し、
前記検出手段が前記レンズ群の移動を検出した際の前記通電量に基づいて、前記レンズ群の光軸方向の移動量を制御することを特徴とするレンズ駆動装置。

２） なお、前記検出手段は、前記レンズ群の移動を光軸方向の所定の２箇所で検出し、前記レンズ群の前記２箇所間の移動を検出した際のそれぞれの通電量に基づいて、前記レンズ群の光軸方向の移動量を制御するように構成できる。

３）前記検出手段は、撮像素子出力である。すなわち、前記検出手段は、前記撮像素子における画素領域の画素出力の変化を検出する１）のレンズ駆動装置。

４） １）または３）のいずれかのレンズ駆動装置を備えた撮像装置。

５） 被写体光を撮像素子へと導くレンズ群と、形状記憶合金とを有し、前記形状記憶合金に通電し変形させることにより、前記レンズ群を光軸方向に移動させる携帯端末用レンズ駆動装置のレンズ駆動方法において、
前記形状記憶合金への通電を徐々に変化させ、前記レンズ群が移動を開始したか否かを前記撮像素子からの出力を用いて検出する工程と、
前記レンズ群が移動を開始した時点の通電量に基づいて、前記レンズ群を所望の位置へ移動させるに必要な通電量を決定する工程と、
前記決定された通電量を、前記形状記憶合金へ印加する工程と、を有することを特徴とするレンズ駆動方法。

６） なお、前記検出する工程において前記レンズ群の移動を光軸方向の所定の２箇所で検出し、前記通電量を決定する工程において前記レンズ群が前記所定の２箇所で検出された時点の通電量に基づいて、前記レンズ群を所望の位置へ移動させるに必要な通電量を決定することができる。

本発明によれば、簡便な構成で、所望の位置に正確にレンズ群を停止させることができる、小型で低コストのレンズ駆動装置、レンズ駆動方法及び撮像装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る撮像装置を備えた携帯端末の一例である携帯電話機Ｔの外観図である。

同図に示す携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置Ｓは、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されており、撮像装置１００が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、この撮像装置１００の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図２は、本実施の形態に係る撮像装置のユニット状態のときの斜視図である。

同図に示すように、実施の形態に係る撮像装置の外表面は、レンズ群１１が被写体光を取り込めるよう開口部を有した箱状の蓋部材１２と、ネジ１４により蓋部材１２が固定されると共に内部に配置される各部材を保持している地板１３と、地板１３の下面に固着され、内部に撮像素子が実装されたプリント基板３１と、このプリント基板３１に接続されたフレキシブルプリント基板３２で構成されている。また、後述の形状記憶合金へ電力を供給するためのフレキシブルプリント基板３２ｆが配置されている。また、フレキシブルプリント基板３２ｆは、地板１３に固定されたフォトインタラプタ４１とも接続されている。このフレキシブルプリント基板３２ｆは、フレキシブルプリント基板３２と一体でも、別体で構成してもよい。

なお、フレキシブルプリント基板３２には、携帯端末の他の基板と接続するための接点部３２ｔが形成され、裏面には補強板３３が糊付けされている。なお、Ｏはレンズ群１１の光軸である。また接点部３２ｔは電源、コントロール信号、画像信号出力、形状記憶合金への入力端子等で２０ピン以上となるが、模式的に示している。

次いで、図３、図４及び図５を用いて、本実施の形態に係る撮像装置の内部構造について、説明する。なお、以下の図においては、同機能部材には同符号を付与して説明する。

図３は、撮像装置の内部構造を示す断面図である。同図は、図２に示すＦ−Ｆ線で切断した断面を示している。

図４は、撮像装置内部を示す斜視図である。同図は、図２に示す撮像装置１００から蓋部材１２、プリント基板３１及びフレキシブルプリント基板３２、３２ｆを外した状態を示している。

図５は、撮像装置内部の各部品の配置を示した正面図である。同図は、図４に示す撮像装置を光軸Ｏ方向の被写体側から見た図である。

撮像装置１００内部は、単玉もしくは複数枚のレンズで構成されたレンズ群１１を内包する第１の鏡枠１７（以下、鏡枠１７とも称す）と、この鏡枠１７の外側で鏡枠１７を保持する第２の鏡枠１８（以下、鏡枠１８とも称す）が配置されている。

鏡枠１７と鏡枠１８は、ネジ部１７ｎ及び１８ｎで螺合されており、鏡枠１８に対し鏡枠１７を回転させることで、鏡枠１７を鏡枠１８に対し光軸Ｏ方向に移動させることができるようになっている。なお、鏡枠１７と鏡枠１８は、ヘリコイドやその他の構成で光軸Ｏ方向に相対的に移動が可能になっていてもよい。

地板１３は光軸Ｏ方向から見て略四辺形に形成され、光軸Ｏを挟んで略対角の位置に、光軸Ｏと略平行にガイド軸１５が地板１３に植設され、ガイド軸１６が一体に形成されている。なお、ガイド軸１５も地板１３に一体で形成してもよいし、ガイド軸１６を植設してもよい。

鏡枠１８には、ガイド軸１５が嵌合して貫通する筒状部１８ｐが一体的に形成されると共に、ガイド軸１６に係合するＵ字状の係合部１８ｕが形成されている。これにより、鏡枠１８はガイド軸１５、１６に沿って光軸方向に移動可能であり、この鏡枠１８と共に鏡枠１７及びレンズ群１１も光軸方向に移動可能となっている。また、この筒状部１８ｐは、付勢部材である圧縮コイルバネ１９によりガイド軸１５の軸方向へ付勢されている。本例では、レンズ群１１の後方に配置される撮像素子３４方向に付勢されている。

また、鏡枠１８の筒状部１８ｐには、遮蔽板１８ｓが一体的に形成されている。この遮蔽板１８ｓは、地板１３にネジ４２で固定されたフォトインタラプタ４１の投受光路に配置されており、鏡枠１８の光軸方向の移動により遮蔽板１８ｓが移動し、フォトインタラプタ４１の投受光路を遮蔽もしくは投受光路から退避することができるようになっている。

更に、鏡枠１８の側面には、突起部１８ｔが一体的に形成されている。一方、地板１３にはボス２０が形成され、ボス２０の図示しない穴に平頭のネジ２１が組み付けられている。突起部１８ｔは、このネジ２１の頭部に当接している。即ち、鏡枠１８は付勢部材である圧縮コイルバネ１９により撮像素子側へ付勢されているが、この地板１３に配置された当接部材であるネジ２１の頭部に突起部１８ｔが当接することにより、鏡枠１８の撮像素子３４側の位置が決められている。

地板１３には、一体的に２つの柱状部２２が形成されており、２つの柱状部２２はレンズ群１１の光軸Ｏと筒状部１８ｐの中心を結ぶ線を挟む位置に形成され、この２つの柱状部２２の上部で、紐状の形状記憶合金２３の両端が固定され、紐状の形状記憶合金２３はレンズ群１１の光軸Ｏと筒状部１８ｐの間で、鏡枠１８の撮像素子３４側の下部に当接して張られている。

図６は、紐状の形状記憶合金２３の張られている各部の関係を示した模式図である。

同図に示すように、紐状の形状記憶合金２３は、地板１３に一体的に形成された２つの柱状部２２の上部に、その両端が固定されている。この固定部の双方から対称的に形状記憶合金２３は、柱状部２２の一部で角度を変えられた後、略中央部で鏡枠１８の下部に当接するよう張られている。

また、形状記憶合金２３の両端部は、板部材２３ｋで挟み込まれて切断されており、この板部材２３ｋが柱状部２２の上部に固定されている。

このように張られた、形状記憶合金２３に、フレキシブルプリント基板３２ｆ（図２参照）から板部材２３ｋを経由して形状記憶合金２３に所定の電流又は電圧を供給することにより、抵抗体である形状記憶合金２３は発熱して温度上昇し、その全長を短縮する方向に変化、即ち収縮する。これにより鏡枠１８は、付勢部材である圧縮コイルバネ１９に抗して、ガイド軸１５及び１６に沿って光軸Ｏ方向に移動させることができるようになっている。即ち、鏡枠１８と鏡枠１７により保持されているレンズ群１１は、光軸Ｏに沿って被写体方向に移動し、より近距離に焦点を合わせることができるようになる。

以上が、本実施の形態に係る撮像装置１００の内部構造である。

次いで、上記のように構成された、携帯電話機Ｔに内蔵された撮像装置１００のレンズ群１１を所望の位置へ移動させる駆動装置及び駆動方法について説明する。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置及びレンズ駆動方法を説明する。第１の実施の形態は、形状記憶合金への通電を徐々に変化させて、レンズ群の移動の有無を検出し、移動が検出された時点の通電量に基づいて、レンズ群を光軸方向に所定量移動させる通電量を決定し、レンズ群の駆動制御をおこなうものである。

図７は、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置１００の各部の初期状態（無通電状態）を示す図である。同図（ａ）は初期状態における、遮蔽板１８ｓとフォトインタラプタ４１との位置関係を模式的に示す図であり、同図（ｂ）はフォトインタラプタ４１の出力を示す図であり、同図（ｃ）は初期状態における、鏡枠１８と形状記憶合金２３の関係を示す図である。

まず、撮像装置１００の鏡枠１８が所定の位置となるように調整され、同図（ａ）に示すように、遮蔽板１８ｓの位置がフォトインタラプタ４１の投受光光束の一部を遮蔽する位置となるように調整される。この調整は、平頭のネジ２１を回転させ、当接する突起部１８ｔを光軸方向に移動させることでおこなわれる（図４又は図５参照）。

より詳しくは、遮蔽板１８ｓの位置が、同図（ｂ）に示すフォトインタラプタ４１の投受光領域内で、遮蔽板１８ｓによる遮蔽状態と退避状態との切り替わり領域である図示Ｄの範囲となる位置、即ち、遮蔽板１８ｓが投受光光束の一部を遮蔽する位置となるように、平頭のネジ２１により鏡枠１８の位置が決められる。

次いで、鏡枠１８に対し鏡枠１７を回転させることで、鏡枠１７を光軸Ｏ方向に移動させ、ピント調整をおこなう。鏡枠１７に保持されたレンズ群１１のピント位置は、撮像素子３４の撮像面に対し、例えば過焦点距離の被写体に合焦するよう調整される。この時、形状記憶合金２３は、同図（ｃ）に示すように鏡枠１８との間で緊張した状態であるが、ＳＭＡに働く力の光軸方向の分力が小さく、圧縮コイルバネ１９による付勢力により若干量伸張された状態で、ネジ２１の頭部に鏡枠の突起部１８ｔが当接して静止している。なお、ＳＭＡは鏡枠１８と若干の弛みを有するような状態であってもよい。

即ち、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置１００は、無通電状態で過焦点距離の被写体に合焦するよう調整されている。なお、このピント位置は、過焦点距離に限るものでなく無限遠の被写体に合焦する位置であってもよいが、本実施の形態では過焦点距離の被写体に合焦するよう調整されたもので説明する。

図８は、第１の実施の形態に係る撮像装置１００のレンズ駆動方法を示すフローチャートである。以下、同図に示すフローに従い説明する。

同図において、まず撮影モードか否かを確認する（ステップＳ１０１）。何らかの操作がなされて撮影モード以外のモードが指定された場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）は、撮影モードを終了（ステップＳ１２０）し、指定された他のモードへ移行する（ステップＳ１２１）。

撮影モードである場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）は、撮像素子を駆動し、表示画面にリアルタイムでプレビュー画像（スルー画像ともいう）を表示する（ステップＳ１０２）。次いで、携帯電話の釦類のうち、レリーズ釦に相当する釦がＯＮされるのを待機する（ステップＳ１０３）。レリーズ釦に相当する釦がＯＮされていない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）は、ステップＳ１０１へ戻る。

レリーズ釦に相当する釦がＯＮされた場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）は、まず、ピント評価用の画像を取り込む（ステップＳ１０４）。即ち、ステップＳ１０４で取り込まれたピント評価用の画像は、レンズ群が過焦点位置にある時の画像である。

次いで、形状記憶合金へ予め設定された電流値を印加し（ステップＳ１０５）、フォトインタラプタの出力が変化するか否かを判断する（ステップＳ１０６）。フォトインタラプタの出力が変化しない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）は、電流値を、前回印加した電流値に所定の刻み量を増加させた電流値を形状記憶合金へ印加する（ステップＳ１０７）。次いで、再度フォトインタラプタの出力が変化するか否かを判断する（ステップＳ１０８）。フォトインタラプタの出力が変化しない場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）は、ステップＳ１０７へ戻り、更に、前回印加した電流値に所定の刻み量を増加させた電流値を形状記憶合金へ印加して、フォトインタラプタの出力が変化するか否かの判断を繰り返す（ステップＳ１０８）。

即ち、フォトインタラプタの出力が変化するまで、形状記憶合金に印加する電流値を徐々に増加させるということであり、フォトインタラプタの出力が変化し始める電流値とは、形状記憶合金に働く力の光軸方向の分力が、圧縮コイルバネ１９による光軸方向の付勢力を超え、ネジ２１の頭部より鏡枠の突起部１８ｔが離れるときの電流値を意味している。

フォトインタラプタの出力が変化した場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）には、この時の電流値に基づいて、レンズ群を所定の位置（マクロ位置）へ移動させるための、形状記憶合金へ印加する電流量を決定（ステップＳ１０９）し、決定された電流量を形状記憶合金へ印加する（ステップＳ１１０）。このステップＳ１０９での電流量の決定方法は、例えば、以下のようにする。

図９は、電流量を決定する方法を示す、形状記憶合金の電流量と歪みの関係を示すグラフである。横軸は電流量、縦軸は歪みを示している。

フォトインタラプタの出力の変化した時点の電流値がＩ_a1であった場合には、Ｉ_a1から所定量増加させた電流値Ｉ_a2を形状記憶合金に印加する。一方、フォトインタラプタの出力の変化した時点の電流値がＩ_b1であった場合には、Ｉ_b1から所定量増加させた電流値Ｉ_b2を形状記憶合金に印加する。このようにすることで、鏡枠１８を初期状態から所定量だけ物体側に移動させることができる。即ち、レンズ群を過焦点距離に合焦する位置から、マクロ撮影の位置に移動させることができる。

このように、フォトインタラプタの出力の変化した時点の電流値を基準にして、マクロ撮影位置に移動させるための通電量を決定し、形状記憶合金に印加するよう構成することで、形状記憶合金の微小な長さ誤差、取り付け誤差、環境温度等に起因するレンズ群の移動量のバラツキを解消し、マクロ位置へのレンズ群の移動に際し、個体差の発生しない撮像装置を得ることができる。

なお、ステップＳ１０９での電流量の決定方法をグラフを用いて説明したが、ルックアップテーブルを用いるものであってもよいし、演算により決めるものであっても良いのは勿論である。

図８のフローに戻り、ステップＳ１１０により、レンズ群がマクロ位置に移動する。この位置で、ピント評価用の画像を取り込む（ステップＳ１１１）。次いで、ステップＳ１０４とステップＳ１１１で取り込んだ２つの画像を評価する（ステップＳ１１２）。

次いで、ステップＳ１１２での評価、例えば、２つの画像で、高周波成分の多い画像が得られた位置にレンズ群を設定する（ステップＳ１１３）。具体的には、ステップＳ１０４で得た評価用画像が高周波成分を多く含む場合には、形状記憶合金への電流の印加を断ち、初期状態、即ちレンズ群を過焦点距離に合焦する位置とする。ステップＳ１１１で得た評価用画像が高周波成分を多く含む場合には、ステップＳ１１０で決定された電流量を形状記憶合金へ印加した状態とし、レンズ群をマクロ撮影位置とするものである。

次いで、ステップＳ１１３で設定されたレンズ群位置で、撮影及び記録媒体への画像記録をおこない（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０１へ戻る。

以上説明したように、形状記憶合金へ印加する通電量を徐々に変化させつつ、レンズ群が移動を開始したか否かを検出し、移動を開始した時の通電量に基づいて、所望の位置へのレンズ群を移動させるための通電量を決定し、この決定された通電量を形状記憶合金へ印加することで、形状記憶合金の微小な長さ誤差、取り付け誤差、環境温度等に起因するレンズ群の移動量のバラツキを解消し、マクロ位置へのレンズ群の移動に際し、個体差の発生しないレンズ駆動装置を得て、簡便な構成で、所望の位置に正確にレンズ群を停止させることができ、小型で低コストの撮像装置を得ることが可能となる。

なお、上記の説明では、過焦点位置とマクロ位置の２点の位置制御について説明したが、Ｉ_a1から増加させる電流値を段階的に複数設定し、多段階のレンズ位置に停止できるよう構成してもよい。また、フォトインタラプタの出力の変化を検出する位置とレンズの過焦点位置とが、ほぼ同じ位置の例で説明したが、これに限るものでなく、レンズの過焦点位置から所定量繰り出された位置をフォトインタラプタの出力の変化を検出する位置に設定してもよい。

また、オートフォーカスの撮像装置の例で説明したが、マニュアル設定にも適用可能であり、過焦点位置が選択された場合には形状記憶合金への通電を断った状態とし、マクロ位置が選択された場合には、図８のステップＳ１０５〜ステップＳ１１０の動作をおこなうことでマニュアル設定できる。

また、上記の例ではレンズ群が移動を開始したか否かを、フォトインタラプタを用いて検出するよう構成したが、例えばプレビュー画像の所定の領域を連続的に監視し、ピント状態が変化した時点を移動の開始とみなすよう構成してもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、形状記憶合金への通電を徐々に変化させて、レンズ群の移動を所定の２箇所で検出し、所定の２箇所で検出された時点の通電量に基づいて、レンズ群を所望の位置へ移動させるに必要な通電量を決定し、レンズ群の駆動制御をおこなうものである。

レンズ駆動装置１００の各部の初期状態（無通電状態）は図７に示すものと同様でよい。

図１０は、第２の実施の形態に係る撮像装置１００のレンズ駆動方法を示すフローチャートである。以下、同図に示すフローに従い説明する。

同図において、まず撮影モードか否かを確認する（ステップＳ２０１）。何らかの操作がなされて撮影モード以外のモードが指定された場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）は、撮影モードを終了（ステップＳ２２０）し、指定された他のモードへ移行する（ステップＳ２２１）。

撮影モードである場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）には、形状記憶合金へ予め設定された電流値を印加し（ステップＳ２０２）、フォトインタラプタの出力が変化するか否かを判断する（ステップＳ２０３）。フォトインタラプタの出力が変化した場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）は、印加した電流値を記憶する（ステップＳ２０４）。

フォトインタラプタの出力が変化しない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）は、電流値を、前回印加した電流値に所定の刻み量を増加させた電流値を形状記憶合金へ印加する（ステップＳ２０５）。次いで、再度フォトインタラプタの出力が変化するか否かを判断する（ステップＳ２０６）。

フォトインタラプタの出力が変化しない場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）は、ステップＳ２０５へ戻り、更に、前回印加した電流値に所定の刻み量を増加させた電流値を形状記憶合金へ印加して、フォトインタラプタの出力が変化するか否かの判断を繰り返す（ステップＳ２０６）。

フォトインタラプタの出力が変化した場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）には、印加した電流値を記憶する（ステップＳ２０７）。次いで、記憶した電流値が２つになったか判断する（ステップＳ２０８）。１つの場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）には、ステップＳ２０５へ戻り、更に、前回印加した電流値に所定の刻み量を増加させた電流値を形状記憶合金へ印加して、再度フォトインタラプタの出力が変化するまで、ステップＳ２０５とステップＳ２０６を繰り返し、記憶した電流値が２つになった場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０９へ移行し、得られた２つの電流値から、レンズ移動量と電流量の関係を求める。このステップＳ２０９で得られる関係は、以下のようなものである。

図１１は、レンズ移動量と電流量の関係を求める方法を示す、形状記憶合金の電流量と歪みの関係を示すグラフである。横軸は電流量、縦軸は歪みを示している。

フォトインタラプタ出力は、１回目が図７（ａ）に示す初期状態から鏡枠１８と一体の遮蔽板１８ｓが光軸方向物体側に移動を開始した時点で変化し、２回目が遮蔽板１８ｓがフォトインタラプタの投受光領域から離脱退避する時点で変化する。即ち、記憶された２つの電流値は、１回目が形状記憶合金に働く力の光軸方向の分力が、圧縮コイルバネ１９による光軸方向の付勢力を超え、ネジ２１の頭部より鏡枠の突起部１８ｔが離れるときの電流値であり、２回目が鏡枠１８を遮蔽板１８ｓの光軸方向の厚み分だけ移動した時点の電流値である。

図１１において、１回目のフォトインタラプタ出力が変化した時点の電流値はＩ_c1であり、２回目のフォトインタラプタ出力が変化した時点の電流値はＩ_c2である。電流値をＩ_c1からＩ_c2へ増加することにより歪み率が変化し、図示Ｈの変化が鏡枠１８を遮蔽板１８ｓの光軸方向の厚み分だけ移動させたことになる。

即ち、遮蔽板１８ｓの光軸方向の厚みをＡ（ｍｍ）とすると、鏡枠１８を図７に示す初期状態からＢ（ｍｍ）光軸方向に移動させるための電流値は、
Ｉ_c1＋Ｂ（Ｉ_c2−Ｉ_c1）／Ａ
で表される。

これにより、鏡枠１８、即ち、レンズ群１１を初期状態の位置から任意の光軸方向物体側の位置へ移動させるための電流値を求めることができる。

図１０のフローに戻り、ステップＳ２０９で得られた関係を記憶した後、形状記憶合金への通電を停止する（ステップＳ２１０）。これにより、鏡枠１８は初期状態に復帰する。

次いで、再度、撮影モードか否かを判断し（ステップＳ２１１）、撮影モードでない場合（ステップＳ２１１；Ｎｏ）は、ステップＳ２０１へ戻り、撮影モードである場合（ステップＳ２１１；Ｙｅｓ）は、撮像素子を駆動し、表示画面にリアルタイムでプレビュー画像（スルー画像ともいう）を表示する（ステップＳ２１２）。次いで、携帯電話の釦類のうち、レリーズ釦に相当する釦がＯＮされるのを待機する（ステップＳ２１３）。レリーズ釦に相当する釦がＯＮされていない場合（ステップＳ２１３；Ｎｏ）は、ステップＳ２１１へ戻る。

レリーズ釦に相当する釦がＯＮされた場合（ステップＳ２１３；Ｙｅｓ）は、まず、ピント評価用の画像を取り込む（ステップＳ２１４）。即ち、ステップＳ２１４で取り込まれたピント評価用の画像は、レンズ群が過焦点位置にある時の画像である。

次いで、上記で求めた形状記憶合金へ印加する電流量と鏡枠の移動量との関係を用いて、所望のレンズ位置へ移動させるための電流値を求め、形状記憶合金に印加する（ステップＳ２１５）。これにより、レンズ群は初期位置から所望の近距離側のピント位置に移動する。この位置で、ピント評価用の画像を取り込む（ステップＳ２１６）。

なお、近距離側のピント位置が複数設定されている場合には、それぞれのレンズ位置へ移動させるための電流値を求め、ステップＳ２１５とステップＳ２１６とを繰り返し、それぞれの位置でピント評価用の画像を取り込むようにする。

次いで、ステップＳ２１４とステップＳ２１６で取り込んだ評価用画像を評価する（ステップＳ２１７）。

ステップＳ２１７での評価、例えば、得られた評価用画像のうち高周波成分の多い画像が得られた位置にレンズ群を設定する（ステップＳ２１８）。具体的には、ステップＳ２１４で得た評価用画像が高周波成分を多く含む場合には、形状記憶合金への電流の印加を断ち、初期状態、即ちレンズ群を過焦点距離に合焦する位置とする。ステップＳ２１６で得た評価用画像のいずれかが高周波成分を多く含む場合には、その画像の得られた位置に移動させる電流量を形状記憶合金へ印加した状態とするものである。

次いで、ステップＳ２１８で設定されたレンズ群位置で、撮影及び記録媒体への画像記録をおこない（ステップＳ２１９）、ステップＳ２０１へ戻る。

即ち、第２の実施の形態は、換言すると、レンズ群を予め決められた量だけ移動させるための電流値を検出し、これに基づいて所望の位置へ移動させるための電流量を求めるようにしたものである。

以上説明したように、形状記憶合金への通電を徐々に変化させつつ、レンズ群の移動を光軸方向の所定の２箇所で検出し、この２箇所での通電量に基づいて、所望の位置へのレンズ群を移動させるための通電量を決定し、この決定された通電量を形状記憶合金へ印加することで、レンズ群を所望の位置へ移動させるよう構成することで、形状記憶合金の長さ誤差、取り付け誤差、環境温度等に起因するレンズ群の移動量のバラツキを解消し、レンズ群の移動に際し、個体差の発生しないレンズ駆動装置を得て、簡便な構成で、所望の位置に正確にレンズ群を停止させることができる、小型で低コストの撮像装置を得ることが可能となる。

また、２箇所で検出することにより、１箇所のみの場合に比べ、圧縮コイルバネの付勢力のばらつきや形状記憶合金のワイヤー線径のばらつきによる、電流−歪み特性曲線の傾きのばらつきが発生する場合でも、正確な位置制御が可能となる。

なお、オートフォーカスの撮像装置の例で説明したが、マニュアル設定にも適用可能であり、この場合にはステップＳ２１４〜Ｓ２１８を変更し、過焦点位置が選択された場合には形状記憶合金への通電を断った状態とし、所望の近距離側のピント位置が選択された場合には、ステップＳ２０９で得られた関係から指定のレンズ位置へ移動させるための電流値を求め、形状記憶合金に印加することでマニュアル設定できる。

また、レンズ群の初期設定を過焦点位置としたもので説明したが、無限遠に合焦する位置としてもよいし、更にレンズ群を撮像素子側に位置させておいてもよい。

また、評価用画像を取り込む前に、予めフォトインタラプタ出力の変化する２点の電流値を求めるように構成したが、これに限るものでなく、ステップＳ２１３以降で行ってもよいし、ステップＳ２１３以前で１回目のフォトインタラプタ出力の変化する電流値を求め、ステップＳ２１３以降で２回目のフォトインタラプタ出力の変化する電流値を求めるようにしてもよい。

図１２は、レンズ群の移動を光軸方向の所定の２箇所で検出する検出手段のその他の例を示す図である。

同図に示すように、鏡枠１８には可撓性を有したシート部材４３が固着されている。このシート部材４３は、遮光性を有する材料で形成されていることが好ましい。

シート部材４３は、図示の如く一方の端部が、撮像素子３４の受光画素のうち、画像として使用されない画素領域上に重ねられ、レンズ群１１からの被写体光束を遮蔽している。この状態から、鏡枠１８が光軸Ｏ方向に移動すると、鏡枠１８に固着されたシート部材４３は、図示矢印方向に移動し、画像として使用されない画素領域の画素出力が変化することになる。

即ち、形状記憶合金２３への通電を徐々に変化させつつ、撮像素子３４の画素出力を監視し、画像として使用されない画素領域の画素出力の変化を検出することにより、レンズ群の移動の開始を検出することができる。また、シート部材４３が所定の画素数間の移動を検出することにより、レンズ群の移動を光軸方向の所定の２箇所で検出することが可能となる。

このように構成することで、フォトインタラプタ等の新たな部材を追加すること無く、レンズ群の移動を検出することができ、より低コストの撮像装置とすることができる。

なお、上記の第１及び第２の実施の形態では、形状記憶合金へ通電するに際し電流値を変更するもので説明したが、これに限るものでなく、電圧の変更或いは電流値を固定してデューティ比を変更するような構成であってもよいのは勿論である。

本実施の形態に係る撮像装置を備えた携帯端末の一例である携帯電話機の外観図である。 本実施の形態に係る撮像装置のユニット状態のときの斜視図である。 撮像装置の内部構造を示す断面図である。 撮像装置内部を示す斜視図である。 撮像装置内部の各部品の配置を示した正面図である。 紐状の形状記憶合金の張られている各部の関係を示した模式図である。 第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置の各部の初期状態（無通電状態）を示す図である。 第１の実施の形態に係る撮像装置のレンズ駆動方法を示すフローチャートである。 電流量を決定する方法を示す、形状記憶合金の電流量と歪みの関係を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る撮像装置のレンズ駆動方法を示すフローチャートである。 レンズ移動量と電流量の関係を求める方法を示す、形状記憶合金の電流量と歪みの関係を示すグラフである。 レンズ群の移動を光軸方向の所定の２箇所で検出する検出手段のその他の例を示す図である。 形状記憶合金の温度と歪みの関係を模式的にグラフ化した図である。

符号の説明

１１ レンズ群
１２ 蓋部材
１３ 地板
１５、１６ ガイド軸
１７ 第１の鏡枠
１８ 第２の鏡枠
１９ 圧縮コイルバネ
２１ ネジ
２３ 形状記憶合金
３１ プリント基板
３２ フレキシブルプリント基板
３４ 撮像素子
４１ フォトインタラプタ
１００ 撮像装置

Claims (4)

1. 被写体光を撮像素子へと導くレンズ群と、形状記憶合金とを有し、前記形状記憶合金に通電し変形させることにより、前記レンズ群を光軸方向に移動させる携帯端末用レンズ駆動装置であって、
   前記形状記憶合金への通電量を制御する通電制御手段と、前記形状記憶合金への通電を徐々に変化させて、前記レンズ群が移動を開始したか否かを前記撮像素子からの出力を用いて検出する検出手段と、を有し、
   前記検出手段が前記レンズ群の移動を検出した際の前記通電量に基づいて、前記レンズ群の光軸方向の移動量を制御することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記検出手段は、前記撮像素子における画素領域の画素出力の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 請求項１または２に記載のレンズ駆動装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 被写体光を撮像素子へと導くレンズ群と、形状記憶合金とを有し、前記形状記憶合金に通電し変形させることにより、前記レンズ群を光軸方向に移動させる携帯端末用レンズ駆動装置のレンズ駆動方法において、
   前記形状記憶合金への通電を徐々に変化させ、前記レンズ群が移動を開始したか否かを前記撮像素子からの出力を用いて検出する工程と、
   前記レンズ群が移動を開始した時点の通電量に基づいて、前記レンズ群を所望の位置へ移動させるに必要な通電量を決定する工程と、
   前記決定された通電量を、前記形状記憶合金へ印加する工程と、を有することを特徴とするレンズ駆動方法。

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