JP4955356B2

JP4955356B2 - レンズ移動装置

Info

Publication number: JP4955356B2
Application number: JP2006253806A
Authority: JP
Inventors: 優人大吉
Original assignee: NEC Casio Mobile Communications Ltd
Current assignee: NEC Casio Mobile Communications Ltd
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: JP2008076591A

Description

この発明は、レンズの移動量が大きくても装置の小型化を実現し、且つ、レンズの位置検出を容易に行うために好適なレンズ移動装置に関する。

近年、携帯電話機等の小型の電子機器にカメラモジュールが実装されているものが普及しており、簡単な撮影設定により手軽に撮像できるようになってきている。また、撮像素子の高画素化や、オートフォーカス機能などの撮影機能の充実化に伴い、レンズモジュールの高機能化が求められてきている。そのため、本願発明者は、特願２００６−０１１１７８において、レンズの駆動機構に圧電素子を採用し、磁石とホール素子から構成される検出機構を用いて撮像レンズの位置を決めることによって、小型で且つ薄型であってもレンズの移動に支障が無い撮像装置を提案した。

この特願２００６−０１１１７８によれば、撮像装置はレンズの移動後の位置のばらつきを抑え適正なレンズ移動を行うことができる。しかしながら、オートフォーカス機能など、複数のレンズを用意しこれらを個別に移動させて合焦位置を決定して撮影するような機能を実現させる場合、これらの複数のレンズを駆動させるにはレンズの移動量が大きくなってしまうことがあるため、レンズの移動を追いきれないという問題が生ずることがあった。その結果、カメラモジュールの小型化、高性能化に支障を来していた。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、レンズの移動量が大きくても装置の小型化を実現し、且つ、レンズの位置検出を容易に行うために好適なレンズ移動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
レンズと、
前記レンズを保持するレンズ枠に設けられた第１の端部と、前記第１の端部の移動量に対して移動量が小さくなる位置にある第２の端部と、を有する連結板を回動させる回動手段と、
前記回動手段による回動に応じて変化する前記第２の端部の位置と、前記レンズの移動位置とを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記レンズを移動させるよう指示する指示手段と、
前記指示手段によって指示された前記レンズを移動させる位置に対応する前記第２の端部の位置を前記記憶手段より読み出し、当該読み出された位置に前記第２の端部が位置するように前記レンズを移動させるレンズ移動手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、当該第２の端部には磁性部材が設けられるとともに、当該磁性部材が発生する磁界強度を取得し、当該取得した磁界強度を電圧値に変換する変換手段を更に備え、
前記記憶手段は、当該所定の位置に対応する当該第２の端部の位置として、前記変換手段によって変換される電圧値を記憶することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記回動手段は、カム状に形成された部材であることを特徴とする。

前記レンズ移動手段は、圧電素子を用いて前記レンズを移動し、
前記記憶手段は、当該所定の位置に対応する当該第２の端部の位置として、前記レンズの移動位置において前記圧電素子が検出すべきパルス波のパルス数を記憶してもよい。

この発明によれば、レンズ枠に第１の端部が設けられ、この第１の端部の移動量に対し、第２の端部の移動量が小さくなるような位置に回動軸を備えた回動部を有し、レンズを所定の位置まで移動させるよう指示すると、この所定の位置に対応する第２の端部の位置を読み出し、この読み出された位置へ、第２の端部が来るようにレンズを移動させるので、レンズの移動量が大きくても装置の小型化を実現し、且つ、レンズの位置検出を容易に行うことができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、レンズ駆動装置として、一般に普及しているカメラ付きの携帯電話機１００を用いる。携帯電話機１００は、蓋部と本体部の各一端部をヒンジ部で連結した構成を有し、折り畳み可能である。ただし、これは一例に過ぎず、カメラモジュールを備えたモバイル端末など他の装置を用いた実施形態を採用することもできることは言うまでもない。

まず、携帯電話機１００が備えるレンズモジュール１の構造を、図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。レンズモジュール１は、非駆動レンズ１０、ズームレンズユニット２０、フォーカスレンズユニット３０、撮像部４０等を備える。携帯電話機１００は、レンズモジュール１を制御して、いわゆるオートフォーカス（ＡＦ）などの調整ができる。以下詳述する。

非駆動レンズ１０は、レンズモジュール１の外部に接し固定されたフロントレンズである。

ズームレンズユニット２０は、撮影画像の拡大・縮小に用いるズームレンズ群（以下、単に「ズームレンズ」と呼ぶ）２０１を備える。ズームレンズ２０１は、レンズ枠２０２によりレンズホルダ２０３に収容される。ズームレンズ２０１を収容したレンズホルダ２０３は、駆動軸２０４を軸として、レンズユニット駆動部材２０５によって光学軸方向に駆動される。ズームレンズ２０１が移動すると、撮像部４０が撮影する被写体の画像サイズ（被写体を撮影する画角）が変化する。即ち、ズーム倍率が変化する。この駆動は圧電素子２０６を用いて行われる。本実施形態では、圧電素子としてピエゾ素子を用いる。圧電素子２０６は印加電圧に応じて伸縮する性質をもつことが知られている。駆動軸２０４は圧電素子２０６の一面に固着され、レンズホルダ２０３と押さえ板２１６との間に挟まれて固定される。錘２０７は駆動軸２０４を支えている。ＳＵＳ（Super Use Stainless steel）板２１５は、金属製板状部材から構成され、錘２０７をレンズモジュール１に固定する。押さえ板２１６は、レンズホルダ２０３と共に駆動軸２０４を挟んで固定する。押さえバネ２１７は、押さえ板２１６を引っ張り、レンズホルダ２０３と駆動軸２０４との間に適切な摩擦を与える。ズームレンズユニット２０は、レンズ保持用軸部材２１３と保持枠部材２１４によりレンズモジュール１に固定される。

図２は、ズームレンズユニット２０が駆動する様子を模式的に示した図である。圧電素子２０６による伸縮により、ズームレンズユニット２０は、本図に示す矢印Ｙ１、Ｙ２のように、第１の駆動方向の最大駆動位置２０Ａと、第１の駆動方向と逆向きの第２の駆動方向の最大駆動位置２０Ｂとの間で駆動可能である。ズームレンズ２０１は複数のレンズを備えることができ、これらのレンズは保持ピン２０９で連結板２０８に互いに連結される。連結板２０８は、支軸ピン２１０を軸として回動可能に設置され、連結板２０８の端部には後述する位置測定に用いられる磁性部材として磁石２１１が設置されている。このようにして、ズームレンズユニット２０の移動は、連結板２０８の支軸ピン２１０を軸とした磁石２１１の移動に変わる。

圧電素子２０６は、図３（ａ）と（ｂ）に示すように、ＦＰＣＢ(Flexible Print Circuit Board、図示せず)からの制御信号によって伸縮する。圧電素子２０６の伸縮に伴って、駆動軸２０４の位置も移動する。
ここで、圧電素子２０６が低速に伸縮して、駆動軸２０４が低速に移動すると、駆動軸２０４とレンズホルダ２０３との間の摩擦力によって、レンズホルダ２０３も移動する。しかし、圧電素子２０６の伸縮の速度が高速の場合は、慣性のために摩擦部分が滑り、レンズホルダ２０３はほとんど移動せずにほぼ同じ位置にとどまる。
従って、図３（ａ）から図３（ｂ）の状態に高速で変化し、図３（ｂ）から図３（ａ）の状態に低速で変化する動作を繰り返すことにより、ズームレンズ２０１を図２の矢印Ｙ１方向に移動させることができる。同様に、図３（ｂ）から図３（ａ）の状態に高速で変化し、図３（ａ）から図３（ｂ）の状態に低速で変化する動作を繰り返すことにより、ズームレンズ２０１を図２の矢印Ｙ２方向に移動させることができる。

また、ズームレンズユニット２０は、ズームレンズ２０１の位置を測定するための位置測定機構を備える。この位置測定機構は、レンズホルダ２０３に固着された磁石２１１とズームレンズユニット２０の外枠に配置されたホール素子２１２とから構成される。レンズホルダ２０３の位置に応じて、磁石２１１とホール素子２１２との間の距離や位置関係が変化し、これらの変化に伴ってホール素子２１２が検出する磁界強度が変化する。そのため、位置測定機構は、ホール素子２１２が検出する磁界強度に基づいてレンズホルダ２０３の位置、すなわち、ズームレンズ２０１の位置を求めることができる。

次に、フォーカスレンズユニット３０は、撮影画像の焦点合わせに用いるフォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」と呼ぶ）３０４を備える。フォーカスレンズ３０４は、ズームレンズ２０１と同様に、圧電素子３０８の伸縮によって駆動軸３０２を軸として光学軸方向に駆動される。フォーカスレンズ３０４が移動すると、撮像部４０が撮影する画像の焦点が変わる。この駆動は、ズームレンズ２０１と同様に、異なる圧電素子３０８を用いて行われる。駆動軸３０２は圧電素子３０８の一面に固着され、レンズホルダ３０３と押さえ板３０１との間に挟まれて固定される。錘３０５は駆動軸３０２を支えている。ＳＵＳ板３０９は、金属製板状部材から構成され、錘３０５をレンズモジュール１に固定する。押さえ板３０１は、レンズホルダ３０３と共に駆動軸３０２を挟んで固定する。

また、フォーカスレンズユニット３０は、フォーカスレンズ３０４の位置を測定するための位置測定機構を備える。この位置測定機構は、レンズホルダ３０３に固着された磁石３０７とフォーカスレンズユニット３０の外枠に配置されたホール素子３０６とから構成される。レンズホルダ３０３の位置に応じて、磁石３０７とホール素子３０６との間の距離や位置関係が変化し、これらの変化に伴ってホール素子３０６が検出する磁界強度が変化する。そのため、位置測定機構は、ホール素子３０６が検出する磁界強度に基づいてレンズホルダ３０３の位置、すなわちフォーカスレンズ３０４の位置を求めることができる。

一般に、合焦動作では、ズームレンズユニット２０はフォーカスレンズユニット３０よりも大きく移動する。したがって、本実施形態のフォーカスレンズユニット３０に実装した構成をそのままズームレンズユニット２０に採用すると、磁石２１１の磁気を検出する感度（レンジや精度）を倍近く持たなければならない。
しかしながら、本実施形態のように、ズームレンズユニット２０に連結板２０８、保持ピン２０９、支軸ピン２１０を用い、磁石２１１を連結板２０８の端部に設置することにより、磁石２１１の移動量を実質的に減少させることができる。この結果、ズームレンズユニット２０の移動量が大きくても、検出範囲の狭いホール素子を用いてズームレンズ２０１の位置を検出することができる。例えば、本実施形態では、フォーカスレンズユニット３０に用いるホール素子３０６は、ズームレンズユニット２０に用いるホール素子２１２と同程度の精度のものでよい。

なお、本実施形態では、保持ピン２０９と支軸ピン２１０の間の距離と、支軸ピン２１０と磁石２１１の間の距離との比は、５：１である。ただし、これは一例に過ぎず、これらの距離を任意に変えた他の変形例を採用することもできる。また、フォーカスレンズユニット３０も、ズームレンズユニット２０と同様の構成にすることもできる。

撮像部４０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等、規則的に配列された光電素子の集合体から構成され、入射光をドットマトリクスデータ（ディジタル画像データ）に変換する。これにより、撮像部４０は被写体の撮影ができる。撮像部４０によって撮影された画像データは所定の記憶領域に記憶される。

次に、この携帯電話機１００の回路構成について説明する。
図４（ａ）に示すように、携帯電話機１００の内部回路は、制御部１０８、様々な指示や情報を入力するためのキー入力部１２４、前述の撮像部４０、前述のホール素子（Ｈ／Ｓ）２１２及び３０６、画像メモリ１２１、ホール素子出力検出部１２３、ズームレンズ駆動回路１２５、フォーカスレンズ駆動回路１２６等を備える。また、図４（ｂ）は、ズームレンズ駆動回路１２５の詳細な構成を示す図である。

制御部１０８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)などを含むマイクロプロセッサ等から構成され、ＲＯＭに記憶されている動作プログラムに基づいて、この携帯電話機１００内の各部を制御する。特に、本実施形態においては、制御部１０８は、キー入力部１２４からの指示に従って、後述するレンズ駆動処理を行ってズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４の位置を調整して被写体の撮影を行う。例えば、制御部１０８は、携帯電話機１００が備える操作キー（図示せず）のユーザによる操作に応答して、ズームレンズ駆動回路１２５とフォーカスレンズ駆動回路１２６を制御して、圧電素子２０６及び３０８を駆動させて、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４の位置を調整する。また、制御部１０８は、キー入力部１２４からの指示に従って、撮像部４０により撮影された画像データを取り込んで画像メモリ１２１に格納する、等の処理を行う。ＲＡＭには、焦点距離と、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４のレンズ移動量との対応テーブル１０８１が記憶されるが詳細は後述する。

キー入力部１２４は、ユーザによる操作キーの操作に応答して、カメラ起動の指示信号、シャッター指示信号（画像取り込み指示信号）、ズームイン（倍率増加）又はズームアウト（倍率減少）の指示信号などを制御部１０８に供給する。キー入力部１２４は、操作キーだけでなく、操作ボタンやポインティングデバイス等の他の入力装置に接続され、これらの入力装置に入力された制御信号を取得してもよい。

画像メモリ１２１は、フラッシュメモリなどから構成され、撮像部４０により撮影された画像データ等を格納する。例えば、画像メモリ１２１は、着脱可能なフラッシュメモリカード等の外部メモリである。

ホール素子出力検出部１２３は、ホール素子２１２、３０６がそれぞれ磁石２１１、３０７から受ける磁界強度の強弱に応じて出力する電圧を検出し、この検出結果をＡ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータによって電圧値（ホール素子電圧）に変換して制御部１０８に供給する。

ズームレンズ駆動回路１２５は、制御部１０８からの指示に従ってズームレンズ２０１を移動するための駆動信号を生成して圧電素子２０６に供給する。同様に、フォーカスレンズ駆動回路１２６は、制御部１０８からの指示に従ってフォーカスレンズ３０４を移動するための駆動信号を生成して圧電素子３０８に供給する。

より詳細には、ズームレンズ駆動回路１２５は、電源部１０１、駆動波形発生部１０２、第１のインバータ回路１０４、第２のインバータ回路１０５、電流制限抵抗、電源安定化用コンデンサ、等から構成される。
各インバータ回路１０４、１０５はＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor）１０４ａ、１０５ａと、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０４ｂ、１０５ｂとから構成された相補型（ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor））のインバータ回路である。また、各ＭＯＳＦＥＴ１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂのソースとドレイン間には、ショットキーバリアダイオードが接続され、ソースとドレイン間の電圧の逆転が防止される。

電源部１０１は、電子回路に電源電圧Ｖｃｃを供給する。駆動波形発生部１０２は、制御部１０８からの指示に応答し、圧電素子２０６を制御するための一対の駆動信号を発生させ、一方の駆動信号を配線１０３ａを通して第１のインバータ回路１０４に供給し、もう一方の駆動信号を、配線１０３ｂを通して第２のインバータ回路１０５に供給する。ＭＯＳＦＥＴ１０４ａ、１０４ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がハイレベルの場合は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０４ｂのみがオンになり、圧電素子２０６の図面左側（第１のインバータ回路１０４側）の電極の電圧はローレベルになる。逆に、ＭＯＳＦＥＴ１０４ａ、１０４ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がローレベルの場合は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０４ａのみがオンになり、圧電素子２０６の図面左側（第１のインバータ回路１０４側）の電圧はほぼ電源電圧Ｖｃｃになる。同様に、ＭＯＳＦＥＴ１０５ａ、１０５ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がハイレベルの場合は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０５ｂのみがオンになり、圧電素子２０６の図面右側（第２のインバータ回路１０５側）の電極の電圧はローレベルになる。逆に、ＭＯＳＦＥＴ１０５ａ、１０５ｂのゲート電圧に供給された信号の電圧がローレベルの場合は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ１０５ａのみがオンになり、圧電素子２０６の右側の電圧はほぼ電源電圧Ｖｃｃになる。

一例を示すと、駆動波形発生部１０２は、制御部１０８からズームアウト（倍率減少）の指示を受けると、図５（ａ）、（ｂ）（横軸：時間、縦軸：電圧）に示すような、２つの独立した電圧波形ＷＡ、ＷＢを発生し、図５（ａ）の電圧波形ＷＡを、配線１０３ａを介して第１のインバータ回路１０４に、図５（ｂ）の電圧波形ＷＢを、配線１０３ｂを介して第２のインバータ回路１０５に供給する。両電圧波形ＷＡ、ＷＢにより、圧電素子２０６の両端の電極には、図５（ｃ）のような電圧が印加される。なお、図５（ｃ）では、図４（ｂ）に示す圧電素子２０６の右側（第２のインバータ回路１０５側）電極の電圧が左側（第１のインバータ回路１０４側）の電極の電圧より高い状態を正とする。電圧波形ＷＡがローレベルで、電圧波形ＷＢがハイレベルである場合に、圧電素子２０６の印加電圧は−Ｖｐとなる。また、電圧波形ＷＡがハイレベルで、電圧波形ＷＢがローレベルである場合に、圧電素子２０６の印加電圧はＶｐとなる。

圧電素子２０６に、図５（ｃ）のような電圧が印加されると、圧電素子２０６は、図５（ｄ）に示すように、低速に縮み、高速で伸びる動作を繰り返し、レンズホルダ２０３及びズームレンズ２０１は後方（図２の矢印Ｙ２方向）に移動し、ズームレンズ２０１を撮像部４０に近づける。

また、駆動波形発生部１０２は、制御部１０８からズームイン（倍率増加）の指示を受けると、図５（ａ）に示す電圧波形ＷＡを、配線１０３ｂを介して第１のインバータ１０５に供給し、図５（ｂ）に示す電圧波形ＷＢを、配線１０３ａを介して第２のインバータ１０４に供給する。このため、圧電素子２０６には、図５（ｃ）に示す電圧波形の極性を反転した電圧が印加され、圧電素子２０６は、図５（ｄ）に示す変位を反転した変位を示す。即ち、低速に伸び、高速で縮む動作を繰り返す。従って、レンズホルダ２０３及びズームレンズ２０１は前方（図２の矢印Ｙ１方向）に移動し、ズームレンズ２０４を撮像部４０から遠ざける。

なお、フォーカスレンズ駆動回路１２６の構成は、ズームレンズ駆動回路１２５と同様の構成であるので説明を省略する。

次に、ホール素子２１２、３０６が、それぞれレンズホルダ２０３、３０３に取り付けた磁石２１１、３０７から受ける磁界強度の強弱を検出し、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４の位置を示す信号を制御部１０８に供給する回路の構成についての詳細を説明する。図６は、ホール素子出力検出部１２３の回路を示す図である。ホール素子出力検出部１２３は、ホール素子２１２が磁石２１１から受ける磁界の強弱に応じて出力する電圧を検出し、この検出結果をＡ／Ｄコンバータ１０７ａによって電圧値に変換し制御部１０８に伝える。

ホール素子２１２の端子１および端子３に入力端子電流を流し、ホール素子２１２の磁力受感部面に、磁石２１１が発生する磁界を垂直に作用させると、ホール素子２１２の端子２および端子４の間に電位差が発生する。入力端子電流は、電源電圧Ｖｃｃと、ダイオードＤ１と、オペアンプＡ１と、抵抗Ｒ１乃至Ｒ３とから作られる。ホール素子２１２の端子２および端子４の間の電位差は、電源電圧Ｖｃｃと、オペアンプＡ２と、抵抗Ｒ４乃至Ｒ９とを通じて、Ａ／Ｄ（Analogue/Digital）コンバータ１０７ａによって電圧値に変換され、制御部１０８に入力される。

なお、レンズホルダ２０３に取り付ける磁石２１１は、例えば、磁力の強いネオジム磁石（Ｎｄ磁石）が好ましい。

オペアンプＡ２は、ホール素子２１２で発生した微小な電位差を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ１０７ａに供給する。Ａ／Ｄコンバータ１０７ａは供給された電圧差（アナログ値）をディジタル値に変換し、制御部１０８に供給する。制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０７ａから供給されたディジタル値から、磁石２１１からホール素子２１２に印加された磁力の大きさを特定し、ズームレンズ２０１の位置情報を取得する。

また、同様にして、ホール素子出力検出部１２３は、ホール素子３０６が磁石３０７から受ける磁界強度の強弱に応じて出力する電圧を検出し、この検出結果をＡ／Ｄコンバータ１０７ｂによって電圧値に変換し制御部１０８に伝える。

次に、制御部１０８のＲＡＭに記憶される対応テーブル１０８１について説明する。上述のように、対応テーブル１０８１は、焦点距離と、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４のレンズ移動量との関係を定義する。図７は、対応テーブル１０８１の構成例である。

移動量は、ズームレンズ２０１又はフォーカスレンズ３０４を移動する大きさである。単位は任意であるが本図ではミリメートルとしている。送り量は、ズームレンズ２０１又はフォーカスレンズ３０４を移動するために、圧電素子２０６又は３０８に送出する電圧パルス数である。例えば、図５（ａ）に示すようなパルス波のパルス数である。ホール素子の出力電圧は、ホール素子２１２又は３０６が検出する電圧値である。これらの値は、予め測定して記憶された値である。制御部１０８は、対応テーブル１０８１を用いて、指定された焦点距離から対応する送り量及び移動量を得ることができる。これにより、制御部１０８は、ズームレンズ２０１又はフォーカスレンズ３０４を、任意の指定位置まで移動することができる。

図８は、縦軸にホール素子の出力電圧を、横軸に焦点距離をそれぞれとって、図７に示す対応テーブル１０８１の各点をプロットした図である。本図に示されるように、ズームレンズ２０１の送り量はフォーカスレンズ３０４の送り量より全体的に小さく抑えられている。すなわち、ズームレンズユニット２０の移動量が大きくても、フォーカスレンズユニット３０に用いるホール素子３０６と同程度の測定精度をもつホール素子を用いて、ズームレンズ２０１の位置を検出できることが分かる。言い換えれば、制御部１０８は、圧電素子２０６への電圧パルスの送り量を少なくして、より大きく焦点距離を変えることができる。そのため、レンズの位置検出を正確に行いながらもレンズモジュール１の小型化が容易になる。

なお、ここに記載した対応テーブル１０８１は一例に過ぎず、任意に変更することができる。例えば、対応テーブル１０８１における測定点の数（レコード数）は多ければ多いほど正確な位置を取得することができるが、測定点の数は任意である。また、非連続に配置される各点を近似的に結ぶ近似関数を、例えば最小自乗法等の統計的手法を用いて求め、求めた近似関数をＲＡＭに記憶し、この近似関数からホール素子２１２又は３０６の出力電圧に対応する送り量を取得するようにしてもよい。非連続に配置される各点間をスプライン補間等の手法を用いて補間し、各点間の補間関数を用いて送り量を求めてもよい。あるいは、例えば予め決められたＮ段階（Ｎは１以上の整数）に制限して焦点距離やズーム段階を変更できる場合には、対応テーブル１０８１は各段階に対応してＮ個のレコード数のデータを記憶していればよい。

次に、携帯電話機１００の各部が行うレンズ移動処理について図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、制御部１０８は、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４の移動目標となる焦点距離を取得する（ステップＳ９０１）。例えば、キー入力部１２４がユーザから所望の焦点距離の入力を受け付けて、入力された値を制御部１０８に通知することによって、制御部１０８は焦点距離を取得する。

制御部１０８は、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４の現在位置をそれぞれ取得する（ステップＳ９０２）。

制御部１０８は、ステップＳ９０２で取得した現在位置と対応テーブル１０８１とに基づいて、ステップＳ９０１で取得した焦点距離に対応する、ホール素子２１２、３０６の出力電圧を取得する（ステップＳ９０３）。ここで取得したホール素子の出力電圧は、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４を移動させて焦点距離を合わせるための目標値となる。

例えば、ステップＳ９０１で取得した焦点距離に対応する移動量から現在位置を差し引いた差分を、各レンズの移動量とすることができる。あるいは、レンズ移動処理の開始後であってステップＳ９０１の処理の前に、一旦各レンズを所定の初期位置に復帰させてから、ステップＳ９０１で取得した焦点距離に対応する移動量及び送り量を目標値とすることもできる。

制御部１０８は、ズームレンズ駆動回路１２５とフォーカスレンズ駆動回路１２６とを制御して、各々の圧電素子２０６、３０８に電圧パルスを出力させ、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４を移動させる（ステップＳ９０４）。

制御部１０８は、ホール素子２１２、３０６の出力電圧が、ステップＳ９０３で取得した目標値か否かを判別する（ステップＳ９０５）。すなわち、制御部１０８は、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４が、ステップＳ９０１で取得した焦点距離になる目標位置にあるか否かを判別する。

目標値でないと判別された場合（ステップＳ９０５；ＮＯ）、ステップＳ９０４に戻り、各々の圧電素子２０６、３０８に電圧を出力させる処理を繰り返す。すなわち、制御部１０８はズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４の移動を継続する。一方、目標値であると判別された場合（ステップＳ９０５；ＹＥＳ）、制御部１０８は圧電素子２０６、３０８への電圧の印加をやめてレンズ移動処理を終了する。すなわちこの場合、制御部１０８は、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４は目標位置にあり、ステップＳ９０１で取得した焦点距離になっていると判断する。この後、制御部１０８は、撮像部４０を制御して、設定された焦点距離で被写体を撮影することができる。

このように、本実施形態によれば、携帯電話機１００は、任意の焦点距離に合わせるための圧電素子２０６と３０８に印加すべき電圧パルスの送り量を取得し、この送り量だけ電圧を加えることにより、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４を移動させて焦点距離を調節できる。そして、レンズの移動量をカムを用いて実質的に小さく変換することによって、レンズの移動量が大きくてもレンズの位置検出を容易に行えるレンズ駆動装置を提供することができる。そして、これらの装置の小型化を実現することが容易になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。また、上述した実施形態の各構成要素を自由に組み合わせることも可能である。

例えば、駆動波形発生部１０２が発生する信号は、本実施形態のような矩形の波形でなくてもよく、のこぎり型の波形の信号でもよい。また、圧電素子２０６、３０８の駆動回路をＣＭＯＳインバータ回路で構成したが、例えば、バイポーラトランジスタを用いたＨブリッジ回路等で構成してもよい。

上述した実施形態では、レンズモジュール１はズームレンズユニット２０とフォーカスレンズユニット３０を備えこれらを駆動させるが、レンズ、レンズユニットの数は任意に変更できる。レンズモジュール１はさらに他のレンズユニットを備え、本発明によるレンズ駆動方法を用いて駆動させることもできる。

上述した実施形態では、カメラ付きの携帯電話機のような移動体通信端末を想定していた。しかしながら、本発明はこれに限定されず、電子カメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、モバイル端末、或いは他の形態のカメラ付きの装置でもよい。

さらに、本発明はより高性能なカメラユニットなどにも適用可能であり、例えば、ズームとピントとを独立して調整可能なカメラユニットにも適用可能である。

本発明は、オートフォーカス制御を行う場合にも適用することができる。具体的には、オートフォーカス制御を行う旨の指示がなされると、まず制御部１０８は、ズームレンズ２０１とフォーカスレンズ３０４を所定の初期位置に復帰させる。次に、制御部１０８は、圧電素子２０６、３０８に所定量の電圧を段階的に印加して、所定距離ずつ移動させる。制御部１０８は、移動した各ポイントで撮像部４０により画像を取り込み、画像データの各画素の輝度値から分散値を求める。そして、制御部１０８は、各ポイントで取得した分散値のうち、最も高い分散値をもつ位置における各レンズの移動量を求め、求めた位置に各レンズを移動させる。これにより、制御部１０８は、最も焦点の合った位置に各レンズを移動することができる。

上記実施形態では、プログラムがＲＯＭに予め記憶されているものとして説明した。しかし、携帯電話機１００を、装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。

さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、レンズの移動量が大きくても装置の小型化を実現し、且つ、レンズの位置検出を容易に行うために好適なレンズ駆動装置を提供することができる。

（ａ）はレンズモジュールの構成を示す図であり、ズームレンズユニット付近の正面図である。（ｂ）はレンズモジュールの構成を示す側面図である。ズームレンズモジュールが駆動する様子を模式的に示した図である。駆動軸が移動する概況を示した図である。（ａ）は、圧電素子が伸びた状態の図である。（ｂ）は、圧電素子が縮んだ状態の図である。（ａ）は本実施形態に係る携帯電話機の構成を示す図である。（ｂ）はズームレンズ駆動回路の構成を示す図である。（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る携帯電話機における駆動波形発生部が発生する信号の電圧波形や発生のタイミングを例示するタイミングチャートである。（ａ）は、配線Ａに供給され、（ｂ）は、配線Ｂに供給される。（ｃ）は、圧電素子にかかる電圧の時間変化を例示した図である。（ｄ）は、圧電素子の位置の時間変位を例示した図である。ホール素子出力検出部の回路を示す図である。対応テーブルの構成を示す図である。対応テーブルに記憶される各点を、縦軸にホール素子の出力電圧、横軸に焦点距離をそれぞれとってプロットした図である。レンズ移動処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１・・・レンズモジュール、１０・・・非駆動レンズ、２０・・・ズームレンズユニット、３０・・・フォーカスレンズユニット、４０・・・撮像部、１００・・・携帯電話機、１０１・・・電源部、１０２・・・駆動波形発生部、１０４・・・第１のインバータ回路、１０５・・・第２のインバータ回路、１０７・・・Ａ／Ｄコンバータ、１０８・・・制御部、１２１・・・画像メモリ、１２３・・・ホール素子出力検出部、１２４・・・キー入力部、１２５・・・ズームレンズ駆動回路、１２６・・・フォーカスレンズ駆動回路、２０１・・・ズームレンズ、２０２・・・レンズ枠、２０３・・・レンズホルダ、２０４・・・駆動軸、２０５・・・レンズユニット駆動部材、２０６・・・圧電素子、２０７・・・錘、２０８・・・連結板、２０９・・・保持ピン、２１０・・・支軸ピン、２１１・・・磁石、２１２・・・ホール素子、２１３・・・レンズ保持用軸部材、２１４・・・保持枠部材、２１５・・・ＳＵＳ板、２１６・・・押さえ板、２１７・・・押さえバネ、３０１・・・押さえ板、３０２・・・駆動軸、３０３・・・レンズホルダ、３０４・・・フォーカスレンズ、３０５・・・錘、３０６・・・ホール素子、３０７・・・磁石、３０８・・・圧電素子、３０９・・・ＳＵＳ板、１０８１・・・対応テーブル

Claims

レンズと、
前記レンズを保持するレンズ枠に設けられた第１の端部と、前記第１の端部の移動量に対して移動量が小さくなる位置にある第２の端部と、を有する連結板を回動させる回動手段と、
前記回動手段による回動に応じて変化する前記第２の端部の位置と、前記レンズの移動位置とを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記レンズを移動させるよう指示する指示手段と、
前記指示手段によって指示された前記レンズを移動させる位置に対応する前記第２の端部の位置を前記記憶手段より読み出し、当該読み出された位置に前記第２の端部が位置するように前記レンズを移動させるレンズ移動手段と、
を備えることを特徴とするレンズ移動装置。
当該第２の端部には磁性部材が設けられるとともに、当該磁性部材が発生する磁界強度を取得し、当該取得した磁界強度を電圧値に変換する変換手段を更に備え、
前記記憶手段は、当該所定の位置に対応する当該第２の端部の位置として、前記変換手段によって変換される電圧値を記憶する
ことを特徴とする、請求項１に記載のレンズ移動装置。
前記回動手段は、カム状に形成された部材である
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のレンズ移動装置。
前記レンズ移動手段は、圧電素子を用いて前記レンズを移動し、
前記記憶手段は、当該所定の位置に対応する当該第２の端部の位置として、前記レンズの移動位置において前記圧電素子が検出すべきパルス波のパルス数を記憶する
ことを特徴とする、請求項１に記載のレンズ移動装置。