JP5747146B2 - Autofocus device, imaging device equipped with the autofocus device, and portable electronic device equipped with the imaging device - Google Patents
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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。 The present invention relates to an autofocus device, an imaging device equipped with the autofocus device, and a portable electronic device equipped with the imaging device, such as a digital camera, a mobile phone with a camera function, and a personal digital assistant (PDA). is there.
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。 Conventionally, some autofocus devices use a shape memory alloy for an actuator. In this autofocus device, by supplying power to the actuator, the actuator generates heat and contracts to move the lens in a predetermined direction, and the actuator naturally dissipates and extends to move the lens in the opposite direction. It is configured.
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)。 And an imaging device provided with such an autofocus device controls the position of the lens by a resistance value corresponding to the deformation amount of the actuator, that is, a resistance value that descends by contraction and rises by extension (for example, Patent Document 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。 Specifically, when the imaging device places the lens at a predetermined position, the voltage is applied to cause the actuator to generate heat or to stop applying the voltage so as to obtain a resistance value corresponding to the predetermined position of the lens. To let the actuator naturally dissipate heat. Then, the imaging device recognizes that the lens is positioned at a predetermined position when the resistance value of the actuator becomes a predetermined value (predetermined resistance value) corresponding to the predetermined position of the lens.
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P1から各フィールドに対応する位置P2〜P6で区切られるフォーカス領域Cを段階的に移動させる。 Here, in such automatic focusing device, in order to acquire the imaging data for each field in the focus area, as shown in FIG. 7 (a), corresponding to each field from the position P 1 to a corresponding lens in the first field The focus area C divided by the positions P 2 to P 6 to be moved is moved step by step.
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P1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P2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P2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ta」として、図7(a)に記す)。 Specifically, autofocus device drives the actuator, moving the lens toward the position P 2 corresponding to the next second field for acquiring imaging data from the position P 1 corresponding to the first field Let The autofocus apparatus, the lens is converged at a position P 2 corresponding to the second field starts acquiring imaging data from (the period for acquiring the imaging data, as "imaging data acquisition period t a" FIG. 7 (a)).
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。 The autofocus device calculates a target position for finally positioning the lens from the field-by-field imaging data thus obtained, and positions the lens at the target position.
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P2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tb」として、図7(b)に記す)、前記位置P2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。 However, in recent years, the imaging data processing speed for acquiring and processing imaging data from the imaging element has been increasing year by year. When the imaging data processing speed is increased, the lens driving speed at which the actuator moves the lens position to the position corresponding to each field cannot follow, and the lens position is changed to the second field as shown in FIG. ( 2) The acquisition of imaging data is started before being converged to a position P 2 corresponding to and held in a certain range (the period for acquiring this imaging data is “imaging data acquisition period t b ” as shown in FIG. referred to b)), not obtained but to start acquiring the imaging data wait until it converges to the position P 2.
撮像装置は、この撮像データ取得期間tbのレンズの位置が第2のフィールドに相当する位置P2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P2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(P1〜P6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。 Imaging device, when the position of the lens of the imaging data acquisition period t b and acquires the captured data before converging to a position P 2 corresponding to the second field, the light from the position P 2 corresponding to the second field Imaging data at a position deviated in the axial direction (any one of the ranges p indicated by solid arrows in FIG. 7B) is acquired. This imaging data may overlap with a position (any one of P 1 to P 6 ) in which this range p corresponds to another field, and discrimination from imaging data acquired from a position corresponding to another field is possible. It becomes difficult and the result of the calculated target position becomes inaccurate.
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。 For this reason, even if the imaging data processing speed is increased, if the lens driving speed of the actuator is not accompanied, it is necessary to wait for the lens position to converge and maintain at a position corresponding to the second field. Imaging data must be acquired. Therefore, the imaging apparatus cannot acquire the imaging data from the field provided in the focus area C, and cannot increase the speed of the autofocus process for positioning the lens at the target position.
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。 It is an object of the present invention to provide an autofocus device that can increase the speed of autofocus processing, an imaging device equipped with the autofocus device, and a portable electronic device equipped with the imaging device.
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移動させている間であり、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。 In the autofocus device according to the first aspect of the present invention, a lens that can move in a region corresponding to the focus region, an image sensor that receives light through the lens, an actuator that moves the lens, and the actuator are driven. and driving means, controls the drive means to move the lens to obtain the imaging data, and calculates a target position for finally positioning the lens from the imaging data, the previous SL lens to the target position An autofocus device including a control unit that controls the driving unit to position the focus unit, wherein the control unit moves the lens in a fixed direction in a region corresponding to the focus region. The lens is moved stepwise so as to be separated at a holding position for holding the lens provided in a region corresponding to In addition, the imaging data is acquired in a field provided until the lens held at the holding position is moved to reach the next holding position, and the field for acquiring the imaging data is maintained at a predetermined interval. As described above, the timing for acquiring the imaging data can be adjusted while the timing for moving the lens from the holding position is set at a predetermined interval.
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、撮像データを取得するために、必ずしも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。更に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機関として備えている。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終えるのを待つ必要もない。 According to this configuration, the control unit can acquire imaging data from each field while moving the lens in a certain direction. Therefore, the autofocus device does not necessarily need to maintain the lens position in each field in order to acquire the imaging data, and the speed of the autofocus process can be increased. Further, the lens driving speed for each field by the actuator may not be constant (change) due to the influence of individual differences of the actuator, the usage environment of the actuator, and the like. Even in such a case, the control means moves the lens stepwise so as to divide it at the holding position, so that the adjustment period for adjusting the shift of the movement time required for the movement of the lens with the change of the lens driving speed Can be provided. That is, the control means includes a period from the time when the lens is held before the movement to the next lens holding position to the time when the lens is moved to the next holding position. At this time, since the control means has already acquired the imaging data from the field by this adjustment period, it is only necessary to expect the period necessary for the adjustment accompanying the shift in the movement time, and the lens position converges at the holding position. There is no need to wait for the image data to be acquired, and there is no need to wait for the imaging data to be acquired as in the prior art.
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。 Furthermore, the control means can adjust the displacement of the lens position accompanying the change in the lens driving speed at the timing of acquiring the imaging data. Therefore, the control means can maintain the field for acquiring the imaging data at the predetermined interval while setting the timing for moving the lens from the holding position at the predetermined interval.
本発明の請求項2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移動させている間であり、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。
In the autofocus device according to
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、撮像データを取得するために、必ずしも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。更に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機関として備えている。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終えるのを待つ必要もない。 According to this configuration, the control unit can acquire imaging data from each field while moving the lens in a certain direction. Therefore, the autofocus device does not necessarily need to maintain the lens position in each field in order to acquire the imaging data, and the speed of the autofocus process can be increased. Further, the lens driving speed for each field by the actuator may not be constant (change) due to the influence of individual differences of the actuator, the usage environment of the actuator, and the like. Even in such a case, the control means moves the lens stepwise so as to divide it at the holding position, so that the adjustment period for adjusting the shift of the movement time required for the movement of the lens with the change of the lens driving speed Can be provided. That is, the control means includes a period from the time when the lens is held before the movement to the next lens holding position to the time when the lens is moved to the next holding position. At this time, since the control means has already acquired the imaging data from the field by this adjustment period, it is only necessary to expect the period necessary for the adjustment accompanying the shift in the movement time, and the lens position converges at the holding position. There is no need to wait for the image data to be acquired, and there is no need to wait for the imaging data to be acquired as in the prior art.
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。 Furthermore, the control means can adjust the displacement of the lens position accompanying the change in the lens driving speed at the timing of moving the lens from the holding position. Therefore, the control means can maintain the field for acquiring the imaging data at a constant interval while setting the field for acquiring the imaging data at a predetermined interval.
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。 The image pickup apparatus according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the autofocus device is mounted.
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。 According to this configuration, the same effect as described above can be obtained in the imaging apparatus.
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。 A portable electronic device according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the imaging device is mounted.
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。 According to this configuration, the same effect as described above can be obtained even in a portable electronic device.
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。 As described above, according to the present invention, the speed of the autofocus process can be increased.
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。 Hereinafter, an embodiment of an autofocus device, an imaging device, and a portable electronic device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that a case where the autofocus device according to the present embodiment is employed in an imaging device will be described. The case where the imaging device according to the present embodiment is employed in a portable electronic device will be described.
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。
First, a schematic configuration of the portable electronic device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall view of a portable electronic device according to the present embodiment. The mobile
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。
The mobile
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。
The first main body 3 includes an operation key unit 6 configured by numeric keys and the like for inputting operations of the
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。
The second
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。
The configuration of the portable
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Specifically, the
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。
The driving
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。
The driving means 17 controls the positions of the
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。
At this time, the control means 18 controls so that the direction in which the
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。
The configuration of the
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Ph1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Pf4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。
First, as shown in FIG. 4, the
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。
The state in which the
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Pf4から第1の保持位置Ph1に移動させる。なお、表示装置22は、レンズ13,13が待機位置Pf4から第1のフィールドに対応する位置Pf1に移動するまで、待機位置Pf4にて取得した画像データで出力表示を固定している。
When the
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Phnと記し、第m番目のフィールドに対応する位置をPfm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Pfmを含む位置(Pam〜Pbm)の撮像データを撮像素子14から取得する。
Next, lens positioning will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 4, the nth holding position is denoted as P hn, and the position corresponding to the mth field is denoted as P fm . Further, the
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(Phm)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。
When the
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Ta1でレンズ13,13を次の保持位置Ph2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Ph1から保持位置Ph2に移動させる。
Control means 18, a
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Ph1から次の(第2の)保持位置Ph2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Pf1に先立つ位置Pa1に達するタイミングTb1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Pf1を含む所定期間(Pa1〜Pb1)、撮像データを取得する。
The control means 18 acquires imaging data in a field provided while the
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。
In the present embodiment, there are five fields in the focus area, that is, six lens positions at which the
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Pfn)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Pfn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。
Then, when the
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。
Thus, the control means 18 can acquire imaging data from each field while moving the
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。
The portable
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。
In the
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。
In the
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Phn(n=1〜5)から撮像データの取得を開始するレンズの位置Pan(n=1〜5)及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Pbn(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Tbn(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。 Specifically, the control means includes a storage medium (such as RAM or ROM) that stores a table in which the lens driving speed of the focus area C of the actuator is measured or calculated in advance. Based on the lens driving speed of the table, the control means determines the lens position P an (n = 1 to 1) where the lens position starts acquisition of imaging data from the holding position P hn (n = 1 to 5) for each field. 5) and the timing to reach the lens position P bn (n = 1 to 5) where the acquisition of the imaging data is completed, and the imaging data acquisition timing T bn (n = 1 to 5) is calculated as the calculated timing. Adjust to include.
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Pf2)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Pf3,Pf4,Pf5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Ph2から撮像データの取得を開始するレンズの位置Pa2及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Pb2に達するタイミングより各レンズの位置Pa3,Pa4,Pa5,Pb3,Pb4,Pb5を遅らせるように撮像データを取得するタイミングTb3,Tb4,Tb5を調整するようにしてもよい。 Note that a reference lens driving speed (for example, the lens position P f2 corresponding to the second field in FIG. 5A) is set in advance and the lens driving speed is delayed (third to third). Lens position P a2 at which the lens position starts to be acquired from the holding position Ph2 corresponding to the second field (at the lens positions Pf3 , Pf4 , and Pf5 corresponding to the field 5). The timing T b3 at which the imaging data is acquired so as to delay the lens positions P a3 , P a4 , P a5 , P b3 , P b4 , and P b5 from the timing at which the lens position P b2 at which imaging data acquisition ends is reached. , T b4 , T b5 may be adjusted.
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Pf1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Ph2から撮像データの取得を開始するレンズの位置Pa2及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Pb2に達するタイミングより各レンズの位置Pa1,Pb1を速めるように撮像データを取得するタイミングTb1を調整するようにしてもよい。 Further, when the lens driving speed is faster than the reference lens driving speed (at the lens position P f1 corresponding to the first field), the imaging data is transferred from the holding position Ph2 corresponding to the second field. The timing T b1 for acquiring imaging data is adjusted so that the positions P a1 and P b1 of each lens are accelerated from the timing of reaching the lens position P a2 for starting acquisition and the lens position P b2 for completing acquisition of imaging data. You may do it.
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。 As described above, in the autofocus device, the lens driving speed for each field by the actuator may not be constant (change) due to the influence of individual differences of the actuator, the usage environment of the actuator, and the like. Even in such a case, the control means moves the lens stepwise so as to divide it at the holding position, so that the adjustment period for adjusting the shift of the movement time required for the movement of the lens with the change of the lens driving speed Can be provided. That is, the control unit includes a period from the time when the lens is held before the movement to the next lens holding position to the time when the lens is moved to the next holding position as an adjustment period. At this time, since the control means has already acquired the imaging data from the field by this adjustment period, it is only necessary to allow for the period necessary for the adjustment accompanying the shift of the movement time, and the lens position is the holding position. There is no need to wait for convergence, and there is no need to wait for acquisition and processing of imaging data as in the prior art.
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。 Further, the control means can read and predict the lens driving speed of the actuator corresponding to the position of each lens from the table, with respect to the lens position shift accompanying the change in the lens driving speed. Based on this predicted value, the control means can adjust the displacement of the lens position at the timing of acquiring the imaging data. Therefore, the control means can maintain the field for acquiring the imaging data at the predetermined interval while setting the timing for moving the lens from the holding position at the predetermined interval.
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。 Further, as shown in FIG. 6, the control means moves the lens from the holding position while setting the timing for acquiring the imaging data at a predetermined interval so that the field for acquiring the imaging data is maintained at the predetermined interval. It may be configured such that the timing to be adjusted is adjustable.
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Tan(n=1〜5)を、フィールド毎にレンズの位置が保持位置Phn(n=1〜5)から撮像データの取得を開始するレンズの位置Pan(n=1〜5)及び撮像データの取得を終了するレンズの位置Pbn(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。 Specifically, the control means includes a storage medium (such as RAM or ROM) that stores a table in which the lens driving speed of the focus area C of the actuator is measured or calculated in advance. Based on the lens driving speed of this table, the control means determines the timing T an (n = 1 to 5) at which the movement command is transmitted, and the position of the lens for each field from the holding position P hn (n = 1 to 5). Transmission is performed before the time required to reach the lens position P an (n = 1 to 5) at which imaging data acquisition starts and the lens position P bn (n = 1 to 5) at which imaging data acquisition ends. Adjust as follows.
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Pf2)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Pf3,Pf4,Pf5のとき)に、第2の保持位置Ph2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Ta3,Ta4,Ta5を調整するようにしてもよい。 Note that a reference lens driving speed (for example, the lens position P f2 corresponding to the second field in FIG. 5A) is set in advance and the lens driving speed is delayed (third to third). when) position P f3, P f4, P f5 corresponding lens 5 fields, sends a movement command to delay the timing of transmitting the movement command to move the position of the lens from the second holding position P h2 The timings T a3 , T a4 , and T a5 may be adjusted.
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Pf1のとき)に、第2の保持位置Ph2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Ta1を調整するようにしてもよい。
In addition, when the lens driving speed becomes faster than the reference lens driving speed (at the lens position P f1 corresponding to the first field), a movement command for moving the lens position from the
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。 As described above, the control unit can read and predict the lens driving speed of the actuator corresponding to the position of each lens from the table, with respect to the lens position shift accompanying the change in the lens driving speed. The control means can adjust the timing at which the lens is moved from the holding position based on the predicted value. Therefore, the control means can maintain the field for acquiring the imaging data at a constant interval while setting the field for acquiring the imaging data at a predetermined interval.
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Pfnとして演算されたレンズ位置Pan〜Pbnは、レンズの最終的に移動させる位置をこのレンズ位置Pan〜Pbn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((Pbn−Pan)/2)を目標位置としてもよい。
In the
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。
In the
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。 As described above, as a first step, an area including the target position among the fields is calculated from the acquired image data of each small field. Then, as a second step, for each small field provided by subdividing the area, the lens is moved stepwise from the position corresponding to the first small field, and imaging data is acquired for each small field. Thereafter, the target position is calculated from the acquired imaging data of each small field.
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。 Therefore, when calculating the target position from the imaging data of each field, which is the first step, for example, in order to accurately calculate the target position, each field needs to be further subdivided. In addition, there is a problem that each field cannot be subdivided and cannot be calculated accurately in order to calculate the target position quickly. Since the calculation is performed, the target position can be calculated accurately and quickly.
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。
In the
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。 As described above, when the control unit determines that the light amount is insufficient by the image sensor or the light amount sensor, the imaging data when the lens position converges at a position corresponding to each field in order to give priority to securing the light amount. If it is determined that the amount of light is sufficient, the imaging data can be acquired while the lens is moving so as to increase the processing speed of autofocus.
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。
In the
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,Shape memory alloy)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,Voice Coil Motor)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。
In the
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。
In the
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。
In the
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。 An autofocus device according to the present invention, an imaging device equipped with the autofocus device, and a portable electronic device equipped with the imaging device constitute a digital camera, a mobile phone with a camera function, a personal digital assistant (PDA), and the like It can be used effectively as something to do.
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
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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