JP6688787B2 - フォーカス・レンズ・アセンブリーの制御 - Google Patents

フォーカス・レンズ・アセンブリーの制御 Download PDF

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Description

デジタル・カメラはしばしば、可変焦点距離を可能にする要素を有する。さらに、スマートフォンおよびタブレット・コンピュータのようなさまざまなモバイル装置が、小型化したデジタル・カメラ・モジュールを組み込むことがあり、それによりユーザーはスチール写真および／またはビデオを捕捉できる。そのようなカメラ・モジュールにおいても、焦点距離が可変であることがある。
可変焦点距離は、たとえばフォーカス・レンズ・アセンブリーによって実装されてもよい。フォーカス・レンズ・アセンブリーでは、一つまたは複数のレンズが、アクチュエーターによって駆動されて、イメージ・センサーとの関係で光軸に沿って可動である。スチール写真またはビデオ・シーケンスのためのフレームの露光のために、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、イメージ・センサー上にオブジェクトの合焦された像を生成するために、所定のフレーム焦点位置に駆動されてもよい。
可動フォーカス・レンズ・アセンブリーでは、露光されたフレームの画質は、フレームの露光中の、イメージ・センサーとの関係でのフォーカス・レンズ・アセンブリーの安定性に依存しうる。
この概要は、詳細な説明においてさらにのちに記載される概念のセレクションを簡略化された形で紹介するために与えられている。この概要は、特許請求される主題のキーとなる特徴や本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求される主題の範囲を限定するために使われることも意図されていない。
モバイル装置は、イメージ・センサーと、前記イメージ・センサーに対して光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと、機械的ストッパーと、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための前記フォーカス・レンズ・アセンブリーに結合されたアクチュエーターと、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供するよう構成された焦点制御ユニットと、前記焦点制御ユニットおよび前記アクチュエーターに結合されたドライバとを有していてもよい。ドライバは、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令に従って前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするよう前記アクチュエーターに作動入力を供給するよう構成されていてもよい。フレームはたとえば、スチール写真についてのフレームまたはビデオ・シーケンスのための複数の逐次的なフレームの一枚であってもよい。
付随する特徴の多くは、付属の図面との関連で考慮される以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるとともに、より容易に認識されるであろう。
本記述は、付属の図面に照らして読まれる以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。
方法のフローチャートである。 方法のフローチャートである。 方法のステップを示す図である。 モバイル装置のブロック図である。 モバイル装置の動作の例を示す図である。 モバイル装置のブロック図である。 イメージング要素のブロック図である。
付属の図面との関連で以下に与えられる詳細な説明は、本願の例の記述として意図されているのであって、本願の例が構築または利用されうる唯一の形を表わすことは意図されていない。しかしながら、同じまたは等価な機能およびシーケンスが異なる例によって達成されてもよい。
ここでは本願の例のいくつかがスマートフォンまたは携帯電話において実装されるものとして記述され、例解されるが、これらはモバイル装置の単なる例であり、限定ではない。当業者は認識するであろうが、本願の例は、たとえばタブレット・コンピュータ、ゲーム・コンソールまたはゲーム・コントローラなどにおけるモバイル装置の多様な異なる型における応用のために好適である。例のいくつかは、専用カメラ装置において適用可能であることもある。
図１は、カメラ装置の一部であってもよくカメラ装置との関連で動作してもよいフォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするために使用できる方法を示している。そのようなカメラ装置は、デジタル・カメラ・モジュールまたはデジタル撮像システムを装置内に不可分に組み込んでいる、たとえば携帯電話、スマートフォン、タブレット・コンピュータまたはゲーム・コンソールといったモバイル電子装置であってもよい。他方、カメラ装置は、専用のスタンドアローンのデジタル・カメラ装置、たとえばコンパクト・カメラ、SLR（Single-Lens Reflex［一眼レフ］）カメラまたはミラーレスな交換可能レンズ式カメラであってもよい。
フォーカス・レンズ・アセンブリーは、ただ一つの単一レンズまたはレンズ要素を有していてもよく、複数のレンズまたはレンズ要素を有していてもよい。可動フォーカス・レンズ・アセンブリーは、一つまたは複数のレンズに加えて任意の適切なレンズ・ホルダー構造をも有していてもよい。前記一つまたは複数のレンズまたはレンズ要素は、かかるレンズ・ホルダー構造に取り付けられうるおよび／またはかかるレンズ・ホルダー構造によって支持されうるものであり、かかるレンズ・ホルダー構造を介してレンズ・アセンブリーは周囲のデバイス構造に接続され、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするためのアクチュエーターに結合されてもよい。
「位置決め」（positioning）は、本明細書では、フォーカス・レンズ・アセンブリーを、特定の位置に動かしかつ保持することによって、あるいは単にそのままにすることによって制御することをカバーする。フォーカス・レンズ・アセンブリーは、イメージ・センサー、たとえばCMOS（相補的金属酸化物半導体）イメージ・センサーまたはCCD（電荷結合素子）に対して少なくとも光軸に沿って可動である。
フォーカス・レンズ・アセンブリーをイメージ・センサーに対して光軸に沿って動かすことによって、焦点距離が調整されうる。それにより、フォーカス・レンズ・アセンブリーから種々の距離にあるオブジェクトの先鋭な画像がイメージ・センサー上に形成されうる。「焦点距離」とは、本明細書では、フォーカス・レンズ・アセンブリーからオブジェクトまでの距離であって、その距離ではオブジェクトの合焦された先鋭な画像がイメージ・センサー上に形成されうるような距離を意味する。
図１の方法では、フォーカス・レンズ・アセンブリーはまず機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる。ステップ１０２参照。動きは、たとえばボイスコイルモーター（VCM）によって実現させられてもよい。これはボイスコイルモーターのコイルに適切な電流を供給することによる。ボイスコイルモーターでは、供給電流がモーターの位置を決定し、結果として、VCMに結合されたフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置をも決定する。機械的ストッパーに突き当たっているフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置は特定の電流レベルに対応してもよい。あるいはまた、機械的ストッパーに突き当たっているフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置は0供給電流をもつVCMの静止状態に対応してもよい。
VCMアクチュエーターへの代替は、たとえば、ステッピングモーター、圧電アクチュエーターおよび微小電気機械システム（MEMS）を含む。
次に、ステップ１０３において、フォーカス・レンズ・アセンブリーが、可能性としては安定化期間後に、機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置まで動かされる。機械的ストッパーに突き当たるようフォーカス・レンズ・アセンブリーを動かすことと機械的ストッパーからフレーム焦点位置までさらに動かすこととの間では、フォーカス・レンズ・アセンブリーは機械的ストッパーに突き当たっていてもよい。
ステップ１０２においてフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに対して動かすために使われた同じアクチュエーターが、フォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に動かすために使われてもよい。
上記の機械的ストッパー（mechanical stop）は、フォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパーに突き当てられる、すなわち接触させられることができるよう、フォーカス・レンズ・アセンブリーの可動性を機械的に制限するいかなる適切な構造をも指しうる。それにより、機械的ストッパーはフォーカス・レンズ・アセンブリーがさらに先まで動くことを防ぐ。
「フレーム」とは、本明細書では、イメージ・センサーのピクセルの露光を介して捕捉されたデジタル画像を意味する。フレームは、単一のスチール写真を生成するために使われてもよい。フレームは、画像のシーケンスを生成するための、たとえばビデオ・シーケンスのための複数の逐次的なフレームのうちの一つのフレームであってもよい。あるいはまた、フレームは、実際の画像（単数または複数）を捕捉する前にフォーカス・レンズ・アセンブリーの最適焦点位置を探索するためにオートフォーカス（AF）制御ループの間に捕捉される一時的な画像であってもよい。
一般に、本明細書では、「フレーム焦点位置」は、イメージ・センサー上に所定の焦点距離をもってフレームを露光するために必要とされる、光軸に沿ったフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置をいう。フレーム焦点位置はたとえば、カメラ装置の焦点制御ユニットによって決定されてもよい。よって、ステップ１０３後、すなわちフォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に動かした後、カメラ装置はフレームの露光の準備ができている。
図２は、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための方法の実装のさらなる仕方を示している。図２の方法は、第二のフレームの露光のために、やはりフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるように、そして機械的ストッパーからフレーム焦点位置、ここでは第二のフレーム焦点位置へと動かすステップ１０２、１０４を含む。第一のフレームの露光のためにフォーカス・レンズ・アセンブリーを第一のフレーム焦点位置のところに保持する先行ステップ１０１をも含む。ステップ１０２では、フォーカス・レンズ・アセンブリーは前記第一のフレーム位置から機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる。ステップ１０４では、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、安定化期間後に、機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かされる。よって、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、安定化期間後にはじめて、機械的ストッパーから、すなわち機械的ストッパーと接触している状態から、第二のフレーム焦点位置に動かされる。
図２の方法では、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、安定化期間の間、単に機械的ストッパーに突き当たる位置に受動的に居続けさせられるのではない。その代わり、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かすことと第二のフレーム焦点位置までさらに動かすこととの間の安定化期間中、機械的ストッパーに突き当たるよう強制される。機械的ストッパーに突き当たるようにする対応する強制が、図１の例示的な方法でも実行されてもよい。
機械的ストッパーに「突き当たるよう強制する」（forcing against）とは、本明細書では、概して、少なくとも一部またはフォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパーと接触するようフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに対して押すまたは押しつける力を加えることを意味する。
フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう強制することは、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう、また機械的ストッパーから次のフレームの露光のためのフレーム焦点位置まで動かすのと同じまたは同様のアクチュエーターによって実行されてもよい。
図１および図２の例示的方法では、安定化期間はたとえば5ms（ミリ秒）以上であってもよい。いくつかの用途では、使われるカメラ装置および露光手順の属性に依存して、安定化期間はもっと短くてもよい。たとえば、1ないし5msであってもよい。
図１および図２の両方法は、ビデオ・シーケンスの複数の逐次的なフレーム、すなわち動画像を生成するための一連の複数の画像の露光のために使われてもよい。そのようなフレームのシーケンスの露光のために、それぞれの二つの逐次的なフレームの露光の間で、フォーカス・レンズ・アセンブリーは機械的ストッパーに突き当たるよう、動かされてもよく、可能性としては強制されてもよい。あるいはまた、機械的ストッパーに突き当たるようなフォーカス・レンズ・アセンブリーの変位は、所定の間隔で実行されてもよい。たとえば、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、2フレーム毎、3フレーム毎または5フレーム毎などの露光後に機械的ストッパーに突き当たるよう動かされてもよい。
図１および図２の例において位置決めされるフォーカス・レンズ・アセンブリーを有するカメラ装置は、イメージ・センサーの全ピクセルが同時に露光されるグローバル・シャッター露光に基づいて動作するよう構成されていてもよい。他方、一つまたは複数の特に有利な特徴は、ローリング・シャッター露光（rolling shutter exposure）に基づいて動作するよう構成されたカメラ、撮像システムまたはカメラ・モジュールとの関連で達成可能であってもよい。ローリング・シャッター露光では、画像センサー・ピクセルの露光および読み出しは行ごとに実行される。すなわち、一時には一つのピクセル行または列である。その際、異なるピクセル行または列は、わずかに異なる時点において、あるいは少なくとも、完全には重ならない露光期間の間に露光される。
上記の例示的方法によって有利な結果が達成されうる。たとえば、フレームの露光前にフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるように動かすことは、フォーカス・レンズ・アセンブリーの振動を減少させうる。それにより、フォーカス・レンズ・アセンブリーは露光のために安定化される。
フォーカス・レンズ・アセンブリーの一層効果的な安定化が、安定化期間の間に機械的ストッパーに突き当たるようフォーカス・レンズ・アセンブリーを追加的に強制することから帰結しうる。
改善されたレンズ安定性は、画質を改善しうる。ローリング・シャッター露光では、画像エリア全体を通じた一定した合焦を介して格別な改善が帰結しうる。これは、いわゆる焦点揺動（focus wobble）の減少につながりうる。焦点揺動とは、典型的には、ローリング・シャッター露光の間のイメージ・センサーに対するフォーカス・レンズ・アセンブリーの変動に起因する、フレームの異なるエリアにおける焦点距離の変動を意味する。この効果は、スチール写真および動画像のどちらにも存在しうる。
フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるように動かすとき、フォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパーに近づいたらフォーカス・レンズ・アセンブリーの移動速度は徐々に低下させられてもよい。換言すれば、移動速度は、機械的ストッパーの近くでのほうが、より遠方よりも低くてもよい。速度を下げることで、有利なことに、フォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパーにそっと当たることになり、フォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパーからはね返ることを防ぐ。そっと当たることで、当たったときに生じる音も小さくなりえ、これはたとえばビデオ捕捉においては有利でありうる。
フォーカス・レンズ・アセンブリーが突き当たるように動かされる機械的ストッパーは、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるように動かすときにそれが横に動かされて光軸から外されるよう、光軸のわき（side）にあってもよい。しかしながら、機械的ストッパーは有利には、フォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパーに突き当たるように、そしてそこから光軸に沿って動かされるよう、光軸との関係で位置されてもよい。そうすると、機械的ストッパーに突き当たるような、また機械的ストッパーからのフォーカス・レンズ・アセンブリーの動きは、通常の合焦を実行する、すなわち所定の焦点距離をもつフレームの露光のために光軸に沿ってフォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするのと同じアクチュエーターを使って実行されうる。
図３は、ビデオ・シーケンスのためのフレームを露光するための露光手順との関係でのフォーカス・レンズ・アセンブリー１１３の位置決めを示している。フレームは、複数のピクセル行に配置された複数のピクセルを有するデジタル・イメージ・センサー１１１へフォーカス・レンズ・アセンブリーを通じて光を合焦することによって露光される。図３のグラフにおいて、水平方向は時間の伝搬を示す。グラフＡでは、垂直方向は異なるピクセル行を分けるはたらきをする。グラフＢおよびＣでは、垂直方向はフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置、すなわちその光軸１１２上での位置を示す。
いちばん上のグラフＡは、逐次的なフレームのローリング・シャッター露光手順を呈示する。単一のフレームの露光は、第一のピクセル行を露光することによって始まる。グラフＡでは、これはいちばん上のピクセル行である。一般には、最初のピクセル行はいちばん下または何らかの中間のピクセル行であってもよい。露光時間はたとえば照明条件および使用されるイメージ・センサーおよびフォーカス・レンズ・アセンブリーを含む光学系の属性に依存する。露光時間はたとえば、数ミリ秒から数十ミリ秒の範囲であってもよい。
最初の行のピクセルの露光後、そのピクセルによって収集された光の情報がそれらのピクセルから、画像処理目的のために読まれる、すなわち収集される。この段階は読み出しと呼ばれる。
他のピクセル行の露光および読み出しは同様の仕方で実行され、次の行の露光は前の行の露光より少し後に開始される。中間ピクセル行が最初の行である場合には、手順を最初のピクセル行から二つの方向に同時に伝搬させて、後続ピクセル行の露光および読み出しが一時に二ピクセル行ずつ実行されてもよい。
グラフＡに示される露光手順では、一つのフレームのためのすべてのピクセル行の露光および読み出しのための、いわゆるフレーム期間という固定した時間期間がある。フレーム期間はたとえば、30フレーム毎秒のフレーム・レートに対応して、33.33msであってもよい。当然ならがら、他のいかなる適切なフレーム・レートおよび対応するフレーム期間が使われてもよい。
フレーム期間は、前のフレームの最後のピクセル行の読み出しの終わりから始まり、現在フレームの最後のピクセル行の読み出しが完了したときに終わる。最初のピクセル行の露光の開始前には、ブランキング期間があり、その間は露光も読み出しも行なわれない。
図３のグラフＢは、グラフＡの露光手順の間のフォーカス・レンズ・アセンブリー１１３の位置を示している。図３では単一のレンズ要素によってマークされているフォーカス・レンズ・アセンブリーは、イメージ・センサー１１１に対して光軸１１２に沿って可動である。実際上は、フォーカス・レンズ・アセンブリーはたとえば、一つまたは複数のレンズ要素と、前記一つまたは複数のレンズが取り付けられるレンズ・ホルダーとを有していてもよい。図３の描画では、フォーカス・レンズ・アセンブリーの可動範囲は、光軸に隣接する仮想のバーによって示されている。このバー上でいくつかの特定の位置がマークされている。露光中に使うためのフォーカス・レンズ・アセンブリーの極端な位置は無限遠焦点位置１１７と近接焦点位置１１８である。これらはそれぞれ無限大の焦点距離および可能な最も近い焦点距離についてのものである。これら二つの位置を含めこれら二つの位置の間の通常の焦点調整範囲の外では、無限遠焦点位置の背後の無限遠端機械的ストッパー位置１１９と、近接焦点位置の背後の近接端機械的ストッパー位置１２０とがある。これらの位置のそれぞれにおいて、フォーカス・レンズ・アセンブリーは機械的ストッパー（図示せず）と接触する。
各フレームの露光のために、所定のフレーム焦点位置１２１がある。図３の例では、フレーム焦点位置は各フレームについて同じままである。当然ながら、各フレームは、前のおよび／または次のフレームの焦点位置とは異なる独自のフレーム焦点位置を有することもできる。
グラフＢは、イメージ・センサーおよびレンズ・アセンブリーが組み込まれている装置がフレーム・レートより数倍高い周波数で振動する場合に、フレームの露光のためのフレーム焦点位置まで動かされそこに保持されたフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置を示している。たとえばフォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするためのアクチュエーターのはたらきをするVCMに一定の電流を供給することによりフォーカス・レンズ・アセンブリーがフレーム焦点位置に能動的に保持されるとしても、フォーカス・レンズ・アセンブリーはイメージ・センサー１１１に対して振動しうる。これは、フォーカス・レンズ・アセンブリーの実際の位置がフレーム焦点位置のまわりで連続的に揺動または振動することにつながりうる。この変動はグラフＢでは、フレーム焦点位置１２１を表わす破線上に重畳された正弦波のような曲線によって示されている。
フォーカス・レンズ・アセンブリーの変動する位置は、単一フレームの露光の間の変動する焦点距離につながる。他方、合焦も、異なるピクセル行の露光の間でも変動する。これは、画質を劣化させる、画像ぼけおよび焦点動揺のようなさまざまな望まれない効果として見られてもよい。
グラフＣの状況では、位置決めは、概して図１および図２の方法に従って実行されてもよい。このように、グラフＣの状況は、フォーカス・レンズ・アセンブリーが常時フレーム焦点位置１２１に保持されるのではないという意味でグラフＢの状況とは異なる。その代わり、前のフレームの最後のピクセル行の読み出し後、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、アクチュエーターによって、無限遠端機械的ストッパー位置１１９に駆動され、すなわち動かされ、そこで機械的ストッパー構造と接触する。その後は、次のフレームの露光が始まる前に、フォーカス・レンズ・アセンブリーは再びフレーム焦点位置に動かされる。
グラフＣにおいて、時間の関数として光軸上のフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置を表わす線によって示されているように、機械的ストッパー構造との接触は、フォーカス・レンズ・アセンブリーの振動を事実上止めるまたは少なくとも減衰させうる。よって、フレーム焦点位置まで戻されたとき、フォーカス・レンズ・アセンブリーは本質的にはいかなる振動もないことがある。フレーム期間の間にいくらかの振動が再び生じはじめることがある。だが、振動の成長はあまりに遅く、フレーム期間の終わりには、振動はまだ、フォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に常時保持する場合よりずっと低い。
フォーカス・レンズ・アセンブリーを無限遠端機械的ストップ位置１１９まで動かすこととそこからフレーム焦点位置に戻すことの間の期間は、安定化期間と呼ばれてもよい。この用語は、機械的ストッパー構造との接触がフォーカス・レンズ・アセンブリーの振動の低減を介してフォーカス・レンズ・アセンブリーを安定化させうるという事実を指している。安定化期間の長さは変わりうる。次のフレームの露光の開始前に移動が完了されうるよう可能な限り、フォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に戻すのを遅くすることが有利でありうる。それにより、次のフレームの露光前の新たな振動の生成を回避するまたは少なくとも低減することが可能となりうる。いくつかの応用では、安定化期間はブランキング期間のたとえば50%以上であってもよい。
グラフＣに示されるように、フォーカス・レンズ・アセンブリー１１３を無限遠端機械的ストップ位置１１９のほうに動かすとき、その移動速度は徐々に低減される。これは、フォーカス・レンズ・アセンブリーが機械的ストッパー構造にやさしく、そっと当たることを達成する助けとなりうる。代替的または追加的に、衝突をダンプするよう構成された弾力のある材料の停止ブロックを有する機械的ストッパーによって、同様の効果が達成されてもよい。
フォーカス・レンズ・アセンブリーを無限遠端機械的ストップ位置に突き当たるよう動かす代わりに、近接端焦点ストップ位置に動かすこともできる。これら二つの位置のうち、前のまたは次のフレームについてのフレーム焦点位置により近いほうを選択することが有用でありうる。
定義、詳細、実装の仕方および方法の有利な効果について上記したことは、適宜、下記で論じる装置側面にも当てはまる。同じことは逆にも言える。以下の装置およびイメージング要素は、上記の諸方法を実行する手段の例である。他方、これまでの諸方法は、以下に記述される装置およびイメージング要素の動作の可能な仕方の例である。
図４は、ブロック図として、モバイル電子装置２００の一部を示している。
図４のモバイル電子装置は、該装置に組み込まれたデジタル・カメラ・モジュール２１０を有する。カメラ・モジュールは、フレームを捕捉するための手段のはたらきをする、イメージ・センサー２１１、たとえばCMOSセンサーを有する。イメージ・センサーからのある距離において、イメージ・センサーに対して光軸２１２に沿って可動な形で、レンズ・ホルダー２１５に取り付けられ、該レンズ・ホルダーによって支持されているレンズ要素２１４を有するフォーカス・レンズ・アセンブリー２１３がある。フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする手段のはたらきをするアクチュエーターとしてのボイスコイルモーター（VCM）２１６が、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするために、すなわちフォーカス・レンズ・アセンブリーを光軸に沿って動かし光軸上の所定の諸位置に保持するために、フォーカス・レンズ・アセンブリーに結合されている。
フォーカス・レンズ・アセンブリーの種々の位置で、カメラ・モジュールの焦点距離は、焦点調整範囲内で調整されうる。無限大の長さの最大焦点距離は、無限遠焦点位置２１７にあるフォーカス・レンズ・アセンブリーをもって達成される。最短の焦点距離は、最近接焦点位置２１８にあるフォーカス・レンズ・アセンブリーをもって達成される。カメラ・モジュールが専用のマクロ撮像モードで動作させられることができる場合には、これは、マクロ焦点位置と呼ばれることもある。
光軸２１２はいかなる物理的構造でもなく、自由空間内の架空の線であり、撮像されるべきオブジェクトからフォーカス・レンズ・アセンブリーを通ってイメージ・センサーへと光線が伝搬する経路を定義する。
カメラ・モジュール２１０はさらに、光軸のまわりに延在する二つの機械的ストッパー２１９、２２０を有する。一方はイメージ・センサーの近くに位置し、無限遠端機械的ストッパー２１９であり、他方はイメージ・センサーからより遠方に位置し、近接端機械的ストッパー２２０である。これらの機械的ストッパーは、フレームの露光に使われるフォーカス・レンズ・アセンブリーの通常の動作範囲の外にあり、よってフォーカス・レンズ・アセンブリーの無限遠および最近接焦点位置は、対応する機械的ストッパーからある距離のところにある。
機械的ストッパーのそれぞれは、カメラ・モジュールまたは当該装置のボディ（ボディは図示せず）に対して支持される実質的に剛性の構造として形成される。機械的構造はたとえば、光軸のまわりに開口がある円環構造として形成されてもよい。機械的ストッパーは、光軸が通る対応する開口をもつ単純な正方形または長方形の板として形成されてもよい。しかしながら、光軸を囲む連続的な周をなす機械的な構造を有することは必須ではない。代わりに、機械的ストッパーは、たとえば、光軸からある距離のところの一つまたは複数の別個のバーまたは突起を有していてもよい。機械的ストッパーを当該装置のカメラのボディによってしっかりと支持させ、ストッパー自身も剛性にして、当該装置の通常の動作条件の間、機械的ストッパーが動いたりまたはそのボディに対して実質的に振動したりすることができないようにすることが有利でありうる。
機械的ストッパー２１９、２２０のそれぞれは、たとえばフォーカス・レンズ・アセンブリーのわき（side）に位置し、弾力のある材料で形成されたバンプまたは表面層の形の、停止ブロックを有していてもよい。そのような停止ブロックは、機械的ストッパーに突き当たるフォーカス・レンズ・アセンブリーの衝突を弱めうる。
ボイスコイルモーター（VCM）２１６は、光軸を囲む円筒状のアセンブリーとして形成されてもよい。VCMは、カメラ・モジュールのボディまたは支持板（図示せず）上に取り付けられた第一の部分（別個には図示せず）と、前記第一の部分に対して可動である第二の部分（別個には図示せず）とを有していてもよい。フォーカス・レンズ・アセンブリーはたとえばレンズ・ホルダーを介して、VCMの第二の部分に取り付けられてもよい。VCMの第一の部分は巻き線コイルを有していてもよく、第二の部分は永久磁石要素を有していてもよい。そのような構成では、巻き線コイルおよび永久磁石要素は、電流の形での作動入力が巻き線コイルに供給されるとき、該コイルを流れる電流によって生成される磁場および永久磁石によって生成される磁場が相互作用して、各電流について、VCMの第一の部分および第二の部分の特定の相互位置について力の均衡が存在するように、配置されてもよい。それにより、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、巻き線コイルに供給される電流を制御することによって位置決めされることができる。
一定電流が供給されるとき、フォーカス・レンズ・アセンブリーは一定位置にある。供給電流なしでは、VCMは安置（rest）状態に戻る。安置状態では、第一の部分と第二の部分の相対位置が、よってイメージ・センサーに対するフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置も、VCMの機械的構成によって決定される。
VCMは、焦点調整範囲の一方の端に、たとえば無限遠焦点位置２１７に、または最近接焦点位置２１８に、または対応する機械的ストッパー２１９、２２０に突き当たったところにその安置状態をもつよう構成されることができる。VCMは、二方向に動作するよう構成されてもよい。それにより、安置状態は無限遠焦点位置２１７と最近接焦点位置２１８との間の中間位置にあり、そこから可動部分がフォーカス・レンズ・アセンブリーと一緒に両方の方向に動かされうる。
VCMの代わりに、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするためのアクチュエーターは、たとえばステッピングモーター、圧電アクチュエーターまたは微小電気機械システム（MEMS）を有することもできる。
カメラ・モジュール２１０の外では、図４のモバイル装置は、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供する手段のはたらきをする焦点制御ユニット２３０を有する。このように、焦点制御ユニットはフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令２３５、すなわち光軸上でフォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための命令を提供するよう構成される。それらのフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、焦点制御ユニットから、モバイル電子装置において使うのに好適な任意の適切な信号の形で生成され、供給されうる。フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を供給するための好適な接続インターフェースは、たとえば、I2C（Inter-Integrated Circuit［インター・インテグレーテッド・サーキット］）およびSPI（Serial Peripheral Interface［シリアル周辺インターフェース］）である。対応して、それらの接続インターフェースについて決定されている電気信号の形が使われてもよい。
図４の例では、焦点制御ユニットはより大きな画像処理モジュール２４０の一部である。
カメラ・モジュール２１０はさらに、焦点制御ユニット２３０およびアクチュエーター２１６に結合されたドライバ２２２を有する。ドライバは、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする手段に作動入力を供給する手段のはたらきをする。この目的のために、ドライバは、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令２３５を受領し、該フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令に従ってフォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするためにアクチュエーターに作動入力２２３を供給するよう構成される。よって、ドライバは、初期のフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を、実際にアクチュエーターを動作させ、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めさせる作動入力に変換する。
作動入力の形は、アクチュエーター２１６の型に応じて変わりうる。アクチュエーターとしてVCMをもつ図４の例では、作動入力は作動させる電流信号の形であってもよい。何らかの電圧駆動アクチュエーターの場合には、作動入力は対応して電圧信号であることができる。ドライバは、デジタルなフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令をアクチュエーターにとって好適なアナログの電圧または電流レベルに変換するためにたとえばデジタル‐アナログ変換器（DAC）を有していてもよい。
図３の電子モバイル装置２００はたとえばスマートフォンであってもよい。あるいはまた、電子モバイル装置はたとえば携帯電話、タブレット・コンピュータ、ポータブル・ゲーム・コンソールもしくはゲーム・コントローラまたはデジタル・カメラ手段を含む他の任意のモバイル電子装置またはデバイスであってもよい。電子モバイル装置は専用カメラ・デバイス、たとえばヘルメットもしくは乗り物などに取り付けられて使うためのアクション・カメラまたはウェアラブル・カメラであってもよい。専用カメラ装置は汎用のコンパクト・カメラ、SLRカメラまたはミラーレス交換可能レンズ・カメラであってもよい。当該装置またはデバイスは、図４に示されるように、デジタル・カメラ手段を別個のカメラ・モジュールとして組み込んでもよく、あるいはカメラ手段は当該デバイスまたは装置の分離できない統合された部分として形成されてもよい。
スチール写真またはビデオ・シーケンスについて実際のフレームを露光する前に、画像処理モジュール２４０およびカメラ・モジュール２１０はまず、適切な合焦を決定するために一緒に動作する。これは、さまざまなオートフォーカス（AF）アルゴリズムに基づいていてもよい。AFアルゴリズムはたとえば、合焦用フレーム（focusing frames）がさまざまな焦点距離をもって露光されるループにおいて実行されてもよい。たとえば、焦点調整範囲全体が所定の間隔をもって走査されることができる。
そのような焦点調整範囲の走査のために、焦点制御ユニット２３０はAFアルゴリズムの各焦点距離を決定し、しかるべくフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令２３５を生成する。ドライバ２２２はこれらの命令を受領し、VCMに作動入力２２３を供給することによってしかるべくVCMを作動させる。画像処理モジュール２４０はそれにより捕捉された各合焦用フレームを受領し、それら複数の合焦用フレームを処理して、実際のフレーム（単数または複数）の露光のための最適な焦点距離を決定する。この決定は、たとえば、コントラスト検出AFアルゴリズムに基づくことができる。他のいかなるAFアルゴリズムが使用されてもよい。
最適な焦点距離が決定されたとき、焦点制御ユニット２３０は、次の実際のフレームの露光のために使われるべきフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を生成する。ドライバはこれらの命令を受領し、対応してアクチュエーターに作動入力を供給する。
適切な合焦を自動的に決定するためのAFアルゴリズムの代わりに、焦点距離は当該装置のユーザーによって、当該装置のユーザー・インターフェースを介して手動で決定されてもよい。すると、焦点制御ユニット２３０は単に、選択された焦点距離に従ってフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を生成する。
画像処理モジュール２４０は、図４において画像処理モジュールとイメージ・センサーを一緒に結合する矢印によって示されるように、イメージ・センサー２１１の動作をも制御する。
特定のフレームの露光のために、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令２３５は、まずフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパー２１９、２２０の一方に突き当たるように、そして該機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置２２１へと動かすための命令を含む。こうして、フォーカス・レンズ・アセンブリーを露光のためにフレーム焦点位置に直接動かす代わりに、フォーカス・レンズ・アセンブリーはまず機械的ストッパーの一方に突き当たるよう、すなわち接触するよう動かされるよう命令される。こうして、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令２３５は図１のステップ１０２および１０４に対応する命令を有する。これは、方法側面に関して上記で論じた有利な効果を提供しうる。
フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令がフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かす命令を含むとき、ドライバによって供給される作動入力はそれぞれフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かすための作動入力を含む。
フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーからフレーム焦点位置に動かす命令は、安定化期間後にはじめてフォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に動かす命令を含んでいてもよい。安定化期間はたとえば少なくとも5msであってもよい。他方、いくつかの応用では、より短く、たとえば1ないし5msであってもよい。
フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令がフォーカス・レンズ・アセンブリーを安定化期間後にはじめてフレーム焦点位置に動かす命令を含むとき、ドライバによって供給される作動入力は、それぞれ、フォーカス・レンズ・アセンブリーを安定化期間後にはじめてフレーム焦点位置に動かすための作動入力を含む。
フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令がフォーカス・レンズ・アセンブリーを安定化期間後にはじめて機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かす命令を含むとき、有利には、フォーカス・レンズ・アセンブリーを安定化期間の間、機械的ストッパーに突き当たるよう強制するための命令をも含む。これは図２の方法のステップ１０３に対応する。
フォーカス・レンズ・アセンブリーが突き当たるよう動かされるよう命令される機械ストッパーの前記一方は、フレーム焦点位置２２１により近く位置するほうであってもよい。これは、安定化期間の最大限の継続時間を可能にしうる。これは画質をさらに改善しうる。
図５は、図４の焦点制御ユニットまたは焦点制御ユニット一般が生成しうるフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令２３５のもう一つの例を示している。図５のフローチャートは、まず、ステップ３０１においてフォーカス・レンズ・アセンブリーを第一のフレームの露光のために第一のフレーム焦点位置に保持し、次いでステップ３０２においてフォーカス・レンズ・アセンブリーを前記第一のフレーム焦点位置から機械的ストッパーに突き当たるよう動かす命令を含む。次に、本命令は、ステップ３０３において、安定化期間にわたってフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう強制し、その後、ステップ３０４において、フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かす命令を含む。ステップ３０５では、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、第二のフレームの露光のために第二のフレーム位置に能動的に保持されるよう命令される。第一および第二のフレーム焦点位置は同じであってもよい。あるいはまた、合焦は第一と第二のフレームの間で変更され、よって第一および第二のフレーム焦点位置は異なってもよい。これらの命令に基づくフォーカス・レンズ・アセンブリーの位置決めは、二つの逐次的なフレーム、たとえばビデオ・シーケンスの二つの逐次的なフレームの露光のために使われてもよい。
ビデオ捕捉については、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、それぞれの二つの逐次的フレームの露光と露光の間にフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーの一方に突き当たるよう動かすための命令を含んでいてもよい。
図３を参照するに、ビデオ捕捉の場合、第一および第二のフレームの露光および読み出しの間にブランキング期間があってもよい。すると、安定化期間はたとえばブランキング期間のたとえば少なくとも50%であってもよい。いくつかの応用では、ステップ３０３は省略されてもよく、フォーカス・レンズは単に自由に機械的ストッパーに突き当たっていてもよい。
ある代替的なアプローチでは、一つの特定のフレームの露光および読み出しが省略されてもよく、それによりフォーカス・レンズ・アセンブリーは、前のフレームと次のフレームの露光および読み出しの間の自由にされた時間期間の間に機械的ストッパーに突き当たるよう動かされてもよい。このアプローチは、たとえば、それぞれの二つの逐次的なフレームの間にブランキング期間がない場合、あるいはブランキング期間の間にフォーカス・レンズ・アセンブリーのそのような動きを可能にするにはブランキング期間が短すぎる場合に利用されてもよい。
作動入力は、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かすとき、フォーカス・レンズ・アセンブリーが前記機械的ストッパーに近づいたらその移動速度が徐々に低減されるよう構成されてもよい。
図４の画像処理ユニット２４０はたとえば少なくとも一つのプロセッサーと、該プロセッサーに結合された少なくとも一つのメモリとを有していてもよい。前記少なくとも一つのメモリは、前記少なくとも一つのプロセッサー上で実行されたときに前記プロセッサーに、上記で論じた焦点制御ユニットの動作を含むさまざまな画像処理動作を実行させるプログラム・コード命令を記憶してもよい。代替的または追加的に、機能的に記述された特徴が少なくとも部分的には、一つまたは複数のハードウェア論理コンポーネントによって実行されることができる。たとえば、限定なしに、使用できるハードウェア論理コンポーネントの例示的な型は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、特定用途向け集積回路（ASIC）、特定用途向けスタンダード・プロダクト（ASSP）、システムオンチップのシステム（SOC）、複雑プログラマブル論理デバイス（CPLD）などを含む。
図４の構成への代替として、モバイル電子装置の要素は異なる配置にされてもよい。たとえば、ドライバ２２２およびイメージ・センサー２１１は同じ基板上に配置されてもよく、さらにはカメラ・モジュール内の同じチップ上に配置されもよい。ドライバ２２２は画像処理モジュールに組み込まれてもよく、共通の基板、たとえば共通のプリント回路基板を焦点制御ユニット２３０と共有してもよい。一般に、ドライバ、焦点制御ユニット、画像処理モジュールおよびイメージ・センサーの任意のものが、それらの要素の他のもののうちの一つまたは複数に組み合わされて、一つの単一のコンポーネント、要素またはモジュールを形成してもよい。
図６は、同じ構造的および機能的特徴を含み、図４の装置２００と同じ動作を実行するモバイル電子装置３００を示している。しかしながら、この装置の要素は異なる配置にされている。この装置の残りの部分とは別個の専用カメラ・モジュールというものはない。その代わり、イメージ・センサー３１１と、フォーカス・レンズ要素３１４およびレンズ・ホルダー３１５を有し光軸３１２に沿って可動であるフォーカス・レンズ・アセンブリー３１３と、アクチュエーター３１６と、二つの機械的ストッパー３１９、３２０と、焦点制御ユニット３３０をもつ画像処理モジュール３４０と、前記アクチュエーターおよび前記焦点制御ユニットに結合されたドライバ３２２とがみな、単一の統合アセンブリーに統合されている。図４の装置２００と同様に、焦点制御ユニット３３０は各フレームについて同じ焦点位置３２１を決定し、しかるべくフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令３３５を生成する。ドライバ３２２はこれらの命令を受領し、アクチュエーター３１６に作動入力３２３を供給することによってしかるべくアクチュエーター３１６を作動させる。
図６は、フォーカス・レンズ・アセンブリーが近接端機械的ストッパー３２０に突き当たるよう駆動され、すなわち動かされて、レンズ・ホルダー３１５が機械的ストッパーと接触するに至った状態で当該装置を示している。
図６の装置３００はたとえば、専用カメラ・デバイス、たとえばコンパクト・カメラ、アクション・カメラまたはウェアラブル・カメラであってもよい。しかしながら、図６のような統合された構成は、スマートフォン、携帯電話、タブレット・コンピュータ、ゲーム・コントローラなどといった専用カメラ・デバイスではない装置において使われてもよい。
図６の装置３００への可能な修正として、画像処理モジュール３４０は焦点制御ユニット３３０と一緒になって、ドライバ３２２と、またさらにはイメージ・センサー３１１とも組み合わされて、単一のモジュールを形成することができる。たとえば、画像処理モジュール、ドライバおよびイメージ・センサーは単一のシステムオンチップ（SOC）に含まれてもよい。
図７は、光軸４１２に沿って動き、フォーカス・レンズ要素４１４およびレンズ・ホルダー４１５をもつフォーカス・レンズ・アセンブリー４１３と、アクチュエーター４１６と、二つの機械的ストッパー４１９、４２０と、前記アクチュエーターに結合されたドライバ４２２とを有するイメージング要素４１０のブロック図を示している。アクチュエーターおよびドライバは図４の装置２００のものと同じ目的のための手段としてはたらく。スチール写真またはビデオ画像のためのフレームの露光のために、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、両端を含め無限遠焦点位置４１７と近接焦点位置４１８との間の任意のフレーム焦点位置４２１に動かされてもよい。本イメージング要素はさらに、接続具（connecting arrangement）４６０を有し、それを介してドライバはイメージング要素の外部から、たとえば本イメージング要素が組み込まれている装置の画像処理要素から、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令４３５を受領してもよい。このように、接続具は、イメージング要素の外部からフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令４３５を受け取るための手段の例である。
接続具４６０は、本イメージング要素をフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を与える要素に接続するのに好適な、いかなる適切なコネクター、配線およびラインを有していてもよい。たとえば、本イメージング要素をスマートフォンの撮像処理ユニットに接続することを可能にするためには、接続具はI2Cバスおよび対応するインターフェース・コネクターを有していてもよい。
フォーカス・レンズ・アセンブリー、アクチュエーター、機械的ストッパーおよびドライバの特徴および動作は、図４の装置２００の対応する部材と同じであってもよい。装置２００との比較における相違として、ドライバ４２２は、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令４３５を受領してそれをアクチュエーターのための直接作動４２３入力に変換するだけではない。むしろこのドライバは、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領して、作動入力をアクチュエーターに供給し、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるように、また機械的ストッパーから、フレームの露出のための、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令によって定義されているフレーム焦点位置に、動かす。
このように、ドライバ４２２は単に要求されるフレーム焦点位置（単数または複数）についての情報を含むフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領してもよい。すると、ドライバ自身が、フォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に動かす前に機械的ストッパーに突き当たるようにするフォーカス・レンズ・アセンブリーの動きであって、フレーム焦点位置に行くのは、可能性としては安定化期間後に、機械的ストッパーからに過ぎない、動きを、作動入力中に加えるはたらきをする。上記で論じた他の例と同様に、たとえばビデオ・シーケンスの二つ以上の逐次的なビデオ・フレームを露光するとき、フォーカス・レンズ・アセンブリーは、それぞれの二つの相続くフレームの露光の中間に、二つの機械的ストッパーの一方に突き当たるように動かされてもよい。
作動入力４２３は、次のフレームの露光のために機械的ストッパーからフレーム焦点位置にフォーカス・レンズ・アセンブリーを動かす前に、安定化期間にわたって、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに当接するよう強制するようアクチュエーターを作動させるように生成されてもよい。
イメージング要素４１０はさらに、画像を捕捉するための手段として、デジタル・イメージ・センサー４１１、たとえばCMOSセンサーを有していてもよく、該センサーはローリング・シャッター式に動作してもよい。イメージ・センサーとともに、イメージング要素はたとえば、携帯電子装置に組み込まれるために好適なカメラ・モジュールとして形成されてもよい。該携帯電子装置は、携帯電話、スマートフォン、タブレット・コンピュータまたはデジタル・カメラを組み込んでいる他の任意の携帯電子装置といったものである。
もう一つの例として、イメージング要素４１０は、デジタル・カメラのための交換可能なレンズ、すなわち「オブジェクティブ」または「対物レンズ」として形成されてもよい。
フォーカス・レンズ・アセンブリーをフレーム焦点位置に動かす前に機械的ストッパーに突き当たるようにする動きの追加を実行するために、ドライバは、図４および図６の例のドライバ２２２、３２２との比較においていくつかのさらなる機能要素（単数または複数）を有していてもよい。たとえば、ドライバはたとえば、少なくとも一つのプロセッサーと、該プロセッサーに結合されたメモリとを有していてもよい。メモリは、プロセッサー上で実行されたときにプロセッサーにフォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるようにする動きを作動入力に前記追加することを実行させるプログラム・コード命令を記憶していてもよい。代替的または追加的に、機能的に記載された特徴は、少なくとも部分的には、一つまたは複数のハードウェア論理コンポーネントによって実行されることができる。たとえば、限定なしに、使用できるハードウェア論理コンポーネントの例示的な型は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、特定用途向け集積回路（ASIC）、特定用途向けスタンダード・プロダクト（ASSP）、システムオンチップのシステム（SOC）、複雑プログラマブル論理デバイス（CPLD）などを含む。
上記の装置およびイメージング要素において、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供する手段と、該フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする手段に作動入力を供給する手段とは、概括的に、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する手段と考えられてもよい。
上記で論じた装置およびイメージング要素の例は、いくつかの共通の特徴を共有している。これらの特徴はイメージング手段と考えられてもよい。そのようなイメージング手段は、光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと、機械的ストッパーと、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする手段と、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する手段とを有していてもよい。フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする手段は、フォーカス・レンズ・アセンブリーに結合されたアクチュエーターを有していてもよい。
モバイル装置側面では、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する手段は、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供する手段と、該フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、該フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令に従ってフォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするためにアクチュエーターに作動入力を供給する手段とを有していてもよい。ここで、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう、そしてフレームの露光のために機械的ストップからフレーム焦点位置に動かすための命令を含む。
イメージング要素側面では、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する手段は、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるように、そして該機械的ストッパーからフレーム焦点位置に動かすためにアクチュエーターに作動入力を供給する手段を有していてもよい。フレーム焦点位置は、フレームの露光のためにフォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令によって定義される。
いくつかの実施形態について、以下で手短かに論じる。
方法側面では、フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする方法であって、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーはイメージ・センサーに対して光軸に沿って可動であり、当該方法は：前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かす段階と；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かす段階とを含む、方法。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーが、前記機械的ストッパーから前記フレーム焦点位置に動かされるのが、安定化期間後である。
ある実施形態では、当該方法は、二つの逐次的なフレームの露光のために使われるためであり、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、第一のフレームの露光のための第一のフレーム焦点位置から前記機械的ストッパーに突き当たるよう、そして前記機械的ストッパーから第二のフレームの露光のための第二のフレーム焦点位置に動かされる。
ある実施形態では、当該方法は、ビデオ・シーケンスの複数の逐次的なフレームの露光のために使われるためであり、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、二つの逐次的なフレーム毎の露光と露光の間に前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる。
ある実施形態では、当該方法は、前記安定化期間の間に前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう強制することを含む。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるように動かすとき、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーが前記機械的ストッパーに近づいたら前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの移動速度が徐々に低下させられる。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは前記光軸に沿って機械的ストッパーまで動かされる。
装置側面では、モバイル装置が：イメージ・センサーと；前記イメージ・センサーに対して光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと；機械的ストッパーと；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするために前記フォーカス・レンズ・アセンブリーに結合されたアクチュエーターと；フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供するよう構成された焦点制御ユニットと；前記焦点制御ユニットおよび前記アクチュエーターに結合されたドライバとを有しており、前記ドライバは、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令に従って前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするよう前記アクチュエーターに作動入力を供給するよう構成されている。前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かすための命令を含む。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを、前記機械的ストッパーからフレームの露光のための前記フレーム焦点位置に動かすための命令を含む。
ある実施形態では、前記安定化期間は少なくとも5msである。別の実施形態では、より短くてもよく、たとえば1ないし5msであってもよい。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は：前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを第一のフレームの露光のための第一のフレーム焦点位置に保持し；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記第一のフレーム焦点位置から前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かし、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを第二のフレームの露光のために前記第二のフレーム位置に保持するための命令を含む。
ある実施形態では、前記第一および第二のフレームはビデオ・シーケンスの逐次的なフレームである。
ある実施形態では、前記第一のフレームと第二のフレームの露光および読み出しの間にはブランキング期間があり、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから前記第二のフレーム焦点位置に動かすための命令を含み、前記安定化期間は前記ブランキング期間の少なくとも50%である。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー命令は、前記安定化期間の間、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに当接するよう強制するための命令を含む。
イメージング要素側面では、イメージング要素は：光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと；機械的ストッパーと；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするために前記フォーカス・レンズ・アセンブリーに結合されたアクチュエーターと；前記アクチュエーターに結合されたドライバであって、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし、前記機械的ストッパーからフレームの露光のための前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令によって定義されるフレーム焦点位置に動かすよう前記アクチュエーターに作動入力を供給するよう構成されたドライバとを有する。
前記イメージング要素のある実施形態では、前記作動入力は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから前記フレーム焦点位置に動かすための作動入力である。
ある実施形態では、前記イメージング要素はさらにデジタル・イメージ・センサーを有する。
前記イメージング要素がデジタル・イメージ・センサーを有するある実施形態では、前記イメージング要素はデジタル・カメラ・モジュールとして形成される。
ある実施形態では、前記イメージング要素は、デジタル・カメラのための交換可能なレンズとして形成される。
以下では、ある種の実施形態のさらなる側面が論じられる。
フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする方法であって、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーはイメージ・センサーに対して光軸に沿って可動であり、当該方法は：前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かす段階と；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かす段階とを含む、方法。
ある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーが、前記機械的ストッパーからフレーム焦点位置に動かされるのが、安定化期間後である。
上記二つのうちいずれか一項記載のある実施形態では、当該方法は二つの逐次的なフレームの露光のために使われ、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、第一のフレームの露光のための第一のフレーム焦点位置から前記機械的ストッパーに突き当たるよう、そして前記機械的ストッパーから第二のフレームの露光のための第二のフレーム焦点位置に動かされる。
上記三つのうちいずれか一項記載のある実施形態では、当該方法はビデオ・シーケンスの複数の逐次的なフレームの露光のために使われ、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、二つの逐次的なフレーム毎の露光と露光の間に前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる。
前記安定化期間をもつある実施形態では、当該方法は、前記安定化期間の間に前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるように強制することを含む。
上記の方法実施形態のいずれかとの関連で適用可能でありうるある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるように動かすとき、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーが前記機械的ストッパーに近づいたら前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの移動速度が徐々に低下させられる。
上記の方法実施形態のいずれかとの関連で適用可能でありうるある実施形態では、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは前記光軸に沿って機械的ストッパーまで動かされる。
別の側面では、イメージング手段が：光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと；機械的ストッパーと；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする手段と；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する手段とを有しており、前記作動入力は、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かすための作動入力を含む。
前記イメージング手段のある実施形態では、前記作動入力は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーからフレームの露光のための前記フレーム焦点位置に動かすための作動入力を含む。
前記安定化期間をもつある実施形態では、前記作動入力は、前記安定化期間の間、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たっているよう強制するための作動入力を含む。
ある実施形態では、モバイル装置が、上記のいずれかのイメージング手段とイメージ・センサーとを有し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは前記イメージ・センサーに対して可動である。この実施形態において、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する前記手段は：フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供する手段と；前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令に従って、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする前記手段に作動入力を提供する手段とを有しており、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かすための命令を含む。
前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを第一のフレームの露光のための第一のフレーム焦点位置に保持し；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記第一のフレーム焦点位置から前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし；前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かし、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを第二のフレームの露光のために前記第二のフレーム位置に保持するための命令を含む。
ある実施形態では、前記第一および第二のフレームがビデオ・シーケンスの逐次的なフレームである。
前記第一および第二のフレームをもつ上記二つのうちのいずれかの実施形態において、前記第一のフレームと第二のフレームの露光および読み出しの間にはブランキング期間があり、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かすための命令を含み、前記安定化期間は前記ブランキング期間の少なくとも50%である。
上記の装置実施形態のいずれかの実施形態において、前記機械的ストッパーは、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーが前記機械的ストッパーに突き当たる衝撃をダンプするよう構成された弾力のある素材の停止ブロックを有する。
ある実施形態では、イメージング要素が上記のいずれかのイメージング手段を有する。この実施形態において、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするための作動入力を提供する前記手段は、フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領するとともに、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるように、そして前記機械的ストッパーからフレームの露光のための、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令によって定義されるフレーム焦点位置に動かすために作動入力を、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする前記手段に供給する手段を有する。
ある実施形態では、前記イメージング要素はデジタル・イメージ・センサーをさらに有する。
ある実施形態では、デジタル・イメージ・センサー、たとえばCMOSセンサーを有する前記イメージング要素はデジタル・カメラ・モジュールとして形成される。
ある実施形態では、前記イメージング要素はデジタル・カメラのための交換可能なレンズとして形成される。
用語「有する／含む」は本明細書では、一つまたは複数の追加的な事項の存在を排除することなく、それらの事項を含むことを意味する。
主題は構造的な特徴および／または工程に固有の言辞で記述されてきたが、付属の請求項において定義される主題は必ずしも上記の個別的な特徴または工程に限定されないことは理解しておくものとする。むしろ、上記の個別的な特徴および工程は、請求項を実装する例として開示されており、他の等価な特徴および工程が請求項の範囲内であることが意図されている。

Claims (11)

  1. フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めする方法であって、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーはイメージ・センサーに対して光軸に沿って可動であり、当該方法は：
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを機械的ストッパーに突き当たるよう動かす段階と；
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かす段階とを含み、
    前記機械的ストッパーは前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの焦点調整範囲外に位置され、
    前記方法はさらに、
    安定化期の間に前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう強制し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの振動を止めるまたは少なくとも減衰させる段階を含み、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、二つの逐次的なフレーム毎の露光と露光の間に前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる、
    方法。
  2. 前記フォーカス・レンズ・アセンブリーが、前記機械的ストッパーからフレーム焦点位置に動かされるのが、安定化期間後である、請求項１記載の方法。
  3. 二つの逐次的なフレームの露光のための請求項１または２記載の方法であって、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、第一のフレームの露光のための第一のフレーム焦点位置から前記機械的ストッパーに突き当たるよう、そして前記機械的ストッパーから第二のフレームの露光のための第二のフレーム焦点位置に動かされる、方法。
  4. イメージ・センサーと、
    前記イメージ・センサーに対して光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと、
    機械的ストッパーと、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを位置決めするためのアクチュエーターと、
    フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を提供するよう構成された焦点制御ユニットと、
    前記焦点制御ユニットおよび前記アクチュエーターに結合されたドライバとを有するモバイル装置であって、前記ドライバは、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令に従って、前記アクチュエーターに作動入力を提供するよう構成されており、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし、前記機械的ストッパーからフレームの露光のためのフレーム焦点位置に動かすための命令を含み、
    前記機械的ストッパーは前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの焦点調整範囲外に位置され、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、安定化期間の間、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たっているよう強制し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの振動を止めるまたは少なくとも減衰させるための命令を含み、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、二つの逐次的なフレーム毎の露光と露光の間に前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる、
    モバイル装置。
  5. 前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから前記フレーム焦点位置に動かすための命令を含む、請求項４記載のモバイル装置。
  6. 前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は：
    ・前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを第一のフレームの露光のための第一のフレーム焦点位置に保持し；
    ・前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記第一のフレーム焦点位置から前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かし；
    ・前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから第二のフレーム焦点位置に動かし、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを第二のフレームの露光のために前記第二のフレーム焦点位置に保持するための命令を含む、
    請求項４記載のモバイル装置。
  7. 光軸に沿って可動なフォーカス・レンズ・アセンブリーと、
    機械的ストッパーと、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーに結合されたアクチュエーターと、
    ドライバとを有するイメージング要素であって、前記ドライバは、
    フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令を受領し、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たるように、そして前記機械的ストッパーからフレームの露光のための、前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令によって定義されるフレーム焦点位置に動かすために作動入力を、前記アクチュエーターに供給するよう構成されており、
    前記機械的ストッパーは前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの焦点調整範囲外に位置され、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリー位置決め命令は、安定化期間の間、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーに突き当たっているよう強制し、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーの振動を止めるまたは少なくとも減衰させるための命令を含み、
    前記フォーカス・レンズ・アセンブリーは、二つの逐次的なフレーム毎の露光と露光の間に前記機械的ストッパーに突き当たるよう動かされる、
    イメージング要素。
  8. 前記作動入力は、安定化期間後に、前記フォーカス・レンズ・アセンブリーを前記機械的ストッパーから前記フレーム焦点位置に動かすための作動入力を含む、請求項７記載のイメージング要素。
  9. デジタル・イメージ・センサーをさらに有する、請求項７記載のイメージング要素。
  10. デジタル・カメラ・モジュールとして形成されている、請求項９記載のイメージング要素。
  11. デジタル・カメラのための交換可能なレンズとして形成されている、請求項７記載のイメージング要素。
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