JP7485675B2 - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents

撮像装置および撮像装置の制御方法 Download PDF

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Description

本開示は、撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。
近年、ディジタルスチルカメラや撮像機能を有した多機能型携帯電話端末に搭載される撮像装置としての機能に対して、高画素化、高性能化、小型化が求められている。撮像装置としての機能の高性能化の一つとして、レンズの焦点位置を常時検出し、レンズを被写体光を集光する位置に高速に移動させるオートフォーカス（ＡＦ）技術が知られている。
特許文献１には、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を用いてアクチュエータを駆動し、ＰＷＭ信号により発生する誘導起電力を用いてレンズの位置検出を可能とした技術が開示されている。
特開２０１８－１８９７０３号公報
撮像装置に設けられる撮像素子や、レンズを駆動するアクチュエータは、動作時に発熱し、この発熱により撮像装置内に温度変動が発生する。また、撮像装置における温度変動は、外乱によっても発生する。この温度変動の影響により、アクチュエータを駆動する回路や、アクチュエータにより駆動されるレンズの位置を検出する回路の特性が変化する。この変化によりレンズの位置検出の精度が低下し、それに伴いレンズ位置の適切な制御が困難になる。
本開示は、レンズ位置を高精度に制御可能な撮像装置および撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。
本開示に係る撮像装置は、被写体光を集光するレンズを駆動するアクチュエータに含まれる駆動コイルの第１の抵抗値を検出する第１の検出部と、前記駆動コイルを駆動してオートフォーカス動作を行うオートフォーカス制御部と、前記レンズの位置を検出するための位置検出コイルの第２の抵抗値を検出する第２の検出部と、前記位置検出コイルの出力に基づき前記レンズの前記位置に応じた信号を出力する位置信号出力部と、前記第１の抵抗値および前記第２の抵抗値に基づき前記レンズの位置に対する補正値を生成する補正値生成部と、前記オートフォーカス制御部により前記駆動コイルを駆動するか、前記駆動コイルの出力を前記第１の検出部に供給するか、を選択する第１の選択部と、前記位置検出コイルの出力を前記位置信号出力部と、前記第２の検出部との何れに供給するかを選択する第２の選択部と、を備える。
第１の実施形態に適用可能な撮像装置の一例の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る撮像装置の構造を説明するための一例の構造図である。 第１の実施形態に適用可能なスペーサおよび位置検出コイルの例を概略的に示す斜視図である。 ＰＷＭ波形駆動の信号に応じてＡＦコイルにより発生する磁界と、その磁界により発生する誘導起電力と、について説明するための図である。 第１の実施形態に適用可能な、レンズの位置と、レンズの位置に応じて位置検出コイルにより発生する誘導起電力の関係の例を示すグラフである。 ＡＦコイルおよび位置検出コイルの温度の時間変化の例を示す図である。 ＡＦコイルにＰＷＭ信号による矩形波が入力された場合の、位置検出コイルにより検出される誘導起電力による波形の、位置検出コイルの温度による変化を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る、レンズの位置検出および制御を行う位置検出・制御部の一例の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に適用可能な、ＡＦコイルの抵抗値Ｒactを検出するための一例の構成を示す回路図である。 第１の実施形態に適用可能な、位置検出コイルの抵抗値Ｒposを検出するための一例の構成を示す回路図である。 第１の実施形態に係る、位置検出・制御部によりＡＦレンズの駆動制御処理を示す一例のフローチャートである。 第１の実施形態の第１の変形例に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。 第１の実施形態に適用可能な２層構造による回路基板における位置検出コイルの構成の例を示す図である。 第１の実施形態に適用可能な、回路基板を３層構造とした例を示す図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係る、フリップチップ実装による撮像装置の例を示す図である。 第１の実施形態の第３の変形例に係る、ＣＳＰ構造による撮像素子を用いた撮像装置の一例の構成を示す図である。 第１の実施形態の第４の変形例に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。 レンズについて、ＭＴＦのデフォーカス特性のシミュレーション結果の例を示す図である。 レンズについて、ＭＴＦのデフォーカス特性のシミュレーション結果の例を示す図である。 温度が２５℃を基準とした場合の、レンズのフォーカスシフト量とレンズの温度との関係のシミュレーション結果の例を示す図である。 第２の実施形態に係る、レンズの位置検出および制御を行う位置検出・制御部の一例の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に適用可能な電子機器としての端末装置の一例の構成を示すブロック図である。 本開示の技術を適用した撮像装置の使用例を説明する図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッドおよびＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部および撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本開示の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。
以下、本開示の実施形態について、下記の順序に従って説明する。
１．第１の実施形態
１－１．第１の実施形態に適用可能な構成
１－２．誘導起電力の検出について
１－３．第１の実施形態に係る位置検出
１－４．第１の実施形態に係る位置検出の原理
１－５．第１の実施形態に係る具体的な構成例
１－６．各コイルの抵抗検出のより具体的な構成例
１－７．第１の実施形態に係るレンズ駆動制御のより具体的な例
１（１）．第１の実施形態の第１の変形例
１（２）．第１の実施形態の第２の変形例
１（３）．第１の実施形態の第３の変形例
１（４）．第１の実施形態の第４の変形例
２．第２の実施形態
２－１．第２の実施形態の原理の概略的な説明
２－２．第２の実施形態に係る構成例
３．第３の実施形態
４．第４の実施形態
５．本開示に係る技術のさらなる適用例
５－１．体内情報取得システムへの適用例
５－２．内視鏡手術システムへの適用例
５－３．移動体への適用例
１．第１の実施形態
１－１．第１の実施形態に適用可能な構成
本開示の第１の実施形態について説明する。先ず、本開示の第１の実施形態に適用可能な構成について説明する。図１は、第１の実施形態に適用可能な撮像装置の一例の構成を示す図である。図１において、撮像装置１ａは、被写体からの光を集光するレンズ１０と、レンズ１０により集光された光が照射され、照射された光に応じた画素信号を出力する撮像素子２０と、を含む。撮像素子２０は、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを適用できる。
撮像装置１ａの用途は、特に限定されないが、例えば車載用のドライブレコーダに適用することができる。これに限らず、撮像装置１ａは、多機能型携帯電話端末（スマートフォン）、タブレット型パーソナルコンピュータといった、携帯容易に構成された情報処理装置に適用することができる。
撮像装置１ａは、レンズ１０と撮像素子２０との間に、赤外領域の光をカットする赤外光カットフィルタ１５が配置される。レンズ１０にて集光された被写体からの光は、赤外光カットフィルタ１５により赤外領域の波長成分をカットされて、撮像素子２０の受光面に照射される。
撮像装置１ａは、レンズ１０を、レンズ１０に入射される光束の光軸方向に移動させると共に、光軸方向に対して垂直な面に移動させるためのアクチュエータ１３を備える。レンズ１０は、レンズ１０を内部に保持するレンズホルダ１１と一体的に構成され、レンズホルダ１１の側面に、レンズ１０に入射される光束の光軸方向と垂直の方向に巻回されて、オートフォーカスコイル１２（以下、ＡＦコイル１２）が設けられる。レンズホルダ１１は、ＯＩＳホルダ１３０内に、光軸方向に可動に格納される。
以下、レンズ１０に入射される光束の光軸方向をＺ軸方向とし、当該光軸方向に垂直な面をＸＹ平面と呼ぶ。ＸＹ平面は、撮像素子２０の受光面に水平な面でもある。また、ＸＹ平面において直交する軸を、Ｘ軸およびＹ軸と呼ぶ。さらに、レンズ１０に対して光が入射される方向を上、レンズ１０から光が射出される方向を下とする。
アクチュエータ１３は、レンズ１０をＺ軸方向に移動させる構成を含む。例えば、アクチュエータ１３は、レンズ１０に設けられたＡＦコイル１２と、ＯＩＳホルダ１３０内に設けられるマグネット１４と、マグネット１４に作用してＯＩＳホルダ１３０を移動させるＯＩＳコイル（図示しない）と、を含む。マグネット１４は、例えば永久磁石が用いられる。
アクチュエータ１３は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）構造を有し、ＡＦコイル１２は、バネ（図示しない）によりＯＩＳホルダ１３０に支えられている構造とされている。ＡＦコイル１２に電流が流されると、マグネット１４の磁力との作用により、Ｚ軸方向に力が発生する。この発生された力で、レンズホルダ１１が保持しているレンズ１０が、Ｚ軸の正方向または負方向に移動され、レンズ１０と撮像素子２０との距離が変化する。すなわち、ＡＦコイル１２は、レンズ１０をＺ軸方向に駆動する駆動コイルとして機能する。このような仕組みにより、オートフォーカス（ＡＦ）が実現される。
また、撮像装置１ａは、アクチュエータ１３を外部から制御するための制御回路２４を備える。制御回路２４は、例えばプロセッサを含むＩＣ(Integrated Circuit)により構成され、アクチュエータ１３に対して、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)により変調された信号（以下、ＰＷＭ信号）を出力する。ＰＷＭ信号はハイ（Ｈｉｇｈ）状態とロー（Ｌｏｗ）状態とが所定の周期で入れ替わる信号である。アクチュエータ１３において、ＡＦコイル１２がこのＰＷＭ信号により駆動され、レンズ１０を光軸方向に移動させる。
回路基板２１は、撮像素子２０が接着剤２２により接着されて固定的に配置されると共に、スペーサ３０が配置される。図１の例では、撮像素子２０は、回路基板２１に形成される回路パターンに対して、金属ワイヤ２３により電気的に接続される。回路基板２１に対して、さらに、上述した制御回路２４と、記憶部２５と、コネクタ２６とが配置される。
スペーサ３０は、上述したＯＩＳホルダ１３０が配置される。このとき、ＯＩＳホルダ１３０は、スペーサ３０の上面をＸＹ平面内で移動可能に、スペーサ３０上に配置される。
スペーサ３０のＯＩＳホルダ１３０側の面には、位置検出コイル３２と、図示されないＯＩＳコイルと、が配置される。位置検出コイル３２は、例えば、ＡＦコイル１２にＰＷＭ信号による電流が流れることによりＡＦコイル１２により発生する磁界の変化に応じた誘導起電力により、電流を発生する。この位置検出コイル３２の誘導起電力により発生した電流に基づき、ＡＦコイル１２すなわちレンズ１０の光軸方向（Ｚ軸方向）における位置を検出することができる。位置検出コイル３２およびＯＩＳコイルは、スペーサ３０の内部に埋め込まれてもよい。
なお、ＯＩＳコイルは、制御回路２４により駆動されて、レンズ１０のＸＹ平面上での位置を調整する。すなわち、制御回路２４は、ＯＩＳコイルに対して電流を流すことで、マグネット１４の磁力との作用により、マグネット１４とＯＩＳコイルとの間で、ＸＹ平面上での力を発生させることができる。これにより、レンズ１０が撮像素子２０の受光面と平行な面内で移動され、光学的手ブレ補正機能が実現される。この光学的手ブレ補正機能を実現するための機構を、ＯＩＳ(Optical Image Stabilizer)と呼ぶ。
記憶部２５は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)あるいは不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)やＯＴＰ ＲＯＭ(One Time Programmable ROM)）であって、撮像装置１ａのばらつきを補正するためのデータを予め記憶する。例えば、レンズ位置調整のための、位置検出コイル３２における誘導起電力による電力量は、アクチュエータ１３のＡＦコイル１２の巻き数やサイズ、位置検出コイル３２の形成状態などにより変化する。そのため、撮像装置１ａの製造時などに、位置検出コイル３２による誘導起電力のばらつきを予め計測しておく。そして、計測されたばらつきを調整するための調整値を、記憶部２５に予め記憶しておくことができる。このようにすることで、実制御時に、記憶部２５に記憶される調整値を用いて、個々の撮像装置１ａのばらつきを補正することができる。
コネクタ２６は、回路基板２１を介して撮像素子２０から供給された画素信号を、外部に出力するために設けられる。また、コネクタ２６は、制御回路２４や記憶部２５と外部との通信を行うための端子としても機能する。
図２は、第１の実施形態に係る撮像装置１ａの構造を説明するための一例の構造図である。図２において、撮像装置１ａは、スペーサ３０と、ＯＩＳホルダ１３０と、レンズ１０（レンズホルダ１１）とが、レンズ１０の中心をＺ軸方向に貫く中心線Ｃに合わせて組み合わされ、例えば全体がカバー１７で覆われて構成される。
この例では、ＯＩＳホルダ１３０は、四隅にマグネット１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄが埋め込まれる。レンズ１０（レンズホルダ１１）は、ＯＩＳホルダ１３０内を、矢印ＡＦZで示すように、Ｚ軸方向に上下に移動可能に構成される。
図３は、第１の実施形態に適用可能なスペーサ３０および位置検出コイル３２の例を概略的に示す斜視図である。スペーサ３０は、中央部が撮像素子２０の大きさに応じた開口部３４とされた、矩形の枠形状とされる。位置検出コイル３２は、この矩形の枠形状であるスペーサ３０の上面に巻回された状態で配置される。すなわち、図２を参照し、位置検出コイル３２は、レンズ１０がＡＦコイル１２により駆動されるＺ軸方向に直交する面（ＸＹ平面）における、ＡＦコイル１２に対応する領域（開口部３４）の外側の領域に巻回されて配置される。
位置検出コイル３２は、始端３３ａおよび終端３３ｂにより、レンズ１０の位置を検出するための回路（後述する）に接続される。位置検出コイル３２は、ループ形状のため、また、線に重なりないようにするためには、始端３３ａと終端３３ｂとのうち一方は、ループの内側に位置し、他方は、ループの外側に位置することになる。そのため、始端３３ａと終端３３ｂとを検出回路３１に接続する、換言すれば、始端３３ａと終端３３ｂとからそれぞれ接続線を取り出すことを考えると、位置検出コイル３２は、複数層に跨って形成される必要がある。
スペーサ３０は、例えば、銅線にて配線された複数の層（レイヤ）で構成されており、アクチュエータ１３の電気信号を回路基板２１など外部に出力する役割や、アクチュエータ１３と回路基板２１を固定する役割などを有する。そのようなスペーサ３０に、さらに、磁界の検出のため銅線をコイル形状で配線し、位置検出コイル３２が形成される。
なお、図３の例では、位置検出コイル３２が２巻きされているように示されているが、これは説明のための例である。実際には、位置検出コイル３２は、ＡＦコイル１２と、ＡＦコイル１２を駆動するためのＰＷＭ信号と、により有効的に誘導起電力が得られる、１巻以上の巻き数により形成される。
１－２．誘導起電力の検出について
次に、第１の実施形態に適用可能な、位置検出コイル３２における誘導起電力の検出について説明する。図４は、ＰＷＭ波形駆動の信号に応じてＡＦコイル１２により発生する磁界と、その磁界により発生する誘導起電力と、について説明するための図である。ＡＦコイル１２に電流が流されると、Ｚ軸方向（図４における上下方向）に力が発生する。この発生された力で、レンズホルダ１１が保持しているレンズ１０が、上方向または下方向に移動され、撮像素子２０との距離が変化する。このような仕組みにより、オートフォーカスが実現される。
ここで、ＡＦコイル１２に流す電流を、一定の電圧値を有する信号、すなわち常にハイ（Ｈｉｇｈ）状態を維持している信号とした場合に比べ、ＰＷＭ信号、すなわち、ハイ状態とロー（Ｌｏｗ）状態とが所定の周期で入れ替わる信号とした方が、消費電力を低減させることができる。ＡＦコイル１２に供給する信号を、ＰＷＭ信号とした場合、図４に点線矢印にて示したような方向に、磁束１３５が発生する。図４の例では、磁束１３５は、レンズ１０側から撮像素子２０に向かう方向に発生している。
なお、磁束１３５は、電流の向きにより、図４に示した方向とは異なる方向に発生するが、ここでは図４に点線矢印にて示した方向に磁束１３５が発生する場合を例に挙げて説明を続ける。
また、ＡＦコイル１２により発生した磁束１３５は、撮像素子２０を透過する。このため、撮像素子２０で撮像される画像に磁束１３５が影響を与えてしまう場合がある。例えば、撮像素子２０において、磁束１３５の影響を受けてノイズが発生し、そのノイズが混載された画像（画像信号）が、撮像素子２０から出力されてしまう可能性がある。そこで、ＰＷＭ信号と撮像素子２０の駆動の信号とを同期させ、撮像素子２０に対してノイズとなる駆動期間に磁束１３５を発生させないようにする。これにより、撮像素子２０に対する磁束１３５からのノイズの影響を軽減させることができ、磁束１３５の影響が抑制された画像を、撮像装置１ａから出力することができる。
ＡＦコイル１２にＰＷＭ信号を供給することで発生する磁束１３５は、スペーサ３０にも到達する。このスペーサ３０に到達する磁束１３５の強度を検出することで、レンズ１０のＺ軸方向における位置を検出することができる。
上述したように、スペーサ３０には、位置検出コイル３２が設けられている。ＰＷＭ信号に応じてＡＦコイル１２により発生した磁束１３５の方向に対して垂直方向に位置検出コイル３２を設けることにより、位置検出コイル３２に誘導起電力が発生し、誘導起電力の大きさにより、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向における位置を検出することができる。レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向における位置を検出することで、レンズ１０と撮像素子２０との間隔が検出できる。これにより、高精度にレンズ１０を駆動し、高性能なオートフォーカスを実現することができる。
すなわち、図４を参照して、位置検出・制御部１３１は、位置検出コイル３２の始端３３ａおよび終端３３ｂから取り出された信号に基づき、位置検出コイル３２で発生した誘導起電力を検出する。ここで発生する誘導起電力は、フェデラーの法則により求めることができる。Ｎ巻きのコイルを貫く磁束が、時間Δｔ［ｓ］の間に磁束ΔΦ［Ｗｂ］だけ変化するとき、当該コイルに発生する誘導起電力Ｖ［Ｖ］は、次式（１）で表される。
Ｖ＝－Ｎ・ΔΦ／Δｔ …（１）
図５は、第１の実施形態に適用可能な、レンズ１０の位置と、レンズ１０の位置に応じて位置検出コイル３２により発生する誘導起電力の関係の例を示すグラフである。図５において、縦軸はレンズ１０（ＡＦコイル１２）の位置検出コイル３２に対する距離を、所定位置に対する相対的な値として示している。すなわち、図５における距離は、ＡＦコイル１２が位置検出コイル３２に対して所定位置よりも近い位置にある場合、負の値となり、遠い位置にある場合、正の値となる。横軸は、位置検出コイル３２において誘導起電力により発生する電流値の例を示している。電流値は、所定の方向に流れる場合を「＋（プラス）」とし、その方向と逆向きに流れる場合を「－（マイナス）」としている。
図５から、位置検出コイル３２において発生する誘導起電力は、１次関数的に変化することが読み取れる。なお、図５において、電流値に対してＡＦコイル１２の位置が変化しない領域は、ＡＦコイル１２がそれ以上の移動が不可の位置にあることを示している。この領域を除けば、位置検出コイル３２において発生する誘導起電力と、ＡＦコイル１２と位置検出コイル３２との距離と、が１対１の関係にあることが分かる。
ここで、ＡＦコイル１２は、レンズホルダ１１と共に移動し、レンズホルダ１１は、レンズ１０を保持している。したがって、上述の「位置検出コイル３２において発生する誘導起電力と、ＡＦコイル１２と位置検出コイル３２との距離と、が１対１の関係にある」は、当該誘導起電力とレンズ１０の位置とが１対１の関係にある、と読み替えることができる。これにより、各位置検出コイル３２において誘導起電力により発生する電流を検出することで、レンズ１０の位置を検出することができる。
このような関係を利用することで、位置検出・制御部１３１は、例えば、所望とされる位置Ａにレンズ１０を移動させるための制御を行った後のレンズ１０の位置の位置Ｂを、位置検出コイル３２から出力される電流に基づき検出することができる。また、所望とされる位置Ａと検出された位置Ｂにズレがある場合、そのズレ量を位置検出コイル３２から出力される電流により検出できる。この検出したズレ量に基づきレンズ１０の位置を補正し、レンズ１０を、所望とされる位置Ａに移動させることができる。したがって、レンズ移動をより高精度に実現可能となる。
より具体的には、位置検出・制御部１３１は、検出された誘導起電力に基づきレンズ１０（レンズホルダ１１）の位置を求め、求めた位置を示す情報を位置検出結果１３２として出力する。ドライバ１３３は、位置検出・制御部１３１から供給された位置検出結果１３２に応じたＰＷＭ信号１３４を生成し、生成したＰＷＭ信号１３４をＡＦコイル１２に供給する。ＡＦコイル１２にＰＷＭ信号１３４による電流が流れると、マグネット１４との作用によりＺ軸方向に力が発生する。これにより、レンズ１０（レンズホルダ１１）がＺ軸の正方向または負方向に移動してレンズ１０と撮像素子２０との間の距離が変化し、オートフォーカス機能が実現される。
ところで、式（１）から、巻き数Ｎが多くなれば、誘導起電力も大きくなることが分かる。上述したように、位置検出コイル３２をスペーサ３０の複数層にわたって形成することで、巻き数Ｎを増やすことができ、誘導起電力を大きくすることができる。よって、位置検出コイル３２の巻き数Ｎを多くすることで、発生する誘導起電力を検出しやすい構成とすることができる。
１－３．第１の実施形態に係る位置検出
次に、第１の実施形態に係る、位置検出コイル３２に発生する誘導起電力に基づくレンズ１０の位置検出について説明する。
１－４．第１の実施形態に係る位置検出の原理
先ず、第１の実施形態に係る位置検出の原理について説明する。上述した、位置検出コイル３２の出力に基づく制御のみでは、外乱による温度変化や、内部の電気信号による温度変化により、レンズ１０の位置検出の精度は、外乱による温度変化や、内部の電気信号による温度変化に影響を受ける。
ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２は、例えば銅線により形成される。ここで、銅の温度ｔに対応する抵抗率ρは、次式（２）により表される。式（２）において、抵抗率ρ0は、銅の０℃における抵抗率であって、ρ0＝１．５５×１０-8［Ω・ｍ］である。また、値αは、抵抗率ρの温度係数であって、α＝４．４×１０-3［／℃］である。
ρ＝ρ0(１＋αｔ) …（２）
図６は、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の温度の時間変化の例を示す図である。図６において、縦軸は温度［℃］、横軸は時間［ｓｅｃ］を示している。また、特性線１４０は、位置検出コイル３２の温度変化の例を示し、特性線１４１は、ＡＦコイル１２の温度変化の例を示している。時間ｔ0において撮像装置１ａにおいて例えば電源が投入され、撮像素子２０に対する電力の供給が開始される。
図６によれば、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２は、それぞれ、時間ｔ0の電源投入後に温度の上昇が開始され、ある程度の時間の経過後に、安定する。図６の例では、特性線１４０および１４１にそれぞれ示されるように、温度上昇の時間に対する変化は、位置検出コイル３２の方がＡＦコイル１２よりも大きく、安定する温度は、位置検出コイル３２の方がＡＦコイルも高い。
この変化の違いは、位置検出コイル３２は、ＡＦコイル１２と比較して撮像素子２０などと近接しているため、撮像素子２０の温度変化の影響をＡＦコイル１２より受け易いためである。また、ＡＦコイル１２は、ＰＷＭ信号での駆動により電力が抑えられていることから、温度上昇が小さく、上昇の変化も、位置検出コイル３２とは異なる変化となっている。
これら位置検出コイル３２の温度変化、および、ＡＦコイル１２の温度変化に伴い、上述した式（２）に従い、位置検出コイル３２の抵抗値、および、ＡＦコイル１２の抵抗値が変化することになる。したがって、位置検出コイル３２においては、ＡＦコイル１２との位置関係が同一で、発生する誘導起電力が同一であっても、温度が変化することで、取り出される信号が異なってしまう事態が発生する。
図７は、ＡＦコイル１２にＰＷＭ信号による矩形波が入力された場合の、位置検出コイル３２により検出される誘導起電力による波形の、位置検出コイル３２の温度による変化を模式的に示す図である。図７の上側の図は、ＡＦコイル１２に供給されるＰＷＭ信号の波形を模式的に示している。図７の下側の図は、ＡＦコイル１２におけるＰＷＭ信号に対応する、位置検出コイル３２から取り出される信号波形の例を模式的に示している。また、図７の上側の図および下側の図それぞれにおいて、横軸は時間、縦軸は電圧をそれぞれ示している。
図７の下側の図において、特性線１４２は、位置検出コイル３２の温度が２５℃の場合の例、特性線１４３は、位置検出コイル３２の温度が６５℃の場合の例をそれぞれ示している。この図７の例では、デフォルトの温度（例えば室温）が２５℃であって、電源投入により２５℃から温度が上昇するものとしている。この温度の上昇に伴い、上述の式（２）に従い位置検出コイル３２の抵抗値も上昇する。
図７の下側の図において、特性線１４２に示す、位置検出コイル３２の温度が２５℃の場合の波形は、ＰＷＭ信号の波形に近く、波形の鈍りが小さいことが分かる。一方、位置検出コイル３２の温度が上昇すると、位置検出コイル３２の抵抗値が高くなり、特性線１４３に示されるように、２５℃の場合と比べて波形が鈍り、振幅が小さくなることになる。このように、位置検出コイル３２の出力信号の振幅は、レンズ１０（ＡＦコイル１２）の位置に応じた変化以外にも、温度によっても変化する。したがって、位置検出コイル３２の出力信号の振幅の変化が、レンズ１０の位置に応じた変化と、温度に応じた変化と、の何れであるかを判定する必要がある。第１の実施形態では、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値を測定することで、この判定を行う。
次式（３）は、ＰＷＭ信号に応じて発生するコイルの誘導起電力の伝達関数の例を表す。式（３）において、添字「１」および「２」は、それぞれ１次側コイル、２次側コイルを示している。１次側コイルは、ＡＦコイル１２、２次側コイルは、位置検出コイル３２である。
Figure 0007485675000001
式（３）の各変数の意味は、下記となる。
Ｍ：１次側コイルと２次側コイルとの相互インダクタンス
ｄ：１次側コイルと２次側コイルとの距離
Ｖdet：誘導起電力
Ｖpwm：アクチュエータへ出力されるＰＷＭ信号の電圧（振幅）
Ｒ1：１次側コイルの抵抗値（抵抗値Ｒact）
Ｔ1：１次側コイルの温度成分
Ｒ2：２次側コイルの抵抗値（抵抗値Ｒpos）
Ｔ2：２次側コイルの温度成分
Ｌ1：１次側コイルのインダクタンス
Ｃ2：２次側コイルのキャパシタ
ｓ：ラプラス演算子
式（３）のＭ(ｄ)が、ＡＦコイル１２と位置検出コイル３２との間の距離、つまりレンズ１０のＺ軸方向における位置ｄを変数とした相互インダクタンスであり、Ｍ(ｄ)の値によりレンズ１０のＺ軸方向における位置を算出できる。
すなわち、式（３）の各変数のうち、電圧Ｖdetは、位置検出コイル３２の出力に基づきＡＦ制御部２４４により取得される。電圧Ｖpwmは、ＡＦ制御部２４４が生成する電圧の値である。インダクタンスＬ1およびキャパシタＣ2は、それぞれ、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２における固定的な特性である。したがって、抵抗値Ｒ1およびＲ2、すなわち、抵抗値ＲactおよびＲposが分かれば、相互インダクタンスＭ(ｄ)を計算することができ、レンズ１０のＺ軸方向における位置ｄを取得できる。
ここで、式（３）の抵抗値Ｒ1(Ｔ1)およびＲ2(Ｔ2)として示され、また、図６を用いて説明したように、抵抗値Ｒ1すなわち抵抗値Ｒact、および、抵抗値Ｒ2すなわち抵抗値Ｒposは、温度に依存する値である。したがって、抵抗値Ｒ1（抵抗値Ｒact）および抵抗値Ｒ2（抵抗値Ｒpos）は、例えば所定周期毎に測定することが好ましい。
ここで、図６に特性線１４０および１４１で示す温度変化は、一例であって、これに限られるものではない。すなわち、位置検出コイル３２およびＡＦコイル１２の温度変化は、撮像装置１ａの構造、例えば位置検出コイル３２の配置、撮像素子２０における消費電力、撮像装置１ａの放熱構造（図示しない）により多様である。
本第１の実施形態では、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactと、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposと、をそれぞれ測定する。そして、測定した抵抗値ＲactおよびＲposに基づき、位置検出コイル３２において発生する誘導起電力に応じた電流値（または電圧値）の補正を行う。そのため、撮像装置１ａの熱的な構造の影響を抑制した状態で、位置検出コイル３２において発生する誘導起電力に基づく、レンズ１０のＺ軸方向における位置ｄを、より高精度に求めることが可能である。
なお、特許文献１には、アクチュエータの駆動にＰＷＭ信号を用いることで低消費電力を実現し、ＰＷＭ信号による固体撮像素子へのノイズを低減する技術が開示されている。また、特許文献１では、ＰＷＭ信号より発生する誘導起電力を用いてレンズの位置検出を可能としている。しかしながら、特許文献１の技術では、撮像装置の動作中にアクチュエータや固体撮像素子からの温度変動や、外乱の影響における温度変動による、ＰＷＭ信号や誘導起電力の波形の鈍りによる性能低下の解決策については記載されていない。
１－５．第１の実施形態に係る具体的な構成例
次に、第１の実施形態に係る、レンズ１０の位置検出および制御について、より詳細に説明する。図８は、第１の実施形態に係る、レンズ１０の位置検出および制御を行う位置検出・制御部の一例の構成を示すブロック図である。図８において、位置検出・制御部２４０は、図４で説明した位置検出・制御部１３１に対応するもので、スイッチ２４１および２４９と、増幅部２４２と、Ａ／Ｄ変換部２４３と、ＡＦ（オートフォーカス）制御部２４４と、位置検出コイル抵抗検出部２４５と、ＡＦコイル抵抗検出部２４６と、補正部２４７と、レンズ位置補正値記憶部２４８と、を含む。
位置検出・制御部２４０は、例えば図１の制御回路２４に含まれて構成され、回路基板２１に搭載される。また、位置検出・制御部２４０に含まれる各部の動作は、例えば制御回路２４に含まれるプロセッサの指示により制御される。
位置検出・制御部２４０において、ＡＦ制御部２４４は、外部から指定されるレンズ１０のＺ軸方向における目標位置Ｄにレンズ１０を移動させるための、電圧ＶpwmのＰＷＭ信号を生成する。この電圧ＶpwmのＰＷＭ信号は、ＡＦコイル１２に供給される。
スイッチ２４１は、位置検出・制御部２４０において、位置検出コイル３２に関してＡＦコイル１２（レンズ１０）の位置を検出する機能を実行するか、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを検出する機能を実行するか、を選択する。スイッチ２４１において、ＡＦコイル１２（レンズ１０）の位置を検出する機能の実行が選択されている場合、位置検出コイル３２においてＡＦコイル１２の駆動に伴い発生した誘導起電力に応じた検出信号が、増幅部２４２に入力される。増幅部２４２は、供給された検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換部２４３に供給する。Ａ／Ｄ変換部２４３は、供給されたアナログ方式の検出信号をディジタル方式の検出信号に変換する。この検出信号は、ＡＦコイル１２（レンズ１０）の位置に対応する電圧ＶposとしてＡＦ制御部２４４に供給される。
一方、スイッチ２４１において、位置検出コイル３２の抵抗を示す抵抗値Ｒposを検出する機能の実行が選択されている場合、位置検出コイル３２から取り出された検出信号は、位置検出コイル抵抗検出部２４５（第２の検出部）に入力される。位置検出コイル抵抗検出部２４５は、入力された検出信号に基づき位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを検出する。位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposの検出を行うための具体的な構成例については、後述する。位置検出コイル抵抗検出部２４５で検出された抵抗値Ｒposは、ＡＦ制御部２４４に供給される。
スイッチ２４９は、位置検出・制御部２４０において、ＡＦ制御部２４４によりＡＦコイル１２を駆動する機能を実行するか、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを検出する機能を実行するか、を選択する。スイッチ２４９において、ＡＦコイル１２の駆動の機能の実行が選択されている場合、ＡＦ制御部２４４において生成された、電圧ＶpwmのＰＷＭ信号がＡＦコイル１２に供給される。ＡＦコイル１２は、このＰＷＭ信号により駆動されて、Ｚ軸方向における、ＰＷＭ信号の電圧Ｖpwmに応じた位置に移動される。
一方、スイッチ２４９において、ＡＦコイル１２の抵抗を示す抵抗値Ｒactを検出する機能が選択されている場合、ＡＦコイル抵抗検出部２４６（第１の検出部）は、ＡＦ制御部２４４によりＡＦコイル１２に供給される、電圧ＶpwmのＰＷＭ信号に基づきＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを検出する。ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを検出するための具体的な構成例については後述する。ＡＦコイル抵抗検出部２４６で検出された抵抗値Ｒactを示す値は、ＡＦ制御部２４４に供給される。
ＡＦ制御部２４４は、生成したＰＷＭ信号の電圧Ｖpwmと、Ａ／Ｄ変換部２４３から供給された電圧Ｖposと、位置検出コイル抵抗検出部２４５から供給された抵抗値Ｒposと、ＡＦコイル抵抗検出部２４６から供給された抵抗値Ｒactと、を補正部２４７に渡す。
補正部２４７（補正値生成部）は、ＡＦ制御部２４４から渡されたこれら電圧Ｖpwm、電圧Ｖpos、抵抗値Ｒposおよび抵抗値Ｒactに基づき、現在のＡＦコイル１２（レンズ１０）のＺ軸方向における位置ｄを求める。そして、補正部２４７は、求めた位置ｄに基づき、現在のＡＦコイル１２の位置制御に対する補正を行う。
ここで、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactの温度変化に対し、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposの温度変化が極めて小さく、当該抵抗値Ｒposの温度依存性を無視できる場合について考える。これは、例えば、上述した式（３）において、抵抗値Ｒ2(Ｔ2)＝Ｒpos＝０とした場合に相当する。
例えば、電圧Ｖpwmと、電圧Ｖposと、抵抗値Ｒactと、これら電圧Ｖpwm、電圧Ｖposおよび抵抗値Ｒactを式（３）に適用した場合の位置ｄR（相互インダクタンスＭ(ｄ)）と、をＡＦコイル１２の温度毎に関連付けた補正値テーブルを、レンズ位置補正値記憶部２４８に予め記憶しておく。なお、電圧Ｖposは、式（３）における電圧Ｖdetに対応する。このとき、例えば各温度間において線形補間を適用することで、補正値テーブルのサイズを抑制することが可能である。
一例として、補正部２４７は、ＡＦ制御部２４４からＰＷＭ信号の電圧Ｖpwmを取得し、ＡＦコイル１２を現在駆動している位置ｄVを求める。補正部２４７は、ＡＦ制御部２４４から渡された電圧Ｖpwm、電圧Ｖposおよび抵抗値Ｒactに基づきレンズ位置補正値記憶部２４８に記憶される補正値テーブルを参照して、位置ｄRを取得する。
補正部２４７は、取得した位置ｄRと、上述した位置ｄVとの差分Δｄを算出し、算出した差分Δｄに基づき目標位置Ｄと、ＡＦコイル１２を現在駆動している位置ｄVと、を補正する。例えば、補正部２４７は、目標位置Ｄを、差分Δｄを加算した目標位置Ｄ’（＝Ｄ＋Δｄ）に補正する。位置ｄVについては、補正しない。補正部２４７は、補正した目標位置Ｄ’をＡＦ制御部２４４に渡す。
ＡＦ制御部２４４は、補正部２４７から渡されたレンズ１０（ＡＦコイル１２）を目標位置Ｄ’に移動させるようにＡＦコイル１２を駆動するためのＰＷＭ信号の電圧Ｖpwmを生成し、ＡＦコイル１２に供給する。ＡＦコイル１２は、この電圧Ｖpwmにより駆動され、目標位置Ｄ’まで移動される。
なお、上述では、補正部２４７がＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを用いて、現在のＡＦコイル１２の位置制御に対する補正を行うように説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、補正部２４７は、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposをさらに用いて当該補正を行うこともできる。
例えば、電圧Ｖpwmと、電圧Ｖposと、抵抗値Ｒactと、抵抗値Ｒposと、これら電圧Ｖpwm、電圧Ｖpos、抵抗値Ｒactおよび抵抗値Ｒposを式（３）に適用した場合の位置ｄR（相互インダクタンスＭ(ｄ)）と、をＡＦコイル１２および位置検出コイル３２それぞれの温度毎に関連付けた補正値テーブルを、レンズ位置補正値記憶部２４８に予め記憶しておく。このとき、例えば各温度間において線形補間を適用することで、補正値テーブルのサイズを抑制することが可能である。
上述と同様にして、補正部２４７は、ＡＦ制御部２４４からＰＷＭ信号の電圧Ｖpwmを取得し、ＡＦコイル１２を現在駆動している位置ｄVを、ＡＦコイル１２における抵抗値Ｒactに温度依存が無いものとして求める。補正部２４７は、ＡＦ制御部２４４から渡された電圧Ｖpwm、電圧Ｖpos、抵抗値Ｒactおよび抵抗値Ｒposに基づきレンズ位置補正値記憶部２４８に記憶される補正値テーブルを参照して、位置ｄRを取得する。
補正部２４７は、取得した位置ｄRと、上述した位置ｄVとの差分Δｄを算出し、算出した差分Δｄに基づき目標位置Ｄと、ＡＦコイル１２を現在駆動している位置ｄVと、を補正する。例えば、補正部２４７は、目標位置Ｄを、差分Δｄを加算した目標位置Ｄ’（＝Ｄ＋Δｄ）に補正する。また、補正部２４７は、位置ｄVについては、差分Δｄを差し引いた位置ｄV’（＝ｄV－Δｄ）に補正する。補正部２４７は、補正した目標位置Ｄ’および位置ｄV’をＡＦ制御部２４４に渡す。
１－６．各コイルの抵抗検出のより具体的な構成例
図９は、第１の実施形態に適用可能な、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを検出するための一例の構成を示す回路図である。なお、図９において、抵抗２６４は、ＡＦコイル１２が持つ抵抗値Ｒactを模式的に示すもので、ＡＦコイル１２に対して独立した抵抗素子が持つ抵抗値ではない。
なお、端子２７１ａおよび２７１ｂは、それぞれ、回路基板２１上に配置される制御回路２４と、回路基板２１外に配置されるＡＦコイル１２とを接続する接続部である。図９において、端子２７１ａおよび２７１ｂの左側が制御回路２４に含まれる構成とされる。
図９において、ＡＦコイル１２の一端が既知の抵抗値Ｒrefの抵抗２６３の一端に接続され、抵抗２６３の他端がトランジスタ２６０ａのドレインに接続される。ＡＦコイル１２の他端は、トランジスタ２６０ｂのドレインに接続される。図９の例では、トランジスタ２６０ａは、例えばＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)であり、トランジスタ２６０ｂは、例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ２６０ａのソースは、電源電圧ＶDDに接続され、トランジスタ２６０ｂのソースは、接地電位に接続される。例えば、トランジスタ２６０ａおよび２６０ｂの各ゲートを排他的に、ハイ（Ｈｉｇｈ）状態またはロー（Ｌｏｗ）状態とすることで、電圧ＶDDに基づいた電圧ＶpwmのＰＷＭ信号が生成される。このＰＷＭ信号がＡＦコイル１２に供給される。
抵抗２６３のＡＦコイル１２と接続される側の端から電圧ＶOUT1が取り出され、トランジスタ２６０ａのドレインと接続される側の端から電圧Ｖ1が取り出される。また、ＡＦコイル１２とトランジスタ２６０ｂのドレインとが接続される接続点から電圧Ｖ2が取り出される。これら電圧ＶOUT1、Ｖ1およびＶ2は、それぞれ信号選択部２６１に供給される。信号選択部２６１の出力は、減算部２６２に供給される。
信号選択部２６１および減算部２６２は、電圧ＶOUT1、Ｖ1およびＶ2と、既知の値である抵抗２６３の抵抗値Ｒrefと、を用いて、次式（４）により、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを求める。
Figure 0007485675000002
例えば、信号選択部２６１で電圧ＶOUT1と電圧Ｖ2とを選択して減算部２６２で電圧ＶOUT1から電圧Ｖ2を減算した値と、信号選択部２６１で電圧Ｖ1と電圧ＶOUT1とを選択して減算部２６２で電圧Ｖ1から電圧ＶOUT1を減算した値と、をそれぞれ算出する。電圧ＶOUT1から電圧Ｖ2を減算した値を電圧Ｖ1から電圧ＶOUT1を減算した値で除した結果に、抵抗値Ｒrefを乗じて、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを求める。例えば減算部２６２において各減算結果を保持し、保持した減算結果に対して除算を行うことができる。ＡＦコイル抵抗検出部２４６で求められたＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactは、ＡＦ制御部２４４に渡される。
図１０は、第１の実施形態に適用可能な、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを検出するための一例の構成を示す回路図である。なお、図１０において、抵抗２５４は、位置検出コイル３２が持つ抵抗値Ｒposを模式的に示すもので、独立した抵抗素子の抵抗値ではない。
図１０において、位置検出コイル３２の両端が検出器２５２に接続される。検出器２５２は、接続された２端の間の電圧を検出するもので、例えば図８において位置検出コイル３２とスイッチ２４１との間に挿入される。検出器２５２は、位置検出コイル３２の始端３３ａおよび終端３３ｂが入力として接続され、出力がスイッチ２４１を介して位置検出コイル抵抗検出部２４５に接続される。
なお、端子２７０ａおよび２７０ｂは、それぞれ、回路基板２１上に配置される制御回路２４と、回路基板２１外に配置される位置検出コイル３２とを接続する接続部である。図１０において、端子２７０ａおよび２７０ｂの右側が制御回路２４に含まれる構成とされる。
図１０において、電流源２５３、スイッチ２５０ａおよび２５０ｂ、ならびに、バッファアンプ２５１は、位置検出コイル抵抗検出部２４５に含まれる構成である。スイッチ２４１により増幅部２４２の側を選択し、スイッチ２５０ａおよび２５０ｂをそれぞれオフ（開）状態とする。この場合において、検出器２５２で検出される電圧ＶOUT2は、ＡＦコイル１２（レンズ１０）のＺ軸方向における位置に応じた電圧となる。検出器２５２で検出された電圧ＶOUT2は、スイッチ２４１を介して増幅部２４２に供給される。
スイッチ２４１により位置検出コイル抵抗検出部２４５の側を選択し、スイッチ２５０ａおよび２５０ｂをそれぞれオン（閉）状態とする。スイッチ２５０ａおよび２５０ｂをそれぞれオン状態とすることで、参照電圧Ｖrefがバッファアンプ２５１を介して位置検出コイル３２の一端に印加され、これにより、電流源２５３から参照電流Ｉrefがスイッチ２５０ａを介して位置検出コイル３２の他端に供給される。検出器２５２は、位置検出コイル３２の両端の電圧ＶOUT2を検出する。検出器２５２で検出された電圧ＶOUT2は、スイッチ２４１を介して位置検出コイル抵抗検出部２４５に供給される。
位置検出コイル抵抗検出部２４５は、検出器２５２から供給された電圧ＶOUT2と、既知の値である参照電流Ｉrefとに基づき、次式（５）により、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを求める。位置検出コイル抵抗検出部２４５は、求めた抵抗値Ｒposを、ＡＦ制御部２４４に渡す。また、図１０にはコイル抵抗検出回路として記載しているが、近年の固体撮像素子は温度計を内蔵しているものがあり、この温度計をコイル抵抗検出回路の代用とすることも可能である。
Figure 0007485675000003
１－７．第１の実施形態に係るレンズ駆動制御のより具体的な例
図１１は、第１の実施形態に係る、位置検出・制御部２４０によりＡＦコイル１２の駆動制御処理を示す一例のフローチャートである。なお、ここでは、位置検出・制御部２４０は、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactと、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposとを用いて、ＡＦコイル１２を駆動する際の補正値を求めるものとする。
ステップＳ１０で、位置検出・制御部２４０は、ＡＦ制御部２４４により、例えばレンズ１０の目標位置Ｄに従い、電圧ＶpmwのＰＷＭ信号を出力する。ＡＦコイル１２は、このＰＷＭ信号により駆動され、Ｚ軸方向の電圧Ｖpwmに応じた位置に移動される。
次のステップＳ１１で、位置検出・制御部２４０は、ＡＦコイル抵抗検出部２４６により、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定する。測定された抵抗値Ｒactは、ＡＦ制御部２４４に渡される。
次のステップＳ１２で、位置検出・制御部２４０は、位置検出コイル３２における誘導起電力に応じた検出信号が増幅部２４２を介してＡ／Ｄ変換部２４３に供給され、Ａ／Ｄ変換部２４３によりディジタル方式の信号とされる。この信号は、ＡＦコイル１２（レンズ１０）の位置を示す電圧ＶposとしてＡＦ制御部２４４に供給される。
次のステップＳ１３で、位置検出・制御部２４０は、位置検出コイル抵抗検出部２４５により、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを測定する。測定された抵抗値Ｒposは、ＡＦ制御部２４４に渡される。
次のステップＳ１４で、位置検出・制御部２４０において、補正部２４７は、ステップＳ１１で取得された抵抗値Ｒactと、ステップＳ１２で取得された電圧Ｖposと、ステップＳ１３で取得された抵抗値Ｒposと、ステップＳ１０でＡＦコイル１２を駆動するために出力されたＰＷＭ信号の電圧Ｖposと、をＡＦ制御部２４４から受け取る。補正部２４７は、受け取ったこれら抵抗値Ｒactと、電圧Ｖposと、抵抗値Ｒposと、電圧Ｖposとに基づきレンズ位置補正値記憶部２４８に記憶される補正値テーブルを参照し、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向の位置ｄ（位置ｄR）を示す情報を求める。
次のステップＳ１５で、位置検出・制御部２４０において、補正部２４７は、ステップＳ１４で求められた位置ｄ（位置ｄR）を示す情報に基づき、現在駆動している位置ｄ（位置ｄV）および目標位置Ｄを補正する。上述したように、補正部２４７は、位置ｄRと位置ｄVとの差分Δｄを求め、この差分Δｄに基づき位置ｄVおよび目標位置Ｄを補正する。
補正部２４７は、位置ｄVが補正された位置ｄV’と、目標位置Ｄが補正された目標位置Ｄ’と、をＡＦ制御部２４４に渡す。ＡＦ制御部２４４は、補正部２４７から渡された、補正された位置ｄVおよび目標位置Ｄ’に従いＡＦコイル１２を駆動し、レンズ１０（レンズホルダ１１）を目標位置Ｄ’に移動させる。
なお、図１１に示すフローチャートによる一連の処理は、所定の間隔で繰り返して実行される。例えば、当該一連の処理を、撮像素子２０における撮像のタイミングと同期させ１フレーム期間（例えば１／３０［ｓｅｃ］）内に実行する。そして、当該一連の処理を複数フレーム毎、例えば３０フレーム毎、１５フレーム毎、などのタイミングで繰り返して実行する。
以上説明したように、第１の実施形態では、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定し、測定された抵抗値Ｒactに基づき、レンズ１０（レンズホルダ１１）の目標位置Ｄ’を求めている。そのため、ＡＦコイル１２の温度に変動があっても、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向の位置を高精度で制御可能となる。また、位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposをさらに測定することで、ＡＦコイル１２のＺ軸方向の位置を、より高精度で制御可能となる。
１（１）．第１の実施形態の第１の変形例
次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。上述した第１の実施形態に係る撮像装置１ａは、図１に例示したように、位置検出コイル３２がスペーサ３０上に設けられていた。これに対して、本第１の実施形態の第１の変形例は、位置検出コイル３２を回路基板２１上あるいは回路基板２１内に設ける例である。
図１２は、第１の実施形態の第１の変形例に係る撮像装置１ｂの一例の構成を示す図である。図１２の例では、撮像装置１ｂは、位置検出コイル３２が回路基板２１におけるＡＦコイル１２と対応する位置に埋め込まれている。回路基板２１は、例えばＦＰＣ(Flexible Pattern Circuit)と称される、銅によるパターンを含んで形成されるもので、撮像素子２０と外部とを電気的に接続する機能を有する。
図１３Ａは、第１の実施形態に適用可能な２層構造による回路基板２１における位置検出コイル３２の構成の例を示す図である。図１３Ａにおいて、回路基板２１は、第１の回路基板２１ａおよび第２の回路基板２１ｂの２層にて形成される。位置検出コイル３２は、第１の回路基板２１ａ上の位置検出コイル３２ａと、第２の回路基板２１ｂ上の位置検出コイル３２ｂと、に分離されて形成されている。これに限らず、位置検出コイル３２ａおよび３２ｂは、第１の回路基板２１ａの両面にそれぞれ形成されていてもよい。分離された各位置検出コイル３２ａおよび３２ｂは、全体として１つの位置検出コイル３２として機能するように、位置を合わせて第１の回路基板２１ａと第２の回路基板２１ｂとに配置される。
位置検出コイル３２の始端３３ａが第１の回路基板２１ａに形成され、始端３３ａに接続される回路パターンにより、第１の回路基板２１ａ上で、外側から内側に向けたループにより位置検出コイル３２ａを形成する。位置検出コイル３２ａの終端３３ｃが、第１の回路基板２１ａを介して、第２の回路基板２１ｂの位置検出コイル３２ｂの始端３３ｄに接続される。第２の回路基板２１ｂにおいて、始端３３ｄから外側に向けたループにより位置検出コイル３２ｂが形成され、ループの終わりで終端３３ｂが形成される。
図１３Ｂは、第１の実施形態に適用可能な、回路基板２１を３層構造とした例を示す図である。図１３Ｂにおいて、回路基板２１は、第１の回路基板２１ａと、第２の回路基板２１ｂと、これら第１の回路基板２１ａおよび第２の回路基板２１ｂの間に配置される第３の回路基板２１ｃとの３層構造とされている。
図１３Ｂの例では、位置検出コイル３２の始端３３ａが第１の回路基板２１ａに形成され、始端３３ａに接続される回路パターンにより、第１の回路基板２１ａ上で、外側から内側に向けたループにより位置検出コイル３２ａを形成する。このループの終端３３ｃが、第１の回路基板２１ａおよび第３の回路基板２１ｃを介して、第２の回路基板２１ｂのループの始端３３ｄに接続される。第２の回路基板２１ｂにおいて、始端３３ｄから外側に向けたループにより位置検出コイル３２ｂが形成され、ループの終わりで終端３３ｂが形成される。
図１３Ｂの例では、第１の回路基板２１ａ、第２の回路基板２１ｂおよび第３の回路基板２１ｃのうち、中間に位置する第３の回路基板２１ｃに対して位置検出コイル３２を形成していない。第３の回路基板２１ｃは、例えば撮像素子２０からの画素信号を外部に出力するための配線や回路を形成することができる。なお、第３の回路基板２１ｃには、第１の回路基板２１ａ上に形成されたコイルの終端３３ｃと、第２の回路基板２１ｂ上に形成されるコイルの始端３３ｄとを接続する接続線が形成される。
上述では、回路基板２１を２層構造および３層構造とした例について説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、回路基板２１を４層以上の構成とし、位置検出コイル３２を、例えば４層のうち３層以上に分割して形成することも可能である。
この第１の実施形態の第１の変形例では、位置検出コイル３２は、図２を参照し、レンズ１０がＡＦコイル１２により駆動されるＺ軸方向に直交する面（ＸＹ平面）における、ＡＦコイル１２に対応する領域の内側を含む領域に巻回されて配置される。第１の実施形態の第１の変形例では、位置検出コイル３２をスペーサ３０に配置しないため、構成を簡素にできる。また、図４に示されるように、位置検出コイル３２をスペーサ３０に配置する場合に比べて、位置検出コイル３２により多くの磁束１３５を通過させることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
このように、位置検出コイル３２を回路基板２１上または回路基板２１内に設けた構成であっても、上述した第１の実施形態と同様にして、位置検出コイル３２によりＡＦコイル１２で発生する磁束１３５の変化を検出することができる。また、上述した第１の実施形態と同様に、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値ＲactおよびＲposを測定することで、ＡＦコイル１２や位置検出コイル３２の温度に変動があっても、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向の位置を高精度で制御可能となる。
なお、図１２の例では、位置検出コイル３２を回路基板２１の内部に形成しているが、これはこの例に限定されない。第１の実施形態の第１の変形例の他の例として、位置検出コイル３２を撮像素子２０の内部に形成することも可能である。
１（２）．第１の実施形態の第２の変形例
次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。上述した第１の実施形態に係る撮像装置１ａは、図１に例示したように、撮像素子２０を回路基板２１上に設け、撮像素子２０と回路基板２１とを金属ワイヤ２３により電気的に接続することで、撮像素子２０を実装していた。これに対して、第１の実施形態の第２の変形例では、撮像素子２０を、フリップチップ実装によってスペーサ３０に対して実装する例である。
図１４は、第１の実施形態の第２の変形例に係る、フリップチップ実装による撮像装置の例を示す図である。図１４において、撮像装置１ｃは、撮像素子２０と対応する撮像素子６０が、スペーサ３０の上端側において開口部の内側に設けた庇状の部分にフリップチップ実装される。スペーサ３０の庇状の部分には回路基板２１と接続するための配線パターンが形成され、撮像素子６０とスペーサ３０の当該配線パターンとが突起状の端子であるバンプ６１により電気的に接続されている。位置検出コイル３２は、上述した第１の実施形態の第１の変形例と同様に、回路基板２１の、ＡＦコイル１２の位置と対応する位置に設けられている。
このように、フリップチップ実装される撮像素子６０を含む構成であっても、上述した第１の実施形態と同様にして、位置検出コイル３２によりＡＦコイル１２で発生する磁束１３５の変化を検出することができる。また、上述した第１の実施形態と同様に、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値ＲactおよびＲposを測定することで、ＡＦコイル１２や位置検出コイル３２の温度に変動があっても、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向の位置を高精度で制御可能となる。
なお、図１４の例では、位置検出コイル３２が回路基板２１に埋め込まれて設けられているが、これはこの例に限定されない。第１の実施形態の第２の変形例のさらに他の例として、上述した第１の実施形態と同様に、位置検出コイル３２をスペーサ３０上に設けることもできる。
１（３）．第１の実施形態の第３の変形例
次に、第１の実施形態の第３の変形例について説明する。第１の実施形態の第３の変形例は、チップ単体と同程度のサイズで実現された極めて小型のパッケージであるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）構造による撮像素子を用いた例である。
図１５は、第１の実施形態の第３の変形例に係る、ＣＳＰ構造による撮像素子を用いた撮像装置の一例の構成を示す図である。図１５において、撮像装置１ｄは、上述した撮像素子２０に対応する、ＣＳＰ構造による撮像素子７０を含む。
撮像素子７０は、例えば、受光素子がアレイ状に配列される第１のチップと、受光素子の制御および受光素子から出力された信号に対する信号処理を行う回路が形成される第２のチップとの２層構造で構成される。また、撮像素子７０は、アレイ状に配列された受光面に対して、素子の固定および受光面の保護のためのガラス基板（図示しない）が配置されている。また、図１５の例では、撮像素子７０に対して赤外光カットフィルタ１５が配置されている。撮像素子７０は、スペーサ３０および回路基板２１に対して、図示されない接着剤により接着されて固定される。
位置検出コイル３２は、上述した第１の実施形態の第１の変形例と同様に、回路基板２１の、ＡＦコイル１２の位置と対応する位置に設けられている。これに限らず、第１の実施形態の第３の変形例のさらに他の例として、上述した第１の実施形態と同様に、位置検出コイル３２をスペーサ３０上に設けることもできる。
このように、ＣＳＰ構造の撮像素子７０を含む構成であっても、上述した第１の実施形態と同様にして、位置検出コイル３２によりＡＦコイル１２で発生する磁束１３５の変化を検出することができる。また、上述した第１の実施形態と同様に、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値ＲactおよびＲposを測定することで、ＡＦコイル１２や位置検出コイル３２の温度に変動があっても、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向の位置を高精度で制御可能となる。
１（４）．第１の実施形態の第４の変形例
次に、第１の実施形態の第４の変形例について説明する。第１の実施形態の第４の変形例は、上述した第１の実施形態の第３の変形例において、レンズ１０に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズをレンズホルダ１１から分離し、ＣＳＰ構造の撮像素子側に配置した例である。
図１６は、第１の実施形態の第４の変形例に係る撮像装置の一例の構成を示す図である。図１６において、撮像装置１ｅは、撮像素子７０上の赤外光カットフィルタ１５上に、レンズ１０に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズ８０が配置される。撮像装置１ｅは、レンズ１０に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズ８０が撮像素子７０側に配置されるため、低背化が可能である。また、図１６の例では、撮像素子７０に対して、図示されない保護用のガラス基板を介して赤外光カットフィルタ１５が設けられている。これにより、さらなる低背化が可能である。
位置検出コイル３２は、上述した第１の実施形態の第１の変形例と同様に、回路基板２１の、ＡＦコイル１２の位置と対応する位置に設けられている。これに限らず、第１の実施形態の第３の変形例のさらに他の例として、上述した第１の実施形態と同様に、位置検出コイル３２をスペーサ３０上に設けることもできる。
このように、撮像素子７０上の赤外光カットフィルタ１５上に、レンズ１０に含まれる複数のレンズのうち最下層のレンズ８０を配置する構成であっても、上述した第１の実施形態と同様にして、位置検出コイル３２によりＡＦコイル１２で発生する磁束１３５の変化を検出することができる。また、上述した第１の実施形態と同様に、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値ＲactおよびＲposを測定することで、ＡＦコイル１２や位置検出コイル３２の温度に変動があっても、レンズ１０（レンズホルダ１１）のＺ軸方向の位置を高精度で制御可能となる。
２．第２の実施形態
２－１．第２の実施形態の原理の概略的な説明
次に、本開示の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、レンズ１０の温度による特性変化に対応可能とした例である。レンズ１０の特性は、レンズ１０の温度によって変化する。これは、レンズ１０が透明な樹脂により形成されている場合により顕著であり、例えばレンズ１０の特性の一つとしての焦点距離が、レンズ１０の温度により変化する。この焦点距離の変化を、フォーカスシフト（またはレンズシフト）と呼び、変化の量をフォーカスシフト量（またはレンズシフト量）と呼ぶ。
図１７Ａおよび図１７Ｂは、レンズ１０について、ＭＴＦ(Modulation Transfer Function)のデフォーカス特性のシミュレーション結果の例を示す図である。図１７Ａは、レンズ１０の温度が２５℃の場合の例、図１７Ｂは、当該レンズ１０の温度が６５℃の場合の例をそれぞれ示している。図１７Ａおよび図１７Ｂに示される特性線１５０および１５１それぞれにおける最大のピーク位置が、合焦位置に対応する。一例として、図１７Ａに示される、２５℃の場合の合焦位置を基準（デフォーカス位置＝０［ｍｍ］）とする。この場合、図１７Ｂに示される６５℃の例では、合焦位置が図１７Ａに示す２５℃の場合に比べて０．０３［ｍｍ］ほど正方向にずれ、フォーカスシフトが発生していることが分かる。
図１８は、図１７Ａおよび図１７Ｂに関連し、温度が２５℃を基準とした場合の、レンズ１０のフォーカスシフト量とレンズ１０の温度との関係のシミュレーション結果の例を示す図である。図１８において特性線１５２に示されるように、フォーカスシフト量と温度との間には線形の関係があることが分かる。
ここで、図１、図２などを参照し、例えば撮像装置１ａにおいて、レンズ１０を保持するレンズホルダ１１に対してＡＦコイル１２が巻回されている。したがって、ＡＦコイル１２の温度がレンズ１０の温度に対応すると考えることができ、ＡＦコイル１２の温度に基づきレンズ１０の温度を知ることができ、このレンズ１０の温度に基づきレンズ１０におけるフォーカスシフト量を予測することが可能である。
第１の実施形態にて既に説明したように、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定することで、ＡＦコイル１２の温度を知ることができる。そのため、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定することで、レンズ１０におけるフォーカスシフト量を予測することができ、予測されたフォーカスシフト量に基づきオートフォーカスによるレンズ１０の移動距離を補正することが可能である。
２－２．第２の実施形態に係る構成例
図１９は、第２の実施形態に係る、レンズ１０の位置検出および制御を行う位置検出・制御部の一例の構成を示すブロック図である。なお、第２の実施形態には、上述した第１の実施形態に係る撮像装置１ａの構成を適用できる。これに限らず、上述した第１の実施形態の第１の変形例～第４の変形例に係る撮像装置１ｂ～１ｅの何れかの構成を適用することもできる。
図１９において、位置検出・制御部２４０’は、上述した第１の実施形態に係る位置検出・制御部２４０に対して、フォーカスシフトの補正を行うための機能を追加した構成となっている。具体的には、図１９に示される位置検出・制御部２４０’は、図８に示した位置検出・制御部２４０に対して、抵抗／温度変換部２８０と、フォーカスシフト量取得部２８１と、フォーカスシフト補正値記憶部２８２と、が追加されている。
抵抗／温度変換部２８０は、ＡＦコイル抵抗検出部２４６で検出されたＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactに基づき、例えば上述した式（２）に従いＡＦコイル１２の温度を示す温度値を算出する。これに限らず、抵抗／温度変換部２８０は、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactと温度値とが関連付けられたテーブルを用いて、ＡＦコイル１２の温度値を取得してもよい。抵抗／温度変換部２８０で算出されたＡＦコイル１２の温度値は、フォーカスシフト量取得部２８１に渡される。
フォーカスシフト量取得部２８１（第３の検出部）は、抵抗／温度変換部２８０から渡されたＡＦコイル１２の温度値に基づき、レンズ１０のフォーカスシフト量を取得する。ここで、レンズ１０の温度値によるフォーカスシフト量は、レンズ１０の設計により異なるものとなる。そのため、第２の実施形態では、フォーカスシフト補正値記憶部２８２に、図１８に例示されるような、当該位置検出・制御部２４０’に係るレンズ１０の温度値とフォーカスシフト量と、を関連付けたテーブルを予め記憶しておく。フォーカスシフト量取得部２８１は、抵抗／温度変換部２８０から渡された温度値に基づきフォーカスシフト補正値記憶部２８２に記憶されるテーブルを参照して、フォーカスシフト量を取得する。
フォーカスシフト量取得部２８１は、取得したフォーカスシフト量を、補正部２４７’に渡す。補正部２４７’は、渡されたフォーカスシフト量に基づき、レンズ１０の例えば目標位置Ｄを補正する。例えば、補正部２４７’は、フォーカスシフト量が撮像素子２０から遠ざかる方向へのズレを示している場合、目標位置Ｄを、フォーカスシフト量に応じて、撮像素子２０に対して遠方に補正する。補正部２４７’は、補正された目標位置ＤをＡＦ制御部２４４に渡す。
ＡＦ制御部２４４は、補正された目標位置Ｄと、レンズ１０の位置ｄとに基づきＰＷＭ信号を生成して、ＡＦコイル１２を駆動する。
なお、上述では、補正部２４７’がフォーカスシフト量に基づき目標位置Ｄを補正するように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、補正部２４７’は、フォーカスシフト量に基づきレンズ１０の位置ｄを補正してもよいし、目標位置Ｄとレンズ１０の位置ｄとを補正してもよい。
また、第２の実施形態に係るフォーカスシフト量の検出および補正処理も、上述した第１の実施形態と同様に、撮像素子２０における撮像のタイミングと同期させ１フレーム期間（例えば１／３０［ｓｅｃ］）内に実行する。そして、当該検出および補正処理を複数フレーム毎、例えば３０フレーム毎、１５フレーム毎、などのタイミングで繰り返して実行する。
このように、第２の実施形態に係る位置検出・制御部２４０’は、温度に依存するレンズ１０のフォーカスシフト量を、ＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactの検出結果に応じて補正することができる。そのため、オートフォーカスをより高精度に実行することが可能となる。
また、第２の実施形態に係る位置検出・制御部２４０’は、レンズ１０のフォーカスシフト量と温度との関係をフォーカスシフト補正値記憶部２８２に記憶し、この記憶された情報を用いてレンズ１０のフォーカスシフト量を取得している。そのため、レンズ１０の個体差に応じたフォーカスシフト量の補正が可能となる。
３．第３の実施形態
次に、本開示の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、上述した第１の実施形態およびその各変形例、ならびに、第２の実施形態に係る撮像装置１ａ～１ｅの何れかを、電子機器に適用した例である。以下では、特に記載の無い限り、撮像装置１ａを適用した例として説明を行う。
図２０は、第３の実施形態に適用可能な電子機器３００の一例の構成を示すブロック図である。電子機器３００は、例えば多機能型携帯電話端末（スマートフォン）であり、撮像機能を備える。電子機器３００は、撮像機能を備え、携帯容易に構成された電子機器であればタブレット型パーソナルコンピュータなど他の電子機器を適用してもよい。
図２０の例では、電子機器３００は、光学系３１０と、光学制御部３１１と、固体撮像素子３１２と、信号処理部３１３と、ディスプレイ３１４と、メモリ３１５と、駆動部３１６と、ジャイロ３１７と、を含む電子機器３００は、さらに、制御部３２０と、入力デバイス３２１と、通信Ｉ／Ｆ３２２と、を含む。
制御部３２０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＲＯＭ(Read Only Memory)およびＲＡＭ(Random Access Memory)とを含む。制御部３２０は、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用いて動作するＣＰＵにより、この電子機器３００の全体の動作を制御する。入力デバイス３２１は、ユーザ操作を受け付け、受け付けたユーザ操作に応じた制御信号を制御部３２０に送る。通信Ｉ／Ｆ３２２は、制御部３２０の制御に従い、所定のプロトコルに従い、例えば無線通信により外部との通信を行う。
光学系３１０は、上述したレンズ１０およびレンズホルダ１１に対応し、１枚または複数枚のレンズを含むレンズ群を有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像素子３１２に導き、固体撮像素子３１２の受光面に結像させる。光学制御部３１１は、光学系３１０および固体撮像素子３１２の間に配置される。光学制御部３１１は、制御部３２０の制御に従い固体撮像素子３１２への光照射期間および遮光期間を制御するシャッタ機構を含む。また、光学制御部３１１は、上述したアクチュエータ１３の一部を含む。すなわち、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２、ならびに、図示されないＯＩＳコイルは、光学制御部３１１に含まれる。
固体撮像素子３１２は、上述した撮像素子２０に対応し、光学系３１０および光学制御部３１１の例えばシャッタ機構を介して撮像素子２０の受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子３１２に蓄積された信号電荷は、駆動部３１６から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。
駆動部３１６は、制御部３２０の制御に従い、固体撮像素子３１２の転送動作、および、光学制御部３１１に含まれるシャッタ機構におけるシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子３１２およびシャッタ機構を駆動する。
また、駆動部３１６は、図８を用いて説明した位置検出・制御部２４０を含む。駆動部３１６は、光学制御部３１１に含まれるＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の出力に基づきレンズ１０（レンズホルダ１１）の位置を検出し、検出結果に基づきオートフォーカス機能を実現させる。このとき、駆動部３１６は、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値ＲactおよびＲposを測定し、測定した抵抗値ＲactおよびＲposに基づきレンズ１０（レンズホルダ１１）の位置を補正することができる。これにより、より高精度なオートフォーカスが実現可能となる。
さらに、駆動部３１６は、ジャイロ３１７からの信号に応じて、光学制御部３１１に含まれる各ＯＩＳコイルを駆動して手ブレ補正機能を実現することができる。なお、位置検出・制御部２４０を制御部３２０に含ませてもよい。
信号処理部３１３は、制御部３２０の制御に従い、固体撮像素子３１２から出力された信号電荷に対してＣＤＳ(Correlated Double Sampling)など各種の信号処理を施し、当該信号電荷に応じた画像データを生成する。また、信号処理部３１３は、制御部３２０の制御に従い、信号処理を施すことにより得た画像データのディスプレイ３１４への表示、および、メモリ３１５への記憶を行うことができる。
制御部３２０は、入力デバイス３２１に対するユーザ操作に応じて、メモリ３１５に記憶される画像データを、通信Ｉ／Ｆ３２２により外部に送信することができる。
このように構成された電子機器３００は、光学系３１０および固体撮像素子３１２として、上述した撮像装置１ａ～１ｅの何れかを適用することで、ＡＦ動作による光学系３１０の位置を検出することができる。このとき、電子機器３００は、ＡＦコイル１２および位置検出コイル３２の抵抗値ＲactおよびＲposを測定し、測定された抵抗値ＲactおよびＲposに基づき、検出された光学系３１０の位置および目標位置を補正することができる。これにより、より高精度のＡＦ動作が可能となる。
なお、ここでは、本開示に係る撮像装置１ａ～１ｅが、撮像機能を備えた、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなどの電子機器３００に適用可能であるものとして説明した。これはこの例に限定されず、本開示に係る撮像装置１ａ～１ｅを、ディジタルビデオカメラ、ディジタルスチルカメラに適用することができる。また、本開示に係る撮像装置１ａ～１ｅを、監視カメラ、車載カメラなどの画像入力カメラにも適用可能である。さらに、本開示に係る撮像装置１ａ～１ｅを、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置などの電子機器にも用いることができる。
４．第４の実施形態
次に、第４の実施形態として、本開示に係る、第１の実施形態およびその各変形例、ならびに、第２の実施形態による撮像装置１ａ～１ｅの適用例について説明する。図２１は、上述の第１の実施形態およびその各変形例、ならびに、第２の実施形態に係る撮像装置１ａ～１ｅを使用する使用例を示す図である。
上述した各撮像装置１ａ～１ｅは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置。
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、ＴＶや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置。
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置。
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置。
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置。
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置。
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置。
５．本開示に係る技術のさらなる適用例
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ適用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
５－１．体内情報取得システムへの適用例
図２７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能および無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示しない）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成および機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、および制御部１０１１７が収納されている。
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部１０１１２は、撮像素子、および当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵやＧＰＵ(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、および昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図２７では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、および制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、および、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ノイズリダクション処理、手ブレ補正処理等）、拡大処理（電子ズーム処理）等、それぞれ単独で、あるいは、組み合わせて、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示しない）に記録させたり、印刷装置（図示しない）に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。具体的には、上述した各撮像装置１ａ～１ｅにおける、レンズ１０（レンズホルダ１１）の位置を検出するための位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを測定するための構成と、レンズ１０（レンズホルダ１１）をＺ軸方向に移動させるためのＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定するための構成と、を撮像部１０１１２に適用することができる。そして、これら抵抗値ＲposおよびＲactに基づき、検出されたレンズ１０（レンズホルダ１１）の位置および目標位置を補正する構成を、撮像部１０１１２に適用することができる。これにより、撮像部１０１１２の温度変化の影響が抑制された、より高精度なオートフォーカス機能を実現できる。
５－２．内視鏡手術システムへの適用例
本開示に係る技術は、さらに、内視鏡手術システムに適用されてもよい。図２３は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図２３では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系および撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵやＧＰＵ等によって構成され、内視鏡１１１００および表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率および焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保および術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度および出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれおよび白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光および／又は励起光を供給可能に構成され得る。
図２４は、図２３に示すカメラヘッド１１１０２およびＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズおよびフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ(Dimensional)表示に対応する右目用および左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズおよびフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率および焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率および焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ(Auto Exposure)機能、ＡＦ(Auto Focus)機能およびＡＷＢ(Auto White Balance)機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、および、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２およびＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図２４の例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、上述した各撮像装置１ａ～１ｅにおける、レンズ１０（レンズホルダ１１）の位置を検出するための位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを測定するための構成と、レンズ１０（レンズホルダ１１）をＺ軸方向に移動させるためのＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定するための構成と、を撮像部１０１１２に適用することができる。そして、これら抵抗値ＲposおよびＲactに基づき、検出されたレンズ１０（レンズホルダ１１）の位置および目標位置を補正する構成を、撮像部１１４０２に適用することができる。これにより、撮像部１１４０２の温度変化の影響が抑制された、より高精度なオートフォーカス機能を実現できる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
５－３．移動体への適用例
本開示に係る技術は、さらに、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボットといった各種の移動体に搭載される装置に対して適用されてもよい。
図２５は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２５に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、および統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、および車載ネットワークＩ／Ｆ（インタフェース）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、および、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット１２０３０は、例えば、受信した画像に対して画像処理を施し、画像処理の結果に基づき物体検出処理や距離検出処理を行う。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声および画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２５の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２およびインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイおよびヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図２６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。図２６では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４および１２１０５を有する。
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４および１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドアおよび車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１および車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１および１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図２６には、撮像部１２１０１～１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２および１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２および１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１～１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１～１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１～１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１～１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１～１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１～１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１～１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１～１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１～１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１～１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。
具体的には、上述した各撮像装置１ａ～１ｅにおける、レンズ１０（レンズホルダ１１）の位置を検出するための位置検出コイル３２の抵抗値Ｒposを測定するための構成と、レンズ１０（レンズホルダ１１）をＺ軸方向に移動させるためのＡＦコイル１２の抵抗値Ｒactを測定するための構成と、を撮像部１２０３１に適用することができる。そして、これら抵抗値ＲposおよびＲactに基づき、検出されたレンズ１０（レンズホルダ１１）の位置および目標位置を補正する構成を、撮像部１２０３１に適用することができる。これにより、撮像部１０１１２の温度変化の影響が抑制された、より高精度なオートフォーカス機能を実現できる。
撮像部１２０３１が車載の目的で用いられる場合、撮像部１２０３１が車内および車外の何れに設置される場合であっても、日射により撮像部１２０３１が非常に高温になることが考えられる。また、例えば冬季においては、撮像部１２０３１が非常に低温になることも考えられる。本開示に係る技術を撮像部１２０３１に適用することで、このような大きな温度変化が予想される環境であっても、撮像部１２０３１の温度変化の影響が抑制された、より高精度なオートフォーカス機能を実現可能となる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
被写体光を集光するレンズを駆動するアクチュエータに含まれる駆動コイルの第１の抵抗値を検出する第１の検出部と、
前記第１の抵抗値に基づき前記レンズの位置に対する補正値を生成する補正値生成部と、
を備える撮像装置。
（２）
前記レンズの位置を検出するための位置検出コイルの第２の抵抗値を検出する第２の検出部をさらに備え、
前記補正値生成部は、
前記第１の抵抗値および前記第２の抵抗値に基づき前記補正値を生成する
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記第１の抵抗値に基づき前記レンズのフォーカスシフト量を検出する第３の検出部をさらに備え、
前記補正値生成部は、
前記第３の検出部で検出された前記フォーカスシフト量をさらに用いて前記補正値を生成する
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）
前記第１の抵抗値を温度値に変換する変換部と、
前記レンズの温度値と該レンズのフォーカスシフト量とを関連付けたテーブルが記憶される記憶部と、
をさらに備え、
前記第３の検出部は、
前記テーブルを前記変換部により前記位第１の抵抗値が変換された温度値に基づき参照して前記レンズのフォーカスシフト量を検出する
前記（３）に記載の撮像装置。
（５）
前記第１の検出部は、
前記レンズを介して照射された光を電気信号に変換する撮像素子の撮像タイミングに同期して、前記第１の抵抗値の検出を行う
前記（１）乃至（４）の何れかに記載の撮像装置。
（６）
前記第２の検出部は、
前記レンズを介して照射された光を電気信号に変換する撮像素子の撮像タイミングに同期して、前記第２の抵抗値の検出を行う
前記（２）に記載の撮像装置。
（７）
前記位置検出コイルは、
前記レンズが前記駆動コイルにより駆動される方向に直交する面における、前記駆動コイルの外側の領域に巻回されて配置される
前記（２）または（６）に記載の撮像装置。
（８）
前記位置検出コイルは、
前記レンズが前記駆動コイルにより駆動される方向に直交する面における、前記駆動コイルの内側を含む領域に巻回されて配置される
前記（２）または（６）に記載の撮像装置。
（９）
プロセッサが実行する、
被写体光を集光するレンズを駆動するアクチュエータに含まれる駆動コイルの第１の抵抗値を検出する第１の検出ステップと、
前記第１の抵抗値に基づき前記レンズの位置に対する補正値を生成する補正値生成ステップと、
を有する撮像装置の制御方法。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 撮像装置
１０ レンズ
１１ レンズホルダ
１２ ＡＦコイル
１３ アクチュエータ
２０ 撮像素子
２１ 回路基板
２４ 制御回路
３０ スペーサ
３２ 位置検出コイル
３４ 開口部
１３１，２４０，２４０’ 位置検出・制御部
２４４ ＡＦ制御部
２４５ 位置検出コイル抵抗検出部
２４６ ＡＦコイル抵抗検出部
２４７，２４７’ 補正部
２４８ レンズ位置補正値記憶部
２５２ 検出器
２５３ 電流源
２５４，２６３，２６４ 抵抗
２６１ 信号選択部
２６２ 減算部
２８０ 抵抗／温度変換部
２８１ フォーカスシフト量取得部
２８２ フォーカスシフト補正値記憶部

Claims (8)

  1. 被写体光を集光するレンズを駆動するアクチュエータに含まれる駆動コイルの第１の抵抗値を検出する第１の検出部と、
    前記駆動コイルを駆動してオートフォーカス動作を行うオートフォーカス制御部と、
    前記レンズの位置を検出するための位置検出コイルの第２の抵抗値を検出する第２の検出部と、
    前記位置検出コイルの出力に基づき前記レンズの前記位置に応じた信号を出力する位置信号出力部と、
    前記第１の抵抗値および前記第２の抵抗値に基づき前記レンズの位置に対する補正値を生成する補正値生成部と、
    前記オートフォーカス制御部により前記駆動コイルを駆動するか、前記駆動コイルの出力を前記第１の検出部に供給するか、を選択する第１の選択部と、
    前記位置検出コイルの出力を前記位置信号出力部と、前記第２の検出部との何れに供給するかを選択する第２の選択部と、
    を備える撮像装置。
  2. 前記第１の抵抗値に基づき前記レンズのフォーカスシフト量を検出する第３の検出部をさらに備え、
    前記補正値生成部は、
    前記第３の検出部で検出された前記フォーカスシフト量をさらに用いて前記補正値を生成する
    請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記第１の抵抗値を温度値に変換する変換部と、
    前記レンズの温度値と該レンズのフォーカスシフト量とを関連付けたテーブルが記憶される記憶部と、
    をさらに備え、
    前記第３の検出部は、
    前記テーブルを前記変換部により前記第１の抵抗値が変換された温度値に基づき参照して前記レンズのフォーカスシフト量を検出する
    請求項２に記載の撮像装置。
  4. 前記第１の検出部は、
    前記レンズを介して照射された光を電気信号に変換する撮像素子の撮像タイミングに同期して、前記第１の抵抗値の検出を行う
    請求項１に記載の撮像装置。
  5. 前記第２の検出部は、
    前記レンズを介して照射された光を電気信号に変換する撮像素子の撮像タイミングに同期して、前記第２の抵抗値の検出を行う
    請求項１に記載の撮像装置。
  6. 前記位置検出コイルは、
    前記レンズが前記駆動コイルにより駆動される方向に直交する面における、前記駆動コイルの外側の領域に巻回されて配置される
    請求項１に記載の撮像装置。
  7. 前記位置検出コイルは、
    前記レンズが前記駆動コイルにより駆動される方向に直交する面における、前記駆動コイルの内側を含む領域に巻回されて配置される
    請求項１に記載の撮像装置。
  8. プロセッサが実行する、
    被写体光を集光するレンズを駆動するアクチュエータに含まれる駆動コイルの第１の抵抗値を検出する第１の検出ステップと、
    前記駆動コイルを駆動してオートフォーカス動作を行うオートフォーカス制御ステップと、
    前記レンズの位置を検出するための位置検出コイルの第２の抵抗値を検出する第２の検出ステップと、
    前記位置検出コイルの出力に基づき前記レンズの前記位置に応じた信号を出力する位置信号出力ステップと、
    前記第１の抵抗値に基づき前記レンズの位置に対する補正値を生成する補正値生成ステップと、
    前記オートフォーカス制御ステップにより前記駆動コイルを駆動するか、前記駆動コイルの出力を前記第１の検出ステップに供給するか、を選択する第１の選択ステップと、
    前記位置検出コイルの出力を前記位置信号出力ステップと、前記第２の検出ステップとの何れに供給するかを選択する第２の選択ステップと、
    を有する撮像装置の制御方法。
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