カメラモジュール
【課題】正確に移動体を変位できかつ小型化が可能なカメラモジュールを提供する。
【解決手段】カメラモジュールでは、レンズ１Ａを含む光学系１を介して、被写体の像が撮像素子２上で結像される。また、当該カメラモジュールでは、連結部材２１を介して光学系１が移動体２０に連結されている。アクチュエータ６は、電気的に制御されることにより変位し、これにより、移動体２０は矢印Ｒ２方向に移動され、これに伴って、光学系１と撮像素子２の相対距離が変更される。
【解決手段】カメラモジュールでは、レンズ１Ａを含む光学系１を介して、被写体の像が撮像素子２上で結像される。また、当該カメラモジュールでは、連結部材２１を介して光学系１が移動体２０に連結されている。アクチュエータ６は、電気的に制御されることにより変位し、これにより、移動体２０は矢印Ｒ２方向に移動され、これに伴って、光学系１と撮像素子２の相対距離が変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールに関し、特に、圧電素子を利用したアクチュエータを含むカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の機器にカメラ機能が取り入られた製品が少なくない。これらの製品には、通常カメラモジュールと云われる部品が搭載されている。カメラモジュールは、画像撮像用のＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の撮像素子、画像を撮像素子に結像する為のレンズ等を含む光学系、これらを支持しかつ保護するための筐体等から成る。
【０００３】
従来の製品は、撮像画像のフォーカス制御が不要なパンフォーカス式のカメラモジュールが採用されていた。しかしながら、最近では、撮像素子の画素数が増え、撮像性能が向上してきたことを受けて、カメラモジュールにおいて撮像画像のフォーカス制御が必要となって来た。フォーカス制御が行なわれる際には、カメラモジュール内の光学系の一部または全部を変位可能に構成する必要がある。
【０００４】
レンズを変位させるためには、駆動源（アクチュエータ）が必要である。カメラのフォーカス制御においては、既にフィルムカメラ或いはデジタルスチルカメラ等に搭載されているアクチュエータに関する技術が多数存在する。なお、携帯電話機向けとなると、カメラモジュールに要求されるサイズは、通常のカメラとは比較にならないほど小さくなる。つまり、携帯電話機には、サイズの大きいアクチュエータの搭載は不可能であり、特殊な小型アクチュエータが必要となる。
【０００５】
小型という点で利用されるアクチュエータとして、圧電素子を利用したアクチュエータが挙げられる。なお、圧電素子を利用したアクチュエータについての従来技術としては、例えば特許文献１（特開２００６−１８９６４８号公報）に開示されるものがある。当該公報では、圧電素子の伸縮性を利用して移動体を変位させる技術が開示されている。より具体的には、圧電素子に駆動電圧を与えて電気的に伸縮させて当該圧電素子に固定された駆動部材を振動させ、これにより、駆動部材と摩擦係合された移動体との間の摩擦関係を利用して、移動体を変位させようとする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１８９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したようなカメラモジュールが搭載される機器の一つである携帯電話機は、このところ多機能化が進み、携帯電話機内に占める各部品のスペース確保が厳しくなってきている。また、ユーザからは携帯電話機の更なる小型化および薄型化の要求が強く、使用部品の小型化に拍車が掛かっている。そして、この様な状況はカメラモジュールに於いても例外ではない。
【０００７】
一方、上述したカメラモジュールを構成する部品である撮像素子・光学系・レンズ駆動用アクチュエータ・筐体は必須の部品であり、工夫により小型化は可能であっても、省略は不可能である。
【０００８】
なお、特許文献１では、上述のように、圧電素子を利用した駆動システムが記載されているが、このシステムでは、移動体の位置を知る為に位置センサが配設されている。これは、摩擦係合された移動体（および当該移動体に固定された光学系）を摩擦力で動かす場合は、摩擦部材の経年変化等により摩擦力が変動するため、圧電素子への入力に対する移動体の変位量にバラつきが生じる。特許文献１に開示された技術において、目的の位置に移動体を変位させるために、カメラモジュールに移動体の変位量を検出する位置センサが必要とされるのは、このような理由からである。位置センサが備えられた場合、摩擦部材の経年変化等によって移動体の変位量が低下した場合でも、圧電素子への入力に対する変位量が把握出来るので、圧電素子への電力の入力量を制御することで移動体の駆動速度の低下を低減できる。つまり、正確に、移動体を変位させることができる。
【０００９】
しかしながら、上記システムでは、位置センサ、当該センサに通電する為の基板やコネクタ類、これらを支持する為の支持部材等が必要とされる。そして、このことが、カメラモジュールのサイズの小型化を阻んでいた。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、正確に移動体を変位できかつ小型化が可能なカメラモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従ったカメラモジュールは、レンズを介して入力される画像を撮像素子で結像させるカメラモジュールにおいて、電気的に制御されることにより変位する駆動部と、前記駆動部に摩擦係合された移動部と、前記レンズまたは前記撮像素子と前記移動部を連結させる連結部と、前記撮像素子で結像された画像のフォーカスを評価するフォーカス評価手段と、前記駆動部を電気的に制御することにより前記レンズと前記撮像素子の相対的な距離を変更させながら前記フォーカス評価手段にフォーカスの評価をさせ、これにより、前記撮像素子で結像される画像のフォーカスが合う前記レンズと前記撮像素子の相対的な位置を決定する、フォーカス制御を実行するフォーカス制御手段と、前記フォーカス制御に関わる履歴情報を記憶する履歴記憶手段と、前記履歴情報と前記駆動部に対する制御態様との関係を記憶する制御態様関係記憶手段とを備え、前記フォーカス制御手段は、前記制御態様関係記憶手段に記憶された制御態様の中から、前記履歴記憶手段に記憶された履歴情報に対応する制御態様に従って、前記駆動部を電気的に制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記移動部と前記駆動部の摩擦係合部分の磨耗の指標となる情報であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、１回の前記フォーカス制御に要した時間の情報であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記フォーカス制御に費やした累積時間の情報であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記フォーカス制御を実施した累積回数の情報であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積時間の情報であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積回数の情報であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を特定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を変化させる速度を特定することが好ましい。
【００２０】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の周波数を特定することが好ましい。
【００２１】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部と前記移動部の摩擦係合部分の摩擦力を調整する態様であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
フォーカス制御手段が、制御態様関係記憶手段に記憶された制御態様の中から、履歴記憶手段に記憶された履歴情報に対応する制御態様に従って駆動部を電気的に制御するため、移動部の位置を検出するセンサが設けられなくとも、当該移動部の位置を、履歴に基づいて正確に変位することができる。
【００２３】
したがって、カメラモジュールにおいて、正確に移動体を変位でき、かつ、移動体の位置を検知するセンサを省略できるので、小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの概略構成を模式的に示す図であり、図２は、当該カメラモジュールの制御ブロック図を示す。
【００２５】
図１および図２を参照して、カメラモジュール１０は、主に、光学系１、撮像素子２、移動体２０、および、当該移動体２０を駆動するアクチュエータ６からなる。光学系１は、被写体像を撮像素子２に結像するための要素であり、レンズ１Ａ、ミラー（図示せず）、およびこれらを支持する部材等の、一般的な光学系において備えられる要素を含む。撮像素子２は、光学系１によって結像された像を受光する要素であり、たとえば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を利用したイメージセンサによって構成される。光学系１と撮像素子２は、筐体７に収容されている。
【００２６】
本実施の形態のカメラモジュール１０では、被写体像を撮像素子２に結像させるために、アクチュエータ６により、撮像素子２に対する光学系１の相対位置が変更される。アクチュエータ６は、たとえば、圧電素子を利用した小型のアクチュエータによって構成される。なお、アクチュエータ６と光学系１は、連結部材２１によって連結されている。
【００２７】
撮像素子２で得られた画像は、被写体に対してフォーカスが得られているかどうか（合焦しているか否か）を判断する必要がある。なお、撮影者が、カメラモジュール１０の、フォーカスを調整する部分を操作することが出来る場合には、撮影者自身が合焦の判断をしつつ調整すればよい。しかしながら、カメラモジュール１０側で判断がなされる場合には、当該カメラモジュール１０側で、合焦しているか否かを評価する何らかの手段が必要となる。
【００２８】
本実施の形態では、フォーカス評価部３によって、合焦しているか否かが評価される。なお、フォーカス評価部３がどのように合焦しているか否かを評価するかについては、後述する。
【００２９】
アクチュエータ制御部４は、フォーカス評価部３による合焦しているか否かの評価に関する情報に基づいて、（光学系１を駆動する）アクチュエータ６の動きを制御する。
【００３０】
駆動部５は、アクチュエータ制御部４からの情報に基づいて、アクチュエータ６を電気的に駆動する部分である。
【００３１】
履歴記憶部８には、過去のフォーカス制御時における、フォーカス制御に関する結果が格納される。また、制御態様関係記憶部９には、後述するような、フォーカス制御に関わる履歴情報（たとえば、平均フォーカス制御時間）とアクチュエータ６に対する制御態様（たとえば、アクチュエータ６に入力する電圧の振幅）の関係を特定する情報が格納される。
【００３２】
図３に、カメラモジュール１０のハードウェア構成を模式的に示す。
カメラモジュール１０は、上記した当該カメラモジュール１０の動作を全体的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、半導体メモリからなる主記憶装置９２、ＣＰＵ９１のワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）９４、アクチュエータ６への電圧の入力を後述するように制御するアクチュエータ駆動部９５、および、カメラモジュール１０が搭載される機器本体等とのインターフェースである外部Ｉ／Ｆ（外部インターフェース）９６を含む。なお、外部Ｉ／Ｆ９６は、ＳＤメモリカード（Secure Digital memory card）等の外部メディアに対する情報の読み込みおよび書き込みも行なう。ＣＰＵ９１は、主記憶装置９２（および／または外部メディア）に記憶されたプログラムを実行することにより、カメラモジュール１０の動作を制御する。図２２中のフォーカス評価部３およびアクチュエータ制御部４はＣＰＵ９１によって構成され、駆動部５はアクチュエータ駆動部９５によって構成され、履歴記憶部８は主記憶装置９２によって構成される。また、カメラモジュール１０では、撮像素子２上で結像された画像データがファインダ画像として連続的にＣＰＵ９１に入力され、さらに、たとえば外部Ｉ／Ｆ９６を介して入力される、シャッタボタンが操作された旨の情報の応じて、当該画像データが主記憶装置９２（および／または外部メディア）に撮影画像として格納される。
【００３３】
アクチュエータ６は、バイモルフ圧電素子を利用したものである。ここで、図４〜図８を参照して、アクチュエータ６の構成について詳細に説明する。
【００３４】
図４および図５には、バイモルフ圧電素子の構成の一例が示されている。板状の圧電素子１２の主面およびその裏面のそれぞれに、電極１１と電極１３が設けられている。圧電素子１２は、電圧＋Ｖを印加されると、図４中の矢印で示されるように、収縮するように分極処理が施されている。このことから、当該圧電素子１２は、図５に示されるように、図４で印加されたのとは逆の電圧（−Ｖ）を印加されると、当該図５中の矢印で示されるように伸張する。
【００３５】
図６には、図４または図５で示したような圧電素子が、芯材１７を介して２つ重ねられつつ、静止物１４に固定された状態が示されている。なお、図６では、上側の圧電素子１２に設けられた電極１１と下側の圧電素子１２に設けられた電極１３とに、同じ電位の電圧が印加され、また、上側の圧電素子１２に設けられた電極１３と下側の圧電素子１２に設けられた電極１１とに、同じ電位の電圧が印加される状態が示されている。そして、このような状態で、電源から交流電圧が加えられると、（上側または下側の）一方の圧電素子１２が収縮したとき、もう一方の圧電素子１２が伸張する。これにより、図中の両矢印Ｒ１２のように、交流電圧の半周期毎に、芯材１７の一端（図６の右端）が上下に、つまり、図７（Ａ）に示された状態と図７（Ｂ）に示された状態とを交互にとるように、変位する。
【００３６】
このような、圧電素子１２の電極１１，１３に電圧が印加された際の挙動を利用したアクチュエータ６の構成の一例を図８に示す。
【００３７】
図８に示されたアクチュエータ６では、リンク材１６の両端に２組のバイモルフアクチュエータ１００，２００が配設されている。リンク材１６は弾性体であり、その両端を静止物１４に固定されていると共に、その中央には駆動部１５が取り付けられている。なお、図８に示されたアクチュエータ６では、２つのバイモルフアクチュエータ１００，２００の芯材として、リンク材１６が共通に使用されているが、必ずしもその必要は無い。
【００３８】
各圧電素子１２の電極１１および電極１３は、図８に示されるように結線されている。バイモルフアクチュエータ１００に対する入力電圧を電圧Ｖ１とし、バイモルフアクチュエータ２００に対する入力電圧を入力Ｖ２とする。そして、この電圧Ｖ１，Ｖ２を、それぞれ図９に示すように時間に対して変化させると、図８のバイモルフアクチュエータ１００，２００は、互いに逆位相に変位する。図１０に、バイモルフアクチュエータ１００とバイモルフアクチュエータ２００が互いに逆位相に変位する状態を示す。
【００３９】
図１０を参照して、この状態では、アクチュエータ６において、リンク材１６は、バイモルフアクチュエータ１００とバイモルフアクチュエータ２００が異なる位相に変位しているために、Ｎ字状に変形している。なお、図１０では、バイモルフアクチュエータ１００、バイモルフアクチュエータ２００、駆動部１５、移動体２０のそれぞれの変位を示す、実線の矢印と破線の矢印が示されている。図９において、「往時」と記された期間では、アクチュエータ６の各部は図１０中の実線で示した方向に変位をする。また、図９において「復時」と記された期間では、アクチュエータ６の各部は図１０中の破線で示した方向に変位をする。つまり、アクチュエータ６に対して、図９中の「往時」と「復時」で示される態様で一回ずつ電圧が入力されることにより、当該アクチュエータ６において、図１０の実線で示される変位と破線で示される変位が実現される。図９では、「往時」と「復時」の１セットが「１ステップ」として示されている。そして、アクチュエータ６に対して、図９の「往時」と「復時」の電圧の入力態様が繰り返されることにより、アクチュエータ６は、図１０中の実線方向の変位と破線方向の変位を繰り返し、これにより、駆動部１５は、実線方向の変位と破線方向の変位を繰り返すように往復運動をする。
【００４０】
なお、図１０は、アクチュエータ６が、図８に示された状態から「往時」の期間で変位した状態を示す図である。一方、図１１に、アクチュエータ６が、「復時」の期間で変位した状態を示す。
【００４１】
そして、図１０に矢印Ｒ１として示すように、移動体２０は、アクチュエータ６の駆動部１５に摩擦係合するように与圧をかけられて配置されることにより、駆動部１５の変位に伴って、左右方向に（図１０中の移動体２０の矢印Ｒ２１，Ｒ２２で示される方向に）移動する。
【００４２】
なお、図１０中の矢印Ｒ２１と矢印Ｒ２２の長さが異なるのは、図９に示された態様でアクチュエータ６に電圧が入力されることによって、移動体２０の各方向の変位量が異なることを意味している。ここで、矢印Ｒ２１は、図９の往時の移動体２０の変位に対応し、矢印Ｒ２２は、図９の復時の移動体２０の変位に対応しているとする。そして、以下に、往時と復時で、（駆動部１５の変位量は同じであるのに対し）移動体２０の変位量が異なる理由を説明する。
【００４３】
駆動部１５の上部には移動体２０が配置されており、駆動部１５と摩擦係合するように移動体２０が与圧されている。図９に示すように、往時の期間と復時の期間とを異ならせることにより、移動体２０を左右方向に移動させることが可能となる。
【００４４】
すなわち、往時と復時とでは駆動部１５の変位量は同じであるが、変位に要する時間が異なっているため、往時と復時とでは駆動部１５の速度が異なっている。図９の様に電圧を加えると、往時の方が復時よりも速度が遅くなっている。そのため、往時の期間の方が復時の期間よりも駆動部１５の加速度が小さくなり、駆動部１５にかかる力も弱くなる。この往復時の駆動部１５の駆動力と、移動体２０と駆動部１５との間の摩擦力との関係から移動体２０を変位させることが可能である。
【００４５】
往時において、駆動部１５の駆動力が、移動体２０と駆動部１５との間の摩擦力よりも小さい場合、移動体２０は駆動部１５の動きに同期して右方向に移動する。
【００４６】
また、復時において、駆動部１５の駆動力が、移動体２０と駆動部１５との間の静止摩擦力よりも大きい場合、移動体２０は駆動部１５の動きに対して滑るような格好でやや左方向に移動するが、このときの変位量は往時の変位量よりも小さい。
【００４７】
図１２は、図９に示す交流電圧を繰返しアクチュエータ６に与えたときの移動体２０の変位を示す図である。移動体２０は、往時における変位と復時における変位とを繰り返しながら、右方向に移動していく。往時と復時とを合わせて１ステップとすると、１ステップで移動体２０が移動する移動量は、往時における変位量と復時における変位量との差である。
【００４８】
本実施の形態では、移動体２０と光学系１が、連結部材２１で結合されていることにより、アクチュエータ６に電圧が入力すれば、光学系１を駆動することができる。なお、移動体２０を図９および図１０を参照して説明した「往時の移動方向」とは逆の方向に移動させる場合は、図９を参照して説明した、入力する電圧を変化させる時間を、「往時」の期間と「復時」の期間で逆転すれば良い。
【００４９】
次に、本実施の形態のカメラモジュール１０における、撮像素子２において結像される画像に対するフォーカスの評価について説明する。
【００５０】
図１３に示されるように、カメラモジュール１０を搭載された撮像装置５００によって、当該撮像装置５００の視野Ａ１内の存在する被写体Ｓの撮影が行なわれると、被写体Ｆの画像が撮像素子２上で結像される。カメラモジュール１０では、撮像素子２において結像される画像に対するフォーカスの評価は、当該画像の明度ヒストグラムに基づいて行なわれる。
【００５１】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、それぞれ、撮像素子２からＣＰＵ９１に入力される画像データの明度ヒストグラムである。図１４（Ａ）は、フォーカスが合った状態での明度ヒストグラムの一例であり、図１４（Ｂ）は、フォーカスが合っていない状態での明度ヒストグラムの一例である。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示される明度ヒストグラムでは、横軸に画素の明るさが、縦軸に画素の度数が、それぞれ定義されている。
【００５２】
カメラモジュール１０では、明度ヒストグラムに対して、フォーカス評価の判断とする為の度数Ｍｏが予め設定されている。なお、当該度数Ｍｏの値は、フォーカス評価における一般的な技術や撮像素子２の特定に基づいて適宜設定され、また、たとえば主記憶装置９２に記憶されている。
【００５３】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示された明度ヒストグラムカーブでは、Ｍｏ以上の度数を持つ明るさ（画像の明度）の範囲の最大値をフォーカス評価値Ｃとする。ここでは、フォーカスが合っている画像の明度ヒストグラムである図１４（Ａ）に基づいて得られた評価値ＣをＣｏとし、フォーカスが合っていない画像の明度ヒストグラムである図１４（Ｂ）に基づいて得られた評価値ＣをＣｏとする。
【００５４】
一般に、フォーカスの合った画像はコントラストが高く、同じ画像でフォーカスが合っていない画像はコントラストが低い。フォーカスが合っていない画像では、明度が全体的に中程度の値となるためである。つまり、Ｃｏ＞Ｃｘとなる。
【００５５】
図１５に、光学系−撮像素子間距離（光学系１と撮像素子２との間の距離）とフォーカス評価値Ｃの関係を示す。光学系−撮像素子間距離Ｆｏで撮像画像のフォーカスが合ったとすると、その点でのフォーカス評価値が最大になり、その値がＣｏになると考えられる。なお、図１４（Ａ）および図１５を参照した説明では、撮像画像全体の画素について明度ヒストグラムを作ったが、撮像画像の一部で同様の処理を行なっても同様の結果が得られる。
【００５６】
ここで、カメラモジュール１０においてフォーカスを合わせるために実行されるフォーカス制御処理のフローチャートである図１６を参照して説明する。
【００５７】
撮影時には、最初に光学系の位置を基準位置に移動しておく必要がある。そこで、フォーカス制御処理では、まずステップＳ１において、ＣＰＵ９１は、光学系１を予め定められた基準となる位置（初期位置）に移動させる。この移動は、たとえば、光学系１が最大移動位置であるＭＡＸ位置（筐体７において光学系１が移動体２０によって移動され得る初期位置から最も離れた位置）にあると想定して、当該ＭＡＸ位置から初期位置に移動させるのに必要な駆動量（電力）をアクチュエータ６に与えることにより実現される。
【００５８】
もし、ステップＳ１が実行される時点で光学系１が上記ＭＡＸ位置以外の位置に存在している場合には、アクチュエータ６は、光学系１が初期位置に戻った後も駆動される（電圧を入力される）ことになる。ただし、アクチュエータ６は、駆動部１５と移動体２０の間の摩擦力に移動体２０（即ちこれに結合する光学系１）を駆動する。また、カメラモジュール１０では、光学系１が上記初期位置に戻った後さらに移動体２０が駆動されても、当該初期位置からそれ以上移動しないように光学系１を支持する機構が備えられている。これにより、上記のようにアクチュエータ６に対して（光学系１が上記初期位置に戻った後も）過剰に電圧が入力されても、単に駆動部１５が移動体２０に対して滑るだけであり、カメラモジュール１０（のたとえば光学系１）が破損するようなことにはならない。
【００５９】
上記したように、カメラモジュール１０において、光学系１は、上記初期位置から、移動体２０が駆動されることにより、設計上設定される最大移動位置である上記ＭＡＸ位置まで移動可能に構成されている。図１７に示されるように、横軸を光学系１を移動させるアクチュエータ６の駆動量（＝ステップ数）とし、縦軸を光学系１の位置とした場合の、駆動数に応じた光学系１の位置の変化は、初期位置Ｆ１から、位置Ｆ２、位置Ｆ３を経て、ＭＡＸ位置まで変化する。図１７では、フォーカスが合っているときの光学系１の位置がフォーカス位置Ｆｆとして示されている。光学系１がフォーカス位置Ｆｆで特定される場合、光学系１と撮像素子２の間の距離は、図１６中の光学系−撮像素子間距離Ｆｏ（またはそれに近い値）となる。
【００６０】
本実施の形態では、徐々に光学系１を移動させてゆき、移動する毎にフォーカス評価を行なうものとする。なお、移動させる前に、まず、ＣＰＵ９１は、ステップＳ２で、その時点で撮像素子２から入力されている画像に基づいて、初期位置Ｆ１に於ける評価値Ｃ１を算出し、図１６に示したようなグラフを生成するために当該評価値Ｃ１をＲＡＭ９４に格納する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ９１は、アクチュエータ６に適宜電圧を入力することにより光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させ（ステップＳ３）、そして、その位置Ｆｎでの評価値Ｃｎを算出するとともに当該評価値をＲＡＭ９４に格納する（ステップＳ４）。
【００６２】
次に、ＣＰＵ９１は、ステップＳ５で、直前のステップＳ４でＲＡＭ９４に格納した評価値（Ｃｎ）とその前の回に格納した評価値（Ｃｎ−１）とを比較する。たとえば、直前のステップＳ４で上記初期位置Ｆ１からＬだけ移動された位置Ｆ２に移動されてＣ２がＲＡＭ９４に格納された場合、ステップＳ５では、Ｃ１とＣ２が比較される。そして、比較の結果、ＣＰＵ９１は、Ｃｎ−１≦Ｃｎであると判断すればステップＳ３に処理を戻し、Ｃｎ−１＞Ｃｎであると判断すればステップＳ６に処理を進める。
【００６３】
なお、図１５から理解されるように、Ｃｎ−１≦Ｃｎである間は、Ｃｎは未だフォーカス点に達していないと考えられ、そして、Ｃｎ−１＞Ｃｎとなれば、フォーカス点に達した（フォーカス点を通過した）と考えられる。ステップＳ５の処理は、このような考えに基づいて行なわれる処理である。
【００６４】
ステップＳ６では、ＣＰＵ９１は、Ｃｎ−１を格納したときの位置Ｆｎ−１に光学系１を移動させて、フォーカス制御処理を終了させる。
【００６５】
光学系１を移動させる単位である所定変位量Ｌについては、光学系１の大きさ等に基づいて、任意の値が設定されれば良い。
【００６６】
次に、フォーカス制御される際の、光学系１の移動について説明する。
カメラモジュール１０では、図１を参照して説明したように、光学系１は、アクチュエータ６に摩擦係合された移動体２０と連結部材２１により連結されている。これにより、移動体２０の移動に伴って、光学系１が、撮像素子２との距離を変化させるように、移動することができる。
【００６７】
フォーカス制御が行なわれる場合、上記したように、光学系１の位置を上記初期位置から徐々に（たとえば、撮像素子２に近づけるように）移動させてゆき、光学系１が所定変位量Ｌだけ移動するためにアクチュエータ６に電圧が入力される毎に、フォーカスの評価が行なわれる。
【００６８】
ただし、アクチュエータ６に光学系１が所定変位量Ｌだけ移動するように電圧が入力されても、実際に光学系１が所定変位量Ｌだけ移動するとは限らない。その理由は、アクチュエータ６は、摩擦係合された移動体２０を摩擦力で動かすので、摩擦部材（両者の摩擦係合する部位）の経年変化等により摩擦力が変動する為、アクチュエータ６への電圧の入力に対する移動体２０の移動量がバラつくことによる。なお、経年変化としては、摩擦部材の劣化或いは磨耗による摩擦力の低下が挙げられる。
【００６９】
本実施の形態では、上記係合部位においてどの程度摩擦力の低下が起こっているかを検出するために、たとえば１回のフォーカス制御に要する時間が検出される。これは、摩擦力が低下すると、アクチュエータに同じ時間だけ同じパターンで電圧が入力されても、アクチュエータ６による移動体２０の移動量が小さくなり、これにより、制御終了まで（フォーカス位置に光学系１が到達するまで）に要する時間が長くなると考えられることに起因している。
【００７０】
しかしながら、フォーカス制御において光学系１が移動することを必要とされる距離は、カメラモジュール１０が搭載される撮像装置と被写体との距離（位置関係）等の（上記摩擦力の低下以外の）他の要因によっても異なるため、上記摩擦力に変化がなくとも、アクチュエータ駆動時間（即ち、フォーカス制御に要する時間。以下、フォーカス制御時間とも言う。）は変化するものである。
【００７１】
このことから、１回のフォーカス制御時間を以って上記摩擦力の低下を判断する事は出来ない。この不具合を避ける為に、例えば、過去のフォーカス制御時間の何回かの平均値を以って平均フォーカス制御時間としてアクチュエータの摩擦力の低下を判断する。この様にすれば、使用者が撮影する被写体までの距離が撮影毎に違っていても判断を誤る可能性が低くなる。
【００７２】
フォーカス制御時間のカウントは、例えば、フォーカス制御処理の開始時から終了時までのＣＰＵ９１のクロック数をカウントすることで実現できる。このカウント数をフォーカス制御時間として履歴記憶部８に格納すればよい。平均フォーカス制御時間を得るのに、例えば、過去１０回のフォーカス制御時間の平均を得るには、履歴記憶部８に１０件分の記憶領域を用意しておき、最新の１０件分のフォーカス制御時間を格納しておく。そして、次にフォーカス制御が行なわれる際には、その回のフォーカス制御処理に要した時間と履歴記憶部８に格納された最新の１０件分のフォーカス制御時間の平均値とに基づいて、上記係合部位の摩擦力の低下量が判断される。
【００７３】
摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する方法として、アクチュエータ６に与える入力電圧の振幅を増やすという方法がある。バイモルフ型アクチュエータの変位は入力電圧に比例するという事実から、入力電圧の振幅を増やすことで、駆動部１５の（図１０中の実線または破線の矢印で示す方向の）変位量を増やすことが出来る。駆動部１５の変位量を増やすことが出来れば、移動体２０に対して摩擦駆動できる距離が増え、１ステップ当たりの移動体２０の移動量を増やすことが出来る。これにより、摩擦力の低下による移動量の低下を低減出来る。
【００７４】
なお、アクチュエータ６に入力する電圧の振幅を制御する場合、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようであったとすると、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減させるのには、平均フォーカス制御時間に対する、入力電圧振幅（アクチュエータ６に入力される電圧の振幅）の関係が、図１９に示されるように設定されれば良い。
【００７５】
また、アクチュエータに与える入力電圧の振幅を制御する場合、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようである場合、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減させるために、図２０に示すように、一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して、入力電圧振幅を段階的に変化させても良い。
【００７６】
なお、図１８は、平均フォーカス制御時間と摩擦力との関係を模式的に示す図であって、具体的な摩擦力の計測結果ではない。ただし、予めカメラモジュールにおいて、図１８に示されるような関係を履歴記憶部８等に格納しておき、これにより、平均フォーカス制御時間を算出することによって、ＣＰＵ９１が算出値と格納された関係とを参照することにより、上記係合部位の摩擦力がどの程度低下しているかを予測することができる。
【００７７】
また、摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する他の方法として、アクチュエータ６に与える、図９に示す入力電圧の１周期内（１ステップ内）の復時期間を減らすという方法がある。これは上記で説明したように、圧電素子１２の伸縮の速度を制御することになる。すなわち、駆動部１５の往時と復時の速度を制御することになる。
【００７８】
具体的には、復時期間を減らすことにより、復時の駆動部１５の移動速度が大きくなり、これにより、駆動部１５に与えられる加速度が大きくなるため、駆動部１５が移動体２０を滑りながら復時方向へ移動させる力が働く時間が小さくなる。この為、１ステップ内で移動体２０が復時方向へ移動する距離が小さくなる。したがって、１ステップ内での移動体２０の往時方向への移動量が増えることになる。これにより、摩擦力の低下による移動量の低下を低減出来る。アクチュエータ６に与える往復時期間を制御する場合、復時期間に対する往時期間の割合を「往時期間率」とすると、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようであったとすると、摩擦力低減による移動体の移動量の低下を低減するのには、平均フォーカス制御時間に対する往時期間率の関係を図１９のように設定すれば良く、または、図２０のように一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して往時期間率をステップ的に変化させても良い。
【００７９】
また、本実施の形態では、上記係合部位の摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する他の方法として、アクチュエータ６に与える入力電圧の周波数を増やすという方法も考えられる。入力電圧の周波数を増やすことで、単位時間当たりの駆動部１５の駆動量（アクチュエータ６に入力する電力量）を増やし、これにより、移動体２０の移動量を増やすことが出来る。したがって、摩擦力の低下による移動量の低下を低減できる。アクチュエータ６に入力する電圧の周波数を制御する場合、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようであったとすると、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減するのには、平均フォーカス制御時間に対する入力電圧周波数の関係を図１９のように設定すれば良い。或いは、図２０のように一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して入力電圧周波数をステップ的に変化させても良い。
【００８０】
また、本実施の形態における上記係合部位の摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する他の方法として、アクチュエータ６の駆動部１５と移動体２０との間の摩擦力を増やすという方法がある。図２１に、摩擦力を増やすためのカメラモジュール１０の変形例の一例を示す。
【００８１】
図２１に示された変形例では、図１に示したカメラモジュールに対して、当該アクチュエータ６を移動体２０に向けて押し付ける機構が追加されている。具体的には、与圧用圧電素子２２を与圧用圧電素子固定部材２３に取り付けたものが、アクチュエータ６の、移動体２０と対向する側とは反対側に取り付けられている。与圧用圧電素子固定部材２３は、移動体２０を支持しているものと連結されていることが望ましい。与圧用圧電素子２２は、図示しない電源（電源９０）から電圧の供給を受けて、アクチュエータ６が移動体２０に向かう方向（両矢印Ｒ４が示す方向）に伸縮するように配設されている。与圧用圧電素子２２に、両矢印Ｒ４方向に伸張するように電圧が加えられると、アクチュエータ６は、移動体２０に押し付けられるようになる。実際にはアクチュエータ６の駆動部１５が移動体２０に押し付けられる。すなわち、与圧用圧電素子２２が移動体１５の方向に伸張するように電圧を加えると駆動部１５と移動体２０との間の摩擦力が増加する。これにより、摩擦力の低下による移動量の低下を低減出来る。ＣＰＵ９１が与圧用圧電素子２２に与える入力電圧を制御する場合、与圧用圧電素子２２の伸縮量は印加する電圧の値に比例するので、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８の様であったとすると、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減するためには、平均フォーカス制御時間に対する与圧用圧電素子２２に与える入力電圧の値の関係を、図１９のように設定すれば良く（ただし、与圧用圧電素子２２が伸張する方向に与える入力電圧を正とする）、または、図２０のように一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して与圧用圧電素子２２に与える入力電圧を段階的に変化させても良い。
【００８２】
以上説明したカメラモジュール１０において、図１９〜図２０を参照して説明したような関係を特定する情報は、制御態様関係記憶部９に格納されている。
【００８３】
［他の変形例］
カメラモジュール１０では、ＣＰＵ９１は、アクチュエータ６と移動体２０との間で、どの程度摩擦力の低下が起こっているかを検出するために、たとえば、累積フォーカス制御回数（フォーカス制御処理が実行された累積回数）、あるいは、累積フォーカス制御時間（フォーカス制御処理が実行された時間を累積した時間）をカウントし、当該カウントした値に基づいてどの程度摩擦力が低下しているかを判断することができる。これは、フォーカス制御するということは、アクチュエータ６の動作を伴うということから関連付けられ、フォーカス制御回数または制御時間が増えると、駆動部１５および移動体２０の係合部位が摩擦する時間が増え、これにより、磨耗が進み、摩擦力が低下すると考えられるからである。
【００８４】
摩擦力の低下による駆動力低下を低減する方法として、図１８〜図２０を用いて説明したのと同様の方法を適用すれば良い。即ち、図１８〜図２０の各横軸を、フォーカス制御累積回数または累積制御時間に置換することにより、同様の効果を得ることが出来る。
【００８５】
つまり、ＣＰＵ９１は、フォーカス制御処理において、入力電圧振幅、往時期間率、（入力電圧の）周波数、または、与圧用圧電素子２２への入力電圧が、横軸を置換後の図１９または図２０の関係に基づいて、その時点でのフォーカス制御累積回数（または累積制御時間）に対応する値へと変更される。
【００８６】
累積フォーカス制御回数をカウントするには、ＣＰＵ９１は、フォーカス制御を行なう度に、履歴記憶部８に記憶するカウント値に対して「＋１」を足し込んでゆく。
【００８７】
また、累積フォーカス制御時間をカウントするには、ＣＰＵ９１は、フォーカス制御処理を実行する際に、当該処理が開始されてから終了するまでの時間を履歴記憶部８に足し込んでゆく。時間は、たとえば当該ＣＰＵ９１のクロック数とすることができる。そして、次にアクチュエータを駆動する際に履歴記憶部８の値を参照し、その結果に基づいてアクチュエータ６への入力電圧等を制御を実行すればよい。
【００８８】
［さらに他の変形例について］
また、ＣＰＵ９１は、カメラモジュール１０のアクチュエータ６と移動体２０の係合部位においてどの程度摩擦力の低下が起こっているかを検出するために、例えばアクチュエータ６の駆動部１５の累積駆動回数または累積駆動時間をカウントすることで推し量る事ができる。これは、駆動部駆動回数または駆動時間が増えると、駆動部１５および移動体２０の接触部が磨耗することで摩擦力が低下するからである。
【００８９】
摩擦力の低下による駆動力低下を低減する方法として、図１８〜図２０を用いて説明したのと同様の方法を適用すれば良い。即ち、図１８〜図２０の各横軸を、駆動部累積駆動回数或いは累積駆動時間に置換することにより、同様の効果を得ることが出来る。
【００９０】
駆動部累積駆動回数或いは累積駆動時間をカウントするには、アクチュエータ６に与えた駆動量（＝ステップ数）或いは駆動時間を累積的にカウントすれば良く、アクチュエータ６を駆動する度にその時駆動したステップ数或いは駆動時間を履歴記憶部に足し込んでゆく。そして、次にアクチュエータを駆動する際に履歴記憶部の値を参照し、その結果に基づいてアクチュエータへの入力電圧を制御すればよい。
【００９１】
以上、本説明したカメラモジュール１０では、光学系１を撮像素子２に対して変位させることでフォーカスを合わせていたが、図２２に示すように、撮像素子２を光学系１に対して変位させても良い。この場合、光学系１の代わりに撮像素子２が、移動体２０と連結部材２１で連結される。なお、具体的な制御内容は、上記説明の「光学系１」を「撮像素子２」と適宜読み換えることで対応出来る。
【００９２】
また、上記した実施の形態は、アクチュエータ６として圧電素子を用いた例が採用されて、説明がなされたが、駆動部１５を電気的に同様に変位制御させることができれば、圧電素子以外のデバイスを用いても同様のことを行なえる。
【００９３】
また、摩擦力の低下による駆動力低下を低減する方法として、アクチュエータ６への入力電圧振幅を増加する、アクチュエータ６の駆動部１５の変位の速度を制御する、アクチュエータ６を駆動する信号周波数を増加する、または、アクチュエータ６の駆動部１５と移動体２０の間の摩擦力を制御する、という各方法を上記に述べたが、これらの手法を摩擦力の低下が推測されないで実行された場合には、問題が生じる。その理由は、これらの手法が実行されることによって、フォーカス制御の最小分解能が大きくなってしまい、フォーカス精度の低下を招くからである。なお、アクチュエータ６の駆動１ステップ分で移動体２０が変位する量は、フォーカス制御処理の最小分解能となる。したがって、本実施の形態では、各方法は、上記係合部位の摩擦力の低下が検出された場合にのみ、実行されることが好ましい。
【００９４】
また、以上説明した本実施の形態では、カメラモジュール１０は、他の機器に組み込まれるものとして説明されたが、当該カメラモジュール１０は、撮像装置５００のように、単体で撮像装置として機能するように構成されても良い。つまり、カメラモジュール１０は、たとえば図２３に示されるように、外部からの操作内容を受け付ける入力部９７をさらに含むことにより、他の機器に組み込まれるのではなく、単体で、撮像装置として機能するように構成されてもよい。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のカメラモジュールの制御ブロック図である。
【図３】図１のカメラモジュールのハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図４】バイモルフ圧電素子の構成の一例を示す図である。
【図５】バイモルフ圧電素子の構成の一例を示す図である。
【図６】図４または図５の圧電素子が静止物に固定された状態を示す図である。
【図７】図６の圧電素子に電圧が印加された場合の挙動を説明するための図である。
【図８】本実施の形態のカメラモジュールで利用されるアクチュエータの一例の構成を模式的に示す図である。
【図９】図８に示された２つのバイモルフアクチュエータに入力される電圧の変化を示す図である。
【図１０】図８に示されたアクチュエータの、図９の往時の電圧が入力された状態を示す図である。
【図１１】図８に示されたアクチュエータの、図９の復時の電圧が入力された状態を示す図である。
【図１２】図９に示されたようにアクチュエータに電圧が入力された場合の、駆動部と移動体の変位量の変化を示す図である。
【図１３】図１のカメラモジュールを搭載した撮像装置によって被写体を撮影する状態を模式的に示す図である。
【図１４】図１のカメラモジュールの撮像素子において結像される画像についての明度ヒストグラムの一例を示す図である。
【図１５】図１のカメラモジュールにおける、光学系−撮像素子間距離とフォーカス評価値の関係を示す。
【図１６】図１のカメラモジュールにおいて実行されるフォーカス制御処理のフローチャートである。
【図１７】図１のカメラモジュールにおける、アクチュエータを駆動するステップ数と、光学系の位置との関係を示す図である。
【図１８】図１のカメラモジュールにおける、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係の一例を示す図である。
【図１９】図１のカメラモジュールにおける、平均フォーカス制御時間に対する、入力電圧振幅等の種々の値の関係の一例を示す図である。
【図２０】図１のカメラモジュールにおける、平均フォーカス制御時間に対する、入力電圧振幅等の種々の値の関係の他の例を示す図である。
【図２１】図１のカメラモジュールの変形例を示す図である。
【図２２】図２の制御ブロック図の変形例を示す図である。
【図２３】本発明の撮像装置の一実施の形態のハードウェア構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 光学系、１Ａ レンズ、２ 撮像素子、３ フォーカス評価部、４ アクチュエータ制御部、５ 駆動部、６ アクチュエータ、７ 筐体、９ 制御態様関係記憶部、１０ カメラモジュール、１１，１３ 電極、１２ 圧電素子、１４ 静止物、１５ 駆動部、１６ リンク部材、１７ 芯材、２０ 移動体、２１ 連結部材、２２ 与圧用圧電素子、２３ 与圧用圧電素子固定部材、９１ ＣＰＵ、９２ 主記憶装置、９４ ＲＡＭ、９５ アクチュエータ駆動部、９６ 外部Ｉ／Ｆ、９７ 入力部、１００，２００ バイモルフアクチュエータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールに関し、特に、圧電素子を利用したアクチュエータを含むカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の機器にカメラ機能が取り入られた製品が少なくない。これらの製品には、通常カメラモジュールと云われる部品が搭載されている。カメラモジュールは、画像撮像用のＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の撮像素子、画像を撮像素子に結像する為のレンズ等を含む光学系、これらを支持しかつ保護するための筐体等から成る。
【０００３】
従来の製品は、撮像画像のフォーカス制御が不要なパンフォーカス式のカメラモジュールが採用されていた。しかしながら、最近では、撮像素子の画素数が増え、撮像性能が向上してきたことを受けて、カメラモジュールにおいて撮像画像のフォーカス制御が必要となって来た。フォーカス制御が行なわれる際には、カメラモジュール内の光学系の一部または全部を変位可能に構成する必要がある。
【０００４】
レンズを変位させるためには、駆動源（アクチュエータ）が必要である。カメラのフォーカス制御においては、既にフィルムカメラ或いはデジタルスチルカメラ等に搭載されているアクチュエータに関する技術が多数存在する。なお、携帯電話機向けとなると、カメラモジュールに要求されるサイズは、通常のカメラとは比較にならないほど小さくなる。つまり、携帯電話機には、サイズの大きいアクチュエータの搭載は不可能であり、特殊な小型アクチュエータが必要となる。
【０００５】
小型という点で利用されるアクチュエータとして、圧電素子を利用したアクチュエータが挙げられる。なお、圧電素子を利用したアクチュエータについての従来技術としては、例えば特許文献１（特開２００６−１８９６４８号公報）に開示されるものがある。当該公報では、圧電素子の伸縮性を利用して移動体を変位させる技術が開示されている。より具体的には、圧電素子に駆動電圧を与えて電気的に伸縮させて当該圧電素子に固定された駆動部材を振動させ、これにより、駆動部材と摩擦係合された移動体との間の摩擦関係を利用して、移動体を変位させようとする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１８９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したようなカメラモジュールが搭載される機器の一つである携帯電話機は、このところ多機能化が進み、携帯電話機内に占める各部品のスペース確保が厳しくなってきている。また、ユーザからは携帯電話機の更なる小型化および薄型化の要求が強く、使用部品の小型化に拍車が掛かっている。そして、この様な状況はカメラモジュールに於いても例外ではない。
【０００７】
一方、上述したカメラモジュールを構成する部品である撮像素子・光学系・レンズ駆動用アクチュエータ・筐体は必須の部品であり、工夫により小型化は可能であっても、省略は不可能である。
【０００８】
なお、特許文献１では、上述のように、圧電素子を利用した駆動システムが記載されているが、このシステムでは、移動体の位置を知る為に位置センサが配設されている。これは、摩擦係合された移動体（および当該移動体に固定された光学系）を摩擦力で動かす場合は、摩擦部材の経年変化等により摩擦力が変動するため、圧電素子への入力に対する移動体の変位量にバラつきが生じる。特許文献１に開示された技術において、目的の位置に移動体を変位させるために、カメラモジュールに移動体の変位量を検出する位置センサが必要とされるのは、このような理由からである。位置センサが備えられた場合、摩擦部材の経年変化等によって移動体の変位量が低下した場合でも、圧電素子への入力に対する変位量が把握出来るので、圧電素子への電力の入力量を制御することで移動体の駆動速度の低下を低減できる。つまり、正確に、移動体を変位させることができる。
【０００９】
しかしながら、上記システムでは、位置センサ、当該センサに通電する為の基板やコネクタ類、これらを支持する為の支持部材等が必要とされる。そして、このことが、カメラモジュールのサイズの小型化を阻んでいた。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、正確に移動体を変位できかつ小型化が可能なカメラモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従ったカメラモジュールは、レンズを介して入力される画像を撮像素子で結像させるカメラモジュールにおいて、電気的に制御されることにより変位する駆動部と、前記駆動部に摩擦係合された移動部と、前記レンズまたは前記撮像素子と前記移動部を連結させる連結部と、前記撮像素子で結像された画像のフォーカスを評価するフォーカス評価手段と、前記駆動部を電気的に制御することにより前記レンズと前記撮像素子の相対的な距離を変更させながら前記フォーカス評価手段にフォーカスの評価をさせ、これにより、前記撮像素子で結像される画像のフォーカスが合う前記レンズと前記撮像素子の相対的な位置を決定する、フォーカス制御を実行するフォーカス制御手段と、前記フォーカス制御に関わる履歴情報を記憶する履歴記憶手段と、前記履歴情報と前記駆動部に対する制御態様との関係を記憶する制御態様関係記憶手段とを備え、前記フォーカス制御手段は、前記制御態様関係記憶手段に記憶された制御態様の中から、前記履歴記憶手段に記憶された履歴情報に対応する制御態様に従って、前記駆動部を電気的に制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記移動部と前記駆動部の摩擦係合部分の磨耗の指標となる情報であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、１回の前記フォーカス制御に要した時間の情報であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記フォーカス制御に費やした累積時間の情報であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記フォーカス制御を実施した累積回数の情報であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積時間の情報であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積回数の情報であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を特定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を変化させる速度を特定することが好ましい。
【００２０】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の周波数を特定することが好ましい。
【００２１】
また、本発明のカメラモジュールでは、前記制御態様は、前記駆動部と前記移動部の摩擦係合部分の摩擦力を調整する態様であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
フォーカス制御手段が、制御態様関係記憶手段に記憶された制御態様の中から、履歴記憶手段に記憶された履歴情報に対応する制御態様に従って駆動部を電気的に制御するため、移動部の位置を検出するセンサが設けられなくとも、当該移動部の位置を、履歴に基づいて正確に変位することができる。
【００２３】
したがって、カメラモジュールにおいて、正確に移動体を変位でき、かつ、移動体の位置を検知するセンサを省略できるので、小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの概略構成を模式的に示す図であり、図２は、当該カメラモジュールの制御ブロック図を示す。
【００２５】
図１および図２を参照して、カメラモジュール１０は、主に、光学系１、撮像素子２、移動体２０、および、当該移動体２０を駆動するアクチュエータ６からなる。光学系１は、被写体像を撮像素子２に結像するための要素であり、レンズ１Ａ、ミラー（図示せず）、およびこれらを支持する部材等の、一般的な光学系において備えられる要素を含む。撮像素子２は、光学系１によって結像された像を受光する要素であり、たとえば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を利用したイメージセンサによって構成される。光学系１と撮像素子２は、筐体７に収容されている。
【００２６】
本実施の形態のカメラモジュール１０では、被写体像を撮像素子２に結像させるために、アクチュエータ６により、撮像素子２に対する光学系１の相対位置が変更される。アクチュエータ６は、たとえば、圧電素子を利用した小型のアクチュエータによって構成される。なお、アクチュエータ６と光学系１は、連結部材２１によって連結されている。
【００２７】
撮像素子２で得られた画像は、被写体に対してフォーカスが得られているかどうか（合焦しているか否か）を判断する必要がある。なお、撮影者が、カメラモジュール１０の、フォーカスを調整する部分を操作することが出来る場合には、撮影者自身が合焦の判断をしつつ調整すればよい。しかしながら、カメラモジュール１０側で判断がなされる場合には、当該カメラモジュール１０側で、合焦しているか否かを評価する何らかの手段が必要となる。
【００２８】
本実施の形態では、フォーカス評価部３によって、合焦しているか否かが評価される。なお、フォーカス評価部３がどのように合焦しているか否かを評価するかについては、後述する。
【００２９】
アクチュエータ制御部４は、フォーカス評価部３による合焦しているか否かの評価に関する情報に基づいて、（光学系１を駆動する）アクチュエータ６の動きを制御する。
【００３０】
駆動部５は、アクチュエータ制御部４からの情報に基づいて、アクチュエータ６を電気的に駆動する部分である。
【００３１】
履歴記憶部８には、過去のフォーカス制御時における、フォーカス制御に関する結果が格納される。また、制御態様関係記憶部９には、後述するような、フォーカス制御に関わる履歴情報（たとえば、平均フォーカス制御時間）とアクチュエータ６に対する制御態様（たとえば、アクチュエータ６に入力する電圧の振幅）の関係を特定する情報が格納される。
【００３２】
図３に、カメラモジュール１０のハードウェア構成を模式的に示す。
カメラモジュール１０は、上記した当該カメラモジュール１０の動作を全体的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、半導体メモリからなる主記憶装置９２、ＣＰＵ９１のワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）９４、アクチュエータ６への電圧の入力を後述するように制御するアクチュエータ駆動部９５、および、カメラモジュール１０が搭載される機器本体等とのインターフェースである外部Ｉ／Ｆ（外部インターフェース）９６を含む。なお、外部Ｉ／Ｆ９６は、ＳＤメモリカード（Secure Digital memory card）等の外部メディアに対する情報の読み込みおよび書き込みも行なう。ＣＰＵ９１は、主記憶装置９２（および／または外部メディア）に記憶されたプログラムを実行することにより、カメラモジュール１０の動作を制御する。図２２中のフォーカス評価部３およびアクチュエータ制御部４はＣＰＵ９１によって構成され、駆動部５はアクチュエータ駆動部９５によって構成され、履歴記憶部８は主記憶装置９２によって構成される。また、カメラモジュール１０では、撮像素子２上で結像された画像データがファインダ画像として連続的にＣＰＵ９１に入力され、さらに、たとえば外部Ｉ／Ｆ９６を介して入力される、シャッタボタンが操作された旨の情報の応じて、当該画像データが主記憶装置９２（および／または外部メディア）に撮影画像として格納される。
【００３３】
アクチュエータ６は、バイモルフ圧電素子を利用したものである。ここで、図４〜図８を参照して、アクチュエータ６の構成について詳細に説明する。
【００３４】
図４および図５には、バイモルフ圧電素子の構成の一例が示されている。板状の圧電素子１２の主面およびその裏面のそれぞれに、電極１１と電極１３が設けられている。圧電素子１２は、電圧＋Ｖを印加されると、図４中の矢印で示されるように、収縮するように分極処理が施されている。このことから、当該圧電素子１２は、図５に示されるように、図４で印加されたのとは逆の電圧（−Ｖ）を印加されると、当該図５中の矢印で示されるように伸張する。
【００３５】
図６には、図４または図５で示したような圧電素子が、芯材１７を介して２つ重ねられつつ、静止物１４に固定された状態が示されている。なお、図６では、上側の圧電素子１２に設けられた電極１１と下側の圧電素子１２に設けられた電極１３とに、同じ電位の電圧が印加され、また、上側の圧電素子１２に設けられた電極１３と下側の圧電素子１２に設けられた電極１１とに、同じ電位の電圧が印加される状態が示されている。そして、このような状態で、電源から交流電圧が加えられると、（上側または下側の）一方の圧電素子１２が収縮したとき、もう一方の圧電素子１２が伸張する。これにより、図中の両矢印Ｒ１２のように、交流電圧の半周期毎に、芯材１７の一端（図６の右端）が上下に、つまり、図７（Ａ）に示された状態と図７（Ｂ）に示された状態とを交互にとるように、変位する。
【００３６】
このような、圧電素子１２の電極１１，１３に電圧が印加された際の挙動を利用したアクチュエータ６の構成の一例を図８に示す。
【００３７】
図８に示されたアクチュエータ６では、リンク材１６の両端に２組のバイモルフアクチュエータ１００，２００が配設されている。リンク材１６は弾性体であり、その両端を静止物１４に固定されていると共に、その中央には駆動部１５が取り付けられている。なお、図８に示されたアクチュエータ６では、２つのバイモルフアクチュエータ１００，２００の芯材として、リンク材１６が共通に使用されているが、必ずしもその必要は無い。
【００３８】
各圧電素子１２の電極１１および電極１３は、図８に示されるように結線されている。バイモルフアクチュエータ１００に対する入力電圧を電圧Ｖ１とし、バイモルフアクチュエータ２００に対する入力電圧を入力Ｖ２とする。そして、この電圧Ｖ１，Ｖ２を、それぞれ図９に示すように時間に対して変化させると、図８のバイモルフアクチュエータ１００，２００は、互いに逆位相に変位する。図１０に、バイモルフアクチュエータ１００とバイモルフアクチュエータ２００が互いに逆位相に変位する状態を示す。
【００３９】
図１０を参照して、この状態では、アクチュエータ６において、リンク材１６は、バイモルフアクチュエータ１００とバイモルフアクチュエータ２００が異なる位相に変位しているために、Ｎ字状に変形している。なお、図１０では、バイモルフアクチュエータ１００、バイモルフアクチュエータ２００、駆動部１５、移動体２０のそれぞれの変位を示す、実線の矢印と破線の矢印が示されている。図９において、「往時」と記された期間では、アクチュエータ６の各部は図１０中の実線で示した方向に変位をする。また、図９において「復時」と記された期間では、アクチュエータ６の各部は図１０中の破線で示した方向に変位をする。つまり、アクチュエータ６に対して、図９中の「往時」と「復時」で示される態様で一回ずつ電圧が入力されることにより、当該アクチュエータ６において、図１０の実線で示される変位と破線で示される変位が実現される。図９では、「往時」と「復時」の１セットが「１ステップ」として示されている。そして、アクチュエータ６に対して、図９の「往時」と「復時」の電圧の入力態様が繰り返されることにより、アクチュエータ６は、図１０中の実線方向の変位と破線方向の変位を繰り返し、これにより、駆動部１５は、実線方向の変位と破線方向の変位を繰り返すように往復運動をする。
【００４０】
なお、図１０は、アクチュエータ６が、図８に示された状態から「往時」の期間で変位した状態を示す図である。一方、図１１に、アクチュエータ６が、「復時」の期間で変位した状態を示す。
【００４１】
そして、図１０に矢印Ｒ１として示すように、移動体２０は、アクチュエータ６の駆動部１５に摩擦係合するように与圧をかけられて配置されることにより、駆動部１５の変位に伴って、左右方向に（図１０中の移動体２０の矢印Ｒ２１，Ｒ２２で示される方向に）移動する。
【００４２】
なお、図１０中の矢印Ｒ２１と矢印Ｒ２２の長さが異なるのは、図９に示された態様でアクチュエータ６に電圧が入力されることによって、移動体２０の各方向の変位量が異なることを意味している。ここで、矢印Ｒ２１は、図９の往時の移動体２０の変位に対応し、矢印Ｒ２２は、図９の復時の移動体２０の変位に対応しているとする。そして、以下に、往時と復時で、（駆動部１５の変位量は同じであるのに対し）移動体２０の変位量が異なる理由を説明する。
【００４３】
駆動部１５の上部には移動体２０が配置されており、駆動部１５と摩擦係合するように移動体２０が与圧されている。図９に示すように、往時の期間と復時の期間とを異ならせることにより、移動体２０を左右方向に移動させることが可能となる。
【００４４】
すなわち、往時と復時とでは駆動部１５の変位量は同じであるが、変位に要する時間が異なっているため、往時と復時とでは駆動部１５の速度が異なっている。図９の様に電圧を加えると、往時の方が復時よりも速度が遅くなっている。そのため、往時の期間の方が復時の期間よりも駆動部１５の加速度が小さくなり、駆動部１５にかかる力も弱くなる。この往復時の駆動部１５の駆動力と、移動体２０と駆動部１５との間の摩擦力との関係から移動体２０を変位させることが可能である。
【００４５】
往時において、駆動部１５の駆動力が、移動体２０と駆動部１５との間の摩擦力よりも小さい場合、移動体２０は駆動部１５の動きに同期して右方向に移動する。
【００４６】
また、復時において、駆動部１５の駆動力が、移動体２０と駆動部１５との間の静止摩擦力よりも大きい場合、移動体２０は駆動部１５の動きに対して滑るような格好でやや左方向に移動するが、このときの変位量は往時の変位量よりも小さい。
【００４７】
図１２は、図９に示す交流電圧を繰返しアクチュエータ６に与えたときの移動体２０の変位を示す図である。移動体２０は、往時における変位と復時における変位とを繰り返しながら、右方向に移動していく。往時と復時とを合わせて１ステップとすると、１ステップで移動体２０が移動する移動量は、往時における変位量と復時における変位量との差である。
【００４８】
本実施の形態では、移動体２０と光学系１が、連結部材２１で結合されていることにより、アクチュエータ６に電圧が入力すれば、光学系１を駆動することができる。なお、移動体２０を図９および図１０を参照して説明した「往時の移動方向」とは逆の方向に移動させる場合は、図９を参照して説明した、入力する電圧を変化させる時間を、「往時」の期間と「復時」の期間で逆転すれば良い。
【００４９】
次に、本実施の形態のカメラモジュール１０における、撮像素子２において結像される画像に対するフォーカスの評価について説明する。
【００５０】
図１３に示されるように、カメラモジュール１０を搭載された撮像装置５００によって、当該撮像装置５００の視野Ａ１内の存在する被写体Ｓの撮影が行なわれると、被写体Ｆの画像が撮像素子２上で結像される。カメラモジュール１０では、撮像素子２において結像される画像に対するフォーカスの評価は、当該画像の明度ヒストグラムに基づいて行なわれる。
【００５１】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、それぞれ、撮像素子２からＣＰＵ９１に入力される画像データの明度ヒストグラムである。図１４（Ａ）は、フォーカスが合った状態での明度ヒストグラムの一例であり、図１４（Ｂ）は、フォーカスが合っていない状態での明度ヒストグラムの一例である。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示される明度ヒストグラムでは、横軸に画素の明るさが、縦軸に画素の度数が、それぞれ定義されている。
【００５２】
カメラモジュール１０では、明度ヒストグラムに対して、フォーカス評価の判断とする為の度数Ｍｏが予め設定されている。なお、当該度数Ｍｏの値は、フォーカス評価における一般的な技術や撮像素子２の特定に基づいて適宜設定され、また、たとえば主記憶装置９２に記憶されている。
【００５３】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示された明度ヒストグラムカーブでは、Ｍｏ以上の度数を持つ明るさ（画像の明度）の範囲の最大値をフォーカス評価値Ｃとする。ここでは、フォーカスが合っている画像の明度ヒストグラムである図１４（Ａ）に基づいて得られた評価値ＣをＣｏとし、フォーカスが合っていない画像の明度ヒストグラムである図１４（Ｂ）に基づいて得られた評価値ＣをＣｏとする。
【００５４】
一般に、フォーカスの合った画像はコントラストが高く、同じ画像でフォーカスが合っていない画像はコントラストが低い。フォーカスが合っていない画像では、明度が全体的に中程度の値となるためである。つまり、Ｃｏ＞Ｃｘとなる。
【００５５】
図１５に、光学系−撮像素子間距離（光学系１と撮像素子２との間の距離）とフォーカス評価値Ｃの関係を示す。光学系−撮像素子間距離Ｆｏで撮像画像のフォーカスが合ったとすると、その点でのフォーカス評価値が最大になり、その値がＣｏになると考えられる。なお、図１４（Ａ）および図１５を参照した説明では、撮像画像全体の画素について明度ヒストグラムを作ったが、撮像画像の一部で同様の処理を行なっても同様の結果が得られる。
【００５６】
ここで、カメラモジュール１０においてフォーカスを合わせるために実行されるフォーカス制御処理のフローチャートである図１６を参照して説明する。
【００５７】
撮影時には、最初に光学系の位置を基準位置に移動しておく必要がある。そこで、フォーカス制御処理では、まずステップＳ１において、ＣＰＵ９１は、光学系１を予め定められた基準となる位置（初期位置）に移動させる。この移動は、たとえば、光学系１が最大移動位置であるＭＡＸ位置（筐体７において光学系１が移動体２０によって移動され得る初期位置から最も離れた位置）にあると想定して、当該ＭＡＸ位置から初期位置に移動させるのに必要な駆動量（電力）をアクチュエータ６に与えることにより実現される。
【００５８】
もし、ステップＳ１が実行される時点で光学系１が上記ＭＡＸ位置以外の位置に存在している場合には、アクチュエータ６は、光学系１が初期位置に戻った後も駆動される（電圧を入力される）ことになる。ただし、アクチュエータ６は、駆動部１５と移動体２０の間の摩擦力に移動体２０（即ちこれに結合する光学系１）を駆動する。また、カメラモジュール１０では、光学系１が上記初期位置に戻った後さらに移動体２０が駆動されても、当該初期位置からそれ以上移動しないように光学系１を支持する機構が備えられている。これにより、上記のようにアクチュエータ６に対して（光学系１が上記初期位置に戻った後も）過剰に電圧が入力されても、単に駆動部１５が移動体２０に対して滑るだけであり、カメラモジュール１０（のたとえば光学系１）が破損するようなことにはならない。
【００５９】
上記したように、カメラモジュール１０において、光学系１は、上記初期位置から、移動体２０が駆動されることにより、設計上設定される最大移動位置である上記ＭＡＸ位置まで移動可能に構成されている。図１７に示されるように、横軸を光学系１を移動させるアクチュエータ６の駆動量（＝ステップ数）とし、縦軸を光学系１の位置とした場合の、駆動数に応じた光学系１の位置の変化は、初期位置Ｆ１から、位置Ｆ２、位置Ｆ３を経て、ＭＡＸ位置まで変化する。図１７では、フォーカスが合っているときの光学系１の位置がフォーカス位置Ｆｆとして示されている。光学系１がフォーカス位置Ｆｆで特定される場合、光学系１と撮像素子２の間の距離は、図１６中の光学系−撮像素子間距離Ｆｏ（またはそれに近い値）となる。
【００６０】
本実施の形態では、徐々に光学系１を移動させてゆき、移動する毎にフォーカス評価を行なうものとする。なお、移動させる前に、まず、ＣＰＵ９１は、ステップＳ２で、その時点で撮像素子２から入力されている画像に基づいて、初期位置Ｆ１に於ける評価値Ｃ１を算出し、図１６に示したようなグラフを生成するために当該評価値Ｃ１をＲＡＭ９４に格納する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ９１は、アクチュエータ６に適宜電圧を入力することにより光学系１を所定変位量Ｌだけ移動させ（ステップＳ３）、そして、その位置Ｆｎでの評価値Ｃｎを算出するとともに当該評価値をＲＡＭ９４に格納する（ステップＳ４）。
【００６２】
次に、ＣＰＵ９１は、ステップＳ５で、直前のステップＳ４でＲＡＭ９４に格納した評価値（Ｃｎ）とその前の回に格納した評価値（Ｃｎ−１）とを比較する。たとえば、直前のステップＳ４で上記初期位置Ｆ１からＬだけ移動された位置Ｆ２に移動されてＣ２がＲＡＭ９４に格納された場合、ステップＳ５では、Ｃ１とＣ２が比較される。そして、比較の結果、ＣＰＵ９１は、Ｃｎ−１≦Ｃｎであると判断すればステップＳ３に処理を戻し、Ｃｎ−１＞Ｃｎであると判断すればステップＳ６に処理を進める。
【００６３】
なお、図１５から理解されるように、Ｃｎ−１≦Ｃｎである間は、Ｃｎは未だフォーカス点に達していないと考えられ、そして、Ｃｎ−１＞Ｃｎとなれば、フォーカス点に達した（フォーカス点を通過した）と考えられる。ステップＳ５の処理は、このような考えに基づいて行なわれる処理である。
【００６４】
ステップＳ６では、ＣＰＵ９１は、Ｃｎ−１を格納したときの位置Ｆｎ−１に光学系１を移動させて、フォーカス制御処理を終了させる。
【００６５】
光学系１を移動させる単位である所定変位量Ｌについては、光学系１の大きさ等に基づいて、任意の値が設定されれば良い。
【００６６】
次に、フォーカス制御される際の、光学系１の移動について説明する。
カメラモジュール１０では、図１を参照して説明したように、光学系１は、アクチュエータ６に摩擦係合された移動体２０と連結部材２１により連結されている。これにより、移動体２０の移動に伴って、光学系１が、撮像素子２との距離を変化させるように、移動することができる。
【００６７】
フォーカス制御が行なわれる場合、上記したように、光学系１の位置を上記初期位置から徐々に（たとえば、撮像素子２に近づけるように）移動させてゆき、光学系１が所定変位量Ｌだけ移動するためにアクチュエータ６に電圧が入力される毎に、フォーカスの評価が行なわれる。
【００６８】
ただし、アクチュエータ６に光学系１が所定変位量Ｌだけ移動するように電圧が入力されても、実際に光学系１が所定変位量Ｌだけ移動するとは限らない。その理由は、アクチュエータ６は、摩擦係合された移動体２０を摩擦力で動かすので、摩擦部材（両者の摩擦係合する部位）の経年変化等により摩擦力が変動する為、アクチュエータ６への電圧の入力に対する移動体２０の移動量がバラつくことによる。なお、経年変化としては、摩擦部材の劣化或いは磨耗による摩擦力の低下が挙げられる。
【００６９】
本実施の形態では、上記係合部位においてどの程度摩擦力の低下が起こっているかを検出するために、たとえば１回のフォーカス制御に要する時間が検出される。これは、摩擦力が低下すると、アクチュエータに同じ時間だけ同じパターンで電圧が入力されても、アクチュエータ６による移動体２０の移動量が小さくなり、これにより、制御終了まで（フォーカス位置に光学系１が到達するまで）に要する時間が長くなると考えられることに起因している。
【００７０】
しかしながら、フォーカス制御において光学系１が移動することを必要とされる距離は、カメラモジュール１０が搭載される撮像装置と被写体との距離（位置関係）等の（上記摩擦力の低下以外の）他の要因によっても異なるため、上記摩擦力に変化がなくとも、アクチュエータ駆動時間（即ち、フォーカス制御に要する時間。以下、フォーカス制御時間とも言う。）は変化するものである。
【００７１】
このことから、１回のフォーカス制御時間を以って上記摩擦力の低下を判断する事は出来ない。この不具合を避ける為に、例えば、過去のフォーカス制御時間の何回かの平均値を以って平均フォーカス制御時間としてアクチュエータの摩擦力の低下を判断する。この様にすれば、使用者が撮影する被写体までの距離が撮影毎に違っていても判断を誤る可能性が低くなる。
【００７２】
フォーカス制御時間のカウントは、例えば、フォーカス制御処理の開始時から終了時までのＣＰＵ９１のクロック数をカウントすることで実現できる。このカウント数をフォーカス制御時間として履歴記憶部８に格納すればよい。平均フォーカス制御時間を得るのに、例えば、過去１０回のフォーカス制御時間の平均を得るには、履歴記憶部８に１０件分の記憶領域を用意しておき、最新の１０件分のフォーカス制御時間を格納しておく。そして、次にフォーカス制御が行なわれる際には、その回のフォーカス制御処理に要した時間と履歴記憶部８に格納された最新の１０件分のフォーカス制御時間の平均値とに基づいて、上記係合部位の摩擦力の低下量が判断される。
【００７３】
摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する方法として、アクチュエータ６に与える入力電圧の振幅を増やすという方法がある。バイモルフ型アクチュエータの変位は入力電圧に比例するという事実から、入力電圧の振幅を増やすことで、駆動部１５の（図１０中の実線または破線の矢印で示す方向の）変位量を増やすことが出来る。駆動部１５の変位量を増やすことが出来れば、移動体２０に対して摩擦駆動できる距離が増え、１ステップ当たりの移動体２０の移動量を増やすことが出来る。これにより、摩擦力の低下による移動量の低下を低減出来る。
【００７４】
なお、アクチュエータ６に入力する電圧の振幅を制御する場合、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようであったとすると、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減させるのには、平均フォーカス制御時間に対する、入力電圧振幅（アクチュエータ６に入力される電圧の振幅）の関係が、図１９に示されるように設定されれば良い。
【００７５】
また、アクチュエータに与える入力電圧の振幅を制御する場合、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようである場合、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減させるために、図２０に示すように、一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して、入力電圧振幅を段階的に変化させても良い。
【００７６】
なお、図１８は、平均フォーカス制御時間と摩擦力との関係を模式的に示す図であって、具体的な摩擦力の計測結果ではない。ただし、予めカメラモジュールにおいて、図１８に示されるような関係を履歴記憶部８等に格納しておき、これにより、平均フォーカス制御時間を算出することによって、ＣＰＵ９１が算出値と格納された関係とを参照することにより、上記係合部位の摩擦力がどの程度低下しているかを予測することができる。
【００７７】
また、摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する他の方法として、アクチュエータ６に与える、図９に示す入力電圧の１周期内（１ステップ内）の復時期間を減らすという方法がある。これは上記で説明したように、圧電素子１２の伸縮の速度を制御することになる。すなわち、駆動部１５の往時と復時の速度を制御することになる。
【００７８】
具体的には、復時期間を減らすことにより、復時の駆動部１５の移動速度が大きくなり、これにより、駆動部１５に与えられる加速度が大きくなるため、駆動部１５が移動体２０を滑りながら復時方向へ移動させる力が働く時間が小さくなる。この為、１ステップ内で移動体２０が復時方向へ移動する距離が小さくなる。したがって、１ステップ内での移動体２０の往時方向への移動量が増えることになる。これにより、摩擦力の低下による移動量の低下を低減出来る。アクチュエータ６に与える往復時期間を制御する場合、復時期間に対する往時期間の割合を「往時期間率」とすると、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようであったとすると、摩擦力低減による移動体の移動量の低下を低減するのには、平均フォーカス制御時間に対する往時期間率の関係を図１９のように設定すれば良く、または、図２０のように一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して往時期間率をステップ的に変化させても良い。
【００７９】
また、本実施の形態では、上記係合部位の摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する他の方法として、アクチュエータ６に与える入力電圧の周波数を増やすという方法も考えられる。入力電圧の周波数を増やすことで、単位時間当たりの駆動部１５の駆動量（アクチュエータ６に入力する電力量）を増やし、これにより、移動体２０の移動量を増やすことが出来る。したがって、摩擦力の低下による移動量の低下を低減できる。アクチュエータ６に入力する電圧の周波数を制御する場合、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８のようであったとすると、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減するのには、平均フォーカス制御時間に対する入力電圧周波数の関係を図１９のように設定すれば良い。或いは、図２０のように一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して入力電圧周波数をステップ的に変化させても良い。
【００８０】
また、本実施の形態における上記係合部位の摩擦力の低下による移動体２０の移動量低下を低減する他の方法として、アクチュエータ６の駆動部１５と移動体２０との間の摩擦力を増やすという方法がある。図２１に、摩擦力を増やすためのカメラモジュール１０の変形例の一例を示す。
【００８１】
図２１に示された変形例では、図１に示したカメラモジュールに対して、当該アクチュエータ６を移動体２０に向けて押し付ける機構が追加されている。具体的には、与圧用圧電素子２２を与圧用圧電素子固定部材２３に取り付けたものが、アクチュエータ６の、移動体２０と対向する側とは反対側に取り付けられている。与圧用圧電素子固定部材２３は、移動体２０を支持しているものと連結されていることが望ましい。与圧用圧電素子２２は、図示しない電源（電源９０）から電圧の供給を受けて、アクチュエータ６が移動体２０に向かう方向（両矢印Ｒ４が示す方向）に伸縮するように配設されている。与圧用圧電素子２２に、両矢印Ｒ４方向に伸張するように電圧が加えられると、アクチュエータ６は、移動体２０に押し付けられるようになる。実際にはアクチュエータ６の駆動部１５が移動体２０に押し付けられる。すなわち、与圧用圧電素子２２が移動体１５の方向に伸張するように電圧を加えると駆動部１５と移動体２０との間の摩擦力が増加する。これにより、摩擦力の低下による移動量の低下を低減出来る。ＣＰＵ９１が与圧用圧電素子２２に与える入力電圧を制御する場合、与圧用圧電素子２２の伸縮量は印加する電圧の値に比例するので、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係が図１８の様であったとすると、摩擦力低減による移動体２０の移動量低下を低減するためには、平均フォーカス制御時間に対する与圧用圧電素子２２に与える入力電圧の値の関係を、図１９のように設定すれば良く（ただし、与圧用圧電素子２２が伸張する方向に与える入力電圧を正とする）、または、図２０のように一定の平均フォーカス制御時間範囲に対して与圧用圧電素子２２に与える入力電圧を段階的に変化させても良い。
【００８２】
以上説明したカメラモジュール１０において、図１９〜図２０を参照して説明したような関係を特定する情報は、制御態様関係記憶部９に格納されている。
【００８３】
［他の変形例］
カメラモジュール１０では、ＣＰＵ９１は、アクチュエータ６と移動体２０との間で、どの程度摩擦力の低下が起こっているかを検出するために、たとえば、累積フォーカス制御回数（フォーカス制御処理が実行された累積回数）、あるいは、累積フォーカス制御時間（フォーカス制御処理が実行された時間を累積した時間）をカウントし、当該カウントした値に基づいてどの程度摩擦力が低下しているかを判断することができる。これは、フォーカス制御するということは、アクチュエータ６の動作を伴うということから関連付けられ、フォーカス制御回数または制御時間が増えると、駆動部１５および移動体２０の係合部位が摩擦する時間が増え、これにより、磨耗が進み、摩擦力が低下すると考えられるからである。
【００８４】
摩擦力の低下による駆動力低下を低減する方法として、図１８〜図２０を用いて説明したのと同様の方法を適用すれば良い。即ち、図１８〜図２０の各横軸を、フォーカス制御累積回数または累積制御時間に置換することにより、同様の効果を得ることが出来る。
【００８５】
つまり、ＣＰＵ９１は、フォーカス制御処理において、入力電圧振幅、往時期間率、（入力電圧の）周波数、または、与圧用圧電素子２２への入力電圧が、横軸を置換後の図１９または図２０の関係に基づいて、その時点でのフォーカス制御累積回数（または累積制御時間）に対応する値へと変更される。
【００８６】
累積フォーカス制御回数をカウントするには、ＣＰＵ９１は、フォーカス制御を行なう度に、履歴記憶部８に記憶するカウント値に対して「＋１」を足し込んでゆく。
【００８７】
また、累積フォーカス制御時間をカウントするには、ＣＰＵ９１は、フォーカス制御処理を実行する際に、当該処理が開始されてから終了するまでの時間を履歴記憶部８に足し込んでゆく。時間は、たとえば当該ＣＰＵ９１のクロック数とすることができる。そして、次にアクチュエータを駆動する際に履歴記憶部８の値を参照し、その結果に基づいてアクチュエータ６への入力電圧等を制御を実行すればよい。
【００８８】
［さらに他の変形例について］
また、ＣＰＵ９１は、カメラモジュール１０のアクチュエータ６と移動体２０の係合部位においてどの程度摩擦力の低下が起こっているかを検出するために、例えばアクチュエータ６の駆動部１５の累積駆動回数または累積駆動時間をカウントすることで推し量る事ができる。これは、駆動部駆動回数または駆動時間が増えると、駆動部１５および移動体２０の接触部が磨耗することで摩擦力が低下するからである。
【００８９】
摩擦力の低下による駆動力低下を低減する方法として、図１８〜図２０を用いて説明したのと同様の方法を適用すれば良い。即ち、図１８〜図２０の各横軸を、駆動部累積駆動回数或いは累積駆動時間に置換することにより、同様の効果を得ることが出来る。
【００９０】
駆動部累積駆動回数或いは累積駆動時間をカウントするには、アクチュエータ６に与えた駆動量（＝ステップ数）或いは駆動時間を累積的にカウントすれば良く、アクチュエータ６を駆動する度にその時駆動したステップ数或いは駆動時間を履歴記憶部に足し込んでゆく。そして、次にアクチュエータを駆動する際に履歴記憶部の値を参照し、その結果に基づいてアクチュエータへの入力電圧を制御すればよい。
【００９１】
以上、本説明したカメラモジュール１０では、光学系１を撮像素子２に対して変位させることでフォーカスを合わせていたが、図２２に示すように、撮像素子２を光学系１に対して変位させても良い。この場合、光学系１の代わりに撮像素子２が、移動体２０と連結部材２１で連結される。なお、具体的な制御内容は、上記説明の「光学系１」を「撮像素子２」と適宜読み換えることで対応出来る。
【００９２】
また、上記した実施の形態は、アクチュエータ６として圧電素子を用いた例が採用されて、説明がなされたが、駆動部１５を電気的に同様に変位制御させることができれば、圧電素子以外のデバイスを用いても同様のことを行なえる。
【００９３】
また、摩擦力の低下による駆動力低下を低減する方法として、アクチュエータ６への入力電圧振幅を増加する、アクチュエータ６の駆動部１５の変位の速度を制御する、アクチュエータ６を駆動する信号周波数を増加する、または、アクチュエータ６の駆動部１５と移動体２０の間の摩擦力を制御する、という各方法を上記に述べたが、これらの手法を摩擦力の低下が推測されないで実行された場合には、問題が生じる。その理由は、これらの手法が実行されることによって、フォーカス制御の最小分解能が大きくなってしまい、フォーカス精度の低下を招くからである。なお、アクチュエータ６の駆動１ステップ分で移動体２０が変位する量は、フォーカス制御処理の最小分解能となる。したがって、本実施の形態では、各方法は、上記係合部位の摩擦力の低下が検出された場合にのみ、実行されることが好ましい。
【００９４】
また、以上説明した本実施の形態では、カメラモジュール１０は、他の機器に組み込まれるものとして説明されたが、当該カメラモジュール１０は、撮像装置５００のように、単体で撮像装置として機能するように構成されても良い。つまり、カメラモジュール１０は、たとえば図２３に示されるように、外部からの操作内容を受け付ける入力部９７をさらに含むことにより、他の機器に組み込まれるのではなく、単体で、撮像装置として機能するように構成されてもよい。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のカメラモジュールの制御ブロック図である。
【図３】図１のカメラモジュールのハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図４】バイモルフ圧電素子の構成の一例を示す図である。
【図５】バイモルフ圧電素子の構成の一例を示す図である。
【図６】図４または図５の圧電素子が静止物に固定された状態を示す図である。
【図７】図６の圧電素子に電圧が印加された場合の挙動を説明するための図である。
【図８】本実施の形態のカメラモジュールで利用されるアクチュエータの一例の構成を模式的に示す図である。
【図９】図８に示された２つのバイモルフアクチュエータに入力される電圧の変化を示す図である。
【図１０】図８に示されたアクチュエータの、図９の往時の電圧が入力された状態を示す図である。
【図１１】図８に示されたアクチュエータの、図９の復時の電圧が入力された状態を示す図である。
【図１２】図９に示されたようにアクチュエータに電圧が入力された場合の、駆動部と移動体の変位量の変化を示す図である。
【図１３】図１のカメラモジュールを搭載した撮像装置によって被写体を撮影する状態を模式的に示す図である。
【図１４】図１のカメラモジュールの撮像素子において結像される画像についての明度ヒストグラムの一例を示す図である。
【図１５】図１のカメラモジュールにおける、光学系−撮像素子間距離とフォーカス評価値の関係を示す。
【図１６】図１のカメラモジュールにおいて実行されるフォーカス制御処理のフローチャートである。
【図１７】図１のカメラモジュールにおける、アクチュエータを駆動するステップ数と、光学系の位置との関係を示す図である。
【図１８】図１のカメラモジュールにおける、平均フォーカス制御時間に対する摩擦力の関係の一例を示す図である。
【図１９】図１のカメラモジュールにおける、平均フォーカス制御時間に対する、入力電圧振幅等の種々の値の関係の一例を示す図である。
【図２０】図１のカメラモジュールにおける、平均フォーカス制御時間に対する、入力電圧振幅等の種々の値の関係の他の例を示す図である。
【図２１】図１のカメラモジュールの変形例を示す図である。
【図２２】図２の制御ブロック図の変形例を示す図である。
【図２３】本発明の撮像装置の一実施の形態のハードウェア構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 光学系、１Ａ レンズ、２ 撮像素子、３ フォーカス評価部、４ アクチュエータ制御部、５ 駆動部、６ アクチュエータ、７ 筐体、９ 制御態様関係記憶部、１０ カメラモジュール、１１，１３ 電極、１２ 圧電素子、１４ 静止物、１５ 駆動部、１６ リンク部材、１７ 芯材、２０ 移動体、２１ 連結部材、２２ 与圧用圧電素子、２３ 与圧用圧電素子固定部材、９１ ＣＰＵ、９２ 主記憶装置、９４ ＲＡＭ、９５ アクチュエータ駆動部、９６ 外部Ｉ／Ｆ、９７ 入力部、１００，２００ バイモルフアクチュエータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを介して入力される画像を撮像素子で結像させるカメラモジュールにおいて、
電気的に制御されることにより変位する駆動部と、
前記駆動部に摩擦係合された移動部と、
前記レンズまたは前記撮像素子と前記移動部を連結させる連結部と、
前記撮像素子で結像された画像のフォーカスを評価するフォーカス評価手段と、
前記駆動部を電気的に制御することにより前記レンズと前記撮像素子の相対的な距離を変更させながら前記フォーカス評価手段にフォーカスの評価をさせ、これにより、前記撮像素子で結像される画像のフォーカスが合う前記レンズと前記撮像素子の相対的な位置を決定する、フォーカス制御を実行するフォーカス制御手段と、
前記フォーカス制御に関わる履歴情報を記憶する履歴記憶手段と、
前記履歴情報と前記駆動部に対する制御態様との関係を記憶する制御態様関係記憶手段とを備え、
前記フォーカス制御手段は、前記制御態様関係記憶手段に記憶された制御態様の中から、前記履歴記憶手段に記憶された履歴情報に対応する制御態様に従って、前記駆動部を電気的に制御する、カメラモジュール。
【請求項２】
前記履歴情報は、前記移動部と前記駆動部の摩擦係合部分の磨耗の指標となる情報である、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記履歴情報は、１回の前記フォーカス制御に要した時間の情報である、請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記履歴情報は、前記フォーカス制御に費やした累積時間の情報である、請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記履歴情報は、前記フォーカス制御を実施した累積回数の情報である、請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積時間の情報である、請求項１のカメラモジュール。
【請求項７】
前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積回数の情報である、請求項１のカメラモジュール。
【請求項８】
前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を特定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を変化させる速度を特定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の周波数を特定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項１１】
前記制御態様は、前記駆動部と前記移動部の摩擦係合部分の摩擦力を調整する態様である、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項１】
レンズを介して入力される画像を撮像素子で結像させるカメラモジュールにおいて、
電気的に制御されることにより変位する駆動部と、
前記駆動部に摩擦係合された移動部と、
前記レンズまたは前記撮像素子と前記移動部を連結させる連結部と、
前記撮像素子で結像された画像のフォーカスを評価するフォーカス評価手段と、
前記駆動部を電気的に制御することにより前記レンズと前記撮像素子の相対的な距離を変更させながら前記フォーカス評価手段にフォーカスの評価をさせ、これにより、前記撮像素子で結像される画像のフォーカスが合う前記レンズと前記撮像素子の相対的な位置を決定する、フォーカス制御を実行するフォーカス制御手段と、
前記フォーカス制御に関わる履歴情報を記憶する履歴記憶手段と、
前記履歴情報と前記駆動部に対する制御態様との関係を記憶する制御態様関係記憶手段とを備え、
前記フォーカス制御手段は、前記制御態様関係記憶手段に記憶された制御態様の中から、前記履歴記憶手段に記憶された履歴情報に対応する制御態様に従って、前記駆動部を電気的に制御する、カメラモジュール。
【請求項２】
前記履歴情報は、前記移動部と前記駆動部の摩擦係合部分の磨耗の指標となる情報である、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記履歴情報は、１回の前記フォーカス制御に要した時間の情報である、請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記履歴情報は、前記フォーカス制御に費やした累積時間の情報である、請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記履歴情報は、前記フォーカス制御を実施した累積回数の情報である、請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積時間の情報である、請求項１のカメラモジュール。
【請求項７】
前記履歴情報は、前記駆動部に対して電気的に制御を実行した累積回数の情報である、請求項１のカメラモジュール。
【請求項８】
前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を特定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の値を変化させる速度を特定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記制御態様は、前記駆動部に入力する電圧の周波数を特定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項１１】
前記制御態様は、前記駆動部と前記移動部の摩擦係合部分の摩擦力を調整する態様である、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−２５６８００（Ｐ２００８−２５６８００Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９６６８７（Ｐ２００７−９６６８７）
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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