特許 7192052 撮像装置およびアクチュエータドライバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-09

(45)【発行日】2022-12-19

(54)【発明の名称】撮像装置およびアクチュエータドライバ

(51)【国際特許分類】

   G03B 19/07 20210101AFI20221212BHJP

   G03B 5/00 20210101ALI20221212BHJP

   G03B 30/00 20210101ALI20221212BHJP

   G03B 35/08 20210101ALI20221212BHJP

   G03B 37/00 20210101ALI20221212BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20221212BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

G03B19/07

G03B5/00 J

G03B30/00

G03B35/08

G03B37/00 Z

H04N5/225 400

H04N5/225 800

H04N5/232 480

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021111580

(22)【出願日】2021-07-05

(62)【分割の表示】P 2017039018の分割

【原出願日】2017-03-02

(65)【公開番号】P2021177245

(43)【公開日】2021-11-11

【審査請求日】2021-08-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 彰人

(72)【発明者】

【氏名】前出 淳

(72)【発明者】

【氏名】関本 芳宏

【審査官】藏田 敦之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２５２２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５７５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８５８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９１２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７１７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１８７０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３０６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５１２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－７２３１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １９／０７

Ｇ０３Ｂ ５／００

Ｇ０３Ｂ ３０／００

Ｇ０３Ｂ ３５／０８

Ｇ０３Ｂ ３７／００

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学手振れ補正機能を有する第１カメラモジュールと、
光学手振れ補正機能を有する第２カメラモジュールと、
ジャイロセンサと、
を備え、
各カメラモジュールは、
撮像素子と、
レンズと、
前記レンズを光軸と垂直な面内に位置決めするアクチュエータと、
前記レンズの位置を示す位置検出信号を生成する位置検出素子と、
前記ジャイロセンサの出力に応じて前記レンズの目標位置を示すターゲットコードを生成し、前記位置検出信号に応じた検出コードが前記ターゲットコードに近づくようにフィードバック制御によって駆動信号を生成して、前記アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、
を備え、
前記レンズの前記撮像素子に対する基準位置が、前記第１カメラモジュールと前記第２カメラモジュールとで独立して設定可能であり、
前記第１カメラモジュールと前記第２カメラモジュールのそれぞれにおいて、前記位置検出信号のＡＣ成分にもとづいて前記光学手振れ補正のフィードバック制御を行うとともに、前記位置検出信号のＤＣ成分に基づいて前記基準位置を設定することで２つのカメラモジュール間の視野が調整されていることを特徴とする撮像装置。

【請求項2】

前記第１カメラモジュールと前記第２カメラモジュールのそれぞれにおける視野調整後の基準位置が、前記位置検出信号の出力値として保存されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記第１カメラモジュールにおいて前記レンズの前記基準位置が設定され、設定済みの前記第１カメラモジュールに対して、前記第２カメラモジュールにおける前記レンズの前記基準位置が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記第１カメラモジュールにおいて、標準被写体が前記撮像素子の所定の位置に結像するように前記レンズの前記基準位置が設定され、
前記第２カメラモジュールにおいて、前記標準被写体が前記撮像素子の所定の位置に結像するように前記レンズの前記基準位置が設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。

【請求項5】

前記第１カメラモジュールおよび前記第２カメラモジュールにおいて、標準被写体が前記撮像素子の同一の位置に結像するように前記レンズの前記基準位置が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記第１カメラモジュールおよび前記第２カメラモジュールにおいて、前記レンズの前記基準位置の設定後に、前記第１カメラモジュールおよび前記第２カメラモジュールを一体にシフト可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

【請求項7】

各カメラモジュールの前記アクチュエータドライバは、
前記位置検出信号を第１検出コードに変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記第１検出コードを補正して第２検出コードを生成する補正回路であって、前記第２検出コードは、前記レンズが前記基準位置にあるときに、前記ターゲットコードの変位ゼロに対応する値をとるものである、補正回路と、
前記第２検出コードが前記ターゲットコードに近づくように、前記駆動信号を生成するコントローラと、
を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。

【請求項8】

前記第１カメラモジュールおよび前記第２カメラモジュールの少なくとも一方の前記アクチュエータドライバにおいて、前記第１カメラモジュールの前記検出コードと前記第２カメラモジュールの前記検出コードの温度による変化が同等となるように、前記検出コードが補正されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置。

【請求項9】

各アクチュエータドライバにおいて、各カメラモジュールの温度が所定の温度から変化した場合でも、同じ位置に対する前記検出コードが変化しないように、それぞれの前記検出コードの温度補償が行われることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。

【請求項10】

各カメラモジュールの前記アクチュエータドライバにおいて、前記検出コードと前記レンズの実際の変位との関係が直線になるように線形補償することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。

【請求項11】

光学手振れ補正付きの複数のカメラモジュールを備える撮像装置に使用されるアクチュエータドライバであって、
各カメラモジュールは、
撮像素子と、
レンズと、
前記レンズを光軸と垂直な面内に位置決めするアクチュエータと、
前記レンズの位置を示す位置検出信号を生成する位置検出素子と、
ジャイロセンサの出力に応じて、前記レンズの目標変位を示すターゲットコードを生成し、前記位置検出信号に応じた検出コードが前記ターゲットコードに近づくように、フィードバック制御により駆動信号を生成して前記アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、
を備え、
前記検出コードの基準値を、前記複数のカメラモジュールで独立して設定することにより前記レンズの前記撮像素子に対する基準位置が、前記複数のカメラモジュールごとに独立して設定可能であり、
前記アクチュエータドライバは、前記複数のカメラモジュールのそれぞれにおいて、前記位置検出信号のＡＣ成分に基づいて前記光学手振れ補正のフィードバック制御を行うとともに、前記複数のカメラモジュール間の視野を調整するために前記位置検出信号のＤＣ成分に基づいて前記基準位置を設定することを特徴とするアクチュエータドライバ。

【請求項12】

前記複数のカメラモジュールのうち、ひとつのカメラモジュールにおける前記検出コードの前記基準値が設定され、この設定済みの基準値に連動させて他のカメラモジュールの前記検出コードの前記基準値が設定可能であることを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項13】

前記基準値の温度による変化を補正するための温度補償手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載のアクチュエータドライバ。

【請求項14】

前記検出コードと、前記レンズの実際の変位との関係を直線化する線形補償手段をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のアクチュエータドライバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォンには、レンズおよび撮像素子を含むカメラモジュールを、２個備えるものが存在する。２つのカメラモジュールによって同一被写体を撮像し、２つの撮像素子により撮像された画像を合成することにより、３Ｄ画像、パノラマ画像、ズーム画像、高解像度画像などを生成することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１４５６３５号公報

【文献】特開２０１０－２０４５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような２つのカメラモジュールを備える装置では、２つのカメラモジュールのアライメントが重要となる。

【0005】

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、２つのカメラモジュールのアライメントが容易化された撮像装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は撮像装置に関する。撮像装置は、光学手振れ補正機能を有する第１カメラモジュールと、光学手振れ補正機能を有する第２カメラモジュールと、を備える。各カメラモジュールは、撮像素子と、レンズと、レンズを光軸と垂直な面内に位置決めするアクチュエータと、を備える。この撮像装置は、撮像素子に対するレンズの基準位置が、第１カメラモジュールおよび第２カメラモジュールとで独立して設定される。

【0007】

「基準位置」とは、手振れ補正によるレンズシフト量がゼロのときの、撮像素子に対するレンズの位置をいう。この態様によると、２つのカメラモジュールによる撮影画像における同一被写体の位置、あるいは視野を、手振れ補正機構を利用して調節することができる。

【0008】

第１カメラモジュールにおいてレンズの基準位置が設定され、設定済みの第１カメラモジュールに対して、第２カメラモジュールにおけるレンズの基準位置が設定されてもよい。

【0009】

第１カメラモジュールと第２カメラモジュールにおいて、標準被写体が撮像素子の同一の位置に結像するようにレンズの基準位置が設定されてもよい。

【0010】

第１カメラモジュールと第２カメラモジュールにおいてレンズの基準位置の設定後に、第１カメラモジュールおよび第２カメラモジュールを一体にシフト可能であってもよい。

【0011】

各カメラモジュールは、レンズの位置を示す位置検出信号を生成する位置検出素子と、位置検出信号に応じた検出コードおよびレンズの目標変位を示すターゲットコードにもとづいてアクチュエータをフィードバック制御するアクチュエータドライバと、をさらに備えてもよい。第１カメラモジュールと第２カメラモジュールの少なくとも一方のアクチュエータドライバにおいて、第１カメラモジュールの検出コードと第２カメラモジュールの検出コードの温度による変化が同等となるように、検出コードが補正されてもよい。
これにより、温度変動により２つのカメラモジュールによる撮影画像における同一被写体の位置がばらばらに変化するのを防止できる。

【0012】

各カメラモジュールのアクチュエータドライバにおいて、各カメラモジュールの温度が所定の温度から変化した場合でも、同じ位置に対する検出コードが変化しないように、それぞれの検出コードの温度補償をしてもよい。

【0013】

各カメラモジュールのアクチュエータドライバにおいて、検出コードとレンズの実際の変位との関係が直線になるように線形補償してもよい。

【0014】

基準となる相対位置関係を、位置検出素子の出力値を利用して設定してもよい。

【0015】

本発明の別の態様は、アクチュエータドライバである。このアクチュエータドライバは、複数のカメラモジュールを備える撮像装置に使用され、カメラモジュールの光学手振れ補正アクチュエータを制御する。各カメラモジュールは、撮像素子と、レンズと、レンズを位置決めするアクチュエータと、レンズの位置を示す位置検出信号を生成する位置検出素子と、位置検出信号に応じた検出コードと、レンズの目標変位を示すターゲットコードにもとづいてアクチュエータを位置決めするアクチュエータドライバと、を備える。このアクチュエータドライバは、検出コードの基準値が、複数のカメラモジュールで独立して設定可能である。

【0016】

複数のカメラモジュールのうち、ひとつのカメラモジュールにおける検出コードの基準値が設定され、この設定済みの基準値に連動させて他のカメラモジュールの検出コードの基準値が設定可能であってもよい。

【0017】

アクチュエータドライバは、基準値の温度による変化を補正するための温度補償手段を備えてもよい。

【0018】

アクチュエータドライバは、検出コードとレンズの実際の変位との関係を直線化する線形補償手段をさらに備えてもよい。

【0019】

本発明のある態様は、撮像装置に関する。撮像装置は、光学手振れ補正機能を有する第１カメラモジュールと、光学手振れ補正機能を有する第２カメラモジュールを備える。各カメラモジュールは、レンズと、撮像素子と、レンズを位置合わせするアクチュエータと、を備える。レンズと撮像素子との間の標準的な相対位置関係は、第１カメラモジュールと第２カメラモジュールとで連動させて設定される。

【0020】

以上の構成によれば、プレビュー時などの初期状態での２つのカメラの被写体領域を設定できるため、２つのカメラの画像の合成などが容易になる。

【0021】

また、ある態様の撮像装置では、第１カメラモジュールと第２カメラモジュールにおいて、一方のカメラモジュールにおけるレンズと撮像素子との間の標準的な相対位置関係を設定し、この設定済みのカメラモジュールに対して、他方のカメラモジュールにおけるレンズと撮像素子との間の標準的な相対位置関係を設定してもよい。

【0022】

以上の構成によれば、一方のカメラモジュールに対して他方のカメラモジュールのレンズと撮像素子との標準的な相対位置関係を合わせこむため、２つのカメラの被写体領域を連動させて設定でき、２つのカメラの画像の合成などが容易になる。

【0023】

また、ある態様の撮像装置では、第１カメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号と、第２カメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号の、温度による変化が同等となるように、少なくとも一方の位置検出信号を補正してもよい。

【0024】

以上の構成によれば、２つのカメラモジュールにおけるレンズと撮像素子の標準的な相対位置関係が温度によって変化したとしても、同じような変化を示すように補正されるため、２つのカメラの被写体像の相対関係は変わらず（像がシフトしたら同じようにシフトする）、２つのカメラの画像の合成などが容易になる。

【0025】

また、ある態様の撮像装置では、所定の温度における第１カメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号と、第２カメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号に対して、カメラモジュールの温度が所定の温度から変化した場合でも、同じ位置に対する位置検出信号が変化しないように、それぞれの位置検出手段の温度補償を行ってもよい。

【0026】

以上の構成によれば、それぞれのカメラモジュールにおけるレンズと撮像素子の標準的な相対位置関係の温度による変化を補正するので、温度変化があった場合でも、２つのカメラの被写体領域が初期の設定状態で保持されているため、２つのカメラの画像の合成などが容易にできる。

【0027】

また、ある態様の撮像装置では、それぞれのカメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号と実際のレンズの変位との関係が直線になるように線形補償してもよい。

【0028】

以上の構成によれば、位置検出信号と実際の変位との関係が直線になるように補正されるので、レンズと撮像素子の標準的な相対位置関係の設定が容易になる。

【0029】

また、ある態様の撮像装置では、標準的な相対位置関係を、位置検出手段の出力値として設定してもよい。

【0030】

以上の構成によれば、レンズと撮像素子の標準的な相対位置関係を位置検出手段の出力値として設定するので、２つのカメラの被写体領域をそれぞれのカメラモジュールの位置検出手段の出力値として合わせこむことができる。また、温度変化があった場合でも、２つのカメラモジュールの位置検出手段の出力値の変化が同等であるように、あるいは出力値が温度によって変化しないように補正することで、２つのカメラの被写体領域を連動させることができる。

【0031】

本発明の別の態様は、アクチュエータドライバに関する。アクチュエータドライバは、それぞれが位置検出手段を備えた複数のカメラモジュールの光学手振れ補正アクチュエータを制御するアクチュエータドライバであって、それぞれの位置検出手段の位置検出信号の基準値を、複数のカメラモジュールで連動させて設定することを特徴としている。

【0032】

この態様によれば、プレビュー時などの初期状態での２つのカメラの被写体領域を設定できるため、２つのカメラの画像の合成などが容易になる。

【0033】

また、ある態様のアクチュエータドライバでは、複数のカメラモジュールのうち、ひとつのカメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号の基準値を設定し、この設定済みの基準値に連動させて他のカメラモジュールの位置検出手段の位置検出信号の基準値を設定してもよい。

【0034】

また、ある態様のアクチュエータドライバでは、基準値の温度による変化を補正するための温度補償手段を備えていてもよい。

【0035】

また、ある態様のアクチュエータドライバでは、位置検出手段の位置検出信号と、アクチュエータにおける可動部の実際の変位との関係を直線化する線形補償手段を備えていてもよい。

【0036】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【0037】

さらに、この課題を解決するための手段の記載は、すべての欠くべからざる特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。

【発明の効果】

【0038】

本発明によれば、２つのカメラモジュールのアライメントが容易化できる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】実施の形態に係る撮像装置の基本構成を示す図である。

【図2】図１の撮像装置のアライメントを説明する図である。

【図3】アクチュエータドライバの構成例を示すブロック図である。

【図4】撮像装置におけるひとつのカメラモジュールの構成を示す図である。

【図5】図５（ａ）～（ｃ）は、撮像装置の第１実施例におけるレンズの位置と被写体像の関係を示す図である。

【図6】図６（ａ）～（ｃ）は、撮像装置の第１実施例におけるレンズの位置と被写体像の関係を示す図である。

【図7】撮像装置の第１実施例における２つのカメラモジュールの変位と位置検出信号の関係が異なる場合に、被写体像の位置を合わせこむための位置検出信号の設定方法を説明する図である。

【図8】撮像装置の第２実施例におけるひとつのカメラモジュールの温度特性を示す図である。

【図9】撮像装置の第２実施例におけるひとつのカメラモジュールの温度補償後の変位と位置検出信号との関係を示す図である。

【図10】撮像装置の第３実施例における線形補償と温度補償の処理を示すフローチャートである。

【図11】撮像装置の第３実施例における関数化された曲線と理想直線の関係を示す図である。

【図12】撮像装置の第３実施例におけるひとつのカメラモジュールの線形補償後の変位と位置検出信号との関係を示す図である。

【図13】撮像装置の第３実施例における関数を直線近似する方法を説明する図である。

【図14】レンズ制御装置の具体的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0041】

また図面に記載される各部材の寸法（厚み、長さ、幅など）は、理解の容易化のために適宜、拡大縮小されている場合がある。さらには複数の部材の寸法は、必ずしもそれらの大小関係を表しているとは限らず、図面上で、ある部材Ａが、別の部材Ｂよりも厚く描かれていても、部材Ａが部材Ｂよりも薄いこともあり得る。

【0042】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0043】

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0044】

図１は、実施の形態に係る撮像装置の基本構成を示す図である。撮像装置１０００は、第１カメラモジュール１００１および第２カメラモジュール１００２を備える。第１カメラモジュール１００１および第２カメラモジュール１００２は光学手振れ補正（ＯＩＳ：Optical Image Stabilizer）機能を備えており、それらは同様に構成される。第１カメラモジュール１００１および第２カメラモジュール１００２は、共通の基板１２００上に実装される。撮像装置１０００はスマートフォン、タブレット端末、ポータブルオーディオプレイヤなどに搭載される。

【0045】

第１カメラモジュール１００１は、撮像素子１００３、レンズ１００４、アクチュエータ１００６、位置検出素子１０１０、ブレ検出手段１０１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１４、アクチュエータドライバ１１００を備える。

【0046】

撮像素子１００３は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）などである。レンズ１００４は撮像素子１００３への入射光路上に設けられ、光軸（Ｚ軸）と垂直な面（ＸＹ面という）内でＸ方向およびＹ方向に変位可能に支持されている。

【0047】

位置検出素子１０１０は、ホールセンサなどの磁気的検出手段であり、レンズ１００４の変位を示す位置検出信号（ホール信号）Ｓ_２を生成する。ブレ検出手段１０１２はたとえばジャイロセンサであり、カメラモジュール１００１のブレを検出する。ブレ量を示す角速度信号Ｓ_１は、アクチュエータドライバ１１００に入力され、アクチュエータドライバ１１００は、レンズ１００４の変位の目標値を示すターゲットコードを生成する。アクチュエータドライバ１１００は、ターゲットコードにもとづいて、アクチュエータ１００６に対する駆動信号Ｓ_５を生成する。

【0048】

アクチュエータ１００６の可動子にはレンズ１００４が取り付けられており、レンズ１００４は、ターゲットコードに応じた位置に移動する。一般的なカメラモジュールでは、アクチュエータ１００６によりレンズ１００４は、２次元（Ｘ方向、Ｙ方向）で変位可能であるが、以下では明確化のため１次元（Ｘ軸）のみで変位するものとする。より詳しくは、アクチュエータドライバ１１００は、レンズ１００２の目標変位を示すターゲットコードと位置検出信号Ｓ_２にもとづいてアクチュエータ１００６をフィードバック制御する。

【0049】

第２カメラモジュール１００２は第１カメラモジュール１００１と同様に構成される。なお第１カメラモジュール１００１、第２カメラモジュール１００２はオートフォーカス（以下、ＡＦ）機構も備えるが、図１ではＡＦに関連するアクチュエータなどは省略されている。

【0050】

図２は、図１の撮像装置１０００のアライメントを説明する図である。このアライメントでは、基板１２００に対する第１カメラモジュール１００１、第２カメラモジュール１００２の位置を調節するのではなく、第１カメラモジュール１００１、第２カメラモジュール１００２の手振れ補正のためのレンズアクチュエータを利用して、アライメントを実行する。

【0051】

撮像装置１０００が所定の位置に固定され、標準被写体１２０２が中央位置Ｐ１に配置される。中央位置Ｐ１は、第１カメラモジュール１００１および第２カメラモジュール１００２それぞれの撮像素子１００３のセンターから等距離の基準軸１２０４上に設定することが好ましい。

【0052】

第１カメラモジュール１００１のレンズ１００４をＸ軸方向に変位させると、標準被写体１２０２が撮像素子１００３上に結像する位置がＸ方向にシフトする。言い換えれば第１カメラモジュール１００１の視野をシフトさせることができる。同様に第２カメラモジュール１００２のレンズ１００４をＸ軸方向に変位させると、標準被写体１２０２が撮像素子１００３上に結像する位置がＸ方向にシフトする。言い換えれば第２カメラモジュール１００２の視野をシフトさせることができる。

【0053】

第１カメラモジュール１００１および第２カメラモジュール１００２において、レンズ１００４の撮像素子１００３に対する基準位置を調節することにより、第１カメラモジュール１００１および第２カメラモジュール１００２において、同一の視野を得ることができる。基準位置とは、手振れ補正によるレンズシフト量がゼロのときの、撮像素子１００３に対するレンズ１００４の位置に相当する。手振れ補正（フィードバック制御）によって、レンズ１００４は基準位置をセンター（ＤＣ成分）として、位置決めされる。

【0054】

図３は、アクチュエータドライバ１１００の構成例を示すブロック図である。図３には、アクチュエータドライバ１１００の手振れ補正のひとつの軸に対応するブロックのみが示されており、実際には手振れ補正の他の軸や、ＡＦに対応するブロックも存在する。アクチュエータドライバ１１００は、インタフェース回路１１０２、Ａ／Ｄコンバータ１１０４、補正回路１１０６、ジャイロコントローラ１１０７、制御回路１１０８を備える。インタフェース回路１１０２は、ブレ検出手段１０１２であるジャイロセンサから、ブレ量に応じた角速度信号Ｓ_１を受信する。Ａ／Ｄコンバータ１１０４は、位置検出素子１０１０からの位置検出信号Ｓ_２をデジタルの検出コード（第１検出コードと称する）Ｄ_２に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１１０４の前段には、アンプが設けられてもよい。位置検出信号Ｓ_２がデジタル信号である場合、Ａ／Ｄコンバータ１１０４は省略可能である。

【0055】

補正回路１１０６は、第１検出コードＤ_２を、レンズ１００４の実際の変位と線形な関係を有する検出コード（以下、第２検出コードと称する）Ｄ_３に変換する（線形補償）。ジャイロコントローラ１１０７は、角速度信号Ｓ_１を積分して角度情報に変換し、角度情報に応じたターゲットコードＤ_１を生成する。

【0056】

制御回路１１０８は、第２検出コードＤ_３がターゲットコードＤ_１に近づくようにアクチュエータ１００６を制御する。制御回路１１０８は、コントローラ１１１０およびドライバ部１１１２を含む。コントローラ１１１０は、第２検出コードＤ_３とターゲットコードＤ_１の誤差がゼロに近づくように制御指令値Ｓ_４を生成する。コントローラ１１１０は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）コントローラやＰＩ（比例・積分）コントローラであってもよい。コントローラ１１１０、補正回路１１０６およびジャイロコントローラ１１０７は、ソフトウェアプログラムを実行可能なプロセッサコア１１２０によって実装してもよい。ドライバ部１１１２は制御指令値Ｓ_４に応じた駆動信号Ｓ_５をアクチュエータ１００６に供給する。

【0057】

アクチュエータドライバ１１００において、基準位置の情報は、検出コードＤ_２（Ｄ_３）の値として保持される。撮像装置１０００の実動作時において、ターゲットコードＤ_１が変位ゼロに対応する値であるとき、アクチュエータドライバ１１００は、レンズ１００４が基準位置となるように、駆動信号Ｓ_５を生成する。言い換えれば、補正回路１１０６は、レンズ１００４が基準位置であるときに、第２検出コードＤ_３がターゲットコードＤ_１の変位ゼロに対応する値となるように、検出コードＤ_２からＤ_３への変換処理を行う。

【0058】

以上がカメラモジュール１００の基本構成および原理である。本発明は、上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。

【0059】

まずは撮像装置の具体的な構成について説明する。図４は、撮像装置におけるひとつのカメラモジュールの具体的な構成例を示す図である。デュアルカメラにおいては、同様の構成がもう一組あることになる。なお、一部の電子部品を２つのカメラモジュールで共有してもかまわない。カメラモジュール３００は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、スマートフォンやタブレット端末に内蔵されるカメラモジュールである。カメラモジュール３００は、撮像素子３０２、レンズ３０４、プロセッサ３０６およびレンズ制御装置４００を備える。レンズ３０４は、撮像素子３０２に入射する光の光軸上に配置される。レンズ３０４はオートフォーカス（ＡＦ）のためにＺ軸方向に駆動され、光学手振れ補正のためにＸ軸および／またはＹ軸方向に駆動される。

【0060】

オートフォーカスの場合、レンズ制御装置４００は、レンズ３０４を光軸方向（Ｚ軸方向）に変位させる。プロセッサ３０６は、撮像素子３０２が撮像した画像のコントラストが高くなるように、位置指令値Ｐ_ＲＥＦを生成する（コントラストＡＦ）。あるいは撮像素子３０２の外部に設けられ、あるいは撮像面に埋め込まれたＡＦセンサからの出力にもとづいて、位置指令値Ｐ_ＲＥＦが生成されてもよい（位相差ＡＦ）。レンズ制御装置４００は、プロセッサ３０６からの位置指令値（ターゲットコードとも称する）Ｐ_ＲＥＦにもとづいて、レンズ３０４をＺ軸方向に位置決めする。

【0061】

光学手振れ補正の場合、レンズ制御装置４００はレンズ３０４を撮像素子３０２と平行な面内で光軸に垂直な方向（Ｘ軸および／またはＹ軸方向）に変位させる。レンズ制御装置４００は、ジャイロセンサ３０８からの出力にもとづいて、位置指令値Ｐ_ＲＥＦを生成し、位置指令値Ｐ_ＲＥＦにもとづいてレンズ３０４をＸ軸方向および／またはＹ軸方向に位置決めする。

【0062】

レンズ制御装置４００は、位置フィードバックにより、アクチュエータ４０２を制御する。具体的にはレンズ制御装置４００は、アクチュエータ４０２、位置検出素子（ＡＦ、ＯＩＳ）４０４、温度検出素子（ＡＦ、ＯＩＳ）４０６およびアクチュエータドライバＩＣ（Integrated Circuit）５００を備える。アクチュエータ４０２は、たとえばボイスコイルモータであり、レンズ３０４はホルダー３１０に搭載され、Ｚ軸方向可動に支持されている。ホルダー３１０にはＡＦコイル３１２が巻回されており、ＡＦコイル３１２に対向して永久磁石３１４が配置されている。ＡＦコイル３１２に通電することにより、永久磁石３１４との磁気的相互作用によりレンズ３０４とホルダー３１０は一体的にＺ軸方向に駆動される。一方、永久磁石３１４を含めたＡＦ駆動機構全体がＸ軸および／またはＹ軸方向可動に支持されており、固定部に配置されたＯＩＳコイル３１６に通電することにより、永久磁石３１４との磁気的相互作用によりレンズ３０４、ホルダー３１０、永久磁石３１４などはＸ軸および／またはＹ軸方向に駆動される。ボイスコイルモータの固定部は、撮像装置３００の筐体に対して固定されている。

【0063】

位置検出素子４０４は、たとえばホール素子などの磁気的検出手段が多く用いられており、ここではホール素子を前提に説明する。ボイスコイルモータのＡＦ可動部、たとえばホルダー３１０には、永久磁石３１８が取り付けられ、ＡＦには動かない部分にはＡＦ用ホール素子３２０が取り付けられる。これらの組み合わせによりＡＦ用の位置検出素子４０４が形成される。一方、永久磁石３１４に対向して固定部にはＯＩＳ用のホール素子３２２が取り付けられる。これらの組み合わせによりＯＩＳ用の位置検出素子４０４が形成される。なお、ホール素子３２２は、図４ではＸ軸用のものしか示していないが、図では影にかくれて見えない位置にＹ軸用のホール素子も存在する。位置検出素子４０４は、レンズ３０４の現在の位置に応じた電気信号（以下、位置検出信号Ｐ_ＦＢという）を生成し、位置検出信号Ｐ_ＦＢは、アクチュエータドライバＩＣ５００にフィードバックされる。

【0064】

アクチュエータドライバＩＣ５００は、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣである。ここでの「集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

【0065】

アクチュエータドライバＩＣ５００は、フィードバックされた位置検出信号Ｐ_ＦＢが、位置指令値Ｐ_ＲＥＦと一致するように、アクチュエータ４０２をフィードバック制御する。

【0066】

このようにレンズ３０４の位置を検出して、これをフィードバックして位置制御に用いることにより、ステップ応答における過渡振動を抑えて収束を速めたり、目標位置への位置決め精度を高めたりできる。

【0067】

理想的には、位置検出素子４０４の出力（すなわち位置検出信号Ｐ_ＦＢ）もしくはそれに対応する位置指令値Ｐ_ＲＥＦ（以下、これを変数ｙとしても表記する）と、レンズ３０４（アクチュエータ４０２）の実際の変位（以下、これを変数ｘとして表記する）の関係（以下、ｘ－ｙ特性ともいう）は線形かつ温度変動等に関して不変であり、ばらつきも存在しないことが望ましい。しかしながら現実的には、ｘ－ｙ特性は非線形であり、また撮像装置３００ごとにばらつきが存在し、さらに、位置検出素子４０４の温度によってもそれらの関係（ｘ－ｙ特性）は変動する。したがって、位置検出信号Ｐ_ＦＢと位置指令値Ｐ_ＲＥＦが一致するように制御したとしても、この関係（ｘ－ｙ特性）が変化すると、レンズ３０４の実際の位置が変化することになる。

【0068】

以上のように、非線形性、温度変化は位置決め精度を悪化させるため、位置検出信号Ｐ_ＦＢに対して線形補償、温度補償を行うことが望ましい。線形補償は、位置検出信号Ｐ_ＦＢと実際の変位との関係を示す関数を、理想とする１次関数（直線）に変換するように位置検出信号Ｐ_ＦＢの値を補正することで実現される。温度補償は、温度変化によって変化する位置検出信号Ｐ_ＦＢと実際の変位との関係の傾きやオフセットを、温度ごとに補正することで実現される。

【0069】

まずは、線形補償について詳細に説明する。線形補償を行う場合、レーザ変位計などを用いて実際の変位の情報を得ることが必要となる。通常はレーザ変位計やレーザドップラー測定器などが変位測定用として用いられるが、ＯＩＳの場合は、撮像素子内で像が動く距離を変位情報として利用してもよい。すなわち撮像素子３０２が画像変位検出素子４０８として機能し、変位検出信号Ｐ_Ｄを出力する。非線形関数を線形関数に変換することで線形補償がなされる。

【0070】

次に、温度補償について説明する。この補正のために、温度検出素子４０６が設けられる。温度検出素子４０６は、位置検出素子４０４の温度を検出する。ＡＦの温度補償を行う場合は、ＡＦ用のホール素子３２０の温度を検出する。ＯＩＳの温度補償を行う場合は、ＯＩＳ用のホール素子３２２の温度を検出する。温度検出は、ホール素子の内部抵抗の温度による変化を利用して行うことができる。なお、位置検出素子４０４の温度と周囲温度が一致する場合、あるいは強い相関を有する場合、温度検出素子４０６は周囲温度を測定してもよい。検出された温度情報Ｔは、アクチュエータドライバＩＣ５００に入力される。アクチュエータドライバＩＣ５００は、温度情報Ｔにもとづいて、アクチュエータ４０２の駆動制御を補正する。温度検出素子４０６は、サーミスタやポジスタ、熱電対などであってもよい。

【0071】

以下では、デュアルカメラにおける被写体像の位置合わせについて、第１実施例から第３実施例を参照して説明する。以下で説明する位置合わせ処理は、それぞれのカメラモジュールにおける位置検出素子の出力値を用いたセンタリング処理に関するものである。

【0072】

＜第１実施例＞
図５（ａ）～（ｃ）を参照して、デュアルカメラにおけるセンタリングのプロセスについて説明する。図５（ａ）～（ｃ）は、撮像装置の第１実施例におけるレンズの位置と被写体像の関係を示す図である。図５（ａ）～（ｃ）には２つのカメラモジュールとも画像中心に被写体像がくるようにセンタリングしたときの様子が示される。

【0073】

カメラモジュールについては、レンズ３０４と撮像素子３０２のみを抜き出して図示している。図の左側のカメラモジュールをカメラモジュール１とし、右側のカメラモジュールをカメラモジュール２とする。カメラモジュールの下側には、それぞれの撮像素子でとらえた画像（たとえば、撮像装置の液晶画面）を示している。被写体３は、２つのカメラモジュールのレンズ光軸の中間の延長線上に位置するものとする。

【0074】

図５（ａ）は、それぞれのカメラモジュールのレンズ光軸が撮像素子の中心軸上にある場合を示している。それぞれのレンズ光軸間に距離（視線長）があるため、左側のカメラモジュール１から見ると、被写体３は右側にずれて見え、右側のカメラモジュール２から見ると、被写体３は左側にずれて見える。そのため、それぞれの画面４内の被写体像５は、左側のカメラモジュール１では右側に偏っており、右側のカメラモジュール２では左側に偏っている。

【0075】

次に、図５（ｂ）のように、左側のカメラモジュール１のレンズ３０４をシフトさせた場合を考える。これは、カメラが手振れした場合と同等であり、斜めの被写体を画像中央でとらえることができる。すなわち、左側の画面４内の被写体像５は、画面のほぼ中央に位置する。

【0076】

次に、図５（ｃ）のように、右側のカメラモジュール２のレンズ３０４をシフトさせた場合を考える。これは、カメラが手振れした場合と同等であり、斜めの被写体を画像中央でとらえることができる。ずなわち、右側の画面４内の被写体像５は、画面のほぼ中央に位置する。

【0077】

以上の動作により、それぞれのカメラモジュールのセンタリング調整が完了する。これにより、画面内の被写体像の位置が、左右のカメラでほぼ一致するため、２つのカメラの画像を合成して、３Ｄ画像にしたり、デプスマップと呼ばれる奥行き情報を得たり、ズーム画像を得たり、といったように後の処理が容易になる。何よりも、一般ユーザがカメラを切り換えたときに視野が大きく動くという違和感を解消できる。

【0078】

なお、ここでは紙面内左右方向のセンタリング調整について説明したが、同時に紙面に垂直な方向のセンタリング調整も実施することが望ましい。

【0079】

また、センタリング調整は、それぞれのカメラモジュールに対してセンタリングの動作を行って、結果的に左右の画面の被写体位置を一致させてもよいし、あるいは一方のカメラモジュールの被写体位置を特定の位置に設定した後、他方のカメラモジュールの被写体位置をそれに合わせる、という動作を行ってもよい。この場合、被写体位置が画面の中央であることにはこだわらない。これをさらに中央に戻すかどうかについては後述する。

【0080】

また、このようにして設定したセンタリングの条件を維持、管理するのは、それぞれのカメラモジュールに設けられた位置検出手段である。すなわち、レンズ３０４を動かすと位置検出手段の出力値は変化するが、センタリング調整として最適なレンズ３０４の位置が確認されれば、そのときの位置検出手段の出力値を保存する。位置検出手段のゼロ点アジャストのようなものである。手振れ補正のためのレンズ３０４の変位は、このゼロ点を中心に行われる。

【0081】

手振れ補正というのはＡＣ動作であり、その振幅の中心位置、すなわちＤＣ成分は以上のように決定するとよい。手振れの角度信号は、ジャイロセンサ３０８（図４参照）で検出される角速度を積分して出力されるが、積分をしているうちにＤＣ成分が溜まってくるため、必要に応じてリフレッシュしてやる必要がある。リフレッシュしないままだと、その積分された角度信号がレンズ３０４に対するオフセット命令となるため、レンズ３０４の位置もオフセットし、センタリング条件からずれてしまう。リフレッシュすることでオフセット命令が解除され、位置検出手段の設定されたゼロ点位置までレンズ３０４は戻される。なお、急激なリフレッシュによるレンズのゼロ点移動は、画像が動くという違和感を生む。これを防ぐために、徐々にリフレッシュするとか、レンズの動く速度を制御するとか、様々な工夫があってもよい。

【0082】

次に、図６（ａ）～（ｃ）を参照して、デュアルカメラにおけるセンタリングの変形例について説明する。図６（ａ）～（ｃ）は、撮像装置の第１実施例におけるレンズの位置と被写体像の関係を示す図である。図６（ａ）～（ｃ）には一方のカメラモジュールの被写体像の位置に他方を合わせこんだときの様子が示される。図６（ａ）は、それぞれのカメラモジュールのレンズ光軸が撮像素子の中心軸上にある場合の図であり、図５（ａ）と同じ図である。

【0083】

図６（ｂ）が図５（ｂ）とは異なっており、図６（ｂ）では右側の画面４内の被写体像５の位置が偏ったまま、この偏った被写体像５の位置に合うように、左側のカメラモジュール１のレンズ３０４をシフトさせている。これにより、両方のカメラモジュールの被写体像５が画面４内のほぼ同じ位置で左に偏っている。

【0084】

この状態から、被写体像５を画面４の中央に戻したい場合は、２つのカメラモジュール全体をシフトさせる必要がある。すなわち、カメラをかまえる位置をずらすということである。このことを示したのが図６（ｃ）である。図６（ｃ）では、カメラモジュール全体を左にシフトさせている。これにより、画面４内の被写体像５は、画面のほぼ中央に位置することになる。なお、遠方の被写体に対して、カメラのシフトで被写体像が動く距離はわずかであり、被写体像５を画面４中央にもってくるのは難しいが、逆に、遠方の被写体であれば、左右のカメラによる視差の角度も小さく、画面４内の被写体像５の偏りもわずかであるので、結局は図からもわかるように視線長の半分の距離だけカメラをシフトさせればよいことになる。

【0085】

次に、図７を参照して、位置検出信号として見たときのセンタリング動作について説明する。図７は、撮像装置の第１実施例における２つのカメラモジュールの変位と位置検出信号の関係が異なる場合に、被写体像の位置を合わせこむための位置検出信号の設定方法を説明する図である。

【0086】

図７のグラフは、それぞれのカメラモジュールについて、位置検出信号と実際の変位との関係を示しており、実線６がカメラモジュール１の場合を、破線７がカメラモジュール２の場合を示している。カメラモジュール１の場合、ｐ_１という位置検出信号の値のときにｑ_１というレンズの変位が得られ、このときに画面中央に被写体像が見えるとする。カメラモジュール２の場合、ｐ_２という位置検出信号の値のときにｑ_２というレンズの変位が得られ、このときに画面中央に被写体像が見えるとする。このように、ｐ_１およびｐ_２という位置検出信号を管理、制御することでセンタリングが可能となる。

【0087】

＜第２実施例＞
続いて第２実施例について説明する。第２実施例では温度補償について説明する。

【0088】

図８を参照して、温度特性について説明する。図８は、撮像装置の第２実施例におけるひとつのカメラモジュールの温度特性を示す図である。図８のグラフは、位置検出信号と実際の変位との関係を示しており、点線８が５℃の場合、実線９が３０℃の場合、２点鎖線１０が５５℃の場合をそれぞれ示している。この結果からもわかるように、位置検出信号と実際の変位との関係は温度によって変化する。たとえば、３０℃においてｐ_３という位置検出信号の値において所定の変位ｑ_３が得られ、これがセンタリング条件として設定されていたとして、５℃では同じ変位ｑ_３に対してｐ_３がｐ_４という値に変化する。逆に言うと、３０℃と同じｐ_３という値でレンズ位置を制御した場合、ｑ_３とは異なる位置で位置決めされることになり、センタリング位置に誤差が生じる。同様に、５５℃では位置検出信号はｐ_５という値に変化する。逆に言うと、３０℃と同じｐ_３という値でレンズ位置を制御した場合、ｑ_３とは異なる位置で位置決めされることになり、センタリング位置に誤差が生じる。以上のことから、温度変化に対してセンタリングの精度を高めるためには、温度補償が重要であることがわかる。

【0089】

図９を参照して、温度補償について説明する。図９は、撮像装置の第２実施例におけるひとつのカメラモジュールの温度補償後の変位と位置検出信号との関係を示す図である。図９は、２つのカメラモジュールのうち、一方のカメラモジュールにおける位置検出信号と実際の変位との関係を示しており、５℃と５５℃の結果が３０℃の結果にほぼ一致するように温度補償している。温度補償は、温度検出手段によって検出された温度情報にしたがって、位置検出信号の値を補正する。ホール素子を用いた温度検出手段については後述する。通常は、温度によって傾きとオフセットが変化するので、これらを補正する。図８の結果では、オフセットはほとんど変化しておらず、図９では温度ごとに一定の係数を掛けて傾きのみを補正した。ここでの補正係数は、あらかじめメモリ内に補正テーブルとして保存されている。個体ごと、温度ごとに補正係数が設定されることが望ましいが、すべて網羅すると測定時間、メモリ容量ともに膨大となるため、個体ばらつきは無視して平均的な係数を設定し、温度も離散的に設定する。実際の温度が設定された温度の中間であった場合は、係数を補完して用いる。

【0090】

図９において、温度補正後の５℃のグラフ８、温度補正後の５５℃のグラフ１０は、３０℃のグラフ９とほぼ一致している。したがって、ｐ_３という位置検出信号の値に対してｑ_３という変位を与えてセンタリングを行った場合、温度が変化してもｐ_３とｑ_３の関係がほとんど変わらず、温度変化によるセンタリング位置の誤差が低減される。

【0091】

なお、温度補償については、一方のカメラモジュールについて説明したが、当然ながら両方のカメラモジュールに対して温度補償を行うことが望ましい。両方のカメラモジュールにおいて、どちらも温度による位置検出信号の変化がないように補正するのが、最も高精度のセンタリングが可能となる。しかしながら、これに限定される訳ではなく、２つのカメラモジュールの温度特性が異なる場合に、一方のカメラモジュールの温度特性と同じになるように他方のカメラモジュールの温度特性を補正してもよい。この場合、温度変化によって被写体像が画面中央から若干ずれるおそれがあるものの、同じようにずれるので、使う側の違和感は小さい。

【0092】

＜第３実施例＞
続いて第３実施例を説明する。第３実施例では線形補償を中心として、温度補償も併用する場合について説明する。

【0093】

図１０のフローチャートを参照して、線形補償の流れについて説明する。図１０は、撮像装置の第３実施例における線形補償と温度補償の処理を示すフローチャートである。

【0094】

処理１１～１３は、撮像装置３００の製造後、出荷前の検査工程で行われるものとして説明するが、これに限定される訳ではない。処理１４は開発段階の実験データなどから設定される。処理１１では、所定温度（基準温度ともいう）Ｔ_０、たとえば製造工場の設定温度などにおいて、位置検出信号ｙ（図４の位置検出値Ｐ_ＦＢ）と変位ｘの関係（ｘ－ｙ特性）を取得しておく。変位ｘは、レンズを変位させたときの撮像素子上の特定パターンの変位として算出できるが、専用の変位測定器を用いて測定した結果でもよい。位置検出信号ｙは、ホール素子の出力電圧でもよい。サーボをかけて測定する場合はターゲットコード（図４の位置指令値Ｐ_ＲＥＦ）でもかまわない。なぜならターゲットコードは目標のアクセス位置を示すコードであり、サーボをかけて目標位置に収束させると、ホール素子の出力電圧と等価になるからである。このようにして測定された位置検出信号ｙと変位ｘとの関係は、直線性が保たれているとは限らないし、温度がＴ_０から変化することによって関係も変化することが考えられる。処理１１は、すべての個体について行われる。

【0095】

処理１２では、取得した位置検出信号ｙと変位ｘとの関係を関数化する。図１１は、撮像装置の第３実施例における関数化された曲線と理想直線の関係を示す図である。たとえば、上記関係が図１１の実線１８のような形状のとき、通常はｙ＝の形で関数化されるが、ここでは逆関数を取り、ｘ＝ｆ（ｙ）のように関数化する。関数は、直線ではない関係をフィットさせるので、２次以上の関数が必要である（多項式近似）。次数を上げた方がフィット誤差は小さくなるが、計算量が増えるので、実態に合わせて次数を設定すればよい。以下の線形補償では５次関数を用いた。

【0096】

ｘ＝ｆ（ｙ）＝ｋ_０＋ｋ_１ｙ＋ｋ_２ｙ^２＋ｋ_３ｙ^３＋ｋ_４ｙ^４＋ｋ_５ｙ^５ …（１）
なお、実際の撮像装置の中で線形補償する場合は、このような５次関数の演算を行っていると計算時間がかかり、計算途中に必要なメモリ容量も大きくなるため、関数を直線のつなぎ合わせによって補間してもかまわない。これについては、後述する。

【0097】

処理１３では、線形関数ｙ＝ａｘ＋ｂを設定する。線形関数ｙ＝ａｘ＋ｂの傾きａと切片ｂは、処理１１で得られたｘ－ｙ特性を考慮して規定することが望ましい。たとえばｘ－ｙ特性を線形近似することにより、傾きａ、切片ｂを求めてもよい。なお、線形関数ｙ＝ａｘ＋ｂは、基準温度Ｔ_０におけるｘ－ｙ特性とは無関係に定めてもよい。

【0098】

測定時に０点調整を行った場合は、測定段階から原点を通る、すなわちｂ＝０となるため、傾きａのみを求めればよい。一方、測定結果が原点を通らない場合、オフセット補正（ｂ≠０）を行って原点を通るようにシフトさせてもよいし、図１１に示すように、測定結果１８の任意の２点、たとえば実用ストローク範囲の両端の２点（ｘ_０１，ｙ_０１）と（ｘ_０２，ｙ_０２）を結ぶ直線１９としてｙ＝ａｘ＋ｂを規定してもよい。

【0099】

処理１４では、実際温度Ｔ_１と所定温度Ｔ_０との差の影響を補正するため、傾き補正係数ｃとオフセット補正係数ｄを設定する。これらの係数は、個体ごとに様々な温度Ｔ_１に対して設定するのが補償精度の点ではベストであるが、製品１個ごとに温度特性まで測定するのは工程コストがかさむため、現実的ではない。そこで、実験室または工程のオフラインにおいて、複数個の代表的なサンプルの温度特性を測定し、最適な補正係数ｃとｄを設定するのが望ましい。基準温度に対して、温度が変化すると補正係数がどのように変化するのかをつかんでおく。基準温度でのｘ－ｙ特性は個体ごとに測定するので、このときの補正係数に対する変化を想定して、各温度における最適補正係数を設定する。実際温度Ｔ_１は離散的でもかまわない。後述する温度測定手段で測定された実際の温度が、あらかじめ補正係数を設定した温度の中間であれば、補間計算して補正係数を設定すればよい。

【0100】

処理１５～１７は、アクチュエータドライバＩＣ５００の実動作中の処理である。実動作中に位置検出素子４０４から得られる位置検出信号ｙの値をｙ_１とする。

【0101】

処理１５では、関数ｆを用いて位置検出信号ｙ_１に対する変位ｘ_１を求める。関数ｆは所定温度Ｔ_０におけるｘ－ｙ特性に対して設定した関数であるが、他の温度でも同じ関数を用いる。上述の通り、各温度においても当該温度で設定される関数を用いると補正の精度アップができるが、各温度の関数を設定するには各温度の温度特性を各サンプルに対して測定する必要があるため、現実的ではなく、この例のようにすべての温度に対して所定温度Ｔ_０での関数を用いることとする。

【0102】

処理１６では、このようにして求められた変位ｘ_１を最初に設定した線形関数にあてはめて、線形補償された位置検出信号の値ｙ_２を算出する。

【0103】

図１２は、撮像装置の第３実施例におけるひとつのカメラモジュールの線形補償後の変位と位置検出信号との関係を示す図である。図１２には、図７におけるカメラモジュール１の結果に対して、線形補償後のｘ－ｙ特性の結果が示される。ただし、これはＴ_１＝Ｔ_０の場合の結果である。温度がＴ_０と異なる場合は、グラフの傾き等が若干変化する。

【0104】

処理１７では、Ｔ_０と異なる温度Ｔ_１での結果に対して、傾き補正とオフセット補正を行い、Ｔ_０での結果と同じになるように補正する。すなわち、直線化後の位置検出信号の値ｙ_２に対して、温度補償後の位置検出信号の値ｙ_３を算出する。

【0105】

このように、線形補償と温度補償を行うことにより、温度の影響を受けないほぼ直線のｘ－ｙ特性を得ることができる。このように直線化を行うことで、センタリングの条件を変更した場合など、新たな位置検出信号の値の条件を比例関係にて設定できる。また、ＯＩＳ自体がジャイロ検出に基づいた手振れ角度とレンズの変位の関係を線形処理するものであり、位置検出信号と変位との関係は線形であることが望ましい。

【0106】

なお、図１０のフローは一例を示すもので、処理の順序まですべて規定するものではない。たとえば、先に変位成分に対する温度補償を行い、温度補償後の結果に対して線形補償を行ってもかまわない。

【0107】

次に、関数を直線近似する方法を説明する。図１３は、撮像装置の第３実施例における関数を直線近似する方法を説明する図である。

【0108】

これまでの説明では、所定温度Ｔ_０における位置検出信号ｙと変位ｘとの関係が曲線である場合に、高次の関数、たとえば５次関数として補正処理に利用していた。すなわち、工場出荷前の検査工程などで取得した関数をメモリに保存しておく。しかし、実際の撮像装置の中で線形補償する場合は、このような５次関数の演算を行っていると計算時間がかかり、計算途中に必要なメモリ容量も大きくなるため、関数を直線のつなぎ合わせによって補間してもかまわない。若干、計算精度が落ちる可能性はあるが、なめらかな変化を示すｘ－ｙ特性のアクチュエータでは、直線補間でもほとんど影響はない。通常のカメラモジュールのＡＦおよびＯＩＳのストローク範囲であれば、１６点から２０点程度のポイントをつなぎ合わせた直線補間で十分である。

【0109】

図１３では、測定ポイントを丸印で示し、これらのポイントでのデータにフィットさせた高次関数を破線で、ポイント間を直線で結ぶことで近似した結果を実線で示している。十分なポイント数があれば、高次関数でも直線のつなぎ合わせでも、結果に大きな差は生じていない。各測定ポイントでのｘとｙの値を補正テーブルとしてメモリに保存しておくとよい。図１０の処理１５において、測定ポイント間の位置検出信号ｙ_１が検出された場合は、その両側の測定ポイントのデータを用い、この２点を結ぶ１次関数としてｘ_１の値を求めればよい。

【0110】

＜温度検出について＞
続いてレンズ制御装置４００の具体的な構成例を説明する。

【0111】

図１４は、ひとつのカメラモジュールにおけるレンズ制御装置４００の具体的なブロック図である。レンズ制御装置４００については、手振れ補正のひとつの軸に対応するブロックのみを示している。位置検出素子４０４はホール素子３２であり（図４では３２０）、アクチュエータ４０２の可動部の変位に応じたホール電圧Ｖ_＋，Ｖ_－を発生し、アクチュエータドライバＩＣ５００のホール検出ピン（ＨＰ，ＨＮ）に供給する。

【0112】

位置検出部５１０は、ホール電圧Ｖ_＋，Ｖ_－に基づいて、アクチュエータ４０２の可動部の位置（変位）を示すデジタルの位置検出値Ｐ_ＦＢを生成する。位置検出部５１０は、ホール電圧を増幅するホールアンプ５１２と、ホールアンプ５１２の出力をデジタル値の位置検出値Ｐ_ＦＢに変換するＡ／Ｄコンバータ５１４を含む。

【0113】

温度検出部５２０は、温度を示す温度検出値Ｔを生成する。上述したように、温度は、位置検出素子４０４の温度を示すことが望ましい。図１４では、位置検出素子４０４であるホール素子３２を、温度検出素子４０６としても利用する。これは、ホール素子３２の内部抵抗ｒが温度依存性を有することを利用したものである。温度検出部５２０は、ホール素子３２の内部抵抗ｒを測定し、温度を示す情報として利用する。

【0114】

温度検出部５２０は、定電流回路５２２とＡ／Ｄコンバータ５２４を含む。定電流回路５２２は、ホール素子３２に所定のバイアス電流Ｉ_ＢＩＡＳを供給する。このバイアス電流Ｉ_ＢＩＡＳは、ホール素子３２を動作させるために必要な電源信号でもあり、したがって定電流回路５２２は、ホールバイアス回路として把握することができる。

【0115】

ホール素子３２の両端間には、電圧降下Ｉ_ＢＩＡＳ×ｒが発生する。この電圧降下は、ホールバイアスピン（ＨＢ）に入力される。Ａ／Ｄコンバータ５２４は、ＨＢピンの電圧Ｖ_ＨＢ（＝Ｉ_ＢＩＡＳ×ｒ）をデジタル値Ｔに変換する。バイアス電流Ｉ_ＢＩＡＳは既知で一定であるから、デジタル値Ｔは内部抵抗ｒに比例する信号であり、したがって、ホール素子３２の温度の情報を含んでいる。内部抵抗ｒと温度の関係は事前に測定し、関数化し、またはテーブル化されており、後段の補正部５３０において、デジタル値Ｔが温度情報に変換される。

【0116】

インタフェース回路５４０は、ジャイロセンサ３０８から、角速度信号Ｓ_１を受信する。たとえばインタフェース回路５４０はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）であってもよい。フィルタ５５０はインタフェース回路５４０が受信した角速度信号Ｓ_１から位置指令値Ｐ_ＲＥＦを生成する。

【0117】

補正部５３０は、位置検出部５１０からの位置検出値Ｐ_ＦＢを補正する。具体的には、補正部５３０は、線形補償部５３２、温度補償部５３４、メモリ５３６を含む。線形補償部５３２は、位置検出値Ｐ_ＦＢと実際の変位の関係（上述のｘ－ｙ特性）の直線性を補正する。メモリ５３６には、上述のパラメータａ，ｂ，関数ｘ＝ｆ（ｙ）を記述するデータ（たとえば係数ｋ_０～ｋ_５）、パラメータｃ，ｄなどが格納される。さらには、メモリ５３６には、センタリングのための位置検出信号の設定条件なども記録される。したがって、Ｐ_ＲＥＦ信号がない場合は、レンズの位置が上記の設定条件で一定となるよう、フィードバック制御がなされる。メモリ５３６は、ＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリであってもよいし、回路の起動のたびに外部のＲＯＭから供給されるデータを一時的に保持する揮発性メモリであってもよい。

【0118】

温度補償部５３４は、位置検出値Ｐ_ＦＢと実際の変位との関係に対して、温度変化によって関係が変化するのを補正する。

【0119】

コントローラ５６０は、位置指令値Ｐ_ＲＥＦと、補正部５３０による補正後の位置検出値Ｐ_{ＦＢ＿ＣＭＰ}を受ける。コントローラ５６０は、位置検出値Ｐ_{ＦＢ＿ＣＭＰ}が位置指令値Ｐ_ＲＥＦと一致するように、制御指令値Ｓ_ＲＥＦを生成する。アクチュエータ４０２がボイスコイルモータである場合、制御指令値Ｓ_ＲＥＦはボイスコイルモータに供給すべき駆動電流の指令値である。コントローラ５６０は、たとえば誤差検出器５６２とＰＩＤ制御器５６４を含む。誤差検出器５６２は、位置検出値Ｐ_{ＦＢ＿ＣＭＰ}と位置指令値Ｐ_ＲＥＦの差分（誤差）ΔＰを生成する。ＰＩＤ制御器５６４は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）演算によって、制御指令値Ｓ_ＲＥＦを生成する。ＰＩＤ制御器５６４に換えて、ＰＩ制御器を用いてもよいし、非線形制御を採用してもよい。

【0120】

ドライバ部５７０は、制御指令値Ｓ_ＲＥＦに応じた駆動電流をアクチュエータ４０２に供給する。

【0121】

図１４からもわかるように、ホール素子３２からのホール電圧Ｖ_＋，Ｖ_－は、制御電流の印加とは別の端子から出力される。

【0122】

補正部５３０およびコントローラ５６０の処理は、加算器、乗算器などのハードウェアによって実現してもよいし、ＣＰＵとソフトウェアプログラムの組み合わせによって実現してもよい。

【0123】

このようなレンズ制御装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の制御に対応して設けてもよいし、必要に応じて集積化し、１チップまたは２チップ化してもよい。また、２つのカメラモジュールに対して別々にチップを設けてもよいし、１チップに集積化してもよい。

【0124】

以上のようなレンズ制御装置は、携帯電話用のカメラモジュールなどに用いられる。特に、本発明のレンズ制御装置の好適な応用のひとつは、光学手振れ補正（ＯＩＳ）機能を備えたカメラモジュールを２つ有するデュアルカメラ撮像装置である。本発明を利用することで、２つのカメラのセンタリング時の画像として、被写体像の位置をほぼ同一にすることができ、２つのカメラの画像を合成するなど、様々な画像処理が容易となる。

【符号の説明】

【0125】

３００…カメラモジュール、３０２…撮像素子、３０４…レンズ、３０６…プロセッサ、３０８…ジャイロセンサ、４００…レンズ制御装置、４０２…アクチュエータ、４０４…位置検出素子、４０６…温度検出素子、５００…アクチュエータドライバＩＣ、５１０…位置検出部、５１２…ホールアンプ、５１４…Ａ／Ｄコンバータ、５２０…温度検出部、５２２…定電流回路、５２４…Ａ／Ｄコンバータ、５３０…補正部、５３２…線形補償部、５３４…温度補償部、５４０…インタフェース回路、５５０…フィルタ、５６０…コントローラ、５６２…誤差検出器、５６４…ＰＩＤ制御器、５７０…ドライバ部、３２…ホール素子。

【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】