撮像装置及び撮像装置が組み込まれた携帯機器
【課題】カメラの起動時に実行される光学エレメント位置検出装置の出力信号のオフセット補正処理時間を短縮し、電源投入から待機状態までの立上げ時間が短い高精度の撮像装置及びその撮像装置を備えた携帯機器を提供する。
【解決手段】カメラの電源を投入して制御装置（ＣＰＵ）を作動させ、レンズ駆動装置及び光学エレメントの位置検出装置を作動させる。フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への移動動作を開始させ（Ｐ４１、Ｐ４２）、同時にＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行する（Ｐ４３）。フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動完了を待ち（Ｐ４４）、カメラの撮影待機状態の設定を完了する（Ｐ４５）。フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への移動期間内に位置検出装置のオフセット補正処理を実行し、補正処理のための特別な時間を要しないので、カメラの立上げ時間を短縮できる。
【解決手段】カメラの電源を投入して制御装置（ＣＰＵ）を作動させ、レンズ駆動装置及び光学エレメントの位置検出装置を作動させる。フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への移動動作を開始させ（Ｐ４１、Ｐ４２）、同時にＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行する（Ｐ４３）。フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動完了を待ち（Ｐ４４）、カメラの撮影待機状態の設定を完了する（Ｐ４５）。フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への移動期間内に位置検出装置のオフセット補正処理を実行し、補正処理のための特別な時間を要しないので、カメラの立上げ時間を短縮できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は撮像装置、及びその撮像装置が組み込まれた携帯電話等の携帯機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像装置、即ちカメラの撮影レンズ装置は、複数の光学エレメントが鏡筒内に配置されており、光学エレメントの一部は駆動機構により光軸方向に移動可能に構成され、ズーミングやフォーカシングが行われる。移動可能な光学エレメントの位置の検出は、撮影レンズ装置のズーミングやフォーカシングを行う上で不可欠なもので、精度の高い位置検出が求められている。
【０００３】
このため、位置検出装置としては、磁気抵抗素子と着磁スケールとから構成されるＭＲセンサを使用するものがある。例えば、固定部となる鏡筒側に磁気抵抗素子を設け、移動側の光学エレメントの保持枠に着磁スケールを設けたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３５６７３３号公報（第２頁第２欄）。
【０００５】
このような構成では、ＭＲセンサを構成する磁気抵抗素子及び着磁スケールをそれぞれ鏡筒及び光学エレメントの保持枠の所定の位置に正確に取付ける必要があるため、取付位置を微調整する機械的な調整機構が設けられており、製造行程において、個々のＭＲセンサの出力を見ながら磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置の微調整を行っていた。
【０００６】
また、ＭＲセンサは、日中と夜間或いは夏と冬などの環境温度の変化や経年変化により磁気抵抗素子の出力が変化し、検出精度が低下してしまう場合がある。このため、高精度の検出結果を必要とする機器では、必要に応じて何時でも磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置を調整し、環境温度の変化や経年変化による磁気抵抗素子の出力変動を抑えることが求められている。
【０００７】
しかしながら、上記した撮像装置で説明すれば、光学エレメントの位置を検出する磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置の微調整は製造行程において実施されるだけで、光学エレメントが撮像装置に組み込まれた後は磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置の微調整は実際上殆ど不可能であったため、光学エレメントの位置を高精度に検出できないという不都合があった。
【０００８】
これ等の課題への対策として、上記特許文献１には、磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置のずれに基づく出力変動や、環境温度の変化や経年変化による磁気抵抗素子の出力変動が生じても、ゲインやオフセット量を調整することで磁気抵抗素子の出力を一定にし、光学エレメントの位置を高精度に検出するようにする構成が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した磁気抵抗素子のゲインやオフセット量を調整して出力を一定にする構成には、ゲインやオフセット量の調整手段は開示されているが、調整に要する時間を短縮する技術や、調整を行うタイミングまでは開示されていない。この発明は上記課題を解決し、ゲインやオフセット量の調整を行うタイミングを適正に制御することにより、調整時間を最小限に短縮して撮像装置の電源の投入から待機状態に入るまでの立上げ時間を最短にすると共に、検出対象である光学エレメントの位置の検出性能を高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、複数の光学エレメントで構成された撮影用レンズと、前記光学エレメントを駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動される前記光学エレメントの位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段及び位置検出手段を制御する制御手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、撮像装置の撮像機能が起動されたときは、光学エレメントの駆動を開始させると同時に位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理を実行することを特徴とする撮像装置である。
【００１１】
そして、前記撮像装置の撮像機能の起動とは、撮像装置の電源投入による撮像機能の起動である。
【００１２】
そして、前記位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理とは、位置検出手段の取付誤差、環境温度の変化、位置検出手段の経年変化を含む外的要因に基づく出力信号の変動の補正処理である。
【００１３】
そして、前記光学エレメントには、少くともズームレンズを構成するバリエータ、コンペンセータ、フォーカスレンズのいずれかが含まれる。
【００１４】
請求項５の発明は、前記請求項１乃至４のいずれかに記載する撮像装置が組み込まれていることを特徴とする携帯機器である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施の形態の撮像装置であるマイクロカメラ（ＭＺＣ）の、撮影レンズ装置１０の構成の概略を説明する断面図である。なお、マイクロカメラ（ＭＺＣ）は、最近の携帯機器、例えば携帯電話に装備されているような極めて小型のカメラのことを指す。
【００１６】
図１において、１１は撮影レンズ装置１０のレンズ鏡筒、１２は第１レンズ保持枠で、第１レンズ保持枠１２はレンズ鏡筒１１の光軸方向の一方の端部に固定されており、レンズ鏡筒１１の光軸方向の他方の端部付近には第３レンズ保持枠１１ａが形成されている。さらに、レンズ鏡筒１１の内部には、移動可能に配置された第２レンズ保持枠１３が配置されている。
【００１７】
光学エレメントである第１レンズＬ１ は第１レンズ保持枠１２に保持され、光学エレメントである第２レンズＬ２ は第２レンズ保持枠１３に保持され、同じく光学エレメントである第３レンズＬ３ はレンズ鏡筒１１に形成された第３レンズ保持枠１１ａに保持されており、第１レンズＬ１ 乃至第３レンズＬ３ はそれぞれ光軸に対して同軸に配置されている。
【００１８】
そして、駆動手段を構成するインパクト型駆動機構により、第２レンズ保持枠１３を介して第２レンズＬ２ を光軸方向に移動させることで撮影レンズ装置１０の焦点合わせを行うことができる。以下の説明では、第２レンズＬ２ をフォーカシングレンズということがある。なお、インパクト型駆動機構については、後で説明する。
【００１９】
レンズ鏡筒１１には、第２レンズＬ２ を駆動する圧電素子１４の一端が接着固定され、圧電素子１４の他端には駆動軸兼着磁ロッド１５が接着固定される。駆動軸兼着磁ロッド１５はレンズ鏡筒１１と第１レンズ保持枠１２との間に軸方向に移動可能に保持されており、この他、レンズ鏡筒１１と第１レンズ保持枠１２との間には案内軸１９が固定配置されている。
【００２０】
第２レンズ保持枠１３の下側には、摩擦接触部１３ａとこれに対向する位置に接触部材１３ｂが配置され、両者の間に駆動軸兼着磁ロッド１５が挟持されて圧接バネ１３ｃにより圧接され、第２レンズ保持枠１３と駆動軸兼着磁ロッド１５とは適当な摩擦力で摩擦結合される。
【００２１】
第２レンズ保持枠１３の上側には、二股状の摺動部１３ｄが形成され、摺動部１３ｄは案内軸１９に対し軸方向に移動可能に緩みなく係合する。
【００２２】
レンズ駆動機構について簡単に説明する。ここではレンズ駆動機構は圧電素子を使用した公知のインパクト型駆動機構を使用し、第２レンズ保持枠１３、即ち第２レンズＬ２ を矢印ａ方向及び矢印ａと反対方向に移動させることができるものである。インパクト型駆動機構は、前記した圧電素子１４と駆動軸兼着磁ロッド１５、及び第２レンズ保持枠１３の下側に配置され、駆動軸兼着磁ロッド１５を挟持して適当な摩擦力で摩擦結合する摩擦接触部１３ａと接触部材１３ｂ及び圧接バネ１３ｃから構成される。
【００２３】
図示しない駆動パルス発振器から出力される鋸歯状波形の駆動パルスを圧電素子１４に供給する。駆動パルスの緩やかな立上り部分では圧電素子１４は緩やかに厚み方向に伸び、駆動軸兼着磁ロッド１５を矢印ａ方向に移動させるから、駆動軸兼着磁ロッド１５に摩擦結合している第２レンズ保持枠１３も矢印ａ方向に移動する。
【００２４】
駆動パルスの急速な立下り部分では圧電素子１４は急速に厚み方向に縮み、駆動軸兼着磁ロッド１５を矢印ａと反対方向に移動させるが、駆動軸兼着磁ロッド１５に摩擦結合している第２レンズ保持枠１３は、その慣性力が摩擦結合力に打ち勝ち、その位置に留まる。
【００２５】
圧電素子１４に駆動パルスを連続的に供給して速度の異なる厚み方向振動を発生させることにより、第２レンズ保持枠１３は次第に矢印ａ方向に移動する。このとき、摺動部１３ｄが案内軸１９に対して係合しているので、第２レンズ保持枠１３は光軸方向に沿って正確に移動する。第２レンズ保持枠１３を矢印ａと反対方向に移動させるには、急速な立上り部分と緩やかな立下り部分からなる鋸歯状波形の駆動パルスを使用すればよい。
【００２６】
第２レンズ保持枠１３には、第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）の位置を検出するための磁気抵抗素子１６が駆動軸兼着磁ロッド１５に接近して設けられており、磁気抵抗素子１６の出力信号から第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）の位置を検出することができる。
【００２７】
磁気抵抗素子と着磁ロッドから構成されるＭＲセンサについて説明する。ＭＲセンサは無接触式の位置センサで、センサは小型化が容易であるから小型光学系の可動レンズの位置の検出に適した位置センサである。
【００２８】
図２は、ＭＲセンサを構成する着磁ロッドの、磁極間隔と磁気抵抗素子との配置及びその出力信号を説明する図で、図３は磁気抵抗素子の等価回路である。磁気抵抗素子はグループａの１対の素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ 、及びグループｂの１対の磁気抵抗素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ とが電源ＶｃｃとＧＮＤとの間に並列に接続され、グループａの磁気抵抗素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ との分圧点の電位Ｖａと、グループｂの素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ との分圧点の電位Ｖｂとが磁気抵抗素子の出力として利用される。
【００２９】
図２の（ａ）は着磁ロッドの磁界の変化を示し、図２の（ｂ）は着磁ロッドの着磁配列を示すもので、磁極ＮとＳは一定の間隔λ（以下、着磁ピッチλという）で配列されている。図２の（ｃ）は磁気抵抗素子の配置を示すもので、λ／２の間隔を隔てて配置されたグループａの素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ と、グループｂの磁気抵抗素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ とが、λ／４の間隔を隔てて配置される。
【００３０】
図２の（ｄ）は磁気抵抗素子の出力信号を示すもので、グループａの磁気抵抗素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ とグループｂの磁気抵抗素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ とがλ／４離れているから、グループａの磁気抵抗素子の出力信号Ｖａとグループｂの磁気抵抗素子の出力信号Ｖｂとは、位相がλ／４ずれた正弦波信号となる。
【００３１】
図２の（ｅ）はグループａの磁気抵抗素子の出力信号Ｖａをパルス信号変換回路で変換したパルス信号、図２の（ｆ）はグループｂの磁気抵抗素子の出力信号Ｖｂをパルス信号変換回路で変換したパルス信号であり、これらのパルス信号の立上りパルス及び立下りパルスを計数することにより、磁気抵抗素子の移動距離をλ／４の精度で知ることができる。
【００３２】
オフセットについて説明する。ここで言うオフセットとは、磁気抵抗素子の出力信号の中心電圧を変動させる電圧成分を指すものである。磁気抵抗素子は、磁気抵抗素子固有の特性のばらつきや磁気抵抗素子の温度変化特性等により、出力信号の中心電圧が変動（オフセット）する。以下、図４を参照してオフセットの発生が位置の検出に与える影響を説明する。
【００３３】
図４の（ａ）はオフセットがない場合を説明する図である。グループａの磁気抵抗素子の出力信号Ｖａ及びグループｂの磁気抵抗素子の出力信号Ｖｂの中心電圧が理想的な状態のとき、これらの出力信号ＶａとＶｂは図４の（ａ）に示すように、パルス変換のための比較レベル電圧Ｖｃｏｍｐに対して正（＋）側及び負（−）側にずれることなく、即ちオフセットなしに変化する。
【００３４】
出力信号ＶａとＶｂを変換して得られるパルス信号ＶａｐとＶｂｐの立上りパルス及び立下りパルスは、図４の（ａ）に示すように着磁ロッドの着磁ピッチλの１／４の周期で変化するから、パルスを計数することで磁気抵抗素子の移動距離をλ／４の精度で知ることができる。
【００３５】
図４の（ｂ）はオフセットがある場合を説明する図である。図示した例は、磁気抵抗素子の出力信号ＶａとＶｂの中心電圧が、パルス変換のための比較レベル電圧Ｖｃｏｍｐに対して負（−）側にずれ、即ち負（−）側にオフセットされた例である。
【００３６】
この場合は、出力信号ＶａとＶｂは、共に比較レベル電圧Ｖｃｏｍｐよりも高い電圧領域が減少し低い電圧領域が増加するから、出力信号ＶａとＶｂを変換して得られるパルス信号ＶａｐとＶｂｐは、オフセットがない場合に比較して、図４の（ｂ）で斜線で示す部分Ｓだけ早期に立下りパルスが発生してしまい、パルスを計数しても検出誤差が発生し、磁気抵抗素子の移動距離をλ／４の精度で知ることができなくなる。
【００３７】
このオフセットの影響は、出力信号ＶａとＶｂの１周期λ（着磁ピッチλと同じ）毎にキャンセルされるが、λよりも細かい分解能で位置の検出を行う場合には大きな誤差要因となり、オフセットを補正する必要がある。
【００３８】
次に、上記したオフセットの補正方法について説明する。図５はオフセット補正器の構成を示すブロック図で、オフセット補正器２３は、Ａ／Ｄ変換器２４、オフセット補正演算器２５、Ｄ／Ａ変換器２６から構成される。オフセット補正器２３は、この実施の形態ではマイクロカメラの制御を行う制御手段である図示されていない制御装置のＣＰＵの内部に組み込まれる。図５に示すオフセット補正器２３は、その制御装置のＣＰＵで実行される機能を表しているが、ハードウエアで構成することもできることは言うまでもない。
【００３９】
ＭＲセンサ２１の磁気抵抗素子１６の出力信号は増幅器２２で増幅された後、オフセット補正器２３に入力され、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル信号に変換された後、オフセット補正演算器２５でオフセット補正が行われる。補正演算された結果はＤ／Ａ変換器２６でアナログ信号に変換され、増幅器２２にフィードバックされてオフセット補正が行われ、増幅器２２からはオフセット補正のなされたＭＲセンサ２１の出力信号が出力される。
【００４０】
図６は、制御装置のＣＰＵの内部で実行されるオフセット補正演算処理を説明するフローチャート、図７は図６のフローチャートでステップＰ１２として説明した「端当り確認処理」の詳細を説明するフローチャート、図８は図６のフローチャートでステップＰ１４として説明した「オフセット補正処理」の詳細を説明するフローチャートである。
【００４１】
まず、図６のフローチャートによりオフセット補正演算処理を説明する。まずマイクロカメラの電源を投入して初期設定を行ない、Ｄ／Ａ変換器２６からＭＲセンサにオフセット補正処理の基準電圧である電圧Ｖｃｃ／２を供給する（ステップＰ１）。圧電素子１４に駆動パルスを供給して第２レンズ保持枠１３を駆動して第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）を移動し、撮影レンズ装置１０の合焦位置が無限遠にある位置（以下、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置、或いは単に、無限遠リセット位置という）に設定し、ＭＲセンサ２１の磁気抵抗素子１６を、少くとも着磁ロッド１５の着磁ピッチλの間隔以上の距離だけ移動させる（ステップＰ２）。
【００４２】
ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出され、メモリに記憶されている着磁ピッチλの１周期におけるセンサ出力最大値を越えているか否かを判定し（ステップＰ３）、ＭＲセンサ２１の出力信号が記憶されているセンサ出力最大値を越えているときは、メモリに記憶されているセンサ出力最大値をＭＲセンサ２１出力信号最大値Ｖｍａｘ で更新する（ステップＰ４）。
【００４３】
ステップＰ３の判定で、ＭＲセンサ２１の出力信号がメモリに記憶されているセンサ出力最大値を越えていない場合は、ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出されメモリに記憶されている着磁ピッチλの１周期におけるセンサ出力最小値未満か否かを判定し（ステップＰ５）、センサ出力最小値未満のときは、メモリに記憶されているセンサ出力最小値をＭＲセンサ２１出力信号最小値Ｖｍｉｎ で更新する（ステップＰ６）。
【００４４】
ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出され、メモリに記憶されている着磁ピッチλの１／４周期におけるセンサ出力最大値を越えているか否かを判定し（ステップＰ７）、ＭＲセンサ２１の出力信号が記憶されているセンサ出力最大値を越えているときは、メモリに記憶されているセンサ出力最大値をＭＲセンサ２１出力信号最大値Ｖｍａｘ で更新する（ステップＰ８）。
【００４５】
ステップＰ７の判定で、ＭＲセンサ２１の出力信号がメモリに記憶されているセンサ出力最大値を越えていない場合は、ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出されメモリに記憶されている着磁ピッチλの１／４周期におけるセンサ出力最小値未満か否かを判定し（ステップＰ９）、センサ出力最小値未満のときは、メモリに記憶されているセンサ出力最小値をＭＲセンサ２１出力信号最小値Ｖｍｉｎ で更新する（ステップＰ１０）。
【００４６】
着磁ピッチλの１／４周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最大値Ｖｍｉｎ とが得られたか否かを判定し（ステップＰ１１）、得られたときは被駆動部材である第２レンズ保持枠１３が鏡筒内部の可動範囲の端部に到達されていることを確認する「端当り確認処理」を行い（ステップＰ１２）、ステップＰ１３に移る。なお、「端当り確認処理」とは、例えば第２レンズ保持枠１３を鏡筒内部の可動範囲の端部に到達させ、第２レンズＬ２ が初期位置（例えば無限遠リセット位置）に設定されたことを確認することを言う。
【００４７】
ステップＰ１１の判定で、１／４周期分の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていないときは、着磁ピッチλの１周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られたか否かを判定し（ステップＰ１３）、得られたときは「オフセット補正処理」を行い（ステップＰ１４）、ステップＰ３に移る。また、ステップＰ１３判定で出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていないときは、ステップＰ３以下の処理を繰り返す。
【００４８】
次に、図６のフローチャートでステップＰ１２として説明した、「端当り確認処理」の詳細を、図７のフローチャートにより説明する。
【００４９】
図６のフローチャートのステップＰ１１までの処理で、着磁ピッチλの１／４周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていると判定されているから、最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ との差ΔＶを演算し（ステップＰ２１）、ΔＶ＝（Ｖｍａｘ −Ｖｍｉｎ ）が基準値（零を含む許容値）以下か否かを判断する（ステップＰ２２）。
【００５０】
ΔＶが基準値以下の場合は「端当り」であると確認し、被駆動部材である第２レンズ保持枠１３の駆動方向を反転し（ステップＰ２３）、主ルーチンに戻る。また、ステップＰ２２の判定で、ΔＶが基準値以下でない場合は「端当りではない」と判断し、直に主ルーチンに戻る。
【００５１】
次に、図６のフローチャートでステップＰ１４として説明した、「オフセット補正処理」の詳細を、図８のフローチャートにより説明する。
【００５２】
図６のフローチャートのステップＰ１３までの処理で、着磁ピッチλの１周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていると判定されているから、以下の演算を行う（ステップＰ３１）。
【００５３】
Ｖｍｉｄ ＝（Ｖｍａｘ ＋Ｖｍｉｎ ）／２
Ｖｄａｎｅｗ ＝Ｖｄａ−（Ｖｄａ−Ｖｍｉｄ ）／Ｇ
但し、Ｖｄａ：現在のＤ／Ａ変換器２６の出力電圧、
Ｖｍｉｄ ：ＭＲセンサ２１の出力信号の中心値（基準値）、
Ｇ：オフセット補正用の増幅器２２のゲイン、
Ｖｄａｎｅｗ ：オフセット補正を行うためのＤ／Ａ変換器２６
の出力電圧。
【００５４】
演算結果であるＶｄａｎｅｗ は、オフセット補正を行うためのＤ／Ａ変換器２６の出力電圧であり、ＭＲセンサ２１の出力信号を増幅する増幅器２２（図５参照）にフィードバックされ、ＭＲセンサ２１の出力信号のオフセット補正がなされる。オフセット補正されたＭＲセンサ２１の信号は、制御手段を構成する図示しない制御装置においてレンズ位置を示す信号として処理され、インパクト型駆動機構による第２レンズ保持枠１３の駆動制御、即ち第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）の位置の制御が行われる。
【００５５】
図６のフローチャートで説明したように、オフセット補正処理はＭＲセンサ２１の出力信号の中心値Ｖｍｉｄ の値がＭＲセンサの電源電圧Ｖｃｃ／２に近付き、位置検出誤差が零に限りなく近付くまで繰り返すことができるが、通常は着磁ピッチλの１周期分のデータの取得により補正することができる。更に、オフセット補正が適正に行われたことを確認するため、着磁ピッチλの１周期分のデータを追加取得し、合計着磁ピッチλの２周期分のデータの取得でオフセット補正処理は完了する。
【００５６】
図９は、マイクロカメラの電源を投入した後、フォーカシングレンズを無限遠リセット位置へ設定する処理の完了までの期間内にオフセット補正処理を行い撮影待機状態に入る、第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャートで、オフセット補正処理のための時間を短縮できる処理手順を示すものである。
【００５７】
まず、マイクロカメラの電源を投入し（ステップＰ４１）、レンズ駆動機構を作動させ、フォーカシングレンズを無限遠リセット位置、即ちフォーカシングレンズを検出基準位置に設定する駆動を開始する（ステップＰ４２）。ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行し（ステップＰ４３）、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動完了を待ち（ステップＰ４４）、撮影待機状態の設定を完了する（ステップＰ４５）。
【００５８】
図１０は、上記した第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャートである。マイクロカメラの電源を投入し、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動を開始する。この直後、ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を開始し、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動終了前に、着磁ピッチλの２周期分のデータを取得してオフセット補正処理を終了する。
【００５９】
この処理では、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への設定完了までの期間はＡＦ制御系（自動焦点調節系）は作動しないので、この期間を利用してＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行するものである。ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理は、前記したとおり着磁ロッドの着磁ピッチλの２周期分のデータが取得できれば十分であり、λは一般的には２００μｍ程度であるから、着磁ピッチλの２周期分のデータを取得するときは、フォーカシングレンズを４００μｍ程度移動させればデータ取得が完了することになる。
【００６０】
仮に、フォーカシングレンズの現在の位置（リセット動作を開始する位置）から無限遠リセット位置までの距離が４００μｍ以下であるとしても、リセット動作の開始からオフセット補正のための着磁ロッドの着磁ピッチλのデータの取得を開始すれば、それだけデータ取得時間を短縮することができる。
【００６１】
一般的には、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への設定完了までの期間よりもオフセット補正処理完了までの期間の方が短いから、オフセット補正処理に特別に時間は必要とせず、マイクロカメラの電源の投入から撮影待機状態に至るまでの期間を短縮することができる。
【００６２】
図１１は、マイクロカメラの電源を投入した後、オフセット補正処理をして撮影待機状態に入る、第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャートで、オフセット補正処理のための時間を短縮できる処理手順を示すものである。
【００６３】
第２の実施形態では、電源投入直後にフォーカシングレンズを無限遠リセット位置、即ちフォーカシングレンズを検出基準位置に設定した後に、フォーカシングレンズを通常撮影を行う被写体距離である３〜５ｍの距離（特定距離という）に設定するが、この期間内にオフセット補正処理を実行し、処理時間を短縮するものである。
【００６４】
まず、マイクロカメラの電源を投入し（ステップＰ５１）、レンズ駆動機構を作動させ、フォーカシングレンズを無限遠リセット位置（検出基準位置）に設定する（ステップＰ５２）。次に、フォーカシングレンズを移動して撮影レンズ装置の合焦位置を通常撮影を行う被写体距離である３〜５ｍの距離（以下、特定距離という）の位置に設定する駆動を開始する（ステップＰ５３）。
【００６５】
ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行し（ステップＰ５４）、フォーカシングレンズの合焦位置を特定距離位置へ設定する駆動の完了を待ち（ステップＰ５５）、撮影待機状態の設定を完了する（ステップＰ５６）。
【００６６】
図１２は、上記した第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャートである。マイクロカメラの電源を投入し、まず、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動を開始し、無限遠リセット位置への駆動終了する。この後、フォーカシングレンズの特定距離位置へ駆動を開始し、この直後、ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を開始し、フォーカシングレンズの特定距離位置へ駆動終了前に、着磁ピッチλの２周期分のデータを取得してオフセット補正処理を終了する。
【００６７】
この処理では、フォーカシングレンズの合焦位置を無限遠リセット位置から特定距離へ移動して設定完了するまでの駆動期間は、ＡＦ制御系（自動焦点調節系）は作動しないので、この期間を利用してＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行するものである。撮影レンズ装置の駆動期間内にＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行するから「端当り」の危険性はなく、オフセット補正に必要な移動距離も確保できる。
【００６８】
また、フォーカシングレンズの合焦位置を無限遠リセット位置から特定距離へ移動させるだけであるから、この期間にオフセット補正処理が終了しておらず数ミクロン単位の正確な位置の検出ができていなくとも、実用上支障はない。
【００６９】
上記した第１及び第２の実施形態のように、マイクロカメラの電源を投入した後に実行されるフォーカシングレンズの移動期間にＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行することで、オフセット補正処理のための特別な時間を必要とせず、処理時間を短縮することができる。
【００７０】
以上、撮影レンズ装置を構成する第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）を移動させて、無限遠リセット位置或いは特定距離に移動させる構成について、第２レンズＬ２ の位置検出装置とオフセット補正処理について説明した。
【００７１】
しかし上記したレンズ位置検出装置とオフセット補正処理は、ズームレンズを構成するバリエータやコンペンセータの位置検出装置と、オフセット補正処理にも適用できることは言うまでもない。以下、マイクロカメラ（ＭＺＣ）に使用されるズームレンズの構成と、ズームレンズのバリエータやコンペンセータの位置検出装置を説明する。
【００７２】
図１３は、ズームレンズ３０の光学系の構成の概略を説明する図であり、図１３の（ａ）はズームレンズの焦点距離が広角端に設定されているときのズームレンズを構成するバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を示し、図１３の（ｂ）はズームレンズの焦点距離が望遠端に設定されているときのズームレンズを構成するバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を示している。
【００７３】
ズーミング操作によりズームレンズを構成するバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２は、それぞれ独立に移動するように構成されている。なお、Ｌ１３は収斂レンズ、７０はズームレンズの結像位置に配置されたＣＣＤを示す。
【００７４】
図１４は、上記したズームレンズ３０のバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の駆動機構と、バリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を検出するＭＲセンサの配置の一例を説明する一部を切欠いた斜視図である。
【００７５】
図１４において、３１は図示しないレンズ鏡筒の一部の形成されたズームレンズ機構を組み立てるフレームで、フレーム３１の内側の一方の端部にはブロック３１ａを介して圧電素子３２の一端が接着固定され、圧電素子３２の他端には駆動軸兼着磁ロッド３３が接着固定される。駆動軸兼着磁ロッド３３はフレーム３１の内側の形成された受部３１ｄとフレーム３１の内側の他方の端部３１ｅとの間に軸方向に移動可能に保持されている。
【００７６】
バリエータＬ１１を保持するレンズ保持枠３５の一端には、摩擦接触部３４とこれに対向する位置に接触部材３４ａが配置され、両者の間に駆動軸兼着磁ロッド３３が挟持されて図示されていない圧接バネにより圧接され、レンズ保持枠３５と駆動軸兼着磁ロッド３３とは適当な摩擦力で摩擦結合される。
【００７７】
また、フレーム３１の内側の一方の端部にはブロック３１ｂを介して圧電素子４２の一端が接着固定され、圧電素子４２の他端には駆動軸兼着磁ロッド４３が接着固定される。駆動軸兼着磁ロッド４３はフレーム３１の内側の形成された受部３１ｆとフレーム３１の内側の他方の端部３１ｇとの間に軸方向に移動可能に保持されている。
【００７８】
コンペンセータＬ１２を保持するレンズ保持枠４５の一端には、摩擦接触部４４とこれに対向する位置に接触部材４４ａが配置され、両者の間に駆動軸兼着磁ロッド４３が挟持されて図示されていない圧接バネにより圧接され、レンズ保持枠４５と駆動軸兼着磁ロッド４３とは適当な摩擦力で摩擦結合される。
【００７９】
なお、レンズ保持枠３５とレンズ保持枠４５とは、それぞれが保持するバリエータＬ１１とコンペンセータＬ１２の光軸が同軸になるように、配置されているものとする。また、レンズ保持枠３５やレンズ保持枠４５が移動するとき、光軸方向に沿って正確に移動するように、適当な案内軸などを設けるとよい。
【００８０】
上記した圧電素子３２、駆動軸兼着磁ロッド３３、摩擦接触部３４と接触部材３４ａから構成される駆動機構、及び圧電素子４２、駆動軸兼着磁ロッド４３、摩擦接触部４４と接触部材４４ａから構成される駆動機構は、先に図１で説明したインパクト型駆動機構と同様な駆動機構であり、その動作も同様であるから詳細な説明は省略する。
【００８１】
レンズ保持枠３５の摩擦接触部３４には、磁気抵抗素子３６が駆動軸兼着磁ロッド３３に接近して設けられてＭＲセンサが構成されており、磁気抵抗素子３６の出力信号からバリエータＬ１１の位置を検出することができる。また、レンズ保持枠４５の摩擦接触部４４には、磁気抵抗素子４６が駆動軸兼着磁ロッド４３に接近して設けられてＭＲセンサが構成されており、磁気抵抗素子４６の出力信号からコンペンセータＬ１２の位置を検出することができる。
【００８２】
図１５も、上記したズームレンズ３０のバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の駆動機構と、バリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を検出するＭＲセンサの配置の他の例を説明する一部を分解した斜視図である。
【００８３】
図１５において、レンズ鏡筒の一部に形成されたフレーム５１にズームレンズ機構が組み立てられている。フレーム５１には圧電素子５２の一端が接着固定され、圧電素子５２の他端には駆動軸５３が接着固定される。駆動軸５３はフレーム５１から延長された支持部５１ａと支持部５１ｂとにより軸方向に移動可能に保持されている。
【００８４】
バリエータＬ１１を保持するレンズ保持枠５５の一端には、摩擦接触部５４と圧接バネ５４ａが配置され、両者の間に駆動軸５３が挟持され、圧接バネ５４ａの圧接力によりレンズ保持枠５５と駆動軸５３とは適当な摩擦力で摩擦結合されている。
【００８５】
フレーム５１の支持部５１ａには、レンズ保持枠５５の移動方向に沿って延長された着磁ロッド５７が設けられており、バリエータＬ１１を保持するレンズ保持枠５５の摩擦接触部５４と反対側には磁気抵抗素子５６が着磁ロッド５７に接近して設けられてＭＲセンサが構成されている。この構成により磁気抵抗素子５６の出力信号からバリエータＬ１１の位置を検出できる。
【００８６】
また、フレーム５１には圧電素子６２の一端が接着固定され、圧電素子６２の他端には駆動軸６３が接着固定される。駆動軸６３はフレーム５１から延長された支持部５１ａと支持部５１ｂとにより軸方向に移動可能に保持されている。
【００８７】
コンペンセータＬ１２を保持するレンズ保持枠６５の一端には、摩擦接触部６４と圧接バネ６４ａが設けられ、両者の間に駆動軸６３が挟持され、圧接バネ６４ａの圧接力によりレンズ保持枠６５と駆動軸６３とは適当な摩擦力で摩擦結合されている。
【００８８】
コンペンセータＬ１２を保持するレンズ保持枠６５の摩擦接触部６４と反対側には、磁気抵抗素子６６が着磁ロッド５７に接近して設けられてＭＲセンサが構成されている。この構成により、磁気抵抗素子６６の出力信号からコンペンセータＬ１２の位置を検出することができる。
【００８９】
着磁ロッド５７はバリエータＬ１１の検出とコンペンセータＬ１２の検出に共用されており、構成を簡単にすることができる。
【００９０】
なお、レンズ保持枠５５とレンズ保持枠６５とは、それぞれが保持するバリエータＬ１１とコンペンセータＬ１２の光軸が同軸になるように、配置されているものとする。
【００９１】
このようなズームレンズでは、焦点距離が広角端に設定されているときの各レンズ群の位置を初期位置とし、電源投入により各レンズ群が初期位置に移動する。即ち、例えば、各レンズ群の焦点距離が広角端と望遠端の間にある状態で、電源が投入されたときは、初期設定のために各レンズ群は焦点距離が広角端になるように移動を開始するから、この各レンズ群の移動期間にオフセット補正処理を行うことで、オフセット補正処理のための特別な初期化時間を必要とせず、処理時間を短縮することができる。
【００９２】
以上説明したレンズの位置の検出には、着磁ロッドと磁気抵抗素子から構成されるＭＲセンサを使用したが、ＭＲセンサに代えて、以下説明する光学スケールを使用した光学センサを使用することもできる。
【００９３】
まず、図１６を参照して光学スケールによる位置の検出原理を説明する。所定のピッチλで白黒パターンの縞模様を形成した光学スケールである第１スケール８１と第２スケール８２を縞模様の方向を揃えて密着する。縞模様に向けて光を投射し、その反射光ＲＬを検出すると、白黒パターンの縞模様即ち、ピッチλで形成された縞模様の重なり状態に応じて反射光量が変化する。
【００９４】
第１スケール８１に対して第２スケール８２を相対移動させると、第１スケール８１に対する第２スケール８２の相対位置と反射光量は、図１７に示すように第１スケール８１に対する第２スケール８２の位置、即ち、第１スケール８１に対する第２スケール８２の重なり状態に応じて正弦波状に変化するから、反射光量の変化量を解析、例えば反射光量のピークの数を計数する等の方法により、光学スケールのピッチλに等しい分解能で第１スケール８１に対する第２スケール８２の移動距離の検出を行うことができる。
【００９５】
例えば、第１スケール８１をレンズ鏡筒側に配置し、第２スケール８２をレンズ保持枠側に配置する。そして、レンズ保持枠が移動して第１スケール８１に対して第２スケール８２が移動するときの反射光量のピークの数を計数することでレンズ保持枠、即ちレンズの移動距離を検出することができる。
【００９６】
なお、上記したこの発明の実施の形態は、マイクロカメラの撮影レンズ装置に適用した例で説明したが、この発明は、普通のオートフォーカスカメラ用の撮影レンズ装置の光学エレメントの位置の検出にも適用できることは言うまでもない。特にレンズ交換形式の撮影レンズ装置では、カメラの電源投入時のほか、レンズ交換を行ったときにオフセットを補正する補正処理を実行するとよい。
【００９７】
また、上記したこの発明の実施の形態は、撮像装置、即ちカメラとして説明したが、この発明の実施の形態の撮像装置は全体を極めて小型に構成することができるので、種々の携帯機器、例えば携帯電話、携帯情報端末装置などに装備することができる。なお、この発明の実施の形態の撮像装置を装備する携帯電話、携帯情報端末装置などは、それ自体は公知の構成であるから、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９８】
そして、この発明の実施の形態の撮像装置を装備した携帯機器では、携帯機器の電源の投入から待機状態に入るまでの時間が短く、焦点が良く合った画像を撮影することができるから、撮影を意図したときすぐに焦点が良く合った高品質の画像を撮影して所望の相手に送信することが可能となる。
【００９９】
この発明の実施の形態には、以下の構成を備える発明が含まれる。
【０１００】
（１）請求項１において、位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理は、前記位置検出手段から出力される出力信号の、所定の基準値からのずれを補正するオフセット補正処理であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０１】
（２）請求項１において、位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理は、位置検出手段の出力信号の最大値と最小値を検出し、その最大値と最小値との中心値と、所定の基準値との差を許容範囲以下になるように補正するオフセット補正処理であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０２】
（３）請求項１において、位置検出手段は、磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子に接近して配置された一定間隔で着磁された着磁ロッドとから構成され、前記光学エレメントの移動に伴う磁気抵抗素子と着磁ロッドとの相対移動により磁気抵抗素子から出力される出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０３】
（４）請求項１において、位置検出手段は、前記光学エレメント保持枠に固定された磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子に接近して配置された一定間隔で着磁された着磁ロッドとから構成され、前記光学エレメントの移動に伴う磁気抵抗素子と着磁ロッドとの相対移動により磁気抵抗素子から出力される出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０４】
（５）請求項１において、位置検出手段は、所定間隔で形成された縞模様を有する光学スケールと、光学スケールを読み取る光センサーとから構成され、前記光学エレメントと共に移動する光学スケールの移動に伴う前記光センサーの出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０５】
（６）請求項１において、位置検出手段は、前記光学エレメント保持枠に固定された一定間隔で形成された縞模様を有する第１の光学スケールと、該第１の光学スケールに接近して固定配置された一定間隔で形成された縞模様を有する第２の光学スケールと、前記第１及び第２の光学スケールを読み取る光センサーとから構成され、前記光学エレメントの移動に伴う前記第１の光学スケールと第２の光学スケールとの相対移動に伴う前記光センサーの出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１の発明では、カメラの電源を投入して起動したとき、撮影レンズ装置を構成する光学エレメントの位置を検出する位置検出装置から出力される出力信号の外的要因に基づく変動（オフセット）を補正する補正処理を実行するが、この出力信号の補正処理（オフセット補正処理）を、光学エレメントの駆動を開始させると同時に実行するように構成した。
【０１０７】
この構成により、光学エレメントが所定の初期位置に移動する期間内に位置検出装置からの出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理が実行され、補正処理のための特別な時間を必要としないから、カメラの電源の投入から待機状態に入るまでの時間を短縮することができると共に、カメラの電源投入の都度、位置検出装置からの出力信号の補正処理（オフセット補正処理）が必ず実行されるから、常に光学エレメントの位置の検出を高精度で安定して実行することができ、カメラの電源の投入から待機状態に入るまでの時間が短く、焦点が良く合った画像を撮影できる撮像装置を提供することができる。
【０１０８】
また、請求項５の発明は、請求項１記載の発明に係る撮像装置を備えた携帯機器であるから、携帯機器の電源の投入から待機状態に入るまでの時間が短く、焦点が良く合った画像を撮影できる撮像装置を備えた携帯機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロカメラの撮影レンズの構成を説明する断面図。
【図２】ＭＲセンサを構成する着磁ロッドの磁極間隔と磁気抵抗素子との配置と出力信号を説明する図。
【図３】磁気抵抗素子の等価回路を示す図。
【図４】磁気抵抗素子の出力信号のオフセットが位置検出に与える影響を説明する図。
【図５】オフセット補正回路の構成を示すブロック図。
【図６】オフセット補正演算処理を説明するフローチャート。
【図７】端当り確認処理の詳細を説明するフローチャート。
【図８】オフセット処理の詳細を説明するフローチャート。
【図９】第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャート。
【図１０】第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャート。
【図１１】第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャート。
【図１２】第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャート。
【図１３】ズームレンズの光学系の構成の概略を説明する図。
【図１４】ズームレンズのバリエータやコンペンセータの駆動機構と、その位置を検出するＭＲセンサの配置の一例を説明する一部を切欠いた斜視図。
【図１５】ズームレンズのバリエータやコンペンセータの駆動機構と、その位置を検出するＭＲセンサの配置の他の例を説明する一部を分解した斜視図。
【図１６】光学スケールによる位置の検出原理を説明する図。
【図１７】第１及び第２の光学スケールの相対位置と反射光量の変化を説明する図。
【符号の説明】
１０ 撮影レンズ装置
１１ レンズ鏡筒
１１ａ 第３レンズ保持枠
１２ 第１レンズ保持枠
１３ 第２レンズ保持枠
１３ａ 摩擦接触部
１３ｂ 接触部材
１３ｃ 圧接バネ
１３ｄ 摺動部
１４ 圧電素子
１５ 駆動軸兼着磁ロッド
１６ 磁気抵抗素子
１９ 案内軸
２１ ＭＲセンサ
２２ 増幅器
２３ オフセット補正器
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ オフセット補正演算器
２６ Ｄ／Ａ変換器
３０ ズームレンズ
３１ フレーム
３２、４２ 圧電素子
３３、４３ 駆動軸兼着磁ロッド
３４、４４ 摩擦接触部
３４ａ、４４ａ 接触部材
３５、４５ レンズ保持枠
３６、４６ 磁気抵抗素子
５１ フレーム
５１ａ、５１ｂ 支持部
５２、６２ 圧電素子
５３、６３ 駆動軸
５４、６４ 摩擦接触部
５４ａ、６４ａ 圧接バネ
５５、６５ レンズ保持枠
５６、６６ 磁気抵抗素子
５７ 着磁ロッド
７０ ＣＣＤ
８１ 第１スケール
８２ 第２スケール
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ１１ バリエータ
Ｌ１２ コンペンセータ
Ｌ１３ 収斂レンズ
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は撮像装置、及びその撮像装置が組み込まれた携帯電話等の携帯機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像装置、即ちカメラの撮影レンズ装置は、複数の光学エレメントが鏡筒内に配置されており、光学エレメントの一部は駆動機構により光軸方向に移動可能に構成され、ズーミングやフォーカシングが行われる。移動可能な光学エレメントの位置の検出は、撮影レンズ装置のズーミングやフォーカシングを行う上で不可欠なもので、精度の高い位置検出が求められている。
【０００３】
このため、位置検出装置としては、磁気抵抗素子と着磁スケールとから構成されるＭＲセンサを使用するものがある。例えば、固定部となる鏡筒側に磁気抵抗素子を設け、移動側の光学エレメントの保持枠に着磁スケールを設けたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３５６７３３号公報（第２頁第２欄）。
【０００５】
このような構成では、ＭＲセンサを構成する磁気抵抗素子及び着磁スケールをそれぞれ鏡筒及び光学エレメントの保持枠の所定の位置に正確に取付ける必要があるため、取付位置を微調整する機械的な調整機構が設けられており、製造行程において、個々のＭＲセンサの出力を見ながら磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置の微調整を行っていた。
【０００６】
また、ＭＲセンサは、日中と夜間或いは夏と冬などの環境温度の変化や経年変化により磁気抵抗素子の出力が変化し、検出精度が低下してしまう場合がある。このため、高精度の検出結果を必要とする機器では、必要に応じて何時でも磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置を調整し、環境温度の変化や経年変化による磁気抵抗素子の出力変動を抑えることが求められている。
【０００７】
しかしながら、上記した撮像装置で説明すれば、光学エレメントの位置を検出する磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置の微調整は製造行程において実施されるだけで、光学エレメントが撮像装置に組み込まれた後は磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置の微調整は実際上殆ど不可能であったため、光学エレメントの位置を高精度に検出できないという不都合があった。
【０００８】
これ等の課題への対策として、上記特許文献１には、磁気抵抗素子及び着磁スケールの取付位置のずれに基づく出力変動や、環境温度の変化や経年変化による磁気抵抗素子の出力変動が生じても、ゲインやオフセット量を調整することで磁気抵抗素子の出力を一定にし、光学エレメントの位置を高精度に検出するようにする構成が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した磁気抵抗素子のゲインやオフセット量を調整して出力を一定にする構成には、ゲインやオフセット量の調整手段は開示されているが、調整に要する時間を短縮する技術や、調整を行うタイミングまでは開示されていない。この発明は上記課題を解決し、ゲインやオフセット量の調整を行うタイミングを適正に制御することにより、調整時間を最小限に短縮して撮像装置の電源の投入から待機状態に入るまでの立上げ時間を最短にすると共に、検出対象である光学エレメントの位置の検出性能を高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、複数の光学エレメントで構成された撮影用レンズと、前記光学エレメントを駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動される前記光学エレメントの位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段及び位置検出手段を制御する制御手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、撮像装置の撮像機能が起動されたときは、光学エレメントの駆動を開始させると同時に位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理を実行することを特徴とする撮像装置である。
【００１１】
そして、前記撮像装置の撮像機能の起動とは、撮像装置の電源投入による撮像機能の起動である。
【００１２】
そして、前記位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理とは、位置検出手段の取付誤差、環境温度の変化、位置検出手段の経年変化を含む外的要因に基づく出力信号の変動の補正処理である。
【００１３】
そして、前記光学エレメントには、少くともズームレンズを構成するバリエータ、コンペンセータ、フォーカスレンズのいずれかが含まれる。
【００１４】
請求項５の発明は、前記請求項１乃至４のいずれかに記載する撮像装置が組み込まれていることを特徴とする携帯機器である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施の形態の撮像装置であるマイクロカメラ（ＭＺＣ）の、撮影レンズ装置１０の構成の概略を説明する断面図である。なお、マイクロカメラ（ＭＺＣ）は、最近の携帯機器、例えば携帯電話に装備されているような極めて小型のカメラのことを指す。
【００１６】
図１において、１１は撮影レンズ装置１０のレンズ鏡筒、１２は第１レンズ保持枠で、第１レンズ保持枠１２はレンズ鏡筒１１の光軸方向の一方の端部に固定されており、レンズ鏡筒１１の光軸方向の他方の端部付近には第３レンズ保持枠１１ａが形成されている。さらに、レンズ鏡筒１１の内部には、移動可能に配置された第２レンズ保持枠１３が配置されている。
【００１７】
光学エレメントである第１レンズＬ１ は第１レンズ保持枠１２に保持され、光学エレメントである第２レンズＬ２ は第２レンズ保持枠１３に保持され、同じく光学エレメントである第３レンズＬ３ はレンズ鏡筒１１に形成された第３レンズ保持枠１１ａに保持されており、第１レンズＬ１ 乃至第３レンズＬ３ はそれぞれ光軸に対して同軸に配置されている。
【００１８】
そして、駆動手段を構成するインパクト型駆動機構により、第２レンズ保持枠１３を介して第２レンズＬ２ を光軸方向に移動させることで撮影レンズ装置１０の焦点合わせを行うことができる。以下の説明では、第２レンズＬ２ をフォーカシングレンズということがある。なお、インパクト型駆動機構については、後で説明する。
【００１９】
レンズ鏡筒１１には、第２レンズＬ２ を駆動する圧電素子１４の一端が接着固定され、圧電素子１４の他端には駆動軸兼着磁ロッド１５が接着固定される。駆動軸兼着磁ロッド１５はレンズ鏡筒１１と第１レンズ保持枠１２との間に軸方向に移動可能に保持されており、この他、レンズ鏡筒１１と第１レンズ保持枠１２との間には案内軸１９が固定配置されている。
【００２０】
第２レンズ保持枠１３の下側には、摩擦接触部１３ａとこれに対向する位置に接触部材１３ｂが配置され、両者の間に駆動軸兼着磁ロッド１５が挟持されて圧接バネ１３ｃにより圧接され、第２レンズ保持枠１３と駆動軸兼着磁ロッド１５とは適当な摩擦力で摩擦結合される。
【００２１】
第２レンズ保持枠１３の上側には、二股状の摺動部１３ｄが形成され、摺動部１３ｄは案内軸１９に対し軸方向に移動可能に緩みなく係合する。
【００２２】
レンズ駆動機構について簡単に説明する。ここではレンズ駆動機構は圧電素子を使用した公知のインパクト型駆動機構を使用し、第２レンズ保持枠１３、即ち第２レンズＬ２ を矢印ａ方向及び矢印ａと反対方向に移動させることができるものである。インパクト型駆動機構は、前記した圧電素子１４と駆動軸兼着磁ロッド１５、及び第２レンズ保持枠１３の下側に配置され、駆動軸兼着磁ロッド１５を挟持して適当な摩擦力で摩擦結合する摩擦接触部１３ａと接触部材１３ｂ及び圧接バネ１３ｃから構成される。
【００２３】
図示しない駆動パルス発振器から出力される鋸歯状波形の駆動パルスを圧電素子１４に供給する。駆動パルスの緩やかな立上り部分では圧電素子１４は緩やかに厚み方向に伸び、駆動軸兼着磁ロッド１５を矢印ａ方向に移動させるから、駆動軸兼着磁ロッド１５に摩擦結合している第２レンズ保持枠１３も矢印ａ方向に移動する。
【００２４】
駆動パルスの急速な立下り部分では圧電素子１４は急速に厚み方向に縮み、駆動軸兼着磁ロッド１５を矢印ａと反対方向に移動させるが、駆動軸兼着磁ロッド１５に摩擦結合している第２レンズ保持枠１３は、その慣性力が摩擦結合力に打ち勝ち、その位置に留まる。
【００２５】
圧電素子１４に駆動パルスを連続的に供給して速度の異なる厚み方向振動を発生させることにより、第２レンズ保持枠１３は次第に矢印ａ方向に移動する。このとき、摺動部１３ｄが案内軸１９に対して係合しているので、第２レンズ保持枠１３は光軸方向に沿って正確に移動する。第２レンズ保持枠１３を矢印ａと反対方向に移動させるには、急速な立上り部分と緩やかな立下り部分からなる鋸歯状波形の駆動パルスを使用すればよい。
【００２６】
第２レンズ保持枠１３には、第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）の位置を検出するための磁気抵抗素子１６が駆動軸兼着磁ロッド１５に接近して設けられており、磁気抵抗素子１６の出力信号から第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）の位置を検出することができる。
【００２７】
磁気抵抗素子と着磁ロッドから構成されるＭＲセンサについて説明する。ＭＲセンサは無接触式の位置センサで、センサは小型化が容易であるから小型光学系の可動レンズの位置の検出に適した位置センサである。
【００２８】
図２は、ＭＲセンサを構成する着磁ロッドの、磁極間隔と磁気抵抗素子との配置及びその出力信号を説明する図で、図３は磁気抵抗素子の等価回路である。磁気抵抗素子はグループａの１対の素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ 、及びグループｂの１対の磁気抵抗素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ とが電源ＶｃｃとＧＮＤとの間に並列に接続され、グループａの磁気抵抗素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ との分圧点の電位Ｖａと、グループｂの素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ との分圧点の電位Ｖｂとが磁気抵抗素子の出力として利用される。
【００２９】
図２の（ａ）は着磁ロッドの磁界の変化を示し、図２の（ｂ）は着磁ロッドの着磁配列を示すもので、磁極ＮとＳは一定の間隔λ（以下、着磁ピッチλという）で配列されている。図２の（ｃ）は磁気抵抗素子の配置を示すもので、λ／２の間隔を隔てて配置されたグループａの素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ と、グループｂの磁気抵抗素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ とが、λ／４の間隔を隔てて配置される。
【００３０】
図２の（ｄ）は磁気抵抗素子の出力信号を示すもので、グループａの磁気抵抗素子ＭＲａ１ とＭＲａ２ とグループｂの磁気抵抗素子ＭＲｂ１ とＭＲｂ２ とがλ／４離れているから、グループａの磁気抵抗素子の出力信号Ｖａとグループｂの磁気抵抗素子の出力信号Ｖｂとは、位相がλ／４ずれた正弦波信号となる。
【００３１】
図２の（ｅ）はグループａの磁気抵抗素子の出力信号Ｖａをパルス信号変換回路で変換したパルス信号、図２の（ｆ）はグループｂの磁気抵抗素子の出力信号Ｖｂをパルス信号変換回路で変換したパルス信号であり、これらのパルス信号の立上りパルス及び立下りパルスを計数することにより、磁気抵抗素子の移動距離をλ／４の精度で知ることができる。
【００３２】
オフセットについて説明する。ここで言うオフセットとは、磁気抵抗素子の出力信号の中心電圧を変動させる電圧成分を指すものである。磁気抵抗素子は、磁気抵抗素子固有の特性のばらつきや磁気抵抗素子の温度変化特性等により、出力信号の中心電圧が変動（オフセット）する。以下、図４を参照してオフセットの発生が位置の検出に与える影響を説明する。
【００３３】
図４の（ａ）はオフセットがない場合を説明する図である。グループａの磁気抵抗素子の出力信号Ｖａ及びグループｂの磁気抵抗素子の出力信号Ｖｂの中心電圧が理想的な状態のとき、これらの出力信号ＶａとＶｂは図４の（ａ）に示すように、パルス変換のための比較レベル電圧Ｖｃｏｍｐに対して正（＋）側及び負（−）側にずれることなく、即ちオフセットなしに変化する。
【００３４】
出力信号ＶａとＶｂを変換して得られるパルス信号ＶａｐとＶｂｐの立上りパルス及び立下りパルスは、図４の（ａ）に示すように着磁ロッドの着磁ピッチλの１／４の周期で変化するから、パルスを計数することで磁気抵抗素子の移動距離をλ／４の精度で知ることができる。
【００３５】
図４の（ｂ）はオフセットがある場合を説明する図である。図示した例は、磁気抵抗素子の出力信号ＶａとＶｂの中心電圧が、パルス変換のための比較レベル電圧Ｖｃｏｍｐに対して負（−）側にずれ、即ち負（−）側にオフセットされた例である。
【００３６】
この場合は、出力信号ＶａとＶｂは、共に比較レベル電圧Ｖｃｏｍｐよりも高い電圧領域が減少し低い電圧領域が増加するから、出力信号ＶａとＶｂを変換して得られるパルス信号ＶａｐとＶｂｐは、オフセットがない場合に比較して、図４の（ｂ）で斜線で示す部分Ｓだけ早期に立下りパルスが発生してしまい、パルスを計数しても検出誤差が発生し、磁気抵抗素子の移動距離をλ／４の精度で知ることができなくなる。
【００３７】
このオフセットの影響は、出力信号ＶａとＶｂの１周期λ（着磁ピッチλと同じ）毎にキャンセルされるが、λよりも細かい分解能で位置の検出を行う場合には大きな誤差要因となり、オフセットを補正する必要がある。
【００３８】
次に、上記したオフセットの補正方法について説明する。図５はオフセット補正器の構成を示すブロック図で、オフセット補正器２３は、Ａ／Ｄ変換器２４、オフセット補正演算器２５、Ｄ／Ａ変換器２６から構成される。オフセット補正器２３は、この実施の形態ではマイクロカメラの制御を行う制御手段である図示されていない制御装置のＣＰＵの内部に組み込まれる。図５に示すオフセット補正器２３は、その制御装置のＣＰＵで実行される機能を表しているが、ハードウエアで構成することもできることは言うまでもない。
【００３９】
ＭＲセンサ２１の磁気抵抗素子１６の出力信号は増幅器２２で増幅された後、オフセット補正器２３に入力され、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル信号に変換された後、オフセット補正演算器２５でオフセット補正が行われる。補正演算された結果はＤ／Ａ変換器２６でアナログ信号に変換され、増幅器２２にフィードバックされてオフセット補正が行われ、増幅器２２からはオフセット補正のなされたＭＲセンサ２１の出力信号が出力される。
【００４０】
図６は、制御装置のＣＰＵの内部で実行されるオフセット補正演算処理を説明するフローチャート、図７は図６のフローチャートでステップＰ１２として説明した「端当り確認処理」の詳細を説明するフローチャート、図８は図６のフローチャートでステップＰ１４として説明した「オフセット補正処理」の詳細を説明するフローチャートである。
【００４１】
まず、図６のフローチャートによりオフセット補正演算処理を説明する。まずマイクロカメラの電源を投入して初期設定を行ない、Ｄ／Ａ変換器２６からＭＲセンサにオフセット補正処理の基準電圧である電圧Ｖｃｃ／２を供給する（ステップＰ１）。圧電素子１４に駆動パルスを供給して第２レンズ保持枠１３を駆動して第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）を移動し、撮影レンズ装置１０の合焦位置が無限遠にある位置（以下、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置、或いは単に、無限遠リセット位置という）に設定し、ＭＲセンサ２１の磁気抵抗素子１６を、少くとも着磁ロッド１５の着磁ピッチλの間隔以上の距離だけ移動させる（ステップＰ２）。
【００４２】
ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出され、メモリに記憶されている着磁ピッチλの１周期におけるセンサ出力最大値を越えているか否かを判定し（ステップＰ３）、ＭＲセンサ２１の出力信号が記憶されているセンサ出力最大値を越えているときは、メモリに記憶されているセンサ出力最大値をＭＲセンサ２１出力信号最大値Ｖｍａｘ で更新する（ステップＰ４）。
【００４３】
ステップＰ３の判定で、ＭＲセンサ２１の出力信号がメモリに記憶されているセンサ出力最大値を越えていない場合は、ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出されメモリに記憶されている着磁ピッチλの１周期におけるセンサ出力最小値未満か否かを判定し（ステップＰ５）、センサ出力最小値未満のときは、メモリに記憶されているセンサ出力最小値をＭＲセンサ２１出力信号最小値Ｖｍｉｎ で更新する（ステップＰ６）。
【００４４】
ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出され、メモリに記憶されている着磁ピッチλの１／４周期におけるセンサ出力最大値を越えているか否かを判定し（ステップＰ７）、ＭＲセンサ２１の出力信号が記憶されているセンサ出力最大値を越えているときは、メモリに記憶されているセンサ出力最大値をＭＲセンサ２１出力信号最大値Ｖｍａｘ で更新する（ステップＰ８）。
【００４５】
ステップＰ７の判定で、ＭＲセンサ２１の出力信号がメモリに記憶されているセンサ出力最大値を越えていない場合は、ＭＲセンサ２１の出力信号が、既に検出されメモリに記憶されている着磁ピッチλの１／４周期におけるセンサ出力最小値未満か否かを判定し（ステップＰ９）、センサ出力最小値未満のときは、メモリに記憶されているセンサ出力最小値をＭＲセンサ２１出力信号最小値Ｖｍｉｎ で更新する（ステップＰ１０）。
【００４６】
着磁ピッチλの１／４周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最大値Ｖｍｉｎ とが得られたか否かを判定し（ステップＰ１１）、得られたときは被駆動部材である第２レンズ保持枠１３が鏡筒内部の可動範囲の端部に到達されていることを確認する「端当り確認処理」を行い（ステップＰ１２）、ステップＰ１３に移る。なお、「端当り確認処理」とは、例えば第２レンズ保持枠１３を鏡筒内部の可動範囲の端部に到達させ、第２レンズＬ２ が初期位置（例えば無限遠リセット位置）に設定されたことを確認することを言う。
【００４７】
ステップＰ１１の判定で、１／４周期分の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていないときは、着磁ピッチλの１周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られたか否かを判定し（ステップＰ１３）、得られたときは「オフセット補正処理」を行い（ステップＰ１４）、ステップＰ３に移る。また、ステップＰ１３判定で出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていないときは、ステップＰ３以下の処理を繰り返す。
【００４８】
次に、図６のフローチャートでステップＰ１２として説明した、「端当り確認処理」の詳細を、図７のフローチャートにより説明する。
【００４９】
図６のフローチャートのステップＰ１１までの処理で、着磁ピッチλの１／４周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていると判定されているから、最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ との差ΔＶを演算し（ステップＰ２１）、ΔＶ＝（Ｖｍａｘ −Ｖｍｉｎ ）が基準値（零を含む許容値）以下か否かを判断する（ステップＰ２２）。
【００５０】
ΔＶが基準値以下の場合は「端当り」であると確認し、被駆動部材である第２レンズ保持枠１３の駆動方向を反転し（ステップＰ２３）、主ルーチンに戻る。また、ステップＰ２２の判定で、ΔＶが基準値以下でない場合は「端当りではない」と判断し、直に主ルーチンに戻る。
【００５１】
次に、図６のフローチャートでステップＰ１４として説明した、「オフセット補正処理」の詳細を、図８のフローチャートにより説明する。
【００５２】
図６のフローチャートのステップＰ１３までの処理で、着磁ピッチλの１周期分のＭＲセンサ２１の出力信号の最大値Ｖｍａｘ と最小値Ｖｍｉｎ とが得られていると判定されているから、以下の演算を行う（ステップＰ３１）。
【００５３】
Ｖｍｉｄ ＝（Ｖｍａｘ ＋Ｖｍｉｎ ）／２
Ｖｄａｎｅｗ ＝Ｖｄａ−（Ｖｄａ−Ｖｍｉｄ ）／Ｇ
但し、Ｖｄａ：現在のＤ／Ａ変換器２６の出力電圧、
Ｖｍｉｄ ：ＭＲセンサ２１の出力信号の中心値（基準値）、
Ｇ：オフセット補正用の増幅器２２のゲイン、
Ｖｄａｎｅｗ ：オフセット補正を行うためのＤ／Ａ変換器２６
の出力電圧。
【００５４】
演算結果であるＶｄａｎｅｗ は、オフセット補正を行うためのＤ／Ａ変換器２６の出力電圧であり、ＭＲセンサ２１の出力信号を増幅する増幅器２２（図５参照）にフィードバックされ、ＭＲセンサ２１の出力信号のオフセット補正がなされる。オフセット補正されたＭＲセンサ２１の信号は、制御手段を構成する図示しない制御装置においてレンズ位置を示す信号として処理され、インパクト型駆動機構による第２レンズ保持枠１３の駆動制御、即ち第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）の位置の制御が行われる。
【００５５】
図６のフローチャートで説明したように、オフセット補正処理はＭＲセンサ２１の出力信号の中心値Ｖｍｉｄ の値がＭＲセンサの電源電圧Ｖｃｃ／２に近付き、位置検出誤差が零に限りなく近付くまで繰り返すことができるが、通常は着磁ピッチλの１周期分のデータの取得により補正することができる。更に、オフセット補正が適正に行われたことを確認するため、着磁ピッチλの１周期分のデータを追加取得し、合計着磁ピッチλの２周期分のデータの取得でオフセット補正処理は完了する。
【００５６】
図９は、マイクロカメラの電源を投入した後、フォーカシングレンズを無限遠リセット位置へ設定する処理の完了までの期間内にオフセット補正処理を行い撮影待機状態に入る、第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャートで、オフセット補正処理のための時間を短縮できる処理手順を示すものである。
【００５７】
まず、マイクロカメラの電源を投入し（ステップＰ４１）、レンズ駆動機構を作動させ、フォーカシングレンズを無限遠リセット位置、即ちフォーカシングレンズを検出基準位置に設定する駆動を開始する（ステップＰ４２）。ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行し（ステップＰ４３）、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動完了を待ち（ステップＰ４４）、撮影待機状態の設定を完了する（ステップＰ４５）。
【００５８】
図１０は、上記した第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャートである。マイクロカメラの電源を投入し、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動を開始する。この直後、ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を開始し、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動終了前に、着磁ピッチλの２周期分のデータを取得してオフセット補正処理を終了する。
【００５９】
この処理では、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への設定完了までの期間はＡＦ制御系（自動焦点調節系）は作動しないので、この期間を利用してＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行するものである。ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理は、前記したとおり着磁ロッドの着磁ピッチλの２周期分のデータが取得できれば十分であり、λは一般的には２００μｍ程度であるから、着磁ピッチλの２周期分のデータを取得するときは、フォーカシングレンズを４００μｍ程度移動させればデータ取得が完了することになる。
【００６０】
仮に、フォーカシングレンズの現在の位置（リセット動作を開始する位置）から無限遠リセット位置までの距離が４００μｍ以下であるとしても、リセット動作の開始からオフセット補正のための着磁ロッドの着磁ピッチλのデータの取得を開始すれば、それだけデータ取得時間を短縮することができる。
【００６１】
一般的には、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への設定完了までの期間よりもオフセット補正処理完了までの期間の方が短いから、オフセット補正処理に特別に時間は必要とせず、マイクロカメラの電源の投入から撮影待機状態に至るまでの期間を短縮することができる。
【００６２】
図１１は、マイクロカメラの電源を投入した後、オフセット補正処理をして撮影待機状態に入る、第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャートで、オフセット補正処理のための時間を短縮できる処理手順を示すものである。
【００６３】
第２の実施形態では、電源投入直後にフォーカシングレンズを無限遠リセット位置、即ちフォーカシングレンズを検出基準位置に設定した後に、フォーカシングレンズを通常撮影を行う被写体距離である３〜５ｍの距離（特定距離という）に設定するが、この期間内にオフセット補正処理を実行し、処理時間を短縮するものである。
【００６４】
まず、マイクロカメラの電源を投入し（ステップＰ５１）、レンズ駆動機構を作動させ、フォーカシングレンズを無限遠リセット位置（検出基準位置）に設定する（ステップＰ５２）。次に、フォーカシングレンズを移動して撮影レンズ装置の合焦位置を通常撮影を行う被写体距離である３〜５ｍの距離（以下、特定距離という）の位置に設定する駆動を開始する（ステップＰ５３）。
【００６５】
ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行し（ステップＰ５４）、フォーカシングレンズの合焦位置を特定距離位置へ設定する駆動の完了を待ち（ステップＰ５５）、撮影待機状態の設定を完了する（ステップＰ５６）。
【００６６】
図１２は、上記した第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャートである。マイクロカメラの電源を投入し、まず、フォーカシングレンズの無限遠リセット位置への駆動を開始し、無限遠リセット位置への駆動終了する。この後、フォーカシングレンズの特定距離位置へ駆動を開始し、この直後、ＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を開始し、フォーカシングレンズの特定距離位置へ駆動終了前に、着磁ピッチλの２周期分のデータを取得してオフセット補正処理を終了する。
【００６７】
この処理では、フォーカシングレンズの合焦位置を無限遠リセット位置から特定距離へ移動して設定完了するまでの駆動期間は、ＡＦ制御系（自動焦点調節系）は作動しないので、この期間を利用してＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行するものである。撮影レンズ装置の駆動期間内にＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行するから「端当り」の危険性はなく、オフセット補正に必要な移動距離も確保できる。
【００６８】
また、フォーカシングレンズの合焦位置を無限遠リセット位置から特定距離へ移動させるだけであるから、この期間にオフセット補正処理が終了しておらず数ミクロン単位の正確な位置の検出ができていなくとも、実用上支障はない。
【００６９】
上記した第１及び第２の実施形態のように、マイクロカメラの電源を投入した後に実行されるフォーカシングレンズの移動期間にＭＲセンサの出力信号のオフセット補正処理を実行することで、オフセット補正処理のための特別な時間を必要とせず、処理時間を短縮することができる。
【００７０】
以上、撮影レンズ装置を構成する第２レンズＬ２ （フォーカシングレンズ）を移動させて、無限遠リセット位置或いは特定距離に移動させる構成について、第２レンズＬ２ の位置検出装置とオフセット補正処理について説明した。
【００７１】
しかし上記したレンズ位置検出装置とオフセット補正処理は、ズームレンズを構成するバリエータやコンペンセータの位置検出装置と、オフセット補正処理にも適用できることは言うまでもない。以下、マイクロカメラ（ＭＺＣ）に使用されるズームレンズの構成と、ズームレンズのバリエータやコンペンセータの位置検出装置を説明する。
【００７２】
図１３は、ズームレンズ３０の光学系の構成の概略を説明する図であり、図１３の（ａ）はズームレンズの焦点距離が広角端に設定されているときのズームレンズを構成するバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を示し、図１３の（ｂ）はズームレンズの焦点距離が望遠端に設定されているときのズームレンズを構成するバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を示している。
【００７３】
ズーミング操作によりズームレンズを構成するバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２は、それぞれ独立に移動するように構成されている。なお、Ｌ１３は収斂レンズ、７０はズームレンズの結像位置に配置されたＣＣＤを示す。
【００７４】
図１４は、上記したズームレンズ３０のバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の駆動機構と、バリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を検出するＭＲセンサの配置の一例を説明する一部を切欠いた斜視図である。
【００７５】
図１４において、３１は図示しないレンズ鏡筒の一部の形成されたズームレンズ機構を組み立てるフレームで、フレーム３１の内側の一方の端部にはブロック３１ａを介して圧電素子３２の一端が接着固定され、圧電素子３２の他端には駆動軸兼着磁ロッド３３が接着固定される。駆動軸兼着磁ロッド３３はフレーム３１の内側の形成された受部３１ｄとフレーム３１の内側の他方の端部３１ｅとの間に軸方向に移動可能に保持されている。
【００７６】
バリエータＬ１１を保持するレンズ保持枠３５の一端には、摩擦接触部３４とこれに対向する位置に接触部材３４ａが配置され、両者の間に駆動軸兼着磁ロッド３３が挟持されて図示されていない圧接バネにより圧接され、レンズ保持枠３５と駆動軸兼着磁ロッド３３とは適当な摩擦力で摩擦結合される。
【００７７】
また、フレーム３１の内側の一方の端部にはブロック３１ｂを介して圧電素子４２の一端が接着固定され、圧電素子４２の他端には駆動軸兼着磁ロッド４３が接着固定される。駆動軸兼着磁ロッド４３はフレーム３１の内側の形成された受部３１ｆとフレーム３１の内側の他方の端部３１ｇとの間に軸方向に移動可能に保持されている。
【００７８】
コンペンセータＬ１２を保持するレンズ保持枠４５の一端には、摩擦接触部４４とこれに対向する位置に接触部材４４ａが配置され、両者の間に駆動軸兼着磁ロッド４３が挟持されて図示されていない圧接バネにより圧接され、レンズ保持枠４５と駆動軸兼着磁ロッド４３とは適当な摩擦力で摩擦結合される。
【００７９】
なお、レンズ保持枠３５とレンズ保持枠４５とは、それぞれが保持するバリエータＬ１１とコンペンセータＬ１２の光軸が同軸になるように、配置されているものとする。また、レンズ保持枠３５やレンズ保持枠４５が移動するとき、光軸方向に沿って正確に移動するように、適当な案内軸などを設けるとよい。
【００８０】
上記した圧電素子３２、駆動軸兼着磁ロッド３３、摩擦接触部３４と接触部材３４ａから構成される駆動機構、及び圧電素子４２、駆動軸兼着磁ロッド４３、摩擦接触部４４と接触部材４４ａから構成される駆動機構は、先に図１で説明したインパクト型駆動機構と同様な駆動機構であり、その動作も同様であるから詳細な説明は省略する。
【００８１】
レンズ保持枠３５の摩擦接触部３４には、磁気抵抗素子３６が駆動軸兼着磁ロッド３３に接近して設けられてＭＲセンサが構成されており、磁気抵抗素子３６の出力信号からバリエータＬ１１の位置を検出することができる。また、レンズ保持枠４５の摩擦接触部４４には、磁気抵抗素子４６が駆動軸兼着磁ロッド４３に接近して設けられてＭＲセンサが構成されており、磁気抵抗素子４６の出力信号からコンペンセータＬ１２の位置を検出することができる。
【００８２】
図１５も、上記したズームレンズ３０のバリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の駆動機構と、バリエータＬ１１やコンペンセータＬ１２の位置を検出するＭＲセンサの配置の他の例を説明する一部を分解した斜視図である。
【００８３】
図１５において、レンズ鏡筒の一部に形成されたフレーム５１にズームレンズ機構が組み立てられている。フレーム５１には圧電素子５２の一端が接着固定され、圧電素子５２の他端には駆動軸５３が接着固定される。駆動軸５３はフレーム５１から延長された支持部５１ａと支持部５１ｂとにより軸方向に移動可能に保持されている。
【００８４】
バリエータＬ１１を保持するレンズ保持枠５５の一端には、摩擦接触部５４と圧接バネ５４ａが配置され、両者の間に駆動軸５３が挟持され、圧接バネ５４ａの圧接力によりレンズ保持枠５５と駆動軸５３とは適当な摩擦力で摩擦結合されている。
【００８５】
フレーム５１の支持部５１ａには、レンズ保持枠５５の移動方向に沿って延長された着磁ロッド５７が設けられており、バリエータＬ１１を保持するレンズ保持枠５５の摩擦接触部５４と反対側には磁気抵抗素子５６が着磁ロッド５７に接近して設けられてＭＲセンサが構成されている。この構成により磁気抵抗素子５６の出力信号からバリエータＬ１１の位置を検出できる。
【００８６】
また、フレーム５１には圧電素子６２の一端が接着固定され、圧電素子６２の他端には駆動軸６３が接着固定される。駆動軸６３はフレーム５１から延長された支持部５１ａと支持部５１ｂとにより軸方向に移動可能に保持されている。
【００８７】
コンペンセータＬ１２を保持するレンズ保持枠６５の一端には、摩擦接触部６４と圧接バネ６４ａが設けられ、両者の間に駆動軸６３が挟持され、圧接バネ６４ａの圧接力によりレンズ保持枠６５と駆動軸６３とは適当な摩擦力で摩擦結合されている。
【００８８】
コンペンセータＬ１２を保持するレンズ保持枠６５の摩擦接触部６４と反対側には、磁気抵抗素子６６が着磁ロッド５７に接近して設けられてＭＲセンサが構成されている。この構成により、磁気抵抗素子６６の出力信号からコンペンセータＬ１２の位置を検出することができる。
【００８９】
着磁ロッド５７はバリエータＬ１１の検出とコンペンセータＬ１２の検出に共用されており、構成を簡単にすることができる。
【００９０】
なお、レンズ保持枠５５とレンズ保持枠６５とは、それぞれが保持するバリエータＬ１１とコンペンセータＬ１２の光軸が同軸になるように、配置されているものとする。
【００９１】
このようなズームレンズでは、焦点距離が広角端に設定されているときの各レンズ群の位置を初期位置とし、電源投入により各レンズ群が初期位置に移動する。即ち、例えば、各レンズ群の焦点距離が広角端と望遠端の間にある状態で、電源が投入されたときは、初期設定のために各レンズ群は焦点距離が広角端になるように移動を開始するから、この各レンズ群の移動期間にオフセット補正処理を行うことで、オフセット補正処理のための特別な初期化時間を必要とせず、処理時間を短縮することができる。
【００９２】
以上説明したレンズの位置の検出には、着磁ロッドと磁気抵抗素子から構成されるＭＲセンサを使用したが、ＭＲセンサに代えて、以下説明する光学スケールを使用した光学センサを使用することもできる。
【００９３】
まず、図１６を参照して光学スケールによる位置の検出原理を説明する。所定のピッチλで白黒パターンの縞模様を形成した光学スケールである第１スケール８１と第２スケール８２を縞模様の方向を揃えて密着する。縞模様に向けて光を投射し、その反射光ＲＬを検出すると、白黒パターンの縞模様即ち、ピッチλで形成された縞模様の重なり状態に応じて反射光量が変化する。
【００９４】
第１スケール８１に対して第２スケール８２を相対移動させると、第１スケール８１に対する第２スケール８２の相対位置と反射光量は、図１７に示すように第１スケール８１に対する第２スケール８２の位置、即ち、第１スケール８１に対する第２スケール８２の重なり状態に応じて正弦波状に変化するから、反射光量の変化量を解析、例えば反射光量のピークの数を計数する等の方法により、光学スケールのピッチλに等しい分解能で第１スケール８１に対する第２スケール８２の移動距離の検出を行うことができる。
【００９５】
例えば、第１スケール８１をレンズ鏡筒側に配置し、第２スケール８２をレンズ保持枠側に配置する。そして、レンズ保持枠が移動して第１スケール８１に対して第２スケール８２が移動するときの反射光量のピークの数を計数することでレンズ保持枠、即ちレンズの移動距離を検出することができる。
【００９６】
なお、上記したこの発明の実施の形態は、マイクロカメラの撮影レンズ装置に適用した例で説明したが、この発明は、普通のオートフォーカスカメラ用の撮影レンズ装置の光学エレメントの位置の検出にも適用できることは言うまでもない。特にレンズ交換形式の撮影レンズ装置では、カメラの電源投入時のほか、レンズ交換を行ったときにオフセットを補正する補正処理を実行するとよい。
【００９７】
また、上記したこの発明の実施の形態は、撮像装置、即ちカメラとして説明したが、この発明の実施の形態の撮像装置は全体を極めて小型に構成することができるので、種々の携帯機器、例えば携帯電話、携帯情報端末装置などに装備することができる。なお、この発明の実施の形態の撮像装置を装備する携帯電話、携帯情報端末装置などは、それ自体は公知の構成であるから、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９８】
そして、この発明の実施の形態の撮像装置を装備した携帯機器では、携帯機器の電源の投入から待機状態に入るまでの時間が短く、焦点が良く合った画像を撮影することができるから、撮影を意図したときすぐに焦点が良く合った高品質の画像を撮影して所望の相手に送信することが可能となる。
【００９９】
この発明の実施の形態には、以下の構成を備える発明が含まれる。
【０１００】
（１）請求項１において、位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理は、前記位置検出手段から出力される出力信号の、所定の基準値からのずれを補正するオフセット補正処理であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０１】
（２）請求項１において、位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理は、位置検出手段の出力信号の最大値と最小値を検出し、その最大値と最小値との中心値と、所定の基準値との差を許容範囲以下になるように補正するオフセット補正処理であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０２】
（３）請求項１において、位置検出手段は、磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子に接近して配置された一定間隔で着磁された着磁ロッドとから構成され、前記光学エレメントの移動に伴う磁気抵抗素子と着磁ロッドとの相対移動により磁気抵抗素子から出力される出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０３】
（４）請求項１において、位置検出手段は、前記光学エレメント保持枠に固定された磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子に接近して配置された一定間隔で着磁された着磁ロッドとから構成され、前記光学エレメントの移動に伴う磁気抵抗素子と着磁ロッドとの相対移動により磁気抵抗素子から出力される出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０４】
（５）請求項１において、位置検出手段は、所定間隔で形成された縞模様を有する光学スケールと、光学スケールを読み取る光センサーとから構成され、前記光学エレメントと共に移動する光学スケールの移動に伴う前記光センサーの出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０５】
（６）請求項１において、位置検出手段は、前記光学エレメント保持枠に固定された一定間隔で形成された縞模様を有する第１の光学スケールと、該第１の光学スケールに接近して固定配置された一定間隔で形成された縞模様を有する第２の光学スケールと、前記第１及び第２の光学スケールを読み取る光センサーとから構成され、前記光学エレメントの移動に伴う前記第１の光学スケールと第２の光学スケールとの相対移動に伴う前記光センサーの出力信号の変化により光学エレメントの移動距離を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１の発明では、カメラの電源を投入して起動したとき、撮影レンズ装置を構成する光学エレメントの位置を検出する位置検出装置から出力される出力信号の外的要因に基づく変動（オフセット）を補正する補正処理を実行するが、この出力信号の補正処理（オフセット補正処理）を、光学エレメントの駆動を開始させると同時に実行するように構成した。
【０１０７】
この構成により、光学エレメントが所定の初期位置に移動する期間内に位置検出装置からの出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理が実行され、補正処理のための特別な時間を必要としないから、カメラの電源の投入から待機状態に入るまでの時間を短縮することができると共に、カメラの電源投入の都度、位置検出装置からの出力信号の補正処理（オフセット補正処理）が必ず実行されるから、常に光学エレメントの位置の検出を高精度で安定して実行することができ、カメラの電源の投入から待機状態に入るまでの時間が短く、焦点が良く合った画像を撮影できる撮像装置を提供することができる。
【０１０８】
また、請求項５の発明は、請求項１記載の発明に係る撮像装置を備えた携帯機器であるから、携帯機器の電源の投入から待機状態に入るまでの時間が短く、焦点が良く合った画像を撮影できる撮像装置を備えた携帯機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロカメラの撮影レンズの構成を説明する断面図。
【図２】ＭＲセンサを構成する着磁ロッドの磁極間隔と磁気抵抗素子との配置と出力信号を説明する図。
【図３】磁気抵抗素子の等価回路を示す図。
【図４】磁気抵抗素子の出力信号のオフセットが位置検出に与える影響を説明する図。
【図５】オフセット補正回路の構成を示すブロック図。
【図６】オフセット補正演算処理を説明するフローチャート。
【図７】端当り確認処理の詳細を説明するフローチャート。
【図８】オフセット処理の詳細を説明するフローチャート。
【図９】第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャート。
【図１０】第１の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャート。
【図１１】第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスを説明するフローチャート。
【図１２】第２の実施形態のカメラの初期化シーケンスのタイミングを説明するタイミングチャート。
【図１３】ズームレンズの光学系の構成の概略を説明する図。
【図１４】ズームレンズのバリエータやコンペンセータの駆動機構と、その位置を検出するＭＲセンサの配置の一例を説明する一部を切欠いた斜視図。
【図１５】ズームレンズのバリエータやコンペンセータの駆動機構と、その位置を検出するＭＲセンサの配置の他の例を説明する一部を分解した斜視図。
【図１６】光学スケールによる位置の検出原理を説明する図。
【図１７】第１及び第２の光学スケールの相対位置と反射光量の変化を説明する図。
【符号の説明】
１０ 撮影レンズ装置
１１ レンズ鏡筒
１１ａ 第３レンズ保持枠
１２ 第１レンズ保持枠
１３ 第２レンズ保持枠
１３ａ 摩擦接触部
１３ｂ 接触部材
１３ｃ 圧接バネ
１３ｄ 摺動部
１４ 圧電素子
１５ 駆動軸兼着磁ロッド
１６ 磁気抵抗素子
１９ 案内軸
２１ ＭＲセンサ
２２ 増幅器
２３ オフセット補正器
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ オフセット補正演算器
２６ Ｄ／Ａ変換器
３０ ズームレンズ
３１ フレーム
３２、４２ 圧電素子
３３、４３ 駆動軸兼着磁ロッド
３４、４４ 摩擦接触部
３４ａ、４４ａ 接触部材
３５、４５ レンズ保持枠
３６、４６ 磁気抵抗素子
５１ フレーム
５１ａ、５１ｂ 支持部
５２、６２ 圧電素子
５３、６３ 駆動軸
５４、６４ 摩擦接触部
５４ａ、６４ａ 圧接バネ
５５、６５ レンズ保持枠
５６、６６ 磁気抵抗素子
５７ 着磁ロッド
７０ ＣＣＤ
８１ 第１スケール
８２ 第２スケール
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ１１ バリエータ
Ｌ１２ コンペンセータ
Ｌ１３ 収斂レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学エレメントで構成された撮影レンズ装置と、
前記光学エレメントを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により駆動される前記光学エレメントの位置を検出する位置検出手段と、
前記駆動手段及び位置検出手段を制御する制御手段と
を備えた撮像装置において、
前記制御手段は、撮像装置の撮像機能が起動されたときは、光学エレメントの駆動を開始させると同時に位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理を実行すること
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置の撮像機能の起動とは、撮像装置の電源投入による撮像機能の起動であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理とは、位置検出手段の取付誤差、環境温度の変化、位置検出手段の経年変化を含む外的要因に基づく出力信号の変動の補正処理であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学エレメントには、少くとも撮影レンズ装置を構成するバリエータ、コンペンセータ、フォーカスレンズのいずれかが含まれることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれかに記載する撮像装置が組み込まれていることを特徴とする携帯機器。
【請求項１】
複数の光学エレメントで構成された撮影レンズ装置と、
前記光学エレメントを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により駆動される前記光学エレメントの位置を検出する位置検出手段と、
前記駆動手段及び位置検出手段を制御する制御手段と
を備えた撮像装置において、
前記制御手段は、撮像装置の撮像機能が起動されたときは、光学エレメントの駆動を開始させると同時に位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理を実行すること
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置の撮像機能の起動とは、撮像装置の電源投入による撮像機能の起動であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記位置検出手段の出力信号の外的要因に基づく変動の補正処理とは、位置検出手段の取付誤差、環境温度の変化、位置検出手段の経年変化を含む外的要因に基づく出力信号の変動の補正処理であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学エレメントには、少くとも撮影レンズ装置を構成するバリエータ、コンペンセータ、フォーカスレンズのいずれかが含まれることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれかに記載する撮像装置が組み込まれていることを特徴とする携帯機器。
【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】
【公開番号】特開２００４−１５７３２２（Ｐ２００４−１５７３２２Ａ）
【公開日】平成１６年６月３日（２００４．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−３２２８４１（Ｐ２００２−３２２８４１）
【出願日】平成１４年１１月６日（２００２．１１．６）
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタ株式会社 (155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年６月３日（２００４．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１１月６日（２００２．１１．６）
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタ株式会社 (155)
【Ｆターム（参考）】
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