专利名称：成像装置以及镜头移动控制方法
技术领域：
本发明涉及成像装置以及镜头移动控制方法。
背景技术：
近来，如手机那样，具有作为成像装置的内置式照相机的移动装置正在迅速流行。存在越来越多种照相机，它们分别内置在移动装置中，其中所述照相机具有自动对焦机构。因为对于移动装置的小型化是一种必需，所以期望自动对焦机构的小型化。
传统地，作为镜头驱动电机的步进电机被用来实现自动对焦。采用步进电机的自动对焦机构需要将电机的转矩转换成镜头的移动，这使得很难小型化。
存在多种不使用诸如步进电机的电磁电机的方法。这些方法的一种实例通过例如由单镜头反光照相机采用的超声波电机驱动镜头，如日本专利公开文献No.2005-57839所公开。
然而，因为超声波电机采用通过多个压电元件产生超声振动的机构，所以很难小型化以及降低成本。
针对克服前述问题的镜头移动机构，存在平滑冲击驱动机构(此后简称“SIDM”)，如日本专利公开文献No.2002-95272以及日本专利公开文献No.2005-86887所公开。
在SIDM中，如图15所示，压电元件1的一端以及另一端分别连接至固定构件2和驱动轴3。柔性印刷电路(此后简称“FPC”)4连接至压电元件1，并且电压经由FPC 4施加至压电元件1。用于固定镜头的镜头保持件5安装在驱动轴3上或者连接在其上，从而驱动轴3透过镜头保持件5。镜头保持件5沿驱动轴3移动。基于镜头保持件5在驱动轴3中所处的位置而确定镜头的位置。作为最佳对焦距离的最佳焦距根据镜头的位置而变化。
大体公知的是，随着施加电压，压电元件1展开和收缩。随着脉冲电压经由FPC 4反复施加至压电元件1，压电元件1基于脉冲电压而展开和收缩。调节脉冲的上升速度及其下降速度可调节压电元件1的展开速度和收缩速度。
随着压电元件1缓慢展开，镜头保持件5由于其与驱动轴3之间的摩擦力而随着压电元件1的移动而移动。随着压电元件1快速收缩，镜头保持件5的摩擦部分由于惯性而滑动，并且镜头保持件5还保持几乎相同的位置。通过反复展开和收缩，镜头移动较长的行程。
随着前述操作被颠倒完成，镜头可沿相反方向移动。
在自动对焦的情况下，照相机通过控制镜头移动机构而将镜头移动到期望焦点范围内的多个位置点，通过每个位置点获得的图像信息找出最佳焦点镜头位置，在该位置，最佳焦点设定至成像目标，并且将镜头移动到该位置。在日本专利公开文献No.H5-122579公开了找出最佳焦点镜头位置的方法。
在镜头移动成将最佳焦点设定至成像目标时，作为之前指定的焦点位置的基准的镜头位置(基准位置)对于计算出当前镜头位置而言是必须的。因而，在镜头安装在照相机上时，设置止挡件，其将镜头保持件5停止在驱动轴3之上位置，在那里，最佳焦距变为无穷远(此后，该位置被称为“无穷远端”)，并且该无穷远端被认为是基准位置。该基准位置不仅可以是无穷远端，而且还可被设置为最佳焦距为1.4m的位置，或者最佳焦距为1m的位置，这两个位置通过特定数量个脉冲偏离无穷远端。
在SIDM中，完成脉冲控制，并且在施加脉冲时，通过脉冲的数量或时间而控制镜头保持件5的移动。在将镜头保持件5移动至期望的位置过程中，首先，镜头保持件5被移动，直至其接触用作为基准位置的止挡件。从该位置，具有用于将镜头保持件5移动至期望位置的必要数量的脉冲的脉冲电压施加到压电元件1上，或者脉冲电压施加至压电元件1足够长的时间以便镜头保持件5移动至期望的位置。
然而，在SIDM中，通过镜头保持件5与驱动轴3之间的摩擦力以及往复运动来实现镜头的移动，产生这样的问题，即镜头的移动速度发生变化。例如，即使镜头的平均移动速度为3.75mm/sec(毫米/秒)，移动速度在正常温度从最小(2.2mm/sec)变化到最大(5.3mm/sec)。随着镜头安装在其上的镜头保持件5的移动速度发生变化，镜头保持件5的移动距离发生变化，即使脉冲电压通过特定数量的脉冲或者针对特定的时间施加至压电元件1。因此，很难将镜头移动至期望的位置。特别地，在近拍对焦中，其中镜头保持件5从无穷远端的移动距离变得较大，移动距离的变化变得非常大，使得很难通过脉冲电压控制移动距离。
发明内容
因此，本发明的目的是提供成像装置以及可抑制镜头被移动之后的位置变动的镜头移动控制方法。
为了实现本发明目的，根据本发明的第一方面，摄取经由镜头输入的图像的成像装置包括
移动单元，其沿驱动轴分别沿着使得最佳焦点设定至成像目标的最佳焦距较短的方向以及使得所述最佳焦距较长的方向移动所述镜头；第一止挡件，其防止所述镜头沿着使得所述最佳焦距较长的方向沿所述驱动轴移动；以及第二止挡件，其位于远离所述第一止挡件的位置，并且防止位于所述第一止挡件与所述第二止挡件之间的所述镜头沿着使得所述最佳焦距较短的方向移动。
为了实现本发明目的，根据本发明第二方面，提供了用于成像装置的镜头移动控制方法，所述成像装置摄取经由镜头输入的图像，并且所述成像装置包括移动单元，其沿驱动轴分别沿着使得最佳焦点设定至成像目标的最佳焦距较短的方向以及使得所述最佳焦距较长的方向而移动所述镜头；第一止挡件，其防止所述镜头沿着使得所述最佳焦距较长的方向沿所述驱动轴移动；以及第二止挡件，其位于远离所述第一止挡件的位置，并且防止位于所述第一止挡件与所述第二止挡件之间的所述镜头沿着使得所述最佳焦距较短的方向移动。所述方法包括第一处理步骤，其中，在第一成像模式中完成成像时，通过所述第一止挡件停止所述镜头的移动，并且所述镜头从所述运动被停止的基准位置沿着使得所述最佳焦距较短的方向移动期望的量；以及第二处理步骤，其中，在第二成像模式中完成成像以确保比所述第一成像模式更近的成像时，通过所述第二止挡件停止所述镜头的移动，并且所述镜头从所述移动被停止的基准位置沿着使得所述最佳焦距较长的方向移动期望的量。
根据本发明，可以在镜头移动之后抑制位置的变动。特别地，例如在实现特写的近拍对焦时，镜头的移动距离可被缩短，以缩短拍摄时间，并且在镜头移动之后的位置变动可被抑制。
通过阅读以下详细说明并参看附图，将更加清楚本发明的这些目的和其它目的以及优点，其中图1是示出了根据本发明的实施例的照相机的一部分的示意图；图2是装备有图1中的照相机的手机的构造示意图；图3是电路示意图，其示出了移动图1中的镜头保持件的镜头驱动电路；图4A至4C是施加至压电元件的脉冲电压的示意性视图；图5是流程图，其示出了根据本发明的实施例的照相机的基本处理过程；图6是流程图，其示出了图5中的常规初始位置移动处理过程；图7是流程图，其示出了图5中的常规自动对焦控制处理过程；图8是流程图，其示出了图7中的峰值位置检测处理过程的细节；图9是流程图，其示出了图5中的近拍初始位置移动处理过程；图10是流程图，其示出了图5中的近拍自动对焦控制处理过程；图11是流程图，其示出了传统近拍初始位置移动处理过程；图12是流程图，其示出了传统近拍自动对焦控制处理过程；图13是示意性视图，其示出了近拍初始位置移动处理过程中的镜头的移动路径的实例；图14是示意性视图，其示出了近拍自动对焦控制处理过程中的镜头的移动路径的实例；图15是示意图，其示出了传统照相机的SIDM的主要部分。
具体实施例方式
参看附图以下将详细说明本发明的实施例。
图1是示出了根据本发明实施例的照相机10的一部分的示意图。
图2是装备有图1中的照相机的手机的构造示意图。
图3是电路示意图，其示出了移动图1中的镜头保持件18的镜头驱动电路101。
该实施例的照相机10安装在图2中所示的手机中，以使得该手机用作为成像装置。如图1所示，照相机10设有成像器件11，其包括CMOS传感器或者CCD传感器。成像器件11安装在陶瓷板12的一侧上。陶瓷板12通过粘合剂14粘附在壳体13上，从而封闭成像器件11。壳体13包括位于陶瓷板(12)侧的板13a。板13a面向陶瓷板12，并且在对应于成像器件11的部位设有开口。压电元件15的一端连接至板13a相对于陶瓷板12相反的一侧，而压电元件15的另一端连接至驱动轴16。
柔性印刷电路(FPC)17连接至压电元件15的每个侧面，并且电压经由FPC 17施加至压电元件15。稳固镜头21的镜头保持件18可移动地与透过镜头保持件18的驱动轴16相连。镜头保持件18沿驱动轴16移动。镜头21所在的位置通过镜头保持件18在驱动轴16上的定位而被限定。最佳焦距(从提供最佳对焦的照相机10到成像目标的距离)根据镜头21所在的位置而变化。
无穷远端止挡件19以及近拍侧止挡件20连接至壳体13，所述无穷远端止挡件19以及近拍侧止挡件20抵靠在移动镜头保持件18上，以停止其移动。
无穷远端止挡件19将镜头保持件18停止在镜头21的最佳焦距为无穷远的位置，并且无穷远端止挡件19被设置成邻近陶瓷板12。通过以下方式设定无穷远端止挡件19的处理位置，即在无穷远端止挡件19连接至壳体13之前操作自动对焦(AF)以移动镜头保持件18，并且找到最佳焦距成为无穷远的镜头保持件18所在的位置。无穷远端止挡件19粘附至壳体13，从而镜头保持件18不再从设定位置朝向陶瓷板12移动。将如以下所述，无穷远端止挡件19所在的位置成为针对常规拍摄的常规模式中的无穷远端基准位置。
由于无穷远端止挡件19固定至壳体13，所以通过镜头21的光学特性而指定近拍对焦的近拍模式中的镜头位置。因而，根据镜头21的光学特性通过计算或者其它方式而获得镜头21的最佳焦距成为例如预定8cm的位置。近拍侧止挡件20粘附至壳体13，从而安装在镜头保持件18上的镜头21停止在所获得的位置处。近拍侧止挡件20与无穷远端止挡件19相比安置在更加远离陶瓷板12的位置。近拍侧止挡件20所在的位置成为用于特写拍摄的近拍模式中的近拍侧基准位置。
在陶瓷板12粘附至壳体13之前，无穷远端止挡件19以及近拍侧止挡件20可安置在壳体13中。例如，在通过模制等方式形成壳体13时，可以同时形成无穷远端止挡件19和近拍侧止挡件20，并且然后陶瓷板12可粘附至壳体13，从而在镜头保持件18抵靠着无穷远端止挡件19时，最佳焦距为无穷远。
如图2所示，图1中的照相机10安装在其上的手机设有天线31、连接至天线31的无线通信单元32、用于进行显示的显示单元33、存储器34、包含各种不同的按键的按键输入单元35、控制这些单元以及照相机10的CPU 36、以及基准时钟发生器37。由于CPU 36控制照相机10，所以图2中所示的手机用作为成像装置。
基准时钟发生器37是产生时钟信号的电路，其中所述时钟信号供应至照相机10、无线通信单元32以及CPU 36。
照相机10的成像器件11响应于从CPU 36供应的控制信号而将与摄取的图像对应的信号输出至CPU 36。存储器34存储由CPU 36使用的程序341，以及由照相机10摄取的图像。
照相机10设有用于移动镜头保持件18的镜头驱动电路(镜头驱动装置)101。如图3所示构造镜头驱动电路101。
镜头驱动电路101设有电源单元40，驱动波形发生器41，两个P通道型MOS三极管(此后简称“PMOS”)42、43，两个N通道型MOS三极管(此后简称“NMOS”)44、45，电阻器46以及电容器48。
电源单元40由手机的各种不同的单元以及镜头驱动电路101共用。电源单元40设有接地的负电极，并且通过其正电极产生供电电压Vcc。
驱动波形发生器41连接在电源单元40的正电极与负电极之间，并且被供电。来自CPU 36的控制信号以及来自基准时钟发生器37的时钟信号输入至驱动波形发生器41。驱动波形发生器41基于由CPU 36供应的控制信号以及由基准时钟发生器37供应的时钟信号而产生用于驱动PMOS 42和NMOS 44的栅极的驱动信号SA，以及用于驱动PMOS 43和NMOS 45的栅极的驱动信号SB。
PMOS 42的源极和漏极分别连接至电源单元40的正电极和NMOS 44的漏极。PMOS 43的源极和漏极分别连接至电源单元40的正电极和NMOS 45的漏极。NMOS 44和NMOS 45的源极通过电阻器46连接至电源单元40的负电极。驱动信号SA供应至PMOS 42和NMOS 44的栅极，并且驱动信号SB供应至PMOS43和NMOS 45的栅极。
图1中所示的FPC 17连接至PMOS 42的漏极与NMOS 44的漏极之间的结点，并且连接至压电元件15的一个侧面。FPC 17连接至PMOS 43的漏极与NMOS 45的漏极之间的结点，并且连接至压电元件15的另一个侧面。电容器48连接在电源单元40的正电极与负电极之间，以抑制供电电压Vcc的变化。
PMOS 42和NMOS 44通过由驱动波形发生器41产生的驱动信号SA而互补打开和关闭。在PMOS 42打开并且NMOS 44关闭时，供电电压Vcc施加至压电元件15的一个侧面。在PMOS 42关闭并且NMOS 44打开时，压电元件15的一个侧面设定为地电势。
PMOS 43和NMOS 45通过由驱动波形发生器41产生的驱动信号SB而互补打开和关闭。在PMOS 43打开并且NMOS 45关闭时，供电电压Vcc施加至压电元件15的另一个侧面。在PMOS43关闭并且NMOS 45打开时，压电元件15的另一侧面设定为地电势。
从PMOS 42和NMOS 44输出的电压VA与从PMOS 43和NMOS 45输出的电压VB之差施加至压电元件15。通过由驱动波形发生器41产生的驱动信号SA和SB，电压VA如图4A所示周期性变化，并且电压VB如图4B所示周期性变化。随着电压VA和电压VB周期性变化，周期脉冲电压VC如图4C所示施加至压电元件15。脉冲电压VC的上升时间及其下降时间根据供应驱动信号SA和SB的方式而变化。
随着脉冲电压VC经由FPC 17反复施加至压电元件15，压电元件15基于脉冲电压VC而展开和收缩。因为展开和收缩，所以驱动轴16振动，并且这种振动如图1所示移动镜头保持件18。
随着压电元件15缓慢展开，镜头保持件18由于其与驱动轴16之间的摩擦力而随着压电元件15的移动而移动。随着压电元件15快速收缩，镜头保持件18的摩擦部分由于惯性而滑动，并且镜头保持件18保持在几乎相同的位置。通过反复展开和收缩，镜头21移动较长的行程。
随着前述操作被颠倒完成，镜头21可沿相反的方向移动。
接着，将说明自动对焦控制的过程。
在该实施例的照相机10的自动对焦过程中，可设定两种拍摄模式“常规模式”，其用于拍摄离照相机10的距离为30cm或直至无穷远的物体，以及“近拍模式”，其用于拍摄离照相机10的距离为10cm或直至20cm或可设定的物体。在自动对焦完成前，镜头21移动以便自动对焦的扫描范围分成两部分，这缩短了时间。
根据本发明实施例的照相机10的基本处理过程如图5所示。在CPU 36根据存储在存储器34中的程序341而控制照相机10时，执行所述基本处理过程。在手机被设定为用于照相机拍摄的照相机模式时，照相机10被致动(步骤S1)。在照相机10被致动时，CPU 36提示使用者设定拍摄模式。拍摄模式的缺省设置是常规模式。随着使用者利用按键输入单元35选择拍摄模式以设定拍摄模式(步骤S2)，CPU 36判断拍摄模式是否是近拍模式(步骤S3)。
在拍摄模式不是近拍模式时(步骤S3否)，这意味着拍摄模式是常规模式，执行常规初始位置移动处理过程(步骤S4)以及常规自动对焦控制处理过程(步骤S5)。
在拍摄模式为近拍模式时(步骤S3是)，执行近拍初始位置移动处理过程(步骤S6)以及近拍自动对焦控制处理过程(步骤S7)。以下将详细说明近拍初始位置移动处理过程和近拍自动对焦控制处理过程。
在步骤S5中的常规自动对焦控制处理过程或者步骤S7中的近拍自动对焦控制处理过程终止时，完成成像(步骤S8)。在成像之后，CPU 36判断照相机模式是否终止(步骤S9)。在没有提出停止照相机功能的指示并且照相机模式没有终止时(步骤S9否)，所述处理过程返回至步骤S2。在提出停止照相机功能的指示并且照相机模式终止时(步骤S9是)，照相机模式的处理过程终止。
上述处理过程是照相机的基本处理过程。
接着，将说明常规初始位置移动处理过程，其是图5所示的照相机的基本处理过程中的步骤S4的处理过程。图6是流程图，其不出了常规初始位置移动处理过程的处理内容。
首先，CPU 36将镜头保持件18移动至无穷远端基准位置(步骤S11)。特别地，因为镜头21所在的位置是未知的，所以CPU 36连续将脉冲电压VC施加至压电元件15，以沿最佳焦距变长的无穷远方向(朝向陶瓷板12的方向)移动在其中设置有镜头21的镜头保持件18。沿无穷远方向设置无穷远端止挡件19限制镜头保持件18在接触无穷远端止挡件19之后进一步移动。因而，无论在常规初始位置移动处理过程启动时镜头位于何处，镜头21和镜头保持件18移动至无穷远端止挡件19，其处于无穷远端基准位置，因而指定了镜头位置。
此时，CPU 36将脉冲电压VC施加至压电元件15足够长的预定时间，以便将镜头保持件18从驱动轴上的任意位置移动至无穷远端基准位置，从而镜头保持件18移动至无穷远端基准位置。在这种情况中，CPU 36等待经过足够长的预定时间，以便完成移动。
此后，CPU 36将镜头21移动至常规模式中的初始位置(常规初始位置)(步骤S12)。特别地，CPU 36在无穷远端基准位置被作为基准的情况下设定常规初始位置，并且将镜头21和镜头保持件18移动至设定位置。CPU 36通过指定的脉冲沿最佳焦距变短的近拍方向(远离陶瓷板12的方向)移动镜头保持件18，并且所述CPU 36将镜头21移动至利用景深并且有助于在常规模式中使用取景器的位置(例如，最佳焦距为1.4m等的位置)。在镜头21移动至初始位置之后，CPU 36启动照相机图像传送操作(camera through)以便将从照相机10输入的图像输出至显示单元33(步骤S13)。
上述处理过程是常规初始位置移动处理过程。
接着，将说明常规自动对焦控制处理过程，其是图5所示的照相机的基本处理过程中的步骤S5的处理过程。图7是流程图，其示出了常规自动对焦控制处理过程的处理内容。
首先，CPU 36判断由使用者开启自动对焦(AF)的操作是否已经被检测到(步骤S21)。在AF开启操作没有被检测到时(步骤S21否)，CPU 36待机直至操作被检测到。随着使用者完成指示图像捕获或者AF的初始化的操作，CPU 36检测到AF开启操作(步骤S21是)，并且开启AF。在开启AF的过程中，正如在前述常规初始位置移动处理过程中的步骤S11所做的(图6)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至无穷远端基准位置，以指定镜头位置(步骤S22)。特别地，CPU 36将为执行照相机图像传送操作而处于常规初始位置的镜头保持件18移动至无穷远端基准位置。CPU 36等待经过足够长的预定时间，以便完成移动。
此后，CPU 36将镜头保持件18移动至常规模式中的AF扫描范围的端部(步骤S23)。特别地，CPU 36在将无穷远端基准位置被作为基准的情况下设定扫描范围的端部的位置，并且将镜头21和镜头保持件18移动至设定位置。CPU 36将镜头21和镜头保持件18从近拍方向的无穷远端基准位置移动至常规模式中的AF扫描范围的无穷远端。
CPU 36在扫描范围内将镜头21和镜头保持件18沿近拍方向依次移动预定的距离，并且针对镜头21和镜头保持件18所移动至的个别位置点，经由镜头21和成像器件11获取图像。在镜头保持件18移动至扫描范围的近拍侧端时，CPU 36基于所获取的图像检测峰值位置(步骤S24)。特别地，在镜头保持件18移动至常规模式中的AF端位置(最佳焦距例如为30cm的位置)时，CPU 36利用例如日本专利公开文献No.H5-122579中所公开的方法，通过在个别位置点获取的图像信息，检测提供最佳对焦的峰值位置。通过峰值位置推定(估测)适于成像物体的镜头位置。
将详细说明步骤S24中的峰值位置检测处理过程。图8是流程图，其示出了峰值位置检测处理过程的处理内容。
每次镜头保持件18移动进入AF扫描范围内时，CPU 36通过得到的图像获取对比信息(步骤S41、S42、S43)。特别地，在CPU 36获取一个位置点的对比信息并且将对比信息记录在存储器34中时(步骤S41)，CPU 36判断镜头保持件18是否到达扫描范围的端部(步骤S42)。在镜头保持件18还没达到扫描范围的端部时(步骤S42否)，CPU 36通过预定数量的脉冲移动镜头保持件18(步骤S43)，并且返回至步骤S41以获取镜头保持件18所移动至的位置点的对比信息，并且将对比信息记录在存储器34中。
在已经确定镜头保持件18已经到达扫描范围的端部时(步骤S42是)，CPU 36从获取的多件对比信息中指定最大的对比信息(步骤S44)。
CPU 36指定提供最大对比信息的镜头位置，并且从存储器34读取所指定的镜头位置附近的镜头位置处获取的图像的对比信息。然后，CPU 36利用最大对比信息以及其附近的读取的对比信息完成二次曲线逼近，以将提供峰值对比信息的镜头位置获取为峰值位置(步骤S45)。该处理过程检测提供最佳对焦的峰值位置，这是利用由提供最佳对焦的镜头位置获取最高对比信息而实现的。
前述处理过程是峰值位置检测处理过程。
返回到图7，在峰值位置检测处理过程(步骤S24)结束时，CPU 36基于处理结果判断峰值位置的检测是否已经成功(步骤S25)。
在峰值位置的检测已经成功时(步骤S25是)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至峰值位置(步骤S26)，并且在显示单元33上显示AF的成功(步骤S27)。
在峰值位置的检测已经失败时(步骤S25否)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至无穷远端基准位置(步骤S28)，并且在显示单元33上显示AF的失败(步骤S29)。
上述处理过程是常规自动对焦控制处理过程。
接着，将详细说明近拍初始位置移动处理过程，其是图5中所示的照相机的基本处理过程中的步骤S6的处理过程。图9是流程图，其示出了近拍初始位置移动处理过程的处理内容。
首先，CPU 36将镜头保持件18移动至近拍侧基准位置(步骤S51)。特别地，因为镜头21所在的位置是未知的，所以CPU 36连续将脉冲电压VC施加至压电元件15，以沿近拍方向(远离陶瓷板12的方向)移动镜头21内置在其中的镜头保持件18。近拍侧止挡件20沿近拍方向的设置防止镜头保持件18在接触近拍侧止挡件20之后进一步移动。因而，无论在近拍初始位置移动处理过程开启时镜头位于何处，镜头21和镜头保持件18移动至近拍侧止挡件20，其处于近拍侧基准位置，因而指定了镜头位置。
此时，CPU 36将脉冲电压VC施加至压电元件15足够长的预定时间，以将镜头保持件18从驱动轴上的任意位置移动至近拍侧基准位置，从而镜头保持件18移动至近拍侧基准位置。在这种情况中，CPU 36等待经过足够长的预定时间，以便完成所述移动。
此后，CPU 36将镜头21移动至近拍模式中的初始位置(近拍初始位置)(步骤S52)。特别地，CPU 36在近拍侧基准位置被认为基准的情况下设定近拍初始位置，并且将镜头21和镜头保持件18移动至设定位置。CPU 36通过指定的脉冲沿无穷远方向(朝向陶瓷板12的方向)移动镜头保持件18，并且将镜头21移动至利用景深并且有助于在近拍模式中使用取景器的位置(例如，最佳焦距为10cm等的位置)。在镜头21移动至初始位置之后，CPU36启动照相机图像传送操作以便将从照相机10输入的图像输出至显示单元33(步骤S53)。
上述处理过程是近拍初始位置移动处理过程。
接着，将详细说明近拍自动对焦控制处理过程，其是图5中所示的照相机的基本处理过程中的步骤S7的处理过程。图10是流程图，其示出了近拍自动对焦控制处理过程的处理内容。
首先，CPU 36判断由使用者开启AF的操作是否已经检测到(步骤S61)。在AF开启操作没有被检测到时(步骤S61否)，CPU 36待机直至操作被检测到。随着使用者完成指示图像捕获或AF的初始化的操作，CPU 36检测到AF开启操作(步骤S61是)，并且开启AF。在开启AF的过程中，正如近拍初始位置移动处理过程中的步骤S51所做的(图9)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至近拍侧基准位置，以指定镜头位置(步骤S62)。特别地，CPU 36将为执行照相机图像传送操作而处于近拍初始位置的镜头保持件18移动至近拍侧基准位置。CPU 36等待经过足够长的时间，以便完成移动。
此后，CPU 36将镜头保持件18移动至近拍模式中的AF扫描范围的端部(步骤S63)。特别地，CPU 36在近拍侧基准位置被作为基准的情况下设定扫描范围的端部的位置，并且将镜头21和镜头保持件18移动至设定位置。CPU 36将镜头21和镜头保持件18从无穷远方向的近拍侧基准位置移动至近拍模式中的AF扫描范围的近拍侧端。
CPU 36在扫描范围内依次将镜头21和镜头保持件18沿无穷远方向移动预定的距离，并且针对镜头21和镜头保持件18所移动至的个别位置点，经由镜头21和成像器件11获取图像。在镜头保持件18移动至扫描范围的无穷远端时，CPU 36基于所获取的图像检测峰值位置(步骤S64)。特别地，在镜头保持件18移动至近拍模式中的AF端位置(最佳焦距为例如20cm的位置)后，CPU 36借助于例如与图8所示的峰值位置检测处理过程相似的处理过程，通过在个别位置点所获取的图像信息，检测提供最佳对焦的峰值位置。
在峰值位置检测处理过程(步骤S64)结束时，CPU 36基于处理结果判断峰值位置的检测是否已经成功(步骤S65)。
在峰值位置的检测已经成功时(步骤S65是)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至峰值位置(步骤S66)，并且在显示单元33上显示AF的成功(步骤S67)。
在峰值位置的检测已经失败时(步骤S65否)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至近拍侧基准位置(步骤S68)，并且在显示单元33上显示AF的失败(步骤S69)。
上述处理过程是近拍自动对焦控制处理过程。
随着照相机10如上所述执行图5至图10所示的处理过程，可利用压电元件实现AF操作。
参看图11和12将说明近拍初始位置移动处理过程和近拍自动对焦控制处理过程，它们通过传统照相机来执行，其中所述传统照相机利用压电元件完成AF操作。
首先，将说明由传统照相机执行的近拍初始位置移动处理过程。图11是流程图，其示出了传统近拍初始位置移动处理过程的处理内容。
首先，CPU 36将镜头保持件18移动至无穷远端基准位置(步骤S81)。特别地，因为镜头21所在的位置是未知的，所以CPU 36连续将脉冲电压VC施加至压电元件15，以沿无穷远方向移动其中内置有镜头21的镜头保持件18。无穷远端止挡件19沿无穷远方向的设置防止镜头保持件18在接触无穷远端止挡件19之后进一步移动。因此，无论在近拍初始位置移动处理过程开启时镜头位于何处，镜头21和镜头保持件18移动至处于无穷远端基准位置的无穷远端止挡件19，因而指定了镜头位置。
此时，CPU 36将脉冲电压VC施加至压电元件15足够长的预定时间，以便将镜头保持件18从驱动轴上的任意位置移动至无穷远端基准位置，从而镜头保持件18移动至无穷远端基准位置。在这种情况中，CPU 36等待经过足够长的预定时间，以便完成移动。
此后，CPU 36将镜头21移动至近拍模式中的初始位置(近拍初始位置)(步骤S82)。特别地，CPU 36在无穷远端基准位置被认为是基准的情况下设定近拍初始位置，并且将镜头21和镜头保持件18移动至所述设定位置。CPU 36通过指定的脉冲沿近拍方向移动镜头保持件18，并且将镜头21移动至利用景深并且有助于在近拍模式中使用取景器的位置(例如，最佳焦距为10cm等的位置)。在镜头21移动至初始位置之后，CPU 36启动照相机图像传送操作以便将从照相机10输入的图像输出至显示单元33(步骤S83)。
上述处理过程是由传统照相机执行的近拍初始位置移动处理过程。
参看图13所示的镜头21的移动路径的实例将说明传统近拍初始位置移动处理过程。如图13中所示，令从无穷远端止挡件19至近拍侧止挡件20(最佳焦距为8cm的位置)的距离为350μm，令从无穷远端止挡件19至最佳焦距为10cm的位置的距离为280μm，并且令从无穷远端止挡件19至最佳焦距为20cm的位置的距离为130μm。假设在镜头的平均移动速度为3.75mm/sec时，镜头的移动速度从最小(2.2mm/sec)变动到最大(5.3mm/sec)。
在平均速度的情况中，在例如大约8300个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从无穷远端止挡件19所在的位置到达近拍初始位置(最佳焦距为10cm的位置)(移动路径M1)。
随着移动速度为最小(2.2mm/sec)，即使在与平均速度的情况中所施加相同的大约8300个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21也并不移动超出最佳焦距为大约17cm的位置(移动路径M2)。随着移动速度为最大(5.3mm/sec)，在与平均速度的情况中所施加相同的大约8300个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，在计算中，镜头21移动超出最佳焦距为8cm的位置。因此，镜头21停止在近拍侧止挡件20所在的位置(移动路径M3)。
这使得镜头位置显著变动(变动量V1)。镜头位置的这种变动来自于从移动的开始位置点到近拍初始位置的长距离，因为至近拍初始位置的移动的开始位置点是无穷远端止挡件19所在的位置。
然而，在该实施例的照相机10的近拍初始位置移动处理过程中，因为至近拍初始位置的移动的开始位置点是近拍侧止挡件20所在的位置，所以从开始位置点至近拍初始位置的距离较短。即使镜头21的移动速度从最小(2.2mm/sec)变动至最大(5.3mm/sec)，镜头位置的变动仍较小。
特别地，随着镜头以平均速度移动，在例如大约2000个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从近拍侧止挡件20所在的位置移动至近拍初始位置(最佳焦距为10cm的位置)(移动路径M4)。随着移动速度为最小(2.2mm/sec)，在与平均速度的情况中所施加相同的大约2000个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21移动至最佳焦距为大约9cm的位置(移动路径M5)。随着移动速度为最大(5.3mm/sec)，在与平均速度的情况中所施加相同的大约2000个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21移动至最佳焦距为大约11cm的位置(移动路径M6)。
因而，初始位置处于这样的范围中，该范围从最佳焦距为大约9cm的位置到最佳焦距为大约11cm的位置，从而导致较小的变动(变动量V2)。
清楚的是，该实施例可抑制镜头21在移动之后的位置的变动。
以下将说明通过传统照相机而执行的近拍自动对焦控制处理过程。图12是流程图，其示出了传统近拍自动对焦控制处理过程的处理内容。
首先，CPU 36判断由使用者开启AF的操作是否已经被检测到(步骤S91)。在AF开启操作没被检测到时(步骤S91否)，CPU 36待机直至所述操作被检测到。随着使用者完成指示图像捕获或AF初始化的操作，CPU 36检测到AF开启操作(步骤S91是)，并且开启AF。在开启AF的过程中，正如传统近拍初始位置移动处理过程中的步骤881所做的(图11)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至无穷远端基准位置，以指定镜头位置(步骤S92)。特别地，CPU 36将为执行照相机图像传送操作而处于近拍初始位置的镜头保持件18移动至无穷远端基准位置。CPU 36等待经过足够长的预定时间，以便完成移动。
此后，CPU 36将镜头保持件18移动至近拍模式中的AF扫描范围的端部(步骤S93)。特别地，CPU 36在无穷远端基准位置被认为是基准的情况下设定扫描范围的端部所在的位置，并且将镜头21和镜头保持件18移动至设定位置。CPU 36将镜头21和镜头保持件18从沿近拍方向的无穷远端基准位置移动至近拍模式中的AF扫描范围的无穷远端。因为移动的开始位置点在传统近拍自动对焦控制处理过程中是无穷远端基准位置，所以镜头保持件18移动至紧邻扫描范围中的无穷远端基准位置的无穷远端(最佳焦距为20cm的位置)，并且AF从该位置开启。
然后，CPU 36在扫描范围中沿近拍方向依次移动镜头21和镜头保持件18经过预定的距离，并且针对镜头21和镜头保持件18所移动至的个别位置点，经由镜头21和成像器件11获取图像。在镜头保持件18移动至扫描范围的近拍侧端时，CPU 36基于所获取的图像检测峰值位置(步骤S94)。特别地，在镜头保持件18移动至近拍模式中的AF端位置(最佳焦距为10cm的位置)之后，CPU 36通过在个别位置点获取的图像信息，检测出提供最佳对焦的峰值位置。
接着，CPU 36判断峰值位置的检测是否已经成功(步骤S95)。在峰值位置的检测已经成功时(步骤S95是)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至峰值位置(步骤S96)，并且将AF的成功显示在显示单元33上(步骤S97)。
在峰值位置的检测已经失败时(步骤S95否)，CPU 36将镜头21和镜头保持件18移动至无穷远端基准位置(步骤S98)，并且将AF的失败显示在显示单元33上(步骤S99)。
上述处理过程是由传统照相机执行的近拍自动对焦控制处理过程。
参看图14所示的镜头21的移动路径的实例将说明传统近拍自动对焦控制处理过程。
如图14所示，近拍模式中的AF扫描范围被设定为从最佳焦距为20cm的位置到最佳焦距为10cm的位置。随着镜头的移动速度平均为3.75mm/sec，在例如大约3900个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从无穷远端止挡件19所在的位置移动至扫描范围的无穷远端(最佳焦距为20cm的位置)。在平均速度的情况中，在例如大约8300个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从无穷远端止挡件19所在的位置移动至扫描范围的近拍侧端(最佳焦距为10cm的位置)。
随着移动速度为最小(2.2mm/sec)，在镜头21的移动由与平均速度的情况中所施加的相同数量的脉冲控制时，扫描范围的无穷远端到达最佳焦距为大约33cm的位置，并且扫描范围的近拍侧端到达最佳焦距为大约17cm的位置。随着移动速度为最大(5.3mm/sec)，扫描范围的无穷远端到达最佳焦距为大约15cm的位置，并且扫描范围的近拍侧端到达最佳焦距在计算中等于或小于8cm的位置，并因而到达近拍侧止挡件20所在的位置。在镜头的移动速度这样变动时，扫描范围改变。因而，对于具有不同镜头移动速度的终端(手机)而言，近拍模式中的焦距不同。
相反，在该实施例的照相机10的近拍自动对焦控制处理过程中，镜头21在近拍侧止挡件20所在的位置成为基准位置的情况下移动。随着镜头的移动速度平均为3.75mm/sec，在例如大约2000个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从近拍侧止挡件20所在的位置移动至扫描范围的近拍侧端(最佳焦距为10cm的位置)。在平均速度的情况中，在例如大约6500个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从近拍侧止挡件20所在的位置移动至扫描范围的无穷远端(最佳焦距为20cm的位置)。
随着移动速度为最小(2.2mm/sec)，在镜头21的移动由与在平均速度的情况中所施加的相同数量的脉冲控制时，扫描范围的近拍侧端到达最佳焦距为大约9cm的位置，并且扫描范围的无穷远端到达最佳焦距为大约12cm的位置。随着移动速度为最大(5.3mm/sec)，扫描范围的近拍侧端到达最佳焦距为大约11cm的位置，并且扫描范围的无穷远端到达最佳焦距为大约65cm的位置。
这就是说，在所施加的脉冲电压VC具有2000至6500个脉冲的情况下，在镜头的移动速度从最小变动到最大时，公共扫描范围限于最佳焦距为11cm的位置与最佳焦距为12cm的位置之间的范围。在这种情况中，所施加的脉冲电压VC的脉冲数量的范围增加，从而即使镜头的移动速度变动，最佳焦距为10cm的位置与最佳焦距为20cm的位置之间的范围成为公共扫描范围，其被设定为近拍模式中的AF扫描范围。
特别地，随着镜头移动速度为最大，在例如1400个脉冲的脉种电压VC施加至压电元件15时，镜头21从近拍侧止挡件20所在的位置移动至扫描范围的近拍侧端(最佳焦距为10cm的位置)。随着镜头移动速度为最小，在例如11000个脉冲的脉冲电压VC施加至压电元件15时，镜头21从近拍侧止挡件20所在的位置移动至扫描范围的无穷远端(最佳焦距为20cm的位置)。
因此，1400个脉冲施加至压电元件15，以将镜头21移动至扫描范围的近拍侧端，并且11000个脉冲施加至压电元件15，以将镜头21移动至扫描范围的无穷远端。
因而，在镜头移动速度为最小时，AF可以是从最佳焦距为大约9cm的位置到最佳焦距为大约20cm的位置。因而，在镜头移动速度为最大时，AF可以是从最佳焦距为大约10cm的位置到无穷远端。因而，每个终端(手机)在近拍模式中可覆盖从最佳焦距为10cm的位置到最佳焦距为20cm的位置的期望的AF扫描范围。
此外，该实施例的照相机10具有这样的优点，即直至AF扫描初始化前的时间缩短。
在传统近拍自动对焦控制处理过程中(图12)，响应于使用者初始化图像捕获或AF的指令(步骤S91是)，如图14所示，镜头21从近拍初始位置移动280μm到达无穷远端止挡件19所在的位置(步骤S92)，然后从无穷远端止挡件19所在的位置移动130μm到达最佳焦距为20cm的位置(步骤S93)，此后，AF扫描开启。也就是说，在AF扫描开启前，镜头21移动410μm。
相反，由于该实施例的照相机10的使用，镜头21从近拍初始位置移动70μm到达近拍侧止挡件20所在的位置(图10中的步骤S62)，然后从近拍侧止挡件20所在的位置移动70μm到达最佳焦距为10cm的位置(步骤S63)，此后，AF扫描开启。也就是说，在AF扫描初始化之前镜头21的140μm的移动距离短于传统相机的移动距离。因此，在该实施例的照相机10的AF过程中，AF扫描初始化之前的时间短于传统照相机的时间。
本发明并不限于前述实施例，而是可以以各种不同的其它形式改型。
例如，无穷远端基准位置、常规初始位置、近拍初始位置、以及近拍侧基准位置并不分别限于最佳焦距为无穷远端的位置、最佳焦距为1.4m的位置、最佳焦距为10cm的位置、以及最佳焦距为8cm的位置，而是可以设定为其它位置。
在照相机10安装在手机中的情况下，给出了实施例的前述说明。然而，照相机10可安装在其它信息处理设备中，例如PDA(个人数字助理)、便携式音乐播放器以及电子手表。
在控制照相机10的操作的程序341预存储在装备有照相机10的手机中的存储器34中的前提下，给出了实施例的前述说明。执行上述处理过程的程序可存储在为了分发的计算机可读的记录介质中，例如软盘、CD-ROM(光盘只读存储器)、DVD(多功能数码光盘)、或MO(磁光盘)，并且可安装在装有照相机10的计算机上，以实现执行上述处理过程的设备。
程序可预先存储在设置在诸如因特网的通信网络中的服务器装置的盘装置等中，并且例如被叠加载波，并下载至计算机。可通过将程序传输到通信网络上并且执行该程序而实现上述过程。
在上述功能部分地由OS(操作系统)执行或者由OS与应用程序的协作实现时，例如，仅仅OS的其它部分可存储在用于分发的记录介质中，或者可下载至手机。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可采取各种不同的实施例和改变。上述实施例是要说明本发明，但并不限于本发明的范围。本发明的范围由权利要求书而不是实施例限定。在符合本发明的权利要求书并且等同于其的含义的条件下所做的各种不同的改型应被认为是符合本发明的范围。
权利要求
1.一种成像装置，其摄取经由镜头(21)输入的图像，所述成像装置包括移动单元(36，101)，其沿驱动轴(16)分别沿着使得最佳焦点设定至成像目标的最佳焦距较短的方向以及使得所述最佳焦距较长的方向移动所述镜头(21)；第一止挡件(19)，其防止所述镜头(21)沿着使得所述最佳焦距较长的方向沿所述驱动轴(16)移动；以及第二止挡件(20)，其位于远离所述第一止挡件(19)的位置，并且防止位于所述第一止挡件(19)与所述第二止挡件(20)之间的所述镜头(21)沿着使得所述最佳焦距较短的方向移动。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述移动单元(36，101)包括压电元件(15)，其连接至所述驱动轴(16)的一个端部，并且随着所施加的脉冲而伸展，以振动所述驱动轴(16)，因而移动所述镜头(21)。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第一止挡件(19)布置成使得将所述镜头(21)停止在设定所述最佳焦距为无穷远的位置。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述移动单元(36，101)包括第一单元(36，101)，其以所述第一止挡件(19)所在的位置为基准设定所述镜头(21)沿所述驱动轴(16)移动的位置，并且将所述镜头(21)从所述第一止挡件(19)所在的位置移动至所述设定的位置；以及第二单元(36，101)，其以所述第二止挡件(20)所在的位置为基准设定所述镜头(21)沿所述驱动轴(16)移动的位置，并且将所述镜头(21)从所述第二止挡件(20)所在的位置移动至所述设定的位置，并且所述第一单元(36，101)和所述第二单元(36，101)根据成像模式而彼此切换。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述第一单元(36，101)将所述镜头(21)从初始镜头位置移动至所述第一止挡件(19)所在的位置，以所述第一止挡件(19)所在的位置为基准设定所述镜头(21)所在的位置，并且将所述镜头(21)从所述第一止挡件(19)所在的位置移动至所述设定的位置，并且所述第二单元(36，101)将所述镜头(21)从所述初始镜头位置移动至所述第二止挡件(20)所在的位置，以所述第二止挡件(20)所在的位置为基准设定所述镜头(21)所在的位置，并且将所述镜头(21)从所述第二止挡件(20)所在的位置移动至所述设定的位置。
6.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述初始镜头位置是这样一种镜头位置，即执行照相机图像传送操作，以将经由所述镜头(21)输入的图像输出至显示单元(33)。
7.一种用于成像装置的镜头移动控制方法，所述成像装置摄取经由镜头(21)输入的图像，并且所述成像装置包括移动单元(36，101)，其沿驱动轴(16)分别沿着使得最佳焦点设定至成像目标的最佳焦距较短的方向以及使得所述最佳焦距较长的方向而移动所述镜头(21)；第一止挡件(19)，其防止所述镜头(21)沿着使得所述最佳焦距较长的方向沿所述驱动轴(16)移动；以及第二止挡件(20)，其位于远离所述第一止挡件(19)的位置，并且防止位于所述第一止挡件(19)与所述第二止挡件(20)之间的所述镜头(21)沿着使得所述最佳焦距较短的方向移动，所述用于成像装置的镜头移动控制方法包括以下步骤第一处理步骤(S11、S12、S22、S23)，其中，在第一模式中完成成像时，通过所述第一止挡件(19)停止所述镜头(21)的移动，并且所述镜头(21)沿着使得所述最佳焦距较短的方向从所述移动被停止的基准位置移动期望的量；以及第二处理步骤(S51、S52、S62、S63)，其中，在第二成像模式中完成成像以确保比所述第一模式更近的成像时，通过所述第二止挡件(20)停止所述镜头(21)的移动，并且所述镜头(21)沿着使得所述最佳焦距较长的方向从所述移动被停止的基准位置移动期望的量。
8.根据权利要求7所述的用于成像装置的镜头移动控制方法，其特征在于，还包括推定步骤(S64)，即在将所述镜头(21)移动至其在所述第二处理步骤(S51、S52、S62、S63)中沿着使得所述最佳焦距较长的方向移动所述期望的量而到达的位置时，从所述镜头(21)获取多个图像，并且通过所述图像推定适于对物体成像的镜头位置。
9.根据权利要求8所述的用于成像装置的镜头移动控制方法，其特征在于，还包括这样的步骤(S66)，即将所述镜头(21)移动至在所述推定步骤(S64)中所推定的所述镜头(21)所在的位置。
全文摘要
公开了一种照相机(10)，包括无穷远端止挡件(19)，其将镜头保持件(18)停止在设定最佳焦距为无穷远的位置；以及近拍侧止挡件(20)，其将所述镜头止挡件(18)停止在所述最佳焦距为预定长度的位置。在常规模式中，照相机(10)将镜头保持件(18)抵靠在无穷远端止挡件(19)上，并且朝向近拍侧止挡件(20)移动镜头保持件(18)以完成自动对焦。在近拍模式中，照相机(10)将镜头保持件(18)抵靠在近拍侧止挡件(20)上，并且然后朝向无穷远端止挡件(19)移动镜头保持件(18)，以完成自动对焦。这可抑制照相机(10)在镜头移动之后的位置的变动。
文档编号G03B13/36GK1975492SQ200610160309
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月22日
发明者山本真也, 黑岩正树 申请人:株式会社卡西欧日立移动通信