JP6676430B2 - ボイスコイルモータの駆動回路、駆動方法、ならびにそれらを用いたレンズモジュールおよび電子機器 - Google Patents
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Description
Gx/(2πf0)2
に応じて規定されてもよい。
「一体集積化」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。
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。
図4(a)〜(e)は、フォーカシングレンズ520にかかる力を示す図である。図4(a)は基準状態を示しており、重力gは、VCMの可動子のストローク方向524には作用しない。電子機器が基準状態から傾くと、図4(b)、(c)に示すように、ストローク方向524と反対方向の重力成分Gxが大きくなる。このことは、VCMに同じ駆動電流IDRVを流したときの変位量が、基準状態より小さくなることを意味する。
X=α×S3+ΔX …(1)
ΔXは、駆動電流IDRVがゼロのときの変位量(初期変位量)であり、電子機器の姿勢(すなわち第2信号S2)の関数f()で表される。
ΔX=f(S2)
S3=β×S1+OFS …(2)
オフセットOFSの向きおよび量は、重力の影響度、言い換えれば第2信号S2に応じており、S2の関数g()で表される。
OFS=g(S2)
X=α×(β×S1+OFS)+ΔX …(3)
したがって、
α×OFS=−ΔX …(4)
を満たすとき、電子機器の姿勢に依存しない変位量Xを得ることができる。つまりオフセット量の関数g(S2)は、式(5)とすればよい。
OFS=g(S2)=−ΔX/α=−f(S2)/α …(5)
ΔX=Gx/(2πf0)2 …(6)
Gxはフォーカシングレンズ520に加わる重力のうち、ストローク方向の成分(加速度)である。f0は、フォーカシングレンズ520およびリターンスプリング522を含む系の共振周波数である。したがって制御回路104は、第2信号S2にもとづいて重力による加速度成分Gxを演算し、式(6)および(5)にもとづいて、オフセット量OFSを演算してもよい。
図7は、第1変形例に係る駆動回路100aを備えるアクチュエータシステム200aのブロック図である。駆動回路100aは、インタフェース回路102、制御回路104a、電流ドライバ106aを含む。電流ドライバ106aは、2つの制御入力、すなわち電流指令値S3とオフセット指令値S4とを受ける。電流ドライバ106aは、電流指令値S3に実質的に比例する成分と、オフセット指令値S4に比例するオフセット成分と、を含む駆動電流IDRVを生成する。
実施の形態では、スプリングリターン方式のVCM202の駆動回路について説明したが、本発明は双方向駆動方式にも適用可能である。図8は、第2変形例に係る駆動回路100bの回路図である。これまで説明した駆動回路100が、単方向の駆動電流IDRVを生成したのに対して、図8の駆動回路100aは、双方向の駆動電流IDRVを生成可能であり、したがって、スプリングリターン機構を有しないVCM202を駆動可能となっている。
Vs=VREF+k×IDRV …(7)
Vs=VREF+Rb/Ra×(V2−V1) …(8)
式(8)に、式(9)を代入すると式(10)を得る。
VNF=V2−V1=RNF×IDRV …(9)
Vs=VREF+Rb/Ra×RNF×IDRV …(10)
したがって、電流検出回路20の利得kは、Rb/Ra×RNFとなる。なお、電流検出回路20の構成は図8のそれには限定されず、その他の構成であってもよい。
上述のように、検出電圧Vsは式(8)で与えられるため、駆動電流IDRVは、以下の式(11)で与えられる目標値に近づくようにフィードバック制御される。
IDRV=(VCNT−VREF)/k …(11)
図8の駆動回路100aにおいて、駆動電流IDRVは、式(11)で与えられ、したがって基準電圧VREFに応じた−VREF/kは、駆動電流IDRVのオフセット成分に相当する。したがって、図8の電流ドライバ106bを、第2変形例(図7)の電流ドライバ106aとして用いることができる。すなわち、図7の制御回路104aは、電流指令値S3に応じた制御電圧VCNTと、オフセット指令値S4に応じた基準電圧VREFと、を図8の電流ドライバ106bに与えればよい。
図8の駆動回路100bにおいて、第1ドライバ40pおよび第2ドライバ40nは、VCM202をリニア駆動する場合を説明したが、PWM駆動を行ってもよい。すなわち、第1ドライバ40pおよび第2ドライバ40nはそれぞれ、パルス状の駆動電圧VO+、VO−を生成し、誤差電圧VERRに応じて、駆動電圧のデューティ比VO+、VO−を変化させてもよい。
図8の駆動回路100bにおいて、検出抵抗RNFを第2ドライバ40n(第1ドライバ40p)とコイルL1の間に設ける場合を説明したが、検出抵抗RNFの位置はそれには限定されない。検出抵抗RNFは、出力端子OUT+(OUT−)と電源ラインの間にハイサイドトランジスタMHと直列に設けてもよいし、出力端子OUT+(OUT−)と接地ラインの間にローサイドトランジスタMLと直列に設けてもよい。あるいは検出抵抗RNFとして、第1ドライバ40pの出力段を構成するトランジスタ(MH、ML)のオン抵抗、および/または、第2ドライバ40nの出力段を構成するトランジスタ(MH、ML)のオン抵抗を利用してもよい。
図9は、第6変形例に係る駆動回路100cの回路図である。この駆動回路100cにおいてインタフェース回路102cは、ホストプロセッサ204を経由せずに、センサ206から直接、信号ライン210を経由して第2信号S2を受信する。第2信号S2は、デジタルデータであってもよいし、アナログ信号であってもよい。後者の場合、インタフェース回路102cは、アナログ信号S2をデジタル信号に変換するA/Dコンバータを含む。この変形例によっても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。図7や図8においても、センサ206から直接、駆動回路100に第2信号S2を入力してもよい。
実施の形態では、フォーカシング用のレンズモジュールを説明したが、駆動回路100の用途はそれには限定されない。たとえばVCM202は、手ぶれ補正用のレンズを駆動してもよい。そのほか、駆動回路は、電子機器の姿勢に応じてストローク量が変化しうるさまざまな用途に用いることができる。
第1信号S1と第2信号S2は、異なるデータバス、あるいは異なる信号線を介して送信されてもよい。たとえばインタフェース回路102は、第1信号S1をアナログ信号として受信し、第2信号S2をデジタルデータとして受信してもよい。
Claims (16)
- ボイスコイルモータを有する電子機器に搭載され、前記ボイスコイルモータを駆動する駆動回路であって、
前記ボイスコイルモータの目標位置を示す第1信号と、前記電子機器の姿勢に関する第2信号と、を受けるインタフェース回路と、
前記第1信号および前記第2信号に応じた駆動電流の電流指令値を生成する制御回路と、
前記電流指令値に応じた前記駆動電流を生成し、前記ボイスコイルモータに供給する電流ドライバと、
を備え、前記インタフェース回路における前記第2信号の受信の頻度は、前記第1信号の受信の頻度よりも低いことを特徴とする駆動回路。 - 前記制御回路は、前記第1信号にもとづく補正前の電流指令値と、前記第2信号にもとづくオフセット指令値と、を生成し、前記補正前の電流指令値を前記オフセット指令値によってオフセットした前記電流指令値を、前記電流ドライバに出力することを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。
- 前記ボイスコイルモータが位置制御する対象物は、リターンスプリングと接続され、前記対象物および前記リターンスプリングを含む系の共振周波数がf0であり、前記対象物に加わる重力のうちそのストローク方向の成分がGxであるとき、オフセット量を、
Gx/(2πf0)2
に応じて規定することを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。 - ボイスコイルモータを有する電子機器に搭載され、前記ボイスコイルモータを駆動する駆動回路であって、
前記ボイスコイルモータの目標位置を示す第1信号と、前記電子機器の姿勢に関する第2信号と、を受けるインタフェース回路と、
前記第1信号に比例した成分と、前記第2信号に応じたオフセット成分とを含む駆動電流を生成する電流ドライバと、
を備え、前記インタフェース回路における前記第2信号の受信の頻度は、前記第1信号の受信の頻度よりも低いことを特徴とする駆動回路。 - 前記ボイスコイルモータが位置制御する対象物は、リターンスプリングと接続され、前記対象物および前記リターンスプリングを含む系の共振周波数がf0であり、前記対象物に加わる重力のうちそのストローク方向の成分がGxであるとき、前記オフセット成分は、
Gx/(2πf0)2
に応じて規定されることを特徴とする請求項4に記載の駆動回路。 - 前記電子機器は加速度センサを備え、前記第2信号は、前記加速度センサの出力を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の駆動回路。
- 前記インタフェース回路は、共通のデータバスを介して、前記第1信号および前記第2信号を受信することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の駆動回路。
- 前記データバスは、I2C(Inter Integrated Circuit)バスであることを特徴とする請求項7に記載の駆動回路。
- 一つの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の駆動回路。
- 前記ボイスコイルモータが位置制御する対象物は、フォーカシングレンズであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の駆動回路。
- フォーカシングレンズまたは手ぶれ補正用レンズと、
前記フォーカシングレンズまたは手ぶれ補正用レンズに連結された可動子を有するボイスコイルモータと、
前記ボイスコイルモータを駆動する請求項1から9のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とするレンズモジュール。 - 請求項11に記載のレンズモジュールと、
前記レンズモジュールを通った光を撮像する撮像素子と、
を備えることを特徴とする電子機器。 - ボイスコイルモータの駆動方法であって、
前記ボイスコイルモータの目標位置を示す第1信号と、前記ボイスコイルモータが搭載される電子機器の姿勢に関する第2信号と、を生成するステップと、
前記第1信号および前記第2信号に応じた駆動電流の電流指令値を生成するステップと、
前記電流指令値に応じた前記駆動電流を生成し、前記ボイスコイルモータに供給するステップと、
を備え、
前記第2信号の生成の頻度は、前記第1信号の生成の頻度よりも低いことを特徴とする駆動方法。 - 前記電流指令値を生成するステップは、
前記第1信号にもとづいて補正前の電流指令値を生成するステップと、
前記第2信号にもとづいてオフセット指令値を生成するステップと、
前記補正前の電流指令値を前記オフセット指令値によってオフセットして、前記電流指令値を生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項13に記載の駆動方法。 - ボイスコイルモータの駆動方法であって、
前記ボイスコイルモータの目標位置を示す第1信号と、前記ボイスコイルモータが搭載される電子機器の姿勢に関する第2信号と、を生成するステップと、
前記第1信号に比例した成分と、前記第2信号に応じたオフセット成分とを含む駆動電流を生成し、前記ボイスコイルモータに供給するステップと、
を備え、
前記第2信号の生成の頻度は、前記第1信号の生成の頻度よりも低いことを特徴とする駆動方法。 - 前記第2信号は、加速度センサの出力にもとづいて生成されることを特徴とする請求項13から15のいずれかに記載の駆動方法。
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