JP2008035586A - Drive wave generation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
ピエゾアクチュエータを駆動するための駆動波を発生する駆動波発生回路に関する。 The present invention relates to a drive wave generation circuit that generates a drive wave for driving a piezo actuator.
従来より、ピエゾ素子の伸び縮みを利用するピエゾアクチュエータが提案され、超小型のアクチュエータとして、期待されている(非特許文献1参照)。このピエゾアクチュエータは、例えば、携帯電話機など小型のカメラおいて撮像素子を駆動して手ぶれ補正を行う機構やレンズを移動するピント合わせなどに採用されている。 Conventionally, a piezo actuator utilizing the expansion and contraction of a piezo element has been proposed and is expected as an ultra-small actuator (see Non-Patent Document 1). This piezo actuator is employed, for example, in a small camera such as a mobile phone, for a mechanism for driving an image sensor to correct camera shake, or for focusing for moving a lens.
このピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子(圧電素子)に電圧を印加することで、伸縮させ、駆動軸を往復動させる。そして、駆動軸の一方向の移動速度と、逆方向の移動速度を異ならせること(ゆっくり伸ばし急に引く、またはその反対)で、駆動軸に摩擦接触している移動体を移動させる。このように、駆動力としてピエゾ素子の伸び縮みを利用しており、直線移動が可能でありまたコイル等が不要であり、アクチュエータを小型化することができる。 This piezo actuator expands and contracts by applying a voltage to the piezo element (piezoelectric element), and reciprocates the drive shaft. Then, the moving body in frictional contact with the driving shaft is moved by making the moving speed in one direction of the driving shaft different from the moving speed in the opposite direction (slowly and rapidly pulling or vice versa). As described above, the expansion / contraction of the piezo element is used as the driving force, the linear movement is possible, the coil or the like is unnecessary, and the actuator can be downsized.
ここで、駆動軸の往復移動の速度を変更するためには、ピエゾ素子に印加する電圧波形を変更しなければならない。例えば、ゆっくり伸ばし、急に縮めるためには、ピエゾ素子に第1の方向の電圧をゆっくり印加し、急激に反対方向の電圧を印加するというパターンの電圧印加する必要がある。 Here, in order to change the reciprocating speed of the drive shaft, the voltage waveform applied to the piezo element must be changed. For example, in order to stretch slowly and contract rapidly, it is necessary to apply a voltage of a pattern in which a voltage in the first direction is slowly applied to the piezo element and a voltage in the opposite direction is suddenly applied.
これを実現するために、基本クロックに従って一定の基本周期デューティー比が互いに異なる2種類の基本波形を発生させ、入力された駆動用のドライブパルスをカウントし、1ドライブパルスについて所定数の基本波形を発生させる駆動波発生回路について、特願2005−140057(未公開)において提案した。 In order to realize this, two types of basic waveforms having different fixed basic cycle duty ratios are generated according to the basic clock, the input driving drive pulses are counted, and a predetermined number of basic waveforms for one drive pulse are generated. A driving wave generating circuit to be generated was proposed in Japanese Patent Application No. 2005-140057 (unpublished).
ここで、基本波形のデューティー比やタイミングは駆動回路において固定となっている。このためドライブするピエゾ素子が変わると回路を変更する必要がある。一方、デューティー比やタイミングを可変とするためには、レジスタに設定データを書き込むことが考えられる。この場合には、例えばI2Cバスなどのシリアルバスを利用して転送されてきたデータがレジスタに設定される。ここで、このレジスタは、電源オン等の初期化時には、「0」が設定される。このデータが「0」の場合駆動波は発生されず、シリアルバスにより所定のデータを設定するまでは駆動波が出力されず、初期設定の動作に時間が掛かってしまう。 Here, the duty ratio and timing of the basic waveform are fixed in the drive circuit. For this reason, it is necessary to change the circuit when the driving piezo element changes. On the other hand, in order to make the duty ratio and timing variable, it is conceivable to write setting data in a register. In this case, for example, data transferred using a serial bus such as an I2C bus is set in the register. Here, this register is set to “0” at the time of initialization such as power-on. When this data is “0”, no driving wave is generated, and no driving wave is output until predetermined data is set by the serial bus, and the initial setting operation takes time.
本発明は、ピエゾアクチュエータを駆動するための駆動波を発生する駆動波発生回路であって、シリアルバスにより転送されてくる基本波形データを格納するレジスタと、予め設定されている基本波データを記憶するメモリ手段と、シリアルバスから転送されてくる基本波形データと、メモリ手段からの基本波形データのいずれかをレジスタに供給するかを切り換える切換手段と、を有し、レジスタに記憶されている基本波形データの基づいて駆動波を発生することを特徴とする。 The present invention is a drive wave generation circuit for generating a drive wave for driving a piezo actuator, which stores a basic waveform data transferred by a serial bus and stores preset fundamental wave data. And a switching means for switching whether the basic waveform data transferred from the serial bus or the basic waveform data from the memory means is supplied to the register, and is stored in the register A drive wave is generated based on the waveform data.
また、前記レジスタに格納されている基本波形データに従って、一定の基本周期を有する基本波形を発生する基本波形発生回路と、基本波形の1周期をカウントし、カウント値が所定のユニット数に至った時にユニット検出パルスを出力するユニットカウンタと、入力されてくるドライブパルスを初期値から一方向にカウントするとともに、前記ユニットカウンタからのユニット検出パルスによりカウント値を初期値の方向にカウントするドライブカウンタと、ドライブカウンタが一方向にカウントしてから前記初期値に至るまで、基本波形からなる駆動波を出力する出力ゲートと、をさらに含み、入力するドライブパルスの数に1ユニットにおける基本周期の数を乗算した数の基本波形からなる駆動波を出力することが好適である。 Further, according to the basic waveform data stored in the register, a basic waveform generation circuit for generating a basic waveform having a fixed basic period, and one period of the basic waveform are counted, and the count value reaches a predetermined number of units. A unit counter that sometimes outputs a unit detection pulse, and a drive counter that counts the input drive pulse in one direction from the initial value and counts the count value in the direction of the initial value by the unit detection pulse from the unit counter; An output gate for outputting a drive wave consisting of a basic waveform from the time when the drive counter counts in one direction until the initial value is reached, and the number of drive pulses to be input is the number of basic cycles in one unit It is preferable to output a driving wave composed of the multiplied number of basic waveforms.
また、前記基本波発生回路は、2種類の基本波を発生し、この基本波形発生回路からの2種類の基本波形を受け入れ、受け入れた2種類の基本波形を2つの出力端のいずれから出力するかを、方向制御信号に応じて切り替える方向セレクタを有し、前記出力ゲートは、方向性セレクタの出力を受け入れ、ドライブカウンタが一方向にカウントしてから前記初期値に至るまで、前記方向性セレクタの出力を許可することで、一対の基本波形からなる駆動波を出力することが好適である。 The fundamental wave generating circuit generates two types of fundamental waves, accepts two kinds of fundamental waveforms from the fundamental waveform generation circuit, and outputs the accepted two kinds of fundamental waveforms from any of the two output terminals. A direction selector that switches according to a direction control signal, wherein the output gate receives the output of the direction selector, and the drive counter counts in one direction until the initial value is reached, the direction selector It is preferable to output a drive wave composed of a pair of basic waveforms by permitting the output of.
本発明によれば、シリアルバスから転送されてくる基本波形データと、メモリ手段からの基本波形データのいずれかをレジスタに供給するかを切り換えて利用することができる。初期化時などにメモリ手段からの基本波データを用いることで、駆動波を早期に出力することが可能になる。 According to the present invention, either the basic waveform data transferred from the serial bus or the basic waveform data from the memory means can be switched and used. By using the fundamental wave data from the memory means at the time of initialization or the like, it becomes possible to output the drive wave at an early stage.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施形態に係る駆動波発生回路の全体構成を示す図であり、この駆動波発生回路は、1つの半導体集積回路(IC)として、構成される。入力端子として、基本クロックCLK、方向制御信号M/I、ドライブパルスDRIVE、イネーブル信号ENBの4つと、シリアル転送用のI2CバスSDA、SCL用の端子が2つが用意される。また出力端子としては、GATE_A、GATE_B、BUSYの3つの端子が用意される。 FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a driving wave generation circuit according to the embodiment, and this driving wave generation circuit is configured as one semiconductor integrated circuit (IC). As input terminals, four terminals of a basic clock CLK, a direction control signal M / I, a drive pulse DRIVE, and an enable signal ENB, and two terminals for I2C bus SDA and SCL for serial transfer are prepared. As output terminals, three terminals GATE_A, GATE_B, and BUSY are prepared.
基本波形発生回路10は、外部から入力されてくる基本クロックCLKに基づいて2つの基本波形(基本波形1、基本波形2)を出力する。基本波形発生回路10は、例えば基本クロックを基本波形の1周期分カウントするカウンタを有し、カウンタを構成する複数のフリップフロップの出力の論理演算によって、Hレベル、Lレベルを発生して、2種類の基本波形1,2を発生するとよい。2つの基本波形1,2のメモリを有し、ここから基本波形1,2を読み出し出力してもよい。
The basic
図2に、基本波形1、基本波形2の例を示す。例えば、基本クロックCLKが9.75MHzの場合に、基本波形1、2の1周期を134クロック(=13.74μsec)とし、基本波形1は、22クロックのLレベル期間の後、Hレベルとなる。一方、基本波形2は、26クロックのHレベル期間、46クロックのLベル期間の後、Hレベルとなる。従って、基本波形1のLレベルが終了した後、基本波形2がLレベルになるまで、4クロックの期間がある。
FIG. 2 shows examples of the
基本波形発生回路10からは、基本波形の1周期毎に1周期パルスが出力される。例えば、基本クロックをカウントするカウンタの134カウントの出力を1周期パルスとすればよい。この1周期パルスは、200周期カウンタ12に供給され、200周期カウンタ12は、1周期パルス(1ユニット)を200カウントしたときに、200周期パルス(ユニット検出パルス)を出力する。
From the basic
この200周期パルスは、ドライブカウンタ14の減算入力端子に入力される。このドライブカウンタ14は、加算入力端子には、ドライブ信号DRIVEが外部(外部のマイコン)から入力されている。
This 200 period pulse is input to the subtraction input terminal of the
ドライブカウンタ14は、初期値「0」以外の時にHレベルを出力する。例えば、カウンタを構成するフリップフロップのすべての出力をオア演算して出力にすればよい。ドライブパルスDRIVEは、200周期パルスに比べ十分短い周期で入力することが可能である。従って、ドライブパルスDRIVEをn個入力することで、200周期パルスがn個入力するまでの期間ドライブカウンタ14の出力がHレベルになる。
The
ドライブカウンタ14の出力は、オアゲート30を介し、信号BUSYとして出力されると共に、出力ゲート20の制御端に入力されている。信号BUSYは、例えば外部のマイコンに供給され、マイコンはこの信号BUSYによって、駆動回路が動作中であることを認識する。
The output of the
基本波形発生回路10において発生された基本波形1,2は、方向セレクタ22に入力される。この方向セレクタ22の制御端には、外部から入力される方向制御信号M/Iがオアゲート34、アンドゲート24、オアゲート32を介し供給されている。アンドゲート24には、初期カウンタ18の動作中信号が、動作時においてLレベルとなるように反転して供給されている。従って、初期カウンタ18が動作中でなければ、方向制御信号M/Iがそのまま方向セレクタ22の制御端に供給される。
The
(初期移動)
一方、オアゲート32には、初期カウンタ18の出力である方向制御信号M/Iが、EXオア(排他的論理和)ゲート62を介し、供給されている。このEXオアゲート62には、オアゲート34からの方向制御信号M/Iも供給されている。このため、初期カウンタ18が動作中であれば、オアゲート34から出力される方向制御信号M/Iと初期カウンタ18のからの方向制御信号M/Iの排他的論理和で決定される方向制御信号が方向セレクタ22に供給される。
(Initial movement)
On the other hand, the
例えば、外部から入力する方向制御信号M/IをLレベルとして、∞方向に移動させることを指示していたとする。初期カウンタ18からの方向制御信号M/Iは、初期カウンタ18のカウント値が175,176の時のみHレベルとなる信号であり、EXオアゲート62の出力は、カウント値が174までLレベルとなり、カウント値が175,176の時のみに、Hレベルになる。
For example, it is assumed that the direction control signal M / I input from the outside is set to L level to instruct to move in the ∞ direction. The direction control signal M / I from the
一方、外部から入力する方向制御信号M/IをHレベルとして、マクロ方向に移動させることを指示していたとする。初期カウンタ18のカウント値が174までは、初期カウンタからの方向制御信号M/IがLレベルであるため、EXオアゲート62の出力は、Hレベルになり、カウント値が175,176の時のみに、Lレベルになる。
On the other hand, it is assumed that the direction control signal M / I input from the outside is set to H level to instruct to move in the macro direction. Since the direction control signal M / I from the initial counter is L level until the count value of the
このように、本実施形態においては、オアゲート34からの出力がLレベルになるように設定することで、初期動作時に∞方向にレンズが移動され、オアゲート34からの出力がHレベルになるように設定することで、初期動作時にマクロ方向にレンズが移動される。
As described above, in this embodiment, by setting the output from the
方向セレクタ22は、制御端に供給される方向制御信号M/Iに応じて基本波形1と基本波形2を2つの出力端に入れ替えて出力する。この例では、方向制御信号M/Iは、外部のマイコンから供給されるマクロ(M)方向へのレンズの移動または∞(I)方向へのレンズの移動を示す信号であり、方向セレクタ22は方向制御信号M/IがLレベルの場合に、基本波1,2をそのまま2つの出力端に出力する。これは、レンズを∞(I)方向に移動させる信号である。一方、方向制御信号M/IがHレベルの場合に、方向セレクタ22は、基本波1,2を入れ替えて2つの出力端に出力する。これは、レンズをマクロ(M)方向に移動させる信号である。そして、この方向セレクタ22の2つの出力が出力ゲート20を介し、信号GATE_A、信号GATE_Bとして出力されることで、ピエゾ素子の伸縮が制御されて、レンズが∞方向またはマクロ方向に移動される。
The
すなわち、図3に示すように、方向制御信号M/IがLレベル(∞方向へ移動)の際には、基本波形1,2がそのままGATE_A、GATE_Bとして出力され、方向制御信号M/IがHレベル(マクロ方向へ移動)の際には、基本波形1がGATE_B、基本波形2がGATE_Aとして出力される。
That is, as shown in FIG. 3, when the direction control signal M / I is at L level (moving in the ∞ direction), the
さらに、方向制御信号M/Iは、変化検出回路26にも供給される。この変化検出回路26は、方向制御信号M/Iの立ち上がりおよび立ち下がりを検出し、変化検出パルスを出力する。そして、この変化検出パルスは、オアゲート28を介し、200周期カウンタ12のリセット端に供給されている。オアゲート28には、イネーブル信号ENBも供給されており、イネーブル信号ENBがLレベルの場合にもオアゲート28からHレベルが出力される。
Further, the direction control signal M / I is also supplied to the
オアゲート28の出力は、200周期カウンタ12およびドライブカウンタ14のリセット端に供給されている。従って、イネーブル信号ENBがLレベルのとき、および方向制御信号M/Iの状態が切り替わったとき(変化検出パルスがHレベルの期間)に、200周期カウンタ12、およびドライブカウンタ14はリセット状態になる。
The output of the
なお、イネーブル信号ENBは、基本波形発生回路10のリセット端子に反転入力されており、イネーブル信号ENBがLレベルの時には、基本波形発生回路10の出力も禁止される。
The enable signal ENB is inverted and input to the reset terminal of the basic
また、初期カウンタ18には、イネーブル信号ENBも入力されており、この初期カウンタ18は、イネーブル信号ENBの立ち上がりから1度だけ200周期パルスを176までカウントする。例えば、176カウントしたときに完了パルスを発生し、この完了パルスによって初期カウンタ18をリセットするとともに、イネーブル信号ENBの次の立ち上がりまで休止する。これによって、イネーブル信号ENBの立ち上がり度に一度だけ176カウントをする。
The enable signal ENB is also input to the
そして、この初期カウンタ18は、カウント値が171〜174の場合に171〜174端子からHレベルを出力し、この出力は、出力ゲートに待機(出力禁止)信号として供給される。また、175〜176端子からカウント値が175〜176の場合にHレベル、その他のカウント値の時にLレベルとなる方向制御信号M/Iとして出力する。すなわち、初期カウンタ18からは、カウント値が0〜174の場合には∞方向を選択し、カウント値が175〜176の場合にマクロ方向を選択する方向制御信号M/Iが出力され、この方向制御信号M/Iは、オアゲート32を介し方向セレクタ22に供給される。
The
また、初期カウンタ18の動作中は、アンドゲート24によって、ドライブカウンタ14の出力および方向制御信号M/Iの出力が禁止され、初期カウンタ18の出力によって、方向セレクタ22および出力ゲート20が動作する。
During the operation of the
従って、イネーブル信号ENBが立ち上がる初期設定時には、初期カウンタ18が動作して、方向セレクタ22および出力ゲート20を制御して、カウント値174までは∞側、カウント値175〜176の期間は例えばマクロ側へ移動させる方向制御信号M/Iが方向セレクタ22に供給され、その後は外部から供給される方向制御信号M/Iがそのまま方向セレクタ22に供給される。
Therefore, at the initial setting when the enable signal ENB rises, the
さらに、初期カウンタ18の動作中信号の反転信号と、ドライブカウンタ14の出力と、初期カウンタ18の動作中信号は、オアゲート30にも供給されており、このオアゲート30の出力は、上述のように出力ゲート20に供給されると共に、ビジー信号BUSYとして外部に出力される。従って、初期カウンタ18が動作しているときおよびドライブカウンタ14のカウント値が「0」でないときにおいて、ビジー信号BUSYがHレベルとなる。
Further, the inverted signal of the operation signal of the
(シリアルバス)
さらに、本実施形態では、I2Cに基づくシリアルインタフェース(I/F)50を有しており、このシリアルI/F50には外部のマイコンからのSDAバスおよびSCLバスが接続されている。そして、このシリアルI/F50には、データバスを介しレジスタ52,54,56が接続されている。従って、シリアルI/F50は、SCLバスに供給される転送クロックに従って、SDAバスに供給されているデータを順次取り込み、データによって指定されているアドレスのレジスタ52,54,56のいずれかに送られてきたデータを書き込む。
(Serial bus)
Furthermore, in this embodiment, an I2C-based serial interface (I / F) 50 is provided, and an SDA bus and an SCL bus from an external microcomputer are connected to the serial I /
シリアルI/F50に接続されているレジスタ52には方向制御信号DIRのデータが書き込まれ、レジスタ54には出力状態信号ACTIVEのデータが書き込まれ、レジスタ56には基本波形についてのデータが書き込まれる。
The direction control signal DIR data is written to the
レジスタ52からの方向制御信号DIRは、オアゲート34に入力される。従って、マイコンから供給される方向制御信号M/IをLレベルにしておけば、レジスタ52に書き込む方向制御信号DIRによって、レンズの無限遠∞側への移動のための駆動波出力またはマクロ側への移動のための駆動波出力を切り換えることができる。
The direction control signal DIR from the
また、レジスタ54からの出力状態信号ACTIVEは、オアゲート34に供給される。従って、この出力状態信号ACTIVEがHレベルであれば、出力ゲート20が許可状態になり、方向セレクタ22から供給される基本波1,2がGATE_AまたはGATE_Bにそれぞれ出力される。
The output state signal ACTIVE from the register 54 is supplied to the
さらに、レジスタ54は基本波形発生回路10に接続されており、基本波形発生回路10は、レジスタ54に書かれているデータに基づいて、発生する基本波形1,基本波形2の波形を制御する。例えば、デューティー比、タイミング、周波数などをレジスタ54内に書かれてるデータによって決定する。例えば、レジスタ54に基本波形1,2についてのデータを書いておき、基本波形発生回路10がこれを読み出して基本波形1,2を発生すればよい。
Further, the register 54 is connected to the basic
また、シリアルバスを使用せずに、マイコンから方向制御信号M/I、ドライブパルスDRIVEを供給して、駆動波を発生してもよく、シリアルバスを用いて、いずれを用いるかについてのデータを送り、これをレジスタに記憶して、モードを切り換えればよい。 In addition, a direction control signal M / I and a drive pulse DRIVE may be supplied from a microcomputer without using a serial bus, and a drive wave may be generated. Send it, store it in a register, and switch modes.
また、シリアルバスから転送するデータとして、200周期カウンタ12のカウント値、初期カウンタ18における設定値を設けることも好適である。たとえば、200周期カウンタ12がカウントアップする設定値を200ではなく、150や300など他の値とすることで、1つのドライブパルスによって発生する基本波形の数を200以外に設定することができる。また、初期カウンタ18における設定値を変更すれば、初期における一方向(無限大方向)への移動のための駆動波数や、戻り用の駆動波数を任意に設定することができる。例えば、1〜149を無限大方向への移動、150〜154を待機、155〜156をマクロ方向への移動、など任意の設定が可能である。
It is also preferable to provide the count value of the 200-
(固定メモリの利用)
本実施形態においては、シリアルI/F50と、レジスタ56との間にセレクタ58が配置されており、このセレクタ58には、固定メモリ60が接続されている。従って、セレクタ58により、レジスタ56に記憶するデータをシリアルI/F50からのデータとするか、固定メモリ60からのデータとするかを切り換えることができる。
(Use of fixed memory)
In the present embodiment, a
図6には、具体的な構成を示してある。固定メモリ60からの各ビットの固定値データと、シリアルI/F50からの各ビットの設定データはビット毎のセレクタ58にそれぞれ入力される。そして、この各ビット毎のセレクタ58の出力がレジスタ56の各ビットに接続されている。セレクタ58は、選択信号SELECTによって、いずれを選択するかが決定される。この選択信号SELECTは、マイコンからシリアル転送し、別に設けられたレジスタに設定するとよい。例えば、選択信号SELECTをデフォルトで固定メモリ60側を選択するように設定しておくとよい。
FIG. 6 shows a specific configuration. The fixed value data of each bit from the fixed
また、ラッチ信号およびリセット信号がオアゲート70に入力され、このオアゲート70の出力は、各ビット毎のレジスタ56の制御端子に供給されている。レジスタ56は、制御端子への入力がHレベルの際に入力信号をそのまま出力し、制御端子への入力がLレベルになることによって、その時の値を保持する。
A latch signal and a reset signal are input to the
システムの立ち上がり時には、リセット信号が一時的にHレベルになり、そのときにセレクタ58は固定メモリ60を選択している。そこで、リセット信号がLレベルに戻ったときにレジスタ56には、固定メモリ60内のデータが保持されることになる。一方、シリアル転送によりデータを設定する場合には、選択信号SELECTをHレベルとして、シリアルI/F50を選択した状態で、ラッチ信号がHレベルになる。これによって外部から送られてくるシリアルデータがパラレルデータとしてレジスタ56に供給され、ラッチ信号がLレベルに戻った時点で、レジスタ56にセットされる。
At the start of the system, the reset signal temporarily becomes H level, and the
次に、このような駆動波発生回路の動作について説明する。 Next, the operation of such a drive wave generation circuit will be described.
「初期設定動作」
まず、カメラを使用するために、カメラ電源がオンされた場合には、カメラの動作制御用のマイコンが動作を開始し、イネーブル信号ENBを当初Lレベルに設定する。イネーブル信号ENBがLレベルであると、基本波形発生回路10、200周期カウンタ12、ドライブカウンタ14、初期カウンタ18にリセット信号が供給され、内部のカウンタがリセットされ、この駆動波発生回路は休止状態になる。また、外部(マイコン)から、基本クロックCLKが供給されてくる。なお、方向制御信号M/I、ドライブパルスDRIVEは、この段階では、不要であるが、ドライブカウンタ14はリセットしておくことが好ましい。なお、リセット信号は、イネーブル信号の反転信号としてもよい。
"Initial setting operation"
First, in order to use the camera, when the camera power is turned on, the microcomputer for controlling the operation of the camera starts operation, and the enable signal ENB is initially set to L level. When the enable signal ENB is at the L level, a reset signal is supplied to the basic
次に、マイコンはイネーブル信号ENBをLレベルからHレベル変更する。この立ち上がりによって、基本波形発生回路10、200周期カウンタ12、ドライブカウンタ14、初期カウンタ18が動作を開始する。ここで、初期カウンタ18からの、動作中信号がHレベルに変更されるため、BUSY信号がHレベルになり、出力ゲート20へ出力許可の制御信号が供給される。
Next, the microcomputer changes the enable signal ENB from the L level to the H level. With this rise, the basic
また、アンドゲート24には、初期カウンタ18の動作中信号が反転して供給されるため、アンドゲート24の出力はLレベルとなり、これがオアゲート32を介し、方向セレクタ22に供給されるため、方向セレクタ22は無限大∞方向への移動用の一対の基本波形1,2の組を出力する。
Further, since the operation signal of the
そして、200周期カウンタ12からの200周期パルスを初期カウンタ18がカウントアップしていく。初期カウンタ18のカウント値が171になると、出力ゲート20に待機信号が供給され、ここからの信号出力が禁止される。初期カウンタ18のカウント値が175,176の時には、初期カウンタ18から方向制御信号M/Iとして、Hレベルが出力され、従って方向セレクタ22においてマクロ方向へ移動させる基本波形1,2の入れ替えが行われ、これが出力ゲート20から出力される。
Then, the
177個目のカウントによってオーバーフロー信号が出力され、初期カウンタ18はその動作を停止し、動作中信号はLレベルになる。これによって、初期設定動作が終了する。
The overflow signal is output by the 177th count, the
例えば、イネーブル信号ENBの立ち上がりによってセットされるフリップフロップを設けこのフリップフロップの出力によって初期カウンタ18の動作を可能にし、オーバーフロー信号によって、フリップフロップをリセットすることで初期カウンタ18をリセット状態にすることができる。
For example, a flip-flop set by the rising edge of the enable signal ENB is provided, the operation of the
このように、本実施形態においては、駆動波発生回路を動作状態にするか否かを示すイネーブル信号ENBを用いて、初期設定動作を行う。従って、初期設定動作をさせるための特別な制御信号を入力する必要がなく、駆動波発生回路における端子の数を少なくすることができる。 As described above, in this embodiment, the initial setting operation is performed using the enable signal ENB indicating whether or not the drive wave generation circuit is to be put into an operation state. Therefore, it is not necessary to input a special control signal for performing the initial setting operation, and the number of terminals in the drive wave generating circuit can be reduced.
また、上述のように、リセット信号が一時的にHレベルとなることによって、レジスタ56内に、固定メモリ60のデータがセットされるため、固定メモリ60に設定されたデータに基づく基本波形1,2が基本波形発生回路10から出力される。このように、固定メモリ60を用いるため、レジスタ56の内容を書き換え可能としても早期にその内容確定でき、早期に駆動波を発生することができる。なお、固定メモリ60は、メタル接続や、マスクROM、フラッシュメモリーなどの書き換え可能な不揮発性メモリとすることができる。
Further, as described above, since the reset signal temporarily becomes H level, the data of the fixed
ここで、本実施形態において、∞方向に200周期パルス170個分の移動は、レンズがどこにあっても、∞方向の限界点にまで移動され機械的に移動が停止される移動量である。従って、この移動によってレンズは、∞位置を超えた位置に保持される。そして、若干待機した後、200周期パルス2個分マクロ方向に移動することで、レンズは確実に∞位置に保持される。なお、レンズの初期位置は反対方向のマクロ位置にしてもよく、また待機後の移動量を変更することで、任意の位置にレンズを初期設定することができる。従って、レンズの位置を検出するセンサなどを用いることなく、レンズの初期位置を決定することができる。 Here, in this embodiment, the movement of 170 200-cycle pulses in the ∞ direction is a movement amount that is moved to the limit point in the ∞ direction and mechanically stopped regardless of where the lens is located. Therefore, the lens is held at a position beyond the ∞ position by this movement. Then, after waiting for a while, the lens is reliably held at the ∞ position by moving in the macro direction by two 200-cycle pulses. The initial position of the lens may be the macro position in the opposite direction, and the lens can be initialized to an arbitrary position by changing the amount of movement after standby. Therefore, the initial position of the lens can be determined without using a sensor that detects the position of the lens.
(初期位置の変更)
また、上述のように、本実施形態では、EXオアゲート62を設け、初期カウンタ18の出力を反転可能である。レジスタ52には、シリアル転送されてくるデータによって移動方向を決定するデータが書き込まれる。このシリアル転送によって、初期動作の方向を決定するのはあまり好ましくなく、マイコン出力する方向制御信号M/Iによって、初期カウンタ18のカウント値に応じた動作制御を行うことが好ましいが、必ずしも方向制御信号M/Iによって決定する必要はない。
(Change of initial position)
Further, as described above, in this embodiment, the
オアゲート34の出力がHレベルであれば、方向セレクタ22において、基本波形1,2の出力ポートが反転され、従って初期動作としてマクロ側に移動する駆動波が出力される。すなわち、マイコンより、Hレベルの方向制御信号M/Iまたは方向制御信号DIRをHレベルにする信号を出力することで、初期カウンタ18の出力に応じた方向セレクタ22の動作が反転され、初期動作としてレンズをマクロ側に移動することができる。
If the output of the
「通常動作」
通常動作時には、基本クロックCLKは通常通り供給され、またイネーブル信号ENBはHレベルである。この状態で、マイコンは、ピント合わせ情報に基づいて、レンズの移動方向および移動量を決定し、それに応じた方向制御信号M/IおよびドライブパルスDRIVEを駆動波発生回路に供給する。マクロ方向への移動であれば、方向制御信号M/IをHレベル、∞方向への移動であれば方向制御信号M/IはLレベルに設定される。そして、レンズ移動量に応じた数のドライブパルスDRIVEをドライブカウンタ14に供給する。本実施形態の場合、ピエゾ素子を利用した移動であり、基本波形1,2を200回でレンズが5μm程度移動する。そこで、50μmの移動が必要と判断されれば、10個のドライブパルスを送信しておき、ドライブカウンタ14にカウント値として10がセットされる。そして、200周期カウンタ12の出力によって、このドライブカウンタ14の値が0になると、ドライブカウンタ14からの出力が、出力ゲート20の制御端に供給され、出力ゲート20からの駆動波の出力が禁止される。
"Normal operation"
During normal operation, the basic clock CLK is supplied as usual, and the enable signal ENB is at H level. In this state, the microcomputer determines the moving direction and moving amount of the lens based on the focusing information, and supplies a direction control signal M / I and a drive pulse DRIVE corresponding to the moving direction and moving amount to the driving wave generating circuit. If the movement is in the macro direction, the direction control signal M / I is set to the H level, and if the movement is in the ∞ direction, the direction control signal M / I is set to the L level. The number of drive pulses DRIVE corresponding to the amount of lens movement is supplied to the
このように、本実施形態では、1つのドライブパルスを、基本波形1,2の200周期分に対応させた。これによって、マイコンが発生するドライブパルスは、基本波形に比べ十分小さな周波数とでき、マイコンにおける処理負担が小さくなる。さらに、基本波形自体はマイコンで発生する必要がないので、マイコンの処理負担が軽減される。
Thus, in this embodiment, one drive pulse is made to correspond to 200 cycles of the
また、ピント合わせの情報は、例えば受光した画像の輝度情報などから得る。すなわち、ピントが合っている状態において、得られる画像輝度の総和が大きくなる。そこで、一方向のレンズを移動させた状態で、輝度の変化を検出し、その変化状態からピント合わせ情報を得ることができる。この場合、レンズが一旦移動させすぎてから、反対方向に戻って最適位置とすることが好適である場合も多い。 The focus information is obtained from, for example, luminance information of the received image. That is, the total sum of the image brightness obtained in a focused state increases. Therefore, it is possible to detect a change in luminance while moving the lens in one direction and obtain focus information from the changed state. In this case, it is often preferable to move the lens once and then return to the opposite direction to the optimum position.
本実施形態では、変化検出回路26において、方向制御信号M/Iの状態変化を検出したときに、200周期カウンタ12およびドライブカウンタ14が0にリセットされる。従って、マイコンは、例えば100個のドライブパルスを出力し、レンズを一方向に移動させ、その状態で、ピント位置を検出し、レンズが合焦位置をいきすぎたときに、合焦位置までの戻り移動量を計算し、その数のドライブパルスを出力することでピント合わせを行うことができる。また、レンズの当初移動方向が反対であった場合であっても、方向制御信号M/Iを切り替えることで、すぐに移動方向を反転することができる。
In the present embodiment, when the
このように方向制御信号M/Iの状態変化によってドライブカウンタ14をリセットすることで、ピント合わせ動作におけるマイコンの処理シーケンスの自由度が上昇し、適切なピント合わせ動作を達成することができる。 In this way, by resetting the drive counter 14 according to the state change of the direction control signal M / I, the degree of freedom of the processing sequence of the microcomputer in the focusing operation is increased, and an appropriate focusing operation can be achieved.
なお、200周期カウンタ12はリセットせずに、ドライブカウンタ14のみリセットしてもよい。
Note that only the
このように、本実施形態によれば、方向制御信号M/I、ドライブパルスDRIVEの2つの信号の組み合わせによって、効果的に駆動波発生を行うことができる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to effectively generate a drive wave by a combination of the two signals of the direction control signal M / I and the drive pulse DRIVE.
図4に、ピエゾ素子の駆動回路の一例を示す。ピエゾ素子40は電気的には容量と見なせるため、図において容量として記載している。
FIG. 4 shows an example of a drive circuit for a piezo element. Since the
電源には、2つのpチャネルトランジスタ42a、42bのソースが接続され、これらトランジスタ42a、42bのドレインには、nチャネルトランジスタ44a、44bのドレインがそれぞれ接続されている。そして、トランジスタ44a、44bのソースは、抵抗46を介しグランドに接続されている。また、トランジスタ42a、44aのゲートには信号GATE_Aが、トランジスタ42b、44bのゲートには信号GATE_Bが入力される。さらに、トランジスタ42a、44aの接続点と、トランジスタ42b、44bの接続点の間にピエゾ素子40が接続されている。
The power sources are connected to the sources of two p-
トランジスタ42a、44aは、インバータを形成しており、ピエゾ素子40の一端には、GATE_Aが反転して供給され、トランジスタ42b、44bは、インバータを形成しており、ピエゾ素子40の他端には、GATE_Bが反転して供給される。
The
従って、図2における基本波形1,2がそれぞれGATE_A、GATE_Bとして駆動回路に供給された場合、ピエゾ素子40の一端40Aの電圧OUT_Aと、他端40Bの電圧OUT_Bは、図5に示すように変化しようとする。ここで、トランジスタ42a、42bがオンした際にピエゾ素子40には電源電圧がすぐに印加されるが、トランジスタ44a、44bがオンした際には抵抗46があるため、ピエゾ素子40の一端40Aの電圧は、他端40Bの電圧を基準として、図5に示すように変化する。これによって、図において破線で示したように、ピエゾ素子40に対し、一方向に急激に電圧を印加し、反対方向に徐々に電圧を変化させるのこぎり刃状の電圧印加が行える。従って、ピエゾ素子40はゆっくり伸び、急に縮む(またはこの反対)という動作を行い、この伸縮のスピードを差により、レンズを移動することができる。
Therefore, when the
(シリアルデータによる動作)
また、通常動作時において、シリアルデータとして、レジスタ54にHレベルを書き込むと共に、レジスタ52に方向制御信号DIRを書き込むと、方向制御信号DIRで決定された方向に駆動波の出力が開始される。そして、この駆動波の出力は、レジスタ54にHレベルを書き込まれて、出力状態信号ACTIVEがHレベルの期間連続して出力される。そこで、シリアルバスを利用して、レジスタ52,54にデータを書き込むことで、所望の期間、所望の方向の駆動波を出力することができる。
(Operation with serial data)
In normal operation, when the H level is written in the register 54 and the direction control signal DIR is written in the
10 基本波形発生回路、12 200周期カウンタ、14 ドライブカウンタ、24 アンドゲート、18 初期カウンタ、20 出力ゲート、22 方向セレクタ、26 変化検出回路、28,30,32,70 オアゲート、40 ピエゾ素子、52,54,56 レジスタ、58 セレクタ、60 固定メモリ、62 EXオアゲート。 10 basic waveform generation circuit, 12 200 period counter, 14 drive counter, 24 AND gate, 18 initial counter, 20 output gate, 22 direction selector, 26 change detection circuit, 28, 30, 32, 70 OR gate, 40 piezo element, 52 , 54, 56 registers, 58 selector, 60 fixed memory, 62 EX or gate.
Claims (3)
シリアルバスにより転送されてくる基本波形データを格納するレジスタと、
予め設定されている基本波データを記憶するメモリ手段と、
シリアルバスから転送されてくる基本波形データと、メモリ手段からの基本波形データのいずれかをレジスタに供給するかを切り換える切換手段と、
を有し、
レジスタに記憶されている基本波形データの基づいて駆動波を発生することを特徴とする駆動波発生回路。 A drive wave generating circuit for generating a drive wave for driving a piezo actuator,
A register for storing basic waveform data transferred by the serial bus;
Memory means for storing fundamental wave data set in advance;
Switching means for switching between supplying basic waveform data transferred from the serial bus and basic waveform data from the memory means to the register;
Have
A driving wave generating circuit characterized in that a driving wave is generated based on basic waveform data stored in a register.
前記レジスタに格納されている基本波形データに従って、一定の基本周期を有する基本波形を発生する基本波形発生回路と、
基本波形の1周期をカウントし、カウント値が所定のユニット数に至った時にユニット検出パルスを出力するユニットカウンタと、
入力されてくるドライブパルスを初期値から一方向にカウントするとともに、前記ユニットカウンタからのユニット検出パルスによりカウント値を初期値の方向にカウントするドライブカウンタと、
ドライブカウンタが一方向にカウントしてから前記初期値に至るまで、基本波形からなる駆動波を出力する出力ゲートと、
をさらに含み、
入力するドライブパルスの数に1ユニットにおける基本周期の数を乗算した数の基本波形からなる駆動波を出力することを特徴とする駆動波発生回路。 The drive wave generation circuit according to claim 1,
A basic waveform generating circuit for generating a basic waveform having a fixed basic period according to the basic waveform data stored in the register;
A unit counter that counts one period of the basic waveform and outputs a unit detection pulse when the count value reaches a predetermined number of units;
A drive counter that counts the input drive pulse in one direction from the initial value and counts the count value in the direction of the initial value by the unit detection pulse from the unit counter;
An output gate that outputs a driving wave consisting of a basic waveform until the initial value is reached after the drive counter counts in one direction;
Further including
A drive wave generating circuit characterized by outputting a drive wave having a number of basic waveforms obtained by multiplying the number of input drive pulses by the number of fundamental periods in one unit.
前記基本波発生回路は、2種類の基本波を発生し、
この基本波形発生回路からの2種類の基本波形を受け入れ、受け入れた2種類の基本波形を2つの出力端のいずれから出力するかを、方向制御信号に応じて切り替える方向セレクタを有し、
前記出力ゲートは、方向性セレクタの出力を受け入れ、ドライブカウンタが一方向にカウントしてから前記初期値に至るまで、前記方向性セレクタの出力を許可することで、一対の基本波形からなる駆動波を出力することを特徴とする駆動波発生回路。
In the driving wave generation circuit according to claim 2,
The fundamental wave generating circuit generates two types of fundamental waves,
A direction selector that receives two types of basic waveforms from the basic waveform generation circuit and switches between the two output ends of the two received basic waveforms according to a direction control signal;
The output gate receives the output of the directional selector and permits the output of the directional selector from the time when the drive counter counts in one direction until the initial value is reached, whereby a drive wave consisting of a pair of basic waveforms. A drive wave generation circuit characterized in that
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