JP2016136837A - 線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサの搭載位置のずれや、着磁のばらつきが生じた場合にも、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能にした線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を提供すること。【解決手段】キャリブレーション演算回路２４は、検出位置信号値Ｖｉｐに基づいて、線形運動デバイス３１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、フル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを得る。デバイス位置指令信号発生回路２６は、線形運動デバイス３１を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値ＶＴＡＲＧを出力する。第１の出力ドライバ２８ａと第２の出力ドライバ２８ｂにより駆動コイル２９に駆動電流が供給される。【選択図】図３

Description

本発明は、線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関し、より詳細には、磁気センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じるような場合にも、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能にした線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関する。

一般のデジタルカメラ及び携帯電話機、インターネットとの親和性が高く、パソコンの機能をベースとして作られた多機能携帯電話であるスマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）などに搭載されているカメラモジュールの多くには、オートフォーカス機能が搭載されている。このようなコンパクトなカメラに搭載されるオートフォーカス機能には、コントラスト検出方式が採用されることが多い。このコントラスト検出方式は、実際にレンズを移動させて、撮像画像内の被写体のコントラストが最大化されるレンズ位置を検出し、その位置にレンズを移動させる方式である。

このようなコントラスト検出方式は、被写体に赤外線や超音波を照射して、その反射波から被写体までの距離を測定するアクティブ方式と比較し、低コストで実現することができる。ただし、被写体のコントラストが最大化されるレンズ位置を探索するまでに時間がかかるという問題がある。ユーザがシャッターボタンを半押しした後、被写体にフォーカスを合わせるまでの処理が、１秒以内に完了することが望まれている。
ところで、一般のデジタルカメラ及び携帯電話機などに搭載されているカメラモジュールの画素数は年々増加しており、これらコンパクトなカメラでも、高精細な画像が撮影可能になってきている。高精細な画像では、ピントずれが目立ちやすく、より高精度なオートフォーカス制御が求められている。
また、一般に、入力信号と、この入力信号に応じた変位とが一次関数で表されるデバイスは、線形運動デバイスと言われている。この種の線形運動デバイスには、例えば、カメラのオートフォーカスレンズなどがある。

図１は、従来の線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図１に示した線形運動デバイス１２の制御装置は、磁場センサ１３と差動増幅器１４と非反転出力バッファ１５と反転出力バッファ１６と第１の出力ドライバ１７と第２の出力ドライバ１８とを備えている。線形運動デバイス１２は、制御装置によってフィードバック制御されるもので、レンズ９と磁石１０とを備えている。
磁場センサ１３は、検出した磁場に基づいて信号を生成し、出力信号ＳＡとして出力する。磁場センサ１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢは、差動増幅器１４の正転入力端子と反転入力端子とにそれぞれ入力される。磁場センサ１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢとが入力された差動増幅器１４からは、出力ドライバ１７，１８の操作量（偏差と増幅度の積）を表す操作量信号ＳＣが出力される。

操作量信号ＳＣの大きさによって線形運動デバイス１２のコイル１１を流れる電流方向及び電流量が変化する。このコイル１１を流れる電流により、磁石１０を含む線形運動デバイス１２の位置が変化する（移動する）。このとき、磁場センサ１３の出力信号ＳＡは、磁石１０の移動に伴って変化する。制御装置は、出力信号ＳＡの変化によって線形運動デバイス１２の位置を検出し、この位置が外部から入力されるデバイス位置指令信号ＳＢによって指示される位置に一致するようにフィードバック制御を行っている。
ここで、図１に示した線形運動デバイス１２では、磁石１０の着磁のばらつきが生じ得る。また、制御装置では、磁場センサ１３の搭載位置のずれにばらつきが生じ得る。このようなばらつきにより、線形運動デバイス１２の位置と、磁場センサ１３によって検出される磁場が設計時に想定された関係と相違する。

図２は、図１に示した磁場センサによって検出される磁場と線形運動デバイスの位置との関係を示した図である。図２では、図中左側の縦軸には磁場センサ１３によって検出された磁場（以下、検出磁場ともいう）が示され、図中右側の縦軸には磁場センサ１３の出力信号ＳＡの値が示されている。また、図２の横軸は、線形運動デバイス１２の位置である。
図２中の実線ａは、検出磁場と線形運動デバイス１２の位置とのずれがない（設計値のとおり）場合の特性を比較のため示している。一点鎖線ｂは、検出磁場と線形運動デバイス１２の位置とのずれがある場合の特性を示している。

図２に示したように、磁石１０に着磁のばらつき又は磁場センサ１３の位置にずれがある場合、検出磁場が線形運動デバイス１２の正しい位置を示さない。このため、制御装置が、線形運動デバイス１２を適正に位置制御することができなくなる場合がある。
つまり、実線ａで表された設計値通りの場合だと線形運動デバイス１２が端点ＸＢＯＴから他方の端点ＸＴＯＰまで移動する場合、磁場センサ１３の出力信号ＳＡは、ＶＭＬａからＶＭＨａまで変化する（図２中にこの範囲をＳＡ（ａ）として示す）。このとき、磁場センサ１３の出力信号ＳＡと同じ電圧範囲であるＶＭＬａからＶＭＨａまでのデバイス位置指令信号ＳＢが制御装置に入力される。そして、中間の電位ＶＭＭ（＝（ＶＭＨａ−ＶＭＬａ）／２＋ＶＭＬａ）のデバイス位置指令信号ＳＢが入力されると、線形運動デバイス１２は、中間の位置ＸＭＩＤを得る。

一方、磁石１０に着磁のばらつき又は磁場センサ１３の位置にずれがある場合、磁場センサ１３の出力信号ＳＡは、実線ａとは異なる傾きで、例えば、ＶＭＬｂからＶＭＨｂまで変化する（図２中に実線ａとは異なる傾きを持った一点鎖線ｂを示し、この変化の範囲をＳＡ（ｂ）として示す）。このとき、電位ＶＭＭ（＝（ＶＭＨａ−ＶＭＬａ）／２＋ＶＭＬａ）のデバイス位置指令信号ＳＢが制御装置に入力されると、線形運動デバイス１２は、位置ＸＰＯＳに位置することになり、制御装置は、線形運動デバイス１２を正しく位置制御できなくなるという問題がある。

このような問題を解消するために、磁場センサ１３の出力信号ＳＡ又はデバイス位置指令信号ＳＢを補正することにより、磁場センサ１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢとを同期化をするものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２に記載のものは、実際にレンズを移動させて焦点位置を決定するフォーカス制御回路に関するもので、レンズと、このレンズの位置を調整するための駆動素子と、レンズの位置を検出するための位置検出素子とを備える撮像装置に搭載されるフォーカス制御回路において、位置検出素子の出力信号により特定されるレンズの位置と、外部から設定されるレンズの目標位置との差分をもとに、レンズの位置を目標位置に合わせるための駆動信号を生成して駆動素子に出力するイコライザと、位置検出素子のゲイン及びオフセットの少なくとも一方を調整するための調整回路とを備えたものである。

特開２００９−２４７１０５号公報 特開２０１１−２２５６３号公報

しかしながら、上述した磁場センサの出力信号ＳＡ又はデバイス位置指令信号ＳＢを同期化する方法には、以下のような問題がある。
すなわち、特許文献１に記載されるような補正テーブルを用いる方式は、補正テーブルを格納する記憶装置を必要とし、その数は分解能ビット数をＮとした場合２^Ｎ×Ｎ個となる。したがって、補正テーブルを含んだ集積回路を製造した場合、小型の線形運動デバイには搭載できない場合も生じ、製造コストも増加する。さらに、補正テーブルの作成には、分解能毎に移動させながら、補正テーブルに補正値を書き込む作業が発生するため、さらなる製造コスト増加になる場合もある。

また、特許文献２に記載されるような位置検出素子のゲイン及びオフセットを調整する方式の場合、調整するための情報を格納する記憶装置は、少なくできるものの、ゲインの調整量をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器および補正回路がそれぞれ必要となる。高精度な位置制御を行う場合にはゲイン及びオフセットの両方の調整が必要となる可能性がたかいため、一方のみの調整としてＤ／Ａ変換器および補正回路の個数を削減できない場合が多い。さらに、自動的に補正量を取得しようとした場合、記憶装置はディジタル値での格納となるのでＡ／Ｄ変換器も必要となる場合がある。したがって、特許文献１と同様に製造コストの増加につながる。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、磁気センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合にも、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能にした線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスの目標位置を指示する目標位置信号値を出力するデバイス位置指令信号発生回路と、前記磁石が発生する磁場を検出した検出位置信号値に対して演算して検出位置演算信号値を出力するキャリブレーション演算回路と、前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値に基づいて、前記磁石を移動させる駆動コイルに駆動電流を供給する出力ドライバと、を備え、前記キャリブレーション演算回路は、前記検出位置信号値に対して、前記線形運動デバイスのホーム位置における前記磁石の磁場を検出した第１の検出位置信号値と、前記線形運動デバイスのフル位置における前記磁石の磁場を検出した第２の検出位置信号値とで演算して、前記検出位置演算信号値を出力する線形運動デバイスの制御装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記キャリブレーション演算回路は、第１の検出位置信号値及び第２の検出位置信号値を保存する記憶部を有する。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記検出位置信号値をＶｉｐ、前記第１の検出位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、前記第２の検出位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、前記検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、前記キャリブレーション演算回路は、前記検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有するように演算する。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに一項に記載の発明において、前記キャリブレーション演算回路は、前記検出位置信号値に対して、前記第１の検出位置信号値と、前記第２の検出位置信号値と、前記目標位置信号値の設定可能範囲に係る数値とで演算して、前記検出位置演算信号値を出力する。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記出力ドライバは、前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値を入力としてＰＩＤ制御して制御信号を出力するＰＩＤ制御回路を有し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給する。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、さらに、前記磁石が発生する磁場を検出して検出位置信号値を出力する磁場センサを備える。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置と、前記移動体がレンズである線形運動デバイスと、前記駆動電流が供給される駆動コイルと、を備えるカメラモジュールである。

また、請求項８に記載の発明は、駆動コイルに第１の駆動電流を通電し、磁石が取り付けられたレンズをホーム位置へ移動させるステップと、前記ホーム位置における前記磁石が発生する磁場を検出した第１の検出位置信号値を記憶するステップと、前記駆動コイルに第２の駆動電流を通電し、前記レンズをフル位置へ移動させるステップと、前記フル位置における前記磁石が発生する磁場を検出した第２の検出位置信号値を記憶するステップと、前記磁石が発生する磁場を検出した検出位置信号値に対して、前記第１の検出位置信号値、及び、前記第２の検出位置信号値を用いて演算して検出位置演算信号値を出力するステップと、前記検出位置演算信号値と、前記レンズの目標位置を指示する目標位置信号値とに基づいて、前記駆動コイルに駆動電流を供給して前記レンズの位置を制御するステップと、を備える線形運動デバイスの制御方法である。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記検出位置演算信号値を出力するステップは、前記検出位置信号値に対して、前記第１の検出位置信号値、及び、前記第２の検出位置信号値に加えて、前記目標位置信号値の設定可能範囲に係る数値を用いて演算して前記検出位置演算信号値を出力する。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の発明において、前記レンズの位置を制御するステップは、前記検出位置演算信号値と、前記レンズの目標位置を指示する目標位置信号値とに基づいて、ＰＩＤ制御して制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給して前記レンズの位置を制御する。

本発明によれば、磁場センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合においても、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能な線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を実現することができる。

従来の線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。 図１に示した磁場センサによって検出される磁場と線形運動デバイスの位置との関係を示した図である。 本発明に係る線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。 図３に示したキョリブレーション演算回路の具体的な構成図である。 （ａ），（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置との関係を示す図である。 キャリブレーション演算回路の出力が端点間の差磁場にかかわりなく０乃至５１１となることを示す図である。 本発明に係る線形運動デバイスの制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 キャリブレーション演算回路による演算方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図３は、本発明に係る線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図３においては、カメラモジュール３０のレンズの位置調整を行う制御装置２０に適用した場合について説明する。この制御装置（位置制御回路）２０は、例えば、ＩＣ回路として構成されている。なお、カメラモジュール３０は、線形運動デバイス３１と、レンズ３３を移動させる駆動コイル２９とで構成されている。したがって、駆動コイル２９に電流を流すことにより、磁石３２が移動され、その磁石３２に固定されているレンズ３３の位置調整が可能となる。

つまり、本発明の線形運動デバイス３１の制御装置２０は、レンズ（移動体）３３に取り付けられた磁石３２を有する線形運動デバイス３１と、この線形運動デバイス３１の磁石３２の近傍に配置された駆動コイル２９とを備え、この駆動コイル２９にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石３２を移動させるように構成されている。
磁場センサ２１は、磁石３２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値Ｖｉｐを出力するものである。つまり、磁場センサ２１は、カメラモジュール３０の磁石３２が発する磁場を電気信号に変換し、検出位置信号を増幅器２２に出力する。増幅器２２は、磁場センサ２１から入力される検出位置信号を増幅する。なお、この磁場センサ２１はホール素子であることが望ましい。

また、Ａ／Ｄ変換回路２３は、磁場センサ２１からの検出位置信号を増幅器２２により増幅してＡ／Ｄ変換するもので、Ａ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐを得るものである。
また、キャリブレーション（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）演算回路２４は、Ａ／Ｄ変換回路２３によりＡ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐに基づいて、線形運動デバイス３１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを得るものである。

また、キャリブレーション演算回路２４は、磁場センサ２１からの検出位置信号値で、キャリブレーション演算回路２４の入力信号値をＶｉｐ、ホーム位置に対応する第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、フル位置に対応する第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、キャリブレーション演算回路２４の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣは、
ＶＰＲＯＣ＝（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１
の関係を有するように演算する。なお、５１１は２^９−１を示す数値である。

また、デバイス（レンズ）位置指令信号発生回路２６は、線形運動デバイス３１を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値ＶＴＡＲＧ及びキャリブレーション実行信号ＣＡＬＥＸＥを出力するもので、ＰＩＤ制御回路２５及びキャリブレーション演算回路２４に接続されている。つまり、レンズ位置指令信号生成回路２６は、レンズ３３の目標位置を指示するための目標位置信号値ＶＴＡＲＧを生成及び外部からのキャリブレーション実行指示をキャリブレーション演算回路２４に指示するためのキャリブレーション実行信号ＣＡＬＥＸＥを生成する。

また、ＰＩＤ制御回路２５は、キャリブレーション演算回路２４とデバイス位置指令信号発生回路２６とに接続され、キャリブレーション演算回路２４からの出力信号である検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを入力として、ＰＩＤ制御を行うものである。つまり、ＰＩＤ制御回路２５は、キョリブレーション演算回路２４からの検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣとレンズ位置指示信号生成回路２６で生成されたレンズ位置の目標位置信号値ＶＴＡＲＧとを入力し、レンズ３３の現在位置と、目標位置信号値ＶＴＡＲＧにより指示されるレンズ３３の目標位置とから、レンズ３３を目標位置に移動させるための制御信号を出力する。

ここでＰＩＤ制御とは、フィードバック制御の一種で、入力値の制御を出力値と目標値との偏差とその積分及び微分の３つの要素によって行う方法のことである。基本的なフィードバック制御として比例制御（Ｐ制御）がある。これは入力値を出力値と目標値の偏差の一次関数として制御するものである。ＰＩＤ制御では、この偏差に比例して入力値を変化させる動作を比例動作あるいはＰ動作（ＰはＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬの略）という。つまり、偏差のある状態が長い時間続けばそれだけ入力値の変化を大きくして目標値に近づけようとする役目を果たす。この偏差の積分に比例して入力値を変化させる動作を積分動作あるいはＩ動作（ＩはＩＮＴＥＧＲＡＬの略）という。このように比例動作と積分動作を組み合わせた制御方法をＰＩ制御という。この偏差の微分に比例して入力値を変化させる動作を微分動作あるいはＤ動作（ＤはＤＥＲＩＶＡＴＩＶＥ又はＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬの略）という。比例動作と積分動作と微分動作を組み合わせた制御方法をＰＩＤ制御という。

ＰＩＤ制御回路２５からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路２７によりＤ／Ａ変換され、第１の出力ドライバ２８ａと第２の出力ドライバ２８ｂにより、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと目標位置信号値ＶＴＡＲＧに基づいて、駆動コイル２９に駆動電流が供給される。つまり、第１及び第２の出力ドライバ２８ａ，２８ｂは、ＰＩＤ制御回路２５からの制御信号に基づき、出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を生成する。この出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、カメラモジュール３０の駆動コイル２９の両端に供給される。
なお、以上の説明では、線形運動デバイスが、レンズ（移動体）３３と、このレンズ（移動体）３３に取り付けられた磁石３２とからなるものとしているが、駆動コイルを含めて線形運動デバイスとすることもできる。
このようにして、検出位置信号値Ｖｉｐにバラツキがあったとしても、目標位置信号値ＶＴＡＲＧで線形運動デバイス３１の位置制御を可能とすることができる。

図４は、図３に示したキャリブレーション演算回路の具体的な構成図である。このキャリブレーション演算回路２４は、外部からキャリブレーション指示信号が入力されると作動する計数回路（カウンタ／タイマ）２４１と、Ｄ／Ａ変換した出力信号が最小値に固定を指示して駆動コイル２９に通電した時Ｔ０に、第１の時間Ｔ１まで計数回路２４１でカウントして取り込み指示信号が発行され、検出位置信号値Ｖｉｐを記憶値ＮＥＧＣＡＬとして保存する第１の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ａと、第２の時間Ｔ２までカウントした時に、Ｄ／Ａ変換した出力信号が、最大値に固定を指示して駆動コイル２９に通電した時に、第３の時間Ｔ３まで計数回路２４１でカウントして取り込み指示信号が発行され、検出位置信号値Ｖｉｐを記憶値ＰＯＳＣＡＬとして保存する第２の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ｂとを備え、第４の時間Ｔ４までカウントした時にＤ／Ａ変換の出力がＰＩＤ制御回路に基づく出力の指示が発生し、計数回路２４１のカウントを停止する。

また、キャリブレーション演算回路２４は、磁場センサ２１からの検出位置信号値Ｖｉｐと、第１の記憶装置２４２ａの記憶値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第１の減算器２４３ａと、第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＰＯＳＣＡＬと第１の記憶装置２４２ａの記憶値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第２の減算器２４３ｂと、第１の減算器２４３ａの出力値（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と、第２の減算器２４３ｂの出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する除算器２４４とを備えている。この除算器２４４の出力信号は、積算器２４５を介して
ＶＰＲＯＣ＝（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１
を得る。なお、第３の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４６は、積算器２４５に接続され、「５１１」を記憶しているものである。この「５１１」は目標位置信号値ＶＴＡＲＧの設定可能範囲によって任意に変更されるものである。

図５（ａ），（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置との関係を示す図で、図５（ａ）は、レンズ位置のホーム位置（Ｈｏｍｅ Ｐｏｔｉｏｎ）とフル位置（Ｆｕｌｌ Ｐｏｔｉｏｎ）に対応する検出磁場並びにＮＥＧＣＡＬとＰＯＳＣＡＬの関係を示した図で、図５（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流を示す図である。図５（ａ）における実線は目標レンズ位置を示し、破線は実際に検出される磁場強度を示している。図５（ａ）の実線と破線に示すように、端点間（ＢｈｏｍｅとＢｆｕｌｌ）の差磁場が発生している。

外部からＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ指示信号が入力されると、計数回路２４１が作動する（Ｔ０）。Ｄ／Ａ変換の出力指示は、最小値固定を指示し、−Ｉｃｏｉｌを通電する。規定の時間Ｔ１までカウントしたときに取り込み指示信号を発行し、Ｖｉｐの値を記憶装置に保存（ＮＥＧＣＡＬ）する。規定の時間Ｔ２までカウントしたときに、Ｄ／Ａ変換の出力指示は、最大値固定を指示し、＋Ｉｃｏｉｌを通電する。規定の時間Ｔ３までカウントしたときに取り込み指示信号を発行し、Ｖｉｐの値を記憶装置に保存（ＰＯＳＣＡＬ）する。規定の時間Ｔ４までカウントしたときにＤ／Ａ変換の出力指示は、ＰＩＤ制御回路の出力に基づいて出力する指示を発生し、カウントを停止する。

保存されたＰＯＳＣＡＬ値、ＮＥＧＣＡＬ値及び入力信号Ｖｉｐから第１及び第２の減算器２４３ａ，２４３ｂと除算器２４４と積算器２４５とを用いて検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを演算する。なお、図示したような専用のハードウェアでも良いし、マイコン等の汎用的なもの、ソフトウェアでも良い。
検出位置演算信号値（位置信号）ＶＰＲＯＣは、目標位置信号値ＶＴＡＲＧと同じ範囲の出力となる。つまり、Ｖｉｐの個体ばらつきがあっても、位置信号と目標値信号の同期がとれた状態となる。位置制御動作は、演算された位置信号ＶＰＲＯＣと目標値ＶＴＡＲＧを用いることで、Ｖｉｐの入力範囲にばらつきが生じても、ＶＴＲＡＧで一意にきまる位置制御が可能である。

図６は、キャリブレーション演算回路の出力が端点間の差磁場にかかわりなく０乃至５１１となることを示す図である。図６から明らかなように、磁場のＢｈｏｍｅとＢｆｕｌｌに対応してＡ／Ｄ変換回路の出力信号値ＶｉｐがＰＯＳＣＡＬ値とＮＥＧＣＡＬ値に対応し、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが０乃至５１１に対応し、レンズのホーム位置（Ｈｏｍｅ Ｐｏｔｉｏｎ）からフル位置（Ｆｕｌｌ Ｐｏｔｉｏｎ）まで直線的な動きが得られる。
このようにして、磁場センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合にも線形運動デバイスの正確な位置制御を可能な線形運動デバイスの制御装置を実現することができる。

図７は、本発明に係る線形運動デバイスの制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
本発明の線形運動デバイス３１の制御装置２０における制御方法は、移動体３３に取り付けられた磁石３２を有する線形運動デバイス３１と、この線形運動デバイス３１の磁石３２の近傍に配置された駆動コイル２９とを備え、この駆動コイル２９にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石３２を移動させる制御方法である。

まず、磁場センサ２１により、磁石３２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値Ｖｉｐを出力するステップ（Ｓ１）と、次に、キャリブレーション演算回路２４により、磁場センサ２１からの検出位置信号値Ｖｉｐに基づいて、線形運動デバイス３１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを取得するステップ（Ｓ２）と、前記ホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを得るステップ（Ｓ３）と、次に、デバイス位置指令信号発生回路２６により、線形運動デバイス３１を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値ＶＴＡＲＧを出力するステップ（Ｓ４）と、次に、出力ドライバ２８ａ，２８ｂにより、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと目標位置信号値ＶＴＡＲＧに基づいて、駆動コイル２９に駆動電流を供給するステップ（Ｓ５）とを有し、検出位置信号値Ｖｉｐにバラツキがあっても目標位置信号値ＶＴＡＲＧで線形運動デバイスの位置制御を可能とする。なお、連続して、位置制御を繰り返す場合は、ステップＳ３乃至Ｓ５を繰り返す。
磁場センサ２１からの検出位置信号値で、キャリブレーション演算回路２４の入力信号値をＶｉｐ、ホーム位置に対応する第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、フル位置に対応する第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、キャリブレーション演算回路２４の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、キャリブレーション演算回路２４の検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有する。

図８は、キャリブレーション演算回路による演算方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
キャリブレーション演算回路２４による演算ステップが、まず、計数回路２４１により、外部からキャリブレーション指示信号が入力されると作動するステップ（Ｓ１１）と、次に、Ｄ／Ａ変換の出力信号が最小値に固定を指示して駆動コイル２９に通電した時に、第１の時間Ｔ１まで計数回路２４１でカウントして取り込み指示信号が発行され、第１の記憶装置２４２ａにより検出位置信号値Ｖｉｐを記憶値ＮＥＧＣＡＬとして保存するステップ（Ｓ１２）と、次に、第２の時間Ｔ２までカウントした時に、Ｄ／Ａ変換の出力信号が最大値に固定を指示して駆動コイル２９に通電した時に、第３の時間Ｔ３まで計数回路２４１でカウントして取り込み指示信号が発行され、第２の記憶装置２４２ｂにより検出位置信号値Ｖｉｐを記憶値ＰＯＳＣＡＬとして保存するステップ（Ｓ１３）と、次に、第４の時間Ｔ４までカウントした時にＤ／Ａ変換の出力指示は、ＰＩＤ制御回路の出力に基づいて出力する指示を発生し、計数回路２４１のカウントを停止するステップ（Ｓ１４）とを有し、キャリブレーション演算回路２４の検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有する。

このようにして、磁場センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合にも線形運動デバイスの正確な位置制御を可能な線形運動デバイスの制御方法を実現することができる。

９ レンズ
１０ 磁石
１１ コイル
１２ 線形運動デバイス
１３ 磁場センサ
１４ 差動増幅器
１５ 非反転出力バッファ
１６ 反転出力バッファ
１７ 第１の出力ドライバ
１８ 第２の出力ドライバ
２０ 制御装置
２１ 磁場センサ
２２ 増幅器
２３ Ａ／Ｄ変換回路
２４ キャリブレーション（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）演算回路
２５ ＰＩＤ制御回路
２６ デバイス（レンズ）位置指令信号発生回路
２７ Ｄ／Ａ変換回路
２８ａ 第１の出力ドライバ
２８ｂ 第２の出力ドライバ
２９ 駆動コイル
３０ カメラモジュール
３１ 線形運動デバイス
３２ 磁石
３３ レンズ（移動体）
２４１ 計数回路（カウンタ／タイマ）
２４２ａ 第１の記憶装置（レジスタ／メモリ）
２４２ｂ 第２の記憶装置（レジスタ／メモリ）
２４３ａ 第１の減算器
２４３ｂ 第２の減算器
２４４ 除算器
２４５ 積算器
２４６ 第３の記憶装置（レジスタ／メモリ）

Claims (10)

1. 移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスの目標位置を指示する目標位置信号値を出力するデバイス位置指令信号発生回路と、
   前記磁石が発生する磁場を検出した検出位置信号値に対して演算して検出位置演算信号値を出力するキャリブレーション演算回路と、
   前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値に基づいて、前記磁石を移動させる駆動コイルに駆動電流を供給する出力ドライバと、を備え、
   前記キャリブレーション演算回路は、前記検出位置信号値に対して、前記線形運動デバイスのホーム位置における前記磁石の磁場を検出した第１の検出位置信号値と、前記線形運動デバイスのフル位置における前記磁石の磁場を検出した第２の検出位置信号値とで演算して、前記検出位置演算信号値を出力する線形運動デバイスの制御装置。
2. 前記キャリブレーション演算回路は、第１の検出位置信号値及び第２の検出位置信号値を保存する記憶部を有する請求項１に記載の線形運動デバイスの制御装置。
3. 前記検出位置信号値をＶｉｐ、前記第１の検出位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、前記第２の検出位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、前記検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、
   前記キャリブレーション演算回路は、前記検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有するように演算する請求項１又は２に記載の線形運動デバイスの制御装置。
4. 前記キャリブレーション演算回路は、前記検出位置信号値に対して、前記第１の検出位置信号値と、前記第２の検出位置信号値と、前記目標位置信号値の設定可能範囲に係る数値とで演算して、前記検出位置演算信号値を出力する請求項１〜３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
5. 前記出力ドライバは、前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値を入力としてＰＩＤ制御して制御信号を出力するＰＩＤ制御回路を有し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給する請求項１〜４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
6. さらに、前記磁石が発生する磁場を検出して検出位置信号値を出力する磁場センサを備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置と、
   前記移動体がレンズである線形運動デバイスと、
   前記駆動電流が供給される駆動コイルと、
   を備えるカメラモジュール。
8. 駆動コイルに第１の駆動電流を通電し、磁石が取り付けられたレンズをホーム位置へ移動させるステップと、
   前記ホーム位置における前記磁石が発生する磁場を検出した第１の検出位置信号値を記憶するステップと、
   前記駆動コイルに第２の駆動電流を通電し、前記レンズをフル位置へ移動させるステップと、
   前記フル位置における前記磁石が発生する磁場を検出した第２の検出位置信号値を記憶するステップと、
   前記磁石が発生する磁場を検出した検出位置信号値に対して、前記第１の検出位置信号値、及び、前記第２の検出位置信号値を用いて演算して検出位置演算信号値を出力するステップと、
   前記検出位置演算信号値と、前記レンズの目標位置を指示する目標位置信号値とに基づいて、前記駆動コイルに駆動電流を供給して前記レンズの位置を制御するステップと、
   を備える線形運動デバイスの制御方法。
9. 前記検出位置演算信号値を出力するステップは、前記検出位置信号値に対して、前記第１の検出位置信号値、及び、前記第２の検出位置信号値に加えて、前記目標位置信号値の設定可能範囲に係る数値を用いて演算して前記検出位置演算信号値を出力する請求項８に記載の線形運動デバイスの制御方法。
10. 前記レンズの位置を制御するステップは、前記検出位置演算信号値と、前記レンズの目標位置を指示する目標位置信号値とに基づいて、ＰＩＤ制御して制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給して前記レンズの位置を制御する請求項８又は９に記載の線形運動デバイスの制御方法。

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