スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路および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
【課題】スプリングリターン機構付きＶＣＭの振動を抑制可能な制御技術を提供する。
【解決手段】駆動回路１００は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータ１１０を駆動する。駆動電流生成部１０は、ボイスコイルモータ１１０のコイルＬ１に、アナログ制御信号Ｖ２に応じた駆動電流Ｉｄｒｖを供給する。波形メモリ４０は、ボイスコイルモータ１１０の駆動電流Ｉｄｒｖの時間波形を記述するデジタルの波形データＷＤを格納する。波形データＷＤは、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている。制御部３０は、ボイスコイルモータ１１０の共振周波数ｆ０に応じたレートで、波形メモリ４０から波形データＷＤを読み出し、デジタルコードＳ２として出力する。Ｄ／Ａコンバータ１６は、デジタルコードＳ２をアナログ制御信号Ｖ２に変換し、駆動電流生成部１０へと出力する。
【解決手段】駆動回路１００は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータ１１０を駆動する。駆動電流生成部１０は、ボイスコイルモータ１１０のコイルＬ１に、アナログ制御信号Ｖ２に応じた駆動電流Ｉｄｒｖを供給する。波形メモリ４０は、ボイスコイルモータ１１０の駆動電流Ｉｄｒｖの時間波形を記述するデジタルの波形データＷＤを格納する。波形データＷＤは、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている。制御部３０は、ボイスコイルモータ１１０の共振周波数ｆ０に応じたレートで、波形メモリ４０から波形データＷＤを読み出し、デジタルコードＳ２として出力する。Ｄ／Ａコンバータ１６は、デジタルコードＳ２をアナログ制御信号Ｖ２に変換し、駆動電流生成部１０へと出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラあるいは撮像機能付きの電子機器（たとえば携帯電話）には、フォーカシングレンズを位置決めするためのアクチュエータが設けられ、アクチュエータとしてはステッピングモータ方式、ピエゾ方式、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）方式が知られている。
【０００３】
ＶＣＭは、そのコイルに流れる電流の向きに応じた直線方向に推進力を発生させることができる。たとえばＶＣＭにＨブリッジ回路を接続した場合、コイル電流の向きを切りかえることができ、正方向と負方向に推進力を得ることができる。
【０００４】
小型化が要求される用途では、スプリングリターン機構付きのＶＣＭが利用される場合がある。スプリングリターン機構付きＶＣＭは、第１の方向への推進力をコイルに駆動電流を供給することで発生し、それと反対の第２の方向への推進力を可動子に取り付けられたばね（スプリング）の力を利用して発生させる構造となっている。つまり電気的な駆動と力学的な駆動が併用されている。スプリングリターン機構付きＶＣＭを駆動する場合、そのコイルの一方向にのみ駆動電流を供給すればよく、駆動回路が簡素化できる。
【０００５】
電子機器の小型化にともない、スプリングリターン機構付きＶＣＭの小型化が要求されている。ＶＣＭが小型化すると、コイルのインダクタンスが小さくなり、また可動子の重量も小さくなることから、スプリングの力によって可動子、つまりレンズが振動（リンギング）するという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９８４３０号公報
【特許文献２】特開２００８−１１３５０６号公報
【特許文献３】特開２００８−０４３１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スプリングは、それに固有の共振周波数を有する。リンギングを抑制するためには、ＶＣＭに対する駆動信号から、その共振周波数に対応する信号成分を除去すれば良いことが知られている。このために従来では、駆動信号の経路上に、その遮断周波数が共振周波数にチューニングされたツイン−Ｔ型のアナログＲＣフィルタ（バンド除去フィルタ）を設けられていた。この場合、一旦ＲＣフィルタを構成すると、フィルタの遮断周波数を変更することが困難であるため、駆動対象のスプリングリターン機構付きＶＣＭを変更することが難しかった。
【０００８】
アナログフィルタに代えて、デジタルフィルタを用いれば、遮断周波数を変更することが可能となるが、デジタルフィルタは回路規模が大きいというデメリットがある。
【０００９】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、スプリングリターン機構付きＶＣＭの振動を抑制可能な制御技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路に関する。この駆動回路は、ボイスコイルモータのコイルに、アナログ制御信号に応じた駆動電流を供給する駆動電流生成部と、駆動電流の時間波形を記述するデジタルの波形データであって、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている波形データを格納するメモリと、ボイスコイルモータの共振周波数に応じたレートで、メモリから波形データを読み出し、デジタルコードとして出力する制御部と、制御部から出力されるデジタルコードをアナログ制御信号に変換し、駆動電流生成部へと出力するＤ／Ａコンバータと、を備える。
【００１１】
この態様によると、所定の周波数成分が取り除かれた波形データを、その所定の周波数がボイスコイルモータの共振周波数と一致するようなレートで読み出すことにより、ボイスコイルモータのリンギングを抑制することができる。この態様では、ボイスコイルモータの共振周波数が変わっても、読み出しレートを変更すればよいため、駆動回路の汎用性を高めることができる。またデジタルフィルタを用いる構成と比べて、回路規模を削減できる。
【００１２】
波形データは、Ｄ／Ａコンバータのフルスケールに対して正規化して規定されてもよい。制御部は、波形データに、可動子の目標移動量に応じた係数を乗ずることによりデジタルコードを生成してもよい。この場合、移動量ごとに波形データを用意する必要がないため、メモリの容量を削減もしくは節約できる。
【００１３】
メモリには、ゼロから目標移動量へと変化するステップ波形から所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データが格納されてもよい。
【００１４】
メモリには、ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、第１移動量を維持した後、目標移動量へとステップ状に変化する波形から、所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データが格納されてもよい。
第２の波形データを用いれば、可動子を短時間で目標座標へ移動させることができる。
【００１５】
メモリには、ゼロから目標移動量へと変化するステップ波形から所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データと、ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、第１移動量を維持した後、目標移動量へとステップ状に変化する波形から、所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データと、が格納されてもよい。制御部は、第１、第２の波形データを選択的に読み出し可能に構成されてもよい。
【００１６】
制御部は、デジタルコードの既存値、つまり直前の最終の値が所定の第１しきい値より小さいとき、第１しきい値に相当するデジタルコードを出力し、続いて第１しきい値から、第１しきい値より大きな第２しきい値まで、一定の傾きでデジタルコードの値を増加させ、第２しきい値から目標移動量までのデジタルコードを、波形データに応じて生成してもよい。
この場合、第１、第２しきい値を適切に設定することにより、リンギングを抑制することができる。
【００１７】
本発明の別の態様は、レンズモジュールである。このレンズモジュールは、フォーカシングレンズと、その可動子がフォーカシングレンズに連結されたリターン機構付きボイスコイルモータと、ボイスコイルモータを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。
この態様によれば、フォーカシングレンズの振動を抑制できるため、安定した画像を得ることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述のレンズモジュールと、レンズモジュールを通った光を撮像する撮像デバイスと、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、可動子の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態に係る駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｆ）は、波形データＷＤの生成方法を示す図である。
【図３】図１のレンズモジュールの動作を示す波形図である。
【図４】図４（ａ）は、デジタルコードと可動子の座標の関係を示す図であり、図４（ｂ）は、フォーカシングレンズがメカ端と接した状態から、可動子を変位させる際のデジタルコードの波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２３】
図１は、実施の形態に係る駆動回路１００の構成を示す回路図である。図１には、駆動回路１００を備える電子機器２全体が示される。
【００２４】
電子機器２は、撮像機能付きの携帯電話、あるいはデジタルカメラ、ビデオカメラなどであり、レンズモジュール１１６および撮像デバイス１１８を備える。レンズモジュール１１６は、フォーカシングレンズ１１４、ボイスコイルモータ１１０、駆動回路１００を含む。
【００２５】
ボイスコイルモータ１１０は、フォーカシングレンズ１１４を位置決めするアクチュエータであり、その可動子は、フォーカシングレンズ１１４と連結されている。ボイスコイルモータ１１０は、リターンスプリング機構を備え、その可動子はスプリング１１２と連接されている。撮像デバイス１１８は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサであり、フォーカシングレンズ１１４を通った光を撮像する。
【００２６】
駆動回路１００は、ボイスコイルモータ１１０のコイルＬ１に駆動電流Ｉｄｒｖを供給し、レンズ１１４の位置を制御する。具体的には、駆動回路１００は駆動電流Ｉｄｒｖを流すことにより、可動子を第１の方向に変位させる。スプリング１１２は、可動子を第１の方向と反対の第２の方向に引き戻すように作用する。
【００２７】
以上が電子機器２全体の構成である。続いて駆動回路１００の構成を説明する。
【００２８】
駆動回路１００は、駆動端子Ｐ１、駆動電流生成部１０、Ｄ／Ａコンバータ１６、制御部３０、波形メモリ４０を備える。
【００２９】
駆動端子Ｐ１は、コイルＬ１の一端と接続される。コイルＬ１の他端は、固定電圧端子（たとえば電源端子Ｖｄｄ）と接続される。駆動回路１００が負電源を受けて動作する場合、固定電圧端子は接地端子であってもよい。また図１の駆動回路１００はコイルＬ１から駆動電流を吸い込むシンク型で構成されるが、当業者であれば、コイルＬ１に駆動電流Ｉｄｒｖを流し込むソース型としても構成できることが理解できよう。ソース型の場合、コイルＬ１の他端は接地端子と接続される。
【００３０】
駆動電流生成部１０は、ボイスコイルモータ１１０のコイルＬ１に、アナログ制御信号Ｖ２に応じた駆動電流Ｉｄｒｖを供給する。たとえば駆動電流生成部１０は、演算増幅器１２、トランジスタ１４、抵抗Ｒ２を含む。
【００３１】
トランジスタ１４および抵抗Ｒ２は、駆動端子Ｐ１と固定電圧端子（接地端子）の間に、つまりコイルＬ１に流れる駆動電流Ｉｄｒｖの経路上に直列に設けられる。トランジスタ１４と抵抗Ｒ２の接続点の電圧は、演算増幅器１２の反転入力端子にフィードバックされる。演算増幅器１２の非反転入力端子には、アナログ制御信号Ｖ２が入力される。駆動電流生成部１０により生成される駆動電流Ｉｄｒｖは、以下で与えられる。
Ｉｄｒｖ＝Ｖ２／Ｒ２
【００３２】
波形メモリ４０は、ボイスコイルモータ１１０に流れる駆動電流Ｉｄｒｖの時間波形を記述するデジタルの波形データＷＤを格納する。波形データＷＤは、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている。波形データＷＤは、あらかじめ計算機を用いて生成しておく。図２（ａ）〜（ｆ）は、波形データＷＤの生成方法を示す図である。図２（ａ）は、所定の周波数成分を含む駆動電流Ｉｄｒｖの時間波形を示す。図２（ａ）には、もととなる時間波形の一例としてステップ波形が示される。
【００３３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の時間波形をフーリエ変換したスペクトルである。図２（ｃ）は、所定の周波数ｆｃを除去するフィルタの周波数特性を示す図である。所定の周波数ｆｃは、ボイスコイルモータ１１０に想定される仮想的共振周波数に応じて設定され、たとえばその値は１００Ｈｚである。図２（ｃ）には矩形型の周波数特性を有するフィルタが実線で示され、所定の周波数ｆｃを中心として、あるバンド幅ＢＷにわたり通過特性がゼロ（−∞ｄＢ）となっている。バンド幅ＢＷは、たとえば周波数ｆｃを中心とする±２０Ｈｚの範囲である。
【００３４】
矩形型のフィルタに代えて、破線で示すようなＱ値を有するフィルタを用いてもよいし、別の周波数特性を有するフィルタを用いてもよい。また、周波数応答特性の異なる複数のフィルタを用いて、複数のスペクトルを生成し、それぞれに対して波形データＷＤを生成してもよい。
【００３５】
図２（ｄ）は、図２（ｂ）のスペクトルから、図２（ｃ）のフィルタ特性によって所定の周波数ｆｃを除去したスペクトルである。
【００３６】
図２（ｅ）は、図２（ｄ）のスペクトルを逆フーリエ変換した時間領域の波形である。波形メモリ４０には、図２（ｅ）の時間波形をサンプリングした波形データＷＤ１が格納される。サンプリング時間は、基準レート（ＴＲＥＦ＝２ｍｓ）で行われ、波形データＷＤ１は、Ｄ／Ａコンバータ１６のフルスケールに対して正規化して規定される。たとえばＤ／Ａコンバータ１６が１０ビットの場合、第１の波形データＷＤ１は２１０＝１０２４階調で表現される。
【００３７】
当業者であれば、もととなる時間波形としてステップ関数以外の波形を利用しうることが理解される。たとえば図２（ａ）に示す波形に代えて、図２（ｆ）に示すような時間波形を用いてもよい。図２（ｆ）の波形は、図２（ａ）の波形に加えて、加速パルスが重畳されている。この時間波形は、ゼロから目標移動量βより大きな第１移動量α１へとステップ状に変化し、一定時間τ１、第１移動量α１を維持した後、目標移動量βへとステップ状に変化する。図２（ｆ）の波形から、所定の周波数成分ｆｃを取り除くことにより、第２の波形データＷＤ２を生成してもよい。
【００３８】
ボイスコイルモータ１１０の共振のＱ値は大きい場合もあれば小さい場合もありえる。そこで図２（ｆ）に示す波形のバリエーションを利用することにより、さまざまなＱ値を有するボイスコイルモータ１１０を適切に駆動できる。具体的には、Ｑ値が大きい場合、すなわち振動が収束しにくい場合には、図２（ａ）に示す波形を元に生成した波形データＷＤ１を利用し、Ｑ値が小さい場合、すなわち振動が収束しやすい場合には、図２（ｆ）に示す波形を元に生成した波形データＷＤ２を利用してもよい。
【００３９】
波形メモリ４０には、元となる時間波形が異なる複数の波形データＷＤが格納されてもよい。制御部３０は、複数の波形データＷＤからひとつを選択的に読み出し可能に構成されてもよい。
【００４０】
図１に戻る。制御部３０には、ボイスコイルモータ１１０の共振周波数ｆ０を示すデータＳ４が入力される。共振周波数ｆ０はたとえば５Ｈｚ刻みで指定可能となっている。制御部３０は、共振周波数ｆ０に応じたレートで、波形メモリ４０から波形データＷＤを読み出し、デジタルコードＳ２として出力する。たとえば共振周波数ｆ０が仮想共振周波数（ｆｃ＝１００Ｈｚ）のとき、読み出しレートＴＲＥＡＤは基準レートＴＲＥＦ＝２ｍｓに設定される。
【００４１】
任意の共振周波数ｆ０に対して、読み出しレートＴＲＥＡＤは、
ＴＲＥＡＤ＝ＴＲＥＦ×ｆｃ／ｆ０
で与えられる。具体的にはｆ０＝５０Ｈｚのとき、読み出しレートＴＲＥＡＤは４ｍｓ、ｆ０＝１５０Ｈｚのとき、読み出しレートＴＲＥＡＤは４／３ｍｓとなる。制御部３０のロジック部３２は、データＳ４にもとづき、読み出しレートＴＲＥＡＤを算出し、波形メモリ４０へと出力する。
【００４２】
制御部３０は、ロジック部３２、乗算器３４、加算器３６を備える。制御部３０には、目標ストローク量つまりフォーカシングレンズ１１４の目標座標βを示す指令値Ｓ１が入力されている。制御部３０は、波形メモリ４０から読み出された波形データＷＤに、可動子の目標移動量ΔＸに応じた係数Ｋを乗ずることにより波形データＷＤの振幅を調節する。可動子の現在の座標α（直前のデジタルコード）と指令値Ｓ１の値βの差分が移動量ΔＸとなる。係数Ｋは、フルスケールＦＳ（＝１０２４）に対して、
Ｋ＝ΔＸ／ＦＳ
で与えられる。ロジック部３２は、指令値Ｓ１から移動量ΔＸを算出し、係数Ｋを計算する。乗算器３４は、係数Ｋと波形データＷＤを乗算し、振幅調節された波形データＷＤ’を生成する。加算器３６は、可動子の座標の初期値αと、波形データＷＤ’を加算し、デジタルコードＳ２を出力する。
【００４３】
Ｄ／Ａコンバータ１６は、制御部３０から出力されるデジタルコードＳ２をアナログ制御信号Ｖ２に変換し、駆動電流生成部１０へと出力する。
【００４４】
以上が駆動回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図３は、図１のレンズモジュール１１６の動作を示す波形図である。
初期状態（ｔ＜ｔ０）において可動子が座標αで静止しているものとする。また制御部３０には、あらかじめボイスコイルモータ１１０の共振周波数ｆ０を示すデータＳ４が入力されており、ロジック部３２は、データＳ４に応じた読み出しレートＴＲＥＡＤを設定する。
【００４５】
時刻ｔ０に、目標座標βを指示する指令値Ｓ１が入力される。ロジック部３２は、移動量ΔＸ＝β−αを算出し、移動量ΔＸに応じた係数Ｋを求める。そして波形メモリ４０から波形データＷＤを、共振周波数ｆ０に応じたレートＴＲＥＡＤで読み出す。このとき読み出される波形データＷＤは、共振周波数ｆ０が取り除かれたデータとなる。乗算器３４は、波形データＷＤに係数Ｋを乗算し、振幅調節された波形データＷＤ’を生成する。加算器３６によって波形データＷＤ’が初期座標αと加算されて、デジタルコードＳ２が生成される。
【００４６】
コイルＬ１には、デジタルコードＳ２に比例した駆動電流Ｉｄｒｖが供給される。可動子の座標Ｘは、駆動電流Ｉｄｒｖに応じて遷移する。以上がレンズモジュール１１６の動作である。比較のために、指令値Ｓ１をダイレクトにＤ／Ａコンバータ１６に入力したときの可動子の座標Ｘを破線で示す。
【００４７】
実施の形態に係る駆動回路１００によれば、波形データＷＤの読み出しレートＴＲＥＡＤを、共振周波数ｆ０に応じて調節することにより、駆動電流Ｉｄｒｖの周波数成分から共振周波数ｆ０を除去することができる。その結果、可動子の座標Ｘを、振動を抑えつつ目標座標βへと遷移させることができる。
【００４８】
駆動回路１００は、リンギングの抑制に加えてさらに以下の利点を有する。
スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの共振周波数は、スプリング１１２のバネ定数や、コイルＬ１のインダクタンス値に応じて定まる。したがって電子機器２の設計段階において、共振周波数ｆ０が変更されることはしばしば起こりうる。従来のように、ツイン−Ｔ型のアナログＲＣフィルタ（バンド除去フィルタ）を用いる場合、共振周波数に応じてフィルタの抵抗値、容量値を変更する必要があった。これに対して、図１の駆動回路１００によれば、駆動回路１００そのものに変更を加える必要はなく、共振周波数ｆ０を示すデータＳ４を変更すれば済むため、駆動回路１００の汎用性が格段に高められている。
【００４９】
また、デジタルフィルタを用いる場合に比べて駆動回路１００は、回路面積が小さいことも利点である。さらに、駆動回路１００では、フィルタの周波数特性に制限がないことも利点である。アナログフィルタあるいはデジタルフィルタを用いる場合、フィルタの応答特性、すなわちフィルタの次数、Ｑ値、あるいは除去バンド幅に制限が生ずる。これに対して駆動回路１００では、あらかじめ、コンピュータを用いた演算処理によって波形データＷＤを生成するため、フィルタの特性を自由に設定することができる。
【００５０】
また、ボイスコイルモータ１１０の共振のＱ値は大きい場合もあれば小さい場合もありえる。そこで、図２（ｃ）に示すフィルタ特性とは異なるフィルタ特性（Ｑ値）を用いて生成した波形データを複数パターン用意しておくことにより、駆動対象のボイスコイルモータ１１０を、それに適した波形データＷＤで駆動することができる。
【００５１】
図４（ａ）は、デジタルコードと可動子の座標Ｘの関係を示す図である。デジタルコードＳ２があるしきい値ＳＴＨより小さいとき、フォーカシングレンズ１１４はメカ端と接しており、変位量Ｘはゼロとなる。デジタルコードＳ２がしきい値ＳＴＨより大きくなると、デジタルコードＳ２に応じて変位量Ｘが増加する。
【００５２】
図３の動作波形図は、初期状態においてフォーカシングレンズ１１４が、メカ端から浮いていることが条件となる。つまり初期座標αが、しきい値ＳＴＨよりも大きいことが必要である。逆を言えば、フォーカシングレンズ１１４がメカ端に接した状態から、波形データＷＤにもとづく駆動を開始すると、可動子を意図したように変位させることはできない。
【００５３】
そこで制御部３０は、動作開始前のデジタルコード（既存値）が、第１しきい値α１より小さい状態、たとえばゼロから動作するとき、以下のフローにしたがって動作する。図４（ｂ）は、フォーカシングレンズ１１４がメカ端と接した状態から、可動子を変位させる際のデジタルコードＳ２の波形を示す図である。
【００５４】
１． 時刻ｔ０に指令値Ｓ１が入力されると、制御部３０は、しきい値ＳＴＨより小さな第１しきい値α１のデジタルコードＳ２を出力する（ダイレクトモード）。α１は、フォーカシングレンズ１１４がメカ端に接していることが保証される範囲で決定される。
【００５５】
２． 続いて、時刻ｔ０〜ｔ１の間、第１しきい値α１から、第１しきい値α１より大きな第２しきい値α２まで、一定の傾きでデジタルコードＳ２の値を増加させる（ステップモード）。第２しきい値α２は、フォーカシングレンズ１１４がフローティングであることが保証される範囲で決定される。
【００５６】
３． そして時刻ｔ１以降、第２しきい値α２を初期値αとし、目標移動量βまでのデジタルコードを、波形データＷＤに応じて生成する。
【００５７】
この駆動方法によれば、フォーカシングレンズ１１４がメカ端と接した状態からであっても、リンギングを抑制して可動子を変位させることができる。
【００５８】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００５９】
実施の形態では、ボイスコイルモータのアプリケーションとしてフォーカシングレンズのアクチュエータについて説明したが、本発明はこれに限定されず、プリンタのヘッドのアクチュエータをはじめとするさまざまな用途に本発明は有効である。
【００６０】
指令値Ｓ１は、可動子の現在の座標に対する相対的な移動量を示す値であってもよい。この場合には指令値Ｓ１は、移動量ΔＸと一致する。
【００６１】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００６２】
Ｌ１…コイル、Ｐ１…駆動端子、２…電子機器、１０…駆動電流生成部、１２…演算増幅器、１４…トランジスタ、１６…Ｄ／Ａコンバータ、３０…制御部、３２…ロジック部、３４…乗算器、３６…加算器、４０…波形メモリ、１００…駆動回路、１１０…ボイスコイルモータ、１１２…スプリング、１１４…フォーカシングレンズ、１１６…レンズモジュール、１１８…撮像デバイス、Ｓ１…指令値、Ｓ２…デジタルコード、Ｖ２…アナログ制御信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラあるいは撮像機能付きの電子機器（たとえば携帯電話）には、フォーカシングレンズを位置決めするためのアクチュエータが設けられ、アクチュエータとしてはステッピングモータ方式、ピエゾ方式、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）方式が知られている。
【０００３】
ＶＣＭは、そのコイルに流れる電流の向きに応じた直線方向に推進力を発生させることができる。たとえばＶＣＭにＨブリッジ回路を接続した場合、コイル電流の向きを切りかえることができ、正方向と負方向に推進力を得ることができる。
【０００４】
小型化が要求される用途では、スプリングリターン機構付きのＶＣＭが利用される場合がある。スプリングリターン機構付きＶＣＭは、第１の方向への推進力をコイルに駆動電流を供給することで発生し、それと反対の第２の方向への推進力を可動子に取り付けられたばね（スプリング）の力を利用して発生させる構造となっている。つまり電気的な駆動と力学的な駆動が併用されている。スプリングリターン機構付きＶＣＭを駆動する場合、そのコイルの一方向にのみ駆動電流を供給すればよく、駆動回路が簡素化できる。
【０００５】
電子機器の小型化にともない、スプリングリターン機構付きＶＣＭの小型化が要求されている。ＶＣＭが小型化すると、コイルのインダクタンスが小さくなり、また可動子の重量も小さくなることから、スプリングの力によって可動子、つまりレンズが振動（リンギング）するという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９８４３０号公報
【特許文献２】特開２００８−１１３５０６号公報
【特許文献３】特開２００８−０４３１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スプリングは、それに固有の共振周波数を有する。リンギングを抑制するためには、ＶＣＭに対する駆動信号から、その共振周波数に対応する信号成分を除去すれば良いことが知られている。このために従来では、駆動信号の経路上に、その遮断周波数が共振周波数にチューニングされたツイン−Ｔ型のアナログＲＣフィルタ（バンド除去フィルタ）を設けられていた。この場合、一旦ＲＣフィルタを構成すると、フィルタの遮断周波数を変更することが困難であるため、駆動対象のスプリングリターン機構付きＶＣＭを変更することが難しかった。
【０００８】
アナログフィルタに代えて、デジタルフィルタを用いれば、遮断周波数を変更することが可能となるが、デジタルフィルタは回路規模が大きいというデメリットがある。
【０００９】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、スプリングリターン機構付きＶＣＭの振動を抑制可能な制御技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路に関する。この駆動回路は、ボイスコイルモータのコイルに、アナログ制御信号に応じた駆動電流を供給する駆動電流生成部と、駆動電流の時間波形を記述するデジタルの波形データであって、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている波形データを格納するメモリと、ボイスコイルモータの共振周波数に応じたレートで、メモリから波形データを読み出し、デジタルコードとして出力する制御部と、制御部から出力されるデジタルコードをアナログ制御信号に変換し、駆動電流生成部へと出力するＤ／Ａコンバータと、を備える。
【００１１】
この態様によると、所定の周波数成分が取り除かれた波形データを、その所定の周波数がボイスコイルモータの共振周波数と一致するようなレートで読み出すことにより、ボイスコイルモータのリンギングを抑制することができる。この態様では、ボイスコイルモータの共振周波数が変わっても、読み出しレートを変更すればよいため、駆動回路の汎用性を高めることができる。またデジタルフィルタを用いる構成と比べて、回路規模を削減できる。
【００１２】
波形データは、Ｄ／Ａコンバータのフルスケールに対して正規化して規定されてもよい。制御部は、波形データに、可動子の目標移動量に応じた係数を乗ずることによりデジタルコードを生成してもよい。この場合、移動量ごとに波形データを用意する必要がないため、メモリの容量を削減もしくは節約できる。
【００１３】
メモリには、ゼロから目標移動量へと変化するステップ波形から所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データが格納されてもよい。
【００１４】
メモリには、ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、第１移動量を維持した後、目標移動量へとステップ状に変化する波形から、所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データが格納されてもよい。
第２の波形データを用いれば、可動子を短時間で目標座標へ移動させることができる。
【００１５】
メモリには、ゼロから目標移動量へと変化するステップ波形から所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データと、ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、第１移動量を維持した後、目標移動量へとステップ状に変化する波形から、所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データと、が格納されてもよい。制御部は、第１、第２の波形データを選択的に読み出し可能に構成されてもよい。
【００１６】
制御部は、デジタルコードの既存値、つまり直前の最終の値が所定の第１しきい値より小さいとき、第１しきい値に相当するデジタルコードを出力し、続いて第１しきい値から、第１しきい値より大きな第２しきい値まで、一定の傾きでデジタルコードの値を増加させ、第２しきい値から目標移動量までのデジタルコードを、波形データに応じて生成してもよい。
この場合、第１、第２しきい値を適切に設定することにより、リンギングを抑制することができる。
【００１７】
本発明の別の態様は、レンズモジュールである。このレンズモジュールは、フォーカシングレンズと、その可動子がフォーカシングレンズに連結されたリターン機構付きボイスコイルモータと、ボイスコイルモータを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。
この態様によれば、フォーカシングレンズの振動を抑制できるため、安定した画像を得ることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述のレンズモジュールと、レンズモジュールを通った光を撮像する撮像デバイスと、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、可動子の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態に係る駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｆ）は、波形データＷＤの生成方法を示す図である。
【図３】図１のレンズモジュールの動作を示す波形図である。
【図４】図４（ａ）は、デジタルコードと可動子の座標の関係を示す図であり、図４（ｂ）は、フォーカシングレンズがメカ端と接した状態から、可動子を変位させる際のデジタルコードの波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
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、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２３】
図１は、実施の形態に係る駆動回路１００の構成を示す回路図である。図１には、駆動回路１００を備える電子機器２全体が示される。
【００２４】
電子機器２は、撮像機能付きの携帯電話、あるいはデジタルカメラ、ビデオカメラなどであり、レンズモジュール１１６および撮像デバイス１１８を備える。レンズモジュール１１６は、フォーカシングレンズ１１４、ボイスコイルモータ１１０、駆動回路１００を含む。
【００２５】
ボイスコイルモータ１１０は、フォーカシングレンズ１１４を位置決めするアクチュエータであり、その可動子は、フォーカシングレンズ１１４と連結されている。ボイスコイルモータ１１０は、リターンスプリング機構を備え、その可動子はスプリング１１２と連接されている。撮像デバイス１１８は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサであり、フォーカシングレンズ１１４を通った光を撮像する。
【００２６】
駆動回路１００は、ボイスコイルモータ１１０のコイルＬ１に駆動電流Ｉｄｒｖを供給し、レンズ１１４の位置を制御する。具体的には、駆動回路１００は駆動電流Ｉｄｒｖを流すことにより、可動子を第１の方向に変位させる。スプリング１１２は、可動子を第１の方向と反対の第２の方向に引き戻すように作用する。
【００２７】
以上が電子機器２全体の構成である。続いて駆動回路１００の構成を説明する。
【００２８】
駆動回路１００は、駆動端子Ｐ１、駆動電流生成部１０、Ｄ／Ａコンバータ１６、制御部３０、波形メモリ４０を備える。
【００２９】
駆動端子Ｐ１は、コイルＬ１の一端と接続される。コイルＬ１の他端は、固定電圧端子（たとえば電源端子Ｖｄｄ）と接続される。駆動回路１００が負電源を受けて動作する場合、固定電圧端子は接地端子であってもよい。また図１の駆動回路１００はコイルＬ１から駆動電流を吸い込むシンク型で構成されるが、当業者であれば、コイルＬ１に駆動電流Ｉｄｒｖを流し込むソース型としても構成できることが理解できよう。ソース型の場合、コイルＬ１の他端は接地端子と接続される。
【００３０】
駆動電流生成部１０は、ボイスコイルモータ１１０のコイルＬ１に、アナログ制御信号Ｖ２に応じた駆動電流Ｉｄｒｖを供給する。たとえば駆動電流生成部１０は、演算増幅器１２、トランジスタ１４、抵抗Ｒ２を含む。
【００３１】
トランジスタ１４および抵抗Ｒ２は、駆動端子Ｐ１と固定電圧端子（接地端子）の間に、つまりコイルＬ１に流れる駆動電流Ｉｄｒｖの経路上に直列に設けられる。トランジスタ１４と抵抗Ｒ２の接続点の電圧は、演算増幅器１２の反転入力端子にフィードバックされる。演算増幅器１２の非反転入力端子には、アナログ制御信号Ｖ２が入力される。駆動電流生成部１０により生成される駆動電流Ｉｄｒｖは、以下で与えられる。
Ｉｄｒｖ＝Ｖ２／Ｒ２
【００３２】
波形メモリ４０は、ボイスコイルモータ１１０に流れる駆動電流Ｉｄｒｖの時間波形を記述するデジタルの波形データＷＤを格納する。波形データＷＤは、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている。波形データＷＤは、あらかじめ計算機を用いて生成しておく。図２（ａ）〜（ｆ）は、波形データＷＤの生成方法を示す図である。図２（ａ）は、所定の周波数成分を含む駆動電流Ｉｄｒｖの時間波形を示す。図２（ａ）には、もととなる時間波形の一例としてステップ波形が示される。
【００３３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の時間波形をフーリエ変換したスペクトルである。図２（ｃ）は、所定の周波数ｆｃを除去するフィルタの周波数特性を示す図である。所定の周波数ｆｃは、ボイスコイルモータ１１０に想定される仮想的共振周波数に応じて設定され、たとえばその値は１００Ｈｚである。図２（ｃ）には矩形型の周波数特性を有するフィルタが実線で示され、所定の周波数ｆｃを中心として、あるバンド幅ＢＷにわたり通過特性がゼロ（−∞ｄＢ）となっている。バンド幅ＢＷは、たとえば周波数ｆｃを中心とする±２０Ｈｚの範囲である。
【００３４】
矩形型のフィルタに代えて、破線で示すようなＱ値を有するフィルタを用いてもよいし、別の周波数特性を有するフィルタを用いてもよい。また、周波数応答特性の異なる複数のフィルタを用いて、複数のスペクトルを生成し、それぞれに対して波形データＷＤを生成してもよい。
【００３５】
図２（ｄ）は、図２（ｂ）のスペクトルから、図２（ｃ）のフィルタ特性によって所定の周波数ｆｃを除去したスペクトルである。
【００３６】
図２（ｅ）は、図２（ｄ）のスペクトルを逆フーリエ変換した時間領域の波形である。波形メモリ４０には、図２（ｅ）の時間波形をサンプリングした波形データＷＤ１が格納される。サンプリング時間は、基準レート（ＴＲＥＦ＝２ｍｓ）で行われ、波形データＷＤ１は、Ｄ／Ａコンバータ１６のフルスケールに対して正規化して規定される。たとえばＤ／Ａコンバータ１６が１０ビットの場合、第１の波形データＷＤ１は２１０＝１０２４階調で表現される。
【００３７】
当業者であれば、もととなる時間波形としてステップ関数以外の波形を利用しうることが理解される。たとえば図２（ａ）に示す波形に代えて、図２（ｆ）に示すような時間波形を用いてもよい。図２（ｆ）の波形は、図２（ａ）の波形に加えて、加速パルスが重畳されている。この時間波形は、ゼロから目標移動量βより大きな第１移動量α１へとステップ状に変化し、一定時間τ１、第１移動量α１を維持した後、目標移動量βへとステップ状に変化する。図２（ｆ）の波形から、所定の周波数成分ｆｃを取り除くことにより、第２の波形データＷＤ２を生成してもよい。
【００３８】
ボイスコイルモータ１１０の共振のＱ値は大きい場合もあれば小さい場合もありえる。そこで図２（ｆ）に示す波形のバリエーションを利用することにより、さまざまなＱ値を有するボイスコイルモータ１１０を適切に駆動できる。具体的には、Ｑ値が大きい場合、すなわち振動が収束しにくい場合には、図２（ａ）に示す波形を元に生成した波形データＷＤ１を利用し、Ｑ値が小さい場合、すなわち振動が収束しやすい場合には、図２（ｆ）に示す波形を元に生成した波形データＷＤ２を利用してもよい。
【００３９】
波形メモリ４０には、元となる時間波形が異なる複数の波形データＷＤが格納されてもよい。制御部３０は、複数の波形データＷＤからひとつを選択的に読み出し可能に構成されてもよい。
【００４０】
図１に戻る。制御部３０には、ボイスコイルモータ１１０の共振周波数ｆ０を示すデータＳ４が入力される。共振周波数ｆ０はたとえば５Ｈｚ刻みで指定可能となっている。制御部３０は、共振周波数ｆ０に応じたレートで、波形メモリ４０から波形データＷＤを読み出し、デジタルコードＳ２として出力する。たとえば共振周波数ｆ０が仮想共振周波数（ｆｃ＝１００Ｈｚ）のとき、読み出しレートＴＲＥＡＤは基準レートＴＲＥＦ＝２ｍｓに設定される。
【００４１】
任意の共振周波数ｆ０に対して、読み出しレートＴＲＥＡＤは、
ＴＲＥＡＤ＝ＴＲＥＦ×ｆｃ／ｆ０
で与えられる。具体的にはｆ０＝５０Ｈｚのとき、読み出しレートＴＲＥＡＤは４ｍｓ、ｆ０＝１５０Ｈｚのとき、読み出しレートＴＲＥＡＤは４／３ｍｓとなる。制御部３０のロジック部３２は、データＳ４にもとづき、読み出しレートＴＲＥＡＤを算出し、波形メモリ４０へと出力する。
【００４２】
制御部３０は、ロジック部３２、乗算器３４、加算器３６を備える。制御部３０には、目標ストローク量つまりフォーカシングレンズ１１４の目標座標βを示す指令値Ｓ１が入力されている。制御部３０は、波形メモリ４０から読み出された波形データＷＤに、可動子の目標移動量ΔＸに応じた係数Ｋを乗ずることにより波形データＷＤの振幅を調節する。可動子の現在の座標α（直前のデジタルコード）と指令値Ｓ１の値βの差分が移動量ΔＸとなる。係数Ｋは、フルスケールＦＳ（＝１０２４）に対して、
Ｋ＝ΔＸ／ＦＳ
で与えられる。ロジック部３２は、指令値Ｓ１から移動量ΔＸを算出し、係数Ｋを計算する。乗算器３４は、係数Ｋと波形データＷＤを乗算し、振幅調節された波形データＷＤ’を生成する。加算器３６は、可動子の座標の初期値αと、波形データＷＤ’を加算し、デジタルコードＳ２を出力する。
【００４３】
Ｄ／Ａコンバータ１６は、制御部３０から出力されるデジタルコードＳ２をアナログ制御信号Ｖ２に変換し、駆動電流生成部１０へと出力する。
【００４４】
以上が駆動回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図３は、図１のレンズモジュール１１６の動作を示す波形図である。
初期状態（ｔ＜ｔ０）において可動子が座標αで静止しているものとする。また制御部３０には、あらかじめボイスコイルモータ１１０の共振周波数ｆ０を示すデータＳ４が入力されており、ロジック部３２は、データＳ４に応じた読み出しレートＴＲＥＡＤを設定する。
【００４５】
時刻ｔ０に、目標座標βを指示する指令値Ｓ１が入力される。ロジック部３２は、移動量ΔＸ＝β−αを算出し、移動量ΔＸに応じた係数Ｋを求める。そして波形メモリ４０から波形データＷＤを、共振周波数ｆ０に応じたレートＴＲＥＡＤで読み出す。このとき読み出される波形データＷＤは、共振周波数ｆ０が取り除かれたデータとなる。乗算器３４は、波形データＷＤに係数Ｋを乗算し、振幅調節された波形データＷＤ’を生成する。加算器３６によって波形データＷＤ’が初期座標αと加算されて、デジタルコードＳ２が生成される。
【００４６】
コイルＬ１には、デジタルコードＳ２に比例した駆動電流Ｉｄｒｖが供給される。可動子の座標Ｘは、駆動電流Ｉｄｒｖに応じて遷移する。以上がレンズモジュール１１６の動作である。比較のために、指令値Ｓ１をダイレクトにＤ／Ａコンバータ１６に入力したときの可動子の座標Ｘを破線で示す。
【００４７】
実施の形態に係る駆動回路１００によれば、波形データＷＤの読み出しレートＴＲＥＡＤを、共振周波数ｆ０に応じて調節することにより、駆動電流Ｉｄｒｖの周波数成分から共振周波数ｆ０を除去することができる。その結果、可動子の座標Ｘを、振動を抑えつつ目標座標βへと遷移させることができる。
【００４８】
駆動回路１００は、リンギングの抑制に加えてさらに以下の利点を有する。
スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの共振周波数は、スプリング１１２のバネ定数や、コイルＬ１のインダクタンス値に応じて定まる。したがって電子機器２の設計段階において、共振周波数ｆ０が変更されることはしばしば起こりうる。従来のように、ツイン−Ｔ型のアナログＲＣフィルタ（バンド除去フィルタ）を用いる場合、共振周波数に応じてフィルタの抵抗値、容量値を変更する必要があった。これに対して、図１の駆動回路１００によれば、駆動回路１００そのものに変更を加える必要はなく、共振周波数ｆ０を示すデータＳ４を変更すれば済むため、駆動回路１００の汎用性が格段に高められている。
【００４９】
また、デジタルフィルタを用いる場合に比べて駆動回路１００は、回路面積が小さいことも利点である。さらに、駆動回路１００では、フィルタの周波数特性に制限がないことも利点である。アナログフィルタあるいはデジタルフィルタを用いる場合、フィルタの応答特性、すなわちフィルタの次数、Ｑ値、あるいは除去バンド幅に制限が生ずる。これに対して駆動回路１００では、あらかじめ、コンピュータを用いた演算処理によって波形データＷＤを生成するため、フィルタの特性を自由に設定することができる。
【００５０】
また、ボイスコイルモータ１１０の共振のＱ値は大きい場合もあれば小さい場合もありえる。そこで、図２（ｃ）に示すフィルタ特性とは異なるフィルタ特性（Ｑ値）を用いて生成した波形データを複数パターン用意しておくことにより、駆動対象のボイスコイルモータ１１０を、それに適した波形データＷＤで駆動することができる。
【００５１】
図４（ａ）は、デジタルコードと可動子の座標Ｘの関係を示す図である。デジタルコードＳ２があるしきい値ＳＴＨより小さいとき、フォーカシングレンズ１１４はメカ端と接しており、変位量Ｘはゼロとなる。デジタルコードＳ２がしきい値ＳＴＨより大きくなると、デジタルコードＳ２に応じて変位量Ｘが増加する。
【００５２】
図３の動作波形図は、初期状態においてフォーカシングレンズ１１４が、メカ端から浮いていることが条件となる。つまり初期座標αが、しきい値ＳＴＨよりも大きいことが必要である。逆を言えば、フォーカシングレンズ１１４がメカ端に接した状態から、波形データＷＤにもとづく駆動を開始すると、可動子を意図したように変位させることはできない。
【００５３】
そこで制御部３０は、動作開始前のデジタルコード（既存値）が、第１しきい値α１より小さい状態、たとえばゼロから動作するとき、以下のフローにしたがって動作する。図４（ｂ）は、フォーカシングレンズ１１４がメカ端と接した状態から、可動子を変位させる際のデジタルコードＳ２の波形を示す図である。
【００５４】
１． 時刻ｔ０に指令値Ｓ１が入力されると、制御部３０は、しきい値ＳＴＨより小さな第１しきい値α１のデジタルコードＳ２を出力する（ダイレクトモード）。α１は、フォーカシングレンズ１１４がメカ端に接していることが保証される範囲で決定される。
【００５５】
２． 続いて、時刻ｔ０〜ｔ１の間、第１しきい値α１から、第１しきい値α１より大きな第２しきい値α２まで、一定の傾きでデジタルコードＳ２の値を増加させる（ステップモード）。第２しきい値α２は、フォーカシングレンズ１１４がフローティングであることが保証される範囲で決定される。
【００５６】
３． そして時刻ｔ１以降、第２しきい値α２を初期値αとし、目標移動量βまでのデジタルコードを、波形データＷＤに応じて生成する。
【００５７】
この駆動方法によれば、フォーカシングレンズ１１４がメカ端と接した状態からであっても、リンギングを抑制して可動子を変位させることができる。
【００５８】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００５９】
実施の形態では、ボイスコイルモータのアプリケーションとしてフォーカシングレンズのアクチュエータについて説明したが、本発明はこれに限定されず、プリンタのヘッドのアクチュエータをはじめとするさまざまな用途に本発明は有効である。
【００６０】
指令値Ｓ１は、可動子の現在の座標に対する相対的な移動量を示す値であってもよい。この場合には指令値Ｓ１は、移動量ΔＸと一致する。
【００６１】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００６２】
Ｌ１…コイル、Ｐ１…駆動端子、２…電子機器、１０…駆動電流生成部、１２…演算増幅器、１４…トランジスタ、１６…Ｄ／Ａコンバータ、３０…制御部、３２…ロジック部、３４…乗算器、３６…加算器、４０…波形メモリ、１００…駆動回路、１１０…ボイスコイルモータ、１１２…スプリング、１１４…フォーカシングレンズ、１１６…レンズモジュール、１１８…撮像デバイス、Ｓ１…指令値、Ｓ２…デジタルコード、Ｖ２…アナログ制御信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路であって、
前記ボイスコイルモータのコイルに、アナログ制御信号に応じた駆動電流を供給する駆動電流生成部と、
前記駆動電流の時間波形を記述するデジタルの波形データであって、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている波形データを格納するメモリと、
前記ボイスコイルモータの共振周波数に応じたレートで、前記メモリから前記波形データを読み出し、デジタルコードとして出力する制御部と、
前記制御部から出力される前記デジタルコードを前記アナログ制御信号に変換し、前記駆動電流生成部へと出力するＤ／Ａコンバータと、
を備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
前記波形データは、前記Ｄ／Ａコンバータのフルスケールに対して正規化して規定されており、
前記制御部は、前記波形データに、可動子の目標移動量に応じた係数を乗ずることにより前記デジタルコードを生成することを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記メモリには、ゼロから前記目標移動量へと変化するステップ波形から前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データが格納されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記メモリには、ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、前記第１移動量を維持した後、前記目標移動量へとステップ状に変化する波形から、前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データが格納されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項５】
前記メモリには、
ゼロから前記目標移動量へと変化するステップ波形から前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データと、
ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、前記第１移動量を維持した後、前記目標移動量へとステップ状に変化する波形から、前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データと、が格納され、
前記制御部は、前記第１、第２の波形データを選択的に読み出し可能に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記制御部は、前記デジタルコードの既存値が所定の第１しきい値より小さいとき、
最初に前記第１しきい値に相当するデジタルコードを出力し、
続いて前記第１しきい値から、前記第１しきい値より大きな第２しきい値まで、一定の傾きで前記デジタルコードの値を増加させ、
続いて前記第２しきい値から目標移動量までのデジタルコードを、前記波形データに応じて生成する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。
【請求項７】
フォーカシングレンズと、
その可動子が前記フォーカシングレンズに連結されたリターン機構付き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６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８】
請求項７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デバイスと、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動方法であって、
あらかじめメモリに、前記ボイスコイルモータの駆動電流の時間波形を記述するデジタルの波形データであって、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている波形パターンを格納しておくステップと、
前記ボイスコイルモータの共振周波数に応じたレートで、前記メモリから前記波形データを読み出すステップと、
Ｄ／Ａコンバータにより前記波形データに応じたデジタルコードをアナログ制御信号に変換するステップと、
前記アナログ制御信号に応じた駆動電流を、前記ボイスコイルモータに供給するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記波形データは、前記Ｄ／Ａコンバータのフルスケールに対して正規化して規定されており、
前記デジタルコードは、前記波形データに、可動子の目標移動量に応じた係数を乗ずることにより生成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１】
スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路であって、
前記ボイスコイルモータのコイルに、アナログ制御信号に応じた駆動電流を供給する駆動電流生成部と、
前記駆動電流の時間波形を記述するデジタルの波形データであって、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている波形データを格納するメモリと、
前記ボイスコイルモータの共振周波数に応じたレートで、前記メモリから前記波形データを読み出し、デジタルコードとして出力する制御部と、
前記制御部から出力される前記デジタルコードを前記アナログ制御信号に変換し、前記駆動電流生成部へと出力するＤ／Ａコンバータと、
を備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
前記波形データは、前記Ｄ／Ａコンバータのフルスケールに対して正規化して規定されており、
前記制御部は、前記波形データに、可動子の目標移動量に応じた係数を乗ずることにより前記デジタルコードを生成することを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記メモリには、ゼロから前記目標移動量へと変化するステップ波形から前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データが格納されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記メモリには、ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、前記第１移動量を維持した後、前記目標移動量へとステップ状に変化する波形から、前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データが格納されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項５】
前記メモリには、
ゼロから前記目標移動量へと変化するステップ波形から前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第１の波形データと、
ゼロから目標移動量より大きな第１移動量へとステップ状に変化し、一定時間、前記第１移動量を維持した後、前記目標移動量へとステップ状に変化する波形から、前記所定の周波数成分を取り除いて得られる第２の波形データと、が格納され、
前記制御部は、前記第１、第２の波形データを選択的に読み出し可能に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記制御部は、前記デジタルコードの既存値が所定の第１しきい値より小さいとき、
最初に前記第１しきい値に相当するデジタルコードを出力し、
続いて前記第１しきい値から、前記第１しきい値より大きな第２しきい値まで、一定の傾きで前記デジタルコードの値を増加させ、
続いて前記第２しきい値から目標移動量までのデジタルコードを、前記波形データに応じて生成する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。
【請求項７】
フォーカシングレンズと、
その可動子が前記フォーカシングレンズに連結されたリターン機構付き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６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８】
請求項７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デバイスと、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動方法であって、
あらかじめメモリに、前記ボイスコイルモータの駆動電流の時間波形を記述するデジタルの波形データであって、その周波数成分から所定の周波数成分が取り除かれている波形パターンを格納しておくステップと、
前記ボイスコイルモータの共振周波数に応じたレートで、前記メモリから前記波形データを読み出すステップと、
Ｄ／Ａコンバータにより前記波形データに応じたデジタルコードをアナログ制御信号に変換するステップと、
前記アナログ制御信号に応じた駆動電流を、前記ボイスコイルモータに供給するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記波形データは、前記Ｄ／Ａコンバータのフルスケールに対して正規化して規定されており、
前記デジタルコードは、前記波形データに、可動子の目標移動量に応じた係数を乗ずることにより生成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４４７３０（Ｐ２０１２−４４７３０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１０６３（Ｐ２０１０−１８１０６３）
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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