ループゲイン調整回路
【課題】波形の比較を適切に行う。
【解決手段】加算回路２０において、被駆動部材であるレンズ１０の位置を補償するために被駆動部材の位置検出信号に基づき発生される補償信号にサイン波を加算する。加算回路２０によりサイン波が加算される前後の信号について、絶対値積分回路３０において絶対値積分する。得られた２つの積分値を比較回路３４で比較し、ゲイン調整回路３６は両者が一致するように前記補償信号を増幅するアンプのゲインを調整する。
【解決手段】加算回路２０において、被駆動部材であるレンズ１０の位置を補償するために被駆動部材の位置検出信号に基づき発生される補償信号にサイン波を加算する。加算回路２０によりサイン波が加算される前後の信号について、絶対値積分回路３０において絶対値積分する。得られた２つの積分値を比較回路３４で比較し、ゲイン調整回路３６は両者が一致するように前記補償信号を増幅するアンプのゲインを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動部材の位置を検出し、被駆動部材が目的位置に位置するよう被駆動部材をアクチュエータで駆動するサーボ制御のループゲイン調整回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の機器制御において、サーボ制御が利用されており、特に部材の位置制御には、検出位置が目標位置に一致させるべくフィードバック制御するサーボ制御が広く用いられている。
【０００３】
ここで、このようなサーボ制御を適切に行うためには、フィードバックループでのループゲインが適切なものでなければならない。そこで、ループゲインを調整する必要があるがこの調整には、ループの信号伝達経路に例えばサイン波を加算し、このサイン波によってフィードバックループを動作させ、サイン波の加算前後の信号が同一になるようにループゲインを調整していた。すなわち、加算前後の信号を取り出し、これら信号の振幅を検出して、これが同じになるようにループゲインを調整していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８６０１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１５１０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、信号がループを一巡する間には、信号ひずみが発生する場合がある。このような場合に、正確に振幅を測定することが難しい。振幅測定の精度を上げるためには何周期もの測定結果の平均を求めたりする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被駆動部材の位置を検出し、被駆動部材が目的位置に位置するよう被駆動部材をアクチュエータで駆動するサーボ制御のループゲイン調整回路であって、被駆動部材の位置を補償するために被駆動部材の位置検出信号に基づき発生される補償信号にサイン波を加算しアクチュエータをサイン波駆動する信号を得るサイン波加算手段と、このサイン波加算手段によりサイン波が加算される前後の信号について、それぞれ絶対値積分する絶対値積分回路と、この絶対値積分回路で得られた、２つの積分値を比較し、両者が一致するように前記補償信号を増幅するアンプのゲインを調整するゲイン調整回路と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、前記絶対値積分回路は、サイン波加算前後の信号のそれぞれ１周期分を絶対値積分することが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶対値積分を利用することで、補償信号の波形が歪んだ場合にも適切な比較が行え、ゲイン調整とより的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】サイン波の絶対値積分を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、実施形態の全体構成を示す図であり、ループゲイン調整装置は、カメラの手振れ補正についてのループゲインの調整に用いられる。
【００１２】
本手振れ補正は、撮像素子の受光面に光学像を形成する光学系に設けられた被駆動部材であるレンズ１０の位置を調整して手ぶれ補正する。
【００１３】
ホール素子１２は、レンズ１０に取り付けられた磁石からの磁界を検出することで、レンズ１０の位置に応じた位置検出信号を出力する。位置検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１４において、デジタルデータに変換され、サーボ回路１６に入力される。
【００１４】
サーボ回路１６では、ジャイロセンサ（図示せず）から供給されるカメラの移動量を加算するとともに、レンズ１０の位置に基づいて、レンズ１０を目標位置に移動されるための補償データを算出する。ここで、ループゲインの調整の際には、ジャイロセンサからの信号はなく、レンズ１０の原点位置と位置検出信号との誤差が補償データとして出力される。
【００１５】
得られた補償データは、ゲイン調整アンプ１８において、所定のゲインで増幅された後、加算回路２０に供給される。この加算回路２０には、サイン波発生回路２２からのサイン波が供給されている。このサイン波は、１００Ｈｚ程度の追従可能な周波数で、振幅も追従可能なものに設定されている。
【００１６】
そして、この加算後の信号がＤ／Ａ変換器２４でアナログ信号に変換され、ドライバ２６に供給される。ドライバ２６はＤ／Ａ変換器２４から供給される信号に応じてアクチュエータ２８を駆動するための制御信号を生成し、これをアクチュエータ２８に供給する。
【００１７】
アクチュエータ２８は、ボイスコイルやピエゾ素子で構成されており、ドライバ２６からの制御信号に応じてレンズ１０を駆動する。そして、このレンズ１０には永久磁石が取り付けられており、レンズ１０の移動がホール素子１２によって検出される。
【００１８】
ここで、加算回路２０には、サイン波が供給されている。アクチュエータ２８は、加算されたサイン波に応じてレンズ１０を駆動し、駆動されたレンズ１０の移動がホール素子１２によって検出される。そして、サーボ回路１６は、レンズ１０を原点位置に移動させるように補償データを発生する。
【００１９】
本実施形態では、加算回路２０の前後の信号は、絶対値積分回路３０に供給される。この絶対値積分回路３０は、図２に示すように、入力される２つの信号について０から離れた部分の加算された１周期分の面積についてのデータを出力する。すなわち、全波整流した値を出力する。必ずしも１周期分に限定されず、１周期以上、１周期未満でもよいが、あまり短いと十分な精度が得られず、あまり長いと制御周期が長くなってしまうため、１周期が特に好適であり、または数周期とすることができる。
【００２０】
絶対値積分回路３０において得られた、加算回路２０の前後の信号の絶対値積分の値は、比較回路３４に供給され、ここで比較される。比較回路３４では、加算前の信号と、加算後の信号の積分値のどちらが大きいかという比較が行われる。
【００２１】
比較回路３４の比較結果は、ゲイン調整回路３６に供給される。ゲイン調整回路３６は加算回路２０の前後の信号の絶対値積分の値が同一になるように、前の信号の積分値が大きい場合にはゲインを小さく、後の信号の積分値が大きい場合にはゲインを大きく変更する。
【００２２】
ここで、ゲイン調整アンプ１８のゲインの変更については、固定値を１度の制御ステップとして、順次ゲインを変更することが考えられる。しかし、この手法では、ゲインが正しいゲインとは大きく異なっている場合に適切な値に制御するのに時間が掛かる。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、逐次比較方式や除算方式が採用される。逐次比較方式では、Ａ点での信号の大きさＡ、Ｂ点での信号の大きさをＢとした場合に、ＡとＢの大きさを比較し、比較結果に応じてゲイン調整アンプ１８のゲイン値の上位ビットから下位ビットまでを順次決定する。例えば、ゲイン調整アンプ１８のゲイン値が１６ビットのデジタル値で表されるものとし、ゲイン値を８０００ｈ（０１００００００００００００００）に設定してサイン波を供給する。Ａ≧Ｂの場合、ｂｉｔ１５を“１”に設定した場合のゲイン値が目標のゲイン値より大きいため、ｂｉｔ１５の“０”を確定し、ゲイン値を４０００ｈ（００１０００００００００００００）に変更し、下位ビットの調整に移る。Ａ＜Ｂの場合、ｂｉｔ１５を“１”に設定した場合のゲイン値が目標のゲイン値より小さいため、ｂｉｔ１５の“１”を確定し、ゲイン値をｃ０００ｈ（０１１０００００００００００００）に変更し、下位ビットの調整に移る。つまり、検査したいゲイン値のｂｉｔに対して、“１”を設定してサイン波を供給し、Ａ≧Ｂの場合にはそのｂｉｔの“０”を確定し、Ａ＜Ｂの場合にはそのｂｉｔの“１”を確定する。除算方式では、両信号の比であるＡ／Ｂを現在のゲインに掛けてゲインを修正する。また、これら３つの方式を適宜組み合わせることも好適である。ＡとＢとの差が大きいときに逐次比較方式または除算方式を採用し、差が所定値以下になったときに固定値の加減算を採用することが好適である。
【００２４】
このように、本実施形態では、Ａ点、Ｂ点の信号の大きさの測定に絶対値積分を使用する。これによって、サイン波１周期の全波形データを使用できるのでサイン波何周期もの平均が必要なくなり、調整時間の短縮ができる。アクチュエータ２８の種類によっては、ループ一巡後の波形が歪み、振幅が精度よく検出できない場合がある。このような場合にも、絶対値積分であれば、波形歪みの影響が軽減できる。
【００２５】
なお、本実施形態では、振幅測定回路３２を有しており、数周期の振幅を測定することも可能である。アクチュエータ２８の特性に応じて、振幅、絶対値積分の選択が可能である。この切り替えは、決定後のループゲインと同様に、不揮発性メモリなどに記憶しておき、読み出した信号によって行うことが好適である。
【００２６】
このようにして、ループゲインを決定した場合には、その設定値を不揮発性メモリなどに書込み、その後は書き込まれたループゲインを利用してサーボ制御が行われる。また、電源立ち上がりや立ち下がり時などに、適当な頻度で、上述のようなループゲインの設定作業を行うことも好適である。これによって、サーボ制御の経時的な変化にも対応することが可能になる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ レンズ、１２ ホール素子、１４ Ａ／Ｄ変換回路、１６ サーボ回路、１８ ゲイン調整アンプ、２０ 加算回路、２２ サイン波発生回路、２４ Ｄ／Ａ変換器、２６ ドライバ、２８ アクチュエータ、３０ 絶対値積分回路、３２ 振幅測定回路、３４ 比較回路、３６ ゲイン調整回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動部材の位置を検出し、被駆動部材が目的位置に位置するよう被駆動部材をアクチュエータで駆動するサーボ制御のループゲイン調整回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の機器制御において、サーボ制御が利用されており、特に部材の位置制御には、検出位置が目標位置に一致させるべくフィードバック制御するサーボ制御が広く用いられている。
【０００３】
ここで、このようなサーボ制御を適切に行うためには、フィードバックループでのループゲインが適切なものでなければならない。そこで、ループゲインを調整する必要があるがこの調整には、ループの信号伝達経路に例えばサイン波を加算し、このサイン波によってフィードバックループを動作させ、サイン波の加算前後の信号が同一になるようにループゲインを調整していた。すなわち、加算前後の信号を取り出し、これら信号の振幅を検出して、これが同じになるようにループゲインを調整していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８６０１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１５１０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、信号がループを一巡する間には、信号ひずみが発生する場合がある。このような場合に、正確に振幅を測定することが難しい。振幅測定の精度を上げるためには何周期もの測定結果の平均を求めたりする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被駆動部材の位置を検出し、被駆動部材が目的位置に位置するよう被駆動部材をアクチュエータで駆動するサーボ制御のループゲイン調整回路であって、被駆動部材の位置を補償するために被駆動部材の位置検出信号に基づき発生される補償信号にサイン波を加算しアクチュエータをサイン波駆動する信号を得るサイン波加算手段と、このサイン波加算手段によりサイン波が加算される前後の信号について、それぞれ絶対値積分する絶対値積分回路と、この絶対値積分回路で得られた、２つの積分値を比較し、両者が一致するように前記補償信号を増幅するアンプのゲインを調整するゲイン調整回路と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、前記絶対値積分回路は、サイン波加算前後の信号のそれぞれ１周期分を絶対値積分することが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶対値積分を利用することで、補償信号の波形が歪んだ場合にも適切な比較が行え、ゲイン調整とより的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】サイン波の絶対値積分を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、実施形態の全体構成を示す図であり、ループゲイン調整装置は、カメラの手振れ補正についてのループゲインの調整に用いられる。
【００１２】
本手振れ補正は、撮像素子の受光面に光学像を形成する光学系に設けられた被駆動部材であるレンズ１０の位置を調整して手ぶれ補正する。
【００１３】
ホール素子１２は、レンズ１０に取り付けられた磁石からの磁界を検出することで、レンズ１０の位置に応じた位置検出信号を出力する。位置検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１４において、デジタルデータに変換され、サーボ回路１６に入力される。
【００１４】
サーボ回路１６では、ジャイロセンサ（図示せず）から供給されるカメラの移動量を加算するとともに、レンズ１０の位置に基づいて、レンズ１０を目標位置に移動されるための補償データを算出する。ここで、ループゲインの調整の際には、ジャイロセンサからの信号はなく、レンズ１０の原点位置と位置検出信号との誤差が補償データとして出力される。
【００１５】
得られた補償データは、ゲイン調整アンプ１８において、所定のゲインで増幅された後、加算回路２０に供給される。この加算回路２０には、サイン波発生回路２２からのサイン波が供給されている。このサイン波は、１００Ｈｚ程度の追従可能な周波数で、振幅も追従可能なものに設定されている。
【００１６】
そして、この加算後の信号がＤ／Ａ変換器２４でアナログ信号に変換され、ドライバ２６に供給される。ドライバ２６はＤ／Ａ変換器２４から供給される信号に応じてアクチュエータ２８を駆動するための制御信号を生成し、これをアクチュエータ２８に供給する。
【００１７】
アクチュエータ２８は、ボイスコイルやピエゾ素子で構成されており、ドライバ２６からの制御信号に応じてレンズ１０を駆動する。そして、このレンズ１０には永久磁石が取り付けられており、レンズ１０の移動がホール素子１２によって検出される。
【００１８】
ここで、加算回路２０には、サイン波が供給されている。アクチュエータ２８は、加算されたサイン波に応じてレンズ１０を駆動し、駆動されたレンズ１０の移動がホール素子１２によって検出される。そして、サーボ回路１６は、レンズ１０を原点位置に移動させるように補償データを発生する。
【００１９】
本実施形態では、加算回路２０の前後の信号は、絶対値積分回路３０に供給される。この絶対値積分回路３０は、図２に示すように、入力される２つの信号について０から離れた部分の加算された１周期分の面積についてのデータを出力する。すなわち、全波整流した値を出力する。必ずしも１周期分に限定されず、１周期以上、１周期未満でもよいが、あまり短いと十分な精度が得られず、あまり長いと制御周期が長くなってしまうため、１周期が特に好適であり、または数周期とすることができる。
【００２０】
絶対値積分回路３０において得られた、加算回路２０の前後の信号の絶対値積分の値は、比較回路３４に供給され、ここで比較される。比較回路３４では、加算前の信号と、加算後の信号の積分値のどちらが大きいかという比較が行われる。
【００２１】
比較回路３４の比較結果は、ゲイン調整回路３６に供給される。ゲイン調整回路３６は加算回路２０の前後の信号の絶対値積分の値が同一になるように、前の信号の積分値が大きい場合にはゲインを小さく、後の信号の積分値が大きい場合にはゲインを大きく変更する。
【００２２】
ここで、ゲイン調整アンプ１８のゲインの変更については、固定値を１度の制御ステップとして、順次ゲインを変更することが考えられる。しかし、この手法では、ゲインが正しいゲインとは大きく異なっている場合に適切な値に制御するのに時間が掛かる。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、逐次比較方式や除算方式が採用される。逐次比較方式では、Ａ点での信号の大きさＡ、Ｂ点での信号の大きさをＢとした場合に、ＡとＢの大きさを比較し、比較結果に応じてゲイン調整アンプ１８のゲイン値の上位ビットから下位ビットまでを順次決定する。例えば、ゲイン調整アンプ１８のゲイン値が１６ビットのデジタル値で表されるものとし、ゲイン値を８０００ｈ（０１００００００００００００００）に設定してサイン波を供給する。Ａ≧Ｂの場合、ｂｉｔ１５を“１”に設定した場合のゲイン値が目標のゲイン値より大きいため、ｂｉｔ１５の“０”を確定し、ゲイン値を４０００ｈ（００１０００００００００００００）に変更し、下位ビットの調整に移る。Ａ＜Ｂの場合、ｂｉｔ１５を“１”に設定した場合のゲイン値が目標のゲイン値より小さいため、ｂｉｔ１５の“１”を確定し、ゲイン値をｃ０００ｈ（０１１０００００００００００００）に変更し、下位ビットの調整に移る。つまり、検査したいゲイン値のｂｉｔに対して、“１”を設定してサイン波を供給し、Ａ≧Ｂの場合にはそのｂｉｔの“０”を確定し、Ａ＜Ｂの場合にはそのｂｉｔの“１”を確定する。除算方式では、両信号の比であるＡ／Ｂを現在のゲインに掛けてゲインを修正する。また、これら３つの方式を適宜組み合わせることも好適である。ＡとＢとの差が大きいときに逐次比較方式または除算方式を採用し、差が所定値以下になったときに固定値の加減算を採用することが好適である。
【００２４】
このように、本実施形態では、Ａ点、Ｂ点の信号の大きさの測定に絶対値積分を使用する。これによって、サイン波１周期の全波形データを使用できるのでサイン波何周期もの平均が必要なくなり、調整時間の短縮ができる。アクチュエータ２８の種類によっては、ループ一巡後の波形が歪み、振幅が精度よく検出できない場合がある。このような場合にも、絶対値積分であれば、波形歪みの影響が軽減できる。
【００２５】
なお、本実施形態では、振幅測定回路３２を有しており、数周期の振幅を測定することも可能である。アクチュエータ２８の特性に応じて、振幅、絶対値積分の選択が可能である。この切り替えは、決定後のループゲインと同様に、不揮発性メモリなどに記憶しておき、読み出した信号によって行うことが好適である。
【００２６】
このようにして、ループゲインを決定した場合には、その設定値を不揮発性メモリなどに書込み、その後は書き込まれたループゲインを利用してサーボ制御が行われる。また、電源立ち上がりや立ち下がり時などに、適当な頻度で、上述のようなループゲインの設定作業を行うことも好適である。これによって、サーボ制御の経時的な変化にも対応することが可能になる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ レンズ、１２ ホール素子、１４ Ａ／Ｄ変換回路、１６ サーボ回路、１８ ゲイン調整アンプ、２０ 加算回路、２２ サイン波発生回路、２４ Ｄ／Ａ変換器、２６ ドライバ、２８ アクチュエータ、３０ 絶対値積分回路、３２ 振幅測定回路、３４ 比較回路、３６ ゲイン調整回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材の位置を検出し、被駆動部材が目標位置に位置するよう被駆動部材をアクチュエータで駆動するサーボ制御のループゲイン調整回路であって、
被駆動部材の位置を補償するために被駆動部材の位置検出信号に基づき発生される補償信号にサイン波を加算しアクチュエータをサイン波駆動する信号を得るサイン波加算手段と、
このサイン波加算手段によりサイン波が加算される前後の信号について、それぞれ絶対値積分する絶対値積分回路と、
この絶対値積分回路で得られた、２つの積分値を比較し、両者が一致するように前記補償信号を増幅するアンプのゲインを調整するゲイン調整回路と、
を含む、ループゲイン調整回路。
【請求項２】
請求項１に記載のループゲイン調整回路において、
前記絶対値積分回路は、サイン波加算前後の信号のそれぞれ１周期分を絶対値積分する、ループゲイン調整回路。
【請求項１】
被駆動部材の位置を検出し、被駆動部材が目標位置に位置するよう被駆動部材をアクチュエータで駆動するサーボ制御のループゲイン調整回路であって、
被駆動部材の位置を補償するために被駆動部材の位置検出信号に基づき発生される補償信号にサイン波を加算しアクチュエータをサイン波駆動する信号を得るサイン波加算手段と、
このサイン波加算手段によりサイン波が加算される前後の信号について、それぞれ絶対値積分する絶対値積分回路と、
この絶対値積分回路で得られた、２つの積分値を比較し、両者が一致するように前記補償信号を増幅するアンプのゲインを調整するゲイン調整回路と、
を含む、ループゲイン調整回路。
【請求項２】
請求項１に記載のループゲイン調整回路において、
前記絶対値積分回路は、サイン波加算前後の信号のそれぞれ１周期分を絶対値積分する、ループゲイン調整回路。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２５４３５３（Ｐ２０１１−２５４３５３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７６２９（Ｐ２０１０−１２７６２９）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
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