駆動波発生回路
【課題】ピエゾ素子の駆動波を効果的に発生する。
【解決手段】ドライブパルスＤＲＩＶＥをドライブカウンタ１４でカウントする。また、基本波形発生回路１０からの基本波形の出力の所定数を２００周期カウンタ１２でカウントし、そのカウント値をドライブカウンタ１４から減算する。そして、このドライブカウンタ１４の値が初期値より大きいときに出力ゲーＴ２０から駆動波を出力する。また、シリアルＩ／Ｆ５０を介し外部から入力される出力状態信号ＡＣＴＩＶＥをレジスタ４４に格納し、このＡＣＴＩＶＥがオン状態の時に出力ゲート２０から駆動波を出力する。
【解決手段】ドライブパルスＤＲＩＶＥをドライブカウンタ１４でカウントする。また、基本波形発生回路１０からの基本波形の出力の所定数を２００周期カウンタ１２でカウントし、そのカウント値をドライブカウンタ１４から減算する。そして、このドライブカウンタ１４の値が初期値より大きいときに出力ゲーＴ２０から駆動波を出力する。また、シリアルＩ／Ｆ５０を介し外部から入力される出力状態信号ＡＣＴＩＶＥをレジスタ４４に格納し、このＡＣＴＩＶＥがオン状態の時に出力ゲート２０から駆動波を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
【非特許文献１】KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL 1 (2004)，p.23-26
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記先出願では、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、駆動回路を変更する必要がある。
【０００８】
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も考えられ、その場合には設定データは例えばＩ２Ｃバスなどのシリアルバスを利用してデータが転送される。ところが、設定データの転送にＩ２Ｃバスを用いると、駆動用のドライブパルスや駆動方向を示す信号の他に、データ信号ＳＤＡと、クロック信号ＳＣＬの２つの信号が必要になり、これら信号を送るマイコン側に多くのポートが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、１つのドライブパルスの入力に応じて、所定数の駆動波を発生させる第１駆動波発生手段と、シリアルバスにより設定される出力状態信号がアクティブな状態の時に、連続して駆動波を発生させる第２駆動波発生手段と、前記２つの駆動波発生手段を切り換える切換手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１駆動波発生手段は、基本クロックに従って、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。
【００１１】
また、前記第２駆動波発生手段は、前記出力状態信号がアクティブな状態の時に、基本波形発生回路からの基本波形を前記出力ゲートを介し出力することが好適である。
【００１２】
また、前記第２駆動波発生手段は、シリアルバスより設定される基本波データによって、前記基本波形発生回路で発生される基本波を前記基本波データに応じたものに変更することが好適である。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリアルバスによって出力状態信号を転送することで、駆動波の出力をオンオフすることができる。従って、ドライブパルスなどを転送することを不要として駆動波を発生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
「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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
「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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
（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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】駆動波発生回路の全体構成を示す図である。
【図２】基本波の波形を示す図である。
【図３】駆動波の波形を示す図である。
【図４】ピエゾ素子の駆動回路を示す図である。
【図５】ピエゾ素子の駆動波形を示す図である。
【図６】セレクタおよびレジスタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
【非特許文献１】KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL 1 (2004)，p.23-26
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記先出願では、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、駆動回路を変更する必要がある。
【０００８】
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も考えられ、その場合には設定データは例えばＩ２Ｃバスなどのシリアルバスを利用してデータが転送される。ところが、設定データの転送にＩ２Ｃバスを用いると、駆動用のドライブパルスや駆動方向を示す信号の他に、データ信号ＳＤＡと、クロック信号ＳＣＬの２つの信号が必要になり、これら信号を送るマイコン側に多くのポートが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、１つのドライブパルスの入力に応じて、所定数の駆動波を発生させる第１駆動波発生手段と、シリアルバスにより設定される出力状態信号がアクティブな状態の時に、連続して駆動波を発生させる第２駆動波発生手段と、前記２つの駆動波発生手段を切り換える切換手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１駆動波発生手段は、基本クロックに従って、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。
【００１１】
また、前記第２駆動波発生手段は、前記出力状態信号がアクティブな状態の時に、基本波形発生回路からの基本波形を前記出力ゲートを介し出力することが好適である。
【００１２】
また、前記第２駆動波発生手段は、シリアルバスより設定される基本波データによって、前記基本波形発生回路で発生される基本波を前記基本波データに応じたものに変更することが好適である。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリアルバスによって出力状態信号を転送することで、駆動波の出力をオンオフすることができる。従って、ドライブパルスなどを転送することを不要として駆動波を発生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
「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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
「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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
（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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】駆動波発生回路の全体構成を示す図である。
【図２】基本波の波形を示す図である。
【図３】駆動波の波形を示す図である。
【図４】ピエゾ素子の駆動回路を示す図である。
【図５】ピエゾ素子の駆動波形を示す図である。
【図６】セレクタおよびレジスタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
１つのドライブパルスの入力に応じて、所定数の駆動波を発生させる第１駆動波発生手段と、
シリアルバスにより設定される出力状態信号がアクティブな状態の時に、連続して駆動波を発生させる第２駆動波発生手段と、
前記２つの駆動波発生手段を切り換える切換手段と、
を有することを特徴とする駆動波発生回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動波発生回路において、
前記第１駆動波発生手段は、
基本クロックに従って、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。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動波発生回路において、
前記第２駆動波発生手段は、
前記出力状態信号がアクティブな状態の時に、基本波形発生回路からの基本波形を前記出力ゲートを介し出力することを特徴とする駆動波発生回路。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動波発生回路において、
前記第２駆動波発生手段は、
シリアルバスより設定される基本波データによって、前記基本波形発生回路で発生される基本波を前記基本波データに応じたものに変更することを特徴とする駆動波発生回路。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載の駆動波発生回路において、
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。
【請求項１】
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、
１つのドライブパルスの入力に応じて、所定数の駆動波を発生させる第１駆動波発生手段と、
シリアルバスにより設定される出力状態信号がアクティブな状態の時に、連続して駆動波を発生させる第２駆動波発生手段と、
前記２つの駆動波発生手段を切り換える切換手段と、
を有することを特徴とする駆動波発生回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動波発生回路において、
前記第１駆動波発生手段は、
基本クロックに従って、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。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動波発生回路において、
前記第２駆動波発生手段は、
前記出力状態信号がアクティブな状態の時に、基本波形発生回路からの基本波形を前記出力ゲートを介し出力することを特徴とする駆動波発生回路。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動波発生回路において、
前記第２駆動波発生手段は、
シリアルバスより設定される基本波データによって、前記基本波形発生回路で発生される基本波を前記基本波データに応じたものに変更することを特徴とする駆動波発生回路。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載の駆動波発生回路において、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３５５８５（Ｐ２００８−３５５８５Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０３２３５（Ｐ２００６−２０３２３５）
【出願日】平成１８年７月２６日（２００６．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２６日（２００６．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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