(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、前記磁石と対向して設けられるコイルと、を備え、移動部材を駆動するための移動部材駆動部と、
検出された振動に基づいて前記移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、
前記移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、
前記磁気成分検出部により検出された前記磁石および前記コイルから発生する磁気成分から、前記コイルから発生する所定の周波数帯域の磁気成分を減算する磁気成分減算部と、
前記磁気成分減算部により減算された磁気成分に基づいて、前記移動部材の現在位置を検出する現在位置検出部と、
前記移動部材が前記目標位置演算部により演算された前記制御目標位置に追従するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差分に応じて前記移動部材の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、磁気成分に基づいて前記移動部材駆動部を制御しており、
前記磁気成分減算部は、前記制御部から前記移動部材駆動部に入力される、磁気成分を示す電流を所定のバンドパスフィルタにより抽出し、抽出した当該電流が示す磁気成分を前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算する
ことを特徴とする、駆動制御装置。
【請求項２】
前記バンドパスフィルタのカットオフ周波数は、前記駆動制御装置の制御特性に基づいて設定される
ことを特徴とする、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記バンドパスフィルタは、カットオフ周波数を３００Ｈｚとするハイパスフィルタと、カットオフ周波数を３ｋＨｚとするローパスフィルタとを組み合わせた回路であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記磁気成分減算部は、前記制御部に、前記目標位置演算部から出力された所定の周波数の正弦波電流が入力された場合の前記移動部材駆動部により発生する所定の周波数帯域の磁気成分を、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算する
ことを特徴とする、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記磁気成分減算部は、前記制御部に所定の周波数の前記正弦波電流が入力されることにより検出される前記駆動制御装置の制御特性に基づいて磁気成分を算出し、当該算出された磁気成分を、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算する
ことを特徴とする、請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記制御部に入力される前記正弦波電流は、周波数４００Ｈｚの正弦波である
ことを特徴とする、請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
検出された振動に基づいて移動部材の制御目標位置を演算するステップと、
前記移動部材を駆動するための、磁石と、前記磁石と対向して設けられるコイルと、を備えた移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出するステップと、
前記移動部材駆動部に入力される、前記コイルから発生する所定の周波数帯域の磁気成分を示す電流を所定のバンドパスフィルタにより抽出し、前記検出された前記磁石および前記コイルから発生する磁気成分から、当該バンドパスフィルタにより抽出した、当該電流が示す磁気成分を減算するステップと、
前記減算された磁気成分に基づいて、前記移動部材の現在位置を検出するステップと、
前記移動部材が前記制御目標位置に追従するように、前記現在位置と前記制御目標位置の差分に応じて前記移動部材の駆動を制御するステップと、
を含み、
前記移動部材駆動部は、磁気成分に基づいて制御される
ことを特徴とする、駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置に関し、特に、移動部材を駆動する移動部材駆動制御部から検出される磁気成分に基づいて、移動部材の駆動を制御する駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、操作性の向上を目的として手振れ補正機能を有するカメラシステムが多く提案されている。従来の手振れ補正機能を備えたカメラにおいては、角速度センサ等を用いて手ぶれ振動を検出して、その検出量に基づきレンズやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）の位置を調整することにより手振れを補正している。レンズやＣＣＤの位置の検出には、磁石およびホール素子を利用した位置検出方法が知られている。磁石およびホール素子を用いて位置を検出する方法は、例えば露出を決定する絞りであるアイリス羽を開閉させるためのアイリスメータの位置を検出する場合にも利用することができる（例えば特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
カメラのレンズを手振れに応じて駆動させるためには、レンズを移動させる移動部材の駆動を制御する必要がある。移動部材の駆動には、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する。）を用いることができる。ＶＣＭは、磁石とコイルからなり、磁石とコイルから発生する磁界の駆動力により移動部材が駆動される。そして、駆動した移動部材の位置を検出するために、上述した磁石およびホール素子が用いられる。ホール素子は、磁石から発生する磁気を検出して、移動部材の現在位置を検出する。移動部材の現在位置を正しく検出することにより、検出した手振れ振動に応じて算出された制御目標位置に移動部材を駆動させることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−９６６８号公報
【特許文献２】特開平８−２８０１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、磁石とコイルを用いて移動部材を駆動する場合に、磁石の位置を検出するホール素子が、磁石から発生する磁気だけでなく、コイルに流れる電流によって発生する磁気も検出してしまい、磁石の位置を正しく検出できない場合があった。すなわち、コイルから発生する磁気の影響により磁石の位置を正しく検出できず、移動部材の現在位置を正しく検出できないために、移動部材を制御目標位置に正確に駆動することができず、安定した移動部材の駆動制御をすることができないという問題があった。
【０００６】
そこで、ホール素子専用の磁石を設けてホール素子をコイルから遠ざけたり、磁石を大きくしてホール素子をコイルの外側に配置したりして、コイルから発生する磁気の影響を低減させたりしていた。しかし、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりすることにより、装置のサイズが大きくなったりコストが嵩むという問題があった。また、コイルから発生する磁気の影響を低減するために、複雑な制御回路を構築しなければならないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な検出回路により移動部材を駆動するコイルから発生する磁気成分を検出して、安定した移動部材の駆動を制御することが可能な、新規かつ改良された駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動部材を駆動するための移動部材駆動部と、前記移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、前記移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から所定の磁気成分を減算する磁気成分減算部と、前記磁気成分減算部により減算された磁気成分に基づいて、前記移動部材の現在位置を検出する現在位置検出部と、前記移動部材が前記目標位置演算部により演算された前記制御目標位置に追従するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差分に応じて前記移動部材の駆動を制御する制御部と、を備える駆動制御装置が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、移動部材を駆動する移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出して、検出された磁気成分から所定の磁気成分を磁気成分減算部により減算する。制御部は、目標位置演算部により演算された制御目標位置と、磁気成分減算部により減算された磁気成分に基づいて検出された現在位置とを比較して、移動部材が制御目標位置に追従するように、移動部材の駆動を制御する。磁気成分減算部により減算される所定の磁気成分とは、駆動制御装置の制御を不安定化させる要素となる不要な磁気成分である。
【００１０】
移動部材駆動部から発生する磁気成分により、移動部材駆動部の現在位置、すなわち移動部材の現在位置を検出することができる。しかし、移動部材駆動部から発生する磁気成分には、移動部材駆動部の現在位置を正しく検出できない要素となる不要な磁気成分が含まれている場合がある。この場合、移動部材駆動部の現在位置を正しく検出できず、制御部が移動部材の駆動を正しく制御できずに、駆動制御装置の制御が不安定となってしまう。  しかし、上記したように、磁気成分減算部により不要な磁気成分を減算することにより、正しく移動部材の現在位置を検出することが可能となる。そして、移動部材の現在位置を正しく検出することができれば、移動部材を安定して目標位置に追従させることができ、駆動制御の安定化を図ることができる。
【００１１】
また、前記移動部材駆動部は、磁石と、前記磁石と対向して設けられるコイルと、を備え、前記磁気成分検出部により検出される磁気成分は、前記磁石および前記コイルから発生する磁気成分であり、前記磁気成分減算部は、前記コイルから発生する所定の周波数帯域の磁気成分を、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算するようにしてもよい。かかる構成によれば、移動部材は、磁石とコイルから発生する磁界の駆動力により駆動される。具体的には、磁石が発生する磁界中においてコイルに電流を流したときに、フレミングの左手の法則によって発生する方向の駆動力を用いて移動部材をその方向に駆動する。
【００１２】
磁気成分検出部は、磁石とコイルから発生する磁気成分を検出する。磁気成分検出部には、ホール素子などを例示できるが、ホール素子は、通常磁石から発生する磁気を検出して、ホール素子と磁石との移動距離を検出することにより、移動部材の現在位置を検出する。しかし、ホール素子により検出される磁気成分に、コイルから発生する磁気成分が影響する場合には、磁石との移動距離を正しく検出できず、移動部材の現在位置を正しく検出することができない。したがって、磁気成分減算部により、コイルの磁気成分を減算することにより、ホール素子は、磁石との移動距離を正しく検出することができ、移動部材の現在位置を正しく検出することができることとなる。
【００１３】
また、上記構成によれば、磁気成分検出部であるホール素子をコイルから発生する磁気成分の影響を受ける場所や、その影響を受けやすい場所に設置することができる。したがって、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりする必要がなく、磁石のコストダウン、駆動制御装置の縮小化が実現して、かつ安定した駆動制御の性能を確保することができる。
【００１４】
また、制御部は、磁気成分に基づいて前記移動部材駆動部を制御しており、前記磁気成分減算部は、前記制御部から前記移動部材駆動部に入力される磁気成分を所定のバンドパスフィルタにより抽出し、抽出した当該磁気成分を前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算するようにしてもよい。前記バンドパスフィルタのカットオフ周波数は、前記駆動制御装置の制御特性に基づいて設定されるようにしてもよい。また、バンドパスフィルタは、カットオフ周波数を３００Ｈｚとするハイパスフィルタと、カットオフ周波数を３ｋＨｚとするローパスフィルタとを組み合わせた回路であってもよい。
【００１５】
かかる構成によれば、移動部材駆動部に入力される磁気成分から、バンドパスフィルタにより抽出した磁気成分を減算することができる。バンドパスフィルタのカットオフ周波数は、駆動制御装置の制御特性を観測して設定される。駆動制御装置の制御特性とは、例えば、駆動制御装置のオープンループ特性などを例示することができる。これにより、駆動制御装置を不安定にさせ、発振の原因となる磁気成分を減算することができる。また、予め、抽出する周波数帯域を設定したバンドパスフィルタを用いて磁気成分を検出することにより、複雑な処理を行うことなく、簡易な回路により駆動制御装置の安定化を図ることが可能となる。
【００１６】
また、磁気成分減算部は、前記制御部に所定の周波数の正弦波が入力された場合の前記移動部材駆動部により発生する所定の周波数帯域の磁気成分を、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算するようにしてもよい。また、磁気成分減算部は、前記制御部に所定の周波数の正弦波が入力されることにより検出される前記駆動制御装置の制御特性に基づいて磁気成分を算出し、当該算出された磁気成分を、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算するようにしてもよい。制御部に入力される正弦波は、周波数４００Ｈｚの正弦波であってもよい。
【００１７】
かかる構成によれば、制御部に所定の周波数の正弦波を入力して、移動部材駆動部により発生する磁気成分を、磁気成分検出部により検出された磁気成分から減算する。制御部に所定の周波数の正弦波を入力することにより、手振れ等の外的要因を駆動制御装置自体で発生させることができる。そして、発生させた外的要因に対する移動部材の駆動を観察することにより、駆動制御装置の制御特性を観測することができる。これにより、駆動制御装置１台１台の制御特性を観測しなくとも、駆動制御装置の組み立て後のテスト工程などにおいて、適切に磁気成分を減算することができる。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、移動部材の制御目標を演算するステップと、移動部材を駆動するための移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出するステップと、検出された磁気成分から所定の磁気成分を減算するステップと、減算された磁気成分に基づいて、移動部材の現在位置を検出するステップと、移動部材が制御目標位置に追従するように、現在位置と制御目標位置の差分に応じて移動部材の駆動を制御するステップと、を含む駆動制御方法が提供される。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、レンズまたは撮像素子とレンズまたは撮像素子を移動させる移動部材を備えた撮像装置であって、撮像装置の振動を検出する振動検出部と、振動検出部により検出された振動に基づいて移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、移動部材を駆動する移動部材駆動部と、移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、磁気成分検出部により検出された磁気成分から所定の磁気成分を減算する磁気成分減算部と、磁気成分減算部により減算された磁気成分に基づいて、移動部材の現在位置を検出する現在位置検出部と、移動部材が目標位置演算部により演算された制御目標位置に追従するように、現在位置と制御目標位置との差分に応じて移動部材の駆動を制御する制御部と、を備える撮像装置が提供される。
【００２０】
かかる構成によれば、手振れ等による振動をジャイロセンサ等の振動検出部により検出して、検出された振動に基づいて移動部材の制御目標位置を演算する。ここで、撮像素子とは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を例示できる。また、移動部材とは、例えば、撮像装置に備わる手振れ補正用のアクチュエータなどを例示できる。撮像装置に備わるレンズまたは撮像素子の位置を調整することにより手振れを補正している場合には、レンズまたは撮像素子を保持する保持部が移動部材となる。そして、移動部材が制御目標位置に移動されると、移動部材を駆動する移動部材駆動部から発生する磁気成分が検出され、検出された磁気成分から所定の磁気成分を磁気成分減算部により減算する。制御部は、目標位置演算部により演算された制御目標位置と、磁気成分減算部により減算された磁気成分に基づいて検出された現在位置とを比較して、移動部材が制御目標位置に追従するように、移動部材の駆動を制御する。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、簡素な検出回路により移動部材を駆動するコイルから発生する磁気成分を検出して、安定した移動部材の駆動を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（本発明の実施形態の概要）
まず、本発明の実施形態にかかる駆動制御装置１００の概要について説明する。本実施形態においては、カメラ等の撮像装置に備わる駆動制御装置１００に本発明の駆動制御装置を適用して説明する。図１は、本実施形態にかかる駆動制御装置１００を備えたカメラ１０の一断面図である。図１に示したように、カメラ１０のレンズ１２は、移動部材１４により保持され、移動部材１４が移動することにより、レンズ１２が移動する。移動部材１４は、駆動制御装置１００により駆動制御される。駆動制御装置１００は、磁石１６と、コイル１８と、ホール素子２０などを備える。駆動制御装置１００の機能構成については後で詳述する。
【００２４】
手振れ補正機能を備えたカメラ１０においては、角速度センサ等を用いて手振れ振動を検出して、その検出量に基づきレンズの位置を調整することにより手振れを補正している。図１に示したように、レンズ１２は移動部材１４により保持されているため、レンズの位置の調整は、移動部材１４の駆動を制御することにより行われる。移動部材１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により駆動される。ＶＣＭは、磁石１６およびコイル１８からなり、磁石１６とコイル１８から発生する磁界の駆動力により駆動される。具体的には、磁石１６が発生する磁界中においてコイル１８に電流を流したときに、フレミングの左手の法則によって発生する方向（図１のＹ方向）の駆動力を用いて移動部材１４をその方向に駆動する。したがって、コイル１８の電流の大きさを調整することにより、移動部材１４の駆動を制御することができる。本実施形態においては、レンズの位置を調整することにより手振れを補正する構成としたが、かかる例に限定されず、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の位置を調整することにより手振れを補正する構成としてもよい。
【００２５】
移動部材１４の駆動を制御する駆動制御装置１００は、移動部材１４の現在位置を検出して、移動部材１４が目標位置に位置するように移動部材１４の駆動を制御する。具体的には、角速度センサ等を用いて検出された検出量に基づいて算出された移動部材１４の目標位置と、移動部材１４の現在位置との差分に応じてコイル１８の電流量を調整することにより移動部材１４の駆動を制御する。
【００２６】
移動部材１４の現在位置は、磁石１６およびホール素子２０を用いて検出される。具体的には、磁石１６から発生する磁気を検出して、ホール素子２０が磁石１６との移動距離を検出することにより、移動部材１４の現在位置を検出する。例えば、コイル１８が固定されている場合には、磁石１６が移動することにより移動部材１４が磁石１６とともに移動する。この場合、ホール素子２０は固定され、磁石１６から発生する磁気を検知することにより、磁石１６の移動量を検出することができる。また、磁石１６が固定されている場合には、コイル１８が移動することにより移動部材１４がコイル１８とともに移動する。この場合、ホール素子２０はコイル１８ととともに移動して、磁石１６から発生する磁気を検知することにより、磁石１６からの移動量を検出し、移動部材１４の現在位置を検出する。以上、駆動制御装置１００の概要を説明した。
【００２７】
次に、図２に基づいて、本実施形態にかかる駆動制御装置１００の機能構成を説明する。図２は、本実施形態にかかる駆動制御装置１００の機能構成を示したブロック図である。図２に示したように、駆動制御装置１００は、目標位置演算部１０２と、現在位置検出部１１２と、制御部１０４と、移動部材駆動部１０６と、磁気成分検出部１０８と、磁気成分減算部１１０と、現在位置検出部１１２などを備える。
【００２８】
目標位置演算部１０２は、駆動制御装置１００のマイクロコンピュータ１２０に備えられ、移動部材１４の制御目標位置を演算する機能を有する。移動部材１４の制御目標位置は、例えば、ジャイロセンサ（図示せず）等により検出された手振れ振動に基づいて演算することができる。目標位置演算部１０２は、演算した制御目標位置を、制御部１０４に提供する。
【００２９】
移動部材駆動部１０６は、移動部材１４を駆動する機能を有する。移動部材駆動部１０６は、例えば、ＶＣＭを例示することができ、ＶＣＭは図１に示した磁石１６とコイル１８からなる。上記したように、磁石１６とコイル１８から発生する磁界の駆動力により移動部材１４を駆動する。移動部材駆動部１０６は、後述する制御部１０４による制御により、移動部材１４を所望の位置に駆動させる。
【００３０】
磁気成分検出部１０８は、移動部材駆動部１０６から発生する磁気成分を検出する機能を有する。磁気成分検出部１０８は、図１に示したホール素子２０を例示できる。上記したように磁気成分検出部１０８であるホール素子２０は、磁石１６から発生する磁気を検出して、磁石１６からの移動量を検出している。しかし、磁気成分検出部１０８は、磁石１６から発生する磁気成分のみでなく、コイル１８から発生する磁気成分も検出している。コイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響は、コイル１８に流れる電流の周波数によって異なる。すなわち、周波数が高い場合にはコイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響が大きく、周波数が低い場合にはコイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響が小さい。コイル１８から発生する磁気の影響が大きい場合には、磁石１６の移動量の検出精度に大きく影響してしまうこととなる。本実施形態においては、後述するように、コイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響が大きくなる領域、すなわち周波数が高い領域を抽出して、コイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響を下げている。これにより、磁石１６の移動量を正しく検出できることとなる。磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分は、磁気成分減算部１１０に提供される。
【００３１】
磁気成分減算部１１０は、磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分から所定の磁気成分を減算する機能を有する。磁気成分減算部１１０には、例えば、信号増幅器（アンプ）などを例示することができる。上記したように、磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分は、磁石１６とコイル１８から発生する磁気成分を含んでいる。しかし、本来、移動部材１４の現在位置は、磁石１６から発生する磁気を検出することにより把握されるものである。すなわち、磁石１６から発生する磁気により、磁石１６からの移動量が検出され、その移動量から移動部材１４の現在位置が把握されるものである。
【００３２】
したがって、磁気成分検出部１０８により検出される磁気成分に、コイル１８から発生する磁気成分が含まれている場合には、磁石１６の位置を正しく検知することができないこととなってしまう。磁石１６の位置を正しく検知できないと、移動部材１４の位置を正しく把握することができない。そこで、磁気成分減算部１１０は、磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分から、所定の磁気成分、すなわちコイル１８から発生する磁気成分に相当する磁気成分を減算することにより、減算された磁気成分に基づいて正しく磁石１６の位置を検出することが可能となる。
【００３３】
ここで図３に基づいて、コイル１８から発生する磁気について説明する。図３は、コイル１８から発生する磁気について説明する説明図である。図３に示した移動部材駆動部１０６においては、コイル１８が固定され、磁石１６が移動する構成となっている。この場合、ホール素子２０は固定され、磁石１６から発生する磁気を検知することにより、磁石１６の移動量を検出することができる。しかし、上記したように、ホール素子２０は、磁石１６からの磁気だけでなく、コイル１８から発生する磁気も検出している。コイル１８に流れる電流の周波数が低い場合にはコイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響度は低いが、コイル１８に流れる電流の周波数が特定の周波数以上となった場合にはコイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響度が高くなる。
【００３４】
図４に基づいて、コイル１８から発生する磁気の影響について説明する。図４は、コイル１８から発生する磁気が影響する場合のホール素子２０の出力信号を測定した結果を示すグラフである。図４の横軸はコイル１８に流れる電流の周波数であり、縦軸は磁石１６の実際の移動量とホール素子２０の出力の比率を測定した結果である。図４に示したグラフ５００から、周波数が２００Ｈｚ付近までは磁石１６の移動量とホール素子２０の出力の比は一定であるが、周波数が４００Ｈｚ以上では、磁石１６の移動量とホール素子２０の出力の比が大きくなっていることがわかる。
【００３５】
これは、周波数が２００Ｈｚ付近までは磁石１６の移動量に対して、ホール素子２０の出力が比例しているが、周波数４００Ｈｚ以上では、磁石１６の移動量に対して、ホール素子２０の出力が比例していないことを表している。磁石１６の移動量は−４０ｄｂ／ｄｅｃの傾きで減少し、周波数４００Ｈｚ付近では数ｕｍ以下となっている。したがって、周波数が４００Ｈｚ以上の場合に、数ｕｍ以下の磁石１６の移動量を検知しようとすると、コイル１８から発生する磁気が大きく影響してしまうこととなる。
【００３６】
磁石１６の移動量とホール素子２０の出力の比が一定でない場合には、ホール素子２０により検出された磁気成分を磁石１６の移動量とすることができず、ホール素子２０により磁石１６の位置を検出することができなくなってしまう。そこで、ホール素子２０により検出される磁気成分から、コイル１８から発生する磁気成分を減算することにより、磁石１６の位置を正しく検出できることとなる。
【００３７】
図２に戻り、現在位置検出部１１２は、磁気成分減算部１１０により減算された磁気成分に基づいて、移動部材１４の現在位置を検出する機能を有する。現在位置検出部１１２は、目標位置演算部１０２と同様に、駆動制御装置１００のマイクロコンピュータ１２０に備えられていてもよい。現在位置検出部１１２は、検出した現在位置を制御部１０４に提供する。
【００３８】
制御部１０４は、移動部材１４が目標位置演算部１０２により演算された制御目標位置に追従するように、移動部材１４の現在位置と制御目標位置との差分に応じて移動部材１４の駆動を制御する機能を有する。制御部１０４は、例えば、サーボ回路などを例示することができる。また、現在位置と制御目標位置との差分は、マイコン１２０により演算して、演算結果を制御部１０４に提供するようにしてもよい。
【００３９】
制御部１０４は、移動部材駆動部１０６の駆動を制御することにより、間接的に移動部材１４の駆動を制御している。移動部材駆動部１０６が駆動されると、移動部材駆動部１０６から磁気が発生し、発生した磁気成分が検出されて、移動部材１４の現在位置が検出される。そして、再び検出された現在位置と制御目標位置との比較が行われて、制御部１０４により移動部材１４の駆動を制御するフィードバック制御となっている。以上、駆動制御装置１００の機能構成について説明した。
【００４０】
本実施形態によれば、移動部材を駆動する移動部材駆動部１０６から発生する磁気成分を検出して、検出された磁気成分から制御を不安定化させる所定の磁気成分を磁気成分減算部１１０により減算する。制御部１０４は、目標位置演算部１０２により演算された制御目標位置と、磁気成分減算部１１０により減算された磁気成分に基づいて検出された現在位置とを比較して、移動部材１４が、制御目標位置に追従するように、移動部材の駆動を制御する。これにより、磁気成分検出部１０８を構成するホール素子２０をコイル１８から発生する磁気成分の影響を受ける場所や、その影響を受けやすい場所に設置することができる。したがって、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりする必要がなく、磁石のコストダウン、駆動制御装置１００の縮小化が実現して、かつ安定したサーボ性能を確保することができる。
【００４１】
次に、本実施形態の駆動制御装置１００における駆動制御方法について説明する。図５は、駆動制御装置１００における駆動制御方法を示すフローチャートである。図５に示したように、まず、ジャイロセンサ等により検出された手振れ振動に基づいて、制御目標位置を演算する（Ｓ１０２）。そして、ホール素子２０などにより構成される磁気成分検出部１０８により、移動部材駆動部１０６の磁気成分が検出される（Ｓ１０４）。上記したように、移動部材駆動部１０６は、磁石１６およびコイル１８が含まれており、ステップＳ１０４において、磁石１６およびコイル１８から発生される磁気成分が検出される。ステップＳ１０４において検出された磁気成分から、駆動制御装置１００の制御を不安定化させる所定の磁気成分を減算する（Ｓ１０６）。上記したように、ステップＳ１０６において減算される磁気成分は、コイル１８から発生される磁気成分に基づくものである。
【００４２】
ステップＳ１０６において減算された磁気成分から、移動部材１４の現在位置を検出する（Ｓ１０８）。移動部材１４は、移動部材駆動部１０６により駆動されるため、移動部材１４の現在位置は、移動部材駆動部１０６の現在位置を検出することにより検知することができる。そして、ステップＳ１０２において演算された制御目標位置と、ステップＳ１１０において検出された現在位置との差分を算出する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０において、現在位置と制御目標位置との差があるか否かが判定される（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２において現在位置と制御目標位置との差がないと判定された場合、すなわち、移動部材１４が制御目標位置に駆動された場合には、処理を終了する。一方、ステップＳ１１２において、現在位置と制御目標位置との差があると判定された場合には、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１２までの処理を再度実施する。以上、本実施形態の駆動制御装置１００における駆動制御方法について説明した。
【００４３】
次に、図６に基づいて、一般的な手振れ補正制御について説明する。図６は、一般的な手振れ補正制御を示すブロック図である。図６に示したように、ジャイロセンサ３０２により検知された手振れ振動は、アンプ３０４により増幅された後、マイクロコンピュータ３０６に入力される。また、ホールセンサ３１８によりＣＣＤやレンズ３１４の位置が検出され、ホールセンサ３１８から出力された信号も、アンプ３１６により増幅された後、マイクロコンピュータ３０６に入力される。マイクロコンピュータ３０６は、ジャイロセンサ３０２から入力された手振れ振動に基づいて、アクチュエータ３１２の駆動を補正するための移動距離を算出する。そして、マイクロコンピュータ３０６は、算出した値と、ホールセンサ３１８により検出された値とを比較して、比較結果をサーボ回路３０８に入力する。
【００４４】
サーボ３０８は、入力された比較結果に基づいて、ドライバ３１０を用いてアクチュエータ３１２を目標の位置へと可動させる。このとき、サーボ３０８は、適切にアクチュエータ３１２の駆動を制御するための振幅特性（ゲイン）や位相特性などの駆動制御装置３０の制御特性を制御している。ゲインとは、周波数に対する出力の入力に対する振幅比であり、位相特性とは、入力と出力との位相差である。ゲインや位相特性を制御することにより、サーボループの安定化を図ることができる。サーボループの安定化を図るためのゲインおよび位相特性については後で詳細に説明する。
【００４５】
ドライバ３１０によりアクチュエータ３１２が可動すると、可動した位置情報がホールセンサ３１８にて検知され、再びマイクロコンピュータ３０６からの制御目標値と比較され、サーボ３０８に提供される。このように、図６に示した手振れ補正制御は、マイクロコンピュータ３０６により算出された制御目標値とアクチュエータ３１２の現在位置情報とが比較されながら、手振れが補正されるというフィードバック制御となっている。以上、一般的な手振れ補正制御について説明した。
【００４６】
次に、図７に基づいて、制御装置の安定性について説明する。図７は、サーボのオープンループ特性の一例を示したグラフである。図７はボード線図であり、横軸に周波数の対数、縦軸にｄｂ単位で表した開ループ伝達関数のゲインと位相角をとり、ゲイン曲線と位相曲線を同時に表したものである。図７に示したように、ゲインが０ｄｂを切る点をゲイン交点といい、位相曲線が−１８０°の切る点を位相交点という。また、位相特性が−１８０°と交差する周波数におけるゲインの０ｄｂからの下がり量をゲイン余裕といい、ゲインが０ｄｂと交差する周波数における位相特性の−１８０ｄｂからの上がり量を位相余裕という。ゲイン余裕や位相余裕が小さいと、発振現象が起こりやすくなり、サーボループが不安定となる。以上より、サーボループが不安定となる条件は、以下のとおりである。
（１）ゲインが０ｄｂのとき、位相特性が−１８０°に近づく場合
（２）位相特性が−１８０°のとき、ゲインが０ｄｂに近づく場合
【００４７】
図７のゲイン曲線のうち、実線ａはコイル１８から発生する磁気の影響がある場合のゲイン曲線であり、実線ｂはコイル１８から発生する磁気の影響がない場合のゲイン曲線である。図７より、実線ａはゲイン余裕が小さく、実線ｂはゲイン余裕が大きいことがわかる。すなわち、コイル１８から発生する磁気の影響がある場合には、発振現象が起こりやすくなり、サーボループが不安定となる傾向があることがわかる。そこで、本実施形態においては、コイル１８から発生する磁気を減算して、サーボループの安定化を図っている。
【００４８】
上記したように、本実施形態の制御部１０４の一例であるサーボ３０８は、振幅特性（ゲイン）や位相特性などを制御しているが、振幅特性や位相特性は、ホールセンサ３１８により検出される磁気の影響だけでなく、増幅器（アンプ）やサーボ３０８自体の影響も受ける。したがって、本実施形態における駆動制御装置１００においては、主にコイル１８から発生する磁気を減算しているが、コイル１８から発生する磁気だけでなく、駆動制御装置１００を不安定にさせ、発振の原因となる磁気成分を磁気成分検出部１０８において検出された磁気成分から減算する必要がある。そこで、以下に減算すべき磁気成分を検知する方法について説明する。
（第１実施形態）
【００４９】
図８に基づいて、第１実施形態にかかる駆動制御装置３００による減算すべき磁気成分を検知する方法について説明する。図８は、第１実施形態にかかる駆動制御装置３００の機能構成を示すブロック図である。ホールセンサ３２２は、図２の磁気成分検出部と同様の機能を有し、ドライバ３３４は図２の移動部材駆動部１０６と同様の機能を有し、アクチュエータ３３６は図２の移動部材１４と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。第１実施形態においては、センシングフィルタを用いてコイルから発生する磁気を補正（減算）しているため、本実施形態において特徴的な機能について詳細に説明する。
【００５０】
センシングフィルタ３３０は、ドライバ３３４に入力される信号から、制御を不安定にさせる磁気成分を抽出する機能を有する。図９は、センシングフィルタ３３０の一例である。また、図１０は、センシングフィルタ３３０の周波数特性である。図２に示したように、周波数が４００Ｈｚ以上の場合にコイルから発生する磁気が大きく影響する。したがって、センシングフィルタ３３０は、周波数４００Ｈｚ以上のコイルから発生する磁気を抽出する必要がある。具体的には、カットオフ周波数が３００Ｈｚの１次ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とカットオフ周波数が３ｋＨｚとするローパスフィルタ（ＬＰＦ）を組み合わせた回路構成である。カットオフ周波数は変更可能であり、ローパスフィルタを含まないで構成することも可能である。また、フィルター次数は１次とは限らず、ハイブースト、ローブーストフィルタに置き換えることもできる。
【００５１】
図８に戻り、センシングフィルタ３３０により抽出された磁気成分は、アンプ３３２に提供される。アンプ３３２は、センシングフィルタ３３０により提供された磁気成分を適切に増幅した後、ホールアンプ３２４に提供する機能を有する。ホールアンプ３２４は、アンプ３３２から提供された磁気成分を減算する機能を有する。センシングフィルタ３３０とアンプ３３２とホールアンプ３２４は、図２の磁気成分減算部１１０の一例とすることができる。
【００５２】
ホールアンプ３２４により、コイルから発生する磁気が減算されることにより、駆動制御装置３００の制御が不安定となる条件を安定な条件に移行することができる。また、センシングフィルタ３３０より磁気成分を抽出する場所については、アクチュエータのコイルの端間、またはコイルに別途取り付けることで検知できる手段によって検出することもできる。さらに、磁気成分の減算については、ホールセンサ３２２に減算値を直接提供する方法や、サーボフィルタ３２６において磁気成分を減算することも可能である。また、回路の実現においては、アナログ回路、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いたデジタル回路として構成することもできる。以上、第１実施形態について説明した。第１実施形態によれば、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりする必要がなく、磁石のコストダウン、駆動制御装置１００の縮小化が実現して、かつ安定したサーボ性能を確保することができる。さらには、制御回路の簡素化を実現できる。
（第２実施形態）
【００５３】
第１実施形態では、センシングフィルタ３３０において抽出した磁気成分は、アンプ３３２において適切に増幅されてホールアンプ３２４に提供されている。ここで、アンプ３３２における適切に増幅量を設定するためには、各々の装置のオープンループ特性を検出する必要がある。すなわち、装置１台１台のオープンループ特性がわからなければ、適切な回路を組み込むことができないという問題があった。そこで、第２実施形態においては、駆動制御装置を備えたカメラ等の装置を製造した後、テスト工程において、適切な増幅量を設定することができるようにした。
【００５４】
本実施形態は、所定の周波数の正弦波電流を入力することによりコイルから発生する磁気を補正する。図１１は、所定の周波数の正弦波電流を入力することによりコイルから発生する磁気を補正する駆動制御装置を説明するブロック図である。図１１のアクチュエータ５０２は、図２の移動部材１４と同様の機能を有し、位置検出器５０４は、図２の磁気成分検出部１０８と同様の機能を有し、手振れ制御回路５０６は、図２の制御部１０４と同様の機能を有し、マイコン５０８は、図２のマイクロコンピュータ１２０と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。本実施形態において特徴的な機能を以下説明する。
【００５５】
本実施形態では、マイコン５０８から、サーボ帯域を越える所定の周波数（例えば４００Ｈｚ）の正弦波電流を手振れ制御回路５０６に入力することによりアクチュエータを可動させ、位置検出器５０４に含まれるホールセンサの出力信号をマイコンにて観察する。そして、マイコンでコイル１８から発生する磁気成分を観測することができ、磁気成分の観測値から、サーボループの安定化が図れるような適切な補正量を算出して、ホールセンサのアンプにて減算する。以上第２実施形態にかかる駆動制御装置５００の機能について説明した。本実施形態によれば、予め装置のオープンループ特性を検出しなくとも、駆動制御装置を備えたカメラ等を製造した後に、コイルから発生する磁気成分を適切に増幅して、駆動制御装置の制御の安定化を図ることができる。
【００５６】
本実施形態では、電算処理によってコイルから発生する磁気成分の影響を回避している。図１２は、電算処理によってコイルから発生する磁気成分の影響を回避する駆動制御装置６００の構成を示したブロック図である。本実施形態の特徴的な機能について以下説明する。駆動制御装置６００においては、ホール素子による位置信号を、Ａ／Ｄ６０２においてアナログデジタル変換処理後、所望の制御特性を得るように、イコライザ６０４においてフィルタリング処理がなされる。そして、イコライザ６０４から出力された信号を、Ｄ／Ａ６０６においてデジタルアナログ変換して、他の駆動信号処理部６０８へ入力している。
【００５７】
駆動制御装置６００は、コイルから発生する磁気成分の影響を回避するために、イコライザ６０４におけるフィルタリング処理の結果をモニタリング６１４において観察して、駆動制御装置６００の制御を不安定にする信号を検出する。そして、Ｄ／Ａオフセット６１２は、Ｄ／Ａ６０６への入力値、または他の駆動信号処理部６０８への入力値に対してモニタリング６１４において検出された信号を、デジタルアナログ変換して、減算（ＯＦＦＳＥＴ）する。または、Ａ／Ｄオフセット６１０により、Ａ／Ｄ６０２によって検出された位置信号がアナログデジタル変換された後のデータに対してモニタリング６１４において検出された信号を減算（ＯＦＦＳＥＴ）する。以上、第３実施形態について説明した。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、カメラの手振れを補正するために搭載された手振れ補正用の移動部材の駆動制御の駆動制御に適用したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、磁石とコイルを利用して駆動を制御する際に、ホール素子を用いて駆動位置を検出する駆動制御システム全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態にかかる駆動制御装置を備えたカメラの一断面図である。
【図２】同実施形態にかかる駆動制御装置の機能構成を示したブロック図である。
【図３】同実施形態にかかるコイルから発生する磁気について説明する説明図である。
【図４】同実施形態にかかるホール素子の出力信号を測定した結果を示したグラフである。
【図５】同実施形態にかかる駆動制御装置における駆動制御方法を示すフローチャートである。
【図６】一般的な手振れ補正制御を示すブロック図である。
【図７】オープンループ特性の一例を示したグラフである。
【図８】第１の実施形態にかかる駆動制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】同実施形態にかかるセンシングフィルタの一例である。
【図１０】同実施形態にかかるセンシングフィルタの周波数特性である。
【図１１】第２の実施形態にかかる駆動制御装置の構成を示したブロック図である。
【図１２】第３の実施形態にかかる駆動制御装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０      カメラ
１２      レンズ
１４      移動部材
１６      磁石
１８      コイル
２０      ホール素子
１００    駆動制御装置
１０２    目標位置演算部
１０４    制御部
１０６    移動部材駆動部
１０８    磁気成分検出部
１１０    磁気成分減算部
１１２    現在位置検出部
【図１】
0005550809.tif 000002
【図２】
0005550809.tif 000003
【図３】
0005550809.tif 000004
【図４】
0005550809.tif 000005
【図５】
0005550809.tif 000006
【図６】
0005550809.tif 000007
【図７】
0005550809.tif 000008
【図８】
0005550809.tif 000009
【図９】
0005550809.tif 000010
【図１０】
0005550809.tif 000011
【図１１】
0005550809.tif 000012
【図１２】
0005550809.tif 000013