(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動デバイスの目標位置を示す目標信号を生成する目標信号生成回路と、
前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動部へ駆動信号を出力する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に対応する信号に基づいて、前記駆動信号生成部の入出力のフィルタ特性を調整する調整部と、
前記位置センサ信号を微分して微分位置センサ信号を生成する微分回路と、
前記位置センサ信号と微分位置センサ信号とを切り替えて前記駆動信号生成部へ出力する切替回路と、
を備え、
前記調整部は、前記微分位置センサ信号と前記目標信号生成回路で生成された前記運動デバイスが等速又は等加速に移動する目標速度信号とにより生成した駆動信号に対応する信号に基づいて、前記駆動信号生成部のフィルタ特性を調整する運動デバイス制御回路。
【請求項２】
前記駆動信号生成部は、前記位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて操作量信号を出力する駆動信号制御回路と、前記駆動信号制御回路の出力に基づいて前記駆動信号を出力するドライバと、を有し、
前記調整部は、前記操作量信号に基づいて、前記駆動信号生成部の入出力のフィルタ特性に係る制御係数を調整する請求項１に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項３】
前記調整部が、
前記駆動信号制御回路からの前記操作量信号に基づいて操作量信号情報を生成する操作量信号検出部と、
前記操作量信号検出部からの操作量信号情報を格納する格納部と、
前記格納部から読み出した前記操作量信号情報に応じて決定された制御係数情報に基づいて、前記駆動信号制御回路のフィルタ特性に係る制御係数を設定する制御係数設定部と、
を備える請求項２に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項４】
前記駆動信号制御回路は、ＰＩＤ制御回路で、
前記調整部は、前記ＰＩＤ制御回路のＰＩＤパラメータを調整する請求項２に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項５】
前記調整部が、
前記駆動信号制御回路からの前記操作量信号に基づいて操作量信号情報を生成する操作量信号検出部と、
前記操作量信号検出部からの前記操作量信号情報に基づいて制御係数を算出する制御係数算出部と、
前記制御係数算出部により算出された制御係数情報に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性に係る制御係数を設定する制御係数設定部と、
を備える請求項２又は４に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項６】
運動デバイスの位置を検出して位置センサ信号を出力する位置センサと、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路と、
前記駆動信号により、前記運動デバイスを移動させる駆動部と、を備える運動デバイス制御装置。
【請求項７】
運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号を微分して微分位置センサ信号を生成するステップと、
前記運動デバイスが等速又は等加速度に移動する目標信号を生成するステップと、
前記微分位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、
前記駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、
前記駆動信号に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、
を有する運動デバイス制御回路の調整方法。
【請求項８】
前記目標信号が、前記運動デバイスを等速又は等加速度に第１の方向に移動する第１の目標信号と前記運動デバイスを等速又は等加速度に前記第１の方向とは逆の第２の方向に移動する第２の目標信号とを有する請求項７に記載の運動デバイス制御回路の調整方法。
【請求項９】
前記目標信号は、前記運動デバイスが等速に移動する目標速度信号、又は、前記運動デバイスが等加速度に移動する目標加速度信号、である請求項７又は８に記載の運動デバイス制御回路の調整方法。
【請求項１０】
運動デバイスが等速に又は等加速度に移動する指令信号である目標信号を生成するステップと、
前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、
前記駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、
前記駆動信号に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、
を有する運動デバイス制御回路の調整方法。
【請求項１１】
前記目標信号は、時間に対して目標位置が一次関数状の波形となる目標速度信号、又は、時間に対して目標位置が二次関数状の波形となる目標加速度信号、である請求項１０に記載の運動デバイス制御回路の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動デバイス制御回路及びその制御方法、調整方法並びに運動デバイス制御装置に関し、より詳細には、製造バラツキがあっても、クローズドループの安定性を維持でき、レンズの応答性の低下も防ぐことができるようにした運動デバイス制御回路及びその制御方法、調整方法並びに運動デバイス制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（ＡＦ）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。
【０００３】
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。
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。
【０００４】
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。
例えば、特許文献１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、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、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ことが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２に記載のものは、手振れ検出信号を出力する手振れ検出手段と、手振れによって生じる像ブレを調整する手振れ補正機構（ＯＩＳ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）と、手振れ検出信号に基づき、手振れ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手振れ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備えていることが開示されている。
また、特許文献３に記載のものは、線形運動デバイスのホーム位置に対応する第１の位置信号値と、フル位置に対応する第２の位置信号値とから検出位置演算信号値を得て、漏れ磁場補正回路が、駆動コイルの漏れ磁場による磁場センサの検出誤差を補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２５６３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９３１３１号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／１７１９９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の制御回路は、レンズの動きやすさなどのアクチュエータ特性に応じて制御回路のパラメータの調整を行うことができない。そのため、レンズや磁石などの製造バラツキによって、クローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてしまい、レンズの応答性が低下したりするという問題がある。
特に、上述した特許文献２には、制御パラメータの調整手段についての開示がなされているものの、本発明のような具体的な回路構成については何らの開示がなされていない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造バラツキがあっても、クローズドループの安定性を維持でき、レンズの応答性の低下も防ぐことができるようにした運動デバイス制御回路及びその制御方法、調整方法並びに運動デバイス制御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】
本発明の第１の態様においては、運動デバイスの目標位置を示す目標信号を生成する目標信号生成回路と、前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動部へ駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記駆動信号に対応する信号に基づいて、前記駆動信号生成部の入出力のフィルタ特性を調整する調整部と、前記位置センサ信号を微分して微分位置センサ信号を生成する微分回路と、前記位置センサ信号と微分位置センサ信号とを切り替えて前記駆動信号生成部へ出力する切替回路と、を備え、前記調整部は、前記微分位置センサ信号と前記目標信号生成回路で生成された前記運動デバイスが等速又は等加速に移動する目標速度信号とにより生成した駆動信号に対応する信号に基づいて、前記駆動信号生成部のフィルタ特性を調整する運動デバイス制御回路である。
【０００９】
また、本発明の第２の態様においては、運動デバイスの位置を検出して位置センサ信号を出力する位置センサと、上述した運動デバイス制御回路と、前記駆動信号により、前記運動デバイスを移動させる駆動部と、を備える運動デバイス制御装置である。
【００１０】
また、本発明の第３の態様においては、運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号を微分して微分位置センサ信号を生成するステップと、前記運動デバイスが等速又は等加速度に移動する目標信号を生成するステップと、前記微分位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、前記駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、前記駆動信号に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、を有する運動デバイス制御回路の調整方法である。
また、本発明の第４の態様においては、運動デバイスが等速に又は等加速度に移動する指令信号である目標信号を生成するステップと、前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、前記駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、前記駆動信号に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、を有する運動デバイス制御回路の調整方法である。
なお、上述した態様は、本発明の必要な特徴的な構成のすべてを記載したものではなく、その他の構成を組み合わせることにより本発明を構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造バラツキがあっても、クローズドループの安定性を維持でき、レンズの応答性の低下も防ぐことができるようにした運動デバイス制御回路及びその制御方法、調整方法並びに運動デバイス制御装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１を説明するための回路構成図である。
【図２】本実施形態１におけるフィルタ特性の第１の調整方法を説明するための回路構成図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図２に示したフィルタ特性の第１の調整方法を説明するための図である。
【図４】本実施形態１における制御係数の設定方法を説明するための回路構成図である。
【図５】図１に示した本実施形態１における動作を説明するための回路構成図である。
【図６】図２に示したフィルタ特性の第２の調整方法を説明するための図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、図２に示したフィルタ特性の第３の調整方法を説明するための図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、図２に示したフィルタ特性の第４の調整方法を説明するための図である。
【図９】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態２を説明するための回路構成図である。
【図１０】本実施形態２におけるＰＩＤパラメータの第１の調整方法を説明するための回路構成図である。
【図１１】本実施形態２における制御係数の設定方法を説明するための回路構成図である。
【図１２】図９に示した本実施形態２における動作を説明するための回路構成図である。
【図１３】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態３を説明するための回路構成図である。
【図１４】本実施形態３におけるＰＩＤパラメータの調整方法を説明するための回路構成図である。
【図１５】本実施形態３における制御係数の設定方法を説明するための回路構成図である。
【図１６】図１３に示した本実施形態３における動作を説明するための回路構成図である。
【図１７】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態４を説明するための回路構成図である。
【図１８】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１に対応する調整方法（その１）を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１９】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１に対応する調整方法（その２）を説明するためのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。  
＜実施形態１＞
図１は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１を説明するための回路構成図である。本発明の運動デバイス制御装置１００は、運動デバイス１の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する位置センサ１１と、運動デバイス制御回路１０１と、駆動信号Ｄにより、運動デバイス１を移動させる駆動部１４と、を備えている。
つまり、本発明の運動デバイス制御装置１００は、運動デバイス制御回路１０１を備え、この運動デバイス制御回路１０１は、例えば、ＩＣ回路として構成されており、駆動部１４の駆動コイル（図示せず）に電流を流すことにより、磁石３が移動され、その磁石３に固定されているレンズ２の位置調整が可能となる。
【００１５】
また、運動デバイス制御装置１００は、レンズ（移動体）２に取り付けられた磁石３を有する運動デバイス１と、この運動デバイス１の磁石３の近傍に配置された駆動コイルとを備え、この駆動コイル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３を移動させるように構成されている。
また、本実施形態１の運動デバイス制御回路１０１は、目標信号生成回路１６と、この目標信号生成回路１６に接続された駆動信号生成部１３と、この駆動信号生成部１３に接続された第１の調整部１１２とを備えている。
【００１６】
目標信号生成回路１６は、運動デバイス１の目標位置を示す目標位置信号Ｈ、または、目標速度を示す目標速度信号Ｈ’、または、目標加速度を示す目標加速度信号Ｈ’’、を生成する。また、駆動信号生成部１３は、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈ、または、目標速度信号Ｈ’、 目標加速度信号Ｈ’’に基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。また、第１の調整部１１２は、駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性を調整する。
【００１７】
つまり、レンズ位置を制御する場合、目標信号生成回路１６は、外部から入力されるレンズ２が目標地点へ移動する目標位置に基づいて、レンズ２の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。オートフォーカスであれば、被写体に合焦するレンズ位置であり、手振れ補正であれば、光軸と垂直な面内方向へのレンズ２の移動を補正するレンズ位置である。また、後述する調整時においては、目標速度信号Ｈ’、または目標加速度信号Ｈ’’を駆動信号生成部１３へ出力する。
【００１８】
また、レンズ位置を制御する場合、駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを出力する駆動信号制御回路３１と、この駆動信号制御回路３１の出力に基づいて駆動信号Ｄを出力するドライバ３２とを有し、第１の調整部１１２は、操作量信号Ｍに基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを調整する。また、駆動信号生成部１３は、フィードバック構成（クローズドループ）によって、レンズ２を目標位置へ移動させることができる。
【００１９】
つまり、レンズ位置を制御する場合、駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、レンズ２を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。例えば、駆動部が駆動コイルである場合、駆動信号Ｄは、駆動コイルに流す駆動電流である。駆動信号生成部１３に入力される位置センサ信号Ｓは、運動デバイス１に取り付けた磁石３の磁場を検知する位置センサ１１の信号や、少なくとも２つ以上の位置センサ１１の信号の和信号と差信号との比に関連する信号など、運動デバイス１の位置を検出した信号であればよい。
【００２０】
なお、「クローズドループ制御」とは、ＡＦ（又はＯＩＳ）センサの信号から、ＡＦ（又はＯＩＳ）レンズを制御することを意味し、「フィードバック制御」とは、他の用途で用いられているセンサの信号から、フィードバックを行って制御を行うことを意味している。つまり、ＡＦ（又はＯＩＳ）センサの信号から、ＯＩＳ（又はＡＦ）レンズの位置を補正することを意味している。
【００２１】
また、「クローズドループ制御」に対して「オープンループ制御」とは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に通電することで、磁場が発生し、近傍に設けられた磁石との吸引・反発により、磁石に接続されたレンズが移動することを意味している。レンズは、ＶＣＭと磁石との吸引・反発の力と、レンズの位置保持のために設けられたバネとの力が吊り合う位置で止まる。つまり、ＶＣＭへの通電量を変化させることで、レンズの位置が変化する。つまり、レンズをある所望の位置で固定するためには、ＶＣＭに通電し続けないといけないため、消費電流が増大してしまう。さらに、レンズ位置を止める際、バネの弾性振動が発生し、その振動が収束するまでに時間がかかるため、結果として、フォーカススピードが遅くなってしまうという問題がある。
【００２２】
これに対してクローズドループ制御は、レンズ位置決めのためのバネを有していないため、オープンループ制御のように、バネとの力が吊り合うだけの通電量をＶＣＭに印加する必要が無い。さらに、クローズドループ制御は、位置決め用のバネそのものが無いため、オープンループ制御のようにバネの弾性振動が収束するまでレンズが安定しないということも無いため、フォーカススピードが速いという利点がある。
【００２３】
第１の調整部１１２は、位置センサ信号Ｓを微分して微分位置センサ信号Ｂを生成する微分回路２１（以下、微分回路は、不完全微分も含まれる）と、位置センサ信号Ｓと微分位置センサ信号Ｂとを切り替えて駆動信号生成部１３へ出力する切替回路２２と、を備え、第１の調整部１１２は、微分位置センサ信号Ｂと目標信号生成回路１６で生成された運動デバイス１が等速又は等加速に移動する目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’とにより生成した駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、駆動信号制御回路３１のフィルタ特性を調整する。
微分回路２１は、位置センサ１１の位置センサ信号Ｓを微分して出力する。１階微分であれば、レンズ２の移動速度に対応した信号であり、２階微分であれば、レンズ２の移動加速度に対応した信号となる。また、これらの微分回路２１は、不完全微分であっても、必要な帯域を確保できているのであれば問題ないことは言うまでもない。
【００２４】
また、第１の調整部１１２は、駆動信号制御回路３１からの操作量信号Ｍに基づいて操作量信号情報ＭＩを生成する操作量信号検出部２３と、この操作量信号検出部２３からの操作量信号情報ＭＩを格納する格納部２４と、この格納部２４から読み出した操作量信号情報ＭＩに応じて決定された制御係数情報ＣＩに基づいて、駆動信号制御回路３１のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを設定する制御係数設定部２５とを備えている。
つまり、第１の調整部１１２は、駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性を調整する。駆動信号Ｄに対応する信号として、例えば、操作量信号Ｍや、駆動電流に対応する信号などが挙げられるが、駆動電圧であっても問題ないことは言うまでもない。
【００２５】
また、位置センサ１１は、磁石３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位置センサ信号Ｓを出力するものである。つまり、位置センサ１１は、磁石３が発する磁場を電気信号に変換し、位置センサ信号Ｓを出力する。位置センサ信号が入力される入力端子を備える構成であってもよい。なお、この位置センサ１１は、ホール素子であることが望ましいが、磁気抵抗素子や光センサであっても問題ないことは言うまでもない。
【００２６】
駆動信号生成部１３の駆動信号制御回路３１は、レンズ位置を制御する場合は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを算出する。例えば、駆動信号制御回路３１としては、ＰＩＤ制御回路などが挙げられる。ＰＩＤ制御回路については、実施形態２で説明する。また、後述する調整時は、位置センサの微分信号Ｂ、及び、目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’ に基づいて操作量信号Ｍを算出する。
【００２７】
また、後述する制御係数設定部２５により決定された制御係数Ｃにより、駆動信号制御回路３１の入出力のフィルタ特性が決定される。例えば、実施形態２で説明するＰＩＤ制御回路であれば、ＰＩＤパラメータが制御係数設定部２５により決定される。
また、駆動信号生成部１３のドライバ３２は、操作量信号Ｍに基づいて駆動信号Ｄを駆動部１４へ出力する。例えば、入力された操作量信号Ｍに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
【００２８】
また、切替回路２２は、微分した微分位置センサ信号Ｂが駆動信号制御回路３１に入力されるように切替信号Ｅに応じて切り替える。また、操作量信号検出部２３は、駆動信号生成部１３の駆動信号制御回路３１の出力信号である操作量信号Ｍを検出する。また、格納部２４は、検出した操作量信号情報ＭＩを格納し、外部から読み出し可能に構成されている。
【００２９】
また、制御係数設定部２５は、検出した操作量信号情報ＭＩに基づいて、駆動信号制御回路３１の制御係数情報ＣＩが決定されて外部から書き込み可能に構成されている。この制御係数設定部２５の制御係数Ｃに基づいて、駆動信号制御回路３１の入出力フィルタ特性が決定される。例えば、調整前には、基準となる制御係数Ｃが記憶されていてもよく、また、調整に適した調整制御係数Ｃ１が記憶されていてもよい。
【００３０】
図２は、本実施形態１におけるフィルタ特性の第１の調整方法を説明するための回路構成図で、制御係数を調整する際の運動デバイス制御回路の動作について説明する。
図１に示した運動デバイス制御回路１０１における第１の調整方法（制御方法）を実行する場合には、図中の点線で示すように、位置センサ１１から切替回路２２に供給される位置センサ信号Ｓは不要になり、微分回路２１からの微分位置センサ信号Ｂのみが切替回路２２に入力される。また、格納部２４からの操作量信号情報ＭＩのインターフェース（ＩＦ）１５への供給、及び制御係数設定部２５とインターフェース１５とのやり取りが不要になる。
【００３１】
位置センサ１１は、レンズ２の現在位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する。微分回路２１は、位置センサ信号Ｓを微分する。１階微分であれば、レンズ２の移動速度に対応した信号であり、２階微分であれば、レンズ２の移動加速度に対応した信号となる。切替回路２２は、位置センサ信号Ｓを微分した微分位置センサ信号が駆動信号制御回路３１へ入力されるように、切替信号に応じて切り替えを行う。
【００３２】
目標信号生成回路１６は、少なくとも、レンズ２を等速又は等加速度で移動させる際の、速度又は加速度に関する情報を有する、外部から入力された所定の目標値に基づいて、目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’を出力する。例えば、目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’を固定値とする。それにより、レンズ２を等速または等加速度に動くことが可能となる。また、等速または等加速度運動期間は位置センサ信号Ｓをモニターして、調整のための運動デバイスを等速または等加速度運動させる期間を決めてもよい。
【００３３】
駆動信号制御回路３１とドライバ３２と駆動部１４は、微分位置センサ信号Ｂと目標位置信号Ｈとが一致するように、レンズ２を駆動する。微分回路２１で１階微分を行う場合、レンズ２の移動速度が、目標速度信号Ｈ’である固定値と一致するようにレンズ２を移動させる。つまり、レンズ２が等速運動するようにレンズ２を移動させる。微分回路２１で２階微分を行う場合、レンズ２の移動加速度が、目標等加速度信号Ｈ’’である固定値と一致するようにレンズ２を移動させる。つまり、レンズ２が加速運動するようにレンズ２を移動させる。
【００３４】
操作量信号検出部２３は、等速運動範囲における操作量信号Ｍを検出する。検出した操作量信号Ｍは、格納部２４に格納され、外部からインターフェース（ＩＦ）１５を通して読み出し可能となる。
以上のように、レンズ２を等速又は等加速度に移動させた際の操作量信号Ｍを検出することで、駆動信号Ｄに関する情報を取得することができる。
【００３５】
次に、レンズを等速運動させた場合の調整方法について図３（ａ），（ｂ）に基づいて以下に説明する。
図３（ａ），（ｂ）は、図２に示したフィルタ特性の第１の調整方法を説明するための図で、レンズを等速運動させた場合の第１の調整方法（制御方法）について説明する。図３（ａ）において、横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が等速運動範囲を示している。図３（ｂ）は、レンズ２と磁石３と駆動コイル４との関係を示した図である。
等速運動する際のレンズ２の運動方程式は、下記の式（１）となる。
Ｍａ＝−Ｍｇ＋α×Ｉｃａｌ−Ｆ−ｃ×ｖ＝０  ・・・（１）
【００３６】
なお、Ｍ：レンズと磁石の質量、ａ：レンズと磁石の加速度、ｇ：重力加速度、α：駆動コイルからのトルク係数、Ｉｃａｌ：駆動コイルに流れる電流値、Ｆ：摩擦力、ｃ：粘性係数、ｖ：レンズと磁石の速度、右辺第１項は重力を示し、第２項は駆動コイルで駆動されるトルクを示し、第３項は摩擦力を示し、第４項は粘性項を示している。等速運動なので加速度ａは０である。
【００３７】
ここで、駆動信号Ｄに対応する駆動電流Ｉについて、式（１）を解くと下記の式（２）となる。
Ｉｃａｌ＝（ｃ×ｖ＋Ｆ＋Ｍｇ）／α  ・・・（２）
駆動信号Ｄに対応する操作量信号Ｍを検出することで、式（２）の右辺、つまり、レンズ２の動きやすさに関する情報（重力情報、摩擦情報、粘性情報等）を取得することができる。
例えば、レンズ２の質量に製造バラツキがある場合（レンズ２と磁石３の質量がＭ’）、レンズ２を等速運動させたときの駆動信号Ｄに対応する操作量信号Ｍを検出することで、基準からのずれを下記の式（３）より検出できる。
ΔＩｃａｌ＝（Ｍ’‐Ｍ）／α  ・・・（３）
【００３８】
基準の質量より重い場合、つまり、上記の式（３）において、ΔＩｃａｌ＞正側閾値の場合、レンズ２の移動を制御する駆動信号制御回路３１のゲインが大きくなるように、例えば、後述するＰＩＤパラメータを決定することなどがパラメータの調整として挙げられる。なお、駆動信号制御回路３１がＰＩＤ制御回路である場合については、実施形態２以降の説明で行う。
【００３９】
格納部２４に格納された操作量信号Ｍを読み出して、その結果に応じて決定した制御係数Ｃを制御係数設定部２５のメモリなどに書き込みを行う。それにより、新たなＰＩＤパラメータが決定する。
以上の調整及び設定により、レンズ２の動きやすさに応じた制御係数Ｃとすることができる。それにより、レンズ２や磁石３などの製造バラツキによってクローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてレンズ２の応答性が低下したりすることを防ぐことができる。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
【００４０】
図４は、本実施形態１における制御係数の設定方法を説明するための回路構成図である。
図１に示した運動デバイス制御回路における制御係数の設定方法を実行する場合には、図中の点線で示すように、位置センサ１１と微分回路２１と切替回路２２と駆動信号生成部１３と駆動部１４と操作量信号検出部２３とが不要になり、格納部２４と制御係数設定部２５のみが機能する。
格納部２４に格納された操作量信号情報ＭＩに基づいて操作量信号Ｍを読み出し、制御係数設定部２５は、制御係数情報ＣＩに基づいて駆動信号制御回路３１のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを設定する。
【００４１】
図５は、図１に示した本実施形態１における動作を説明するための回路構成図で、制御係数の設定完了後の通常の動作について説明する。
図１に示した運動デバイスの制御装置１００における通常の動作を実行する場合には、図中の点線で示すように、微分回路２１と操作量信号検出部２３と格納部２４が不要になり、インターフェース１５と制御係数設定部１５とのやり取り、インターフェース１５から切替回路２２への切替信号Ｅの供給が不要になる。
【００４２】
位置センサ１１は、運動デバイス１であるレンズ２の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する。目標信号生成回路１６は、外部から入力されるレンズ２が目標地点へ移動する目標位置に基づいて、レンズ２の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。オートフォーカスであれば、被写体に合焦するレンズ位置であり、手振れ補正であれば、光軸と垂直な面内方向へのレンズ２の移動を補正するレンズ位置である。
【００４３】
駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、レンズ２を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。例えば、駆動部１４が駆動コイル（図示せず）である場合、駆動信号Ｄは、駆動コイルに流す駆動電流又は駆動電圧である。
駆動信号生成部１３の駆動信号制御回路３１は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを算出する。また、制御係数設定部２５で新たに決定された制御係数Ｃに基づいた入出力フィルタ特性で制御を行う。
駆動信号生成部１３のドライバ３２は、操作量信号Ｍに基づいて駆動信号Ｄを駆動部１４へ出力する。例えば、入力された操作量信号Ｍに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
【００４４】
以上のように、レンズ２を等速又は等加速度で移動させるようにフィードバックループで制御し、その際の駆動信号Ｄに対応する信号を検出する。検出した駆動信号Ｄに対応する信号は、レンズ２の動きやすさに関する情報に関連するため、その情報に基づいて駆動信号制御回路３１の制御係数Ｃ、つまり、駆動信号制御回路３１のフィルタ特性が決定される。この調整によって、レンズ２の動きやすさに応じた制御を行うことが可能となる。
【００４５】
本実施形態１は、レンズ２の動きやすさに関連する駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、制御係数Ｃを調整可能に構成されている。また、第１のレンズ位置から第２のレンズ位置まで等速又は等加速度で移動させて、制御係数Ｃを調整できるため、簡易かつ短時間で調整が可能となる。また、端点位置からもう一方の端点位置まで等速又は等加速度で移動させて、位置センサ信号Ｓや目標位置信号Ｈのゲイン・オフセットなどの端点補正と同時に、制御係数Ｃを調整する調整方法であってもよい。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
【００４６】
図６は、図２に示したフィルタ特性の第２の調整方法を説明するための図で、レンズを等速運動させた場合の第２の調整方法（制御方法）について説明する。横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が第１及び第２の等速運動範囲を示している。
第１のレンズ位置から第２のレンズ位置まで等速度で移動する第１の等速運動範囲と、逆に第２のレンズ位置から第１のレンズ位置まで移動方向が逆の等速度で移動する第２の等速運動範囲が設定された調整である。
【００４７】
第１の等速運動範囲で等速運動する際のレンズ２の運動方程式は、下記の式（４）となる。
Ｍａ＝−Ｍｇ＋α×Ｉｃａｌ１−Ｆ−ｃ×ｖ＝０  ・・・（４）
ここで、駆動信号Ｄに対応する駆動電流Ｉｃａｌ１について、式（４）を解くと下記の式（５）となる。
Ｉｃａｌ１＝（ｃ×ｖ＋Ｆ＋Ｍｇ）／α  ・・・（５）
【００４８】
一方、第２の等速運動範囲で等速運動する際のレンズ２の運動方程式は、下記の式（６）となる。
Ｍａ＝−Ｍｇ＋α×Ｉｃａｌ２＋Ｆ＋ｃ×ｖ＝０  ・・・（６）
ここで、駆動信号に対応する駆動電流Ｉｃａｌ２について、式（６）を解くと下記の式（７）となる。
Ｉｃａｌ２＝（−ｃ×ｖ−Ｆ＋Ｍｇ）／α  ・・・（７）
ここで、式（５）及び式（６）の和及び差は、下記の式（８）及び（９）となる。
Ｉｃａｌ１−Ｉｃａｌ２＝２（ｃ×ｖ＋Ｆ）／α  ・・・（８）
Ｉｃａｌ１＋Ｉｃａｌ２＝２×Ｍｇ／α  ・・・（９）
したがって、Ｉｃａｌ１とＩｃａｌ２に対応する信号をそれぞれ検出することで、式（８）より摩擦及び粘性に関する情報と、式（９）より重力（質量）に関する情報を取得することができる。
【００４９】
以上のように、レンズ２を第１の方向に等速で移動させた際の駆動信号Ｄに対応する信号と、第１の方向とは逆の第２の方向に等速で移動させた際の駆動信号Ｄに対応する信号とを取得することにより、レンズ２の摩擦及び粘性情報と、レンズ２及び磁石３などの質量情報を別々に取得することができる。なお、第１の方向及び第２の方向は、重力がかかる向きが変わる方向である。
【００５０】
この調整により、より細やかな駆動信号制御回路３１の入出力フィルタ特性を調整することができる。例えば、レンズ２や磁石３の質量の製造バラツキ及びレンズ２、駆動部１４などを組み込んだときの摩擦・粘性のバラツキの両方にそれぞれ適合する制御フィルタ特性の調整を行うことができる。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
なお、本実施形態１における調整方法は、後述するＰＩＤコントローラのような制御に関しても十分効果を発揮するが、制御対象をモデル化して制御を実施するモデルベースデザイン（ＭＢＤ）とも親和性が高い。したがって、上述のように、パラメータのずれをモニターし、モデルを補正するように調整することで、同等の効果が上がる。
【００５１】
図７（ａ），（ｂ）は、図２に示したフィルタ特性の第３の調整方法を説明するための図で、レンズを等速運動させた場合の第３の調整方法（制御方法）について説明する。
図７（ａ）において、横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が等速運動範囲を示している。図７（ｂ）は、レンズ２と磁石３と駆動コイル４との関係を示した図である。
図７（ａ）では、レンズ２がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス１における調整であり、運動デバイス１の等速運動における運動方程式で、摩擦・粘性項は無視でき、弾性力項がある場合の調整である。
【００５２】
等速運動する際のレンズ２の運動方程式は、下記の式（１０）となる。
Ｍａ＝−Ｍｇ＋α×Ｉｃａｌ３−ｋ×ｘ＝０  ・・・（１０）
Ｍ：レンズと磁石の質量、ａ：レンズと磁石の加速度、ｇ：重力加速度、α：駆動コイルからのトルク係数、Ｉｃａｌ：駆動コイルに流れる電流値、ｋ：弾性係数（バネ係数）、ｘ：レンズ位置、右辺第１項は重力を示し、第２項は駆動コイルで駆動されるトルクを示し、第３項は弾性力を示している。等速運動なので加速度ａは０である。
【００５３】
ここで、時間ｔ３における駆動信号に対応する駆動電流Ｉｃａｌ３について、式（１０）を解くと下記の式（１１）となる。なお、時間ｔ３におけるレンズ位置をｘ３とする。
Ｉｃａｌ３＝（ｋ×ｘ３＋Ｍｇ）／α  ・・・（１１）
また、時間ｔ４における駆動信号に対応する駆動電流Ｉｃａｌ４について、式（１０）を解くと下記の式（１２）となる。なお、時間ｔ４におけるレンズ位置をｘ４とする。
Ｉｃａｌ４＝（ｋ×ｘ４＋Ｍｇ）／α  ・・・（１２）
ここで、式（１１）及び式（１２）の差は、下記の式（１３）となる。
Ｉｃａｌ４−Ｉｃａｌ３＝ｋ×（ｘ４−ｘ３）  ・・・（１３）
【００５４】
時間間隔Δｔ＝ｔ４−ｔ３の間、レンズ２は等速ｖで運動しているため、式（１３）は、下記の式（１４）で表される。
Ｉｃａｌ４−Ｉｃａｌ３＝ｋ×ｖ×Δｔ  ・・・（１４）
したがって、Ｉｃａｌ３とＩｃａｌ４に対応する信号をそれぞれ検出することで、時間間隔Δｔと速度ｖが一定とする調整とすることで、式（１４）より弾性係数ｋに関する情報を取得することができる。
【００５５】
以上のように、レンズ２がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス１において、所定の時間間隔で、レンズ２を等速で移動させた際の駆動信号Ｄに対応する信号を取得することにより、レンズ２を保持する弾性体の弾性係数情報を取得することができる。
この調整により、バネとレンズ２とを組み込んだときのバラツキも含めて、より細やかな駆動信号制御回路３１の入出力フィルタ特性を調整することができる。例えば、弾性係数が基準よりも大きい場合、弾性力が強くなるため、後述するＰＩＤパラメータの微分成分による位相補償を高域に位置させるように制御係数Ｃを決定する。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
【００５６】
図８（ａ），（ｂ）は、図２に示したフィルタ特性の第４の調整方法を説明するための図で、レンズを等加速度運動させた場合の第４の調整方法（制御方法）について説明する。
図８（ａ）において、横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が等加速運動範囲を示している。図８（ｂ）は、レンズ２と磁石３と駆動コイル４との関係を示した図である。
図８（ａ）では、レンズ２がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス１における調整であり、運動デバイス１の等加速度運動における運動方程式で、摩擦・粘性項は無視でき、弾性力項がある場合の調整である。
【００５７】
等加速度運動する際のレンズ２の運動方程式は、下記の式（１５）となる。
Ｍａ＝−Ｍｇ＋α×Ｉｃａｌ−ｋ×ｘ  ・・・（１５）
Ｍ：レンズと磁石の質量、ａ：レンズと磁石の加速度、ｇ：重力加速度、α：駆動コイルからのトルク係数、Ｉｃａｌ：駆動コイルに流れる電流値、ｋ：弾性係数（バネ係数）、ｘ：レンズ位置、右辺第１項は重力を示し、第２項は駆動コイルで駆動されるトルクを示し、第３項は弾性力を示している。
ここで、時間ｔ５における駆動信号に対応する駆動電流Ｉｃａｌ５について、式（１５）を解くと下記の式（１６）となる。なお、時間ｔ５におけるレンズ位置をｘ５とする。
Ｉｃａｌ５＝（ｋ×ｘ５＋Ｍｇ＋Ｍａ）／α  ・・・（１６）
【００５８】
また、時間ｔ６における駆動信号に対応する駆動電流Ｉｃａｌ６について、式（１５）を解くと下記の式（１７）となる。なお、時間ｔ６におけるレンズ位置をｘ６とする。
Ｉｃａｌ４＝（ｋ×ｘ６＋Ｍｇ＋Ｍａ）／α  ・・・（１７）
ここで、式（１６）及び式（１７）の差は、下記の式（１８）となる。
Ｉｃａｌ６−Ｉｃａｌ５＝ｋ×（ｘ４−ｘ３）・・・（１８）
時間間隔Δｔ＝ｔ４−ｔ３の間、レンズ２は等加速度ａで運動しているため、式（１８）は、下記の式（１９）で表される。
Ｉｃａｌ６−Ｉｃａｌ５＝ｋ×１／２×ａ×Δｔ２・・・（１９）
【００５９】
したがって、Ｉｃａｌ５とＩｃａｌ６に対応する信号をそれぞれ検出することで、時間間隔Δｔと加速度ａが一定とする調整とすることで、式（１９）より弾性係数ｋに関する情報を取得することができる。
以上のように、レンズ２がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス１において、所定の時間間隔で、レンズ２を等加速度で移動させた際の駆動信号Ｄに対応する信号を取得することにより、レンズ２を保持する弾性体の弾性係数情報を取得することができる。
【００６０】
この調整により、バネとレンズ２とを組み込んだときのバラツキも含めて、より細やかな制御回路の入出力フィルタ特性を調整することができる。例えば、弾性係数が基準よりも大きい場合、弾性力が強くなるため、後述するＰＩＤパラメータの微分成分による位相補償を高域に位置させるように制御係数を決定する。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
【００６１】
また、実施例は弾性体に対しても図３及び図６のような摩擦・粘性がある系であっても問題ないことは言うまでもない。
また、本実施形態１は、等速・等加速度運動を実施したが、システムパラメータを簡単に取得できる運動であれば、本手法が使えることは言うまでもない。
また、本実施形態１でのレンズの移動方向は、重力方向と平行な方向で移動させて調整を行っているが、異なる方向であってもよい。
【００６２】
また、今回、調整時の制御構成に対し、レンズを所望通りに、本実施例であれば等速または等加速、で動かすのであればレンズ位置制御とは異なる制御または制御パラメータでも問題ない。
また、今回は位置センサ信号を微分したが、位置センサ信号をそのまま駆動信号生成部に入力し、目標信号側を等速、等加速状に動くように指示する目標速度信号や目標加速度信号としてもよい。
【００６３】
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
【００６４】
＜実施形態２＞
図９は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態２を説明するための回路構成図である。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
図１に示した実施形態１との相違は、第２の調整部２１２が、上述した実施形態１の構成にさらにタイミング信号生成部２６を追加するともに、上述した実施形態１の構成の微分回路２１と切替回路２２に代えて切替信号生成回路２７を備えた点である。また、駆動信号制御回路３１が、ＰＩＤ制御回路である点である。
【００６５】
運動デバイス制御装置２００は、運動デバイス１の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する位置センサ１１と、運動デバイス制御回路２０１と、駆動信号Ｄにより運動デバイス１を移動させる駆動部１４とを備えている。
本実施形態２の運動デバイス制御回路２０１は、目標信号生成回路１６と、目標信号生成回路１６に接続された駆動信号生成部１３と、駆動信号生成部１３に接続された第２の調整部２１２とを備えている。
【００６６】
目標信号生成回路１６は、レンズ位置制御時は、運動デバイス１の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。また、駆動信号生成部１３は、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。また、第２の調整部２１２は、駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性を調整する。
【００６７】
また、レンズ位置制御時は、駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを出力するＰＩＤ制御回路３１と、ＰＩＤ制御回路３１の出力に基づいて駆動信号Ｄを出力するドライバ３２とを有し、第２の調整部２１２は、操作量信号Ｍに基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを調整する。つまり、実施形態１における駆動信号制御回路３１は、ＰＩＤ制御回路で、第２の調整部２１２は、ＰＩＤ制御回路３１のＰＩＤパラメータを調整する。
【００６８】
駆動信号生成部１３は、ＰＩＤ制御回路３１とドライバ３２とを有する。このフィードバック構成（クローズドループ）によって、レンズ２を目標位置へ移動させることができる。
また、第２の調整部２１２は、切替信号生成部２７と、駆動信号制御回路３１からの操作量信号Ｍに基づいて操作量信号情報ＭＩを生成する操作量信号検出部２３と、この操作量信号検出部２３からの操作量信号情報を格納する格納部２４と、この格納部２４に格納された操作量信号情報ＭＩに基づいて操作量信号Ｍを読み出し、制御係数情報ＣＩに基づいて駆動信号制御回路３１のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを設定する制御係数設定部２５と、タイミング生成部２６とを備えている。
【００６９】
また、第２の調整部２１２は、目標信号生成回路１６と操作量信号検出部２３と格納部２４と制御係数設定部２５に指令するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成部２６と、このタイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、位置センサ信号Ｓを微分するための切替信号を出力する切替信号生成回路２７とを備えている。
つまり、本実施形態２では、実施形態１における微分回路２１ではなく、ＰＩＤ制御回路３１の内部の微分回路を利用して位置センサ信号Ｓを微分し、また、調整の際に、第２の調整部２１２のタイミング信号生成部２６で自動的に目標信号を生成し、操作量信号情報ＭＩの格納まで終了する点が本実施形態１と異なる。調整する際は、外部から調整を開始する信号を入力すれば、ＩＣ内で自動的に調整を開始し、操作量信号情報ＭＩが読み出し可能に格納される形態である。
【００７０】
以下、本実施形態１と異なる点を中心に説明する。
目標信号生成回路１６は、調整時においては、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、目標速度信号Ｈ’を駆動信号生成部１３へ出力する。
切替信号生成回路２７は、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、ＰＩＤ制御回路３１において、位置センサ信号Ｓが微分されるように切り替える切替信号Ｅを出力する。ＰＩＤ制御回路３１は、切替信号Ｅに応じて、位置センサ信号Ｓが微分されるように切り替え可能に構成されている。
【００７１】
操作量信号検出部２３及び格納部２４は、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、ＰＩＤ制御回路３１の出力信号である操作量信号Ｍを検出し、検出した操作量信号情報ＭＩを格納し、外部から読み出し可能に構成されている。
制御係数設定部２５は、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、調整制御係数Ｃ１である調整用ＰＩＤパラメータがＰＩＤ制御回路３１へ出力されるように構成されている。
タイミング信号生成部２６は、調整開始信号が入力されると、目標信号生成回路１６と制御係数設定部２５と操作量信号検出部２３と格納部２４へそれぞれ指令信号を出力する。また、入力された操作量信号Ｍに応じて、調整を完了する指令信号を上述した各構成要素へ出力する。
【００７２】
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を意味している。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。このような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。
【００７３】
また、制御係数設定部２５により決定された制御係数Ｃにより、ＰＩＤ制御回路３１の入出力のフィルタ特性が決定される。ＰＩＤ制御回路３１であれば、ＰＩＤパラメータが制御係数設定部２５により決定される。
ここで、ＰＩＤパラメータとは、ＰＩＤ制御回路のフィルタ特性を決定するパラメータである。具体的には、比例演算部の係数、微分演算部の係数、積分演算部の係数、帰還部の係数、ゲイン増幅部の係数の少なくとも１つ以上を含んでいる。また、微分演算部や積分演算部における演算にかかる処理時間などの係数も含んでよい。さらに、ＰＩＤ制御回路３１の内部にＬＰＦ（ローパスフィルタ）や目標値フィルタ回路を有する場合、それらのフィルタ特性を決定するパラメータも含んでよい。
このようなＰＩＤ制御システムにおいて最適な制御性能を得るためには、ＰＩＤ制御回路３１におけるＰＩＤパラメータ、すなわち、比例ゲインＫｐ，積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤの各パラメータを最適な値に設定することが必要である。
【００７４】
ＰＩＤパラメータの設定方法として、（１）ステップ応答法、（２）限界感度法、  （３）周波数応答法、（４）リミットサイクル法などが知られている。
オートフォーカス機能を搭載した光学機器などのように高速応答と高精度が必要なシステムにおいては、制御対象のスピードが速いので、一般に、オペレータによる限界感度法によりＰＩＤパラメータを設定することが行われている。
この限界感度法によりＰＩＤパラメータを設定する場合、まず、比例動作だけの制御状態（Ｐ制御状態）に設定する。その状態で、方形波信号を目標値として入力し、ＰＩＤ制御回路３１の比例ゲインＫｐを増大させていく。比例ゲインＫｐが増大するにしたがって、制御量の信号波形には、オーバーシュートが発生し始める。さらに、比例ゲインＫｐを増大させると、そのオーバーシュートが振動的になってリンギングが発生し、さらに比例ゲインＫｐを増大させるとリンギングの減衰時間が大きくなる。さらに、比例ゲインＫｐを増大させると、そのリンギングが減衰しなくなり振動状態が持続する。そして、さらに、比例ゲインＫｐを増大させると発散を始める。その発散前の限界状態、すなわち、振動状態が持続する持続振動状態であるときの比例ゲインＫｐとリンギング周期を元にＰＩＤパラメータを算出する。
このように、限界感度法では、ＰＩＤ制御システムに目標値として方形波信号を入力し、その方形波のエネルギーによりオーバーシュートを発生させ、その減衰を目視することにより持続振動状態を検出し、そのときの比例ゲインとリンギング周期に基づいてＰＩＤパラメータを算出する。
【００７５】
手振れ補正の制御に関しては、上述したような、フィードバック制御であるＰＩＤ制御が適用される。ＰＩＤ制御では、比例ゲイン、積分時間、微分時間といった制御パラメータが制御系の特性に従って調整され、例えば、限界感度法によってＰＩＤパラメータ値が定められる。
図１０は、本実施形態２におけるＰＩＤパラメータの第１の調整方法を説明するための回路構成図で、制御係数を調整する際の運動デバイス制御回路の動作について説明する。
【００７６】
まず、外部から調整開始信号が入力されると、タイミング信号生成部２６が、目標信号生成回路１６と制御係数設定部２５と操作量信号検出部２３と格納部２４へそれぞれ指令信号を出力する。
切替信号生成回路２７は、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、ＰＩＤ制御回路３１において、位置センサ信号Ｓが微分されるように切り替える切替信号を出力する。
【００７７】
目標信号生成回路１６は、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、目標速度信号又は目標加速度信号である目標信号を出力する。目標信号は、少なくとも、レンズ２を等速又は等加速度で移動させる際の速度又は加速度に関する情報を有する。例えば、目標速度信号Ｈ’または目標加速度信号Ｈ’’は固定値とする。それにより、第１のレンズ位置から第２のレンズ位置まで移動する際に、等速で移動する等速運動範囲を設定することが可能となる。
【００７８】
ＰＩＤ制御回路３１とドライバ３２と駆動部１４は、微分した微分位置センサ信号と目標速度信号Ｈ’または目標加速度信号Ｈ’’とが一致するように、レンズ２を駆動する。ＰＩＤ制御回路３１内の微分回路で１階微分を行う場合、レンズ２の移動速度が、目標信号である固定値と一致するようにレンズを移動させる。つまり、レンズ２が等速運動するように、レンズ２を移動させる。ＰＩＤ制御回路３１内の微分回路で２階微分を行う場合、レンズ２の移動加速度が、目標位置信号Ｈである固定値と一致するようにレンズ２を移動させる。つまり、レンズ２が加速運動するようにレンズ２を移動させる。
【００７９】
操作量信号検出部２３は、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、等速又は等加速度運動範囲における操作量信号Ｍを検出する。検出した操作量信号Ｍは、タイミング信号生成部２６からの指令信号に基づいて、格納部２４に格納され、外部からインターフェース（ＩＦ）１５を通して読み出し可能となる。
タイミング信号生成部２６は、入力された操作量信号Ｍに応じて、調整を完了する指令信号を、上述した各構成要素へ出力する。例えば、等速運動の場合、入力された操作量信号Ｍをモニターし、操作量信号Ｍが一定である期間に所望の量のデータサンプリングを終えた場合、調整を完了する、などと構成しても問題ない。また、タイミング信号回路が、調整経過時間をもとに調整終了を判断しても、問題ないことは言うまでもない。
このようにして、調整開始信号が入力されて、レンズを等速又は等加速度に移動させた際の操作量信号を検出することで、駆動信号に関する情報を自動的に取得することができる。
【００８０】
図１１は、本実施形態２における制御係数の設定方法を説明するための回路構成図で、レンズを等速運動させた後の設定方法について説明する。
図９に示した運動デバイス制御回路２０１における制御係数の設定方法を実行する場合には、図中の点線で示すように、格納部２４及び制御係数設定部２５以外の構成は不要になる。
格納部２４に格納された操作量信号を読み出して、その結果に応じて決定した制御係数Ｃを制御係数設定部２５のメモリなどに書き込みを行う。それにより、新たなＰＩＤパラメータが決定する。ＰＩＤパラメータの設定方法は、本実施形態１と同様である。
以上の調整及び設定により、レンズ２の動きやすさに応じた制御係数とすることができる。それにより、レンズや磁石などの製造バラツキによってクローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてレンズの応答性が低下したりすることを防ぐことができる。
【００８１】
図１２は、図９に示した本実施形態２における動作を説明するための回路構成図で、制御係数の設定完了後の通常の動作について説明する。
図９に示した運動デバイス制御回路２０１における通常の動作を実行する場合には、図中の点線で示すように、操作量信号検出部２３とタイミング信号生成部２６と格納部２４と切替信号生成回路２７が不要になる。
【００８２】
位置センサ１１は、運動デバイス１であるレンズ２の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する。
目標信号生成回路１６は、外部から入力されるレンズ２が目標地点へ移動する目標位置に基づいて、レンズ２の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。オートフォーカスであれば、被写体に合焦するレンズ位置であり、手振れ補正であれば、光軸と垂直な面内方向へのレンズの移動を補正するレンズ位置である。
【００８３】
駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、レンズ２を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。例えば、駆動部１４が駆動コイルである場合、駆動信号Ｄは、駆動コイルに流す駆動電流である。
駆動信号生成部１３のＰＩＤ制御回路３１は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを算出する。また、制御係数設定部２５で新たに決定されたＰＩＤパラメータに基づいた入出力フィルタ特性で制御を行う。
駆動信号生成部１３のドライバ３２は、操作量信号Ｍに基づいて駆動信号Ｄを駆動部１４へ出力する。例えば、入力された操作量信号Ｍに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
【００８４】
以上のように、レンズ２を等速又は等加速度で移動させるようにフィードバックループで制御し、その際の駆動信号Ｄに対応する信号を検出する。検出した駆動信号Ｄに対応する信号は、レンズ２の動きやすさに関する情報に関連するため、その情報に基づいてＰＩＤ制御回路３１の制御係数、つまり、ＰＩＤ制御回路３１のフィルタ特性が決定される。この調整によって、レンズ２の動きやすさに応じた制御を行うことが可能となる。また、外部から調整開始信号を入力するだけで、自動的にレンズ２の動きやすさに関する情報を取得可能である。
【００８５】
本実施形態２は、レンズ２の動きやすさに関連する駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、制御係数Ｃを調整可能に構成されている。また、第１のレンズ位置から第２のレンズ位置まで等速又は等加速度で移動させて、制御係数Ｃを調整できるため、簡易かつ短時間で調整が可能となる。また、端点位置からもう一方の端点位置まで等速又は等加速度で移動させて、位置センサ信号Ｓや目標位置信号Ｈのゲイン・オフセットなどの端点補正と同時に、制御係数Ｃを調整する調整方法であってもよい。
【００８６】
また、本実施形態２は、等速・等加速度運動を実施したが、システムパラメータを簡単に取得できる運動であれば、本手法が使えることは言うまでもない。
また、本実施形態２の制御システムとしてＰＩＤを実施したが、微分回路を含む、他システムであっても同様のことができることは言うまでもない。
また、今回、調整時の制御構成に対し、レンズを所望通りに（本実施例であれば等速または等加速）動かすのであればレンズ位置制御とは異なる制御、（例えばＰＩ制御、Ｉ制御など）または制御パラメータでも問題ない。
【００８７】
また、今回は位置センサ信号を微分したが、位置センサ信号をそのまま駆動信号生成部に入力し、目標信号側を等速、等加速状に動くように指示する目標速度信号や目標加速度信号としてもよい。
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
【００８８】
＜実施形態３＞
図１３は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態３を説明するための回路構成図である。なお、図９と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
運動デバイス制御装置３００は、運動デバイス１の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する位置センサ１１と、運動デバイス制御回路３０１と、駆動信号Ｄにより運動デバイス１を移動させる駆動部１４とを備えている。
本実施形態３の運動デバイス制御回路３０１は、目標信号生成回路１６と、目標信号生成回路１６に接続された駆動信号生成部１３と、駆動信号生成部１３に接続された第３の調整部３１２とを備えている。
【００８９】
目標信号生成回路１６は、レンズ位置制御を実施する場合、運動デバイス１の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。また、駆動信号生成部１３は、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。また、調整する際は、第３の調整部３１２は、駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性を調整する。また、レンズ位置制御を実施する場合、駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを出力するＰＩＤ制御回路３１と、このＰＩＤ制御回路３１の出力に基づいて駆動信号Ｄを出力するドライバ３２とを有し、第３の調整部３１２は、操作量信号Ｍに基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを調整する。つまり、実施形態１における駆動信号制御回路３１は、ＰＩＤ制御回路で、第３の調整部３１２は、ＰＩＤ制御回路３１のＰＩＤパラメータを調整する。
駆動信号生成部１３は、ＰＩＤ制御回路３１とドライバ３２とを有する。このフィードバック構成（クローズドループ）によって、レンズ２を目標位置へ移動させることができる。
【００９０】
また、第３の調整部３１２は、ＰＩＤ制御回路３１からの操作量信号Ｍに基づいて操作量信号情報ＭＩを生成する操作量信号検出部２３と、この操作量信号検出部２３からの操作量信号情報ＭＩに基づいて制御係数を算出する制御係数算出部２８と、制御係数設定部２５とを備え、この制御係数算出部２８により算出された制御係数情報ＣＩに基づいてＰＩＤ制御回路３１のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを設定する。
本実施形態３では、実施形態１における微分回路２１ではなく、外部入力された切替信号Ｅに基づいて、ＰＩＤ制御回路３１の内部の微分回路を利用して位置センサ信号Ｓを微分する。また、調整の際に、ＩＣ内部で操作信号情報ＭＩに基づいて制御係数Ｃを算出して設定する点が、上述した本実施形態１及び２と異なる点である。
【００９１】
以下、本実施形態１及び２と異なる点を中心に説明する。
制御係数算出部２８は、操作量信号情報ＭＩに基づいて、ＰＩＤ制御回路３１のＰＩＤパラメータを算出する。そして、外部からの更新信号Ｒに基づいて、制御係数設定部２５に新たなＰＩＤパラメータとして設定する。例えば、予め定められた基準に対する操作量信号Ｍの誤差に応じてＰＩＤパラメータが決定されるように算出するものであってもよく、誤差に応じた計算式で基準ＰＩＤパラメータに対して演算する形態であってもよい。
【００９２】
図１４は、本実施形態３におけるＰＩＤパラメータの調整方法を説明するための回路構成図で、制御係数を調整する際の運動デバイス制御回路３０１の動作について説明する。
外部入力された切替信号Ｅに基づいて、ＰＩＤ制御回路３１において、位置センサ信号Ｓが微分されるように切り替えられる。
目標信号生成回路１６は、外部から入力された所定の目標値に基づいて、目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’を出力する。例えば、目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’は固定値とする。それにより、第１のレンズ位置から第２のレンズ位置まで移動する際に、等速で移動する等速運動範囲を設定することが可能となる。
【００９３】
ＰＩＤ制御回路３１とドライバ３２と駆動部１４は、微分した微分位置センサ信号と目標信号とが一致するようにレンズ２を駆動する。ＰＩＤ制御回路３１内の微分回路で１階微分を行う場合、レンズ２の移動速度が、目標速度信号Ｈ’である固定値と一致するようにレンズ２を移動させる。つまり、レンズ２が等速運動するようにレンズ２を移動させる。ＰＩＤ制御回路３１内の微分回路で２階微分を行う場合、レンズ２の移動加速度が、目標加速度信号Ｈ’’である固定値と一致するようにレンズ２を移動させる。つまり、レンズ２が加速運動するようにレンズ２を移動させる。
操作量信号検出部２３は、等速運動範囲における操作量信号Ｍを検出する。検出した操作量信号Ｍは、制御係数算出部２８で算出される。
以上のように、レンズ２を等速又は等加速度に移動させた際の操作量信号Ｍを検出することで、駆動信号Ｄに関する情報を取得することができる。
【００９４】
図１５は、本実施形態３における制御係数の設定方法を説明するための回路構成図で、レンズを等速又は等加速度運動させた後の設定方法について説明する。
図１５に示した運動デバイス制御回路３０１における制御係数Ｃ設定方法を実行する場合には、図中の点線で示すように、制御係数算出部２８と制御係数設定部２５以外の構成は不要となる。
【００９５】
外部入力される更新信号Ｒに応じて、算出した少なくとも操作量信号情報Ｍ１を含む情報、または少なくとも操作量信号情報Ｍ１及び、制御係数Ｃを含む情報から新しいＰＩＤパラメータが算出され、制御係数設定部２５に記憶又は更新される。それにより、新たなＰＩＤパラメータが決定する。また、この新しいＰＩＤパラメータが作られる過程は、Ｍ１を算出した際に、連続で行われてもよく、更新信号Ｒは、そのＰＩＤパラメータを、制御係数設定部25に格納する際に使われてもよいことは言うまでもない。
以上の調整及び設定により、レンズ２の動きやすさに応じた制御係数Ｃとすることができる。それにより、レンズ２や磁石３などの製造バラツキによってクローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてレンズの応答性が低下したりすることを防ぐことができる。
【００９６】
図１６は、図１３に示した本実施形態３における動作を説明するための回路構成図で、制御係数の設定完了後の通常の動作について説明する。
図１６に示した運動デバイス制御回路３０１における通常の動作を実行する場合には、図中の点線で示すように、操作量信号検出部２３と制御係数算出部２８が不要になる。
位置センサ１１は、運動デバイス１であるレンズ２の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する。
目標信号生成回路１６は、外部から入力されるレンズ２が目標地点へ移動する目標位置に基づいて、レンズ２の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。オートフォーカスであれば、被写体に合焦するレンズ位置であり、手振れ補正であれば、光軸と垂直な面内方向へのレンズの移動を補正するレンズ位置である。
【００９７】
駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、レンズ２を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。例えば、駆動部１４が駆動コイルである場合、駆動信号Ｄは、駆動コイルに流す駆動電流である。
駆動信号生成部１３のＰＩＤ制御回路３１は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを算出する。また、制御係数設定部２５で新たに決定された制御係数Ｃに基づいた入出力フィルタ特性で制御を行う。
駆動信号生成部１３のドライバ３２は、操作量信号Ｍに基づいて駆動信号Ｄを駆動部１４へ出力する。例えば、入力された操作量信号Ｍに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
【００９８】
以上のように、レンズ２を等速又は等加速度で移動させるようにフィードバックループで制御し、その際の駆動信号Ｄに対応する信号を検出する。検出した駆動信号Ｄに対応する信号は、レンズ２の動きやすさに関する情報に関連するため、その情報に基づいてＰＩＤ制御回路３１の制御係数Ｃ、つまり、ＰＩＤ制御回路３１のフィルタ特性が決定される。この調整によって、レンズ２の動きやすさに応じた制御を行うことが可能となる。また、ＩＣ内部でＰＩＤパラメータを算出することもできる。
【００９９】
本実施形態３は、レンズ２の動きやすさに関連する駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、制御係数Ｃを調整可能に構成されている。その際、調整前の制御係数Ｃを参照して、調整しても問題ない。また、第１のレンズ位置から第２のレンズ位置まで等速又は等加速度で移動させて、制御係数Ｃを調整できるため、簡易かつ短時間で調整が可能となる。また、端点位置からもう一方の端点位置まで等速又は等加速度で移動させて、位置センサ信号Ｓや目標位置信号Ｈのゲイン・オフセットなどの端点補正と同時に、制御係数Ｃを調整する調整方法であってもよい。
【０１００】
また、本実施形態３は、等速・等加速度運動を実施したが、システムパラメータを簡単に取得できる運動であれば、本手法が使えることは言うまでもない。
また、本実施形態３の制御システムとしてＰＩＤを実施したが、微分回路を含む、他システムであっても同様のことができることは言うまでもない。
また、今回、調整時の制御構成に対し、レンズを所望通りに（本実施例であれば等速または等加速）動かすのであればレンズ位置制御とは異なる制御、（例えばＰＩ制御、Ｉ制御など）または制御パラメータでも問題ない。
【０１０１】
また、今回は位置センサ信号を微分したが、位置センサ信号をそのまま駆動信号生成部に入力し、目標信号側を等速、等加速状に動くように指示する目標速度信号や目標加速度信号としてもよい。
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
【０１０２】
＜実施形態４＞
図１７は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態４を説明するための回路構成図である。本実施形態４では、本実施形態２及び３を組み合わせた形態である。これにより、外部から調整開始信号が入力されると、自動的に、新たなＰＩＤパラメータの設定まで行うことができる。運動デバイス制御回路の動作については、本実施形態２及び３と同様である。
【０１０３】
運動デバイス制御装置４００は、運動デバイス１の位置を検出して位置センサ信号Ｓを出力する位置センサ１１と、運動デバイス制御回路４０１と、駆動信号Ｄにより、運動デバイス１を移動させる駆動部１４とを備えている。
本実施形態４の運動デバイス制御回路４０１は、目標信号生成回路１６と、目標信号生成回路１６に接続された駆動信号生成部１３と、駆動信号生成部１３に接続された第４の調整部４１２とを備えている。
【０１０４】
目標信号生成回路１６は、運動デバイス１の目標位置を示す目標位置信号Ｈを生成する。また、駆動信号生成部１３は、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを出力する。また、第４の調整部４１２は、駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性を調整する。
【０１０５】
また、駆動信号生成部１３は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを出力するＰＩＤ制御回路３１と、このＰＩＤ制御回路３１の出力に基づいて駆動信号Ｄを出力するドライバ３２と、を有し、第４の調整部４１２は、操作量信号Ｍに基づいて、駆動信号生成部１３の入出力のフィルタ特性に係る制御係数Ｃを調整する。つまり、実施形態１における駆動信号制御回路３１は、ＰＩＤ制御回路で、第４の調整部４１２は、ＰＩＤ制御回路３１のＰＩＤパラメータを調整する。
駆動信号生成部１３は、ＰＩＤ制御回路３１とドライバ３２とを有する。このフィードバック構成（クローズドループ）によって、レンズ２を目標位置へ移動させることができる。
【０１０６】
＜運動デバイス制御回路の調整方法＞
本実施形態１の運動デバイス制御回路の調整方法（制御方法）は、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓを微分するステップと、運動デバイス１が等速又は等加速度に移動する目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’を生成するステップと、微分した微分位置センサ信号Ｂ及び目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’に基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動信号Ｄを駆動信号制御回路３１で生成するステップと、駆動信号Ｄに基づいて運動デバイス１を移動させるステップと、駆動信号Ｄに基づいて駆動信号制御回路３１のフィルタ特性を書き換えるステップとを有する。
【０１０７】
運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓを微分するステップでは、１回微分であっても、２階微分であってもよい。つまり、レンズ２の移動速度又は移動加速度を求めるステップである。
運動デバイス１が等速又は等加速度に移動する目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’を生成するステップは、例えば、目標信号として一定値（固定値）を生成する。
【０１０８】
微分した微分位置センサ信号Ｂ及び目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’に基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動信号Ｄを駆動信号制御回路３１で生成するステップでは、例えば、レンズ２の速度信号と一定値である目標位置信号Ｈに基づいて、ＰＩＤ制御回路３１で操作量信号Ｍを生成し、操作量信号Ｍに基づいて駆動信号Ｄを生成する。
【０１０９】
駆動信号Ｄに基づいて運動デバイス１を移動させるステップは、例えば、駆動電流に応じて駆動コイルに駆動電流が流れ、磁石３が取り付けられたレンズ２を移動させる。
駆動信号Ｄに基づいて駆動信号制御回路３１のフィルタ特性を書き換えるステップは、駆動信号Ｄに対応する操作量信号Ｍを検出し、検出した操作量信号情報ＭＩに応じて、ＰＩＤ制御回路３１のＰＩＤパラメータを決定する。そして、決定したＰＩＤパラメータをＩＣ内に記憶する。その際、基準となるＰＩＤパラメータを参照してもよい。
【０１１０】
以上のように、レンズ２を等速又は等加速度で移動させるようにフィードバックループで制御し、その際の駆動信号Ｄに対応する信号を検出する。検出した駆動信号Ｄに対応する信号は、レンズ２の動きやすさに関する情報に関連するため、その情報に基づいて駆動信号制御回路３１の制御係数、つまり、駆動信号制御回路３１のフィルタ特性が決定される。この調整によって、レンズ２の動きやすさに応じた制御を行うことが可能となる。
【０１１１】
また、目標速度信号Ｈ’または、目標加速度信号Ｈ’’が、運動デバイス１を等速又は等加速度に第１の方向に移動する第１の目標信号と運動デバイス１を等速又は等加速度に第１の方向とは逆の第２の方向に移動する第２の目標信号とを有する調整方法であってもよい。これは、上述した図６に対応する調整方法（実施形態１の第２の調整方法）に関する。
【０１１２】
図１８は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１に対応する制御方法（その１）を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、運動デバイス１の目標信号位置を示す目標速度位置信号Ｈを目標信号生成回路１６により生成する（ステップＳ１）。
次に、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動部１４へ駆動信号Ｄを駆動信号生成部１３により出力する（ステップＳ２）。
ここでステップＳ２は、駆動信号Ｄに対応する信号に基づいて調整された入出力のフィルタ特性で、駆動信号生成部１３が駆動信号Ｄを出力する（ステップＳ３）。入出力フィルタの調整は、第１の調整部１１２の情報により調整される。
【０１１３】
また、駆動信号Ｄを出力するステップＳ２は、位置センサ信号Ｓ及び目標位置信号Ｈに基づいて操作量信号Ｍを駆動信号制御回路３１により出力するステップと、駆動信号制御回路３１の出力に基づいて駆動信号Ｄをドライバ３２により出力するステップと、を有する。
また、ステップＳ２は、操作量信号Ｍに基づいて調整された入出力のフィルタ特性に係る制御係数Ｃで、駆動信号制御回路３１が操作量信号Ｄを出力する。
【０１１４】
制御係数Ｃは、運動デバイスが等速又は等加速度で移動させた際の操作量信号に基づいて、調整された制御係数である。
また、駆動信号制御回路３１は、ＰＩＤ制御回路でもよく、ＰＩＤ制御回路３１のＰＩＤパラメータが調整される。（実施形態２乃至４，；図９，図１３，図１７に対応）
また、運動デバイス１の位置を位置センサで検出し、位置センサ信号Ｓを位置センサが出力するステップを有する。
【０１１５】
図１９は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１に対応する調整方法（その２）を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、運動デバイス１の位置を検出した位置センサ信号Ｓを微分して微分位置センサ信号Ｂを生成する（ステップＳ１１）。その際、運動デバイスを等速で動かすため速度信号を用いる場合は一回微分、運動デバイスを等加速度で動かすため加速度信号を用いる場合は２回微分を実施する。またその微分は不完全微分でもよい。
【０１１６】
次に、運動デバイス１が等速又は等加速度に移動する目標信号として、目標速度信号Ｈ’または 目標加速度信号Ｈ’’を生成する（ステップＳ１２）。例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を、一定値とすることで、運動デバイスが等速又は等加速度で移動するように制御を行うことができる。
次に、微分位置センサ信号Ｂ及び目標速度信号Ｈ’または 目標加速度信号Ｈ’’に基づいて、運動デバイス１を移動させる駆動信号Ｄを駆動信号制御回路３１で生成する（ステップＳ１３）。
【０１１７】
次に、駆動信号Ｄに基づいて運動デバイス１を移動させる（ステップＳ１４）。
次に、駆動信号Ｄ及び、それに準じる信号に基づいて駆動信号制御回路３１のフィルタ特性を書き換える（ステップＳ１５）。駆動信号自体に基づいて、フィルタ特性を書き換えてもよく、また、駆動信号を生成するための制御回路の出力である操作量信号に基づいてフィルタ特性を書き換えてもよく、その他の方法であってもよい。
また、目標速度信号Ｈ’または 目標加速度信号Ｈ’’は、運動デバイス１を等速又は等加速度に第１の方向に移動する第１の目標信号と運動デバイス１を等速又は等加速度に第１の方向とは逆の第２の方向に移動する第２の目標信号とを有してもよい。
【０１１８】
以上の通り、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させた時の、駆動する信号に関連する信号を検出し、検出した信号にも続いて、クローズドループを構成するフィードバック制御回路の制御係数を決定する。それにより、運動デバイス制御ＩＣにおいて、レンズの動き易さに合わせた制御パラメータを設定することが可能となる。
目標信号を一定値とすることで、位置センサの微分信号が一定値、つまり、等速又は等加速移動するように、フィードバックをかけることとなる。これにより、簡単に調整を行うことができる。
【０１１９】
また、今回は位置センサ信号を微分したが、位置センサ信号をそのまま駆動信号生成部に入力し、目標信号側を等速、等加速状に動くように指示する目標速度信号や目標加速度信号としてもよい。
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
【０１２０】
つまり、運動デバイスが等速に又は等加速度に移動する指令信号である目標信号を生成するステップと、運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び目標信号に基づいて、運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、駆動信号に基づいて駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、を有する運動デバイス制御回路の調整方法である。
【０１２１】
目標信号は、時間に対して目標位置が一次関数状の波形となる目標速度信号、又は、時間に対して目標位置が二次関数状の波形となる目標加速度信号、である。
本実施形態は、運動デバイスとしてレンズ、駆動部としてコイル、位置センサとしてホール素子、運動デバイス制御回路として運動デバイス制御ＩＣとが組み込まれたカメラモジュールにおいて、レンズを等速又は等加速度で運動させ、制御ＩＣの制御係数を書き換える調整に好適である。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１２３】
１  運動デバイス
２  レンズ（光学要素）
３  磁石
１１  位置センサ
１３  駆動信号生成部
１４  駆動部
１５  インターフェース（ＩＦ）
１６  目標信号生成回路
２１  微分回路
２２  切替回路
２３  操作量信号検出部
２４  格納部
２５  制御係数設定部
２６  タイミング信号生成部
２７  切替信号生成回路
２８  制御係数算出部
３１  駆動信号制御回路
３２  ドライバ
１００，２００，３００，４００  運動デバイス制御装置
１０１，２０１，３０１，４０１  運動デバイス制御回路
１１２，２１２，３１２，４１２  調整部
【図１】
0006535495.tif 000002
【図２】
0006535495.tif 000003
【図３】
0006535495.tif 000004
【図４】
0006535495.tif 000005
【図５】
0006535495.tif 000006
【図６】
0006535495.tif 000007
【図７】
0006535495.tif 000008
【図８】
0006535495.tif 000009
【図９】
0006535495.tif 000010
【図１０】
0006535495.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006535495.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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