(57)【要約】【課題】電磁アクチュエータのステップ駆動をオープンループ制御で速やかに安定的に行わせることの出来るアクチュエータ駆動装置、並びに、オープンループ制御のＶＣＭを用いて短時間でフォーカスサーチを行うことのできるカメラ装置を提供する。【解決手段】可動部が弾性部材に支持されてなる電磁アクチュエータをオープンループ制御で駆動するアクチュエータ駆動装置である。そして、可動部を所定量変位させる場合に、電磁アクチュエータの駆動電流Ｉを第１電流値から一定の勾配で変化させて第２電流値にするとともに、前記一定の勾配で駆動電流を変化させる期間がｎＴ（Ｔは前記弾性部材の弾性力に基づく前記可動部の固有振動周期、ｎは自然数）に設定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部が弾性部材に支持されてなる電磁アクチュエータをオープンループ制御で駆動するアクチュエータ駆動装置であって、
前記可動部を所定量変位させる場合に、前記電磁アクチュエータの駆動電流を第１電流値から一定の勾配で変化させて第２電流値にするとともに、
前記一定の勾配で駆動電流を変化させる期間が、前記可動部の前記弾性部材の弾性力に基づく固有振動周期のほぼｎ倍（ｎは自然数）に設定されていることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記電磁アクチュエータの駆動制御を行うコントローラと、
前記電磁アクチュエータに駆動電流を出力するドライバ回路と、
ステップ信号を受けてこのステップ信号の立上り又は立下りに勾配を付加した信号を出力する信号処理回路と、
を備え、
前記コントローラからステップ信号が前記信号処理回路に出力され、前記信号処理回路がこの信号に勾配を付加して前記ドライバ回路に出力することで、前記ドライバ回路から前記固有振動周期に応じた期間一定の勾配で変化する駆動電流が出力されることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
前記信号処理回路は、前記ステップ信号の立上り又は立下りに予め設定された勾配を付加するように構成され、
前記コントローラは、前記電磁アクチュエータをステップ駆動する場合に、予め設定された高さのステップ信号、或いは、この高さの整数倍の高さのステップ信号を前記信号処理回路に出力するように構成され、
前記予め設定された勾配および前記予め設定された高さのステップ信号によって、前記固有振動周期に応じた期間一定の勾配で変化する駆動電流が前記ドライバ回路から出力されることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
駆動信号を出力するコントローラと、
前記駆動信号を受けて該駆動信号に応じた駆動電流を前記電磁アクチュエータに出力するドライバ回路とを備え、
前記コントローラがＤ／Ａコンバータを介して勾配を付加した駆動信号を出力することで前記ドライバ回路から前記固有振動周期に応じた期間一定の勾配で変化する駆動電流が出力されることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
前記電磁アクチュエータはボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項６】
請求項５記載のアクチュエータ駆動装置と、
前記ボイスコイルモータの前記可動部に固定されたカメラレンズと、
このカメラレンズを介して入射された光を受ける撮像素子とを備えていることを特徴とするカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オープンループ制御で電磁アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置、並びに、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）でカメラレンズを駆動させるカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ＶＣＭでカメラレンズを動かしてオートフォーカス制御を行うカメラ装置がある。また、携帯電話に搭載されるようなカメラ装置では、小型化や低コスト化を図るため、カメラレンズの駆動方式はクローズドループ制御でなくオープンループ制御とするのが通常である。すなわち、可動部の位置検出や、検出信号を帰還させてサーボをかけるといった制御をせず、所定の駆動電流を出力した場合に所定の変位量が得られたものとしてアクチュエータを駆動制御する。
【０００３】
カメラ装置におけるオートフォーカス制御は、通常、次のように実行される。図１８の波形図に示すように、先ず、ＶＣＭにステップ状に且つ多段に変化する駆動電流Ｉを出力し、カメラレンズをステップ単位で多段に変位させていく。ＶＣＭは可動部をバネ等で支持する形態にすることで、出力電流Ｉの大きさと可動部の変位量Ｘとがほぼ比例した関係となる。
【０００４】
また、このステップ駆動に並行してステップの各段でフォーカスのズレ量を検出し、全ステップのうちフォーカスのズレ量が最少となるステップを見つけ出す。そして、最後にフォーカスのズレ量が最小となる段にカメラレンズの位置が戻るように駆動電流Ｉを変化させてフォーカスサーチを完了する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１８（ｂ）の波形図に示すように、オープンループ制御でＶＣＭをステップ駆動した場合、可動部を支持しているバネの作用と可動部の慣性により、駆動電流Ｉの立ち上がり或いは立ち下りのタイミングで、可動部に固有振動が発生するという問題があった。
【０００６】
従って、オートフォーカス制御をオープルループ制御のＶＣＭで行うと、ステップの各段でカメラレンズに固有振動が発生することになり、フォーカスのズレ量を検出するのに振動が小さくなるまで待機する必要が生じることから、その分、１回のフォーカスサーチにかかる時間が長くなるという課題を発生させた。
【０００７】
この発明の目的は、オープンループ制御で電磁アクチュエータを所定量変位させるのに、固有振動を発生させずに速やかに安定した変位動作を得ることのできるアクチュエータ駆動装置を提供することにある。
【０００８】
この発明の他の目的は、オープンループ制御のＶＣＭを用いてオートフォーカス駆動を行うカメラ装置において短時間でフォーカスサーチを遂行できるカメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、可動部が弾性部材に支持されてなる電磁アクチュエータをオープンループ制御で駆動するアクチュエータ駆動装置であって、前記可動部を所定量変位させる場合に、前記電磁アクチュエータの駆動電流を第１電流値から一定の勾配で変化させて第２電流値にするとともに、前記一定の勾配で駆動電流を変化させる期間が、前記可動部の前記弾性部材の弾性力に基づく固有振動周期のほぼｎ倍（ｎは自然数）に設定されていることを特徴としている。
【００１０】
ここで、固有振動周期のほぼｎ倍とは、次の誤差を含んだ範囲を示すものである。シミュレーション実験等により、誤差は小さいほど変位後に発生する固有振動を小さくでき、誤差が大きくなるほど変位後に発生する固有振動が大きくなることが分かっているが、誤差±固有振動周期Ｔの１０％以内とすることで変位後の固有振動を大幅に小さくすることが出来る。また、より好ましくは誤差±固有振動周期Ｔの５％以内とすることで、変位後の固有振動を顕著に小さくすることができ、さらに好ましくは誤差±固有振動周期Ｔの３％以内とすることで変位後の固有振動の発生を殆んどなくすことが出来る。
【００１１】
請求項２記載の発明は、さらに、前記電磁アクチュエータの駆動制御を行うコントローラと、前記電磁アクチュエータに駆動電流を出力するドライバ回路と、ステップ信号を受けてこの信号の立上り又は立下りに勾配を付加した信号を出力する信号処理回路とを備え、前記コントローラからステップ信号が前記信号処理回路に出力され、前記信号処理回路がこの信号に勾配を付加して前記ドライバ回路に出力することで、前記ドライバ回路から前記固有振動周期に応じた期間一定の勾配で変化する駆動電流が出力されることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、さらに、前記信号処理回路は、ステップ信号の立上り又は立下りに予め設定された勾配を付加するように構成され、前記コントローラは、前記電磁アクチュエータをステップ駆動する場合に、予め設定された高さのステップ信号、或いは、この高さの整数倍の高さのステップ信号を前記信号処理回路に出力するように構成され、前記予め設定された勾配および前記予め設定された高さのステップ信号によって、前記固有振動周期に応じた期間一定の勾配で変化する駆動電流が前記ドライバ回路から出力されることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、駆動信号を出力するコントローラと、前記駆動信号を受けて該駆動信号に応じた駆動電流を前記電磁アクチュエータに出力するドライバ回路とを備え、前記コントローラがＤ／Ａコンバータを介して勾配を付加した駆動信号を出力することで前記ドライバ回路から前記固有振動周期に応じた期間一定の勾配で変化する駆動電流が出力されることを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、さらに、前記電磁アクチュエータはボイスコイルモータであることを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載の発明は、カメラ装置において、請求項５記載のアクチュエータ駆動装置と、前記ボイスコイルモータの前記可動部に固定されたカメラレンズと、このカメラレンズを介して入射された光を受ける撮像素子とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、駆動電流が一定の勾配で変化して電磁アクチュエータを所定量変位させた後に、固有振動に基づく可動部の振動を少なくして、速やかに可動部の位置を安定させることが出来る。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、信号処理回路を別途追加することで、コントローラのデジタル信号処理により上記のような一定勾配の信号の生成が可能となる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、信号処理回路の構成を複雑化することなく、上記のような一定勾配の信号の生成が可能となる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、階調数の高いＤ／Ａコンバータを設けることで、コントローラのデジタル信号処理だけで上記のように一定勾配で変化する信号の生成が可能となる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、ボイスコイルモータを用いた装置において上述の効果を得ることが出来る。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、カメラ装置のオートフォーカス制御において、１回のフォーカスサーチに要する時間を非常に短くすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態のカメラ装置の制御系の構成を示すブロック図、図２は、カメラ装置におけるレンズ駆動部分の機械構成を示すもので、（ａ）にはその平面図を、（ｂ）には側断面図を示す。
【００２４】
この実施の形態のカメラ装置は、例えば携帯電話等の小型電子機器に搭載されるもので、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）又はＣＭＯＳセンサなどの撮像素子１１と、撮像素子１１に像を結ぶカメラレンズ１２と、カメラレンズ１２をフォーカス方向に駆動する電磁アクチュエータとしてのＶＣＭ（Voice Coil Motor）３０と、ＶＣＭ３０に駆動電流を出力するモータドライバ２１と、撮像素子１１から出力される画素信号に対して種々の信号処理を行って画像データに変換する画像処理回路２２と、撮像画像のフォーカス制御やユニット全体の制御処理を行うコントローラ２４と、ステップ波形の信号を受けてその立上りや立下りに所定勾配を付したランプ（Ramp）波形の信号を出力する信号処理回路としてのランプ波発生回路４０等を備えている。これらのうち、ＶＣＭ３０、モータドライバ２１、ランプ波発生回路４０およびコントローラ２４によりアクチュエータ駆動装置が構成される。
【００２５】
なお、上記構成のうち、ＶＣＭ３０と撮像素子１１と画像処理回路２２等は一体化されてカメラユニットとされ、コントローラ２４、ランプ波発生回路４０、モータドライバ２１はカメラユニットとは別体に設けられても良い。また、コントローラ２２は搭載先の電子機器のコントローラと共通化された構成としても良い。
【００２６】
上記のコントローラ２４には、ＣＰＵ（中央演算制御装置）２５、制御プログラムや制御データが格納される不揮発性メモリ２６、ＣＰＵ２５に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）２７、アナログ出力を行うためのＤ／Ａコンバータ２８などが設けられている。不揮発性メモリ２６には、制御データとして、例えば、フォーカスサーチを行うときにＤ／Ａコンバータ２８から出力する信号波形のデータ等が格納されている。
【００２７】
ＶＣＭ３０は、図２に示すように、装置のフレーム等に固定される外周枠３１と、外周枠３１の内側に配置され上下に可動状態にされた円筒状の可動部３２と、可動部３２を上下動可能に支持する弾性部材としての板バネ３３等から構成される。外周枠３１の内周側には円筒状のマグネットＭが固定され、可動部３２の外周部にはこのマグネットMに対抗するようにコイルＣが設けられている。そして、コイルＣに電流を流すことでマグネットＭとの相互作用により可動部３２が上下方向に変位するようになっている。
【００２８】
なお、ＶＣＭ３０は、図２の構成に限られず、種々の形式のものを適用することが出来る。例えば可動部側にマグネットを設けたムービングマグネット形式のものとしても良いし、マグネットの磁界が電磁コイルに多く錯交するように電磁コイルを挟んでマグネットと対抗する箇所にヨークを設けた構成としても良い。
【００２９】
このＶＣＭ３０の駆動はオープンループ制御で行われ、コントローラ２４がＤ／Ａコンバータ２８とランプ波発生回路４０を介して所定のアナログ信号を出力し、モータドライバ２１がこのアナログ信号に比例した駆動電流をＶＣＭ３０に出力することで可動部３２が変位するようになっている。可動部３２の位置検出や検出信号の帰還制御などは行われず、これにより、センサや帰還信号を生成する演算回路等が不要となり、レンズ駆動部の小型化と低コスト化が実現されている。
【００３０】
このＶＣＭ３０は、コイルＣに生じる電磁力と板バネ３３の反発力とがつり合った位置で可動部３２が停止する構造である。また、電磁力はコイルＣの通電量と比例することから、可動部３２の変位量はコイルＣの通電量と比例した関係となる。なお、モータドライバ２１の出力は電圧と電流がほぼ比例するように構成されるため、上述の説明において出力電流を出力電圧と置き換えることも可能である。
【００３１】
また、このＶＣＭ３０においては、可動部３２を急激に変位させると、板バネ３３の弾性力と可動部３２の慣性によって可動部３２に振動が発生すると云う性質を有している。この振動は、板バネ３３のバネ係数と、カメラレンズ１２を含めた可動部３２の重量とで決定される固有振動の周期を有するものである。
【００３２】
図３には、図１のランプ波発生回路４０の回路構成図を示す。
【００３３】
ランプ波発生回路４０は、ステップ状の電圧信号を入力した場合に、この信号の立上りと立下りに所定の勾配ａを付加して出力するものである。このランプ波発生回路４０は、コンパレータ４１と、順方向と逆方向とに一定電流Ｉ１を出力可能な定電流回路４２と、この一定電流Ｉ１を入出力して電圧を生成するコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の電圧を受けてこの電圧の出力を行う電圧フォロワ（電圧バッファ）４３とから構成される。
【００３４】
上記のコンパレータ４１は、非反転入力端子にＤ／Ａコンバータ２８から出力された電圧Ｖｉｎが入力され、反転入力端子に出力電圧Ｖｏｕｔが入力されるように接続される。また、定電流回路４２は、ハイレベル信号が入力されると順方向に電流Ｉ１を出力し、ローレベル信号が入力さると逆方向に電流Ｉ１を出力するように構成される。
【００３５】
このような構成により、例えば、入力電圧Ｖｉｎが一定値で安定しているときには、出力電圧Ｖｏｕｔの負帰還により入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔは同値になる。一方、入力電圧Ｖｉｎが第１電圧から第２電圧に上昇するようなステップ信号が入力されたときには、この信号の立上りタイミングからコンパレータ４１の出力がハイレベルになって、定電流回路４２から定電流Ｉ１が出力される。そして、コンデンサＣの電圧が時間に比例して上昇する。さらに、この電圧が第２電圧に達すると定電流Ｉ１の出力が停止されてコンデンサＣの電圧が安定する。従って、出力電圧Ｖｏｕｔは、第１電圧から第２電圧まで一定の勾配“Ｉ１／Ｃ１（コンデンサＣ１の容量値）”で上昇するランプ波形となる。
【００３６】
一方、入力電圧Ｖｉｎが第２電圧から第１電圧に降下するステップ信号が入力されたときは、この逆の動作が行われて、出力電圧Ｖｏｕｔは第２電圧から第１電圧まで一定の勾配“−Ｉ１／Ｃ１”で降下するランプ波形となる。
【００３７】
図４には、固有振動を発生させずにＶＣＭ３０のステップ駆動を行う第１の方式を説明する波形図を示す。
【００３８】
本発明に係るアクチュエータ駆動装置では、ＶＣＭ３０のステップ駆動を行なう場合に、ＶＣＭ３０に一定の傾きで変化するランプ波形の駆動電流を出力し、図４に示すように、ＶＣＭ３０の可動部３２がほぼこのランプ波形の駆動電流に比例して一定の傾きで変位するように制御する。さらに、この一定の傾きで変位する期間ｔ０が、可動部３２の固有振動周期Ｔのほぼｎ倍（ｎは自然数）となるように制御する。
【００３９】
さらに、この実施形態では、このような駆動電流の出力制御を実現するために、ランプ波発生回路４０で生成されるランプ波形の勾配量ａと、コントローラ２４により制御されるＶＣＭ３０のステップ駆動の単位変位量ｙ０とを、予め固定とする方式を採用している。すなわち、勾配量ａは、ランプ波発生回路４０の電流値Ｉ１と容量値Ｃ１とを適宜設定することで所定値に固定する。また、ＶＣＭ３０のステップ駆動時にコントローラ２４から出力されるステップ信号の高さを、上記の単位変位量ｙ０に対応した値か、それの整数倍の値に制限する。このような設定により、コントローラ２４からステップ信号が出力された場合に、ランプ波発生回路４０から出力される信号の一定勾配で変化する期間は、必ず固有振動周期Ｔのほぼｎ倍の長さとなる。
【００４０】
図５には、上記条件で出力される駆動電流により得られるＶＣＭの実際の動きを表わした波形図を示す。同図中、図５（ａ）は駆動電流Ｉの波形、（ｂ）は可動部３２の変位量Ｘの波形、（ｃ）は可動部３２の速度ｖの波形である。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、ランプ波形の駆動電流Ｉを固有振動周期Ｔの長さで出力すると、この駆動電流Ｉに比例する電磁力がＶＣＭ３０の可動部３２に作用するため、図５（ｃ）に示すように、可動部３２の速度ｖはランプ波形の始端Ｔ１から上昇し、半分の周期“Ｔ／２”で最も速度が大きくなって、その後、再び、速度を降下させて、ランプ波形の終端Ｔ２（周期“１×Ｔ”の時点）で速度がほぼゼロとなる。
【００４２】
従って、図５（ｂ）に示すように、ＶＣＭ３０の可動部３２は、ランプ波形の始端Ｔ１から変位を開始し、ランプ波形の終端Ｔ２で速度がゼロとなって変位が安定し、その後に大きな振動が生じることがない。
【００４３】
なお、単振動の運動においては、運動体の速度がゼロとなる位相で運動体の位置エネルギーが最大となるため、図５に示したＶＣＭ３０の運動においても、可動部３２の速度がゼロとなるランプ波形の終端の時点Ｔ２で、板バネ３３に弾性エネルギーが蓄積され、その後、この弾性エネルギーにより可動部３２に大きな固有振動が発生するように錯覚されるかもしれないが、次のような理由により、可動部３２が速度ゼロとなった直後に可動部３２の位置が安定することを説明することが出来る。
【００４４】
図６には、ＶＣＭ３０の周波数応答特性を表わしたグラフを、図７には、固有振動周期Ｔと同一長のランプ波形で駆動電流Ｉを振動させた場合に可動部３２に作用される電磁力Ｆを表した波形図を示す。
【００４５】
ＶＣＭ３０は、例えば板バネ３３の粘りやコイルＣの電磁誘導等により可動部３２に抵抗力が付加されるため、図６に示すような周波数応答特性となる。すなわち、低周波の入力信号に対してはほぼ一定のゲインが得られ、固有振動数ｆ０の周辺でゲインが高くなり、さらに、高周波の入力信号になると周波数が高くなるに従ってゲインが低下する。これはすなわち、低周波の信号に対しては、ＶＣＭ３０のゲインがコイルＣの電磁力Ｆと板バネ３３の弾性力の釣り合いによってほぼ決定するのに対して、高周波の信号では、コイルＣの電磁力Ｆと板バネ３３の弾性力の釣り合いに加えて、可動部３２の慣性力の作用が大きく影響していることを示すものである。従って、ＶＣＭ３０を駆動するのに、固有振動数ｆ０より低い周波数成分の駆動信号を用いたときには、可動部３２の慣性力の作用は余り影響せず、コイルＣの電磁力Ｆと板バネ３３の弾性力による影響が支配的となる。
【００４６】
また、固有振動周期Ｔと同一長のランプ波形では、図７（ａ）に示すように、最も高い周波数で振動させた場合でも周期“２Ｔ”の三角波となり、それにより得られるＶＣＭ３０の電磁力Ｆも同様に周期“２Ｔ”の三角波となる。このような三角波は、その立上りや立下りの始端終端に比較的高い周波数成分が含まれるものの、多くの範囲では図７（ｂ）の点線で示すように、固有振動数ｆ０の半分“ｆ０／２”程度の周波数成分の信号で占められる。
【００４７】
そのため、図５のランプ波形の終端Ｔ２では、可動部３２の速度はゼロとなるが、可動部３２の慣性力の影響は小さく板バネ３３にも位置エネルギーが殆んど蓄積されていない状態となり、その後、可動部３２の位置は安定した状態となる。
【００４８】
図８〜図１１には、駆動電流のランプ波形の傾きや期間を変化させた場合のシミュレーション結果の波形図を示す。
【００４９】
図８は、ランプ波形の傾きを図５と同一にその期間を固有振動周期Ｔの２倍としたものである。図９は、ランプ波形の傾きを図５の１．５倍、その期間を図５と同一として図５の１．５倍の変位量が得られるようにしたものである。図１０は、ランプ波形の傾きを図５の２倍、その期間を固有振動周期Ｔとして図５の２倍の変位量が得られるようにしたものである。また、図１１は、ランプ波形の傾きを図５と同一、その期間を固有振動周期Ｔの１．５倍とした場合のものである。
【００５０】
図５〜図１０に示すように、ランプ波形の期間を固有振動周期Ｔのｎ倍（ｎは自然数）に設定することで、ランプ波形の終端で可動部３２の速度がゼロになって、可動部３２の安定した変位が得られることが分かる。また、図１１に示すように、ランプ波形の期間が固有振動周期Ｔのｎ倍からずれてくると、ランプ波形の終端で可動部３２に速度が残って、その後、可動部３２に固有振動が発生するのが分かる。
【００５１】
次に、上記構成のカメラ装置により実行されるオートフォーカス制御の一例を説明する。
【００５２】
図１２は、コントローラ２４のＣＰＵ２５により実行されるフォーカスサーチ処理のフローチャート、図１３は、このフォーカスサーチ処理で出力されるコントローラ２４のＤ／Ａ出力とランプ波発生回路４０の出力とを示したタイムチャートである。  
【００５３】
このフォーカスサーチ処理は、カメラのシャッターボタンが軽く押されるなどのフォーカスサーチ操作が行なわれた場合に、その信号がコントローラ２４に送られて開始される処理である。この処理が開始されると、先ず、ステップＳ１においてＤ／Ａコンバータ２８の出力を初期値（制御電圧Ｖ０）に設定し、続くステップＳ２で駆動を安定させるため所定時間待機させる。その後、ステップＳ３で画像処理回路２２からの信号に基きフォーカス状態を確認してこの確認値をメモリ２７に登録する。
【００５４】
次に、ステップＳ４の分岐処理とステップＳ５，Ｓ２，Ｓ３のループ処理により、Ｄ／Ａコンバータ２８の出力を１ステップずつ変化させて、各ステップでのフォーカス状態の確認値をメモリ２７に登録していく。そして、このループ処理を全ステップ分行なう。
【００５５】
ここで、Ｄ／Ａコンバータ２８の出力は、図１３の実線に示すように、電圧Ｖ１〜Ｖ７へとステップ状に変化する出力にされる。これらのステップ間の電位差は、図４に示した予め固定的に設定された単位変位量ｙ０に対応する電位差に設定されている。従って、このステップ信号に基づきランプ波発生回路４０から出力される信号は、図１３の点線に示すように、一定勾配で変化し且つこの変化の期間ｔ０がＶＣＭ３０の固有振動周期Ｔの自然数倍の値となる。
【００５６】
このような信号処理により、ＶＣＭ３０の可動部３２が各ステップに変位した後に可動部３２生じる固有振動が抑制され、ステップＳ２の駆動安定待ちの時間を短く設定することが出来る。それにより、フォーカス状態の確認を全ステップに渡って行うトータルの処理時間を大幅に短縮することが出来る。
【００５７】
このように全ステップでフォーカス状態の確認が済んだら、続くステップＳ６で、メモリ２７に登録した全ステップのフォーカス状態の確認値を比較してフォーカスが一番合っているステップ位置を割り出す。そして、ステップＳ７で、Ｄ／Ａコンバータ２８の出力をこのベストのステップ位置に対応する制御電圧（図１３ではＶ２）に切り替える。
【００５８】
ここで、各ステップの制御電圧Ｖ１〜Ｖ７は、全て、図４に示した単位変位量ｙ０に対応した電圧になっているため、このステップＳ７で複数ステップを飛び越えて変化する制御電圧の差（Ｖ７−Ｖ２）も、この単位変位量ｙ０の整数倍に対応した電圧となる。従って、このステップＳ７でランプ波発生回路４０から出力される信号（図１３中に点線で示す）もその一定勾配で変化する期間が、ＶＣＭ３０の固有振動周期Ｔの自然数倍“５×ｔ０”となって、この複数ステップをまたいだ変位によっても可動部３２に固有振動が発生しないようになっている。
【００５９】
続いて、順に、ＶＣＭ３０の駆動が安定するのを短い時間待機し（ステップＳ８）、被写体が移動したりしていないか最終的なフォーカス状態の確認を行い（ステップＳ９）、このフォーカス状態の確認結果に基づく分岐処理（ステップＳ１０）によりフォーカス状態が良好であればこの処理を終了し、フォーカス状態が良好でなければ再びステップＳ１に戻ってそこからの処理を実行する。
【００６０】
このように、ＶＣＭ３０のステップ駆動に固有振動周期Ｔに応じたランプ波形の出力を用いることで、各ステップ駆動後の振動が抑制され、それにより、駆動安定待ちの時間を短く設定できるため、フォーカスサーチに掛かる全体的な処理時間を顕著に短くすることが可能になっている。
【００６１】
なお、フォーカスサーチ処理におけるＶＣＭ３０のステップ駆動方式は種々に変形可能である。
【００６２】
図１４には、フォーカスサーチ処理のその他の例を示す制御電圧のタイムチャートを示す。
【００６３】
例えば、図１４に示すように、フォーカスサーチ時にＶＣＭ３０を１段ずつステップ駆動するのではなく、ステップ駆動を１段飛ばしに行なうようにしても良いし、その他、様々なステップ駆動の方式を適用することも出来る。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ２８の出力単位を電圧Ｖ０〜Ｖ７に設定しておけば、この間の何れのステップ駆動であっても、ランプ波発生回路４０の出力信号が一定勾配で変化する期間がＶＣＭ３０の固有振動周期Ｔの自然数倍となり、ステップ駆動後に可動部３２に固有振動が発生するのを抑制することが出来る。
【００６４】
以上のように、この実施形態のカメラ装置並びにアクチュエータ駆動装置によれば、カメラレンズ１２をオープルループ制御でステップ駆動する場合でも、ＶＣＭ３０に固有振動周期Ｔに対応させたランプ波形の駆動電流を出力することで、ステップ駆動後にカメラレンズ１２に固有振動が発生するのを防止し、カメラレンズ１２を速やかに所定の位置に収束させることが出来る。それにより、フォーカスサーチに要する時間を大幅に短縮できるという効果が得られる。
【００６５】
また、ランプ波発生回路４０によりステップ波形からランプ波形を生成する構成なので、Ｄ／Ａコンバータ２８の諧調数を大きくしたりコントローラ２４の動作周波数を高くすることなく、所望のランプ波形出力を行うことが出来るといった効果が得られる。
【００６６】
［第２実施形態］
図１５は、本発明に係る第２実施形態のカメラ装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００６７】
第２実施形態のカメラ装置は、第１実施形態のランプ波発生回路４０を設けず、一定勾配で変化するランプ波形の信号をＤ／Ａコンバータ２８Ｂにより擬似的に出力するようにしたものである。
【００６８】
そのため、この実施形態では、Ｄ／Ａコンバータ２８Ｂとして出力諧調数の比較的大きなものが採用され、且つ、コントローラ２４の動作周波数も比較的高い値に設定されている。
【００６９】
ＶＣＭ３０をステップ駆動する際にＤ／Ａコンバータ２８Ｂから出力される擬似的なランプ波形の信号は、例えば、フラッシュメモリ２６に格納された波形データに基づき生成される。この波形データも、第１実施形態の場合と同様に、一定勾配で変化する期間がＶＣＭ３０の固有振動周期Ｔの自然数倍になるように生成されている。
【００７０】
図１６には、コントローラ２４のＣＰＵ２５により実行されるフォーカスサーチ処理のフローチャートを、図１７には、このフォーカスサーチ処理で出力されるＤ／Ａコンバータ２８Ｂの出力を表わしたタイムチャートを示す。  
【００７１】
このフォーカスサーチ処理は、第１実施形態で説明した図１２の処理とほぼ同様で、ランプ波形を出力するためのステップＳ１１，Ｓ１２が追加された点が主に異なるものである。図１２と同一のステップは同符号を付して説明を省略する。
【００７２】
ランプ波形を出力するステップＳ１１，Ｓ１２は、例えば、フラッシュメモリ２６のメモリテーブルからランプ波形の波形データを読み出し、このメモリテーブルの値に従って制御信号を切り換えていくものである。これにより、Ｄ／Ａコンバータ２８Ｂから擬似的なランプ波形の出力が行われる。
【００７３】
そして、図１７に示すように、このようなＤ／Ａコンバータ２８Ｂの出力処理により、第１実施形態と同様に、ＶＣＭ３０の固有振動周期Ｔの自然数倍の期間長のランプ波形を含んだ制御信号が出力され、これに比例した駆動電流がＶＣＭ３０に出力される。これにより、ＶＣＭ３０の可動部３２が各ステップに変位していくとともに、各ステップ駆動の後に可動部３２に固有振動が発生するのが抑制される。
【００７４】
Ｄ／Ａコンバータ２８Ｂから出力されるランプ波形の信号は、図１７の拡大図に示されるように擬似的なものであるが、Ｄ／Ａコンバータ２８Ｂの出力レートを大きく且つ出力諧調の最少単位を小さく設定して多段に出力することで、第１実施形態のランプ波と同様の動作を得ることが出来る。
【００７５】
なお、この実施形態では、Ｄ／Ａコンバータ２８Ｂによりランプ波形を生成しているため、メモリテーブルの波形データを変化させることで、比較的高い自由度でランプ波形の勾配ａを変化させることが出来る。従って、例えば、変位量に合わせてランプ波形の勾配ａを変化させることも可能であり、その場合でも、一定勾配で信号が変化する期間がＶＣＭ３０の固有振動周期Ｔの自然数倍になるようにすることが出来る。
【００７６】
以上のように、この実施形態のカメラ装置並びにアクチュエータ駆動装置によれば、カメラレンズ１２をオープルループ制御でステップ駆動する場合でも、ＶＣＭ３０に固有振動周期Ｔに対応させたランプ波形の駆動電流を出力することで、ステップ駆動後にカメラレンズ１２に固有振動が発生するのを防止し、カメラレンズ１２を速やかに所定の位置に収束させることが出来る。それにより、フォーカスサーチに要する時間を大幅に短縮できるという効果が得られる。
【００７７】
また、ランプ波形の信号をＤ／Ａコンバータ２８Ｂの出力により生成しているため、複数のステップ駆動を行う場合に各ステップ駆動で異なる勾配ａの信号出力も可能となる。したがって、第１実施形態のようにステップ駆動の変位量が単位変位量ｙ０の整数倍と固定されず、細かな変位量に対応することも可能となる。
【００７８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、アクチュエータ駆動装置をカメラレンズ１２の駆動機構に適用した例を示したが、本発明のアクチュエータ駆動装置は、アクチュエータをオープンループ制御でステップ駆動させる種々の用途に適用できるものである。
【００７９】
また、電磁アクチュエータとしてＶＣＭを例示したが、例えば、バネで支持された可動部に平面形状のコイルを固着させ、このコイルにマグネットを対向配置させた電磁アクチュエータなど、種々の形態の電磁アクチュエータに対して本発明を同様に適用することが出来る。
【００８０】
また、上記実施形態で示したオートフォーカスの制御方法は一例であり、カメラレンズをステップ駆動しながらフォーカスサーチを行う種々のオートフォーカス制御に対して本発明を有効に適用することが出来る。その他、ランプ波発生回路やＶＣＭの構成など、この実施の形態で具体的に示した細部等は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態のカメラ装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図２】カメラ装置のレンズ駆動部分の機械構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】図１のランプ波発生回路の回路構成図である。
【図４】固有振動を発生させずにＶＣＭのステップ駆動を行う第１の方式を説明する波形図である。
【図５】ランプ波形状の駆動電流により得られるＶＣＭの実際の動きを表わした波形図である。
【図６】ＶＣＭの周波数応答特性を示したグラフである。
【図７】所定条件のランプ波形で駆動電流を振動させた場合の電流Ｉと電磁力Ｆの波形図である。
【図８】駆動電流のランプ波形の傾きや期間を変化させた場合のシミュレーション結果の一例を示す波形図である。
【図９】駆動電流のランプ波形の傾きや期間を変化させた場合のシミュレーション結果の一例を示す波形図である。
【図１０】駆動電流のランプ波形の傾きや期間を変化させた場合のシミュレーション結果の一例を示す波形図である。
【図１１】駆動電流のランプ波形の期間を固有振動周期Ｔの自然数倍からずらした場合のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１２】コントローラのＣＰＵにより実行されるフォーカスサーチ処理のフローチャートである。
【図１３】フォーカスサーチ処理で出力されるコントローラのＤ／Ａ出力とランプ波発生回路の出力を示したタイムチャートである。
【図１４】フォーカスサーチ処理のその他の例を示すタイムチャートである。
【図１５】第２実施形態のカメラ装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１６】第２実施形態におけるフォーカスサーチ処理のフローチャートである。
【図１７】図１６のフォーカスサーチ処理で出力されるＤ／Ａコンバータの出力を示したタイムチャートである。
【図１８】従来のフォーカスサーチの動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
【００８２】
１１    撮像素子
１２    カメラレンズ
２１    モータドライバ（ドライバ回路）
２４    コントローラ
２５    ＣＰＵ
２６    不揮発性メモリ
３０    ＶＣＭ（電磁アクチュエータ）
３２    可動部
３３    板バネ（弾性部材）
４０    ランプ波発生回路
４１    コンパレータ
４２    定電流回路
４３    電圧フォロワ
Ｃ１    コンデンサ
【図１】
2008178206.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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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