(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を備えた運動デバイスの位置を磁気センサにより検出して、前記運動デバイスを目標位置に駆動する操作量信号を出力する運動デバイス制御回路において、
前記運動デバイスの目標位置指令信号を生成する目標位置指令信号生成回路と、
前記磁気センサの出力信号及び前記目標位置指令信号を入力とし、前記運動デバイスの前記操作量信号を生成するＰＩＤ制御回路と、を備え、
前記目標位置指令信号に応じて算出されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するように前記ＰＩＤ制御回路が構成されており、
前記目標位置指令信号に応じて、前記ＰＩＤパラメータを算出するＰＩＤパラメータ算出回路をさらに備え、
前記ＰＩＤパラメータ算出回路は、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じてＰＩＤパラメータを算出する運動デバイス制御回路。
【請求項２】
前記ＰＩＤパラメータ算出回路は、基準ＰＩＤパラメータを出力する基準ＰＩＤパラメータ記憶部と、前記基準ＰＩＤパラメータに対して前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じてＰＩＤパラメータを演算するＰＩＤパラメータ演算回路とを有し、
演算された前記ＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するように前記ＰＩＤ制御回路が構成されている請求項１に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項３】
前記ＰＩＤパラメータ算出回路は、前記目標位置指令信号の変化、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差、又は、前記ＰＩＤパラメータを判定閾値で判定する判定回路をさらに有し、
前記ＰＩＤパラメータ演算回路は、前記判定回路の判定結果に基づいて前記基準ＰＩＤパラメータに対する演算係数を決定し、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じて前記ＰＩＤパラメータの演算を行う請求項２に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項４】
前記ＰＩＤ制御回路は、前記磁気センサの出力信号と前記目標位置指令信号との第１の差演算部による第１の差に比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部と、前記第１の差の時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部と、前記出力信号の時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部と、を備え、
前記ＰＩＤパラメータ算出回路は、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じて、前記ＰＩＤ制御回路のＰＩＤパラメータの一部である前記比例演算部と前記微分演算部と前記積分演算部の少なくとも１つの係数に対して演算してＰＩＤパラメータを算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項５】
前記ＰＩＤ制御回路は、前記磁気センサの出力信号と前記目標位置指令信号との第１の差演算部による第１の差に比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部と、前記第１の差の時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部と、前記出力信号の時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部と、を備え、
前記ＰＩＤパラメータ算出回路は、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じて、前記ＰＩＤ制御回路のＰＩＤパラメータの一部である前記比例演算部の比例ゲインと前記微分演算部の微分時間と前記積分演算部の積分時間の少なくとも１つのパラメータに対して演算してＰＩＤパラメータを算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項６】
前記ＰＩＤ制御回路は、さらに、前記操作量信号をフィードバックする帰還部と、前記比例演算部と前記微分演算部と前記積分演算部の出力信号を加減算した信号を増幅して前記操作量信号を出力する増幅部と、を備え、
前記ＰＩＤパラメータ算出回路は、前記比例演算部の係数、前記微分演算部の係数、前記積分演算部の係数、前記帰還部の係数、前記増幅部の係数のうちの少なくとも１つ以上の係数に対して演算してＰＩＤパラメータを算出する請求項４に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項７】
前記ＰＩＤ制御回路は、さらに、ローパスフィルタ回路と目標値フィルタ回路を有し、前記ローパスフィルタ回路を経由した前記磁気センサの出力信号と、前記目標値フィルタ回路を経由した前記目標位置指令信号に対して、ＰＩＤ制御を行う請求項４〜６のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項８】
前記ＰＩＤパラメータは、前記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請求項１〜７のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路と、
前記操作量信号に基づいて前記運動デバイスを駆動する駆動コイルと、
前記磁石を備えた前記運動デバイスと、を備え、
前記運動デバイスが、オートフォーカスレンズであるオートフォーカス機構。
【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に関し、より詳細には、運動デバイスを目標位置へ移動させる条件（目標値の微分量の大小）にかかわらず、運動デバイスのクローズドループの安定性を確保でき、操作対象の収束時間が短い運動デバイス制御回路に関する。特に、カメラモジュールのオートフォーカス機能に適用できるものである。
【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（ＡＦ）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。そこで、ユーザがシャッターボタンを半押しした後、被写体にフォーカスを合わせるまでの処理が、短時間（例えば、１秒以内）に完了することが望まれている。
【０００４】
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なるので、より高精度なオートフォーカス制御が求められている。
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、運動デバイスと言われている。この種の運動デバイスには、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４では、オートフォーカスと手ブレ補正にクローズドループ制御を行う位置検出装置が開示されている。
【０００５】
図１は、従来の運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図中符号１は磁気センサ、２はＡ／Ｄ変換回路、３はＰＩＤ制御回路、４はデバイス位置指令信号発生回路、５はＤ／Ａ変換回路、６は出力ドライバ、７は駆動コイル、８は運動デバイスを示している。
磁気センサ１は、移動体８に取り付けられている磁石（図示せず）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検出位置信号値Ｖｉｐを出力するものである。
【０００６】
また、Ａ／Ｄ変換回路２は、磁気センサ１からの検出位置信号を増幅してＡ／Ｄ変換するもので、Ａ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐを得るものである。また、デバイス位置指令信号発生回路４は、運動デバイス８を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値ＶＴＡＲＧ及びキャリブレーション実行信号を出力するもので、ＰＩＤ制御回路３に接続されている。
【０００７】
また、ＰＩＤ制御回路３は、運動デバイス８の現在位置と目標補正位置信号値とにより指示される運動デバイス８の目標位置とから、この運動デバイス８を目標位置に移動させるための制御信号ＭＶを出力するものである。このＰＩＤ制御回路３からの出力信号ＭＶは、Ｄ／Ａ変換回路５によりＤ／Ａ変換され、出力ドライバ６により駆動コイル７に駆動電流が供給される。上述したような従来の運動デバイスの制御装置については、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００８】
図２は、図１における従来の運動デバイスの制御装置の具体的な構成図である。図２においては、カメラモジュール３０のレンズ（移動体）３３の位置調整を行う制御装置２０に適用した場合について説明する。この制御装置（位置制御回路）２０は、例えば、ＩＣ回路として構成されている。なお、カメラモジュール３０は、運動デバイス３１と、レンズ３３を移動させる駆動コイル２９とで構成されている。したがって、駆動コイル２９に電流を流すことにより、磁石３２が移動され、その磁石３２に固定されているレンズ３３の位置調整が可能となる。
【０００９】
つまり、図２に示した運動デバイス３１の制御装置２０は、レンズ（移動体）３３に取り付けられた磁石３２を有する運動デバイス３１と、この運動デバイス３１の磁石３２の近傍に配置された駆動コイル２９とを備え、この駆動コイル２９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３２を移動させるように構成されている。
図２に示した運動デバイス３１の制御装置２０は、駆動コイル２９の漏れ磁場により、磁気センサ２１がその漏れ磁場の影響を受けて検出誤差が生じるのを防止する対策を設けたものである。キャリブレーション演算回路２４は、検出磁場を取得する直前において駆動コイル２９への通電を停止する時間を有し、Ａ／Ｄ変換回路２３によりＡ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐに基づいて、運動デバイス３１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを得る。
【００１０】
漏れ磁場補正回路３４は、デバイス位置指令信号発生回路２６およびキャリブレーション演算回路２４に接続され、駆動コイル２９の漏れ磁場による磁気センサ２１の検出誤差を補正するものである。
図２において、ＰＩＤ制御回路２５は、キャリブレーション演算回路２４と漏れ磁場補正回路３４に接続され、キャリブレーション演算回路２４からの検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと漏れ磁場補正回路３４からの目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’とを入力し、レンズ（移動体）３３の現在位置と目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’とにより指示されるレンズ３３の目標位置とから、このレンズ３３を目標位置に移動させるための制御信号を出力するものである。
【００１１】
図３（ａ）乃至（ｃ）は、従来からの種々のＰＩＤ制御回路を示すブロック図で、図３（ａ）は、古典型のＰＩＤ制御回路、図３（ｂ）は、微分先行型のＰＩＤ制御回路、図３（ｃ）は、比例微分先行型のＰＩＤ制御回路のブロック図である。図中符号４１は微分演算部（不完全微分）、４２は比例演算部、４３は積分演算部、４４はゲイン増幅部、４５は第１の偏差演算部、４６は制御出力演算部を示している。なお、これらのＰＩＤ制御回路については、例えば、特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１７１９９８号
【特許文献２】特開２００４−２２７４３２号公報
【特許文献３】特開平１０−２０１２７３号公報
【特許文献４】特開２０１４−５６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の構成では、目標値の微分量（初期値と最終値の差）などの運動デバイスを移動させる条件によって、運動デバイスのクローズドループの安定性が取れない場合がある。
特に、目標値の微分量が小さい場合は安定性がとれたとしても、微分量が大きい場合に安定性が取れないことがある。そして、安定性が取れない場合、操作対象の収束時間が長いという問題がある。
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、運動デバイスを目標位置へ移動させる条件にかかわらず、運動デバイスのクローズドループの安定性を確保でき、操作対象の収束時間が短い運動デバイス制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、磁石（３２）を備えた運動デバイス（３１）の位置を磁気センサ（２１）により検出して、前記運動デバイス（３１）を目標位置に駆動する操作量信号（ＭＶ）を出力する運動デバイス制御回路（５０，６０）において、前記運動デバイスの目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）を生成する目標位置指令信号生成回路（２６）と、前記磁気センサ（２１）の出力信号（ＶＰＲＯＣ）及び前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）を入力とし、前記運動デバイス（３１）の前記操作量信号（ＭＶ）を生成するＰＩＤ制御回路（５１，６１）と、を備え、前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）に応じて算出されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するように前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）が構成されており、前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）に応じて、前記ＰＩＤパラメータを算出するＰＩＤパラメータ算出回路（５４，６４）をさらに備え、前記ＰＩＤパラメータ算出回路（５４，６４）は、前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）と前記磁気センサ（２１）の出力信号（ＶＰＲＯＣ）との差に応じてＰＩＤパラメータを算出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ＰＩＤパラメータ算出回路（５４）は、基準ＰＩＤパラメータを出力する基準ＰＩＤパラメータ記憶部（５３）と、前記基準ＰＩＤパラメータに対して前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じてＰＩＤパラメータを演算するＰＩＤパラメータ演算回路（５２）とを有し、演算された前記ＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するように前記ＰＩＤ制御回路（５１）が構成されていることを特徴とする。（実施形態１；図４）
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ＰＩＤパラメータ算出回路（６４）は、前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）の変化、前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）と前記磁気センサ（２１）の出力信号（ＶＰＲＯＣ）との差、又は、前記ＰＩＤパラメータを判定閾値で判定する判定回路（６５）をさらに有し、前記ＰＩＤパラメータ演算回路（６２）は、前記判定回路（６５）の判定結果に基づいて前記基準ＰＩＤパラメータに対する演算係数を決定し、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じて前記ＰＩＤパラメータの演算を行うことを特徴とする。（実施形態２；図７）
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）は、前記磁気センサ（２１）の出力信号（ＶＰＲＯＣ）と前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）との第１の差演算部（１４５）による第１の差に比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部（１４２）と、前記第１の差の時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部（１４３）と、前記出力信号の時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部（１４１）と、を備え、前記ＰＩＤパラメータ算出回路（５４，６４）は、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じて、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）のＰＩＤパラメータの一部である前記比例演算部（１４２）と前記微分演算部（１４１）と前記積分演算部（１４３）の少なくとも１つの係数に対して演算してＰＩＤパラメータを算出することを特徴とする。（実施例１；図９）
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）は、前記磁気センサ（２１）の出力信号（ＶＰＲＯＣ）と前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）との第１の差演算部（１４５）による第１の差に比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部（１４２）と、前記第１の差の時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部（１４３）と、前記出力信号の時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部（１４１）と、を備え、前記ＰＩＤパラメータ算出回路（５４，６４）は、前記目標位置指令信号と前記磁気センサの出力信号との差に応じて、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）のＰＩＤパラメータの一部である前記比例演算部（１４２）の比例ゲインと前記微分演算部（１４１）の微分時間と前記積分演算部（１４３）の積分時間の少なくとも１つのパラメータに対して演算してＰＩＤパラメータを算出することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）は、さらに、前記操作量信号（ＭＶ）をフィードバックする帰還部（１４８）と、前記比例演算部（１４２）と前記微分演算部（１４１）と前記積分演算部（１４３）の出力信号を加減算した信号を増幅して前記操作量信号（ＭＶ）を出力する増幅部（１４４）と、を備え、前記ＰＩＤパラメータ算出回路（５４，６４）は、前記前記比例演算部（１４２）の係数、前記微分演算部（１４１）の係数、前記積分演算部（１４３）の係数、前記帰還部（１４８）の係数、前記増幅部（１４４）の係数のうちの少なくとも１つ以上の係数に対して演算してＰＩＤパラメータを算出することを特徴とする。（実施例２；図１０）
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の発明において、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）は、さらに、ローパスフィルタ回路（１５１）と目標値フィルタ回路（１５２）を有し、前記ローパスフィルタ回路（１５１）を経由した前記磁気センサの出力信号と、前記目標値フィルタ回路（１５２）を経由した前記目標位置指令信号（ＶＴＡＲＧ）に対して、ＰＩＤ制御を行うことを特徴とする。（実施例３；図１１）
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発明において、前記ＰＩＤパラメータは、前記ＰＩＤ制御回路（５１，６１）のフィルタ特性を決定するパラメータであることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路（５０，６０）と、前記操作量信号（ＭＶ）に基づいて前記運動デバイス（３１）を駆動する駆動コイル（２９）と、前記磁石（３２）を備えた前記運動デバイス（３１）と、を備え、前記運動デバイス（３１）が、オートフォーカスレンズであることを特徴とするオートフォーカス機構である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、運動デバイスを目標位置へ移動させる条件にかかわらず、運動デバイスのクローズドループの安定性を確保でき、操作対象の収束時間が短い運動デバイス制御回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。
【図２】図１における従来の運動デバイスの制御装置の具体的な構成図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、従来からの種々のＰＩＤ制御回路を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態を説明するためのタイミングチャート図である。
【図６】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ＰＩＤパラメータの概念図である。
【図７】本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態２を説明するためのブロック図である。
【図８】（ａ）乃至（ｄ）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ＰＩＤパラメータの概念図である。
【図９】本発明に係る運動デバイス制御回路におけるＰＩＤ制御回路の実施例１を説明するための回路構成図である。
【図１０】本発明に係る運動デバイス制御回路におけるＰＩＤ制御回路の実施例２を説明するための回路構成図である。
【図１１】本発明に係る運動デバイス制御回路におけるＰＩＤ制御回路の実施例３を説明するための回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜実施形態１＞
図４は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１を説明するためのブロック図である。図中符号５０は運動デバイス制御回路、５１はＰＩＤ制御回路、５４はＰＩＤパラメータ算出回路、５２はＰＩＤパラメータ演算回路、５３は基準ＰＩＤパラメータ記憶部を示している。
なお、ＰＩＤ制御回路５１は、図１におけるＰＩＤ制御回路３又は図２におけるＰＩＤ制御回路２５に相当し、入力信号Ｖｉｐ（ＶＰＲＯＣ）及び目標値（目標位置指令信号）ＶＴＡＲＧもそれぞれ図１又は図２に記載の信号に対応している。
【００２６】
本実施形態１の運動デバイス制御回路５０は、磁石３２を備えた運動デバイス３１の位置を磁気センサ２１により検出して、運動デバイス３１を目標位置に駆動する操作量信号ＭＶを出力する運動デバイス制御回路である。操作量信号ＭＶに基づいて、図１又は図２に示す通り、駆動コイル２９に駆動電流を出力する。駆動コイル２９に駆動電流が流れることで、磁石３２を備えた運動デバイス３１の位置が移動する。
【００２７】
目標位置指令信号生成回路２６は、図２に示したように、運動デバイス３１の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを生成する。
ＰＩＤ制御回路５１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣ及び目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを入力とし、運動デバイス３１を移動させるための操作量信号ＭＶを生成する。ＰＩＤ制御回路５１は、入力信号ＶＰＲＯＣと目標値ＶＴＡＲＧとの差Ｅに基づいて制御出力（操作量信号）ＭＶを出力し、入力信号ＶＰＲＯＣを目標値ＶＴＡＲＧに近づけ、目標値に近い値に保持することを可能にしている。
つまり、ＰＩＤ制御回路５１は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じて算出されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するように構成されている。
【００２８】
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のことである。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。
【００２９】
本実施形態１におけるＰＩＤパラメータ算出回路５４は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じて、ＰＩＤパラメータを算出するＰＩＤパラメータ算出回路５４をさらに備えている。このＰＩＤパラメータ算出回路５４は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの変化に応じてＰＩＤパラメータを算出するか、又は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧと磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣとの差に応じてＰＩＤパラメータを算出する。
また、ＰＩＤパラメータ算出回路５４は、基準ＰＩＤパラメータを出力する基準ＰＩＤパラメータ記憶部５３と、基準ＰＩＤパラメータに対して目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じてＰＩＤパラメータを演算するＰＩＤパラメータ演算回路５２とを備え、演算されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するようにＰＩＤ制御回路５１が構成されている。
【００３０】
このように、ＰＩＤパラメータ算出回路５４は、ＰＩＤパラメータ演算回路５２と基準ＰＩＤパラメータ記憶部５３とを備えている。このＰＩＤパラメータ算出回路５４で算出されたＰＩＤパラメータに基づいて、ＰＩＤ制御回路５１はＰＩＤ制御を行う。具体的には、ＰＩＤパラメータ演算回路５２は、出力信号ＶＰＲＯＣ及び目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを入力とし、ＰＩＤパラメータの演算を実施する。演算されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御回路５１のＰＩＤ制御が行われる。なお、基準ＰＩＤパラメータ記憶部５３で記憶される基準ＰＩＤパラメータに対して演算する形態以外にも、ＰＩＤパラメータ演算回路自体でＰＩＤパラメータを算出する形態であってもよい。
【００３１】
このような構成により、運動デバイスを目標位置へ移動させる条件にかかわらず、運動デバイスのクローズドループの安定性を確保でき、操作対象の収束時間が短い運動デバイス制御回路を実現することができる。
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つ以上を含む。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制御回路内部にＬＰＦ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。
【００３２】
次に、具体的なＰＩＤパラメータの算出について説明する。  
図５は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態を説明するためのタイミングチャート図である。実線が目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを表し、一点鎖線が磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣを表す。
運動デバイスのストローク量に対応して、つまり目標位置指令信号ＶＴＡＲＧが変化した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２の運動デバイスの位置となる磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値｜Ｅ０｜，｜Ｅ１｜，｜Ｅ２｜に応じて、ＰＩＤパラメータ演算の係数が決定されるよう構成されている。
【００３３】
図６は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態１を説明するための概念図で、図４に示した実施形態１における具体的なＰＩＤパラメータの概念図である。
ストローク量が小さい短ストローク側に対しては、例えば、静止摩擦の影響が表れやすい操作対象の場合、ストロークが短いためその静止摩擦の影響が大きくあらわれ、操作対象は動きにくい。この為、操作量信号ＭＶの最大値が大きくなるようなＰＩＤパラメータでＰＩＤ制御を行う。
【００３４】
具体的には、ＰＩＤ制御回路５１の周波数特性において、低周波数帯域のゲインが大きくなるＰＩＤパラメータとする。例えば、積分演算部の積分時間を短く、または比例演算部のゲインを大きく、もしくはその両方とすることで、上述のＰＩＤパラメータが得られる。また、安定性を確保するため、ＰＩＤ制御回路５１の周波数特性において、高周波数帯域の位相が進むようなＰＩＤパラメータとする。例えば、微分演算部の微分時間を長くすることで、安定性も確保したＰＩＤパラメータが得られる。
【００３５】
一方、ストローク量が大きい長ストローク側に対しては、例えば、静止摩擦の影響が表れやすい操作対象の場合、短ストロークに比べ、静止摩擦の影響が小さく、操作対象は動きやすくなる。この為、操作量信号ＭＶの最大値が小さくなるようなＰＩＤパラメータでＰＩＤ制御を行う。
具体的には、ＰＩＤ制御回路５１の周波数特性において、低周波数帯域のゲインが小さくなるようなＰＩＤパラメータとする。例えば、積分演算部の積分時間を長く、または比例演算部の比例ゲインを小さく、もしくはその両方とすることで、上述のＰＩＤパラメータが得られる。また、積分時間を長く、比例ゲインを小さくして、微分時間を一定とすることで、短ストローク側より安定性を確保しやすいＰＩＤパラメータが得られる。
【００３６】
上述した図６は、上述のケースにおける具体例であり、横軸は、ストローク量（前述の絶対値に対応）であり、縦軸はＰＩＤ制御における積分動作の積分時間と（左軸）、ＰＩＤ制御における比例動作の比例ゲイン（右軸）である。
積分時間Ｔｉｍｉｎ、微分時間Ｔｄ、比例ゲインＫｐｍａｘを基準ＰＩＤパラメータとし、積分時間Ｔｍａｘ、微分時間Ｔｄ、比例ゲインＫｍｉｎを基準ＰＩＤパラメータ２とし、ストローク量に応じて演算を行ってＰＩＤパラメータを決定する。
【００３７】
図６における積分時間は、積分時間ＴｉｍｉｍとＴｉｍａｘが磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値（ストローク量）に関連づけられる。具体的には、積分時間は、積分時間Ｔｉｍｉｎから、ストローク量に応じて線形的に増加して、積分時間Ｔｍａｘとする。
また、比例ゲインは、比例ゲインＫｐｍａｘとＫｐｍｉｎが磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に関連づけられる。具体的には、比例ゲインは、比例ゲインＫｐｍａｘから、ストローク量に応じて線形的に減少して、比例ゲインＫｍｉｎとする。
【００３８】
また、微分時間は、比例ゲインＫｐｍａｘとＫｐｍｉｎが磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に関連しない。具体的には、微分時間は、一定とする。
図６に示す、積分時間、微分時間、比例ゲインとなるＰＩＤパラメータとすることで、ストローク量に応じて所望のＰＩＤ制御回路の周波数特性が得られる。それによって、運動デバイスを目標位置へ移動させる条件にかかわらず、運動デバイスのクローズドループの安定性を確保でき、操作対象の収束時間が短くすることができる。
【００３９】
ここで、上述の説明では積分時間及び比例ゲインの係数を一次の関数で表し、微分時間の係数を１（一定）としていたが、特に限定するわけではなく積分時間及び比例時間の係数を高次の関数としても良いし、微分時間の係数を一次又は高次の関数としても良い。
また、このＰＩＤパラメータの選定は、ストローク幅により粘性など、異なるパラメータの影響が主因となる場合や、複合因になるような場合、摩擦等の非線形性が顕著になる場合など様々なケースにおいて、それぞれに合うＰＩＤパラメータにするべきであることは言うまでもない。
また、ここでは、ストローク量に応じてＰＩＤパラメータが算出される形態を説明したが、ストローク量以外であってもよい。
【００４０】
＜実施形態２＞
図７は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態２を説明するためのブロック図である。図中符号６０は運動デバイス制御回路、６１はＰＩＤ制御回路、６４はＰＩＤパラメータ算出回路、６２はＰＩＤパラメータ演算回路、６３は基準ＰＩＤパラメータ記憶部、図中符号６５は判定回路を示している。
なお、ＰＩＤ制御回路６１は、図１におけるＰＩＤ制御回路３又は図２におけるＰＩＤ制御回路２５に相当し、入力信号Ｖｉｐ（ＶＰＲＯＣ）及び目標値ＶＴＡＲＧもそれぞれ図１又は図２に記載の信号に対応している。
【００４１】
本実施形態２の運動デバイス制御回路６０は、磁石３２を備えた運動デバイス３１の位置を磁気センサ２１により検出して、運動デバイス３１を目標位置に駆動する操作量信号ＭＶを出力する運動デバイス制御回路である。操作量信号ＭＶに基づいて、図１又は図２に示す通り、駆動コイル２９に駆動電流を出力する。駆動コイル２９に駆動電流が流れることで、磁石３２を備えた運動デバイス３１の位置が移動する。
【００４２】
目標位置指令信号生成回路２６は、図２に示したように、運動デバイス３１の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを生成する。
ＰＩＤ制御回路６１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣ及び目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを入力とし、運動デバイス３１を移動させるための操作量信号ＭＶを生成する。ＰＩＤ制御回路６１は、入力信号ＶＰＲＯＣと目標値ＶＴＡＲＧとの差Ｅに基づいて制御出力（操作量信号）ＭＶを出力し、入力信号ＶＰＲＯＣを目標値ＶＴＡＲＧに近づけ、目標値に近い値に保持することを可能にしている。
【００４３】
つまり、ＰＩＤ制御回路６１は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じて算出されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御するように構成されている。
本実施形態２の運動デバイス制御回路６０は、ＰＩＤパラメータ算出回路６４に、さらに判定回路６５を備え、この判定回路６５は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの変化、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧと磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣとの差、又は、ＰＩＤパラメータを判定閾値で判定するものである。
【００４４】
ＰＩＤパラメータ演算回路６２は、判定回路６５の判定結果に基づいて基準ＰＩＤパラメータに対する演算係数を決定し、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じてＰＩＤパラメータの演算を行うように構成されている。
つまり、判定回路６５は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣ及び目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを判定閾値に基づいて判定する。また、判定回路６５は、ＰＩＤパラメータ演算回路６２の出力を判定閾値に基づいて判定する形態であってもよい。
【００４５】
ＰＩＤパラメータ演算回路６２は、判定回路６５の出力である判定信号に基づいて、ＰＩＤパラメータの演算を実施する。
本実施形態２では、判定結果である判定信号と磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと目標位置指令信号ＶＴＡＲＧとに基づいてＰＩＤパラメータ演算回路６２によりＰＩＤパラメータが演算され、演算されたＰＩＤパラメータに基づいてＰＩＤ制御回路６１のＰＩＤ制御が行われる。
【００４６】
より詳細には、ＰＩＤパラメータの算出において、判定回路６５の判定信号に応じて、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに関連付けられる演算式が変更されるような形態である。次に、具体的な判定条件について説明する。
１）判定閾値１：ストローク量による判定条件
図８（ａ）乃至（ｄ）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ＰＩＤパラメータの概念図である。
図８（ａ）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ＰＩＤパラメータと判定閾値１の概念図で、図７に示した実施形態２における具体的なＰＩＤパラメータ判定閾値１の概念図である。
【００４７】
例えば、静止摩擦の影響が表れやすい操作対象の場合、短ストローク側はある程度（例えば、第１の判定閾値（判定閾値１））のストローク量まで、ＰＩＤパラメータを変化させず、操作量信号ＭＶの最大値が大きくなるＰＩＤパラメータを用いてＰＩＤ制御を実施するのが好ましい場合がある。この場合、操作量信号ＭＶの最大値が大きくなるＰＩＤパラメータを基準ＰＩＤパラメータとし、第１の判定閾値までは、基準ＰＩＤパラメータとする構成が挙げられる。
【００４８】
判定回路６５は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧが変化時の運動デバイスの位置となる磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値と、第１の判定閾値との比較をおこなう。
そして、ＰＩＤパラメータ演算回路６２が、第１の判定閾値よりも短いストローク時には基準ＰＩＤパラメータとなるように、積分時間、微分時間、比例ゲインに対する演算係数を一定とし（演算係数を１とする、又は、演算を行わない）、第１の判定閾値よりも長いストロークの場合には、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に関連づけられるような演算係数でＰＩＤパラメータを演算して出力する。
【００４９】
図８（ａ）では、ＰＩＤパラメータの算出として、第１の判定閾値よりも短いストローク量では、積分時間、微分時間、比例ゲインが一定となり、第１の判定閾値以上のストローク量では、ストローク量に対して積分時間は線形に増加し、比例ゲインは線形に減少するように演算を行う。
ここで、第１の判定閾値は、積分時間、微分時間、比例ゲインの各係数に対して共通でもよいし、別々に設定してもよい。
【００５０】
２）判定閾値２：ストローク量による判定条件
図８（ｂ）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ＰＩＤパラメータと判定閾値２の概念図で、図７に示した実施形態２における具体的なＰＩＤパラメータ判定閾値２の概念図である。
例えば、静止摩擦の影響が表れやすい操作対象の場合、長ストローク側はある程度（例えば、判定閾値２）のストローク量以上においてはＰＩＤパラメータを変化させず、適度な操作量信号ＭＶを得るＰＩＤパラメータを用いてＰＩＤ制御を実施するのが好ましい場合がある。
【００５１】
判定回路６５は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧが変化時の運動デバイスの位置となる磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値と、第２の判定閾値（判定閾値２）との比較をおこなう。そして、ＰＩＤパラメータ演算回路６２が、第２の判定閾値よりも長いストローク時には基準ＰＩＤパラメータとなるように、積分時間、微分時間、比例ゲインに対する演算係数を一定とし（演算係数を１とする、又は、演算を行わない）、第２の判定閾値よりも短いストロークの場合には、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に関連づけられるような演算係数でＰＩＤパラメータを演算して出力する。
【００５２】
図８（ｂ）では、ＰＩＤパラメータの算出として、第２の判定閾値よりも短いストローク量では、ストローク量に対して積分時間は線形に増加し、比例ゲインは線形に減少するように演算を行い、第２の判定閾値以上のストローク量では、積分時間、微分時間、比例ゲインを一定となる演算を行う。
ここで判定閾値２は積分時間、微分時間、比例ゲインの各係数に対して共通でもよいし、別々に設定してもよい。
【００５３】
３）判定閾値３及び４：ＰＩＤパラメータによる判定条件
図８（ｃ）は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態２を説明するための概念図で、図７に示した実施形態２における具体的なＰＩＤパラメータ判定閾値３及び４の概念図である。
ＰＩＤパラメータの積分時間、微分時間、比例ゲインの各係数が磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に関連づけられるような高次の関数の場合、各係数の上限を、例えば、図８（ａ）及び（ｂ）における判定閾値１または判定閾値２のようなストローク長ではなく、ＰＩＤパラメータの積分時間、微分時間、比例ゲインの値によって判定した方が良い場合がある。
【００５４】
判定回路６５は、ＰＩＤパラメータ演算回路６２で演算されたＰＩＤパラメータのと、判定閾値３又は４との比較をおこなう。そして、ＰＩＤパラメータ演算回路６２が、判定閾値３又は４を超えるような演算結果の場合、クリップ処理を実施するように係数を出力する。
つまり、判定回路６５は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧと磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣを入力とする図７とは異なり、ＰＩＤパラメータ演算回路６２の出力信号を入力として判定閾値で判定を行う形態である。
【００５５】
演算係数及び判定条件について条件ごとに説明を行ったが、図８（ｄ）に示すように、１条件以上の各条件を同時に設定してもよい。
また、ストローク長の判定対象として、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧが変化時の運動デバイスの位置となる磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値を用いて説明を行ったが、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧが変化時の変化量（微分量）を判定対象としても良い。また、上述した変化量や差の符号によって、ＰＩＤパラメータの算出方法が変わる構成であってもよい。
また、目標位置指令信号に応じて複数記憶されたＰＩＤパラメータを切り替え、かつ、目標位置指令信号に応じてＰＩＤパラメータを算出する構成であってもよい。
【実施例１】
【００５６】
図９は、本発明に係る運動デバイス制御回路におけるＰＩＤ制御回路の実施例１を説明するための回路構成図で、図４及び図７に示した実施形態１及び実施形態２におけるＰＩＤ制御回路５１及び６１の具体的な回路構成図である。図中符号１４１は微分演算部（不完全微分）、１４２は比例演算部、１４３は積分演算部、１４４はゲイン増幅部、１４５は第１の差演算部、１４６は制御出力演算部を示している。
【００５７】
本実施例１に係る運動デバイス制御回路は、磁石３２を備えた運動デバイス３１の位置を磁気センサ２１により検出して、運動デバイス３１を目標値に基づいて目標位置に駆動する運動デバイス制御回路である。
目標位置指令信号生成回路２６は、運動デバイス３１の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを生成する。また、ＰＩＤ制御回路５１及び６１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣ及び目標位置指令信号ＶＴＡＲＧを入力とし、運動デバイス３１の操作量信号ＭＶを生成する。
【００５８】
また、ＰＩＤ制御回路５１及び６１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと目標位置指令信号ＶＴＡＲＧとの第１の差演算部１４５による第１の差Ｅに比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部１４２と、第１の差Ｅの時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部１４３と、出力信号ＶＰＲＯＣの時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部１４１と、を備えている。
【００５９】
つまり、本実施例１のＰＩＤ制御回路５１及び６１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと目標位置指令信号ＶＴＡＲＧとの第１の差演算部１４５による第１の差Ｅに比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部１４２と、第１の差Ｅの時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部１４３と、出力信号ＶＰＲＯＣの時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部１４１と、入力信号ＶＰＲＯＣを微分（Ｄ）演算し、第１の差Ｅを比例（Ｐ）演算と積分（Ｉ）演算してそれぞれを加算してゲイン増幅して操作量ＭＶを出力するゲイン増幅部１４４と、を備えている。
【００６０】
ＰＩＤ制御は、比例演算部１４２による差Ｅに比例した比例値を出力する比例動作（Ｐ動作）と、積分演算部１４３による差Ｅの時間積分に比例した積分値を出力する積分動作（Ｉ動作）と、微分演算部１４１による入力信号ＶＰＲＯＣの時間微分に比例した微分値を出力する微分動作（Ｄ動作）との３つの動作を組み合わせて制御を行っている。
また、ＰＩＤ制御回路５１及び６１は、ＰＩＤパラメータ演算回路からのＰＩＤパラメータによって、適正なパラメータに設定される。このような構成により、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧ変化時の磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に応じて、比例演算部１４２と微分演算部１４１と積分演算部１４３のパラメータが切り替わる。それによって、動特性の異なる様々な機器の制御が可能となる。
【００６１】
差演算部１４５は、目標値ＶＴＡＲＧと磁気センサ（図２における符号２１に相当）からの入力信号ＶＰＲＯＣとの差Ｅを演算するためのものである。
比例演算部１４２は、差演算部１４５から出力された差Ｅに比例した比例値ＫＰを出力するためのものであり、従来のＰＩＤ制御におけるＰ動作に該当する。
積分演算部１４３は、差演算部１４５から出力された差Ｅの時間積分に比例した積分値ＫＩを出力するためのものであり、従来のＰＩＤ制御におけるＩ動作に該当する。
【００６２】
微分演算部１４１は、磁気センサからの入力信号ＶＰＲＯＣの時間微分に比例した微分値ＫＤを出力するためのものであり、従来のＰＩＤ制御におけるＤ動作に該当する。
制御出力演算部１４６は、比例演算部１４２と積分演算部１４３と微分演算部１４１とからの出力に基づいて、ゲイン増幅器１４４を介して制御出力値（操作量）ＭＶを演算するためのものである。具体的には、制御出力演算部１４６は、比例演算部１４２と積分演算部１４３と微分演算部１４１とから出力された比例値ＫＰと、積分値ＫＩと、微分値ＫＤとの総和を演算して制御対象へ出力する。
【００６３】
また、ＰＩＤパラメータ算出回路５４，６４は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じて、ＰＩＤ制御回路５１，６１のＰＩＤパラメータの一部である比例演算部１４２と微分演算部１４１と積分演算部１４３の少なくとも１つの係数に対して演算してＰＩＤパラメータを算出するように構成されている。
また、ＰＩＤパラメータ算出回路５４，６４は、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに応じて、ＰＩＤ制御回路５１，６１のＰＩＤパラメータの一部である比例演算部１４２の比例ゲインと微分演算部１４１の微分時間と積分演算部１４３の積分時間の少なくとも１つのパラメータに対して演算してＰＩＤパラメータを算出するように構成されている。
【００６４】
本実施例１は、１つのＰＩＤ制御構成での実施例を表しているが、それ以外のＰＩＤ構成であってもよく、その構成が変化するものであってもよい。
なお、操作量信号を、積分演算部へフィードバックする形態に加えて、比例演算部、微分演算部、及び両方へフィードバックする形態であってもよい。また、操作量信号のフィードバックは、帰還部の出力信号のフィードバック、帰還部の出力と絶対値演算部の乗算結果のフィードバック、及び、それらに準じる信号をフィードバックする形態であってもよい。
【実施例２】
【００６５】
図１０は、本発明に係る運動デバイス制御回路におけるＰＩＤ制御回路５１及び６１の実施例２を説明するための回路構成図で、図４及び図７に示した実施形態１及び実施形態２におけるＰＩＤ制御回路５１及び６１の他の具体的な回路構成図である。図中符号１４７は帰還演算部、１４８は帰還部を示している。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。
【００６６】
ＰＩＤ制御回路５１，６１は、さらに、操作量信号ＭＶをフィードバックする帰還部１４８と、比例演算部１４２と微分演算部１４１と積分演算部１４３の出力信号を加減算した信号を増幅して操作量信号ＭＶを出力する増幅部１４４と、を備えている。
ＰＩＤパラメータ算出回路５４，６４は、比例演算部１４２の係数、微分演算部１４１の係数、積分演算部１４３の係数、帰還部１４８の係数、増幅部１４４の少なくとも１つ以上の係数に対して演算してＰＩＤパラメータを算出するように構成されている。
このように、本実施例２のＰＩＤ制御回路５１及び６１は、さらに、操作量信号ＭＶを積分演算部１４３の入力へ帰還する帰還部１４８と、比例演算部１４２と微分演算部１４１と積分演算部１４３の出力信号を加減算した信号を増幅して操作量信号ＭＶを出力する増幅部１４４と、を備えている。
【００６７】
つまり、本実施例２のＰＩＤ制御回路５１及び６１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと目標位置指令信号ＶＴＡＲＧとの第１の差演算部１４５による第１の差Ｅに比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部１４２と、第１の差Ｅの時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部１４３と、出力信号ＶＰＲＯＣの時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部１４１と、入力信号ＶＰＲＯＣを微分（Ｄ）演算し、第１の差Ｅを比例（Ｐ）演算と積分（Ｉ）演算してそれぞれを加算してゲイン増幅して操作量ＭＶを出力するゲイン増幅部１４４と、操作量信号ＭＶを積分演算部１４３の入力側にフィードバックする帰還部１４８と、を備えている。
【００６８】
また、ＰＩＤ制御回路５１及び６１は、ＰＩＤパラメータ演算回路からのＰＩＤパラメータによって、適正なパラメータに設定される。このような構成により、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧ変化時の磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に応じて、比例演算部１４２と微分演算部１４１と積分演算部１４３のパラメータが切り替わる。それによって、動特性の異なる様々な機器の制御が可能となる。
【００６９】
また、積分演算部１４２は、第１の差Ｅと帰還部１４８の出力信号との帰還演算部１４７による第２の差Ｆを積分する。また、移動体３３は、オートフォーカスレンズの運動デバイスであることを可能としている。
つまり、積分演算部１４３の前段に帰還演算部１４７を設け、ゲイン増幅器１４４からの制御出力値（操作量）ＭＶを、帰還部１４８を介して積分演算部１４３の入力へフィードバックする構成により、目標値変化時の過渡的区間においてＰＩＤ制御回路５１及び６１の制御性が向上される。それによって、安定性が向上し、さらに、応答性も向上する。
なお、帰還部１４８では操作量信号ＭＶに対し、最も単純には、スケーリング係数を乗算した構成を採用するが、操作量信号ＭＶを適切なフィルタや、変調、演算する構成であってもよい。
【実施例３】
【００７０】
図１１は、本発明に係る運動デバイス制御回路におけるＰＩＤ制御回路５１及び６１の実施例３を説明するための回路構成図で、図４及び図７に示した実施形態１及び実施形態２におけるＰＩＤ制御回路５１及び６１の他の具体的な回路構成図である。図中符号１４７は帰還演算部、１４８は帰還部、１５１はローパスフィルタ（ＬＰＦ；１次）回路、１５２は目標値フィルタ回路を示している。なお、図１０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。
【００７１】
ＰＩＤ制御回路５１，６１は、さらに、ローパスフィルタ回路１５１と目標値フィルタ回路１５２を有し、ローパスフィルタ回路１５１を経由した位置信号と、目標値フィルタ回路１５２を経由した目標位置指令信号ＶＴＡＲＧに対して、ＰＩＤ制御を行うように構成されている。
また、ＰＩＤパラメータは、ＰＩＤ制御回路５１，６１のフィルタ特性を決定するパラメータである。
このように、本実施例３のＰＩＤ制御回路５１及び６１は、さらに、入力信号が入力されるＬＰＦ回路１５１と、目標値指令信号が入力される目標値フィルタ回路１５２と、を備えている。
【００７２】
つまり、本実施例３のＰＩＤ制御回路５１及び６１は、磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣが入力されるＬＰＦ回路１５１と、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧが入力される目標値フィルタ回路１５２と、ＬＰＦ回路１５１の出力と目標値フィルタ回路１５２の出力との第１の差演算部１４５による第１の差Ｅに比例した比例値を出力する比例動作を行う比例演算部１４２と、第１の差Ｅの時間積分に比例した積分値を出力する積分動作を行う積分演算部１４３と、ＬＰＦ回路１５１の出力信号の時間微分に比例した微分値を出力する微分動作を行う微分演算部１４１と、ＬＰＦ回路１５１の出力信号を微分（Ｄ）演算し、第１の差Ｅを比例（Ｐ）演算と積分（Ｉ）演算してそれぞれを加算してゲイン増幅して操作量信号ＭＶを出力するゲイン増幅部１４４と、操作量信号ＭＶを積分演算部１４３の入力側にフィードバックする帰還部１４８と、を備えている。
【００７３】
また、ＰＩＤ制御回路５１及び６１は、ＰＩＤパラメータ演算回路からのＰＩＤパラメータによって、適正なパラメータに設定されている。ＰＩＤパラメータとしては、ＬＰＦ回路及び目標値フィルタ回路のパラメータも含んでいる。
なお、目標値フィルタ回路１５２としては、主に位相進み遅れ補償要素を持ったフィルタ回路である。目標値フィルタ回路１５２のパラメータには、位相遅れ要素の時定数τ１がＰＩＤ制御回路５１及び６１の積分演算部４３における積分時間に比例した時定数となるような第１のパラメータと、位相進み要素の時定数τ２が位相遅れ要素の時定数τ１に比例した時定数となるような第２のパラメータと、が設定される。しかしながら、目標値ＶＴＡＲＧの生成波形を任意に調整できるフィルタ、演算などの構成であれば、どのような形態であってもよい。
【００７４】
このような構成により、目標位置指令信号ＶＴＡＲＧ変化時の磁気センサ２１の出力信号ＶＰＲＯＣと変化後の目標位置指令信号ＶＴＡＲＧの差の絶対値に応じて、ＰＩＤパラメータが切り替わる。それによって、動特性の異なる様々な機器の制御が可能となる。
また、積分演算部１４２は、第１の差Ｅと帰還部１４８の出力信号との帰還演算部１４７による第２の差Ｆを積分する。
【００７５】
本実施例３では、ＬＰＦ回路と目標値フィルタ回路とを備える構成とし、フィルタの時定数も含めて適切なＰＩＤパラメータを切り替えてＰＩＤ制御を行うことができる。
なお、運動デバイスは、線形運動デバイスであってもよい。
また、上述した運動デバイス制御回路５０，６０と、操作量信号ＭＶに基づいて運動デバイス３１を駆動する駆動コイル２９と、磁石３２を備えた運動デバイス３１とを備え、運動デバイス３１が、オートフォーカスレンズであるオートフォーカス機構として適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１  磁気センサ
２  Ａ／Ｄ変換回路
３  ＰＩＤ制御回路
４  デバイス位置（目標位置）指令信号発生回路
５  Ｄ／Ａ変換回路
６  出力ドライバ
７  駆動コイル
８  運動デバイス
２０  制御装置（位置制御回路）
２１  磁気センサ
２２  増幅器
２３  Ａ／Ｄ変換回路
２４  キャリブレーション演算回路
２５  ＰＩＤ制御回路
２６  目標位置指令信号発生回路
２８ａ，２８ｂ  第１及び第２の出力ドライバ
２９  駆動コイル
３０  カメラモジュール
３１  運動デバイス
３２  磁石
３３  レンズ（移動体）
３４  漏れ磁場補正回路
４１，１４１  微分演算部（不完全微分）
４２，１４２  比例演算部
４３，１４３  積分演算部
４４，１４４  ゲイン増幅部
４５，１４５  第１の差演算部
４６，１４６  制御出力演算部
５０，６０  運動デバイス制御回路
５１，６１  ＰＩＤ制御回路
５２，６２  ＰＩＤパラメータ演算回路
５３，６３  基準ＰＩＤパラメータ記憶部
５４、６４、ＰＩＤパラメータ算出回路
６５  判定回路
１４７  帰還演算部
１４８  帰還部
１５１  ＬＰＦ回路（１次）
１５２  目標値フィルタ回路
【図１】
0006360388.tif 000002
【図２】
0006360388.tif 000003
【図３】
0006360388.tif 000004
【図４】
0006360388.tif 000005
【図５】
0006360388.tif 000006
【図６】
0006360388.tif 000007
【図７】
0006360388.tif 000008
【図８】
0006360388.tif 000009
【図９】
0006360388.tif 000010
【図１０】
0006360388.tif 000011
【図１１】
0006360388.tif 000012