(57)【要約】  【課題】  移動体の基準位置を検出する基準位置検出手段を有する駆動装置、それを用いた電子機器に関し、特に小型、低消費電力、安価で信頼性に富んだ基準位置検出手段を実現する駆動装置に関する。  【解決手段】  そこで、本発明の駆動機構は、ドライバに流れるアクチュエータの電流を検出し、規定値よりも高いか低いかを判断する電流比較手段と、電流比較手段の判断に基づきドライバへの電流の流れを制御する切り替え手段と、電流比較手段の判断を基にした信号の周波数と基準周波数とを比較する動作/停止判断手段により、移動体が基準位置に設けた規定部材に到達したか否かを判断する。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体と、前記移動体の移動を案内するとともに駆動力を伝達する移動体駆動機構と、前記移動体駆動機構に駆動力を与えるアクチュエータと、前記アクチュエータにエネルギを与えるドライバと、前記移動体の動作の基準位置に設けられ前記移動体と当接することにより前記移動体の移動範囲を規制する規制部材とを有し、
前記移動体が前記規制部材に当接する動作における前記アクチュエータの駆動力を、前記移動体が前記規制部材に当接する動作以外の通常動作における駆動力よりも小さくしたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
移動体と、前記移動体の移動を案内するとともに駆動力を伝達する移動体駆動機構と、前記移動体駆動機構に駆動力を与えるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するドライバと、前記移動体の動作の基準位置に設けられ前記移動体と当接することにより前記移動体の移動範囲を規制する規制部材とを有し、
前記ドライバに流れる前記アクチュエータの電流を検出し、規定値よりも高いか低いかを判断する電流比較手段と、前記電流比較手段の判断に基づき前記ドライバへの電流の流れを制御する切り替え手段と、前記電流比較手段の判断を基にした信号の周波数と基準周波数とを比較する動作/停止判断手段により、前記移動体が前記基準位置に到達したか否かを判断することを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の駆動装置であって、前記移動体が前記基準位置を確認する動作においては更に前記移動体の移動速度を通常動作よりも低くしたことを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
前記電流比較手段と前記動作/停止判断手段を前記アクチュエータの各相のコイル毎に有し、
前記移動体が前記基準位置に到達したか否かは前記複数の相のコイルのうち、何れか一つの相のコイルに流れる電流を基に判断されることを特徴とする請求項２記載の駆動装置。
【請求項５】
前記切り替え手段は、前記移動体が前記基準位置に到達したことを告げる信号を前記動作/停止判断手段から受けると、前記ドライバへの電流の流れを中止することを特徴とする請求項２記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の駆動装置と、前記移動体に固定されたレンズと、前記レンズを経由した光を受ける撮像素子と、を備えたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の駆動装置と、固定状態に設けられたレンズと、前記固定部材から最も遠い位置にある移動体に設けられ前記レンズを経由した光を受ける撮像素子と、を備えたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の駆動装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータによって駆動される移動体の基準位置の検出が必要な駆動装置に係り、特にレンズを駆動するためのカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スチルカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に搭載されるカメラモジュールにおいて、レンズをアクチュエータによって駆動することによるズームやオートフォーカスは一般的な技術となっている。
【０００３】
ここで使用されるアクチュエータとしてはオープンループで位置決め制御ができる等の理由からステッピングモータが使われることが多い。そしてこの場合には移動体となるレンズの基準位置を確認するための基準位置検出センサが同時に使われている。
【０００４】
基準位置検出センサとしてはホトインタラプタを用いた構成が一般的である。ホトインタラプタはレンズ等の移動体に設けられた遮光板によって発光素子から放射される光が遮られたことを受光素子が検出することで基準位置が検出される原理となっている。
【０００５】
また、機構の簡単化を狙い、移動体を規制部材に直接当てて機械的に基準位置で止める様にした方式として、移動範囲を動作するに十分な駆動パルスをステッピングモータに与えると共に、基準位置に対応して予め記憶してある相励磁電圧パターンに一致した際に、ステッピングモータを停止させる方式（特許文献１）や、駆動パルスを与えていない側のコイルに発生する電圧を検出して規制部材に止められているか否かを判断する方式（特許文献２）が考案されている。
【特許文献１】特開平５−２３６８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２７３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年カメラモジュールが搭載される機器の多様化が進んでいる。その一例として携帯電話への搭載が挙げられるが、特にこの場合にはカメラモジュールの小型化とともに低消費電力化、低コスト化が強く要求されている。
【０００７】
しかしながら、基準位置検出センサとして従来の技術で使用されていたホトインタラプタと遮光板を用いる方式では、ホトインタラプタの体積が大きく、またコストも高いため、カメラモジュールの大きさを制限してしまうとともに、コストの上昇を招いてしまった。
【０００８】
特に、ズームとオートフォーカスの二つの機能を有するカメラモジュールの場合、基準位置検出センサを各レンズに対応して設ければ、それだけカメラモジュールは大型化するとともにコストの増大を招いてしまうという課題があった。そして、少なくとも基準位置の検出に係わるレンズの動作の間、ホトインタラプタは電流を消費し続けてしまうため消費電力は大きくなってしまうという課題があった。
【０００９】
これに対し、移動体を規制部材に直接当てて機械的に基準位置で止める様にした方式では、基準位置検出センサが不要なためカメラモジュールの小型化が可能になるとともに消費電力の大きな発光素子を使用しないため消費電力も小さくできた。しかしながら、移動体を規制部材に直接当てることにより発生する衝撃により、レンズを含めた光学系（光軸等）にずれが生じて画像に悪影響を与えたり、不快な音を発生したり、案内部材等の摺動部に傷をつけて耐久性や案内精度の低下を招いたり、最悪の場合には案内部がロックされて動作不能となる信頼性低下を招くおそれもあった。
【００１０】
また、特許文献１の方式では相励磁電圧パターンは、特定の周期をもって繰り返されるので自ずと最大稼動範囲が決まってしまった。そしてこれを回避するためには相励磁電圧パターンの周期を計数する手段が別に必要となった。特許文献２の方式では駆動に使用するコイルと検出に使用するコイルを切り替えるための処理が複雑になり、モータの高速回転に対応するのが難しかった。また、励磁に用いないコイルが必要となる為、出力トルクも小さかった。そして、両者の方式ともに規制部材に移動体が当った後も駆動パルスが出力され続けることがあり、モータ並びにカメラモジュールを構成する機構にダメージを与えてしまう恐れがあるという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、従来に比較して、基準位置検出センサ並びに駆動装置全体の小型化、消費電力の減少が図られ、しかも初期位置設定までに要する時間の短縮、コストの減少を実現した、信頼性の高い駆動装置並びにカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、上記課題を解決する為に本発明の駆動装置は、移動体と、移動体の移動を案内するとともに駆動力を伝達する移動体駆動機構と、移動体駆動機構に駆動力を与えるアクチュエータと、アクチュエータにエネルギを与えるドライバ（すなわち、アクチュエータを駆動する駆動回路）と、移動体の動作の基準位置に設けられ移動体と当接することにより移動体の移動範囲を規制する規制部材とを有し、
移動体が基準位置を確認する動作におけるアクチュエータの駆動力を、通常動作における駆動力よりも小さく、かつ安定に動作可能な範囲とする。また、場合によっては移動体が基準位置を確認する動作においては更に移動体の移動速度を通常動作よりも低くする。
【００１３】
これによれば、移動体が規制部材に当たる衝撃を緩和することが可能となるとともに、アクチュエータを安定に駆動することができるから、信頼性に富んだ駆動装置となる。
【００１４】
基準位置を確認する際には、ドライバに流れるアクチュエータを駆動する電流を検出し、この電流量が規定値よりも高いか低いかのいずれであるかを判断する電流比較手段と、電流比較手段の判断に基づきドライバへ流す電流を制御する切り替え手段と、電流比較手段の判断を基にした信号の周波数と基準周波数とを比較する動作/停止判断手段により、移動体が基準位置に設けた規制部材に到達したか否かを判断する。
【００１５】
これによれば、駆動装置に別個に基準位置検出センサを設ける必要がないから駆動装置を小型化できるとともに、基準位置検出センサで消費されていた電力が不要となるため駆動装置の低消費電力化が可能となる。そして、移動体が基準位置に到達したかを判断する手段と、アクチュエータの駆動力を調整する手段との間に共通部を有するから回路の実装面積も小さくでき、より小型な駆動装置が実現できる。
【００１６】
そして、電流比較手段と動作/停止判断手段をアクチュエータの各相のコイル毎に有し、移動体が基準位置に到達したか否かは複数の相のコイルのうち、何れか一つの相のコイルに流れる電流を基に判断される様にする。
【００１７】
また、切り替え手段は、移動体が基準位置に到達したことを告げる信号を動作/停止判断手段から受けると、ドライバへの電流の流れを中止とする。
【００１８】
これによれば、移動体が規制部材に当たると、移動体が基準位置に到達したことを瞬時に確認し、駆動パルスの供給を中止することができるからアクチュエータ、並びに摺動部へのダメージを小さくできる。
【００１９】
そして、以上の駆動装置を備えたカメラモジュール並びに電子機器とする。
【００２０】
これによれば、小型、低消費電力、安価で信頼性に富んだカメラモジュール並びに電子機器が実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数のレンズ等の移動体の基準位置検出を簡易な構造で実現でき、従来に比較して小型、低消費電力、安価であり、信頼性の高い基準位置検出手段が実現できるため、最終的に小型、低消費電力、安価で信頼性に富んだカメラモジュール並びに電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を基にして本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
（実施の形態1）
図１を基にして本発明の駆動装置並びにこれを用いたカメラモジュールの構成を説明する。
【００２４】
本発明の駆動装置の機構部１１１はレンズ枠となる移動体１０３と、移動体１０３の穴の内径部１０３ａに固定されたレンズ１０２と、移動体１０３を矢印１１３の方向に移動させる、送りねじ１０１と、送りねじ１０１に駆動力を与えるアクチュエータであるステッピングモータ１０６と、移動体１０３と当接し、移動体１０３の移動を規制する規制部材１０４，１０５と、レンズ１０２の光軸の延長線上に設けられた撮像素子１１０から構成されている。
【００２５】
ステッピングモータ１０６の中心軸として一体的に形成された送りねじ１０１は、ステッピングモータ１０６の回転に伴い回転する。送りねじ１０１の回転は軸受け１１４で案内される。送りねじ１０１と、移動体１０３に設けられた図示しない雌ねじと送りねじ１０１は係合し、ステッピングモータ１０６の回転に従い、移動体１０３は矢印１１３の方向へ移動する。移動体１０３の図中右方向への移動は規制部材１０４，１０５で規制される。移動体１０３と規制部材１０４，１０５が当接した位置が移動体１０３の動作の基準位置である原点である。
【００２６】
ここでは、移動体１０３の移動を案内するとともに、ステッピングモータ１０６の駆動力を伝達する移動体駆動機構１２０を、送りねじ１０１と移動体１０３に設けた図示しない雌ねじとで構成したが、ステッピングモータ１０６の出力軸と送りねじ１０１の間に歯車を入れて移動体駆動機構１２０を構成しても構わないし、他に案内ピンを追加したり、カムを用いる構成で移動体駆動機構１２０を構成してもかまわない。
【００２７】
次に、本発明の駆動装置の駆動/制御部１１２について説明する。本発明の駆動装置の駆動/制御部１１２は制御手段となるＣＰＵ１０８と、ＣＰＵ１０８が動作するにあたり参照する情報を記憶する記憶手段となるＲＯＭ１０９と、ＣＰＵ１０８からの信号を元にステッピングモータ１０６を駆動するとともに、移動体１０３が基準位置に到達したことを検出し、その結果をＣＰＵ１０８に知らせるステッピングモータドライブ回路１０７から構成されている。
【００２８】
ＣＰＵ１０８はＲＯＭ１０９に記憶されたソフトウェアに基づき、パルス状の駆動信号をステッピングモータドライブ回路１０７に出力する。ステッピングモータドライブ回路１０７は、駆動信号を元にしてステッピングモータ１０６が駆動できる電力の駆動パルスを生成し、ステッピングモータ１０６に供給する。
【００２９】
移動体１０３の動作は通常動作（オートフォーカス機能を行う動作）と移動体１０３の原点となる基準位置を確認する原点検出動作に分かれる。
【００３０】
原点検出動作の流れを図５に示すフローチャートを基に説明する。ＣＰＵ１０８は、原点検出を行うかどうかを常に判断し（Ｓ５０１）、ＣＰＵ１０８は、原点検出を行う際に、ステッピングモータドライブ回路１０７に低電流要求信号を出力し、これにより、原点方向送りタスク（処理）が開始される。ステッピングモータドライブ回路１０７は、ステッピングモータ１０６の出力トルクが通常動作よりも小さく、しかも脱調せずに安定に駆動できる範囲で電流を制限した駆動パルスをステッピングモータ１０６に出力する（Ｓ５０３）。これにより、ステッピングモータドライブ回路１０７は、移動体１０３が規制部材１０４，１０５に当たる衝撃を緩和する制御を可能とするとともに、ステッピングモータ１０６を安定に駆動することができる。特に、同時に駆動パルスの周波数を小さくすることで出力トルクを小さくしてもステッピングモータ１０６は脱調し難く、動作は安定になるとともに、移動体１０３の速度も小さくなるから、規制部材１０４，１０５に当たる衝撃も小さくなる。ところで、本実施の形態ではアクチュエータとしてステッピングモータを用いて説明したが、移動体１０３を規制部材１０４，１０５に当てて、移動体１０３の動作を規制する動作を行う際に、この様に出力トルクを小さくして駆動する制御方法はステッピングモータ１０６に限るものではなく、後に示す様にＤＣモータを初めとする他の電磁アクチュエータでも、超音波モータを初めとする圧電アクチュエータであっても構わない。
【００３１】
移動体１０３はステッピングモータ１０６の回転により移動し、移動体１０３は基準位置に設けられた規制部材１０４，１０５に当接して停止する。ステッピングモータドライブ回路１０７は、この際のステッピングモータ１０７に流れる電流を検出することで移動体１０３が、動作の原点となる基準位置にいることを確認（原点信号を検出）して出力し（Ｓ５０４）、原点方向送りタスクを停止し、駆動パルスの出力を停止する（Ｓ５０５）。ＣＰＵ１０８は原点信号を受けると駆動信号（ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３，ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８）の出力を停止する（Ｓ５０６）。そして、ＣＰＵ１０８は低電流要求信号をＯＦＦとする（Ｓ５０７）。
【００３２】
この原点検出動作の後、通常動作に入る際にはＣＰＵ１０８は原点リセット信号をステッピングモータドライブ回路１０７へ出力する。ステッピングモータドライブ回路１０７は原点リセット信号を受けるとＣＰＵ１０８からの駆動信号に基づき駆動パルスを生成し、ステッピングモータ１０６は駆動できる状態になる。
【００３３】
次に、本発明の駆動装置の駆動/制御部１１２の各構成要素１０７，１０８，１０９の詳細な働きについて、図２，３，４，６を用いて説明する。
【００３４】
図４は移動体１０３が原点方向移動時の駆動信号のパターンを示した図である。横軸を時間ｔとして、縦軸に各信号ＩＮ１、ＩＮ２，ＩＮ３、ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８の信号レベル（ＨレベルもしくはＬレベル）を示してある。本実施の形態で扱うステッピングモータ１０６は２相式であり、駆動信号ＩＮ１、ＩＮ２，ＩＮ３、ＩＮ４がステッピングモータ１０６の第一のコイル２２９を駆動するためのものであり，駆動信号ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８は第二のコイル２３０を駆動するためのものである。
【００３５】
信号ＩＮ５，ＩＮ７がＯＮ（Ｈレベル）となっている時間ｔ１において信号ＩＮ１，ＩＮ３は立ち上がり、ＯＮ（Ｈレベル）となる。時間ｔ１からＴ/４後の時間ｔ２において、信号ＩＮ５，ＩＮ７は立下り、ＯＦＦ（Ｌレベル）となるとともに信号ＩＮ６，ＩＮ８は立ち上がり、ＯＮ（Ｈレベル）となる。時間ｔ２からＴ/４後の時間ｔ３において、信号ＩＮ２，ＩＮ４は立下りＯＦＦ（Ｌレベル）となるとともに信号ＩＮ２，ＩＮ４は立ち上がり、ＯＮ（Ｈレベル）となる。時間ｔ３からＴ/４後の時間ｔ４において、信号ＩＮ６，ＩＮ８は立下りＯＦＦ（Ｌレベル）となるとともに信号ＩＮ５，ＩＮ７は立ち上がり、ＯＮ（Ｈレベル）となる。時間ｔ４からＴ/４後の時間ｔ５において、信号ＩＮ２，ＩＮ４は立下りＯＦＦ（Ｌレベル）となるとともに信号ＩＮ１，ＩＮ３は立ち上がり、ＯＮ（Ｈレベル）となる。時間ｔ１と時間ｔ５における信号ＩＮ１、ＩＮ２，ＩＮ３、ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８の状態は同じである。この時間ｔ１からｔ５までの信号ＩＮ１、ＩＮ２，ＩＮ３、ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８を一周期（Ｔ）として、信号ＩＮ１、ＩＮ２，ＩＮ３、ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８の変化は繰り返される。
【００３６】
ＣＰＵ１０８が図４に示したパターンの駆動信号をステッピングモータドライブ回路１０７に出力するに当たり、ＣＰＵ１０８がＲＯＭ１０９に記憶されたプログラムを実行することで行われる。
【００３７】
ソフトウエアに記憶された駆動信号を生成する為のプログラムの動作の流れを、図６に示したフローチャートを基に詳細に説明する。移動体１０３の動作の原点となる基準位置を確認する動作である原点方向送りタスクが実行されると、信号ＩＮ２、ＩＮ４，ＩＮ６，ＩＮ８をＯＦＦ（Ｌレベル）とし、信号ＩＮ１，ＩＮ３，ＩＮ５，ＩＮ７をＯＮ（Ｈレベル）とし（Ｓ６０１）、この状態を一定時間（Ｔ/４）保つ（Ｓ６０２）。そして、その状態から信号ＩＮ５，ＩＮ７をＯＦＦ（Ｌレベル）とし、信号ＩＮ６，ＩＮ８をＯＮ（Ｈレベル）として（Ｓ６０３）、この状態を一定時間（Ｔ/４）保つ（Ｓ６０４）。そしてその後、その状態から信号ＩＮ１，ＩＮ３をＯＦＦ（Ｌレベル）とし、信号ＩＮ２，ＩＮ４をＯＮ（Ｈレベル）として（Ｓ６０５）、この状態を一定時間（Ｔ/４）保つ（Ｓ６０６）。そしてその後、その状態から信号ＩＮ６，ＩＮ８をＯＦＦ（Ｌレベル）とし、信号ＩＮ５，ＩＮ７をＯＮ（Ｈレベル）として（Ｓ６０７）、この状態を一定時間（Ｔ/４）保つ（Ｓ６０８）。そして、その状態から信号ＩＮ２，ＩＮ４をＯＦＦ（Ｌレベル）とし、信号ＩＮ１，ＩＮ３をＯＮ（Ｈレベル）として（Ｓ６０９）、この状態を一定時間（Ｔ/４）保つ（Ｓ６１０）。そして、その状態からＳ６０３に戻り、同様のプロセスを周期的に繰り返す。
【００３８】
次に、ステッピングモータドライブ回路１０７の詳細な構成を図２を基にして説明する。ステッピングモータドライブ回路１０７は第一相駆動用ドライブ回路２５０と第二相駆動用ドライブ回路２２８とＯＲ回路２２３から構成されている。第一相駆動用ドライブ回路２５０と第二相駆動用ドライブ回路２２８は全く同じ構成の回路であるので第二相駆動用ドライブ回路２２８の回路図並びに説明は省略する。
【００３９】
第一相駆動用ドライブ回路２５０はドライバ２５２を構成するトランジスタ２０９，２１０，２１１，２１２とダイオード２３１，２３２，２３３，２３４とベースドライブ回路２０４，２０５，２０６，２０７と、切り替え手段２５１を構成するＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３，２２７とＯＲ回路２２５，２２６と反転回路２２２，２２４と、電流比較手段２５３を構成する抵抗２１３とコンパレータ２１５と基準電圧２１６と、動作/停止判断手段２５４を構成するＦ/Ｖ変換回路２１７と基準電圧２１８とコンパレータ２１９と反転回路２２０から構成される。
【００４０】
ドライバ２５２は四つのトランジスタ２０９，２１０，２１１，２１２と第一のコイル２２９とで一般的なＨ型ブリッジ回路を構成する。ダイオード２３１，２３２，２３３，２３４は第一のコイルからの逆起電力に対してトランジスタ２０９，２１０，２１１，２１２を保護する役割を果たす。ベースドライブ回路２０４，２０５，２０６，２０７は、ＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３の出力信号がトランジスタ２０９，２１０，２１１，２１２を駆動できる電圧レベルの信号に変換する役割を果たす。第一のコイル２２９はトランジスタ２０９，２１０，２１１，２１２によりプッシュプル駆動される。そしてＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３の出力パルスに応じて第一のコイル２２９に流れる電流の向きが変わる。このドライバ２５２は、ステッピングモータの駆動回路として一般的なものであるから詳細な説明は省略する。また、市販のＩＣをそのまま使うことができる。
【００４１】
電流比較手段２５３は、ドライバ２５２のモータ駆動電源２０８とグランド２１４間に設けられ、ドライバ２５２に流れる電流を検出するための抵抗２１３と、基準電圧２１６と、コンパレータ２５３で構成される。コンパレータ２１５は電源からドライバ２５２に流れる電流を抵抗２１３によって変換した電圧値ＶＩ１と、基準電源２１６から出力される電圧値ＶＲ１とを比較し、ＶＩ１がＶＲ１よりも大きい場合には、Ｌレベル信号を出力する。そして、それ以外の場合にはコンパレータ２１５はＨレベル信号を出力する。この、ＶＩ１とＶＲ１が一致する際のドライバ２５２に流れる電流を規定値とする。
【００４２】
基準位置を確認する動作の際にはＣＰＵ１０８は、ステッピングモータドライブ回路１０７の反転回路２２４に低電流要求信号（Ｈレベル信号）を出力し、反転回路２４４はＬレベル信号としてＡＮＤ回路２２６に出力する。電源からドライバ２５２に流れる電流が規定値と同じか、それよりも小さい際には、コンパレータ２１５はＨレベル信号を出力し、ＡＮＤ回路２２６はＨレベル信号を出力する。今、ＯＲ回路２２５の出力がＨレベル信号とする（ＯＲ回路２２５の働きについては後に説明する）と、ＡＮＤ回路２２７はＨレベル信号をＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３に出力する。この条件においてＣＰＵ１０８は、駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４を、ＡＮＤ回路２００、２０１２０２、２０３を経由して、ドライバ２５２のベースドライブ回路２０４，２０５，２０６，２０７に出力して第一のコイル２２９を駆動する。
【００４３】
ところが、コイル２２９の過渡特性により、コイル２２９並びにドライバ２５２に流れる電流が時間とともに上昇していき、ドライバ２５２に流れる電流が規定値よりも大きくなるとコンパレータ２１５はＬレベル信号をＯＲ回路２２６に出力するから、ＯＲ回路２２６はＡＮＤ回路２２７にＬレベル信号を出力する。今、ＯＲ回路２２５の出力がＨレベル信号とする（ＯＲ回路２２５の働きについては後に説明する）と、ＡＮＤ回路２２７はＬレベル信号をＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３に出力する。この条件において駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４はドライバ２５２のベースドライブ回路２０４，２０５，２０６，２０７に入力されないから、第一のコイル２２９への電流供給は停止される。そして、時間とともにドライバ２５２に流れる電流は低下し、規定値と同じか、それよりも小さくなると再び第一のコイル２２９を駆動する。
【００４４】
このような方法により、ドライバ２５２に流れる電流は制限される定電流駆動がなされ、結果的に小さく抑えられるからステッピングモータ１０６の出力トルクは低下する。（図３（ａ）に示したコンパレータ２１５の入力信号の変化を参照）
次に動作/停止判断手段２５４の働きを説明する。動作/停止判断手段２５４はこのように低電流駆動を行っている際において、移動体１０３が動作している際と、移動体１０３が規制部材１０４，１０５に動作を規制されて停止している際との違いをコンパレータ２１５の出力信号の周波数の違いで判断するものである。移動体１０３が動作している際のコンパレータ２１５の出力信号を図３（ｂ）に、移動体１０３が規制部材１０４，１０５に動作を規制されて停止している際のコンパレータ２１５の出力信号を図３（ｄ）に示している。このように移動体１０３が移動している時と、停止している時とでコンパレータ２１５の出力信号の周期が違うのは低電流駆動するためにドライバ２５０をＯＮ/ＯＦＦさせた際のコイルの過渡特性が異なることによるものであり、これは移動体１０３が規制されて停止している際には第一のコイル２２９に逆起電力が発生しないことに起因する。このように、動作の原点である基準位置において移動体１０３が規制部材１０４，１０５に規制されている際のコンパレータ２１５の入力信号を図３（ｃ）に示す。
【００４５】
動作/停止判断手段２５４は、Ｆ/Ｖ変換回路２１７と基準電圧２１８とコンパレータ２１９と反転回路２２０から構成される。コンパレータ２１５の出力信号はＦ/Ｖ変換回路２１７に入力されて周波数情報は電圧情報へ変換される。そして、コンパレータ２１９はＦ/Ｖ変換回路２１７の出力信号と、基準電源２１８が出力する基準電圧とを比較し、Ｆ/Ｖ変換回路２１７の出力信号が基準電圧よりも高い際、即ち移動体１０３が基準位置にいる際にはＬレベル信号を、移動体１０３が基準位置に到達していない際にはＨレベル信号を出力する。これら出力信号は反転回路２２０で反転されてフリップフロップ２２１に入力される。
【００４６】
反転回路２２０が、移動体１０３が基準位置に到達したことを告げるＨレベル信号をフリップフロップ２２１に一度出力すると、その状態はフリップフロップ２２１でラッチされて反転回路２２２に出力される。すると、反転回路２２２は、ＯＲ回路２２５の入力端子の一つに、Ｌレベル信号を出力するからＯＲ回路２２５はＬレベルをＡＮＤ回路２２７に出力する。するとＡＮＤ回路２２７はＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３にＬレベル信号を出力するから駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４はドライバ２５２に出力されないため第一のコイル２２９への電流供給も停止される。
【００４７】
再度、ステッピングモータ１０６を駆動する際には、ＣＰＵ１０８は、Ｈレベルの原点リセット信号をフリップフロップ２２１に出力する。するとＡＮＤ回路２２７はＨレベルの出力信号をＡＮＤ回路２００，２０１，２０２，２０３に出力することで、ＣＰＵ１０８は駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４をドライバ２５２に出力する状態となる。
【００４８】
このように、本発明は、移動体１０３が基準位置に到達したかを判断する手段と、アクチュエータのトルクを調整する手段との間に重要な役割を果たす共通部（コンパレータ２１５）を有するから駆動装置における回路の実装面積も小さくでき、より小型な駆動装置が実現できる。このコンパレータ２１５は電流比較手段２５３において必須のものであるとともに、動作/停止判断手段２５４に出力する電流信号を安定化させるから動作/停止判断手段２５４での判断を容易に、そして確実にすることで信頼性の高い駆動装置が実現できる。ちなみに抵抗２１３の両端の電圧信号はノイズが多く、様々な周波数成分、振幅成分を含むものである。
【００４９】
さて、第二のコイル２３０を駆動するとともに、移動体１０３が基準位置に到達したことを検知する第二のドライブ回路２２８についてであるが、この働き、回路構成は第一のドライブ回路２５０と同じである。
【００５０】
二つのドライブ回路２５０，２２８が夫々、移動体１０３が基準位置に到達したことを検知すると、二つのフリップフロップ２２１、（第二のドライバ２２８のフリップフロップは図示していない）は夫々、Hレベル信号をOR回路２２３に出力する。従って、コイル２２９．２３０の何れか一方のコイルによって移動体１０３が基準位置に達したことを検知するとOR回路２２３は原点信号としてHレベル信号をＣＰＵ１０８に出力する。これによりＣＰＵ１０８は駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８の出力を停止する。以上の方法によって移動体１０３の原点検出動作は実行される。
【００５１】
図４に示した２相励磁駆動を行う場合には、二つのコイル２２９，２３０には常に駆動電流が流れているので、移動体１０３が基準位置に到達したことの検知はドライブ回路２２８，２５０で同時に行われる為、基準位置到達判断手段であるＯＲ回路２２３を設けなくても切換手段２５１、（ドライブ回路２２８の切換回路は図示されていない）によって、駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４，ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８がドライブ回路２２８，２５０に入力されるのが同時に阻止される。しかしながら、１−２相励磁駆動を行う場合には、何れか一方のコイルに駆動電流が流れない時間が存在する為、ＯＲ回路２２３が存在しないと、移動体１０３が基準位置に到達しているにも関わらず、コイル２２９もしくはコイル２３０に駆動電流が供給されてしまう。この際、移動体１０３の動きは規制されている為、大電流が流れ、コイル２２９もしくはコイル２３０が焼ける恐れや、駆動装置や図示しない駆動回路にもダメージを与える可能性がある。従って、基準位置到達判断手段であるＯＲ回路２２３はこのような問題を回避する役割を果たす。
【００５２】
ところで、本実施の形態では基準位置を検出する際の低トルク化の手段としてコイル２２９，２３０に流れる電流を制限するとともに、この電流を制限する手段を構成する電流比較手段２５３を利用して移動体１０３が基準位置にいるか否かを信頼性高く判断することを特徴とするものである。従って、通常動作においてもこの方法による電流制限を伴う動作であっても構わない。
【００５３】
そして、ステッピングモータ１０６を駆動するとともに、移動体１０３が基準位置に到達したことを検出し、その結果をＣＰＵ１０８に知らせるステッピングモータドライブ回路１０７の機能の一部をＣＰＵ１０８で処理しても構わない。
【００５４】
また、本実施の形態としてはアクチュエータとしてステッピングモータ１０６を用いた場合を示したが、ＤＣモータを初めとする電磁型のアクチュエータであれば同様の方法により基準位置の検出が可能となるため、本発明を適用可能である。
【００５５】
ＤＣモータやムービングコイル型のアクチュエータにおいては、第一相駆動用ドライブ回路２５０のみを使用し、第二相駆動用ドライブ回路２２８は使用しない。そして、基本的に通常動作ではアクチュエータを直流電源に接続した状態とする。従って、トランジスタ２０９、２１２をＯＮとし、トランジスタ２１０，２１１をＯＦＦとする状態１とするか、トランジスタ２０９、２１２をＯＦＦとし、トランジスタ２１０，２１１をＯＮとする状態２とするかでアクチュエータは動作する。移動体１０３の移動方向は状態１と状態２のいずれを選択するかで決定する。原点確認動作において、移動体１０３の出力トルクを低下させる際には通常動作でＯＮさせているトランジスタを、ステッピングモータ１０６の駆動方法に示したように、コンパレータ２１５の出力結果に基づきＯＮ/ＯＦＦして電流制限すれば良い。
【００５６】
超音波モータをはじめとする摩擦駆動型の圧電アクチュエータにおいては同様の方法での基準位置の検出は困難であるが、規制部材１０４，１０５に移動体１０３を当接させる動作を伴う等、出力トルクを低下する必要がある場合には、以下の様に行うことができる。
【００５７】
電気的に単相で駆動する際には、第一相駆動用ドライブ回路２５０のみを使用し、二相で駆動する際には、第二相駆動用ドライブ回路２２８も併せて使用する。駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４は、トランジスタ２０９、２１２をＯＮとし、トランジスタ２１０，２１１をＯＦＦとする状態１と、トランジスタ２０９、２１２をＯＦＦとし、トランジスタ２１０，２１１をＯＮとする状態２とを特定の間隔ごとに繰り返し、第一のコイル２２９の代わりに接続された図示しない第一の圧電素子に交流電圧が印加されるような信号とする。二相駆動の場合には、駆動信号ＩＮ５，ＩＮ６，ＩＮ７，ＩＮ８はＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４と同一周期で位相の異なるパターンの信号が出力される。以上を通常動作とすると、移動体１０３の出力トルクを低下させる際には、通常動作でＯＮさせているトランジスタを、ステッピングモータ１０６の駆動方法に示したようにコンパレータ２１５の出力結果に基づきＯＮ/ＯＦＦして電流制限をすれば良い。
【００５８】
最後に、本発明の駆動装置を用いたカメラモジュールの動作を簡潔に説明する。移動体１０３は、例えば電源投入時に基準位置まで駆動され、そこで一旦、停止させられる。その後、基準位置を基点（初期位置）として所定の駆動アルゴリズムに則りステッピングモータ１０６に加えられた駆動パルスに応じた移動量だけ移動体１０３を駆動することでオートフォーカス並びにズームを行う。
【００５９】
（実施の形態2）
本発明の駆動装置を用いた電子機器の構成例を図７のブロック図を基にして説明する。本実施の形態では電子機器として、カメラを中心に説明する。オートフォーカスを行うための第一のレンズ７０３は第一の移動体７０５に固定されており、第一のステッピングモータ７０９の出力が、第一の移動体駆動機構７０７を介して第一の移動体７０５に伝えられることにより駆動される。ズームを行うための第二のレンズ７０４は第二の移動体７０６に固定されており、第二のステッピングモータ７１０の出力が、第二の移動体駆動機構７０８を介して第二の移動体７０６に伝えられることにより駆動される。ステッピングモータドライブ回路は、制御手段７１４から駆動指令信号を受けるとステッピングモータ７０９，７１０を駆動するための信号をステッピングモータ７０９，７１０に出力する。第一の移動体７０５の動きは動作の原点となる基準位置に設けた第一の規制部材７０１で規制される。第二の移動体７０６の動きは動作の原点となる基準位置に設けた第二の規制部材７０２で規制される。この他に、図示しない固定部材にはレンズ７０３，７０４と同じ光軸上に固定された図示しないレンズが設けられている。
【００６０】
図７においてはレンズ７０３，７０４、ステッピングモータ７０９，７１０、移動体移動機構７０７，７０８、移動体７０５，７０６を夫々二つずつ備えてあるが、例えばオートフォーカス機能のみでズーム機能を有さないカメラモジュールの場合には夫々一つずつ備えればよい。
【００６１】
次に本発明の駆動装置を搭載した電子機器の動作について説明する。駆動装置であるカメラモジュールが使用可能な状態になった際、例えばカメラや携帯電話等の電子機器における電源投入時には第一のレンズ７０３及び第二のレンズ７０４は基準位置である規制部材７０１，７０２に当接するまで駆動される。制御手段７１４はステッピングモータドライブ回路７１１，７１２からの原点信号を受け、ステッピングモータドライブ回路７１１，７１２への駆動信号の出力を停止し、第一のレンズ７０３及び第二のレンズ７０４を停止させる。その後、第一の指令手段７１８が図示しないシャッターが半押し状態であることを制御手段７１４に知らせた場合や、第二の指令手段７１９が図示しないズームスイッチが押されていることを制御手段７１４に知らせると、所定の駆動アルゴリズムに則りステッピングモータ７０９，７１０に加えられた駆動パルスに応じた移動量だけ第一のレンズ７０３及び第二のレンズ７０４を、基準位置を原点として駆動する。
【００６２】
第一のレンズ７０３、第二のレンズ７０４を通過した光は、これら２つのレンズの焦点軸（光軸）上に配置された撮像素子７１５で受光される。この撮像素子７１５は、図示しない固定部材により、上記光軸上の所定の位置に固定されている。撮像素子７１５からの出力信号は信号処理部７１６で処理され、制御手段７１４に出力される。信号処理部７１６は制御手段７１４が合焦点を探すのに必要な情報や必要な画像情報を生成する。携帯電話用を含むデジタルカメラやビデオカメラの場合には制御手段７１４は画像を液晶パネル等の表示部７１７にも表示させるとともに、ユーザーからの指令により制御手段７１４に含まれるメモリーに記憶する。スチルカメラの場合にはメモリーに記憶する代わりにフィルムに露光する。
【００６３】
ところで、上述した本実施の形態の駆動装置において撮像素子７１５を固定し、移動体７０５，７０６に設けられたレンズ７０３，７０４を稼動する構成としたが、撮像素子７１５，レンズ７０３及びレンズ７０５の配置関係を同様のままとし、上述した実施形態と異なり、レンズ７０３を図示しない固定部材に固定し、レンズ７０４を第二の移動体７０６に固定し、レンズ７０３及び７０４の光軸上を移動するように、新たな移動体（例えば、配置を、レンズ７０４に対して撮像素子７１５側に変えた第一の移動体７０５）に撮像素子７１５を固定し、撮像素子７１５及びレンズ７０４を駆動する方式としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の駆動装置を用いたカメラモジュールは小型、低消費電力で信頼性に富んだ基準位置検出手段を有しながらも安価であることから、特に、ズーム、オートフォーカス機能が必要とされる携帯電話の他、スチルカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、テレビ電話等の他、望遠鏡等への光学機器への適用が可能である。また、本発明の駆動装置はプリンタ、光ディスク、位置決めステージ等、移動体を直動駆動して位置決めする装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の駆動装置の構成を示す図である。
【図２】本発明のステッピングモータドライブ回路の回路図である。
【図３】動作/停止判断手段におけるコンパレータの出力信号を示す図である。
【図４】ステッピングモータドライブ回路の駆動信号のパターンを示す図である。
【図５】原点検出動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】駆動信号を生成するためのソフトウエアのフローチャートである。
【図７】本発明の駆動装置を用いた電子機器のブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１  送りねじ
１０２，７０３，７０４  レンズ
１０３，７０５，７０６  移動体
１０４，１０５，７０１，７０２  規制部材
１０６，７０９，７１０  ステッピングモータ
１０７，７１１，７１２  ステッピングモータドライブ回路
１０８，７１４  ＣＰＵ（制御手段）
１０９，７１３  ＲＯＭ（記憶手段）
【図１】
2007192929.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007192929.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007192929.tif 000008
【図７】
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