(57)【要約】【課題】ピエゾアクチュエータ用の駆動回路において、移動対象物の目標位置への移動を速やかに行うことと、精度良く行うこととを可能にする。【解決手段】デューティ比が異なる２種類の駆動パルスＰＬ１，ＰＬ２についてのパラメータをレジスタ２８に記憶させる。パルス生成回路２６は、レジスタ２８に格納されたパラメータに基づいて、レンズ８の変位ステップ幅が大きいＰＬ１と、小さいＰＬ２とを切り換え可能に構成される。ＰＬ１による粗動により、レンズ８を速やかに移動させることができ、一方、ＰＬ２による微動により、レンズ８を目標位置に精度良く近づけることができる。【選択図】図１
2009153228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を１ステップずつ変位させるピエゾアクチュエータを駆動する方形波状の駆動信号を生成するピエゾアクチュエータ用駆動回路において、
前記駆動信号のデューティに関し、互いに異なるステップ幅の変位を生じる第１及び第２のデューティ状態を定義する情報を記憶するデューティ記憶部と、
前記デューティ記憶部に記憶された情報に基づいて、前記第１又は第２のデューティ状態の前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
生成される前記駆動信号を前記第１及び第２のデューティ状態のいずれに設定するかを制御し、前記対象物の変位を前記ステップ幅が小さい微動と前記ステップ幅が大きい粗動とのいずれにより行うかを切り換え可能な制御部と、
を有することを特徴とするピエゾアクチュエータ用駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のピエゾアクチュエータ用駆動回路において、
任意に設定可能な切り換えレベルを記憶する切り換えレベル記憶部を有し、
前記制御部は、前記対象物の変位量と前記切り換えレベルとの比較結果に応じて前記駆動信号生成部を制御し、前記変位量が前記切り換えレベルより大きい場合は前記粗動を行う状態とし、一方、前記切り換えレベル以下である場合は前記微動を行う状態とすること、
を特徴とするピエゾアクチュエータ用駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載のピエゾアクチュエータ用駆動回路において、
前記デューティ記憶部、前記駆動信号生成部及び前記制御部は、ＡＳＩＣで構成され、
前記デューティ記憶部は、前記ＡＳＩＣに内蔵され、記憶内容を書き換え可能に構成されたレジスタで構成されること、
を特徴とするピエゾアクチュエータ用駆動回路。
【請求項４】
請求項２に記載のピエゾアクチュエータ用駆動回路において、
前記デューティ記憶部、前記切り換えレベル記憶部、前記駆動信号生成部及び前記制御部は、ＡＳＩＣで構成され、
前記デューティ記憶部及び前記切り換えレベル記憶部は、前記ＡＳＩＣに内蔵され、記憶内容を書き換え可能に構成されたレジスタで構成されること、
を特徴とするピエゾアクチュエータ用駆動回路。
【請求項５】
撮像装置の振動を検出するセンサの出力信号に基づいて、前記振動による前記撮像装置の変位量に応じた振動補償信号を生成する振動補償信号生成部と、
前記撮像装置の駆動可能なレンズの駆動位置を検出するセンサの出力信号及び前記振動補償信号に基づいて、前記レンズの駆動を制御する信号を生成するレンズ制御部と、
前記レンズ制御部の出力信号に基づいて、前記レンズを１ステップずつ変位させるピエゾアクチュエータを駆動する方形波状の駆動信号を生成するピエゾアクチュエータ用駆動回路と、を備えた防振制御回路であって、
前記ピエゾアクチュエータ用駆動回路は、
前記駆動信号のデューティに関し、互いに異なるステップ幅の変位を生じる第１及び第２のデューティ状態を定義する情報を記憶するデューティ記憶部と、
前記デューティ記憶部に記憶された情報に基づいて、前記第１又は第２のデューティ状態の前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
生成される前記駆動信号を前記第１及び第２のデューティ状態のいずれに設定するかを制御し、前記対象物の変位を前記ステップ幅が小さい微動と前記ステップ幅が大きい粗動とのいずれにより行うかを切り換え可能な制御部と、
を有することを特徴とする防振制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾ素子を用いたインパクト駆動型のアクチュエータに対する駆動信号を生成する駆動回路及び、それを用いて撮像装置の手ぶれ補正を行う防振制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ピエゾ素子の電歪効果を利用するピエゾアクチュエータが提案され、超小型のアクチュエータとして、期待されている（非特許文献１参照）。このピエゾアクチュエータは、例えば、カメラの手ぶれ補正やオートフォーカスなどに採用されている。
【０００３】
インパクト駆動型のピエゾアクチュエータは、移動対象物を摩擦保持し、ピエゾ素子（圧電素子）により伸縮される駆動軸を有する。駆動回路は、駆動軸の伸張時と収縮時との速度が異なる、すなわち、ゆっくり伸ばし急に引く、またはその反対となるような電圧信号を生成してピエゾ素子に印加する。駆動軸の急速移動時には、移動対象物は慣性のため駆動軸に対して滑り、基本的にその位置に留まる。一方、駆動軸を緩やかに移動させれば、静止摩擦力により移動対象物は駆動軸と共に変位する。この伸縮動作により移動対象物を駆動軸に対して特定の方向に変位させることができる。
【０００４】
この変位は、原理的に、立ち上がり時間と立ち下がり時間とが異なる鋸波形の電圧信号をピエゾ素子に印加することで実現できる。しかし、駆動回路から出力される駆動信号の波形としては必ずしも鋸波形である必要はなく、方形波の信号であっても、周波数やデューティ比を調節することで上述の変位を得ることが可能であることが知られている。移動対象物の移動速度は、駆動信号の周波数及びデューティ比に依存し、例えば、デューティ比を逆とすることで移動方向を変えることができる。
【非特許文献１】KONICA MINOLTA TECHNOLOGYREPORT VOL.1 (2004)，p.23-26
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピエゾアクチュエータによる移動対象物の目標位置への移動を速やかに行うことと、精度良く行うこととを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るピエゾアクチュエータ用駆動回路は、対象物を１ステップずつ変位させるピエゾアクチュエータを駆動する方形波状の駆動信号を生成するものであって、前記駆動信号のデューティに関し、互いに異なるステップ幅の変位を生じる第１及び第２のデューティ状態を定義する情報を記憶するデューティ記憶部と、前記デューティ記憶部に記憶された情報に基づいて、前記第１又は第２のデューティ状態の前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、生成される前記駆動信号を前記第１及び第２のデューティ状態のいずれに設定するかを制御し、前記対象物の変位を前記ステップ幅が小さい微動と前記ステップ幅が大きい粗動とのいずれにより行うかを切り換え可能な制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、粗動を実現するデューティ状態とすることで速やかな移動を行うことができ、一方、微動を実現するデューティ状態とすることで、精度良く移動対象物を変位させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。本実施形態は、カメラに関して本発明を実施したものであり、当該カメラにおいて、ピエゾアクチュエータは手ぶれ補正機構に用いられる。
【０００９】
図１は、本カメラにおけるピエゾアクチュエータを用いた手ぶれ補正システムの概略のブロック構成図である。本手ぶれ補正システムは、センサ部２、回路部４、及び駆動部６を含んで構成され、回路部４は手ぶれ補正の制御を行う防振制御回路である。手ぶれ補正システムにはいくつかの方式があるが、例えば、本システムは、撮像素子（図示せず）の受光面に光学像を形成するレンズ８の位置を制御する方式とすることができる。
【００１０】
センサ部２は、ホール素子１０とジャイロセンサ１２とからなる。ホール素子１０は、レンズ８の位置を検出するために設けられたセンサであり、レンズ８に固定された磁石の磁場に基づいて、レンズ８との距離に応じた電圧信号ＶＰを発生して回路部４へ出力する。光軸に垂直な平面（ｘ−ｙ平面）内でのレンズ８の２次元的な位置（ＰＸ，ＰＹ）を検出するために、ホール素子１０はｘ方向、ｙ方向それぞれに対応して設けられ、信号ＶＰとしてｘ方向についての信号ＶＰＸとｙ方向についての信号ＶＰＹが得られる。
【００１１】
ジャイロセンサ１２は、カメラの振動を検出するために設けられたセンサであり、カメラの角速度ωに応じた電気信号Ｖωを回路部４へ出力する。ジャイロセンサ１２も２つ設けられ、ｘ軸の回りでの角速度成分ωＸ及びｙ軸の回りでの角速度成分ωＹそれぞれを検知し、信号Ｖωとして、ωＸに応じた信号ＶωＸとωＹに応じた信号ＶωＹとを出力する。
【００１２】
駆動部６は、上述したインパクト駆動型のピエゾアクチュエータであり、ピエゾ素子１４を用いて構成される。ピエゾ素子１４は、回路部４が生成する駆動パルス信号を印加されて伸縮し駆動軸を進退させ、駆動軸に摩擦保持されたレンズ８を駆動軸に沿った方向に変位させる。ｘ−ｙ平面内での２次元変位を実現するために、ピエゾ素子１４及び駆動軸を含むアクチュエータは一対設けられ、ｘ方向、ｙ方向それぞれの変位を可能とする。
【００１３】
回路部４は、システムバス１６等を介してマイクロコンピュータ１８に接続される。回路部４は、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ：Analog-to-Digital Converter）２０、ホールイコライザ２２、ジャイロイコライザ２４、パルス生成回路２６、及びレジスタ２８を含んで構成される。回路部４は、ロジック回路で構成され、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成される。
【００１４】
ＡＤＣ２０は、ホール素子１０、ジャイロセンサ１２の出力信号をそれぞれ入力される。ＡＤＣ２０は、２つのホール素子１０が出力する電圧信号ＶＰＸ，ＶＰＹと、２つのジャイロセンサ１２が出力する電圧信号ＶωＸ，ＶωＹとを、時分割でデジタルデータＤＰＸ，ＤＰＹ，ＤωＸ，ＤωＹに変換する。各信号のＡ／Ｄ変換は、サーボ制御周期毎に周期的に行われる。
【００１５】
ホール素子１０の出力に基づいて生成された位置データＤＰＸ，ＤＰＹは、ホールイコライザ２２に入力される。一方、ジャイロセンサ１２の出力に基づいて生成された角速度データＤωＸ，ＤωＹは、ジャイロイコライザ２４に入力される。
【００１６】
ジャイロイコライザ２４は、サーボ制御周期毎に所定のサンプリング期間にわたり入力される角速度ＤωＸ，ＤωＹを積分処理して、ｘ軸、ｙ軸それぞれの回りでのカメラの揺動角度θＸ，θＹに応じたデータＤθＸ，ＤθＹを生成する。ジャイロイコライザ２４は、これらデータＤθＸ，ＤθＹに基づいて、ｘ方向、ｙ方向それぞれに対する手振れ量に応じた振動量データＤＳＸ，ＤＳＹを生成し出力する。
【００１７】
ホールイコライザ２２は、加算器３２及びサーボ回路３４を有する。加算器３２は、ＡＤＣ２０から入力される位置データＤＰＸ，ＤＰＹと、ジャイロイコライザ２４からの振動量データＤＳＸ，ＤＳＹとをｘ，ｙ各方向別に加算する。サーボ回路３４は、加算器３２の出力データＤＡＸ，ＤＡＹから、レンズ８の所要変位量であるサーボデータＤＳＶＸ，ＤＳＶＹを算出する。
【００１８】
パルス生成回路２６は、ホールイコライザ２２から出力されるサーボデータＤＳＶＸ，ＤＳＶＹに基づいて、ピエゾ素子１４を駆動するパルスを生成する。生成された駆動パルス信号はピエゾ素子１４の駆動に十分な電圧に増幅され、ピエゾ素子１４に印加される。パルス生成回路２６は、ＤＳＶＸ，ＤＳＶＹの絶対値が減少する方向に駆動部６が駆動されるようにパルスを生成する。これにより、本システムを搭載したカメラは、撮像期間にて、手振れに応じてレンズ８を移動させ、当該手振れによる撮像素子上での被写体像の変位を補償し、高画質な画像信号を得ることができる。
【００１９】
図２は、パルス生成回路２６を説明する概略の機能ブロック図である。レジスタ２８は、パルス生成回路２６での処理に用いられる各種のユーザ設定パラメータを保持する。レジスタ２８の書き込み動作や読み出し動作は、マイクロコンピュータ１８がシステムバス１６を介して行うことができ、ユーザはマイクロコンピュータ１８に所定のプログラムを実行させることにより、レジスタ２８に対する所望の操作を行うことができる。
【００２０】
ここで、パルス生成回路２６は、デューティ比が異なる２種類の駆動パルスＰＬ１，ＰＬ２を生成することができる。例えば、レジスタ２８は、１周期の駆動パルスＰＬ１，ＰＬ２を定めるパラメータとして、ＰＬ１，ＰＬ２のパルス周期τＰＬ及び、ＰＬ１，ＰＬ２それぞれのデューティ値ρＰＬ１，ρＰＬ２を設定される。τＰＬは例えば、パルス生成回路２６に供給される高速の基準クロックＣＬＫの周期数で定義できる。また、ρＰＬ１，ρＰＬ２は例えば、レンズ８をｘ，ｙ軸の正方向に変位させる場合のＰＬ１，ＰＬ２のＨ（High）レベル期間に含まれるクロックＣＬＫの周期数で定義できる。これらの設定に基づき、パルス生成回路２６は例えば、ＰＬ１により正方向の変位をさせる場合にはデューティ比（ρＰＬ１/τＰＬ）のパルスを生成し、負方向の変位をさせる場合には、Ｈレベル及びＬ（Low）レベルの時間幅が正方向変位時とは逆転したパルスを生成する。ＰＬ２についても同様に、正逆それぞれのデューティが定められる。
【００２１】
ＰＬ１，ＰＬ２の生成はサーボデータの大小に応じて切り換えられる。レジスタ２８は、その大小判定の閾値として、速度切り換えレベルγを予め格納される。
【００２２】
ＰＬ１，ＰＬ２の周期毎に、レンズ８は１ステップずつ変位する。その変位ステップ幅は、レンズ８の位置制御の分解能となる。このステップ幅については、事前の測定等により想定値を求めることができ、その想定値が、ＰＬ１，ＰＬ２の分解能χＰＬ１，χＰＬ２としてレジスタ２８に予め格納される。ここではＰＬ１はＰＬ２より高速にレンズ８を移動可能にデューティ値ρＰＬ１，ρＰＬ２を設定され、この速度差に対応して、χＰＬ１＞χＰＬ２となる。
【００２３】
また、レジスタ２８には、サーボ制御周期内で発生させる駆動パルス数の上限値βを予め設定することもできる。
【００２４】
このようにレジスタ２８には各種のパラメータが予め格納される。これらパラメータは、ｘ軸用とｙ軸用として別々に設定可能に構成することができる。パルス生成回路２６は、これら各種パラメータを用いて動作する。
【００２５】
パルス生成回路２６には、サーボ制御周期に同期して生成されるサーボデータラッチイネーブル信号ＳＬＥが入力される。信号ＳＬＥが立ち上がると、パルス生成回路２６はサーボ回路３４が出力するサーボデータをラッチする動作を行う（Ｆ５０）。なお、回路部４はｘ方向のサーボ制御とｙ方向のサーボ制御とを時分割で行うので、信号ＳＬＥとして、ｘ方向についての信号ＳＬＥＸと及びｙ方向についての信号ＳＬＥＹとが互いにタイミングをずらして別々に生成される。そして、例えば、回路部４はｘ方向に関してホール素子１０、ジャイロセンサ１２の出力を取り込み、サーボデータＤＳＶＸを生成すると共にＳＬＥＸを出力する。一方、回路部４はｙ方向に関してホール素子１０、ジャイロセンサ１２の出力を取り込み、サーボデータＤＳＶＹを生成すると共にＳＬＥＹを出力する。
【００２６】
パルス生成回路２６は、信号ＳＬＥＸ，ＳＬＥＹそれぞれの立ち下がりのエッジを検出すると（Ｆ５２）、ピエゾ素子１４に対する駆動パルスの生成動作Ｆ５４からＦ６６を開始する。
【００２７】
パルス生成回路２６は、サーボデータＤＳＶＸ，ＤＳＶＹの絶対値を所定の速度切り換えレベルγと比較し、その比較結果に応じてＰＬ１，ＰＬ２のいずれを生成するかを定め、移動速度を選択する（Ｆ５４）。選択されたパルスの種類は速度フラグＦＳＰに設定される。
【００２８】
パルス生成回路２６は、駆動パルスによるレンズ８の変位に応じてサーボデータＤＳＶＸ，ＤＳＶＹを更新し、当該サーボデータＤＳＶＸ，ＤＳＶＹを０に近づけるように駆動パルスの生成を制御する。具体的には、パルス生成回路２６は、処理Ｆ５４で選択された駆動パルスに対応する分解能（χＰＬ１又はχＰＬ２）を用いて、サーボデータを駆動パルス生成後の値に更新する（Ｆ５６，Ｆ５８）。なお、現在のサーボデータが分解能未満である場合には、駆動パルスを生成しないよう構成することができる（Ｆ５６，Ｆ５８）。
【００２９】
パルス生成回路２６はサーボ制御周期内における駆動パルスの生成数をカウントし、生成数ｎＰＬが上限値βを超える場合には、駆動パルスの出力を停止する（Ｆ６０）。
【００３０】
パルス幅カウンタは、１周期の駆動パルスの生成開始に連動して、基準クロックＣＬＫのカウントを開始する（Ｆ６２）。そのカウント値ｎＣＬＫに基づいて駆動パルスの生成等におけるタイミング制御が行われる。
【００３１】
ラッチされたサーボデータの符号により、レンズ８を移動すべき方向の正負が検知される。そして、当該符号と、レジスタ２８に格納されているパルス周期τＰＬ及びデューティ値（ρＰＬ１，ρＰＬ２）とから、１周期の駆動パルスのデューティ状態の制御情報として、Ｈ，Ｌレベルの長さ、又はＨ，Ｌレベルの切り換えタイミングが基準クロックＣＬＫの周期数で求められる（Ｆ６４）。パルス生成回路２６は、ＰＬ１，ＰＬ２のうち速度フラグＦＳＰで指定される方についてのデューティ状態の制御情報と、基準クロックＣＬＫのカウント値ｎＣＬＫとに基づいて、駆動パルスを生成し出力する（Ｆ６６）。
【００３２】
なお、現在出力中の駆動パルスの周期の終了（ｎＣＬＫ＝τＰＬ）に連続して次の駆動パルスの周期が開始できるように、ｎＣＬＫがτＰＬに達する少し前に、駆動パルスの生成準備が開始される（Ｆ６８）。
【００３３】
ＡＳＩＣで構成されたパルス生成回路２６の動作は基本的に予め作り込まれる一方、ユーザは、レジスタ２８に格納する各種パラメータの調整により、それぞれの目的に応じたアクチュエータの動作を実現可能である。この構成によれば、ピエゾアクチュエータの制御用のファームウェアを用いてマイクロコンピュータがアクチュエータの動作を制御する従来のやり方に比べ、マイクロコンピュータの負担を減らして簡易にピエゾアクチュエータを利用できる。
【００３４】
図３は、パルス生成回路２６による駆動パルスの生成処理を示す概略のフロー図である。サーボデータラッチイネーブル信号ＳＬＥに同期して、サーボデータＤＳＶ（ＤＳＶＸ，ＤＳＶＹ）がラッチされる（Ｓ８０，図２のＦ５０）。パルス生成回路２６はＳＬＥの立ち下がりを検出すると（Ｓ８２，図２のＦ５２）、ＤＳＶの符号ビットの値ＤＳＩＧＮ及びＤＳＶの絶対値ＤＡＢＳをレジスタに格納する（Ｓ８４）。また、出力済みの駆動パルス数についてのカウント値ｎＰＬ、パルス幅カウンタのカウント値ｎＣＬＫ及びパルス出力フラグＦＰＯＵＴを０にリセットする（Ｓ８４）。
【００３５】
パルス生成回路２６は、サーボデータの絶対値ＤＡＢＳを速度切り換えレベルγと比較し、ＤＡＢＳ＞γである場合には、ＰＬ２より大きな変位（粗動）を実現するＰＬ１を選択し、一方、ＤＡＢＳ≦γである場合には、ＰＬ１より小さな変位（微動）を実現するＰＬ２を選択する。具体的には、この選択に応じて速度フラグＦＳＰが設定され、ＤＡＢＳ＞γの場合にはＦＳＰ＝１、ＤＡＢＳ≦γの場合にはＦＳＰ＝０が設定される（Ｓ８６，図２のＦ５４）。
【００３６】
ＦＳＰ＝１の場合は、ＤＡＢＳを分解能χＰＬ１と比較する（Ｓ８８，図２のＦ５６）。ＤＡＢＳ≧χＰＬ１であれば、ＰＬ１の生成によってＤＡＢＳをより０に近づけることができる、すなわちレンズ８を目標位置に近づける余地があるので、パルス生成回路２６はＰＬ１を生成することを前提として、その生成後のＤＡＢＳを求める。具体的には、現在のＤＡＢＳからχＰＬ１を減算した値でＤＡＢＳを更新する（Ｓ９０）。一方、ＤＡＢＳ＜χＰＬ１の場合は、ＰＬ１の生成により、レンズ８の変位が目標位置を超えるので、現在のサーボ制御期間内の駆動パルスの出力動作を停止する（Ｓ９２）。ちなみに、レンズ８が目標位置に到達する前にＰＬ１による粗動制御で駆動パルスの出力が停止することを回避するために、γをγ≧χＰＬ１−１なる範囲で設定することが好適である。これにより、粗動制御で停止する前に基本的に、ＰＬ２による微動制御に移行し、レンズ８をさらに目標位置に近い位置まで移動させることが可能となる。
【００３７】
ＦＳＰ＝０の場合は、ＤＡＢＳを分解能χＰＬ２と比較することにより（Ｓ９４，図２のＦ５８）、ＰＬ２を生成してレンズ８を移動させるべきかが判断される。ＤＡＢＳ≧χＰＬ２であれば、ＰＬ２を生成することを前提として、その生成後のＤＡＢＳを求める。具体的には、現在のＤＡＢＳからχＰＬ２を減算した値でＤＡＢＳを更新する（Ｓ９６）。一方、ＤＡＢＳ＜χＰＬ２の場合は、現在のサーボ制御期間内の駆動パルスの出力動作を停止する（Ｓ９８）。
【００３８】
ＤＡＢＳ≧χＰＬ１又はＤＡＢＳ≧χＰＬ２である場合（Ｓ８８，Ｓ９４）には、上述のようにＤＡＢＳに関してはＰＬ１又はＰＬ２を生成する余地がある。この場合には、さらに、サーボ制御周期内での駆動パルス数に関して、ＰＬ１又はＰＬ２の生成の余地があるか否かが判定される（Ｓ１００，図２のＦ６０）。具体的には、現時点の出力済みパルスのカウント値ｎＰＬが上限値βに達している、すなわちｎＰＬ≧βであれば、現在のサーボ制御期間での新たな駆動パルスの出力動作を停止する（Ｓ１０２）。
【００３９】
一方、ｎＰＬ＜βであればＰＬ１又はＰＬ２を出力する処理に移行する。パルス出力処理の開始に際し、出力済みパルスのカウント値ｎＰＬを１増加・更新し、パルス幅カウンタのカウント値ｎＣＬＫを０にリセットする（Ｓ１０４）。また、パルス出力フラグＦＰＯＵＴを１にセットする（Ｓ１０４）。しかる後、パルス幅カウンタを起動する（Ｓ１０６）。また、パルス出力フラグＦＰＯＵＴが１にセットされたことに連動して、パルス出力処理が起動される（Ｓ１０８）。パルス生成回路２６は、これらパルス幅カウンタの動作及びパルス出力処理それぞれを、上述した駆動パルスの生成をするまでの準備処理Ｓ８６からＳ１０２と並列して実行可能に構成され、パルス幅カウンタの値ｎＣＬＫがカウント終了直前の値（τＰＬ−ε）になると、現在の駆動パルスの生成を継続しつつ、次の駆動パルスについての準備処理Ｓ８６からＳ１０２が開始される（Ｓ１１０，図２のＦ６８）。εは準備処理Ｓ８６からＳ１０２に要する時間に応じて設定され、例えば、２程度に設定される。なお、パルス幅カウンタは、上述したように、基準クロックＣＬＫをカウントする。
【００４０】
パルス出力処理では、符号ビット値ＤＳＩＧＮ、速度フラグＦＳＰ、デューティ値ρＰＬ１，ρＰＬ２、パルス周期τＰＬから駆動パルスのデューティ状態の制御情報が生成される（図２のＦ６４）。このデューティを定める制御情報とｎＣＬＫとに基づいて、パルス生成回路２６は出力電圧のＨレベル、Ｌレベル相互の切り換えを行い、駆動パルスを生成し出力する。
【００４１】
図４は、駆動パルスの信号波形を模式的に示すタイミング図である。図４において、横方向が時間軸であり、サーボデータラッチイネーブル信号ＳＬＥＸ，ＳＬＥＹ、ｘ方向のピエゾアクチュエータに対する駆動パルスＰＬＸＡ，ＰＬＸＢ、ｙ方向のピエゾアクチュエータに対する駆動パルスＰＬＹＡ，ＰＬＹＢが縦方向に並べて表されている。ここで、ＰＬＸＡ及びＰＬＸＢはｘ方向アクチュエータのピエゾ素子１４の両極性それぞれに印加されるパルスであり、相補的な波形に生成される。同様に、ＰＬＹＡ及びＰＬＹＢはｙ方向アクチュエータのピエゾ素子１４の両極性それぞれに印加されるパルスである。例えば、ｘ方向に関して、サーボ制御周期ＴＳＶは、ＳＬＥＸの立ち上がりタイミングの間隔であり、駆動パルスＰＬＸＡ，ＰＬＸＢは、ＳＬＥＸの立ち下がりタイミングの間隔ＴＤＶにて生成可能である。このＴＤＶにて生成される駆動パルス数の上限値がβで指定される。βは、基準クロックＣＬＫの１周期の長さをＴＣＬＫとすると、β≦ＴＤＶ/(ＴＣＬＫ・τＰＬ)を満たすように設定される。図４では、β＝１０とした例を示している。
【００４２】
図５は、ピエゾアクチュエータを用いたサーボ制御の一例を説明する模式的なタイミング図である。図５において、横方向が時間軸であり、サーボデータラッチイネーブル信号ＳＬＥＹ、駆動パルスＰＬＹＡ，ＰＬＹＢ、及びサーボデータＤＳＶＹの絶対値ＤＡＢＳが縦方向に並べて表されている。この例は、ＳＬＥＹの立ち下がりにてラッチされたＤＳＶＹの絶対値が速度切り換えレベルγを超える大きな値である場合である。駆動パルスを発生する毎にＤＡＢＳは所定ステップ幅ずつ減少し、レンズ８の目標位置に対応する０に徐々に近づく。駆動開始時にはＤＡＢＳがγより大きく、処理Ｓ８６にて駆動パルスＰＬ１の生成が選択される。これにより比較的大きなステップ幅でレンズ８は変位する。このステップ幅は基本的に分解能χＰＬ１としてレジスタ２８に設定した想定値に相当し、ＤＡＢＳはχＰＬ１だけ減じた値に更新される。駆動パルスＰＬ１の生成は、ＤＡＢＳがγより大きい間、繰り返される。
【００４３】
ＤＡＢＳがγ以下となると、処理Ｓ８６にて駆動パルスＰＬ２の生成が選択され、レンズ８はＰＬ１より小さいステップ幅で変位する（時刻ｔ１）。ＰＬ２によるステップ幅は基本的に分解能χＰＬ２としてレジスタ２８に設定した想定値に相当し、ＤＡＢＳはχＰＬ２だけ減じた値に更新される。
【００４４】
このように、パルス生成回路２６は、ＰＬ１により大きなステップ幅でレンズ８を変位させる粗動動作と、ＰＬ２により小さなステップ幅でレンズ８を変位させる微動動作とを切り換えることができる。これにより、ＤＡＢＳが大きい場合でも粗動動作によって、サーボ制御周期に応じた期間ＴＤＶ内での限られた駆動パルス数で、レンズ８を速やかに目標位置に近づけることができる。一方、微動動作によれば、目標位置へ近づく速度は下がる反面、好適な位置精度を実現することが可能となる。
【００４５】
特に、上述したように、ＤＡＢＳを０へ漸次近づける過程にて、ＤＡＢＳが大きい範囲では粗動を行い、ＤＡＢＳが小さい範囲では微動を行うように切り換えることにより、目標位置への到達速度の短縮と、到達位置の精度の確保との両立が可能となる。
【００４６】
図６は、ピエゾアクチュエータを用いたサーボ制御の他の例を説明する模式的なタイミング図である。図６においても図５と同様、横方向が時間軸であり、サーボデータラッチイネーブル信号ＳＬＥＹ、駆動パルスＰＬＹＡ，ＰＬＹＢ、及びサーボデータＤＳＶＹの絶対値ＤＡＢＳが縦方向に並べて表されている。この例では、ＳＬＥＹの立ち下がりにてラッチされたＤＳＶＹの絶対値が比較的小さいため、駆動パルス数が上限値βに達する前に、パルス出力が停止される。例えば、当初のＤＡＢＳがγ以下であるため、パルス生成回路２６は、微動を行う駆動パルスＰＬ２の生成を開始する。ＰＬ２を発生する毎にＤＡＢＳは分解能χＰＬ２ずつ減少する。パルス生成回路２６は、ＤＡＢＳがχＰＬ２未満となったことを検知すると（図３の処理Ｓ９４）、それ以上、駆動パルスを生成してもレンズ８が目標位置を通り過ぎてしまうことになるため、駆動パルス出力を停止し（Ｓ９８）、目標位置まで良好に近づいたと推定される現在位置を、次のサーボ制御周期の開始まで維持する。
【００４７】
本発明は、レンズ８の代わりに撮像素子をピエゾアクチュエータで変位させる手振れ補正システムに用いることもできる。また、上述の実施形態は手振れ補正システムに関するものであったが、本発明はオートフォーカス等の他のサーボ制御システムに用いられるピエゾアクチュエータを駆動する回路に一般に適用可能である。
【００４８】
また、ここではデューティ比が異なる２種類の駆動パルスＰＬ１，ＰＬ２を用いて、粗動と微動との２段の速度を切り換え可能としたが、レジスタ２８にさらに多くのデューティ状態の定義情報を格納し、より多段の速度切り換えを可能に構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係る、ピエゾアクチュエータを用いた手ぶれ補正システムの概略のブロック構成図である。
【図２】パルス生成回路を説明する概略の機能ブロック図である。
【図３】パルス生成回路による駆動パルスの生成処理を示す概略のフロー図である。
【図４】駆動パルスの信号波形を模式的に示すタイミング図である。
【図５】ピエゾアクチュエータを用いたサーボ制御の一例を説明する模式的なタイミング図である。
【図６】ピエゾアクチュエータを用いたサーボ制御の他の例を説明する模式的なタイミング図である。
【符号の説明】
【００５０】
２  センサ部、４  回路部、６  駆動部、８  レンズ、１０  ホール素子、１２  ジャイロセンサ、１４  ピエゾ素子、１６  システムバス、１８  マイクロコンピュータ、２０  ＡＤＣ、２２  ホールイコライザ、２４  ジャイロイコライザ、２６  パルス生成回路、２８  レジスタ、３２  加算器、３４  サーボ回路。
【図１】
2009153228.tif 000003
【図２】
2009153228.tif 000004
【図３】
2009153228.tif 000005
【図４】
2009153228.tif 000006
【図５】
2009153228.tif 000007
【図６】
2009153228.tif 000008