JP2010130860A - 駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な回路により移動部材を駆動するコイルから発生する磁気成分を相殺して、安定した移動部材の駆動を制御する。
【解決手段】駆動制御装置１００は、移動部材１４を駆動するための移動部材駆動部１０６と、移動部材１４の制御目標位置を演算する目標位置演算部１０２と、移動部材駆動部１０６から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部１０８と、磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する磁気成分相殺部１１０と、磁気成分相殺部１１０により相殺された所定の磁気成分に基づいて、移動部材１４が目標位置演算部１０２により演算された制御目標位置へ追従するように、移動部材１４の駆動を制御する制御部１０４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置に関し、特に、移動部材を駆動する移動部材駆動制御部から検出される磁気成分に基づいて、移動部材の駆動を制御する駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置に関する。

近年、操作性の向上を目的として手振れ補正機能を有するカメラシステムが多く提案されている。従来の手振れ補正機能を備えたカメラにおいては、角速度センサ等を用いて手ぶれ振動を検出して、その検出量に基づきレンズや撮像素子の位置を調整することにより手振れを補正している。レンズや撮像素子の位置の検出には、磁石およびホール素子を利用した位置検出方法が知られている。磁石およびホール素子を用いて位置を検出する方法は、例えば露出を決定する絞りであるアイリス羽を開閉させるためのアイリスメータの位置を検出する場合にも利用することができる（例えば特許文献１、特許文献２）。

カメラのレンズを手振れに応じて駆動させるためには、レンズを移動させる移動部材の駆動を制御する必要がある。移動部材の駆動には、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する。）を用いることができる。ＶＣＭは、磁石とコイルからなり、磁石とコイルから発生する磁界の駆動力により移動部材が駆動される。そして、駆動した移動部材の位置を検出するために、上述した磁石およびホール素子が用いられる。ホール素子は、磁石から発生する磁気を検出して、移動部材の現在位置を検出する。移動部材の現在位置を正しく検出することにより、検出した手振れ振動に応じて算出された制御目標位置に移動部材を駆動させることが可能となる。

特開平８−９６６８号公報 特開平８−２８０１８８号公報 特開平２００７−３２８１８１号公報

しかし、磁石とコイルを用いて移動部材を駆動する場合に、磁石の位置を検出するホール素子が、磁石から発生する磁気だけでなくコイルに流れる電流によって発生する磁気も検出してしまい、磁石の位置を正しく検出できない場合があった。このように、磁石等の移動部材の位置を正しく検出できない場合には、当該移動部材を制御目標位置に正確に駆動することができず、安定した移動部材の駆動制御をすることができないという問題があった。

そこで、ホール素子専用の磁石を設けてホール素子をコイルから遠ざけたり、磁石を大きくしてホール素子をコイルの外側に配置したりして、コイルから発生する磁気の影響を低減させたりしていた。しかし、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりすることにより、装置のサイズが大きくなったりコストが嵩むという問題があった。また、コイルから発生する磁気の影響を低減するために、複雑な制御回路を構築しなければならないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な回路により移動部材を駆動するコイルから発生する磁気成分を相殺して、安定した移動部材の駆動を制御することが可能な、新規かつ改良された駆動制御装置、駆動制御方法および撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動部材を駆動するための移動部材駆動部と、移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、磁気成分検出部により検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する磁気成分相殺部と、磁気成分相殺部により相殺された所定の磁気成分に基づいて、移動部材が目標位置演算部により演算された制御目標位置へ追従するように、移動部材の駆動を制御する制御部と、を備える、駆動制御装置が提供される。

かかる構成によれば、移動部材を駆動する移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出して、検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する。そして、移動部材駆動部から発生する所定の磁気性成分の影響を磁気成分相殺分により相殺して、移動部材の現在位置と制御目標位置との差分に応じて移動部材の駆動を制御する。

移動部材駆動部から発生する磁気成分により、移動部材駆動部の現在位置、すなわち移動部材の現在位置を検出することができる。しかし、移動部材駆動部から発生する磁気成分には、移動部材駆動部の現在位置を正しく検出できない要素となる不要な磁気成分が含まれている場合がある。この場合、移動部材駆動部の現在位置を正しく検出できず、制御部が移動部材の駆動を正しく制御できずに、駆動制御装置の制御が不安定となってしまう。しかし、上記したように、磁気成分相殺部により不要な磁気成分を相殺することにより、正しく移動部材の現在位置を検出することが可能となる。そして、移動部材の現在位置を正しく検出することができれば、移動部材を安定して目標位置に追従させることができ、駆動制御の安定化を図ることができる。

また、磁気成分検出部により検出された磁気成分に基づいて、移動部材の現在位置を検出する現在位置検出部と、現在位置検出部により検出された移動部材の現在位置と、目標位置演算部により演算された制御目標位置との差分を算出する算出部と、を備え、制御部は、移動部材駆動部から発生する所定の磁気成分の影響を磁気成分相殺部により相殺された磁気成分により相殺するように、算出部により算出された差分に応じて移動部材の駆動を制御する。

また、上記移動部材駆動部は、磁石と、磁石と対向して設けられるコイルと、を備え、磁気成分相殺部により相殺される磁気成分は、コイルから発生する誘導磁気である。

また、上記磁気成分相殺部は、磁気成分検出部により検出された磁気成分が、コイルから発生する誘導磁気の影響を受ける場合に、誘導磁気の磁気成分を相殺するようにしてもよい。

また、上記制御部は、コイルから発生する誘導磁気の周波数が所定の周波数以上であった場合に、磁気成分相殺部により相殺された磁気成分により誘導磁気の磁気成分を相殺するようにしてもよい。

また、上記磁気成分相殺部は、コイルから発生する誘導磁気の成分を相殺する相殺回路であって、２次のローパスフィルタであってもよい。

また、上記２次のローパスフィルタのカットオフ周波数は、コイルから発生する誘導磁気の影響による変曲周波数であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、移動部材の制御目標位置を演算するステップと、移動部材を駆動するための移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出するステップと、検出された磁気成分に基づいて、移動部材の現在位置を検出するステップと、検出された移動部材の現在位置と、演算された制御目標位置との差分を算出するステップと、移動部材駆動部から発生する所定の磁気成分の影響を相殺するステップと、算出された差分に応じて移動部材の駆動を制御するステップと、を含む、駆動制御方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、レンズまたは撮像素子と、レンズまたは撮像素子を移動させる移動部材を備えた撮像装置であって、撮像装置の振動を検出する振動検出部と、振動検出部により検出された振動に基づいて移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、移動部材を駆動するための移動部材駆動部と、移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、磁気成分検出部により検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する磁気成分相殺部と、磁気成分相殺部により相殺された所定の磁気成分に基づいて、移動部材が目標位置演算部により演算された制御目標位置へ追従するように、移動部材の駆動を制御する制御部と、を備える、撮像装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、簡素な回路により移動部材を駆動するコイルから発生する磁気成分を相殺して、安定した移動部材の駆動を制御することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下に示す順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態の目的
〔２〕駆動制御装置の概要
〔３〕駆動制御装置の機能構成
〔４〕駆動制御装置を利用した手ぶれ補正制御
〔５〕駆動制御装置における駆動制御方法

〔１〕本実施形態の目的
まず、本実施形態の目的について説明する。近年、操作性の向上を目的として手振れ補正機能を有するカメラシステムが多く提案されている。従来の手振れ補正機能を備えたカメラにおいては、角速度センサ等を用いて手ぶれ振動を検出して、その検出量に基づきレンズや撮像素子の位置を調整することにより手振れを補正している。レンズや撮像素子の位置の検出には、磁石およびホール素子を利用した位置検出方法が知られている。

カメラのレンズを手振れに応じて駆動させるためには、レンズを移動させる移動部材の駆動を制御する必要がある。移動部材の駆動には、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する。）を用いることができる。ＶＣＭは、磁石とコイルからなり、磁石とコイルから発生する磁界の駆動力により移動部材が駆動される。そして、駆動した移動部材の位置を検出するために、上述した磁石およびホール素子が用いられる。ホール素子は、磁石から発生する磁気を検出して、移動部材の現在位置を検出する。移動部材の現在位置を正しく検出することにより、検出した手振れ振動に応じて算出された制御目標位置に移動部材を駆動させることが可能となる。

しかし、磁石とコイルを用いて移動部材を駆動する場合に、磁石の位置を検出するホール素子が、磁石から発生する磁気だけでなくコイルに流れる電流によって発生する磁気も検出してしまい、磁石の位置を正しく検出できない場合があった。このように、磁石等の移動部材の位置を正しく検出できない場合には、当該移動部材を制御目標位置に正確に駆動することができず、安定した移動部材の駆動制御をすることができないという問題があった。

そこで、ホール素子専用の磁石を設けてホール素子をコイルから遠ざけたり、磁石を大きくしてホール素子をコイルの外側に配置したりして、コイルから発生する磁気の影響を低減させたりしていた。しかし、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりすることにより、装置のサイズが大きくなったりコストが嵩むという問題があった。また、コイルから発生する磁気の影響を低減するために、複雑な制御回路を構築しなければならないという問題があった。

そこで、上記のような事情を一着眼点として、本発明の実施形態にかかる駆動制御装置が創作されるに至った。本実施形態にかかる駆動制御装置１００によれば、簡素な回路により移動部材を駆動するコイルから発生する磁気成分を相殺して、安定した移動部材の駆動を制御することができる。

〔２〕駆動制御装置の概要
次に、図１に基づいて、本実施形態にかかる駆動制御装置１００の概要について説明する。本実施形態においては、カメラ等の撮像装置に備わる駆動制御装置１００に本発明の駆動制御装置を適用して説明する。図１は、本実施形態にかかる駆動制御装置１００を備えたカメラ１０の一断面図である。図１に示したように、カメラ１０のレンズ１２は、移動部材１４により保持され、移動部材１４が移動することにより、レンズ１２が移動する。移動部材１４は、駆動制御装置１００により駆動制御される。駆動制御装置１００は、磁石１６と、コイル１８と、ホール素子２０などを備える。駆動制御装置１００の機能構成については後で詳述する。

手振れ補正機能を備えたカメラ１０においては、角速度センサ等を用いて手振れ振動を検出して、その検出量に基づきレンズの位置を調整することにより手振れを補正している。図１に示したように、レンズ１２は移動部材１４により保持されているため、レンズの位置の調整は、移動部材１４の駆動を制御することにより行われる。移動部材１４は、ボイスコイルモータ（以降、ＶＣＭと称する。）により駆動される。ＶＣＭは、磁石１６およびコイル１８からなり、磁石１６とコイル１８から発生する磁界の駆動力により駆動される。

具体的には、磁石１６が発生する磁界中においてコイル１８に電流を流したときに、フレミングの左手の法則によって発生する方向（図１のＹ方向）の駆動力を用いて移動部材１４をその方向に駆動する。したがって、コイル１８の電流の大きさを調整することにより、移動部材１４の駆動を制御することができる。本実施形態においては、レンズの位置を調整することにより手振れを補正する構成としたが、かかる例に限定されず、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の位置を調整することにより手振れを補正する構成としてもよい。

移動部材１４の駆動を制御する駆動制御装置１００は、移動部材１４の現在位置を検出して、移動部材１４が目標位置に位置するように移動部材１４の駆動を制御する。具体的には、角速度センサ等を用いて検出された検出量に基づいて算出された移動部材１４の目標位置と、移動部材１４の現在位置との差分に応じてコイル１８の電流量を調整することにより移動部材１４の駆動を制御する。

移動部材１４の現在位置は、磁石１６およびホール素子２０を用いて検出される。具体的には、磁石１６から発生する磁気を検出して、ホール素子２０が磁石１６との移動距離を検出することにより、移動部材１４の現在位置を検出する。例えば、コイル１８が固定されている場合には、磁石１６が移動することにより移動部材１４が磁石１６とともに移動する。この場合、ホール素子２０は固定され、磁石１６から発生する磁気を検知することにより、磁石１６の移動量を検出することができる。

また、磁石１６が固定されている場合には、コイル１８が移動することにより移動部材１４がコイル１８とともに移動する。この場合、ホール素子２０はコイル１８ととともに移動して、磁石１６から発生する磁気を検知することにより、磁石１６からの移動量を検出し、移動部材１４の現在位置を検出する。以上、駆動制御装置１００の概要を説明した。

〔３〕駆動制御装置の機能構成
次に、図２に基づいて、本実施形態にかかる駆動制御装置１００の機能構成を説明する。図２は、本実施形態にかかる駆動制御装置１００の機能構成を示したブロック図である。図２に示したように、駆動制御装置１００は、目標位置演算部１０２と、制御部１０４と、移動部材駆動部１０６と、磁気成分検出部１０８と、磁気成分相殺部１１０と、現在位置検出部１１２と、算出部１１４などを備える。

目標位置演算部１０２は、駆動制御装置１００のマイクロコンピュータ１２０に備えられ、移動部材１４の制御目標位置を演算する機能を有する。移動部材１４の制御目標位置は、例えば、ジャイロセンサ（図示せず）等により検出された手振れ振動に基づいて演算することができる。目標位置演算部１０２は、演算した制御目標位置を、算出部１１４に提供する。

移動部材駆動部１０６は、移動部材１４を駆動する機能を有する。移動部材駆動部１０６は、例えば、ＶＣＭを例示することができ、ＶＣＭは図１に示した磁石１６とコイル１８からなる。上記したように、磁石１６とコイル１８から発生する磁界の駆動力により移動部材１４を駆動する。移動部材駆動部１０６は、後述する制御部１０４による制御により、移動部材１４を所望の位置に駆動させる。

磁気成分検出部１０８は、移動部材駆動部１０６から発生する磁気成分を検出する機能を有する。磁気成分検出部１０８は、図１に示したホール素子２０を例示できる。上記したように磁気成分検出部１０８であるホール素子２０は、磁石１６から発生する磁気を検出して、磁石１６からの移動量を検出している。しかし、磁気成分検出部１０８は、磁石１６から発生する磁気成分のみでなく、コイル１８から発生する磁気成分（誘導磁気）も検出している。

ここで、図３に基づいて、コイル１８から発生する磁気について説明する。図３は、コイル１８から発生する磁気について説明する説明図である。図３に示した移動部材駆動部１０６においては、コイル１８が固定され、磁石１６が移動する構成となっている。この場合、ホール素子２０は固定され、磁石１６から発生する磁気を検知することにより、磁石１６の移動量を検出することができる。

しかし、上記したように、ホール素子２０は、磁石１６からの磁気だけでなく、コイル１８から発生する磁気も検出している。コイル１８から発生する誘導磁気のサーボループに対する影響は、コイル１８に流れる電流の周波数によって異なる。コイル１８に流れる電流の周波数が低い場合にはコイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響度は低い。しかし、コイル１８に流れる電流の周波数が特定の周波数以上となった場合には、コイル１８から発生する磁気のサーボループに対する影響度が高くなる。したがって、コイル１８から発生する磁気の影響が大きい場合には、磁石１６の移動量の検出精度に大きく影響してしまうこととなる。

次に、図４に基づいて、コイル１８から発生する誘導磁気の影響について説明する。図４は、コイル１８から発生する誘導磁気の影響について説明する説明図である。図４のグラフ５０１は、コイル１８から発生する磁気が影響する場合のホール素子２０の出力信号を測定した結果を示すグラフである。図４の横軸はコイル１８に流れる電流の周波数であり、縦軸は磁石１６の実際の移動量とホール素子２０の出力の比率を測定した結果である。グラフ５０１から、周波数１００Ｈｚ付近までは磁石１６の移動量とホール素子２０の出力の比は一定となっている。しかし、１３０Ｈｚ付近から徐々に磁石１６の移動量とホール素子２０の出力の比が大きくなっていることがわかる。

これは、周波数が１００Ｈｚ付近までは磁石１６の移動量に対して、ホール素子２０の出力が比例しているが、周波数１００Ｈｚ以上では、磁石１６の移動量に対して、ホール素子２０の出力が比例していないことを表している。磁石１６の移動量は−４０ｄｂ／ｄｅｃの傾きで減少し、周波数１００Ｈｚ付近では数ｕｍ以下となっている。したがって、周波数が１００Ｈｚ以上の場合に、数ｕｍ以下の磁石１６の移動量を検知しようとすると、コイル１８から発生する磁気が大きく影響してしまうこととなる。

磁石１６の移動量とホール素子２０の出力の比が一定でない場合には、ホール素子２０により検出された磁気成分を磁石１６の移動量とすることができず、ホール素子２０により磁石１６の位置を検出することができなくなってしまう。一方、図４のグラフ５０２は、ホール素子２０が移動部材駆動部１０６の上部や周辺に位置していない場合の磁石１６の実際の移動量とホール素子２０の出力の比率を測定した結果である。グラフ５０２には、グラフ５０１のような変曲点は見受けられない。すなわち、ホール素子２０が移動部材駆動部１０６の上部や周辺に位置していない場合には、ホール素子２０はコイル１８から発生する磁気の影響をほとんど受けていないことがわかる。

上記したコイル１８から発生する誘導磁気の影響は、その誘導磁気量の比率が高いほど低い周波数帯域にまで影響してしまうこととなる。このような誘導磁気の影響は、サーボループに対して不安定な要因となる。ここで、図５を参照して、サーボループの誘導磁気の影響について説明する。図５は、サーボのオープンループ特性の一例を示したグラフである。図５はボード線図であり、横軸に周波数の対数、縦軸にｄｂ単位で表した開ループ伝達関数のゲインと位相角をとり、ゲイン曲線と位相曲線を同時に表したものである。

図５に示したように、ゲインが０ｄｂを横切る点をゲイン交点といい、位相曲線が−１８０°の横切る点を位相交点という。また、位相特性が−１８０°と交差する周波数におけるゲインの０ｄｂからの下がり量をゲイン余裕といい、ゲインが０ｄｂと交差する周波数における位相特性の−１８０ｄｂからの上がり量を位相余裕という。ゲイン余裕や位相余裕が小さいと、発振現象が起こりやすくなり、サーボループが不安定となる。以上より、サーボループが不安定となる条件は、以下のとおりである。
（１）ゲインが０ｄｂのとき、位相特性が−１８０°に近づく場合
（２）位相特性が−１８０°のとき、ゲインが０ｄｂに近づく場合

図５のゲイン曲線のうち、実線ａはコイル１８から発生する磁気の影響がある場合のゲイン曲線であり、破線ｂはコイル１８から発生する磁気の影響がない場合のゲイン曲線である。図５より、実線ａはゲイン余裕が小さく、破線ｂはゲイン余裕が大きいことがわかる。すなわち、コイル１８から発生する誘導磁気の影響がある場合には、発振現象が起こりやすくなり、サーボループが不安定となる傾向があることがわかる。さらに、手振れ補正において必要となる２０Ｈｚ以下のゲインを稼ぐ場合も、ゲイン交点周波数を上げる必要がある。しかし、コイル１８から発生する誘導磁気の影響がある場合には、ゲイン余裕がなくなるため、ゲイン交点の周波数を上げることができなくなってしまう。

図２に戻り、駆動制御装置１００の機能構成の説明を続ける。本実施形態においては、後述するように、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を相殺することにより、コイル１８から発生する誘導磁気のサーボループに対する影響を下げている。これにより、磁石１６の移動量を正しく検出できることとなる。磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分は、磁気成分相殺部１１０に提供される。

磁気成分相殺部１１０は、磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する機能を有する。磁気成分相殺部１１０は、磁気成分検出部１０８により検出された磁気成分が、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を受ける場合に、当該誘導磁気の磁気成分を相殺する。また、磁気成分相殺部１１０は、コイル１８から発生する誘導磁気の成分を相殺する相殺回路である。当該相殺回路については、後で詳細に説明する。

上記したように、例えば、コイル１８に流れる電流の周波数が１００Ｈｚ以上の場合に、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を受け、サーボループが不安定となってしまう。この場合、磁気成分相殺部１１０は、コイル１８に流れる電流の周波数が１００Ｈｚ以上の場合に、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を相殺して、サーボループを安定化させることが可能となる。磁気成分相殺部１１０は、誘導磁気の影響を相殺した磁気成分を制御部１０４に提供する。

現在位置検出部１１２は、磁気成分検出部１０８により減算された磁気成分に基づいて、移動部材１４の現在位置を検出する機能を有する。現在位置検出部１１２は、目標位置演算部１０２と同様に、駆動制御装置１００のマイクロコンピュータ１２０に備えられていてもよい。現在位置検出部１１２は、検出した現在位置を算出部１１４に提供する。

算出部１１４は、現在位置検出部１１２により検出された移動部材の現在位置と、目標位置演算部１０２により演算された制御目標位置との差分を算出する機能を有する。算出部１１４は、駆動制御装置１００のマイクロコンピュータ１２０に備えられていてもよい。算出部１１４は、算出した差分を制御部１０４に提供する。

制御部１０４は、磁気成分相殺部１１０により相殺された所定の磁気成分に基づいて、移動部材１４が目標位置演算部により演算された制御目標位置へ追従するように、移動部材１４の駆動を制御する機能を有する。具体的には、制御部１０４は、移動部材駆動部１０６から発生する所定の磁気成分の影響を磁気成分相殺部１１０により相殺された磁気成分により相殺するように、算出部１１４により算出された差分に応じて移動部材１４の駆動を制御する。制御部１０４は、例えば、サーボ回路などを例示することができる。

また、制御部１０４は、コイル１８から発生する誘導磁気の周波数が所定の周波数以上であった場合に、磁気成分相殺部１１０により相殺された磁気成分により当該誘導磁気の磁気成分を相殺する。本実施形態では、例えば、コイル１８に流れる電流の周波数が１００Ｈｚ以上の場合に、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を受けるため、この場合に、誘導磁気の磁気成分を相殺するようにしてもよい。

制御部１０４は、移動部材駆動部１０６の駆動を制御することにより、間接的に移動部材１４の駆動を制御している。移動部材駆動部１０６が駆動されると、移動部材駆動部１０６から磁気が発生し、発生した磁気成分が検出されて、移動部材１４の現在位置が検出される。そして、再び検出された現在位置と制御目標位置との比較が行われて、制御部１０４により移動部材１４の駆動を制御するフィードバック制御となっている。以上、駆動制御装置１００の機能構成について説明した。

本実施形態によれば、移動部材を駆動する移動部材駆動部１０６から発生する磁気成分を検出して、検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する。そして、移動部材駆動部１０６から発生する所定の磁気成分の影響を、磁気成分相殺部により相殺された磁気成分により相殺するように、移動部材の現在位置と制御目標位置との差分に応じて移動部材の駆動を制御する。

これにより、磁気成分検出部１０８を構成するホール素子２０をコイル１８から発生する磁気成分の影響を受ける場所や、その影響を受けやすい場所に設置することができる。したがって、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりする必要がなく、磁石のコストダウン、駆動制御装置１００の縮小化が実現して、かつ安定したサーボ性能を確保することができる。

〔４〕駆動制御装置を利用した手ぶれ補正制御
次に、駆動制御装置１００を利用した手ぶれ補正制御について説明する。図６は、駆動制御装置１００を利用した手振れ補正制御を示すブロック図である。図６に示したように、ジャイロセンサ３０２により検知された手振れ振動は、アンプ３０４により増幅された後、マイクロコンピュータ３０６に入力される。また、ホールセンサ３１８により撮像素子やレンズ３１４の位置が検出され、ホールセンサ３１８から出力された信号も、アンプ３１６により増幅された後、マイクロコンピュータ３０６に入力される。

マイクロコンピュータ３０６は、ジャイロセンサ３０２から入力された手振れ振動に基づいて、アクチュエータ３１２の駆動を補正するための移動距離を算出する。そして、マイクロコンピュータ３０６は、算出した値と、ホールセンサ３１８により検出された値とを比較して、比較結果をサーボフィルタ３０８に入力する。サーボフィルタ３０８は、入力された比較結果に基づいて、ドライバ３１０を用いてアクチュエータ３１２を目標の位置へと可動させる。

このとき、サーボフィルタ３０８は、適切にアクチュエータ３１２の駆動を制御するための振幅特性（ゲイン）や位相特性などの駆動制御装置１００の制御特性を制御している。ゲインとは、周波数に対する出力の入力に対する振幅比であり、位相特性とは、入力と出力との位相差である。ゲインや位相特性を制御することにより、サーボループの安定化を図ることができる。

ドライバ３１０によりアクチュエータ３１２が可動すると、可動した位置情報がホールセンサ３１８にて検知され、再びマイクロコンピュータ３０６からの制御目標値と比較され、サーボフィルタ３０８に提供される。このように、図６に示した手振れ補正制御は、マイクロコンピュータ３０６により算出された制御目標値とアクチュエータ３１２の現在位置情報とが比較されながら、手振れが補正されるというフィードバック制御となっている。

ここで、サーボループとは、図６の２重線の矢印を一巡したループである。サーボループ特性は、個々のブロックの伝達特性を加算して得ることができる。図７〜図１０を参照して、サーボループ特性について説明する。図７は、アクチュエータ３１２の伝達特性を示したシミュレーションの一例である。図８は、ホールセンサ３１８の特性を示したシミュレーションの一例である。図９は、サーボフィルタ３０８の特性を示したシミュレーションの一例である。そして図１０は、図７〜図９に示した各ブロックの伝達特性を加算して得られるサーボループ特性である。

図８は、コイル１８から発生する誘導磁気の影響がある場合のホールセンサ３１８の特性を示したシミュレーションである。図８に示したように、周波数が１００Ｈｚ以上の場合にコイル１８から発生する誘導磁気の影響を受けていることがわかる。したがって、図１０のサーボループ特性においても同様に、周波数が１００Ｈｚ以上の場合にコイル１８から発生する誘導磁気の影響を受けていることがわかる。

本実施形態では、相殺回路（磁気成分相殺部１１０）をサーボフィルタ３０８に導入することにより、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を相殺することが可能となる。図１１に、相殺回路の一例を示した。相殺回路には、例えば、多重帰還型の２次のローパスフィルタを例示することができる。２次のローパスフィルタのカットオフ周波数には、コイル１８から発生する誘導磁気の影響による変曲周波数と合わせた定数を設定する。ここで、コイル１８から発生する誘導磁気の影響による変曲周波数は、例えば、図８に示したホール素子特性により把握することができる。すなわち、変曲周波数５２２が、図１２に示した相殺フィルタ特性の周波数５５２となるように定数を設定する。また、アクチュエータの変曲点におけるＱ値を参照して、相殺回路の定数を設定してもよい。

図１２に、図１１に示した相殺回路の特性を示すシミュレーションの一例を示した。このような特性を有する相殺回路をサーボフィルタ３０８に導入することにより、図６に示したサーボループの一巡特性は図１３に示した特性となる。図１０に示したサーボループ特性と、図１３に示したサーボループ特性を比較すると、高い周波数でのゲイン余裕が格段に大きくなっていることがわかる。具体的には、１ｋＨｚ基準で１５ｄＢのマージンを確保することが可能となる。

このように、上記した相殺回路をサーボフィルタ３０８に導入することにより、サーボループの安定化を図ることができ、さらに、ゲイン交点を高い周波数に設定することが可能となる。すなわち、手振れが発生する周波数帯域の抑制するゲインを高めることができることから、高い補正能力を実現することが可能となる。これにより、手振れ性能を向上させることができる。

また、従来は、低コスト化を考慮して、ホール素子２０をコイル１８の近くに搭載することにより、コイル１８から発生する誘導磁気の影響を受けていた。この誘導磁気の影響により、手振れ補正性能が低下していた。しかし、本実施形態によれば、低コスト化を考慮して、ホール素子２０をコイル１８の近くに搭載しても、高い手振れ補正性能を確保することが可能となる。以上、駆動制御装置１００を利用した手ぶれ補正制御について説明した。

〔５〕駆動制御装置における駆動制御方法
次に、図１４を参照して、駆動制御装置１００における駆動制御方法について説明する。図１４は、駆動制御装置１００における駆動制御方法を示すフローチャートである。図１４に示したように、まず、ジャイロセンサ等により検出された手振れ振動に基づいて、制御目標位置演算部が制御目標位置を演算する（Ｓ１０２）。

そして、ホール素子２０などにより構成される磁気成分検出部１０８は、移動部材駆動部１０６の磁気成分を検出する（Ｓ１０４）。上記したように、移動部材駆動部１０６は、磁石１６およびコイル１８から構成され、ステップＳ１０４において、磁石１６およびコイル１８から発生される磁気成分が検出される。そして、現在位置検出部１１２は、ステップＳ１０４において検出された磁気成分から、移動部材駆動部１０６の現在位置を検出する（Ｓ１０６）。移動部材１４は、移動部材駆動部１０６により駆動されるため、移動部材１４の現在位置は、移動部材駆動部１０６の現在位置を検出することにより検知することができる。

そして、算出部１１４は、ステップＳ１０６において検出された移動部材１４の現在位置と、ステップＳ１０２において演算された制御目標位置との差分を算出する（Ｓ１０８）。次に、現在位置と制御目標位置との差があるか否かが判定される（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２において、現在位置と制御目標位置との差がないと判定された場合、すなわち、移動部材１４が制御目標位置に駆動されている場合には処理を終了する。

一方、ステップＳ１１２において現在位置と制御目標位置との差があると判定された場合には、制御部１０４は、磁気成分相殺部１１０により相殺された磁気成分を用いてコイル１８から発生する誘導磁気の影響を相殺する（Ｓ１１２）。そして、制御部１０４は、算出部により算出された差分に応じて移動部材の駆動を制御する（Ｓ１１４）。以上、本実施形態の駆動制御装置１００における駆動制御方法について説明した。

本実施形態にかかる駆動制御装置１００によれば、移動部材を駆動する移動部材駆動部１０６から発生する磁気成分を検出して、検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する。そして、当該相殺された所定の磁気成分に基づいて、移動部材１４が制御目標位置へ追従するように移動部材１４の駆動を制御する。

これにより、移動部材駆動部１０６を構成するコイル１８から発生する誘導磁気の影響を相殺することができるため、サーボループの安定化を図り、さらに、ゲイン交点を高い周波数に設定することが可能となる。したがって、磁気成分検出部１０８を構成するホール素子２０をコイル１８から発生する磁気成分の影響を受ける場所や、その影響を受けやすい場所に設置することが可能となる。また、ホール素子専用の磁石を設けたり、磁石を大きくしたりする必要がなく、磁石のコストダウン、駆動制御装置１００の縮小化が実現する。さらに、ゲイン余裕が大きく取れる分、全体のゲインを上げられるため、補正能力が向上する。これにより、手振れ性能を向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、カメラの手振れを補正するために搭載された手振れ補正用の移動部材の駆動制御の駆動制御に適用したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、磁石とコイルを利用して駆動を制御する際に、ホール素子を用いて駆動位置を検出する駆動制御システム全般に適用可能である。

本発明の一実施形態にかかる駆動制御装置を備えたカメラの一断面図である。 同実施形態にかかる駆動制御装置の機能構成を示したブロック図である。 同実施形態にかかるコイルから発生する磁気について説明する説明図である。 同実施形態にかかるコイルから発生する誘導磁気の影響について説明する説明図である。 同実施形態にかかるサーボのオープンループ特性の一例を示したグラフである。 同実施形態にかかる駆動制御装置を利用した手振れ補正制御を示すブロック図である。 同実施形態にかかるアクチュエータの伝達特性を示したシミュレーションの一例である。 同実施形態にかかるホールセンサの特性を示したシミュレーションの一例である。 同実施形態にかかるサーボフィルタの特性を示したシミュレーションの一例である。 同実施形態にかかるサーボループの特性を示したシミュレーションの一例である。 同実施形態にかかる相殺回路の一例である。 同実施形態にかかる相殺回路の特性を示すシミュレーションの一例である。 同実施形態にかかる相殺回路を導入したサーボループの特性を示したシミュレーションの一例である。 同実施形態にかかる駆動制御装置における駆動制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ カメラ
１２ レンズ
１４ 移動部材
１６ 磁石
１８ コイル
２０ ホール素子
１００ 駆動制御装置
１０２ 目標位置演算部
１０４ 制御部
１０６ 移動部材駆動部
１０８ 磁気成分検出部
１１０ 磁気成分相殺部
１１２ 現在位置検出部
１１４ 算出部

Claims (9)

1. 移動部材を駆動するための移動部材駆動部と、
   前記移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、
   前記移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、
   前記磁気成分検出部により検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する磁気成分相殺部と、
   前記磁気成分相殺部により相殺された所定の磁気成分に基づいて、前記移動部材が前記目標位置演算部により演算された前記制御目標位置へ追従するように、前記移動部材の駆動を制御する制御部と、
   を備える、駆動制御装置。
2. 前記磁気成分検出部により検出された磁気成分に基づいて、前記移動部材の現在位置を検出する現在位置検出部と、
   前記現在位置検出部により検出された前記移動部材の現在位置と、前記目標位置演算部により演算された前記制御目標位置との差分を算出する算出部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記移動部材駆動部から発生する所定の磁気成分の影響を前記磁気成分相殺部により相殺された磁気成分により相殺するように、前記算出部により算出された差分に応じて前記移動部材の駆動を制御する、請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記移動部材駆動部は、
   磁石と、前記磁石と対向して設けられるコイルと、を備え、
   前記磁気成分相殺部により相殺される磁気成分は、前記コイルから発生する誘導磁気である、請求項１または２のいずれかに記載の駆動制御装置。
4. 前記磁気成分相殺部は、前記磁気成分検出部により検出された磁気成分が、前記コイルから発生する誘導磁気の影響を受ける場合に、前記誘導磁気の磁気成分を相殺する、請求項３に記載の駆動制御装置。
5. 前記制御部は、
   コイルから発生する誘導磁気の周波数が所定の周波数以上であった場合に、前記磁気成分相殺部により相殺された磁気成分により前記誘導磁気の磁気成分を相殺する、請求項３または４のいずれかに記載の駆動制御装置。
6. 前記磁気成分相殺部は、前記コイルから発生する誘導磁気の成分を相殺する相殺回路であって、２次のローパスフィルタである、請求項３〜５のいずれかに記載の駆動制御装置。
7. 前記２次のローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記コイルから発生する誘導磁気の影響による変曲周波数である、請求項３〜６のいずれかに記載の駆動制御装置。
8. 移動部材の制御目標位置を演算するステップと、
   前記移動部材を駆動するための移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出するステップと、
   前記検出された磁気成分に基づいて、前記移動部材の現在位置を検出するステップと、
   前記検出された移動部材の現在位置と、前記演算された前記制御目標位置との差分を算出するステップと、
   前記移動部材駆動部から発生する所定の磁気成分の影響を相殺するステップと、
   前記算出された差分に応じて前記移動部材の駆動を制御するステップと、
   を含む、駆動制御方法。
9. レンズまたは撮像素子と、前記レンズまたは前記撮像素子を移動させる移動部材を備えた撮像装置であって、
   前記撮像装置の振動を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部により検出された振動に基づいて前記移動部材の制御目標位置を演算する目標位置演算部と、
   前記移動部材を駆動するための移動部材駆動部と、
   前記移動部材駆動部から発生する磁気成分を検出する磁気成分検出部と、
   前記磁気成分検出部により検出された磁気成分のうち、所定の磁気成分を相殺する磁気成分相殺部と、
   前記磁気成分相殺部により相殺された所定の磁気成分に基づいて、前記移動部材が前記目標位置演算部により演算された前記制御目標位置へ追従するように、前記移動部材の駆動を制御する制御部と、
   を備える、撮像装置。
   

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