JP2016191852A - 運動デバイス制御回路及びその制御方法、調整方法並びに運動デバイス制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目標信号生成回路16は、運動デバイス1の目標位置を示す目標位置信号Hを生成する。駆動信号生成部13は、運動デバイス1の位置を検出した位置センサ信号S及び目標位置信号Hに基づいて、運動デバイス1を移動させる駆動部14へ駆動信号Dを出力する。第1の調整部112は、駆動信号Dに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部13の入出力のフィルタ特性を調整する。
【選択図】図1
Description
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、より高精度なオートフォーカス制御が求められている。
例えば、特許文献1に記載のものは、実際にレンズを移動させて焦点位置を決定するフォーカス制御回路に関するもので、位置検出素子の出力信号により特定されるレンズの位置と、外部から設定されるレンズの目標位置との差分をもとに、レンズの位置を目標位置に合わせるための駆動信号を生成し、位置検出素子のゲイン及びオフセットの少なくとも一方を調整することが開示されている。
また、特許文献3に記載のものは、線形運動デバイスのホーム位置に対応する第1の位置信号値と、フル位置に対応する第2の位置信号値とから検出位置演算信号値を得て、漏れ磁場補正回路が、駆動コイルの漏れ磁場による磁場センサの検出誤差を補正することが開示されている。
特に、上述した特許文献2には、制御パラメータの調整手段についての開示がなされているものの、本発明のような具体的な回路構成については何らの開示がなされていない。
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、製造バラツキがあっても、クローズドループの安定性を維持でき、レンズの応答性の低下も防ぐことができるようにした運動デバイス制御回路及びその制御方法、調整方法並びに運動デバイス制御装置を提供することにある。
また、本発明の第3の態様においては、運動デバイスの目標位置を示す目標信号を生成するステップと、前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動部へ駆動信号を駆動信号生成部により出力するステップと、を有し、前記駆動信号を出力するステップは、前記駆動信号に対応する信号に基づいて調整された入出力のフィルタ特性で、前記駆動信号生成部が前記駆動信号を出力する運動デバイス制御回路の制御方法である。
なお、上述した態様は、本発明の必要な特徴的な構成のすべてを記載したものではなく、その他の構成を組み合わせることにより本発明を構成することも可能である。
<実施形態1>
図1は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態1を説明するための回路構成図である。本発明の運動デバイス制御装置100は、運動デバイス1の位置を検出して位置センサ信号Sを出力する位置センサ11と、運動デバイス制御回路101と、駆動信号Dにより、運動デバイス1を移動させる駆動部14と、を備えている。
つまり、本発明の運動デバイス制御装置100は、運動デバイス制御回路101を備え、この運動デバイス制御回路101は、例えば、IC回路として構成されており、駆動部14の駆動コイル(図示せず)に電流を流すことにより、磁石3が移動され、その磁石3に固定されているレンズ2の位置調整が可能となる。
また、本実施形態1の運動デバイス制御回路101は、目標信号生成回路16と、この目標信号生成回路16に接続された駆動信号生成部13と、この駆動信号生成部13に接続された第1の調整部112とを備えている。
微分回路21は、位置センサ11の位置センサ信号Sを微分して出力する。1階微分であれば、レンズ2の移動速度に対応した信号であり、2階微分であれば、レンズ2の移動加速度に対応した信号となる。また、これらの微分回路21は、不完全微分であっても、必要な帯域を確保できているのであれば問題ないことは言うまでもない。
つまり、第1の調整部112は、駆動信号Dに対応する信号に基づいて、駆動信号生成部13の入出力のフィルタ特性を調整する。駆動信号Dに対応する信号として、例えば、操作量信号Mや、駆動電流に対応する信号などが挙げられるが、駆動電圧であっても問題ないことは言うまでもない。
また、駆動信号生成部13のドライバ32は、操作量信号Mに基づいて駆動信号Dを駆動部14へ出力する。例えば、入力された操作量信号Mに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
図1に示した運動デバイス制御回路101における第1の調整方法(制御方法)を実行する場合には、図中の点線で示すように、位置センサ11から切替回路22に供給される位置センサ信号Sは不要になり、微分回路21からの微分位置センサ信号Bのみが切替回路22に入力される。また、格納部24からの操作量信号情報MIのインターフェース(IF)15への供給、及び制御係数設定部25とインターフェース15とのやり取りが不要になる。
以上のように、レンズ2を等速又は等加速度に移動させた際の操作量信号Mを検出することで、駆動信号Dに関する情報を取得することができる。
図3(a),(b)は、図2に示したフィルタ特性の第1の調整方法を説明するための図で、レンズを等速運動させた場合の第1の調整方法(制御方法)について説明する。図3(a)において、横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が等速運動範囲を示している。図3(b)は、レンズ2と磁石3と駆動コイル4との関係を示した図である。
等速運動する際のレンズ2の運動方程式は、下記の式(1)となる。
Ma=−Mg+α×Ical−F−c×v=0 ・・・(1)
Ical=(c×v+F+Mg)/α ・・・(2)
駆動信号Dに対応する操作量信号Mを検出することで、式(2)の右辺、つまり、レンズ2の動きやすさに関する情報(重力情報、摩擦情報、粘性情報等)を取得することができる。
例えば、レンズ2の質量に製造バラツキがある場合(レンズ2と磁石3の質量がM’)、レンズ2を等速運動させたときの駆動信号Dに対応する操作量信号Mを検出することで、基準からのずれを下記の式(3)より検出できる。
ΔIcal=(M’‐M)/α ・・・(3)
以上の調整及び設定により、レンズ2の動きやすさに応じた制御係数Cとすることができる。それにより、レンズ2や磁石3などの製造バラツキによってクローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてレンズ2の応答性が低下したりすることを防ぐことができる。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
図1に示した運動デバイス制御回路における制御係数の設定方法を実行する場合には、図中の点線で示すように、位置センサ11と微分回路21と切替回路22と駆動信号生成部13と駆動部14と操作量信号検出部23とが不要になり、格納部24と制御係数設定部25のみが機能する。
格納部24に格納された操作量信号情報MIに基づいて操作量信号Mを読み出し、制御係数設定部25は、制御係数情報CIに基づいて駆動信号制御回路31のフィルタ特性に係る制御係数Cを設定する。
図1に示した運動デバイスの制御装置100における通常の動作を実行する場合には、図中の点線で示すように、微分回路21と操作量信号検出部23と格納部24が不要になり、インターフェース15と制御係数設定部15とのやり取り、インターフェース15から切替回路22への切替信号Eの供給が不要になる。
駆動信号生成部13の駆動信号制御回路31は、位置センサ信号S及び目標位置信号Hに基づいて操作量信号Mを算出する。また、制御係数設定部25で新たに決定された制御係数Cに基づいた入出力フィルタ特性で制御を行う。
駆動信号生成部13のドライバ32は、操作量信号Mに基づいて駆動信号Dを駆動部14へ出力する。例えば、入力された操作量信号Mに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
第1のレンズ位置から第2のレンズ位置まで等速度で移動する第1の等速運動範囲と、逆に第2のレンズ位置から第1のレンズ位置まで移動方向が逆の等速度で移動する第2の等速運動範囲が設定された調整である。
Ma=−Mg+α×Ical1−F−c×v=0 ・・・(4)
ここで、駆動信号Dに対応する駆動電流Ical1について、式(4)を解くと下記の式(5)となる。
Ical1=(c×v+F+Mg)/α ・・・(5)
Ma=−Mg+α×Ical2+F+c×v=0 ・・・(6)
ここで、駆動信号に対応する駆動電流Ical2について、式(6)を解くと下記の式(7)となる。
Ical2=(−c×v−F+Mg)/α ・・・(7)
ここで、式(5)及び式(6)の和及び差は、下記の式(8)及び(9)となる。
Ical1−Ical2=2(c×v+F)/α ・・・(8)
Ical1+Ical2=2×Mg/α ・・・(9)
したがって、Ical1とIcal2に対応する信号をそれぞれ検出することで、式(8)より摩擦及び粘性に関する情報と、式(9)より重力(質量)に関する情報を取得することができる。
なお、本実施形態1における調整方法は、後述するPIDコントローラのような制御に関しても十分効果を発揮するが、制御対象をモデル化して制御を実施するモデルベースデザイン(MBD)とも親和性が高い。したがって、上述のように、パラメータのずれをモニターし、モデルを補正するように調整することで、同等の効果が上がる。
図7(a)において、横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が等速運動範囲を示している。図7(b)は、レンズ2と磁石3と駆動コイル4との関係を示した図である。
図7(a)では、レンズ2がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス1における調整であり、運動デバイス1の等速運動における運動方程式で、摩擦・粘性項は無視でき、弾性力項がある場合の調整である。
Ma=−Mg+α×Ical3−k×x=0 ・・・(10)
M:レンズと磁石の質量、a:レンズと磁石の加速度、g:重力加速度、α:駆動コイルからのトルク係数、Ical:駆動コイルに流れる電流値、k:弾性係数(バネ係数)、x:レンズ位置、右辺第1項は重力を示し、第2項は駆動コイルで駆動されるトルクを示し、第3項は弾性力を示している。等速運動なので加速度aは0である。
Ical3=(k×x3+Mg)/α ・・・(11)
また、時間t4における駆動信号に対応する駆動電流Ical4について、式(10)を解くと下記の式(12)となる。なお、時間t4におけるレンズ位置をx4とする。
Ical4=(k×x4+Mg)/α ・・・(12)
ここで、式(11)及び式(12)の差は、下記の式(13)となる。
Ical4−Ical3=k×(x4−x3) ・・・(13)
Ical4−Ical3=k×v×Δt ・・・(14)
したがって、Ical3とIcal4に対応する信号をそれぞれ検出することで、時間間隔Δtと速度vが一定とする調整とすることで、式(14)より弾性係数kに関する情報を取得することができる。
この調整により、バネとレンズ2とを組み込んだときのバラツキも含めて、より細やかな駆動信号制御回路31の入出力フィルタ特性を調整することができる。例えば、弾性係数が基準よりも大きい場合、弾性力が強くなるため、後述するPIDパラメータの微分成分による位相補償を高域に位置させるように制御係数Cを決定する。また、等速又は等加速度で運動デバイスを移動させて調整するため、簡便、かつ、短時間の調整である。
図8(a)において、横軸が時間、縦軸がレンズ位置及び駆動電流を示している。点線枠内が等加速運動範囲を示している。図8(b)は、レンズ2と磁石3と駆動コイル4との関係を示した図である。
図8(a)では、レンズ2がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス1における調整であり、運動デバイス1の等加速度運動における運動方程式で、摩擦・粘性項は無視でき、弾性力項がある場合の調整である。
Ma=−Mg+α×Ical−k×x ・・・(15)
M:レンズと磁石の質量、a:レンズと磁石の加速度、g:重力加速度、α:駆動コイルからのトルク係数、Ical:駆動コイルに流れる電流値、k:弾性係数(バネ係数)、x:レンズ位置、右辺第1項は重力を示し、第2項は駆動コイルで駆動されるトルクを示し、第3項は弾性力を示している。
ここで、時間t5における駆動信号に対応する駆動電流Ical5について、式(15)を解くと下記の式(16)となる。なお、時間t5におけるレンズ位置をx5とする。
Ical5=(k×x5+Mg+Ma)/α ・・・(16)
Ical4=(k×x6+Mg+Ma)/α ・・・(17)
ここで、式(16)及び式(17)の差は、下記の式(18)となる。
Ical6−Ical5=k×(x4−x3)・・・(18)
時間間隔Δt=t4−t3の間、レンズ2は等加速度aで運動しているため、式(18)は、下記の式(19)で表される。
Ical6−Ical5=k×1/2×a×Δt2・・・(19)
以上のように、レンズ2がバネなどの弾性体で保持された運動デバイス1において、所定の時間間隔で、レンズ2を等加速度で移動させた際の駆動信号Dに対応する信号を取得することにより、レンズ2を保持する弾性体の弾性係数情報を取得することができる。
また、本実施形態1は、等速・等加速度運動を実施したが、システムパラメータを簡単に取得できる運動であれば、本手法が使えることは言うまでもない。
また、本実施形態1でのレンズの移動方向は、重力方向と平行な方向で移動させて調整を行っているが、異なる方向であってもよい。
また、今回は位置センサ信号を微分したが、位置センサ信号をそのまま駆動信号生成部に入力し、目標信号側を等速、等加速状に動くように指示する目標速度信号や目標加速度信号としてもよい。
図9は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態2を説明するための回路構成図である。なお、図1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。
図1に示した実施形態1との相違は、第2の調整部212が、上述した実施形態1の構成にさらにタイミング信号生成部26を追加するともに、上述した実施形態1の構成の微分回路21と切替回路22に代えて切替信号生成回路27を備えた点である。また、駆動信号制御回路31が、PID制御回路である点である。
本実施形態2の運動デバイス制御回路201は、目標信号生成回路16と、目標信号生成回路16に接続された駆動信号生成部13と、駆動信号生成部13に接続された第2の調整部212とを備えている。
また、第2の調整部212は、切替信号生成部27と、駆動信号制御回路31からの操作量信号Mに基づいて操作量信号情報MIを生成する操作量信号検出部23と、この操作量信号検出部23からの操作量信号情報を格納する格納部24と、この格納部24に格納された操作量信号情報MIに基づいて操作量信号Mを読み出し、制御係数情報CIに基づいて駆動信号制御回路31のフィルタ特性に係る制御係数Cを設定する制御係数設定部25と、タイミング生成部26とを備えている。
つまり、本実施形態2では、実施形態1における微分回路21ではなく、PID制御回路31の内部の微分回路を利用して位置センサ信号Sを微分し、また、調整の際に、第2の調整部212のタイミング信号生成部26で自動的に目標信号を生成し、操作量信号情報MIの格納まで終了する点が本実施形態1と異なる。調整する際は、外部から調整を開始する信号を入力すれば、IC内で自動的に調整を開始し、操作量信号情報MIが読み出し可能に格納される形態である。
目標信号生成回路16は、調整時においては、タイミング信号生成部26からの指令信号に基づいて、目標速度信号H’を駆動信号生成部13へ出力する。
切替信号生成回路27は、タイミング信号生成部26からの指令信号に基づいて、PID制御回路31において、位置センサ信号Sが微分されるように切り替える切替信号Eを出力する。PID制御回路31は、切替信号Eに応じて、位置センサ信号Sが微分されるように切り替え可能に構成されている。
制御係数設定部25は、タイミング信号生成部26からの指令信号に基づいて、調整制御係数C1である調整用PIDパラメータがPID制御回路31へ出力されるように構成されている。
タイミング信号生成部26は、調整開始信号が入力されると、目標信号生成回路16と制御係数設定部25と操作量信号検出部23と格納部24へそれぞれ指令信号を出力する。また、入力された操作量信号Mに応じて、調整を完了する指令信号を上述した各構成要素へ出力する。
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つ以上を含んでいる。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31の内部にLPF(ローパスフィルタ)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。
このようなPID制御システムにおいて最適な制御性能を得るためには、PID制御回路31におけるPIDパラメータ、すなわち、比例ゲインKp,積分時間TI、微分時間TDの各パラメータを最適な値に設定することが必要である。
オートフォーカス機能を搭載した光学機器などのように高速応答と高精度が必要なシステムにおいては、制御対象のスピードが速いので、一般に、オペレータによる限界感度法によりPIDパラメータを設定することが行われている。
この限界感度法によりPIDパラメータを設定する場合、まず、比例動作だけの制御状態(P制御状態)に設定する。その状態で、方形波信号を目標値として入力し、PID制御回路31の比例ゲインKpを増大させていく。比例ゲインKpが増大するにしたがって、制御量の信号波形には、オーバーシュートが発生し始める。さらに、比例ゲインKpを増大させると、そのオーバーシュートが振動的になってリンギングが発生し、さらに比例ゲインKpを増大させるとリンギングの減衰時間が大きくなる。さらに、比例ゲインKpを増大させると、そのリンギングが減衰しなくなり振動状態が持続する。そして、さらに、比例ゲインKpを増大させると発散を始める。その発散前の限界状態、すなわち、振動状態が持続する持続振動状態であるときの比例ゲインKpとリンギング周期を元にPIDパラメータを算出する。
このように、限界感度法では、PID制御システムに目標値として方形波信号を入力し、その方形波のエネルギーによりオーバーシュートを発生させ、その減衰を目視することにより持続振動状態を検出し、そのときの比例ゲインとリンギング周期に基づいてPIDパラメータを算出する。
図10は、本実施形態2におけるPIDパラメータの第1の調整方法を説明するための回路構成図で、制御係数を調整する際の運動デバイス制御回路の動作について説明する。
切替信号生成回路27は、タイミング信号生成部26からの指令信号に基づいて、PID制御回路31において、位置センサ信号Sが微分されるように切り替える切替信号を出力する。
タイミング信号生成部26は、入力された操作量信号Mに応じて、調整を完了する指令信号を、上述した各構成要素へ出力する。例えば、等速運動の場合、入力された操作量信号Mをモニターし、操作量信号Mが一定である期間に所望の量のデータサンプリングを終えた場合、調整を完了する、などと構成しても問題ない。また、タイミング信号回路が、調整経過時間をもとに調整終了を判断しても、問題ないことは言うまでもない。
このようにして、調整開始信号が入力されて、レンズを等速又は等加速度に移動させた際の操作量信号を検出することで、駆動信号に関する情報を自動的に取得することができる。
図9に示した運動デバイス制御回路201における制御係数の設定方法を実行する場合には、図中の点線で示すように、格納部24及び制御係数設定部25以外の構成は不要になる。
格納部24に格納された操作量信号を読み出して、その結果に応じて決定した制御係数Cを制御係数設定部25のメモリなどに書き込みを行う。それにより、新たなPIDパラメータが決定する。PIDパラメータの設定方法は、本実施形態1と同様である。
以上の調整及び設定により、レンズ2の動きやすさに応じた制御係数とすることができる。それにより、レンズや磁石などの製造バラツキによってクローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてレンズの応答性が低下したりすることを防ぐことができる。
図9に示した運動デバイス制御回路201における通常の動作を実行する場合には、図中の点線で示すように、操作量信号検出部23とタイミング信号生成部26と格納部24と切替信号生成回路27が不要になる。
目標信号生成回路16は、外部から入力されるレンズ2が目標地点へ移動する目標位置に基づいて、レンズ2の目標位置を示す目標位置信号Hを生成する。オートフォーカスであれば、被写体に合焦するレンズ位置であり、手振れ補正であれば、光軸と垂直な面内方向へのレンズの移動を補正するレンズ位置である。
駆動信号生成部13のPID制御回路31は、位置センサ信号S及び目標位置信号Hに基づいて操作量信号Mを算出する。また、制御係数設定部25で新たに決定されたPIDパラメータに基づいた入出力フィルタ特性で制御を行う。
駆動信号生成部13のドライバ32は、操作量信号Mに基づいて駆動信号Dを駆動部14へ出力する。例えば、入力された操作量信号Mに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
また、本実施形態2の制御システムとしてPIDを実施したが、微分回路を含む、他システムであっても同様のことができることは言うまでもない。
また、今回、調整時の制御構成に対し、レンズを所望通りに(本実施例であれば等速または等加速)動かすのであればレンズ位置制御とは異なる制御、(例えばPI制御、I制御など)または制御パラメータでも問題ない。
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
図13は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態3を説明するための回路構成図である。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。
運動デバイス制御装置300は、運動デバイス1の位置を検出して位置センサ信号Sを出力する位置センサ11と、運動デバイス制御回路301と、駆動信号Dにより運動デバイス1を移動させる駆動部14とを備えている。
本実施形態3の運動デバイス制御回路301は、目標信号生成回路16と、目標信号生成回路16に接続された駆動信号生成部13と、駆動信号生成部13に接続された第3の調整部312とを備えている。
駆動信号生成部13は、PID制御回路31とドライバ32とを有する。このフィードバック構成(クローズドループ)によって、レンズ2を目標位置へ移動させることができる。
本実施形態3では、実施形態1における微分回路21ではなく、外部入力された切替信号Eに基づいて、PID制御回路31の内部の微分回路を利用して位置センサ信号Sを微分する。また、調整の際に、IC内部で操作信号情報MIに基づいて制御係数Cを算出して設定する点が、上述した本実施形態1及び2と異なる点である。
制御係数算出部28は、操作量信号情報MIに基づいて、PID制御回路31のPIDパラメータを算出する。そして、外部からの更新信号Rに基づいて、制御係数設定部25に新たなPIDパラメータとして設定する。例えば、予め定められた基準に対する操作量信号Mの誤差に応じてPIDパラメータが決定されるように算出するものであってもよく、誤差に応じた計算式で基準PIDパラメータに対して演算する形態であってもよい。
外部入力された切替信号Eに基づいて、PID制御回路31において、位置センサ信号Sが微分されるように切り替えられる。
目標信号生成回路16は、外部から入力された所定の目標値に基づいて、目標速度信号H’または、目標加速度信号H’を出力する。例えば、目標速度信号H’または、目標加速度信号H’は固定値とする。それにより、第1のレンズ位置から第2のレンズ位置まで移動する際に、等速で移動する等速運動範囲を設定することが可能となる。
操作量信号検出部23は、等速運動範囲における操作量信号Mを検出する。検出した操作量信号Mは、制御係数算出部28で算出される。
以上のように、レンズ2を等速又は等加速度に移動させた際の操作量信号Mを検出することで、駆動信号Dに関する情報を取得することができる。
図15に示した運動デバイス制御回路301における制御係数C設定方法を実行する場合には、図中の点線で示すように、制御係数算出部28と制御係数設定部25以外の構成は不要となる。
以上の調整及び設定により、レンズ2の動きやすさに応じた制御係数Cとすることができる。それにより、レンズ2や磁石3などの製造バラツキによってクローズドループの安定性が損なわれたり、オーバーシュートが生じてレンズの応答性が低下したりすることを防ぐことができる。
図16に示した運動デバイス制御回路301における通常の動作を実行する場合には、図中の点線で示すように、操作量信号検出部23と制御係数算出部28が不要になる。
位置センサ11は、運動デバイス1であるレンズ2の位置を検出して位置センサ信号Sを出力する。
目標信号生成回路16は、外部から入力されるレンズ2が目標地点へ移動する目標位置に基づいて、レンズ2の目標位置を示す目標位置信号Hを生成する。オートフォーカスであれば、被写体に合焦するレンズ位置であり、手振れ補正であれば、光軸と垂直な面内方向へのレンズの移動を補正するレンズ位置である。
駆動信号生成部13のPID制御回路31は、位置センサ信号S及び目標位置信号Hに基づいて操作量信号Mを算出する。また、制御係数設定部25で新たに決定された制御係数Cに基づいた入出力フィルタ特性で制御を行う。
駆動信号生成部13のドライバ32は、操作量信号Mに基づいて駆動信号Dを駆動部14へ出力する。例えば、入力された操作量信号Mに基づいて、駆動コイルに駆動電流又は駆動電圧を外部出力する。
また、本実施形態3の制御システムとしてPIDを実施したが、微分回路を含む、他システムであっても同様のことができることは言うまでもない。
また、今回、調整時の制御構成に対し、レンズを所望通りに(本実施例であれば等速または等加速)動かすのであればレンズ位置制御とは異なる制御、(例えばPI制御、I制御など)または制御パラメータでも問題ない。
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
図17は、本発明に係る運動デバイス制御回路の実施形態4を説明するための回路構成図である。本実施形態4では、本実施形態2及び3を組み合わせた形態である。これにより、外部から調整開始信号が入力されると、自動的に、新たなPIDパラメータの設定まで行うことができる。運動デバイス制御回路の動作については、本実施形態2及び3と同様である。
本実施形態4の運動デバイス制御回路401は、目標信号生成回路16と、目標信号生成回路16に接続された駆動信号生成部13と、駆動信号生成部13に接続された第4の調整部412とを備えている。
駆動信号生成部13は、PID制御回路31とドライバ32とを有する。このフィードバック構成(クローズドループ)によって、レンズ2を目標位置へ移動させることができる。
本実施形態1の運動デバイス制御回路の調整方法(制御方法)は、運動デバイス1の位置を検出した位置センサ信号Sを微分するステップと、運動デバイス1が等速又は等加速度に移動する目標速度信号H’または、目標加速度信号H’’を生成するステップと、微分した微分位置センサ信号B及び目標速度信号H’または、目標加速度信号H’’に基づいて、運動デバイス1を移動させる駆動信号Dを駆動信号制御回路31で生成するステップと、駆動信号Dに基づいて運動デバイス1を移動させるステップと、駆動信号Dに基づいて駆動信号制御回路31のフィルタ特性を書き換えるステップとを有する。
運動デバイス1が等速又は等加速度に移動する目標速度信号H’または、目標加速度信号H’’を生成するステップは、例えば、目標信号として一定値(固定値)を生成する。
駆動信号Dに基づいて駆動信号制御回路31のフィルタ特性を書き換えるステップは、駆動信号Dに対応する操作量信号Mを検出し、検出した操作量信号情報MIに応じて、PID制御回路31のPIDパラメータを決定する。そして、決定したPIDパラメータをIC内に記憶する。その際、基準となるPIDパラメータを参照してもよい。
まず、運動デバイス1の目標信号位置を示す目標速度位置信号Hを目標信号生成回路16により生成する(ステップS1)。
次に、運動デバイス1の位置を検出した位置センサ信号S及び目標位置信号Hに基づいて、運動デバイス1を移動させる駆動部14へ駆動信号Dを駆動信号生成部13により出力する(ステップS2)。
ここでステップS2は、駆動信号Dに対応する信号に基づいて調整された入出力のフィルタ特性で、駆動信号生成部13が駆動信号Dを出力する(ステップS3)。入出力フィルタの調整は、第1の調整部112の情報により調整される。
また、ステップS2は、操作量信号Mに基づいて調整された入出力のフィルタ特性に係る制御係数Cで、駆動信号制御回路31が操作量信号Dを出力する。
また、駆動信号制御回路31は、PID制御回路でもよく、PID制御回路31のPIDパラメータが調整される。(実施形態2乃至4,;図9,図13,図17に対応)
また、運動デバイス1の位置を位置センサで検出し、位置センサ信号Sを位置センサが出力するステップを有する。
まず、運動デバイス1の位置を検出した位置センサ信号Sを微分して微分位置センサ信号Bを生成する(ステップS11)。その際、運動デバイスを等速で動かすため速度信号を用いる場合は一回微分、運動デバイスを等加速度で動かすため加速度信号を用いる場合は2回微分を実施する。またその微分は不完全微分でもよい。
次に、微分位置センサ信号B及び目標速度信号H’または 目標加速度信号H’’に基づいて、運動デバイス1を移動させる駆動信号Dを駆動信号制御回路31で生成する(ステップS13)。
次に、駆動信号D及び、それに準じる信号に基づいて駆動信号制御回路31のフィルタ特性を書き換える(ステップS15)。駆動信号自体に基づいて、フィルタ特性を書き換えてもよく、また、駆動信号を生成するための制御回路の出力である操作量信号に基づいてフィルタ特性を書き換えてもよく、その他の方法であってもよい。
また、目標速度信号H’または 目標加速度信号H’’は、運動デバイス1を等速又は等加速度に第1の方向に移動する第1の目標信号と運動デバイス1を等速又は等加速度に第1の方向とは逆の第2の方向に移動する第2の目標信号とを有してもよい。
目標信号を一定値とすることで、位置センサの微分信号が一定値、つまり、等速又は等加速移動するように、フィードバックをかけることとなる。これにより、簡単に調整を行うことができる。
例えば、目標速度信号及び目標加速度信号を固定値とするのではなく、等速の場合、目標速度信号を時間に対して一次関数状の波形となる信号とし、等加速度の場合、目標加速度信号を時間に対して二次関数状の波形となる信号とする。つまり、等速又は等加速度で移動するような目標位置信号と、位置センサ信号とに基づいてフィードバック制御を行う。それにより、運動デバイスを等速又は等加速度で移動させることができる。
本実施形態は、運動デバイスとしてレンズ、駆動部としてコイル、位置センサとしてホール素子、運動デバイス制御回路として運動デバイス制御ICとが組み込まれたカメラモジュールにおいて、レンズを等速又は等加速度で運動させ、制御ICの制御係数を書き換える調整に好適である。
2 レンズ(光学要素)
3 磁石
11 位置センサ
13 駆動信号生成部
14 駆動部
15 インターフェース(IF)
16 目標信号生成回路
21 微分回路
22 切替回路
23 操作量信号検出部
24 格納部
25 制御係数設定部
26 タイミング信号生成部
27 切替信号生成回路
28 制御係数算出部
31 駆動信号制御回路
32 ドライバ
100,200,300,400 運動デバイス制御装置
101,201,301,401 運動デバイス制御回路
112,212,312,412 調整部
Claims (15)
- 運動デバイスの目標位置を示す目標信号を生成する目標信号生成回路と、
前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動部へ駆動信号を出力する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に対応する信号に基づいて、前記駆動信号生成部の入出力のフィルタ特性を調整する調整部と、
を備える運動デバイス制御回路。 - 前記駆動信号生成部は、前記位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて操作量信号を出力する駆動信号制御回路と、前記駆動信号制御回路の出力に基づいて前記駆動信号を出力するドライバと、を有し、
前記調整部は、前記操作量信号に基づいて、前記駆動信号生成部の入出力のフィルタ特性に係る制御係数を調整する請求項1に記載の運動デバイス制御回路。 - 前記位置センサ信号を微分して微分位置センサ信号を生成する微分回路と、
前記位置センサ信号と微分位置センサ信号とを切り替えて前記駆動信号生成部へ出力する切替回路と、を備え、
前記調整部は、前記微分位置センサ信号と前記目標信号生成回路で生成された前記運動デバイスが等速又は等加速に移動する目標速度信号とにより生成した駆動信号に対応する信号に基づいて、前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を調整する請求項1又は2に記載の運動デバイス制御回路。 - 前記調整部が、
前記駆動信号制御回路からの前記操作量信号に基づいて操作量信号情報を生成する操作量信号検出部と、
前記操作量信号検出部からの操作量信号情報を格納する格納部と、
前記格納部から読み出した前記操作量信号情報に応じて決定された制御係数情報に基づいて、前記駆動信号制御回路のフィルタ特性に係る制御係数を設定する制御係数設定部と、
を備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路。 - 前記駆動信号制御回路は、PID制御回路で、
前記調整部は、前記PID制御回路のPIDパラメータを調整する請求項2に記載の運動デバイス制御回路。 - 前記調整部が、
前記駆動信号制御回路からの前記操作量信号に基づいて操作量信号情報を生成する操作量信号検出部と、
前記操作量信号検出部からの前記操作量信号情報に基づいて制御係数を算出する制御係数算出部と、
前記制御係数算出部により算出された制御係数情報に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性に係る制御係数を設定する制御係数設定部と、
を備える請求項1,2又は5に記載の運動デバイス制御回路。 - 運動デバイスの位置を検出して位置センサ信号を出力する位置センサと、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の運動デバイス制御回路と、
前記駆動信号により、前記運動デバイスを移動させる駆動部と、を備える運動デバイス制御装置。 - 運動デバイスの目標位置を示す目標信号を生成するステップと、
前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動部へ駆動信号を駆動信号生成部により出力するステップと、を有し、
前記駆動信号を出力するステップは、前記駆動信号に対応する信号に基づいて調整された入出力のフィルタ特性で、前記駆動信号生成部が前記駆動信号を出力する運動デバイス制御回路の制御方法。 - 前記駆動信号を出力するステップは、前記位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて操作量信号を駆動信号制御回路により出力するステップと、前記駆動信号制御回路の出力に基づいて前記駆動信号をドライバにより出力するステップと、を有し、
前記駆動信号を出力するステップは、前記操作量信号に基づいて調整された入出力のフィルタ特性に係る制御係数で、前記駆動信号制御回路が前記操作量信号を出力する請求項8に記載の運動デバイス制御回路の制御方法。 - 前記駆動信号制御回路は、PID制御回路で、
前記調整するステップは、前記PID制御回路のPIDパラメータを調整するステップを有する請求項9に記載の運動デバイス制御回路の制御方法。 - 運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号を微分して微分位置センサ信号を生成するステップと、
前記運動デバイスが等速又は等加速度に移動する目標信号を生成するステップと、
前記微分位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、
前記駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、
前記駆動信号に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、
を有する運動デバイス制御回路の調整方法。 - 前記目標信号が、前記運動デバイスを等速又は等加速度に第1の方向に移動する第1の目標信号と前記運動デバイスを等速又は等加速度に前記第1の方向とは逆の第2の方向に移動する第2の目標信号とを有する請求項11に記載の運動デバイス制御回路の調整方法。
- 前記目標信号は、前記運動デバイスが等速に移動する目標速度信号、又は、前記運動デバイスが等加速度に移動する目標加速度信号、である請求項11又は12に記載の運動デバイス制御回路の調整方法。
- 運動デバイスが等速に又は等加速度に移動する指令信号である目標信号を生成するステップと、
前記運動デバイスの位置を検出した位置センサ信号及び前記目標信号に基づいて、前記運動デバイスを移動させる駆動信号を駆動信号制御回路で生成するステップと、
前記駆動信号に基づいて前記運動デバイスを移動させるステップと、
前記駆動信号に基づいて前記駆動信号制御回路のフィルタ特性を書き換えるステップと、
を有する運動デバイス制御回路の調整方法。 - 前記目標信号は、時間に対して目標位置が一次関数状の波形となる目標速度信号、又は、時間に対して目標位置が二次関数状の波形となる目標加速度信号、である請求項14に記載の運動デバイス制御回路の調整方法。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01223515A (ja) * | 1988-03-03 | 1989-09-06 | Ricoh Co Ltd | 速度制御方法 |
JPH0580856A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Canon Inc | モータ制御装置 |
JP2000066258A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Nikon Corp | ブレ補正装置及びブレ補正方法 |
JP2006293131A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Pentax Corp | 手ぶれ補正機能付きカメラ |
JP2011022563A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-02-03 | Sanyo Electric Co Ltd | フォーカス制御回路 |
WO2013171998A1 (ja) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01223515A (ja) * | 1988-03-03 | 1989-09-06 | Ricoh Co Ltd | 速度制御方法 |
JPH0580856A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Canon Inc | モータ制御装置 |
JP2000066258A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Nikon Corp | ブレ補正装置及びブレ補正方法 |
JP2006293131A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Pentax Corp | 手ぶれ補正機能付きカメラ |
JP2011022563A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-02-03 | Sanyo Electric Co Ltd | フォーカス制御回路 |
WO2013171998A1 (ja) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019109392A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd | 制御装置、撮像システム、移動体、制御方法、及びプログラム |
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