JP2019216585A - アクチュエータ制御回路及びアクチュエータを制御する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータにおける誘導ＥＭＦを効果的に補償することができ、結果としてアクチュエータの整定時間を短縮することができるアクチュエータ制御回路を提供する。【解決手段】制御信号を生成するように適合された制御回路１２０と、制御回路１２０を較正するために使用される較正コードを生成する様々な信号処理機能とを備え得る。誘導電圧を検出する誘導電圧検出回路２０５（Ａ）と、誘導電圧検出回路２０５（Ａ）を較正するために使用される較正コードを生成する較正回路２６０と、を備え得る。【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータ制御回路及びアクチュエータを制御する方法に関する。

携帯電話、カメラ、及びコンピュータなどの電子デバイスは、画像をキャプチャするために、画像センサと共にレンズモジュールを一般的に使用する。多くの撮像システムは、画像センサに対するレンズの位置を調整することによって画像品質を改善するために、様々な制御及び／又は自動焦点方法並びに様々な信号処理技術を採用する。

制御及び／又は自動焦点システムは、一般に、アクチュエータと共に動作してレンズを最適な位置に移動させ、画像品質を増大させる。多くの電子デバイスは、自動焦点を容易にするため、及び／又はレンズを再配置するために、リニアアクチュエータなどの低ノイズ線形移動を利用する。しかしながら、リニアアクチュエータの機械的特性により、アクチュエータの整定時間は、アクチュエータによって誘導され得る電圧（誘導起電力（induced electromotive force、ＥＭＦ））に起因して、所望よりも大きくなり得る。

本発明は、アクチュエータ制御回路及びアクチュエータを制御する方法に関する。

本発明によって解決される技術的問題は、従来のアクチュエータ制御回路が、アクチュエータにおける誘導ＥＭＦを効果的に補償することができず、結果としてアクチュエータの望ましくない整定時間がもたらされることである。

一態様では、アクチュエータ制御回路は、アクチュエータに連結され、駆動信号をアクチュエータに供給するように構成された駆動回路と、駆動回路に接続され、フィードバック信号を生成するように構成されたフィードバックネットワークと、を備え、フィードバックネットワークは、駆動回路の出力端子に接続された誘導電圧検出回路と、誘導電圧検出回路に接続され、フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出し、検出されたＤＣオフセットレベルに従って、誘導電圧検出回路にコードを供給するように構成された較正回路と、を備える。

上記アクチュエータ制御回路の一実施形態では、較正回路は、ローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力端子に接続された論理回路と、を備える。

上記アクチュエータ制御回路の一実施形態では、フィードバックネットワークは、誘導電圧検出回路と較正回路との間に接続されたアナログデジタル変換器（analog-to-digital converter、ＡＤＣ）と、ＡＤＣの出力端子に接続されたフィードバック制御回路と、を更に備える。

上記アクチュエータ制御回路の一実施形態では、較正回路は、フィードバック制御回路を選択的に動作させるために、コードをフィードバック制御回路に供給するように更に構成される。

上記アクチュエータ制御回路の一実施形態では、誘導電圧検出回路は、較正回路からコードを受信するように構成されたレプリカ回路と、レプリカ回路の出力端子に接続された差動増幅器と、を備える。

上記アクチュエータ制御回路の一実施形態では、誘導電圧検出回路は、駆動回路を通る電流の方向に関する情報を受信するように更に構成されている。

別の態様では、アクチュエータを制御する方法は、駆動信号をアクチュエータに供給することと、アクチュエータによって生成された誘導電圧を検出することと、検出された誘導電圧に従ってフィードバック信号を生成することと、フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出することと、フィードバック信号を較正することと、フィードバック信号に従ってアクチュエータを動作させることと、を含む。

上記方法の一動作では、フィードバック信号を較正することは、抵抗コードを選択的に調整することと、フィードバック制御回路を選択的に動作させることと、を含む。

上記方法の一動作では、抵抗コードを選択的に調整することは、検出されたＤＣオフセットレベルが第１の閾値よりも大きい場合に、抵抗コードを増加させることと、検出されたＤＣオフセットレベルが第２の閾値よりも小さい場合に、抵抗コードを減少させることと、を含む。

上記方法の一動作では、フィードバック制御回路を選択的に動作させることは、抵抗コードを調整する前にフィードバック制御回路を無効にすることと、抵抗コードを調整した後にフィードバック制御回路を有効にすることと、を含む。

本発明によって達成される技術的効果は、アクチュエータにおける誘導ＥＭＦを効果的に補償し、それによってアクチュエータの整定時間を短縮することができる制御回路を提供することである。

本技術のより完全な理解は、詳細な説明を、以下の例示的な図と関連させて考慮しながら参照することにより得られる。

本技術の例示的な実施形態による撮像システムのブロック図である。

本技術の第１の実施形態によるアクチュエータ制御システムのブロック図である。

本技術の第１の実施形態による誘導電圧検出回路のブロック図である。

本技術の第２の実施形態によるアクチュエータ制御システムのブロック図である。

本技術の第２の実施形態による誘導電圧検出回路のブロック図である。

本技術の例示的な実施形態によるアクチュエータ制御システムを動作させるフローチャートである。

本技術の一実施形態によるアクチュエータ制御システムを較正するフローチャートである。

本技術は、機能ブロック構成要素及び様々な処理工程に関して記載され得る。このような機能ブロックは、特定の機能を実行し、様々な結果を達成するように構成された任意の数の構成要素によって実現され得る。例えば、本技術は、様々な機能を実行し得る、様々なアクチュエータ、センサ、レンズ、トランジスタ、及びキャパシタなどの半導体デバイスを採用することができる。加えて、本技術は、自動車、航空宇宙、医療、科学、監視、及び民生用電子機器などの任意の数のシステムと共に実施することができ、記載されるシステムは、技術のための例示的な用途に過ぎない。更に、本技術は、画像データをキャプチャし、画像データをサンプリングし、画像データを処理するための任意の数の従来技術を採用することができる。

本技術の様々な態様によるアクチュエータ制御のための方法及び装置は、撮像システム、「スマートデバイス」、ウェアラブル、家庭用電子機器などの任意の好適な電子システムと共に動作することができる。図１を参照すると、例示的な撮像システム１００は、デジタルカメラ又はポータブルコンピューティング装置などの電子デバイスに組み込まれ得る。例えば、様々な実施形態において、撮像システム１００は、カメラモジュール１０５及び画像信号プロセッサ（image signal processor、ＩＳＰ）１３０を含み得る。

カメラモジュール１０５は、画像データをキャプチャし、自動焦点及び／又は光学画像安定化などの様々な動作機能を実行することができる。例えば、カメラモジュール１０５は、画像センサ１２５と、画像センサ１２５に隣接して配置されたレンズモジュール１１５と、制御回路１２０と、を備えてもよい。制御回路１２０及びレンズモジュール１１５は、互いに通信して、レンズモジュール１１５の位置を調節するように、及び／又は画像センサ１２５上の物体若しくはシーンを自動的に焦点合わせするように構成されてもよい。

画像センサ１２５は、画像データをキャプチャするように好適に構成されてもよい。例えば、画像センサ１２５は、画素アレイ（図示せず）を備えて、光を検出し、光波の可変減衰を変換することによって画像を構成する情報を電気信号に伝達するために、画素アレイ（図示せず）を備えてもよい。画素アレイは、行及び列に配置された複数の画素を含んでもよく、画素アレイは、任意の数の行及び列、例えば、数百又は数千の行及び列を含んでもよい。各画素は、光を検出し、検出された光を電荷に変換するために、任意の好適な光センサ、例えば、フォトゲート、フォトダイオードなどを含んでもよい。画像センサ１２５は、相補的な金属酸化物半導体（complementary metal-oxide-semiconductor、ＣＭＯＳ）及び電荷結合デバイス内のアクティブピクセルセンサなどの任意の適切な技術と組み合わせて実装されてもよい。

レンズモジュール１１５は、画像センサ１２５の感知面上で光を集束するように構成されてもよい。例えば、レンズモジュール１１５は、画像センサ１２５の感知面に隣接して配置された固定直径を有するレンズ１３５を備えてもよい。レンズモジュール１１５は、制御回路１２０に応答して、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のいずれかに沿ってレンズ１３５を移動させるように構成された、アクチュエータ１１０、例えば、ボイスコイルモータ（voice coil motor、ＶＣＭ）などのリニア共振アクチュエータを更に備えてもよい。

様々な実施形態では、撮像システム１００は、レンズ１３５を固定して、自動焦点合わせ機能を実行するようにレンズ１３５を再配置するレンズモジュール１１５の部分を移動するように構成される。例えば、レンズモジュール１１５は、静止部分（図示せず）に対して移動するレンズ１３５を固定するように適合された伸縮式部分（図示せず）を備えてもよい。したがって、アクチュエータ１１０は、レンズ１３５を画像センサ１２５から遠ざけるか、又はそれにより近くにシフトさせて、画像センサ１２５上の物体又はシーンに焦点を合わせることができる。様々な実施形態では、画像センサ１２５は、静止部分に固定されてもよく、又は静止部分から一定の距離で配置されてもよい。

様々な実施形態において、ＩＳＰ１３０は、出力画像を生成するために、色補間、色補正、自動焦点合わせを容易にすること、露光調整、ノイズリダクション、ホワイトバランス調整、圧縮などの様々なデジタル信号処理機能を実行することができる。ＩＳＰ１３０は、計算、画像ピクセルデータの送受信を実行するためのトランジスタ、キャパシタなどの任意の数の半導体デバイス、並びに、ランダムアクセスメモリ、不揮発性メモリ、又は特定の用途に好適な任意の他のメモリデバイスなどのピクセルデータを記憶する記憶ユニットを備えてもよい。様々な実施形態において、ＩＳＰ１３０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、ＦＰＧＡ）、又は再構成可能なデジタル回路を有する任意の他のデバイスなどのプログラム可能な論理デバイスを用いて実装され得る。他の実施形態では、ＩＳＰ１３０は、非プログラム可能なデバイスを使用してハードウェアに実装されてもよい。ＩＳＰ１３０は、プロセッサ及びメモリシステムを使用する、又は別の好適な実装を使用するＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit））の任意の好適な相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）技術又は製造プロセスを使用して、シリコン内の集積回路内に部分的又は全体的に形成され得る。

ＩＳＰ１３０は、画像データを記憶及び／又は閲覧するために、表示画面又はメモリ構成要素などの出力デバイス（図示せず）に出力画像を送信してもよい。出力デバイスは、ビデオデータ、画像データ、フレームデータ及び／又はＩＳＰ１３０からの利得情報などのデジタル画像データを受信することができる。様々な実施形態では、出力デバイスは、コンピュータディスプレイ、メモリカード、又は何らかの他の外部ユニットなどの外部デバイスを備えてもよい。

制御回路１２０は、システム内の様々なデバイスへの電力を制御し、それらのデバイスに電力を供給する。例えば、制御回路１２０は、アクチュエータ１１０を所望の位置に移動させるために、レンズモジュール１１５への電力を制御し、レンズモジュール１１５に電力を供給することができる。制御回路１２０は、アクチュエータ１１０に供給するために、ＩＳＰ１３０、画像センサ１２５、及び／又は他のシステムと共に動作して、所望の位置に対応する適切な量の電力及び／又は電流を決定することができる。制御回路１２０は、大きさ及び方向を有する電流Ｉ_ＤＲを生成してアクチュエータ１１０に供給してもよく、これは次にレンズ１３５を移動させる。制御回路１２０は、アクチュエータ１１０にエネルギーを供給することができる任意の好適なデバイス及び／又はシステムを備えてもよい。

一般に、アクチュエータ１１０は、制御回路１２０によって供給される電流Ｉ_ＤＲに比例する量だけレンズ１３５を移動させることによって、電流Ｉ_ＤＲに応答する。例示的な実施形態によれば、アクチュエータ１１０は、ボイスコイルモータを備えてもよい。動作時には、アクチュエータ１１０は、自己誘導電圧（すなわち、逆ＥＭＦ）を生成してもよく、これにより、電流Ｉ_ＤＲの変化率がより速くなり、逆ＥＭＦが大きくなる。結果として、アクチュエータ１１０は、所望の時間内に所望の位置に到達しない場合がある。

図１及び図２を参照すると、制御回路１２０は、最終位置信号Ｃ’を受信するように適合された様々な回路及び／又はシステムを備えてもよく、電流Ｉ_ＤＲを（最終位置信号Ｃ’に従って）生成することによって応答し、電流Ｉ_ＤＲをアクチュエータ１１０に供給する。アクチュエータ１１０は、アクチュエータ１１０（及びレンズ１３５）を最終位置信号Ｃ’に対応する位置に移動させることによって、電流Ｉ_ＤＲに応答する。例えば、制御回路１２０は、アクチュエータ１１０を駆動するドライバ２５０を備えてもよい。制御回路１２０は、較正を実行するように構成された様々な回路及び／又はシステムを更に備えてもよい。

ドライバ２５０（すなわち、駆動回路）は、レンズ１３５の所望の位置への移動を容易にする。ドライバ２５０は、入力信号に応答して一定の電流出力を維持するために、回路にかかる電圧を変化させるための任意の好適な回路を備えてもよい。例えば、ドライバ２５０は、電流Ｉ_ＤＲなどの駆動信号を生成することによって、ＤＡＣ出力信号Ｃを受信し、ＤＡＣ出力信号Ｃに応答してもよい。ドライバ２５０は、アクチュエータ１１０への電流Ｉ_ＤＲを制御することによって、最終位置信号Ｃ’に対応する所望の位置を達成するためのレンズ１３５の移動を容易にすることができ、アクチュエータ１１０はレンズ１３５の移動の大きさ及び方向を制御する。例えば、ドライバ２５０は、電流Ｉ_ＤＲをアクチュエータ１１０に供給してもよく、電流Ｉ_ＤＲは最終位置信号Ｃ’に対応する。

一実施形態では、図２を参照すると、ドライバ２５０は、アクチュエータ１１０を第１の方向又は反対の第２の方向のいずれかで動作させるように、アクチュエータ１１０に連結されてもよい。例えば、ドライバ２５０は、第１の出力端子ＯＵＴ１及び第２の出力端子ＯＵＴ２の両方を介して電流Ｉ_ＤＲを生成してもよく、電流Ｉ_ＤＲは、第１の出力端子ＯＵＴ１から第２の出力端子ＯＵＴ２に流れてもよいか（すなわち、前方方向）、又は電流Ｉ_ＤＲは、第２の出力端子ＯＵＴ２から第１の出力端子ＯＵＴ１（すなわち、逆方向）に流れてもよい。電流Ｉ_ＤＲの方向は、最終目標位置信号Ｃ’の符号及び大きさに基づいてもよい。

動作中、誘導電圧は、第１の出力端子ＯＵＴ１又は第２の出力端子ＯＵＴ２のいずれかに現れる。例えば、図２を参照すると、電流Ｉ_ＤＲが第２の出力端子ＯＵＴ２から第１の出力端子ＯＵＴ１に流れると、誘導電圧が第１の出力端子ＯＵＴ１に現れる。あるいは、電流ＩＤＲが第１の出力端子ＯＵＴ１から第２の出力端子ＯＵＴ２（図示せず）に流れると、誘導電圧が第２の出力端子ＯＵＴ２に現れる。

代替的な実施形態では、図４を参照すると、電流Ｉ_ＤＲは一方向のみに流れる。本実施形態では、ドライバ２５０は、１つの出力端子ＯＵＴのみを含んでもよい。

図２〜図５を参照すると、制御回路１２０は、アクチュエータ１１０（及びレンズ１３５）が所望の位置に到達する時間の長さを減少させるために、様々なフィードバック回路及び／又はネットワークを更に備えてもよい。一般に、制御回路１２０が所望の位置を決定し、アクチュエータ１１０に電流Ｉ_ＤＲを適用すると、アクチュエータ１１０（及びレンズ１３５）は、所望の位置に整定する前に一定期間揺動する。この期間は、整定時間と呼ばれる場合がある。制御回路１２０は、フィードバック制御システム及び／又は信号を利用して、整定時間を減少させることができる。例えば、制御回路１２０は、フィードバック信号を生成するために協働する、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）、フィードバック制御回路２２０、及び較正回路２６０を備えてもよい。

誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）は、アクチュエータ１１０によって生成された誘導電圧を検出し、誘導電圧信号Ｄを生成するように構成されてもよい。一実施形態では、図２及び図３を参照すると、誘導電圧検出回路２０５（Ａ）は、双方向アクチュエータシステム内の第１の出力端子ＯＵＴ１及び第２の出力端子ＯＵＴ２の両方に結合されてもよい。一方向アクチュエータシステムでは、図４及び５を参照すると、誘導電圧検出回路２０５（Ｂ）は、単一の出力端子ＯＵＴに結合されてもよい。様々な実施形態では、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）は、ＤＡＣ出力信号Ｃ及び／又は加算器出力Ｃ’（最終位置信号Ｃ’とも呼ばれる）を受信するように更に通信可能に結合されてもよい。様々な実施形態において、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）は、出力電圧レプリカ回路３０５及び差動増幅器３１０を含み得る。

一実施形態では、図３を参照すると、誘導電圧検出回路２０５は、スイッチ３００を更に備えてもよい。スイッチ３００は、アクチュエータ１１０を通る電流Ｉ_ＤＲの方向を表す制御信号に従って、２つの入力のうちの１つを差動増幅器３１０に選択的に接続するように構成されてもよい。

スイッチ３００は、第１の出力端子ＯＵＴ１及び第２の出力端子ＯＵＴ２に接続されてもよく、第１の出力端子ＯＵＴ１における信号は、第１の信号Ａと称される場合があり、第２の出力端子ＯＵＴ２における信号は、第２の信号Ｂと称される場合がある。スイッチ３００は、制御信号に従って、第１の信号Ａ又は第２の信号Ｂのうちの一方を差動増幅器３１０に選択的に結合してもよい。例えば、図３を参照すると、スイッチ３００が正の符号（＋）を有する制御信号を受信する場合、スイッチ３００は、第２の出力端子ＯＵＴ２（第２の信号Ｂ）を差動増幅器３１０に結合することができ、スイッチ３００が負記号（−）を有する制御信号を受信する場合、スイッチ３００は、第１の出力端子ＯＵＴ１（第１の信号Ａ）を差動増幅器３１０に結合することができる。スイッチ３００は、従来のアナログスイッチ、マルチプレクサ、トランジスタ、ゲートされたラッチ回路などの制御信号に従って、様々な入力のうちの１つを選択するための任意の好適な回路及び／又はシステムを備えてもよい。

別の実施形態では、図５を参照すると、第１の信号Ａは差動増幅器３１０に直接送信されてもよい。

出力電圧レプリカ回路３０５は、ＤＡＣ出力信号Ｃ及び／又は加算器出力Ｃ’（すなわち、最終位置信号Ｃ’）などの信号を受信し、受信した信号を利用して、ドライバ２５０に印加された電圧を複製する電圧Ｖ_ＲＥＰ（レプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰ）を生成するように構成される。出力電圧レプリカ回路３０５は、較正回路２６０からのアクチュエータ１１０の抵抗に関連して、抵抗コードＲＣ（例えば、デジタルコード）を更に受信して、レプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰを調整するか、又は別の方法で較正することができる。例示的な実施形態によれば、レプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰは、以下の等式に従って記載することができる：Ｖ_ＲＥＰ＝Ｖ_ＤＤ−Ｉ_ＤＲ ^＊Ｒ_１（式中、Ｖ_ＤＤは供給電圧であり、Ｉ_ＤＲは、アクチュエータ１１０を通る電流であり、Ｒ_１はアクチュエータ１１０の理論抵抗である）。

出力電圧レプリカ回路３０５は、差動増幅器３１０にレプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰを送信するように更に構成されている。出力電圧レプリカ回路３０５は、電圧入力及び較正信号に従って電圧を複製することができる任意の好適な回路及び／又はシステムを備えてもよい。

差動増幅器３１０は、２つの入力信号（例えば、入力電圧）間の差を増幅するように構成されてもよい。一実施形態では、図３を参照すると、差動増幅器３１０は、反転端子（−）でスイッチ３００から第１の信号Ａ及び第２の信号Ｂのうちの一方、及び非反転端子（＋）におけるレプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰを受信してもよい。代替実施形態では、図５を参照すると、差動増幅器３１０は、反転端子（−）で第１の信号Ａ、及び非反転端子（＋）でレプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰを受信してもよい。様々な実施形態によれば、反転端子（−）への信号入力は、以下の等式に従って記載される：Ａ／Ｂ＝Ｖ_ＤＤ−（Ｉ_ＤＲ ^＊Ｒ_２）＋／−Ｖ_ｅ（式中、Ｖ_ＤＤは供給電圧であり、Ｉ_ＤＲは、アクチュエータ１１０を通る電流であり、Ｒ_２はアクチュエータの実際の抵抗であり、Ｖ_ｅは、誘導電圧の値である。

差動増幅器３１０は、入力信号に従って差動出力信号（誘導電圧信号Ｄとも称する）を出力することができる。様々な実施形態において、差動増幅器３１０は、誘導電圧信号ＤをＡＤＣ２１５に送信する。例示的な実施形態では、較正前に、誘導電圧信号Ｄは、以下の等式に従って記載される：Ｄ＝＋／−Ｖ_ｅ＋／−（Ｉ_ＤＲ ^＊Ｒ_{ｅｒｒｏｒ}）（式中、Ｖ_ｅは誘導電圧であり、Ｉ_ＤＲは、アクチュエータ１１０を通る電流であり、Ｒ_{ｅｒｒｏｒ}は、抵抗偏差値−実際の抵抗Ｒ_２と理論抵抗Ｒ_１との間の差である。理想的な場合、及び較正後、実際の抵抗Ｒ_２は理論抵抗Ｒ_１に等しいため、誘導電圧信号Ｄから抵抗偏差値Ｒ_{ｅｒｒｏｒ}を効果的に除去する。

一般に、温度の変化は、アクチュエータ１１０の実際の抵抗Ｒ_２に変化し得る。そのような場合、理論抵抗Ｒ_１は、実際の抵抗Ｒ_２と一致しない（等しくない）場合があり、したがって、レプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰは、ドライバ２５０に供給される電圧を実際に複製しない場合がある。したがって、抵抗コードＲＣに従って理論抵抗Ｒ_１を動的に調整することにより、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）及び／又は出力電圧レプリカ回路３０５を較正することによって、レプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰの完全性を改善することができる。

制御回路１２０は、少なくとも１つの信号変換器、例えば、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２１５を更に備えてもよい。ＡＤＣ２１５は、アナログ信号を受信し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ２１５は、任意の好適なシステム、デバイス、又はＡＤＣアーキテクチャを含んでもよい。様々な実施形態では、ＡＤＣ２１５は、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）の出力端子に接続され、（誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）からの）誘導電圧信号Ｄを受信してデジタル信号に変換するように構成されている。ＡＤＣ２１５は、デジタル形式で誘導電圧信号Ｄを表す出力信号ＡＤＣ_ＯＵＴをフィードバック制御回路２２０及び較正回路２６０に送信してもよい。

フィードバック制御回路２２０は、フィードバック信号の特定の周波数を除去し、所望の周波数を通過させ、利得を入力信号に適用し、及び／又は最終フィードバック出力信号Ｆ_ＯＵＴを生成するように構成されてもよい。様々な実施形態において、フィードバック制御回路２２０は、所定の高周波及び低周波を除去し、中間周波（高周波と低周波との間の周波数）が通過することを可能にする、バンドパスフィルタ（図示せず）を備えてもよい。フィードバック制御回路２２０は、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタなどのフィードバック補償フィルタ（図示せず）を更に備えてもよい。

フィードバック制御回路２２０は、ＡＤＣ２１５の出力端子と加算器回路２６５の入力端子との間に結合されてもよい。フィードバック制御回路２２０はまた、較正回路２６０に接続され、抵抗コードＲＣに応答してもよい。例えば、最終フィードバック出力信号Ｆ_ＯＵＴは、抵抗コードＲＣに影響され得る。フィードバック制御回路２２０は、抵抗コードＲＣを利用して、適用すべき特定の利得を決定し、かつ／又は特定のフィルタリング動作を決定することができる。フィードバック制御回路２２０は、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、フィードバック補償フィルタなどの様々な信号フィルタリングを実行するための任意の好適な回路及び／又はシステムを備えてもよい。特定のフィルタは、特定の用途及び／又は所望のフィルタリング能力に従って選択され得る。

例示的な実施形態によれば、較正回路２６０は、ＡＤＣ出力信号ＡＤＣ_ＯＵＴを受信し、抵抗コードＲＣを生成する。抵抗コードＲＣは、デジタルコードを含んでもよく、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）及び／又は出力電圧レプリカ回路３０５を較正するために使用されてもよい。例えば、較正回路２６０は、抵抗コードＲＣを誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）及び／又は出力電圧レプリカ回路３０５に動的に調整して送信してもよく、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）及び／又は出力電圧レプリカ回路３０５は、理論抵抗値Ｒ_１を調整することによって抵抗コードＲＣに応答する。また、抵抗コードＲＣは、理論抵抗Ｒ_１を調整して実際の抵抗Ｒ_２と一致させることにより、差動増幅器３１０の出力（誘導電圧信号Ｄ）から抵抗偏差値Ｒ_{ｅｒｒｏｒ}を効果的に除去することによって、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）を較正する。様々な実施形態において、較正回路２６０は、抵抗コードＲＣをフィードバック制御回路２２０、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）、及び／又は出力電圧レプリカ回路３０５に送信してもよい。

較正回路２６０は、ＡＤＣ出力信号ＡＤＣ_ＯＵＴの周波数部分を減衰させ、誘導電圧信号Ｄ及び／又はＡＤＣ出力信号ＡＤＣ_ＯＵＴのＤＣオフセットレベルを検出及び／又は測定する好適な様々な回路及び／又はシステムを含んでもよく、ＤＣオフセットレベルを１つ以上の所定の閾値と比較する。例えば、較正回路２６０は、より高い周波数を減衰させ、誘導電圧信号Ｄ及び／又はＡＤＣ出力信号ＡＤＣ_ＯＵＴのＤＣオフセットレベルを検出するように構成されたローパスフィルタ２１０を備えてもよい。ローパスフィルタ２１０は、従来のフィルタを含んでもよい。

較正回路２６０は、検出されたＤＣオフセットレベルを所定の閾値と比較し、比較に従って抵抗コードＲＣを動的に調整するように構成された論理回路２２５を更に備えてもよい。一般に、誘導電圧信号Ｄ及び／又はＡＤＣ出力信号ＡＤＣ_ＯＵＴにおけるＤＣオフセットの量は、アクチュエータ１１０の抵抗に関連する。前回の抵抗コードＲＣ及び／又は理論抵抗Ｒ_１値が、アクチュエータ１１０の実際の抵抗Ｒ_２から逸脱するとき、誘導電圧信号ＤにＤＣオフセットが生じる。したがって、較正回路２６０がＤＣオフセットを検出すると、較正回路２６０は抵抗コードＲＣ値を動的に調整し、抵抗コードＲＣ値を用いて理論抵抗Ｒ_１を調整してアクチュエータ１１０の実際の抵抗Ｒ_２と一致させ、こうして抵抗偏差値Ｒ_{ｅｒｒｏｒ}及びＤＣオフセットを除去する。

論理回路２２５は、ＤＣオフセットレベルを上限（第１の所定の閾値）及び下限（第２の所定の閾値）と比較し、抵抗コードＲＣを、誘導電圧信号ＤからＤＣオフセットを排除する値に動的に調整するように構成されてもよい。例えば、ＤＣオフセットレベルが上限に達する場合、論理回路２２５は、抵抗コードＲＣ値を減少させることができ、ＤＣオフセットレベルが下限に達する場合、論理回路２２５は抵抗コードＲＣ値を増加させることができる。較正回路２６０及び／又は論理回路２２５は、ＤＣオフセットレベルを連続的に監視及び検出し、ＤＣオフセットレベルが検出されなくなるまで、抵抗コードＲＣを動的に調整することができる。論理回路２２５は、比較を実施し、比較に基づいて出力信号を生成するのに好適な任意の回路及び／又はシステムを含んでもよい。例えば、論理回路２２５は、論理ゲート、ＦＰＧＡ、及びハードワイヤードＡＳＩＣを使用するハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。

制御回路１２０は、所望のアクチュエータ位置に対応する最終位置信号Ｃ’を生成するために、ＩＳＰ１３０からのデータを利用するための様々な回路及び／又はシステムを更に含んでもよい。例えば、制御回路１２０は、ＩＳＰ１３０と通信し、位置情報を記憶するように構成されたターゲットレジスタ２４０を含んでもよい。ターゲットレジスタ２４０は、任意の所与の時間に複数の変数を記憶することができる任意の好適なメモリ又は記憶装置を含んでもよい。

ターゲットレジスタ２４０は、初期位置信号Ｔ_ｉｎｔを生成するように構成されたターゲット発生器２３５に更に接続されてもよい。ターゲット発生器２３５は、ターゲットレジスタ２４０に記憶された位置データにアクセスするように構成され、比較を実行し、かつ／又は初期位置信号Ｔ_ｉｎｔを生成するように構成されてもよい。例えば、ターゲット発生器２３５は、米国特許第９，５２０，８２３号に記載されている信号発生器を含み得る。

様々な実施形態において、制御回路１２０は、ターゲット発生器２３５からの初期位置信号Ｔ_ｉｎｔ、及びフィードバック制御回路２２０からの最終フィードバック出力信号Ｆ_ＯＵＴを利用して、最終位置信号Ｃ’を生成する。例えば、制御回路は、加算器回路２６５を利用して、初期位置信号Ｔ_ｉｎｔを最終フィードバック出力信号Ｆ_ＯＵＴに加算して、最終位置信号Ｃ’を計算することができる。

制御回路１２０は、最終位置信号Ｃ’を、当該信号をドライバ２５０に送信する前にＤＡＣ出力信号Ｃなどのアナログ信号に変換する、デジタルアナログ変換器（digital-to-analog converter、ＤＡＣ）２４５などの信号変換器を更に備えてもよい。例えば、ＤＡＣ２４５の入力端子は、加算器回路２６５の出力端子に接続され得る。ＤＡＣ出力信号Ｃは、正の値又は負の値であってもよい。ＤＡＣ出力信号Ｃの符号（正又は負）及び特定の数値は、電流Ｉ_ＤＲ（又は電圧）の方向及び大きさにそれぞれ対応してもよい。ＤＡＣ２４５は、ＤＡＣ出力信号Ｃをドライバ２５０に伝達することができ、ドライバ２５０は、ＤＡＣ出力信号Ｃの符号及び／又は大きさに従って動作することによってＤＡＣ出力信号Ｃに応答する。例えば、正の値は、電流Ｉ_ＤＲが第１の出力端子ＯＵＴ１から第２の出力端子ＯＵＴ２に流れるようにすることができる。逆に、負の値は、電流Ｉ_ＤＲが第２の出力端子ＯＵＴ２から第１の出力端子ＯＵＴ１へ流れるようにすることができる。ＤＡＣ２４５は、ＤＡＣ出力信号Ｃの符号を誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）に更に伝達してもよい。様々な実施形態では、ＤＡＣ出力信号Ｃは、コード（例えば、ＤＡＣコード）を含む。ＤＡＣ出力信号Ｃは、電流、電圧、又はパルス幅変調に対応してもよい。

様々な実施形態によれば、アクチュエータ制御のための方法及び装置は、アクチュエータ１１０の誘導電圧を測定し、フィードバック信号内の検出されたＤＣオフセットレベルに従ってフィードバック信号を動的に調整することにより誘導電圧信号Ｄなどのフィードバック信号の完全性を改善することによって、アクチュエータ１１０の整定時間を低減するように動作する。この方法及び装置は、フィードバック信号を利用して、アクチュエータ１１０によって誘導された逆ＥＭＦの影響を低減し、共振振動を抑制する。これにより、アクチュエータ１１０は短時間で所望の位置に到達することができる。

図２、図６、及び図７を参照すると、動作中、アクチュエータ１１０は、新たな初期目標位置Ｔ_ｉｎｔを生成することに起因して、ユーザによって誘発された外部振動又は振動に起因する振動を感じてもよく、その両方が逆ＥＭＦを誘導し得る。制御回路１２０は、逆ＥＭＦを検出し、振動を制御及び／又は抑制するためのフィードバック信号を提供するように動作することができる。

例示的な動作では、制御回路１２０は、ドライバ２５０の出力端子（すなわち、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２）とアクチュエータ１１０（６００）との間に接続された伝送路を介して、出力信号（例えば、信号Ａ及びＢ）を誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）に送信してもよい。制御回路１２０はまた、電流Ｉ_ＤＲ（一般にコードの形態で）の方向（例えば、順方向又は逆方向）、及びＤＡＣ出力信号Ｃを誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）に送信してもよい。

次いで、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）は、誘導電圧信号Ｄを生成してＡＤＣ２１５に送信することができる（６０５）。ＡＤＣ２１５が信号を変換して変換された信号を較正回路２６０に送信した後、較正回路２６０は、ローパスフィルタ２１０を利用してＤＣオフセットレベルを検出する（６１０）。次いで、ローパスフィルタ２１０は、検出されたＤＣオフセットレベルを表す信号を論理回路２２５に送信する（６１０）。論理回路２２５は、次いで、ＤＣレベルを上限閾値及び下限閾値と比較して、抵抗コードＲＣ値を増加又は減少させるかどうかを判定し、抵抗コードＲＣを利用して、フィードバック制御回路２２０をＤＣオフセットレベルに従って更に制御するかどうかを判定する（６１５）。ＤＣオフセットが検出される場合、論理回路２２５は、次いで、適切な抵抗コードＲＣを調整して誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）に送信する。次いで、誘導電圧検出回路２０５（Ａ／Ｂ）は、抵抗コードＲＣを使用して、理論抵抗値Ｒ_１を調整することによりレプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰを調整し、ＤＣオフセットを全く含まない新たな誘導電圧信号Ｄを生成する。

例示的動作では、論理回路２２５は、ＤＣオフセットレベルが上限閾値（例えば、正閾値）よりも大きいかどうかを判定することによって、抵抗コードＲＣ値を調整するかどうかを判定する（７００）。ＤＣオフセットレベルが上限閾値以下である場合、論理回路２２５は、ＤＣオフセットレベルが下限閾値（例えば、負閾値）よりも小さいかどうかを判定する（７２０）。ＤＣオフセットレベルが上限閾値よりも大きい場合、較正回路２６０はフィードバック制御回路２２０を無効にし（すなわち、休止動作）（７０５）、抵抗コードＲＣ値を増加させ（７１０）、次いでフィードバック制御回路２２０を有効にする（すなわち、動作を再開する）（７１５）。ＤＣオフセットレベルが下限閾値よりも小さい場合、較正回路２６０はフィードバック制御回路２６０を無効にし（７２５）、抵抗コードＲＣ値を減少させ（７３０）、次いでフィードバック制御回路２２０を有効にする（７１５）。

動作中、制御回路１２０は、初期位置信号Ｔ_ｉｎｔと併せて最終フィードバック出力信号Ｆ_ＯＵＴを利用して、アクチュエータ１１０を制御してもよい。様々な実施形態によれば、制御回路１２０は、逆ＥＭＦを連続的に検出し、誘導電圧信号Ｄを生成し、ＤＣオフセットが発生することを防止するために、レプリカ電圧Ｖ_ＲＥＰ及び／又は誘導電圧信号Ｄを動的に調整するか、又は他の方法で較正してもよく、これによって最終フィードバック出力信号Ｆ_ＯＵＴ及び最終位置信号Ｃ’の完全性を改善し、したがってアクチュエータ１１０の動き及び／又は位置を改善する。

前述の説明において、本技術は、特定の例示的な実施形態を参照して記載されている。しかしながら、本技術の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができる。説明及び図面は、限定的なものではなく、例示的な態様としてみなされるべきであり、全てのそのような修正は、本技術の範囲内に含まれることが意図される。したがって、技術の範囲は、記載された包括的な実施形態と、上記の特定の実施例のみによるもの以外のそれらの法的均等物とによって決定されるべきである。例えば、任意の方法又はプロセスの実施形態で列挙される工程は、任意の適切な順序で実行されてもよく、特定の実施例で提示される明示的な順序に限定されない。更に、任意のシステムの実施形態で列挙される構成要素及び／又は要素は、本技術と実質的に同じ結果を生成するために、様々な順列で組み合わされてもよく、したがって、特定の実施例に列挙される特定の構成に限定されない。

特定の実施形態に関して、利益、他の利点、及び問題に対する解決策が以上に記載されてきた。しかしながら、任意の利益、利点、問題に対する解決策、又は任意の特定の利益、利点、若しくは解決策を生じさせるか、又はより顕著になり得る任意の要素は、決定的な、必要とされる又は必須の特徴又は構成要素として解釈されるべきではない。

用語「含む（comprises）」、「含む（comprising）」、又はそれらの任意の変形は、非排他的な包含を参照することを意図しており、そのため、要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、組成物又は装置は、列挙された要素のみを含むのではなく、そのようなプロセス、方法、物品、組成物、又は装置には明示的に列挙されていない、又は固有の他の要素を含んでもよい。具体的に記載されていないものに加えて、本技術の実施において使用される上記の構造、配置、用途、割合、要素、材料、又は構成要素の他の組み合わせ及び／又は修正は、同じものの包括的な原理から逸脱することなく、特定の環境、製造仕様、設計パラメータ、又は他の動作要件に変更されるか、又は別の方法で特に適合されてもよい。

本技術は、例示的な実施形態を参照して以上に記載されている。しかしながら、本技術の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に変更及び修正を行うことができる。これら及び他の変更又は修正は、本技術の範囲内に含まれることが意図される。

一態様によれば、アクチュエータ制御回路は、アクチュエータに連結されており、駆動信号をアクチュエータに供給するように構成された駆動回路と、駆動回路に接続されており、フィードバック信号を生成するように構成されたフィードバックネットワークと、を備え、フィードバックネットワークは、駆動回路の出力端子に接続された誘導電圧検出回路と、誘導電圧検出回路に接続されており、フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出し、検出されたＤＣオフセットレベルに従って誘導電圧検出回路にコードを供給するように構成された較正回路と、を備える。

一実施形態では、較正回路は、ローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力端子に接続された論理回路と、を備える。

一実施形態では、フィードバックネットワークは、誘導電圧検出回路と較正回路との間に接続されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を更に備える。

一実施形態では、フィードバックネットワークは、ＡＤＣの出力端子に接続されたフィードバック制御回路を更に備える。

一実施形態では、較正回路は、フィードバック制御回路を選択的に動作させるために、コードをフィードバック制御回路に供給するように更に構成される。

一実施形態では、アクチュエータ制御回路は、駆動回路の入力端子及び誘導電圧検出回路の入力端子に接続されたデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を更に備える。

一実施形態では、誘導電圧検出回路は、ＤＡＣの出力端子に接続されており、較正回路からコードを受信するように構成されたレプリカ回路と、レプリカ回路の出力端子に接続された差動増幅器と、を備える。

一実施形態では、誘導電圧検出回路は、駆動回路を通る電流の方向に関する情報を受信するように更に構成される。

別の態様によれば、アクチュエータを制御する方法は、アクチュエータに駆動信号を供給することと、アクチュエータによって生成された誘導電圧を検出することと、検出された誘導電圧に従ってフィードバック信号を生成することと、フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出することと、フィードバック信号を較正することと、フィードバック信号に従ってアクチュエータを動作させることと、を含む。

一動作では、フィードバック信号を較正することは、抵抗コードを選択的に調整することと、フィードバック制御回路を選択的に動作させることと、を含む。

一動作では、抵抗コードを選択的に調整することは、検出されたＤＣオフセットレベルが第１の閾値よりも大きい場合に、抵抗コードを増加させることと、検出されたＤＣオフセットレベルが第２の閾値よりも小さい場合に、抵抗コードを減少させることと、を含む。

一動作では、第１の閾値は所定の正の値であり、第２の閾値は所定の負の値である。

一動作では、フィードバック制御回路を選択的に動作させることは、抵抗コードを調整する前にフィードバック制御回路を無効にすることと、抵抗コードを調整した後にフィードバック制御回路を有効にすることと、を含む。

更に別の態様では、アクチュエータを用いて自動焦点合わせを実行することができる撮像システムは、位置信号を生成するように構成された画像信号プロセッサと、画像信号プロセッサに接続されたカメラモジュールであって、画像信号プロセッサに接続された画像センサと、画像信号プロセッサに接続されており、位置信号を受信するように構成された制御回路と、を備えるカメラモジュールと、を備え、制御回路は、アクチュエータに電流を供給するように構成された駆動回路と、駆動回路に接続されており、フィードバック信号を生成するように構成された、フィードバックネットワークと、を備え、フィードバックネットワークは、駆動回路の出力端子に接続された誘導電圧検出回路と、誘導電圧検出回路の出力端子に接続されており、フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出し、検出されたＤＣオフセットレベルに従って誘導電圧検出回路にコードを供給するように構成された較正回路と、を備え、制御回路は、位置信号及びフィードバック信号に基づいて最終位置信号を生成する。

一実施形態では、較正回路は、検出されたＤＣオフセットレベルが所定の正の閾値よりも大きい場合に、コードを増加させるように更に構成される。

一実施形態では、較正回路は、検出されたＤＣオフセットレベルが所定の負の閾値よりも小さい場合に、コードを減少させるように更に構成される。

一実施形態では、フィードバックネットワークは、誘導電圧検出回路の出力端子と較正回路の入力端子との間に接続されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、ＡＤＣの出力端子に接続されたフィードバック制御回路と、を更に備える。

一実施形態では、較正回路は、コードをフィードバック制御回路に供給するように更に構成され、フィードバック制御回路はコードに応答する。

一実施形態では、検出されたＤＣオフセットレベルが正の閾値よりも大きく、負の閾値よりも小さい場合に、フィードバック制御回路が無効にされる。

一実施形態では、較正回路は、ローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力端子に接続された論理回路と、を備える。

Claims (7)

1. アクチュエータ制御回路であって、
   前記アクチュエータに結合されており、前記アクチュエータに駆動信号を供給するように構成された、駆動回路と、
   前記駆動回路に接続されており、フィードバック信号を生成するように構成された、フィードバックネットワークであって、
   前記駆動回路の出力端子に接続された誘導電圧検出回路と、
   前記誘導電圧検出回路に接続されており、
   前記フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出し、
   前記検出されたＤＣオフセットレベルに従って前記誘導電圧検出回路にコードを供給するように構成された、較正回路と、を備えるフィードバックネットワークと、を備えることを特徴とする、アクチュエータ制御回路。
2. 前記較正回路が、前記フィードバックネットワークに前記コードを供給して、前記フィードバックネットワークを選択的に動作させるように更に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ制御回路。
3. 前記誘導電圧検出回路が、
   前記較正回路から前記コードを受信するように構成されたレプリカ回路と、
   前記レプリカ回路の出力端子に接続された差動増幅器と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ制御回路。
4. 前記誘導電圧検出回路が、前記駆動回路を通る電流の方向に関する情報を受信するように更に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ制御回路。
5. アクチュエータを制御する方法であって、
   前記アクチュエータに駆動信号を供給することと、
   前記アクチュエータによって生成された誘導電圧を検出することと、
   前記検出された誘導電圧に従ってフィードバック信号を生成することと、
   前記フィードバック信号のＤＣオフセットレベルを検出することと、
   前記フィードバック信号を較正することであって、
   抵抗コードを選択的に調整すること、及び
   フィードバック制御回路を選択的に動作させること、を含む、較正することと、
   前記フィードバック信号に従って前記アクチュエータを動作させることと、を含むことを特徴とする、方法。
6. 前記抵抗コードを選択的に調整することが、
   前記検出されたＤＣオフセットレベルが第１の閾値よりも大きい場合に、前記抵抗コードを増加させることと、
   前記検出されたＤＣオフセットレベルが第２の閾値よりも小さい場合に、前記抵抗コードを減少させることと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記フィードバック制御回路を選択的に動作させることが、
   前記抵抗コードを調整する前に、前記フィードバック制御回路を無効にすることと、
   前記抵抗コードを調整した後に、前記フィードバック制御回路を有効にすることと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。

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