JP2023032339A - キャリブレーション装置、キャリブレーション方法、および、キャリブレーションプログラム - Google Patents

キャリブレーション装置、キャリブレーション方法、および、キャリブレーションプログラム Download PDF

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Keita Okada
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Abstract

【課題】レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で上記対象物を駆動させる複数の駆動部と、上記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーション装置を提供する。【解決手段】複数の駆動部60a、b、c、dを順次制御し、上記対象物を上記可動範囲内で駆動させる駆動制御部110と、上記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得する位置取得部120と、上記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する磁場取得部140と、上記位置データおよび上記磁場データに基づいて、上記対象物が上記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の上記磁場データの値を示す端点情報を生成して、上記端点情報を用いて上記複数の区間における各駆動範囲を決定する生成部150と、を備える、キャリブレーション装置100である。【選択図】図1

Description

本発明は、キャリブレーション装置、キャリブレーション方法、および、キャリブレーションプログラムに関する。
特許文献1には、「本発明は、線形運動デバイスの位置と磁場センサの出力信号とを同期化させるにあたり、操作量信号とは別の端点移動信号を出力することができる。また、端点移動信号は、線形運動デバイスが予め定められている移動範囲の一方の端点に向かう力と、他方の端点に向かう力とを交互に加えながら、一方の端点から他方の端点まで移動させるので、線形運動デバイスが端点に衝突する際の速度を抑制し、線形運動デバイスと端点との衝突音を小さくすることができる。」と記載されている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特許第5731950号
[特許文献2] 特許第6212135号
[特許文献3] 特許第5961258号
本発明の第1の態様においては、キャリブレーション装置を提供する。上記キャリブレーション装置は、レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で上記対象物を駆動させる複数の駆動部と、上記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーションにおいて、上記複数の駆動部を順次制御して、上記対象物を上記可動範囲内で駆動させる駆動制御部を備えてよい。上記キャリブレーション装置は、上記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得する位置取得部を備えてよい。上記キャリブレーション装置は、上記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する磁場取得部を備えてよい。上記キャリブレーション装置は、上記位置データおよび上記磁場データに基づいて、上記対象物が上記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の上記磁場データの値を示す端点情報を生成して、上記端点情報を用いて上記複数の区間における各駆動範囲を決定する生成部を備えてよい。
上記駆動制御部は、上記対象物の位置に応じて、上記複数の駆動部のうちの上記対象物が位置する区間を担当する1の駆動部を制御対象として制御してよい。
上記キャリブレーション装置は、上記位置データに基づいて、上記制御対象の切り替えを判定する切替判定部を更に備えてよい。上記駆動制御部は、上記判定された結果に応じて上記制御対象を切り替えてよい。
上記切替判定部は、上記対象物が各区間における一端から他端へ移動した場合に、上記制御対象を次の区間を担当する駆動部へ切り替えると判定してよい。
上記切替判定部は、上記位置データが予め記憶された基準を超えた場合に、上記対象物が上記他端へ移動したと判定してよい。
上記磁場検出部は、上記複数の駆動部にそれぞれ対応付けられた複数の磁気センサを含んでよい。上記磁場取得部は、上記制御対象となった駆動部に対応付けられた磁気センサから、上記磁場データを取得してよい。
上記磁場取得部は、更に、上記次の区間を担当する駆動部に対応付けられた磁気センサから、上記磁場データを取得してよい。
上記複数の磁気センサのそれぞれは、複数のセンサ素子から成るセンサ素子群から構成されてよい。上記磁場取得部は、上記複数のセンサ素子における少なくとも一つのセンサ素子から、上記磁場データを取得してよい。
上記複数のセンサ素子は、上記光軸方向および上記光軸方向と交差する方向に対して、それぞれずれて配置されていてよい。
上記生成部は、上記位置データおよび上記磁場データを用いた回帰分析により、上記端点情報を生成してよい。
上記位置取得部は、上記対象物の位置を測定した測定データ、および、上記対象物が移動時に発生する磁場の少なくとも何れかを上記位置データとして取得してよい。
上記キャリブレーション装置は、上記駆動装置を更に備えてよい。
上記複数の駆動部のそれぞれは、上記対象物に設けられた磁石を駆動させる駆動コイルと、上記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバと、を含んでよい。上記駆動制御部は、上記ドライバから上記駆動コイルへ供給される上記駆動電流を制御してよい。
上記ドライバは、上記駆動制御部からの制御指令に応じて上記駆動コイルに供給する上記駆動電流の方向を反転可能であってよい。
上記駆動制御部は、上記対象物を各区間における一端から他端へ移動させるにあたって、上記駆動電流の大きさを徐々に大きくさせてよい。
上記駆動制御部は、上記対象物を各区間における一端から他端へ移動させるにあたって、上記駆動電流の大きさを徐々に小さくさせてよい。
上記キャリブレーション装置は、上記磁場データに基づくフィードバック制御が実行されたことに応じて、上記端点情報を調整する調整部を更に備えてよい。
本発明の第2の態様においては、キャリブレーション方法を提供する。上記キャリブレーション方法は、レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で上記対象物を駆動させる複数の駆動部と、上記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーションにおいて、上記複数の駆動部を順次制御して、上記対象物を上記可動範囲内で駆動させることを備えてよい。上記キャリブレーション方法は、上記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得することを備えてよい。上記キャリブレーション方法は、上記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得することを備えてよい。上記キャリブレーション方法は、上記位置データおよび上記磁場データに基づいて、上記対象物が上記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の上記磁場データの値を示す端点情報を生成して、上記端点情報を用いて上記複数の区間における各駆動範囲を決定することを備えてよい。
本発明の第3の態様においては、キャリブレーションプログラムを提供する。上記キャリブレーションプログラムは、コンピュータにより実行されてよい。上記キャリブレーションプログラムは、上記コンピュータを、レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で上記対象物を駆動させる複数の駆動部と、上記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーションにおいて、上記複数の駆動部を順次制御して、上記対象物を上記可動範囲内で駆動させる駆動制御部として機能させてよい。上記キャリブレーションプログラムは、上記コンピュータを、上記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得する位置取得部として機能させてよい。上記キャリブレーションプログラムは、上記コンピュータを、上記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する磁場取得部として機能させてよい。上記キャリブレーションプログラムは、上記コンピュータを、上記位置データおよび上記磁場データに基づいて、上記対象物が上記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の上記磁場データの値を示す端点情報を生成して、上記端点情報を用いて上記複数の区間における各駆動範囲を決定する生成部として機能させてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係るキャリブレーション装置100のブロック図の一例を、対象物10および駆動装置50と共に示す。 駆動部60の構成例を、磁石30および磁気センサ80と共に示す。 複数の区間のそれぞれを担当する駆動部60の割り当て例を示す。 対象物10を可動範囲内で駆動させた場合に検出される磁場のシミュレーション結果の一例を示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100が駆動装置50をオープン駆動させるにあたり初期設定するフローの一例を示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100が駆動装置50をオープン駆動させて位置データおよび磁場データを取得するフローの一例を示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100が取得した位置データおよび磁場データの一例を示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100が端点情報を生成して駆動範囲を決定するフローの一例を示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100が生成した端点情報の一例を示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100が決定した駆動範囲の一例を示す。 本実施形態の変形例に係るキャリブレーション装置100のブロック図の一例を、対象物10および駆動装置50と共に示す。 本実施形態に係るキャリブレーション装置100のブロック図の一例を、対象物10および変形例に係る駆動装置50と共に示す。 本実施形態の変形例に係る磁場検出部70における磁気センサ80の配置例を示す。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ9900の例を示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100のブロック図の一例を、対象物10および駆動装置50と共に示す。本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、対象物10を駆動させる駆動装置50をキャリブレーションするにあたって、駆動装置50をオープン駆動させて位置データおよび磁場データを取得する。そして、キャリブレーション装置100は、取得したデータに基づいて、対象物10の可動範囲を分割した複数の区間のそれぞれについて端点情報を生成して駆動範囲を決定する。
対象物10は、入力信号に応じて位置が変化するデバイスである。一例として、対象物10は、線形運動デバイスであってよい。線形運動デバイスにおいては、入力信号と、当該入力信号に応じた変位とが一次関数で表される。このような線形運動デバイスとしては、例えば、カメラのオートフォーカスレンズ等が挙げられる。これより先、対象物10が、カメラのオートフォーカスレンズである場合を一例として説明する。しかしながら、これに限定されるものではない。対象物10は、入力信号に応じて位置が変化し得る様々なデバイスであってよい。対象物10には、レンズ20と、磁石30とが設けられている。
レンズ20は、光を屈折させて集束させるための光学素子である。オートフォーカス制御においては、このようなレンズ20を光軸方向に変位させることによって、ピントを合わせている。
磁石30は、レンズ20に固定された永久磁石である。一例として、磁石30は、レンズ20の光軸方向に沿ってS極およびN極が交互に配置されてよい。そして、磁石30は、後述する駆動コイルに電流が流れることによって、当該駆動コイルとの間に磁力を発生させ、レンズ20を光軸方向に変位させる。
駆動装置50は、対象物10を可動範囲内で駆動させる。このような可動範囲は、レンズ20が設けられた対象物10を光軸方向へ可動させるために予め定められた範囲であってよい。駆動装置50は、複数の駆動部60a~d(「駆動部60」と総称する。)と、磁場検出部70とを有する。なお、本図においては、駆動装置50が4つの駆動部60a~dを有する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。駆動装置50は、2つ、3つ、または、4つよりも多い複数の駆動部60を有していてもよい。
複数の駆動部60は、レンズ20が設けられた対象物10を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で対象物10を駆動させる。複数の駆動部60は、対象物10に設けられたレンズ20の光軸方向に沿って配置されている。このような複数の駆動部60においては、可動範囲を分割した複数の区間毎に対象物10を駆動させる1の駆動部60が担当として予め割り当てられている。そして、各駆動部60が自らが担当する区間において対象物10を駆動させることによって、複数の駆動部60が協働して対象物10を可動範囲に亘って駆動させる。駆動部60の詳細については後述する。
磁場検出部70は、対象物10の位置に応じた磁場を検出する。上述のとおり、対象物10には、磁石30が設けられている。したがって、磁場検出部70は、磁石30におけるN極とS極との間に発生する磁場を、対象物10の位置に応じた磁場として検出することができる。なお、このような磁場は、後述する駆動コイルに駆動電流を流した際に発生する磁場に対して十分に大きいものとする。
磁場検出部70は、複数の駆動部60a~dにそれぞれ対応付けられた複数の磁気センサ80a~d(「磁気センサ80」と総称する。)を含んでよい。本図においては、磁場検出部70が、駆動部60aに対応付けられた磁気センサ80aと、駆動部60bに対応付けられた磁気センサ80bと、駆動部60cに対応付けられた磁気センサ80cと、駆動部60dに対応付けられた磁気センサ80dとを含む場合を一例として示している。このような磁気センサ80は、一例として、ホール効果を応用し、発生する起電力から外部磁場の変化を検知するホールセンサであってよい。しかしながら、これに限定されるものではない。磁気センサ80は、外部磁場の変化に応じて抵抗が変化するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子(GMR素子、TMR素子等)等、磁場を検出可能な様々なセンサであってもよく、これら様々なセンサのコンビネーションであってもよい。なお、磁場検出部70が複数の駆動部60a~dにそれぞれ対応付けられた複数の磁気センサ80a~dを含む場合、駆動部60aと磁気センサ80a、駆動部60bと磁気センサ80b、駆動部60cと磁気センサ80c、および、駆動部60dと磁気センサ80dの組のそれぞれが、一つのパッケージ(一つのIC等)として構成されていてよい。これにより、IC等が複数(本図の例においては4つ)に分割されるので、対象物10のレイアウト面での自由度が向上する。また、それぞれの磁気センサ80の間隔を広くとることができるので、対象物10の可動範囲の拡大が可能となる。しかしながら、これに限定されるものではない。複数の駆動部60a~dと複数の磁気センサ80a~dの全てが、一つのパッケージとして構成されていてもよい。
このような駆動装置50は、運用時においては、クローズ駆動により対象物10を駆動させる。本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、このような駆動装置50を運用するのに先立ち、または、運用を一時中断してキャリブレーションするにあたって、駆動装置50をオープン駆動させて位置データおよび磁場データを取得する。そして、キャリブレーション装置100は、取得したデータに基づいて、対象物10の可動範囲を分割した複数の区間のそれぞれについて端点情報を生成して駆動範囲を決定する。なお、ここでいうクローズ駆動とは、駆動装置50を検出した磁場に基づくフィードバック制御により駆動させることをいい、オープン駆動とは、駆動装置50を当該フィードバック制御を伴わずに駆動させることをいう。
キャリブレーション装置100は、PC(パーソナルコンピュータ)、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。このようなコンピュータシステムもまた広義のコンピュータである。また、キャリブレーション装置100は、コンピュータ内で1または複数実行可能な仮想コンピュータ環境によって実装されてもよい。これに代えて、キャリブレーション装置100は、駆動装置50のキャリブレーション用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。また、キャリブレーション装置100がインターネットに接続可能な場合、キャリブレーション装置100は、クラウドコンピューティングにより実現されてもよい。
キャリブレーション装置100は、駆動制御部110と、位置取得部120と、切替判定部130と、磁場取得部140と、生成部150と、を備える。なお、これらブロックは、それぞれ機能的に分離された機能ブロックであって、実際のデバイス構成とは必ずしも一致していなくてもよい。すなわち、本図において、1つのブロックとして示されているからといって、それが必ずしも1つのデバイスにより構成されていなくてもよい。また、本図において、別々のブロックとして示されているからといって、それらが必ずしも別々のデバイスにより構成されていなくてもよい。
また、本図においては、キャリブレーション装置100と駆動装置50とがそれぞれ独立した装置である場合を一例として示しているが、これに限定されるものではない。キャリブレーション装置100と駆動装置50とが一体の装置として実現されてもよい。すなわち、キャリブレーション装置100は、駆動装置50を更に備えてもよい。これにより、キャリブレーション装置100は、対象物10を駆動させる機能と、キャリブレーションする機能とを一の装置により提供してもよい。
駆動制御部110は、駆動装置50のキャリブレーションにおいて、複数の駆動部60を順次制御して、対象物10を可動範囲内で駆動させる。この際、駆動制御部110は、複数の駆動部60のうちの1の駆動部60を制御対象として制御してよい。すなわち、駆動制御部110は、自らがマスタとなり、制御対象とする駆動部60を順次切り替えながら、複数の駆動部60をスレーブとして制御することによって、対象物10を可動範囲に亘って駆動させる。
位置取得部120は、対象物10の位置に係るデータを示す位置データを取得する。例えば、位置取得部120は、レーザ変位計により対象物10の位置を測定した測定データを、位置データとして取得してよい。しかしながら、これに限定されるものではない。位置取得部120は、対象物10の位置を示し得る様々なデータを、位置データとして取得してもよい。これについては後述する。位置取得部120は、取得した位置データを切替判定部130および生成部150へ供給する。
切替判定部130は、位置取得部120が取得した位置データに基づいて、制御対象の切り替えを判定する。例えば、切替判定部130は、対象物10が各区間における一端から他端へ移動した場合に、制御対象を次の区間を担当する駆動部60へ切り替えると判定してよい。そして、切替判定部130は、制御対象を切り替える旨のトリガ信号を駆動制御部110へ供給する。これに応じて、駆動制御部110は、制御対象を現在の区間を担当する駆動部60から次の区間を担当する駆動部60へ切り替える。駆動制御部110は、例えばこのようにして、切替判定部130により判定された結果に応じて制御対象を切り替えることで、対象物10の位置に応じて、複数の駆動部60のうちの対象物10が位置する区間を担当する1の駆動部60を制御対象として制御する。
磁場取得部140は、対象物10の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する。例えば、磁場取得部140は、制御対象となった駆動部60に対応付けられた磁気センサ80から、このような磁場データを取得してよい。しかしながら、これに限定されるものではない。磁場取得部140は、更に、制御対象以外の駆動部60に対応付けられた磁気センサ80から、磁場データを取得してもよい。これについては後述する。磁場取得部140は、取得した磁場データを生成部150へ供給する。
生成部150は、位置取得部120が取得した位置データ、および、磁場取得部140が取得した磁場データに基づいて、対象物10が複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の磁場データの値を示す端点情報を生成する。この際、生成部150は、位置データおよび磁場データを用いた回帰分析により、端点情報を生成してよい。そして、生成部150は、生成した端点情報を用いて複数の区間における各駆動範囲を決定する。これについて詳細に説明する。
図2は、駆動部60の構成例を、磁石30および磁気センサ80と共に示す。複数の駆動部60のそれぞれは、駆動コイル200と、ドライバ210と、を含む。
駆動コイル200は、対象物10に設けられた磁石30を駆動させる。駆動コイル200は、対象物10に設けられたレンズ20の光軸方向に沿って巻かれており、光軸方向の一端に第1端子を、他端に第2端子を有している。そして、駆動コイル200は、ドライバ210から駆動電流が供給されると、当該駆動電流に応じた磁界を発生させる。この際、駆動電流が第1端子から第2端子へ流れる場合と、第2端子から第1端子へ流れる場合とで、発生する磁界は反対方向となる。これにより、駆動コイル200は、磁石30が設けられた対象物10を光軸方向に沿って、前後に駆動させることができる。
ドライバ210は、駆動コイル200に駆動電流を供給する。ドライバ210は、位置指令部220と、差動増幅器230と、スイッチ240と、第1バッファ250と、第2バッファ260と、第1出力ドライバ270と、第2出力ドライバ280とを含んでいてよい。
位置指令部220は、外部から供給される目標位置信号DVを、磁気センサ80が検出した磁場に基づく磁場信号SBと同期がとれた信号に変換して、位置指令信号SAを出力する。
差動増幅器230の正転入力端子には、位置指令信号SAが入力される。また、差動増幅器230の反転入力端子には、磁場信号SBが入力される。そして、差動増幅器230は、位置指令信号SAと磁場信号SBとに応じた操作量を示す操作量信号SCを出力する。
スイッチ240の第1の端子には、操作量信号SCが入力される。スイッチ240の第2の端子には、外部から供給されるオープン制御信号SOが入力される。そして、スイッチ240は、第3の端子を第1の端子に接続するか第2の端子に接続するかを切り替える。すなわち、スイッチ240は、後段のブロックに、操作量信号SCを供給するかオープン制御信号SOを供給するかを切り替える。このスイッチ240を切り替えることによって、検出した磁場に基づくフィードバック制御によるクローズ駆動と、当該フィードバック制御を伴わないオープン駆動との間で切り替えが可能となる。
第1バッファ250および第2バッファ260の入力端子には、スイッチ240の第3の端子が接続されている。第1バッファ250および第2バッファ260は、電気抵抗により低下した入力電圧を補正して出力する。この際、第1バッファ250と第2バッファ260は、それぞれ極性が異なる信号を出力する。この第1バッファ250および第2バッファ260は、設定変更により符号を反転可能に構成されている。これにより、ドライバ210は、例えば駆動制御部110からの制御指令に応じて駆動コイル200に供給する駆動電流の方向を反転可能である。
第1出力ドライバ270および第2出力ドライバ280は、入力された信号をドライブし、駆動電流を駆動コイル200へ供給する。第1出力ドライバ270の出力は、駆動コイル200の第1端子に接続されている。また、第2出力ドライバ280の出力は、駆動コイル200の第2端子に接続されている。
運用時においては、スイッチ240は、第3の端子を第1の端子へ接続する。ここで、磁気センサ80からの磁場信号SBは、磁石30の移動に伴って変化する。したがって、ドライバ210は、磁場信号SBの変化によって対象物10の位置を認識し、認識した位置が目標とする位置と一致するようにフィードバック制御される。すなわち、駆動部60は、クローズ駆動により対象物10を駆動させる。一方、キャリブレーション時においては、スイッチ240は、第3の端子を第2の端子へ接続する。したがって、ドライバ210は、オープン制御信号SOに従って制御される。すなわち、駆動部60は、オープン駆動により対象物10を駆動させる。
ドライバ210は、例えばこのような構成により、運用時およびキャリブレーション時において、駆動コイル200に駆動電流を供給する。したがって、駆動制御部110は、このようなドライバ210から駆動コイル200へ供給される駆動電流を制御することによって、対象物10を駆動させることができる。
ここで、位置指令部220が目標位置信号DVを位置指令信号SAに変換するにあたっては、対象物10の位置と検出される磁場とが精度よく同期化されていることが重要である。本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、例えばこのような同期化をサポートすべく、複数の区間のそれぞれについて端点情報を生成して駆動範囲を決定する。なお、上述の説明では、位置指令部220がドライバ210に含まれている場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。位置指令部220は、駆動装置50や駆動部60における任意のブロックに含まれていてもよいし、キャリブレーション装置100における任意のブロックに含まれていてもよい。
図3は、複数の区間のそれぞれを担当する駆動部60の割り当て例を示す。本図においては、可動範囲の一端における対象物の位置を0mm、他端における対象物の位置を10mmとした場合に、可動範囲を1mm毎に10個の区間に分割した場合を一例として示している。一例として、区間0は駆動部60aが担当として割り当てられており、駆動部60aに含まれる駆動コイル200aに正転方向に駆動電流を印可することで、対象物10を0mmの位置から1mmの位置へと駆動させる。なお、ここでいう正転方向とは、第1端子から第2端子への印可方向である。同様に、区間1は駆動部60bが担当として割り当てられており、駆動部60bに含まれる駆動コイル200bに反転方向に駆動電流を印可することで、対象物10を1mmの位置から2mmの位置へと駆動させる。なお、ここでいう反転方向とは、第2端子から第1端子への印可方向である。他の区間についても同様である。このように、複数の駆動部60においては、可動範囲を分割した複数の区間毎に対象物10を駆動させる1の駆動部60が担当として予め割り当てられていてよい。
図4は、対象物10を可動範囲内で駆動させた場合に検出される磁場のシミュレーション結果の一例を示す。本図において、横軸は対象物10の位置を[mm]単位で示している。本図において、縦軸は検出される磁場のシミュレーション結果を[mT]単位で示している。本図において、実線は駆動部60aに対応付けられた磁気センサ80aによって検出される磁場のシミュレーション結果を示している。本図において、点線は駆動部60bに対応付けられた磁気センサ80bによって検出される磁場のシミュレーション結果を示している。本図において、破線は駆動部60cに対応付けられた磁気センサ80cによって検出される磁場のシミュレーション結果を示している。本図において、長鎖線は駆動部60dに対応付けられた磁気センサ80dによって検出される磁場のシミュレーション結果を示している。
本図に示されるように、対象物10を各区間において駆動させるにあたって、各区間を担当する駆動部60に対応付けられた磁気センサ80が、対象物10が各区間の一端および他端に位置する場合における磁場を正確に検出できることが好ましい。しかしながら、磁場データをサンプリングする間隔や駆動部60の切り替えタイミング等に起因して、磁場データのロスが発生してしまう。これにより、対象物10が各区間の端点に位置する場合における磁場がどのような値となっているかを正確に認識することができない。すなわち、端点情報を得ることができない。そのため、端点情報を用いて各区間における駆動範囲を決定するもできない。
ここで、対象物10を駆動させる駆動部60が1つであれば、対象物10を端点に機械的に接触させることで端点情報を得ることができると考えられる。しかしながら、複数の駆動部60を順次切り替えながら対象物10を長距離駆動させる場合においては、各区間の端点情報を機械的な接触により得ることはできない。
そこで、本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、対象物10を駆動させる駆動装置50をキャリブレーションするにあたって、駆動装置50をオープン駆動させて位置データおよび磁場データを取得する。そして、キャリブレーション装置100は、取得したデータに基づいて、対象物10の可動範囲を分割した複数の区間のそれぞれについて端点情報を生成して駆動範囲を決定する。これについてフローを用いて詳細に説明する。
図5は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100が駆動装置50をオープン駆動させるにあたり初期設定するフローの一例を示す。
ステップS500において、キャリブレーション装置100は、全てのデバイスをオンにする。
ステップS510において、キャリブレーション装置100は、複数の駆動部60をアクティベートする。
ステップS520において、キャリブレーション装置100は、制御モードをオープン駆動モードにセットする。例えば、駆動制御部110は、複数の駆動部60に対してオープン駆動モードに遷移させる制御指令を与える。これに応じて、複数の駆動部60のそれぞれは、スイッチ240を切り替えて、第3の端子を第2の端子へ接続させる。これにより、複数の駆動部60は、オープン駆動モードに遷移する。
ステップS530において、キャリブレーション装置100は、区間のインデックスを示すiを最も大きいインデックスにセットする。ここでは、可動範囲をインデックス0~9の10個の区間に分割しているので、キャリブレーション装置100は、iを最も大きいインデックスである9にセットする。区間i=9を担当する駆動部60は駆動部60dであるので、駆動制御部110は、この時点においては、駆動部60dを制御対象である駆動部60tとする。そして、キャリブレーション装置100は、初期設定におけるメインループに入る。
ステップS540において、キャリブレーション装置100は、駆動電流の印可方向をセットする。ここで、キャリブレーション装置100は、図3に示される印可方向とは逆、すなわち、図3に示される印可方向が「正転」であれば反転方向、図3に示される印可方向が「反転」であれば正転方向に駆動電流の印可方向をセットする。一例として、i=9の場合には、図3に示される印可方向が「正転」であるので、キャリブレーション装置100は、駆動電流の印可方向を反転方向にセットする。駆動制御部110は、駆動電流がセットした印可方向となるよう、制御対象である駆動部60tに制御指令を与える。これに応じて、駆動部60tは、第1バッファ250および第2バッファ260の符号を設定し、駆動電流を指定された印可方向にセットする。
ステップS550において、キャリブレーション装置100は、駆動電流を初期値にセットする。例えば、駆動制御部110は、駆動電流が予め定められた初期値となるようにオープン制御信号SOをセットする。
ステップS560において、キャリブレーション装置100は、区間iを担当する駆動部60をアクティブモードに遷移させる。例えば、駆動制御部110は、駆動部60tへモードの遷移指令を与える。これにより、駆動部60tは、アクティブモードへ遷移し、オープン制御信号SOに従ってオープン駆動により対象物10を駆動させる。
ステップS570において、キャリブレーション装置100は、一定期間待機する。例えば、切替判定部130は、タイマーを100msにセットしてスタートさせ、タイマーが満了するまで待機する。なお、ここでは、待機期間を100msとした場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。切替判定部130は、制御対象である駆動部60tをオープン駆動させた場合において対象物10の駆動が収束するのに十分な任意の期間待機すればよい。なお、ここでいう「駆動が収束する」とは、対象物10が静止することを必須とするものではない。切替判定部130は、少なくとも、対象物10が次の区間を担当する駆動部60により駆動できる範囲に位置するのに十分な任意の時間待機すればよい。
ステップS580において、キャリブレーション装置100は、区間iを担当する駆動部60をディアクティベートさせる。例えば、切替判定部130は、タイマーが満了した場合に制御対象を切り替える旨のトリガ信号を駆動制御部110へ供給する。これに応じて、駆動制御部110は、制御対象である駆動部60tへモードの遷移指令を与える。これにより、駆動部60tは、ディアクティベートする。
ステップS590において、キャリブレーション装置100は、iをデクリメントする。すなわち、キャリブレーション装置100は、i=i-1にセットする。これに応じて、駆動制御部110は、制御対象である駆動部60tを切り替える。例えば、i=8にデクリメントされた場合、区間i=8を担当する駆動部60は駆動部60cであるので、駆動制御部110は、制御対象を駆動部60dから駆動部60cへ切り替える。キャリブレーション装置100は、このようなメインループをiが最も小さいインデックスである0となるまで繰り返し実行する。すなわち、キャリブレーション装置100は、対象物10を可動範囲の一端である0mmの位置から他端である10mmの位置まで駆動させるのとは反対の手順で複数の駆動部60を順次制御することによって、対象物10を可動範囲の一端である0mmの初期位置へ移動させる。このようにして、キャリブレーション装置100は、駆動装置50を初期設定する。
図6は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100が駆動装置50をオープン駆動させて位置データおよび磁場データを取得するフローの一例を示す。キャリブレーション装置100は、本フローを、図5の初期設定フローに続けて実行してよい。すなわち、キャリブレーション装置100は、対象物10を初期位置に移動させた後に、本フローを実行してよい。
ステップS600において、キャリブレーション装置100は、iを最も小さいインデックスである0にセットする。区間i=0を担当する駆動部60は駆動部60aであるので、駆動制御部110は、この時点においては、駆動部60aを制御対象である駆動部60tとする。そして、キャリブレーション装置100は、メインループに入る。
ステップS602において、キャリブレーション装置100は、駆動電流の印可方向をセットする。ここで、キャリブレーション装置100は、図3に示される印可方向のとおりに駆動電流の印可方向をセットする。一例として、i=0の場合には、図3に示される印可方向が「正転」であるため、キャリブレーション装置100は、駆動電流の印可方向を正転方向にセットする。駆動制御部110は、駆動電流がセットした印可方向となるように、制御対象である駆動部60tに制御指令を与える。これに応じて、駆動部60tは、第1バッファ250および第2バッファ260の符号を設定し、駆動電流を指定された印可方向にセットする。
ステップS604において、キャリブレーション装置100は、位置データを取得する。例えば、位置取得部120は、対象物10の位置に係るデータを示す位置データを取得する。この際、位置取得部120は、レーザ変位計により対象物10の位置を測定した測定データを、位置データとして取得してよい。これにより、キャリブレーション装置100は、対象物10が区間iの一端(初期位置)に位置する場合における磁場の値を示すデータを取得する。位置取得部120は、取得した位置データを切替判定部130へ供給する。
ステップS606において、キャリブレーション装置100は、駆動電流を第1値にセットする。例えば、駆動制御部110は、駆動電流が予め定められた第1値となるようにオープン制御信号SOをセットする。
ステップS608において、キャリブレーション装置100は、区間iを担当する駆動部60をアクティブモードに遷移させる。例えば、駆動制御部110は、駆動部60tへモードの遷移指令を与える。これにより、駆動部60tは、アクティブモードへ遷移し、オープン制御信号SOに従ってオープン駆動により対象物10を駆動させる。
ステップS610において、キャリブレーション装置100は、一定期間待機する。例えば、磁場取得部140は、タイマーを1msにセットしてスタートさせ、タイマーが満了するまで待機する。なお、ここでは、待期期間を1msとした場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。磁場取得部140は、磁場データをサンプリングするのに最適な任意の期間待機すればよい。
ステップS612において、キャリブレーション装置100は、区間iを担当する駆動部60から磁場データを取得する。例えば、磁場取得部140は、タイマーが満了した場合に、区間iを担当する駆動部60、すなわち、現在の制御対象である駆動部60tに対応付けられた磁気センサ80が検出した磁場データを取得する。磁場取得部140は、このようにして制御対象となった駆動部60に対応付けられた磁気センサ80から、磁場データを取得する。
ステップS614において、キャリブレーション装置100は、区間i+1を担当する駆動部60から磁場データを取得する。例えば、磁場取得部140は、更に、区間i+1を担当する駆動部60、すなわち、次の区間を担当する駆動部60に対応付けられた磁気センサ80から、磁場データを取得する。このように、キャリブレーション装置100は、現在の制御対象である駆動部60tに加えて、次に制御対象となる駆動部60に対応付けられた磁気センサ80からも磁場データを取得しておくことで、駆動部60の切り替えに伴う磁場データの欠落を最小限に抑えることができる。
ステップS616において、キャリブレーション装置100は、位置データを取得する。ステップS616については、ステップS604と同様であってよいので、ここでは詳細な説明は省略する。
ステップS618において、キャリブレーション装置100は、位置が100%以上であるか否か判定する。ここで、各区間における一端を0%の位置、他端を100%の位置としている。一例として、区間i=0においては、0mmの位置が0%の位置であり、1mmの位置が100%の位置である。例えば、切替判定部130は、ステップS616において取得された位置データが示す対象物10の位置が100%以上であるか否か判定する。100%未満であると判定された場合(Noの場合)、キャリブレーション装置100は、処理をステップS620へ進める。
ステップS620において、キャリブレーション装置100は、位置が70%以上であるか否か判定する。例えば、切替判定部130は、ステップS616において取得された位置データが示す対象物10の位置が70%以上であるか否か判定する。一例として、区間i=0においては、切替判定部130は、位置が0.7mm以上であるか否か判定する。70%未満であると判定された場合(Noの場合)、キャリブレーション装置100は、処理をステップS622へ進める。
ステップS622において、キャリブレーション装置100は、位置が50%以上であるか否か判定する。例えば、切替判定部130は、ステップS616において取得された位置データが示す対象物10の位置が50%以上であるか否か判定する。一例として、区間i=0においては、切替判定部130は、位置が0.5mm以上であるか否か判定する。50%未満であると判定された場合(Noの場合)、キャリブレーション装置100は、処理をステップS610に戻してフローを継続する。
一方、ステップS622において、50%以上であると判定された場合(Yesの場合)、キャリブレーション装置100は、処理をステップS624へ進める。ステップS624において、キャリブレーション装置100は、駆動電流を第2値にセットする。なお、ステップS624の処理が既に実施済みの場合には、キャリブレーション装置100は、ステップS624の処理をスキップしてよい。例えば、駆動制御部110は、駆動電流が予め定められた第2値となるようにオープン制御信号SOを変更する。ここで、第2値は第1値よりも大きくてよい。すなわち、位置が50%以上であると判定された場合に、駆動制御部110は、位置が50%未満である場合よりも駆動電流が大きくなるようにオープン制御信号SOを変更してよい。そして、キャリブレーション装置100は、処理をステップS610へ戻してフローを継続する。
また、ステップS620において、70%以上であると判定された場合(Yesの場合)、キャリブレーション装置100は、処理をステップS626へ進める。ステップS626において、キャリブレーション装置100は、駆動電流を第3の値にセットする。なお、ステップS626の処理が既に実施済みの場合には、キャリブレーション装置100は、ステップS626の処理をスキップしてよい。例えば、駆動制御部110は、駆動電流が予め定められた第3値となるようにオープン制御信号SOを変更する。ここで、第3値は第2値よりも大きくてよい。すなわち、位置が70%以上であると判定された場合に、駆動制御部110は、位置が70%未満である場合よりも駆動電流が大きくなるようにオープン制御信号SOを変更してよい。そして、キャリブレーション装置100は、処理をステップS610へ戻してフローを継続する。
これにより、駆動制御部110は、対象物10の位置が各区間における50%未満である場合、50%以上70%未満である場合、70%以上である場合に、駆動電流が第1値、第2値、第3値と段階的に大きくなるように制御してよい。このように、駆動制御部110は、対象物10を各区間における一端から他端へ移動させるにあたって、駆動電流の大きさを徐々に大きくさせてよい。これにより、キャリブレーション装置100は、対象物10を急激に移動させることによるメカ的な不具合や異音等を抑制させることができる。また、キャリブレーション装置100は、動きにくい筐体であっても、対象物10を安定的に可動範囲の端点まで駆動させることができる。
なお、上述の説明では、第2値が第1値よりも大きく、第3値が第2値よりも更に大きい場合、すなわち、第1値<第2値<第3値である場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。第2値が第1値よりも小さく、第3値が第2値よりも更に小さくてもよい。すなわち、第1値>第2値>第3値であってもよい。すなわち、駆動制御部110は、対象物10の位置が50%未満である場合、50%以上70%未満である場合、70%以上である場合に、駆動電流が第1値、第2値、第3値と段階的に小さくなるように制御してもよい。このように、駆動制御部110は、対象物10を各区間における一端から他端へ移動させるにあたって、駆動電流の大きさを徐々に小さくさせてもよい。これにより、キャリブレーション装置100は、対象物10が各区間における他端へ近づくにつれて移動速度を低減させることで、他端付近における磁場データの欠落を抑制させることができる。なお、上述の説明では、駆動制御部110が、第1値、第2値、および、第3値の3つの電流値を用いる場合を一例として示したが、電流値の数はこれに限定されるものではない。駆動制御部110は、1つまたは2つの電流値を用いることにより制御を簡略化してもよいし、4つ以上の電流値を用いることによりきめ細やかな制御を実行してもよい。
また、ステップS618において、100%以上であると判定された場合(Yesの場合)、キャリブレーション装置100は、処理をステップS628へ進める。例えば、切替判定部130は、ステップS616において取得された位置データが示す対象物10の位置が100%以上である場合に、対象物10が現在の区間における他端へ移動したと判定する。切替判定部130は、例えばこのようにして位置データが予め記憶された基準を超えた場合に、対象物10が他端へ移動したと判定することができる。ステップS628において、キャリブレーション装置100は、区間iを担当する駆動部60をディアクティベートする。例えば、対象物10の位置が100%以上であると判定された場合に、切替判定部130は、制御対象を切り替える旨のトリガ信号を駆動制御部110へ供給する。これに応じて、駆動制御部110は、制御対象である駆動部60tへモードの遷移指令を与える。これにより、駆動部60tは、ディアクティベートする。
ステップS630において、キャリブレーション装置100は、iをインクリメントする。すなわち、キャリブレーション装置100は、i=i+1にセットする。これに応じて、駆動制御部110は、制御対象である駆動部60tを切り替える。例えば、i=2にインクリメントされた場合、区間i=2を担当する駆動部60は駆動部60bであるので、駆動制御部110は、制御対象を駆動部60aから駆動部60bへ切り替える。キャリブレーション装置100は、このようなメインループをiが最も大きいインデックスである9となるまで繰り返し実行する。このようにして、キャリブレーション装置100は、複数の駆動部60を順次切り替えて制御して対象物10を可動範囲内で駆動させ、位置データおよび磁場データを取得する。
ステップS632において、キャリブレーション装置100は、取得したデータを出力する。例えば、位置取得部120および磁場取得部140はメインループを繰り返すことによって取得した位置データおよび磁場データを、生成部150へそれぞれ供給する。
図7は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100が取得した位置データおよび磁場データの一例を示す。本図において、横軸は位置データとしてのレーザ変位計の出力を[μm]単位で示している。本図において、縦軸は磁場データとしてのホールセンサの出力を[コード]で示している。例えば、本図において、レーザ出力が0μmから1000μmまでの区間はi=0の区間を示している。当該区間において略線形に右肩上がりに取得されているホール出力は、区間i=0を担当する駆動部60aに対応付けられた磁気センサ80aから取得された磁場データを示している。同様に、本図において、レーザ出力が1000μmから2000μmまでの区間はi=1の区間を示している。当該区間において略線形に右肩下がりに取得されているホール出力は、区間i=1を担当する駆動部60bに対応付けられた磁気センサ80bから取得された磁場データを示している。
本図に示されるように、各区間の切り替え時において磁場データの欠落が生じていることが分かる。一例として、区間i=0から区間i=1への切り替え時について着目すると、レーザ出力が丁度1000μmである場合におけるホール出力を、磁気センサ80aから取得できていないことが分かる。すなわち、区間i=0の他端における磁場データの値を取得できていないということができる。これは、磁場データを定期的(例えば、1ms毎)にサンプリングしていることが一因と考えられる。また、レーザ出力が丁度1000μmである場合におけるホール出力を、磁気センサ80bからも取得できていないことが分かる。すなわち、区間i=1の一端における磁場データの値を取得できていないということができる。これは、制御対象を駆動部60aから駆動部60bへ切り替える割り込み処理により磁場データの取得処理が一時的に実行できなかったことが一因と考えられる。他の区間間の切り替え時についても同様のことがいえる。
そこで、本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、このように取得した位置データおよび磁場データに基づいて、端点情報を演算により生成する。そして、キャリブレーション装置100は、生成した端点情報を用いて複数の区間における各駆動範囲を決定する。
図8は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100が端点情報を生成して駆動範囲を決定するフローの一例を示す。
ステップS800において、キャリブレーション装置100は、対象物10を可動範囲内で駆動させる。例えば、駆動制御部110は、レンズ20が設けられた対象物10を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で対象物10を駆動させる複数の駆動部60と、対象物10の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部70と、を有する駆動装置50のキャリブレーションにおいて、複数の駆動部60を順次制御して、対象物10を可動範囲内で駆動させる。
ステップS810において、キャリブレーション装置100は、位置データを取得する。例えば、位置取得部120は、対象物10の位置に係るデータを示す位置データを取得する。位置取得部120は、取得した位置データを生成部150へ供給する。
ステップS820において、キャリブレーション装置100は、磁場データを取得する。例えば、磁場取得部140は、対象物10の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する。磁場取得部140は、取得した磁場データを生成部150へ供給する。キャリブレーション装置100は、このようなステップS800からS820までの処理を、例えば、図6のフローにより実行することができる。
ステップS830において、キャリブレーション装置100は、端点情報を生成する。例えば、生成部150は、ステップS810において取得された位置データ、および、ステップS820において取得された磁場データに基づいて、対象物10が複数の区間におけるそれぞれの端点(一端および他端)に位置する場合の磁場データの値を示す端点情報を生成する。この際、生成部150は、例えば、位置データおよび磁場データを用いた回帰分析により、端点情報を生成してよい。
ステップS840において、キャリブレーション装置100は、駆動範囲を決定する。例えば、生成部150は、ステップS830において生成された端点情報を用いて複数の区間における各駆動範囲を決定する。すなわち、生成部150は、対象物10が各区間の一端に位置する場合の磁場データの値と、他端に位置する場合の磁場データの値とによって定義される磁場レンジに対応する範囲を、各区間の駆動範囲として決定する。
図9は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100が生成した端点情報の一例を示す。本図は、図7における区間i=0から区間i=1への切り替え時を拡大したものである。生成部150は、位置データ、および、磁気センサ80aから取得された磁場データを回帰分析することにより、区間i=0における回帰曲線を生成する。そして、生成部150は、1000μmの位置における回帰曲線上の値を、区間i=0の他端における磁場データの値を示す端点情報PCAL0として生成する。このように、生成部150は、端点情報を内挿してもよい。
また、生成部150は、位置データ、および、磁気センサ80bから取得された磁場データを回帰分析することにより、区間i=1における回帰曲線を生成する。そして、生成部150は、1000μmの位置における回帰曲線上の値を、区間i=1の一端における磁場データを示す端点情報NCAL1として生成する。このように、生成部150は、端点情報を外挿してもよい。
キャリブレーション装置100は、他の区間についても同様に一端における端点情報NCALおよび他端における端点情報PCALを生成する。キャリブレーション装置100は、このようにして欠落したデータを補間することができる。
図10は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100が決定した駆動範囲の一例を示す。本図においては、一例として区間i=1について決定した駆動範囲を示す。生成部150は、区間i=1の一端における磁場データの値を示す端点情報NCAL1と他端における磁場データの値を示す端点情報PCAL1とを生成済みであるとする。この場合、生成部150は、一端における端点情報NCAL1と、他端における端点情報PCAL1とによって磁場レンジを定義する。そして、生成部150は、当該磁場レンジに対応する範囲を、区間i=1における駆動範囲として決定する。キャリブレーション装置100は、他の区間についても同様に駆動範囲を決定する。
従来、対象物10を端点に機械的に接触させることで端点情報を得ていた。しかしながら、複数の駆動部を順次切り替えながら対象物10を長距離駆動させる場合においては、各区間の端点情報を機械的な接触により得ることはできない。そこで、本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、対象物10を駆動させる駆動装置50をキャリブレーションするにあたって、駆動装置50をオープン駆動させて位置データおよび磁場データを取得する。そして、キャリブレーション装置100は、取得したデータに基づいて、対象物10の可動範囲を分割した複数の区間のそれぞれについて端点情報を生成して駆動範囲を決定する。これにより、本実施形態に係るキャリブレーション装置100によれば、機械的な接触により端点情報を得ることができないような場合であっても、端点情報を生成して駆動範囲を決定することができる。この際、本実施形態に係るキャリブレーション装置100は、位置データおよび磁場データを用いた回帰分析により、端点情報を生成する。これにより、本実施形態に係るキャリブレーション装置100によれば、実際に取得されたデータに基づく客観的な磁場データの値を端点情報として補間することができる。
図11は、本実施形態の変形例に係るキャリブレーション装置100のブロック図の一例を、対象物10および駆動装置50と共に示す。図11においては、図1と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。上述の実施形態に係るキャリブレーション装置100においては、駆動装置50をオープン駆動させて取得したデータに基づいて端点情報を生成する機能を有する。しかしながら、本変形例に係るキャリブレーション装置100においては、上述の実施形態に係るキャリブレーション装置100が有する機能に加えて、更に、駆動装置50をクローズ駆動させることによって、生成した端点情報を調整する機能を有する。本変形例に係るキャリブレーション装置100は、上述の実施形態に係るキャリブレーション装置100が備える機能に加えて、調整部1100を更に備える。
調整部1100は、磁場データに基づくフィードバック制御が実行されたことに応じて、端点情報を調整する。本変形例に係るキャリブレーション装置100は、決定した駆動範囲に従って、対象物10の位置が各区間における端点に位置するように駆動装置50をクローズ駆動させる。そして、キャリブレーション装置100は、この際における対象物10の位置を示す位置データを取得する。すなわち、キャリブレーション装置100は、レーザ変位計により対象物10の実際の位置を確かめる。ここで、対象物10の実際の位置が所望の位置からずれていた場合には、調整部1100は、生成した端点情報を変更する。これに応じてフィードバック制御により対象物10の位置が変位する。調整部1100は、このような端点情報の変更を、対象物10の実際の位置が所望の位置になるまで繰り返す。このようにして、調整部1100は、端点情報を調整する。そして、キャリブレーション装置100は、調整後の端点情報を用いて各区間における駆動範囲を再決定する。本変形例に係るキャリブレーション装置100は、このようにして、端点情報をファインチューニングしてもよい。
図12は、本実施形態に係るキャリブレーション装置100のブロック図の一例を、対象物10および変形例に係る駆動装置50と共に示す。図12においては、図1と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。上述の実施形態においては、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれが、一つのセンサ素子から構成される場合を一例として示した。しかしながら、本変形例においては、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれが、センサ素子群から構成されている。
例えば、磁気センサ80aは、第1のセンサ素子81a、第2のセンサ素子82a、第3のセンサ素子83a、および、第4のセンサ素子84aから成るセンサ素子群から構成されている。また、磁気センサ80bは、第1のセンサ素子81b、第2のセンサ素子82b、第3のセンサ素子83b、および、第4のセンサ素子84bから成るセンサ素子群から構成されている。また、磁気センサ80cは、第1のセンサ素子81c、第2のセンサ素子82c、第3のセンサ素子83c、および、第4のセンサ素子84cから成るセンサ素子群から構成されている。また、磁気センサ80dは、第1のセンサ素子81d、第2のセンサ素子82d、第3のセンサ素子83d、および、第4のセンサ素子84dから成るセンサ素子群から構成されている。
ここで、第1のセンサ素子81a~dを第1のセンサ素子81、第2のセンサ素子82a~dを第2のセンサ素子82、第3のセンサ素子83a~dを第3のセンサ素子83、および、第4のセンサ素子84a~dを第4のセンサ素子84と、それぞれ総称することとする。本図においては、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれが4つのセンサ素子81~84から成るセンサ素子群から構成されている場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。複数の磁気センサ80a~dのそれぞれは、2つ、3つ、または、4つよりも多い複数のセンサ素子から成るセンサ素子群から構成されていてもよい。本変形例においては、このように、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれは、複数のセンサ素子81~84から成るセンサ素子群から構成されていてよい。この際、例えば、複数の駆動部60a~dと磁気センサ80a~dの各組が一つのICとして構成されている場合、複数のセンサ素子81~84は、駆動コイル200の内部に配置されてもよい。
このように、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれがセンサ素子群から構成されている場合、磁場取得部140は、複数のセンサ素子81~84のうちのいずれか一つのセンサ素子から磁場データを取得してよい。なお、このようなセンサ素子は、例えば各区間における対象物10の位置に応じて選択されてよい。
これに代えて、磁場取得部140は、複数のセンサ素子81~84のうちの複数のセンサ素子(例えば、全てのセンサ素子)から磁場データを取得してもよい。この場合、磁場取得部140は、複数のセンサ素子からのデータの和や平均、または、他の演算結果を磁場データとして取得してもよい。これにより、キャリブレーション装置100によれば、複数配置されるIC同士の個体差から生じる出力の差を低減させることができる。
図13は、本実施形態の変形例に係る磁場検出部70における磁気センサ80の配置例を示す。本図において、横軸はレンズ20の光軸方向を示している。本図において、縦軸は光軸方向に直交する方向を示している。本図においては、複数の磁気センサ80a~dが、光軸方向に直交する方向に実装誤差が生じている場合を一例として示している。例えば、磁気センサ80aは、磁気センサ80bに対して実装誤差abを有し得る。また、磁気センサ80cは、磁気センサ80bに対して実装誤差cb(>実装誤差ab)を有し得る。また、磁気センサ80dは、磁気センサ80bに対して実装誤差db(>実装誤差ab、かつ、<実装誤差cb)を有し得る。このような場合、磁石30からの距離は、磁気センサ80a<磁気センサ80d<磁気センサ80cとなるため、検出される磁場の大きさは、磁気センサ80a>磁気センサ80d>磁気センサ80cとなる。したがって、実装誤差に起因して、磁気センサ80の出力に差が生じ得る。
そのため、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれにおいて、複数のセンサ素子81~84は、光軸方向および光軸方向と交差する方向(光軸方向以外の方向)に対して、それぞれずれて配置されるとよい。本図においては、複数のセンサ素子81~84が光軸方向に加えて、光軸方向に直交する方向にずれて配置されている場合を一例として示している。この場合、例えば、磁気センサ80aについては第3のセンサ素子83aを、磁気センサ80bについては第4のセンサ素子84bを、磁気センサ80cについては第1のセンサ素子81cを、磁気センサ80dについては第2のセンサ素子82bをそれぞれ選択することによって、光軸方向に直交する方向における磁石からの距離を調整し、実装誤差の影響を低減させることができる。
なお、上述の説明では、光軸方向に直交する方向における実装誤差について一例として示したが、複数の磁気センサ80a~dは、光軸方向においても実装誤差が生じ得る。すなわち、複数の磁気センサ80a~dは、光軸方向に沿って等間隔に配置されるべきところ、実装誤差に起因して光軸方向における間隔が異なって実装され得る。このような場合であっても、複数の磁気センサ80a~dにおいて最適なセンサ素子をそれぞれ選択することによって、実装誤差の影響を低減させることができる。これにより、キャリブレーション装置100によれば、複数配置されるIC同士の実装誤差から生じる出力の差を低減させることができる。
このように、本変形例においては、複数の磁気センサ80a~dのそれぞれは、複数のセンサ素子81~84から成るセンサ素子群から構成されていてよい。そして、磁場取得部140は、複数のセンサ素子81~84における少なくとも一つのセンサ素子から、磁場データを取得してよい。
ここまで、本発明を実施し得る具体的な態様の一部を例示したが、本発明は様々な態様に変形または応用されてよい。
例えば、上述の説明では、位置取得部120が、レーザ変位計により対象物10の位置を測定した測定データを、位置データとして取得する場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。位置取得部120は、対象物10が移動時に発生する磁場を位置データとして取得してもよい。対象物10の移動に伴う磁場データの変化が既知である場合、位置取得部120は、磁場データを位置データとして取得してもよい。
この場合、切替判定部130は、対象物10が移動時に発生する磁場の大きさが予め記憶された閾値を超えた場合に、対象物が各区間における他端へ移動したと判定してもよい。これに代えて、または、加えて、切替判定部130は、対象物10が移動時に発生する磁場の微分値の大きさが予め記憶された閾値を下回る(すなわち、磁場の変化が飽和した)場合に、対象物10が各区間における他端へ移動したと判定してもよい。切替判定部130は、例えばこのようにして、位置データが予め記憶された基準を超えた場合に、対象物10が他端へ移動したと判定することもできる。このように、位置取得部120は、対象物10の位置を測定した測定データ、および、対象物10が移動時に発生する磁場の少なくとも何れかを位置データとして取得することができる。
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、(1)操作が実行されるプロセスの段階または(2)操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および/またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび/またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路(IC)および/またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理AND、論理OR、論理XOR、論理NAND、論理NOR、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(RTM)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk(登録商標)、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
図14は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ9900の例を示す。コンピュータ9900にインストールされたプログラムは、コンピュータ9900に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の1または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該1または複数のセクションを実行させることができ、および/またはコンピュータ9900に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ9900に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、CPU9912によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ9900は、CPU9912、RAM9914、グラフィックコントローラ9916、およびディスプレイデバイス9918を含み、それらはホストコントローラ9910によって相互に接続されている。コンピュータ9900はまた、通信インターフェイス9922、ハードディスクドライブ9924、DVDドライブ9926、およびICカードドライブのような入/出力ユニットを含み、それらは入/出力コントローラ9920を介してホストコントローラ9910に接続されている。コンピュータはまた、ROM9930およびキーボード9942のようなレガシの入/出力ユニットを含み、それらは入/出力チップ9940を介して入/出力コントローラ9920に接続されている。
CPU9912は、ROM9930およびRAM9914内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ9916は、RAM9914内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にCPU9912によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス9918上に表示されるようにする。
通信インターフェイス9922は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ9924は、コンピュータ9900内のCPU9912によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。DVDドライブ9926は、プログラムまたはデータをDVD-ROM9901から読み取り、ハードディスクドライブ9924にRAM9914を介してプログラムまたはデータを提供する。ICカードドライブは、プログラムおよびデータをICカードから読み取り、および/またはプログラムおよびデータをICカードに書き込む。
ROM9930はその中に、アクティブ化時にコンピュータ9900によって実行されるブートプログラム等、および/またはコンピュータ9900のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入/出力チップ9940はまた、様々な入/出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入/出力コントローラ9920に接続してよい。
プログラムが、DVD-ROM9901またはICカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ9924、RAM9914、またはROM9930にインストールされ、CPU9912によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ9900に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ9900の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ9900および外部デバイス間で実行される場合、CPU9912は、RAM9914にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス9922に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス9922は、CPU9912の制御下、RAM9914、ハードディスクドライブ9924、DVD-ROM9901、またはICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
また、CPU9912は、ハードディスクドライブ9924、DVDドライブ9926(DVD-ROM9901)、ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がRAM9914に読み取られるようにし、RAM9914上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU9912は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。CPU9912は、RAM9914から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM9914に対しライトバックする。また、CPU9912は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU9912は、第1の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ9900上またはコンピュータ9900近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ9900に提供する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 対象物
20 レンズ
30 磁石
50 駆動装置
60 駆動部
70 磁場検出部
80 磁気センサ
81 第1のセンサ素子
82 第2のセンサ素子
83 第3のセンサ素子
84 第4のセンサ素子
100 キャリブレーション装置
110 駆動制御部
120 位置取得部
130 切替判定部
140 磁場取得部
150 生成部
200 駆動コイル
210 ドライバ
220 位置指令部
230 差動増幅器
240 スイッチ
250 第1バッファ
260 第2バッファ
270 第1出力ドライバ
280 第2出力ドライバ
1100 調整部
9900 コンピュータ
9901 DVD-ROM
9910 ホストコントローラ
9912 CPU
9914 RAM
9916 グラフィックコントローラ
9918 ディスプレイデバイス
9920 入/出力コントローラ
9922 通信インターフェイス
9924 ハードディスクドライブ
9926 DVDドライブ
9930 ROM
9940 入/出力チップ
9942 キーボード

Claims (19)

  1. レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で前記対象物を駆動させる複数の駆動部と、前記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーションにおいて、前記複数の駆動部を順次制御して、前記対象物を前記可動範囲内で駆動させる駆動制御部と、
    前記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得する位置取得部と、
    前記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する磁場取得部と、
    前記位置データおよび前記磁場データに基づいて、前記対象物が前記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の前記磁場データの値を示す端点情報を生成して、前記端点情報を用いて前記複数の区間における各駆動範囲を決定する生成部と、
    を備える、キャリブレーション装置。
  2. 前記駆動制御部は、前記対象物の位置に応じて、前記複数の駆動部のうちの前記対象物が位置する区間を担当する1の駆動部を制御対象として制御する、請求項1に記載のキャリブレーション装置。
  3. 前記位置データに基づいて、前記制御対象の切り替えを判定する切替判定部を更に備え、
    前記駆動制御部は、前記判定された結果に応じて前記制御対象を切り替える、請求項2に記載のキャリブレーション装置。
  4. 前記切替判定部は、前記対象物が各区間における一端から他端へ移動した場合に、前記制御対象を次の区間を担当する駆動部へ切り替えると判定する、請求項3に記載のキャリブレーション装置。
  5. 前記切替判定部は、前記位置データが予め記憶された基準を超えた場合に、前記対象物が前記他端へ移動したと判定する、請求項4に記載のキャリブレーション装置。
  6. 前記磁場検出部は、前記複数の駆動部にそれぞれ対応付けられた複数の磁気センサを含み、
    前記磁場取得部は、前記制御対象となった駆動部に対応付けられた磁気センサから、前記磁場データを取得する、請求項4または5に記載のキャリブレーション装置。
  7. 前記磁場取得部は、更に、前記次の区間を担当する駆動部に対応付けられた磁気センサから、前記磁場データを取得する、請求項6に記載のキャリブレーション装置。
  8. 前記複数の磁気センサのそれぞれは、複数のセンサ素子から成るセンサ素子群から構成されており、
    前記磁場取得部は、前記複数のセンサ素子における少なくとも一つのセンサ素子から、前記磁場データを取得する、請求項6または7に記載のキャリブレーション装置。
  9. 前記複数のセンサ素子は、前記光軸方向および前記光軸方向と交差する方向に対して、それぞれずれて配置されている、請求項8に記載のキャリブレーション装置。
  10. 前記生成部は、前記位置データおよび前記磁場データを用いた回帰分析により、前記端点情報を生成する、請求項1から9のいずれか一項に記載のキャリブレーション装置。
  11. 前記位置取得部は、前記対象物の位置を測定した測定データ、および、前記対象物が移動時に発生する磁場の少なくとも何れかを前記位置データとして取得する、請求項1から10のいずれか一項に記載のキャリブレーション装置。
  12. 前記駆動装置を更に備える、請求項1から11のいずれか一項に記載のキャリブレーション装置。
  13. 前記複数の駆動部のそれぞれは、前記対象物に設けられた磁石を駆動させる駆動コイルと、前記駆動コイルに駆動電流を供給するドライバと、を含み、
    前記駆動制御部は、前記ドライバから前記駆動コイルへ供給される前記駆動電流を制御する、請求項12に記載のキャリブレーション装置。
  14. 前記ドライバは、前記駆動制御部からの制御指令に応じて前記駆動コイルに供給する前記駆動電流の方向を反転可能である、請求項13に記載のキャリブレーション装置。
  15. 前記駆動制御部は、前記対象物を各区間における一端から他端へ移動させるにあたって、前記駆動電流の大きさを徐々に大きくさせる、請求項13または14に記載のキャリブレーション装置。
  16. 前記駆動制御部は、前記対象物を各区間における一端から他端へ移動させるにあたって、前記駆動電流の大きさを徐々に小さくさせる、請求項13または14に記載のキャリブレーション装置。
  17. 前記磁場データに基づくフィードバック制御が実行されたことに応じて、前記端点情報を調整する調整部を更に備える、請求項1から16のいずれか一項に記載のキャリブレーション装置。
  18. レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で前記対象物を駆動させる複数の駆動部と、前記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーションにおいて、前記複数の駆動部を順次制御して、前記対象物を前記可動範囲内で駆動させることと、
    前記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得することと、
    前記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得することと、
    前記位置データおよび前記磁場データに基づいて、前記対象物が前記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の前記磁場データの値を示す端点情報を生成して、前記端点情報を用いて前記複数の区間における各駆動範囲を決定することと、
    を備える、キャリブレーション方法。
  19. コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
    レンズが設けられた対象物を光軸方向へ可動させるための可動範囲を分割した複数の区間におけるそれぞれの区間内で前記対象物を駆動させる複数の駆動部と、前記対象物の位置に応じた磁場を検出する磁場検出部と、を有する駆動装置のキャリブレーションにおいて、前記複数の駆動部を順次制御して、前記対象物を前記可動範囲内で駆動させる駆動制御部と、
    前記対象物の位置に係るデータを示す位置データを取得する位置取得部と、
    前記対象物の位置に応じた磁場を示す磁場データを取得する磁場取得部と、
    前記位置データおよび前記磁場データに基づいて、前記対象物が前記複数の区間におけるそれぞれの端点に位置する場合の前記磁場データの値を示す端点情報を生成して、前記端点情報を用いて前記複数の区間における各駆動範囲を決定する生成部と、
    して機能させる、キャリブレーションプログラム。
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