JP2023150359A - アクチュエータドライバ回路およびカメラモジュール、位置決めシステムのキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気被りの影響を低減可能なアクチュエータドライバを提供する。【解決手段】アクチュエータドライバ２００は、アクチュエータ３０２を駆動する。補正部２３０は、磁気センサ３０４からのアクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号ＳＮＳから、制御信号ＣＴＲＬにゲインを乗じた補正値ＣＯＭＰを減ずることにより、フィードバック信号ＦＢを生成する。制御部２１０は、サーボモードにおいて、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロに近づくように制御信号ＣＴＲＬを生成し、キャリブレーションモードにおいて、アクチュエータ３０２の感度が実質的にゼロである周波数のみを含む制御信号ＣＴＲＬを生成する。キャリブレーション部２４０は、キャリブレーションモードにおいて、フィードバック信号ＦＢの交流成分が小さくなるように、ゲインを調節する。【選択図】図３

Description

本開示は、アクチュエータドライバ回路に関する。

近年、スマートフォンなどの電子機器に搭載されるカメラモジュールに、光学手ぶれ補正（ＯＩＳ：Optical Image Stabilizer）の採用が進められている。光学手ぶれ補正付きのカメラモジュールは、イメージセンサ、イメージセンサの撮像面と平行なＸＹ平面内で移動可能なレンズ（手ブレ補正用レンズと称する）、レンズを位置決めするアクチュエータ、アクチュエータを制御するアクチュエータドライバを備える。ジャイロセンサなどのブレ検出手段によってブレが検出されると、アクチュエータドライバは、ブレが相殺されるようにアクチュエータを駆動し、レンズをシフトさせる。

アクチュエータの制御には、クローズドループ制御が採用される。クローズドループ制御では、位置センサによって、アクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号（ホール信号）が生成される。そして、ホール信号と位置指令の誤差がゼロに近づくように、アクチュエータに供給される駆動信号がフィードバック制御される。

特開２０１８－１３８９８４号公報

アクチュエータは、ボイスコイルモータであり、ボイスコイルと永久磁石を含む。位置センサとして、ホールセンサなどの磁気センサを用いる場合、ボイスコイルモータが発生する磁界が、磁気センサの出力に影響を与える。これを磁気被りと称する。

位置指令を入力、可動子の位置を出力とする位置決めシステムを考える。図１は、位置決めシステムの入出力特性を示す図である。この位置決めシステムにおいて、非線形摩擦の影響が無視できない場合、磁気被りが発生すると、位置決めシステムの入出力特性が、ヒステリシスを有することとなる。

図２は、位置決めシステムにおける位置指令とセンサ信号の関係を示す図である。入出力特性がヒステリシスを有する場合であっても、サーボ制御の結果、位置指令とセンサ信号は一致している。入出力特性のヒステリシスは、非線形摩擦と、磁気被りの両方が存在する場合に発生するため、いずれか一方を小さくすれば、ヒステリシスを小さくできる。

ここで非線形摩擦は取り除くことが難しいため、磁気被りの影響を極力小さくすることが望まれる。

本開示はかかる状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、磁気被りの影響を低減可能なアクチュエータドライバの提供にある。

本開示のある態様は、アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバに関する。アクチュエータドライバは、制御信号に応じてアクチュエータを駆動する駆動部と、磁気センサからのアクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号から、制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成する補正部と、（i）サーボモードにおいて、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロに近づくように制御信号を生成し、（ii）キャリブレーションモードにおいて、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯の制御信号を生成する制御部と、キャリブレーションモードにおいて、フィードバック信号に含まれるアクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、ゲインを調節するキャリブレーション部と、を備える。

本開示の別の態様は、カメラモジュールである。このカメラモジュールは、イメージセンサと、手ブレ補正機構と、手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータと、アクチュエータの可動部の位置を示すセンサ信号を生成する磁気センサと、センサ信号から、制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成するとともに、（i）通常モードにおいて、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロとなるように、制御信号を生成し、（ii）キャリブレーションモードにおいて、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯の制御信号を生成し、フィードバック信号に含まれるアクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、ゲインを調節するアクチュエータドライバと、を備える。

本開示のさらに別の態様は、位置決めシステムのキャリブレーション方法である。位置決めシステムは、可動子を含むアクチュエータと、可動子の位置を示すセンサ信号を生成する磁気センサを含む。キャリブレーション方法は、アクチュエータの感度が実質的にゼロである周波数のみを含む制御信号を生成するステップと、制御信号に応じてアクチュエータを駆動するステップと、センサ信号から、制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成するステップと、フィードバック信号に含まれる前記アクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、ゲインを調節するステップと、を備える。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。

本開示によれば、磁気被りの影響を低減できる。

図１は、位置決めシステムの入出力特性を示す図である。 図２は、位置決めシステムにおける位置指令とセンサ信号の関係を示す図である。 図３は、実施形態に係る位置決めシステムのブロック図である。 図４は、キャリブレーションに使用する制御信号を説明する図である。 図５は、実施例１に係る制御部のブロック図である。 図６は、実施例２に係る制御部のブロック図である。 図７は、一実施例に係るキャリブレーション部のブロック図である。 図８は、一実施例に係るキャリブレーション部のブロック図である。 図９は、アクチュエータドライバを備えるカメラモジュールを示す図である。

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

一実施形態に係るアクチュエータドライバは、アクチュエータを駆動する。アクチュエータドライバは、制御信号に応じてアクチュエータを駆動する駆動部と、磁気センサからのアクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号から、制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成する補正部と、（i）サーボモードにおいて、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロに近づくように制御信号を生成し、（ii）キャリブレーションモードにおいて、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯の制御信号を生成する制御部と、キャリブレーションモードにおいて、フィードバック信号に含まれるアクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、ゲインを調節するキャリブレーション部と、を備える。

キャリブレーションモードにおいて、アクチュエータに供給される駆動信号は、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯のみを含む。この周波数帯では、アクチュエータの実効的な感度は非常に低いため、アクチュエータの可動子はほとんど移動しない。一方で、アクチュエータのコイルは磁気を発生するため、磁気センサが生成するセンサ信号は変化する。このときのセンサ信号は、磁気被りの影響が支配的であるといえる。このときの磁気被りによるノイズ成分が小さくなるように、補正部のゲインを最適化することで、磁気被りの影響を低減できる。

一実施形態において、制御部は、サーボモードにおいてイネーブルとなり、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロに近づくようにサーボ信号を生成するサーボコントローラと、キャリブレーションモードにおいて、アクチュエータの感度が実質的にゼロである周波数のみを含むキャリブレーション信号を生成するキャリブレーションコントローラと、を含み、サーボモードにおいて、サーボ信号を制御信号として出力し、キャリブレーションモードにおいて、キャリブレーション信号を制御信号として出力してもよい。

一実施形態において、制御部は、キャリブレーションモードにおいて、アクチュエータの感度が実質的にゼロである周波数のみを含むキャリブレーション信号を生成するキャリブレーションコントローラと、サーボモードにおいて、フィードバック信号とキャリブレーション信号の誤差がゼロに近づくように制御信号を生成し、キャリブレーションモードにおいて、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロに近づくように制御信号を生成するサーボコントローラと、を含んでもよい。

一実施形態において、キャリブレーションモードにおける制御信号は正弦波であってもよい。これにより、キャリブレーション部による信号処理を簡素化できる。

一実施形態において、サーボコントローラは、位置指令とフィードバック信号の誤差を生成する誤差検出器と、誤差を増幅するサーボフィルタと、を含んでもよい。

一実施形態において、アクチュエータは、手ブレ補正機構の可動部を位置決めしてもよい。

一実施形態において、アクチュエータは、オートフォーカス用レンズを位置決めしてもよい。

一実施形態において、キャリブレーション部は、フィードバック信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力の最大値を検出する最大値検出回路と、バンドパスフィルタの出力の最小値を検出する最小値検出回路と、最大値と最小値の差を検出する減算器と、を含んでもよい。

一実施形態において、キャリブレーション部は、フィードバック信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力の絶対値を生成する絶対値回路と、絶対値回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、を含んでもよい。

一実施形態において、アクチュエータドライバは、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、イメージセンサへの入射光路上に設けられたレンズと、レンズを位置決めするアクチュエータと、アクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号を生成するホール素子と、アクチュエータを駆動する上述のいずれかのアクチュエータドライバと、を備えてもよい。

一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、手ブレ補正機構と、手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータと、アクチュエータの可動部の位置を示すセンサ信号を生成する磁気センサと、センサ信号から、制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成するとともに、（i）通常モードにおいて、フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロとなるように、制御信号を生成し、
（ii）キャリブレーションモードにおいて、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯の制御信号を生成し、フィードバック信号に含まれるアクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、ゲインを調節するアクチュエータドライバと、を備える。

（実施形態）
以下、好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に接続された（設けられた）状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図３は、実施形態に係る位置決めシステムのブロック図である。位置決めシステム３００は、アクチュエータ３０２、磁気センサ３０４およびアクチュエータドライバ２００を備える。アクチュエータ３０２はたとえばボイスコイルモータであり、永久磁石とボイスコイルを含む。ボイスコイルモータは、ＭＭ型であるとＭＣ型であるとを問わない。

磁気センサ３０４は、アクチュエータ３０２が発生する磁界を検出し、アクチュエータ３０２の可動子の位置を示すセンサ信号ＳＮＳを生成する。磁気センサ３０４はたとえばホールセンサであり、センサ信号ＳＮＳとしてホール信号を生成する。

アクチュエータドライバ２００は、磁気センサ３０４が生成するセンサ信号ＳＮＳを受ける。アクチュエータドライバ２００はセンサ信号ＳＮＳに応じて、アクチュエータ３０２をフィードバック制御する。

アクチュエータドライバ２００は、Ａ／Ｄコンバータ２０２、制御部２１０、駆動部２２０、補正部２３０、キャリブレーション部２４０を備える。アクチュエータドライバ２００は、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。

Ａ／Ｄコンバータ２０２は、センサ信号ＳＮＳをデジタル信号に変換する。駆動部２２０は、デジタルの制御信号ＣＴＲＬに応じて、アクチュエータ３０２を駆動する。

補正部２３０は、磁気被りの影響を低減するために設けられる。補正部２３０は、制御信号ＣＴＲＬにゲインｇを乗じた補正値ＣＯＭＰを生成するゲイン回路２３２と、センサ信号ＳＮＳから補正値ＣＯＭＰを減ずることにより、フィードバック信号ＦＢを生成する減算器２３４を含む。

アクチュエータドライバ２００は、サーボモードとキャリブレーションモードが切りかえ可能である。通常動作時はサーボモードが選択される。制御部２１０は、サーボモードにおいて、フィードバック信号ＦＢと位置指令（ターゲットコードＴＣという）の誤差がゼロに近づくように制御信号ＣＴＲＬを生成する。

キャリブレーションモードは、磁気被りの影響を最小化するためのモードであり、位置決めシステム３００の検査工程において選択される。あるいは位置決めシステム３００が、電子機器に搭載された状態で選択することもできる。

また制御部２１０は、キャリブレーションモードにおいて、キャリブレーション用の制御信号ＣＴＲＬを生成する。

図４は、キャリブレーションに使用する制御信号ＣＴＲＬを説明する図である。図４の上段には、駆動部２２０およびアクチュエータ３０２を含む制御対象（Ｐｌａｎｔ）の、ノイズの影響を加味しない周波数応答特性（ゲイン）が示される。横軸は周波数を、縦軸は制御対象のゲインを表す。制御対象のゲインは、あるカットオフ周波数より高い領域で小さくなる。

また図４には、磁気被りによるノイズの影響が破線で示される。磁気被りによるノイズは、周波数依存性がほとんどなく、一定である。

図４の下段には、磁気被りの影響を加味した制御対象の周波数特性（ゲイン）が示される。制御対象のゲインが、磁気被りのゲインより低い領域では、磁気被りによるノイズフロアが支配的であるといえる。キャリブレーション用の制御信号ＣＴＲＬは、アクチュエータ３０２および駆動部２２０を含む制御対象の周波数特性において、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数のみを含む。

たとえばキャリブレーションモードにおける制御信号ＣＴＲＬは、正弦波とすることができる。この正弦波の周波数ｆ_ＣＡＬは、ノイズフロアが支配的な周波数領域内に定めることができる。

図３に戻る。キャリブレーション部２４０は、キャリブレーションモードにおいてイネーブルとなる。キャリブレーション部２４０は、フィードバック信号ＦＢの交流成分が小さくなるように、補正部２３０のゲインｇを調節する。

以上がアクチュエータドライバ２００の構成である。続いてその動作を説明する。

キャリブレーションモードが選択されると、制御部２１０は、キャリブレーション用の制御信号ＣＴＲＬを生成する。アクチュエータ３０２には、制御信号ＣＴＲＬに応じた駆動信号ＤＲＶが印加されるが、このときの制御信号ＣＴＲＬの周波数は、アクチュエータ３０２の感度がない領域であるため、アクチュエータ３０２の可動子は移動しない。一方で、アクチュエータ３０２のボイスコイルには、制御信号ＣＴＲＬにもとづく駆動信号ＤＲＶが供給されるため、磁界を発生する。

このときに磁気センサ３０４が生成するセンサ信号ＳＮＳは、磁気被りの影響が支配的である。制御信号ＣＴＲＬが周波数ｆ_ＣＡＬの正弦波であるとき、センサ信号ＳＮＳも、周波数ｆ_ＣＡＬの正弦波を含むこととなる。キャリブレーション部２４０は、フィードバック信号ＦＢを受け、その交流成分（すなわち周波数ｆ_ＣＡＬの成分）が最小となるように、ゲイン回路２３２のゲインｇを最適化する。

以上がアクチュエータドライバ２００によるキャリブレーション動作である。このアクチュエータドライバ２００によれば、磁気被りの影響を小さくできる。

続いて制御部２１０の構成例を説明する。

図５は、実施例１に係る制御部２１０Ａのブロック図である。制御部２１０Ａは、サーボコントローラ２１２、キャリブレーションコントローラ２１４、セレクタ２１６を含む。サーボコントローラ２１２は、サーボモードにおいてイネーブルとなり、フィードバック信号ＦＢとターゲットコードＴＣの誤差がゼロに近づくようにサーボ信号ＳＲＶを生成する。サーボコントローラ２１２は、減算器２１２ａおよびサーボフィルタ２１２ｂを含む。減算器２１２ａは、ターゲットコードＴＣとフィードバック信号ＦＢの誤差ｅｒｒを計算する。サーボフィルタ２１２ｂは、ＰＩ（比例積分）制御器あるいはＰＩＤ（比例積分微分）制御器で構成される。

キャリブレーションコントローラ２１４は、キャリブレーションモードにおいてイネーブルとなり、アクチュエータ３０２の周波数特性において磁気被りによるノイズフロアが支配的である周波数のみを含むキャリブレーション信号ＣＡＬを生成する。

セレクタ２１６は、サーボモードにおいて、サーボ信号ＳＲＶを選択して制御信号ＣＴＲＬとして出力する。またセレクタ２１６はキャリブレーションモードにおいて、キャリブレーション信号ＣＡＬを選択し、制御信号ＣＴＲＬとして出力する。

図６は、実施例２に係る制御部２１０Ｂのブロック図である。制御部２１０Ｂは、サーボコントローラ２１２、キャリブレーションコントローラ２１４、セレクタ２１６を含む。

キャリブレーションコントローラ２１４は、キャリブレーションモードにおいてイネーブルとなり、磁気被りによるノイズフロアが支配的である周波数のみを含むキャリブレーション信号ＣＡＬを生成する。

セレクタ２１６は、サーボモードにおいて、ターゲットコードＴＣを選択して、サーボコントローラ２１２に入力する。またセレクタ２１６はキャリブレーションモードにおいて、キャリブレーション信号ＣＡＬを選択し、サーボコントローラ２１２に入力する。

サーボコントローラ２１２は、サーボモードにおいて、フィードバック信号ＦＢとキャリブレーション信号ＣＡＬの誤差がゼロに近づくように制御信号ＣＴＲＬを生成する。またサーボコントローラ２１２はキャリブレーションモードにおいて、フィードバック信号ＦＢとターゲットコードＴＣの誤差がゼロに近づくように制御信号ＣＴＲＬを生成する。

続いて、キャリブレーション部２４０の構成を説明する。

図７は、一実施例に係るキャリブレーション部２４０Ａのブロック図である。キャリブレーション部２４０Ａは、オプティマイザ２４２および検波器２４４Ａを含む。検波器２４４Ａは、フィードバック信号ＦＢの振幅を示す値ＡＭＰを生成する。

検波器２４４Ａは、バンドパスフィルタ２４６、最大値回路２４８、最小値回路２５０、減算器２５２を含む。バンドパスフィルタ２４６は、フィードバック信号ＦＢのうち、キャリブレーションモードで使用した周波数ｆ_ＣＡＬを抽出する。最大値回路２４８は、バンドパスフィルタ２４６の出力の最大値を検出する最大値ホールド機能を有する。最小値回路２５０は、バンドパスフィルタ２４６の出力の最小値を検出する最小値ホールド機能を有する。減算器２５２は、最大値回路２４８の出力から最小値回路２５０の出力を減算し、フィードバック信号ＦＢの振幅を示す値ＡＭＰを生成する。オプティマイザ２４２は、値ＡＭＰが小さくなるように、補正部２３０のゲインを最適化する。

図８は、一実施例に係るキャリブレーション部２４０Ｂのブロック図である。キャリブレーション部２４０Ｂは、オプティマイザ２４２および検波器２４４Ｂを含む。検波器２４４Ｂは、フィードバック信号ＦＢの振幅を示す値ＡＭＰを生成する。

検波器２４４Ｂは、バンドパスフィルタ２４６、絶対値回路２５４、ローパスフィルタ２５６を含む。絶対値回路２５４は、バンドパスフィルタ２４６の出力の絶対値を生成する。たとえば絶対値回路２５４は、バンドパスフィルタ２４６の出力の値を２乗する２乗回路であってもよい。

ローパスフィルタ２５６は、絶対値回路２５４の出力を平滑化し、フィードバック信号ＦＢの振幅を示す値ＡＭＰを生成する。

図９は、アクチュエータドライバ２００を備えるカメラモジュール１００を示す図である。カメラモジュール１００は、手振れ補正機能を備える。カメラモジュール１００は、スマートフォンやタブレット端末などの電子機器に搭載される。カメラモジュール１００は、イメージセンサ１０２、手ブレ補正レンズ１０４、第１アクチュエータ１０６＿１、第２アクチュエータ１０６＿２、アクチュエータドライバ２００、位置検出素子１１０＿１，１１０＿２、ブレ検出手段１１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１４を備える。カメラモジュール１００はその他、オートフォーカス用のレンズ、アクチュエータなどを備えるが、図１では省略している。

理解の容易化のため、手ブレ補正レンズ１０４の光軸方向をＺ軸にとるものとする。また、カメラモジュール１００が、図９の姿勢にあるときの、左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸にとるものとする。Ｘ軸を第１軸、Ｙ軸を第２軸とも表記し、Ｘ軸方向を第１方向、Ｙ軸方向を第２方向とも表記する。

手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２に入射する光の光路上に配置される。イメージセンサ１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤであり、手ブレ補正レンズ１０４を透過した像を撮影する。

手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２の撮像面と平行な面内（ＸＹ平面）において、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能な状態で支持されている。第１アクチュエータ１０６＿１は、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５を第１（Ｘ軸）方向に位置決めし、第２アクチュエータ１０６＿２は、可動部１０５を第２（Ｙ軸）方向に位置決めする。第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２は、リニアアクチュエータであり、たとえばボイスコイルモータが用いられる。手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５は、第１方向、第２方向それぞれについて、可動範囲が機械的に制約されている。可動範囲の端部を、メカ端と称する。第１方向について、正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在し、第２方向についても正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在する。

ブレ検出手段１１２は、カメラモジュール１００のブレを検出し、ブレを示すブレ検出信号Ｓ１を生成する。ブレ検出手段１１２はたとえばジャイロセンサであり、カメラモジュール１００のＸ軸周りの角速度ω_Ｘ、Ｙ軸周りの角速度ω_Ｙ、Ｚ軸周りの角速度ω_Ｚを検出する。手ブレ補正レンズ１０４のＸ軸方向の位置が制御することにより、Ｙ軸周りの回転（ブレ）を補正することができ、手ブレ補正レンズ１０４のＹ軸方向の位置が制御することにより、Ｘ軸周りの回転（ブレ）を補正することができる。ブレ検出信号Ｓ１は、少なくとも２軸の角速度ω_Ｘ，ω_Ｙを含む。

アクチュエータドライバ２００は、ブレ検出手段１１２が検出したブレ検出信号Ｓ１にもとづいて、ブレが相殺されるように、手ブレ補正レンズ１０４の変位の目標値を示すターゲットコード（位置指令）を生成する。アクチュエータドライバ２００は、内部で生成したターゲットコードにもとづいて、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２それぞれに対する駆動信号Ｓ２＿１，Ｓ２＿２を生成する。アクチュエータ１０６＿ｉ（ｉ＝１，２）は、対応する駆動信号Ｓ２＿ｉに応じて手ブレ補正レンズ１０４を位置決めする。

手振れ補正では、手ブレ補正レンズ１０４を正確に位置決めする必要があるため、フィードバック制御（クローズドループ制御）が採用される。位置検出素子１１０＿１，１１０＿２はそれぞれ、手ブレ補正レンズ１０４の第１方向の位置（変位量）Ｐ_Ｘおよび第２方向の位置（変位量）Ｐ_Ｙを示す位置検出信号Ｓ３＿１，Ｓ３＿２を生成する。位置検出素子１１０はたとえばホールセンサなどを用いることができる。

カメラモジュール１００は、アプリケーションプロセッサからの起動の指示を受けると起動する。アクチュエータドライバ２００は、手ブレが補正されるように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２を駆動する。具体的にはアクチュエータドライバ２００は、第１位置検出信号Ｓ３＿１の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置Ｐ_Ｘが、ターゲットコードが示す目標位置Ｐ_{Ｘ（ＲＥＦ）}と一致するように、第１駆動信号Ｓ２＿１をフィードバック制御する。同様に、アクチュエータドライバ２００は、第２位置検出信号Ｓ３＿２の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置Ｐ_Ｙが、ターゲットコードが示す目標位置Ｐ_{Ｙ（ＲＥＦ）}と一致するように、第２駆動信号Ｓ２＿２をフィードバック制御する。

以上がカメラモジュール１００の構成である。図９の第１アクチュエータ１０６＿１、第２アクチュエータ１０６＿２は、図３のアクチュエータ３０２に対応する。また図９の位置検出素子１１０＿１，１１０＿２は、図３の磁気センサ３０４に対応する。図９のアクチュエータドライバ２００は、図３のアクチュエータドライバ２００のアーキテクチャを備えている。

このカメラモジュール１００によれば、磁気被りの影響を低減できるため、手ブレ補正レンズの位置のヒステリシスを抑制できる。

アクチュエータドライバ２００の適用は、手ブレ補正に限定されず、ＡＦ用のレンズを駆動するアクチュエータに適用してもよい。

キャリブレーションモードで使用する制御信号ＣＴＲＬは正弦波には限定されず、矩形波やその他の信号を用いてもよい。

１００ カメラモジュール
１０２ イメージセンサ
１０４ 手ブレ補正レンズ
１０５ 可動部
１０６＿１ 第１アクチュエータ
１０６＿２ 第２アクチュエータ
１１０ 位置検出素子
１１２ ブレ検出手段
１１２Ａ_ ジャイロセンサ
１１４ ＣＰＵ
２００ アクチュエータドライバ
３００ 位置決めシステム
３０２ アクチュエータ
３０４ 磁気センサ
２００ アクチュエータドライバ
２０２ Ａ／Ｄコンバータ
２１０ 制御部
２１２ サーボコントローラ
２１２ａ 減算器
２１２ｂ サーボフィルタ
２１４ キャリブレーションコントローラ
２１６ セレクタ
２２０ 駆動部
２３０ 補正部
２４０ キャリブレーション部
２４２ オプティマイザ
２４４ 検波器
２４６ バンドパスフィルタ
２４８ 最大値回路
２５０ 最小値回路
２５２ 減算器
２５４ 絶対値回路
２５６ ローパスフィルタ

Claims (13)

1. アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバであって、
   制御信号に応じて前記アクチュエータを駆動する駆動部と、
   磁気センサからの前記アクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号から、前記制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成する補正部と、
   サーボモードにおいて、前記フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロに近づくように前記制御信号を生成し、キャリブレーションモードにおいて、磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯の制御信号を生成する制御部と、
   前記キャリブレーションモードにおいて、前記フィードバック信号に含まれる前記アクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、前記ゲインを調節するキャリブレーション部と、
   を備える、アクチュエータドライバ。
2. 前記制御部は、
   前記サーボモードにおいてイネーブルとなり、前記フィードバック信号と前記位置指令の誤差がゼロに近づくようにサーボ信号を生成するサーボコントローラと、
   前記キャリブレーションモードにおいて、前記アクチュエータの感度が実質的にゼロである周波数のみを含むキャリブレーション信号を生成するキャリブレーションコントローラと、
   を含み、前記サーボモードにおいて、前記サーボ信号を前記制御信号として出力し、前記キャリブレーションモードにおいて、前記キャリブレーション信号を前記制御信号として出力する、請求項１に記載のアクチュエータドライバ。
3. 前記制御部は、
   前記キャリブレーションモードにおいて、前記アクチュエータの感度が実質的にゼロである周波数のみを含むキャリブレーション信号を生成するキャリブレーションコントローラと、
   前記サーボモードにおいて、前記フィードバック信号と前記キャリブレーション信号の誤差がゼロに近づくように前記制御信号を生成し、前記キャリブレーションモードにおいて、前記フィードバック信号と前記位置指令の誤差がゼロに近づくように前記制御信号を生成するサーボコントローラと、
   を含む、請求項１に記載のアクチュエータドライバ。
4. 前記キャリブレーションモードにおける前記制御信号は正弦波である、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
5. 前記サーボコントローラは、
   前記位置指令と前記フィードバック信号の誤差を生成する誤差検出器と、
   前記誤差を増幅するサーボフィルタと、
   を含む、請求項２または３に記載のアクチュエータドライバ。
6. 前記アクチュエータは、手ブレ補正機構の可動部を位置決めする、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
7. 前記アクチュエータは、オートフォーカス用レンズを位置決めする、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
8. 前記キャリブレーション部は、
   前記フィードバック信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
   前記バンドパスフィルタの出力の最大値を検出する最大値検出回路と、
   前記バンドパスフィルタの出力の最小値を検出する最小値検出回路と、
   前記最大値と前記最小値の差を検出する減算器と、
   を含む、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
9. 前記キャリブレーション部は、
   前記フィードバック信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
   前記バンドパスフィルタの出力の絶対値を生成する絶対値回路と、
   前記絶対値回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、
   を含む、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
10. ひとつの半導体基板に一体集積化される、請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
11. イメージセンサと、
    前記イメージセンサへの入射光路上に設けられたレンズと、
    前記レンズを位置決めするアクチュエータと、
    前記アクチュエータの可動子の位置を示すセンサ信号を生成するホール素子と、
    前記アクチュエータを駆動する請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータドライバと、
    を備える、カメラモジュール。
12. イメージセンサと、
    手ブレ補正機構と、
    前記手ブレ補正機構の可動部を位置決めするアクチュエータと、
    前記アクチュエータの前記可動部の位置を示すセンサ信号を生成する磁気センサと、
    前記センサ信号から、制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成するとともに、（i）通常モードにおいて、前記フィードバック信号と位置指令の誤差がゼロとなるように、前記制御信号を生成し、（ii）キャリブレーションモードにおいて、前記アクチュエータの感度が実質的にゼロである周波数のみを有する前記制御信号を生成し、前記フィードバック信号の交流成分が小さくなるように、前記ゲインを調節するアクチュエータドライバと、
    を備える、カメラモジュール。
13. 可動子を含むアクチュエータおよび前記可動子の位置を示すセンサ信号を生成する磁気センサを含む位置決めシステムのキャリブレーション方法であって、
    磁気被りによるノイズフロアが支配的な周波数帯の制御信号を生成するステップと、
    前記制御信号に応じて前記アクチュエータを駆動するステップと、
    前記センサ信号から、前記制御信号にゲインを乗じた補正値を減ずることにより、フィードバック信号を生成するステップと、
    前記フィードバック信号に含まれる前記アクチュエータのノイズ成分が小さくなるように、前記ゲインを調節するステップと、
    を備える、キャリブレーション方法。

Images