JP5961258B2 - 線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関し、より詳細には、磁気センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じるような場合、また磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受けるような場合にも、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能にした線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法に関する。

一般のデジタルカメラ及び携帯電話機、インターネットとの親和性が高く、パソコンの機能をベースとして作られた多機能携帯電話であるスマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）などに搭載されているカメラモジュールの多くには、オートフォーカス機能が搭載されている。このようなコンパクトなカメラに搭載されるオートフォーカス機能には、コントラスト検出方式が採用されることが多い。このコントラスト検出方式は、実際にレンズを移動させて、撮像画像内の被写体のコントラストが最大化されるレンズ位置を検出し、その位置にレンズを移動させる方式である。

このようなコントラスト検出方式は、被写体に赤外線や超音波を照射して、その反射波から被写体までの距離を測定するアクティブ方式と比較し、低コストで実現することができる。ただし、被写体のコントラストが最大化されるレンズ位置を探索するまでに時間がかかるという問題がある。ユーザがシャッターボタンを半押しした後、被写体にフォーカスを合わせるまでの処理が、１秒以内に完了することが望まれている。

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。
また、一般に、入力信号と、この入力信号に応じた変位とが一次関数で表されるデバイスは、線形運動デバイスと言われている。この種の線形運動デバイスには、例えば、カメラのオートフォーカスレンズなどがある。

図１は、従来の線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図１に示した線形運動デバイス１２の制御装置は、磁場センサ１３と差動増幅器１４と非反転出力バッファ１５と反転出力バッファ１６と第１の出力ドライバ１７と第２の出力ドライバ１８とを備えている。線形運動デバイス１２は、制御装置によってフィードバック制御されるもので、レンズ９と磁石１０とを備えている。

磁場センサ１３は、検出した磁場に基づいて信号を生成し、出力信号ＳＡとして出力する。磁場センサ１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢは、差動増幅器１４の正転入力端子と反転入力端子とにそれぞれ入力される。磁場センサ１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢとが入力された差動増幅器１４からは、出力ドライバ１７，１８の操作量（偏差と増幅度の積）を表す操作量信号ＳＣが出力される。

操作量信号ＳＣの大きさによって線形運動デバイス１２のコイル１１を流れる電流方向及び電流量が変化する。このコイル１１を流れる電流により、磁石１０を含む線形運動デバイス１２の位置が変化する（移動する）。このとき、磁場センサ１３の出力信号ＳＡは、磁石１０の移動に伴って変化する。制御装置は、出力信号ＳＡの変化によって線形運動デバイス１２の位置を検出し、この位置が外部から入力されるデバイス位置指令信号ＳＢによって指示される位置に一致するようにフィードバック制御を行っている。

ここで、図１に示した線形運動デバイス１２では、磁石１０の着磁のばらつきが生じ得る。また、制御装置では、磁場センサ１３の搭載位置のずれにばらつきが生じ得る。このようなばらつきにより、線形運動デバイス１２の位置と、磁場センサ１３によって検出される磁場が設計時に想定された関係と相違する。

図２は、図１に示した磁場センサによって検出される磁場と線形運動デバイスの位置との関係を示した図である。図２では、図中左側の縦軸には磁場センサ１３によって検出された磁場（以下、検出磁場ともいう）が示され、図中右側の縦軸には磁場センサ１３の出力信号ＳＡの値が示されている。また、図２の横軸は、線形運動デバイス１２の位置である。

図２中の実線ａは、検出磁場と線形運動デバイス１２の位置とのずれがない（設計値のとおり）場合の特性を比較のため示している。一点鎖線ｂは、検出磁場と線形運動デバイス１２の位置とのずれがある場合の特性を示している。
図２に示したように、磁石１０に着磁のばらつき又は磁場センサ１３の位置にずれがある場合、検出磁場が線形運動デバイス１２の正しい位置を示さない。このため、制御装置が、線形運動デバイス１２を適正に位置制御することができなくなる場合がある。

つまり、実線ａで表された設計値通りの場合だと線形運動デバイス１２が端点ＸＢＯＴから他方の端点ＸＴＯＰまで移動する場合、磁場センサ１３の出力信号ＳＡは、ＶＭＬａからＶＭＨａまで変化する（図２中にこの範囲をＳＡ（ａ）として示す）。このとき、磁場センサ１３の出力信号ＳＡと同じ電圧範囲であるＶＭＬａからＶＭＨａまでのデバイス位置指令信号ＳＢが制御装置に入力される。そして、中間の電位ＶＭＭ（＝（ＶＭＨａ−ＶＭＬａ）／２＋ＶＭＬａ）のデバイス位置指令信号ＳＢが入力されると、線形運動デバイス１２は、中間の位置ＸＭＩＤを得る。

一方、磁石１０に着磁のばらつき又は磁場センサ１３の位置にずれがある場合、磁場センサ１３の出力信号ＳＡは、実線ａとは異なる傾きで、例えば、ＶＭＬｂからＶＭＨｂまで変化する（図２中に実線ａとは異なる傾きを持った一点鎖線ｂを示し、この変化の範囲をＳＡ（ｂ）として示す）。このとき、電位ＶＭＭ（＝（ＶＭＨａ−ＶＭＬａ）／２＋ＶＭＬａ）のデバイス位置指令信号ＳＢが制御装置に入力されると、線形運動デバイス１２は、位置ＸＰＯＳに位置することになり、制御装置は、線形運動デバイス１２を正しく位置制御できなくなるという問題がある。
このような問題を解消するために、磁場センサ１３の出力信号ＳＡ又はデバイス位置指令信号ＳＢを補正することにより、磁場センサ１３の出力信号ＳＡとデバイス位置指令信号ＳＢとを同期化をするものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２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、レンズと、このレンズの位置を調整するための駆動素子と、レンズの位置を検出するための位置検出素子とを備える撮像装置に搭載されるフォーカス制御回路において、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て駆動素子に出力するイコライザと、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ための調整回路とを備えたものである。

また、特許文献３に記載のものは、ボイスコイルモータ駆動装置の位置信号補正回路は、ボイスコイルモータのコイルの中心部又は近傍に設けられた位置検出センサから出力されたセンサ信号に応じた当該位置検出センサの位置を示す位置信号が入力されて前記ボイスコイルモータの駆動制御用の制御信号を出力する加算部と、加算部から出力された制御信号を減衰する信号減衰部と、を備え、加算部は、前記位置信号と、信号減衰部から入力された減衰後の制御信号の逆相と、を加算し、前記制御信号として出力するものである。

特開２００９−２４７１０５号公報 特開２０１１−２２５６３号公報 特開２０１０−１０７８９４号公報

しかしながら、上述した磁場センサの出力信号ＳＡ又はデバイス位置指令信号ＳＢを同期化する方法および位置信号を補正する方法には、以下のような問題がある。
すなわち、特許文献１に記載されるような補正テーブルを用いる方式は、補正テーブルを格納する記憶装置を必要とし、その数は分解能ビット数をＮとした場合２^Ｎ×Ｎ個となる。したがって、補正テーブルを含んだ集積回路を製造した場合、小型の線形運動デバイには搭載できない場合も生じ、製造コストも増加する。さらに、補正テーブルの作成には、分解能毎に移動させながら、補正テーブルに補正値を書き込む作業が発生するため、さらなる製造コスト増加になる場合もある。

また、特許文献２に記載されるような位置検出素子のゲイン及びオフセットを調整する方式の場合、調整するための情報を格納する記憶装置は、少なくできるものの、ゲインの調整量をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器および補正回路がそれぞれ必要となる。高精度な位置制御を行う場合にはゲイン及びオフセットの両方の調整が必要となる可能性がたかいため、一方のみの調整としてＤ／Ａ変換器および補正回路の個数を削減できない場合が多い。さらに、自動的に補正量を取得しようとした場合、記憶装置はディジタル値での格納となるのでＡ／Ｄ変換器も必要となる場合がある。したがって、特許文献１と同様に製造コストの増加につながる。

また、特許文献３に記載されるような位置信号を補正する方式の場合、ボイスコイルモータの駆動制御用の制御信号を出力する加算部から出力された制御信号を減衰する信号減衰部の減衰量を最適な値を得る手段を備えていない。従って、線形運動デバイスの製造過程において、磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受ける量がばらつくような場合、過補正となり、正確な位置制御を実施できない場合もある。
減衰量を可変の構成とし、工場出荷時に個別調整することも可能であるが、駆動用コイルによる磁場の干渉の量を検出する必要があり、行程数増加によるコスト増加につながる。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、磁気センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合、また磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受けるような場合にも、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能にした線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、移動体（３３）に取り付けられた磁石（３２）を有する線形運動デバイス（３１）を、前記磁石（３２）の近傍に配置された駆動コイル（２９）ルにより前記磁石（３２）を移動させる線形運動デバイス（３１）の制御装置において、前記磁石（３２）が発生する磁場を磁場センサで検出した検出位置信号値（Ｖｉｐ）に基づいて、前記線形運動デバイス（３１）の第１の位置に対応する第１の位置信号値（ＮＥＧＣＡＬ）と、前記線形運動デバイス（３１）の第２の位置に対応する第２の位置信号値（ＰＯＳＣＡＬ）とから検出位置演算信号値（ＶＰＲＯＣ）を得るキャリブレーション演算回路（２４）と、前記線形運動デバイス（３１）を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値（ＶＴＡＲＧ）を出力するデバイス位置指令信号発生回路（２６）と、前記検出位置演算信号値（ＶＰＲＯＣ）と前記目標位置信号値（ＶＴＡＲＧ）に基づいて生成された制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給する出力ドライバと、前記駆動コイル（２９）への通電していないときの前記検出位置信号値（Ｖｉｐ）と前記駆動コイル（２９）への通電しているときの前記検出位置信号値（Ｖｉｐ）との差及び前記制御信号に基づいて、前記駆動コイル（２９）の漏れ磁場による前記磁場センサ（２１）の検出誤差を補正する漏れ磁場補正回路（３４）とを備えることを特徴とする。

また、前記漏れ磁場補正回路（３４）が、前記目標位置信号値（ＶＴＡＲＧ）を補正し、前記出力ドライバは、前記検出位置演算信号値と補正された目標位置信号値とに基づいて生成された制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給することを特徴とする。
また、前記磁場センサ（２１）からの前記検出位置信号値（Ｖｉｐ）であって、前記キャリブレーション演算回路（２４）の入力信号値をＶｉｐ、前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、前記キャリブレーション演算回路（２４）の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、前記検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有することを特徴とする。
また、前記漏れ磁場補正回路は、前記第１の位置又は第２の位置において、前記駆動コイルへの通電していないときの前記検出位置信号値と前記駆動コイルへの通電しているときの前記検出位置信号値との差及び前記制御信号に基づいて、前記駆動コイルの漏れ磁場による前記磁場センサの検出誤差を補正することを特徴とする。

また、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’、漏れ磁場による前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ’とした場合に、磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）又は（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有し、前記漏れ磁場補正回路は、前記漏れ磁場補正値ＬＥＡＫＢ及び前記制御信号に基づいて前記目標位置信号値を補正することを特徴とする。
また、前記キャリブレーション演算回路（２４）が、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’又は漏れ磁場による前記第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’を保存する第１の記憶装置（２４２ａ）と、前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを保存する第２の記憶装置（２４２ｂ）と、第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを保存する第３の記憶装置（２４２ｃ）とを備えることを特徴とする。

また、前記キャリブレーション演算回路（２４）が、前記磁場センサ（２１）からの前記検出位置信号値Ｖｉｐと前記第２の記憶装置（２４２ｂ）で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第１の減算器（２４３ａ）と、前記第３の記憶装置で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬと前記第２の記憶装置で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第２の減算器（２４３ｂ）と、前記第１の記憶装置で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’と前記第２の記憶装置（２４２ｂ）で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを減算する、または、前記第１の記憶装置で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’と前記第３の記憶装置（２４２ｃ）で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを減算する第３の減算器（２４３ｃ）と、前記第１の減算器の出力値（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と前記第２の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する第１の除算器（２４４ａ）と、前記第３の減算器の出力値（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）と前記第２の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する、または、前記第３の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）と前記第２の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する第２の除算器（２４４ｂ）とを備えることを特徴とする。

また、前記漏れ磁場補正回路が、記憶装置に記憶された制御量の最大値と前記磁場補正値とを除算する除算器と、該除算器からの出力値と前記出力ドライバの制御量とを積算する積算器と、該積算器からの出力値と前記デバイス位置指令信号発生回路からの前記目標位置信号値とを減算する減算器とを備え、前記目標位置信号値を補正した目標補正位置信号値を出力することを特徴とする。
また、前記磁石が発生する磁場を検出する磁場センサをさらに備え、前記磁場センサがホール素子であることを特徴とする。
また、上記いずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置と、前記線形運動デバイスと、前記駆動コイルと、前記磁石と、を備えたカメラモジュールである。

また、本発明の線形運動デバイスの制御方法は、移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスを、前記磁石の近傍に配置された駆動コイルルにより前記磁石を移動させる線形運動デバイスの制御方法において、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力するステップと、前記磁場センサからの前記検出位置信号値に基づいて、前記線形運動デバイスの第１の位置に対応する第１の位置信号値と、前記線形運動デバイスの第２の位置に対応する第２の位置信号値とから検出位置演算信号値を得るステップと、前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するステップと、前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値に基づいて生成された制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するステップと、前記駆動コイルへの通電していないときの前記検出位置信号値と前記駆動コイルへの通電しているときの前記検出位置信号値との差及び前記制御信号に基づいて、前記駆動コイルの漏れ磁場による前記磁場センサの検出誤差を補正するステップとを有することを特徴とする。

また、前記検出誤差を補正するステップが、前記目標位置信号値を補正することを特徴とする。
また、前記磁場センサからの前記検出位置信号値をＶｉｐ、前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、前記検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、前記検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有することを特徴とする。

また、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’、漏れ磁場による前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ’とした場合に、磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）又は（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有し、前記検出誤差を補正するステップは、前記漏れ磁場補正値ＬＥＡＫＢ及び前記制御信号に基づいて前記目標位置信号値を補正することを特徴とする。

また、検出位置演算信号値を得るステップが、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’又は漏れ磁場による前記第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’を保存するステップと、前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを保存するステップと、第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを保存するステップとを有することを特徴とする。

また、検出位置演算信号値を得るステップが、前記磁場センサからの前記検出位置信号値Ｖｉｐと第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算するステップと、前記第３の記憶装置で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬと第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算するステップと、第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’と第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを減算する、または、第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’と第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを減算するステップと、減算結果の（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算するステップと、減算結果の（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）と減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する、または、減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）と減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算するステップとを有することを特徴とする。

また、前記検出誤差を補正するステップが、前記制御信号の最大値と前記磁場補正値とを除算するステップと、前記除算結果と前記制御信号とを積算するステップと、前記積算結果と前記目標位置信号値とを減算するステップとを有し、前記目標位置信号値を補正した目標補正位置信号値を出力することを特徴とする。

本発明によれば、磁場センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合、また磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受けるような場合においても、線形運動デバイスの正確な位置制御を可能な線形運動デバイスの制御装置及びその制御方法を実現することができる。

図１は、従来の線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。 図２は、図１に示した磁場センサによって検出される磁場と線形運動デバイスの位置との関係を示した図である。 図３は、本発明に係る線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。 図４は、図３に示したキャリブレーション演算回路の具体的な構成図である。 図５は、図３に示した漏れ磁場補正回路の具体的な構成図である。 図６（ａ），（ｂ）は、漏れ磁場の影響を受ける場合におけるキャリブレーション動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置との関係を示す図である。 図７（ａ），（ｂ）は、漏れ磁場の影響を受けない場合における位置制御動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置制御との関係を示す図である。 図８（ａ），（ｂ）は、漏れ磁場の影響を受ける場合における位置制御動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置制御との関係を示す図である。 図９（ａ），（ｂ）は、位置制御動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置制御制御との関係を示す図である。 図１０は、本発明に係る線形運動デバイスの制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 図１１は、キャリブレーション演算回路による演算方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 図１２は、漏れ磁場補正回路による演算方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図３は、本発明に係る線形運動デバイスの制御装置を説明するための構成図である。図３においては、カメラモジュール３０のレンズの位置調整を行う制御装置２０に適用した場合について説明する。この制御装置（位置制御回路）２０は、例えば、ＩＣ回路として構成されている。なお、カメラモジュール３０は、線形運動デバイス３１と、レンズ３３を移動させる駆動コイル２９とで構成されている。したがって、駆動コイル２９に電流を流すことにより、磁石３２が移動され、その磁石３２に固定されているレンズ３３の位置調整が可能となる。

つまり、本発明の線形運動デバイス３１の制御装置２０は、レンズ（移動体）３３に取り付けられた磁石３２を有する線形運動デバイス３１と、この線形運動デバイス３１の磁石３２の近傍に配置された駆動コイル２９とを備え、この駆動コイル２９にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石３２を移動させるように構成されている。

磁場センサ２１は、磁石３２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値Ｖｉｐを出力するものである。つまり、磁場センサ２１は、カメラモジュール３０の磁石３２が発する磁場を電気信号に変換し、検出位置信号を増幅器２２に出力する。増幅器２２は、磁場センサ２１から入力される検出位置信号を増幅する。なお、この磁場センサ２１はホール素子であることが望ましい。
また、Ａ／Ｄ変換回路２３は、磁場センサ２１からの検出位置信号を増幅器２２により増幅してＡ／Ｄ変換するもので、Ａ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐを得るものである。

本発明の線形運動デバイス３１の制御装置２０は、駆動コイル２９の漏れ磁場により、磁場センサ２１がその漏れ磁場の影響を受けて検出誤差が生じるのを防止する対策を設けたものであって、そのために、キャリブレーション（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）演算回路２４は、駆動コイル２９による漏れ磁場の磁場センサ２１への影響を回避するために、検出磁場を取得する直前において駆動コイル２９への通電を停止する時間を有し、Ａ／Ｄ変換回路２３によりＡ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐに基づいて、線形運動デバイス３１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣを得ると共に、漏れ磁場の量を取得するために駆動コイル２９への通電を停止する時間直前において、Ａ／Ｄ変換された検出位置信号値Ｖｉｐに基づいて、漏れ磁場の影響を受けた場合の線形運動デバイス３１のホーム位置に対応する第３の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’（または漏れ磁場の影響を受けた場合の線形運動デバイス３１のフル位置に対応する位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’）を得るものである。

また、キャリブレーション演算回路２４は、磁場センサ２１からの検出位置信号値で、キャリブレーション演算回路２４の入力信号値をＶｉｐ、初期位置に対応する第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、フル位置に対応する第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、キャリブレーション演算回路２４の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣは、
ＶＰＲＯＣ＝（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１
の関係を有するように演算する。

また、キャリブレーション演算回路２４は、磁場センサ２１からの検出位置信号値で、キャリブレーション演算回路２４の入力信号値をＶｉｐ、初期位置に対応する第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、フル位置に対応する第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、漏れ磁場の影響を受けた場合のホーム位置に対応する第３の位置信号をＮＥＧＣＡＬ’（または漏れ磁場の影響を受けた場合のフル位置に対応する位置信号ＰＯＳＣＡＬ’）、キャリブレーション演算回路２４の出力信号値である磁場補正位置をＬＥＡＫＢとした場合、
ＬＥＡＫＢ＝（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１又はＬＥＡＫＢ＝（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１の関係を有するように演算する。なお、５１１は２^９−１を示す数値であって、２進法による比例係数を表すものである。

また、デバイス（レンズ）位置指令信号発生回路２６は、線形運動デバイス３１を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値ＶＴＡＲＧ及びキャリブレーション実行信号ＣＡＬＥＸＥを出力するもので、ＰＩＤ制御回路２５及びキャリブレーション演算回路２４に接続されている。つまり、レンズ位置指令信号生成回路２６は、レンズ３３の目標位置を指示するための目標位置信号値ＶＴＡＲＧを生成及び外部からのキャリブレーション実行指示をキャリブレーション演算回路に指示するためのキャリブレーション実行信号ＣＡＬＥＸＥを生成する。

漏れ磁場補正回路３４は、デバイス位置指令信号発生回路２６およびキャリブレーション演算回路２４に接続され、駆動コイル２９の漏れ磁場による磁場センサ２１の検出誤差を補正するものである。
また、ＰＩＤ制御回路２５は、キャリブレーション演算回路２４と漏れ磁場補正回路３４に接続され、キャリブレーション演算回路２４からの検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと漏れ磁場補正回路３４からの目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’とを入力し、レンズ（移動体）３３の現在位置と目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’とにより指示されるレンズ３３の目標位置とから、このレンズ３３を目標位置に移動させるための制御信号を出力するものである。

ここでＰＩＤ制御とは、フィードバック制御の一種で、入力値の制御を出力値と目標値との偏差とその積分及び微分の３つの要素によって行う方法のことである。基本的なフィードバック制御として比例制御（Ｐ制御）がある。これは入力値を出力値と目標値の偏差の一次関数として制御するものである。ＰＩＤ制御では、この偏差に比例して入力値を変化させる動作を比例動作あるいはＰ動作（ＰはＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬの略）という。つまり、偏差のある状態が長い時間続けばそれだけ入力値の変化を大きくして目標値に近づけようとする役目を果たす。この偏差の積分に比例して入力値を変化させる動作を積分動作あるいはＩ動作（ＩはＩＮＴＥＧＲＡＬの略）という。このように比例動作と積分動作を組み合わせた制御方法をＰＩ制御という。この偏差の微分に比例して入力値を変化させる動作を微分動作あるいはＤ動作（ＤはＤＥＲＩＶＡＴＩＶＥ又はＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬの略）という。比例動作と積分動作と微分動作を組み合わせた制御方法をＰＩＤ制御という。

ＰＩＤ制御回路２５からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路２７によりＤ／Ａ変換され、第１の出力ドライバ２８ａと第２の出力ドライバ２８ｂにより、検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’に基づいて、駆動コイル２９に駆動電流が供給される。つまり、第１及び第２の出力ドライバ２８ａ，２８ｂは、ＰＩＤ制御回路２５からの制御信号に基づき、出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を生成する。この出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、カメラモジュール３０の駆動コイル２９の両端に供給される。

なお、以上の説明では、線形運動デバイスが、レンズ（移動体）３３と、このレンズ（移動体）３３に取り付けられた磁石３２とからなるものとしているが、駆動コイルを含めて線形運動デバイスとすることもできる。
このようにして、検出位置信号値Ｖｉｐにバラツキがあったとしても、また、磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受けたとしても目標位置信号値ＶＴＡＲＧで線形運動デバイス３１の位置制御を可能とすることができる。

図４は、図３に示したキャリブレーション演算回路の具体的な構成図である。このキャリブレーション演算回路２４は、外部からキャリブレーション指示信号が入力されると作動する計数回路（カウンタ／タイマ）２４１と、Ｄ／Ａ変換の出力信号がＤ／Ａ変換の出力を最小値に固定を指示して駆動コイル２９に通電し、第１の時間Ｔ１まで計数回路２４１でカウントした時に、取り込み指示信号が発行され、検出位置補正信号値を記憶値ＮＥＧＣＡＬ’として保存する第１の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ａと、前記記憶値ＮＥＧＣＡＬ’を保存した後に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は中間値に固定（Ｄ／Ａ変換の出力が中間値の場合、出力ドライバ２８ａ、２８ｂの出力も共に中間値となるため、コイル２９の両端に印可される電位差は零。つまり、コイル２９への通電を停止。）を指示する。

次に、第２の時間まで前記計数回路でカウントして取り込み指示信号が発行され、前記検出位置信号値を記憶値（ＮＥＧＣＡＬ）として保存する第２の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ｂと、前記記憶値ＮＥＧＣＡＬを保存した後に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は最小値を指示し、第３の時間までカウントした時に、Ｄ／Ａ変換の出力信号が、Ｄ／Ａ変換の出力を最大値に固定を指示して駆動コイル２９に通電し、第４の時間Ｔ４まで計数回路２４１でカウントした時に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は中間値に固定を指示し、第５の時間まで計数回路２４１でカウントして取り込み指示信号が発行され、検出位置信号値を記憶値ＰＯＳＣＡＬとして保存する第３の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ｃとを備え、前記記憶値ＰＯＳＣＡＬを保存した後に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は最大値を指示し、第６の時間までカウントした時にＤ／Ａ変換の出力指示は、ＰＩＤ制御回路２５の出力に基づいて出力する指示を発生し、計数回路２４１のカウントを停止する。

また、キャリブレーション演算回路２４は、磁場センサ２１からの検出位置信号値Ｖｉｐと、第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第１の減算器２４３ａと、第３の記憶装置２４２ｃの記憶値ＰＯＳＣＡＬと第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第２の減算器２４３ｂと、第１の記憶装置２４２ａの記憶値ＮＥＧＣＡＬ’と第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＮＥＧＣＡＬを減算する第３の減算器２４３ｃと、第１の減算器２４３ａの出力値（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と、第２の減算器２４３ｂの出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する第１の除算器２４４ａと、第３の減算器２４３ｃの出力値（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）と第２の減算器２４３ｂの出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する第２の除算器２４４ｂとを備え、キャリブレーション演算回路２４の検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有し、磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有している。

第１の除算器２４４ａの出力信号は、第１の積算器２４５ａを介して、ＶＰＲＯＣ＝（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１を得る。また、第２の除算器２４４ｂの出力信号は、第２の積算器２４５ｂを介して、ＬＥＡＫＢ＝（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１を得る。
なお、ＬＥＡＫＢ＝（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）×５１１としてもよい。また、第４の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４６は、積算器２４５ａ，２４５ｂに接続され、「５１１」を記憶しているものである。この「５１１」は目標位置信号値ＶＴＡＲＧの設定可能範囲によって任意に変更されるものである。

また、位置演算信号ＶＰＲＯＣおよび磁場補正位置ＬＥＡＫＢの演算は図４に示したような専用のハードウェアでも良いし、マイコンなどの汎用的なもの、ソフトウェアでも良い。
図４の説明において、コイル２９への通電停止の手段としてＤ／Ａ変換回路２７が中間値を出力するという手段で説明を行ったが、前記手段に限定するものではなく、Ｄ／Ａ変換回路２７の正転出力端子、反転出力端子が共に同じ出力に固定するように指示しても良いし、図示していない出力ドライバ２８ａ、２８ｂに直接指示する制御信号を用いて、出力ドライバ２８ａ、２８ｂをオフすることで通電を停止させてもよい。

以下の説明においても同様で、代表的に中間値を出力する手段を用いて説明を行う。
図５は、図３に示した漏れ磁場補正回路の具体的な構成図である。
漏れ磁場補正回路３４は、記憶装置３４１に記憶された制御量の最大値ＭＶｍａｘとキャリブレーション演算回路２４からの磁場補正値ＬＥＡＫＢとを除算する除算器３４２と、この除算器３４２からの出力値と制御量ＭＶとを積算する積算器３４３と、この積算器３４３からの出力値とデバイス位置指令信号発生回路２６からの目標位置信号値ＶＴＡＲＧとを減算する減算器３４４とを備え、目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’を出力する。

除算の分母にあたるレジスタ又はメモリに保存する値は、ＭＶがとる最大値である。つまり、Ｄ／Ａ変換回路２７入力の最大値なのでキャリブレーション時に端点移動させた時の値と同じである。保存されたＭＶ値、ＰＩＤ出力のＭＶ値、キャリブレーション演算回路２４からの磁場補正値ＬＥＡＫＢから減算器３４４、除算器３４２、積算器３４３を用いて目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’を演算する。図５に示したような専用のハードウェアでも良いし、マイコン等の汎用的なもの、ソフトウェアでも良い。コイルに流れる電流は、制御量ＭＶに比例するので、漏れ磁場の量は制御量ＭＶから演算することが可能である。磁場補正値ＬＥＡＫＢは、目標位置信号ＶＴＡＲＧと同期がとれているので、演算された補正量を目標位置信号ＶＴＡＲＧから減算した目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’を目標値として位置制御を行うことで漏れ磁場の影響を低減でき、位置制御の精度の向上が図れる。

このように、キャリブレーション時に取得した漏れ磁場の値（プラス方向またはマイナス方向の最大電流通電時）を制御量ＭＶの最大値で割った値を係数とすることで、駆動コイルが発生している漏れ磁場を制御量から演算することができる。漏れ磁場量を目標位置信号値ＶＴＡＲＧから減算することで漏れ磁場の影響をキャンセルできる。キャリブレーション結果から磁場補正値ＬＥＡＫＢを求めるので個体間ばらつきもキャンセル可能である。また、保存されたＮＥＧＣＡＬ値、ＮＥＧＣＡＬ’値から減算器、除算器、積算器を用いて磁場補正値ＬＥＫＢを演算するので、演算された磁場補正値ＬＥＡＫＢは、目標位置信号値ＶＴＡＲＧと同期がとれた値なので、漏れ磁場の影響にばらつきが生じても正しく補正量が得られる。

図６（ａ），（ｂ）は、漏れ磁場の影響を受ける場合における時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置との更なる関係を示す図で、駆動コイル２９による漏れ磁場の磁場センサ２１への影響を回避するために、検出磁場を取得する直前において駆動コイル２９への通電を停止する時間を有している。図６（ａ）は、レンズ位置のホーム位置（Ｈｏｍｅ Ｐｏｔｉｏｎ）とフル位置（Ｆｕｌｌ Ｐｏｔｉｏｎ）に対応する検出磁場並びにＮＥＧＣＡＬとＰＯＳＣＡＬの関係を示した図で、図６（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流を示す図である。

図中、一点鎖線が漏れ磁場の影響を受けた場合の検出磁場とレンズ位置との関係を示し、破線が本発明にかかる漏れ磁場の影響を回避した場合の検出磁場とレンズ位置との関係を示し、漏れ磁場の影響を受けた場合のホーム位置に対応する検出位置信号値Ｖｉｐを第１の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ａに記憶値ＮＥＧＣＡＬ’として記憶し、漏れ磁場の影響を回避した場合のホーム位置に対応する検出位置信号値Ｖｉｐを第２の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ｂに記憶値ＮＥＧＣＡＬとして記憶し、漏れ磁場の影響を回避した場合のフル位置に対応する検出位置信号値Ｖｉｐを第３の記憶装置（レジスタ／メモリ）２４２ｃに記憶値ＰＯＳＣＡＬとして記憶されている。

通電の停止から検出磁場の取得までの時間Ｔｏｆｆは、コイルの電気的時定数より長く、線形運動デバイスの機械的時定数より十分短い関係にある。
図７（ａ），（ｂ）は、漏れ磁場の影響を受けない場合における位置制御動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置制御との関係を示している。図７（ａ）は時間経過におけるレンズ位置のホーム位置（Ｈｏｍｅ Ｐｏｔｉｏｎ）とフル位置（Ｆｕｌｌ Ｐｏｔｉｏｎ）に対応する、キャリブレーション動作実施後の位置演算信号ＶＰＲＯＣおよび目標位置信号ＶＴＡＲＧの関係を示した図で、実線がレンズ位置を表し、点線が位置演算信号ＶＰＲＯＣを表し、一点鎖線が目標位置信号ＶＴＡＲＧを表している。図７（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流を示す図である。

漏れ磁場の影響を受けない場合、ＰＩＤ制御回路２５は位置演算信号ＶＰＲＯＣと目標位置信号ＶＴＡＲＧが等しくなるように制御を行い、時間Ｔ８には目標位置信号ＶＴＡＲＧに応じたレンズ位置で安定する。この時の駆動コイル電流は位置制御を開始した時間Ｔ７からレンズをホーム位置に移動させるための電流を流しはじめ、前記レンズ位置が安定となる時間Ｔ８にはレンズ位置を保持するのに必要な電流のみとなる。

また、時間Ｔ９において目標位置信号ＶＴＡＲＧを変更すると、再度ＰＩＤ制御回路２５の制御によって時間Ｔ１０には目標位置ＶＴＡＲＧに応じたレンズ位置でレンズ位置が安定した状態となる。この時の駆動コイル電流は目標位置を変更した時間Ｔ９からレンズをフル位置に移動させるための電流を流しはじめ、前記レンズ位置が安定となる時間Ｔ１０にはレンズ位置を保持するのに必要な電流のみとなる。

図８（ａ），（ｂ）は、漏れ磁場の影響を受ける場合における位置制御動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置制御との関係を示している。図８（ａ）は時間経過におけるレンズ位置のホーム位置（Ｈｏｍｅ Ｐｏｔｉｏｎ）とフル位置（Ｆｕｌｌ Ｐｏｔｉｏｎ）に対応する、キャリブレーション動作実施後の位置演算信号ＶＰＲＯＣおよび目標位置信号ＶＴＡＲＧの関係を示した図で、実線がレンズ位置を表し、点線が位置演算信号ＶＰＲＯＣを表し、一点鎖線が目標位置信号ＶＴＡＲＧを表している。図８（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流を示す図である。

漏れ磁場の影響を受ける場合、ＰＩＤ制御回路２５は位置演算信号ＶＰＲＯＣと目標位置信号ＶＴＡＲＧが等しくなるように制御を行い、時間Ｔ８には目標位置信号ＶＴＡＲＧに応じたレンズ位置で安定する。この時の駆動コイル電流は位置制御を開始した時間Ｔ７からレンズをホーム位置に移動させるための電流を流しはじめ、前記レンズ位置が安定となる時間Ｔ８にはレンズ位置を保持するのに必要な電流のみとなる。しかしながら、安定時においても駆動コイルからは漏れ磁場が発生しており、位置演算信号ＶＰＲＯＣは漏れ磁場が加減算された値となる。従って、安定時のレンズの位置は本来移動させたい位置から漏れ磁場の影響分ずれた位置となる。

また、時間Ｔ９において目標位置信号ＶＴＡＲＧを変更すると、再度ＰＩＤ制御回路２５の制御によって時間Ｔ１０には目標位置ＶＴＡＲＧに応じたレンズ位置でレンズ位置が安定した状態となるように、駆動コイル電流は目標位置を変更した時間Ｔ９からレンズをフル位置に移動させるための電流を流しはじめる。しかしながら、時間Ｔ９で設定した目標位置信号ＶＴＲＡＧが位置演算信号ＶＰＲＯＣから漏れ磁場を加減算した値がとり得ない値となった場合、位置制御が不可能となり、レンズ位置はフル位置に固定されたままとなる。従って、前記漏れ磁場の影響がない場合のレンズ位置が安定となる時間Ｔ１０においても、駆動コイルに流れる電流は最大値を維持した状態となる。

図９（ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置制御動作時の時間経過に伴う駆動コイル電流とレンズ位置制御制御との関係を示す図で、ＰＩＤ制御回路による漏れ磁場補正を示している。図９（ａ）は時間経過におけるレンズ位置のホーム位置（Ｈｏｍｅ Ｐｏｔｉｏｎ）とフル位置（Ｆｕｌｌ Ｐｏｔｉｏｎ）に対応する、キャリブレーション動作実施後の位置演算信号ＶＰＲＯＣおよび目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’の関係を示した図で、実線がレンズ位置を表し、点線が位置演算信号ＶＰＲＯＣを表し、一点鎖線が目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’を表している。図９（ｂ）は、時間経過に伴う駆動コイル電流を示す図である。

漏れ磁場の影響を低減した場合、ＰＩＤ制御回路２５は位置演算信号ＶＰＲＯＣと目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’が等しくなるように制御を行い、時間Ｔ８には目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’に応じたレンズ位置で安定する。この時の駆動コイル電流は位置制御を開始した時間Ｔ７からレンズをホーム位置に移動させるための電流を流しはじめ、レンズ位置が安定となる時間Ｔ８にはレンズ位置を保持するのに必要な電流のみとなる。ここで、安定時においても駆動コイルからは漏れ磁場が発生しており、位置演算信号ＶＰＲＯＣは漏れ磁場が加減算された値となる。しかしながら、目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’は目標位置信号ＶＴＲＡＧから、前記漏れ磁場の影響分、つまりキャリブレーション時に取得した磁場補正値ＬＥＡＫＢ及びＰＩＤ制御回路２５出力から演算した補正量を減算した値となっている。従って安定時のレンズの位置は本来移動させたい位置と等しい位置となる。

また、時間Ｔ９において目標位置信号ＶＴＡＲＧを変更すると、再度ＰＩＤ制御回路２５の制御によって時間Ｔ１０には目標位置ＶＴＡＲＧに応じたレンズ位置でレンズ位置が安定した状態となるように、駆動コイル電流は目標位置を変更した時間Ｔ９からレンズをフル位置に移動させるための電流を流しはじめる。時間Ｔ９で設定した目標補正位置信号ＶＴＲＡＧ’が位置演算信号ＶＰＲＯＣから漏れ磁場を加減算した値がとり得ない値となった場合、位置制御が不可能となり、レンズ位置はフル位置に固定されたままとなる。しかしながら、目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’は目標位置信号ＶＴＲＡＧから、前記漏れ磁場の影響分、つまりキャリブレーション時に取得した磁場補正値ＬＥＡＫＢおよびＰＩＤ制御回路２５出力から演算した補正量を減算した値となっている。従って、目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’は位置演算信号ＶＰＲＯＣから漏れ磁場を加減算した値がとり得ない値とはならず、位置制御が不可能になることはない。

また、前記レンズ位置が安定する時間Ｔ８時と同様に、目標補正位置信号ＶＴＡＲＧ’は目標位置信号ＶＴＲＡＧから、前記漏れ磁場の影響分、つまりキャリブレーション時に取得した磁場補正値ＬＥＡＫＢおよびＰＩＤ制御回路２５出力から演算した補正量を減算した値となっている。従って安定時のレンズの位置は本来移動させたい位置と等しい位置となる。

このようにして、磁場センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合、また磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受けるような場合にも線形運動デバイスの正確な位置制御を可能な線形運動デバイスの制御装置を実現することができる。
なお、位置演算信号ＶＰＲＯＣから、漏れ磁場の影響分、つまりキャリブレーション時に取得した磁場補正値ＬＥＡＫＢを加算してもよい。

図１０は、本発明に係る線形運動デバイスの制御方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
本発明の線形運動デバイス３１の制御装置２０における制御方法は、移動体３３に取り付けられた磁石３２を有する線形運動デバイス３１と、この線形運動デバイス３１の磁石３２の近傍に配置された駆動コイル２９とを備え、この駆動コイル２９にコイル電流が流れることによって発生する力により磁石３２を移動させる制御方法である。

まず、磁場センサ２１により、磁石３２が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力するステップ（Ｓ１）と、次に、キャリブレーション演算回路２４により、駆動コイル２９による漏れ磁場の磁場センサ２１への影響を回避するために、検出磁場を取得する直前において駆動コイル２９への通電を停止する時間を有し、ホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを取得するステップ（Ｓ２）を有する。

次に、ホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと、線形運動デバイス３１のホーム位置に対応する第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬと、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’と、線形運動デバイス３１のフル位置に対応する第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬとから磁場補正値ＬＥＡＫＢとを得るステップ（Ｓ３）と、次に、デバイス位置指令信号発生回路２６により、線形運動デバイス３１を移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するステップ（Ｓ４）と、次に、漏れ磁場補正回路３４により、デバイス位置指令信号発生回路２６からの目標位置信号値（ＶＴＡＲＧ）を補正して目標補正位置信号値（ＶＴＡＲＧ’）を得るステップ（Ｓ５）を有する。

次に、ＰＩＤ制御回路２５により、キャリブレーション演算回路２４からの検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣと漏れ磁場補正回路３４からの目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’とを入力し、移動体３３の現在位置と目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’とにより指示される移動体３３の目標位置とから、移動体３３を目標位置に移動させるための制御信号を出力するステップ（Ｓ６）と、次に、出力ドライバ２８ａ，２８ｂにより、検出位置演算信号値と目標補正位置信号値に基づいて、駆動コイル２９に駆動電流を供給するステップ（Ｓ７）とを有し、検出位置信号値Ｖｉｐにバラツキがあっても目標位置信号値ＶＴＡＲＧで線形運動デバイス３１の位置制御を可能とする。なお、連続して、位置制御を繰り返す場合は、ステップＳ３乃至Ｓ７を繰り返す。

また、磁場センサ２１からの検出位置信号値で、キャリブレーション演算回路２４の入力信号値をＶｉｐ、ホーム位置に対応する第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、フル位置に対応する第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、キャリブレーション演算回路２４の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、キャリブレーション演算回路２４の検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有する。

また、ホーム位置に対応する第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’、フル位置に対応する第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、漏れ磁場による第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ’、キャリブレーション演算回路の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、漏れ磁場補正回路３４による磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）又は（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有する。

図１１は、キャリブレーション演算回路による演算方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
キャリブレーション演算回路２４による演算ステップが、まず、計数回路により、外部からキャリブレーション指示信号が入力されると作動するステップ（Ｓ１１）と、次に、Ｄ／Ａ変換の出力信号がＤ／Ａ変換の出力を最小値に固定を指示して駆動コイル２９に通電し、第１の時間Ｔ１まで計数回路２４１でカウントした時に、取り込み指示信号が発行され、検出位置補正信号値を記憶値ＮＥＧＣＡＬ’として保存するステップ（Ｓ１２）と、次に、記憶値ＮＥＧＣＡＬ’を保存した後に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は中間値に固定を指示し、第２の時間まで前記計数回路でカウントして取り込み指示信号が発行され、前記検出位置信号値を記憶値（ＮＥＧＣＡＬ）として保存するステップ（Ｓ１３）を有する。

次に、記憶値ＮＥＧＣＡＬを保存した後に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は最小値を指示し、第３の時間までカウントした時に、Ｄ／Ａ変換の出力信号が、Ｄ／Ａ変換の出力を最大値に固定を指示して駆動コイル２９に通電し、第４の時間Ｔ４まで計数回路２４１でカウントした時に、Ｄ／Ａ変換の出力信号は中間値に固定を指示し、第５の時間まで計数回路２４１でカウントして取り込み指示信号が発行され、検出位置信号値を記憶値ＰＯＳＣＡＬとして保存するステップ（Ｓ１４）とを有している。

また、次に、第１の減算器２４３ａにより、磁場センサ２１からの検出位置信号値Ｖｉｐと、第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＮＥＧＣＡＬとを減算するステップ（Ｓ１５）と、次に、第２の減算器２４３ｂにより、第３の記憶装置２４２ｃの記憶値ＰＯＳＣＡＬと第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＮＥＧＣＡＬとを減算するステップ（Ｓ１６）と、次に、第３の減算器２４３ｃにより、第１の記憶装置２４２ａの記憶値ＮＥＧＣＡＬ’と第２の記憶装置２４２ｂの記憶値ＮＥＧＣＡＬを減算するステップ（Ｓ１７）と、次に、第１の除算器２４４ａにより、第１の減算器２４３ａの出力値（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と、第２の減算器２４３ｂの出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算するステップ（Ｓ１８）と、次に、第２の除算器２４４ｂにより、第３の減算器２４３ｃの出力値（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）と第２の減算器２４３ｂの出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算するステップ（Ｓ１９）とを有する。

次に、第６の時間までカウントした時にＤ／Ａ変換の出力指示は、ＰＩＤ制御回路２５の出力に基づいて出力する指示を発生し、計数回路２４１のカウントを停止するステップ（Ｓ２０）とを有し、キャリブレーション演算回路２４の検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有し、漏れ磁場補正回路３４による磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）又は（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有する。

図１２は、漏れ磁場補正回路による演算方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、除算器３４２により、記憶装置３４１に記憶された制御量の最大値ＭＶｍａｘとキャリブレーション演算回路２４からの磁場補正値ＬＥＡＫＢとを除算するステップ（Ｓ２１）と、次に、積算器３４３により、除算器３４２からの出力値と制御量ＭＶとを積算するステップ（Ｓ２２）と、次に、減算器３４４により、積算器３４３からの出力値とデバイス位置指令信号発生回路２６からの目標位置信号値ＶＴＡＲＧとを減算するステップ（Ｓ２３）とを有し、目標補正位置信号値ＶＴＡＲＧ’を出力する。

このようにして、磁場センサの搭載位置のずれや磁石の着磁ばらつきが生じた場合、また磁気センサにより検出される磁場が、線形運動デバイスの駆動用コイルによる磁場の干渉を受けるような場合にも線形運動デバイスの正確な位置制御を可能な線形運動デバイスの制御方法を実現することができる。

９ レンズ
１０ 磁石
１１ コイル
１２ 線形運動デバイス
１３ 磁場センサ
１４ 差動増幅器
１５ 非反転出力バッファ
１６ 反転出力バッファ
１７ 第１の出力ドライバ
１８ 第２の出力ドライバ
２０ 制御装置
２１ 磁場センサ
２２ 増幅器
２３ Ａ／Ｄ変換回路
２４ キャリブレーション（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）演算回路
２５ ＰＩＤ制御回路
２６ デバイス（レンズ）位置指令信号発生回路
２７ Ｄ／Ａ変換回路
２８ａ 第１の出力ドライバ
２８ｂ 第２の出力ドライバ
２９ 駆動コイル
３０ カメラモジュール
３１ 線形運動デバイス
３２ 磁石
３３ レンズ（移動体）
３４ 漏れ磁場補正回路
２４１ 計数回路（カウンタ／タイマ）
２４２ａ 第１の記憶装置（レジスタ／メモリ）
２４２ｂ 第２の記憶装置（レジスタ／メモリ）
２４２ｃ 第３の記憶装置（レジスタ／メモリ）
２４３ａ 第１の減算器
２４３ｂ 第２の減算器
２４３ｃ 第３の減算器
２４４ａ 第１の除算器
２４４ｂ 第２の除算器
２４５ａ 第１の積算器
２４５ｂ 第２の積算器
２４６ 第４の記憶装置（レジスタ／メモリ）
３４１ 記憶装置（レジスタ／メモリ）
３４２ 除算器
３４３ 積算器
３４４ 減算器

Claims (17)

1. 移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスを、前記磁石の近傍に配置された駆動コイルにより前記磁石を移動させる線形運動デバイスの制御装置において、
   前記磁石が発生する磁場を磁場センサで検出した検出位置信号値に基づいて、前記線形運動デバイスの第１の位置に対応する第１の位置信号値と、前記線形運動デバイスの第２の位置に対応する第２の位置信号値とから検出位置演算信号値を得るキャリブレーション演算回路と、
   前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するデバイス位置指令信号発生回路と、
   前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値に基づいて生成された制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給する出力ドライバと、
   前記駆動コイルへの通電していないときの前記検出位置信号値と前記駆動コイルへの通電しているときの前記検出位置信号値との差及び前記制御信号に基づいて、前記駆動コイルの漏れ磁場による前記磁場センサの検出誤差を補正する漏れ磁場補正回路と
   を備えることを特徴とする線形運動デバイスの制御装置。
2. 前記漏れ磁場補正回路が、前記目標位置信号値を補正し、
   前記出力ドライバは、前記検出位置演算信号値と補正された目標位置信号値とに基づいて生成された制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の線形運動デバイスの制御装置。
3. 前記磁場センサからの前記検出位置信号値であって、前記キャリブレーション演算回路の入力信号値をＶｉｐ、前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、前記キャリブレーション演算回路の出力信号値である検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、
   前記検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有することを特徴とする請求項２に記載の線形運動デバイスの制御装置。
4. 前記漏れ磁場補正回路は、前記第１の位置又は第２の位置において、前記駆動コイルへの通電していないときの前記検出位置信号値と前記駆動コイルへの通電しているときの前記検出位置信号値との差及び前記制御信号に基づいて、前記駆動コイルの漏れ磁場による前記磁場センサの検出誤差を補正する請求項１に記載の線形運動デバイスの制御装置。
5. 漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’、漏れ磁場による前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ’とした場合に、
   磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）又は（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有し、
   前記漏れ磁場補正回路は、前記漏れ磁場補正値ＬＥＡＫＢ及び前記制御信号に基づいて前記目標位置信号値を補正することを特徴とする請求項３に記載の線形運動デバイスの制御装置。
6. 前記キャリブレーション演算回路が、
   漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’又は漏れ磁場による前記第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’を保存する第１の記憶装置と、
   前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを保存する第２の記憶装置と、
   第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを保存する第３の記憶装置と
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の線形運動デバイスの制御装置。
7. 前記キャリブレーション演算回路が、
   前記磁場センサからの前記検出位置信号値Ｖｉｐと前記第２の記憶装置で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第１の減算器と、
   前記第３の記憶装置で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬと前記第２の記憶装置で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算する第２の減算器と、
   前記第１の記憶装置で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’と前記第２の記憶装置で保存した第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを減算する、または、前記第１の記憶装置で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’と前記第３の記憶装置で保存した第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを減算する第３の減算器と、
   前記第１の減算器の出力値（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と前記第２の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する第１の除算器と、
   前記第３の減算器の出力値（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）と前記第２の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する、または、前記第３の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）と前記第２の減算器の出力値（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する第２の除算器と
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の線形運動デバイスの制御装置。
8. 前記漏れ磁場補正回路が、
   記憶装置に記憶された制御量の最大値と前記磁場補正値とを除算する除算器と、
   該除算器からの出力値と前記出力ドライバの制御量とを積算する積算器と、
   該積算器からの出力値と前記デバイス位置指令信号発生回路からの前記目標位置信号値とを減算する減算器とを備え、
   前記目標位置信号値を補正した目標補正位置信号値を出力することを特徴とする請求項７に記載の線形運動デバイスの制御装置。
9. 前記磁石が発生する磁場を検出する磁場センサをさらに備え、
   前記磁場センサがホール素子であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の線形運動デバイスの制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの制御装置と、
    前記線形運動デバイスと、
    前記駆動コイルと、
    前記磁石と、
    を備えたカメラモジュール。
11. 移動体に取り付けられた磁石を有する線形運動デバイスを、前記磁石の近傍に配置された駆動コイルにより前記磁石を移動させる線形運動デバイスの制御方法において、
    磁場センサにより、前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号値を出力するステップと、
    前記磁場センサからの前記検出位置信号値に基づいて、前記線形運動デバイスの第１の位置に対応する第１の位置信号値と、前記線形運動デバイスの第２の位置に対応する第２の位置信号値とから検出位置演算信号値を得るステップと、
    前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標位置信号値を出力するステップと、
    前記検出位置演算信号値と前記目標位置信号値に基づいて生成された制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて前記駆動コイルに駆動電流を供給するステップと、
    前記駆動コイルへの通電していないときの前記検出位置信号値と前記駆動コイルへの通電しているときの前記検出位置信号値との差及び前記制御信号に基づいて、前記駆動コイルの漏れ磁場による前記磁場センサの検出誤差を補正するステップと
    を有することを特徴とする線形運動デバイスの制御方法。
12. 前記検出誤差を補正するステップが、前記目標位置信号値を補正することを特徴とする請求項１１に記載の線形運動デバイスの制御方法。
13. 前記磁場センサからの前記検出位置信号値をＶｉｐ、前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ、前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ、前記検出位置演算信号値をＶＰＲＯＣとした場合に、
    前記検出位置演算信号値ＶＰＲＯＣが、（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有することを特徴とする請求項１２に記載の線形運動デバイスの制御方法。
14. 漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値をＮＥＧＣＡＬ’、漏れ磁場による前記第２の位置信号値をＰＯＳＣＡＬ’とした場合に、
    磁場補正値ＬＥＡＫＢが、（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）又は（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）／（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）と比例の関係を有し、
    前記検出誤差を補正するステップは、前記漏れ磁場補正値ＬＥＡＫＢ及び前記制御信号に基づいて前記目標位置信号値を補正することを特徴とする請求項１３に記載の線形運動デバイスの制御方法。
15. 前記検出位置演算信号値を得るステップが、
    漏れ磁場の影響を受けた場合の前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’又は漏れ磁場による前記第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’を保存するステップと、
    前記第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを保存するステップと、
    第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを保存するステップと
    を有することを特徴とする請求項１４に記載の線形運動デバイスの制御方法。
16. 前記検出位置演算信号値を得るステップが、
    前記磁場センサからの前記検出位置信号値Ｖｉｐと第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算するステップと、
    第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬと第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬとを減算するステップと、
    第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬ’と第１の位置信号値ＮＥＧＣＡＬを減算する、または、第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬ’と第２の位置信号値ＰＯＳＣＡＬを減算するステップと、
    減算結果の（Ｖｉｐ−ＮＥＧＣＡＬ）と減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算するステップと、
    減算結果の（ＮＥＧＣＡＬ’−ＮＥＧＣＡＬ）と減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算する、または、減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＰＯＳＣＡＬ’）と減算結果の（ＰＯＳＣＡＬ−ＮＥＧＣＡＬ）とを除算するステップと
    を有することを特徴とする請求項１５に記載の線形運動デバイスの制御方法。
17. 前記検出誤差を補正するステップが、
    前記制御信号の最大値と前記磁場補正値とを除算するステップと、
    前記除算結果と前記制御信号とを積算するステップと、
    前記積算結果と前記目標位置信号値とを減算するステップとを有し、
    前記目標位置信号値を補正した目標補正位置信号値を出力することを特徴とする請求項１６に記載の線形運動デバイスの制御方法。

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