JP6018403B2 - スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路、それを用いたレンズモジュールおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの制御技術に関する。

デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラあるいは撮像機能付きの電子機器（たとえば携帯電話）には、フォーカシングレンズを位置決めするためのアクチュエータが設けられる。アクチュエータとしてはステッピングモータ方式、ピエゾ方式、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）方式等が採用される。

ＶＣＭは、そのコイルに流れる電流の向きに応じた直線方向に推進力を発生させることができる。たとえばＶＣＭにＨブリッジ回路を接続した場合、コイル電流の向きを切りかえることができ、正方向と負方向に推進力を得ることができる。

これに対して、スプリングリターン機構付きのＶＣＭが利用される場合がある。スプリングリターン機構付きＶＣＭは、第１の方向への推進力をコイルに駆動電流を供給することで発生し、それと反対の第２の方向への推進力を可動子に取り付けられたばね（スプリング）の力を利用して発生させる構造となっている。つまり電気的な駆動と力学的な駆動が併用されている。スプリングリターン機構付きＶＣＭを駆動する場合、そのコイルの一方向にのみ駆動電流を供給すればよく、駆動回路が簡素化できる。

特開２００４−１２４９２号公報 特開平９−２９８４３０号公報 特開２００８−１１３５０６号公報 特開２００８−０４３１７１号公報 米国特許出願公開第２０１０／０２０１３０１Ａ１号明細書

ばねを有する振動系は、ばね定数Ｋと、質量Ｍで定まる共振周波数ｆ_ＲＥＳを有する。
ｆ_ＲＥＳ＝√（Ｋ／Ｍ）／２π …（１）
電子機器の小型化にともない、スプリングリターン機構付きＶＣＭの小型化が要求されている。ＶＣＭが小型化すると、コイルのインダクタンスが小さくなり、また可動子の重量も小さくなることから、スプリングの力によって可動子、つまりレンズが振動するという問題が発生する。

レンズの振動を抑制するために、共振周波数ｆ_ＲＥＳの周波数成分が除去されたスペクトルを有する駆動電流によって、ＶＣＭを駆動する方法が提案されている。具体的には、（１）ステップ波形を、共振周波数を除去する帯域除去フィルタＢＥＦによって波形整形し、駆動電流を生成する手法や、（２）波形整形された駆動信号をあらかじめ演算により計算してそれをメモリに格納しておき、駆動時に読み出す、といった手法が提案されている。これらの方法では、フィルタやメモリなどが必要となるため、ハードウェアの規模が大きくなるという問題がある。

本発明は係る課題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、スプリングリターン機構付きＶＣＭの振動を抑制可能な制御技術の提供にある。

本発明のある態様は、スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路に関する。駆動回路は、ボイスコイルモータの目標ストローク量を指示する指令値を受け、制御信号を生成する制御信号生成部と、ボイスコイルモータのコイルに、制御信号に応じた駆動電流を供給する駆動電流生成部と、を備える。ボイスコイルモータの共振周波数ｆ_ＲＥＳの逆数を共振周期Ｔ_０とするとき、制御信号は、駆動開始から第１期間Ｔ_０／２の間、現在のストローク量に対応する初期値Ｙ_ＩＮＩＴから中間値Ｙ_ＭＩＤに向かって遷移し、続く第２期間Ｔ_０／２の間、中間値Ｙ_ＭＩＤから目標ストローク量に対応する最終値Ｙ_ＦＩＮに向かって遷移し、初期値Ｙ_ＩＮＩＴと最終値Ｙ_ＦＩＮの差分（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）と初期値Ｙ_ＩＮＩＴと中間値Ｙ_ＭＩＤの差分（Ｙ_ＭＩＤ−Ｙ_ＩＮＩＴ）との比（Ｙ_ＭＩＤ−Ｙ_ＩＮＩＴ）／（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）である係数Ｋが可変である。

この態様によれば、係数Ｋを、レンズモジュール５０２の振動系の特性に応じて最適な値に設定することにより、可動子が目標位置に達するまでの時間を短くでき、および／または、可動子の振動を抑制することができる。

係数Ｋは、ボイスコイルモータのＱ値に応じて定められてもよい。この場合、Ｑ値が異なるさまざまなスプリングリターン機構付きボイスコイルモータを、共通の駆動回路によって駆動できる。

係数Ｋは、ボイスコイルモータのＱ値が大きいほど小さく設定されてもよい。

第１期間と第２期間それぞれの制御信号の波形は、共通の遷移波形Ｘ（ｔ）にしたがっており、振幅方向に相似であってもよい。この場合、遷移波形Ｘ（ｔ）を格納するメモリの容量を削減できる。

駆動開始時の時刻ｔを０、振幅が正規化された所定の遷移関数をＸ（ｔ）とするとき、第１期間の制御信号Ｙ_１（ｔ）および第２期間の制御信号Ｙ_２（ｔ）は、それぞれ式（１）〜（３）にしたがって遷移してもよい。
Ｙ_１（ｔ）＝Ｙ_ＩＮＩＴ＋Ｋ×（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）×Ｘ（ｔ） …（１）
Ｙ_２（ｔ−Ｔ_０／２）＝Ｙ_ＭＩＤ＋（１−Ｋ）×（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）×Ｘ（ｔ−Ｔ_０／２） …（２）
Ｙ_ＭＩＤ＝Ｙ_１（Ｔ_０／２） …（３）

制御信号生成部は、遷移関数Ｘ（ｔ）を示す波形データを格納するメモリと、係数Ｋを設定する係数設定部と、初期値Ｙ_ＩＮＩＴ、最終値Ｙ_ＦＩＮ、遷移関数Ｘ（ｔ）、係数Ｋにもとづいて、第１、第２期間の前記制御信号を生成する波形演算部と、を含んでもよい。

ある態様の駆動回路は、外部のプロセッサから、係数Ｋを指示するデータを受信するインタフェース回路と、係数Ｋを指示するデータを保持するレジスタと、をさらに備えてもよい。

遷移関数Ｘ（ｔ）は、ステップ波形をフィルタによりフィルタリングした波形であってもよい。フィルタは、ローパスフィルタまたはバンド除去フィルタであってもよい。フィルタは、共振周波数の成分を１〜５ｄＢの範囲で減衰させてもよい。
この場合、共振周波数のバラツキに対する安定性を高めることができる。

本発明の別の態様は、レンズモジュールに関する。レンズモジュールは、フォーカシングレンズと、その可動子がフォーカシングレンズに連結されたリターン機構付きボイスコイルモータと、ボイスコイルモータを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。

本発明の別の態様は、レンズモジュールに関する。レンズモジュールは、手ぶれ補正用レンズと、その可動子が手ぶれ補正用レンズに連結されたリターン機構付きボイスコイルモータと、ボイスコイルモータを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、上述のいずれかのレンズモジュールと、レンズモジュールを通った光を撮像する撮像素子と、を備える。

本発明によれば、可動子の振動を抑制できる。

実施の形態に係る駆動回路を備える電子機器の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るレンズモジュールの構成を示すブロック図である。 係数Ｋと制御信号Ｓ２の関係を示す波形図である。 Ｑ値と係数Ｋの対応関係の一例を示す図である。 制御信号生成部の構成例を示すブロック図である。 遷移関数Ｘ（ｔ）の一例を示す波形図である。 図７（ａ）は、アクチュエータの振動系の周波数特性を示す図であり、図７（ｂ）は、バンド除去フィルタの周波数特性を示す図である。 ボイスコイルモータおよび駆動回路を含む系全体の周波数特性を示す図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、Ｑ値が５であるときの、レンズモジュールの動作波形図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）は、Ｑ値が５０であるときの、レンズモジュールの動作波形図である。 電子機器の一例である携帯電話端末を示す斜視図である。

｀ 以下、本発明を好適な実施の形態をもとに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、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の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１は、実施の形態に係る駆動回路１００を備える電子機器１の全体構成を示すブロック図である。電子機器５００は、撮像機能付きの携帯電話、あるいはデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＷＥＢカメラ、タブレットＰＣ（Personal Computer）などであり、レンズモジュール５０２、撮像素子５０４、画像処理プロセッサ５０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０８、を備える。

レンズモジュール５０２は、いわゆるオートフォーカス機能を実現するために設けられ、フォーカシングレンズ５１２およびアクチュエータ５１０を含む。レンズ５１２は、光軸方向に移動可能に支持される。アクチュエータ５１０は、ＣＰＵ５０８からの指令値Ｓ１にもとづいて、レンズ５１２の位置を制御する。

撮像素子５０４には、レンズ５１２を通過した光（画像）が入射する。画像処理プロセッサ５０６は、撮像素子５０４から画像データを読み出す。

ＣＰＵ５０８は、画像処理プロセッサ５０６により読み出された画像にもとづき、フォーカシングレンズ５１２を通過した像が、撮像素子５０４上で結像するように、フォーカシングレンズ５１２の目標位置を決定し、その目標位置に応じた指令値Ｓ１をアクチュエータ５１０に出力する。

以上が電子機器５００の全体構成である。続いてレンズモジュール５０２の具体的な構成を説明する。

図２は、実施の形態に係るレンズモジュール５０２の構成を示すブロック図である。
レンズモジュール５０２は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２００、スプリング２０２、駆動回路１００を備える。

ボイスコイルモータ２００は、フォーカシングレンズ５１２を位置決めするアクチュエータであり、その可動子は、フォーカシングレンズ５１２と連結されている。ボイスコイルモータ２００は、リターンスプリング機構を備え、その可動子はスプリング２０２と連接されている。

駆動回路１００は、ボイスコイルモータ２００のコイルＬ１に駆動電流Ｉ_ＤＲＶを供給し、レンズ５１２の位置を制御する。具体的には、駆動回路１００はコイルＬ１に駆動電流Ｉ_ＤＲＶを流すことにより、可動子を第１の方向に変位させる。スプリング２０２は、可動子を第１の方向と反対の第２の方向に押し戻すように作用する。

駆動回路１００は、駆動端子１０２、駆動電流生成部１０、制御信号生成部２０、インタフェース回路３０を備え、ひとつの半導体基板上に一体集積化される。
「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。

駆動端子１０２は、コイルＬ１の一端と接続される。コイルＬ１の他端は、固定電圧端子（たとえば電源端子Ｖ_ＤＤ）と接続される。駆動回路１００が負電源を受けて動作する場合、固定電圧端子は接地端子であってもよい。また図１の駆動回路１００はコイルＬ１から駆動電流を吸い込むシンク型で構成されるが、当業者であれば、コイルＬ１に駆動電流Ｉ_ＤＲＶを流し込むソース型としても構成できることが理解できよう。ソース型の場合、コイルＬ１の他端は接地端子と接続される。

インタフェース回路３０は、図１のＣＰＵ５０８からボイスコイルモータ２００の目標ストローク量を指示する指令値Ｓ１を受ける。制御信号生成部２０は、指令値Ｓ１にもとづいて、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの大きさおよび波形を記述するデジタルの制御信号Ｓ２を生成する。

駆動電流生成部１０は、制御信号Ｓ２に応じた、具体的には制御信号Ｓ２に比例した駆動電流Ｉ_ＤＲＶを生成する。駆動電流生成部１０は、Ｄ／Ａコンバータ１２および電流ドライバ１４を含む。

Ｄ／Ａコンバータ１２は、デジタルの制御信号Ｓ２をアナログの制御信号Ｖ２に変換する。電流ドライバ１４は、電圧／電流変換回路であり、制御信号Ｖ２を、それに比例した駆動電流Ｉ_ＤＲＶに変換し、ボイスコイルモータ２００のコイルＬ１に供給する。

たとえば電流ドライバ１４は、演算増幅器１６、トランジスタ１８、抵抗Ｒ２を含む。
トランジスタ１８および抵抗Ｒ２は、駆動端子１０２と固定電圧端子（接地端子）の間に、つまりコイルＬ１に流れる駆動電流Ｉ_ＤＲＶの経路上に直列に設けられる。制御信号Ｖ２は、演算増幅器１６の非反転入力端子へと入力される。トランジスタ１８と抵抗Ｒ２の接続点の電圧は、演算増幅器１６の反転入力端子にフィードバックされる。電流ドライバ１４により生成される駆動電流Ｉ_ＤＲＶは、以下で与えられる。
Ｉ_ＤＲＶ＝Ｖ２／Ｒ２

なお電流ドライバ１４の構成は、図２のそれには限定されず、その他の形式の電流源あるいは電圧源を用いてもよい。

以上が駆動回路１００の構成である。続いて、制御信号生成部２０による制御信号Ｓ２の生成について説明する。

ボイスコイルモータ２００およびスプリング２０２、フォーカシングレンズ５１２からなるアクチュエータ５１０は振動系であり、ばね定数Ｋと、質量Ｍで定まる共振周波数ｆ_ＲＥＳを有する。
ｆ_ＲＥＳ＝√（Ｋ／Ｍ）／２π …（２）

駆動回路１００には、共振周波数ｆ_ＲＥＳもしくはその逆数１／ｆ_ＲＥＳ（以下、共振周期Ｔ_０ともいう）を示すデータが予め格納されており、あるいは、そのデータをＣＰＵ５０８から受信可能となっている。

制御信号生成部２０は、ボイスコイルモータ２００の可動子の振動が抑制されるように、以下のようにして共振周波数ｆ_ＲＥＳに応じて制御信号Ｓ２を生成する。

制御信号生成部２０は、指令値Ｓ１が入力されると、駆動電流Ｉ_ＤＲＶを、現在のストローク量に応じた量から、目標ストローク量に応じた量に、共振周期Ｔ_０にわたって変化させる。共振周期Ｔ_０は、前半の第１期間Ｔ１と、それに続く後半の第２期間Ｔ２に分割される。

制御信号Ｓ２は、駆動開始ｔ＝０からｔ＝Ｔ_０／２までの第１期間Ｔ１の間、現在のストローク量に対応する初期値Ｙ_ＩＮＩＴから中間値Ｙ_ＭＩＤに向かって遷移する第１波形を有する。また制御信号Ｓ２は、それに続くｔ＝Ｔ_０／２からｔ＝Ｔ_０までの第２期間Ｔ２の間、中間値Ｙ_ＭＩＤから目標ストローク量に対応する最終値Ｙ_ＦＩＮに向かって遷移する第２波形を有する。

図３は、係数Ｋと制御信号Ｓ２の関係を示す波形図である。本実施の形態において、初期値Ｙ_ＩＮＩＴと最終値Ｙ_ＦＩＮの差分（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）と、初期値Ｙ_ＩＮＩＴと中間値Ｙ_ＭＩＤの差分（Ｙ_ＭＩＤ−Ｙ_ＩＮＩＴ）との比（Ｙ_ＭＩＤ−Ｙ_ＩＮＩＴ）／（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）を係数Ｋとする。本実施の形態において、この係数Ｋは可変である。可変可能とは、駆動回路１００にあらかじめ定義された複数の値から任意のひとつが選択される場合や、外部から、任意の値を設定可能な場合を含む。

より好ましくは、係数Ｋは、ボイスコイルモータ２００を含む振動系のＱ値に応じて定められる。係数Ｋは、ボイスコイルモータ２００のＱ値が大きいほど小さいことが望ましい。図４は、Ｑ値と係数Ｋの対応関係の一例を示す図である。図３の場合、係数Ｋは、４つの値０．５、０．５２、０．５４、０．５６から選択される。

図５は、制御信号生成部２０の構成例を示すブロック図である。
制御信号生成部２０は、波形メモリ２２、係数設定部２４、演算部２６を備える。
本実施の形態において、第１波形と第２波形は、振幅方向に相似である。波形メモリ２２には、第１波形および第２波形の基準となる遷移関数Ｘ（ｔ）を記述するデジタルデータが格納される。

波形メモリ２２からは、第１期間、第２期間それぞれにおいて、遷移関数Ｘ（ｔ）が読み出される。

図２のインタフェース回路３０は、ＣＰＵ５０８から、係数Ｋを指示するデータを受信する。たとえば係数設定部２４は、ＣＰＵ５０８から指示された係数Ｋを保持するレジスタである。

演算部２６は、初期値Ｙ_ＩＮＩＴ、最終値Ｙ_ＦＩＮ、遷移関数Ｘ（ｔ）、係数Ｋにもとづいて、第１期間、第２期間の制御信号Ｓ２を生成する。
駆動開始を時刻ｔ＝０とするとき、Ｘ（０）＝０であり、Ｘ（Ｔ_０／２）＝ＦＳである。ＦＳは正規化された振幅を表す。

第１期間Ｔ１の制御信号Ｓ２は、式（３）で表される。
Ｙ_１（ｔ）＝Ｙ_ＩＮＩＴ＋Ｋ×（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）×Ｘ（ｔ） …（３）

第２期間Ｔ２の制御信号Ｓ２は、式（４）、（５）で表される。
Ｙ_２（ｔ）＝Ｙ_ＭＩＤ＋（１−Ｋ）×（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）×Ｘ（ｔ−Ｔ_０／２） …（４）
Ｙ_ＭＩＤ＝Ｙ_１（Ｔ_０／２） …（５）

演算部２６は、汎用的なプロセッサとプログラムの組み合わせで実現することができる。あるいは演算部２６は、専用設計されたデジタル回路で構成することもできる。図５の演算部２６は、第１乗算器４０、係数選択部４２、第２乗算器４４、振幅計算部４６、加算器４８、開始点計算部５０を含む。

係数選択部４２は、第１期間Ｔ１（ｔ＜Ｔ_０／２）において係数Ｋを出力し、第２期間Ｔ２（Ｔ_０／２＜ｔ＜Ｔ_０）において係数（１−Ｋ）を出力する。
第１乗算器４０は、波形メモリ２２から読み出される遷移関数Ｘ（ｔ）に、係数選択部４２の出力値を乗算する。具体的には第１乗算器４０は、第１期間Ｔ１において、波形メモリ２２から読み出される遷移関数Ｘ（ｔ）に係数Ｋを乗算する。また第１乗算器４０は、第２期間Ｔ２において、波形メモリ２２から読み出される遷移関数Ｘ（ｔ）に係数（１−Ｋ）を乗算する。

振幅計算部４６は、最終値Ｙ_ＦＩＮと初期値Ｙ_ＩＮＩＴの差分ΔＹを算出する。第２乗算器４４は、第１乗算器４０の出力に差分ΔＹを乗算する。第１乗算器４０と第２乗算器４４による乗算の順序は入れ替えてもよい。

開始点計算部５０は、第１期間Ｔ１において初期値Ｙ_ＩＮＩＴを出力し、第２期間Ｔ２において中間値Ｙ_ＭＩＤを出力する。加算器４８は、第２乗算器４４の出力と開始点計算部５０の出力を加算する。

図６は、遷移関数Ｘ（ｔ）の一例を示す波形図である。図６の遷移関数Ｘ（ｔ）は、ステップ波形を、バンド除去フィルタ（ノッチフィルタ）でフィルタリングした波形である。図７（ａ）は、アクチュエータ５１０の振動系の周波数特性を示す図であり、図７（ｂ）は、バンド除去フィルタの周波数特性を示す図である。

アクチュエータ５１０の振動系は、ｆ_ＲＥＳ＝１００Ｈｚに共振周波数を有するものとする。バンド除去フィルタは、共振周波数ｆ_ＲＥＳ付近の成分を数ｄＢ（具体的には１〜５ｄＢ程度）減衰させるように設計される。図７（ｂ）では、共振周波数ｆ_ＲＥＳ付近の周波数成分は３ｄＢ程度減衰される。バンド除去フィルタはノッチフィルタで構成することが好ましく、その除去帯域の中心周波数は、共振周波数ｆ_ＲＥＳよりも高く、具体的には３００Ｈｚ程度に設定される。

ステップ波形を、図７（ｂ）の周波数特性を有するバンド除去フィルタでフィルタリングすることにより、図６の遷移関数Ｘ（ｔ）が生成される。

以上が駆動回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。
図８は、ボイスコイルモータ２００および駆動回路１００を含む系全体の周波数特性を示す図である。この周波数特性は、図７（ａ）の周波数特性と図７（ｂ）の周波数特性を掛け合わせたものである。

図９（ａ）〜（ｃ）は、Ｑ値が５であるときの、レンズモジュール５０２の動作波形図である。図９（ａ）は正規化された駆動電流Ｉ_ＤＲＶを、図９（ｂ）はボイスコイルモータ２００の可動子の位置ＰＯＳ（ストローク量）を、図９（ｃ）はストローク量の拡大図を示す。共振周波数ｆ_ＲＥＳは１００Ｈｚ、共振周期Ｔ_０は１０ｍｓであり、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２の長さはそれぞれ５ｍｓである。

駆動回路１００は、Ｑ値に対応する係数Ｋを選択する。具体的には、Ｑ＝５のとき、Ｋ＝０．５６に設定される。駆動電流Ｉ_ＤＲＶすなわち制御信号Ｓ２の初期値はゼロであり、駆動電流Ｉ_ＤＲＶは、第１期間において、初期値０から中間値０．５６に向かって遷移する。第２期間においては中間値０．５６から最終値１に向かって遷移する。

図９（ｂ）、（ｃ）には、それぞれ３つの波形（i）〜(iii)が示される。波形（i）は、共振周波数ｆ_ＲＥＳが設計値である１００Ｈｚである場合を示し、これは図８のスペクトルを逆フーリエ変換した波形に相当する。可動子の位置ＰＯＳが目標ストローク量の９０％に達するまでの時間は１２ｍｓである。

図９（ｂ）、（ｃ）の波形（ii）、（iii）はそれぞれ、共振周波数ｆ_ＲＥＳが±８％変動したときの波形を示す。この場合であっても、可動子はわずかに振動するが、可動子の位置ＰＯＳが目標ストローク量の９０％に達するまでの時間は１２ｍｓであり、（i）と同程度である。このように、実施の形態に係る駆動回路１００によれば、共振周波数ｆ_ＲＥＳのばらつきに対して安定な制御を提供できる。

共振周波数ｆ_ＲＥＳのばらつきに対する安定性は、図６の遷移関数Ｘ（ｔ）を用いたことにより実現されている。すなわち、遷移関数Ｘ（ｔ）を生成するために利用されるバンド除去フィルタによって、共振周波数ｆ_ＲＥＳ付近の周波数成分が数ｄＢ減衰され、これにより、共振周波数ｆ_ＲＥＳがばらついたとしても、そのばらつきが系全体に及ぼす影響が低減されるのである。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、Ｑ値が１００であるときの、レンズモジュール５０２の動作波形図である。Ｑ値が５０であるとき、係数Ｋは０．５１に設定される。図１０（ｂ）、（ｃ）の波形（ii）、（iii）はそれぞれ、共振周波数ｆ_ＲＥＳが±８％変動したときの波形を示す。

可動子の位置ＰＯＳが目標ストローク量の９０％に達するまでの時間は１２．５ｍｓであり、共振周波数ｆ_ＲＥＳのばらつきに対して安定である。

図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｑ値に応じて係数Ｋを適切に定めることにより、可動子が目標ストローク量に到達するまでの時間を短くでき、またその後の可動子の振動を抑制することができる。

Ｑ値にかかわらず、同じ係数Ｋ（たとえば０．５）を用いる比較技術について検討する。この場合、第１期間と第２期間とで、同じストローク量、可動子が移動する。比較技術では、あるＱ値においては、遷移時間が短くなり振動も小さくなるが、Ｑ値が別の値になると、遷移時間が長くなったり、振動が大きくなってしまう。実施の形態に係る駆動回路１００によれば、係数Ｋを可変とし、Ｑ値に応じて係数Ｋを設定可能としたことにより、Ｑ値が異なるさまざまな系において、可動子の振動を抑制できる。

最後に、電子機器５００の具体例を説明する。図１１は、電子機器５００の一例である携帯電話端末を示す斜視図である。電子機器５００は、筐体５０１、レンズモジュール５０２、撮像素子５０４を備える。撮像素子５０４は、筐体５０１に内蔵される。筐体５０１には、撮像素子５０４とオーバーラップする箇所に開口部が設けられ、レンズモジュール５０２は開口部に設けられる。図１１の電子機器５００によれば、オートフォーカスの時間を短縮できる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態では、フォーカシング用のレンズモジュールを説明したが、駆動回路１００の用途はそれには限定されない。たとえばボイスコイルモータ２００は、手ぶれ補正用のレンズを駆動してもよい。

実施の形態では、遷移関数Ｘ（ｔ）を生成する際に、バンド除去フィルタを用いる場合を説明したが、これに代えてローパスフィルタを用いてもよい。この場合、ローパスフィルタを、共振周波数ｆ_ＲＥＳの周波数帯域を数ｄＢ減衰させるように設計すればよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

５００…電子機器、５０１…筐体、５０２…レンズモジュール、５０４…撮像素子、５０６…画像処理プロセッサ、５０８…ＣＰＵ、５１０…アクチュエータ、５１２…レンズ、１００…駆動回路、１０２…駆動端子、１０…駆動電流生成部、１２…Ｄ／Ａコンバータ、１４…電流ドライバ、１６…演算増幅器、１８…トランジスタ、Ｒ２…抵抗、２０…制御信号生成部、２２…波形メモリ、２４…係数設定部、２６…演算部、４０…第１乗算器、４２…係数選択部、４４…第２乗算器、４６…振幅計算部、４８…加算器、５０…開始点計算部、３０…インタフェース回路、２００…ボイスコイルモータ、２０２…スプリング、Ｓ１…指令値、Ｓ２…制御信号。

Claims (10)

1. スプリングリターン機構付きボイスコイルモータの駆動回路であって、
   前記ボイスコイルモータの目標ストローク量を指示する指令値を受け、制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記ボイスコイルモータのコイルに、前記制御信号に応じた駆動電流を供給する駆動電流生成部と、
   を備え、
   前記ボイスコイルモータの共振周波数ｆ_ＲＥＳの逆数を共振周期Ｔ_０とするとき、前記制御信号は、駆動開始から第１期間Ｔ_０／２の間、現在のストローク量に対応する初期値Ｙ_ＩＮＩＴから中間値Ｙ_ＭＩＤに向かって遷移し、続く第２期間Ｔ_０／２の間、前記中間値Ｙ_ＭＩＤから前記目標ストローク量に対応する最終値Ｙ_ＦＩＮに向かって遷移し、
   前記初期値Ｙ_ＩＮＩＴと前記最終値Ｙ_ＦＩＮの差分（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）と前記初期値Ｙ_ＩＮＩＴと前記中間値Ｙ_ＭＩＤの差分（Ｙ_ＭＩＤ−Ｙ_ＩＮＩＴ）との比（Ｙ_ＭＩＤ−Ｙ_ＩＮＩＴ）／（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）である係数Ｋが可変であり、
   前記第１期間と前記第２期間それぞれの前記制御信号の波形は、共通の遷移波形Ｘ（ｔ）にしたがっており、振幅方向に相似であり、
   前記遷移関数Ｘ（ｔ）は、ステップ波形をバンド除去フィルタによりフィルタリングした波形であり、
   前記バンド除去フィルタは、前記共振周波数ｆ _ＲＥＳ の成分を１〜５ｄＢの範囲で減衰させ、その除去帯域の中心周波数が前記共振周波数ｆ _ＲＥＳ よりも高いノッチフィルタであることを特徴とする駆動回路。
2. 前記係数Ｋは、前記ボイスコイルモータのＱ値に応じて定められることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
3. 前記係数Ｋは、前記ボイスコイルモータのＱ値が大きいほど小さいことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
4. 駆動開始時の時刻ｔを０、振幅が正規化された所定の遷移関数をＸ（ｔ）とするとき、
   前記第１期間の制御信号Ｙ_１（ｔ）および前記第２期間の制御信号Ｙ_２（ｔ）は、それぞれ式（１）〜（３）
   Ｙ_１（ｔ）＝Ｙ_ＩＮＩＴ＋Ｋ×（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）×Ｘ（ｔ） …（１）
   Ｙ_２（ｔ−Ｔ_０／２）＝Ｙ_ＭＩＤ＋（１−Ｋ）×（Ｙ_ＦＩＮ−Ｙ_ＩＮＩＴ）×Ｘ（ｔ−Ｔ_０／２） …（２）
   Ｙ_ＭＩＤ＝Ｙ_１（Ｔ_０／２） …（３）
   にしたがって遷移することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。
5. 前記制御信号生成部は、
   前記遷移関数Ｘ（ｔ）を示す波形データを格納するメモリと、
   前記係数Ｋを設定する係数設定部と、
   前記初期値Ｙ_ＩＮＩＴ、前記最終値Ｙ_ＦＩＮ、前記遷移関数Ｘ（ｔ）、前記係数Ｋにもとづいて、前記第１、第２期間の前記制御信号を生成する波形演算部と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の駆動回路。
6. 外部のプロセッサから、前記係数Ｋを指示するデータを受信するインタフェース回路と、
   前記係数Ｋを指示するデータを保持するレジスタと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
7. 一つの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の駆動回路。
8. フォーカシングレンズと、
   その可動子が前記フォーカシングレンズに連結されたリターン機構付きボイスコイルモータと、
   前記ボイスコイルモータを駆動する請求項１から７のいずれかに記載の駆動回路と、
   を備えることを特徴とするレンズモジュール。
9. 手ぶれ補正用レンズと、
   その可動子が前記手ぶれ補正用レンズに連結されたリターン機構付きボイスコイルモータと、
   前記ボイスコイルモータを駆動する請求項１から７のいずれかに記載の駆動回路と、
   を備えることを特徴とするレンズモジュール。
10. 請求項８または９に記載のレンズモジュールと、
    前記レンズモジュールを通った光を撮像する撮像素子と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

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