JP6198447B2 - ボイスコイルモータの駆動回路および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、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。ＶＣＭの駆動方式としては、スプリングリターン方式と、双方向駆動方式が知られている。

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。

一方、双方向駆動方式では、Ｈブリッジ回路のように、ＶＣＭの両端それぞれから、駆動電流をソースおよびシンク可能な駆動回路が利用される。双方向駆動方式では、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。

スプリングリターン方式では、ＶＣＭの変位量がゼロ（基準変位）の状態において、ＶＣＭに駆動電流を供給する必要がない。双方向駆動方式では、基準変位が任意の位置で、ＶＣＭの駆動電流を実質的にゼロとすることができ、低消費電力化の観点で有利である。

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

従来の双方向駆動方式の駆動回路は、左右対称に構成される。今、ＶＣＭのコイルに第１の方向に流れる電流の向きを正ととると、駆動回路は、電流値ゼロを中心とした、−Ｉ_ＭＡＸ〜Ｉ_ＭＡＸの範囲で、駆動電流を生成可能に構成される。

しかしながら、駆動対象のＶＣＭのメーカ、モデルごとに、あるいは、ＶＣＭが搭載されるセットごとに、最適な駆動電流の範囲が異なる場合がある。

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、電流範囲を設定可能なＶＣＭの駆動回路の提供にある。

本発明のある態様は、ボイスコイルモータに双方向の駆動電流を供給する駆動回路に関する。駆動回路は、駆動電流をＩ_ＤＲＶ、基準電圧をＶ_ＲＥＦ、利得をｋとするとき、Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋ｋ×Ｉ_ＤＲＶで与えられる検出電圧Ｖｓを生成する電流検出回路と、ボイスコイルモータの変位量を指示する制御電圧と検出電圧との誤差を増幅することにより誤差電圧を生成する誤差増幅器と、ボイスコイルモータのコイルの一端と接続され、誤差電圧に応じて、駆動電流をソースまたはシンクする第１ドライバと、ボイスコイルモータのコイルの他端と接続され、誤差電圧に応じて、駆動電流をシンクまたはソースする第２ドライバと、を備える。この駆動回路は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦのレベルが外部から設定可能に構成される。

この態様によると、制御電圧と駆動電流Ｉ_ＤＲＶの相対的な関係を、基準電圧Ｖ_ＲＥＦに応じてシフトさせることができ、駆動電流の範囲を任意に設定できる。

電流検出回路は、駆動電流の経路上に設けられた検出抵抗と、第１演算増幅器と、第１演算増幅器の第１入力端子と検出抵抗の第１端の間に設けられた第１抵抗と、第１演算増幅器の第２入力端子と検出抵抗の第２端の間に設けられた第２抵抗と、第１演算増幅器の出力端子と第１演算増幅器の第１入力端子の間に設けられた第３抵抗と、その一端が第１演算増幅器の第２入力端子と接続され、その他端に基準電圧が印加された第４抵抗と、を含んでもよい。

ある態様の駆動回路は、外部プロセッサからの変位量を指示するデジタルの制御データをアナログの制御電圧に変換する第１Ｄ／Ａコンバータと、外部プロセッサからの基準電圧を指示する補正データをアナログの基準電圧に変換する第２Ｄ／Ａコンバータと、をさらに備えてもよい。
この構成によれば、デジタルの制御データの範囲に対応して生成される駆動電流の範囲を、補正データの値に応じて任意に設定することができる。

検出抵抗は、コイルの第１端と第１ドライバの出力端の間、またはコイルの第２端と第２ドライバの出力端の間に設けられてもよい。

検出抵抗として、第１ドライバの出力段を構成するトランジスタのオン抵抗および第２ドライバの出力段を構成するトランジスタのオン抵抗が利用されてもよい。

検出抵抗として、ボイスコイルモータの既知の直流抵抗成分が利用されてもよい。

誤差増幅器は、その第１入力端子に制御電圧が入力された第２演算増幅器と、第２演算増幅器の第２入力端子とその出力端子の間に設けられた第１キャパシタと、その第１端が第２演算増幅器の第２入力端子と接続され、その第２端に検出電圧が印加される第５抵抗と、を含んでもよい。

第１ドライバは、所定のコモン電圧を基準として誤差電圧を非反転増幅し、コイルの第１端に第１駆動電圧を印加する非反転アンプを含んでもよい。第２ドライバは、コモン電圧を基準として誤差電圧を反転増幅し、コイルの第２端子に第２駆動電圧を印加する反転アンプを含んでもよい。

第１ドライバは、コイルの第１端に生ずる第１出力電圧と所定のコモン電圧を所定の分圧比で分圧する第１分圧回路と、ハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタを含むプッシュプル出力段を有し、第１分圧回路により分圧された電圧が誤差電圧と等しくなるように、プッシュプル出力段のハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを制御する第１アンプと、を含んでもよい。第２ドライバは、コイルの第２端に生ずる第２出力電圧と誤差電圧を所定の分圧比で分圧する第２分圧回路と、ハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタを含む第２プッシュプル出力段を有し、第２分圧回路により分圧された電圧がコモン電圧と等しくなるように、プッシュプル出力段のハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを制御する第２アンプと、を含んでもよい。

本発明の別の態様もまた、ボイスコイルモータに双方向の駆動電流を供給する駆動回路に関する。この駆動回路は、駆動電流に応じた検出電圧Ｖｓを生成する電流検出回路と、ボイスコイルモータの変位量を指示する制御電圧と検出電圧との誤差を増幅することにより誤差電圧を生成する誤差増幅器と、ボイスコイルモータのコイルの一端と接続され、誤差電圧に応じて、駆動電流をソースまたはシンクする第１ドライバと、ボイスコイルモータのコイルの他端と接続され、誤差電圧に応じて、駆動電流をシンクまたはソースする第２ドライバと、を備える。この駆動回路は、制御電圧と検出電圧の少なくとも一方に、外部から設定可能なシフト電圧を重畳可能に構成され、誤差増幅器は、少なくとも一方にシフト電圧が重畳された制御電圧と検出電圧が等しくなるように、誤差電圧を生成する。

この態様によると、制御電圧と駆動電流Ｉ_ＤＲＶの相対的な関係を、シフト電圧に応じてシフトさせることができ、駆動電流の範囲を任意に設定できる。

電流検出回路は、駆動電流をＩ_ＤＲＶ、基準電圧をＶ_ＲＥＦ、利得をｋとするとき、Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋ｋ×Ｉ_ＤＲＶで与えられる検出電圧Ｖｓを生成するよう構成されてもよい。基準電圧Ｖ_ＲＥＦのレベルは、外部プロセッサからの補正データに応じて設定可能に構成されてもよい。
この場合、補正データに応じて検出電圧に重畳されるシフト電圧を制御できる。

制御電圧は、外部プロセッサからのボイスコイルモータの変位量を指示するデジタルの制御データに応じた電圧に、外部プロセッサからの補正データに応じたシフト電圧を加算した電圧であってもよい。
この場合、制御電圧に対して、補正データに応じたシフト電圧を重畳できる。

制御電圧は、外部プロセッサからのボイスコイルモータの変位量を指示するデジタルの制御データと外部プロセッサからの補正データを加算または減算したデジタル値を、アナログ電圧に変換した電圧であってもよい。
この場合、制御電圧に対して、補正データに応じたシフト電圧を重畳できる。

誤差増幅器の前段に設けられ、検出電圧に、外部プロセッサからの補正データに応じたシフト電圧を加算または減算する加算器をさらに備えてもよい。
この場合、制御電圧に対して、補正データに応じたシフト電圧を重畳できる。

外部プロセッサからの補正データに応じて、誤差増幅器のオフセット電圧が調節可能に構成されてもよい。

駆動回路は、一つの半導体基板上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。

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双方向またはスプリング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双方向またはスプリング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、駆動電流の範囲を設定可能することができる。

実施の形態に係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。 図３（ａ）〜（ｃ）は、図２の駆動回路の入出力特性を示す図である。 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、実施の形態に係る電子機器５００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および駆動回路２を備える。

ＶＣＭ２００は、フォーカシングレンズ（図１の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と連結されている。

駆動回路２は、出力端子ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−、電源端子ＰＶＤＤ、接地端子ＰＧＮＤ、インタフェース端子ＩＦを有する。

電源端子ＰＶＤＤには、電源電圧Ｖ_ＤＤが供給され、接地端子ＰＧＮＤには、接地電圧Ｖ_ＧＮＤが供給される。インタフェース端子ＩＦは、外部のＣＰＵ５０８とバスを介して接続されており、ＣＰＵ５０８から駆動回路２に対して、ＶＣＭ２００の可動子のストローク量（目標位置、変位量）を指示する制御データＤ_ＣＮＴが供給される。

駆動対象のＶＣＭ２００のコイルＬ１は、出力端子ＯＵＴ＋とＯＵＴ−の間に接続される。駆動回路２は、制御データＤ_ＣＮＴに応じて、ＶＣＭ２００のコイルＬ１に、双方向の駆動電流Ｉ_ＤＲＶを供給し、可動子の位置を制御する。コイルＬ１に流れる駆動電流Ｉ_ＤＲＶがゼロのとき、可動子は所定の基準位置で静止し、コイルＬ１に正方向の駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れるとき、可動子は、電流量に応じて第１の方向に変位し、コイルＬ１に負方向の駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れるとき、可動子は、電流量に応じて、第２の方向に変位する。本実施の形態において、駆動電流Ｉ_ＤＲＶは出力端子ＯＵＴ＋からＯＵＴ−に向かって流れる向きを正にとる。

駆動回路２は、電流検出回路１０、誤差増幅器２０、第１ドライバ３０、第２ドライバ４０、ロジック部５０、第１Ｄ／Ａコンバータ５２、第２Ｄ／Ａコンバータ５４、バッファ５６を備える。

ロジック部５０は、ＣＰＵ５０８との間で、データ、命令の送受信を行うインタフェース回路と、ＣＰＵ５０８から受信したデータを格納するレジスタ等を含む。

電流検出回路１０は、コイルＬ１に流れる駆動電流Ｉ_ＤＲＶを検出し、駆動電流ＩＤＲＶに応じた検出電圧Ｖｓを生成する。検出電圧Ｖｓは、利得ｋおよび基準電圧Ｖ_ＲＥＦを用いて、以下の式（２）で与えられる。
Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋ｋ×Ｉ_ＤＲＶ …（２）

たとえば電流検出回路１０は、検出抵抗Ｒ_ＮＦ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４、を備える。
検出抵抗Ｒ_ＮＦは、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの経路上に設けられる。たとえば検出抵抗Ｒ_ＮＦは、コイルＬ１の第２端と第２ドライバ４０の出力端の間に設けられる。あるいは検出抵抗Ｒ_ＮＦは、コイルＬ１の第１端と第１ドライバ３０の出力端の間に設けてもよい。検出抵抗Ｒ_ＦＮには、駆動電流Ｉ_ＤＲＶに比例した電圧降下Ｖ_ＮＦが発生する。

第１抵抗Ｒ１は、第１演算増幅器１２の第１入力端子（反転入力端子）と検出抵抗Ｒ_ＮＦの第１端Ｅ１の間に設けられる。第２抵抗Ｒ２は、第１演算増幅器１２の第２入力端子（非反転入力端子）と検出抵抗Ｒ_ＮＦの第２端Ｅ２の間に設けられる。第３抵抗Ｒ３は、第１演算増幅器１２の出力端子と第１入力端子（反転入力端子）の間に設けられる。第４抵抗Ｒ４は、その一端が第１演算増幅器１２の第２入力端子（非反転入力端子）と接続され、その他端に基準電圧Ｖ_ＲＥＦが印加される。

検出抵抗Ｒ_ＮＦの第１端Ｅ１、第２端子Ｅ２それぞれの電位をＶ１、Ｖ２とする。Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒａ、Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒｂが成り立つとき、検出電圧Ｖｓは、式（３）で与えられる。
Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋Ｒｂ／Ｒａ×（Ｖ２−Ｖ１） …（３）
式（３）に、式（４）を代入すると式（５）を得る。
Ｖ_ＮＦ＝Ｖ２−Ｖ１＝Ｒ_ＮＦ×Ｉ_ＤＲＶ …（４）
Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋Ｒｂ／Ｒａ×Ｒ_ＮＦ×Ｉ_ＤＲＶ …（５）
したがって、電流検出回路１０の利得ｋは、Ｒｂ／Ｒａ×Ｒ_ＮＦとなる。

なお、電流検出回路１０の構成は図２のそれには限定されず、その他の構成であってもよい。

第１Ｄ／Ａコンバータ５２は、ロジック部５０がＣＰＵ５０８から受信した制御データＤ_ＣＮＴをアナログの制御電圧Ｖ_ＣＮＴに変換する。制御電圧Ｖ_ＣＮＴは、ＶＣＭ２００の可動子の目標ストローク量を示す。

本実施の形態に係る駆動回路２は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦのレベルが外部から設定可能に構成される。具体的にはロジック部５０は、ＣＰＵ５０８から、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを指示する補正データＤ_ＲＥＦを受信可能に構成される。第２Ｄ／Ａコンバータ５４は、ロジック部５０が受信した補正データＤ_ＲＥＦをアナログの基準電圧Ｖ_ＲＥＦに変換する。

誤差増幅器２０は、ボイスコイルモータの変位量を指示する制御電圧Ｖ_ＣＮＴと、検出電圧Ｖｓとの誤差を増幅することにより誤差電圧Ｖ_ＥＲＲを生成する。たとえば誤差増幅器２０は、積分器であってもよい。たとえば誤差増幅器２０は、第２演算増幅器２２、第１キャパシタＣ１、第５抵抗Ｒ５を含む。

第２演算増幅器２２の第１入力端子（非反転入力端子）には、制御電圧Ｖ_ＣＮＴが入力される。第１キャパシタＣ１は、第２演算増幅器２２の第２入力端子（反転入力端子）とその出力端子の間に設けられる。第５抵抗Ｒ５の第１端は、第２演算増幅器２２の第２入力端子（反転入力端子）と接続され、その第２端には検出電圧Ｖｓが印加される。

なお、誤差増幅器２０の構成も図２のそれには限定されない。

第１ドライバ３０は、ボイスコイルモータ２００のコイルＬ１の一端と接続され、誤差電圧Ｖ_ＥＲＲに応じて、駆動電流Ｉ_ＤＲＶをソースまたはシンクする。
第２ドライバ４０は、第１ドライバ３０とは逆相で動作し、ボイスコイルモータ２００のコイルＬ１の他端と接続され、誤差電圧Ｖ_ＥＲＲに応じて、駆動電流Ｉ_ＤＲＶをシンクまたはソースする。

バッファ５６は、所定のコモン電圧Ｖ_ＣＯＭを出力する。第１ドライバ３０は、コモン電圧Ｖ_ＣＯＭを基準として誤差電圧Ｖ_ＥＲＲを非反転増幅し、コイルＬ１の第１端に第１駆動電圧Ｖ_Ｏ＋を印加する非反転アンプを含む。また第２ドライバ４０は、コモン電圧Ｖ_ＣＯＭを基準として誤差電圧Ｖ_ＥＲＲを反転増幅し、コイルＬ１の第２端子に、第１駆動電圧Ｖ_Ｏ＋と逆相の第２駆動電圧Ｖ_Ｏ−を印加する反転アンプを含む。

より具体的には、第１ドライバ３０は、第１分圧回路３２、第１アンプ３４を含む。第１分圧回路３２は、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２を含み、コイルＬ１の第１端に生ずる第１出力電圧Ｖ_Ｏ＋と所定のコモン電圧Ｖ_ＣＯＭを所定の分圧比で分圧する。第１アンプ３４は、ハイサイドトランジスタＭＨとローサイドトランジスタＭＬからなるプッシュプル出力段を有する。第１アンプ３４は、第１分圧回路３２により分圧された電圧Ｖ_ＦＢ＋が誤差電圧Ｖ_ＥＲＲと等しくなるように、そのプッシュプル出力段のハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬを制御する。

第２ドライバ４０は、第２分圧回路４２、第２アンプ４４を含む。第２アンプ４４は、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２を含み、コイルＬ１の第２端に生ずる第２出力電圧Ｖ_Ｏ−と誤差電圧Ｖ_ＥＲＲを所定の分圧比で分圧する。第２アンプ４４は、ハイサイドトランジスタＭＨとローサイドトランジスタＭＬからなるプッシュプル出力段を有する。第２アンプ４４は、第２分圧回路４２により分圧された電圧Ｖ_ＦＢ−がコモン電圧Ｖ_ＣＯＭと等しくなるように、そのプッシュプル出力段のハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬを制御する。

以上が駆動回路２の構成である。続いてその動作を説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２の駆動回路２の入出力特性を示す図である。

ＣＰＵ５０８からの制御データＤ_ＣＮＴは１０ビットであり、その値は、０ｘ０００（０）〜０ｘ３ＦＦ（１０２３）を取り得るものとする。図３（ａ）に示すように、制御データＤ_ＣＮＴのコードが０ｘ０００（１０進数で０）のとき、制御電圧Ｖ_ＣＮＴは、第１Ｄ／Ａコンバータ５２の下側基準電圧Ｖ_Ｌ（たとえば０Ｖ）となり、コードが０ｘ３ＦＦ（１０進数で１０２３）のとき、制御電圧Ｖ_ＣＮＴは、第１Ｄ／Ａコンバータ５２の上側基準電圧Ｖ_Ｈとなる。Ｖ_Ｌ＝０Ｖとし、制御データＤ_ＣＮＴの１０進数表記の値をＸと書くとき、
Ｖ_ＣＮＴ＝Ｖ_Ｈ×（Ｘ／１０２３）
となる。

この駆動回路２は、誤差増幅器２０を含むフィードバックループによって、検出電圧Ｖｓが、制御電圧Ｖ_ＣＮＴと一致するように、駆動電圧Ｖ_Ｏ＋、Ｖ_Ｏ−を生成する。
上述のように、検出電圧Ｖｓは式（３）で与えられるため、駆動電流Ｉ_ＤＲＶは、以下の式で与えられる目標値に近づくようにフィードバック制御される。
Ｉ_ＤＲＶ＝（Ｖ_ＣＮＴ−Ｖ_ＲＥＦ）／ｋ

制御電圧Ｖ_ＣＮＴの電圧範囲は０〜Ｖ_Ｈであり、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの最大値Ｉ_ＭＡＸは、Ｉ_ＤＲＶ＝（Ｖ_Ｈ−Ｖ_ＲＥＦ）／ｋとなり、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの最小値Ｉ_ＭＡＸは、Ｉ_ＤＲＶ＝−Ｖ_ＲＥＦ／ｋとなる。駆動電流Ｉ_ＤＲＶの変化幅ΔＩ＝Ｉ_ＭＡＸ−Ｉ_ＭＩＮは、Ｖ_Ｈ／ｋとなり、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの値によらずに一定である。

すなわち、図２の駆動回路２によれば、基準電圧Ｖ_ＲＥＦのレベルに応じて、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの範囲を任意に設定することができる。たとえば、基準電圧Ｖ_ＲＥＦが制御電圧Ｖ_ＣＮＴの電圧範囲０〜Ｖ_Ｈのセンター値Ｖ_Ｈ／２であるとき、Ｉ_ＭＡＸ＝−Ｉ_ＭＩＮとなり、正負方向に流せる電流の最大値が等しくなる。基準電圧Ｖ_ＲＥＦが、センター値Ｖ_Ｈ／２より高いとき、負方向に流せる電流量の方が大きくなり、反対に基準電圧Ｖ_ＲＥＦが、センター値Ｖ_Ｈ／２より小さいとき、正方向に流せる電流量の方が大きくなる。

この駆動回路２は、電流検出回路１０に供給される基準電圧Ｖ_ＲＥＦが、外部のＣＰＵ５０８からの基準データＤ_ＲＥＦに応じて設定可能に構成される。基準電圧Ｖ_ＲＥＦには、制御電圧Ｖ_ＣＮＴほどの分解能は必要とされないことから、第２Ｄ／Ａコンバータ５４のビット数は、８ビット程度でよく、基準データＤ_ＲＥＦも８ビットで与えられる。
基準データＤ_ＲＥＦの１０進数表記の値をＹと書くとき、
Ｖ_ＲＥＦ＝Ｖ_Ｈ×Ｙ／２５５≒Ｖ_Ｈ×（４×Ｙ）／１０２３
となる。つまり、制御データＤ_ＣＮＴが、基準データＤ_ＲＥＦを４倍した（２ビット上位側にシフトした）値と等しいとき、駆動電流Ｉ_ＤＲＶがゼロとなる。

図３（ｂ）には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦをパラメータとして、制御電圧Ｖ_ＣＮＴと駆動電流Ｉ_ＤＲＶの関係が示され、図３（ｃ）には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを指示する基準データＤ_ＲＥＦをパラメータとして、制御データＤ_ＣＮＴと駆動電流Ｉ_ＤＲＶの関係が示される。

駆動電流Ｉ_ＤＲＶの最大値Ｉ_ＭＡＸ、最小値Ｉ_ＭＩＮは、それぞれ以下で与えられる。
Ｉ_ＭＡＸ＝ΔＩ／１０２３×（１０２３−（Ｙ×４））
Ｉ_ＭＩＮ＝ΔＩ／１０２３×（−Ｙ×４）

以上が駆動回路２の動作である。
この駆動回路２によれば、負の駆動電流Ｉ_ＭＩＮと正の駆動電流Ｉ_ＭＡＸの比率を任意に設定することができる。これにより、さまざまな種類のＶＣＭ２００を共通の駆動回路２によって駆動でき、あるいはさまざまなプラットフォームにおいて、共通の駆動回路２によってＶＣＭ２００を駆動できる。

この駆動回路２では、Ｉ_ＭＩＮ＝０ｍＡ、あるいはＩ_ＭＡＸ＝０ｍＡとすることも可能である。すなわち、片方向の駆動電流Ｉ_ＤＲＶを生成することが可能であるため、スプリングリターン方式の駆動回路２にも使用することができる。つまり駆動回路２を選定したユーザは、あるプラットフォームでは、それを双方向駆動方式で使用し、別のプラットフォームでは、スプリングリターン方式で使用することが可能となり、設計時間を短縮できる。

続いて、電子機器５００の具体例を説明する。図４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。

上述の駆動回路２において、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを変化させることは、検出電圧Ｖｓに、外部から設定可能なシフト電圧を重畳することと等価である。さらに言えば、検出電圧Ｖｓに代えて、あるいは制御電圧Ｖ_ＣＮＴに、外部から設定可能なシフト電圧を重畳しても、同じ効果を得ることができる。このアイデアを拡張すると、以下の技術的思想を導くことができる。

つまり駆動回路２は、制御電圧Ｖ_ＣＮＴと検出電圧Ｖｓの少なくとも一方に、外部から設定可能なシフト電圧を重畳可能に構成されればよい。そして誤差増幅器２０は、少なくとも一方にシフト電圧が重畳された制御電圧Ｖ_ＣＮＴと検出電圧Ｖｓが等しくなるように、誤差電圧Ｖ_ＥＲＲを生成すればよい。

これにより、シフト電圧の量を変化させることで、制御電圧Ｖ_ＣＮＴに対する、駆動電流Ｉ_ＤＲＶの範囲を任意に設定することができる。この技術的思想には、以下の具体的な態様が含まれる。

１． 検出電圧Ｖｓに、外部からの補正データに応じて設定可能なシフト電圧を重畳（加算、もしくは減算）する。この態様には、以下の技術が含まれる。
１．１ 基準電圧Ｖ_ＲＥＦを可変とする。これは実施の形態で説明した。
１．２ 誤差増幅器２０の前段に、検出電圧Ｖｓと、補正データＤ_ＲＥＦに応じたシフト電圧を加算または減算するアナログ加減算手段を設ける。そして、アナログ加減算手段の出力電圧を、誤差増幅器２０に出力する。

２． 制御電圧Ｖ_ＣＮＴに、外部からの補正データに応じて設定可能なシフト電圧を重畳（加算もしくは減算）する。この態様には、以下の技術が含まれる。
２．１ 誤差増幅器２０と第１Ｄ／Ａコンバータ５２の間に、制御電圧Ｖ_ＣＮＴと補正データＤ_ＲＥＦに応じたシフト電圧を加算または減算するアナログ加減算手段を設ける。そして、アナログ加減算手段の出力電圧を、誤差増幅器２０に出力する。
２．２ デジタルの制御データＤ_ＣＮＴと補正データＤ_ＲＥＦをデジタル演算にて合成（加算もしくは減算）し、得られたデジタル値を第１Ｄ／Ａコンバータ５２によってＤ／Ａ変換し、誤差増幅器２０に供給する。

３． 誤差増幅器２０（第２演算増幅器２２）の入力オフセット電圧を可変とし、外部プロセッサからの補正データに応じて、誤差増幅器２０のオフセット電圧を調節可能とする。

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。

（変形例１）
実施の形態において、第１ドライバ３０および第２ドライバ４０は、ＶＣＭ２００をリニア駆動する場合を説明したが、ＰＷＭ駆動を行ってもよい。すなわち、第１ドライバ３０および第２ドライバ４０はそれぞれ、パルス状の駆動電圧Ｖ_Ｏ＋、Ｖ_Ｏ−を生成し、誤差電圧Ｖ_ＥＲＲに応じて、駆動電圧のデューティ比Ｖ_Ｏ＋、Ｖ_Ｏ−を変化させてもよい。

（変形例２）
実施の形態では、検出抵抗Ｒ_ＮＦを第２ドライバ４０（第１ドライバ３０）とコイルＬ１の間に設ける場合を説明したが、検出抵抗Ｒ_ＮＦの位置はそれには限定されない。検出抵抗Ｒ_ＮＦは、出力端子ＯＵＴ＋（ＯＵＴ−）と電源ラインの間にハイサイドトランジスタＭＨと直列に設けてもよいし、出力端子ＯＵＴ＋（ＯＵＴ−）と接地ラインの間にローサイドトランジスタＭＬと直列に設けてもよい。あるいは検出抵抗Ｒ_ＮＦとして、第１ドライバ３０の出力段を構成するトランジスタ（ＭＨ、ＭＬ）のオン抵抗、および／または、第２ドライバ４０の出力段を構成するトランジスタ（ＭＨ、ＭＬ）のオン抵抗を利用してもよい。

あるいは、ＶＣＭ２００の直流抵抗成分（寄生抵抗）が既知であるとき、その抵抗値を、検出抵抗Ｒ_ＮＦとして利用してもよい。ＶＣＭ２００の両端間の電圧は、抵抗成分に生ずる電圧降下と、インダクタンスＬ１に生ずる逆起電力の和となる。そこで電流検出回路１０は、ＶＣＭ２００の両端間の電圧から、コイルＬ１に生ずる逆起電力を除去し、抵抗成分の電圧降下を検出してもよい。このような電流検出回路は、公知技術を用いることができる。

（変形例３）
実施の形態では、ＣＰＵ５０８から、デジタルの制御データＤ_ＣＮＴと基準データＤ_ＲＥＦが与えられる場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえば駆動回路２に、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを設定するための少なくともひとつのピンを設け、各ピンの状態（ハイレベル電圧、ローレベル電圧、あるいはハイインピーダンス）の組み合わせに応じて、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを設定してもよい。あるいは駆動回路２は、外部からアナログの基準電圧Ｖ_ＲＥＦを受けてもよい。また駆動回路２は、外部からアナログの制御電圧Ｖ_ＣＮＴを受けてもよい。

（変形例４）
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２の用途はそれには限定されない。たとえばＶＣＭ２００は、手ぶれ補正用のレンズを駆動してもよい。

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、２…駆動回路、ＯＵＴ…出力端子、１０…電流検出回路、１２…第１演算増幅器、Ｒ_ＮＦ…検出抵抗、Ｒ１…第１抵抗、Ｒ２…第２抵抗、Ｒ３…第３抵抗、Ｒ４…第４抵抗、２０…誤差増幅器、２２…第２演算増幅器、Ｃ１…第１キャパシタ、Ｒ５…第５抵抗、３０…第１ドライバ、３２…第１分圧回路、３４…第１アンプ、４０…第２ドライバ、４２…第２分圧回路、４４…第２アンプ、５０…ロジック部、２００…ＶＣＭ、Ｌ１…コイル、５２…第１Ｄ／Ａコンバータ、５４…第２Ｄ／Ａコンバータ、５６…バッファ。

Claims (19)

1. ボイスコイルモータに双方向の駆動電流を供給する駆動回路であって、
   前記駆動電流をＩ_ＤＲＶ、基準電圧をＶ_ＲＥＦ、利得をｋとするとき、Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋ｋ×Ｉ_ＤＲＶで与えられる検出電圧Ｖｓを生成する電流検出回路と、
   前記ボイスコイルモータの変位量を指示する制御電圧と前記検出電圧Ｖｓとの誤差を増幅することにより誤差電圧を生成する誤差増幅器と、
   前記ボイスコイルモータのコイルの一端と接続され、前記誤差電圧に応じて、前記駆動電流をソースまたはシンクする第１ドライバと、
   前記ボイスコイルモータのコイルの他端と接続され、前記誤差電圧に応じて、前記駆動電流をシンクまたはソースする第２ドライバと、
   を備え、
   前記基準電圧Ｖ_ＲＥＦのレベルが外部から設定可能に構成され、前記制御電圧は前記基準電圧に依存せず、
   前記基準電圧Ｖ _ＲＥＦ は前記第１ドライバおよび前記第２ドライバに供給されていないことを特徴とする駆動回路。
2. 前記電流検出回路は、
   前記駆動電流の経路上に設けられた検出抵抗と、
   第１演算増幅器と、
   前記第１演算増幅器の第１入力端子と前記検出抵抗の第１端の間に設けられた第１抵抗と、
   前記第１演算増幅器の第２入力端子と前記検出抵抗の第２端の間に設けられた第２抵抗と、
   前記第１演算増幅器の出力端子と前記第１演算増幅器の前記第１入力端子の間に設けられた第３抵抗と、
   その一端が前記第１演算増幅器の前記第２入力端子と接続され、その他端に前記基準電圧が印加された第４抵抗と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
3. 外部プロセッサからの前記変位量を指示するデジタルの制御データをアナログの前記制御電圧に変換する第１Ｄ／Ａコンバータと、
   前記外部プロセッサからの前記基準電圧を指示する補正データをアナログの前記基準電圧に変換する第２Ｄ／Ａコンバータと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
4. 前記検出抵抗は、前記コイルの前記第１端と前記第１ドライバの出力端の間、または前記コイルの前記第２端と前記第２ドライバの出力端の間に設けられることを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
5. 前記検出抵抗として、前記第１ドライバの出力段を構成するトランジスタのオン抵抗および前記第２ドライバの出力段を構成するトランジスタのオン抵抗が利用されることを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
6. 前記検出抵抗として、前記ボイスコイルモータの既知の直流抵抗成分が利用されることを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
7. 前記誤差増幅器は、
   その第１入力端子に前記制御電圧が入力された第２演算増幅器と、
   前記第２演算増幅器の第２入力端子とその出力端子の間に設けられた第１キャパシタと、
   その第１端が前記第２演算増幅器の第２入力端子と接続され、その第２端に前記検出電圧が印加される第５抵抗と、
   を含む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. 前記第１ドライバは、所定のコモン電圧を基準として前記誤差電圧を非反転増幅し、前記コイルの前記一端に第１駆動電圧を印加する非反転アンプを含み、
   前記第２ドライバは、前記コモン電圧を基準として前記誤差電圧を反転増幅し、前記コイルの前記他端に第２駆動電圧を印加する反転アンプを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の駆動回路。
9. 前記第１ドライバは、
   前記コイルの前記一端に生ずる第１出力電圧と所定のコモン電圧を所定の分圧比で分圧する第１分圧回路と、
   ハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタを含む第１プッシュプル出力段を有し、前記第１分圧回路により分圧された電圧が前記誤差電圧と等しくなるように、前記プッシュプル出力段の前記ハイサイドトランジスタおよび前記ローサイドトランジスタを制御する第１アンプと、
   を含み、
   前記第２ドライバは、
   前記コイルの前記他端に生ずる第２出力電圧と前記誤差電圧を所定の分圧比で分圧する第２分圧回路と、
   ハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタを含む第２プッシュプル出力段を有し、前記第２分圧回路により分圧された電圧が前記コモン電圧と等しくなるように、前記プッシュプル出力段の前記ハイサイドトランジスタおよび前記ローサイドトランジスタを制御する第２アンプと、
   を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の駆動回路。
10. ボイスコイルモータに双方向の駆動電流を供給する駆動回路であって、
    前記駆動電流に応じた検出電圧Ｖｓを生成する電流検出回路と、
    前記ボイスコイルモータの変位量を指示する制御電圧と前記検出電圧Ｖｓとの誤差を増幅することにより誤差電圧を生成する誤差増幅器と、
    前記ボイスコイルモータのコイルの一端と接続され、前記誤差電圧に応じて、前記駆動電流をソースまたはシンクする第１ドライバと、
    前記ボイスコイルモータのコイルの他端と接続され、前記誤差電圧に応じて、前記駆動電流をシンクまたはソースする第２ドライバと、
    を備え、
    前記制御電圧と前記検出電圧のいずれか一方に、外部から設定可能なシフト電圧を重畳可能に構成され、
    前記誤差増幅器は、前記制御電圧と前記検出電圧のうち、前記シフト電圧が重畳された一方と、重畳されない他方が等しくなるように、前記誤差電圧を生成し、
    前記シフト電圧に応じて、前記制御電圧と実際の可動子の位置の関係をオフセット可能であることを特徴とする駆動回路。
11. 前記電流検出回路は、駆動電流をＩ_ＤＲＶ、基準電圧をＶ_ＲＥＦ、利得をｋとするとき、Ｖｓ＝Ｖ_ＲＥＦ＋ｋ×Ｉ_ＤＲＶで与えられる検出電圧Ｖｓを生成するよう構成され、
    前記基準電圧Ｖ_ＲＥＦのレベルが、外部プロセッサからの補正データに応じて設定可能に構成されることを特徴とする請求項１０に記載の駆動回路。
12. 前記制御電圧は、外部プロセッサからの前記ボイスコイルモータの変位量を指示するデジタルの制御データに応じた電圧に、前記外部プロセッサからの補正データに応じたシフト電圧を加算した電圧であることを特徴とする請求項１０に記載の駆動回路。
13. 前記制御電圧は、外部プロセッサからの前記ボイスコイルモータの変位量を指示するデジタルの制御データと、前記外部プロセッサからの補正データを加算または減算したデジタル値を、アナログ電圧に変換した電圧であることを特徴とする請求項１０に記載の駆動回路。
14. 前記誤差増幅器の前段に設けられ、前記検出電圧に、外部プロセッサからの補正データに応じたシフト電圧を加算または減算する加算器をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の駆動回路。
15. 外部プロセッサからの補正データに応じて、前記誤差増幅器のオフセット電圧が調節可能に構成されることを特徴とする請求項１０に記載の駆動回路。
16. 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１５のいずれかに記載の駆動回路。
17. 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１６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。
18. 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１６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。
19. 請求項１７または１８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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