JPH10319459A - アクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を削減し、コストダウンと省スペー
ス化を実現する。 【解決手段】 アクチュエータ１５の状態を検出し、検
出信号を出力する状態検出手段１６と、前記アクチュエ
ータの状態を設定する為の目標信号と前記検出信号の差
分を演算する差分演算手段１１と、該差分演算手段から
の出力を増幅する増幅手段１３と、該増幅手段からの出
力に基づいて前記アクチュエータを駆動する駆動手段１
４と、前記前記差分演算手段と前記増幅手段と前記駆動
手段と前記アクチュエータと前記状態検出手段とで形成
される閉ループ系の安定性を確保する為の一つ以上の位
相補償手段１７とを備え、前記位相補償手段の少なくと
も一つを、前記状態検出手段と前記差分演算手段の間に
配置するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手振れ補正等を行
う為のアクチュエータの駆動を行う装置に関し、特に、
入力される目標信号と前記アクチュエータの状態を示す
検出信号とも用いて、所望の状態に前記アクチュエータ
を位置させる、閉ループ構成のアクチュエータ駆動装置
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術となるアクチュエータ（以下、
像振れ補正用として用いられる可変頂角プリズムを例に
する）を駆動する駆動装置の回路構成について説明す
る。

【０００３】回路構成の説明に先立ち、まず可変頂角プ
リズム（以下、ＶＡＰと記す）の機械的的構造と動作に
ついて簡単に説明することにする。

【０００４】図３はＶＡＰ素子周辺を横から見て示す断
面図、図４はユニットの構成が分かり易いようにＶＡＰ
を分解した図である。

【０００５】これらの図において、１ａ，１ｂはガラス
又はプラスチック等の透明板、２は透明板１ａと１ｂを
継ぐ蛇腹状のフィルム、３は前記蛇腹状のフィルム２内
に封入された高屈折率の透明液体であり、これらによっ
てＶＡＰ素子が構成される。ＶＡＰ素子は枠体４ａと４
ｂに挟持され、それぞれの面がヨー軸（Ｘ−Ｘ）とピッ
チ軸（Ｙ−Ｙ）回りに転回可能なように支持されてい
る。

【０００６】後側枠体４ａにはその一端に扁平形コイル
５ａ固着されており、装置固定部材に固定された磁気回
路６ａの中を動くようになっている。扁平形コイル５ａ
に通電することにより、軸中心の回転力が発生する。

【０００７】枠体４ａには小さい永久磁石７ａが取付け
られており、その対面側には装置固定部材に固定された
ホール素子８ａが配置されている。そして、ホール素子
８ａに対面して枠体４ａの転回に応じて小さい永久磁石
７ａが移動することにより、ホール素子８ａを透過する
磁力線が変化し、枠体４ａの変位角度を電気信号として
取り出すことが出来る。

【０００８】尚、前側枠体４ｂに対しても、上記と同様
の、扁平形コイル５ｂ，磁気回路６ｂ、小さい永久磁石
７ｂ、ホール素子８ｂが設けられているが、図４では省
略している。

【０００９】次に、ＶＡＰ素子を用いた場合の系の伝達
特性（周波数特性）について説明する。

【００１０】図５が、後述する変位量検出回路、差分演
算回路、電力増幅回路の各回路を等しての回路総合特性
を含めた閉ループ系の周波数特性を示す図であり、上図
がゲイン特性（ｄＢ）を、下図が位相特性（ｄｅｇ）
を、それぞれ示している。

【００１１】図５において、ＧＯとＰＯが位相補償をし
ていない場合のゲイン特性と位相特性であり、Ｇ１とＰ
１が位相補償をした場合のそれぞれの特性であり、Ｇ２
とＰ２が位相補償部分のそれぞれの特性である。

【００１２】３０Ｈｚあたりに共振点がある特性は主に
ＶＡＰ素子固有の機械的特性であり、２００Ｈｚ近辺に
小さな山がもう一つ存在するのが特徴である。

【００１３】ここでは、所望の角度に変位させる為の目
標信号に対する上記ＶＡＰの位置精度を十分に確保する
ために、直流レベル（図５では１０〜１Ｈｚ及びそれ以
下の周波数）でのゲインは２０ｄＢ以上を設定してい
る。この場合、ゲインが０ｄＢとなるところ（１１０Ｈ
ｚあたり）での位相遅れの値（位相余裕）に注目すると
約２５ｄｅｇであり、余裕不足である。

【００１４】そこで、Ｇ２及びＰ２のような位相補償を
行って、Ｇ１及びＰ１の特性にし、位相余裕を３６ｄｅ
ｇ程度に改善している。

【００１５】この特性改善を実現している従来の駆動装
置について、図６及び図７を用いて説明する。

【００１６】まず、図６を用いて、従来の駆動装置の概
略の回路構成を説明する。

【００１７】１１は差分演算回路、１２は位相補償回
路、１３は電力増幅回路、１４は駆動回路、１５は図４
に示した構成のＶＡＰ、１６は前記ＶＡＰ素子１５の変
位量を検出する変位量検出回路である。

【００１８】不図示の振れ検出センサ等から供給される
目標信号と変位量検出回路１６から出力される検出信号
の差分が差分演算回路１１で演算され、次段の位相補償
回路１２を介して電力増幅回路１３で電力増幅されて駆
動回路１４に供給される。これにより、ＶＡＰ１５が駆
動される電力に応じて変位し、その変位量が変位量検出
回路１６によって検出される。

【００１９】前記駆動回路１４は、図４での５（５ａ，
５ｂ）と６（６ａ，６ｂ）等によって構成され、前記変
位量検出回路１６は、図４での７（７ａ，７ｂ）と８
（８ａ，８ｂ）等によって構成されている。

【００２０】回路上の注意として、ここでの差分演算の
部分は、回路自体は加算回路であるが、検出信号、即ち
変位量検出回路１６の出力が予め目標信号に対して逆位
相になるように極性を決定しているため、機能的には差
分演算を行っている。

【００２１】次に、図７を用いて、上記図６の実際の回
路構成について説明する。

【００２２】点線の中の検出信号を生成する変位量検出
回路１６は、後述する本発明の実施形態で図２を用いて
説明するので、ここではその詳細は省略する。

【００２３】検出信号と目標信号はオペアンプＡ４１の
反転入力端子において抵抗Ｒ４１とＲ４２によって合成
され、オペアンプＡ４１の出力端子から出力される。次
に、抵抗Ｒ４４，Ｒ４５、コンデンサＣ４１によって構
成される位相補償（進み補償）回路によって位相補償さ
れ、オペアンプＡ４２の出力端子から出力される。前記
オペアンプＡ４２は同時に電力増幅を兼ねており、出力
電流の大きい増幅素子が用いられる。

【００２４】オペアンプＡ４３は上記オペアンプＡ４２
と同様のもので、反転の電圧増幅回路となっており、上
記オペアンプＡ４２と合わせて駆動コイル５に正，負の
電流を供給出来るようになっている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
アクチュエータ駆動装置の回路構成においては、目標信
号と検出信号の差分を演算する差分演算回路と電力増幅
回路とに各々の機能を担当する別々の増幅回路（オペア
ンプ）が用いられていた。この為、この種の駆動装置を
組み込んだ光学機器の大型化を招くものであった。つま
り、昨今の光学機器については小型化への要求が強く、
電気回路の部品実装についても部品点数の削減への要望
が大変強いものであるが、これに十分に沿う構成とはい
えないものであった。

【００２６】（発明の目的）本発明の目的は、部品点数
を削減し、コストダウンと省スペース化を実現すること
のできるアクチュエータ駆動装置を提供しようとするも
のである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１〜３記載の本発明は、アクチュエータの状
態を検出し、検出信号を出力する状態検出手段と、前記
アクチュエータの状態を設定する為の目標信号と前記検
出信号の差分を演算する差分演算手段と、該差分演算手
段からの出力を増幅する増幅手段と、該増幅手段からの
出力に基づいて前記アクチュエータを駆動する駆動手段
と、前記前記差分演算手段と前記増幅手段と前記駆動手
段と前記アクチュエータと前記状態検出手段とで形成さ
れる閉ループ系の安定性を確保する為の一つ以上の位相
補償手段とを備えたアクチュエータ駆動装置において、
前記位相補償手段の少なくとも一つを、前記状態検出手
段と前記差分演算手段の間に配置したアクチュエータ駆
動装置とするものである。

【００２８】上記構成において、位相補償手段を、状態
検出手段と差分演算手段との間に配置することで、前記
差分演算手段からの出力を増幅する増幅手段に、従来差
分演算手段等にも必要とされていた増幅手段の機能を持
たせるようにしている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００３０】図１は本発明の実施の一形態に係るアクチ
ュエータ駆動装置の回路構成を示すブロック図であり、
ここでもアクチュエータとして、像振れ補正用として用
いられる可変頂角プリズムを例にしている。

【００３１】図１において、１１は差分演算回路、１３
は電力増幅回路、１４は駆動回路、１５は図４ＶＡＰ、
１６は変位量検出回路であり、これらは前述の図６と同
様の回路である。１７は変位量検出回路１６からの検出
信号の位相補償を行う位相補償回路である。

【００３２】不図示の振れ検出センサ等から供給される
目標信号と位相補償回路１７を介する変位量検出回路１
６から出力される検出信号の差分が差分演算回路１１で
演算され、次段の電力増幅回路１３で電力増幅されて駆
動回路１４に供給される。これにより、ＶＡＰ１５は駆
動される電力に応じて変位し、その変位量が変位量検出
回路１６によって検出され、位相補償回路１７で位相補
償されて前記差分演算回路１１に供給される。

【００３３】以上により閉ループが形成され、目標信号
と検出信号の差分が零になるように、ＶＡＰ１５の位置
制御が為される。

【００３４】尚、前記駆動回路１４は、図４での５（５
ａ，５ｂ）と６（６ａ，６ｂ）等によって構成され、前
記変位量検出回路１６は、図４での７（７ａ，７ｂ）と
８（８ａ，８ｂ）等によって構成されている。

【００３５】図２は、上記図１の実際の回路構成を示す
図である。

【００３６】８は図４でも説明しているホール素子８ａ
に相当するものであり、ＶＡＰ１５の変位角度を検出し
ている。このホール素子８の出力はオペアンプＡ３１に
よって電流電圧変換とオフセット調節が施され、次のオ
ペアンプＡ３２によるゲイン調整回路にて所望の電圧振
幅（例えば、光軸変位±１Ｖ）に増幅され、検出信号が
生成される。以上の部分は、図７での点線で示した部分
と同様の変位量検出回路１６である。

【００３７】この検出信号と目標信号は、オペアンプＡ
３３の反転入力端子において抵抗Ｒ３１とＲ３２によっ
て合成され、オペアンプＡ３３の出力端子から出力され
る。それと同時に、（抵抗Ｒ３１と）抵抗Ｒ３３とコン
デンサＣ３１によって構成される位相補償（進み補償）
回路によって位相補償される。さらに、前記オペアンプ
Ａ３３は同時に電力増幅を兼ねるもので、出力電流の大
きい増幅素子が用いられており、ここで電力増幅が為さ
れる。

【００３８】オペアンプＡ３４は前記オペアンプＡ３３
と同様のもので、反転の電圧増幅回路となっており、オ
ペアンプＡ３３と合わせて駆動コイル５に正，負の電流
を供給出来るようになっている。

【００３９】上記の構成における閉ループ系の周波数特
性も、前述の図５の同様となる。尚、図５での位相補償
特性（Ｇ２とＰ２）は位相遅れ補償の特性も含めて示さ
れているが、図２と図７の回路図ではその特性の部分
（位相遅れ補償回路）は省略している。因みに、その特
性は、図２ではＲ３４に並列に、図７ではＲ４６に並列
に、それぞれ抵抗とコンデンサの直列の回路を接続する
ことで実現可能であり、この部分については従来例と差
違のないところなので、その詳細は省略している。

【００４０】以上の実施の形態によれば、以下の様な効
果を得ることができる。

【００４１】目標信号と検出信号（頂角信号等）の差分
値を増幅してアクチュエータ（ＶＡＰ等）を駆動する閉
ループ型の駆動装置においては、十分な位置（角度）制
御特性を達成するために要求される閉ループゲインに対
して、系の安定性を確保するのに必要となる位相補償回
路（位相遅れ補償，位相進み補償等）を有することにな
るが、この種の系では通常、図７に示した様に、目標信
号と検出信号の差分演算をした後に位相補償を行い、更
に電力増幅を行って駆動する構成をとるが、本実施の形
態では、この必要な構成を欠かさずに、構成の配置を工
夫することによって、同一のオペアンプを兼用し、部品
点数を削減するようにしている。

【００４２】詳しくは、図２と図７との比較で分かるよ
うに、差分演算回路と電力増幅回路と位相補償（進み補
償）回路の構成において、従来二つのオペアンプ（Ａ４
１とＡ４２）を必要としていたところを、本発明の実施
の形態の様な構成にすることで、たった一つのオペアン
プ（Ａ３３）で、同様の効果を得ることが可能となる。

【００４３】手振れ補正システムの場合、ヨー方向とピ
ッチ方向の二系統の回路が必要になるので場合が殆どで
あるので、都合二つのオペアンプの消滅になり、コスト
的にもスペース的にも有利な装置とすることができる。

【００４４】（発明と実施の形態の対応）上記実施の各
形態において、図１の差分演算回路１１や図２の抵抗Ｒ
３１（第２の抵抗）及びＲ３２（第３の抵抗）を介して
オペアンプＡ３３の入力端子で合成される部分が本発明
の差分演算手段に、図１の電力増幅回路１３や図２のオ
ペアンプＡ３３が本発明の増幅手段に、図１の駆動回路
１４や図２の駆動コイル５，オペアンプＡ３４が本発明
の駆動手段に、ＶＡＰ１５が本発明のアクチュエータ
に、図１及び図２の変位量検出回路１６が本発明の状態
検出手段に、図１の位相補償回路１７や図２の抵抗Ｒ３
３（第１の抵抗），コンデンサＣ３１が本発明の位相補
償手段に、それぞれ相当する。

【００４５】以上が実施の形態の各構成と本発明の各構
成の対応関係であるが、本発明は、これら実施の形態の
構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、
又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればど
のようなものであってもよいことは言うまでもない。

【００４６】（変形例）本発明は、アクチュエータとし
て、カメラシステムや双眼鏡、望遠鏡等に用いられる手
振れ補正を行う為の補正手段として用いられる可変頂角
プリズムを例にしているが、これに限定されるものでは
なく、例えば光軸に垂直な平面内において補正レンズを
移動させることで手振れ補正を行う光軸角度変更手段を
クチュエータとして用いても、本発明の効果を得ること
ができるものである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相補償手段を、状態検出手段と差分演算手段との間に
配置することで、前記差分演算手段からの出力を増幅す
る増幅手段に、従来差分演算手段等にも必要とされてい
た増幅手段の機能を持たせるようにしている為、部品点
数を削減でき、コストダウンと省スペース化の両方を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るアクチュエータ駆
動装置の回路構成を示すブロック図である。

【図２】図１の詳細な回路構成を示す回路図である。

【図３】従来及び本発明に係るＶＡＰ素子の構造を示す
断面図である。

【図４】従来及び本発明に係るＶＡＰの構成を示す分解
斜視図である。

【図５】図４のＶＡＰを含む閉ループ系の伝達特性を示
す図である。

【図６】従来のアクチュエータ駆動装置の回路構成を示
すブロック図である。

【図７】図６の詳細な回路構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１１ 差分演算回路 １３ 電力増幅回路 １４ 駆動回路 １５ ＶＡＰ １６ 変位量検出回路 １７ 位相補償回路 Ａ３３ オペアンプ Ａ３４ オペアンプ Ｒ３１ 抵抗 Ｒ３２ 抵抗 Ｒ３３ 抵抗

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータの状態を検出し、検出信
   号を出力する状態検出手段と、前記アクチュエータの状
   態を設定する為の目標信号と前記検出信号の差分を演算
   する差分演算手段と、該差分演算手段からの出力を増幅
   する増幅手段と、該電力増幅手段からの出力に基づいて
   前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記前記差
   分演算手段と前記増幅手段と前記駆動手段と前記アクチ
   ュエータと前記状態検出手段とで形成される閉ループ系
   の安定性を確保する為の一つ以上の位相補償手段とを備
   えたアクチュエータ駆動装置において、 前記位相補償手段の少なくとも一つを、前記状態検出手
   段と前記差分演算手段の間に配置したことを特徴とする
   アクチュエータ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記状態検出手段と前記差分演算手段の
   間に配置される位相補償手段は、位相進み補償を行う手
   段であることを特徴とする請求項１記載のアクチュエー
   タ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記位相補償手段は、直列接続された第
   １の抵抗とコンデンサより成り、前記検出信号の位相補
   償を行うものであり、 前記目標信号が第２の抵抗を介して前記増幅手段の反転
   入力端に入力され、前記検出信号は、第３の抵抗を介し
   て、さらには前記位相補償手段を介して、同時に前記増
   幅手段の反転入力に入力され、 前記差分演算手段は、前記増幅手段の反転入力端子へぞ
   れぞれ入力される、第２の抵抗を介する前記目標信号と
   前記位相補償手段及びこの位相補償手段と並列接続され
   る第３の抵抗を介する前記検出信号とを、加算すること
   によって差分を演算するものであり、 前記増幅手段は、前記差分演算手段によって演算される
   差分出力を増幅して前記駆動手段へ出力することを特徴
   とする請求項２記載のアクチュエータ駆動装置。