KR20090066235A

KR20090066235A - 피에조 액튜에이터 제어 회로, 방진 제어 회로 및 촬상 장치

Info

Publication number: KR20090066235A
Application number: KR1020080128481A
Authority: KR
Inventors: 요시히사 야마다; 도모노리 가미야
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤; 산요 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-06-23
Also published as: US8125119B2; JP2009153229A; KR101043868B1; CN101491802A; CN101491802B; US20090152984A1

Abstract

본 발명은 피에조 액튜에이터를 서보 제어하는 제어 회로로서, 서보 제어 주기마다의 이동 대상물의 목표 위치에의 이동을 효율적으로 행하는 것을 가능하게 한다. 펄스 생성 회로(26)는, 서보 제어 주기 내에서, 복수회의 구동 펄스를 생성한다. 레지스터(28)에는 1회의 구동 펄스에 의한 이동량의 상정값을 저장하고, 해당 상정값을 이용하여 렌즈(8)의 목표 위치까지의 주어진 이동량을 구동 펄스 생성마다 추정함으로써, 목표 위치에 바람직하게 근접시킬 수 있다. 듀티비가 서로 다른 2종류의 구동 펄스를 이용함으로써 조동과 미동이 절환 가능하게 구성되고, 주어진 이동량이 큰 상태에서는 조동으로 하고, 한편, 작은 상태에서는 미동으로 함으로써, 렌즈(8)를 신속하게 이동시킬 수 있다. 또한, 주어진 이동량의 추정값이 미동에 의한 이동량 미만으로 된 경우에는, 구동 펄스의 출력을 정지한다.

피에조 액튜에이터, 제어 회로, 방진 제어 회로, 펄스 생성 회로

Description

피에조 액튜에이터 제어 회로, 방진 제어 회로 및 촬상 장치{PIEZOACTUATOR CONTROL CIRCUIT AND VIBROISOLATING CONTROL CIRCUIT}

본 발명은, 피에조 소자를 이용한 임팩트 구동형의 액튜에이터의 동작을 제어하는 제어 회로 및 그것을 이용하여 촬상 장치의 손떨림 보정을 행하는 방진 제어 회로에 관한 것이다.

종래부터, 피에조 소자의 전왜 효과를 이용하는 피에조 액튜에이터가 제안되고, 초소형의 액튜에이터로서, 기대되고 있다(비특허 문헌 1 참조). 이 피에조 액튜에이터는, 예를 들면, 카메라의 손떨림 보정이나 오토 포커스 등에 채용되어 있다.

임팩트 구동형의 피에조 액튜에이터는, 이동 대상물을 마찰 유지하고, 피에조 소자(압전 소자)에 의해 신축되는 구동축을 갖는다. 구동 회로는, 구동축의 신장시와 수축시의 속도가 서로 다른, 즉, 천천히 늘리고 급히 당기거나, 또는 그 반대로 되도록 하는 전압 신호를 생성하여 피에조 소자에 인가한다. 구동축의 급속 이동시에는, 이동 대상물은 관성 때문에 구동축에 대하여 미끄러지고, 기본적으로 그 위치에 멈춘다. 한편，구동축을 완만하게 이동시키면, 정지 마찰력에 의해 이 동 대상물은 구동축과 함께 변위한다. 이 신축 동작에 의해 이동 대상물을 구동축에 대하여 특정한 방향으로 변위시킬 수 있다.

이 변위는, 원리적으로, 상승 시간과 하강 시간이 서로 다른 톱니 파형의 전압 신호를 피에조 소자에 인가함으로써 실현 가능하다. 그러나，구동 회로로부터 출력되는 구동 신호의 파형으로서는 반드시 톱니 파형일 필요는 없으며, 방형파의 신호이어도, 주파수나 듀티비를 조절함으로써 전술한 변위를 얻는 것이 가능한 것이 알려져 있다. 이동 대상물의 이동 속도는, 구동 신호의 주파수 및 듀티비에 의존하고, 예를 들면, 듀티비를 반대로 함으로써 이동 방향을 바꿀 수 있다.

[비특허 문헌 1] KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.1(2004), p.23-26

액튜에이터를 이용한 서보 제어에서는, 액튜에이터를 구동하여 대상물의 변위를 행할 때마다 최신의 위치를 취득함으로써, 목표 위치에의 정밀도가 좋은 추종이 가능하다. 그러나，구동 펄스에 따라서 구동되는 피에조 액튜에이터의 1회의 변위량은 일반적으로 미소하여, 주어진 변위량이 크면 1주기의 서보 제어 동작에서는 충분히 목표 위치에 근접하지 않는다고 하는 문제가 생긴다.

이 점, 서보 제어 주기를 짧게 하면, 추종 속도를 높이는 것이 가능하다. 그러나，서보 제어 주기의 단축에도 제한이 있는 경우가 있다. 특히, 손 떨림 보정 시스템에서는, 렌즈나 촬상 소자의 위치를 적어도 2차원적으로 제어할 필요가 있고, 렌즈 등의 위치, 요동을 검출하는 위치 센서, 각속도 센서를 각각 복수개 이 용한다. 한편，제어 회로의 소형화를 위해서, 각 센서의 출력을 취득하는 A/D 변환기를 시분할로 공용화하는 것이 행해진다. 이와 같은 경우, 시분할 동작에 기인하여 서보 제어 주기의 단축이 제한될 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 서보 제어 주기의 단축이 제한되는 경우에서도, 피에조 액튜에이터에 의해 이동 대상물을 목표 위치에 바람직하게 근접시키는 것을 가능하게 하는 피에조 액튜에이터 제어 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 피에조 액튜에이터 제어 회로는, 소정의 서보 제어 주기마다 얻어지는 대상물의 변위량에 기초하여, 피에조 소자를 이용한 액튜에이터에 의한 대상물의 변위를 제어하는 것으로서, 상기 대상물을 소정의 스텝폭 변위시키는 구동 펄스를 생성하여 상기 피에조 액튜에이터에 출력하는 구동 펄스 생성부와, 상기 서보 제어 주기 내에, 상기 구동 펄스를 복수회 연속하여 발생시키는 제어부를 갖는다.

본 발명에 의하면, 이동 대상물의 실제의 위치 등이 관측되지 않는 서보 제어 주기 내에서, 구동 펄스를 복수회를 발생시키고, 피에조 소자의 전왜량에 따른 작은 스텝폭보다도 큰 변위를 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태(이하, '실시 형태'라고 함)에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다. 본 실시 형태는, 카메라에 관하여 본 발명을 실시한 것이며, 그 카메라에서, 피에조 액튜에이터는 손떨림 보정 기구에 이용된다.

도 1은, 본 카메라에서의 피에조 액튜에이터를 이용한 손떨림 보정 시스템의 개략의 블록 구성도이다. 본 손떨림 보정 시스템은, 센서부(2), 회로부(4) 및 구동부(6)를 포함하여 구성되며, 회로부(4)는 손떨림 보정의 제어를 행하는 방진 제어 회로이다. 손떨림 보정 시스템에는 몇 개의 방식이 있지만, 예를 들면, 본 시스템은, 촬상 소자(도시 생략)의 수광면에 광학상을 형성하는 렌즈(8)의 위치를 제어하는 방식으로 할 수 있다.

센서부(2)는, 홀 소자(10)와 자이로 센서(12)로 이루어진다. 홀 소자(10)는, 렌즈(8)의 위치를 검출하기 위해 설치된 센서이며, 렌즈(8)에 고정된 자석의 자장에 기초하여, 렌즈(8)와의 거리에 따른 전압 신호 V_P를 발생하여 회로부(4)에 출력한다. 광축에 수직인 평면(x-y 평면) 내에서의 렌즈(8)의 2차원적인 위치(P_X, P_Y)를 검출하기 위해서, 홀 소자(10)는 x 방향, y 방향 각각에 대응하여 설치되고, 신호 V_P로서 x 방향에 대한 신호 V_PX와 y 방향에 대한 신호 V_PY가 얻어진다.

자이로 센서(12)는, 카메라의 진동을 검출하기 위해 설치된 센서이며, 카메라의 각속도 ω에 따른 전기 신호 V_ω를 회로부(4)에 출력한다. 자이로 센서(12)도 2개 설치되고, x축의 주위에서의 각속도 성분 ω_X 및 y축의 주위에서의 각속도 성분 ω_Y각각을 검지하고, 신호 V_ω로서, ω_X에 따른 V_ωX와 ω_Y에 따른 신호 V_ωY를 출력한 다.

구동부(6)는, 전술한 임팩트 구동형의 피에조 액튜에이터이며, 피에조 소자(14)를 이용하여 구성된다. 피에조 소자(14)는, 회로부(4)가 생성하는 구동 펄스 신호를 인가받아 신축하고 구동축을 진퇴시키고, 구동축에 마찰 유지된 렌즈(8)를 구동축을 따른 방향으로 변위시킨다. x-y 평면 내에서의 2차원 변위를 실현하기 위해서, 피에조 소자(14) 및 구동축을 포함하는 액튜에이터는 한쌍 설치되고, x 방향, y 방향 각각의 변위를 가능하게 한다.

회로부(4)는, 시스템 버스(16) 등을 통해서 마이크로컴퓨터(18)에 접속된다. 회로부(4)는, A/D 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter)(20), 홀 이퀄라이저(22), 자이로 이퀄라이저(24), 펄스 생성 회로(26) 및 레지스터(28)를 포함하여 구성된다. 회로부(4)는, 로직 회로에 의해 구성되며, 예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)로서 구성된다.

ADC(20)는, 홀 소자(10), 자이로 센서(12)의 출력 신호를 각각 입력받는다. ADC(20)는 2개의 홀 소자(10)가 출력하는 전압 신호 V_PX, V_PY와, 2개의 자이로 센서(12)가 출력하는 전압 신호 V_ωX, V_ωY를 시분할로 디지털 데이터 D_PX, D_PY, D_ωX, D_ωY로 변환한다. 각 신호의 A/D 변환은, 서보 제어 주기마다 주기적으로 행해진다.

홀 소자(10)의 출력에 기초하여 생성된 위치 데이터 D_PX, D_PY는, 홀 이퀄라이저(22)에 입력된다. 한편，자이로 센서(12)의 출력에 기초하여 생성된 각속도 데 이터 D_ωX, D_ωY는, 자이로 이퀄라이저(24)에 입력된다.

자이로 이퀄라이저(24)는, 서보 제어 주기마다 소정의 샘플링 기간에 걸쳐 입력되는 각속도 D_ωX, D_ωY를 적분 처리하여, x축, y축 각각의 주위에서의 카메라의 요동 각도 θ_X, θ_Y에 따른 데이터 D_θX, D_θY를 생성한다. 자이로 이퀄라이저(24)는, 이들 데이터 D_θX, D_θY에 기초하여, x 방향, y 방향 각각에 대한 손 떨림량에 따른 진동량 데이터 D_SX, D_SY를 생성하여 출력한다.

홀 이퀄라이저(22)는, 가산기(32) 및 서보 회로(34)를 갖는다. 가산기(32)는, ADC(20)로부터 입력되는 위치 데이터 D_PX, D_PY와, 자이로 이퀄라이저(24)로부터의 진동량 데이터 D_SX, D_SY를, x, y 각 방향별로 가산한다. 서보 회로(34)는, 가산기(32)의 출력 데이터 D_AX, D_AY로부터, 렌즈(8)의 주어진 변위량인 서보 데이터 D_SVX, D_SVY를 출력한다.

펄스 생성 회로(26)는 홀 이퀄라이저(22)로부터 출력되는 서보 데이터 D_SVX, D_SVY에 기초하여, 피에조 소자(14)를 구동하는 펄스를 생성한다. 생성된 구동 펄스 신호는 피에조 소자(14)의 구동에 충분한 전압으로 증폭되고, 피에조 소자(14)에 인가된다. 펄스 생성 회로(26)는, D_SVX, D_SVY의 절대값이 감소하는 방향으로 구동부(6)가 구동되도록 펄스를 생성한다. 이것에 의해，본 시스템을 탑재한 카메라 는, 촬상 기간에서, 손 떨림에 따라서 렌즈(8)를 이동시키고, 그 손 떨림에 의한 촬상 소자 상에서의 피사체상의 변위를 보상하고, 고화질의 화상 신호를 얻을 수 있다.

도 2는, 펄스 생성 회로(26)를 설명하는 개략의 기능 블록도이다. 레지스터(28)는, 펄스 생성 회로(26)에서의 처리에 이용되는 각종의 유저 설정 파라미터를 유지한다. 레지스터(28)의 기입 동작이나 읽어내기 동작은, 마이크로컴퓨터(18)가 버스(16)를 통하여 행할 수 있고，유저는 마이크로컴퓨터(18)에 소정의 프로그램을 실행시킴으로써, 레지스터(28)에 대한 원하는 조작을 행할 수 있다.

여기에서, 펄스 생성 회로(26)는, 듀티비가 서로 다른 2종류의 구동 펄스 PL1, PL2를 생성할 수 있다. 예를 들면, 레지스터(28)는, 1주기의 구동 펄스 PL1, PL2를 정하는 파라미터로서, PL1, PL2의 펄스 주기 τ_PL 및 PL1, PL2 각각의 듀티값 ρ_PL1, ρ_PL2가 설정된다. τ_PL은 예를 들면, 펄스 생성 회로(26)에 공급되는 고속의 기준 클럭 CLK의 주기수로 정의할 수 있다. 또한, ρ_PL1, ρ_PL2는 예를 들면, 렌즈(8)를 x, y축의 정방향으로 변위시키는 경우의 PL1, PL2의 H(High) 레벨 기간에 포함되는 클럭 CLK의 주기수로 정의할 수 있다. 이들 설정에 기초하여, 펄스 생성 회로(26)는 예를 들면, PL1에 의해 정방향의 변위를 시키는 경우에는 듀티비(ρ_PL1/τ_PL)의 펄스를 생성하고, 부방향의 변위를 시키는 경우에는, H 레벨 및 L(Low) 레벨의 시간폭이 정방향 변위시와는 역전된 펄스를 생성한다. PL2에 대해서도 마찬 가지로, 정역 각각의 듀티가 정해진다.

PL1, PL2의 생성은 서보 데이터의 대소에 따라서 절환된다. 레지스터(28)는, 그 대소 판정의 임계값으로서, 속도 절환 레벨 γ가 미리 저장된다.

PL1, PL2의 주기마다, 렌즈(8)는 1 스텝씩 변위한다. 그 변위 스텝폭은, 렌즈(8)의 위치 제어의 분해능으로 된다. 이 스텝폭에 대해서는, 사전의 측정 등에 의해 상정값을 구할 수 있고, 그 상정값이, PL1, PL2의 분해능 χ_PLl, χ_PL2로서 레지스터(28)에 미리 저장된다. 여기에서는 PL1은 PL2보다 고속으로 렌즈(8)를 이동 가능하게 듀티값 ρ_PL1,ρ_PL2가 설정되고, 이 속도차에 대응하여, χ_PL1>χ_PL2로 된다.

또한，레지스터(28)에는, 서보 제어 주기 내에서 발생시키는 구동 펄스 수의 상한값 β를 미리 설정할 수도 있다.

이와 같이 레지스터(28)에는 각종 파라미터가 미리 저장된다. 이들 파라미터는, x축용과 y축용으로서 따로따로 설정 가능하게 구성할 수 있다. 펄스 생성 회로(26)는, 이들 각종 파라미터를 이용하여 동작한다.

펄스 생성 회로(26)에는, 서보 제어 주기에 동기하여 생성되는 서보 데이터 래치 인에이블 신호 S_LE가 입력된다. 신호 S_LE가 상승하면, 펄스 생성 회로(26)는 서보 회로(34)가 출력하는 서보 데이터를 래치하는 동작을 행한다(F50). 또한，회로부(4)는 x 방향의 서보 제어와 y 방향의 서보 제어를 시분할로 행하므로, 신호 S_LE로서, x 방향에 대한 신호 S_LEX 및 y 방향에 대한 신호 S_LEY가 서로 타이밍을 어긋나게 하여 따로따로 생성된다. 그리고, 예를 들면, 회로부(4)는 x 방향에 관하여 홀 소자(10), 자이로 센서(12)의 출력을 취득하여, 서보 데이터 D_SVX를 생성함과 함께 S_LEX를 출력한다. 한편，회로부(4)는 y 방향에 관하여 홀 소자(10), 자이로 센서(12)의 출력을 취득하여, 서보 데이터 D_SVY를 생성함과 함께 S_LEY를 출력한다.

펄스 생성 회로(26)는, 신호 S_LEX, S_LEY 각각의 하강의 엣지를 검출하면(F52), 피에조 소자(14)에 대한 구동 펄스의 생성 동작 F54로부터 F66을 개시한다.

펄스 생성 회로(26)는, 서보 데이터 D_SVX, D_SVY의 절대값을 소정의 속도 절환 레벨 γ와 비교하고, 그 비교 결과에 따라서 PL1, PL2 중 어느 하나를 생성할 것인지를 정하고, 이동 속도를 선택한다(F54). 선택된 펄스의 종류는 속도 플래그 F_SP로 설정된다.

펄스 생성 회로(26)는, 구동 펄스에 의한 렌즈(8)의 변위에 따라서 서보 데이터 D_SVX, D_SVY를 갱신하고, 그 서보 데이터 D_SVX, D_SVY를 0에 근접하도록 구동 펄스의 생성을 제어한다. 구체적으로는，펄스 생성 회로(26)는, 처리 F54에서 선택된 구동 펄스에 대응하는 분해능(χ_PL1 또는 χ_PL2)을 이용하여, 서보 데이터를 구동 펄스 생성 후의 값으로 갱신한다(F56, F58). 또한，현재의 서보 데이터가 분해능 미만인 경우에는, 구동 펄스를 생성하지 않도록 구성할 수 있다(F56, F58).

펄스 생성 회로(26)는 서보 제어 주기 내에서의 구동 펄스의 생성수를 카운트하고, 생성수 n_PL이 상한값 β를 초과하는 경우에는, 구동 펄스의 출력을 정지한 다(F60).

펄스 폭 카운터는, 1주기의 구동 펄스의 생성 개시에 연동하여, 기준 클럭 CLK의 카운트를 개시한다(F62). 그 카운트 값 n_CLK에 기초하여 구동 펄스의 생성 등에서의 타이밍 제어가 행해진다.

래치된 서보 데이터의 부호에 의해, 렌즈(8)를 이동할 방향의 정부가 검지된다. 그리고, 해당 부호와, 레지스터(28)에 저장되어 있는 펄스 주기 τ_PL 및 듀티값(ρ_PL1, ρ_PL2)으로부터, 1주기의 구동 펄스의 듀티 상태의 제어 정보로서, H, L 레벨의 길이, 또는 H, L 레벨의 절환 타이밍이 기준 클럭 CLK의 주기수로 구해진다(F64). 펄스 생성 회로(26)는, PL1, PL2 중 속도 플래그 F_SP에 의해 지정되는 쪽에 대한 듀티 상태의 제어 정보와, 기준 클럭 CLK의 카운트값 n_CLK에 기초하여, 구동 펄스를 생성하여 출력한다(F66).

또한, 현재 출력중인 구동 펄스의 주기의 종료(n_CLK=τ_PL)에 연속하여 다음 구동 펄스의 주기가 개시 가능하도록, n_CLK가 τ_PL에 달하기 조금 전에, 구동 펄스의 생성 준비가 개시된다(F68).

ASIC에 의해 구성된 펄스 생성 회로(26)의 동작은 기본적으로 미리 만들어 넣어지는 한편，유저는, 레지스터(28)에 저장하는 각종 파라미터의 조정에 의해, 각각의 목적에 따른 액튜에이터의 동작을 실현 가능하다. 이 구성에 의하면, 피에조 액튜에이터의 제어용의 펌웨어를 이용하여 마이크로컴퓨터가 액튜에이터의 동작 을 제어하는 종래의 방식에 비하여, 마이크로컴퓨터의 부담을 줄여서 간이하게 피에조 액튜에이터를 이용할 수 있다.

도 3은, 펄스 생성 회로(26)에 의한 구동 펄스의 생성 처리를 나타내는 개략의 플로우도이다. 서보 데이터 래치 인에이블 신호 S_LE에 동기하여, 서보 데이터 D_SV(D_SVX, D_SVY)가 래치된다(S80, 도 2의 F50). 펄스 생성 회로(26)는 S_LE의 하강을 검출하면(S82, 도2 의 F52), D_SV의 부호 비트의 값 D_SIGN 및 D_SV의 절대값 D_ABS를 레지스터에 저장한다(S84). 또한, 출력 완료의 구동 펄스수에 대한 카운트값 n_PL, 펄스 폭 카운터의 카운트값 n_CLK및 펄스 출력 플래그 F_POUT을 0으로 리세트한다(S84).

펄스 생성 회로(26)는, 서보 데이터의 절대값 D_ABS를 속도 절환 레벨 γ와 비교하고, D_ABS＞γ의 경우에는, PL2보다 큰 변위(조동)를 실현하는 PL1을 선택하고, 한편, D_ABS≤γ의 경우에는 PL1보다 작은 변위(미동)를 실현하는 PL2를 선택한다. 구체적으로는, 이 선택에 따라서 속도 플래그 F_SP가 설정되고, D_ABS＞γ의 경우에는 F_SP=1, D_ABS≤γ의 경우에는 F_SP=0이 설정된다(S86, 도 2의 F54).

F_SP=1의 경우에는, D_ABS를 분해능 χ_PL1과 비교한다(S88, 도 2의 F56). D_ABS ≥χ_PL1이면, PL1의 생성에 의해 D_ABS를 보다 0에 근접시킬 수 있는, 즉 렌즈(8)를 목표 위치에 근접시킬 여지가 있으므로, 펄스 생성 회로(26)는 펄스 생성 회로(26)는 PL1을 생성하는 것을 전제로 하여, 그 생성 후의 D_ABS를 구한다. 구체적으로는, 현재의 D_ABS로부터 χ_PL1을 감산한 값으로 D_ABS를 갱신한다(S90). 한편, D_ABS＜χ_PL1의 경우에는, PL1의 생성에 의해, 렌즈(8)의 변위가 목표 위치를 초과하므로, 현재의 서보 제어 기간 내의 구동 펄스의 출력 동작을 정지한다(S92). 덧붙이자면, 렌즈(8)가 목표 위치에 도달하기 전에 PL1에 의한 조동 제어에 의해 구동 펄스의 출력이 정지하는 것을 회피하기 위해서, γ를 γ≥χ_PL1-1인 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해，조동 제어에 의해 정지하기 전에 기본적으로, PL2에 의한 미동 제어로 이행하고, 렌즈(8)를 목표 위치에 가까운 위치까지 더욱 이동시키는 것이 가능하게 된다.

F_SP=0의 경우에는, D_ABS를 분해능 χ_PL2와 비교함으로써(S94, 도 2의 F58), PL2를 생성하여 렌즈(8)를 이동시킬지가 판단된다. D_ABS≥χ_PL2이면, PL2를 생성하는 것을 전제로 하여, 그 생성 후의 D_ABS를 구한다. 구체적으로는, 현재의 D_ABS로부터 χ_PL2를 감산한 값으로 D_ABS를 갱신한다(S96). 한편, D_ABS＜χ_PL2의 경우에는, 현재의 서보 제어 기간 내의 구동 펄스의 출력 동작을 정지한다(S98).

D_ABS≥χ_PL1또는 D_ABS≥χ_PL2인 경우(S88, S94)에는, 전술한 바와 같이 D_ABS에 관해서는 PL1 또는 PL2를 생성할 여지가 있다. 이 경우에는, 또한，서보 제어 주기 내에서의 구동 펄스 수에 관하여, PL1 또는 PL2의 생성의 여지가 있는지의 여부가 판정된다(S100, 도 2의 F60). 구체적으로는，현시점의 출력 완료 펄스의 카운트값 n_PL이 상한값 β에 달하고 있는, 즉 n_PL≥β이면, 현재의 서보 제어 기간에서의 새로운 구동 펄스의 출력 동작을 정지한다(S102).

한편，n_PL＜β이면 PL1 또는 PL2를 출력하는 처리로 이행한다. 펄스 출력 처리의 개시에 있어서, 출력 완료 펄스의 카운트 값 n_PL을 1증가·갱신하고, 펄스 폭 카운터의 카운트값 n_CLK를 0으로 리세트한다(S104). 또한，펄스 출력 플래그 F_POUT을 1로 세트한다(S104). 그러한 후, 펄스 폭 카운터를 기동한다(S106). 또한，펄스 출력 플래그 F_POUT이 1로 세트된 것에 연동하여, 펄스 출력 처리가 기동된다(S108). 펄스 생성 회로(26)는, 이들 펄스 폭 카운터의 동작 및 펄스 출력 처리 각각을, 전술한 구동 펄스의 생성을 할 때까지의 준비 처리 S86으로부터 S102와 병렬하여 실행 가능하게 구성되고, 펄스 폭 카운터의 값 n_CLK가 카운트 종료 직전의 값(τ_PL-ε)으로 되면, 현재의 구동 펄스의 생성을 계속하면서, 다음 구동 펄스에 대한 준비 처리 S86으로부터 S102가 개시된다(S110, 도 2의 F68). ε는 준비 처리 S86으로부터 S102에 요하는 시간에 따라서 설정되며, 예를 들면, 2 정도로 설정된다. 또한，펄스 폭 카운터는, 전술한 바와 같이, 기준 클럭 CLK를 카운트한다.

펄스 출력 처리에서는, 부호 비트값 D_SIGN, 속도 플래그 F_SP, 듀티값 ρ_PL1,ρ_PL2, 펄스 주기 τ_PL로부터 구동 펄스의 듀티 상태의 제어 정보가 생성된다(도 2의 F64). 이 듀티를 정하는 제어 정보와 n_CLK에 기초하여, 펄스 생성 회로(26)는 출력 전압의 H 레벨, L 레벨 상호의 절환을 행하고, 구동 펄스를 생성하여 출력한다.

도 4는, 구동 펄스의 신호 파형을 모식적으로 나타내는 타이밍도이다. 도 4에서, 가로 방향이 시간축이며, 서보 데이터 래치 인에이블 신호 S_LEX, S_LEY, x 방향의 피에조 액튜에이터에 대한 구동 펄스 PL_XA, PL_XB, y 방향의 피에조 액튜에이터에 대한 구동 펄스 PL_YA, PL_YB가 세로 방향으로 배열되어 도시되어 있다. 여기에서, PL_XA 및 PL_XB는 x 방향 액튜에이터의 피에조 소자(14)의 양극성 각각에 인가되는 펄스이며, 상보적인 파형으로 생성된다. 마찬가지로, PL_YA 및 PL_YB는 y방향 액튜에이터의 피에조 소자(14)의 양극성 각각에 인가되는 펄스이다. 예를 들면, x 방향에 관하여, 서보 제어 주기 T_SV는, S_LEX의 상승 타이밍의 간격이며, 구동 펄스 PL_XA, PL_XB는, S_LEX의 하강 타이밍의 간격 T_DV에서 생성 가능하다. 이 T_DV에서 생성되는 구동 펄스수의 상한값이 β로 지정된다. β는, 기준 클럭 CLK의 1주기의 길이를 T_CLK로 하면，β≤T_DV/(T_CLK·τ_PL)을 만족하도록 설정된다. 도 4에서는, β=10으로 한 예를 나타내고 있다.

도 5는, 피에조 액튜에이터를 이용한 서보 제어의 일례를 설명하는 모식적인 타이밍도이다. 도 5에서, 가로 방향이 시간축이며, 서보 데이터 래치 인에이블 신호 S_LEY, 구동 펄스 PL_YA, PL_YB 및 서보 데이터 D_SVY의 절대값 D_ABS가 세로 방향으로 배열되어 도시되어 있다. 이 예는 S_LEY의 하강에서 래치된 D_SVY의 절대값이 속도 절환 레벨 γ를 초과하는 큰 값인 경우이다. 구동 펄스를 발생할 때마다 D_ABS는 소정 스텝폭씩 감소하고, 렌즈(8)의 목표 위치에 대응하는 0에 서서히 근접해 간다. 구동 개시시에는 D_ABS가 γ보다 크고, 처리 S86에서 구동 펄스 PL1의 생성이 선택된다. 이것에 의해 비교적 큰 스텝폭으로 렌즈(8)는 변위한다. 이 스텝폭은 기본적으로 분해능 χ_PL1로서 레지스터(28)에 설정된 설정값에 상당하며, D_ABS는 χ_PL1만큼 감소한 값으로 갱신된다. 구동 펄스 PL1의 생성은 D_ABS가 γ보다 큰 동안, 반복된다.

D_ABS가 γ 이하로 되면, 처리 S86에서 구동 펄스 PL2의 생성이 선택되고, 렌즈(8)는 PL1보다 작은 스텝폭으로 변위한다(시각 t₁). PL2에 의한 스텝폭은 기본적으로 분해능 χ_PL2로서 레지스터(28)에 설정된 설정값에 상당하며. D_ABS는 χ_PL2만큼 감소한 값으로 갱신된다.

이와 같이, 펄스 생성 회로(26)는, PL1에 의해 큰 스텝폭으로 렌즈(8)를 변위시키는 조동 동작과, PL2에 의해 작은 스텝폭으로 렌즈(8)를 변위시키는 미동 동작을 절환할 수 있다. 이것에 의해，D_ABS가 큰 경우에도 조동 동작에 의해, 서보 제어 주기에 따른 기간 T_DV내에서의 한정된 구동 펄스수로, 렌즈(8)를 신속하게 목표 위치에 근접시킬 수 있다. 한편，미동 동작에 의하면, 목표 위치로 근접하는 속도는 내려가는 반면, 바람직한 위치 정밀도를 실현하는 것이 가능하게 된다.

특히, 전술한 바와 같이, D_ABS를 0에 점차 근접시키는 과정에서, D_ABS가 큰 범 위에서는 조동을 행하고, D_ABS가 작은 범위에서는 미동을 행하도록 절환함으로써, 목표 위치에의 도달 속도의 단축과, 도달 위치의 정밀도의 확보와의 양립이 가능하게 된다.

도 6은, 피에조 액튜에이터를 이용한 서보 제어의 다른 예를 설명하는 모식적인 타이밍도이다. 도 6에서도 도 5와 마찬가지로, 가로 방향이 시간축이며, 서보 데이터 래치 인에이블 신호 S_LEY, 구동 펄스 PL_YA, PL_YB 및 서보 데이터 D_SVY의 절대값 D_ABS가 세로 방향으로 배열되어 도시되어 있다. 이 예에서는, S_LEY의 하강에서 래치된 D_SVY의 절대값이 비교적 작기 때문에, 구동 펄스수가 상한값 β에 달하기 전에, 펄스 출력이 정지된다. 예를 들면, 당초의 D_ABS가 γ 이하이기 때문에, 펄스 생성 회로(26)는, 미동을 행하는 구동 펄스 PL2의 생성을 개시한다. PL2를 생성할 때마다 D_ABS의 분해능 χ_PL2씩 감소한다. 펄스 생성 회로(26)는, D_ABS가 χ_PL2미만으로 된 것을 검지하면(도 3의 처리 S94), 그 이상, 구동 펄스를 생성하여도 렌즈(8)가 목표 위치를 지나치게 통과하게 되기 때문에, 구동 펄스 출력을 정지하고(S98), 목표 위치까지 양호하게 근접하였다고 추정되는 현재 위치를, 다음의 서보 제어 주기의 개시까지 유지한다.

본 발명은, 렌즈(8) 대신에 촬상 소자를 피에조 액튜에이터에 의해 변위시키는 손 떨림 보정 시스템에 이용할 수도 있다. 또한，전술한 실시 형태는 손 떨림 보정 시스템에 관한 것이었지만, 본 발명은 오토 포커스 등의 다른 서보 제어 시스 템에 이용되는 피에조 액튜에이터를 구동하는 회로에 일반적으로 적용 가능하다.

또한，여기서는 듀티비가 서로 다른 2종류의 구동 펄스 PL1, PL2를 이용하여, 조동과 미동의 2단의 속도를 절환 가능하도록 하였지만, 레지스터(28)에 더 많은 듀티 상태의 정의 정보를 저장하여, 보다 다단의 속도 절환을 가능하게 구성할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른, 피에조 액튜에이터를 이용한 손떨림 보정 시스템의 개략의 블록 구성도.

도 2는 펄스 생성 회로를 설명하는 개략의 기능 블록도.

도 3은 펄스 생성 회로에 의한 구동 펄스의 생성 처리를 나타내는 개략의 플로우도．

도 4는 구동 펄스의 신호 파형을 모식적으로 나타내는 타이밍도.

도 5는 피에조 액튜에이터를 이용한 서보 제어의 일례를 설명하는 모식적인 타이밍도.

도 6은 피에조 액튜에이터를 이용한 서보 제어의 다른 예를 설명하는 모식적인 타이밍도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 센서부

4: 회로부

6: 구동부

8: 렌즈

10: 홀 소자

12: 자이로 센서

14: 피에조 소자

16: 시스템 버스

18: 마이크로컴퓨터

20: ADC

22: 홀 이퀄라이저

24: 자이로 이퀄라이저

26: 펄스 생성 회로

28: 레지스터

32: 가산기

34: 서보 회로

Claims

소정의 서보 제어 주기마다 얻어지는 대상물의 변위량에 기초하여, 피에조 소자를 이용한 피에조 액튜에이터에 의한 대상물의 변위를 제어하는 피에조 액튜에이터 제어 회로로서,

상기 대상물을 소정의 스텝폭 변위시키는 구동 펄스를 생성하여 상기 피에조 액튜에이터에 출력하는 구동 펄스 생성부와,

상기 서보 제어 주기 내에, 상기 구동 펄스를 복수회 연속하여 발생시키는 제어부

를 갖는 것을 특징으로 하는 피에조 액튜에이터 제어 회로.
제1항에 있어서,

상기 스텝폭의 상정값을 기억하는 스텝폭 기억부를 갖고,

상기 제어부는, 상기 구동 펄스의 발생마다, 상기 상정값에 기초하여 상기 변위량의 잔여량을 추정하고, 상기 잔여량이 상기 상정값 미만에 달한 경우에는, 현재의 상기 서보 제어 주기 내에서 이후의 상기 구동 펄스의 생성을 정지시키는 것

을 특징으로 하는 피에조 액튜에이터 제어 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구동 펄스의 듀티에 관하여，상기 스텝폭이 큰 제1 듀티 상태 및 상기 스텝폭이 작은 제2 듀티 상태 각각을 정의하는 정보를 기억하는 듀티 기억부와,

상기 제1 및 제2 듀티 상태 각각의 상기 스텝폭의 상정값을 기억하는 스텝폭 기억부와,

임의로 설정 가능한 절환 레벨을 기억하는 절환 레벨 기억부

를 갖고,

상기 구동 펄스 생성부는, 상기 듀티 기억부에 기억된 정보에 기초하여, 상기 제1 또는 제2 듀티 상태의 상기 구동 펄스를 생성하고,

상기 제어부는,

상기 구동 펄스의 발생마다, 상기 상정값에 기초하여 상기 변위량의 잔여량을 추정하고, 상기 잔여량이 상기 절환 레벨보다 큰 경우에는, 생성되는 상기 구동 펄스를 상기 제1 듀티 상태로 설정하여 상기 대상물을 변위시키고, 한편，상기 잔여량이 상기 절환 레벨 이하인 경우에는, 상기 제2 듀티 상태로 설정하여 상기 대상물을 변위시키는 것

을 특징으로 하는 피에조 액튜에이터 제어 회로.
제2항에 있어서,

상기 스텝폭 기억부는, 기억 내용을 재기입 가능하게 구성된 레지스터로 구성되며,

상기 구동 펄스 생성부 및 상기 제어부는, ASIC에 의해 구성되는 것을 특징 으로 하는 피에조 액튜에이터 제어 회로.
제3항에 있어서,

상기 듀티 기억부, 상기 스텝폭 기억부 및 상기 절환 레벨 기억부는, 기억 내용을 재기입 가능하게 구성된 레지스터로 구성되며,

상기 구동 펄스 생성부 및 상기 제어부는, ASIC에 의해 구성되는 것

을 특징으로 하는 피에조 액튜에이터 제어 회로.
촬상 장치의 진동을 검출하는 센서의 출력 신호에 기초하여, 상기 진동에 의한 상기 촬상 장치의 변위량에 따른 진동 보상 신호를 생성하는 진동 보상 신호 생성부와,

상기 촬상 장치의 구동 가능한 렌즈의 구동 위치를 검출하는 센서의 출력 신호 및 상기 진동 보상 신호에 기초하여, 소정의 서보 제어 주기마다 상기 렌즈의 구동을 제어하는 신호를 생성하는 렌즈 제어부와,

상기 렌즈 제어부의 출력 신호에 기초하여, 피에조 소자를 이용한 피에조 액튜에이터에 의한 상기 렌즈의 변위를 제어하는 피에조 액튜에이터 제어 회로를 구비한 방진 제어 회로로서,

상기 피에조 액튜에이터 제어 회로는,

상기 렌즈를 소정의 스텝폭 변위시키는 구동 펄스를 생성하여 상기 피에조 액튜에이터에 출력하는 구동 펄스 생성부와,

상기 서보 제어 주기 내에, 상기 구동 펄스를 복수회 연속하여 발생시키는 제어부

를 갖는 것을 특징으로 하는 방진 제어 회로.
제6항의 방진 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.