特開2023-163732アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュール、電子機器
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023163732
(43)【公開日】2023-11-10
(54)【発明の名称】アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュール、電子機器
(51)【国際特許分類】
H02P 25/034 20160101AFI20231102BHJP
G03B 5/00 20210101ALI20231102BHJP
【ＦＩ】
H02P25/034
G03B5/00 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022074824
(22)【出願日】2022-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(74)【代理人】
【識別番号】100133215
【弁理士】
【氏名又は名称】真家 大樹
(72)【発明者】
【氏名】前出 淳
【テーマコード（参考）】
2K005
5H540
【Ｆターム（参考）】
2K005AA11
2K005BA48
2K005CA02
2K005CA14
2K005CA23
2K005CA40
2K005CA53
5H540AA10
5H540BA06
5H540EE02
5H540EE05
5H540EE11
5H540EE14
5H540EE15
5H540FA03
5H540GG03
5H540GG05
5H540GG07
(57)【要約】
【課題】可動範囲内に障害物が存在する状況において、消費電力を削減し、または、信頼性の低下を抑制可能なアクチュエータドライバを提供する。
【解決手段】誤差検出器２３２は、位置指令ＰＲＥＦと、可動部の位置を示すフィードバック信号ＰＦＢとの誤差ｅｒｒを生成する。補償器２３４は、誤差にｅｒｒ応じて、制御信号ｃｔｒｌを生成する。クランプ回路２３６は、制御信号ｃｔｒｌを、許容範囲に収まるようにクランプして、クランプ制御信号ｃｔｒｌ’を生成する。駆動部２２０は、クランプ制御信号ｃｔｒｌ’に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する。保護回路２３８Ａは、クランプ回路２３６に入力される制御信号ｃｔｒｌを監視し、制御信号ｃｔｒｌが所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、クランプ回路２３６の許容範囲を狭める。
【選択図】図３
【解決手段】誤差検出器２３２は、位置指令ＰＲＥＦと、可動部の位置を示すフィードバック信号ＰＦＢとの誤差ｅｒｒを生成する。補償器２３４は、誤差にｅｒｒ応じて、制御信号ｃｔｒｌを生成する。クランプ回路２３６は、制御信号ｃｔｒｌを、許容範囲に収まるようにクランプして、クランプ制御信号ｃｔｒｌ’を生成する。駆動部２２０は、クランプ制御信号ｃｔｒｌ’に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する。保護回路２３８Ａは、クランプ回路２３６に入力される制御信号ｃｔｒｌを監視し、制御信号ｃｔｒｌが所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、クランプ回路２３６の許容範囲を狭める。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動部を位置決めするアクチュエータを駆動するアクチュエータドライバであって、
位置指令と、前記可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、
前記誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、
前記制御信号を許容範囲に収まるようにクランプしてクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、
前記クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、
前記クランプ回路に入力される前記制御信号を監視し、前記制御信号が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、前記クランプ回路の前記許容範囲を狭める保護回路と、
を備える、アクチュエータドライバ。
位置指令と、前記可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、
前記誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、
前記制御信号を許容範囲に収まるようにクランプしてクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、
前記クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、
前記クランプ回路に入力される前記制御信号を監視し、前記制御信号が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、前記クランプ回路の前記許容範囲を狭める保護回路と、
を備える、アクチュエータドライバ。
【請求項2】
前記保護回路は、前記制御信号の絶対値を前記所定範囲に対応するしきい値と比較し、前記制御信号の絶対値が前記しきい値を越えている時間が、前記所定時間に達すると、前記クランプ回路の前記許容範囲を狭める、請求項１に記載のアクチュエータドライバ。
【請求項3】
可動部を位置決めするアクチュエータを駆動するアクチュエータドライバであって、
位置指令と、前記可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、
前記誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、
前記制御信号を許容範囲に収まるようにクランプしてクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、
前記クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、
前記誤差を監視し、前記誤差が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、前記クランプ回路の前記許容範囲を狭める保護回路と、
を備える、アクチュエータドライバ。
位置指令と、前記可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、
前記誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、
前記制御信号を許容範囲に収まるようにクランプしてクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、
前記クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、
前記誤差を監視し、前記誤差が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、前記クランプ回路の前記許容範囲を狭める保護回路と、
を備える、アクチュエータドライバ。
【請求項4】
前記保護回路は、前記誤差の絶対値を前記所定範囲に対応するしきい値と比較し、前記誤差の絶対値が前記しきい値を越えている時間が、前記所定時間に達すると、前記クランプ回路の前記許容範囲を狭める、請求項３に記載のアクチュエータドライバ。
【請求項5】
前記補償器は、比例積分制御器を含む、請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
【請求項6】
ひとつの半導体基板に一体集積化される、請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータドライバ。
【請求項7】
イメージセンサと、
前記イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、
前記手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めするアクチュエータと、
請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータドライバと、
を備える、カメラモジュール。
前記イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、
前記手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めするアクチュエータと、
請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータドライバと、
を備える、カメラモジュール。
【請求項8】
請求項７に記載のカメラモジュールを備える、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アクチュエータドライバおよびこれを用いたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、スマートフォンなどの電子機器に搭載されるカメラモジュールに、光学手ぶれ補正（ＯＩＳ：Optical Image Stabilizer）の採用が進められている。光学手ぶれ補正付きのカメラモジュールは、イメージセンサ、イメージセンサの撮像面と平行なＸＹ平面内で移動可能なレンズ（手ブレ補正用レンズと称する）、レンズを位置決めするアクチュエータ、アクチュエータを制御するアクチュエータドライバを備える。ジャイロセンサなどのブレ検出手段によってブレが検出されると、アクチュエータドライバは、ブレが相殺されるようにアクチュエータを駆動し、レンズをシフトさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１３８９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
アクチュエータドライバは、フィードバックによる位置制御を行う。具体的には、ホールセンサなどによって可動部の位置を示す位置検出信号を生成し、位置検出信号と、可動部の目標位置を指示する指令値の誤差がゼロに近づくように、アクチュエータに供給する電力をフィードバック制御する。
【0005】
レンズの可動範囲は、メカ端によって規定され、可動部の目標位置は、可動範囲内で指定される。可動範囲内に、可動部の移動を妨げる障害物が存在する状況が生じうる。たとえば、温度変化によってメカ端相当の位置信号が変化すると、メカ端が障害物となりうる。あるいはレンズが外部に露出している場合、レンズが外部の障害物と接触する可能性もある。
【0006】
かかる状況で、目標位置が障害物よりも可動範囲の外側に設定されると、可動部が障害物と接触して動かなくなる。アクチュエータドライバは、フィードバック制御によって、可動部を目標位置に移動させようとするため、駆動信号が大きくなる。この状態が長時間持続すると、無駄な電力を消費するばかりでなく、アクチュエータやアクチュエータドライバの信頼性を低下させる要因となる。
【0007】
本開示は係る状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、可動範囲内に障害物が存在する状況において、消費電力を削減し、または、信頼性の低下を抑制可能なアクチュエータドライバの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示のある態様は、可動部を位置決めするアクチュエータを駆動するアクチュエータドライバに関する。アクチュエータドライバは、位置指令と、可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、制御信号を、許容範囲に収まるようにクランプしたクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、クランプ回路に入力される制御信号を監視し、制御信号が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、クランプ回路の許容範囲を狭める保護回路と、を備える。
【0009】
本開示の別の態様もまた、アクチュエータドライバである。このアクチュエータドライバは、位置指令と、可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、制御信号を、許容範囲に収まるようにクランプしたクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、誤差を監視し、誤差が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、クランプ回路の許容範囲を狭める保護回路と、を備える。
【0010】
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、消費電力を削減し、および／または、信頼性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。
【0014】
一実施形態に係るアクチュエータドライバは、可動部を位置決めするアクチュエータを駆動する。アクチュエータドライバは、位置指令と、可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、制御信号を、許容範囲に収まるようにクランプしたクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、クランプ回路に入力される制御信号を監視し、制御信号が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、クランプ回路の許容範囲を狭める保護回路と、を備える。
【0015】
正常状態では、十分に高いトルクを発生するために、クランプ回路の許容範囲は広く規定される。可動範囲内で可動部が障害物と接触すると、フィードバック信号と目標値の誤差がゼロに収束せず、したがって誤差にもとづいて生成される制御信号が所定範囲を逸脱し、その状態が持続する。このような異常状態を検出して、クランプ回路の許容範囲を狭めることで、駆動信号が小さくなり消費電力が削減され、および／または、アクチュエータドライバや駆動対象のアクチュエータの信頼性を改善できる。
【0016】
一実施形態において、保護回路は、制御信号の絶対値を所定範囲に対応するしきい値と比較し、制御信号の絶対値がしきい値を越えている時間が、所定時間に達すると、クランプ回路の許容範囲を狭めてもよい。
【0017】
一実施形態に係るアクチュエータドライバは、位置指令と、可動部の位置を示すフィードバック信号との誤差を生成する誤差検出器と、誤差に応じて、制御信号を生成する補償器と、制御信号を、許容範囲に収まるようにクランプしたクランプ制御信号を生成するクランプ回路と、クランプ制御信号に応じた駆動信号をボイスコイルモータに印加する駆動部と、誤差を監視し、誤差が所定範囲を逸脱した状態が、所定時間にわたり持続するとき、クランプ回路の許容範囲を狭める保護回路と、を備える。
【0018】
可動範囲内で可動部が障害物と接触すると、フィードバック信号と目標値の誤差がゼロに収束せず、所定範囲を逸脱し、その状態が持続する。この状態を検出して、クランプ回路の許容範囲を狭めることで、駆動信号が小さくなり消費電力が削減され、および／または、アクチュエータドライバや駆動対象のアクチュエータの信頼性を改善できる。
【0019】
一実施形態において、保護回路は、誤差の絶対値を所定範囲に対応するしきい値と比較し、誤差の絶対値がしきい値を越えている時間が、所定時間に達すると、クランプ回路の許容範囲を狭めてもよい。
【0020】
一実施形態において、補償器は、比例積分（ＰＩ）制御器を含んでもよい。
【0021】
一実施形態において、アクチュエータドライバは、ひとつの半導体基板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。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
【0022】
一実施形態に係るカメラモジュールは、イメージセンサと、イメージセンサへの入射光路上に設けられた手ブレ補正レンズと、手ブレ補正レンズを含む可動部を位置決めするアクチュエータと、上述のいずれかのアクチュエータドライバと、を備える。
【0023】
（実施形態）
以下、好適な実施形態について、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、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。
以下、好適な実施形態について、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、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
図１は、手振れ補正機能を備えるカメラモジュールのブロック図である。カメラモジュール１００は、イメージセンサ１０２、手ブレ補正レンズ１０４、第１アクチュエータ１０６＿１、第２アクチュエータ１０６＿２、アクチュエータドライバ２００、位置検出素子１１０＿１，１１０＿２、ブレ検出手段１１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１４を備える。カメラモジュール１００はその他、オートフォーカス用のレンズ、アクチュエータなどを備えるが、図１では省略している。
【0027】
理解の容易化のため、手ブレ補正レンズ１０４の光軸方向をＺ軸にとるものとする。また、カメラモジュール１００が、図１の姿勢にあるときの、左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸にとるものとする。Ｘ軸を第１軸、Ｙ軸を第２軸とも表記する。
【0028】
手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２に入射する光の光路上に配置される。イメージセンサ１０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤであり、手ブレ補正レンズ１０４を透過した像を撮影する。
【0029】
手ブレ補正レンズ１０４は、イメージセンサ１０２の撮像面と平行な面内（ＸＹ平面）において、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能な状態で支持されている。第１アクチュエータ１０６＿１は、手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５を第１軸（Ｘ軸）方向に位置決めし、第２アクチュエータ１０６＿２は、可動部１０５を第２軸（Ｙ軸）方向に位置決めする。第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２は、リニアアクチュエータであり、たとえばボイスコイルモータが用いられる。手ブレ補正レンズ１０４を含む可動部１０５は、第１軸方向、第２軸方向それぞれについて、可動範囲が機械的に制約されている。可動範囲の端部を、メカ端と称する。第１軸方向について、正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在し、第２軸方向についても正方向と負方向それぞれに、メカ端が存在する。
【0030】
ブレ検出手段１１２は、カメラモジュール１００のブレを検出し、ブレを示すブレ検出信号Ｓ１を生成する。ブレ検出手段１１２はたとえばジャイロセンサであり、カメラモジュール１００のＸ軸周りの角速度ωＸ、Ｙ軸周りの角速度ωＹ、Ｚ軸周りの角速度ωＺを検出する。手ブレ補正レンズ１０４のＸ軸方向の位置が制御することにより、Ｙ軸周りの回転（ブレ）を補正することができ、手ブレ補正レンズ１０４のＹ軸方向の位置が制御することにより、Ｘ軸周りの回転（ブレ）を補正することができる。ブレ検出信号Ｓ１は、少なくとも２軸の角速度ωＸ，ωＹを含む。
【0031】
アクチュエータドライバ２００は、ブレ検出手段１１２が検出したブレ検出信号Ｓ１にもとづいて、ブレが相殺されるように、手ブレ補正レンズ１０４の変位の目標値を示すターゲットコード（位置指令）を生成する。アクチュエータドライバ２００は、内部で生成したターゲットコードにもとづいて、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２それぞれに対する駆動信号Ｓ２＿１，Ｓ２＿２を生成する。アクチュエータ１０６＿ｉ（ｉ＝１，２）は、対応する駆動信号Ｓ２＿ｉに応じて手ブレ補正レンズ１０４を位置決めする。
【0032】
手振れ補正では、手ブレ補正レンズ１０４を正確に位置決めする必要があるため、フィードバック制御（クローズドループ制御）が採用される。位置検出素子１１０＿１，１１０＿２はそれぞれ、手ブレ補正レンズ１０４の第１軸方向の位置（変位量）ＰＸおよび第２軸方向の位置（変位量）ＰＹを示す位置検出信号Ｓ３＿１，Ｓ３＿２を生成する。位置検出素子１１０はたとえばホールセンサなどを用いることができる。
【0033】
アクチュエータドライバ２００は、手ブレが補正されるように、第１アクチュエータ１０６＿１および第２アクチュエータ１０６＿２を駆動する。具体的には第１モードにおいて、アクチュエータドライバ２００は、第１位置検出信号Ｓ３＿１の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置ＰＸが、ターゲットコードが示す目標位置ＰＸ（ＲＥＦ）と一致するように、駆動信号Ｓ２＿１をフィードバック制御する。同様に、アクチュエータドライバ２００は、第２位置検出信号Ｓ３＿２の示す手ブレ補正レンズ１０４の位置ＰＹが、ターゲットコードが示す目標位置ＰＹ（ＲＥＦ）と一致するように、駆動信号Ｓ２＿２をフィードバック制御する。
【0034】
以上がカメラモジュール１００の全体の構成である。続いて、アクチュエータドライバ２００について説明する。
【0035】
図２は、アクチュエータドライバ２００のブロック図である。アクチュエータドライバ２００は、制御部２１０および第１駆動部２２０＿１および第２駆動部２２０＿２を備える。ジャイロセンサ１１２Ａは、図１のブレ検出手段１１２であり、カメラモジュール１００の角速度を検出する。
【0036】
制御部２１０は、位置指令生成部２１２、第１サーボコントローラ２３０＿１、第２サーボコントローラ２３０＿２を備える。
【0037】
位置指令生成部２１２は、第１モードにおいて、ジャイロセンサ１１２Ａが生成するブレ検出信号Ｓ１を受け、Ｘ軸およびＹ軸それぞれについて、ブレを相殺することができる手ブレ補正レンズ１０４の位置を示す位置指令ＸＲＥＦ，ＹＲＥＦを生成する。たとえば位置指令生成部２１２は、Ｘ軸周りの角速度ωＸを積分して所定のゲインを乗算することにより、位置指令ＸＲＥＦを生成する。同様に、位置指令生成部２１２は、Ｙ軸周りの角速度ωＹを積分して所定のゲインを乗算することにより、位置指令ＹＲＥＦを生成する。
【0038】
位置検出素子１１０＿１が生成する位置検出信号Ｓ３＿１は、図示しないＡ／Ｄコンバータによって、デジタルのフィードバック信号ＸＦＢに変換される。同様に位置検出素子１１０＿２が生成する位置検出信号Ｓ３＿２は、図示しないＡ／Ｄコンバータによって、デジタルのフィードバック信号ＹＦＢに変換される。フィードバック信号ＸＦＢ，ＹＦＢはそれぞれ、可動部１０５のＸ方向、Ｙ方向の位置（Ｘ座標，Ｙ座標）を示す。
【0039】
第１サーボコントローラ２３０＿１は、フィードバック信号ＸＦＢと位置指令ＸＲＥＦの誤差がゼロに近づくように、制御信号Ｓ４＿１を生成する。第１駆動部２２０＿１は、制御信号Ｓ４＿１に応じた駆動信号Ｓ２＿１を生成する。制御信号Ｓ４＿１はたとえば電流指令であり、第１駆動部２２０＿１は、制御信号Ｓ４＿１に応じた電流量の駆動電流を、第１アクチュエータ１０６＿１に供給する。あるいは制御信号Ｓ４＿１は電圧指令であり、第１駆動部２２０＿１は、制御信号Ｓ４＿１に応じた電圧レベルの駆動電圧を、第１アクチュエータ１０６＿１に供給する。
【0040】
同様に、第２サーボコントローラ２３０＿２は、位置検出素子１１０＿２が生成する位置検出信号Ｓ３＿２を、可動部１０５のＹ座標を示すフィードバック信号ＹＦＢとして受ける。第２サーボコントローラ２３０＿２は、フィードバック信号ＹＦＢと位置指令ＹＲＥＦの誤差がゼロに近づくように、制御信号Ｓ４＿２を生成する。第２駆動部２２０＿２は、制御信号Ｓ４＿２に応じた駆動信号Ｓ２＿２を生成する。
【0041】
図３は、実施形態１に係るサーボコントローラ２３０Ａを備えるアクチュエータドライバ２００Ａのブロック図である。サーボコントローラ２３０Ａは、図２の第１サーボコントローラ２３０＿１または第２サーボコントローラ２３０＿２に対応する。図３におけるＰは、図２のＸまたはＹである。
【0042】
サーボコントローラ２３０Ａは、誤差検出器２３２、補償器２３４、クランプ回路２３６、保護回路２３８Ａを備える。
【0043】
誤差検出器２３２は、位置指令ＰＲＥＦと、可動部１０５の位置を示すフィードバック信号ＰＦＢとの誤差ｅｒｒを生成する。誤差検出器２３２は、減算器で構成できる。
【0044】
補償器２３４は、誤差ｅｒｒに応じて、制御信号ｃｔｒｌを生成する。補償器２３４をサーボフィルタとも称する。補償器２３４は、たとえばＰＩ（比例・積分）制御器であり、誤差ｅｒｒに比例ゲインｋｐを乗算した値と、誤差ｅｒｒの積分値に積分ゲインｋｉを乗算した値と、を加算し、制御信号ｃｔｒｌを生成してもよい。補償器２３４は、ＰＩＤ（比例・積分・微分制御器）であってもよい。
【0045】
以下、理解の容易化のために、制御信号ｃｔｒｌは、正および負をとるものとし、制御信号ｃｔｒｌが正のとき、駆動電流の向きが正となり、可動部１０５は、正方向に移動するものとする。反対に、制御信号ｃｔｒｌが負のとき、駆動電流の向きが負となり、可動部１０５は、負方向に移動するものとする。なお、制御信号ｃｔｒｌの正負は、便宜的なものであり、正負の境界は、デジタルの値０であるとは限らない。たとえば制御信号ｃｔｒｌが１０ビットである場合、５１２より大きい領域を正、５１２より小さい領域を負とすることができる。
【0046】
クランプ回路２３６は、制御信号ｃｔｒｌを受け、クランプ制御信号ｃｔｒｌ’を生成する。クランプ制御信号ｃｔｒｌは、クランプ信号ｃｔｒｌを許容範囲ＣＬＭＰｎ～ＣＬＭＰｐに収まるようにクランプしたものである。ＣＬＭＰｎは負側のクランプレベルであり、ＣＬＭＰｐは正側のクランプレベルである。
【0047】
駆動部２２０は、クランプ制御信号Ｓ４（ｃｔｒｌ’）に応じた駆動信号Ｓ２をボイスコイルモータに印加する。
【0048】
保護回路２３８Ａは、クランプ回路２３６に入力されるクランプ処理前の制御信号ｃｔｒｌを監視する。保護回路２３８Ａには、所定範囲ＴＨｎ～ＴＨｐが設定されている。保護回路２３８Ａは、制御信号ｃｔｒｌが所定範囲（ＴＨｎ～ＴＨｐ）を逸脱した状態（ｃｔｒｌ＞ＴＨｎまたはｃｔｒｌ＜ＴＨｐ）が、所定時間τにわたり持続するとき、保護信号ＰＲＯＴをアサートし、クランプ回路２３６の許容範囲を狭める。狭められた後の所定範囲は、ＴＨｎ’～ＴＨｐ’となる。所定時間τは、５０ｍｓ～１０００ｍｓの間、たとえば１００ｍｓ程度とするとよい。
【0049】
以上がアクチュエータドライバ２００Ａの動作である。続いてアクチュエータドライバ２００Ａの動作を説明する。
【0050】
図４は、図３のアクチュエータドライバ２００Ａのレベルダイアグラムである。クランプ回路２３６のクランプレベルは、通常状態（i）において、ＣＬＭＰｎとＣＬＭＰｐであり、保護状態（ii）において、ＣＬＭＰｎ’とＣＬＭＰｐ’となる。また保護回路２３８Ａに設定される保護のための所定範囲は、ＴＨｎ＜ＣＬＭＰｎ、ＴＨｐ＞ＣＬＭＰｐを満たしている。
【0051】
図５は、図３のアクチュエータドライバ２００Ａの動作波形図である。時刻ｔ０より前において、位置指令ＰＲＥＦはある値ｐ０であり、可動部１０５は、位置指令ＰＲＥＦに応じた位置に安定化されている。したがって、位置指令ＰＲＥＦとフィードバック信号ＰＦＢの誤差ｅｒｒはゼロである。
【0052】
時刻ｔ０に、位置指令ＰＲＥＦの値が、ｐ０からｐ１に変化しはじめる。そうすると、フィードバック信号ＰＦＢが新たな位置指令の値ｐ１に近づくようにフィードバックがかかる。位置ｐ０とｐ１の間の位置ｐＯＢＳに、障害物が存在していたとする。時刻ｔ１に可動部１０５が、位置ｐＯＢＳまで移動すると、それ以上動けなくなり、停止する。そうすると、時刻ｔ１以降、誤差ｅｒｒが一定となり、誤差ｅｒｒの積分項を含む制御信号ｃｔｒｌは、時間とともに増加していく。
【0053】
ＣＬＭＰｐは、クランプ回路２３６の許容範囲の上限を示している。時刻ｔ２に制御信号ｃｔｒｌが許容範囲の上限ＣＬＭＰｐに達すると、制御信号ｃｔｒｌ’がクランプされる。
【0054】
ＴＨｐは、保護回路２３８Ａに規定される所定範囲の上限を示している。時刻ｔ３に、制御信号ｃｔｒｌが、所定範囲の上限ＴＨｐを超える。時刻ｔ３から、所定時間τ経過後の時刻ｔ４に、保護回路２３８Ａは保護信号ＰＲＯＴをアサートする。保護信号ＰＲＯＴのアサートに応答して、クランプ回路２３６の許容範囲の上限（クランプレベル）ＣＬＭＰｐが、ＣＬＭＰｐ’まで低下し、許容範囲が狭くなる。これにより、クランプ回路２３６から出力されるクランプ後の制御信号ｃｔｒｌ’（Ｓ４）は、ＣＬＭＰｐ’まで低下する。
【0055】
以上がアクチュエータドライバ２００Ａの動作である。
【0056】
制御信号ｃｔｒｌが所定範囲を超えた状態が所定時間τ持続した場合、障害物などによって、可動部１０５が移動できない可能性が高い。そこでそのような状態を検出すると、クランプ回路２３６の許容範囲を狭めることで、制御信号Ｓ４を小さくでき、駆動電流を減らすことができる。これにより、消費電力を削減できる。また駆動電流を減らすことで発熱を減らし、アクチュエータドライバ２００Ａやアクチュエータの信頼性が低下するのを抑制できる。
【0057】
続いて保護回路２３８Ａの構成例を説明する。
【0058】
【0059】
比較器２４２は、絶対値回路２４０の出力ｕを、しきい値ｔｈと比較する。このしきい値ｔｈは、所定範囲の上限ＴＨｐおよび下限ＴＨｎの絶対値に相当する。タイマー回路２４４は、比較器２４２の出力がｕ＞ｔｈを示すとき、時間を測定する。そして測定した時間が、所定時間τに達すると、保護信号ＰＲＯＴをアサートする。
【0060】
図７は、図３の保護回路２３８Ａの別の構成例を示すブロック図である。保護回路２３８Ａは、比較器２４２ｐ、２４２ｎ、ＯＲ回路２４３、タイマー回路２４４を含む。比較器２４２ｐは、制御信号ｃｔｒｌを、所定範囲の上限ＴＨｐに相当するしきい値ｔｈｐと比較し、ｃｔｒｌ＞ｔｈｐのときに、ハイを出力する。比較器２４２ｎは、制御信号ｃｔｒｌを、所定範囲の下限ＴＨｎに相当するしきい値ｔｈｎと比較し、ｃｔｒｌ＜ｔｈｎのときに、ハイを出力する。ＯＲ回路２４３は、２つの比較器２４２，２４３の出力を受け、ｃｔｒｌ＞ｔｈｐまたはｃｔｒｌ＜ｔｈｎが成立するときに、タイマー回路２４４をスタートさせる。タイマー回路２４４は、所定時間τが経過すると、保護信号ＰＲＯＴをアサートする。
【0061】
図８は、実施形態２に係るサーボコントローラ２３０Ｂを備えるアクチュエータドライバ２００Ｂのブロック図である。図８のサーボコントローラ２３０Ｂについて、図３のサーボコントローラ２３０Ａとの相違点を説明する。
【0062】
サーボコントローラ２３０Ｂの保護回路２３８Ｂは、誤差検出器２３２が生成する誤差ｅｒｒを監視する。保護回路２３８Ｂは、誤差ｅｒｒが所定範囲を逸脱した状態が、所定時間τにわたり持続するとき、保護信号ＰＲＯＴをアサートし、クランプ回路２３６の許容範囲を狭める。
【0063】
図９は、図８のアクチュエータドライバ２００Ｂの動作波形図である。図９において、可動部１０５の座標は負であり、位置指令ＰＲＥＦおよびフィードバック信号ＰＦＢも負であるとする。時刻ｔ０より前において、位置指令ＰＲＥＦはある値ｐ０であり、可動部１０５は、位置指令ＰＲＥＦに応じた位置に安定化されている。したがって、位置指令ＰＲＥＦとフィードバック信号ＰＦＢの誤差ｅｒｒはゼロである。
【0064】
時刻ｔ０に、位置指令ＰＲＥＦの値が、ｐ０からｐ１に向かって変化しはじめる。時刻ｔ０の後、時刻ｔ１に誤差ｅｒｒが、しきい値ＴＨｎより低くなる。これにより、保護回路２３８Ｂによる計時がスタートする。
【0065】
時刻ｔ１以降、誤差ｅｒｒが負をとり続ける。誤差ｅｒｒの積分値を含む制御信号ｃｔｒｌは、時間とともに小さくなっていく（絶対値が増加していく）。
【0066】
位置ｐ０とｐ１の間の位置ｐＯＢＳに、障害物が存在していたとする。時刻ｔ２に可動部１０５が、位置ｐＯＢＳまで移動すると、それ以上動けなくなり、停止する。時刻ｔ２以降、誤差ｅｒｒは負の一定となり、制御信号ｃｔｒｌはさらに低下していく。
【0067】
ＣＬＭＰｎは、クランプ回路２３６の許容範囲の下限を示している。時刻ｔ３に制御信号ｃｔｒｌが許容範囲の下限ＣＬＭＰｎを下回ると、制御信号ｃｔｒｌ’がクランプされる。
【0068】
時刻ｔ１から所定時間τ経過後の時刻ｔ４に、保護回路２３８Ｂは保護信号ＰＲＯＴをアサートする。保護信号ＰＲＯＴのアサートに応答して、クランプ回路２３６の許容範囲の下限ＣＬＭＰｎが、ＣＬＭＰｎ’まで増加し、許容範囲が狭くなる。これにより、クランプ回路２３６から出力されるクランプ後の制御信号ｃｔｒｌ’（Ｓ４）は、ＣＬＭＰｎ’まで上昇し、制御信号ｃｔｒｌ’の絶対値が小さくなる。
【0069】
以上がアクチュエータドライバ２００Ｂの動作である。このアクチュエータドライバ２００Ｂによれば、実施形態１のアクチュエータドライバ２００Ａと同様の効果を得ることができる。
【0070】
続いて保護回路２３８Ｂの構成例を説明する。
【0071】
図１０は、図８の保護回路２３８Ｂの構成例を示すブロック図である。保護回路２３８Ｂは、図６の保護回路２３８Ａと同様に構成することができ、絶対値回路２４０、比較器２４２、タイマー回路２４４を含む。絶対値回路２４０は、制御信号ｃｔｒｌに代えて、誤差ｅｒｒの絶対値を生成する。
【0072】
比較器２４２は、絶対値回路２４０の出力ｕを、しきい値ｔｈと比較する。このしきい値ｔｈは、所定範囲の上限ＴＨｐおよび下限ＴＨｎの絶対値に相当する。タイマー回路２４４は、比較器２４２の出力がｕ＞ｔｈを示すとき、時間を測定する。そして測定した時間が、所定時間τに達すると、保護信号ＰＲＯＴをアサートする。
【0073】
図１１は、図８の保護回路２３８Ｂの別の構成例を示すブロック図である。保護回路２３８Ｂは、比較器２４２ｐ、２４２ｎ、ＯＲ回路２４３、タイマー回路２４４を含む。比較器２４２ｐは、誤差ｅｒｒを、所定範囲の上限ＴＨｐに相当する正のしきい値ｔｈｐと比較し、ｃｔｒｌ＞ｔｈｐのときに、ハイを出力する。比較器２４２ｎは、誤差ｅｒｒを、所定範囲の下限ＴＨｎに相当する負のしきい値ｔｈｎと比較し、ｃｔｒｌ＜ｔｈｎのときに、ハイを出力する。ＯＲ回路２４３は、２つの比較器２４２，２４３の出力を受け、ｃｔｒｌ＞ｔｈｐまたはｃｔｒｌ＜ｔｈｎが成立するときに、タイマー回路２４４をスタートさせる。タイマー回路２４４は、所定時間τが経過すると、保護信号ＰＲＯＴをアサートする。
【0074】
本開示に係る実施形態について、具体的な用語を用いて説明したが、この説明は、理解を助けるための例示に過ぎず、本開示あるいは請求の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって規定されるものであり、したがって、ここでは説明しない実施形態、実施例、変形例も、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0075】
１００ カメラモジュール
１０２ イメージセンサ
１０４ 手ブレ補正レンズ
１０５ 可動部
１０６ アクチュエータ
１０６＿１ 第１アクチュエータ
１０６＿２ 第２アクチュエータ
１１０，１１０＿１，１１０＿２ 位置検出素子
１１２ ブレ検出手段
１１２Ａ ジャイロセンサ
１１４ ＣＰＵ
２００ アクチュエータドライバ
２１０ 制御部
２１２ 位置指令生成部
２３０＿１ 第１サーボコントローラ
２３０＿２ 第２サーボコントローラ
２２０ 駆動部
２２０＿１ 第１駆動部
２２０＿２ 第２駆動部
２３０Ａ，２３０Ｂ サーボコントローラ
２３２ 誤差検出器
２３４ 補償器
２３６ クランプ回路
２３８Ａ，２３８Ｂ 保護回路
２４０ 絶対値回路
２４２,２４２ｐ、２４２ｎ 比較器
２４３ ＯＲ回路
２４４ タイマー回路
１０２ イメージセンサ
１０４ 手ブレ補正レンズ
１０５ 可動部
１０６ アクチュエータ
１０６＿１ 第１アクチュエータ
１０６＿２ 第２アクチュエータ
１１０，１１０＿１，１１０＿２ 位置検出素子
１１２ ブレ検出手段
１１２Ａ ジャイロセンサ
１１４ ＣＰＵ
２００ アクチュエータドライバ
２１０ 制御部
２１２ 位置指令生成部
２３０＿１ 第１サーボコントローラ
２３０＿２ 第２サーボコントローラ
２２０ 駆動部
２２０＿１ 第１駆動部
２２０＿２ 第２駆動部
２３０Ａ，２３０Ｂ サーボコントローラ
２３２ 誤差検出器
２３４ 補償器
２３６ クランプ回路
２３８Ａ，２３８Ｂ 保護回路
２４０ 絶対値回路
２４２,２４２ｐ、２４２ｎ 比較器
２４３ ＯＲ回路
２４４ タイマー回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】