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JP5841882B2 - アナログ駆動回路および位置制御回路 - Google Patents
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JP5841882B2 - アナログ駆動回路および位置制御回路 - Google Patents

アナログ駆動回路および位置制御回路 Download PDF

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Description

本発明は、コイルを駆動する駆動回路に関し、例えば、カメラモジュールの位置制御回路や、カメラモジュールのAF制御回路などにおけるノイズの低減に関する。
カメラモジュールの位置制御では、レンズを移動させるためのコイルに対して、電流を供給することにより、レンズを移動させる方法などが知られている。すなわち、レンズに固着した磁石が発する磁場をHALL素子で検知することでレンズの現在位置相当値を獲得し、レンズの現在位置とレンズの目標位置との差分を埋めるように、例えば位置制御用のIC(Integrated Circuit)に接続されたコイルに対して電流を供給することにより、レンズを目標位置に移動させるようにしている。
例えば、このコイルの駆動方式の一例として、コイルを駆動させるHブリッジ回路をPWM制御する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
図5にレンズに固着した磁石から発する磁場をHALL素子で検知し、これに基づきカメラモジュールのコイルに電流を供給する回路を示す。
図5において、Aはカメラモジュール、Bは位置制御回路であって、位置制御回路Bは例えばIC回路として構成される。
カメラモジュールAは、位置調整対象としてのレンズA11と、このレンズA11に固着された磁石A12と、レンズA11を移動させるコイルA13とを含んで構成される。
位置制御回路Bは、磁石A12が発する磁場を電気信号に変換するHALL素子B1と、HALL素子B1により変換された電気信号L1−1、L1−2を増幅する増幅段B2と、増幅した信号L2をバッファするBUFFER回路B3と、レンズA11の目標位置を指示するためのレンズ位置指示信号を生成するレンズ位置指示信号生成回路B4と、BUFFER回路B3でバッファされたバッファ信号L3とレンズ位置指示信号生成回路B4から出力されたレンズ位置指示信号L4とを比較し、レンズ位置指示信号生成回路B4およびレンズ位置指示信号L4をもとに、レンズA11の現在位置をレンズ位置指示信号L4で指定される目標位置に移動させるための制御信号L5を出力するPID回路B5と、PID回路B5からの制御信号L5をもとに、PWM制御方式でHブリッジ回路B7を制御するためのPWM信号を生成する、ドライバ制御(DRIVER−CONTROL)回路B6と、を備え、これら回路は、電源VDDライン、電源VSSライン間に並列に接続されている。
Hブリッジ回路B7は、直列に接続された、Pチャネル型MOSトランジスタPMOSからなるトランジスタTrp1およびNチャネル型MOSトランジスタからなるTrn1と、直列に接続された、Pチャネル型MOSトランジスタPMOSからなるトランジスタTrp2およびNチャネル型MOSトランジスタからなるトランジスタTrn2と、が電源VDDおよびVSS間に並列に接続されてなる。そして、トランジスタTrp1とTrn1との接続点およびトランジスタTrp2とTrn2との接続点がコイルA13の両端に接続され、これら接続点がHブリッジ回路B7の出力端子OUT1、OUT2となり、出力端子OUT1、OUT2の電圧が出力信号Vout1、Vout2としてコイルA13の両端に印加されることにより、PID回路B5からの制御信号L5に応じた電流を供給する。
図6は、PWM制御方式によるPWM信号を生成するドライバ制御回路B6およびHブリッジ回路B7の具体例を示したものである。
まず、ドライバ制御回路B6は、PID回路B5からの信号N1(=図5中のL5)をバッファするAMP(B61)と、基準電圧信号を生成する基準電圧生成回路B62と、AMP(B61)61でバッファされた信号N2を基準電圧生成回路B62で生成された基準電圧信号N4を基準に反転増幅するAMP(B63)と、鋸波からなる信号を生成する鋸波生成回路B64と、鋸波生成回路B64からの鋸波信号N5とAMP(B61)の出力信号N2とを比較して2値化された信号C1を出力するコンパレータB65と、鋸波生成回路B64の鋸波信号N5とAMP(B63)の出力信号N3とを比較して2値化された信号C2を出力するコンパレータB66と、コンパレータB65の出力信号C1とコンパレータB66の出力信号C2とにより、Hブリッジ回路B7の出力端子間に流れる電流の方向、言い換えればカメラモジュールAのレンズA11の移動方向を決める位相比較器B67と、Hブリッジ回路B7を構成するトランジスタのうち、電源VDD−VSS間に直列に接続されたトランジスタTrp1およびトランジスタTrn1が同時にオン状態となることを防ぐための駆動信号P11およびN11を位相比較器B67の出力信号C11をもとに生成するNon−Overlap回路B68と、直列に接続されたトランジスタTrp2およびトランジスタTrn2が同時にオン状態となることを防ぐための駆動信号P21およびN21を位相比較器B67の出力信号C21に基づき生成するNon−Overlap回路B69と、を備える。
Hブリッジ回路B7を構成する、各トランジスタTrp1およびTrn1、トランジスタTrp2およびTrn2には、それぞれ寄生ダイオードD1、D2、D3、D4が存在する。また、電源VDD−VSSラインには寄生インダクタンスA2、A3が存在する。
図7および図8は、図6で示した各信号線の状態遷移を表したものである。
図7は、AMP(B61)でバッファされた信号N2が基準電圧生成回路B62から出力された信号N4よりも大きい場合の各信号線の状態遷移を表す。図8は、AMP(B61)でバッファされた信号N2が基準電圧生成回路B62から出力された信号N4よりも小さい場合の各信号線の状態遷移を表す。
図7および図8において、(a)はAMP(B61)でバッファされた信号N2と基準電圧信号N4と、AMP(B61)でバッファされた信号N2を、基準電圧信号N4を基準に反転増幅した信号N3と、を表す。また(b)は鋸波生成回路B64の鋸波信号N5とAMP(B61)の出力信号N2とを比較し2値化した信号C1、(c)は鋸波生成回路B64の鋸波信号N5とAMP(B63)の出力信号N3とを比較し2値化した信号C2、(d)はレンズA11の移動方向を決める、Non−Overlap回路B68用の出力信号C11、(e)はNon−Overlap回路B68の内部で生成される信号であって、位相比較器B67の出力信号C11を遅延させた信号CD11、(f)、(g)はNon−Overlap回路B68で生成された、トランジスタTrp1およびトランジスタTrn1が同時にオン状態となることを防ぐための駆動信号P11、N11、(h)は出力端子OUT1からの出力信号Vout1、(i)はレンズA11の移動方向を決めるNon−Overlap回路B69用の出力信号C21、(j)はNon−Overlap回路B69の内部で生成される信号であって、位相比較器B67の出力信号C21を遅延させた信号CD21、(k)、(l)はNon−Overlap回路B69で生成された、トランジスタTrp2およびトランジスタTrn2が同時にオン状態となることを防ぐための駆動信号P21、N21、(m)は出力端子OUT2からの出力信号Vout2である。
特開2001−102233号公報
図7および図8からわかるように、PWM制御方式では、Hブリッジ回路B7を構成するトランジスタがフルON/フルOFFする動作を繰り返す、スイッチング動作が行われる。
ここで、スイッチング動作とは、図7および図8で出力信号Vout1(h)、Vout2(i)が、High→Low、Low→Highと変化する動作、すなわちVDDからVSSまで変化する動作のことをいう。
Hブリッジ回路B7では、このスイッチング動作が行われるタイミングで電源VDD−VSS間に流れる電流の経路が変わる。電流の経路には電源VDD→Trp1→出力端子OUT1→コイルA13→出力端子OUT2→Trn2→GND(VSS)という電流経路と、電源VDD→Trp2→出力端子OUT2→コイルA13→出力端子OUT1→Trn1→GND(VSS)という電流経路とがあり、この電流経路が変わるタイミングで、Hブリッジ回路B7を構成する各トランジスタTrp1、Trn1、Trp2およびTrn2のトランジスタがOFF状態となり、電流経路が切れる。
このとき電源VDD側へは、トランジスタTrp1、Trp2の寄生ダイオードD1またはD2を介して電源VDDへ電流が逆流し、電源VSS側からはトランジスタTrn1、Trn2の寄生ダイオードD3またはD4を介して、電源VSSから電流が逆流する。
この逆流した電流と電源VDD−VSSラインの寄生インダクタンスA2、A3とが作用して電源VDDライン、電源VSSラインが揺れる。
この電源VDDライン、電源VSSラインの揺れがノイズとして、各回路の電源VDDライン、電源ラインVSSに伝播し、図9に示すように、各回路の出力信号、例えば目標位置を指示する信号やHALL素子で検知した信号の信号ラインに乗ることになる。
この図9は、図5に示す、位置制御回路Bにおいてノイズがのる様子を表したものである。
また、この電源VDDライン、電源VSSラインの揺れが出力信号に影響を与える様子を図10および図11に示す。図10および図11では、一例として出力信号Vout1がHigh→Lowに切替わるときの図6の各信号線の状態遷移を表す。
なお、図10および図11において、(a)は信号N2およびN3と鋸波生成回路64の鋸波信号N5、(b)はコンパレータB65から出力される信号C1、(c)、(d)はNon−Overlap回路B68からで生成された駆動信号P11、N11、(e)、(f)はNon−Overlap回路B69で生成された駆動信号P21、N21、(g)は出力端子OUT1からの出力信号Vout1、(h)は出力端子OUT2からの出力信号Vout2、(i)は、出力端子OUT1からOUT2側に流れる電流、(j)は電源VDDラインに流れる電流、(k)は電源VDDラインの電圧である。
まず、電源ラインに寄生インダクタンスがない場合の各信号の動作を、図10を伴って説明する。
いま、信号N2およびN3と、鋸波信号N5とが図10中に示す状態t1にあるものとする。
この状態t1では、信号N2は信号N3よりも大きく、且つ信号N2が鋸波信号N5よりも大きく、コンパレータ65の出力信号C1はHighレベル、各トランジスタTrp1、Trn1、Trp2、Trn2への駆動信号P11、N11、P21、N21は、それぞれLowレベル、Lowレベル、Highレベル、Highレベルである。このため、出力信号Vout1はHighレベル、出力信号Vout2はLowレベルとなり、出力端子OUT1からOUT2の方向に電流が流れる。
この状態t1から、信号N2と鋸波信号N5のレベルの大小が反転し、信号N2が鋸波信号N5よりも小さい状態t2となると、コンパレータ65の出力信号C2はLowレベルに切り替わり、Hブリッジ回路7Bを構成する各トランジスタTrp1、Trn1、Trp2、Trn2は、全てオフ状態に切り替わる。そのため、出力信号Vout1はLowレベルとなり、出力端子OUT1およびOUT2間に電流を流さない状態に遷移する。
この時、電源VDDライン、電源VSSラインの寄生インダクタンスはないため逆方向に電流は流れず、位置制御回路Bを構成するIC回路内部の電源VDDライン、電源VSSラインの電源電圧が変動することはなく、図5のHALL素子B1から出力される電気信号L1−1、L1−2やレンズ位置指示信号L4、図6中の信号N2などには、影響を及ぼさない。
次に、図11に示す、電源ラインに寄生インダクタンスがある場合の各信号の動作説明を行う。
いま、図10と同様に、信号N2およびN3と、鋸波信号N5とが図11中に示す状態t1にあるものとする。
このとき、図10で説明したように、出力信号Vout1はHighレベル、出力信号Vout2はLowレベルとなり、出力端子OUT1からOUT2の方向に電流が流れる。
次に、信号N2と鋸波信号N5のレベルの大小が反転する状態t2となり、Hブリッジ回路7Bを構成する各トランジスタTrp1、Trn1、Trp2、Trn2が全てオフ状態に切り換わると、出力信号Vout1はLowレベルとなり、電流を流さなくなる状態に遷移しようとする。
しかしながら、このとき、電源VDDラインおよび電源VSSラインの寄生インダクタンスA2、A3により逆方向に電流が流れ、電源VDDライン、電源VSSラインの寄生抵抗分だけ、位置制御回路Bを構成するIC回路の内部の電源VDDライン、電源VSSラインの電源電圧が変動することになる。これら電源VDDライン、電源VSSラインにおける電源電圧の変動は、図5のHALL素子B1から出力される電気信号L1−1、L1−2やレンズ位置指示信号L4、図6のAMP(B61)の信号N2などを揺らすことになる。つまり、これら信号にノイズが生じることになる
一例として図6中の信号N2が揺らされた場合、出力信号Vout1は図11中の区間Lでは、図10に示すように、本来Lowレベルとなるはずである。しかしながら、信号N2が揺らされることにより、信号N2と鋸波信号N5とのレベルの大小関係が再び反転し、信号N2が揺れの大きさによる信号N2と鋸波信号N5とのレベルの大小関係により、区間Lで、信号C1がHighレベルとなることが生じ、このため、出力信号Vout1がHighレベルとなる状態が生じる。
出力信号Vout1がHighレベルとなると、前述の状態t1と同じ状態となるため、出力端子OUT1からOUT2方向に電流を流すことになる。そして、しばらくすると、また、信号N2と鋸波信号N5のレベルの大小が反転する。そのため、前述の状態t2と同じ状態となるため、出力端子OUT1およびOUT2間に電流を流さない状態となる。そして、信号N2の揺れに伴って、状態t1と状態t2とが繰り返されることになる。
つまり、図12に示すように、出力端子OUT1またはOUT2がオフ状態に切り換わると(ステップSt1)、電流が位置制御回路Bを構成するIC回路内の電源VDDライン、電源VSSラインの電源電圧を変動させる(ステップSt2)。
そのため、IC回路内の各部の信号レベルが変動し、ドライバ制御回路B6においても内部の信号レベルが変動し(ステップSt3)、ドライバ制御回路B6において、コンパレータB65、B66の出力信号C1、C2が期待値と異なる値となり(ステップSt4)、期待したDuty比で、出力信号Vout1、Vout2が出力されない(ステップSt5)。
その結果、コイルA13に供給される電流量が期待値と異なる値となり、このコイルA13に流れる電流量に応じて位置制御されるレンズA11が目標位置で安定しない(ステップSt6)。このステップSt1からステップSt6の一連のループが繰り返されることになる。
このように、レンズ位置指示信号L4やHALL素子B1で検知した電気信号L1−1、L1−2にノイズが重畳されると、位置制御の精度が悪化する。
そこで、本発明は、上記した点鑑みてなされたものであり、位置制御などにおいてコイルを駆動する際に、ノイズにより位置制御の精度が悪化することを抑制するアナログ駆動回路および位置制御回路を提供することを目的としている。
本発明の請求項1にかかるアナログ駆動回路は、駆動対象物の目標位置を指示する指示信号と前記駆動対象物の現在位置を表すホール素子の出力信号とに基づいて制御信号を出力するPID回路と、前記制御信号に基づいて、第1指令信号及び第2指令信号を生成する制御部と、前記第1指令信号に基づいて第1出力信号を生成しコイルの一端に供給する第1アナログ演算増幅器と、前記第2指令信号に基づいて第2出力信号を生成し前記コイルの他端に供給する第2アナログ演算増幅器と、を備え、前記ホール素子は、電源ラインと接地ラインとの間に接続され、前記第1アナログ演算増幅器は、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に直列に接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの接続点が前記コイルの一端に接続される第1の出力部を有し、前記第2アナログ演算増幅器は、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に直列に接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの接続点が前記コイルの他端に接続される第2の出力部を有することを特徴としている。
また、請求項2にかかるアナログ駆動回路は、前記第1の出力部及び前記第2の出力部それぞれに含まれる2つのトランジスタは、それぞれ前記第1指令信号及び前記第2指令信号に基づいて線形領域のみで動作することを特徴としている。
さらに、請求項3にかかるアナログ駆動回路は、前記制御部は、前記制御信号を反転した前記第1指令信号と、前記第1指令信号を反転した前記第2指令信号を生成することを特徴としている。
また、請求項4にかかるアナログ駆動回路は、前記第1アナログ演算増幅器の前記第1の出力部は、前記第1指令信号と基準電圧との差分信号に基づいてアナログ制御され、前記第2アナログ演算増幅器の前記第2の出力部は、前記第2指令信号と基準電圧との差分信号に基づいてアナログ制御されることを特徴としている。
さらに、本発明の請求項5にかかるアナログ駆動回路は、コイルの一端に出力端が接続される第1アナログ演算増幅器と、前記コイルの他端に出力端が接続される第2アナログ演算増幅器と、駆動対象物の目標位置を指示する指示信号と前記駆動対象物の現在位置を表すホール素子の出力信号とに基づいて制御信号を出力するPID回路と、前記制御信号に基づき、前記第1アナログ演算増幅器および前記第2アナログ演算増幅器に入力される指令信号を生成する制御部と、を備え、前記第1アナログ演算増幅器および前記第2アナログ演算増幅器は、直列に接続された2つのトランジスタをそれぞれ有し、且つ、当該2つのトランジスタの接続点が前記第1アナログ演算増幅器および前記第2アナログ演算増幅器それぞれの出力端をなし、前記制御部の前記指令信号に基づいて、前記2つのトランジスタは、それぞれ線形領域のみで動作することを特徴としている。
さらに、本発明の請求項6にかかるアナログ駆動回路は、前記第2指令信号は、前記第1指令信号の反転信号であることを特徴としている。
また、本発明の請求項7にかかる位置制御回路は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のアナログ駆動回路と、ホール素子と、を備え、前記ホール素子で検知した磁場から予測される前記レンズの位置と前記レンズの目標位置とが一致するように制御することを特徴としている。
コイルの両端に2つのアナログ演算増幅器の出力端をそれぞれ接続し、コイルの両端の電位差に応じた電流がコイルに流れるようにしたため、コイルに流れる電流量をスイッチング動作することなく制御することができる。すなわちスイッチングノイズが発生しないため、より精度の高いレンズ位置制御を行うことができる。
本発明のアナログ駆動回路の一例を示す回路図である。 図1中のAMP型ドライバとドライバ制御回路の一例を示す回路図である。 図2の各部の信号の状態遷移の一例を示す図である。 図2の各部の信号の状態遷移の一例を示す図である。 従来のアナログ駆動回路の一例を示す回路図である。 図5中のHブリッジ回路とドライバ制御回路の一例を示す回路図である。 図6の各部の信号の状態遷移の一例を示す図である。 図6の各部の信号の状態遷移の一例を示す図である。 従来のアナログ駆動回路において電源が揺れたときの揺れの伝播状況を説明する図である。 電源が揺れることにより、揺れが各部に伝播し、各部の信号が揺れる状態の遷移を、一例をあげて説明した図である。 電源が揺れることにより、揺れが各部に伝播し、各部の信号が揺れる状態の遷移を、一例をあげて説明した図である。 カメラレンズが揺れるメカニズムを説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明のアナログ駆動回路を適用した位置制御回路について図1を伴って説明する。
ここでは、カメラモジュール10のレンズの位置調整を行う位置制御回路20に適用した場合について説明する。
図1において、10はカメラモジュール、20は位置制御回路であって、位置制御回路20は例えばIC回路として構成される。
カメラモジュール10は、前記カメラモジュール位置調整対象としてのレンズ11と、このレンズ11に固着された磁石12と、レンズ11を移動させるコイル13とを含んで構成される。なお、カメラモジュール10は、前述のカメラモジュールAと同一機能構成を有する。
位置制御回路20は、HALL素子21と、増幅段22と、バッファ(BUFFER)回路23と、レンズ位置指示信号生成回路24と、PID回路25と、ドライバ制御(DRIVER−CONTROL)回路26と、AMP型ドライバ27および28と、を備え、これら各部は、電源VDD−VSS間に並列に接続されている。
HALL素子21と、増幅段22と、バッファ回路23と、レンズ位置指示信号生成回路24と、PID回路25とは、上記位置制御回路Bにおける各部と同等の機能構成を有する。すなわち、HALL素子21は、カメラモジュール10の磁石12が発する磁場を電気信号に変換し、電気信号S21a、S21bを増幅段22に出力する。
増幅段22は、HALL素子21から入力される電気信号S21a、S21bを増幅し、増幅した信号S22をバッファ回路23に出力する。バッファ回路23は、増幅段22から入力した信号S22をバッファする。
レンズ位置指示信号生成回路24は、レンズ11の目標位置を指示するためのレンズ位置指示信号S24を生成する。
PID回路25は、バッファ回路23でバッファされたバッファ信号S23と、レンズ位置指示信号生成回路24で生成されたレンズ位置指示信号S24とを入力し、バッファ信号S23から特定されるレンズ11の現在位置と、レンズ位置指示信号S24により指示されるレンズ11の目標位置とから、レンズ11を目標位置に移動させるための制御信号S25を出力する。
ドライバ制御回路26は、PID回路25からの制御信号S25に基づき、AMP型ドライバ27および28を駆動する指令信号S26a、S26bを生成する。
AMP型ドライバ27および28は、ドライバ制御回路26からの指令信号S26a、S26bに基づき、出力信号Vout1、Vout2を生成する。この出力信号Vout1、Vout2はカメラモジュール10のコイル13の両端に供給される。
なお、図1において、31および32は、電源VDDラインおよび電源VSSラインに生じる寄生インダクタンスである。
図2は、ドライバ制御回路26と、AMP型ドライバ27および28の一例を示す構成図である。
ドライバ制御回路26は、AMP41と、AMP42と、基準電圧生成回路43と、を備える。
AMP41は、基準電圧生成回路43で生成した基準電圧S43を基準電圧としてPID回路25からの制御信号S25を反転増幅する。すなわちAMP41の反転入力端子にはPID回路25からの制御信号S25が抵抗R26aを介して入力されるとともに、反転入力端子はAMP41の出力端子とフィードバック抵抗R26bを介して接続される。AMP41の非反転入力端子には基準電圧生成回路43で生成した基準電圧S43が入力される。AMP41の出力は指令信号S26aとして、AMP型ドライバ27に出力される。なお、基準電圧S43は、電源VDD−VSS間の中間電位程度の値に設定される。
AMP42は、基準電圧生成回路43で生成した基準電圧S43を基準電圧としてAMP41から出力される指令信号S26aを反転増幅する。すなわちAMP42の反転入力端子にはAMP41からの指令信号S26aが抵抗R26cを介して入力されるとともに、反転入力端子はAMP42の出力端子とフィードバック抵抗R26dを介して接続される。AMP42の非反転入力端子には基準電圧生成回路43で生成した基準電圧S43が入力される。AMP42の出力は指令信号S26bとして、AMP型ドライバ28に出力される。
AMP型ドライバ27は、ドライバ制御回路26からの指令信号S26aを反転増幅し、出力信号Vout1を生成するアナログ演算増幅器である。
図2に、AMP型ドライバ27の一例を示す。なお、AMP型ドライバ27は、図2に示す構成に限るものではなく、アナログ演算増幅器を含んで構成され、ドライバ制御回路26からの指令信号S26aを反転増幅するアナログ型の回路であれば適用することができる。
図2に示すAMP型ドライバ27は、例えば第1ゲート信号生成部51と、第2ゲート信号生成部52と、出力部53とを備える。
第1ゲート信号生成部51は、出力部53を構成する後述の、直列に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ112およびNチャネル型MOSトランジスタ113のうち、Pチャネル型MOSトランジスタ112用のゲート信号を生成し、第2ゲート信号生成部52は、Nチャネル型MOSトランジスタ113用のゲート信号を生成する。
図2に示すように、第1ゲート信号生成部51は、電源VDD−VSS間に定電流源101を介して接続される。第1ゲート信号生成部51は、直列に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ102およびNチャネル型MOSトランジスタ103と、直列に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ104およびNチャネル型MOSトランジスタ105とを備える。なお、以下、Pチャネル型MOSトランジスタ、Nチャネル型MOSトランジスタは、単にトランジスタともいう。
そして、直列に接続されたトランジスタ102および103のトランジスタ102側の端部と、直列に接続されたトランジスタ104および105のトランジスタ104側の端部とが定電流源101に接続され、トランジスタ103側の端部とトランジスタ105側の端部とが低電位側の電源VSSに接続される。
トランジスタ102のゲートは、ドライバ制御回路26のAMP41の出力端子と抵抗R27aを介して接続されるとともに、フィードバック抵抗R27bを介してAMP型ドライバ27の出力端子と接続される。
トランジスタ104のゲートは、ドライバ制御回路26の基準電圧生成回路43に接続される。
トランジスタ103およびトランジスタ105のゲートは、トランジスタ102および103の接続点と接続される。トランジスタ104および105の接続点が第1ゲート信号生成部51の出力端子となる。つまり第1ゲート信号生成部51はトランジスタ102および104のゲートへの信号を入力信号とし、これらの差分信号を出力する。
第2ゲート信号生成部52は、電源VDD−VSS間に直列に接続された、Pチャネル型MOSトランジスタ106とNチャネル型MOSトランジスタ107および108と、同様に電源VDD−VSS間に直列に接続された定電流源109とNチャネル型MOSトランジスタ110および111と、を備える。トランジスタ106のゲートは、第1ゲート信号生成部51のトランジスタ104および105の接続点、すなわち出力端子と接続される。
トランジスタ107のゲートとトランジスタ108のゲートとトランジスタ110のゲートと、トランジスタ106および107の接続点とが接続され、トランジスタ111のゲートと、定電流源109およびトランジスタ110の接続点とが接続される。
出力部53は、電源VDD−VSS間に直列に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ112およびNチャネル型MOSトランジスタ113を備え、トランジスタ112および113の接続点が出力端子OUT1となる。この出力端子OUT1は、カメラモジュール10のコイル13の一端に接続される。
トランジスタ112のゲートは、第1ゲート信号生成部51の出力端子、つまりトランジスタ104および105の接続点と接続される。トランジスタ112のゲートは、定電流源109およびトランジスタ110の接続点と接続される。
また、出力端子OUT1は、定電流源109およびトランジスタ110の接続点とトランジスタ111および113のゲートにコンデンサC27aを介して接続されるとともに、直列に接続された抵抗R27cおよびコンデンサC27bを介して、第1ゲート信号生成部51の出力端子(トランジスタ104および105の接続点)と接続される。
AMP型ドライバ28は、ドライバ制御回路26からの指令信号S26bを反転増幅し、出力信号Vout2を生成するアナログ演算増幅器である。
図2に示すように、AMP型ドライバ28は、第1ゲート信号生成部61と、第2ゲート信号生成部62と、出力部63と、を備える。
第1ゲート信号生成部61は、出力部63を構成する後述の、直列に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ114およびNチャネル型MOSトランジスタ115のうち、Pチャネル型MOSトランジスタ114用のゲート信号を生成し、第2ゲート信号生成部62は、Nチャネル型MOSトランジスタ115用のゲート信号を生成する。
第1ゲート信号生成部61は、AMP型ドライバ27の第1ゲート信号生成部51と同一構成を有する。そして、この第1ゲート信号生成部61では、トランジスタ102のゲートは、ドライバ制御回路26のAMP42の出力端子と抵抗R28aを介して接続されるとともに、フィードバック抵抗R28bを介してAMP型ドライバ28の出力端子と接続される。
トランジスタ104のゲートは、ドライバ制御回路26の基準電圧生成回路43に接続される。トランジスタ104および105の接続点が第2ゲート信号生成部52の出力端子となる。
第2ゲート信号生成部62は、AMP型ドライバ27の第2ゲート信号生成部52と同一構成を有する。
出力部63は、電源VDD−VSS間に直列に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ114およびNチャネル型MOSトランジスタ115を備え、これらの接続点が出力端子OUT2となる。この出力端子OUT2は、カメラモジュール10のコイル13の他端に接続される。
このトランジスタ114のゲートは、第1ゲート信号生成部61の出力端子、つまりトランジスタ104および105の接続点と接続される。トランジスタ115のゲートは、定電流源109およびトランジスタ110の接続点と接続される。
また、出力端子OUT2は、定電流源109およびトランジスタ110の接続点およびトランジスタ111および115のゲートのそれぞれとコンデンサC28aを介して接続されるとともに、直列に接続された抵抗R28cおよびコンデンサC28bを介して、第1ゲート信号生成部61の出力端子(トランジスタ104および105の接続点)と接続される。
以上の構成とすることによって、ドライバ制御回路26で生成された指令信号S26aと、基準電圧生成回路43で生成された基準電圧S43との差分反転信号が第1ゲート信号生成部51で生成されこの差分反転信号がゲート信号としてトランジスタ112のゲートに入力される。また、この差分反転信号に応じた信号が第2ゲート信号生成部61で生成されゲート信号としてトランジスタ113のゲートに入力される。
また、ドライバ制御回路26で生成された指令信号S26bと、基準電圧生成回路43で生成された基準電圧S43との差分反転信号がAMP型ドライバ28で生成され、トランジスタ114および115のゲートに入力される。
ここで、指令信号S26a、S26bは、制御信号S25に基づき、AMP41、42を介して生成された信号であり、制御信号S25は、PID回路25により生成されるアナログ信号であるから、指令信号S26a、S26bはアナログ信号となる。
また、第1ゲート信号生成部51は、トランジスタ112へのゲート信号として、トランジスタ112が線形領域で動作し得るゲート信号を生成する。つまり、トランジスタ112がオフ状態となったり、飽和領域で動作することのないゲート信号を生成する。同様に、第2ゲート信号生成部52は、トランジスタ113へのゲート信号としてトランジスタ113が線形領域で動作し得るゲート信号を生成し、トランジスタ113がオフ状態となったり、飽和領域で動作することのないゲート信号を生成する。
つまり、第1ゲート信号生成部51および第2ゲート信号生成部52は、トランジスタ112および113をスイッチ手段として動作させるのではなく、可変抵抗として動作させる。
図2に示すように、第1ゲート信号生成部51では、基準電圧S43と指令信号S26aとの差分信号をとりこれを増幅してゲート信号としている。そのため、ゲート信号のとり得る電圧は、最大でも基準電圧S43と電源電圧VDDとの差分、または基準電圧S43と電源電圧VSSとの差分相当に制限される。このときトランジスタ112が、オフ状態或いは飽和領域で動作することはなく、線形領域で動作させることができる。第2ゲート信号生成部51では、第1ゲート信号生成部51で生成した差分増幅信号をもとに、トランジスタ113へのゲート信号を生成しているため、トランジスタ112と同様にトランジスタ113が、オフ状態或いは飽和領域で動作することなく、線形領域で動作させることができる。
そのため、出力端子OUT1の出力信号Vout1および出力端子OUT2の出力信号Vout2は、トランジスタ112およびトランジスタ113それぞれを流れる電流量に応じてリニアに変化する。これにより、コイル13の両端に印加される出力信号Vout1およびVout2がリニアに変化するため、コイル13には、コイル13の両端の電位差に応じた電流が流れ、すなわち、リニアに変化する電流が流れることになる。
また、このとき、指令信号S26aと指令信号26bとは基準電圧S43を基準に反転した信号である。そのため、例えば図3に示すように、指令信号S26a(図3(g))が基準電圧S43(図3(e))よりも小さい場合には、指令信号S26b(図3(b))は、基準電圧S43(図3(e))よりも大きくなる。なお、図3は、各部の信号をその大小関係を考慮して表したものであって、図3において(a)は高電位側の電源電圧VDD、(c)は出力端子OUT1の出力信号Vout1、(d)はPID回路25からの制御信号S25、(f)は出力端子OUT2の出力信号Vout2、(h)は低電位側の電源電圧VSSである。
そして、図3に示すように、指令信号S26aが基準電圧S43よりも小さな値の場合には、差分反転信号は負値となり、これがトランジスタ112および113のゲートに入力されるため、トランジスタ112はコイルに電流を供給するようになり、トランジスタ113はコイルから電流を引かないようになる。
逆に、指令信号S26bは基準電圧S43よりも大きくなるため、差分反転信号は正値となり、これがトランジスタ114および115のゲートに入力されるため、トランジスタ114はコイルに電流を供給しなくなり、トランジスタ115はコイルから電流を引くようになる。
このため、AMP型ドライバ27の出力端子OUT1の出力信号Vout1は基準電圧S43よりも大きな値となり、AMP型ドライバ28の出力端子OUT2の出力信号Vout2は基準電圧S43よりも小さな値となる。そして、出力端子OUT1および出力端子OUT2はカメラモジュール10のコイル13の両端に接続されるため、出力端子OUT1からOUT2に向かって電流が流れる。
一方、図4に示すように、指令信号S26a(図4(b))が基準電圧S43(図4(d))よりも大きな値の場合には、差分反転信号は正値となり、これがトランジスタ112および113のゲートに入力されるため、トランジスタ112はコイルに電流を供給しなくなり、トランジスタ113はコイルから電流を引くようになる。
逆に、指令信号S26b(図4(g))は基準電圧S43(図4(d))よりも小さくなるため、差分反転信号は負値となり、これがトランジスタ114および115のゲートに入力されるため、トランジスタ114はコイルに電流を供給するようになり、トランジスタ115はコイルから電流を引かないようになる。
このため、AMP型ドライバ27の出力端子OUT1の出力信号Vout1(図4(f))は基準電圧S43(図4(d))よりも小さな値となり、AMP型ドライバ28の出力端子OUT2の出力信号Vout2(図4(c))は基準電圧S43(図4(d))よりも大きな値となる。そのため、出力端子OUT1および出力端子OUT2に接続されたコイル13には、出力端子OUT2からOUT1に向かって電流が流れる。なお、図4は、各部の信号をその大小関係を考慮して表したものであって、図4において(a)は高電位側の電源電圧VDD、(e)はPID回路25からの制御信号S25、(h)は低電位側の電源電圧VSSである。
また、制御信号S25が変化した場合には、制御信号S25のリニアな変化に追従して、指令信号S23a、S23bもリニアに変化し、したがって、出力信号Vout1、Vout2もリニアに変化するため、コイル13に流れる電流量もリニアに変化することになる。
図3および図4からわかるように、AMP型ドライバ27、28の出力信号Vout1、Vout2は、Highレベル→Lowレベル、Lowレベル→Highレベルと切り替わることはなく、電源電圧VDD−VSS間でリニアに変化し、且つ一方が基準電圧S43よりも大きな値であれば他方は基準電圧S43よりも小さな値をとる。これは、出力端子OUT1、OUT2間に流す電流の制御をトランジスタ112〜115をフルON/フルOFFの割合で決めているPWM制御のようなデジタル制御により行うのではなく、出力端子OUT1およびOUT2間に流す電流の制御をアナログ制御することによるものである。
つまり、アナログ制御することによって、トランジスタ112〜115がオンオフしないため、電流経路が切れることがなくなる。そのため、電流が逆流することがなくなることから、電源VDDライン、電源VSSラインをW揺らす原因であるスイッチングノイズが発生せず、位置制御回路20を構成する各回路に供給される電源VDD−VSSが揺らされることがなくなる。
その結果、この電源VDD−VSSの揺れによって、カメラモジュール10のコイル13に流れる電流が揺れることを回避することができるため、コイル13への供給電流が変動することに伴うレンズ11の揺れを抑制することができ、すなわち高精度に位置調整を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、カメラモジュール10のレンズ11の位置調整を行う位置制御回路に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、例えばカメラモジュール10のオートフォーカスを制御する回路に適用することも可能であり、要はコイルへの通電量を制御することにより位置調整を行うようにした制御回路であれば適用することができる。
ここで、AMP型ドライバ27および28が第1アナログ演算増幅器および第2アナログ演算増幅器に対応し、ドライバ制御回路26が制御部に対応している。
10 カメラモジュール
11 レンズ
12 磁石
13 コイル
20 位置制御回路
25 PID回路
26 ドライバ制御回路(DRIVER Control)
27、28 AMP型ドライバ
31、32 寄生インダクタンス

Claims (7)

  1. 駆動対象物の目標位置を指示する指示信号と前記駆動対象物の現在位置を表すホール素子の出力信号とに基づいて制御信号を出力するPID回路と、
    前記制御信号に基づいて、第1指令信号及び第2指令信号を生成する制御部と、
    前記第1指令信号に基づいて第1出力信号を生成しコイルの一端に供給する第1アナログ演算増幅器と、
    前記第2指令信号に基づいて第2出力信号を生成し前記コイルの他端に供給する第2アナログ演算増幅器と、を備え、
    前記ホール素子は、電源ラインと接地ラインとの間に接続され、
    前記第1アナログ演算増幅器は、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に直列に接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの接続点が前記コイルの一端に接続される第1の出力部を有し、
    前記第2アナログ演算増幅器は、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に直列に接続された2つのトランジスタを含み、当該2つのトランジスタの接続点が前記コイルの他端に接続される第2の出力部を有することを特徴とするアナログ駆動回路。
  2. 前記第1の出力部及び前記第2の出力部それぞれに含まれる2つのトランジスタは、それぞれ前記第1指令信号及び前記第2指令信号に基づいて線形領域のみで動作することを特徴とする請求項1記載のアナログ駆動回路。
  3. 前記制御部は、前記制御信号を反転した前記第1指令信号と、前記第1指令信号を反転した前記第2指令信号を生成する請求項1又は請求項2に記載のアナログ駆動回路。
  4. 前記第1アナログ演算増幅器の前記第1の出力部は、前記第1指令信号と基準電圧との差分信号に基づいてアナログ制御され、
    前記第2アナログ演算増幅器の前記第2の出力部は、前記第2指令信号と基準電圧との差分信号に基づいてアナログ制御される請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のアナログ駆動回路。
  5. コイルの一端に出力端が接続される第1アナログ演算増幅器と、
    前記コイルの他端に出力端が接続される第2アナログ演算増幅器と、
    駆動対象物の目標位置を指示する指示信号と前記駆動対象物の現在位置を表すホール素子の出力信号とに基づいて制御信号を出力するPID回路と、
    前記制御信号に基づき、前記第1アナログ演算増幅器および前記第2アナログ演算増幅器に入力される指令信号を生成する制御部と、を備え、
    前記第1アナログ演算増幅器および前記第2アナログ演算増幅器は、直列に接続された2つのトランジスタをそれぞれ有し、且つ、当該2つのトランジスタの接続点が前記第1アナログ演算増幅器および前記第2アナログ演算増幅器それぞれの出力端をなし、
    前記制御部の前記指令信号に基づいて、前記2つのトランジスタは、それぞれ線形領域のみで動作することを特徴とするアナログ駆動回路。
  6. 前記第2指令信号は、前記第1指令信号の反転信号である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のアナログ駆動回路。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のアナログ駆動回路と、
    ホール素子と、を備え、
    前記ホール素子で検知した磁場から予測される前記レンズの位置と前記レンズの目標位置とが一致するように制御する位置制御回路。
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