專利名稱：驅(qū)動控制電路以及調(diào)焦控制電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動對對象物進行驅(qū)動的驅(qū)動元件的驅(qū)動控制電路以及使作為對象物的透鏡進行移動來決定焦點位置的調(diào)焦控制電路。
背景技術(shù)：
用于控制對象物的狀態(tài)的驅(qū)動元件大多是利用PWM驅(qū)動信號來進行驅(qū)動的。例如，用于調(diào)整攝像機的透鏡位置的馬達、用于管理各種殼體內(nèi)的溫度的風扇、用于調(diào)整明亮度的燈等大多是利用PWM驅(qū)動電流來進行驅(qū)動的。一般來說，PWM驅(qū)動電流是由H橋電路生成的(例如參照專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2009-27924號公 報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題例如在利用高頻的PWM驅(qū)動電流對用于調(diào)整攝像機的透鏡位置的音圈馬達進行驅(qū)動的情況下，有可能由于其線圈的電磁波、電源的噪聲而在攝像元件中產(chǎn)生噪聲，從而使圖像信號的質(zhì)量降低。該噪聲主要起因于由PWM驅(qū)動電流的上升沿和下降沿的急劇的電流變化。除攝像機領域以外，在通信設備的領域等中，也有可能該噪聲對對象物產(chǎn)生不良影響。本發(fā)明是鑒于這種狀況而完成的，其目的在于提供一種降低由PWM驅(qū)動電流引起的噪聲的技術(shù)。用于解決問題的方案本發(fā)明的某一方式的驅(qū)動控制電路具備均衡器(equalizer)，其根據(jù)與對象物的狀態(tài)有關(guān)的目標值與其實際測量值之差，生成用于使對象物的狀態(tài)與目標值一致的控制信號；PWM調(diào)制部，其生成與由均衡器生成的控制信號相應的PWM信號；H橋驅(qū)動部，其根據(jù)由PWM調(diào)制部生成的PWM信號，生成用于驅(qū)動使對象物的狀態(tài)發(fā)生變化的驅(qū)動元件的驅(qū)動電流；以及轉(zhuǎn)換速率控制部，其根據(jù)控制信號來改變H橋驅(qū)動部的電流驅(qū)動能力。本發(fā)明的另一方式是一種調(diào)焦控制電路。該調(diào)焦控制電路裝載于攝像裝置上，該攝像裝置具備透鏡、用于調(diào)整該透鏡的位置的驅(qū)動元件以及用于檢測該透鏡的位置的位置檢測元件，該調(diào)焦控制電路的特征在于，具備均衡器，其根據(jù)基于位置檢測元件的輸出信號確定的透鏡的位置與從外部設定的透鏡的目標位置之差，生成用于使透鏡的位置與目標位置一致的控制信號；PWM調(diào)制部，其生成與由均衡器生成的控制信號相應的PWM信號；H 橋驅(qū)動部，其根據(jù)由PWM調(diào)制部生成的PWM信號，生成用于驅(qū)動驅(qū)動元件的驅(qū)動電流；以及轉(zhuǎn)換速率控制部，其根據(jù)控制信號來改變H橋驅(qū)動部的電流驅(qū)動能力。本發(fā)明的另一方式是一種攝像裝置。該裝置具備透鏡；攝像元件，其將透過透鏡的光轉(zhuǎn)換為電信號；驅(qū)動元件，其用于調(diào)整透鏡的位置；位置檢測元件，其用于檢測透鏡的位置；圖像信號處理部，其根據(jù)攝像元件的輸出信號來決定透鏡的目標位置；以及上述調(diào)焦控制電路，其用于對驅(qū)動元件進行驅(qū)動。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠降低由PWM驅(qū)動電流引起的噪聲。


圖1是表示裝載有實施方式所涉及的調(diào)焦控制電路的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于說明由圖像信號處理部進行的透鏡的目標位置的決定處理的圖。圖3是表示實施方式所涉及的H橋驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)例的圖。圖4是用于說明轉(zhuǎn)換速率控制部所要選擇的多個分區(qū)的圖。圖5的(a) (d)是表示由H橋驅(qū)動部生成的電流波形的圖。附圖標記說明10 透鏡；12 驅(qū)動元件；14 位置檢測元件；14a 霍爾元件；16 攝像元件；20 差動放大電路；22 低通濾波器；24 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路；30 均衡器；32 減法電路；34 伺服電路；40 :PWM調(diào)制部；50 :H橋驅(qū)動部；51 第一 H橋電路；52 第二 H橋電路；53 第三H 橋電路；60 轉(zhuǎn)換速率(Slew Rate)控制部；70 圖像信號處理部；100 調(diào)焦控制電路；500
攝像裝置。
具體實施例方式下面，在本說明書中，作為驅(qū)動控制電路的例子，說明對驅(qū)動裝載于攝像裝置上的透鏡的驅(qū)動元件進行控制的自動調(diào)焦控制電路。圖1是表示裝載有實施方式所涉及的調(diào)焦控制電路100的攝像裝置500的結(jié)構(gòu)的圖。攝像裝置500具備透鏡10、驅(qū)動元件12、位置檢測元件14、攝像元件16、圖像信號處理部(ISP=Image Signal Processor) 70以及調(diào)焦控制電路100。在此，省略畫出圖像編碼引擎、記錄介質(zhì)等與自動調(diào)焦控制無關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。攝像元件16將透過作為光學部件的透鏡10的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并輸出到圖像信號處理部70。攝像元件16中能夠采用CXD傳感器或CMOS圖像傳感器。驅(qū)動元件12是調(diào)整透鏡10的位置的元件，根據(jù)從調(diào)焦控制電路100提供的驅(qū)動信號使透鏡10在光軸方向上移動。由此，對透鏡10與攝像元件16之間的焦點距離進行調(diào)整。驅(qū)動元件12中能夠采用音圈馬達(VCM =Voice Coil Motor)。位置檢測元件14是用于檢測透鏡10的位置的元件。位置檢測元件14中能夠采用霍爾元件。下面，說明驅(qū)動元件12和位置檢測元件14由包括音圈馬達和霍爾元件的致動器構(gòu)成的例子。圖像信號處理部70對從攝像元件16輸出的圖像信號進行處理。在本實施方式中， 主要根據(jù)從攝像元件16輸出的圖像信號來決定透鏡10的目標位置。圖2是用于說明由圖像信號處理部70決定透鏡10的目標位置的處理的圖。當通過將快門按鈕按下一半等來使自動調(diào)焦功能有效時，圖像信號處理部70將用于使透鏡10 以規(guī)定的步長進行移動的控制信號發(fā)送到調(diào)焦控制電路100。此時，圖像信號處理部70算出透鏡10在各位置處拍攝到的各圖像信號的銳度(sharpness)。例如，能夠?qū)Ω鲌D像信號進行高通濾波，來提取各圖像信號的邊緣成分，對各圖像信號的邊緣成分進行累積，由此求出銳度。圖像信號處理部70將銳度為最大值的透鏡10的位置決定為對焦位置。
回到圖1，調(diào)焦控制電路100具備差動放大電路20、低通濾波器22、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(ADC :Analog-to-Digital Converter) 24、均衡器 30、PWM 調(diào)制部 40、H 橋驅(qū)動部50以及轉(zhuǎn)換速率控制部60。此外，在調(diào)焦控制電路100由單片LSI (Large-Scale Integration 大規(guī)模集成電路)構(gòu)成的情況下，低通濾波器22也可以設置于芯片外。均衡器30和轉(zhuǎn)換速率控制部60的結(jié)構(gòu)能夠在硬件上通過任意的處理器、存儲器、 其它L SI來實現(xiàn)，在軟件上通過加載到存儲器的程序等來實現(xiàn)，在此畫出了通過硬件和軟件的協(xié)作來實現(xiàn)的功能模塊。因而，這些功能模塊是能夠只通過硬件、只通過軟件或者通過它們的組合而以各種形態(tài)實現(xiàn)的，本領域技術(shù)人員是了解這一點的。差動放大電路20將位置檢測元件14(在此為霍爾元件)的輸出端子之間的電位差進行放大來作為位置信號而輸出。該霍爾元件輸出與透鏡10所具備的磁體產(chǎn)生的磁場的磁通密度相應的電壓。當磁通密度隨著透鏡10的移動而發(fā)生變化時，該霍爾元件的輸出電壓也與該變化成比例地發(fā)生變化。因而，根據(jù)該霍爾元件的輸出電壓，能夠推測出透鏡10 的位置。低通濾波器22去除從差動放大電路20輸出的位置信號的高頻成分。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路24將從低通濾波器22輸出的位置信號從模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。均衡器30根據(jù)與對象物的狀態(tài)有關(guān)的目標值與其實際測量值之差，生成用于使對象物的狀態(tài)與目標值一致的控制信號。在本實施方式中，根據(jù)基于位置檢測元件14的輸出信號所確定的透鏡10的位置與從外部(在此為圖像信號處理部70)設定的透鏡10的目標位置之差，生成用于使透鏡10的位置與目標位置一致的控制信號。下面，更具體地進行說明。均衡器30包括減法電路32和伺服電路34。減法電路 32算出從位置檢測元件14輸出的位置信號與從圖像信號處理部70輸入的目標位置信號之差，并將該差作為誤差信號而輸出。在透鏡10的位置位于目標位置的情況下，該差為零。 伺服電路34生成用于抵消從減法電路32輸出的誤差信號的信號，并將該信號輸出到PWM 調(diào)制部40和轉(zhuǎn)換速率控制部60。PWM調(diào)制部40生成與由均衡器30生成的控制信號相應的PWM信號。更具體地說， 將從均衡器30輸入的控制信號轉(zhuǎn)換為具有與其數(shù)字值相應的占空比的脈沖信號。H橋驅(qū)動部50根據(jù)由PWM調(diào)制部40生成的PWM信號來使對象物的狀態(tài)發(fā)生變化。即，生成用于驅(qū)動使透鏡10的位置進行移動的驅(qū)動元件12的驅(qū)動電流。更具體地說，生成具有與從PWM 調(diào)制部40輸入的PWM信號相應的電流方向和電流量的驅(qū)動電流，并提供給驅(qū)動元件12。由此，能夠使透鏡10向目標位置移動和收斂。轉(zhuǎn)換速率控制部60根據(jù)由均衡器30生成的控制信號來改變H橋驅(qū)動部50的電流驅(qū)動能力。更具體地說，目標值與實際測量值之差越大，轉(zhuǎn)換速率控制部60使H橋驅(qū)動部50的電流驅(qū)動能力越大。在本實施方式中，從圖像信號處理部70輸入的目標位置與由位置檢測元件14檢測出的位置(下面稱為檢測位置)之差越大，使該電流驅(qū)動能力越大。 相反，該差越小，使H橋驅(qū)動部50的電流驅(qū)動能力越小。圖3是表示實施方式所涉及的H橋驅(qū)動部50的結(jié)構(gòu)例的圖。H橋驅(qū)動部50具有共用輸出路徑的多個H橋電路(在圖3中，第一 H橋電路51、第二 H橋電路52以及第三H 橋電路53)。第一 H橋電路51包括第1-1晶體管Mil、第2_1晶體管M12、第3_1晶體管M13、第4-1晶體管M14、第1-1電容Cll以及第2-1電容C12。在圖3中，第1_1晶體管Mll和第2-1晶體管M12由P溝道MOSFET構(gòu)成，第3_1晶體管M13和第4_1晶體管M14由N溝道 MOSFET 構(gòu)成第1-1晶體管Mll和第2-1晶體管M12的源極端子與電源電位Vdd相連接，第1_1 晶體管Mll和第2-1晶體管M12的柵極端子從PWM調(diào)制部40分別接收正側(cè)的PWM驅(qū)動電壓和負側(cè)的PWM驅(qū)動電壓。第3-1晶體管M13和第4_1晶體管M14的源極端子與接地電位相連接，第3_1晶體管M13和第4-1晶體管M14的柵極端子從PWM調(diào)制部40分別接收正側(cè)的PWM驅(qū)動電壓和負側(cè)的PWM驅(qū)動電壓。第1-1晶體管Mll的漏極端子和第3-1晶體管M13的漏極端子相連接，從其連接點向驅(qū)動元件12提供正側(cè)的驅(qū)動電流。另外，該連接點與規(guī)定的固定電位(在圖3中為接地電位)之間連接有第1-1電容C11。第2-1晶體管M12的漏極端子和第4_1晶體管M14的漏極端子相連接，從其連接點向驅(qū)動元件12提供負側(cè)的驅(qū)動電流。另外，該連接點與規(guī)定的固定電位(在圖3中為接地電位)之間連接有第2-1電容C12。能夠利用第1-1電容Cll和第2-1電容C12的電容值來對該驅(qū)動電流波形的邊沿的鈍化程度進行調(diào)整。當利用上述正側(cè)的PWM驅(qū)動電壓和負側(cè)的PWM驅(qū)動電壓進行控制使得第1-1晶體管Mll和第4-1晶體管M14導通、且第2-1晶體管M12和第3_1晶體管M13截止時，驅(qū)動元件12中流過正電流，當進行控制使得第1-1晶體管Mll和第4-1晶體管M14截止、且第2_1 晶體管M12和第3-1晶體管M13導通時，驅(qū)動元件12中流過負電流。第二 H橋電路52和第三H橋電路53的結(jié)構(gòu)與第一 H橋電路51的結(jié)構(gòu)相同。此夕卜，也可以將第二 H橋電路52所包含的第1-2晶體管M21、第2-2晶體管M22、第3_2晶體管M23、第4-2晶體管M24、第1-2電容C21以及第2-2電容C22的規(guī)格與第一 H橋電路51 所包含的對應的結(jié)構(gòu)要素的規(guī)格不同。對于第三H橋電路53所包含的第1-3晶體管M31、 第2-3晶體管M32、第3-3晶體管M33、第4-3晶體管M34、第1-3電容C31以及第2-3電容 C32也是同樣的。按照基爾霍夫電流定律對第一H橋電路51的正側(cè)的驅(qū)動電流、第二H橋電路52的正側(cè)的驅(qū)動電流以及第三H橋電路53的正側(cè)的驅(qū)動電流進行加法運算，并提供給驅(qū)動元件 12的正側(cè)端子。同樣地，按照基爾霍夫電流定律對第一 H橋電路51的負側(cè)的驅(qū)動電流、第二 H橋電路52的負側(cè)的驅(qū)動電流以及第三H橋電路53的負側(cè)的驅(qū)動電流進行加法運算， 并提供給驅(qū)動元件12的負側(cè)端子。轉(zhuǎn)換速率控制部60根據(jù)由均衡器30生成的控制信號來決定多個H橋電路中應設為有效的H橋電路的數(shù)量。更具體地說，將該控制信號的值分成多個分區(qū)，根據(jù)該分區(qū)來決定應設為有效的H橋電路的數(shù)量。為了使某個H橋電路無效，可以將該橋電路的電源切斷， 也可以使構(gòu)成該H橋電路的所有晶體管截止以形成高阻抗狀態(tài)。圖4是用于說明轉(zhuǎn)換速率控制部60所要選擇的多個分區(qū)的圖。在此，對由均衡器 30生成的控制信號的值進行標準化，在+100 -100的范圍內(nèi)畫出了該標準化后的控制信號的值。當透鏡10的目標位置與上述檢測位置之差不存在時該值為0，當在接近(或遠離) 方向上偏離最大時該值為+100，當在遠離(或接近)方向上偏離最大時該值為-100。
在上述控制信號的值為士(0 33)的情況下，轉(zhuǎn)換速率控制部60使一個H橋電路有效，在士(34 66)的情況下，使兩個H橋電路有效，在士(67 100)的情況下，使三個H橋電路有效。即，進行如下的控制上述檢測位置離上述目標位置越遠，將越大的電流提供給驅(qū)動元件12。相反，上述檢測位置離上述目標位置越近，將越小的電流提供給驅(qū)動元件12。圖5是表示由H橋驅(qū)動部50生成的電流波形的一例的圖。圖5的(a)表示通常的PWM輸出電流波形。圖5的(b)表示使H橋驅(qū)動部50所包含的H橋電路中的一個H橋電路有效的情況下的輸出電流波形。圖5的(c)表示使H橋驅(qū)動部50所包含的H橋電路中的兩個H橋電路有效的情況下的輸出電流波形。圖5的(d)表示使H橋驅(qū)動部50所包含的H橋電路中的三個H橋電路有效的情況下的輸出電流波形。如以上所說明的，根據(jù)本實施方式，在具備利用PWM驅(qū)動電流進行驅(qū)動的元件且為了將對象物的狀態(tài)維持為規(guī)定的狀態(tài)而進行反饋控制的裝置中，通過根據(jù)目標值與實際測量值之差來自適應地改變驅(qū)動電流能力，能夠降低由PWM驅(qū)動電流引起的噪聲。即，在目標值與實際測量值之差小的情況下，能夠通過將PWM驅(qū)動電流波形的邊緣的傾斜度調(diào)整為緩和來降低由于該邊沿產(chǎn)生的高頻噪聲。此外，在該差小的情況下，由于不需要大的驅(qū)動力，因此以調(diào)整后的驅(qū)動電流也能夠達到所期望的目的。在應用于自動調(diào)焦控制電路的情況下，能夠抑制由于由PWM驅(qū)動電流波形的邊沿引起的高頻噪聲而圖像質(zhì)量降低。以上，根據(jù)幾個實施方式說明了本發(fā)明。本實施方式是例示的，針對這些各結(jié)構(gòu)要素、各處理工序的組合，存在各種變形例，而這種變形例也屬于本發(fā)明的保護范圍，本領域技術(shù)人員是了解這一點的。例如，也可以使由轉(zhuǎn)換速率控制部60進行的上述分區(qū)的切換具有滯后性。例如， 轉(zhuǎn)換 速率控制部60也可以進行如下的控制在規(guī)定的設定期間內(nèi)上述控制信號的值從當前的分區(qū)進入特定的分區(qū)的次數(shù)為規(guī)定的設定次數(shù)時，切換到該特定的分區(qū)，在未達到該規(guī)定次數(shù)的情況下，留在當前的分區(qū)。另外，也可以在各分區(qū)之間設置維持當前的分區(qū)的死區(qū)。通過這些控制，能夠抑制不必要地切換PwM驅(qū)動電流波形的事態(tài)。另外，在上述實施方式中，將驅(qū)動元件12設為音圈馬達，但是也可以使用壓電元件、步進馬達等。另外，將位置檢測元件14設為霍爾元件，但是也可以使用MR元件或光反射器(photo-reflector)等。另外，H橋驅(qū)動部50所包含的H橋電路的數(shù)量不限于三個， 也可以是兩個，還可以是四個以上。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動控制電路，其特征在于，具備均衡器，其根據(jù)與對象物的狀態(tài)有關(guān)的目標值與其實際測量值之差，生成用于使上述對象物的狀態(tài)與上述目標值一致的控制信號；PWM調(diào)制部，其生成與由上述均衡器生成的控制信號相應的PWM信號； H橋驅(qū)動部，其根據(jù)由上述PWM調(diào)制部生成的PWM信號，生成用于驅(qū)動使上述對象物的狀態(tài)發(fā)生變化的驅(qū)動元件的驅(qū)動電流；以及轉(zhuǎn)換速率控制部，其根據(jù)上述控制信號來改變上述H橋驅(qū)動部的電流驅(qū)動能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動控制電路，其特征在于，上述目標值與上述實際測量值之差越大，上述轉(zhuǎn)換速率控制部使上述電流驅(qū)動能力越大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動控制電路，其特征在于， 上述H橋驅(qū)動部具有共用輸出路徑的多個H橋電路，上述轉(zhuǎn)換速率控制部決定上述多個H橋電路中應設為有效的H橋電路的數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動控制電路，其特征在于，上述轉(zhuǎn)換速率控制部將上述控制信號的值分成多個分區(qū)，根據(jù)該分區(qū)來決定上述應設為有效的H橋電路的數(shù)量。
5.一種調(diào)焦控制電路，裝載于攝像裝置上，該攝像裝置具備透鏡、用于調(diào)整該透鏡的位置的驅(qū)動元件以及用于檢測該透鏡的位置的位置檢測元件，該調(diào)焦控制電路的特征在于， 具備均衡器，其根據(jù)基于上述位置檢測元件的輸出信號確定的上述透鏡的位置與從外部設定的上述透鏡的目標位置之差，生成用于使上述透鏡的位置與上述目標位置一致的控制信號；PWM調(diào)制部，其生成與由上述均衡器生成的控制信號相應的PWM信號； H橋驅(qū)動部，其根據(jù)由上述PWM調(diào)制部生成的PWM信號，生成用于驅(qū)動上述驅(qū)動元件的驅(qū)動電流；以及轉(zhuǎn)換速率控制部，其根據(jù)上述控制信號來改變上述H橋驅(qū)動部的電流驅(qū)動能力。
全文摘要
本發(fā)明是一種驅(qū)動控制電路以及調(diào)焦控制電路，其目的在于降低由PWM驅(qū)動電流引起的噪聲。均衡器(30)根據(jù)與對象物的狀態(tài)有關(guān)的目標值與其實際測量值之差，生成用于使對象物的狀態(tài)與目標值一致的控制信號。PWM調(diào)制部(40)生成與由均衡器(30)生成的控制信號相應的PWM信號。H橋驅(qū)動部(50)根據(jù)由PWM調(diào)制部(40)生成的PWM信號，生成用于驅(qū)動使對象物的狀態(tài)發(fā)生變化的驅(qū)動元件(12)的驅(qū)動電流。轉(zhuǎn)換速率控制部(60)根據(jù)控制信號來改變H橋驅(qū)動部(50)的電流驅(qū)動能力。
文檔編號G02B7/28GK102263532SQ20111013746
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者永井宏樹, 津田廣之, 神谷知慶, 蔵武 申請人:安森美半導體貿(mào)易公司