JP5115490B2 - 形状記憶合金アクチュエータの駆動装置およびそれを用いる撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ付き携帯電話機等に搭載される比較的小型の撮像装置およびその撮像装置に好適に用いられ、撮像光学系を構成するレンズユニットをフォーカス調整やズーム調整等のために駆動する形状記憶合金アクチュエータを駆動するための装置およびそれを用いる撮像装置に関する。

近年、カメラ付き携帯電話機等に搭載される撮像素子の画素数が飛躍的に増大する等、高画質化が進んでいる。これに合わせて、撮像光学系を構成するレンズユニットの高性能化も求められている。具体的には、固定焦点式であったものがオートフォーカス式に、またズーム機能についても、デジタルズームに代えて、若しくは追加して、光学式ズームが要求されている。ここで、オートフォーカスや光学式ズームのいずれにおいても、レンズを光軸方向に移動させるアクチュエータが必要となる。

そこで、かかるアクチュエータとしては、形状記憶合金（以下、ＳＭＡ（Shape Memory Alloy）という場合がある）を用いたものが知られている。これは、形状記憶合金を通電加熱する等して緊縮力を発生させ、該緊縮力をレンズ駆動力として用いるもので、一般に、小型化、軽量化が容易であり、しかも比較的大きな力量が得られるという利点がある。

そして、前記形状記憶合金をアクチュエータとして使用した場合、形状記憶合金の歪み率と抵抗値との間には相関関係があることが知られている。これを利用して、形状記憶合金を使用するアクチュエータでは、自身の抵抗値を検出することによって、変位センサレスで変位位置制御を行う方法がある。この方法は、低コスト化および小型化が可能である等の利点から、前記携帯電話機用マイクロカメラのオートフォーカスレンズ駆動等の用途への適用がされつつある。

しかしながら、前記形状記憶合金には、図９で示すように、歪み率と抵抗値とに非線形の関係があり、測定した抵抗値を基準に変位制御を行うと、アクチュエータの変位は非線形な動作となる。このような特性は、線形な（等間隔ステップの）変位制御が望まれるような用途では誤差要因となる使い難い特性である。このため、従来は、等間隔ステップで変位させることが必要な場合には、ステッピングモーターのようなアクチュエータが使用されてきた。

そこで、特許文献１には、データベースに形状記憶合金の温度、歪み、応力の関係を記述しておき、それらのうち、少なくとも２つの計測結果から制御量を求めるにあたって、以前の計測結果は履歴メモリに記憶しておき、そのデータベースと履歴メモリとのデータを用いて、前記制御量を求めることで、形状記憶合金の非線形域での使用を可能にする形状記憶合金アクチュエータ制御装置が提案されている。

特開平７−７２９２７号公報

前記特許文献１の従来技術では、非線形性の補償が可能になり、ステッピングモーターのような等間隔のステップ幅での駆動を実現することができるものの、抵抗値を検出するセンサ以外に、依然として、歪みゲージ等の変位センサが必要になる。前記歪みゲージ等のセンサは、エンコーダなどに比べて、センサ自体は小型であるものの、合わせてＡ／Ｄコンバータなどが必要になり、やはりシステム全体での小型化には無理がある。

本発明の目的は、形状記憶合金の抵抗値−歪み（変位）特性を利用した変位センサレスの駆動装置において、簡易な構成で、等間隔のステップ幅で移動させることができる形状記憶合金アクチュエータの駆動装置およびそれを用いる撮像装置を提供することである。

本発明の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置は、通電による発熱で変形する形状記憶合金と、前記変形によって変位駆動される可動部とを備えて構成される形状記憶合金アクチュエータを駆動するための装置において、前記形状記憶合金に前記通電を行う駆動回路と、前記可動部の変位位置を表すことができる前記形状記憶合金の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、前記可動部の目標変位位置に対応した目標抵抗値を設定する目標抵抗値設定部と、前記抵抗値検出部による検出抵抗値が前記目標抵抗値に一致するように、前記駆動回路による前記形状記憶合金への通電電流値をフィードバック制御する制御部とを備え、前記目標抵抗値設定部は、前記可動部を予め定める単位量変位させるためのステップ移動指令に応答して、現在の目標抵抗値に、予め定める変化量を加算または減算して新たな目標抵抗値として出力する出力部と、前記ステップ移動指令に応答して、前記変化量を累積加算する累積加算部と、前記累積加算部による累積値が予め定める閾値を超えたか否かを判定する閾値判定部と、前記閾値判定部で閾値超えが判定されると、前記変化量を増加または減少して前記出力部に与える変化量設定部とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、通電による発熱で変形する形状記憶合金に、前記変形によって変位駆動される可動部を備えて構成される形状記憶合金アクチュエータを駆動するにあたって、駆動回路が前記形状記憶合金に前記通電を行い、抵抗値検出部が前記形状記憶合金の抵抗値を検出する一方、目標抵抗値設定部が前記可動部の目標変位位置に対応した目標抵抗値を設定し、制御部が前記抵抗値検出部による検出抵抗値が前記目標抵抗値に一致するように、前記駆動回路による前記形状記憶合金への通電電流値をフィードバック制御することで、形状記憶合金の抵抗値−歪み（変位）特性を利用して、変位センサレスで前記可動部の位置制御を行うようにした駆動装置では、前記抵抗値と歪み（変位）との非線形性のために、ステッピングモーターのように等間隔のステップ幅で移動させることは困難である。

そこで本発明では、前記目標抵抗値設定部が設定する目標抵抗値を、前記形状記憶合金とは逆の非線形に変化させる。しかもその構成を、前記可動部を予め定める単位量（前記ステップ幅）変位させるためのステップ移動指令に応答して、現在の目標抵抗値に、予め定める変化量を加算または減算して新たな目標抵抗値として出力する出力部と、前記ステップ移動指令に応答して、前記変化量を累積加算する累積加算部と、前記累積加算部による累積値が予め定める閾値を超えたか否かを判定する閾値判定部と、前記閾値判定部で閾値超えが判定されると、前記変化量を増加または減少して前記出力部に与える変化量設定部とを備えて構成する。

したがって、低コスト化、小型化が可能な前記形状記憶合金の抵抗値−歪み（変位）特性を利用した変位センサレスの駆動装置において、前記抵抗値−歪み（変位）特性の非線形性の補正には、通常、補正関数による演算や補正テーブルによる換算が一般的であるのに対して、本発明では、簡易なアルゴリズムで比較的小規模な回路として実現することができる。このため、駆動ＩＣの機能として実装することで、マイコン等の前記ステップ移動指令発生部からステップ移動指令を与えるだけで、等間隔のステップ幅で移動させることが可能となり、前記ステッピングモーターのような使い勝手を実現することができる。

また、本発明の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置では、前記出力部はデジタル／アナログ変換器を備え、該出力部における前記目標抵抗値の演算、前記累積加算部における前記累積値の演算、前記閾値判定部における閾値比較および前記変化量設定部における前記変化量の増加または減少の演算を、デジタルの数値演算で行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、前記目標抵抗値設定部における前記簡易なアルゴリズムを、簡易なデジタル（論理）回路およびソフトウェアで実現でき、バラツキや変動要素の少ない安定した制御が実現できる。

さらにまた、本発明の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置は、前記閾値判定部における閾値記憶部を不揮発性の記憶部とすることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記目標抵抗値設定部がデジタル（論理）回路およびソフトウェアで構成される場合に、前記閾値判定部における閾値記憶部を不揮発性の記憶部とすることで、工程調整などでアクチュエータに特性に合わせて、目標抵抗値の補正度合いを調節することができる。

したがって、アクチュエータの個体差による誤差を抑えて、より正確に等間隔ステップの制御が可能となる。

また、本発明の撮像装置は、前記の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置を用いることを特徴とする。

上記の構成によれば、簡易な構成で、等間隔のステップ幅でのオートフォーカスを実現することができる。

本発明の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置は、以上のように、通電による発熱で変形する形状記憶合金に、前記変形によって変位駆動される可動部を備えて構成される形状記憶合金アクチュエータを駆動するにあたって、駆動回路が前記形状記憶合金に前記通電を行い、抵抗値検出部が前記形状記憶合金の抵抗値を検出する一方、目標抵抗値設定部が前記可動部の目標変位位置に対応した目標抵抗値を設定し、制御部が前記抵抗値検出部による検出抵抗値が前記目標抵抗値に一致するように、前記駆動回路による前記形状記憶合金への通電電流値をフィードバック制御することで、低コスト化、小型化が可能な形状記憶合金の抵抗値−歪み（変位）特性を利用して、変位センサレスで前記可動部の位置制御を行うようにした駆動装置において、前記目標抵抗値設定部が設定する目標抵抗値を、前記形状記憶合金とは逆の非線形に変化させるようにし、しかもその構成を、前記可動部を予め定める単位量（前記ステップ幅）変位させるためのステップ移動指令に応答して、現在の目標抵抗値に、予め定める変化量を加算または減算して新たな目標抵抗値として出力する出力部と、前記ステップ移動指令に応答して、前記変化量を累積加算する累積加算部と、前記累積加算部による累積値が予め定める閾値を超えたか否かを判定する閾値判定部と、前記閾値判定部で閾値超えが判定されると、前記変化量を増加または減少して前記出力部に与える変化量設定部とを備えて構成する。

それゆえ、簡易なアルゴリズムで比較的小規模な回路として実現することができる。このため、駆動ＩＣの機能として実装することで、マイコン等の前記ステップ移動指令発生部からステップ移動指令を与えるだけで、等間隔のステップ幅で移動させることが可能となり、ステッピングモーターのような使い勝手を実現することができる。

また、本発明の撮像装置は、以上のように、前記の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置を用いる。

それゆえ、簡易な構成で、等間隔のステップ幅でのオートフォーカスを実現することができる。

本発明の実施の一形態に係る撮像装置におけるオートフォーカスレンズ駆動機構の正面図である。 図１の動作を説明するための側面図である。 ＳＭＡアクチュエータを駆動するための駆動装置である制御回路の電気的構成を示すブロック図である。 前記制御回路における目標抵抗値設定部の具体的構成を示すブロック図である。 本実施の形態によるＳＭＡの目標抵抗値のステップ設定動作の様子を示すグラフである。 図５における抵抗値変化および歪み率（ＳＭＡの変位）変化をそれぞれ説明するためのグラフである。 従来のＳＭＡの目標抵抗値のステップ設定動作の様子を示すグラフである。 図７における抵抗値変化および歪み率（ＳＭＡの変位）変化をそれぞれ説明するためのグラフである。 ＳＭＡの変位（歪み率）−抵抗値特性を示すグラフである。

図１は本発明の実施の一形態に係る撮像装置におけるオートフォーカスレンズ駆動機構１の正面図（レンズ開口面から見た図）であり、図２はその動作を説明するための側面図である。この駆動機構１は、レンズ２を、その軸線ＡＸ（前後）方向に変位させることで、フォーカス合せを行う。前記レンズ２は、レンズ駆動枠３に取付けられて、鏡筒４を構成している。前記鏡筒４の外周面において、前端には一対の突出部５が形成されており、その突出部５が形状記憶合金アクチュエータ１１のアーム部１２に引っ掛けられて、前記軸線ＡＸ（前後）方向に変位される。

前記鏡筒４はベース部６上に搭載され、前記レンズ駆動枠３の前後端が、一対のリンク部材７によって、前記ベース部６と、図示しない横面外壁を介して前記ベース部６と一体になっている上ベース８とに支持され、前記軸線ＡＸ（前後）方向に平行に変位可能となっている。前記レンズ駆動枠３の前端には、前カバー９との間にバイアスばね１０が介在されている。

前記形状記憶合金アクチュエータ１１は、可動部となる前記アーム部１２、レバー１３および支持脚１４と、形状記憶合金（ＳＭＡ）の線材から成るＳＭＡ１５とを備えて構成される。前記アーム部１２は、正面（レンズ開口）側から見て、略くの字状に形成されており、その両端に前記突出部５が引っ掛けられ、中央部がレバー１３の一端に固着されている。前記レバー１３の中央部は、支持脚１４の支点１４ａによって揺動変位自在に支持されており、他端には、切欠き１３ａが形成され、その切欠き１３ａに前記ＳＭＡ１５が巻掛けられることで、前記鏡筒４の前記軸線ＡＸ（前後）方向の変位に対しても、前記ＳＭＡ１５のずれが防止されている。前記ＳＭＡ１５の両端は、前記ベース部６に立設された一対の電極１６によって張架されている。

したがって、前記電極１６間に通電されていない間は、ＳＭＡ１５は周囲に自然放熱して伸長し、マルテンサイト相（低温相）となって該ＳＭＡ１５の張力はバイアスばね１０による応力より小さくなり、図２（ａ）で示すように、鏡筒４はベース部６に押付けられたホームポジション（遠方端）にあり、衝撃等に対応できるようになっている。これに対して、前記電極１６間に、通電がパルスで行われ、そのデューティが高くなる（通電量が多くなる）程、ＳＭＡ１５はジュール熱を発して収縮し、該ＳＭＡ１５の張力が大きくなって、バイアスばね１０の応力に抗して、図２（ｂ）で示すように、レバー１３が矢符１８方向に揺動し、アーム部１２および突出部５を介して、鏡筒４は、矢符１９の前カバー９方向に押出されてゆき、前記ＳＭＡ１５はオーステナイト相（高温相）となって、移動端（近接端）に到達する。

図３は、前記ＳＭＡアクチュエータ１１を駆動するための駆動装置である制御回路２１の電気的構成を示すブロック図である。この制御回路２１は、前記ＳＭＡ１５の伸縮に関するパラメータ、すなわち鏡筒４の位置を検出するパラメータとして、ＳＭＡ１５の抵抗値を用いる。このため、前記ＳＭＡ１５の電極１６間の抵抗値が抵抗値検出部２２で検出され、その検出結果と、目標抵抗値設定部２４から与えられる目標抵抗値とが比較部２３で比較され、その比較結果に対応して、ＳＭＡ１５の駆動電流値が演算され、駆動制御演算部２５に与えられる。駆動制御演算部２５は、前記駆動電流値に対応したデューティの駆動信号を作成し、駆動素子２６を介して前記ＳＭＡ１５への通電電流値をフィードバック制御する。前記比較部２３は制御部を構成し、前記駆動制御演算部２５および駆動素子２６は駆動回路を構成する。

前記目標抵抗値設定部２４には、フォーカス演算部２７から、必要に応じてステップ動作指令および初期化指令が入力される。このフォーカス演算部２７は、マイクロコンピュータなどで実現され、画像センサ２８の出力から、コントラストが高くなってエッジが検出されると、フォーカス点と判定する。そのフォーカス点が判定されるように、オートフォーカス動作開始時点で前記目標抵抗値設定部２４に初期化指令を与え、画像センサ２８の出力に応答して、前記ステップ動作指令を与えてゆく。前記フォーカス演算部２７から出力されるステップ動作指令は、前記鏡筒４を等間移動させてゆくものである。

前記駆動素子２６からＳＭＡ１５に流れる駆動電流は、定電流で、目標位置（前記駆動電流値）に応じて、デューティが変化される。このため、前記抵抗値検出部２２は、ＯＮデューティの期間の既知の定電流値と、ＳＭＡ１５の電極１６間の電圧とから、前記抵抗値を求めることができる。或いは、駆動素子２６がＯＦＦして前記駆動電流が流れていないＯＦＦデューティの期間に、該抵抗値検出部２２自身が既知の探索電流を流し、それによるＳＭＡ１５の電極１６間の電圧から、前記抵抗値を求めることができる。

図４は、前記目標抵抗値設定部２４の具体的構成を示すブロック図である。この目標抵抗値設定部２４では、目標抵抗値の演算を、デジタル値の数値演算で行えるように構成されている。このため、目標抵抗値レジスタ３１に保存される現在の目標抵抗値は、デジタル／アナログ変換器３２を介して、アナログ値で前記比較部２３へ出力される。前記フォーカス演算部２７から前記初期化指令が入力されると、この目標抵抗値レジスタ３１は、ステップ動作を開始する初期位置として、移動範囲の最大抵抗値に初期化され、これによってＳＭＡ１５が放熱状態となり、鏡筒４がベース部６上の前記ホームポジション（遠方端）となる。

前記目標抵抗値レジスタ３１の目標抵抗値は、前記フォーカス演算部２７から前記ステップ動作指令が入力されると、減算器３３によって、変化量レジスタ３４から予め定める変化量Δが減算された値に更新される。すなわち、減算器３３には入力ＩＮ＋に目標抵抗値レジスタ３１の値が入力されており、もう一方の入力ＩＮ−には変化量レジスタ３４の値が入力されおり、減算器３３の出力値は前記目標抵抗値レジスタ３１に入力されており、該目標抵抗値レジスタ３１がラッチすると、
（更新された目標抵抗値）←（現在の目標抵抗値）−（変化量Δ）
となる演算処理がなされることになる。

前記変化量レジスタ３４の変化量Δも、前記フォーカス演算部２７からの前記初期化指令によって、初期値（最小値）に設定される。一方、この変化量レジスタ３４の変化量Δは、累積値加算部３５において加算されてゆく。すなわち、この変化量レジスタ３４の値は、累積加算部３５のＩＮ＋に入力され、該変化量レジスタがラッチすると、
（更新された累積値）←（現在の累積値）＋（変化量Δ）
となる累積演算処理がなされる。このため、該累積値加算部３５の内部には、累積値保存用に図示しないレジスタが内蔵されており、前記フォーカス演算部２７からの前記初期化指令によって、０から予め定める閾値までの範囲で定められた初期値に初期化される。

前記累積値加算部３５の出力値は比較器３６の入力ＩＮ＋に入力され、この比較器３６のもう一方の入力ＩＮ−には閾値レジスタ３７の値が入力されている。比較器３６はこれらを比較して、（累積値）＞（閾値）となるときに出力信号をアサートする。比較器３６の出力信号は、前記変化量レジスタ３４のＤＥＣ入力信号として入力され、この信号はアサートされると変化量レジスタ３４を１だけ減少させる機能をもつ。また、比較器３６の出力信号は、イネーブル３８に入力され、アサートされると、該イネーブル３８のＩＮ入力値をＯＵＴ出力値として出力することを許可する。なお、比較器３６の出力信号がアサートされない場合には出力値は０となるものとする。したがって、比較器３６の出力信号がアサートされている場合には、累積値加算部３５においては
（更新された累積値）←（現在の累積値）＋（変化量）−（閾値）
となる演算処理がなされることになる。

なお、前記閾値レジスタ３７は基本的にステップ動作において変化せず、前記フォーカス演算部２７からの前記初期化指令に対して、常に一定値として初期化される。

上述のように構成される目標抵抗値設定部２４において、前記ステップ動作指令が入力されると、各レジスタのラッチ入力として与えられ、この指令信号がアサートされれば各レジスタに保存されている値が更新される。そして、比較器３６において、前記変化量Δの累積値が閾値を超えると、前記変化量レジスタ３４の変化量Δが小さくなり、図５で示すように、目標抵抗値の変化量Δが、ステップ数が増えるにしたがって徐々に小さくなり、前記図９で示すような非線形特性を補正する効果をもたせられることが理解される。

すなわち、前記図５および図６に、本実施の形態によるステップ動作の様子を示し、図７および図８に、従来例のステップ動作の様子を示す。図５および図７は、横軸の抵抗値が左から右へ小さくなってゆき、この方向に、前記目標抵抗値を変化させた場合の歪み率（変位）の変化を示している。図５および図７では、抵抗値が１９Ωから１５．５Ω付近までをステップ１〜１７の１７段階で変化させており、その間に歪み率は０．５％から３％程度まで非線形に変化（増加）している。

図７の従来例では、図８（ａ）で示すように、抵抗値の変化量ΔＲは、ステップ毎に０．２で一定である。したがって、歪み率は、図８（ｂ）で示すように、ステップが増加するにつれて増加してゆく。このため、図７で示すように、最初のステップ１での歪み率の変化量Δ１と、最後のステップ１７での歪み率の変化量Δ１７とは、２倍以上異なっている。したがって、この従来例の場合では、前記レンズ２は、移動端（近接端）に近付く程、急速に近付くことになり、１ステップでの変位量が大きくなり、レンズ２の少しの移動でピントが大きくずれてしまい、該移動端（近接端）でのピント精度が粗くなる。

これに対して、本実施の形態では、図６（ａ）で示すように、抵抗値の変化量ΔＲは、ステップが増加するにつれて、段階的に減少している。したがって、歪み率は、図６（ｂ）で示すように、ステップ間で大きく変化せず、このため図５で示すように、最初のステップ１での歪み率の変化量Δ１’と、最後のステップ１７での歪み率の変化量Δ１７’とは、ほぼ等しくなっている。したがって、ピントのずれ易い移動端（近接端）付近でも、良好なピント精度を得ることができる。

なお、図６において、ステップ変位量の残留変動が見られる。この要因としては、後述するようなデジタル値として扱うことによる量子化誤差があるが、これはデジタル値の分解能を高くすること、つまり１ＬＳＢあたりの抵抗値を小さくすることにより、さらに改善が見込まれる。

具体的には、前記歪み率の変化量Δの最小単位を０．０２Ωとして、これを１ＬＳＢとすると、目標抵抗値の初期値の１９Ωは、９５０ＬＳＢとなるので、目標抵抗値レジスタ３１、減算器３３およびデジタル／アナログ変換器３２は、１０２４階調の１０ｂｉｔ構成とし、変化量レジスタ３４、閾値レジスタ３７、累積値加算部３５および比較器３６は、それらの内で値が最も大きい閾値レジスタ３７の初期値が後述する０．０４Ωであることから、５ｂｉｔに選ばれる。なお、デジタル／アナログ変換器３２の出力電圧に対して、ＤＣオフセットを与えられるのであれば、目標抵抗値の１９Ω総てのＤＣ電圧をこのデジタル／アナログ変換器で発生させる必要はなく、変化幅の１５Ωから１９Ω分の４Ωに対応して、２００ＬＳＢとなるから、８ｂｉｔで構成することができる。

そして、フォーカス演算部２７からの初期化指令に応答して、前述のように目標抵抗値レジスタ３１の初期値を１９Ω、変化量レジスタ３４の初期値を０．３Ω、累積値加算部３５の初期値を０．０２Ωに設定し、閾値レジスタ３７は０．４Ωの一定値、同様に変化量レジスタ３４の減算幅（変化量Δの最小単位）も前記０．０２Ωの一定値とする。ここで、図５に示すように、この動作例では歪み率０．５％から３．０％の間を１７ステップで変位させている。したがって、初期変位に対応する歪み率は０．５％、ステップ当りの歪み率変化量は約０．１５％になるようにすればよい。そこで、ステップ１付近で前記０．１５％の歪み率変化量に相当する抵抗変化量は０．３Ωであるので、前記変化量レジスタ３４の初期値には、この値を設定する。一方、累積値加算部３５の初期値は、０〜閾値の範囲で任意であり、図５の例では前記０．２Ωに設定している。

これに対して、閾値レジスタ３７の閾値は、図５のグラフの傾き変化を基に決定する。具体的には、ステップ１付近では、前記のとおり０．１５％の歪み変化量に相当する抵抗値変化量は約０．３Ω、ステップ１７付近では、前記０．１５％の歪み変化量に相当する抵抗値変化量は約０．１４Ωであるので、変化量Δの減算幅（前記最小単位）である０．０２Ωで８回の減算が発生すればよい。また、歪み率が０．５％から３．０％の間の抵抗値変化量は約３．４Ωであるので、もし累積値を減算しなければ１７回のステップの後の累積値は、累積値初期値を加えて３．６Ωである。これより、閾値を通過する毎に減算が行われ、合計８回減算されるように、閾値×８＜３．６Ω＜閾値×９の条件で閾値を設定すればよい。こうして、この例では、前記閾値を０．４としている。

したがって、図６（ａ）で示すように、最初のステップ１では、変化量レジスタ３４による抵抗値の変化量Δは、初期値の約０．３Ωであるのに対して、累積値加算部３５では、初期値の０．２Ωに、その変化量Δの０．３が加算されて０．５となる。これによって、比較器３６での比較結果は、閾値を超えていると判断され、次のステップ動作指令がアサートされるステップ２では、変化量レジスタ３４の変化量Δ（減算幅）が前記最小単位の０．０２Ωだけ減少して、０．２８Ωとなる。そのステップ２では、累積値加算部３５では、前記変化量Δ＝０．２８の加算が行われるとともに、イネーブル３８からの閾値０．４Ωの減算が行われ、累積値は０．３８Ωとなる。したがって、次のステップ３でも、変化量Δ＝０．２８の減算が行われるとともに、累積値は０．３８Ωに０．２８Ωを加えた０．６６Ωとなり、閾値の０．４を超え、次のステップ４では、さらに０．０２だけ減少したΔ＝０．２６の減算が行われることになる。こうして、ステップ当りの変位量を一定にすることが可能になる。

このように構成することで、ＳＭＡ１５の抵抗値−歪み（変位）特性を利用して、変位センサレスでアクチュエータ１１の位置制御を行うようにした低コスト化、小型化が可能な駆動装置２１において、前記ＳＭＡ１５が有する抵抗値と歪み（変位）との非線形性に対して、目標抵抗値設定部２４が設定する目標抵抗値を、前記ＳＭＡ１５とは逆の非線形に変化させるので、前記非線形性を補償することができる。しかもその目標抵抗値設定部２４を、前記アクチュエータ１１を予め定める単位量（前記ステップ幅）変位させるためのステップ移動指令に応答して、現在の目標抵抗値から所定の変化量Δを減算して新たな目標抵抗値として出力する目標抵抗値レジスタ３１および減算器３３と、前記ステップ移動指令に応答して、前記変化量Δを累積加算する累積加算部３５と、前記累積加算部３５による累積値が予め定める閾値を超えたか否かを判定する閾値レジスタ３７および比較器３６と、前記比較器３６で閾値超えが判定されると、前記変化量を増加または減少して前記出力部に与える変化量レジスタ３４とを備えて構成するので、簡易なアルゴリズムで比較的小規模な回路として実現することができる。このため、駆動ＩＣの機能として実装することで、マイコン等の前記ステップ移動指令発生部からステップ移動指令を与えるだけで、等間隔のステップ幅で移動させることが可能となり、ステッピングモーターのような使い勝手を実現することができる。

また、出力段にデジタル／アナログ変換器３２を備え、該目標抵抗値設定部２４での演算をデジタルの数値演算で行うことで、前記のような簡易なアルゴリズムを、簡易なデジタル（論理）回路およびソフトウェアで実現でき、バラツキや変動要素の少ない安定した制御が実現できる。

上述の説明では、閾値レジスタ３７の閾値は固定であるけれども、上述のように目標抵抗値設定部２４がデジタル（論理）回路およびソフトウェアで構成される場合に、該閾値レジスタ３７を不揮発性の記憶部として、任意に書き込めるようにしてもよい。これによって、工程調整などでアクチュエータ１１に特性に合わせて、目標抵抗値の補正度合いを調節することができ、アクチュエータの個体差による誤差を抑えて、より正確に等間隔ステップの制御が可能となる。

また、本実施の形態の撮像装置におけるオートフォーカスレンズ駆動機構１は、前記の形状記憶合金アクチュエータ１１の駆動装置２１を用いることで、簡易な構成で、等間隔のステップ幅でのオートフォーカスを実現することができる。

１ 駆動機構
２ レンズ
３ レンズ駆動枠
４ 鏡筒
５ 突出部
６ ベース部
７ リンク部材
８ 上ベース
９ 前カバー
１０ バイアスばね
１１ 形状記憶合金アクチュエータ
１２ アーム部
１３ レバー
１４ 支持脚
１５ 形状記憶合金
１６ 電極
２１ 制御回路
２２ 抵抗値検出部
２３ 比較部
２４ 目標抵抗値定部
２５ 駆動制御演算部
２６ 駆動素子
２７ フォーカス演算部
２８ 画像センサ
３１ 目標抵抗値レジスタ
３２ デジタル／アナログ変換器
３３ 減算器
３４ 変化量レジスタ
３５ 累積値加算部
３６ 比較器
３７ 閾値レジスタ
３８ イネーブル

Claims (4)

1. 通電による発熱で変形する形状記憶合金と、前記変形によって変位駆動される可動部とを備えて構成される形状記憶合金アクチュエータを駆動するための装置において、
   前記形状記憶合金に前記通電を行う駆動回路と、
   前記可動部の変位位置を表すことができる前記形状記憶合金の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
   前記可動部の目標変位位置に対応した目標抵抗値を設定する目標抵抗値設定部と、
   前記抵抗値検出部による検出抵抗値が前記目標抵抗値に一致するように、前記駆動回路による前記形状記憶合金への通電電流値をフィードバック制御する制御部とを備え、
   前記目標抵抗値設定部は、
   前記可動部を予め定める単位量変位させるためのステップ移動指令に応答して、現在の目標抵抗値に、予め定める変化量を加算または減算して新たな目標抵抗値として出力する出力部と、
   前記ステップ移動指令に応答して、前記変化量を累積加算する累積加算部と、
   前記累積加算部による累積値が予め定める閾値を超えたか否かを判定する閾値判定部と、
   前記閾値判定部で閾値超えが判定されると、前記変化量を増加または減少して前記出力部に与える変化量設定部とを含むことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータの駆動装置。
2. 前記出力部はデジタル／アナログ変換器を備え、該出力部における前記目標抵抗値の演算、前記累積加算部における前記累積値の演算、前記閾値判定部における閾値比較および前記変化量設定部における前記変化量の増加または減少の演算を、デジタルの数値演算で行うことを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置。
3. 前記閾値判定部における閾値記憶部を不揮発性の記憶部とすることを特徴とする請求項２記載の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の形状記憶合金アクチュエータの駆動装置を用いることを特徴とする撮像装置。

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