JPWO2012042722A1 - 駆動装置およびカメラユニット - Google Patents

Abstract

本発明にかかる駆動装置３０は、撮像素子から画像を読み出す所定の周期より短いパルス周期を持つ電気パルスが形状記憶合金１５に供給される。したがって、このような構成の駆動装置３０は、駆動電流の周波数成分が周囲の回路に与えるノイズを、防止または低減することができる。

Description

本発明は、カメラ付き携帯電話機等に好適に搭載され、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用いられる比較的小型の駆動装置に関する。

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、撮像装置の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撮像装置がオートフォーカス式に高性能化されている。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。

このような用途のアクチュエータとして、形状記憶合金（以下、「ＳＭＡ」という場合がある）を用いたものが知られている。ＳＭＡを用いたアクチュエータは、ＳＭＡを通電加熱等することによって伸縮力を発生させ、この伸縮力をレンズ駆動力として用いる装置である。このアクチュエータは、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を得ることができるという利点がある。

ＳＭＡを用いたアクチュエータについて、駆動装置がＳＭＡの通電制御の際にＳＭＡの端子電圧を検出し、検出した端子電圧に基づく電気抵抗値に応じた電力をＳＭＡに供給する技術が提案されている（特許文献１等参照）。この技術によれば、位置センサ等を必要とせず、集積回路化に好適であるとともに、電力損失を低減することが可能となる。

ＳＭＡを用いたアクチュエータが、カメラ付き携帯電話機等のような多機能化および小型化が要請される装置で用いられる場合には、例えば、撮像素子とアクチュエータのドライバとを近傍に配置せざるを得ない場合が生じ得る。このような場合、アクチュエータのドライバの駆動電流の周波数成分が、撮像素子で用いられている周波数と近い場合に、ノイズ対策が必要となる。

特開２００９−１３８９１号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、周囲の回路に対してノイズとならないような駆動電流を供給することができる形状記憶金属の駆動装置を提供することである。

本発明にかかる駆動装置は、撮像素子から画像を読み出す所定の周期より短いパルス周期を持つ電気パルスが形状記憶合金に供給される。したがって、このような構成の駆動装置は、駆動電流の周波数成分が周囲の回路に与えるノイズを、防止または低減することができる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴および利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

携帯電話機に内蔵されているカメラユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１に示すセンサ基板の概略構成を示す斜視図である。 図１に示すレンズユニットに内蔵されているオートフォーカスレンズの駆動機構の構成を示す正面図（レンズ開口面から見た図）である。 図３に示すオートフォーカスレンズの駆動機構の動作を説明するための側面図である。 ＳＭＡの温度と抵抗値との関係を示す特性図である。 無限端からマクロ端までのＳＭＡの温度と抵抗値との関係を示す特性図である。 レンズ変位とＳＭＡの抵抗値との関係を示す特性図である。 第１実施形態における形状記憶合金アクチュエータの駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。 図８に示す駆動装置におけるエンベロープ信号生成部の回路例を示す図である。 図１０（Ａ）および（Ｂ）は、エンベロープ信号生成部が出力するエンベロープ信号の例を示す図であり、図１０（Ｃ）は、ＳＭＡの通電制御の際にＳＭＡの端子電圧を検出する場合を説明する図である。 第２実施形態における形状記憶合金アクチュエータの駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（第１実施形態）
図１は、携帯電話機に内蔵されているカメラユニット２０の概略構成を示す斜視図である。図１において、カメラユニット２０は、オートフォーカス駆動装置を内蔵したレンズユニット２２と、センサ基板２１とを備えている。

図２は、センサ基板２１の概略構成を示す斜視図である。図２において、センサ基板２１上には、ＣＣＤ型（Charge Coupled Devices）またはＣＭＯＳ型（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサＩＣ（撮像素子）２１１、および、レンズユニット２２に内蔵されているオートフォーカスの駆動装置を駆動するためのドライバＩＣ２１２が搭載されている。

被写体からの光線は、レンズユニット２２によってイメージセンサＩＣ２１１の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。この被写体の光学像は、イメージセンサＩＣ２１１によって光電変換され、イメージセンサＩＣ２１１から画像信号として出力される。

図３は、レンズユニット２２に内蔵されているオートフォーカスレンズの駆動機構１の構成を示す正面図（レンズ開口面から見た図）であり、図４は、その動作を説明するための側面図である。図４（Ａ）は、遠方端の場合を示し、図４（Ｂ）は、近接端の場合を示す。

図３および図４において、駆動機構１は、形状記憶合金アクチュエータ１１と、鏡筒４とを備えている。この駆動機構１は、鏡筒４を軸線ＡＸ（前後）方向に変位させることで、鏡筒４内に配設されたレンズ２を変位させ、フォーカス合せを行う。

鏡筒４は、レンズ２および円筒状のレンズ駆動枠３を備えており、レンズ２は、レンズ駆動枠３に取り付けられている。また、鏡筒４の外周面において、軸線ＡＸ方向の前端部分に一対の突出部５が径方向外方に向けて形成されている。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、鏡筒４は、アーム部１２によって軸線ＡＸ（前後）方向に変位される。

鏡筒４は、ベース部６上に搭載され、レンズ駆動枠３の軸線ＡＸ方向の前後端が、一対のリンク部材７によって、ベース部６と、図示しない横面外壁を介してベース部６と一体になっている上ベース８とに支持され、軸線ＡＸ（前後）方向に平行に変位可能となっている。

レンズ駆動枠３の前端には、レンズ駆動枠３と前カバー９との間にバイアスばね１０が介在されている。なお、ベース部６には、図２のイメージセンサＩＣ２１１の受光面上にレンズ２が被写体像の結像を行えるように開口部が設けられている。

形状記憶合金アクチュエータ１１は、可動部となるアーム部１２、レバー１３および支持脚１４と、形状記憶合金（ＳＭＡ）の線材から形成されるＳＭＡ１５とを備えている。

アーム部１２は、正面（レンズ開口）側から見て、略“く”字状（略“Ｃ”字状、略“Ｕ”字状）に形成されており、その両端に突出部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。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、レバー１３の他端には、支持脚１４の支点１４ａに対向する位置に切欠き１３ａが形成されている。

ＳＭＡ１５は、レバー１３に形成されている切欠き１３ａに巻掛けられている。巻掛けられていることで、鏡筒４の軸線ＡＸ（前後）方向の変位に対して、ＳＭＡ１５のずれが防止されている。ＳＭＡ１５の両端は、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、電極１６間に通電がなされていない間、ＳＭＡ１５は、周囲に自然放熱して、マルテンサイト相（低温相）となる。バイアスばね１０の弾発力によってＳＭＡ１５が伸長し、図４（Ａ）で示すように、鏡筒４は、ベース部６に押付けられた状態でホームポジション（遠方端）に位置する。鏡筒４は、ベース部６に押付けられているので、衝撃等に対応できるようになっている。

これに対して、電極１６間に通電が電気パルスで行われ、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、ＳＭＡ１５に張力が発生する。ＳＭＡ１５に張力が発生すると、図４（Ｂ）で示すように、レバー１３が矢符１８方向に揺動する。

レバー１３が矢符１８方向に揺動すると、アーム部１２および突出部５を介して、鏡筒４は、バイアスばね１０の弾発力に抗して、矢符１９の方向、すなわち、前カバー９の方向に押出されて行く。

そして、デューティが高い所定の状態で、ＳＭＡ１５は、オーステナイト相（高温相）となって、鏡筒４は、掃引端（近接端）に到達する。

また、側面視（図４）でＬ字状となるレバー１３、およびアーム部１２において、屈曲点付近が支点１４ａによって支持され、アーム部１２において突出部５が係合する点までの距離が、レバー１３においてＳＭＡ１５が係合する点までの距離よりも長く形成されることで、ＳＭＡ１５の変位を拡大して鏡筒４を変位させることができる。

図５は、Ｎｉ（ニッケル）−Ｔｉ（チタン）、または、Ｎｉ（ニッケル）−Ｔｉ（チタン）−Ｃｕ（銅）などのＳＭＡ１５の温度と抵抗値との関係を示す特性図である。

線材であるＳＭＡは、適切なバイアス力によって記憶形状よりも引っ張り変形を与えられた状態で架設され、その温度が上昇される。そうすると、ＳＭＡの結晶相変態により、ＳＭＡは、収縮方向に変形するとともに、抵抗値が通常とは逆方向に変化する。

より具体的には、温度上昇過程において、変態温度よりも十分に低温の領域では、通常の金属と同様に温度上昇とともに抵抗値が増加する方向に変化するが、マルテンサイト相（低温相）からオーステナイト相（高温相）に変態を開始するＡｓ点を超えると、ＳＭＡ線材が記憶形状になるように収縮するとともに、抵抗値が急激に減少する方向に変化する。また、オーステナイト相（高温相）への変態を終了するＡｆ点を超えると、また通常の金属と同様に抵抗値は、増加方向に変化する。

また逆の過程、すなわち、温度低下過程において、変態温度よりも十分に高温の領域では、温度低下とともに抵抗値が減少し、オーステナイト相（高温相）からマルテンサイト相（低温相）への変態を開始するＭｓ点を超えると、線材がバイアス力により伸長するとともに、抵抗値が急激に増加する。また、マルテンサイト相（低温相）への変態を終了するＭｆ点を超えると、また抵抗値は、減少する。

図５に示すように、温度上昇過程と温度低下過程での特性曲線は、その材料の組成によってヒステリシスをもっている。

図６は、本実施形態のＳＭＡ１５の温度と抵抗値との関係を示す特性図である。レンズ２の最大繰り出し量はマクロ端までであり、それ以上の領域は使用しないので、図６の曲線は、マクロ端までの動作を示している。なお、このマクロ端は、前記Ａｆ点と一致していても、不一致でもよい。

ここで、ＳＭＡ１５に通電加熱を開始する場合の抵抗値がＲｓｔａｒｔとされ、最大の抵抗値がＲｍａｘとされ、レンズが無限端から動き出す場合の抵抗値がＲｉｎｆとされ、レンズがマクロ端にある場合の抵抗値がＲｍｃｒと定義される。

Ｒｍａｘとなる点から、ＳＭＡ１５の収縮は、開始されるが、その状態ではまだレンズは動き出さない。そして、収縮によるＳＭＡ１５の応力が増加し、バイアスばね１０による応力を超えると実際にレンズが動き出すように、張力が適切に設定されてＳＭＡ１５が架設さている。したがって、Ｒｉｎｆは、Ｒｍａｘとなる点から更に温度が上がったところとなる。

図７は、本実施形態のレンズ変位と抵抗値との関係を示す特性図である。図７において、温度上昇過程において、抵抗値がＲｓｔａｒｔ〜Ｒｍａｘ〜Ｒｉｎｆと順に変化する領域では、変位は、無限端で動かず、ＲｉｎｆからＲｍｃｒとなる領域では、変位がマクロ端方向に増加する。また、逆に温度低下過程において、ＲｍｃｒからＲｉｎｆとなる領域では変位が減少し、Ｒｉｎｆ〜Ｒｍａｘ〜Ｒｓｔａｒｔと順に変化する領域では、変位は、無限端で動かない。

この特性曲線では、温度上昇過程と温度低下過程のヒステリシスがなくなっているが、Ｎｉ（ニッケル）−Ｔｉ（チタン）−Ｃｕ（銅）などの材料で適切な処理をすることにより、このヒステリシスを非常に小さくできることがわかっており、抵抗値を指標とした変位制御の性能を向上させることができる。

このようなＳＭＡ１５の組成は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）−Ｔｉ（チタン）−Ｃｕ（銅）の三元系でＣｕを３原子％以上含むものである。それは、Ｎｉ−Ｔｉ合金の二元系の材料では、温度ヒステリシスが２０℃程度に対し、前記Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金の三元系の材料では、温度ヒステリシスが１０℃程度であり、前記Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金の三元系の材料は、前記温度ヒステリシスを小さく抑えることができる。

図７に示すように、無限端とマクロ端の間（抵抗値Ｒｉｎｆ〜Ｒｍｉｎ）は、ＳＭＡ１５の長さに応じて抵抗値が単調に変化する。すなわち、ＳＭＡ１５の電気抵抗値を検出することにより、形状記憶合金アクチュエータ１１の変位（鏡筒４の位置）を検出することができる。

図８は、第１実施形態にかかる形状記憶合金アクチュエータ１１の駆動装置３０の電気的構成を示すブロック図である。なお、図中に点線で囲んだ部分は、ドライバＩＣ２１２内に集積される回路部分である。

図８において、駆動装置３０は、抵抗値検出部３１と、Ａ／Ｄコンバータ３２と、比較部３３と、電流源３４と、ＰＷＭ信号生成部３５と、エンベロープ信号生成部３６と、コントローラ３７とを備えている。

電流源３４は、ＳＭＡ１５を通電加熱するために、ＳＭＡ１５に所定値の定電流を供給する回路である。電流源３４は、ＰＷＭ信号生成部３５から入力するＰＷＭ信号に基づいて電気パルスのパルス幅を調整し、ＳＭＡ１５に電気パルスで通電を行う。

抵抗値検出部３１は、ＳＭＡ１５の両端の各電圧値を検出し、ＳＭＡ１５の抵抗値を検出する回路である。この検出したＳＭＡ１５の抵抗値は、抵抗値検出部３１からエンベロープ信号生成部３６へ出力される。なお、本実施形態では、ＳＭＡ１５に流れる電流値は、一定値とされている。

エンベロープ信号生成部３６は、抵抗値検出部３１の出力を、包絡線検波する回路である。生成したエンベロープ信号は、Ａ／Ｄコンバータ３２へ出力される。

図９に、エンベロープ信号生成部３６の回路例を示す。図９において、ダイオードＤとコンデンサＣとが、ダイオードＤのカソード端子側で直列に接続され、抵抗Ｒは、コンデンサＣに並列に接続されている回路である。エンベロープ信号生成部３６は、このように単純な回路で実現可能であり、ドライバＩＣ２１２に容易に集積可能である。

図１０（Ａ）および（Ｂ）に、エンベロープ信号生成部３６が出力するエンベロープ信号の例を示す。例えば、電流源３４が、ＰＭＷ周期ｔ４、パルス幅ｔ５であるＰＷＭ電流をＳＭＡ１５に供給している場合、エンベロープ信号生成部３６は、図１０（Ａ）に示すようにＳＭＡ１５に印加されたＰＷＭ電流によるパルス波形のピーク（波高値）から、図１０（Ｂ）に示すようなエンベロープ信号を生成する。

Ａ／Ｄコンバータ３２は、エンベロープ信号生成部３６から入力されるエンベロープ信号から抵抗値を求め、求めた抵抗値をその値に応じたデジタル値に変換する回路である。変換したデジタル値は、検出値として比較部３３に出力される。

このＡ／Ｄコンバータ３２が検出値を求めるタイミングは、駆動装置３０がＳＭＡ１５の抵抗値を必要とするときである。例えば、コントローラ３７からサンプリングトリガ信号を入力したとき、または、Ａ／Ｄコンバータ３２が内部のクロックに応じてサンプリングするとき等である。図１０（Ｂ）に示すように、エンベロープ信号は、連続的な信号であるので、Ａ／Ｄコンバータ３２は、いつでも抵抗値を求めることができ、また、サンプリングは、任意のタイミングでよい（図１０（Ｂ）：サンプリングの矢印参照）。

比較部３３は、コントローラ３７から入力される目標値とＡ／Ｄコンバータ３２から入力される検出値とを比較する回路である。比較した結果は、ＰＷＭ信号生成部３５へ出力される。

コントローラ３７は、鏡筒４が目標とする位置に移動したときのＳＭＡ１５の抵抗値に応じた値を目標値として比較部３３へ出力する。

ＰＷＭ信号生成部３５は、比較部３３から入力した結果に応じたＰＷＭ信号を生成する回路である。生成したＰＷＭ信号は、電流源３４へ出力される。

すなわち、コントローラ３７が出力する目標値とＡ／Ｄコンバータ３２が出力する検出値とが一致するように、ＰＷＭ信号生成部３５によりフィードバック制御（サーボ制御）が実行される。ＳＭＡ１５の抵抗値を制御することによって、ＳＭＡ１５の変位（ＳＭＡ１５の長さ）が制御され、形状記憶合金アクチュエータ１１（レンズ２）の位置が制御される。

ここで、ＰＷＭ信号生成部３５は、電流源３４が出力する駆動電流のパルス幅を小さくし、駆動電流に含まれる周波数成分の周波数が、イメージセンサＩＣ２１１の画像読み出し周期より高い周波数となるようなＰＷＭ信号を生成する。

近年、携帯電話機等は、多機能化および小型化が進み、部品等を配置するスペースの制約が多くなっており、図２に示すように、イメージセンサＩＣ２１１とドライバＩＣ２１２とが近接して配置せざるを得ない場合が生じている。この場合、イメージセンサＩＣ２１１のアナログ部に、ドライバＩＣ２１２の駆動電流による電気ノイズが回りこむおそれがある。

イメージセンサＩＣ２１１には様々なピクセル数のものがあり、撮像される画像は、数百〜数千のライン数を有する。したがって、例えば、３０フレーム／秒の場合、イメージセンサＩＣ２１１からこの画像を読み出すレートは、１ラインあたり約１０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚになる。

ここで、仮に、ドライバＩＣ２１２がこの周波数範囲の電気ノイズを発生すると、この影響をうけて、イメージセンサＩＣ２１１から読み出した画像にライン状に目立つノイズが混入する可能性がある。したがって、ノイズによる影響を画像に与えないためには、ドライバＩＣ２１２の駆動電流は、この範囲の周波数成分を含まないことが望ましい。

一般にアクチュエータを駆動するドライバＩＣ２１２は、形状記憶合金アクチュエータ１１の稼動部であるアーム部１２やレバー１３等のメカ機構を駆動できるだけの十分なエネルギーを供給するために、比較的大きな駆動電流を供給する必要があり、電気ノイズ源となりやすい。

駆動方式として、単純なＤＣ（Direct Current）駆動方式の場合は、これに含まれる周波数成分は十分に低くできるので、画像にノイズを発生させるおそれは少ない。

しかし、本実施形態のようにＳＭＡ１５を用いたアクチュエータにおける駆動電流は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）のようなパルス駆動方式を用いる場合が多く、ＰＷＭ方式による駆動電流は、矩形波であるため、原理的に高周波数成分を含む。このような駆動電流に含まれる高周波数成分が、イメージセンサＩＣ２１１から読み出される画像に対してノイズとなる場合がある。

したがって、画像に影響を与えるようなノイズを低減するために、駆動電流の周波数成分（電気パルスに含まれる周波数成分）が、イメージセンサＩＣ２１１で用いている周波数よりも高く（パルス幅を短く）なるようにすることによって、ノイズとなるような高周波数成分の発生を避ける必要がある。

すなわち、電流源３４がＳＭＡ１５に供給する駆動電流に含まれる周波数成分が、画像ノイズとして問題とならない程度にまで、前記駆動電流に含まれる周波数成分の周波数をより高く（パルス幅を短く）する。より具体的には、前記駆動電流に含まれる周波数成分の周波数は、人間の視覚特性を考えると経験的に、イメージセンサＩＣ２１１で用いている周波数より１桁上げた周波数、すなわち、１０倍程度以上の周波数とされれば十分である。

例えば、画像を読み出すレートが１ライン当たり約１０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚであるようなイメージセンサＩＣ２１１を用いる場合は、駆動電流のＰＷＭ周期は、イメージセンサＩＣ２１１の読み出し周期の１０分の１（１０μｓｅｃ）程度以下とすることが望ましい。

また、パルス周期が１００μｓｅｃの場合、パルス幅（パルスを出力している期間）、または、パルス間（パルスを出力していない期間）が１μｓｅｃ程度以下とされても良い。

なお、ＰＷＭ信号生成部３５がイメージセンサＩＣ２１１の画像読み出し周期より低い周波数となるようなＰＷＭ信号を生成することによって、駆動電流に含まれる周波数成分がノイズとならないようにすることも可能ではある。しかし、この場合では、パルス周期が大きくなるため、ＳＭＡ１５へのデューティ制御をきめ細かく行うことができ難くなる。したがって、ドライバＩＣ２１２の画像読み出し周期より高い周波数となるようなＰＷＭ信号を生成することの方が望ましい。

次に、エンベロープ信号生成部３６を設けた理由について説明する。ＳＭＡ１５の抵抗値を用いてフィードバック制御する場合、例えば、ＳＭＡ１５の通電制御の際にＳＭＡ１５の端子電圧を検出し、検出した端子電圧に基づく抵抗値を求める方法がある。或る電流値のパルスをＳＭＡ１５に印加すると、オームの法則に従いその抵抗値に応じた端子電圧が観測される。このピーク電圧をサンプリングすることで、抵抗値が得られ、ＰＷＭデューティ比（１周期に対するパルス幅の比）を可変にすることによって、ＳＭＡ１５に与える平均電流を変化させ、これによってＳＭＡ１５に与えるジュール熱がコントロールされる。

この方法で抵抗値を求める場合、ＳＭＡ１５に通電されている必要があるので、エンベロープ信号生成部３６を備えていない駆動装置３０のＰＷＭ信号生成部３５は、電流源３４に出力するＰＷＭ信号に同期して、サンプリングトリガ信号をＡ／Ｄコンバータ３２に出力する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、サンプリングトリガ信号が入力されると、抵抗値検出部３１から抵抗値を求め、抵抗値に応じた検出値を比較部３３に出力する。

図１０（Ｃ）は、この場合の抵抗値の検出を説明する図である。駆動装置３０の動作中では、電流源３４から、予め定める周期ｔ０、例えば、１００μｓｅｃ毎に、デューティ制御された定電流が出力される。ＰＷＭ信号生成部３５は、比較部３３から入力される比較結果を基に、パルス幅ｔ１の長さを調整することで、ＳＭＡ１５への通電量を調整し、ＳＭＡ１５を過熱または放冷させる。

ＰＷＭ信号生成部３５は、ＰＷＭ信号に同期して、すなわち、ＳＭＡ１５に通電している間にサンプリングトリガ信号をＡ／Ｄコンバータ３２に出力し、Ａ／Ｄコンバータ３２に抵抗値を検出させる（図１０（Ｃ）：サンプリングの矢印参照）。

したがって、サンプリング時間が、パルス幅の時間よりも短いＡ／Ｄコンバータ３２を用いる必要がある。例えば、サンプリング時間が５μｓｅｃ（マイクロ秒）であるとし、パルス幅（ｔ１）が最も細くなるときにＰＷＭデューティ比が５％とすれば、単純計算ではＰＷＭ周期（ｔ０）は、１００μｓｅｃ、つまり、周波数は１０ｋＨｚとなる。この周波数は、画像を読み出すレートが１ラインあたり約１０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚであるようなイメージセンサＩＣ２１１に電気ノイズの悪影響が懸念される周波数である。

上述したように、イメージセンサＩＣ２１１に影響を与えないために、ＰＷＭ信号生成部３５が、パルス幅が短いＰＷＭ信号を生成する場合は、高速なＡ／Ｄコンバータ３２を使用することにより、より短い時間でサンプリングすることが可能となる。

このように構成されてもよいが、高速なＡ／Ｄコンバータ３２の回路は、その規模が大きく、ドライバＩＣ２１２の大型化、高コスト化を招き、携帯電話のカメラユニットのようなアプリケーションに適用することは好ましくない。

そこで、本実施形態の駆動装置３０では、Ａ／Ｄコンバータ３２の前にエンベロープ信号生成部３６が設けられている。これによって、高速なＡ／Ｄコンバータ３２を使用しなくても、抵抗値を利用したフィードバック制御を行うことが可能となっている。

図１０（Ａ）に示すように、電流源３６が、予め定める周期ｔ４、パルス幅（ｔ５）でデューティ制御された駆動電流を出力しているとする。

この場合、例えば、ＰＷＭ周期（ｔ４）は、１０μｓｅｃ、パルス幅（ｔ５）が最も細くなるときにＰＷＭデューティ比が５％とすると、単純計算ではサンプリング時間は、０．５μｓｅｃ以下でなければならないことになる。すなわち、サンプリング時間が０．５μｓｅｃ以下のＡ／Ｄコンバータ３２が必要となる。

本実施形態では、エンベロープ信号生成部３６を備えることで、サンプリング時間がそれほど高速ではないＡ／Ｄコンバータ３２であっても、エンベロープ信号をサンプリングして抵抗値を検出することができる。

すなわち、エンベロープ信号は、時間的に連続的した信号であるので、サンプリング時間は、任意でよく、駆動電流のパルス幅に関係なく抵抗値を検出することが可能となる。また、ＰＷＭ信号にタイミング同期させる必要もなく、いつでもサンプリングを行うことが可能となる。

したがって、ＰＷＭ周波数を非常に高く設定することが可能であり、例えばＰＷＭ周波数を数百ｋＨｚ以上にすることで、前述のようなイメージセンサＩＣ２１１への電気ノイズの悪影響を避けることができ、さらに、ＳＭＡ１５の電気抵抗値を用いたフィードバック制御が可能となる。

（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態にかかる形状記憶合金アクチュエータ１１の駆動装置４０の電気的構成を示すブロック図である。図１１において、この駆動装置４０は、第１実施形態の駆動装置３０と比べ、エンベロープ信号生成部３６の前後（入力側および出力側）にＬＰＦ（Low Pass Filter）４１、および、ＬＰＦ４２が挿入されており、この駆動装置４０では、これらＬＰＦ４１、４２によって信号処理周波数の帯域制限が行われている。

ＬＰＦ４１は、エンベロープ信号生成部３６に駆動パルスのリンギングやスパイクノイズなどの高周波ノイズが混入することを防ぎ、ＬＰＦ４２は、エンベロープ信号生成部３６から出力されるエンベロープ信号波形の急な変化を緩和することによって、Ａ／Ｄコンバータ３２による検出の安定化を実現する。

このように適切な帯域制限を組み合わせることで、より信頼性の高いエンベロープ信号を得ることができ、より正確なフィードバック制御を行うことが可能となる。

上記実施形態では、ドライバＩＣ２１２において、ＳＭＡ１５の抵抗値をＡ／Ｄコンバータ３２によってデジタル化して処理する例としたが、アナログ回路での構成も可能であり、デジタル回路に限定するものではない。

また、エンベロープ信号は、ＧＮＤ基準でＳＭＡ１５の端子電圧をピーク検波するとしたが（図１０（Ａ）参照）、これに限らず、特定の電圧基準でピーク検波またはボトム検波、あるいはＳＭＡ１５の両端電圧をピーク・ボトム両検波する方法であってもよい。

また、駆動方式は、ＰＷＭ方式としたが、これに限らず、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation ）方式であっても良く、また異なる方式の駆動波形に検出用パルスを内挿する方式であっても良い。

また、実施形態では、形状記憶合金アクチュエータ１１は、鏡筒４を移動させるために用いているが、イメージセンサＩＣ２１１等の他の部品を移動させるために用いることとしても良い。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる駆動装置は、所定の周期で画像を読み出す撮像素子の近傍に配置され、形状記憶合金への通電加熱による伸縮によって、当該形状記憶合金が連結された被駆動部材に所望の変位を行わせる駆動装置であって、前記形状記憶合金に通電を行う駆動回路と、前記所定の周期より短いパルス周期を持つ電気パルスを前記形状記憶合金に供給するように、前記駆動回路を制御する制御部とを備える。

また、他の一態様では、上述の駆動装置において、好ましくは、前記駆動回路が供給する前記電気パルスは、前記所定の周期の１０分の１より短いパルス周期を持つ。

また、他の一態様にかかる駆動装置は、所定の周期で画像を読み出す撮像素子の近傍に配置され、形状記憶合金への通電加熱による伸縮によって、当該形状記憶合金が連結された被駆動部材に所望の変位を行わせる駆動装置であって、前記形状記憶合金に通電を行う駆動回路と、前記形状記憶合金に通電される電圧波形のピーク部またはボトム部の時間幅が１マイクロ秒以下のパルス波形となる電力を、前記駆動回路に供給させる制御部とを備える。

これら構成の駆動装置では、ＳＭＡに供給される駆動電流のパルス周期が、周辺回路である撮像素子が用いる周期よりも短いので、駆動電流に含まれる周波数成分が、撮像素子のノイズとならないようにすることが可能となる。

ここで、近傍とは、本発明の目的に照らして解釈され、本発明の対策を採用しない場合に、駆動回路が撮像素子にノイズを生じさせる範囲をいう。

また、他の一態様では、これら上述の駆動装置は、好ましくは、前記形状記憶合金の抵抗値を検出する抵抗値検出部をさらに備え、前記制御部は、前記抵抗値検出部が検出した抵抗値に応じた量の電力を、前記駆動回路に供給させる。

このような構成の駆動装置では、抵抗値によるフィードバック制御が可能となる。

また、他の一態様では、この上述の駆動装置は、好ましくは、前記形状記憶合金の端子電圧に基づいてエンベロープ信号を生成するエンベロープ信号生成部をさらに備え、前記抵抗値検出部は、前記エンベロープ信号から抵抗値を検出する。

このような構成の駆動装置では、エンベロープ信号から抵抗値を求めるので、パルス幅に依存することなく抵抗値を検出することが可能となる。

また、他の一態様では、この上述の駆動装置は、好ましくは、前記エンベロープ信号生成部は、特定の周波数以下の電力に関する信号に基づいてエンベロープ信号を生成する。

このような構成の駆動装置では、駆動パルスのリンギングやスパイクノイズなどの高周波ノイズが混入することを防ぎ、抵抗値の検出の安定化が可能となる。

また、他の一態様では、これら上述の駆動装置は、好ましくは、前記抵抗値検出部は、特定の周波数以下のエンベロープ信号から抵抗値を検出する。

このような構成の駆動装置では、エンベロープ信号の波形の急な変化を緩和して、抵抗値の検出の安定化が可能となる。

また、他の一態様では、これら上述の駆動装置は、好ましくは、前記制御部は、前記パルスのパルス周期、パルス幅およびパルス波高値のうちの少なくとも１つを変化させて、前記形状記憶合金への通電量を変化させる。

このような構成の駆動装置では、ＳＭＡに供給する電力をきめ細かに制御することが可能となる。

この出願は、２０１０年９月２７日に出願された日本国特許出願特願２０１０−２１５４４５を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、形状記憶合金を用いた駆動装置を提供することができる。

Claims (8)

1. 所定の周期で画像を読み出す撮像素子の近傍に配置され、形状記憶合金への通電加熱による伸縮によって、当該形状記憶合金が連結された被駆動部材に所望の変位を行わせる駆動装置であって、
   前記形状記憶合金に通電を行う駆動回路と、
   前記所定の周期より短いパルス周期を持つ電気パルスを前記形状記憶合金に供給するように、前記駆動回路を制御する制御部とを備えること
   を特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動回路が供給する前記電気パルスは、前記所定の周期の１０分の１より短いパルス周期を持つこと
   を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 所定の周期で画像を読み出す撮像素子の近傍に配置され、形状記憶合金への通電加熱による伸縮によって、当該形状記憶合金が連結された被駆動部材に所望の変位を行わせる駆動装置であって、
   前記形状記憶合金に通電を行う駆動回路と、
   前記形状記憶合金に通電される電圧波形のピーク部またはボトム部の時間幅が１マイクロ秒以下のパルス波形となる電力を、前記駆動回路に供給させる制御部とを備えること
   を特徴とする駆動装置。
4. 前記形状記憶合金の抵抗値を検出する抵抗値検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記抵抗値検出部が検出した抵抗値に応じた量の電力を、前記駆動回路に供給させること
   を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
5. 前記形状記憶合金の端子電圧に基づいてエンベロープ信号を生成するエンベロープ信号生成部をさらに備え、
   前記抵抗値検出部は、前記エンベロープ信号から抵抗値を検出すること
   を特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記エンベロープ信号生成部は、特定の周波数以下の電力に関する信号に基づいてエンベロープ信号を生成すること
   を特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記抵抗値検出部は、特定の周波数以下のエンベロープ信号から抵抗値を検出すること
   を特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
8. 前記制御部は、前記パルスのパルス周期、パルス幅およびパルス波高値のうちの少なくとも１つを変化させて、前記形状記憶合金への通電量を変化させること
   を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

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