(57)【要約】【課題】形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を目標位置に制御するアクチュエータの制御装置を提供する。【解決手段】形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を目標位置に制御するアクチュエータの制御装置であって、対象位置の推定値と、対象位置の実測値との差分を取得する取得部と、対象位置を目標位置に制御するための目標値に応じたゲインを取得し、推定値と実測値との差分と、ゲインとに基づく補正値を生成するゲイン補正部と、推定値および補正値に基づいて目標値を生成し、目標値に基づいて対象位置を制御する制御部とを備える制御装置を提供する。【選択図】図３
2020123102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を目標位置に制御するアクチュエータの制御装置であって、
前記対象位置の推定値と、前記対象位置の実測値との差分を取得する取得部と、
前記対象位置を前記目標位置に制御するための目標値に応じたゲインを取得し、前記推定値と前記実測値との差分と、前記ゲインとに基づく補正値を生成するゲイン補正部と、
前記推定値および前記補正値に基づいて前記目標値を生成し、前記目標値に基づいて前記対象位置を制御する制御部と
を備える制御装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記対象位置の最小値および最大値に基づいて、前記対象位置の前記推定値を取得する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記ゲイン補正部は、前記推定値と前記実測値との差分に対応する前記ゲインを前記対象位置ごとに予め取得する
請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記形状記憶合金の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記ゲイン補正部は、前記温度検出部が検出した前記形状記憶合金の温度に基づいて、前記ゲインを補正する
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記対象位置に応じた位置コードを設定する位置コード設定部を更に備え、
前記制御部は、前記目標値として予め定められた目標位置コードを生成し、前記目標位置コードに基づいて前記対象位置を制御する
請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記形状記憶合金の抵抗値を前記実測値として検出する抵抗検出部を更に備え、
前記制御部は、前記目標値として予め定められた目標抵抗値を生成し、前記目標抵抗値に基づいて前記対象位置を制御する
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記目標値および前記推定値が入力され、前記目標値および前記推定値のいずれかを選択する選択部と、
前記選択部が選択した前記目標値又は前記推定値に基づく信号を前記形状記憶合金に出力することにより、前記対象位置を制御する出力部と
を更に備える
請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記選択部は、
前記出力部が前記形状記憶合金を加熱している場合に、前記目標値を選択し、
前記出力部が前記形状記憶合金を冷却している場合に、前記推定値を選択する
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を制御するアクチュエータの制御方法であって、
前記対象位置の推定値と、前記対象位置の実測値との差分を取得する段階と、
前記対象位置を目標位置に制御するための目標値に応じたゲインを取得し、前記推定値と前記実測値との差分と、前記ゲインとに基づく補正値を生成する段階と、
前記推定値および前記補正値に基づいて前記目標値を生成し、前記目標値に基づいて前記対象位置を制御する段階と
を備える制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を制御するアクチュエータが知られている。このようなアクチュエータの制御装置において、熱モデルと逆ヒステリシスモデルとを用いて、形状記憶合金の抵抗値に基づきヒステリシスを補正することが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の制御装置は、熱モデルおよび逆ヒステリシスモデルを用いるので、計算をするための複雑な回路が必要になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を目標位置に制御するアクチュエータの制御装置であって、対象位置の推定値と、対象位置の実測値との差分を取得する取得部と、対象位置を目標位置に制御するための目標値に応じたゲインを取得し、推定値と実測値との差分と、ゲインとに基づく補正値を生成するゲイン補正部と、推定値および補正値に基づいて目標値を生成し、目標値に基づいて対象位置を制御する制御部とを備える制御装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、形状記憶合金の変形に応じて、対象物の対象位置を制御するアクチュエータの制御方法であって、対象位置の推定値と、対象位置の実測値との差分を取得する段階と、対象位置を目標位置に制御するための目標値に応じたゲインを取得し、推定値と実測値との差分と、ゲインとに基づく補正値を生成する段階と、推定値および補正値に基づいて目標値を生成し、目標値に基づいて対象位置を制御する段階とを備える制御方法を提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】アクチュエータ１００の構成の一例を示す。
【図２】実施例１に係る制御システム３００の構成の一例を示す。
【図３】制御システム３００の構成の一例を示す。
【図４】フィードバック部２３０のより具体的な構成の一例を示す。
【図５】対象位置Ｐｏのヒステリシスを説明するための図である。
【図６Ａ】電流情報とワイヤー部２０の抵抗値Ｒとの関係を示すグラフである。
【図６Ｂ】対象位置Ｐｏと抵抗値Ｒとの関係を示すグラフである。
【図７】比較例１に係る制御装置５００の構成の一例を示す。
【図８】実施例１に係るフィードバック部２３０のより具体的な構成の一例を示す。
【図９】積分非直線性ＩＮＬの一例を示す。
【図１０】実施例２に係る制御システム３００の構成の一例を示す。
【図１１Ａ】実測値ＭＶの変化量ΔＭＶのグラフを示す。
【図１１Ｂ】実測値ＭＶＮＥＧのグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
［実施例１］
図１は、アクチュエータ１００の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ１００は、レンズ部１０、ワイヤー部２０およびスプリング部３０を備える。本例のアクチュエータ１００は、形状記憶合金（ＳＭＡ：ＳＨＡＰＥ  ＭＥＭＯＲＹ  ＡＬＬＯＹ）の変形により駆動するＳＭＡアクチュエータである。アクチュエータ１００は、ワイヤー部２０の変形に応じて、レンズ部１０の対象位置Ｐｏを目標位置Ｐｔに制御する。
【００１０】
レンズ部１０は、撮像装置に設けられ、撮像装置に入射する光を屈折させる。本例のレンズ部１０は、予め定められた方向に駆動する。例えば、アクチュエータ１００が撮像装置に搭載される場合、レンズ部１０が駆動することにより、撮像装置のピントを調整する。即ち、レンズ部１０は、アクチュエータ１００が駆動を制御する対象物の一例である。
【００１１】
ワイヤー部２０は、形状記憶合金で形成される。ワイヤー部２０は、形状記憶合金の加熱又は冷却により変形する。一例において、ワイヤー部２０は、形状記憶合金の加熱により収縮し、形状記憶合金の冷却により延伸する。ワイヤー部２０の加熱および冷却は、ワイヤー部２０に流れる電流を制御することにより実現されてよい。例えば、ワイヤー部２０は、ＮｉＴｉで形成され、結晶構造がマルテンサイトとオーステナイトとの間で変化することによって収縮又は延伸する。
【００１２】
ここで、ワイヤー部２０の収縮および延伸は、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒの検出により検出される。理想的には、ワイヤー部２０の長さは、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒに比例するので、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒを検出すれば、ワイヤー部２０の長さが分かる。しかしながら、形状記憶合金の加熱と冷却とで、ワイヤー部２０の組成比が均一に変化せず、ヒステリシスが生じる場合がある。この場合、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒを検出しても、ワイヤー部２０を加熱するか冷却するかによって、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒと実際のワイヤー部２０の長さにずれが生じる。
【００１３】
スプリング部３０は、ワイヤー部２０の収縮および延伸に応じて、レンズ部１０を駆動させる。本例のスプリング部３０は、ワイヤー部２０の一端と接続して設けられている。例えば、スプリング部３０は、ワイヤー部２０が収縮した場合にレンズ部１０を上方に駆動させ、ワイヤー部２０が延伸した場合にレンズ部１０を下方に駆動させる。
【００１４】
なお、本例では、アクチュエータ１００を駆動することにより、撮像装置に設けられたレンズ部１０を調整する場合について説明した。即ち、対象物をレンズ部１０として説明した。しかしながら、アクチュエータ１００は、形状記憶合金により駆動が制御されるものであれば、他の用途に適用されてよい。
【００１５】
図２は、実施例１に係る制御システム３００の構成の一例を示す。本例の制御システム３００は、アクチュエータ１００、抵抗検出部１１０および制御装置２００を備える。
【００１６】
抵抗検出部１１０は、アクチュエータ１００が有するワイヤー部２０の抵抗を検出する。即ち、抵抗検出部１１０は、ワイヤー部２０の抵抗の実測値ＭＶとして検出する。一例において、実測値ＭＶは、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒに関する測定値である。抵抗値Ｒに関する測定値とは、例えば、ワイヤー部２０における電圧値や電流値の変化量である。ワイヤー部２０における電圧値や電流値の変化量を実測することにより、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒが算出される。抵抗検出部１１０は、取得した実測値ＭＶを制御装置２００に出力する。
【００１７】
制御装置２００は、アクチュエータ１００の駆動を制御する。本例の制御装置２００は、レンズ部１０の対象位置Ｐｏを制御するための出力信号Ｓｏｕｔを生成する。対象位置Ｐｏとは、対象物であるレンズ部１０の位置を指す。制御装置２００は、生成した出力信号Ｓｏｕｔをアクチュエータ１００に与える。出力信号Ｓｏｕｔは、一例において、ワイヤー部２０を変形させるための電流である。なお、制御装置２００は、抵抗検出部１１０を内部に備えてもよい。
【００１８】
図３は、制御システム３００の構成の一例を示す。本例の制御装置２００は、位置コード設定部２１０、ヒステリシス補正部２２０、フィードバック部２３０および出力部２４０を備える。
【００１９】
位置コード設定部２１０は、対象位置Ｐｏに対応する位置コードＰＣを設定する。制御装置２００は、位置コードＰＣに応じて、アクチュエータ１００の駆動を制御する。即ち、制御装置２００は、位置コードＰＣに応じた目標位置Ｐｔにレンズ部１０が移動するように、アクチュエータ１００を制御する。位置コード設定部２１０は、生成した位置コードＰＣをヒステリシス補正部２２０に出力する。
【００２０】
ヒステリシス補正部２２０は、ワイヤー部２０のヒステリシスを補正する。ヒステリシス補正部２２０には、位置コードＰＣおよび後述のフィードバック信号ＦＢが入力される。本例のヒステリシス補正部２２０は、フィードバック信号ＦＢに応じて、ワイヤー部２０のヒステリシスを補正する。例えば、ヒステリシス補正部２２０は、ワイヤー部２０のヒステリシスを補正するために、位置コードＰＣを位置コードＰＣ'に補正する。ヒステリシス補正部２２０は、補正した位置コードＰＣ'をフィードバック部２３０に出力する。
【００２１】
フィードバック部２３０は、ヒステリシス補正部２２０から入力された位置コードＰＣ'に基づいて、ワイヤー部２０を駆動させるための出力信号Ｓ１／Ｓ２を生成する。フィードバック部２３０には、位置コードＰＣ'およびワイヤー部２０の抵抗の実測値ＭＶが入力される。本例のフィードバック部２３０は、入力された位置コードＰＣ'に基づいて、ヒステリシス補正部２２０にフィードバックするためのフィードバック信号ＦＢを生成する。フィードバック部２３０は、生成したフィードバック信号ＦＢをヒステリシス補正部２２０に出力する。また、本例のフィードバック部２３０は、位置コードＰＣ'およびワイヤー部２０の抵抗の実測値ＭＶに基づいて、第１出力信号Ｓ１および第２出力信号Ｓ２を生成する。フィードバック部２３０は、生成した第１出力信号Ｓ１および第２出力信号Ｓ２のいずれかを出力部２４０に出力する。
【００２２】
第１出力信号Ｓ１は、ヒステリシスを補正するための出力信号である。第１出力信号Ｓ１は、ヒステリシス補正後の目標となる目標値Ｔの一例である。一方、第２出力信号Ｓ２は、フィードバック部２３０によりヒステリシス補正されていない出力信号である。第２出力信号Ｓ２は、ヒステリシス補正されない推定値Ｅの一例である。フィードバック部２３０は、第１出力信号Ｓ１および第２出力信号Ｓ２のいずれかを選択的に出力することにより、ヒステリシス補正するか否かを選択する。
【００２３】
出力部２４０は、フィードバック部２３０からの第１出力信号Ｓ１又は第２出力信号Ｓ２に基づいて、アクチュエータ１００を制御するための出力信号Ｓｏｕｔを生成する。出力部２４０は、生成した出力信号Ｓｏｕｔをアクチュエータ１００に出力する。一例において、出力部２４０は、出力信号Ｓｏｕｔとして、ワイヤー部２０を加熱するための電流をワイヤー部２０に与える。例えば、出力部２４０は、フィードバック部２３０が第１出力信号Ｓ１を選択した場合に、第１出力信号Ｓ１に応じた電流をワイヤー部２０に与えて加熱する。一方、出力部２４０は、フィードバック部２３０が第２出力信号Ｓ２を選択した場合に、ワイヤー部２０に電流を与えずにワイヤー部２０を冷却してよい。
【００２４】
図４は、フィードバック部２３０のより具体的な構成の一例を示す。本例のフィードバック部２３０は、取得部２３２、ゲイン補正部２３４、制御部２３６および選択部２３８を備える。
【００２５】
取得部２３２は、積分非直線性ＩＮＬ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）を取得する。積分非直線性ＩＮＬは、対象位置Ｐｏの推定値Ｅと、対象位置Ｐｏの実測値ＭＶとの差分である。取得部２３２には、位置コードＰＣ'および実測値ＭＶが入力される。取得部２３２は、取得した積分非直線性ＩＮＬをゲイン補正部２３４に出力する。一例において、取得部２３２は、入力された位置コードＰＣ'および実測値ＭＶを規格化する。取得部２３２は、規格化した位置コードＰＣ'および実測値ＭＶの差分を取ることにより、積分非直線性ＩＮＬを取得する。
【００２６】
また、取得部２３２は、入力された位置コードＰＣ'および実測値ＭＶに基づいて、第２出力信号Ｓ２を生成する。取得部２３２は、生成した第２出力信号Ｓ２を制御部２３６および選択部２３８に出力する。例えば、第２出力信号Ｓ２は、ワイヤー部２０が冷却される場合、ゲイン補正部２３４においてゲイン補正されない。これにより、ワイヤー部２０の冷却時の計算量が低減される。
【００２７】
ゲイン補正部２３４は、積分非直線性ＩＮＬを予め定められたゲインαでゲイン補正する。ゲイン補正部２３４は、対象位置Ｐｏを目標位置Ｐｔに制御するための目標値Ｔに応じたゲインαを有する。一例において、ゲイン補正部２３４は、積分非直線性ＩＮＬに基づいてゲインαを生成する。ゲイン補正部２３４は、生成したゲインαを用いて補正値ＣＶを生成する。例えば、ゲイン補正部２３４は、積分非直線性ＩＮＬおよびゲインαに基づく補正値ＣＶを生成する。ゲイン補正部２３４は、生成した補正値ＣＶを制御部２３６に出力する。
【００２８】
制御部２３６は、補正値ＣＶおよび第２出力信号Ｓ２に基づいて、第１出力信号Ｓ１を生成する。即ち、制御部２３６は、第２出力信号Ｓ２を補正値ＣＶでヒステリシス補正することにより、第１出力信号Ｓ１を生成する。制御部２３６は、推定値Ｅおよび補正値ＣＶに基づいて目標値Ｔを生成する。制御部２３６は、生成した目標値Ｔに基づいて対象位置Ｐｏを制御する。ここで、本例の推定値Ｅは、第２出力信号Ｓ２に対応する。また、第２出力信号Ｓ２は、規格化した位置コードＰＣ'であってよい。例えば、第１出力信号Ｓ１は、ワイヤー部２０の加熱時に用いられる出力信号である。これにより、制御部２３６は、ワイヤー部２０が加熱され、レンズ部１０が予め定められた目標位置Ｐｔに移動するように制御する。第１出力信号Ｓ１は、ワイヤー部２０の温度が上昇するように制御されている。
【００２９】
なお、制御部２３６は、ヒステリシス補正する対象として任意のパラメータを選択してよい。一例において、制御部２３６は、目標値Ｔとして位置コードＰＣ'およびワイヤー部２０の抵抗値Ｒのいずれかを選択する。例えば、制御部２３６は、目標値Ｔとして予め定められた目標位置コードを生成する。この場合、制御部２３６は、位置コードＰＣをヒステリシスに応じて補正し、補正後の位置コードＰＣ'を目標位置コードとして用いることにより、対象位置Ｐｏを最適に制御する。また、制御部２３６は、目標値Ｔとして予め定められた目標抵抗値Ｒｔを生成してよい。この場合、制御部２３６は、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒをヒステリシスに応じて補正し、補正後の抵抗値Ｒを目標抵抗値Ｒｔとして用いることにより、対象位置Ｐｏを最適に制御する。
【００３０】
選択部２３８は、目標値Ｔおよび推定値Ｅが入力され、目標値Ｔおよび推定値Ｅのいずれかを選択する。即ち、本例において、目標値Ｔは、ヒステリシス補正された第１出力信号Ｓ１であり、推定値Ｅは、ヒステリシス補正されていない第２出力信号Ｓ２である。選択部２３８は、第１出力信号Ｓ１および第２出力信号Ｓ２のいずれかを選択する。本例の選択部２３８は、入力された選択信号Ｓｓｅｌに応じて、第１出力信号Ｓ１および第２出力信号Ｓ２のいずれかを選択する。選択信号Ｓｓｅｌは、出力部２４０が出力する信号に応じて変更されてよい。
【００３１】
また、選択部２３８は、ヒステリシス補正が必要か否かに応じて出力する信号を変更する。即ち、選択部２３８は、ヒステリシス補正が必要な場合に目標値Ｔを選択し、ヒステリシス補正が不要な場合に推定値Ｅを選択する。これにより、計算が簡略化される。例えば、ワイヤー部２０を加熱している場合にヒステリシス補正が必要であり、ワイヤー部２０を冷却している場合にヒステリシス補正が不要な場合を考える。この場合、選択部２３８は、出力部２４０がワイヤー部２０を加熱している場合に、目標値Ｔを選択する。一方、選択部２３８は、出力部２４０がワイヤー部２０を冷却している場合に、推定値Ｅを選択する。より具体的には、選択信号Ｓｓｅｌは、出力部２４０がワイヤー部２０を加熱している場合に第１出力信号Ｓ１を選択する信号であり、出力部２４０がワイヤー部２０を冷却している場合に第２出力信号Ｓ２を選択する信号である。選択部２３８は、選択した第１出力信号Ｓ１又は第２出力信号Ｓ２を出力部２４０に出力する。
【００３２】
出力部２４０は、選択部２３８が選択した目標値Ｔ又は推定値Ｅに基づく信号をワイヤー部２０に出力する。これにより、出力部２４０は、レンズ部１０の対象位置Ｐｏを制御する。
【００３３】
以上の通り、フィードバック部２３０は、ゲインαを用いて、積分非直線性ＩＮＬを補正することにより、レンズ部１０の対象位置Ｐｏを制御する。即ち、本例のフィードバック部２３０は、熱モデルと逆ヒステリシスモデルとを用いた複雑な計算をする必要がないので、回路構成を簡略化できる。
【００３４】
図５は、対象位置Ｐｏのヒステリシスを説明するための図である。縦軸はレンズ部１０の対象位置Ｐｏを示し、横軸はワイヤー部２０の抵抗値Ｒを示す。実線は、ワイヤー部２０を加熱する場合を示す。破線は、ワイヤー部２０を冷却する場合を示す。抵抗値Ｒが大きくなるに従い対象位置Ｐｏが小さくなっている。なお、本明細書において、対象位置Ｐｏが小さくなる場合とはワイヤー部２０が収縮する場合を指し、対象位置Ｐｏが大きくなる場合とはワイヤー部２０が延伸する場合を指す。
【００３５】
点Ｍは、ワイヤー部２０が最も収縮する点である。言い換えると、点Ｍは、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒが大きく、且つ、対象位置Ｐｏが小さい位置を示している。即ち、ワイヤー部２０がＮｉＴｉで形成される場合、比較的温度が低く、ワイヤー部２０の結晶構造がマルテンサイトとなる点である。
【００３６】
点Ａは、ワイヤー部２０が最も延伸する点である。言い換えると、点Ａは、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒが小さく、且つ、対象位置Ｐｏが大きい位置を示している。即ち、ワイヤー部２０がＮｉＴｉで形成される場合、比較的温度が高く、ワイヤー部２０の結晶構造がオーステナイトとなる点である。
【００３７】
ここで、ワイヤー部２０の収縮により対象位置Ｐｏが小さくなる場合、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒが小さくなる。一方、ワイヤー部２０の延伸により対象位置Ｐｏが大きくなる場合、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒが大きくなる。ワイヤー部２０の組成比が均一で理想的な場合、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒと対象位置Ｐｏとは比例する。しかしながら、ワイヤー部２０を加熱する場合と、ワイヤー部２０を冷却する場合とでワイヤー部２０の組成比が均一に変化せず、ヒステリシスが生じる場合がある。この場合、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒが同じ場合であっても、ワイヤー部２０を加熱しているか冷却しているかによって、ワイヤー部２０の長さが異なる。したがって、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒを検出しても、レンズ部１０の対象位置Ｐｏが正確に算出されない。
【００３８】
図６Ａは、電流情報とワイヤー部２０の抵抗値Ｒとの関係を示すグラフである。縦軸は電流情報を示し、横軸はワイヤー部２０の抵抗値Ｒを示す。本例では、加熱によりワイヤー部２０の抵抗値Ｒが減少する。実線は、ワイヤー部２０からの電流情報の実測値ＭＶを示す。破線は、ワイヤー部２０からの電流情報の推定値Ｅを示す。
【００３９】
推定値Ｅは、点Ａと点Ｍとを結ぶ直線で示される。即ち、推定値Ｅは、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒがワイヤー部２０の電流情報に比例する理想的な場合を示す。例えば、取得部２３２は、対象位置Ｐｏの最小値Ｍおよび最大値Ａに基づいて、対象位置Ｐｏの推定値Ｅを取得する。取得部２３２は、抵抗値Ｒおよび電流情報の関数として直線で推定値Ｅを示す。これにより、ゲイン補正部２３４は、推定値Ｅと実測値ＭＶとの差分に対応するゲインαを対象位置Ｐｏごとに予め取得できる。
【００４０】
一方、実測値ＭＶは、ワイヤー部２０の抵抗値Ｒに基づいて、レンズ部１０の対象位置Ｐｏを制御した場合に、実際にワイヤー部２０に流れる電流である。実測値ＭＶを示す実線は、推定値Ｅの直線からゆがむ。即ち、ワイヤー部２０の組成が理想的に変化しておらず、抵抗値Ｒの変化に電流情報が比例しない。本例の制御装置２００は、対象位置Ｐｏの推定値Ｅと、対象位置Ｐｏの実測値ＭＶとの差分である積分非直線性ＩＮＬを算出する。制御装置２００は、ゲインαで積分非直線性ＩＮＬをヒステリシス補正することにより、推定値Ｅからの実測値ＭＶのずれを補正する。
【００４１】
図６Ｂは、対象位置Ｐｏと抵抗値Ｒとの関係を示すグラフである。縦軸はレンズ部１０の対象位置Ｐｏを示し、横軸はワイヤー部２０の抵抗値Ｒを示す。実線は、ワイヤー部２０を加熱する場合を示す。破線は、ワイヤー部２０を冷却する場合を示す。本例の制御装置２００は、ワイヤー部２０の加熱時にのみ、推定値Ｅからのずれを補正している。
【００４２】
対象位置Ｐｏは、ワイヤー部２０が加熱される場合と、冷却される場合との両方で、抵抗値Ｒと比例している。即ち、ワイヤー部２０のヒステリシスが補正されていることが分かる。本例では、ワイヤー部２０を冷却する場合にヒステリシスが補正されていないが、加熱の場合と同様にヒステリシスが補正されてもよい。
【００４３】
図７は、比較例１に係る制御装置５００の構成の一例を示す。本例の制御装置５００は、熱モデル５１０、抵抗検出部５２０、逆ヒステリシスモデル５３０、ＰＩＤ５４０およびドライバ５５０を備える。本例の制御装置５００は、入力された位置コードＰＣと抵抗検出部５２０が検出した抵抗値Ｒを熱モデル５１０に入力する。そして、熱モデル５１０を逆ヒステリシスモデル５３０に入力し、逆ヒステリシスモデル５３０を計算することによりヒステリシスを補正する。そして、制御装置５００は、ＰＩＤ５４０およびドライバ５５０を経由してアクチュエータを制御する。ここで、熱モデル５１０と逆ヒステリシスモデル５３０の計算には、多大な複雑な計算が必要になる。計算には大量のメモリが必要となり、制御装置５００の回路構成が膨大となるので計算コストが高くなる。また、制御装置５００は、モデル係数を個体ごとにチューニングする必要がある。そして、制御装置５００は、計算量が多いので、高速制御に向かない。
【００４４】
図８は、実施例１に係るフィードバック部２３０のより具体的な構成の一例を示す。本例のフィードバック部２３０は、規格化部２３１、減算部２３３、ゲイン補正部２３４、制御部２３６および選択部２３８を備える。
【００４５】
規格化部２３１は、入力された実測値ＭＶおよび位置コードＰＣ'をそれぞれ規格化する。規格化部２３１は、実測値ＭＶおよび位置コードＰＣ'をそれぞれ規格化することにより、後段の減算部２３３において、実測値ＭＶおよび位置コードＰＣ'を減算できる状態にする。
【００４６】
減算部２３３は、規格化された実測値ＭＶから位置コードＰＣ'を減算する。これにより、実測値ＭＶと位置コードＰＣ'との差分が算出される。言い換えると、減算部２３３は、実測値ＭＶと位置コードＰＣ'との差分を算出することにより、実測値ＭＶの積分非直線性ＩＮＬを算出する。
【００４７】
ゲイン補正部２３４は、積分非直線性ＩＮＬを予め定められたゲインαで補正した補正値ＣＶを生成する。例えば、ゲイン補正部２３４は、積分非直線性ＩＮＬが大きい程、ゲインαが大きくなるように、ゲインαの大きさを制御する。ゲイン補正部２３４は、予めワイヤー部２０の組成の変化を取得して必要な補正値ＣＶを算出しておくことにより、ゲインαの値を算出しておいてよい。ゲイン補正部２３４は、生成した補正値ＣＶを制御部２３６に出力する。
【００４８】
制御部２３６は、規格化部２３１から出力された第２出力信号Ｓ２から、ゲイン補正部２３４で生成された補正値ＣＶを減算して第１出力信号Ｓ１を生成する。即ち、制御部２３６は、推定値Ｅから補正値ＣＶを減算することにより、ヒステリシス補正された第１出力信号Ｓ１を生成する。制御部２３６は、第１出力信号Ｓ１を選択部２３８に出力する。
【００４９】
選択部２３８には、第１出力信号Ｓ１又は第２出力信号Ｓ２を選択するための選択信号Ｓｓｅｌが入力される。選択信号Ｓｓｅｌは、ワイヤー部２０を加熱している場合に、選択部２３８に第１出力信号Ｓ１を選択させる。一方、選択信号Ｓｓｅｌは、ワイヤー部２０を冷却している場合に、選択部２３８に第２出力信号Ｓ２を選択させる。
【００５０】
ここで、フィードバック部２３０は、リアルタイムで第１出力信号Ｓ１および第２出力信号Ｓ２を更新して出力してよい。そして、制御装置２００は、ヒステリシスをリアルタイムに補正する。
【００５１】
例えば、位置コードＰＣ'が"２００"の状態において、位置コードＰＣ'が"３００"に対応する位置にレンズ部１０を制御する場合を考える。この場合、位置コードＰＣ'が３００の場合に対応するワイヤー部２０の抵抗値Ｒは、推定値よりも実際には小さくなる場合がある。この場合、制御装置２００は、ヒステリシス補正することにより、位置コードＰＣ'又は抵抗値Ｒが推定値となる前にワイヤー部２０の位置制御を終了する。これにより、制御装置２００は、ワイヤー部２０のヒステリシスを考慮した位置にレンズ部１０を制御できる。このように、ヒステリシス補正によって、制御装置２００の位置精度が向上する。更に、本例の制御装置２００は、デジタル実装が非常に容易である。そのため、制御装置２００は、ＩＣ面積の増大を抑制できる。
【００５２】
図９は、積分非直線性ＩＮＬの一例を示す。縦軸はワイヤー部２０に流れる電流Ｉｓｍａ［ａ．ｕ．］を示し、横軸は位置コードＰＣ'［ＬＳＢ］を示す。実線は、ワイヤー部２０が加熱されている場合を示す。破線は、ワイヤー部２０が冷却されている場合を示す。積分非直線性ＩＮＬは、位置コードＰＣ'ごとに異なる値を有している。そのため、制御装置２００は、位置コードＰＣ'ごとに積分非直線性ＩＮＬに応じたゲインαでヒステリシス補正する必要がある。
【００５３】
［実施例２］
図１０は、実施例２に係る制御システム３００の構成の一例を示す。本例の制御システム３００は、温度検出部１２０を更に備える点で実施例１に係る制御システム３００と異なる。本例では、実施例１の制御システム３００と相違する点について特に説明する。
【００５４】
温度検出部１２０は、アクチュエータ１００の温度を検出する。一例において、温度検出部１２０は、ワイヤー部２０の温度を検出する。但し、温度検出部１２０は、ワイヤー部２０の温度特性に依存するものであれば、ワイヤー部２０以外の温度を検出してもよい。温度検出部１２０は、検出した温度の実測値ＭＴを制御装置２００に出力する。
【００５５】
制御装置２００は、温度検出部１２０が検出した温度の実測値ＭＴに基づいて、アクチュエータ１００の駆動を制御する。一例において、ゲイン補正部２３４は、実測値ＭＴに基づいて、ゲインαを補正する。これにより、制御装置２００は、アクチュエータ１００の温度特性を考慮して、アクチュエータ１００をより精度良く制御できる。なお、レンジ調整のためのキャリブレーション部が、抵抗検出部１１０、温度検出部１２０および制御装置２００の少なくとも１つに備えられてよい。
【００５６】
図１１Ａは、実測値ＭＶの変化量ΔＭＶのグラフを示す。図１１Ｂは、実測値ＭＶＮＥＧのグラフを示す。縦軸はワイヤー部２０に流れる電流Ｉｓｍａ［％，最大電流に対する割合］を示し、横軸は位置コードＰＣ'［ＬＳＢ］を示す。実線は、ワイヤー部２０が加熱されている場合を示す。破線は、ワイヤー部２０が冷却されている場合を示す。実測値ＭＶの変化量ΔＭＶは、実測値ＭＶの最大値と最小値の変化量を示す。実測値ＭＶＮＥＧは、実測値ＭＶの最小値を示す。
【００５７】
本補正で用いたパラメータ、例えばΔＭＶやＭＶＮＥＧ、α等に関しての温度特性を事前に取得しておくことにより、その効果も補正することで、ヒステリシス補正の精度を向上させることができる。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・レンズ部、２０・・・ワイヤー部、３０・・・スプリング部、１００・・・アクチュエータ、１１０・・・抵抗検出部、１２０・・・温度検出部、２００・・・制御装置、２１０・・・位置コード設定部、２２０・・・ヒステリシス補正部、２３０・・・フィードバック部、２３１・・・規格化部、２３２・・・取得部、２３３・・・減算部、２３４・・・ゲイン補正部、２３６・・・制御部、２３８・・・選択部、２４０・・・出力部、３００・・・制御システム、５００・・・制御装置、５１０・・・熱モデル、５２０・・・抵抗検出部、５３０・・・逆ヒステリシスモデル、５４０・・・ＰＩＤ、５５０・・・ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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