(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部にそれぞれ接続された第１，第２の形状記憶合金と、そのうちの一方の形状記憶合金に対して電圧又は電流を印加することにより加熱を行い、その加熱により変形した形状記憶合金の発生力で他方の形状記憶合金を変形させるとともに前記可動部を動作させる制御を連続的に行う駆動制御部と、を備えた駆動装置であって、
前記駆動制御部が前記加熱により変形させる形状記憶合金への通電を制御することにより、当該形状記憶合金が他方の形状記憶合金の加熱により発生した前記発生力により変形させられるべき相手側となったときの当該形状記憶合金の不要な高温化を防止する過剰加熱防止手段を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記可動部の位置を検出する位置センサーを更に備え、前記過剰加熱防止手段が前記位置センサーにより得られる位置信号のノイズを除去するノイズ除去手段であり、前記ノイズ除去手段が、カットオフ周波数をフィードバックループ遅れ限界に設定したローパスフィルターであることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記過剰加熱防止手段が、前記加熱により変形させる形状記憶合金に対する、演算された印加電圧の不感帯を設ける印加電圧不感帯手段であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記印加電圧不感帯手段がダイオードであることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
【請求項５】
前記形状記憶合金の過剰加熱の前触れを検知する検知手段を更に備え、その検知結果に基づいて前記駆動制御部が前記形状記憶合金に対する通電を抑えるか又は停止することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項６】
前記検知手段が、前記形状記憶合金の過剰加熱の前触れを温度で検知する温度センサーであることを特徴とする請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
可動部にそれぞれ接続された第１，第２の形状記憶合金のうちの一方の形状記憶合金に対して電圧又は電流を印加することにより加熱を行い、その加熱により変形した形状記憶合金の発生力で他方の形状記憶合金を変形させるとともに前記可動部を動作させる制御を連続的に行う駆動制御方法において、
前記加熱により変形させる形状記憶合金への通電を制御することにより、当該形状記憶合金が他方の形状記憶合金の加熱により発生した前記発生力により変形させられるべき相手側となったときの当該形状記憶合金の不要な高温化を防止することを特徴とする駆動制御方法。
【請求項８】
前記形状記憶合金の過剰加熱の前触れがあれば前記形状記憶合金に対する通電を抑えるか又は停止することを特徴とする請求項７記載の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は形状記憶合金を用いた駆動装置及び駆動制御方法に関するものであり、例えば、形状記憶合金の発生力を利用してカメラの手振れ補正を行う駆動装置とその駆動制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
形状記憶合金は、マルテンサイト変態終了温度以下の温度で力を受けて塑性変形しても、逆変態終了温度以上の温度に加熱されると形状回復する。この形状記憶効果を利用すれば、形状記憶合金でアクチュエータを構成することが可能であり、従来より様々な検討が行われている。例えば「システムと制御，第２９巻，第５号，１９８５年，栗林氏」では、形状記憶合金を用いた制御要素の数学モデルと位置，力制御についての検討結果が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
形状記憶合金の動作は、形状記憶合金に電流を流すことにより発生するジュール熱で行われるのが一般的である。その動作により変化する位置の制御に関し、上記文献では形状記憶合金のＰＩＤ(比例＋積分＋微分)制御が開示されている。しかし、その制御は形状記憶合金の温度を考慮したものではないため、アクチュエータの高速応答を実現しようとすると過剰加熱が問題となる。例えば、２つの形状記憶合金を組み合わせた両引っ張り方式のアクチュエータを高速制御すると、一方の形状記憶合金に対する通電を止めてもその温度が上がり続け、温度が下がりきらない状態で他方の形状記憶合金の加熱が開始されるおそれがある。その結果、形状記憶合金は両方共過剰に加熱されて高温化してしまい、性能劣化により動かなくなったり致命的な破壊を招いたりすることになる。
【０００４】
本発明は形状記憶合金の過剰加熱に着目してなされたものであって、形状記憶合金を両引っ張り方式で用いたときの過剰加熱に起因する性能劣化や破壊を防止した駆動装置と、その駆動制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の駆動装置は、可動部にそれぞれ接続された第１，第２の形状記憶合金と、そのうちの一方の形状記憶合金に対して電圧又は電流を印加することにより加熱を行い、その加熱により変形した形状記憶合金の発生力で他方の形状記憶合金を変形させるとともに前記可動部を動作させる制御を連続的に行う駆動制御部と、を備えた駆動装置であって、前記駆動制御部が前記加熱により変形させる形状記憶合金への通電を制御することにより、当該形状記憶合金が他方の形状記憶合金の加熱により発生した前記発生力により変形させられるべき相手側となったときの当該形状記憶合金の不要な高温化を防止する過剰加熱防止手段を有することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明の駆動装置は、上記第１の発明の構成において、前記可動部の位置を検出する位置センサーを更に備え、前記過剰加熱防止手段が前記位置センサーにより得られる位置信号のノイズを除去するノイズ除去手段であり、前記ノイズ除去手段が、カットオフ周波数をフィードバックループ遅れ限界に設定したローパスフィルターであることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明の駆動装置は、上記第１の発明の構成において、前記過剰加熱防止手段が、前記加熱により変形させる形状記憶合金に対する、演算された印加電圧の不感帯を設ける印加電圧不感帯手段であることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明の駆動装置は、上記第３の発明の構成において、前記印加電圧不感帯手段がダイオードであることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明の駆動装置は、上記第１の発明の構成において、前記形状記憶合金の過剰加熱の前触れを検知する検知手段を更に備え、その検知結果に基づいて前記駆動制御部が前記形状記憶合金に対する通電を抑えるか又は停止することを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の駆動装置は、上記第５の発明の構成において、前記検知手段が、前記形状記憶合金の過剰加熱の前触れを温度で検知する温度センサーであることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明の駆動制御方法は、可動部にそれぞれ接続された第１，第２の形状記憶合金のうちの一方の形状記憶合金に対して電圧又は電流を印加することにより加熱を行い、その加熱により変形した形状記憶合金の発生力で他方の形状記憶合金を変形させるとともに前記可動部を動作させる制御を連続的に行う駆動制御方法において、前記加熱により変形させる形状記憶合金への通電を制御することにより、当該形状記憶合金が他方の形状記憶合金の加熱により発生した前記発生力により変形させられるべき相手側となったときの当該形状記憶合金の不要な高温化を防止することを特徴とする。
【００１４】
第８の発明の駆動制御方法は、上記第７の発明の構成において、前記形状記憶合金の過剰加熱の前触れがあれば前記形状記憶合金に対する通電を抑えるか又は停止することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した駆動装置及び駆動制御方法を、図面を参照しつつ説明する。ここで挙げる駆動装置とその駆動制御方法は、形状記憶合金を両引っ張り方式で使用し、その発生力を利用してカメラの手振れ補正を連続的な制御により高速で行うものである。ただし、その機能をカメラの手振れ補正以外に応用することも勿論可能である。
【００１６】
《手振れ補正システム》
図１に手振れ補正システムの構成例を示し、それに基づいて手振れ補正システムの原理を説明する。この手振れ補正システムは、振れの検出系にジャイロ(角速度センサー)検出方式、振れの補正光学系にレンズシフト方式を採用している。また可動部に対する駆動制御系には、形状記憶合金(ＳＭＡ：Shape Memory Alloy)を使用したツインＳＭＡアクチュエータと、ＰＳＤ(Position Sensitive Device)を使用した位置検出センサーと、を備えたアナログサーボ制御方式を採用している。カメラに振れが発生するとフィルム面上で振れが発生し、結果として振れた写真が撮影されてしまうが、検出系で振れ量を検出し、補正光学系で振れを防ぐ方向に被写体からの光を屈折させることで、振れを防止することが可能となる。手振れでは、最高約１０Ｈｚ程度の正弦波の揺れがカメラに発生する。振れを補正するためには、この揺れによる振れを防ぐように補正光学系を駆動する。
【００１７】
図１中の各部構成要素を説明する。図１において、a1はカメラ本体、a2，a3はジャイロセンサー、a4は振れ検出回路、a5は振れ量検出部、a6はレリーズ釦、a7はシーケンスコントロール部、a8は係数変換部、a9は目標位置算出部、a10は目標位置補正部、a11は駆動制御補正部、a12は温度センサー、a13はマイコン(μCOM：microcomputer)、a21は撮影光学系、a22は補正光学系、a23は駆動制御部、a24はＸ駆動アクチュエータ、a25はＸ方向位置センサー、a26はＹ駆動アクチュエータ、a27はＹ方向位置センサーである。
【００１８】
カメラの振れは、２つのジャイロセンサー(a2,a3)により検出される。各ジャイロセンサー(a2,a3)は、カメラが振れによって回転したときの振れの角速度信号を出力する。ジャイロセンサー(a2,a3)はそれぞれ一方向の回転角速度を検出するので、一方のジャイロセンサー(a2)でＸ方向(水平方向)の回転振れが検出され、他方のジャイロセンサー(a3)でＹ方向(垂直方向)の回転振れが検出される。振れ検出回路(a4)は、ジャイロセンサー(a2,a3)の信号ノイズをカットするためのフィルター回路、角速度信号を角度信号に変換するための積分回路等から構成されている。振れ量検出部(a5)は、振れ検出回路(a4)から出力されたＸ方向及びＹ方向の回転振れを所定時間間隔で取り込み、カメラの振れ量を出力する。Ｘ方向の振れ量はdetxとして出力され、Ｙ方向の振れ量はdetyとして出力される。
【００１９】
撮影のためにカメラの使用者がレリーズ釦(a6)を操作すると、それをシーケンスコントロール部(a7)が検知する。シーケンスコントロール部(a7)は、カメラの撮影や手振れ補正等に関するシーケンスをコントロールする。レリーズ釦(a6)が半押しされると、撮影準備開始スイッチがＯＮ状態(Ｓ１ＯＮ)となり、シーケンスコントロール部(a7)は撮影の準備をスタートする。撮影の準備では、測光や被写体距離検出等が行われる。レリーズ釦(a6)が全押しされると、撮影状態に移行する。そして、ピント調節用のレンズを駆動して、手振れ補正駆動を開始する。
【００２０】
シーケンスコントロール部(a7)は、手振れ補正を以下のシーケンス(#1)〜(#3)でコントロールする。
(#1)：振れ検出回路(a4)からの角度信号を振れ量検出部(a5)に取り込んで、振れ量(detx,dety)を検出する。
(#2)：振れ量検出部(a5)で得られた振れ量(detx,dety)を係数変換部(a8)で移動量(px,py)に変換する。このとき係数変換部(a8)は、補正光学系(a22)の個体バラツキや温度によって変化する光学性能を考慮して、撮影準備状態に移行した際に最適な係数を算出する。
(#3)：係数変換部(a8)からの移動量(px,py)を目標位置算出部(a9)で実際の駆動信号量(drvx,drvy)に変換する。このとき目標位置算出部(a9)は、駆動制御部(a23)及びＸ，Ｙ駆動アクチュエータ(a24,a26;特に内蔵されているＳＭＡ)の温度による環境変化や経時変化による駆動部の性能変化を考慮して、移動量(px,py)を実際の駆動信号(drvx,drvy)に変換する。
【００２１】
温度センサー(a12)は、温度による性能変化を補正するために使用される。目標位置補正部(a10)は、温度センサー(a12)からの信号を入力することで、目標位置を補正するための補正信号を出力する。主には、温度が高くなることによって性能が変化するツインＳＭＡアクチュエータで構成された、Ｘ，Ｙ駆動アクチュエータ(a24,a26)のサーボゲイン(Ｐ，Ｄ，ＤＤの各ゲイン)を補正する。駆動制御補正部(a11)は、駆動の制御状態を最適化する。つまり、ツインＳＭＡアクチュエータ(a24,a26)及び駆動メカニズムの個体バラツキや温度による駆動性能の変化があっても、各個体・各温度で最適な駆動制御が発揮できるように最適ゲインを設定する。なお、マイコン(a13)の枠内のブロックでは、マイコン(a13)によるデジタル処理が行われる。
【００２２】
撮影光学系(a21)は、補正光学系(a22)とセットで、被写体からの光をカメラのフィルム面に結像させる。補正光学系(a22)は、Ｘ，Ｙ駆動アクチュエータ(a24,a26)によって駆動されると、被写体からの光をそれぞれの方向に屈折する。その結果、振れを補正することができる。駆動制御部(a23)は、目標位置算出部(a9)から出力されるＸ，Ｙ方向のそれぞれの目標位置に、補正光学系(a22)を駆動させるための制御を連続的に行うアナログサーボ回路である(詳細は図４，図５，図１６に示す。)。
【００２３】
Ｘ駆動アクチュエータ(a24)は、補正光学系(a22)をＸ方向に駆動するためのアクチュエータであり、この装置では後述するツインＳＭＡアクチュエータを採用している。Ｘ方向位置センサー(a25)は、可動部である補正光学系(a22)のＸ方向の動き・位置を検出するための位置検出センサーであり、この装置では後述するＬＥＤ(Light Emitting Diode)及びスリットを可動側に搭載し(図６)、固定側にはＰＳＤを用いた回路を採用している。Ｙ駆動アクチュエータ(a26)は、補正光学系(a22)をＹ方向に駆動するためのアクチュエータであり、Ｘ駆動アクチュエータ(a24)と同様にツインＳＭＡアクチュエータを採用している。Ｙ方向位置センサー(a27)は、可動部である補正光学系(a22)のＹ方向の動き・位置を検出するための位置検出センサーであり、Ｘ方向位置センサー(a25)と同様にＬＥＤ及びスリットを可動側に搭載し、固定側にはＰＳＤを用いた回路を採用している。
【００２４】
《駆動メカニズム及びアクチュエータの構成》
図２に駆動メカニズムの構成を示す。図２において、d1は補正光学系(図１中のa22に相当する。)、d2は補正光学系枠、d3はＹ方向用のスライド軸、d4はＹ方向用のスライドガイド、d5はＹ方向用のアクチュエータピン、d6はＹ方向用のサブガイド、d6AはＹ方向用のスライド軸、d7はＹ＋方向(図２の上方向)駆動用のＳＭＡ(ｐＳＭＡ)、d8はＹ−方向(図２の下方向)駆動用のＳＭＡ(ｍＳＭＡ)、d9は台板、d13はＸ方向用のスライド軸、d14はＸ方向用のスライドガイド、d15はＸ方向用のアクチュエータピン、d16はＸ方向用のサブガイド、d16AはＸ方向用のスライド軸、d17はＸ＋方向(図２の右方向)駆動用のＳＭＡ(ｐＳＭＡ)、d18はＸ−方向(図２の左方向)駆動用のＳＭＡ(ｍＳＭＡ)である。基本構成的には親ガメ子ガメの構成をとっており、土台(d19)上で親ガメに相当する台板(d9)がＸ方向に駆動され、子ガメに相当する補正光学系(d1)が台板(d9)に対してＹ方向に駆動される。
【００２５】
補正光学系(d1)は、補正光学系枠(d2)に保持されている。補正光学系枠(d2)にはスライドガイド(d4)が固定されており、スライドガイド(d4)にはアクチュエータピン(d5)が固定されている。アクチュエータピン(d5)は、ｐＳＭＡ(d7)及びｍＳＭＡ(d8)を可動部に接続して止めるための端子(駆動点)である。したがって、ｐＳＭＡ(d7)又はｍＳＭＡ(d8)の駆動力により、補正光学系(d1)，補正光学系枠(d2)，スライドガイド(d4)及びアクチュエータピン(d5)から成る可動部を一体的に移動させることができる。その際の移動は、スライドガイド(d4)がスライド軸(d3)に沿ってＹ方向にガイドする。また、補正光学系枠(d2)にはサブガイド(d6)が接続されている。サブガイド(d6)は、スライド軸(d6A)に沿って補正光学系(d1)等の移動をＹ方向にガイドするとともに、補正光学系(d1)等がＹ方向に移動するときに紙面垂直方向に傾くのを防止する。
【００２６】
Ｙ方向駆動用のｐＳＭＡ(d7)に対して電圧(又は電流)を印加することにより加熱を行うと、ｐＳＭＡ(d7)は記憶長さに戻ることにより変形し、結果としてＹ＋方向に縮むことになる。Ｙ方向駆動用のｍＳＭＡ(d8)も、ｐＳＭＡ(d7)と同様に電圧(又は電流)が印加されることでＹ−方向に縮む。補正光学系(d1)をＹ方向の＋側(Ｙ＋方向)に駆動したい場合には、ｐＳＭＡ(d7)に電圧(又は電流)を印加する。このとき、反対側のｍＳＭＡ(d8)は発生力が弱くなければならないので、ｍＳＭＡ(d8)に対する通電は行わない。逆に、補正光学系(d1)をＹ方向の−側(Ｙ−方向)に駆動したい場合には、ｍＳＭＡ(d8)に電圧(又は電流)を印加し、反対側のｐＳＭＡ(d7)には電圧(又は電流)を印加しない。
【００２７】
ｐＳＭＡ(d7)にのみ通電すればｐＳＭＡ(d7)の発生力がｍＳＭＡ(d8)の発生力に勝って＋方向の駆動が行われ、ｍＳＭＡ(d8)にのみ通電すればｍＳＭＡ(d8)の発生力がｐＳＭＡ(d7)の発生力に勝って−方向の駆動が行われる。このように２つのＳＭＡ(d7,d8)を両引っ張り方式で使用する、いわゆるツインＳＭＡアクチュエータ方式では、２つのＳＭＡ(d7,d8)の発生力のバランスを変化させることがその駆動原理となる。そのために、力を発生させたい方のＳＭＡへの通電を行い、反対側のＳＭＡへの通電は行わない。
【００２８】
前述したように、台板(d9)はＹ方向駆動用の各構成要素(d1…)を保持しておくための親ガメに相当し、この親ガメに対して補正光学系(d1)が子ガメとしてＹ方向に駆動される。台板(d9)にはスライドガイド(d14)が固定されており、スライドガイド(d14)にはアクチュエータピン(d15)が固定されている。アクチュエータピン(d15)は、ｐＳＭＡ(d17)及びｍＳＭＡ(d18)を可動部に接続して止めるための端子(駆動点)である。したがって、ｐＳＭＡ(d17)又はｍＳＭＡ(d18)の駆動力により、補正光学系(d1)等を載せた台板(d9)，スライドガイド(d14)及びアクチュエータピン(d15)から成る可動部を一体的に移動させることができる。その際の移動は、スライドガイド(d14)がスライド軸(d13)に沿ってＸ方向にガイドする。また、台板(d9)にはサブガイド(d16)が接続されている。サブガイド(d16)は、スライド軸(d16A)に沿って台板(d9)等の移動をＸ方向にガイドするとともに、台板(d9)等がＸ方向に移動するときに紙面垂直方向に傾くのを防止する。
【００２９】
Ｘ方向駆動用のｐＳＭＡ(d17)に対して電圧(又は電流)を印加することにより加熱を行うと、ｐＳＭＡ(d17)は記憶長さに戻ることにより変形し、結果としてＸ＋方向に縮むことになる。Ｘ方向駆動用のｍＳＭＡ(d18)も、ｐＳＭＡ(d17)と同様に電圧(又は電流)が印加されることでＸ−方向に縮む。台板(d9)をＸ方向の＋側(Ｘ＋方向)に駆動したい場合には、ｐＳＭＡ(d17)に電圧(又は電流)を印加する。このとき、反対側のｍＳＭＡ(d18)は発生力が弱くなければならないので、ｍＳＭＡ(d18)に対する通電は行わない。逆に、台板(d9)をＸ方向の−側(Ｘ−方向)に駆動したい場合には、ｍＳＭＡ(d18)に電圧(又は電流)を印加し、反対側のｐＳＭＡ(d17)には電圧(又は電流)を印加しない。
【００３０】
ｐＳＭＡ(d17)にのみ通電すればｐＳＭＡ(d17)の発生力がｍＳＭＡ(d18)の発生力に勝って＋方向の駆動が行われ、ｍＳＭＡ(d18)にのみ通電すればｍＳＭＡ(d18)の発生力がｐＳＭＡ(d17)の発生力に勝って−方向の駆動が行われる。このようにツインＳＭＡアクチュエータ方式では、各ＳＭＡ(d17,d18)に印加する電流をコントロールすることにより、ｐＳＭＡ(d17)，ｍＳＭＡ(d18)の発生力量のバランスをコントロールすることができるので、Ｘ方向の駆動コントロールが可能となる。
【００３１】
図３に、標準的なツインＳＭＡアクチュエータの駆動特性を示す。図３のグラフにおいて、横軸は各ＳＭＡへの印加電流であり、縦軸はツインＳＭＡアクチュエータの動き(つまり駆動点の位置)である。ｍＳＭＡの通電ＯＦＦでｐＳＭＡに電流を印加した場合、図３中の「ｐＳＭＡ  ＯＮ」に示すラインでｐＳＭＡの印加電流に応じた駆動が行われる。逆に、−側に駆動したい場合には、ｐＳＭＡの通電ＯＦＦでｍＳＭＡに電流を印加する。すると、図３中の「ｍＳＭＡ  ＯＮ」に示すラインでｍＳＭＡの印加電流に応じた駆動が行われる。
【００３２】
ＳＭＡは記憶温度より低い温度状態では柔らかい状態になっているため発生力が弱く、記憶温度以上に加熱されると硬くなるため引っ張り方向の発生力量としては大きくなる。駆動点を＋側に移動させる場合、ｍＳＭＡには通電せずに柔らかい状態としておき、ｐＳＭＡに電流を印加する。印加電流が大きくなるにしたがって、ｐＳＭＡの温度も上昇し発生力量も上昇する。その結果、以下の式(i)に示すアクチュエータ発生力Ｆｄが、０バランス状態から＋側に変化する。このとき、加熱により変形して縮んだｐＳＭＡの発生力で他方のｍＳＭＡが変形して伸びるとともに、可動部が動作することになる。所定量変化したところで、アクチュエータ発生力Ｆｄが０(Ｆｐ＝Ｆｍ)となり、ツインＳＭＡアクチュエータは駆動を停止する。更に＋側に駆動したい場合には、追加の電流を印加することにより追加の駆動を行うことができる。
【００３３】
Ｆｄ＝Ｆｐ−Ｆｍ  …(i)
ただし、
Ｆｄ：アクチュエータ発生力(＋：＋側変位方向の発生力，−：−側変位方向の発生力)、
Ｆｐ：ｐＳＭＡの発生力量、
Ｆｍ：ｍＳＭＡの発生力量、
である。
【００３４】
《駆動制御部の構成》
図４に、前述した駆動制御部(a23，図１)の構成概要を示す。図４において、b1はＸ方向の目標位置データ受信部、b2はＹ方向の目標位置データ受信部、b3はＸ回路調整用のゲインデータ受信部、b4はＹ回路調整用のゲインデータ受信部、b5はＤＡコンバータ部(ＤＡＣ)、b6,b7はサンプルホールド(Ｓ／Ｈ)回路、b8はＸ方向用のサーボ制御回路、b9はＹ方向用のサーボ制御回路、b10はアクチュエータドライバ部である。この駆動制御部の回路構成は、データ受信部(b1〜b4)と、ＤＡコンバータ部(b5)と、サーボ制御回路部(b6〜b9)と、アクチュエータドライバ部(b10)と、に大きく分けられる。Ｘ，Ｙ方向の目標位置データ受信部(b1,b2)は、目標位置算出部(a9，図１)から出力されたＸ，Ｙ方向の駆動信号データ(drvx,drvy)を保存する。Ｘ，Ｙ回路のゲインデータ受信部(b3,b4;Ｘ，Ｙ回路調整部)は、サーボ制御回路(b8,b9)のゲイン設定のため、駆動制御補正部(a11，図１)から出力されたＸ，Ｙ方向のゲイン設定データを保存する。
【００３５】
次に、目標位置の設定方法を図４に基づいて説明する。Ｘ／Ｙ方向選択回路(不図示)によりＸ方向を選択し、Ｘ方向の目標位置データ(drvx)をＸ方向用の目標位置データ受信部(b1)に転送して保存する。保存が完了すると、ＤＡコンバータ部(b5)が目標位置データ受信部(b1)側の値をＤ／Ａ変換する。このとき、一方のＳ／Ｈ回路(b6)はサンプリング状態となるため、ＤＡコンバータ部(b5)の出力がＸ方向の目標位置電圧としてサーボ制御回路(b8)に入る。またこのとき、他方のＳ／Ｈ回路(b7)はホールド状態となっているので、ＤＡコンバータ部(b5)からの出力はＹ方向用のサーボ制御回路(b9)には入らない。
【００３６】
次のタイミングではＹ方向を選択して、Ｙ方向の目標位置データ(drvy)をＹ方向用の目標位置データ受信部(b2)に転送・保存し、その値をＤＡコンバータ部(b5)でＤ／Ａ変換する。このタイミングでは、一方のＳ／Ｈ回路(b6)がホールド状態で前回のＸ方向のＤ／Ａ値を保持したままとなっており、他方のＳ／Ｈ回路(b7)はサンプリング状態となり、最新のＤ／Ａ値をＹ方向用のサーボ制御回路(b9)に出力する。このようにＸ方向への出力とＹ方向への出力を交互に繰り返すことにより、各サーボ制御回路(b8,b9)へのデータ出力を行う。
【００３７】
Ｘ方向用のサーボ制御回路(b8)とＹ方向用のサーボ制御回路(b9)とは、基本構成が同じになっているので、ここではＸ方向用のサーボ制御回路(b8)を例に挙げて説明する。サーボ制御回路(b8)の内部には、「位置検出部」と「サーボ制御部」が設けられており、Ｘ回路調整部(b3)での設定値に対応した値に回路ゲイン(ＸＰゲイン，ＸＤゲイン，ＸＤＤゲイン)を変更することができる。Ｐゲインとは比例ゲイン(目標位置と現在位置との差のゲイン)であり、Ｄゲインとは微分ゲイン(９０度の位相進み補償ゲイン)であり、ＤＤゲインとは微微分ゲイン(更なる９０度の位相進み補償ゲイン)である。サーボ制御回路(b8)内の位置検出部には、Ｘ，Ｙ方向位置センサー(a25,a27；図１)からの出力が入る。また、アクチュエータドライバ部(b10)は、リニア出力可能に構成されており、入力電圧に比例した電圧をＸ，Ｙ駆動アクチュエータ(a24,a26；図１)に印加することができる。
【００３８】
図５に、上述したサーボ制御回路(b8,b9；図４)の回路構成を示す。図５において、c1はＳ／Ｈ回路(図４中のb6,b7に相当する。)、c2は回路調整部(図４中のb3,b4に相当する。)、c3は加算回路、c4は比例ゲイン回路、c5,c6は微分回路、c7は電圧ゲイン変換・ＬＰＦ(ローパスフィルター)回路、c8はサーボオフセット回路、c9はＶref(基準リファレンス電圧)部、c10はアクチュエータドライバ(図４中のb10に相当する。)、c11はツインＳＭＡアクチュエータの一方のｐＳＭＡ(図２中のd7,d17に相当する。)、c12はツインＳＭＡアクチュエータの他方のｍＳＭＡ(図２中のd8,d18に相当する。)、c21はＬＥＤ、c22はＰＳＤ、c23,c24はＩ／Ｖ(電流／電圧)変換回路、c25は減算回路、c26は加算回路、c27はＬＥＤ電流制御部、c28はＬＰＦ(ローパスフィルター)であり、一点鎖線で囲まれた部分がサーボ制御回路(b8,b9；図４)に相当する。
【００３９】
Ｓ／Ｈ回路(c1)は、自分自身の方向の値をＤ／Ａ変換している場合はサンプリング状態とし、他方向の値の場合はホールド状態となる。こうすることで、Ｓ／Ｈ回路(c1)から目標位置相当の電圧Ｖｔがサーボ制御回路に出力される。実際の位置相当の電圧Ｖｎは、位置検出部(c23〜c28)を経て生成される。回路ゲイン調整部(c2)は、デジタルデータを変更することで、比例ゲイン回路(c4)でのＰゲインの調整、微分回路(c5)でのＤゲインの調整、微分回路(c6)でのＤＤゲインの調整が可能である。また、必要に応じてサーボオフセット回路(c8)により、サーボ制御回路のオフセット電圧のアナログ値を変更することができる。位置検出部(c23〜c28)の回路について説明を行う前に、可動部の位置検出の原理を以下に説明する。
【００４０】
図６に、Ｘ，Ｙ方向の各位置検出に使用する位置センサー(a25,a27；図１)の構成例を示す。図６において、e1は面実装のＬＥＤであり、e2はＬＥＤ(e1)内の発光チップである。e3はＬＥＤ(e1)からの発光光束を絞って、指向性を鋭くするためのスリットである。このスリット(e3)は、発光部側が広く、受光部側が狭くなっており、これによってエネルギーのロスをなるべく抑えながら、指向性を鋭くすることを可能としている。この発光部側は、補正光学系(図１中のa22、図２中のd1に相当する。)や補正光学系枠(図２中のd2に相当する。)を構成している補正光学ブロック(e6)に直接取り付けられており、補正光学ブロック(e6)の動作にリンクして発光部も矢印(e7)方向に移動する。これに対して、受光部側のＰＳＤ(e4)は静止した状態を保持しているので、補正光学ブロック(e6)が移動するとＰＳＤ(e4)上での光の重心位置が変化する。受光部(e5)上の光の受光位置が変化すると、ＰＳＤ(e4)からの光電変換電流(I1,I2)の比が変化するので、光電変換電流(I1,I2)の比を測定することにより、補正光学ブロック(e6)の位置を確認することができる。
【００４１】
また、スリット(e3)から出力される光は、移動検出方向(e7)には狭く、それに対して垂直な方向には広くなっている。このように発光光束に方向性をもたせることにより、そのセンサーが検出すべき方向の位置のみを検出することが可能となる。つまり、補正光学ブロック(e6)が他の方向(矢印e7に対して垂直方向、例えば紙面垂直方向)に移動しても、ＰＳＤ(e4)の受光面上でのスリット光の状態が変化せず、位置信号に影響が出ないよう構成されている。矢印(e7)の方向に対して垂直な紙面垂直方向の移動は、上記と同じ構成で配置方向が直交する位置センサーにより検知される。
【００４２】
図５に戻って、位置検出部(c23〜c28)の回路構成を説明する。Ｉ／Ｖ変換回路(c23,c24)は、ＰＳＤ(c22；図５中のe4に相当する。)からの電流(I1,I2)を電圧に変換する。加算回路(c26)はI1＋I2＝IOを求める。ＬＥＤ電流制御部(c27)はＬＥＤ(c21；図５中のe1に相当する。)の電流制御部であり、加算回路(c26)との組み合わせで、Ｖ＋の電圧を常に一定値に制御するための回路である。Ｖ＋の電圧を常に一定値に保つことによって、減算回路(c25)の出力Ｖ−をモニターすれば、補正光学ブロック(e6)の移動位置が検出可能となる。ＬＰＦ(c28)は、位置検出のノイズ(高周波成分)をカットして、実際のレンズ位置相当の電圧Ｖｎを出力する回路である。
【００４３】
次に、サーボ制御部等(c3〜c12)の回路構成を説明する。加算回路(c3)は、目標位置電圧Ｖｔと実際位置電圧Ｖｎとの差を演算する(実際位置電圧は、符号がマイナス状態であるため、加算回路で差を求めることができる。)。比例ゲイン回路(c4)は電圧のゲイン変換を行う回路であり、比例のゲインを設定する。微分回路(c5)は９０度の位相進み補償を行い、微分回路(c6)は更なる９０度の位相進み補償を行う。つまり、制御理論的に説明するとＰＤＤ制御を行っている。回路(c4,c5,c6)はそれぞれ回路調整部(c2)によって調整されるため、駆動メカ部の個体バラツキがあっても、個体バラツキを吸収することが可能である。また回路調整部(c2)によって温度変化による影響も補正することができるため、温度を検知して最適なゲインに修正することが可能である。
【００４４】
電圧ゲイン変換・ＬＰＦ回路(c7)は、最終的なゲイン変換と高周波ノイズ除去を行う。サーボ制御回路のオフセット回路(c8)は必要に応じて用いられ、個体バラツキや温度の影響をサーボ回路のオフセット電圧を調整することで最適化する。Ｖref部(c9)は、アクチュエータドライバ(c10)に対して基準リファレンス電圧(Ｖref)を出力する。リニア出力可能なアクチュエータドライバ(c10)は、ＩＣ(Integrated Circuit)に入力された電圧と同電位の電圧をアクチュエータに印加する役割を果たす。例えばモータを接続する場合の＋側の端子はｐＳＭＡ(c11)に接続され、−側の端子はｍＳＭＡ(c12)に接続されることで、逆方向の移動を実現することができる。ｐＳＭＡ(c11)の一端はアクチュエータドライバ(c10)の出力、逆の端子はグランド(パワーグランド)に接地されている。ｍＳＭＡ(c12)も同様であり、その一端がアクチュエータドライバ(c10)の出力、逆の端子がグランド(パワーグランド)に接地されている。
【００４５】
《アクチュエータドライバ部の構成》
図７に、前述のアクチュエータドライバ(c10，図５)に相当するアクチュエータドライバＩＣに対して、モータを接続したときの接続状態を示す。図７において、f1はアクチュエータドライバＩＣ本体、f2はＶin端子、f3はＶref端子、f4はＶＭ＋端子、f5はＶＭ−端子、f6はモータである。アクチュエータドライバＩＣ本体(f1)は、ＤＣモータやムービングコイルのサーボドライブ用のドライバＩＣである。アナログのサーボドライブでは、目標の位置(状態)と実際の位置(状態)に応じて最適な印加電圧が決定し、そこで求められた印加電圧をアクチュエータに印加するために、電流供給能力の高いリニアドライバ回路が使用される。
【００４６】
Ｖin端子(f2)は、印加すべき電圧値を入力する。入力は電圧ゲイン変換・ＬＰＦ回路(c7，図５)である。Ｖref端子(f3)は、基準電圧レベルを入力する。入力はサーボ制御回路の基準リファレンス電圧(Ｖref)部(c9，図５)である。ＶＭ＋端子(f4)は、アクチュエータへの出力端子(＋側)であり、モータ(f6)の一端が接続される。ＶＭ−端子(f5)は、アクチュエータへの出力端子(−側)であり、モータ(f6)の逆の端子が接続される。モータ(f6)はＤＣモータであり、ＶＭ＋端子(f4)とＶＭ−端子(f5)との間の出力において、モータの回転方向や回転スピードが変化する。このモータ(f6)の部分をムービングコイル(リニアアクチュエータ)とした場合でも、同様の接続で移動方向や移動速度が変化するように動作させることができる。
【００４７】
図８に、アクチュエータドライバＩＣ(図７)の入出力特性(ＶＭ＋とＶＭ−出力)を示す。図８のグラフにおいて、横軸は入力のＶin−Ｖrefの値であり、縦軸は出力のＶＭ＋ − ＶＭ−の値である。入力信号に対して比例関係の出力が得られ、入力１に対して出力Ｇは、アクチュエータドライバ回路の入出力ゲイン設定値(外部設定可能)となる。
【００４８】
図９に、前述のアクチュエータドライバ(c10，図５)に相当するアクチュエータドライバＩＣに対して、ツインＳＭＡアクチュエータを接続したときの接続状態を示す。図９において、f1はアクチュエータドライバＩＣ本体、f2はＶin端子、f3はＶref端子、f4はＶＭ＋端子、f5はＶＭ−端子、f7はｐＳＭＡ(図５中のc11に相当する。)、f8はｍＳＭＡ(図５中のc12に相当する。)である。
【００４９】
Ｖin端子(f2)は、印加すべき電圧値を入力する。入力は電圧ゲイン変換・ＬＰＦ回路(c7，図５)である。Ｖref端子(f3)は、基準電圧レベルを入力する。入力はサーボ制御回路の基準リファレンス電圧(Ｖref)部(c9，図５)である。ＶＭ＋端子(f4)は、アクチュエータへの出力端子(＋側)であり、ｐＳＭＡ(f7)の一端が接続される。ＶＭ−端子(f5)は、アクチュエータへの出力端子(−側)であり、ｍＳＭＡ(f8)の一端が接続される。ｐＳＭＡ(f7)は、一端がＶＭ＋端子(f4)に接続され、他端がパワーＧＮＤに接続される。ｍＳＭＡ(f8)は、一端がＶＭ＋端子(f5)に接続され、他端がパワーＧＮＤに接続される。
【００５０】
図１０に、アクチュエータドライバＩＣ(図９)の入出力特性(Ｖin−Ｖrefの入力に対するＶＭ＋，ＶＭ−の出力特性)を示す。図１０のグラフにおいて、横軸は入力のＶin−Ｖrefの値であり、縦軸は出力のＶＭ＋，ＶＭ−の値である。ＶＭ＋の出力{ｐＳＭＡ(f7)への印加電圧}は、入力(Ｖin−Ｖref)が＋の場合には入力に対して比例の関係になるが、入力(Ｖin−Ｖref)が−の場合には出力がゼロとなる。ＶＭ−の出力{ｍＳＭＡ(f8)への印加電圧}は、入力(Ｖin−Ｖref)が−の場合には入力に対して比例の関係になるが、入力(Ｖin−Ｖref)が＋の場合には出力がゼロとなる。つまり、１つのサーボ演算ループとその後段に接続されたモータ駆動用のリニアモータドライバ(印加方法も含めて、入力電圧に比例した印加電圧をＶＭ＋，ＶＭ−間に発生させるドライバ回路)を使用して、ＶＭ＋端子(f4)をツインＳＭＡアクチュエータの一方に接続し、ＶＭ−端子(f5)を他方のＳＭＡに接続することにより、２つのＳＭＡ(f7,f8)を最適かつシンプルに制御して、高速なドライブを達成することが可能となる。また、必要なアクチュエータ発生力の演算結果を、シンプルな回路構成で得ることができる。
【００５１】
《サーボ制御特性とＳＭＡの過剰加熱対策》
ツインＳＭＡアクチュエータの駆動原理を説明する。ＳＭＡに電圧を印加して位置制御を行う場合の位相遅れは次のような関係になる。
[電圧]→[電流]→→[発熱]→[引っ張り力(引っ張り力量差)]→[加速度]→→[速度]→→[位置]
上記関係における「→→」の部分が９０度分の位相遅れとなる。したがって、ツインＳＭＡアクチュエータに電圧を印加した場合の位相遅れはトータル３次(２７０度)遅れとなる。
【００５２】
図１１に、ツインＳＭＡアクチュエータのオープン特性を示す。ツインＳＭＡアクチュエータの実測結果等からモデル式を作成し、その周波数特性を求めた結果が図１１のグラフである。このグラフ中、実線はゲイン(Gain)特性(dB)、一点鎖線は位相(θ)特性(deg)である。応答遅れの少ないツインＳＭＡアクチュエータは、約７０Ｈｚ程度で共振を起こし、それ以降は２７０度の位相遅れ特性を示している。
【００５３】
図１２に、ツインＳＭＡアクチュエータに対してＰＤＤ(比例＋微分＋微分)制御を行った場合のオープン特性を示す(表示形式は図１１と同様。)。目標とする手振れ補正性能(例えば、発生する振れ量を１／８にする)を達成するために必要なループゲインを設定した場合のオープン特性である。微分(９０度の位相進み補償)を２つ入れて、１８０度の位相進み補償を行っているために、位相余裕(ゲイン値が０dBとなった場合の１８０degの位相遅れに対する余裕量)、ゲイン余裕(位相が１８０deg遅れたときのゲイン値０dBに対する余裕量)ともある。この状態では安定したサーボ制御が可能となる。図１３に、ツインＳＭＡアクチュエータに対してＰＤＤ(比例＋微分＋微分)制御を行った場合のフィードバック(ＦＢ)特性を示す(表示形式は図１１と同様。)。位相余裕及びゲイン余裕があるので共振がほとんど無く、理想的なサーボ制御が可能となる。
【００５４】
以上のようにツインＳＭＡアクチュエータを使用して、最適なサーボ制御を実現できた場合には、高性能なサーボ制御駆動を実現することができる。これに対し、最適な制御ができずにｐＳＭＡとｍＳＭＡの通電制御が最適にできない場合を以下に説明する。ｐＳＭＡとｍＳＭＡのＯＦＦを最適に制御できない場合、両方のＳＭＡの温度が上昇してしまって、高温条件下で制御した場合と同様の制御結果となる。図１４に、室温条件が変化した場合のツインＳＭＡアクチュエータの静的変位特性を示す。
【００５５】
図１４(Ａ)は室温条件２５℃での変位特性を示しており、図１４(Ｂ)は室温条件６０℃での変位特性を示している。図１４(Ａ)の場合、安定温度が２５℃であるため、相手側のＳＭＡが柔らかい状態で駆動側のＳＭＡに通電を行うと、前記式(i)で決定されるアクチュエータ発生力：Ｆｄ＝Ｆｐ−Ｆｍは大きくなる。したがって、図１４(Ａ)に示すように移動量は大きくなる。これに対して図１４(Ｂ)の場合、安定温度が６０℃であるため、相手側のＳＭＡはかなり硬くなって発生力も大きくなっている。その状態で駆動側のＳＭＡに通電を行うと、アクチュエータ発生力Ｆｄは小さくなる。したがって、図１４(Ｂ)に示すように移動量は小さくなる。
【００５６】
図１５(Ａ),(Ｂ)に、図１４(Ａ),(Ｂ)の各温度条件でツインＳＭＡアクチュエータにより手振れ補正駆動を行ったときの結果{P0：目標位置，P1：駆動特性；ｔ：時間(ｍ秒)}を示す。室温条件２５℃の場合、移動量が大きくヒステリシスが小さいので、図１５(Ａ)に示すように、ゲイン，位相遅れ共に満足のできる性能が得られる。これに対して室温条件６０℃(過剰加熱状態)の場合、移動量が小さくヒステリシスが大きいので、図１５(Ｂ)に示すように、必要振幅が達成できずヒステリシスによる位相遅れも大きくなる。また、ＳＭＡは室温が６０℃よりも更に高温になってしまうと動きが更に悪くなる。そして、約１００℃を数１０秒続けるとＳＭＡの素子特性として復活不可能な状態となり(つまり記憶長さを忘れてしまう。)、この状態に陥ってしまうと再起不可能となる。
【００５７】
ツインＳＭＡアクチュエータ方式の場合は、相手側の温度が高くなって動きが悪くなると、印加電流が加速的に上がってしまうので、相手側の温度を上げないことが制御上のポイントとなる。そこで、この相手側ＳＭＡ(ＯＦＦ)の高温状態の発生原因について考えてみる。ＳＭＡの温度は、印加電流の大きさとその印加時間によって決定される。一般的なサーボ演算処理において、応答性を高めるためにゲインをアップさせると、相手側の印加電流が大きくなってしまって逆に応答性が悪くなってしまう。
【００５８】
上記観点から、相手側ＳＭＡの高温化を回避するためのポイント(α1)〜(α3)を以下に挙げる。
(α1)：位置信号のノイズを抑えること。大きなノイズのある位置信号に基づいて制御を行うと、過剰加熱を招いてしまう。検出した位置信号のノイズを抑えることによって過剰加熱を防止すれば、高性能な駆動制御を達成することが可能である。
(α2)：演算された印加電圧(又は電流)分に対して不感帯を設けて、不要な電圧(又は電流)の印加をしないこと。例えば、不感帯での不要な電圧印加をしない(つまり所定値以下の電圧をかけない)ようにすれば、相手側ＳＭＡの温度上昇を抑えることが可能である。
(α3)：ＳＭＡの過剰加熱の前触れとなる温度上昇を検知して、通電を抑えるか又は停止すること。温度上昇し始めたことを検知して通電の抑制又は停止を行えば、致命的な状態になるのを回避することが可能である。
【００５９】
上記ポイント(α1)〜(α3)に基づいて、ＳＭＡの過剰加熱(不要な異常加熱)を防止するための具体的な対策(β1)〜(β3)を以下に説明する。また図１６に、以下の対策(β1)〜(β3)に基づく過剰加熱防止機能を備えたサーボ制御回路(図４中のb8,b9に相当する。)の回路構成を示す。なお、図１６に示すサーボ制御回路は、前述した図５の回路構成に過剰加熱対策を施したものであり、同じ構成要素には同一の符号を付してある。
【００６０】
(β1)：ポイント(α1)に基づく具体的な対策としては、以下の２つの対策(β1a，β1b)が挙げられ、対策(β1a，β1b)のうちの少なくとも１つを採用することが望ましい。
(β1a)：ノイズ除去手段(c29)を位置検出部に加える。特に基準電源のノイズを抑え、例えばコンデンサ容量の最適化によりＬＰＦ特性を最適化して基準信号のノイズを除去する。
(β1b)：ＬＰＦＳ(c28b)の特性を最適化・高次元化する。一般的なアクチュエータでは、１次のＬＰＦで対応する所を高次元化するか、又はカットＯＦＦ周波数の低周波化を図る。例えばフィードバックループ遅れ限界のＬＰＦにより、サーボループに位相遅れが影響する限界まで周波数を下げる。
【００６１】
ここで、ノイズ除去手段(c29)を用いたノイズ除去回路の例を以下に説明する。まず、図１７に基本的なＰＳＤ用位置検出回路を示す。Ｉ／Ｖ変換回路(c23,c24)は、ＰＳＤ(c22)の両端から出力する電流(I1,I2)を電圧に変換する。必要なノイズ除去レベルが決定していない場合は、初段でノイズ除去は行わない。また、減算回路(c25)ではノイズ除去を行っていない。ＬＰＦＳ(c28b)は、ＬＰＦ兼オフセット電圧補正回路であり、位置検出回路の最終段で回路のノイズをカットするとともに、位置信号のオフセット電圧調整を行う。ツインＳＭＡアクチュエータ以外のサーボ制御回路では、ノイズはさほど大きな問題とならないため、fl1のカットオフ周波数は、サーボ遅れに対して十分に余裕のあるカットオフ周波数で設計する。
【００６２】
図１８に、ツインＳＭＡアクチュエータ用に高度ノイズ除去を実現したＰＳＤ用位置検出回路を示す。
(ａ)電源ノイズの除去：全て又は効果のある演算部に対して、アンプ回路の電源ノイズを抑えるために、アンプの電源端子に対してコンデンサを追加する。
(ｂ)基準電圧レベルノイズ除去：オペアンプの＋入力端子に入力する電圧のノイズを除去する。全て又は効果のある演算部に対して実現するが、微小電流を扱うために、抵抗値が大きくなってしまう“Ｉ／Ｖ変換回路”(c23,c24)に対しては、ノイズ除去効果が大である。fref1は、位置検出中には不変の電圧レベルのノイズ除去であるために、カットオフ周波数は低い。fref2は、(可動部の移動に伴って)位置検出中に変化するため、位置検出の必要応答性を考慮して決定する。
(ｃ)回路カットオフ周波数の最適化：各回路で最適なカットオフ周波数(fiv1,fdf1,fl2)を決定して位置検出回路として最適化するが、個別と全体で以下の内容に重点をおいて最適化する。
【００６３】
・fiv1，fdf1，fl2のトータルの遅れ時間が、サーボループ遅れとなってサーボ性能を悪化させないこと。
・fl2が最終カットオフ周波数となるために、fl2＜fiv1，fdf1となっていること。
・fiv1は主にＰＳＤ光ショットノイズ、回路演算ノイズを抑える周波数となっていること。
・遅れ限界付近の周波数となっているため、fl2＜fl1である。
【００６４】
図１９に、ＬＰＦＳ(c28b)を高次化したＰＳＤ用位置検出回路を示す。オフセット＋ＬＰＦを、オフセット＋１次ＬＰＦと２次ＬＰＦに分離してノイズ除去特性を強めている。この回路の場合、fiv1＋fdf1＋fl31＋fl32のＬＰＦの合計時間遅れがサーボ性能に悪影響しないように最適化する。
以上のノイズ除去手段(c29)は、組み合わせて最適化してもよいし、効果的な方法を選択して最適化してもよい。Ｖnのノイズ除去状態と時間遅れを確認しながら最適化を行う。
【００６５】
(β2)：ポイント(α2)に基づく具体的な対策としては、電圧不感帯用のダイオード(c13,c14;図１６)を挿入することが挙げられる。
(β3)：ポイント(α3)に基づく具体的な対策としては、温度センサー(c15,c16;図１６)を追加することが挙げられる。温度センサー(c15,c16)で得られる温度が所定温度(つまりＳＭＡの過剰加熱の前触れの温度)になったことを検知したら、アクチュエータドライバ(c10)のパワーをカットする。つまり、ＳＭＡが過剰加熱により致命的な状態にならないようにするため、ＳＭＡに対する通電を禁止又は抑制する。
【００６６】
上述した過剰加熱防止対策(β1)〜(β3)の１部又は全てを導入することにより、相手側ＳＭＡの不要な高温化を抑えるとともに、どうしても高温化してしまった場合でもＳＭＡが致命的な状態になることを避けることができる。したがって、ＳＭＡを両引っ張り方式で用いたときの過剰加熱(不要な加熱)に起因する性能劣化やアクチュエータの致命的な破壊を防止することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、形状記憶合金を両引っ張り方式で用いてアクチュエータを構成することにより、非常に小型，低コスト，高性能な駆動装置を実現することができる。しかも過剰加熱防止手段により、駆動性能の高性能化を達成できるとともに、形状記憶合金を両引っ張り方式で用いたときの過剰加熱に起因する性能劣化や破壊を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される手振れ補正カメラのシステム構成を示すブロック図。
【図２】手振れ補正のために移動させる補正光学系の駆動メカニズムを示す概略構成図。
【図３】ツインＳＭＡアクチュエータの駆動特性を示すグラフ。
【図４】駆動制御部の一例を示すブロック図。
【図５】サーボ制御回路の一例を示すブロック図。
【図６】補正光学系の動きを検出するための位置センサーを示す概略構成図。
【図７】モータ接続状態でのアクチュエータドライバＩＣを示すブロック図。
【図８】図７のアクチュエータドライバＩＣの入出力特性を示すグラフ。
【図９】ツインＳＭＡアクチュエータ接続状態でのアクチュエータドライバＩＣを示すブロック図。
【図１０】図９のアクチュエータドライバＩＣの入出力特性を示すグラフ。
【図１１】ツインＳＭＡアクチュエータのオープン特性を示すグラフ。
【図１２】ツインＳＭＡアクチュエータに対してＰＤＤ制御を行った場合のオープン特性を示すグラフ。
【図１３】ツインＳＭＡアクチュエータに対してＰＤＤ制御を行った場合のフィードバック特性を示すグラフ。
【図１４】室温条件が変化した場合のツインＳＭＡアクチュエータの静的変位特性を示すグラフ。
【図１５】室温条件が変化した場合のツインＳＭＡアクチュエータの手振れ補正駆動特性を示すグラフ。
【図１６】過剰加熱防止機能を備えたサーボ制御回路を示すブロック図。
【図１７】基本的なＰＳＤ用位置検出回路を示す回路図。
【図１８】ツインＳＭＡアクチュエータ用に高度ノイズ除去を実現したＰＳＤ用位置検出回路を示す回路図。
【図１９】ＬＰＦＳを高次化したＰＳＤ用位置検出回路を示す回路図。
【符号の説明】
a12,c15,c16  …温度センサー(検知手段)
a22,d1  …補正光学系(可動部)
e6  …補正光学ブロック(可動部)
a23  …駆動制御部
a24,a26  …Ｘ，Ｙ駆動アクチュエータ
a25,a27  …Ｘ，Ｙ方向位置センサー
b8,b9  …Ｘ，Ｙ方向用のサーボ制御回路
b10  …アクチュエータドライバ部
c10  …アクチュエータドライバ
f1  …アクチュエータドライバＩＣ
c11,f7  …ｐＳＭＡ(＋側に縮む形状記憶合金)
c12,f8  …ｍＳＭＡ(−側に縮む形状記憶合金)
c13,c14  …電圧不感帯用のダイオード(印加電圧不感帯手段)
c23,c24  …Ｉ／Ｖ変換回路
c25  …減算回路
c28b  …ＬＰＦＳ(ＬＰＦ兼オフセット電圧補正回路)
c29  …ノイズ除去手段(過剰加熱防止手段)
d7  …ｐＳＭＡ(Ｙ＋方向駆動用の形状記憶合金)
d8  …ｍＳＭＡ(Ｙ−方向駆動用の形状記憶合金)
d17  …ｐＳＭＡ(Ｘ＋方向駆動用の形状記憶合金)
d18  …ｍＳＭＡ(Ｘ−方向駆動用の形状記憶合金)
【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６】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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