(57)【要約】【課題】可動部に接続する複数のＳＭＡアクチュエータに関して協調制御と独立制御との切替えを適切に行える駆動技術を提供する。【解決手段】撮像ユニット９を有する携帯電話では、プッシュプルの関係となる２本の形状記憶合金ＳＭＡａ、ＳＭＡｂをアクチュエータとして用いて撮像ユニット９に関する手振れ補正が行われる。この手振れ補正時の制御では、通常の場合、揺れ検知センサ８からの信号に基づくサーボ制御を行って２本のＳＭＡアクチュエータが協調制御されるが、ユーザにより携帯電話がパンニングされる場合には、オープン制御を行って２本のＳＭＡアクチュエータそれぞれを独立に制御する。これにより、複数のＳＭＡアクチュエータに関する協調制御と独立制御との切替えを状況に応じて適切に行えることとなる。その結果、通常の手振れ補正時には応答性の向上を図れるとともに、パンニング時にはユーザに違和感を与えることがない。【選択図】図７
2006331052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部に対して異なる方向から接続する複数のアクチュエータを用いて前記可動部の駆動が可能な駆動装置であって、
(a)前記可動部の駆動に関する計測値を取得する計測手段と、
(b)前記可動部の駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記複数のアクチュエータそれぞれは形状記憶合金を有し、前記形状記憶合金に通電することでアクチュエータとして機能するとともに、
前記制御手段は、
(b-1)前記可動部の駆動に関する駆動目標値と前記計測値とに係る偏差に基づき前記複数のアクチュエータそれぞれの形状記憶合金に通電を行って、前記複数のアクチュエータを協調制御する協調制御手段と、
(b-2)前記偏差に基づかず、前記複数のアクチュエータそれぞれを独立制御する独立制御手段と、
(b-3)前記協調制御手段による協調制御と、前記独立制御手段による独立制御とを選択的に実行する選択手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記協調制御では、前記駆動目標値に係るサーボ制御が行われるとともに、前記独立制御では、オープン制御が行われることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動装置において、
前記複数のアクチュエータにより前記可動部を有する撮像手段に係る手振れ補正が可能となっており、
前記選択手段は、
前記手振れ補正を行う場合には前記協調制御を実行するとともに、前記手振れ補正を行わない場合には前記独立制御を実行する手段、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の駆動装置において、
前記選択手段は、
前記可動部の可動限界を検出する場合には前記独立制御を実行する手段、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
前記選択手段は、
前記複数のアクチュエータそれぞれに関する駆動性能を検査する場合には前記独立制御を実行する手段、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の駆動装置において、
前記可動部の駆動について基準位置が定められており、
前記選択手段は、
前記可動部を前記基準位置に保持する場合には前記独立制御を実行する手段、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の駆動装置において、
前記複数のアクチュエータにより前記可動部を有する撮像手段に係る手振れ補正が可能となっており、
前記選択手段は、
前記手振れ補正の際において、前記撮像手段に係るパンニングが行われる場合には前記独立制御を実行するとともに、前記パンニングが行われない場合には前記協調制御を実行する手段、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
可動部に対して異なる方向から接続する複数のアクチュエータを用いて前記可動部の駆動を行う方法であって、
前記可動部の駆動に関する計測値を取得する計測工程と、
前記可動部の駆動を制御する制御工程と、
を備え、
前記複数のアクチュエータそれぞれは形状記憶合金を有し、前記形状記憶合金に通電することでアクチュエータとして機能するとともに、
前記制御工程は、
前記可動部の駆動に関する駆動目標値と前記計測値とに係る偏差に基づき前記複数のアクチュエータそれぞれの形状記憶合金に通電を行って、前記複数のアクチュエータを協調制御する協調制御工程と、
前記偏差に基づかず、前記複数のアクチュエータそれぞれを独立制御する独立制御工程と、
前記協調制御工程による協調制御と、前記独立制御工程による独立制御とを選択的に実行する選択工程と、
を有することを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部に対して異なる方向から接続する複数のアクチュエータを用いて可動部の駆動を行う駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶合金(以下では「ＳＭＡ」とも称する)は、マルテンサイト変態開始温度以下の温度で外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記憶された形状(記憶形状)に復元するという特性を有している。このような特性を持つＳＭＡを撮像ユニットの手振れ補正用のアクチュエータとして利用する技術が提案されている(例えば特許文献１)。
【０００３】
手振れ補正ではアクチュエータの高速応答性が要求されるため、ＳＭＡを利用したアクチュエータ（以下では「ＳＭＡアクチュエータ」ともいう）を採用する際には、撮像ユニットに対して例えばプッシュプル配置で２本のＳＭＡアクチュエータを接続するのが好ましい。そして、２本のＳＭＡアクチュエータそれぞれに通電し協調したサーボ制御を行うことで、より応答性の向上が図れることとなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７３０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように２本のＳＭＡアクチュエータを協調してサーボ制御するだけでは、例えばゼロメソッド方式の手振れ補正時においてユーザがパンニングする場合には不必要な手振れ補正動作が行われることとなり、ユーザに違和感を与えてしまうという問題がある。このような場合、２本のＳＭＡアクチュエータそれぞれを独立に制御すれば上記問題の解決が図れる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、可動部に接続する複数のＳＭＡアクチュエータに関して協調制御と独立制御との切替えを適切に行える駆動技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、可動部に対して異なる方向から接続する複数のアクチュエータを用いて前記可動部の駆動が可能な駆動装置であって、(a)前記可動部の駆動に関する計測値を取得する計測手段と、(b)前記可動部の駆動を制御する制御手段とを備え、前記複数のアクチュエータそれぞれは形状記憶合金を有し、前記形状記憶合金に通電することでアクチュエータとして機能するとともに、前記制御手段は、(b-1)前記可動部の駆動に関する駆動目標値と前記計測値とに係る偏差に基づき前記複数のアクチュエータそれぞれの形状記憶合金に通電を行って、前記複数のアクチュエータを協調制御する協調制御手段と、(b-2)前記偏差に基づかず、前記複数のアクチュエータそれぞれを独立制御する独立制御手段と、(b-3)前記協調制御手段による協調制御と、前記独立制御手段による独立制御とを選択的に実行する選択手段とを有する。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る駆動装置において、前記協調制御では、前記駆動目標値に係るサーボ制御が行われるとともに、前記独立制御では、オープン制御が行われる。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る駆動装置において、前記複数のアクチュエータにより前記可動部を有する撮像手段に係る手振れ補正が可能となっており、前記選択手段は、前記手振れ補正を行う場合には前記協調制御を実行するとともに、前記手振れ補正を行わない場合には前記独立制御を実行する手段を有する。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記選択手段は、前記可動部の可動限界を検出する場合には前記独立制御を実行する手段を有する。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記選択手段は、前記複数のアクチュエータそれぞれに関する駆動性能を検査する場合には前記独立制御を実行する手段を有する。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記可動部の駆動について基準位置が定められており、前記選択手段は、前記可動部を前記基準位置に保持する場合には前記独立制御を実行する手段を有する。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る駆動装置において、前記複数のアクチュエータにより前記可動部を有する撮像手段に係る手振れ補正が可能となっており、前記選択手段は、前記手振れ補正の際において、前記撮像手段に係るパンニングが行われる場合には前記独立制御を実行するとともに、前記パンニングが行われない場合には前記協調制御を実行する手段を有する。
【００１４】
また、請求項８の発明は、可動部に対して異なる方向から接続する複数のアクチュエータを用いて前記可動部の駆動を行う方法であって、前記可動部の駆動に関する計測値を取得する計測工程と、前記可動部の駆動を制御する制御工程とを備え、前記複数のアクチュエータそれぞれは形状記憶合金を有し、前記形状記憶合金に通電することでアクチュエータとして機能するとともに、前記制御工程は、前記可動部の駆動に関する駆動目標値と前記計測値とに係る偏差に基づき前記複数のアクチュエータそれぞれの形状記憶合金に通電を行って、前記複数のアクチュエータを協調制御する協調制御工程と、前記偏差に基づかず、前記複数のアクチュエータそれぞれを独立制御する独立制御工程と、前記協調制御工程による協調制御と、前記独立制御工程による独立制御とを選択的に実行する選択工程とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
上記の課題を解決するため、請求項１ないし請求項８の発明によれば、可動部の駆動に関する駆動目標値と計測値とに係る偏差に基づき複数のアクチュエータそれぞれの形状記憶合金に通電を行って複数のアクチュエータを協調制御すること、上記の偏差に基づかず複数のアクチュエータそれぞれを独立制御することが可能となっており、協調制御と独立制御とを選択的に実行される。その結果、複数のＳＭＡアクチュエータに関して協調制御と独立制御との切替えを適切に行える。
【００１６】
特に、請求項２の発明においては、協調制御では駆動目標値に係るサーボ制御が行われるとともに、独立制御ではオープン制御が行われるため、適切な協調制御および独立制御を実施できる。
【００１７】
また、請求項３の発明においては、手振れ補正を行う場合には協調制御を実行するとともに、手振れ補正を行わない場合には独立制御を実行するため、協調制御と独立制御との切替えを適切なタイミングで行える。
【００１８】
また、請求項４の発明においては、可動部の可動限界を検出する場合には独立制御を実行するため、独立制御を適切なタイミングで実施できる。
【００１９】
また、請求項５の発明においては、複数のアクチュエータそれぞれに関する駆動性能を検査する場合には独立制御を実行するため、独立制御を適切なタイミングで実施できる。
【００２０】
また、請求項６の発明においては、可動部を基準位置に保持する場合には独立制御を実行するため、独立制御を適切なタイミングで実施できる。
【００２１】
また、請求項７の発明においては、手振れ補正の際において、撮像手段に係るパンニングが行われる場合には独立制御を実行するとともに、パンニングが行われない場合には協調制御を実行するため、協調制御と独立制御との切替えを適切なタイミングで行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
＜携帯電話の要部構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る手振れ補正システム１０Ａが組み込まれた携帯電話１Ａを示す側面図である。この携帯電話１Ａは、通信機能を有するとともに撮像機能をも有しており、通信装置としてだけでなく撮像装置としても機能する。
【００２３】
図１に示されるように、携帯電話１Ａは、ＬＣＤ等で構成される表示部７１と各種のキーで構成される入力部７２とを本体表面に備えている。また、図１の破断部分においては、携帯電話１Ａの内部の様子が示されている。この破断部分等に示されるように、携帯電話１Ａは、駆動装置として働く手振れ補正システム１０Ａを内蔵している。
【００２４】
図２は、手振れ補正システム１０Ａに含まれる要素をより詳細に示す図である。図２に示すように、手振れ補正システム１０Ａは、略円筒形状の撮像ユニット９Ａと、撮像ユニット９Ａの外径よりも大きな内径を有する略円筒形状の本体側部材（筐体側部材とも称する）１２とを備えている。なお、図２は側面図であるため、撮像ユニット９Ａおよび本体側部材１２はいずれも図２において直方体形状で示されているが、正面側から見ると撮像ユニット９Ａおよび本体側部材１２はいずれも略円形状を有している。
【００２５】
撮像ユニット９Ａは、撮影レンズ３と絞り４と撮像素子５とフォーカスアクチュエータ６と絞りアクチュエータ７と揺れ検知センサ８とを備えている。これらの撮影レンズ３と絞り４と撮像素子５とフォーカスアクチュエータ６と絞りアクチュエータ７と揺れ検知センサ８とは、いずれも撮像ユニット９Ａに固定されて設けられている。撮影レンズ３は、１枚又は複数のレンズによって構成される。撮影レンズ３を通った被写体の光像（被写体像）は、撮像素子５に結像される。撮像素子５は、カラーフィルタがそれぞれ付された微細な画素群を有しており、例えばＲＧＢの色成分を有する画像信号に光電変換する。撮像素子５としては、例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどが用いられる。また、フォーカスアクチュエータ６は、撮影レンズ３のフォーカスレンズを移動させることによって被写体を合焦状態にすることが可能であり、絞りアクチュエータ７は、絞り４の羽根を駆動することによって、絞り４の絞り具合を調整することが可能である。また、揺れ検知センサ８は、撮像ユニット９Ａに固定され、撮像ユニット９Ａの揺れを検知する。
【００２６】
本体側部材１２は、一端面が開放された略円筒形状を有する部材１２ａ、および部材１２ａにおける開放面を塞ぐように設けられたカバーガラス１２ｂなどで構成されている。この本体側部材１２は、携帯電話１Ａの装置本体側に固定される部材であり、詳細には、部材１２ａが携帯電話の本体に固定されている。また、透光性を有するカバーガラス１２ｂは、外部から撮像ユニット９Ａへの異物の進入を防ぐ役割を有するとともに、被写体からの光像を透過させ撮影レンズ３を介して撮像素子５へと導く役割とを有している。
【００２７】
また、手振れ補正システム１０Ａは、略円柱形状を有する弾性支持部材１１ａをさらに備えている。弾性支持部材１１ａは、撮像ユニット９Ａと本体側部材１２との間に設けられる。弾性支持部材１１ａの一方の端面は撮像ユニット９Ａに固定されるとともに、他方の端面は本体側部材１２に固定される。このように、撮像ユニット９Ａは、基本的には、弾性支持部材１１ａによって本体側部材１２に固定されている。
【００２８】
ただし、撮像ユニット９Ａは、弾性を有する弾性支持部材１１ａによって支持されているため、後述する駆動部１６による駆動力が付与された場合には、撮像ユニット９Ａは、弾性支持部材１１ａを支点に２次元的な回転運動、具体的にはＸ軸周りの回転方向（ピッチ方向）に移動すること、およびＹ軸周りの回転方向（ヨー方向）に移動することが可能である。すなわち、弾性支持部材１１ａによる保持力よりも大きな力が駆動力として加えられることによって、撮像ユニット９Ａは本体側部材１２に対して所定の回転軸（Ｘ軸に平行な軸およびＹ軸に平行な軸）を中心に揺動することが可能である。
【００２９】
したがって、後述するように、携帯電話１Ａの本体が手振れ等によって揺れた場合でも、揺れ検知センサ８により検出された揺れを打ち消す向きに（言い換えれば、検出された揺れと逆向きに）撮像ユニット９Ａを移動させることによって、手振れを補正することが可能になる。
【００３０】
このように、撮像ユニット９Ａは、駆動部１６（後述）によって駆動されていないときには本体側部材１２に対して固定されている一方で、駆動部１６による駆動力が付与されたときには本体側部材１２に対して相対移動することが可能となっている。すなわち、撮像ユニット９Ａは、適度の強度で支持（保持）されている。
【００３１】
なお、図１および図２においては、ＸＹＺ直交座標系を設定している。Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸の双方に直交する方向を示している。以下、適宜、このＸＹＺ座標系を参照しつつ説明を行う。
【００３２】
＜手振れ補正システムの駆動系の詳細＞
図２に示すように、手振れ補正システム１０Ａは、撮像ユニット９Ａを駆動するための駆動部１６を有している。詳細には、Ｘ軸周りの回転方向（ピッチ方向）に撮像ユニット９Ａを駆動するためのＰ駆動アクチュエータ１６Ｐと、Ｙ軸周りの回転方向（ヨー方向）に撮像ユニット９Ａを駆動するためのＹ駆動アクチュエータ１６Ｙ（図５参照）とを有している。言い換えれば、Ｐ駆動アクチュエータ１６Ｐは撮像ユニット９Ａをピッチ方向に回転駆動させることが可能であり、Ｙ駆動アクチュエータ１６Ｙは撮像ユニット９Ａをヨー方向に回転駆動させることが可能である。Ｐ・Ｙ駆動アクチュエータ１６Ｐ，１６Ｙを用いて、ピッチ方向およびヨー方向に回転駆動することによって、撮像ユニット９Ａの揺れを補正すること、すなわち手振れを補正することが可能になる。これにより、手振れとして例えば１〜１０Ｈｚ程度の正弦波の揺れを補正できることとなる。
【００３３】
Ｐ駆動アクチュエータ１６Ｐは、一対の駆動部材１５(１５ａ、１５ｂ)を有している。これらの駆動部材１５ａ、１５ｂは、形状記憶合金（ＳＭＡ）を用いて線状の部材として形成されており、例えば図３に示すＳＭＡの通電電流−変位の特性を有している。すなわち、駆動部材１５のＳＭＡは、通電電流が電流値Ｉ１になるとオーステナイト変態開始温度に加熱されるため収縮方向への変形が始まるとともに、変態終了温度に加熱される電流値Ｉ２に達すると変形が完了する。
【００３４】
Ｐ駆動アクチュエータ１６Ｐにおける各駆動部材１５ａ、１５ｂの一端は、撮像ユニット９Ａの外周面上部に固定され、他端は本体側部材１２の上側内面に固定されている。そして、各駆動部材１５ａ、１５ｂは、後述するように、電流印加による発熱量に応じて伸縮し、撮像ユニット９Ａをピッチ方向に駆動する。
【００３５】
このように、ピッチ方向における撮像ユニット９Ａの両端側には、本体側部材１２および撮像ユニット９Ａの双方に対して固定された駆動部材１５ａ、１５ｂが設けられている。すなわち、撮像ユニット(可動部)９Ａに対して異なる方向から接続する複数の駆動部材(アクチュエータ)１５ａ、１５ｂによって撮像ユニット９Ａの駆動が可能となっている。
【００３６】
Ｙ駆動アクチュエータ１６Ｙも、Ｐ駆動アクチュエータ１６Ｐと同様の構成を有している。図２には示していないが、撮像ユニット９Ａをヨー方向に駆動することを可能にするため、Ｙ駆動アクチュエータ１６Ｙは、一対の駆動部材１５ｃ、１５ｄ（不図示）とを有している。これらの駆動部材１５ｃ、１５ｄについては、上記の駆動部材１５ａ、１５ｂと同様の構成を有している。
【００３７】
詳細には、駆動部材１５ｃの一端は撮像ユニット９Ａの外周面左側（紙面手前側）に固定され、他端は本体側部材１２の左側内面に固定されている。また、駆動部材１５ｄの一端は撮像ユニット９Ａの外周面右側（紙面奥側）に固定され、他端は本体側部材１２の右側内面に固定されている。これらの駆動部材１５ｃ、１５ｄは、後述するように、電流印加による発熱量に応じて伸縮し、撮像ユニット９Ａをヨー方向に駆動する。
【００３８】
以下では、Ｐ駆動アクチュエータ１６Ｐについての駆動原理について説明する。なお、説明の重複を避けるために省略するが、もう１つのＹ駆動アクチュエータ１６Ｙについても同様である。
【００３９】
図４は、ＳＭＡに対する印加電流と撮像ユニット９Ａの変位との関係を示す図である。なお、以下の説明では、図５も適宜参照する。
【００４０】
一方の駆動部材１５ｂのＳＭＡ（以下では「ＳＭＡｂ」とも称する）に比較的大きな電流（例えば印加電流の上限値）を印加し他方の駆動部材１５ａのＳＭＡ（以下では「ＳＭＡａ」とも称する）に電流を印加しないようにする場合を想定する。この場合には、駆動部材１５ｂは加熱されて縮み、駆動部材１５ａは比較的低い温度となり伸びやすい状態となる。したがって、駆動部材１５ｂの収縮力によって駆動部材１５ａが伸ばされた状態となる（図５（ａ））。
【００４１】
この状態から、今度は、駆動部材１５ｂのＳＭＡに対する印加電流を減少させ駆動部材１５ａのＳＭＡに対する印加電流を増加させていく。すると、駆動部材１５ｂが比較的伸びやすい状態になった上で駆動部材１５ａの収縮力が増加していくため、撮像ユニット９Ａが本体側部材１２に対して所定の回転軸（例えばＸ軸に平行な軸ＲＸ）を中心に反時計回りに徐々に回転する。そして、或る時点で両駆動部材１５ａ、１５ｂの長さが同一となり、図５（ｂ）に示すように、撮像ユニット９Ａは、撮影レンズ３の光軸ＡＸがＺ軸に平行となるような、撮像ユニット９Ａの駆動についての基準位置(センター位置)に移動する。そして、駆動部材１５ａのＳＭＡに対する印加電流をさらに増加させるとともに、駆動部材１５ｂの印加電流をさらに減少させると、駆動部材１５ａがさらに縮み駆動部材１５ｂがさらに伸びるため、図５（ｃ）に示すように、撮像ユニット９Ａの入射面側が今度は右上に傾くことになる。
【００４２】
逆に、図５（ｃ）の状態から、駆動部材１５ａのＳＭＡに対する印加電流を減少させるとともに、駆動部材１５ｂのＳＭＡに対する印加電流を徐々に増加させていくと、撮像ユニット９Ａが本体側部材１２に対して時計回りに徐々に回転し、図５（ｂ）の状態を経て、図５（ａ）の状態へと移行する。
【００４３】
したがって、ＳＭＡで形成された一対の駆動部材１５ａ、１５ｂに対する印加電流の大きさを制御することによって、撮像ユニット９Ａをピッチ方向の正方向および負方向のいずれにも駆動することができる。
【００４４】
このような駆動系を用いた場合であっても、上記と同様に、撮像ユニット９Ａに設けた揺れ検知センサ８によって検出された揺れを打ち消す向きに撮像ユニット９Ａを本体側部材１２に対して移動させることによって、撮像ユニット(撮像手段)９Ａに係る手振れを補正することが可能になる。
【００４５】
また、手振れ補正用の駆動可能範囲を大きくするため、撮影時においては所定の電流を印加し、撮像ユニット９Ａがセンター位置（図５（ｂ）参照）に存在する状態となるようにしておくことが好ましい。
【００４６】
なお、図４に示すように、一対のＳＭＡによる撮像ユニット９Ａの変位動作においてヒステリシスが存在する場合には、制御系において、このようなヒステリシスを補償するような入力電圧等を定めればよい。
【００４７】
図６は、携帯電話１Ａにおける撮像処理と手振れ補正とに関する制御系の概要を示す図である。図６に示すように、弾性支持部１１ａで支持されている撮像ユニット９Ａに設けられた揺れ検知センサ８は、撮像ユニット９Ａの揺れを検出する。具体的には、揺れ検知センサ８は、ピッチ方向における撮像ユニット９Ａの角速度（詳細には、慣性角速度（対地角速度））を検出するジャイロセンサ（Ｐ振れ検出ジャイロ）８ａと、ヨー方向における撮像ユニット９Ａの角速度を検出するジャイロセンサ（Ｙ振れ検出ジャイロ）８ｂとを有している。
【００４８】
揺れ検知センサ８の各ジャイロ８ａ、８ｂからの出力信号は、制御部３０ａに入力され、振れ検出回路３０ｄにおいて増幅されフィルタリング処理が施された上で、撮像ユニット９Ａの「揺れ」を示す信号として検出され、デジタル制御部３０ｂに入力される。
【００４９】
デジタル制御部３０ｂは、マイクロコンピュータで構成されおり、撮像ユニット(可動部)９Ａの駆動を制御する。このマイクロコンピュータ内で所定のソフトウエアプログラムが実行されることによって、角度検出部３１と目標角度設定部３２と現在角度設定部３３と最適制御値演算部３４と制御値出力部３５とを含む各処理部の機能が実現される。なお、角度検出部３１と目標角度設定部３２と現在角度設定部３３と最適制御値演算部３４とは、ゼロメソッド制御部３０ｃを構成する。ゼロメソッド制御部３０ｃは、揺れ検知センサ８によって検知される揺れがゼロになるように撮像ユニット９Ａを駆動する制御系である。
【００５０】
また、レリーズボタン２９は、２段階の押し込み式のボタンとして構成されている。デジタル制御部３０ｂは、シャッタボタン２９が半押し状態（状態Ｓ１とも称する）にまで押し込まれたときに、ＡＦ処理およびＡＥ処理を開始する。また、デジタル制御部３０ｂは、レリーズボタン２９がさらに全押し状態（状態Ｓ２とも称する）にまで押し込まれたときには、記録用画像を撮影するための露光動作を行う。また、デジタル制御部３０ｂは、全押し状態Ｓ２になった時点で（全押し状態Ｓ２を検出する信号に応答して）、本撮影指示が入力されたとみなすとともに、手振れ補正制御の開始指示が入力されたものとみなし、後に詳述する手振れ補正制御を開始するものとする。なお、これに限定されず、レリーズボタン２９以外の入力操作に応じて、手振れ補正制御を開始するようにしてもよい。また、手振れ補正制御は、撮影開始の指示入力時点だけでなく、撮影準備の開始指示時点（半押し状態Ｓ１になった時点）からの開始されるようにしてもよい。
【００５１】
シーケンスコントロール部３６は、撮像ユニット９Ａを用いた撮影動作や手振れ補正動作等のシーケンスをコントロールする。具体的には、レリーズボタン２９が押下されていない状態においては表示部７１に被写体のライブビュー画像を表示する(ＬＶＯＮ状態)。また、レリーズボタン２９の半押し状態では、撮影の準備をスタートしてＡＦ動作およびＡＥ動作を行う(Ｓ１ＯＮ状態)。一方、レリーズボタン２９が全押しされると、撮影状態に移行して撮影レンズ３で合焦を行うとともにゼロメソッド制御部３０ｃに制御信号を発信して手振れ補正動作を開始する。この手振れ補正動作では、次の順番でシーケンスが制御される。
【００５２】
(１)振れ検出回路３０ｄから角速度信号を取り込み所定の積分を行うことにより、角度検出部３１において手振れ補正動作の開始直後における撮像ユニット９Ａの角度(θｐ，θｙ)を検出し、目標角度設定部３２において目標角度(θｐｄ，θｙｄ)として設定する。
【００５３】
(２)目標角度の設定後には角度検出部３１で撮像ユニット９Ａの角度を順次に検出し、現在角度設定部３３において現在角度(θｐ，θｙ)として設定する。
【００５４】
(３)現在角度(θｐ，θｙ)が目標角度(θｐｄ，θｙｄ)になるように最適制御値を最適制御値演算部３４で演算し、制御値出力部３５を介して駆動部１６を駆動する。
【００５５】
上記(１)〜(３)の動作により、手振れ補正動作のスタート直後における撮像ユニット９Ａの角度が、手振れ補正動作中は保持されることとなる。
【００５６】
センター指示部３７は、撮像ユニット９Ａを図５(ｃ)に示すセンター位置に保持するための部位であり、常温においてセンター保持するために必要な各駆動部材１５ａ〜１５ｄの印加電圧の情報を記憶し、この情報に基づき各駆動部材の印加電圧を指示する(後で詳述)。なお、各駆動部材の印加電圧情報については、撮像ユニット９Ａの状態によってセンター保持に必要な印加電圧が異なるため、これを考慮した印加電圧情報を工場出荷前等に把握して記憶させるのが好ましい。
【００５７】
以上のように、制御部３０ａは振れ検出回路３０ｄによって検出された揺れを打ち消す向きに撮像ユニット９Ａを駆動させるための制御指令値を、ゼロメソッド制御部３０ｃおよび制御値出力部３５を用いて生成し、駆動回路（ドライバ）３０ｅに出力する。駆動回路３０ｅは、例えば２チャンネル(２ｃｈ)のリニアドライバ(入力に比例した出力電圧を供給するドライバ)を有しており、デジタル制御部３０ｂからの制御指令値に基づいて駆動部１６を駆動する。これによって、撮像ユニット９Ａは本体側部材１２に対して相対的に駆動され、手振れが補正される。
【００５８】
また、携帯電話１Ａには、図示していないが、撮像素子５にて取得された画像を扱う処理部として、Ａ／Ｄ変換部、画像処理部および画像メモリが設けられている。すなわち、撮像素子にて取得されたアナログ信号の画像は、Ａ／Ｄ変換部にてデジタル信号に変換され、画像処理部にて所定の画像処理がなされた後、画像メモリに一時的に格納される。画像メモリに格納された画像は、記録用画像としてメモリカードへ記録されたり、ライブビュー表示用画像として表示部７１に表示されることとなる。このように、画像処理部等によって、撮像素子からの出力信号に基づいて画像データが生成される。画像生成に関する各種処理も制御部３０ａの制御に基づいて行われる。
【００５９】
＜手振れ補正時の制御＞
図７は、携帯電話１Ａにおける手振れ補正時の制御を説明するための図である。
【００６０】
携帯電話１Ａでは、手振れ補正動作中におけるパンニングの有無で２種類の制御方式(協調制御と独立制御)の切替えが可能となっているが、これについて以下で説明する。
【００６１】
携帯電話１Ａにおける通常時の手振れ補正制御では、図７(ａ)に示すように揺れ検知センサ８の出力が停止状態(ゼロ)となるように、揺れ検知センサ８の出力信号を常にモニタしつつ目標角度(θｐｄ，θｙｄ)に関するサーボ制御(クローズド制御)を行う。つまり、角度検出部３１で撮像ユニット９Ａの駆動に関する計測値として検出される現在角度(θｐ，θｙ)が駆動目標値である目標角度(θｐｄ，θｙｄ)に一致させるようにフィードバック制御が行われる。この場合、プッシュプル配置の一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂにとって最適な制御値が、ゼロメソッド制御部３０ｃでのＰＩＤ制御により決定され、駆動回路３０ｅ内のＳＭＡａ用のドライバＡとＳＭＡｂ用のドライバＢとに出力される。
【００６２】
以上のように通常の手振れ補正制御においては、撮像ユニット９Ａの駆動に関する駆動目標値と計測値とに係る偏差に基づき各ＳＭＡａ、ＳＭＡｂに通電を行って２本のＳＭＡアクチュエータを協調制御するため、応答性の向上を図れることとなる。
【００６３】
一方、手振れ補正時にパンニングが検出される場合(パンニングは、例えば揺れ検知センサ８において一定の角速度が一定時間検出されるか否かで判断する)には、ユーザの意図した携帯電話１Ａの移動(振り)動作であるため、図７(ａ)に示すサーボ制御を行わずに、撮像ユニット９Ａをセンター位置で保持するオープン制御(オープンループの制御)を行う(図７(ｂ))。すなわち、携帯電話１Ａの手振れ状態に関わらず、目標角度（駆動目標値）と現在角度（計測値）とに係る偏差に基づかずに２本のＳＭＡアクチュエータそれぞれに対して独立に印加電圧を印加する独立制御が行われる。この各ＳＭＡの印加電圧については、(ＳＭＡの抵抗値)×(ＳＭＡのバイアス電流)で得られるセンター電圧(例えば１.５Ｖ)よりも、撮像ユニット９Ａをセンター位置に保持する精度を向上させるために上記の１.５Ｖに０.３Ｖほど加算した電圧である方が好ましい。
【００６４】
以下では、通常時の手振れ補正制御とパンニング時の制御とを詳しく説明する。
【００６５】
＜通常時の手振れ補正制御＞
図８は、通常時の手振れ補正制御において一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂに印加する印加電圧を説明するための図である。
【００６６】
通常時の手振れ補正制御では、目標角度と現在角度との偏差に対してＰＩＤ動作(図７(ａ)参照)によりゲイン設定が行われるが、説明の便宜上、Ｐ動作のみでゲイン設定が行われるものとして、通常時の手振れ補正動作を以下で説明する。
【００６７】
撮像ユニット９Ａをセンター位置(図５(ｂ)参照)に制御する場合、まずＳＭＡａ、ＳＭＡｂの双方に＋１.５Ｖの電圧を印加する。これにより、ＳＭＡａ、ＳＭＡｂそれぞれの発生力（収縮力）がほぼ等しくなって略センター位置付近に撮像ユニット９Ａを保持できる。
【００６８】
ここで、角度検出部３１で検出される現在角度と目標角度との角度差Δθが生じる場合には、図８のグラフに表される印加電圧、具体的には次の式(１)、式(２)によって算出される印加電圧をＳＭＡａ、ＳＭＡｂに印加する。
【００６９】
(ＳＭＡａの印加電圧)＝１.５＋３×(Δθ)・・・・・(１)：
(ＳＭＡｂの印加電圧)＝１.５−３×(Δθ)・・・・・(２)：
このように角度差Δθに応じたＳＭＡａ、ＳＭＡｂの協調制御を行うことで、適切な手振れ補正制御が行えるが、この動作を以下で詳しく説明する。
【００７０】
図９は、通常時の手振れ補正動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部３０ｂによって行われる。
【００７１】
ユーザによりレリーズボタン２９が全押しされ手振れ補正動作が開始されると、ゼロメソッド制御部３０ｃは角度検出部３１から撮像ユニット９Ａの現在角度(θｐ，θｙ)を取込む（ステップＳＴ１）。
【００７２】
ステップＳＴ２では、ステップＳＴ１で取込んだ角度(θｐ，θｙ)を、目標角度(θｐｄ，θｙｄ)として設定する。
【００７３】
ステップＳＴ３では、上記のステップＳＴ１と同様に、ゼロメソッド制御部３０ｃは角度検出部３１から撮像ユニット９Ａの現在角度(θｐ，θｙ)を取込む。
【００７４】
ステップＳＴ４では、ステップＳＴ２で設定した目標角度(θｐｄ，θｙｄ)と、ステップＳＴ３で取込んだ現在角度(θｐ，θｙ)との角度差Δθｐ、Δθｙを、次の式(３)、式(４)によって算出する。
【００７５】
Δθｐ＝θｐｄ−θｐ・・・・・(３)：
Δθｙ＝θｙｄ−θｙ・・・・・(４)：
ステップＳＴ５では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂの印加電圧を決定する。この場合、例えば式(１)および式(２)によって各ＳＭＡの印加電圧が演算される。
【００７６】
ステップＳＴ６では、ステップＳＴ５で決定された各ＳＭＡの印加電圧に基づき、駆動回路３０ｅに各ＳＭＡの制御値を出力する。
【００７７】
＜パンニング時の制御＞
図１０は、パンニング時の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部３０ｂによって行われる。
【００７８】
ステップＳＴ１１では、常温時に撮像ユニット９Ａをセンター位置に保持するための各ＳＭＡａ、ＳＭＡｂの印加電圧の情報をセンター指示部３７が読込む。
【００７９】
ステップＳＴ１２では、現在の温度を取り込む。具体的には、携帯電話１Ａに設けられる温度センサ(不図示)から温度情報を取得する。
【００８０】
ステップＳＴ１３では、ステップＳＴ１１で読込んだ各ＳＭＡの常温時の印加電圧情報を、ステップＳＴ１２で取得した現在温度で補正し、各ＳＭＡの印加電圧を決定する。具体的には、次の式(５)および式(６)によってＳＭＡａ、ＳＭＡｂそれぞれの印加電圧が算出される。
【００８１】
(ＳＭＡａの印加電圧)＝Ｖ０ａ＋α×(２５−ｔｎ)・・・・・(５)：
(ＳＭＡｂの印加電圧)＝Ｖ０ｂ＋α×(２５−ｔｎ)・・・・・(６)：
ただし、Ｖ０ａ：常温(２５度)でセンター保持に必要なＳＭＡａの印加電圧、
Ｖ０ｂ：常温(２５度)でセンター保持に必要なＳＭＡｂの印加電圧、
α：印加電圧の温度補正係数、ｔｎ：現在温度。
【００８２】
これにより、携帯電話１Ａの周囲温度が高くＳＭＡの温度が上昇しやすい状態では通電電流を抑制できるとともに、周囲温度が低くＳＭＡの温度が上昇しにくい状態では通電電流を大きくできるため、周囲の温度環境に応じた適切な制御が可能となる。
【００８３】
ステップＳＴ１４では、ステップＳＴ１３で決定された各ＳＭＡの印加電圧に基づき、駆動回路３０ｅに各ＳＭＡの制御値を出力する。
【００８４】
以上のような携帯電話１Ａの動作により、手振れ補正の制御においてパンニングが行われない時(通常時)には２本のＳＭＡアクチュエータをサーボ制御して協調制御する制御方式を選択するとともに、パンニング時にはオープン制御を行って２本のＳＭＡアクチュエータそれぞれを独立制御する制御方式を選択するため、協調制御と独立制御との切替えを適切に行える。これにより、通常の手振れ補正時には応答性の向上を図れるとともに、パンニング時にはユーザに違和感を与えることがない。
【００８５】
なお、携帯電話１Ａにおいては、図１０のフローチャートに示すパンニング時の動作を行うのは必須でなく、以下で説明するパンニング時の動作を行っても良い。
【００８６】
図１１は、パンニング時の他の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部３０ｂによって行われる。
【００８７】
ステップＳＴ２１〜ＳＴ２４では、図１０に示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１４と同様の動作を行う。
【００８８】
ステップＳＴ２５では、図５(ｂ)に示す撮像ユニット９Ａのセンター位置を検出するセンター信号を取込む。例えば手振れ補正システム１０Ａに設けられたフォトインターラプタによりセンター信号が取得される。
【００８９】
ステップＳＴ２６では、角度検出部３１から撮像ユニット９Ａの現在角度(θｐ，θｙ)を取込む。
【００９０】
ステップＳＴ２７では、ステップＳＴ２５〜ＳＴ２６で取込んだセンター信号および現在角度の信号とに基づき撮像ユニット９Ａがセンター位置に保持されるように各ＳＭＡの印加電圧を再設定する。これにより、携帯電話１Ａの姿勢等に応じた最適な各ＳＭＡの印加電圧を決定できることとなる。
【００９１】
ステップＳＴ２８では、ステップＳＴ２７で再設定された各ＳＭＡの印加電圧に基づき、駆動回路３０ｅに各ＳＭＡの制御値を出力する。
【００９２】
以上のパンニング時の動作により、各ＳＭＡに対する所定の電圧印加で撮像ユニット９Ａのセンター保持が困難な場合等でも、確実なセンター保持が行える。
【００９３】
なお、携帯電話１Ａにおける通常時の手振れ補正では、以下で説明する３つの印加電圧制御方式のいずれかを行うのが好ましい。
【００９４】
(１)アナログ駆動制御
図１２は、手振れ補正システム１０Ａにおけるアナログ制御の動作を説明するための図である。ここで、図１２(ａ)は、目標位置の信号波形を示しており、図１２(ｂ)は、ＳＭＡａおよびＳＭＡｂに対する印加電圧の信号波形Ｊａ、Ｊｂを示している。なお、図１２(ａ)の縦軸については、図５(ｂ)に示す撮像ユニット９Ａのセンター位置をＰｉ＝０として変位の＋方向(図４)に関する駆動量を表している。
【００９５】
デジタル制御部３０ｂにおいては、図１２(ａ)に示す正弦波状の目標位置信号が設定されている場合には、ＳＭＡａに対して図１２(ｂ)の波形Ｊａのように電圧を印加する駆動制御信号を生成するとともに、ＳＭＡｂに対して図１２(ｂ)の波形Ｊｂのように電圧を印加する駆動制御信号を生成する。これらの信号波形Ｊａ、Ｊｂの特徴を、以下で説明する。
【００９６】
信号波形Ｊａおよび信号波形Ｊｂについては、図３に示すＳＭＡ変態温度領域内の電流値を通電するために必要な一定の直流電圧をバイアス電圧Ｂｓとして設定し、このバイアス電圧Ｂｓを基準に図１２(ａ)に示す目標位置信号に応じて振幅させるようなアナログ信号となっている。本実施形態のバイアス電流値については、ＳＭＡの変態開始温度から変態終了温度までの温度範囲内における特定温度に加熱するために必要な電流値に設定されており、例えば図３に示すＳＭＡ変態温度領域で上下限の電流値Ｉ１、Ｉ２の中間値となる電流値Ｉｍが設定される。
【００９７】
時間帯ｔ１(図１２(ａ))において撮像ユニット９Ａを変位の＋方向に移動させる信号波形Ｐｓ１が入力される場合、デジタル制御部３０ｂは、収縮動作が必要なＳＭＡａに関して、図１２(ｂ)の信号波形Ｊａ１のように上記の信号波形Ｐｓ１に比例した電圧値をバイアス電圧Ｂｓに加算した駆動制御信号を駆動回路３０ｅに出力する。
【００９８】
一方、収縮の必要がなく伸長させられるＳＭＡｂについては、ＳＭＡの放熱速度が加熱速度とほぼ等しい場合には、上記の時間帯ｔ１において図１２(ｂ)の信号波形Ｊｂ１のように信号波形Ｊａ１でバイアス電圧Ｂｓから追加した電圧値ａをバイアス電圧Ｂｓから減算する。なお、ＳＭＡの放熱速度が加熱速度に対して１／２の場合には、信号波形Ｊａ１でバイアス電圧Ｂｓから追加した電圧値ａの２倍の電圧値をバイアス電圧Ｂｓから減算してＳＭＡｂに与える。
【００９９】
以上のように、２本のＳＭＡのうち復元動作を行う一方のＳＭＡ２５ａについて変位目標値に比例した電流信号をバイアス電流の信号に加算した駆動電流信号に相当する印加電圧の信号波形Ｊａ１を生成するとともに、復元動作を行わない他方のＳＭＡ２５ｂについて変位目標値とＳＭＡ２５の放熱特性とに応じた電流信号をバイアス電流の信号から減算した駆動電流信号に相当する印加電圧の信号波形Ｊｂ１を生成するため、ＳＭＡの変位の応答性を向上できることとなる。
【０１００】
(２)間引き制御
図１３は、手振れ補正システム１０Ａにおける間引き制御の動作を説明するための図である。ここで、図１３(ａ)は、目標位置の信号波形を示しており、図１３(ｂ)は、パルス信号Ｐｔを表している。また、図１３(ｃ)および図１３(ｄ)は、ＳＭＡａおよびＳＭＡｂに対する印加電圧の信号波形Ｌａ、Ｌｂを示している。
【０１０１】
デジタル制御部３０ｂにおいては、図１３(ａ)に示す目標位置信号Ｐｓに基づき、上述のアナログ駆動制御と同様に、図１２(ｂ)に示すような各ＳＭＡに印加するための信号波形Ｊａ、Ｊｂが生成される。
【０１０２】
そして、これらの信号波形Ｊａ、Ｊｂと、デジタル制御部３０ｂ内で作成した間引き信号であるパルス信号Ｐｔ(図１３(ｂ))とを重ね合わせる処理を行うことにより、図１３(ｃ)に示すＳＭＡａの駆動波形Ｌａ、および図１３(ｄ)に示すＳＭＡｂの駆動波形Ｌｂを生成する。このパルス信号Ｐｔについては、ＳＭＡが反応(応答)しない程度の周波数、例えば１Ｈｚ以上の周波数となっている。
【０１０３】
このようにパルス信号Ｐｔを利用して間引かれた信号波形Ｌａ、Ｌｂに基づきＳＭＡａ、ＳＭＡｂに電圧を印加するため、パルス信号Ｐｔのオン時間とオフ時間との比率（デューティ比）に応じた投入電力の削減を図れることとなる。なお、間引き率に相当するデューティ比が小さくなるとＳＭＡを目標位置まで変位させるだけの電力が供給できず性能が低下するため、単位時間当たりの通電電流の平均値が図３に示すＳＭＡ変態温度領域内となるようにデューティ比を設定する。
【０１０４】
以上のようにＳＭＡの駆動電流信号を間引くことにより、手振れ補正システム１０Ａにおいて省電力が図れることとなる。
【０１０５】
(３)ＰＷＭ駆動制御
図１４および図１５は、手振れ補正システム１０ＡにおけるＰＷＭ制御の動作を説明するための図である。ここで、図１４(ａ)および図１５(ａ)は、ＳＭＡａに対する印加電圧の信号波形Ｎａ１、Ｎａ２を示しており、図１４(ｂ)および図１５(ｂ)は、ＳＭＡｂに対する印加電圧の信号波形Ｎｂ１、Ｎｂ２を示している。
【０１０６】
デジタル制御部３０ｂにおいては、パルス信号(ＰＷＭ)に基づき各ＳＭＡに印加電圧が与えられ、基準となるバイアス電圧Ｂｓ(１２(ｂ))に相当するパルス信号として図１４に示す信号波形Ｎａ１、Ｎｂ１が設定される。これらの信号波形Ｎａ１、Ｎｂ１については、デューティ比を５０％に設定したパルス信号として形成されるとともに、一方がオン時には他方がオフとなる相補的な信号となっている。具体的には、図１４(ａ)および図１４(ｂ)に示すように各信号波形Ｎａ１、Ｎｂ１のオン時間は、各波形信号Ｎａ１、Ｎｂ１の１パルス周期ｔｍに対して半分の時間０.５ｔｍに設定される。なお、パルス信号のキャリア周波数については、ＳＭＡの応答性に対して十分に高速な周波数(例えば１ｋＨｚ以上)に設定することで、パルス信号そのものに追従することによる駆動誤差の影響が無視できるレベルに抑えるようにする。
【０１０７】
撮像ユニット９Ａを変位の＋方向に駆動させるには、図１５に示す信号波形Ｎａ２、Ｎｂ２がデジタル制御部３０ｂで生成される。すなわち、ＳＭＡａに対する信号波形Ｎａ２とＳＭＡｂに対する信号波形Ｎｂ２とについては、図１４に示すデューティ比５０％の信号波形Ｎａ１に対して３０％分増加した８０％のデューティ比と、３０％分減少した２０％のデューティ比とに設定されるとともに、相補的な関係を保っている。
【０１０８】
このような信号波形Ｎａ２、Ｎｂ２に基づく電圧の印加がＳＭＡａ、ＳＭＡｂに対して繰り返して行われることにより、ＳＭＡａの収縮動作が連続して行われるとともにＳＭＡｂが伸長し、例えば図１２に示す目標位置信号Ｐｓ１のように撮像ユニット９Ａが移動されることとなる。
【０１０９】
なお、撮像ユニット９Ａを変位の−方向に駆動させるには、例えば図１５(ｂ)の信号波形Ｎｂ２をＳＭＡａの駆動波形とし、図１５(ａ)の信号波形Ｎａ２をＳＭＡｂの駆動波形とすれば良い。
【０１１０】
以上のようにＰＷＭ制御を行うことにより、上記のアナログ駆動制御と同様にＳＭＡの変位の応答性を向上できることとなる。
【０１１１】
＜第２実施形態＞
＜携帯電話の要部構成＞
図１６は、本発明の第２実施形態に係る手振れ補正システム１０Ｂが組み込まれた携帯電話１Ｂを示す側面図である。また、図１７は、手振れ補正システム１０Ｂに含まれる要素をより詳細に示す図である。
【０１１２】
携帯電話１Ｂにおいては、第１実施形態の携帯電話１Ｂと類似の構成を有しているが、携帯電話１Ｂの揺れ検知センサ８は部材１２ａの外壁に固定されている点と、携帯電話１Ｂの撮像ユニット９Ｂには撮像ユニット９Ｂに固定されて位置検知を行う位置センサ８０が新たに設けられている点とが異なっている。
【０１１３】
図１８は、携帯電話１Ｂにおける手振れ補正に関する制御系の概要を示す図である。以下では、本図を参照しつつ、図６に示す携帯電話１Ａの構成と異なる点を説明する。
【０１１４】
携帯電話１Ｂにおいては、上述のように位置センサ８０が撮像ユニット９Ｂに内蔵されているため、撮像ユニット９Ｂの位置に関するサーボ制御が制御部４０ａで行われる。
【０１１５】
すなわち、携帯電話１Ｂのデジタル制御部３０ｂは、目標位置設定部４１と現在位置設定部４２と最適制御値演算部３４とで構成されるサーボ制御部４０ｃを備えている。このサーボ制御部４０ｃにおいては、目標位置設定部４１と現在位置設定部４２との出力に関する目標位置差を算出し、この目標位置差に対して最適なゲインを乗じた最適制御値を最適制御値演算部３４で演算して出力する。
【０１１６】
目標位置設定部４１は、角度検出部３１で検出された角度情報を位置センサ８０に対応した位置情報に変換し、撮像ユニット９Ｂの目標位置を設定する。
【０１１７】
現在位置設定部４２は、位置検出部４３で位置センサ８０の出力を変換して検出された位置情報を、撮像ユニット９Ｂの現在位置として設定する。ここで、位置センサ８０は、ピッチ方向における撮像ユニット９Ｂの位置を検出するＰ位置検出センサ８０ａと、ヨー方向における撮像ユニット９Ｂの位置を検出するＹ位置検出センサ８０ｂとを有している。なお、位置センサ８０は、１次元の位置センサ８０ａ、８０ｂを２つ有するのは必須でなく、２次元検知方式の位置センサを１つ備えるようにしても良い。
【０１１８】
＜手振れ補正時等の制御＞
図１９は、携帯電話１Ｂにおける手振れ補正時等の制御を説明するための図である。
【０１１９】
携帯電話１Ｂでは、手振れ補正を行う場合には２本のＳＭＡａ、ＳＭＡｂの協調制御が実行されるとともに、手振れ補正を行わない場合には独立制御が実行される。より詳しくは、通常時やパンニング時の手振れ補正において協調したサーボ制御が行われる一方、手振れ補正と無関係の片ＳＭＡ性能検知、撮像ユニット９Ｂの終端検知、および手振れオフ時のセンター保持に関する各動作においてはオープンループの独立制御が行われる構成となっている。
【０１２０】
携帯電話１Ａにおける通常時の手振れ補正制御では、図１９(ａ)に示すように位置センサ８０の出力信号を常にモニタしつつ、撮像ユニット９Ｂの現在位置が目標位置設定部４１で設定される目標位置に合致させるようにサーボ制御を行う。すなわち、位置検出部４３で撮像ユニット(可動部)９Ａの駆動に関する計測値として検出される現在位置(Ｐｐ，Ｐｙ)が駆動目標値である目標位置(Ｐｐｄ，Ｐｙｄ)に一致させるようにフィードバック制御が行われる。この場合、プッシュプル配置の一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂにとって最適な制御値が、サーボ制御部４０ｃでのＰＩＤ制御により決定され、駆動回路３０ｅ内のＳＭＡａ用のドライバＡとＳＭＡｂ用のドライバＢとに出力される。
【０１２１】
また、携帯電話１Ｂにおいて手振れ補正時にパンニングされる場合には、ユーザの意図した携帯電話１Ａの移動(振り)動作であるため、上記通常時の手振れ補正制御を行わずに、図１９(ａ)に示すように撮像ユニット９Ｂの目標位置を例えばセンター位置(基準位置)に固定して撮像ユニット９Ｂがセンター位置で保持されるようにＳＭＡａ、ＳＭＡｂの協調制御を行う。
【０１２２】
一方、携帯電話１Ｂにおいて性能劣化の状況等を把握するため各ＳＭＡの駆動性能を検査する片ＳＭＡ性能検知を行う場合には、図１９(ｂ)に示すように１対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂについてオープンループの独立制御を行う。このようにＳＭＡａ、ＳＭＡｂを独立制御するのは、協調制御を行ってはメカニカルトラブルでアクチュエータの性能が劣化したのか、ＳＭＡの不具合によるものかの判断が難しいためである。
【０１２３】
また、携帯電話１Ｂにおいて撮像ユニット９Ｂの終端、つまり可動限界を検出する場合には、図１９(ｂ)に示すように１対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂについてオープンループの独立制御を行う。手振れ補正システム１０Ｂにおいては、協調制御により駆動に最適な印加電圧を設定した状態で駆動部１６を駆動するとＳＭＡアクチュエータで発生力が大きくなるため、終端に到達した時の衝撃が過大になって、アクチュエータ自身の性能を劣化させてしまう恐れがある。そこで、このような場合には、各ＳＭＡを独立でオープン制御し上記の発生力を抑制することで、アクチュエータの破壊を防止する。
【０１２４】
また、携帯電話１Ｂにおいて手振れ補正のオフ時に撮像ユニット９Ｂをセンター位置（基準位置）に保持する場合には、図１９(ｂ)に示すように１対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂについてオープンループの独立制御を行う。すなわち、撮像ユニット９Ｂにおいては、上述のようにメカニカル的には弾性支持部１１ｃで略センター位置に保持される構成となっているが、手振れ補正オフ時におけるセンター位置の保持精度を向上させるために各ＳＭＡを独立で駆動することとする。この場合、振れ検出回路３０ｄや位置検出部４３の手振れ検出回路系の電源をオフにして、各ＳＭＡ(ＳＭＡａ、ＳＭＡｂ)に一定の印加電圧が供給される。
【０１２５】
以下では、携帯電話１Ｂにおける上記の各動作を詳しく説明する。
【０１２６】
＜通常時の手振れ補正制御＞
図２０は、通常時の手振れ補正動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部４０ｂによって行われる。
【０１２７】
ユーザによりレリーズボタン２９が全押しされ手振れ補正動作が開始されると、サーボ制御部４０ｃは角度検出部３１から撮像ユニット９Ｂの現在角度を取込む（ステップＳＴ３１）。
【０１２８】
ステップＳＴ３２では、ステップＳＴ３１で取込んだ角度に基づき、目標位置設定部４１で目標位置(Ｐｐｄ，Ｐｙｄ)を設定する。
【０１２９】
ステップＳＴ３３では、サーボ制御部４０ｃが位置検出部４３から撮像ユニット９Ｂの現在位置(Ｐｐ，Ｐｙ)を取込む。
【０１３０】
ステップＳＴ３４では、ステップＳＴ３２で設定した目標位置(Ｐｐｄ，Ｐｙｄ)と、ステップＳＴ３３で取込んだ現在位置(Ｐｐ，Ｐｙ)との角度差ΔＰｐ、ΔＰｙを、次の式(７)、式(８)によって算出する。
【０１３１】
ΔＰｐ＝Ｐｐｄ−Ｐｐ・・・・・(７)：
ΔＰｙ＝Ｐｙｄ−Ｐｙ・・・・・(８)：
ステップＳＴ３５では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂの印加電圧を決定する。ここでは、例えば撮像ユニット９Ｂの目標位置がセンター位置である場合、次の式(９)および式(１０)によって各ＳＭＡの印加電圧が演算される。
【０１３２】
(ＳＭＡａの印加電圧)＝１.５＋αｂ×(ΔＰ)・・・・・・(９)：
(ＳＭＡｂの印加電圧)＝１.５−αｂ×(ΔＰ)・・・・・(１０)：
ただし、αｂ：最適ゲイン。
【０１３３】
ステップＳＴ３６では、ステップＳＴ３５で決定された各ＳＭＡの印加電圧に基づき、駆動回路３０ｅに各ＳＭＡの制御値を出力する。
【０１３４】
以上のように通常時の手振れ補正では、最新の角度情報を取り込んで、その目標値に対するサーボ制御(協調制御)を続けることとなる。
【０１３５】
＜パンニング時の制御＞
図２１は、パンニング時の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部４０ｂによって行われる。
【０１３６】
パンニング駆動制御は、振れ検知量に関係なく駆動ユニットと固定することが望ましい制御であるので、現在の位置を次の目標位置に設定して固定するためのサーボ制御（協調制御）を続けることとなる。
【０１３７】
パンニング動作が開始されると、サーボ制御部４０ｃは角度検出部３１から撮像ユニット９Ｂの現在位置を取込む（ステップＳＴ４１）。
【０１３８】
ステップＳＴ４２では、ステップＳＴ４１で取込んだ現在位置(Ｐｐ，Ｐｙ)に基づき、目標位置設定部４１で目標位置(Ｐｐｄ，Ｐｙｄ)を設定する。
【０１３９】
ステップＳＴ４３〜ＳＴ４４では、図２０のステップＳＴ３３〜ＳＴ３４と同様の動作を行う。
【０１４０】
ステップＳＴ４５では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂの印加電圧を決定する。ここでは、例えば撮像ユニット９Ｂをセンター位置に保持する場合、次の式(１１)および式(１２)によって各ＳＭＡの印加電圧が演算される。
【０１４１】
(ＳＭＡａの印加電圧)＝１.５＋αｃ×(ΔＰ)・・・・・(１１)：
(ＳＭＡｂの印加電圧)＝１.５−αｃ×(ΔＰ)・・・・・(１２)：
ただし、αｃ：最適ゲイン。
【０１４２】
上記の最適ゲインαｃについては、パンニング時に撮像ユニット９Ｂを一定位置に保持できるゲイン値であれば十分であるため、微小偏差となるΔＰに反応しないよう上記の式(９)および式(１０)の最適ゲインαｂに比べて小さく設定するのが好ましい。
【０１４３】
＜片ＳＭＡ性能検知時の動作＞
図２２は、片ＳＭＡ性能検知時の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部４０ｂによって行われる。
【０１４４】
ステップＳＴ５１〜ＳＴ５２では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂそれぞれの印加電圧を２Ｖおよび０Ｖに設定する。
【０１４５】
ステップＳＴ５３では、ステップＳＴ５１〜ＳＴ５２で設定された各ＳＭＡの印加電圧に基づき、駆動回路３０ｅに各ＳＭＡの制御値を出力する。これにより、一方のＳＭＡｂの駆動を停止させて他方のＳＭＡａのみを駆動できる。
【０１４６】
ステップＳＴ５４では、ＳＭＡａの性能判定を行う。この場合、例えば撮像ユニット９Ｂの駆動速度ｖａが、正常な性能と判断できる閾値ｖａより大きいかを判定する。
【０１４７】
ステップＳＴ５５〜ＳＴ５６では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂそれぞれの印加電圧を０Ｖおよび２Ｖに設定する。
【０１４８】
ステップＳＴ５７〜ＳＴ５８では、上記のステップＳＴ５３〜ＳＴ５４と同様の動作を行う。
【０１４９】
以上の動作により、各ＳＭＡの性能を適切に検査できることとなる。また、周囲温度が高いと加熱時間が短くなるため駆動速度が上昇するというＳＭＡの特性から、上記のステップＳＴ５４やステップＳＴ５８で検出された駆動速度に基づき携帯電話１Ｂの周囲温度の推定も可能となる。
【０１５０】
＜撮像ユニット９Ｂの終端検知＞
図２３は、撮像ユニット９Ｂの終端検知時の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部４０ｂによって行われる。
【０１５１】
ステップＳＴ６１〜ＳＴ６２では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂそれぞれの印加電圧を２.３Ｖおよび０Ｖに設定する。ここで、ＳＭＡｂに対しては、最大印加可能電圧(３Ｖ)より低くて、所望の駆動力の発生に必要な印加電圧２.３Ｖが設定される。
【０１５２】
ステップＳＴ６３では、ステップＳＴ６１〜ＳＴ６２で設定された各ＳＭＡの印加電圧に基づき、駆動回路３０ｅに各ＳＭＡの制御値を出力する。これにより、ＳＭＡｂの駆動を停止(例えば図１２のバイアス電圧Ｂｓをゼロに設定)させてＳＭＡａのみを駆動し、撮像ユニット９Ｂを＋方向(図４)に変位させることができる。
【０１５３】
ステップＳＴ６４では、デジタル制御部４０ｂが位置検出部４３から撮像ユニット９Ｂの現在位置を取込む。
【０１５４】
ステップＳＴ６５では、ステップＳＴ６４で取込んだ現在位置の変化がなくなったかを判定する。ここで、現在位置の変化がなくなった場合にはステップＳＴ６６に進み、変化がある場合には、ステップＳＴ６４に戻る。
【０１５５】
ステップＳＴ６６では、現在位置の変化がないため、この位置を撮像ユニット９Ｂにおける＋側の終端として検知する。なお、例えば工場出荷前に記憶させた終端位置に現在位置が到達していない場合には、ステップＳＴ６２で設定していた印加電圧を多少アップさせた電圧をＳＭＡａに印加して終端に到達するのを確認するのが好ましい。
【０１５６】
なお、終端に到達する印加電圧が高い場合には、以下の何らかの不具合(性能劣化)があるものと考える。
【０１５７】
・メカ的な摩擦力の増大
・ＳＭＡの性能劣化
このようになった場合には、駆動性能を改善するためにサーボゲインを多少アップすることで性能の改善が可能となる。
【０１５８】
ステップＳＴ６７〜ＳＴ６８では、一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂそれぞれの印加電圧を０Ｖおよび２.３Ｖに設定する。これにより、ＳＭＡａの駆動を停止させてＳＭＡｂのみを駆動し、撮像ユニット９Ｂを−方向(図４)に変位させることができる。
【０１５９】
ステップＳＴ６９〜ＳＴ７１では、上記のステップＳＴ６３〜ＳＴ６５と同様の動作を行う。
【０１６０】
ステップＳＴ７２では、現在位置の変化がないため、この位置を撮像ユニット９Ｂにおける−側の終端として検知する。
【０１６１】
以上のように独立的に終端検知を行うことで以下のメリットがある。
【０１６２】
・過加熱等によって破壊しやすいＳＭＡアクチュエータについて繊細な終端検知が可能になる(協調制御で終端検知を行った場合、ＳＭＡアクチュエータを破壊する可能性が高い)。
【０１６３】
・独立的に終端検知を行うことで、メカ的な不具合（摩擦力の増大）であるか、ＳＭＡの不具合であるかのおおよその判定が可能になる。
【０１６４】
＜手振れオフ時のセンター保持＞
図２４は、手振れオフ時のセンター保持時の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタル制御部４０ｂによって行われる。
【０１６５】
ステップＳＴ８１〜ＳＴ８４では、図１０のフローチャートに示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１４と同様の動作が行われるが、上述したように手振れ検出回路系の電源をオフにするとともに、必要な保持性能を確保しつつ各ＳＭＡの印加電圧を低めに設定して省電力化を図ることとする。
【０１６６】
以上の携帯電話１Ｂの動作により、通常時およびパンニング時の手振れ補正ではサーボ制御を行って２本のＳＭＡアクチュエータを協調制御する制御方式を選択するとともに、片ＳＭＡ性能検知や撮像ユニットの終端検知、手振れ補正オフ時における撮像ユニットのセンター保持の動作ではオープン制御を行って２本のＳＭＡアクチュエータそれぞれを独立制御する制御方式を選択するため、協調制御と独立制御との切替えを適切に行える。
【０１６７】
＜変形例＞
◎上記の各実施形態における駆動部については、可動部(撮像ユニット)に対して２本のＳＭＡをプッシュプルの関係で接続するのは必須でなく、例えば可動部に対して３本のＳＭＡを１２０°づつずらせた方向から接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る手振れ補正システム１０Ａが組み込まれた携帯電話１Ａを示す側面図である。
【図２】手振れ補正システム１０Ａに含まれる要素をより詳細に示す図である。
【図３】ＳＭＡの通電電流−変位の特性を示す図である。
【図４】ＳＭＡに対する印加電流と撮像ユニット９Ａの変位との関係を示す図である。
【図５】ＳＭＡに対する印加電流と撮像ユニット９Ａの変位との関係を説明するための図である。
【図６】携帯電話１Ａにおける手振れ補正に関する制御系の概要を示す図である。
【図７】携帯電話１Ａにおける手振れ補正時の制御を説明するための図である。
【図８】通常時の手振れ補正制御において一対のＳＭＡａ、ＳＭＡｂに印加する印加電圧を説明するための図である。
【図９】通常時の手振れ補正動作を示すフローチャートである。
【図１０】パンニング時の動作を示すフローチャートである。
【図１１】パンニング時の他の動作を示すフローチャートである。
【図１２】手振れ補正システム１０Ａにおけるアナログ制御の動作を説明するための図である。
【図１３】手振れ補正システム１０Ａにおける間引き制御の動作を説明するための図である。
【図１４】手振れ補正システム１０ＡにおけるＰＷＭ制御の動作を説明するための図である。
【図１５】手振れ補正システム１０ＡにおけるＰＷＭ制御の動作を説明するための図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る手振れ補正システム１０Ｂが組み込まれた携帯電話１Ｂを示す側面図である。
【図１７】手振れ補正システム１０Ｂに含まれる要素をより詳細に示す図である。
【図１８】携帯電話１Ｂにおける手振れ補正に関する制御系の概要を示す図である。
【図１９】携帯電話１Ｂにおける手振れ補正時等の制御を説明するための図である。
【図２０】通常時の手振れ補正動作を示すフローチャートである。
【図２１】パンニング時の動作を示すフローチャートである。
【図２２】片ＳＭＡ性能検知時の動作を示すフローチャートである。
【図２３】撮像ユニット９Ｂの終端検知時の動作を示すフローチャートである。
【図２４】手振れオフ時のセンター保持時の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６９】
１Ａ、１Ｂ  携帯電話
８  揺れ検知センサ
９Ａ、９Ｂ  撮像ユニット
１０Ａ、１０Ｂ  手振れ補正システム
１１ａ  弾性支持部材
１５、１５ａ、１５ｂ  駆動部材
１６  駆動部
１６Ｐ  Ｐ(ピッチ方向)駆動アクチュエータ
１６Ｙ  Ｙ(ヨー方向)駆動アクチュエータ
２９  レリーズボタン
３０ａ、４０ａ  制御部
３０ｃ  ゼロメソッド制御部
３０ｄ  振れ検出回路
３０ｅ  駆動回路(ドライバ)
３１  角度検出部
４０ｃ  サーボ制御部
４１  位置検出部
８０  位置センサ
【図１】
2006331052.tif 000003
【図２】
2006331052.tif 000004
【図３】
2006331052.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006331052.tif 000007
【図６】
2006331052.tif 000008
【図７】
2006331052.tif 000009
【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】
2006331052.tif 000019
【図１８】
2006331052.tif 000020
【図１９】
2006331052.tif 000021
【図２０】
2006331052.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2006331052.tif 000024
【図２３】
2006331052.tif 000025
【図２４】
2006331052.tif 000026