(57)【要約】  本発明にかかる位置制御装置および位置制御方法ならびに駆動装置および撮像装置では、形状記憶合金を用いることによって移動される可動部の位置が制御される。その可動部の位置を制御する準備動作として、前記形状記憶合金の抵抗値が初期抵抗値として検出され（Ｓ１）、前記可動部の目標変位位置に対応した目標抵抗値が前記初期抵抗値より小さい値に設定される（Ｓ２）。このため、このような位置制御装置および位置制御方法ならびに駆動装置および撮像装置は、より簡易な構成で形状記憶合金の抵抗値に基づいて可動部の位置を制御することができる。
2011108209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、前記可動部の位置を制御する位置制御装置において、
前記形状記憶合金に通電を行う駆動部と、
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し、前記抵抗値が前記目標抵抗値に一致するように、前記駆動部による前記形状記憶合金への通電量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記可動部の位置を制御する準備動作として、前記抵抗値検出部に前記形状記憶合金の抵抗値を初期抵抗値として検出させ、前記目標抵抗値を前記初期抵抗値より小さい値に設定することで、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御して、前記形状記憶合金を低温相から高温相へと変態開始させる第一制御を行うこと
を特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
予め定めた所定の差分抵抗値を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第一制御後に、前記目標抵抗値を、前記初期抵抗値に前記差分抵抗値を加算した値に設定し、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御する第二制御を行うことで、前記可動部を基準位置に移動させること
を特徴とする請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項３】
前記形状記憶合金アクチュエータの周囲温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記記憶部は、前記周囲温度と前記差分抵抗値との関係をさらに記憶し、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された前記周囲温度から、前記周囲温度と前記差分抵抗値との前記関係に基づいて、前記差分抵抗値を求め、この求めた前記差分抵抗値で第二制御を行うこと
を特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記形状記憶合金アクチュエータの抵抗値と周囲温度との関係、および、前記周囲温度と前記差分抵抗値との関係をさらに記憶し、
前記制御部は、前記形状記憶合金の抵抗値と周囲温度との関係に基づいて、前記初期抵抗値から周囲温度を求め、この求めた前記周囲温度から、前記周囲温度と前記差分抵抗値との関係とに基づいて、前記差分抵抗値を求め、この求めた前記差分抵抗値で第二制御を行うこと
を特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項５】
形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、前記可動部の位置を制御する位置制御方法において、
前記可動部の位置を制御する準備として、前記形状記憶合金の抵抗値を初期抵抗値として検出する工程と、前記可動部の目標変位位置に対応した前記目標抵抗値を前記初期抵抗値より小さい値と設定する工程と、この設定された前記目標抵抗値で、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御して、前記形状記憶合金を低温相から高温相へと変態開始させる工程とを備えること
を特徴とする位置制御方法。
【請求項６】
予め定めた所定の差分抵抗値を記憶する工程と、
前記変態開始させる工程後に、前記目標抵抗値を、前記初期抵抗値に前記差分抵抗値を加算した値と設定する工程と、この設定された前記目標抵抗値で、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御して、前記可動部を基準位置に移動させる工程とをさらに備えること
を特徴とする請求項５に記載の位置制御方法。
【請求項７】
形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータと、
前記可動部の位置を制御する位置制御装置とを備え、
前記位置制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の位置制御装置であること
を特徴とする駆動装置。
【請求項８】
形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータと、
前記可動部の移動に応じて移動するレンズと、
前記レンズを含む撮像光学系によって結像された被写体の光学像を撮像する撮像素子と、
前記可動部の位置を制御する位置制御装置とを備え、
前記位置制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の位置制御装置であり、前記レンズを移動する準備動作として前記第一制御を行うこと
を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバイアス付与方式で形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータに好適に使用され、この可動部の位置を制御する位置制御装置および位置制御方法に関する。そして、この位置制御装置を備える駆動装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。より具体的には、固定焦点式であったものがオートフォーカス式に高性能化が要求され、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。【０００３】
そこで、かかるアクチュエータとして、形状記憶合金（Shape Memory
Alloy、以下、「ＳＭＡ」という場合がある）を用いたものが知られている。この形状記憶合金は、変態温度よりも高温側では、オーステナイト相（高温相）と呼ばれる結晶構造になっており、低温側では、マルテンサイト相（低温相）と呼ばれる結晶構造になっている。一般の金属材料は、所定の外力が加えられると変形前の形に戻らないが、ＳＭＡは、マルテンサイト相の状態で所定の外力が加えられて変形しても、変態温度以上になると、マルテンサイト相からオーステナイト相へ相変態し、変形前の元の形にその形状が回復する。【０００４】
より具体的には、バイアス付与方式において、ＳＭＡは、その温度の上昇に従って、抵抗値も上昇し、所定温度ＴＲｍａｘで抵抗値が最大抵抗値Ｒｍａｘとなり、その後、降下に転じて抵抗値が降下し、所定温度ＴＲｍｉｎで抵抗値が最小抵抗値Ｒｍｉｎとなり、その後、再び上昇に転じて抵抗値が上昇する特性を有している（ＴＲｍａｘ＜ＴＲｍｉｎ、Ｒｍａｘ＞Ｒｍｉｎ）。特に、最大抵抗値Ｒｍａｘから最小抵抗値Ｒｍｉｎまでの範囲では、ＳＭＡの抵抗値は、その温度に略比例している。【０００５】
ＳＭＡを用いたアクチュエータ（形状記憶合金アクチュエータ）は、この特性を利用することによって、被駆動体を駆動するものである。ＳＭＡを用いたバイアス付与方式のアクチュエータは、ＳＭＡを通電加熱する等によって緊縮力を発生させ、該緊縮力をレンズの駆動力として用いるものであって、一般に、小型化および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をもつ。例えば、線状に加工したＳＭＡ線材の電気抵抗値が、所定温度ＴＲｍｉｎから所定温度ＴＲｍａｘまでの温度範囲では、ＳＭＡ線材の長さに略比例することから、抵抗値を制御することで、ＳＭＡ線材の長さを変化させて、位置センサ等を必要とせずに、レンズなどの被駆動体の位置制御を行うことができる。【０００６】
しかしながら、上述のように、ＳＭＡの結晶相が変態する所定温度ＴＲｍａｘから所定温度ＴＲｍｉｎまでの領域と、その他の領域（所定温度ＴＲｍｉｎより高い温度領域、または、所定温度ＴＲｍａｘより低い温度領域）とで、ＳＭＡの抵抗値の温度に対する変化方向が異なるため、単純なアルゴリズムでは位置制御を行うことができない。このような事情に鑑みて、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の技術が提案されている。【０００７】
特許文献１に開示の位置制御装置は、形状記憶合金体の変位に基づいて動作するアクチュエータと、前記形状記憶合金体を加熱冷却する駆動手段と、前記アクチュエータの変位と変位の目標値との偏差に基づき前記駆動手段を作動させる比較手段と、前記形状記憶合金体の抵抗値Ｒを検出する抵抗検出手段と、位置制御開始前に前記形状記憶合金体の最大抵抗値Ｒｍａｘおよび最小抵抗値Ｒｍｉｎを求め記憶する記憶手段と、前記抵抗検出手段の出力と前記記憶手段に記憶された情報とにより前記アクチュエータの変位を算出する変位算出手段とを備えて構成されている。この構成によって、形状記憶合金の抵抗値が最大抵抗値Ｒｍａｘと最小抵抗値Ｒｍｉｎとの間の値をとるように制御することができる。【０００８】
そして、特許文献２には、ＳＭＡの最大抵抗値Ｒｍａｘを検出し、ＳＭＡの抵抗値を最大抵抗値Ｒｍａｘから目標とする抵抗値まで減少させることで、ＳＭＡアクチュエータを制御する技術が開示されている。【０００９】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の形状記憶合金アクチュエータの制御装置では、最大抵抗値Ｒｍａｘや最小抵抗値Ｒｍｉｎを検出するための検出回路、判定アルゴリズムおよび誤検出回避回路等で、制御系の構成が複雑になるという虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２７６９３５１号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／０９９１５６号パンフレット
【発明の概要】
【００１１】
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、より簡易な構成でＳＭＡの抵抗値に基づいて位置制御が可能な位置制御装置および位置制御方法を提供することである。本発明の他の目的は、これら位置制御装置とこの形状記憶合金アクチュエータとを備える駆動装置および撮像装置を提供することである。
【００１２】
本発明にかかる位置制御装置および位置制御方法ならびに駆動装置および撮像装置では、形状記憶合金を用いることによって移動される可動部の位置が制御される。その可動部の位置を制御する準備動作として、前記形状記憶合金の抵抗値が初期抵抗値として検出され、前記可動部の目標変位位置に対応した目標抵抗値が前記初期抵抗値より小さい値に設定される。このため、このような位置制御装置および位置制御方法ならびに駆動装置および撮像装置は、より簡易な構成で形状記憶合金の抵抗値に基づいて可動部の位置を制御することができる。
【００１３】
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態にかか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２】図１の動作を説明するための側面図である。
【図３】実施形態にかかる駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】ＳＭＡの温度―抵抗値特性を示すグラフである。
【図５】実施形態にかかるＳＭＡアクチュエータにおける、ＳＭＡの温度―抵抗値特性を示すグラフである。
【図６】実施の形態にかかるＳＭＡアクチュエータにおける、ＳＭＡの変位―抵抗値特性を示すグラフである。
【図７】従来の位置制御装置による制御を説明するためのグラフである。
【図８】実施形態にかかる位置制御装置による制御を説明するためのグラフである。
【図９】実施形態にかかる位置制御装置による初期制御を説明するためのグラフである。
【図１０】実施形態にかかる位置制御装置による基準位置制御を説明するためのグラフである。
【図１１】実施形態にかかる位置制御装置による初期制御と基準位置制御とを説明するためのグラフである。
【図１２】実施形態にかかる位置制御装置による初期制御と基準位置制御とを説明するためのフローチャートである。
【図１３】ＳＭＡの周囲温度―抵抗値特性を示すグラフである。
【図１４】高温環境下での、実施形態にかかる位置制御装置による初期制御を説明するためのグラフである。
【図１５】高温環境下での、実施形態にかかる位置制御装置による基準位置制御を説明するためのグラフである。
【図１６】高温環境下での、実施形態にかかる位置制御装置による初期制御と基準位置制御とを説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、実施の一形態にかか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）である。図２は、その動作を説明するための側面図である。図２（Ａ）は、ＳＭＡが伸長している場合、図２（Ｂ）は、ＳＭＡが収縮している場合を示す。
【００１７】
図１および図２において、本実施形態にかかる撮像装置は、形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータ１１と、可動部の移動に応じて移動するレンズ２と、可動部の位置を制御する位置制御装置３１（図３参照）と、位置制御装置３１と接続し、レンズを含む撮像光学系によって結像された被写体の光学像を撮像する画像センサ２５（撮像素子）（図３参照）とを備える。
【００１８】
実施の一形態にかかる撮像装置におけるオートフォーカスレンズの駆動機構１は、レンズ２を、その軸線ＡＸ方向（前後方向）に変位させることで、フォーカス合せを行う。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。鏡筒４の外周面において、前端には径方向に突出した一対の突出部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、鏡筒４（レンズ２）が軸線ＡＸ方向（前後方向）に変位される。
【００１９】
鏡筒４は、ベース部６上に搭載され、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、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方向に、平行状態で変位可能となっている。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。
【００２０】
形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ１１は、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とを備える。本実施形態では、アーム部１２、レバー１３および支持脚１４が可動部の一例に相当する。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”Ｖ“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、他端には、切欠き１３ａが形成され、その切欠き１３ａにＳＭＡ１５が巻掛けられている。このように切欠き１３ａにＳＭＡ１５が巻掛けられることで、鏡筒４の軸線ＡＸ方向の変位に対しても、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。ＳＭＡ１５は、バイアスばね１０の付勢力による、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た状態で架設されている。
【００２１】
したがって、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の張力が低下し、バイアスばね１０の弾発力によって、図２（Ａ）で示すように、鏡筒４に設けられたレンズ２は、ベース部６に押付けられたホームポジション（無限端）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、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に張力が発生し、バイアスばね１０の弾発力に抗して、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に設けられたレンズ２は、矢符１９の前カバー９方向に押出されて行き、最もデューティが高い状態で、ＳＭＡ１５は、オーステナイト相（高温相）となって、レンズ２の最大繰り出し位置である掃引端（マクロ端）に到達する。温度を上昇させると、ＳＭＡ１５の結晶相変態により、ＳＭＡ１５は、収縮方向に変形するとともに、その抵抗値が減少する。鏡筒４は、収縮によるＳＭＡ１５の応力が増加しバイアスばねによる応力を超えた時点で、無限端から動き出す。
【００２２】
また、側面視（図２）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。
【００２３】
図３は、実施形態にかかる位置制御装置の電気的構成を示すブロック図である。図３において、位置制御装置３１は、ＳＭＡ１５に通電を行う駆動回路２７と、ＳＭＡ１５の抵抗値を検出する抵抗値検出部３２と、可動部（アーム部１２、レバー１３および支持脚１４）の目標変位位置に対応した目標抵抗値を設定し、抵抗値が目標抵抗値に一致するように、駆動回路２７による形状記憶合金への通電量（例えば、通電電流値）を制御する制御部２１とを備える。位置制御装置３１は、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。
【００２４】
制御部２１は、起動時に、抵抗値検出部３２にＳＭＡ１５の抵抗値を初期抵抗値として検出させ、目標抵抗値を初期抵抗値より小さい値に設定することで、ＳＭＡ１５に対する通電電流値を制御して、ＳＭＡ１５を低温相から高温相へと変態開始させる第一制御（初期制御）を行う。前記起動時は、この位置制御装置３１を備えた電子機器の電源を投入した機器起動時や、この位置制御装置３１によりレンズ２を駆動する撮像装置を備えた電子機器において撮影モードを選択したモード起動時や、前記撮影モードでのズーム動作やオートフォーカス動作におけるレンズを駆動する直前のレンズ起動時等である。したがって、起動時は、前記可動部の位置を制御する準備動作を行う場合の一例であり、前記第一制御は、位置制御装置３１のＳＭＡ１５に通電して実際の目標位置に前記可動部を移動させる前の準備動作としての制御である。
【００２５】
制御部２１は、初期制御後に、予め記憶した最適な差分抵抗値を初期抵抗値に加算した値を目標抵抗値に設定し、ＳＭＡ１５に対する通電電流値を制御して、可動部を起動時の基準位置（無限端）に移動させる第二制御（基準位置制御）を行う。
【００２６】
制御部２１は、より具体的には、目標抵抗値を設定するコントローラ３４と、抵抗値検出部３２で検出されたＳＭＡ１５の電極１６間の抵抗値（検出抵抗値）とコントローラ３４で設定された目標抵抗値とを比較し、比較結果に対応して駆動電流値を設定する比較部３３と、比較部３３で設定された駆動電流値を駆動信号として駆動回路２７に出力する駆動制御演算部２６とを備える。
【００２７】
コントローラ３４にはまた、画像センサ２５の検出結果が入力されており、該コントローラ３４は、画像センサ２５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。したがって、このコントローラ３４は、鏡筒４が目標変位位置に到達したことを検出する検出部でもある。
【００２８】
ＳＭＡ１５の電極１６間の抵抗値が抵抗値検出部３２で検出され、その検出結果と、コントローラ３４から与えられる目標抵抗値とが比較部３３で比較され、その比較結果に対応して駆動電流値が設定され、駆動電流値が駆動制御演算部２６へ出力される。
【００２９】
より具体的には、比較部３３は、検出した抵抗値＞目標抵抗値と判断した場合、駆動電流値を増加させ（温度を上昇させ）、検出した抵抗値＜目標抵抗値と判断した場合、駆動電流値を減少させ（温度を低下させ）、検出抵抗値＝目標抵抗値であると判断した場合、駆動電流値を変化させない（温度を維持する）。本実施の形態では、ＳＭＡ１５の線形特性の範囲を利用することで、このような簡単なアルゴリズムによって、制御部２１は、ＳＭＡ１５の抵抗値を目標抵抗値に一致するように制御する。
【００３０】
さらに、コントローラ３４は、記憶部を内蔵する。この記憶部は、初期制御および基準位置制御で用いられる定数、および、図６に示すような、レンズの変位が無限端からマクロ端までの範囲で、ＳＭＡ１５の抵抗値がレンズの変位に略比例する関係式を、予め記憶する。
【００３１】
駆動制御演算部２６は、駆動電流値に対応したデューティの駆動信号を作成し、ＳＭＡ１５に通電する駆動回路２７を介してＳＭＡ１５への通電電流値を制御する。駆動回路２７は、例えばトランジスタ等のスイッチング素子を備え、その制御端子に駆動制御演算部２６から駆動信号が入力されることで、そのスイッチングが動作され、駆動回路２７からＳＭＡ１５に流れる駆動電流は、目標位置に応じて、デューティが変化される。このため、抵抗値検出部３２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、抵抗値を求めることができる。或いは、駆動回路２７がＯＦＦして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３２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、抵抗値を求めることができる。
【００３２】
以上まとめると、位置制御装置３１のサーボ制御は、以下の通りである。
【００３３】
＜サーボ制御＞
検出抵抗値＞目標値の場合、ＳＭＡ１５への通電量増加（温度上昇）
検出抵抗値＜目標値の場合、ＳＭＡ１５への通電量減少（温度低下）
検出抵抗値＝目標値の場合、ＳＭＡ１５へ通電量変化せず（温度維持）
【００３４】
以下、図４ないし図１６を用いて、位置制御装置３１の動作に関して説明する。
【００３５】
位置制御装置３１が起動される（例えば電源投入後等の通電開始時）と、抵抗値検出部３２が初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔを検出し、コントローラ３４が、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔから予め記憶された第一所定値を減算した値を初期制御での目標抵抗値（以下、第一目標値Ｒｔｇｔ１）として設定し、位置制御装置３１は、第一制御（以下、初期制御）を開始する。
【００３６】
このような構成によれば、可動部の位置を制御する準備動作として、目標抵抗値Ｒｔｇｔ１が初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔより小さい値に設定され、ＳＭＡ１５を低温相から高温相に変態開始させるので、位置制御装置３１は、ＳＭＡ１５の最大抵抗値Ｒｍａｘを検出することなく、ＳＭＡ１５の抵抗値がその変位に対し線形的に変化する性質を利用し、ＳＭＡ１５の位置制御を行うことができる。
【００３７】
図４は、ＳＭＡの温度―抵抗値特性を示すグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、その縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。この例は、Ｎｉ―ＴｉまたはＮｉ―Ｔｉ―Ｃｕである。
【００３８】
図４の実線で示すように、本実施の形態で用いられるＳＭＡ１５は、一定以下の温度では、マルテンサイト相（低温相）と呼ばれる結晶相となっており、線材は、伸長している。温度を上げてゆくと、ヒステリシスループの一方を辿り、特定の温度（Ａｓ点）から急に収縮をしてゆき、収縮方向の変位量に応じて抵抗値が減少する。特定の温度（Ａｆ点）よりも温度を上げると線材の収縮は、終わり、オーステナイト相（高温相）と呼ばれる結晶相になる（温度上昇過程）。この状態から温度を下げてゆくと、ヒステリシスループの他方を辿り、特定の温度（Ｍｓ点）から急に伸長してゆき、収縮方向の変位量が減少する。特定の温度（Ｍｆ点）よりも温度を下げると伸長は、終わり、マルテンサイト相に戻る（温度低下過程）。そして、ＳＭＡ１５は、一般に温度−抵抗値特性にこれらの図４で示すようなヒステリシスを有し、Ｍｆ点＜Ａｓ点、Ｍｓ点＜Ａｆ点の関係がある。
【００３９】
図５は、実施形態にかかるＳＭＡアクチュエータにおける、ＳＭＡの温度―抵抗値特性を示すグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。
【００４０】
そして、本実施の形態では、ＳＭＡ１５は、その抵抗値が通電開始における初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔから、通電による温度の上昇によって、Ａｓ点で最大抵抗値Ｒｍａｘとなり、レンズ２が無限端からマクロ端へ動き出す時点での抵抗値（以下、無限端抵抗値Ｒｉｎｆ）を経て、レンズ２がマクロ端にある場合の抵抗値（以下、マクロ抵抗値Ｒｍｃｒ）まで変化する範囲で使用されている。図１および図２に示す機構により、レンズ２がマクロ端以上に繰り出されないので、図５では図４の曲線を無限端からマクロ端までのレンズ２の動作として示している。
【００４１】
図６は、実施形態にかかるＳＭＡアクチュエータにおける、ＳＭＡの変位―抵抗値特性を示すグラフである。横軸は、レンズの変位を示し、その縦軸は、ＳＭＡの抵抗値を示す。
【００４２】
図５の動作を変位と抵抗値との関係で示すと、図６に示すように、温度上昇過程では、抵抗値が初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ〜最大抵抗値Ｒｍａｘ〜無限端抵抗値Ｒｉｎｆと順に変化する過程では、レンズ２の変位は、変位ゼロで（鏡筒４は動かない）、無限端抵抗値Ｒｉｎｆ〜マクロ抵抗値Ｒｍｃｒと順に変化する過程では、抵抗値の減少に伴ってレンズ２の変位は、増加する（鏡筒４はマクロ端方向へと動く）。温度低下過程では、マクロ抵抗値Ｒｍｃｒ〜無限端抵抗値Ｒｉｎｆと順に変化する過程で、レンズ２の変位は、減少し（鏡筒４は無限端方向へと動く）、無限端抵抗値Ｒｉｎｆ〜最大抵抗値Ｒｍａｘ〜初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔと順に変化する過程で、レンズ２の変位はゼロである。なお、図６のレンズ２の変位―抵抗値特性曲線では、温度上昇過程と温度低下過程のヒステリシスがほぼないと仮定している。これは、Ｎｉ―Ｔｉ―ＣｕのＳＭＡ１５に適切な処理をすることにより、ヒステリシスが非常に小さくなり、ヒステリシスを無視できることによる。このように、ＳＭＡ１５に適切な処理をすることによって、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。さらに、ＳＭＡ１５の使用温度範囲の上限値に対して、Ａｓ点の温度が十分に高い線材を使用すれば、周囲温度に対し、ＳＭＡ１５は、低温相から変態することはない。したがって、ヒステリシスを考慮する必要はない。
【００４３】
図７は、従来の位置制御装置による制御を説明するためのグラフである。図７（Ａ）は、ＳＭＡの温度変化に伴う電気抵抗の変化について説明する模式的なグラフである。横軸はＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図７（Ｂ）は、ＳＭＡの電気抵抗とレンズの変位との関係について説明する模式的なグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。
【００４４】
ここで、従来の位置制御について説明する。初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔが第一目標値Ｒｔｇｔ１より小さい値であれば、ＳＭＡ１５の最大抵抗値Ｒｍａｘを検出することなく、ＳＭＡ１５の抵抗値がその変位に線形的に変化する性質を利用することはできない。以下にその理由を述べる。たとえば、第一目標値Ｒｔｇｔ１が無限端抵抗値Ｒｉｎｆとする。この場合、起動時には、ＳＭＡ１５は，図７の状態Ｐ０（初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ）にあり、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＜第一目標値Ｒｔｇｔ１であるので、位置制御装置は、通電量を減少してＳＭＡ１５の温度を低下させようとするが、通電開始時は、またＳＭＡ１５を温度上昇させていない（完全に自然放熱された状態である）ので、さらに温度低下することはなく、状態Ｐ０から動かないという動作不良が発生する。このように、起動時の初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔが第一目標値Ｒｔｇｔ１より小さい値である場合では、ＳＭＡ１５が起動時の状態から動かないという動作不良が発生する。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、第一目標値Ｒｔｇｔ１を、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔより小さい値と設定することで、以下に説明するように動作し、このような動作不良が発生しないようにしている。
【００４６】
図８は、実施形態にかかる位置制御装置による制御を説明するためのグラフである。図８（Ａ）は、ＳＭＡの温度変化に伴う電気抵抗の変化について説明する模式的なグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図８（Ｂ）は、ＳＭＡの電気抵抗とレンズの変位との関係について説明する模式的なグラフである。横軸は、レンズの変位を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。
【００４７】
本実施の形態において、起動時には、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔよりも小さい抵抗値を、第一目標値Ｒｔｇｔ１として設定し初期制御を開始する。この設定によれば、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＞第一目標値Ｒｔｇｔ１であるから、ＳＭＡ１５への通電量が増加し、ＳＭＡ１５の温度上昇が開始する。したがって、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に破線矢印で示した経路に沿って、ＳＭＡ１５は、状態Ｐ０から状態Ｐ１まで温度上昇し、ＳＭＡ１５の変位は、無限端から変位Ｘ１まで変化する。
【００４８】
図９は、実施形態にかかる位置制御装置による初期制御を説明するためのグラフである。図９（Ａ）は、本実施形態にかかるＳＭＡの動作の一例を示す模式的なグラフである。横軸は、時間を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図９（Ｂ）は、本実施形態にかかるレンズの変位を示す模式的なグラフである。横軸は、レンズの変位を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。
【００４９】
コントローラ３４は、起動時（以下、時刻ｔ０）に検出した初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔに基づいて、第一目標値Ｒｔｇｔ１を設定する。本実施の形態によれば、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＞第一目標値Ｒｔｇｔ１であるので、ＳＭＡ１５への通電量を増加して温度を上昇させる。温度の上昇に伴って、ＳＭＡ１５の抵抗値は、最大抵抗値Ｒｍａｘまで増加し、最大抵抗値Ｒｍａｘから減少する。ＳＭＡ１５の抵抗値は、時刻ｔｉｎｆにて無限端抵抗値Ｒｉｎｆとなり、鏡筒４は、無限端から動き始め、変位は、増加する。時刻ｔｉｎｆからさらに抵抗値が第一目標値Ｒｔｇｔ１になるまでＳＭＡ１５を温度上昇させ、時刻ｔ１で図８の状態Ｐ１になり、変位は、Ｘ１となる。そして状態Ｐ１になった後は、位置制御装置３１は、ＳＭＡ１５への通電量を維持する。
【００５０】
図１０は、本実施形態にかかる位置制御装置による基準位置制御を説明するためのグラフである。図１０（Ａ）は、ＳＭＡの温度変化に伴う電気抵抗の変化について説明する模式的なグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図１０（Ｂ）は、ＳＭＡの電気抵抗とレンズの変位との関係について説明する模式的なグラフである。横軸は、レンズの変位を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。状態Ｐ１’は、基準位置制御開始時の状態であるが、初期制御後の状態を維持していれば、状態Ｐ１と同じ状態である。
【００５１】
本実施の形態において、基準位置制御での目標抵抗値（以下、第二目標値Ｒｔｇｔ２）が、第一目標値Ｒｔｇｔ１（状態Ｐ１’）より大きい値であるので、初期制御後に、レンズ２の位置が、目標変位位置に移動するため待機すべき基準位置である無限端を行き過ぎていても、レンズ２を基準位置（無限端）に移動させることができる。
【００５２】
第二目標値Ｒｔｇｔ２は、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔに予め記憶した差分抵抗値Ｒｂａｋを加算した値である。また、無限端抵抗値Ｒｉｎｆ＜第二目標値Ｒｔｇｔ２＜最大抵抗値Ｒｍａｘの関係にあるとする。図１０に示すように、状態Ｐ１’では検出抵抗値が第一目標値Ｒｔｇｔ１であるので、検出抵抗値＜第二目標値Ｒｔｇｔ２となり、ＳＭＡ１５への通電量を減少して温度低下が開始される。従って図１０の波線矢印で示した経路で、状態Ｐ１’から状態Ｐ２までＳＭＡ１５は温度低下し、レンズ２の変位は状態Ｐ２で無限端になる。
【００５３】
このような構成によれば、初期制御後に、レンズ２の位置が、目標変位位置に移動するため待機すべき位置である基準位置を行き過ぎていても、レンズ２を基準位置に移動させることができる。
【００５４】
図１１は、本実施形態にかかる位置制御装置による初期制御と基準位置制御とを説明するためのグラフである。図１１（Ａ）は、本実施形態にかかるＳＭＡの動作の一例を示す模式的なグラフである。横軸は、時間を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図１１（Ｂ）は、本実施形態にかかるレンズの動作を示す模式的なグラフである。横軸は、時間、を示し、縦軸は、レンズの変位を示す。
【００５５】
位置制御装置３１は、時刻ｔ１’から第二目標値Ｒｔｇｔ２を設定してサーボ制御を開始し、状態Ｐ１’で抵抗値を検出する。検出した抵抗値は、第二目標値Ｒｔｇｔ２より小さいので、通電量を減少して温度低下させ（抵抗値が増加）、時刻ｔｉｎｆにて無限端抵抗値Ｒｉｎｆに達して、レンズ２の変位は、無限端となり、レンズ２は、停止する。さらに抵抗値が第二目標値Ｒｔｇｔ２に増加するまで温度低下させ、時刻ｔ２で図１０の状態Ｐ２になるが、状態Ｐ２での変位は、無限端である。そして状態Ｐ２になった後はその状態を維持する。以上が、状態Ｐ１’から基準位置制御の終了状態Ｐ２までの制御動作である。
【００５６】
状態Ｐ２では、無限端よりも大きな抵抗値となるので、その後目標抵抗値を段階的に小さくしていけば、変位が無限端からマクロ端方向に段階的に増大する動作となる。このように動作させながら、画像センサ２５から入力される画像のコントラストを順次評価していくことで、いわゆるオートフォーカスの走査動作を行わせることができる。
【００５７】
図１２は、本実施形態にかかる位置制御装置による初期制御と基準位置制御とを説明するためのフローチャートである。位置制御装置３１の起動時にフローは、実行され、ステップＳ１〜ステップＳ３が初期制御であり、ステップＳ４〜ステップＳ５が基準位置制御である。
【００５８】
ステップＳ１で抵抗値検出部３２は、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔを検出し、ステップＳ２でコントローラ２４は、第一目標値Ｒｔｇｔ１を初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔから予め記憶された値αを減算した値に設定する。所定値αは、抵抗値の検出誤差よりも大きい値であればよく、非常に小さい値でかまわない。ステップＳ３で制御部２１は、サーボ制御を開始させ、第一目標値Ｒｔｇｔ１が“初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ―α”に達するとサーボ制御を終了する。
【００５９】
続いて、ステップＳ４で、コントローラ２４は、第二目標値Ｒｔｇｔ２を初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔに予め記憶された差分抵抗値Ｒｂａｋを加算した値に設定する。差分抵抗値Ｒｂａｋの選択方法については後述する。ステップＳ５で制御部２１は、サーボ制御を開始させ、第二目標値Ｒｔｇｔ２が“初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＋差分抵抗値Ｒｂａｋ”に達するとサーボ制御を終了する。
【００６０】
以下、差分抵抗値Ｒｂａｋの選択方法について述べる。図１３は、ＳＭＡの周囲温度―抵抗値特性を示すグラフである。横軸は、ＳＭＡの周囲温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図中で、Ｔｍｉｎ、Ｔｍａｘ、Ｔｉｎｆは、それぞれ使用温度範囲の下限温度、上限温度、無限端温度であり、これに対応するＳＭＡの下限抵抗値、上限抵抗値、無限端抵抗値は、それぞれＲ（Ｔｍｉｎ）、Ｒ（Ｔｍａｘ）、Ｒｉｎｆである。したがって、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔは、下限温度抵抗値Ｒ（Ｔｍｉｎ）＜初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＜上限温度抵抗値Ｒ（Ｔｍａｘ）である。
【００６１】
差分抵抗値Ｒｂａｋは、以下の条件を共に満たすものを選択すればよい。
【００６２】
差分抵抗値Ｒｂａｋ＞無限端抵抗値Ｒｉｎｆ−Ｒ（Ｔｍｉｎ）  ・・・（１）
差分抵抗値Ｒｂａｋ＜最大抵抗値Ｒｍａｘ−無限端抵抗値Ｒｉｎｆ  ・・・（２）
【００６３】
（１）式は、差分抵抗値Ｒｂａｋの温度範囲の下限で、レンズの変位が無限端に戻ることを保証する条件である。より具体的には、下限温度抵抗値Ｒ（Ｔｍｉｎ）＜初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ、および、第二目標値Ｒｔｇｔ２＝初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＋差分抵抗値Ｒｂａｋを用いて式変形することにより、（１）式は、第二目標値Ｒｔｇｔ２＞無限端抵抗値Ｒｉｎｆ−下限温度抵抗値Ｒ（Ｔｍｉｎ）＋初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ、つまり第二目標値Ｒｔｇｔ２＞無限端抵抗値Ｒｉｎｆとなる。すなわち、（１）式を満たすような差分抵抗値Ｒｂａｋを選択することによって、レンズの変位が無限端に戻ることが保証される。
【００６４】
（２）式は、差分抵抗値Ｒｂａｋの温度範囲上限で、ＳＭＡ１５が低温相に戻らないことを保証する条件である。より具体的には、第二目標値Ｒｔｇｔ２＝初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＋差分抵抗値Ｒｂａｋを用いて式変形することにより、（２）式は、第二目標値Ｒｔｇｔ２＜最大抵抗値Ｒｍａｘ＋初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ−無限端抵抗値Ｒｉｎｆとなる。周囲温度が下限温度Ｔｍｉｎから無限端の抵抗値と同じになる温度Ｔｉｎｆまでの範囲では、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＜無限端抵抗値Ｒｉｎｆである。すなわち、（２）式を満たすような差分抵抗値Ｒｂａｋを選択することによって、第二目標値Ｒｔｇｔ２が最大抵抗値Ｒｍａｘを超えないので、ＳＭＡ１５が低温相に戻らないことが保証される。一方、周囲温度が無限端の抵抗値と同じになる温度Ｔｉｎｆより大きい温度範囲（高温環境下）では、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＞無限端抵抗値Ｒｉｎｆであり、後述するようにＳＭＡ１５は、初期の状態Ｐ０に戻ることから、無限端からオートフォーカスレンズの走査は可能であるので、動作不良の問題は発生しない。
【００６５】
実際の設計では、差分抵抗値Ｒｂａｋ値は、無限端抵抗値Ｒｉｎｆ−Ｒ（Ｔｍｉｎ）、最大抵抗値Ｒｍａｘ−無限端抵抗値Ｒｉｎｆの固体バラツキを考慮して、十分にマージンのある設定値である。また、差分抵抗値Ｒｂａｋ値は、抵抗値の検出誤差について考慮した値であればよい。
【００６６】
以下、図１４ないし図１６を用いて、高温環境下での、位置制御装置３１による初期制御と基準位置制御とを説明する。
【００６７】
図１４は、高温環境下での、本実施形態にかかる位置制御装置による初期制御を説明するためのグラフである。図１４（Ａ）は、ＳＭＡの温度変化に伴う電気抵抗の変化について説明する模式的なグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図１４（Ｂ）は、ＳＭＡの電気抵抗とレンズの変位との関係について説明する模式的なグラフである。横軸は、レンズの変位を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。
【００６８】
上述のように、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＞無限端抵抗値Ｒｉｎｆである。よって、初期制御の第一目標値Ｒｔｇｔ１は、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔより小さいが、無限端抵抗値Ｒｉｎｆよりも大きい。初期制御によって、図中の破線矢印で示す経路で、ＳＭＡ１５は、初期状態Ｐ０から状態Ｐ１に変化する。しかしながら、状態Ｐ１ではレンズ２の変位は、無限端のままであり、レンズ２は、動き出さない。
【００６９】
図１５は、高温環境下での、本実施の形態にかかる位置制御装置による基準位置制御を説明するためのグラフである。図１５（Ａ）は、ＳＭＡの温度変化に伴う電気抵抗の変化について説明する模式的なグラフである。横軸は、ＳＭＡの温度を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図１５（Ｂ）は、ＳＭＡの電気抵抗とレンズの変位との関係について説明する模式的なグラフである。横軸は、レンズの変位を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。状態Ｐ１’は、基準位置制御開始時の状態であるが、初期制御の終了状態を維持していれば、Ｐ１と同じ状態になっている。
【００７０】
基準位置制御では、コントローラ３４は、第二目標値Ｒｔｇｔ２を設定する。第二目標値Ｒｔｇｔ２＝初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＋差分抵抗値Ｒｂａｋである。また、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔ＜最大抵抗値Ｒｍａｘ＜第二目標値Ｒｔｇｔ２の関係にあるとする。
【００７１】
状態Ｐ１’では、検出抵抗値＜第二目標値Ｒｔｇｔ２であるので、通電量を減少して温度低下が開始される。したがって図中の破線矢印で示した経路で、状態Ｐ１’から状態Ｐ２まで温度低下し、初期のＰ０近くに戻る。レンズ２の変位は、無限端のままである。
【００７２】
図１６は、高温環境下での、本実施形態にかかる位置制御装置による初期制御と基準位置制御とを説明するためのグラフである。図１６（Ａ）は、本発明の実施の形態にかかるＳＭＡの動作の一例を示す模式的なグラフである。横軸は、時間を示し、縦軸は、ＳＭＡの電気抵抗を示す。図１６（Ｂ）は、本発明の実施の形態にかかるレンズの動作を示す模式的なグラフである。横軸は、時間を示し、縦軸は、レンズの変位を示す。
【００７３】
位置制御装置３１が時刻ｔ０で第一目標値Ｒｔｇｔ１を設定してサーボ制御を開始すると、ＳＭＡ１５は、通電増加による温度上昇により、最大抵抗値Ｒｍａｘを経て時刻ｔ１で第一目標値Ｒｔｇｔ１に達する。なお、時刻ｔ１は、状態Ｐ１の状態に対応する。次に位置制御装置が時刻ｔ１’で第二目標値Ｒｔｇｔ２を設定してサーボ制御を開始し、通電減少による温度低下により、再び最大抵抗値Ｒｍａｘを経て時刻ｔ２で初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔに達する。時刻ｔ２は、状態Ｐ２に対応する。この過程を通して、レンズ２の変位は、無限端のままで、レンズ２は、無限端から動いていない。
【００７４】
状態Ｐ２では、無限端よりも大きな抵抗値となるので、その後目標値を段階的に小さくし、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔより小さくなれば、通電増加により検出抵抗値が目標値になるようにサーボ制御される。時刻ｔ２では、まだ無限端まで達していないので、変位は、０のままである。さらに、目標抵抗値を段階的に小さくしていけば、変位が無限端からマクロ端方向に段階的に増大する動作となる。
【００７５】
このように、周囲温度にかかわらず、（１）式および（２）式をみたすような差分抵抗値Ｒｂａｋを選択することで、基準位置制御後にはレンズ２の変位が無限端にあるので、オートフォーカス動作が可能になる。
【００７６】
この他の実施の形態において、コントローラ３４は、図１３に示すような初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔと周囲温度との関係、および、周囲温度と差分抵抗値Ｒｂａｋとの関係をさらに記憶し、ＳＭＡ１５の抵抗値と周囲温度との関係に基づいて、初期抵抗値Ｒｓｔａｒｔから周囲温度を求め、求めた周囲温度と差分抵抗値Ｒｂａｋとの関係とに基づいて、差分抵抗値Ｒｂａｋを求め、求めた差分抵抗値Ｒｂａｋを用いて基準位置制御を行ってもよい。
【００７７】
このような構成によれば、この求めたＳＭＡ１５の周囲温度によって、差分抵抗値Ｒｂａｋの値を変えることが可能となり、オートフォーカス走査動作における動き始めの遅延がより少ない。なお、周囲温度と差分抵抗値Ｒｂａｋとの関係は、以下の通りである。周囲温度が無限端の抵抗値と同じになる温度Ｔｉｎｆより大きい温度範囲（高温環境下）では、差分抵抗値Ｒｂａｋは、抵抗値の検出誤差より大きい値であればよい。周囲温度が無限端の抵抗値と同じになる温度Ｔｉｎｆより小さい温度範囲では、（１）式および（２）式を満たすような差分抵抗値であればよい。
【００７８】
さらに、この他の実施の形態において、図３の破線に示すように、ＳＭＡ１５の周囲温度を検出する温度検出部２３をさらに備え、コントローラ３４は、周囲温度と差分抵抗値Ｒｂａｋとの関係を予め記憶し、温度検出部２３が検出した周囲温度から、周囲温度と差分抵抗値Ｒｂａｋとの前記関係に基づいて、差分抵抗値Ｒｂａｋを求め、求めた差分抵抗値Ｒｂａｋで基準位置制御を行う。
【００７９】
温度検出部２３は、サーミスタ、熱電対および薄膜抵抗等の温度センサを備え、たとえばレバー１３において、このＳＭＡ１５が巻掛けられる切欠き１３ａの部分に設けられる。
【００８０】
このような構成によれば、検出したＳＭＡ１５の周囲温度によって、差分抵抗値Ｒｂａｋの値を変えることが可能となり、オートフォーカス走査動作における動き始めの遅延がより少ない。
【００８１】
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。
【００８２】
一態様にかかる位置制御装置は、形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、前記可動部の位置を制御する位置制御装置であって、前記形状記憶合金に通電を行う駆動部と、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し、前記抵抗値が前記目標抵抗値に一致するように、前記駆動部による前記形状記憶合金への通電量を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記可動部の位置を制御する準備動作として、前記抵抗値検出部に前記形状記憶合金の抵抗値を初期抵抗値として検出させ、前記目標抵抗値を前記初期抵抗値より小さい値に設定することで、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御して、前記形状記憶合金を低温相から高温相へと変態開始させる第一制御を行う。
【００８３】
この構成によれば、可動部の位置を制御する準備動作として、目標抵抗値が初期抵抗値より小さい値に設定され、形状記憶合金が低温相から高温相に変態開始されるので、位置制御装置は、形状記憶合金の最大抵抗値Ｒｍａｘを検出することなく、形状記憶合金の抵抗値がその変位に線形的に変化する性質を利用し、形状記憶合金の位置制御を行うことができる。
【００８４】
また、他の一態様では、上述の位置制御装置において、好ましくは、予め定めた所定の差分抵抗値を記憶する記憶部がさらに備えられ、前記制御部は、前記第一制御後に、前記目標抵抗値を、前記初期抵抗値に前記差分抵抗値を加算した値に設定し、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御する第二制御を行うことで、前記可動部を基準位置に移動させる。
【００８５】
この構成によれば、位置制御装置は、第一制御後に、可動部の位置が、目標変位位置に移動するため待機すべき位置である基準位置を行き過ぎていても、可動部を基準位置に移動させることができる。
【００８６】
また、他の一態様では、上述の位置制御装置において、好ましくは、前記形状記憶合金アクチュエータの周囲温度を検出する温度検出部がさらに備えられ、前記記憶部は、前記周囲温度と前記差分抵抗値との関係をさらに記憶し、前記制御部は、前記温度検出部が検出した前記周囲温度から、前記周囲温度と前記差分抵抗値との前記関係に基づいて、前記差分抵抗値を求め、求めた前記差分抵抗値で第二制御を行う。
【００８７】
この構成によれば、周囲温度に対応した最適な差分抵抗値を設定することができるので、位置制御装置は、より短時間で可動部を目標変位位置に移動させることができる。
【００８８】
また、他の一態様では、上述の位置制御装置において、好ましくは、前記記憶部は、前記形状記憶合金アクチュエータの抵抗値と周囲温度との関係、および、前記周囲温度と前記差分抵抗値との関係をさらに記憶し、前記制御部は、前記形状記憶合金の抵抗値と周囲温度との関係に基づいて、前記初期抵抗値から周囲温度を求め、求めた前記周囲温度から、前記周囲温度と前記差分抵抗値との関係とに基づいて、前記差分抵抗値を求め、求めた前記差分抵抗値で第二制御を行う。
【００８９】
この構成によれば、温度検出部を備えることなく、推定された周囲温度に対応した最適な差分抵抗値を設定することができるので、位置制御装置は、より短時間で可動部を目標変位位置に移動させることができる。
【００９０】
また、他の一態様にかかる位置制御方法は、形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、前記可動部の位置を制御する位置制御方法であって、前記可動部の位置を制御する準備として、前記形状記憶合金の抵抗値を初期抵抗値として検出する工程と、前記可動部の目標変位位置に対応した前記目標抵抗値を前記初期抵抗値より小さい値と設定する工程と、この設定された前記目標抵抗値で、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御して、前記形状記憶合金を低温相から高温相へと変態開始させる工程とを備える。
【００９１】
この構成によれば、可動部の位置を制御する準備動作として、目標抵抗値が初期抵抗値より小さい値に設定され、形状記憶合金が低温相から高温相に変態開始されるので、位置制御装置は、形状記憶合金の最大抵抗値Ｒｍａｘを検出することなく、形状記憶合金の抵抗値がその変位に線形的に変化する性質を利用し、形状記憶合金の位置制御を行うことができる。
【００９２】
また、他の一態様では、上述の位置制御方法において、好ましくは、予め定めた所定の差分抵抗値を記憶する工程と、前記変態開始させる工程後に、前記目標抵抗値を、前記初期抵抗値に前記差分抵抗値を加算した値に設定する工程と、この設定された前記目標抵抗値で、前記形状記憶合金に対する前記通電量を制御して、前記可動部を起動時の基準位置に移動させる工程とをさらに備える。
【００９３】
この構成によれば、位置制御方法は、前記変態開始させる工程後に、可動部の位置が、目標変位位置に移動するため待機すべき位置である基準位置を行き過ぎていても、可動部を基準位置に移動させることができる。
【００９４】
また、他の一態様にかかる駆動装置は、形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータと、前記可動部の位置を制御する位置制御装置とを備え、前記位置制御装置は、上述のいずれかの位置制御装置である。
【００９５】
この構成によれば、これら上述のいずれかの位置制御装置を備える駆動装置が提供され、位置センサを備えることなく形状記憶合金の抵抗値に基づいて可動部の位置制御が可能な駆動装置が提供される。
【００９６】
また、他の一態様にかかる撮像装置は、形状記憶合金を用いて可動部を移動する形状記憶合金アクチュエータと、前記可動部の移動に応じて移動するレンズと、前記レンズを含む撮像光学系によって結像された被写体の光学像を撮像する撮像素子と、前記可動部の位置を制御する位置制御装置とを備え、前記位置制御装置は、これら上述の位置制御装置のいずれかであり、前記レンズを移動する準備動作として前記第一制御を行う。
【００９７】
このような構成によれば、これら上述のいずれかの位置制御装置を備える撮像装置が提供され、位置センサを備えることなく形状記憶合金の抵抗値に基づいてレンズの位置制御が可能な撮像装置が提供される。
【００９８】
この出願は、２０１０年３月５日に出願された日本国特許出願特願２０１０−４８８１９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。
【００９９】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、位置制御装置、位置制御方法、駆動装置および撮像装置を提供することができる。
【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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【国際調査報告】
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