(57)【要約】【課題】本発明は、位置センサを備えることなく形状記憶合金（ＳＭＡ）の抵抗値に基づいて位置制御が可能な位置制御装置、駆動装置および撮像装置を提供する。【解決手段】本発明に係る、バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、可動部材の位置を制御する位置制御装置は、形状記憶合金部材における単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａが第１割合から第１割合Ａ１と異なる第２割合Ａ２に変化する第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を基準に可動部材の位置を制御する。【選択図】図１
2008276750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、前記可動部材の位置を制御する位置制御装置において、
前記形状記憶合金部材における単位温度変化に対する抵抗変化の割合が第１割合から前記第１割合と異なる第２割合に変化する第１変化点を与える第１抵抗値を基準に前記可動部材の位置を制御する制御部を備えること
を特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
前記第１抵抗値は、前記形状記憶合金部材単体における抵抗値の最大値よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項３】
前記第１抵抗値は、前記形状記憶合金部材単体における抵抗値の最小値よりも大きいこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１変化点後に現れる、前記割合が前記第２割合と異なる第３割合に変化する第２変化点を与える第２抵抗値を前記可動部材の移動終了位置とすること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２変化点を与える第２抵抗値に基づいて前記第１変化点を与える第１抵抗値を算出し、該算出した第１抵抗値を基準に前記可動部材の位置を制御すること
を特徴とする請求項４に記載の位置制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１抵抗値と前記第２抵抗値との間における所定範囲を前記可動部材の移動範囲とすること
を特徴とする請求項４に記載の位置制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１抵抗値から所定値だけ小さい第３抵抗値までの範囲を前記可動部材の移動範囲とすること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の位置制御装置。
【請求項８】
前記形状記憶合金部材に電力を供給して通電加熱する駆動部と、
前記形状記憶合金部材の抵抗値を検出する抵抗検出部と、
前記駆動部によって供給される電力量を順次に増加させ、前記抵抗検出部によって検出される抵抗値に基づいて前記第１変化点を検出する変化点検出部とをさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の位置制御装置。
【請求項９】
バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータと、
前記可動部材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８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１０】
バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータと、
前記可動部材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、
前記可動部材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８のいずれか１項に記載の位置制御装置であること
を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイアス付与方式で形状記憶合金を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、この可動部材の位置を制御する位置制御装置に関する。そして、これら位置制御装置と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に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶合金（Shape Memory Alloy、以下、「ＳＭＡ」と略記する。）は、変態温度よりも高温側では、オーステナイト相（母相）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、変形前の元の形に形状が回復する。この特性を利用するによって、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）が開発されている。
【０００３】
図１３は、形状記憶合金単体における温度と抵抗値との関係を示す図である。図１３の横軸は、温度Ｔ（変位Ｄ）であり、その縦軸は、抵抗値Ｒである。
【０００４】
ＳＭＡは、図１３に示すように、その温度Ｔの上昇に従って、なだらかなカーブで抵抗値Ｒも上昇し、所定温度ＴＲｍａｘで抵抗値Ｒが最大抵抗値Ｒｍａｘとなり、その後、降下に転じて抵抗値Ｒが降下し、所定温度ＴＲｍｉｎで抵抗値Ｒが最小抵抗値ｍｉｎとなり、その後、再び上昇に転じて抵抗値Ｒが上昇する特性ＣＸ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Ｒは、その温度Ｔに比例しており、しかも高い線形性を有している。そして、通電加熱に因るＳＭＡの変位Ｄは、その温度Ｔに対応しており、図１３に示す特性ＣＸは、通電加熱に因るＳＭＡの変位Ｄとその抵抗値Ｒとの関係とみることができる。
【０００５】
このため、形状記憶合金アクチュエータの位置制御装置としては、ＳＭＡの抵抗値Ｒがその変位Ｄに線形的に変化する性質を利用した装置が開発されており、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００６】
この特許文献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、特許文献１に開示の位置制御装置では、環境や疲労などによって形状記憶合金体の抵抗値が変動した場合においても、自動的にその抵抗値変動が補償され、常に高精度で良好に位置制御が可能となる。そして、特許文献１では、アクチュエータの位置を補償してさらに精度のよい位置制御を行うために、さらに、位置センサを備えている。
【特許文献１】特許第２７６９３５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、昇温および降温に対して動作を繰り返すアクチュエータは、この温度転換に対応した二方向性が要求される。しかしながら、ＳＭＡは、加熱に因り記憶形状に形状回復するが、通常、冷却しても回復した記憶形状のままであり、一方向性しかない。このため、形状記憶合金アクチュエータの一態様では、形状回復後に前記一方向とは異なる他方向へＳＭＡを変形する外力（バイアス）を与えるバイアス付与部材が必要である。
【０００８】
そして、位置を制御する場合、現在位置を判断するために位置制御の基準となる基準位置が必要であり、このため、ＳＭＡの変位位置と抵抗値との関係が少なくとも１つ必要である。この関係として、最大抵抗値ＲｍａｘにおけるＳＭＡの変位位置や、最小抵抗値ＲｍｉｎにおけるＳＭＡの変位位置を利用することが考えられる。しかしながら、前記バイアス付与部材を備えた現実の形状記憶合金アクチュエータでは、形状記憶合金単体における最大抵抗値Ｒｍａｘや最小抵抗値Ｒｍｉｎが現れることがない、あるいは現れにくい構成となる。また、特許文献１のように位置センサを備える構成では、部品点数が増加し、その分、小型化が難しい。
【０００９】
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、位置センサを備えることなくＳＭＡの抵抗値に基づいて位置制御が可能な位置制御装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、この位置制御装置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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１は、バイアス付与方式の形状記憶合金アクチュエータにおける温度と抵抗値との関係を示す図である。図１の横軸は、温度Ｔ（変位Ｄ）であり、その縦軸は、抵抗値Ｒである。実線ＣＢは、バイアス付与方式の形状記憶合金アクチュエータにおける特性を示し、破線ＣＸは、形状記憶合金単体の特性を示す。そして、一点鎖線ＣＢａは、バイアス付与方式の形状記憶合金アクチュエータの特性において、可動部材の移動が規制されている場合を示す。
【００１１】
本発明者は、種々検討した結果、次の見地を見出した。すなわち、バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータでは、図１に示すように、その温度Ｔの上昇に従って、単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａは、第１割合Ａ１から第１割合Ａ１と異なる第２割合Ａ２に変化する。このため、この温度変化に対する抵抗特性ＣＢには、形状記憶合金の温度Ｔの上昇に従って第１割合Ａ１から第２割合Ａ２へ変化する第１変化点Ｘ１が存在する。この第１割合Ａ１の範囲では、形状記憶合金に因る駆動力は、バイアス付与部材に因るバイアスよりも小さく、可動部材は、多少移動するが略静止している。そして、第２割合Ａ２の範囲では、形状記憶合金に因る駆動力がバイアス付与部材に因るバイアスよりも大きくなり、可動部材は、移動する。また、この第２割合Ａ２の範囲では、バイアス付与方式の形状記憶合金アクチュエータにおける特性ＣＢは、形状記憶合金単体における特性ＣＸと略重なっており、バイアス付与方式の形状記憶合金アクチュエータにおける特性ＣＢは、高い線形性を有した、通電加熱に因る形状記憶合金の変位Ｄとその抵抗値Ｒとの関係とみることができる。
【００１２】
このように第１変化点Ｘ１は、可動部材が移動を開始する開始点であり、可動部材の初期位置に略一致する。このため、この第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を基準とすることによって、抵抗値Ｒのみで可動部材の位置を制御することが可能となる。本発明は、このような見地に基づいて為された発明である。
【００１３】
本発明に係る一態様では、バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、前記可動部材の位置を制御する位置制御装置において、前記形状記憶合金部材における単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａが第１割合Ａ１から前記第１割合Ａ１と異なる第２割合Ａ２に変化する第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を基準に前記可動部材の位置を制御する制御部を備えることを特徴とする。この第１抵抗値Ｒ１は、前記形状記憶合金部材単体における抵抗値の最大値Ｒｍａｘよりも小さい。また、この第１抵抗値Ｒ１は、前記形状記憶合金部材単体における抵抗値の最小値Ｒｍｉｎよりも大きい。
【００１４】
この構成によれば、形状記憶合金部材における単位温度変化に対する抵抗変化の割合が第１割合Ａ１からこの第１割合Ａ１と異なる第２割合Ａ２に変化する第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１が、位置制御における基準とされるので、抵抗値のみで可動部材の位置が制御可能となる。
【００１５】
そして、上述の位置制御装置において、前記制御部は、前記第１変化点Ｘ１後に現れる、前記割合Ａが前記第２割合Ａ２と異なる第３割合Ａ３に変化する第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２を前記可動部材の移動終了位置とすることを特徴とする。
【００１６】
形状記憶合金の駆動力に因る形状記憶合金の変位または可動部材の移動が規制されている場合には、可動部材の移動または形状記憶合金の変位も規制される。この結果、形状記憶合金の温度Ｔの上昇に従って、単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａは、第１変化点Ｘ１の後に、第２割合Ａ２から第２割合Ａ２と異なる第３割合Ａ３に変化する。この温度変化に対する抵抗特性は、図１に示すように、実線ＣＢの特性から一点鎖線ＣＢａの特性に変化し、この温度変化に対する抵抗特性には、形状記憶合金の温度の上昇に従って第２割合Ａ２から第３割合Ａ３へ変化する第２変化点Ｘ２が存在する。この構成によれば、第１変化点Ｘ１後に現れる第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２が可動部材の移動終了位置とされるので、可動部材が適切に位置制御される。このため、可動部材などの損傷や形状記憶合金部材の異常加熱などに因る形状記憶合金アクチュエータの故障が低減される。
【００１７】
また、上述の位置制御装置において、前記制御部は、前記第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２に基づいて前記第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を算出し、該算出した第１抵抗値Ｒ１を基準に前記可動部材の位置を制御することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、第２割合Ａ２から第２割合Ａ２と異なる第３割合Ａ３に変化する第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２に基づいて前記第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１が算出され、この算出された第１抵抗値Ｒ１が、位置制御における基準とされるので、抵抗値のみで可動部材の位置が制御可能となる。
【００１９】
また、上述の位置制御装置において、前記制御部は、前記第１抵抗値Ｒ１と前記第２抵抗値Ｒ２との間における所定範囲を前記可動部材の移動範囲とすることを特徴とする。例えば、第１抵抗値Ｒ１から第２抵抗値Ｒ２までの範囲が可動部材の移動範囲とされる。また例えば、第１抵抗値Ｒ１より小さく第２抵抗値Ｒ２よりも大きい２個の抵抗値をそれぞれＲａ、Ｒｂ（但し、Ｒａ＞Ｒｂ）とした場合に、抵抗値Ｒａから抵抗値Ｒｂまでの範囲が可動部材の移動範囲とされる。
【００２０】
第１抵抗値Ｒ１と第２抵抗値Ｒ２との間では、形状記憶合金における抵抗値Ｒと変位Ｄとの関係は、高い線形性を有している。このため、この構成によれば、第１抵抗値Ｒ１と第２抵抗値Ｒ２との間における所定範囲が可動部材の移動範囲とされるので、可動部材の位置がより高精度に制御可能となる。
【００２１】
さらに、これら上述の位置制御装置において、前記制御部は、前記第１抵抗値Ｒ１から所定値ｒだけ小さい第３抵抗値（Ｒ１−ｒ）までの範囲を前記可動部材の移動範囲とすることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、第１抵抗値Ｒ１から所定値ｒ（ｒ＞０）だけ小さい第３抵抗値（Ｒ１−ｒ）までの範囲が可動部材の移動範囲とされるので、可動部材の位置がより高精度に制御可能となる。
【００２３】
そして、これら上述の位置制御装置において、前記形状記憶合金部材に電力を供給して通電加熱する駆動部と、前記形状記憶合金部材の抵抗値を検出する抵抗検出部と、前記駆動部によって供給される電力量を順次に増加させ、前記抵抗検出部によって検出される抵抗値に基づいて前記第１変化点Ｘ１を検出する変化点検出部とをさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、変化点検出部が、駆動部によって供給される電力量を順次に増加させ、抵抗検出部によって検出される抵抗値に基づいて第１変化点Ｘ１を検出するので、自動的に第１変化点Ｘ１の検出が可能となる。このため、形状記憶合金の製造ばらつきや環境等によって第１変化点Ｘ１が変化する場合でも対応可能となる。形状記憶合金の製造ばらつきや環境等に応じた第１変化点Ｘ１が検出されるから、適切に前記基準が設定可能となり、可動部材の位置がより高精度に制御可能となる。
【００２５】
そして、本発明の他の一態様に係る駆動装置は、バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータと、前記可動部材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、これら上述のいずれかに記載の位置制御装置であることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、これら上述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材の位置制御が可能な駆動装置が提供される。
【００２７】
そして、本発明の他の一態様に係る撮像装置は、バイアス付与方式で形状記憶合金部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータと、前記可動部材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、前記可動部材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、これら上述のいずれかに記載の位置制御装置であることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、これら上述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。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る位置制御装置は、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材の位置制御が可能となる。また、本発明では、このような位置制御装置を備える駆動装置および撮像装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係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、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２は、第１実施形態の駆動装置における形状記憶合金アクチュエータの構成を示す図である。図３は、第１実施形態の駆動装置における位置制御装置の構成を示す図である。
【００３１】
第１実施形態の駆動装置１ａは、バイアス付与方式でＳＭＡ部材１２を用いて可動部材１１を移動する形状記憶合金アクチュエータ１０ａと、可動部材１１の位置を制御する位置制御装置２０ａとを備えて構成されている。
【００３２】
駆動装置の形状記憶合金アクチュエータ１０ａは、例えば、図２に示すように、可動部材１１と、形状記憶合金部材（以下、「ＳＭＡ部材」と略記する。）１２と、付勢部材１３と、固定部材１４、１５とを備えて構成される。
【００３３】
ＳＭＡ部材１２は、予め所定の形状が記憶されたＳＭＡから成り、加熱されることによって駆動力を可動部材１１に与える部材である。ＳＭＡは、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金およびＮｉ−Ａｌ合金等である。Ｎｉ−Ｔｉ合金は、強度、靱性、耐食性および耐摩耗性に優れており、ＳＭＡ部材１２に好適である。ＳＭＡ部材１２は、例えば、断面が略円形の線材（線状体）であり、その一方端がＳＭＡ部材１２を固定するための固定部材１５に固定され、その他方端が可動部材１１の第１所定位置に連結されている。ＳＭＡ部材１２は、例えば、電力が供給されて通電されることによって自己の抵抗に因りジュール熱を発生し、加熱される。ＳＭＡ部材１２は、例えば所定寸法の長さで形状が予め記憶されており、変態温度に達すると、前記予め記憶されている形状に回復する。
【００３４】
付勢部材１３は、ＳＭＡ部材１２の駆動力に抗した付勢力（バイアス）を可動部材１１に与える部材である。付勢部材１３は、例えば、コイルバネ（例えば引張コイルバネ）などから成り、その一方端が付勢部材１３を固定するための固定部材１４に固定され、その他方端が可動部材１１の第２所定位置に連結されている。付勢部材１３は、形状記憶合金アクチュエータ１０ａのバイアスバネとして機能する。
【００３５】
可動部材１１は、ＳＭＡ部材１２の駆動力および付勢部材１３の付勢力に応じて移動する部材であり、任意の形状でよい。本実施形態では、可動部材１１は、例えば、柱状のロッドである。
【００３６】
これら可動部材１１、ＳＭＡ部材１２および付勢部材１３の連結関係をより具体的に説明し、その動作を合わせて説明すると、図２に示す例では、まず、付勢部材１３が接続されている固定部材１４の面とＳＭＡ部材１２が接続されている固定部材１５の面とは、互いに対向する位置関係にある。ＳＭＡ部材１２は、固定部材１５の方向へ駆動力を生じ、付勢部材１３は、固定部材１４の方向へ付勢力を生じ、駆動力と付勢力とは、互いに逆方向となっている。ＳＭＡ部材１２および付勢部材１３は、ＳＭＡ部材１２に因る駆動力の方向と付勢部材１３に因る付勢力の方向とが一直線となるように、可動部材１１の両側にそれぞれに接続されている。つまり、第１所定位置は、可動部材１１における第２所定位置の反対側である。したがって、ＳＭＡ部材１２は、付勢部材１３に因る付勢力によって固定部材１４の方向に付勢されており、前記予め記憶されている形状から伸張するように変形されている。そして、ＳＭＡ部材１２は、通電加熱され、変態温度以上で縮んで前記予め記憶されている形状に回復することによって、固定部材１５の方向の駆動力が生じる。また、可動部材１１には、その一方端１１ａに穿設された孔に固定軸１６が挿通されており、第１および第２所定値がその一方端１１ａから他方端１１ｂの間にある。可動部材１１、ＳＭＡ部材１２および付勢部材１３は、固定軸１６（前記孔）を支点とし、第１および第２所定位置を力点とし、他方端を作用点とするいわば梃子を構成している。通電状態の場合では、ＳＭＡ部材１２は、通電加熱によって変態温度以上となって、縮んで前記予め記憶された形状に回復することによって、可動部材１１に固定部材１５の方向への駆動力を作用させ、その結果、可動部材１１は、固定軸１６を回転中心にＳＭＡ部材１２側の方向（図２に示す矢印Ｘ１方向）へ移動する。一方、非通電状態の場合では、ＳＭＡ部材１２は、自然放熱によって変態温度未満となり、付勢部材１３は、可動部材１１に固定部材１４の方向への付勢力を作用させ、その結果、ＳＭＡ部材１２は、前記予め記憶された形状から伸張し、可動部材１１は、固定軸１６を回転中心に付勢部材１３側の方向（図２に示す矢印Ｘ２方向）へ移動する。可動部材１１、ＳＭＡ部材１２および付勢部材１３が上述のようにいわば梃子を構成しているので、可動部材１１の他方端１１ｂは、ＳＭＡ部材１２（付勢部材１３）の変位よりも大きく移動することができる。
【００３７】
なお、図２に示す例では、第１所定位置と第２所定位置とは、可動部材１１における両側であるが同じ位置とされたが、可動部材１１における両側で異なる位置でも良い。また、図２に示す例では、ＳＭＡ部材１２および付勢部材１３は、可動部材１１の両側にそれぞれに接続されたが、可動部材１１の同じ側に接続されても良い。この場合では、付勢部材１３は、固定部材１５から離れる方向（ＳＭＡ部材１２の駆動力の方向と逆方向）への付勢力を生じさせる例えばコイルバネ（例えば圧縮コイルバネ）などで構成される。
【００３８】
そして、駆動装置の位置制御装置２０ａは、バイアス付与方式でＳＭＡ部材１２を用いて可動部材１１を移動する形状記憶合金アクチュエータに使用され、可動部材１１の位置を制御する装置であり、例えば、図３に示すように、抵抗素子２１と、検出部２２と、制御部２３と、駆動部２４とを備えて構成される。
【００３９】
抵抗素子２１は、電気的な抵抗値が予め既知の素子であり、ＳＭＡ部材１２に対して直列に接続されており、ＳＭＡ部材１２を介して接地されている。したがって、抵抗素子２１は、直列接続の抵抗素子２１およびＳＭＡ部材１２における電圧Ｖ０を分圧している。
【００４０】
検出部２２は、ＳＭＡ部材１２の抵抗値を検出し、この検出した抵抗値を制御部２３へ出力する回路である。
【００４１】
図３に示す例では、検出部２２は、直列接続の抵抗素子２１およびＳＭＡ部材１２における電圧と、抵抗素子２１とＳＭＡ部材１２との接続点における電圧とを検出し、これら検出した各電圧値に基づいてＳＭＡ部材１２の抵抗値を求め、この求めた抵抗値を制御部２３へ出力する。抵抗素子２１の抵抗値をＲｄとし、ＳＭＡ部材１２の抵抗値をＲｓｍａとし、直列接続の抵抗素子２１およびＳＭＡ部材１２における電圧をＶ０とし、そして、抵抗素子２１とＳＭＡ部材１２との接続点における電圧をＶ１とすると、Ｒｓｍａ＝（Ｖ１／（Ｖ０−Ｖ１））×Ｒｄとなる。
【００４２】
制御部２３は、位置制御装置２０ａの全体の動作を制御する回路であり、例えば、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて構成される。制御部２３は、機能的に、位置制御部２３ａと、変化点検出部２３ｂとを備える。
【００４３】
位置制御部２３ａは、ＳＭＡ部材１２における単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａが第１割合Ａ１からこの第１割合Ａ１と異なる第２割合Ａ２に変化する第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を基準に可動部材１１の位置を制御する。可動部材１１は、上述のように動作するため、可動部材１１の位置（例えば、可動部材１１の他方端１１ｂの位置）は、ＳＭＡ部材１２の変位Ｄと対応し、したがって、図１に示すように、ＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａに対応する。このため、制御部２３は、ＳＭＡ部材１２の変位ＤとＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａとの関係を記憶し、第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１と検出部２２で検出したＳＭＡ部材１２の現在の抵抗値Ｒｓｍａとに基づいて前記関係を参照して可動部材１１の位置を求め、可動部材１１の位置を制御する。より具体的には、制御部２３は、前記関係を例えばルックアップテーブルや関数式などで記憶し、第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１と検出部２２で検出したＳＭＡ部材１２の現在の抵抗値Ｒｓｍａとの差に基づいて前記関係を参照してＳＭＡ部材１２の変位Ｄを求め、この求めたＳＭＡ部材１２の変位Ｄに基づいて第１変化点Ｘ１における可動部材１１の初期位置を参照して可動部材１１の位置を求め、この求めた可動部材１１の現在の位置が可動部材１１の目標位置に対応するように、駆動部２４に制御信号を出力し、可動部材１１の位置を制御する。
【００４４】
変化点検出部２３ｂは、駆動部２４によって供給される電力量を順次に増加させ、検出部２２によって検出される抵抗値Ｒｓｍａに基づいて第１変化点Ｘ１を検出し、この検出した第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を制御部２３に記憶する。
【００４５】
駆動部２４は、制御部２３の制御に従って抵抗素子２１を介してＳＭＡ部材１２へ電力を供給する電源回路であり、例えば、ドライバＩＣや、トランジスタなどの個別素子などを備えて構成される。ＳＭＡ部材１２は、駆動部２４から電力供給を受けることによって通電加熱され、変態温度以上で予め記憶された形状に向けて当該温度（当該抵抗値Ｒｓｍａ）に応じた形状に変形（回復）する。駆動部２４は、例えば、出力電流値を調整することによってＳＭＡ部材１２へ供給する電力量を調整し、ＳＭＡ部材１２の温度（抵抗値Ｒｓｍａ）を調整する。また例えば、駆動部２４は、パルス状に電流を出力し、このパルス電流の周波数、デューティー比およびピーク値のうちの少なくとも１つを調整することによってＳＭＡ部材１２へ供給する電力量を調整し、ＳＭＡ部材１２の温度（抵抗値Ｒｓｍａ）を調整する。なお、駆動部２４は、電圧値を調整することによって電力量を調整する構成にしてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態の動作について説明する。このような構成の駆動装置１ａでは、可動部材１１の位置制御に当たって、まず、位置制御の基準が探索される。この位置制御の探索では、位置制御装置２０ａの制御部２３における変化点検出部２３ｂは、駆動部２４によって供給される電力量を順次に増加させ、検出部２２によって検出される抵抗値Ｒｓｍａに基づいて第１変化点Ｘ１を検出する。この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１が位置制御の基準とされる。
【００４７】
より具体的に説明すると、ＳＭＡ部材１２の単位温度変化（単位変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａは、第１変化点Ｘ１の前後で、第１割合Ａ１から絶対値で第１割合より大きな値の第２割合Ａ２に変化している。
【００４８】
このため、例えば、ＳＭＡ部材１２がマルテンサイト相の状態で付勢部材１３によって伸張されている状態において、変化点検出部２３ｂは、ＳＭＡ部材１２が単位温度変化するように、前回においてＳＭＡ部材１２に供給した電力量Ｓ（ｎ）に予め設定された所定値ｓ（ｎ＋１）を加算することによって、今回においてＳＭＡ部材１２に供給する電力量Ｓ（ｎ＋１）を求める。そして、変化点検出部２３ｂは、この求めた電力量Ｓ（ｎ＋１）がＳＭＡ部材１２に供給されるように、駆動部２４を制御する。なお、第１変化点Ｘ１の探索動作における最初では、今回においてＳＭＡ部材１２に供給する電力量Ｓ（ｎ＋１）は、予め設定された初期電力量Ｓ１とされる。この初期電力量Ｓ１は、通電加熱によるＳＭＡ部材１２の温度が変態温度よりも小さい温度となる電力量に設定される。
【００４９】
次に、変化点検出部２３ｂは、検出部２２で検出したＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）として検出部２２から取り込み、記憶する。
【００５０】
次に、変化点検出部２３ｂは、今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）から前回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ）を減算する。この減算結果は、ＳＭＡ部材１２が単位温度変化するような電力量ＳがＳＭＡ部材１２に供給されるので、ＳＭＡ部材１２の単位温度変化（単位変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａとなる。
【００５１】
次に、変化点検出部２３ｂは、この減算結果が予め設定された判定閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判断する。この減算結果と判定閾値Ｔｈとの比較は、ＳＭＡ部材１２の単位温度変化（単位変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが負であるので、絶対値で行われ、減算結果の絶対値が判定閾値Ｔｈよりも大きいか否かによって判断される。
【００５２】
この判断の結果、減算結果が予め設定された判定閾値Ｔｈよりも大きい場合には、変化点検出部２３ｂは、今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）が第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１であると判断し、今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）を第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１として制御部２３に記憶する。なお、この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１として今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）に代えて、前回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ）を用いても良い。
【００５３】
この第１抵抗値Ｒ１は、ＳＭＡ部材１２単体における抵抗値の最大値Ｒｍａｘよりも小さい。このため、予めＳＭＡ部材１２単体における抵抗値の最大値Ｒｍａｘを求めて制御部２３に記憶しておき、変化点検出部２３ｂがこの求めた第１抵抗値Ｒ１がＳＭＡ部材１２単体における抵抗値の最大値Ｒｍａｘよりも小さいか否かを判断することによって、第１抵抗値Ｒ１を誤検出しているか否かを判断することができる。
【００５４】
また、この第１抵抗値Ｒ１は、ＳＭＡ部材１２単体における抵抗値の最小値Ｒｍｉｎよりも大きい。このため、予めＳＭＡ部材１２単体における抵抗値の最小値Ｒｍｉｎを求めて制御部２３に記憶しておき、変化点検出部２３ｂがこの求めた第１抵抗値Ｒ１がＳＭＡ部材１２単体における抵抗値の最小値Ｒｍｉｎよりも大きいか否かを判断することによって、第１抵抗値Ｒ１を誤検出しているか否かを判断することができる。
【００５５】
一方、この判断の結果、減算結果が予め設定された判定閾値Ｔｈ以下である場合には、変化点検出部２３ｂは、次の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋２）を求めて判定閾値Ｔｈと比較すべく、次回においてＳＭＡ部材１２に供給する電力量Ｓ（ｎ＋２）を求める前記処理に処理を戻す。このため、単位温度変化が小さいほど第１変化点Ｘ１が精度よく検出され、第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を精度よく検出される。この結果、可動部材１１の位置制御をより高精度に行うことができる。単位温度変化が検出部２２における分解能の限界に設定されることで、第１変化点Ｘ１が最も精度よく検出される。
【００５６】
このように変化点検出部２３ｂは、ＳＭＡ部材１２が単位温度変化するような所定値ｓ（ｎ＋１）でＳＭＡ部材１２に供給される電力量Ｓ（ｎ＋１）を順次に増大させ、各電力量Ｓ（ｎ＋１）におけるＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出部２２で検出し、この検出した検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）と前回に検出した検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ）との差を求め、絶対値において、この求めた差が判定閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判断することで、この求めた差が判定閾値Ｔｈよりも大きい場合に、第１変化点Ｘ１が探索されたと判断し、この今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）を第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１として制御部２３に記憶する。
【００５７】
このように変化点検出部２３ｂが動作することで、第１変化点Ｘ１が探索され、第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１が検出される。この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１が可動部材１１の初期位置とされ、可動部材１１の位置制御における基準とされる。可動部材１１の初期位置は、本実施形態では、形状記憶合金アクチュエータ１０ａが上述のように構成されて駆動するので、ＳＭＡ部材１２がマルテンサイト相の状態で付勢部材１３によって伸張されている状態における可動部材１１の位置である。
【００５８】
そして、位置制御装置２０ａは、形状記憶合金アクチュエータ１０ａにおける可動部材１１の位置を制御する場合に、この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を基準に、検出部２２で検出された現在のＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて、可動部材１１の位置を制御する。
【００５９】
このように動作するので、本実施形態の駆動装置１ａおよび位置制御装置２０ａは、位置センサを用いることなく、形状記憶合金アクチュエータ１０ａをＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて可動部材１１の位置制御が可能となる。
【００６０】
なお、上述の実施形態において、位置制御の基準の探索は、上述の構成に限定されるものではなく、他の構成も可能である。
【００６１】
第１変化点Ｘ１は、ＳＭＡ部材１２の温度変化（変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが第１割合Ａ１である直線ＣＢ１と、ＳＭＡ部材１２の温度変化（変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが第２割合Ａ２である直線ＣＢ２との交点である。
【００６２】
このため、一例を挙げれば、例えば、ＳＭＡ部材１２がマルテンサイト相の状態で付勢部材１３によって伸張されている状態において、まず、変化点検出部２３ｂは、通電加熱によるＳＭＡ部材１２の温度が変態温度よりも小さい温度となる複数の電力量Ｓを駆動部２４でＳＭＡ部材１２に通電し、各電力量ＳにおけるＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出部２２で検出する。なお、前記複数の電力量ＳにおけるＳＭＡ部材１２の温度は、予め測定しておく。そして、変化点検出部２３ｂは、この検出結果からＳＭＡ部材１２の温度変化（変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが第１割合Ａ１である直線ＣＢ１を求める。ここで、前記複数の電力量Ｓは、直線ＣＢ１が求められればよいので、少なくとも２個でよいが、多いほど、直線ＣＢ１がより精度よく求められる。
【００６３】
次に、変化点検出部２３ｂは、通電加熱によるＳＭＡ部材１２の温度が変態温度以上の温度となる複数の電力量Ｓを駆動部２４でＳＭＡ部材１２に通電し、各電力量ＳにおけるＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出部２２で検出する。なお、前記複数の電力量ＳにおけるＳＭＡ部材１２の温度は、予め測定しておく。そして、変化点検出部２３ｂは、この検出結果からＳＭＡ部材１２の温度変化（変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが第２割合Ａ２である直線ＣＢ２を求める。ここで、前記複数の電力量Ｓは、直線ＣＢ２が求められればよいので、少なくとも２個でよいが、多いほど、直線ＣＢ２がより精度よく求められる。
【００６４】
そして、変化点検出部２３ｂは、これら求めた直線ＣＢ１と直線ＣＢ２との交点を求め、その抵抗値を制御部２３に記憶する。この求めた交点が第１変化点Ｘ１であり、その抵抗値Ｒが第１抵抗値Ｒ１である。直線ＣＢ１がｙ＝Ａ１ｘ＋αであり、直線ＣＢ２がｙ＝Ａ２ｘ＋βであるとすると、第１変化点Ｘ１は、（（α−β）／（Ａ２−Ａ１），α（α−β）／（Ａ２−Ａ１）＋β）となる。
【００６５】
変化点検出部２３ｂがこのように構成されることによって、少なくとも４個の測定によって第１変化点Ｘ１が求められ、この第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１が求められる。したがって、位置制御の基準の探索がより短時間で可能となる。
【００６６】
なお、上述の実施形態において、バイアス付与方式でＳＭＡ部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータ１０は、上述の構成に限定されるものではなく、他の構成も可能である。一例を挙げれば、例えば、図４に示す構成や後述の図８ないし図１０に示す構成も可能である。
【００６７】
図４は、駆動装置における形状記憶合金アクチュエータの他の構成を示す図である。図４において、この形状記憶合金アクチュエータ１０ｂは、可動部材３１と、ＳＭＡ部材３２と、付勢部材３３と、枠体３４とを備えて構成される。
【００６８】
可動部材３１は、ＳＭＡ部材３２の駆動力および付勢部材３３の付勢力に応じて移動する部材である。本形態では、例えば、可動部材３１は、柱状のロッドを略９０度に折り曲げ、この屈曲部３１ｃから一方端３１ａへ延びる第１アームと、この屈曲部３１ｃから他方端３１ｂへ延びる第２アームとから成る略Ｌ字形状の部材である。
【００６９】
ＳＭＡ部材３２は、予め所定の形状が記憶されたＳＭＡから成り、加熱されることによって前記駆動力を可動部材３１に与える部材であり、第１実施形態のＳＭＡ部材１２と同様である。ＳＭＡ部材３２は、その一方端が枠体３４に固定され、その他方端が可動部材３１の一方端３１ａに連結されている。
【００７０】
付勢部材３３は、ＳＭＡ部材３２の駆動力に抗した前記付勢力（バイアス）を可動部材３１に与える部材である。付勢部材３３は、例えば、コイルバネ（例えば圧縮コイルバネ）などから成り、その一方端が枠体３４に固定され、その他方端が可動部材１１における第２アームに連結されている。付勢部材３３は、形状記憶合金アクチュエータ１０ｂのバイアスバネとして機能する。
【００７１】
枠体３４は、これら可動部材３１、ＳＭＡ部材３２および付勢部材３３を収容する断面略コ字形状の部材であり、これら可動部材３１、ＳＭＡ部材３２および付勢部材３３を固定する固定部材としても機能する。枠体３４におけるコ字形状の開口部には、その開口距離を狭めるように、可動部材３１の可動範囲を規制するストッパ部が設けられている。このストッパ部は、図４に示す例では、枠体３４におけるコ字形状の上部を形成する上部部材３４ａの端部に略９０度下方向に延設（垂設）される上部ストッパ部３４ｃと、枠体３４におけるコ字形状の下部を形成する下部部材３４ｂの端部に略９０度上方向に延設（立設）される下部ストッパ部３４ｄとを備えて構成されている。この上部ストッパ部３４ｃの端部から下部ストッパ部３４ｄの端部までが前記開口距離であり、この範囲以内のいずれかの範囲で可動部材３１の可動範囲が設定される。
【００７２】
図４に示す例では、ＳＭＡ部材３２の前記一方端は、枠体３４の下部ストッパ部３４ｄに固定され、ＳＭＡ部材３２は、下部ストッパ部３４ｄの方向へ駆動力を生じる。付勢部材３３の前記一方端は、枠体３４の上部部材３４ａの内面に固定され、上部部材３４ａから離れる方向へ付勢力を生じる。可動部材３１が略Ｌ字形状とされ、その屈曲部３１ｃに穿設された孔に固定軸３６が挿通されており、ＳＭＡ部材３２の他方端および付勢部材３３の他方端が屈曲部３１ｃを挟むように、可動部材３１における一方端３１ａおよび第２アームの所定位置にそれぞれ連結されている。したがって、ＳＭＡ部材３２は、付勢部材３３に因る付勢力によって下部ストッパ部３４ｄから離れる方向に付勢されており、前記予め記憶されている形状から伸張するように変形されている。そして、ＳＭＡ部材３２は、通電加熱され、変態温度以上で縮んで前記予め記憶されている形状に回復することによって、下部ストッパ部３４ｄの方向の駆動力が生じる。このように付勢部材３３は、ＳＭＡ部材３２の駆動力に抗した付勢力を可動部材１１に与えている。これら可動部材３１、ＳＭＡ部材３２および付勢部材３３は、固定軸３６（前記孔）を支点とし、可動部材３１の一方端３１ａにおけるＳＭＡ３２が連結されている箇所および可動部材３１の第２アームにおける付勢部材３３が連結されている前記所定位置を力点とし、可動部材３１の他方端３１ｂを作用点とするいわば梃子を構成している。通電状態の場合では、ＳＭＡ部材３２は、通電加熱によって変態温度以上となって、縮んで前記予め記憶された形状に回復することによって、可動部材３１の一方端３１ａに下部ストッパ部３４ｄの方向への駆動力を作用させ、その結果、可動部材３１の他方端３１ｂは、固定軸３６を回転中心に付勢部材３３側（上部ストッパ部３４ｃ）の方向（図５に示す矢印Ｙ１方向）へ移動する。一方、非通電状態の場合では、ＳＭＡ部材３２は、自然放熱によって変態温度未満となり、付勢部材３３は、可動部材３１の他方端３１ｂに上部部材３４ａから離れる方向への付勢力を作用させ、その結果、ＳＭＡ部材３２は、前記予め記憶された形状から伸張し、可動部材３１の他方端３１ｂは、固定軸３６を回転中心に下部ストッパ部３４ｄの方向（図５に示す矢印Ｙ２方向）へ移動する。可動部材３１、ＳＭＡ部材３２および付勢部材３３が上述のようにいわば梃子を構成し、第１アームの長さよりも第２アームの長さが長くされているので、可動部材３１の他方端３１ｂは、ＳＭＡ部材３２の変位よりも大きく移動することができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態において、バイアス付与方式でＳＭＡ部材を用いて可動部材を移動する形状記憶合金アクチュエータ１０に使用され、前記可動部材の位置を制御する位置制御装置２０は、上述の構成に限定されるものではなく、他の構成も可能である。一例を挙げれば、例えば、図５に示す構成も可能である。
【００７４】
図５は、駆動装置における位置制御装置の他の構成を示す図である。図３に示す位置制御装置２０ａは、ＳＭＡ部材１２に直列に抵抗素子２１を接続することによってＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出する回路であるが、図５に示す位置制御装置２０ｂは、第１ないし第３抵抗素子４１ａ〜４１ｃおよびＳＭＡ部材１２でブリッジ回路を構成し、ＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出する回路である。
【００７５】
図５において、位置制御装置２０ｂは、第１ないし第３抵抗素子４１ａ〜４１ｃと、検出部４２と、制御部２３と、駆動部２４とを備えて構成される。位置制御装置２０ｂの制御部２３および駆動部２４は、位置制御装置２０ａの制御部２３および駆動部２４と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
第１ないし第３抵抗素子４１ａ〜４１ｂは、電気的な抵抗値が予め既知の素子である。第１抵抗素子４１ａは、ＳＭＡ部材１２に対して直列に接続されており、ＳＭＡ部材１２を介して接地されている。第２抵抗素子４１ｂは、第３抵抗素子４１ｃに対して直列に接続されており、第３抵抗素子４１ｃを介して接地されている。そして、これら直列接続の第１抵抗素子４１ａおよびＳＭＡ部材１２と、直列接続の第２抵抗素子４１ｂおよび第３抵抗素子４１ｃとが並列に接続されている。なお、駆動部２４は、第１抵抗素子４１ａと第２抵抗素子４１ｂとの接続点に接続されている。
【００７７】
検出部４２は、ＳＭＡ部材１２の抵抗値を検出し、この検出した抵抗値を制御部２３へ出力する回路である。
【００７８】
図５に示す例では、検出部４２は、第１抵抗素子４１ａとＳＭＡ部材１２との接続点における電圧と、第２抵抗素子４１ｂと第３抵抗素子４１ｃとの接続点における電圧とを検出し、これら検出した各電圧値に基づいてＳＭＡ部材１２の抵抗値を求め、この求めた抵抗値を制御部２３へ出力する。第１ないし第３抵抗素子４１ａ〜４１ｃの各抵抗値をＲｄ１〜Ｒｄ３とし、ＳＭＡ部材１２の抵抗値をＲｓｍａとし、第１抵抗素子４１ａとＳＭＡ部材１２との接続点における電圧をＶ２とし、そして、第２抵抗素子４１ｂと第３抵抗素子４１ｃとの接続点における電圧Ｖ３とすると、Ｒｓｍａ＝（Ｖ２／（（１＋Ｒｄ２／Ｒｄ３）Ｖ３−Ｖ２））×Ｒｄ１となる。
【００７９】
図３に示す位置制御装置２０ａは、簡単な構成でＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出することができる。図５に示す位置制御装置２０ｂは、ＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａをより高精度で検出することができ、この結果、可動部材１１の位置をより高精度で制御することが可能となる。
【００８０】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態における撮像装置の構成を示す図である。図７は、第２実施形態の撮像装置における形状記憶合金アクチュエータにおける温度と抵抗値との関係を示す図である。図７の横軸は、温度Ｔ（変位Ｄ）であり、その縦軸は、抵抗値Ｒである。実線ＣＢは、図７に示す形状記憶合金アクチュエータにおける特性を示し、破線ＣＸは、形状記憶合金単体の特性を示す。
【００８１】
第２実施形態は、撮像光学系に含まれるレンズの駆動に、第１実施形態の駆動装置１ａが用いられた撮像装置２ａである。この撮像装置２ａは、可動部材５１と、ＳＭＡ部材５２と、付勢部材５３と、固定部材５４、６２と、ベース板５５と、ガイド部材５７と、玉枠５８と、レンズ５９と、撮像素子６０と、ストッパ部材６１と、図６に不図示の図２に示す位置制御装置２０ａまたは図５に示す位置制御装置２０ｂとを備えて構成される。
【００８２】
可動部材５１、ＳＭＡ部材５２、付勢部材５３および固定部材５４は、可動部材５１の他方端５１ｂが断面略コ字形状とされている点を除き、第１実施形態の駆動装置１ａにおける可動部材１１、ＳＭＡ部材１２、付勢部材１３および固定部材１４と同様であるので、その説明を省略する。なお、可動部材５１は、第１実施形態の固定軸１６に対応する固定軸５６で回転可能に支持されている。そして、ベース板５５が第１実施形態の駆動装置における固定部材１５としても機能している。これら可動部材５１、ＳＭＡ部材５２、付勢部材５３、固定部材５４およびベース板５５によって形状記憶合金アクチュエータが構成される。
【００８３】
ガイド部材５７は、玉枠５８の移動方向を案内する部材であり、例えば、円柱状のロッドである。ガイド部材５７は、ベース板５５の所定位置に立設されている。
【００８４】
玉枠５８は、レンズ５９を支持する部材である。玉枠５８には、一直径線上の位置から半径方向外方側に延びる一対の片部５８ａ、５８ｂが形成されている。一方片部５８ａには、ガイド部材５７が挿通される孔が穿設されており、その端部が可動部材５１の他方端５１ｂにおけるコ字形状の開口部に遊嵌されている。
【００８５】
レンズ５９は、光を集束または発散させる光学素子であり、被写体の光学像を撮像素子６０の撮像面に結像させる撮像光学系に含まれる。レンズ５９は、例えば、ズームレンズやフォーカスレンズなどとして機能する。
【００８６】
撮像素子６０は、例えば、受光光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各成分の画像信号に光電変換することで、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装置である。この撮像素子６０は、例えば、光電変換素子が２次元状に配置されたＣＣＤイメージセンサの各光電変換素子の表面に、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、いわゆるベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサを備えて構成される。このようなＣＣＤイメージセンサの他、ＣＭＯＳイメージセンサやＶＭＩＳイメージセンサなども用いることができる。撮像素子６０は、その撮像面の中心が撮像光学系の光軸に一致するように、ベース板５５上に配設されている。
【００８７】
ストッパ部材６１は、玉枠５８の移動範囲を規制する部材であり、玉枠５８の移動上限を規制する上部ストッパ部材６１ａと、玉枠５８の移動下限を規制する下部ストッパ部材６１ｂとを備えて構成される。上部ストッパ部材６１ａは、玉枠５８が上方に移動した場合に、玉枠５８の他方片部５８ｂに当接するように、固定部材６２に配設され、下部ストッパ部材６１ｂは、玉枠５８が下方に移動した場合に、玉枠５８の他方片部５８ｂに当接するように、ベース板５５に配設されている。
【００８８】
ベース板５５は、これらＳＭＡ部材５２、ガイド部材５７、撮像素子６０および下部ストッパ部材６１ｂを支持する部材である。
【００８９】
次に、本実施形態の動作について説明する。このような構成の撮像装置２ａでは、可動部材５１がＳＭＡ部材５２の駆動力および付勢部材５３の付勢力によって固定軸５６を回転中心に移動すると、そのコ字形状の他方端５１ｂにおける開口部にその一方片部５８ａが遊嵌されている玉枠５８が、移動する。可動部材５１は、固定軸５６を回転中心に回転移動するが、玉枠５８は、ガイド部材５７にガイドされ、その移動方向が規制されているため、上下方向に移動する。そして、玉枠５８が移動することによって、玉枠５８に支持されているレンズ５９が移動する。これによって、レンズ５９が例えばズームレンズとして機能する場合には、被写体の光学像がズーミングされ、また例えば、レンズ５９がフォーカスレンズである場合には、被写体の光学像が撮像素子６０の撮像面に結像される。
【００９０】
ここで、玉枠５８は、上方向では、他方片部５８ｂが上部ストッパ部材６１ａの端部に当接することでその移動が規制され、下方向では、他方片部５８ｂが下部ストッパ部材６１ｂの端部に当接することでその移動が規制される。
【００９１】
このため、第２実施形態の撮像装置２ａに用いられた駆動装置では、図７に示すように、ＳＭＡ部材５２の温度Ｔの上昇に従って、単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａは、第１割合Ａ１から第１変化点Ｘ１で第１割合Ａ１と異なる第２割合Ａ２に変化する。そして、さらにＳＭＡ部材５２の温度Ｔが上昇すると玉枠５８の他方片部５８ｂが下部ストッパ部材６１ｂの端部に当接して移動できなくなり、ＳＭＡ部材５２の変位Ｄも規制される。この結果、ＳＭＡ部材５２の温度Ｔの上昇に従って、単位温度変化に対する抵抗変化の割合Ａは、第１変化点Ｘ１の後に、第２割合Ａ２から第２割合Ａ２と異なる第３割合Ａ３に変化する。したがって、この温度変化に対する抵抗特性には、ＳＭＡ部材５２の温度の上昇に従って第２割合Ａ２から第３割合Ａ３へ変化する第２変化点Ｘ２が存在するようになる。
【００９２】
本実施形態の撮像装置２ａにおける位置制御装置２０では、変化点検出部２３ｂは、まず、第１実施形態と同様に動作することによって第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を検出して制御部２３に記憶する。
【００９３】
次に、第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２を検出すべく、変化点検出部２３ｂは、駆動部２４によって供給される電力量を順次に増加させ、検出部２２（４２）によって検出される抵抗値に基づいて第２変化点Ｘ２を検出し、この第２変化点Ｘ２を与える検出部２２（４２）によって検出された抵抗値を第２抵抗値Ｒ２として制御部２３に記憶する。より具体的には、変化点検出部２３ｂは、ＳＭＡ部材１２が単位温度変化するような所定値ｓ（ｎ＋１）でＳＭＡ部材１２に供給される電力量Ｓ（ｎ＋１）を順次に増大させ、各電力量Ｓ（ｎ＋１）におけるＳＭＡ部材１２の抵抗値Ｒｓｍａを検出部２２で検出し、この検出した検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）と前回に検出した検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ）との差を求め、絶対値において、この求めた差が判定閾値Ｔｈよりも小さいか否かを判断することで、この求めた差が判定閾値Ｔｈよりも小さい場合に、第２変化点Ｘ２が探索されたと判断し、この今回の検出抵抗値Ｒｓｍａ（ｎ＋１）を第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２として制御部２３に記憶する。
【００９４】
なお、第２変化点Ｘ２は、ＳＭＡ部材５２の温度変化（変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが第２割合Ａ２である直線ＣＢ２と、ＳＭＡ部材５２の温度変化（変位変化）に対する抵抗変化の割合Ａが第３割合Ａ３である直線ＣＢ３との交点であるから、第１実施形態と同様に、直線ＣＢ２および直線ＣＢ３を求めてその交点として第２変化点Ｘ２および第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２を求めるように変化点検出部２３ｂが構成されても良い。
【００９５】
そして、位置制御装置２０は、形状記憶合金アクチュエータ１０における可動部材５１の位置を制御する場合に、この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を基準に、検出部２２（４２）で検出された現在のＳＭＡ部材５２の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて、可動部材５１の位置を制御する。
【００９６】
このように動作するので、本実施形態の撮像装置２ａおよび位置制御装置２０は、位置センサを用いることなく、形状記憶合金アクチュエータ１０をＳＭＡ部材５２の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて可動部材５１の位置制御が可能となる。
【００９７】
また、可動部材５１の位置制御に当たって、位置制御装置２０は、第１変化点Ｘ１後に現れる第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２を可動部材５１の移動終了位置として設定する。このため、可動部材５１が適切に位置制御されるため、可動部材５１などの損傷やＳＭＡ部材５２の異常加熱などに因る形状記憶合金アクチュエータ１０の故障が低減される。
【００９８】
なお、上述の実施形態において、位置制御装置２０は、この可動部材５１の位置制御に当たって、第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２に基づいて第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を算出し、この算出した第１抵抗値Ｒ１を基準に可動部材５１の位置を制御してもよい。すなわち、第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１を、第２変化点Ｘ２を与える第２抵抗値Ｒ２に基づいて算出することによって、上述と同様の位置制御が実現可能である。例えば、図６において、上述したように、まず、ＳＭＡ部材５２の駆動力によって可動部材５１が下側に移動され、玉枠５８が下部ストッパ部材６１ｂの端部に当接した場合における第２抵抗値Ｒ２を与える第２変化点Ｘ２が変化点検出部２３ｂによって検出される。次に、図７に示すように、この第２抵抗値Ｒ２と、ＳＭＡ部材５２の材料および形状によって決定される、予め求められている第２割合Ａ２と、付勢部材５３の付勢力等によって決定される、予め求められている条件（ＴＲ２とＴＲ１との差の値）とから、第１変化点Ｘ１を与える第１抵抗値Ｒ１が制御部２３によって算出される。そして、位置制御装置２０は、形状記憶合金アクチュエータ１０における可動部材５１の位置を制御する場合に、この算出した第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を基準に、検出部２２（４２）で検出された現在のＳＭＡ部材５２の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて、可動部材５１の位置を制御する。したがって、位置制御装置２０は、位置センサを用いることなく、形状記憶合金アクチュエータ１０をＳＭＡ部材５２の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて可動部材５１の位置制御が可能となる。
【００９９】
なお、上述の実施形態において、位置制御装置２０は、この可動部材５１の位置制御に当たって、第１抵抗値Ｒ１と第２抵抗値Ｒ２との間における所定範囲を可動部材５１の移動範囲に設定してもよい。例えば、第１抵抗値Ｒ１から第２抵抗値Ｒ２までの範囲が可動部材５１の移動範囲とされる。また例えば、図７に示すように、第１抵抗値Ｒ１より小さく第２抵抗値Ｒ２よりも大きい２個の抵抗値をそれぞれＲａ、Ｒｂ（但し、Ｒａ＞Ｒｂ）とした場合に、抵抗値Ｒａから抵抗値Ｒｂまでの範囲が可動部材５１の移動範囲とされる。また例えば、第１抵抗値Ｒ１から所定値ｒだけ小さい第３抵抗値（Ｒ１−ｒ）までの範囲が可動部材５１の移動範囲とされる。
【０１００】
第１抵抗値Ｒ１と第２抵抗値Ｒ２との間では、ＳＭＡ部材５２における抵抗値Ｒｓｍａと変位Ｄとの関係は、高い線形性を有している。このため、このような構成によれば、可動部材５１が適切に位置制御されて形状記憶合金アクチュエータ１０の故障が低減されるだけでなく、第１抵抗値Ｒ１と第２抵抗値Ｒ２との間における所定範囲が可動部材５１の移動範囲とされるので、可動部材５１の位置がより高精度に制御可能となる。
【０１０１】
このため、このような可動部材５１によってレンズ５９が移動し、位置制御装置２０によって位置制御されるので、レンズ５９が例えばズームレンズとして機能する場合には、被写体の光学像がより高精度にズーミングされ、また例えば、レンズ５９がフォーカスレンズである場合には、被写体の光学像が撮像素子６０の撮像面により高精度で結像される。
【０１０２】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態における撮像装置の構成を示す図である。図９は、図８に示す撮像装置における主要構成の分解斜視図である。図１０は、図８に示す撮像装置の縦断面図である。
【０１０３】
第３実施形態は、撮像光学系に含まれるレンズの駆動に、本発明に係る駆動装置１ｂが用いられた撮像装置２ｂである。第３実施形態の撮像装置２ｂは、レンズユニットと、そのレンズユニットの外方側から駆動力を与えることでこのレンズユニットを光軸方向に移動させる駆動装置１ｂと、レンズユニットの位置を制御するために駆動装置を制御する位置制御装置２０とを備え、駆動装置１ｂは、４本のアームがレンズユニットを内部に収納するように四角形に連結されて成る２枚のリンク部材と、これら２枚のリンク部材の一方の対角線方向の隅角部同士を所定の間隔を開けて相互に接合する接合部と、この接合部に巻掛けられる線状のＳＭＡ部材とを含み、これら２枚のリンク部材の前記一方の対角線方向の隅角部に設けられた接合部が駆動力の入力端となり、他方の対角線方向の隅角部が駆動力の出力端となり、一方のリンク部材の他方の対角線方向の隅角部間にはレンズユニットが懸架され、ＳＭＡ部材が緊縮／弛緩することで前記他方の対角線方向の隅角部間が相互に離反／近接変位し、レンズユニットが光軸方向に移動する装置である。
【０１０４】
より具体的に説明すると、図８ないし図１０に示すように、この撮像装置２ｂは、大略的に、レンズユニット１１０と、このレンズユニット１１０を光軸ＡＸ方向に移動させる駆動装置１ｂとしてのリンク部材１２１、１２２、ＳＭＡ部材１３０およびバイアスばね１４３と、レンズユニット１１０を保持するばね部材１４１、１４２と、レンズユニット１１０の像面側に配置された被写体の光学像を光電変換する撮像素子１０３と、例えば図２や図４に示す位置制御装置２０（図８ないし図１０に不図示）とを備えて構成される。
【０１０５】
ばね部材１４１、１４２は、レンズユニット１１０を光軸ＡＸ方向とは交差する方向への移動を阻止しつつ、光軸ＡＸ方向への移動を許容するように、固定位置である上側基台１５１および下側基台１５２との間に、前後一対で設けられている。バイアスばね１４３は、ＳＭＡ部材１３０の変態温度以上の高温時における過剰な緊縮によるレンズユニット１１０の飛び出しを防止すると共に、ＳＭＡ部材１３０が反応する温度が加わっているテンションによって異なるので、所定の電流による一定温度の発熱で所定量緊縮するように、不図示の前面パネルなどとの間に介在されている。
【０１０６】
レンズユニット１１０は、図９で示すように、レンズ１１１が嵌め込まれた玉枠１１２と、大略的に円筒型を呈し、玉枠１１２がその前面側にねじ込まれることで、任意のレンズ１１１を取付け可能となっている鏡筒１１３とを備えて構成される。玉枠１１２は、切欠１１４が工具などで把持され、その外周面に刻設された外ねじが鏡筒１１３の内周面に刻設された内ねじにねじ込まれることで取付けられる。レンズ１１１は、フォーカスレンズやズームレンズなどであり、レンズユニット１１０は、撮像素子１０３の撮像面に対し被写体の光学像を結像させる撮像光学系を構成している。
【０１０７】
鏡筒１１３の前端側において、一直径線上の位置からは、半径方向外方側に延びる一対の懸架片１１５が形成されており、この懸架片１１５によって、レンズユニット１１０は、リンク部材１２１と係合（支持）されている。鏡筒１１３の後端側では、懸架片１１５が形成された直径線と直交する直径線上の位置に、光軸ＡＸ方向に延びる一対の案内凸条１１６が形成される。
【０１０８】
リンク部材１２１、１２２は、４本のアーム１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ；１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄが、レンズユニット１１０を内部に収納するように、連結片１２１ｅ、１２１ｆ；１２２ｅ、１２２ｆによって菱形に連結されて成る。これらのリンク部材１２１、１２２の構成材料としては、特に限定はなく、駆動力を伝達できる強度を有する一方で、各アーム１２１ａ、１２１ｂ；１２１ｃ、１２１ｄ；１２２ａ、１２２ｂ；１２２ｃ、１２２ｄと連結片１２１ｅ；１２１ｆ；１２２ｅ；１２２ｆとの接合部およびアーム２１ａ、１２１ｃ；１２１ｂ、１２１ｄ；１２２ａ、１２２ｃ；１２２ｂ、１２２ｄ同士の接合部が、弾性変形して節の機能を果たし得る部材であればよい。たとえば、金属薄板や弾性高分子シートを切り抜き、折り曲げ形成して作成することができる。特に、前記節での弾性変形による力の損失が小さくなるように曲げ弾性率が小さく、また弾性変形により破断し難いよう曲げ強さが大きく、さらに耐熱性に優れる樹脂材料が望ましい。このような樹脂材料としては、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートを使用することができる。これらの樹脂材料を使用した場合には、また、ＳＭＡ部材１３０との接触に対して、このリンク部材１２１、１２２による電気的な短絡や、熱逃避を考慮しなくて良い。
【０１０９】
これらのリンク部材１２１、１２２は、長径方向の隅角部である連結片１２１ｅ、１２１ｆ；１２２ｅ、１２２ｆ間が、接合部であるピン１２３によって相互に接合されるとともに、そのピン１２３にＳＭＡ部材１３０が巻掛けられて、光軸ＡＸと直交する方向の駆動力の入力が与えられる変位入力部となる。この変位入力部に与えられた駆動力に基づいて、リンク部材１２１、１２２は、図１０で示すように、長径方向の断面でパンタグラフ式の動作を行い、短径方向の隅角部であるアーム１２１ａ、１２１ｃ；１２１ｂ、１２１ｄ；１２２ａ、１２２ｃ；１２２ｂ、１２２ｄの連結点１２１ｇ、１２１ｈ；１２２ｇ、１２２ｈが、光軸ＡＸ方向に移動する変位出力部となる。一方のリンク部材１２１の連結点１２１ｇ、１２１ｈには、レンズユニット１１０の懸架片１１５が搭載され、他方のリンク部材１２１の連結点１２２ｇ、１２２ｈは、中間基台１５３上に搭載される。
【０１１０】
連結点１２１ｇ、１２１ｈ；１２２ｇ、１２２ｈには、内方側から切欠き１２１ｉ、１２２ｉが形成されている。これらの切欠き１２１ｉ、１２２ｉに代えて、短径方向に延びるスリットなどが形成されてもよい。リンク部材１２１の切欠き１２１ｉには、懸架片１１５に形成された突起１１５ａが嵌り込み、レンズユニット１１０の長径方向のずれが阻止されている。なお、切欠き１２１ｉが外方側から内方側へ形成された場合、およびスリットの場合には、このレンズユニット１１０の脱落を確実に防止することができる。同様に、リンク部材１２２の切欠き１２２ｉには、中間基台１５３に形成された突起１５３ａが嵌り込み、リンク部材１２２の長径方向のずれが阻止されている。
【０１１１】
ＳＭＡ部材１３０は、予め所定の形状が記憶されたＳＭＡから成り、加熱されることによって駆動力をピン１２３に与える部材であり、第１実施形態のＳＭＡ部材１２と同様である。ＳＭＡ部材１３０の両端は、通電加熱用の電極となるかしめ金具１３１ａ、１３２ａでかしめ固定される。
【０１１２】
これらの連結片１２１ｅ、１２１ｆ；１２２ｅ、１２２ｆには、絞りによって凹所がそれぞれ形成されており、一方のリンク部材１２１については、その凹所の底面に打抜きによって孔が形成されている。そして、ピン１２３は、前記孔を挿通した後、その頭部と前記孔の周縁部とが、レーザ、超音波、ヒータなどを用いて熱溶着された後、前記孔を挿通したピン１２３の先端が前記凹所の底面と接着や熱溶着されることで、リンク部材１２１とリンク部材１２２とが前記パンタグラフ状に組立てられる。このとき、連結片１２１ｅ、１２１ｆと連結片１２２ｅ、１２２ｆとは、相互に平行で、たとえば０．４〜０．５ｍｍの間隔を隔てて配置される。
【０１１３】
こうして組立てられたリンク部材１２１、１２２は、突起１５３ａが切欠き１２２ｉに嵌り込むように中間基台１５３に搭載される。このとき、中間基台１５３には、上側基台１５１を搭載支持する複数の支柱１５４、ＳＭＡ部材１３０の両端を張架する支柱１３１、１３２および中点を支持する支柱１３３が立設されている。支柱１３１から連結片１２１ｅ、１２２ｅ側のピン１２３、支柱１３３、連結片１２１ｆ、１２２ｆ側のピン１２３を経由して支柱１３２にＳＭＡ部材１３０が巻掛けられるので、支柱１３１〜１３３は、前記菱形の短径方向の位置に立設されることになる。
【０１１４】
その後、レンズユニット１１０に代えて、中間基台１５３に形成された孔１５３ｂには、治具が嵌め込まれ、リンク部材１２１、１２２を、切欠き１２１ｉ、１２２ｉの位置において、所定の状態で（前記パンタグラフの高さが一定の高さとなるように）支持して、ＳＭＡ部材１３０が上述の経路で掛け渡され、両端の支柱１３１、１３２の先端のかしめ金具１３１ａ、１３２ａがかしめられることで、ＳＭＡ部材１３０が一定の長さおよび張力で張架される。
【０１１５】
続いて、中間基台１５３から前記治具が取外され、後述のばね部材１４２および撮像素子１０３が取付けられた下側基台１５２が取付けられる。その後、バイアスばね１４３が取付けられたレンズユニット１１０が孔５３ｂに挿入され、後端部がばね部材１４２と接着される。
【０１１６】
続いて、ばね部材１４１が取付けられた上側基台１５１が支柱１５４上に取付けられ、レンズユニット１１０の前端部がばね部材１４１と接着されることで、撮像装置２ｂが完成する。上側基台１５１には、レンズユニット１１０が遊挿する孔と、それに連なり、懸架片１１５が遊挿する孔とが形成されている。
【０１１７】
中間基台１５３は、レンズユニット１１０に必要な長さと、リンク部材１２１、１２２による前述のようなパンタグラフ動作のストロークとの差を解消するために、撮像素子１０３を搭載する下側基台１５２上に適宜設けられる。本実施形態では、この中間基台１５３が設けられることを利用して、レンズユニット１１０の鏡筒１１３の後端側に光軸ＡＸ方向に延びる一対の案内凸条１１６が形成されており、これに対応して、この中間基台１５３には、レンズユニット１１０の投影面側の一部分である鏡筒１１３の後端側が沈胴する孔１５３ｂに、光軸ＡＸ方向に延びる一対の案内凹溝１５３ｃが形成されている。
【０１１８】
これによって、レンズ部分である玉枠１１２が筒体である鏡筒１１３の前面側に前述のようにねじ込まれる際に、鏡筒１１３の光軸ＡＸ回りの回転が阻止され、レンズユニット１１０を懸架するばね部材１４１、１４２の弾性変形の範囲に抑えることができ、共通の駆動機構を使用して任意のレンズ１１１を取付け可能となり、レンズ１１１に対する汎用性を向上することができる。また、耐衝撃性を向上することもできる。さらにまた、ばね部材１４１、１４２を、従来より柔らかくしてストロークを向上したり、小型化したりすることもできる。また、案内凸条１１６およびその案内凹溝は、レンズユニット１１０において、懸架片１１５が形成された直径線、すなわち菱形の短径方向と直交する直径線、したがって長径方向の直径線上の位置に設けられるので、レンズユニット１１０に近接した部分に比較的容易に、そのスペースを確保することができる。さらにまた、案内凸条１１６および案内凹溝は、レンズユニット１１０の重心を挟んで対称位置に一対で設けられるので、その案内凸条１１６と案内凹溝との嵌め合いに対して、レンズユニット１１０を光軸ＡＸから傾かないように、安定して移動させることができる。
【０１１９】
なお、前述のようなレンズユニット１１０の長さとパンタグラフ動作のストロークとの関係で、中間基台１５３が設けられない場合には、下側基台１５２から専用の柱を立設し、その柱に案内凹溝を形成するようにしてもよい。また、中間基台１５３が設けられる場合には、その柱をこの中間基台１５３で兼用することができるとともに、前記孔１５３ｂによってレンズユニット１１０の外周面を案内して、レンズユニット１１０を軸心のずれ（並進）なく移動させることができる。また、案内凸条１１６が中間基台１５３の孔１５３ｂ内に設けられ、案内凹溝が鏡筒１１３に設けられてもよい。
【０１２０】
ばね部材１４１は、レンズユニット１１０を内包するように環状に形成され、周方向に１８０°間隔を開けた対向位置が上側基台１５１（ばね部材１４１）または下側基台１５２（ばね部材１４２）の固定位置に固定される第１環状部と、第１環状部に沿って形成される第２環状部と、前記第１環状部における前記対向位置間の中点を前記第２環状部１４１ｃに連結する連結片と、前記第２環状部における前記連結片間の中点から延び、レンズユニット１１０を懸架する懸架片とを備えて構成される。そして、ばね部材１４２も同様に構成されている。
【０１２１】
前記連結片と前記懸架片とは、周上で同じ角度位置に位置しており、１つの懸架片は、固定位置から相互に略反対方向に延びる第１環状部から前記連結片で折返され、前記固定位置側に戻ってきた第２環状部から成る一対のばね部材で支持される。これによって、前記連結片と前記懸架片とが近接／離反することで、レンズユニット１１０が光軸ＡＸ方向へ移動しても支持可能となり、その光軸ＡＸ方向の移動に対するばね部材の伸縮によってもレンズユニット１１０の周方向への回転力は、発生せず、レンズユニット１１０を常に光軸ＡＸと平行に、かつ軸心のずれなく移動させることができる。そして、通常、このような長いストロークの板ばね部材の場合、耐衝撃性を向上するためには、板厚を厚く、または板幅を広く形成する必要があるのに対して、前述のように鏡筒１１３の後端側が中間基台１５３の孔１５３ｂに嵌り込むことでレンズユニット１１０の並進が抑えられており、さらに案内凸条１１６がその案内凹溝に嵌り込むことでレンズユニット１１０の周方向への回転が阻止されているので、耐衝撃性は、確保されており、前記のように板厚を厚くしたり板幅を広くしたりする必要もない。
【０１２２】
バイアスばね１４３は、ＳＭＡ部材１３０の動作（緊縮）によってレンズユニット１１０が移動される方向とは逆方向にレンズユニット１１０を付勢するものであり、玉枠１１２の周縁サイズと略合致した径の圧縮コイルバネから成り、その玉枠１１２の頂面に一端側（下端側）が当接されている。なお、バイアスばね１４３の他端側（上端側）は、例えば、図略の携帯電話機のハウジング内面等に当接されることとなる。
【０１２３】
このバイアスばね１４３の力量は、ＳＭＡ部材１３０による駆動力よりも弱いものとされる。すなわち、ＳＭＡ部材１３０が動作していない場合は、レンズユニット１１０は、下側基台１５２に向けて（図１０の下方）押圧され、上述のようにＳＭＡ部材１３０に一定のテンションを与えており、ＳＭＡ部材１３０が動作すると、バイアスばね１４３の押圧力に抗してレンズユニット１１０は、反対方向（図１０の上方）に移動される。換言すると、バイアスばね１４３は、ＳＭＡ部材１３０の動作が終了した後に、レンズユニット１１０をホームポジションに復帰させるバイアス力をレンズユニット１１０に与えるものである。このようなバイアスばね１４３を組み付けることで、常時バイアス力がレンズユニット１１０に与えられることから、ＳＭＡ部材１３０への電力量を制御することによってレンズユニット１１０をホームポジションに復帰させることができる。
【０１２４】
撮像素子１０３は、レンズユニット１１０により結像された被写体の光学像の光量に応じて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各成分の画像信号に光電変換して出力するものである。
【０１２５】
続いて、上述のように構成される撮像装置の機械的な動作について説明する。ＳＭＡ部材１３０の両電極となるかしめ金具１３１ａ、１３２ａ間に所定の電圧が印加され、通電によってＳＭＡ部材１３０が加熱され、変態温度以上になると、ＳＭＡ部材１３０は、駆動力として緊縮力を発生する。この緊縮力は、ＳＭＡ部材１３０が架け渡されているリンク部材１２１、１２２の変位入力部となるピン１２３に作用する。すなわち、１８０度相対する外側方向から光軸ＡＸの中心方向へ向かう移動力Ｆ１、Ｆ２が、ピン１２３間に与えられる。
【０１２６】
この移動力Ｆ１、Ｆ２を受けてリンク部材１２１、１２２は、その高さ寸法が光軸ＡＸ方向に拡大するように変形してパンタグラフ式の動作を行う。すなわち、節となるアーム１２１ａ、１２１ｂ；１２１ｃ、１２１ｄ；１２２ａ、１２２ｂ；１２２ｃ、１２２ｄと連結片１２１ｅ；１２１ｆ；１２２ｅ；１２２ｆとの接合部およびアーム１２１ａ、１２１ｃ；１２１ｂ、１２１ｄ；１２２ａ、１２２ｃ；１２２ｂ、１２２ｄ同士の接合部が、移動力Ｆ１、Ｆ２によって屈曲され、連結点１２１ｇ、１２２ｇ；１２１ｈ、１２２ｈ間の間隔が拡張されるように、リンク部材１２１、１２２は、変形される。ここで、第２のリンク部材１２２の連結点１２２ｇ、１２２ｈは、中間基台１５３上に搭載されていることから、変位出力部を構成する第１のリンク部材１２１の連結点１２１ｇ、１２１ｈだけに、光軸ＡＸに沿って物体側に拡大する移動力Ｆ３が発生することとなる。
【０１２７】
この移動力Ｆ３は、連結点１２１ｇ、１２１ｈから懸架片１１５を介してレンズユニット１１０に伝達され、レンズユニット１１０は、光軸ＡＸ方向に変位される（図８の状態）。この場合、ばね部材１４１、１４２の環状部は、上方向（物体側）に反り上がり、またバイアスばね１４３は、圧縮された状態となる。
【０１２８】
ＳＭＡ部材１３０への電力供給が停止され、ＳＭＡ部材１３０が自然放熱によって冷却されると、バイアスばね１４３の付勢力によって、ＳＭＡ部材１３０が伸張されると共に、レンズユニット１１０は、光軸ＡＸ方向に沿ってホームポジションに復帰される。このように、ＳＭＡ部材１３０への通電のオン−オフによって、レンズユニット１１０が光軸ＡＸ方向に沿って変位する。
【０１２９】
また、本実施形態の撮像装置２ｂでは、摺動部やギアの噛み合い部を持たないのでガタ等の発生が回避され、バックラッシ（backlash)も発生しないため応答性が良く、スムースにかつ良好な出力効率でレンズユニット１１０の駆動が可能となる。
【０１３０】
また、本実施形態のリンク部材１２１、１２２によれば、ＳＭＡ部材１３０の緊縮による変位が２段階に拡大されて変位出力部に伝達される。すなわち、上述のようにリンク部材１２１、１２２とＳＭＡ部材１３０とを組付けることで、実際のＳＭＡ部材１３０の緊縮量よりも大きい変位をリンク部材１２１、１２２に入力できる（変位拡大機能の１段目）とともに、リンク部材１２１、１２２によってさらに変位が拡大（変位拡大機能の２段目）できる。これにより、ＳＭＡ部材１３０の緊縮量は、その全長の数％であるにも拘わらず、大きな変位をレンズユニット１１０に与えることが可能となる。
【０１３１】
また、本実施形態の撮像装置２ｂにおける位置制御装置２０では、変化点検出部２３ｂは、まず、第１実施形態と同様に動作することによって第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を検出して制御部２３に記憶する。そして、位置制御部２３ａは、レンズユニット１１０の位置を制御する場合に、この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を基準に、検出部２２（４２）で検出された現在のＳＭＡ部材１３０の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて、ＳＭＡ部材１３０へ供給される電力量を制御することによって移動力Ｆ１、Ｆ２の力量を調整し、レンズユニット１１０の位置を制御する。
【０１３２】
このように動作するので、本実施形態の撮像装置２ｂおよび位置制御装置２０は、位置センサを用いることなく、ＳＭＡ部材１３０の抵抗値Ｒｓｍａに基づいてレンズユニット１１０の位置制御が可能となる。
【０１３３】
次に、別の実施形態について説明する。
（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態における撮像装置の外観構成を示す斜視図である。図１１（ａ）は、正面を示し、図１１（ｂ）は、背面を示す。図１２は、第４実施形態における撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【０１３４】
第４実施形態は、第２実施形態や第３実施形態の撮像装置２を携帯電話機に組み込んだ実施形態である。本実施形態では、第２実施形態や第３実施形態の撮像装置２が、カメラ付携帯電話機７０に内蔵されるカメラユニットＯＰの構成部品である撮像光学系のレンズに対し、オートフォーカス機能や光学ズーム機能などを付与するために組み込まれる場合を例示している。なお、カメラ付携帯電話機７０以外に、本実施形態に係る撮像装置２は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラおよび携帯情報端末（Personal Digital Assistant）などにも好適に適用することができる。
【０１３５】
このカメラ付携帯電話機７０は、図１１に示すように、第１筐体７１と第２筐体７２とがヒンジ７３によって連結された折り畳み可能な構造である。そして、第１筐体７１の正面には、各種情報の表示部としての液晶表示装置７４が設けられ、第２筐体７２の正面にはキー入力部７５が設けられている。また、第１筐体７１の背面には、第２実施形態や第３実施形態の撮像装置２を備えたカメラユニットＯＰが、対物レンズが露出される態様で内蔵されている。
【０１３６】
キー入力部７５には、携帯電話機能を動作させる各種ダイヤルボタンのほか、画像撮影モードの起動および静止画と動画撮影の切り替えを行うモード設定ボタン、カメラユニットＯＰの光学ズーム（変倍）動作を制御する変倍ボタン、および、撮影動作を実行させるシャッタボタンなどが含まれている。
【０１３７】
そして、このカメラ付携帯電話機７０は、図１２に示すように、第２実施形態や第３実施形態の撮像装置２に加えて、タイミングジェネレータ（ＴＧ）８１と、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）８２と、画像処理部８３と、画像記憶部８４と、制御部８５と、シャッタ駆動部８６と、駆動部８７と、表示部８８と、画像記録部８９とを備えて構成されている。
【０１３８】
タイミングジェネレータ８１は、撮像素子６０（１０３）による撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等）を制御するものである。タイミングジェネレータ８１は、制御部８５から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス（垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等）を生成して撮像素子６０（１０３）に出力し、撮像素子６０（１０３）の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスを生成してアナログフロントエンド８２に出力することにより、Ａ／Ｄ変換動作等を制御する。
【０１３９】
アナログフロントエンド８２は、撮像素子６０（１０３）から出力される画像信号（ＣＣＤエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群）に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部８３へ出力するものである。このアナログフロントエンド８２には、アナログ画像信号電圧に含まれるリセット雑音を低減する相関二重サンプリング回路、アナログ画像信号のレベルを補正するオートゲインコントロール回路、黒レベルを示す電位を固定化するクランプ回路、アナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号をたとえば１４ビットのデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路等が備えられている。
【０１４０】
画像処理部８３は、アナログフロントエンド８２から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路、ホワイトバランス制御回路、色補完回路およびガンマ補正回路等を備えて構成されている。なお、画像処理部８３へ取り込まれた画像データは、撮像素子６０（１０３）からの読み出しに同期して画像記憶部８４に一旦書き込まれ、以後この画像記憶部８４に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部８３の各ブロックにおいて処理が行なわれる。
【０１４１】
画像記憶部８４は、撮影モード時には、画像処理部８３から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し制御部８５により所定の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、画像記録部８９から読み出した画像データを一時的に記憶する。
【０１４２】
制御部８５は、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、カメラ付携帯電話機７０の各部を当該機能に応じてそれぞれ制御する回路である。制御部８５は、機能的に、位置制御部として機能すると共に撮像動作を制御する撮像制御部８５ａと、第１および第２変化点Ｘ１、Ｘ２を検出する変化点検出部８５ｂを備えている。
【０１４３】
シャッタ駆動部８６は、制御部８５から与えられるシャッタ開閉制御信号に応じ、このシャッタ９０が所定時間開放されるようシャッタ９０を開閉駆動する。
【０１４４】
駆動部８７は、レンズ５９（レンズユニット１１０）を移動すべく、制御部８５の制御に従ってＳＭＡ部材５２（１３０）へ電力を供給する電源回路である。レンズ５９（レンズユニット１１０）が、例えば、フォーカスレンズである場合には、駆動部８７は、被写体の光学像が撮像素子６０の撮像面に結像されるように、制御部８５の制御に従ってＳＭＡ部材５２（１３０）へ電力を供給する。
【０１４５】
表示部８８は、図１１に示した液晶表示装置７４に相当するもので、撮像された画像や、撮像前のライブビュー画像などを表示することが可能とされている。画像記録部８９は、メモリカード等からなり、画像処理部８３で画像処理された画像データを保存するものである。
【０１４６】
このような構成のカメラ付携帯電話機７０では、変化点検出部８５ｂは、まず、第１実施形態と同様に動作することによって第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を検出して制御部８５に記憶する。そして、撮像制御部８５ａは、レンズ５９（レンズユニット１１０）の位置を制御する場合に、この第１変化点Ｘ１を与える抵抗値Ｒ１を基準に、検出部２２（４２）で検出された現在のＳＭＡ部材１３０の抵抗値Ｒｓｍａに基づいて、レンズ５９（レンズユニット１１０）の位置を制御する。
【０１４７】
このように動作するので、本実施形態のカメラ付携帯電話機７０は、位置センサを用いることなく、ＳＭＡ部材５２（１３０）の抵抗値Ｒｓｍａに基づいてレンズ５９（レンズユニット１１０）の位置制御が可能となる。
【０１４８】
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及び/又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。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、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、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】バイアス付与方式の形状記憶合金アクチュエータにおける温度と抵抗値との関係を示す図である。
【図２】第１実施形態の駆動装置における形状記憶合金アクチュエータの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の駆動装置における位置制御装置の構成を示す図である。
【図４】駆動装置における形状記憶合金アクチュエータの他の構成を示す図である。
【図５】駆動装置における位置制御装置の他の構成を示す図である。
【図６】第２実施形態における撮像装置の構成を示す図である。
【図７】第２実施形態の撮像装置における形状記憶合金アクチュエータにおける温度と抵抗値との関係を示す図である。
【図８】第３実施形態における撮像装置の構成を示す図である。
【図９】図８に示す撮像装置における主要構成の分解斜視図である。
【図１０】図８に示す撮像装置の縦断面図である。
【図１１】第４実施形態における撮像装置の外観構成を示す斜視図である。
【図１２】第４実施形態における撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１３】形状記憶合金単体における温度と抵抗値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５０】
Ｘ１  第１変化点
Ｘ２  第２変化点  
１  駆動装置
２  撮像装置
１０  形状記憶合金アクチュエータ
１１、３１、５１  可動部材
１２、５２、１３０  形状記憶合金部材
１３、３３、５３  付勢部材
２０  位置制御装置
２１、４１  抵抗素子
２２、４２  検出部
２３、８５  制御部
２３ａ  位置制御部
２３ｂ、８５ｂ  変化点検出部
２４、８７  駆動部
５８  玉枠
５９  レンズ
６０、１０３  撮像素子
６１  ストッパ部材
６１ａ  上部ストッパ部材
６１ｂ  下部ストッパ部材
７０  カメラ付携帯電話機
８５ａ  撮像制御部
８５ｂ  変化点検出部
１１０  レンズユニット
１２１、１２２  リンク部材
【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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