(57)【要約】      （修正有）【課題】μｍオーダーの分解能の高い微小位置決めや、ｍｓオーダーの高速な応答動作が可能で、かつ回路構成が簡便でＩＣ集積化も容易なＳＭＡアクチュエータの制御回路を得る。【解決手段】駆動電源と計測用スイッチに接続され、ＳＭＡアクチュエータとポジション設定部と複数の固定抵抗器を有するブリッジ回路と、ＳＭＡアクチュエータの電位とポジション設定部の電位を比較する比較器と、ＳＭＡアクチュエータを通電加熱用スイッチと、基準クロックがローの時計測用スイッチをＯＮにするとともに加熱用スイッチをＯＦＦにしてブリッジ回路を通電しＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合には基準クロックがハイになった時に加熱用スイッチをＯＮにしてＳＭＡアクチュエータを通電加熱し逆にＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合には基準クロックがハイになっても加熱用スイッチと計測用スイッチをＯＦＦするように制御する。【選択図】図１
2007211754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が駆動電源に接続され、他端が計測用スイッチに接続され、ＳＭＡアクチュエータとポジション設定部と複数の固定抵抗器を有するブリッジ回路と、このブリッジ回路のＳＭＡアクチュエータの電位とポジション設定部の電位を比較する比較器と、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱できるように、前記ＳＭＡアクチュエータの後段に接続された加熱用スイッチと、基準クロックがローの時、前記計測用スイッチをＯＮにするとともに前記加熱用スイッチをＯＦＦにしてブリッジ回路を通電し、前記ポジション設定部とＳＭＡアクチュエータの電位を比較し、ＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合には、前記基準クロックがハイになった時に、前記加熱用スイッチをＯＮにして、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱し、逆にＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合に
は、基準クロックがハイになっても前記加熱用スイッチと計測用スイッチをＯＦＦするように制御する測定加熱制御回路とからなることを特徴とするＳＭＡアクチュエータの制御回路。
【請求項２】
一端部が駆動電源に接続され、他端が計測用スイッチに接続され、ＳＭＡアクチュエータとポジション設定部と複数の固定抵抗器を有するブリッジ回路と、このブリッジ回路のＳＭＡアクチュエータの電位とポジション設定部の電位を比較する比較器と、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱できるように、前記ＳＭＡアクチュエータの後段に接続された加熱用スイッチと、基準クロックがローの時、前記計測用スイッチをＯＮにするとともに前記加熱用スイッチをＯＦＦにしてブリッジ回路を通電し、前記ポジション設定部とＳＭＡアクチュエータの電位を比較し、ＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合には、前記基準クロックがハイになった時に、前記加熱用スイッチをＯＮにして、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱し、逆にＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合に
は、基準クロックがハイになっても前記加熱用スイッチと計測用スイッチをＯＦＦするためのゲート信号を生成するゲート信号制御回路を有する測定加熱制御回路とからなることを特徴とするＳＭＡアクチュエータの制御回路。
【請求項３】
一端部が駆動電源に接続され、他端が計測用スイッチに接続され、ＳＭＡアクチュエータとポジション設定部と複数の固定抵抗器を有するブリッジ回路と、このブリッジ回路のＳＭＡアクチュエータの電位とポジション設定部の電位を比較する比較器と、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱できるように、前記ＳＭＡアクチュエータの後段に接続された加熱用スイッチと、基準クロックがローの時、前記計測用スイッチをＯＮにするとともに前記加熱用スイッチをＯＦＦにしてブリッジ回路を通電し、前記ポジション設定部とＳＭＡアクチュエータの電位を比較し、ＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合には、前記基準クロックがハイになった時に、前記加熱用スイッチをＯＮにして、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱し、逆にＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合に
は、基準クロックがハイになっても前記加熱用スイッチと計測用スイッチをＯＦＦするように制御するとともに、ＳＭＡアクチュエータの機械的および電気的ばらつきを吸収することができるキャリブレーション回路を有する測定加熱制御回路とからなることを特徴とするＳＭＡアクチュエータの制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラのオートフォーカスやズーム機構を備えるレンズモジュール等に応用できる形状記憶合金（ＳＭＡワイヤ）を動力源に用いたＳＭＡアクチュエータの制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の形状記憶合金（ＳＭＡワイヤ）を動力源に用いた小型アクチュエータはμｍオーダーといった極めて分解能の高い微小位置決めや、ｍｓオーダーといった極めて高速な応答動作を可能にする制御回路を実現するのは困難であり、ＩＣ集積化もできなかった。
【特許文献１】特になし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、μｍオーダーといった極めて分解能の高い微小位置決めや、ｍｓオーダーといった極めて高速な応答動作が可能で、かつ回路構成が簡便でＩＣ集積化も容易なＳＭＡアクチュエータの制御回路を提供することを目的としている。
【０００４】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は一端が駆動電源に接続され、他端が計測用スイッチに接続され、ＳＭＡアクチュエータとポジション設定部と複数の固定抵抗器を有するブリッジ回路と、このブリッジ回路のＳＭＡアクチュエータの電位とポジション設定部の電位を比較する比較器と、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱できるように、前記ＳＭＡアクチュエータの後段に接続された加熱用スイッチと、基準クロックがローの時、前記計測用スイッチをＯＮにするとともに前記加熱用スイッチをＯＦＦにしてブリッジ回路に通電し、前記ポジション設定部とＳＭＡアクチュエータの電位を比較し、ＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合には、前記基準クロックがハイになった時に、前記加熱用スイッチをＯＮにして、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱し、逆にＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合には、基準クロックがハイになっても前記加熱用スイッチと計測用スイッチをＯＦＦするように制御する測定加熱制御回路とでＳＭＡアクチュエータの制御回路を構成している。
【発明の効果】
【０００６】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【０００７】
（１）一端が駆動電源に接続され、他端が計測用スイッチに接続され、ＳＭＡアクチュエータとポジション設定部と複数の固定抵抗器を有するブリッジ回路と、このブリッジ回路のＳＭＡアクチュエータの電位とポジション設定部の電位を比較する比較器と、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱できるように、前記ＳＭＡアクチュエータの後段に接続された加熱用スイッチと、基準クロックがローの時、前記計測用スイッチをＯＮにするとともに前記加熱用スイッチをＯＦＦにしてブリッジ回路に通電し、前記ポジション設定部とＳＭＡアクチュエータの電位を比較し、ＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合には、前記基準クロックがハイになった時に、前記加熱用スイッチをＯＮにして、前記ＳＭＡアクチュエータを通電加熱し、逆にＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合には、基準クロックがハイになっても前記加熱用スイッチと計測用スイッチをＯＦＦするように制御する測定加熱制御回路とで構成されているので、基準クロックがローの時、測定加熱制御回路の比較器により、ブリッジ回路のポジション設定部とＳＭＡアクチュエータの電位を比較し、基準クロックがハイになったときに、比較器の出力信号に応じて、加熱が必要な場合（ＳＭＡアクチュエータの電位が高い場合）には、ＳＭＡアクチュエータを通電加熱し、加熱が不要な場合（ＳＭＡアクチュエータの電位が低いか同じの場合）には、ＳＭＡアクチュエータには通電加熱を行わないといったように、基準クロックにより計測と加熱制御とを交互に行うことから、きめ細やかな加熱制御を行うことができる。
したがって、μｍオーダーといった極めて分解能の高い微小位置決めや、ｍｓオーダーといった極めて応答時間の短い制御が可能で、最小限の論理回路構成により、例えば２ｍｍ角オーダーのＩＣ集積化もすることができる。
【０００８】
（２）前記（１）によって、基準クロックによって、一定の時間周期で測定および加熱制御を行なうので、目標位置まで素早くＳＭＡアクチュエータを動かして、速やかに安定させることができる。
【０００９】
（３）前記（１）によって、ＳＭＡアクチュエータに電流を流して、加熱することによってＳＭＡアクチュエータを収縮させ、また、ＳＭＡアクチュエータに電流を流さないことによって、ＳＭＡアクチュエータの自己放熱により伸張させ、その際にＳＭＡアクチュエータ自体の抵抗値が変化することを利用して、この抵抗値変化をブリッジ回路による電位比較するクローズループ制御で、加熱・放熱によるＳＭＡアクチュエータの伸張・収縮の平衡状態を安定的に保つことができるとともに、ＳＭＡアクチュエータの位置情報を正確に検出することができる。
【００１０】
（４）請求項２、３も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１ないし図５に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は例えば２ｍｍ角オーダーのＩＣ集積化が可能な本発明のＳＭＡアクチュエータの制御回路で、このＳＭＡアクチュエータの制御回路1は一端が駆動電源Ｖｃｃに接続され、他端がパワースイッチを用いた計測用スイッチＧ１に接続されたＳＭＡアクチュエータＳＭＡと可変抵抗器やＤＡＣ等からなるポジション設定部Ｒ５を有するブリッジ回路２と、このブリッジ回路2のＳＭＡアクチュエータＳＭＡの電位とポジション設定部Ｒ５の電位が入力される比較器３と、前記ＳＭＡアクチュエータＳＭＡを通電加熱できるように、このＳＭＡアクチュエータＳＭＡの後段に接続されたパワースイッチを用いた加熱用スイッチＧ２と、前記比較器３の出力信号が入力され、基準クロックＶ２がロー（以下、Ｌとする）の時には前記計測用スイッチＧ１をＯＮにしてブリッジ回路2に通電を行ない、前記ポジション設定部Ｒ５とＳＭＡアクチュエータＳＭＡの電位が一致しているか否かを判別し、この判別で加熱が必要と判断した場合には、前記クロックＶ２がハイ（以下、Ｈとする）になってから、前記加熱用スイッチＧ２をＯＮにして、前記ＳＭＡアクチュエータＳＭＡを通電加熱し、加熱が必要としないと判断した場合には基準クロックＶ２がハイ（Ｈ）になっても前記加熱用スイッチ2Ｇ がＯＦＦのままであるように制御する測定加熱制御回路８とで構成されている。
【００１３】
前記ブリッジ回路２は一端部がブリッジ回路入力端子＋Ｖを介して駆動電源Ｖｃｃに接続され、他端がブリッジ回路出力端子Ｇを介して計測用スイッチＧ１に接続される固定抵抗Ｒ
３、Ｒ４と、可変抵抗やＤＡＣ等を用いた前記ポジション設定部Ｒ５とが直列接続され、固定抵抗Ｒ ３とＲ４の間に基準電位出力端子Ａを備える基準電位回路と、この基準電位回路と並列接続され、前記ＭＡアクチュエータＳＭＡと、固定抵抗Ｒ2が直列接続され、ＳＭＡアクチュエータＳＭＡと固定抵抗Ｒ ２の間にＳＭＡ電位出力端子Ｂを備えるＳＭＡアクチュエータ加熱回路とで構成されている。
【００１４】
前記測定加熱制御回路8は図２に示すように、基準クロックＶ２と、比較器３と、ＮＯＴ回路ＵＮ１と、ＡＮＤ回路ＵＡ２およびＵＡ１と、ＯＲ回路Ｕ２Ａとからなる論理回路（ロジック回路）により構成されており、ＡＮＤ回路ＵＡ１とＯＲ回路Ｕ２Ａは、基準クロックＶ２の出力信号がＬ（この状態を状態識別プロセスと称する）からＨ（この状態を加熱制御プロセスと称する）に移行した際に比較器3の信号出力がＬであった場合に、その状態を維持するラッチ回路９を有している。
【００１５】
また、前記ＮＯＴ回路ＵＮ１は、計測用スイッチＧ１をＯＮ・ＯＦＦ制御するためのゲート信号を生成する計測用信号生成回路５を構成しており、前記ＡＮＤ回路ＵＡ２と、前記ラッチ回路９およびＮＯＴ回路ＵＮ１を含めて、加熱用スイッチＧ２をＯＮ・ＯＦＦ制御するためのゲート信号を生成する加熱用信号生成回路６を構成しており、この計測用信号生成回路５と加熱用信号生成回路６とでゲート信号制御回路４を構成している。
【００１６】
上記構成のＳＭＡアクチュエータの制御回路1は図５に示すように基準クロックがＬのとき、計測用スイッチＧ１はＯＮになり、加熱用スイッチＧ２はＯＦＦになる。
基準クロックＶ２がＬからＨへ立ち上がるとき、ＮＯＴ回路ＵＮ１の出力がＨからＬへと変化し、それに伴って計測用スイッチＧ１はＯＦＦ（ターン・オフ）になり、その瞬間、比較器３の出力（ＬまたはＨ）によって、ＡＮＤ回路ＵＡ１
の出力がＬまたはＨになる。
【００１７】
ＳＭＡ電位出力端子Ｂの電位が、基準電位出力端子Ａの電位よりも高い場合には、比較器３の出力はＨになり、ＡＮＤ回路ＵＡ１の出力もＨになる。すると、
ＡＮＤ回路ＵＡ２の両方の入力がＨになるため、その出力はＨになり、加熱用スイッチＧ２がＯＮ（ターン・オン）になる。そして、駆動電源Ｖｃｃから供給された電流は、ＳＭＡアクチュエータＳＭＡから加熱用スイッチＧ２を通り、グランドへと流れることになるため、ＳＭＡ電位出力端子Ｂの電位は、常に基準電位出力端子Ａの電位よりも高くなり、加熱用スイッチＧ２はオンの状態を維持することができる。
【００１８】
一方、ＳＭＡ電位出力端子Ｂの電位が、基準電位出力端子Ａの電位よりも低いか同じ場合には、比較器３の出力はＬになり、ＡＮＤ回路ＵＡ１の出力もＬになる。すると、ＡＮＤ回路ＵＡ２の一方の入力がＬになるため、その出力もＬになり、加熱用スイッチＧ２はＯＦＦの状態を維持することになる。
この状態は、計測用スイッチＧ１および加熱用スイッチＧ２がともにＯＦＦであるため、ブリッジ回路２には電流が流れなくなり、比較器３の出力が不安定となるが、ラッチ回路９の働きにより、加熱用スイッチＧ２がＯＦＦの状態を維持することができる。
【００１９】
そして、基準クロックＶ２の出力がＨからＬへ立ち下がると、再び計測用スイッチＧ１がＯＮ（ターン・オン）になるとともに、加熱用スイッチＧ２がＯＮだった場合にはＯＦＦ（ターン・オフ）になり、ＯＦＦだった場合にはその状態が維持され、次に基準クロックＶ２の出力がＬからＨへ立ち上がるまでこの状態が維持される。
【００２０】
すなわち、非加熱状態の場合には、基準クロックＶ２、計測用スイッチＧ１、加熱用スイッチＧ２、比較器３の出力およびＳＭＡ電流は図３に示すようになる。
また、加熱状態の場合には、基準クロックＶ２、計測用スイッチＧ１、加熱用スイッチＧ２、比較器３の出力およびＳＭＡ電流は図４に示すようになる。
[発明を実施するための異なる形態]
【００２１】
次に、図６ないし図１１に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
図６ないし図１０に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、計測用スイッチＧ１とＯＲ回路Ｕ２Ａとの間に該ＯＲ回路Ｕ２Ａの出力側がＨになっている加熱時に前記計測用スイッチＧ１をＯＮ状態に維持する測定用信号生成回路５Ａを設けた点で、このような測定信号生成回路５Ａを設けたＳＭＡアクチュエータの制御回路1Ａにしても前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
なお、このＳＭＡアクチュエータの制御回路1Ａは、非加熱状態の場合には、基準クロックＶ２、計測用スイッチＧ１、加熱用スイッチＧ２、比較器３の出力およびＳＭＡ電流は図７に示すようになり、この場合には、基準クロックＶ２、計測用スイッチＧ１、加熱用スイッチＧ２、比較器３の出力およびＳＭＡ電流は図８に示すようになり、図９に示すような動作や図１０に示す特性となる。
ちなみに、１０μｍ（０.０１ｍｍ）移動・安定させるのに、僅か２〜３ｍｓしか要していない。もちろんこれ以上の分解能、スピードで制御することも可能である。
【００２３】
図１１に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、ＤＡＣやマイコンでポジションをステップ制御することができるポジション設定部Ｒ５ｂを有するブリッジ回路２Ａを用いるとともに、基準クロックＶ２と加熱用スイッチＧ２との間にＡＮＤ回路ＵＡ２を設け、該ＡＮＤ回路ＵＡ２と測定用信号生成回路５Ａとの間にＳＭＡアクチュエータＳＭＡの動作開始範囲を検出するＯＲ回路Ｕ２Ｂ、ＡＮＤ回路ＵＡＣ、
ＡＮＤ回路ＵＡＤ、レジスタ（メモリ）Ｌ１等からなるキャリブレーション回路１１を設けた点で、このように構成したＳＭＡアクチュエータの制御回路1Ｂにしても前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られるとともに、キャリブレーション回路１１により得られた情報を活用することにより、例えば、ズーム機構付カメラといったアプリケーションで使用する際に、アプリケーション側でＳＭＡアクチュエータのばらつき等を意識せずに使用することができるため、使い勝手を向上することができる。
【００２４】
なお、動作開始ポイントのみを検出するキャリブレーション回路を示したが、
ＳＭＡアクチュエータの動作が伴わなくなるポイントを検出可能な回路構成としても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明はＳＭＡアクチュエータの制御回路を製造する産業で利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を実施するための最良の第１の形態のブロック図。
【図２】本発明を実施するための最良の第１の形態の概略回路図。
【図３】非加熱状態の場合のタイムチャートの説明図。
【図４】加熱状態の場合のタイムチャートの説明図。
【図５】本発明を実施するための最良の第１の形態の動作フロー説明図。
【図６】本発明を実施するための第２の形態の概略回路図。
【図７】非加熱状態の場合のタイムチャートの説明図。
【図８】加熱状態の場合のタイムチャートの説明図。
【図９】本発明を実施するための第２の形態の動作フロー説明図。
【図１０】本発明を実施するための第２の形態の追従特性を示す図。
【図１１】本発明を実施するための第３の形態の概略回路図。
【符号の説明】
【００２７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：ＳＭＡアクチュエータの制御回路、
Ｖｃｃ：駆動電源、            Ｇ１：計測用スイッチ、
ＳＭＡ：ＳＭＡアクチュエータ、            
Ｒ５、Ｒ５ｂ：ポジション設定部、
２、２Ａ：ブリッジ回路、      ３：比較器、
Ｇ２：加熱用スイッチ、        ４：ゲート信号制御回路、
Ｖ２：基準クロック、
５、５Ａ：測定用信号生成回路、Ｒ３：固定抵抗、
Ｒ４：固定抵抗、                ６：加熱用信号生成回路、
Ｒ２：固定抵抗、              Ｈ：ハイ
８：測定加熱制御回路、        ９：ラッチ回路、
１１：キャリブレーション回路、
＋Ｖ：ブリッジ回路入力端子、  Ｇ：ブリッジ回路出力端子、
Ａ：基準電位出力端子、        Ｂ：ＳＭＡ電位出力端子、
ＵＮ１：ＮＯＴ回路、
ＵＡ２、ＵＡ１、ＵＡ３、ＵＡＣ、ＵＡＤ：ＡＮＤ回路、
Ｕ２Ａ、Ｕ２Ｂ：ＯＲ回路、
Ｌ１：レジスタ。
【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】
2007211754.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007211754.tif 000011
【図１０】
2007211754.tif 000012
【図１１】
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