(57)【要約】【課題】  形状記憶合金アクチュエータおよびそれを備える電子機器において、制御目標位置に対する位置精度のバラツキを低減することができるようにする。【解決手段】  形状記憶合金アクチュエータであって、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗を検出する抵抗検出部１４と、スキャン駆動を行う第１の抵抗指令値データと、目標位置駆動を行う第２の抵抗指令値データとを生成する抵抗指令値生成部１２と、ＳＭＡワイヤ５への通電量を変化させる通電制御部１３と、スキャン駆動における制御目標位置に対応する目標候補抵抗指令値を求める目標位置到達検知部１５とを備え、抵抗指令値生成部１２は、第２の抵抗指令値データを生成する際に、目標抵抗指令値を目標候補抵抗指令値に補正値を加算して生成するとともに、目標候補抵抗指令値に応じて、補正値および冷却時間の少なくともいずれかを変化させるようにした構成とする。【選択図】  図４
2009098416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に設置された形状記憶合金部材に対して、被駆動体を付勢状態に係止し、通電によるジュール熱によって前記形状記憶合金部材を収縮変形させることで、前記被駆動体を基準位置から制御目標位置を超える範囲まで一定方向に移動させる第１の移動動作を行い、少なくとも前記第１の移動動作が終わるまでの間に確定された制御目標位置の情報に基づいて、前記形状記憶合金部材への通電を低減もしくは停止することで、前記被駆動体を前記基準位置に戻してから、前記被駆動体を前記制御目標位置に移動させる第２の移動動作とを行う形状記憶合金アクチュエータであって、
前記形状記憶合金部材の電気抵抗を検出する抵抗検出部と、
前記第１の移動動作を行うために、前記形状記憶合金部材の電気抵抗の目標値である抵抗指令値が時間とともに低減されるような第１の抵抗指令値データと、前記第２の移動動作を行うために、前記形状記憶合金部材に対する通電を低減もしくは停止する冷却時間の間、前記第１の抵抗指令値データの最小値よりも大きな抵抗指令値としてから、前記被駆動体を前記制御目標位置に位置づけるための抵抗指令値である目標抵抗指令値に変更するような第２の抵抗指令値データとを生成する抵抗指令値生成部と、
前記抵抗検出部で検出された前記形状記憶合金部材の電気抵抗が前記抵抗指令値生成部で生成された前記各抵抗指令値に一致するように、前記形状記憶合金部材への通電量を変化させる通電制御部と、
前記確定された制御目標位置の情報を取得して、前記第１の移動動作における前記制御目標位置に対応する目標候補抵抗指令値を求める目標位置到達検知部とを備え、
前記抵抗指令値生成部は、
前記第２の抵抗指令値データを生成する際に、前記目標抵抗指令値を、前記目標位置到達検知部が求めた前記目標候補抵抗指令値に補正値を加算して生成するとともに、
前記目標候補抵抗指令値に応じて、前記補正値および前記冷却時間の少なくともいずれかを変化させるようにしたことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項２】
前記抵抗指令値生成部は、
前記補正値を、前記目標候補抵抗指令値によらず一定値０に設定し、
前記冷却時間を、前記目標候補抵抗指令値がより小さい場合の冷却時間以上に設定して変化させることを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項３】
前記抵抗指令値生成部は、
前記冷却時間を、前記目標候補抵抗指令値によらず、前記第１の移動動作開始時の前記形状記憶合金部材の温度まで冷却されるよりも短い一定時間とし、
前記補正値を、前記目標候補抵抗指令値がより小さい場合の補正値以上に設定して変化させることを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項４】
前記抵抗指令値生成部は、
前記第２の移動動作で前記被駆動体を前記基準位置に移動させる間、前記抵抗検出部によって検出される電気抵抗の検出値を取得して、該電気抵抗の検出値が一定の閾値以上となったかどうか判定する電気抵抗値判定手段を備えるとともに、
前記電気抵抗値判定手段によって、前記電気抵抗の検出値が前記閾値以上になったと判定されたときに、前記第２の抵抗指令値データを、その先頭に戻って前記通電制御部に順次送出するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項５】
前記抵抗指令値生成部は、
前記第２の移動動作で前記被駆動体を前記基準位置に移動させる間、前記抵抗検出部によって検出される電気抵抗の検出値を取得して、該電気抵抗の検出値が一定の閾値以上となったかどうか判定する電気抵抗値判定手段と、
前記第２の移動動作で前記被駆動体を前記基準位置に向けて移動を開始してから、前記電気抵抗判定手段によって前記電気抵抗の検出値が前記閾値以上になったと判定されるまでの間の閾値通過時間を取得する計時手段と、
前記第２の抵抗指令値データを、前記計時手段で取得された閾値通過時間に応じて変更する抵抗指令値データ変更手段とを備え、
前記電気抵抗値判定手段によって、前記電気抵抗の検出値が前記閾値以上になったと判定されたときに、前記抵抗指令値データ変更手段によって変更された第２の抵抗指令値データを前記駆動制御部に順次送出するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金アクチュエータおよびそれを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、カメラや携帯電話などの電子機器において、オートフォーカス機構の一部などに用いる小型のアクチュエータとして、形状記憶合金を使用した形状記憶合金アクチュエータが種々提案されている。
形状記憶合金は、一定の温度範囲では、変形しても元の形状を回復する性質をもつ。そのため、例えば、ワイヤ状の形状記憶合金に通電すれば、この形状記憶合金ワイヤに発生するジュール熱によって、この形状記憶合金ワイヤが加熱され温度に応じて変形される。
このような形状記憶合金ワイヤを、例えば、支持体上に張架し、被駆動体をこの形状記憶合金ワイヤの中間部等に付勢状態に係止することで、形状記憶合金ワイヤの温度変化による伸縮に伴って、被駆動体が駆動される形状記憶合金アクチュエータを構成することができる。
このような形状記憶合金アクチュエータとして、例えば、特許文献１には、形状記憶合金の線材の長さが線材の抵抗値に比例することを利用して、線材の通電時の電気抵抗を検出し、電気抵抗が所定値となるように、通電時間を制御するようにしたアクチュエータが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１８３５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の形状記憶合金アクチュエータおよびそれを備える電子機器には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、形状記憶合金アクチュエータの線材の抵抗値が線材の伸縮量のみによって決まる場合、線材の抵抗値が線材の温度と一定の関係にあるため、移動位置の位置精度が良好な駆動制御を行うことができるものの、線材の温度が線材の伸縮量以外の要因の影響を受ける場合には、移動位置精度が悪化してしまうという問題がある。
例えば、線材は、支持体や被駆動体と接触している部分では、支持体や被駆動体の熱容量の影響を受けるため、温度変化の応答性が空中に延在する部分に比べて悪化する。このため、例えば、繰り返し駆動を行うと線材に蓄熱されていくので、線材の抵抗値が一定になるように駆動制御しても、移動位置がばらついてしまうことになる。
例えば、このような駆動制御を行う形状記憶合金アクチュエータをカメラなどのオートフォーカス機構のアクチュエータとして用いる場合、いわゆるフライバック方式のオートフォーカス動作が行われることが多い。このようなフライバック方式のオートフォーカス動作では、被駆動体であるレンズユニットを、制御目標位置である焦点位置を検出するスキャン駆動と、スキャン駆動によって検出されたた制御目標位置に向けてレンズユニットを駆動する二段階の駆動動作が行われる。すなわち、まずレンズユニットを基準位置から焦点位置の方向に向かってスキャン駆動し、その途上で映像を取得して、例えば映像信号の高調波成分の大きさを比較することによって焦点位置を検出する。
次に、この検出後、焦点位置を超えた位置から一旦レンズユニットを基準位置に移動させ、スキャン駆動で検出された焦点位置情報に基づいて、再度被駆動体を駆動する。これにより、形状記憶合金のヒステリシス特性に影響されることなく、焦点位置に精度よく移動することができる。
ただし、この場合、スキャン駆動と焦点位置への駆動とが必ず一組で行われるため、スキャン駆動での蓄熱による形状記憶合金の温度上昇の影響を受けるため、２回目の駆動では移動位置の再現性が低下しやすいという問題がある。特に、例えばカメラのオートフォーカス動作などの場合のように、制御目標位置が変化する場合には、スキャン駆動による温度上昇もばらつくため、２回目の駆動での移動位置がばらついてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、制御目標位置に対する位置精度のバラツキを低減することができる形状記憶合金アクチュエータおよびそれを備える電子機器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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、支持体に設置された形状記憶合金部材に対して、被駆動体を付勢状態に係止し、通電によるジュール熱によって前記形状記憶合金部材を収縮変形させることで、前記被駆動体を基準位置から制御目標位置を超える範囲まで一定方向に移動させる第１の移動動作を行い、少なくとも前記第１の移動動作が終わるまでの間に確定された制御目標位置の情報に基づいて、前記形状記憶合金部材への通電を低減もしくは停止することで、前記被駆動体を前記基準位置に戻してから、前記被駆動体を前記制御目標位置に移動させる第２の移動動作とを行う形状記憶合金アクチュエータであって、前記形状記憶合金部材の電気抵抗を検出する抵抗検出部と、前記第１の移動動作を行うために、前記形状記憶合金部材の電気抵抗の目標値である抵抗指令値が時間とともに低減されるような第１の抵抗指令値データと、前記第２の移動動作を行うために、前記形状記憶合金部材に対する通電を低減もしくは停止する冷却時間の間、前記第１の抵抗指令値データの最小値よりも大きな抵抗指令値としてから、前記被駆動体を前記制御目標位置に位置づけるための抵抗指令値である目標抵抗指令値に変更するような第２の抵抗指令値データとを生成する抵抗指令値生成部と、前記抵抗検出部で検出された前記形状記憶合金部材の電気抵抗が前記抵抗指令値生成部で生成された前記各抵抗指令値に一致するように、前記形状記憶合金部材への通電量を変化させる通電制御部と、
前記確定された制御目標位置の情報を取得して、前記第１の移動動作における前記制御目標位置に対応する目標候補抵抗指令値を求める目標位置到達検知部とを備え、前記抵抗指令値生成部は、前記第２の抵抗指令値データを生成する際に、前記目標抵抗指令値を、前記目標位置到達検知部が求めた前記目標候補抵抗指令値に補正値を加算して生成するとともに、前記目標候補抵抗指令値に応じて、前記補正値および前記冷却時間の少なくともいずれかを変化させるようにした構成とする。
この発明によれば、抵抗指令値生成部によって、第１の抵抗指令値データが生成され、それらが通電制御部に順次送出されるによって、形状記憶合金部材に通電される。形状記憶合金部材は、ジュール熱によって漸次加熱され、温度に応じて変形することで、形状記憶合金部材の電気抵抗が変化する。これにより、形状記憶合金部材は、第１の抵抗指令値データにおける抵抗指令値の変化に応じて温度変化して収縮変形し、被駆動体は基準位置から制御目標位置を超える範囲まで一定方向に移動される（第１の移動動作）。
一方、少なくともこの第１の移動動作の間に制御目標位置が確定され、確定された制御目標位置の情報が、目標位置到達検知部によって取得され、第１の移動動作における制御目標位置に対応する目標候補抵抗指令値が求められる。
次に、抵抗指令値生成部によって、形状記憶合金部材に対する通電を低減もしくは停止する冷却時間の間、第１の抵抗指令値データの最小値よりも大きな抵抗指令値としてから、被駆動体を制御目標位置に位置づけるための抵抗指令値である目標抵抗指令値に変更するような第２の抵抗指令値データが生成され、通電制御部に送出される。
このとき、抵抗指令値検出部は、目標抵抗指令値を、目標候補抵抗指令値に補正値を加算して生成するとともに、目標候補抵抗指令値に応じて、補正値および冷却時間の少なくともいずれかを変化させることができる。
第１の移動動作において求められた目標候補抵抗指令値は、第１の移動動作の駆動パターンが決まっているため、形状記憶合金の熱的状態を示すパラメータとなっている。一方、補正値および冷却時間は、いずれも第２の移動動作において、形状記憶合金の熱的状態を変化させるパラメータである。
そのため、目標候補抵抗指令値に応じて、補正値および冷却時間の少なくともいずれかを変化させることで、第２の移動動作における目標抵抗指令値における形状記憶合金部材の温度と、第１の移動動作における目標候補抵抗指令値における形状記憶合金部材の温度との温度差を低減することができる。温度差は、より好ましくは各制御目標位置で、同等となるようにする。
すなわち、目標候補抵抗指令値が小さいほど、第１の移動動作での形状記憶合金部材への蓄熱が大きいので、冷却時間を変化させる場合には、形状記憶合金部材の温度が低くなりすぎないように冷却時間を短縮する。また補正値を変化させる場合には、形状記憶合金部材の温度が低い場合にも温度が高い場合と同様の移動位置が得られるように補正値を増大させる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の形状記憶合金アクチュエータにおいて、前記抵抗指令値生成部は、前記補正値を、前記目標候補抵抗指令値によらず一定値０に設定し、前記冷却時間を、前記目標候補抵抗指令値がより小さい場合の冷却時間以上に設定して変化させる構成とする。
この発明によれば、目標候補抵抗指令値が小さいほど第１の移動動作での蓄熱の程度が大きいが、目標候補抵抗指令値によらず補正値を一定値０に設定しても、目標候補抵抗指令値がより小さい場合の冷却時間以上に設定して変化させるので、第１および第２の移動動作における制御目標位置での形状記憶合金部材の温度差を低減することができる。
この場合、基準位置から遠くに移動する場合には、冷却時間が少ない分だけ第２の移動動作に要する時間を短縮することができるので、平均的な駆動制御時間を短縮することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の形状記憶合金アクチュエータにおいて、前記抵抗指令値生成部は、前記冷却時間を、前記目標候補抵抗指令値によらず、前記第１の移動動作開始時の前記形状記憶合金部材の温度まで冷却されるよりも短い一定時間とし、前記補正値を、前記目標候補抵抗指令値がより小さい場合の補正値以上に設定して変化させる構成とする。
この発明によれば、冷却時間を第１の移動動作開始時の形状記憶合金部材の温度まで冷却されるより短い一定時間とするので、第１の移動動作において目標候補抵抗指令値が大きいほど第１の移動動作での蓄熱を冷却する時間が不足するが、補正値を、目標候補抵抗指令値がより小さい場合の補正値以上に設定して変化させて加熱を抑えるので、第１および第２の移動動作における制御目標位置での形状記憶合金部材の温度差を低減することができる。
この場合、冷却時間を第１の移動動作開始時の形状記憶合金部材の温度まで冷却されるまでの時間に設定する場合に比べて、冷却時間を短縮することができるので、第２の移動動作に要する移動の時間を短縮することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータにおいて、前記抵抗指令値生成部は、前記第２の移動動作で前記被駆動体を前記基準位置に移動させる間、前記抵抗検出部によって検出される電気抵抗の検出値を取得して、該電気抵抗の検出値が一定の閾値以上となったかどうか判定する電気抵抗値判定手段を備えるとともに、前記電気抵抗値判定手段によって、前記電気抵抗の検出値が前記閾値以上になったと判定されたときに、前記第２の抵抗指令値データを、その先頭に戻って前記通電制御部に順次送出するようにした構成とする。
この発明によれば、電気抵抗判定手段を備えるため、例えば、環境温度の影響によって、第１の移動動作後の放熱に要する時間がばらつくような場合でも、電気抵抗の検出値が一定の閾値以上になった時点から、第２の抵抗指令値データを、その先頭に戻って駆動制御部に順次送出するので、抵抗指令値生成部が設定した冷却時間が確実に確保される。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータにおいて、前記抵抗指令値生成部は、前記第２の移動動作で前記被駆動体を前記基準位置に移動させる間、前記抵抗検出部によって検出される電気抵抗の検出値を取得して、該電気抵抗の検出値が一定の閾値以上となったかどうか判定する電気抵抗値判定手段と、前記第２の移動動作で前記被駆動体を前記基準位置に向けて移動を開始してから、前記電気抵抗判定手段によって前記電気抵抗の検出値が前記閾値以上になったと判定されるまでの間の閾値通過時間を取得する計時手段と、前記第２の抵抗指令値データを、前記計時手段で取得された閾値通過時間に応じて変更する抵抗指令値データ変更手段とを備え、前記電気抵抗値判定手段によって、前記電気抵抗の検出値が前記閾値以上になったと判定されたときに、前記抵抗指令値データ変更手段によって変更された第２の抵抗指令値データを前記駆動制御部に順次送出するようにした構成とする。
この発明によれば、第２の移動動作時に、計時手段によって、第２の移動動作で被駆動体を基準位置に向けて移動を開始してから、電気抵抗判定手段で電気抵抗の検出値が一定の閾値以上になったと判定されるまでの間の閾値通過時間を取得し、抵抗指令位置データ変更手段によって、第２の抵抗指令値データを変更し、変更された第２の抵抗指令値データによって、第２の移動動作を続けることができる。
このため、閾値通過時間が異なる場合により適切な第２の抵抗指令値データを設定して、位置精度を向上することができる。例えば、閾値通過時間が長い場合、環境温度や支持体の温度が高温になっていると考えられるので、冷却時間をより長く設定し直す変更を行ってより位置精度を向上することができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、電子機器において、請求項１〜５のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータを備えるので、請求項１〜５のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の形状記憶合金アクチュエータ、およびそれを備える電子機器によれば、第１および第２の移動動作における制御目標位置での形状記憶合金部材の温度差を低減することができるため、制御目標位置に対する位置精度のバラツキを低減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１３】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータについて、それを備えた電子機器とともに説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータを備える電子機器の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの概略構成を示す模式的な正面図である。図３（ａ）は、形状記憶合金ワイヤの温度変化に伴う長さと電気抵抗の関係について説明する模式的なグラフである。横軸は形状記憶合金ワイヤの長さ、縦軸は形状記憶合金の電気抵抗を示す。図３（ｂ）は、形状記憶合金ワイヤの温度変化に伴う電気抵抗の変化を示す模式的なグラフである。横軸は形状記憶合金ワイヤの温度、縦軸は形状記憶合金の電気抵抗を示す。図４は、本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの駆動制御部の機能ブロック図である。
【００１４】
本実施形態のカメラ１００（電子機器）は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラや、携帯電話、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants、個人用携帯端末）といったカメラ付情報機器などの撮像装置として好適となるものである。
カメラ１００の概略構成は、図１に示すように、カメラ筐体２０に、撮像レンズユニット３（被駆動体）、撮像素子２１、液晶モニタ２２、リリーススイッチ２３、撮像制御部２４、目標位置設定部２５、および形状記憶合金（Shape Memory Alloy、以下、ＳＭＡと略称する）アクチュエータ１などが配置されてなる。ＳＭＡアクチュエータ１は、駆動機構部であるアクチュエータ本体１０とアクチュエータ本体１０の動作を制御する駆動制御部１１とからなる。
【００１５】
撮像レンズユニット３は、被写体の像を撮像面に結像するもので、レンズ鏡筒に収められたレンズもしくはレンズ群からなる。本実施形態では、このレンズ鏡筒の中心軸Ｏが、撮像レンズユニット３の光軸に一致され、ＳＭＡアクチュエータ１によって、撮像系の光軸方向に沿って移動可能に保持されている。
撮像レンズユニット３のレンズ鏡筒の形状は、適宜の形状を採用することができるが、本実施形態では、図２に示すように、一例として、側面３ａが、駆動方向に一致する上下方向に延ばされた、例えば円筒面からなり、側面３ａの径方向外側に、撮像レンズユニット３の駆動方向の中心軸Ｏ回りの回転を規制するガイド突起３ｂが突出された形状の例で説明する。
【００１６】
撮像素子２１は、撮像レンズユニット３を通して結像される光の像を光電変換するもので、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどを採用することができる。
液晶モニタ２２は、撮像素子２１で光電変換された画像データや、カメラ１００の操作や設定を行う操作画面などを表示する表示部である。
リリーススイッチ２３は、不図示のシャッタを開放するための操作スイッチであり、撮像制御部２４に電気的に接続されている。
また、リリーススイッチ２３は、半押し操作によってオートフォーカス（以下、ＡＦと略称する）動作を開始する制御信号を撮像制御部２４に送出する。
【００１７】
撮像制御部２４は、カメラ１００の装置動作全般を制御するもので、例えば、不図示のボタン、ダイヤル、スイッチなどの各種操作部の操作入力を受け付ける。そして、それらに基づいて撮像動作を制御し、液晶モニタ２２への表示制御を行う。また、リリーススイッチ２３からの操作入力を検出して、目標位置設定部２５およびＳＭＡアクチュエータ１からなるＡＦ機構のＡＦ動作を開始する制御を行う。
本実施形態のＡＦ動作は、通称フライバック方式と言われる方式を採用している。すなわち、撮像レンズユニット３を、予め設定された駆動パターンにしたがって、フォーカス位置を含む範囲で基準位置から光軸方向の一方向に移動させるようなスキャン駆動（第１の移動動作）を行い、このスキャン駆動において、少なくともフォーカス位置の近傍で、フォーカス位置の前後にわたって画像を取得し、各画像の高調波成分の変化を解析し、最も高調波成分が強くなる位置をフォーカス位置Ｐfと判定し、撮像レンズユニット３を基準位置に戻してから、このフォーカス位置Ｐfに移動させるような目標位置駆動（第２の移動動作）を行う方式を採用している。
【００１８】
目標位置設定部２５は、撮像制御部２４および駆動制御部１１に電気的に接続されており、撮像制御部２４からの制御信号に応じて、駆動制御部１１にＡＦ動作を開始する制御信号を送出し、ＳＭＡアクチュエータ１によって撮像レンズユニット３をスキャン駆動し、撮像制御部２４が撮像素子２１から取得する画像を、周知のアルゴリズムによって順次画像解析し、評価値として各画像に含まれる高調波成分の強度等を算出し、これらの評価値を比較してフォーカス位置Ｐfを決定するものである。ここで決定されたフォーカス位置Ｐfは、ＡＦ動作における制御目標位置を確定するものである。
この確定されたフォーカス位置Ｐfの情報は、スキャン駆動時にフォーカス位置Ｐfに到達したときのＳＭＡアクチュエータ１の駆動条件を特定できる情報とともに、目標位置設定部２５によって駆動制御部１１に通知される。
本実施形態では、目標位置設定部２５は、ＳＭＡアクチュエータ１の駆動条件を特定できる情報として、スキャン駆動開始時からフォーカス位置Ｐfに到達するまでの移動時間ｔmを計測し、移動時間ｔmを駆動制御部１１に通知するようにしている。
【００１９】
本実施形態のアクチュエータ本体１０は、図２に示すように、柱状または筒状の撮像レンズユニット３を、駆動制御部１１によって制御される通電量に応じて伸縮するＳＭＡワイヤ５（形状記憶合金部材）を用いて１軸方向に沿って往復駆動できるようにしたものである。
アクチュエータ本体１０の概略構成は、支持体２、ＳＭＡワイヤ５、保持端子４Ａ、４Ｂ、および付勢手段６からなる。なお、図２は、全体の概略構成を説明する模式図であり、細部の形状は、省略されたり誇張されたりしている。
また、アクチュエータ本体１０の配置姿勢は、図示の態様に限定されるものではないが、以下では、説明の便宜上、図示のように、撮像レンズユニット３がアクチュエータ本体１０の上端側に設けられ、図示上下方向を駆動方向とする場合の例で説明する。
【００２０】
支持体２は、平面視略矩形状の函体であり、上面側の中央部には、撮像レンズユニット３の側面３ａを摺動可能に内嵌する平面視略円筒状のガイド面２ａが設けられている。ガイド面２ａには、撮像レンズユニット３のガイド突起３ｂを、支持体２の側面２ｂ側に突出させるとともに駆動方向にガイドする、正面視Ｕ字状のガイド溝２ｅが径方向に貫通して設けられている。
支持体２の図示正面側の外周面である側面２ｂには、ＳＭＡワイヤ５の端部をそれぞれ保持して、張架するための保持端子４Ａ、４Ｂが、撮像レンズユニット３の中心軸Ｏとガイド突起３ｂの中心を含む面（図示上下方向に延びる紙面垂直面）に対して、面対称に位置決めして取り付けられている。
【００２１】
支持体２の底面部２ｈには、底面部２ｈと対向する撮像レンズユニット３の下端部と底面部２ｈとの間に、駆動方向に沿った引張弾性力を付勢する付勢手段６が設けられている。
支持体２の材質は、電気絶縁体である適宜の合成樹脂やセラミックスなどを採用することができる。なお、通電部である保持端子４Ａ、４Ｂ、ＳＭＡワイヤ５と接触する部分に電気絶縁処理を施す場合には、支持体２の基材として導電性を有する非金属や金属なども採用することができる。
【００２２】
ＳＭＡワイヤ５は、温度に応じて伸縮方向の長さが記憶された導電性の形状記憶合金からなるワイヤであり、その両端部が、保持端子４Ａ、４Ｂにそれぞれかしめられて、支持体２に固定されるとともに、保持端子４Ａ、４Ｂ間に張架されたＳＭＡワイヤ５の中間部が、ガイド突起３ｂに下方側から係止されている。保持端子４Ａ、４Ｂ間のＳＭＡワイヤ５の長さは、このカシメ時の温度で所定長さとなるように調整されている。
【００２３】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）を参照して、ＳＭＡワイヤ５に通電した場合の伸縮変化および温度変化について説明する。グラフ上の点ｑj（ｊ＝１，…，４）におけるＳＭＡワイヤ５の温度、長さ、電気抵抗をそれぞれＴj、Ｌj、ｒjで表す。
ＳＭＡワイヤ５に通電されていないときは、例えば室温などの基準温度Ｔ0とすると、点ｑ0に示すように、ＳＭＡワイヤ５の長さ、電気抵抗は、それぞれＬ0、ｒ0である。この長さＬ0で決まる撮像レンズユニット３の光軸方向の位置を基準位置と称する。
ＳＭＡワイヤ５に通電を開始するとＳＭＡワイヤ５の電気抵抗に応じてジュール熱が発生し、温度上昇とともにＳＭＡワイヤ５の電気抵抗が増加し、点ｑ1において、変態開始温度Ｔ1に到達する。さらに通電を続けると、ＳＭＡワイヤ５は変態して収縮し、点ｑ2を通る略直線状の曲線にしたがって長さ、電気抵抗が変化する。そのため、長さに略比例して電気抵抗が減少する。点ｑ3を超えると変態が終了するため、通電とともに電気抵抗は増大していく。変態が終了する温度Ｔ3（ただし、Ｔ3＞Ｔ0）に到達した点ｑ3で、通電を停止するとＳＭＡワイヤ５は放熱により冷却され、点ｑ4を通る加熱時と異なる曲線に沿って長さが増大していく。
このとき、ＳＭＡワイヤ５の温度と、電気抵抗は、図３（ｂ）に示すような温度ヒステリシス特性を有するものの、加熱時、冷却時、それぞれにおいて比例する領域を備えるため、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗を制御することによって、ＳＭＡワイヤ５の温度を制御し、長さを変化させることができる。
【００２４】
駆動制御部１１の概略構成は、図４に示すように、通電制御部１３、抵抗検出部１４、目標位置到達検知部１５、および抵抗指令値生成部１２からなる。
【００２５】
通電制御部１３は、保持端子４Ａ、４Ｂを介してＳＭＡワイヤ５の両端部に電気的に接続され、抵抗指令値生成部１２から送出される抵抗指令値に基づいて、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗が抵抗指令値に一致するように、ＳＭＡワイヤ５に電力を供給するものである。
そのため、通電制御部１３とＳＭＡワイヤ５との間には、ＳＭＡワイヤ５の抵抗を検出する抵抗検出部１４が設けられ、通電制御部１３にＳＭＡワイヤ５の電気抵抗が通電制御部１３にフィードバックされるようになっている。
通電制御部１３には、供給電力が制御可能な適宜の電源を採用することができるが、本実施形態では、パルス駆動によって、電力を可変するパルス電源を採用している。
抵抗検出部１４は、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗を検出する適宜の抵抗測定回路を採用することができる。
【００２６】
目標位置到達検知部１５は、目標位置設定部２５と電気的に接続され、撮像レンズユニット３のスキャン駆動において、目標位置設定部２５が決定したフォーカス位置Ｐfの情報を目標位置設定部２５から取得し、この情報から、フォーカス位置Ｐfに対応するスキャン駆動時の抵抗指令値を求め、抵抗指令値生成部１２に送出するものである。
本実施形態では、目標位置到達検知部１５は、フォーカス位置Ｐfの情報として、スキャン駆動開始時からフォーカス位置Ｐfに到達するまでの移動時間ｔmを取得するようになっている。このため、目標位置到達検知部１５は、予め、後述する第１の抵抗指令値データ設定手段１７からスキャン駆動において時間とともに変化する抵抗指令値の情報を第１の抵抗指令値データとして取得することで、移動時間ｔmに対応する抵抗指令値を特定できるようになっている。このようにして目標位置到達検知部１５によって求められた抵抗指令値を目標候補抵抗指令値Ｒcと称することにする。目標候補抵抗指令値Ｒcは、スキャン駆動と同じ駆動を行う場合に、撮像レンズユニット３をフォーカス位置Ｐfに移動することができる抵抗指令値となっている。
【００２７】
抵抗指令値生成部１２は、第１の抵抗指令値データ設定手段１７、第２の抵抗指令値データ設定手段１８、抵抗指令値送出手段１６、および記憶部１９からなる。
第１の抵抗指令値データ設定手段１７は、スキャン駆動を行うために、抵抗指令値が時間とともに低減されるような第１の抵抗指令値データを生成するものである。
第２の抵抗指令値データ設定手段１８は、目標位置到達検知部１５から目標候補抵抗指令値Ｒcを取得し、目標位置駆動を行うために、ＳＭＡワイヤ５に対する通電を低減もしくは停止する冷却時間ｔcの間、第１の抵抗指令値データの最小値よりも大きな抵抗指令値としてから、撮像レンズユニット３をフォーカス位置Ｐfに位置づけるための抵抗指令値である目標抵抗指令値Ｒfに変更するような第２の抵抗指令値データとを生成するものである。
抵抗指令値送出手段１６は、第１の抵抗指令値データ設定手段１７、第２の抵抗指令値データ設定手段１８によって生成された第１および第２の抵抗指令値データを、目標位置設定部２５からの制御信号に応じて、順次、通電制御部１３に送出するものである。
記憶部１９は、第１の抵抗指令値データ設定手段１７、第２の抵抗指令値データ設定手段１８が、第１、第２の抵抗指令値データをそれぞれ生成するためのパラメータをそれぞれから参照可能に記憶するものである。
【００２８】
記憶部１９に記憶される第１の抵抗指令値データは、例えば、添字ｉ（ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎ、Ｎは３以上の整数）の増加に伴って、単調減少する数列Ｒiからなる。数列Ｒiの個数Ｎと、数列Ｒiの差分値は、必要なオートフォーカスの位置精度に対応して決定する。数列Ｒiの差分値は、一定値には限定されないが、本実施形態では一定値としている。
また、抵抗指令値Ｒ1は、ＳＭＡワイヤ５の変態開始温度Ｔ1に対応する電気抵抗ｒ1よりも小さい大きさとされ、ＲNは、変態終了温度Ｔ3に対応する電気抵抗ｒ3よりも大きい設定とされる。
抵抗指令値送出手段１６は、これらの抵抗指令値Ｒiを、ｉ＝１から、周期ｔsごとに、順次通電制御部１３に送出する。
ここで、周期ｔsは、抵抗指令値を通電制御部１３に送出してから、ＳＭＡワイヤ５の長さが安定し、その状態で撮像素子２１によって画像が取得され、目標位置設定部２５によって、画像の評価値が算出できる程度の時間に設定する。
【００２９】
本実施形態の目標位置駆動は、第１の抵抗指令値データによるスキャン駆動と異なる駆動パターンに設定されるが、第２の抵抗指令値データ設定手段１８では、冷却時間ｔcおよび目標抵抗指令値Ｒfの少なくともいずれかは、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じて変化させることができるようになっており、これにより、スキャン駆動において、フォーカス位置Ｐfに到達したときのＳＭＡワイヤ５の温度と、目標位置駆動において、撮像レンズユニット３をフォーカス位置Ｐfに位置づけられるときのＳＭＡワイヤ５の温度との差を低減し、位置バラツキが低減できるようにしている。
すなわち、目標抵抗指令値Ｒfは、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じた補正値ΔＲを、目標候補抵抗指令値Ｒcに加算することで生成され、冷却時間ｔcは、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じて異なる値に設定できるようになっている。
記憶部１９には、目標候補抵抗指令値となりうる、第１の抵抗指令値データの各抵抗指令値Ｒiに対応して、それぞれ、補正値ΔＲiのデータ、冷却時間ｔcのデータが記憶されている。
【００３０】
このような駆動制御部１１の装置構成は、上記に説明した各機能に対応する専用のハードウエアから構成してもよいし、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、適宜の入出力インターフェースなどを備えたコンピュータに各機能を実現するプログラムを実行させることによって実現してもよい。
なお、撮像制御部２４あるいは目標位置設定部２５をコンピュータで構成する場合には、撮像制御部２４あるいは目標位置設定部２５に用いるコンピュータを駆動制御部１１に兼用してもよい。
【００３１】
次に、カメラ１００の動作について、ＳＭＡアクチュエータ１を用いたオートフォーカス動作を中心に説明する。
図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの動作の一例を示す模式的なグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の動作を行うための抵抗指令値データの一例（データ例１）を示す模式的なグラフである。図６（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの動作の他例を示す模式的なグラフである。図６（ｂ）は、図６（ａ）の動作を行うための抵抗指令値データの他例（データ例２）を示す模式的なグラフである。図５（ａ）、図６（ａ）において、横軸は時間、縦軸は形状記憶合金アクチュエータの移動量に対応するレンズ位置を示す。図５（ｂ）、図６（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は抵抗指令値を示す。
【００３２】
本実施形態のカメラ１００では、撮影者がリリーススイッチ２３を半押しすると撮像制御部２４によって目標位置設定部２５に制御信号が送出され、ＡＦ動作が開始される。
目標位置設定部２５は、駆動制御部１１の抵抗指令値生成部１２に対してスキャン動作を開始する制御信号を送出する。
抵抗指令値生成部１２では、抵抗指令値送出手段１６から第１の抵抗指令値データ設定手段１７に制御信号を送って、第１の抵抗指令値データを生成させる。
すなわち、第１の抵抗指令値データ設定手段１７は、記憶部１９に記憶された第１の抵抗指令値データを呼び出す。抵抗指令値送出手段１６は、第１の抵抗指令値データ設定手段１７から、周期ｔsごとに抵抗指令値Ｒiを順次読み込み、通電制御部１３に送出する。
記憶部１９に、記憶されるデータテーブルの一例（Ｎ＝８）を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2009098416.tif 000003
【００３４】
表１において、レンズ位置は、スキャン駆動において基準位置から順次移動させる位置を、Ｐ1、Ｐ2、…、Ｐ8（ただし、Ｐj＜Ｐj+1、ｊ＝１，…、７）で表している。これらに対応する時間は、レンズ位置Ｐi（ｉ＝１，…，８）に対応する時間ｔiは、基準位置から移動を開始してから、レンズ位置Ｐiに到達し、レンズ位置Ｐiから位置を変更開始するまでの間の時間を示す。
表１の抵抗指令値の「スキャン駆動時」欄は、第１の抵抗指令値データの一例を示している。
【００３５】
この場合、スキャン駆動時では、図５（ｂ）に示すように、抵抗指令値Ｒiが、表１にしたがって、時刻ｔ0から周期ｔsごとに、２６．０Ω、２５．５Ω、…、２２．５Ωのように、順次変化される。なお、図５（ｂ）で、Ｒ0は、抵抗指令値Ｒ0＝ｒ0に設定するか、もしくは、ＳＭＡワイヤ５への通電をオフに設定することを意味する。簡単のため、以下では、どちらの場合も、抵抗指令値をＲ0に設定すると言うことにする。
通電制御部１３では、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗を抵抗検出部１４によって検出、フィードバックして、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗が各抵抗指令値に一致するように、ＳＭＡワイヤ５に通電する電力の制御を行う。
これによって、ＳＭＡワイヤ５に発生するジュール熱が制御され、ＳＭＡワイヤ５が漸次加熱され、図３（ａ）に示すＳＭＡワイヤ５の特性にしたがって、ＳＭＡワイヤ５が収縮する。そのため、撮像レンズユニット３が光軸方向の一方向（図２の上方向）に移動される。
したがって、撮像レンズユニット３は、図５（ａ）に示すように、レンズ位置Ｐ1、…、Ｐ8のように，一方向に移動される。
【００３６】
一方、各抵抗指令値Ｒiが一定値をとる周期ｔsの間に、目標位置設定部２５は、撮像素子２１から被写体の画像を取得するとともに、この時点における時刻ｔ0からの移動時間ｔmiを計測し記憶する。
また、取得画像に対して画像解析を行って、フォーカス位置を判定する評価値を算出する。
そして、最後のレンズ位置Ｐ8の評価値が取得されると、目標位置設定部２５は、各評価値を比較して、評価値の変化からフォーカス位置Ｐfを決定する。例えば、レンズ位置Ｐ6に決定されたものとする。
目標位置設定部２５は、抵抗指令値生成部１２にフォーカス位置が決定されたことを通知するとともに、フォーカス位置Ｐfに対応して、目標位置到達検知部１５に移動時間ｔm＝ｔm6として送出する。この場合、ｔ5＜ｔm≦ｔ6である。
【００３７】
目標位置到達検知部１５では、目標位置設定部２５から送出された移動時間ｔmが、ｔ5＜ｔm≦ｔ6であることから、目標候補抵抗指令値Ｒcは、レンズ位置Ｐ6に対応する抵抗指令値Ｒ6であると判断し、第２の抵抗指令値データ設定手段１８に通知する。
【００３８】
一方、抵抗指令値生成部１２では、フォーカス位置Ｐfの決定を受けると、抵抗指令値送出手段１６は、第２の抵抗指令値データ設定手段１８に第２の抵抗指令値データを生成させる。
【００３９】
［データ例１］
第２の抵抗指令値データの一例について、表１に示すデータ例１の場合で説明する。
第２の抵抗指令値データ設定手段１８では、目標位置到達検知部１５から通知される目標候補抵抗指令値ＲcがＲ6であるため、記憶部１９に記憶された表１のようなデータから、補正値ΔＲ、冷却時間ｔcとして、ΔＲ6＝０（Ω）、ｔc6＝７５（ｍｓｅｃ）を選択する。
そして、抵抗指令値送出手段１６からの制御信号に応じて、図５（ｂ）に示すように、時刻（ｔ0＋ｔ8）に、第１の抵抗指令値データの最小値Ｒ8を、抵抗指令値Ｒ0に変更し、時刻（ｔ0＋ｔ8＋ｔc）で、目標抵抗指令値を、Ｒf6＝Ｒ6＋ΔＲ6＝Ｒ6に設定して、所定時間だけ保持してから、Ｒ0に変更するような第２の抵抗指令値データを生成する。この第２の抵抗指令値データは、抵抗指令値送出手段１６によって、通電制御部１３に送出され、撮像レンズユニット３が、目標位置駆動される。
【００４０】
本実施形態では、第２の抵抗指令値データを生成するための補正値ΔＲ、冷却時間ｔcは、少なくともいずれかが、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じて変化されている。
本例では、表１に示すように、補正値ΔＲiは一定値０Ωとし、時間ｔiに応じて、冷却時間ｔciを３００ｍｓｅｃから５０ｍｓｅｃまで、広義単調減少して変化する設定としている。すなわち、冷却時間ｔc1、ｔc2が３００ｍｓｅｃで等しく、冷却時間ｔc3からｔc6が、２５０ｍｓｅｃ、２００ｍｓｅｃ、１００ｍｓｅｃ、７５ｍｓｅｃのように減少し、冷却時間ｔc7、ｔc8が５０ｍｓｅｃで等しくなっている。
【００４１】
例えば、目標候補抵抗指令値Ｒcが、Ｒ1、Ｒ8の場合を比べると、スキャン駆動において、発生する熱エネルギーは、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じて異なっている。ＳＭＡワイヤ５に発生するジュール熱は、一部がＳＭＡワイヤ５から空気中に放熱され、その残りがＳＭＡワイヤ５の端部から保持端子４Ａ、４Ｂ、支持体２などの固体部材に伝熱される。このうち、固体部材への伝熱分は、固体部材の熱容量に応じて徐々に蓄熱され、ＳＭＡワイヤ５の端部での冷却効率を悪化させ、端部がより高温になる傾向にある。そのため、目標候補抵抗指令値Ｒcが小さいほど、ＳＭＡワイヤ５上への蓄熱量も多くなっている。
【００４２】
時間ｔ8におけるＳＭＡワイヤ５の温度は、このような蓄熱分も寄与しているため、充分に冷却された状態で基準位置から抵抗指令値をＲ8に設定した場合ＳＭＡワイヤ５の温度よりも高温になっている。このため、冷却時間ｔc8が長すぎると、収縮量が少なすぎて、制御目標位置からずれてしまうことになる。
これに対して、目標位置駆動で、抵抗指令値Ｒ1に設定する場合は、ｔ1＜ｔ8なので、蓄熱がより少なく、冷却時間ｔc1は長くとる方が良好な位置再現性が得られる。
【００４３】
そこで本例では、冷却時間ｔcm（ｍ＝１，…，７）は、抵抗指令値Ｒn（ｎは、ｎ＞ｍの整数）に対応する冷却時間ｔcnとの間で、ｔcm≧ｔcnの関係にあるように設定して変化させている。ここで、ｔcm＝ｔcnとしているデータは、冷却時間を変化させなくとも、良好な位置再現性が得られる場合であり、すべての冷却時間ｔcを一定にする設定は除くものとする。
【００４４】
データ例１における位置再現性を評価するため、スキャン駆動で制御目標位置がＰiになったとき、目標位置駆動における制御目標位置の各レンズ位置Ｐiに対する偏差を実験によって求めたところ、５μｍの範囲であることが分かった。
一方、比較例１、２として、冷却時間を、ｔc＝３００（ｍｓｅｃ）、５０（ｍｓｅｃ）に固定して同様に実験した場合には、それぞれの偏差は、１０μｍ、１２μｍとなり、データ例１の場合に比べて劣ることが分かった。
【００４５】
なお、表１中の数値は一例であり、ＳＭＡアクチュエータ１の大きさや駆動範囲など、種々の機械的、熱的条件に応じて適宜設定することができる。例えば、ＳＭＡアクチュエータ１の温度分布をシミュレーションしたり、実験を行ったりすることで、スキャン駆動と目標位置駆動とで、制御目標位置に到達したときにＳＭＡワイヤ５の温度差が低減される条件から、設定することができる。
【００４６】
［データ例２］
次に、第２の抵抗指令値データの他例について、表２に示すデータ例２の場合で説明する。本例は、抵抗指令値Ｒiに応じて、冷却時間ｔciを一定値として、補正値ΔＲiを変化させることで、データ例１と同様なレンズ位置Ｐiに対する位置再現性を実現できるようにした場合の例である。
【００４７】
【表２】
2009098416.tif 000004
【００４８】
表２の各列の意味は、表１と同一である。また、表２の抵抗指令値の「スキャン駆動時」欄は、表１の第１の抵抗指令値データに一致している。
【００４９】
本例では、冷却時間ｔciは一定値５０ｍｓｅｃとし、時間ｔiに応じて、補正値ΔＲiを０．３Ωから０Ωまで、広義単調減少して変化する設定としている。すなわち、補正値ΔＲ1、ΔＲ2が０．３Ω、補正値ΔＲ3、ΔＲ4が０．２Ω、補正値ΔＲ5、ΔＲ6が０．１Ω、補正値ΔＲ7、ΔＲ8が０Ωのように減少されている。
【００５０】
上記と同様に、スキャン駆動を行った結果、目標位置到達検知部１５から通知される目標候補抵抗指令値ＲcがＲ6であるとする。このとき、第２の抵抗指令値データ設定手段１８は、記憶部１９に記憶された表２のようなデータから、補正値ΔＲ、冷却時間ｔcとして、ΔＲ6＝０．１（Ω）、ｔc6＝５０（ｍｓｅｃ）を選択し、上記と同様にして、第２の抵抗指令値データを生成する。この第２の抵抗指令値データでは、目標抵抗指令値は、Ｒf6＝Ｒ6＋ΔＲ6＝２３．６Ωである。そして、この第２の抵抗指令値データは、抵抗指令値送出手段１６によって、通電制御部１３に送出され、撮像レンズユニット３が第２の抵抗指令値データにしたがって目標位置駆動される。
【００５１】
例えば、目標抵抗指令値が、Ｒf1、Ｒf8の場合を比べると、いずれも冷却時間ｔcは５０ｍｓｅｃのため、Ｒf8は、上記のように、Ｒ8とすることで、レンズ位置Ｐ8に良好な精度で移動される。一方、Ｒf1で駆動する場合、冷却時間ｔcが短すぎるため、駆動開始時に蓄熱量が大きくなっており、目標抵抗指令値Ｒf1をＲ1にすると、ＳＭＡワイヤ５の温度が上がりすぎてしまい、移動位置精度が悪化してしまう。そこで、目標抵抗指令値Ｒf1は、Ｒ1に補正値ΔＲ1＝０．３（Ω）を加算することで、スキャン駆動時の温度に対する温度差を低減するようにしている。
【００５２】
そこで本例では、補正値ΔＲm（ｍ＝１，…，７）は、抵抗指令値Ｒn（ｎは、ｎ＞ｍの整数）に対応する補正値ΔＲnとの間で、ΔＲm≧ΔＲnの関係にあるように設定して変化させている。ここで、ΔＲm＝ΔＲnとしているデータは、補正値を変化させなくとも、良好な位置再現性が得られる場合であり、すべての補正値ΔＲを一定にする設定は除くものとする。
【００５３】
データ例２における位置再現性を評価するため、スキャン駆動で制御目標位置がＰiになったとき、目標位置駆動における制御目標位置の各レンズ位置Ｐiに対する偏差を実験によって求めたところ、５μｍの範囲であった。したがって、データ例２は、データ例１と同等の位置再現性を有する。
すなわち、補正値ΔＲ、冷却時間ｔcが固定された、上記の比較例１、２に比べて、良好な位置再現性が得られた。
なお、表２中の数値は一例であり、ＳＭＡアクチュエータ１の大きさや駆動範囲など、種々の機械的、熱的条件に応じて適宜設定することができることは、データ例１の場合と同様である。
【００５４】
このように、本実施形態のカメラ１００のＳＭＡアクチュエータ１では、目標抵抗指令値Ｒfを、スキャン駆動で求められた目標候補抵抗指令値Ｒcに補正値ΔＲを加算して生成するとともに、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じて、第２の抵抗指令値データを生成するための補正値ΔＲおよび冷却時間ｔcの少なくともいずれかを変化させるので、スキャン駆動終了後のＳＭＡワイヤ５の温度が目標候補抵抗指令値Ｒcに応じてばらついても、スキャン駆動および目標位置駆動における制御目標位置での形状記憶合金部材の温度差を低減することができるため、制御目標位置に対する位置精度のバラツキを低減することができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
まず、本発明の第２の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータについて説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの機能ブロック図である。図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの動作の一例を示す模式的なグラフである。横軸は時間、縦軸は形状記憶合金アクチュエータの移動量に対応するレンズ位置を示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）の動作を行うための抵抗指令値データの一例を示す模式的なグラフである。横軸は時間、縦軸は抵抗指令値を示す。
【００５６】
本実施形態のＳＭＡアクチュエータ１Ａは、図１、２に示すように、カメラ１００のＡＦ機構に用いることができるもので、上記第１の実施形態のＳＭＡアクチュエータ１の駆動制御部１１に代えて、駆動制御部１１Ａを備える。
駆動制御部１１Ａは、図７に示すように、上記第１の実施形態の駆動制御部１１の抵抗指令値生成部１２に代えて抵抗指令値生成部１２Ａを備えるものである。
抵抗指令値生成部１２Ａは、上記第１の実施形態の抵抗指令値生成部１２の抵抗指令値送出手段１６に代えて、抵抗指令値送出手段１６Ａを備え、さらに、電気抵抗値判定手段３０Ａを追加したものである。
【００５７】
電気抵抗判定手段３０Ａは、抵抗検出部１４、抵抗指令値送出手段１６Ａに電気的に接続され、抵抗検出部１４からＳＭＡワイヤ５の電気抵抗の検出値を取得して、この電気抵抗の検出値が予め設定された閾値Ｒth以下になったかどうか判定して、閾値Ｒth以下になった場合に、抵抗指令値送出手段１６にそのことを通知するものである。
閾値Ｒthは、図８（ｂ）に示すように、Ｒ0＞Ｒth＞Ｒ1の範囲で、撮像レンズユニット３が基準位置に位置するＳＭＡワイヤ５の長さが得られる抵抗指令値の近傍値に設定される。
【００５８】
抵抗指令値送出手段１６Ａは、上記第１の実施形態と同様に、第１の抵抗指令値データ設定手段１７で設定された第１の抵抗指令値データを通電制御部１３に送出してスキャン駆動を行い、その後、上記第１の実施形態と同様にして、第２の抵抗指令値データ設定手段１８で設定された第２の抵抗指令値データを通電制御部１３に送出して、目標位置駆動を行うものである。第２の抵抗指令値データは、データ例１、２のいずれのタイプでもよい。
そして、抵抗指令値送出手段１６Ａでは、目標位置駆動を開始するとともに、電気抵抗判定手段３０Ａからの通知を監視し、電気抵抗判定手段３０Ａから、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗が閾値Ｒth以上になったという通知を受けると、その時点から、第２の抵抗指令値データ設定手段１８で設定された第２の抵抗指令値データを先頭に戻って通電制御部１３に送出するようにする。
【００５９】
本実施形態のＳＭＡアクチュエータ１Ａは、装置固有の熱容量などによって、繰り返し駆動を行う場合の蓄熱による温度変化に加えて、例えば、装置が置かれた環境温度などのノイズに起因する駆動位置バラツキを低減できるようにしたものである。
例えば、環境温度が上昇すると、ＳＭＡワイヤ５から空気中への放熱効率が悪くなるため、ＳＭＡワイヤ５が冷却されにくくなる。
そのため、例えば、図８（ｂ）に示すように、第１の抵抗指令値データから第２の抵抗指令値データに切り替える際に、点ａ（ｔ0＋ｔ8，Ｒ8）から、点ｂ（ｔ0＋ｔ8，Ｒ0）のように、抵抗指令値を切り替えた場合、ＳＭＡワイヤ５の温度が、抵抗指令値の変化あるいは通電の停止に追従して急峻には冷却されず、遅延時間が生じる。そのため、撮像レンズユニット３の位置は、例えば、環境温度に変化がない場合に、抵抗指令値が図８（ｂ）に点ａから点ｃ（ｔth，Ｒth）（ただし、ｔth＞ｔ0＋ｔ8）を通る曲線２０４のように変化したかのように、図８（ａ）に曲線２００で示すように、時刻（ｔ0＋ｔ8）からある程度の時間をかけて変化していく。
したがって、実質的な冷却時間が減少するため、冷却時間ｔcを前提として設定された目標抵抗指令値Ｒfでは、位置ずれが発生する。
【００６０】
本実施形態の構成によれば、抵抗指令値送出手段１６Ａは、電気抵抗判定手段３０ＡによってＳＭＡワイヤ５の電気抵抗を検出し、十分温度が下がったのを確認してから、第２の抵抗指令値データを先頭に戻して、通電制御部１３に送出するので、冷却時間ｔｃを確実とることができるため、環境温度の変化などが発生しても、上記第１の実施形態と略同様の駆動位置精度を実現することができる。
【００６１】
なお、閾値Ｒthは、Ｒ0に近づくほど、確実に冷却時間ｔcを確保することができるが、Ｒ0に近づくほど、ＳＭＡワイヤ５の温度変化に対応して、電気抵抗の変化率が減少して、待ち時間が長くなりすぎたり、待ち時間のバラツキが大きくなったりするので、駆動制御時間の長さと駆動位置精度とのバランスを考慮して設定する。
【００６２】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
本変形例のＳＭＡアクチュエータ１Ｂは、図１、２に示すように、カメラ１００のＡＦ機構に用いることができるもので、上記第２の実施形態のＳＭＡアクチュエータ１Ａの駆動制御部１１Ａに代えて、駆動制御部１１Ｂを備える。
駆動制御部１１Ｂは、図７に示すように、上記第２の実施形態の駆動制御部１１Ａの抵抗指令値生成部１２Ａに代えて抵抗指令値生成部１２Ｂを備えるものである。
抵抗指令値生成部１２Ｂは、上記第２の実施形態の抵抗指令値生成部１２Ａの抵抗指令値送出手段１６Ａ、第２の抵抗指令値データ設定手段１８に代えて、抵抗指令値送出手段１６Ｂ、第２の抵抗指令値データ設定手段１８Ｂを備えるものである。
【００６３】
抵抗指令値送出手段１６Ｂは、上記第１の実施形態と同様に、第１の抵抗指令値データ設定手段１７で設定された第１の抵抗指令値データを通電制御部１３に送出してスキャン駆動を行い、その後、第２の抵抗指令値データ設定手段１８Ｂで設定された第２の抵抗指令値データを通電制御部１３に送出して、目標位置駆動を行うものである。第２の抵抗指令値データは、データ例１、２のいずれのタイプでもよい。
そして、抵抗指令値送出手段１６Ｂは、例えばカウンタなどからなる不図示の計時手段を内蔵しており、目標位置駆動を開始するとともに、計時手段によって計時しながら、電気抵抗判定手段３０Ａからの通知を監視する。そして、電気抵抗判定手段３０Ａから、ＳＭＡワイヤ５の電気抵抗が閾値Ｒth以上になったという通知を受けると（時刻ｔth）、目標位置駆動開始時（時刻（ｔ0＋ｔ8））からの経過時間である閾値通過時間Δｔ＝ｔth−ｔ0−ｔ8を算出する。
【００６４】
一方、第２の抵抗指令値データ設定手段１８Ｂは、上記第１の実施形態の第２の抵抗指令値データ設定手段１８と同様な第２の抵抗指令値データを生成する構成を有しており、さらに、抵抗指令値送出手段１６Ｂで、閾値通過時間Δｔが、所定値以上となった場合に、閾値通過時間Δｔの大きさに応じて、すでに生成し通電制御部１３に送出しつつある第２の抵抗指令値データを、補正値ΔＲ、冷却時間ｔcの少なくともいずれかを変化させて、新たに生成した第２の抵抗指令値データを生成して、通電制御部１３に送出する抵抗指令値変更手段を備えている。
【００６５】
本実施形態のＳＭＡアクチュエータ１Ｂは、閾値通過時間Δｔが、例えば環境温度などのノイズ要因によって、大きく変化する場合に、単に、目標候補抵抗指令値Ｒcに応じて設定された第２の抵抗指令値データを先頭に戻して送出する以外に、閾値通過時間Δｔに応じて、最初に設定したのと異なる第２の抵抗指令値データに変更して駆動を行えるようにしたものである。
このような第２の抵抗指令値データの例としては、例えば、閾値通過時間Δｔが、ある程度以上大きくなった場合により大きな冷却時間ｔcを確保できるように、閾値通過時間Δｔの大きさを段階的に区分けして、それぞれに異なる冷却時間ｔcを割り当てるといった例を挙げることができる。
【００６６】
なお、上記の説明では、上記第１の実施形態でデータ例１、２として示したように、第２の抵抗指令値データを、目標候補抵抗指令値に応じて、補正値、または冷却時間を変更した場合の例で説明したが、補正値および冷却時間を変化させてもよい。
【００６７】
また、上記の説明では、第２の抵抗指令値データにおいて、冷却時間の間の抵抗指令値を、第１の抵抗指令値データの最小値から、Ｒ0もしくは通電の停止状態に設定するとともに、冷却時間の終了とともに、Ｒ0もしくは通電の停止状態から、制御目標値に位置づけるための目標抵抗指令値にステップ状に設定する場合の例で説明したが、それぞれの間で、抵抗指令値を漸次変化させるようにしてもよい。この場合、冷却時間は、それぞれの漸次変化の通電量に応じた蓄熱量を考慮して設定する。
【００６８】
また、上記の説明では、撮像素子２１からの画像に基づいて目標位置設定部２５によってスキャン駆動時に制御目標位置を確定する場合の例で説明したが、制御目標位置の情報の取得の仕方はこれに限定されるものではない。例えば、適宜の位置センサなどによって被駆動体の移動位置を検出することで取得してもよい。
また、制御目標位置は、スキャン駆動が終わるまで、すなわち、目標位置駆動が開始されるまでの間に確定していれば、どのように設定してもよい。例えば、被駆動体の位置を検出することなく、スキャン駆動時の抵抗指令値の中から、抵抗指令値を指定するだけでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータを備える電子機器の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの概略構成を示す模式的な正面図である。
【図３】形状記憶合金ワイヤの温度変化に伴う長さと電気抵抗の関係について説明する模式的なグラフ、および形状記憶合金ワイヤ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。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの駆動制御部の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの動作の一例を示す模式的なグラフ、およびその動作を行うための抵抗指令値データの一例（データ例１）を示す模式的なグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの動作の他例を示す模式的なグラフ、およびその動作を行うための抵抗指令値データの一例（データ例２）を示す模式的なグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの機能ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの動作の一例を示す模式的なグラフ、およびその動作を行うための抵抗指令値データの一例を示す模式的なグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１、１Ａ、１Ｂ  形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ
２  支持体
３  撮像レンズユニット（被駆動体）
５  ＳＭＡワイヤ（形状記憶合金部材）
１０  アクチュエータ本体
１１、１１Ａ、１１Ｂ  駆動制御部
１２、１２Ａ、１２Ｂ  抵抗指令値生成部
１３  通電制御部
１４  抵抗検出部
１５  目標位置到達検知部
１７  第１の抵抗指令値データ設定手段
１８  第２の抵抗指令値データ設定手段
１８Ｂ  第２の抵抗指令値データ設定手段（計時手段、抵抗指令値変更手段）
２４  撮像制御部
２５  目標位置設定部
３０Ａ  電気抵抗判定手段
１００  カメラ（電子機器）
【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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