位置控制装置、 位置控制方法、 驱动装置及摄像装置 技术领域 本发明涉及一种位置控制装置及位置控制方法， 适于用于例如以偏置赋予方 式 (bias applying method) 利用形状记忆合金使可动部件移动的形状记忆合金致动器 (shape memory alloy actuator)， 来控制该可动部件的位置。 并且还涉及具备上述位置控 制装置和形状记忆合金致动器的驱动装置及摄像装置。
背景技术 形状记忆合金 (Shape Memory Alloy， 以下简称为 “SMA” )， 在温度高于相变温度的 高温状态下呈被称为奥氏体相 (austenite phase)( 母相 ) 的晶体结构， 在温度低于相变温 度的低温状态下呈被称为马氏体相 (martensite phase) 的晶体结构。一般的金属材料如 果被施加指定的外力， 则不能返回到变形前的形状， 但是 SMA 即使在马氏体相的状态下被 施加指定的外力而变形， 如果达到相变温度以上， 则从马氏体相向奥氏体相相变， 且形状也 将恢复到变形前的原来的形状。通过利用该特性， 开发出了利用 SMA 的致动器 ( 形状记忆 合金致动器 )。
这里， 应对升温及降温而反复动作的致动器， 被要求具有与该温度转换相对应的 双方向性。然而， 虽然 SMA 会因加热其形状恢复到记忆形状， 但通常即使冷却也保持着恢复 后的记忆形状不变， 仅有单方向性。因此， 在形状记忆合金致动器的一个实施方式中， 设置 偏置赋予部件 (bias applying member)， 用来施加一种使 SMA 在形状恢复后向不同于所述 一方向的另一方向变形的外力 ( 偏置 )， 由此能够实现双方向的驱动。另外， 基于 SMA 的推 挽 (push-pull) 方式也为人们所知。
在以这种偏置赋予方式利用形状记忆合金部件 ( 以下简称为 “SMA 部件” ) 使可动 部件移动的形状记忆合金致动器中， 利用图 18 至图 20 所示的特性， 由位置控制装置控制可 动部件的位置。
图 18 是表示可动部件的位移与形状记忆合金部件的阻抗值之间的关系的图。图 18 的横轴是位移， 其纵轴是阻抗值。 图 19 是表示可动部件的位移与形状记忆合金部件的驱 动电流之间的关系的图。图 19 的横轴是位移， 其纵轴是驱动电流。图 20 是表示作为控制 目标的可动部件的位置的指示值与形状记忆合金部件的阻抗值之间的关系的示意图。 图 20 的横轴是指示值， 其纵轴是阻抗值。图 21 是表示作为控制目标的可动部件的位置的指示值 与形状记忆合金部件的驱动电流之间的关系的示意图。图 21 的横轴是指示值， 其纵轴是驱 动电流。图 22 是表示作为控制目标的可动部件的位置的指示值与可动部件的位移之间的 关系的示意图。图 22 的横轴是指示值， 其纵轴是位移。
下面， 更具体地说明利用 SMA 部件使可动部件移动并且以指定的范围限定所述可 动部件的可动范围的形状记忆合金致动器， 其中， 所述 SMA 部件例如在马氏体相时通过偏 置赋予部件而伸长， 并且在因通电加热而达到相变温度以上的奥氏体相时通过恢复记忆形 状而收缩。首先， 在马氏体相时对于该形状记忆合金致动器而言 SMA 部件已伸长的状态下， SMA 部件的阻抗值 Rs 如图 18 所示达到最大阻抗值 Rmax。此时的可动部件的位移为最小位
移 Pmin( 通常， 位移 Pmin ＝ 0)。并且， SMA 部件的驱动电流 Is 如图 19 所示为最小驱动电 流 Imin。该最小驱动电流 Imin 通常例如为 0 或者为不会使 SMA 部件因偏置而发生位移的 程度的电流值。
从该状态开始， 如果通过像图 19 所示那样增加驱动电流 Is 来对 SMA 部件进行通 电加热， 则 SMA 部件抵抗偏置而逐渐地收缩以恢复到记忆形状。因此， 可动部件的位移 P 逐 渐增加。此时， SMA 部件的阻抗值 Rs 如图 18 所示逐渐减少。并且， 随即到达可动部件的可 动范围的界限， 可动部件的位移 P 成为最大位移 Pmax。此时， SMA 部件的阻抗值 Rs 看上去 为最小阻抗值 Rmin。然后， 如果进一步通电加热， 则 SMA 部件的驱动电流 Is 如图 19 所示达 到其最大驱动电流 Is。该最大驱动电流 Is 通常例如为电源的最大电流值。此时， 因为到达 可动部件的可动范围的界限， 所以虽然可动部件的位移 P 为最大位移 Pmax， 但是 SMA 部件的 阻抗值 Is 由于可动机构的所谓的游隙 ( 反弹 )(backlash) 等而如图 18 所示略微减少， 随 即该阻抗值 Rs 也不再变化。
SMA 部件的阻抗值与 SMA 部件的收缩量之间存在关联， 其结果， 如上所述， SMA 部件 的阻抗值与可动部件的位移之间也存在关联， 用于形状记忆合金致动器中的位置控制装置 通过检测 SMA 部件的阻抗值， 无需另外设置位置传感器即可控制可动部件的位置。 另一方面， 如果取代可动部件的位移利用从外部装置 ( 例如微型计算机等 ) 输入 到位置控制装置的指示值来对上述的动作进行说明， 则如下所述。
在最小指示值 Xmin 时， SMA 部件的阻抗值 Rs 如图 20 所示为最大阻抗值 Rmax， 其 驱动电流如图 21 所示为最小驱动电流 Imin。随着最小指示值 Xmin 增加， 控制电路控制驱 动电流， 使 SMA 部件的阻抗值 Rs 如图 20 所示从最大阻抗值 Rmax 逐渐减少， 并且， 使该驱动 电流 Is 如图 21 所示从最小驱动电流 Imin 逐渐增加。随即， 当指示值 X 达到最大指示值 Xmax 时， SMA 部件的阻抗值 Rs 如图 20 所示成为最小阻抗值 Rmin。
这里， 在外部装置生成的指示值 X 没有限制的情况下， 指示值 X 将超过最大指示值 Xmax， 并被输入到位置控制装置。 另外， 也存在由于位置控制装置内的不良现象等而超过最 大指示值 Xmax 的情况。
在这种情况下， 若超过最大指示值 Xmax， 则位置控制装置就要以小于 SMA 部件的 最小阻抗值 Rmin 的阻抗值作为目标进行控制。其结果， SMA 部件的阻抗值 Rs 如图 20 所示 变得小于最小阻抗值 Rmin， 但随即达到最小界限， 阻抗值不再变化。 并且， 驱动电流 Is 如图 21 所示达到最大驱动电流 Imax。
若以指示值 X 与可动部件的位移 P 之间的关系来表示此种动作， 则如图 22 所示。 即， 在最小指示值 Xmin 时， 可动部件的位移 P 为最小位移 Pmin， 随着指示值 X 的增加可动 部件的位移 P 也增加， 并且在最大指示值 Xmin 时， 可动部件的位移 P 达到最大位移 Pmax， 以后， 即使指示值 X 超过最大指示值 Xmax， 可动部件的位移 P 也在最大位移 Pmax 而不再变 化。
这样， 存在外部装置生成的指示值 X 没有限制的情况或由于位置控制装置内的不 良现象等而超过最大指示值 Xmax 的情况， SMA 部件继续被以最大驱动电流 Imax 通电加热， 从而导致 SMA 部件的特性劣化。其结果， 形状记忆合金致动器的性能降低。因此， 在形状记 忆合金致动器的位置控制装置中， 需要保护 SMA 部件免于过度加热的保护功能。
例如， 在专利文献 1 公开的利用形状记忆合金的致动器中， 具备极限 ( 界限 ) 判断
部 (limit determiner) 和极限控制部， 由极限判断部判断预先确定的极限条件正确与否， 以使采用形状记忆合金的线材不超过正常动作的温度界限， 作为判断的结果， 当判断出极 限条件成立时， 由极限控制部进行控制， 停止对线材的通电， 使线材的形状记忆合金不被过 度加热。并且， 作为所述极限条件正确与否的判断方法， 第一、 列举出在供给线材的电量已 达到预先确定的极限值时判断为极限条件已成立的第一判断方法， 对该线材的供电量根据 对线材的通电时间而求出。另外， 作为所述极限条件正确与否的判断方法， 第二、 列举出在 控制值与预先确定的基准值之间的差值或比值超过指定指时判断为极限条件已成立的第 二判断方法， 以温度作为所述控制值。
这里， 在上述专利文献 1 公开的控制方法中， 若根据极限条件的成立而停止对形 状记忆合金的线材通电， 则形状记忆合金的线材的形状成为通电停止时的形状， 并且通过 形状记忆合金的线材的伸缩而被驱动的可动部件的位置成为通电停止时的位置。其结果， 可动部件的位置控制不理想。因此， 在极限条件已成立时， 需要例如致动器 ( 驱动装置 ) 通 知用户极限条件成立 ( 异常状态、 错误状态 )， 督促用户对其进行处置， 或致动器使位置控 制复原并重新进行初期设定动作等所谓的异常处理 ( 错误处理 )。
如果在驱动装置或驱动装置的位置控制装置中设置这种异常处理， 则驱动装置或 位置控制装置的系统设计变得复杂， 而且需要例如控制停止、 重新启动及重新位置控制动 作等异常处理时间， 会产生时间方面的损耗。 另一方面， 如果不在这些装置中设置异常处理 而单纯地重新启动位置控制， 则装置同样地进行动作， 其结果， 很有可能再次变为异常状态 而无法将位置控制到所期望的位置。
专利文献 1 ： 日本专利公开公报特开 2006-183564 号发明内容 本发明是鉴于上述情况而做出的发明， 其目的在于提供一种能够不停止位置控制 地保护形状记忆合金的位置控制装置、 位置控制方法、 驱动装置及摄像装置。
本发明所提供的位置控制装置及位置控制方法是被用于利用形状记忆合金移动 可动部件的形状记忆合金致动器的技术， 在控制所述可动部件的位置时， 当供给所述形状 记忆合金部件的电量超过指定的第一阈值时， 变更表示作为控制目标的所述可动部件的位 置的指示值以便降低所述形状记忆合金部件的温度。并且， 本发明所提供的驱动装置及摄 像装置具备形状记忆合金致动器和所述位置控制装置。因此， 在这种位置控制装置及位置 控制方法以及驱动装置及摄像装置中， 即使像所述电量超过所述第一阈值、 形状记忆合金 部件被过度加热那样的指示值从例如外部的装置持续被输入， 也变更其指示值以便降低形 状记忆合金部件的温度， 从而控制可动部件的位置。 例如， 用降低形状记忆合金部件的温度 并维持供电那样的指示值， 继续控制可动部件的位置。 因此， 这种结构的位置控制装置及位 置控制方法以及驱动装置及摄像装置部能够不停止位置控制地保护形状记忆合金。
通过以下的详细记载和附图， 上述的以及其他的本发明的目的、 特征和优点将变 得明确。
附图说明
图 1 是表示本发明的实施方式所涉及的摄像装置的结构的框图。图 2 是表示图 1 所示的摄像装置的摄像部结构的局部剖视图。
图 3 是用于说明图 2 所示的结构的摄像部中的形状记忆合金的状态与可动部件的 位置之间的关系的图。
图 4 是表示本发明的第一实施方式所涉及的位置控制装置的结构的框图。
图 5 是表示图 4 所示的位置控制装置的动作的流程图。
图 6 是表示图 4 所示的位置控制装置的动作的一个例子的时间图。
图 7 是表示本发明的第二实施方式所涉及的位置控制装置的结构的框图。
图 8 是表示图 7 所示的位置控制装置的动作的流程图。
图 9 是表示图 7 所示的位置控制装置的动作的一个例子的时间图。
图 10 是表示本发明的第三实施方式所涉及的位置控制装置的结构的框图。
图 11 是表示图 10 所示的位置控制装置的动作的流程图。
图 12 是表示图 10 所示的位置控制装置的动作的一个例子的时间图。
图 13 是表示实施方式所涉及的摄像装置的动作的流程图。
图 14 是表示通过 PWM 方式对形状记忆合金部件供电时的位置控制装置的动作的 一个例子的时间图。 图 15 是表示解除保护功能时的第三位置控制装置的动作的一个例子的时间图。
图 16 是表示通过 PWM 方式对形状记忆合金部件供电时的第三位置控制装置的动 作的一个例子的时间图。
图 17 是表示通过监视指示值 X 来解除保护功能时的第三位置控制装置的动作的 一个例子的时间图。
图 18 是表示可动部件的位移与形状记忆合金部件的阻抗值之间的关系的图。
图 19 是表示可动部件的位移与形状记忆合金部件的驱动电流之间的关系的图。
图 20 是表示作为控制目标的可动部件的位置的指示值与形状记忆合金部件的阻 抗值之间的关系的示意图。
图 21 是表示作为控制目标的可动部件的位置的指示值与形状记忆合金部件的驱 动电流之间的关系的示意图。
图 22 是表示作为控制目标的可动部件的位置的指示值和可动部件的位移之间的 关系的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。另外， 在各图中标注有相同 符号的结构表示相同结构， 并适当地省略其说明。
( 第一实施方式 )
在本实施方式中， 对本发明所涉及的位置控制装置及驱动装置应用于摄像装置的 情况进行说明， 但本发明所涉及的位置控制装置及驱动装置并非被限定在应用于摄像装置 的情况， 也能够单独应用或者应用于其他的装置。 尤其是， 利用在适合于形状记忆合金致动 器的特征的装置中较为理想。 形状记忆合金致动器， 作为其一种特征， 在工作时安静且能够 得到对于其大小 ( 尺寸 ) 而言相对比较大的力矩 (torque)， 因此应用于组装在例如移动电 话等移动终端中的比较小型的摄像装置较为理想， 更为理想的是用于其光学系统的驱动。鉴于该情况， 在本实施方式中， 对应用于摄像装置的位置控制装置及驱动装置进行说明。
图 1 是表示实施方式所涉及的摄像装置的结构的框图。图 2 是表示实施方式所涉 及的摄像装置中的摄像部的结构的局部剖视图。图 3 是用于说明图 2 所示结构的摄像部中 的形状记忆合金的状态与可动部件的位置之间的关系的图。图 3(A) 示出了安装在可动部 件上的透镜的位置处于超过无穷极限端 (beyond-infinite limit) 的情况， 图 3(B) 示出了 安装在可动部件上的透镜的位置处于最接近端的情况。
摄像装置 C 包括 ： 以偏置赋予方式利用形状记忆合金部件 ( 以下简称为 “SMA 部 件” ) 使可动部件移动的形状记忆合金致动器 ( 以下简称为 “SMA 致动器” )、 随可动部件的移 动而移动的透镜、 拍摄由包含透镜的摄像光学系统成像的被摄物的光学图像的摄像元件、 以及控制可动部件的位置的位置控制装置。
这种摄像装置 C 例如如图 1 及图 2 所示， 包括位置控制部 1、 摄像部 2、 图像生成部 3、 图像数据缓冲器 (image data buffer)4、 图像处理部 5、 摄像控制部 6、 存储部 7 以及 I/F 部 8。
位置控制部 1 是位置控制装置的一个例子， 是用于以偏置赋予方式利用 SMA 部件 21 使可动部件 24 移动的 SMA 致动器 20， 并且基于从摄像控制部 6 输出的控制信号 Sc 控制 可动部件 24 的位置的装置。关于位置控制部 1 将在后面进一步详述。
摄像部 2 是拍摄由摄像光学系统成像的被摄物的光学图像的装置， 将通过摄像动 作而得到的图像信息向图像生成部 3 输出。摄像部 2 例如如图 2 所示， 具备 SMA 致动器 20、 随着可动部件 24 的移动在光轴方向移动的透镜 28、 拍摄由构成摄像光学系统的透镜 28 成 像的被摄物的光学图像的摄像元件 29。
SMA 致动器 20 具备 SMA 部件 21、 固定部件 22、 压靠部件 23 以及可动部件 24。
SMA 部件 21 由预先记忆有指定的形状的 SMA 构成， 是通过加热对可动部件 24 施加 驱动力的部件。SMA 例如为 Ni-Ti 合金、 Cu-Al-Ni 合金、 Cu-Zn 合金、 Cu-Zn-Al 合金及 Ni-Al 合金等。Ni-Ti 合金在强度、 韧性、 耐腐蚀性及耐磨损性方面优异， 适于 SMA 部件 21。SMA 部 件 21 例如是截面为大致圆形的线材 ( 线状体 )， 其一端在第一指定位置被固定于固定部件 22， 其另一端在第二指定位置被固定于可动部件 24。另外， SMA 部件 21 的两端部通过一对 导线与位置控制部 1 连接。SMA 部件 21 例如通过从位置控制部 1 经由所述一对导线供电而 被通电， 从而因自身的阻抗产生焦耳热 (Joule heat) 而被加热 ( 通电加热 )。SMA 部件 21 例如以指定尺寸的长度预先记忆形状， 当达到相变温度后， 恢复至所述预先记忆的形状。
固定部件 22 是用于固定 SMA 部件 21 的所述一端的部件。SMA 部件 21 通过其一 端被固定于固定部件 22， 在 SMA 部件 21 伸缩时以其被固定的一端为基准伸缩， 其另一端发 生位移 ( 移动 )。其结果， 由于 SMA 部件 21 的另一端固定有可动部件 24， 所以可动部件 24 随着 SMA 部件 21 的伸缩而移动。在本实施方式， 因为 SMA 致动器 20 应用于摄像部 2， 所以 固定部件 22 作为镜筒 (lens barrel) 而被形成。更具体而言， 为了作为镜筒而发挥作用， 固定部件 22 为大致呈圆筒形状的部件， 在圆筒的一端具有从侧面大致垂直地沿径方向向 中心延伸的俯视呈圆环状 ( 圈 (doughnut) 状 ) 的延设部 25， 圆筒的另一侧被圆盘状的盖部 件 26 堵塞。另外， 在圆筒的侧面内侧， 在轴方向的上下空出指定的间隔设置有上部限制部 件 27a 及下部限制部件 27b。在延设部 25 的内侧的所述第一指定位置固定有 SMA 部件 21 的所述一端。在盖部件 26 的内侧设置有摄像元件 29。压靠部件 23 是对可动部件 24 施加抵抗 SMA 部件 21 的驱动力的压靠力 ( 偏置 ) 的部件。压靠构件 23 例如采用螺旋弹簧 ( 例如压缩螺旋弹簧 ) 等弹性体等。为了固定压 靠部件 23， 压靠部件 23 的一端抵接于固定部件 22。更具体而言， 压靠部件 23 的所述一端 抵接于固定部件 22 的延设部 25 的内侧。因此， 固定部件 22 也是用于固定压靠部件 23 的 所述一端的部件。并且， 为了向可动部件 24 传递压靠力， 将压靠部件 23 的另一端抵接于可 动部件 24。压靠部件 23 作为形状记忆合金致动器 20 的偏置弹簧 (biasing spring) 而发 挥作用。
可动部件 24 是根据 SMA 部件 21 的驱动力及压靠部件 23 的压靠力而移动的部件。 因为在本实施方式中位置控制部 1 及驱动装置应用于摄像装置 C， 所以可动部件 24 用于使 透镜 28 移动， 并构成保持 ( 支撑 ) 透镜 28 的镜框 (lens frame)。更具体而言， 可动部件 24 为了在透镜 28 的外周部分保持 ( 支撑 ) 透镜 28 而形成圆环状的形状， 透镜 28 嵌入可 动部件 24 的圆环状的圆形的开口部。可动部件 24 被配置在大致圆筒形的固定部件 22 的 内侧以便在大致圆筒形的固定部件 22 的内侧接触滑动。并且， 可动部件 24 被配置在上部 限制部件 27a 与下部限制部件 27b 之间， 其可动范围被上部限制部件 27a 和下部限制部件 27b 所限定。
在这种结构的 SMA 致动器 20 中， 当 SMA 部件 21 的温度低于相变温度其晶体结构 为马氏体相时， 如图 3(A) 所示， SMA 部件 21 基于压靠部件 23 的压靠力 ( 从延设部 25 指向 盖部件 26 的方向的力 ) 而伸长， 并且可动部件 24 在大致呈圆筒的固定部件 22 的侧面内侧 滑动地沿朝向盖部件 26 的方向移动， 随即抵接在下部限制部件 27b 上。 此时的可动部件 24 的位移 P 被定义为最小位移 Pmin。并且， 透镜 28 随着该可动部件 24 的移动而移动， 当可动 部件 24 停止后， 透镜 28 到达超过无穷极限端的聚焦位置。另一方面， 如果 SMA 部件 21 被 通电加热并达到相变温度以上， 则其晶体结构转变为奥氏体相， 并且收缩以恢复到所述预 先记忆的形状。通过 SMA 部件 21 的收缩， 产生抵抗压靠部件 23 的压靠力的方向的驱动力 ( 从盖部件 26 指向延设部 25 的方向的力 )。驱动力与压靠力彼此反向， SMA 部件 21 和压 靠部件 23 被设置在固定部件 22 上以产生这种驱动力和压靠力。基于该 SMA 部件 21 的驱 动力， 可动部件 24 在大致呈圆筒的固定部件 22 的侧面内侧滑动地沿朝向延设部 25 的方向 移动， 随即抵接于上部限制部件 27a 并停止。此时的可动部件 24 的位移 P 被定义为最大位 移 Pmax。并且， 透镜 28 随着该可动部件 24 的移动而移动， 可动部件 24 停止后， 透镜 28 到 达最接近端的聚焦位置。并且， 如果对 SMA 部件 21 的通电被抑制或停止， 则 SMA 部件 21 由 于自然放热而变得低于相变温度， 并由于压靠部件 23 的压靠力而再次从所述预先记忆的 形状开始伸长。如上述那样 SMA 致动器 20 进行动作。
另外， 在图 2 所示的例子中， 因为压靠部件 23 被设置在固定部件 22 的延设部 25 与可动部件 24 之间， 所以是压缩螺旋弹簧， 但压靠部件 23 也可以是设置在固定部件 22 的 盖部件 26 与可动部件 24 之间的拉伸螺旋弹簧。
透镜 28 是使被摄物的光学图像在摄像元件 29 的受光面上成像的摄像光学系统。 透镜 28 在本实施方式中是一个， 但也可以是多个。从因延设部 25 具有圆环状的形状而形 成的开口部导入镜筒内的来自被摄物的光， 通过作为摄像光学系统的透镜 28 在摄像元件 29 的受光面上成像， 在摄像元件 29 的受光面上形成被摄物的光学图像， 并且该被摄物的光 学图像由摄像元件 29 拍摄。摄像元件 29 将通过透镜 28 而成像的被摄物的光学图像转换为 R、 G、 B 的各色成分 的电信号 ( 图像信号 )， 并作为 R、 G、 B 各色的图像信号输出到图像生成部 3。通过摄像控制 部 6 来控制摄像元件 29 对静止画或动画的其中之一的拍摄或者摄像元件 29 中的各像素的 输出信号的读取 ( 水平同步、 垂直同步、 传送 ) 等摄像动作。
图像生成部 3 对来自摄像元件 29 的模拟输出信号进行放大处理、 数字化处理等， 并且对图像整体进行适当的黑电平 (black level) 的确定、 γ 补正、 白平衡调整 (WB 调整 )、 轮廓补正及色彩不均补正等众所周知的图像处理， 从图像信号生成各像素的图像数据。图 像生成部 3 所生成的图像数据被输出到图像数据缓冲器 4。图像数据缓冲器 4 是用来临时 存储图像数据、 并且被用作为通过图像处理部 5 对该图像数据进行图像处理的操作区域的 存储器， 例如由作为易失性的存储元件的 RAM(Random Access Memory ： 随机存取存储器 ) 等构成。图像处理部 5 是对图像数据缓冲器 4 的图像数据进行分辨率转换等图像处理的电 路。摄像控制部 6 例如具备微处理器及其周边电路等， 根据功能来控制位置控制部 1、 摄像 部 2、 图像生成部 3、 图像数据缓冲器 4、 图像处理部 5、 存储部 7 及 I/F 部 8 等各部的动作。 即， 通过该摄像控制部 6 控制摄像装置 C 执行被摄物的静止画拍摄及动画拍摄的至少其中 之一。存储部 7 是存储通过被摄物的静止画拍摄或动画拍摄所生成的图像数据的存储电 路。即， 存储部 7 具有作为静止画用及动画用的存储器的功能。存储部 7 包括例如作为非 易失性的存储元件的 ROM(Read Only Memory ： 只读存储器 )、 作为可擦写的非易失性的存储 元件的 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ： 电可擦可编程 只读存储器 )、 RAM 等。I/F 部 8 是与外部设备进行图像数据的收发的接口， 例如是遵照 USB 或 IEE1394 等规格的接口。
在这种结构的摄像装置 C 中， 当拍摄静止画时， 摄像控制部 6 控制摄像部 2、 图像生 成部 3、 图像数据缓冲器 4 及图像处理部 5 以进行静止画的拍摄， 并且通过位置控制部 1 进 行可动部件 24( 透镜 28) 的位置控制来进行聚焦。由此， 被摄物的图像被显示在图略的显 示器上。并且， 拍摄者参照所述显示器按下所谓的图略的快门按钮， 由此在摄像装置 C 中， 图像数据被存储到作为静止画用存储器的存储部 7 中， 得到静止图像。另一方面， 当进行动 画拍摄时， 摄像控制部 6 控制摄像部 2、 图像生成部 3、 图像数据缓冲器 4 及图像处理部 5 以 进行动画的拍摄， 并且通过位置控制部 1 进行可动部件 24( 透镜 28) 的位置控制来进行聚 焦。 拍摄者参照所述显示器按下所述快门按钮， 由此在摄像装置 C 中， 以指定的帧频 (frame rate) 开始动画拍摄。并且， 通过再一次按下所述快门按钮， 动画拍摄结束。所拍摄的动态 图像被存储到作为动画用存储器的存储部 7 中。
下面进一步说明进行该可动部件 24 的位置控制的位置控制部 1。图 4 是表示本 发明的第一实施方式所涉及的位置控制装置的结构的框图。作为位置控制部 1 的第一实施 方式所涉及的位置控制装置 1A 包括 ： 根据表示作为控制目标的可动部件 24 的位置的指示 值来控制可动部件 24 的位置的控制部 ； 检测供给 SMA 部件 21 的电量并判断该检测出的电 量是否超过预先设定的第一阈值的检测部 ； 当由检测部判断为所述电量超过所述第一阈值 时， 变更所述指示值以便降低 SMA 部件 21 的温度的变更部。并且， 在本实施方式中， 所述控 制部具备保存所述指示值的第一保存部和根据第一保存部所保存的指示值控制可动部件 24 的位置的第一控制部， 所述变更部具备变更所述指示值以便降低 SMA 部件 21 的温度并求 出变更指示值的第一运算部， 和在由检测部判断为所述电量超过所述第一阈值时， 将第一保存部所保存的所述指示值改写为由第一运算部求出的变更指示值的第一改写部。
更具体而言， 如图 4 所示， 位置控制装置 1 包括电流源 11、 电量检测部 12、 寄存器 (register) 改写部 13、 dx 减法运算部 14、 比较部 15、 数字模拟转换部 ( 以下简称为 “DAC 部” )16、 寄存器部 17 以及阻抗值检测部 18。
电流源 11 是为了通电加热 SMA 部件 21 而向 SMA 部件 21 供应电流的电路。向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is， 通过从比较部 15 输入的控制信号 Sc， 基于比较部 15 的两个输入 的差分来控制。电流源 11 将与供给 SMA 部件 21 的电流值 Is 相对应的电流监控值向电量 检测部 12 输出。
阻抗值检测部 18 是通过根据所述电流监控值检测 SMA 部件 21 的两端的各电压值 Vs 及流经 SMA 部件 21 的电流值 Is 来检测 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 的电路。将该检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 从阻抗值检测部 18 向比较部 15 输出。
比较部 15 是比较从 DAC 部 16 输入的指示值 Xr 和从阻抗值检测部 18 输入的阻抗 值 Rs， 并且将与指示值 Xr 和阻抗值 Rs 的差相对应的控制信号 Sc 向电流源 11 输出的电路。
这些电流源 11、 阻抗值检测部 18 及比较部 15， 通过所谓的反馈 (feedback) 控制 来控制 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs， 以使 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 成为与指示值 Xr 相对应的 值。通过控制 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs， SMA 部件 21 的位移 (SMA 部件 21 的长度 ) 得以控 制， 并且可动部件 24( 透镜 28) 的位置得到控制。 另外， 寄存器部 17 是保存 ( 存储 ) 从摄像控制部 6 输入的指示值 X 的电路， 例如 具备多个触发器 (flip-flop) 电路等。寄存器部 17 所保存的指示值 X 作为指示值 Xr 从寄 存器部 17 被分别向 DAC 部 16 及 dx 减法运算部 14 输出。这里， 将寄存器部 17 的输出表示 为指示值 Xr， 是因为如后所述， 在指定的情况下， 寄存器部 17 所保存的值与由摄像控制部 6 输入的指示值 X 不同。
为了让可动部件 24( 即， 透镜 28) 移动到指定位置， 指示值 X 为与可动部件 24( 透 镜 28) 到达所述指定位置时的 SMA 部件 21 的位移 (SMA 部件 21 的长度 ) 相对应的 SMA 部 件 21 的阻抗值。在本实施方式中， 因为是摄像装置 C， 所以所述指定位置为透镜 28 的聚焦 位置。另外， 可动部件 24( 透镜 28) 的位置与 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 之间的关系， 例如以 计算式或表格形式等被存储到摄像控制部 6 中。或者， 将可动部件 24( 透镜 28) 的位置与 SMA 部件 21 的位移 ( 长度 ) 之间的关系、 及 SMA 部件 21 的位移 ( 长度 ) 与 SMA 部件 21 的 阻抗值 Rs 之间的关系存储到摄像控制部 6 中。
DAC 部 16 是将由寄存器 17 输入的指示值 Xr 从数字值向模拟值转换的电路。该转 换后的模拟值的指示值 Xr， 如上所述， 从 DAC 部 16 向比较部 15 输出。
这里， 所述控制部作为其一个结构例具备电流源 11、 比较部 15、 DAC 部 16、 阻抗值 检测部 18 及寄存器 17， 所述第一保存部作为其一个结构例具备寄存器部 17， 所述第一控制 部作为其一个结构例具备电流源 11、 DAC 部 16、 比较部 15 及阻抗值检测部 18。
并且， dx 减法运算部 14 是从由寄存器 17 输入的指示值 Xr 中减去预先设定的指 定值 dx 的电路。从 dx 减法运算部 14 将该减法运算后的值 (Xr-dx) 向寄存器改写部 13 输 出。
另外， 电量检测部 12 是所述检测部的一个结构例， 是基于从电流源 11 输入的电流 监控值监视供给 SMA 部件 21 的电量， 并且当供给 SMA 部件 21 的电量满足预先设定的规定
条件时将表示该内容的触发信号 (trigger signal)St 向寄存器改写部 13 输出的电路。通 过监视供给 SMA 部件 21 的电量， 来监视 SMA 部件 21 是否被过度加热。所述规定条件是指 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电量是否超过预先设定的第一电力阈值 Wth1， 电量检测 部 12， 在从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电量超过第一电力阈值 Wth1 时， 判断为满足所 述规定条件， 并向寄存器改写部 13 输出触发信号 St， 而在从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应 的电量为第一电力阈值 Wth1 以下时， 判断为不满足所述规定条件， 不向寄存器改写部 13 输 出触发信号 St。在本实施方式中， 向电量检测部 12 输入与从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应 的电流值 Is 相对应的电流监控值。 因此， 在本实施方式中， 所述规定条件是指 ： 是否从电流 源 11 输入的电流值 Is 超过预先设定的电流阈值 Ith、 且其持续时间 Ts 超过时间阈值 Tth。 电量检测部 12 在从电流源 11 输入的电流值 Is 超过电流阈值 Ith 且其持续时间 Ts 超过时 间阈值 Tth 时， 判断为满足所述规定条件， 并向寄存器改写部 13 输出触发信号 St。
另外， 还可以设置用来检测施加给 SMA 部件 21 的电压的电压值检测部， 电量检测 部 12 可以利用从该电压值检测部输入的电压值 Vs( 或其监控值 ) 代替所述电流监控值。 此时， 在本实施方式中， 所述规定条件是指 ： 是否所述电压值 Vs 超过预先设定的电压阈值 Vth、 且其持续时间 Ts 超过时间阈值 Tvth。 电量检测部 12 在电压值 Vs 超过电压阈值 Vth 且 其持续时间 Ts 超过时间阈值 Tvth 时， 判断为满足所述规定条件， 并向寄存器改写部 13 输 出触发信号 St。或者， 除了利用所述电流值 Is 也可以利用所述电压值 Vs。此时， 供给 SMA 部件 21 的电量通过将所述电流值 Is、 所述电压值 Vs 和所述持续时间 Ts 相乘而直接求出。
若从电量检测部 12 输入触发信号 St， 则寄存器改写部 13 用从 dx 减法运算部 14 输入的值 (Xr-dx) 改写寄存器部 17 的保存内容。即， 寄存器部 17 通过寄存器改写部 13 的 n 次改写动作， 保存 (Xr-ndx)(n ＝ 1、 2、 3、…… )。
这里， 所述变更部作为其一个结构例具备 dx 减法运算部 14 及寄存器改写部 13， 所 述第一运算部作为其一个结构例具备 dx 减法运算部 14， 并且， 所述改写部作为其一个结构 例具备寄存器改写部 13。
下面对这种结构的位置控制装置 1A 的动作进行说明。图 5 是表示第一实施方式 所涉及的位置控制装置的动作的流程图。
在摄像装置 C 中， 该动作开始， 并且为了进行透镜 28 的聚焦， 从摄像控制部 6 向寄 存器部 17 输出表示应该驱动的透镜 28 的位置 ( 可动部件 24 的位置 ) 的指示值 X 并将其保 存。将该指示值 X 作为指示值 Xr 从寄存器部 17 分别向 dx 减法运算部 14 及 DAC 部 16 输 出。在 dx 减法运算部 14 中， 从该指示值 Xr 减去指定值 dx， 并将该减法运算结果 (Xr-dx) 向寄存器改写部 13 输出。另一方面， 在 DAC 部 16 中， 指示值 Xr 从数字值被转换成模拟值， 并将该模拟值的指示值 Xr 向比较部 15 输出。从阻抗值检测部 18 向比较部 15 输入由阻抗 值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs。在比较部 15 中， 比较来自 DAC 部 16 的指 示值 Xr 和来自阻抗值检测部 18 的阻抗值 Rs， 并将与其差值相对应的控制信号 Sc 从比较部 15 向电流源 11 输出。在电流源 11 中， 通过该控制信号 Sc 控制对 SMA 部件 21 供应的电流 值 Is， 并将对 SMA 部件 21 供应的该电流值 Is 向电量检测部 12 输出。
在图 5 中， 在步骤 S11， 在电量检测部 12 中， 处理动作等待一定时间 ( 处理待机 )。 接下来， 在步骤 S12， 电量检测部 12 基于电流监控值判断由电流源 11 输入的电流值 Is 是否 大于电流阈值 Ith。其结果， 当所述电流值 Is 未超过电流阈值 Ith( 否 ) 时， 通过执行步骤17 计数器被复位 (reset)， 处理返回步骤 S11。另一方面， 其结果， 当所述电流值 Is 超过电 流阈值 Ith( 是 ) 时， 通过执行步骤 13 计数增加 ( 递增 )。该计数是用于计数从电流源 11 输入的电流值 Is 大于电流阈值 Ith 的持续时间 Ts 的变量。
接下来， 在步骤 S14 中， 电量检测部 12 判断所述计数是否超过时间阈值 Tth。 其结 果， 当所述计数未超过时间阈值 Tth( 否 ) 时， 处理返回步骤 S11。 另一方面， 其结果， 当所述 计数超过时间阈值 Tth( 是 ) 时， 通过执行步骤 S15 生成触发信号 St， 并将其从电量检测部 12 向寄存器改写部 13 输出。
接下来， 在步骤 S16 中， 如果寄存器改写部 13 接收到该触发信号 St， 则寄存器部 17 的保存内容被改写成从 dx 减法运算部 14 输入的值 (Xr-dx)。由此， 比指示值 Xr 小指定 值 dx 的值 (Xr-dx) 作为新的指示值 Xr 经由 DAC 部 16 被输入至比较部 15。因此， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 得以降低。
接下来， 步骤 S16 的处理被执行后， 处理返回到步骤 S11。 因此， 在即使指示值 Xr 减 少了指定值 dx， 从电流源 11 向 SMA 部件 12 供应的电流值 Is 也仍然超过电流阈值 Ith 时， 通过执行上述的步骤 S11 至步骤 S16 的处理， 比指示值 (Xr-dx) 小指定值 dx 的值 (Xr-2dx) 作为新的指示值 Xr 经由 DAC 部 16 而加以输入。这样， 在从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应 的电流值 Is 超过电流阈值 Ith 时， 指示值 Xr 依次被降低指定值 dx。因此， 不会持续对 SMA 部件 21 供应过电流， 从而能够保护 SMA 部件 21 免于过电流供应。指定指 dx 是指示值 Xr 降低一次的降低量。
并且， 若在这种保护功能工作期间， 从摄像控制部 6 输入新的指示值 X， 则位置控 制装置 1A 基于该新的指示值 X 如上述那样动作。在与该新的指示值 X 相对应的电流值 Is 未超过电流阈值 Ith 时， 位置控制装置 1A 将会正常地继续位置控制的动作。因此， 即使向 SMA 部件 21 供应过电流而满足所述规定条件， 第一实施方式所涉及的位置控制装置 1A 也不 会停止位置控制， 能够保护 SMA 部件 21。
下面举一具体例更具体地说明位置控制装置 1A 的动作。
图 6 是表示第一实施方式所涉及的位置控制装置的动作的一个例子的时间图。在 图 6 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 SMA 部件 21 的驱动电流 Is 及可动部件 24 的 位移的各时间图， 横轴是表示时间经过的时间。
例如， 如图 6 所示， 若在时刻 T11， 从摄像控制部 6 向寄存器部 17 输入指示值 X ＝ Xa， 则位置控制装置 1A 如上述那样动作， 并将与指示值 X ＝ Xa 相对应的指示值 Xr ＝ Xra 经由 DAC 部 16 输入至比较部 15。由于指示值 Xra 与阻抗值检测部 18 所检测出的 SMA 部 件 21 的阻抗值 Rs 在本例中大不相同， 因此从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应比较大的电流 值 Is、 这里为电流源 11 的最大电流值 Imax。接受该最大电流 Imax 的供应， SMA 部件 21 由 于通电加热而向记忆形状恢复 ( 收缩 )， 并且可动部件 24 向着控制目标进行位移， 以便可动 部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。在此期间， 该电流值 Imax 超过电流阈值 Ith。因 此， 图 5 所示的步骤 S11 至步骤 S14 每隔一定时间反复执行， 所述计数增加。当可动部件 24 靠近控制目标时， 在本例中， SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 靠近指示值 Xra， 其结果， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电流值 Imax 开始减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 变为电流阈值 Ith 以下。因此， 在图 5 所示的步骤 S14， 从步骤 S14 返回步 骤 11， 所述计数器的计数增加 (counting-up) 结束。然后， 在时刻 T12， 可动部件 24( 透镜28) 移动到所期望的位置。
另一方面， 若在时刻 T13， 从摄像控制部 6 向寄存器部 17 输入指示值 X ＝ Xb( ＞ Xa)， 则位置控制装置 1A 如上述那样动作， 并将与指示值 X ＝ Xb 相对应的指示值 Xr ＝ Xrb( ＞ Xra) 经由 DAC 部 16 输入至比较部 15。另外， 在从时刻 T12 到时刻 T13 期间， 执行 图 5 所示的步骤 S11、 步骤 S12 及步骤 S17， 所述计数器被复位。由于指示值 Xrb 与由阻抗 值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 在本例中大不相同， 因此从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应比较大的电流值 Is、 这里为电流源 11 的最大电流值 Imax。接受该最大电流 Imax 的供应， SMA 部件 21 因通电加热而向记忆形状恢复 ( 收缩 )， 并且可动部件 24 向着控 制目标位移， 以便可动部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。在此期间， 该电流值 Imax 超过电流阈值 Ith。因此， 图 5 所示的步骤 S11 至步骤 S14 每隔一定时间反复执行， 所述计 数增加。在图 5 所示的例子中， 即使可动部件 24 抵接于上部限制部件 27a 而可动部件 24 的位移达到最大值 Pmax， 也从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应最大电流值 Imax。因此， 图5 所示的步骤 S11 至步骤 S14 继续每隔一定时间反复执行， 所述计数进一步增加， 随即所述计 数超过时间阈值 Tth。因此， 接着步骤 S14 执行步骤 S15， 从电量检测部 12 向寄存器改写部 13 输出触发信号 St， 寄存器改写部 13 用值 (Xrb-dx) 改写寄存器部 17。其结果， 在比较部 15 中与来自阻抗值检测部 18 的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 进行比较的来自 DAC 部 16 的值 从指示值 Xrb 向值 (Xrb-dx) 减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电 流值 Imax 开始减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 变为电流阈值 Ith 以下。 因此， 在图 5 所示的步骤 S14， 从步骤 S14 返回步骤 11， 所述计数器的计数增加结束。然后， SMA 部件 21 在经过与值 (Xrb-dx) 相对应的位移后静止， 可动部件 24( 透镜 28) 停止在与值 (Xrb-dx) 相对应的位置。
并且， 若在时刻 T15 从摄像控制部 6 向寄存器部 17 输入指示值 X ＝ Xc( ＜ Xb)， 则 位置控制装置 1A 如上述那样开始动作。
这样， 即使向 SMA 部件 21 供应过电流而满足所述规定条件， 第一实施方式所涉及 的位置控制装置 1A 也不会停止位置控制， 能够保护 SMA 部件 21。
另外， 在上述的例子中， 说明了 SMA 部件 21 的位移达到最大值 Pmax， 并且从电流 源 11 向 SMA 部件 21 供应最大电流值 Imax 的例子， 但是， 在例如因动作环境的变化或驱动 负载的增大， 而从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应最大电流值 Imax 情况下也同样地动作， 能 够利用位置控制装置 1A。
下面， 对其他的实施方式进行说明。
( 第二实施方式 )
图 7 是表示第二实施方式所涉及的位置控制装置的结构的框图。作为位置控制部 1 的第二实施方式所涉及的位置控制装置 1B 包括 ： 所述控制部、 所述检测部以及所述变更 部， 并且， 在本实施方式中， 所述变更部具备 ： 保存补偿值 (offset value) 的第二保存部、 变更补偿值以便降低 SMA 部件 21 的温度并求出变更补偿值的第二运算部、 以及在由所述检 测部判断为所述电量超过所述阈值时， 将保存于第二保存部的补偿值改写为由第二运算部 求出的变更补偿值的第二改写部， 所述控制部具备 ： 用保存于第二保存部的补偿值补偿所 述指示值的补偿部、 和根据由补偿部补偿的指示值控制可动部件 24 的位置的第二控制部。
更具体而言， 如图 7 所示， 位置控制装置 1B 包括电流源 11、 电量检测部 12、 减法运算部 61、 dx 加法运算部 62、 寄存器部 63、 寄存器改写部 64、 比较部 15、 DAC 部 16 以及阻抗 值检测部 18。
在图 4 所示的第一实施方式所涉及的位置控制装置 1A 中， 在 SMA 部件 21 的过电 流保护时， 是通过寄存器部 17、 dx 减法运算部 14 及寄存器改写部 13 将指示值 Xr 依次降低 指定指 dx， 但第二实施方式所涉及的位置控制装置 1B 是通过减法运算部 61、 dx 加法运算 部 62、 寄存器部 63 及寄存器改写部 64 将指示值 Xr 依次降低指定指 dx。因此， 由于第二实 施方式的位置控制装置 1B 的电流源 11、 电量检测部 12、 比较部 15、 DAC 部 16 及阻抗值检测 部 18 分别与第一实施方式的位置控制装置 1A 的电流源 11、 电量检测部 12、 比较部 15、 DAC 部 16 及阻抗值检测部 18 相同， 所以省略其说明。
寄存器部 63 是保存 ( 存储 ) 从由摄像控制部 6 输入的指示值 X 中要被减去的补 偿值 AO 的电路， 例如具备多个触发器电路等。保存于寄存器部 63 的补偿值 AO 从寄存器部 63 被分别向减法运算部 61 及 dx 加法运算部 62 输出。保存于寄存器部 63 的补偿值 AO 在 摄像装置 C 的启动时等初始化时， 作为初期值被设置 ( 设定 ) 为 0。
减法运算部 61 是从由摄像控制部 6 输入的指示值 X 中减去由寄存器部 63 输入的 补偿值 AO 的电路。将该减法运算后的值 (X-AO) 作为指示值 Xr 向 DAC 部 16 输出。这里， 将 减法运算部 61 的输出表示为指示值 Xr， 与第一实施方式的情况同样， 是因为在指定的情况 下， 从减法运算部 61 输出的值与由摄像控制部 6 输入的指示值 X 不同。 dx 加法运算部 62 是将从寄存器 63 输入的补偿值 AO 加上预先设定的指定指 dx 的 电路。该加法运算后的值 (AO+dx) 从 dx 加法运算部 62 向寄存器改写部 64 输出。
若从电量检测部 12 输入触发信号 St， 则寄存器改写部 64 用从 dx 加法运算部 62 输入的值 (AO+dx) 改写寄存器部 63 的补偿值 AO(AO ← AO+dx)。即， 寄存器部 63 通过寄存器 改写部 64 的 n 次改写动作， 保存 (AO+ndx)(n ＝ 1、 2、 3、…… )。
这里， 所述控制部作为其一个结构例具备电流源 11、 比较部 15、 DAC 部 16、 阻抗值 检测部 18 及减法运算部 61， 所述补偿部作为其一个结构例具备减法运算部 61， 所述第二控 制部作为其一个结构例具备电流源 11、 DAC 部 16、 比较部 15 及阻抗值检测部 18。
另外， 所述变更部作为其一个结构例具备 dx 加法运算部 62、 寄存器部 63 及寄存 器改写部 64， 所述第二保存部作为其一个结构例具备寄存器部 63， 所述第二运算部作为其 一个结构例具备 dx 加法运算部 62， 并且， 所述改写部作为其一个结构例具备寄存器改写部 64。
下面对这种结构的位置控制装置 1B 的动作进行说明。图 8 是表示第二实施方式 所涉及的位置控制装置的动作的流程图。
在摄像装置 C 中， 该动作开始， 并且例如为了进行透镜 28 的聚焦， 从摄像控制部 6 向减法运算部 61 输出表示应该驱动的透镜 28 的位置 ( 可动部件 24 的位置 ) 的指示值 X 并将其保存。该指示值 X 在减法运算部 61 中被减去从寄存器部 63 输入的补偿值 AO， 并作 为指示值 Xr 从减法运算部 61 向 DAC 部 16 输出。另外， 寄存器部 63 的补偿值 AO 作为初期 值 AOi 在本实施方式中被设定为 0( ＝ AOi)。而且， 在 dx 加法运算部 62， 将该补偿值 AO 加上 指定指 dx， 并将该加法运算结果 (AO+dx) 向寄存器改写部 64 输出。另一方面， 在 DAC 部 16， 指示值 Xr 从数字值被转换成模拟值， 并将该模拟值的指示值 Xr 向比较部 15 输出。从阻抗 值检测部 18 向比较部 15 输入由阻抗值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs。在比
较部 15， 比较来自 DAC 部 16 的指示值 Xr 和来自阻抗值检测部 18 的阻抗值 Rs， 并将与其差 值相对应的控制信号 Sc 从比较部 15 向电流源 11 输出。在电流源 11， 通过该控制信号 Sc， 控制向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is， 并将供给 SMA 部件 21 该电流值 Is 向电量检测部 12 输出。
在图 8 中， 步骤 S21、 步骤 S22、 步骤 S23、 步骤 S24 及步骤 S27 的各动作， 分别与图 5 所示的上述的步骤 S11、 步骤 S12、 步骤 S13、 步骤 S14 及步骤 S17 的各动作相同， 所以省略 其说明。
步骤 S24 的判断的结果， 如果是所述计数超过时间阈值 Tth( 是 )， 则通过执行步骤 S25 生成触发信号 St， 并将其从电量检测部 12 向寄存器改写部 64 输出。
接下来， 在步骤 S26 中， 若寄存器改写部 64 接收到该触发信号 St， 则用从 dx 加法 运算部 62 输入的值 (AOi+dx) 改写寄存器部 63 的补偿值 AO(AO ← AOi+dx)。通过向减法运算 部 61 输出该寄存器部 63 所保存的补偿值 AO( ＝ AOi+dx)， 比指示值 X 小补偿值 AO( ＝ AOi+dx) 的值 (X-AO)( ＝ X-(AOi+dx)) 作为新的指示值 Xr 经由 DAC 部 16 被输入至比较部 15。因此， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 得以降低。
接下来， 步骤 S26 的处理被执行后， 处理返回到步骤 S21。 因此， 在即使指示值 X 减 少了补偿值 AO( ＝ AOi+dx)， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 也仍然超过电流阈 值 Ith 时， 通过执行上述的步骤 S21 至步骤 S26 的处理， 比指示值 (X-AO)( ＝ X-(AOi+dx)) 小 指定指 dx 的值 (X-(AOi+2dx)) 作为新的指示值 Xr 经由 DAC 部 16 而加以输入。这样， 在从 电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 超过电流阈值 Ith 时， 指示值 X 依次被降低指定 指 dx。因此， 不会持续对 SMA 部件 21 供应过电流， 从而能够保护 SMA 部件 21 免于过电流供 应。指定指 dx 是指示值 X 降低一次的降低量。
并且， 若在这种保护功能工作期间， 从摄像控制部 6 输入新的指示值 X， 则位置控 制装置 1B 基于该新的指示值 X 如上述那样动作。在与该新的指示值 X 相对应的电流值 Is 未超过电流阈值 Ith 时， 位置控制装置 1B 将会正常地继续位置控制的动作。因此， 即使向 SMA 部件 21 供应过电流而满足所述规定条件， 第二实施方式所涉及的位置控制装置 1B 也不 会停止位置控制， 能够保护 SMA 部件 21。
下面举一具体例更具体地说明位置控制装置 1B 的动作。
图 9 是表示第二实施方式所涉及的位置控制装置的动作的一个例子的时间图。在 图 9 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 补偿值 AO、 SMA 部件 21 的驱动电流 Is 及可动 部件 24 的位移的各时间图， 横轴是表示时间经过的时间。
例如， 如图 9 所示， 若在时刻 T21， 从摄像控制部 6 向减法运算部 61 输入指示值 X ＝ Xa， 则位置控制装置 1B 如上述那样动作， 并将从指示值 X ＝ Xa 减去来自寄存器部 63 的 补偿值 AO 后的指示值 Xr ＝ Xa-AO ＝ Xra 经由 DAC 部 16 输入至比较部 15。由于指示值 Xra 与由阻抗值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 在本例中大不相同， 因此从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应比较大的电流值 Is、 这里为电流源 11 的最大电流值 Imax。接受该最 大电流 Imax 的供应， SMA 部件 21 因通电加热而向记忆形状恢复 ( 收缩 )， 并且 SMA 部件 21 向着目标位移位移， 以便可动部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。在此期间， 该电流值 Imax 超过电流阈值 Ith。因此， 图 8 所示的步骤 S21 至步骤 S24 每隔一定时间反复执行， 所 述计数增加。当 SMA 部件 21 接近目标位移时， 在本例中， SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 接近指示值 Xra， 其结果， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电流值 Imax 开始减 小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 变为电流阈值 Ith 以下。因此， 在图 8 所 示的步骤 S24， 从步骤 S24 返回步骤 21， 所述计数器的计数增加结束。然后， 在时刻 T22， 可 动部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。
另一方面， 若在时刻 T23， 从摄像控制部 6 向减法运算部 61 输入指示值 X ＝ Xb( ＞ Xa)， 则位置控制装置 1B 如上述那样动作， 并将从指示值 X ＝ Xb 减去来自寄存器部 63 的补 偿值 AO 后的指示值 Xr ＝ Xb-AO ＝ Xrb 经由 DAC 部 16 输入至比较部 15。另外， 在从时刻 T22 到时刻 T23 期间， 执行图 8 所示的步骤 S21、 步骤 S22 及步骤 S27， 所述计数器被复位。由于 指示值 Xrb 与由阻抗值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 在本例中大不相同， 因此从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应比较大的电流值 Is、 这里为电流源 11 的最大电流值 Imax。接受该最大电流 Imax 的供应， SMA 部件 21 因通电加热而向记忆形状恢复 ( 收缩 )， 并且 SMA 部件 21 向着目标位移进行位移， 以便可动部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。 在此期间， 该电流值 Imax 超过电流阈值 Ith。因此， 图 8 所示的步骤 S21 至步骤 S24 每隔一 定时间反复执行， 所述计数增加。在图 8 所示的例子中， 即使可动部件 24 抵接于上部限制 部件 27a 而 SMA 部件 21 的位移达到最大值 Pmax， 也从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应最大电 流值 Imax。因此， 图 8 所示的步骤 S21 至步骤 S24 继续每隔一定时间反复执行， 所述计数 进一步增加， 随即所述计数超过时间阈值 Tth。因此， 接着步骤 S24 执行步骤 S25， 从电量检 测部 12 向寄存器改写部 64 输出触发信号 St， 寄存器改写部 64 用值 (AO+dx) 改写寄存器部 63， 并作为新的保存于寄存器部 63 的补偿值 AO。其结果， 在比较部 15 中与来自阻抗值检测 部 18 的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 进行比较的来自 DAC 部 16 的值成为比指示值 Xrb 小补偿 值 AO 的值 (Xrb-(AO+dx))， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电流值 Imax 开始减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 变为电流阈值 Ith 以下。因此， 在 图 8 所示的步骤 S24， 从步骤 S24 返回步骤 21， 所述计数器的计数增加结束。然后， SMA 部 件 21 在经过与比指示值 Xrb 小补偿值 AO 的值 (Xrb-(AO+dx)) 相对应的位移后静止， 可动部 件 24( 透镜 28) 停止在与该值 (Xrb-(AO+dx)) 相对应的位置。
并且， 若在时刻 T25 从摄像控制部 6 向减法运算部 61 输入指示值 X ＝ Xc( ＜ Xb)， 则位置控制装置 1B 如上述那样开始动作。这里， 作为寄存器部 63 的补偿值 A 维持过去由 寄存器改写部 64 的改写动作而被改写后的值。因此， 在指示值 X 被更新为指示值 Xc 后， 位 置控制装置 1B 在补偿值 AO 保留在寄存器部 63 的状态下动作。因此， 在由于因位置控制装 置 1B 的动作环境的变化引起的阻抗值的变动或电路的变动， 使从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电量变得大于与指示值 Xc 相对应的电量时， 能够对其进行补正。
这样， 即使向 SMA 部件 21 供应过电流而满足所述规定条件， 第二实施方式所涉及 的位置控制装置 1B 也不会停止位置控制， 能够保护 SMA 部件 21。
下面， 对其他的实施方式进行说明。
( 第三实施方式 )
图 10 是表示第三实施方式所涉及的位置控制装置的结构的框图。作为位置控制 部 1 的第三实施方式所涉及的位置控制装置 1C 包括 ： 所述控制部、 所述检测部以及所述变 更部， 并且， 在本实施方式中， 所述变更部具备 ： 保存界限值的第三保存部、 变更界限值以便 降低 SMA 部件 21 的温度并求出变更界限值的第三运算部、 以及在由所述检测部判断为所述电量超过所述阈值时将保存于第三保存部的界限值改写为由第三运算部求出的变更界限 值的第三改写部， 所述控制部具备 ： 比较所述指示值与保存于第三保存部的界限值并选择 较小值的选择部、 和根据由选择部所选择的值控制可动部件 24 的位置的第三控制部。
更具体而言， 位置控制装置 1C 包括电流源 11、 电量检测部 12、 最小值选择部 (MIN)71、 dx 减法运算部 72、 寄存器部 73、 寄存器改写部 74、 比较部 15、 DAC 部 16 以及阻抗 值检测部 18。
在图 4 所示的第一实施方式所涉及的位置控制装置 1A 中， 在 SMA 部件 21 的过电 流保护时， 是通过寄存器部 17、 dx 减法运算部 14 及寄存器改写部 13 将指示值 Xr 依次降低 指定指 dx， 但第三实施方式所涉及的位置控制装置 1C 是通过最小值选择部 71、 dx 减法运 算部 72、 寄存器部 73 及寄存器改写部 74 将指示值 Xr 的上限极限限制为寄存器部 73 的寄 存值 AL。因此， 由于第三实施方式的位置控制装置 1C 的电流源 11、 电量检测部 12、 比较部 15、 DAC 部 16 及阻抗值检测部 18 分别与第一实施方式的位置控制装置 1A 的电流源 11、 电 量检测部 12、 比较部 15、 DAC 部 16 及阻抗值检测部 18 相同， 所以省略其说明。
寄存器部 73 是保存 ( 存储 ) 向比较部 15 输出的指示值 Xr 的上限值 AL 的电路， 例 如具备多个触发器电路等。 寄存器部 73 所保存的上限值 AL 从寄存器部 73 向最小值选择部 71 输出。寄存器部 73 所保存的上限值 AL， 在摄像装置 C 启动时等初始化时， 作为初期值 ALi 被设置 ( 设定 ) 为比较大的值、 例如寄存器部 73 能够取得的最大值或摄像控制部 6 能够输 出的值以上的值。
最小值选择部 71 是对从摄像控制部 6 输入的指示值 X 与从寄存器部 63 输入的上 限值 AL 进行比较并输出较小值的电路。即， 在 X ＞ AL 时， 最小值选择部 71 输出上限值 AL， 而在 X ≤ AL 时， 最小值选择部 71 输出指示值 X。该最小值选择部 71 所选择的值作为指示 值 Xr 被分别向 DAC 部 16 及 dx 减法运算部 72 输出。这里， 将最小值选择部 71 的输出表示 为指示值 Xr， 与第一实施方式的情况同样， 是因为在指定的情况下， 从最小值选择部 71 输 出的值与由摄像控制部 6 输入的指示值 X 不同。
dx 减法运算部 72 是从由最小值选择部 71 输出的指示值 Xr 中减去预先设定的指 定指 dx 的电路。将该减法运算后的值 (Xr-dx) 向寄存器改写部 74 输出。
若从电量检测部 12 输入触发信号 St， 则寄存器改写部 74 用从 dx 减法运算部 72 输入的值 (Xr-dx) 改写寄存器部 73 的上限值 AL(AL ← Xr-dx)。即， 寄存器部 73 通过寄存 器改写部 74 的 n 次改写动作， 保存 (Xr-ndx)(n ＝ 1、 2、 3、…… )。
这里， 所述控制部作为其一个结构例具备电流源 11、 比较部 15、 DAC 部 16、 阻抗值 检测部 18 及最小值选择部 71， 所述选择部作为其一个结构例具备最小值选择部 71， 所述第 三控制部作为其一个结构例具备电流源 11、 DAC 部 16、 比较部 15 及阻抗值检测部 18。
另外， 所述变更部作为其一个结构例具备 dx 减法运算部 72、 寄存器部 73 及寄存 器改写部 74， 所述第三保存部作为其一个结构例具备寄存器部 73， 所述第三运算部作为其 一个结构例具备 dx 减法运算部 72， 并且， 所述改写部作为其一个结构例具备寄存器改写部 74。
下面对这种结构的位置控制装置 1C 的动作进行说明。图 11 是表示第三实施方式 所涉及的位置控制装置的动作的流程图。
在摄像装置 C 中， 该动作开始， 并且例如为了进行透镜 28 的聚焦， 从摄像控制部 6向最小值选择部 71 输出表示应该驱动的透镜 28 的位置 ( 可动部件 24 的位置 ) 的指示值 X。在最小值选择部 71 中， 对来自摄像控制部 6 的指示值 X 与来自寄存器部 73 的上限值 AL 进行比较并选择较小值， 将所选择的值作为指示值 Xr 从最小值选择部 71 分别向 dx 减法运 算部 72 及 DAC 部 16 输出。在 dx 减法运算部 72 中， 从该指示值 Xr 减去指定指 dx， 并将该 减法运算结果 (Xr-dx) 向寄存器改写部 74 输出。另一方面， 在 DAC 部 16 中， 指示值 Xr 从 数字值被转换成模拟值转换， 并将该模拟值的指示值 Xr 向比较部 15 输出。从阻抗值检测 部 18 向比较部 15 输入由阻抗值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs。在比较部 15 中， 比较来自 DAC 部 16 的指示值 Xr 和来自阻抗值检测部 18 的阻抗值 Rs， 并将与其差值 相对应的控制信号 Sc 从比较部 15 向电流源 11 输出。在电流源 11 中， 通过该控制信号 Sc 控制向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is， 并将对 SMA 部件 21 供应的该电流值 Is 向电量检测部 12 输出。
在图 11 中， 步骤 S31、 步骤 S32、 步骤 S33、 步骤 S34 及步骤 S37 的各动作， 分别与图 5 所示的上述的步骤 S11、 步骤 S12、 步骤 S13、 步骤 S14 及步骤 S17 的各动作相同， 所以省略 其说明。
步骤 S34 的判断的结果， 如果是所述计数超过时间阈值 Tth( 是 )， 则通过执行步骤 S35 生成触发信号 St， 并将其从电量检测部 12 向寄存器改写部 74 输出。
接下来， 在步骤 S36 中， 若寄存器改写部 74 接收到该触发信号 St， 则用从 dx 减法 运算部 72 输入的值 (Xr-dx) 改写寄存器部 73 的上限值 AL(AL ← Xr-dx)。由此， 由最小值 选择部 71 选择比指示值 X 小的上限值 AL( ＝ Xr-dx)。因此， 比指示值 Xr 小指定指 dx 的值 (Xr-dx) 作为新的指示值 Xr 经由 DAC 部 16 被输入至比较部 15。因此， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 得以降低。
接下来， 步骤 S36 的处理被执行后， 处理返回到步骤 S31。 因此， 在即使指示值 X 减 少了指定指 dx， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 也仍然超过电流阈值 Ith 时， 通过执行上述的步骤 S31 至步骤 S36 的处理， 寄存器部 73 的上限值 AL 通过寄存器改写部 74 的改写动作而被改写 (AL ← Xr-2dx)， 并向最小值选择部 71 输出该上限值 AL( ＝ Xr-2dx)。 由此， 在最小值选择部 71 中， 选择小于指示值 X 的上限值 AL( ＝ Xr-2dx)， 并且比上次的指 示值 (Xr-dx) 小指定指 dx 的值 (Xr-2dx) 作为新的指示值 Xr 经由 DAC 部 16 加以输入。这 样， 在从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 超过电流阈值 Ith 时， 指示值 Xr 依次被 降低指定指 dx。因此， 不会持续对 SMA 部件 21 供应过电流， 从而能够保护 SMA 部件 21 免于 过电流供应。指定指 dx 是指示值 Xr 降低一次的降低量。
并且， 若在这种保护功能工作期间， 从摄像控制部 6 输入新的指示值 X， 则位置控 制装置 1C 基于该新的指示值 X 如上述那样动作。在与该新的指示值 X 相对应的电流值 Is 未超过电流阈值 Ith 时， 位置控制装置 1C 将会正常地继续位置控制的动作。因此， 即使向 SMA 部件 21 供应过电流而满足所述规定条件， 第三实施方式所涉及的位置控制装置 1C 也不 会停止位置控制， 能够保护 SMA 部件 21。
如上所述， 最小值选择部 71 选择并输出来自摄像控制部 6 的指示值 X 和来自寄存 器部 73 的寄存值 AL 中的较小值， 并且， 最小值选择部 71 的输出一方面被作为指示值 Xr 向 DAC 部 16 输出， 另一方面向 dx 减法运算部 71 输出并被减去指定指 dx， 如果输入有触发信 号 St， 则寄存器改写部 74 用 dx 减法运算部 72 的输出值改写寄存器部 73 的寄存值 AL。因此， 保存于寄存器部 73 的寄存值 AL 成为指示值 Xr 的上限值。
下面举一具体例更具体地说明位置控制装置 1C 的动作。
图 12 是表示第三实施方式所涉及的位置控制装置的动作的一个例子的时间图。 在图 12 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 寄存器部 73 的寄存值 AL、 SMA 部件 21 的 驱动电流 Is 及可动部件 24 的位移的各时间图， 横轴是表示时间经过的时间。
例如， 如图 12 所示， 若在时刻 T31， 从摄像控制部 6 向最小值选择部 71 输入指示 值 X ＝ Xa， 则位置控制装置 1C 如上述那样动作， 对来自摄像控制部 6 的指示值 X ＝ Xa 与来 自寄存器部 73 的寄存值 ( 上限值 ) 进行比较， 并将较小值、 这里， 因为在寄存器部 73 设定 ( 设置 ) 有初期值， 所以是指示值 Xr ＝ Xa ＝ Xra 经由 DAC 部 16 输入至比较部 15。由于指 示值 Xra 与由阻抗值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 在本例中大不相同， 因此 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应比较大的电流值 Is、 这里为电流源 11 的最大电流值 Imax。 接受该最大电流 Imax 的供应， SMA 部件 21 因通电加热而向记忆形状恢复 ( 收缩 )， 并且 SMA 部件 21 向着目标位移进行位移， 以便可动部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。在此期 间， 该电流值 Imax 超过电流阈值 Ith。因此， 图 11 所示的步骤 S31 至步骤 S34 每隔一定时 间反复执行， 所述计数增加。当 SMA 部件 21 靠近目标位移时， 在本例中， SMA 部件 21 的阻抗 值 Rs 靠近指示值 Xra， 其结果， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电流值 Imax 开始减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 变为电流阈值 Ith 以下。因 此， 在图 11 所示的步骤 S34， 从步骤 S34 返回步骤 S31， 所述计数器的计数增加结束。然后， 在时刻 T32， 可动部件 24( 透镜 28) 移动到所期望的位置。
另一方面， 若在时刻 T33， 从摄像控制部 6 向寄存器部 17 输入指示值 X ＝ Xb( ＞ Xa)， 则位置控制装置 1C 如上述那样动作， 对来自摄像控制部 6 的指示值 X ＝ Xb 和来自寄 存器部 73 的寄存值 ( 上限值 ) 进行比较， 并将较小值、 这里， 因为寄存器部 73 中设定 ( 设 置 ) 有初期值所以是指示值 Xr ＝ Xb ＝ Xrb 经由 DAC 部 16 输入至比较部 15。另外， 在从 时刻 T32 到时刻 T33 期间， 执行图 11 所示的步骤 S31、 步骤 S32 及步骤 S37， 所述计数器被 复位。由于指示值 Xrb 与由阻抗值检测部 18 检测出的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 在本例中 大不相同， 因此从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应比较大的电流值 Is， 这里为电流源 11 的最 大电流值 Imax。接受该最大电流 Imax 的供应， SMA 部件 21 因通电加热而向记忆形状恢复 ( 收缩 )， 并且 SMA 部件 21 向着目标位移进行位移， 以便可动部件 24( 透镜 28) 移动到所期 望的位置。在此期间， 该电流值 Imax 超过电流阈值 Ith。因此， 图 11 所示的步骤 S31 至步 骤 S34 每隔一定时间反复执行， 所述计数增加。在图 12 所示的例子中， 即使可动部件 24 抵 接于上部限制部件 27a 而 SMA 部件 21 的位移达到最大值 Pmax， 也从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应最大电流值 Imax。因此， 图 11 所示的步骤 S31 至步骤 S34 继续每隔一定时间反复 执行， 所述计数进一步增加， 并且随即所述计数超过时间阈值 Tth。因此， 接着步骤 S34 执 行步骤 S35， 从电量检测部 12 向寄存器改写部 74 输出触发信号 St， 寄存器改写部 74 用值 (Xrb-dx) 改写寄存器部 73。其结果， 通过由最小值选择部 71 比较及选择指示值 Xb ＝ Xrb 和寄存器值 ( 上限值 )AL ＝ Xrb-dx， 在比较部 15 中与来自阻抗值检测部 18 的 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 进行比较的来自 DAC 部 16 的值从指示值 Xrb 向值 (Xrb-dx) 减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电流值 Imax 开始减小， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 变为电流阈值 Ith 以下。因此， 在图 11 所示的步骤 S34， 从步骤 S34 返回步骤 S31， 所述计数器的计数增加结束。然后， SMA 部件 21 在经过与值 (Xrb-dx) 相对应的 位移后静止， 可动部件 24( 透镜 28) 停止在与值 (Xrb-dx) 相对应的位置。
并 且， 若 在 时 刻 T35 从 摄 像 控 制 部 6 向 最 小 值 选 择 部 71 输 入 指 示 值 X ＝ Xc( ＜ Xb)， 则位置控制装置 1C 如上述那样开始动作。
这样， 即使向 SMA 部件 21 供应过电流而满足所述规定条件， 第三实施方式所涉及 的位置控制装置 1C 也不会停止位置控制， 能够保护 SMA 部件 21。
接着， 对本实施方式所涉及的摄像装置 C 的动作进行说明。
图 13 是表示实施方式所涉及的摄像装置的动作的流程图。在图 13 中， 首先， 在步 骤 S101， 按压例如图略的电源开关从而电源被接通 (ON) 后， 在步骤 S102， 将摄像装置 C 的 各部初始化。接着， 为了在可动部件 24 的位置控制时设定其基准位置， 将由上述的第一至 第三实施方式所涉及的位置控制装置 1A 至 1C 的指示值变更而实现的保护功能设定成无效 ( 关闭 )。
接下来， 在步骤 S104， 通过摄像控制部 6 增加指示值 X， 在步骤 S105， 等待预先设定 的指定的一定时间， 在步骤 S106， 判断可动部件 24( 透镜 28) 是否到达最接近端。该判断 例如根据 SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 有无变化来进行。另外， 该判断例如在由摄像元件 29 拍 摄的被摄物的光学图像中确定关注图像， 根据该关注图像的尺寸有无变化加以判断。 另外， 该判断例如通过以下方式进行 ： 在上部限制部件 27a 设置极限开关等机械性动作的开关， 并且该开关随着可动部件 24 抵接于上部限制部件 27a 而被接通。作为该判断的结果， 如果 是可动部件 24 到达最接近端 ( 是 )， 则执行步骤 S107。另一方面， 该判断的结果如果为可 动部件 24 未到达最接近端 ( 否 )， 处理返回步骤 S104。因此， 摄像装置 C 通过摄像控制部 6 一边逐步增加指示值 X， 一边判断可动部件 24 是否到达最接近端。 在步骤 S107， 通过摄像控制部 6， 判断为可动部件 24 已到达最接近端时的指示值 X 被确定为指示值上限。由此， 在控制可动部件 24( 透镜 28) 的位置时作为基准的可动部 件 24 的位置与指示值 X 的值 (SMA 部件 21 的阻抗值 Rs 的值 ) 建立关系。另外， 所述指示 值上限也可以被设定为从判断为可动部件 24 已到达最接近端时的指示值 X 减去少许的余 裕量 (margin amount) 所得的值。
这样， 通过摄像控制部 6 动作， 在启动时， 检测可动部件 24( 透镜 28) 的可动界限 位置， 并基于该检测出的检测结果决定指示值的范围。
接下来， 在步骤 S108， 将在步骤 S103 中已置为无效的保护功能设定为有效 (ON)， 在步骤 S109， 摄像动作开始， 并通过该摄像动作从摄像控制部 6 向位置控制部 1( 位置控制 装置 1A 至 1C) 输出指示值 X， 在步骤 S110， 为了根据指示值 X 控制可动部件 24( 透镜 28) 的位置， 通过位置控制部 1( 位置控制装置 1A 至 1C) 对摄像部 2 进行驱动控制。
另外， 在上述的实施方式中， 电流源 11 也可以通过所谓的 PWM 方式向 SMA 部件 21 供电。在该 PWM 方式中， 电流源 11 通过电流脉冲 ( 或电压脉冲 ) 向 SMA 部件 21 供电， 并且 通过调制该脉冲宽度来控制 ( 调整 ) 该供电。此时， 所述规定条件为 ： 是否 PWM 的脉冲宽度 PW 超过预先设定的第一脉冲宽度阈值 PWth1， 并且这种脉冲的施加次数 ( 供应次数 )Np 超 过预先设定的第一脉冲次数阈值 Npth1。电流检测部 12， 在通过 PWM 方式供给 SMA 部件 21 的电流脉冲 ( 或电压脉冲 ) 的、 脉冲宽度 PW 超过预先设定的第一脉冲宽度阈值 PWth1 的施 加次数 Np 超过预先设定的第一脉冲次数阈值 Npth1 时， 判断为所述电量超过所述阈值， 即
判断为满足所述规定条件， 并向寄存器改写部 13 输出触发信号 St。
图 14 是表示通过 PWM 方式向形状记忆合金部件供电时的位置控制装置的动作的 一个例子的时间图。在图 14 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 寄存器部 17、 63、 73 的寄存值 A、 SMA 部件 21 的驱动电流 Is、 电流脉冲宽度 PW、 脉冲数的计数值及可动部件 24 的位移的各时间图， 横轴是表示时间经过的时间。
在这种情况下， 如图 14 所示， 在时刻 T41 至时刻 T42 期间及时刻 T43 至时刻 T44 期间， 驱动电流 Is 的电流脉冲宽度 PW 超过第一脉冲宽度阈值 PWth1， 使可动部件 24( 透镜 28) 到达目标位置的电流脉冲每次供给 SMA 部件 21 时其脉冲数的计数器增加计数。并且， 在时刻 T41 至时刻 T42 期间， 在脉冲数的计数值超过第一脉冲次数阈值 Npth1 之前， 可动部 件 24 到达目标位置并静止， 驱动电流 Is 的电流脉冲宽度 PW 变为第一脉冲宽度阈值 PWth1 以下， 脉冲数的计数器的计数增加结束。另一方面， 在时刻 T41 至时刻 T44 期间， 脉冲数的 计数器增加计数随即该计数值超过第一脉冲次数阈值 Npth1， 保护功能工作， 指示值 Xr 减 小 dx， 从电流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 从最大电流值 Imax 开始减小， 从而从电 流源 11 向 SMA 部件 21 供应的电流值 Is 的电流脉冲宽度 PW 变为第一脉冲宽度阈值 PWth1 以下。
另外， 在上述的第二及第三实施方式中， 还可以具备解除所述保护功能的解除功 能而构成位置控制装置 1B、 1C。所述保护功能被认为因例如由动作环境的变化引起的 SMA 部件 21 的特性变化、 或由动作环境的变化引起的电路的漂移 (drift) 或驱动负载的增大等 而启动。因此， 例如， 上述的第二及第三实施方式的位置控制装置 1B 及位置控制装置 1C 也 可以如图 7 及图 10 中的虚线所示， 还具备第一初始化部 19A， 其检测供给 SMA 部件 21 的电 量， 并判断该检测出的电量是否在预先设定的第二阈值 Wth2 以下， 当该判断的结果为该检 测出的电量达到预先设定的第二阈值 Wth2 以下时， 对寄存器部 63 及寄存器部 73 进行初始 化。 通过如此构成， 能够自动地解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态开始 工作。
图 15 是表示解除保护功能时的第三位置控制装置的动作的一个例子的时间图。 在图 15 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 寄存器部 73 的寄存值 AL、 SMA 部件 21 的 驱动电流 Is 及可动部件 24 的位移的各时间图， 横轴是表示时间经过的时间。
在图 15 中， 在时刻 T51 至时刻 T52 期间， 通过上述的动作保护功能工作， 与初期值 不同的值 AL ＝ Xr-ndx 被保存 ( 存储 ) 作为寄存器部 73 的寄存值 AL。并且， 在时刻 T53 至 时刻 T54， 由第一初始化部 19A 检测供给 SMA 部件 21 的电量， 并判断该检测出的电量是否在 预先设定的第二阈值 Wth2 以下。在时刻 T53 至时刻 T54， 该判断的结果为该检测的电量达 到预先设定的第二阈值 Wth2 以下。因此， 在时刻 T54， 由第一初始化部 19A 将寄存器部 73 初始化， 设置 ( 设定 ) 其初期值 ALi( 在图 15 所示的例子中， 为摄像控制部 6 能够输出的指 示值 X 的最大值 )。
更具体而言， 在图 15 所示的例子中， 供给 SMA 部件 21 的电量根据供给 SMA 部件 21 的驱动电流 Is 来判断。因此， 由第一初始化部 19A 检测供给 SMA 部件 21 的驱动电流 Is， 并 判断该检测出的驱动电流 Is 是否在第二电流阈值 Ith2 以下。 在时刻 T53， 该判断的结果为 该检测出的驱动电流 Is 在预先设定的第二电流阈值 Ith2 以下。于是， 驱动电流 Is 在第二 电流阈值 Ith2 以下的持续时间 Ts 被计测。例如， 每隔指定时间， 判断驱动电流 Is 是否在第二电流阈值 Ith2 以下， 若判断为驱动电流 Is 在第二电流阈值 Ith2 以下， 则通过计数器 增加计数来计测所述持续时间 Ts。 并且， 判断该持续时间 Ts 是否在预先设定的第二时间阈 值 Tth2 以上， 在时刻 T54， 所述持续时间 Ts 超过第二时间阈值 Tth2。因此， 在时刻 T54， 由 第一初始化部 19A 将寄存器部 73 初始化， 设置 ( 设定 ) 其初期值 ALi。
另外， 图 15 中示出了第三位置控制装置 1C 的情况， 并在以上对第三位置控制装置 1C 的情况进行了说明， 但对第二位置控制装置 1B 的情况也能够同样地进行说明。
另外， 例如， 在上述的第二至第三实施方式的位置控制装置 1B 及位置控制装置 1C 中， 供给 SMA 部件 21 的电流或电压通过 PWM 方式供应， 并且也可以如图 7 及图 10 中的虚线 所示， 还具备第二初始化部 19B， 其检测通过 PWM 方式供给 SMA 部件 21 的电流或电压的脉 冲， 并判断该检测出的脉冲的脉冲宽度是否在预先设定的第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下， 及超过所述第一脉冲宽度阈值 PWth1 的次数是否在预先设定的第二次数阈值 Npth2 以下， 该判断的结果为该检测出的脉冲的脉冲宽度在预先设定的第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下 时， 或超过第一脉冲宽度阈值 PWth1 时的次数在预先设定的第二次数阈值 Npth2 以下时， 将 寄存器部 63 及寄存器部 73 初始化。通过如此构成， 即使在通过 PWM 方式 ( 脉冲宽度调制 方式 ) 向 SMA 部件 21 供电时， 也能够自动地解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从 初始状态开始工作。
图 16 是表示通过 PWM 方式向形状记忆合金部件供电时的第三位置控制装置的动 作的一个例子的时间图。图 16 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 寄存器部 73 的寄 存值 AL、 SMA 部件 21 的驱动电流 Is、 电流脉冲宽度 PW、 脉冲数的计数值 1、 2 及可动部件 24 的位移的各时间图， 横轴是表示时间经过的时间。脉冲数的计数值 1 是电流脉冲的脉冲宽 度超过第一脉冲宽度阈值 PWth1 时的脉冲数， 脉冲数的计数值 2 是电流脉冲的脉冲宽度在 第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下时的脉冲数。
在图 16 中， 在时刻 T61 至时刻 T62 期间， 通过上述的动作保护功能工作， 与初期值 不同的值 AL ＝ Xr-ndx 被保存 ( 存储 ) 作为寄存器部 73 的寄存值 AL。并且， 在时刻 T63 至 时刻 T64， 由第二初始化部 19B 检测供给 SMA 部件 21 的电量， 并判断该检测出的电量是否在 预先设定的第二阈值 Wth2 以下。在时刻 T63 至时刻 T64， 该判断的结果为该检测的电量达 到预先设定的第二阈值 Wth2 以下。因此， 在时刻 T64， 由第二初始化部 19B 将寄存器部 73 初始化， 并设置 ( 设定 ) 其初期值 ALi( 在图 16 所示的例子中， 为摄像控制部 6 能够输出的 指示值 X 的最大值 )。
更具体而言， 在图 16 所示的例子中， 通过 PWM 方式向 SMA 部件 21 供电， 其电量根 据供给 SMA 部件 21 的驱动电流 Is 的电流脉冲来判断。因此， 由第二初始化部 19B 检测供 给 SMA 部件 21 的驱动电流 Is 的电流脉冲， 并判断该检测出的驱动电流 Is 的电流脉冲的脉 冲宽度是否在第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下。 在时刻 T63， 该判断的结果为该检测出的驱动 电流 Is 的电流脉冲的脉冲宽度在预先设定的第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下。于是， 脉冲宽 度在第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下的电流脉冲的施加次数 ( 供应次数 )Np 作为脉冲数的计 数值 2 被计数。例如， 每隔指定的时间， 判断驱动电流 Is 的电流脉冲的脉冲宽度是否在第 二脉冲宽度阈值 PWth2 以下， 若判断为该脉冲宽度在第二脉冲宽度阈值 PWth2 以下， 则通过 增加计数计数值 2 来计数。并且， 判断该脉冲数的计数值 2 是否在预先设定的第二脉冲次 数阈值 Npth2 以上， 在时刻 T64， 所述计数值 2 超过第二脉冲次数阈值 Npth2。因此， 在时刻T64， 由第二初始化部 19B 将寄存器部 7 初始化 3， 并设置 ( 设定 ) 其初期值 ALi。
另外， 图 16 中示出了第三位置控制装置 1C 的情况， 并在以上对第三位置控制装置 1C 的情况进行了说明， 但对第二位置控制装置 1B 的情况也能够同样地进行说明。
另外， 例如， 上述的第二及第三实施方式的位置控制装置 1B 及位置控制装置 1C 也 可以如图 7 及图 10 中的虚线所示， 还具备当指示值 X 在预先设定的指示值阈值 Xth 以下时， 将寄存器部 63 及寄存器部 73 初始化的第三初始化部 19C。通过如此构成， 例如在指示值 X 变为足够小的值等、 指示值 X 在预先设定的指示值阈值 Xth 以下时， 能够自动地解除保护功 能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态开始工作。
图 17 是表示通过监视指示值 X 来解除保护功能时的第三位置控制装置的动作的 一个例子的时间图。在图 17 中， 从上开始依次为指示值 X、 指示值 Xr、 寄存器部 73 的寄存 值 AL、 SMA 部件 21 的驱动电流 Is 及可动部件 24 的位移的各时间图， 横轴是表示时间经过 的时间。
在图 17 中， 在时刻 T71 至时刻 T72 期间， 通过上述的动作保护功能工作， 与初期值 不同的值 AL ＝ Xr-ndx 被保存 ( 存储 ) 作为寄存器部 73 的寄存值 AL。并且， 在时刻 T73， 由 第三初始化部 19C 监视指示值 X， 并判断该指示值 X 是否在预先设定的指示值 Xth 以下。在 时刻 T73， 该判断的结果为该指示值 X 达到预先设定的指示值阈值 Xth 以下。因此， 在时刻 T73， 由第三初始化部 19C 将寄存器部 73 初始化， 并设置 ( 设定 ) 其初期值 ALi( 在图 17 所 示的例子中， 为摄像控制部 6 能够输出的指示值 X 的最大值 )。
另外， 图 17 中示出了第三位置控制装置 1C 的情况， 并在以上对第三位置控制装置 1C 的情况进行了说明， 但对第二位置控制装置 1B 的情况也能够同样地进行说明。
另外， 例如， 在上述的第一至第三实施方式的位置控制装置 1A 至 1C 中， 也可以像 图 4、 图 7 及图 10 中用虚线所示那样， 还具备受理来自外部的指令， 在受理了指示寄存器部 17、 63、 73 的初始化的指令时将寄存器部 17、 63、 73 初始化的第四初始化部 19D， 从而构成位 置控制装置 1A 至 1C。第四初始化部 19D 例如由按钮开关等开关构成。另外， 寄存器部 17 的初期值被酌情设定， 例如设定成与可动部件 24 的基准位置相对应的值。通过如此构成， 例如， 通过根据外部系统的判断等， 从外部施加指示寄存器部 17、 63、 73 的初始化的指令， 由此能够解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态开始工作。
本说明书公开了如上所述的各种方式的技术， 其中主要的技术归纳如下。
本发明所提供的位置控制装置， 被用于以偏置赋予方式利用形状记忆合金部件使 可动部件移动的形状记忆合金致动器中， 用来控制所述可动部件的位置， 包括 ： 根据表示作 为控制目标的所述可动部件的位置的指示值控制所述可动部件的位置的控制部 ； 检测供给 所述形状记忆合金部件的电量并判断该检测出的电量是否超过预先设定的第一阈值的检 测部 ； 以及在由所述检测部判断为所述电量超过所述第一阈值时变更所述指示值以便降低 所述形状记忆合金部件的温度的变更部。
本发明所提供的位置控制方法， 被用于以偏置赋予方式利用形状记忆合金部件使 可动部件移动的形状记忆合金致动器用来控制所述可动部件的位置， 包括 ： 根据表示作为 控制目标的所述可动部件的位置的指示值控制所述可动部件的位置的控制工序 ； 检测供给 所述形状记忆合金部件的电量并判断该检测出的电量是否超过预先设定的第一阈值的检 测工序 ； 在所述检测工序中判断为所述电量超过所述第一阈值时变更所述指示值以便降低所述形状记忆合金部件的温度的变更工序。
根据这种结构的位置控制装置及位置控制方法， 供给所述形状记忆合金部件的电 量被检测， 该检测出的电量是否超过预先设定的第一阈值得以判断， 并且在被判断为所述 电量超过所述第一阈值时， 变更指示值以便降低所述形状记忆合金部件的温度， 可动部件 的位置得以控制。 因此， 即使供给形状记忆合金部件的电量超过所述第一阈值， 并且使形状 记忆合金部件被过度加热那样的指示值例如从外部装置被持续输入， 该指示值也能被变更 以便降低形状记忆合金部件的温度， 可动部件的位置得以控制。 例如， 用降低形状记忆合金 部件的温度同时维持供电那样的指示值控制可动部件的位置。因此， 这种结构的位置控制 装置及位置控制方法能够不停止位置控制地保护形状记忆合金。
并且， 在另一方式中， 在上述的位置控制装置中， 所述控制部具备保存所述指示值 的第一保存部和根据保存于所述第一保存部的指示值控制所述可动部件的位置的第一控 制部， 所述变更部具备变更所述指示值以便降低所述形状记忆合金部件的温度、 并求出变 更指示值的第一运算部， 和在由所述检测部判断为所述电量超过所述第一阈值时， 将保存 于第一保存部的所述指示值改写为由所述第一运算部求出的变更指示值的第一改写部。
根据该结构， 从例如外部的装置输入的指示值被保存 ( 存储 ) 于第一保存部， 且该 保存的指示值得以变更。因此， 在位置控制装置内能够保有与从外部的装置赋予的指示值 不同的指示值， 并能够变更该指示值。
而且， 在另一方式中， 在上述的位置控制装置中， 所述变更部具备保存用于补偿所 述指示值的补偿值的第二保存部、 变更所述补偿值以便降低所述形状记忆合金部件的温度 并求出变更补偿值的第二运算部、 以及在由所述检测部判断为所述电量超过所述第一阈值 时， 将保存于第二保存部的所述补偿值改写为由所述第二运算部求出的所述变更补偿值 的第二改写部， 所述控制部具备用保存于所述第二保存部的补偿值补偿所述指示值的补偿 部， 和根据由所述补偿部补偿的指示值控制所述可动部件的位置的第二控制部。
根据该结构， 指示值由补偿值补偿， 并通过变更该补偿值， 指示值得以变更。 因此， 例如通过一方面在位置控制装置启动时将补偿值初始化为初期值， 另一方面在位置控制装 置运转过程中不将补偿值初始化等， 使补偿值在位置控制装置运转过程中得以保存， 所以 在达到形状记忆合金被过度加热那样的状态时， 即使从外部装置输入的指示值被变更， 也 能够比较快速地解除形状记忆合金部件被过度加热那样的状态。
而且， 在另一方式中， 在上述的位置控制装置中， 所述变更部具备 ： 保存界限值的 第三保存部、 变更所述界限值以便降低所述形状记忆合金部件的温度并求出变更界限值的 第三运算部， 和在由所述检测部判断为所述电量超过所述第一阈值时， 将保存于第三保存 部的所述界限值改写为由所述第三运算部求出的所述变更界限值的第三改写部， 所述控制 部具备 ： 比较所述指示值和保存于所述第三保存部的所述界限值并选择其中较小的值的选 择部， 和根据由所述选择部选择的值控制所述可动部件的位置的第三控制部。
根据该结构， 能够用界限值限制指示值， 并能够通过变更该界限值来变更指示值。
而且， 在另一方式中， 在上述的位置控制装置中， 所述检测部在供给所述形状记忆 合金部件的电流或电压超过预先设定的电流阈值或电压阈值、 且其超过时间超过预先设定 的时间阈值时， 判断为所述电量超过所述第一阈值。
根据该结构， 能够用电流或电压的时间累计值判断供给形状记忆合金部件的电量。 因此， 能够以比较简单的结构构成检测部， 而且能够通过使用成熟的技术可靠地进行所 述判断。
而且， 在另一方式中， 在上述的位置控制装置中， 供给所述形状记忆合金部件的电 流或电压通过 PWM 方式供应， 所述检测部在通过 PWM 方式供给所述形状记忆合金部件的电 流或电压的脉冲宽度超过预先设定的第一脉冲宽度阈值的次数超过预先设定的第一次数 阈值时， 判断为所述电量超过所述第一阈值。
根据该结构， 能够通过 PWM 方式 ( 脉冲宽度调制方式 ) 对形状记忆合金部件供电， 在这种情况下检测部也能够进行所述判断。
而且， 在另一方式中， 上述的位置控制装置还包括第一初始化部， 检测供给所述形 状记忆合金部件的电量， 并且当该检测出的电量达到预先设定的第二阈值以下时， 初始化 所述变更部。
根据该结构， 能够自动地解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态 开始工作。
而且， 在另一方式中， 在上述的位置控制装置中， 供给所述形状记忆合金部件的电 流或电压通过 PWM 方式供应， 上述的位置控制装置还包括第二初始化部， 检测通过 PWM 方式 供给所述形状记忆合金部件的电流或电压的脉冲， 并且当该检测出的脉冲的脉冲宽度在预 先设定的第二脉冲宽度阈值以下时、 或超过所述第一脉冲宽度阈值的次数在预先设定的第 二次数阈值以下时， 初始化所述变更部。 根据该结构， 即使在通过 PWM 方式 ( 脉冲宽度调制方式 ) 对形状记忆合金部件供 电时， 也能够自动地解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态开始工作。
而且， 在另一方式中， 上述的位置控制装置还包括第三初始化部， 当所述指示值在 预先设定的指示阈值以下时， 初始化所述变更部。
根据该结构， 例如在指示值已变为足够小的值等、 指示值在预先设定的指示值阈 值以下时， 能够自动地解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态开始工作。
而且， 在另一方式中， 上述的位置控制装置还包括第四初始化部， 受理来自外部的 指令并且当受理到指示所述变更部的初始化的指令时， 初始化所述变更部。
根据该结构， 例如， 通过根据外部系统的判断等， 从外部施加指示所述变更部的初 始化的指令， 能够解除保护功能的持续状态， 能够使保护功能从初始状态开始工作。
另外， 本发明所提供的驱动装置包括 ： 以偏置赋予方式利用形状记忆合金部件使 可动部件移动的形状记忆合金致动器、 和控制所述可动部件的位置的位置控制装置， 其中， 所述位置控制装置是上述的任一种位置控制装置。
根据该结构， 提供具备能够不停止位置控制地保护形状记忆合金部件的位置控制 装置的驱动装置。
另外， 本发明所提供的摄像装置包括 ： 以偏置赋予方式利用形状记忆合金部件使 可动部件移动的形状记忆合金致动器、 随着所述可动部件的移动而移动的透镜、 拍摄由包 括所述透镜的摄像光学系统成像的被摄物的光学图像的摄像元件、 控制所述可动部件的位 置的位置控制装置， 其中， 所述位置控制装置是上述的任一种位置控制装置。
根据该结构， 提供具备能够不停止位置控制地保护形状记忆合金部件的位置控制 装置的摄像装置。
而且， 在另一方式中， 上述的摄像装置还包括指示值范围确定部， 在启动时检测所 述透镜的可动界限位置并基于该检测出的检测结果决定所述指示值的范围。
根据该结构， 能够确定指示值的范围。
本申请以 2008 年 5 月 21 日申请的日本国专利申请特愿 2008-133220 为基础， 其 内容包含在本申请中。
为了表达本发明， 以上参照附图通过实施方式适当地并且充分地说明了本发明， 但应当认为只要是本领域的技术人员， 能够容易地对上述实施方式进行变更及 / 或改良。 因此， 只要本领域的技术人员实施的变更方式或改良方式不脱离权利要求书记载的权利要 求的权利范围， 则被解释成该变更方式或该改良方式包括在该权利要求的权利范围中。
产业上的利用可能性
根据本发明， 可提供一种能够不停止位置控制地保护形状记忆合金部件的位置控 制装置及位置控制方法以及具备该位置控制装置的驱动装置及摄像装置。