携帯カメラに適したモータは？〜アナログ・デバイセズ、AF用レンズドライバ

[斎藤健二，ITmedia]

　アナログ・デバイセズは3月15日、携帯電話向けのレンズドライバ「AD5398」を発表した。オートフォーカス機構で必要とされるレンズの移動を制御するチップで、光学ズーム機構にも利用できる。

カメラ機器の一般的なブロック図。レンズを動作する各種モーターの制御を行うのがレンズドライバだ

　オートフォーカスや光学ズームなどの、デジタルカメラに必要とされる機能は、携帯電話のカメラでも2Mピクセルを超えたあたりから採用が加速すると、同社は見る。

　オートフォーカス機構の実現には、レンズを前後に移動させるモーター（アクチュエータ）が必要。携帯カメラでは、さまざまな種類のモーターが主役の座を争っている。

　デジタルカメラでは、レンズの移動に主にステッピングモーターを使う。ステッピングモーターとは電流を流すとある角度だけ回転するモーターのこと。しかし、「ステッピングモーターは大きく、高い。携帯用モジュールでは小さなものが必要になる」（アナログ・デバイセズ）ことから、対象をボイスコイルモーターに絞った。

　ボイスコイルモーター（VCM）は、一種のリニアモーターで、ダイナミックスピーカーのコイルを動作させるのと似た仕組みで動く。スピーカーのコイルは、音声を再生する意味でボイスコイルと呼ばれる。ボイスコイルモーターの名もそこから来ている。

　「コスト的にはVCMが一番安い。VCMを使うと最も低コストで小さなものができる」（アナログ・デバイセズ）

　国内の携帯電話では、カシオ計算機がステッピングモーターを、シャープがVCMを使ったオートフォーカス機構を採用している。

VCMを使った携帯カメラ用レンズの断面図。VCMがレンズを前後に駆動してピントを合わせる。スプリングを使うことで、レンズを規定位置に戻す仕組みになっている

モーター種別	ピエゾモーター	ボイスコイルモーター	DCモーター	ステッピングモーター
エネルギー[mJ]	0.7	2.4	6.0	21
スピード[ms]	3	20	40	100
ノイズ	-	-	-	高
コスト	2.2	2.1	2.8	4.0

アナログ・デバイセズの資料より。レンズ駆動用の各種モーターの特徴。携帯向けでもデジタルカメラと同じステッピングモーターが現在は主流だが、同社はVCMが主流になると見る。スペックだけを見ると、最も高性能なのはピエゾモーターだ

　オートフォーカス機構用のモーターで、今後の普及が期待されているのがピエゾモーター（ピエゾアクチュエータ）だ。ピエゾ素子は、圧電効果で知られ、結晶に圧力を加えると圧力に比例して電圧が発生する。電子ガスライターやマイクロフォン、圧力センサーなどに利用されている。

　ピエゾモーターでは、逆圧電効果を利用する。素子に電圧を加えることで結晶の伸縮が発生することで、レンズを動かすわけだ。移動の位置決めが無限に細かくできること（無限の分解能を持つ）や、高いエネルギー効率を持つこと、また摩耗や劣化が起こらないなどの特徴を持つ。応答性も極めて早い。

　ただし、その制御には課題がある。かけた電圧と伸縮量は1対1に比例（線形）するわけではなく、ヒテリシス曲線と呼ばれる非線形な曲線となってしまう。そのため、制御が非常に難しい。

　「将来はピエゾだが、ピエゾをコントロールするドライバはかなり複雑だ。今はVCMで十分」（アナログ・デバイセズ）