ボイスコイルモーター（VCM）は、現代の光学システムにおける核心的なアクチュエータとして、オートフォーカス（AF）および光学式手ぶれ補正（OIS）の精度と応答速度を直接左右する。各種のVCMモーターは、最適な性能を発揮するためには、それぞれ対応する専用のドライバICと組み合わせる必要があります。基本的なオープンループ構成から高精度な閉ループ制御、さらには高度な光学式手ぶれ補正システムに至るまで、技術的なソリューションは多様な形で進化してきました。端末内AIの導入ニーズに応えるため、軽量なインテリジェント推論モデルをデバイスに直接統合することで、クラウドコンピューティング資源に依存することなく、フォーカス戦略や画像安定化ロジック、電力管理の最適化など、ローカルかつ自律的な意思決定が可能になります。エッジ側のインテリジェント画像処理ハードウェアエコシステムと完全に互換性があります。本稿では、オープンループVCM、クローズドループVCM、光学式手ぶれ補正機能を備えたVCM、およびSMAを用いた代替方案という4つの主流な技術ソリューションを体系的に分析するとともに、最新のドライバーチップの事例を踏まえて、それらの設計原理、性能限界、ならびに適用シナリオを明らかにする。
1. フォル・ループVCMモータードライブソリューション
オープンループVCMは、最も広く普及している低コストのオートフォーカス方式です。その構造は永久磁石、コイルおよび弾性支持機構から構成されており、レンズの変位は電流制御によって実現される。この種のモータはセンサレスであり、ドライブICの電流制御精度とアルゴリズムによる補償に完全に依存している。その中核的な駆動要件は以下のとおりです。
電流制御精度：レンズの移動は20ミリ秒以内に完了しなければならず、電流リップルは±5％以下に抑える必要があります。アベニック ElectronicsのAW86018CSRは、WLCSPパッケージに封止された中級クラスの2-in-1ドライバICです。入力電圧範囲は2.3V～3.6Vに対応し、11ビットDACを内蔵しており、±100mAおよび±130mAの2種類の電流出力レベルを提供します。デジタル制御はI²Cインタフェース（アドレス0x18h）を介して実装されています。十分なインターフェース帯域幅と計算リソースにより、エッジ側のAIビジョン認識データとの迅速な統合が可能となり、協調的なインテリジェントオートフォーカス予測が実現されます。
言葉
図1：AW86018製品のブロック図
アルゴリズム連携：アベニック ElectronicsのAW86018CSRは、VRCフォーカスアルゴリズム（VCMリング制御）と連携し、レンズの運動軌道を予測することで、コントラスト方式による高速オートフォーカスを実現します。このソリューションは、ミッドレンジおよびローエンドのスマートフォン向けメインカメラや端末内AIアプリケーション、さらに超広角レンズに適しており、クローズドループ方式と比較してコストを約30％削減します。
これらのドライバICは通常、WLCSPパッケージを採用しており、典型的な消費電力は5 mW未満で、ポータブル機器の要件を満たしています。しかし、オープンループ方式であるため、繰り返し精度は約±10 μmに限定され、高倍率ズーム用途では焦点のドリフトが生じやすい。
2. フィードバック制御によるVCMモータードライブソリューション
閉ループシステムは、ホールセンサーを用いてレンズ位置のリアルタイムフィードバックを行い、ミクロンレベルの焦点精度を実現します。そのドライバーチップは、三つの核心的な機能を備えていなければならない。
高精度なデータ変換：AW86022CSRは、デフォルトの駆動電流が±150 mAで、1.7 V～3.6 Vの電源電圧に対応し、14ビットADCおよび13ビットDACを内蔵しています。位置検出分解能は±1 μmに達し、電流制御精度は±1％を上回ります。5％。
高周波通信インタフェース：3.4 MHzのI²C高速モードをサポートし、1フレームあたり少なくとも3回の位置補正が可能であることを保証します。
特定のシナリオにおける課題：ボール型モータを用いるアプリケーションでは、不要な静摩擦を打ち消すために保持電流を維持すると、消費電力のロスが生じます。これを解決するため、アベニック ElectronicsはSmartHoldingというインテリジェントアルゴリズムを開発しました。当アルゴリズムは、静止摩擦を克服するために不必要に消費される駆動電流を大幅に低減する革新的な制御ループ機構を採用している。これにより、消費電力を大幅に削減します。
クローズドループ方式のソリューションは、主にフラッグシップスマートフォンのメインカメラや医療用内視鏡レンズ、ならびに類似の用途で用いられています。
図2 AW86022CSR製品のブロック図
3. 光学式手ぶれ補正（OIS）用VCMドライバーソリューション
3.1「JingDouYun」アルゴリズム：OIS光学式手ぶれ補正アルゴリズム
Aweiが独自に開発した「Jingdou Cloud」アルゴリズムは、OIS用ドライバーチップに統合されています。ジャイロスコープのデータを常時モニタリングし、必要なレンズ補正量を算出することで、安定性に優れ、精度が高く、応答の速い手ぶれ補正を実現します。
安定性：±5°の補正角度（業界標準の±3°を上回る）で、6軸の手ぶれ補正をサポートします。
精度：ミリ秒レベルの応答、ジッター軌跡の動的追跡、およびモーションブラーの低減。
高速：低遅延のクローズドループ制御により、フォーカス追従速度が向上します。
3.2アルゴリズムの利点
本製品は、VCM（懸架ワイヤ型、リード型、ボール型）、SMA（形状記憶合金）、圧電アクチュエータなど、多様な駆動方式に対応しており、さまざまなモジュール設計に適応可能です。
3.3統合型ドライバチップとディスクリート型ドライバチップ
統合型OISドライバーチップ：ジャイロスコープのデータ処理、モータードライブ、アルゴリズムを一体化した内蔵MCU制御コアを搭載し、「ワンチップソリューション」を実現します。
アベニック Electronicsの2チャネル駆動IC「AW86064CSR」は、懸架ワイヤー、スプリングコンタクト、ボールベアリングを含む従来の直立型OISアプリケーションの要件を満たすことができます。
図3 AW86064製品のブロック図
表1：AW86064製品仕様情報
一方、アベニック Electronicsは、望遠レンズエクステンダーにおける手ぶれ補正およびフォーカス制御の要件を満たすため、高精度な3チャネル駆動IC「AW86068CSR」を発売しました。
製品仕様：
64キロバイトのフラッシュメモリ
SDK対応の32KB SRAMを備え、お客様主導の二次開発に対応するとともに、Awinicの制御ソリューションとも互換性があります。
12.5MHzのI3C高速通信インタフェース
3チャンネル16ビット高精度ADC
VMは1.5V～3.6Vで、動的電圧スケーリングをサポートします。
WLCSP3.555mm×1.255mm×0.3mm-27B
図4 AW86068製品のブロック図
アベニックのOIS VCMドライバーソリューションは、「Jingdouyun」アルゴリズムを核とし、ハードウェアとソフトウェアの高度な統合により、手ぶれ補正の精度、消費電力管理、シーン適応性において顕著な優位性を実現しています。当社の製品ポートフォリオは、統合型ソリューションからディスクリート部品まで幅広いフォームファクターを網羅し、スマートフォン、ジンバル、外部レンズなど多様な用途に対応しています。スマートフォンおよび産業用カメラ分野の主要メーカーにとって、最適な選択肢となっています。そして、光学式手ぶれ補正技術の国産化において、さらなるブレークスルーを引き続き推進する。
ディスクリートOIS制御用ドライバIC：安定化精度とシステムの柔軟性を向上させ、アルゴリズム開発において外部プロセッサとの連携を可能にする統合型IC‑モータ・アーキテクチャを採用しています。
図5 AW86033Aアプリケーションソリューションのブロック図
図6 AW86033A製品のブロック図
表2：AW86033Aの製品仕様情報
4. SMA駆動ソリューション（VCMの代替技術）
形状記憶合金（SMAs）は、新たな駆動技術として注目されており、アイウェイ電子が国内初の専用ドライバーチップを発売することでその実用化が後押しされています。このソリューションは、明確な競争優位を提供します。
超高推力密度：SMAワイヤ1本で50gfの力を発生でき、アベニック Electronics社の駆動チップを搭載した8本並列構成では最大400gfに達し、類似のVCMの10倍に相当するため、超長焦点のペリスコープモジュールの駆動に最適です。
熱管理技術の革新：本チップは32ビットARMマイコン（96 MHz）を内蔵し、さまざまな温度条件下での抵抗－変位特性曲線を128 KBのフラッシュメモリに格納することで、非線形補正を実現しています。
超薄型構造：SMAワイヤーの線径はわずか0.1mmで、モジュールのZ方向寸法を30％削減し、折りたたみ式スマートフォンの設計にシームレスに組み込めるようになりました。
しかし、SMAドライバには熱管理上の課題があります。アベニック社のチップは時分割多重化技術を用いて8チャネルのSMAに対して独立したPWM制御を実現し、局所的な熱の蓄積に起因する応答遅れを防止します。当ソリューションは、主流のフラッグシップスマートフォンのハイエンドなイメージングモジュールに導入されています。ただし、フォーカス速度はVCMに比べて約15ミリ秒遅いままです（典型値：40ミリ秒）。
図7：AW86100製品のブロック図
5. 圧電駆動ソリューション（VCM代替技術）
圧電駆動技術は、カメラモジュール用モーターの分野において画期的な駆動ソリューションであり、その核心原理は圧電材料が有する特異な物理特性に根ざしています。
カメラモジュールの用途において、圧電モーターは主に二つの核心機能を担っています。すなわち、オートフォーカス（AF）と光学式手ぶれ補正（OIS）です。オートフォーカスモーター（AFモーター）として使用する場合、精密な位置制御により、レンズとイメージセンサーの相対位置を調整し、被写体をセンサー上に鮮鋭な像として結像させます。また、手ぶれ補正用アクチュエーターとして機能する場合には、手持ち撮影時のカメラのブレを迅速かつ微細に補正します。現代の圧電モータは通常、20kHz以上の周波数（超音波領域）で動作するよう設計されている。それは、人間の可聴域を超えることでノイズによる干渉を回避するだけでなく、高周波振動によりより高いエネルギー変換効率を実現します。
アベニック社は、AW86102を用いて、圧電モーター用途のニーズに応える8チャネルのPWM出力と13ビットADCを提供しています。
32ビットARMベースのSTARCUプロセッサで、FPUおよびDSPを搭載し、最大96MHzで動作します。プログラム用として128KBのフラッシュメモリ、64KBのSRAM、データ用として16KBのSRAM、さらに8KBのROMを備えています。
製品仕様：
シミュレーション：VAVDD = 2.6Vから3.6 V、
駆動電圧：VVM = 1.8 V～3.6 V、
入出力：VIO/VDD＝1.1V～3.6V
各PGAオフセット回路（8チャネル、10ビットDAC）は、PWMドライバを個別に調整できます。
シグマ・デルタADC（13ビット）、設定可能な12/14/16ビット分解能。
SPI（デュアルチャネル）は、マスター／スレーブ／モニタの各モードに設定可能で、3線式または4線式のバス構成をサポートします。
I2C（2チャンネル）、マスターまたはスレーブモードに設定可能。
I3CスレーブデバイスおよびUARTをサポートします。
ハードウェアによるCORDICおよびデジタルフィルタをサポートします。
図8：AW86102製品のブロック図
6. VCMアプリケーションにおいて、アベニック Electronicsは、包括的なOISソリューションの研究開発を長期にわたり進めています。
要約すると、VCM駆動型チップソリューションは、オープンループ制御からクローズドループ制御へ、さらにはOISへと技術的な進化を遂げてきた一方で、SMAソリューションは特定の応用シーンにおいて差別化的なブレイクスルーを実現しています。設計選定においては、精度・速度・空間的制約・コストという四次元の要件を総合的に考慮する必要がある。オープンループVCMは引き続きコストパフォーマンス重視のセグメントで主流を占めている一方、クローズドループ方式は主力のフラッグシップモデルのニーズに応えている。OISチップはハイエンド画像処理における画期的な進歩を実現し、SMA駆動は超薄型で高出力の用途に対応します。マルチフィジクス連携型制御アルゴリズムが成熟するにつれ、次世代のドライバーチップは温度補償、振動抑制、消費電力最適化をさらに統合し、光学システムの高度な高集積化を推進していくだろう。
今後も、アベニック Electronicsは、VCMを基盤とする総合制御技術において、より高度なソリューションの開拓を継続してまいります。本資料で説明した製品に加え、当社は引き続き投資を継続し、静止電流の低減を目的としたPWM制御技術および先進プロセス技術におけるイノベーションを市場へ投入してまいります。また、スマートウェアラブル機器、医療機器、家電製品、エッジAIにおけるアプリケーションの要件に一層応えるため、チップの性能最適化を継続していきます。包括的なモータードライブソリューションを構築する。
アベニックのVCMドライバ製品の選定について詳しく知りたい場合は、アベニックの公式ウェブサイトをご覧ください。
https://www.awinic.com
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