JP2003185406A - 位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
静電容量に基いて移動部材の位置を検出する非接触型の
位置検出装置を提供する。 【解決手段】 圧電素子11の一端はフレーム14に固
定され、他端には移動部材13が摩擦結合した駆動軸1
2が固定される。移動部材13の移動方向に平行に非接
触状態で検出部材15が配置される。検出部材15は移
動部材との対向面に一定間隔で凹凸部が形成されて電極
15aを構成し、移動部材13と間隔Dを隔てて静電容
量Cのコンデンサを形成する。駆動回路18からの駆動
パルスは圧電素子11に印加されると共に移動部材に静
電容量結合している電極15aにも流れ、その電流iは
検出回路19で検出され、制御回路17に入力される。
移動部材13が電極15aの上を移動すると電極15a
の凹凸形状に応じて電流iは増減するから、電流iに基
づいて移動部材13の位置が検出できる。
Description
し、特に電気機械変換素子を使用した駆動装置におい
て、駆動部材上の移動部材を所定方向に移動させるアク
チエータにおいて、移動部材或いは移動部材に結合され
た機構部材の位置を検出する位置検出装置に関する。
やかな立ち上り部とこれに続く急速な立ち下り部からな
る波形の駆動パルスを印加すると、駆動パルスの緩やか
な立ち上り部では圧電素子が緩やかに厚み方向に伸び変
位を生じ、急速な立ち下り部では急速な縮み変位を生じ
る。そこで、この特性を利用し、圧電素子に上記したよ
うな波形の駆動パルスを印加して異なる速度で充放電を
繰り返し、圧電素子に速度の異なる厚み方向に振動を発
生させ、圧電素子に固着された駆動部材を異なる速度で
往復移動させ、駆動部材に摩擦結合した移動部材を所定
の方向に移動させるアクチエータが知られている(一例
として、特開2000−205809号公報参照)。
材(或いは移動部材に結合された機構部材)を移動させ
て所定の位置に設定する位置決め装置では、移動部材の
位置を正確に検出する位置検出装置が必要となる。
チエータ100と、そのアクチエータの駆動部材に摩擦
結合した移動部材の位置を検出するための位置検出装置
の構成の一例を説明する図である。
子の1つである圧電素子、102は駆動軸、103は駆
動軸102に適当な摩擦力で摩擦結合した移動部材、1
10はアクチエータのフレームを示す。圧電素子101
の一端はフレーム110に接着等の手段で固定され、圧
電素子101の他端には駆動軸102が接着等の手段で
固定される。
の材料で構成されており、駆動軸102は移動部材10
3の移動方向に対して電気抵抗を有する抵抗体である。
また、移動部材103は駆動軸102に電気的にも接触
しており、電源109から駆動軸102の両端に供給さ
れる直流電圧Eを、移動部材103の位置により分割し
て直流電圧Vを出力する。
07はCPUで構成され、圧電素子101に駆動パルス
を供給する駆動回路104が接続され、また、上記した
移動部材103から出力される直流電圧Vが入力され
る。
が、その第1端子aと第2端子bとの間の距離をL、移
動部材103の現在位置と第2端子bとの間の距離をX
とすれば、移動部材103から出力される直流電圧Vは
以下の式(1)で表され、駆動軸102の上の移動部材
103の位置Xは式(1)を書き直した式(2)で表さ
れる。
第1端子aと第2端子bとの間の距離と、供給される直
流電圧Eが既知である場合、移動部材103から出力さ
れる直流電圧Vを検出することで求めることができる。
により判定した移動部材103の現在位置と、別途入力
されている移動部材103の目標位置とを比較し、移動
部材103と目標位置との距離の差が零になるように駆
動回路104をフィードバック制御する制御回路であ
る。
00の制御動作を簡単に説明する。制御回路107の指
令に基づいて駆動回路104が駆動され、圧電素子10
1に緩やかな立ち上り部とこれに続く急速な立ち下り部
からなる波形の駆動パルスが印加される。駆動パルスの
緩やかな立ち上り部では圧電素子101が緩やかに厚み
方向に伸び変位を生じ、急速な立ち下り部では急速な縮
み変位を生じ、圧電素子101に発生した速度の異なる
厚み方向に振動は、圧電素子101に固着された駆動軸
102を異なる速度で往復移動させ、駆動軸102に摩
擦結合した移動部材103は所定の方向に移動する。
置Xは、移動部材103の位置を示す直流電圧Vで検出
される。制御回路107は入力された直流電圧Vに基づ
いて得られた移動部材103の現在位置Xと、別途入力
されている移動部材103の目標位置とを比較し、その
差が零になるように駆動回路104から出力される駆動
パルスの波形と出力を制御する。これにより、駆動軸1
02に摩擦結合した移動部材103は所定の方向に移動
し、目標位置に設定される。
子を使用したアクチエータでは、移動部材の現在位置を
検出する構成として、駆動部材を電気抵抗体とし、移動
部材をこの電気抵抗体の上を摺動する中間接点として使
用しているために、移動部材にリード線を接続する必要
があるが、このリード線による反力が駆動部材の負荷と
なるという不都合があった。
部材の位置を検出する位置検出方法では、電極間に電圧
を印加する必要があり、静電容量検出のための特別の電
圧発生装置を必要とするほか、移動部材にリード線を接
続する必要があるが、このリード線による反力が駆動部
材の負荷となるという不都合があった。
として、移動部材に磁気抵抗素子を設け、駆動部材に平
行に一定間隔で磁極を付与した着磁ロッドを配置して構
成したMRセンサや、光学式の位置検出機構などを使用
する方法も考えられるが、構成が複雑になり、また、位
置検出機構の小型化などに難点があった。
決するもので、アクチエータを構成する移動部材に接近
して固定電極を配置し、移動部材と固定電極との間の静
電容量に基づいて移動部材の位置を検出するように構成
したものである。
前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、
前記駆動部材に摩擦結合された移動部材と、前記電気機
械変換素子に駆動パルスを供給する駆動回路とを備え、
前記電気機械変換素子に駆動パルスを供給して伸びと縮
みの速度の異なる伸縮変位振動を発生させて前記駆動部
材と前記移動部材とを相対移動させる駆動装置における
前記移動部材の位置検出装置において、前記移動部材の
移動方向に沿って平行に配置された前記移動部材に対向
する電極板と、前記移動部材と電極板との間の静電容量
を検出する静電容量検出器とを設け、前記駆動パルスを
前記移動部材と電極板との間に印加して検出された静電
容量に基いて前記移動部材の移動方向の位置を検出する
ことを特徴とする位置検出装置である。
導電性材料で構成され、前記電気機械変換素子の電極と
前記駆動部材とは電気的に接続されている。
電気機械変換素子が固定される固定部材に設けられる。
前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、
前記駆動部材に摩擦結合された移動部材と、前記電気機
械変換素子に駆動パルスを供給する駆動回路とを備え、
前記電気機械変換素子に駆動パルスを供給して伸びと縮
みの速度の異なる伸縮変位振動を発生させて前記駆動部
材と前記移動部材とを相対移動させる駆動装置における
前記移動部材の位置検出装置において、前記駆動部材に
高周波信号を印加する高周波電圧発生器と、前記移動部
材の移動方向に沿って平行に配置された前記移動部材に
対向する電極板と、前記移動部材と電極板との間の静電
容量を検出する静電容量検出器とを設け、前記高周波電
圧発生器から出力される高周波電圧を前記移動部材と電
極板との間に印加して検出された静電容量に基いて、前
記移動部材の移動方向の位置を検出することを特徴とす
る位置検出装置である。
は、前記移動部材の移動距離の最小検出単位以下のピッ
チで前記移動部材の移動方向に沿って形成された複数の
凹凸部を有するものとする。
明する。
1の実施の形態のアクチエータ10の基本構成を説明す
る図である。図1において、11は電気機械変換素子の
1つである圧電素子、12は駆動軸、13は駆動軸12
に摩擦結合した移動部材、14はアクチエータのフレー
ムを示す。圧電素子11の一端はフレーム14に接着等
の手段で固定され、圧電素子11の他端には駆動軸12
が接着等の手段で固定されている。また、15は検出部
材で、移動部材13の位置を静電容量に基づいて検出す
るための固定電極を構成するもので、移動部材13の移
動方向に沿って平行に、非接触の状態で配置され、フレ
ーム14に固定されている。
15(以下、固定電極15ということがある)は導電性
の材料で構成されている。検出部材15は移動部材に対
向する面に、移動部材の移動方向に沿って一定の間隔で
凹凸部が形成されて電極15aを構成しており、電極1
5aと移動部材13とは間隔Dを隔てて対向して静電容
量Cのコンデンサを形成している。
はCPUで構成され、圧電素子11に駆動パルスを供給
する駆動回路18が接続される。駆動回路18からは駆
動パルスが出力され、圧電素子11に印加されると共
に、駆動パルスは駆動軸12を経て移動部材13にも供
給される。移動部材13に印加される駆動パルスは、移
動部材13と電極15aとが静電容量結合しているので
電極15aに向けて流れる。移動部材13から電極15
aに流れる電流iは検出回路19で検出され、制御回路
17に入力される。
積をS、両者間の空気間隔をD、空気の誘電率をεとす
れば、移動部材13と電極15aとの間に形成されるコ
ンデンサの静電容量Cは、以下の式(3)で表される。
流れる電流iは、以下の式(4)で表される。
する場合は、空気間隔Dが小さいので静電容量Cは大き
くなり、電流iも大きくなる。逆に、移動部材13が電
極15aの凹凸部の凹部の直上に移動部材13が位置す
る場合は、空気間隔Dが大きいので静電容量Cは小さく
なり、電流iも小さくなる。
で移動した場合、電極15aの凹凸部の形状に応じて電
流iも増減するので、電流iに基づいて移動部材13の
位置を検出することができる。
15aを設けた検出部材15の一端を基準位置、例えば
フレーム端部に設定し、移動部材13の移動方向に平行
に配置しておく。移動部材13が電極15aの上を一定
速度で移動すると、電極15aの凹凸部の形状に応じて
電流iも増減する。今、基準位置から移動部材13が移
動を開始し、検出された電流iのピーク値の個数がn個
であるとすれば、ピーク値の個数は電極15aの凹凸部
の個数に等しいから、検出された電流iのピーク値の個
数nに凹凸部のピッチp(長さ)を乗算すれば、移動部
材13の基準位置からの距離X(X=n×p)を求める
ことができる。
寸法は、アクチエータの用途により適宜決定することが
できるが、凹凸部のピッチは移動部材13の移動距離の
最小検出単位以下のピッチとする。例えば、この実施例
では、凹凸部のピッチは200μm、凹凸部の段差は5
00μm、空気間隔dは50μmである。これにより移
動部材13の移動距離を200μmの精度で検出するこ
とができる。
は、圧電素子を駆動する駆動パルスの周波数成分が含ま
れているが、電極15aの凹凸部の形状に応じて増減す
る検出電流iの周波数に比べて十分に高いので、検出電
流iのピーク値の検出に影響することはない。
御動作を簡単に説明する。制御回路17の指令に基づい
て駆動回路18が駆動され、圧電素子11に緩やかな立
ち上り部とこれに続く急速な立ち下り部からなる波形の
駆動パルスが印加される。駆動パルスの緩やかな立ち上
り部では圧電素子11が緩やかに厚み方向に伸び変位を
生じ、急速な立ち下り部では急速な縮み変位を生じ、圧
電素子11に発生した速度の異なる厚み方向の振動は、
圧電素子11に固着された駆動軸12を異なる速度で往
復移動させ、駆動軸12に摩擦結合した移動部材13は
所定の方向に移動する。
が検出回路19で検出される。制御回路17は入力され
た移動部材13の現在位置と、別途入力されている移動
部材13の目標位置とを比較し、その差が零になるよう
に駆動回路18を駆動する。これにより、駆動軸12に
摩擦結合した移動部材13は所定の方向に移動され、目
標位置に設定される。
構成例を示す図で、電極15aを2分割し、第1電極1
5aAの凹凸部のピッチpに対して第2電極15aBの
凹凸部のピッチpが移動部材13の移動方向に対して1
/4ピッチ位相がずれて配置された2相構成である。
極15aBとが対向しているように示されているが、こ
れは位相ずれを説明するためのもので、実際には第1電
極15aAと第2電極15aBの凹凸部の先端は、移動
部材13に対向し、移動部材13に平行に配置されてい
る。
る電流をiA、第2電極15aBに流れる電流をiBと
し、検出回路19において、以下の演算を行い、 i=(iA−iB)/(iA+iB) その電流iのピーク値を求めることで、先の説明と同様
に移動部材13の位置を検出することができる。
iAとiBとの位相差を検出することで、移動部材13
の移動方向を検出することができるほか、移動部材13
と第1電極15aA、第2電極15aBとの間隔Dの変
動に対する位置検出感度の変動を不感にすることができ
る。
施の形態について説明する。第1の実施の形態との相違
点は、移動部材13の位置を静電容量に基づいて検出す
るための固定電極を構成する検出部材の検出電極の構成
が相違する。その他の構成は第1の実施の形態のものと
変わらないので、同一部材には同一符号を付して詳細な
説明を省略する。
チエータ20の基本構成を説明する図である。図3にお
いて、11は電気機械変換素子の1つである圧電素子、
12は駆動軸、13は駆動軸12に摩擦結合した移動部
材、14はアクチエータのフレームを示す。圧電素子1
1の一端はフレーム14に接着等の手段で固定され、圧
電素子11の他端には駆動軸12が接着等の手段で固定
されている。
位置を静電容量に基づいて検出するための固定電極を構
成するもので、移動部材13の移動方向に沿って平行
に、非接触の状態で配置され、フレーム14に固定され
ている。駆動軸12、移動部材13、及び検出部材21
は導電性の材料で構成されている。
面図で、検出部材21は、絶縁体21pの上に、直角三
角形の第1電極21aと第2電極21bとが、斜辺を対
向させて形成されている。
圧電素子11に印加されると共に、駆動パルスは駆動軸
12を経て移動部材13にも供給される。移動部材13
に印加される駆動パルスは、移動部材13と第1電極2
1a、移動部材13と第2電極21bとがそれぞれ静電
容量結合しているので、第1電極21a及び第2電極2
1bに向けて流れる。第1電極21a及び第2電極21
bに向けて流れる電流iは検出回路19で検出され、制
御回路17に入力される。
側から第2電極21b側に向けて矢印a方向に移動する
ものとすれば、移動部材13と第1電極21aとの間の
対向電極面積は次第に減少して両者間の静電容量Caは
次第に減少し、移動部材13と第2電極21bとの間の
対向電極面積は次第に増加して両者間の静電容量Cbは
次第に増加する。従って、移動部材13から第1電極2
1aに流れる電流iaは次第に減少し、移動部材13か
ら第2電極21bに流れる電流ibは次第に増加する。
電極21a側に向けて、矢印aと反対方向に移動する場
合は、移動部材13と第1電極21aとの間の対向電極
面積は次第に増加して両者間の静電容量Caは次第に増
加し、移動部材13と第2電極21bとの間の対向電極
面積は次第に減少して両者間の静電容量Cbは次第に減
少する。移動部材13から第1電極21aに流れる電流
iaが次第に増大し、移動部材13から第2電極21b
に流れる電流ibが次第に減少する。
ことで、移動部材13の検出部材21に対する位置を求
めることができるほか、電流iaと電流ibとの大きさ
が変化する方向により移動部材13の移動方向を求める
ことができる。
施の形態について説明する。第1の実施の形態との相違
点は、第1の実施の形態では、圧電素子11を駆動する
駆動パルスが駆動軸12を経て移動部材13にも供給さ
れ、移動部材13の位置の検出にも使用されているのに
対し、第3の実施の形態では、駆動軸12に高周波発振
器が接続され、その出力により移動部材13の位置の検
出が行われる点にある。その他の構成は第1の実施の形
態のものと変わらないので、同一部材には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。
チエータ10の基本構成を示す図である。図5におい
て、11は電気機械変換素子の1つである圧電素子、1
2は駆動軸、13は駆動軸12に摩擦結合した移動部
材、14はアクチエータのフレームを示す。圧電素子1
1の一端はフレーム14に接着等の手段で固定され、圧
電素子11の他端には駆動軸12が接着等の手段で固定
されている。また、15は検出部材で、移動部材13の
位置を静電容量に基づいて検出するための固定電極を構
成するもので、移動部材13の移動方向に沿って平行
に、非接触の状態で配置され、フレーム14に固定され
ている。
15は導電性の材料で構成されている。検出部材15は
移動部材13に対向する面に、一定の間隔で凹凸部が形
成されて電極15aを構成しており、移動部材13と電
極15aとは間隔Dを隔てて対向して静電容量Cのコン
デンサを形成している。
はCPUで構成され、圧電素子11に駆動パルスを供給
する駆動回路18が接続される。
され、駆動軸12を経て移動部材13に供給される。移
動部材13に印加された高周波電圧は、移動部材13と
電極15aとが静電容量結合しているので、移動部材1
3から電極15aに向けて高周波電流iが流れる。高周
波電流iは検出回路19で検出され、制御回路17に入
力される。
材13が電極15aの上を一定速度で移動した場合、電
極15aの凹凸部の形状に応じて検出された高周波電流
iも増減するので、検出された高周波電流iに基づいて
移動部材13の位置を検出することができる。
は、上記したアクチエータを適用したレンズ駆動機構
で、レンズ位置の検出に関する構成部分を示している。
30の要部を示す斜視図で、31は圧電素子、32は駆
動軸、33はレンズLを保持するレンズ保持枠、34は
レンズ保持枠33の回転を防止し光軸方向に案内する案
内軸であるが、案内軸としての機能のほか、後述するよ
うに、レンズLの位置を検出するコンデンサを形成する
部材でもある。
摩擦力で摩擦結合する摩擦結合部33aと、案内軸34
に緩みなく且つ相対移動可能に嵌合する嵌合部33bが
形成されている。駆動軸32、レンズ保持枠33、及び
嵌合部33bは金属などの導電性材料で構成するとよ
い。
図7の(a)(b)に示すように、案内軸34は、2本
の金属材料からなる軸部材34aと34bとの端面を絶
縁性接着剤34cで接着固定し、軸の円周方向の表面に
誘電体の被膜34dを形成して構成する。
33の嵌合部33bを案内軸34に嵌合させると、嵌合
部33bと軸部材34aとの間にはコンデンサCa が、
嵌合部33bと軸部材34bとの間にはコンデンサCb
が形成される。この構成は、電極形状は異なるにして
も、前記した第2の実施の形態の図4で説明したものと
同様の構成である。
軸部材34bとの相対位置と、形成されるコンデンサC
a 及びCb の静電容量との関係を説明する図で、嵌合部
33bが図8の(a)の状態から(b)に示す状態に移
動すると、図8の(c)(d)に示すように、嵌合部3
3bと軸部材34aとの間のコンデンサCa の静電容量
が減少し、嵌合部33bと軸部材34bとの間のコンデ
ンサCb の静電容量が増加する。
リード線A及びBを接続し、嵌合部33bにリード線E
を接続し、嵌合部33bと、軸部材34a及び軸部材3
4bとの間の静電容量を検出することで、レンズ保持枠
33の位置、即ちレンズLの位置を検出することができ
るほか、静電容量の変化の方向を検出することで、レン
ズLの移動方向も検出することができる。
3、及び嵌合部33bが金属などの導電性材料で構成さ
れているときは、駆動軸32にリード線Eを接続すれば
電気的には嵌合部33bにリード線Eを接続した構成と
同じになるから、嵌合部33bと、軸部材34a及び軸
部材34bとの間の静電容量を検出することができる。
これにより、レンズ保持枠33などの移動部材にリード
線を接続することにより生じる反力の影響を排除でき
る。
33に設けた嵌合部33bは、嵌合孔により軸部材34
a及び軸部材34bと静電容量結合する構成であるが、
嵌合部33bをU字状に形成して、軸部材34a及び軸
部材34bと静電容量結合する構成としてもよい。但
し、この場合は、嵌合部33bと軸部材34a及び軸部
材34bとの間の対向部の面積が少なくなるから、形成
されるコンデンサの静電容量が小さくなる。
も、上記したアクチエータをレンズ駆動機構に適用した
もので、レンズ位置の検出に関する構成である。第5の
実施の形態は、第4の実施の形態と類似しているが、案
内軸が2本あり、電極へのリード線の取付に特徴があ
る。
40の要部を示す斜視図で、41は圧電素子、42は駆
動軸、43はレンズLを保持するレンズ保持枠、44及
び45はレンズ保持枠43の回転を防止し光軸方向に案
内する案内軸である。
力で摩擦結合する摩擦結合部43aと、案内軸44及び
45に緩みなく且つ相対移動可能に嵌合する嵌合部43
bが形成されている。レンズ保持枠43の嵌合部43b
は金属製とする。
する断面図で、第4の実施の形態で説明した案内軸と同
一の構成であり、案内軸44は、2本の金属材料からな
る軸部材44aと44bとを絶縁性接着剤44cで接着
固定し、軸の円周方向の表面に誘電体の被膜44dを形
成して構成される。案内軸45も同一の構成で、2本の
金属材料からなる軸部材45aと45bとを絶縁性接着
剤45cで接着固定し、軸の円周方向の表面に誘電体の
被膜45dを形成して構成される。
44及び45に嵌合させると、軸部材44aと嵌合部4
3bとの間に形成されたコンデンサと嵌合部43bと軸
部材45aとの間に形成されたコンデンサとが直列に接
続されて、軸部材44aと軸部材45aとの間にコンデ
ンサCaが形成される。
に形成されたコンデンサと嵌合部43bと軸部材45b
との間に形成されたコンデンサとが直列に接続されて、
軸部材44bと軸部材45bとの間にコンデンサCbが
形成される。
リード線A1 、A2 を取付け、軸部材44b、45bに
それぞれリード線B1 、B2 を接続すると、リード線A
1 とA2 間にコンデンサCaが接続され、リード線B1
とB2 間にコンデンサCb が接続されることになる。
れるコンデンサCa 及びCb の静電容量との関係を説明
する図で、嵌合部43bが図10の(a)の状態から
(b)に示す状態に移動すると、嵌合部43bと軸部材
44a及び軸部材45aの間のコンデンサCa の静電容
量(リード線A1 −A2 間の静電容量)は図11の
(a)に示すように減少し、嵌合部43bと軸部材44
b及び軸部材45bとの間のコンデンサCb の静電容量
(リード線B1 −B2 間の静電容量)は図11の(b)
に示すように増加する。
ることで、レンズ保持枠43の位置、即ちレンズLの位
置を検出することができるほか、静電容量の変化の方向
を検出することで、レンズLの移動方向も検出すること
ができる。
の嵌合部43bにリード線を接続する必要がないから、
レンズ保持枠43などの移動部材にリード線を接続する
ことにより生じる反力の影響を排除できる。
も、上記したアクチエータをレンズ駆動機構に適用した
もので、レンズ位置の検出に関する構成である。第6の
実施の形態はレンズ保持枠の位置の検出に、電極を形成
したフレキシブル基板を使用した点に特徴がある。
構50の要部を示す斜視図で、51は圧電素子、52は
駆動軸、53はレンズLを保持するレンズ保持枠であ
る。
摩擦力で摩擦結合する摩擦結合部53aが形成されてい
るほか、レンズ保持枠53には、後述するフレキシブル
基板55を跨ぐスリット54aを備えた金属ブロック5
4が取付けられている。
駆動軸52の方向への移動を案内する案内軸は図示され
ていないが、駆動軸52に軸方向に延びる案内溝を設け
るなど断面形状を工夫することでレンズ保持枠53の揺
動を防止してもよく、また、別に案内軸を設けてもよ
い。
明する斜視図で、フレキシブルな高誘電率の樹脂フイル
ムからなる基板55pの上に金属箔を貼着するか金属蒸
着する等の手法により、2つの電極55a及び55bを
形成し、その上から高誘電率の樹脂フイルム55qを貼
着する。このとき、基板55p上の電極55a及び55
bの両端部はリード線の接続部とし、樹脂フイルム55
qを貼着しない。
取付けられている金属ブロック54のスリット54aに
フレキシブル基板55を嵌挿すると、金属ブロック54
とフレキシブル基板55の電極55aとの間にはコンデ
ンサCa が、金属ブロック54と電極55bとの間には
コンデンサCb が形成される。
電気的には前記した第2の実施の形態において、図4で
説明したものと同様の構成であり、レンズ保持枠53の
移動により金属ブロック54がフレキシブル基板55の
表面に沿って移動すると、コンデンサCa とCb の一方
の静電容量が減少し、他方の静電容量が増加するから、
コンデンサCa とCb の静電容量を検出することで、レ
ンズ保持枠53の位置、即ちレンズLの位置を検出する
ことができるほか、静電容量の変化の方向を検出するこ
とで、レンズLの移動方向も検出することができる。
形例を説明する斜視図で、フレキシブル基板55の上に
形成する2つの電極55a及び55bを、それぞれ電極
55aAと電極55aB、電極55bAと電極55bB
とに分割したものである。
ロック54との間に形成されたコンデンサと金属ブロッ
ク54と電極55aBとの間に形成されたコンデンサと
が直列に接続されて電極55aAと電極55aBとの間
にコンデンサCa が形成され、また、電極55bAと金
属ブロック54との間に形成されたコンデンサと金属ブ
ロック54と電極55bBとの間に形成されたコンデン
サとが直列に接続されて電極55bAと電極55bBと
の間にコンデンサCb が形成される。
電気的には前記した第5の実施の形態で図10、図11
で説明したものと同様の構成であり、レンズ保持枠53
の移動により金属ブロック54がフレキシブル基板55
の表面に沿って移動すると、コンデンサCa とCb の一
方の静電容量が減少し、他方の静電容量が増加するか
ら、静電容量を検出することで、レンズ保持枠53の位
置、即ちレンズLの位置を検出することができるほか、
静電容量の変化の方向を検出することで、レンズLの移
動方向も検出することができる。
の金属ブロック54にリード線を接続する必要がないか
ら、レンズ保持枠53などの移動部材にリード線を接続
することにより生じる反力の影響を排除できる。
も、上記したアクチエータをレンズ駆動機構に適用した
もので、レンズ位置の検出に関する構成である。第7の
実施の形態もレンズ保持枠の位置の検出に、電極を形成
したフレキシブル基板を使用したものである。
構60の要部を示す斜視図で、61は圧電素子、62は
駆動軸、63はレンズLを保持するレンズ保持枠であ
る。
摩擦力で摩擦結合する摩擦結合部63aが形成されてい
るほか、レンズ保持枠63の延長部には中間電極部材6
4が取付けられている。
ムには、駆動軸62の軸方向、即ちレンズLの移動方向
に平行に2枚のフレキシブル基板65及び66が配置さ
れており、フレキシブル基板65及び66の上に形成さ
れた電極と、レンズ保持枠63の延長部に設けられた中
間電極部材64とが対向している。
駆動軸62の方向への移動を案内する案内軸は図示され
ていないが、駆動軸62に軸方向に延びる案内溝を設け
るなど断面形状を工夫することで、レンズ保持枠63の
揺動を防止してもよく、別に案内軸を設けてもよい。
図13で説明したものと同一であるから詳細な説明を省
略するが、フレキシブル基板65には2つの電極65a
及び65bが形成され、フレキシブル基板66には2つ
の電極66a及び66bが形成されている。
極65a及び電極65bと、フレキシブル基板66の上
に形成された電極66a及び電極66bと、レンズ保持
枠63の延長部に設けられた中間電極部材64とが対向
しているから、電極65aと中間電極部材64との間に
形成されたコンデンサと中間電極部材64と電極66a
との間に形成されたコンデンサとが直列に接続されてコ
ンデンサCa が形成され、また、電極65bと中間電極
部材64との間に形成されたコンデンサと中間電極部材
64と電極66bとの間に形成されたコンデンサとが直
列に接続されてコンデンサCb が形成される。
電気的には前記した第5の実施の形態で図10、図11
で説明したものと同様の構成であり、レンズ保持枠63
の移動により中間電極部材64がフレキシブル基板66
の間を移動すると、コンデンサCa とCb の一方の静電
容量が減少し、他方の静電容量が増加するから、静電容
量を検出することで、レンズ保持枠63の位置、即ちレ
ンズLの位置を検出することができるほか、静電容量の
変化の方向を検出することで、レンズLの移動方向も検
出することができる。
の中間電極部材64にリード線を接続する必要がないか
ら、レンズ保持枠63などの移動部材にリード線を接続
することにより生じる反力の影響を排除できる。
したが、上記した実施の形態には以下に記載する発明も
含まれる。
が所定の移動方向にのみ移動するよう案内する案内部材
を備え、該案内部材と移動部材とは電気的には静電容量
結合すると共に、機構的には一方が他方に摺動自在に嵌
挿されていることを特徴とする位置検出装置。
の位置検出装置は、電気機械変換素子を使用したアクチ
エータの移動部材に接近して固定電極を配置し、移動部
材と固定電極との間の静電容量に基いて移動部材の位置
を検出するように構成したものである。
触で行うことができ、従来の装置のように、移動部材に
リード線を接続して発生する反力により駆動部材に不必
要に負荷を加えることがないばかりでなく、移動部材は
リード線からの反力による負荷をうけないので、精度の
高い位置の検出が可能となる。
も構成が簡単になるので、部品点数を削減でき、製造コ
ストを引下げることができる等の、顕著な効果を得るこ
とができる。
説明する図。
構成例を示す図。
説明する図。
例を示す図。
説明する図。
す斜視図。
明する断面図。
れる2つのコンデンサの静電容量との関係を説明する
図。
す斜視図。
を説明する断面図。
の軸部材との相対位置と、形成される2つのコンデンサ
の静電容量との関係を説明する図。
示す斜視図。
基板の構成を説明する斜視図(その1)。
基板の構成を説明する斜視図(その2)。
示す斜視図。
成を説明する図。
部材 54 金属ブロック 54a スリット 55、65、66 フレキシブル基板 55a、55b、65a、65b、66a、66b 電
極 64 中間電極部材
Claims (5)
- 【請求項1】 電気機械変換素子と、 前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合された移動部材と、 前記電気機械変換素子に駆動パルスを供給する駆動回路
とを備え、 前記電気機械変換素子に駆動パルスを供給して伸びと縮
みの速度の異なる伸縮変位振動を発生させて前記駆動部
材と前記移動部材とを相対移動させる駆動装置における
前記移動部材の位置検出装置において、 前記移動部材の移動方向に沿って平行に配置され、前記
移動部材に対向する電極板と、 前記移動部材と電極板との間の静電容量を検出する静電
容量検出器と、を設け、 前記駆動パルスを前記移動部材と電極板との間に印加し
て検出された静電容量に基いて前記移動部材の移動方向
の位置を検出することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項2】 前記駆動部材と前記移動部材とは導電性
材料で構成され、前記電気機械変換素子の電極と前記駆
動部材とは電気的に接続されていることを特徴とする請
求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項3】 前記移動部材に対向する電極板は、電気
機械変換素子が固定される固定部材に設けられることを
特徴とする請求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項4】 電気機械変換素子と、 前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合された移動部材と、 前記電気機械変換素子に駆動パルスを供給する駆動回路
とを備え、 前記電気機械変換素子に駆動パルスを供給して伸びと縮
みの速度の異なる伸縮変位振動を発生させて前記駆動部
材と前記移動部材とを相対移動させる駆動装置における
前記移動部材の位置検出装置において、 前記駆動部材に高周波信号を印加する高周波電圧発生器
と、 前記移動部材の移動方向に沿って平行に配置され、前記
移動部材に対向する電極板と、 前記移動部材と電極板との間の静電容量を検出する静電
容量検出器とを設け、 前記高周波電圧発生器から出力される高周波電圧を前記
移動部材と電極板との間に印加して検出された静電容量
に基いて前記移動部材の移動方向の位置を検出すること
を特徴とする位置検出装置。 - 【請求項5】 前記移動部材に対向する電極板は、前記
移動部材の移動距離の最小検出単位以下のピッチで前記
移動部材の移動方向に沿って形成された複数の凹凸部を
有することを特徴とする請求項1、2、3又は4のいず
れかに記載の位置検出装置。
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