JP5355334B2 - 慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法及び慣性駆動アクチュエータ装置 - Google Patents
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Description
図1、図2を参照しつつ、第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置の構成を示す平面図である。図2は、慣性駆動アクチュエータ装置の慣性駆動アクチュエータ100の構成を示す側面図である。なお、図1においては、突き当て部105、106の図示を省略している。
移動体121の位置検出も慣性駆動アクチュエータ100の駆動と同様に、移動体121に設けられた移動体電極121aと振動基板103に設けられた検出電極111を用いて行う。移動体電極121aと検出電極111が対向する部分はコンデンサとしてみることができる。
なお、以下の説明では、移動体121を一方の移動限界位置へ駆動して最適第1信号を演算する場合を取り上げるが、移動体121を他方の移動限界位置へ駆動して最適第1信号を演算する場合も同様に行うことができる。
なお、静電容量は、電位差からではなく、第1信号の出力電圧と電流値に基づいて計算してもよい。
図4に示す例では、黒丸で示す、第1信号及び第2信号が測定されたのに対し、A/D変換器に入力可能な最大電圧値(破線)により近い、最適第1信号及び最適第2信号の組合せ(白丸)を演算部141が算出する。
すなわち、補正された最適第1信号は、移動体電極121aに対して出力され(ステップS155)、移動体電極121aと検出電極111との間に形成されるコンデンサを通過して得られる第2信号(ステップS156)に基づいて、判定が行われる(ステップS157)。判定は、最適第1信号を補正する前の上述の確認ステップと同様に行い、最適第1信号が最適であったときはキャリブレーションを終了し、最適でなかったときは再び補正演算(ステップS158)を実行して、最適第1信号が最適となるまで確認ステップを繰り返す。
図6は、本発明の第2実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置の構成を示す平面図である。図7は、慣性駆動アクチュエータ装置の慣性駆動アクチュエータ200の構成を示す側面図である。なお、図6においては、突き当て部205、206の図示を省略している。
まず、駆動部233から急峻な立ち上がりの電圧を圧電素子202へ印加すると、圧電素子202は、急激に膨張して左方向(バネ204側へ向かう方向)へ変位する。圧電素子202のこの動きに伴って、振動基板203も急激に左方向へ変位する。
第2実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置では、2つの検出電極211、212を用いて位置制御を行うことで、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置とで最適第1信号が異なる可能性があることを考慮して、移動体221と検出電極211との間の静電容量に基づく最適第1信号V1と、移動体221と検出電極212との間の静電容量に基づく最適第1信号V2と、を比較し、どちらか一方を最適第1信号とする。すなわち、第2実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ200のキャリブレーション方法は、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置の最適第1信号が互いに異なる場合、そのどちらが最適かを比較する比較ステップ(図8のステップS217)を有する。
なお、比較ステップは、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置の最適第1信号が同一か否かに拘わらずに行うことが好ましく、異なる場合はより最適な信号を選択し、同一の場合はその信号を最適第1信号とする。
また、図11の第2信号S2における破線は、A/D変換器への最大許容値を示す。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
図14は、本発明の第3実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置の構成を示す平面図である。図15は、慣性駆動アクチュエータ装置の慣性駆動アクチュエータ300の構成を示す側面図である。なお、図14においては、突き当て部205、206の図示を省略している。
検出電極311、312は、斜辺が互いに対向する直角三角形の平面形状を有している。具体的には、検出電極311は、振動基板303の長手方向(図14、図15の左右方向)において、バネ304側から圧電素子302側へ向かうにつれて幅が狭くなり、検出電極312は、圧電素子302側からバネ304側へ向かうにつれて幅が狭くなっている。
第3実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体電極321a、322aと検出電極311との対向する部分の面積に相当する静電容量と、移動体電極321a、322aと検出電極312との対向する部分の面積に相当する静電容量と、を比較または差分を検出することによって、移動体321、322の振動基板303に対する相対的な位置を検出することができる。
また、移動限界位置は、突き当て部305、306、及び接触する移動体のいずれかを一方の移動限界位置に設定することもできる。また、移動体の位置と静電容量との関係は、位置の変化に伴って静電容量が変化すれば比例関係でなくてもよい。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態又は第2実施形態と同様である。
第4実施形態に係る慣性駆動アクチュエータについて説明する。第4実施形態に係る慣性駆動アクチュエータは、固定部材上に圧電素子、振動部材の順に結合される振動部材と、振動部材に摩擦結合した移動体と、振動部材の結合方向と略平行且つ一定距離の間隔を保ちながら延設された固定基板上に設けられた検出電極とを備える。振動部材は、検出電極と略平行に配置され、移動体は検出電極との距離を保ちながら振動部材と摺動しつつ移動する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
101 固定部材
102 圧電素子
103 振動基板
104 バネ
105、106 突き当て部
107 永久磁石
111 検出電極
115 絶縁層
121 移動体
121a 移動体電極
133 駆動部
141 演算部
142 出力部
143 受信部
200 慣性駆動アクチュエータ
201 固定部材
202 圧電素子
203 振動基板
204 バネ
205、206 突き当て部
207 永久磁石
211、212 検出電極
215 絶縁層
221 移動体
221a 移動体電極
233 駆動部
241 演算部
242 出力部
243 受信部
256 突き当て部
262 検出電極
300 慣性駆動アクチュエータ
301 固定部材
302 圧電素子
303 振動基板
304 バネ
305、306 突き当て部
307 永久磁石
311、312 検出電極
315 絶縁層
321、322 移動体
321a、322a 移動体電極
333 駆動部
341 演算部
342 出力部
343 受信部
Claims (16)
- 静電容量にて移動体の位置検出を行う慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法であって、
前記移動体の駆動を行う駆動ステップと、
前記移動体に設けられた移動体電極と、前記移動体電極と対向して設けられた検出電極と、が対向する部分の静電容量を検出するための第1信号を出力する出力ステップと、
前記出力ステップにて出力された前記第1信号が前記移動体電極と前記検出電極を通過して得られる第2信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップで得られた前記受信信号に基づいて最適第1信号を演算する演算ステップと、
を備え、
前記移動体は一方の移動限界位置及び他方の移動限界位置間を移動し、
前記演算ステップは、前記一方の移動限界位置と前記他方の移動限界位置のそれぞれについて前記最適第1信号を演算し、
前記一方の移動限界位置と前記他方の移動限界位置の前記最適第1信号が互いに異なる場合、そのどちらが最適かを比較する比較ステップを有することを特徴とする慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。 - 前記演算ステップにおける前記最適第1信号の演算後に、前記最適第1信号の値が最適か否か確認する確認ステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記確認ステップは、前記第2信号が、前記最適第1信号に対応する最適第2信号と等しいか否かを判定する判定ステップを有することを特徴とする請求項2に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記判定ステップにおいて、前記第2信号が前記最適第2信号に等しくないと判定された場合に、前記演算ステップにて演算された前記最適第1信号を補正演算することを特徴とする請求項3に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記移動体に対して、同一場所にて、2回以上前記第1信号を出力する場合、異なる信号を出力することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記第1信号の出力をA/D変換の範囲内に入る信号から開始することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記一方の移動限界位置から、前記他方の移動限界位置までの距離に対して静電容量が比例関係であることを特徴とする請求項1又は請求項6に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記移動体が複数ある場合、個別に前記最適第1信号をもつことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 前記移動体が複数ある場合、それぞれについての前記最適第1信号が統一されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法。
- 移動体の駆動を行う駆動部と、
前記移動体に設けられた移動体電極と、前記移動体電極と対向して設けられた検出電極とが対向する部分の静電容量を検出するための第1信号を出力する出力部と、
前記第1信号出力部にて出力された前記第1信号が前記移動体電極と前記検出電極を通過して得られる第2信号を受信する受信部と、
前記第1信号受信部により受信した前記受信信号に基づいて最適第1信号を演算する演算部と、
を具備し、
前記移動体は一方の移動限界位置及び他方の移動限界位置間を移動し、
前記演算部は、前記一方の移動限界位置と前記他方の移動限界位置のそれぞれについて前記最適第1信号を演算し、
前記一方の移動限界位置と前記他方の移動限界位置の前記最適第1信号が互いに異なる場合、そのどちらが最適かを比較することを特徴とする慣性駆動アクチュエータ装置。 - 前記移動体は、往復移動される振動基板に対して慣性により移動し、
前記検出電極が、前記移動体と前記振動部材の間に配置されることを特徴とする請求項10に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。 - 前記検出電極は、前記移動体電極との間に静電引力を発生させ、前記振動部材と前記移動体との間の摩擦力を制御する駆動電極を兼用してなることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
- 前記検出電極が複数配置されたことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
- 前記移動体が複数配置されたことを特徴とする請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
- 前記移動体は導電材料にて形成されたことを特徴とする請求項10から請求項14のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
- 前記振動基板の前記移動体とは反対側に永久磁石が配置され、前記移動体が磁性材料を含むことを特徴とする請求項10から請求項15のいずれか1項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
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