JP2000205809A - 電気機械変換素子を使用したアクチエ―タにおける移動部材の位置検出機構及び位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で正確に移動部材の位置を検出で
きる圧電素子を使用したアクチエータにおける移動部材
の位置検出機構及び位置検出方法を提供する。 【解決手段】 圧電素子１２の一方の端は固定部材１１
の壁面に接着により固定され、他端は駆動軸１３に接着
固定される。駆動軸１３は導電性材料で構成され、スラ
イダ１４の位置を検出する際の基準位置に第１及び第２
の電極を形成し、駆動軸１３に摩擦結合するスライダ１
４には駆動軸１３に電気的に接触する摺動電極を形成す
る。第１及び第２の電極と摺動電極との間の電気抵抗に
基づいて駆動軸１３上のスライダ１４の位置を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気機械変換素
子を使用したアクチエータに関し、特に走査型顕微鏡、
情報記録再生装置、精密測定用ＸＹステージ、カメラの
撮影レンズ、オーバーヘツドプロジエクタの投影レン
ズ、双眼鏡のレンズなどの駆動に適した電気機械変換素
子を使用したアクチエータにおける移動部材の位置検出
機構及び位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機械変換素子、例えば圧電素子に緩
やかな立ち上がり部とこれに続く急速な立ち下がり部か
らなる波形の駆動パルスを印加すると、駆動パルスの緩
やかな立ち上がり部では圧電素子が緩やかに厚み方向の
伸び変位を生じ、急速な立ち下がり部では急速に縮み変
位を生じる。そこで、この特性を利用し、圧電素子に対
して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
方向の振動を発生させて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
移動体を所定方向に移動させるアクチエータが知られて
いる。

【０００３】図６及び図７は、上記した圧電素子を使用
したアクチエータの構成の一例を示す図で、図６はアク
チエータを分解した状態を示す斜視図、図７は組み立て
た状態を示す斜視図である。

【０００４】図６及び図７において、アクチエータ１０
０は、固定部材１０１、圧電素子１１０、駆動軸１１
１、スライダ１１２、その他の部材から構成される。

【０００５】固定部材１０１は、全体が略円柱状に形成
され、直径方向（図６で上下方向）に貫通する第１の穴
１０２と第２の穴１０３が形成され、穴１０２と穴１０
３との間の壁部１０４には駆動軸１１１を支承する軸受
１０４ａが形成されている。また、固定部材１０１の端
面であつて穴１０３の壁部１０５を構成する部分には、
駆動軸１１１を支承する軸受１０５ａが形成されてい
る。なお、固定部材の部分１０６は、このアクチエータ
を装置へ取り付けるための取付部である。

【０００６】第１の穴１０２には圧電素子１１０が配置
され、圧電素子１１０の一方の端は固定部材１０１の取
付部１０６側の壁面に接着により固定され、圧電素子１
１０の他方の端には駆動軸１１１が接着により固定され
る。駆動軸１１１は壁部１０４の軸受１０４ａと壁部１
０５の軸受１０５ａとにより支持されるので、圧電素子
１１０に厚み方向の伸縮変位が発生すると、圧電素子１
１０に接着固定された駆動軸１１１は軸方向に往復移動
することができる。

【０００７】１１２はスライダで、固定部材１０１の穴
１０３の中に配置され、穴１０３を構成する長手方向の
内側壁面を回転止め兼ガイドとして、穴１０３の内部を
円柱軸方向に移動可能に構成されている。なお、スライ
ダ１１２の下側には、このアクチエータ１００により駆
動される移動体、例えば、レンズ装置であれば可動のレ
ンズ鏡筒などを取り付ける取付部１１２ｃが設けられて
いる。

【０００８】スライダ１１２は、その本体部分に形成さ
れた穴１１２ａに駆動軸１１１が貫通し、駆動軸１１１
が貫通している上部には開口部１１２ｂが形成され、駆
動軸１１１の上半分が露出している。また、この開口部
１１２ｂには駆動軸１１１の上半分に当接するパツド１
１３が嵌挿され、パツド１１３には、その上部に突起１
１３ａ、下面には駆動軸１１１の上半分に当接する溝１
１３ｂが設けられている。パツド１１３の突起１１３ａ
が板ばね１１４により押し下げられることにより、パツ
ド１１３の溝１１３ｂが駆動軸１１１に当接し、下向き
の付勢力Ｆが与えられる。なお、１１５は板ばね１１４
をスライダ１１２に固定するためのねじである。また、
図示されていないが、スライダ１１２には移動体、例え
ばレンズ鏡筒が固定される。

【０００９】この構成により、駆動軸１１１とパツド１
１３及びスライダ１１２は適当な摩擦結合力で摩擦結合
する。摩擦結合力を決定する付勢力Ｆの調整は、ねじ１
１５の締め付け加減により調整することができる。

【００１０】駆動軸１１１は、前記したとおり、壁部１
０４の軸受１０４ａと壁部１０５の軸受１０５ａにより
支持されており、圧電素子１１０の側と反対側の端部１
１１ａは、軸受１０５ａの穴から僅かに突出している。

【００１１】壁部１０４の外側には板ばね１１７がねじ
１１８により固定されており、駆動軸１１１の端部１１
１ａを軸方向に押圧している。押圧力はねじ１１８の締
め加減で調整することができる。

【００１２】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子１１０に図８の（ａ）に示すような緩やかな立上り部
分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印加
すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では、圧電素
子１１０が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子１
１０に結合する駆動軸１１１も正方向（矢印ａ方向）に
緩やかに変位する。このとき、駆動軸１１１に摩擦結合
したスライダ１１２は摩擦結合力により駆動軸１１１と
共に正方向に移動する。

【００１３】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子１１０が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１
１０に結合する駆動軸１１１も負方向（矢印ａと反対方
向）に急速に変位する。このとき、駆動軸１１１に摩擦
結合したスライダ１１２は慣性力により摩擦結合力に打
ち勝つて実質的にその位置に留まり移動しない。

【００１４】圧電素子１１０に前記駆動パルスを連続的
に印加することにより、駆動軸１１１に速度の異なる往
復振動を発生させ、駆動軸１１１に摩擦結合したスライ
ダ１１２、及びスライダ１１２に固定された図示されて
いない移動体を連続的に正方向に移動させることができ
る。

【００１５】なお、ここでいう実質的とは、正方向とこ
れと反対方向のいずれにおいてもスライダ１１２と駆動
軸１１１との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追動し、
駆動時間の差によつて全体として矢印ａ方向に移動する
ものも含まれる。

【００１６】スライダ１１２及びスライダ１１２に固定
された図示しない移動体を先と反対方向（矢印ａと反対
方向）に移動させるには、圧電素子１１０に印加する鋸
歯状波駆動パルスの波形を変え、図８の（ｂ）に示すよ
うな急速な立上り部分と緩やかな立下り部分からなる駆
動パルスを印加すれば達成することができる。

【００１７】このようなアクチエータでは、所望の位置
にスライダ、即ち移動体を精密に位置決めするため、上
記した鋸歯状波駆動パルスにより所望の位置にスライダ
及びスライダに固定された移動体を高速で移動する粗動
モードのほか、圧電素子に所定の電圧を印加して所定の
大きさの伸び変位、或いは縮み変位を発生させて精密に
位置決めできる微動モードを備え、適宜切り換えて作動
させる駆動手段が提案されている。

【００１８】図９は粗動モードと微動モードとを切り換
えることができるアクチエータ駆動回路のブロツク図で
ある。図９において、アクチエータ１００は、図６、図
７に示した構成の要部を示したもので、同一部材には同
一符号を付してある。即ち、１０１は固定部材、１１０
は圧電素子、１１１は駆動軸、１１２はスライダを示
す。

【００１９】スライダ１１２には基準位置（例えば固定
部材の端部など）に対する現在位置を検出するため、公
知の位置センサ１２６が設けられている。位置センサと
しては一定間隔で着磁された磁気ロツド１２６ａと磁気
抵抗素子１２６ｂからなる公知のＭＲセンサなどを利用
することができる。

【００２０】駆動回路は、ＣＰＵ１２０、ＣＰＵ１２０
の入力ポートに接続された信号処理回路１２１、出力ポ
ートに接続された粗動駆動回路１２２、微動駆動回路１
２３、粗動モードと微動モードを切り換える切換スイツ
チ１２４、電圧増幅回路１２５から構成される。切換ス
イツチ１２４はＣＰＵ１２０から出力される切換信号に
より切り換えられる。

【００２１】位置センサ１２６で検出されたスライダ１
１２の位置信号は、信号処理回路１２１で処理されてＣ
ＰＵ１２０に入力され、また、電圧増幅回路１２５から
出力される駆動信号は圧電素子１１０に印加されるよう
に構成されている。このほか、図示を省略してあるが、
ＣＰＵ１２０の入力ポートには、スライダ１１２、即ち
移動体の目標位置を示す信号が図示しないキーボードそ
の他の入力装置から入力されるように構成されている。

【００２２】次に、その動作を説明する。スライダ１１
２の目標位置信号がＣＰＵ１２０に入力されると、ＣＰ
Ｕ１２０では目標位置信号と、位置センサ１２６で検出
され、信号処理回路１２１で処理されたスライダ１１２
の現在位置信号とに基づいて、スライダ１１２を移動さ
せる距離、即ち移動距離が演算される。

【００２３】ＣＰＵ１２０は、演算された移動距離に基
づいて高速移動が必要と判断したときは、切換スイツチ
１２４を粗動モードに切換えると共に、粗動駆動回路１
２２を作動させて鋸歯状波駆動パルスを発生させ、電圧
増幅回路１２５を経て圧電素子１１０に印加する。圧電
素子１１０には厚み方向の伸縮変位が生じて駆動軸１１
１に速度の異なる往復振動を発生させ、駆動軸１１１に
摩擦結合したスライダ１１２を連続的に所定方向に移動
させる。

【００２４】スライダ１１２の位置は位置センサ１２６
で連続的に検出されている。スライダ１１２が目標位置
に接近してその位置信号がＣＰＵ１２０に入力され、所
定距離以内に接近したことが検出されると、ＣＰＵ１２
０は、切換スイツチ１２４を微動モード側に切換えると
共に、微動駆動回路１２３を作動させてスライダ１１２
の目標位置と現在位置の差に対応する所定の電圧の駆動
信号を発生させ、電圧増幅回路１２５を経て圧電素子１
１０に印加する。これにより、圧電素子１１０には駆動
信号の電圧に応じた厚み方向の変位が生じ、スライダ１
１２を目標位置に移動させることができる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような構
成の電気機械変換素子を使用したアクチエータにおいて
は、スライダと駆動軸とを摩擦結合させ、その摩擦力を
利用して駆動軸上の任意の位置にスライダ及びスライダ
に固定された移動体を移動させている。ところが、スラ
イダと駆動軸との間に作用する摩擦力は、気温や湿度な
どの環境の変化に対して変動するので、スライダを正確
に所望の位置に設定するために、前記したように、スラ
イダの位置を検出し、検出された位置信号を駆動回路に
フィードバックするサーボ制御を行う必要がある。

【００２６】また、アクチエータの負荷の変動や、外部
からの振動・衝撃に対してもスライダが予定しない移動
をすることがあるので、スライダを正確に所望の位置に
設定するためにはスライダの位置を検出し、検出された
位置信号を駆動回路にフィードバックするサーボ制御を
行う必要がある。

【００２７】このため、従来の装置では、スライダ位置
を検出する装置として、前記した一定間隔で着磁された
磁気ロツドと磁気抵抗素子からなる公知のＭＲセンサ、
光学的位置センサ、その他のものが利用されている。

【００２８】しかしながら、ＭＲセンサは、磁気ロツド
と磁気抵抗素子など複雑な部品を多数使用し、光学的位
置センサ等も同様に複雑な構成を必要として、価格も高
くなる。この発明は、上記課題を解決することを目的と
するものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明は、電気機械変換素子
と、電気機械変換素子に固着結合されて電気機械変換素
子と共に変位する駆動部材と、該駆動部材に摩擦結合す
る移動部材とを備えた電気機械変換素子を使用したアク
チエータにおける移動部材の位置検出機構であつて、移
動部材の位置を検出するための第１及び第２の基準位置
にそれぞれ第１及び第２の電極が形成された導電性材料
で構成された駆動部材と、前記駆動部材に電気的に接触
する摺動電極が形成された移動部材と、前記第１及び第
２の電極と摺動電極との間の電気抵抗に基づいて前記駆
動部材上の移動部材の位置を検出する検出手段とを備え
たことを特徴とする電気機械変換素子を使用したアクチ
エータにおける移動部材の位置検出機構である。

【００３０】請求項２の発明は、電気機械変換素子と、
電気機械変換素子に固着結合されて電気機械変換素子と
共に変位する駆動部材と、該駆動部材に摩擦結合する移
動部材とを備えた電気機械変換素子を使用したアクチエ
ータにおける移動部材位置検出機構であつて、移動部材
の位置を検出するための基準位置に第１の電極が形成さ
れた導電性材料で構成された駆動部材と、前記駆動部材
に電気的に接触する摺動電極が形成された移動部材と、
前記第１電極と摺動電極との間の電気抵抗に基づいて前
記駆動部材上の移動部材の位置を検出する検出手段とを
備えたことを特徴とする電気機械変換素子を使用したア
クチエータにおける移動部材位置の検出機構である。

【００３１】そして、前記駆動部材はカーボン、又はカ
ーボンを含有する合成樹脂で構成するとよい。

【００３２】請求項５の発明は、電気機械変換素子と、
電気機械変換素子に固着結合されて電気機械変換素子と
ともに変位する駆動部材と、該駆動部材に摩擦結合する
移動部材とを備えた電気機械変換素子を使用したアクチ
エータにおける移動部材の位置検出方法において、前記
駆動部材は導電性材料で構成すると共に、移動部材の位
置を検出するための第１及び第２の基準位置にそれぞれ
第１及び第２の電極を形成し、前記移動部材には駆動部
材に電気的に接触する摺動電極を形成し、前記第１電極
及び第２電極と摺動電極の間の電気抵抗を測定すること
により前記駆動部材上の移動部材の位置を検出すること
を特徴とする電気機械変換素子を使用したアクチエータ
における移動部材の位置検出方法である。

【００３３】請求項６の発明は、電気機械変換素子と、
電気機械変換素子に固着結合されて電気機械変換素子と
ともに変位する駆動部材と、該駆動部材に摩擦結合する
移動部材とを備えた電気機械変換素子を使用したアクチ
エータにおける移動部材の位置検出方法において、前記
駆動部材は導電性材料で構成すると共に、移動部材の位
置を検出するための基準位置に第１の電極を形成し、前
記移動部材には駆動部材に電気的に接触する摺動電極を
形成し、前記第１電極と摺動電極の間の電気抵抗を測定
することにより前記駆動部材上の移動部材の位置を検出
することを特徴とする電気機械変換素子を使用したアク
チエータにおける移動部材の位置検出方法である。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。実施の形態のアクチエータは、先に従来技術と
して説明した図６、図７に示す構成と同様であるので、
以下、特徴部分であるスライダの位置検出機構と位置検
出方法についてのみ説明し、その他の部分の説明は省略
する。なお、以下の説明では、電気機械変換素子として
圧電素子を使用するものとして説明する。

【００３５】［第１の実施の形態］図１は、この発明の
第１の実施の形態のアクチエータの構成を説明する正面
図で、スライダの位置検出機構に関連する構成部分が示
されている。図１において、アクチエータ１０は、固定
部材１１、圧電素子１２、駆動軸１３、スライダ１４、
その他の部材から構成される。また、図示されていない
がスライダ１４には移動体、例えばレンズ鏡筒等が固定
されることは、従来技術で説明したものと同じである。

【００３６】駆動軸１３は、ここには図示されていない
が、従来技術において説明したものと同じく、その一端
は圧電素子１２に接着固定されると共に、固定部材１１
に設けられた軸受により軸方向に移動可能に支持されて
いる。そして駆動軸１３には、後述するようにスライダ
１４が適当な摩擦結合力で摩擦結合している。

【００３７】駆動軸１３は、カーボン、又はカーボンを
含有した合成樹脂で形成された導電性の軸であつて、圧
電素子１２側に第１電極１５が設けられ、自由端側（圧
電素子１２から最も遠い端）に第２電極１６が設けられ
ている。第１電極１５及び第２電極１６の位置は、スラ
イダ１４の位置を検出する際の基準位置となる。

【００３８】スライダ１４は、ここには図示されていな
いが、従来技術において説明したものと同じく、本体部
分に形成された穴に駆動軸１３が貫通し、駆動軸１３が
貫通している上部の開口部に駆動軸に当接するパツドが
嵌挿され、パツドが板ばねにより駆動軸に押圧されるこ
とで、駆動軸１３とスライダ１４とは適当な摩擦結合力
で摩擦結合している。また、図示されていないが、スラ
イダ１４には移動体、例えばレンズ鏡筒が固定される。

【００３９】スライダ１４は、駆動軸１３に摩擦結合す
ると共に、スライダ１４と駆動軸１３とが接触している
位置を示す電気信号を取り出す摺動電極１７が設けられ
ている。なお、図１では、摺動電極１７の位置はスライ
ダ１４の中央部にあるが、スライダ１４の左右いずれか
の位置にあつてもよい。また、その構成は、公知の摺動
可能な適宜の電極構造を採用することができる。

【００４０】図２は第１の実施の形態の、駆動軸１３上
のスライダ１４の位置を検出するスライダ位置検出回路
２１の構成を説明する図である。駆動軸１３上における
スライダ１４の位置は、基準位置である駆動軸１３上の
第１電極１５又は第２電極１６からの距離として検出さ
れる。

【００４１】図２においては、駆動軸１３は電気的には
抵抗体であるから抵抗値Ｒの抵抗体１３として示され、
また、スライダ１４は抵抗体１３に接触して移動する摺
動電極１７として示されている。一定電圧Ｅを出力する
電源１８の正極が駆動軸、即ち抵抗体１３の第１電極１
５に、電源１８の負極が抵抗体１３の第２電極１６に接
続されている。

【００４２】以下の説明では、第１電極１５と第２電極
１６の間の距離をＬとし、また、スライダ１４は基準位
置である第２電極１６から距離Ｓの位置にあるものとし
て説明する。

【００４３】抵抗体１３の第１電極１５と第２電極１６
との間に一定電圧Ｅを印加したとき、スライダ１４の摺
動電極１７と第２電極１６との間に電圧Ｖが現れるもの
とすると、電圧Ｖは第１電極１５と第２電極１６の間の
抵抗Ｒと、摺動電極１７と第２電極１６との間の抵抗Ｒ
1 との比で決定され、Ｖ＝Ｅ×（Ｒ1 ／Ｒ）で表すこと
ができる。

【００４４】駆動軸、即ち抵抗体１３の抵抗値は長さに
比例するものとすれば、（Ｒ1 ／Ｒ）＝（Ｓ／Ｌ）とな
るから、電圧Ｖは、以下の式（１）で表すことができ
る。

【００４５】 Ｖ＝Ｅ×（Ｓ／Ｌ） ・・・・・・・・・・・・・（１） 従つて、スライダ１４の基準位置（第２電極１６の位
置）からの距離Ｓは、以下の式（２）で表すことができ
る。

【００４６】 Ｓ＝Ｌ×（Ｖ／Ｅ） ・・・・・・・・・・・・・（２） このように、図２に示すスライダ位置検出回路におい
て、摺動電極１７と第２電極１６との間の電圧Ｖを検出
することで、スライダ１４の駆動軸上１３の位置を簡単
に、しかも正確に検出することができる。

【００４７】図３は、先に説明したスライダ位置検出回
路２１を備え、粗動モードと微動モードとを切り換える
ことができるアクチエータ駆動回路のブロツク図であ
る。図３において、アクチエータ１０は、固定部材１
１、圧電素子１２、駆動軸（抵抗体）１３、スライダ１
４、駆動軸１３上の第１電極１５及び第２電極１６、ス
ライダ１４の摺動電極１７などから構成されることは先
に説明した通りである。

【００４８】駆動回路は、ＣＰＵ２０、ＣＰＵ２０の入
力ポートに接続されたスライダ位置検出回路２１、出力
ポートに接続された粗動駆動回路２２、微動駆動回路２
３、粗動モードと微動モードを切り換える切換スイツチ
２４、電圧増幅回路２５から構成される。切換スイツチ
２４はＣＰＵ２０から出力される切換信号により切り換
えられる。

【００４９】スライダ位置検出回路２１は、駆動軸１３
上の第１電極１５及び第２電極１６の間に定電圧Ｅを供
給すると共に、摺動電極１７と第２電極１６との間の電
圧Ｖを検出し、検出された電圧Ｖを駆動軸１３の上にお
けるスライダ１４の位置情報に変換し、位置情報信号を
ＣＰＵ２０に入力する。

【００５０】このほか、図示を省略してあるが、ＣＰＵ
２０の入力ポートには、スライダ１４、即ち移動体の目
標位置を示す信号が図示しないキーボードその他の入力
装置から入力されるように構成されている。

【００５１】次に、その動作を説明する。スライダ１４
の目標位置信号がＣＰＵ２０に入力されると、ＣＰＵ２
０では目標位置信号と、スライダ位置検出回路２１で検
出され入力されたスライダ１４の現在位置信号とに基づ
いて、スライダ１４を移動させる距離、即ち移動距離が
演算される。

【００５２】ＣＰＵ２０は、演算された移動距離に基づ
いて高速移動が必要と判断したときは、切換スイツチ２
４を粗動モードに切換えると共に、粗動駆動回路２２を
作動させて鋸歯状波駆動パルスを発生させ、電圧増幅回
路２５を経て圧電素子１２に印加する。

【００５３】圧電素子１２に鋸歯状波駆動パルスが印加
されると厚み方向の伸縮変位が生じ、圧電素子１２に固
定結合された駆動軸１３には速度の異なる往復振動が発
生する。駆動軸１３に摩擦結合したスライダ１４は、駆
動軸１３の低速移動では駆動軸１３に摩擦結合して共に
移動し、駆動軸１３の高速移動では慣性力により駆動軸
１３の上を滑り、速度の異なる往復振動を繰り返しなが
ら連続的に所定方向に移動する。

【００５４】スライダ１４の位置はスライダ位置検出回
路２１で連続的に検出されている。スライダ１４が目標
位置に接近してその位置信号がＣＰＵ２０に入力され、
所定距離以内に接近したことが検出されると、ＣＰＵ２
０は、切換スイツチ２４を微動モード側に切換えると共
に、微動駆動回路２３を作動させてスライダ１４の目標
位置と現在位置の差に対応する所定の電圧の駆動信号を
発生させ、電圧増幅回路２５を経て圧電素子１２に印加
するフィードバック制御が行われる。

【００５５】圧電素子１２には駆動信号の電圧に応じた
厚み方向の変位が生じ、スライダ１４を目標位置に正確
に移動させることができる。

【００５６】［第２の実施の形態］図４は、この発明の
第２の実施の形態のアクチエータの構成を説明する正面
図で、スライダの位置検出機構に関連する構成部分が示
されている。

【００５７】第１の実施の形態のアクチエータとの相違
点は、カーボン、又はカーボンを含有した合成樹脂で形
成された導電性の軸である駆動軸１３上の電極が、圧電
素子１２側の第１電極１５のみで、自由端側（圧電素子
１２から最も遠い端）の第２電極１６が省かれている点
であり、これに伴い、スライダ位置検出回路の構成も異
なる。第１電極１５の位置は、スライダ１４の位置を検
出する際の基準位置となる。

【００５８】スライダ１４は、第１の実施の形態のアク
チエータのものと同じく、駆動軸１３に摩擦結合すると
共に、スライダ１４と駆動軸１３とが接触している位置
を示す電気信号を取り出す摺動電極１７が設けられてい
る。摺動電極１７の構成は、第１の実施の形態のものと
変わらない。

【００５９】その他の構成は、第１の実施の形態のアク
チエータの構成と変わらないので、説明を省略する。

【００６０】図５は、第２の実施の形態の、駆動軸１３
上のスライダ１４の位置を検出するスライダ位置検出回
路３１の構成を説明する図である。駆動軸１３上におけ
るスライダ１４の位置は、基準位置である駆動軸１３上
の第１電極１５からの距離として検出される。

【００６１】図５において、駆動軸１３は電気的には抵
抗体であるから抵抗体１３として示され、また、スライ
ダ１４は抵抗体１３に接触して移動する摺動電極１７と
して示されている。一定電圧Ｅを出力する電源１８の正
極が駆動軸、即ち抵抗体１３の第１電極１５に接続さ
れ、電源１８の負極が抵抗値Ｒr の検出用抵抗１９の一
端である点Ａに接続されている。また、スライダ１４の
摺動電極１７は検出用抵抗１９の他端である点Ｂに接続
され、点Ｂは接地されている。

【００６２】以下の説明では、スライダ１４が基準位置
である第１電極１５から距離Ｓの位置にあり、抵抗体１
３の第１電極１５とスライダ１４の摺動電極１７との間
の抵抗値がＲa であるものとして説明する。

【００６３】この状態は、言い換えれば、一定電圧Ｅを
出力する電源１８には抵抗値Ｒa の抵抗体１３と抵抗値
Ｒr の検出用抵抗１９が直列に接続されていることにな
る。従つて、回路に流れる電流Ｉは、Ｉ＝Ｅ／（Ｒa ＋
Ｒr ）であるから、検出用抵抗１９の両端（Ａ点とＢ点
の間）で生ずる降下電圧をＶとすれば、電圧Ｖは、以下
の式（３）で表すことができる。

【００６４】 Ｖ＝Ｅ×Ｒr ／（Ｒa ＋Ｒr ） ・・・・・・・・（３） 式（１）をＲa で解けば、以下の式（４）で表すことが
できる。

【００６５】 Ｒa ＝｛（Ｅ×Ｒr ）／Ｖ｝−Ｒr ・・・・・・（４） 前記したとおり、スライダ１４が基準位置である第１電
極１５から距離Ｓの位置にあるとき、第１電極１５とス
ライダ１４の摺動電極１７との間の抵抗値がＲa である
から、距離Ｓは抵抗値Ｒa に比例し、Ｒa の一次関数で
表すことができる。即ち、距離Ｓは、以下の式（５）で
表すことができる。

【００６６】 Ｓ＝ｆ（Ｒa ） ＝ｆ［｛（Ｅ×Ｒr ）／Ｖ｝−Ｒr ］ ・・・・・（５） このように、図５に示すスライダ位置検出回路３１にお
いては、検出用抵抗１９の両端の電圧Ｖを検出すること
で、スライダ１４の駆動軸上１３の位置を簡単に、しか
も正確に検出することができる。

【００６７】第２の実施の形態のアクチエータ駆動回路
は、先に説明した第１の実施の形態のアクチエータ駆動
回路において、スライダ位置検出回路２１を図５に示す
スライダ位置検出回路３１に置き換えたものとなる。そ
の他の部分の構成と駆動回路の動作は、第１の実施の形
態のアクチエータ駆動回路と同じであるから、説明を省
略する。

【００６８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、請求項１
の発明に係る電気機械変換素子を使用したアクチエータ
における移動部材の位置検出機構では、駆動部材を導電
性材料で構成すると共に、移動部材の位置を検出する際
の基準位置に第１及び第２の電極を形成した駆動部材
と、駆動部材に電気的に接触する摺動電極を形成した移
動部材と、第１及び第２の電極と摺動電極との間の電気
抵抗に基づいて駆動部材上の移動部材の位置を検出する
検出手段とを備えたものであるから、従来の位置検出装
置のように複雑な部品を多数使用することなく、簡単な
構成で正確に、しかもコストを増加させることなく、移
動部材の位置を検出する位置検出機構を提供することが
できる。

【００６９】請求項２の発明に係る電気機械変換素子を
使用したアクチエータにおける移動部材の位置検出機構
では、駆動部材を導電性材料で構成すると共に、移動部
材の位置を検出する際の基準位置に第１の電極を形成し
た駆動部材と、駆動部材に電気的に接触する摺動電極を
形成した移動部材と、第１電極と摺動電極との間の電気
抵抗に基づいて駆動部材上の移動部材の位置を検出する
検出手段とを備えたものであるから、従来の位置検出装
置のように複雑な部品を多数使用することなく、簡単な
構成で正確に、しかもコストを増加させることなく、移
動部材の位置を検出する位置検出機構を提供することが
できる。

【００７０】請求項５の発明に係る電気機械変換素子を
使用したアクチエータにおける移動部材の位置検出方法
では、駆動部材を導電性材料で構成すると共に、移動部
材の位置を検出する際の基準位置に第１及び第２の電極
を形成し、移動部材には駆動部材に電気的に接触する摺
動電極を形成し、第１及び第２の電極と摺動電極との間
の電気抵抗に基づいて駆動部材上の移動部材の位置を検
出する検出方法であるから、従来の位置検出方法のよう
に複雑な部品を多数使用することなく、簡単な構成で正
確に、しかもコストを増加させることなく、移動部材の
位置を検出することができる。

【００７１】請求項６の発明に係る電気機械変換素子を
使用したアクチエータにおける移動部材の位置検出方法
では、駆動部材を導電性材料で構成すると共に、移動部
材の位置を検出する際の基準位置に第１の電極を形成
し、移動部材には駆動部材に電気的に接触する摺動電極
を形成し、第１電極と摺動電極との間の電気抵抗に基づ
いて駆動部材上の移動部材の位置を検出する検出方法で
あるから、従来の位置検出方法のように複雑な部品を多
数使用することなく、簡単な構成で正確に、しかもコス
トを増加させることなく、移動部材の位置を検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態のアクチエータの
構成を示す正面図。

【図２】図１に示すアクチエータのスライダ位置検出回
路の構成を説明する図。

【図３】図１に示すアクチエータの駆動回路のブロツク
図。

【図４】この発明の第２の実施の形態のアクチエータの
構成を示す正面図。

【図５】図４に示すアクチエータのスライダ位置検出回
路の構成を説明する図。

【図６】従来のアクチエータを分解した状態を示す斜視
図。

【図７】図６に示す従来のアクチエータの組み立てた状
態を示す斜視図。

【図８】アクチエータの圧電素子に印加する駆動パルス
の波形を説明する図。

【図９】従来のアクチエータの駆動回路のブロツク図。

【符号の説明】

１０ アクチエータ １１ 固定部材 １２ 圧電素子（電気機械変換素子） １３ 駆動軸（駆動部材） １４ スライダ（移動部材） １５ 第１電極 １６ 第２電極 １７ 摺動電極 １８ 電源 １９ 検出用抵抗 ２０ ＣＰＵ ２１ スライダ位置検出回路 ２２ 粗動駆動回路 ２３ 微動駆動回路 ２４ 切換スイツチ ２５ 電圧増幅回路 ３１ スライダ位置検出回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機械変換素子と、電気機械変換素子
   に固着結合されて電気機械変換素子と共に変位する駆動
   部材と、該駆動部材に摩擦結合する移動部材とを備えた
   電気機械変換素子を使用したアクチエータにおける移動
   部材の位置検出機構であつて、 移動部材の位置を検出するための第１及び第２の基準位
   置にそれぞれ第１及び第２の電極が形成された導電性材
   料で構成された駆動部材と、 前記駆動部材に電気的に接触する摺動電極が形成された
   移動部材と、 前記第１及び第２の電極と摺動電極との間の電気抵抗に
   基づいて前記駆動部材上の移動部材の位置を検出する検
   出手段とを備えたことを特徴とする電気機械変換素子を
   使用したアクチエータにおける移動部材の位置検出機
   構。
2. 【請求項２】 電気機械変換素子と、電気機械変換素子
   に固着結合されて電気機械変換素子と共に変位する駆動
   部材と、該駆動部材に摩擦結合する移動部材とを備えた
   電気機械変換素子を使用したアクチエータにおける移動
   部材の位置検出機構であつて、 移動部材の位置を検出するための基準位置に第１の電極
   が形成された導電性材料で構成された駆動部材と、 前記駆動部材に電気的に接触する摺動電極が形成された
   移動部材と、 前記第１電極と摺動電極との間の電気抵抗に基づいて前
   記駆動部材上の移動部材の位置を検出する検出手段とを
   備えたことを特徴とする電気機械変換素子を使用したア
   クチエータにおける移動部材の位置検出機構。
3. 【請求項３】 前記駆動部材はカーボンで構成されてい
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気機
   械変換素子を使用したアクチエータにおける移動部材の
   位置検出機構。
4. 【請求項４】 前記駆動部材はカーボンを含有する合成
   樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の電気機械変換素子を使用したアクチエータ
   における移動部材の位置検出機構。
5. 【請求項５】 電気機械変換素子と、電気機械変換素子
   に固着結合されて電気機械変換素子とともに変位する駆
   動部材と、該駆動部材に摩擦結合する移動部材とを備え
   た電気機械変換素子を使用したアクチエータにおける移
   動部材の位置検出方法において、 前記駆動部材は導電性材料で構成すると共に、移動部材
   の位置を検出するための第１及び第２の基準位置にそれ
   ぞれ第１及び第２の電極を形成し、 前記移動部材には駆動部材に電気的に接触する摺動電極
   を形成し、 前記第１電極及び第２電極と摺動電極の間の電気抵抗を
   測定することにより前記駆動部材上の移動部材の位置を
   検出することを特徴とする電気機械変換素子を使用した
   アクチエータにおける移動部材の位置検出方法。
6. 【請求項６】 電気機械変換素子と、電気機械変換素子
   に固着結合されて電気機械変換素子とともに変位する駆
   動部材と、該駆動部材に摩擦結合する移動部材とを備え
   た電気機械変換素子を使用したアクチエータにおける移
   動部材の位置検出方法において、 前記駆動部材は導電性材料で構成すると共に、移動部材
   の位置を検出するための基準位置に第１の電極を形成
   し、 前記移動部材には駆動部材に電気的に接触する摺動電極
   を形成し、 前記第１電極と摺動電極の間の電気抵抗を測定すること
   により前記駆動部材上の移動部材の位置を検出すること
   を特徴とする電気機械変換素子を使用したアクチエータ
   における移動部材の位置検出方法。