JP2010020101A

JP2010020101A - 位置制御方法および位置制御装置

Info

Publication number: JP2010020101A
Application number: JP2008180511A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakata; 裕司阪田; Yuichi Kamata; 裕一鎌田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】安価なインクリメンタル位置センサーを利用しつつさらに正確に衝撃摩擦駆動アクチュエーターの変位を制御することができる位置制御方法を提供する。
【解決手段】リニアスケール位置変換テーブル４５はリニアスケールの出力に基づき所定の単位長さごとに対象物の位置を検出する。駆動パルス信号の入力ごとに前記単位長さよりも小さい変位量で衝撃摩擦駆動アクチュエーターの駆動部材の往復動は引き起こされる。摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位は引き起こされる。分解能補間器４６は、前記単位長さごとに、前記単位長さの変位を引き起こす駆動パルス信号の数を特定する数情報信号をメモリー４７から取得する。数情報信号で特定される駆動パルス信号の数に基づき、指定された位置に応じて駆動パルス信号の出力回数を制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、対象物の位置を制御する位置制御方法に関し、特に、駆動部材の往復動を引き起こし、摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位を引き起こす衝撃摩擦駆動アクチュエーターの制御方法に関する。

いわゆる衝撃摩擦駆動アクチュエーターは広く知られる。衝撃摩擦駆動アクチュエーターは例えば圧電素子の働きで駆動パルス信号の入力ごとに所定の変位量で駆動部材の往復動を引き起こす。例えば往路で駆動部材が高速に移動すると、対象物および駆動部材の間で滑りが引き起こされる。その後、復路で駆動部材が低速に移動すると、対象物および駆動部材の間の摩擦に基づき対象物は駆動部材の移動に追従する。こうして摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位は引き起こされる。したがって、駆動部材の表面の状態に応じて変位量にばらつきが想定される。
特開２００２−１１０５２３号公報特開２００６−１８４７９８号公報

いわゆるリニアスケールといったインクリメンタル位置センサーは広く知られる。リニアスケールによれば解像度に応じて所定の単位長さごとに対象物の位置は検出される。例えば一般に安価に出回る解像度６００ｄｐｉのリニアスケールでは４３μｍの単位長さごとに対象物の位置は正確に特定されることができる。その一方で、前述の衝撃摩擦駆動アクチュエーターでは１つの駆動パルス信号当たりに例えば０．１μｍの変位量が実現されることができる。リニアスケールでは衝撃摩擦駆動アクチュエーターの変位は精密に把握されることはできない。リニアスケールの目盛りが微細化されると、さらに正確に衝撃摩擦駆動アクチュエーターで変位は把握されることができる。ただし、この場合には、リニアスケールの調達コストは著しく上昇してしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、安価なインクリメンタル位置センサーを利用しつつさらに正確に衝撃摩擦駆動アクチュエーターの変位を制御することができる位置制御方法および位置制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、特定の位置制御方法は、インクリメンタル位置センサーの出力に基づき所定の単位長さごとに対象物の位置を検出する工程と、駆動パルス信号の入力ごとに前記単位長さよりも小さい変位量で衝撃摩擦駆動アクチュエーターの駆動部材の往復動を引き起こし、摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位を引き起こす工程と、前記単位長さごとに、前記単位長さの変位を引き起こす駆動パルス信号の数を特定する数情報信号を記憶部から取得する工程と、数情報信号で特定される駆動パルス信号の数に基づき、指定された位置に応じて駆動パルス信号の出力回数を制御する工程とを備える。

同様に、特定の位置制御装置は、所定の単位長さごとに対象物の位置を検出するインクリメンタル位置センサーと、駆動パルス信号の入力ごとに前記単位長さよりも小さい変位量で駆動部材の往復動を引き起こし、摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位を引き起こす衝撃摩擦駆動アクチュエーターと、前記単位長さごとに、前記単位長さの変位を引き起こす駆動パルス信号の数を記憶する記憶部と、記憶された駆動パルス信号の数に基づき、指定された位置に応じて駆動パルス信号の出力回数を制御する制御部とを備える。

以上のように本発明によれば、安価なインクリメンタル位置センサーを利用しつつさらに正確に衝撃摩擦駆動アクチュエーターの変位を制御することができる位置制御方法および位置制御装置は提供される。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１はＶＩＰＡ（ＶｉｒｔｕａｌｌｙＩｍａｇｅｄＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ）型可変波長分散補償器１１の構造を概略的に示す。ＶＩＰＡ型可変波長分散補償器１１はＶＩＰＡ板１２を備える。ＶＩＰＡ板１２は、相互に平行に広がる１対の反射面１２ａ、１２ｂを有する。表側の反射面１２ａは１００％の反射率を有する。裏側の反射面１２ｂは１００％よりも低い反射率（例えば９８％の反射率）を有する。こういった反射面１２ａ、１２ｂの構築にあたって１枚のガラス板１３の平行面にはそれぞれ反射多層膜が形成される。ＶＩＰＡ板１２の表側で反射面１２ａの一端には水平方向に１直線に延びる照射窓１４が区画される。ＶＩＰＡ板１２は、照射窓１４で規定される直線回りに所定の傾斜角で垂直面から傾斜する。ＶＩＰＡ板１２はいわゆるエシュロン格子と同様に振る舞う。

ＶＩＰＡ板１２の表面には線形焦点レンズ１５が向き合わせられる。線形焦点レンズ１５の表面には凸面１５ａが区画される。線形焦点レンズ１５の裏面は垂直面に規定される。凸面１５ａは、相互に平行に水平方向に延びる母線を有する。線形焦点レンズ１５の凸面１５ａにはコリメーターレンズ１６が向き合わせられる。コリメーターレンズ１６は平行光を出射する。平行光は線形焦点レンズ１５の働きで線形焦点に収束する。線形焦点はＶＩＰＡ板１２の照射窓１４に合わせ込まれる。こうして照射窓１４から光はＶＩＰＡ板１２に入射する。コリメーターレンズ１６には光ファイバー１７の先端が向き合わせられる。光ファイバー１７から出射する光はコリメーターレンズ１６で平行光に変換される。

ＶＩＰＡ板１２の裏面には収束レンズ１８が向き合わせられる。収束レンズ１８はＶＩＰＡ板１２の裏側の反射面１２ｂから漏れ出る光を収束する。後述されるように、裏側の反射面１２ｂから漏れ出る光は波長ごとに垂直方向に分散して収束する。集束レンズ１８には三次元ミラー１９が向き合わせられる。三次元ミラー１９は収束レンズ１８から出射する光を収束レンズ１８に向かって反射する。三次元ミラー１９は、収束レンズ１８の光軸に直交する平面内で垂直方向に延びる直線域１９ａを有する。この直線域１９ａから水平方向に一方向に凹面が形成される。直線域１９ａから水平方向に他方に凸面が形成される。三次元ミラー１９の三次元形状は波長の分散値に従って決定される。

光ファイバー１７には光サーキュレーター２１が接続される。光サーキュレーター２１は第１〜第３ポート２１ａ〜２１ｃを備える。第１ポート２１ａには前述の光ファイバー１７が接続される。光サーキュレーター２１は例えば第２ポート２１ｂから入射する光を第１ポート２１ａに導く。同時に、光サーキュレーター２１は、第２ポート２１ｂから入射する光を第３ポート２１ｃに導く。

このＶＩＰＡ型可変波長分散補償器１１では光サーキュレーター２１から光ファイバー１７に光信号は導入される。導入された光信号は、コリメーターレンズ１６、線形焦点レンズ１５、ＶＩＰＡ板１２および集束レンズ１８を経て三次元ミラー１９に至る。三次元ミラー１９は光を反射する。反射した光は、逆の経路、すなわち、収束レンズ１８、ＶＩＰＡ板１２、線形焦点レンズ１５、コリメーターレンズ１６を経て光ファイバー１７に戻る。光サーキュレーター２１は戻ってきた光信号を取り出す。このとき、収束レンズ１８および三次元ミラー１９の間では波長ごとに異なる光路長で光は伝搬する。その結果、波長の分散値は補償される。

図２に示されるように、三次元ミラー１９には移動ステージ２２が結合される。移動ステージ２２は、収束レンズ１８の光軸に直交する平面内で前述の直線域１９ａを平行移動させる。すなわち、移動ステージ２２は、収束レンズ１８の光軸に直交する平面内で、かつ、直線域１９ａに直交する水平面に沿って移動する。

移動ステージ２２には衝撃摩擦駆動アクチュエーター２３が接続される。衝撃摩擦駆動アクチュエーター２３は駆動部材すなわちカーボンシャフト２４を備える。カーボンシャフト２４は、移動ステージ２２に穿たれる貫通孔に受け入れられる。カーボンシャフト２４の外周面と貫通孔の内壁面とは所定の接触面で接触し合う。こうしてカーボンシャフト２４の外周面と貫通孔の内壁面との間には所定の摩擦が確立される。

カーボンシャフト２４の一端には圧電素子２５が結合される。圧電素子２５は所定の支持台２６に固定される。圧電素子２５ではカーボンシャフト２４の軸方向に複数層の圧電セラミック層２５_１、２５_２、…、２５_ｎが重ね合わせられる。例えば圧電セラミック層２５_１、２５_２、…、２５_ｎ同士の間には導電性の電極層２５ａが挟み込まれる。個々の圧電セラミック層２５_１、２５_２、…、２５_ｎでは例えばカーボンシャフト２４の軸方向に分極が確立される。その結果、電極層２５ａから印加される電圧の向きに応じて圧電素子２５の伸縮は実現される。

いま、例えば図３に示されるように、１駆動パルス信号に基づき圧電素子２５に駆動波形が入力される場面を想定する。この駆動波形は、第１パルスＰ１と、第１パルスＰ１に反対向きの第２パルスＰ２とを備える。第１パルスＰ１は−３０［Ｖ］の方形パルスで構成される。第２パルスＰ２は＋３０［Ｖ］の方形パルスで構成される。ここでは、負の電圧は分極の向きに印加される。第１パルスＰ１に連続する第２パルスＰ２の働きで−３０［Ｖ］の電圧は瞬時に＋３０［Ｖ］の電圧に切り替えられる。このとき、圧電素子２５は瞬時に最大限に収縮する。第２パルスＰ２とそれに続く第１パルスＰ１との間にはパルス幅の無電圧域が確保される。その結果、電圧は＋３０［Ｖ］から段階的に−３０［Ｖ］に下降する。圧電素子２５は低速で伸張する。

図４に示されるように、圧電素子２５が瞬時に収縮量αで収縮すると、移動ステージ２２およびカーボンシャフト２４の間で滑りが引き起こされる。その結果、移動ステージ２２はその場に留まる。図５に示されるように、続いて圧電素子２５が低速で伸張すると、移動ステージ２２およびカーボンシャフト２４の間に摩擦が作用する。その結果、移動ステージ２２はカーボンシャフト２４の移動に追従する。圧電素子２５の伸張量αに応じて移動ステージ２２は変位する。こうして１駆動パルス信号に基づきカーボンシャフト２４の往復動は引き起こされる。移動ステージ２２は駆動パルス信号の入力ごとに変位する。反対に、圧電素子２５が瞬時に伸張した後に圧電素子２５が低速で収縮すると、移動ステージ２２は反対向きに変位する。ここでは、１駆動パルス信号でいずれの向きにも０．１μｍ（＝α）の変位が実現される。

移動ステージ２２にはリニアスケール２７が取り付けられる。リニアスケール２７は、図６に示されるように、例えば移動ステージ２２の移動方向に交互に配列される帯状の反射面２７ａおよび帯状の非反射面（透過面）２７ｂを備える。反射面２７ａおよび非反射面２７ｂは、直線域１９ａに平行に延びる境界線で相互に仕切られる。境界線同士の間隔は単位長さすなわち４３μｍに設定される。

リニアスケール２７には光学反射式エンコーダー２８が向き合わせられる。光学反射式エンコーダー２８はＬＥＤ（発光ダイオード）といった光源２９を備える。光源２９の光はリニアスケール２７に向かって照射される。反射面２７ａで反射する光はフォトディテクター３１すなわちフォトダイオードで検出される。検出結果に基づき光学反射式エンコーダー２８はＡ相およびＢ相の出力信号を出力する。フォトディテクター３１が境界線を通過するたびに出力信号は変化する。図７に示されるように、Ａ相の出力信号およびＢ相の出力信号の間には９０°の位相差が設定される。この位相差に基づきリニアスケール２７の進行方向は特定されることができる。リニアスケール２７および光学反射式エンコーダー２８は協働でインクリメンタル位置センサーを構成する。

図８は移動ステージ２２の位置制御装置３５を概略的に示す。位置制御装置３５は目標位置レジスター３６を備える。目標位置レジスター３６は目標位置の座標を記憶する。座標はカーボンシャフト２４の軸心に沿って１次元で設定される。目標位置は、後述されるように、リニアスケール２７の単位長さすなわち４３μｍよりも小さい刻みで設定される。そういった刻みは１駆動パルス信号で実現される変位の整数倍に設定されることが望まれる。しかも、そういった刻みの整数倍でリニアスケール２７の単位長さは設定されることが望まれる。ここでは、刻みは１．０μｍに設定される。目標位置は例えば外部入力に従って設定される。

位置制御装置３５は現在位置カウンター３７を備える。現在位置カウンター３７は移動ステージ２２の現在位置の座標を特定する。現在位置カウンター３７はリニアスケール２７の単位長さすなわち４３μｍごとに移動ステージ２２の位置を更新する。同時に、移動ステージ２２の位置は目標位置レジスター３６と同様な刻みで更新される。ここでは、刻みは１．０μｍに設定される。

目標位置レジスター３６および現在位置カウンター３７は比較器３８に接続される。比較器３８は目標レジスター３６から目標位置の座標を取得する。比較器３８は現在位置カウンター３７から現在位置の座標を取得する。こうして比較器３８で目標位置の座標と現在位置の座標とは比較される。比較器３８は、目標位置の座標と現在位置の座標との不一致に基づき駆動指示信号Ｓ１を出力する。しかも、比較器３８は現在位置の座標が目標位置の座標よりも小さいときには方向信号Ｓ２を出力する。

比較器３８には駆動パルス発生器３９が接続される。駆動パルス発生器３９は駆動指示信号Ｓ１の受信に応じて駆動パルス信号を出力する。駆動パルス発生器３９には駆動波形発生器４１が接続される。駆動波形発生器４１は駆動パルス信号の受信に応じて駆動波形を出力する。駆動波形の生成にあたって駆動波形発生器４１には方向信号Ｓ２が入力される。前述のように、駆動波形発生器４１は移動ステージ２２の移動方向に応じて異なる駆動波形を生成する。生成された駆動波形は衝撃摩擦駆動アクチュエーター２３の圧電素子２５に印可される。

駆動パルス発生器３９には駆動パルスカウンター４２が接続される。駆動パルスカウンター４２は駆動パルス発生器３９から出力される駆動パルス信号の出力回数を計数する。駆動パルスカウンター４２には方向信号Ｓ２が入力される。その結果、駆動パルス信号の出力回数には「＋」または「−」の符号が付される。「＋」符号で出力回数のカウントアップは特定される。「−」符号で出力回数のカウントダウンは特定される。

駆動パルスカウンター４２には剰余除算器４３が接続される。剰余除算器４３は、駆動パルス信号の出力回数が規定の除数値に到達すると、刻み値信号Ｓ３を出力する。この刻み値信号Ｓ３は目標位置や現在位置の座標すなわち１刻みを特定する。駆動パルス信号の出力回数には「＋」または「−」の符号が付されることから、刻み値信号Ｓ３は「＋」（カウントアップ）の刻み値および「−」（カウントダウン）の刻み値を区別する。

位置制御装置３５はリニアスケールパルスカウンター４４を備える。リニアスケールパルスカウンター４４は光学反射式エンコーダー２８に接続される。リニアスケールパルスカウンター４４には光学反射式エンコーダー２８からＡ相の出力信号およびＢ相の出力信号が供給される。移動ステージ２２がリニアスケール２７の１目盛りすなわち単位長さで変位すると、リニアスケールパルスカウンター４４は出力信号Ｓ４を出力する。例えば１目盛りの変位はＡ相の出力信号に基づき特定されればよい。Ａ相の出力信号およびＢ相の出力信号の間には９０°の位相差が設定されることから、出力信号Ｓ４は移動ステージ２２の移動方向に応じ「＋」の変位および「−」の変位を区別する。リニアスケールパルスカウンター４４は更新信号Ｓ５を出力する。更新信号Ｓ５は例えばＡ相の出力信号のパルスエッジが検出されるたびに出力される。更新信号Ｓ５は現在位置カウンター３７および駆動パルスカウンター４２に供給される。現在位置カウンター３７は更新信号Ｓ５の受領に応じて単位長さごとの目盛りに座標値を合わせ込む。駆動パルスカウンター４２は更新信号Ｓ５の受領に応じてリセットされる。

リニアスケールパルスカウンター４４にはリニアスケール位置変換テーブル４５が接続される。リニアスケール位置変換テーブル４５は出力信号Ｓ４の受領に応じてリニアスケール２７上の座標を特定する。移動ステージ２２の位置は原点位置から４３μｍの単位長さの整数倍で特定される。リニアスケール位置変換テーブル４５はリニアスケール位置信号Ｓ６を出力する。このリニアスケール位置信号Ｓ６は単位長さの整数倍で原点からの位置を特定する。リニアスケール位置信号Ｓ６は現在位置カウンター３７に供給される。こうして現在位置カウンター３７は移動ステージ２２の現在位置を特定する。

駆動パルスカウンター４２にはリニアスケール分解能補間器４６が接続される。リニアスケール分解能補間器４６は駆動パルスカウンター４２から駆動パルス信号の出力回数を取得する。リニアスケール分解能補間器４６には、前述の駆動指示信号Ｓ１、方向信号Ｓ２、更新信号Ｓ５およびリニアスケール位置信号Ｓ６が供給される。リニアスケール分解能補間器４６は、方向信号Ｓ２で特定される移動方向ごとに、リニアスケール位置信号Ｓ６で特定される単位長さ当たりで駆動パルス信号の出力回数を計数する。リニアスケール２７上の個々の目盛りごとに、すなわち、特定の単位長さ当たりに、計数された出力回数はメモリー４７に記憶される。後述されるように、リニアスケール分解能補間器４６は剰余除算器４３に除数値信号を供給する。除数値信号は剰余除算器４３の除数値を特定する。剰余除算器４３では除数値信号に基づき除数値が設定される。

図９に示されるように、メモリー４７にはテーブルデータが格納される。このテーブルデータでは、個々の単位長さの区間ごとに駆動パルス信号の出力回数が登録される。登録にあたって移動テーブル２２の前進方向および後退方向は区分けされる。カーボンシャフト２４および移動ステージ２２の間で設計どおりに滑りおよび摩擦が実現されると、４３０回の駆動パルス信号の出力に応じてＡ相の出力信号でパルスエッジの間隔（４３μｍ）は特定される。例えばカーボンシャフト２４の低速移動にあたってカーボンシャフト２４と移動ステージ２２との間で滑りが発生すると、４３１回以上の回数でパルスエッジの間隔（４３μｍ）は特定される。同様に、カーボンシャフト２４の高速移動にあたってカーボンシャフト２４と移動ステージ２２との間で摩擦が発生すると、４３１回以上の回数でパルスエッジの間隔（４３μｍ）は特定される。出力回数には実測値が登録される。したがって、過去に通過したパルス位置以外のパルス位置は未登録に設定される。

いま、原点位置から所定の目標位置に移動ステージ２２が移動する場面を想定する。図１０に示されるように、ステップＦ１で初期化処理が実施される。この初期化処理では移動ステージ２２は原点位置に位置決めされる。すなわち、移動ステージ２２は最大限に後退方向に移動する。現在位置カウンター３７はリセットされる。原点座標が確立される。駆動パルスカウンター４２およびリニアスケールパルスカウンター４４はリセットされる。

続くステップＦ２で目標位置が設定される。目標位置レジスター３６は目標位置の座標を特定する。続くステップＦ３で目標位置および現在位置は比較される。現在位置が目標位置に一致すると、処理はステップＦ２に戻る。新たな目標位置の設定まで処理は保留される。目標位置および現在位置の間に差分が検出されると、比較器３８は差分に応じて駆動指示信号Ｓ１および方向信号Ｓ２を出力する。駆動波形発生器４１は駆動波形を出力する。ステップＦ４で衝撃摩擦駆動アクチュエーター２３は１駆動パルス信号ごとに移動ステージ２２を移動させる。

移動ステージ２２の前進に応じてリニアスケール２７は光学反射式エンコーダー２８に対して移動する。リニアスケールカウンター４４はＡ相の出力信号のパルスを計数する。計数に応じてリニアスケールカウンター４４は出力信号Ｓ４を出力する。出力信号Ｓ４に応じてリニアスケール位置変換テーブル４５はステップＦ５で現在位置カウンター３７の現在位置を更新する。現在位置カウンター３７は単位長さすなわち４３μｍごとに増加していく。同時に、駆動パルスカウンター４２は駆動パルス信号の出力回数を計数する。剰余除算器４３は除数値に応じて刻み値信号Ｓ３を出力する。出力に応じて現在位置カウンター３７の座標は１．０μｍ単位で更新される。

次に、除数値の設定方法を詳述する。図１１に示されるように、ステップＧ１でリニアスケール分解能補間器４６は初期化処理を実施する。初期化処理ではリニアスケール位置変換テーブル４５のリニアスケール位置信号Ｓ６に基づきリニアスケール２７上で移動ステージ２２の位置は特定される。同時に、リニアスケール分解能補間器４６は比較器３８の方向信号Ｓ２に基づき移動ステージ２２の移動方向を特定する。その結果、リニアスケール分解能補間器４６はテーブルデータ内で対象のデータ域を特定する。特定されたデータ域内に、単位長さの変位を引き起こす駆動パルス信号の数を特定する数情報が存在すれば、リニアスケール分解能補間器４６はメモリー４７からそういった数情報を含む数情報信号を取得する。リニアスケール分解能補間器４６は数情報に基づき剰余除算器４３の除数値を算出する。こうして除数値信号は生成される。除数値信号は剰余除算器４３に供給される。

続くステップＧ２でリニアスケール分解能補間器４６は駆動パルスカウンター４２から駆動パルス信号の出力回数を取得する。同時に、続くステップＧ３でリニアスケール分解能補間器４６は比較器３８の方向信号Ｓ２に基づき方向変更の有無を判断する。方向変更が否認されると、ステップＧ４でリニアスケール分解能補間器４６は更新信号Ｓ５に基づきリニアスケール２７上で目盛りの更新の有無を判定する。すなわち、移動ステージ２２の変位が単位長さ（＝４３μｍ）に達したか否かが判定される。達していなければ、リニアスケール分解能補間器４６の処理動作はステップＧ２に戻る。再び駆動パルス信号の出力回数は計数される。

ステップＧ３で方向変更が確認されると、ステップＧ５でリニアスケール分解能補間器４６は変更フラグを立てる。ステップＧ６でリニアスケール分解能補間器４６はテーブルデータ内で逆方向のデータ域を確認する。例えばパルス区間「３−４」で「前進方向」に駆動パルス信号の出力回数が計数される際に、方向信号Ｓ２に基づき移動テーブルの移動の反転が確認されると、リニアスケール分解能補間器４６はテーブルデータ内でパルス区間「３−４」「後退方向」のデータ域を確認する。数情報が存在すれば、リニアスケール分解能補間器４６はステップＧ７でテーブルデータから数情報を取得する。取得した数情報に基づき除数値は算出される。該当のデータ域に数情報が存在しなければ、ステップＧ８で、リニアスケール分解能補間器４６は「後退方向」の数情報のうち最も該当のデータ域に近いデータ域から数情報を取得する。この数情報に基づき除数値は算出される。ステップＧ９で除数値は除数値信号に書き込まれる。除数値信号は剰余除算器４３に供給される。剰余除算器４３では除数値が更新される。その後、処理はステップＧ２に戻る。再び駆動パルス信号の出力回数は計数される。

ステップＧ４でリニアスケール２７の目盛りの更新が確認されると、ステップＧ１０でリニアスケール分解能補間器４６は変更フラグを解消する。続くステップＧ１１でリニアスケール分解能補間器４６はリニアスケール位置変換テーブル４５のリニアスケール位置信号Ｓ６に基づきリニアスケール２７上で移動ステージ２２の位置を特定する。続くステップＧ１２でリニアスケール分解能補間器４６は比較器３８の方向信号Ｓ２に基づき移動ステージ２２の移動方向を特定する。こうしてリニアスケール分解能補間器４６はテーブルデータ内で対象のデータ域を特定する。特定されたデータ域内に数情報が存在すれば（ステップＧ１３）、リニアスケール分解能補間器４６はメモリー４７からそういった数情報を含む数情報信号を取得する。ステップＧ１４でリニアスケール分解能補間器４６は数情報に基づき剰余除算器４３の除数値を算出する。該当のデータ域に数情報が存在しなければ、ステップＧ１５で、リニアスケール分解能補間器４６は同一の移動方向内に存在する数情報のうち最も該当のデータ域に近いデータ域から数情報を取得する。この数情報に基づき除数値は算出される。ステップＧ１６で除数値は除数値信号に書き込まれる。除数値信号は剰余除算器４３に供給される。剰余除算器４３では除数値が更新される。その後、処理はステップＧ２に戻る。再び駆動パルス信号の出力回数は計数される。

次に、数情報の登録方法を詳述する。図１２に示されるように、ステップＨ１でリニアスケールパルスカウンター４４の出力信号が確認されると、リニアスケール分解能補間器４６はリニアスケール位置変換テーブル４５のリニアスケール位置信号Ｓ６に基づきリニアスケール２７上で移動ステージ２２の位置を特定する（ステップＨ２）。続くステップＨ３でリニアスケール分解能補間器４６は比較器３８の方向信号Ｓ２に基づき移動ステージ２２の移動方向を特定する。こうしてリニアスケール分解能補間器４６はテーブルデータ内で対象のデータ域を特定する（ステップＨ４）。ステップＨ５でリニアスケール分解能補間器４６は駆動パルスカウンター４２の出力に基づき駆動パルス信号の出力回数を計数する。ステップＨ６でリニアスケールパルスカウンター４４の出力信号が確認されるまでステップＨ５でリニアスケール分解能補間器４６は駆動パルス信号の計数を持続する。

ステップＨ６でリニアスケールパルスカウンター４４の出力信号が確認されると、ステップＨ７でリニアスケール分解能補間器４６は変更フラグの有無を確認する。変更フラグの存在が確認されると、リニアスケール分解能補間器４６は再びステップＨ５で駆動パルス信号の計数を持続する。変更フラグの不存在が確認されると、リニアスケール分解能補間器４６は、計数された駆動パルス信号の出力回数を登録する。出力回数は数情報としてメモリー４７内のテーブルデータで該当のデータ域に登録される（ステップＨ８）。

ＶＩＰＡ（ＶｉｒｔｕａｌｌｙＩｍａｇｅｄＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ）型可変波長分散補償器の構造を示す概念図である。ＶＩＰＡ型可変波長分散補償器の三次元ミラーおよび移動ステージを概略的に示す正面図である。衝撃摩擦駆動アクチュエーターの圧電素子に印加される駆動波形を示す図である。低速で収縮する衝撃摩擦駆動アクチュエーターを概略的に示す正面図である。高速で伸張する衝撃摩擦駆動アクチュエーターを概略的に示す正面図である。リニアスケールおよび光学反射式エンコーダーの構成を概略的に示す概念図である。光学反射式エンコーダーの出力信号を概略的に示す図である。移動ステージの位置制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。メモリー内に格納されるテーブルデータの概念を示す図である。移動ステージの制御方法を概略的に示すフローチャートである。除数値の設定方法を概略的に示すフローチャートである。数情報の登録方法を概略的に示すフローチャートである。

符号の説明

２３衝撃摩擦駆動アクチュエーター、２７インクリメンタル位置センサーを構成するリニアスケール、２８インクリメンタル位置センサーを構成する光学反射式エンコーダー、３５位置制御装置、３６制御部（目標位置記憶部）、３７制御部（現在位置特定部）、３８制御部（比較部）、４２制御部（駆動パルス計数部）、４３制御部（更新部）、４６分解能補間部、４７記憶部（メモリー）。

Claims

インクリメンタル位置センサーの出力に基づき所定の単位長さごとに対象物の位置を検出する工程と、
駆動パルス信号の入力ごとに前記単位長さよりも小さい変位量で衝撃摩擦駆動アクチュエーターの駆動部材の往復動を引き起こし、摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位を引き起こす工程と、
前記単位長さごとに、前記単位長さの変位を引き起こす駆動パルス信号の数を特定する数情報信号を記憶部から取得する工程と、
数情報信号で特定される駆動パルス信号の数に基づき、指定された位置に応じて駆動パルス信号の出力回数を制御する工程と
を備えることを特徴とする位置制御方法。
請求項１に記載の位置制御方法において、前記駆動パルス信号の出力回数を計数する工程と、前記インクリメンタル位置センサーの出力に基づき、前記単位長さごとに、前記計数された出力回数を区切り、前記記憶部に前記数として記録する工程をさらに備えることを特徴とする位置制御方法。
所定の単位長さごとに対象物の位置を検出するインクリメンタル位置センサーと、
駆動パルス信号の入力ごとに前記単位長さよりも小さい変位量で駆動部材の往復動を引き起こし、摩擦および滑りの働きに基づき対象物の変位を引き起こす衝撃摩擦駆動アクチュエーターと、
前記単位長さごとに、前記単位長さの変位を引き起こす駆動パルス信号の数を記憶する記憶部と、
記憶された駆動パルス信号の数に基づき、指定された位置に応じて駆動パルス信号の出力回数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする位置制御装置。
請求項３に記載の位置制御装置において、前記制御部は、前記指定された位置を特定する目標位置記憶部と、前記対象物の実位置を特定する現在位置特定部と、前記指定された位置および前記実位置の差分に基づき駆動パルス信号の出力を制御する比較部と、駆動パルス信号の出力回数を計数する駆動パルス計数部と、前記記憶された駆動パルス信号の数および前記計数された出力回数に基づき前記現在位置特定部の実位置を更新する更新部とを備えることを特徴とする位置制御装置。
請求項４に記載の位置制御装置において、前記インクリメンタル位置センサーの出力に基づき、前記単位長さごとに、前記駆動パルス計数部で計数される出力回数を区切り、前記記憶部に前記数として記録する分解能補間部をさらに備えることを特徴とする位置制御装置。