JP5522961B2 - 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
ここで、移動体121、122の検出方式について説明する。移動体121、122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、122にそれぞれ設けられた移動体電極121a、122aと、振動基板103に設けられた振動基板電極111、112とを用いて行う。移動体電極121a、122aと振動基板電極111、112とのそれぞれが対向する部分はそれぞれコンデンサとしてみることができる。
移動体電極121a、122aと振動基板電極111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121a、122aと振動基板電極112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121、122の振動基板103に対する相対的な位置を検出することができる。
例えば、移動体121、122を図1又は図2において、紙面右側に移動させると移動体電極121a、122aと振動基板電極112との対向面積が大きくなるため、振動基板電極112と移動体電極121a、122aとの間の静電容量は大きくなる。一方で、移動体電極121、122と振動基板電極111との対向面積は次第に小さくなるため、振動基板電極111と移動体電極121a、122aとの間の静電容量も小さくなる。これら静電容量の差分を取れば、静電容量の大小関係から移動体の位置を高精度に把握することが可能である。
X1=l/(An−Bn) ・・・(I)
このX1は、現在(キャリブレーション時)の静電容量と組み立て時に設定された移動限界距離(l)を関連付けた比率値となる。算出された比率X1は比率記憶部132cや、例えばCPUに記憶され、以上でキャリブレーションが終了する。なお、距離lは、慣性駆動アクチュエータ100の組み立て時に規定されているものでも良く、また突き当て部105,106に規定されるものでも良いる。
絶対位置=移動体121の現在位置での静電容量×X1 ・・・(II)
次に、図8、図9を参照しつつ、第2実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ200の構成について説明する。図8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200を含む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9は、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8においては、突き当て部205、206の図示を省略している。
次に、図10、図11を参照しつつ、第3実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ300の構成について説明する。図10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300を含む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11は、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10においては、突き当て部305、306の図示を省略している。
次に、図12、図13を参照しつつ、第4実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ400の構成について説明する。図12は、本発明の第4実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ400を含む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13は、慣性駆動アクチュエータ400の構成を示す側面図である。なお、図12においては、突き当て部405、406の図示を省略している。
次に、図14、図15を参照しつつ、第5実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ500の構成について説明する。図14は、本発明の第5実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ500を含む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500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505、506の図示を省略している。
次に、図16、図17を参照しつつ、第6実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ600の構成について説明する。図16は、本発明の第6実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ600を含む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17は、慣性駆動アクチュエータ600の構成を示す側面図である。なお、図16においては、突き当て部605、606の図示を省略している。
この場合は、まず、全ての移動体を一方の移動限界位置へ移動させる。次に、全ての移動体を他方の移動限界位置へ移動させる。ここで、各移動体の移動限界位置は、図7について説明したキャリブレーションと同様に、突き当て部又は突き当て部に順次接触したほかの移動体によって定まる。
摩擦の状態はそれぞれの移動体が完全に同じ可能性は低い。限界位置まで移動させる、位置と静電容量の関連付けは問題ないが、同時に1駆動波形あたりの移動量を測定することは速度がそれぞれ異なり、ぶつかる可能性が高いため、困難と考えられる。その場合、1駆動波形あたりの移動量を測定する移動体以外を、1駆動波形あたりの移動量を測定する移動体とは逆方向へ完全に移動させる。そのときできた空間が、1駆動波形あたりの移動量を測定する移動体の移動限界距離となる。キャリブレーションを行わない移動体は、固着ステップとし、動かないようにする。1駆動波形あたりの移動量の測定方法は1群と同様である。
次に、図18、図19を参照しつつ、第7実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ700の構成について説明する。図18は、本発明の第7実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ700を含む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19は、慣性駆動アクチュエータ700の構成を示す側面図である。なお、図18においては、突き当て部705、706の図示を省略している。
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、112 振動基板電極
115 絶縁層
121 移動体
121a 移動体電極
122 移動体
122a 移動体電極
131 静電容量検出回路
132 制御回路
133 駆動回路
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、213 振動基板電極
215 絶縁層
221 移動体
221a 移動体電極
222 移動体
222a 移動体電極
231 静電容量検出回路
232 制御回路
233 駆動回路
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 振動基板電極
315 絶縁層
321 移動体
321a 移動体電極
322 移動体
322a 移動体電極
331 静電容量検出回路
332 制御回路
333 駆動回路
400 慣性駆動アクチュエータ
401 固定部材
402 圧電素子
403 振動基板
404 バネ
405、406 突き当て部
407 永久磁石
411、412 振動基板駆動電極
415 絶縁層
416、417 振動基板位置検出電極
421 移動体
421a 移動体電極
422 移動体
422a 移動体電極
431 静電容量検出回路
432 制御回路
433 駆動回路
500 慣性駆動アクチュエータ
501 固定部材
502 圧電素子
503 振動基板
504 バネ
505、506 突き当て部
507 永久磁石
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521 移動体
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522 移動体
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622 移動体
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623 移動体
623a 移動体電極
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700 慣性駆動アクチュエータ
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703 振動基板
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721 移動体
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723a 移動体電極
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733 駆動回路
Claims (17)
- 移動手段により往復移動される振動基板に対して、慣性により、複数の移動体のうちの対象となる対象移動体が、一方及び他方の移動限界位置間を移動するように駆動を行い、静電容量によって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、
前記対象移動体に設けられた移動体電極と、前記振動基板に設けられた振動基板電極と、が対向する部分の静電容量を、前記一方及び他方の移動限界位置において検出する静電容量検出ステップと、
前記静電容量検出ステップにおいて検出された、前記一方及び他方の移動限界位置の静電容量を記憶する静電容量記憶ステップと、
前記静電容量記憶ステップにおいて記憶された前記一方及び他方の前記移動限界位置での静電容量と、前記一方及び他方の前記移動限界位置間の移動限界距離との比率を算出する比率演算ステップと、
を備え、
前記比率算出ステップで算出した前記比率と前記移動体の現在位置での静電容量を用いた、前記一方及び他方の前記移動限界位置間における前記移動体の絶対位置の算出を可能とするとともに、
前記一方及び他方の移動限界位置の少なくとも一方は、前記対象移動体が対象以外の移動体に突き当たる位置であ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移動範囲において、前記対象移動体の位置と前記静電容量とが比例関係であ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。
- 前記静電容量記憶ステップにおいて記憶された静電容量を比較する静電容量比較ステップを有することを特徴とする請求項1又は請求項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。
- 前記対象移動体は複数であって、互いに同時にキャリブレーションを行う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。
- 前記対象以外の移動体を前記振動基板に固着させる固着ステップを備えることを特徴とする請求項1から請求項4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。
- 1駆動波形あたりの移動量の計算は、それぞれの移動体について、同時に行う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。
- 1駆動波形あたりの移動量の計算は、それぞれの移動体について、個別に行う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。
- 前記移動体が駆動信号を入力せず、停止しているにも関わらず、静電容量が変化した際に、位置情報と静電容量の関係に誤差が発生したことを検知し、再度キャリブレーションを促す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。
- 前記一方の移動限界位置から前記他方の移動限界位置への方向の1駆動波形あたりの移動量と、前記他方の移動限界位置から前記一方の移動限界位置への方向の1駆動波形あたりの移動量と、をそれぞれ測定、計算し、各1駆動波形あたりの移動量を一方または個別に記憶することを特徴とする請求項1から請求項8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1駆動波形あたりの移動量を計算する際に、少なくとも1度、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移動範囲の中心付近へ移動することを特徴とする請求項1から請求項9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。
- 前記振動基板電極が複数あり、それぞれの振動基板電極と前記移動体電極との静電容量を比較、演算することにより、前記移動体の位置情報を算出することを特徴とする請求項1から請求項10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。
- 前記振動基板電極が、駆動用電極及び位置検出用電極の一方または両方を持つことを特徴とする請求項1から請求項11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。
- キャリブレーションの結果を確認するための確認ステップを有することを特徴とする請求項1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のキャリブレーション方法。
- 前記確認ステップにおいて、正しくキャリブレーションが行われていないことが確認された場合には、再度キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項13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。
- 移動手段により往復移動される振動基板と、
前記移動手段に駆動信号を印加する駆動回路と、
前記振動基板に対して慣性により移動する複数の移動体と、
を備えた慣性駆動アクチュエータ装置であって、
前記複数の移動体のうちの対象となる対象移動体が、慣性により、一方及び他方の移動限界位置間を移動し、
前記一方及び他方の移動限界位置の少なくとも一方は、前記対象移動体が対象以外の移動体に突き当たる位置であり、
さらに、慣性駆動アクチュエータ装置は、
前記移動体に設けられた移動体電極と前記振動基板に設けられた振動基板電極とが対向する部分の静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記静電容量検出回路からの静電容量を記憶する静電容量記憶部と、
前記静電容量記憶部に記憶された静電容量と前記移動限界距離との比率を算出する比率演算部と、
前記比率演算部によって計算された比率を記憶する比率記憶部と、
前記静電容量検出回路によって検出された静電容量と前記比率記憶部に記憶された比率とに基づいて、前記移動体の現在位置を計算する現在位置演算部と、
前記現在位置演算部によって計算された現在位置と目的位置との差分とから、前記移動手段に対する駆動信号を演算する駆動信号演算部と、
を備えることを特徴とする慣性駆動アクチュエータ装置。 - 前記移動体は導電材料を含むことを特徴とする請求項15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るとともに、前記移動体が磁性材料を含むことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
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