(57)【要約】【課題】  より高精度で変位量を検知できる変位量検知方法を得る。【解決手段】  粗位置での位置検出において、圧電素子３０に所定の駆動パルスを印加して、保持枠２６の変位量をＭＲセンサ３４からの位置検出パルスにより得る。次に、この変位量を、この変位に要した駆動パルス数で割って、１駆動パルス数あたりの保持枠２６の変位量を得る。そして、１駆動パルスあたりの変位量を基に、保持枠２６の所望の変位量に対応する数の駆動パルスを圧電素子３０に印加し、保持枠２６を位置決めする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子の伸びと縮みの速度を異ならせることで駆動部材を一定方向に進退させ駆動部材との間に所定の摩擦力が作用するように接触配置された被駆動部材を駆動部材の進退によって変位させる駆動装置、に適用される変位量検知方法であって、
圧電素子に与えた複数の駆動パルスと、駆動部材又は被駆動部材の変位量から、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算することを特徴とする変位量検知方法。
【請求項２】
請求項１に記載の変位量検知方法であって、
前記駆動装置が、前記駆動部材又は前記被駆動部材の一定の変位量ごとに位置検出パルスを発生する位置センサを備え、
前記位置センサから位置検出パルスが得られた区間中での前記駆動パルス数から、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算することを特徴とする変位量検知方法。
【請求項３】
請求項１に記載の変位量検知方法であって、
前記駆動装置が、前記駆動部材又は前記被駆動部材の変位方向に沿って配置され駆動部材又は被駆動部材の有無を検知する少なくとも２つの有／無センサを備え、
２つの有／無センサ間の距離と、これら有／無センサ間での駆動部材又は被駆動部材の変位に要した前記駆動パルス数とから、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算することを特徴とする変位量検知方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の変位量検知方法であって、
前記駆動装置が、前記駆動部材又は前記被駆動部材の変位方向での駆動装置全体に作用した加速度を検知する加速度センサを備え、
駆動装置による前記被駆動部材の駆動中に前記加速度センサで検知された加速度が所定値を超えた場合には、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量の演算を再度行うことを特徴とする変位量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位量検知方法に関し、さらに詳しくは、圧電素子の伸びと縮みの速度を異ならせることで駆動部材を一定方向に進退させ駆動部材との間に所定の摩擦力が作用するように接触配置された被駆動部材を駆動部材の進退によって変位させる駆動装置、に適用される変位量検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子の伸びと縮みを速度を異ならせ、これを利用して被駆動部材を駆動（変位）させる駆動装置がある。
【０００３】
たとえば特許文献１には、圧電素子を厚み方向に変位させて駆動軸を軸方向に変位させ、レンズ保持枠を光軸方向に駆動させる駆動機構が記載されている。
【０００４】
このような駆動装置（駆動機構）では、レンズ保持枠等の被駆動部材の変位量を正確に知る必要がある。特許文献１では、駆動軸を、ＭＲセンサの着磁ロッドと兼用させ、レンズ保持枠の変位による磁気抵抗素子の抵抗値の周期的変化から、移動距離を知ることが記載されている。
【０００５】
しかし、このような方法では、ＭＲセンサの分解能以上の変位量を検知することができない。
【特許文献１】特開平８−２９６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、より高精度で変位量を検知できる変位量検知方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、圧電素子の伸びと縮みの速度を異ならせることで駆動部材を一定方向に進退させ駆動部材との間に所定の摩擦力が作用するように接触配置された被駆動部材を駆動部材の進退によって変位させる駆動装置、に適用される変位量検知方法であって、圧電素子に与えた複数の駆動パルスと、駆動部材又は被駆動部材の変位量から、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この変位量検知方法では、駆動部材又は被駆動部材を所定距離だけ変位させたときの変位量を、この変位に要した圧電素子への駆動パルス数で割る。これにより、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算できるので、高精度で駆動部材又は被駆動部材の変位量を検知できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の変位量検知方法であって、前記駆動装置が、前記駆動部材又は前記被駆動部材の一定の変位量ごとに位置検出パルスを発生する位置センサを備え、前記位置センサから位置検出パルスが得られた区間中での前記駆動パルス数から、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、駆動装置として、このような位置センサを備えた構成では、位置センサからの位置検出パルスによって、駆動部材又は被駆動部材の変位量を知ることができる。そして、この変位量を、変位に要した圧電素子への駆動パルス数で割って、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を得ることができる。したがって、位置センサの分解能以上の位置精度で、駆動部材又は被駆動部材の変位量が得られる。
【００１１】
なお、この位置センサの例としては、いわゆる「ＭＲセンサ」等を挙げることができるが、これに限定されない。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の変位量検知方法であって、前記駆動装置が、前記駆動部材又は前記被駆動部材の変位方向に沿って配置され駆動部材又は被駆動部材の有無を検知する少なくとも２つの有／無センサを備え、２つの有／無センサ間の距離と、これら有／無センサ間での駆動部材又は被駆動部材の変位に要した前記駆動パルス数とから、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を演算することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、駆動装置として、このような有／無センサを少なくとも２つ備えた構成では、２つの有／無センサ間の距離があらかじめ分かっている。そして、この距離を、２つの有／無センサ間の変位に要した圧電素子への駆動パルス数で割って、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量を得ることができる。有／無センサとしては、単に駆動部材又は被駆動部材の有無を検知するだけでよいので、低コストで構成できる。
【００１４】
なお、駆動装置には、一般に駆動部材又は被駆動部材のいわゆるホームポジション（ＨＰ）を検知するためのホームポジションセンサを備えたものがある。したがって、有／無センサの少なくとも１つをホームポジションセンサと兼ねるようにすることで、さらに低コスト化を図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の変位量検知方法であって、前記駆動装置が、前記駆動部材又は前記被駆動部材の変位方向での駆動装置全体に作用した加速度を検知する加速度センサを備え、駆動装置による前記被駆動部材の駆動中に前記加速度センサで検知された加速度が所定値を超えた場合には、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量の演算を再度行うことを特徴とする。
【００１６】
駆動装置全体に、駆動部材又は被駆動部材の変位方向で所定値以上の加速度が作用すると、駆動パルスによる本来的な変位量とは異なる変位量となることがある。このような場合には、１駆動パルス当りの駆動部材又は被駆動部材の変位量の演算を再度行うので、より高精度で変位量を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上記構成としたので、より高精度で変位量を検知できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の変位量検知装置の実施形態について説明する。以下では本発明がレンズユニットに適用された場合を例に説明する。このレンズユニットは、たとえば、デジタルカメラや銀塩カメラ、さらにはいわゆるカメラ付き携帯電話等に内蔵されるものである。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１２は、外筒１４を有している。外筒１４の一端（前側）にはレンズ１６を保持する保持枠１８が取り付けられている。外筒１４の他端（後側）は部分的に縮径された縮径部１４Ｂとされており、縮径部１４Ｂにもレンズ２０が保持されている。
【００２０】
外筒１４内には、駆動軸２２及び案内軸２４が掛け渡されており、それぞれ、保持枠２６を貫通している。この保持枠２６にもレンズ２８が取り付けられている。レンズ１６、２０、２８は、共通の光軸Ｃを有するように配置され、レンズ２８の移動によって焦点調整等が行われる。
【００２１】
駆動軸２２の後側端部には、圧電素子３０が取り付けられている。圧電素子３０は、たとえば図２（Ａ）に示すように、緩やかに電圧が上昇する立ち上がり部３２Ａと、急激に電圧が降下する立ち下がり部３２Ｂとで構成された駆動パルス３２が印加されることで、矢印Ａ方向への緩やかな伸びと、矢印Ｂ方向（矢印Ａと反対方向）への急激な縮みとを繰り返す。これにより、駆動軸２２も矢印Ａ方向への緩やかな移動と、矢印Ｂ方向への急激な移動とを繰り返す。
【００２２】
ここで、駆動軸２２が矢印Ａ方向へ緩やかに移動したときには、駆動軸２２と保持枠２６との摩擦力により、保持枠２６も矢印Ａ方向へ移動する。これに対し、駆動軸２２が矢印Ｂ方向へ急激に移動したときには、保持枠２６は慣性によってその場に留まろうとする（駆動軸２２のみが矢印Ｂ方向へ移動する）。このようにして、保持枠２６及びレンズ２８を矢印Ａ方向へと変位（移動）させることができる。
【００２３】
なお、保持枠２６及びレンズ２８を矢印Ｂ方向へ変位させる場合には、図２（Ｂ）に示すように、急激に電圧が上昇する立ち上がり部３２Ａ’と、緩やかに電圧が降下する立ち下がり部３２Ｂ’で構成された駆動パルス３２’を圧電素子３０に印加すればよい。
【００２４】
案内軸２４は、上記のように保持枠２６が矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向へと変位するときに、この変位がスムーズに成されるように案内する。
【００２５】
駆動軸２２はさらに、その長手方向に沿って交互に一定間隔で、Ｎ又はＳの磁極３６が着磁されている。これに対し、保持枠２６には磁気抵抗素子３８が取り付けれられており、磁極３６と磁気抵抗素子３８とで、ＭＲセンサ３４が構成されている。保持枠２６の変位により磁気抵抗素子３８が駆動軸２２に沿って移動すると、磁極３６の洩れ磁束を磁気抵抗素子３８が横切るので、磁気抵抗素子３８の抵抗値が周期的に変化し、所定の位置検出パルスを発生させる。この位置検出パルス数をカウントすることで、保持枠２６及びレンズ２８の、矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向の変位量を知ることができる。
【００２６】
外筒１４にはホームポジションセンサ４０が取り付けられており、ホームポジションセンサ４０の位置は保持枠２６のホームポジションとされており、この位置での保持枠２６の有無を検知することができる。
【００２７】
一般に、圧電素子は１μｍ以下での伸び縮みが可能であるため、本実施形態に係るレンズユニット１２において、保持枠２６及びレンズ２８を１μｍ以下の精度で変位させることができる。
【００２８】
しかし、上記のＭＲセンサ３４では、１μｍ以下の位置検出が困難な場合もあり、たとえば、磁極３６の間隔を短くすることは、実質的に不可能あるいは高コストとなる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、以下の変位量検知方法によって、保持枠２６及びレンズ２８の変位量を検知する。
【００３０】
図３にフローチャートに示すように、この変位量検知方法では、まず、ステップＳ１１２で変位指示がなされ、ステップＳ１１４において、粗位置での位置検出を行う。具体的には、圧電素子３０に所定の駆動パルス３２又は駆動パルス３２’を印加して、保持枠２６の変位量をＭＲセンサ３４からの位置検出パルスにより得る。
【００３１】
次に、ステップＳ１１６において、上記の変位量を、この変位に要した駆動パルス数で割って、１駆動パルスあたりの保持枠２６の変位量を得る。
【００３２】
そして、ステップＳ１１８では、保持枠２６の位置決めを行う。すなわち、ステップＳ１１６でえられた１駆動パルスあたりの変位量を基にして、保持枠２６の所望の変位量に対応する数の駆動パルスを圧電素子３０に印加し、保持枠２６を位置決めする。具体的には、たとえば、保持枠２６を一旦ホームポジションへと移動させ、これを基準に所定数の駆動パルスを圧電素子３０に印加して、保持枠２６を所望の位置へと変位させる。これにより、ＭＲセンサ３４の分解能以上の高精度で保持枠２６及びレンズ２８を位置決めすることができる。
【００３３】
図４には、本発明の第２実施形態に係るレンズユニット５２が示されている。このレンズユニット５２において、第１実施形態に係るレンズユニット１２と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
このレンズユニット５２では、駆動軸２２に磁極は着磁されておらず、保持枠２６に磁気抵抗素子３８も取り付けられていない。すなわち、第２実施形態に係るレンズユニット５２では、ＭＲセンサは構成されていないが、これに代えて、さらにホームポジションセンサ５４が追加され、合計で２つのホームポジションセンサ４０、５４が外筒１４内に取り付けられている。これらのホームポジションセンサ４０、５４は、保持枠２６の移動方向に沿ってあらかじめ決められた間隔で配置されている。
【００３５】
このような構成のレンズユニット５２に適用される第２実施形態の変位量検知方法では、第１実施形態と略同様の変位量検知方法によって、保持枠２６及びレンズ２８の変位量を検知することができるが、特に、図３のステップＳ１１４の「粗位置での位置検出」において、２つのホームポジションセンサ４０、５４を使用する点が、第１実施形態と異なっている。
【００３６】
すなわち、圧電素子３０に所定の駆動パルス３２又は駆動パルス３２’を印加して、２つのホームポジションセンサ４０、５４間で保持枠２６の変位させる。これらホームポジションセンサ４０、５４の距離はあらかじめ分かっているので、この距離を、移動に要した駆動パルス数で割って、１駆動パルス数あたりの保持枠２６の変位量を得る。以後は、第１実施形態と同様の処理が行われる。
【００３７】
したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、高い精度で保持枠２６及びレンズ２８を位置決めすることができる。
【００３８】
しかも、第２実施形態に係るレンズユニット５２では、第１実施形態のＭＲセンサ３４が不要なので、低コストとなる。しかも、２つのホームポジションセンサ４０、５４の１つは、一般的なレンズユニットに備えられるホームポジションセンサをそのまま利用できるので、この点でも低コストとなる。
【００３９】
図５には、本発明の第３実施形態に係るレンズユニット７２が示されている。このレンズユニット７２は、第１実施形態に係るレンズユニット１２に対し、さらに加速度センサ７４が取り付けられているが、これ以外は、レンズユニット１２と同一の構成とされている。
【００４０】
加速度センサ７４は、保持枠２６の移動方向（矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向）でレンズユニット７２全体に作用した加速度を検知することができる。たとえば、光軸Ｃが水平面から大きく傾いている状態では、レンズユニット７２に作用する矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方法の加速度（重力）が加速度センサ７４によって検知される。また、レンズユニット７２が光軸Ｃと直交する方向に振動した場合でも、その加速度が加速度センサ７４によって検知される。
【００４１】
第３実施形態の変位量検知方法では、図６に示すように、まず、ステップＳ１２２での変位指示の次に、ステップＳ１２４において、「粗位置での位置検出」と、「加速度の検知」とを並行して行う。「粗位置での位置検出」は、第１実施形態と同様にして行われ、保持枠２６の変位量をＭＲセンサ３４からの位置検出パルスにより得る。また、「加速度の検知」では、「粗位置での位置検出」中に加速度センサ７４によって保持枠２６の移動方向での加速度を検知している。
【００４２】
ステップＳ１２６では、ステップＳ１２４において加速度センサ７４によって検知された加速度が、所定のしきい値を超えている場合があったか否かを判断し、超えている場合があったときには、ステップＳ１２４に戻る。超えている場合がなかったときには、ステップＳ１２８において、上記の変位量を、この変位に要した駆動パルス数で割って、１駆動パルス数あたりの保持枠２６の変位量を得る。
【００４３】
ステップＳ１３０では、「保持枠の位置決め」と「加速度の検知」とを並行して行う。「保持枠の位置決め」では、第１実施形態と同様にして、ステップＳ１２８でえられた１駆動パルスあたりの変位量を基にして、保持枠２６の所望の変位量に対応する数の駆動パルスを圧電素子３０に印加し、保持枠２６を位置決めする。また、「加速度の検知」では、「保持枠の位置決め」中に加速度センサ７４によって保持枠２６の移動方向での加速度を検知している。
【００４４】
ステップＳ１３２では、ステップＳ１３０において加速度センサ７４によって検知された加速度が、特に光軸方向で所定のしきい値を超えている場合があったか否かを判断し、光軸方向に超えている場合があったときには、ステップＳ１２４に戻る。超えている場合がなかったときには、ステップＳ１３４において、加速度が光軸と直交する方向で所定のしきい値を超えている場合があったか否かを判断し、光軸方向に超えている場合があったときには、ステップＳ１３０に戻る。超えている場合がなかったときには、位置決めは完了となる。
【００４５】
このように、第３実施形態では、「粗位置での位置検出」中、及び「保持枠の位置決め」中に、常に、レンズユニット７２に作用した加速度を検知している。上記したように、光軸Ｃが水平面から大きく傾斜していると、重力の影響によって、保持枠２６の変位量も、光軸Ｃが水平になっている場合と比較して変化してしまう。第３実施形態では、このような場合には、保持枠２６の変位量の検知又は位置決めを再度行うので、さらに高精度でこれらを行うことができる。
【００４６】
なお、第３実施形態に係るレンズユニット７２では、第１実施形態に係るレンズユニット１２に加速度センサ７４が取り付けられた構成を例に挙げたが、これに代えて、たとえば第２実施形態に係るレンズユニット５２に加速度センサ７４と取り付けた構成としてもよい。
【００４７】
また、上記では、保持枠２６（被駆動部材）の位置決めを行うステップ（第１実施形態ではステップＳ１１８、第２実施形態ではステップＳ１３０）まで含む処理を説明したが、位置決めを行う前段階においても、１駆動パルスあたりの変位量を知ることは可能である。したがって、本発明の変位量検知方法としては、位置決めや、これ以降のステップがない処理であっても成立する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態の変位量検知方法に係るレンズユニットの概略構造を示す断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はいずれも、本発明の第１実施形態の変位量検知方法に係るレンズユニットにおける圧電素子への印加電圧を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態の変位量検知方法での変位量検知処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態の変位量検知方法に係るレンズユニットの概略構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の変位量検知方法に係るレンズユニットの概略構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態の変位量検知方法での変位量検知処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１２   レンズユニット
１４   外筒
１６   レンズ
１８   保持枠
２０   レンズ
２２   駆動軸（駆動部材）
２４   案内軸
２６   保持枠（被駆動部材）
２８   レンズ
３０   圧電素子
３２   駆動パルス
３２Ａ 立ち上がり部
３２Ｂ 立ち下がり部
３２’ 駆動パルス
３４   ＭＲセンサ（位置センサ）
３６   磁極
３８   磁気抵抗素子
４０   ホームポジションセンサ（有／無センサ）
５２   レンズユニット
５４   ホームポジションセンサ（有／無センサ）
７２   レンズユニット
７４   加速度センサ
Ｃ     光軸
【図１】
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【図２】
2006171172.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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