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
【課題】静電容量の大きさに拘わらず、精度の高い位置検出を行うことのできる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を提供する。
【解決手段】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、移動体の駆動を行う駆動ステップと、移動体に設けられた移動体電極と、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、出力ステップにて出力された第１信号が移動体電極と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、受信ステップで得られた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、を備える。
【解決手段】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、移動体の駆動を行う駆動ステップと、移動体に設けられた移動体電極と、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、出力ステップにて出力された第１信号が移動体電極と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、受信ステップで得られた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、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来のアクチュエータ９２０の構成を示す側面図である。図１６に示すように、アクチュエータ９２０は、電気機械変換素子の１つである圧電素子９１１、駆動軸９１２、駆動軸９１２に摩擦結合した移動体９１３、及び、アクチュエータ９２０のフレーム９１４を備える。圧電素子９１１の一端はフレーム９１４に固定され、圧電素子９１１の他端には駆動軸９１２が固定されている。
【０００３】
また、検出部材９２１は、移動体９１３の位置を静電容量に基づいて検出するための固定電極を構成するもので、移動体９１３の移動方向に沿って平行に、非接触の状態で配置され、フレーム９１４に固定されている。駆動軸９１２、移動体９１３、及び検出部材（固定電極）９２１は、導電性の材料で構成されている。検出部材９２１は、移動体９１３に対向する面に、検出部材９２１を構成しており、検出部材９２１と移動体９１３とは間隔Ｄを隔てて対向して静電容量Ｃのコンデンサを形成している。
【０００４】
図１７は、検出部材９２１の構成及び移動体９１３との関係を示す平面図である。図１７に示すように、検出部材９２１は、絶縁体９２１ｐの上に、直角三角形の第１電極９２１ａと第２電極９２１ｂとが、斜辺を対向させて形成されている。駆動回路９１８（図１６）から出力された駆動信号は、圧電素子９１１に印加されると共に、駆動軸９１２を経て移動体９１３にも供給される。
【０００５】
図１７に示す状態例のように、移動体９１３と第１電極９２１ａとが互いに対向するとともに、移動体９１３と第２電極９２１ｂとが互いに対向しており、それぞれ静電容量結合している。このため、移動体９１３に印加された駆動信号は、第１電極９２１ａ及び第２電極９２１ｂに向けてそれぞれ流れる。第１電極９２１ａ及び第２電極９２１ｂに向けて流れる電流ｉは検出回路９１９で検出され、制御回路９１７に入力される。
【０００６】
ここで、一例として、移動体９１３が、第１電極９２１ａ側から第２電極９２１ｂ側に向けて矢印ａ方向（図１７）に移動する場合について説明する。移動体９１３の移動により、移動体９１３と第１電極９２１ａとの間の対向電極面積は次第に減少して両者間の静電容量Ｃａは次第に減少する一方、移動体９１３と第２電極９２１ｂとの間の対向電極面積は次第に増加して両者間の静電容量Ｃｂは次第に増加する。従って、移動体９１３の移動にともなって、移動体９１３から第１電極９２１ａに流れる電流ｉａは次第に減少し、移動体９１３から第２電極９２１ｂに流れる電流ｉｂは次第に増加する。
【０００７】
これに対して、移動体９１３が第２電極９２１ｂ側から第１電極９２１ａ側に向けて、矢印ａと反対方向に移動する場合は、移動体９１３と第１電極９２１ａとの間の対向電極面積は次第に増加して両者間の静電容量Ｃａは次第に増加するとともに、移動体９１３と第２電極９２１ｂとの間の対向電極面積は次第に減少して両者間の静電容量Ｃｂは次第に減少する。したがって、移動体９１３から第１電極９２１ａに流れる電流ｉａは次第に増大し、移動体９１３から第２電極９２１ｂに流れる電流ｉｂは次第に減少する。
【０００８】
以上のように、移動体９１３の移動にともなって増減する、電流ｉａの大きさと電流ｉｂの大きさとを互いに比較することで、移動体９１３の検出部材９２１に対する位置を求めることができるほか、電流ｉａ及び電流ｉｂの大きさが変化する方向により移動体９１３の移動方向を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１８５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のアクチュエータ９２０では、湿度、温度、重力、経年変化などの影響により、組み立て時より静電容量が変化しまうことがある。ここでは、移動体９１３と検出部材９２１との静電容量測定している。静電容量が大きい場合は、抵抗値が下がり、受信する検出信号の電圧や電流が大きくなり、Ａ／Ｄ変換器にてエラー、誤判定、又は故障が発生するおそれがある。逆に、静電容量が小さい場合は、抵抗値が上がり、受信検出信号の電圧や電流が小さくなり、Ａ／Ｄ変換を効率よく使用できず、位置検出精度を悪化させてしまう。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、静電容量の大きさに拘わらず、精度の高い位置検出を行うことのできる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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、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、移動体の駆動を行う駆動ステップと、移動体に設けられた移動体電極と、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、出力ステップにて出力された第１信号が移動体電極と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、受信ステップで得られた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、を備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、演算ステップにおける最適第１信号の演算後に、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が好ましい。
【００１４】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法において、確認ステップは、第２信号が、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が好ましい。
【００１５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、判定ステップにおいて、第２信号が最適第２信号に等しくないと判定された場合に、演算ステップにて演算された最適第１信号を補正演算することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、移動体に対して、同一場所にて、２回以上第１信号を出力する場合、異なる信号を出力することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法において、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、演算ステップは、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置のそれぞれについて最適第１信号を演算することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、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が好ましい。
【００１９】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、一方の移動限界位置から、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が好ましい。
【００２０】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、移動体が複数ある場合、個別に最適第１信号をもつことが好ましい。
【００２１】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、移動体が複数ある場合、それぞれについての最適第１信号が統一されていることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ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を有することが好ましい。
【００２３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置は、移動体の駆動を行う駆動部と、移動体に設けられた移動体電極と、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、第１信号出力部にて出力された第１信号が移動体電極と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、第１信号受信部により受信した受信信号に基づいて最適第１信号を演算する演算部と、を具備することを特徴としている。
【００２４】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置において、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、検出電極が、移動体と振動部材の間に配置されることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体電極との間に静電引力を発生させる検出電極と、振動部材と移動体との摩擦力を制御する駆動電極と、を併用することが好ましい。
【００２６】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置は、検出電極が複数配置されていることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置は、移動体が複数配置することもできる。
【００２８】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置において、移動体は導電材料にて形成されることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置において、振動基板の移動体とは反対側に永久磁石が配置され、移動体が磁性材料を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る、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は、静電容量の大きさに拘わらず、精度の高い位置検出を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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】本発明の第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る、確認ステップを含んだキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図６】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】本発明の第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１０】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１３】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図１４】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】本発明の第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１６】従来のアクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１７】従来の検出部材の構成及び移動体との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明に係る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の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３３】
（第１実施形態）
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。
【００３４】
第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、慣性駆動アクチュエータ１００と、慣性駆動アクチュエータ１００に接続された、駆動部１３３、演算部１４１、出力部１４２、及び受信部１４３と、を備える。
【００３５】
慣性駆動アクチュエータ１００は、固定部材１０１と、圧電素子１０２と、固定部材１０１上に変位可能に載置された振動基板１０３と、バネ１０４と、固定部材１０１上に形成された突き当て部１０５、１０６と、振動基板１０３上に配置された検出電極１１１（振動基板電極）と、移動体１２１と、を備える。また、固定部材１０１の下側には永久磁石１０７が配置されている。
【００３６】
固定部材１０１の内側面１０１ａには、圧電素子１０２の一端が隣接している。この圧電素子１０２の他端は、振動基板１０３の右側面１０３ａに隣接している。
【００３７】
バネ１０４は、振動基板１０３を介して圧電素子１０２と対向するように配置されている。すなわち、バネ１０４は、一端が固定部材１０１の内側面１０１ｄに隣接するとともに、他端が振動基板１０３の左側面１０３ｄに隣接している。
【００３８】
慣性駆動アクチュエータ１００においては、圧電素子１０２が伸張して振動基板１０３が変位したときにバネ１０４が振動基板１０３を支持し、圧電素子１０２が収縮すると、振動基板１０３はバネ１０４の弾性力によってもとの位置へ変位する。すなわち、バネ１０４は、圧電素子１０２の伸縮を振動基板１０３へ伝達する補助を行っている。なお、圧電素子１０２の両端及びバネ１０４の両端は、固定部材１０１及び／又は振動基板１０３に固定されていてもよい。
【００３９】
振動基板１０３の上面には検出電極１１１が形成され、検出電極１１１の上面には絶縁層１１５が形成されている。検出電極１１１上には、絶縁層１１５を介して、移動体１２１が載置されている。移動体１２１の下面、すなわち検出電極１１１に対向する面には、移動体電極１２１ａが形成されている。
【００４０】
検出電極１１１は、振動基板１０３の長手方向において、バネ１０４側から圧電素子１０２側へ向かうにつれて振動基板電極幅が狭くなる三角形状の平面形状を備える。このように振動基板１０３の長手方向において検出電極１１１の幅が変化することにより、移動体１２１が一方の移動限界位置（突き当て部１０５に突き当たった位置）から他方の移動限界位置（突き当て部１０６に突き当たった位置）に移動するにつれて、移動体１２１の移動体電極１２１ａとの間の静電容量が変化する。さらに、検出電極１１１の平面形状を三角形状としているため、一方の移動限界位置から他方の移動限界位置までの移動範囲内において、移動体の位置と静電容量とが比例関係となる。
【００４１】
移動体１２１は、振動基板１０３の変位にともなって、長板状の振動基板１０３の長手方向（図１、図２の左右方向）において、絶縁層１１５と摺動しつつ移動可能である。なお、移動体１２１は、磁性材料又は導電材料で形成することが好ましい。
【００４２】
固定部材１０１のバネ１０４側の端部上面には、バネ１０４、及び、絶縁層１１５のバネ１０４側の端部を上から覆うように突き当て部１０５が形成されている。また、固定部材１０１の圧電素子１０２側の端部上面には、圧電素子１０２、及び、絶縁層１１５の圧電素子１０２側の端部を上から覆うように突き当て部１０６が形成されている。
【００４３】
突き当て部１０５、１０６により、移動体１２１の移動範囲が規制される。すなわち、移動体１２１が突き当て部１０５、１０６とそれぞれ接触する位置が両端の移動限界位置であり、これらの移動限界位置間の距離が移動体１２１の移動できる最大距離（移動限界距離）となる。
【００４４】
圧電素子１０２、検出電極１１１、移動体１２１の移動体電極１２１ａには、これらを駆動させるための駆動電圧を印加するための駆動部１３３が接続されている。
【００４５】
なお、詳細な説明は省略するが、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、移動体１２１の移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間の静電容量を検出するための静電容量検出回路を検出電極１１１に接続するとともに、静電容量検出回路からの出力信号を入力する制御回路を備えることが好ましい。制御回路は、静電容量検出回路からの出力信号に基づいて駆動信号を生成し、駆動部１３３に出力する。
【００４６】
さらに、移動体電極１２１ａには出力部１４２が接続され、検出電極１１１には、受信部１４３が接続されている。出力部１４２及び受信部１４３は、演算部１４１に接続されている。
【００４７】
出力部１４２は、移動体１２１に設けられた移動体電極１２１ａと、移動体電極１２１ａと対向して設けられた検出電極１１１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。
【００４８】
受信部１４３は、出力部１４２から移動体電極１２１ａへ出力された第１信号が移動体電極１２１ａと検出電極１１１を通過した結果得られる第２信号を受信する。受信部１４３は、内蔵するＡ／Ｄ変換器によって、受信した第２信号をデジタル信号に変換して、演算部１４１へ出力する。
【００４９】
演算部１４１は、受信部１４３がＡ／Ｄ変換した第２信号に基づいて最適第１信号及び最適第２信号を演算する。演算された最適第１信号は、出力部１４２によって移動体電極１２１ａに出力され、受信部１４３は、最適第１信号が移動体電極１２１ａと検出電極１１１を通過した結果得られる第２信号を受信する。演算部１４１は、この第２信号と最適第２信号とが等しいか否かを判定し、判定結果によって、最適第１信号が最適か否かを確認する。第２信号と最適第２信号が等しくないという判定結果であった場合、演算部１４１は、最適第１信号の出力によって得られた第２信号と最適第２信号とが等しくなるように、最適第１信号を補正演算する。演算部１４１は、移動体１２１が一方の移動限界位置と他方の移動限界位置のそれぞれにあったときについて、最適第１信号を算出する。
【００５０】
ここで、移動体１２１の検出方式について説明する。
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。
【００５１】
移動体電極１２１ａと検出電極１１１との対向する部分の面積に相当する静電容量の変化を検出することによって、移動体１２１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。
【００５２】
第１実施形態では移動体１２１が一方の移動限界位置から他方の移動限界位置に移動するにつれて、移動体１２１と検出電極１１１との間の静電容量が減少するように構成されている。
【００５３】
なお、移動限界位置は、突き当て部１０５、１０６のいずれ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。
【００５４】
以上の構成により、圧電素子１０２に駆動電圧を印加し、圧電素子１０２の変位方向に振動基板１０３を変位させる。このように振動基板１０３が変位すると、振動基板１０３上の移動体１２１は、突き当て部１０５、１０６によって定まる移動限界位置間の移動範囲内において、慣性により移動可能で、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との対向する部分の面積に相当する静電容量変化を検出し、振動基板１０３に対する相対的な位置を検出することが可能である。
【００５５】
つづいて、移動体１２１が右方向（突き当て部１０６側へ向かう方向）に移動する場合を例にとって、慣性駆動アクチュエータ１００の駆動原理をより具体的に説明する。
【００５６】
まず、駆動部１３３から急峻な立ち上がりの電圧を圧電素子１０２へ印加すると、圧電素子１０２は、急激に伸張して左方向（バネ１０４側へ向かう方向）へ変位する。圧電素子１０２のこの動きに伴って、振動基板１０３も急激に左方向へ変位する。
【００５７】
このとき、振動基板１０３に形成された検出電極１１１の電圧と、移動体１２１の移動体電極１２１ａの電圧と、を同電位にしてあると、検出電極１１１と移動体電極１２１ａとの間に静電引力が発生しないため、移動体１２１の慣性により、移動体１２１はその位置に留まる。
【００５８】
次に、圧電素子１０２への印加電圧を急峻に立ち下げると、圧電素子１０２は急激に縮む。その際、圧電素子１０２と振動基板１０３とを押圧するバネ１０４の弾性復元力とともに、圧電素子１０２が急激に右方向へ変位する。圧電素子１０２のこの動きに伴い、振動基板１０３も急激に右方向へ変位する。
【００５９】
このとき、振動基板１０３の検出電極１１１の電圧と、移動体１２１の移動体電極１２１ａの電圧と、の間に電位差を与えて静電引力（静電吸着力）を発生させると、検出電極１１１と移動体１２１の移動体電極１２１ａとの間の摩擦力が増大する。従って、振動基板１０３の変位とともに移動体１２１も右方向へ移動する。
【００６０】
つまりは、振動基板１０３の検出電極１１１と移動体１２１の移動体電極１２１ａは、移動体１２１と振動基板１０３との摩擦力を制御する駆動電極を兼用する構成であって、以上の操作を繰り返すことにより、移動体１２１を振動基板１０３に対して右方向へ移動させることができる。
【００６１】
次に、図３から図５を参照して、慣性駆動アクチュエータ１００のキャリブレーション方法について説明する。
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。
【００６２】
図３は、慣性駆動アクチュエータ１００のキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。図３に示すキャリブレーションでは、まず、移動体１２１を一方の移動限界位置へ移動するのに十分な数の駆動パルスを駆動部１３３より出力する。これにより、移動体１２１は、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間の静電容量が大きなバネ１０４側に移動し、突き当て部１０５に当接する（ステップＳ１０１、駆動ステップ）。
【００６３】
次に、出力部１４２は、移動体電極１２１ａに対して、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間の静電容量を検出するための第１信号を出力する（ステップＳ１０２、出力ステップ）。ここで、第１信号は、どのような波形であっても構わないが、正弦波が望ましい。また、第１信号を出力するのは、移動体電極１２１ａでも、検出電極１１１でも構わないが、移動体電極１２１ａが望ましい。
【００６４】
出力部１４２が出力した第１信号は移動体電極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、第２信号として受信部１４３に受信される（ステップＳ１０３、受信ステップ）。受信部１４３が受信する第２信号は、電圧又は電流である。
【００６５】
つづいて、受信ステップ（ステップＳ１０３）で得られた第２信号に基づいて、演算部１４１は、最適第１信号を演算（算出）する（ステップＳ１０４、演算ステップ）。算出された最適第１信号は、ｌ４１が有する記憶部に保存される。また、演算ステップにおいて、演算部１４１は、最適第１信号に対応する最適第２信号を算出し、記憶部に保存する。最適第２信号は、最適第１信号が移動体電極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たことにより得られると見込んだ信号である。
【００６６】
出力部１４２から出力された第１信号と、受信部１４３が受信した第２信号と、の間には電位差が発生する。その電位差を用いて、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間のうち通過した部分で形成されるコンデンサのインピーダンスが測定でき、現在の静電容量を知ることができる。
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。
【００６７】
このように測定された静電容量に基づいて、最適第１信号を計算することができる。最適第１信号とは、出力部１４２から出力する信号であって、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間を通過して受信部１４３が受信する信号が、Ａ／Ｄ変換器に入力可能な最大電圧値に近い電圧となる信号を言う。
【００６８】
図４は、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
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。
【００６９】
最適第１信号を算出する方法としては、出力部１４２からの出力電圧を変化させる方法、出力部１４２から出力する信号の周波数を変化させる方法、又は、その両方を変化させる方法がある。
【００７０】
最適第１信号は、その演算後に最適であったか否かの確認を行うことが好ましい。以下に、最適第１信号の確認を含んだキャリブレーションの流れについて、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は、確認ステップを含んだキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【００７１】
図５に示すキャリブレーションは、図３のキャリブレーションに、確認ステップとしてのステップＳ１５５〜Ｓ１５７、及び、補正演算ステップとしてのステップＳ１５８を加えたものである。したがって、図５のステップＳ１５１〜Ｓ１５４は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０４にそれぞれ対応するため、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
演算ステップ（ステップＳ１５４）で算出された最適第１信号は、出力部１４２によって、移動体電極１２１ａに対して出力される（ステップＳ１５５）。出力部１４２が出力した最適第１信号は移動体電極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、第２信号として受信部１４３に受信される（ステップＳ１５６）。受信された信号は、受信部１４３内のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されて演算部１４１へ出力される。
【００７３】
受信部１４３からデジタル信号を受けた演算部１４１は、その信号に基づいて、最適第１信号が、正しいか否かを判定する（ステップＳ１５７、判定ステップ）。この判定ステップでは、最適第２信号と、最適第１信号を出力したことにより受信部１４３で受信された第２信号と、が等しいか否かを判定する。さらに、演算部１４１は、判定対象として受信部１４３が受信してＡ／Ｄ変換器に入力する第２信号が、Ａ／Ｄ変換器の変換許容範囲を超えていたか否かも判定する。
【００７４】
判定の結果、受信された第２信号が、最適第２信号と等しく、かつ、Ａ／Ｄ変換器の変換許容範囲内に収まっていた場合、最適第１信号が最適であったと判断してキャリブレーションを終了する。
【００７５】
これに対して、判定の結果、受信された第２信号が最適第２信号と等しくない場合は、第２信号が最適第２信号と等しくなるように、最適第１信号を補正演算する（ステップＳ１５８、補正演算ステップ）。また、受信された第２信号が、Ａ／Ｄ変換器の変換許容範囲を超えていた場合、第２信号がＡ／Ｄ変換器の変換許容範囲内に収まるように、最適第１信号を補正演算する。
【００７６】
つづいて、補正演算ステップで補正された最適第１信号を用いて再度確認ステップ（ステップＳ１５５〜Ｓ１５７）を実行して、最適第１信号が最適か否かを確認する。
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。
【００７７】
ここで、補正演算ステップ（ステップＳ１５８）では、補正演算した、最適第１信号及び最適第２信号を演算部１４１内の記憶部に保存し、補正前の最適第１信号及び最初の第１信号と、補正後の最適第１信号と、が異なる信号とすることが好ましい。すなわち、移動体１２１に対して、同一場所にて、２回以上第１信号（最適第１信号）を出力する場合、異なる信号を出力することが好ましい。
【００７８】
また、最初に出力する第１信号は、受信部１４３のＡ／Ｄ変換の変換許容範囲内に入る信号とすることが好ましい。別言すると、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。
【００７９】
（第２実施形態）
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。
【００８０】
第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置（図６、図７）においては、２枚の検出電極２１１、２１２を備える点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と同様である。
【００８１】
第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、慣性駆動アクチュエータ２００と、慣性駆動アクチュエータ２００に接続された、駆動部２３３、演算部２４１、出力部２４２、及び受信部２４３と、を備える。ここで、第２実施形態の固定部材２０１（内側面２０１ａ、２０１ｄ）、圧電素子２０２、振動基板２０３（側面２０３ａ、２０３ｄ）、バネ２０４、永久磁石２０７、移動体２２１、移動体電極２２１ａ、駆動部２３３、演算部２４１、出力部２４２、受信部２４３は、第１実施形態の固定部材１０１（内側面１０１ａ、１０１ｄ）、圧電素子１０２、振動基板１０３（側面１０３ａ、１０３ｄ）、バネ１０４、永久磁石１０７、移動体１２１、移動体電極１２１ａ、駆動部１３３、演算部１４１、出力部１４２、受信部１４３にそれぞれ対応するため、これらについての詳細な説明は省略する。
【００８２】
検出電極２１１、２１２は、振動基板２０３の上面に形成され、検出電極２１１、２１２の上面には絶縁層２１５が形成されている。検出電極２１１、２１２上には、絶縁層２１５を介して、移動体２２１が載置され、これにより、検出電極２１１、２１２は、移動体電極２２１ａと対向する。
【００８３】
圧電素子２０２、検出電極２１１、２１２、移動体２２１の移動体電極２２１ａには、これらを駆動させるための駆動電圧を印加するための駆動部２３３が接続されている。
【００８４】
第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体電極２２１ａと検出電極２１１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２２１ａと検出電極２１２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２２１の振動基板２０３に対する相対的な位置を検出することができる。
【００８５】
例えば、移動体２２１を、図６又は図７において紙面右側に移動させると移動体電極２２１ａと検出電極２１２との対向面積が大きくなるため、検出電極２１２と移動体電極２２１ａとの間の静電容量は大きくなる。一方で、移動体電極２２１ａと検出電極２１１との対向面積は次第に小さくなるため、検出電極２１１と移動体電極２２１ａ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。
【００８６】
第２実施形態の慣性駆動アクチュエータでは、移動体２２１が一方の移動限界位置（突き当て部２０５に突き当たった位置）から他方の移動限界位置（突き当て部２０６に突き当たった位置）に移動するにつれて、移動体２２１と振動基板電極との間の静電容量が増加するように構成するとよい。さらに、一方の移動限界位置から他方の移動限界位置までの移動範囲内において、移動体の位置と静電容量とが比例関係にあることが好ましい。
【００８７】
なお、移動限界位置は、突き当て部２０５、２０６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。
【００８８】
以上の構成により、圧電素子２０２に駆動電圧を印加し、圧電素子２０２の変位方向に振動基板２０３を変位させる。このように振動基板２０３が変位すると、振動基板２０３上の移動体２２１は、突き当て部２０５、２０６によって定まる移動限界位置間の移動範囲内において、慣性により移動可能で、移動体電極２２１ａと検出電極２１１、２１２との対向する部分の面積に相当する静電容量変化を検出し、振動基板２０３に対する相対的な位置を検出することが可能である。
【００８９】
ここで、移動体２２１が右方向（突き当て部２０６側へ向かう方向）に移動する場合を例にとって、慣性駆動アクチュエータ２００の駆動原理をより具体的に説明する。
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。
【００９０】
このとき、振動基板２０３に形成された検出電極２１１、２１２の電圧と、移動体２２１の移動体電極２２１ａの電圧と、を同電位にしてあると、検出電極２１１、２１２と移動体電極２２１ａとの間に静電吸着力が発生しないため、移動体２２１の慣性により、移動体２２１はその位置に留まる。
【００９１】
次に、圧電素子２０２への印加電圧を急峻に立ち下げると、圧電素子２０２は急激に縮む。その際、圧電素子２０２と振動基板２０３とを押圧するバネ２０４の弾性復元力とともに、圧電素子２０２が急激に右方向へ変位する。圧電素子２０２のこの動きに伴い、振動基板２０３も急激に右方向へ変位する。このとき、振動基板２０３の検出電極２１１、２１２の電圧と、移動体２２１の移動体電極２２１ａの電圧と、の間に電位差を与えて静電吸着力を発生させると、検出電極２１１、２１２と移動体２２１の移動体電極２２１ａとの間の摩擦力が増大する。従って、振動基板２０３の変位とともに移動体２２１も右方向へ移動する。
【００９２】
以上の操作を繰り返すことにより、移動体２２１を振動基板２０３に対して右方向へ移動させることができる。
【００９３】
次に、図８を参照して、慣性駆動アクチュエータ２００のキャリブレーション方法について説明する。図８は、慣性駆動アクチュエータ２００のキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
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。
【００９４】
図８のステップＳ２０１からＳ２０８は、一方の移動限界位置における最適第１信号Ｖ１を演算（ステップＳ２０４）した後に、その信号が最適か否かを確認（ステップＳ２０５からＳ２０７）し、最適でなければ補正（ステップＳ２０８）を行うものであって、各ステップは図５のステップＳ１５１からＳ１５８にそれぞれ対応する。
【００９５】
さらに、ステップＳ２０９からＳ２１６は、他方の移動限界位置における最適第１信号Ｖ２を演算（ステップＳ２１２）した後に、その信号が最適か否かを確認（ステップＳ２１３からＳ２１５）し、最適でなければ補正（ステップＳ２１６）を行うものであって、各ステップは図５のステップＳ１５１からＳ１５８にそれぞれ対応する。
【００９６】
第２実施形態のキャリブレーション方法では、上述のステップＳ２１０からステップＳ２１６の後に、最適第１信号Ｖ１、Ｖ２の比較を行い、最適第１信号を決定する（ステップＳ２１７）。
【００９７】
ここで、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置における最適第１信号の取り扱いについて、図９から図１１を参照して説明する。ここで、図９（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの慣性駆動アクチュエータ２００の構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるとき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。図１０（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。図１０において、破線はＡ／Ｄ変換器に入力可能な最大電圧値を、白丸は最適第１信号及び最適第２信号の組合せを、実線は第１信号と第２信号の関係を、それぞれ示す。
【００９８】
まず、理想状態として、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるとき（図９（ａ））の移動体電極２２１ａと検出電極２１１との間の静電容量が、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるとき（図９（ｂ））の移動体電極２２１ａと検出電極２１２との間の静電容量に等しい場合について説明する。この場合を示す、図１０では、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置における第１信号と第２信号との関係は互いに同一になる。
【００９９】
最適第１信号の選択方法には、周波数を固定し電圧を変化させる方法と、電圧を固定し周波数を振る方法、及び、電圧と周波数の両方を振る方法がある。ここでは、周波数を固定し電圧を変化させる方法により最適第１信号を選択する方法を例に挙げて説明する。
【０１００】
図１０に示す理想状態では、一方の移動限界位置での静電容量値と他方の移動限界位置での静電容量値が互いに等しく、かつ、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係は互いに同じになる。したがって、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１と他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２が同じとなるため、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置のどちらの最適第１信号を選択しても良い。
【０１０１】
これに対して、各部材の製造精度、移動体２２１の規制範囲の設定その他の条件により、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置での静電容量値が互いに異なる場合がある。
【０１０２】
図１１は、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。図１１の実線Ｌ１は、設計上の第１信号と第２信号の関係を示し、破線Ｌ２は、第２信号に基づいて算出した静電容量が実線Ｌ１の場合よりも小さくなったときの第１信号と第２信号の関係を示し、破線Ｌ３は、第２信号に基づいて算出した静電容量が実線Ｌ１の場合よりも大きくなったときの第１信号と第２信号の関係を示している。
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。
【０１０３】
一方の移動限界位置での静電容量値と他方の移動限界位置での静電容量値とが互いに異なっていた場合、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係と、他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係と、が互いに異なる。例えば、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係が図１１の実線Ｌ１、破線Ｌ２、Ｌ３のいずれかであるときに、残りの直線が他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係となるような場合である。
【０１０４】
このとき、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１と、他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２と、が互いに異なることから、２つの最適第１信号Ｖ１、Ｖ２を比較し、どちらか一方を最適第１信号（最適電圧）とする選択処理が必要となる。
【０１０５】
最適第１信号Ｖ１と最適第１信号Ｖ２とが互いに異なった場合の最適第１信号の選択について、以下に説明する。
【０１０６】
図１２は、一方の移動限界位置での静電容量がＣ１、他方の移動限界位置での静電容量がＣ２、となるように構成した、比較例に係る慣性駆動アクチュエータの側面図である。図１２（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。図１３（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。図１３において、第２信号Ｓ３に対応する破線はＡ／Ｄ変換器に入力可能な最大電圧値を、白丸は最適第１信号及び最適第２信号の組合せを、実線は第１信号と第２信号の関係を、それぞれ示す。
【０１０７】
図１２に示す慣性駆動アクチュエータでは、振動基板２０３の長手方向において、バネ２０４側の検出電極２１１よりも圧電素子２０２側の検出電極２６２の長さを短くし、検出電極２６２を短くしたのに対応して圧電素子２０２側の突き当て部２５６をバネ２０４側まで延ばしている。また、検出電極２１１と検出電極２６２の幅及び厚みは互いに同一としている。これにより、移動体２２１が突き当て部２０５に当接する一方の移動限界位置における移動体電極２２１ａと検出電極２１１との間の静電容量Ｃ１の方が、移動体２２１が突き当て部２５６に当接する他方の移動限界位置における移動体電極２２１ａと検出電極２６２との間の静電容量Ｃ２よりも大きくなる。これ以外の構成及び作用は慣性駆動アクチュエータ２００と同様であるため、その詳細な説明は省略し、同様の部材については同じ符号を付すものとする。
【０１０８】
比較例に係る慣性駆動アクチュエータでは、図１３に示すように、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係（図１３（ａ）の実線）と、他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係（図１３（ｂ）の実線）と、が互いに異なっている。このため、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１と他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２とが互いに異なる（Ｖ１＜Ｖ２、図１３（ａ）、（ｂ）の白丸）。
【０１０９】
ここで、仮に、最適第１信号Ｖ１、Ｖ２のうち、他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２を選択した場合について検討する。この場合、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号の関係（図１３（ａ）の実線）において、最適第１信号Ｖ１よりも大きな最適第１信号Ｖ２に対応する第２信号はＳ３よりも大きくなることは明らかである。すなわち、この場合の第２信号は、Ａ／Ｄ変換器の最大許容量を超えてしまうため、最適信号として選択することは最適とは言えない。
【０１１０】
これに対して、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１を選択すると、他方の移動限界位置において対応する第２信号はＡ／Ｄ変換器の最大許容値に対応する第２信号Ｓ３を超えないことが分かる。このため、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１を最適な信号として選択することができる。
【０１１１】
したがって、一方の移動限界位置及び他方の移動限界位置での静電容量が互いに異なっていた場合、静電容量が大きくなる方の移動限界位置について第１信号と第２信号の関係から決定した最適第１信号を、最適な信号として選択を行う。
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。
【０１１２】
（第３実施形態）
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。
【０１１３】
第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置においては、２つの移動体３２１、３２２、２枚の検出電極３１１、３１２を備える点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と同様である。
【０１１４】
第３実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、慣性駆動アクチュエータ３００と、慣性駆動アクチュエータ３００に接続された、駆動部３３３、演算部３４１、出力部３４２、及び受信部３４３と、を備える。ここで、第３実施形態の固定部材３０１（内側面３０１ａ、３０１ｄ）、圧電素子３０２、振動基板３０３（側面３０３ａ、３０３ｄ）、バネ３０４、永久磁石３０７、駆動部３３３、演算部３４１、出力部３４２、受信部３４３は、第１実施形態の固定部材１０１（内側面１０１ａ、１０１ｄ）、圧電素子１０２、振動基板１０３（側面１０３ａ、１０３ｄ）、バネ１０４、永久磁石１０７、駆動部１３３、演算部１４１、出力部１４２、受信部１４３にそれぞれ対応するため、これらについての詳細な説明は省略する。
【０１１５】
振動基板３０３の上面には検出電極３１１、３１２が形成され、検出電極３１１、３１２の上面には絶縁層３１５が形成されている。
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。
【０１１６】
検出電極３１１、３１２は、その平面形状により、移動体３２１が一方の移動限界位置から他方の移動限界位置に移動するにつれて、移動体３２１の移動体電極３２１ａとの間の静電容量が移動量に比例してそれぞれ変化するように構成されることが好ましい。
【０１１７】
検出電極３１１、３１２上には、絶縁層３１５を介して、二つの移動体３２１、３２２が載置されている。移動体３２１、３２２の下面、すなわち検出電極３１１、３１２に対向する面には、移動体電極３２１ａ、３２２ａがそれぞれ形成されている。
【０１１８】
移動体３２１、３２２は、振動基板３０３の変位にともなって、長板状の振動基板３０３の長手方向において、絶縁層３１５と摺動しつつ移動可能である。
【０１１９】
圧電素子３０２、検出電極３１１、３１２、移動体３２１、３２２の移動体電極３２１ａ、３２２ａには、これらを駆動させるための駆動電圧を印加するための駆動部３３３が接続されている。
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。
【０１２０】
例えば、移動体３２１、３２２を図１４又は図１５において、紙面右側に移動させると移動体電極３２１ａ、３２２ａと検出電極３１２との対向面積が大きくなるため、検出電極３１２と移動体電極３２１ａ、３２２ａとの間の静電容量は大きくなる。一方で、移動体電極３２１ａ、３２２ａと検出電極３１１との対向面積は次第に小さくなるため、検出電極３１１と移動体電極３２１ａ、３２２ａ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。
【０１２１】
ここで、一方の移動限界位置から他方の移動限界位置までの移動範囲内において、移動体の位置と静電容量とが比例関係にあることが好ましい。
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。
【０１２２】
以上の構成により、検出電極３１１、３１２、及び圧電素子３０２に駆動電圧を印加すると、振動基板３０３は、圧電素子３０２の変位の方向に変位する。このように振動基板３０３が変位すると、振動基板３０３上の移動体３２１、３２２は、突き当て部３０５、３０６によって定まる移動限界位置間の移動範囲内において、慣性により移動可能である。具体的な駆動原理及びキャリブレーション方法については、第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ２００と同様な部分の詳細な説明は省略する。
【０１２３】
第３実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体３２１、３２２のそれぞれについて、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置での最適第１信号を演算する。移動体３２１、３２２がそれぞれ持つ最適第１信号は、個別に算出されるが、演算後にどちらかの最適第１信号に統一してもよい。統一は、上述の最適第１信号の選択（図１０）と同様に行うことができ、移動体３２１、３２２のいずれについても第２信号がＡ／Ｄ変換器への最大許容値を超えないように、静電容量が大きくなる方の最適第１信号を選択して、この信号に統一する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【０１２４】
（第４実施形態）
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。
【０１２５】
圧電素子には、駆動電圧を印加するための駆動部が接続されている。また、移動体には出力部が接続され、検出電極には、受信部が接続されている。出力部及び受信部は、演算部に接続されている。
【０１２６】
第４実施形態の、圧電素子、振動部材、検出電極、移動体、演算部、出力部、受信部は、第１実施形態の固定部材１０１、圧電素子１０２、振動基板１０３、検出電極１１１、移動体１２１、演算部１４１、出力部１４２、受信部１４３にそれぞれ対応する。慣性駆動アクチュエータの駆動原理及びキャリブレーション方法は、第１実施形態と同様であるためその詳細な説明は省略する。
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明に係る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は、精度の高い位置検出が求められる慣性駆動アクチュエータ装置に適している。
【符号の説明】
【０１２８】
１００ 慣性駆動アクチュエータ
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来のアクチュエータ９２０の構成を示す側面図である。図１６に示すように、アクチュエータ９２０は、電気機械変換素子の１つである圧電素子９１１、駆動軸９１２、駆動軸９１２に摩擦結合した移動体９１３、及び、アクチュエータ９２０のフレーム９１４を備える。圧電素子９１１の一端はフレーム９１４に固定され、圧電素子９１１の他端には駆動軸９１２が固定されている。
【０００３】
また、検出部材９２１は、移動体９１３の位置を静電容量に基づいて検出するための固定電極を構成するもので、移動体９１３の移動方向に沿って平行に、非接触の状態で配置され、フレーム９１４に固定されている。駆動軸９１２、移動体９１３、及び検出部材（固定電極）９２１は、導電性の材料で構成されている。検出部材９２１は、移動体９１３に対向する面に、検出部材９２１を構成しており、検出部材９２１と移動体９１３とは間隔Ｄを隔てて対向して静電容量Ｃのコンデンサを形成している。
【０００４】
図１７は、検出部材９２１の構成及び移動体９１３との関係を示す平面図である。図１７に示すように、検出部材９２１は、絶縁体９２１ｐの上に、直角三角形の第１電極９２１ａと第２電極９２１ｂとが、斜辺を対向させて形成されている。駆動回路９１８（図１６）から出力された駆動信号は、圧電素子９１１に印加されると共に、駆動軸９１２を経て移動体９１３にも供給される。
【０００５】
図１７に示す状態例のように、移動体９１３と第１電極９２１ａとが互いに対向するとともに、移動体９１３と第２電極９２１ｂとが互いに対向しており、それぞれ静電容量結合している。このため、移動体９１３に印加された駆動信号は、第１電極９２１ａ及び第２電極９２１ｂに向けてそれぞれ流れる。第１電極９２１ａ及び第２電極９２１ｂに向けて流れる電流ｉは検出回路９１９で検出され、制御回路９１７に入力される。
【０００６】
ここで、一例として、移動体９１３が、第１電極９２１ａ側から第２電極９２１ｂ側に向けて矢印ａ方向（図１７）に移動する場合について説明する。移動体９１３の移動により、移動体９１３と第１電極９２１ａとの間の対向電極面積は次第に減少して両者間の静電容量Ｃａは次第に減少する一方、移動体９１３と第２電極９２１ｂとの間の対向電極面積は次第に増加して両者間の静電容量Ｃｂは次第に増加する。従って、移動体９１３の移動にともなって、移動体９１３から第１電極９２１ａに流れる電流ｉａは次第に減少し、移動体９１３から第２電極９２１ｂに流れる電流ｉｂは次第に増加する。
【０００７】
これに対して、移動体９１３が第２電極９２１ｂ側から第１電極９２１ａ側に向けて、矢印ａと反対方向に移動する場合は、移動体９１３と第１電極９２１ａとの間の対向電極面積は次第に増加して両者間の静電容量Ｃａは次第に増加するとともに、移動体９１３と第２電極９２１ｂとの間の対向電極面積は次第に減少して両者間の静電容量Ｃｂは次第に減少する。したがって、移動体９１３から第１電極９２１ａに流れる電流ｉａは次第に増大し、移動体９１３から第２電極９２１ｂに流れる電流ｉｂは次第に減少する。
【０００８】
以上のように、移動体９１３の移動にともなって増減する、電流ｉａの大きさと電流ｉｂの大きさとを互いに比較することで、移動体９１３の検出部材９２１に対する位置を求めることができるほか、電流ｉａ及び電流ｉｂの大きさが変化する方向により移動体９１３の移動方向を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１８５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のアクチュエータ９２０では、湿度、温度、重力、経年変化などの影響により、組み立て時より静電容量が変化しまうことがある。ここでは、移動体９１３と検出部材９２１との静電容量測定している。静電容量が大きい場合は、抵抗値が下がり、受信する検出信号の電圧や電流が大きくなり、Ａ／Ｄ変換器にてエラー、誤判定、又は故障が発生するおそれがある。逆に、静電容量が小さい場合は、抵抗値が上がり、受信検出信号の電圧や電流が小さくなり、Ａ／Ｄ変換を効率よく使用できず、位置検出精度を悪化させてしまう。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、静電容量の大きさに拘わらず、精度の高い位置検出を行うことのできる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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、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、移動体の駆動を行う駆動ステップと、移動体に設けられた移動体電極と、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、出力ステップにて出力された第１信号が移動体電極と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、受信ステップで得られた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、を備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、演算ステップにおける最適第１信号の演算後に、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が好ましい。
【００１４】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法において、確認ステップは、第２信号が、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が好ましい。
【００１５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、判定ステップにおいて、第２信号が最適第２信号に等しくないと判定された場合に、演算ステップにて演算された最適第１信号を補正演算することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、移動体に対して、同一場所にて、２回以上第１信号を出力する場合、異なる信号を出力することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法において、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、演算ステップは、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置のそれぞれについて最適第１信号を演算することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、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が好ましい。
【００１９】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、一方の移動限界位置から、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が好ましい。
【００２０】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、移動体が複数ある場合、個別に最適第１信号をもつことが好ましい。
【００２１】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーション方法は、移動体が複数ある場合、それぞれについての最適第１信号が統一されていることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ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を有することが好ましい。
【００２３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置は、移動体の駆動を行う駆動部と、移動体に設けられた移動体電極と、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、第１信号出力部にて出力された第１信号が移動体電極と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、第１信号受信部により受信した受信信号に基づいて最適第１信号を演算する演算部と、を具備することを特徴としている。
【００２４】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置において、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、検出電極が、移動体と振動部材の間に配置されることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体電極との間に静電引力を発生させる検出電極と、振動部材と移動体との摩擦力を制御する駆動電極と、を併用することが好ましい。
【００２６】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置は、検出電極が複数配置されていることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置は、移動体が複数配置することもできる。
【００２８】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置において、移動体は導電材料にて形成されることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータ装置において、振動基板の移動体とは反対側に永久磁石が配置され、移動体が磁性材料を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る、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は、静電容量の大きさに拘わらず、精度の高い位置検出を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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】本発明の第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る、確認ステップを含んだキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図６】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】本発明の第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータのキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１０】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１３】（ａ）は、移動体が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
【図１４】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】本発明の第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１６】従来のアクチュエータの構成を示す側面図である。
【図１７】従来の検出部材の構成及び移動体との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明に係る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の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３３】
（第１実施形態）
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。
【００３４】
第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、慣性駆動アクチュエータ１００と、慣性駆動アクチュエータ１００に接続された、駆動部１３３、演算部１４１、出力部１４２、及び受信部１４３と、を備える。
【００３５】
慣性駆動アクチュエータ１００は、固定部材１０１と、圧電素子１０２と、固定部材１０１上に変位可能に載置された振動基板１０３と、バネ１０４と、固定部材１０１上に形成された突き当て部１０５、１０６と、振動基板１０３上に配置された検出電極１１１（振動基板電極）と、移動体１２１と、を備える。また、固定部材１０１の下側には永久磁石１０７が配置されている。
【００３６】
固定部材１０１の内側面１０１ａには、圧電素子１０２の一端が隣接している。この圧電素子１０２の他端は、振動基板１０３の右側面１０３ａに隣接している。
【００３７】
バネ１０４は、振動基板１０３を介して圧電素子１０２と対向するように配置されている。すなわち、バネ１０４は、一端が固定部材１０１の内側面１０１ｄに隣接するとともに、他端が振動基板１０３の左側面１０３ｄに隣接している。
【００３８】
慣性駆動アクチュエータ１００においては、圧電素子１０２が伸張して振動基板１０３が変位したときにバネ１０４が振動基板１０３を支持し、圧電素子１０２が収縮すると、振動基板１０３はバネ１０４の弾性力によってもとの位置へ変位する。すなわち、バネ１０４は、圧電素子１０２の伸縮を振動基板１０３へ伝達する補助を行っている。なお、圧電素子１０２の両端及びバネ１０４の両端は、固定部材１０１及び／又は振動基板１０３に固定されていてもよい。
【００３９】
振動基板１０３の上面には検出電極１１１が形成され、検出電極１１１の上面には絶縁層１１５が形成されている。検出電極１１１上には、絶縁層１１５を介して、移動体１２１が載置されている。移動体１２１の下面、すなわち検出電極１１１に対向する面には、移動体電極１２１ａが形成されている。
【００４０】
検出電極１１１は、振動基板１０３の長手方向において、バネ１０４側から圧電素子１０２側へ向かうにつれて振動基板電極幅が狭くなる三角形状の平面形状を備える。このように振動基板１０３の長手方向において検出電極１１１の幅が変化することにより、移動体１２１が一方の移動限界位置（突き当て部１０５に突き当たった位置）から他方の移動限界位置（突き当て部１０６に突き当たった位置）に移動するにつれて、移動体１２１の移動体電極１２１ａとの間の静電容量が変化する。さらに、検出電極１１１の平面形状を三角形状としているため、一方の移動限界位置から他方の移動限界位置までの移動範囲内において、移動体の位置と静電容量とが比例関係となる。
【００４１】
移動体１２１は、振動基板１０３の変位にともなって、長板状の振動基板１０３の長手方向（図１、図２の左右方向）において、絶縁層１１５と摺動しつつ移動可能である。なお、移動体１２１は、磁性材料又は導電材料で形成することが好ましい。
【００４２】
固定部材１０１のバネ１０４側の端部上面には、バネ１０４、及び、絶縁層１１５のバネ１０４側の端部を上から覆うように突き当て部１０５が形成されている。また、固定部材１０１の圧電素子１０２側の端部上面には、圧電素子１０２、及び、絶縁層１１５の圧電素子１０２側の端部を上から覆うように突き当て部１０６が形成されている。
【００４３】
突き当て部１０５、１０６により、移動体１２１の移動範囲が規制される。すなわち、移動体１２１が突き当て部１０５、１０６とそれぞれ接触する位置が両端の移動限界位置であり、これらの移動限界位置間の距離が移動体１２１の移動できる最大距離（移動限界距離）となる。
【００４４】
圧電素子１０２、検出電極１１１、移動体１２１の移動体電極１２１ａには、これらを駆動させるための駆動電圧を印加するための駆動部１３３が接続されている。
【００４５】
なお、詳細な説明は省略するが、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、移動体１２１の移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間の静電容量を検出するための静電容量検出回路を検出電極１１１に接続するとともに、静電容量検出回路からの出力信号を入力する制御回路を備えることが好ましい。制御回路は、静電容量検出回路からの出力信号に基づいて駆動信号を生成し、駆動部１３３に出力する。
【００４６】
さらに、移動体電極１２１ａには出力部１４２が接続され、検出電極１１１には、受信部１４３が接続されている。出力部１４２及び受信部１４３は、演算部１４１に接続されている。
【００４７】
出力部１４２は、移動体１２１に設けられた移動体電極１２１ａと、移動体電極１２１ａと対向して設けられた検出電極１１１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。
【００４８】
受信部１４３は、出力部１４２から移動体電極１２１ａへ出力された第１信号が移動体電極１２１ａと検出電極１１１を通過した結果得られる第２信号を受信する。受信部１４３は、内蔵するＡ／Ｄ変換器によって、受信した第２信号をデジタル信号に変換して、演算部１４１へ出力する。
【００４９】
演算部１４１は、受信部１４３がＡ／Ｄ変換した第２信号に基づいて最適第１信号及び最適第２信号を演算する。演算された最適第１信号は、出力部１４２によって移動体電極１２１ａに出力され、受信部１４３は、最適第１信号が移動体電極１２１ａと検出電極１１１を通過した結果得られる第２信号を受信する。演算部１４１は、この第２信号と最適第２信号とが等しいか否かを判定し、判定結果によって、最適第１信号が最適か否かを確認する。第２信号と最適第２信号が等しくないという判定結果であった場合、演算部１４１は、最適第１信号の出力によって得られた第２信号と最適第２信号とが等しくなるように、最適第１信号を補正演算する。演算部１４１は、移動体１２１が一方の移動限界位置と他方の移動限界位置のそれぞれにあったときについて、最適第１信号を算出する。
【００５０】
ここで、移動体１２１の検出方式について説明する。
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。
【００５１】
移動体電極１２１ａと検出電極１１１との対向する部分の面積に相当する静電容量の変化を検出することによって、移動体１２１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。
【００５２】
第１実施形態では移動体１２１が一方の移動限界位置から他方の移動限界位置に移動するにつれて、移動体１２１と検出電極１１１との間の静電容量が減少するように構成されている。
【００５３】
なお、移動限界位置は、突き当て部１０５、１０６のいずれ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。
【００５４】
以上の構成により、圧電素子１０２に駆動電圧を印加し、圧電素子１０２の変位方向に振動基板１０３を変位させる。このように振動基板１０３が変位すると、振動基板１０３上の移動体１２１は、突き当て部１０５、１０６によって定まる移動限界位置間の移動範囲内において、慣性により移動可能で、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との対向する部分の面積に相当する静電容量変化を検出し、振動基板１０３に対する相対的な位置を検出することが可能である。
【００５５】
つづいて、移動体１２１が右方向（突き当て部１０６側へ向かう方向）に移動する場合を例にとって、慣性駆動アクチュエータ１００の駆動原理をより具体的に説明する。
【００５６】
まず、駆動部１３３から急峻な立ち上がりの電圧を圧電素子１０２へ印加すると、圧電素子１０２は、急激に伸張して左方向（バネ１０４側へ向かう方向）へ変位する。圧電素子１０２のこの動きに伴って、振動基板１０３も急激に左方向へ変位する。
【００５７】
このとき、振動基板１０３に形成された検出電極１１１の電圧と、移動体１２１の移動体電極１２１ａの電圧と、を同電位にしてあると、検出電極１１１と移動体電極１２１ａとの間に静電引力が発生しないため、移動体１２１の慣性により、移動体１２１はその位置に留まる。
【００５８】
次に、圧電素子１０２への印加電圧を急峻に立ち下げると、圧電素子１０２は急激に縮む。その際、圧電素子１０２と振動基板１０３とを押圧するバネ１０４の弾性復元力とともに、圧電素子１０２が急激に右方向へ変位する。圧電素子１０２のこの動きに伴い、振動基板１０３も急激に右方向へ変位する。
【００５９】
このとき、振動基板１０３の検出電極１１１の電圧と、移動体１２１の移動体電極１２１ａの電圧と、の間に電位差を与えて静電引力（静電吸着力）を発生させると、検出電極１１１と移動体１２１の移動体電極１２１ａとの間の摩擦力が増大する。従って、振動基板１０３の変位とともに移動体１２１も右方向へ移動する。
【００６０】
つまりは、振動基板１０３の検出電極１１１と移動体１２１の移動体電極１２１ａは、移動体１２１と振動基板１０３との摩擦力を制御する駆動電極を兼用する構成であって、以上の操作を繰り返すことにより、移動体１２１を振動基板１０３に対して右方向へ移動させることができる。
【００６１】
次に、図３から図５を参照して、慣性駆動アクチュエータ１００のキャリブレーション方法について説明する。
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。
【００６２】
図３は、慣性駆動アクチュエータ１００のキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。図３に示すキャリブレーションでは、まず、移動体１２１を一方の移動限界位置へ移動するのに十分な数の駆動パルスを駆動部１３３より出力する。これにより、移動体１２１は、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間の静電容量が大きなバネ１０４側に移動し、突き当て部１０５に当接する（ステップＳ１０１、駆動ステップ）。
【００６３】
次に、出力部１４２は、移動体電極１２１ａに対して、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間の静電容量を検出するための第１信号を出力する（ステップＳ１０２、出力ステップ）。ここで、第１信号は、どのような波形であっても構わないが、正弦波が望ましい。また、第１信号を出力するのは、移動体電極１２１ａでも、検出電極１１１でも構わないが、移動体電極１２１ａが望ましい。
【００６４】
出力部１４２が出力した第１信号は移動体電極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、第２信号として受信部１４３に受信される（ステップＳ１０３、受信ステップ）。受信部１４３が受信する第２信号は、電圧又は電流である。
【００６５】
つづいて、受信ステップ（ステップＳ１０３）で得られた第２信号に基づいて、演算部１４１は、最適第１信号を演算（算出）する（ステップＳ１０４、演算ステップ）。算出された最適第１信号は、ｌ４１が有する記憶部に保存される。また、演算ステップにおいて、演算部１４１は、最適第１信号に対応する最適第２信号を算出し、記憶部に保存する。最適第２信号は、最適第１信号が移動体電極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たことにより得られると見込んだ信号である。
【００６６】
出力部１４２から出力された第１信号と、受信部１４３が受信した第２信号と、の間には電位差が発生する。その電位差を用いて、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間のうち通過した部分で形成されるコンデンサのインピーダンスが測定でき、現在の静電容量を知ることができる。
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。
【００６７】
このように測定された静電容量に基づいて、最適第１信号を計算することができる。最適第１信号とは、出力部１４２から出力する信号であって、移動体電極１２１ａと検出電極１１１との間を通過して受信部１４３が受信する信号が、Ａ／Ｄ変換器に入力可能な最大電圧値に近い電圧となる信号を言う。
【００６８】
図４は、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。
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。
【００６９】
最適第１信号を算出する方法としては、出力部１４２からの出力電圧を変化させる方法、出力部１４２から出力する信号の周波数を変化させる方法、又は、その両方を変化させる方法がある。
【００７０】
最適第１信号は、その演算後に最適であったか否かの確認を行うことが好ましい。以下に、最適第１信号の確認を含んだキャリブレーションの流れについて、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は、確認ステップを含んだキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【００７１】
図５に示すキャリブレーションは、図３のキャリブレーションに、確認ステップとしてのステップＳ１５５〜Ｓ１５７、及び、補正演算ステップとしてのステップＳ１５８を加えたものである。したがって、図５のステップＳ１５１〜Ｓ１５４は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０４にそれぞれ対応するため、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
演算ステップ（ステップＳ１５４）で算出された最適第１信号は、出力部１４２によって、移動体電極１２１ａに対して出力される（ステップＳ１５５）。出力部１４２が出力した最適第１信号は移動体電極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、第２信号として受信部１４３に受信される（ステップＳ１５６）。受信された信号は、受信部１４３内のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されて演算部１４１へ出力される。
【００７３】
受信部１４３からデジタル信号を受けた演算部１４１は、その信号に基づいて、最適第１信号が、正しいか否かを判定する（ステップＳ１５７、判定ステップ）。この判定ステップでは、最適第２信号と、最適第１信号を出力したことにより受信部１４３で受信された第２信号と、が等しいか否かを判定する。さらに、演算部１４１は、判定対象として受信部１４３が受信してＡ／Ｄ変換器に入力する第２信号が、Ａ／Ｄ変換器の変換許容範囲を超えていたか否かも判定する。
【００７４】
判定の結果、受信された第２信号が、最適第２信号と等しく、かつ、Ａ／Ｄ変換器の変換許容範囲内に収まっていた場合、最適第１信号が最適であったと判断してキャリブレーションを終了する。
【００７５】
これに対して、判定の結果、受信された第２信号が最適第２信号と等しくない場合は、第２信号が最適第２信号と等しくなるように、最適第１信号を補正演算する（ステップＳ１５８、補正演算ステップ）。また、受信された第２信号が、Ａ／Ｄ変換器の変換許容範囲を超えていた場合、第２信号がＡ／Ｄ変換器の変換許容範囲内に収まるように、最適第１信号を補正演算する。
【００７６】
つづいて、補正演算ステップで補正された最適第１信号を用いて再度確認ステップ（ステップＳ１５５〜Ｓ１５７）を実行して、最適第１信号が最適か否かを確認する。
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。
【００７７】
ここで、補正演算ステップ（ステップＳ１５８）では、補正演算した、最適第１信号及び最適第２信号を演算部１４１内の記憶部に保存し、補正前の最適第１信号及び最初の第１信号と、補正後の最適第１信号と、が異なる信号とすることが好ましい。すなわち、移動体１２１に対して、同一場所にて、２回以上第１信号（最適第１信号）を出力する場合、異なる信号を出力することが好ましい。
【００７８】
また、最初に出力する第１信号は、受信部１４３のＡ／Ｄ変換の変換許容範囲内に入る信号とすることが好ましい。別言すると、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。
【００７９】
（第２実施形態）
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。
【００８０】
第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置（図６、図７）においては、２枚の検出電極２１１、２１２を備える点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と同様である。
【００８１】
第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、慣性駆動アクチュエータ２００と、慣性駆動アクチュエータ２００に接続された、駆動部２３３、演算部２４１、出力部２４２、及び受信部２４３と、を備える。ここで、第２実施形態の固定部材２０１（内側面２０１ａ、２０１ｄ）、圧電素子２０２、振動基板２０３（側面２０３ａ、２０３ｄ）、バネ２０４、永久磁石２０７、移動体２２１、移動体電極２２１ａ、駆動部２３３、演算部２４１、出力部２４２、受信部２４３は、第１実施形態の固定部材１０１（内側面１０１ａ、１０１ｄ）、圧電素子１０２、振動基板１０３（側面１０３ａ、１０３ｄ）、バネ１０４、永久磁石１０７、移動体１２１、移動体電極１２１ａ、駆動部１３３、演算部１４１、出力部１４２、受信部１４３にそれぞれ対応するため、これらについての詳細な説明は省略する。
【００８２】
検出電極２１１、２１２は、振動基板２０３の上面に形成され、検出電極２１１、２１２の上面には絶縁層２１５が形成されている。検出電極２１１、２１２上には、絶縁層２１５を介して、移動体２２１が載置され、これにより、検出電極２１１、２１２は、移動体電極２２１ａと対向する。
【００８３】
圧電素子２０２、検出電極２１１、２１２、移動体２２１の移動体電極２２１ａには、これらを駆動させるための駆動電圧を印加するための駆動部２３３が接続されている。
【００８４】
第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体電極２２１ａと検出電極２１１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２２１ａと検出電極２１２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２２１の振動基板２０３に対する相対的な位置を検出することができる。
【００８５】
例えば、移動体２２１を、図６又は図７において紙面右側に移動させると移動体電極２２１ａと検出電極２１２との対向面積が大きくなるため、検出電極２１２と移動体電極２２１ａとの間の静電容量は大きくなる。一方で、移動体電極２２１ａと検出電極２１１との対向面積は次第に小さくなるため、検出電極２１１と移動体電極２２１ａ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。
【００８６】
第２実施形態の慣性駆動アクチュエータでは、移動体２２１が一方の移動限界位置（突き当て部２０５に突き当たった位置）から他方の移動限界位置（突き当て部２０６に突き当たった位置）に移動するにつれて、移動体２２１と振動基板電極との間の静電容量が増加するように構成するとよい。さらに、一方の移動限界位置から他方の移動限界位置までの移動範囲内において、移動体の位置と静電容量とが比例関係にあることが好ましい。
【００８７】
なお、移動限界位置は、突き当て部２０５、２０６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。
【００８８】
以上の構成により、圧電素子２０２に駆動電圧を印加し、圧電素子２０２の変位方向に振動基板２０３を変位させる。このように振動基板２０３が変位すると、振動基板２０３上の移動体２２１は、突き当て部２０５、２０６によって定まる移動限界位置間の移動範囲内において、慣性により移動可能で、移動体電極２２１ａと検出電極２１１、２１２との対向する部分の面積に相当する静電容量変化を検出し、振動基板２０３に対する相対的な位置を検出することが可能である。
【００８９】
ここで、移動体２２１が右方向（突き当て部２０６側へ向かう方向）に移動する場合を例にとって、慣性駆動アクチュエータ２００の駆動原理をより具体的に説明する。
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。
【００９０】
このとき、振動基板２０３に形成された検出電極２１１、２１２の電圧と、移動体２２１の移動体電極２２１ａの電圧と、を同電位にしてあると、検出電極２１１、２１２と移動体電極２２１ａとの間に静電吸着力が発生しないため、移動体２２１の慣性により、移動体２２１はその位置に留まる。
【００９１】
次に、圧電素子２０２への印加電圧を急峻に立ち下げると、圧電素子２０２は急激に縮む。その際、圧電素子２０２と振動基板２０３とを押圧するバネ２０４の弾性復元力とともに、圧電素子２０２が急激に右方向へ変位する。圧電素子２０２のこの動きに伴い、振動基板２０３も急激に右方向へ変位する。このとき、振動基板２０３の検出電極２１１、２１２の電圧と、移動体２２１の移動体電極２２１ａの電圧と、の間に電位差を与えて静電吸着力を発生させると、検出電極２１１、２１２と移動体２２１の移動体電極２２１ａとの間の摩擦力が増大する。従って、振動基板２０３の変位とともに移動体２２１も右方向へ移動する。
【００９２】
以上の操作を繰り返すことにより、移動体２２１を振動基板２０３に対して右方向へ移動させることができる。
【００９３】
次に、図８を参照して、慣性駆動アクチュエータ２００のキャリブレーション方法について説明する。図８は、慣性駆動アクチュエータ２００のキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
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。
【００９４】
図８のステップＳ２０１からＳ２０８は、一方の移動限界位置における最適第１信号Ｖ１を演算（ステップＳ２０４）した後に、その信号が最適か否かを確認（ステップＳ２０５からＳ２０７）し、最適でなければ補正（ステップＳ２０８）を行うものであって、各ステップは図５のステップＳ１５１からＳ１５８にそれぞれ対応する。
【００９５】
さらに、ステップＳ２０９からＳ２１６は、他方の移動限界位置における最適第１信号Ｖ２を演算（ステップＳ２１２）した後に、その信号が最適か否かを確認（ステップＳ２１３からＳ２１５）し、最適でなければ補正（ステップＳ２１６）を行うものであって、各ステップは図５のステップＳ１５１からＳ１５８にそれぞれ対応する。
【００９６】
第２実施形態のキャリブレーション方法では、上述のステップＳ２１０からステップＳ２１６の後に、最適第１信号Ｖ１、Ｖ２の比較を行い、最適第１信号を決定する（ステップＳ２１７）。
【００９７】
ここで、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置における最適第１信号の取り扱いについて、図９から図１１を参照して説明する。ここで、図９（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの慣性駆動アクチュエータ２００の構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるとき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。図１０（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。図１０において、破線はＡ／Ｄ変換器に入力可能な最大電圧値を、白丸は最適第１信号及び最適第２信号の組合せを、実線は第１信号と第２信号の関係を、それぞれ示す。
【００９８】
まず、理想状態として、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるとき（図９（ａ））の移動体電極２２１ａと検出電極２１１との間の静電容量が、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるとき（図９（ｂ））の移動体電極２２１ａと検出電極２１２との間の静電容量に等しい場合について説明する。この場合を示す、図１０では、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置における第１信号と第２信号との関係は互いに同一になる。
【００９９】
最適第１信号の選択方法には、周波数を固定し電圧を変化させる方法と、電圧を固定し周波数を振る方法、及び、電圧と周波数の両方を振る方法がある。ここでは、周波数を固定し電圧を変化させる方法により最適第１信号を選択する方法を例に挙げて説明する。
【０１００】
図１０に示す理想状態では、一方の移動限界位置での静電容量値と他方の移動限界位置での静電容量値が互いに等しく、かつ、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係は互いに同じになる。したがって、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１と他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２が同じとなるため、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置のどちらの最適第１信号を選択しても良い。
【０１０１】
これに対して、各部材の製造精度、移動体２２１の規制範囲の設定その他の条件により、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置での静電容量値が互いに異なる場合がある。
【０１０２】
図１１は、第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。図１１の実線Ｌ１は、設計上の第１信号と第２信号の関係を示し、破線Ｌ２は、第２信号に基づいて算出した静電容量が実線Ｌ１の場合よりも小さくなったときの第１信号と第２信号の関係を示し、破線Ｌ３は、第２信号に基づいて算出した静電容量が実線Ｌ１の場合よりも大きくなったときの第１信号と第２信号の関係を示している。
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。
【０１０３】
一方の移動限界位置での静電容量値と他方の移動限界位置での静電容量値とが互いに異なっていた場合、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係と、他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係と、が互いに異なる。例えば、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係が図１１の実線Ｌ１、破線Ｌ２、Ｌ３のいずれかであるときに、残りの直線が他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係となるような場合である。
【０１０４】
このとき、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１と、他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２と、が互いに異なることから、２つの最適第１信号Ｖ１、Ｖ２を比較し、どちらか一方を最適第１信号（最適電圧）とする選択処理が必要となる。
【０１０５】
最適第１信号Ｖ１と最適第１信号Ｖ２とが互いに異なった場合の最適第１信号の選択について、以下に説明する。
【０１０６】
図１２は、一方の移動限界位置での静電容量がＣ１、他方の移動限界位置での静電容量がＣ２、となるように構成した、比較例に係る慣性駆動アクチュエータの側面図である。図１２（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるときの比較例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。図１３（ａ）は、移動体２２１が一方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフ、（ｂ）は、移動体２２１が他方の移動限界位置にあるときの第１信号、第２信号、Ａ／Ｄ変換器への最大許容値、及び、最適第１信号の関係を示すグラフである。図１３において、第２信号Ｓ３に対応する破線はＡ／Ｄ変換器に入力可能な最大電圧値を、白丸は最適第１信号及び最適第２信号の組合せを、実線は第１信号と第２信号の関係を、それぞれ示す。
【０１０７】
図１２に示す慣性駆動アクチュエータでは、振動基板２０３の長手方向において、バネ２０４側の検出電極２１１よりも圧電素子２０２側の検出電極２６２の長さを短くし、検出電極２６２を短くしたのに対応して圧電素子２０２側の突き当て部２５６をバネ２０４側まで延ばしている。また、検出電極２１１と検出電極２６２の幅及び厚みは互いに同一としている。これにより、移動体２２１が突き当て部２０５に当接する一方の移動限界位置における移動体電極２２１ａと検出電極２１１との間の静電容量Ｃ１の方が、移動体２２１が突き当て部２５６に当接する他方の移動限界位置における移動体電極２２１ａと検出電極２６２との間の静電容量Ｃ２よりも大きくなる。これ以外の構成及び作用は慣性駆動アクチュエータ２００と同様であるため、その詳細な説明は省略し、同様の部材については同じ符号を付すものとする。
【０１０８】
比較例に係る慣性駆動アクチュエータでは、図１３に示すように、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係（図１３（ａ）の実線）と、他方の移動限界位置での第１信号と第２信号との関係（図１３（ｂ）の実線）と、が互いに異なっている。このため、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１と他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２とが互いに異なる（Ｖ１＜Ｖ２、図１３（ａ）、（ｂ）の白丸）。
【０１０９】
ここで、仮に、最適第１信号Ｖ１、Ｖ２のうち、他方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ２を選択した場合について検討する。この場合、一方の移動限界位置での第１信号と第２信号の関係（図１３（ａ）の実線）において、最適第１信号Ｖ１よりも大きな最適第１信号Ｖ２に対応する第２信号はＳ３よりも大きくなることは明らかである。すなわち、この場合の第２信号は、Ａ／Ｄ変換器の最大許容量を超えてしまうため、最適信号として選択することは最適とは言えない。
【０１１０】
これに対して、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１を選択すると、他方の移動限界位置において対応する第２信号はＡ／Ｄ変換器の最大許容値に対応する第２信号Ｓ３を超えないことが分かる。このため、一方の移動限界位置での最適第１信号Ｖ１を最適な信号として選択することができる。
【０１１１】
したがって、一方の移動限界位置及び他方の移動限界位置での静電容量が互いに異なっていた場合、静電容量が大きくなる方の移動限界位置について第１信号と第２信号の関係から決定した最適第１信号を、最適な信号として選択を行う。
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。
【０１１２】
（第３実施形態）
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。
【０１１３】
第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置においては、２つの移動体３２１、３２２、２枚の検出電極３１１、３１２を備える点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ装置と同様である。
【０１１４】
第３実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置は、慣性駆動アクチュエータ３００と、慣性駆動アクチュエータ３００に接続された、駆動部３３３、演算部３４１、出力部３４２、及び受信部３４３と、を備える。ここで、第３実施形態の固定部材３０１（内側面３０１ａ、３０１ｄ）、圧電素子３０２、振動基板３０３（側面３０３ａ、３０３ｄ）、バネ３０４、永久磁石３０７、駆動部３３３、演算部３４１、出力部３４２、受信部３４３は、第１実施形態の固定部材１０１（内側面１０１ａ、１０１ｄ）、圧電素子１０２、振動基板１０３（側面１０３ａ、１０３ｄ）、バネ１０４、永久磁石１０７、駆動部１３３、演算部１４１、出力部１４２、受信部１４３にそれぞれ対応するため、これらについての詳細な説明は省略する。
【０１１５】
振動基板３０３の上面には検出電極３１１、３１２が形成され、検出電極３１１、３１２の上面には絶縁層３１５が形成されている。
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。
【０１１６】
検出電極３１１、３１２は、その平面形状により、移動体３２１が一方の移動限界位置から他方の移動限界位置に移動するにつれて、移動体３２１の移動体電極３２１ａとの間の静電容量が移動量に比例してそれぞれ変化するように構成されることが好ましい。
【０１１７】
検出電極３１１、３１２上には、絶縁層３１５を介して、二つの移動体３２１、３２２が載置されている。移動体３２１、３２２の下面、すなわち検出電極３１１、３１２に対向する面には、移動体電極３２１ａ、３２２ａがそれぞれ形成されている。
【０１１８】
移動体３２１、３２２は、振動基板３０３の変位にともなって、長板状の振動基板３０３の長手方向において、絶縁層３１５と摺動しつつ移動可能である。
【０１１９】
圧電素子３０２、検出電極３１１、３１２、移動体３２１、３２２の移動体電極３２１ａ、３２２ａには、これらを駆動させるための駆動電圧を印加するための駆動部３３３が接続されている。
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。
【０１２０】
例えば、移動体３２１、３２２を図１４又は図１５において、紙面右側に移動させると移動体電極３２１ａ、３２２ａと検出電極３１２との対向面積が大きくなるため、検出電極３１２と移動体電極３２１ａ、３２２ａとの間の静電容量は大きくなる。一方で、移動体電極３２１ａ、３２２ａと検出電極３１１との対向面積は次第に小さくなるため、検出電極３１１と移動体電極３２１ａ、３２２ａ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。
【０１２１】
ここで、一方の移動限界位置から他方の移動限界位置までの移動範囲内において、移動体の位置と静電容量とが比例関係にあることが好ましい。
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。
【０１２２】
以上の構成により、検出電極３１１、３１２、及び圧電素子３０２に駆動電圧を印加すると、振動基板３０３は、圧電素子３０２の変位の方向に変位する。このように振動基板３０３が変位すると、振動基板３０３上の移動体３２１、３２２は、突き当て部３０５、３０６によって定まる移動限界位置間の移動範囲内において、慣性により移動可能である。具体的な駆動原理及びキャリブレーション方法については、第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ２００と同様な部分の詳細な説明は省略する。
【０１２３】
第３実施形態の慣性駆動アクチュエータ装置では、移動体３２１、３２２のそれぞれについて、一方の移動限界位置と他方の移動限界位置での最適第１信号を演算する。移動体３２１、３２２がそれぞれ持つ最適第１信号は、個別に算出されるが、演算後にどちらかの最適第１信号に統一してもよい。統一は、上述の最適第１信号の選択（図１０）と同様に行うことができ、移動体３２１、３２２のいずれについても第２信号がＡ／Ｄ変換器への最大許容値を超えないように、静電容量が大きくなる方の最適第１信号を選択して、この信号に統一する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【０１２４】
（第４実施形態）
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。
【０１２５】
圧電素子には、駆動電圧を印加するための駆動部が接続されている。また、移動体には出力部が接続され、検出電極には、受信部が接続されている。出力部及び受信部は、演算部に接続されている。
【０１２６】
第４実施形態の、圧電素子、振動部材、検出電極、移動体、演算部、出力部、受信部は、第１実施形態の固定部材１０１、圧電素子１０２、振動基板１０３、検出電極１１１、移動体１２１、演算部１４１、出力部１４２、受信部１４３にそれぞれ対応する。慣性駆動アクチュエータの駆動原理及びキャリブレーション方法は、第１実施形態と同様であるためその詳細な説明は省略する。
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明に係る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は、精度の高い位置検出が求められる慣性駆動アクチュエータ装置に適している。
【符号の説明】
【０１２８】
１００ 慣性駆動アクチュエータ
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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６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。
【請求項８】
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６又は請求項７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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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、
を具備することを特徴とする慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１３】
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１２に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１４】
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１２または請求項１３に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１５】
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１２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。
【請求項１６】
前記移動体が複数配置されたことを特徴とする請求項記１２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。
【請求項１７】
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１２から請求項１６のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１８】
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１２から請求項１７のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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６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。
【請求項８】
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６又は請求項７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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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、
を具備することを特徴とする慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１３】
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１２に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１４】
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１２または請求項１３に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１５】
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１２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。
【請求項１６】
前記移動体が複数配置されたことを特徴とする請求項記１２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。
【請求項１７】
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１２から請求項１６のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【請求項１８】
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１２から請求項１７のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−８０７９２（Ｐ２０１１−８０７９２Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１４７４（Ｐ２００９−２３１４７４）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]