CN101910903A - 形状记忆合金驱动装置 - Google Patents
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Abstract
存储部(70)存储有作为可动部(5)位于与挡块(8)接触的第2接触位置时的指示值而被预先确定的第2初期接触指示值、和作为可动部(5)位于移动范围内的指定待机位置时的指示值而被预先确定的初期待机指示值。修正部(42)基于接触检测部(41)检测出可动部(5)位于第2接触位置时的第2实际接触指示值和第2初期接触位置指示值来修正初期待机指示值,并计算实际待机指示值。设定部(43)将与实际待机指示值对应的待机位置设定为可动部(5)的实际待机位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用形状记忆合金(shape memory alloy)的形状恢复动作使可动部移动的形状记忆合金驱动装置。
背景技术
近年来,摄像装置采用一种技术,该技术是利用形状记忆合金的形状恢复动作使支撑摄像透镜的可动部移动,来进行摄像透镜的定位。由于形状记忆合金如果不超过某一温度就不会发生变形,所以存在在通电开始之后不能立刻使可动部开始移动的问题。为了改善上述问题,在专利文献1中公开了一种在开始向目标位置驱动前的待机状态预先通电来提高响应速度的技术。
但是,在利用形状记忆合金的形状恢复动作来对可动部进行定位的情况下,因环境温度的变化、或形状记忆合金因劣化而引起的特性变化、使可动部移动的移动机构的劣化等会产生位置偏差。因此,该技术不适用于要求位置精度的装置,尤其是不适用于要求将摄像透镜高精度地定位于待机位置的摄像装置。
专利文献1:日本专利公开公报特开2001-263221号
发明内容
本发明的目的在于提供一种形状记忆合金驱动装置,能够将可动部精确地定位在规定的待机位置。
本发明所提供的形状记忆合金驱动装置包括:可动部;含有形状记忆合金,使所述可动部移动的移动机构部;通过与所述可动部接触来限制所述可动部的移动,从而限定所述可动部的移动范围的限制部件;向所述形状记忆合金输出基于用来定位所述可动部的指示值的驱动信号,通过让所述形状记忆合金的形状变形使所述移动机构部移动所述可动部的驱动控制部;检测所述可动部是否位于与所述限制部件接触的接触位置的接触检测部;存储确定初期时的所述可动部的位置和指示值之间的关系的初期位置信息的存储部;基于所述接触检测部检测出所述可动部位于所述接触位置时的实际接触指示值和所述初期位置信息来计算实际待机指示值;将对应于所述实际待机指示值的待机位置设定为所述可动部的实际待机位置的设定部。
附图说明
图1是本发明实施方式的形状记忆合金驱动装置的外观结构图。
图2是控制电路的框图。
图3是表示可动部的位置和形状记忆合金的阻抗值之间的关系的图示。
图4是表示可动部的位置和施加给形状记忆合金的驱动电流之间的关系的图示。
图5是表示从微型计算机部输出的指示值和形状记忆合金的阻抗值之间的关系的图示。
图6是表示从微型计算机部输出的指示值和施加给形状记忆合金的驱动电流之间的关系的图示。
图7是表示从微型计算机部输出的指示值和可动部位置之间的关系的图示。
图8是表示可动部的位置和指示值之间的关系的图示。
图9是表示初期序列(initial sequence)的流程图。
图10是表示修正处理的流程图。
图11是具备接触传感器的形状记忆合金驱动装置的外观结构图。
图12是图11所示的控制电路的结构框图。
图13是表示可动部的位置和指示值之间的关系的图示。
图14是表示初期序列的流程图。
图15是表示修正处理的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下说明本发明的第1实施方式的形状记忆合金驱动装置。在以下说明中,举例说明将形状记忆合金驱动装置用于摄像装置的情况。图1是形状记忆合金驱动装置的外观结构图。形状记忆合金驱动装置包括:形状记忆合金1、固定部2、偏置弹簧(bias spring)3、透镜4、可动部5、导向轴6、挡块7、8、导线9以及控制电路10。另外,形状记忆合金1、偏置弹簧3和导向轴6相当于移动机构部的一个例子,挡块7、8相当于限制部件的一个例子。
形状记忆合金1是上端与可动部5的右端连接、下端与下侧的固定部2连接的以上下方向为长度方向的线材,当超过某一规定温度时则会收缩以恢复到记忆形状,通过该收缩力使可动部5向下方移动。另外,形状记忆合金1的两端通过导线9与控制电路10连接,通过来自控制电路10的驱动电流,形状记忆合金1被通电加热。
固定部2包括被固定在摄像装置的框体上的上下一对固定部2、2,上侧的固定部2与挡块7和偏置弹簧3连接,下侧的固定部2与挡块8和形状记忆合金1连接。并且,在上侧的固定部2上形成有用于将来自拍摄对象的光导向透镜4的孔(图略),在下侧的固定部2上形成有用于将通过透镜4而成像的拍摄对象的光学图像导入摄像传感器80(参照图2)的孔(图略)。
偏置弹簧3的上端与上侧的固定部2连接,下端与可动部5的右端连接,将向上的应力施加给形状记忆合金1,使收缩的形状记忆合金1向上方延展,以使可动部5向上方移动。透镜4例如采用凸透镜,将来自拍摄对象的光成像并导入摄像传感器80。
可动部5具有可动主体部51和支撑部52,通过形状记忆合金1的收缩力沿导向轴6向下方移动,通过偏置弹簧3的压靠力沿导向轴6向上方移动,从而使透镜4在上下方向移动。
可动主体部51中贯穿有以上下方向为长度方向的长孔,导向轴6被插入该长孔中。支撑部52从可动主体部51右侧面的上下方向的大致中央向右方延伸而形成,以环绕圆形的透镜4的周围的方式支撑透镜4。另外,支撑部52的右端的上侧与偏置弹簧3的下端连接,右端的下侧与形状记忆合金1连接。
导向轴6采用其上端与挡块7的下面连接、下端与挡块8的上面连接的以上下方向为长度方向的棒状部件,引导可动部5在上下方向上移动。
挡块7呈例如长方体形状或圆筒形状,其上面被安装在上侧的固定部2上,通过与可动主体部51的上面接触来限制可动部5向上方的移动,并限定可动部5的移动范围的上侧界限。
挡块8呈例如长方体形状或圆筒形状,其下面被安装在下侧的固定部2上,通过与可动主体部51的下面接触来限制可动部5向下方的移动,并限定可动部5的移动范围的下侧界限。
在以上结构中,当形状记忆合金1因加热而收缩/硬化时,偏置弹簧3伸长,而当因放热而软化时,由于偏置弹簧3的应力形状记忆合金1会伸长,由此使支撑透镜4的可动部5移动。控制电路10定位控制可动部5,并且也控制整个摄像装置。
图2是控制电路10的框图。如图2所示,控制电路10包括驱动控制电路20(驱动控制部的一个例子)、微型计算机部30、存储部70、摄像传感器80以及温度传感器90(温度检测部的一个例子)。驱动控制电路20通过导线9与形状记忆合金1连接,其具有阻抗值检测部21和伺服控制部22,通过向形状记忆合金1输出与用于定位可动部5的指示值相对应的驱动电流,使形状记忆合合金1的温度变化并使形状记忆合合金1的形状变形,从而移动可动部5。
阻抗值检测部21以例如指定的时间间隔检测形状记忆合金1的阻抗值,并以例如指定的时间间隔将检测出的阻抗值输出至微型计算机部30。伺服控制部22增减输出至形状记忆合金1的驱动电流,以使由阻抗值检测部21检测到的形状记忆合金1的阻抗值与从微型计算机部30输出的指示值所对应的阻抗值相一致。这里,伺服控制部22预先存储由实验得到的指示值和阻抗值之间的关系,可以根据该关系确定与指示值对应的阻抗值。另外,伺服控制部22以例如指定的时间间隔将驱动电流值输出至微型计算机部30。
微型计算机部30具有CPU、ROM和RAM等,还包括运算部40、计测时间的计时器50(计时部的一个例子)、计测形状记忆合金1的动作次数的动作次数计测部60(次数计测部的一个例子)。运算部40、计时器50及动作次数计测部60可以通过让CPU执行指定的程序来实现,也可以通过专用的硬件电路来实现。
运算部40具有接触检测部41、修正部42和设定部43。接触检测部41检测可动部5是否位于与挡块7、8接触的接触位置。这里,接触检测部41通过检测阻抗值的变化来检测可动部5是否位于与挡块7接触的第1接触位置,并且检测可动部5是否位于与挡块8接触的第2接触位置。具体而言,接触检测部41根据由阻抗值检测部21以指定间隔输出的阻抗值来计算阻抗值的变化量,当计算出的变化量大于预先确定的值时,判断可动部5离开了挡块7、8,当计算出变化量小于预先确定的值时,判断可动部5与挡块7、8接触。
另外,接触检测部41也可以通过检测流经形状记忆合金1的电流或电压的变化取代检测阻抗值的变化,来检测接触位置。这种情况下,可以在驱动控制电路20中设置检测流经形状记忆合金1的电流并将其输出至微型计算机30的电流检测部或检测电压并将其输出至微型计算机30电压检测部来代替阻抗值检测部21。
存储部70存储用来确定初期的所述可动部的位置和指示值之间的关系的初期位置信息。在此,初期位置信息包括:作为可动部5位于第1接触位置时的指示值而被预先确定的第1初期接触指示值、作为可动部5位于第2接触位置时的指示值而被预先确定的第2初期接触指示值、作为可动部5位于移动范围内的指定待机位置时的指示值而被预先确定的初期待机指示值。这些第1初期接触指示值、第2初期接触指示值和初期待机指示值,例如可以采用在制造工序中通过实验而取得的值。
修正部42基于由接触检测部41检测出可动部5位于第2接触位置时的第2实际接触指示值和第2初期接触指示值来修正初期待机指示值,计算实际待机指示值。
这里,如果设第2初期接触位置指示值为Xstop、初期待机指示值为Xstby、第2实际接触指示值为Xstop’,则修正部42例如使用公式(1)计算实际待机指示值Xstby’。
Xstby’=Xstby+(Xstop’-Xstop) (1)
另外,修正部42也可以基于由接触检测部41检测出可动部5位于第1接触位置时的第1实际接触指示值Xstart’和第1初期接触指示值Xstart来修正初期待机指示值Xstby,计算实际待机指示值Xstby’。此时,可以通过公式(2)来计算实际待机指示值Xstby’。
Xstby’=Xstby+(Xstart’-Xstart) (2)
设定部43将与实际待机指示值对应的待机位置设定为可动部5的实际待机位置。然后,在让可动部5向待机位置移动时,设定部43将实际待机指示值输出至驱动控制电路20,伺服控制部22调节驱动电流以使由阻抗值检测部21检测出的阻抗值成为与实际待机指示值对应的阻抗值。由此,可动部5被定位在规定的待机位置。
另外,在将可动部5定位于移动范围中的某一目标位置时,设定部43通过计算针对该目标位置的指示值并将该指示值输出至驱动控制电路20,将可动部5定位于该位置。这里,预先存储通过实验而预先测量到的可动部5的移动范围内的各位置和以待机位置为基准时的各位置的指示值的增减值之间的关系,在将可动部5定位于某目标位置时,设定部43通过在由修正部42计算出的实际待机指示值上加上或减去相对于该目标位置的增减值,计算针对该目标位置的指示值,并输出至驱动控制电路20。
温度传感器90采用热敏电阻(thermistor)等温度传感器。摄像传感器80采用CMOS图像传感器或CCD图像传感器等摄像传感器,在控制电路10的控制下,拍摄拍摄对象,取得拍摄对象的图像数据。而且,该图像数据通过未图示的图像处理部被实施了指定的图像处理后,被存储到未图示的图像存储器中。
图3是表示可动部5的位置和形状记忆合金1的阻抗值之间的关系的图示,纵轴表示阻抗值,横轴表示位置。在图3中,0的位置表示第1接触位置,Pmax的位置表示可动部5与挡块8接触的第2接触位置。
在0的位置,形状记忆合金1因驱动电流小温度低而被偏置弹簧3拉伸,可动部5与挡块7接触,位于第1接触位置。在A点,驱动电流最小,阻抗值为形状记忆合金1的最大阻抗值Rmax。
当逐渐增大施加给形状记忆合金1的驱动电流时,阻抗值减小,形状记忆合金1的收缩力会增加,在该收缩力超过偏置弹簧3的应力的B点,可动部5离开挡块7开始移动。设此时的阻抗值为Rstart。
之后,可动部5,基于形状记忆合金1的随着驱动电流的增大的收缩力而向Pmax移动。然后,可动部5移动到与挡块8接触的C点。在C点,可动部5位于Pmax,形状记忆合金1的阻抗值为Rstop。
如果进一步增加驱动电流,虽然阻抗值会减小,但可动部5由于被挡块8所限制从而不会进一步变化。在D点,驱动电流为最大值,阻抗值为形状记忆合金1的最小阻抗值Rmin。
这样,在表示可动部5的位置和阻抗值之间的关系的图示上,出现了作为拐点的B点和C点。因此,通过检测形状记忆合金1的阻抗值的变化,可以判断可动部5是否与挡块7、8接触。
图4是表示可动部5的位置和施加给形状记忆合金1的驱动电流之间的关系的图示。在A点,驱动电流为最小值Imin,可动部5与挡块7接触,其位置设为0。
然后,当逐渐增大驱动电流时,在B点,可动部5离开挡块7开始向Pmax移动。此时,驱动电流为Istart。
之后,可动部5的位置,基于形状记忆合金1的随着驱动电流的增大的收缩而增加。然后,在可动部5与挡块8接触的C点,位置为最大值Pmax,驱动电流为Istop。
即使进一步增加驱动电流,由于被挡块8限制,可动部5的变位也不再变化,在D点,驱动电流为最大值Imax。
这样,在表示可动部5的位置和驱动电流之间的关系的图示上,出现了作为拐点的B点和C点。因此,接触检测部41可以通过检测流经形状记忆合金1的电流的变化,取代检测阻抗值的变化,来判断可动部5是否与挡块7、8接触。
图5是表示从微型计算机30输出的指示值和形状记忆合金1的阻抗值之间的关系的图示,纵轴表示阻抗值,横轴表示指示值。在该图示中,当指示值为0时,伺服控制部22将驱动电流设为最小,将阻抗值设为最大阻抗值Rmax,增加指示值,使阻抗值减小。
在A点,指示值为0,驱动电流为最小值,阻抗值为Rmax。然后,当指示值逐渐增大时,伺服控制部22增加驱动电流以便达到与指示值相应的阻抗值。由此,阻抗值减小。
在B点,阻抗值变成Rstart,可动部5离开挡块7,可动部5的位置开始增加。此时的指示值为Xstart。
之后,可动部5,基于形状记忆合金1的随着指示值的增大的收缩而向下方移动。然后,在可动部5与挡块8接触的C点,形状记忆合金1的阻抗值为Rstop,指示值为Xstop。
当进一步增加指示值时,虽然阻抗值会减小,但由于可动部5的移动被挡块8所限制,所以位置不会变化。在区域D,驱动电流为最大,阻抗值为Rmin。在区域D,由于伺服控制部22通过限制电路而使驱动电流饱和在最大值,所以即使增大指示值,直至最大值Xmax为止,阻抗值也维持在Rmin。
图6是表示从微型计算机部30输出的指示值和输出至形状记忆合金1的驱动电流之间的关系的图示。在A点,指示值为0,驱动电流为最小值Imin。
当指示值逐渐增大时,阻抗值减小而驱动电流增加。在B点,驱动电流为Istart,可动部5离开挡块7开始移动。此时的指示值为Xstart。
之后,可动部5的位置,基于形状记忆合金1的随着指示值的增大的收缩力而向下方移动。然后,可动部5的位置增加到与挡块8接触的C点,驱动电流变成Istop。此时的指示值为Xstop。
当进一步增加指示值时,虽然驱动电流会增加,但可动部5的位置被挡块8所限制而不会变化。在区域D,驱动电流为最大值Imax。在区域D,由于伺服控制部22通过限制电路使驱动电流饱和在最大值,所以即使增大指示值,直至最大值Xmax为止,驱动电流也维持在最大值。
图7是表示从微型计算机部30输出的指示值和可动部5的位置之间的关系的图示。从A点到B点、即从指示值为0到指示值为Xstart,可动部5与挡块7接触,位置为0。
然后,当指示值逐渐增加时,可动部5的位置通过伺服控制而逐渐增加,在C点达到最大值Pmax。此时的指示值为Xstop。之后,即使指示值增加到Xmax,可动部5的位置也被挡块8所限制而不会变化。
图8是表示可动部5的位置和指示值之间的关系的图示,实线的曲线表示关系变化前,虚线的曲线表示关系变化后。图8中所示的Pstby表示初期待机位置,在实线的曲线中,如果将指示值设为Xstby,则伺服控制部22将可动部5定位在目标待机位置Pstby。
假设由于环境温度的变化或形状记忆合金1等部件的寿命劣化,可动部5的位置和指示值之间的关系从实线的曲线变化成虚线的曲线。
此时,如果指示值被设为Xstby,则可动部5被定位在Pstby’,偏离了规定的待机位置Pstby。这里,如果虚线的曲线相对于实线的曲线与横轴平行地移动,则Xstop和Xstop’的偏差与Xstby和Xstby’的偏差相同。
由此,通过将Xstop和Xstby预先存储在存储部70中,由修正部42获取作为可动部5实际接触挡块8时的指示值的第2实际接触指示值Xstop’,并将Xstop’带入上述的公式(1)中,可以求出作为用于定位在规定的待机位置的指示值的实际待机指示值Xstby’。
然后,如虚线的曲线所示,如果将Xstby’设为指示值,则可动部5被定位在作为规定的待机位置的Pstby。
接下来,说明检测第2初期接触位置和初期待机位置的初期序列(initial sequence)。图9是表示初期序列的流程图。首先,为了检测第2接触位置,设定部43将指示值设为初期值(步骤S1)。这里,作为初期值例如采用比第2初期接触指示值的估计值要小很多的值较为理想。
接下来,伺服控制部22通过调节驱动电流让可动部5移动,以使由阻抗值检测部21所检测出的阻抗值与由设定部43设定的指示值所对应的阻抗值相一致(步骤S2)。接下来,接触检测部41检测可动部5是否接触挡块8(步骤S3)。然后,在接触检测部41检测出可动部5与挡块8接触时(步骤S3中为“是”),设定部43将此时设定的指示值作为第2初期接触指示值Xstop写入存储部70(步骤S5)。
另一方面,在步骤S3中判断为“否”的情况下,设定部43使设定值增加指定的值(步骤S4),并使处理返回到步骤S2。如上,反复步骤S2至S4的处理,来检测第2初期接触指示值Xstop。
接下来,设定部43使指示值减小指定的值(步骤S6)。然后,伺服控制部22通过调节驱动电流让可动部5移动,以使由阻抗值检测部21所检测出的阻抗值与由设定部43设定的指示值所对应的阻抗值相一致(步骤S7)。
接下来,设定部43判断可动部5是否位于目标待机位置(步骤S8)。这里,设定部43可以通过摄像传感器80拍摄测试图(test chart),根据得到的图像数据判断可动部5是否位于目标待机位置。在本实施方式中,作为待机位置,可以采用在离开摄像装置指定距离的拍摄对象上聚焦的基准聚焦位置、或以指定倍率捕捉拍摄对象的基准变焦位置。然后,在用基准聚焦位置作为待机位置的情况下,可以将测试图设置在离开摄像装置指定距离的位置,拍摄该测试图,并将得到聚焦的图像数据时的可动部5的位置作为目标待机位置。
另外,在用基准变焦位置作为待机位置的情况下,可以将指定大小的测试图设置在离开摄像装置指定距离的位置,拍摄测试图,并将得到的图像数据中的测试图的大小达到指定大小时的可动部5的位置作为目标待机位置。
在步骤S8中,当判断出可动部5位于目标待机位置时(步骤S8中为“是”),设定部43将这时设定的指示值作为初期接触指示值Xstby写入存储部70(步骤S9)。
另一方面,在步骤S8判断为“否”的情况下,设定部43使处理返回到步骤S6,使指示值减少指定的值。如上,反复步骤S6至S8的处理,来检测初期接触指示值Xstby。
通过以上步骤,初期初期序列结束。此外,该初期初期序列例如在产品制造工序的调整工序中加以实施。
下面来说明修正处理。图10是表示修正处理的流程图。首先,修正部42从存储部70读出第2初期接触指示值Xstop(步骤S21)。然后,修正部42从存储部70读出初期待机指示值Xstby(步骤S22)。
接下来,为了检测第2接触位置,设定部43将指示值设为初期值(步骤S23)。这里,作为初期值采用比第2初期接触指示值要小很多的值较为理想。
接下来,伺服控制部22通过调节驱动电流让可动部5移动,以使由阻抗值检测部21所检测出的阻抗值与由设定部43设定的指示值所对应的阻抗值相一致(步骤S24)。其次,接触检测部41检测可动部5是否接触挡块8(步骤S25)。然后,在接触检测部41检测出可动部5与挡块8接触时(步骤S25中为“是”),修正部42获取此时由设定部43设定的指示值作为第2实际接触指示值Xstop’(步骤S27)。
另一方面,在步骤S25中判断为“否”的情况下,设定部43使设定值(应为设定的指示值)增加指定的值(步骤S26),并使处理返回到步骤S24。
然后,修正部42将在步骤S21中读出的第2初期接触指示值Xstop、在步骤S22中读出的初期待机指示值Xstby和在步骤S27中得到的第2实际接触指示值Xstop’代入公式(1),计算实际待机指示值Xstby’(步骤S28)。
接下来,设定部43将在步骤S28中计算的实际待机指示值Xstby’设定为指示值(步骤S29)。然后,伺服控制部22通过调节驱动电流使可动部5移动到待机位置,以使由阻抗值检测部21检测出的阻抗值与由设定部43设定的指示值所对应的阻抗值相一致(步骤S30)。通过以上步骤,修正处理结束,程序完成,摄像装置进入待机状态。
这样,根据第1实施方式中的形状记忆合金驱动装置,基于由接触检测部41检测出可动部5位于第2接触位置时的第2实际接触指示值和初期接触指示值之间的偏差,初期待机指示值得以修正,实际待机指示值被加以计算,从而可以将可动部精确地定位于规定的待机位置。
这里,修正部42例如可以在摄像装置的电源接通时实施修正处理,也可以在温度传感器90的检测温度变化了指定值时实施修正处理。并且,修正部42例如也可以在摄像装置的电源接通后,由计时器50计测的摄像装置的运转时间每经过指定时间时实施修正处理。
而且,也可以是每当由动作次数计测部60计测的运转次数变化指定值时,修正部42实施该修正处理。此时,在为了将可动部5的位置移动到某个目标位置而由设定部43设定了指示值时,动作次数计测部60计数一次动作次数即可。而且,修正部42也可以将电源接通时、温度传感器90的检测温度变化了指定值时、在电源接通后由计时器50计测所经过的指定时间时以及运转次数变化了指定值时加以组合来实施修正处理。
通过这样设定修正处理的实施条件,可以在预计到待机位置的偏移时,再实施修正处理,从而可以将可动部5更准确地定位在规定的待机位置,并且可以防止实施不必要的修正处理。
而且,对于形状记忆合金的驱动装置,驱动次数增加会发生寿命老化,待机位置的偏移会变大。因此,修正部42也可以在由动作次数计测部60计测的运转次数变化了指定值时,使用第2实际接触指示值和实际待机指示值更新存储在存储部70中的第2初期接触指示值和初期待机指示值。由此,即使发生寿命老化,也可以将用于探寻第2接触位置的第2初期接触指示值设定为适当的值,从而可以缩短检查处理的时间。
另外,在上述的说明中,接触检测部41根据阻抗值的变化来判断有无接触,但是并不局限于此,也可以利用接触传感器来判断有无接触。图11表示具有接触传感器11的形状记忆合金驱动装置的外观结构图。
接触传感器11被设置在挡块7的下表面,同时也被设置在挡块8的上表面。作为接触传感器11,例如可以采用电接点开关或压电传感器等。
接触传感器11通过导线12与控制电路10连接,在可动部5与挡块7、8接触时输出表示接触的信号。其他的结构与图1相同,所以省略说明。图12表示图11所示的控制电路10的结构框图。接触检测部41在从上侧的接触传感器11接收到表示已接触的信号时,判断可动部5与挡块7接触,在从上侧的接触传感器11接收到表示未接触的信号时,判断可动部5离开挡块7。并且,接触检测部41也利用下侧的接触传感器11,与利用上侧的接触传感器11同样,判断可动部5是否与挡块8接触、未接触。
而且,在上述的说明中,存储部70存储第1初期接触指示值(Xstart)、第2初期接触指示值(Xstop)和初期待机指示值(Xstby),但是本发明并不局限于此。即,存储部70也可以预先存储第2初期接触指示值(Xstop)和初期待机指示值(Xstby)与第2初期接触指示值(Xstop)的差值(=Xstby-Xstop)。此时,修正部70(应为42)从存储部70读出该差值(=Xstby-Xstop),执行公式(1)来计算实际待机指示值(Xstby’)即可。
而且,存储部70也可以预先存储第1初期接触指示值(Xstart)和初期待机指示值(Xstby)与第1初期接触指示值(Xstart)的差值(=Xstby-Xstart)。此时,修正部70(应为42)从存储部70读出该差值(=Xstby-Xstart),执行公式(2)来计算实际待机指示值(Xstby′)即可。
(第2实施方式)
以下说明本发明的第2实施方式的形状记忆合金驱动装置。另外,在本实施方式中,由于外观结构和框图与第1实施方式相同,所以使用图1和图2。而且,省略与第1实施方式相同的结构的说明。
图13是表示可动部5的位置和指示值之间的关系的图示,实线的曲线是可动部5的位置和指示值之间的关系发生变化前的曲线,虚线的曲线是可动部5的位置和指示值之间的关系从初期状态发生了变化后的曲线。
可动部5的位置和指示值之间的关系,由于环境温度的变化或形状记忆合金1等部件的寿命老化,可能会像从实线的曲线到虚线的曲线的变化那样沿横轴移动,并且倾斜也发生变化。
这时,如果将指示值设为Xstby,则可动部5被定位于Pstby’,导致偏离规定的待机位置Pstby。另外,Xstart会偏移至Xstart′,Xstop会偏移至Xstop′。这里,Xstart表示第1初期接触指示值。
由此,将Xstart、Xstop和Xstby预先存储在存储部70中,修正部42通过获取作为可动部5实际接触挡块7、8时的指示值的Xstart’和Xstop’,并将Xstop’(应为Xstart’)和Xstop’代入公式(3),可以求出实际待机指示值Xstby’。
(Xstby′-Xstart′):(Xstop′-Xstart′)=(Xstby-Xstart):(Xstop-Xstart)
Xstby′=Xstart′+(Xstby-Xstart)×(Xstop′-Xstart′)/(Xstop-Xstart) (3)
即,修正部42基于初期待机指示值Xstby和第1初期接触指示值Xstart之间的差值、第1实际接触指示值Xstart’和第2实际接触指示值Xstop′之间的差值、以及第1初期接触指示值Xstart和第2初期接触指示值Xstop之间的差值,来修正初期待机指示值Xstby,计算实际待机指示值Xstby’即可。
接下来,说明检测第1、第2初期接触位置和初期待机位置的初期序列。图14是表示初期序列的流程图。首先,为了检测第1接触位置,设定部43将指示值设为初期值(步骤S41)。这里,作为初期值例如采用比第1初期接触指示值的估计值要小很多的值较为理想。
接下来,伺服控制部22通过调节驱动电流使可动部5移动,以使由阻抗值检测部21检测出的阻抗值与由设定部43设定的指示值所对应的阻抗值相一致(步骤S42)。接下来,接触检测部41检测可动部5是否离开挡块7(步骤S43)。在接触检测部41检测出可动部5离开了挡块7时(步骤S43中为“是”),设定部43将此时设定的指示值作为第1初期接触指示值Xstart写入存储部70(步骤S45)。
另一方面,在步骤S43中判断为“否”的情况下,设定部43使设定值(应为设定的指示值)增加指定的值(步骤S44),并使处理返回到步骤S42。如上,反复步骤S42至S44的处理,检测第1初期接触指示值Xstart。
接下来,为了检测第2接触位置,设定部43将指示值设为初期值(步骤S46)。以下,反复步骤S47至S49的处理,检测第2接触位置。另外,由于步骤S47至S50与图9中的步骤S2至S5相同,所以省略其说明。
接下来,设定部43将指示值退回到第1初期接触指示值Xstart,并使Xstart增加指定的值(步骤S51)。以下,反复步骤S51至S53的处理,可动部5被移动到作为目标的待机位置,初期待机位置指示值Xstby得以检测并被写入存储部70。另外,因为步骤S51至S54中的处理与图9中的步骤S6至S9相同,所以省略说明。通过以上步骤,初期序列结束。此外,该初期序列例如在产品制造工序的调整工序中加以实施。
下面来说明修正处理。图15是表示修正处理的流程图。首先,修正部42从存储部70中读出第1初期接触指示值Xstart、第2初期接触指示值Xstop和初期待机指示值Xstby(步骤S61至S63)。
接下来,为了检测第1接触位置,设定部43将指示值设为初期值(步骤S64)。这里,作为初期值采用比第1初期接触指示值要小很多的值较为理想。
接下来,伺服控制部22通过调节驱动电流使可动部5移动,以使由阻抗值检测部21检测出的阻抗值与由设定部43设定的指示值所对应的阻抗值相一致(步骤S65)。其次,接触检测部41检测可动部5是否离开了挡块7(步骤S66)。然后,在接触检测部41检测出可动部5离开了挡块7时(步骤S66中为“是”),修正部42获取此时由设定部43设定的指示值作为第1实际接触指示值Xstart’(步骤S68)。
另一方面,在步骤S66中判断为“否”的情况下,设定部43使设定值增加指定的值(步骤S67),并使处理返回到步骤S65。由于步骤S69至S73与图10中的步骤S23至S27相同,所以省略说明。
接下来,修正部42将在步骤S61中读出的第1初期接触指示值Xstart、在步骤S62中读出的第2初期接触指示值Xstop、在步骤S63中读出的初期待机指示值Xstby、在步骤S66中得到的第1实际接触指示值Xstart’以及在步骤S73中得到的第2实际接触指示值Xstop’代入公式(3),计算实际待机指示值Xstby’(步骤S74)。
由于步骤S75至S76与图10中的步骤S29至S30相同,所以省略说明。通过以上步骤,修正处理结束,程序完成,摄像装置进入待机状态。
这样,根据第2实施方式中的形状记忆合金驱动装置,由于利用公式(3)修正初期待机指示值来计算实际待机指示值,因此可以将可动部5精确地定位于规定的待机位置。
另外,在第2实施方式中,也可以与第1实施方式同样地设定修正处理的实施条件。而且,接触检测部41也可以利用接触传感器11判断有无接触。并且,也可以在运转次数每达到指定次数时,使用第1和第2实际接触指示值更新第1和第2初期接触指示值,并且使用实际待机指示值更新初期待机指示值。上述实施方式可总结如下。
(1)上述形状记忆合金驱动装置包括:可动部;具备形状记忆合金,使所述可动部移动的移动机构部;通过与所述可动部接触来限制所述可动部的移动,限定所述可动部的移动范围的限制部件;向所述形状记忆合金输出与用于定位所述可动部的指示值相对应的驱动信号,通过使所述形状记忆合金的形状变形来控制所述移动机构部移动所述可动部的驱动控制部;检测所述可动部是否位于与所述限制部件接触的接触位置的接触检测部;存储用来确定初期的所述可动部的位置和指示值之间的关系的初期位置信息的存储部;基于由所述接触检测部检测出所述可动部位于所述接触位置时的实际接触指示值和所述初期位置信息来计算实际待机指示值的修正部;将对应于所述实际待机指示值的待机位置设定为所述可动部的实际待机位置的设定部。
根据该结构,基于由接触检测部检测出可动部位于所述接触位置时的实际接触指示值和确定初期的所述可动部的位置和指示值之间的关系的初期位置信息,实际待机指示值得以计算,对应于实际待机指示值的待机位置被设定为可动部的实际待机位置。因此,即使由于环境温度的变化或劣化引起形状记忆合金的特性发生变化等而导致等待机位置偏离规定的位置,也可以将可动部精确地定位于规定的待机位置。
(2)较为理想的是,所述初期位置信息包含,作为所述可动部位于所述接触位置时的指示值而被预先确定的初期接触位置指示值,和作为所述可动部位于所述待机位置时的指示值而被预先确定的初期待机指示值,所述设定部基于所述实际接触指示值、所述初期接触指示值和所述初期待机指示值来计算所述实际待机指示值。
根据该结构,基于由接触检测部检测出可动部位于所述接触位置时的实际接触指示值、初期接触位置和初期待机指示值,实际待机指示值得以计算,对应于实际待机指示值的待机位置被设定为可动部的实际待机位置。因此,即使由于环境温度的变化或劣化引起形状记忆合金的特性发生变化等而导致待机位置偏离规定的位置,也可以将可动部精确地定位于规定的待机位置。
(3)较为理想的是,所述初期位置信息包含,作为所述可动部位于所述接触位置时的指示值而被预先确定的初期接触位置指示值、和作为所述可动部位于所述待机位置时的指示值而被预先确定的初期待机指示值与所述初期接触指示值的差值,所述设定部基于所述差值和所述实际接触指示值来计算所述实际待机指示值。
根据该结构,基于初期待机指示值与初期接触指示值的差值、和由接触检测部检测出可动部位于接触位置时的实际接触指示值,实际待机指示值得以计算,对应于实际待机指示值的待机位置被设定为可动部的实际待机位置。因此,即使由于环境温度的变化或劣化引起形状记忆合金的特性发生变化等而导致待机位置偏离规定的位置,也可以将可动部精确地定位于规定的待机位置。
(4)另外,较为理想的是,所述修正部基于所述实际接触指示值与所述初期接触指示值之间的偏差来计算所述实际待机指示值。
根据该结构,基于由接触检测部检测出可动部位于接触位置时的实际接触指示值与初期接触指示值之间的偏差,实际待机指示值得以计算,因此可以将可动部精确地定位于规定的待机位置。
(5)另外,较为理想的是,所述限制部件具有限制所述可动部超过所述移动范围的其中之一界限的移动的第1限制部件,和限制所述可动部超过所述移动范围的另一界限的移动的第2限制部件;所述接触检测部检测所述可动部是否位于与所述第1限制部件接触的第1接触位置,并且检测所述可动部是否位于与所述第2限制部件接触的第2接触位置;所述初期接触指示值包含作为所述可动部位于所述第1接触位置时的指示值而被预先确定的第1初期接触指示值和作为所述可动部位于所述第2接触位置时的指示值而被预先确定的第2初期接触指示值;所述实际接触指示值包含由所述接触检测部检测出所述可动部位于所述第1接触位置时的第1实际接触指示值和由所述接触检测部检测出所述可动部位于所述第2接触位置时的第2实际接触指示值;所述修正部基于所述第1初期接触指示值、所述第2初期接触指示值、所述第1实际接触指示值和所述第2实际接触指示值来计算实际待机指示值。
根据该结构,由于基于初期待机指示值、第1初期接触指示值、第2初期接触指示值、第1实际接触指示值和第2实际接触指示值,实际待机指示值得以计算,因此可将可动部精确地定位于规定的待机位置。
(6)另外,较为理想的是,所述接触检测部通过检测所述形状记忆合金的阻抗值的变化来检测所述接触位置。
根据该结构,由于通过检测形状记忆合金的阻抗值的变化,接触位置得以检测,因此可以精确地检测接触位置。即,由于形状记忆合金没有变形时的相对于温度的阻抗值变化率和变形时的相对于温度的阻抗值变化率之间有很大的差异,因此在可动部与限制部件接触或离开限制部件时,阻抗值会发生很大变化。因此,通过检测该阻抗值的变化可以精确地检测可动部是否接触限制部件。而且,即使不另外设置接触传感器,也可以检测是否接触,因此可以节省空间和降低成本。
(7)另外,较为理想的是,所述接触检测部通过检测流经所述形状记忆合金的电流或电压的变化来检测所述接触位置。
根据该结构,由于通过检测流经形状记忆合金的电流或电压的变化,接触位置得以检测,因此可以精确地检测接触位置。即,当可动部的动作被限制部件限制时,如果是将指示值作为目标进行伺服控制的驱动控制部,则驱动控制部使电流或电压发生很大变化。因此,通过检测该电流或电压的变化可以精确地检测可动部是否接触限制部件。而且,即使不另外设置传感器,也可以检测是否接触,因此可以节省空间和降低成本。
(8)另外,较为理想的是,所述接触检测部为被设置成检测所述限制部件和所述可动部接触的接触传感器。根据该结构,通过接触传感器检测可动部和限制部件的接触,因此可以精确地检测是否接触。
(9)另外,较为理想的是,所述可动部支撑摄像装置中使用的摄像透镜,所述待机位置为所述摄像装置的基准聚焦位置。
根据该结构,在内置有自动聚焦功能的摄像装置中,有时会将待机位置设定为在聚焦调节开始前拍摄对象的图像数据没有很大模糊的基准聚焦位置,此时,即使基准聚焦位置偏离规定的基准聚焦位置,也可以将可动部精确地定位于规定的基准聚焦位置。
(10)另外,较为理想的是,所述可动部支撑摄像装置中使用的摄像透镜,所述待机位置为所述摄像装置的基准变焦位置。根据该结构,在内置有变焦功能的摄像装置中,需要将待机位置设定为基准变焦位置,以便在变焦调节开始前可以拍摄整个拍摄对象。此时,即使基准变焦位置偏离规定的基准变焦位置,也可以将可动部精确地定位于规定的基准变焦位置。
(11)另外,较为理想的是,所述修正部在电源接通时计算所述实际待机指示值。根据该结构,由于在每次电源接通时实际待机指示值得以计算,所以可以更精确地将可动部定位于规定的待机位置。
(12)另外,较为理想的是,上述的形状记忆合金驱动装置还包括检测环境温度的温度检测部,所述修正部在由所述温度检测部检测的温度变化了指定值时计算所述实际待机指示值。根据该结构,由于每次温度变化指定值时实际待机指示值得以计算,所以即使环境温度变化使待机位置偏离规定的待机位置,也可以更精确地将可动部定位于规定的待机位置。
(13)另外,较为理想的是,上述的形状记忆合金驱动装置还包括计测运转时间的计时部,所述修正部在由所述计时部计测到的运转时间经过了指定时间时计算所述实际待机指示值。根据该结构,由于每次运转时间变化指定值时实际待机指示值得以计算,所以即使随着运转时间的经过待机位置偏离规定的待机位置,也可以更精确地将可动部定位于规定的待机位置。
(14)另外,较为理想的是,上述的形状记忆合金驱动装置还包括计测运转次数的次数计测部,所述修正部在通过次数计测部计测到的运转次数变化了指定值时计算所述实际待机指示值。根据该结构,由于在每次运转次数变化指定值时实际待机指示值得以计算,所以即使常年使用使待机位置偏离规定的待机位置,也可以更精确地将可动部定位于规定的待机位置。
(15)另外,较为理想的是,上述的形状记忆合金驱动装置还包括计测运转次数的次数计测部,所述修正部在由次数计测部计测到的运转次数变化了指定值时,使用所述实际接触指示值和所述实际待机指示值来更新所述初期接触指示值和所述初期待机指示值。根据该结构,由于初期接触指示值被最新检测出的实际接触指示值所更新,初期待机位置被最新检测出的实际待机位置所更新,所以可以缩短到检测为止的时间,实现修正处理的高速化。
Claims (15)
1.一种形状记忆合金驱动装置,其特征在于包括:
可动部;
移动机构部,含有形状记忆合金,使所述可动部移动;
限制部件,通过与所述可动部接触来限制所述可动部的移动,从而限定所述可动部的移动范围;
驱动控制部,向所述形状记忆合金输出与用于定位所述可动部的指示值相对应的驱动信号,通过让所述形状记忆合金的形状变形使所述移动机构部移动所述可动部;
接触检测部,检测所述可动部是否位于与所述限制部件接触的接触位置;
存储部,存储确定在初期所述可动部的位置与指示值之间的关系的初期位置信息;
修正部,基于所述接触检测部检测出所述可动部位于所述接触位置时的实际接触指示值和所述初期位置信息来计算实际待机指示值;
设定部,将对应于所述实际待机指示值的待机位置设定为所述可动部的实际待机位置。
2.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:
所述初期位置信息包含作为所述可动部位于所述接触位置时的指示值而被预先确定的初期接触指示值和作为所述可动部位于所述待机位置时的指示值而被预先确定的初期待机指示值,
所述设定部,基于所述实际接触指示值、所述初期接触指示值以及所述初期待机指示值来计算所述实际待机指示值。
3.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:
所述初期位置信息包含作为所述可动部位于所述接触位置时的指示值而被预先确定的初期接触指示值、和作为所述可动部位于所述待机位置时的指示值而被预先确定的初期待机指示值与所述初期接触指示值的差值,
所述设定部基于所述差值和所述实际接触指示值来计算所述实际待机指示值。
4.根据权利要求2或3所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:所述修正部基于所述实际接触指示值与所述初期接触指示值之间的偏差来计算所述实际待机指示值。
5.根据权利要求2或3所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:
所述限制部件具有限制所述可动部的移动超过所述移动范围的其中之一界限的第1限制部件、和限制所述可动部的移动超过所述移动范围的另一界限的第2限制部件;
所述接触检测部,检测所述可动部是否位于与所述第1限制部件接触的第1接触位置,并且检测所述可动部是否位于与所述第2限制部件接触的第2接触位置;
所述初期接触指示值包含作为所述可动部位于所述第1接触位置时的指示值而被预先确定的第1初期接触指示值和作为所述可动部位于所述第2接触位置时的指示值而被预先确定的第2初期接触指示值;
所述实际接触指示值包含由所述接触检测部检测出所述可动部位于所述第1接触位置时的第1实际接触指示值和由所述接触检测部检测出所述可动部位于所述第2接触位置时的第2实际接触指示值;
所述修正部基于所述第1初期接触指示值、所述第2初期接触指示值、所述第1实际接触指示值以及所述第2实际接触指示值来计算所述实际待机指示值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:所述接触检测部通过检测所述形状记忆合金的阻抗值的变化来检测所述接触位置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:所述接触检测部通过检测流经所述形状记忆合金的电流或电压的变化来检测所述接触位置。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:所述接触检测部为被设置成可检测所述限制部件和所述可动部的接触的接触传感器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:
所述可动部支撑摄像装置中所使用的摄像透镜,
所述待机位置为所述摄像装置的基准聚焦位置。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:
所述可动部支撑摄像装置中所使用的摄像透镜,
所述待机位置为所述摄像装置的基准变焦位置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于:所述修正部在电源接通时计算所述实际待机指示值。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于还包括:检测环境温度的温度检测部,其中,
所述修正部在由所述温度检测部检测的温度变化了指定值时计算所述实际待机指示值。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于还包括:计测运转时间的计时部,其中,
所述修正部在由所述计时部计测的运转时间经过了指定时间时计算所述实际待机指示值。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于还包括:计测运转次数的次数计测部,其中,
所述修正部在由次数计测部计测到的运转次数变化了指定值时计算所述实际待机指示值。
15.根据权利要求2至5中任一项所述的形状记忆合金驱动装置,其特征在于还包括:计测运转次数的次数计测部,其中,
所述修正部在由次数计测部计测到的运转次数变化了指定值时,用所述实际接触指示值和所述实际待机指示值来更新所述初期接触指示值和所述初期待机指示值。
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