[发明专利]聚合物致动器控制装置、聚合物致动器控制方法和电子装置

说明书

相关申请的交叉参考 

本申请包含与2008年9月29日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-250927相关的主题，在此将该日本专利申请的全部内容并入本文作为参考。 

技术领域

本发明涉及用于控制聚合物致动器的位移的聚合物致动器控制装置和聚合物致动器控制方法，以及包括该聚合物致动器控制装置的电子装置。 

背景技术

聚合物致动器由聚合物材料或者聚合物材料的复合物形成。聚合物致动器是将从该致动器的动力源供应的能量转换为材料自身的变形能量从而变形的致动器。通常使用的动力源是电能。 

上述聚合物致动器可以用于各种电子装置。日本专利申请公开公报No.2006-293008给出了一种采用聚合物致动器的光学装置。 

图1是用于说明该聚合物致动器的功能原理的图。 

聚合物致动器1的一端是固定的，另一端侧是自由端。聚合物致动器1包括含水的离子交换膜2以及电极3和4。离子交换膜2用作聚合物部。电极3和4沿着离子交换膜2的长度方向布置在离子交换膜2的两侧。 

如图1所示，当能够依据提供到聚合物致动器上的电压发生弯曲的聚合物致动器1被使用时，将电压或者电流施加到电极3和4上，从而使聚合物致动器1弯曲。 

然而，施加到聚合物致动器1上的电压值或者电流值与位移之间的关系很复杂。即使向聚合物致动器1施加恒定电压时，位移也会随着时 间的流逝而改变。当停止该施加的电压时，聚合物致动器1的位移基本上保持但会缓缓地返回。此外，聚合物致动器1的位移随着时间的流逝是逐渐改变的，并且即使当两个电极端子短路时位移也不会立刻变成0。 

图2是示出了普通的聚合物致动器控制装置的结构示例的图。图2所示的聚合物致动器控制装置10包括致动器驱动电路5和可动部6。致动器驱动电路5控制施加到聚合物致动器1的电极3和电极4上的电压。可动部6连接至聚合物致动器1的自由端侧。 

然而，聚合物致动器控制装置10具有以下缺点。没有方法能够确定聚合物致动器1目前弯曲的程度或者聚合物致动器1是否是直的。当使聚合物致动器1发生一定量以上的位移时，可能会对聚合物致动器1产生不利影响。然而，由于没有方法能够确定目前的弯曲程度，因而难以确定该弯曲程度是否在安全范围内。此外，没有办法将位移保持在所需的位置处。 

为了精确控制位移，曾经提出了一种技术，即，如图3所示，在可动部6处布置有磁体7，在磁体7附近设置有由霍尔(Hall)元件形成的位置传感器8，并且基于位置传感器8的输出来确定聚合物致动器1的目前状态，然后在考虑了该状态的情况下对施加的电压或者电流进行控制，从而控制位移的位置。 

然而，上述情况下的问题是，由于设有磁体和作为位置传感器的霍尔元件等因而增加了成本。由于必须将磁体或者霍尔元件连接到可动部上，因而会使可动部的重量增加。这不利于通过聚合物致动器来驱动可动部。由于设有磁体和霍尔元件而导致尺寸增加，因此不利于形成小型化的致动器。还必须考虑由于磁体的存在而引起的磁场对环境的影响。 

发明内容

鉴于上述问题，期望提供聚合物致动器控制装置、聚合物致动器控制方法和包括该聚合物致动器控制装置的电子装置，它们无需使用位置传感器等就能够识别致动器的目前状态，并且能够保持恒定位移。 

本发明第一实施例的聚合物致动器控制装置包括：聚合物致动器，所述聚合物致动器具有用于向聚合物部施加电能的第一电极和第二电 极，并且所述聚合物致动器依据所施加的电能而发生位移；电位差读取单元，所述电位差读取单元读取在所述聚合物致动器的第一电极端子与第二电极端子之间产生的电位差；以及聚合物致动器驱动电路，所述聚合物致动器驱动电路向所述聚合物致动器的第一电极和第二电极施加电能，从而驱动所述聚合物致动器，其中，所述聚合物致动器驱动电路和所述电位差读取单元形成闭合环路，并且所述聚合物致动器驱动电路改变所述电能，使得通过所述电位差读取单元读取的电位差保持在目标电位值，并且所述聚合物致动器驱动电路提供具有不同占空比的信号，以使聚合物致动器利用正向占空比与反向占空比之间的差以电荷累积在一侧的方式改变自身的位移。