JP6478665B2 - 振動体の駆動制御回路、振動体の駆動方法、振動型駆動装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動体と被駆動体とを加圧接触させ、振動体に励振させた振動によって振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型駆動装置に関し、特に、振動体を駆動する駆動制御回路と振動体の駆動方法に関する。

弾性体に電気−機械エネルギ変換素子を接合してなる振動体に被駆動体を加圧接触させ、電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加して振動体に所定の振動を励起させることにより、振動体と被駆動体とを相対的に移動させる駆動装置が知られている。

例えば、板状の弾性体の第１の面に電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子を接着し、第１の面の反対側の第２の面に所定間隔で２つの突起部を設けた振動体が知られている（特許文献１参照）。この振動体では、２つの突起部を結ぶ方向と弾性体の板厚方向とを含む面内で突起部に楕円運動を生じさせ、２つの突起部の上面に被駆動体を加圧接触させることで、２つの突起部を結ぶ方向を駆動方向として被駆動体を駆動する。

このような振動型駆動装置では、振動体の駆動停止時には振動体と被駆動体の位置関係が摩擦力によって保持されるため、別途、振動体と被駆動体の位置を保持する機構を設ける必要がない。そのため、振動型駆動装置を用いた各種装置では、小型化や軽量化、構造の簡素化等が可能となる。

特開２００９−８９５８６号公報

しかし、上記の振動型駆動装置では、振動体と被駆動体との間に加圧接触により生じる保持力は、接触面に介在する水分や湿度環境等の影響を受け、振動体と被駆動体との摩擦摺動面に水分が介在していると、保持力が低下してしまう。そのため、特に、振動体の駆動停止後に長時間が経過した場合や振動体及び被駆動体が高湿度環境下で用いられる場合には、駆動方向を切り替えるときや被駆動体に外力が加わったときに、振動体と被駆動体とに位置ずれが生じるおそれがある。

本発明は、振動型駆動装置において、振動体及び被駆動体が長時間にわたって停止状態で放置された場合や高湿度環境下で使用された場合の保持力を回復させる技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、電気−機械エネルギ変換素子と、被駆動体と接する駆動部とを有する振動体を駆動する駆動制御回路であって、前記駆動制御回路は、前記駆動部の楕円運動の軌跡における前記電気−機械エネルギ変換素子の厚さ方向の成分に対する前記被駆動体の駆動方向と平行な方向の成分の比を前記楕円運動の楕円比とした場合に、前記振動体と前記被駆動体との相対位置を実質的にとどめると共にその際の楕円比を前記相対位置が変更される際の楕円比よりも大きくなるように制御するステップを実行するよう構成されていることを特徴とする駆動制御回路である。

本発明によれば、振動体と被駆動体の間に生じる楕円運動の軌跡を被駆動体の駆動方向と平行な成分が大きい軌跡とすることにより、摩擦エネルギを発生させて、振動体と被駆動体との摩擦摺動面に存在する水分を除去する。これにより、振動体及び被駆動体が長時間にわたって停止状態で放置された場合や高湿度環境下で使用された場合でも保持トルクを回復させることができる。

本発明の振動型駆動装置を構成する第１実施形態に係る振動子の概略構成を示す斜視図、振動子を構成する圧電素子の概略構造を示す平面図、振動子を構成する振動体に励振される振動モードを説明する図である。 図１の振動体を構成する突起部の先端に励起される楕円運動を説明する図と、振動子の駆動周波数と駆動速度との関係を示す図である。 図１の振動子の駆動制御を行う駆動制御回路の概略構成を示すブロック図である。 図１の振動体の一次の面外曲げ振動と二次の面外曲げ振動の振幅、位相差及び駆動速度の関係を示す図である。 図１の振動子の駆動方法のフローチャートである。 図１の振動子での保持力回復動作の試験結果を示す図である。 図１の振動体に生じさせる振動を模式的に示す図である。 本発明の振動型駆動装置を構成する第２実施形態に係る振動子の概略構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る振動子を備えるレンズ駆動機構部の概略構造を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、「振動型駆動装置」は「振動子」と「振動体の駆動制御回路」とを含むものとし、「振動子」は「振動体」と「被駆動体」とを含むものとし、「振動体」は「弾性体」と「電気−機械エネルギ変換素子」とを含むものとする。

図１（ａ）は、本発明の振動型駆動装置を構成する第１実施形態に係る振動子１００の概略構成を示す斜視図である。

振動子１００は、被駆動体１１１及び振動体１１５を備える。振動体１１５は、概ね、平板状で金属材料から成る弾性体１１３と、弾性体１１３の一方の面（第１の面）に接合された電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子１１４と、弾性体１１３の他方の面（第１の面の反対側の第２の面）に設けられた２つの突起部１１２から構成される。被駆動体１１１と振動体１１５の２つの突起部１１２とは、不図示の加圧手段によって加圧接触している。

図１（ｂ）は、圧電素子１１４の概略構造を示す平面図である。図１（ｃ）は、振動体１１５に励振される第１の振動モード（以下「モードＡ」と称呼する）を説明する図である。図１（ｄ）は、振動体１１５に励振される第２の振動モード（以下「モードＢ」と称呼する）を説明する図である。なお、振動体１１５において２つの突起部１１２を結ぶ方向をＸ方向、弾性体１１３の厚さ方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向と定義することとする。

圧電素子１１４の一方の面には、図１（ｂ）に示すように、Ｘ方向である長辺方向に２等分された２つの電極が形成されており、各電極における分極方向は同一方向（＋）となっている。なお、圧電素子１１４の他方の面には、１つの共通電極（全面電極）が形成されている。圧電素子１１４の２つの電極領域のうち、図中右側の電極領域に交番電圧ＶＢが印加され、図中左側の電極領域に交番電圧ＶＡが印加される。交番電圧ＶＢ，ＶＡをモードＡの共振周波数付近の周波数で、且つ、同位相の交番電圧とすると、圧電素子１１４全体（２つの電極領域）が、ある瞬間には伸び、別の瞬間には縮む。その結果、振動体１１５には、図１（ｃ）に示すモードＡの振動が発生する。また、交番電圧ＶＢ，ＶＡをモードＢの共振周波数付近の周波数で、且つ、位相が１８０°ずれた交番電圧とすると、ある瞬間には、圧電素子１１４の図中右側の電極領域が縮むと共に図中左側の電極領域が伸びる。また、別の瞬間には逆の関係となる。その結果、振動体１１５には、図１（ｄ）に示すモードＢの振動が発生する。モードＡは、Ｘ方向と略平行に振動体１１５に２つの節が現れる一次の面外曲げ振動モードである。モードＢは、Ｙ方向と略平行に振動体１１５に３つの節が現れる二次の面外曲げ振動モードである。

図２（ａ）は、突起部１１２の先端に励起される楕円振動を説明する図である。突起部１１２は、モードＡの振動の腹となる位置の近傍、且つ、モードＢの振動の節となる位置の近傍に配置されている。そのため、突起部１１２の先端は、モードＡの振動の節を支点として振り子運動を行ってＸ方向に往復運動すると共に、モードＢの振動によってＺ方向に往復運動する。よって、モードＡ，Ｂの振動位相差が±π／２近傍となるように同時に励振して重ね合わせることで、突起部１１２の先端面にＸＺ面内の楕円運動を生じさせることができる。このとき、２つの突起部１１２と被駆動体１１１との間には加圧接触による摩擦力が働いているため、突起部１１２の楕円運動によって、振動体１１５と被駆動体１１１とをＸ方向に相対的に移動させる駆動力（推力）が発生する。つまり、突起部１１２は、被駆動体１１１に対して振動体１１５と被駆動体１１１とを相対的に移動させるための駆動部として機能する。

以下、突起部１１２の先端に生じる図２（ａ）の楕円運動のＺ方向振幅とＸ方向振幅の大きさの比を楕円運動の楕円比と定義する。また、以下の説明では、振動子１００では、振動体１１５が固定されており、被駆動体１１１をＸ方向に駆動するものとする。

図２（ｂ）は、振動子１００の駆動周波数と駆動速度（振動体１１５と被駆動体１１１との相対的な移動速度）との関係を示す図である。駆動速度は、振動子１００の共振周波数での駆動時にピークとなり、共振周波数よりも高周波側ではなだらかに低下し、共振周波数よりも低周波側では急激に低下する。そこで、圧電素子１１４の駆動周波数を変更することによって、楕円比を保ちつつ、楕円振動の大きさを変更することができる。例えば、駆動周波数を振動子１００の共振周波数に近付けることで楕円振動を大きくして、駆動速度を上げることができる。一方、印加する交流電圧の周波数を振動子１００の共振周波数から遠ざけることで楕円振動が小さくして、駆動速度を下げることができる。

図３（ａ）は、振動子１００の駆動制御を行う駆動制御回路の概略構成を示すブロック図である。振動体１１５の駆動制御回路は、大略的に、制御部３００と駆動回路３０１とで構成される。

図３に示す振動子１００（振動体１１５、被駆動体１１１）については、図１を参照して既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。駆動回路３０１は、位置検出部３０４、指令値生成部３０５、ＰＩＤ制御部３０６、楕円比決定部３０７、駆動周波数決定部３０８、交流信号生成部３０９及び昇圧回路３１０を有する。

駆動回路３０１を構成する各部は、制御部３００からの出力（制御信号）にしたがって特定の動作を行う。なお、制御部３００は、所謂、マイクロコンピュータであり、演算装置（ＣＰＵ）、プログラムを格納するメモリ及びプログラムが展開される作業領域としてのメモリ等を有し、所定のプログラムを実行することで、振動型駆動装置の全体的な動作を制御する。

位置検出部３０４は、例えば、エンコーダであり、被駆動体１１１の位置を検出する。指令値生成部３０５は、被駆動体１１１を移動させるための指令値を生成する。指令値生成部３０５の出力である指令値と位置検出部３０４の出力の偏差に関する信号がＰＩＤ制御部３０６に入力される。なお、指令値は、時間と共に変化する目標位置を指し、被駆動体１１１を最終的な停止位置に移動させるための位置制御を行うために設定される。ＰＩＤ制御部３０６は、振動体１１５の操作量を演算する。

ＰＩＤ制御部３０６から出力される操作量は、楕円比決定部３０７と駆動周波数決定部３０８へ入力される。楕円比決定部３０７は、ＰＩＤ制御部３０６から取得した操作量に基づき、振動体１１５の突起部１１２に励起させる楕円運動における楕円比を決定する。駆動周波数決定部３０８は、ＰＩＤ制御部３０６から取得した操作量に基づき、駆動周波数を設定決定することで、振動体１１５の突起部１１２に励起させる楕円運動における楕円の大きさを設定する。

楕円比決定部３０７により演算される楕円比は、圧電素子１１４に印加する交流電圧ＶＡとＶＢの位相差である。この位相差は、上限値として例えば９０度に設定され、駆動方向が逆であれば下限値として例えば−９０度に設定される。楕円比決定部３０７と駆動周波数決定部３０８のそれぞれの出力は、交流信号生成部３０９へ入力される。交流信号生成部３０９は、例えば、スイッチングにより交流信号を生成するドライバ回路等である。

本実施形態では、楕円比決定部３０７で決定された位相差が上限値又は下限値に達しない場合には、駆動周波数が上限値に設定され、その位相差とその駆動周波数とを有する２相の交流信号が交流信号生成部３０９によって生成される。なお、駆動周波数が上限値に設定されるとは、振動体１１５の駆動に用いる駆動周波数帯域のうち、最も高い値或いはその近傍の値に設定されることを指す。一方、楕円比決定部３０７で決定された位相差が上限値又は下限値に達する場合は、駆動周波数決定部３０８で決定された駆動周波数とし、その駆動周波数とその位相とを有する２相の交流信号が交流信号生成部３０９によって生成される。

交流信号生成部３０９からの出力は昇圧回路３１０へ入力される。図３（ｂ）は、昇圧回路３１０の概略構成を示す回路図である。昇圧回路３１０は、コイル３１１とトランス３１２を有し、交流信号生成部３０９でスイッチングにより生成された２相の交流信号を昇圧し、圧電素子１１４の電極に印加する。

次に、振動子１００における保持力回復動作について、図４乃至図６を参照して説明する。図４は、交流信号の位相差を−１８０度から１８０度の範囲で変化させたときの一次の面外曲げ振動と二次の面外曲げ振動の振幅、位相差及び駆動速度の関係を示す図である。図５は、振動子１００の駆動方法のフローチャートである。図５のフローチャートに示す各処理は、制御部３００が所定のプログラムを実行して駆動回路３０１の１０１の各部の動作を制御することによって実現される。

ステップＳ５０１において制御部３００は、保持力回復動作を行うか否かを判定する。制御部３００は、回復動作を行う場合（Ｓ５０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０２へ進め、回復動作を行わない場合（Ｓ５０１でＮＯ）、処理をステップＳ５０４へ進める。なお、どのタイミングで保持力回復動作を行うかについては、後述する。

ステップＳ５０２，Ｓ５０３において、制御部３００は、被駆動体１１１を移動させるときと同様に駆動回路３０１を用いて、振動子１００での保持力回復動作を行う。制御部３００は、図４（ｂ）に示す領域Ｂの範囲、即ち、駆動速度が最大となる領域Ａの外側である９０度から１８０度又は−９０度から−１８０度の領域Ｂの範囲で位相差を制御する。例えば、制御部３００は、ステップＳ５０２において位相差の基準値を１８０度に設定する。続くステップＳ５０３において制御部３００は、回復動作開始時の位置と現在位置との偏差に応じて、領域Ｂの範囲で位相差を決定して、その場で（つまり、振動体１１５と被駆動体１１１の相対的な位置を変化させずに）、振動体１１５を振動させる。

振動子１００での保持力回復動作では、主に二次の面外曲げ振動によって突起部１１２の先端の楕円運動の軌跡が、駆動速度が最大となる軌跡よりも被駆動体１１１の駆動方向と平行な成分が大きい軌跡となる振動を用いる。保持力を回復させる効果は、振動の振幅が大きくなるにしたがって高くなる。そこで、振動体１１５と被駆動体１１１との接触面（摩擦摺動面）と直交する方向の振動の振幅が最大となるように位相差を１８０度又はその近傍に設定して位相差制御による位置サーボ制御を行うことで、その場に止まらせる。これにより、振動体１１５と被駆動体１１１の接触面に摩擦エネルギを発生させ、水分の影響による保持力の低下を防ぎ、また、水分の影響で低下した保持力を回復させることができる。

ステップＳ５０４，Ｓ５０５において、制御部３００は、保持力回復動作を行わずに、被駆動体１１１を移動させる通常の駆動を行う。このとき、制御部３００は、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲、即ち、一次の面外曲げ振動（Ｐ１）と二次の面外曲げ振動（Ｐ２）の振幅が最も大きく、移動速度が最大となる領域の内側である−９０度から９０度の領域Ａの範囲で位相差を制御する。具体的には、制御部３００は、ステップＳ５０４において位相差の基準値を０度に設定し、ステップＳ５０５において目標位置と現在位置との偏差に応じて領域Ａの範囲で位相差を決定して目標位置へ移動させ、このとき、必要に応じて駆動周波数による位置サーボ制御を行う。

図６は、振動子１００の保持力回復動作の試験結果を示す図である。図７（ａ）は、振動体１１５と被駆動体１１１との接触面と直交する方向の振動を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、振動体１１５と被駆動体１１１との接触面と平行な方向の振動を模式的に示す図である。

図６に示すように、高湿環境下放置後の保持力を１としたときに、図７（ａ）に示す平行方向の振動を１００ｍｓｅｃだけ与えた後の保持力は１．９６となり、図７（ｂ）に示す垂直方向の振動を同じ時間だけ与えた後の保持力は１．２１となる。したがって、ステップＳ５０２，５０３の保持力回復動作を行うことで、保持力回復動作を行わない場合や図７（ｂ）の振動を付与した場合よりも保持力を大きく回復させることができることがわかる。

次に、振動子１００における保持力回復動作の実行タイミング（第１のタイミング）について説明する。振動子１００の駆動停止後に振動子１００が長時間放置された場合や振動子１００が高湿度環境下等で使用されている場合には、振動体１１５と被駆動体１１１との接触面に介在する水分の影響によって保持力が低下する。こうして保持力が低下した状態で振動体１１５又は被駆動体１１１に外力が作用すると、振動体１１５と被駆動体１１１との間に位置ずれが生じてしまうおそれがある。

そこで、保持力回復動作の実行は、被駆動体１１１と振動体１１５との相対位置が変更されるタイミング（第２のタイミング）とは異なるタイミングで行う。具体的には、駆動回路３０１の電源がオンされた後、振動体１１５の駆動により振動体１１５と被駆動体１１１とを相対移動させる前に、保持力回復動作を行うことが望ましい。また、駆動回路３０１の電源がオフされる直前に、保持力回復動作を行うことが好ましい。更に、被駆動体１１１の目標位置への移動が完了した直後に保持力回復動作を行うことも好ましい。加えて、振動体１１５と被駆動体１１１との相対位置が変化しない状態で所定時間が経過したときに、保持力回復動作を行うことも好ましい。これにより、保持力の低下を抑制して、外力によって振動体１１５と被駆動体１１１との間に位置ずれが生じることを予防することができる。

なお、これらのタイミングで保持力回復動作を行う場合に、電力消費が増えることが問題となることがある。特に、駆動回路３０１の電源オン／オフ時、スリープ動作への移行時、スリープ動作からの復帰時に電力消費が多くなる可能性が高い。そこで、タイマ等を設けて、所定時間の経過時にのみ保持力回復動作を行うようにしてもよい。

以上の説明の通り、本実施形態では、突起部１１２の先端面の楕円運動の軌跡を被駆動体の駆動方向と平行な成分が大きい軌跡として摩擦エネルギを発生させることにより、振動体１１５と被駆動体１１１との接触面に介在する水分を除去する。これにより、振動体１１５の被駆動体１１１に対する保持力を回復させることができるため、振動子１００に外力が作用しても、振動体１１５と被駆動体１１１との間に位置ずれが生じることを防止することができる。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の振動型駆動装置を構成する第２実施形態に係る振動子１００Ａの概略構造を示す平面図である。振動子１００Ａは、円環状の被駆動体８００と、被駆動体８００の周方向に実質的に等間隔に配置された３つの振動体１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃとで構成される。

なお、振動体１１５ａ〜１１５ｃは、第１実施形態で説明した振動体１１５と同じであるため、その構成についての詳細な説明は省略する。振動体１１５ａ〜１１５ｃはそれぞれ、２つの突起部１１２の中心を結ぶ直線が、被駆動体８００の内周（又は外周）の同心円に対する接線となるように、不図示の基台に配置されている。これにより、振動体１１５ａ〜１１５ｃにモードＡ，Ｂの振動を同時に励振させることで、被駆動体８００を回転駆動させる（又は、振動体１１５ａ〜１１５ｃを被駆動体８００に対して相対的に回転させる）ことができる。

第１実施形態で説明した振動子１００での保持力回復動作では、位置サーボ制御により振動体１１５と被駆動体１１１と相対的な位置を変化させないようにした。これに対して、振動子１００Ａでは、振動体１１５ａ〜１１５ｃのように複数の振動体を有するため、位置サーボ制御を用いなくとも、保持力回復動作を行うことができる。

即ち、３つの振動体１１５ａ〜１１５ｃのうちの１つを停止状態とし、残りの２つの振動体に、被駆動体８００の駆動方向と平行な成分が大きい軌跡の振動（図７（ａ）の振動）を生じさせる。例えば、最初に振動体１１５ａを停止状態とし、振動体１１５ｂ，１１５ｃで保持力回復動作を行う。次に、振動体１１５ｂを停止状態とし、振動体１１５ａ，１１５ｃで保持力回復動作を行う。最後に、振動体１１５ｃを停止状態とし、振動体１１５ａ，１１５ｂで保持力回復動作を行う。

それぞれの保持力回復動作では、停止状態にある振動体と被駆動体８００との接触面には一定の保持力が発生しているため、他の振動体で保持力回復動作を行うと、他の振動体は被駆動体８００に対する位置を変えることなく、保持力を回復させることができる。また、このとき、保持力回復動作での振動振幅の大きさを大きくすることができるため、短時間で保持力を大きく回復させることができる。よって、第２実施形態に係る振動子１００Ａでも、第１実施形態に係る振動子１００と同様に、振動子１００Ａに外力が作用しても、振動体１１５ａ〜１１５ｃと被駆動体８００との間に位置ずれが生じることを防止することができる。

＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態に係る振動子１００を備える装置の一例であるカメラ等の撮像装置（光学機器）の構成について、図９を参照して説明する。図９は、レンズ鏡筒のレンズ駆動機構部９００の概略構造を示す斜視図である。レンズ駆動機構部９００は、被駆動体であるレンズホルダ９０２、レンズホルダ９０２を駆動する振動体９０１、加圧磁石９０５、第１のガイドバー９０３、第２のガイドバー９０４及び不図示の基体を備える。

レンズホルダ９０２は、円筒状の本体部９０２ａと、振動体９０１及び加圧磁石９０５を保持する保持部９０２ｂと、第１のガイドバー９０３と嵌合することによって第１のガイド部を形成する第１のガイド部９０２ｃと、脱落防止部９０２ｄを有する。本体部９０２ａには、レンズ９０７が保持されている。第１のガイドバー９０３と第２のガイドバー９０４は互いに平行に配置されており、第１のガイドバー９０３と第２のガイドバー９０４のそれぞれの両端は、不図示の基体に固定されている。

加圧手段を構成する加圧磁石９０５は、永久磁石と、永久磁石の両端に配置される２つのヨークから構成される。加圧磁石９０５と第２のガイドバー９０４との間に磁気回路が形成され、これら部材間に吸引力が発生する。これにより、振動体９０１に設けられた２カ所の突起部の先端が所定の力で第２のガイドバー９０４に押し当てられた状態で保持され、第２のガイド部が形成される。

なお、加圧磁石９０５は、第２のガイドバー９０４とは間隔を空けて配置されており、第２のガイドバー９０４と非接触である。そのため、第２のガイド部が外力を受ける等すると、振動体９０１の突起部と第２のガイドバー９０４とが引き離される状態が生じるおそれがある。しかし、そのときにはレンズホルダ９０２に設けられた脱落防止部９０２ｄが第２のガイドバー９０４に当接し、レンズホルダ９０２の保持部９０２ｂが本来の位置に戻ることで、振動体９０１の突起部が第２のガイドバー９０４に当接した状態に戻るようになっている。

振動体９０１は、第１実施形態で説明したに振動体１１５と同じ構造を有している。よって、振動体９０１の圧電素子に所定の交番電圧を印加することによって、２カ所の突起部に楕円振動を発生させ、振動体９０１と第２のガイドバー９０４との間に摩擦駆動力を発生させる。このとき、第１のガイドバー９０３と第２のガイドバー９０４は固定されているため、発生した摩擦駆動力によって、レンズホルダ９０２を第１のガイドバー９０３と第２のガイドバー９０４の長さ方向に沿って移動させることができる。

なお、レンズ駆動機構部９００では、加圧機構として磁力（加圧磁石９０５）を用いたが、これに限られず、ばねによる付勢力を用いてもよい。また、ここでは、レンズ駆動機構部９００は、リニア型の振動型駆動装置として構成されているが、これに限られず、第２実施形態で説明した回転型の振動型駆動装置を用いてレンズ駆動機構部を構成することもできる。即ち、被駆動体の回転力を用いてレンズを保持した環状部材を回転させ、このとき、カムピンとカム溝との係合等の手法を用いて、環状部材の回転量を光軸方向での直線移動量に変換する。これにより、レンズを光軸方向で移動させることができる。

なお、振動型駆動装置によるレンズの駆動は、オートフォーカス用のレンズの駆動に好適であるが、これに限られず、ズーム用のレンズについても、同様の構成による駆動が可能である。また、振動型駆動装置は、レンズを通過した光が結像する撮像素子の駆動や、手ぶれ補正時のレンズ或いは撮像素子の駆動にも用いることができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、棒状の被駆動体１１１に対して複数の振動体１１５を配置して振動子を構成してもよいし、被駆動体８００に対して２つ又は４つ以上の振動体１１５を配置して振動子を構成してもよい。

１００，１００Ａ 振動子
１１１ 被駆動体
１１２ 突起部
１１３ 弾性体
１１４ 圧電素子
１１５ 振動体
３００ 制御部
３０１ 駆動回路
３０４ 位置検出部
３０５ 指令値生成部
３０６ ＰＩＤ制御部
３０７ 楕円比決定部
３０８ 駆動周波数決定部
３０９ 交流信号生成部
３１０ 昇圧回路

Claims (19)

1. 電気−機械エネルギ変換素子と、被駆動体と接する駆動部とを有する振動体を駆動する駆動制御回路であって、
   前記駆動制御回路は、前記駆動部の楕円運動の軌跡における前記電気−機械エネルギ変換素子の厚さ方向の成分に対する前記被駆動体の駆動方向と平行な方向の成分の比を前記楕円運動の楕円比とした場合に、前記振動体と前記被駆動体との相対位置を実質的にとどめると共にその際の楕円比を前記相対位置が変更される際の楕円比よりも大きくなるように制御するステップを実行するよう構成されていることを特徴とする駆動制御回路。
2. 前記駆動制御回路は、複数の前記振動体を駆動する場合に、前記複数の振動体のうちの１つを停止状態とし、残りの振動体の前記駆動部に生じる前記楕円比が、前記相対位置が変更される際の楕円比よりも大きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の駆動制御回路。
3. 前記ステップは、前記駆動制御回路の電源がオンされた後、前記相対位置の変更を実行する前に実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御回路。
4. 前記ステップは、前記駆動制御回路の電源がオフされる前に実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御回路。
5. 前記ステップは、前記振動体と前記被駆動体との相対位置が変化しない状態で所定時間が経過したときに実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御回路。
6. 前記被駆動体の位置を検出する検出手段を更に有し、
   前記ステップは、前記被駆動体が目標位置へ移動したことを前記検出手段が検出した後に実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御回路。
7. 前記駆動制御回路は、前記電気−機械エネルギ変換素子に印加される第１の交流電圧と第２の交流電圧の位相差を制御することにより前記楕円比を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動制御回路。
8. 前記ステップでは、前記駆動制御回路は、前記駆動部と前記被駆動体とが相対移動しないように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動制御回路。
9. 前記相対位置が変更される際に、前記駆動制御回路は、前記楕円比が０から１の領域を含む範囲内に入るように制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の駆動制御回路。
10. 前記駆動制御回路は、前記ステップでの前記楕円比が、前記相対位置が変更される際に前記駆動部と前記被駆動体の相対移動速度が最大となるときの前記楕円比よりも大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動制御回路。
11. 電気−機械エネルギ変換素子と、被駆動体と接する駆動部とを有する振動体の駆動方法であって、
    前記駆動部の楕円運動の軌跡における前記電気−機械エネルギ変換素子の厚さ方向の成分に対する前記被駆動体の駆動方向と平行な方向の成分の比を前記楕円運動の楕円比として、
    制御手段が、前記振動体と前記被駆動体との相対位置を実質的にとどめると共に、その際の楕円比を、前記相対位置が変更される際の楕円比よりも大きくなるようにして前記振動体を駆動するステップを有することを特徴とする振動体の駆動方法。
12. 複数の前記振動体を駆動する場合に、前記複数の振動体のうちの１つを停止状態とし、残りの振動体の前記駆動部に生じる前記楕円比を前記相対位置が変更される際の楕円比よりも大きくすることを特徴とする請求項１１に記載の振動体の駆動方法。
13. 電気−機械エネルギ変換素子と、第１の面に前記電気−機械エネルギ変換素子が接合されると共に前記第１の面の反対側の第２の面に突起部が設けられた弾性体とを有する少なくとも１つの振動体と、
    前記突起部と接触する被駆動体と、
    前記振動体を駆動する駆動制御回路と、を備え、
    前記突起部に楕円運動を励振させることによって前記振動体と前記被駆動体とを相対的に移動させる振動型駆動装置であって、
    前記駆動制御回路は、
    制御部と、
    前記制御部の出力に基づいて前記突起部に前記楕円運動を励振させるために前記電気−機械エネルギ変換素子に印加する交流信号を出力する駆動回路と、を有し、
    前記制御部による前記振動体の駆動モードには、第１の駆動モードと、前記突起部と前記被駆動体との相対位置が変更される第２の駆動モードとがあり、
    前記制御部は、前記楕円運動の軌跡における前記電気−機械エネルギ変換素子の厚さ方向の成分に対する前記被駆動体の駆動方向と平行な方向の成分の比を前記楕円運動の楕円比とした場合に、前記第１の駆動モードでの前記楕円比が前記第２の駆動モードでの前記楕円比よりも大きくなるように前記駆動回路を制御することを特徴とする振動型駆動装置。
14. 請求項１３に記載の振動型駆動装置と、
    前記振動型駆動装置の前記被駆動体により駆動されるレンズと、
    前記レンズを通過した光が結像する位置に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
15. 電気−機械エネルギ変換素子と、被駆動体と接する駆動部とを有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に第１の交流信号と第２の交流信号が印加されることで前記駆動部に生じる楕円運動によって前記被駆動体と前記駆動部とを相対移動させる少なくとも１つの振動体を駆動する駆動制御回路であって、
    前記少なくとも１つの振動体を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、第１の駆動モードでの前記第１の交流信号と前記第２の交流信号の間の位相差を、前記駆動部と前記被駆動体とが相対移動する第２の駆動モードにおける第１の交流信号と第２の交流信号の間の位相差の範囲とは異なる範囲で制御し、
    前記第１の駆動モードでの位相差の絶対値は、前記第２の駆動モードでの位相差の絶対値よりも大きいことを特徴とする駆動制御回路。
16. 前記第２の駆動モードでの位相差の範囲は、−９０°より小さくなく、＋９０°より大きくない範囲であることを特徴とする請求項１５に記載の駆動制御回路。
17. 前記制御部は、複数の前記振動体を駆動する場合に、前記第１の駆動モードでは、前記複数の振動体のうち１つを停止状態とし、残りの振動体に印加される位相差を第２の駆動モードにおける位相差とは異なる範囲で制御することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の駆動制御回路。
18. 電気−機械エネルギ変換素子と、突起部が設けられた弾性体を備える振動体と、
    前記突起部と接触する被駆動体と、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動制御回路を備えることを特徴とする振動型駆動装置。
19. 請求項１８に記載の振動型駆動装置と、
    前記被駆動体により駆動されるレンズと、
    前記レンズを通過した光を受光する撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。

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