(57)【要約】【課題】振動波モータの駆動効率を向上させた振動アクチュエータを提供する。【解決手段】振動アクチュエータは、駆動信号により振動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接合され、当該電気機械変換素子の振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体に接触され、当該弾性体の進行波により回転する回転子と、前記電気機械変換素子の電極に駆動信号を供給する制御部４１と、を備え、前記電気機械変換素子の電極は、空間的に位相が１２０度異なるように配置され、制御部４１は、前記電気機械変換素子の電極に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかを選択的に供給させることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号により振動する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の振動により、進行波を発生させる弾性体と、
前記弾性体の進行波により回転する回転子と、
位相が異なる３相又は２相の駆動信号のいずれかを選択的に前記電気機械変換素子に供給させる制御部と、
を備えたことを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子には、空間的に位相が１２０度異なるように電極が配置されていることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記制御部は、
３相入力時には、時間的に位相が１２０度異なる駆動信号を３相に供給させ、
２相入力時には、時間的に位相が６０度異なる駆動信号を２相に供給させ、
３相入力と２相入力との間の遷移では、駆動信号の位相差を徐々に変化させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記制御部は、
３相入力から２相入力への遷移では、２相入力時に駆動信号を供給しない１相への駆動信号を徐々に減らすこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記制御部は、
２相入力から３相入力への遷移では、３相入力時に駆動信号を供給する１相への駆動信号を徐々に増やすこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子に、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ＋１（Ｎ：２以上の整数）の場合に、
前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ−１に対応する電極に供給させ、
２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極のみに供給させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子に、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ＋２（Ｎ：１以上の整数）の場合に、
前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、
２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極のみに供給させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子は、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ＋２（Ｎ：１以上の整数）の場合に、
前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ＋１に対応する電極に供給させ、
２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極のみに供給させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子は、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の場合に、
前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ−１に対応する電極に供給させ、
２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極のみに供給させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子は、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の場合に、
前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ−０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、
２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ−０．５に対応する電極のみに供給されること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１１】
駆動信号により振動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接合され、当該電気機械変換素子の振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体に接触され、当該弾性体の進行波により回転する回転子と、前記電気機械変換素子の電極に駆動信号を供給する制御部と、を備えた振動アクチュエータであって、
起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が小さい被駆動体を回転させる場合には、前記電気機械変換素子において、同一電極数となる２相の電極数よりも、残りの１相の電極数が少なくなるように電極が配置され、
前記制御部は、前記電気機械変換素子の電極に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかを選択的に供給させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が小さい被駆動体は、起動時の必要トルク×０．８が定常状態でのトルクに満たないこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１３】
駆動信号により振動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接合され、当該電気機械変換素子の振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体に接触され、当該弾性体の進行波により回転する回転子と、前記電気機械変換素子の電極に駆動信号を供給する制御部と、を備えた振動アクチュエータであって、
起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が大きい被駆動体を回転させる場合には、前記電気機械変換素子において、同一電極数となる２相の電極数よりも、残りの１相の電極数が多くなるように電極が配置され、
前記制御部は、前記電気機械変換素子の電極に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかを選択的に供給させること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が大きい被駆動体は、起動時の必要トルク×０．８が定常状態でのトルクを超過すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子は単板式であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
【請求項１７】
請求項１６に記載のレンズ鏡筒において、前記振動アクチュエータは中空式であり、中空部に光路を配置したこと、を特徴としたレンズ鏡筒。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のレンズ鏡筒を備えたカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円環型の振動波モータにおいて電気機械変換素子の入力部を３相式としたものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４１８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例では電気機械変換素子の入力部に対し、常に３相で駆動信号が入力されるため、駆動効率の低下を招いていた。
【０００５】
本発明の目的は、振動波モータの駆動効率を向上させた振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、駆動信号により振動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の振動により、進行波を発生させる弾性体と、前記弾性体の進行波により回転する回転子と、位相が異なる３相又は２相の駆動信号のいずれかを選択的に前記電気機械変換素子に供給させる制御部と、を備えたことを特徴とする振動アクチュエータである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子には、空間的に位相が１２０度異なるように電極が配置されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記制御部は、３相入力時には、時間的に位相が１２０度異なる駆動信号を３相に供給させ、２相入力時には、時間的に位相が６０度異なる駆動信号を２相に供給させ、３相入力と２相入力との間の遷移では、駆動信号の位相差を徐々に変化させること、を特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記制御部は、３相入力から２相入力への遷移では、２相入力時に駆動信号を供給しない１相への駆動信号を徐々に減らすこと、を特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記制御部は、２相入力から３相入力への遷移では、３相入力時に駆動信号を供給する１相への駆動信号を徐々に増やすこと、を特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子に、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ＋１（Ｎ：２以上の整数）の場合に、前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ−１に対応する電極に供給させ、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極のみに供給させること、を特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子に、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ＋２（Ｎ：１以上の整数）の場合に、前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極のみに供給させること、を特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ＋２（Ｎ：１以上の整数）の場合に、前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ＋１に対応する電極に供給させ、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極のみに供給させること、を特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の場合に、前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ−１に対応する電極に供給させ、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極のみに供給させること、を特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、半波毎に前記電極が設けられ、進行波の波数が３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の場合に、前記制御部は、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ−０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ−０．５に対応する電極のみに供給されること、を特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、駆動信号により振動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接合され、当該電気機械変換素子の振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体に接触され、当該弾性体の進行波により回転する回転子と、前記電気機械変換素子の電極に駆動信号を供給する制御部と、を備えた振動アクチュエータであって、起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が小さい被駆動体を回転させる場合には、前記電気機械変換素子において、同一電極数となる２相の電極数よりも、残りの１相の電極数が少なくなるように電極が配置され、前記制御部は、前記電気機械変換素子の電極に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかを選択的に供給させること、を特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が小さい被駆動体は、起動時の必要トルク×０．８が定常状態でのトルクに満たないこと、を特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、駆動信号により振動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接合され、当該電気機械変換素子の振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体に接触され、当該弾性体の進行波により回転する回転子と、前記電気機械変換素子の電極に駆動信号を供給する制御部と、を備えた振動アクチュエータであって、起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が大きい被駆動体を回転させる場合には、前記電気機械変換素子において、同一電極数となる２相の電極数よりも、残りの１相の電極数が多くなるように電極が配置され、前記制御部は、前記電気機械変換素子の電極に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかを選択的に供給させること、を特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が大きい被駆動体は、起動時の必要トルク×０．８が定常状態でのトルクを超過すること、を特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は単板式であること、を特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒である。
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載のレンズ鏡筒において、前記振動アクチュエータは中空式であり、中空部に光路を配置したこと、を特徴とする。
請求項１８に記載の発明は、請求項１６又は１７に記載のレンズ鏡筒を備えたカメラである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、振動波モータの駆動効率を向上させた振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の電子カメラ１を説明する図である。
【図２】レンズ鏡筒２０を説明する図である。
【図３】振動子１１と移動子１５との一部破断斜視図である。
【図４】駆動装置４０を説明するブロック図である。
【図５】進行波の波数が３Ｎ＋１の場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【図６】進行波の波数が３Ｎ＋１で、且つＣ相のアシスト力を弱めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【図７】進行波の波数が３Ｎ＋２で、且つＣ相のアシスト力を弱めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【図８】進行波の波数が３Ｎ＋２で、且つＣ相のアシスト力を強めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【図９】進行波の波数が３Ｎで、且つＣ相のアシスト力を弱めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【図１０】進行波の波数が３Ｎで、且つＣ相のアシスト力を強めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラの実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の電子カメラ１を説明する図である。
本実施形態の電子カメラ１は、撮像光学系（レンズ鏡筒２０）と、撮像素子３０と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）回路６０と、画像処理部７０と、音声検出部８０と、バッファメモリ１１０と、記録インターフェイス１２０と、モニタ１４０と、操作部材９０と、メモリ１３０と、ＣＰＵ１００とから構成され、外部機器のＰＣ１５０との接続が可能となっている。
【００１１】
レンズ鏡筒２０は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子３０の受光面に結像させる。図１では光学レンズ系を簡略化して、単レンズＬとして図示している。また、光学レンズ群の内、ＡＦ用の光学レンズＬは、振動波モータ１０の駆動により駆動される。
【００１２】
撮像素子３０は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたＣＭＯＳイメージセンサ等によって構成される。撮像素子３０は、撮像光学系２０を通過した光束による被写体増を光電変換してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号は、ＡＦＥ回路６０に入力される。
【００１３】
ＡＦＥ回路６０は、アナログ画像信号に対するゲイン調整（ＩＳＯ感度に応じて信号増幅）行う。具体的には、ＣＰＵ１００からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。ＡＦＥ回路６０は、さらに、内蔵するＡ／Ｄ変換回路によって、アナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部７０に入力される。
【００１４】
画像処理部７０は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。
バッファメモリ１１０は、画像処理部７０による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。
音声検出部８０は、マイクと信号増幅部（不図示）とから構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをＣＰＵ１００へ伝達する。
【００１５】
記録インターフェイス１２０は、不図示のコネクタを有し、該コネクタにメモリカード１２１が接続され、接続されたメモリカード１２１に対して、データの書き込みや、記録媒体からのデータの読み込みを行う。
モニタ１４０は、液晶パネルによって構成され、ＣＰＵ１００からの指示に応じて画像や操作メニュー等を表示する。
【００１６】
操作部材９０は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ１００へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材９０により設定される。
【００１７】
ＣＰＵ１００は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、電子カメラ１が行う動作を統括的に制御する。例えば、ＡＦ（オートフォーカス）動作制御、ＡＥ（自動露出）動作制御、オートホワイトバランス制御等を行う。
メモリ１３０は、画像処理した一連の画像データを記録する。
【００１８】
図２は、レンズ鏡筒２０を説明する図であり、リング状の振動波モータ１０をレンズ鏡筒２０に組み込んだ状態の図である。また、図３は、振動子１１と移動子１５との一部破断斜視図である。なお、図２及び図３では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラ位置（以下、正位置という）において、被写体に向かう方向をＺ方向とする。
【００１９】
振動子１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する、単板の圧電素子や電歪素子等を例とした電気機械変換素子（以下、圧電体と称する）１３と、圧電体１３に接合された弾性体１２とから構成されている。振動子１１には、波数４，５，３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）、３Ｎ＋１、３Ｎ＋２、・・・の進行波が発生する。
【００２０】
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、円環形状を有する。弾性体１２において、圧電体１３が接合される接合面１２ｄの反対側は溝１２ｃが切ってある。そして、突起部分１２ｂ（溝１２ｃがない箇所）の先端面が駆動面１２ａとなり移動子１５に加圧接触される。溝１２ｃを切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体１３側に近づけ、これにより駆動面１２ａの進行波の振幅を増幅させるためである。
【００２１】
圧電体１３は、円周方向に沿って３つの相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）に分かれている。そして、各相においては、径方向に分割された第１分割領域１３Ａと、第２分割領域１３Ｂと、第３分割領域１３Ｃとが、空間的に位相が１２０度異なるように配置されている（図５〜図１０参照）。圧電体１３の裏面側には、各分割領域に対応する電極が半波毎に設けられている。各分割領域に対応する電極（以下、電極パターンともいう）は、後述するように、進行波の波数、Ｃ相におけるアシスト力（後述）の強弱により異なる。
【００２２】
圧電体１３の下には、不織布１６、加圧板１７、加圧部材１８が配置されている。
不織布１６は、例えばフェルトの材質で製造されており、圧電体１３の下に配置されて、圧電体１３の振動を加圧板１７や加圧部材１８に伝えないように機能する。
加圧板１７は、加圧部材１８の加圧を受ける。
加圧部材１８は、加圧板１７の下に配置され、加圧力を発生する。本実施形態では、加圧部材１８を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材１８は、固定部材１４に固定される押さえ環１９に固定されることで、保持される。
【００２３】
移動子１５は、圧電体１３の振動から進行波を経て回転力に変換する回転子である。移動子１５は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面１５ａの表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
【００２４】
移動子１５の摺動面１５ａと反対側（図３のＺプラス方向、光軸方向被写体側）には、移動子１５の縦方向（図３のＺ方向）の振動を吸収するために、ゴムの様な振動吸収部材２３が配置され、さらにそのＺプラス方向には、出力伝達部材２４が配置されている。
【００２５】
出力伝達部材２４は、固定部材１４に設けられたベアリング２５により、加圧方向（Ｚ方向）と径方向とを規制している。これにより移動子１５は、加圧方向と径方向とが規制される。
【００２６】
出力伝達部材２４は、突起部２４ａがあり、そこからカム環３６に接続されたフォーク３５がかん合しており、出力伝達部材２４の回転とともに、カム環３６が回転される。
【００２７】
カム環３６には、キー溝３７が斜めに切られており、ＡＦ環３４に設けられた固定ピン３８が、キー溝３７にかん合していて、カム環３６が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にＡＦ環３４が駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
【００２８】
固定部材１４は、押さえ環１９がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部材２４から移動子１５、圧電体１３、加圧部材１８までを一つのモータユニットとして構成できる。
【００２９】
図４は、駆動装置４０（図２）を説明するブロック図である。
発振部４２は、制御部４１の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部４３は、制御部４１の指令により、該発振部４２で発生した駆動信号を位相の異なる３つの駆動信号に分ける。
増幅部４４は、移相部４３によって分けられた３つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
【００３０】
増幅部４４からの駆動信号は、振動波モータ１０（圧電体１３の電極）に伝達され、この駆動信号の印加により、振動波モータ１０の弾性体１２に進行波が発生し、移動子１５が回転する。
【００３１】
回転検出部４６は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子１５の駆動によって駆動された被駆動体（光学レンズＬ）の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部４１に伝達する。
【００３２】
制御部４１は、レンズ鏡筒２０内またはカメラ１本体のＣＰＵ１００からの駆動指令を基に振動波モータ１０の駆動を制御する。制御部４１は、回転検出部４６からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように発振部４２の周波数や位相差等を制御する。制御部４１、圧電体１３、弾性体１２、及び移動子１５は、本実施形態における振動アクチュエータを構成する。
【００３３】
本実施形態の制御部４１は、振動波モータ１０に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかを選択的に供給させることを特徴とする。
【００３４】
具体的には、圧電体１３において、進行波の波数が３Ｎ＋１（Ｎ：１以上の整数）の場合に、制御部４１は、３相入力の駆動信号を、各相の波数Ｎに対応する電極にそれぞれ供給させる。一方、制御部４１は、２相入力の駆動信号を、波数Ｎに対応する２つの電極（例えば、Ａ相、Ｂ相）に供給させる。
【００３５】
本実施形態において、圧電体１３の３相は、空間的に１２０度ずれて配置され、それぞれの相に対応する電極面積は３電極ともにほぼ同じであり、２相入力では、３相のうちのいずれか２相のみに駆動信号が供給される。
【００３６】
制御部４１は、振動波モータ１０の出力パワーがより必要な場合には３相入力とし、出力パワーを増やす必要がない場合には２相入力とする。例えば、制御部４１は、振動波モータ１０の起動時には３相入力とし、所定回転領域に達した時点で２相入力に遷移する。
【００３７】
なお、振動波モータ１０が所定回転領域に達した時点では、少なくとも１相の入力を行わないように制御すればよい。即ち、３相入力から、１相又は２相入力に遷移させればよい。また、所定回転領域とは、例えば、振動波モータ１０の移動子１５が、全周に対して１／１００００以上回転した場合や、移動子１５が定格回転の２〜３割り程度回転した場合等をいう。
【００３８】
また、制御部４１は、３相入力と２相入力との間の遷移において、駆動信号の位相差を徐々に変化させる。具体的には、制御部４１は、３相入力から２相入力への遷移では、Ａ，Ｂ，Ｃの各相に供給する駆動信号の位相を、１２０度から６０度まで徐々に変化させる。また、制御部４１は、３相入力から２相入力への遷移では、Ａ，Ｂ，Ｃの各相に供給する駆動信号を、６０度から１２０度まで徐々に変化させる。
【００３９】
また、制御部４１は、３相入力から２相入力への遷移では、２相入力時に駆動信号を供給しない１相への駆動信号を徐々に減らすことを特徴とする。例えば、２相入力へ遷移する場合には、３相入力において駆動信号の電圧を供給していたＣ相への駆動信号を徐々に減らす。
【００４０】
また、制御部４１は、２相入力から３相入力への遷移では、３相入力時に駆動信号を供給させる１相への駆動信号を徐々に増やすことを特徴とする。例えば、３相入力へ遷移する場合には、２相入力において駆動信号を供給していないＣ相への駆動信号を徐々に増やす。
【００４１】
また、通常は１又は２相入力とし、出力がより必要な場合にのみ３相入力を行うようにしてもよい。出力がより必要な場合とは、例えば、光学レンズＬを光軸方向に移動させるカム機構の動作中に、負荷が部分的に大きくなる場合等である。負荷の増加は、例えば、増幅部４４から出力される駆動信号の電流値、電圧値をモニタすることにより検出することができる。
【００４２】
また、制御部４１は、進行波の波数が３Ｎ＋１（Ｎ：２以上の整数）で、且つＣ相によるアシスト力を弱めた電極パターンの場合には、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ−１に対応する電極に供給させる。制御部４１は、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極のみに供給させる。
【００４３】
アシスト力とは、Ｃ相に駆動信号を供給することにより増加する駆動力をいう。通常、ＡＢ相だけでも時間的に位相が６０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３の全周に亘って進行波を発生させることができる。そのときに、Ｃ相に駆動信号を供給することにより、進行波の振幅を更に増やすことができる。アシスト力が弱めであれば、増加する駆動力は少なく、アシスト力が強めであれば、増加する駆動力は多くなる。後述するように、圧電体１３の電極パターンは、Ｃ相によるアシスト力の強弱に応じて異なる。
【００４４】
また、制御部４１は、進行波の波数が３Ｎ＋２（Ｎ：１以上の整数）で、且つＣ相によるアシスト力を弱めた電極パターンの場合には、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させる。制御部４１は、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ＋０．５に対応する電極のみに供給させる。
【００４５】
また、制御部４１は、進行波の波数が３Ｎ＋２（Ｎ：１以上の整数）で、且つＣ相によるアシスト力を強めた電極パターンの場合には、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ＋１に対応する電極に供給させる。制御部４１は、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極のみに供給させる。
【００４６】
また、制御部４１は、進行波の波数が３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）で、且つＣ相によるアシスト力を弱めた電極パターンの場合には、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎ−１に対応する電極に供給させる。制御部４１は、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極のみに供給させる。
【００４７】
また、制御部４１は、進行波の波数が３Ｎ（Ｎ：２以上の整数）で、且つＣ相によるアシスト力を強めた電極パターンの場合には、３相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ−０．５に対応する電極に供給させ、残りの１相の駆動信号を波数Ｎに対応する電極に供給させる。制御部４１は、２相入力では、２相の駆動信号を波数Ｎ−０．５に対応する電極のみに供給させる。
【００４８】
なお、圧電体１３における３相は、２相が同じ電極面積を有し、残りの１相がそれよりも小さく且つ半波以上大きい構成でもよい。その場合に、２相入力時には、同一面積の２相にのみ駆動信号が供給される。
【００４９】
また、圧電体１３における３相は、２相は同じ電極面積を有し、残りの１相がそれよりも小さく且つ半波以上小さい構成でもよい。その場合、２相入力時には、同一面積の２相にのみ駆動信号が供給される。
【００５０】
また、圧電体１３がＮ相入力（Ｎ：４以上の整数）で、Ｎ相が空間的に３６０度異なるように電極が配置された構成において、Ｎ相入力時には、圧電体１３のＮ相にそれぞれ３６０／Ｎ度位相が異なる駆動信号を入力するようにしてもよい。その場合には、必要に応じて１相以上の駆動信号を供給しないようにする。
【００５１】
上記構成において、圧電体１３の少なくも２相が１波以上の同一波長分の電極パターンを有し、残りのＮ−２相が少なくとも１波長以上分の電極パターンを有する構成としてもよい。そして、必要に応じて１相以上の駆動信号を供給しない場合には、同一波長分の電極パターンを有する２相には駆動信号を入力し続ける。
【００５２】
また、上記構成において、圧電体１３の少なくも２相が１．５波以上の同一波長分の電極パターンを有し、残りのＮ−２層が少なくとも１．５波長以上分の電極パターンを有する構成としてもよい。そして、必要に応じて１相以上の駆動信号を供給しない場合には、同一波長分の電極パターンを有する２相には駆動信号を入力し続ける。
【００５３】
次に、本実施形態における制御部４１の動作について具体的に説明する。
まず、進行波の波数が３Ｎ＋１（４，７，１０，１３波・・・）の場合について説明する。
【００５４】
図５は、進行波の波数が３Ｎ＋１の場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。図５は、圧電体１３と接触する側に設けられた電極パターンの配置を示している（他の同様な図についても同じ）。圧電体１３と接触する側の面と反対側には、各相の電極パターンに共通の電極が設けられている。これらの電極は、例えば円環状に形成されたＦＰＣにより構成される。
【００５５】
図５に示すように、進行波の波数が３Ｎ＋１の場合に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電極は、空間的に位相が１２０度異なるように配置される。各相の電極は、それぞれ隣り合う電極同士において、分極方向が互いに逆向き（図中、＋−表示）になるように配置されている。なお、各相の間は、それぞれλ／３だけ位相がずれて配置されている。λ／３部分は３箇所設けられている。図５の例では、各相において、それぞれ波数が２となり、３つのλ／３の部分での波数１を加えると、進行波は合計で７波形成される。
【００５６】
図６は、進行波の波数が３Ｎ＋１で、且つＣ相のアシスト力を弱めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。
【００５７】
図６に示すように、Ｃ相のアシスト力を弱めた場合は、Ａ相、Ｂ相において、それぞれ波数が２．５（合計５波）となり、Ｃ相の波数は１となる。そのため、３つのλ／３部分での波数１を加えると、進行波は合計で７波形成される。
【００５８】
図５及び図６に示す電極パターンにおいて、３相入力の場合には、Ａ，Ｂ，Ｃの各相に、時間的に位相が１２０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。また、２相入力の場合には、例えばＡＢ相に、時間的に位相が６０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。
【００５９】
次に、進行波の波数が３Ｎ＋２（５，８，１１，１４波・・・）の場合について説明する。
図７は、進行波の波数が３Ｎ＋２で、且つＣ相のアシスト力を弱めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。図７に示すように、Ｃ相のアシスト力を弱めた場合は、Ａ相、Ｂ相において、それぞれ波数が２．５（合計５波）となり、Ｃ相の波数は２となる。そのため、進行波は合計で８波形成される。
【００６０】
図８は、進行波の波数が３Ｎ＋２で、且つＣ相のアシスト力を強めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。図８に示すように、Ｃ相のアシスト力を強めた場合は、Ａ相、Ｂ相において、それぞれ波数が２（合計４波）となり、Ｃ相の波数は３となる。そのため、進行波は合計で８波形成される。
【００６１】
図７及び図８に示す電極パターンにおいても、３相入力の場合には、Ａ，Ｂ，Ｃの各相に、時間的に位相が１２０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。また、２相入力の場合には、例えばＡＢ相に、時間的に位相が６０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。
【００６２】
次に、進行波の波数が３Ｎ（６，９，１２，１５波・・・）の場合について説明する。
図９は、進行波の波数が３Ｎで、且つＣ相のアシスト力を弱めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。図９に示すように、Ｃ相のアシスト力を弱めた場合は、Ａ相、Ｂ相において、それぞれ波数が３（合計６波）となり、Ｃ相の波数は２となる。そのため、進行波は合計で９波形成される。
【００６３】
図１０は、進行波の波数が３Ｎで、且つＣ相のアシスト力を強めた場合における圧電体１３の電極パターンを示す模式図である。図１０に示すように、Ｃ相のアシスト力を強めた場合は、Ａ相、Ｂ相において、それぞれ波数が２．５（合計５波）となり、Ｃ相の波数は３となる。そのため、進行波は合計で９波形成される。
【００６４】
図９及び図１０に示す電極パターンにおいても、３相入力の場合には、Ａ，Ｂ，Ｃの各相に、時間的に位相が１２０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。また、２相入力の場合には、例えばＡＢ相に、時間的に位相が６０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。
【００６５】
次に、アシスト力の強弱と、圧電体１３の電極パターンとの関係について説明する。
起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が小さい被駆動体（光学レンズＬ）を回転させる場合には、Ｃ相によるアシスト力を弱めるため、圧電体１３において、同一電極数となる２相の電極数よりも、残りの１相の電極数が少なくなるように電極を配置する。例えば、図６、図７及び図９に示すように、同一電極数となるＡＢ相の電極数よりも、Ｃ相の電極数が少なくなるように電極が配置する。
【００６６】
起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が小さい被駆動体とは、例えば、起動時の必要トルク×０．８が定常状態でのトルクに満たないものをいう。
【００６７】
また、起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が大きい被駆動体を回転させる場合には、Ｃ相によるアシスト力を強めるため、圧電体１３において、同一電極数となる２相の電極数よりも、残りの１相の電極数が多くなるように電極を配置する。例えば、図８及び図１０に示すように、同一電極数となるＡＢ相の電極数よりも、Ｃ相の電極数が多くなるように電極を配置する。
【００６８】
起動時の必要トルクと定常状態でのトルクとのトルク差が大きい被駆動体とは、例えば、起動時の必要トルク×０．８が定常状態でのトルクを超過するものをいう。
【００６９】
制御部４１は、３相入力の場合には、Ａ，Ｂ，Ｃの各相に、時間的に位相が１２０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。
【００７０】
また、２相入力の場合には、例えばＡＢ相に、時間的に位相が６０度異なる駆動信号を供給することにより、圧電体１３に進行波を発生させることができる。２相入力において、Ｃ相によるアシスト力が弱めに設定された電極パターンでは、２相入力であっても、より強い進行波が発生するので、出力の減少幅を小さくすることができる。また、２相入力において、Ｃ相によるアシスト力が強めに設定された電極パターンでは、消費電力をより低減することができる。
【００７１】
上述した実施形態の振動アクチュエータでは、振動波モータ１０に、３相入力又は２相入力の駆動信号のいずれかが選択的に供給される。そのため、振動波モータ１０の起動時には３相入力とし、所定回転領域に達した時点で２相入力に遷移させることにより、振動波モータ１０の回転に影響を与えることなしに、消費電力を低減することができる。また、振動波モータ１０を２相入力で駆動している間に、負荷が大きくなった場合には、３相入力に遷移させることにより、振動波モータ１０をより安定して駆動することができる。従って、本実施形態の振動アクチュエータにおいては、振動波モータの駆動効率を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施形態の振動アクチュエータでは、３相入力と２相入力との間の遷移において、駆動信号の位相差を徐々に変化させるため、位相差を急激に変化させる場合に比べて、振動波モータの突発音の発生を抑制することができる。
【００７３】
また、位相差を徐々に変化させるのと同時に、Ｃ相への駆動信号を徐々に変化させるため、３相入力と２相入力との間を、よりスムーズに遷移させることができる。
【００７４】
上記実施形態の構成は、適宜に組み合わせて用いることができるが、各実施形態の構成は図示と説明により明らかであるため、詳細な説明を省略する。更に、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００７５】
１：カメラ、１０：振動波モータ、１１：振動子、１２：弾性体、１３：圧電体、１３Ａ：第１分割領域、１３Ｂ：第２分割領域、１３Ｃ：第３分割領域、１５：移動子、２０：レンズ鏡筒、４０：駆動装置、４１：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015089291.tif 000011
【図１０】
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