(57)【要約】【課題】振動波モータの起動性能を向上させることが可能な、振動波モータの駆動装置を提供する。【解決手段】本発明の振動波モータ１０の駆動装置１００は、信号の入力により振動する圧電体１１、前記圧電体１１に接合され、前記圧電体１１の振動によって振動され、駆動面１２ａに進行波を生じる弾性体１２、および、前記駆動面１２ａに加圧接触され、前記進行波によって駆動される移動子１５を備える振動波モータ１０を駆動する駆動装置１００であって、前記進行波による前記移動子１５の駆動の際に、第１方向の振動と第２方向の振動を前記弾性体１２に生じさせる第１信号を前記圧電体１１に対して発生し、前記進行波による前記移動子１５の駆動の前に、前記第１方向と前記第２方向と異なる第３方向の振動を前記弾性体１２に生じさせる第２信号を前記圧電体１１に対して発生すること、を特徴とする。【選択図】図６
2015104254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の入力により振動する圧電体、前記圧電体に接合され、前記圧電体の振動によって振動され、駆動面に進行波を生じる弾性体、および、前記駆動面に加圧接触され、前記進行波によって駆動される移動子を備える振動波モータを駆動する駆動装置であって、
前記進行波による前記移動子の駆動の際に、第１方向の振動と第２方向の振動を前記弾性体に生じさせる第１信号を前記圧電体に対して発生し、
前記進行波による前記移動子の駆動の前に、前記第１方向と前記第２方向と異なる第３方向の振動を前記弾性体に生じさせる第２信号を前記圧電体に対して発生すること、
を特徴とする振動波モータの駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動波モータの駆動装置であって、
前記弾性体と前記移動子との接触面の一方は樹脂膜を有すること、
を特徴とする振動波モータの駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動波モータの駆動装置であって、
前記第２信号の周波数は前記第１信号の周波数より低いこと、
を特徴とする振動波モータの駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動波モータの駆動装置であって、
前記弾性体は、円環形状であり、前記第３方向の振動は径方向の振動であること、
を特徴とする振動波モータの駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動波モータの駆動装置及び前記振動波モータを備える光学機器。
【請求項６】
信号の入力により振動する圧電体、前記圧電体に接合され、前記圧電体の振動によって振動され、駆動面に進行波を生じる弾性体、および、前記駆動面に加圧接触され、前記進行波によって駆動される移動子を備える振動波モータを駆動する駆動方法であって、
前記進行波による前記移動子の駆動の際に、第１方向の振動と第２方向の振動を前記弾性体に生じさせる第１信号を前記圧電体に対して発生し、
前記進行波による前記移動子の駆動の前に、前記第１方向と前記第２方向と異なる第３方向の振動を前記弾性体に生じさせる第２信号を前記圧電体に対して発生すること、
を特徴とする振動波モータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動波モータの駆動装置、光学機器及び振動波モータの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動波モータは、圧電体が接合された弾性体を有し、圧電体の伸縮を利用して弾性体に進行波を発生させる。そして、この進行波によって弾性体に加圧接触している移動子を移動させる。
この振動波モータは、被駆動時に弾性体と振動子とが固着してしまい、起動時に起動性能が不安定になる場合がある。駆動時の安定性の向上が求められる振動波モータとしては、このような起動性能の不安定性は課題となっている。
そのため、起動の前に、通常の駆動に用いる振動より高次の共振周波数近傍の電圧を圧電体に印加して振幅の大きい定在波を弾性体に生じさせた後、通常駆動用の共振周波数近傍の電圧を印加する技術がある。これにより、起動前に振動子に振幅の大きな振動を発生させて、不動作の発生を低減している（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６−３２７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術において起動前と起動時に弾性体に発生する振動は、同じ方向の振動であるので、弾性体と移動子との固着を十分に剥離できない可能性がある。
【０００５】
本発明の課題は、振動波モータの起動性能を向上させることが可能な、振動波モータの駆動装置、光学機器及び振動波モータの駆動方法を提供することである。
【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、信号の入力により振動する圧電体、前記圧電体に接合され、前記圧電体の振動によって振動され、駆動面に進行波を生じる弾性体、および、前記駆動面に加圧接触され、前記進行波によって駆動される移動子を備える振動波モータを駆動する駆動装置であって、前記進行波による前記移動子の駆動の際に、第１方向の振動と第２方向の振動を前記弾性体に生じさせる第１信号を前記圧電体に対して発生し、前記進行波による前記移動子の駆動の前に、前記第１方向と前記第２方向と異なる第３方向の振動を前記弾性体に生じさせる第２信号を前記圧電体に対して発生すること、を特徴とする振動波モータの駆動装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動波モータの駆動装置であって、前記弾性体と前記移動子との接触面の一方は樹脂膜を有すること、を特徴とする振動波モータの駆動装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動波モータの駆動装置であって、前記第２信号の周波数は前記第１信号の周波数より低いこと、を特徴とする振動波モータの駆動装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動波モータの駆動装置であって、前記弾性体は、円環形状であり、前記第３方向の振動は径方向の振動であること、を特徴とする振動波モータの駆動装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動波モータの駆動装置及び前記振動波モータを備える光学機器である。
請求項６に記載の発明は、信号の入力により振動する圧電体、前記圧電体に接合され、前記圧電体の振動によって振動され、駆動面に進行波を生じる弾性体、および、前記駆動面に加圧接触され、前記進行波によって駆動される移動子を備える振動波モータを駆動する駆動方法であって、前記進行波による前記移動子の駆動の際に、第１方向の振動と第２方向の振動を前記弾性体に生じさせる第１信号を前記圧電体に対して発生し、前記進行波による前記移動子の駆動の前に、前記第１方向と前記第２方向と異なる第３方向の振動を前記弾性体に生じさせる第２信号を前記圧電体に対して発生すること、を特徴とする振動波モータの駆動方法である。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、振動波モータの起動性能を向上させることが可能な、振動波モータの駆動装置、光学機器及び振動波モータの駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の振動波モータを搭載したカメラの概略構成図である。
【図２】実施形態の振動波モータを説明する図である。
【図３】振動波モータの移動子及び弾性体の部分の斜視図である。
【図４】振動波モータの駆動装置を説明するブロック図である。
【図５】圧電体に入力される駆動信号が駆動周波数の場合に励起される振動モードを説明する図であり、（ａ）は弾性体を横から見た図、（ｂ）は斜視図である。
【図６】第３方向の振動が加えられた弾性体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明にかかる振動波モータの実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施形態の振動波モータ１０を搭載したカメラ１の概略構成図である。
カメラ１は、カメラボディ２と、レンズ鏡筒３と、を備える。カメラボディ２は、撮像素子６を備える。撮像素子６は、レンズ鏡筒３により結像された被写体像を撮像する撮像装置である。レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に対し着脱自在に装着された交換レンズである。本実施形態のカメラ１では、レンズ鏡筒３が交換レンズである例を示している。しかしながら、これに限らず、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。
【００１０】
レンズ鏡筒３は、光学部材としてのレンズ４、カム筒５、振動波モータ１０、及びその他の部材（不図示）を備える。本実施形態の振動波モータ１０は、カメラ１の焦点調節時にレンズ４を駆動するための駆動源として用いられている。振動波モータ１０から取り出された駆動力は、動力伝達機構（不図示）を介してカム筒５に伝達される。カム筒５は、レンズ４とカム機構により係合している。振動波モータ１０の駆動力によりカム筒５が回転すると、レンズ４はカム機構により光軸Ａの方向に移動する。これにより、焦点調節が行われる。
【００１１】
図２は、実施形態の振動波モータ１０を説明する図である。図３は、振動波モータ１０の移動子１５及び弾性体１２の部分の斜視図である。振動波モータ１０は、移動子１５と振動子１３とを備える。振動子１３は、後で説明する様に電気エネルギ−を機械エネルギ−に変換する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）１１と、圧電体１１を接合した弾性体１２とから構成され、振動子１３には進行性振動波が発生するようにされている。
【００１２】
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環である。弾性体１２における圧電体１１が接合される反対面には溝１２ｂが切ってあり、突起部分（溝１２ｂ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。弾性体１２の溝１２ｂが切られていない側に圧電体１１を接合する。
【００１３】
移動子１５は、たとえばアルミニウム合金等の軽金属や合成樹脂等によって形成された略円環状の部材である。移動子１５は振動子１３に加圧接触され、進行波により摩擦駆動される。本実施形態において、弾性体１２の駆動面１２ａには樹脂膜１２ｃが形成されている。
【００１４】
図４は、振動波モータ１０の駆動装置１００を説明するブロック図である。
発振部１０１は、制御部１０２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１０３は、該発振部１０１で発生した駆動信号を９０°位相の異なる２つの駆動信号に分ける。
増幅部１０４は、移相部１０３によって分けられた２つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
【００１５】
増幅部１０４からの駆動信号は、振動波モータ１０に伝達され、この駆動信号の印加により振動体に進行波が発生し、移動子１５が駆動される。
回転検出部１０５は、光学式エンコーダや磁気エンコ−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駆動物の位置や速度を検出する。
【００１６】
制御部１０２は、ＣＰＵ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１０２は、検出部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１０１の周波数を制御する。
【００１７】
次に、本実施形態の振動波モータ１０の駆動について説明する。
まず、制御部１０２に目標位置が伝達される。発振部１０１からは駆動信号が発生し、その信号は移相部１０３により９０°位相の異なる２つの駆動信号に分割され、増幅部１０４により所望の電圧に増幅される。
駆動信号は、振動波モータ１０の圧電体１１に印加され、圧電体１１には振動が励起され、その振動によって弾性体１２には４次の曲げ振動が発生する。圧電体１１はＡ相とＢ相とに分けられており、駆動信号はそれぞれＡ相とＢ相に印加される。
Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは９０°位相がずれているため、２つの曲げ振動は合成され、４波の進行波となる。
【００１８】
図５は、圧電体１１に入力される駆動信号が駆動周波数の場合に励起される振動モードを説明する図である。（ａ）は弾性体１２を横から見た図、（ｂ）は斜視図である。
圧電体１１に入力される駆動信号が駆動周波数の場合に弾性体１２に励起される振動は図示する２つの信号である。なお、駆動周波数とは、振動波モータ１０を通常駆動させる際に、圧電体１１に加える信号の周波数である。
駆動周波数の駆動信号が圧電体１１に加えられると、周方向（図中Ｘ方向）の振動（第１方向の振動，第１振動モード）と、上下方向（図中Ｙ方向）の振動（第２方向の振動，第２振動モード）が発生する。そしてこの２つの振動によって、弾性体１２には、図５（ｂ）に示すように、進行波が生成される。
【００１９】
本実施形態の振動波モータ１０は、この進行波を生成して移動子１５を移動するのに先立って、第１方向の振動と第２方向の振動と異なる方向の振動（第３方向の振動，第３振動モード）を弾性体１２に発生させる。
本実施形態において、この第３方向の振動は第１の方向の振動と第２方向の振動とに対して垂直な方向の振動である。図６は、この第３方向の振動が加えられた弾性体１２の斜視図である。図示するように、第３方向の振動は、弾性体１２の径方向（図中Ｚ方向）の振動モードである。すなわち、第３方向の振動は、駆動周波数範囲外に存在し、径方向の振動成分を有するねじれ振動等である。
【００２０】
振動波モータ１０において、弾性体１２の駆動面１２ａに、特に樹脂膜１２ｃが存在する場合、その駆動面１２ａと移動子１５の接触面１５ａとは、振動波モータ１０が非駆動の時に固着する場合がある。この固着により、振動波モータ１０を起動する際に、起動性能が不安定になる。
しかし、本実施形態によると、起動前に径方向のねじれ振動を弾性体１２に発生させる。  このため、弾性体１２の樹脂膜１２ｃが塗布された駆動面１２ａと、移動子１５の接触面１５ａとの間が固着していた場合、起動前に振動を加えることにより剥離することができる。
また、その際の振動は通常の駆動と異なる方向の振動であるので剥離効果が高い。
【００２１】
さらに、本実施形態において、この初期駆動で第３方向の振動を発生させるために、駆動装置１００は、通常駆動の場合の信号の周波数よりも低い周波数の信号を発生して圧電体１１に入力する。
それは、周波数が低いほど、大きな振動を発生させることができるからである。本実施形態によると、通常駆動の場合の周波数より低い周波数の信号を圧電体１１に入力するため、弾性体１２に発生する振動は大きく、弾性体１２の樹脂膜１２ｃが塗布された駆動面１２ａと、移動子１５の接触面１５ａとの間の剥離効果がさらに高まる。
ただし、これに限定されるわけではなく、通常駆動の場合の信号の周波数よりも高い周波数の信号であっても剥離効果を得ることはできる。
【００２２】
そして、本実施形態の振動波モータ１０は、弾性体１２と移動子１５の接触状態を一度開放した後、通常のモードで駆動される。
【００２３】
以上、本実施形態によると、第３方向の振動で弾性体を振動させた後、曲げ振動等の所望の振動で弾性体１２を駆動することで、弾性体１２と移動子１５の接触状態の影響を除外し振動波モータ１０の起動性の向上を実現できる。
【００２４】
本実施形態において、この初期駆動で第３方向の振動を発生させるために、駆動装置１００は、通常駆動の場合の信号の周波数よりも低い周波数の信号を発生して圧電体１１に入力する。このため、弾性体１２に発生する振動は大きく、弾性体１２の樹脂膜１２ｃが塗布された駆動面１２ａと、移動子１５の接触面１５ａとの間の剥離効果がさらに高まる。
【符号の説明】
【００２５】
１：カメラ、３:レンズ鏡筒、１０：振動波モータ、１１：圧電体、１２：弾性体、１２ａ：駆動面、１２ｂ：溝、１２ｃ:樹脂膜、１３：振動子、１５：移動子、１５ａ：接触面、１００：駆動装置、１０１：発振部、１０２：制御部、１０３：移相部、１０４：増幅部、１０５：回転検出部
【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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