(57)【要約】【課題】効率のよい駆動を行うことができる振動アクチュエータ，レンズ鏡筒及びカメラを提供する。【解決手段】振動アクチュエータ（１０）は、電気機械変換素子（２ａ，２ｂ）の駆動状態を検出する駆動状態検出部（６）と、電気機械変換素子（２ａ，２ｂ）と接続された静電容量を持つ素子を有し、電気機械変換素子（２ａ，２ｂ）と素子との合成静電容量を増減させる静電容量増減部（５ａ，５ｂ）と、駆動状態検出部（６）の検出結果に応じて静電容量増減部（５ａ，５ｂ）を動作させ、合成静電容量を調整する調整制御部（７）とを備える。【選択図】図３
2008253077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子の駆動状態を検出する駆動状態検出部と、
前記電気機械変換素子と接続された静電容量を持つ素子を有し、前記電気機械変換素子と前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を増減させる静電容量増減部と、
前記駆動状態検出部の検出結果に応じて前記静電容量増減部を動作させ、前記合成静電容量を調整する調整制御部と、
を備え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、
前記駆動状態検出部は、前記電気機械変換素子に印加される電圧波形、又は、前記電気機械変換素子に印加される電圧波形に関連する波形により前記駆動状態を検出すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記調整制御部は、前記電圧波形の立ち上がりから立ち下がりまでの時間、又は、立ち下がりから立ち上がりまでの時間に関連する情報に基づいて前記合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記調整制御部は、前記電圧波形の振幅に関連する情報に基づいて前記合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１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、位相が異なる駆動信号が入力される第１の部分及び第２の部分を備え、
前記駆動状態検出部は、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの駆動状態を検出し、
前記静電容量増減部は、前記第１の部分に設けられ、
前記調整制御部は、前記第１の部分と前記第１の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記静電容量増減部は、前記第２の部分にも設けられ、
前記調整制御部は、前記第１の部分と前記第１の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量、及び前記第２の部分と前記第２の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項５に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記調整制御部は、前記第１の部分の駆動状態と前記第２の部分の駆動状態とを一致させるように、前記第１の部分と前記第１の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記調整制御部は、前記第１の部分の駆動状態と前記第２の部分の駆動状態とを一致させるように、前記第１の部分と前記第１の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量、及び前記第２の部分と前記第２の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項５又は請求項７に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記調整制御部は、この振動アクチュエータの現状の駆動状態を維持するように、前記第１の部分と前記第１の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項６又は請求項８に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記調整制御部は、この振動アクチュエータの現状の駆動状態を維持するように、前記第１の部分と前記第１の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量、及び前記第２の部分と前記第２の部分に接続された前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を調整すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１１】
温度を検出する温度検出部と、
電気機械変換素子と接続された静電容量を持つ素子を有し、前記電気機械変換素子と前記静電容量を持つ素子との合成静電容量を増減させる静電容量増減部と、
前記温度検出部の検出結果に応じて前記静電容量増減部を動作させ、前記合成静電容量を調整する調整制御部と、
を備え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、
前記温度検出部は、前記電気機械変換素子又はその付近の温度を検出すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記静電容量増減部の前記静電容量を持つ素子は、通電自在な複数のコンデンサが前記電気機械変換素子に並列接続されたものであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１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、圧電素子であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項１６】
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、超音波モータの速度制御回路が開示されており、圧電素子の静電容量のばらつきに対応するため、外付けコンデンサを付加することが記載されている。
しかしながら、圧電素子の静電容量は、使用時の環境の変化によって変動するため、このような静電容量の変動により効率のよい駆動が行いにくくなる可能性があった。
【特許文献１】特開２００４−１４７４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、効率のよい駆動を行うことができる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である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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の発明は、電気機械変換素子（１２）の駆動状態を検出する駆動状態検出部（６）と、前記電気機械変換素子（１２）と接続された静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）を有し、前記電気機械変換素子（１２）と前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を増減させる静電容量増減部（５）と、前記駆動状態検出部（６）の検出結果に応じて前記静電容量増減部（５）を動作させ、前記合成静電容量を調整する調整制御部（７）と、を備える振動アクチュエータ（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０，１０−２）において、前記駆動状態検出部（６）は、前記電気機械変換素子（１２）に印加される電圧波形、又は、前記電気機械変換素子（１２）に印加される電圧波形に関連する波形により前記駆動状態を検出すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０，１０−２）である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記調整制御部（７）は、前記電圧波形の立ち上がりから立ち下がりまでの時間、又は、立ち下がりから立ち上がりまでの時間に関連する情報に基づいて前記合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項４の発明は、請求項２に記載の振動アクチュエータ（１０−３）において、前記調整制御部（７）は、前記電圧波形の振幅に関連する情報に基づいて前記合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０−３）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記電気機械変換素子（１２）は、位相が異なる駆動信号が入力される第１の部分（２ａ）及び第２の部分（２ｂ）を備え、前記駆動状態検出部（６）は、前記第１の部分（２ａ）及び前記第２の部分（２ｂ）のそれぞれの駆動状態を検出し、前記静電容量増減部（５ａ）は、前記第１の部分（２ａ）に設けられ、前記調整制御部（７）は、前記第１の部分（２ａ）と前記第１の部分（２ａ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記静電容量増減部（５ｂ）は、前記第２の部分（２ｂ）にも設けられ、前記調整制御部（７）は、前記第１の部分（２ａ）と前記第１の部分（２ａ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量、及び前記第２の部分（２ｂ）と前記第２の部分（２ｂ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項７の発明は、請求項５に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記調整制御部（７）は、前記第１の部分（２ａ）の駆動状態と前記第２の部分（２ｂ）の駆動状態とを一致させるように、前記第１の部分（２ａ）と前記第１の部分（２ａ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項８の発明は、請求項６に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記調整制御部（７）は、前記第１の部分（２ａ）の駆動状態と前記第２の部分（２ｂ）の駆動状態とを一致させるように、前記第１の部分（２ａ）と前記第１の部分（２ａ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量、及び前記第２の部分（２ｂ）と前記第２の部分（２ｂ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項９の発明は、請求項５又は請求項７に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記調整制御部（７）は、この振動アクチュエータ（１０）の現状の駆動状態を維持するように、前記第１の部分（２ａ）と前記第１の部分（２ａ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項１０の発明は、請求項６又は請求項８に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記調整制御部（７）は、この振動アクチュエータ（１０）の現状の駆動状態を維持するように、前記第１の部分（２ａ）と前記第１の部分（２ａ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量、及び前記第２の部分（２ｂ）と前記第２の部分（２ｂ）に接続された前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を調整すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項１１の発明は、温度を検出する温度検出部（９）と、電気機械変換素子（１２）と接続された静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）を有し、前記電気機械変換素子（１２）と前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）との合成静電容量を増減させる静電容量増減部（５）と、前記温度検出部（９）の検出結果に応じて前記静電容量増減部（５）を動作させ、前記合成静電容量を調整する調整制御部（７）と、を備える振動アクチュエータ（１０−４）である。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の振動アクチュエータ（１０−４）において、前記温度検出部（９）は、前記電気機械変換素子（１２）又はその付近の温度を検出すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０−４）である。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記静電容量増減部（５）の前記静電容量を持つ素子（Ｃ１〜Ｃ５）は、通電自在な複数のコンデンサ（Ｃ１〜Ｃ５）が前記電気機械変換素子（１２）に並列接続されたものであること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）において、前記電気機械変換素子（１２）は、圧電素子であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項１５の発明は、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えるレンズ鏡筒（３００）である。
請求項１６の発明は、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えるカメラ（１００）である。
なお、理解を容易にするために、本発明の一実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
また、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明は、これに限定されるものでなく、後述の実施形態の構成を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させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、効率のよい駆動を行うことができる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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。なお、以下に示す各実施形態では、超音波の振動域を利用する超音波モータを例に挙げて説明する。
【０００７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のカメラ１００を示す図である。
本実施形態のカメラ１００は、撮像素子６００を有するカメラボディ２００と、レンズ鏡筒３００とを備える。レンズ鏡筒３００は、カメラボディ２００に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態のカメラ１００では、レンズ鏡筒３００が交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒を備えたカメラであってもよい。
【０００８】
レンズ鏡筒３００は、レンズ４００と、カム筒５００と、超音波モータ１０とを備える。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ１００のフォーカス動作時にレンズ４００を駆動する駆動源として用いられており、超音波モータ１０から得られた駆動力は、カム筒５００に伝えられる。レンズ４００は、カム筒５００とカム係合しており、超音波モータ１０の駆動力によってカム筒５００が回転すると、レンズ４００は、カム筒５００とのカム係合によって光軸方向へ移動して、焦点調節が行われる。
【０００９】
図２は、第１実施形態の超音波モータを示す断面図である。
第１実施形態の超音波モータ１０は、振動体（ステータ）１１に振動を発生させて振動エネルギーを生じさせ、この振動エネルギーを出力として取り出し、駆動力を得る装置である。
超音波モータ１０は、圧電素子１２と弾性体１３とを有する振動体１１と、弾性体１３の駆動面に加圧接触される移動体（ロータ）１５とを備え、本実施形態では、振動体１１側を固定とし、移動体１５を駆動するようになっている。
【００１０】
振動体１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気−機械変換素子である圧電素子１２と、圧電素子１２を接合した弾性体１３とを備え、振動体１１には、圧電素子１２の励振により進行性振動波（以下、「進行波」という）が発生する。なお、本実施形態では、電気−機械変換素子として、圧電素子を用いるが、電歪素子などを用いてもよい。
【００１１】
弾性体１３は、圧電素子１２と接触して設けられ、圧電素子１２の駆動により振動する部材であって、共振先鋭度が大きな金属材料から構成された円環形状の部材である。圧電素子１２が接合される反対面には、溝が切ってある櫛歯部１３ｂがあり、櫛歯部１３ｂの先端面（溝がない箇所）が駆動面となり、移動体１５に加圧接触される。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り、圧電素子１２側に近づけ、これにより、駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。溝の切っていないベース部１３ａには、溝側とは反対面に圧電素子１２が接合されている。この弾性体１３は、その駆動面にＮｉＰの表面処理がなされている。
この弾性体１３は、ベース部１３ａの内周側にフランジ部１３ｃが設けられ、その部分を用いて固定部材１６（１６ａ，１６ｂ）に固定されている。フランジ部１３ｃは、ベース部１３ａの厚さの中央に位置している。
【００１２】
圧電素子１２は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相，Ｂ相）に対応する部分（Ａ相側圧電素子，Ｂ相側圧電素子）に分かれており、各相に対応する部分においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相に対応する部分とＢ相に対応する部分との間には、１／４波長分間隔が空くようにしてある。圧電素子１２は、各相の電極にＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１４が接続されており、圧電素子１２を励振させるための駆動信号が入力される。
【００１３】
移動体１５は、振動体１１の圧電素子１２が設けられる部分とは異なる部分に接触して設けられ、弾性体１３の振動により振動体１１に対して相対移動をする部材であり、アルミニウムなどの軽金属から構成され、摺動面の表面には、耐摩耗性向上のためのアルマイトの表面処理が施されている。
出力軸１８は、ゴム部材１７を介して移動体１５に結合されており、移動体１５と一体に回転する。出力軸１８と移動体１５との間のゴム部材１７は、ゴムによる粘着性で移動体１５と出力軸１８を結合する機能と、移動体１５からの振動を出力軸１８へ伝えないための振動吸収の機能とが求められており、ブチルゴムなどが好適である。
【００１４】
加圧部材１９は、コイルバネなどであり、出力軸１８に固定されたギア部材２０と、ベアリング受け部材２１との間に設けられている。ギア部材２０は、出力軸１８のＤカットに嵌まるように挿入され、Ｅクリップなどのストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体になっている。また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング２３の内径側に挿入され、ベアリング２３は、固定部材１６ａの内径側に挿入された構造となっている。このような構造により、移動体１５が振動体１１の駆動面に加圧接触するようになっている。
【００１５】
図３は、第１実施形態の超音波モータ１０の駆動回路を示す図である。
図４は、超音波モータ１０の電圧波形などを示す図であって、図４（Ａ）は、マイコン７からＡ相側ＭＯＳＦＥＴ１ａへのパルス波形を示す図であり、図４（Ｂ）は、Ａ相側圧電素子２ａの電圧波形を示す図であり、図４（Ｃ）は、パルス生成回路６で生成されたＡ相側のパルス波形を示す図であり、図４（Ｄ）は、パルス生成回路６で生成されたＢ相側のパルス波形を示す図である。
【００１６】
図３に示すように、超音波モータ１０は、Ａ相側ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；酸化膜半導体電界効果トランジスタ）１ａと、Ｂ相側ＭＯＳＦＥＴ１ｂと、Ａ相側圧電素子２ａと、Ｂ相側圧電素子２ｂと、Ａ相側トランス３と、Ｂ相側トランス４と、Ａ相側静電容量増減部５ａと、Ｂ相側静電容量増減部５ｂと、パルス生成回路６と、マイコン７と、直流電源回路８とを備える。
【００１７】
Ａ相側ＭＯＳＦＥＴ１ａは、Ａ相側トランス３と接地部分（ＧＮＤ）との間に配置され、マイコン７からの指示により、直流電源回路８からＡ相側トランス３への直流電流の供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える装置である。
Ａ相側ＭＯＳＦＥＴ１ａがＯＮにされている間は、Ａ相側トランス３の１次巻線には直流電源回路８から電流Ｉが流れ、Ａ相側トランス３の１次巻線にはエネルギーが蓄えられる。そして、図４（Ａ）に示すようなパルス波形によってＡ相側ＭＯＳＦＥＴ１ａがＯＮ／ＯＦＦ制御されることによりＬＣ共振が発生し、そのＬＣ共振により、図４（Ｂ）に示すような電圧波形（モータ印加電圧波形）が発生し、Ａ相側圧電素子２ａが駆動される。
Ｂ相側ＭＯＳＦＥＴ１ｂは、Ｂ相側トランス４と接地部分（ＧＮＤ）との間に配置され、マイコン７からの指示により、直流電源回路８からＢ相側トランス４への直流電流の供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える装置である。Ｂ相側ＭＯＳＦＥＴ１ｂの動作は、Ａ相側ＭＯＳＦＥＴ１ａの動作と同様である。
【００１８】
Ａ相側圧電素子２ａは、Ａ相側トランス３に接続されたＡ相側の圧電素子である。
Ｂ相側圧電素子２ｂは、Ｂ相側トランス４に接続されたＢ相側の圧電素子である。
Ａ相側トランス３は、Ａ相側圧電素子２ａと直流電源回路８とに接続され、電磁誘導を利用して電圧を昇降させる装置である。
Ｂ相側トランス４は、Ｂ相側圧電素子２ｂと直流電源回路８とに接続され、電磁誘導を利用して電圧を昇降させる装置である。
【００１９】
Ａ相側静電容量増減部５ａは、Ａ相側圧電素子２ａに接続された装置である（詳細は後述）。
Ｂ相側静電容量増減部５ｂは、Ｂ相側圧電素子２ｂに接続された装置である。
また、Ａ相側静電容量増減部５ａ及びＢ相側静電容量増減部５ｂは、Ａ相側圧電素子２ａ及びＢ相側圧電素子２ｂにそれぞれ設けられている。
【００２０】
パルス生成回路６は、Ａ相側圧電素子２ａとＡ相側トランス３、及び、Ｂ相側圧電素子２ｂとＢ相側トランス４に接続され、Ａ相側圧電素子２ａ及びＢ相側圧電素子２ｂのそれぞれの駆動状態を、Ａ相側圧電素子２ａ及びＢ相側圧電素子２ｂに印加される電圧波形により検出する回路である。
また、パルス生成回路６は、検出した電圧波形を矩形波に変換してマイコン７に送信する。
このようなパルス波形を生成するための回路は、コンパレータなどを用いて構成することができる。例えば、本件出願人が既に出願している特開２００６−３３３６７８号公報の図２で述べている回路などを採用することができる。
【００２１】
マイコン７は、各ＭＯＳＦＥＴ１ａ，１ｂ、各静電容量増減部５ａ，５ｂ及びパルス生成回路６に接続された制御素子であり、パルス生成回路６の検出結果に応じて各静電容量増減部５ａ，５ｂを動作させ、後述する合成静電容量を調整する部分である。なお、マイコン７から送信される制御信号は、１本の線で図示してある。
【００２２】
直流電源回路８は、Ａ相側トランス３とＢ相側トランス４とに接続され、Ａ相側トランス３とＢ相側トランス４とに直流電流を供給する回路である。
【００２３】
図５は、Ａ相側静電容量増減部５ａの詳細を示す図である。なお、Ａ相側静電容量増減部５ａとＢ相側静電容量増減部５ｂとの動作は、同じ原理に基づくものであるので、ここでは、Ａ相側静電容量増減部５ａの動作について説明する。
Ａ相側静電容量増減部５ａは、Ａ相側圧電素子２ａと並列接続された静電容量を持つ５つのコンデンサＣ１〜Ｃ５を有し、Ａ相側圧電素子２ａと５つのコンデンサＣ１〜Ｃ５との合成静電容量を増減させる部分である。
５つのコンデンサＣ１〜Ｃ５は、マイコン７からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な５つのスイッチＳ１〜Ｓ５によって通電自在となっている。図中では、すべてのスイッチＳ１〜Ｓ５がＯＮにされている。
【００２４】
静電容量の関係は、（１／ＣALL）＝（１／Ｃ1）＋（１／Ｃ2）＋（１／Ｃ3）＋・・・の関係となる。ここで、ＣALLは、合成静電容量の値を示しており、Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・は、並列接続された各コンデンサ及び圧電素子の静電容量を示している。
例えば、スイッチＳ１をＯＦＦにすれば、合成静電容量の値は増加し、これとは逆に、スイッチＳ１をＯＮにすれば、合成静電容量の値は減少する。従って、スイッチＳ１〜Ｓ５をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、Ａ相側の合成静電容量（Ａ相側圧電素子２ａを含む駆動回路全体の合成静電容量）を増減させることができる。
【００２５】
そして、図３のように構成された超音波モータ１０において、マイコン７は、超音波モータ１０を所望の回転速度Ｎで回転させるべく、所望の回転速度Ｎに対応した駆動周波数ｆの位相が９０度ずれた２つのパルス波形Ａ１，Ａ２を出力する。マイコン７から出力されたパルス波形Ａ１，Ｂ２は、各ＭＯＳＦＥＴ１ａ，１ｂをＯＮ／ＯＦＦする。各ＭＯＳＦＥＴ１ａ，１ｂがＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、トランス３、４の２次巻線側に昇圧された波形Ｂ１，Ｂ２が発生する。
【００２６】
２次巻線側に発生する昇圧された波形Ｂ１，Ｂ２は、Ａ相側圧電素子２ａ，Ｂ相側圧電素子２ｂに供給され、Ａ相側圧電素子２ａ，Ｂ相側圧電素子２ｂは、波形Ｂ１，Ｂ２と同じ周波数ｆで振動する。波形Ｂ１，Ｂ２は、位相が９０度ずれており、この波形Ｂ１，Ｂ２がＡ相側圧電素子２ａ，Ｂ相側圧電素子２ｂに供給されると、Ａ相側圧電素子２ａ，Ｂ相側圧電素子２ｂに接合された弾性体１３（図２参照）に進行波が発生する。弾性体１３に加圧接触された移動体１５は、弾性体１３に発生した進行波の振動を受け、駆動周波数ｆに対応した回転速度Ｎで回転駆動される。
【００２７】
次に、超音波モータ１０の電圧波形などについて説明する。
マイコン７から、図４（Ａ）に示すようなパルス波形が発せられると、超音波モータ１０のＡ相側圧電素子２ａには、図４（Ｂ）に示すような波形の電圧が印加される。
この電圧波形において、ｔ１からｔ２までの時間は、回路定数により決まる値である。つまり、ｔ１からｔ２までの時間は、Ａ相側トランス３の２次巻線のインダクタンスＬと圧電素子２の静電容量Ｃの共振周波数に依存する値である。しかし、ｔ１からｔ２までの時間は、図４（Ａ）に示すようなパルス波形の駆動周波数には依存しない値である。
従って、理想的に言えば、パルス波形の９０度位相がずれていても、Ａ相側トランス３とＢ相側トランス４、Ａ相側圧電素子２ａとＢ相側圧電素子２ｂで同じ定数を用いているのならば、ｔ１からｔ２までの時間はＡ相とＢ相とで同じになるはずである。
【００２８】
ところが、実際には同じ定数のものを使用していても環境の変化があると、また、そもそも製造誤差があると、圧電素子の静電容量やトランスのインダクタンスにはバラツキが生じる。その結果、Ａ相側圧電素子２ａとＢ相側圧電素子２ｂに与える電圧波形も異ってしまい、効果的な駆動が行えなくなる可能性がある。
そこで、Ａ相側圧電素子２ａとＢ相側圧電素子２ｂに与える電圧波形を同じにする方法をここでは提案する。このような方法として、Ａ相側圧電素子２ａとＢ相側圧電素子２ｂとの電圧波形のｔ１からｔ２までの時間を同じにする方法があり、以下、この方法について説明する。
【００２９】
まず、超音波モータ１０を駆動させる。そして、電圧波形をパルス生成回路６に送信し、パルス生成回路６で、図４（Ｃ）に示すようなパルス波形を生成する。この生成されるパルス波形は、ｔ１からｔ２まではＬｏｗになり、ｔ２からｔ３まではＨｉｇｈになるようになっている。
こうして生成されたパルス波形をマイコン７に出力する。マイコン７は、パルス波形のエッジ観測によって、ｔ１からｔ２までの時間Ｔ１（Ａ相側圧電素子２ａの電圧波形の立ち下がりから立ち上がりまでの時間）、ｔ４からｔ５までの時間Ｔ２（Ｂ相側圧電素子２ｂの電圧波形の立ち下がりから立ち上がりまでの時間）をそれぞれ観測し、時間の差を求める。そして、その時間差を無くすように、図５に示すような静電容量増減部５の合成静電容量を調整し、Ａ相側圧電素子２ａ，Ｂ相側圧電素子２ｂの電圧波形をできるかぎり同じ波形に近づけ、Ａ相側圧電素子２ａの駆動状態とＢ相側圧電素子２ｂの駆動状態とを一致させるようにする。
【００３０】
なお、マイコン７でのパルス波形のエッジの観測は、超音波モータ１０が安定して回転する状態になってから（パルス波形の出力が安定するようになってから）、検出を開始することが好ましい。
また、時間検出には、ひとつの波形のみの検出だと誤差が出ることもあるので、数十のサンプルをとってそれを平均することが好ましい。
【００３１】
次に、具体的な制御方法の一例を説明する。
図６は、振動アクチュエータの制御状態を説明する図であって、図６（Ａ）は、調整前のＡ相及びＢ相から生成されたパルス波形を示す図であり、図６（Ｂ）は、調整前のスイッチの状態を示す図であり、図６（Ｃ）は、調整後のスイッチの状態を示す図であり、図６（Ｄ）は、調整後のＡ相及びＢ相から生成されたパルス波形を示す図である。
図６（Ａ）では、環境の変化などにより、ｔ６−１からｔ７−１までの時間Ｔ３と、ｔ８−１からｔ９−１までの時間Ｔ４とが異なっている。
図６（Ｂ）に示すように、Ｂ相側静電容量増減部５ｂのスイッチＳ１〜Ｓ５は、すべてＯＮにされている。なお、図示はしていないが、Ａ相側静電容量増減部５ａのスイッチＳ１〜Ｓ５も、すべてＯＮにされている。
【００３２】
ここで、時間Ｔ３と時間Ｔ４とを比較すると、時間Ｔ４のほうが短い（Ｔ３＞Ｔ４）。そこで、短い時間Ｔ３を長い時間Ｔ４に合わせ込むようにする。長いほうを短いほうに合わせるよりも、短いほうを長いほうに合わせたほうが、超音波モータ１０の出力エネルギーを低下させずに、少なくとも現状の駆動状態を維持又は現状の駆動状態を向上させることができるからである。ただし、長いほうに合わせる場合には、波形が長くなりすぎると次の波と干渉してしまう恐れがあるので、ある程度の限界値を定めておくとよい。
【００３３】
また、合成静電容量と時間Ｔとの関係は、以下の通りである。
（１）合成静電容量が大きくなると、時間Ｔが長くなる。
（２）合成静電容量が小さくなると、時間Ｔが短くなる。
従って、短いほうを長いほうに合わせるのであれば、上記（１）のようにすればよい。図６（Ａ）では、Ａ相の時間Ｔ３よりも、Ｂ相の時間Ｔ４ほうが短いので、Ｂ相の時間Ｔ４を長くするために、Ｂ相側静電容量増減部５ｂの合成静電容量を大きくすればよい。
そこで、マイコン７は、Ｂ相側静電容量増減部５ｂのスイッチＳ１へ制御信号を送信し、図６（Ｃ）に示すように、制御信号を受信したスイッチＳ１がＯＦＦにされる。
このように、スイッチＳ１をＯＦＦにすることで、Ｂ相側の合成静電容量が増加し、Ｂ相の電圧波形が変化し、図６（Ｄ）に示すように、ｔ６−２からｔ７−２までの時間Ｔ３と、ｔ８−２からｔ９−２までの時間Ｔ４とが略同じになり、結果として、Ａ相の電圧波形とＢ相の電圧波形とを同じ波形にすることができる。
【００３４】
静電容量の調整の仕方は、以下のような方法がある。
（１）１つのスイッチのＯＮ／ＯＦＦによる時間Ｔ（電圧波形のＯＦＦの時間）の変化量をあらかじめマイコン７に記憶させておき、時間差に基づいていくつのスイッチをＯＮ／ＯＦＦすればよいかを決定する方法である。この方法であれば、制御がより簡略化される。
（２）時間差があればとりあえず１つのスイッチのＯＮ／ＯＦＦし、それでもまだ時間差があれば、次のスイッチをＯＮ／ＯＦＦし、時間差がなくなるまで、同様の処理を繰り返す方法である。この方法であれば、環境の変化などが激しい場合に好適である。
【００３５】
次に、図６とは別の具体的な制御方法の一例を説明する。
図７は、振動アクチュエータの制御状態を説明する図であって、図７（Ａ）は、調整前のＡ相及びＢ相から生成されたパルス波形を示す図であり、図７（Ｂ）は、調整前のスイッチの状態を示す図であり、図７（Ｃ）は、調整後のスイッチの状態を示す図であり、図７（Ｄ）は、調整後のＡ相及びＢ相から生成されたパルス波形を示す図である。
図７（Ａ）では、環境の変化などにより、ｔ６−３からｔ７−３までの時間Ｔ５と、ｔ８−３からｔ９−３までの時間Ｔ６が異なっている。
図７（Ｂ）に示すように、Ａ相側静電容量増減部５ａのスイッチＳ１〜Ｓ５は、すべてＯＮにされている。なお、図示はしていないが、Ｂ相側静電容量増減部５ｂのスイッチＳ１〜Ｓ５も、すべてＯＮにされている。
【００３６】
ここで、時間Ｔ５と時間Ｔ６とを比較すると、時間Ｔ５のほうが短い（Ｔ５＜Ｔ６）。そこで、短い時間Ｔ５を長い時間Ｔ６に合わせ込むようにする。これは、図６の場合とは逆のケースである。
マイコン７は、Ａ相側静電容量増減部５ａのスイッチＳ１へ制御信号を送信し、図７（Ｃ）に示すように、制御信号を受信したスイッチＳ１がＯＦＦにされる。
このように、スイッチＳ１をＯＦＦにすることで、Ａ相側の合成静電容量が変化し、Ａ相の電圧波形が変化し、図７（Ｄ）に示すように、ｔ６−２からｔ７−２までの時間Ｔ５と、ｔ８−２からｔ９−２までの時間Ｔ６とが略同じになり、結果として、Ａ相の電圧波形とＢ相の電圧波形とを同じ波形にすることができる。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）圧電素子２の駆動状態を検出し、検出結果に応じて静電容量増減部５を動作させ、合成静電容量を調整するので、圧電素子２の駆動状態を変化させることができ、効率のよい駆動を行うことができる。また、駆動中の圧電素子２の駆動状態を検出しているので、常時、Ａ相とＢ相の電圧波形を同じにすることができる。
（２）パルス生成回路６は、圧電素子２に印加される電圧波形により駆動状態を検出するので、より直接的な駆動状態を検出することができる。また、駆動中の電圧波形をモニタしているので、リアルタイムでの調整が可能である。
【００３８】
（３）マイコン７は、電圧波形の立ち下がりから立ち上がりまでの時間に基づいて合成静電容量を調整するので、電圧波形を簡単に検出しつつ、精度のよい調整を行うことができる。
（４）マイコン７は、Ａ相側の合成静電容量、及び、Ｂ相側の合成静電容量をそれぞれ調整するので、Ａ相側とＢ相側とで独立した制御を行うことができる。また、圧電素子２ａ，２ｂの製造バラツキや環境の変化があっても、Ａ相とＢ相との合成静電容量を等しくすることができ、モータ駆動時はＡ相とＢ相とを同じように駆動させることができる。
【００３９】
（５）マイコン７は、Ａ相側圧電素子２ａの駆動状態と、Ｂ相側圧電素子２ｂの駆動状態とを一致させるように制御するので、より効率のよい駆動を行うことができる。
（６）マイコン７は、短い時間Ｔ３（Ｔ５）を長い時間Ｔ４（Ｔ６）に合わせ込むように制御するので、超音波モータ１０の出力エネルギーを低下させずに制御を行うことができる。
【００４０】
（７）静電容量増減部５は、スイッチＳ１〜Ｓ５により通電自在な複数のコンデンサＣ１〜Ｃ５が圧電素子２に並列接続されたものであるので、簡単な構成で上述した制御を実現することができる。また、５つのコンデンサＣ１〜Ｃ５が取り付けられているので、リアルタイムで合成静電容量を調整することができる。
（８）上述した超音波モータ１０を備えたレンズ鏡筒３００やカメラ１００としているので、所望の駆動特性が得られやすく、機能性に優れたレンズ鏡筒３００やカメラ１００を提供することができる。
なお、本実施形態では、Ａ相側圧電素子２ａにＡ相側静電容量増減部５ａを接続し、Ｂ相側圧電素子２ｂにＢ相側静電容量増減部５ｂを接続する構成としたが、静電容量増減部は、圧電素子１２のどちらか一方の相のみに接続する構成としてもよい。以下に、Ｂ相圧電素子２ｂのみにＢ相側静電容量増減部５ｂを接続した構成とした場合について説明するが、Ａ相側圧電素子２ａのみにＡ相側静電容量増減部５ａを接続する構成としてもよい。
図６（Ｂ）では、Ｂ相側静電容量増減部５ｂのスイッチＳ１〜Ｓ５は、すべてＯＮにした状態であるが、これを、Ｓ１、Ｓ２をＯＦＦにし、他をＯＮにした状態にする。つまり、ＯＮ状態のスイッチとＯＦＦ状態のスイッチが混在した状態にしておく。そして、図６（Ａ）のように、Ａ相の時間Ｔ３よりも、Ｂ相の時間Ｔ４のほうが短い場合は、Ｂ相側静電容量増減部５ｂの合成静電容量を大きくすればよい。この場合、マイコン７からの制御信号により、ＯＮ状態のスイッチのうちの１つがＯＦＦにされる。また、Ａ相の時間Ｔ３よりも、Ｂ相の時間Ｔ４の方が長い場合は、Ｂ相側静電容量増減部５ｂの合成静電容量を小さくすればよい。この場合、マイコン７からの制御信号により、ＯＦＦ状態のスイッチのうちの１つがＯＮにされる。この場合、長い方の時間Ｔ４を短い方の時間Ｔ３に合わせ込むことになるので、超音波モータ１０の出力エネルギーが低下することになる。このことが問題になる場合は、Ａ相側圧電素子２ａにも静電容量増減部を設けることが好ましい。
以上のような、静電容量増減部を圧電素子１２のどちらか一方の相のみに接続する構成は、以下に説明する第２実施形態、第３実施形態にも適用することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の振動アクチュエータを示す図である。なお、前述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分は、重複する説明や図面を適宜省略する。
第１実施形態の超音波モータ１０は、２次側の電圧波形をモニタするものであったが、第２実施形態の超音波モータ１０−２は、圧電素子２に印加される電圧波形に関連する波形の一例である１次側の電圧波形をモニタするものである。なお、この場合、図４（Ｂ）の電圧波形は、凹凸が逆になり、０Ｖ付近から立ち上がり、０Ｖ付近に立ち下がるようになる。
【００４２】
このように、第２実施形態の超音波モータ１０−２によれば、１次側の電圧波形をモニタするので、モニタする部分の電圧が低く、モニタが行いやすくなり、しかも、回路を構成しやすい、という効果がある。
【００４３】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態の振動アクチュエータを示す図である。
第３実施形態の超音波モータ１０−３は、パルス生成回路６が、Ａ／Ｄ変換部６ａを備えるものである。
これにより、図４（Ｂ）の電圧波形の振幅をモニタできるようになり、マイコン７は、Ａ相の振幅と、Ｂ相の振幅とを合わせるように合成静電容量を調整することができる。
Ａ相の振幅と、Ｂ相の振幅とを合わせる場合には、振幅の小さいほうを振幅の大きいほうに合わせたほうがよい。このようにしたほうが、超音波モータ１０−３の出力エネルギーを低下させずに、現状の駆動状態を維持することができるからである。
なお、合成静電容量と振幅との関係は、以下の通りである。
（１）合成静電容量が大きくなると、振幅が小さくなる。
（２）合成静電容量が小さくなると、振幅が大きくなる。
従って、振幅の小さいほうを振幅の大きいほうに合わせるのであれば、上記（２）のようにすればよい。例えば、Ａ相の振幅よりも、Ｂ相の振幅が小さい場合は、Ｂ相の振幅を大きくするために、Ｂ相側静電容量増減部５ｂの合成静電容量を小さくするように制御すればよい。
【００４４】
このように、第３実施形態の超音波モータ１０−３によれば、電圧波形の振幅を用いても、駆動状態を制御することができる、という効果がある。
【００４５】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態の振動アクチュエータを示す図である。
第４実施形態の超音波モータ１０−４は、温度を検出する温度検出部９が設けられ、その代わりに、第１実施形態〜第３実施形態で存在していたパルス生成回路６がなくなったものである。
温度検出部９は、圧電素子２又はその付近の温度を検出することが、より直接的な計測となるので好ましい。
マイコン７は、温度検出部９の検出結果に応じて静電容量増減部５（５ａ，５ｂ）を動作させ、合成静電容量を調整する。超音波モータは、一般的に、低温で駆動特性が低下し、高温で駆動特性が向上する傾向がある。その一因として、静電容量の変化が考えられる。静電容量は、低温では低く高温では高くなる傾向を示すため、例えば、低温では合成静電容量を増やすように制御し、高温では逆に減らすように制御することで、合成静電容量を常温の値に近づけることができる。
【００４６】
このように、第４実施形態の超音波モータ１０−４によれば、温度検出部９の検出結果に応じて静電容量増減部５を動作させ、合成静電容量を調整するので、周囲の温度変化に応じた駆動を行うことができる、という効果がある。
【００４７】
（変形形態）
上述した実施形態は、以下の変形も可能である。
（１）上述した実施形態では、回転型の超音波モータ１０に適用する例を示したが、これに限らず、相対運動部材が直線方向に駆動されるリニア駆動型の振動波モータなどにも適用することができる。
（２）上述した実施形態では、進行波によって移動体１５を駆動する超音波モータ１０を例として示したが、屈曲振動や面内振動を利用したロッド型アクチュエータ、ペンシル型アクチュエータ、円盤型アクチュエータなどの他の駆動モードを用いる振動波モータ、振動アクチュエータにも適用することができる。
【００４８】
（３）上述した実施形態では、超音波領域を用いる超音波モータ１０を例として示したが、超音波領域を用いない振動アクチュエータにも適用することができる。
（４）上述した実施形態では、超音波モータ１０は、レンズ鏡筒３００のフォーカス動作を行う駆動源として用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、レンズ鏡筒３００のズーム動作を行う駆動源として用いてもよい。また、超音波モータ１０を、複写機などの駆動源や、自動車のハンドルチルト装置やヘッドレストの駆動部などに用いてもよい。
【００４９】
（５）上述した実施形態では、スイッチングの制御は、電気的なスイッチとしてのＭＯＳＦＥＴを用いる例で説明したが、機械的なスイッチを用いて制御してもよい。
（６）上述した実施形態では、コンデンサは、５つの例で説明したが、この数に限定されるものではなく、また、連続的に静電容量の値を可変させることができる装置を用いてもよい。
【００５０】
（７）第１実施形態では、マイコン７は、電圧波形の立ち下がりから立ち上がりまでの時間に基づいて合成静電容量を調整する例で説明したが、これとは逆に、電圧波形の立ち上がりから立ち下がりまでの時間に基づいて合成静電容量を調整してもよい。
（８）第１実施形態で説明した時間での制御と、第３実施形態で説明した振幅での制御とを組み合わせて用いてもよい。
なお、上述した実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１実施形態のカメラ１００を示す図である。
【図２】第１実施形態の超音波モータを示す断面図である。
【図３】第１実施形態の超音波モータ１０の駆動回路を示す図である。
【図４】超音波モータ１０の電圧波形などを示す図である。
【図５】Ａ相側静電容量増減部５ａの詳細を示す図である。
【図６】振動アクチュエータの制御状態を説明する図である。
【図７】振動アクチュエータの制御状態を説明する図である。
【図８】第２実施形態の振動アクチュエータを示す図である。
【図９】第３実施形態の振動アクチュエータを示す図である。
【図１０】第４実施形態の振動アクチュエータを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
２ａ：Ａ相側圧電素子、２ｂ：Ｂ相側圧電素子、５ａ：Ａ相側静電容量増減部、５ｂ：Ｂ相側静電容量増減部、６：パルス生成回路、７：マイコン、９：温度検出部、１０〜１０−４：超音波モータ、１２：圧電素子、１００：カメラ、３００：レンズ鏡筒、Ｃ１〜Ｃ５：コンデンサ
【図１】
2008253077.tif 000003
【図２】
2008253077.tif 000004
【図３】
2008253077.tif 000005
【図４】
2008253077.tif 000006
【図５】
2008253077.tif 000007
【図６】
2008253077.tif 000008
【図７】
2008253077.tif 000009
【図８】
2008253077.tif 000010
【図９】
2008253077.tif 000011
【図１０】
2008253077.tif 000012