(57)【要約】【課題】本発明は、所定の共振状態で駆動しつつ位置サーボ制御を行うことができる超音波アクチュエータの駆動装置、位置制御装置およびカメラに関する。【解決手段】本発明では、移動部材２４を駆動する超音波アクチュエータ２１〜２３の駆動装置は、前記移動部材の現在位置を検出する部材センサ２７と、前記移動部材２４の制御目標位置を演算する演算手段（制御回路２６）と、前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動回路２５と、前記移動部材２４が前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記移動部材の運動状態を制御する制御回路２６とを備えて構成される。【選択図】図１
2004056878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動部材を駆動する超音波アクチュエータの駆動装置において、
前記移動部材の現在位置を検出する検出手段と、
前記移動部材の制御目標位置を演算する演算手段と、
前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動手段と、
前記移動部材が前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記移動部材の運動状態を制御する制御手段とを備えること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記操作物理量は、前記駆動電圧の電圧値または周波数であること
を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動電圧は、矩形波であって、
前記操作物理量は、前記駆動電圧のデューティー比であること
を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
超音波アクチュエータで駆動される移動部材の位置を制御する位置制御装置において、
前記移動部材の現在位置を検出する検出手段と、
前記移動部材の制御目標位置を演算する演算手段と、
前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動手段と、
前記移動部材が前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記移動部材の運動状態を制御する制御手段とを備えること、
を特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
撮像光学系に配置された手ぶれ補正用レンズを備えるカメラにおいて、
前記手ぶれ補正レンズを駆動する超音波アクチュエータと、
前記手ぶれ補正レンズの現在位置を検出する検出手段と、
前記手ぶれ補正レンズの制御目標位置を演算する演算手段と、
前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動手段と、
前記手ぶれ補正レンズが前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記手ぶれ補正レンズの運動状態を制御する制御手段とを備えること
を特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波アクチュエータの駆動装置に関し、特に、所定の共振状態でで駆動する超音波アクチュエータにおいて位置サーボ制御を行うことができる駆動装置に関する。そして、この駆動装置を用いた位置制御装置およびカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スチルカメラ、ディジタルカメラ、カメラ一体型ＶＴＲなどのカメラは、携帯性や機動性などを確保するために、小型化および省電力化が要求されている。そのため、フォーカスレンズ、ズームレンズ、手ぶれ補正用レンズなどを駆動する駆動装置も小型化および省電力化が要求される。この要求を満たすために、駆動装置に電気機械変換素子を用いた超音波アクチュエータが研究・開発されている。
【０００３】
この超音波アクチュエータの一つに、レンズなどの駆動対象物が取り付けられた移動部材を棒状の駆動部材に所定の摩擦力を有するように係合させると共に、その移動部材の一方端に圧電素子を固着して構成される圧電アクチュエータがある。この構成の圧電アクチュエータをフォーカスレンズ、ズームレンズ、手ぶれ補正用レンズなどの駆動に用いる場合には、ピント合わせ、倍率合わせ、手ぶれ補正などを正確に行うために、移動部材の位置および速度や加速度などの運動状態を制御する必要がある。特に、手ぶれ補正用レンズを駆動する場合には、所定の時間内に、例えば、レリーズ釦が全押しされてからシャッターが切れるまでの期間手ぶれを補正し続ける必要があることから、連続的に変化する目標位置になるべく少ない偏差で追随することができるように移動部材を位置サーボ制御することが特に重要である。
【０００４】
ここで、超音波アクチュエータの一つである超音波モータを制御する駆動装置として、特開２００１−０７８４７２号公報がある。しかしながら、同公報に開示された駆動装置は、円板型の超音波モータを機械共振周波数で常に駆動することができるように、位相差を検出しながら周波数を制御する装置であり、振動体（移動部材に相当）の位置を制御することを目的としたものではない。
【０００５】
また、プローブの駆動に圧電アクチュエータを用い、プローブの位置を制御する走査型プローブ顕微鏡の位置制御システムが特開平８−２０１４０２号公報に開示されている。しかしながら、同公報に開示された圧電アクチュエータは、同公報で引用された特開平６−２２９７５３号公報に拠れば、チューブ状に形成された圧電体の内周面に単一の共通電極を設けると共に外周面にはその周方向に４つの駆動電極を設けて、４つの駆動電極への電圧印加を適宜制御することにより、屈曲や伸縮などにより圧電体の自由端部を３次元的に変位させるものである。そして、この圧電体の自由端部にステージを固着し、このステージに試料を支持することにより、圧電体の端部の変位によってプローブにより試料を走査させるものである。したがって、同公報に開示の圧電アクチュエータの位置制御システムは、プローブを所望の位置に制御する位置制御システムであって、プローブを位置サーボ制御するシステムではなく、また、共振状態を使用して位置を制御するシステムでもない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、所定の共振状態で超音波アクチュエータを駆動した状態で位置サーボを行う上で、速度や加速度などを適切に制御する駆動回路は、上述のように知られていなかった。そのため、連続的に変化する制御目標位置に駆動対象物の位置を制御する必要がある場合に、位置サーボ制御を可能とする駆動装置が要望されていた。
【０００７】
そこで、本発明では、位置サーボ制御を行うことができる超音波アクチュエータの駆動装置を提供することを目的とする。そして、この駆動装置を用いた位置制御装置およびたカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、移動部材を駆動する超音波アクチュエータの駆動装置は、前記移動部材の現在位置を検出する検出手段と、前記移動部材の制御目標位置を演算する演算手段と、前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動手段と、前記移動部材が前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記移動部材の運動状態を制御する制御手段とを備えて構成される。
【０００９】
そして、上記の課題を解決するために、さらに本発明では、超音波アクチュエータで駆動される移動部材の位置を制御する位置制御装置は、前記移動部材の現在位置を検出する検出手段と、前記移動部材の制御目標位置を演算する演算手段と、前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動手段と、前記移動部材が前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記移動部材の運動状態を制御する制御手段とを備えて構成される。
【００１０】
また、上記の課題を解決するために、さらに本発明では、撮像光学系に配置された手ぶれ補正用レンズを備えるカメラは、前記手ぶれ補正レンズを駆動する超音波アクチュエータと、前記手ぶれ補正レンズの現在位置を検出する検出手段と、前記手ぶれ補正レンズの制御目標位置を演算する演算手段と、前記超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するように駆動電圧を生成する駆動手段と、前記手ぶれ補正レンズが前記制御目標位置に追随するように、前記現在位置と前記制御目標位置との差に応じて前記駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整することにより前記手ぶれ補正レンズの運動状態を制御する制御手段とを備えて構成される。
【００１１】
このように本発明に係る駆動装置、位置制御装置およびカメラは、超音波アクチュエータを所定の共振状態で駆動するので、効率よく駆動することができる。そして、本発明に係る駆動装置、位置制御装置およびカメラは、駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを操作物理量として調整するので、共振状態を維持しつつ移動部材の速度や加速度などの運動状態を最適に調整することができるため、連続的に位置サーボ制御を行うことができる。
【００１２】
なお、本明細書において、駆動周波数と変位量との関係で、定常状態とは、或る駆動周波数で駆動している状態で、入力電圧の変化量に対する変位量が線形となる駆動状態をいい、共振状態とは、機械共振状態を含めて、定常状態以外の駆動状態をいう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態における駆動装置の構成について説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施形態における駆動装置の構成を概略的に示すブロック図である。図２は、駆動装置に用いたインパクト型圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【００１６】
図１および図２において、駆動装置１０は、電気機械変換素子２１、支持部材２２、駆動部材２３、移動部材２４、駆動回路２５、制御回路２６、移動部材センサ２７、基端センサ２８および先端センサ２９を備えて構成される。インパクト型圧電アクチュエータ１１は、電気機械変換素子２１、支持部材２２、駆動部材２３および移動部材２４を備えて構成される。
【００１７】
支持部材２２は、電気機械変換素子２１と駆動部材２３とを保持する部品であり、円柱体の軸方向両端部２２１、２２２と略中央に位置する仕切壁２２３とを残して内部を刳り貫くことにより形成された第１収容空間２２４および第２収容空間２２５を有している。この第１収容空間２２４には、電気機械変換素子２１がその分極方向である伸縮方向を支持部材２２の軸方向と一致させた状態で収容されている。第２収容空間２２５には、移動部材２４の一部と駆動部材２３とが収容されている。
【００１８】
電気機械変換素子２１は、例えば、所定の厚みを有する複数枚の圧電基板を各圧電基板間に電極を介して積層した圧電素子であり、積層方向に伸縮する。このような積層型圧電素子は、バイモルフと比較すると弾性スチフネスが大きいために共振周波数が高く、そのため応答速度が速いという有利な効果がある。さらに、積層型圧電素子は、バイモルフと比較すると発生力も桁違いに大きいという有利な効果がある。圧電基板の厚みは、仕様から必要とされる伸縮量、積層数および印加電圧などにより決定される。
【００１９】
電気機械変換素子２１は、その伸縮方向である長手方向の一方端面が第１収容空間２２４の一方端面（端部２２１側端面）に固着されている。支持部材２２の他方端部２２２および仕切壁２２３には、中心位置に駆動部材２３の断面形状に合わせた形状の孔が穿設されると共に、この両孔を貫通して棒状の駆動部材２３が第２収容空間２４５に軸方向に沿って移動可能に収容されている。電気機械変換素子２１の他方端面は、駆動部材２３の第１収容空間２２４内に突出した端部が固着される。
【００２０】
第２収容空間２２５の外部に突出した駆動部材２３の端部は、板ばね３２により所定のばね圧で電気機械変換素子２１側に付勢されている。この板ばね３２の付勢は、電気機械変換素子２１の伸縮動作に基づく駆動部材２３の軸方向変位を安定化させるためである。
【００２１】
駆動部材２３は、電気機械変換素子２１の伸縮を移動部材２４の移動に変換すると共に、移動部材２４を支えるガイドである。駆動部材２３の断面形状は、円形、楕円および矩形などの形状を適用することができるが、移動部材２４を安定的に支えスムーズに移動させることができるようにする観点から第１の実施形態では、円形である。
【００２２】
移動部材２４は、駆動部材２３の軸方向の両側に取付部２４１を有する基部２４２と、両取付部２４１の間に着装される挟込み部材２４３とを備える。基部２４２は、駆動部材２３に遊嵌される。挟込み部材２４３は、両取付部２４１に取り付けられた板ばね２４４によって駆動部材２３の方向に押圧され、駆動部材２３に接触する。この接触によって、移動部材２４は、所定の摩擦力で駆動部材２３と結合される。また、駆動対象物３０は、この移動部材２４の取付部２４１を用いて取り付けられる。駆動対象物３０が取付部２４１に取り付けられている部分と対向する部分に、駆動対象物３０を支持する補助支持部材３１が取り付けられる。この補助支持部材３１によって駆動対象物３０は、駆動部材２３の軸方向と略垂直に移動可能となる。
【００２３】
駆動対象物３０は、第１の実施形態における駆動装置が搭載される機器による。例えば、機器がカメラの場合にはフォーカスレンズ、ズームレンズ、手ぶれ補正用レンズなどが駆動対象物３０となり、オーバヘッドプロジェクタの場合には投影レンズが駆動対象物３０となり、双眼鏡の場合にはフォーカスレンズが駆動対象物３０となり、ＸＹ移動ステージの場合には移動ステージが駆動対象物３０となる。なお、手ぶれ補正用レンズやＸＹ移動ステージなどのようにＸＹの２方向に移動させることが必要な場合には、方向ごとに駆動装置が配置される。第１の実施形態における駆動装置が搭載される機器は、これらに限定されないが、駆動装置１０の特性から、駆動対象物３０を所定の時間内で連続的に移動位置に移動させることが必要な場合に好適である。
【００２４】
駆動回路２５は、電気機械変換素子２１に印加される駆動電圧を生成する回路であり、制御回路２６の制御によって駆動電圧の振幅、周波数および駆動電圧が矩形波である場合にはデューティー比Ｄが調整される。
【００２５】
図３は、駆動回路２５の一構成例を示す回路図である。
【００２６】
この駆動回路２５は、Ｈブリッジ回路で構成され、第１の駆動回路２５７と第２の駆動回路２５８とから構成される。第１の駆動回路２５７は、スイッチ素子Ｔｒ１からなる第１スイッチ回路２５１と、スイッチ素子Ｔｒ２からなる第２スイッチ回路２５２と、電源（不図示）からの直流電源電圧Ｖ１と、所定波形の電圧を発生する波形発生器２５５とを備えて構成される。第２の駆動回路２５８は、スイッチ素子Ｔｒ３からなる第３スイッチ回路２５３と、スイッチ素子Ｔｒ４からなる第４スイッチ回路２５２と、電源（不図示）からの直流電源電圧Ｖ２と、所定波形の電圧を発生する波形発生器２５６とを備えて構成される。各スイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４は、エンハンスメント型のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００２７】
第１の駆動回路２５７は、直流電源電圧Ｖ１がスイッチ素子Ｔｒ１のソース電極に供給され、接地される接続点ａとの間に第１スイッチ回路２５１および第２スイッチ回路２５２の直列回路が接続される。第２の駆動回路２５８は、直流電源電圧Ｖ２がスイッチ素子Ｔｒ３のソース電極に供給され、接地される接続点ａとの間に第３スイッチ回路２５３および第４スイッチ回路２５４の直列回路が接続される。
【００２８】
第１スイッチ回路２５１のスイッチ素子Ｔｒ１と第３スイッチ回路２５３のスイッチ素子Ｔｒ３とは、ＰチャネルＦＥＴである。このため、スイッチ素子Ｔｒ１とスイッチ素子Ｔｒ３とは、駆動制御信号がローレベル（Ｌレベル）の場合にオン（閉）になる。また、第２スイッチ回路２５２のスイッチ素子Ｔｒ２と第４スイッチ回路２５４のスイッチ素子Ｔｒ４とは、ＮチャネルＦＥＴである。このため、スイッチ素子Ｔｒ２とスイッチ素子Ｔｒ４とは、駆動制御信号がハイレベル（Ｈレベル）の場合にオンになる。
【００２９】
そして、第１スイッチ回路２５１および第２スイッチ回路２５２の接続点ｃと、第３スイッチ回路２５３および第４スイッチ回路２５４の接続点ｄとの間に電気機械変換素子２１が接続され、Ｈブリッジ回路が構成される。
【００３０】
波形発生器２５５から出力される第１駆動信号Ｓｄ１は、第１スイッチ素子Ｔｒ１および第２スイッチ素子Ｔｒ２のゲート電極に印加され、波形発生器２５６から出力される第２駆動信号Ｓｄ２は、第３スイッチ素子Ｔｒ３および第４スイッチ素子Ｔｒ４のゲート電極に印加される。第１駆動信号Ｓｄ１および第２駆動信号Ｓｄ２は、所定のデューティー比Ｄの矩形波電圧である。
【００３１】
直流電源電圧Ｖ１、Ｖ２は、電気機械変換素子２１に印加される矩形波の駆動電圧における大きさ（振幅）を決める値である。直流電源電圧Ｖ１は、第１駆動信号Ｓｄ１に対応する第１駆動電圧Ｖｄ１となり、直流電源電圧Ｖ２は、第２駆動信号Ｓｄ２に対応する第２駆動電圧Ｖｄ２となる。第１駆動電圧Ｖｄ１および第２駆動電圧Ｖｄ２は、第１駆動信号Ｓｄ１および第２駆動信号Ｓｄ２とは逆位相の電圧で、それぞれ電気機械変換素子２１に印加される。
【００３２】
ここで、駆動回路２５を低コスト化、小型化を図る観点から、直流電源電圧Ｖ１、Ｖ２をＶ１＝Ｖ２＝Ｖｐと同一にすることによって電源を統一してもよい。
【００３３】
図１に戻って、部材センサ２７は、移動部材２４の移動可能範囲内に配設されており、ＭＲＥ（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　Ｅｆｆｅｃｔ）素子やＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）素子などのセンサにより構成されている。移動部材２４の現在位置が部材センサ２７により検出されることで移動部材２４を制御目標位置に移動させる制御が可能となる。基端センサ２８および先端センサ２９は、フォトインタラプタなどのセンサにより構成され、移動部材２４が移動可能範囲内を越えて移動することを防止可能な位置に配設される。
【００３４】
制御回路２６は、駆動装置１０の全体の制御を行う回路であり、演算処理を行う中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、以下、「ＣＰＵ」と略記する。）、処理プログラムとデータとが格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）およびデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えて構成される。特に、ＲＯＭには、駆動電圧の基本駆動周波数および移動部材２４の移動速度と駆動電圧を特定する物理量のうち操作量となる操作物理量との関係を示すルックアップテーブル（以下、「ＬＵテーブル」と略記する。）が記憶される。ＬＵテーブルは、駆動電圧の物理量のうち操作量として制御される物理量ごとに後述する方法によって作成され、例えば、操作量が電圧値である場合には移動部材２４の移動速度と駆動電圧の電圧値との関係を示す電圧ＬＵテーブル、操作量が周波数である場合には移動部材２４の移動速度と駆動電圧の周波数との関係を示す周波数ＬＵテーブル、および、駆動電圧が矩形波の場合であって操作量がデューティー比Ｄである場合には移動部材２４の移動速度と駆動電圧のデューティー比Ｄとの関係を示すＤＬＵテーブルである。ＲＯＭには、これらのうち少なくとも１つのＬＵテーブルが記憶される。複数のＬＵテーブルを記憶して適宜に切り換えてもよい。
【００３５】
制御回路２６は、移動部材２４を所望の速度状態で所望の位置に移動させるために駆動回路２５の動作を指示する外部信号、部材センサ２７、基端センサ２８および先端センサ２９の検出出力が入力され、これら入力に基づいてＬＵテーブルを参照して移動速度を決定し、移動部材２４が決定された移動速度で指示された移動位置となるように、駆動回路２５の波形発生器２５５、２５６に制御信号を出力する。
【００３６】
（駆動原理）
基本駆動周波数の決定方法およびＬＵテーブルの作成方法を説明する前に、まず、駆動装置１０の駆動原理を説明する。
【００３７】
図４は、駆動装置の駆動原理を説明するための図である。図４（Ａ）は、移動部材２４を正方向に移動させる場合において、駆動回路２５から電気機械変換素子２１に出力される駆動電圧の電圧波形を示す図であり、図４（Ｂ）は、これに対応する電気機械変換素子２１の伸縮による変位を示す図である。また、図４（Ｃ）は、移動部材２４を逆方向に移動させる場合において、駆動回路２５から電気機械変換素子２１に出力される駆動電圧の電圧波形を示す図であり、図４（Ｄ）は、これに対応する電気機械変換素子２１の伸縮による変位を示す図である。
【００３８】
ここで、正方向とは、移動部材２４が電気機械変換素子２１から駆動部材２３の先端部（板ばね３２によって付勢される端部）に向う方向であり、逆方向とは、逆に、移動部材２４が駆動部材２３のこの先端部から電気機械変換素子２１に向う方向である。また、電気機械変換素子２１の伸縮による変位は、レーザドップラー振動計により測定した。
【００３９】
図４（Ａ）に示すようなデューティー比Ｄ３：７の矩形波状の駆動電圧が電気機械変換素子２１に印加された場合には、電気機械変換素子２１の変位は、図４（Ｂ）に示すように緩慢な立ち上がり部Ｔａと急峻な立下り部Ｔｂとを有する鋸歯形状となることが確認された。一方、図４（Ｃ）に示すようなデューティー比Ｄ７：３の矩形波状の駆動電圧が電気機械変換素子２１に印加された場合には、図４（Ｄ）に示すような電気機械変換素子２１の変位は、急峻な立ち上がり部Ｔｃと緩慢な立下り部Ｔｄとを有する鋸歯形状となることが確認された。
【００４０】
すなわち、電気機械変換素子２１の変位が図４（Ｂ）に示すような緩慢な立ち上がり部Ｔａでは、電気機械変換素子２１が緩やかに伸長し、移動部材２４が駆動部材２３と共に正方向に移動する。そして、電気機械変換素子２１の変位が図４（Ｂ）に示すような急峻な立ち下がり部Ｔｂでは、電気機械変換素子２１が急激に縮小し、駆動部材２３が逆方向に移動しても移動部材２４は、駆動部材２３上をスリップして略同位置に留まることになる。その結果、移動部材２４は、正方向に移動したことになる。したがって、図４（Ａ）に示す矩形波の駆動電圧が電気機械変換素子２１に繰り返し印加されることで、移動部材２４は、正方向に間欠的に移動することになる。逆方向の移動原理も同様である。
【００４１】
ここで、緩慢な立ち上がり部Ｔａにおいても移動部材２４と駆動部材２３とが必ずスリップしない状態である必要はなく、緩慢な立ち上がり部Ｔａにおいて移動部材２４が正方向に移動する正移動量から、急峻な立ち下がり部Ｔｂにおいて移動部材２４が逆方向に移動する逆移動量を差し引いた値が０より大きければ結果的に正方向に移動する。駆動電圧のデューティー比Ｄの変化に従って緩慢な立ち上がり部Ｔａの傾きと急峻な立ち下がり部Ｔｂの傾きとは変化するので、正移動量と逆移動量とは、駆動電圧のデューティー比Ｄの変化に因ることになる。したがって、移動部材２４を正方向に移動させるためには、駆動電圧のデューティー比Ｄは、（正移動量）−（逆移動量）＞０となるように設定すればよいことになる。また、駆動電圧が矩形波である場合だけでなく、正弦波である場合でも上述した鋸歯形状を実現できることが確認されている。
【００４２】
なお、デューティー比Ｄは、矩形波のハイレベルの時間をＴ１、ローレベルの時間をＴ２とすると、Ｔ１：Ｔ２である。
【００４３】
また、例えば、図４（Ａ）に示す駆動電圧が電気機械変換素子２１に印加された場合、電気機械変換素子２１の変位が鋸歯形状となるのは次のような理由による。矩形波は、基本波である正弦波と複数次の高調波とからなるものであるが、駆動電圧の駆動周波数ｆｄが電気機械変換素子２１の共振周波数ｆｒに対して０．３倍よりも大きく１．５倍よりも小さい場合（０．３×ｆｒ＜ｆｄ＜１．５×ｆｒ）、系における電気機械変換素子２１の共振周波数ｆｒの影響を受けて矩形波を形成している高調波成分のうち３次以上の高次高調波におけるゲインが大きく減衰し、電気機械変換素子２１に印加される駆動電圧が実質的に基本波と２次高調波とからなる波形（鋸歯形状の波形）を有するものとなるからである。基本波成分および２次高調波成分を有する電気機械変換素子２１の変位は、フーリエ逆変換することにより求めることができ、鋸歯形状を呈することがわかる。
【００４４】
一方、駆動電圧のデューティー比Ｄの或る値を境にして移動部材２４の移動方向が正方向と逆方向間で反転するのは、そのデューティー比Ｄに対応して基本波に対する２次高調波の位相がずれ、基本波と２次高調波とからなる鋸歯形状における立ち上がり部Ｔａ（Ｔｃ）の傾斜と立ち下り部Ｔｂ（Ｔｄ）の傾斜が変化するからである。すなわち、より具体的にはデューティー比Ｄが０．０５＜Ｄ＜０．４５にある場合には移動部材２４は正方向に移動し、０．５５＜Ｄ＜０．９５にある場合には移動部材２４は逆方向に移動する。
【００４５】
ここで、支持部材２２および駆動部材２３が固着された状態での電気機械変換素子２１の共振周波数ｆｒは、次の数１により求めた。
【００４６】
【数１】
2004056878.tif 000003
【００４７】
この数１におけるｆｒ０は電気機械変換素子２１の両電極間におけるフリー共振周波数（電気機械変換素子２１事態の電極間方向における共振周波数）、ｍｐは、電気機械変換素子２１の質量、ｍｆは駆動部材２３の質量をそれぞれ表している。なお、支持部材２２の質量は、共振系における電気機械変換素子２１の共振周波数ｆｒに関係するが、支持部材２２の質量は、電気機械変換素子２１および駆動部材２３の各質量を加算したものに比べて十分大きな値であり、共振周波数ｆｒに与える影響は小さいので演算パラメータとして考慮する必要がない。また、移動部材２４は、電気機械変換素子２１の共振時には駆動部材２３に対して滑りを生じて実質的に共振系の要素として考慮する必要はないので、数１の演算パラメータとしては含まれない。
【００４８】
以上、移動部材２４が移動することができる共振周波数ｆｒと駆動周波数ｆｄとの関係（０．３×ｆｒ＜ｆｄ＜１．５×ｆｒ）および移動方向の関係は、実験によって確認された事項であり、駆動装置１０の駆動原理と共に、本特許出願の出願人と同一の出願人である特開２００１−２１１６６９号公報に開示した。
【００４９】
このような基礎的な見地の基にさらに以下の解析を行い、基本駆動周波数および各ＬＵテーブルを得た。
【００５０】
（基本駆動周波数の決定）
まず、駆動周波数の変化に対する速度の変化の特性を調べた。
【００５１】
図５は、駆動周波数−速度特性を示す図である。図５の横軸はｋＨｚ単位で示す駆動電圧の駆動周波数であり、横軸はｍｍ／ｓ単位で示す移動部材２４の移動速度である。
【００５２】
本解析は、駆動周波数を５０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで変化させた場合において正方向および逆方向について移動部材２４の速度を調べた。正方向の場合には駆動電圧は、デューティー比Ｄ３：７の矩形波とし、逆方向の場合には駆動電圧は、デューティ比Ｄ７：３の矩形波とした。速度は、所定距離間を移動する時間を計測することによって平均速度を求めた。図５において、正方向の場合における速度を波線で示し、逆方向の場合における速度を実線で示す。
【００５３】
図５から分かるように、本解析に使用した駆動装置１０は、少なくとも駆動周波数５０ｋＨｚから約９７ｋＨｚの間で移動部材２４を駆動することができる。移動部材２４の速度は、駆動周波数が５０ｋＨｚから１００ｋＨｚへ変化するに従って概略的には略台形状に変化し、その間に共振状態および反共振状態がある。すなわち、移動部材２４は、駆動周波数５０ｋＨｚにおいて約３．５ｍｍ／ｓの速度であり、駆動周波数約５５ｋＨｚで共振状態となって約１１．０ｍｍ／ｓの速度なる。続いて、駆動周波数約５７ｋＨｚで反共振状態となって約９．５ｍｍ／ｓまで速度が遅くなる。続いて、駆動周波数約６２．５ｋＨｚで共振状態となって約１９．３ｍｍ／ｓまで速度が速くなる。続いて、駆動周波数約６５ｋＨｚから約６９ｋＨｚの間に約１４．０ｍｍ／ｓの速度がほぼ一定の状態の後に駆動周波数略７０ｋＨｚの小さなピークが見られるものの、駆動周波数約７２ｋＨｚで反共振状態となって約１１．４ｍｍ／ｓまで速度が遅くなる。続いて、駆動周波数約７５ｋＨｚで約１６．０ｍｍ／ｓまで速度が速くなり、その後、駆動周波数約８５ｋＨｚまで小さな変動があるものの約１６．０ｍｍ／ｓの速度で一定状態となる。そして、駆動周波数約８９．８ｋＨｚで反共振状態となって約１０ｋＨｚｍｍ／ｓまで遅くなる。続いて、駆動周波数約９３．５ｋＨｚで共振状態となって約１７．５ｍｍ／ｓまで速度が速くなり、駆動周波数約９８ｋＨｚで速度が０ｍｍ／ｓとなる。また、駆動周波数に対する速度の変化は、逆方向の場合の方が正方向の場合に比べて速度が速いものの、正方向と逆方向とでほぼ同様である。
【００５４】
図５に示すように、移動部材２４の速度は、駆動周波数約６５ｋＨｚから約６９ｋＨｚの間および駆動周波数約７５ｋＨｚから約８５ｋＨｚの間では、それぞれ約１４．０ｍｍ／ｓおよび約１６．０ｍｍ／ｓでほぼ一定の状態となっている。したがって、駆動周波数約６５ｋＨｚから約６９ｋＨｚの間や駆動周波数約７５ｋＨｚから約８５ｋＨｚの間のような駆動周波数範囲で駆動装置１０を動作させれば、駆動装置１０は、駆動周波数の変動に対して安定的な速度で移動部材２４を移動させることができる。
【００５５】
一方、図５から分かるように、共振状態の駆動周波数と反共振状態の駆動周波数との間では、速度は、駆動周波数に対して略直線的に変化することも分かる。特に、駆動周波数約５７ｋＨｚから約６２．５ｋＨｚの間では、正方向と逆方向とがほぼ完全に一致して略直線的に変化している。
【００５６】
図５から分かるように、第１の実施形態における駆動装置１０は、基本駆動周波数を共振周波数に設定して共振周波数で駆動させるようにすると、駆動周波数の僅かな変動に対して大きく速度が変化してしまう。特に、共振周波数である約９３．５ｋＨｚで駆動装置１０を駆動するとすると、駆動周波数が約９２．５ｋＨｚに変動すると速度は約２５ｍｍ／ｓから約２０ｍｍ／ｓに大きく変動し、駆動周波数が約９４．５ｋＨｚに変動すると速度は約２５ｍｍ／ｓから約１５ｍｍ／ｓに大きく変動してしまう。
【００５７】
したがって、本発明に係る第１の実施形態では、完全共振周波数を外した周波数で駆動するように基本駆動周波数を設定する。例えば、基本駆動周波数を６０ｋＨｚや６８ｋＨｚや８０ｋＨｚなどに設定する。特に、図５から分かるように、基本駆動周波数を約６５ｋＨｚから約６９ｋＨｚの間および約７５ｋＨｚから約８５ｋＨｚの間に設定すると、駆動周波数の変動に対して安定的な速度で（速度の変動が少なく）移動部材２４を移動させることができるので、好適である。
【００５８】
ここで、基本駆動周波数とは、特定の駆動対象物、特定の温度、特定の駆動電圧値および矩形波の場合には特定の駆動電圧のデューティー比の条件下において、駆動装置１０が搭載される機器の仕様から決定される移動部材２４の速度を達成するために必要とされる駆動電圧の周波数である。
【００５９】
（電圧ＬＵテーブルの作成）
次に、可動部負荷の変化に対する速度の変化の特性を駆動電圧の電圧値を変化させて調べた。この場合も駆動電圧は、正方向の場合にはデューティー比Ｄ３：７の矩形波であり、逆方向の場合にはデューティー比７：３の矩形波である。
【００６０】
図６は、可動部負荷−速度特性を示す図である。図６Ａは、横軸がｍＮ単位で示す負荷、縦軸がｍｍ／ｓ単位で示す速度のグラフであり、図６Ｂは、測定数値である。可動部負荷は、移動部材２４に駆動対象物、例えば、手ぶれ補正用レンズを取り付けるなどした場合における、駆動装置１０にかかる全体負荷である。ここで、図６は、逆方向の測定結果であるが、正方向においても同様な結果が得られる。
【００６１】
図６から分かるように、移動部材２４の速度は、４Ｖ、４．５Ｖおよび５Ｖの各駆動電圧において、可動部負荷に対して略直線的に変化する。すなわち、駆動電圧４Ｖにおいて、速度は、可動部負荷が０ｍＮから約２００ｍＮに変化するに従って約１９．４ｍｍ／ｓから約６．８６ｍｍ／ｓに略直線的に変化する。駆動電圧４．５Ｖにおいて、速度は、可動部負荷が０ｍＮから約２５０ｍＮに変化するに従って約２４．０ｍｍ／ｓから６．２３ｍｍ／ｓに略直線的に変化する。駆動電圧５Ｖにおいて、速度は、可動部負荷が０ｍＮから２５０ｍＮに変化するに従って約２８．９ｍｍ／ｓから約１０．４ｍｍ／ｓに略直線的に変化する。そして、各電圧における可動部負荷−速度特性は、略平行となっている。すなわち、移動部材２４に駆動対象物３０が設置され所定の負荷状態となった場合において、電圧値を変化させることによって速度を変化させることができる。
【００６２】
したがって、電圧ＬＵテーブルの作成は、移動部材２４に駆動対象物３０を設置して所定の負荷状態とし、移動部材２４の移動速度と駆動電圧の電圧値との関係を実測すればよい。例えば、負荷が約１０１．１ｍＮである場合には、電圧ＬＵテーブルは、（速度、電圧値）と表記すれば、（１４．０ｍｍ／ｓ、４Ｖ）、（１８．５ｍｍ／ｓ、４．５Ｖ）および（２３．２ｍｍ／ｓ、５Ｖ）と作成される。
【００６３】
（ＤＬＵテーブルの作成）
次に、可動部負荷を一定にした場合において、駆動周波数の変化に対する速度の変化の特性を駆動電圧のデューティー比Ｄを変化させて調べた。
【００６４】
図７は、駆動周波数−速度特性を示す図である。図７の横軸はｋＨｚ単位で示す駆動電圧の駆動周波数であり、横軸はｍｍ／ｓ単位で示す移動部材２４の移動速度である。また正方向の結果を波線で示し、逆方向の結果を実線で示す。駆動周波数の変化に対する速度の変化の特性は、駆動電圧のデューティー比Ｄが、３：７（図７▲１▼）、２．５：７．５（図７▲２▼）および２：８（図７▲３▼）の各場合について調べた。
【００６５】
図７において、デューティー比Ｄが３：７の場合における移動部材２４の速度変化は、図５で説明した通りであるので、その説明を省略する。
【００６６】
デューティー比２．５：７．５の場合について説明する。図７から分かるように、デューティー比２．５：７．５における駆動周波数−速度特性は、デューティー比３：７における駆動周波数−速度特性とほぼ同様のプロファイルを示すが、この場合は、共振状態と反共振状態とは、デューティー比３：７に比べて不明瞭となっている。すなわち、本解析に使用した駆動装置１０は、少なくとも駆動周波数５０ｋＨｚから約９７ｋＨｚの間で移動部材２４を駆動することができる。移動部材２４の速度は、駆動周波数が５０ｋＨｚから１００ｋＨｚへ変化するに従って概略的には略台形状に変化し、その間に共振状態および反共振状態がある。移動部材２４は、駆動周波数５０ｋＨｚにおいて約５．０ｍｍ／ｓの速度であり、駆動周波数約５５ｋＨｚで共振状態となって約８．４ｍｍ／ｓの速度なる。続いて、駆動周波数約５７ｋＨｚで反共振状態となって約７．０ｍｍ／ｓまで速度が遅くなる。続いて、駆動周波数約６２．５ｋＨｚで共振状態となって約１５．２ｍｍ／ｓまで速度が速くなる。続いて、駆動周波数約６５ｋＨｚから約６９ｋＨｚの間に約１１．４ｍｍ／ｓの速度がほぼ一定の状態が見られるものの、駆動周波数約７０ｋＨｚの約９．１ｍｍ／ｓまで速度が遅くなる。ここから駆動周波数約８９．８ｋＨｚでまで小さな変動があるものの約１１．０ｍｍ／ｓの速度で一定状態となる。続いて、駆動周波数約９３．５ｋＨｚで共振状態となって約１１．８ｍｍ／ｓまで速度が速くなり、駆動周波数約９８ｋＨｚで速度が０ｍｍ／ｓとなる。また、駆動周波数に対する速度の変化は、逆方向の場合の方が正方向の場合に比べて速度が速いものの、正方向と逆方向とでほぼ同様である。
【００６７】
一方、デューティー比２：８の場合について説明すると、図７から分かるように、本解析に使用した駆動装置１０は、少なくとも駆動周波数５０ｋＨｚから約７４ｋＨｚの間と駆動周波数約８６ｋＨｚから約９０ｋＨｚの間とで移動部材２４を駆動することができる。この場合は、共振状態と反共振状態とは、デューティー比３：７に比べてさらに不明瞭となっている。すなわち、移動部材２４の速度は、駆動周波数が５０ｋＨｚから約７１ｋＨｚへ変化するに従って多少の変動を伴いながら概略的には略逆Ｕ字形状に変化し、ピークは、駆動周波数約６１ｋＨｚで約１０．７ｍｍ／ｓの速度である。駆動周波数約７１で０ｍｍ／ｓの速度となり、駆動周波数約７２．５ｋＨｚで約５ｍｍ／ｓの速度のピークとなり、駆動周波数約７４ｋＨｚで再び０ｍｍ／ｓの速度となる。その後、駆動周波数約８６ｋＨｚまで０ｍｍ／ｓの速度状態が続き、駆動周波数約８８ｋＨｚで約４．３ｍｍ／ｓの速度のピークとなり、駆動周波数約９０ｋＨｚで再び０ｍｍ／ｓの速度となる。また、駆動周波数に対する速度の変化は、逆方向の場合の方が正方向の場合に比べて速度が速いものの、正方向と逆方向とでほぼ同様である。
【００６８】
図７から分かるように、駆動周波数約６０ｋＨｚから約６５ｋＨｚの間では、移動部材２４の速度は、デューティー比Ｄの変化に対して略直線的に変化している。例えば、駆動周波数が６２ｋＨｚにおいて、速度は、デューティー比が２：８、２．５：７．５、３：７に変化するに従って、約１０ｍｍ／ｓ、約１５ｍｍ／ｓ、約１９．０ｍｍ／ｓに略直線的に変化している。
【００６９】
したがって、ＤＬＵテーブルの作成は、移動部材２４に駆動対象物３０を設置して所定の負荷状態とし、移動部材２４の移動速度と駆動電圧のデューティー比との関係を実測する。そして、移動部材２４の速度がデューティー比Ｄの変化に対して略直線的に変化している駆動周波数を調べ、該駆動周波数を基本駆動周波数に決定し、該駆動周波数における移動部材２４の移動速度と駆動電圧のデューティー比との関係を採用する。例えば、基本駆動周波数を６２ｋＨｚとすれば、ＤＬＵテーブルは、（速度、デューティー比Ｄ）と表記して、（１０ｍｍ／ｓ、２：８）、（１５ｍｍ／ｓ、２．５：７．５）および（１９．０ｍｍ／ｓ、３：７）と作成される。
【００７０】
（周波数ＬＵテーブルの作成）
図５および図７に戻って、これらの図を見ると分かるように、移動部材２４の移動速度は、駆動周波数の関数となっている。よって、基本駆動周波数から周波数をシフト（変更）することで、速度を制御することができる。そして、フィードバックサーボを行うことを考慮すれば、周波数の変動に対して速度の変動が少ないことが望ましい。したがって、例えば、駆動電圧のデューティー比を正方向３：７で逆方向７：３とし基本駆動周波数を５８ｋＨｚとすれば、周波数ＬＵテーブルは、（速度、周波数）と表記して、（３．５ｍｍ／ｓ、５０ｋＨｚ）および（１７ｍｍ／ｓ、６０ｋＨｚ）と作成される。なお、基本駆動周波数との差分として周波数ＬＵテーブルを作成して、（３．５ｍｍ／ｓ、−８ｋＨｚ）および（１７ｍｍ／ｓ、＋２ｋＨｚ）と作成してもよい。
【００７１】
（第１の実施形態の動作）
次に、第１の実施形態における駆動装置１０の動作について説明する。
【００７２】
移動部材２４の移動速度を駆動電圧の電圧値によって制御する場合には、基本駆動周波数および電圧ＬＵテーブルを制御回路２６のＲＯＭに記憶させる。
【００７３】
制御回路２６は、外部信号から目標速度と目標位置とが指示されると、部材センサ２７より入力される信号から現在位置を判断する。次に、制御回路２６は、現在位置と目標位置とを比較することによって、移動部材２４を正方向に移動させるか逆方向に移動させるかを判断する。判断の結果、制御回路２６は、移動部材２４を正方向に移動させる場合には駆動電圧のデューティー比Ｄを３：７に設定し、移動部材２４を逆方向に移動させる場合には駆動電圧のデューティー比Ｄを７：３に設定する。次に、制御回路２６は、電圧ＬＵテーブルを参照して目標速度に対応する電圧値を判断する。次に、制御回路２６は、基本駆動周波数、設定したデューティー比Ｄおよび判断した電圧値となるように駆動回路２５を制御すべく制御信号を駆動回路２５に出力する。その結果、駆動回路２５は、制御信号に基づいて電気機械変換素子２１に制御された駆動電圧を印加し、移動部材２４が目標速度で目標位置に向かって移動する。そして、制御回路２６は、再び部材センサ２７から信号を受信して移動部材２４の現在位置を取得する。次に、制御回路２６は、現在位置が目標位置に一致した場合には駆動回路２５を停止させるべく駆動回路２５に制御信号を出力し、現在位置が目標位置に一致しない場合には再び上述の制御を行う。このように電圧ＬＵテーブルを参照することによって目標速度で移動部材２４を移動させると共に、フィードバック制御を行うことによって移動部材２４を目標位置に移動させる。
【００７４】
そして、移動部材２４の移動速度を駆動電圧のデューティー比Ｄによって制御する場合には、基本駆動周波数、駆動電圧の電圧値およびＤＬＵテーブルを制御回路２６のＲＯＭに記憶させる。
【００７５】
制御回路２６は、外部信号から目標速度と目標位置とが指示されると、ＤＬＵテーブルを参照して目標速度に対応するデューティー比Ｄを判断する。次に、制御回路２６は、部材センサ２７より入力される信号から現在位置を判断する。次に、制御回路２６は、現在位置と目標位置とを比較することによって、移動部材２４を正方向に移動させるか逆方向に移動させるかを判断する。制御回路２６は、判断したデューティー比Ｄと方向に基づいてデューティー比Ｄを決定する。例えば、デューティー比Ｄが２：８に判断された場合、制御回路２６は、移動部材２４を正方向に移動させる場合には駆動電圧のデューティー比Ｄを２：８に設定し、移動部材２４を逆方向に移動させる場合には駆動電圧のデューティー比Ｄを８：２に設定する。次に、制御回路２６は、基本駆動周波数、電圧値、設定したデューティー比Ｄとなるように駆動回路２５を制御すべく制御信号を駆動回路２５に出力する。その結果、駆動回路２５は、制御信号に基づいて電気機械変換素子２１に制御された駆動電圧を印加し、移動部材２４が目標速度で目標位置に向かって移動する。そして、制御回路２６は、再び部材センサ２７から信号を受信して移動部材２４の現在位置を取得する。次に、制御回路２６は、現在位置が目標位置に一致した場合には駆動回路２５を停止させるべく駆動回路２５に制御信号を出力し、現在位置が目標位置に一致しない場合には再び上述の制御を行う。このようにＤＬＵテーブルを参照することによって目標速度で移動部材２４を移動させると共に、フィードバック制御を行うことによって移動部材２４を目標位置に移動させる。
【００７６】
さらに、移動部材２４の移動速度を駆動電圧の周波数によって制御する場合には、基本駆動周波数、デューティー比Ｄ、電圧値および周波数ＬＵテーブルを制御回路２６のＲＯＭに記憶させる。
【００７７】
制御回路２６は、外部信号から目標速度と目標位置とが指示されると、部材センサ２７より入力される信号から現在位置を判断する。次に、制御回路２６は、現在位置と目標位置とを比較することによって、移動部材２４を正方向に移動させるか逆方向に移動させるかを判断する。制御回路２６は、判断結果に応じてデューティー比Ｄを設定する。次に、制御回路２６は、周波数ＬＵテーブルを参照して目標速度に対応する駆動周波数を判断する。次に、制御回路２６は、駆動周波数、設定したデューティー比Ｄおよび判断した電圧値となるように駆動回路２５を制御すべく制御信号を駆動回路２５に出力する。なお、周波数ＬＵテーブルが基本駆動周波数と駆動周波数との差分で作成されている場合には、制御回路２６は、基本駆動周波数を差分だけ変更させ、設定したデューティー比Ｄおよび判断した電圧値となるように駆動回路２５を制御すべく制御信号を駆動回路２５に出力する。その結果、駆動回路２５は、制御信号に基づいて電気機械変換素子２１に制御された駆動電圧を印加し、移動部材２４が目標速度で目標位置に向かって移動する。そして、制御回路２６は、再び部材センサ２７から信号を受信して移動部材２４の現在位置を取得する。次に、制御回路２６は、現在位置が目標位置に一致した場合には駆動回路２５を停止させるべく駆動回路２５に制御信号を出力し、現在位置が目標位置に一致しない場合には再び上述の制御を行う。このように周波数ＬＵテーブルを参照することによって目標速度で移動部材２４を移動させると共に、フィードバック制御を行うことによって移動部材２４を目標位置に移動させる。
【００７８】
このように第１の実施形態に係る駆動装置１０は、駆動電圧の周波数が基本駆動周波数に設定されるので、共振状態が維持され効率よく駆動される。そして、第１の実施形態に係る駆動装置１０は、駆動電圧を特定する電圧値、デューティー比Ｄおよび駆動周波数のうち１つを操作物理量として調整するので、移動部材２４を所定の速度に設定することができる。さらに、第１の実施形態に係る駆動装置１０は、フィードバック制御によって移動部材２４の位置も制御することができる。
【００７９】
なお、実験に用いた駆動装置１０は、駆動対象物３０に応じて解析した結果に基づいて作成したＬＵテーブルを制御回路２６のＲＯＭに格納し、処理プログラムを駆動装置１０が搭載される機器に合わせることで、そのまま機器に採用可能である。
【００８０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、手ぶれ補正用レンズを駆動する駆動装置として本発明に係る駆動装置を用いた実施形態であり、操作物理量として駆動電圧の電圧値を用いた実施形態である。
【００８１】
図８は、第２の実施形態における手ぶれ補正機能付きカメラの構成を概略的に示すブロック図である。
【００８２】
図８において、第２の実施形態における手ぶれ補正機能付きカメラは、カメラ本体１３および撮影レンズ１４を備えて構成される。カメラ本体１３は、Ｘ振れ検出ジャイロ４１、Ｙ振れ検出ジャイロ４２、振れ検出回路４３、振れ量検出回路４４、係数変換回路４５、レリーズ釦４６、シーケンスコントロール回路４７および制御回路４８を備える。撮影レンズ１４は、Ｙ方向位置センサ５１、Ｙ方向駆動アクチュエータ５２、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３、Ｘ方向位置センサ５４、駆動回路５５、温度センサ５６、手ぶれ補正レンズ５７および撮影光学系５８を備えて構成される。
【００８３】
まず、カメラ本体１３について説明する。Ｘ振れ検出ジャイロ４１は、カメラのＸ方向の振れを検出するジャイロセンサであり、Ｙ振れ検出ジャイロ４２は、カメラのＹ方向の振れを検出するジャイロセンサである。ジャイロセンサは、測定対象物（本実施形態ではカメラ）が振れによって回転した場合における振れの角速度を検出する。Ｘ方向とＹ方向は互いに直交する方向である。
【００８４】
Ｘ振れ検出ジャイロ４１が検出したＸ振れ角速度信号およびＹ振れ検出ジャイロ４１が検出したＹ振れ角速度信号は、振れ検出回路４３に入力される。振れ検出回路４３は、各角速度信号からノイズおよびドリフトを低減するためのフィルタ回路（ローパスフィルタおよびハイパスフィルタ）および各角速度信号を角度信号にそれぞれ変換するための積分回路などを備えて構成される。
【００８５】
振れ検出回路４３から出力される各角度信号は、振れ量検出回路４４に入力される。振れ量検出回路４４は、各角度信号を所定の時間間隔で取り込み、カメラのＸ方向の振れ量をｄｅｔｘ、Ｙ方向の振れ量をｄｅｔｙとして係数変換回路４５に出力する。
【００８６】
係数変換回路４５は、手ぶれ補正用レンズ５７の固体ばらつきや周囲温度に応じて補正しつつ、各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）を各方向の目標位置（ｐｘ，ｐｙ）に変換する。手ぶれ補正用レンズ５７の固体ばらつきは、例えば、カメラ本体の出荷時の検査において、実測値をカメラ本体に搭載されているメモリ（不図示）に記憶させる。温度特性も実測するなどして該メモリに記憶させる。
【００８７】
係数変換回路４５から出力された各方向の目標位置（ｐｘ、ｐｙ）および駆動周波数を示す各信号は、制御回路４８に入力される。制御回路４８は、所定の時間間隔で更新される各方向の目標位置（ｐｘ、ｐｙ）に手ぶれ補正用レンズ５７を移動させることができるように、移動速度を制御すべく後述の電圧ＬＵテーブルを参照して電圧値を演算する。電圧ＬＵテーブルは、上述のメモリに記憶される。そして、制御回路４８は、後述するように駆動周波数およびデューティー比Ｄを演算し、演算した電圧値と共に制御信号として撮影レンズ１４の駆動回路５５に出力する。
【００８８】
これら振れ量検出回路４４、係数変換回路４５および制御回路４８の動作は、シーケンスコントロール回路４７によって制御される。すなわち、シーケンスコントロール回路４７は、レリーズ釦４６が全押しされると、振れ量検出回路４４を制御することによって、各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）を取り込む（Ｓ１１）。次に、シーケンスコントロール回路４７は、係数変換回路４５を制御することによって、各方向の振れ量を各方向の目標位置（ｐｘ、ｐｙ）に変換させる（Ｓ１２）。次に、シーケンスコントロール回路４７は、制御回路４８を制御することにより、各方向の目標位置および駆動周波数に基づいて操作値を演算させる（Ｓ１３）。このようなＳ１１ないしＳ１３の動作を手ぶれを補正するために、レリーズ釦４６が全押しされ露光が終了するまでの期間中、所定間隔で繰り返し行われる。ここで、カメラの振れ、いわゆる手ぶれは、約１０Ｈｚの小振幅である筋肉の振動、３Ｈｚ以下の大振幅である体の揺れ、および、５Ｈｚ程度の大振幅であるレリーズ釦４６を操作する際に生じる振れが合成された振動であると言われている。このことから、本実施形態では例えば０．０００５秒間隔（２ｋＨｚ）で手ぶれ補正を行う。
【００８９】
なお、シーケンスコントロール回路４７は、レリーズ釦４６が半押しされると不図示の回路を用いて測光や被写体距離検出などの撮影の準備を行い、レリーズ釦４６が全押しされるとフォーカス調整用のレンズを駆動するなどして撮影を行う動作も行う。
【００９０】
次に、撮影レンズ１４について説明する。
【００９１】
温度センサ５６は、例えば、サーミスタなどであり、周囲温度を検出してカメラ本体１３の係数変換回路４５および制御回路４８に検出結果を出力する。検出結果は、温度による特性の変化を補正するために利用される。例えば、手ぶれ補正レンズ５７や各方向の位置センサ５１、５４の温度変化に対する補正、各方向のアクチュエータ５２、５３の基本駆動周波数、駆動電圧などの補正である。これらは、カメラ本体１３内の前述のメモリ（不図示）に各特性ごとに温度に対する補正値を示すＬＵテーブルを予め記憶させることで行う。
【００９２】
撮影光学系５８は、被写体からの被写体光を撮像面に結像させる。手ぶれ補正用レンズ５７は、手ぶれを補正するためのレンズである。
【００９３】
Ｙ方向位置センサ５１は、手ぶれ補正レンズ５７のＹ方向の位置を検出し、検出結果を駆動回路５５に出力する。Ｙ方向駆動アクチュエータ５２は、インパクト型圧電アクチュエータであり、駆動回路５５から出力される駆動電圧に従って手ぶれ補正レンズ５７をＹ方向に移動する。Ｘ方向位置センサ５４は、手ぶれ補正レンズ５７のＸ方向の位置を検出し、検出結果を駆動回路５５に出力する。Ｘ方向駆動アクチュエータ５３は、インパクト型圧電アクチュエータであり、駆動回路５５から出力される駆動電圧に従って手ぶれ補正レンズ５７をＸ方向に移動する。
【００９４】
Ｙ方向位置センサ５１およびＸ方向位置センサ５４は、例えば、赤外発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ）とスリットとを可動側に搭載させ、固定側にポジションセンサ（ＰＳＤ，Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ）を搭載させて構成される。Ｙ方向位置センサ５１およびＸ方向位置センサ５４の各出力は、制御回路４８に入力される。駆動回路５５は、カメラ本体１３の制御回路４８から出力された制御信号に基づいて後述するようにＹ方向駆動アクチュエータ５２およびＸ方向駆動アクチュエータ５３にそれぞれ駆動電圧を供給する。ここで、第２の実施形態では、駆動回路５５は、例えば、第１の実施形態で説明した図３や後述の図１３に示す駆動回路が利用される。
【００９５】
次に、手ぶれ補正レンズユニット１５の構成について説明する。
【００９６】
図９は、手ぶれ補正用レンズユニットの構成を概略的に示す図である。
【００９７】
図９において、手ぶれ補正レンズユニット１５は、Ｙ方向駆動アクチュエータ５２、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３、手ぶれ補正レンズ５７、土台６０、台板６１、レンズ枠６２、Ｙ方向スライド軸６４ｙ、Ｘ方向スライド軸６４ｘ、Ｙ方向スライドガイド６５ｙ、Ｘ方向スライドガイド６５ｘ、Ｙ方向サブガイド６６ｙおよびＸ方向サブガイド６６ｘを備えて構成される。
【００９８】
土台６０は、手ぶれ補正用レンズユニット１５の各部を搭載する部材である。土台６０は、撮影レンズ１４の鏡胴に固定される。Ｘ方向駆動アクチュエータ５３は、例えば、図２に示す素子固定式構造のインパクト型圧電アクチュエータ１１であり、土台６０の一方向に固定されて搭載される。Ｘ方向駆動アクチュエータ５３の移動部材５３４ｘ（図２における移動部材２４に相当する。）が移動する方向をＸ方向とする。
【００９９】
Ｘ方向スライドガイド６５ｘは、基部の両端に一対の凸形状のスライダを備えた略コ字形状をした動力伝達部材である。このＸ方向スライドガイド６５ｘの基部は、移動部材５３４ｘに固着され、一対のスライダの端部は、それぞれにおいて、一方の端部が基部に固着し、他方の端部が台板６１に固着している。そして、一対のスライダには、Ｘ方向スライド軸６５ｘが貫通する孔を有し、Ｘ方向スライド軸６５ｘに沿って移動可能となっている。Ｘ方向スライド軸６５ｘは、Ｘ方向スライドガイドがＸ方向スライド軸に沿って移動可能となるように土台６０と間隔を空けて、その両端部が土台６０に固着されている。一方、台板６１には、Ｘ方向スライドガイド６４ｘが固着されている側と対向する側にＸ方向サブガイド６６ｘのスライダが固着されている。Ｘ方向サブガイド６６ｘは、スライダとスライダ軸とからなる。Ｘ方向サブガイド６６ｘのスライダは、スライダ軸を貫通する孔を有し、このスライダ軸は、該スライダがスライダ軸に沿って移動可能となるように土台６０と間隔を空けて、その両端部が土台６０に固着されている。これによってＸ方向サブガイド６６ｘは、台板６１がＸ方向にスムーズに移動するようにＸ方向スライドガイド６５ｘを補助すると共に、光軸方向に台板６１が傾かないように支えている。
【０１００】
Ｙ方向駆動アクチュエータ５２は、例えば、図２に示す素子固定式構造のインパクト型圧電アクチュエータ１１であり、Ｘ方向と直交するように台板６１に固定されて搭載される。
【０１０１】
Ｙ方向スライドガイド６５ｙは、基部の両端に一対の凸形状のスライダを備えた略コ字形状をした動力伝達部材である。このＹ方向スライドガイド６５ｙの基部は、移動部材５２４ｙ（図２における移動部材２４に相当する。）に固着され、一対のスライダの端部は、それぞれにおいて、一方の端部が基部に固着し、他方の端部がレンズ枠６２に固着している。そして、一対のスライダには、Ｙ方向スライド軸６５ｙが貫通する孔を有し、Ｙ方向スライド軸６５ｙに沿って移動可能となっている。Ｙ方向スライド軸６５ｙは、Ｙ方向スライドガイドがＹ方向スライド軸に沿って移動可能となるように台板６１と間隔を空けて、その両端部が台板６１に固着されている。一方、レンズ枠６２には、Ｙ方向スライドガイド６４ｙが固着されている側と対向する側にＹ方向サブガイド６６ｙのスライダが固着されている。Ｙ方向サブガイド６６ｙは、スライダとスライダ軸とからなる。Ｙ方向サブガイド６６ｙのスライダは、スライダ軸を貫通する孔を有し、このスライダ軸は、該スライダがスライダ軸に沿って移動可能となるように台板６１と間隔を空けて、その両端部が台板６１に固着されている。これによってＹ方向サブガイド６６ｙは、レンズ枠６２がＹ方向にスムーズに移動するようにＹ方向スライドガイド６５ｙを補助すると共に、光軸方向にレンズ枠６２が傾かないように支えている。レンズ枠６２は、手ぶれ補正用レンズ５７を保持する保持部材である。
【０１０２】
このような構成によって、手ぶれ補正用レンズ５７は、制御回路４８による位置サーボ制御の基で、最適な制御（速度）状態で、Ｘ方向、Ｙ方向に連続的に追随制御しながら被写体光をそれぞれの方向に屈折する。その結果、手ぶれ補正が可能となる。
【０１０３】
次に、制御回路４８およびその周辺回路についてさらに説明する。
【０１０４】
図１０は、制御回路およびその周辺回路の構成を示すブロック図である。なお、手ぶれ補正は、Ｘ方向およびＹ方向について補正するので、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３を制御する構成およびＹ方向駆動アクチュエータ５２を制御する構成が必要である。これら両構成は同一であるので、図１０は、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３を制御する構成を示し、Ｙ方向駆動アクチュエータ５２を制御する構成については省略してある。以下の説明もＹ方向駆動アクチュエータ５２を制御する構成については省略する。
【０１０５】
図１０において、制御回路４８は、減算回路４８０、ＰＩＤ４８１、ＬＵテーブル回路４８２、ＤＡＣ４８３、ＰＷＭコントローラ４８４、ＰＷＭ回路４８５、駆動周波数決定回路４８６、単位変換回路４８７およびＡＤＣ４８８を備えて構成される。駆動回路５５は、電圧変更回路５５１およびＨブリッジ回路５５２を備えて構成され、Ｘ方向位置センサ５４は、ＩＲＥＤ５４１、ＰＳＤ５４２およびＰＳＤ信号処理回路５４３を備えて構成される。
【０１０６】
Ｘ方向駆動アクチュエータ５３の移動部材に取り付けられたＩＲＥＤ５４１の赤外線は、スリットを介してＰＳＤ５４２に入射される。ＰＳＤ５４２は、この赤外線を検出し、検出結果をＰＳＤ信号処理回路５４３に出力する。ＰＳＤ信号処理回路５４３は、検出結果を移動部材の現在位置ｐｘｎ、すなわち、手ぶれ補正用レンズ５７の現在位置ｐｘｎを示すアナログ電圧になるように処理して、該アナログ電圧を制御回路４８のＡＤＣ４８８に出力する。
【０１０７】
ＡＤＣ４８８は、アナログ・ディジタル変換回路であり、手ぶれ補正用レンズ５７の現在位置ｐｘｎを示すアナログ電圧を１０ビット（ｂｉｔ）のディジタル信号に変換し、単位変換回路４８７に出力する。単位変換回路４８７は、係数変換回路４５から入力された目標位置ｐｘと同じ単位になるように、ディジタル信号に変換された現在位置を示す信号を定倍（Ｋｐｓ倍）する。Ｋｐｓ倍された現在位置を示す信号は、駆動周波数決定回路４８６と目標位置ｐｘを示す信号が入力される減算回路４８０とに入力される。
【０１０８】
駆動周波数決定回路４８６は、特定の条件下における駆動周波数であるアクチュエータの基本駆動周波数を基に、手ぶれ補正用レンズ５７の固体ばらつきおよび温度特性を考慮して、駆動周波数を演算する。すなわち、駆動周波数決定回路４８６は、手ぶれ補正用レンズ５７の固体ばらつきおよび周囲温度に応じて基本駆動周波数を補正して駆動周波数を演算する。駆動周波数における手ぶれ補正用レンズ５７の固体ばらつきは、例えば、カメラ本体の出荷時の検査において補正値を実測するなどして補正値をカメラ本体に搭載されている前述のメモリ（不図示）に記憶させる。駆動周波数の温度特性も実測などすることによって温度補正テーブルとして基本駆動周波数の補正値を温度ごとに該メモリに記憶させる。駆動周波数決定回路４８６で演算された駆動周波数を示す信号は、ＰＷＭコントローラ４８４に入力される。このように駆動周波数決定回路４８６によって基本駆動周波数が補正されるので、手ぶれ補正用レンズ５７の固体ばらつきや温度変化があった場合でも、適切な基本駆動周波数となる。
【０１０９】
一方、係数変換回路４５から制御回路４８に入力された目標位置ｐｘを示す信号は、減算回路４８０で現在位置ｐｘｎを示す信号で減算される。減算された制御偏差信号は、ＰＩＤ４８１に入力される。ＰＩＤ４８１は、目標位置ｐｘと現在位置ｐｘｎとの差に対して最適な操作値となるように、比例、微分、積分のゲインを決定する。このゲインで増幅された制御偏差信号は、ＰＩＤ４８１からＬＵテーブル回路４８２とＰＷＭコントローラ４８４に入力される。
【０１１０】
ＬＵテーブル回路４８２は、メモリ内の電圧ＬＵテーブルを参照して、制御偏差信号に応じて駆動電圧の直流電源電圧Ｖｐの電圧値を決定する。決定された駆動電圧の電圧値は、ＤＡＣ４８３に入力される。ここで、ＬＵテーブル回路４８２は、比例ゲイン、微分ゲイン（高周波成分のゲイン）などでは設定が困難な、非線形部分のゲインを設定する。例えば、本駆動装置の場合では、０〜１．５Ｖを印加しても摩擦によって動作しない不感帯に対応する観点から、その値の制御値が入力されても１．５Ｖを出力すると共に、駆動装置の耐久性を確保する観点から駆動装置の不要な高温化を避けるため、印加電圧の最大値を制限する。このＬＵテーブルは、例えば、図１１に示す特性を実現するようにテーブル化される。すなわち、入力電圧が−５．５Ｖ以下の場合では出力電圧が−５．５で一定となるように、入力電圧が−５．５Ｖ以上０Ｖ未満では（出力電圧）＝（４／５．５）×（入力電圧）−１．５の比例関係になるように、入力電圧が０Ｖ以上５．５Ｖ以下では（出力電圧）＝（４／５．５）×（入力電圧）＋１．５の比例関係になるように、そして、入力電圧が５．５Ｖ以上では出力電圧が５．５Ｖで一定となるように、テーブル化される。
【０１１１】
ＤＡＣ４８３は、ディジタル・アナログ変換回路であり、この駆動電圧の電圧値を８ビットでアナログ電圧に変換し、駆動回路５５に入力する。これによって、駆動回路が図１３に示す回路である場合に、直流電源電圧ＶｐがＬＵテーブル回路４８２で決定された駆動電圧の電圧値に変更される。これによって、シャッターが開いて被写体像を撮像（露光）している間、手ぶれ補正が実施されるように、移動部材、すなわち、手ぶれ補正用レンズ５７は所定の時間間隔で連続的に移動し続ける。
【０１１２】
また、ＰＷＭコントローラ４８４は、ＰＩＤ４８１からの制御偏差信号の符号に応じて手ぶれ補正用レンズ５７の移動方向を決定し、これに応じてデューティー比Ｄを正方向の場合は３：７に、逆方向の場合は７：３に設定する。ＰＷＭコントロール４８４は、駆動周波数決定回路４８６で演算された駆動周波数で、かつ、設定したデューティー比Ｄで矩形波電圧を発生させるように制御信号をＰＷＭ回路４８５に出力する。ＰＷＭ回路４８５は、この状態の矩形波の駆動電圧を発生させ、駆動回路５５のＨブリッジ回路５５２に供給する。Ｈブリッジ回路５５２は、例えば、図３または図１３に示す回路が利用される。
【０１１３】
Ｘ方向駆動アクチュエータ５３の電気機械変換素子は、このＨブリッジ回路５５２によって駆動され、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３は、手ぶれ補正用レンズ５７を所定の速度で目標位置に向かって移動させる。そして、制御回路４８は、最新の目標位置ｘｐ、現在位置ｘｐｎの差に対してＰＩＤ回路４８１、ＬＵＴ４８２およびＤＡＣ４８４で最適な印加電圧をＨブリッジ回路５５２に印加すると共に、駆動周波数決定回路４８６、ＰＷＭコントローラ４８４およびＰＷＭ回路４８５からＨブリッジ回路５５２に最適な駆動パルス信号を供給し続けることで、手ぶれ補正レンズ５７を連続的に駆動し、シャッターが開いている間は、手ぶれ補正を連続的に行うことが可能となる。
【０１１４】
次に、第２の実施形態における手ぶれ補正機能付きカメラの動作について説明する。
【０１１５】
撮影者によってレリーズ釦４６が全押しされると、手ぶれを補正するために、シーケンスコントロール回路４７は、Ｘ振れ検出ジャイロ４１およびＹ振れ検出ジャイロ４２がそれぞれ検出した各方向の角速度を振れ量検出回路４４および係数変換回路４５を用いて、手ぶれ補正用レンズ５７を移動させるべき各方向の目標位置（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号に変換させ、制御回路４８に入力させる。
【０１１６】
Ｘ方向駆動アクチュエータ５３とＹ方向駆動アクチュエータ５２との動作は、同様なので、以下、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３の動作を説明する。
【０１１７】
制御回路４８は、Ｘ方向位置センサ５４から手ぶれ補正用レンズ５７の現在位置ｐｘｎを示す信号を取得する。現在位置ｐｘｎを示す信号は、ＡＤＣ４８８でディジタル信号に変換され、そして、単位変換回路４８７で目標位置ｐｘを示す信号と同じ単位に変換される。変換された現在位置ｐｘｎを示す信号は、駆動周波数決定回路４８６および目標位置ｐｘを示す信号と減算する減算回路４８０に入力される。
【０１１８】
減算回路４８０は、目標位置ｐｘから現在位置ｐｘｎを減算することによって制御偏差信号を演算し、制御偏差信号は、ＰＩＤ４８１で上記の処理がなされた後に、ＬＵテーブル回路４８２およびＰＷＭコントローラ４８４に出力される。ＬＵテーブル回路４８２は、制御偏差信号に基づいて、電圧ＬＵテーブルを参照することによって駆動電圧の電圧値Ｖｐｘを決定する。決定された電圧値Ｖｐｘは、ＤＡＣ４８３でアナログ信号に変換された後に、駆動回路５５の電圧変更回路５５１に入力され、駆動回路５５の直流電源電圧の値が電圧値Ｖｐｘに設定される。
【０１１９】
一方、駆動周波数決定回路４８６は、現在位置ｐｘｎを示す信号が入力されたことをトリガーに、温度センサ５６で検出された周囲温度に基づいて、不図示のメモリに記憶された温度補正テーブルを参照することによって検出周囲温度に対応する補正値を判断する。駆動周波数決定回路４８６は、該メモリに記憶された固体ばらつきによる補正値および周囲温度による補正値によって、該メモリに記憶された基本駆動周波数を修正することで、駆動周波数を決定する。なお、この駆動周波数の決定は、手ぶれ補正のフィードバックの位置サーボ制御ごとに必ずしも行われる必要はなく、起動時のみに、または、数回に１回の割合でもよい。
【０１２０】
決定された駆動周波数を示す信号は、ＰＷＭコントローラ４８４にＰＩＤ４８１の出力と共に入力される。ＰＷＭコントローラ４８４は、ＰＩＤ４８１の出力の符号から移動部材２４、すなわち手ぶれ補正用レンズ５７の移動方向を判断し、この判断結果に基づいて、デューティー比Ｄを決定する。つまり、正方向に移動する場合にはデューティー比Ｄを３：７に決定し、逆方向に移動する場合にはデューティー比Ｄを７：３に決定する。そして、ＰＷＭコントローラ４８４は、ＰＷＭ回路４８５を制御することによって、修正された駆動周波数および決定したデューティー比ＤであるＰＷＭ信号を駆動回路５５のＨブリッジ回路５５２に供給する。Ｈブリッジ回路５５２は、直流電源電圧が電圧値Ｖｐｘで供給されたＰＷＭ信号に従ってＸ方向駆動アクチュエータ５３の電気機械変換素子２１を駆動することによって、移動部材２４を所定の速度で移動させる。すなわち、手ぶれ補正用レンズ５７を所定の速度で移動させる。
【０１２１】
制御回路４８は、このような手ぶれ補正用レンズ５７の位置制御をシャッターが開いて被写体像を撮像（露光）している間、所定の時間間隔で連続的に続ける。すなわち、制御回路４８は、最新の目標位置ｐｘと最新の現在位置ｐｘｎとから最適な制御電圧を決定し、その電圧値に応じた速度でＸ方向駆動アクチュエータ５３を繰り返し駆動する。ここで、最新の目標位置ｐｘは、Ｘ振れ検出ジャイロ４１の出力信号に基づいて算出され、最新の現在位置ｐｘｎは、Ｘ方向位置センサ５４の出力信号から取得する。この位置サーボ制御は、基本的には、位置偏差（ｘｐとｘｐｎとの差）、速度偏差が大きい場合に、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３の電気機械変換素子の印加電圧値が大きくなって駆動速度が速くなるように最適化される。その結果、目標位置ｐｘとの偏差が小さい状態で手ぶれ補正レンズ５７を駆動し続けることができる。
【０１２２】
このように第２の実施形態では、駆動電圧の周波数が基本駆動周波数に設定されるので、手ぶれ補正用レンズ５７の速度および位置を制御する場合に駆動周波数を制御する必要がない。そして、第２の実施形態では、駆動電圧の電圧値を調整することによって手ぶれ補正用レンズ５７の駆動状態を最適化し、高性能な手ぶれ補正を行うことができる。さらに、第２の実施形態では、インパクト型圧電アクチュエータを手ぶれ補正用レンズ５７の駆動装置に利用するので、撮影レンズ１４の小型化、省電力化を図ることができる。そのため、カメラの小型化、省電力化を図ることができる。
【０１２３】
最後に、図１２に駆動回路５５の一実施例を示す。
【０１２４】
図１２は、駆動回路の一実施例を示す回路図である。図１３は、ＮチャネルＨブリッジ回路と電気機械変換素子の印加電圧との関係を示す回路制御状態図である。図１３（Ａ）は、制御端子ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮＣに印加する電圧値と電気機械変換素子への印加電圧方向との関係を示し、図１３（Ｂ）〜（Ｄ）は、Ｈブリッジ回路の各スイッチ素子におけるオン・オフ状態と移動部材２４の移動方向との関係を示す。図１４（Ａ）は、Ｘ方向駆動アクチュエータに印加される電圧値Ｖｐｘ（Ｘ方向駆動用のＶｐ）であり、図１４（Ｂ）は、Ｘ方向駆動アクチュエータ駆動用のＰＷＭパルスＸｐｗｍと、実際に電気機械変換素子に印加される印加電圧と関係を示す図である。図１４（Ｂ）（ａ）は、Ｘ方向駆動アクチュエータに印加される電圧値Ｖｐｘを示し、図１４（Ｂ）（ｂ）は、Ｘ方向駆動アクチュエータ駆動用のＰＷＭパルスＸｐｗｍを示し、そして、図１４（Ｂ）（ｃ）は、実際に電気機械変換素子に印加される印加電圧を示す。
【０１２５】
図１２において、ドライバ回路９０は、２チャンネル（ｃｈ）分として２個のＨブリッジ回路９６、９９を内蔵し、その１ｃｈは、図１３に示すように、Ｈブリッジを構成するスイッチ素子がＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴの回路である。Ｈブリッジ回路９６は、ドライバ回路９０の制御端子ＩＮ１に入力されるＸｐｗｍのＨレベル／Ｌレベルによって駆動方向Ｆ／Ｒが制御され、Ｈブリッジ回路９９は、ドライバ回路９０の制御端子ＩＮ２に入力されるＹｐｗｍのＨレベル／Ｌレベルによって駆動方向Ｆ／Ｒが制御される。ここで、ＦはＦｏｒｗａｒｄすなわち正方向を示し、ＲはＲｅｖｅｒｓｅすなわち逆方向を示す。
【０１２６】
そして、ドライバ回路９０の制御端子ＩＮＣをＬレベルにすることによって印加電圧をオフ状態とすることが可能である。ドライバ回路９０の制御端子ＰＳは、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）１０１のパワーセーブ制御端子に接続され、手ぶれ補正を使用しないタイミングにおいて回路をオフ状態にする。
【０１２７】
また、ドライバ回路９０には、Ｈブリッジ回路９６、９９のＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴのオン／オフを制御可能とするようにＭＯＳ型ＦＥＴにおける制御端子の電圧を昇圧してレベルシフトを行う機能ブロック（発振回路９１、チャージポンプ回路９２、レベルコントロール回路９４およびレベルシフト回路９８など）や制御端子ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮＣの出力信号からＭＯＳ型ＦＥＴのオン／オフを制御するためのＳＷコントロール機能ブロック（スイッチ回路９５およびコントロール回路９７など）が内蔵されており、マイコン１０１からの電圧値が低く、制御信号のための端子数が少ない場合でも、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３やＹ方向駆動アクチュエータ５２における印加電圧が制御可能なように構成されている。
【０１２８】
なお、ドライバ回路９０は、これら発振回路９１、チャージポンプ回路９２、レベルコントローラ回路９４およびコントロール回路９７に基準電圧を供給するために、バンドギャップレファレンス回路９３を内蔵している。
【０１２９】
ドライバ回路９０に対して、実際にＸ方向駆動アクチュエータ５３の電気機械変換素子およびＹ方向駆動アクチュエータ５２の電気機械変換素子に印加される電圧は、それぞれＶｐｘおよびＶｐｙとして外部から供給される。その制御方法は、マイコン１０１のＤ／Ａ変換部であるＤＡＣＡ７０、ＤＡＣＢ８０からＸｃｈ用、Ｙｃｈ用として別々に供給される電圧値ＣＶｐｘ、ＣＶｐｙをバッファ回路７１、８１を介して、差動増幅器７２〜７４、８２〜８４でレベルシフトおよび増幅率変換を行い最適な印加電圧となって、印加電圧Ｖｐｘ、ＶｐｙがＸ方向駆動アクチュエータ５３の電気機械変換素子およびＹ方向駆動アクチュエータ５２の電気機械変換素子にそれぞれ供給される。また、電源電圧Ｖｐｉは、Ｘ方向駆動アクチュエータ５３やＹ方向駆動アクチュエータ５２に使用される電気機械変換素子の容量（大きさ）によって一定値として、電池やＤＣ／ＤＣコンバータなどから供給される。なお、カメラのレンズを駆動する場合などでは、電源電圧Ｖｐｉは、６Ｖないし８Ｖ程度が好ましい。コンデンサ７５、８５は、電気機械変換素子に例えば約６０ｋＨｚの高周波の方形波電圧が印加されても印加電圧が大きく変化しないようにするための電荷蓄積用コンデンサである。本実施形態の場合では、マイコン１０１から制御する印加電圧の変化サイクル（例えば１ｋＨｚ）、最大電圧変化量および電気機械変換素子の容量を考慮して１μＦ程度が好ましい。
【０１３０】
一方、図１４（Ａ）において、印加電圧制御値がＶｐｘで固定されている場合、制御端子ＩＮ１のＨレベル（Ｖｃｃ）／Ｌレベル（ＧＮＤ）に応答してＨブリッジ回路９６の駆動方向Ｆ／Ｒが変化するために、実際の電気機械変換素子への印加電圧は、Ｖｐｘ／−Ｖｐｘとして変化する。
【０１３１】
図１４（Ｂ）に時間分解能を粗くしてＶｐｘの変化も同時に示す。約６０ｋＨｚのＨブリッジ回路９６の方向反転制御に対して、印加電圧を約１ｋＨｚで変化させて（最適印加電圧を更新して）実際の電気機械変換素子への印加電圧を制御している。この制御によって、電気機械変換素子は、常に最適な共振周波数（例えば約６０ｋＨｚ）で共振しながら、その平均速度は、１ｋＨｚサイクルで制御可能となる。手ぶれ補正レンズ５７の駆動中は、繰り返しこの制御を行う。
【０１３２】
ここで、第１および第２の実施形態では、本発明に係る駆動装置が素子固定式構造である場合について説明したが、本発明は、駆動装置が自走式構造である場合についても適用することができる。自走構造式の駆動装置は、例えば、特開２００１−２１１６６９号公報や特開２００１−２６８９５１号公報などに詳細に開示されている。
【０１３３】
また、第２の実施形態では、カメラ本体１３にＹ方向駆動アクチュエータ５２およびＸ方向駆動アクチュエータ５４を制御する制御回路４８を設けたが、制御回路４８を撮影レンズ１４側に備えるようにしてもよい。これにより、手ぶれ補正用レンズ５７を制御する各回路をカメラ本体１３より除去することができるので、カメラ本体１３をより小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る駆動装置は、駆動電圧の周波数を基本周波数に設定するので、操作物理量が周波数ではない場合に周波数制御を行う必要がない。そして、本発明に係る駆動装置は、駆動電圧を特定する物理量のうちの少なくとも１つを操作物理量として調整するので、移動部材を所定の速度に設定することができる。特に、操作物理量が周波数ではない場合には、駆動電圧を特定する物理量のうちの１つを駆動周波数とは独立に制御することができるため、速度制御を行う場合に容易に駆動電圧を制御することができる。また、本発明に係る駆動装置は、電気機械変換素子を基本周波数で共振状態とするので、電気機械変換素子を効率的に使用することができると共に、最適な基本周波数とは別の操作物理量（電圧、デューティＤまたは周波数シフト）を制御することによって速度や加速度などの移動状態を位置サーボ制御することができる。このため、本発明に係る駆動装置は、共振状態を維持した状態で位置のサーボ制御が可能となり、手ぶれ補正などの連続的に変化する位置のサーボ制御を行うことができる。
【０１３５】
さらに、かかる構成の電気機械変換素子を用いた駆動装置が速度制御可能となるので、駆動対象物が速度制御を必要する場合がある機器にも、本発明に係る駆動装置を利用することができるから、該機器の小型化および省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における駆動装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】駆動装置に用いたインパクト型圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図３】駆動回路の一構成例を示す回路図である。
【図４】駆動装置の駆動原理を説明するための図である。
【図５】駆動周波数−速度特性を示す図である。
【図６】可動部負荷−速度特性を示す図である。
【図７】駆動周波数−速度特性を示す図である。
【図８】第２の実施形態における手ぶれ補正機能付きカメラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】手ぶれ補正用レンズユニットの構成を概略的に示す図である。
【図１０】制御回路およびその周辺回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】ルックアップテーブル化される特性の一例を示す図である。
【図１２】駆動回路の一実施例を示す回路図である。
【図１３】ＮチャネルＨブリッジ回路と電気機械変換素子の印加電圧との関係を示す回路制御状態図である。
【図１４】Ｘ方向駆動アクチュエータに印加される電圧値Ｖｐｘ（Ｘ方向駆動用のＶｐ）と、Ｘ方向駆動アクチュエータ駆動用のＰＷＭパルスＸｐｗｍと、実際に電気機械変換素子に印加される印加電圧と関係を示す図である。
【符号の説明】
１０　駆動装置
１１　インパクト型圧電アクチュエータ
１３　カメラ本体
１４　撮影レンズ
２１　電気機械変換素子
２２　支持部材
２３　移動部材
２４　移動部材
２５、５５　駆動回路
２６、４８　制御回路
２７　部材センサ
５１　Ｙ方向位置センサ
５２　Ｙ方向駆動アクチュエータ
５３　Ｘ方向位置センサ
５４　Ｘ方向駆動アクチュエータ
５６　温度センサ
５７　手ぶれ補正用レンズ
５８　撮影光学系
２５１、２５２、２５３、２５４　スイッチ回路
２５５、２５６　波形発生器
４８０　減算回路
４８１　ＰＩＤ
４８２　ルックアップテーブル回路
４８３　ディジタル・アナログ変換回路
４８４　ＰＷＭコントローラ
４８５　ＰＷＭ回路
４８６　駆動周波数決定回路
４８７　単位変換回路
４８８　アナログ・ディジタル変換回路
５５１　電圧変更回路
５５２　Ｈブリッジ回路
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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