(57)【要約】【課題】振動型アクチュエータと他の装置のそれぞれの駆動周波数が略同一となった場合でも、他の装置の駆動を妨げずに振動型アクチュエータの駆動を可能にする。【解決手段】圧電素子３を有する振動子１２と、振動子１２に励振される振動によって駆動されるロータ７とを備える振動型アクチュエータ１００を駆動する際に、駆動電圧を圧電素子３に印加したときに振動型アクチュエータ１００に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分と周波数が略同一であり、且つ、その高調波成分との位相差が９０°〜２７０°の範囲内にある振動を振動型アクチュエータ１００に励振させる電圧を駆動電圧に重畳して圧電素子３に印加することにより、高調波成分の振動を暗騒音レベルに低減させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体、及び前記弾性体に接合された電気−機械エネルギ変換素子を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に位相の異なる交流電圧である駆動電圧を印加することによって前記弾性体における被駆動体との接触面に駆動力を発生させる振動子の駆動方法であって、
前記駆動電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加したときに前記振動子に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分と周波数が略同一であり、且つ、前記高調波成分との位相差が９０°〜２７０°の範囲内にある振動を前記振動子に励振させる電圧を重畳電圧として前記駆動電圧に重畳して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする振動子の駆動方法。
【請求項２】
弾性体、及び前記弾性体に接合された電気−機械エネルギ変換素子を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に位相の異なる交流電圧である駆動電圧を印加することによって前記弾性体における被駆動体との接触面に駆動力を発生させる振動子の駆動方法であって、
前記駆動電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加したときに前記振動子に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分を暗騒音レベルに低減させるための電圧を重畳電圧として前記駆動電圧に重畳して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする振動子の駆動方法。
【請求項３】
前記重畳電圧によって前記振動子に発生する振動は、前記駆動電圧によって前記振動型アクチュエータに発生する前記少なくとも１つの高調波成分の振動に対して、逆位相であると共に略同一の振幅であることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動子の駆動方法。
【請求項４】
前記重畳電圧の前記駆動電圧との位相差および前記重畳電圧の振幅は、前記少なくとも１つの高調波成分の振動の周波数と振幅とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動子の駆動方法。
【請求項５】
前記重畳電圧の振幅と位相は、前記電気−機械エネルギ変換素子に流れる電流または前記電気−機械エネルギ変換素子において正圧電効果によって発生する電圧に基づいて決定されること特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動子の駆動方法。
【請求項６】
前記駆動電圧の周波数の自然数倍の周波数範囲に、前記振動子及び前記被駆動体を有する振動型アクチュエータが搭載される機器に設けられる、他の装置を駆動するための周波数が含まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動子の駆動方法。
【請求項７】
前記振動型アクチュエータが搭載される機器に設けられる他の装置を駆動するための周波数が、前記駆動電圧の周波数の自然数倍の周波数と略同一となった場合に、前記重畳電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする請求項６に記載の振動子の駆動方法。
【請求項８】
弾性体、及び前記弾性体に接合された電気−機械エネルギ変換素子を有する振動子を備える振動型アクチュエータと、
前記振動子の駆動を制御する制御手段と、
所定の周波数で駆動する内部装置と、を備える電子機器であって、
前記制御手段は、前記電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加したときに前記振動子に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分の周波数範囲の少なくとも一部が前記内部装置の駆動周波数範囲の一部と重複する場合に、前記高調波成分と周波数が略同一であり、且つ、前記高調波成分との位相差が９０°〜２７０°の範囲内にある電圧を前記交流電圧に重畳して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記重畳電圧によって前記振動子に発生する振動は、前記駆動電圧によって前記振動型アクチュエータに発生する前記少なくとも１つの高調波成分の振動に対して、逆位相であると共に略同一の振幅であることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記重畳電圧の前記駆動電圧との位相差および前記重畳電圧の振幅は、前記少なくとも１つの高調波成分の振動の周波数と振幅とに基づいて決定されることを特徴とする請求項８又は９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記重畳電圧の振幅と位相は、前記電気−機械エネルギ変換素子に流れる電流または前記電気−機械エネルギ変換素子において正圧電効果によって発生する電圧に基づいて決定されること特徴とする請求項８又は９に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記駆動電圧の周波数の自然数倍の周波数範囲に、前記電子機器に設けられる他の装置を駆動するための周波数が含まれていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１３】
前記電子機器に設けられる他の装置を駆動するための周波数が、前記駆動電圧の周波数の自然数倍の周波数と略同一となった場合に、前記重畳電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記電子機器は、撮像素子を有する撮像装置であることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１５】
前記内部装置は、前記撮像装置のぶれを検出するジャイロセンサであることを特徴とする請求項１４に記載の電子機器。
【請求項１６】
前記振動型アクチュエータの駆動によって光軸方向に移動可能なレンズ群が配置されたレンズ鏡筒を備えることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子に励起される振動を利用して振動子と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータに用いられる振動子の駆動方法と、振動子を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動型アクチュエータは、例えば、撮像装置が備える撮影レンズの駆動等に用いられており、円環型やリニア型、棒状型のものが知られている。このうち、棒状型の振動型アクチュエータは、駆動振動が形成される棒状の振動子と、この振動子に加圧接触する被駆動体（ロータ）とを備え、振動子と被駆動体とを駆動振動によって相対的に移動させる構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
棒状の振動子は、少なくとも２つの弾性体と、２つの弾性体の間に保持される圧電素子とによって構成されており、駆動効率を高めるために、圧電素子は所定の挟持力（圧縮応力）が付与されるように締め付けられた構造となっている。そして、圧電素子に交流電圧を印加して、直交する２つの曲げ振動を振動子に励起させることによって弾性体上に楕円運動を発生させる。こうして弾性体上で楕円運動を生じる部分に被駆動体を加圧接触させることで、弾性体と被駆動体との間の摩擦力を利用して被駆動体と被駆動体とを相対的に移動させるための駆動力（推力）を生じさせることができる。
【０００４】
振動型アクチュエータでは、振動子の共振周波数付近の交流電圧を圧電素子に印加することにより、大きな振幅の駆動振動を発生させることができる。また、振動型アクチュエータの回転数（回転速度）やトルク等の出力は、圧電素子に印加する交流電圧の周波数を制御することによって変化させることができる。そのため、振動型アクチュエータの駆動周波数には、通常、一定の幅がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、振動型アクチュエータを撮影レンズの駆動用に搭載した撮像装置には、撮影時の手ぶれを補正するための角速度検知用のジャイロセンサが搭載されているものがある。ここで、ジャイロセンサは、コリオリの力によって変化した振動を測定することによって角速度を検出している。そのため、振動型アクチュエータとジャイロセンサのそれぞれの駆動周波数が略同一になると、振動型アクチュエータの振動が撮像装置内を伝搬してジャイロセンサに干渉することでジャイロセンサが誤信号を検出し、手ぶれ補正動作に誤動作が生じるおそれがある。
【０００７】
また、前述の通り、振動型アクチュエータの駆動周波数には幅があることに加えて、振動型アクチュエータとジャイロセンサのそれぞれに個体毎に駆動周波数のばらつきがある。そのため、撮像装置毎に、振動型アクチュエータとジャイロセンサのそれぞれの駆動に適した周波数にばらつきが生じる。また、撮像装置には、複数の方向の手ぶれを補正するために、複数の異なる駆動周波数のジャイロセンサを搭載する場合もある。更に、振動型アクチュエータの高調波成分の振動が、ジャイロセンサの検出精度を低下させる原因となることが明らかになってきている。
【０００８】
これらの問題への対処法としては、振動型アクチュエータの駆動周波数及びその高調波と、複数のジャイロセンサの駆動周波数とを、互いに干渉が生じることのない異なる値に設定する方法が考えられる。しかし、このような対処法を採用した場合、振動型アクチュエータの振動子の構造は大きな制限を受けてしまうことになり、例えば、撮像装置の大型化等の新たな問題が生じることになる。
【０００９】
本発明は、振動型アクチュエータとジャイロセンサ等の他の装置のそれぞれの駆動周波数が略同一となった場合でも、他の装置の駆動精度を低下させることなく、振動型アクチュエータを駆動することができる駆動方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る振動子の駆動方法は、弾性体、及び前記弾性体に接合された電気−機械エネルギ変換素子を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に位相の異なる交流電圧である駆動電圧を印加することによって前記弾性体における被駆動体との接触面に駆動力を発生させる振動子の駆動方法であって、前記駆動電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加したときに前記振動子に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分と周波数が略同一であり、且つ、前記高調波成分との位相差が９０°〜２７０°の範囲内にある振動を前記振動子に励振させる電圧を重畳電圧として前記駆動電圧に重畳して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る別の振動子の駆動方法は、弾性体、及び前記弾性体に接合された電気−機械エネルギ変換素子を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子に位相の異なる交流電圧である駆動電圧を印加することによって前記弾性体における被駆動体との接触面に駆動力を発生させる振動子の駆動方法であって、前記駆動電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加したときに前記振動子に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分を暗騒音レベルに低減させるための電圧を重畳電圧として前記駆動電圧に重畳して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電子機器は、弾性体、及び前記弾性体に接合された電気−機械エネルギ変換素子を有する振動子を備える振動型アクチュエータと、前記振動子の駆動を制御する制御手段と、所定の周波数で駆動する内部装置と、を備える電子機器であって、前記制御手段は、前記電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加したときに前記振動子に発生する振動の少なくとも１つの高調波成分の周波数範囲の少なくとも一部が前記内部装置の駆動周波数範囲の一部と重複する場合に、前記高調波成分と周波数が略同一であり、且つ、前記高調波成分との位相差が９０°〜２７０°の範囲内にある電圧を前記交流電圧に重畳して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、振動型アクチュエータとジャイロセンサ等の他の装置のそれぞれの駆動周波数が略同一となった場合でも、他の装置の駆動精度を低下させることなく、振動型アクチュエータを駆動することができる。これにより、振動型アクチュエータに用いられる振動子の設計自由度を高めることができるため、振動型アクチュエータの小型化や高性能化等が可能になり、ひいては、振動型アクチュエータを搭載する機器の小型化や高性能化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る棒状振動子を用いた振動型アクチュエータの概略構造を示す断面図である。
【図２】図１の振動型アクチュエータを構成する振動子の断面図と、振動子の振動振幅の大きさを模式的に示す図である。
【図３】図１の振動型アクチュエータの駆動周波数と回転数との関係を示す図である。
【図４】図１の振動型アクチュエータを従来の駆動方法で駆動したとき及び本発明の第１実施形態に係る駆動方法で駆動したときそれぞれの、振動子の振動を表すＦＦＴスペクトルである。
【図５】図１の振動型アクチュエータを駆動するための、本発明の第１実施形態に係る駆動回路のブロック図である。
【図６】図１の振動型アクチュエータを駆動するための、本発明の第２実施形態に係る駆動回路のブロック図である。
【図７】図１の振動型アクチュエータを搭載したデジタルカメラの概略構造を示す斜視図である。
【図８】図７のデジタルカメラにおける振動型アクチュエータとジャイロセンサのそれぞれの駆動周波数の関係を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る棒状の振動子を用いた振動型アクチュエータ１００の概略構造を示す断面図である。振動型アクチュエータ１００は、後述する第１実施形態乃至第３実施形態で説明する駆動方法による駆動対象である。
【００１７】
振動型アクチュエータ１００は、第１の弾性体１、第２の弾性体２、圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）３、シャフト４、下部ナット５を備え、これらが棒状の振動子１２（適宜、後述の図２参照）を構成している。また、振動型アクチュエータ１００は、摺動部材６、ロータ（回転子）７、ギア（出力伝達部材）８、加圧バネ９、フランジ１０及び上部ナット１１を備える。以下の説明では、振動型アクチュエータ１００について、適宜、下部ナット５側を下側とし、上部ナット１１側を上側とした説明を行うこととする。
【００１８】
圧電素子３は、第１の弾性体１と第２の弾性体２とに挟まれ、第１の弾性体１及び第２の弾性体２とは接着剤等で接合された状態で、シャフト４及び下部ナット５によって、所定の挟持力（圧縮力）が付与されるように締め付けられている。圧電素子３は、圧電材料層と電極層とを交互に積み重ねた積層構造を有しており、電極層は、２つの電極が形成された駆動電極層と１つ電極が形成された共通電極層とが一層毎に配置されて、２対の電極が形成されている。不図示の電源から２対の電極に位相の異なる交流電圧が印加されることにより、図２を参照して後述するように、振動子１２に直交する２つの曲げ振動が励振される。
【００１９】
フランジ１０は、振動型アクチュエータ１００が搭載される機器のフレーム等の不図示の外部部材に振動型アクチュエータ１００を取り付けるための部材であり、上部ナット１１によりシャフト４のスラスト方向の所定位置に固定されている。フランジ１０の下側の凸部には、フランジキャップ１０ａが圧入されている。
【００２０】
摺動部材６の下側の端面は、第１の弾性体１の上側の表面に接触している。摺動部材６は、接触面積が小さく、且つ、適度なバネ性を有する。ロータ７は、摺動部材６に固定されている。ギア８はロータ７の上側に配置されており、ロータ７の上側に設けられた凹部とギア８の下側に設けられた凸部とが係合している。加圧バネ９は、ロータ７とギア８との間に配置されている。加圧バネ９のバネ力によって、ギア８はフランジキャップ１０ａに押し当てられてスラスト方向での位置が定まると共に、ロータ７を下側へ加圧する。これにより、ロータ７に固定された摺動部材６の下側端面が、第１の弾性体１の上側表面に押し付けられて加圧接触することで、その接触面に所定の摩擦力が生じる。後述するように、摺動部材６、ロータ７、ギア８及び加圧バネ９は、一体となってシャフト４の軸回りに回転する。
【００２１】
図２（ａ）は、振動子１２の断面図であり、図２（ｂ）は振動子１２を駆動したときの振動振幅の大きさを模式的に示す図である。図２（ｂ）には、振動子１２に励振させる２つの曲げ振動のうちの一方を図示しており、他方を不図示としているが、その不図示の曲げ振動は、紙面に垂直な方向に発生する。
【００２２】
圧電素子３に印加する交流電圧（圧電材料層に印加される交流電界）の位相を調整することにより、２つの曲げ振動間に９０°の時間的な位相差を与えることができ、これにより、振動子１２の曲げ振動がシャフト４の軸を中心に回転する。その結果、第１の弾性体１において摺動部材６と接触する接触面に楕円運動が形成されることで駆動力が発生し、第１の弾性体１に押圧された摺動部材６が摩擦駆動される。こうして、摺動部材６、ロータ７、ギア８及び加圧バネ９は、一体となってシャフト４の軸回りに回転する。よって、外部に露出している摺動部材６、ロータ７及びギア８のいずれかから回転出力を取り出すことができるが、一般的には、ロータ７から回転出力が取り出される。なお、フランジキャップ１０ａとギア８との接触面は摺動面となるため、この摺動面の摩擦係数は小さいことが好ましい。
【００２３】
図３は、振動型アクチュエータ１００の駆動周波数とロータ７の回転数（単位時間当たりの回転回数、つまり、回転速度を指す）との関係を示す図である。振動型アクチュエータ１００の駆動周波数が共振周波数に近付くにしたがって、第１の弾性体１における摺動部材６との摩擦摺動面の振動が拡大されるために、ロータ７の回転数は大きくなる。振動型アクチュエータ１００は、通常は、回転数を上げるために共振周波数近傍の一定範囲で駆動されることが多いが、駆動周波数を変更することによって、所望の回転数に制御することができることがわかる。
【００２４】
図４（ａ）は、振動型アクチュエータ１００の従来の駆動方法による駆動中の振動子１２の振動をレーザドップラー速度計で計測して得られた信号のＦＦＴ（高速フーリエ変換）スペクトルである。なお、ＦＦＴについては公知技術のため、ここでの説明を省略することとする。
【００２５】
振動型アクチュエータ１００の従来の駆動方法によれば、駆動に用いられる交流電圧には高調波成分が含まれているために、振動子１２の振動にも高調波成分が現れる。これに加えて、振動子１２は摺動部材６と接触／非接触を繰り返すため、振動子１２に生じる振動は、２次、３次、４次・・という自然数倍の高調波成分の振動を含む。つまり、振動子１２の振動は、電気信号に由来する成分だけでなく、機械的な接触に由来する高調波成分を含んでおり、電気信号を理想的な正弦波にしたとしても、振動の高調波成分を完全に取り除くことはできない。
【００２６】
本実施形態では、図４（ａ）に示す高調波成分のうちの３次高調波の振動を相殺する振動を発生させるための電圧を駆動電圧に重畳して振動子１２に供給することによって、３次高調波の振動を暗騒音レベルにまで低減する。これにより、駆動周波数範囲の３倍の周波数付近に、振動型アクチュエータ１００が搭載される機器に設けられる他の装置（例えば、撮像装置のジャイロセンサ）の駆動周波数を設定することが可能になる。
【００２７】
次に、振動型アクチュエータ１００の３次高調波の振動を相殺するための具体的手段について説明する。図５は、振動型アクチュエータ１００を駆動するための、本発明の第１実施形態に係る駆動回路１５０のブロック図である。駆動回路１５０は、発振回路１０１、昇圧回路１０２、速度検出回路１０３、速度偏差演算回路１０４、ＰＩＤ演算回路１０５及び重畳信号決定回路１０６を備える。なお、駆動回路１５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む不図示の制御部による制御下で動作し、制御部と駆動回路１５０とが振動型アクチュエータ１００の制御手段を構成する。制御部は、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、ＲＯＭにはＣＰＵが実行するプログラムが格納され、ＲＡＭは各種情報を一時的に記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭから読み出したプログラムをＲＡＭの作業領域に展開することにより駆動回路１５０の動作を制御する。なお、駆動回路１５０を構成する一部の回路（例えば、速度偏差演算回路１０４、ＰＩＤ演算回路１０５、重畳信号決定回路１０６）の機能を制御部に持たせてもよい。
【００２８】
発振回路１０１は、駆動信号と、重畳信号決定回路１０６から供給される後述の重畳信号とを足し合わせたパルス信号を生成し、昇圧回路１０２に供給する。なお、発振回路１０１は、重畳信号決定回路１０６から重畳信号が供給されるまでは、駆動信号のパルス信号のみを昇圧回路１０２に供給する。
【００２９】
昇圧回路１０２は、昇圧回路１０２に含まれるインダクタと振動型アクチュエータ１００を構成している圧電素子３の静電容量とマッチングを行って、発振回路１０１から供給されたパルス信号を所定のレベル（電圧値）に昇圧し、圧電素子３へ印加する。つまり、昇圧回路１０２によって、駆動信号が昇圧された駆動電圧と重畳信号が昇圧された重畳電圧とが足し合わされた重畳駆動電圧が生成され、生成された重畳駆動電圧が圧電素子３へ印加される。これにより、振動子１２には、図２を参照して説明した直交する２つの曲げ振動が、重畳駆動電圧のうちの駆動電圧によって励振されて、ロータ７が回転駆動される。そして、後述の通り、重畳駆動電圧のうちの重畳電圧によって振動型アクチュエータ１００に励振される振動は、駆動電圧によって振動型アクチュエータ１００に励振される３次高調波の振動の振幅を相殺する役割を担う。
【００３０】
振動型アクチュエータ１００でのロータ７の回転は、エンコーダ１２０によって電気信号として検出され、検出された電気信号は速度検出回路１０３へ供給される。速度検出回路１０３は、エンコーダ１２０から供給された電気信号を回転数（回転速度）に変換して、速度偏差演算回路１０４へ供給する。速度偏差演算回路１０４は、目標回転数と速度検出回路１０３から供給された回転数との差である速度偏差を演算によって求め、算出した速度偏差をＰＩＤ演算回路１０５へ供給する。
【００３１】
ＰＩＤ演算回路１０５は、速度偏差演算回路１０４から供給された速度偏差に基づき、周知のＰＩＤ制御を行うための演算を行い、振動型アクチュエータ１００の操作量である駆動周波数を決定する。こうしてＰＩＤ演算回路１０５で決定された駆動周波数は、駆動電圧の周波数指令値として発振回路１０１に供給されると共に、重畳信号決定回路１０６へ供給される。
【００３２】
駆動回路１５０では、駆動電圧による３次高調波の振動の周波数と振幅とに基づいて、重畳電圧と駆動電圧との位相差と、重畳電圧の振幅が決定される。そのため、重畳信号決定回路１０６には、振動型アクチュエータ１００を駆動した際に、駆動電圧の周波数毎に前述の機械的接触や電気信号に由来する３次高調波の振動の振幅を最小にするための重畳信号の位相と振幅が記憶されている。
【００３３】
重畳信号決定回路１０６は、ＰＩＤ演算回路１０５から供給された周波数情報に基づき、重畳信号の位相と振幅とを決定し、発振回路１０１へ供給する。発振回路１０１は、ＰＩＤ演算回路１０５から供給された駆動信号と重畳信号決定回路１０６から供給された重畳信号のそれぞれの周波数、位相及び振幅の情報に基づき、それらを足し合わせることで前述のパルス信号を生成し、昇圧回路１０２へ供給する。そして、前述の通り、昇圧回路１０２は、パルス信号を昇圧することにより生成した重畳駆動電圧を圧電素子３へ印加する。
【００３４】
３次高調波の振動に対する、重畳駆動電圧のうちの重畳電圧によって発生する振動の位相差は９０°〜２７０°であることが好ましく、逆位相（１８０°）であることがより好ましい。重畳電圧による振動の周波数と３次高調波の振動の周波数とは、３次高調波の振動振幅を、振動型アクチュエータ１００が搭載される機器に設けられる他の装置の駆動や動作に支障を生じない程度にまで相殺することができる限りにおいて、完全に同一である必要はない。つまり、重畳電圧による振動の周波数と３次高調波の振動の周波数とは、同一であることが望ましいが、完全に同一である必要はなく、目的とする効果が得られる限りにおいて、同一の周波数を含む一定の周波数範囲内にあればよい。
【００３５】
重畳電圧による振動の振幅は、３次高調波の振動の振幅と略同一であることが好ましい。ここで「略同一」とは、３次高調波の振動の振幅を、振動型アクチュエータ１００が搭載される機器に設けられる他の装置の駆動や動作に支障を生じない程度にまで相殺することができる限りにおいて、完全に同一であることを必要としないことを意味する。よって、重畳電圧の電圧値には、３次高調波の振動の振幅と略同一の振幅の振動を生じさせることができる限りにおいて、一定の範囲が許容される。
【００３６】
図４（ｂ）は、図５の駆動回路１５０を用い、駆動電圧による３次高調波の振動を相殺するための重畳電圧を含む重畳駆動電圧により振動型アクチュエータ１００を駆動したときの振動子１２の振動を示すＦＦＴスペクトルである。図４（ｂ）に示されるように、上述した駆動回路１５０による駆動方法を用いることにより、３次高調波の振動が暗騒音レベルにまで低減されていることがわかる。これにより、従来は３次高調波の振動が現れていた周波数範囲に、振動型アクチュエータ１００が搭載される機器に設けられる他の装置の駆動周波数を設定することが可能となり、振動子１２の設計自由度を高めることが可能になる。なお、本実施形態では、３次高調波の振動を相殺する場合について説明したが、これに限らず、同様の方法によってその他の高調波の振動を相殺することが可能であることは言うまでもない。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図６は、振動型アクチュエータ１００を駆動するための、本発明の第２実施形態に係る駆動回路１６０のブロック図である。駆動回路１６０を構成する回路等のうち、先に説明した駆動回路１５０を構成する回路等と同じものについては、同じ符号を付して、説明を省略する。なお、駆動回路１６０もまた、駆動回路１５０と同様に、不図示の制御部による制御下で動作する。
【００３８】
駆動回路１６０は、駆動回路１５０を構成する各種回路に加えて、振動型アクチュエータ１００の圧電素子３に流れる電流を検出する電流検出回路１０７と、電流検出回路１０７が検出した電流をＦＦＴ処理するフーリエ変換装置１０８とを更に備える。フーリエ変換装置１０８による演算結果から、低減したい高調波の振動の振幅と、その高調波の振動と基本振動との位相差を求めることができる。フーリエ変換装置１０８での演算結果は、重畳信号決定回路１０６へ送られる。
【００３９】
重畳信号決定回路１０６は、ＰＩＤ演算回路１０５から供給される駆動信号と、フーリエ変換装置１０８から供給される演算結果とに基づいて、重畳信号の周波数、位相及び振幅を決定する。発振回路１０１は、駆動信号と重畳信号決定回路１０６から供給された重畳信号のそれぞれの周波数、位相及び振幅の情報に基づき、それらを足し合わせることでパルス信号を生成して、生成したパルス信号を昇圧回路１０２へ供給する。
【００４０】
こうして、ＦＦＴ処理の結果を重畳信号の決定にフィードバックすることにより、高調波の振動を暗騒音レベルに低減させることができる。なお、本実施形態では、圧電素子３に流れる電流を測定する構成としたが、電流の代わりに、圧電素子３の一部の層をセンサ層として用い、正圧電効果によってセンサ層に発生した電圧をＦＦＴ処理する構成としてもよい。これによっても、基本振動と高調波の振動との位相差や、高調波の振動の振幅を検知することができる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、上述した振動型アクチュエータ１００を電子機器の一例として、撮像装置に搭載した例について説明する。図７は、撮像装置の一例であるデジタルカメラ２００の概略構造を示す斜視図であり、一部を透過した状態で図示している。
【００４２】
デジタルカメラ２００の前面には、レンズ鏡筒２０２が取り付けられており、レンズ鏡筒２０２の内部には、レンズ２０９と、手ぶれ補正光学系２０３が配置されている。図７では、１枚のレンズ２０９のみを図示しているが、実際には、複数のレンズ群がレンズ鏡筒２０２内の所定位置に配置されている。手ぶれ補正光学系２０３は、２軸のコアレスモータ２０４，２０５の回転が伝達されることによって、上下方向（Ｙ方向）と左右方向（Ｘ方向）に振動可能となっている。
【００４３】
デジタルカメラ２００の本体側には撮像素子２０８が配置されており、撮像素子２０８に、レンズ鏡筒２０２を通過した光が光学像として結像する。撮像素子２０８は、ＣＭＯＳセンサ或いはＣＣＤセンサ等の光電変換デバイスであり、光学像をアナログ電気信号に変換する。撮像素子２０８から出力されるアナログ電気信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換された後、不図示の画像処理回路による所定の画像処理を経て、画像データ（映像データ）として不図示の半導体メモリ等の記憶媒体に記憶される。
【００４４】
また、デジタルカメラ２００の本体側には、内部装置として、左右方向（ヨーイング）の手ぶれ量（振動）を検出するジャイロセンサ２０６と、上下方向（ピッチング）の手ぶれ量（振動）を検出するジャイロセンサ２０７とが配置されている。ジャイロセンサ２０６，２０７によって検出された振動の逆方向にコアレスモータ２０４，２０５が駆動され、手ぶれ補正光学系２０３の光軸を振動させる。その結果、手ぶれによる光軸の振動が打ち消され、手ぶれが補正された良好な写真を撮影することができる。
【００４５】
レンズ鏡筒２０２には、光軸方向に移動可能な不図示のレンズ群が配置されている。振動型アクチュエータ１００は、第１実施形態又は第２実施形態で説明した駆動方法によって駆動され、不図示のギア列を介して、レンズ鏡筒２０２に配置されたレンズ群を駆動する。例えば、振動型アクチュエータ１００は、ズームレンズの駆動用及び／又はフォーカスレンズの駆動用等に任意に用いることができる。
【００４６】
図８は、振動型アクチュエータ１００とジャイロセンサ２０６，２０７のそれぞれの駆動周波数の関係を表す図である。振動型アクチュエータ１００の駆動周波数範囲とその高調波、ジャイロセンサの駆動周波数は、個体ばらつきを含んでいる。ここでは、ヨーイング用のジャイロセンサ２０６の駆動周波数範囲の一部と振動型アクチュエータ１００の駆動周波数の２次高調波の周波数範囲の一部とが重複している。また、ピッチング用のジャイロセンサ２０７の駆動周波数範囲の一部と、振動型アクチュエータ１００の駆動周波数の３次高調波の周波数範囲の一部と重複している。つまり、ジャイロセンサ２０６の駆動周波数の一部と振動型アクチュエータ１００の２次高調波の振動の周波数範囲の一部とが重複し、ジャイロセンサ２０７の駆動周波数の一部と振動型アクチュエータ１００の３次高調波の振動の周波数範囲の一部とが重複している。
【００４７】
しかし、上記の第１及び第２実施形態で説明した駆動方法を用いることにより、振動型アクチュエータ１００の高調波成分の振動を安騒音レベルまで低減することができる。そのため、レンズ鏡筒２０２の駆動中でも、ジャイロセンサ２０６，２０７を正常に駆動させて、手ぶれ補正機能を実現することができる。
【００４８】
＜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。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【００４９】
また本実施例では棒状の振動型アクチュエータを用いて説明したが、振動型アクチュエータの形状は特にこれに限定するものではなく、円環型、板状型でもよく、被駆動体の動作も回転型、直動型を問わない。さらに振動型アクチュエータ以外の圧電デバイス、例えばカメラに用いる塵埃除去装置でも本発明の適用が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１    第１の弾性体
２    第２の弾性体
３    圧電素子
７    ロータ（回転子）
１２    振動子
１００    振動型アクチュエータ
１０１    発振回路
１０２    昇圧回路
１０３    速度検出回路
１０４    速度偏差演算回路
１０５    ＰＩＤ演算回路
１０６    重畳信号決定回路
１０７    電流検出回路
１０８    フーリエ変換装置
２００    デジタルカメラ
２０２    レンズ鏡筒
２０６，２０７    ジャイロセンサ
【図１】
2016013009.tif 000003
【図２】
2016013009.tif 000004
【図３】
2016013009.tif 000005
【図４】
2016013009.tif 000006
【図５】
2016013009.tif 000007
【図６】
2016013009.tif 000008
【図７】
2016013009.tif 000009
【図８】
2016013009.tif 000010