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JP2016013009A - Driving method of vibrator, and electronic apparatus - Google Patents

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JP2016013009A
JP2016013009A JP2014134000A JP2014134000A JP2016013009A JP 2016013009 A JP2016013009 A JP 2016013009A JP 2014134000 A JP2014134000 A JP 2014134000A JP 2014134000 A JP2014134000 A JP 2014134000A JP 2016013009 A JP2016013009 A JP 2016013009A
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Japan
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vibrator
vibration
frequency
drive
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JP2014134000A
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Japanese (ja)
Inventor
亮 島田
Akira Shimada
亮 島田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To drive a vibration type actuator without disturbing drive of other devices even in the case where a drive frequency of the vibration type actuator becomes substantially equal to that of each of the other devices.SOLUTION: When driving a vibration type actuator 100 including a vibrator 12 including a piezoelectric element 3 and a rotor 7 to be driven by vibrations excited by the vibrator 12, a voltage to make the vibration type actuator 100 excite the vibrations having a frequency substantially equal to that of at least one harmonic component of the vibrations which are generated in the vibration type actuator 100 in the case where a drive voltage is applied to the piezoelectric element 3, and having a phase difference from the harmonic component within a range of 90° to 270° is applied to the piezoelectric element 3 while being superposed on the drive voltage, such that the vibration of the harmonic component is reduced to a dark noise level.

Description

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。   The present invention relates to a driving method of a vibrator used in a vibration type actuator that relatively moves a vibrator and a driven body using vibration excited by the vibrator, and an electronic device including the vibrator.

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)。   The vibration type actuator is used, for example, for driving a photographic lens provided in the image pickup apparatus, and an annular type, a linear type, and a rod type are known. Among these, the rod-shaped vibration actuator includes a rod-shaped vibrator in which driving vibration is formed and a driven body (rotor) that is in pressure contact with the vibrator, and drives the vibrator and the driven body. It has a structure that is relatively moved by vibration (see, for example, Patent Document 1).

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。   The rod-shaped vibrator is composed of at least two elastic bodies and a piezoelectric element held between the two elastic bodies. The piezoelectric element has a predetermined clamping force (compressive stress) in order to increase driving efficiency. It has a structure that is tightened so that Then, an alternating voltage is applied to the piezoelectric element to cause the vibrator to excite two orthogonal bending vibrations, thereby generating an elliptical motion on the elastic body. In this way, the driven body is brought into pressure contact with the portion where the elliptical motion is generated on the elastic body, so that the driven body and the driven body are relatively moved using the frictional force between the elastic body and the driven body. A driving force (thrust) for movement can be generated.

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。   In the vibration type actuator, it is possible to generate a driving vibration having a large amplitude by applying an alternating voltage near the resonance frequency of the vibrator to the piezoelectric element. Further, the output of the vibration type actuator such as the number of rotations (rotation speed) and torque can be changed by controlling the frequency of the alternating voltage applied to the piezoelectric element. Therefore, the drive frequency of the vibration type actuator usually has a certain width.

特開2002−291263号公報JP 2002-291263 A

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。   For example, some imaging apparatuses equipped with a vibration type actuator for driving a photographing lens are equipped with a gyro sensor for detecting angular velocity for correcting camera shake during photographing. Here, the gyro sensor detects the angular velocity by measuring the vibration changed by the Coriolis force. Therefore, when the drive frequency of the vibration type actuator and the gyro sensor are substantially the same, the vibration of the vibration type actuator propagates through the imaging device and interferes with the gyro sensor, so that the gyro sensor detects an error signal and corrects camera shake. There is a risk of malfunction.

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。   Further, as described above, in addition to the range of drive frequencies of the vibration type actuators, there are variations in the drive frequency for each vibration type actuator and gyro sensor. Therefore, the frequency suitable for driving each of the vibration type actuator and the gyro sensor varies for each imaging device. In addition, in order to correct camera shake in a plurality of directions, an imaging device may include a plurality of gyro sensors having different driving frequencies. Furthermore, it has become clear that the vibration of the harmonic component of the vibration type actuator causes a decrease in the detection accuracy of the gyro sensor.

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。   As a method for dealing with these problems, a method is conceivable in which the drive frequency of the vibration actuator and its harmonics and the drive frequencies of the plurality of gyro sensors are set to different values that do not interfere with each other. However, when such a countermeasure is adopted, the structure of the vibrator of the vibration type actuator is greatly restricted, and a new problem such as an increase in the size of the imaging apparatus occurs.

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。   The present invention can drive the vibration type actuator without reducing the drive accuracy of the other device even when the drive frequency of the vibration type actuator and the other device such as the gyro sensor becomes substantially the same. An object is to provide a driving method.

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。   The vibrator driving method according to the present invention includes an elastic body and an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body, and the electro-mechanical energy conversion element is supplied with a driving voltage that is an alternating voltage having a different phase. A vibrator driving method for generating a driving force on a contact surface of the elastic body with a driven body by applying the elastic body to the vibrator when the driving voltage is applied to the electromechanical energy conversion element. Superimposes a voltage that excites the vibrator with vibration having a frequency substantially the same as that of at least one harmonic component of the generated vibration and a phase difference with the harmonic component in the range of 90 ° to 270 °. A voltage is superimposed on the drive voltage and applied to the electro-mechanical energy conversion element.

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。   Another vibrator driving method according to the present invention includes an elastic body and an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body, and the electro-mechanical energy conversion element is driven with an alternating voltage having a different phase. A vibrator driving method for generating a driving force on a contact surface of the elastic body with a driven body by applying a voltage, wherein the vibration is generated when the driving voltage is applied to the electromechanical energy conversion element. A voltage for reducing at least one harmonic component of vibration generated in the child to a background noise level is superimposed on the driving voltage as a superimposed voltage and applied to the electromechanical energy conversion element.

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。   An electronic apparatus according to the present invention includes an elastic body, a vibration type actuator including a vibrator having an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body, a control unit that controls driving of the vibrator, and a predetermined unit. And an internal device that is driven at a frequency, wherein the control means includes at least one harmonic component of vibration generated in the vibrator when an AC voltage is applied to the electromechanical energy conversion element. When at least part of the frequency range overlaps with part of the drive frequency range of the internal device, the harmonic component and the frequency are substantially the same, and the phase difference between the harmonic component is 90 ° to A voltage within a range of 270 ° is superimposed on the AC voltage and applied to the electromechanical energy conversion element.

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。   According to the present invention, even when the drive frequency of the vibration type actuator and the other device such as the gyro sensor becomes substantially the same, the vibration type actuator is driven without reducing the drive accuracy of the other device. Can do. As a result, the design freedom of the vibrator used in the vibration type actuator can be increased, so that the vibration type actuator can be downsized and improved in performance, and thus the equipment on which the vibration type actuator is mounted can be downsized. And higher performance can be achieved.

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。It is sectional drawing which shows schematic structure of the vibration type actuator using the rod-shaped vibrator | oscillator which concerns on embodiment of this invention. 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。FIG. 2 is a cross-sectional view of a vibrator constituting the vibration type actuator of FIG. 1 and a diagram schematically showing the magnitude of vibration amplitude of the vibrator. 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。It is a figure which shows the relationship between the drive frequency and rotation speed of the vibration type actuator of FIG. 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。2 is an FFT spectrum representing vibrations of a vibrator when the vibration type actuator of FIG. 1 is driven by a conventional driving method and when driven by the driving method according to the first embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a block diagram of a driving circuit according to the first embodiment of the present invention for driving the vibration type actuator of FIG. 1. 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。FIG. 4 is a block diagram of a drive circuit according to a second embodiment of the present invention for driving the vibration type actuator of FIG. 1. 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。It is a perspective view which shows schematic structure of the digital camera carrying the vibration type actuator of FIG. 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。It is a figure showing the relationship of each drive frequency of the vibration type actuator and gyro sensor in the digital camera of FIG.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<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。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a vibration type actuator 100 using a rod-shaped vibrator according to an embodiment of the present invention. The vibration type actuator 100 is an object to be driven by the driving method described in the first to third embodiments described later.

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。   The vibration type actuator 100 includes a first elastic body 1, a second elastic body 2, a piezoelectric element (electro-mechanical energy conversion element) 3, a shaft 4, and a lower nut 5, which are rod-shaped vibrators 12 (as appropriate). , See FIG. 2 described later). The vibration type actuator 100 includes a sliding member 6, a rotor (rotor) 7, a gear (output transmission member) 8, a pressure spring 9, a flange 10, and an upper nut 11. In the following description, the vibration type actuator 100 will be described with the lower nut 5 side as the lower side and the upper nut 11 side as the upper side as appropriate.

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。   The piezoelectric element 3 is sandwiched between the first elastic body 1 and the second elastic body 2, and is joined to the first elastic body 1 and the second elastic body 2 with an adhesive or the like. And the lower nut 5 is tightened so that a predetermined clamping force (compression force) is applied. The piezoelectric element 3 has a laminated structure in which piezoelectric material layers and electrode layers are alternately stacked. The electrode layer includes a drive electrode layer in which two electrodes are formed and a common electrode layer in which one electrode is formed. Are arranged for each layer, and two pairs of electrodes are formed. When alternating voltages having different phases are applied to two pairs of electrodes from a power source (not shown), two bending vibrations orthogonal to the vibrator 12 are excited as described later with reference to FIG.

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。   The flange 10 is a member for attaching the vibration type actuator 100 to an external member (not shown) such as a frame of a device on which the vibration type actuator 100 is mounted, and is fixed to a predetermined position in the thrust direction of the shaft 4 by the upper nut 11. ing. A flange cap 10 a is press-fitted into the lower convex portion of the flange 10.

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。   The lower end surface of the sliding member 6 is in contact with the upper surface of the first elastic body 1. The sliding member 6 has a small contact area and an appropriate spring property. The rotor 7 is fixed to the sliding member 6. The gear 8 is disposed on the upper side of the rotor 7, and a concave portion provided on the upper side of the rotor 7 and a convex portion provided on the lower side of the gear 8 are engaged. The pressure spring 9 is disposed between the rotor 7 and the gear 8. Due to the spring force of the pressure spring 9, the gear 8 is pressed against the flange cap 10a to determine the position in the thrust direction, and pressurizes the rotor 7 downward. As a result, the lower end surface of the sliding member 6 fixed to the rotor 7 is pressed against the upper surface of the first elastic body 1 and brought into pressure contact, whereby a predetermined frictional force is generated on the contact surface. As will be described later, the sliding member 6, the rotor 7, the gear 8, and the pressure spring 9 rotate together around the shaft 4.

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。   2A is a cross-sectional view of the vibrator 12, and FIG. 2B is a diagram schematically showing the magnitude of vibration amplitude when the vibrator 12 is driven. FIG. 2B shows one of the two bending vibrations excited by the vibrator 12, and the other is not shown. The bending vibration not shown is in a direction perpendicular to the paper surface. Occur.

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。   By adjusting the phase of the AC voltage applied to the piezoelectric element 3 (AC electric field applied to the piezoelectric material layer), it is possible to give a 90 ° temporal phase difference between the two bending vibrations. The bending vibration of the vibrator 12 rotates about the axis of the shaft 4. As a result, an elliptical motion is formed on the contact surface that contacts the sliding member 6 in the first elastic body 1, so that a driving force is generated, and the sliding member 6 pressed by the first elastic body 1 is rubbed. Driven. Thus, the sliding member 6, the rotor 7, the gear 8, and the pressure spring 9 rotate together around the axis of the shaft 4. Therefore, the rotational output can be extracted from any of the sliding member 6, the rotor 7, and the gear 8 exposed to the outside, but generally the rotational output is extracted from the rotor 7. In addition, since the contact surface of the flange cap 10a and the gear 8 becomes a sliding surface, it is preferable that the friction coefficient of this sliding surface is small.

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。   FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the drive frequency of the vibration type actuator 100 and the rotation speed of the rotor 7 (the number of rotations per unit time, that is, the rotation speed). As the drive frequency of the vibration type actuator 100 approaches the resonance frequency, the vibration of the frictional sliding surface with the sliding member 6 in the first elastic body 1 is expanded, so that the rotational speed of the rotor 7 increases. The vibration type actuator 100 is usually driven in a certain range near the resonance frequency in order to increase the number of rotations. However, it can be seen that the number of rotations can be controlled by changing the driving frequency. .

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。   FIG. 4A is an FFT (Fast Fourier Transform) spectrum of a signal obtained by measuring the vibration of the vibrator 12 being driven by the conventional driving method of the vibration type actuator 100 with a laser Doppler velocimeter. Since FFT is a known technique, description thereof will be omitted here.

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。   According to the conventional driving method of the vibration type actuator 100, since the harmonic voltage is included in the AC voltage used for driving, the harmonic wave also appears in the vibration of the vibrator 12. In addition to this, since the vibrator 12 repeats contact / non-contact with the sliding member 6, the vibration generated in the vibrator 12 is a harmonic component vibration of a natural number multiple of second order, third order, fourth order,. including. That is, the vibration of the vibrator 12 includes not only a component derived from an electric signal but also a harmonic component derived from mechanical contact, and even if the electric signal is an ideal sine wave, The wave component cannot be completely removed.

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。   In the present embodiment, a voltage for generating a vibration that cancels the vibration of the third harmonic of the harmonic components shown in FIG. Reduce the vibration of the third harmonic to the background noise level. Accordingly, it is possible to set the drive frequency of another device (for example, a gyro sensor of the imaging device) provided in the device on which the vibration type actuator 100 is mounted in the vicinity of a frequency that is three times the drive frequency range.

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。   Next, specific means for canceling the vibration of the third harmonic of the vibration type actuator 100 will be described. FIG. 5 is a block diagram of the drive circuit 150 for driving the vibration type actuator 100 according to the first embodiment of the present invention. The drive circuit 150 includes an oscillation circuit 101, a booster circuit 102, a speed detection circuit 103, a speed deviation calculation circuit 104, a PID calculation circuit 105, and a superimposed signal determination circuit 106. The drive circuit 150 operates under the control of a control unit (not shown) including a central processing unit (CPU), and the control unit and the drive circuit 150 constitute control means for the vibration type actuator 100. The control unit includes a ROM and a RAM. The ROM stores a program executed by the CPU, and the RAM temporarily stores various types of information. The CPU controls the operation of the drive circuit 150 by developing the program read from the ROM in the work area of the RAM. It should be noted that the functions of some of the circuits that constitute the drive circuit 150 (for example, the speed deviation calculation circuit 104, the PID calculation circuit 105, and the superimposed signal determination circuit 106) may be provided in the control unit.

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。   The oscillation circuit 101 generates a pulse signal obtained by adding a drive signal and a superimposition signal (described later) supplied from the superimposition signal determination circuit 106, and supplies the pulse signal to the booster circuit 102. Note that the oscillation circuit 101 supplies only the pulse signal of the drive signal to the booster circuit 102 until the superimposed signal is supplied from the superimposed signal determination circuit 106.

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。   The booster circuit 102 performs matching with the inductor included in the booster circuit 102 and the electrostatic capacitance of the piezoelectric element 3 constituting the vibration actuator 100, and applies the pulse signal supplied from the oscillation circuit 101 to a predetermined level (voltage). Value) and applied to the piezoelectric element 3. That is, the booster circuit 102 generates a superimposed drive voltage in which the drive voltage obtained by boosting the drive signal and the superimposed voltage obtained by boosting the superimposed signal are generated, and the generated superimposed drive voltage is applied to the piezoelectric element 3. . As a result, two orthogonal bending vibrations described with reference to FIG. 2 are excited in the vibrator 12 by the drive voltage of the superimposed drive voltage, and the rotor 7 is rotationally driven. As will be described later, the vibration excited in the vibration type actuator 100 by the superimposed voltage of the superimposed drive voltage has a role of canceling the amplitude of the third harmonic vibration excited in the vibration type actuator 100 by the drive voltage. Bear.

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。   The rotation of the rotor 7 in the vibration type actuator 100 is detected as an electrical signal by the encoder 120, and the detected electrical signal is supplied to the speed detection circuit 103. The speed detection circuit 103 converts the electrical signal supplied from the encoder 120 into a rotation speed (rotation speed) and supplies the converted signal to the speed deviation calculation circuit 104. The speed deviation calculation circuit 104 calculates a speed deviation that is a difference between the target rotation speed and the rotation speed supplied from the speed detection circuit 103, and supplies the calculated speed deviation to the PID calculation circuit 105.

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。   The PID calculation circuit 105 performs a calculation for performing well-known PID control based on the speed deviation supplied from the speed deviation calculation circuit 104, and determines a drive frequency that is an operation amount of the vibration type actuator 100. The drive frequency thus determined by the PID arithmetic circuit 105 is supplied to the oscillation circuit 101 as a drive voltage frequency command value and also supplied to the superimposed signal determination circuit 106.

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。   In the drive circuit 150, the phase difference between the superimposed voltage and the drive voltage and the amplitude of the superimposed voltage are determined based on the frequency and amplitude of the vibration of the third harmonic due to the drive voltage. Therefore, when the vibration actuator 100 is driven, the superimposed signal determination circuit 106 minimizes the amplitude of the vibration of the third harmonic derived from the mechanical contact or the electric signal for each frequency of the driving voltage. The phase and amplitude of the superimposed signal are stored.

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。   The superimposed signal determination circuit 106 determines the phase and amplitude of the superimposed signal based on the frequency information supplied from the PID arithmetic circuit 105 and supplies the determined signal to the oscillation circuit 101. The oscillation circuit 101 adds the above-described pulse signal based on the frequency, phase, and amplitude information of the drive signal supplied from the PID arithmetic circuit 105 and the superimposed signal supplied from the superimposed signal determination circuit 106. Is supplied to the booster circuit 102. As described above, the booster circuit 102 applies the superimposed drive voltage generated by boosting the pulse signal to the piezoelectric element 3.

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。   The phase difference of the vibration generated by the superimposed voltage of the superimposed drive voltage with respect to the vibration of the third harmonic is preferably 90 ° to 270 °, and more preferably an opposite phase (180 °). The frequency of vibration due to the superimposed voltage and the frequency of vibration of the third harmonic cause the vibration amplitude of the third harmonic to interfere with the drive and operation of other devices provided in the device on which the vibration type actuator 100 is mounted. It need not be exactly the same as long as it can be offset to a lesser extent. That is, it is desirable that the frequency of vibration due to the superimposed voltage and the frequency of vibration of the third harmonic are the same, but it is not necessary to be completely the same, and the same frequency as long as the desired effect is obtained. As long as it is within a certain frequency range.

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。   The amplitude of vibration due to the superimposed voltage is preferably substantially the same as the amplitude of vibration of the third harmonic. Here, “substantially the same” means that the amplitude of the vibration of the third harmonic is canceled to such an extent that it does not interfere with the drive and operation of other devices provided in the device on which the vibration type actuator 100 is mounted. To the extent possible, it means that it is not necessary to be completely identical. Therefore, a certain range is allowed for the voltage value of the superposed voltage as long as vibration having substantially the same amplitude as that of the vibration of the third harmonic can be generated.

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。   FIG. 4B shows the vibrator 12 when the vibration type actuator 100 is driven by the superimposed drive voltage including the superimposed voltage for canceling the vibration of the third harmonic due to the drive voltage using the drive circuit 150 of FIG. It is an FFT spectrum showing the vibration of. As shown in FIG. 4B, it can be seen that the vibration of the third harmonic is reduced to the background noise level by using the driving method by the driving circuit 150 described above. As a result, it becomes possible to set the drive frequency of another device provided in the device on which the vibration type actuator 100 is mounted within the frequency range in which the vibration of the third harmonic has appeared in the prior art. It becomes possible to increase the degree of freedom. In the present embodiment, the case of canceling the vibration of the third harmonic has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the vibration of other harmonics can be canceled by the same method.

<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。
Second Embodiment
FIG. 6 is a block diagram of a drive circuit 160 for driving the vibration type actuator 100 according to the second embodiment of the present invention. Among the circuits and the like constituting the drive circuit 160, the same parts as those of the drive circuit 150 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Note that, similarly to the drive circuit 150, the drive circuit 160 also operates under the control of a control unit (not shown).

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。   In addition to the various circuits constituting the drive circuit 150, the drive circuit 160 detects a current flowing through the piezoelectric element 3 of the vibration type actuator 100, and a Fourier that performs FFT processing on the current detected by the current detection circuit 107. And a conversion device 108. From the calculation result by the Fourier transform device 108, the amplitude of the harmonic vibration to be reduced and the phase difference between the harmonic vibration and the fundamental vibration can be obtained. The calculation result in the Fourier transform device 108 is sent to the superimposed signal determination circuit 106.

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。   The superimposed signal determination circuit 106 determines the frequency, phase, and amplitude of the superimposed signal based on the drive signal supplied from the PID calculation circuit 105 and the calculation result supplied from the Fourier transform device 108. The oscillation circuit 101 generates a pulse signal by adding them based on the frequency, phase, and amplitude information of the drive signal and the superimposed signal supplied from the superimposed signal determination circuit 106, and generates the generated pulse signal. The voltage is supplied to the booster circuit 102.

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。   Thus, by feeding back the result of the FFT processing to the determination of the superimposed signal, the harmonic vibration can be reduced to the background noise level. In the present embodiment, the current flowing through the piezoelectric element 3 is measured. However, instead of the current, a part of the layer of the piezoelectric element 3 is used as a sensor layer, and a voltage generated in the sensor layer due to the positive piezoelectric effect. May be configured to perform FFT processing. This also makes it possible to detect the phase difference between the fundamental vibration and the harmonic vibration and the amplitude of the harmonic vibration.

<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。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example in which the above-described vibration actuator 100 is mounted on an imaging device as an example of an electronic device will be described. FIG. 7 is a perspective view showing a schematic structure of a digital camera 200 which is an example of an imaging apparatus, and shows a partially transparent state.

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。   A lens barrel 202 is attached to the front surface of the digital camera 200, and a lens 209 and a camera shake correction optical system 203 are disposed inside the lens barrel 202. In FIG. 7, only one lens 209 is illustrated, but actually, a plurality of lens groups are arranged at predetermined positions in the lens barrel 202. The camera shake correction optical system 203 can vibrate in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction) by transmitting the rotation of the biaxial coreless motors 204 and 205.

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。   An image sensor 208 is disposed on the main body side of the digital camera 200, and light that has passed through the lens barrel 202 is formed on the image sensor 208 as an optical image. The image sensor 208 is a photoelectric conversion device such as a CMOS sensor or a CCD sensor, and converts an optical image into an analog electric signal. An analog electrical signal output from the image sensor 208 is converted into a digital signal by an A / D converter (not shown), and then subjected to predetermined image processing by an image processing circuit (not shown) to obtain image data (video data). It is stored in a storage medium such as a semiconductor memory (not shown).

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。   Further, on the main body side of the digital camera 200, as an internal device, a gyro sensor 206 that detects a shake amount (vibration) in the left-right direction (yawing) and a gyro sensor that detects a shake amount (vibration) in the vertical direction (pitching). 207 are arranged. The coreless motors 204 and 205 are driven in the direction opposite to the vibration detected by the gyro sensors 206 and 207 to vibrate the optical axis of the camera shake correction optical system 203. As a result, the vibration of the optical axis due to camera shake is canceled out, and a good photograph in which camera shake is corrected can be taken.

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。   The lens barrel 202 is provided with a lens group (not shown) that can move in the optical axis direction. The vibration type actuator 100 is driven by the driving method described in the first embodiment or the second embodiment, and drives a lens group disposed in the lens barrel 202 via a gear train (not shown). For example, the vibration type actuator 100 can be arbitrarily used for driving a zoom lens and / or driving a focus lens.

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。   FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the drive frequencies of the vibration type actuator 100 and the gyro sensors 206 and 207. The drive frequency range of the vibration type actuator 100, its harmonics, and the drive frequency of the gyro sensor include individual variations. Here, a part of the drive frequency range of the yawing gyro sensor 206 and a part of the second harmonic frequency range of the drive frequency of the vibration type actuator 100 overlap. Further, a part of the driving frequency range of the pitching gyro sensor 207 overlaps with a part of the frequency range of the third harmonic of the driving frequency of the vibration type actuator 100. That is, a part of the driving frequency of the gyro sensor 206 and a part of the frequency range of the second harmonic vibration of the vibration type actuator 100 overlap, and a part of the driving frequency of the gyro sensor 207 and three parts of the vibration type actuator 100 are overlapped. A part of the frequency range of vibration of the second harmonic overlaps.

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。   However, by using the driving method described in the first and second embodiments, the vibration of the harmonic component of the vibration type actuator 100 can be reduced to a low noise level. Therefore, even when the lens barrel 202 is driven, the camera shake correction function can be realized by driving the gyro sensors 206 and 207 normally.

<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。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. Furthermore, each embodiment mentioned above shows only one embodiment of this invention, and it is also possible to combine each embodiment suitably.

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。   In the present embodiment, the rod-shaped vibration type actuator has been described. However, the shape of the vibration type actuator is not particularly limited to this, and it may be an annular type or a plate type, and the driven body may be operated in a rotating manner. Regardless of direct acting type. Furthermore, the present invention can also be applied to piezoelectric devices other than the vibration type actuator, for example, a dust removing device used in a camera.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st elastic body 2 2nd elastic body 3 Piezoelectric element 7 Rotor (rotor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Vibrator 100 Vibrating type actuator 101 Oscillation circuit 102 Boosting circuit 103 Speed detection circuit 104 Speed deviation calculation circuit 105 PID calculation circuit 106 Superimposition signal determination circuit 107 Current detection circuit 108 Fourier transform apparatus 200 Digital camera 202 Lens barrel 206,207 Gyro Sensor

Claims (16)

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。
An elastic body, and an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body, and a drive body that is an alternating voltage having a different phase is applied to the electro-mechanical energy conversion element to drive the driven body in the elastic body A driving method of a vibrator for generating a driving force on a contact surface with
When the drive voltage is applied to the electromechanical energy conversion element, the frequency is substantially the same as that of at least one harmonic component of the vibration generated in the vibrator, and the phase difference between the harmonic component is 90. A method for driving a vibrator, characterized in that a voltage that excites the vibrator within a range of 270 ° to 270 ° is superimposed on the driving voltage as a superimposed voltage and applied to the electromechanical energy conversion element.
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。
An elastic body, and an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body, and a drive body that is an alternating voltage having a different phase is applied to the electro-mechanical energy conversion element to drive the driven body in the elastic body A driving method of a vibrator for generating a driving force on a contact surface with
When the drive voltage is applied to the electromechanical energy conversion element, a voltage for reducing at least one harmonic component of vibration generated in the vibrator to a background noise level is superimposed on the drive voltage as a superimposed voltage. And applying to the electro-mechanical energy conversion element.
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。   The vibration generated in the vibrator by the superimposed voltage has an opposite phase and substantially the same amplitude as the vibration of the at least one harmonic component generated in the vibration actuator by the drive voltage. 3. The vibrator driving method according to claim 1, wherein the vibrator is driven. 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。   The phase difference of the superimposed voltage from the drive voltage and the amplitude of the superimposed voltage are determined based on the frequency and amplitude of vibration of the at least one harmonic component. The driving method of the vibrator according to any one of the above. 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。   4. The amplitude and phase of the superimposed voltage are determined based on a current flowing through the electro-mechanical energy conversion element or a voltage generated by a positive piezoelectric effect in the electro-mechanical energy conversion element. The driving method of the vibrator according to any one of the above. 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。   A frequency range for driving other devices included in a device in which a vibration type actuator having the vibrator and the driven body is mounted is included in a frequency range that is a natural number multiple of the frequency of the driving voltage. 6. The vibrator driving method according to claim 1, wherein the vibrator is driven. 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。   When the frequency for driving another device provided in the device on which the vibration actuator is mounted is substantially the same as a frequency that is a natural number multiple of the frequency of the drive voltage, the superimposed voltage is The vibrator driving method according to claim 6, wherein the vibrator is applied to a mechanical energy conversion element. 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。
A vibration type actuator including an elastic body and a vibrator having an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body;
Control means for controlling the drive of the vibrator;
An electronic device including an internal device that is driven at a predetermined frequency,
The control means is configured such that at least a part of a frequency range of at least one harmonic component of vibration generated in the vibrator when an AC voltage is applied to the electromechanical energy conversion element is within a drive frequency range of the internal device. In the case of overlapping with a part, a voltage whose frequency is substantially the same as that of the harmonic component and whose phase difference with the harmonic component is in a range of 90 ° to 270 ° is superimposed on the AC voltage. An electronic apparatus that is applied to the electro-mechanical energy conversion element.
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。   The vibration generated in the vibrator by the superimposed voltage has an opposite phase and substantially the same amplitude as the vibration of the at least one harmonic component generated in the vibration actuator by the drive voltage. The electronic apparatus according to claim 8, characterized in that: 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。   The phase difference between the superimposed voltage and the drive voltage and the amplitude of the superimposed voltage are determined based on the frequency and amplitude of vibration of the at least one harmonic component. The electronic device described. 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。   The amplitude and phase of the superimposed voltage are determined based on a current flowing through the electromechanical energy conversion element or a voltage generated by a positive piezoelectric effect in the electromechanical energy conversion element. The electronic device as described in. 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。   The frequency for driving another device provided in the electronic device is included in a frequency range that is a natural number multiple of the frequency of the driving voltage. The electronic device described. 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。   The superimposed voltage is applied to the electromechanical energy conversion element when the frequency for driving another device provided in the electronic device is substantially the same as a frequency that is a natural number multiple of the frequency of the drive voltage. The electronic apparatus according to claim 12, wherein 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。   The electronic apparatus according to claim 8, wherein the electronic apparatus is an imaging apparatus having an imaging element. 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。   The electronic apparatus according to claim 14, wherein the internal device is a gyro sensor that detects a shake of the imaging device. 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。   16. The electronic apparatus according to claim 14, further comprising a lens barrel in which a lens group that is movable in an optical axis direction by driving the vibration actuator is disposed.
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