CN106469998B - 用于振动型致动器的驱动电路和振动装置 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及用于振动型致动器的驱动电路和振动装置。一种用于振动型致动器的驱动电路包括串联连接到电气‑机械能量转换元件的电感器和电容器，其中，在基于电感器和电容器的串联谐振频率被设置为fs、且除了用于振动器的驱动的振动之外的振动模式中的谐振频率被设置为fu的情况下，0.73·fu<fs<1.2·fu被满足。

Description

用于振动型致动器的驱动电路和振动装置

技术领域

实施例的一个公开方面涉及例如用于振动型致动器的驱动电路、振动装置、图像模糊校正设备、可更换镜头、图像拾取设备和自动台架。

背景技术

振动型马达是振动型致动器的示例，且包括：弹性部件；振动器，该振动器包括耦接到弹性部件的诸如压电元件的电气-机械能量转换元件；以及与振动器压力接触的被驱动部件。振动型马达是非电磁驱动系统马达，该马达被布置成将交流(AC)电压施加到电气-机械能量转换元件以在该元件中产生高频率振动，且取出振动能量作为连续机器运动。

用于振动型致动器的控制设备包括被配置为产生脉冲信号的脉冲信号产生单元和被配置为将放大的AC电压施加到包括在振动器中的压电元件的升压电路。振动型致动器的速度能够基于施加到压电元件的AC电压的频率、振幅、相位差等被控制，且振动型致动器用于例如照相机的自动聚焦驱动等。例如，自动聚焦驱动需要高度精确的定位控制，且利用位置传感器的位置反馈控制被执行。

在控制时，通过利用下述现象，以高速或低速驱动与驱动目标对象对应的透镜：振动振幅随着驱动频率接近于压电元件的驱动振动模式的谐振频率而增加，且振动振幅随着驱动频率朝向高通侧远离谐振频率而减小。

此时，在希望速度范围从超低速广泛扩展到高速的情况下，使用的驱动频率范围需要被扩展。然而，在驱动频率范围被扩展的情况下，与未被用于振动型致动器的驱动的振动模式对应的不想要的振动模式被激励，且异常噪声可能被产生。

将给出对不想要的振动的说明。虽然依据振动型马达的模型，但是不想要的振动模式存在于如下频率：所述频率是驱动频率或其中间等的两倍、三倍、或1/2倍。通过将AC电压施加到振动型致动器，产生用于激励振动器的驱动单元以引起椭圆运动的振动波，且被驱动部件和振动器与彼此接触，以使得振动器和被驱动部件的相对位置在线性方向或旋转方向上改变。在振动型致动器的驱动期间，在接触单元处的接触压力在理想情况下经常是恒定的，但是实际上，接触压力由于驱动单元和被驱动部件的接触表面的不规则性而变化，还依据接触位置而改变。即，在接触压力在驱动期间改变且产生除了用于驱动的振动之外的振动模式的情况下，不想要的振动在振动器中以与驱动频率不同的频率随机地发生。不想要的振动干扰驱动效率且还可以引起异常噪声的产生。

以下方法被提出以解决这个问题。根据在日本专利公开No.03-032374中描述的技术，阻抗元件并列于压电元件的静电电容被设置以形成闭合电路，且并列谐振频率匹配于固定部件的振动频率。可变线圈被用作阻抗元件。

发明内容

然而，以上描述的技术未关注驱动电路中的电压变化由不想要的振动频率下的阻抗改变引起从而作为结果放大异常噪声这一现象，且根据在相关技术中的技术未获得避免异常噪声的效果。

根据实施例的一方面的用于振动型致动器的驱动电路包括电感器和与电感器串联连接的电容器，其中电感器和电容器被配置为串联连接到振动器的电气-机械能量转换元件，且在基于电感器和电容器的串联谐振频率被设置为fs，且除了用于振动器的驱动的振动之外的振动模式中的谐振频率被设置为fu的情况下，0.73·fu<fs<1.2·fu被满足。

此外，在使用变压器的情况下，根据实施例的另一方面的用于振动型致动器的驱动电路包括：变压器，该变压器包括一次侧线圈和二次侧线圈，且被配置为使得交流电压被施加到一次侧线圈，二次侧线圈的第一端子连接到振动器的电气-机械能量转换元件的第一端子，且二次侧线圈的第二端子连接到电气-机械能量转换元件的第二端子；和电感器和电容器，该电感器和电容器串联连接到变压器的一次侧线圈和二次侧线圈中的至少一个，其中，在基于电感器和电容器的串联谐振频率被设置为fs，且除了用于振动器的驱动的振动之外的振动模式中的谐振频率被设置为fu的情况下，0.73·fu<fs<1.2·fu被满足。

本公开的其它特征将通过参考附图的对示例性实施例的以下说明变得清楚。

附图说明

图1A至1C示出根据本公开的第一示例性实施例的包括用于振动型致动器的驱动电路和振动型致动器的振动装置。

图2A至2D是用于描述线性驱动类型的振动型致动器的驱动原理的说明性示图。

图3是用于描述镜筒中的透镜的驱动机构的说明性示图。

图4A和4B示出在相关技术中的包括用于振动型致动器的驱动电路和振动型致动器的振动装置。

图5A和5B示出AC电压的相位改变和AC电压的振幅变化之间的关系。

图6示出依据fs/fu的改变的相位改变量的比率。

图7示出根据第二示例性实施例的包括用于振动型致动器的驱动电路和振动型致动器的振动装置。

图8A至8D示出根据第二示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路的修改示例。

图9示出在相关技术中的包括驱动电路的振动装置。

图10A和10B示出在相关技术中的驱动电路被使用的情况下的AC电压和驱动电流的频率分析结果。

图11A和11B示出在根据示例性实施例的驱动电路被使用的情况下的AC电压和驱动电流的频率分析结果。

图12示出通过在驱动振动型致动器时用麦克风测量驱动声音而获得的频率特性。

图13A至13C示出根据第三示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路。

图14是照相机的剖视图，该照相机用作被配置为通过校正透镜来校正图像模糊的图像拾取设备。

图15是显微镜的透视图，根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路被应用到该显微镜。

具体实施方式

根据示例实施例的驱动电路被应用到例如以下振动型致动器。即，由根据示例实施例的驱动电路驱动的振动型致动器设有：振动器，该振动器包括诸如压电元件的电气-机械能量转换元件和耦接到电气-机械能量转换元件的弹性部件；以及被驱动部件，该被驱动部件与弹性部件压力接触，且被配置为使得振动器和被驱动部件的一部分的相对位置改变。具有不同相位的多个AC电压(用作驱动信号)中的每个被施加到电气-机械能量转换元件，以引起弹性部件产生振动波。弹性部件通过产生的振动波在弹性部件的驱动部分(例如，与被驱动部件的接触部分)处引起椭圆运动，且弹性部件(例如，振动器)和被驱动部件的相对位置通过该椭圆运动改变。

根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路能够广泛应用到各种振动型致动器，诸如，例如，用于在复印机的感光鼓或成像设备的转印带中执行旋转驱动等的圆形类型的振动型致动器。驱动电路能够应用到圆形类型的振动型致动器，其在振动器中形成行波，以改变振动器和被驱动部件的相对位置。

此外，驱动电路能够应用到用于执行照相机透镜的变焦驱动或自动对焦驱动的振动型致动器。振动型致动器例如是杆状振动型致动器，在所述杆状振动型致动器中，弹性部件的正交于摩擦表面(振动器和被驱动部件的接触表面)的两个方向上的一次弯曲振动被激励并在π/2的时间相位处彼此重叠，从而引起在摩擦表面上的旋转椭圆运动。

根据示例性实施例，驱动方向指的是与振动器和被驱动部件的接触表面平行的振动器和被驱动部件的相对运动的方向。振动器和被驱动部件的接触表面指的是当用显微镜观察时包含振动器和被驱动部件之间的多个接触点的表面，且可以是复数个，但是接触表面可被认为是振动器的摩擦表面或被驱动部件的摩擦表面。

根据本示例性实施例，作为示例，将描述用于在两相中单独地驱动用作电气-机械能量转换元件的压电元件的两相驱动电路。在两相驱动的情况下，由于除了添加到相应相位的AC电压的相位偏移±90°之外，在第一和第二相位之间不存在差别，所以以下将仅描述第一相位部分。应该注意到，本公开不受限于两相驱动，且还能够应用到具有四个或更多个相位的行波类型马达或驻波类型马达的驱动电路。此外，产生AC信号的振荡器和切换电路也未涉及到本公开的实质且未被具体限制。

第一示例性实施例

对芯片振动器的原理的说明

图2A至2D是用于描述线性驱动类型的振动型致动器的驱动原理的说明性示图。在图2A中示出的振动型致动器由如下构成或包括如下：振动器205，在该振动器205中，压电元件204结合到弹性部件203；和由振动器205驱动的被驱动部件201。在AC电压被施加到压电元件204时，产生在图2C和2D示出的两个振动模式，且被驱动部件201在箭头方向上与突起部分202压力接触。

图2B示出压电元件204的电极图案。例如，在纵向方向上被分成两半的电极区域被形成在振动器205的压电元件204中。相应电极区域的极化方向是相同的方向(+)。在压电元件204的两个电极区域之中，AC电压(VB)被施加到位于图2B中的右侧的电极区域，且AC电压(VA)被施加到位于左侧的电极区域。当VB和VA被设置为具有第一振动模式中的谐振频率附近的频率且还具有相同相位的AC电压时，压电元件204的整体(例如，两个电极区域)在一个时刻伸长并在另一时刻收缩。

结果，在图2C示出的第一振动模式中的振动(例如，推力振动)在振动器205中产生。当VB和VA被设置为具有第二振动模式中的谐振频率附近的频率且还具有偏移180°的相位的AC电压时，在压电元件204右侧的电极区域在一个时刻收缩，而在左侧的电极区域伸长。于是，在另一时刻建立反转关系。结果，在图2D示出的第二振动模式中的振动(馈送振动)在振动器205中产生。

以这种方式，当两个振动模式彼此合成时，被驱动部件201在图2A的箭头方向上移动。第一振动模式和第二振动模式的发生比率能够通过改变输入到分成两半的电极的AC电压的相位差而改变。在这种振动型致动器中，可以通过改变发生比率来改变被驱动部件的速度。

在下文中，作为本示例性实施例，将给出如下配置示例的说明，在所述配置示例中，包括根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路和由该驱动电路驱动的振动型致动器的振动装置被应用到用作光学装置的照相机的透镜驱动机构。应该注意到，将根据本示例性实施例描述振动装置被安装到照相机的配置示例，但是所述配置不受限于此。

图3是用于描述镜筒中的透镜的驱动机构的说明性示图。根据本示例性实施例的利用振动型致动器的被驱动目标对象所对应的透镜的驱动机构设有振动器、被驱动部件、彼此平行布置且保持该被驱动部件以便自由滑动的第一导杆和第二导杆。通过在将驱动电压施加到电气-机械能量转换元件时由振动器的突起部分(驱动部分)产生的椭圆运动，相对移动力在振动器和与弹性部件的突起部分接触的第二导杆之间产生。由此，采用被驱动部件能够沿第一和第二导杆在驱动方向(在本文中，与第二导杆延伸的方向平行的方向)上移动的配置。

具体地，包括振动型致动器的、用于移动目标对象的驱动机构310主要包括用作透镜保持部件的透镜保持器302、透镜306、以及振动器205，柔性印刷电路板耦接到该振动器205。驱动机构310还包括压力磁体305、第一导杆303、第二导杆304、以及未在图中示出的基板。在本文中，给出振动器205和透镜分别对应于振动器和目标对象的示例。

第一导杆303和第二导杆304的两个端部由未在图中示出的基板保持和固定，以使得这些相应的导杆彼此平行布置。透镜保持器302包括管状保持器部分302a、保持和固定振动器205和压力磁体305的保持部分302b、以及与第一导杆303卡合(engaged)且实现引导功能的第一引导部分302c。

包括在压力单元中的压力磁体305是永久磁体。磁性电路形成在压力磁体305和第二导杆304之间，且吸力在这些部件之间产生。压力磁体305被布置在相对于第二导杆304的间隙处，且第二导杆304被布置以便与振动器205接触。通过以上描述的吸力，接合力被施加在第二导杆304和振动器205之间。

在弹性部件的突起部分与第二导杆304压力接触时，突起部分用作第二引导部分。由于第二引导部分利用基于磁性的吸力形成引导机构，所以通过接收外力等将振动器205拉离第二导杆304的状态被建立，但是采用以下措施来处理此。即，包括在透镜保持器302中的掉落防止部分302d抵接导杆，以使得透镜保持器302返回到希望位置。当希望的AC电压(例如，驱动信号)被施加到振动器205时，驱动力在振动器205和第二导杆304之间产生，且透镜保持器的驱动通过这个驱动力执行。

根据本示例性实施例的驱动电路如图14所示的被包括在镜筒等中，且经由未在图中示出的柔性印刷电路板连接到振动器205。此外，振动装置可包括位置传感器，所述位置传感器被配置为检测振动器205和用作被驱动部件的第二导杆304的相对位置。图3示出如下示例，在该示例中，被配置为通过设置在第二导杆304的面向振动器205的表面上的比例尺和包括在保持部分302b中的传感器来检测位置的位置传感器307被提供。在通过利用由位置传感器检测的相对位置执行反馈控制时，可以较准确地移动透镜。

因此，根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路能够在可更换镜头中用于透镜的驱动。

根据示例性实施例的驱动电路

将参考图描述根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路。

图1A示出包括根据第一示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路的驱动装置，还示出包括振动型致动器的振动装置。振动器的驱动装置106包括被配置为产生脉冲信号的脉冲信号产生单元107和被配置为将放大的AC电压施加到包括在振动器中的压电元件101的驱动电路108。脉冲信号产生单元107包括切换电路(H-桥电路)，切换电路被配置为在切换元件的接通(ON)和断开(OFF)由具有依据未在图中示出的控制信号的驱动频率且具有不同相位的两相脉冲信号控制的同时输出AC电压。被配置为供给未在图中示出的直流(DC)电源等的DC-DC转换器电路连接到切换电路，且AC电压被产生。应该注意到，矩形脉冲信号被调整，使得可表达为脉冲占空比的脉冲宽度通过脉冲宽度调制(PWM)控制来获得希望的AV电压振幅。

从脉冲信号产生单元107输出的AC电压通过包括电感器102和电容器103的驱动电路被升高到希望的电压。在矩形脉冲信号通过滤波效应被转换成SIN波形时，升高的AC电压被施加到压电元件101。振动型致动器能够基于施加到压电元件101的AC电压的频率、振幅、相位差等控制速度。

不想要的振动的检测单元

图1B示出振动器的阻抗特性的示例。水平轴指示频率，且垂直轴指示导纳。指示导纳峰值的频率等价于每个振动模式中的频率且指示对于电流流动的容易性，即，指示振动模式的量值。当在执行扫频的同时将具有低振幅的AC信号施加到压电元件时获得本特性，且其响应结果经受频率分析。所述特性能够通过利用阻抗分析器等测量。在以上描述的图2A至2D中示出的第一和第二振动模式是峰值在90至95kHz的频率处被观察到的两种驱动振动。在图1B中，不想要的振动的峰值在110kHz的频率附近被检测到。在本文中，不想要的振动指的是除了用于振动器的驱动的振动之外的振动模式，即，在不用于驱动的振动模式和被驱动部件的驱动被干扰的振动模式中压电元件变形的频率。当驱动范围是例如95至105kHz时，在不想要的振动的峰值较高的情况下，不想要的振动在控制期间重叠，且异常噪声产生。作为不想要的振动的检测参考，设置不想要的振动的导纳高于任何一种驱动振动的导纳的条件。

异常噪声避免的原理

在不想要的振动在振动器中发生的情况下，不想要的振动伴随的电流流过压电元件，使得阻抗改变。作为敏锐检查的结果，发现电压峰值依据相关技术中的用于振动型致动器的驱动电路中的阻抗改变在不想要的振动的频率处产生，这放大不想要的振动而引起异常噪声。即，如果由不想要的振动引起的阻抗改变能够在驱动电路中被抑制，则可以避免异常噪声。

驱动电路的详细说明

将详细描述根据示例性实施例的以上描述的驱动电路的功能。作为驱动电路的配置，电感器102和电容器103被串联连接到压电元件101。在本文中，诸如线圈的电感元件能够用作电感器102。此外，诸如陶瓷电容件(condenser)或膜电容件的静电电容元件能够用作电容器103。在基于电感器102和电容器103的串联谐振频率与振动器频率的不想要的振动基本匹配时，可以抑制由不想要的振动引起的阻抗改变。

在此，将描述压电元件101的等效电路。图1A通过等效电路的方式表示单相部分的压电元件101。压电元件101的等效电路由与两个机械振动部分对应的RLC串联电路和并联连接到RLC串联电路的压电元件101的本征静电电容Cd(104)构成。所述两个机械振动部分基于用于驱动的振动模式中的驱动振动和不用于驱动的振动模式中的不想要的振动由相应RLC串联电路表示。相对于驱动振动的等效线圈的自感、等效电容件的静电电容、以及等效电阻的电阻值分别被定义为Lm、Cm、和Rm。类似地，相对于不想要的振动的等效线圈的自感、等效电容件的静电电容、以及等效电阻的电阻值分别被定义为Lu、Cu、和Ru。应该注意到，驱动振动和不想要的振动可以是均具有不同频率的两种或更多种振动模式。

根据示例性实施例，基于电感器102和电容器103的串联谐振频率被定义为fs，且压电元件101的不想要的振动的谐振频率(不想要的振动频率)被定义为fu。当电感器102的自感被设置为L，且电容器103的静电电容被设置为C时，建立以下表达式。

随着以上描述的fs的值接近于fu的值，可以进一步减小在fu附近的AC电压Vo的电压峰值。在本文中，Vo指代施加到压电元件101的AC电压。

应该注意到，包括驱动电路和压电元件的整个电路的谐振频率被定义为fe。这个谐振频率指示一般的电气谐振频率，且是驱动电压Vo具有峰值的频率。Vo的峰值频率fe能够从电感器102的电感L、电容器103的静电电容C、以及压电元件101的静电电容Cd(104)计算。峰值频率fe的表达式如下。

在本文中，为了计算实际的峰值频率fe，压电元件101被等价地认为是电容器，且需要通过利用将机械振动部分的RLC串联电路的影响考虑在内的Cd'来执行计算。例如，在机械振动部分的RLC串联电路的影响等价于134pF的电容改变的情况下，能够执行以下计算。

Cd'＝Cd-134pF

从峰值频率fe的表达式，可以通过确定fe的值来获得用于L和C中的每个的函数。

效果的确认

在此，参考图4A和4B，将描述仅电感器102串联连接到压电元件101且电容器103未连接到压电元件101的情况(例如，在相关技术中的驱动电路)。图4B示出计算结果，该结果指示在使用仅电感器102串联到压电元件101的、图4A中示出的相关技术中的驱动电路的情况下AC电压Vo的频率特性。AC电压Vo的振幅能够被设置为通过利用压电元件101的静电电容Cd(104)和电感器102的电气谐振在某一频率处具有峰值。

在本文中，在电感器102的自感L被设置为1mH且压电元件101的静电电容Cd(104)的本征静电电容Cd被设置为0.54nF时，进行设置以使得Vo的峰值频率fe变成220kHz。此外，压电元件101的驱动振动频率fm被设置为88kHz，且不想要的振动频率fu被设置为106kHz。驱动振动的等效线圈Lm被设置为50mH，等效电容件Cm被设置为65pF，且等效电阻Rm被设置为666Ω。不想要的振动的等效线圈Lu被设置为35mH，等效电容件Cu被设置为65pF，且等效电阻Ru被设置为666Ω。

结果，如从图1B可以理解的，AC电压Vo的频率特性在fm和fu附近具有大的电压变化。由于如图2A至2D所示的振动型致动器的频率的驱动范围在fm和fu之间的区域中，所以不想要的振动在fu附近受电压变化的影响被放大，从而引起异常噪声。

图1C示出计算结果，该计算结果指示在基于电感器102和电容器103的串联谐振频率与压电元件101的不想要的振动频率匹配的情况下的AC电压Vo的频率特性。在这个计算中，电感器102的自感L被设置为1mH，且电容器103的静电电容C被设置为2.2nF。此外，驱动振动的等效线圈Lm被设置为50mH，等效电容件Cm被设置为65pF，且等效电阻Rm被设置为666Ω。不想要的振动的等效线圈Lu被设置为35mH，等效电容件Cu被设置为65pF，且等效电阻Ru被设置为666Ω。

图1C中的垂直轴指示在驱动电路的输出侧的AC电压Vo的振幅。如图1C所示，在fs和fu彼此匹配时，可以减小在fu附近的AC电压Vo的电压峰值。在fu附近的AC电压Vo的振幅改变发生的原因在于，由于压电元件101的机械振动部分的自感Lu和静电电容Cu，阻抗改变发生。

与此相反，在fs和fu彼此匹配时，能够相对于压电元件101的不想要的振动部分的阻抗实现匹配。具体地，由于电感器和电容器的串联谐振在流过不想要的振动部分的电流增加的频率处产生，所以采取动作以使得在电容器中累积的电荷流到不想要的振动部分，且能够补偿电压变化。结果，能够设想到，施加到压电元件的AC电压Vo中的振幅改变能够减小。

fs和fu之间的关系的容许范围

基于串联连接到压电元件101的电感器102和电容器103的串联谐振频率fs并非必然需要与压电元件101的不想要的振动频率fu完全匹配。即，当fs的值被设置为接近于fu的值时，可以减小在fu附近的AC电压Vo的电压峰值。然而，应该注意到，效果随着fs接近于fu而进一步增加。

为了阐述优选采用的fs的范围，关注的是在压电元件101的不想要的振动频率fu附近的AC电压Vo的相位改变。图5A示出指示AC电压Vo的相位的计算结果。在本文中，利用行波的环形类型的振动型马达被用作示例。水平轴指示频率且指示在不想要的振动频率fu被设置为44.142kHz时从40kHz至48kHz的Vo的相位改变。

在这个计算中，通过利用图1A的驱动电路，基于电感器102和电容器103的串联谐振频率fs与fu的比率(其被设置为fs/fu)在从0.73至1.2的范围内改变，且这个结果被绘制。在本文中，L和C中的每个值被调整为使得峰值频率fe被规则地设置为61.798kHz以改变fs/fu。峰值频率fe被设置为恒定的原因在于，Vo的振幅通过fe的值在压电元件101的不想要的振动频率fu附近显著改变。

此外，通过将图4A的电路用作充当用于进行比较的参考的相关技术配置而执行计算，且这个结果被绘制。进行设置使得电感器102的自感L在这种情况下变成1.97mH，且AC电压Vo的峰值频率fe变成61.798kHz。

可以从图5A理解的是，相关技术配置的Vo的相位最大延迟接近60°。与此相反，在建立fs/fu＝1的情况下，Vo的相位改变几乎不发生。应该注意到，在fs/fu＝1的情况下，电感器102的自感L是4.17mH，且电容器103的静电电容C是3.12nF。作为趋势，相位改变随着fs/fu<1建立而朝向负侧增加，且相位改变随着fs/fu>1建立而朝向正侧增加。

图5B示出作为计算的结果，该结果指示依据频率的AC电压Vo改变，以研究在图5A示出的AC电压Vo的相位改变和AC电压Vo的振幅变化之间的关系。计算条件类似于图5A的计算条件。通过在从0.73至1.2的范围内改变fs/fu获得的结果与相关技术配置相比较，且这个结果被绘制。可以理解的是，在图5B示出的相位改变量对应于在图5A示出的电压变化量的趋势。即，当Vo的相位改变越大时，Vo的振幅变化进一步增加。

图6示出计算结果，该结果指示依据fs/fu的改变的、实施例的相位改变量与相关技术配置的相位改变量的比率。水平轴指示fs与压电元件101的不想要的振动频率fu的比率所对应的fs/fu。垂直轴指示实施例的相位改变量与相关技术配置的相位改变量的比率，且比率被计算如下。

首先，在使用相关技术配置的情况下Vo的相位改变量的绝对值在从40kHz至48kHz的范围内被计算，以检测最大值。这个值被设置为"相关技术配置的相位最大改变量"。随后，在图1A的配置中，在fs/fu被设置为一参数时，Vo的相位改变量的绝对值在从40kHz至48kHz的范围内被计算，以检测最大值。这个值被设置为"依据fs/fu的相位最大改变量"。相位改变量与相关技术配置的比率通过利用以下表达式计算两个值的比率而获得。

"依据fs/fu的相位最大改变量"/"相关技术配置的相位最大改变量"

垂直轴指示这个比率。

相位改变量与相关技术配置的比率被减半的条件被设置为如图6所示的阈值，且获得优选采用的范围以减小在fu附近的AC电压Vo的电压峰值。结果，获得fs/fu效果的范围对应于以下关系。

0.73·fu<fs<1.2·fu

以上描述的范围在峰值频率fe被设置为61.798kHz且压电元件101的静电电容Cd(104)被设置为3.5nF时被计算，但是即使峰值频率fe和本征静电电容Cd的值改变时，也获得基本相等的计算结果。应该注意到，计算在下述情况时执行：压电元件101的不想要的振动的等效线圈Lu被设置为0.1H，等效电容件Cu被设置为130pF，且等效电阻Ru被设置为1kΩ。

因此，在AC电压Vo的相位差的改变量依据以上描述的范围被抑制到一半或以下时，也可以将Vo的变化量与相关技术相比抑制到大约一半或以下。即，即使在以上描述的fs和fu之间的关系被满足的同时fs和fu未彼此完全匹配时，与在相关技术中的驱动电路的情况相比，也可以将在fu附近的AC电压Vo的电压峰值抑制到一半或以下。

因此，可以提供如下驱动电路，在所述驱动电路中，电压变化相对于不想要的振动频率处的阻抗改变低，且不想要的振动被抑制。

第二示例性实施例

接下来，将参考图7描述第二示例性实施例。本示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处在于升压通过利用变压器和线圈执行。

图7示出根据第二示例性实施例的振动装置，该振动装置包括用于振动型致动器的驱动电路和以上描述的振动型致动器。根据驱动电路的配置，压电元件101的第一端子和在变压器105的二次侧线圈上的第一端子彼此电连接，且压电元件101的第二端子和二次侧线圈的第二端子彼此电连接。即，在压电元件101的两个端子之间施加的AC电压Vo等于在变压器105的二次侧线圈的两个端子之间施加的电压Vo。此外，电感器102和电容器103串联连接到变压器一次侧线圈。在本文中，诸如陶瓷电容件或膜电容件的静电电容元件能够用作电容器103。应该注意到，电容器103连接到变压器一次侧线圈的上侧，但是作为替换可连接到下侧。

在本文中，基于电感器102和电容器103的串联谐振频率被定义为fs，且压电元件101的不想要的振动频率被定义为fu。当电感器102被设置为L，且电容器103被设置为C时，以下表达式建立。

如上所述，Lu和Cu指代压电元件101的不想要的振动的等效电路的常数，其中，Lu代表等效线圈，且Cu代表等效电容件。

类似于在第一示例性实施例中，随着串联谐振频率fs被设置为接近于压电元件101的不想要的振动频率fu，可以获得以上描述的由于对阻抗改变的抑制而减小电压变化的效果。在驱动电路被构成为使得fu和fs满足以下表达式时，与如在图9中占据的包括变压器和电容件而没有电容器的相关技术中的驱动电路的情况相比，fu附近的AC电压Vo的电压峰值能够减小到一半或以下。

0.73·fu<fs<1.2·fu

第二示例性实施例的修改示例

图8A至8D示出根据第二示例性实施例的修改示例的用于振动型致动器的驱动电路。图8A至8C对应于电感器102和电容器103的布置在变压器105的一次侧和二次侧中被改变的配置。应该注意到，电感器102和电容器103中的每个可布置在上侧或下侧。图8D对应于利用变压器一次侧线圈的漏电感102a和变压器二次侧线圈的漏电感102b的配置。

在图8A的驱动电路中，当电感器102被设置为L且电容器103被设置为C时，串联谐振频率fs类似于表达式(2-1)。

在图8B的驱动电路中，当变压器的绕组比被设置为N时，建立以下表达式。

在图8C的驱动电路中，建立以下表达式。

在图8D的驱动电路中，当变压器一次侧线圈的漏电感102a被设置为L₁，变压器二次侧线圈的漏电感102b被设置为L₂，二次侧线圈与一次侧线圈的绕组比被设置为N，且电容器103被设置为C时，建立以下表达式。

在驱动电路被构造为使得由此获得的串联谐振频率fs和压电元件101的不想要的振动频率fu满足以下表达式时，可以获得以上描述的由于对于阻抗改变的抑制而减小电压变化的效果。

0.73·fu<fs<1.2·fu

实施例的一方面的优点

接下来，将描述通过在实验上生成振动型致动器获得的通过对驱动电路进行驱动的测量结果。

图9示出包括相关技术中的驱动电路和振动型致动器的振动装置，在所述振动装置中，仅电感器102连接到变压器的一次侧，且电容器未连接到变压器的一次侧。在电感器102的自感L被设置为15μH，变压器的一次侧线圈的电感被设置为19μH，二次侧线圈的电感被设置为1.69mH，且绕组比被设置为9.5倍时，AC电压被施加到压电元件101。压电元件101的静电电容Cd(104)是1.5nF，驱动振动频率fm是88kHz，且不想要的振动频率fu是106kHz。

图10A和10B示出在使用相关技术中的驱动电路的情况下的驱动电流和AC电压Vo的频率分析结果。在图10A中，水平轴指示频率，且垂直轴指示Vo的电压振幅。峰值最高的97kHz的频率是驱动电路的输入Vi的频率和用于控制振动型致动器的驱动速度的频率。88kHz和106kHz处的峰值在97kHz处的边带中产生，且可以设想到电压峰值在不想要的振动的阻抗变化的影响下产生。

在图10B中，水平轴指示频率，且垂直轴指示流过压电元件的电流振幅。类似于在电压振幅的结果中，可以理解的是，不想要的振动伴随的峰值也在电流振幅中产生的情况被建立。即，可以设想到，不想要的振动伴随的电流流过压电元件以引起阻抗变化，且驱动电压Vo在不想要的振动频率处具有电压峰值，以进一步放大压电元件的不想要的振动。在相关技术中的驱动电路中的驱动的情况下，异常噪声在振动型致动器中产生。

与此相反，将给出对于使用与根据示例性实施例的驱动电路对应的、在图8C示出的驱动电路的情况的说明。电感器102的自感L被设置为15μH，且电容器103的静电电容C被设置为1.5nF。在变压器的一次侧线圈的电感被设置为19μH，二次侧线圈的电感被设置为1.69mH，且绕组比被设置为9.5倍时，AC电压被施加到压电元件101。串联谐振频率fs是112kHz。

图11A和11B示出在使用示例性实施例的情况下驱动电流和AC电压Vo的频率分析结果。在图11A中，水平轴指示频率，且垂直轴指示Vo的电压振幅。可以理解的是，不想要的振动的峰值未在与驱动电路的输入频率对应的97kHz处的边带中产生。相同的情况也适用到图11B的电流振幅。结果，不想要的振动未被驱动电路放大，且可以抑制异常噪声的产生。

图12示出在振动型致动器的驱动时通过用麦克风测量驱动声音获得的频率特性。在相关技术中的驱动电路中，峰值在可听频谱的9.2kHz处产生，从而产生异常噪声。9.2kHz处的峰值基于97kHz的驱动电路的输入频率和106kHz的不想要的振动频率之间的差值产生。与此相反，在根据示例性实施例的驱动电路被应用到所述配置的情况下，由于不想要的振动的峰值消失，所以与所述差值对应的9.2kHz处的峰值也消失，且可以设想到异常噪声的产生能够被避免。

第三示例性实施例(具有并列布置的电阻的电路)

接下来，将描述第三示例性实施例。图13A至13C示出根据第三示例性实施例的振动装置，该振动装置包括用于振动型致动器的驱动电路和振动型致动器。根据本示例性实施例，能够实现不想要的振动频率fu处的流过压电元件的电流的衰减，且能够获得进一步抑制不想要的振动的效果。

图13A示出阻抗(Z)元件1301并联连接到电感器102和电容器103组的配置。作为阻抗元件，使用对AC信号具有抵抗成分的元件，诸如电阻、电容件、或线圈。图13B示出电阻1302并联连接到电感器102和电容器103组的配置。例如，当连接50Ω的电阻时，fs和fu能够彼此匹配，且可以实现不想要的振动电流的衰减。

除上述之外，在电感器102和电容器103如图13C所示分别设置在变压器的一次侧和二次侧中的情况下，电阻1303可如图所示那样并联连接。例如，当连接300Ω的电阻时，fs和fu能够彼此匹配，且可以实现不想要的振动电流的衰减。

以这种方式，即使在驱动电路被构造为使得基于电感器102和电容器103的串联谐振频率fs以及压电元件101的不想要的振动频率fu满足以下表达式的同时进一步设置阻抗元件时，也能够获得以上描述的效果。即，能够获得由于对阻抗改变的抑制而减小电压变化的效果。

0.73·fu<fs<1.2·fu

第四示例性实施例(照相机或台架的应用示例)

将描述根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路被应用到诸如照相机的图像拾取设备(光学装置)的示例。在本文中，将参考图14描述被配置为驱动透镜的振动型致动器被构建在图像拾取设备的镜筒中的示例。

图14是照相机的剖视图，该照相机用作被配置为通过校正透镜校正图像模糊的图像拾取设备。图14的照相机具有视频和静止图像的拍摄功能。图14示出镜筒61和照相机本体62。校正光学设备68被构建在镜筒61中。根据本示例性实施例的校正光学设备68设有校正透镜31和保持校正透镜31的移动板(被驱动部件)32，且移动板32通过包括在旋转环65和滑动板41中的每个中的振动型致动器42在垂直于校正光学设备68的光轴40的面中执行平移运动。图像拾取元件67设置在校正透镜31的光轴上。

虽然在图14中未示出，但是镜筒61设有除了校正透镜31之外的光学系统、被配置为检测镜筒61的偏差的加速传感器、以及被配置为检测移动板32的二维运动的编码器。另外，镜筒61设有将电能提供给驱动装置的电源、和被配置为处理加速传感器的信号和编码器的信号以操作电源的控制单元。

图像拾取元件67被包括在照相机本体62中。来自对象的光经过镜筒61中的包括校正透镜31的光学系统，以入射在照相机本体62中的图像拾取元件67上。采用如下配置，在该配置中，在由校正光学设备68基于加速传感器的信号移动校正透镜31时，图像模糊能够被校正。

根据本示例性实施例，已经描述包括如下校正光学设备的图像拾取设备的示例，该校正光学设备被配置为通过由振动型致动器移动透镜而校正图像模糊，但是本公开的应用示例不受限于此。例如，所述配置也能够被应用到包括如下校正光学设备的图像拾取设备，该校正光学设备被配置为通过由振动型致动器等移动图像拾取元件而校正图像模糊。

此外，图14示出根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路和振动型致动器在图像拾取设备中使用的示例，但是应用的示例并不受限于此，且该配置还能够用于驱动显微镜等的各种台架。例如，将参考图15描述配置用于驱动显微镜台架的示例。

图15是显微镜的透视图，根据示例性实施例的用于振动型致动器的驱动电路被应用到该显微镜。图15的显微镜包括：图像拾取单元30，图像拾取元件和光学系统被构建在该图像拾取单元中；以及自动台架31，该自动台架31包括设置在基部上且由振动型驱动装置移动的台架32。待观察的对象被放置在台架32上，且放大图像由图像拾取单元30拍摄。在观察范围存在于宽的范围中的情况下，台架32由振动型驱动装置移动，以在X-方向或Y-方向上移动待观察的对象并获得大量拍摄图像。拍摄图像通过未在图中示出的计算机彼此合并，且可以获得具有宽的观察范围并还具有高分辨率的一个图像。

由振动器的不想要的振动产生的异常噪声能够由驱动电路抑制。

虽然已经参考示例性实施例描述本公开，但是应该理解的是，本公开不受限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应遵循最宽泛的解释以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种驱动电路，所述驱动电路包括电感器和电容器，

其中，电感器和电容器被配置为串联连接到振动器的电气-机械能量转换元件，以及

其中，在基于电感器和电容器的串联谐振频率被设置为fs、并且除了用于振动器和与振动器接触的被驱动部件的相对运动的振动之外的振动模式中的谐振频率被设置为fu的情况下，满足0.73·fu<fs<1.2·fu。

2.一种驱动电路，所述驱动电路包括：

电感器；

电容器；和

变压器，所述变压器包括一次侧线圈和二次侧线圈，并且被配置为使得二次侧线圈电连接到振动器的电气-机械能量转换元件；以及

其中，所述电感器和/或电容器串联连接到变压器的一次侧线圈和二次侧线圈中的至少一个，

其中，在基于电感器和电容器的串联谐振频率被设置为fs、并且除了用于振动器和与振动器接触的被驱动部件的相对运动的振动之外的振动模式中的谐振频率被设置为fu的情况下，满足0.73·fu<fs<1.2·fu。

3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其中，阻抗元件并联连接到成组的电感器和电容器。

4.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其中，谐振频率被设置为fu的振动模式的导纳高于用于驱动的任何一种振动的导纳。

5.根据权利要求4所述的驱动电路，其中，阻抗元件并联连接到成组的电感器和电容器。

6.一种振动装置，其特征在于，该振动装置包括：

根据权利要求1或2所述的驱动电路；以及

振动型致动器，所述振动型致动器包括电气-机械能量转换元件，并且被所述驱动电路驱动。

7.根据权利要求6所述的振动装置，其中，振动型致动器被配置为使得在交流电压被施加到电气-机械能量转换元件时，振动波在包括电气-机械能量转换元件的振动器中被激励，且振动器和被驱动部件的接触振动器的部分的相对位置通过振动波改变。

8.一种振动装置，其特征在于，该振动装置包括：

根据权利要求1或2所述的驱动电路；

振动型致动器，所述振动型致动器包括包含电气-机械能量转换元件的振动器、和与振动器接触并且被驱动电路驱动的被驱动部件；以及

位置传感器，所述位置传感器被配置为检测被驱动部件中与电气-机械能量转换元件接触的部分和电气-机械能量转换元件的相对位置。

9.一种图像模糊校正设备，其特征在于，该图像模糊校正设备包括：

根据权利要求6所述的振动装置；以及

由振动装置移动的透镜。

10.一种可更换镜头，其特征在于，该可更换镜头包括：

根据权利要求6所述的振动装置；以及

由振动装置移动的透镜。

11.一种图像拾取设备，其特征在于，该图像拾取设备包括：

根据权利要求6所述的振动装置；

由振动装置移动的透镜；以及

设置在透镜的光轴上的图像拾取元件。

12.一种图像拾取设备，其特征在于，该图像拾取设备包括：

根据权利要求6所述的振动装置；

由振动装置移动的图像拾取元件；以及

透镜，其中图像拾取元件设置在光轴上。

13.一种自动台架，其特征在于，该自动台架包括：

根据权利要求6所述的振动装置；以及

由振动装置移动的台架。