JP5233922B2 - 振動アクチュエータ駆動装置、レンズ鏡筒、及び、光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動アクチュエータ駆動装置、レンズ鏡筒、及び、光学装置に関するものである。

例えばカメラなどの光学装置のレンズ鏡筒に設けられるオートフォーカス駆動機構において、振動アクチュエータ、例えば、超音波モータが用いられている。超音波モータは、圧電体を有する固定子と、回転運動をする回転子とを備える。圧電体に一定以上の周波数を有する交流電圧を印加することにより、回転子が回転運動を行う。このとき、圧電体が有する静電容量と、交流電圧を印加する駆動装置が有するインダクタとによりＬＣ共振回路が構成される。

近年のカメラなどの小型化に伴い、オートフォーカス駆動機構が備える超音波モータも小型化が行われている。超音波モータの小型化により、超音波モータが有する圧電体の製造誤差により圧電体の静電容量に誤差が生じると共に、駆動装置の製造誤差によりインダクタに誤差が生じる。圧電体の静電容量、及び、駆動装置のインダクタの誤差（ばらつき）により、ＬＣ共振回路に印加する交流電圧のピーク値、すなわち、超音波モータが有する圧電体に印加する交流電圧のピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐが変化するので、当該交流電圧の周波数により駆動速度が制御される超音波モータでは、駆動速度にばらつきが生じてしまう。

そこで、特許文献１に記載されたものでは、超音波モータの製造誤差により生じる駆動速度のばらつきを、圧電体に印加する交流電圧の周波数を変化させることにより、超音波モータの駆動速度を補正することにより超音波モータの駆動制御の精度を向上させている。

特開２００９−０４７７９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、製造誤差に起因する超音波モータの圧電体と、駆動装置のインダクタとからなるＬＣ共振回路に印加される交流電圧のピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐのばらつきを防ぐとことはできず、交流電圧のピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐが増加すると消費電力の増加してしまう。例えば、電池により駆動されるカメラなどでは、使用可能時間が短くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、振動アクチュエータの製造ばらつきによる消費電力の増加を抑制する振動アクチュエータ駆動装置と、振動アクチュエータ駆動装置を有するレンズ鏡筒及び光学装置を提供することにある。

［１］上記問題を解決するために、本発明は、所定の周波数を有する発振信号を生成する発振部（１１）と、前記発振部（１１）が生成した前記発振信号を増幅し、該増幅した信号を駆動信号として振動アクチュエータに印加する増幅部（１３）と、前記振動アクチュエータに印加された前記駆動信号の電圧を検出する電圧検出部（１４）と、前記電圧検出部（１４）により検出された電圧が予め定められた電圧になる増幅率を算出して前記増幅部（１３）の増幅率を算出した増幅率に変更する制御部（１７）と、前記振動アクチュエータの雰囲気温度を計測する温度計測部（１６）と、前記振動アクチュエータの雰囲気温度と前記駆動信号の周波数との対応関係が記憶された記憶部（１７３）とを具備し、前記制御部（１７）は、前記温度計測部（１６）が測定した雰囲気温度に対応する前記駆動信号の周波数を前記記憶部（１７３）から読み出し、前記雰囲気温度が予め定められた所定温度より高い場合、前記発振部（１１）が生成する前記駆動信号の周波数を前記所定温度に対応する周波数より低い周波数に補正し、前記雰囲気温度が前記所定温度より低い場合、前記発振部（１１）が生成する前記駆動信号の周波数を前記所定温度に対応する周波数より高い周波数に補正することを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置（１０）である。

［２］また、本発明は、上記に記載の発明であって、前記振動アクチュエータが駆動した量を検出する位置検出部（１５）を具備し、前記制御部（１７）は、前記位置検出部（１５）が検出する駆動した量と、入力された駆動指令信号の示す駆動すべき量とに応じて、前記発振部（１１）が出力する前記発振信号の周波数を変更することを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置（１０）である。

［３］また、本発明は、上記に記載の発明であって、前記発振部（１１）と前記増幅部（１３）との間に設けられ、前記駆動指令信号が示す駆動方向に応じて前記発振部（１１）が生成する発振信号に対する移相量を切り替える移相部（１２）を具備することを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置（１０）である。

［４］また、本発明は、上記に記載の発明であって、前記制御部（１７）は、前記電圧検出部（１４）により検出された電圧が、予め定めたピーク電圧値に保つような増幅率を算出することを特徴とする。
［５］また、本発明は、上記に記載の発明であって、前記電圧検出部（１４）は、２つの抵抗素子（１４１、１４２）を有する分圧回路であることを特徴とする。
［６］また、本発明は、上記に記載の振動アクチュエータ制御装置（１０）を備えたレンズ鏡筒（１０３）である。

［７］また、本発明は、上記に記載の振動アクチュエータ制御装置を備えたカメラ（１００）である。

この発明によれば、振動アクチュエータの製造ばらつきによる消費電力の増加を抑制することができる。

第１実施形態における振動アクチュエータ駆動装置１０の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態における移相部１２が出力する信号の一例を示す図である。 本実施形態におけるＡ相増幅部１３１Ａの一構成例、及び、電圧検出部１４の一構成例を示す概略ブロック図である。 本実施形態における駆動パターンの一例を示す図である。 超音波モータ２０の周波数と駆動速度との相関における温度特性の一例を示す概略図である。 本実施形態における、発振部１１が出力する発振信号の周波数変化の一例を示す波形図である。 本実施形態の振動アクチュエータ駆動装置１０の動作を示すフローチャートである。 超音波モータ２０の周波数と駆動速度との相関、及び、周波数と消費電力との相関それぞれの一例を示した概念図である。 本実施形態の振動アクチュエータ駆動装置１０を備えた光学装置であるカメラ１００の構成を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態による振動アクチュエータ駆動装置、レンズ鏡筒、及び、カメラを図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態における振動アクチュエータ駆動装置１０の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、振動アクチュエータ駆動装置１０は、不図示の上位制御装置より入力される駆動指令信号に応じて、接続された振動アクチュエータ装置である超音波モータ２０に駆動信号を印加する。駆動指令信号は、超音波モータ２０の駆動方向（正転方向又は逆転方向）と駆動すべき量とを示す信号である。

超音波モータ２０は、不図示の円環状振動子と、不図示の相対移動部材（回転子、あるいは、移動子という。）を有し、相対移動部材が回転して回転出力が得られる。振動子は、不図示の円環状の弾性体と、当該弾性体に接合された圧電体２１Ａ、２１Ｂを有している。
圧電体２１Ａ、２１Ｂは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械エネルギー変換素子であり、例えば、圧電素子や電歪素子などが用いられる。圧電体２１Ａ、２１Ｂは、略円環状の部材であり、弾性体の円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）の駆動信号が入力される２つの部位に分かれている。圧電体２１Ａには、Ａ相の駆動信号が印加され、圧電体２１Ｂには、Ｂ相の駆動信号が印加される。また、圧電体２１Ａと圧電体２１Ｂとは、それぞれの分極が交互に間隔を設けて並べられ、弾性体と接合されている。

振動アクチュエータ駆動装置１０は、発振部１１と、移相部１２と、増幅部１３と、電圧検出部１４と、位置検出部１５と、温度検出部１６と、制御部１７とを備えている。
発振部１１は、制御部１７から発振周波数を示す信号が入力され、当該信号により示された周波数を有し、予め定められたオンデューティ比を有する発振信号を移相部１２と増幅部１３とに出力する。移相部１２は、制御部１７から入力される超音波モータ２０の駆動する方向（正転方向又は逆転方向）を示す信号に応じて、移相量を＋９０度又は−９０度のいずれかに切り替えて、発振部１１から出力される発振信号を移相する。例えば、移相部１２は、超音波モータ２０を正転方向に駆動する場合、入力される発振信号に対して＋９０度の位相差を有する信号を出力し、超音波モータ２０を逆転方向に駆動する場合、入力される発振信号に対して−９０度の位相差を有する信号を出力することにより超音波モータ２０の駆動方向を切り替える。

図２は、移相部１２が出力する信号の一例を示す図である。ここでは、発振信号のオンデューティ比が２５％の場合を示している。図２において、横軸方向は時間を示し、縦軸方向は発振信号及び移相された発振信号のレベルを示す。移相部１２は、例えば、図２の（ａ）で示される発振信号が発振部１１より入力され、制御部１７から超音波モータ２０を正転方向に駆動する信号が入力されると、（ｂ）で示される＋９０度の位相差を有する信号を増幅部１３に出力し、制御部１７から超音波モータ２０を逆転方向に駆動する信号が入力されると、（ｃ）で示される−９０度の位相差を有する信号を増幅部１３に出力する。

図１に戻り、増幅部１３は、Ａ相増幅部１３１ＡとＢ相増幅部１３１Ｂとを有する。Ａ相増幅部１３１Ａは、制御部１７から入力される増幅率で、発振部１１から入力された発振信号を増幅して、超音波モータ２０が有する圧電体２１ＡにＡ相の駆動信号として印加する。Ｂ相増幅部１３１Ｂは、制御部１７から入力される増幅率で、移相部１２から入力された９０度移相された発振信号を増幅し、超音波モータ２０が有する圧電体２１ＢにＢ相の駆動信号として印加する。

図３は、本実施形態のＡ相増幅部１３１Ａの一構成例、及び、電圧検出部１４の一構成例を示す概略ブロック図である。図示するように、Ａ相増幅部１３１Ａは、直流電源部１３２Ａと、コイル１３３Ａと、Ｎチャネル型ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）１３４Ａとを有している。直流電源部１３２Ａは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、制御部１７から入力される増幅率を示す信号に応じて出力する電圧を増減させる。コイル１３３Ａは、一端が直流電源部１３２Ａに接続され、他端がＦＥＴ１３４Ａのドレインと接続されている。ＦＥＴ１３４Ａは、ソースが接地され、ゲートに発振部１１が出力する発振信号が印加されている。また、コイル１３３ＡとＦＥＴ１３４Ａのドレインとの接続点が、Ａ相増幅部１３１Ａの出力端である。

Ａ相増幅部１３１Ａは、上述のように構成されることにより、発振部１１が出力する発振信号によりＦＥＴ１３４Ａのオンとオフとを切り替えることにより、直流電源部１３２Ａが出力する電圧の信号に変換され、発振信号と同じ周波数且つ発振信号と同じデューティ比の信号を出力端子Ｏｕｔから出力する。すなわち、Ａ相増幅部１３１Ａは、発振部１１が出力する発振信号を直流電源部１３２Ａより出力される電圧に増幅し、駆動信号として超音波モータ２０の圧電体２１Ａに印加する。
Ｂ相増幅部１３１Ｂは、Ａ相増幅部１３１Ａと同じ構成を有しており、移相部１２が出力する信号がＦＥＴ１３４Ａのゲートに印加される点、及び、出力する電圧を超音波モータ２０の圧電体２１Ｂに印加する点を除いて同じ構成であるので、その説明を省略する。

図３に示すように、電圧検出部１４は、２つの抵抗素子１４１、１４２により構成される分圧回路である。抵抗素子１４１は、一端がＡ相増幅部１３１Ａの出力端子に接続され、他端が抵抗素子１４２の一端に接続されている。抵抗素子１４２は、他端が接地されている。抵抗素子１４１、１４２の接続点が出力端であり、超音波モータ２０の圧電体２１Ａに印加される電圧値を、抵抗素子１４１、１４２の抵抗値の比に応じた電圧値に変換して制御部１７に出力する。

図１に戻り、位置検出部１５は、例えば、磁気式又は光学式のパルスエンコーダであり、超音波モータ２０の回転子の回転角を検出して、駆動指令信号が入力されてから超音波モータ２０が駆動した量を示す信号を制御部１７に出力する。温度検出部１６は、超音波モータ２０の近傍に配設され、超音波モータ２０の雰囲気温度を測定し、測定結果を制御部１７に出力する。

制御部１７は、駆動方向指示部１７１と、増幅率算出部１７２と、駆動パターンテーブル１７３と、駆動パターン設定部１７４と、温度周波数テーブル１７５と、周波数選択部１７６と、周波数指示部１７７とを有している。
駆動方向指示部１７１は、不図示の上位制御装置から入力される駆動指令信号に応じた超音波モータ２０の駆動する方向を示す信号を移相部１２に出力する。
増幅率算出部１７２は、電圧検出部１４が出力する電圧値に応じて、当該電圧値が予め定めた電圧値になる増幅率を算出し、算出した増幅率を示す信号を増幅部１３に出力する。ここで、予め定められた電圧は、例えば、設計時において定められた超音波モータ２０の定格電圧である。

図４は、本実施形態における駆動パターンの一例を示す図である。図４において、横軸方向は時間を示し、縦軸方向は超音波モータ２０の駆動速度を示し、符号Ｄ１及びＤ２で示される領域は超音波モータ２０の駆動した量を示す。
図４（ａ）に示すように、超音波モータ２０の駆動パターンは、目標速度Ｖ_ｔｇｔと、駆動を開始してから速度が目標速度Ｖ_ｔｇｔに達するまでの加速駆動時間（０からｔ１まで）と、目標速度Ｖ_ｔｇｔで駆動する目標度駆動時間（ｔ１からｔ２まで）と、目標速度Ｖ_ｔｇｔから減速して停止するまでの減速駆動時間（ｔ２からｔ３まで）とにより定められ、符号Ｄ１に示される領域は、駆動した量を表す。

ここで、加速駆動時間（時間０〜ｔ１）と減速駆動時間（時間ｔ２〜ｔ３）とにおける加速度が一定とすると、加速駆動時間と減速駆動時間とは一定となり、減速を開始する時間ｔ２を定めることにより、超音波モータ２０を駆動する量を所望の量にすることができる。また、時間ｔ２までに駆動した量は、時間ｔ２に比例するので、減速を開始するタイミング（時間ｔ２）を駆動した量で表すことができる。
駆動パターンテーブル１７３には、駆動指令信号により示される超音波モータ２０の駆動すべき量ごとに、減速を開始するタイミングを示す駆動した量が対応付けて予め記憶されている。

また、超音波モータ２０を予め定めた目標速度Ｖ_ｔｇｔまで加速すると、駆動した量が、駆動すべき量を超えてしまう場合、超音波モータ２０の駆動パターンは、図４（ｂ）で示す駆動パターンとなる。この場合、超音波モータ２０の駆動速度を増加から減少に転じさせる時間ｔ３に相当する駆動した量が、駆動指令信号により示される駆動すべき量に対応付けられると共に、駆動パターンテーブル１７３に予め記憶されている。
以上のように、駆動パターンテーブル１７３には、駆動すべき量に応じた駆動パターン、すなわち、駆動開始から減速に転じるまでに駆動した量を示す減速開始駆動量が記憶されている。

駆動パターン設定部１７４は、不図示の上位制御装置から駆動指令信号が入力されると、駆動開始を示す信号を周波数指示部１７７に出力すると共に、入力された駆動指令信号により示される駆動すべき量に対応した減速開始駆動量を駆動パターンテーブル１７３から読み出す。また、駆動パターン設定部１７４は、位置検出部１５から出力される信号により示される超音波モータ２０が駆動した量が、読み出した減速開始駆動量に達すると、減速開始を示す信号を周波数指示部１７７に出力する。

温度周波数テーブル１７５には、超音波モータ２０近傍の雰囲気温度ごとに超音波モータ２０が駆動し始める駆動信号の周波数である駆動開始周波数ｆ０、及び、超音波モータ２０の駆動速度を目標速度Ｖ_ｔｇｔで駆動する駆動信号の周波数である目標速度周波数ｆ_ｔｇｔの２つの周波数が周波数特性情報として対応付けられて記憶されている。
周波数選択部１７６は、温度検出部１６から入力される信号が示す超音波モータ２０の雰囲気温度に対応する駆動開始周波数ｆ０及び目標速度周波数ｆ_ｔｇｔを温度周波数テーブル１７５から読み出して、周波数指示部１７７に出力する。

ここで、温度周波数テーブル１７５に記憶されている駆動信号の周波数と超音波モータ２０の駆動速度の関係について説明する。
図５は、超音波モータ２０の周波数と駆動速度との相関における温度特性の一例を示す概略図である。図５において、横軸方向は駆動信号の周波数を示し、縦軸方向は超音波モータ２０の駆動速度を示す。超音波モータ２０は、超音波モータ２０の圧電体２１Ａ、２１Ｂが有する静電容量、及び、増幅部１３が有するインダクタンスが温度に応じて変化し、同じ周波数の駆動信号が印加されても駆動速度が一定とならずに変化する。図示するように、雰囲気温度が設計する際に定めた設計温度より高い場合、目標速度周波数ｆ_ｔｇｔを有する駆動信号を超音波モータ２０に印加すると、超音波モータ２０の駆動速度は設計値より遅くなり、雰囲気温度が設計温度より低い場合、駆動速度は設計値より速くなる。

例えば、設計時に定めた温度（設計温度）において超音波モータ２０を予め定めた目標速度Ｖ_ｔｇｔで駆動する駆動信号の周波数を目標速度周波数ｆ_ｔｇｔとした場合、設計温度より高い温度下で目標速度周波数ｆ_ｔｇｔを有する駆動信号を超音波モータ２０に印加すると、超音波モータ２０は、目標速度Ｖ_ｔｇｔより低い駆動速度Ｖ（ｈ）で駆動する。また、設計温度より低い温度の下で目標速度周波数ｆ_ｔｇｔを有する駆動信号を超音波モータ２０に印加すると、超音波モータ２０は、目標速度Ｖ_ｔｇｔより高い駆動速度Ｖ（ｃ）で駆動する。

このとき、超音波モータ２０を目標速度Ｖ_ｔｇｔにて駆動するためには、高温側では目標速度周波数ｆ_ｔｇｔより低い周波数ｆ（ｈ）を有する駆動信号を超音波モータ２０に印加し、低温側では目標速度周波数ｆ_ｔｇｔより高い周波数ｆ（ｃ）を有する駆動信号を超音波モータ２０に印加する必要がある。また、駆動開始周波数ｆ０は、目標速度周波数と同様に、雰囲気温度に応じて設計温度より低い温度の下では高くし、設計温度より高い温度の下では低くする必要がある。
そこで、周波数選択部１７６は、温度周波数テーブル１７５を用いることで、温度検出部１６が出力する超音波モータ２０の雰囲気温度に応じて、駆動開始周波数ｆ０と目標速度周波数ｆ_ｔｇｔとを補正する。

図１に戻り、周波数指示部１７７には、駆動パターン設定部１７４から駆動開始を示す信号と、減速開始を示す信号とが入力され、周波数選択部１７６から駆動開始周波数ｆ０と、目標速度周波数ｆ_ｔｇｔとが入力される。
また、周波数指示部１７７は、駆動開始を示す信号が入力されると、発振部１１が出力する発振信号の周波数を駆動開始周波数ｆ０から目標速度周波数ｆ_ｔｇｔに向けて周波数を単調減少させる。また、周波数指示部１７７は、減速開始を示す信号が入力されると、発振部１１が出力する発振信号の周波数を単調増加させる。

上述のように、周波数指示部１７７が発振部１１を制御することにより、発振部１１は、図６に示すような信号を移相部１２と増幅部１３とに出力する。図６は、本実施形態における、発振部１１が出力する発振信号の周波数変化の一例を示す波形図である。図６において、横軸方向は時間を示し、縦軸方向は駆動信号の周波数を示す。図６（ａ）及び（ｂ）は、図４（ａ）及び（ｂ）に対応する発振信号の周波数の変化を示している。図６（ａ）に示すように、周波数指示部１７７は、時間０において駆動開始を示す信号が入力され、発振部１１に駆動開始周波数ｆ０から目標速度周波数ｆ_ｔｇｔに向けて単調減少する発振信号を出力させる。周波数指示部１７７は、発振信号の周波数が目標速度周波数ｆ_ｔｇｔに達すると（時間ｔ１）、発振部１１に目標速度周波数ｆ_ｔｇｔの発振信号を出力させ続ける。周波数指示部１７７は、時間ｔ２において減速開始を示す信号が入力されると、発振部１１に発振信号の周波数を単調増加させ、発振信号の周波数を駆動開始周波数ｆ０より高くして超音波モータ２０の駆動を停止させる。

また、図６（ｂ）に示すように、周波数指示部１７７は、時間０において駆動開始を示す信号が入力され、発振部１１に駆動開始周波数ｆ０から目標速度周波数ｆ_ｔｇｔに向けて単調減少する発振信号を出力させる。周波数指示部１７７は、時間ｔ３において減速開始を示す信号が入力されると、発振部１１に発振信号の周波数を単調増加させ、発振信号の周波数を駆動開始周波数ｆ０より高くして超音波モータ２０の駆動を停止させる。

図７は、本実施形態の振動アクチュエータ駆動装置１０の動作を示すフローチャートである。振動アクチュエータ駆動装置１０は、上位制御装置から駆動指令信号が入力されると（ステップＳＴ１０１）、駆動方向指示部１７１が駆動指令信号の示す駆動方向に応じた信号を移相部１２に出力して、移相する角度を設定する（ステップＳＴ１０２）。
駆動パターン設定部１７４は、入力された駆動指令信号が示す駆動すべき量に対応する減速開始駆動量を駆動パターンテーブル１７３より読み出すと共に、駆動開始を示す信号を周波数指示部１７７に出力する（ステップＳＴ１０３）。

周波数選択部１７６は、温度検出部１６が出力する超音波モータ２０近傍の雰囲気温度に対応する駆動開始周波数ｆ０及び目標速度周波数ｆ_ｔｇｔを読み出して、周波数指示部１７７に出力する（ステップＳＴ１０４）。
周波数指示部１７７は、駆動パターン設定部１７４から駆動開始を示す信号と、周波数選択部１７６から駆動開始周波数ｆ０及び目標速度周波数ｆ_ｔｇｔとが入力されると、発振部１１に駆動開始周波数ｆ０から目標速度周波数ｆ_ｔｇｔに向けて単調減少する発振信号を出力させる。発振部１１が出力した発振信号は、移相部１２及び増幅部１３を介して超音波モータ２０に駆動信号として印加される（ステップＳＴ１０５）。

電圧検出部１４は、超音波モータ２０の圧電体２１Ａに印加される駆動信号の電圧を検出し増幅率算出部１７２に出力する。増幅率算出部１７２は、電圧検出部１４が出力した電圧値が予め定めた電圧値になる増幅率を算出し、算出した増幅率を増幅部１３に出力する（ステップＳＴ１０６）。
駆動パターン設定部１７４は、位置検出部１５から出力される超音波モータ２０の駆動した量が、読み出した減速開始駆動量に達したか否かを判定する（ステップＳＴ１０７）。

駆動した量が減速開始駆動量に達していない場合（ステップＳＴ１０７：Ｎｏ）、制御部１７は、駆動した量が減速開始駆動量に達するまでステップＳＴ１０６及びＳＴ１０７を繰り返して行う。
駆動した量が減速開始駆動量に達した場合（ステップＳＴ１０７：Ｙｅｓ）、駆動パターン設定部１７４は、減速開始を示す信号を周波数指示部１７７に出力する。周波数指示部１７７は、発振部１１に発振信号の周波数を単調増加させ、発振信号の周波数を駆動開始周波数ｆ０より高くして超音波モータ２０の駆動を停止させる。
上述のように、振動アクチュエータ駆動装置１０は、駆動指令信号が入力されると、予め定められた電圧の駆動信号を超音波モータ２０に印加することにより、超音波モータ２０の駆動を行う。

図８は、超音波モータ２０の周波数と駆動速度との相関、及び、周波数と消費電力との相関それぞれの一例を示した概念図である。図８（ａ）において、横軸方向は駆動信号の周波数を示し、縦軸方向は超音波モータ２０の駆動速度を示す。図８（ａ）に示すように、超音波モータ２０に印加する駆動信号のピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐが、超音波モータ２０の設計時に定めたピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐより高い場合、超音波モータ２０の駆動速度ＶＨは、予め定めた目標速度Ｖ_ｔｇｔより速くなり、超音波モータ２０の設計時に定めたピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐより低い場合、超音波モータ２０の駆動速度ＶＬは、目標速度Ｖ_ｔｇｔより遅くなる。
また、図８（ｂ）において、横軸方向は駆動信号の周波数を示し、縦軸方向は超音波モータ２０の消費電力を示す。図８（ｂ）に示すように、超音波モータ２０に印加する駆動信号のピーク電圧値が超音波モータ２０の設計時に定めたピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐより高い場合、超音波モータ２０の消費電力Ｐ_Ｈは、設計時の消費電力Ｐ_ｔｇｔより高くなり、印加する駆動信号のピーク電圧値が超音波モータ２０の設計時に定めたピーク電圧値Ｖ_ｐ−ｐより低い場合、超音波モータ２０の消費電力Ｐ_Ｌは、設計時の消費電力Ｐ_ｔｇｔより低くなる。

上述のように、超音波モータ２０に印加する駆動信号のピーク電圧値の変動は、駆動速度Ｖが変化することにより駆動精度を劣化させると共に、消費電力を増加させる場合がある。本実施形態の振動アクチュエータ駆動装置１０は、電圧検出部１４が超音波モータ２０に印加する駆動信号の電圧を測定し、増幅率算出部１７２が駆動信号の電圧が予め定められた電圧になる増幅率を増幅部１３に出力して、増幅部１３が出力する駆動信号の電圧を予め定めた電圧に保つ構成を有している。これにより、振動アクチュエータ駆動装置１０は、製造ばらつきなどにより生じる超音波モータ２０の圧電体２１Ａ、２１Ｂの静電容量の変化、及び、増幅部１３のインダクタンスの変化に関わらず、駆動速度Ｖ及び消費電力Ｐの変動を防ぎ、消費電力Ｐの増加を抑制することができる。また、駆動速度Ｖの変動を防ぐことにより、駆動精度の劣化を抑制することができる。

また、振動アクチュエータ駆動装置１０は、温度周波数テーブル１７５を用いて周波数選択部１７６が駆動開始周波数ｆ０及び目標速度周波数ｆ_ｔｇｔを補正することにより、温度変化による超音波モータ２０の圧電体２１Ａ、２１Ｂの静電容量の変化、及び、増幅部１３のインダクタンスの変化に起因する消費電力の増加を抑制することができる。また、振動アクチュエータ駆動装置１０は、温度変化による超音波モータ２０の駆動速度の変化に起因する駆動誤差を防ぐことで、駆動精度の低下を抑制することができる。

なお、振動アクチュエータ駆動装置１０において、新たに電圧検出部を設け、圧電体２１Ｂに印加されている電圧を検出して、Ａ相増幅部１３１Ａと、Ｂ相増幅部１３１Ｂとそれぞれが出力する信号の電圧を個別に制御するようにしてもよい。

図９は、本実施形態の振動アクチュエータ駆動装置１０を備えた光学装置であるカメラ１００の構成を示す概略図である。カメラ１００は、撮像素子１０２を有するカメラボディ１０１と、レンズ１０４ａ〜１０４ｃからなるレンズ群１０４を有するレンズ鏡筒１０３とを備えている。また、レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０４ｃを保持するカム筒１０５と、カム筒１０５に接して備えられ、カム筒１０５を移動させる超音波モータ２０と、超音波モータ２０を駆動する振動アクチュエータ駆動装置１０とを有している。レンズ鏡筒１０３は、振動アクチュエータ駆動装置１０により駆動される超音波モータ２０によりカム筒１０５を光軸方向１０６に移動させることにより焦点調節を行う。
なお、カメラ１００において、レンズ鏡筒１０３は、カメラボディ１０１と着脱可能であってもよいし、一体型として固定されていてもよい。また、レンズ鏡筒１０３が振動アクチュエータ駆動装置１０を備える構成を示したが、カメラボディ１０１が振動アクチュエータ駆動装置１０を備えてもよい。

上述の振動アクチュエータ駆動装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した制御部１７の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

１０…振動アクチュエータ駆動装置、１１…発振部、１２…移相部、１３…増幅部、１３１Ａ…Ａ相増幅部、１３１Ｂ…Ｂ相増幅部、１４…電圧検出部、１５…位置検出部、１６…温度検出部、１７…制御部、１７１…駆動方向指示部、１７２…増幅率算出部、１７３…駆動パターンテーブル、１７４…駆動パターン設定部、１７５…温度周波数テーブル、１７６…周波数選択部、１７７…周波数指示部、２０…超音波モータ、２１Ａ，２１Ｂ…圧電体、１００…光学装置、１０３…レンズ鏡筒

Claims (7)

1. 所定の周波数を有する発振信号を生成する発振部と、
   前記発振部が生成した前記発振信号を増幅し、該増幅した信号を駆動信号として振動アクチュエータに印加する増幅部と、
   前記振動アクチュエータに印加された前記駆動信号の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部により検出された電圧が予め定められた電圧になる増幅率を算出して前記増幅部の増幅率を算出した増幅率に変更する制御部と、
   前記振動アクチュエータの雰囲気温度を計測する温度計測部と、
   前記振動アクチュエータの雰囲気温度と前記駆動信号の周波数との対応関係が記憶された記憶部と、
   を具備し、
   前記制御部は、前記温度計測部が測定した雰囲気温度に対応する前記駆動信号の周波数を前記記憶部から読み出し、前記雰囲気温度が予め定められた所定温度より高い場合、前記発振部が生成する前記駆動信号の周波数を前記所定温度に対応する周波数より低い周波数に補正し、前記雰囲気温度が前記所定温度より低い場合、前記発振部が生成する前記駆動信号の周波数を前記所定温度に対応する周波数より高い周波数に補正する
   ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
2. 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆動装置であって、
   前記振動アクチュエータが駆動した量を検出する位置検出部を具備し、
   前記制御部は、前記位置検出部が検出する駆動した量と、入力された駆動指令信号の示す駆動すべき量とに応じて、前記発振部が出力する前記発振信号の周波数を変更する
   ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の振動アクチュエータ駆動装置であって、
   前記発振部と前記増幅部との間に設けられ、前記駆動指令信号が示す駆動方向に応じて前記発振部が生成する発振信号に対する移相量を切り替える移相部を具備する
   ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ駆動装置であって、
   前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が、予め定めたピーク電圧値に保つような増幅率を算出する
   ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ駆動装置であって、
   前記電圧検出部は、２つの抵抗素子を有する分圧回路である
   ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ駆動装置を備えたレンズ鏡筒。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ駆動装置を備えた光学装置。

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