JP5358415B2 - Driving device and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被駆動部材を駆動させる駆動装置及びその駆動装置を備える光学装置に関するものである。 The present invention relates to a driving device that drives a driven member and an optical device including the driving device.
従来の駆動装置として、駆動信号により伸縮する圧電素子(電気機械変換素子)を有するアクチュエータを備え、当該アクチュエータに駆動信号を出力して被駆動部材の移動速度を制御する駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1記載の駆動装置は、駆動開始時には駆動パルス信号を圧電素子へ印加する時間を除々に増加させて、圧電素子に印加される電荷を制御して駆動速度が除々に増加するように制御するとともに、駆動停止時には駆動パルス信号を圧電素子へ印加する時間を除々に減少させて、圧電素子に印加される電荷を制御して駆動速度が除々に減少するように制御するものである。また、特許文献1記載の駆動装置は、駆動開始時には圧電素子へ印加する電圧を除々に増加させて駆動速度が除々に増加するように制御するとともに、駆動停止時には圧電素子へ印加する電圧を除々に減少させて駆動速度が除々に減少するように制御するものである。
As a conventional driving device, there is known a driving device that includes an actuator having a piezoelectric element (electromechanical conversion element) that expands and contracts by a driving signal, and outputs a driving signal to the actuator to control a moving speed of a driven member. (For example, refer to Patent Document 1). The driving device described in
しかしながら、特許文献1に記載の駆動装置にあっては、駆動装置の作動音を低減させるために、駆動パルス信号のパルス幅又は印加電圧を除々に変化させる制御をする必要がある。このため、作動音を低減させるための制御が複雑となるおそれがある。また、特許文献1に記載の駆動装置にあっては、圧電素子に印加される電荷を制御して移動速度を調整しているため、例えば、温度変化によって圧電素子の静電容量が変化した場合や、個体差ばらつきによって圧電素子の静電容量が変化した場合には、速度制御動作が不安定となるおそれがある。
However, in the drive device described in
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、簡易な制御で作動音の低減化を図ることができるとともに、作動音の低減化を安定して行うことが可能な駆動装置及び光学装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a technical problem, and it is possible to reduce the operating noise by simple control and to stably reduce the operating noise. It is an object of the present invention to provide a possible drive device and optical device.
すなわち本発明に係る駆動装置は、駆動信号により伸縮運動する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に取り付けられ、前記電気機械変換素子の伸縮動作に応じて往復運動する駆動軸と、前記駆動軸に摩擦係合され、前記駆動軸の往復運動により移動する被駆動部材と、前記電気機械変換素子に対して前記駆動信号を印加する駆動信号制御回路と、を備え、前記駆動信号制御回路は、前記被駆動部材を移動させる場合には、前記電気機械変換素子の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが異なる第1駆動信号を前記電気機械変換素子に対して印加するとともに、前記第1駆動信号の印加を開始する直前の期間である開始直前期間、及び、前記第1駆動信号の印加を終了する直後の期間である終了直後期間の少なくとも一方の所定期間において、前記第1駆動信号における前記逆方向充電タイミングのみを、前記被駆動部材が第1駆動信号によって駆動する方向とは逆の方向に動かない範囲で除々に変化させた第2駆動信号を前記電気機械変換素子に対して印加することを特徴として構成される。 That is, the drive device according to the present invention includes an electromechanical transducer that expands and contracts according to a drive signal, a drive shaft that is attached to the electromechanical transducer and reciprocates according to the expansion and contraction of the electromechanical transducer, and the drive A driven member that is frictionally engaged with a shaft and moves by a reciprocating motion of the drive shaft, and a drive signal control circuit that applies the drive signal to the electromechanical transducer, the drive signal control circuit comprising: When the driven member is moved, the interval from the forward charging timing to the backward charging timing of the electromechanical transducer is different from the interval from the backward charging timing to the next forward charging timing. 1 drive signal is applied to the electromechanical transducer, and a period immediately before starting, which is a period immediately before the application of the first drive signal is started. The driven member is driven by the first drive signal only during the reverse charging timing of the first drive signal in at least one predetermined period of time immediately after the end of application of the first drive signal. The second drive signal, which is gradually changed in a range in which it does not move in the direction opposite to the direction to be applied, is applied to the electromechanical conversion element.
本発明に係る駆動装置では、被駆動部材を移動させるために、電気機械変換素子の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが異なる第1駆動信号を印加するとともに、第1駆動信号の印加直前及び直後の所定期間の少なくとも一方の期間において、第1駆動信号における逆方向充電タイミングのみを除々に変更した第2駆動信号を印加する。この第2駆動信号の逆方向充電タイミングは、被駆動部材が第1駆動信号によって駆動する方向とは逆の方向に動かない範囲で除々に変化するように制御されるため、例えば被駆動部材の移動速度を除々に大きく又は除々に小さく制御することができる。このため、第1駆動信号によって被駆動部材が移動を開始する前、移動を終了した後において、駆動軸と被駆動部材との間の摩擦結合を弱めることが可能となるので、停止中の被駆動部材を滑らかに移動させたり、移動中の被駆動部材を滑らかに停止させたりすることができる。よって、駆動信号のパルス幅及び電圧を制御することなく、第1駆動信号における逆方向充電タイミングのみを制御するという簡単な制御で、作動音の低減化を図ることが可能となる。また、駆動信号のパルス幅及び電圧を制御しないため、第1駆動信号と同様に第2駆動信号でも電気機械変換素子に十分な充電をすることができるので、温度変化や個体差ばらつきによって電気機械変換素子の静電容量が変化した場合であっても作動音の低減化を安定して行うことが可能となる。 In the driving apparatus according to the present invention, in order to move the driven member, the interval from the forward charging timing to the reverse charging timing of the electromechanical transducer and the interval from the reverse charging timing to the next forward charging timing. And a second drive signal obtained by gradually changing only the reverse charging timing in the first drive signal in at least one of the predetermined periods immediately before and immediately after the application of the first drive signal. Apply. The reverse charging timing of the second drive signal is controlled so as to gradually change within a range in which the driven member does not move in the direction opposite to the direction driven by the first drive signal. The moving speed can be controlled to gradually increase or decrease gradually. For this reason, the frictional coupling between the drive shaft and the driven member can be weakened before the driven member starts to move by the first drive signal and after the movement is finished. The driving member can be moved smoothly, and the driven member being moved can be smoothly stopped. Therefore, it is possible to reduce the operation noise by a simple control of controlling only the reverse charging timing in the first drive signal without controlling the pulse width and voltage of the drive signal. Further, since the pulse width and voltage of the drive signal are not controlled, the electromechanical conversion element can be sufficiently charged with the second drive signal as well as the first drive signal. Even when the capacitance of the conversion element changes, it is possible to stably reduce the operating noise.
ここで、前記駆動信号制御回路は、前記開始直前期間に前記第2駆動信号を印加する場合には、前記開始直前期間の終了に近づくに従って前記第2駆動信号における前記逆方向充電タイミングと前記第1駆動信号における前記逆方向充電タイミングとの差が小さくなるように、前記第2駆動信号における前記逆方向充電タイミングを変化させることが好適である。このように構成することで、第1駆動信号によって被駆動部材が移動を開始する前において、駆動軸と被駆動部材との間の摩擦結合を弱めることが可能となるので、停止中の被駆動部材を滑らかに移動させることができるとともに、第1駆動信号と第2駆動信号との切り替えタイミングにおいて被駆動部材の動作を滑らかにすることが可能となる。 Here, when the second drive signal is applied in the period immediately before the start, the drive signal control circuit and the reverse charge timing in the second drive signal and the first It is preferable that the reverse charge timing in the second drive signal is changed so that a difference from the reverse charge timing in the one drive signal is small. By configuring in this way, it is possible to weaken the frictional coupling between the drive shaft and the driven member before the driven member starts to move by the first drive signal, so that the driven member being stopped is stopped. The member can be moved smoothly, and the operation of the driven member can be made smooth at the switching timing between the first drive signal and the second drive signal.
また、前記駆動信号制御回路は、前記終了直後期間に前記第2駆動信号を印加する場合には、前記終了直後期間の終了に近づくに従って前記第2駆動信号における前記逆方向充電タイミングと前記第1駆動信号における前記逆方向充電タイミングとの差が大きくなるように、前記第2駆動信号における前記逆方向充電タイミングを変化させることが好適である。このように構成することで、第1駆動信号によって被駆動部材が移動を終了した後において、駆動軸と被駆動部材との間の摩擦結合を弱めることが可能となるので、移動中の被駆動部材を滑らかに停止させることができるとともに、第1駆動信号と第2駆動信号との切り替えタイミングにおいて被駆動部材の動作を滑らかにすることが可能となる。 Further, when the second drive signal is applied in the period immediately after the end, the drive signal control circuit and the first charge timing in the second drive signal as the end of the period immediately after the end approaches the first charge signal. It is preferable that the reverse charge timing in the second drive signal is changed so that a difference from the reverse charge timing in the drive signal becomes large. By configuring in this way, it is possible to weaken the frictional coupling between the drive shaft and the driven member after the driven member has finished moving by the first drive signal. The member can be smoothly stopped and the operation of the driven member can be made smooth at the switching timing between the first drive signal and the second drive signal.
また、本発明に係る光学装置は、上述した駆動装置を備え、光学素子を前記被駆動部材と連動させて、前記光学素子を光軸方向又は前記光軸方向と直交する方向に移動させる制御を行うことを特徴として構成される。この光学装置によれば、上述した駆動装置を備えていることから、作動音の低減化を図ることができる。 An optical device according to the present invention includes the above-described driving device, and controls the optical element to move in the optical axis direction or a direction orthogonal to the optical axis direction in conjunction with the driven member. Configured to do. According to this optical device, since the drive device described above is provided, it is possible to reduce the operating noise.
本発明によれば、簡易な制御で作動音の低減化を図ることができるとともに、作動音の低減化を安定して行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the operating noise by simple control, and it is possible to stably reduce the operating noise.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る撮像装置(光学装置)は、例えば屈曲光学系を有する撮像装置に好適に採用されるものである。また、本実施形態に係る駆動装置は、例えば撮像装置において、光学部材の移動の際の作動音を制御するために好適に採用されるものである。最初に、本実施形態に係る撮像装置について概要を説明する。図1は、本実施形態に係る撮像装置の撮像光学系を示す概要図である。 The imaging device (optical device) according to the present embodiment is suitably employed for an imaging device having a bending optical system, for example. In addition, the drive device according to the present embodiment is preferably employed, for example, in an imaging device in order to control the operation sound when the optical member moves. First, an outline of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an imaging optical system of the imaging apparatus according to the present embodiment.
図1に示す撮像装置は、光軸Oを屈曲させる屈曲光学系が適用されており、ズームレンズユニット部16、撮像素子82及び制御部81を備えている。ズームレンズユニット部16は、撮像装置の撮像光学系を有しており、固定レンズ105、プリズム104、移動レンズ(光学部材)90、102及び固定レンズ101を備えている。また、制御部81は、撮像装置全体の制御を行うものであり、例えばCPU(Central ProcessingUnit)62、ISP(ImageSignal Processing)60、素子駆動回路61、EEPROM(Electrically Erasable PROM)64及びドライバ65を備えている。
The imaging apparatus shown in FIG. 1 uses a bending optical system that bends the optical axis O, and includes a
移動レンズ90,102には、ズーム用のアクチュエータ10、オートフォーカス(AF)用のアクチュエータ15が駆動源としてそれぞれ接続されている。各アクチュエータ10、15が駆動することによって移動レンズ90、102が光軸Oに沿って移動し、ズーム機能及びオートフォーカス機能が実現される。各アクチュエータ10,15は、ドライバ65に接続されており、ドライバ65及びCPU62によって駆動制御が行われる。
The
撮像素子82は、光軸O上に配設されており、ズームレンズユニット部16の撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段である。撮像素子82は、例えばCCD(Charge Coupled Device image sensor)により構成され、ISP60に接続されている。
The
ズームレンズユニット部16へ入射された被写体106の像は、固定レンズ105、プリズム104を介して屈曲され、移動レンズ90、移動レンズ102、固定レンズ101を介して撮像素子82に到達し、ISP60及びCUP62によって画像として処理される。
The image of the subject 106 incident on the
ここで、移動レンズ90、102のレンズ位置は、ズームレンズユニット部16に備わる位置検出素子83,84により検出される。すなわち、各位置検出素子83,84は、レンズ位置検出手段として機能する。位置検出素子83,84は、素子駆動回路61に接続されており、素子駆動回路61によって駆動制御される。各位置検出素子83,84が検出した光強度は、素子駆動回路61を介して出力信号とされ、CPU62が有するA/D変換部63によりA/D変換される。
Here, the lens positions of the moving
CPU62及びドライバ65は、A/D変換された出力信号及びEEPROM64に格納された情報等に基づいて、フィードバック的に各アクチュエータ10、15の駆動制御を行う。なお、EEPROM64には、例えば調整時の測定によって得られたズーム位置、AF位置に対する出力信号が記憶されている。このように、撮像装置のレンズ駆動手段は、位置検出手段と連携して動作可能に構成されている。
The
次に、上述した各構成の詳細について説明する。なお、以下では説明理解の容易性を考慮して、移動レンズ102を例に詳細を説明する。
Next, the detail of each structure mentioned above is demonstrated. In the following, the details will be described by taking the moving
まず、撮像装置のレンズ駆動手段から詳細を説明する。図2は、移動レンズ102の駆動装置の断面図である。図2に示す駆動装置は、圧電素子1に駆動軸2を取り付けたアクチュエータ10を有し、圧電素子1の伸縮に応じて駆動軸2を往復移動させ、駆動軸2に摩擦係合される被駆動部材3を駆動軸2に沿って移動させる装置である。
First, details will be described from the lens driving means of the imaging apparatus. FIG. 2 is a cross-sectional view of the driving device for the moving
圧電素子1は、駆動信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子1は、制御部81に接続され、ドライバ(駆動信号制御回路)65により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子1には、二つの入力端子11a,11bが設置される。この入力端子11a,11bに印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子1が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。なお、電気機械変換素子としては駆動信号の入力により伸縮するものであれば、導電性高分子からなる材料や形状記憶合金等、圧電素子1以外のものを用いてもよい。
The
駆動軸2は、圧電素子1の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子1に取り付けられている。例えば、駆動軸2の一端が圧電素子1に当接され接着剤21を用いて接着されている。この駆動軸2は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸2は、固定枠4から内側へ延びる仕切り部4b、仕切り部4cにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部4b、仕切り部4cは、被駆動部材3の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸2の支持部材としても機能している。固定枠4は、圧電素子1、駆動軸2及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
The
駆動軸2の材質は、軽く高剛性のものが適している。なお、駆動軸2の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
A light and highly rigid material is suitable for the
仕切り部4b、仕切り部4cには、駆動軸2を貫通させる貫通孔4aがそれぞれ形成されている。仕切り部4bは、駆動軸2の圧電素子1取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸2の基端箇所を支持している。仕切り部4cは、駆動軸2の先端箇所を支持している。駆動軸2は、圧電素子1に取り付けられることにより、圧電素子1の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
A through
なお、図2では、駆動軸2を仕切り部4b、4cによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸2をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部4bの貫通孔4aを駆動軸2の外径より大きく形成することにより、駆動軸2が仕切り部4cにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部4cの貫通孔4aを駆動軸2の外径より大きく形成することにより、駆動軸2が仕切り部4bにより基端箇所のみで支持されることとなる。
FIG. 2 shows the case where the
また、図2では、駆動軸2を支持する仕切り部4b、4cが固定枠4と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部4b、4cは固定枠4と別体のものを固定枠4に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
2 shows the case where the
被駆動部材3は、駆動軸2に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材3は、駆動軸2に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸2の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材3は、板バネ7により駆動軸2に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸2に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸2が移動することにより、慣性により被駆動部材3がその位置を維持し、その被駆動部材3に対し相対的に駆動軸2が移動する。
The driven
圧電素子1は、支持部材5により固定枠4に取り付けられている。支持部材5は、圧電素子1をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子1と固定枠4との間に配設されている。この場合、支持部材5により圧電素子1をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材5は、圧電素子1を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
The
このように支持部材5によりアクチュエータ10が圧電素子1の伸縮方向に対し側方側から支持されており、アクチュエータ10の両端は圧電素子1の伸縮方向へ移動可能な自由端となっている。このため、アクチュエータ10が駆動しても圧電素子1の伸縮による振動が固定枠4側へ伝達されにくい構造となっている。従って、アクチュエータ10の駆動信号をアクチュエータ10自体の共振周波数に関連づけて設定することが有効となっている。
Thus, the
支持部材5は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材5は、圧電素子1を挿通させる挿通孔5aを形成して構成され、その挿通孔5aに圧電素子1を挿通させた状態で固定枠4に組み付けられている。支持部材5の固定枠4への固着は、接着剤22による接着により行われる。また、支持部材5と圧電素子1の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材5を弾性体によって構成することにより、圧電素子1をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。図2において、支持部材5が圧電素子1の両側に二つ図示されているが、この支持部材5、5は環状の支持部材5の断面をとることによって二つに図示されたものである。
The
なお、支持部材5の固定枠4への固着及び圧電素子1への固着は、固定枠4と圧電素子1の間に支持部材5を圧入し、支持部材5の押圧によって行ってもよい。例えば、支持部材5を弾性体により構成し、かつ、固定枠4と圧電素子1の間より大きく形成して、その間に圧入して設置する。これにより、支持部材5は、固定枠4及び圧電素子1に密着して配設される。この場合、圧電素子1は、支持部材5により伸縮方向に直交する方向の両側から押圧される。これによって、圧電素子1が支持される。
The
また、ここでは支持部材5をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材5をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠4と圧電素子1の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子1を固定枠4に対し支持してもよい。
Moreover, although the case where the supporting
被駆動部材3には、レンズ枠91を介して移動レンズ102が取り付けられている。移動レンズ102は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ102は、被駆動部材3と一体的に設けられ、被駆動部材3と共に移動するように設けられている。移動レンズ102の光軸O上には、図1を用いて説明したように固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。この移動レンズ102として、例えばオートフォーカス用のレンズが用いられる。
A
圧電素子1の端部には、錘部材6が取り付けられている。錘部材6は、圧電素子1の伸縮力を駆動軸2側へ伝達させるための部材であって、圧電素子1の駆動軸2が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。
A
この錘部材6は、アクチュエータ10の一部を構成する部品である。錘部材6としては、駆動軸2より重いものが用いられる。
The
錘部材6の材質は、圧電素子1及び駆動軸2よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。なお、錘部材6と圧電素子1とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
The
また、錘部材6は、固定枠4に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材6は、圧電素子1の自由端に取り付けられ、固定枠4に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠4に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
Further, the
図3は、図2のIII−IIIにおける被駆動部材3の摩擦係合部分の断面図である。図3に示すように、被駆動部材3は、板バネ7により駆動軸2を押圧することにより、駆動軸2に取り付けられている。例えば、被駆動部材3には、駆動軸2を位置決めするためのV字状の溝3aが形成される。その溝3aには、断面V字状の摺動板3bが配置され、その摺動板3bを介して駆動軸2が被駆動部材3に押圧される。
3 is a cross-sectional view of a friction engagement portion of the driven
また、板バネ7と被駆動部材3との間には、断面V字状の摺動板3cが配設され、板バネ7は、この摺動板3cを介して被駆動部材3を押圧する。このため、摺動板3b、3cが互いに凹部側を向き合わせて配置され、駆動軸2を挟んで設けられている。V字状の溝3a内に駆動軸2を収容することにより、被駆動部材3を安定して駆動軸14に取り付けることができる。
A sliding plate 3c having a V-shaped cross section is disposed between the
板バネ7としては、例えば、断面L字状の板バネ材が用いられる。板バネ7一辺を被駆動部材3に掛止させ、他の一辺を溝3aの対向位置に配することにより、他の一辺により溝3aに収容される駆動軸2を被駆動部材3との間に挟み込むことができる。
As the
このように、被駆動部材3は、板バネ7により被駆動部材3を駆動軸2側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動軸2に対し摩擦係合される。すなわち、被駆動部材3は、駆動軸2に対し被駆動部材3が一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。
In this way, the driven
また、断面V字状の摺動板3b、3cにより駆動軸2を挟み込むことにより、被駆動部材3が駆動軸2に複数箇所で線接触することになり、駆動軸2に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材3が駆動軸2に係合しているため、実質的に被駆動部材3が駆動軸2に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
Further, by sandwiching the
次に、上述したアクチュエータ10の動作制御を行うドライバ65の詳細について説明する。図4は、圧電素子1を作動させるドライバ65の概要図である。図4に示すように、ドライバ65は、圧電素子1を作動させる駆動回路65c、駆動回路65cを駆動させる論理回路であるロジック65a及びロジック65aの設定内容を保存するレジスタメモリ65bを有している。ロジック65aは、CPU62から制御信号SINを入力し、レジスタメモリ65bに記録するとともに、駆動回路65cに駆動用の電気信号を出力する。駆動回路65cは、圧電素子1のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子1に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路65cは、ロジック65aから制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子1の駆動用電気信号を出力する。駆動回路65cは、電界効果型のトランジスタ(FET)を備えたものが用いられる。トランジスタは、出力信号として、Hi出力(高電位出力)、Lo出力(低電位出力)及びOFF出力(オフ出力、オープン出力)を出力可能に構成されている。なお、図4に示す駆動回路は、圧電素子1を作動させるための回路の一例であり、これ以外の回路を用いて圧電素子1を作動させてもよい。
Next, the details of the
図5は、駆動回路65cから出力される駆動信号の一例であり、横軸が時間である。図5の信号は、ロジック65aからの入力信号に基づいて出力される信号であって、被駆動部材3を移動させる信号である。図5に示す駆動信号は、被駆動部材3を圧電素子1に接近させる方向(図2において右方向)に移動させる際に出力される出力信号(第1パルス信号)AOUT、出力信号(第2パルス信号)BOUTである(正転時の信号)。
FIG. 5 is an example of a drive signal output from the
図5において、それぞれの二つのパルス信号AOUT,BOUTは、圧電素子1の二つの端子(図1,4参照)に入力される信号であり、駆動信号を構成する信号である。この二つのパルス信号は、同一の周波数f(周期T)であって、互いの位相を異ならせることにより、互いの信号の電位差が一方向に段階的に変化し、逆方向に急激に変化する信号、又は、互いの信号の電位差が一方向に急激に変化し、逆方向に段階的に変化する信号となっている。そして、AOUTとBOUTとの電位差が圧電素子1の入力電圧となる。これらのパルス信号の電位差により圧電素子1が伸長又は収縮する。1パルスごとの信号が連続して第1アクチュエータ8に入力されることにより、連続駆動が行われることとなる。
In FIG. 5, each of the two pulse signals A OUT and B OUT is a signal that is input to two terminals (see FIGS. 1 and 4) of the
パルス信号AOUT,BOUTは、例えば一方の信号がHi出力となりLo出力に低下した後に他方の信号がHi出力となるように設定されている。それらの信号において、一方の信号がLo出力になった際に一定のタイムラグtOFFの経過後、他方の信号がHi出力となるように設定される。すなわち、このタイムラグtOFF分、パルス信号BOUTがパルス信号AOUTに比べて時間遅延している。そして、このタイムラグtOFFを制御することによって、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔との比を制御可能に構成されている。被駆動部材3を圧電素子1から離間させる方向に移動させる際に出力される駆動信号(逆転時の信号)は、後述のように、このタイムラグtOFFを制御することによって生成することができる。また、このタイムラグを制御することにより、圧電素子1の作動音を低減する静音制御の際に出力する静音制御駆動信号を生成する。パルス信号AOUT,BOUTのHi出力、Lo出力の印加時間等は、ドライバ65に備わるレジスタメモリ65bを用いて設定される。
The pulse signals A OUT and B OUT are set so that, for example, one signal becomes a Hi output and drops to a Lo output, and then the other signal becomes a Hi output. Among these signals, when one signal becomes Lo output, the other signal is set to Hi output after a certain time lag t OFF has elapsed. That is, the pulse signal B OUT is delayed by a time lag t OFF compared to the pulse signal A OUT . By controlling this time lag t OFF , the ratio of the interval from the forward charging timing to the reverse charging timing of the
図6(a)に、レジスタメモリ65bに保存されたレジスタの設定例を示す。図6(a)に示すように、レジスタメモリ65bには、出力する信号の波形、動作、時間をどのように制御するかが、動作選択Bit、波形選択Bit及び時間選択Bitで設定されている。なお、時間選択Bitに関しては任意の設定がなされるため、設定については記載を省略している。このレジスタメモリ65bには、被駆動部材3を移動させる通常の出力信号の設定が保存されている。例えば、出力信号AOUTのパルス幅t1、出力信号AOUTに対する出力信号BOUTのタイムラグtOFF、出力信号BOUTのパルス幅t2、各出力信号AOUT,BOUTの周期Tが表に示すように設定されている。また、通常の出力信号の設定のほかに、作動音を低減するために用いられる出力信号に係る静音波形の4パターンの設定が保存されている。これらの静音波形は、出力信号AOUTに対する出力信号BOUTのタイムラグtOFFのみが設定されており、出力信号AOUTのパルス幅t1、出力信号BOUTのパルス幅t2、各出力信号AOUT,BOUTの周期Tについては、通常の出力信号の設定と同様とされる。図6(a)に示す設定例を用いることにより、図6(b)に示す設定がなされる。図6(b)に示すように、通常波形では、出力信号AOUTのパルス幅t1がa、出力信号AOUTに対する出力信号BOUTのタイムラグtOFFがb、出力信号BOUTのパルス幅t2がc、各出力信号AOUT,BOUTの周期Tがdである。また、静音波形1〜4では、通常波形とタイムラグtOFFのみが変更される。例えば、静音波形1ではタイムラグtOFFがb1(>b)、静音波形2ではタイムラグtOFFがb2(>b1)、静音波形3ではタイムラグtOFFがb3(>b2)、静音波形4ではタイムラグtOFFがb4(>b3)とされる。
FIG. 6A shows an example of register settings stored in the
次に、図6で設定した通常波形及び静音波形1〜4の素子電流について説明する。図7は、通常駆動における通常波形及び静音駆動における静音波形1〜4の素子電流を示す概要図である。図7(a)は通常波形の素子電流であり、図7(b)〜(e)は静音波形1〜4の素子電流である。図7に示すように、静音波形1〜4ではタイムラグtOFFがb1〜b4に変更されることで、電流波形及びピークを保った状態で逆方向充電タイミングのみが変更される。静音波形1〜4の順に除々にタイムラグtOFFが大きく変更されることで、逆方向充電タイミングが正方向充電タイミング間の中間に除々に近づく。逆方向充電タイミングが正方向充電タイミング間の中間に除々に近づくほど駆動速度(被駆動部材3の移動速度)は遅くなる。このため、通常波形の駆動速度が最も速く、静音波形1、2、3、4の順にだんだん駆動速度が遅くなる。すなわち、静音波形を組み合わせた駆動信号を用いることで被駆動部材3の移動速度を制御することが可能となる。
Next, the normal waveform set in FIG. 6 and the element currents of the
一方、逆方向充電タイミングが正方向充電タイミング間の中間に位置したときには、被駆動部材3は停止する。この時、パルス信号AOUT,BOUTは、互いの信号の電位差が一方向へ変化したときから逆方向に変化するまでの時間と、当該逆方向に変化したときから再度一方向へ変化するまでの時間とが同一の信号となる。すなわち、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが同一となる。これらのパルス信号の電位差により、圧電素子1は伸長と収縮とを一定間隔で交互に繰り返す。そして、駆動軸8bが等間隔で連続的に伸縮して振動することで被駆動部材3は僅かに浮き上がった状態(振動停滞状態)で停止する。
On the other hand, the driven
また、逆方向充電タイミングが正方向充電タイミング間の中間を越えたときには、被駆動部材3は逆方向に移動する。このため、静音波形1〜4による移動方向と通常波形による移動方向とを一致させるためには、静音波形1〜4のタイムラグb1〜b4は被駆動部材3が逆方向に移動しない範囲で変更される必要がある。すなわち、図7(a)に示すように、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔よりも、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔の方が大きくなるように通常波形におけるタイムラグbが設定されている場合には、静電波形1〜4のタイムラグb1〜b4は、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔よりも、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔の方が小さくならない範囲(圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが同一の場合を含む)で設定される。例えば、図7(a)に示す通常波形において、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔との比が20:80であるとする。この場合、例えば、静音波形1〜4では、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔との比が、25:75、30:70、40:60、50:50に設定される。
When the reverse charging timing exceeds the middle between the forward charging timings, the driven
次に、被駆動部材3を逆方向に動作させる場合を説明する。このように、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔よりも、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔の方が小さくなるように通常波形におけるタイムラグbが設定されている場合には、静電波形1〜4のタイムラグb1〜b4は、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔よりも、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔の方が大きくならない範囲(圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが同一の場合を含む)で設定される。例えば、通常波形において、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔との比が80:20であるとする。この場合、例えば、静音波形1〜4では、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と、当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔との比が75:25、70:30、60:40、50:50に設定される。
Next, a case where the driven
静音波形1〜4を組み合わせた駆動信号とする際には、除々にタイムラグtOFFが小さく又は大きくなるように組み合わせる。また、通常波形と静音波形とを繋げる場合には、通常波形の逆方向充電タイミングに近い逆方向充電タイミングを有する静音波形が用いられる。例えば、図7(a)に示す通常波形であれば、図7(b)に示す静音波形が用いられる。 When the driving signals are combined with the static sound wave forms 1 to 4, they are combined so that the time lag t OFF gradually becomes smaller or larger. When the normal waveform and the static waveform are connected, a static waveform having a reverse charge timing close to the reverse charge timing of the normal waveform is used. For example, in the case of the normal waveform shown in FIG. 7A, the static sound waveform shown in FIG. 7B is used.
図8は、作動音を低減するための駆動信号の一例である。図8(a)は、通常駆動期間の開始直前の所定期間に静音駆動期間を設けた例であり、図8(b)は、通常駆動期間の終了直後の所定期間に静音駆動期間を設けた例である。図8(a)に示すように、通常波形を用いた通常駆動信号(第1駆動信号)の印加開始直前の静音駆動期間では、静音波形4を用いた静音駆動4、静音波形3を用いた静音駆動3、静音波形2を用いた静音駆動2、静音波形1を用いた静音駆動1の順で静音制御用のパルス信号が並べられた駆動信号(第2駆動信号)が印加される。すなわち、静音駆動期間の終了に近づくに従って静音制御用のパルス信号における逆方向充電タイミングと通常駆動用のパルス信号における逆方向充電タイミングとの差が小さくなるように静音制御用のパルス信号が変化される。これにより、駆動軸2と被駆動部材3との間の摩擦結合を弱めることが可能となるので、停止中の被駆動部材3を滑らかに移動させることができるとともに、通常駆動用のパルス信号と静音制御用のパルス信号との切り替えタイミングにおいて被駆動部材3の動作を滑らかにすることが可能となる。
FIG. 8 is an example of a drive signal for reducing operating noise. FIG. 8A is an example in which a silent drive period is provided in a predetermined period immediately before the start of the normal drive period, and FIG. 8B is an example in which the silent drive period is provided in a predetermined period immediately after the end of the normal drive period. It is an example. As shown in FIG. 8A, in the silent drive period immediately before the start of application of the normal drive signal (first drive signal) using the normal waveform, the
また、図8(b)に示すように、通常波形を用いた通常駆動信号の印加終了直後の静音駆動期間では、静音波形1を用いた静音駆動1、静音波形2を用いた静音駆動2、静音波形3を用いた静音駆動3、静音波形4を用いた静音駆動4の順で静音制御用のパルス信号が並べられた駆動信号が印加される。すなわち、静音駆動期間の終了に近づくに従って静音制御用のパルス信号における逆方向充電タイミングと通常駆動用のパルス信号における逆方向充電タイミングとの差が大きくなるように静音制御用のパルス信号が変化される。これにより、駆動軸2と被駆動部材3との間の摩擦結合を弱めることが可能となるので、移動中の被駆動部材を滑らかに停止させることができるとともに、通常駆動用のパルス信号と静音制御用のパルス信号との切り替えタイミングにおいて被駆動部材3の動作を滑らかにすることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 8B, in the silent drive period immediately after the application of the normal drive signal using the normal waveform, the
次に、本実施形態に係る撮像装置の動作を説明する。図9は、本実施形態に係る撮像装置の被駆動部材3の移動制御を説明するフローチャートである。なお、図9においては、一例として、オートフォーカス用の移動レンズ102を移動させる場合を説明する。図9に示す制御処理は、制御部81により実行される。例えば、移動レンズ102の移動命令がCPU62から出力されたタイミングで実行される。
Next, the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining movement control of the driven
図9に示すように、CPU62は、最初に圧電素子1の駆動回数を設定する(S10)。例えば、CPU62は、移動開始直前における静音制御駆動回数、移動における通常駆動回数、移動終了直後における静音制御駆動回数を設定する。静音制御駆動回数として例えば4が設定される。駆動回数を設定した後に、CPU62は、通常の駆動信号のパルス時間を設定する(S12)。CPU62は、例えば、通常波形のパルス幅t1,t2、タイムラグtOFF、周期Tを、それぞれa、c、b、dに設定する。その後、静音波形1のパルス時間(タイムラグtOFF)を例えばb1に設定する(S14)。その後、静音波形2のパルス時間(タイムラグtOFF)を例えばb2に設定する(S16)。その後、静音波形3のパルス時間(タイムラグtOFF)を例えばb3に設定する(S18)。その後、静音波形4のパルス時間(タイムラグtOFF)を例えばb4に設定する(S20)。
As shown in FIG. 9, the
そして、CPU62がS10〜S20の処理で設定した設定値をドライバ65に送信する。ロジック65aは、レジスタメモリ65bの設定値を変更する。そして、CPU62が駆動開始信号をドライバ65に送信する(S22)。ドライバ65は、S14〜S18の処理で設定した静音制御用の静音波形1〜4のうち、最も大きなタイムラグtOFFを有する静音波形(ここでは静音波形4)を選択して印加する(S24)。そして、駆動回数をカウントし、S10の処理で設定した移動開始直前における静音制御駆動回数と比較する(S26)。カウント値が静音制御駆動回数に満たない場合には、再度S24の処理に移行する。S24の処理では、ドライバ65は、未だ選択されていない静音制御用の静音波形1〜3のうち、最も大きなタイムラグtOFFを有する静音波形(ここでは静音波形3)を選択して印加する。このように、印加される静音波形のタイムラグtOFFが段々小さくなるように印加され、移動開始前において図8(a)に示す駆動信号となる。
Then, the
S26の処理において、カウント値が静音制御駆動回数に達した場合には、ドライバ65は、S12の処理で設定した通常の駆動信号を印加する(S28)。そして、駆動回数をカウントし、S10の処理で設定した移動における通常駆動回数と比較する(S30)。カウント値が通常駆動回数に達するまで、S28の処理を繰り返し実行する。
In the process of S26, when the count value reaches the number of times of silent control drive, the
S26の処理において、カウント値が通常駆動回数に達した場合には、ドライバ65は、S14〜S18の処理で設定した静音制御用の静音波形1〜4のうち、最も小さなタイムラグtOFFを有する静音波形(ここでは静音波形1)を選択して印加する(S32)。そして、駆動回数をカウントし、S10の処理で設定した移動終了直後における静音制御駆動回数と比較する(S34)。カウント値が静音制御駆動回数に満たない場合には、再度S32の処理に移行する。S32の処理では、ドライバ65は、未だ選択されていない静音制御用の静音波形2〜4のうち、最も小さなタイムラグtOFFを有する静音波形(ここでは静音波形2)を選択して印加する。このように、印加される静音波形のタイムラグtOFFが段々大きくなるように印加され、移動終了後において図8(b)に示す駆動信号となる。S34の処理において、カウント値が静音制御駆動回数に達した場合には、図9に示す制御処理を終了する。
In the process of S26, when the count value reaches the number of times of normal driving, the
以上、図9に示す制御処理を実行することにより、駆動開始前において図8(a)に示す駆動信号が印加され、駆動終了後において図8(b)に示す駆動信号が印加される。 As described above, by executing the control process shown in FIG. 9, the drive signal shown in FIG. 8A is applied before the start of driving, and the drive signal shown in FIG. 8B is applied after the end of driving.
上述したように、本実施形態に係る駆動装置及び撮像装置では、被駆動部材3を移動させるために、圧電素子1の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが異なる通常駆動信号を印加するとともに、通常駆動信号の印加直前及び直後の所定期間において、通常駆動信号における逆方向充電タイミングのみを除々に変更した静音制御駆動信号を印加する。この静音制御駆動信号の逆方向充電タイミングは、被駆動部材3が通常駆動信号によって駆動する方向とは逆の方向に動かない範囲で除々に変化するように制御されるため、例えば被駆動部材3の移動速度を除々に大きく又は除々に小さく制御することができる。このため、通常駆動信号によって被駆動部材3が移動を開始する前、移動を終了した後において、駆動軸2と被駆動部材3との間の摩擦結合を弱めることが可能となるので、停止中の被駆動部材3を滑らかに移動させたり、移動中の被駆動部材3を滑らかに停止させたりすることができる。
As described above, in the drive device and the imaging device according to the present embodiment, in order to move the driven
また、本実施形態に係る駆動装置及び撮像装置によれば、静音制御に必要な構成を簡素化することができる。静音制御駆動信号を生成するためには、タイムラグtOFFの制御のほかに、例えば、駆動信号のパルス幅又は電圧を変更することも考えられる。例えば、図13に示すように、駆動パルス信号のパルス幅t1,t2及びタイムラグtOFFを、a1〜a4(a1>a2>a3>a4)、c1〜c4(c1>c2>c3>c4)、b1〜b4(b1>b2>b3>b4)と除々に変更させたり、図12に示すように、駆動パルス信号の電圧VをV1〜V4(V1>V2>V3>V4)と除々に変更させたりすることが考えられる。 In addition, according to the driving device and the imaging device according to the present embodiment, the configuration necessary for silent control can be simplified. To generate the silent control driving signal, in addition to the control of the time lag t OFF, for example, it is conceivable to change the pulse width or voltage of the drive signal. For example, as shown in FIG. 13, the pulse widths t1 and t2 and the time lag t OFF of the drive pulse signal are set to a1 to a4 (a1>a2>a3> a4), c1 to c4 (c1>c2>c3> c4), b1 to b4 (b1>b2>b3> b4) or gradually change the voltage V of the drive pulse signal to V1 to V4 (V1>V2>V3> V4) as shown in FIG. Can be considered.
しかし、駆動信号のパルス幅を変更する場合には、静音波形1〜4のパルス幅t1,t2及びタイムラグtOFFを変更しなければならない。図10は、パルス幅を制御する際に用いられるレジスタ設定例である。図10に示すように、図6(a)に示すレジスタ設定例に比べて、静音波形1〜4のパルス幅t1,t2を制御するためのレジスタが必要となる。このため、図9に示す静音波形に関するレジスタ設定処理(S14〜S20)が増加するため処理負荷が増大するとともに、レジスタメモリ65bの容量を圧迫するおそれがある。また、電圧制御する場合には、電圧回路が必要となる。図11は、電圧を制御する際に用いられるドライバ65の例である。図11に示すように、電圧を制御する場合には、降圧回路1〜4を備える必要があるので、図4に示すドライバ65に比べて回路規模が増大するおそれがある。これに対して、本実施形態に係る駆動装置及び撮像装置によれば、駆動信号のパルス幅及び電圧を制御することなく、通常駆動信号における逆方向充電タイミングのみを制御するという簡単な制御及び簡素な構成で、作動音の低減化を図ることが可能となる。
However, when changing the pulse width of the drive signal must change the pulse width t1, t2 and time lag t OFF of electrostatic sound waveform 1-4. FIG. 10 shows an example of register settings used when controlling the pulse width. As shown in FIG. 10, a register for controlling the pulse widths t <b> 1 and t <b> 2 of the static
また、図12,13に示すように、駆動パルス信号のパルス幅を狭くした場合や、電圧を小さくした場合には、素子電流波形が変形する。このため、静電容量が変化した場合には、作動音の低減動作を安定して行う事ができない場合がある。図14は、静電容量の温度依存性を示すグラフである。静電容量C1〜C5は所定の材料における静電容量の温度依存性を示している。図14に示すように、温度が高くなるに従い静電容量が増大する傾向にある。このため、高温時及び低温時において、常温時の場合に比べて素子電流のピーク強度が変化する場合がある。 As shown in FIGS. 12 and 13, when the pulse width of the drive pulse signal is reduced or the voltage is reduced, the device current waveform is deformed. For this reason, when the capacitance changes, the operation noise reduction operation may not be performed stably. FIG. 14 is a graph showing the temperature dependence of capacitance. Capacitances C 1 to C 5 indicate the temperature dependence of the capacitance of a given material. As shown in FIG. 14, the capacitance tends to increase as the temperature increases. For this reason, the peak intensity of the device current may change at a high temperature and a low temperature as compared with a normal temperature.
図15は、静音制御駆動信号に対する素子電流を温度ごとに示すグラフである。図15(A)は、タイムラグtOFFのみを制御させた静音制御駆動信号であり、図7(e)に示す静音駆動4の静音波形である。また、図15(B)は、電圧のみを制御させた静音制御駆動信号であり、図12(e)に示す静音駆動4の静音波形である。また、図15(C)は、パルス幅t1,t2、タイムラグtOFFを制御させた静音制御駆動信号であり、図13(e)に示す静音駆動4の静音波形である。図15(A)〜(C)の(a)は常温時の素子電流、(b)は低温時の素子電流、(c)は高温時の素子電流である。
FIG. 15 is a graph showing the element current with respect to the silent control drive signal for each temperature. FIG. 15A shows a silent control drive signal in which only the time lag t OFF is controlled, and is a silent sound waveform of the
電圧制御により静音制御駆動信号を生成する場合、図15(B)に示すように、常温での素子電流のピーク強度はh2となっている。この素子電流波形が示すように、電圧V4が小さいため、圧電素子1に十分充電がされていない状態で放電されている。そして、低温では静電容量が小さくなるため、低温での素子電流のピーク強度はh2よりも大きいh3となる。また、高温では静電容量が大きくなるため、高温での素子電流のピーク強度は、h2よりも小さいh4となる。このように、温度変化によって、ピーク強度は大きく変化する。
When the silent control drive signal is generated by voltage control, the peak intensity of the element current at room temperature is h2, as shown in FIG. As shown in this element current waveform, since the voltage V4 is small, the
また、パルス幅及びタイムラグを制御することにより静音制御駆動信号を生成する場合、図15(C)に示すように、常温での素子電流のピーク強度はh5となっている。この素子電流波形が示すように、パルス幅a4が小さいため、圧電素子1に十分充電がされていない状態で放電されている。そして、低温では静電容量が小さくなるため、低温での素子電流のピーク強度はh5よりも大きいh6となる。また、高温では静電容量が大きくなるため、高温での素子電流のピーク強度は、h5よりも小さいh7となる。このように、温度変化によって、ピーク強度は大きく変化する。
Further, when the silent control drive signal is generated by controlling the pulse width and the time lag, the peak intensity of the element current at room temperature is h5 as shown in FIG. As shown in this element current waveform, since the pulse width a4 is small, the
これに対して、タイムラグのみを制御することにより静音制御駆動信号を生成する場合、図15(A)の常温での素子電流波形に示すように、圧電素子1に十分充電がされた状態で放電されていることがわかる。このため、低温、高温において静電容量が変化してもピーク強度h1を変化させることなく保つことができる。このように、タイムラグのみを制御することにより安定した静音制御動作を行うことができる。
On the other hand, when the silent control drive signal is generated by controlling only the time lag, the
また、個体差ばらつきによって圧電素子1の静電容量が変化する場合も考えられる。図16は、静音制御駆動信号に対する素子電流を静電容量ごとに示すグラフである。図16(A)は、タイムラグtOFFのみを制御させた静音制御駆動信号であり、図7(e)に示す静音駆動4の静音波形である。また、図16(B)は、電圧のみを制御させた静音制御駆動信号であり、図12(e)に示す静音駆動4の静音波形である。また、図16(C)は、パルス幅t1,t2、タイムラグtOFFを制御させた静音制御駆動信号であり、図13(e)に示す静音駆動4の静音波形である。図16(A)〜(C)の(a)は典型的な静電容量を有する圧電素子1の素子電流、(b)は静電容量が最も低い圧電素子1の素子電流、(c)は静電容量が最も高い圧電素子1の素子電流である。電圧のみを制御する場合、パルス幅及びタイムラグを制御する場合においては、図15と同様に、静電容量の違いによって充電ピーク強度に変化が生じる。一方、タイムラグのみを制御することによって静音制御駆動信号を生成する場合には、図15(A)の典型的な静電容量を有する圧電素子1の素子電流波形に示すように、圧電素子1に十分充電がされた状態で放電されている。このため、低温、高温において静電容量が変化してもピーク強度h1を変化させることなく保つことができる。このように、タイムラグのみを制御することにより安定した静音制御動作を行うことができる。
In addition, there may be a case where the capacitance of the
なお、上述した実施形態は本発明に係る駆動装置及び光学装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置及び光学装置は、実施形態に係る駆動装置及び光学装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置及び光学装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 The above-described embodiment shows an example of the drive device and the optical device according to the present invention. The drive device and the optical device according to the present invention are not limited to the drive device and the optical device according to the embodiment, and the drive device and the optical device according to the embodiment are within a range not changing the gist described in each claim. It may be modified or applied to others.
例えば、上述した実施形態では、オートフォーカス用の移動レンズ102の移動に適用する場合を説明したが、ズーム用の移動レンズ90やズームレンズユニット部16等の移動に適用してもよい。また、移動レンズ90以外の物(例えばステージやプローブ等)を移動させる際に適用してもよい。さらに、手振れ補正機構のように、光軸に直交する方向に駆動させる際の位置検出に適用してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case of applying to the movement of the moving
また、上述した実施形態では、光学装置として撮像装置において好適に採用される例を説明したが、インクジェット式のプリントヘッドに採用してもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the optical apparatus is preferably used in an imaging apparatus has been described. However, the optical apparatus may be used in an ink jet print head.
また、上述した実施形態では、支持部材5を介し固定枠4に圧電素子1を取り付けて、圧電素子1の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子1の端部を直接固定枠4に取り付けるものであってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、通常駆動信号の印加直前及び直後の所定期間において静音制御駆動信号を印加する例を説明したが、例えば、通常駆動信号の印加開始直前の所定期間のみ静音制御駆動信号を印加する場合であってもよいし、通常駆動信号の印加終了直後の所定期間のみ静音制御駆動信号を印加する場合であってもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the silent control drive signal is applied in the predetermined period immediately before and after the application of the normal drive signal has been described. For example, the silent control drive signal is applied only in the predetermined period immediately before the start of the application of the normal drive signal. May be applied, or the silent control drive signal may be applied only for a predetermined period immediately after the application of the normal drive signal.
さらに、上述した実施形態では、撮像装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータ、高分子アクチュエータ、形状記憶合金などの他の駆動部品を採用してもよい。 Further, in the above-described embodiment, an actuator using a piezoelectric element is employed as an actuator of the imaging apparatus, but other driving parts such as a motor, a polymer actuator, and a shape memory alloy may be employed.
1…圧電素子(電気機械変換素子)、2…駆動軸、3…被駆動部材、10、15…アクチュエータ(駆動源)、62…CPU、65…ドライバ、81…制御部(駆動信号制御回路)、83…位置検出素子、102…移動レンズ(光学部材)。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電気機械変換素子に取り付けられ、前記電気機械変換素子の伸縮動作に応じて往復運動する駆動軸と、
前記駆動軸に摩擦係合され、前記駆動軸の往復運動により移動する被駆動部材と、
前記電気機械変換素子に対して前記駆動信号を印加する駆動信号制御回路と、
を備え、
前記駆動信号制御回路は、
前記被駆動部材を移動させる場合には、前記電気機械変換素子の正方向充電タイミングから逆方向充電タイミングまでの間隔と当該逆方向充電タイミングから次の正方向充電タイミングまでの間隔とが異なる第1駆動信号を前記電気機械変換素子に対して印加するとともに、
前記第1駆動信号の印加を開始する直前の期間である開始直前期間、及び、前記第1駆動信号の印加を終了する直後の期間である終了直後期間の少なくとも一方の所定期間において、前記第1駆動信号における前記逆方向充電タイミングのみを、前記被駆動部材が第1駆動信号によって駆動する方向とは逆の方向に動かない範囲で除々に変化させた第2駆動信号を前記電気機械変換素子に対して印加すること、
を特徴とする駆動装置。 An electromechanical transducer that expands and contracts in response to a drive signal;
A drive shaft attached to the electromechanical transducer and reciprocating in accordance with the expansion and contraction of the electromechanical transducer;
A driven member that is frictionally engaged with the drive shaft and moves by reciprocating movement of the drive shaft;
A drive signal control circuit for applying the drive signal to the electromechanical transducer;
With
The drive signal control circuit includes:
In the case of moving the driven member, the interval from the forward charging timing to the reverse charging timing of the electromechanical transducer is different from the interval from the reverse charging timing to the next forward charging timing. Applying a drive signal to the electromechanical transducer,
In the predetermined period of at least one of a period immediately before the start of application of the first drive signal and a period immediately after the end of application of the first drive signal, and a period immediately after the end of application of the first drive signal, the first A second drive signal obtained by gradually changing only the reverse charging timing in the drive signal in a range in which the driven member does not move in the direction opposite to the direction driven by the first drive signal is applied to the electromechanical conversion element. Applying to the
A drive device characterized by the above.
光学素子を前記被駆動部材と連動させて、前記光学素子を光軸方向又は前記光軸方向と直交する方向に移動させる制御を行うことを特徴とする光学装置。 A drive device according to any one of claims 1 to 3,
An optical apparatus, wherein the optical element is controlled to move in the optical axis direction or a direction orthogonal to the optical axis direction in conjunction with the driven member.
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