JP5998723B2

JP5998723B2 - 駆動装置

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Publication number: JP5998723B2
Application number: JP2012172853A
Authority: JP
Inventors: 義彰芳賀; 勝宇野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: US9041270B2; US20140035437A1; JP2014033538A

Description

本発明は、圧電素子に駆動信号を印加して、移動体を移動させる駆動装置に関する。

圧電素子により得られる機械的変位は比較的微小であるため、圧電素子を用いた駆動装置は、精密かつ正確な制御が要求されるアクチュエータ等として好適に利用される。圧電素子を用いた駆動装置の適用例としては、例えば、撮像装置に含まれる光学系を移動させる駆動装置等が挙げられる。

しかし、このような駆動装置を適用した撮像装置等では、駆動時に動作音が発生し、問題となる場合があった。特に、動画撮影のように、画像とともに音声を取得する撮影では、光学系を駆動する際に発生する動作音が、環境音の取得を阻害し、問題となっている。駆動装置の駆動音を低減するための従来技術としては、例えば、駆動パルス電圧を徐々に増加・減少させる技術等が提案されている。

特開平９−１９１６７６号公報

駆動パルス電圧を徐々に増加・減少させる従来の技術では、動作音の低減には有効であるものの、移動体の移動速度の低下が大きく、また、制御信号に対する応答性の低下も大きいという問題を有している。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、動作音の抑制と、移動体の好適な駆動性を両立し得る駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る駆動装置は、
駆動パルス信号によって伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子に連結される支持シャフトと、
前記支持シャフトと摩擦係合し、前記支持シャフトに沿って移動可能な移動体と、
駆動電圧値に対応する電圧値を有する前記駆動パルス信号を、前記圧電素子に印加して、前記移動体を前記支持シャフトに対して相対移動させる駆動部を有し、
前記駆動電圧値の時間変化を表す駆動電圧波形は、前記駆動電圧値が第１の値から第２の値に急激に低下する第１低下部分と、前記駆動電圧値が前記第２の値から第３の値まで前記第１低下部分に比べて緩やかに低下する第２低下部分と、前記駆動電圧値が前記第３の値から基準値まで前記第２低下部分に比べて急激に低下する第３低下部分と、を有する。

本発明の発明者らは、駆動装置で発生する動作音を低減するための技術を鋭意検討した結果、移動体を停止させた際に生じる慣性力等によって、移動体自身が振動する現象が、動作音の一因となっているとの知見を得た。そこで、本発明に係る駆動装置では、移動体を停止させる際に、駆動パルス信号を基準値まで一気に低下させるのではなく、第１〜第３低下部分に分けて駆動電圧値を低下させることにより、停止時の移動体の振動及びリンギングの抑制と、良好な駆動性の両立を実現した。

すなわち、本発明に係る駆動装置では、第２の値まで急激に電圧を低下させた後、第３の値まで緩やかに電圧を低下させ、さらに第３の値から基準値まで電圧を急激に低下させることによって、単に徐々に電圧を変化させる従来技術に比べて、移動体を素早く停止させることができる。また、電圧値が比較的高い第１低下部分では、電圧を急激に低下させて移動体を急減速させたとしても、その後の第２低下部分で緩やかに電圧を低下させることにより、停止時に移動体が振動する現象を効果的に抑制できる。さらに、第３の値から基準値までは、移動体が支持シャフトに対してほとんど相対移動を生じず、移動体は支持シャフトに対してほぼ停止していると考えられるため、第３低下部分で電圧を急激に低下させたとしても、停止時に移動体が振動する現象に対しては、ほとんど影響がない。

また、例えば、前記駆動電圧波形は、前記駆動電圧値が前記基準値から第４の値まで急激に上昇する第１上昇部分と、前記駆動電圧値が前記第４の値から第５の値まで前記第１上昇部分に比べて緩やかに上昇する第２上昇部分と、前記駆動電圧値が前記第５の値から前記第１の値まで前記第２上昇部分に比べて急激に上昇する第３上昇部分と、を有しても良い。

移動体が加速する際にも、駆動パルス信号を一気に上昇させた場合には、リンギング（音鳴き）が発生する場合があるが、移動体を加速させる際に、第１〜第３上昇部分に分けて駆動電圧値を上昇させることにより、加速時における移動体の振動及びリンギングを抑制し、かつ良好な駆動性を実現できる。すなわち、第１上昇部分と第３上昇部分では、電圧を急激に上昇させることによって、単に徐々に電圧を変化させる従来技術に比べて、移動体を素早く加速させることができる。また、基準値から第４の値までは、移動体が支持シャフトに対してほとんど相対移動を生じず、電圧を急激に上昇させたとしても、リンギングの発生に対する悪影響は少ない。また、既にある程度の速度まで、移動体が加速されている第３上昇部分では、急激に電圧を上昇させても、移動体は比較的安定して加速及び移動を継続することが可能であり、リンギングの発生に対する悪影響は少ない。

また、例えば、前記駆動電圧波形において、前記第２低下部分と前記第２上昇部分とは、互いに対称な形状であっても良い。

第２低下部分と第２上昇部分とを互いに対称な形状とすることにより、駆動部に含まれる回路を単純化し、コストを抑制することが可能である。また、移動体が支持シャフトに対して相対移動を開始する電圧と停止する電圧との間には大差がないと考えられるため、加速時における第４の値と、減速時における第２の値を同じにすることは、開発・設計の観点からも合理的である。

また、例えば、前記駆動電圧波形は、前記第３上昇部分と前記第１低下部分の間で、前記駆動電圧値が前記第１の値に維持される電圧維持部分を有しても良く、
前記電圧維持部分の時間長さをＷ１とし、前記第２低下部分の時間長さをＷ２とした場合、Ｗ２／Ｗ１は、１０〜１００であっても良い。

電圧維持部分では駆動電圧が第１の値に維持され、移動体に対して大きな力を与え続けることができるので、このような駆動装置は、移動体をより高速で移動させることができる。また、電圧維持部分の時間長さＷ１と、第２低下部分の時間長さＷ２との比を所定の範囲内とすることにより、移動体を緩やかに減速及び停止させる時間を十分に確保し、停止時に移動体が振動する現象をより効果的に抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置の概略図である。図２は、図１に示す駆動部の内部構造の一例を示す回路図である。図３は、駆動パルス信号と駆動電圧波形の関係を表す概念図である。図４は、図３に示す駆動電圧波形の詳細を説明するための概念図である。図５は、図１に示す駆動装置を用いて実施される移動体の駆動例を表すグラフである。図６は、実施例及び参考例に係る駆動装置によって駆動された移動体について、移動の停止時に観測された移動体の挙動を示したグラフである。図７は、参考例に係る駆動装置で用いられた駆動電圧波形を表す概念図である。図８は、駆動電圧値と移動体の移動量との関係を表すグラフである。図９は、駆動電圧波形における第２低下部分の時間長さＷ２と、停止時に発生する移動体の振動量との関係を表すグラフである。

図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１０の概略図である。駆動装置１０は、圧電素子１２、支持シャフト１４、錘１６、移動体２０及び駆動部３０を有する。駆動装置１０は、光学系２２を備える移動体２０を含み、撮像装置内において光学系２２を移動させる機構の一部として使用されているが、本発明に係る駆動装置１０の用途はこれに限定されるものではない。

圧電素子１２は、駆動部３０によって印加される駆動パルス信号によって伸縮する。圧電素子１２としては、例えば圧電性を有する材料を、極性の異なる電極を交互に挟みながら積層した積層型圧電素子等を採用することができるが、特に限定されない。

圧電素子１２の一方の端部には支持シャフト１４が連結されており、圧電素子１２の他方の端部には、錘１６が連結されている。錘１６は、圧電素子１２の伸縮に伴い、支持シャフト１４に変位を与えるための慣性体として機能する。なお、錘１６は、さらに別の部材に連結されていても良い。

支持シャフト１４は、圧電素子１２の伸縮に伴い変位する。支持シャフト１４は、図１に示すように、支持シャフト１４の軸方向であるＺ方向に変位する。ただし、支持シャフト１４は、圧電素子１２に連結されているため、圧電素子１２の伸縮量の範囲内で往復運動する。

支持シャフト１４には、移動体２０が摩擦係合している。移動体２０は、支持シャフト１４に沿って、Ｚ方向に移動可能である。移動体２０は、保持枠２４と、当該保持枠２４によって保持される光学系２２とを有している。移動体２０は、略円板状の形状を有しており、移動体２０の直径方向は、支持シャフト１４の軸方向であるＺ方向に略直交するように配置されている。

移動体２０の一方の端部には、支持シャフト１４と摩擦係合する係合部２６が形成されている。移動体２０は、係合部２６を介して、支持シャフト１４に対して支持される片持ち支持構造である。

移動体２０は、支持シャフト１４と一体となって変位することも可能であるが、支持シャフト１４に対して相対移動することにより、圧電素子１２の伸縮量の範囲を越えて移動することが可能である。例えば、支持シャフト１４を低速で変位させた場合は、移動体２０と支持シャフト１４との係合は維持され、移動体２０は支持シャフト１４と伴に変位するが、支持シャフト１４を高速で変位させた場合は、移動体２０と支持シャフト１４との間にすべり変位が発生し、移動体２０と支持シャフト１４との間に相対移動が生じる。したがって、往復運動における往路と復路で速度が異なる非対称な往復運動を、支持シャフト１４に行わせることにより、駆動装置１０は、支持シャフト１４に摩擦係合する移動体２０を、圧電素子１２の伸縮量の範囲を越えて移動させることができる。

駆動部３０は、圧電素子１２に対して駆動パルス信号（図３参照）を印加する。図２は、図１に示す駆動部３０の内部構造の一例を示す回路図である。駆動部３０は制御部３２を有しており、制御部３２は、駆動部３０に含まれるトランジスタの端子に印加する電圧等を制御する。駆動部３０は、圧電素子１２に含まれており、互いに極性の異なる第１電極１２ａと第２電極１２ｂに対して、図３に示すような第１駆動パルス信号４０及び第２駆動パルス信号４２を印加する。なお、駆動部３０は、図２の回路図に示す例に限られず、圧電素子１２の電圧を変化させる駆動パルス信号を印加できるものであれば、特に限定されない。また、駆動パルス信号４０，４２については、後ほど詳述する。

図１に示す駆動装置１０が備えられる撮像装置内には、光学系２２を透過した光が導かれる撮像素子（不図示）が配置されている。駆動部３０は、図３に示す駆動パルス信号４０，４２を、圧電素子１２の第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂに印加することにより、移動体２０に保持された光学系２２と撮像素子との光学的な距離を変化させることができる。

図３における上部のグラフは、図２に示す駆動部３０によって、圧電素子１２の第１電極１２ａに印加される第１駆動パルス信号４０と、第２電極１２ｂに印加される第２駆動パルス信号４２とを表している。図３に示すように、第１駆動パルス信号４０と第２駆動パルス信号４２は、駆動電圧値ＶＤ（図３の下部のグラフ）に対応する電圧値ＶＡ，ＶＢを有する信号であり、本実施形態では、電圧値ＶＡと電圧値ＶＢは同一である。しかし、電圧値ＶＡと電圧値ＶＢは、必ずしも同一である必要はなく、例えば電圧値ＶＡと電圧値ＶＢのうち一方のみが駆動電圧値ＶＤと同一であり、他方は駆動電圧値ＶＤに対して所定の割合を掛けた値としても良い。

第１駆動パルス信号４０のパルス幅ΔｔＡと、第２駆動パルス信号４２のパルス幅ΔｔＢは、互いに異なる値となっている。このような駆動パルス信号４０，４２を印加される圧電素子１２は、往復運動における往路と復路で速度が異なる非対称な往復運動を発生し、移動体２０を、支持シャフト１４に対して相対移動させることができる。なお、第１駆動パルス信号４０及び第２駆動パルス信号４２の印加周期ΔｔＣは特に限定されないが、例えば、６〜８μｓ程度とすることができる。

図３の下部には、駆動電圧値ＶＤの時間変化を表す駆動電圧波形５０が示してあり、図３の下部のグラフにおける縦軸は、駆動電圧値ＶＤである。先に述べたように、図３の上部に示す第１駆動パルス信号４０及び第２駆動パルス信号４２の電圧値ＶＡと電圧値ＶＢは、駆動電圧値ＶＤに対応しており、駆動電圧波形５０に従って、時間とともに変化する。図３の下部のグラフにおける横軸のスケールは、図３における上部のグラフの横軸のスケールより大きく、図３の下部のグラフにおけるパルス印加時間ΔｔＤの間に、複数の第１駆動パルス信号４０及び第２駆動パルス信号４２が印加される。

本実施形態において、図３に示す基準値Ｖ０は、図２に示す回路図の接地電圧に等しい。したがって、駆動電圧値ＶＤが基準値Ｖ０より大きい所定の値である時間（パルス印加時間ΔｔＤに対応する時間）は、駆動電圧値ＶＤに等しい所定の電圧値ＶＡ，ＶＢを有する駆動パルス信号４０，４２が、圧電素子１２に印加される。また、駆動電圧値ＶＤが基準値Ｖ０に等しい時間（パルス休止時間ΔｔＥに対応する時間）は、駆動パルス信号４０，４２の電圧値ＶＡ，ＶＢが０となり、圧電素子１２における電極１２ａ，１２ｂの電位は変化しない。なお、パルス印加時間ΔｔＤは、移動体２０の移動量に応じて適宜設定されるが、例えば、３〜６ｍｓ程度とすることができる。

図４は、図３に示す駆動電圧波形５０の詳細を表す概念図である。駆動電圧波形５０は、駆動電圧値ＶＤが基準値Ｖ０から第４の値Ｖ４まで急激に上昇する第１上昇部分５１と、駆動電圧値ＶＤが第４の値Ｖ４から第５の値Ｖ５まで緩やかに上昇する第２上昇部分５２と、駆動電圧値ＶＤが第５の値Ｖ５から第１の値Ｖ１まで急激に上昇する第３上昇部分５３とを有する。

駆動電圧波形５０の第１上昇部分５１では、駆動電圧値ＶＤが、基準値Ｖ０から第４の値Ｖ４まで急激に上昇する。第１上昇部分５１における単位時間当たりの電圧上昇率は、第２上昇部分５２より大きければ特に限定されないが、例えば、時刻ｔ１直前の駆動パルス信号４０，４２（ｎ番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを基準値Ｖ０とし、時刻ｔ１直後の駆動パルス信号４０，４２（ｎ＋１番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを第４の値Ｖ４とすることができる。

駆動電圧波形５０の第２上昇部分５２では、駆動電圧値ＶＤが、第４の値Ｖ４から第５の値Ｖ５まで緩やかに上昇する。第２上昇部分５２における単位時間当たりの電圧上昇率は、第１上昇部分５１より小さく、０より大きければ特に限定されない。第２上昇部分５２では、駆動電圧値ＶＤが遷移的に上昇するため、駆動パルス信号４０，４２の電圧値ＶＡ，ＶＢ（図３参照）も、駆動電圧値ＶＤに対応して、遷移的に上昇する。

駆動電圧波形５０の第３上昇部分５３では、駆動電圧値ＶＤが、第５の値Ｖ５から第１の値Ｖ１まで急激に上昇する。第３上昇部分５３における単位時間当たりの電圧上昇率は、第２上昇部分５２より大きければ特に限定されないが、例えば、時刻ｔ２直前の駆動パルス信号４０，４２（ｎ番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを第５の値Ｖ５とし、時刻ｔ２直後の駆動パルス信号４０，４２（ｎ＋１番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを第１の値Ｖ１とすることができる。

また、駆動電圧波形５０は、駆動電圧値ＶＤが第１の値Ｖ１に維持される電圧維持部分５４を有する。電圧維持部分５４は、第３上昇部分５３と第１低下部分５５の間にあり、電圧維持部分５４の間、駆動パルス信号４０，４２の電圧値ＶＡ，ＶＢ（図３参照）は、第１の値Ｖ１に維持される。

さらに、駆動電圧波形５０は、駆動電圧値ＶＤが第１の値Ｖ１から第２の値Ｖ２まで急激に低下する第１低下部分５５と、駆動電圧値ＶＤが第２の値Ｖ２から第３の値Ｖ３まで緩やかに低下する第２低下部分５６と、駆動電圧値ＶＤが第３の値Ｖ３から基準値Ｖ０まで急激に低下する第３低下部分５７と、を有する。

駆動電圧波形５０の第１低下部分５５では、駆動電圧値ＶＤが、第１の値Ｖ１から第２の値Ｖ２まで急激に低下する。第１低下部分５５における単位時間当たりの電圧低下率は、第２低下部分５６より大きければ特に限定されないが、例えば、時刻ｔ４直前の駆動パルス信号４０，４２（ｎ番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを第１の値Ｖ１とし、時刻ｔ４直後の駆動パルス信号４０，４２（ｎ＋１番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを第２の値Ｖ２とすることができる。

駆動電圧波形５０の第２低下部分５６では、駆動電圧値ＶＤが、第２の値Ｖ２から第３の値Ｖ３まで緩やかに低下する。第２低下部分５６における単位時間当たりの電圧低下率（絶対値）は、第１低下部分５５より小さく、０より大きければ特に限定されない。第２低下部分５６では、駆動電圧値ＶＤが遷移的に低下するため、駆動パルス信号４０，４２の電圧値ＶＡ，ＶＢ（図３参照）も、駆動電圧値ＶＤに対応して、遷移的に低下する。

駆動電圧波形５０の第３低下部分５７では、駆動電圧値ＶＤが、第３の値Ｖ３から基準値Ｖ０まで急激に低下する。第３低下部分５７における単位時間当たりの電圧低下率は、第２低下部分５６より大きければ特に限定されないが、例えば、時刻ｔ５直前の駆動パルス信号４０，４２（ｎ番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを第３の値Ｖ３とし、時刻ｔ５直後の駆動パルス信号４０，４２（ｎ＋１番目）の電圧値ＶＡ，ＶＢを基準値Ｖ０とすることができる。

駆動電圧波形５０において、第１〜第３上昇部分５１〜５３と、第１〜第３低下部分５５〜５７の形状は、それぞれ個別に設定することが可能であるが、図４に示す例では、第２上昇部分５２と第２低下部分５６とが互いに対称な形状となっている。第２上昇部分５２と第２低下部分５６とを互いに対称な形状とすることにより、第２上昇部分５２における電圧上昇率と、第２低下部分５６における電圧低下率の絶対値が同じになるため、駆動部３０の制御部３２に含まれる回路を単純化することができ、コストを抑制することが可能である。また、以下に示すように、駆動電圧値ＶＤにおける第３の値Ｖ３は第４の値Ｖ４と同じ値とし、第２の値Ｖ２を第５の値Ｖ５と同じ値とすることが、リンギング防止の観点からも合理的である。

図８は、駆動電圧値ＶＤと、その駆動電圧値ＶＤに対応する電圧値ＶＡ，ＶＢを有する駆動パルス信号４０，４２を所定時間印加した場合に発生する移動体２０の移動量との関係（実測値）を表したものである。図８に示すように、所定の電圧値を越える領域においては、駆動電圧値ＶＤの上昇とともに移動量が増加する傾向にあるが、所定の電圧値を下回る領域では、駆動電圧値ＶＤを変化させても、移動体２０は、支持シャフト１４に対して相対移動を生じない。

そこで、図４に示す駆動電圧波形５０における第３の値Ｖ３及び第４の値Ｖ４は、移動体２０が相対移動を発生し始める電圧値ＶＳ（図８参照）に近い値とすることが好ましい。これにより、電圧を急激に上昇・低下させて移動体２０を素早く移動させることが可能であり、しかも、電圧値ＶＳを下回る領域では移動体２０が相対移動していないため、第３の値Ｖ３及び第４の値Ｖ４を下回る領域で電圧を急激に上昇・低下させたとしても、移動体２０が振動してリンギングが発生する現象に対しては、ほとんど影響がない。

図９は、図４に示す駆動電圧波形５０における第２低下部分５６（第２上昇部分５２）の傾きと、第３の値Ｖ３（第４の値Ｖ４）と、電圧維持部分５４の時間長さＷ１とを固定した状態で、第２低下部分５６（及び第１上昇部分５２）の時間長さＷ２を変化させた際に、移動体２０に生じる振動が、どのように変化するかを表したものである。図９の横軸は、駆動電圧波形５０における第２低下部分５６の時間長さＷ２であり、縦軸は、その駆動電圧波形５０を用いて移動体２０を駆動した際、停止時に移動体２０に発生する振動の大きさを表している。図９の左側部分からわかるように、第２低下部分５６の時間長さＷ２が比較的短い領域では、Ｗ２の時間長さが長くなるに従って、移動体２０の振動が小さくなる。

しかし、図９のグラフの右側部分からわかるように、第２低下部分５６の時間長さＷ２が一定以上の領域では、移動体２０の振動がほとんど見られなくなり、第２低下部分５６の時間長さＷ２を変化させても、移動体２０の振動の大きさにほとんど変化が生じない。すなわち、第２低下部分５６の時間長さＷ２を、電圧維持部分５４の時間長さＷ１に対して所定以上確保できれば、リンギング防止の観点からは十分であると考えられる。たとえば、電圧維持部分５４の時間長さをＷ１とし、第２低下部分５６の時間長さをＷ２とした場合、Ｗ２／Ｗ１は、１０〜１００とすることが、リンギング防止と駆動性の確保を両立させる観点から好ましい。

図５及び図６は、図３及び図４に示す駆動電圧波形５０及び駆動パルス信号４０，４２を用いて、図１に示す移動体２０を移動させた実施例に係る駆動装置１０の駆動結果を表したものである。図５及び図６の縦軸は、移動体２０でも特に振動が発生し易い移動体端部２８（図１参照）の位置を表しており、横軸は時間を表している。実施例では、駆動周期（図３のパルス印加時間ΔｔＤとパルス休止時間ΔｔＥの和に対応）を３３．３ｍｓとし、移動体２０を断続的に移動させた。

図６において実線６０で示されるグラフは、図５のグラフの一部を拡大したものである。図６には、実施例の駆動結果とともに、参考例１（点線８１）及び参考例２（一点鎖線８３）の駆動結果も合わせて表示してある。参考例１では、図７（ａ）に示す駆動電圧波形８０を用いて移動体２０を移動させ、参考例２では、図７（ｂ）に示す駆動電圧波形８２を用いて移動体２０を移動させた。なお、参考例１及び参考例２に係る駆動では、駆動電圧波形以外の条件については、実施例と同様とした。

図６において実線６０で示される実施例の駆動結果では、点線８１で示される参考例１に係る駆動結果に比べて、移動体２０に生じる振動が大幅に抑制されていることが分かる。すなわち、点線８１で示される参考例１に係る駆動結果では、停止時に移動体２０が大きく振動していることが分かるが、実線６０で示される実施例の駆動結果では、移動体２０はほとんど振動していないことがわかる。また、移動体２０の移動速度についても、実施例は参考例１と大差なく、振動の減衰に要する時間を考慮すれば、参考例１に対して遜色のない駆動性を有していることがわかる。

参考例１は、図７（ａ）に示すように、基準値Ｖ０から第１の値Ｖ１まで急激に変化させる駆動電圧波形８０を用いているため、移動体２０の移動速度は速いが、図６において点線８１で示されるように、停止時に移動体２０が大きく振動してしまい、リンギングの問題が生じてしまう。また、参考例２は、図７（ｂ）に示すように、基準値Ｖ０から第１の値Ｖ１まで緩やかに変化させる駆動電圧波形８２を用いているため、図６において一点鎖線８３で示されるように、移動体２０の振動は少ないものの、移動速度が遅く、実施例と比較して駆動性が劣ることが分かる。

表１は、実施例、参考例１及び参考例２に係る駆動において、測定された音響ノイズ（３００〜１０００Ｈｚの平均値）を表したものである。

表１に示すように、人間が比較的聞き取りやすい周波数帯における音響ノイズの実測値で比較しても、実施例に係る駆動では、参考例１に係る駆動に比べて大幅にリンギングが抑制されており、参考例２に近い結果となっていることが分かる。

以上のように、図１〜図４に示す駆動装置１０は、緩やかに駆動電圧値ＶＤが変化する第２上昇部分５２及び第２低下部分５６と、急激に駆動電圧値ＶＤが変化する第１及び第３上昇部分５１，５３及び第１及び第３低下部分５５，５７とを有する駆動電圧波形５０に従って、駆動パルス信号４０，４２の電圧値を変化させる。これにより、駆動装置１０は、リンギングの抑制と、良好な駆動性の両立を実現した。したがって、駆動装置１０は、動画撮影が可能な撮像装置のレンズ駆動装置等として、特に好適に用いることができる。

また、駆動装置１０は、図７（ｂ）に示すような単に緩やかに駆動電圧値ＶＤを変化させる駆動装置に比べて、移動体２０の移動速度が速く、パルス印加時間ΔｔＤを短縮できるため、消費電力を抑制することが可能である。また、パルス印加時間ΔｔＤを短縮できるため、移動体２０の駆動周期を短縮することができ、例えば撮像装置のレンズ駆動装置等として用いた場合には、駆動装置１０は、より高速のオートフォーカス動作を実現できる。

なお、駆動装置１０に用いられる駆動電圧波形は、図４に示すボトル形状の駆動電圧波形５０に限定されず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、様々な改変が可能である。また、図４に示す第１〜第５の値Ｖ１〜Ｖ５の具体的な値については、移動体２０に要求される移動速度や、駆動装置１０に求められる静粛性のレベルに応じて、適切な値に設定されることが好ましい。なお、図４に示す基準値Ｖ０についても、必要に応じて、回路の接地電圧とは異なる値とすることができる。

１０…駆動装置
１２…圧電素子
１２ａ…第１電極
１２ｂ…第２電極
１４…支持シャフト
１６…錘
２０…移動体
２２…光学系
２４…保持枠
２６…係合部
２８…移動体端部
３０…駆動部
３２…制御部
４０…第１駆動パルス信号
４２…第２駆動パルス信号
５０，８０，８２…駆動電圧波形
５１…第１上昇部分
５２…第２上昇部分
５３…第３上昇部分
５４…電圧維持部分
５５…第１低下部分
５６…第２低下部分
５７…第３低下部分
ＶＤ…駆動電圧値
Ｖ０…基準値
Ｖ１〜Ｖ５…第１〜第５の値
ＶＡ，ＶＢ…電圧値
ΔｔＡ，ΔｔＢ…パルス幅
ΔｔＣ…印加周期
ΔｔＤ…パルス印加時間
ΔｔＥ…パルス休止時間
ｔ１〜ｔ５…時刻

Claims

駆動パルス信号によって伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子に連結される支持シャフトと、
前記支持シャフトと摩擦係合し、前記支持シャフトに沿って移動可能な移動体と、
駆動電圧値に対応する電圧値を有する前記駆動パルス信号を、前記圧電素子に印加して、前記移動体を前記支持シャフトに対して相対移動させる駆動部を有し、
前記駆動電圧値の時間変化を表す駆動電圧波形は、前記駆動電圧値が第１の値から第２の値に急激に低下する第１低下部分と、前記駆動電圧値が前記第２の値から第３の値まで前記第１低下部分に比べて緩やかに低下する第２低下部分と、前記駆動電圧値が前記第３の値から基準値まで前記第２低下部分に比べて急激に低下する第３低下部分と、を有し、
前記駆動電圧波形は、前記駆動電圧値が前記基準値から第４の値まで急激に上昇する第１上昇部分と、前記駆動電圧値が前記第４の値から第５の値まで前記第１上昇部分に比べて緩やかに上昇する第２上昇部分と、前記駆動電圧値が前記第５の値から前記第１の値まで前記第２上昇部分に比べて急激に上昇する第３上昇部分と、を有し、
前記駆動電圧波形は、前記第３上昇部分と前記第１低下部分の間で、前記駆動電圧値が前記第１の値に維持される電圧維持部分を有し、
前記第３の値と前記第４の値とは同じ値であり、
前記第１の値において、前記電圧維持部分と前記第１低下部分とが接続されている駆動装置。
前記駆動電圧波形において、前記第２低下部分と前記第２上昇部分とは、互いに対称な形状であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記電圧維持部分の時間長さをＷ１とし、前記第２低下部分の時間長さをＷ２とした場合、Ｗ２／Ｗ１は、１０〜１００であることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。