JP6557559B2

JP6557559B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP6557559B2
Application number: JP2015174459A
Authority: JP
Inventors: 真追川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: JP2017051041A

Description

本発明は、摩擦部材に対して押圧された振動子に楕円振動を発生させることで推力を発生する振動波モータを用いた駆動装置に関する。

従来、無音動作、低速から高速までの駆動が可能、高トルク出力などの特徴を活かして、例えば、カメラやレンズの駆動装置として超音波モータが採用されている。超音波モータは、圧電素子と振動板とを接着剤で固着して構成された振動子を摩擦部材に加圧接触させた状態で、圧電素子に高周波の電圧を印加して振動子を超音波振動させ、摩擦部材と振動子とを相対的に移動させるものである。特許文献１には、摩擦部材に複数の振動子を摩擦接触させることで、推力を増大させた超音波モータを用いた駆動装置が開示されている。

特開平９−２６１９７７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている駆動装置では、複数の振動子による超音波振動によって摩擦部材に発生する共振による振動が重畳し、大きな振幅の振動が発生してしまう問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数の振動子を用いた駆動装置において、振動子の振動により摩擦部材に発生する共振による複数の振動を打ち消し合うように重畳させて、共振による振動を低減した駆動装置を実現することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、少なくとも一つの接触部を備える振動板と圧電素子とを固着して構成される、複数の振動子と、前記接触部と摩擦接触する接触面を有する摩擦部材と、を備え、前記摩擦部材には、複数の前記振動子が加圧接触し、複数の前記振動子は、前記圧電素子で励起される振動で前記接触部に楕円振動を発生し、前記楕円振動によって複数の前記振動子と前記摩擦部材とは相対的に移動する駆動装置において、複数の前記振動子の間隔に応じて、前記圧電素子で励起される複数の前記振動子のそれぞれの振動の位相を制御する制御手段を有する構成とした。

本発明によれば、摩擦部材に共振により発生する振動の振幅を低減した駆動装置を実現することができる。

本発明のレンズ装置１の断面図である。（Ａ）本発明の振動波モータ１００の平面図である。（Ｂ）正面図である。本発明の駆動装置１４０の構成を示すブロック図である。（Ａ）乃至（Ｃ）従来の駆動装置の駆動により摩擦部材１０１に共振により発生する振動の様子を示す図である。（Ａ）乃至（Ｃ）本発明の駆動装置１４０の駆動により摩擦部材１０１に共振により発生する振動の様子を示した図である（振動子の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλ）。図５における複数の振動子の楕円振動の位相差を示す図である。（Ａ）乃至（Ｃ）本発明の駆動装置１４０の駆動により摩擦部材１０１に共振により発生する振動の様子を示した図である（振動子の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数ｎ＋０．５）倍）。図７における複数の振動子の楕円振動の位相差を示す図である。本発明の駆動装置１４０の駆動フローチャートである。

（実施例）
以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の駆動装置１４０を搭載したレンズ装置１の断面図である。なお、全ての図において、同一部材は同一記号で図示される。本明細書中において、後述する第１レンズＬ１、第１フォーカスレンズＬ２、第２フォーカスレンズＬ３、第３レンズＬ４の光軸ＯＬの方向をＸ方向と定義する。Ｘ方向において、入射側を−Ｘ方向、射出側を＋Ｘ方向と定義する。入射側からレンズ装置１を見て左右方向をＹ方向と定義し、右が−Ｙ方向、左が＋Ｙ方向とする。入射側からレンズ装置１を見て上下方向をＺ方向と定義し、上が＋Ｚ方向、下が−Ｚ方向とする。

本発明のレンズ装置１は、レンズ外筒１１を備え、レンズ外筒１１の−Ｘ方向端部に第１レンズＬ１を保持する保持枠１２が取り付けられている。レンズ外筒１１の＋Ｘ方向端部には、第３レンズＬ４が保持されている。レンズ外筒１１の内部には、第１フォーカスレンズＬ２と第１フォーカスレンズＬ２を保持する保持部材１３と、第２フォーカスレンズＬ３と第２フォーカスレンズＬ３を保持する保持部材２３が、Ｘ方向に移動可能に配置されている。

保持部材１３には、Ｘ方向に延在する丸穴１３ａとＵ字穴１３ｂとが形成されている。またＹＺ平面に対して±４５°傾いた二つの斜面からなる切り欠き部１３ｃが形成されており、該切り欠き部１３ｃが後述する球面部１０５ｄと当接するように構成されている。同様に保持部材２３にも、Ｘ方向に延在した丸穴２３ａとＵ字穴２３ｂとが形成されている。またＹＺ平面に対して±４５°傾いた二つの斜面からなる切り欠き部２３ｃが形成されており、該切り欠き部２３ｃが後述する球面部２０５ｄと当接するように構成されている。

保持軸１４は、第１フォーカスレンズＬ２の保持部材１３と第２フォーカスレンズＬ３の保持部材２３を保持している。保持軸１４は、保持部材１３に形成された丸穴１３ａ及び保持部材２３に形成された丸穴２３ａと係合することで、保持部材１３と保持部材２３とをＸ方向に移動可能に保持している。また、保持軸１４は、レンズ外筒１１と保持枠１２とに挟まれて固定保持されている。

回転止め軸１５は、保持部材１３及び保持部材２３のＸ軸周りの回転を防止している。回転止め軸１５は、保持部材１３に形成されたＵ字穴１３ｂに係合しており、保持軸１４と回転止め軸１５のピッチ誤差を吸収しながら、保持部材１３のＸ軸回りの位相を決めている。同様に回転止め軸１５は、保持部材２３に形成されたＵ字穴２３ｂに係合しており、保持軸１４と回転止め軸１５のピッチ誤差を吸収しながら、保持部材２３のＸ軸回りの位相を決めている。

振動波モータ１００は、主に後述の振動子１０９及び振動子２０９の二つの振動子並びに後述の摩擦部材１０１等から構成されている。振動子保持部材１０５は、振動子１０９を保持すると共に、球面部１０５ｄを備えている。同様に振動子保持部材２０５は、振動子２０９を保持すると共に、球面部２０５ｄを備えている。振動子保持部材１０５及び振動子保持部材２０５は、振動波モータ１００における可動側の部材である。また、固定台１１０は、振動波モータ１００における固定側の部材であり、レンズ外筒１１に固定されている。

振動子保持部材１０５は、振動子１０９により、固定台１１０に対してＸ方向に相対的に駆動される。振動子保持部材１０５をＸ方向に駆動している駆動力は、球面部１０５ｄと切り欠き部１３ｃとの当接を介して保持部材１３に伝えられ、該駆動力によって保持部材１３及び第１フォーカスレンズＬ２がＸ方向に駆動される。この際、球面部１０５ｄは、＋Ｚ方向に付勢されると共に、切り欠き部１３ｃに当接することにより、切り欠き部１３ｃと球面部１０５ｄとはＸ方向にガタなく当接することが可能となっている。このような構成とすることで、振動子保持部材１０５と保持部材１３とは、Ｘ方向に一体的に動くことができる。そして、第１フォーカスレンズＬ２を振動波モータ１００でオーバーシュートなく高精度に駆動制御することができる。

同様に振動子２０９により、固定台１１０に対して振動子保持部材２０５がＸ方向に相対的に駆動される。振動子保持部材２０５をＸ方向に駆動している駆動力は、球面部２０５ｄと切り欠き部２３ｃとの当接を介して保持部材２３に伝えられ、該駆動力によって保持部材２３及び第２フォーカスレンズＬ３がＸ方向に駆動される。この際、球面部２０５ｄは、＋Ｚ方向に付勢されると共に、切り欠き部２３ｃに当接することにより、切り欠き部２３ｃと球面部２０５ｄとはＸ方向にガタなく当接することが可能となっている。このような構成とすることで、振動子保持部材２０５と保持部材２３とは、Ｘ方向に一体的に動くことができる。そして、第２フォーカスレンズＬ３を振動波モータ１００でオーバーシュートなく高精度に駆動制御することができる。

振動子１０９を保持している振動子保持部材１０５と、振動子２０９を保持している振動子保持部材２０５とは、それぞれ独立に移動することができる。これにより第１フォーカスレンズＬ２と第２フォーカスレンズＬ３とを独立に移動させることが可能となり、第１フォーカスレンズＬ２と第２フォーカスレンズＬ３との間隔も自由に変えることができるため、レンズ光学設計の自由度が増すというメリットがある。

第１フォーカスレンズＬ２の位置は、位置検出手段１６がスケール１７に赤外光１６ａを投光し、その反射光を受光することにより検出される。スケール１７には、低反射部と高反射部とが所定ピッチで交互に並んだパターンが形成されている。反射光の強度変化の回数をカウントすることで、位置検出手段１６とスケール１７の相対位置関係が検出される。スケール１７は、保持部材１３に貼り付けられているため、位置検出手段１６の検出結果から、保持部材１３及び保持部材１３に保持された第１フォーカスレンズＬ２の位置を検出することができる。また、保持部材１３の切り欠き部１３ｃは、振動子保持部材１０５の球面部１０５ｄに当接しているので、保持部材１３の位置は、振動子１０９の位置とみなすことができる。なお、位置検出手段２６とスケール２７とにより第２フォーカスレンズＬ３の位置を検出する方法は、第１フォーカスレンズＬ２の位置検出手段１６とスケール１７による位置検出方法と同じであるので説明を省略する。

撮像装置取り付け部１８は、不図示の撮像装置のレンズ装置取り付け部に対して、Ｘ軸周りにバヨネット連結されるが、レンズ装置１と不図示の撮像装置とは脱着可能な構成となっている。被写体距離表示手段１９は、レンズ外筒１１の＋Ｚ方向の面に備えられ、後述する演算処理部１０で算出された被写体距離を表示する。演算処理部１０では、レンズ装置１における演算、制御、記憶が行われる。

図２（Ａ）は、振動波モータ１００を＋Ｚ方向から見た平面図であり、図２（Ｂ）は、−Ｙ方向から見た正面図である。振動波モータ１００は、二つの圧電素子１０３、２０３に交流電圧を印加して、圧電素子１０３、２０３が発生する超音波領域の周波数の振動（超音波振動）を利用して駆動力を得る構成となっている。

摩擦部材１０１は、振動子１０９が加圧接触する接触面１０１ａを備えている。摩擦部材１０１は、２本の固定ビス１１１で固定台１１０に固定されている。本発明の振動波モータ１００は、後述の可動部を二つ備えており、それぞれ独立に移動可能な構成となっている。まず初めに第１の可動部について説明する。

振動板１０２は、接触部１０２ａを備え、接触部１０２ａが押圧を伴う加圧接触状態で接触面１０１ａに接触している。圧電素子１０３は、振動板１０２に接着剤などにより圧着されている。そして、振動板１０２に圧電素子１０３が圧着された状態で、圧電素子１０３に電圧を印加すると超音波領域の周波数の振動（超音波振動）が発生する。この超音波振動により、振動板１０２の接触部１０２ａに楕円運動を発生させることができる。本発明では、振動板１０２と圧電素子１０３とによって振動子１０９が構成されている。

振動子保持部材１０５は、振動子１０９周りの部品を保持している。加圧部材１０６は、不図示の加圧受け部材の貫通穴部に嵌合し、摩擦部材１０１の接触面１０１ａに対して概ね垂直な方向（Ｚ方向）にのみ移動可能に保持されている。そして振動子保持部材１０５の中に取り付けられた不図示のバネ部材による押圧力が振動子１０９に伝えられ、振動子１０９を摩擦部材１０１に加圧接触させることができる。

転動ボール１１６が振動子保持部材１０５に形成された溝（不図示）と後述する天板１１７に形成された溝（不図示）との間に介在することにより、振動子保持部材１０５は、天板１１７に対して転動支持される。天板１１７は、４本の固定ビス１１８により固定台１１０に固定されている。天板１１７の中央には、長方形開口１１７ａが形成されており、長方形開口１１７ａから振動子保持部材１０５の突出部１０５ｃが外側に露出している。突出部１０５ｃには、球面部１０５ｄが設けられている。

振動子１０９の接触部１０２ａに発生した楕円運動により、振動子１０９が摩擦部材１０１に対してＸ方向に相対的に移動する構成において、固定台１１０、摩擦部材１０１、固定ビス１１１、天板１１７、固定ビス１１８が固定部となる。一方、振動子１０９を含めた、加圧部材１０６、バネ部材（不図示）、そしてそれらを保持する振動子保持部材１０５が第１の可動部となる。つまり本発明の振動波モータ１００は、駆動源である振動子１０９自身が可動する自走式のモータユニットとなっている。

本発明の振動波モータ１００は、以上説明したような第１の可動部に対し、第２の可動部をもう一つ備える。即ち、一つの摩擦部材１０１を二つの可動部が兼用している。これら二つの可動部は構成が同じであるため、第２の可動部については部材名称の対応関係だけの説明とする。振動板２０２は、振動板１０２に対応する。接触部２０２ａは、接触部１０２ａに対応する。圧電素子２０３は、圧電素子１０３に対応する。振動子２０９は、振動子１０９に対応する。振動子保持部材２０５は、振動子保持部材１０５に対応する。振動子保持部材２０５の突出部２０５ｃは、突出部１０５ｃに対応する。加圧部材２０６は、加圧部材１０６に対応する。転動ボール２１６は、転動ボール１１６に対応する。

上述の第１の可動部において、振動子保持部材１０５に設けられた球面部１０５ｄが、図１で説明した切り欠き部１３ｃに当接することにより、振動子保持部材１０５は第１フォーカスレンズＬ２を保持する保持部材１３と連結する。これにより振動波モータ１００で第１フォーカスレンズＬ２をＸ方向に駆動することが可能となる。第２の可動部も同様に、振動子保持部材２０５に設けられた球面部２０５ｄが、図１で説明した切り欠き部２３ｃに当接することにより、振動子保持部材２０５は第２フォーカスレンズＬ３を保持する保持部材２３と連結する。これにより振動波モータ１００で第２フォーカスレンズＬ３をＸ方向に駆動することが可能となる。

図３は、本発明の駆動装置１４０の構成を示すブロック図である。振動波モータ１００は、振動子１０９と振動子２０９とが摩擦部材１０１に摩擦接触する形態として構成されており、位置検出手段１６は振動子１０９の位置を検出し、位置検出手段２６は振動子２０９の位置を検出する。間隔算出手段１４１は、位置検出手段１６で検出された振動子１０９の位置と位置検出手段２６で検出された振動子２０９の位置を取得し、振動子１０９と振動子２０９の間隔を算出する。

位相差制御手段１４２は、摩擦部材１０１に共振により発生する振動が軽減されるように、間隔算出手段１４１で算出した間隔に基づいて、振動子１０９と振動子２０９に入力する駆動信号出力の位相差を設定する。間隔算出手段１４１と位相差制御手段１４２とは、演算処理部１０が担っている。本発明の駆動装置１４０は、振動波モータ１００、位置検出手段１６、位置検出手段２６、間隔算出手段１４１、及び位相差制御手段１４２により構成されている。摩擦部材１０１に共振により発生する振動を軽減させるメカニズム及び位相差の算出方法については、図４乃至図９を用いて説明する。

図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、従来の形態において、振動子１０９と振動子２０９とにより摩擦部材１０１に発生する共振による振動が重畳して大きな振幅３１９となる状態を、−Ｙ方向から見た図として示している。図４（Ａ）乃至（Ｃ）では、同位相で超音波振動している二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さになっている。

図４（Ａ）は、振動子１０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動を示している。振動子１０９に励起される超音波振動により摩擦部材１０１が加振されると、摩擦部材１０１の固有振動のうち、振動子１０９の超音波振動の周波数に近いものが励起され、摩擦部材１０１は共振する。この摩擦部材１０１の固有振動の波長をλとする。振動子１０９によって摩擦部材１０１には、振幅１１９の振動が発生する。

図４（Ｂ）は、振動子１０９から間隔Ｌだけ離れた位置にある振動子２０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動を示している。間隔Ｌは、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さになっている。振動子２０９に励起される超音波振動により摩擦部材１０１が加振されると、摩擦部材１０１の固有振動のうち、振動子２０９の超音波振動の周波数に近いものが励起され、摩擦部材１０１は共振する。振動子２０９によって摩擦部材１０１には、振幅２１９の振動が発生する。この際、振動子１０９と振動子２０９との間隔Ｌは、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さになっている。そのため、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の共振の位相と、振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の共振の位相とは、同位相となる。

図４（Ｃ）は、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の共振による振動と、振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の共振による振動とが重畳している様子を示している。上述のように、同位相で超音波振動している振動子同士の間隔Ｌが、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さになっている場合、振動子１０９による共振の位相と、振動子２０９による共振の位相とは同位相となる。そして、振動子１０９による摩擦部材１０１の振動の振幅１１９と、振動子２０９による摩擦部材１０１の振動の振幅２１９とは、同程度であり、これらの振動が重畳した際、振幅１１９と振幅２１９とを重ね合わせた大きな振幅３１９となる。

図４（Ａ）乃至（Ｃ）では、振動子１０９、振動子２０９が同位相で超音波振動している場合であるが、摩擦部材１０１に励起される振動が重畳して大きくなるのは、この同位相の場合だけではない。例えば、逆位相で超音波振動している二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数＋０．５）倍の場合でも振動が重畳して振幅３１９が大きくなり、またその間の位置においても振幅３１９が大きくなる。このように従来の形態では、二つの振動子１０９、振動子２０９の超音波振動の位相差とその間隔Ｌとにより、摩擦部材１０１に発生する振動が重畳して大きな振動になってしまうという問題があった。

図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の駆動装置１４０において、振動子１０９と振動子２０９とによる振動が重畳して打ち消し合う状態を−Ｙ方向から見た図として示している。なお、二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌは、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さになっている。

図５（Ａ）は、振動子１０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動を示している。振動子１０９に励起される超音波振動により摩擦部材１０１が加振されると、摩擦部材１０１の固有振動のうち、振動子１０９の超音波振動の周波数に近いものが励起され、摩擦部材１０１は共振する。振動子１０９によって摩擦部材１０１には、振幅１２０の振動が発生する。

図５（Ｂ）は、振動子１０９から間隔Ｌだけ離れた位置にある振動子２０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動を示している。本発明の駆動装置１４０では、間隔Ｌの長さに応じて、振動子１０９と振動子２０９とにおける超音波振動の位相差を変えている。例えば、間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さとなる場合には、振動子１０９と振動子２０９の超音波振動の位相を逆位相とする。振動子１０９に対して逆位相で超音波振動する振動子２０９によって、摩擦部材１０１には振動子１０９によって共振で発生した振動とは逆位相の振動が発生する。振動子２０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動の振幅２２０が示されている。

図５（Ｃ）は、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の共振による振動と、振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の共振による振動とが重畳して打ち消し合っている様子を示している。逆位相で超音波振動している振動子同士の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さの場合、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の共振の位相と、振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の共振の位相は、逆位相になる。そのため、図５（Ｃ）に示すように二つの振動は、重畳することにより打ち消し合い、小さな振幅３２０の振動となる。また、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の振動の振幅１２０と振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の振動の振幅２２０は、ほぼ同程度の大きさであり、二つの振動は逆位相の振動である。そのため、二つの振動が互いに打ち消し合った際は、振幅１２０と振幅２２０の差分程度の非常に小さな振幅３２０となる。これにより摩擦部材１０１に発生する振動を低減することができる。

図６（Ａ）は、振動子１０９の接触部１０２ａに発生させる楕円振動１３０を示しており、図６（Ｂ）は、振動子２０９の接触部２０２ａに発生させる楕円振動２３０を示している。いずれの場合も振動子１０９と振動子２０９の間隔Ｌは、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλの長さとなっている。

図６（Ａ）には、振動子１０９の接触部１０２ａの楕円振動１３０が１周期する間に接触部１０２ａは、位置（１）→（２）→（３）→（４）の順番に移動することが示されている。一方、図６（Ｂ）には、振動子２０９の接触部２０２ａの楕円振動２３０が１周期する間に接触部２０２ａは、位置（１）→（２）→（３）→（４）の順番に移動することが示されている。楕円振動１３０の（１）と楕円振動２３０の（１）、楕円振動１３０の（２）と楕円振動２３０の（２）、楕円振動１３０の（３）と楕円振動２３０の（３）、楕円振動１３０の（４）と楕円振動２３０の（４）は、同じ時刻におけるそれぞれの位置を表している。楕円振動１３０の位相をθ_１３０、楕円振動２３０の位相をθ_２３０、楕円振動１３０と楕円振動２３０の位相差をΔθとすると、位相差Δθがπ（１８０°）となるように振動子１０９と振動子２０９を振動させる。このような位相差Δθにより、摩擦部材１０１に発生する振動を互いに打ち消し合うことができる。

図７（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の駆動装置１４０において、振動子１０９と振動子２０９とによる振動が重畳して打ち消し合う状態を−Ｙ方向から見た図として示している。なお、二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌは、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数ｎ＋０．５）倍の長さとなっている。

図７（Ａ）は、振動子１０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動を示している。振動子１０９に励起される超音波振動により摩擦部材１０１が加振されると、摩擦部材１０１の固有振動のうち、振動子１０９の超音波振動の周波数に近いものが励起され、摩擦部材１０１は共振する。振動子１０９によって摩擦部材１０１には、振幅１２１の振動が発生する。

図７（Ｂ）は、振動子１０９から間隔Ｌだけ離れた位置にある振動子２０９によって摩擦部材１０１に共振により発生する振動を示している。本発明の駆動装置１４０では、間隔Ｌの長さに応じて、振動子１０９と振動子２０９の超音波振動の位相差Δθを変えている。例えば、間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数ｎ＋０．５）倍の長さとなる距離の場合には、振動子１０９と振動子２０９の超音波振動の位相を同位相とする。振動子１０９と同位相で超音波振動する振動子２０９によって、摩擦部材１０１には振動子１０９で励起された振動とは逆位相の振動が発生する。振動子２０９によって摩擦部材１０１に発生する振動の振幅２２１が示されている。

図７（Ｃ）は、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の共振による振動と、振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の共振による振動とが重畳して打ち消し合っている様子を示している。同位相で超音波振動している振動子同士の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数ｎ＋０．５）倍の長さとなる場合、振動子１０９による摩擦部材１０１の共振の位相と、振動子２０９による摩擦部材１０１の共振の位相とは、逆位相になる。そのため、図７（Ｃ）に示すように二つの振動は、重畳することにより打ち消し合い、小さな振幅３２１の振動となる。また、振動子１０９によって励起される摩擦部材１０１の振動の振幅１２１と振動子２０９によって励起される摩擦部材１０１の振動の振幅２２１は、ほぼ同程度の大きさであり、二つの振動は逆位相の振動である。そのため、二つの振動が互いに打ち消し合った際は、振幅１２１と振幅２２１の差分程度の非常に小さな振幅３２１となる。これにより摩擦部材１０１に発生する振動を低減することができる。

図８（Ａ）は、振動子１０９の接触部１０２ａに発生させる楕円振動１３０を示しており、図８（Ｂ）は、振動子２０９の接触部２０２ａに発生させる楕円振動２３０を示している。いずれの場合も振動子１０９と振動子２０９の間隔Ｌは、摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数ｎ＋０．５）倍の長さとなっている。

図８（Ａ）には、振動子１０９の接触部１０２ａの楕円振動１３０が１周期する間に接触部１０２ａは、位置（１）→（２）→（３）→（４）の順番に移動することが示されている。一方、図８（Ｂ）には、振動子２０９の接触部２０２ａの楕円振動２３０が１周期する間に接触部２０２ａは、位置（１）→（２）→（３）→（４）の順番に移動することが示されている。楕円振動１３０の（１）と楕円振動２３０の（１）、楕円振動１３０の（２）と楕円振動２３０の（２）、楕円振動１３０の（３）と楕円振動２３０の（３）、楕円振動１３０の（４）と楕円振動２３０の（４）は、同じ時刻におけるそれぞれの位置を表している。楕円振動１３０の位相をθ_１３０、楕円振動２３０の位相をθ_２３０、楕円振動１３０と楕円振動２３０の位相差をΔθとすると、位相差Δθが０°となるように振動子１０９と振動子２０９を振動させる。このような位相差Δθにより、摩擦部材１０１に発生する振動を互いに打ち消し合うことができる。

図５（Ｃ）、図６（Ａ）及び（Ｂ）において、二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの整数倍ｎλとなる場合を説明した。図７（Ｃ）、図８（Ａ）及び（Ｂ）において、二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌが摩擦部材１０１の固有振動の波長λの（整数ｎ＋０．５）倍となる場合を説明した。間隔Ｌが固有振動の波長λの整数倍ｎλと（整数ｎ＋０．５）倍の間にあるときにも、内挿補間して二つの振動子１０９、振動子２０９の位相差Δθを算出することで、摩擦部材１０１に発生する振動を低減することができる。

次に、二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌを以下の式（Ｉ）で表わす。
Ｌ=ｎλ＋ａλ ｎ：整数ａ：０から1までの小数・・・（Ｉ）
このとき、二つの振動子１０９、振動子２０９に発生させる振動の位相差Δθは、以下の式（ＩＩ）で表わされる。
Δθ=（１−２ａ）π ・・・（ＩＩ）
図５（Ｃ）の状態においては、ａ＝０、図７（Ｃ）の状態においては、ａ＝０．５となる。

以上のように、同一の摩擦部材１０１に摩擦接触する二つの振動子１０９、振動子２０９の間隔Ｌが式（Ｉ）で表わされる場合は、二つの振動子１０９、振動子２０９に発生する振動の位相差Δθを式（ＩＩ）のように設定する。そうすることで、摩擦部材１０１に発生する振動を低減することができる。

図９は、本発明の駆動装置１４０の動作フローチャートである。本発明の駆動装置１４０の駆動開始から駆動終了までの動作が示されている。

ステップＳ０１では、演算処理部１０が振動子１０９の目標位置と振動子２０９の目標位置をそれぞれ設定する。

ステップＳ０２では、位置検出手段１６が振動子１０９の位置を検出する。ステップＳ０３では、位置検出手段２６が振動子２０９の位置を検出する。

ステップＳ０４では、ステップＳ０２で検出した振動子１０９の位置とステップＳ０３で検出した振動子２０９の位置とにより、振動子１０９と振動子２０９とがステップＳ０１で設定した目標位置に対して所定距離の範囲内にあるか否か判定する。ここで所定距離は、許容錯乱円、レンズ装置１の口径比、レンズ装置１のフォーカス敏感度から決まる値であり、目標位置からずれても撮影系として問題とならない距離を設定する。

ステップＳ０４において、振動子１０９と振動子２０９とが目標位置から所定距離の範囲内にあると判定された場合には、駆動を行わずそのまま動作フローを終了する。目標位置から所定距離の範囲内にないと判定された場合には、ステップＳ０５に進む。

ステップＳ０５では、ステップＳ０２で検出した振動子１０９の位置とステップＳ０１で設定した目標位置との偏差を算出する。更に、ステップＳ０３で検出した振動子２０９の位置とステップＳ０１で設定した目標位置との偏差も算出する。

ステップＳ０６では、ステップＳ０５で算出したそれぞれの偏差に基づいて、振動子１０９の駆動パターンを設定する指令値と、振動子２０９の駆動パターンを設定する指令値とをそれぞれ設定する。

ステップＳ０７では、ステップＳ０２で検出した振動子１０９の位置とステップＳ０３で検出した振動子２０９の位置とに基づいて、振動子１０９と振動子２０９の間隔Ｌを算出する。この動作は、間隔算出手段１４１が行う。

ステップＳ０８では、ステップＳ０７で算出した間隔Ｌに基づいて、図５乃至図８で説明したように、摩擦部材１０１で発生する振動が打ち消されるように、振動子１０９の楕円振動１３０と振動子２０９の楕円振動２３０の位相差Δθを設定する。この動作は、位相差制御手段１４２が行う。

ステップＳ０９では、ステップＳ０６で設定した振動子１０９の駆動パターンを設定する指令値に基づいて、振動子１０９に入力する駆動信号を出力する。

ステップＳ１０では、ステップＳ０６で設定した振動子２０９の駆動パターンを設定する指令値に基づいて、振動子２０９に入力する駆動信号を出力する。この際、振動子１０９の楕円振動１３０と振動子２０９の楕円振動２３０の位相差Δθが、ステップＳ０８で設定した値になるように、振動子１０９に入力する駆動信号と振動子２０９に入力する駆動信号とを所定量の位相差Δθで出力する。ステップＳ１０が終わると、ステップＳ０２に戻る。

以上のように、複数の振動子によって摩擦部材１０１に発生する振動が互いに打ち消し合うように、複数の振動子の間隔Ｌに応じて複数の振動子の振動の位相差Δθを変えることで、摩擦部材に発生する振動を低減した振動波モータを実現することができる。以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１６、２６位置検出手段
１０１摩擦部材
１０１ａ接触面
１０２、２０２振動板
１０３、２０３圧電素子
１０９、２０９振動子
１０２ａ、２０２ａ接触部
１３０、２３０楕円振動
１４０駆動装置
１４１間隔算出手段
１４２位相差制御手段
Ｌ間隔
Δθ 楕円振動１３０と楕円振動２３０の位相差
λ 波長
ｎ整数

Claims

少なくとも一つの接触部を備える振動板と圧電素子とを固着して構成される、複数の振動子と、
前記接触部と摩擦接触する接触面を有する摩擦部材と、を備え、
前記摩擦部材には、複数の前記振動子が加圧接触し、
複数の前記振動子は、前記圧電素子で励起される振動で前記接触部に楕円振動を発生し、
前記楕円振動によって複数の前記振動子と前記摩擦部材とは相対的に移動する駆動装置において、
複数の前記振動子の間隔に応じて、前記圧電素子で励起される複数の前記振動子のそれぞれの振動の位相を制御する制御手段を有することを特徴とする、駆動装置。
前記制御手段は、複数の前記振動子の間隔に応じて、複数の前記振動子のそれぞれの振動の位相の差である位相差を変更することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
複数の前記振動子は、それぞれ独立に移動し、
複数の前記振動子の位置をそれぞれ検出する複数の位置検出手段と、
該位置検出手段で検出された複数の前記振動子の位置に基づいて前記間隔を算出する間隔算出手段と、を有することを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
前記制御手段は、前記間隔が前記摩擦部材の固有振動の波長の整数倍の場合は、前記位相差を１８０°とし、前記間隔が前記摩擦部材の固有振動の波長の（整数＋０．５）倍の場合は、前記位相差を０°とし、前記間隔が整数倍と（整数＋０．５）倍の間の場合は、前記位相差を内挿補間して求めた値とすることを特徴とする、請求項３に記載の駆動装置。
前記振動は、超音波領域の周波数の超音波振動であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。