JP6632283B2 - 振動波モータ、カメラ及びレンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、駆動制御方法に関し、特に振動波モータに関するものである。

従来から高トルク出力、高精度な位置決め制御及び静粛性などの特徴を活かして、例えばカメラやレンズの駆動源として、振動波モータが広く採用されている。近年では、より重い重量のレンズを駆動させるため、振動波モータを複数個備えると共に、同時に駆動させることで推力を増加させることが提案されている。例えば、特許文献１では、複数の振動波モータを対向方向に配置し、同時に駆動させることで推力を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２では、圧電素子に印加する駆動周波数を変化させることにより、所望の速度で駆動させることが開示されている。

特開２００６−６７７１２号公報 特開２００４−３２０８４６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術では、複数の超音波振動子を同時に駆動することで大きな推力が得られるものの、一方で停止制御時に超音波モータの動作がオーバーシュートしやすく、制御性が低下してしまうという課題があった。

そこで、本発明の目的は、複数の振動子を同時に駆動させても制御性が低下しない、高い推力を得ることができる振動波モータを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明にかかる振動波モータは、それぞれが弾性体と圧電素子とで構成される複数の振動子と、複数の前記振動子を摩擦部材に加圧接触させる加圧手段と、前記圧電素子に印加する駆動電圧を制御する駆動制御手段と、を備え、前記圧電素子に励起された振動により前記振動子に楕円運動を発生させ、前記楕円運動により複数の前記振動子が一体として前記摩擦部材に対して相対的に移動する振動波モータにおいて、前記駆動制御手段は、複数の前記振動子が前記楕円運動を行う第１の駆動モードと、複数の前記振動子のうちの一つの振動子が前記楕円運動を行うと共に他の振動子が前記加圧手段による加圧の方向に略直線運動を行う第２の駆動モードと、を切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の振動子を同時に駆動させても制御性が低下しない、高い推力を得ることができる振動波モータを提供することができる。

（Ａ）本発明の実施例１の振動波モータの断面図である。（Ｂ）第１の振動波モータ１０１ａの部分断面図である。 （Ａ）本発明の実施例１の振動波モータの分解斜視図である。（Ｂ）本発明の実施例１及び実施例３の振動波モータの正面図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）本発明の実施例１の振動波モータに発生する楕円運動の模式図である。 本発明の実施例１の振動波モータの構成ブロック図である。 本発明の実施例１の振動波モータを構成する圧電素子１０２ｂの平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の実施例１の圧電素子に入力する駆動信号である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の実施例１の振動波モータの応答特性を示す応答線図である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の実施例２の振動波モータに発生する楕円運動の模式図である。

（実施例１）
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、デジタルカメラのレンズ鏡筒などを駆動するアクチュエータとしてユニット化された振動波モータ（超音波モータ）を例に説明する。しかし本発明の使用用途はこれに限られるものではない。

図１（Ａ）は、実施例１の振動波モータの断面図、図１（Ｂ）は、実施例１の振動波モータの部分断面図であって、特に第１の振動波モータ１０１ａの断面図を示している。図２（Ａ）は、振動波モータの分解斜視図、図２（Ｂ）は、被駆動部材１４１が連結された状態の振動波モータの正面図を示している。なお、図２（Ａ）においては、説明を簡単にするため、後述の被駆動部材１４１、連結部材１３１ａ、連結部材１３１ｂ、付勢バネ１３２ａ、付勢バネ１３２ｂを不図示としている。なお、全ての図面において、図示のようにＸ、Ｙ、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向は振動波モータの移動方向、Ｚ方向は後述の加圧方向、Ｙ方向はＸ方向、Ｚ方向のいずれにも垂直な方向である。

先ず始めに、図１（Ｂ）と図２（Ａ）を用いて実施例１の振動波モータの構成について説明する。本実施例１の振動波モータは、第１の振動波モータ１０１ａと第２の振動波モータ１０１ｂの二つの振動波モータを備えており、両振動波モータは、ほぼ同じ構成をしている。説明を簡単にするため、図１（Ｂ）において第１の振動波モータ１０１ａの部分のみ示している。また、図２（Ａ）においても主に第１の振動波モータ１０１ａの部分の分解斜視図を示しており、二つの振動波モータにおける共通する部分の説明は省略する。なお、各部材の添え字ａは、第１の振動波モータ１０１ａに係る部材を表し、添え字ｂは、第２の振動波モータ１０１ｂに係る部材を表している。

第１の振動子１０５ａ（第１の超音波振動子）は、弾性体としての振動板１０３ａと圧電素子１０２ａとにより構成されている。圧電素子１０２ａは、公知の接着材等により振動板１０３ａに固着されると共に、圧電素子１０２ａに電圧を印加することにより超音波領域の周波数の振動（超音波振動）を励振する。

加圧機構保持部材１１２ａは、加圧機構を保持する部材である。加圧機構は、弾性部材１０７ａ、バネガイド１０９ａ及びバネ１１１ａより構成されている。バネガイド１０９ａは、延出部１１０ａを有し、その延出部１１０ａの周囲にバネ１１１ａが配置されている。バネ１１１ａの一方の端部は、バネガイド１０９ａに接触することによりバネガイド１０９ａに支持されると共に、バネ１１１ａの他方の端部は、加圧機構保持部材１１２ａに接触する。即ち、バネ１１１ａは加圧機構保持部材１１２ａとバネガイド１０９ａによって挟持されている。それにより、バネ１１１ａはＺ方向に加圧力を発生している。弾性部材１０７ａは、圧電素子１０２ａとバネガイド１０９ａとの間に配置されることにより、バネガイド１０９ａと圧電素子１０２ａとの直接接触を妨げ、圧電素子１０２ａの損傷を防止すると共に、加圧力を均一に圧電素子１０２ａに伝える。なお、バネ１１１ａと請求項に記載の加圧手段とは同義である。

加圧機構保持部材１１２ａは、バネガイド１０９ａの延出部１１０ａを受け入れるための保持孔１１３ａと、弾性部材１０７ａの二つの突起部１０８ａを受け入れるための二つの保持孔１１４ａとを備えている。バネガイド１０９ａの延出部１１０ａは、保持孔１１３ａに係合し、弾性部材１０７ａの二つの突起部１０８ａは、保持孔１１４ａに係合することにより、バネ１１１ａと共にバネガイド１０９ａと弾性部材１０７ａとは、加圧機構保持部材１１２ａに保持される。

振動板１０３ａは二つの接触部１０４ａを備え、これらの接触部１０４ａは前述のバネ１１１ａの加圧力により加圧された状態で摩擦部材１２１に接触している。振動板１０３ａと圧電素子１０２ａとが接着された状態において、圧電素子１０２ａに超音波振動を励振させると、第１の振動子１０５ａに共振現象が起こる。そして、第１の振動子１０５ａに２種類の定在波を発生させ、振動板１０３ａの接触部１０４ａに略楕円運動を発生させる。

第１の振動子１０５ａと振動子保持部材１０６ａとは、公知の接着剤等により固定されているが、固定されればその方法は限定されない。さらに振動子保持部材１０６ａは、超音波振動に励起された楕円運動を阻害しないように加圧機構保持部材１１２ａに嵌合されている。

振動波モータは、加圧機構保持部材１１２ａに対向して配置されているカバープレート１２３を備える。そして、加圧機構保持部材１１２ａには、カバープレート１２３に対向する側に２つのＶ溝形状の移動側案内部１１５ａが備えられている。一方、加圧機構保持部材１１２ａに対向して配置されている固定部としてのカバープレート１２３には、図示のＸ方向に所定の長さを有する２つのＶ溝形状の固定側案内部１２４が備えられている。そして、移動側案内部１１５ａと固定側案内部１２４との間に３個の球状の転動部材１１６ａが挟持されている。加圧機構保持部材１１２ａは、３個の転動部材１１６ａにより、Ｘ方向に相対的に移動することができる。なお、前述の移動側案内部１１５ａ及び固定側案内部１２４には、転動部材１１６ａの可動範囲を制限するための不図示の可動範囲制限部が有るが、本実施例１の説明においては省略する。

振動波モータは、さらに地板１２２を備える。地板１２２とカバープレート１２３とはＺ方向上方側より不図示のネジ等で固定されるが、固定されればその方法は限定されない。また、カバープレート１２３が取り付けられている地板１２２の反対側には、摩擦部材１２１がＺ方向の下方側より不図示のネジ等で固定されているが、固定されればその方法は限定されない。

弾性部材１０７ａと圧電素子１０２ａの接触部分は、バネ１１１ａの加圧力が伝わる加圧部として作用する。次に、加圧部において発生する付勢力について説明する。バネ１１１ａの加圧力は、弾性部材１０７ａを介し、圧電素子１０２ａに伝えられ、第１の振動子１０５ａを摩擦部材１２１に対して加圧する付勢力として作用する。そして、振動板１０３ａの接触部１０４ａは、摩擦部材１２１に対して加圧された状態で接触する。この状態を加圧接触状態という。ここで、バネ１１１ａによる加圧力が付勢する方向は、Ｚ方向と略一致している。一方、摩擦部材１２１からの加圧反力は、後述の移動部１２０ａと転動部材１１６ａとを介し、カバープレート１２３で受けられている。この加圧接触状態において、圧電素子１０２ａに駆動電圧が印加されると、第１の振動子１０５ａにおいて発生した楕円運動により、移動部１２０ａは、摩擦部材１２１に対してＸ方向に相対的に進退することができる。

本実施例１に係る第１の振動波モータ１０１ａにおいて、第１の振動子１０５ａ、振動子保持部材１０６ａ、弾性部材１０７ａ、バネガイド１０９ａ、バネ１１１ａ、加圧機構保持部材１１２ａにより移動部１２０ａが構成されている。また、カバープレート１２３、地板１２２、及び摩擦部材１２１により基礎部が構成されている。

本実施例１に係る第１の振動波モータ１０１ａ及び第２の振動波モータ１０１ｂは、図２（Ａ）において、固定部としてのカバープレート１２３を共有し、移動方向に対して直列に配置されているが、これに限られない。例えば、並列に配置された構成や、摩擦部材１２１を介して対向方向に配置された構成とする形態も可能である。また、それぞれ異なる構成の振動波モータが配置されていてもよい。なお、本実施例１において、摩擦部材１２１は直線形状であるので、振動波モータは、図示のＸ方向の直線的な駆動力を出力できる構成となっている。しかしながら、例えば、摩擦部材１２１はＹ−Ｚ平面内で円環形状をしており、振動波モータはその円環上を回転移動し、その回転する駆動力を被駆動体に伝達する形態でも構わない。

図２（Ｂ）の構成において、第１の振動波モータ１０１ａと第２の振動波モータ１０１ｂは、それぞれ連結部材１３１ａ、連結部材１３１ｂ及び付勢バネ１３２ａ、付勢バネ１３２ｂを介して被駆動部材１４１と連結している。付勢バネ１３２ａ、１３２ｂは、それぞれ連結部材１３１ａ、１３１ｂをＸ方向に加圧付勢し、振動波モータが有する不図示の動力取り出し部にガタなく連結している。このような構成で連結することにより、振動波モータの駆動力を効率良く被駆動部材１４１へ伝達することが可能となる。

本実施例１に係る第１の振動波モータ１０１ａの移動部１２０ａ、第２の振動波モータ１０１ｂの移動部１２０ｂが摩擦部材１２１に対して相対的にＸ方向に進退することで、被駆動部材１４１は不図示のガイドバーに沿ってＸ方向に進退が可能となる。なお、加圧機構保持部材１１２ａ、１１２ｂと被駆動部材１４１とは、連結部材１３１ａ、１３１ｂ及び付勢バネ１３２ａ、１３２ｂを介して連結されているが、複数の振動子の駆動力が一体となって伝達できる形態で連結されていれば、これに限られない。

摩擦部材１２１は、第１の振動子１０５ａと第２の振動子１０５ｂとが共通に摩擦接触する接触面１２１ｓを有する。第１の振動子１０５ａと第２の振動子１０５ｂとを同時に駆動することにより、大きな推力が得られ、重量の重い被駆動体の駆動が可能となる。しかしながら、その推力が影響し、停止制御時には、目標位置に対してオーバーシュートしやすく、制御性が低下してしまうという課題がある。

本発明は、全ての振動子が楕円運動する第１の駆動モードと、複数の振動子のうち、楕円運動を行う振動子と、加圧方向に略直線運動を行う振動子とを備える第２の駆動モードとを切り替えて駆動することを特徴としている。このように駆動モードを切り替えることにより、停止制御時であっても目標位置に対してオーバーシュートすることなく、振動波モータを制御することができる。

次に、楕円運動と、第１の駆動モード及び第２の駆動モードの関係について説明する。図３（Ａ）は、本発明の実施例１に係る振動波モータに発生させる楕円運動の模式図であり、後述の２種類の定在波が所定の比率で合成され、振動波モータをＸ方向に進退可能とする楕円運動の軌跡を示している。また、図３（Ｂ）は、後述の２種類の定在波のうち、Ｘ方向の定在波の合成比率を小さくした際の楕円運動の軌跡を示している。さらに、図３（Ｃ）は、Ｚ方向の略直線運動の軌跡を示している。

上記のとおり、圧電素子１０２ａに超音波振動を励振させることで、第１の振動子１０５ａに共振現象が起こる。このとき第１の振動子１０５ａには、摩擦部材１２１を突き上げる方向の定在波１５１と、摩擦部材１２１を送る方向の定在波１５２とが発生する。定在波１５１と定在波１５２を所定の比率で合成することにより、図３（Ａ）のような楕円運動が発生する。また、定在波１５１と定在波１５２の合成比率を変えることにより、楕円運動の楕円比を変化させることが可能となる。例えば、定在波１５１を変化させずに定在波１５２のみを小さくすると、図３（Ｂ）に示されるような楕円運動に変化させることが可能となる。さらに、定在波１５２の合成比率を０にすると、図３（Ｃ）に示されるような、もはや楕円運動ではないＺ方向の略直線運動に変化させることが可能となる。

ここで、図３（Ａ）に示される楕円運動においては、定在波１５１と定在波１５２とが所定の比率で合成されており、振動子がＸ方向に移動する駆動力を得ることができる。図３（Ｂ）に示される楕円運動においては、定在波１５２の合成比率が小さいため、Ｘ方向に移動する駆動力は、図３（Ａ）の状態よりも小さくなる。図３（Ｃ）においては、定在波１５２の合成比率が所定値よりも小さくなっているので、加圧付勢方向の略直線運動のみが発生する。その結果、振動子の振動は、送り方向であるＸ方向の推力には寄与せず、微小な制動力として働くことになる。

全ての振動子に図３（Ａ）のような楕円運動を行わせる駆動モードを第１の駆動モードとする。また、複数の振動子のうち、ある振動子に図３（Ａ）のような楕円運動を行わせ、他の振動子に図３（Ｃ）のような略直線運動を行わせる駆動モードを第２の駆動モードとする。そして、この第１のモードと第２のモードとを切り替えることにより、所望の動特性を得ることができる。第１の駆動モードにおいては、全ての振動子が図３（Ａ）に示されるような楕円運動をするので、被駆動部材１４１がＸ方向に移動するために必要となる、大きな推力を得ることが可能となる。また、第２の駆動モードにおいては、第１の振動子１０５ａが図３（Ａ）に示されるような楕円運動を行い、第２の振動子１０５ｂが図３（Ｃ）に示されるような、加圧付勢方向の略直線運動を行う。第２の駆動モードでは、第１の駆動モードに比べて推力は低下するが、後述のように制御性の低下は防止されている。

ここで、第２の振動子１０５ｂの駆動を完全に停止させると、摩擦部材１２１と接触部１０４ｂの間には、摩擦による抵抗力が働くことになる。その場合、第１の振動子１０５ａには大きな制動力が加わり、必要な推力が得られなくなってしまう。しかしながら、本発明においては、第２の振動子１０５ｂはＺ方向の略直線運動をしているため、制動力を十分小さくすることができる。つまり、全ての振動子が楕円運動している時と比較して、推力は低下するものの、駆動中の振動子の推力を一定量確保したまま駆動することが可能となる。このため、第１の駆動モードと第２の駆動モードとを切り替えて駆動することにより、高い推力を得ると共に、同時駆動した際の制御性の低下を防止することができる。

図４は、本発明の実施例１に係る振動波モータの主要な構成部を表したブロック図である。振動波モータは、第１の振動子１０５ａと第２の振動子１０５ｂの位置情報をそれぞれ取り込む第１の位置エンコーダ１６１ａと第２の位置エンコーダ１６１ｂとを備えている。また、位置偏差算出回路１６２、駆動モード設定回路１６３及び駆動制御回路１６４を備えている。

第１の位置エンコーダ１６１ａと第２の位置エンコーダ１６１ｂは、それぞれ第１の振動子１０５ａと第２の振動子１０５ｂの位置情報を位置偏差算出回路１６２に出力する。位置偏差算出回路１６２は、該位置情報と、第１の振動子１０５ａと第２の振動子１０５ｂのそれぞれの目標位置とを比較すると共に、第１の振動子１０５ａと第２の振動子１０５ｂのそれぞれの位置偏差を算出する。そして、駆動モード設定回路１６３に該位置偏差を出力する。

駆動モード設定回路１６３は、位置偏差に応じて、駆動モードを第１の駆動モード又は第２の駆動モードのどちらにするか設定する。例えば、位置偏差が大きい場合には、より大きな推力が得られる第１の駆動モードに設定する。逆に、位置偏差が小さく、目標停止位置が近い場合には、推力を低下させ、停止精度の向上を図ることが可能な第２の駆動モードに設定する。駆動制御回路１６４は、駆動モード設定回路１６３において設定された各駆動モードに対応する楕円運動の楕円比とするための駆動信号を第１の振動子１０５ａ及び第２の振動子１０５ｂに出力する。なお、駆動制御回路１６４と請求項に記載の駆動制御手段とは同義である。

上記の構成によれば、振動波モータの目標位置に対する位置偏差により駆動モードを決定することができるため、第１の駆動モードと第２の駆動モードを切り替えて駆動することができる。そのため、高い推力を得ると共に、同時駆動した際の制御性の低下を防止することができる。

図５は、本発明の実施例１における第２の振動子１０５ｂに使用される圧電素子１０２ｂの平面図である。圧電素子１０２ｂは、第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２を有し、それぞれが隣接して配置されている。圧電素子１０２ｂと振動板１０３ｂとが接着されて、第２の振動子１０５ｂは構成されている。そして、第２の振動子１０５ｂは、摩擦部材１２１に加圧接触状態とされている。

次に、楕円運動の楕円比を変更する方法について説明する。第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２とに所定の位相の差を持たせた駆動信号を入力すると、２種類の定在波を発生させることができる。この２種類の定在波を合成することにより、前述の略楕円運動を発生させることができる。加圧接触状態において、第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２に入力する駆動信号の位相の差を変更すると、振動板１０３ｂの接触部１０４ｂに発生する楕円運動の楕円比を変更することができる。本実施例１では、第１の振動子１０５ａ及び第２の振動子１０５ｂのうち、第２の振動子１０５ｂが上記のような圧電素子１０２ｂを備えている場合であるが、当然、これに限られない。たとえば、第１の振動子１０５ａ及び第２の振動子１０５ｂの両方が上記のような圧電素子１０２ｂによって構成されていても構わない。また、本実施例１では、隣接する第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２を有する圧電素子１０２ｂを用いているが、２種類の定在波を利用して略楕円運動を発生させる振動子であれば構わない。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、第２の振動子１０５ｂを構成する圧電素子１０２ｂが有する第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２に入力される駆動信号を示している。図６（Ａ）、（Ｂ）に記載の電極１、電極２はそれぞれ、第１の電極ｅ１、第２の電極ｅ２と同義とする。図６（Ａ）においては、第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２に対して、位相差φαで駆動信号が入力されている。２種類の定在波を利用して効率の良い楕円運動を生じさせる場合、好適な例として、位相差φαを９０度程度とすると良いが、これに限られない。図６（Ｂ）は、第１の電極ｅ１と第２の電極ｅ２に対して、位相差φβで駆動信号が入力されている。

本実施例においては、第１の駆動モードから第２の駆動モードへの切り替えは、第２の振動子１０５ｂの駆動信号の位相差φαを位相差φβへと変更することにより行われる。そして、加圧付勢方向の略直線運動をさせる場合は、例として位相差φβを略０度程度とすると良いが、これに限られない。例えば、位相差φβを１０度程度にした場合、実際はＸ方向の定在波１５２の振動が効率良く伝わらず、そのため楕円運動の効率は良くないが、加圧付勢方向の略直線運動をしている状態と同様、Ｘ方向の推力には寄与せず、微小な制動力として働くことになる。

このように、第２の駆動モードにおいて、第２の振動子１０５ｂに入力する２つの駆動信号の位相差φβを略直線運動が可能となる位相差帯域に設定することで、第２の振動子１０５ｂは、加圧付勢方向の略直線運動をすることができる。

図７（Ａ）、（Ｂ）は、第１の駆動モードと第２の駆動モードにおける応答特性と、目標位置１７０との関係を示す応答線図であって、縦軸が変位Ｘ、横軸が時間ｔである。図７（Ｂ）は、第１の駆動モードから第２の駆動モードに切り替えて駆動した際の応答特性を示す応答線図である。

各時間における目標とする位置は、実線の直線により目標位置１７０で示されており、目標の停止となる位置は、停止位置Ｘ０で示されている。第１の駆動モードにおける応答特性は、一点鎖線により第１の駆動モードの特性曲線１７１で示されている。第１の駆動モードにおける、停止位置Ｘ０に対する行き過ぎ量は、オーバーシュート量Ｘ１で示されており、停止するまでの時間は、経過時間ｔ１で示されている。第２の駆動モードにおける応答特性は、二点鎖線により第２の駆動モードの特性曲線１７２で示されている。第２の駆動モードにおける、停止位置Ｘ０に対する行き過ぎ量は、オーバーシュート量Ｘ２で示されており、停止するまでの時間は、経過時間ｔ２で示されている。

第１の駆動モードにおいては、全ての振動子が楕円運動による駆動をしているため推力が大きく、加速に要する時間は短くなる。しかしながら、推力が大きいことが原因となり、停止位置Ｘ０に対して行き過ぎてしまい、その結果停止するまでの経過時間ｔ１が長くなってしまう。第２の駆動モードにおいては、第２の振動子１０５ｂは、図３（Ｃ）に示されるような加圧付勢方向の略直線運動のみが行われている。前述のとおり、略直線運動は、Ｘ方向の推力には寄与しないため、加速に要する時間は長くなってしまうが、オーバーシュート量Ｘ２が小さくなるため、結果的に停止するまでの経過時間ｔ２は短くなる。

図７（Ｂ）において、破線は、駆動中に駆動モードを第１の駆動モードから第２の駆動モードへ切り替えた時の特性曲線１７３を示しており、停止位置Ｘ０に対するオーバーシュート量Ｘ３と停止するまでの経過時間ｔ３が示されている。本実施例において、時刻ｔ１２の時点で、目標位置１７０と実際の位置との位置偏差の値が所定の値となり、前述のように駆動制御回路１６４によって駆動モードが第１の駆動モードから第２の駆動モードへと変えられる。その結果、オーバーシュート量Ｘ３は、第１の駆動モードにおけるオーバーシュート量Ｘ１及び第２の駆動モードにおけるオーバーシュート量Ｘ２と比べて小さくなっている。

第１の位置エンコーダ１６１ａ、第２の位置エンコーダ１６１ｂから得られる情報に基づいて、目標位置１７０までの位置偏差の値を所定の閾値と比較し、例えば、位置偏差の値が大きい場合、より大きな推力が得られる第１の駆動モードに設定する。逆に、位置偏差の値が小さく、目標停止位置が近い場合には、推力を低下させ、停止精度の向上が可能な第２の駆動モードに設定することで、状況に応じた動特性を得ることが可能となる。このように、第１の駆動モードと第２の駆動モードとを切り替えて駆動することにより、高い推力を得ると共に、同時駆動した際の制御性の低下を防止することができる。

（実施例２）
以下に、本発明の実施例２における振動波モータについて、添付の図面を基に説明する。なお、本実施例２の振動波モータにおいて、前述した実施例１に係る第１の振動波モータ１０１ａ及び第２の振動波モータ１０１ｂと構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例２における第２の駆動モードの楕円運動の模式図を示す。なお、本実施例２において、第１の振動子１０５ａの振動板１０３ａは、接触部１０４ａを備えており、第２の振動子１０５ｂの振動板１０３ｂは、接触部１０４ｂを備えている。

図８（Ａ）には、第１の振動子１０５ａの接触部１０４ａに発生する楕円運動の軌跡が実線で示されており、軌跡上の点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａの順に楕円運動の軌跡が描かれる。図８（Ｂ）には、第２の振動子１０５ｂの接触部１０４ｂに発生する楕円運動の軌跡が実線で示されており、軌跡上の点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂの順に楕円運動が描かれる。図８（Ａ）、（Ｂ）において、Ｐ１ａとＰ１ｂ、Ｐ２ａとＰ２ｂ、Ｐ３ａとＰ３ｂ、Ｐ４ａとＰ４ｂは、それぞれ同じ時間における接触部１０４ａ、接触部１０４ｂの位置を表している。

接触部１０４ａは、点Ｐ４ａにおいて摩擦部材１２１に接触し、点Ｐ２ａにおいて摩擦部材１２１から最も離れるように楕円運動を行う。接触部１０４ａが摩擦部材１２１に接触している時には、第２の振動子１０５ｂの接触部１０４ｂは摩擦部材１２１に接触しないことで、第１の振動子１０５ａの駆動を阻害せず、効率良く被駆動部材１４１に動力を伝達することができる。

例えば、接触部１０４ａが点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａの順に軌跡を描くように楕円運動している時、接触部１０４ｂが点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂの順に軌跡を描くように第２の振動子１０５ｂを駆動させる。そのように駆動させることで、第１の振動子１０５ａの接触部１０４ａが摩擦部材１２１と接触している時には、第２の振動子１０５ｂの接触部１０４ｂは摩擦部材１２１に接触しない。このように、第２の駆動モードにおいて、第１の振動子１０５ａの接触部１０４ａが摩擦部材１２１に接触するタイミングと、第２の振動子１０５ｂの接触部１０４ｂが摩擦部材１２１に接触するタイミングとが意図的に合わないようにしている。それにより、第２の振動子１０５ｂの接触部１０４ｂの楕円運動が第１の振動子１０５ａの接触部１０４ａの楕円運動を阻害せず、効率良く被駆動部材１４１に動力を伝達することができる。

前述の構成によれば、振動波モータの目標位置に対する位置偏差により駆動モードを決定し、第１の駆動モードと第２の駆動モードとを切り替えて振動子を駆動するため、高い推力を得ると共に、制御性の低下を防止することができる。

（実施例３）
以下に、本発明の実施例３について、添付の図面を基に説明する。図２（Ｂ）には、被駆動部材１４１が連結された状態の実施例１の振動波モータの正面図が示されると共に、実施例３の振動波モータが示されている。図２（Ｂ）に示されているＺ方向の矢印は、それぞれ第１の振動波モータ１０１ａの重心位置１０１ａＧ、第２の振動波モータ１０１ｂの重心位置１０１ｂＧ及び駆動されるレンズ鏡筒などの構成部品としての被駆動部材１４１の重心位置ＷＧである。なお、本実施例３の振動波モータについて、前述した実施例１に係る第１の振動波モータ１０１ａ及び第２の振動波モータ１０１ｂと構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

被駆動部材１４１の重心位置ＷＧは、第１の振動波モータ１０１ａ及び第２の振動波モータ１０１ｂの中間位置からずれていることが考えられる。図２（Ｂ）には、第１の振動波モータ１０１ａの重心位置１０１ａＧから被駆動部材１４１の重心位置ＷＧまでのＸ方向における距離Ｌａが示されている。また、第２の振動波モータ１０１ｂの重心位置１０１ｂＧから被駆動部材１４１の重心位置ＷＧまでのＸ方向における距離Ｌｂが示されている。このように、距離Ｌａよりも距離Ｌｂの方が長いため、第２の振動波モータ１０１ｂには、第１の振動波モータ１０１ａと比較して、より大きなモーメント負荷が働く。第２の駆動モードの際、もし、被駆動部材１４１の重心位置ＷＧから距離Ｌｂに位置する第２の振動波モータ１０１ｂが、図３（Ａ）の楕円運動で被駆動部材１４１のＸ方向の移動に必要な動力を担うとすると、モーメント負荷の影響で駆動効率が低下する。

本実施例３においては、第２の駆動モードの際、被駆動部材１４１の重心位置ＷＧから距離Ｌｂ離れた第２の振動波モータ１０１ｂが加圧付勢方向の略直線運動を行い、距離Ｌｂより近い距離Ｌａに位置する第１の振動波モータ１０１ａが楕円運動を行う。

上記の構成によれば、モーメント負荷の影響がより小さい振動子が被駆動部材１４１のＸ方向の進退に必要な動力を担うようになり、モーメント負荷の影響による駆動効率の低下を防止することができる。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。

１０１ａ、１０１ｂ 第１の振動波モータ、第２の振動波モータ
１０３ａ 振動板（弾性体）
１０２ａ、１０２ｂ 圧電素子
１０４ａ、１０４ｂ 接触部
１０５ａ、１０５ｂ 振動子
１１１ａ バネ（加圧手段）
１４１ 被駆動部材（被駆動体）
１２１ 摩擦部材
１５１、１５２ 定在波
１６４ 駆動制御回路（駆動制御手段）
φα、φβ 位相差
ＷＧ 重心位置

Claims (10)

1. それぞれが弾性体と圧電素子とで構成される複数の振動子と、
   複数の前記振動子を摩擦部材に加圧接触させる加圧手段と、
   前記圧電素子に印加する駆動電圧を制御する駆動制御手段と、
   を備え、
   前記圧電素子に励起された振動により前記振動子に楕円運動を発生させ、
   前記楕円運動により複数の前記振動子が一体として前記摩擦部材に対して相対的に移動する振動波モータにおいて、
   前記駆動制御手段は、複数の前記振動子が前記楕円運動を行う第１の駆動モードと、複数の前記振動子のうちの一つの振動子が前記楕円運動を行うと共に他の振動子が前記加圧手段による加圧の方向に略直線運動を行う第２の駆動モードと、を切り替えることを特徴とする、振動波モータ。
2. 前記駆動モードは、前記楕円運動の楕円比を変化させることにより切り替えられることを特徴とする、請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記圧電素子には、２種類の定在波が励起され、前記２種類の定在波の位相差を変えることにより前記楕円運動の楕円比を変化させ、前記楕円運動と前記略直線運動とが行われることを特徴とする、請求項２に記載の振動波モータ。
4. 前記駆動制御手段は、前記他の振動子に対し、前記位相差を前記略直線運動が可能となる位相差帯域に設定する制御を行うことを特徴とする、請求項３に記載の振動波モータ。
5. 前記駆動制御手段は、前記一つの振動子に対し、前記位相差及び周波数の両方の制御を行ない、前記他の振動子に対し、前記位相差を前記略直線運動が可能となる位相差帯域に設定し、周波数を固定とした制御を行なうことを特徴とする、請求項３又は４に記載の振動波モータ。
6. 前記第２の駆動モードでは、前記楕円運動を行う前記一つの振動子の接触部と、前記略直線運動を行う前記他の振動子の接触部とは、同時に前記摩擦部材に接触しないことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動波モータ。
7. 前記第２の駆動モードで駆動する複数の前記振動子のうち、前記楕円運動を行う前記一つの振動子は、前記略直線運動を行う前記他の振動子よりも、被駆動体の重心に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
8. 前記複数の振動子は、複数の超音波振動子であり、前記複数の超音波振動子は、超音波領域の周波数の振動で振動し、前記振動波モータは、複数の超音波振動子を備える超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動波モータ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータを用いて被駆動体を駆動することを特徴とする、カメラ。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータを用いて被駆動体を駆動することを特徴とする、レンズ鏡筒。

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