JP7379285B2 - Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices - Google Patents

Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices Download PDF

Info

Publication number
JP7379285B2
JP7379285B2 JP2020109537A JP2020109537A JP7379285B2 JP 7379285 B2 JP7379285 B2 JP 7379285B2 JP 2020109537 A JP2020109537 A JP 2020109537A JP 2020109537 A JP2020109537 A JP 2020109537A JP 7379285 B2 JP7379285 B2 JP 7379285B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration type
frequency
vibration
transformer
drive device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020109537A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022006941A (en
Inventor
潤 住岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2020109537A priority Critical patent/JP7379285B2/en
Publication of JP2022006941A publication Critical patent/JP2022006941A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7379285B2 publication Critical patent/JP7379285B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、振動型駆動装置、振動型駆動装置を備える撮像装置、雲台装置、画像形成装置及び機器、並びに、振動型駆動装置を構成する振動型アクチュエータの制御装置に関する。 The present invention relates to a vibration type drive device, an imaging device, a pan head device, an image forming device and equipment including the vibration type drive device, and a control device for a vibration type actuator that constitutes the vibration type drive device.

振動型アクチュエータは、接触体と振動体とを接触させ、振動体に発生させた高周波振動の振動エネルギを接触体と振動体を相対的に移動させる機械運動として取り出すように構成された非電磁駆動式のアクチュエータ(モータ)である。振動体は一般的に、圧電素子等の電気-機械エネルギ変換素子を弾性体と接合させて構成される。そして、振動型アクチュエータの駆動を制御する制御装置は、パルス信号を発生するパルス信号発生回路と、トランスで増幅した交流電圧を電気-機械エネルギ変換素子へ印加するための昇圧回路を有する。 A vibration-type actuator is a non-electromagnetic actuator that is configured to bring a contact body into contact with a vibrating body and extract the vibration energy of high-frequency vibration generated in the vibrating body as mechanical motion that moves the contact body and the vibrating body relatively. It is a type actuator (motor). A vibrating body is generally constructed by bonding an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element to an elastic body. The control device that controls the drive of the vibration type actuator includes a pulse signal generation circuit that generates a pulse signal, and a booster circuit that applies the AC voltage amplified by the transformer to the electro-mechanical energy conversion element.

振動型アクチュエータは、電気-機械エネルギ変換素子に印加された交流電圧の周波数や振幅、位相差を調整することにより、接触体と振動体との相対移動速度を制御することができる。そこで、振動型アクチュエータは、一例として、撮像装置でオートフォーカス動作を行うためのフォーカスレンズの駆動に用いられている。 The vibration type actuator can control the relative movement speed between the contact body and the vibrating body by adjusting the frequency, amplitude, and phase difference of the alternating current voltage applied to the electro-mechanical energy conversion element. Therefore, the vibration type actuator is used, for example, to drive a focus lens for performing an autofocus operation in an imaging device.

オートフォーカス動作には高精度な位置決め制御が必要であり、一般的にフォーカスレンズは位置センサを用いた位置フィードバック制御等により、加速、等速、減速を行った後に目標停止位置で停止するよう制御される。その際には制御装置での消費電力を抑制して、フォーカスレンズの駆動効率を高めることが望ましく、そのためには、駆動回路における電気-機械エネルギ変換素子の電気的な共振を利用した昇圧回路(共振回路)の設計が重要となる。トランスを用いた昇圧回路を用いる場合には、振動型アクチュエータの駆動に用いる周波数領域に合わせて回路定数を調整する必要がある。回路定数による調整は、トランス、コイル、コンデンサ等の電気素子だけでなく、振動体の機械的振動部分の等価コイル及び等価コンデンサを考慮する必要がある。これに対して、例えば特許文献1には、圧電素子の静電容量と昇圧用トランスの出力コイルによって生じる並列共振周波数が、モータの共振周波数とモータの振幅特性が最初に最も低レベルとなる周波数との間となるように構成された制御装置が記載されている。 Autofocus operation requires highly accurate positioning control, and generally a focus lens is controlled to stop at a target stop position after accelerating, constant velocity, and deceleration using position feedback control using a position sensor. be done. In this case, it is desirable to suppress the power consumption in the control device and increase the driving efficiency of the focus lens. (resonant circuit) design is important. When using a booster circuit using a transformer, it is necessary to adjust the circuit constants according to the frequency range used for driving the vibration type actuator. Adjustment using circuit constants requires consideration of not only electric elements such as transformers, coils, and capacitors, but also the equivalent coil and equivalent capacitor of the mechanically vibrating portion of the vibrating body. On the other hand, for example, Patent Document 1 states that the parallel resonant frequency generated by the capacitance of the piezoelectric element and the output coil of the step-up transformer is the frequency at which the resonant frequency of the motor and the amplitude characteristics of the motor first reach their lowest level. A control device is described that is configured to be between.

特許第2879220号公報Patent No. 2879220

上記特許文献1に記載された駆動回路では、共振周波数より少し高い周波数域におけるトランス出力の電圧変動を低減することができる。しかしながら、消費電力に関しては、振動型アクチュエータの無効電流を低く抑えることに止まっており、より大きな消費電力の低減効果を奏する昇圧回路が望まれている。なお、無効電流とは、電気-機械エネルギ変換素子の静電容量に流れる電流を指し、振動に寄与しない電流成分である。 The drive circuit described in Patent Document 1 can reduce the voltage fluctuation of the transformer output in a frequency range slightly higher than the resonance frequency. However, in terms of power consumption, only the reactive current of the vibration type actuator can be kept low, and a booster circuit that can achieve a greater effect of reducing power consumption is desired. Note that the reactive current refers to a current flowing through the capacitance of the electro-mechanical energy conversion element, and is a current component that does not contribute to vibration.

本発明は、振動型アクチュエータの駆動時の消費電力を低減することが可能な振動型駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vibration type drive device that can reduce power consumption when driving a vibration type actuator.

本発明に係る振動型駆動装置は、振動型アクチュエータと、前記振動型アクチュエータの駆動を制御する制御装置と、を備える振動型駆動装置であって、前記振動型アクチュエータは、弾性体と、該弾性体に接合された電気-機械エネルギ変換素子とを有する振動体と、前記弾性体と接触する接触体と、を有し、前記制御装置は、入力信号を前記電気-機械エネルギ変換素子に印加する交流電圧に変換するトランスを有する駆動回路と、前記入力信号の周波数、位相および電圧を制御する制御部と、を有し、前記トランスの一次側電流が極小となる周波数をf1、前記トランスの二次側電流が極小となる周波数をfaとした場合に、1.00≦f1/fa≦1.07、の関係が満たされることを特徴とする。 A vibration type drive device according to the present invention is a vibration type drive device including a vibration type actuator and a control device that controls driving of the vibration type actuator, and the vibration type actuator includes an elastic body and an elastic body. A vibrating body having an electro-mechanical energy conversion element joined to the body, and a contact body in contact with the elastic body, and the control device applies an input signal to the electro-mechanical energy conversion element. It has a drive circuit having a transformer that converts it into an alternating current voltage, and a control unit that controls the frequency, phase, and voltage of the input signal, and sets the frequency at which the primary current of the transformer is minimum to f1, and It is characterized in that the following relationship is satisfied: 1.00≦f1/fa≦1.07, where fa is the frequency at which the next-side current becomes minimum.

本発明によれば、振動型アクチュエータの駆動時の消費電力を低減させることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to reduce power consumption when driving a vibration type actuator.

第1実施形態に係る振動型駆動装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vibration type drive device according to a first embodiment. 図1の振動型駆動装置を構成する振動型アクチュエータの概略構成と振動モードを説明する図である。2 is a diagram illustrating a schematic configuration and vibration mode of a vibration type actuator that constitutes the vibration type drive device of FIG. 1. FIG. 図1の振動型駆動装置を構成する駆動回路の回路図である。2 is a circuit diagram of a drive circuit that constitutes the vibration type drive device of FIG. 1. FIG. 図3の駆動回路のパルス信号発生回路から出力されるパルス信号を説明する図である。4 is a diagram illustrating a pulse signal output from a pulse signal generation circuit of the drive circuit of FIG. 3. FIG. 図3の駆動回路の周波数特性を説明する図である。4 is a diagram illustrating frequency characteristics of the drive circuit of FIG. 3. FIG. 実施例1に係る昇圧回路の回路構成と特性を示す図である。1 is a diagram showing the circuit configuration and characteristics of a booster circuit according to Example 1. FIG. 昇圧回路でのf1/faの値と電力比の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the value of f1/fa and the power ratio in a booster circuit. 比較例1に係る昇圧回路の回路構成と特性を示す図である。3 is a diagram showing the circuit configuration and characteristics of a booster circuit according to Comparative Example 1. FIG. 比較例2に係る昇圧回路の回路構成と特性を示す図である。7 is a diagram showing the circuit configuration and characteristics of a booster circuit according to Comparative Example 2. FIG. 実施例と比較例での駆動速度と消費電力の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between driving speed and power consumption in an example and a comparative example. 実施例2に係る昇圧回路の回路構成と特性を示す図である。7 is a diagram showing the circuit configuration and characteristics of a booster circuit according to Example 2. FIG. 実施例3に係る昇圧回路の回路構成と特性を示す図である。3 is a diagram showing the circuit configuration and characteristics of a booster circuit according to Example 3. FIG. レンズ駆動機構の概略構造を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of a lens drive mechanism. 振動型アクチュエータの別の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another configuration of the vibration type actuator. 振動型アクチュエータの更に別の構成を示す図である。It is a figure which shows yet another structure of a vibration type actuator. 振動型駆動装置を備える機器の例を示す図である。It is a figure showing an example of the equipment provided with a vibration type drive device.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、「振動型駆動装置」は「振動型アクチュエータ」と「制御装置」を含み、「振動型アクチュエータ」は「振動体」と「接触体」を含み、「振動体」は「弾性体」と「電気-機械エネルギ変換素子」を含むものとする。また、振動型アクチュエータを駆動すると振動体と接触体とが相対移動するが、説明の便宜上、振動体は所定位置に固定されて不動であり、接触体が振動体に対して移動可能であるとする。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the following explanation, "vibration type drive device" includes "vibration type actuator" and "control device", "vibration type actuator" includes "vibration body" and "contact body", and "vibration body" includes "elastic ``body'' and ``electrical-mechanical energy conversion element.'' Furthermore, when a vibration-type actuator is driven, the vibrating body and the contact body move relative to each other, but for the sake of explanation, it is assumed that the vibrating body is fixed at a predetermined position and does not move, and the contact body is movable relative to the vibrating body. do.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る振動型駆動装置20の概略構成を示すブロック図である。振動型駆動装置20は、振動型アクチュエータ23と、振動型アクチュエータ23の駆動を制御する制御装置100を有する。制御装置100は、制御部110と、駆動回路120と、位置センサ24を有する。制御部110は、指令部111、制御演算部112及び相対位置検出部113を有する。駆動回路120は、パルス信号発生回路104と昇圧回路105を有する。振動型アクチュエータ23は、振動体1と接触体2を有する。
<First embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vibration type drive device 20 according to the first embodiment. The vibration type drive device 20 includes a vibration type actuator 23 and a control device 100 that controls driving of the vibration type actuator 23. The control device 100 includes a control section 110, a drive circuit 120, and a position sensor 24. The control section 110 includes a command section 111, a control calculation section 112, and a relative position detection section 113. The drive circuit 120 includes a pulse signal generation circuit 104 and a booster circuit 105. The vibration type actuator 23 has a vibrating body 1 and a contact body 2.

位置センサ24は、例えば、エンコーダであり、接触体2の位置を検出する。位置センサ24は、ハードウェアとしては制御部110及び駆動部220とは別体で振動型アクチュエータ23に設けられることが一般的であるが、振動型アクチュエータ23の制御に必要な構成要素として制御装置100に含まれるものとして扱うこととする。 The position sensor 24 is, for example, an encoder, and detects the position of the contact body 2. The position sensor 24 is generally provided in the vibration actuator 23 as a hardware separate from the control unit 110 and the drive unit 220; 100.

指令部111は、接触体2の時間毎の位置指令値を生成して制御演算部112へ送る。相対位置検出部113は、位置センサ24からの出力信号に基づいて接触体2の位置を検出し、検出した位置信号を制御演算部112へ送る。制御演算部112は、指令部111から入力された位置指令値と相対位置検出部113から入力された位置信号との位置偏差を演算し、制御信号に変換して駆動回路120へ出力する。なお、制御信号とは、位置偏差を、振動体1を構成する後述の圧電素子204(図2参照)に印加する交流電圧VA,VB(図2を参照して後述する)を生成するためのパルス信号の制御パラメータである位相差、周波数及びパルス幅に変換したものである。制御部110から出力される位相差、周波数及びパルス幅の各制御量に基づいて、接触体2の駆動速度及び駆動方向が制御される。このように、制御部110は、位置指令値と接触体2の実際の位置との所定の時間毎の偏差に基づいて振動型アクチュエータ23の駆動を制御する位置フィードバック制御を行う。 The command section 111 generates a position command value for each time of the contact body 2 and sends it to the control calculation section 112 . The relative position detection unit 113 detects the position of the contact body 2 based on the output signal from the position sensor 24 and sends the detected position signal to the control calculation unit 112. The control calculation unit 112 calculates the positional deviation between the position command value input from the command unit 111 and the position signal input from the relative position detection unit 113, converts it into a control signal, and outputs the control signal to the drive circuit 120. Note that the control signal is a signal for generating alternating current voltages VA, VB (described later with reference to FIG. 2) to apply positional deviation to a piezoelectric element 204 (described later with reference to FIG. 2) constituting the vibrating body 1. This is converted into the phase difference, frequency, and pulse width, which are the control parameters of the pulse signal. The driving speed and driving direction of the contact body 2 are controlled based on the control variables of the phase difference, frequency, and pulse width output from the control unit 110. In this way, the control unit 110 performs position feedback control to control the drive of the vibration type actuator 23 based on the deviation between the position command value and the actual position of the contact body 2 at predetermined time intervals.

なお、制御演算部112には、例えばPID演算器等が用いられるが、これに限定されるものではない。また、ここでは位置フィードバック制御を行う構成としているが、これに限らず、速度偏差に基づく速度フィードバック制御を行う構成であってもよい。更に、振動型アクチュエータ23を駆動する際に消費電力を低減させるという目的に鑑みれば、フィードバック制御を行わずにオープン駆動制御を行う構成であってもよい。 Note that the control calculation unit 112 may be, for example, a PID calculation unit, but is not limited thereto. Further, although the configuration here is such that position feedback control is performed, the present invention is not limited to this, and a configuration that performs speed feedback control based on speed deviation may be used. Furthermore, in view of the purpose of reducing power consumption when driving the vibration type actuator 23, a configuration may be adopted in which open drive control is performed without performing feedback control.

パルス信号発生回路104は、制御信号(位相差、周波数、パルス幅の制御量)に基づいて位相の異なるパルス信号(A相パルス信号、A相反転パルス信号、B相パルス信号及びB相反転パルス信号(図4参照))を生成し、昇圧回路105へ出力する。昇圧回路105は、入力されたパルス信号で直流電源をスイッチングすることにより生成した入力信号をトランスで所定の電圧へ昇圧することにより、略正弦波形で位相の異なる2相の交流電圧VA,VBを生成する。 The pulse signal generation circuit 104 generates pulse signals having different phases (A-phase pulse signal, A-phase inverted pulse signal, B-phase pulse signal, and B-phase inverted pulse) based on control signals (control amounts of phase difference, frequency, and pulse width). (see FIG. 4)) and outputs it to the booster circuit 105. The booster circuit 105 generates two-phase alternating current voltages VA and VB with substantially sinusoidal waveforms and different phases by boosting an input signal generated by switching a DC power supply using an input pulse signal to a predetermined voltage using a transformer. generate.

交流電圧VA,VBが圧電素子204に印加されると、振動体1に後述の振動が発生し、振動体1から受ける摩擦駆動力によって接触体2が所定の方向に移動する。接触体2の位置は位置センサ24によって検出され、検出信号が相対位置検出部113へ送られる。こうして、前述したように、時間毎の位置指令値に接触体2の実際の位置が追従するように、振動型アクチュエータ23の位置フィードバック制御が行われる。 When alternating current voltages VA and VB are applied to the piezoelectric element 204, vibrations, which will be described later, are generated in the vibrating body 1, and the contact body 2 moves in a predetermined direction due to the frictional driving force received from the vibrating body 1. The position of the contact body 2 is detected by the position sensor 24, and a detection signal is sent to the relative position detection section 113. In this way, as described above, position feedback control of the vibration type actuator 23 is performed so that the actual position of the contact body 2 follows the position command value every time.

図2は、振動型アクチュエータ23の概略構成と、振動体1に励起される振動モードを説明する図である。図2(a)は、振動型アクチュエータ23の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ23を構成する振動体1は、略矩形板状の弾性体203と、弾性体203の一方の面に接着剤等を用いて接合された略矩形板状の圧電素子204を有する。弾性体203の他方の面(圧電素子204が接合されている面の反対側の面)には、2か所に突起部202が設けられている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the vibration type actuator 23 and vibration modes excited in the vibrating body 1. FIG. 2(a) is a perspective view showing a schematic configuration of the vibration type actuator 23. FIG. The vibrating body 1 constituting the vibration type actuator 23 has a substantially rectangular plate-shaped elastic body 203 and a substantially rectangular plate-shaped piezoelectric element 204 bonded to one surface of the elastic body 203 using an adhesive or the like. Projections 202 are provided at two locations on the other surface of the elastic body 203 (the surface opposite to the surface to which the piezoelectric element 204 is bonded).

図2(b)は圧電素子204に設けられた電極パターンを示す図である。図2(c)は振動体1に励振される第1の振動モードを説明する図である。図2(d)は振動体1に励振される第2の振動モードを説明する図である。なお、振動体1において2つの突起部202を結ぶ方向をX方向、弾性体203の厚さ方向をZ方向、X方向及びZ方向と直交する方向をY方向と定義する。 FIG. 2(b) is a diagram showing an electrode pattern provided on the piezoelectric element 204. FIG. 2(c) is a diagram illustrating the first vibration mode excited in the vibrating body 1. FIG. 2(d) is a diagram illustrating the second vibration mode excited in the vibrating body 1. Note that the direction connecting the two protrusions 202 in the vibrating body 1 is defined as the X direction, the thickness direction of the elastic body 203 as the Z direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Z direction as the Y direction.

圧電素子204において弾性体203と接合している面の反対側の面には、長手方向(X方向)で略2等分された2つ電極領域が形成されており、各電極領域における圧電体の分極方向は同一方向(+)となっている。なお、圧電素子204において弾性体203と接合している面には、不図示であるが、略面全体に1つの電極(共通電極)が設けられている。 On the surface of the piezoelectric element 204 opposite to the surface joined to the elastic body 203, two electrode regions are formed which are approximately divided into two in the longitudinal direction (X direction), and the piezoelectric material in each electrode region is formed. The polarization directions of are in the same direction (+). Although not shown, one electrode (common electrode) is provided on substantially the entire surface of the piezoelectric element 204 that is connected to the elastic body 203 .

圧電素子204の図2(b)の2つの電極領域のうち、右側の電極領域には交流電圧VBが印加され、左側の電極領域には交流電圧VAが印加される。交流電圧VA,VBを第1の振動モードの共振周波数付近の周波数で、且つ、同位相とすると、圧電素子204が全体的にある瞬間には伸び、別の瞬間には縮む。その結果、振動体1には、図2(c)に示すような、X方向と略平行に振動体1に2つの節が現れる一次の面外曲げ振動モードの振動が発生する。また、交流電圧VA,VBを第2の振動モードの共振周波数付近の周波数で、且つ、位相を180°ずらすと、ある瞬間には、圧電素子204の一方の電極領域が縮むと同時に他方の電極領域が伸び、別の瞬間には逆の関係が生じる。その結果、振動体1には、図2(d)に示すような、Y方向と略平行に振動体115に3つの節が現れる二次の面外曲げ振動モードの振動が発生する。 Of the two electrode regions of the piezoelectric element 204 in FIG. 2(b), an AC voltage VB is applied to the right electrode region, and an AC voltage VA is applied to the left electrode region. When the AC voltages VA and VB have frequencies near the resonance frequency of the first vibration mode and are in the same phase, the piezoelectric element 204 as a whole expands at one moment and contracts at another moment. As a result, vibration in the first-order out-of-plane bending vibration mode occurs in the vibrating body 1, as shown in FIG. 2(c), in which two nodes appear in the vibrating body 1 substantially parallel to the X direction. Furthermore, when the AC voltages VA and VB have frequencies near the resonance frequency of the second vibration mode and the phases are shifted by 180 degrees, at a certain moment, one electrode area of the piezoelectric element 204 contracts and at the same time the other electrode area shrinks. The area stretches, and at other moments the opposite relationship occurs. As a result, vibration in the second-order out-of-plane bending vibration mode occurs in the vibrating body 1, as shown in FIG. 2(d), in which three nodes appear on the vibrating body 115 substantially parallel to the Y direction.

ここで、2か所の突起部202は、第1の振動モードでの振動の腹となる位置の近傍、且つ、第2の振動モードでの振動の節となる位置の近傍に配置されている。よって、第1の振動モードと第2の振動モードの振動位相差が±π/2近傍となるように同時に励振して重ね合わせることで、突起部202の先端は、第2の振動モードの振動の節を支点として振り子運動を行ってX方向に往復運動すると共に第1の振動モードの振動によってZ方向に往復運動する。これにより、突起部202の先端面にXZ面内の楕円運動を生じさせて、突起部202の先端面と接触している接触体2に摩擦駆動力を与えて、接触体2をX方向に駆動することができる。その際、交流電圧VA,VBの位相差等を変えることによって、接触体2の駆動速度を調整することができる。 Here, the two protrusions 202 are arranged near a position that becomes an antinode of vibration in the first vibration mode and near a position that becomes a node of vibration in the second vibration mode. . Therefore, by exciting the first vibration mode and the second vibration mode simultaneously so that the vibration phase difference of the second vibration mode is around ±π/2 and superimposing them, the tip of the protrusion 202 can vibrate in the second vibration mode. It performs a pendulum motion using the node as a fulcrum and reciprocates in the X direction, and also reciprocates in the Z direction due to the vibration of the first vibration mode. This causes the tip surface of the protrusion 202 to undergo elliptical movement in the XZ plane, applying frictional driving force to the contact body 2 that is in contact with the tip surface of the protrusion 202, and moves the contact body 2 in the X direction. Can be driven. At this time, the driving speed of the contact body 2 can be adjusted by changing the phase difference between the AC voltages VA and VB.

なお、ここでは、圧電素子204を2相の交流電圧VA,VBで駆動する構成を取り上げているが、制御装置100は、3相以上の交流電圧で駆動する振動型アクチュエータの駆動と制御にも適用することができる。 Note that although a configuration in which the piezoelectric element 204 is driven with two-phase AC voltages VA and VB is taken up here, the control device 100 can also be used to drive and control a vibration-type actuator that is driven with three-phase or more AC voltages. Can be applied.

次に、駆動回路120の構成について詳細に説明する。本発明はトランスの一次側電流と二次側電流が極小となる周波数に着目し、駆動回路120では振動型アクチュエータ23の駆動に用いる周波数領域に合わせて回路定数を設定する。つまり、昇圧回路105に流れる電流の周波数特性を調整することにより、昇圧回路105での消費電力を低減させる。 Next, the configuration of the drive circuit 120 will be explained in detail. The present invention focuses on the frequency at which the primary and secondary currents of the transformer are minimal, and in the drive circuit 120, circuit constants are set in accordance with the frequency range used for driving the vibration type actuator 23. That is, by adjusting the frequency characteristics of the current flowing through the booster circuit 105, the power consumption in the booster circuit 105 is reduced.

図3は駆動回路120の回路図である。なお、図3には交流電圧VAを生成する回路構成のみが示されており、交流電圧VBを生成する回路構成の図示を省略している。交流電圧VBを生成する回路構成は、交流電圧VAを生成する回路構成と同じであるため、重複する説明を省略する。 FIG. 3 is a circuit diagram of the drive circuit 120. Note that FIG. 3 only shows the circuit configuration that generates the AC voltage VA, and omits the illustration of the circuit configuration that generates the AC voltage VB. The circuit configuration that generates the AC voltage VB is the same as the circuit configuration that generates the AC voltage VA, so redundant explanation will be omitted.

駆動回路120は、大略的に、パルス信号発生回路104と昇圧回路105によって構成される。パルス信号発生回路104は、パルス信号を発生させる発振器と、発振器から出力されるパルス信号により直流電源をスイッチングするスイッチング回路(Hブリッジ回路)を有し、スイッチング回路から交流パルス信号Viが出力される。 The drive circuit 120 is roughly composed of a pulse signal generation circuit 104 and a booster circuit 105. The pulse signal generation circuit 104 includes an oscillator that generates a pulse signal, and a switching circuit (H bridge circuit) that switches the DC power supply using the pulse signal output from the oscillator, and an AC pulse signal Vi is output from the switching circuit. .

図4(a)はパルス信号発生回路104の発振器から出力されるパルス信号のタイミングチャートである。発振器は、制御部110から入力された位相差、周波数、パルス幅の情報を有する制御信号に基づいて、A相パルス信号(A+)と、A相パルス信号とは位相が180度ずれたA相反転パルス信号(A-)を出力する。スイッチング回路には直流電源を供給する不図示のDC-DCコンバータ回路等が接続されており、発振器が出力したパルス信号によってスイッチング素子がオン/オフすることで矩形波の交流電圧である交流パルス信号Viを生成し、昇圧回路105へ出力する。 FIG. 4A is a timing chart of the pulse signal output from the oscillator of the pulse signal generation circuit 104. The oscillator generates an A-phase pulse signal (A+), which is 180 degrees out of phase with the A-phase pulse signal, based on a control signal having information on a phase difference, frequency, and pulse width input from the control unit 110. Outputs an inverted pulse signal (A-). A DC-DC converter circuit (not shown) that supplies DC power is connected to the switching circuit, and when the switching element is turned on and off by the pulse signal output from the oscillator, an AC pulse signal that is a rectangular wave AC voltage is generated. Vi is generated and output to the booster circuit 105.

なお、パルス信号発生回路104は、所望の電圧振幅の交流パルス信号Viが得られるように、PWM(パルス幅変調)制御によってA相パルス信号及びA相反転パルス信号のパルス幅(パルス・デューティ)を調整する。パルス幅は、制御部110から入力される制御信号に基づいて設定される。また、本実施形態では、フルブリッジ駆動のスイッチング回路を用いているが、これに限らず、ハーフブリッジ駆動によるスイッチング回路等を用いてもよい。 Note that the pulse signal generation circuit 104 changes the pulse width (pulse duty) of the A-phase pulse signal and the A-phase inverted pulse signal by PWM (pulse width modulation) control so that an AC pulse signal Vi with a desired voltage amplitude is obtained. Adjust. The pulse width is set based on a control signal input from the control unit 110. Further, in this embodiment, a full-bridge drive switching circuit is used, but the present invention is not limited to this, and a half-bridge drive switching circuit or the like may be used.

パルス信号発生回路104で生成された交流パルス信号Viは、昇圧回路105へ入力される。昇圧回路105は、圧電素子204の静電容量106と共振回路を形成するコイル101とトランス102によって構成されており、交流パルス信号Viを所望の出力電圧Voに昇圧することにより、略正弦波形の交流電圧VAを生成する。なお、トランス102の極性はどちらでも構わない。 The AC pulse signal Vi generated by the pulse signal generation circuit 104 is input to the boost circuit 105. The booster circuit 105 is composed of a coil 101 and a transformer 102 that form a resonance circuit with the electrostatic capacitance 106 of the piezoelectric element 204, and boosts the AC pulse signal Vi to a desired output voltage Vo to generate a substantially sinusoidal waveform. Generates an alternating current voltage VA. Note that the transformer 102 may have either polarity.

なお、パルス信号発生回路104の発振器は、制御部110からの位相差、周波数、パルス幅の情報を有する制御信号に基づき、B相パルス信号(B+)と、位相がB相パルス信号とは180度ずれたB相反転パルス信号(B-)を出力する(図4(a)参照)。交流電圧VAを生成する方法と同じ方法で交流電圧VBが生成される。 Note that the oscillator of the pulse signal generation circuit 104 generates a B-phase pulse signal (B+) based on a control signal having information on phase difference, frequency, and pulse width from the control unit 110. A phase-shifted B-phase inverted pulse signal (B-) is output (see FIG. 4(a)). AC voltage VB is generated in the same way as AC voltage VA is generated.

図4(b)はA相パルス信号とB相パルス信号の位相差を説明するタイミングチャートである。ここでは、A相パルス信号とB相パルス信号は、デューティが共に50%であり、且つ、+90度の位相差を有する例が示されている。なお、時刻t0~t4の時間が振動型アクチュエータ23を駆動する周波数の1周期であり、A相パルス信号とB相パルス信号の立ち上がりが1/4周期分だけずれている。 FIG. 4(b) is a timing chart illustrating the phase difference between the A-phase pulse signal and the B-phase pulse signal. Here, an example is shown in which the A-phase pulse signal and the B-phase pulse signal both have a duty of 50% and a phase difference of +90 degrees. Note that the period from time t0 to t4 is one cycle of the frequency for driving the vibration type actuator 23, and the rises of the A-phase pulse signal and the B-phase pulse signal are shifted by 1/4 cycle.

圧電素子204の等価回路は、図3に示されるように、振動体1の機械的振動部分のRLC直列回路と、RLC直列回路に並列に接続された圧電素子204の静電容量Cd106とにより構成される。RLC直列回路は、等価コイルLm107、等価コンデンサCm108及び等価抵抗Rm109により構成される。振動体1の共振周波数fmは、等価コイルLm107と等価コンデンサCm108によって決まる。 As shown in FIG. 3, the equivalent circuit of the piezoelectric element 204 is composed of an RLC series circuit of the mechanically vibrating portion of the vibrating body 1 and a capacitance Cd106 of the piezoelectric element 204 connected in parallel to the RLC series circuit. be done. The RLC series circuit is composed of an equivalent coil Lm107, an equivalent capacitor Cm108, and an equivalent resistor Rm109. The resonant frequency fm of the vibrating body 1 is determined by the equivalent coil Lm107 and the equivalent capacitor Cm108.

等価抵抗Rm109は負荷等により変動するが、共振周波数fmには影響しない。昇圧回路105の電気的共振周波数feは、トランス102、コイル101及び圧電素子204によって調整することができる。電気的共振周波数feを調整することにより、出力する交流電圧VAの波形歪みを低減すると共に、駆動周波数域での電圧の安定化を図ることができる。本実施形態では、主にコイル101の定数(インダクタンス)を変更することにより電気的共振周波数feを調整する。 Although the equivalent resistance Rm109 varies depending on the load etc., it does not affect the resonance frequency fm. The electrical resonance frequency fe of the booster circuit 105 can be adjusted by the transformer 102, the coil 101, and the piezoelectric element 204. By adjusting the electrical resonance frequency fe, it is possible to reduce waveform distortion of the output AC voltage VA and to stabilize the voltage in the drive frequency range. In this embodiment, the electrical resonance frequency fe is adjusted mainly by changing the constant (inductance) of the coil 101.

昇圧用のトランス102は、磁気的に結合した一次側コイル102aと二次側コイル102bを有する。一次側コイル102aに電流が流れることで磁束が発生し、二次側コイル102bに誘導的に電流が流れて電圧が発生する。なお、トランス102では、二次側コイル102bの巻き数を一次側コイル102aに対して数倍~20倍程度とし、巻き数の比に応じて一次側の電圧振幅を増幅する。 The step-up transformer 102 has a primary coil 102a and a secondary coil 102b that are magnetically coupled. When a current flows through the primary coil 102a, magnetic flux is generated, and when a current flows inductively through the secondary coil 102b, a voltage is generated. In the transformer 102, the number of turns of the secondary coil 102b is set to be approximately several to 20 times that of the primary coil 102a, and the voltage amplitude on the primary side is amplified according to the ratio of the number of turns.

トランス102の一次側コイル102aに流れる電流は、パルス信号発生回路104の電源側から選択されたスイッチング素子を介してコイル101と一次側コイル102aを通じてGND側に流れる交流電流である。したがって、トランス102の一次側の消費電力は、スイッチング素子のオン抵抗と、コイル101及び一次側コイル102aの抵抗成分及び電流値によって変化する。トランス102での巻き数比の関係で、一般的に一次側電流は二次側電流より大きいため、消費電力も大きくなる傾向にある。一方、トランス102の二次側に流れる電流は、二次側コイル102bを通じて圧電素子204の静電容量106乃至機械的振動部分(RLC直列回路)を流れる交流電流である。 The current flowing through the primary coil 102a of the transformer 102 is an alternating current flowing from the power supply side of the pulse signal generating circuit 104 to the GND side through the coil 101 and the primary coil 102a via a switching element selected. Therefore, the power consumption on the primary side of the transformer 102 changes depending on the on-resistance of the switching element, the resistance components and current values of the coil 101 and the primary coil 102a. Because the primary current is generally larger than the secondary current due to the turn ratio in the transformer 102, power consumption also tends to increase. On the other hand, the current flowing to the secondary side of the transformer 102 is an alternating current flowing through the capacitance 106 of the piezoelectric element 204 and the mechanically vibrating portion (RLC series circuit) through the secondary coil 102b.

トランス102の一次側電流と二次側電流の周波数特性は、昇圧回路105に用いる電気素子の定数、静電容量、機械的振動部分の等価定数によって異なるが、各周波数特性を一致又は近接させることによって昇圧回路105の消費電力を低減させることができる。 The frequency characteristics of the primary current and secondary current of the transformer 102 vary depending on the constants of the electric elements used in the booster circuit 105, the capacitance, and the equivalent constants of the mechanical vibration parts, but it is important to make the frequency characteristics the same or close to each other. Accordingly, the power consumption of the booster circuit 105 can be reduced.

駆動回路120の周波数特性について図5を参照して説明する。図5(a)は振動型アクチュエータ23の駆動時における振動型アクチュエータ23の駆動速度(接触体2の移動速度)と駆動周波数との関係を示す図である。 The frequency characteristics of the drive circuit 120 will be explained with reference to FIG. 5. FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the driving speed of the vibration-type actuator 23 (moving speed of the contact body 2) and the driving frequency when the vibration-type actuator 23 is driven.

図5(a)に示すように、最大駆動速度が得られる共振周波数fmに対して、駆動周波数域は共振周波数fmよりも高周波数側の最小周波数fminから最大周波数fmaxまでの範囲内となる。駆動周波数域の最小周波数fminを共振周波数fmよりも高周波数側に設定するのは、駆動周波数が共振周波数fmを跨ぐことで振動型アクチュエータ23が制御不能になってしまうことを回避するためである。 As shown in FIG. 5A, with respect to the resonance frequency fm at which the maximum drive speed is obtained, the drive frequency range is from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax on the higher frequency side than the resonance frequency fm. The reason why the minimum frequency fmin in the drive frequency range is set to a higher frequency side than the resonance frequency fm is to avoid the vibration type actuator 23 from becoming uncontrollable due to the drive frequency straddling the resonance frequency fm. .

振動型アクチュエータ23を起動する際の起動周波数fdを最大周波数fmaxの近傍に設定した場合には応答性の低下が懸念され、一方、起動周波数fdを最小周波数fminの近傍に設定した場合には制御の不安定性が懸念される。そこで、起動周波数fdは、駆動周波数域内で安定した起動が可能であり、且つ、制御性能を考慮した周波数に設定される。 If the starting frequency fd when starting the vibration-type actuator 23 is set near the maximum frequency fmax, there is a concern that the response will decrease.On the other hand, if the starting frequency fd is set near the minimum frequency fmin, the control There are concerns about the instability of Therefore, the starting frequency fd is set to a frequency that allows stable starting within the drive frequency range and takes control performance into consideration.

また、起動周波数fdは、駆動回路120での消費電力を考慮して設定する必要がある。これは、起動周波数fdによって、起動時だけでなく、位相差又はパルス幅の制御による低速駆動時の消費電力を低減することが可能になるためである。本実施形態では、後述するように、トランス102の一次側電流が極小となる周波数(以下「極小周波数f1」と言う)と、トランス102の二次側電流が極小となる周波数(以下「反共振周波数fa」と言う)を回路定数の調整によって一致又は近接させる。これにより、駆動周波数域での駆動回路の消費電力を低減すると共に、反共振周波数faと極小周波数f1の間に起動周波数fdを設定して起動時や低速駆動時の消費電力を効果的に低減することが可能になる。なお、振動体1の共振周波数fmは下記式1により求めることができ、振動体1の機械的振動部分の等価コイルLm107と等価コンデンサCm108に依存する値であることがわかる。 Further, the starting frequency fd needs to be set in consideration of the power consumption in the drive circuit 120. This is because the starting frequency fd makes it possible to reduce power consumption not only during starting but also during low-speed driving by controlling the phase difference or pulse width. In this embodiment, as described later, the frequency at which the primary current of the transformer 102 is minimum (hereinafter referred to as "minimum frequency f1") and the frequency at which the secondary current of the transformer 102 is minimum (hereinafter referred to as "anti-resonance frequency f1"), (referred to as "frequency fa") are matched or made close to each other by adjusting circuit constants. This reduces the power consumption of the drive circuit in the drive frequency range, and also sets the starting frequency fd between the anti-resonance frequency fa and the minimum frequency f1, effectively reducing power consumption during startup and low-speed driving. It becomes possible to do so. Note that the resonant frequency fm of the vibrating body 1 can be determined by the following equation 1, and it can be seen that the value depends on the equivalent coil Lm107 and the equivalent capacitor Cm108 of the mechanical vibration part of the vibrating body 1.

Figure 0007379285000001
Figure 0007379285000001

図5(b)は昇圧回路105からの出力電圧Voと駆動周波数との関係を示す図である。コイル101、トランス102及び圧電素子204の静電容量によって電気的な共振回路が形成されており、その電気共振周波数feにおいて出力電圧Voの振幅(電圧値)はピークを示す。電気共振周波数feは最大周波数fmaxより高周波数側に設定することが一般的で有り、電気共振周波数feを適切に設定することにより、波形歪みの小さい交流電圧を安定して出力することができる。 FIG. 5(b) is a diagram showing the relationship between the output voltage Vo from the booster circuit 105 and the drive frequency. An electrical resonance circuit is formed by the capacitance of the coil 101, the transformer 102, and the piezoelectric element 204, and the amplitude (voltage value) of the output voltage Vo shows a peak at the electrical resonance frequency fe. The electrical resonance frequency fe is generally set to a higher frequency side than the maximum frequency fmax, and by appropriately setting the electrical resonance frequency fe, it is possible to stably output an alternating current voltage with small waveform distortion.

昇圧回路105の電気共振周波数feは、コイル101、トランス102、圧電素子204の各定数により決まり、下記式2により求めることができる。ここで、‘Le’はコイル101の、‘L1’はトランス102の一次側コイルの、‘L2’はトランス102の二次側コイルの各インダクタンスであり、‘M’ はトランス102の相互インダクタンスであり、下記式3により表される。‘Cd’は圧電素子204の静電容量である。 The electrical resonance frequency fe of the booster circuit 105 is determined by each constant of the coil 101, the transformer 102, and the piezoelectric element 204, and can be determined by the following equation 2. Here, 'Le' is the inductance of the coil 101, 'L1' is the inductance of the primary coil of the transformer 102, 'L2' is the inductance of the secondary coil of the transformer 102, and 'M' is the mutual inductance of the transformer 102. Yes, it is expressed by the following formula 3. 'Cd' is the capacitance of the piezoelectric element 204.

Figure 0007379285000002
Figure 0007379285000002

本実施形態では、昇圧回路105においてコイル101をトランス102の一次側に設けているが、これに限らず、二次側に設けてもよいし、また、トランス102に対して直列に接続しているが、並列に接続してもよい。更に、コンデンサをトランス102の一次側又は二次側に直列又は並列に接続してもよい。これは、昇圧回路105においてコイルやコンデンサは、主に電気共振周波数feの調整や出力電圧Voの安定化を目的として組み込まれるものだからである。コイルやコンデンサがなくとも所望の電気共振周波数feと安定した出力電圧Voが得られるのであれば、これらは必ずしも必要ではない。 In this embodiment, the coil 101 is provided on the primary side of the transformer 102 in the booster circuit 105, but the coil 101 is not limited to this, and may be provided on the secondary side, or may be connected in series with the transformer 102. However, they may be connected in parallel. Furthermore, a capacitor may be connected in series or in parallel to the primary or secondary side of the transformer 102. This is because the coil and capacitor are incorporated in the booster circuit 105 mainly for the purpose of adjusting the electrical resonance frequency fe and stabilizing the output voltage Vo. If the desired electrical resonance frequency fe and stable output voltage Vo can be obtained without a coil or capacitor, these are not necessarily necessary.

図5(c)は昇圧回路105のトランス102の一次側と二次側をそれぞれ流れる電流と駆動周波数との関係を示す図である。図5(c)に破線で示す二次側電流は、共振周波数fmと電気共振周波数feでピークを有する。共振周波数fmと電気共振周波数feの間において極小値を示す反共振周波数faは、下記式4により求めることができる。ここで、‘Cd’は圧電素子204の静電容量であり、‘Lm’及び‘Cm’はそれぞれ振動体1の機械的振動部分の等価コイル及び等価コンデンサである。 FIG. 5C is a diagram showing the relationship between the current flowing through the primary side and the secondary side of the transformer 102 of the booster circuit 105 and the drive frequency. The secondary current shown by the broken line in FIG. 5(c) has a peak at the resonance frequency fm and the electric resonance frequency fe. The anti-resonant frequency fa, which exhibits a minimum value between the resonant frequency fm and the electrical resonant frequency fe, can be determined by Equation 4 below. Here, 'Cd' is the capacitance of the piezoelectric element 204, and 'Lm' and 'Cm' are the equivalent coil and equivalent capacitor of the mechanically vibrating portion of the vibrating body 1, respectively.

Figure 0007379285000003
Figure 0007379285000003

図5(c)に実線で示す一次側電流も、二次側電流と同様に共振周波数fmと電気共振周波数feにピークを有しており、その間に極小周波数f1が存在する。極小周波数f1と反共振周波数faには‘fa≦f1’の関係が存在し、これらは回路定数の調整によって近付けたり遠ざけたりすることができる。極小周波数f1は、下記式5により求めることができる。ここで、‘L2’はトランス102の二次側コイルのインダクタンス、‘Cd’は圧電素子204の静電容量、‘Lm’及び‘Cm’はそれぞれ振動体1の機械的振動部分の等価コイル及び等価コンデンサである。 The primary current shown by the solid line in FIG. 5(c) also has a peak at the resonant frequency fm and the electrical resonant frequency fe, like the secondary current, and a minimum frequency f1 exists between them. The relationship 'fa≦f1' exists between the minimum frequency f1 and the anti-resonance frequency fa, and these can be made closer or farther apart by adjusting the circuit constants. The minimum frequency f1 can be determined using Equation 5 below. Here, 'L2' is the inductance of the secondary coil of the transformer 102, 'Cd' is the capacitance of the piezoelectric element 204, 'Lm' and 'Cm' are the equivalent coil and the mechanically vibrating part of the vibrator 1, respectively. It is an equivalent capacitor.

Figure 0007379285000004
Figure 0007379285000004

本実施形態では、トランス102の一次側電流での極小周波数f1と二次側電流での反共振周波数faとが下記式6の関係を満たすように昇圧回路105が設計される。極小周波数f1と反共振周波数faとの比である‘f1/fa’を1の近傍に設定すること、つまり、極小周波数f1と反共振周波数faを一致又は近接させることにより、駆動周波数域での昇圧回路105での消費電力を低減することができる。 In the present embodiment, the booster circuit 105 is designed such that the minimum frequency f1 of the primary current of the transformer 102 and the antiresonance frequency fa of the secondary current satisfy the relationship of Equation 6 below. By setting 'f1/fa', which is the ratio between the minimum frequency f1 and the anti-resonance frequency fa, near 1, that is, by making the minimum frequency f1 and the anti-resonance frequency fa coincide or close to each other, the Power consumption in booster circuit 105 can be reduced.

望ましくは、反共振周波数faと極小周波数f1の間に起動周波数fdを設ける。具体的には、下記式7に示されるように、起動周波数fdが反共振周波数fa以上、極小周波数f1以下で規定される境界値から1%(周波数で1kHz前後)の範囲に収まるようにする。これにより、振動型アクチュエータ23の起動時や低速駆動時の消費電力の低減効果を高めることができる。 Desirably, a starting frequency fd is provided between the anti-resonant frequency fa and the minimum frequency f1. Specifically, as shown in Equation 7 below, the starting frequency fd is made to fall within 1% (approximately 1 kHz in frequency) of the boundary value defined by the anti-resonance frequency fa or more and the minimum frequency f1 or less. . This can enhance the effect of reducing power consumption when the vibration actuator 23 is activated or driven at low speed.

また、反共振周波数faと極小周波数f1を共に下記式8で示されるように、振動型アクチュエータ23の駆動周波数域(最小周波数fmin以上、最大周波数fmax以下)に収まるように調整することが望ましい。これにより、最小周波数fmin及びその近傍での高速駆動域や最大周波数fmax及びその近傍での低速駆動域における駆動での消費電力を低減することができる。 Further, it is desirable that both the anti-resonance frequency fa and the minimum frequency f1 be adjusted so that they fall within the drive frequency range (minimum frequency fmin or more, maximum frequency fmax or less) of the vibration type actuator 23, as shown by the following equation 8. This makes it possible to reduce power consumption in driving in a high-speed drive range at and around the minimum frequency fmin and in a low-speed drive range at and around the maximum frequency fmax.

Figure 0007379285000005
Figure 0007379285000005

次に、昇圧回路105の具体的な設計例について説明する。図6(a)は実施例1に係る昇圧回路105Aの回路図である。なお、駆動回路120の全体的な構成の図示は省略する。昇圧回路105Aは、図3に示したトランス102及びコイル101に対応するコイル601及びトランス602を有する。 Next, a specific design example of the booster circuit 105 will be described. FIG. 6A is a circuit diagram of a booster circuit 105A according to the first embodiment. Note that illustration of the overall configuration of the drive circuit 120 is omitted. The booster circuit 105A includes a coil 601 and a transformer 602 that correspond to the transformer 102 and coil 101 shown in FIG.

交流パルス信号Viが昇圧回路105Aに入力され、トランス602によって昇圧された交流電圧Voが圧電素子204に印加される。昇圧回路105Aでのインダクタンスについて、コイル601は10μH、トランス602の一次側コイルは47μH、二次側コイルは12mHである。また、圧電素子204の静電容量Cdは0.54nFである。トランス602の巻線比は16倍、電源は3Vで、120Vpp前後の交流電圧Voが出力される。振動体1の機械的振動部分の等価コイルLmは50mH、等価コンデンサCmは65pFである。振動体1の共振周波数fmは88kHz、電気共振周波数feは142kHzである。 The AC pulse signal Vi is input to the boost circuit 105A, and the AC voltage Vo boosted by the transformer 602 is applied to the piezoelectric element 204. Regarding the inductance in the booster circuit 105A, the coil 601 has an inductance of 10 μH, the primary coil of the transformer 602 has an inductance of 47 μH, and the secondary coil has an inductance of 12 mH. Further, the capacitance Cd of the piezoelectric element 204 is 0.54 nF. The winding ratio of the transformer 602 is 16 times, the power supply is 3V, and an AC voltage Vo of about 120Vpp is output. The equivalent coil Lm of the mechanical vibration part of the vibrating body 1 is 50 mH, and the equivalent capacitor Cm is 65 pF. The resonant frequency fm of the vibrating body 1 is 88 kHz, and the electric resonant frequency fe is 142 kHz.

図6(b)は、昇圧回路105Aでの出力電圧Vo、トランス602の一次側電流及び二次側電流と駆動周波数との関係をシミュレーションした結果を示す図である。昇圧回路105Aを前述の回路定数に設定することにより、トランス602の一次側電流での極小周波数f1は97kHz、トランス602の二次側電流での反共振周波数faは93.5kHzであり、f1/fa=1.04、となって上記式6の関係を満たしている。このとき、反共振周波数fa(=93.5kHz)でのトランス602の一次側電流は0.23A、回路消費電力は71mW(後述する図7での電力比は約1.75)となる。なお、実施例1の昇圧回路105Aを有する制御装置100の場合、駆動周波数域は、最小周波数fminが89kHz、最大周波数fmaxが98kHzにそれぞれ設定される。また、起動周波数fdは92.6~98.0kHzの範囲で設定される。 FIG. 6(b) is a diagram showing the results of simulating the relationship between the output voltage Vo of the booster circuit 105A, the primary current and secondary current of the transformer 602, and the drive frequency. By setting the booster circuit 105A to the circuit constants described above, the minimum frequency f1 at the primary current of the transformer 602 is 97 kHz, the antiresonance frequency fa at the secondary current of the transformer 602 is 93.5 kHz, and f1/ fa=1.04, which satisfies the relationship of Equation 6 above. At this time, the primary current of the transformer 602 at the anti-resonant frequency fa (=93.5 kHz) is 0.23 A, and the circuit power consumption is 71 mW (the power ratio in FIG. 7 described later is about 1.75). In the case of the control device 100 having the booster circuit 105A of the first embodiment, the minimum frequency fmin is set to 89 kHz and the maximum frequency fmax is set to 98 kHz in the drive frequency range. Further, the starting frequency fd is set in the range of 92.6 to 98.0 kHz.

図7は、昇圧回路105Aの構成で極小周波数f1と反共振周波数faとの比(f1/fa)を変えた場合の電力比をシミュレーションした結果を示す図である。なお、図7には、後述する実施例2,3に係る各昇圧回路の構成での同様のシミュレーション結果と、後述する比較例1,2の特性を並記している。また、電力比は、最も消費電力が小さくなる条件である‘f1/fa=1.01’を基準として、f1/faの値を1.00~1.20の範囲で調整した場合の消費電力を相対的な比として算出している。そして、消費電力には、起動周波数fdを反共振周波数faに設定した場合のトランス602の一次側電流と二次側電流によって回路素子で消費する電力の合計値を用いている。 FIG. 7 is a diagram showing the results of simulating the power ratio when the ratio (f1/fa) between the minimum frequency f1 and the anti-resonant frequency fa is changed in the configuration of the booster circuit 105A. Note that FIG. 7 shows similar simulation results for the configuration of each booster circuit according to Examples 2 and 3, which will be described later, and characteristics of Comparative Examples 1 and 2, which will be described later. Also, the power ratio is the power consumption when the value of f1/fa is adjusted in the range of 1.00 to 1.20, based on 'f1/fa = 1.01', which is the condition for the lowest power consumption. is calculated as a relative ratio. The power consumption is the total value of the power consumed by the circuit elements due to the primary current and secondary current of the transformer 602 when the starting frequency fd is set to the anti-resonance frequency fa.

昇圧回路での消費電力を低減する効果が得られるのは、f1/faの値が上記式6の関係を満たす場合であるが、消費電力が最も小さくなる条件は、‘f1/fa=1.01’の関係が満たされる場合である。f1/faが1.01から1に近付くに従って、電力比は大きくなっている。これは、トランス602のコイルのインダクタンスが大きくなり、インダクタンスの増加に伴って抵抗成分による損失が増えるためである。実施例1に係る昇圧回路105Aでは、f1/fa=1.04、となっており、後述する比較例1,2に対して消費電力を低減することが可能となっている。 The effect of reducing the power consumption in the booster circuit can be obtained when the value of f1/fa satisfies the relationship of equation 6 above, but the condition for the lowest power consumption is 'f1/fa=1. This is a case where the relationship 01' is satisfied. As f1/fa approaches 1 from 1.01, the power ratio increases. This is because the inductance of the coil of the transformer 602 increases, and as the inductance increases, loss due to resistance components increases. In the booster circuit 105A according to Example 1, f1/fa=1.04, and it is possible to reduce power consumption compared to Comparative Examples 1 and 2, which will be described later.

図8(a)は比較例1に係る昇圧回路800Aの回路図である。交流パルス信号Viが昇圧回路800Aに入力され、トランス802によって昇圧された交流電圧Voが圧電素子204に印加される。昇圧回路800Aのインダクタンスについて、コイル801は12μH、トランス802の一次側コイルは30μHであり、二次側コイルは7.68mHである。また、圧電素子204の静電容量Cdは0.54nFである。トランス802の巻線比は16倍、電源は3Vで、120Vpp前後の交流電圧Voが出力される。振動体1の機械的振動部分の等価コイルLmは50mH、等価コンデンサCmは65pFである。振動体1の共振周波数fmは88kHz、電気共振周波数feは142kHzである。 FIG. 8A is a circuit diagram of a booster circuit 800A according to Comparative Example 1. The AC pulse signal Vi is input to the boost circuit 800A, and the AC voltage Vo boosted by the transformer 802 is applied to the piezoelectric element 204. Regarding the inductance of the booster circuit 800A, the coil 801 has an inductance of 12 μH, the primary coil of the transformer 802 has an inductance of 30 μH, and the secondary coil has an inductance of 7.68 mH. Further, the capacitance Cd of the piezoelectric element 204 is 0.54 nF. The transformer 802 has a winding ratio of 16 times, a power supply of 3V, and outputs an AC voltage Vo of about 120Vpp. The equivalent coil Lm of the mechanical vibration part of the vibrating body 1 is 50 mH, and the equivalent capacitor Cm is 65 pF. The resonant frequency fm of the vibrating body 1 is 88 kHz, and the electric resonant frequency fe is 142 kHz.

図8(b)は、昇圧回路800Aでの出力電圧Vo、トランス802の一次側電流及び二次側電流と駆動周波数との関係をシミュレーションした結果を示す図である。トランス802の一次側電流での極小周波数f1は101kHz、二次側電流での反共振周波数faは93.5kHzとなり、f1/fa=1.08、である。反共振周波数fa(=93.5kHz)でのトランス802の一次側電流は0.34Aで、回路消費電力は96mW(図7での電力比は約2.4)であり、上述の実施例1よりも大きい。つまり、反共振周波数faと極小周波数f1とが離れて上記式6の関係を満たさない場合には、消費電力が増加していることがわかる。 FIG. 8(b) is a diagram showing the results of simulating the relationship between the output voltage Vo in the booster circuit 800A, the primary current and secondary current of the transformer 802, and the drive frequency. The minimum frequency f1 of the primary current of the transformer 802 is 101 kHz, and the anti-resonance frequency fa of the secondary current is 93.5 kHz, and f1/fa=1.08. The primary current of the transformer 802 at the anti-resonant frequency fa (=93.5 kHz) is 0.34 A, and the circuit power consumption is 96 mW (the power ratio in FIG. 7 is approximately 2.4), which is the same as in Example 1 described above. larger than In other words, it can be seen that when the anti-resonance frequency fa and the minimum frequency f1 are far apart and do not satisfy the relationship of Equation 6 above, power consumption increases.

図9(a)は比較例1に係る昇圧回路800Bの回路図である。交流パルス信号Viが昇圧回路800Bに入力され、トランス812によって昇圧された交流電圧Voが圧電素子204に印加される。昇圧回路800Bのインダクタンスについて、コイル811は18μH、トランス812の一次側コイルは20μHであり、二次側コイルは5mHである。圧電素子204の静電容量Cdは0.54nFである。トランス812の巻線比は16倍、電源は3Vで、120Vpp前後の交流電圧Voが出力される。また、振動体1の機械的振動部分の等価コイルLmは50mH、等価コンデンサCmは65pFである。振動体1の共振周波数fmは88kHz、電気共振周波数feは142kHzである。 FIG. 9A is a circuit diagram of a booster circuit 800B according to Comparative Example 1. The AC pulse signal Vi is input to the boost circuit 800B, and the AC voltage Vo boosted by the transformer 812 is applied to the piezoelectric element 204. Regarding the inductance of the booster circuit 800B, the coil 811 has an inductance of 18 μH, the primary coil of the transformer 812 has an inductance of 20 μH, and the secondary coil has an inductance of 5 mH. The capacitance Cd of the piezoelectric element 204 is 0.54 nF. The winding ratio of the transformer 812 is 16 times, the power supply is 3V, and an AC voltage Vo of about 120Vpp is output. Further, the equivalent coil Lm of the mechanical vibration portion of the vibrating body 1 is 50 mH, and the equivalent capacitor Cm is 65 pF. The resonant frequency fm of the vibrating body 1 is 88 kHz, and the electric resonant frequency fe is 142 kHz.

図9(b)は、昇圧回路800Bでの出力電圧Vo、トランス812の一次側電流及び二次側電流と駆動周波数との関係をシミュレーションした結果を示す図である。トランス812の一次側電流での極小周波数f1は110kHz、二次側電流での反共振周波数faは93.5kHzとなり、f1/fa=1.18、である。反共振周波数fa(=93.5kHz)でのトランス812の一次側電流は0.44Aで回路消費電力は108mW(図7での電力比は約2.7)であり、よって、上述の実施例1よりも大きい。このように、比較例2でも、反共振周波数faと極小周波数f1とが離れて上記式6の関係を満たさない場合に、消費電力が増加している。 FIG. 9B is a diagram showing the results of simulating the relationship between the output voltage Vo in the booster circuit 800B, the primary current and secondary current of the transformer 812, and the drive frequency. The minimum frequency f1 of the primary current of the transformer 812 is 110 kHz, and the anti-resonance frequency fa of the secondary current is 93.5 kHz, and f1/fa=1.18. The primary current of the transformer 812 at the anti-resonant frequency fa (=93.5kHz) is 0.44A, and the circuit power consumption is 108mW (the power ratio in FIG. 7 is about 2.7). greater than 1. As described above, in Comparative Example 2 as well, power consumption increases when the anti-resonance frequency fa and the minimum frequency f1 are far apart and do not satisfy the relationship of Equation 6 above.

図10(a)は、実施例1(昇圧回路105A)と比較例1(昇圧回路800A)それぞれを有する制御装置で振動型アクチュエータ23を駆動した際の駆動速度と回路消費電力を測定した結果を示す図である。振動型アクチュエータ23の概略構成は図2を参照して説明した通りである。また、制御装置100の構成は図1及び図3を参照して説明した通りであり、昇圧回路105A,800Aの構成はそれぞれ図6及び図8を参照して説明した通りである。 FIG. 10(a) shows the results of measuring the drive speed and circuit power consumption when the vibration actuator 23 is driven by a control device having each of Example 1 (boost circuit 105A) and Comparative Example 1 (boost circuit 800A). FIG. The general configuration of the vibration type actuator 23 is as described with reference to FIG. 2. Further, the configuration of the control device 100 is as described with reference to FIGS. 1 and 3, and the configurations of the booster circuits 105A and 800A are as described with reference to FIGS. 6 and 8, respectively.

極小周波数f1と反共振周波数faの比(f1/fa)は、実施例1が1.04、比較例1が1.08である。図7の昇圧回路105Aと図8の昇圧回路800Aは、回路定数が異なる点以外では共通しており、よって同じ回路構成であっても実施例1では比較例1に対して消費電力が小さくなっていることがわかる。なお、振動型アクチュエータ23を高速駆動する場合には、実施例1と比較例1とで消費電力が同等となっている。これは、駆動周波数が振動体1の共振周波数fmに近付くに従って、振動体1で消費する電力が支配的になり、共振回路で消費する電力の割合が小さくなるためである。図10(b)については後述する。 The ratio (f1/fa) between the minimum frequency f1 and the anti-resonance frequency fa is 1.04 in Example 1 and 1.08 in Comparative Example 1. The booster circuit 105A in FIG. 7 and the booster circuit 800A in FIG. 8 are common except for different circuit constants. Therefore, even though they have the same circuit configuration, the power consumption in Example 1 is lower than that in Comparative Example 1. It can be seen that Note that when the vibration type actuator 23 is driven at high speed, the power consumption is the same in Example 1 and Comparative Example 1. This is because as the driving frequency approaches the resonant frequency fm of the vibrating body 1, the power consumed by the vibrating body 1 becomes dominant, and the proportion of the power consumed by the resonant circuit becomes smaller. FIG. 10(b) will be described later.

以上の説明の通り、昇圧回路をトランスの一次側電流での極小周波数f1と二次側電流での反共振周波数faを上記式6の関係が満たされる構成とすることにより、昇圧回路の消費電力を低減することができる。 As explained above, by configuring the booster circuit so that the minimum frequency f1 in the primary current of the transformer and the anti-resonance frequency fa in the secondary current satisfy the relationship of Equation 6 above, the power consumption of the booster circuit is reduced. can be reduced.

<第2実施形態>
第1実施形態では、1個の振動体1で1個の接触体2を駆動する振動型アクチュエータ23の駆動に適した昇圧回路105(105A)を有する駆動回路120について説明した。これに対して、第2実施形態では、複数の振動体で1個の接触体を駆動する振動型アクチュエータの駆動に適した昇圧回路を有する駆動回路について説明する。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the drive circuit 120 including the booster circuit 105 (105A) suitable for driving the vibration actuator 23 in which one vibrating body 1 drives one contact body 2 has been described. On the other hand, in the second embodiment, a drive circuit including a booster circuit suitable for driving a vibration type actuator that drives one contact body using a plurality of vibrating bodies will be described.

図11(a)は第2実施形態(実施例2)に係る昇圧回路105Bの回路図である。なお、昇圧回路105B以外の制御装置の構成は、第1実施形態で説明した制御装置100に準ずるため、図示と説明を省略する。昇圧回路105Bは、図3に示されるトランス102及びコイル101に対応するコイル611及びトランス612を有する。交流パルス信号Viが昇圧回路105Bに入力され、トランス612によって昇圧された交流電圧Voが並列に接続された3個の圧電素子613に印加される。ここでは、便宜的に、並列に接続された3個の圧電素子613を「圧電素子615」と称呼する。また、3個の圧電素子613は実質的に等価であるとする。 FIG. 11A is a circuit diagram of a booster circuit 105B according to the second embodiment (Example 2). Note that the configuration of the control device other than the booster circuit 105B is similar to the control device 100 described in the first embodiment, and therefore illustration and description thereof will be omitted. The booster circuit 105B includes a coil 611 and a transformer 612 that correspond to the transformer 102 and coil 101 shown in FIG. The AC pulse signal Vi is input to the boost circuit 105B, and the AC voltage Vo boosted by the transformer 612 is applied to the three piezoelectric elements 613 connected in parallel. Here, for convenience, the three piezoelectric elements 613 connected in parallel are referred to as "piezoelectric elements 615." Further, it is assumed that the three piezoelectric elements 613 are substantially equivalent.

昇圧回路105Bのインダクタンスについて、コイル611は10μH、トランス612の一次側コイルは89μHであり、二次側コイルは8mHである。また、圧電素子615の静電容量Cd(3個の圧電素子613の合成容量)は1.38nFである。トランス612の巻線比は9.5倍、電源は9Vで、150Vpp前後の交流電圧Voが出力される。また、それぞれに圧電素子613を有する3個の振動体を1個の振動体とみなした場合の振動体の機械的振動部分の等価コイルLmは46mH、等価コンデンサCmは65pFである。振動体の共振周波数fmは92kHz、電気共振周波数feは132kHzである。 Regarding the inductance of the booster circuit 105B, the coil 611 has an inductance of 10 μH, the primary coil of the transformer 612 has an inductance of 89 μH, and the secondary coil has an inductance of 8 mH. Further, the capacitance Cd of the piezoelectric element 615 (combined capacitance of the three piezoelectric elements 613) is 1.38 nF. The winding ratio of the transformer 612 is 9.5 times, the power supply is 9V, and an AC voltage Vo of about 150Vpp is output. Further, when three vibrators each having a piezoelectric element 613 are considered as one vibrator, the equivalent coil Lm of the mechanically vibrating portion of the vibrator is 46 mH, and the equivalent capacitor Cm is 65 pF. The resonant frequency fm of the vibrating body is 92 kHz, and the electric resonant frequency fe is 132 kHz.

図11(b)は、昇圧回路105Bでの出力電圧Vo、トランス612の一次側電流及び二次側電流と駆動周波数との関係をシミュレーションした結果を示す図である。トランス612の一次側電流の極小周波数f1は95kHz、二次側電流の反共振周波数faは94.2kHzとなり、f1/fa=1.01、となって上記式6の関係を満たしている。そして、反共振周波数fa(=94.2kHz)でのトランス612の一次側電流は0.4A、回路消費電力は222mWとなる。昇圧回路105Bでのf1/faの値と電力比との関係は図7に示す通りである。 FIG. 11B is a diagram showing the results of simulating the relationship between the output voltage Vo of the booster circuit 105B, the primary current and secondary current of the transformer 612, and the drive frequency. The minimum frequency f1 of the primary current of the transformer 612 is 95 kHz, and the anti-resonance frequency fa of the secondary current is 94.2 kHz, f1/fa=1.01, which satisfies the relationship of Equation 6 above. The primary current of the transformer 612 at the anti-resonant frequency fa (=94.2 kHz) is 0.4 A, and the circuit power consumption is 222 mW. The relationship between the value of f1/fa and the power ratio in the booster circuit 105B is as shown in FIG.

なお、実施例2の昇圧回路105Bを有する制御装置では、駆動周波数域は、最小周波数fminが93kHz、最大周波数fmaxが98kHzにそれぞれ設定される。また、起動周波数fdは93.3~95.9kHzの範囲で設定される。 Note that in the control device having the booster circuit 105B of the second embodiment, the minimum frequency fmin is set to 93 kHz and the maximum frequency fmax is set to 98 kHz in the drive frequency range. Further, the starting frequency fd is set in the range of 93.3 to 95.9 kHz.

第2実施形態でも、昇圧回路をトランスの一次側電流での極小周波数f1と二次側電流での反共振周波数faを上記式6の関係が満たされる構成とすることにより、昇圧回路の消費電力を低減することができる。 In the second embodiment as well, the power consumption of the booster circuit is made such that the minimum frequency f1 in the primary current of the transformer and the anti-resonance frequency fa in the secondary current satisfy the relationship of Equation 6 above. can be reduced.

<第3実施形態>
図12(a)は第3実施形態(実施例3)に係る昇圧回路105Cの回路図である。なお、昇圧回路105C以外の制御装置の構成は、第1実施形態で説明した制御装置100に準ずるため、図示と説明を省略する。昇圧回路105Cは、図3に示されるトランス102及びコイル101に対応するコイル621及びトランス622を有する。また、昇圧回路105Cは、トランス622の一次側にコイル621と並列接続された第1のコンデンサ623と、トランス622の二次側に圧電素子625と並列接続された第2のコンデンサ624を有する。交流パルス信号Viが昇圧回路105Cに入力され、トランス622によって昇圧された交流電圧Voが圧電素子625に印加される。
<Third embodiment>
FIG. 12A is a circuit diagram of a booster circuit 105C according to the third embodiment (Example 3). Note that the configuration of the control device other than the booster circuit 105C is similar to the control device 100 described in the first embodiment, so illustration and description thereof will be omitted. The booster circuit 105C includes a coil 621 and a transformer 622 that correspond to the transformer 102 and coil 101 shown in FIG. Further, the booster circuit 105C includes a first capacitor 623 connected in parallel to the coil 621 on the primary side of the transformer 622, and a second capacitor 624 connected in parallel to the piezoelectric element 625 on the secondary side of the transformer 622. The AC pulse signal Vi is input to the boost circuit 105C, and the AC voltage Vo boosted by the transformer 622 is applied to the piezoelectric element 625.

昇圧回路105Cのインダクタンスについて、コイル621は25μH、トランス622の一次側コイルは50μHで二次側コイルは4.5mHである。また、圧電素子625の静電容量Cdは3.5nFであり、第2のコンデンサ624の静電容量は3nFである。第2のコンデンサ624の定数によって極小周波数f1と反共振周波数faを個別に変更することができるが、本実施形態では主に極小周波数f1を調整する目的で使用している。第1のコンデンサ623は主に電圧変動を抑制する目的で設けられており、その静電容量は1μFである。トランス622の巻線比は12倍、電源は10Vで、150Vpp前後の交流電圧Voが出力される。また、圧電素子625を有する振動体の機械的振動部分の等価コイルLmは0.1Hであり、等価コンデンサCmは281pFである。圧電素子625を備える振動体の共振周波数fmは30kHzであり、電気共振周波数feは50kHzである。 Regarding the inductance of the booster circuit 105C, the coil 621 has an inductance of 25 μH, the primary coil of the transformer 622 has an inductance of 50 μH, and the secondary coil has an inductance of 4.5 mH. Further, the capacitance Cd of the piezoelectric element 625 is 3.5 nF, and the capacitance of the second capacitor 624 is 3 nF. Although the minimum frequency f1 and the anti-resonance frequency fa can be changed individually depending on the constant of the second capacitor 624, in this embodiment, it is used mainly for the purpose of adjusting the minimum frequency f1. The first capacitor 623 is provided mainly for the purpose of suppressing voltage fluctuations, and has a capacitance of 1 μF. The winding ratio of the transformer 622 is 12 times, the power supply is 10V, and an AC voltage Vo of about 150Vpp is output. Further, the equivalent coil Lm of the mechanical vibration portion of the vibrating body having the piezoelectric element 625 is 0.1H, and the equivalent capacitor Cm is 281 pF. The resonant frequency fm of the vibrating body including the piezoelectric element 625 is 30 kHz, and the electric resonant frequency fe is 50 kHz.

図12(b)は、昇圧回路105Cでの出力電圧Vo、トランス622の一次側電流及び二次側電流と駆動周波数との関係をシミュレーションした結果を示す図である。トランス622の一次側電流での極小周波数f1は33.0kHz、二次側電流での反共振周波数faは30.7kHzとなり、f1/fa=1.07、となって上記式6の関係を満たしている。そして、反共振周波数fa(=33.0kHz)でのトランス622の一次側電流は1.8A、回路消費電力は554mWとなる。昇圧回路105Cでのf1/faの値と電力比との関係は、図7に並記されている通りである。 FIG. 12(b) is a diagram showing the results of simulating the relationship between the output voltage Vo of the booster circuit 105C, the primary current and secondary current of the transformer 622, and the drive frequency. The minimum frequency f1 of the primary current of the transformer 622 is 33.0 kHz, and the anti-resonance frequency fa of the secondary current is 30.7 kHz, f1/fa=1.07, which satisfies the relationship in equation 6 above. ing. The primary current of the transformer 622 at the anti-resonant frequency fa (=33.0 kHz) is 1.8 A, and the circuit power consumption is 554 mW. The relationship between the value of f1/fa and the power ratio in the booster circuit 105C is as shown in FIG.

なお、実施例3の昇圧回路105Cを有する制御装置では、駆動周波数域は、最小周波数fminが31kHz、最大周波数fmaxが35kHzにそれぞれ設定される。また、起動周波数fdは30.4~33.3kHzの範囲で設定される。 Note that in the control device having the booster circuit 105C of the third embodiment, the minimum frequency fmin is set to 31 kHz and the maximum frequency fmax is set to 35 kHz in the drive frequency range. Further, the starting frequency fd is set in the range of 30.4 to 33.3 kHz.

図10(b)は実施例3と比較例3の各共振回路を有する制御装置で振動型アクチュエータを駆動した際の接触体の駆動速度と回路消費電力を測定した結果を示す図である。なお、回路消費電力の測定に用いた実機として、図15を参照して後述する進行波型の振動型アクチュエータ23Bを用いている。実施例3では前述の通り、f1/fa=1.07である。また、比較例3は、図12(a)の回路構成において、f1/faを1.66としたものである。 FIG. 10(b) is a diagram showing the results of measuring the driving speed of the contact body and the circuit power consumption when the vibration type actuator was driven by the control device having each of the resonance circuits of Example 3 and Comparative Example 3. Note that a traveling wave vibration type actuator 23B, which will be described later with reference to FIG. 15, was used as the actual device used to measure the circuit power consumption. In Example 3, as described above, f1/fa=1.07. Further, in Comparative Example 3, f1/fa was set to 1.66 in the circuit configuration of FIG. 12(a).

図10(b)に示されるように、実施例3では比較例3と比較して、全速度領域で回路消費電力が大幅に小さくなっていることがわかる。実施例3と比較例3のf1/faの値の差は、前述の実施例1,2と比較例1,2のf1/faの値の差よりも大きい。つまりf1/faが上記式6に規定される範囲から大きく離れた構成に対して、上記式6の条件を満たす構成とすることで、消費電力の低減効果を顕著に得ることができる。 As shown in FIG. 10(b), it can be seen that the circuit power consumption in Example 3 is significantly smaller in the entire speed range than in Comparative Example 3. The difference in f1/fa values between Example 3 and Comparative Example 3 is larger than the difference in f1/fa values between Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 described above. In other words, for a configuration in which f1/fa is far from the range defined by Expression 6 above, by adopting a configuration that satisfies the condition of Expression 6 above, it is possible to significantly reduce power consumption.

第3実施形態でも、昇圧回路をトランスの一次側電流での極小周波数f1と二次側電流での反共振周波数faを上記式6の関係が満たされる構成とすることにより、昇圧回路の消費電力を低減することができる。 In the third embodiment as well, the power consumption of the booster circuit is made such that the minimum frequency f1 in the primary current of the transformer and the anti-resonance frequency fa in the secondary current satisfy the relationship of Equation 6 above. can be reduced.

<第4実施形態>
第4実施形態では、第1実施形態として説明した振動型駆動装置20を撮像装置(光学機器)のレンズ駆動機構に適用した構成について説明する。図13は、撮像装置が備えるレンズ鏡筒のレンズ駆動機構900の概略構造を示す斜視図である。なお、制御装置100の図示は省略する。レンズ駆動機構900は、レンズホルダ902、レンズホルダ902を駆動する振動体901、加圧磁石905、第1のガイドバー903、第2のガイドバー904及び不図示の基体を備える。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, a configuration will be described in which the vibration type drive device 20 described in the first embodiment is applied to a lens drive mechanism of an imaging device (optical device). FIG. 13 is a perspective view showing a schematic structure of a lens drive mechanism 900 of a lens barrel included in an imaging device. Note that illustration of the control device 100 is omitted. The lens drive mechanism 900 includes a lens holder 902, a vibrating body 901 that drives the lens holder 902, a pressure magnet 905, a first guide bar 903, a second guide bar 904, and a base (not shown).

レンズホルダ902は、図2を参照して説明した接触体2に対応する部品である。レンズホルダ902は、円筒状の本体部902aと、振動体901及び加圧磁石905を保持する保持部902bと、第1のガイドバー903と嵌合することによって第1のガイド部を形成する第1のガイド部902cと、脱落防止部902dを有する。本体部902aには、レンズ907が保持されている。第1のガイドバー903と第2のガイドバー904は互いに平行に配置されており、第1のガイドバー903と第2のガイドバー904のそれぞれの両端は、不図示の基体に固定されている。なお、レンズ907(光学素子)は、ここでは、オートフォーカス動作を行うためのレンズ(フォーカスレンズ)であるとする。 The lens holder 902 is a component corresponding to the contact body 2 described with reference to FIG. The lens holder 902 includes a cylindrical main body part 902a, a holding part 902b that holds the vibrating body 901 and the pressure magnet 905, and a first guide bar 903 that forms a first guide part by fitting with the first guide bar 903. 1 guide portion 902c and a fall prevention portion 902d. A lens 907 is held in the main body portion 902a. The first guide bar 903 and the second guide bar 904 are arranged parallel to each other, and both ends of each of the first guide bar 903 and the second guide bar 904 are fixed to a base (not shown). . Note that the lens 907 (optical element) is assumed here to be a lens (focus lens) for performing an autofocus operation.

加圧手段を構成する加圧磁石905は、永久磁石と、その永久磁石の両端に配置される2つのヨークから構成される。加圧磁石905と第2のガイドバー904との間に磁気回路が形成され、これら部材間に吸引力が発生する。これにより、振動体901に設けられた2カ所の突起部の先端が所定の力で第2のガイドバー904に押し当てられた状態で保持され、第2のガイド部が形成される。 The pressure magnet 905 constituting the pressure means is composed of a permanent magnet and two yokes arranged at both ends of the permanent magnet. A magnetic circuit is formed between the pressure magnet 905 and the second guide bar 904, and an attractive force is generated between these members. As a result, the tips of the two projections provided on the vibrating body 901 are held pressed against the second guide bar 904 with a predetermined force, forming a second guide portion.

加圧磁石905と第2のガイドバー904との間には一定の隙間が設けられている。そのため、第2のガイド部が外力を受ける等すると、振動体901の突起部と第2のガイドバー904とが引き離される状態が生じるおそれがある。しかし、その際にはレンズホルダ902に設けられた脱落防止部902dが第2のガイドバー904に当接し、レンズホルダ902の保持部902bが本来の位置に戻ることで、振動体901の突起部が第2のガイドバー904に当接した状態に戻るよう構成されている。 A certain gap is provided between the pressure magnet 905 and the second guide bar 904. Therefore, if the second guide section receives an external force, there is a possibility that the protrusion of the vibrating body 901 and the second guide bar 904 may become separated. However, in this case, the falling-off prevention part 902d provided on the lens holder 902 comes into contact with the second guide bar 904, and the holding part 902b of the lens holder 902 returns to its original position, so that the protrusion of the vibrating body 901 is configured so that it returns to a state in which it is in contact with the second guide bar 904.

振動体901は、第1実施形態で説明した振動体1と同等の構造を有しており、その構成についての詳細な説明は省略する。振動体901の圧電素子に2相の交流電圧を印加することによって2カ所の突起部に楕円振動を発生させ、振動体901と第2のガイドバー904との間に摩擦駆動力を発生させる。このとき、第1のガイドバー903と第2のガイドバー904は固定されているため、発生した摩擦駆動力によって、レンズホルダ902を第1のガイドバー903と第2のガイドバー904の長さ方向に沿って移動させることができる。こうして、レンズ907の位置調整によるオートフォーカス動作を行うことができる。 The vibrating body 901 has the same structure as the vibrating body 1 described in the first embodiment, and a detailed explanation of the configuration will be omitted. By applying a two-phase AC voltage to the piezoelectric element of the vibrating body 901, elliptical vibration is generated in the two protrusions, and a frictional driving force is generated between the vibrating body 901 and the second guide bar 904. At this time, since the first guide bar 903 and the second guide bar 904 are fixed, the generated frictional driving force moves the lens holder 902 to the length of the first guide bar 903 and the second guide bar 904. It can be moved along the direction. In this way, an autofocus operation can be performed by adjusting the position of the lens 907.

なお、レンズ駆動機構900では、加圧機構として磁力(加圧磁石905)を用いたが、これに限られず、ばねによる付勢力を用いてもよい。また、レンズ駆動機構900は、リニア型の振動型駆動装置として構成されているが、これに限られず、図14や図15を参照して後述する回転型の振動型アクチュエータ23A,23Bを用いてレンズ駆動機構を構成することもできる。即ち、接触体の回転力を用いてレンズを保持した環状部材を回転させ、このとき、カムピンとカム溝との係合等の手法を用いて、環状部材の回転量を光軸方向での直線移動量に変換する。これにより、レンズを光軸方向で移動させることができる。 Note that in the lens drive mechanism 900, a magnetic force (pressure magnet 905) is used as a pressure mechanism, but the present invention is not limited to this, and a biasing force from a spring may also be used. Further, the lens drive mechanism 900 is configured as a linear vibration type drive device, but is not limited to this, and may be configured using rotary vibration type actuators 23A and 23B, which will be described later with reference to FIGS. 14 and 15. A lens drive mechanism can also be configured. That is, the rotational force of the contact body is used to rotate the annular member holding the lens, and at this time, the amount of rotation of the annular member is adjusted to a straight line in the optical axis direction using a technique such as engagement of a cam pin and a cam groove. Convert to movement amount. Thereby, the lens can be moved in the optical axis direction.

振動型駆動装置は、撮像装置でのフォーカスレンズ(光学素子)の駆動に好適であるが、これに限られず、ズームレンズ(光学素子)についても、同様の構成による駆動が可能である。また、振動型駆動装置は、手ぶれ補正を行うためにレンズ(光学素子)又は撮像素子(光学素子)を駆動する機構にも用いることができる。 The vibration type drive device is suitable for driving a focus lens (optical element) in an imaging device, but is not limited to this, and a similar configuration can also be used to drive a zoom lens (optical element). Further, the vibration type drive device can also be used as a mechanism for driving a lens (optical element) or an image sensor (optical element) to perform camera shake correction.

<第5実施形態>
第5実施形態では、図2を参照して説明した振動体1を複数用いて接触体を回転駆動する振動型アクチュエータについて説明する。図14は第5実施形態での振動型アクチュエータ23Aの構成を説明する図であり、上側に平面図を示すと共に下側に側面図を示している。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, a vibration type actuator that rotationally drives a contact body using a plurality of vibrating bodies 1 described with reference to FIG. 2 will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of a vibration type actuator 23A in the fifth embodiment, with a plan view shown on the upper side and a side view shown on the lower side.

振動型アクチュエータ23Aは、振動体1A,1B,1Cと接触体2Aを有する。振動体1A,1B,1Cは、図2を参照して説明した振動体1と同等であり、よって、これらの構成の詳細については説明を省略する。接触体2Aは、円板形状を有する。振動体1A,1B,1Cは、それぞれの2か所の突起部202(図14では符号の記載を省略)を結ぶ線が接触体2Aの回転中心を中心とする円の接線となるように、円環状のベース板43の一方の平面に周方向に等間隔で保持されている。振動体1A,1B,1Cのそれぞれの突起部202は接触体2Aの一方の面と接触しており、接触体2Aの中心には回転軸47が同軸に固定されている。回転軸47には円板状のスケール部48が同軸に固定されており、スケール部48は接触体2Aと同じ角速度で回転する。スケール部48と対向するように位置センサ46が配置されている。位置センサ46がスケール部48のスケール(不図示)を読み取った結果に基づいて、接触体2Aの回転角度(回転位置)或いは回転速度を検出することができ、検出結果に基づいてフィードバック制御が行われる。 The vibration type actuator 23A includes vibrating bodies 1A, 1B, and 1C and a contact body 2A. The vibrating bodies 1A, 1B, and 1C are equivalent to the vibrating body 1 described with reference to FIG. 2, and therefore, detailed description of their configurations will be omitted. The contact body 2A has a disc shape. The vibrating bodies 1A, 1B, and 1C are arranged so that the line connecting the respective two protrusions 202 (numerals are omitted in FIG. 14) is a tangent to a circle centered on the rotation center of the contact body 2A. They are held on one plane of an annular base plate 43 at equal intervals in the circumferential direction. The protrusions 202 of each of the vibrating bodies 1A, 1B, and 1C are in contact with one surface of the contact body 2A, and a rotating shaft 47 is coaxially fixed to the center of the contact body 2A. A disk-shaped scale portion 48 is coaxially fixed to the rotating shaft 47, and the scale portion 48 rotates at the same angular velocity as the contact body 2A. A position sensor 46 is arranged to face the scale section 48. Based on the result of the position sensor 46 reading the scale (not shown) of the scale section 48, the rotation angle (rotation position) or rotation speed of the contact body 2A can be detected, and feedback control is performed based on the detection result. be exposed.

振動型アクチュエータ23Aの駆動には、図11を参照して説明した昇圧回路105Bを有する駆動回路を備える制御装置が用いられる。昇圧回路105Bから出力される出力電圧Voは、2相の交流電圧としてフレキシブルケーブル49を通じて並列接続された振動体1A,1B,1Cのそれぞれの圧電素子204に供給され、振動体1A,1B,1Cは同時に駆動される。 A control device including a drive circuit including the booster circuit 105B described with reference to FIG. 11 is used to drive the vibration actuator 23A. The output voltage Vo output from the booster circuit 105B is supplied as a two-phase alternating voltage to the piezoelectric elements 204 of the vibrating bodies 1A, 1B, and 1C connected in parallel through the flexible cable 49. are driven simultaneously.

例えば、振動体1A,1B,1Cに図14に矢印M1,M2,M3でそれぞれ示す方向に摩擦駆動力を発生させることにより、接触体2Aを図14の上段に示した状態で時計まわり方向に回転させることができる。このとき、3個の振動体1A,1B,1Cを用いることで、各振動体が発生するトルクを合わせた大きなトルクを得ることができる。なお、周知の通り、2相の交流電圧の位相を調整することによって、回転速度と回転方向を調整することができる。 For example, by generating frictional driving force in the vibrating bodies 1A, 1B, and 1C in the directions shown by arrows M1, M2, and M3 in FIG. 14, the contact body 2A can be moved clockwise in the state shown in the upper row of FIG. It can be rotated. At this time, by using the three vibrating bodies 1A, 1B, and 1C, it is possible to obtain a large torque that is the sum of the torques generated by each vibrating body. Note that, as is well known, the rotation speed and rotation direction can be adjusted by adjusting the phases of the two-phase AC voltage.

<第6実施形態>
第6実施形態では、接触体を回転駆動する振動型アクチュエータの別の例について説明する。図15(a)は第6実施形態での振動型アクチュエータ23Bを構成する振動体51と接触体52の概略構成を示す斜視図である。振動体51と接触体52は共に円環形状を有し、同軸となるように配置され、接触体52は回転自在に軸支された状態で振動体51と接触している。なお、図15(a)では接触体52を一部を切り欠いて示している。
<Sixth embodiment>
In the sixth embodiment, another example of a vibration type actuator that rotationally drives a contact body will be described. FIG. 15(a) is a perspective view showing a schematic configuration of a vibrating body 51 and a contact body 52 that constitute a vibration type actuator 23B in the sixth embodiment. The vibrating body 51 and the contact body 52 both have an annular shape and are arranged coaxially, and the contact body 52 is in contact with the vibrating body 51 in a rotatably supported state. In addition, in FIG. 15(a), the contact body 52 is shown with a portion cut away.

図15(b)は振動体51に設けられた圧電素子204Aの電極を説明する平面図である。振動体51は、円環状の弾性体の下面(接触体52に対する接触面の反対側の面)に、円環状で平板状の圧電素子204Aが接着された構造を有する。圧電素子204Aには、周方向に16等分されて4位相に分けられた電極パターンが形成されている。 FIG. 15(b) is a plan view illustrating the electrodes of the piezoelectric element 204A provided on the vibrating body 51. The vibrating body 51 has a structure in which an annular and flat piezoelectric element 204A is adhered to the lower surface of an annular elastic body (the surface opposite to the contact surface with respect to the contact body 52). The piezoelectric element 204A is formed with an electrode pattern divided into 16 equal parts in the circumferential direction and divided into four phases.

振動型アクチュエータ23Bの駆動には、図12を参照して説明した昇圧回路105Cを有する駆動回路を含む制御装置が好適に用いられる。振動体51に進行性の振動の波数が1回転中に4波となるように圧電素子204Aに所定の交流電圧を印加することにより、接触体52を回転駆動することができる。なお、振動体51に発生させる進行性の振動の波数は4波に限らない。また、このような駆動原理で動作する振動型アクチュエータは周知であるため、より詳細な説明は省略する。 A control device including a drive circuit having the booster circuit 105C described with reference to FIG. 12 is preferably used to drive the vibration actuator 23B. The contact body 52 can be rotationally driven by applying a predetermined AC voltage to the piezoelectric element 204A so that the wave number of progressive vibration of the vibrating body 51 becomes four waves during one rotation. Note that the wave number of the progressive vibrations generated in the vibrating body 51 is not limited to four waves. Furthermore, since the vibration type actuator that operates based on such a driving principle is well known, a more detailed explanation will be omitted.

図15(c)は、振動型アクチュエータ23Bを用いた回転駆動装置50の概略構成を示す断面図である。回転駆動装置50において、振動体51はハウジング53にビス等で固定されている。なお、振動体51は、接触体52に設けられた摩擦材に接触している。接触体52の回転運動を外部に取り出す出力軸55が玉軸受け56によってハウジング53に回転自在に支持されており、加圧ばね58は接触体52を振動体51に接触させるように付勢する共に、接触体52の回転を出力軸55に伝達する。 FIG. 15(c) is a sectional view showing a schematic configuration of a rotational drive device 50 using a vibration type actuator 23B. In the rotary drive device 50, the vibrating body 51 is fixed to the housing 53 with screws or the like. Note that the vibrating body 51 is in contact with a friction material provided on the contact body 52. An output shaft 55 that extracts the rotational motion of the contact body 52 to the outside is rotatably supported by the housing 53 by a ball bearing 56, and a pressure spring 58 biases the contact body 52 to contact the vibrating body 51. , transmits the rotation of the contact body 52 to the output shaft 55.

出力軸55には、不図示の機構を介して、回転駆動装置50を駆動源とする各種の機器等の駆動部60が接続されており、駆動部60は出力軸55の出力(回転駆動力)を受けて作動する。 The output shaft 55 is connected to a drive unit 60 of various devices using the rotation drive device 50 as a drive source via a mechanism not shown. ).

図16(a)は回転駆動装置50を備える雲台装置70の概略構成を示す正面図である。雲台装置70は、取付台71(保持部材)に固定されたカメラ(撮像装置、被回転装置)を、回転駆動装置50によりパン方向に回転可能な構造を有する。図16(b)は回転駆動装置50により回転駆動される、画像形成装置等の転写ドラム81(回転ドラム)の構成を示す正面図である。転写ドラム81は、出力軸55に直結され、出力軸55の回転駆動力を受けて回転する。 FIG. 16A is a front view showing a schematic configuration of a pan head device 70 including a rotational drive device 50. The pan head device 70 has a structure in which a camera (imaging device, rotated device) fixed to a mounting base 71 (holding member) can be rotated in the panning direction by the rotation drive device 50. FIG. 16(b) is a front view showing the configuration of a transfer drum 81 (rotary drum) of an image forming apparatus or the like, which is rotationally driven by the rotational drive device 50. The transfer drum 81 is directly connected to the output shaft 55 and rotates in response to the rotational driving force of the output shaft 55.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、本実施形態に係る昇圧回路を備える制御装置による駆動対象は、振動型アクチュエータに限定されず、例えば、圧電素子を用いた振動デバイスや発電デバイス、圧電型トランスデューサ等の制御に用いることができる。また、上記実施形態では、移動可能に配置された接触体が、固定された振動体に対して移動する構成を前提としたが、逆の構成であっても構わない。 Although the present invention has been described above in detail based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and the present invention may take various forms without departing from the gist of the present invention. included. For example, the object to be driven by the control device including the booster circuit according to the present embodiment is not limited to a vibration type actuator, but can be used to control a vibration device using a piezoelectric element, a power generation device, a piezoelectric transducer, etc. . Further, in the above embodiment, the movably arranged contact body is premised on a configuration in which it moves relative to the fixed vibrating body, but the configuration may be reversed.

1 振動体
2 接触体
20 振動型駆動装置
23 振動型アクチュエータ
100 制御装置
102 トランス
110 制御部
120 駆動回路
203 弾性体
204 圧電素子
1 Vibrating body 2 Contact body 20 Vibrating drive device 23 Vibrating actuator 100 Control device 102 Transformer 110 Control unit 120 Drive circuit 203 Elastic body 204 Piezoelectric element

Claims (15)

振動型アクチュエータと、
前記振動型アクチュエータの駆動を制御する制御装置と、を備える振動型駆動装置であって、
前記振動型アクチュエータは、
弾性体と、該弾性体に接合された電気-機械エネルギ変換素子と、を有する振動体と、
前記弾性体と接触する接触体と、を有し、
前記制御装置は、
入力信号を前記電気-機械エネルギ変換素子に印加する交流電圧に変換するトランスを有する駆動回路と、
前記入力信号の周波数、位相および電圧を制御する制御部と、を有し、
前記トランスの一次側電流が極小となる周波数をf1、前記トランスの二次側電流が極小となる周波数をfaとした場合に、1.00≦f1/fa≦1.07、の関係が満たされることを特徴とする振動型駆動装置。
A vibration type actuator,
A vibration type drive device comprising: a control device that controls driving of the vibration type actuator;
The vibration type actuator is
a vibrating body having an elastic body and an electro-mechanical energy conversion element joined to the elastic body;
a contact body that contacts the elastic body,
The control device includes:
a drive circuit having a transformer that converts an input signal into an alternating current voltage applied to the electro-mechanical energy conversion element;
a control unit that controls the frequency, phase, and voltage of the input signal,
When the frequency at which the primary current of the transformer becomes minimum is f1, and the frequency at which the secondary current of the transformer becomes minimum is fa, the relationship 1.00≦f1/fa≦1.07 is satisfied. A vibration type drive device characterized by:
前記振動型アクチュエータの起動周波数をfdとした場合に、0.99×fa≦fd≦1.01×f1、の関係が満たされることを特徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置。 The vibration type drive device according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied, where fd is the activation frequency of the vibration type actuator. 前記振動型アクチュエータの駆動周波数域の最小周波数をfmin、最大周波数をfmaxとした場合に、fmin<fa≦f1<fmax、の関係が満たされることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動型駆動装置。 The vibration according to claim 1 or 2, wherein the relationship fmin<fa≦f1<fmax is satisfied, where fmin is the minimum frequency and fmax is the maximum frequency in the drive frequency range of the vibration type actuator. Mold drive device. 前記f1は、少なくとも前記トランスの二次側コイルと、前記電気-機械エネルギ変換素子の静電容量と、前記振動体の機械的振動部分の等価コイルまたは等価コンデンサと、によって変更が可能な共振周波数であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。 The f1 is a resonant frequency that can be changed by at least the secondary coil of the transformer, the capacitance of the electro-mechanical energy conversion element, and the equivalent coil or equivalent capacitor of the mechanically vibrating part of the vibrating body. The vibration type drive device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that: 前記faは、少なくとも前記電気-機械エネルギ変換素子の静電容量と、前記振動体の機械的振動部分の等価コイルおよび等価コンデンサと、によって変更が可能な共振周波数であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。 The fa is a resonant frequency that can be changed by at least the capacitance of the electro-mechanical energy conversion element and an equivalent coil and an equivalent capacitor of the mechanically vibrating portion of the vibrating body. 5. The vibration type drive device according to any one of 1 to 4. 前記駆動回路は、位相が180度ずれたパルス信号により直流電源をスイッチングすることにより交流パルス信号を前記入力信号として生成するパルス信号発生回路を有し、
前記トランスは、前記交流パルス信号を所定の電圧に昇圧することにより前記交流電圧を生成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
The drive circuit includes a pulse signal generation circuit that generates an AC pulse signal as the input signal by switching a DC power supply using a pulse signal whose phase is shifted by 180 degrees,
6. The vibration type drive device according to claim 1, wherein the transformer generates the AC voltage by boosting the AC pulse signal to a predetermined voltage.
前記振動型アクチュエータは、同一の周波数で所定の位相差を有する2相の前記交流電圧が前記電気-機械エネルギ変換素子へ印加されることで前記振動体に励起される振動により前記接触体と前記振動体とが相対移動し、
前記パルス信号発生回路は、前記所定の位相差を有する2相の前記交流パルス信号を前記駆動回路へ出力することを特徴とする請求項6に記載の振動型駆動装置。
In the vibration type actuator, the two-phase alternating current voltage having the same frequency and a predetermined phase difference is applied to the electro-mechanical energy converting element, and vibration excited in the vibrating body causes the vibration between the contact body and the vibration type actuator. The vibrating body moves relative to the
7. The vibration type drive device according to claim 6, wherein the pulse signal generation circuit outputs the two-phase alternating current pulse signal having the predetermined phase difference to the drive circuit.
前記駆動回路は、前記電気-機械エネルギ変換素子と並列に接続されたコンデンサを有することを特徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置。 The vibration type drive device according to claim 1, wherein the drive circuit includes a capacitor connected in parallel with the electro-mechanical energy conversion element. 前記駆動回路は、前記トランスの一次側において前記トランスと直列に接続されたコイルを有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。 9. The vibration type drive device according to claim 1, wherein the drive circuit includes a coil connected in series with the transformer on the primary side of the transformer. 前記駆動回路は、前記トランスの一次側において前記コイルと並列に接続されたコンデンサを有することを特徴とする請求項9に記載の振動型駆動装置。 10. The vibration type drive device according to claim 9, wherein the drive circuit includes a capacitor connected in parallel with the coil on the primary side of the transformer. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の振動型駆動装置と、
前記振動型駆動装置が備える振動型アクチュエータにより駆動される光学素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
The vibration type drive device according to any one of claims 1 to 10,
An imaging device comprising: an optical element driven by a vibration-type actuator included in the vibration-type drive device.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の振動型駆動装置と、
前記振動型駆動装置が備える振動型アクチュエータにより駆動される、被回転装置を固定するための保持部材と、を有することを特徴とする雲台装置。
The vibration type drive device according to any one of claims 1 to 10,
A pan head device comprising: a holding member for fixing a rotated device, which is driven by a vibration type actuator included in the vibration type drive device.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の振動型駆動装置と、
前記振動型駆動装置が備える振動型アクチュエータにより駆動される回転ドラムと、を有することを特徴とする画像形成装置。
The vibration type drive device according to any one of claims 1 to 10,
An image forming apparatus comprising: a rotating drum driven by a vibration type actuator included in the vibration type drive device.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の振動型駆動装置と、
前記振動型駆動装置が備える振動型アクチュエータにより駆動される部品と、を有することを特徴とする機器。
The vibration type drive device according to any one of claims 1 to 10,
A device comprising: a component driven by a vibration type actuator included in the vibration type drive device.
振動型アクチュエータの駆動を制御する制御装置であって、
交流パルス信号を生成するパルス信号発生回路と、
前記パルス信号発生回路から入力された前記交流パルス信号を前記振動型アクチュエータが備える電気-機械エネルギ変換素子に印加する交流電圧に変換するトランスと、
前記交流パルス信号の周波数、位相および電圧を制御することにより前記交流電圧の周波数、位相および電圧を制御する制御部と、を有し、
前記トランスの一次側電流が極小となる周波数をf1、前記トランスの二次側電流が極小となる周波数をfaとした場合に、1.00≦f1/fa≦1.07、の関係が満たされることを特徴とする振動型アクチュエータの制御装置。
A control device for controlling the drive of a vibration type actuator,
a pulse signal generation circuit that generates an AC pulse signal;
a transformer that converts the AC pulse signal input from the pulse signal generation circuit into an AC voltage applied to an electro-mechanical energy conversion element included in the vibration type actuator;
a control unit that controls the frequency, phase, and voltage of the AC voltage by controlling the frequency, phase, and voltage of the AC pulse signal;
When the frequency at which the primary current of the transformer becomes minimum is f1, and the frequency at which the secondary current of the transformer becomes minimum is fa, the relationship 1.00≦f1/fa≦1.07 is satisfied. A control device for a vibration type actuator, which is characterized by:
JP2020109537A 2020-06-25 2020-06-25 Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices Active JP7379285B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020109537A JP7379285B2 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020109537A JP7379285B2 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022006941A JP2022006941A (en) 2022-01-13
JP7379285B2 true JP7379285B2 (en) 2023-11-14

Family

ID=80110940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020109537A Active JP7379285B2 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7379285B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142475A (en) 2000-11-01 2002-05-17 Canon Inc Drive circuit of vibration type actuator
JP2017028933A (en) 2015-07-27 2017-02-02 キヤノン株式会社 Control device, vibration type drive device, dust removal device, lens barrel, and imaging device
JP2020054139A (en) 2018-09-27 2020-04-02 キヤノン株式会社 Control method of vibration type actuator and drive controller, vibration type drive unit and device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142475A (en) 2000-11-01 2002-05-17 Canon Inc Drive circuit of vibration type actuator
JP2017028933A (en) 2015-07-27 2017-02-02 キヤノン株式会社 Control device, vibration type drive device, dust removal device, lens barrel, and imaging device
JP2020054139A (en) 2018-09-27 2020-04-02 キヤノン株式会社 Control method of vibration type actuator and drive controller, vibration type drive unit and device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022006941A (en) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6579778B2 (en) Vibration type driving device, replacement lens including vibration type driving device, imaging device, and method of manufacturing vibration type driving device
CN105981288B (en) Vibrating elements drive circuit, vibration-type actuator, image pick-up device, video generation device and dust-extraction unit
JP6639148B2 (en) Drive circuit of vibration type actuator, vibration device, replacement lens, imaging device, and automatic stage
JP5221365B2 (en) Mechanism including ultrasonic lead screw motor
JP4698580B2 (en) Near-resonant wide-range electromechanical motor
JP6667220B2 (en) Vibration-type actuator control device and control method, drive device, imaging device, and automatic stage
JP2016144262A (en) Drive control circuit of vibrator, driving method of vibrator, vibration type drive device and imaging apparatus
JP2000184759A (en) Oscillatory actuator driver
JP4794901B2 (en) Driving system for vibration type actuator and driving method thereof
JP7379285B2 (en) Vibration drive devices, equipment, vibration actuator control devices
JP6671883B2 (en) Vibration type actuator control device and control method, vibration device, replacement lens, imaging device, and automatic stage
JP2017028933A (en) Control device, vibration type drive device, dust removal device, lens barrel, and imaging device
JP7328056B2 (en) Vibration Drives, Vibration Actuators, and Electronics
JP2019134633A (en) Vibration type driving device, driving method of vibration type actuator, and electronic apparatus
WO2023095545A1 (en) Vibration-type drive device, vibration-type actuator control device, and equipment
CN114362589A (en) Vibration actuator control device, vibration drive device including the same, and electronic device
WO2013141377A1 (en) Drive apparatus for vibrating actuator, and optical device
JP2021013219A (en) Oscillatory driver, lens barrel, and electronic apparatus
JP7379280B2 (en) Vibration type drive device, equipment, vibration type actuator control device and control method
JP5552843B2 (en) Actuator drive circuit and ultrasonic linear actuator using the same
JP7191635B2 (en) Vibration type drive device, drive control device for vibration type actuator, drive control method and device
JP2013247800A (en) Drive device for vibration wave motor, lens barrel, and camera
JP2008253077A (en) Vibration actuator, lens barrel and camera
JP2002233173A (en) Driver
JP5978646B2 (en) Vibration wave motor, lens barrel, camera, and vibration wave motor control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230309

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230929

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231003

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231101

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7379285

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151