CN113014134A - 驱动控制设备、驱动设备和驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了驱动控制设备、驱动设备和驱动控制方法。所述驱动控制设备控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动。所述驱动控制设备包括：控制器，其被配置为，生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号，并且将所述多个驱动信号分别施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件。所述控制器根据相位改变波形。根据第一相位的第一波形的形状比根据第二相位的第二波形的形状更接近方波形状，所述第二相位大于所述第一相位。

Description

驱动控制设备、驱动设备和驱动控制方法

技术领域

本发明涉及一种驱动控制设备、驱动设备和驱动控制方法。

背景技术

传统上，已知一种振动致动器，其通过使振动器振动来使振动器和被驱动体相对地移动，该振动器通过使被驱动体和通过结合机电能量转换元件和弹性体而形成的振动器加压并接触、并通过将驱动信号施加到机电能量转换元件而振动。日本特开(“JP”)2012-23917公开了一种驱动设备，该驱动设备通过控制驱动信号施加到振动致动器，来抑制在启动和停止时生成的噪声。

尽管JP 2012-23917公开了在启动和停止时的驱动信号的控制，但是没有公开用于以低电力和高扭矩驱动振动致动器的驱动信号的控制。

发明内容

本发明提供了各自能够以低电力和高扭矩来驱动振动致动器的驱动控制设备、驱动设备和驱动控制方法。

作为本发明的一方面的驱动控制设备控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动。所述驱动控制设备包括：控制器，其被配置为生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号，并且将所述多个驱动信号分别施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件，其特征在于，所述控制器根据相位改变波形，以及其中，根据第一相位的第一波形的形状比根据第二相位的第二波形的形状更接近方波形状，所述第二相位大于所述第一相位。

一种驱动控制设备，用于控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动，所述驱动控制设备包括：控制器，其被配置为生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号，并且将所述多个驱动信号分别施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件，其特征在于，所述控制器根据相位改变波形，其中，所述多个驱动信号包括各自具有相同的绝对值的正值和负值，并且使用正值的脉冲宽度和负值的脉冲宽度相同的脉冲信号来生成，以及其中，第一脉冲信号的正值的脉冲宽度和负值的脉冲宽度的总和与一个周期之比小于第二脉冲信号的正值的脉冲宽度和负值的脉冲宽度的总和与一个周期之比，所述第一脉冲信号是具有根据第一相位的第一波形的驱动信号的基础，所述第二脉冲信号是具有根据第二相位的第二波形的驱动信号的基础，所述第二相位大于所述第一相位。

一种驱动设备，包括：被驱动体，其被配置为通过振动致动器的力而移动；以及上述的驱动控制设备。

一种驱动控制方法，用于控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动，所述驱动控制方法包括：生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号；以及将所述多个驱动信号施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件，其特征在于，根据相位来改变波形，以及其中，根据第一相位的第一波形的形状比根据第二相位的第二波形的形状更接近方波形状，所述第二相位大于所述第一相位。

具有上述驱动控制设备的驱动设备以及驱动控制设备的驱动控制方法还构成了本发明的其它方面。

通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的驱动***的结构图。

图2是示出振动致动器的基本操作的流程的流程图。

图3是示出振动致动器的机械部件的示意图。

图4A和图4B是示出施加到压电元件的驱动信号的示例的图。

图5A和图5B是示出弹性体的变形状态的一种形式的示意图。

图6A和图6B是示出弹性体的变形状态的一种形式的示意图。

图7A和图7B是示出弹性体的变形状态的一种形式的示意图。

图8A和图8B是示出弹性体的变形状态的一种形式的示意图。

图9是示出弹性体的突出部前端的移动轨迹的示例的图。

图10A和图10B是示出施加到压电元件的驱动信号的另一示例的图。

图11A和图11B是示出弹性体的突出部前端的移动轨迹的另一示例的图。

图12是示出施加到压电元件的驱动信号的另一示例的图。

图13是示出由驱动信号生成/施加单元执行的图2的步骤S03和S04的处理细节的流程图。

图14A和图14B是示出第一脉冲信号和第二脉冲信号的图。

具体实施方式

现在，将参照附图来描述根据本发明的实施例。将通过相同的附图标记来指定各图中的对应元件，并将省略其描述。

图1是示出根据本发明的实施例的驱动***(驱动设备)1的框图。驱动***1包括振动致动器2和被配置为控制振动致动器2的驱动的驱动控制设备3。振动致动器2包括第一压电元件310和第二压电元件320。第一压电元件310和第二压电元件320是机电能量转换元件，当施加电压时，在各机电能量转换元件中发生位移。驱动控制设备3包括位置指示单元100、位置检测器200和作为控制器的驱动信号生成/施加单元400。位置指示单元100被配置为指示可移动部(未示出)的目标速度或要到达的目标位置。位置检测器200被配置为获取可移动部的当前位置。驱动信号生成/施加单元400被配置为通过使用来自位置指示单元100的指示和从位置检测器200获取的可移动部的当前位置，来生成可移动部以目标速度到达目标位置所需的驱动信号(电压)。驱动信号生成/施加单元400被配置为将生成的驱动信号施加到第一压电元件310和第二压电元件320。在该实施例中，驱动信号是电压，但是本发明不限于此。该实施例使用两个机电能量转换元件，但是机电能量转换元件的数量不限于此。

图2是示出振动致动器2的基本操作流程的流程图。在步骤S01中，驱动信号生成/施加单元400从位置指示单元100获取目标位置和目标速度。在步骤S02中，驱动信号生成/施加单元400获取由位置检测器200检测到的可移动部的当前位置。在作为生成步骤的步骤S03中，驱动信号生成/施加单元400通过使用从位置指示单元100获取的目标位置和目标速度、以及从位置检测器200获取的可移动部的当前位置，来生成驱动信号。在作为施加步骤的步骤S04中，驱动信号生成/施加单元400将在步骤S03中生成的驱动信号施加到第一压电元件310和第二压电元件320中的各个。从而，用于移动可移动部的振动致动器的可移动部移动。

在下文中，将参照图3来描述振动致动器2的机械部件的概要。图3是示出振动致动器2的机械部件的示意图。第一压电元件310和第二压电元件320分别在接合面311和321处接合到弹性体500。第一压电元件310和第二压电元件320通过与粘合剂(未示出)等的粘合而接合到弹性体500。

设置在弹性体500上的连接部511和512通过粘合等分别固定到保持器700的凸形部711和712。因此，弹性体500被固定到保持器700。保持器700被固定到固定部(未示出)。在本实施例中，第一压电元件310、第二压电元件320、弹性体500和保持器700被固定到固定部，因此即使当振动致动器的可移动部移动时，第一压电元件310、第二压电元件320、弹性体500和保持器700也不移动。

加压弹簧800是压缩弹簧，其中第一端接触保持器700，以及第二端接触第一压电元件310和第二压电元件320中的至少一个，并且在Y方向上生成弹力。加压弹簧800的压紧力使得弹性体500在图的向下方向上被加压到保持器700。在该实施例中，弹性体500被压缩弹簧加压，但是本发明不限于此。

弹性体500包括突出部前端521和522，当被加压弹簧800加压时，该突出部前端521和522被加压并与作为被驱动体的摩擦构件600接触，该摩擦构件600直接设置在弹性体500的下方。摩擦构件600固定到可移动部。当驱动信号生成/施加单元400向第一压电元件310和第二压电元件320中的各个施加具有与弹性体500的共振频率的周期接近的周期的驱动信号时，弹性体500共振，并且突出部前端521和522以由箭头A指示的球状运动来移动。摩擦力将突出部前端521和522的球状运动传播到摩擦构件600，该摩擦构件600被加压并接触突出部前端521和522，并且摩擦构件600在X方向上进行平移移动。由于弹性体500固定到固定部并且摩擦构件600固定到可移动部，因此，根据上述操作可移动部相对于固定部在X方向上进行平移移动。在本实施例中，弹性体500固定到固定部，摩擦构件600固定到可移动部，并且摩擦构件600移动，但是弹性体500可以固定到可移动部，摩擦构件600可以固定到固定部，并且弹性体500可以移动。在这种情况下，弹性体500的固定的可移动部变为通过振动致动器的力而移动的被驱动体。可移动部可以是各种装置的构件，诸如用于将透镜保持在光学设备中的透镜保持框和用于将图像传感器保持在摄像设备中的图像传感器保持框。即，本发明的使用不受限制，只要本发明用于如下驱动设备中即可，该驱动设备包括具有机电能量转换元件的振动致动器、用于生成机电能量转换元件的驱动信号的控制器、以及通过振动致动器的力而移动的被驱动体。

在下文中，将参照图4A和图4B详细描述在突出部前端521和522中发生的球状运动。图4A和图4B是示出分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320的驱动信号的示例的图。在图4A和图4B中，横轴表示时间，以及纵轴表示作为信号值的电压。驱动信号(周期方波)900和901都是各自具有振幅Va和周期Ta的方波形状信号，并且分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320。施加到第二压电元件320的驱动信号901与施加到第一压电元件310的驱动信号900的相位相比，相位移位了θ。

在该实施例中，当施加正电压时，第一压电元件310和第二压电元件320这两者在平行于接合面311和321的平面方向上延伸，并且在与接合面311和321正交的厚度方向上收缩。当施加负电压时，第一压电元件310和第二压电元件320这两者在平行于接合面311和321的平面方向上收缩，并且在与接合面311和321正交的厚度方向上延伸。

图5A和图5B至图8A和图8B示出了当驱动信号900和901分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320时第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态。图5A、图6A、图7A和图8A是沿图3的线BB的截面图。图5B、图6B、图7B和图8B中的各个示出了从与图3的方向相同的方向观察时第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500。

箭头531a、531b、531c和531d中的各个指示突出部前端521的移动。箭头532a、532b、532c和532d中的各个指示突出部前端522的移动。由点指示的位置是当没有向第一压电元件310和第二压电元件320施加电压并且在弹性体500中未发生变形时突出部前端521和522的位置。箭头前端的位置是当向第一压电元件310和第二压电元件320施加电压并且在弹性体500中发生变形时突出部前端521和522的位置。

图5A和图5B示出了在从图4A和图4B中的时刻0到时刻θ的区间C期间第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态。在区间C期间，正电压和负电压分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320。在平行于接合面311和321的平面方向上，第一压电元件310延伸并且第二压电元件320收缩。由于弹性体500维持其原始大小，因此发生弯曲变形，第一压电元件310的非接合面312变为凸形，并且第二压电元件320的非接合面322变为凹形。突出部前端521和522沿图5A和图5B的向右方向(分别由箭头531a和532a指示)移动。

图6A和图6B示出了在从图4A和图4B中的时刻θ到时刻Ta/2的区间D期间第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态。在区间D期间，正电压被施加到第一压电元件310和第二压电元件320这两者。因此，在平行于接合面311和321的平面方向上，第一压电元件310和第二压电元件320这两者都延伸。由于弹性体500维持其原始大小，因此发生弯曲变形，并且非接合面312和322这两者都变为凸形。突出部前端521和522沿图6A和图6B的向上方向(如分别由箭头531b和532b指示)移动。

图7A和图7B示出了在从图4A和图4B中的时刻Ta/2到时刻Ta/2+θ的区间E期间第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态。在区间E期间，负电压和正电压分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320。因此，在平行于接合面311和321的平面方向上，第一压电元件310收缩并且第二压电元件320延伸。由于弹性体500维持其原始大小，因此发生弯曲变形，非接合面312变为凹形，并且非接合面322变为凸形。突出部前端521和522沿图7A和图7B中的向左方向(如分别由箭头531c和532c指示)移动。

图8A和图8B示出了在从4A和图4B中的时刻Ta/2+θ到时刻Ta的区间F期间第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态。在区间F期间，负电压被施加到第一压电元件310和第二压电元件320这两者。因此，在平行于接合面311和321的平面方向上，第一压电元件310和第二压电元件320这两者都收缩。由于弹性体500维持其原始大小，因此发生弯曲变形，并且非接合面312和322这两者都变为凹形。突出部前端521和522沿图8A和图8B的向下方向(如分别由箭头531d和532d指示)移动。

在从图4A和图4B中的时刻Ta到时刻Ta+θ的区间G期间第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态与在区间C期间第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500的变形状态相同。

以这种方式，当将驱动信号900和901分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320时，第一压电元件310和第二压电元件320以及弹性体500重复图5A和图5B至图8A和图8B所示的移动。

图9是示出突出部前端521和522的移动轨迹的示例的图。横轴和纵轴分别指示突出部前端在图3的X方向和Y方向上的位置。当将驱动信号900和901分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320时，突出部前端521和522沿着由矩形指示的移动轨迹540移动。突出部前端521和522中的各个在区间C、D、E和F期间移动到由点550a、550b、550c和550d指示的位置，并重复该移动。

从点550a经由点550b到点550c，突出部前端521和522在与摩擦构件600分开的方向上移动，因此摩擦构件600不移动。从点550c经由点550d到点550a，突出部前端521和522在向上推摩擦构件600的方向上移动，因此摩擦构件600在X方向上移动了从点550c到点550a的位移量。通过向第一压电元件310和第二压电元件320中的各个施加周期性的驱动信号并且重复突出部前端521和522中的各个的移动，摩擦构件600可以连续地移动。

这里，各个突出部前端在X方向上的位移称为馈送振幅560，该位移表示摩擦构件600从点550a到点550c的每周期的移动距离。各个突出部前端在Y方向上的位移称为上推振幅570，该位移引起与摩擦构件600的分离或上推到摩擦构件600，并且在摩擦构件600的移动距离中不涉及该位移。

当馈送振幅560相等时，周期Ta越短，摩擦构件600的移动速度越快。当周期Ta相同时，馈送振幅560越大，摩擦构件600的移动速度越快。由于在摩擦构件600的移动中不涉及上推振幅570，因此上推振幅570越大，电力损耗越大。

图10A和图10B是分别示出施加到第一压电元件310和第二压电元件320的驱动信号的其它示例的图。在图10A和图10B中，横轴表示时间，并且纵轴表示电压。驱动信号910和911这两者都具有振幅Va和周期Ta，并且分别被施加到第一压电元件310和第二压电元件320。施加到第二压电元件320的驱动信号911具有与施加到第一压电元件310的驱动信号910相同的波形，并且具有与驱动信号910的相位相比移位了θ的相位。“相同的波形”不仅包括波形完全相同的情况，而且还包括波形由于各种噪声等而导致不相同、但是被认为基本相同的情况。

在时刻t1，正电压和负电压分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320，并且所施加的电压之间的差变为最大。此时，如图5A和图5B所示，突出部前端521和522移动到最右位置。在时刻t2，正电压被施加到第一压电元件310和第二压电元件320这两者，并且所施加电压的绝对值的总和变为最大。此时，如图6A和图6B所示，突出部前端521和522移动到最高位置。在时刻t3，分别向第一压电元件310和第二压电元件320施加负电压和正电压，并且所施加的电压之间的差变为最大。此时，如图7A和图7B所示，突出部前端521和522移动到最左位置。在时刻t4，向第一压电元件310和第二压电元件320这两者施加负电压，并且所施加电压的绝对值的总和变为最大。此时，如图8A和图8B所示，突出部前端521和522移动到最低位置。

当相位θ接近Ta/2时，在时刻t1和t3的施加电压之间的差增大，并且在时刻t2和t4的施加电压的绝对值的总和减小。因此，馈送振幅增大而上推振幅减小。当相位θ变为Ta/2时，馈送振幅与当将驱动信号900和901施加到第一压电元件310和第二压电元件320时的馈送振幅560一致，并且上推振幅变为0。

另一方面，当相位θ接近0时，在时刻t1和t3的施加电压之间的差变小，并且在时刻t2和t4的施加电压的绝对值的总和变大。因此，馈送振幅减小而上推振幅增大。当相位θ变为0时，馈送振幅变为0，并且上推振幅与当将驱动信号900和901施加到第一压电元件310和第二压电元件320时的上推振幅570一致。

在图9中，椭圆541表示当将相位θ接近Ta/2的驱动信号910和911施加到第一压电元件310和第二压电元件320时突出部前端521和522的移动轨迹。点551a、551b、551c和551d分别指示在时刻t1、t2、t3和t4的突出部前端521和522的位置。椭圆542表示当将相位θ接近0的驱动信号910和911施加到第一压电元件310和第二压电元件320时突出部前端521和522的移动轨迹。点552a、552b、552c和552b分别指示在时刻t1、t2、t3和t4的突出部前端521和522的位置。当施加相位θ接近Ta/2的驱动信号910和911时，各个突出部前端的馈送振幅561大，而上推振幅571小。另一方面，当施加相位θ接近0的驱动信号910和911时，各个突出部前端的馈送振幅562小，而上推振幅572大。由于可以通过改变相位θ来改变馈送振幅的大小，因此可以改变摩擦构件600的移动量和速度。

图10A和图10B中的虚线指示各自具有振幅Va和周期Ta的驱动信号920和921，并且驱动信号920和921可以分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320。施加到第二压电元件320的驱动信号921具有与施加到第一压电元件310的驱动信号920相比移位了θ的相位。与驱动信号910和911相比，驱动信号920和921中的各个在接近零的信号值(电压)处具有更大的信号上升的增大率，即，在信号值接近零的点处，切线的倾斜度大。在接近Va(接近峰值)的信号值处，信号上升的增大率小，即，在信号值接近最大值的点处切线的倾斜度小。即，与驱动信号910和911的波形(第二波形)的形状相比，驱动信号920和921的波形(第一波形)的形状更接近由图10A和图10B中的点划线指示的驱动信号900和901的波形的形状(方波形状)。

图11A和图11B是示出突出部前端521和522的移动轨迹的另一示例的图。在图11A中，椭圆543表示当将相位θ接近Ta/2的驱动信号920和921施加到第一压电元件310和第二压电元件320时突出部前端521和522的移动轨迹。在图11B中，椭圆544表示当将相位θ接近0的驱动信号920和921施加到第一压电元件310和第二压电元件320时突出部前端521和522的移动轨迹。在图11A和图11B中，由实线表示的椭圆541和542是与图9中所示的椭圆541和542相同的椭圆。

如上所述，与驱动信号910和911相比，驱动信号920和921的波形的形状分别更接近驱动信号900和901的波形的形状。因此，与当施加驱动信号910和911时的移动轨迹相比，突出部前端521和522的移动轨迹更接近当施加驱动信号900和901时的移动轨迹。

如上所述，与驱动信号910和911相比，驱动信号920和921中的各个在接近0的信号值处具有更大的信号上升的增大率，而在接近Va的信号值处具有更小的信号上升的增大率。在时刻t1和t3的施加电压之间的差以及在时刻t2和t4的施加电压的绝对值的总和变大。因此，可以说明的是，当施加驱动信号920和921时突出部前端521和522的移动轨迹与当施加驱动信号900和901时的移动轨迹接近。

在图11A中，当施加驱动信号920和921时各个突出部前端的馈送振幅563与当施加相位θ接近Ta/2的驱动信号910和911时各个突出部前端的馈送振幅561基本相同。另一方面，当施加驱动信号920和921时各个突出部前端的上推振幅573大于当施加相位θ接近Ta/2的驱动信号910和911时各个突出部前端的上推振幅571。

当相位θ接近Ta/2时，馈送振幅560与561之间的差小，但是上推振幅570与571之间的差大。即使驱动信号920和921更接近驱动信号900和901，馈送振幅563也几乎没有增大的空间，但是上推振幅573具有增大的空间。

具体地，当相位θ接近Ta/2时，时刻t1接近电压变为Va的定时。然而，由于在驱动信号910、911、920和921之间，电压变为Va的定时附近的电压几乎相同，因此在时刻t1的施加电压的差也几乎相同。因此，馈送振幅562几乎不变。另一方面，由于时刻t2接近电压变为0的定时，因此在时刻t2附近的电压由于信号上升的增大率的改变而显著改变。因此，在时刻t2的施加电压的绝对值的总和显著改变，并且上推振幅572也显著改变。

在图11B中，当施加驱动信号920和921时各个突出部前端的馈送振幅564大于当施加相位θ接近0的驱动信号910和911时各个突出部前端的馈送振幅562。另一方面，当施加驱动信号920和921时各个突出部前端的上推振幅574与当施加相位θ接近0的驱动信号910和911时各个突出部前端的上推振幅572基本相同。

当相位θ接近0时，馈送振幅560与562之间的差大，但是上推振幅570与572之间的差小。因此，即使驱动信号920和921更接近驱动信号900和901，馈送振幅564也具有增大的空间，但是上推振幅574几乎没有增大的空间。

具体地，当相位θ接近0时，时刻t1接近电压变为0的定时。因此，时刻t1附近的电压由于信号上升的增大率的改变而显著改变。由此，在时刻t1的施加电压之间的差显著改变，并且馈送振幅564也显著改变。另一方面，在时刻t2，电压变为Va的定时接近，但是在驱动信号910、911、920和921之间，电压变为Va的定时附近的电压几乎相同，并且在时刻t2的施加电压的绝对值的总和也几乎相同。因此，上推振幅574几乎不变。

上推振幅573和574不影响摩擦构件600在X方向上的移动。因此，当上推振幅573和574与馈送振幅563和564之比增大时，浪费的电力增大，这对操作没有帮助。由于突出部前端521和522与摩擦构件600长时间分离，因此输出扭矩减小并且驱动特性劣化。

如上所述，如果当相位θ接近Ta/2时施加了各自在接近0的信号值处具有大的信号上升的增大率的驱动信号920和921，则馈送振幅563几乎不增大，但是上推振幅573显著增大。因此，随着电力消耗的增大，输出扭矩减小并且驱动特性劣化。当相位θ接近Ta/2时，可以施加驱动信号910和911，驱动信号910和911中的各个在接近0的信号值处具有小的信号上升的增大率，并且具有与驱动信号900和901的波形完全不同的波形的形状。

另一方面，如果当相位θ接近0时施加了各自在接近0的信号值处具有大的信号上升的增大率的驱动信号920和921，则馈送振幅564大幅增大，但是上推振幅574几乎没有增大。驱动效率增大，并且电力消耗降低。输出扭矩增大，并且驱动特性提高。因此，当相位θ接近0时，可以施加驱动信号920和921，驱动信号920和921中的各个在接近0的信号值处具有大的信号上升的增大率，并且具有与驱动信号900和901的波形接近的波形的形状。

图12是示出施加到第一压电元件310和第二压电元件320中的各个的驱动信号的另一示例的图。在图12中，横轴表示时间，并且纵轴表示电压。可以将具有振幅Vb和周期Tb的驱动信号930以及与驱动信号930相比相位移位了θ的驱动信号分别施加到第一压电元件310和第二压电元件320。当比较驱动信号910和930时，可以使用被标准化的信号，使得振幅Va和Vb以及周期Ta和Tb相等。

在下文中，将参照图13详细描述由驱动信号生成/施加单元400进行的驱动信号的生成。图13是示出由驱动信号生成/施加单元400执行的图2中的步骤S03和S04的处理的细节的流程图。

在步骤S05中，驱动信号生成/施加单元400通过使用从位置指示单元100获取的目标位置和目标速度、并使用从位置检测器200获取的可移动部的当前位置，来计算振动致动器2需要输出的速度。

在步骤S06中，驱动信号生成/施加单元400计算用于输出在步骤S05中计算出的速度的相位θ。该实施例可以通过改变相位θ来改变馈送振幅，并且可以改变振动致动器2的速度。驱动信号生成/施加单元400可以计算用于输出所需速度的相位θ。

在步骤S07中，驱动信号生成/施加单元400判断在步骤S06中计算出的相位θ是否大于阈值θt。当相位θ大于阈值θt时，处理进入步骤S08，而当相位θ小于阈值θt时，处理进入步骤S09。当相位θ等于阈值θt时，可以任意设置处理进入哪个步骤。

在步骤S08中，驱动信号生成/施加单元400生成第一脉冲信号940，该第一脉冲信号940是驱动信号910的基础。

在步骤S09中，驱动信号生成/施加单元400生成第二脉冲信号950，该第二脉冲信号950是驱动信号930的基础。

图14A和图14B是分别示出第一脉冲信号940和第二脉冲信号950的图。在图14A和图14B中，横轴表示时间，并且纵轴表示电压。第一脉冲信号940和第二脉冲信号950这两者均具有振幅Vc，并且仅由三个值组成：正电压Vc、负电压-Vc和零。第一脉冲信号940在正电压Vc和负电压-Vc的各个中具有脉冲宽度Pa和周期Ta。第二脉冲信号950在正电压Vc和负电压-Vc的各个中具有脉冲宽度Pb和周期Tb。第一脉冲信号940的正电压和负电压的脉冲宽度的总和与周期Ta之比(占空比)2Pa/Ta大于第二脉冲信号950的正电压和负电压的脉冲宽度的总和与周期Tb之比(占空比)2Pb/Tb。第一脉冲信号940可以仅由正电压Vc和负电压-Vc这两个值组成，而排除电压值为零的情况。

在步骤S10中，驱动信号生成/施加单元400将第一脉冲信号940和第二脉冲信号950中的一个输入到电路(未示出)。当输入脉冲信号时，该电路会使波形钝化，并且会生成像正弦波那样的信号。在该实施例中，该电路可以通过使第一脉冲信号940和第二脉冲信号950钝化而分别基于第一脉冲信号940和第二脉冲信号950来生成驱动信号910和930。驱动信号910和930的周期与第一脉冲信号940和第二脉冲信号950的周期分别相同。由于通过分别使第一脉冲信号940和第二脉冲信号950钝化来生成驱动信号910和930，因此驱动信号910和930的振幅Va和Vb这两者均小于振幅Vc。由于第一脉冲信号940的占空比2Pa/Ta大于第二脉冲信号950的占空比2Pb/Tb，因此驱动信号910的振幅Va大于驱动信号930的振幅Vb。

第一脉冲信号940和第二脉冲信号950仅通过切换电压的接通/断开就可以容易地改变脉冲宽度Pa和Pb以及周期Ta和Tb。通过改变脉冲宽度Pa和Pb以及周期Ta和Tb，可以容易地改变驱动信号910和930的振幅Va和Vb以及周期Ta和Tb。因此，与直接生成驱动信号910和930时相比，可以更容易地改变振幅、周期以及信号上升的增大率等。

这里，由于基于第一脉冲信号940和第二脉冲信号950生成的驱动信号910和930具有不同的振幅Va和Vb以及周期Ta和Tb，因此使用标准化信号比较驱动信号910和930，标准化信号是通过以使得振幅Va和Vb以及周期Ta和Tb分别一致的方式进行的标准化而获取的。例如，当驱动信号930的振幅Vb和周期Tb被标准化以使得它们分别与驱动信号910的振幅Va和周期Ta一致时，Ta/Tb可以被整合到驱动信号930的整个时间分量，并且Va/Tb可以被整合到驱动信号930的整个电压分量。通过对驱动信号930进行标准化而获取的转换信号是图10A和图10B的驱动信号920。由于第二脉冲信号950的占空比2Pb/Tb小于第一脉冲信号940的占空比2Pa/Ta，因此第二脉冲信号950具有比第一脉冲信号940的高频分量更强的高频分量。因此，基于第二脉冲信号950生成的驱动信号930也具有比基于第一脉冲信号940生成的驱动信号910的高频分量更强的高频分量。因此，通过对驱动信号930进行标准化而获取的驱动信号920比驱动信号910更接近驱动信号900，驱动信号900在接近0的信号值处具有大的信号上升的增大率，而在接近Va的信号值处具有小的信号上升的增大率。

在步骤S11中，驱动信号生成/施加单元400将在步骤S10中生成的驱动信号910或驱动信号930施加到第一压电元件310和第二压电元件320，同时使信号移位步骤S06中所计算出的相位θ。由此，在突出部前端521和522处引起球状运动，并且摩擦构件600可以移动。

当相位θ等于阈值θt时，可以设置脉冲宽度Pa和Pb以及周期Ta和Tb使得摩擦构件600的移动速度基本相同，而不管使用第一脉冲信号940还是第二脉冲信号950。

当施加到第一压电元件310和第二压电元件320的驱动信号的振幅增大时，第一压电元件310和第二压电元件320的变形量改变，并且在突出部前端521和522处引起的球状运动的大小增大。另一方面，即使驱动信号的振幅相同，当驱动信号的周期接近弹性体500的共振频率的周期时，在弹性体500中生成的共振也会增大，因此，球状运动的量增大。

在该实施例中，基于第一脉冲信号940生成的驱动信号910的振幅Va大于基于第二脉冲信号950生成的驱动信号930的振幅Vb。因此，当驱动信号910和930的周期相同时，与使用驱动信号930相比，使用驱动信号910使球状运动更大并且使摩擦构件600的移动速度更快。如果驱动信号930的周期Tb相对于驱动信号910的周期Ta而言更接近弹性体500的共振频率的周期，则当相位θ等于阈值θt时，可以使摩擦构件600的移动速度基本相同，而不管使用第一脉冲信号940还是第二脉冲信号950。在这种设置下，当切换使用的脉冲信号时，可以防止速度突然变化。

如果这样的设置不可用，则可以通过尽可能减小第一脉冲信号940和第二脉冲信号950的脉冲宽度Pa和Pb以及周期Ta和Tb的变化量，来最小化由脉冲信号的变化引起的速度变化。在这种情况下，可以将脉冲信号设置为两种以上，可以逐渐切换脉冲信号，并且可以平滑地切换脉冲宽度Pa和Pb以及周期Ta和Tb。

当相位θ接近周期Ta/2和Tb/2时，可以通过使用具有大占空比的第一脉冲信号940驱动振动致动器2。与通过使用第二脉冲信号950来驱动振动致动器2的情况相比，这种结构可以减小电力消耗并且可以增大输出扭矩。与基于第一脉冲信号940生成的驱动信号910相比，通过对基于第二脉冲信号950生成的驱动信号进行标准化而获取的驱动信号920的波形的形状具有更接近驱动信号900的波形的形状。如图11A所示，当使用第一脉冲信号940时，上推振幅与馈送振幅之比小于当使用第二脉冲信号950时上推振幅与馈送振幅之比。因此，当相位θ接近Ta/2和Tb/2时，可以通过使用第一脉冲信号940驱动振动致动器2来提高驱动特性和驱动效率。

另一方面，当相位θ接近0时，可以通过使用具有小占空比的第二脉冲信号950来驱动振动致动器2。与通过使用第一脉冲信号940来驱动振动致动器2的情况相比，这种结构可以减小电力消耗并且可以增大输出扭矩。这是因为，与基于第一脉冲信号940生成的驱动信号910相比，驱动信号920(其是基于第二脉冲信号950生成的标准化驱动信号930)的波形的形状具有更接近驱动信号900的波形的形状。如图11B所示，当使用第二脉冲信号950时，馈送振幅与上推振幅之比大于使用第一脉冲信号940时馈送振幅与上推振幅之比。因此，当相位θ接近0时，通过使用第二脉冲信号950驱动振动致动器2，可以提高驱动特性和驱动效率。

通过根据相位θ适当地使用第一脉冲信号940或第二脉冲信号950，该实施例的结构可以提供具有大的输出扭矩、良好的驱动特性和良好的驱动效率的振动致动器2的控制。

本实施例根据相位θ是否大于预测值来选择驱动信号，但也可以使用随着相位θ变小而波形的形状更接近方波形状的驱动信号。

阈值θt可以被设置为相位θ，其中当通过使用第一脉冲信号940和第二脉冲信号950进行驱动时，指示驱动特性(诸如电力消耗和输出扭矩等)和驱动效率的参数中的至少一个基本相同。通过阈值θt的这种设置，当相位θ大于阈值θt时，通过使用第一脉冲信号940来驱动振动致动器2，可以提高驱动效率和驱动特性。另一方面，当相位θ小于阈值θt时，通过使用第二脉冲信号950来驱动振动致动器2，可以提高驱动效率和驱动特性。因此，无论相位θ的值如何，都可以适当地选择脉冲信号。

在该实施例中，已经描述了通过在两个脉冲信号之间切换来驱动振动致动器2的方法，但是本发明不限于此。已经描述了使脉冲信号钝化以生成施加到第一压电元件310和第二压电元件320的驱动信号的方法，但是本发明不限于此。例如，可以直接生成驱动信号910和930。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给***或设备，该***或设备的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

以上实施例可以提供各自能够以低电力和高扭矩来驱动振动致动器的驱动控制设备、驱动设备和驱动控制方法。

虽然参照典型实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的典型实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (15)

1.一种驱动控制设备，用于控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动，所述驱动控制设备包括：

控制器，其被配置为生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号，并且将所述多个驱动信号分别施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件，

其特征在于，所述控制器根据相位改变波形，以及

其中，根据第一相位的第一波形的形状比根据第二相位的第二波形的形状更接近方波形状，所述第二相位大于所述第一相位。

2.根据权利要求1所述的驱动控制设备，

其中，所述第一波形的驱动信号的信号值变为0的点处的切线的倾斜度大于所述第二波形的驱动信号的信号值变为0的点处的切线的倾斜度。

3.根据权利要求1所述的驱动控制设备，

其中，在相位大于预定值的情况下，所述控制器生成具有所述第二波形的驱动信号，以及

其中，在相位小于所述预定值的情况下，所述控制器生成具有所述第一波形的驱动信号。

4.根据权利要求1所述的驱动控制设备，

其中，在转换具有所述第一波形的驱动信号和具有所述第二波形的驱动信号中的至少一个使得在这两个驱动信号之间振幅和周期相等的情况下，具有所述第一波形的驱动信号比具有所述第二波形的驱动信号具有更接近方波的形状。

5.根据权利要求1所述的驱动控制设备，

其中，具有所述第一波形的驱动信号的振幅和周期中的至少一个不同于具有所述第二波形的驱动信号。

6.根据权利要求1所述的驱动控制设备，

其中，所述控制器改变波形，以随着相位变小而使波形更接近方波形状。

7.一种驱动控制设备，用于控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动，所述驱动控制设备包括：

控制器，其被配置为生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号，并且将所述多个驱动信号分别施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件，

其特征在于，所述控制器根据相位改变波形，

其中，所述多个驱动信号包括各自具有相同的绝对值的正值和负值，并且使用正值的脉冲宽度和负值的脉冲宽度相同的脉冲信号来生成，以及

其中，第一脉冲信号的正值的脉冲宽度和负值的脉冲宽度的总和与一个周期之比小于第二脉冲信号的正值的脉冲宽度和负值的脉冲宽度的总和与一个周期之比，所述第一脉冲信号是具有根据第一相位的第一波形的驱动信号的基础，所述第二脉冲信号是具有根据第二相位的第二波形的驱动信号的基础，所述第二相位大于所述第一相位。

8.根据权利要求7所述的驱动控制设备，

其中，在转换具有所述第一波形的驱动信号和具有所述第二波形的驱动信号中的至少一个使得在这两个驱动信号之间振幅和周期相等的情况下，具有所述第一波形的驱动信号比具有所述第二波形的驱动信号具有更接近方波的形状。

9.根据权利要求7所述的驱动控制设备，

其中，具有所述第一波形的驱动信号的振幅和周期中的至少一个不同于具有所述第二波形的驱动信号。

10.根据权利要求7所述的驱动控制设备，

其中，所述控制器改变波形，以随着相位变小而使波形更接近方波形状。

11.根据权利要求7所述的驱动控制设备，

其中，所述控制器提供改变，以随着相位变小而降低脉冲信号的正脉冲宽度和负脉冲宽度的总和与一个周期之比。

12.一种驱动设备，包括：

被驱动体，其被配置为通过振动致动器的力而移动；以及

根据权利要求1至11中任一项所述的驱动控制设备。

13.根据权利要求12所述的驱动设备，

其中，所述多个机电能量转换元件的数量为2。

14.根据权利要求12所述的驱动设备，

其中，根据相位来改变所述振动致动器的速度。

15.一种驱动控制方法，用于控制具有多个机电能量转换元件的振动致动器的驱动，所述驱动控制方法包括：

生成各自具有相同的波形且具有不同的相位的多个驱动信号；以及

将所述多个驱动信号施加到所述多个机电能量转换元件的不同元件，

其特征在于，根据相位来改变波形，以及

其中，根据第一相位的第一波形的形状比根据第二相位的第二波形的形状更接近方波形状，所述第二相位大于所述第一相位。

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