JP2017127128A - Control method of vibration actuator, vibration driver and electronic apparatus - Google Patents
Control method of vibration actuator, vibration driver and electronic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017127128A JP2017127128A JP2016005290A JP2016005290A JP2017127128A JP 2017127128 A JP2017127128 A JP 2017127128A JP 2016005290 A JP2016005290 A JP 2016005290A JP 2016005290 A JP2016005290 A JP 2016005290A JP 2017127128 A JP2017127128 A JP 2017127128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase difference
- vibration
- drive signal
- vibration type
- type actuator
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lens Barrels (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、振動体と被駆動体とを加圧接触させ、振動体に励起させた振動によって振動体が被駆動体を摩擦駆動することによって生じる振動体と被駆動体と相対的な移動が駆動力として出力される振動型アクチュエータの制御方法に関する。 In the present invention, the relative movement between the vibrating body and the driven body is caused when the vibrating body and the driven body are brought into pressure contact, and the vibrating body frictionally drives the driven body by the vibration excited by the vibrating body. The present invention relates to a method for controlling a vibration type actuator that is output as a driving force.
電気−機械エネルギ変換素子と弾性体とが接合されてなる振動体に、電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加することによって同形の屈曲モードの振動を発生させ、振動体に加圧接触する被駆動体を摩擦駆動する振動型アクチュエータが知られている。その一例について図12を参照して説明する。 By applying an alternating current signal to the electro-mechanical energy conversion element, the vibration body formed by joining the electro-mechanical energy conversion element and the elastic body generates vibration of the same shape and press-contacts the vibration body. A vibration type actuator that frictionally drives a driven body is known. An example thereof will be described with reference to FIG.
図12(a)は、振動型アクチュエータ200の概略構造を示す分解斜視図である。図12(b)は、振動型アクチュエータ200の外観斜視図である。振動型アクチュエータ200は、第1の弾性体201、圧電素子202、フレキシブル基板203、下ナット204、第2の弾性体205及びシャフト206を備える。また、振動型アクチュエータ200は、被駆動体207、接触バネ208、ギア209、コイルバネ210、固定部材211及び上ナット212を備える。 FIG. 12A is an exploded perspective view showing a schematic structure of the vibration type actuator 200. FIG. 12B is an external perspective view of the vibration type actuator 200. The vibration type actuator 200 includes a first elastic body 201, a piezoelectric element 202, a flexible substrate 203, a lower nut 204, a second elastic body 205, and a shaft 206. The vibration type actuator 200 includes a driven body 207, a contact spring 208, a gear 209, a coil spring 210, a fixing member 211, and an upper nut 212.
第1の弾性体201は、金属等の振動減衰損失の小さい材料で構成された円板状の部材である。第1の弾性体201と電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子202は、振動体220を構成する。フレキシブル基板203は、不図示の駆動電源と圧電素子202を電気的に接続する。駆動電源からフレキシブル基板203を介して圧電素子202に駆動信号を印加することにより、所定の振動モードで振動体220を励振することができる。下ナット204は、シャフト206の下端に形成されたネジ部と嵌合する。シャフト206は、第1の弾性体201、圧電素子202、フレキシブル基板203及び第2の弾性体205の中心部に設けられた貫通孔に挿入される。シャフト206のスラスト方向の概ね中央部には段差が設けられ、この段差が第2の弾性体205の内壁に設けられた段差に突き当たる。また、シャフト206の下ナット204側の先端部にはネジ山が形成されており、このネジ山を締結部材である下ナット204と螺合させる。これにより、第2の弾性体205、第1の弾性体201、圧電素子202及びフレキシブル基板203は、シャフト206と下ナット204によりシャフト206のスラスト方向に締め付けられて固定される。 The first elastic body 201 is a disk-shaped member made of a material having a small vibration attenuation loss such as metal. The first elastic body 201 and the piezoelectric element 202 that is an electro-mechanical energy conversion element constitute a vibrating body 220. The flexible substrate 203 electrically connects a driving power source (not shown) and the piezoelectric element 202. By applying a drive signal from the drive power source to the piezoelectric element 202 via the flexible substrate 203, the vibrator 220 can be excited in a predetermined vibration mode. The lower nut 204 is fitted with a screw portion formed at the lower end of the shaft 206. The shaft 206 is inserted into a through hole provided at the center of the first elastic body 201, the piezoelectric element 202, the flexible substrate 203, and the second elastic body 205. A step is provided at a substantially central portion in the thrust direction of the shaft 206, and this step hits a step provided on the inner wall of the second elastic body 205. Further, a screw thread is formed at the tip of the shaft 206 on the lower nut 204 side, and this thread is screwed into the lower nut 204 as a fastening member. Accordingly, the second elastic body 205, the first elastic body 201, the piezoelectric element 202, and the flexible substrate 203 are fastened and fixed in the thrust direction of the shaft 206 by the shaft 206 and the lower nut 204.
被駆動体207の下部には、バネ性を有する接触バネ208が形成されている。第1の弾性体201の表面(圧電素子202が接合されている面の反対側の面)は、接触バネ208と加圧接触して、第1の弾性体201による摩擦駆動力を受ける。ギア209は、被駆動体207の回転出力を外部に取り出すための部品であり、被駆動体207の回転軸方向の移動を許容し、被駆動体207と一体的に回転するように被駆動体207と嵌合している。加圧手段であるコイルバネ210は、被駆動体207のバネ受け部とギア209との間に配置され、被駆動体207を第1の弾性体201の方向に押し下げるように付勢している。ギア209は、シャフト206と結合した固定部材211に軸支されている。また、シャフト206のスラスト方向の位置は、固定部材211によって規制されている。シャフト206における上ナット212側の先端部にもネジ山が形成されており、このネジ山を上ナット212に螺合させることで、固定部材211に対してシャフト206が固定される。固定部材211には、振動型アクチュエータ200を所望の場所に取り付けるためのネジ穴が設けられている。 A contact spring 208 having a spring property is formed below the driven body 207. The surface of the first elastic body 201 (the surface opposite to the surface to which the piezoelectric element 202 is bonded) is in pressure contact with the contact spring 208 and receives the frictional driving force by the first elastic body 201. The gear 209 is a component for taking out the rotational output of the driven body 207 to the outside. The gear 209 allows the driven body 207 to move in the rotation axis direction and rotates integrally with the driven body 207. 207 is fitted. The coil spring 210 as a pressurizing means is disposed between the spring receiving portion of the driven body 207 and the gear 209 and urges the driven body 207 so as to push it down toward the first elastic body 201. The gear 209 is pivotally supported by a fixing member 211 coupled to the shaft 206. Further, the position of the shaft 206 in the thrust direction is regulated by the fixing member 211. A thread is also formed at the tip of the shaft 206 on the upper nut 212 side, and the shaft 206 is fixed to the fixing member 211 by screwing the thread onto the upper nut 212. The fixing member 211 is provided with a screw hole for attaching the vibration type actuator 200 to a desired place.
振動型アクチュエータ200では、進行性の振動波(楕円運動)が第1の弾性体201の表面に励起される。したがって、第1の弾性体201の表面に接触バネ208を加圧接触させることで、接触バネ208、被駆動体207、コイルバネ210及びギア209がシャフト206を回転中心軸として一体的に回転する。ギア209の回転出力を用いて、オートフォーカスレンズやズームレンズを駆動するデジタルカメラ等の撮像装置が製品化されている。 In the vibration type actuator 200, a progressive vibration wave (elliptical motion) is excited on the surface of the first elastic body 201. Therefore, by bringing the contact spring 208 into pressure contact with the surface of the first elastic body 201, the contact spring 208, the driven body 207, the coil spring 210, and the gear 209 rotate integrally with the shaft 206 as the rotation center axis. An imaging device such as a digital camera that drives an autofocus lens or a zoom lens using the rotation output of the gear 209 has been commercialized.
撮像装置には、高速で被写体を捕らえる撮影シーンとゆっくりと被写***置がずれていく撮影シーンの双方に対応可能なレンズ駆動特性が求められており、特に安定した低速駆動性能が強く求められている。このような要求に応えるためには、レンズ駆動に用いられる振動型アクチュエータには、高速と低速の速度比で10倍以上のレンジを持つことが必要とされる。上述した振動型アクチュエータ200で低速駆動を実現する方法としては、振動振幅が小さくなる高周波数領域で駆動するか、駆動電圧を下げると共にパルス幅を小さくする方法等が考えられる(特許文献1参照)。 Imaging devices are required to have lens drive characteristics that can handle both shooting scenes that capture a subject at high speed and shooting scenes in which the subject position slowly shifts, and there is a strong demand for stable low-speed driving performance. . In order to meet such a demand, the vibration type actuator used for driving the lens is required to have a range of 10 times or more in the speed ratio between the high speed and the low speed. As a method of realizing low-speed driving with the vibration type actuator 200 described above, a method of driving in a high frequency region where the vibration amplitude becomes small, or a method of reducing the driving voltage and reducing the pulse width can be considered (see Patent Document 1). .
図13は、振動型アクチュエータ200の個体ごとの駆動特性差を説明する図である。振動型アクチュエータ200では、同形の振動モードの振動を振動体220に励起し、第1の弾性体201における接触バネ208との接触面に進行性の振動を発生させる。振動型アクチュエータ200の低速駆動時に第1の弾性体201に励起される振動の振幅は小さい。そのため、駆動周波数を固定して振動型アクチュエータ200のサンプルa,b,cをそれぞれ駆動したときに、サンプルa〜cの構造的な個体差に起因して、図13に示すように、個体ごとに異なる速度ムラが発生してしまう。また、同一サンプルを異なる制御回路で駆動した場合でも、制御回路の電子部品や電機部品の個体差が原因となって、駆動特性に差が生じ得る。振動型アクチュエータ200及びその制御回路の個体差が大きいと、製品として利用可能かを選別する作業が必要となり、製造歩留りも低下してしまう。 FIG. 13 is a diagram illustrating the drive characteristic difference for each vibration actuator 200. In the vibration type actuator 200, vibration of the same vibration mode is excited in the vibration body 220, and a progressive vibration is generated on the contact surface of the first elastic body 201 with the contact spring 208. The vibration amplitude excited by the first elastic body 201 when the vibration type actuator 200 is driven at a low speed is small. Therefore, when the samples a, b, and c of the vibration type actuator 200 are driven with the driving frequency fixed, due to the structural individual differences between the samples a to c, as shown in FIG. Different speed unevenness occurs. Further, even when the same sample is driven by different control circuits, there may be differences in drive characteristics due to individual differences in electronic components and electrical components of the control circuit. If there is a large individual difference between the vibration type actuator 200 and its control circuit, it is necessary to select whether it can be used as a product, and the manufacturing yield will also be reduced.
本発明は、振動型アクチュエータの個体ごとに速度ムラの発生を抑制して安定した駆動特性を得ることができる振動型アクチュエータの制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a control method of a vibration type actuator that can suppress the occurrence of speed unevenness for each vibration type actuator and obtain stable drive characteristics.
本発明に係る振動型アクチュエータの制御方法は、弾性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されてなる振動体と、前記振動体と加圧接触する被駆動体とを備え、前記電気−機械エネルギ変換素子に所定の駆動信号を印加することによって前記振動体に励起された振動により前記振動体と前記被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータの制御方法であって、前記駆動信号の時間的な位相差を所定の範囲で変えて前記電気−機械エネルギ変換素子に印加して前記振動型アクチュエータを駆動し、前記位相差ごとに前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動速度の速度変動幅を検出する検出ステップと、前記速度変動幅が最小となるときの前記駆動信号の位相差を決定する決定ステップと、前記駆動信号を前記決定した位相差に設定して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することにより前記振動型アクチュエータの通常駆動を行う駆動ステップと、を有することを特徴とする。 The control method of the vibration type actuator according to the present invention includes a vibrating body in which an electro-mechanical energy conversion element is joined to an elastic body, and a driven body that is in pressure contact with the vibrating body, and the electro-mechanical energy. A control method of a vibration type actuator that relatively moves the vibrating body and the driven body by vibration excited by the vibrating body by applying a predetermined driving signal to a conversion element, A temporal phase difference is changed within a predetermined range and applied to the electro-mechanical energy conversion element to drive the vibration type actuator, and relative movement between the vibrating body and the driven body is performed for each phase difference. A detection step for detecting a speed fluctuation range of the speed; a determination step for determining a phase difference of the drive signal when the speed fluctuation range becomes a minimum; and the drive signal to the determined phase difference. And having a driving step of performing a normal driving of the vibration type actuator by applying a mechanical energy transducer element - the constant to the electric.
本発明によれば、振動型アクチュエータの個体ごとに、速度ムラを抑制した安定した駆動が可能になる。これにより、ひいては振動型アクチュエータの製造歩留りを向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform stable driving while suppressing speed unevenness for each vibration actuator. As a result, the production yield of the vibration type actuator can be improved.
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。ここでは、図12を参照して説明した振動型アクチュエータ200の駆動制御を行うための制御回路と制御方法について説明することとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, a control circuit and a control method for performing drive control of the vibration type actuator 200 described with reference to FIG. 12 will be described.
<第1実施形態>
図1は、本発明の実施形態に係る振動型駆動装置を構成する、振動型アクチュエータ200の駆動制御を行うための制御回路の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態において、振動型駆動装置とは、振動型アクチュエータ200と、振動型アクチュエータ200の駆動制御を行う制御回路を含むものと定義する。振動型アクチュエータ200の構成については、説明済みであるため、ここでの説明を省略する。制御回路は、MPU32、第1のスイッチング回路33a、第2のスイッチング回路33b、発振器34、位置検出センサ35、電源36、第1の差動増幅器37、第2の差動増幅器38及び位相差検出回路39を備える。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control circuit for performing drive control of a vibration type actuator 200 that constitutes a vibration type drive device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the vibration type driving device is defined as including the vibration type actuator 200 and a control circuit that performs drive control of the vibration type actuator 200. Since the configuration of the vibration type actuator 200 has been described, the description thereof is omitted here. The control circuit includes an MPU 32, a first switching circuit 33a, a second switching circuit 33b, an oscillator 34, a position detection sensor 35, a power source 36, a first differential amplifier 37, a second differential amplifier 38, and a phase difference detection. A circuit 39 is provided.
MPU32は、マイクロコンピュータであり、プログラムを格納するROM、プログラムの展開領域及びパラメータや演算結果を記憶するRAM、プログラムを実行するCPU等を有する。MPU32は、プログラムを実行することにより、制御回路を構成する各種の電子部品及び電機部品の動作を制御することによって、振動型アクチュエータ200の全体的な駆動を制御する。後述する図8及び図10に示す各フローチャートの各処理は、このようなMPU32の機能によって実現される。発振器34は、MPU32の指令値に基づいて第1の振動モードの駆動信号と第2の振動モードの駆動信号を、位相差を0〜360°の範囲で変えて、発生させることができる。なお、第1の振動モードと第2の振動モードの詳細については後述する。 The MPU 32 is a microcomputer, and includes a ROM that stores a program, a program development area, a RAM that stores parameters and calculation results, and a CPU that executes the program. The MPU 32 controls the overall driving of the vibration type actuator 200 by controlling the operations of various electronic components and electrical components that constitute the control circuit by executing a program. Each process of each flowchart shown in FIG. 8 and FIG. 10 described later is realized by such a function of the MPU 32. The oscillator 34 can generate the drive signal for the first vibration mode and the drive signal for the second vibration mode based on the command value of the MPU 32 by changing the phase difference in the range of 0 to 360 °. Details of the first vibration mode and the second vibration mode will be described later.
第1のスイッチング回路33aは、第1の振動モードの駆動信号を電源電圧でスイッチングする回路であり、圧電素子202に印加する1組の交流電圧である駆動信号A,A´を出力する。第1のスイッチング回路33aは、インダクタンス41との組み合わせにより、スイッチング電圧を昇圧効果により増幅する回路となっている。第2のスイッチング回路33bは、第2の振動モードの駆動信号を電源電圧でスイッチングする回路であり、圧電素子202に印加する1組の交流電圧である駆動信号B,B´を出力する。第2のスイッチング回路33bは、インダクタンス42との組み合わせにより、スイッチング電圧を昇圧効果により増幅する回路となっている。電源36は、第1のスイッチング回路33a及び第2のスイッチング回路33bに電圧を供給する電池やACアダプタ等である。 The first switching circuit 33 a is a circuit that switches the drive signal in the first vibration mode with a power supply voltage, and outputs drive signals A and A ′ that are a set of AC voltages applied to the piezoelectric element 202. The first switching circuit 33 a is a circuit that amplifies the switching voltage by the boosting effect by combination with the inductance 41. The second switching circuit 33 b is a circuit that switches the drive signal in the second vibration mode with the power supply voltage, and outputs drive signals B and B ′ that are a set of AC voltages applied to the piezoelectric element 202. The second switching circuit 33b is a circuit that amplifies the switching voltage by the boosting effect in combination with the inductance 42. The power source 36 is a battery, an AC adapter, or the like that supplies voltage to the first switching circuit 33a and the second switching circuit 33b.
第1の差動増幅器37は、駆動信号A,A´の差動電圧A−A´を取り出す。第2の差動増幅器38は、圧電素子202の一部に設けられた振動検出電極S(図2参照)から取り出される信号(電圧)Sと駆動信号A´との差動電圧S−A´を取り出す。位相差検出回路39は、第1の差動増幅器37と第2の差動増幅器38で得られた各差動電圧の位相差を検出する。MPU32は、通常は、位相差検出回路39で検出された位相差に基づいて振動型アクチュエータ200の共振状態を検出し、所定の位相差以下になる周波数領域で振動型アクチュエータ200を駆動するように制御を行う。 The first differential amplifier 37 extracts the differential voltage A-A ′ of the drive signals A and A ′. The second differential amplifier 38 is a differential voltage S-A ′ between a signal (voltage) S taken from a vibration detection electrode S (see FIG. 2) provided in a part of the piezoelectric element 202 and a drive signal A ′. Take out. The phase difference detection circuit 39 detects the phase difference between the differential voltages obtained by the first differential amplifier 37 and the second differential amplifier 38. The MPU 32 normally detects the resonance state of the vibration type actuator 200 based on the phase difference detected by the phase difference detection circuit 39, and drives the vibration type actuator 200 in a frequency region that is equal to or less than a predetermined phase difference. Take control.
位置検出センサ35は、例えば、フォトインタラプタとスリット板からなり、第1の弾性体201に対する被駆動体207の相対位置(回転位置)に関する情報を取得する。MPU32は、位置検出センサ35から取得した検出信号に基づき、被駆動体207の回転位置と回転速度を算出し、被駆動体207の回転速度を制御するための指令値を発振器34へ供給する。発振器34は、MPU32からの指令値に基づき、第1の振動モードの駆動信号Aと第2の振動モードの駆動信号Bの周波数と位相差(以下「AB位相差」という)を変更する。 The position detection sensor 35 includes, for example, a photo interrupter and a slit plate, and acquires information related to the relative position (rotational position) of the driven body 207 with respect to the first elastic body 201. Based on the detection signal acquired from the position detection sensor 35, the MPU 32 calculates the rotational position and rotational speed of the driven body 207 and supplies a command value for controlling the rotational speed of the driven body 207 to the oscillator 34. The oscillator 34 changes the frequency and phase difference (hereinafter referred to as “AB phase difference”) between the drive signal A in the first vibration mode and the drive signal B in the second vibration mode based on the command value from the MPU 32.
次に、圧電素子202の電極配置と振動体220に励起される振動モードについて説明する。図2(a)は、圧電素子202を構成する圧電体202Aの電極構成を示す平面図である。図2(b)は、圧電素子202を構成する圧電体202Bの電極構成を示す平面図である。圧電体202Aは、第1の振動モードの振動と第2の振動モードの振動を励起するため円板状の圧電体であり、圧電体202Bは、主に、圧電素子202に励起された駆動振動を検出するための円板状の圧電体である。 Next, the electrode arrangement of the piezoelectric element 202 and the vibration mode excited by the vibrating body 220 will be described. FIG. 2A is a plan view showing an electrode configuration of a piezoelectric body 202A constituting the piezoelectric element 202. FIG. FIG. 2B is a plan view showing an electrode configuration of a piezoelectric body 202B that constitutes the piezoelectric element 202. FIG. The piezoelectric body 202A is a disk-shaped piezoelectric body for exciting the vibration in the first vibration mode and the vibration in the second vibration mode, and the piezoelectric body 202B is mainly the driving vibration excited by the piezoelectric element 202. It is a disk-shaped piezoelectric body for detecting the above.
圧電体202Aは、周方向に位置的位相が90°となるように4つの電極A1,B1,A2,B2が、電極A1,A2が径方向で対向し、電極B1,B2が径方向で対向するように、薄板状の圧電セラミックスの表面に形成された構造を有する。ここで、電極A1,B1と電極A2,B2には位相差が180°の電圧が印加され、一方が伸びる方向に変位したときに他方は縮む方向に変位する。また、電極A1の裏面は電極A2、電極B1の裏面は電極B2となっており、電極A1,A2,B1,B2のそれぞれに、駆動信号A,A´,B,B´が印加される。圧電体202Bは、電極A1が、振動検出電極Sに置き換わった構造を有する。ここで、振動検出電極Sの裏面は電極A2となっている。圧電素子202は、複数枚の圧電体202A(但し、1枚おきに電極A1と電極A2が入れ替わり、電極B1と電極B2が入れ替わる)と1枚の圧電体202Bとが積層された構造を有する。既知の配線構造により、電極A1どうし、電極A2どうし、電極B1どうし、電極B2どうしが接続される。振動検出電極Sは、電極A1,B1,A2,B2とは独立して配線され、位相差検出回路39と接続される。電極A1,B1,A2,B2のそれぞれに、駆動信号A,B,A´,B´が印加される。AB位相差は、圧電素子202において周方向で隣接する電極A1,電極B1に印加される駆動信号の位相差とも言える。 In the piezoelectric body 202A, the four electrodes A1, B1, A2, and B2 are opposed to each other in the radial direction so that the positional phase is 90 ° in the circumferential direction, and the electrodes B1 and B2 are opposed in the radial direction. Thus, it has a structure formed on the surface of a thin plate-shaped piezoelectric ceramic. Here, a voltage having a phase difference of 180 ° is applied to the electrodes A1 and B1 and the electrodes A2 and B2, and when one is displaced in the extending direction, the other is displaced in the contracting direction. The back surface of the electrode A1 is an electrode A2, and the back surface of the electrode B1 is an electrode B2. The drive signals A, A ′, B, and B ′ are applied to the electrodes A1, A2, B1, and B2, respectively. The piezoelectric body 202B has a structure in which the electrode A1 is replaced with the vibration detection electrode S. Here, the back surface of the vibration detection electrode S is an electrode A2. The piezoelectric element 202 has a structure in which a plurality of piezoelectric bodies 202A (where electrodes A1 and A2 are interchanged and electrodes B1 and B2 are interchanged every other sheet) and one piezoelectric body 202B are laminated. With the known wiring structure, the electrodes A1, the electrodes A2, the electrodes B1, and the electrodes B2 are connected to each other. The vibration detection electrode S is wired independently of the electrodes A 1, B 1, A 2, and B 2 and is connected to the phase difference detection circuit 39. Drive signals A, B, A ′, and B ′ are applied to the electrodes A1, B1, A2, and B2, respectively. The AB phase difference can also be said to be a phase difference of drive signals applied to the electrodes A1 and B1 adjacent in the circumferential direction in the piezoelectric element 202.
図3は、時間的な位相差が90°で電圧振幅が同じ駆動信号A,B,A´,B´を圧電素子202に印加したときの振動体220(第1の弾性体201)の振動変位を模式的に示す図である。図3(a)〜(d)の横方向は、振動体220を直線状に展開したときの、圧電素子202の電極A1,B1,A2,B2に対応する第1の弾性体201の領域を模式的に示している。図中の位置a,b,c,dは、電極A1,B1,A2,B2に対応する領域を明示するために、これらの領域間の境界を模式的に示している。 FIG. 3 shows the vibration of the vibrating body 220 (first elastic body 201) when the drive signals A, B, A ′, B ′ having the same phase amplitude of 90 ° and the same voltage amplitude are applied to the piezoelectric element 202. It is a figure which shows a displacement typically. 3 (a) to 3 (d) indicate the regions of the first elastic body 201 corresponding to the electrodes A1, B1, A2, and B2 of the piezoelectric element 202 when the vibrating body 220 is linearly expanded. This is shown schematically. Positions a, b, c, and d in the figure schematically show boundaries between these regions in order to clearly indicate the regions corresponding to the electrodes A1, B1, A2, and B2.
駆動信号A,A´の位相差は180°であり、駆動信号A,A´がそれぞれ電極A1,A2に印加されると、圧電体202Aは、あるときには電極A1領域は厚さ方向に膨張すると共に電極A2領域は厚さ方向に収縮し、あるときには逆の膨張と収縮が生じる。これにより、第1の弾性体201と圧電素子202とが接合されてなる振動体220には、シャフト206を中心として電極A1−A2方向に曲がる第1の振動モードの曲げ振動が励起される。同様に、駆動信号B,B´の位相差は180°であり、駆動信号B,B´がそれぞれ電極B1,B2に印加されると、振動体220には、シャフト206を中心として電極B1−B2方向に曲がる第2の振動モードの曲げ振動が励起される。つまり、第1の振動モードと第2の振動モードは、振動の発生方向のみが異なる同形の振動モードである。駆動信号A,Bの位相差(AB位相差)を90°に設定して、第1の振動モードの振動と第2の振動モードの振動とを合成した駆動振動は、時間の経過に従って第1の弾性体201の表面を移動する進行性の振動波となる。 The phase difference between the drive signals A and A ′ is 180 °, and when the drive signals A and A ′ are respectively applied to the electrodes A1 and A2, the piezoelectric body 202A sometimes expands in the thickness direction of the electrode A1 region. At the same time, the electrode A2 region contracts in the thickness direction, and in some cases, reverse expansion and contraction occur. As a result, the vibration body 220 formed by joining the first elastic body 201 and the piezoelectric element 202 is excited by bending vibration in the first vibration mode that bends in the electrode A1-A2 direction around the shaft 206. Similarly, the phase difference between the drive signals B and B ′ is 180 °. When the drive signals B and B ′ are applied to the electrodes B1 and B2, respectively, the vibrating body 220 has the electrode B1- The bending vibration of the second vibration mode that bends in the B2 direction is excited. That is, the first vibration mode and the second vibration mode are identical vibration modes that differ only in the direction of vibration generation. The drive vibration obtained by combining the vibrations of the first vibration mode and the second vibration mode by setting the phase difference (AB phase difference) of the drive signals A and B to 90 ° is the first vibration over time. It becomes a progressive vibration wave that moves on the surface of the elastic body 201.
駆動信号A,B,A´,B´の電圧振幅が同じであれば、駆動振動の振幅の大きさは第1の弾性体201のどの位置でも常に等しくなる。振動型アクチュエータ200では、振動波が励起された第1の弾性体201の表面に略均等に接触バネ208を加圧接触させているため、接触バネ208が第1の弾性体201の振動波によって押し出されるようにして回転することで、被駆動体207が回転する。駆動信号A,B,A´,B´の位相差を−90°とすることで、被駆動体207の回転方向を反転させることができる。 If the drive signals A, B, A ′, and B ′ have the same voltage amplitude, the amplitude of the drive vibration is always equal at any position of the first elastic body 201. In the vibration type actuator 200, the contact spring 208 is pressed and brought into contact with the surface of the first elastic body 201 excited with the vibration wave substantially evenly. Therefore, the contact spring 208 is caused by the vibration wave of the first elastic body 201. The driven body 207 rotates by rotating as if pushed out. By setting the phase difference between the drive signals A, B, A ′, and B ′ to −90 °, the rotation direction of the driven body 207 can be reversed.
図4は、振動型アクチュエータ200の1つのサンプルを90°のAB位相差で低速駆動した場合の駆動特性の1つである速度ムラの一例を示す図である。図4の横軸には、位置として位置検出センサ35から得られるパルスのパルス数が取られており、縦軸には回転速度が取られている。図4中に示す「速度ムラ」とは、本実施形態では、中心速度(ここでは、約250rpm(回転/分))に対する回転速度の変動幅を指している。最大速度と最小速度の差(実回転速度が中心速度からずれる量)が大きくなるほど、被駆動体207の回転速度の速度ムラが大きいと言うことができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of speed unevenness that is one of the drive characteristics when one sample of the vibration type actuator 200 is driven at a low speed with an AB phase difference of 90 °. The horizontal axis in FIG. 4 represents the number of pulses obtained from the position detection sensor 35 as the position, and the vertical axis represents the rotational speed. The “speed unevenness” shown in FIG. 4 indicates the fluctuation range of the rotational speed with respect to the center speed (here, about 250 rpm (rotation / minute)) in the present embodiment. It can be said that as the difference between the maximum speed and the minimum speed (the amount by which the actual rotational speed deviates from the center speed) increases, the rotational speed unevenness of the driven body 207 increases.
図5は、時間的な位相差が90°で電圧振幅が同じ駆動信号A,B,A´,B´を圧電素子202に印加したときの振動体220(第1の弾性体201)と接触バネ208の接触状態の変化を模式的に示す図である。なお、図5は、図3と同様に、第1の弾性体201及び接触バネ208を直線状に展開した横軸(x方向)に対して、第1の弾性体201に生じる厚み方向(z方向)の変位が進行性の振動波となっている状態を模式的に示している。 FIG. 5 shows contact with the vibrating body 220 (first elastic body 201) when the drive signals A, B, A ′, B ′ having the same phase amplitude with a temporal phase difference of 90 ° are applied to the piezoelectric element 202. It is a figure which shows typically the change of the contact state of the spring 208. FIG. 5, as in FIG. 3, the thickness direction (z) generated in the first elastic body 201 with respect to the horizontal axis (x direction) in which the first elastic body 201 and the contact spring 208 are linearly expanded. The direction in which the displacement in the direction is a progressive vibration wave is schematically shown.
ここで、接触バネ208は、先述の通り、振動体220の振動に追従するためにバネ性を有する。また、接触バネ208は、加工時の応力等の影響で周方向に2点で凸部が形成された形状となるため、第1の弾性体201に対して周方向の2カ所において強圧で接触する。なお、図5では、接触バネ208の2カ所の凸部を誇張表現しているが、実際の凹凸はミクロンオーダー(数マイクロメートル)である。図5(a)〜(d)に示すように、接触バネ208が第1の弾性体201に対して接触する凸部の位置は、位置b→cの方向へ変わっていく。このとき、第1の弾性体201(振動体220)に生じる振動振幅はどの位置でも同じ理想的な状態では、駆動力が一定となることで被駆動体207の速度ムラはほぼゼロとなる。このように、AB位相差が90°(又は−90°)で電圧振幅が同じ駆動信号を圧電素子202に印加することで、理論的には、振動体220に励起される振動には振幅のムラが生じず、よって速度ムラも発生しない駆動状態が得られる。 Here, the contact spring 208 has a spring property to follow the vibration of the vibrating body 220 as described above. Further, since the contact spring 208 has a shape in which convex portions are formed at two points in the circumferential direction due to the influence of stress or the like during processing, the contact spring 208 contacts the first elastic body 201 with two pressures in the circumferential direction. To do. In FIG. 5, the two protrusions of the contact spring 208 are exaggerated, but the actual unevenness is on the micron order (several micrometers). As shown in FIGS. 5A to 5D, the position of the convex portion where the contact spring 208 contacts the first elastic body 201 changes in the direction of position b → c. At this time, in the ideal state where the vibration amplitude generated in the first elastic body 201 (vibrating body 220) is the same at any position, the driving force becomes constant, and thus the speed unevenness of the driven body 207 becomes almost zero. In this way, by applying a drive signal with the same voltage amplitude to the piezoelectric element 202 with an AB phase difference of 90 ° (or −90 °), theoretically, the vibration excited by the vibrating body 220 has an amplitude of A driving state in which unevenness does not occur and thus speed unevenness does not occur is obtained.
しかし、一般的に、振動型アクチュエータ200の駆動特性には個体差があり、振動型アクチュエータ200を駆動する制御回路の出力特性にも個体差がある。そのため、AB位相差が90°で電圧振幅が同じ駆動信号A,B,A´,B´を圧電素子202に入力しても、振動体220に周方向で振動振幅のムラが生じることがある。そして、振動体220に周方向で振幅のムラが生じると、接触バネ208の凸部が振幅の大きい部分に加圧接触している状態と振幅が小さい部分に加圧接触している状態とでは駆動特性が異なるため、凸部の接触状態が変化することで速度ムラが生じる。 However, generally, there are individual differences in the drive characteristics of the vibration type actuator 200, and there are also individual differences in the output characteristics of the control circuit that drives the vibration type actuator 200. For this reason, even if drive signals A, B, A ′, and B ′ having the same AB phase difference and 90 ° voltage are input to the piezoelectric element 202, the vibration body 220 may have uneven vibration amplitude in the circumferential direction. . When the vibration member 220 has uneven amplitude in the circumferential direction, the convex portion of the contact spring 208 is in pressure contact with a portion having a large amplitude and in a state in which it is in pressure contact with a portion having a small amplitude. Since the drive characteristics are different, speed unevenness occurs due to a change in the contact state of the convex portion.
制御回路側の原因としては、制御回路の電子部品及び電気部品の個体差の影響によるAB位相差の90°からのずれが挙げられる。振動型アクチュエータ側の原因としては、第1の振動モードと第2の振動モードの共振周波数のずれによる振動位相差の90°からのずれ、圧電素子202での電極位置のずれ、第1の弾性体201の接触バネ208との接触面での加工誤差等が挙げられる。 As a cause on the control circuit side, there is a deviation from 90 ° of the AB phase difference due to the influence of individual differences between electronic components and electrical components of the control circuit. Causes on the vibration type actuator side include a deviation of the vibration phase difference from 90 ° due to a deviation of the resonance frequency between the first vibration mode and the second vibration mode, a deviation of the electrode position in the piezoelectric element 202, and a first elasticity. For example, a processing error on the contact surface of the body 201 with the contact spring 208 may be mentioned.
制御回路側の原因については、電子部品及び電気部品の部品精度を高めることで対応が可能と考えられるが、部品コストが増加するために現実的ではない。一方、振動型アクチュエータ200側の原因については、部品精度や加工精度を高めることで対応するしかなく、これも、加工コストの増加と歩留りの低下を招くために現実的ではない。また、1つの振動型アクチュエータ200の個体を駆動する際に、制御回路を変えてしまうと、制御回路の個体差に起因して、速度ムラを最小とするAB位相差が変わってくる可能性がある。同様に、1つの制御回路で振動型アクチュエータ200の複数の個体を個別に駆動する場合も、振動型アクチュエータ200の個体差に起因して、個体ごとに速度ムラを最小とするAB位相差は変わってくる可能性が高い。そこで、本実施形態では、AB位相差を90°に限ることなく、振動型アクチュエータと制御回路の組み合わせごとに、被駆動体207の回転速度の速度ムラが小さくなるAB位相差を設定する。 The cause on the control circuit side can be dealt with by increasing the component accuracy of electronic components and electrical components, but it is not realistic because the component cost increases. On the other hand, the cause on the vibration actuator 200 side can only be dealt with by increasing the component accuracy and machining accuracy, which is also not practical because it causes an increase in machining cost and a decrease in yield. Further, if the control circuit is changed when driving one vibration actuator 200, the AB phase difference that minimizes the speed unevenness may change due to the individual difference of the control circuit. is there. Similarly, when a plurality of individual vibration actuators 200 are individually driven by a single control circuit, the AB phase difference that minimizes the speed unevenness varies from individual to individual due to individual differences in the vibration actuators 200. There is a high possibility of coming. Therefore, in the present embodiment, the AB phase difference is not limited to 90 °, and the AB phase difference is set to reduce the speed variation of the rotational speed of the driven body 207 for each combination of the vibration type actuator and the control circuit.
図6は、図2の速度ムラを示す振動型アクチュエータ200の1サンプルを50〜130°の範囲のAB位相差で駆動したときの速度ムラを示す図である。ここでは、被駆動体207の回転速度の平均速度が同じになるように駆動条件を設定しているが、実際には平均速度にずれが生じてしまっている。但し、速度ムラの大小を評価する場合には平均速度で正規化するため、実際の平均速度の若干のずれは、速度ムラの大小評価に影響しない。図6(a)〜(e)から明らかなように、AB位相差を変えることによって速度ムラの大小が変化しており、この1サンプルではAB位相差を50°としたときに速度ムラが最も小さくなっていることがわかる。これは、上述した各種要因に起因する速度ムラが相殺され、接触バネ208と第1の弾性体201との接触状態が図5を参照して説明した理想的な状態に近付いた結果と考えられる。 FIG. 6 is a diagram showing the speed unevenness when one sample of the vibration type actuator 200 showing the speed unevenness of FIG. 2 is driven with an AB phase difference in the range of 50 to 130 °. Here, the drive conditions are set so that the average speed of the driven body 207 is the same, but in reality, the average speed is shifted. However, when evaluating the magnitude of the speed unevenness, normalization is performed using the average speed, so that a slight deviation in the actual average speed does not affect the speed unevenness evaluation. As is clear from FIGS. 6A to 6E, the speed unevenness changes by changing the AB phase difference. In this one sample, the speed unevenness is the highest when the AB phase difference is 50 °. You can see that it is getting smaller. This is considered to be a result of the non-uniformity of speed due to the various factors described above being offset and the contact state between the contact spring 208 and the first elastic body 201 approaching the ideal state described with reference to FIG. .
図7は、振動型アクチュエータ200の2つのサンプルP,Qについて、AB位相差50〜130°(CW(時計回り)回転)及び−50〜−130°(CCW(反時計回り)回転)でそれぞれ駆動したときの速度ムラの大きさをワウフラッタで示した図である。なお、サンプルP,Qを駆動する制御回路には同じものを用いている。ワウフラッタは、(最大速度−最小速度)×100/平均速度、により算出される。 FIG. 7 shows an AB phase difference of 50 to 130 ° (CW (clockwise) rotation) and −50 to −130 ° (CCW (counterclockwise) rotation) for two samples P and Q of the vibration type actuator 200, respectively. It is the figure which showed the magnitude | size of the speed nonuniformity when driving with the wow flutter. The same control circuit is used for driving the samples P and Q. The wow flutter is calculated by (maximum speed−minimum speed) × 100 / average speed.
サンプルP,Qでは、ワウフラッタが最小となるAB位相差の値が異なっていることがわかる。サンプルPは、回転方向に関係なく、測定したAB位相差の範囲内での速度ムラが小さく、速度ムラが最も小さくなるAB位相差が90°及び−90°となっていることから、製造誤差等の殆どない理想的な製品となっていると考えられる。これに対して、サンプルQでは、測定したAB位相差の範囲内での速度ムラが大きく、速度ムラが最小になるAB位相差がCW方向で50°、CCW方向で−110°となっており、それぞれ90°及び−90°からずれている。この原因としては、振動型アクチュエータの製造誤差により第1及び第2の振動モードの各振動の発生位置が理想的な位置的位相90°からずれていること等が考えられる。しかし、AB位相差を50°又は−110°とすることで、製造誤差が原因で発生する速度ムラとAB位相差を変えたことが原因で発生する速度ムラとが打ち消し合うと考えられる。このことから、振動型アクチュエータ200に個体ごとにワウフラッタが小さくなるAB位相差(以下「個別AB位相差」という)を検出して駆動することにより、速度ムラの個体差を減らすことができる。 It can be seen that samples P and Q have different AB phase difference values that minimize wow flutter. The sample P has a small speed variation within the range of the measured AB phase difference regardless of the rotation direction, and the AB phase difference at which the speed variation is the smallest is 90 ° and −90 °. It is thought that it is an ideal product with almost no etc. On the other hand, in sample Q, the speed unevenness within the range of the measured AB phase difference is large, and the AB phase difference that minimizes the speed unevenness is 50 ° in the CW direction and −110 ° in the CCW direction. , Respectively deviated from 90 ° and −90 °. As a cause of this, it is conceivable that the generation position of each vibration in the first and second vibration modes is deviated from an ideal positional phase of 90 ° due to a manufacturing error of the vibration type actuator. However, when the AB phase difference is set to 50 ° or −110 °, it is considered that the speed unevenness caused by the manufacturing error and the speed unevenness caused by changing the AB phase difference cancel each other. From this, by detecting and driving an AB phase difference (hereinafter referred to as “individual AB phase difference”) in which the wow flutter becomes small for each individual in the vibration type actuator 200, the individual difference in speed unevenness can be reduced.
図8は、速度ムラを検出して個別AB位相差を決定することにより振動型アクチュエータ200の駆動を制御する一連の流れを説明するフローチャートである。図8のフローチャートの各処理は、制御回路のMPU32が所定のプログラムを実行して制御回路の各種部品の動作を制御することにより実現される。 FIG. 8 is a flowchart for explaining a series of flows for controlling the driving of the vibration type actuator 200 by detecting the speed unevenness and determining the individual AB phase difference. Each process of the flowchart in FIG. 8 is realized by the MPU 32 of the control circuit executing a predetermined program to control the operation of various components of the control circuit.
ステップS801においてMPU32は、振動型アクチュエータ200の起動時に、個別AB位相差が設定され、記憶済みか否かを判定する。MPU32は、個別AB位相差が設定・記憶済みでない場合(S801でNO)処理をステップS802へ進め、個別AB位相差が設定・記憶済みである場合(S801でYES)、処理をステップS806へ進める。ステップS802においてMPU32は、所定の駆動周波数fm、且つ、AB位相差を初期値(例えば、50°)に設定して振動型アクチュエータ200を駆動し、速度ムラを検出する。そして、MPU32は、検出した速度ムラに基づき、ワウフラッタを算出し、MPU32のRAM等に記憶する。 In step S801, the MPU 32 determines whether or not the individual AB phase difference is set and stored when the vibration actuator 200 is activated. If the individual AB phase difference has not been set and stored (NO in S801), the MPU 32 advances the process to step S802. If the individual AB phase difference has been set and stored (YES in S801), the MPU 32 advances the process to step S806. . In step S802, the MPU 32 sets the predetermined drive frequency fm and the AB phase difference to an initial value (for example, 50 °), drives the vibration type actuator 200, and detects speed unevenness. Then, the MPU 32 calculates wow flutter based on the detected speed unevenness and stores it in the RAM or the like of the MPU 32.
なお、駆動周波数fmは、基本的に制限されるものではないが、接触バネ208の凸部と振動体220に励起される振動振幅のムラの影響が反映されやすい回転速度となる周波数とすることが望ましい。ここで、接触バネ208の凸部については、図5を参照して既に説明しているが、振動振幅が大きく、回転速度が高速である場合には、接触バネ208が振動振幅のムラに追従しなくなるため、速度ムラは発生し難くなる。逆に、振動振幅が小さ過ぎて回転速度が低速である場合には、接触バネ208と第1の弾性体201とが全面接触(常に接触)した状態となり、動摩擦と静摩擦の間で摩擦力が変化する等の別の要因の速度ムラを発生させてしまう。よって、振動振幅のムラの影響を反映しやすい回転速度とは、振動体220の振動振幅のムラに接触バネ208に追従可能であり、且つ、接触バネ208が第1の弾性体201に対して全面接触しない状態となる回転速度である。 Note that the drive frequency fm is not basically limited, but should be a frequency at which the influence of the unevenness of the vibration amplitude excited by the convex portion of the contact spring 208 and the vibrating body 220 is easily reflected. Is desirable. Here, the convex portion of the contact spring 208 has already been described with reference to FIG. 5. However, when the vibration amplitude is large and the rotation speed is high, the contact spring 208 follows the unevenness of the vibration amplitude. Therefore, the speed unevenness is less likely to occur. On the other hand, when the vibration amplitude is too small and the rotation speed is low, the contact spring 208 and the first elastic body 201 are in full contact (always contact), and the frictional force between the dynamic friction and the static friction is Uneven speed is caused by another factor such as change. Therefore, the rotation speed that easily reflects the influence of the vibration amplitude unevenness can follow the contact spring 208 to the vibration amplitude unevenness of the vibration body 220, and the contact spring 208 can move relative to the first elastic body 201. This is the rotational speed at which the entire surface is not in contact.
ステップS803においてMPU32は、AB位相差をΔX°だけ変更して(AB位相差を50°+ΔX°として)、振動型アクチュエータ200を駆動し、ワウフラッタを算出し、MPU32が有するRAM等に記憶する。続いて、ステップS804においてMPU32は、予め設定されたAB位相差の範囲でのワウフラッタの算出が終了したか否かを判定する。MPU32は、ワウフラッタの算出が終了した場合(S804でYES)、処理をステップS805へ進め、ワウフラッタの算出が終了していない場合(S804でNO)、処理をステップS803へ戻す。具体的には、MPU32は、AB位相差を予め設定された50°〜130°の範囲で+ΔX°ずつ変更してワウフラッタを算出し、全範囲でのワウフラッタの算出が終了すると、処理をステップS805へ進める。AB位相差の変更範囲は、速度ムラが最小又は十分に小さくなる範囲を含むように設定される。 In step S803, the MPU 32 changes the AB phase difference by ΔX ° (assuming the AB phase difference is 50 ° + ΔX °), drives the vibration actuator 200, calculates the wow flutter, and stores it in the RAM or the like included in the MPU 32. Subsequently, in step S804, the MPU 32 determines whether or not the calculation of the wow and flutter within the preset AB phase difference range is completed. When the calculation of wow flutter is completed (YES in S804), the MPU 32 advances the process to step S805. When the calculation of wow flutter is not completed (NO in S804), the MPU 32 returns the process to step S803. Specifically, the MPU 32 calculates the wow flutter by changing the AB phase difference by + ΔX ° in a preset range of 50 ° to 130 °, and when the calculation of the wow flutter in the entire range is completed, the process is performed in step S805. Proceed to The change range of the AB phase difference is set so as to include a range in which the speed unevenness is minimized or sufficiently small.
ステップS805においてMPU32は、ステップS803〜S804で算出したワウフラッタの値のうち最小値を与えるAB位相差を個別AB位相差として、MPU32が有するRAM等に記憶する。以上のステップS801〜805の処理は、振動型アクチュエータ200の速度ムラが最小となる個別AB位相差を決定する処理であり、本実施形態ではこれをテストモードと称呼する。テストモードは、振動型アクチュエータ200を初めて駆動する際に行う必要があるが、その後は、所定の条件が満たされる場合に行うようにすればよい。例えば、経時的な使用による部品劣化や使用環境等によって個別AB位相差が変化すると考えられる。よって、テストモードは、振動型アクチュエータ200の通常の駆動前に常に実行されるようにしてもよいし、駆動頻度や駆動環境を考慮して一定期間ごとに実行されるようにしてもよい。 In step S805, the MPU 32 stores the AB phase difference that gives the minimum value among the wow and flutter values calculated in steps S803 to S804 as an individual AB phase difference in the RAM or the like included in the MPU 32. The processes in steps S801 to S805 described above are processes for determining the individual AB phase difference that minimizes the speed unevenness of the vibration type actuator 200, and in the present embodiment, this is referred to as a test mode. The test mode needs to be performed when the vibration type actuator 200 is driven for the first time, and thereafter, the test mode may be performed when a predetermined condition is satisfied. For example, it is considered that the individual AB phase difference changes due to deterioration of parts due to use over time, usage environment, or the like. Therefore, the test mode may always be executed before normal driving of the vibration type actuator 200, or may be executed at regular intervals in consideration of the driving frequency and driving environment.
テストモードの実行により個別AB位相差が決定された後のステップS806においてMPU32は、予め設定された起動周波数と決定された個別AB位相差で、振動型アクチュエータ200を駆動させる。ここで、起動周波数は、共振周波数よりも高周波数側で、起動時に衝撃が発生しない程度の十分ゆっくりした速度となる値に設定することが望ましい。ステップS807においてMPU32は、位置検出センサ35から取得した検出信号に基づいて、検出した速度が目標速度に到達したか否かを判定する。なお、ステップS807の判定は、検出された速度が目標速度付近の所定の速度範囲に入ったか否かを基準としてもよい。MPU32は、検出速度が目標速度に達していない場合(S807でNO)、処理をステップS808へ進め、検出速度が目標速度に達した場合(S807でYES)、処理をステップS809へ進める。 In step S806 after the individual AB phase difference is determined by executing the test mode, the MPU 32 drives the vibration type actuator 200 with the preset activation frequency and the determined individual AB phase difference. Here, it is desirable that the starting frequency is set to a value that is higher than the resonance frequency and sufficiently slow so as not to cause an impact at the time of starting. In step S807, the MPU 32 determines whether the detected speed has reached the target speed based on the detection signal acquired from the position detection sensor 35. Note that the determination in step S807 may be based on whether or not the detected speed is within a predetermined speed range near the target speed. If the detected speed has not reached the target speed (NO in S807), the MPU 32 advances the process to step S808. If the detected speed has reached the target speed (YES in S807), the MPU 32 advances the process to step S809.
ステップS808においてMPU32は、駆動周波数を下げて(共振周波数へ近付けて)回転速度を上げ、その後、処理をステップS807へ戻す。ステップS809においてMPU32は、速度偏差に対して設定したゲイン値を掛け、目標速度で安定して動作するように周波数を制御する速度制御駆動を実行する。ステップS810においてMPU32は、速度制御を実行しながら、被駆動体207が目標位置(目標とする回転角度)に到達したか否かを判定する。MPU32は、目標位置に到達していない場合(S810でNO)、処理をステップS809に戻し、目標位置に到達した場合(S810でYES)、速度制御を終了する。 In step S808, the MPU 32 decreases the drive frequency (closes to the resonance frequency) to increase the rotation speed, and then returns the process to step S807. In step S809, the MPU 32 performs a speed control drive for controlling the frequency so as to operate stably at the target speed by multiplying the speed deviation by the set gain value. In step S810, the MPU 32 determines whether or not the driven body 207 has reached the target position (target rotation angle) while executing speed control. If the MPU 32 has not reached the target position (NO in S810), the process returns to step S809. If the MPU 32 has reached the target position (YES in S810), the speed control ends.
以上の説明の通り、本実施形態では、振動型アクチュエータの個体ごとに、通常駆動に先立って、速度ムラを小さく抑えることができる駆動信号の個別位相差を決定するテストモードを設け、通常駆動を個別位相差に設定された駆動信号で行う。これにより、振動体と被駆動体の相対的な移動速度の変動幅を小さく抑えた安定した駆動が可能となる。こうして、より低速まで安定した駆動を行うことが可能となり、低速で停止してしまうような動作を回避することができ、駆動速度のダイナミックレンジが広い振動型アクチュエータを実現することができる。ひいては、従来は駆動信号の位相差を90°に設定した場合に移動速度の変動幅が大きい等の理由で製品として使用不可と判断されたものも、移動速度の変動幅を所定の規格内に納めることができるため、振動型アクチュエータの製造歩留りを向上させることもできる。なお、本実施形態のテストモードでは、移動速度の変動幅が最小となるときの駆動信号の位相差を個別位相差として設定したが、移動速度の変動幅が所定の閾値よりも小さくなる位相差を個別位相差としてもよい。 As described above, in this embodiment, for each individual vibration type actuator, prior to normal driving, a test mode for determining individual phase differences of driving signals capable of suppressing speed unevenness is provided, and normal driving is performed. The driving signal is set to the individual phase difference. As a result, it is possible to perform stable driving while suppressing the fluctuation range of the relative movement speed between the vibrating body and the driven body. In this way, it is possible to drive stably to a lower speed, avoid an operation that stops at a lower speed, and realize a vibration actuator with a wide dynamic range of the driving speed. As a result, in the past, when the phase difference of the drive signal was set to 90 °, it was determined that the product could not be used as a product due to the large fluctuation range of the movement speed. Therefore, the manufacturing yield of the vibration type actuator can be improved. In the test mode of the present embodiment, the phase difference of the drive signal when the fluctuation range of the moving speed is minimized is set as the individual phase difference. However, the phase difference where the fluctuation range of the moving speed is smaller than a predetermined threshold value. May be an individual phase difference.
<第2実施形態>
第1実施形態では、AB位相差を変えて速度ムラの変化を検出し、速度ムラが最小となるときのAB位相差を個別AB位相差として決定した。これに対して、第2実施形態では、位相差検出回路39が検出する差動電圧A−A´と差動電圧S-A´の位相差(以下「AS位相差」という)に基づいて個別AB位相差を決定する。本実施形態で個別AB位相差を決定するための振動型アクチュエータ200及びその制御回路の構成は第1実施形態と同じであり、制御回路による個別AB位相差の決定方法(MPU32が実行する制御)のみが異なる。よって、振動型アクチュエータ200及びその制御回路の構成についての説明は省略する。
Second Embodiment
In the first embodiment, the change in the speed unevenness is detected by changing the AB phase difference, and the AB phase difference when the speed unevenness is minimized is determined as the individual AB phase difference. On the other hand, in the second embodiment, the differential voltage A-A ′ and the differential voltage S-A ′ detected by the phase difference detection circuit 39 are individually determined based on the phase difference (hereinafter referred to as “AS phase difference”). The AB phase difference is determined. The configuration of the vibration type actuator 200 and its control circuit for determining the individual AB phase difference in the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the individual AB phase difference is determined by the control circuit (control executed by the MPU 32). Only the difference. Therefore, the description of the configuration of the vibration type actuator 200 and its control circuit is omitted.
図9(a)は、電圧振幅が同じ所定の周波数の駆動信号A,A´,B,B´で振動型アクチュエータ200を駆動したときのAS位相差の変化を示す図である。AS位相差は、振動型アクチュエータ200の振動状態をモニタリングする情報であり、接触バネ208の凸部が接触する第1の弾性体201の接触部の振動振幅の大きさに応じて変化する。本実施形態では、この現象を利用して、振動体220に励起される振動の振幅ムラを小さく抑える。図9(a)に示す「補正前AS位相差」は、振動型アクチュエータ200の1サンプルをAB位相差が90°で電圧振幅が同じ所定の周波数の駆動信号A,A´,B,B´で駆動したときのAS位相差の変化を示す図である。AB位相差が90°のときには、AS変動量(AS位相差の高低差)が大きい。これに対して、「補正後AS位相差」は、AB位相差を変えることによってAS位相差の変動量を小さく抑えることができることを示している。 FIG. 9A is a diagram illustrating a change in AS phase difference when the vibration type actuator 200 is driven by drive signals A, A ′, B, and B ′ having the same voltage amplitude and a predetermined frequency. The AS phase difference is information for monitoring the vibration state of the vibration type actuator 200 and changes according to the magnitude of the vibration amplitude of the contact portion of the first elastic body 201 with which the convex portion of the contact spring 208 contacts. In this embodiment, this phenomenon is used to suppress the amplitude unevenness of vibration excited by the vibrating body 220 to be small. The “AS phase difference before correction” shown in FIG. 9A is a drive signal A, A ′, B, B ′ having a predetermined frequency and the same voltage amplitude for one sample of the vibration type actuator 200 with an AB phase difference of 90 °. It is a figure which shows the change of AS phase difference when driving by. When the AB phase difference is 90 °, the AS fluctuation amount (AS phase difference height difference) is large. On the other hand, “corrected AS phase difference” indicates that the variation amount of the AS phase difference can be suppressed by changing the AB phase difference.
図9(b)は、接触バネ208の凸部と第1の弾性体201の接触部が変わることによって振動体220の共振周波数が変わることと、固定周波数で駆動した場合に共振周波数が変わることによって検出されるAS位相差の値が変化することを説明する図である。図9(b)において、横軸には周波数が、縦軸にはAS位相差が取られている。また、図9(b)の特性は、AB位相差を90°とした場合の2本の曲線のうち、左側は共振周波数が低くなったときの特性を示しており、右側は共振周波数が高くなったときの特性を示している。周波数fmは、接触バネ208の凸部と第1の弾性体201に生じる振動の振幅ムラの影響が反映しやすい駆動周波数である。また、周波数f1は、図8のステップS806で説明した起動周波数である。 FIG. 9B shows that the resonance frequency of the vibrating body 220 changes when the convex portion of the contact spring 208 and the contact portion of the first elastic body 201 change, and the resonance frequency changes when driven at a fixed frequency. It is a figure explaining that the value of AS phase difference detected by (1) changes. In FIG. 9B, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents AS phase difference. 9B shows the characteristic when the resonance frequency is low on the left side of the two curves when the AB phase difference is 90 °, and the resonance frequency is high on the right side. The characteristic when it became. The frequency fm is a driving frequency that easily reflects the influence of the vibration amplitude unevenness generated in the convex portion of the contact spring 208 and the first elastic body 201. The frequency f1 is the activation frequency described in step S806 in FIG.
起動時に衝撃が発生しない程度の十分に低速度となる起動周波数f1で振動型アクチュエータ200の駆動を開始し、その後、周波数を低周波数側(共振周波数側)へ掃引していく。図9(b)に太い実線で示すように、共振周波数が低い左側の線に沿ってAS位相差が変化する。共振周波数が低い状態で安定しているときに接触バネ208の凸部が接触する第1の弾性体201の接触部が変わって共振周波数が高くなると、右側の特性にずれる。こうして、接触バネ208の凸部と第1の弾性体201との接触状態が変わることで振動型アクチュエータ200の共振周波数が上下するとAS位相差の値も上下し、駆動周波数fmのように共振周波数に近い周波数になると、AS位相差変動量も大きくなる。このように振動型アクチュエータ200の共振周波数が上下するのは、第1の弾性体201と接触バネ208の接触時の拘束力が回転位置によって変わることによって生じ、この接触時の拘束力の違いによって速度ムラが発生すると考えられる。本実施形態では、AS位相差変動量が小さくなるAB位相差を決定することにより、速度ムラを小さく抑える。 The driving of the vibration type actuator 200 is started at the starting frequency f1 which is sufficiently low so that no shock is generated at the time of starting, and then the frequency is swept to the low frequency side (resonance frequency side). As shown by a thick solid line in FIG. 9B, the AS phase difference changes along the left line where the resonance frequency is low. When the contact portion of the first elastic body 201 with which the convex portion of the contact spring 208 comes into contact when the resonance frequency is stable in a low state is changed and the resonance frequency is increased, the characteristic on the right side is shifted. Thus, when the contact state between the convex portion of the contact spring 208 and the first elastic body 201 changes, when the resonance frequency of the vibration type actuator 200 increases or decreases, the value of the AS phase difference also increases or decreases, and the resonance frequency becomes like the drive frequency fm. As the frequency approaches, the AS phase difference fluctuation amount also increases. The reason why the resonance frequency of the vibration type actuator 200 increases and decreases in this manner is that the binding force at the time of contact between the first elastic body 201 and the contact spring 208 varies depending on the rotational position. It is considered that speed unevenness occurs. In this embodiment, the speed unevenness is suppressed to be small by determining the AB phase difference that reduces the AS phase difference fluctuation amount.
図10は、AS位相差を検出して個別AB位相差を決定することにより振動型アクチュエータ200の駆動を制御する一連の流れを説明するフローチャートである。図10のフローチャートの各処理は、制御回路のMPU32が所定のプログラムを実行して制御回路の各種部品の動作を制御することにより実現される。 FIG. 10 is a flowchart for explaining a series of flows for controlling the driving of the vibration type actuator 200 by detecting the AS phase difference and determining the individual AB phase difference. Each process of the flowchart of FIG. 10 is realized by the MPU 32 of the control circuit executing a predetermined program to control the operation of various components of the control circuit.
ステップS1001においてMPU32は、振動型アクチュエータ200の起動時に、個別AB位相差が設定・記憶済みか否かを判定する。MPU32は、個別AB位相差が設定・記憶済みでない場合(S1001でNO)処理をステップS1002へ進め、個別AB位相差が設定・記憶済みである場合(S1001でYES)、処理をステップS1006へ進める。ステップS1002〜S1005は、AS位相差変動量を検出することによって、AS移動差変動量を最小値とする個別AB位相差を決定するテストモードの処理である。ステップS1002においてMPU32は、所定の駆動周波数fm、且つ、AB位相差を初期値(例えば、50°)に設定して振動型アクチュエータ200を駆動し、AS位相差変動量を検出して、MPU32のRAM等に記憶する。 In step S <b> 1001, the MPU 32 determines whether or not the individual AB phase difference has been set and stored when the vibration actuator 200 is activated. If the individual AB phase difference is not set / stored (NO in S1001), the MPU 32 advances the process to step S1002. If the individual AB phase difference is set / stored (YES in S1001), the MPU 32 advances the process to step S1006. . Steps S <b> 1002 to S <b> 1005 are test mode processes for determining an individual AB phase difference that minimizes the AS movement difference fluctuation amount by detecting the AS phase difference fluctuation amount. In step S1002, the MPU 32 sets the predetermined driving frequency fm and the AB phase difference to an initial value (for example, 50 °), drives the vibration type actuator 200, detects the AS phase difference variation, Store in RAM or the like.
ステップS1003においてMPU32は、AB位相差をΔX°だけ変更して(AB位相差を50°+ΔX°として)、振動型アクチュエータ200を駆動し、AS位相差変動量を検出し、MPU32が有するRAM等に記憶する。続いて、ステップS1004においてMPU32は、予め設定されたAB位相差の範囲でのAS位相差変動量の算出が終了したか否かを判定する。MPU32は、AS位相差変動量の検出が終了した場合(S1004でYES)、処理をステップS1005へ進め、AB位相差の設定範囲でのAS位相差変動量の算出が終了していない場合(S1004でNO)、処理をステップS1003へ戻す。AB位相差の変更範囲は、AS位相差変動量が最小又は十分に小さくなる範囲を含むように設定され、例えば、50°〜130°の範囲とされる。 In step S1003, the MPU 32 changes the AB phase difference by ΔX ° (assuming the AB phase difference is 50 ° + ΔX °), drives the vibration actuator 200, detects the AS phase difference fluctuation amount, and the RAM etc. included in the MPU 32 To remember. Subsequently, in step S1004, the MPU 32 determines whether or not the calculation of the AS phase difference fluctuation amount within the preset AB phase difference range is completed. When the detection of the AS phase difference variation is completed (YES in S1004), the MPU 32 advances the process to Step S1005, and when the calculation of the AS phase difference variation in the AB phase difference setting range is not completed (S1004). NO), the process returns to step S1003. The change range of the AB phase difference is set so as to include a range in which the AS phase difference fluctuation amount is minimized or sufficiently small, for example, a range of 50 ° to 130 °.
ステップS1005においてMPU32は、ステップS1003〜S1004で算出したAS位相差変動量のうち最小値を与えるAB位相差を個別AB位相差として、MPU32が有するRAM等に記憶する。ステップS1006〜S1010の処理は、図8のフローチャートで説明したステップS806〜S810の処理と同じであるため、ここでの説明を省略する。 In step S1005, the MPU 32 stores the AB phase difference that gives the minimum value among the AS phase difference fluctuation amounts calculated in steps S1003 to S1004 as individual AB phase differences in the RAM or the like included in the MPU 32. The processing of steps S1006 to S1010 is the same as the processing of steps S806 to S810 described with reference to the flowchart of FIG. 8, and thus description thereof is omitted here.
第2実施形態でも、通常駆動に先立って、駆動信号の個別位相差を決定するテストモードを設け、通常駆動を個別位相差に設定された駆動信号で行う。第1実施形態と第2実施形態とでは、駆動信号の個別位相差を決定するために検出するパラメータが移動速度の速度変動幅か差動信号位相差の変動量であるかが異なるだけであるので、第2実施形態でも、第1実施形態と同じ効果を得ることができる。 Also in the second embodiment, a test mode for determining the individual phase difference of the drive signal is provided prior to the normal drive, and the normal drive is performed with the drive signal set to the individual phase difference. The first embodiment differs from the second embodiment only in whether the parameter detected for determining the individual phase difference of the drive signal is the speed fluctuation width of the moving speed or the fluctuation amount of the differential signal phase difference. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained in the second embodiment.
<第3実施形態>
第3実施形態では、上述した振動型アクチュエータ200を備える電子機器や機械装置の一例としての撮像装置について説明する。図11は、撮像装置の一例であるデジタルカメラ400の概略構成を示す斜視図であり、一部を透過した状態で示している。デジタルカメラ400の本体の前面には、レンズ鏡筒410が取り付けられており、レンズ鏡筒410の内部には、フォーカスレンズ407を含む複数のレンズ(不図示)と、手ぶれ補正光学系403が配置されている。手ぶれ補正光学系403は、2軸のコアレスモータ404,405の回転が伝達されることによって、上下方向(Y方向)と左右方向(X方向)に振動可能となっている。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an imaging apparatus as an example of an electronic apparatus or a mechanical apparatus including the above-described vibration type actuator 200 will be described. FIG. 11 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a digital camera 400 which is an example of an imaging apparatus, and shows a partially transparent state. A lens barrel 410 is attached to the front surface of the main body of the digital camera 400, and a plurality of lenses (not shown) including a focus lens 407 and a camera shake correction optical system 403 are disposed inside the lens barrel 410. Has been. The image stabilization optical system 403 can vibrate in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction) by transmitting the rotation of the biaxial coreless motors 404 and 405.
デジタルカメラ400の本体には、デジタルカメラ400の全体的な動作を制御するマイコン409と、撮像素子408が配置されている。レンズ鏡筒410を通過した光は、光学像として撮像素子408に結像する。撮像素子408は、CMOSセンサ或いはCCDセンサ等の光電変換デバイスであり、結像した光学像をアナログ電気信号に変換する。撮像素子408から出力されるアナログ電気信号は、不図示のA/D変換器によってデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号は、不図示の画像処理回路による所定の画像処理を経て、画像データ(映像データ)として不図示の半導体メモリ等の記憶媒体に記憶される。 The main body of the digital camera 400 is provided with a microcomputer 409 that controls the overall operation of the digital camera 400 and an image sensor 408. The light that has passed through the lens barrel 410 forms an image on the image sensor 408 as an optical image. The image sensor 408 is a photoelectric conversion device such as a CMOS sensor or a CCD sensor, and converts the formed optical image into an analog electric signal. The analog electrical signal output from the image sensor 408 is converted into a digital signal by an A / D converter (not shown). The digital signal is stored in a storage medium such as a semiconductor memory (not shown) as image data (video data) through predetermined image processing by an image processing circuit (not shown).
デジタルカメラ400の本体には、内部装置として、上下方向(ピッチング)の手ぶれ量(振動)を検出するジャイロセンサ401と、左右方向(ヨーイング)の手ぶれ量(振動)を検出するジャイロセンサ402が配置されている。ジャイロセンサ401,402によって検出された振動の逆方向にコアレスモータ404,405が駆動され、手ぶれ補正光学系403のZ方向に延びる光軸を振動させる。その結果、手ぶれによる光軸の振動が打ち消され、手ぶれが補正された良好な写真を撮影することができる。 In the main body of the digital camera 400, as internal devices, a gyro sensor 401 that detects the amount of shake (vibration) in the vertical direction (pitching) and a gyro sensor 402 that detects the amount of shake (vibration) in the left-right direction (yawing) are arranged. Has been. The coreless motors 404 and 405 are driven in the opposite direction of the vibration detected by the gyro sensors 401 and 402 to vibrate the optical axis extending in the Z direction of the camera shake correction optical system 403. As a result, the vibration of the optical axis due to camera shake is canceled out, and a good photograph in which camera shake is corrected can be taken.
マイコン409は、振動型アクチュエータ200を第1及び第2実施形態で説明した制御方法で駆動制御するための制御回路(図1参照)を構成するMPU32としての機能を有する。図1に示した制御回路を構成する各種の電子部品と電気部品は、マイコン409が実装される不図示の基板に実装される。振動型アクチュエータ200は、マイコン409によって駆動制御され、振動型アクチュエータ200の出力は、不図示のギア列を介してレンズ鏡筒410に配置されたフォーカスレンズ407を光軸方向(Z方向)に駆動する。こうして、フォーカスレンズ407を合焦位置に位置決めすることができる。なお、振動型アクチュエータ200は、ズームレンズ(不図示)の駆動等、任意のレンズの駆動に用いることができる。 The microcomputer 409 has a function as the MPU 32 that constitutes a control circuit (see FIG. 1) for driving and controlling the vibration type actuator 200 by the control method described in the first and second embodiments. Various electronic components and electrical components constituting the control circuit shown in FIG. 1 are mounted on a substrate (not shown) on which the microcomputer 409 is mounted. The vibration type actuator 200 is driven and controlled by the microcomputer 409, and the output of the vibration type actuator 200 drives the focus lens 407 arranged in the lens barrel 410 in the optical axis direction (Z direction) via a gear train (not shown). To do. Thus, the focus lens 407 can be positioned at the in-focus position. The vibration actuator 200 can be used for driving an arbitrary lens such as a zoom lens (not shown).
このように、振動型アクチュエータ200は撮像装置(カメラやビデオカメラ)のレンズ駆動に用いることができる。ここで、フォーカスレンズの駆動における速度ムラが大きいと、動画撮影のように常に被写体を追い続ける動作が必要なシーンでは、フォーカスが合っていないシーンが含まれてしまうことで、良質な映像を撮影することができない。これに対して、第1及び第2実施形態で説明した制御方法により振動型アクチュエータ200の駆動が制御される撮像装置では、被写体にフォーカスを合わせて追い続ける動作の精度を高めることができるため、良質な映像を撮影することができる。 As described above, the vibration type actuator 200 can be used for driving a lens of an imaging apparatus (camera or video camera). Here, if the speed variation in driving the focus lens is large, scenes that need to keep track of the subject, such as movie shooting, include scenes that are not in focus, so high-quality video is shot. Can not do it. On the other hand, in the imaging apparatus in which the driving of the vibration type actuator 200 is controlled by the control method described in the first and second embodiments, the accuracy of the operation of keeping the subject focused and chasing can be improved. You can shoot high quality video.
<その他の実施形態>
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、本発明に係る振動型アクチュエータの制御方法は、上述した撮像装置に限らず、電子機器や機械装置において位置決めを必要とする各種の部材の駆動制御に用いることができる。例えば、本発明に係る振動型アクチュエータの制御方法は、画像形成装置の感光ドラム等の回転駆動や多関節ロボットにおけるアームの回転駆動に用いられる振動型アクチュエータの駆動制御等にも適用可能である。本発明は、上述した実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. For example, the control method of the vibration type actuator according to the present invention is not limited to the above-described imaging device, and can be used for driving control of various members that require positioning in an electronic apparatus or a mechanical device. For example, the control method of the vibration type actuator according to the present invention can be applied to the drive control of the vibration type actuator used for the rotation drive of the photosensitive drum of the image forming apparatus or the rotation drive of the arm in the articulated robot. The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
32 MPU
35 位置検出センサ
37 第1の差動増幅器
38 第2の差動増幅器
39 位相差検出回路
200 振動型アクチュエータ
201 第1の弾性体
202 圧電素子
220 振動体
400 デジタルカメラ
32 MPU
35 position detection sensor 37 first differential amplifier 38 second differential amplifier 39 phase difference detection circuit 200 vibration type actuator 201 first elastic body 202 piezoelectric element 220 vibration body 400 digital camera
Claims (9)
前記駆動信号の時間的な位相差を所定の範囲で変えて前記電気−機械エネルギ変換素子に印加して前記振動型アクチュエータを駆動し、前記位相差ごとに前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動速度の速度変動幅を検出する検出ステップと、
前記速度変動幅が最小となるときの前記駆動信号の位相差を決定する決定ステップと、
前記駆動信号を前記決定した位相差に設定して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することにより前記振動型アクチュエータの通常駆動を行う駆動ステップと、を有することを特徴とする振動型アクチュエータの制御方法。 A vibration body in which an electro-mechanical energy conversion element is bonded to an elastic body; and a driven body that is in pressure contact with the vibration body, and applying a predetermined drive signal to the electro-mechanical energy conversion element. A control method of a vibration type actuator for relatively moving the vibration body and the driven body by vibration excited by the vibration body,
The temporal phase difference of the drive signal is changed within a predetermined range and applied to the electro-mechanical energy conversion element to drive the vibration type actuator, and for each phase difference, the vibration body and the driven body A detecting step for detecting a speed fluctuation range of a relative moving speed;
A determining step for determining a phase difference of the drive signal when the speed fluctuation width is minimum;
A drive step of performing normal drive of the vibration actuator by setting the drive signal to the determined phase difference and applying the drive signal to the electro-mechanical energy conversion element. Method.
前記駆動信号の時間的な位相差を所定の範囲で変えて前記電気−機械エネルギ変換素子に印加して前記振動型アクチュエータを駆動し、前記位相差ごとに、前記振動検出電極から取り出される電圧と前記駆動信号との差動電圧と前記駆動信号の差動電圧との位相差の変動量を検出する検出ステップと、
前記差動電圧どうしの位相差の変動量が最小となる前記駆動信号の位相差を決定する決定ステップと、
前記駆動信号を前記決定した位相差に設定して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することにより前記振動型アクチュエータの通常駆動を行う駆動ステップと、を有することを特徴とする振動型アクチュエータの制御方法。 A vibration body in which an electro-mechanical energy conversion element having a vibration detection electrode is joined to an elastic body; and a driven body that is in pressure contact with the vibration body, and a predetermined drive signal is supplied to the electro-mechanical energy conversion element. A control method of a vibration type actuator that relatively moves the vibration body and the driven body by vibration excited by the vibration body by applying
A time phase difference of the drive signal is changed within a predetermined range and applied to the electromechanical energy conversion element to drive the vibration type actuator, and a voltage taken out from the vibration detection electrode for each phase difference; A detection step of detecting a fluctuation amount of a phase difference between the differential voltage of the drive signal and the differential voltage of the drive signal;
A determination step of determining a phase difference of the drive signal that minimizes a variation amount of the phase difference between the differential voltages;
A drive step of performing normal drive of the vibration actuator by setting the drive signal to the determined phase difference and applying the drive signal to the electro-mechanical energy conversion element. Method.
前記決定ステップで決定された位相差が前記記憶手段に記憶されていない場合に、前記検出ステップと前記決定ステップを行い、前記決定ステップで決定された位相差が前記記憶手段に記憶されている場合に、前記検出ステップと前記決定ステップを行わずに、前記記憶手段に記憶された位相差を用いて前記駆動ステップを行うように判定する判定ステップを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の振動型アクチュエータの制御方法。 A storage step of storing in the storage means the phase difference determined in the determination step;
When the phase difference determined in the determination step is not stored in the storage unit, the detection step and the determination step are performed, and the phase difference determined in the determination step is stored in the storage unit 3. The method according to claim 1, further comprising a determination step of determining to perform the driving step using the phase difference stored in the storage unit without performing the detection step and the determination step. The control method of the vibration type actuator as described.
前記振動体には位置的に90°の位相差を有する2つの同形の曲げ振動が励起され、
前記2つの同形の曲げ振動が合成されることによって前記振動体の周方向に進行性の振動波が励起され、前記振動体と前記被駆動体とに相対的な回転が生じることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータの制御方法。 The vibrator is disc-shaped,
Two isomorphic bending vibrations having a phase difference of 90 ° are excited in the vibrator,
By combining the two bending vibrations having the same shape, a traveling vibration wave is excited in the circumferential direction of the vibrating body, and relative rotation occurs between the vibrating body and the driven body. The control method of the vibration type actuator according to any one of claims 1 to 4.
前記圧電体は、周方向に位置的に90°の位相差で形成された4つの電極を有し、
前記4つの電極のうち径方向で対向する2つの電極にはそれぞれ時間的な位相差が180°で電圧振幅が同じ交流電圧が前記駆動信号として印加され、
前記所定の範囲で変える前記駆動信号の時間的な位相差とは、前記4つの電極のうち周方向に隣接する電極に印加する交流電圧の位相差であることを特徴とする請求項4に記載の振動型アクチュエータの制御方法。 The electro-mechanical energy conversion element is a piezoelectric element made of a disk-shaped piezoelectric body,
The piezoelectric body has four electrodes formed with a phase difference of 90 ° in the circumferential direction,
Among the four electrodes, two electrodes opposed in the radial direction are each supplied with an AC voltage having a temporal phase difference of 180 ° and the same voltage amplitude as the drive signal,
The time phase difference of the drive signal changed in the predetermined range is a phase difference of an alternating voltage applied to an electrode adjacent in the circumferential direction among the four electrodes. Control method for vibration type actuators.
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、
前記振動体と加圧接触する被駆動体と、備え、
前記制御回路は、
前記電気−機械エネルギ変換素子に所定の駆動信号を印加する駆動手段と、
前記駆動信号の時間的な位相差を変える変更手段と、
前記駆動信号を時間的な位相差を所定の範囲で変えて前記電気−機械エネルギ変換素子に印加して前記振動型アクチュエータを駆動したときの前記振動体と相対的な移動速度の速度変動幅を前記位相差ごとに検出する検出手段と、
前記速度変動幅が最小となるときの前記駆動信号の位相差を決定する決定手段と、
前記決定手段が決定した位相差を記憶する記憶手段と、
前記駆動信号を前記記憶手段に記憶された位相差に設定して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することにより前記振動型アクチュエータの通常駆動を行うように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする振動型駆動装置。 A vibration type driving device having a vibration type actuator and a control circuit for controlling 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 driven body in pressure contact with the vibrating body, and
The control circuit includes:
Drive means for applying a predetermined drive signal to the electro-mechanical energy conversion element;
Changing means for changing a temporal phase difference of the drive signal;
The drive signal is applied to the electromechanical energy conversion element by changing the temporal phase difference in a predetermined range to drive the vibration type actuator to change the speed fluctuation range of the moving speed relative to the vibrating body. Detecting means for detecting each phase difference;
Determining means for determining a phase difference of the drive signal when the speed fluctuation width is minimized;
Storage means for storing the phase difference determined by the determination means;
Control means for controlling the drive means to perform normal drive of the vibration type actuator by setting the drive signal to the phase difference stored in the storage means and applying it to the electromechanical energy conversion element; A vibration type driving apparatus comprising:
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、
前記電気−機械エネルギ変換素子に設けられた振動検出電極と、
前記振動体と加圧接触する被駆動体と、備え、
前記制御回路は、
前記電気−機械エネルギ変換素子に所定の駆動信号を印加する駆動手段と、
前記駆動信号の時間的な位相差を変える変更手段と、
前記駆動信号を時間的な位相差を所定の範囲で変えて前記電気−機械エネルギ変換素子に印加して前記振動型アクチュエータを駆動し、前記位相差ごとに、前記振動検出電極から取り出される電圧と前記駆動信号との差動電圧と前記駆動信号の差動電圧との位相差の変動量を検出する検出手段と、
前記差動電圧どうしの位相差の変動量が最小となる前記駆動信号の位相差を決定する決定手段と、
前記決定手段が決定した位相差を記憶する記憶手段と、
前記駆動信号を前記記憶手段に記憶された位相差に設定して前記電気−機械エネルギ変換素子に印加することにより前記振動型アクチュエータの通常駆動を行うように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする振動型駆動装置。 A vibration type driving device having a vibration type actuator and a control circuit for controlling 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 vibration detection electrode provided in the electro-mechanical energy conversion element;
A driven body in pressure contact with the vibrating body, and
The control circuit includes:
Drive means for applying a predetermined drive signal to the electro-mechanical energy conversion element;
Changing means for changing a temporal phase difference of the drive signal;
The drive signal is applied to the electromechanical energy conversion element by changing a temporal phase difference within a predetermined range to drive the vibration type actuator, and a voltage taken out from the vibration detection electrode for each phase difference; Detecting means for detecting a fluctuation amount of a phase difference between the differential voltage of the drive signal and the differential voltage of the drive signal;
Determining means for determining a phase difference of the drive signal that minimizes a variation amount of the phase difference between the differential voltages;
Storage means for storing the phase difference determined by the determination means;
Control means for controlling the drive means to perform normal drive of the vibration type actuator by setting the drive signal to the phase difference stored in the storage means and applying it to the electromechanical energy conversion element; A vibration type driving apparatus comprising:
前記振動型駆動装置を構成する振動型アクチュエータからの出力によって所定の位置に移動して位置決めされる部材と、を備えることを特徴とする電子機器。 The vibration type driving device according to claim 7 or 8,
An electronic device comprising: a member that is moved to a predetermined position by an output from a vibration type actuator constituting the vibration type driving device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016005290A JP2017127128A (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | Control method of vibration actuator, vibration driver and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016005290A JP2017127128A (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | Control method of vibration actuator, vibration driver and electronic apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017127128A true JP2017127128A (en) | 2017-07-20 |
Family
ID=59364462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016005290A Pending JP2017127128A (en) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | Control method of vibration actuator, vibration driver and electronic apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017127128A (en) |
-
2016
- 2016-01-14 JP JP2016005290A patent/JP2017127128A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190129279A1 (en) | Drive apparatus, drive method, and optical device | |
JP2004056878A (en) | Drive unit, position controller, and camera | |
JP5927977B2 (en) | Actuator device, lens barrel and camera | |
US8445837B2 (en) | Vibration actuator for rotating a rotating axle and image capturing apparatus | |
US10742139B2 (en) | Method of driving vibration actuator, drive device, and image pickup apparatus | |
WO2010109825A1 (en) | Actuator, drive device, lens unit, image-capturing device | |
US11404977B2 (en) | Control method for vibration type actuator including vibrator and contact body moving relative to each other, drive control device, vibration type drive device, and apparatus | |
JP2010259223A (en) | Drive unit, optical device, and drive signal control circuit | |
JP2017127128A (en) | Control method of vibration actuator, vibration driver and electronic apparatus | |
JP2013090495A (en) | Control device for vibrator comprising electromechanical energy conversion element detecting temperature of vibrator, dust removal device having control device, and vibration type actuator | |
WO2016002917A1 (en) | Vibration-type actuator, lens barrel, image-capturing device, and automatic stage | |
JP7205162B2 (en) | Piezo drives, robots and printers | |
JP2018133873A (en) | Method for controlling vibration type actuator, vibration type drive unit, and electronic apparatus | |
JP6094482B2 (en) | DRIVE DEVICE, OPTICAL DEVICE, AND IMAGING DEVICE | |
JP2006081320A (en) | Actuator | |
JP2010074912A (en) | Ultrasonic motor | |
JP2020115740A (en) | Vibration type actuator and method of manufacturing the same | |
JP2016013009A (en) | Driving method of vibrator, and electronic apparatus | |
JP2010028955A (en) | Vibration actuator, lens unit, imaging device, and method for manufacturing vibration actuator | |
JP2021061710A (en) | Driving device, imaging apparatus, method for controlling driving device, and program | |
JP2009124804A (en) | Vibration actuator, lens unit, and image pickup apparatus | |
JP6406386B2 (en) | Vibration actuator, lens barrel and camera | |
JP6659995B2 (en) | Vibration wave motor and optical equipment | |
JP2009136079A (en) | Vibration actuator and imaging apparatus | |
JP6314449B2 (en) | Drive device for vibration wave motor, lens barrel and camera |