JP3358418B2 - 電気−機械変換素子を使用した駆動機構 - Google Patents

電気−機械変換素子を使用した駆動機構

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JP3358418B2
JP3358418B2 JP01475796A JP1475796A JP3358418B2 JP 3358418 B2 JP3358418 B2 JP 3358418B2 JP 01475796 A JP01475796 A JP 01475796A JP 1475796 A JP1475796 A JP 1475796A JP 3358418 B2 JP3358418 B2 JP 3358418B2
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征之 宮澤
泰弘 岡本
実 黒澤
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    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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    • H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
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    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/025—Inertial sliding motors

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、カメラその他の
精密機械等を構成する機構部品を移動させるための電気
−機械変換素子を使用した駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子に対し、緩やかな立ち上がり部
とこれに続く急速な立ち下がり部からなる波形の駆動パ
ルスを印加すると、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部
では圧電素子が緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、急
速な立ち下がり部では急速に縮み変位を生じる。そこ
で、この特性を利用し、圧電素子に対して上記したよう
な波形の駆動パルスを印加して異なる速度で充放電を繰
り返し、圧電素子に速度の異なる厚み方向の振動を発生
させて圧電素子に固着された駆動部材を異なる速度で往
復動させ、駆動部材に摩擦結合した移動部材に直線運動
や回転運動を発生させる直線駆動機構や回転駆動機構な
どの駆動機構が知られている（特開平４−６９０７０号
公報、特開平６−２６１５５９号公報参照）。
【０００３】図１４は、上記した駆動機構のうち、直線
駆動機構を使用したカメラの撮影レンズ駆動機構の構成
の一例を示す断面図である。図１４において、５１はレ
ンズ鏡筒で、その左端には第１レンズＬ1 の保持枠５２
が固定的に取り付けられ、その右端５１ａは第３レンズ
Ｌ3 の保持枠を形成している。レンズ鏡筒５１の内部に
は、第２レンズＬ2 の保持枠５３が、光軸方向に移動可
能に配置されている。５４はレンズ保持枠５３を光軸方
向に駆動する駆動軸で、駆動軸５４はレンズ鏡筒５１の
第１のフランジ部５１ｂとレンズ保持枠５２のフランジ
部５２ｂとにより光軸方向に移動自在に支持され、その
一端は圧電素子５５の１つの面に接着固定されている。
【０００４】圧電素子５５は厚み方向に変位して駆動軸
５４を軸方向に変位させるもので、その一端面は駆動軸
５４に接着固定され、他の端面はレンズ鏡筒５１の第２
のフランジ部５１ｃに接着固定されている。
【０００５】第２レンズＬ2 を保持するレンズ保持枠５
３は、その下方に延びた移動部材である接触部材５３ｂ
を備えており、接触部材５３ｂには駆動軸５４が貫通し
ている。また、接触部材５３ｂには下面に切り欠き溝５
３ｃが形成されている。接触部材５３ｂと駆動軸５４と
は、切り欠き溝５３ｃと接触部材５３ｂの上面との間に
嵌入された圧接バネ５３ｄにより圧接し、適当な摩擦力
で摩擦結合している。図１５は駆動軸５４と接触部材５
３ｂとの接触部分の構成を示す図で、図１４のＸ−Ｘ線
に沿つた断面図である。
【０００６】また、レンズ保持枠５３の上部にも図１４
では示されていない切り欠きが形成されており、案内軸
５９に係合してレンズ保持枠５３の回転を防止してい
る。なお、６０はレンズをカメラに取り付けるマウント
部である。
【０００７】次にその制御動作を説明する。第２レンズ
Ｌ2 の矢印ａ方向への移動を必要としているときは、図
１６に示すような緩やかな立ち上がり部とこれに続く急
速な立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを圧電素子
５５に供給する。
【０００８】駆動パルスの緩やかな立ち上がり部では、
圧電素子５５は緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆
動軸５４は軸方向に矢印ａ方向へ変位する。このため、
駆動軸５４に圧接バネ５３ｄにより圧接して摩擦結合し
ているレンズ保持枠５３の接触部材５３ｂも矢印ａ方向
へ移動するので、レンズ保持枠５３を矢印ａ方向へ移動
させることができる。
【０００９】駆動パルスの急速な立ち下がり部では、圧
電素子５５が急速に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸
５４も軸方向に矢印ａと反対方向へ変位する。このと
き、駆動軸５４に圧接バネ５３ｄにより圧接しているレ
ンズ保持枠５３の接触部材５３ｂはその慣性力により駆
動軸５４との間の摩擦力に打ち勝つて実質的にその位置
に留まるので、レンズ保持枠５３は移動しない。
【００１０】なお、ここでいう実質的とは、矢印ａ方向
と、これと反対方向のいずれにおいてもレンズ保持枠５
３の接触部材５３ｂと駆動軸５４との間の摩擦結合面に
滑りを生じつつ追動し、駆動時間の差によつて全体とし
て矢印ａ方向に移動するものも含むことを意味してい
る。
【００１１】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
５５に印加することにより、レンズ保持枠５３を矢印ａ
で示す方向へ連続して移動させることができる。
【００１２】レンズ保持枠５３を矢印ａと反対方向へ移
動させるときは、急速な立ち上がり部とこれに続く緩や
かな立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを圧電素子
５５に印加することで達成することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記した圧電素子を使
用した直線駆動機構では、駆動パルスにより圧電素子が
駆動される時に発生する振動音が人間に不快感を与える
ため、駆動パルスの周波数を可聴周波数外である２０Ｋ
Ｈｚを越える周波数で駆動すると振動音が聞こえなくな
る。
【００１４】駆動／停止／反転の際は、圧電素子に対し
て駆動パルスを印加し或いは印加を停止するＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御を行うが、図１７に示すように圧電素子に対して
駆動パルスをＯＮ／ＯＦＦ制御すると、応答性に優れて
いるこの種の直線駆動機構では移動部材が急激に前進又
は停止して著しい速度変化が生じるため、衝撃音が発生
するという不都合があつた。
【００１５】また、駆動速度を変更するために駆動パル
スの周波数を変更すると、周波数によつては駆動機構が
共振を起こして共振音が発生する場合があり、また、共
振により駆動機構の耐久性が低下するなどの不都合があ
つた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】以上説明したように、従
来の圧電素子を使用した駆動機構では、駆動／停止／反
転の際に、圧電素子に対して駆動パルスをＯＮ／ＯＦＦ
制御すると、図１７に示すように駆動部材や移動部材が
急激に移動／停止／反転して著しい速度変化が生じ、衝
撃音が発生する。そこで、この発明では、図１８に示す
ように圧電素子に対して印加する駆動パルスの電荷を徐
々に増加／減少させるように制御して、駆動部材や移動
部材を滑らかに移動／停止／反転させ、著しい速度変化
が生じないようにして課題を解決しようとするものであ
る。
【００１７】請求項１の発明は、電気−機械変換素子
と、前記電気−機械変換素子に固着結合された駆動部材
と、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材と、前記電
気−機械変換素子に伸縮変位を与える駆動パルス発生手
段とを備え、前記駆動パルス発生手段により電気−機械
変換素子に伸びと縮みの速度の異なる伸縮変位を発生さ
せ、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材に運動を発
生させる電気−機械変換素子を使用した駆動機構におい
て、前記駆動パルス発生手段は、駆動パルスを前記電気
−機械変換素子へ印加する時間を制御する手段を備え、
印加時間を制御することにより電気−機械変換素子へ印
加される電荷を制御して駆動速度を制御することを特徴
とする。
【００１８】そして、前記駆動パルス発生手段は、駆動
機構の駆動開始時や駆動停止時には、駆動パルスを電気
−機械変換素子へ印加する時間を徐々に増加させ、或い
は減少させる制御を行い、印加時間を徐々に増加或いは
減少させることにより電気−機械変換素子に印加される
電荷を制御して駆動速度が徐々に増加或いは減少するよ
うに制御する。なお、駆動方向反転時の一時的な駆動停
止時にも同様の制御を行うことができる。
【００１９】請求項３の発明は、電気−機械変換素子
と、前記電気−機械変換素子に固着結合された駆動部材
と、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材と、前記電
気−機械変換素子に伸縮変位を与える駆動パルス発生手
段とを備え、前記駆動パルス発生手段により電気−機械
変換素子に伸びと縮みの速度の異なる伸縮変位を発生さ
せ、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材に運動を発
生させる電気−機械変換素子を使用した駆動機構におい
て、前記駆動パルス発生手段は、前記電気−機械変換素
子へ印加する駆動パルス電圧を制御する手段を備え、駆
動パルス電圧を制御することにより電気−機械変換素子
へ印加される電荷を制御して駆動速度を制御することを
特徴とする。
【００２０】そして、前記駆動パルス発生手段は、駆動
機構の駆動開始時や駆動停止時には、電気−機械変換素
子へ印加する駆動パルス電圧を徐々に増加、或いは減少
させ、電気−機械変換素子の印加電荷を徐々に増加或い
は減少させることにより電気−機械変換素子に印加され
る電荷を制御して駆動速度が徐々に増加或いは減少する
ように制御する。なお、駆動方向反転時の一時的な駆動
停止時にも同様の制御を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】駆動パルス発生手段はＣＰＵとＰ
ＷＭ回路、昇圧回路、定電流回路、ＦＥＴ（電界効果型
トランジスタ）から構成される。通常の駆動状態ではＰ
ＷＭ回路に設定されたデユ−テイ比（ＯＮ／ＯＦＦの時
間比）で定電流回路がＯＮとなり、昇圧回路の出力電圧
は定電流回路を経て圧電素子に緩やかに充電されてゆ
く。次に、ＰＷＭ回路に設定されたデユ−テイ比で放電
回路がＯＮとなると、圧電素子に充電された電荷は急速
に放電する。この結果、圧電素子は鋸歯状波形の駆動パ
ルスが印加されることになり、伸びと縮みの速度の異な
る伸縮変位振動が発生し、圧電素子に固着結合された駆
動部材に摩擦結合した被駆動部材に運動を発生させるこ
とができる。
【００２２】そして、駆動機構の駆動開始時や駆動停止
時（駆動方向反転時を含む）には駆動パルスを圧電素子
へ印加する時間を徐々に増加或いは減少させる制御を行
つて、圧電素子に印加される電荷を制御して駆動速度が
徐々に増加或いは減少するように制御する。これにより
急速な駆動に伴う衝撃音の発生を防ぐことができる。
【００２３】駆動パルスを圧電素子へ印加する時間を徐
々に増加或いは減少させる制御に代えて昇圧回路の出力
電圧を可変とし、駆動機構の駆動開始時や駆動停止時
（駆動方向反転時を含む）には昇圧回路の出力電圧を徐
々に増加或いは減少させる制御を行つて、圧電素子に印
加される電荷を制御して駆動速度が徐々に増加及び減少
するように制御してもよい。
【００２４】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の圧電素子を使用した駆動機構と駆動回
路のブロツク図で、駆動回路は先に従来例として図１４
を参照して説明した圧電素子を使用した直線駆動機構な
どにも適用することができるものである。
【００２５】図１において、１１は駆動回路１０を制御
するＣＰＵで、その入力ポ−トには、図示しないカメラ
本体の焦点検出回路から出力される焦点検出信号が入力
される。また、ＣＰＵ１１の出力ポ−トにはＰＷＭ（パ
ルス幅変調）回路１２、昇圧回路１３が接続される。１
５、１７はＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）で、ＣＰ
Ｕ１１で決定されるデユ−テイ比Ｄ（ＯＮ／ＯＦＦの時
間比）に基づいて動作するＰＷＭ（パルス幅変調）回路
１２から出力されるＰＷＭ信号でＯＮ／ＯＦＦ制御され
る。１４、１６は定電流回路で、所定の一定電流で圧電
素子に対し充放電を行うためのものである。
【００２６】駆動回路１０で駆動される駆動機構２０
は、先に図１４により説明した構成のものと変わらない
ので、ここでは簡略に示してある。圧電素子２１はその
一端が図示しないレンズ鏡筒に接着固定され、他端は駆
動軸２２に接着固定されている。なお駆動軸２２は図示
しない軸受により軸方向に移動自在に支持されている。
【００２７】レンズＬを保持するレンズ保持枠２３に
は、その上方に、駆動軸２２に摩擦接触する接触部材２
３ａおよび接触部材２３ｂが形成され、両者の中央部分
を駆動軸２２が貫通している。即ち、接触部材２３ａは
レンズ保持枠２３と一体に形成され、駆動軸２２の下半
分に接触する。接触部材２３ｂは駆動軸２２の上半分に
接触するようにレンズ保持枠２３の延長部分２３ｃに嵌
合し、バネ２４により駆動軸２２に圧接する方向に付勢
されている。この構成により駆動軸２２と接触部材２３
ａ及び接触部材２３ｂとは適当な摩擦力により摩擦結合
している。
【００２８】次に、駆動回路１０の制御動作を図２及び
図３に示すタイミングチヤ−トを参照しつつ説明する。
まず駆動機構が定常の駆動状態にあり、圧電素子２１に
対し緩やかな充電と急速な放電を行う、図２のタイミン
グチヤ−トの（ａ）に示す波形の駆動パルスを印加する
場合の制御動作を説明する。
【００２９】定常の駆動状態においては、ＰＷＭ回路１
２及び昇圧回路１３は動作状態にあり、ＰＷＭ回路１２
はＣＰＵ１１で決定された定常駆動に適した所定のデユ
−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信
号）を定電流回路１４及びＦＥＴ１５に出力する。この
とき、定電流回路１６及びＦＥＴ１７はＯＦＦに維持さ
れるよう制御される（図２（ｄ）（ｅ）参照）。
【００３０】定電流回路１４は、ＰＷＭ回路１２から出
力されるＰＷＭ信号により、図２の（ｂ）に示すタイミ
ングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間昇圧回路１３から
の出力は定電流回路１４を経て一定電流で圧電素子２１
に充電される。また、ＦＥＴ１５はＰＷＭ回路１２から
出力されるＰＷＭ信号により、図２の（ｃ）に示すタイ
ミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間だけ導通状態と
なるから圧電素子２１に充電された電荷は急速に放電さ
れる。
【００３１】上記のとおり、圧電素子２１は緩やかに充
電され急速に放電されるから、即ち図２のタイミングチ
ヤ−トの（ａ）に示す波形の駆動パルスが印加されるこ
とになる。圧電素子２１の緩やかな充電期間、即ち駆動
パルスの緩やかな立ち上がり部では、圧電素子２１は緩
やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆動軸２２は軸方向
に矢印ａ方向へ変位する。このため、駆動軸２２にバネ
２４により圧接して摩擦結合しているレンズ保持枠２３
も矢印ａ方向へ移動する。
【００３２】圧電素子２１の急速な放電期間、即ち駆動
パルスの急速な立ち下がり部では、圧電素子２１が急速
に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸２２も軸方向に矢
印ａと反対方向へ変位する。このとき、駆動軸２２にバ
ネ２４により圧接しているレンズ保持枠２３の接触部材
２３ａ、２３ｂはその慣性力により駆動軸２２との間の
摩擦力に打ち勝つて実質的にその位置に留まるので、レ
ンズ保持枠２３は移動しない。
【００３３】なお、ここでいう実質的とは、矢印ａ方向
とこれと反対方向のいずれにおいてもレンズ保持枠の接
触部材と駆動軸との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追
動し、駆動時間の差によつて全体として矢印ａ方向に移
動するものも含むことを意味している。
【００３４】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
２１に印加することにより、レンズ保持枠２３を矢印ａ
で示す方向へ連続して移動させることができる。
【００３５】次に、レンズ保持枠２３を矢印ａと反対方
向に移動させるため、圧電素子２１に対し急速な充電と
緩やかな放電を行う図３のタイミングチヤ−トの（ａ）
に示す波形のパルスを印加する場合の制御動作を説明す
る。
【００３６】ＰＷＭ回路１２及び昇圧回路１３は動作状
態にあり、ＰＷＭ回路１２はＣＰＵ１１で決定された定
常駆動に適した所定のデユ−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ
信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信号）を定電流回路１６及びＦ
ＥＴ１７に出力する。このとき、定電流回路１４及びＦ
ＥＴ１５はＯＦＦに維持されるよう制御される（図３
（ｂ）（ｃ）参照）。
【００３７】ＦＥＴ１７はＰＷＭ回路１２から出力され
るＰＷＭ信号により、図３の（ｅ）に示すタイミングで
ＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間導通状態となるから、昇
圧回路１３からの出力はＦＥＴ１７を経て急速に圧電素
子２１に充電される。また、定電流回路１６はＰＷＭ回
路１２から出力されるＰＷＭ信号により、図３の（ｄ）
に示すタイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間、圧
電素子２１に充電された電荷は定電流回路１６を経て一
定電流で緩やかに放電される。
【００３８】圧電素子２１は急速に充電され緩やかに放
電されるので、駆動軸２２は急速に矢印ａ方向に伸び、
次いで緩やかに縮む。これにより、駆動軸２２に接触部
材２３ａ、２３ｂを介して摩擦結合しているレンズ保持
枠２３は、その速度差と摩擦条件により矢印ａ方向と反
対方向に移動する。
【００３９】定電流回路１４、１６及びＦＥＴ１５、１
７のＯＮ／ＯＦＦのタイミングには、定電流回路及びＦ
ＥＴが共にＯＦＦとなる期間を設けてある。これは、定
電流回路及びＦＥＴが共にＯＦＦとなる期間が無い場合
には、動作素子の応答遅れなどにより定電流回路とＦＥ
Ｔの両方が同時にＯＮとなると昇圧回路の出力側が接地
されてしまい、回路破壊や消費電力の異常な増加となる
からである。
【００４０】次に、駆動回路１０の制御動作のうち、駆
動開始時の制御動作を、図４のフロ−チヤ−トにより説
明する。まず、昇圧回路１３をＯＮとし、出力が安定す
るのを待つ（ステツプＰ１、Ｐ２）。ついで、ＰＷＭ回
路１２をＯＮとし、デユ−テイ比Ｄを０に設定する（ス
テツプＰ３、Ｐ４）。移動速度が定常状態の速度に達し
たか否かを判定し（ステツプＰ５）、定常状態の速度以
下の場合はデユ−テイ比Ｄを増加してＰＷＭ回路１２に
新たなデユ−テイ比Ｄを設定し（ステツプＰ６、Ｐ
７）、所定時間の経過を待つて（ステツプＰ８）、ステ
ツプＰ５に戻り、定常状態の速度以下の場合は次第に速
度を増加させて行く。ステツプＰ５の判定で、定常状態
の速度に達したときは駆動開始時の制御動作を終了し、
定常状態の制御動作に移る。
【００４１】上記の処理では、緩やかな充電（放電）を
行わせるためにＰＷＭ回路１２に設定されるデユ−テイ
比Ｄで定電流回路１４、１６を作動させて圧電素子２１
に充電される電荷、或いは放電される電荷を制御し、圧
電素子の伸縮量も制御される。これにより駆動開始時は
駆動機構を低速度で駆動し、徐々に速度を高めることが
できる。
【００４２】図７は、駆動開始時における圧電素子に印
加される電荷の変化、定電流回路及びＦＥＴのＯＮ／Ｏ
ＦＦのタイミングを示したタイミングチヤ−トで、ＰＷ
Ｍ回路のデユ−テイ比Ｄの増加に伴い圧電素子に印加さ
れる電荷が徐々に増加していく状態が示されている。
【００４３】駆動回路１０の制御動作のうち駆動停止時
の制御動作を、図５のフロ−チヤ−トにより説明する。
まず、デユ−テイ比Ｄが０か否かを判定し（ステツプＰ
１１）、デユ−テイ比Ｄが０でない場合は、デユ−テイ
比Ｄを減少してＰＷＭ回路１２に新たなデユ−テイ比Ｄ
を設定し（ステツプＰ１２、Ｐ１３）、所定時間の経過
を待つて（ステツプＰ１４）、ステツプＰ１１に戻り、
次第に速度を減少させて行く。ステツプＰ１１の判定で
デユ−テイ比Ｄが０の場合は、停止状態にあるから、Ｐ
ＷＭ回路１２及び昇圧回路１３をＯＦＦとし、処理を終
了する（ステツプＰ１５、Ｐ１６）。
【００４４】上記の処理でも、緩やかな充電（放電）を
行わせるためにＰＷＭ回路１２に設定されるデユ−テイ
比Ｄで定電流回路１４、１６を作動させて圧電素子２１
に充電される電荷、或いは放電される電荷を制御し、圧
電素子の伸縮量も制御される。これにより駆動停止時に
は徐々に速度を低下させて行き最終的に停止させること
ができる。
【００４５】図８は、駆動停止時における圧電素子に印
加される電荷の変化、定電流回路及びＦＥＴのＯＮ／Ｏ
ＦＦのタイミングを示したタイミングチヤ−トで、定電
流回路のデユ−テイ比Ｄの減少に伴い、圧電素子に印加
される電荷が徐々に低下していく状態が示されている。
【００４６】次に、駆動回路１０の制御動作のうち駆動
反転時の制御動作を説明する。図９は従来の駆動制御方
法による駆動反転時の圧電素子に印加される電荷の変
化、定電流回路及びＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦのタイミング
を示したタイミングチヤ−トであり、図９から明らかな
ように、圧電素子の緩やかな充電と急速な放電による正
方向の駆動から圧電素子の急速な充電と緩やかな放電に
よる負方向の駆動に切り換える駆動反転時には、一旦駆
動を停止する不作動期間を設けていた。
【００４７】これに対し、この発明では、先に説明した
駆動停止時の処理をして停止させた後、駆動開始時の処
理を行い駆動動作を反転させるのであるが、駆動停止と
駆動開始との間において、圧電素子に印加される電荷レ
ベルを徐々に変化させる処理を行い、駆動反転時の衝撃
を緩和するようにしている。以下、この処理について図
６のフロ−チヤ−トにより説明する。
【００４８】まず、昇圧回路１３をＯＮとし、出力が安
定するのを待つ（ステツプＰ２１、Ｐ２２）。次に、デ
ユ−テイ比Ｄを０に設定し（ステツプＰ２３）、ＰＷＭ
回路１２にデユ−テイ比Ｄ＝０を設定してＦＥＴをＯＦ
Ｆとする（ステツプＰ２３）。さらに、デユ−テイ比Ｄ
に微小値（例えば1/256 ）を設定し（ステツプＰ２
５）、ＰＷＭ回路１２をデユ−テイ比Ｄ（微小値）で駆
動し、定電流回路１４を間欠的に駆動して緩やかな充電
を繰り返す動作を開始させる（ステツプＰ２６）。所定
時間（例えば１０ｍｓ）の経過を待ち（ステツプＰ２
７）、処理を終了する。
【００４９】以上の処理により、圧電素子に印加される
電荷レベルは徐々に変化するから、駆動軸２２が急激に
伸縮して、これに接触部材を介して摩擦結合しているレ
ンズ保持枠２３が急激に移動することを防止することが
できる。
【００５０】図１０は、駆動反転時における圧電素子に
印加される電荷の変化、定電流回路及びＦＥＴのＯＮ／
ＯＦＦのタイミングを示したタイミングチヤ−トで、定
電流回路１４を間欠的に駆動して緩やかな充電を繰り返
すことにより圧電素子に印加される電荷レベルが徐々に
変化する状態が示されている。
【００５１】次に、この発明の第２実施例について説明
する。第１実施例では駆動開始時に定電流回路のＯＮ／
ＯＦＦ時間を制御して、圧電素子へ印加される電荷を制
御していたが、第２実施例では昇圧回路の出力電圧を制
御して圧電素子へ印加される電荷を制御するように構成
したものである。
【００５２】図１１は第２実施例の圧電素子を使用した
駆動機構と駆動回路のブロツク図で、第１実施例と類似
した回路構成であるが、両者の相違点は、第２実施例で
は昇圧回路の出力電圧がＣＰＵで制御され、回路動作が
異なる点にある。
【００５３】図１１において、３１は駆動回路３０を制
御するＣＰＵで、その入力ポ−トには、図示しないカメ
ラ本体の焦点検出回路から出力される焦点検出信号が入
力される。また、ＣＰＵ３１の出力ポ−トにはＰＷＭ
（パルス幅変調）回路３２、昇圧回路３３が接続され
る。３５、３７はＦＥＴで、ＣＰＵ３１で決定されるデ
ユ−テイ比Ｄに基づいて動作するＰＷＭ回路３２から出
力されるＰＷＭ信号でＯＮ／ＯＦＦ制御される。３４、
３６は定電流回路で、所定の一定電流で圧電素子に対し
充放電を行うためのものである。
【００５４】駆動回路３０の制御動作を説明する。まず
駆動機構が定常の駆動状態にあるときは、第１実施例の
場合と同じ動作となる。即ち、定常の駆動状態において
は、ＰＷＭ回路３２及び昇圧回路３３は動作状態にあ
り、ＰＷＭ回路３２はＣＰＵ３１で決定された定常駆動
に適した所定のデユ−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ信号
（ＯＮ／ＯＦＦ制御信号）を定電流回路３４及びＦＥＴ
３５に出力する。このとき、定電流回路３６及びＦＥＴ
３７はＯＦＦに維持されるよう制御される（図２（ｄ）
（ｅ）参照）。
【００５５】定電流回路３４は上記デユ−テイ比ＤのＰ
ＷＭ信号を受け、図２の（ｂ）に示すタイミングでＯＮ
／ＯＦＦされ、ＯＮの期間、昇圧回路３３からの出力は
定電流回路３４を経て一定電流で圧電素子４１に充電さ
れる。また、ＦＥＴ３５は図２の（ｃ）に示すタイミン
グでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間だけ導通状態となる
から圧電素子４１に充電された電荷は急速に放電され
る。
【００５６】圧電素子４１は緩やかに充電され急速に放
電されるので、駆動軸４２は緩やかに矢印ａ方向に伸
び、次いで急速に縮む。これにより、駆動軸４２に接触
部材４３ａ、４３ｂを介して摩擦結合しているレンズ保
持枠４３は、その速度差と摩擦条件により矢印ａ方向に
移動する。
【００５７】レンズ保持枠４３を矢印ａと反対方向に移
動させるためには、第１実施例の場合と同じく圧電素子
４１に対し急速な充電と緩やかな放電を行えばよく、こ
こでは説明を省略する。
【００５８】次に、駆動回路３０の制御動作のうち駆動
開始時の制御動作を、図１２のフロ−チヤ−トにより説
明する。まず、昇圧回路３３をＯＮとするが、出力電圧
を０に設定する（ステツプＰ３１）。ついで、ＰＷＭ回
路３２をＯＮとする（ステツプＰ３２）。昇圧回路３３
の出力電圧が昇圧回路に予め設定されている所定の最大
値に達したか否かを判定し（ステツプＰ３３）、最大値
に達していない場合（最初に設定した０を含む）は、昇
圧回路３３の出力電圧を予め設定した所定値（微小値）
だけ増加させ（ステツプＰ３４）、ステツプＰ３３に戻
り、最大値に達するまでこの動作を繰り返す。ステツプ
Ｐ３３の判定で出力電圧が所定の最大値に達した場合は
駆動開始時の制御動作を終了し、定常状態の制御に移
る。
【００５９】上記の処理では、昇圧回路３３の出力電圧
を０から徐々に増加させて行くから、ＣＰＵ３１により
ＰＷＭ回路３２に設定されるデユ−テイ比Ｄが一定であ
つても、定電流回路３４を経て圧電素子に印加される電
圧、即ち電荷は０から徐々に増加して行き、昇圧回路に
予め設定されている所定の最大値にまで達する。圧電素
子の伸縮量は昇圧回路の出力電圧で制御されるから、駆
動開始時は低速度で駆動し、徐々に速度を高めることが
できる。
【００６０】図１３は、駆動開始時における昇圧回路の
出力、圧電素子に印加される電荷の変化、定電流回路及
びＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示したタイミン
グチヤ−トで、ＰＷＭ回路３２に設定されるデユ−テイ
比Ｄが一定であつても、定電流回路３４を経て圧電素子
に印加される電荷が徐々に増加していく状態が示されて
いる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、駆動機構の駆動開始／駆動停止／駆動方向反転の際
は、電気−機械変換素子に対して駆動パルスを印加し或
いは印加を停止するＯＮ／ＯＦＦ制御を行うが、このと
き、電気−機械変換素子に対する駆動パルスを印加時
間、或いは印加電圧を徐々に増加し或いは徐々に減少さ
せる制御を行つて、電気−機械変換素子に印加される電
荷を制御して駆動速度を徐々に増加或いは減少するよう
に制御する。これにより、駆動機構の駆動開始／駆動停
止／駆動方向反転の際に滑らかに駆動速度を変化させる
ことができるから、駆動開始／駆動停止／駆動方向反転
の際衝撃音の発生を防ぐことができる。また、この駆動
パルス発生手段においては駆動パルスの周波数を途中で
変更しないので、駆動パルスの周波数を予め直線駆動機
構の共振周波数から離れた周波数に設定することにより
駆動機構が共振したり共振に伴う振動音が発生するおそ
れを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の圧電素子を使用した駆動機構の駆
動回路のブロツク図。
【図２】定常の駆動状態における駆動回路のタイミング
チヤ−ト（その１）。
【図３】定常の駆動状態における駆動回路のタイミング
チヤ−ト（その２）。
【図４】駆動開始時の制御動作を説明するフロ−チヤ−
ト。
【図５】駆動停止時の制御動作を説明するフロ−チヤ−
ト。
【図６】駆動反転時の制御動作を説明するフロ−チヤ−
ト。
【図７】駆動開始時の駆動回路の動作を説明するタイミ
ングチヤ−ト。
【図８】駆動停止時の駆動回路の動作を説明するタイミ
ングチヤ−ト。
【図９】従来の駆動反転時の駆動回路の動作を説明する
タイミングチヤ−ト。
【図１０】この発明の駆動反転時の駆動回路の動作を説
明するタイミングチヤ−ト。
【図１１】第２実施例の圧電素子を使用した駆動機構の
駆動回路のブロツク図。
【図１２】第２実施例の駆動開始時の制御動作を説明す
るフロ−チヤ−ト。
【図１３】第２実施例の駆動開始時の駆動回路の動作を
説明するタイミングチヤ−ト。
【図１４】従来の圧電素子を使用した駆動機構の構成を
説明する断面図。
【図１５】図１４に示す駆動機構の一部を拡大した断面
図。
【図１６】駆動パルスの波形を説明する図。
【図１７】従来の駆動機構の動作を説明するタイミング
チヤ−ト。
【図１８】この発明による駆動機構の動作を説明するタ
イミングチヤ−ト。
【符号の説明】
１１、３１ ＣＰＵ １２、３２ ＰＷＭ回路 １３、３３ 昇圧回路 １４、１６、３４、３６ 定電流回路 １５、１７ ３５、３７ ＦＥＴ ２１、４２ 圧電素子 ２２、４２ 駆動軸 ２３、４３ レンズ保持枠
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−147107（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−285082（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00 H04N 5/232

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気−機械変換素子と、前記電気−機械
    変換素子に固着結合された駆動部材と、前記駆動部材に
    摩擦結合した被駆動部材と、前記電気−機械変換素子に
    伸縮変位を与える駆動パルス発生手段とを備え、前記駆
    動パルス発生手段により電気−機械変換素子に伸びと縮
    みの速度の異なる伸縮変位を発生させ、前記駆動部材に
    摩擦結合した被駆動部材に運動を発生させる電気−機械
    変換素子を使用した駆動機構において、 前記駆動パルス発生手段は、駆動パルスを前記電気−機
    械変換素子へ印加する時間を制御する手段を備え、印加
    時間を制御することにより電気−機械変換素子へ印加さ
    れる電荷を制御して駆動速度を制御することを特徴とす
    る電気−機械変換素子を使用した駆動機構。
  2. 【請求項２】 前記駆動パルス発生手段は、駆動機構の
    駆動開始時には駆動パルスを電気−機械変換素子へ印加
    する時間を徐々に増加させ、印加時間を徐々に増加させ
    ることにより電気−機械変換素子に印加される電荷を制
    御して駆動速度が徐々に増加するよう制御することを特
    徴とする請求項１記載の電気−機械変換素子を使用した
    駆動機構。
  3. 【請求項３】 前記駆動パルス発生手段は、駆動機構の
    駆動停止時には駆動パルスを電気−機械変換素子へ印加
    する時間を徐々に減少させ、印加時間を徐々に減少させ
    ることにより電気−機械変換素子に印加される電荷を制
    御して駆動速度が徐々に減少するよう制御することを特
    徴とする請求項１記載の電気−機械変換素子を使用した
    駆動機構。
  4. 【請求項４】 電気−機械変換素子と、前記電気−機械
    変換素子に固着結合された駆動部材と、前記駆動部材に
    摩擦結合した被駆動部材と、前記電気−機械変換素子に
    伸縮変位を与える駆動パルス発生手段とを備え、前記駆
    動パルス発生手段により電気−機械変換素子に伸びと縮
    みの速度の異なる伸縮変位を発生させ、前記駆動部材に
    摩擦結合した被駆動部材に運動を発生させる電気−機械
    変換素子を使用した駆動機構において、 前記駆動パルス発生手段は、前記電気−機械変換素子へ
    印加する駆動パルス電圧を制御する手段を備え、駆動パ
    ルス電圧を制御することにより電気−機械変換素子へ印
    加される電荷を制御して駆動速度を制御することを特徴
    とする電気−機械変換素子を使用した駆動機構。
  5. 【請求項５】 前記駆動パルス発生手段は、駆動機構の
    駆動開始時には電気−機械変換素子へ印加する駆動パル
    ス電圧を徐々に増加させ、電気−機械変換素子の印加電
    荷を徐々に増加させることにより駆動速度が徐々に増加
    するよう制御することを特徴とする請求項４記載の電気
    −機械変換素子を使用した駆動機構。
  6. 【請求項６】 前記駆動パルス発生手段は、駆動機構の
    駆動停止時には電気−機械変換素子へ印加する駆動パル
    ス電圧を徐々に減少させ、電気−機械変換素子の印加電
    荷を徐々に減少させることにより駆動速度が徐々に減少
    するよう制御することを特徴とする請求項４記載の電気
    −機械変換素子を使用した駆動機構。
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