JP5978646B2 - 振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法に関するものである。

レンズ鏡筒においては、近年、光学部品の設計や加工の技術が向上し、高倍率ズームの実用化が可能である。この様な高倍率ズームレンズ鏡筒において、振動波モータが使用されることが多い。しかし、高倍率ズームレンズ鏡筒の場合、ＡＦレンズのイナシャ（慣性）が大きく、ＡＦレンズの起動の立ち上がりに時間を要する。
これに対して、立ち上がり時間の短縮のため、最大トルクが発生する駆動周波数で駆動させる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２２７０８９号公報

しかしながら、最大トルクが発生する駆動周波数は、使用最大回転数を発生させる周波数の近傍である。この駆動周波数で起動しても目標とする回転数が高いため、立ち上がり時間がかかる。

本発明では、このような課題点を解決し、イナーシャが大きい駆動体であっても、起動に時間を要さない振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。

本発明の振動波モータは、駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータにおいて、前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第１周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第２周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータ起動時における前記駆動信号の開始周波数とした。
また、本発明の振動波モータの制御方法は、駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータの制御方法において、前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第１周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第２周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータの起動時における前記駆動信号の開始周波数とした。

なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替えしてもよい。

本発明によれば、イナーシャが大きい駆動体であっても、起動に時間を要さない振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法を提供することができる。

本発明の第一実施形態の振動波モータを説明する図である。 第一実施形態の振動波モータ、および振動波モータの制御装置を説明するブロック図である。 第一実施形態の振動波モータをレンズ鏡筒に搭載した実施形態を示す図である。 （ａ）は振動波モータの目標回転数と、それに至る時間との関係を示したグラフ、（ｂ）は目標回転数が高い場合と低い場合とにおける立ち上がり時間を比較したグラフ、（ｃ）は振動波モータの最大トルクが大きい場合と小さい場合とにおける目標回転数までの到達時間を比べたグラフである。 振動波モータの特性を説明する図であり、（ａ）は駆動周波数と回転速度及び最大トルクを示すグラフ、（ｂ）はトルクと回転速度を示すグラブである。 振動子のインピーダンス特性を示した図であり、（ａ）はｆｒ（ｎ）、ｆｓ１、及びｆｒ（ｎ＋１）の関係を示す図、（ｂ）は異なる外径を有する振動波モータの場合の最適な駆動周波数及び回転速度を示す表である。 第一実施形態の駆動方法を説明する図である。 比較形態の駆動方法を説明する図である。 第二実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。 第三実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。

（第一実施形態）
以下、本発明にかかる振動波モータ１０の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態の振動波モータ１０を説明する図である。本実施形態の振動波モータ１０は、振動子１１と移動子２０とを備え、振動子１１側を固定とし、移動子２０を駆動する。

振動子１１は、後述する様に電気エネルギ−を機械エネルギ−に変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子（以下、圧電体と称する）１３と、圧電体１３を接合した弾性体１４とから構成されていて、振動子１１には進行性振動波が発生する。

弾性体１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状である。圧電体１３が接合される反対面には溝が切られ、突起部分（溝がない箇所）の先端面が駆動面１６となり移動子２０の摺動面２５に加圧接触される。弾性体１４における溝の切られていない部分側に圧電体１３を接合する。
溝が切られていない部分はベース部１８と称し、そのベース部１８から内径側にフランジ２２が延伸され、フランジ２２の最内径部にて固定部材２３により固定されている。
弾性体１４には摺動部材として、駆動面１６に金属メッキや潤滑塗装膜等の摺動材料３０が施されている。

圧電体１３は、一般的には通称ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。
圧電体１３表面には電極が配置され、それは円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極が配置されている。

移動子２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面の表面には耐摩耗性向上のためにアルマイト処理（化成処理）が成されている。

振動波モータ１０は、さらに、移動子２０の回転を出力する出力軸４０や、移動子２０を振動子１１に対して加圧接触する加圧部材５０等を備える。
出力軸４０は、ゴム４１部材と軸のＤカットにはまるように挿入されたストッパー部材４２を介して移動子２０に結合され、出力軸４０とストッパー部材４２はＥクリップ４３等により固定されていて、移動子２０と一体に回転する様にされている。

ストッパー部材４２と移動子２０との間のゴム４１は、ゴム４１による粘着性で移動子２０とストッパー部材４２と結合する機能があり、かつ移動子２０からの振動を出力軸４０へ伝えないための振動吸収との機能がある材料が好適である。
加圧部材５０は、出力軸４０のギア部５１とベアリング５２の間に設けられている。この様な構造とることで、移動子２０が振動子１１の駆動面１６に加圧接触する。

図２は、第一実施形態の振動波モータ１０、および振動波モータ１０の制御装置８０を説明するブロック図である。まず、振動波モータ１０の駆動／制御について説明する。振動波モータ１０は、発振部６０、移相部６２、増幅部６４、回転検出部６６、およびこれらを制御する制御部６８を備える。

発振部６０は、制御部６８の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部６２は、制御部６８の指令により、該発振器で発生した駆動信号を所望の位相の異なる２つの駆動信号に分ける。
増幅部６４は、移相部６２によって分けられた２つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部６４からの駆動信号は、振動波モータ１０に伝達され、この駆動信号の印加により振動子に進行波が発生し、移動子２０が駆動される。

回転検出部６６は、光学式エンコーダや磁気エンコ−ダ等により構成され、移動子２０の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部６８に伝達する。
制御部６８は、レンズ鏡筒１１０内またはカメラ本体のＣＰＵ７０からの駆動指令を基に振動波モータ１０の駆動および振動波モータ１０の動作を制御する。制御部６８は、回転検出部６６からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように振動波モータ１０発振器の周波数や位相差等を制御する。

図３は、第一実施形態の振動波モータ１０をレンズ鏡筒１１０に搭載した実施形態を示す。
振動波モータ１０はギアユニットモジュール１１３に取り付けられ、ギアユニットモジュール１１３はレンズ鏡筒１１０の固定筒１１４に取り付けられる。振動波モータ１０のギア部５１は、ギアユニットモジュール１１３の減速ギア１１５を介して、カム環１１６に回転運動が伝達され、カム環１１６は回転駆動する。カム環１１６には、周方向に対して斜めにキー溝１１７が切られており、該キー溝１１７に固定ピン１１８が挿入されたＡＦ環１１９は、カム環１１６が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できる。
回路１２１は、レンズ鏡筒１１０の外側固定筒１１４ａと内側固定筒１１４ｂとの間に設けられ、振動波モータ１０の駆動、制御、回転数の検出、振動センサの検出等を行う。

本実施形態の構成によれば、振動波モータ１０および振動波モータ１０の制御装置８０は以下の様にして動作する。
制御部６８から駆動指令が発令され、振動波モータ１０の発振部６０から駆動信号が発させられる。その信号は位相部により９０度位相の異なる２つの駆動信号に分割され、増幅部６４により所望の電圧に増幅される。

駆動信号は、振動波モータ１０の圧電体１３に印加され、圧電体１３が振動させられる。その励振によって弾性体１４には４次の曲げ振動が発生する。
圧電体１３はＡ相とＢ相とに分けられており、駆動信号はそれぞれＡ相とＢ相に印加される。
Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは位置的な位相が１／４波長ずれるようになっている。
また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは９０度位相がずれているため、２つの曲げ振動は合成され、４波の進行波となる。

進行波の波頭には楕円運動が生じている。従って、駆動面１６に加圧接触された移動子２０は、この楕円運動によって摩擦的に駆動される。移動子２０の駆動により駆動された駆動体には、光学式エンコ−ダが配置され、そこから、電気パルスが発生し、制御部６８に伝達される。
制御部６８は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度を得ることが可能となる。
カム環１１６は、固定筒１１４およびＡＦ環１１９の間に配置され、振動波モータ１０の回転駆動を受けて、固定筒１１４およびＡＦ環１１９に対して回転しながら摺動駆動する。

ここで、特にレンズ鏡筒１１０が高倍率ズームのレンズ鏡筒の場合、ＡＦレンズ群の重量が重くなる。この場合、それに応じてイナーシャ（慣性）も大きくなり、回転の立ち上がりに要する時間が長くなる。
図４は、ＡＦ駆動部のイナーシャや目標回転速度に対する立ち上がり時間を説明する図である。
図４（ａ）は振動波モータ１０の目標回転数（目標速度）と、それに至る時間との関係を示したグラフである。図示するように、目標回転数が同じ場合で、ＡＦ駆動部のイナーシャが大きい場合と、小さい場合とで、立ち上がり時間を比較した場合、ＡＦ駆動部のイナーシャの大きい場合は、立ち上がり時間が大幅に増加している。
ＡＦレンズ群の重量が増え、それに伴いイナーシャが増加した場合、立ち上がり時間が長くなり、制御指令と実際の動作とにタイムラグが生じ、制御時間が要したり、スキャンタイムが要したりすることとなる。

図４（ｂ）は、ＡＦ駆動部のイナーシャが同じ場合において、目標回転数が高い場合（ｈｉｇｈ）と低い場合（ｌｏｗ）とにおける立ち上がり時間を比較したグラフである。
図示するように、ＡＦ駆動部のイナーシャが同じ場合、目標回転数が小さい（ｌｏｗ）と、目標回転数に至る時間（立ち上がり時間）が短いが、目標回転数が高い（ｈｉｇｈ）と、立ち上がり時間がかかることを示している。

図４（ｃ）は、イナーシャが同じ場合において、振動波モータ１０の最大トルクが大きい場合と小さい場合とにおける目標回転数までの到達時間を比べたグラフである。
図示するように、最大トルクが大きい振動波モータ１０は、最大トルクが小さい振動波モータ１０と比べて立ち上がり時間が大幅に小さくなっていることもわかる。

これらの立ち上がり時間の挙動を近似式で表したのが以下の式である。

上式において、時定数であるＴｍａｘ・ｔ／Ｉ×ω０が大きいほうが、立ち上がり時間が短くなる。すなわち、立ち上がり時間を短くするためには、
（１）最大トルクを大きくし
（２）目標速度（無負加時の角速度ω０）を低めにすること、
が効果的である。

そこで、本発明はこのことを利用する。
図５は、振動波モータ１０の特性を説明する図である。
図５（ａ）に示すように、ＡＦレンズ等を駆動する場合、電源ＯＮ時は、駆動信号の駆動周波数を振動波モータに回転が生じない第１周波数帯域にある周波数ｆｓ０からスタートし、徐々に下げていく。駆動周波数ｆ０で回転が開始し、最大使用回転数のｆｌｏｗまでが駆動帯域となる。ｆｒは共振周波数となるが、共振点は挙動が不安定のため、通常はここの周波数までは使用しない。

一方、駆動周波数に対する最大トルクの特性を見ると、ｆ０時より低周波数側にほぼ線形に大きくなり（線ａ）、ｆｓ１時（ポイントｐ）にほぼ最大トルクに近い値になる。それからｆｌｏｗに向かいやや大きくなる（線ｂ）様な特性となっている。
図５（ｂ）は、駆動周波数ｆｌｏｗ、ｆｓ２、ｆｓ１、ｆ１時のトルク−回転速度を示した図であるが、振動波モータ１０は、共振する振動子１１の駆動力を摩擦駆動する原理から、振動子１１の振幅が共振に近づき大きくなっても、最大トルクが大きくなるといった特性でなく、ある振幅（駆動周波数）で最大トルクは頭打ちになる様な特性となる。

この様な振動波モータ１０で、立ち上がり時間が最も短縮される最適な周波数という観点で、先程の図４の検討と考慮してみると、最大トルクに近い値が得られ、回転速度がそれほど大きくない、ｆｓ１ということがわかる。

図６は、本実施形態の振動波モータ１０の振動子１１のインピーダンス特性を示した図である。図６（ａ）はｆｒ（ｎ）、ｆｓ１及びｆｒ（ｎ＋１）ｆｓ１の関係を示す図、（ｂ）は外径（１）１２ｍｍと（２）６２（ｍｍ）の場合を有する振動波モータの場合の最適な駆動周波数ｆｓ１及び回転速度Ｒｅｖ０を示す表である。

駆動に使用している進行波の振動（曲げ振動）の振動モードの次数をｎ次としたとき（第一実施形態ではｎ＝４）、その共振周波数をｆｒ（ｎ）とし、上の次数（ｎ＋１）の共振周波数をｆｒ（ｎ＋１）とした場合、立ち上がり時間が最も短縮されるｆｓ１の位置は、ｆｒ（ｎ）とｆｒ（ｎ＋１）との間の値で、ｆｒ（ｎ）との差が、ｆｒ（ｎ＋１）とｆｒ（ｎ＋１）との差の約２５％〜４０％、好ましくは３４％〜３６％、さらに好ましくは３５％程度の位置となる。
すなわち、以下の式を満たす。
｛ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）｝÷｛ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ）｝≒０．２５〜０．４０
好ましくは、
（｛ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）｝÷｛ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ）｝≒０．３４〜０．３６）
さらに好ましくは、
（｛ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）｝÷｛ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ）｝≒０．３５）

また、駆動周波数ｆｓ１時の回転速度Ｒｅｖ０は、最大使用回転速度（安定に駆動する上限の回転速度）Ｒｅｖ１に対して、約１／２以下であり、好ましくは７〜３５％程度、さらに好ましくは１１〜１５％である。
すなわち、以下の式を満たす。
Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１＜０．５
好ましくは、
（Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１≒０．７〜０．３５）
さらに好ましくは、
（Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１≒０．１１〜０．１５）

さらに、最大使用回転速度（安定に駆動する上限回転数）の駆動周波数ｆｌｏｗは、ほぼ以下の範囲内となる。
０．０２≦｛ｆｌｏｗ−ｆｒ（ｎ）｝／（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））≦０．０

次に第一実施形態の駆動方法を図７にて説明する。
制御部６８からの駆動指令がない状態（ｔ０）では、
駆動周波数：ｆｓ０
駆動電圧：電圧Ｖ０（＝０Ｖ）
Ａ相とＢ相との位相差：０度
となっている。

制御部６８から駆動指令が来くると（ｔ１）
駆動周波数：ｆｓ１
駆動電圧：電圧Ｖ１
Ａ相とＢ相との位相差：９０度（反転駆動時は−９０度）
と設定され、回転速度Ｒｅｖ０で駆動される。

徐々に駆動周波数を下げ、ｔ３時には周波数はｆｌｏｗとなり、回転速度はＲｅｖ１と最大回転速度となる。
ｔ１時に、立ち上がり時間が最も良好はｆｓ１に駆動周波数が設定されるため、制御指令とのタイムラグが最小となり、そのため、最大回転数や目標回転数に達する時間が短縮され、制御時間やスキャン時間が短縮される。

図７では、駆動開始時に周波数をｆｓ１設定（ｔ１）し、周波数を徐々に低くしてｆｌｏｗにし最大回転数にする（ｔ３）としたが、駆動開始時に周波数をｆｓ１設定（ｔ１）し、周波数を目標回転数の周波数に徐々に変更しても良い。

図８に、比較形態の制御方法を示す。
制御部６８から駆動指令が来たとき（ｔ１）
駆動周波数：ｆｓ０
駆動電圧：電圧Ｖ１
Ａ相とＢ相との位相差：９０度
と設定され、徐々に駆動周波数をｆｌｏｗに変更するが、周波数ｆ０まで回転は発生せず、制御指令の駆動周波数がｆｌｏｗになっても回転速度が追いつかず、大きなタイムラグが発生することがわかる。この場合には、大きなタイムラグのため、制御性が良くない。

駆動周波数ｆｓ１の値の設定であるが、２つの方法がある。
（１）振動子状態でインピーダンスを測定し、ｆｒ（ｎ）、ｆｒ（ｎ＋１）を検出し、
ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）＝（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））×０．３５
とする方法。
（２）振動モータユニットで回転駆動させ、最大使用回転数の１３％程度の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をｆｓ１と設定する。

本発明者の実験によれば、
（１）ｆｓ１の値は、｛ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）｝／（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））の範囲が、０．２５〜０．４０であれば、実用的には効果が得られることがわかった。このため、振動子状態でのインピーダンスで設定する場合には、ｆｓ１＝（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））×αとしたとき、αを０．２５〜０．４０で設定すれば良い。
（２）最大使用回転速度からのｆｓ１の設定についても数Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１の範囲が０．０７〜０．３５の範囲であれば、実用的には効果が得られることがわかったため、最大使用回転数の７〜３５％の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をｆｓ１と設定しても良い。

（第二実施形態）
図９は、本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒２００を説明する図であり、リング状の振動波モータ２１０をレンズ鏡筒２００に組み込んだ状態の図である。

振動子２１１は、電気エネルギ−を機械エネルギ−に変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子２１３（以下、圧電体と称する）と、圧電体２１３を接合した弾性体２１４とから構成されている。振動子２１１には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として９波の進行波として説明する。

弾性体２１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状となっており、圧電体２１３が接合される反対側の面には溝が切ってあり、突起部２４１分（溝がない箇所）の先端面が駆動面２１６となり移動子２２０の駆動面２２５に加圧接触される。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体２１３側に近づけ、これにより駆動面２１６の進行波の振幅を増幅させるためである。

圧電体２１３は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空くようにしてある。

圧電体２１３の下には、不織布２５２、加圧板２５４、加圧部材２５０が配置されている。
不織布２５２は、フェルトを例としたものであり、圧電体２１３の下に配置されていて、振動子２１１の振動を加圧板２５４や加圧部材２５０に伝えないようにしてある。
加圧板２５４は、加圧部材２５０の加圧を受けるようにされている。
加圧部材２５０は、加圧板２５４の下に配置されていて、加圧力を発生させるものである。

本実施形態では、加圧部材２５０を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材２５０は、押さえ環２５１により固定部材２２３に固定されることで、保持される。

移動子２２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面２２５の表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
移動子２２０における振動子２１１の反対側には、移動子２２０の縦方向の振動を吸収するために、ゴム２４３の様な振動吸収部材が配置され、さらに出力伝達部材２４２が配置されている。

出力伝達部材２４２は、固定部材２２３に設けられたベアリング２５３により、加圧方向と径方向とを規制し、これにより移動子２２０の加圧方向と径方向とが規制されるようにされている。
出力伝達部材２４２は、突起部２４１があり、そこからカム環２６０に接続されたフォーク２３０がかん合しており、出力伝達部材２４２の回転とともに、カム環２６０が回転される。

カム環２６０には、キー溝２６１がカム環２６０に斜めに切られており、ＡＦ環２６２に設けられた固定ピン２６３が、キー溝２６１にかん合していて、カム環２６０が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にＡＦ環２６２が駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
固定部材２２３は、押さえ環２５１がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部から移動子２２０、振動子２１１、バネまでを一つのモータユニットとして構成できるようになる。

第二実施形態においても、駆動周波数ｆｓ１の設定し、駆動開始と同時に周波数ｆｓ１にして、駆動させ、目標速度に制御するという方法をとれば、制御指令とのタイムラグが最小となり、そのため、最大回転数等の目標速度に達する時間が短縮され、制御時間が短縮される。
駆動周波数ｆｓ１の値の設定は、第一実施形態と同様に、
（１）振動子状態でのインピーダンスで設定する場合には、
ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）＝（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））×αとしたとき、αを０．２５〜０．４０、好ましくは０．３４〜０．３６、さらに好ましくは０．３５で設定する。
（２）最大使用回転速度からのｆｓ１の設定については、最大使用回転数の、約１／２以下であり、好ましくは７〜３５％程度、さらに好ましくは１１〜１５％の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をｆｓ１と設定する。

（第三実施形態）
図１０は、本発明の第三実施形態のレンズ鏡筒３００を説明する図であり、振動波モータ３１０をレンズ鏡筒３００に組み込んだ状態の図である。

本実施形態では、振動波モータ３１０は、リニア型である。
振動子３１１は、支持部材３３３に設置された設けられた加圧バネ３３４により、移動子３２０に加圧され、加圧バネ３３４が振動子３１１中央部の溝３３５に嵌ることで、長手方向に支持されている。振動子３１１への加圧の方向は、レンズ鏡筒３００の周方向の接線方向に一致させていて、加圧バネ３３４の配置によってレンズ鏡筒３００の径方向への大型化を防止している。

振動子３１１の構成は、圧電体３１３と、端部に設置された摺動部材３１２とから成り、振動子３１１体には縦１次モード振動の定在波と、曲げ２次モード振動の定在波が発生され、摺動部材３１２が貼られたＣ点、Ｄ点に楕円運動が発生する。この摺動部材３１２の駆動面３１６に移動子３２０の摺動面３２５を加圧接触させると、移動子３２０は楕円運動により摩擦力を受け、駆動される。支持部材３３３は、固定筒３１４に取り付けられている。

移動子３２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面３２５の表面には耐摩耗性向上のための摺動メッキが設けられている。また、移動子３２０は、リニアガイド３４０に固定され、リニアガイド３４０は固定筒３１４に固定され、移動子３２０は固定筒３１４に対して直線方向に移動可能となっている。

移動子３２０には、突起部３３７が設けられ、そこからＡＦ環３６２に接続されたフォーク３３０がかん合しており、ＡＦ環３６２は直進駆動される。
ＡＦ環３６２は、固定筒３１４に設けられた第１直線レール３４１および第２直線レール３４２に沿って可動な構造となっている。直線レール３４１，３４２には、ＡＦ環３６２に設けられたガイド部３４３，３４４がかん合し、移動子３２０の直進駆動に伴って、光軸方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。

第三実施形態においても、駆動周波数ｆｓ１を設定し、駆動開始と同時に周波数ｆｓ１にして、駆動させ、目標速度に制御するという方法をとれば、制御指令とのタイムラグが最小となり、そのため、最大回転数等の目標速度に達する時間が短縮され、制御時間が短縮される。
駆動周波数ｆｓ１の値の設定は、第一や第二実施形態と同様に、
（１）ｆｓ１の値は、｛ｆｓ１−ｆｒ（ｎ）｝／（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））の範囲が、０．２５〜０．４０であれば、実用的には効果が得られることがわかった。このため、振動子状態でのインピーダンスで設定する場合には、ｆｓ１＝（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ））×αとしたとき、αを０．２５〜０．４０で設定すれば良い。
（２）最大使用回転速度からのｆｓ１の設定についても数Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１の範囲が０．０７〜０．３５の範囲であれば、実用的には効果が得られることがわかったため、最大使用回転数の７〜３５％の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をｆｓ１と設定しても良い。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
例えば、本実施形態では、進行性振動波を用いた振動波モータで、第一実施形態は波数４の進行性振動波モータ２１０、第二実施形態では、波数９の進行性振動波モータ２１０を開示したが、他の波数、例えば５、６、７、８、１０以上でも、同様な構成と方法で、同様な効果が得られる。

１０，２１０，３１０：振動波モータ、１３，２１３，３１３：圧電体、１４，２１４：弾性体、１６，２１６，３１６：駆動面、２０，２２０，３２０：移動子、２５，２２５，３２５：摺動面

Claims (10)

1. 駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、
   前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータにおいて、
   前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第１周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第２周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータ起動時における前記駆動信号の開始周波数とすることを特徴とする振動波モータ。
2. 請求項１記載の振動波モータにおいて、
   前記開始周波数は、前記振動波モータにおける最大使用回転速度の半分以下の回転速度が得られる周波数であることを特徴とする振動波モータ。
3. 請求項１または２に記載の振動波モータにおいて、
   前記振動波モータを駆動する振動モードの次数をｎ次、その振動モードの共振周波数をｆｒ（ｎ）とし、前記ｎ次の振動モードの一つ上のｎ＋１次の振動モードの共振周波数をｆｒ（ｎ＋１）とした時、
   前記第２周波数帯域は、
   ｆｒ（ｎ）＋α×（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ）） ０．２５≦α≦０．４０
   となる周波数帯域であることを特徴とする振動波モータ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
   前記振動波モータの最大使用回転数をＲｅｖ１、前記開始周波数で達成される最大回転数をＲｅｖ０とした時、
   ０．０７≦Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１≦０．３５
   となることを特徴とする振動波モータ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるレンズ鏡筒。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるカメラ。
7. 駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、
   前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータの制御方法において、
   前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第１周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第２周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータの起動時における前記駆動信号の開始周波数とすることを特徴とする振動波モータの制御方法。
8. 請求項７記載の振動波モータの制御方法において、
   前記開始周波数は、前記振動波モータにおける最大使用回転速度の半分以下の回転速度が得られる周波数であることを特徴とする振動波モータの制御方法。
9. 請求項７または８に記載の振動波モータの制御方法において、
   前記振動波モータを駆動する振動モードの次数をｎ次、その振動モードの共振周波数をｆｒ（ｎ）とし、前記ｎ次の振動モードの一つ上のｎ＋１次の振動モードの共
   振周波数をｆｒ（ｎ＋１）とした時、
   前記第２周波数帯域は、
   ｆｒ（ｎ）＋α×（ｆｒ（ｎ＋１）−ｆｒ（ｎ）） ０．２５≦α≦０．４０
   となる周波数帯域であることを特徴とする振動波モータの制御方法。
10. 請求項８から９のいずれか１項に記載の振動波モータの制御方法において、
    前記振動波モータの最大使用回転数をＲｅｖ１、前記開始周波数で達成される最大回転数をＲｅｖ０とした時、
    ０．０７≦Ｒｅｖ０／Ｒｅｖ１≦０．３５
    となることを特徴とする振動波モータの制御方法。

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