振动型致动器的驱动装置、振动型致动器的驱动控制方法和图像拾取装置制造方法及图纸

本公开涉及一种振动型致动器的驱动装置、振动型致动器的驱动控制方法以及图像拾取装置。该振动型致动器的驱动装置包括：驱动电路，其被配置为驱动包括多个振子的振动单元；检测单元，其被配置为检测由所述多个振子所消耗的电力消耗的和；以及驱动频率设定单元，其被配置为依赖于由所述检测单元所检测的电力消耗的和而在频率范围内设定驱动频率。

Driving device of vibration type actuator, driving control method of vibration type actuator and image pickup device

The present disclosure relates to a driving device of a vibration type actuator, a driving control method of a vibration type actuator, and an image pickup device. The driving device of the vibration type actuator includes a drive circuit configured to drive the vibration unit comprises a plurality of vibrator; detection unit configured to detect consumed by the plurality of oscillator and power consumption; and the driving frequency setting unit, which is configured to depend on the detection by the detection unit power consumption and set in the frequency range of driving frequency.

【技术实现步骤摘要】

本公开的一个方面涉及一种振动型致动器的驱动装置、振动型致动器的驱动控制方法以及图像拾取装置，更具体地，涉及一种被配置为例如在超声振子中产生振动波从而通过摩擦力相对移动与超声振子接触的被驱动元件的振动型致动器的驱动装置、这样的振动型致动器的驱动控制方法以及包括这样的驱动装置的图像拾取装置。
技术介绍
使用被配置为向机电能量转换元件（以下称为机电换能器）施加AC信号从而导致振动元件产生驱动力的振动型致动器的照相机、视频照相机以及其它装置是商业可用的。图11示出振动型致动器的基本结构的示例。即，图11是示出根据相关技术的振动型致动器的基本结构的示例的透视图。如图11所示，该振动型致动器的振子包括由金属材料的矩形板制成的弹性元件4。压电元件（机电换能器）5与弹性元件4的后表面接合。在弹性元件4的上表面上的特定位置处形成多个突出部分6。在该结构中，当向压电元件5施加AC电压时，在沿着弹性元件4的较长边的方向上的二阶（second-order）弯曲振动和在沿着弹性元件4的较短边的方向上的一阶（first-order）弯曲振动同时发生，这激励突出部分6具有椭圆运动。在这种情形下，如果存在与突出部分6加压接触的被驱动元件7，那么元件7通过突出部分6的椭圆运动被线性地驱动。即，突出部分6用作振子的驱动单元。以上所描述的类型的振动型致动器的结构和驱动原理的详细描述可例如在日本专利公开No.2004-320846中找到，并且因此省略其进一步的描述。注意，振子包括振动产生部分，该振动产生部分包括接合在一起的弹性元件和压电元件，振动型致动器包括驱动力产生部分，该驱动力产生部分产生驱动力以相对于振子移动加压接触的被驱动元件，并且振动型马达装置包括至少一个驱动力产生部分。通过向被驱动元件施加驱动力，导致被驱动元件具有旋转或线性运动。图12示出被配置为驱动振动型致动器的开关电路。在图12中，附图标记8指示以示意性方式示出的一个振子。在VA相和VA′相之间施加电压，并且在VB相与VB′相之间施加具有不同的相位的电压，从而产生驱动所需要的两种模式。图12所示的电路如以下详细描述的那样操作。开关电路被输入第一和第二脉冲信号A和B。第一脉冲信号A是由振荡器单元（未示出）产生的脉冲信号，以便具有等于振动型致动器的共振频率的频率，并且第二脉冲信号B是具有与第一脉冲信号A的频率相同的频率但具有不同的相位的脉冲信号。注意，每个脉冲的脉冲宽度和脉冲信号A与脉冲信号B之间的相位差是可变的。A′表示具有与脉冲信号A的相位相差180°的相位的脉冲信号，B′表示具有与脉冲信号B的相位相差180°的相位的脉冲信号。在图12中被虚线包围的开关电路（开关单元）被配置为根据脉冲信号A、B、A′以及B′接通和切断马达电源电压。更具体地，马达电源电压由开关元件51和52切换，以产生根据A的定时在电源电压与GND电压之间开启和关断的电压脉冲VA。所产生的电压脉冲VA经由阻抗元件41被施加到振动型致动器的压电元件A的一端（A+）。类似地，马达电源电压由开关元件53和54切换，以产生根据A′的定时在电源电压与GND电压之间开启和关断的电压脉冲VA′，并且所产生的电压脉冲VA′被施加到振动型致动器的电压元件A的另一端（A-）。类似地，压电元件被如下驱动。即，马达电源电压由开关元件55和56切换，以产生根据B的定时在电源电压与GND电压之间开启和关断的电压脉冲VB，并且所产生的电压脉冲VB经由阻抗元件42被施加到振动型致动器的电压元件B的一端（B+）。类似地，马达电源电压由开关元件57和58切换，以产生根据B′的定时在电源电压与GND电压之间开启和关断的电压脉冲VB′，并且所产生的电压脉冲VB′被施加到振动型致动器的电压元件B的另一端（B-）。以上所描述的每个阻抗元件的电感被选择，以便实现与振动型致动器匹配的阻抗，从而允许它向振动型致动器提供增加的电压和增加的输入电力。马达电源可以为例如稳压电源、电池等。图13是示出对于振动检测单元被设置在振动型致动器的压电元件的一部分中的情况的驱动电压与所检测的电压之间的相位差、速度以及电力作为驱动频率的函数的示图。振动型致动器可在速度方面被如下控制。在与振动型致动器加压接触并且通过摩擦被驱动的被驱动元件（在该特定的情况下为移动元件）的速度上执行测量。当所检测的速度比目标速度低时，频率被降低以增加速度。反之，当所检测的速度比目标速度高时，频率被增加。振动马达一般具有驱动频率的降低引起输入电力和输出的增加的特性。当负荷恒定时，频率的降低导致速度增加。因此，通过确定马达输出来获得对于特定负荷的必要输出，使得目标速度被获得并且输入电力不超过预定值。当负荷增加超出假定的最大值时，马达的速度减小。在这样的情形下，如果频率被降低以尝试获得目标速度，那么输入电力会超过预设的电力的上限。该振动型致动器还具有这样的特性：当驱动频率从高于共振频率的值被逐渐降低时，速度达到其最大值，并且在共振频率处发生大的振动幅度。然而，如果驱动频率被进一步降低超出共振频率，那么发生速度的突然降低。当负荷增加超出假定的最大值时，如果在发生速度的突然降低的频率范围中执行以上所描述的速度控制算法，那么存在在共振频率之下的驱动频率中发生连续降低的可能性，这会导致输入电力的增加超出必要值。为了避免以上的情形，可在压电元件的一部分中设置振动检测单元，并且可以监测驱动电压与所检测的电压之间的相位差，使得在驱动频率达到临界值（超出该临界值驱动频率的进一步降低引起速度的突然降低）之前停止驱动频率的降低。图14示出多个振子被设置在一条直线上的结构的示例。移动元件7与振子S1和S2加压接触，使得移动元件7在线性方向上被驱动。更具体地，在图14所示的示例中，两个振子被设置在一条线上，以实现比通过仅包括一个振子的结构所实现的推力强两倍的推力，从而使得能够产生比通过包括一个振子的结构所产生的输出大的输出。类似地，通过设置与相应的因子3、4一样多或更多的振子，可以将推力增加到3倍、4倍或更多。即，依赖于必要的推力，振子的数量可被调整。
技术实现思路
在以上所描述的使用多个振子的振动型马达装置中，为了通过使用相关技术以最佳频率驱动振动型马达装置，对于振子中的每一个检测驱动电压和振动检测单元的电压之间的相位差。随后，需要多个信号处理电路，这导致总电路复杂性的增加。为了仅通过使用一个相位检测单元（检测器）和一个信号处理电路来实现操作，可能例如选择在所有振子的最高驱动频率上呈现速度的突然降低的振子。以下，这样的驱动频率（在该驱动频率之下发生速度的突然降低）称为临界驱动频率。即使能够识别振子中的哪一个具有最高的临界驱动频率，为了避免速度的突然降低，也必须通过在驱动电压与所检测的电压之间的相位差的特性方面考虑振子之间的差异来在操作条件中具有大的余地（margin）。鉴于以上情况，本专利技术的实施例涉及一种能够在特定的频率范围内操作、从而抑制由于超负荷或振子之间的特性上的差异而导致的速度的突然降低的振动型致动器的驱动装置、振动型致动器的驱动控制方法以及包括这样的驱动装置的图像拾取装置。根据实施例，振动型致动器的驱动装置包括：驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动型致动器的驱动装置，包括：驱动电路，其被配置为驱动包括多个振子的振动单元；检测器，其被配置为检测由所述多个振子所消耗的电力消耗的和；以及驱动频率设定单元，其被配置为基于由所述检测器所检测的电力消耗的和来在频率范围内设定驱动频率。

【技术特征摘要】
2012.11.26 JP 2012-2578771.一种振动型致动器的驱动装置，包括：
驱动电路，其被配置为驱动包括多个振子的振动单元；
检测器，其被配置为检测由所述多个振子所消耗的电力消耗的和；
以及
驱动频率设定单元，其被配置为基于由所述检测器所检测的电力
消耗的和来在频率范围内设定驱动频率。
2.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元设定驱动频率，使得在由所述检测器所检测的
电力消耗的和大于一个值的情况下，驱动频率被固定或者驱动频率被
设定为比电力消耗的和越过该值增加的频率大的值。
3.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元设定驱动频率，使得在由所述检测器所检测的
电力消耗的和相对于驱动频率的变化率大于一个值的情况下，驱动频
率被固定或者被设定为比变化率越过该值增加的频率大的值。
4.根据权利要求3的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元设定驱动频率，使得在由所述检测器所检测的
电力消耗的和相对于驱动频率的变化率的符号从正变为负的情况下，
驱动频率被固定或者驱动频率被设定为比变化率的符号从正变为负的
频率大的值。
5.根据权利要求3的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元将开始频率设定为由所述检测器所检测的电力
消耗的和相对于驱动频率的变化率增加的值，并且驱动频率设定单元
将驱动频率扫描到驱动速度和电力消耗增加的值。
6.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元在频率范围内设定驱动信号的频率，以抑制驱
动速度的突然降低或电力的增加超出一个值。
7.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，
检测由所述多个振子所消耗的电力消耗的和的检测器是被配置为
检测驱动电路的电力消耗的单元。
8.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元响应于由所述检测器检测电力消耗的和而将驱
动频率设定为小于驱动频率的先前值，直到由所述检测器所检测的电
力消耗的和超过一个值。
9.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，
驱动频率设定单元响应于由所述检测器检测电力消耗的和相对于
驱动频率的变化率而将驱动频率设定为小于驱动频率的先前值，直到
由所述检测器检测的电力消耗的和的变化率超过一个值。
10.根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置，其中，振动型
致动器包括：
振动单元，其包括多个振子，每个振子包括机电换能器，并且每
个振子被配置为响应于电压的施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：热田晓生，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP