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
【专利摘要】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。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001]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。
【背景技术】
[0002]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(f irst-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。
[0003]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N0.2004-320846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。
[0004]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。k'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。
[0005]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。
[0006]图14不出多个振子被设置在一条直线上的结构的不例。移动兀件7与振子SI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。S卩，依赖于必要的推力，振子的数量可被调整。
【发明内容】
[0007]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)。
[0008]鉴于以上情况，本发明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。
[0009]根据实施例，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(power)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器所检测的电力消耗的和而在频率范围内设定驱动频率。根据实施例，振动型致动器的驱动控制方法包括:检测由多个振子所消耗的电力消耗的和；以及基于所检测的电力消耗的和来在频率范围内控制驱动频率。
[0010]本发明的其它特征从以下参照附图的示例性实施例的描述将变得清晰。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是示出振动型致动器的驱动装置的结构的示例的图。
[0012]图2是示出振动型致动器的驱动电路的配置的示例的框图。
[0013]图3是示出振动型致动器的控制电路的电流检测单元的图。
[0014]图4是用于在示出算法和指示电力和马达速度作为驱动频率的函数中使用的示图。
[0015]图5是示出振动型致动器的驱动控制方法的算法的流程图。
[0016]图6是示出振动型致动器的驱动电路的配置的示例的框图。
[0017]图7是用于在示出算法和指示电力和马达速度作为驱动频率的函数中使用的示图。
[0018]图8是示出振动型致动器的驱动控制方法的算法的流程图。
[0019]图9是用于在示出算法和指示电力和马达速度作为驱动频率的函数中使用的示图。
[0020]图10是示出振动型致动器的驱动控制方法的算法的流程图。
[0021]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。
[0022]图12是示出被配置为驱动根据相关技术的振动型致动器的开关电路的电路图。
[0023]图13是用于在示出根据相关技术的控制电路和指示电力和马达速度作为驱动频率的函数中使用的示图。
[0024]图14是示出根据其中多个振子被设置在一条线上的现有技术的振动型致动器的结构的示例的图。
[0025]图15是示出振动型致动器和驱动电路的应用的示例的图。
【具体实施方式】
[0026]以下参照实施例描述本发明。[0027]第一实施例
[0028]在第一实施例中，振动型致动器包括设置在圆周上由此驱动环形被驱动元件旋转的多个振子。以下参照附图描述被配置为驱动这样的振动型致动器的驱动装置的示例和这样的振动型致动器的驱动控制方法的示例。在本实施例中，振动型致动器的驱动装置包括振动单元，该振动单元包括分别被配置为响应于向固定到弹性元件的机电换能器施加电压而振动的多个振子。驱动装置还包括被驱动元件，该被驱动元件压在振动单元的振子上，使得被驱动元件经由摩擦被驱动并且相对于振动单元相对移动。更具体地，如图1所示，以120°的固定角度间隔设置三个振子la、lb和lc。尽管在本示例中假定被驱动元件旋转，但是被驱动元件可被固定而振动单元可旋转。存在将环形被驱动元件2的移动限制为旋转的引导件(未示出)。通过以作为力的和(由三个振子给出)而提供的力来驱动一个被驱动元件，实现比由单个振子所提供的推力大三倍的推力变得可能。
[0029]图2是示出根据本实施例的振动型致动器的驱动电路的配置的示例的框图。在图2中，附图标记14表示包括多个振子的振动型致动器装置。与根据相关技术(其中提供与振子一样多的开关电路)的振动型致动器装置不同，本振动型致动器装置仅包括经由阻抗元件向所有的振子提供电力的一个开关电路。附图标记10表示包括负责控制的微计算机等的微计算机单元。以下，包括微计算机的总单元10将被简称为微计算机单元10。附图标记11表示振荡器单元，该振荡器单元被配置为根据由微计算机单元10发出的命令值来产生第一脉冲信号A和第二脉冲信号B，使得第一脉冲信号A具有等于振子的共振频率的频率，第二脉冲信号B具有等于第一脉冲信号A的频率的频率但具有不同的相位。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。k'和B'分别表示具有与脉冲信号A和脉冲信号B的相位相差180°的相位的脉冲信号。根据由微计算机单元10发出的命令，驱动频率、A与B之间的相位差、各脉冲A和B的脉冲宽度以及其它的参数被确定，并且脉冲信号A、B、A'以及B'被输出。附图标记12表示被配置为根据图12所示的脉冲信号A、B、A'以及B'接通和切断电源电压的开关电路(驱动电路)。更具体地，电压脉冲VA、VB、VA'以及VB'根据脉冲信号A、B、A'以及B'产生并且被施加到马达。注意，电压脉冲VA和VB经由阻抗元件分别被施加到振子的压电元件的端子A+和端子B+，而电压脉冲VA'和'VB则分别被直接施加到压电元件的端子A-和端子B-。
[0030]阻抗元件是适于提供与振子的压电元件匹配的适当的阻抗、使得电压增加到允许更多的电力被供给到压电元件的值的电路元件。附图标记16表示诸如稳压电源、电池等的DC电源。为了驱动多个振子，代替提供与振子一样多的开关电路，图1所示的实施例仅提供其输出被分开(split)并被施加到各振子的一个开关电路。电压VA和VB经由阻抗元件被施加到振子。更具体地，在本实施例中，存在三个振子，并且VA信号被分成三个信号1-VA、
2-VA以及3-VA，这三个信号1-VA、2-VA以及3-VA经由各阻抗元件21、23以及25分别被施加到压电元件Ia的端子1-A+、压电元件Ib的端子2-A+以及压电元件Ic的端子3-A+。VA'信号也被分成三个信号1-VA'、2-VA'以及3-VA'，这三个信号1_VA'、2_VA'以及
3-VA'分别被施加到压电元件Ia的端子1-A-、压电元件Ib的端子2-A-以及压电元件Ic的端子3-A-。类似地，VB信号被分成三个信号1-VB、2-VB以及3-VB，这三个信号1-VB、2-VB以及3-VB经由各阻抗元件22、24以及26分别被施加到压电元件Ia的端子1-B+、压电元件Ib的端子2-B+以及压电元件Ic的端子3-B+。W信号也被分成三个信号1-VB'、2-VB'以及3-VB'，这三个信号1-VB'、2_VB'以及3-VB'分别被施加到压电元件Ia的端子1-B-、压电元件Ib的端子2-B-以及压电元件Ic的端子3-B-。
[0031]附图标记15表示被配置为检测包括例如光斩波器和狭缝板(slit plate)的旋转单元的旋转位置的位置检测单元(检测器)。作为由位置检测单元15执行的检测的结果而获得的旋转单元的位置和速度信息被传输到微计算机单元10，并且微计算机单元根据旋转单元的位置和速度信息控制马达。附图标记17表示电力检测单元，该电力检测单元用作用于检测由所述多个振子和驱动电路所消耗的电力消耗的和的单元。更具体地，当振动型马达装置由开关电路12驱动时，施加到三个振子的总电力被检测，并且其检测的值被发送到微计算机单元10。注意，所检测的电力通过电压和电流的积给出，并且因此，如果电源电压恒定，那么可通过仅监测电流值来检测电力的值。在本示例中，使用单个驱动电路驱动所述多个振子，因此电力检测单元17检测由驱动电路所消耗的电力消耗的和。注意，只要电力检测单元能够检测由所述多个振子所消耗的电力消耗的和，电力检测单元就可以以其它的方式被配置。例如，在对于各振子单独地提供驱动电路的情况下，电力检测单元可被配置为检测这些驱动电路的电力消耗的和。
[0032]图3是示出用作以上所描述的电力检测单元的电流检测电路的细节的图。附图标记31表示用于将电流转换成电压的分路电阻器。附图标记32表示检测跨着分路电阻器的电压的差分放大器。注意，电压值与差分放大器32的输出1ut成比例。输出电压1ut经由模数转换器等被输入到微计算机单元10。附图标记33表示阻抗元件，附图标记34和35表示电容器。这些元件33~35作为整体形成噪声去除滤波器。噪声去除滤波器的提供使得能够获得未污染(clean)的电流波形，这允许差分放大器输出具有低噪声的信号。注意，依赖于情形，噪声去除滤波器可能是非必要的。例如，当对于电流检测电路的输入包括低噪声时，噪声去除滤波器可能是非 必要的。如以上所描述的，三个振子由以以上所描述的方式而配置的电路驱动，并且由电流检测电路17检测流经振子的电流的和。
[0033]图4是用于在示出算法和指示电力和马达速度作为驱动频率的函数中使用的示图。图5是示出根据本实施例的算法的流程图。参照图4和图5，以下描述根据本实施例的操作。当马达启动时，微计算机单元10将频率fs设定为足够低，并且控制操作使得开始向振子施加AC电压(F-11、F-12)。接下来，通过使用速度检测单元来检测当前的位置(F-13)。作为基于位置偏差的PID运算的结果而获得的值被设定为PID控制频率(f_drl) (F-14)。PID控制频率被输出到振荡器单元11(F-15)。接下来，通过使用电力检测电路17来检测三个振子的电力的和(F-16)。在图4中，Ml的电力、M2的电力以及M3的电力表示三个各振子的电力。在本示例中，如图4所示，假定由于振子之间的共振频率等的变化而在三个振子之间存在电力特性上的差异。由于制造误差、压力误差、以及定位误差等，这样的频率特性上的差异会实际发生。在图4中，曲线(4)示出电力的和作为频率的函数。P_Lim指示一值，在该值之下M1、M2以及M3的电力特性不遭遇电力特性的降低。注意，Ml的电力、M2的电力以及M3的电力在图4中被示出，以提供本实施例的效果的更好的理解，但实际上仅电力的和被检测。微计算机单元10确定所检测的电力值是大于还是小于预设值？_1^!11 (F-17)。
[0034]在确定出所检测的电力Pi≥P_Lim的情况下，如果驱动电压的频率被进一步从当前值降低，那么结果是电力的增加。因此，微计算机单元(驱动频率设定单元)10将驱动频率设定为固定在当前值或者设定为更高的值(即，等于当前值加α的值)(F-18)。在驱动频率被固定在当所检测的电力Pi超过P_Lim时的时刻而获得的值的情况下，则存在电力过冲(overshoot)的可能性,这会导致所检测的电力Pi在P_Lim之上被进一步增加。为了处理这样的情形，频率可被设定为比以上所描述的临界频率高α，使得即使发生过冲时也不发生Pi ^ P_Lim。可替代地,驱动频率设定单元10重复地将驱动频率设定为比先前所检测的驱动频率低，直到所检测的电力Pi变得等于P_Lim。通过执行从F-16到F-18的处理，防止电力的和超过特定(预定)值变得可能。此外，由于P_Lim的值被设定为比与频率(在该频率之下如以上所描述的那样发生速度的突然降低)对应的电力的临界值低，因此从F-16到F-18的处理使得能够抑制驱动速度的突然降低、由此确保在预定的频率范围内执行驱动。另一方面，在所检测的电力小于？_1^!11的情况下，控制频率f_drl被设定为f_dr，并且执行驱动。然后检测位置，并且执行关于是否已达到目标位置的确定(F-19、F-20)。在没有达到目标位置的情况下，处理流程返回至F-14以重复马达的控制。当达到目标位置时，马达停止(F-21)。
[0035]在本实施例中，如以上所描述的，三个振子的电力的和被检测作为频率的函数，并且频率被控制，使得电力不超过预定的限制？_1^!11，从而防止电力变得太大。此外，控制驱动频率不进入发生速度的突然降低的频率范围内变得可能。考虑三个振子之间的共振频率的差异，电力的限制P_Lim可事先被设定为允许三个振子中的任意一个不具有太大的输入电力的值。尽管在本实施例中提供三个振子，但是本实施例可被应用于任意复数个振子。
[0036]第二实施例
[0037]接下来，参照图6，以下给出关于根据第二实施例的振动型致动器的驱动装置和振动型致动器的驱动控制方法的另一示例的描述。图6是示出根据第二实施例的振动型致动器的驱动电路的配置的示例的框图。在以上所描述的第一实施例中，配线(wiring)在三个振子之前在开关电路与阻抗元件之间被分开。相反地，在第二实施例中，布线在阻抗元件2U22与振子之间被分开。在配线如第一实施例中的情况那样在开关电路与阻抗元件之间被分开的情况下，即使共振频率在振子之间不同并且当一个所述振子具有速度的降低时，其它的振子也保持在正常状态。相反地，在配线如第二实施例中的情况那样在阻抗元件21、22与振子之间被分开的情况下，当所述振子中的一个的驱动频率变得低于其共振频率时，会发生阻抗特性的变化，这会导致施加到其它振子的电压的变化。处理该情形的一种方法是单独地向每个振子提供阻抗元件(总共提供6个阻抗元件)。在第二实施例中，为了处理该情形，频率被控制，以便抑制电力特性的变化，使得即使在仅存在两个阻抗元件(其在操作中被共享)的配置中，振子也不具有性能的降低。[0038]图7是指示速度和电力作为频率的函数的示图。参照图7，以下描述根据本实施例的控制算法。在本实施例中，基于电力的和相对于驱动频率的变化率(梯度)来确定驱动频率的下限。图8是示出根据本实施例的算法的流程图。参照图7和图8，以下描述根据本实施例的操作。在图7中，如根据第一实施例的图4中那样，尽管仅总电力被检测并且单个电力没有被实际检测，但是对于单个振子也绘制电力。在图7所示的示例中，假定振子之间的共振频率的差异比第一实施例中的共振频率的差异大，并且因此在各振子具有其最大电力的频率上存在更大的变化。
[0039]在图8所示的算法中，除了 F-16~F-18以外，操作与根据第一实施例的操作类似。当操作开始时，驱动频率被设定为高的频率fs(F-ll、F-20)。在本实施例中，如第一实施例中那样，驱动频率设定单元执行迭代操作(在该迭代操作中控制频率(驱动频率)经由速度控制处理而递减，直到达到目标速度)，同时监测电力的和相对于控制频率的梯度(电力的和的变化率)(F13~F20)。在以上所描述的操作中，执行关于所检测的电力的梯度(所检测的电力相对于控制频率的变化率)是大于还是小于预定值1(_1^111 (F-22、F-23)的确定。当所检测的电力相对于频率的变化率等于或大于K_Lim时，如果驱动频率被设定为进一步更低的值，那么发生电力的增加，并且频率落入振动马达的速度发生突然降低的范围内。为了避免这样的情形，驱动频率被固定或设定为更高的频率(等于当前频率加a)(F-24)。如果驱动频率被设定为所检测的电力相对于频率的变化率越过K_Lim的值的值，则存在发生过冲等的可能性，这会导致所检测的电力相对于频率的变化率在K_Lim的值之外进一步增加。为了避免这样的情形，频率可如上所描述的那样被设定为比当前值高a。偏移值a可被设定，使得即使发生过冲等时，所检测的电力相对于频率的变化率也不超过值K_Lim。只要驱动频率保持在所检测的电力相对于频率的变化率不超过值K_Lim的范围中，驱动频率f_dr就在速度控制环(loop)中被重复地控制为等于控制频率f_drl，并且因此在正常模式中重复地执行速度控制操作，直到发出停止马达的命令。当达到目标位置时，马达停止(F-21)。
[0040]第三实施例
[0041]在以下所描述的第三实施例中，所检测的电力消耗的和相对于频率的变化率的符号被检测，并且驱动频率被控制，使得驱动频率不低于以上所描述的符号从负值变为正值的频率，并且在开始时，频率被设定为所检测的电力消耗的和相对于频率的变化率趋于增加的开始值，并且频率被扫描(sweep)到驱动速度和电力消耗增加的值。图9是指示速度、电力、电力的和、电力的和的变化率、变化率的符号作为频率的函数的示图。参照图9，以下描述根据本实施例的控制算法。在本实施例中，电力的和的变化率的符号被计算，并且基于该符号来确定驱动频率的下限。在如第二实施例中的情况那样基于电力的和的变化率的值来确定操作频率的情况下，必须事先确定限制K_Lim。相反地，在本实施例中，电力的和的变化率的符号被检测，并且因此不必执行测量以设定值K_Lim，这允许算法被简化。注意，如第二实施例的情况中那样，K的值是电力的和的变化率，F的值指示电力的和的符号。当F的值是Hi时，电力的和的变化率为正，而当F的值是Lo时，电力的和的变化率为负。
[0042]图10是示出根据本实施例的算法的流程图。参照图9和图10，以下描述根据本实施例的操作。在图9中，如根据第一实施例的图4中那样，尽管仅电力的和被检测并且单个电力没有被实际检测，但是对于单个振子也绘制电力。在图10所示的算法中，除了 F-25~F-27以外，操作与根据第二实施例的操作类似。当操作开始时，驱动频率被设定为高的频率fs (F-11、F-12)。以与第一实施例的方式类似的方式，在改变速度控制操作中的控制频率(驱动频率)的同时，监测电力的和相对于频率的变化率(梯度)的符号。只要该符号为正，驱动频率设定单元就重复地降低频率。在该操作中，电力的和相对于频率的变化率(梯度)的符号被检测(F-25)。当电力的和相对于频率的变化率(梯度)的符号变为负时，则认为某个振动马达的电力开始减小(驱动频率已变得低于共振频率),并且驱动频率的进一步降低被停止或者驱动频率被增加a (F-27)。如可从图9所看到的，在本实施例中，如果驱动频率被降低低于电力的和相对于频率的变化率(梯度)的符号从正过渡到负的值，则存在驱动频率进入发生马达速度的突然降低的范围中的可能性，这会导致振动马达停止。在该频率范围中，驱动频率的进一步降低没有引起振动马达的速度的增加，并且因此速度控制环不工作，即，变得不能控制速度。然而，当所检测的电力相对于频率的变化率处于K_Lim之下的范围内时，速度控制环很好地工作，使得驱动频率乙办经由速度控制环被重复地控制为等于控制频率f_drl，并且因此正常地执行速度控制，直到发出停止马达的命令。当达到目标位置时，马达停止(F-21)。
[0043]如以上所描述的，包括所述多个振子的振动马达可被驱动，使得电力的和被检测，并且基于电力的值、变化率以及变化率的符号来确定驱动频率。这确保不管振子是否具有不同的特性，振动马达都在所期望的性能被获得的频率范围中被驱动。包括能够驱动被驱动元件的多个振子的振动型马达具有尺寸小和可被容易安装的优点。由于其优点，振动型马达被用于诸如照相机、视频照相机等的各种各样的装置中。在这样的振动型马达中，在多个振子的驱动控制中使用所检测的电力的和使得能够实现具有简单的配置并且能够稳定地驱动振动型马达的驱动电路。
[0044]第四实施例
[0045]在第四实施例中，如以下参照图15所描述的那样，通过根据先前的实施例中的一个的驱动装置驱动的振动型致动器被应用于诸如照相机等的图像拾取装置。图15概念性地示出根据本实施例的包括驱动装置和振动型致动器的图像拾取装置的俯视图。在图15中，图像拾取装置80包括主照相机体83和透镜镜筒87。主照相机体83包括电力开关按钮81和图像传感器82。透镜镜筒87包括透镜84、基座85以及振动型致动器86。透镜84以外的透镜被牢固地设置在基座85上，并且该透镜经由基座由振动型致动器移动。透镜镜筒87可以是可互换的，使得依赖于其图像要被捕获的所见物(seen)而可将最佳的可互换的透镜镜筒附接到主照相机体83上。通过使用根据以上所描述的第一至第三实施例中的一个的驱动装置，振动型致动器86可被驱动。
[0046]在图15所示的示例中，透镜由振动型致动器移动。可替代地，振动型致动器可被设置在主照相机体中，使得图像传感器由振动型致动器移动。注意，由根据一个所述实施例的驱动装置驱动的振动型致动器的应用不限于以上所描述的示例，而是可被用于例如驱动诸如显微镜等的台架的各种各样的台架(stage)。台架可被配置，使得它可被由根据所述实施例中的一个的驱动装置驱动的振动型致动器移动。
[0047]尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。随附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包括所有这样的修改以及等同的结构和功能。
【权利要求】
1.一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而振动；以及 被驱动元件，其被压在所述多个振子上，使得被驱动元件经由摩擦被驱动，并且被驱动元件相对于振动单元相对移动。
11.一种图像拾取装置，包括: 振动型致动器；以及 根据权利要求1的振动型致动器的驱动装置。
12.—种振动型致动器的驱动控制方法，包括: 检测由多个振子所消耗的电力消耗的和；以及 基于所检测的电力消耗的和在频率范围内控制驱动频率。
13.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中，驱动频率的控制包括:在所检测的电力消耗的和大于一个值的情况下，固定驱动频率或者将驱动频率控制为比电力消耗的和越过该值增加的驱动电压的频率大。
14.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中， 驱动频率的控制包括:在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，固定驱动频率或者将驱动频率控制为比电力消耗的和的变化率越过该值增加的驱动电压的频率大。
15.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中， 驱动频率的控制包括:在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，固定驱动频率或者将驱动频率控制为比变化率的符号从正变为负的驱动电压的频率大。
16.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中，驱动频率的控制包括: 将开始频率设定为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；以及 将驱动频率扫描到驱动速度和电力消耗增加的值。
17.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中，驱动频率的控制包括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。
18.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中，由所述多个振子所消耗的电力消耗的和的检测包括检测驱动电路的电力消耗。
19.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中，驱动频率的控制包括将驱动频率控制为比驱动频率的先前值小，直到所检测的电力消耗的和超过一个值。
20.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，其中，驱动频率的控制包括将驱动频率控制为比驱动频率的先前值小，直到所检测的电力消耗的和相对于驱动频率的变化率超过一个值。
21.根据权利要求12的振动型致动器的驱动控制方法，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向机电换能器的电压的施加而振动；以及 被驱动元件，其被压在所述多个振子上以便经由摩擦被驱动。
【文档编号】H02N2/06GK103840702SQ201310607060
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2012年11月26日
【发明者】热田晓生 申请人:佳能株式会社