专利名称：驱动装置及其驱动控制方法和光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用惯性和摩擦力沿伸缩动作中的驱动轴移动被驱动部件的驱动装置及其驱动控制方法、和利用上述驱动装置移动光学元件的光学装置。
背景技术：
已知如下驱动装置其包括通过驱动脉冲信号(驱动信号)进行伸缩的压电元件 (电-机械转换元件)，可控制被驱动部件的移动速度(例如，日本专利第3358418号公报)。 该驱动装置在驱动开始时，逐渐地增加驱动脉冲信号的脉冲宽度(占空比)，从而逐渐地增加驱动速度。在驱动停止时，逐渐地减少脉冲宽度，从而逐渐地降低驱动速度。另外，在日本专利第3358418号公报中还记载有如下的控制，在驱动开始时逐渐地增加驱动脉冲信号的电压，从而逐渐地提高驱动速度，并且在驱动停止时逐渐地减少电压，从而逐渐地降低驱动速度。但是，在日本专利第3358418号公报记载的驱动装置中，为了降低驱动装置的动作声音，逐渐地改变驱动脉冲信号的脉冲宽度或施加电压。由此，驱动脉冲信号的制作非常复杂。另外，由于压电元件通过驱动脉冲信号进行充放电，因此在压电元件的静电电容伴随温度变化而变化时、或因个体差异静电电容出现偏差时，降低动作声音的控制将变得不稳定。
发明内容
本发明的主要目的在于提供可通过简单的控制实现动作声音降低的驱动装置及其驱动控制方法和光学装置。本发明的另一目的在于提供即使静电电容出现变化或存在偏差仍可稳定地进行动作声音的降低控制的驱动装置及其驱动控制方法和光学装置。为了实现上述目的，在本发明中，为了使电-机械转换元件的驱动轴沿轴向伸缩，从而使嵌合于驱动轴的被驱动部件步进移动，将第1驱动信号和第2驱动信号供给到电-机械转换元件。上述第1驱动信号用于使被驱动部件与驱动轴一起步进移动，上述第1 驱动信号中从电-机械转换元件的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔不同。上述第2驱动信号用于使被驱动部件停止的状态下仅使驱动轴移动，在上述第1驱动信号的施加之前和施加之后的规定期间中的至少一个期间，逐渐改变第1驱动信号中的反向充电定时。由于在被驱动部件不运动的范围内逐渐地改变反向充电定时，因此例如能够控制被驱动部件的移动速度，使其逐渐变大或逐渐变小。由此，在由第1驱动信号开始移动被驱动部件之前、结束移动之后，可减弱驱动轴与被驱动部件之间的摩擦结合，因此，能够使停止中的被驱动部件平滑地移动，或者使移动中的被驱动部件平滑地停止。也就是说，被驱动部件的步进移动变得平滑，动作声音降低。这样，并不控制驱动信号的脉冲宽度和电压，通过仅控制第1驱动信号中的反向
4充电定时这种简单控制，能够实现动作声音的降低。另外，由于不控制驱动信号的脉冲宽度和电压，因此与第1驱动信号同样，由第2驱动信号也能对电-机械转换元件进行充分的充电，这样，即使因温度变化或个体差异电-机械转换元件的静电电容变化的情况下，仍可稳定地进行动作声音的降低。优选上述电-机械转换元件是压电元件。另外，优选采用如下部件使被驱动部件与驱动轴摩擦卡合，这些部件包括v字形的缺口，形成于上述被驱动部件；第1滑动板，固定于上述缺口内，以与上述驱动轴的2个部位接触的方式形成V字形；第2滑动板，位于上述第1滑动板的相反侧，以与上述驱动轴的2个部位接触的方式形成V字形；和呈L字形的板簧，固定于上述被驱动部件，将上述第2滑动板压向上述驱动轴。优选在上述开始前期间施加上述第2驱动信号的情况下，改变上述第2驱动信号中的上述反向充电定时，使得随着接近上述开始前期间的结束，上述第2驱动信号中的上述反向充电定时与上述第1驱动信号中的上述反向充电定时的差变小。通过这样构成，可在通过第1驱动信号被驱动部件开始移动之前，减弱驱动轴和被驱动部件之间的摩擦结合。这能使停止中的被驱动部件平滑地移动，另外能在第1驱动信号和第2驱动信号的切换定时，使被驱动部件的动作平滑。另外，优选上述驱动信号控制电路在上述结束后期间施加上述第2驱动信号的情况下，改变上述第2驱动信号中的上述反向充电定时，使得随着接近上述结束后期间的结束，上述第2驱动信号中的上述反向充电定时与上述第1驱动信号中的上述反向充电定时的差变大。通过这样构成，在通过第1驱动信号被驱动部件结束移动之后，可减弱驱动轴与被驱动部件之间的摩擦结合。由此，能使被驱动部件平滑的运动和停止。从驱动信号控制电路输出上述第1和第2驱动信号。该驱动信号控制电路由如下部件构成，分别是CPU，输出用于指定上述第1和第2驱动信号的波形的设定值；寄存器式存储器，保存上述设定值；逻辑电路，基于上述寄存器式存储器内的设定值，输出控制信号； 和驱动电路，对来自上述逻辑电路的上述控制信号进行电压放大或电流放大，作为上述第1 和第2驱动信号进行输出。另外，本发明的光学装置内置有驱动装置，光学元件与该被驱动部件联动。上述光学元件沿光轴方向或与该光轴方向相垂直的方向移动。根据本发明，通过简单的控制能够实现动作声音的降低，并且可稳定地进行动作声音的降低。
图1是本发明的实施形式涉及的摄像装置的概略图。图2是以剖面示出促动器的透镜驱动装置的概略图。图3是沿图2中的III-III的被驱动部件的剖面图。图4是驱动器的框图。图5是表示压电元件的驱动信号的波形图。图6是表示寄存器的设定例子和波形设定例的表。图7是表示驱动信号和元件电流的波形图。图8是表示驱动信号的波形图。
图9是表示透镜驱动的步骤的流程图。图10是表示改变驱动信号的脉冲宽度时的寄存器的设定例的表。图11是改变驱动信号的电压的驱动器的框图。图12是表示从图11所示的驱动器输出的驱动信号和元件电流的波形图。图13是表示脉冲宽度改变的驱动信号和元件电流的波形图。图14是表示静电电容的温度依赖性的曲线图。图15是表示随着温度变化静电电容变化时的元件电流的波形图。图16是表示因个体差异静电电容变化时的元件电流的波形图。
具体实施例方式在图1中，摄像装置例如数字照相机包括变焦镜头组件部16、摄像元件82和控制部81。变焦镜头组件部16包括固定透镜105、棱镜104、移动透镜(光学元件)90、 102和固定透镜101，采用使光轴0呈直角弯折的弯曲光学系统。另外，控制部81进行摄像装置整体的控制，例如包括 CPU (Central Processing Unit) 62、ISP (Image Signal Processing) 60、元件驱动电路 6UEEPR0M(Electrically Erasable PROM) 64 和驱动器 65。在移动透镜90、102上分别连接有变焦用促动器10、自动对焦(AF)用促动器15。 通过各促动器10、15进行驱动使移动透镜90、102沿光轴0移动，实现变焦功能和自动对焦功能。由CPU62经由驱动器65对各促动器10、15进行驱动的控制。摄像元件82设置于光轴0上，将通过变焦镜头组件部16的摄影光学系统成像的图像转换为电信号。摄像元件82例如由CCD (Charge Coupled Device image sensor)构成，并与ISP60连接。入射至变焦镜头组件部16的被摄体106的像经由固定透镜105、棱镜104而弯曲， 经由移动透镜90、移动透镜102、固定透镜101到达摄像元件82，变为图像信号。该图像信号由ISP60和CPU62进行信号处理。在这里，移动透镜90、102的透镜位置由变焦镜头组件部16中配备的位置检测元件83、84进行检测。这些位置检测元件83、84与元件驱动电路61连接，由元件驱动电路61 进行驱动控制。各位置检测元件83、84检测到的光强度经由元件驱动电路61形成输出信号，由CPU62所具有的A/D转换部63进行A/D变换。CPU62和驱动器65根据A/D转换之后的输出信号和存储于EEPR0M64中的信息等， 以反馈方式进行各促动器10、15的驱动控制。另外，在EEPR0M64中例如存储着针对调整时的测定而获得的变焦位置、AF位置的输出信号。在本实施形式中，驱动装置由促动器、控制促动器的控制电路构成。该控制电路由 CPTO2、驱动器(相当于驱动信号控制电路)65、位置检测元件83、84、元件驱动电路61等构成。由于移动透镜90、102的促动器10、15为相同的结构，故以促动器15为代表例进行说明。对于图2中的促动器15，在固定架4内收纳有将压电元件1、驱动轴2、锤6—体连接的振动体，随着压电元件1的伸缩驱动轴2往复移动(沿轴向的振动)。通过该驱动轴2 的往复移动，利用惯性和摩擦使被驱动部件3沿驱动轴2移动，被驱动部件3以适度摩擦力嵌合于驱动轴2上。
压电元件1是可通过驱动信号向规定方向伸长和收缩的电-机械转换元件。该压电元件1与驱动器65连接，输入来自该驱动器65的驱动信号。具体来说，压电元件1包括 2个输入端子lla、llb。通过将脉冲信号作为驱动信号供给到该输入端子lla、llb，压电元件1反复进行伸长和收缩。另外，只要能根据驱动信号进行伸缩，作为电-机械转换元件也可采用压电元件以外的部件，例如由导电性高分子形成的材料、或形状记忆合金等。对于驱动轴2，驱动轴2的一端经由例如粘接剂21固定于压电元件1，使其轴向与沿压电元件1的伸缩方向一致。该驱动轴2是长条状的部件，例如圆柱状的部件。驱动轴 2由从固定架4向内侧延伸的分隔部4b、分隔部如以可沿轴向移动的方式支撑。另外，这些分隔部4b、分隔部如也限制了驱动部件3的移动区域。驱动轴2的材质适合采用轻的高刚性的部件。另外，驱动轴2的形状并不限于圆柱状，也可为棱柱状。在分隔部4b、分隔部如分别形成使驱动轴2贯通的通孔如。分隔部4b支撑驱动轴2的压电元件1的安装部分的附近部位、即驱动轴2的基端部位。分隔部如支撑驱动轴 2的前端部位。此外，图2表示由分隔部4b、k在其前端侧和基端侧的2个部位支撑驱动轴2的情况，但是也有在其前端侧或基端侧的其中一个部位支撑驱动轴2的情况。例如，通过将分隔部4b的通孔如形成得比驱动轴2的外径大，由分隔部如仅在前端部位支撑驱动轴2。 另外，也可将分隔部4c的通孔如形成得比驱动轴2的外径大，由分隔部4b仅在基端部位支撑驱动轴2。此外，图2中表示支撑驱动轴2的分隔部4b、k与固定架4形成一体的情况，但是这些分隔部4b、k也可以是独立于固定架4的部件，将其安装于固定架4内。被驱动部件3以适度的摩擦与驱动轴2连接，可沿驱动轴2的长边方向移动。例如，在安装被驱动部件3时，通过板簧7使其与驱动轴2压接，从而以规定的摩擦系数与该驱动轴2卡合，使得以一定的按压力按压于驱动轴2上，在其移动时产生一定的摩擦力。以超过该摩擦力的方式移动驱动轴2，由此因惯性被驱动部件3维持其位置，驱动轴2相对于该被驱动部件3移动。支撑部件5相对其伸缩方向从侧方支撑安装压电元件1，设置于压电元件1和固定架4之间。该情况下，优选由支撑部件5从与其伸缩方向相垂直的方向支撑压电元件1。 这样，压电元件1从与伸缩方向相垂直的方向被支撑部件5保持，驱动轴2的前端和压电元件1的后端是自由的。因此，形成难以将压电元件1的伸缩造成的振动传递给固定架4侧的结构。于是，可以与驱动轴2和压电元件1的结合体的共振频率相关联地设定压电元件 1的驱动信号。支撑部件5由具有规定以上弹性的弹性体例如硅酮树脂形成。对于支撑部件5， 在其中央形成使压电元件1穿过的插孔fe，在将压电元件1穿过该插孔fe的状态下将其安装于固定架4。支撑部件5相对固定架4的固接通过粘接剂22的粘接进行。另外，支撑部件5和压电元件1之间的固接也通过粘接剂的粘接而进行。通过由弹性体构成该支撑部件5，能够在其伸缩方向可移动地支撑压电元件1。另外，支撑部件5根据固定架4的形状可形成环状或棱柱状。对于支撑部件5对固定架4的固接和对压电元件1的固接，也可以在固定架4和压电元件1之间压入支撑部件5，通过支撑部件5的按压来进行固接。例如，增大支撑部件 5的厚度，压入固定架4和压电元件1之间。由此，支撑部件5压接于固定架4和压电元件 1。该情况下，压电元件1从与伸缩方向相垂直的方向的两侧被支撑部件5按压。此外，这里对由硅酮树脂形成支撑部件5的情况进行了说明，但也可以由弹簧部件构成支撑部件5。例如，可以在固定架4和压电元件1之间配置弹簧部件，由该弹簧部件相对于固定架4支撑压电元件1。在被驱动部件3上，经由透镜架91安装构成摄像光学系统的一部分的移动透镜 (聚焦透镜)102。该移动透镜102与被驱动部件3 —体地设置，与被驱动部件3 —起移动。在压电元件1的端部安装有锤部件6。该锤部件6是用于将压电元件1的伸缩力传递给驱动轴2侧的部件，其安装于压电元件1的与安装驱动轴2的端部相反一侧的端部。 锤部件6采用重量大于驱动轴2的部件。锤部件6的材质采用杨氏模量小于压电元件1和驱动轴2的材料。另外，作为固接锤部件6和压电元件1的粘接剂优选采用弹性粘接剂。此外，锤部件6未固定于固定架4。也就是说，锤部件6以如下述状态设置安装于压电元件1的自由端，既不相对于固定架4直接被支撑或固定，另外，也不以经由粘接剂或树脂材料约束其相对固定架4的运动的方式被支撑或固定。在图3中，由板簧7按压驱动轴2，由此保持适度的摩擦力，从而被驱动部件3被安装于驱动轴2。在该被驱动部件3，形成用于对驱动轴2定位的V字状的槽3a。在该槽3a 中配置截面呈V字状的滑动板北，经由该滑动板北将驱动轴2按压于被驱动部件3上。此外，在板簧7和被驱动装置3之间设置截面呈V字状的滑动板3c，板簧7经由该滑动板3c按压被驱动部件3。由此，滑动板:3b、3c以彼此凹部侧相对的方式配置，夹持驱动轴2而设置。通过将驱动轴2收容于V字状的槽3a的内，能够稳定地将被驱动部件3安装于驱动轴14。板簧7例如采用截面呈L字状的板簧部件。将板簧7的一边卡止于被驱动部件3， 将其另一边配置于槽3a的面对位置，由此能够由该另一边将收容于槽3a中的驱动轴2夹持于其与被驱动部件3之间。这样，被驱动部件3通过板簧7以一定的力按压而安装于驱动轴2侧，由此摩擦卡合于驱动轴2。也就是说，被驱动部件3以如下方式安装将被驱动部件3以一定的按压力按压于驱动轴2上，在其移动时产生一定的摩擦力。此外，由截面呈V字状的滑动板:3b、3c夹持驱动轴2，被驱动部件3在多个部位与驱动轴2线接触，由此可稳定地与驱动轴2摩擦卡合。另外，由于通过多个部位的线接触状态将被驱动部件3与驱动轴2卡合，因此实质上此时卡合状态与被驱动部件3以面接触状态卡合于驱动轴2相同，能够实现稳定的摩擦卡合。接着，对用于驱动上述促动器10的驱动器65进行说明。如图4所示的那样，驱动器65包括使压电元件1动作的驱动电路65c、使驱动电路65c动作的逻辑电路65a、和保存逻辑电路65a的设定内容的寄存器式存储器65b。在使驱动装置动作时，CPU62将表示用于指定驱动信号的脉冲数、波形等的设定值的信号送至逻辑电路65a。该逻辑电路6 将设定值保存在寄存器式存储器65b内之后，根据该设定值制作控制信号。驱动电路65c对来自逻辑电路65a的控制信号进行电压放大、或电流放大，作为压电元件1的驱动信号输出。驱动电路65c由4个场效应型晶体管(FET)构成。晶体管构成为作为输出信号的可以输出Hi输出(高电位输出)、Lo输出 (低电位输出)和OFF输出(截止输出或开路输出)。另外，图4所示的驱动电路采用差动放大器，但是也可采用其它的电路。图5表示从驱动电路65c的2个输出端子输出的驱动信号的一个例子。纵轴表示电位，横纵表示时间。驱动电路65c根据来自逻辑电路65a的控制信号，产生输出信号(第 1脉冲信号)AQUT、输出信号(第2脉冲信号)Bqut。这2个输出信号Aqut、Bout作为驱动信号输入到压电元件1的2个端子(参照图1、图4)。将使被驱动部件3接近压电元件1的方向(图2中的右方向)设为正转，将使被驱动部件3离开压电元件1的方向设为反转。图5表示正转时的2个输出信号Aott、Bott的信号波形。此外，为了便于说明，将输出信号Aot、Bout中的构成Hi输出的脉冲部分称为脉冲信号Aot、脉冲信号Bott。并且，在1个脉冲区间(周期为T)内，产生2个脉冲信号Aott、 脉冲信号Bott。2个脉冲信号Aott、Bott为同一频率f (周期T)，通过使彼此的相位不同，形成彼此信号的电位差沿一个方向逐步地变化、沿反方向急剧地变化的信号；或者形成彼此信号的电位差沿一个方向急剧地变化、沿反方向逐步地变化的信号。另外，输出信号Aot和Bot的电位差输入到压电元件1，其中的脉冲信号Aot、Bout作为驱动信号，使压电元件1伸长或收缩。通过使多个脉冲区间连续，能够连续地步进驱动驱动轴2。脉冲信号Aott、Bout被设定为例如一个输出信号为Hi输出，降低到Lo输出之后， 另一输出信号成为Hi输出。此外，在这些输出信号中，在一个输出信号变为Lo输出时经过一定的时间间隔t-后，另一输出信号变为Hi输出。也就是说，脉冲信号Bott与脉冲信号 Aout相比，时间延迟了时间间隔t,。并且构成为通过控制该时间间隔t,，可控制从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔之间的比。反转时的脉冲信号Aott、Bout如后述那样，能够通过控制时间间隔t,来生成。另外，通过控制该时间间隔，形成在降低压电元件1的动作声音的静音控制时输出的静音控制驱动信号。输出信号Aqut、Bqut的Hi输出、Lo输出的施加时间等通过寄存器式存储器6 设定。如图6(a)所示，在寄存器式存储器6 中，对于如何控制驱动信号(脉冲Aqut、Bqut) 的波形、动作、时间，以动作选择位(Bit)、波形选择位和时间选择位设定。另外，由于可对时间选择位进行任意的设定，因此设定内容省略。在寄存器式存储器6 中，保存着使被驱动部件3移动的通常的输出信号设定。例如，以表中所示的方式设定输出信号Aom的脉冲宽度tl、输出信号Bott相对输出信号Aott的时间间隔t,、输出信号Bott的脉冲宽度t2、各输出信号Aot、Bout的周期T。另外，除了通常的输出信号的设定以外，还保存着用于减小动作声音的输出信号所涉及的静音波形的4个图案的设定。在这些静音波形中，仅仅设定输出信号Bott相对输出信号Aott的时间间隔t,，而对于输出信号Aott的脉冲宽度tl、输出信号Bott 的脉冲宽度t2、各输出信号Aott、Bott的周期T与通常的输出信号的设定相同。通过采用图6(a)所示的设定例，如图6(b)所示，在通常波形中，输出信号Aott的脉冲宽度tl为a，输出信号Bott相对输出信号Aott的时间间隔t,为b，输出信号Bott的脉冲宽度t2为c，各输出信号Αουτ、Bout的周期T为d。另外，在静音波形1 4中，与通常波
9形相比仅改变时间间隔t,。例如，在静音波形ι中，时间间隔t.SblOb)；在静音波形2中，时间间隔t,为h2(> bl)；在静音波形3中，时间间隔Vf为b3( > b2)；在静音波形4中，时间间隔t,为b4( > b3)。接下来，参照图7对图6中设定的通常波形和静音波形1 4的元件电流进行说明。图7(a)是通常波形的元件电流，图7(b) (e)是静音波形1 4的元件电流。在静音波形1 4中将时间间隔t,改变为bl b4，从而在保持电流波形和峰值的状态下，仅改变反向充电定时。按照静音波形1 4的顺序，时间间隔t,逐渐变大，从而反向充电定时逐渐接近正向充电定时之间的中间。反向充电定时越是逐渐接近正向充电定时之间的中间，驱动速度(被驱动部件3的移动速度)越慢。因此，通常波形的驱动速度最快，按照静音波形1、2、3、4的次序驱动速度渐渐变慢。也就是说，通过利用将静音波形组合之后的驱动信号，能控制被驱动部件3的移动速度。另一方面，在反向充电定时位于正向充电定时之间的中间时，被驱动部件3停止。 此时，对于脉冲信号aot、Bot，从彼此信号的电位差向一个方向变化时到向反方向变化的时间、与从向该反方向变化时到再次向一个方向变化的时间相同。也就是说，压电元件1从正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一正向充电定时的间隔相同。通过这些脉冲信号的电位差，压电元件1按照一定间隔交替地反复进行伸长和收缩。并且，通过驱动轴8b以等间距连续伸缩而振动，从而被驱动部件3在稍稍浮起的状态下(振动停滞状态)停止。在反向充电定时越过正向充电定时之间的中间时，被驱动部件3向反方向移动。 因此，为了使基于静音波形1 4的移动方向和基于通常波形的移动方向一致，静音波形 1 4的时间间隔bl b4需要在被驱动部件3不向反方向移动的范围内变更。也就是说， 如图7(a)所示那样设定通常波形的时间间隔b，使得从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、比从该反向充电定时到下一个正向充电的间隔小的情况下，在从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、小于或等于从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔的范围内(包括从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔相同的情况)设定静电波形1 4的时间间隔bl b4。例如，在图7(a)所示的通常波形中，从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电的间隔的比被设定为20 80。 在该情况下，例如在静音波形1 4中，将从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔的比设定在25 75,30 70、 40 60,50 50。下面对使被驱动部件3沿反方向动作的情况进行说明。设定通常波形的时间间隔 b，使得从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、比从该反向充电定时到下一个正向充电的间隔大的情况下，在从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、 大于或等于从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔的范围内(包括从压电元件1 的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔相同的情况)设定静电波形1 4的时间间隔bl b4。例如，在通常波形中，从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电的间隔的比被设定为80 20。在该情况下，例如在静音波形1 4中，将从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔的比设定在 75 25,70 30,60 40,50 50。在形成组合静音波形1 4的驱动信号时，按照时间间隔t,逐渐变小或变大的方式组合。另外，在将通常波形和静音波形连起来的情况下，采用具有靠近通常波形的反向充电定时的反向充电定时的静音波形。例如，如果是图7(a)所示的通常波形，则采用图7(b) 所示的静音波形。图8是用于降低动作声音的驱动信号的一个例子。图8(a)是在通常驱动期间开始前的规定期间设有静音驱动期间的例子，图8(b)是在通常驱动期间结束后的规定期间设有静音驱动期间的例子。如图8(a)所示的，在采用通常波形的通常驱动信号(第1驱动信号)施加开始之前的静音驱动期间，施加静音控制用的脉冲信号以如下顺序排列的驱动信号(第2驱动信号)，该顺序为采用静音波形4的静音驱动4、采用静音波形3的静音驱动3、采用静音波形2的静音驱动2、采用静音波形1的静音驱动1。也就是说，静音控制用的脉冲信号的变化方式在于随着接近静音驱动期间的结束，静音控制用的脉冲信号中的反向充电定时与通常驱动用的脉冲信号中的反向充电定时之间的差变小。由此，可减弱驱动轴2和被驱动部件3之间的摩擦结合，所以，能够使停止中的被驱动部件3平滑地移动， 并且在通常驱动用的脉冲信号与静音控制用的脉冲信号的切换定时，使被驱动部件3的动作平滑进行。另外，如图8(b)所示，在采用通常波形的通常驱动信号的施加结束后的静音驱动期间，施加静音控制用的脉冲信号以如下顺序排列的驱动信号，该顺序为采用静音波形1 的静音驱动1、采用静音波形2的静音驱动2、用静音波形3的静音驱动3、采用静音波形4 的静音驱动4的顺序。也就是说，静音控制用的脉冲信号的变化方式在于随着接近静音驱动期间的结束，静音控制用的脉冲信号中的反向充电定时与通常驱动用的脉冲信号中的反向充电定时之间的差变大。由此，可减弱驱动轴2和被驱动部件3之间的摩擦结合，所以， 能够使移动中的被驱动部件3平滑地停止，并且在通常驱动用的脉冲信号与静音控制用的脉冲信号的切换定时，使被驱动部件3的动作平滑进行。下面，参照图9对使自动对焦用的移动透镜102移动的控制处理进行说明。该控制处理在从控制部81的CPU62输出移动透镜102的移动命令的定时实行。CPU62首先设定压电元件1的驱动次数(SlO)。例如，CPU62设定移动开始前的静音控制驱动次数、移动中的通常驱动次数、移动结束之后的静音控制驱动次数。例如将静音控制驱动次数设定为“4”。在设定驱动次数之后，CPU62设定通常的驱动信号的脉冲时间 (S12)。CPU62例如将通常波形的脉冲宽度tl、t2、时间间隔tQFF、周期T分别设定为a、c、b、 d。然后，例如将静音波形1的脉冲时间(时间间隔t,)设定为bl(S14)。接着，例如将静音波形2的脉冲时间(时间间隔t,)设定为b2(S16)。之后，例如将静音波形3的脉冲时间(时间间隔tQFF)设定为b3(S18)。接着，例如将静音波形4的脉冲时间(时间间隔tQFF) 设定为b4(S20)。然后，CPU62将在SlO S20的处理中设定的设定值发送给驱动器65。逻辑电路 6 对寄存器式存储器65b的设定值进行更新。接着，CPU62将驱动开始信号发送给驱动器65 (S2》。驱动器65选择并施加在S14 S18的处理中设定的静音控制用的静音波形 1 4中的、具有最大的时间间隔、皿的静音波形(在这里为静音波形4) (SM)。然后，对
11驱动次数进行计数，将其与SlO的处理中设定的移动开始前的静音控制驱动次数进行比较 (S26) 0在计数值未达到静音控制驱动次数时情况下，再次转移至S24的处理。在SM的处理中，驱动器65选择并施加尚未选择的静音控制用的静音波形1 3中的、具有最大的时间间隔t,的静音波形(在这里为静音波形3)。这样，所施加的静音波形的时间间隔、皿逐渐变小，在移动开始前成为图8(a)所示的驱动信号。在S26的处理中，计数值达到静音控制驱动次数的情况下，驱动器65施加S12的处理中设定的通常的驱动信号(S^)。接着，对驱动次数进行计数，将其与在SlO的处理中设定的移动的通常驱动次数进行比较(S30)。在计数值达到通常驱动次数之前，反复进行 S28的处理。在S26的处理中，计数值达到通常驱动次数的情况下，驱动器65选择并施加在 S14 S18的处理中设定的静音控制用的静音波形1 4中的、具有最小的时间间隔t,的静音波形(在这里为静音波形1) (S32)。接着，对驱动次数进行计数，将其与在SlO的处理中 设定的移动结束后的静音控制驱动次数进行比较(S34)。在计数值未达到静音控制驱动次数的情况下，再次转移至S32的处理。在S32的处理中，驱动器65选择并施加尚未选择的静音控制用的静音波形2 4中的、具有最小的时间间隔t,的静音波形(在这里为静音波形2、。这样，所施加的静音波形的时间间隔t,逐渐变大，在移动结束后出现图8(b) 所示的驱动信号。在S34的处理中，计数值达到静音控制驱动次数的情况下，结束自动对焦的控制处理。通过实行以上的控制处理，在驱动开始时对促动器15施加图8(a)所示的驱动信号，在驱动结束时施加图8(b)所示的驱动信号，由此，被驱动部件3沿驱动轴2步进移动。如上所述，在本实施形式涉及的驱动装置和摄像装置中，为了使被驱动部件3移动，施加从压电元件1的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔不同的通常驱动信号，并且在通常驱动信号的施加前和施加后的规定期间，施加仅仅逐渐改变通常驱动信号中的反向充电定时的静音控制驱动信号。由于该静音控制驱动信号的反向充电定时以如下方式进行控制，也就是在被驱动部件3不向由通常驱动信号驱动的方向的相反方向运动的范围内逐渐变化，因此能够控制被驱动部件3 的移动速度，使其逐渐增大或逐渐变小。由此，在通过通常驱动信号被驱动部件3开始移动之前、结束移动之后，可减弱驱动轴2和被驱动部件3之间的摩擦结合，因此，能够平滑地移动停止中的被驱动部件3，或平滑地停止移动中的被驱动部件3。另外，根据本实施形式涉及的驱动装置和摄像装置，能够简化静音控制所需的结构。为了生成静音控制驱动信号，除了考虑时间间隔t,的控制以外，例如也可考虑改变驱动信号的脉冲宽度或电压。如图13所示，可考虑将驱动脉冲信号的脉冲宽度tl、t2和时间间隔 t。FF 逐渐改变为 al a4(al > a2 > a3 > a4)、cl c4(cl > c2 > c3 > c4)、bl b4(bl>b2>b3> b4)，或者如图12所示那样，将驱动脉冲信号的电压V逐渐改变为Vl V4 (VI > V2 > V3 > V4)。但是，在改变驱动信号的脉冲宽度的情况下，必须改变静音波形1 4的脉冲宽度 tl、t2和时间间隔t,。图10是控制脉冲宽度时采用的寄存器设定例。如图10所示，与图 6(a)所示的寄存器设定例相比，需要用于控制静音波形1 4的脉冲宽度tl、t2的寄存器。 由此，因为增加了与图9所示的静音波形相关的寄存器设定处理(S14 S20)，所以处理负荷增加，并且有可能压缩寄存器式存储器65b的容量。另外，在进行电压控制的情况下，需要电压电路。图11是控制电压时采用的驱动器65的例子。如图11所示，在控制电压时， 由于需要具有降压电路1 4，因此电路规模有可能比图4所示的驱动器65大。相对于此， 根据本实施形式涉及的驱动装置和摄像装置，并不控制驱动信号的脉冲宽度和电压，通过仅控制通常驱动信号中的反向充电定时这种简单的控制和简单的结构，能够实现动作声音的降低。此外，如图12、图13所示，在使驱动脉冲信号的脉冲宽度变窄的情况下、或减小电压的情况下，元件电流波形变形。因此，在静电电容变化时，存在无法稳定地进行动作声音的降低动作的情况。图14是表示静电电容的温度依赖性的曲线图。静电电容(； (5表现出规定材料中的静电电容的温度依赖性。如图14所示，伴随温度升高静电电容有增加的趋势。因此，在高温时和低温时，与常温时的情况相比，元件电流的峰值强度将出现变化。图15是按照温度表示相对静音控制驱动信号的元件电流的曲线图。图15㈧是仅控制时间间隔t,的静音控制驱动信号，是图7 (e)所示的静音驱动4的静音波形。另外， 图15(B)是仅控制电压的静音控制驱动信号，是图12(e)所示的静音驱动4的静音波形。此外，图15(C)是控制脉冲宽度tl、t2、时间间隔t,的静音控制驱动信号，是图13(e)所示的静音驱动4的静音波形。图15㈧ (C)中的(a)是常温时的元件电流，(b)是低温时的元件电流，(c)是高温时的元件电流。通过电压控制生成静音控制驱动信号时，如图15(B)所示，常温下的元件电流的峰值强度为h2。如该元件电流波形所示，由于电压V4较小，因此在尚未对压电元件1进行充分充电的状态下进行放电。然后，由于在低温下静电电容变小，因此低温下的元件电流的峰值强度为大于h2的h3。另外，由于在高温下静电电容较大，因此高温下的元件电流的峰值强度为小于h2的h4。这样，伴随温度变化，峰值强度呈现出较大变化。另外，通过控制脉冲宽度和时间间隔生成静音控制驱动信号时，如图15(C)所示， 常温下的元件电流的峰值强度为h5。如该元件电流波形所示，由于脉冲宽度a4较小，因此在尚未对压电元件1进行充分充电的状态下进行放电。然后，由于在低温下静电电容变小， 因此低温下的元件电流的峰值强度为大于h5的h6。另外，由于在高温下静电电容变大，因此高温下的元件电流的峰值强度为小于h5的h7。这样，伴随温度变化，峰值强度呈现出较大变化。相对于此，通过仅控制时间间隔生成静音控制驱动信号时，如图15(A)的常温下的元件电流波形所示，可知在对压电元件1进行了充分充电的状态下进行放电。由此，因为即使在低温、高温下静电电容发生变化可是峰值强度hi仍没有改变，因此能够通过仅控制时间间隔进行稳定的静音控制动作。此外，还考虑因个体差异压电元件1的静电电容发生变化的情况。图16是按照静电电容表示相对静音控制驱动信号的元件电流的曲线图。图16㈧是仅控制时间间隔t, 的静音控制驱动信号，是图7 (e)所示的静音驱动4的静音波形。另外，图16 (B)是仅控制电压的静音控制驱动信号，是图12(e)所示的静音驱动4的静音波形。此外，图16(C)是控制脉冲宽度tl、t2、时间间隔、皿的静音控制驱动信号，是图13(e)所示的静音驱动4的静音波形。图16㈧ (C)中的(a)是具有典型的静电电容的压电元件1的元件电流，(b)是静电电容最低的压电元件1的元件电流，(c)是静电电容最高的压电元件1的元件电流。在仅控制电压的情况下，控制脉冲宽度和时间间隔的情况下，与图15相同，因静电电容的不同， 充电峰值强度发生变化。另一方面，通过仅控制时间间隔生成静音控制驱动信号的情况下， 如图15(A)的具有典型的静电电容的压电元件1的元件电流波形所示，在对压电元件1进行了充分地充电的状态下进行放电。由此，即使在低温、高温下静电电容出现变化，峰值强度hi也不变化。这样，能够通过仅控制时间间隔，进行稳定的静音控制动作。此外，上述实施形式示出了本发明涉及的驱动装置和光学装置的一个例子。本发明涉及的驱动装置和光学装置并不限于实施形式的驱动装置和光学装置，也可以在不改变发明内容中记载要点的范围内，对实施形式涉及的驱动装置和光学装置进行变形，或适用于其它方面。例如，在上述实施形式中，对适用于自动对焦用移动透镜102的移动的情况进行了说明，但是，也可适用于变焦镜头组件部16等的移动。此外，还可用于使移动透镜102以外的物体(比如，台(stage)、探头(probe)等)移动。另外，也可以手抖修正机构那样，用于在与光轴相垂直的方向驱动修正透镜的情况。还有，在上述实施形式中，驱动装置使光学元件移动，但是也可使喷墨式的打印头移动。再有，在上述实施形式中，经由支撑部件5将压电元件1的侧面安装于固定架4 上，由此，使压电元件1的端部成为自由端，但是也可将压电元件1的端部安装于固定架4 上。另外，在上述实现形式中，对在通常驱动信号的施加之前或施加之后的规定期间中施加静音控制驱动信号的例子进行了说明，但是，例如也可以是仅在通常驱动信号的施加开始前的规定期间施加静音控制驱动信号的情况，还可以是仅在通常驱动信号的施加结束后的规定期间施加静音控制驱动信号的情况。此外，在上述实施形式中，驱动部件采用压电元件，但除此之外也可采用电动机、 高分子促动器、形状记忆合金等的驱动部件。
权利要求
1.一种驱动装置，其特征在于，包括电-机械转换元件，通过驱动信号进行伸缩运动；驱动轴，安装于上述电-机械转换元件，随着上述电-机械转换元件的伸缩动作进行往复运动；被驱动部件，与上述驱动轴摩擦卡合，通过上述驱动轴的往复运动进行移动；和驱动信号控制电路，对上述电-机械转换元件，施加上述驱动信号， 上述驱动信号控制电路，在使上述被驱动部件移动时，对上述电-机械转换元件施加第1驱动信号，该第1驱动信号是从上述电-机械转换元件的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔不同的驱动信号，在开始施加上述第1驱动信号之前的期间即开始前期间、以及结束施加上述第1驱动信号之后的期间即结束后期间的至少一个规定期间，对上述电-机械转换元件施加第2驱动信号，该第2驱动信号是仅让上述第1驱动信号中的上述反向充电定时在上述被驱动部件不会向由第1驱动信号驱动的方向的相反方向运动的范围内逐渐改变的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于， 上述电-机械转换元件是压电元件。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于， 包括V字形的缺口，形成于上述被驱动部件；第1滑动板，固定于上述缺口内，以与上述驱动轴的2个部位接触的方式形成V字形； 第2滑动板，位于上述第1滑动板的相反侧，以与上述驱动轴的2个部位接触的方式形成V字形；和呈L字形的板簧，固定于上述被驱动部件，将上述第2滑动板压向上述驱动轴。
4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，上述驱动信号控制电路，在上述开始前期间施加上述第2驱动信号的情况下，改变上述第2驱动信号中的上述反向充电定时，使得随着接近上述开始前期间的结束，上述第2驱动信号中的上述反向充电定时与上述第1驱动信号中的上述反向充电定时的差变小。
5.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，上述驱动信号控制电路，在上述结束后期间施加上述第2驱动信号的情况下，改变上述第2驱动信号中的上述反向充电定时，使得随着接近上述结束后期间的结束，上述第2驱动信号中的上述反向充电定时与上述第1驱动信号中的上述反向充电定时的差变大。
6.根据权利要求5或6所述的驱动装置，其特征在于， 上述驱动信号控制电路由如下部件构成，分别是CPU，输出用于指定上述第1和第2驱动信号的波形的设定值； 寄存器式存储器，保存上述设定值；逻辑电路，基于上述寄存器式存储器内的设定值，输出控制信号；和驱动电路，对来自上述逻辑电路的上述控制信号进行电压放大或电流放大，作为上述第1和第2驱动信号进行输出。
7.一种光学装置，其特征在于， 具备权利要求1所述的驱动装置，使光学元件与上述被驱动部件联动，从而进行使上述光学元件在光轴方向或与上述光轴方向相垂直的方向移动的控制。
8. —种驱动装置的驱动控制方法，该驱动装置使电-机械转换元件的驱动轴沿轴向伸缩，从而使嵌合于驱动轴的被驱动部件步进移动，上述驱动装置的驱动控制方法特征在于实行如下步骤，分别是施加第1驱动信号的步骤，在使上述被驱动部件移动时，对上述电-机械转换元件施加第1驱动信号，该第1驱动信号是从上述电-机械转换元件的正向充电定时到反向充电定时的间隔、与从该反向充电定时到下一个正向充电定时的间隔不同的驱动信号；和施加第2驱动信号的步骤，在开始施加上述第1驱动信号之前的期间即开始前期间、 以及结束施加上述第1驱动信号之后的期间即结束后期间的至少一个规定期间，对上述电-机械转换元件施加第2驱动信号，该第2驱动信号是仅让上述第1驱动信号中的上述反向充电定时在上述被驱动部件不会向由第1驱动信号驱动的方向的相反方向运动的范围内逐渐改变的驱动信号。
全文摘要
本发明提供驱动装置及其驱动控制方法和光学装置。该驱动装置包括压电元件、驱动轴、与驱动轴摩擦卡合的被驱动部件、和对压电元件施加驱动信号的控制部。控制部在移动被移动部件时，对压电元件施加通常驱动信号。伴随于此，对压电元件(1)施加静音控制驱动信号，该静音控制驱动信号是在被驱动部件不向由通常驱动信号驱动的方向的相反方向运动的范围内、仅仅逐渐改变通常驱动信号中的反向充电定时驱动信号。在开始施加通常驱动信号之前的期间即开始前期间、以及结束施加通常驱动信号之后的期间即结束后期间中的至少一个规定期间，施加该静音控制驱动信号。
文档编号H02N2/06GK102158123SQ20101062506
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月4日
发明者吉田秀夫 申请人:富士胶片株式会社