[发明专利]振动元件驱动电路、振动型致动器、图像拾取装置、图像生成装置以及除尘装置

说明书

技术领域

本发明涉及振动元件驱动电路、振动型致动器、图像拾取装置、图像生成装置以及除尘装置。

背景技术

振动型致动器是非电磁致动器，其被配置为通过向连接到弹性元件的电气-机械能量转换元件施加交流电压在该电气-机械能量转换元件中生成高频振动，使得振动能量以连续机械运动的形式输出。

振动型致动器被用在，例如，相机中的自动聚焦驱动中。在自动聚焦驱动中，高精度定位控制是必要的。为此，执行利用位置传感器的位置反馈控制。在执行反馈控制的控制电路中，控制参数是基于由位置传感器检测到的位置信号离位置命令值的偏差来计算的。

有可能通过调整控制参数，诸如驱动频率、施加到压电元件的电气-机械能量转换元件等的双相驱动电压信号之间的相位差、驱动脉冲宽度等，来控制振动型致动器的速度。例如，更大的激励振幅是通过将驱动频率设置得更接近压电元件的谐振频率来获得的，并且因此有可能以高速驱动作为驱动目标对象的透镜。具有矩形波形的驱动频率信号是由脉冲生成器基于上述控制参数生成的，并且驱动频率信号被驱动电路升压到特定的交流电压。有可能通过在控制控制参数的同时重复地向压电元件施加交流电压来控制振动型致动器的定位。

下面详细地描述驱动电路。驱动电路具有通过利用线圈、变压器等将从脉冲生成器输入的矩形波信号升压几至几十倍并且输出结果所得的正弦交流电压的功能。脉冲生成器的信号就频率和脉冲占空比而言被开关电路开/关控制并且根据驱动频率被调整。

使用线圈的驱动电路是LC升压电路，被配置为通过使用线圈的电感和压电元件的电容的LC谐振来电气放大具有特定频率的信号。其升压比一般在大约1.5至3的范围内。使用变压器的升压电路在需要进一步更大的升压比时使用。其升压比可以通过变压器的一次绕组线圈与二次绕组线圈之间的匝数比来自由调整。在一般使用中，升压比在大约3至30的范围内。在许多情况下，使用变压器的升压电路在振动元件需要在大约100至500Vpp范围内的大驱动电压时使用。在变压器升压电路中，通过向变压器的一次侧或二次侧的压电元件串联提供线圈元件，有可能更有效地除去在生成正弦波时的谐波分量。

下面描述用于驱动振动型致动器的使用变压器的电路相关联的常规技术。

PTL 1公开了被配置为通过使用一个晶体管开关电路和变压器以接近谐振频率的频率驱动压电振动元件的压电振动元件驱动电路。通过在变压器的二次侧布置具有适当电感的线圈以使得线圈被串联连接到压电振动元件，在压电振动元件的电压和电流中获得几乎正弦波，并且，根据其电流波形的相位，驱动频率被控制。

PTL 2公开了振动马达，其中电感元件连接到振动马达的驱动电极，并且电容元件并联连接到马达的等效电路，使得获得优化的马达性能。作为例子，公开了使用变压器的驱动电路。

PTL 3中公开了诸如以下描述的驱动电路。即，用于PTL 3中公开的超声波马达的驱动电路包括是振荡器和缓冲元件，振荡器是基准频率振荡电路并且生成用于驱动超声波马达的高频信号，缓冲元件从振荡器接收高频信号并且驱动在驱动电路中的开关晶体管。驱动电路还包括经由缓冲元件接通/断开高频信号的导通的全桥开关晶体管、用于升压驱动高频功率的低电压的变压器、以及用于整形从变压器输出的波形的线圈。

PTL 4公开了驱动电路，其中可变控制部件被布置为控制要被施加到充当超声波马达的旋转驱动源的压电振动元件的高频功率的占空比，由此补偿由于负载变化引起的速度变化，这使得没有必要使用用于控制电压的斩波器电路(DC-DC转换电路)。即，在所公开的电路中，功率隔离型半桥被组合，以便充当向压电元件供给高频功率的逆变器电路。从逆变器电路输出的脉冲经由升压变压器被施加到压电元件。频率控制部件被提供，以校正由负载上的扰动引起的波动，使得施加到压电元件的高频功率经由降压变压器被反馈，以可变地控制逆变器电路的输出频率。此外，在所公开的技术中，基于来自频率控制部件的输出和通过检测压电元件的振动状态检测到的电压，矩形波脉冲的宽度被脉冲宽度控制部件改变并且结果产生的输出被输入到逆变器电路。在本公开内容的描述中，当旋转速度的降低发生时，矩形波的脉冲宽度增加，而当旋转速度的增加发生时，矩形波的脉冲宽度减小。