駆動装置及び光学装置
【課題】圧電アクチュエータの駆動特性を考慮して被駆動部材を精度良く移動させることができる駆動装置及び光学装置を提供する。
【解決手段】圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子１の伸縮動作に応じて駆動軸２を往復運動させて、駆動軸２に摩擦係合させた被駆動部材３を移動させる駆動装置において、被駆動部材３が移動する移動範囲Ｚ内を複数の領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割して、被駆動部材３の移動速度が移動範囲Ｚ内で同一となるように、複数の領域Ｚ１〜Ｚ１０ごとに駆動信号の波形を変更する制御部８１を備えることで、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存した速度の違いを小さくすることができる。よって、被駆動部材３の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材３を精度良く移動させることができる。
【解決手段】圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子１の伸縮動作に応じて駆動軸２を往復運動させて、駆動軸２に摩擦係合させた被駆動部材３を移動させる駆動装置において、被駆動部材３が移動する移動範囲Ｚ内を複数の領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割して、被駆動部材３の移動速度が移動範囲Ｚ内で同一となるように、複数の領域Ｚ１〜Ｚ１０ごとに駆動信号の波形を変更する制御部８１を備えることで、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存した速度の違いを小さくすることができる。よって、被駆動部材３の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材３を精度良く移動させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動部材を駆動させる駆動装置及びその駆動装置を備える光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置及び光学装置として、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータ（圧電アクチュエータ）を有するものが知られている。例えば、特許文献１〜３には、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させるものが開示されている。
【０００３】
特許文献１記載の駆動装置は、撮像装置等の光学装置に採用されるものであり、複数のレンズに対しそれぞれ独立した駆動機構を有し、被駆動部材である各レンズの移動速度の比（フローティング比）が設定されている領域では設定されたフローティング比で各レンズの移動速度を制御し、フローティング比が設定されていない領域では各レンズの焦点距離に応じて各レンズの移動速度を制御するものである。特許文献２記載の駆動装置は、駆動開始、駆動停止及び駆動方向反転の際に、圧電素子への印加時間を制御することで被駆動部材の移動速度を制御するものである。特許文献３記載の駆動装置は、駆動波形を予めメモリに記憶しておき、被駆動部材の目標駆動方向及び目標駆動速度に応じて、記憶された駆動波形を選択し、駆動速度を制御するものである。
【特許文献１】特開平８−２１９４７号公報
【特許文献２】特開平９−１９１６７６号公報
【特許文献３】特開平１１−１５５２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３記載の駆動装置にあっては、被駆動部材をアクチュエータの駆動により高精度に移動させることが困難である。例えば、圧電アクチュエータが有する駆動特性によっては、目標移動量に対する実際の移動量の偏差が大きくなることがある。
【０００５】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、圧電アクチュエータの駆動特性を考慮して被駆動部材を精度良く移動させることができる駆動装置及び光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る駆動装置は、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、平均移動速度が同一となるように、分割されたそれぞれの範囲ごとに駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備えて構成される。
【０００７】
本発明に係る駆動装置によれば、被駆動部材の移動範囲を複数の範囲に分割し、分割した複数の範囲ごとに平均移動速度を求め、求めた平均移動速度が同一となるように、分割した範囲ごとに駆動信号を変更することができるため、被駆動部材の係合位置に依存した移動速度の違いを小さくし、被駆動部材３の移動速度が移動範囲内で同一とすることが可能となる。よって、被駆動部材の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る駆動装置は、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、分割されたそれぞれの範囲ごとに定められた目標移動速度と平均移動速度が同一となるように、分割されたそれぞれの範囲ごとに駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備えて構成される。
【０００９】
本発明に係る駆動装置によれば、被駆動部材の移動範囲を複数の範囲に分割し、分割した複数の範囲ごとに平均移動速度を求め、分割したそれぞれの範囲ごとに定めた目標移動速度と平均移動速度が同一となるように、分割した範囲ごとに駆動信号を変更することができるため、被駆動部材の係合位置に関わらず被駆動部材３の移動速度を目標速度に合わせることが可能となる。よって、被駆動部材の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【００１０】
ここで、駆動信号制御手段は、駆動信号としてパルス信号を用い、分割されたそれぞれの範囲内の単位時間あたりのパルス数を変更して駆動信号の波形を変更することが好適である。このように構成することで、駆動軸に摩擦係合した被駆動部材の移動速度を変化させることができる。
【００１１】
また、単位時間あたりのパルス数を変更する駆動装置において、駆動信号制御手段は、アクチュエータの駆動と休止とを繰り返させて被駆動部材を移動させることが好適である。このように構成することで、被駆動部材の移動位置や移動速度を細かく制御して滑らかに移動させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る光学装置は、上述した駆動装置を備えて構成される。この光学装置によれば、上述した駆動装置を備えていることから、光学部材を精度良く移動させることができる。
【００１３】
ここで、上述した駆動装置を備える光学装置において、駆動信号制御手段は、レンズのレンズ特性、及びレンズを保持する被駆動部材の摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更することが好適である。このように構成することで、摩擦係合位置に基づく移動速度の偏差だけでなく、レンズ特性に基づく目標位置の偏差を考慮して、レンズを移動させることができるので、画角の変化を滑らかにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧電アクチュエータの駆動特性を考慮して被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
本実施形態に係る駆動装置は、例えば屈曲光学系を有する撮像装置に好適に採用されるものである。図１は、本実施形態に係る駆動装置を適用した撮像装置（光学装置）の撮像光学系を示す概要図である。撮像装置は、例えば図１に示すように、固定レンズ１０５、プリズム１０４、移動レンズ９０、１０２、固定レンズ１０１及び撮像素子８２を備えている。そして、本実施形態に係る駆動装置が、移動レンズ９０、１０２を光軸Ｏに沿って移動させる機能を有している。以下では説明理解の容易性を考慮し、移動レンズ９０を移動させる駆動装置について詳細を説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る駆動装置の断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させる装置である。
【００１８】
圧電素子１は、駆動信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子１は、制御部（駆動信号制御手段）８１に接続され、その制御部８１により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子１には、二つの入力端子１１ａ、１１ｂが設置される。この入力端子１１ａ、１１ｂに印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。なお、電気機械変換素子としては駆動信号の入力により伸縮するものであれば、導電性高分子からなる材料や形状記憶合金等、圧電素子１以外のものを用いてもよい。
【００１９】
駆動軸２は、圧電素子１の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子１に取り付けられている。例えば、駆動軸２の一端が圧電素子１に当接され接着剤２１を用いて接着されている。この駆動軸２は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸２は、固定枠４から内側へ延びる仕切り部４ａ、仕切り部４ｃにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃは、被駆動部材３の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸２の支持部材としても機能している。固定枠４は、圧電素子１、駆動軸２及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
【００２０】
駆動軸２の材質は、軽く高剛性のものが適している。なお、駆動軸２の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
【００２１】
仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃには、駆動軸２を貫通させる貫通孔４ａがそれぞれ形成されている。仕切り部４ｂは、駆動軸２の圧電素子１取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸２の基端箇所を支持している。仕切り部４ｃは、駆動軸２の先端箇所を支持している。駆動軸２は、圧電素子１に取り付けられることにより、圧電素子１の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
【００２２】
なお、図２では、駆動軸２を仕切り部４ｂ、４ｃによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸２をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部４ｂの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｃにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部４ｃの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｂにより基端箇所のみで支持されることとなる。
【００２３】
また、図２では、駆動軸２を支持する仕切り部４ｂ、４ｃが固定枠４と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部４ｂ、４ｃは固定枠４と別体のものを固定枠４に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
【００２４】
被駆動部材３は、駆動軸２に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材３は、駆動軸２に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸２の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸２に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸２が移動することにより、慣性により被駆動部材３がその位置を維持し、その被駆動部材３に対し相対的に駆動軸２が移動する。
【００２５】
圧電素子１は、支持部材５により固定枠４に取り付けられている。支持部材５は、圧電素子１をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子１と固定枠４との間に配設されている。この場合、支持部材５により圧電素子１２をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材５は、圧電素子１を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
【００２６】
このように支持部材５によりアクチュエータ１０が圧電素子１の伸縮方向に対し側方側から支持されており、アクチュエータ１０の両端は圧電素子１の伸縮方向へ移動可能な自由端となっている。このため、アクチュエータ１０が駆動しても圧電素子１の伸縮による振動が固定枠４側へ伝達されにくい構造となっている。従って、アクチュエータ１０の駆動信号をアクチュエータ１０自体の共振周波数に関連づけて設定することが有効となっている。
【００２７】
支持部材５は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材５は、圧電素子１を挿通させる挿通孔５ａを形成して構成され、その挿通孔５ａに圧電素子１を挿通させた状態で固定枠４に組み付けられている。支持部材５の固定枠４への固着は、接着剤２２による接着により行われる。また、支持部材５と圧電素子１の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材５を弾性体によって構成することにより、圧電素子１をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。図２において、支持部材５が圧電素子１の両側に二つ図示されているが、この支持部材５、５は環状の支持部材５の断面をとることによって二つに図示されたものである。
【００２８】
なお、支持部材５の固定枠４への固着及び圧電素子１への固着は、固定枠４と圧電素子１の間に支持部材５を圧入し、支持部材５の押圧によって行ってもよい。例えば、支持部材５を弾性体により構成し、かつ、固定枠４と圧電素子１の間より大きく形成して、その間に圧入して設置する。これにより、支持部材５は、固定枠４及び圧電素子１に密着して配設される。この場合、圧電素子１は、支持部材５により伸縮方向に直交する方向の両側から押圧される。これによって、圧電素子１が支持される。
【００２９】
また、ここでは支持部材５をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材５をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠４と圧電素子１の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子１を固定枠４に対し支持してもよい。
【００３０】
被駆動部材３には、レンズ枠９１を介して移動レンズ９０が取り付けられている。移動レンズ９０は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ９０は、被駆動部材３と一体的に設けられ、被駆動部材３と共に移動するように設けられている。移動レンズ９０の光軸Ｏ上には、図示しない固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。この移動レンズ９０として、例えばズームレンズが用いられる。また、光軸Ｏ上には、撮像素子８２が配設されている。撮像素子８２は、撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段であり、例えばＣＣＤにより構成される。撮像素子８２は、制御部８１と接続されており、画像信号を制御部８１に出力する。
【００３１】
圧電素子１の端部には、錘部材６が取り付けられている。錘部材６は、圧電素子１の伸縮力を駆動軸２側へ伝達させるための部材であって、圧電素子１の駆動軸２が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。
【００３２】
この錘部材６は、アクチュエータ１０の一部を構成する部品である。錘部材６としては、駆動軸２より重いものが用いられる。
【００３３】
錘部材６の材質は、圧電素子１及び駆動軸２よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。なお、錘部材６と圧電素子１とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００３４】
また、錘部材６は、固定枠４に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材６は、圧電素子１の自由端に取り付けられ、固定枠４に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠４に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
【００３５】
駆動装置には、被駆動部材３の移動位置を検出する検出器８３が設けられている。検出器８３としては、例えば光学式の検出器が用いられ、ホトリフレクタ（ＰＲ）、フォトインタラプタなどが用いられる。本実施形態では、検出器８３としてリフレクタ（反射板）８３ａ及び検出部８３ｂを備えたものを用いている。リフレクタ８３ａは、被駆動部材３と連動するレンズ枠９１に取り付けられている。検出部８３ｂは、赤外光を発光する発光部及び赤外光を受光する受光部を備えている。
【００３６】
受光部に入射された光の受光量は、例えば図４に示す回路にてＡ／Ｄ変換され信号として検出される。そして、検出部８３ｂの発光部からリフレクタ８３ａ側へ検出光を出射し、リフレクタ８３ａ側で反射してくる反射光を検出部８３ｂの受光部で検出することにより被駆動部材３及び移動レンズ９０の移動位置を検出する。図５に、Ａ／Ｄ出力の一例を示す。図５は、Ａ／Ｄ出力のリフレクタ８３ａ位置依存性を示すグラフであって、横軸がリフレクタ８３ａの位置、縦軸がＡ／Ｄ出力である。図５に示すように、リフレクタ８３ａの位置に依存して傾斜を持ったＡ／Ｄ出力が得られる。また、検出器８３は、制御部８１に接続されており、検出器８３の出力信号は制御部８１に入力される。
【００３７】
制御部８１は、駆動装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入力信号回路、出力信号回路などにより構成される。ＥＥＰＲＯＭには、例えば調整時に測定によって得られたズーム位置に対するＡ／Ｄ出力値が記憶されている。また、例えばズーム領域（移動範囲）Ｚ１〜Ｚ１０に応じた平均速度も測定され記憶されている。また、制御部８１は、Ａ／Ｄ出力値のズーム位置依存性に基づいて、各ズーム領域Ｚ１〜Ｚ１０においてアクチュエータ１０の駆動制御を行う機能を有している。Ａ／Ｄ出力値のズーム位置依存性の一例を図６に示す。そして、制御部８１は、圧電素子１を作動させるための駆動回路を備えており、圧電素子１に対し駆動のための電気信号を出力する機能を有している。これらの機能の詳細については後述する。
【００３８】
図３は、図２のIII−IIIにおける被駆動部材３の摩擦係合部分の断面図である。図３に示すように、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２を押圧することにより、駆動軸２に取り付けられている。例えば、被駆動部材３には、駆動軸２を位置決めするためのＶ字状の溝３ａが形成される。その溝３ａには、断面Ｖ字状の摺動板３ｂが配置され、その摺動板３ｂを介して駆動軸２が被駆動部材３に押圧される。
【００３９】
また、板バネ７と被駆動部材３との間には、断面Ｖ字状の摺動板３ｃが配設され、板バネ７は、この摺動板３ｃを介して被駆動部材３を押圧する。このため、摺動板３ｂ、３ｃが互いに凹部側を向き合わせて配置され、駆動軸２を挟んで設けられている。Ｖ字状の溝３ａ内に駆動軸２を収容することにより、被駆動部材３を安定して駆動軸１４に取り付けることができる。
【００４０】
板バネ７としては、例えば、断面Ｌ字状の板バネ材が用いられる。板バネ７一辺を被駆動部材３に掛止させ、他の一辺を溝３ａの対向位置に配することにより、他の一辺により溝３ａに収容される駆動軸２を被駆動部材３との間に挟み込むことができる。
【００４１】
このように、被駆動部材３は、板バネ７により被駆動部材３を駆動軸２側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動軸２に対し摩擦係合される。すなわち、被駆動部材３は、駆動軸２に対し被駆動部材３が一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。
【００４２】
また、断面Ｖ字状の摺動板３ｂ、３ｃにより駆動軸２を挟み込むことにより、被駆動部材３が駆動軸２に複数箇所で線接触することになり、駆動軸２に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材３が駆動軸２に係合しているため、実質的に被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
【００４３】
次に、制御部８１の詳細について説明する。制御部８１は、圧電素子１を作動させる駆動回路を備えている。図７は、圧電素子１を作動させる駆動回路８５の回路図である。この駆動回路８５は、圧電素子１のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子１に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路８５は、制御部８１の制御信号生成部（図示なし）から制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子１の駆動用電気信号を出力する。駆動回路８５は、例えば入力段を論理回路Ｕ１〜Ｕ３により構成し、出力段に電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２を備えたものが用いられる。トランジスタＱ１、Ｑ２は、出力信号として、Ｈｉ出力（高電位出力）、Ｌｏ出力（低電位出力）及びＯＦＦ出力（オフ出力、オープン出力）を出力可能に構成されている。なお、図７に示す駆動回路は、圧電素子１を作動させるための回路の一例であり、これ以外の回路を用いて圧電素子１を作動させてもよい。
【００４４】
図８に駆動回路８５から出力される駆動信号の一例を示す。図８（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図２において右方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号であり、図８（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号である。
【００４５】
図８（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号において、Ａｏｕｔの信号が圧電素子１の一方の入力端子１１ａに入力され、Ｂｏｕｔの信号が圧電素子１の他方の入力端子１１ｂに入力される。このため、ＡｏｕｔとＢｏｕｔとの電位差が圧電素子１の入力電圧となる。
【００４６】
図８の駆動信号は矩形波であるが、実際に圧電素子１に入力される波形は、圧電素子１のキャパシタ成分により三角波状となる。このため、駆動信号のハイ、ローのデューティー比が５０％でなければ、矩形状の駆動信号の入力によって圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００４７】
これらの図８（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号は、パルス信号であり、アクチュエータ１０の駆動時における信号である。１パルスごとの信号が連続してアクチュエータ１０に入力されることにより、連続駆動が行われることとなる（駆動状態）。なお、アクチュエータ１０に入力される信号は、図８に示すものに限られるものではなく、パルス信号でなく鋸歯波状の信号や三角波状の信号などであってもよい。
【００４８】
一方、アクチュエータ１０の休止時における信号は、図示していないが、圧電素子１の二つの端子に入力される電位差がゼロとなる信号である。また、電位差がゼロとなる休止時の入力信号は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示す駆動時の入力信号における１パルスの周期時間以上の長い時間で電位差がゼロとなる信号とすることが好ましい。このような信号がアクチュエータ１０に入力されることにより、駆動が休止されることとなる（休止状態）。
【００４９】
また、制御部８１は、駆動回路８５を制御してアクチュエータ１０へ出力する駆動信号の波形を変更する機能を有している。例えば、制御部８１は、単位時間あたりのパルス数を変更することによって駆動信号の波形の変更を行う。例えば、パルスを間引いたりパルス間隔を変更したりすることにより単位時間あたりのパルス数を変更する。さらに、被駆動部材３を移動させる際に、単位時間あたりのパルス数を変更する場合には、１パルスごとの信号が連続する期間の後に、ＡｏｕｔとＢｏｕｔとの電位差がゼロ（又はＡｏｕｔとＢｏｕｔがオープン）となる期間を、１パルスの周期時間以上の長い時間設け、両期間が交互に繰り返されるように駆動信号の波形の変更を行う。すなわち、連続するパルス信号（駆動命令）と、電位差が０となる信号（休止命令）とが交互に繰り返し出力されるように駆動信号の波形を変更する。
【００５０】
そして、制御部８１は、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて駆動回路８５を制御する機能を有している。すなわち、アクチュエータ１０の駆動特性に応じて、駆動信号の波形を変更する機能を有している。
【００５１】
最初に、アクチュエータ１０の駆動特性について説明する。図９は、被駆動部材３の駆動軸２上の位置と移動速度との関係を示すグラフである。ここで、図９に示すグラフは、単位時間あたりのパルス数を所定値（固定値）とした駆動信号をアクチュエータ１０に入力した場合を示している。また、グラフの横軸は、被駆動部材３が駆動軸２（ここでは全長６．５ｍｍ）に摩擦係合している位置（摩擦係合位置）を示すものであり、被駆動部材３が圧電素子１側に最も近い位置に摩擦係合されている場合を０としている。そして、グラフの縦軸は、被駆動部材３の移動速度の大きさである。
【００５２】
図９に示すように、アクチュエータ１０は、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存する駆動特性を有している。例えば、被駆動部材３が圧電素子１側に最も近い領域、あるいは最も遠い領域に係合されている場合には移動速度が小さくなり、駆動軸２の中間領域に係合されている場合には移動速度が大きくなるという駆動特性を有している。さらに、アクチュエータの姿勢が変わった場合、駆動方向が水平方向（実線）、錘下方向（破線）、錘上方向（破線）によって被駆動部材３の移動速度が変化するという駆動特性を有している。すなわち、アクチュエータ１０は、駆動信号として単位時間あたりのパルス数が同一の連続的なパルスを入力しても、被駆動部材３の移動速度が移動範囲で一定とならず、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存して被駆動部材３の移動速度が変化する特性を有している。なお、この駆動特性は、例えば調整時等、予め取得され、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶されている。
【００５３】
次に、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて駆動回路８５を制御する機能について説明する。制御部８１は、例えば予め取得し記憶したアクチュエータ１０の駆動特性を参照し、被駆動部材３の摩擦係合位置に基づいて、アクチュエータ１０を制御する駆動信号の波形を変更する。具体的には、制御部８１は、被駆動部材３が駆動軸２上を移動する移動領域を複数の領域に分割し、分割した各領域間の平均移動速度に偏差が無いように、分割した領域ごとに駆動信号の波形を変更する。例えば、図９に示すように、移動領域Ｚを１０個の領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割し、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を変更し、移動領域Ｚの中で同一の移動速度（例えば後述する期待値）とする。なお、同一の移動速度とは、ほぼ同一の移動速度のことであって、例えば誤差がほぼ±１５％の範囲内となる移動速度のことである。
【００５４】
ここで、駆動特性に基づいて変更される駆動信号について詳細に説明する。説明理解の容易性を考慮して、圧電素子１側に最も近い点を被駆動部材３の出発点とし、圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる場合を説明する。すなわち、図９に示す領域Ｚ１から領域Ｚ１０へ移動させる場合である。制御部８１は、制御目標として、期待値（理想的な移動速度）を達成するように、駆動信号を変更する。
【００５５】
制御目標の一例を図１０に示す。図１０は、横軸が時間、縦軸が移動量であり、点線で示すグラフが制御目標Ｍである。制御部８１の制御目標Ｍは、被駆動部材３の移動速度をグラフの傾きｘ１（一定速度）としている。すなわち、時刻０〜時刻ｔ１の間は領域Ｚ１、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は領域Ｚ２、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間は領域Ｚ３、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間は領域Ｚ４、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間は領域Ｚ５、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間は領域Ｚ６、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間は領域Ｚ７、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の間は領域Ｚ８、時刻ｔ８〜時刻ｔ９の間は領域Ｚ９、時刻ｔ９〜時刻ｔ１０の間は領域Ｚ１０で、被駆動部材３を移動させるという目標である。
【００５６】
制御部８１は、目標速度ｘ１を達成すべく、単位時間あたりのパルス数が所定値である駆動信号を入力した際の駆動特性（図９）を参照し、被駆動部材３の摩擦係合位置に応じて単位時間あたりのパルス数を所定値から変更する。具体的には、領域Ｚ１〜Ｚ１０での所定のパルス数に対する平均移動速度をそれぞれ算出し、領域Ｚ１〜Ｚ１０の各平均移動速度が目標速度ｘ１と同一となるように、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を所定値から変更する。ここでは、目標速度ｘ１を例えば３ｍｍ／ｓとする。
【００５７】
単位時間あたりのパルス数を変更する方法は、例えば、パルス間隔を変更せずに駆動と休止を繰り返す方法、パルス間隔を変更する方法、パルス間隔を変更してさらに駆動と休止を繰り返す方法がある。最初に、パルス間隔を変更せずに駆動と休止を繰り返す方法から説明する。図１１（Ａ），（Ｂ）は、図１０の一部拡大図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）の駆動信号の一部を示すものである。
【００５８】
領域Ｚ１では平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであり、目標速度ｘ１も３ｍｍ／ｓであるので、略同一速度である。このため、時刻０〜時刻ｔ１において休止期間の無い連続した駆動信号を出力する。これにより、図１１（Ａ）に示すように、領域Ｚ１において制御目標Ｍに沿った実行値Ｓを得ることができる。一方、領域Ｚ４での平均移動速度は約５.０ｍｍ／ｓであり、目標速度ｘ１は３ｍｍ／ｓである。このため、図１１（Ｃ）に示す駆動信号のように、駆動期間と休止期間が連続した駆動信号を出力することで、単位時間あたりのパルス数を変更し、領域Ｚ４での平均移動速度を目標速度ｘ１と同一となるようにする。これにより、駆動命令、休止命令を繰り返しながら、領域Ｚ４での平均移動速度を３ｍｍ／ｓとすることができる。よって、図１１（Ｂ）に示す実行値Ｓのように、制御目標Ｍに沿って被駆動部材３を滑らかに駆動させることができる。
【００５９】
次に、パルス間隔を変更する方法、及びパルス間隔を変更してさらに駆動と休止を繰り返す方法を説明する。図１３は、駆動装置の動作を示すフローチャートである。図１３に示す制御処理は、例えば、所定の駆動範囲（領域）を駆動する際に実行される。
【００６０】
最初に、駆動範囲の平均移動速度読み出し処理から開始する（Ｓ１０）。例えば、ＥＥＰＲＯＭに記憶された駆動範囲の平均移動速度を読み出す。Ｓ１０の処理が終了すると、パルス数の演算処理へ移行する（Ｓ１２）。
【００６１】
Ｓ１２の処理は、駆動範囲内で目標速度ｘ１とするために、単位時間あたりのパルス数を演算する処理である。例えば、領域Ｚ１を移動する場合、目標速度ｘ１を３ｍｍ／ｓとすると、図９より平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであるので、領域Ｚ１（図６のＰＲ０〜ＰＲ１の範囲）ではパルス数を間引いて目標速度ｘ１に近づける。同様に、領域Ｚ２での平均移動速度は約４.２ｍｍ／ｓ、領域Ｚ３での平均移動速度は約５.５ｍｍ／ｓ、領域Ｚ４での平均移動速度は約５.０ｍｍ／ｓであるので、パルス数を間引いて目標速度ｘ１に近づける。このように、パルス各領域での平均移動速度を、パルスを間引くことにより統一する。例えば、Ｓ１０の処理で入力した平均移動速度と目標速度ｘ１との比を算出し、平均移動速度から算出される単位時間当たり（例えば１ｍｓ）のパルス数に、算出した比を積算する。この処理を領域Ｚ４の場合を例に具体的に説明する。１パルス５０ｋＨｚの場合、１パルスの時間は、０．０２ｍｓである。この場合、１ｍｓのパルス数は、１÷０．０２より５０パルスとなる（図１２の（Ａ））。速度を５.０ｍｍ／ｓから３.０ｍｍ／ｓへ制御すると３÷５×５０により３０パルスとなる。よって領域Ｚ４（ＰＲ３〜ＰＲ４の範囲）では、１ｍｓ期間に３０パルス駆動させる（図１２の（Ｂ））。仮にズーム移動範囲が１０ｍｍとすると、１０分割すれば１つの領域が１ｍｍに相当するので、領域Ｚ４（ＰＲ３〜ＰＲ４の範囲）では３００００パルス駆動することとなる。このように、パルスを間引くことによりパルス間隔を変更し、各領域の平均速度を統一する。これにより、制御目標の単位時間あたりのパルス数を算出できる。Ｓ１２の処理が終了すると、タイマリセット処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００６２】
Ｓ１４の処理は、単位時間を制御するためのタイマを初期化する処理である。例えば、１ｍｓのタイマ値を０とする。Ｓ１４の処理が終了すると、タイマスタート処理へ移行する（Ｓ１６）。Ｓ１６の処理は、初期化したタイマを開始する処理である。例えば、タイマ値が０からカウントを開始する。Ｓ１６の処理が終了すると、間引き駆動処理へ移行する（Ｓ１８）。
【００６３】
Ｓ１８の処理は、Ｓ１２の処理で演算したパルス数で駆動する処理である。例えば、１ｍｓのパルス数を減少させた駆動信号によりアクチュエータを駆動する。Ｓ１８の処理が終了すると、タイマ値判定処理へ移行する（Ｓ２０）。
【００６４】
Ｓ２０の処理は、単位時間が経過したか否かを判定する処理である。例えば、Ｓ１６の処理でセットしたタイマ値を確認し１ｍｓを経過しているか否かを判定する。Ｓ２０の処理において、単位時間を経過していないと判定した場合には、位置確認処理へ移行する（Ｓ２２）。
【００６５】
Ｓ２２の処理は、駆動させた被駆動部材のズーム位置を確認するために、ホトリフレクタのＡ／Ｄ出力値を入力する処理である。Ｓ２２の処理が終了すると、制御目標確認処理へ移行する（Ｓ２４）。
【００６６】
Ｓ２４の処理は、Ｓ２２の処理で入力したＡ／Ｄ出力値が目標ズーム位置に対応するＡ／Ｄ出力値を超えているか否かを判定する処理である。例えば、目標ズーム位置に対応するＡ／Ｄ出力値（図６）をＥＥＰＲＯＭから入力し、Ｓ２２の処理で入力したＡ／Ｄ出力値と比較する。Ｓ２４の処理において、目標Ａ／Ｄ値より大きいと判定した場合には、駆動休止処理へ移行する（Ｓ２６）。
【００６７】
Ｓ２６の処理は、駆動信号を停止する処理である。例えば、パルス間隔よりも大きな間隔で駆動信号を停止する。Ｓ２６の処理が終了すると、タイマ値判定処理へ移行する（Ｓ２８）。Ｓ２８の処理は、単位時間が経過したか否かを判定する処理である。Ｓ２８の処理において、単位時間を経過したと判定した場合には、駆動範囲確認処理へ移行する（Ｓ３０）。
【００６８】
Ｓ３０の処理は、駆動範囲の最後に到達したかを判定する処理である。例えば、Ｓ２２の処理で入力したＡ／Ｄ出力値に基づいて駆動範囲の最後に到達したか否かを判定する。Ｓ３０の処理において、駆動範囲の最後に到達したと判定した場合には、図１３に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ３０の処理において、駆動範囲の最後に到達していないと判定した場合には、タイマリセット処理に再度移行し（Ｓ１４）、間引き駆動等を実行する。
【００６９】
一方、Ｓ２０の処理において、単位時間を経過していると判定した場合には駆動範囲確認処理へ移行する（Ｓ３０）。また、Ｓ２４の処理において、目標Ａ／Ｄ値より大きくないと判定した場合には、間引き駆動処理へ再度移行する（Ｓ１８）。また、Ｓ２８の処理において、単位時間を経過していないと判定した場合には、制御目標確認処理へ再度移行する（Ｓ２４）。
【００７０】
以上の動作で図１３に示す制御処理を終了する。図１３に示す制御処理を実行することで、間引きした駆動信号を休止することなく用いて目標の期待値に近い制御を行うことができる。さらに、例えば図１４に示すように、駆動命令、休止命令を繰り返しながら、領域の平均移動速度を目標速度ｘ１にあわせることができる。また、従来の駆動装置であれば、例えば図１９に示すように、駆動の移動量が大きいため目標移動量に沿ってスムーズに移動させることは困難であるが、図１３に示す制御処理を行うことで、図１４に示すように、１回当たりの駆動量時間、駆動量が小さいので目標移動量に沿ってスムーズに移動させることができる。
【００７１】
制御部８１は、上述した単位時間あたりのパルス数を変更する方法を用い、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を変更することにより、図１０に示す実行値Ｓのように被駆動部材３の移動領域全体において、被駆動部材３の摩擦係合位置に関わらず移動速度を一定として移動させることができる。
【００７２】
また、制御部８１は、被駆動部材３に取り付けられた移動レンズ９０のレンズ特性に基づいて、駆動回路８５を制御する機能を有している。すなわち、移動レンズ９０のレンズ特性に応じて、駆動信号の波形を変更する機能を有している。
【００７３】
最初に、レンズ特性について説明する。以下では、移動レンズ９０の一例としてズームレンズを用いた場合を説明する。アクチュエータ１０によってズームレンズを光軸Ｏに沿って移動させると、その動きに連動して画角が変化する。ここで、レンズ特性があるズームレンズを用いた場合、ズームレンズの光軸Ｏ上の位置によっては、ズームレンズの移動量と画角の変化量とが連動しない場合がある。例えば、光軸Ｏ上のある領域では画角の変化が著しい場合等である。このようなレンズ特性がある場合には、駆動信号として単位時間あたりのパルス数が同一の連続的なパルスを入力しても、画角の変化量は一定とならない。すなわち、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存して画角の変化量が増減してしまうため、ズーム倍率が摩擦係合位置に対して比例的とならない。
【００７４】
次に、移動レンズ９０のレンズ特性及びアクチュエータ１０の駆動特性に基づいて駆動回路８５を制御する機能について説明する。制御部８１は、上述したアクチュエータ１０の駆動特性を考慮しつつ、さらにレンズ特性を考慮した移動速度の制御を行う。例えば、上述したレンズ特性を予め取得して、被駆動部材３の摩擦係合位置に基づいて、アクチュエータ１０を制御する駆動信号の波形を変更する。制御部８１は、例えば、被駆動部材３が駆動軸２上を移動する移動領域を複数の領域に分割し、分割した各領域間の画角変化量に偏差が出ないように、分割した領域ごとに駆動信号の波形を変更する。例えば、移動領域Ｚを１０の領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割し、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を変更し、移動領域Ｚの中で画角が同一の変化量となるように移動速度を変更する。なお、同一の変化量とは、ほぼ同一の変化量のことであって、例えば誤差がほぼ±１５％の範囲内となる変化量のことである。
【００７５】
ここで、レンズ特性に基づいて変更される駆動信号について詳細に説明する。説明理解の容易性を考慮して、圧電素子１側に最も近い点を被駆動部材３の出発点とし、圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる場合を説明する。すなわち、図９に示す領域Ｚ１から領域Ｚ１０へ移動させる場合である。制御部８１は、制御目標として、期待値（理想的な移動速度）を達成するように、駆動信号を変更する。ここで制御目標の一例を図１５に示す。図１５は、横軸が時間、縦軸が移動量であり、点線で示すグラフが制御目標Ｍである。すなわち、制御部８１の制御目標Ｍは、すなわち、時刻０〜時刻ｔ１までの間は領域Ｚ１、時刻ｔ１〜時刻ｔ２までの間は領域Ｚ２、時刻ｔ２〜時刻ｔ３までの間は領域Ｚ３、時刻ｔ３〜時刻ｔ４までの間は領域Ｚ４、時刻ｔ４〜時刻ｔ５までの間は領域Ｚ５、時刻ｔ５〜時刻ｔ６までの間は領域Ｚ６、時刻ｔ６〜時刻ｔ７までの間は領域Ｚ７、時刻ｔ７〜時刻ｔ８までの間は領域Ｚ８で、被駆動部材３を移動させるという目標である。
【００７６】
制御部８１は、アクチュエータ１０の駆動特性を考慮する場合と同様に、単位時間あたりのパルス数が所定値である駆動信号を入力した際の駆動特性（図９）を参照し、被駆動部材３の摩擦係合位置に応じて単位時間あたりのパルス数を所定値から変更する。ここで、説明理解の容易性を考慮してパルス間隔を変更せずに駆動と休止を繰り返すことで単位時間あたりのパルス数を変更する例を説明する。図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１５の一部拡大図であり、図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）の駆動信号の一部を示すものである。
【００７７】
領域Ｚ１での平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであり、領域Ｚ１での目標速度を３ｍｍ／ｓとすると、時刻０〜時刻ｔ１においてパルス数を所定値のまま変更せずに駆動信号を出力する。これにより、図１６（Ａ）に示すように、領域Ｚ１において制御目標Ｍに沿った実行値Ｓを得ることができる。一方、領域Ｚ４での平均移動速度は約５.０ｍｍ／ｓであり、領域Ｚ４での目標速度を５ｍｍ／ｓとすると、時刻ｔ３〜ｔ４においてパルス数を所定値のまま変更せずに駆動信号を出力する。これにより、図１６（Ｂ）に示すように、領域Ｚ４において制御目標Ｍに沿った実行値Ｓを得ることができる。そして、領域Ｚ１０での平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであり、領域Ｚ１０での目標速度を１.５ｍｍ／ｓとすると、偏差が生じている。このため、図１６（Ｄ）に示す駆動信号のように、駆動期間と休止期間が連続した駆動信号を出力することで単位時間あたりのパルス数を変更し、領域Ｚ１０での平均移動速度を目標速度と同一となるようにする。これにより、駆動命令、休止命令を繰り返しながら、領域Ｚ１０での平均移動速度を１.５ｍｍ／ｓとすることができる。よって、図１６（Ｃ）に示す実行値Ｓのように、制御目標Ｍに沿って被駆動部材３を駆動させることができる。
【００７８】
このように、制御部８１は、レンズ特性に基づいて、領域ごとに目標速度を設定するとともに単位時間あたりのパルス数を変更することにより、図１５に示すように被駆動部材３の移動領域全体において、レンズ特性を考慮しながら移動速度を変更させることができるので、被駆動部材３の摩擦係合位置に関わらず画角変化量を一定とすることができる。
【００７９】
また、制御部８１は、レンズ特性を考慮しながら被駆動部材３の移動速度を変更させる場合、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて被駆動部材３の移動を制御する駆動信号を算出し、算出した駆動信号をレンズ特性に基づいた補正式を用いて変更する構成としてもよい。
【００８０】
例えば、制御部８１は、分割した領域ごとに、レンズ特性を考慮した駆動信号の補正式又は補正テーブルを複数備え、駆動する領域ごとに異なる補正式又は補正テーブルを用いて単位時間あたりの駆動パルス数を算出して行えばよい。また、逆転駆動の補正は、例えば制御部８１に逆転駆動の場合の補正式又は補正テーブルを設定し、逆転駆動する場合には異なる補正式又は補正テーブルを用いて単位時間あたりの駆動パルス数を算出して行えばよい。駆動パルス数の補正式としては、例えば次の式（１）で示されるように、駆動量の二次式である補正式が用いられる。
【００８１】
Ｙ＝ａ・Ｘ２＋ｂ・Ｘ＋ｃ …（１）
【００８２】
この式（１）において、Ｙが１ｍｓ期間内のパルス数、Ｘが駆動量[μｍ]、ａ、ｂ及びｃは定数である。補正式においては、各定数がレンズ特性により決定される。
【００８３】
このように、制御部８１は、レンズ特性に基づいた補正式を用いて、領域ごとに、あるいは駆動時間ごとに単位時間あたりのパルス数を変更することにより、図１６に示すように被駆動部材３の移動領域全体において、レンズ特性を考慮しながら移動速度を変更させることができるので、被駆動部材３の摩擦係合位置に関わらず画角変化量を一定とすることができる。
【００８４】
なお、駆動信号は、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。ＡｏｕｔとＢｏｕｔの二つの信号の周波数は、可聴周波数を超える周波数信号とされ、例えば、３０〜８０ｋＨｚの周波数信号とされ、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚとされる。このようは周波数の信号を用いることにより、圧電素子１の可聴領域における作動音を低減することができる。
【００８５】
次に、本実施形態に係る駆動装置の全体動作について説明する。
【００８６】
図２において、圧電素子１に駆動信号が入力され、その駆動信号の入力により圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返す。この伸長及び収縮に応じて駆動軸２が往復運動する。このとき、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることにより、駆動軸２が一定の方向へ移動する速度とその逆方向へ移動する速度が異なることとなる。これにより、被駆動部材３及び移動レンズ９０を所望の方向へ移動させることができる。さらに、駆動軸２の単位時間あたりの往復運動回数を制御することで、移動速度を制御することができる。
【００８７】
ここで、被駆動部材３の移動速度は、被駆動部材３の摩擦係合位置によって変化する。このため、従来の駆動装置のように、摩擦係合位置に関わらず移動速度が一定と仮定して移動量を制御すると、実行値Ｓと制御目標Ｍとの偏差が大きくなる。例えば、図１７に示すように、目標とする移動量を達成するために想定される駆動パルスを入力しても、実行値Ｓと制御目標Ｍとの偏差が大きくなる。さらに、被駆動部材３に取り付けられた移動レンズ９０のレンズ特性によっては、図１８に示すように、実行値Ｓと制御目標Ｍとの偏差が一層大きくなる。
【００８８】
これに対して、本実施形態の駆動装置は、被駆動部材３の摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更する。このため、被駆動部材３を一定速度で移動させることができる。さらに、レンズ特性に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更する。このため、被駆動部材３の移動速度を緩やかに変更することができる。
【００８９】
以上、本実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、被駆動部材３の移動範囲を領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割し、分割した領域Ｚ１〜Ｚ１０ごとに平均移動速度を求め、求めた平均移動速度が同一となるように、領域Ｚ１〜Ｚ１０ごとに駆動信号を変更するため、被駆動部材の係合位置に依存した移動速度の違いを小さくし、被駆動部材３の移動速度が移動範囲内で同一とすることが可能となる。よって、被駆動部材３の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、領域Ｚ１〜Ｚ１０の単位時間あたりのパルス数を変更して駆動信号の波形を変更することができるので、駆動軸２に摩擦係合した被駆動部材３の移動速度を変化させることができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、単位時間あたりのパルス数を変更する場合には、制御部８１は、アクチュエータ１０の駆動と休止とを繰り返させることができるので、被駆動部材３の移動位置を細かく制御して滑らかに移動させることができる。
【００９２】
さらに、本実施形態に係る光学装置によれば、ズームレンズのレンズ特性、及びズームレンズを保持する被駆動部材の摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更するため、摩擦係合位置に基づく移動速度の偏差だけでなく、レンズ特性に基づく目標位置の偏差を考慮して、ズームレンズを移動させることができるので、画角の変化を滑らかにすることができる。
【００９３】
なお、上述した実施形態は本発明に係る駆動装置及び光学装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置及び光学装置は、これらの実施形態に係る駆動装置及び光学装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置及び光学装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９４】
例えば、上述した実施形態では、移動レンズ９０をズームレンズとして説明したが、オートフォーカス用のレンズ等であってもよい。また、移動レンズ９０以外の物（例えばステージやプローブ等）を駆動させる駆動装置等に適用してもよい。さらに、手振れ補正機構のように、光軸に直交する方向に駆動させるアクチュエータに採用してもよい。
【００９５】
また、上述した実施形態では、光学装置として撮像装置において好適に採用される例を説明したが、インクジェット式のプリントヘッドの駆動やインク噴射、又は点火装置等に用いられる圧電素子の制御に採用してもよい。
【００９６】
また、上述した実施形態では、支持部材５を介し固定枠４に圧電素子１を取り付けて、圧電素子１の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子１の端部を直接固定枠４に取り付けるものであってもよい。
【００９７】
また、上述した実施形態では、アクチュエータ１０は、圧電素子１から離間する方向に被駆動部材３を移動させる例を説明したが、圧電素子１へ接近する方向に被駆動部材３を移動させる場合でも被駆動部材３の移動を正確に制御することができる。また、上述した実施形態では、被駆動部材３が最も圧電素子１に近い位置から処理を開始する例を説明したが、被駆動部材３の開始位置はどこでもよい。
【００９８】
また、上述した実施形態では、被駆動部材３の移動領域を８つの領域に分割する例を説明したが、この領域の数は８以外であってもよく、より細かく領域を分けることで被駆動部材３の移動を正確に制御することができる。また、移動領域を等分して領域を生成してもよい。
【００９９】
また、上述した実施形態では、単位時間当たりのパルス数を変更することにより駆動信号の変更を行う例を説明したが、分割した領域ごとに駆動周波数又は駆動電圧を変更することにより、駆動信号を変更してもよい。また、分割した領域ごとに、単位時間当たりのパルス数、駆動周波数若しくは駆動電圧を組み合わせたものを制御して、駆動信号を変更してもよい。さらに、分割した領域ごとに、単位時間当たりのパルス数、駆動周波数若しくは駆動電圧又はこれらの組み合わせたものを予め制御パターンとして用意しておき、用意した速度パターンを用いて駆動制御を実行する構成としてもよい。
【０１００】
また、上述した実施形態では、アクチュエータ１０の駆動特性、被駆動部材３に取り付けられたレンズの光学特性を予め取得する例を説明したが、被駆動部材３の摩擦係合位置及び移動速度をセンサ等により取得し、被駆動部材３の移動中に計測してフィードバックし、パルス数を変更する構成や、被駆動部材３の摩擦係合位置及び画角変化量を、被駆動部材３の移動中に計測してフィードバックし、パルス数を変更する構成としてもよい。
【０１０１】
さらに、上述した実施形態では、撮像装置及び光学装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータ、高分子アクチュエータ、形状記憶合金などの他の駆動部品を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態に係る駆動装置を採用した撮像装置の撮像光学系の概要図である。
【図２】本発明の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図３】図２のIII−IIIにおける被駆動部材の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動装置におけるホトリフレクタのＡ／Ｄ変換回路図である。
【図５】本発明の実施形態に係る駆動装置におけるホトリフレクタの出力イメージである。
【図６】本発明の実施形態に係る駆動装置におけるホトリフレクタのＡ／Ｄ出力のズーム位置依存性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る駆動装置における駆動回路を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る駆動装置の圧電素子に入力される駆動信号の波形図である。
【図９】本発明の実施形態に係る駆動装置のアクチュエータの駆動特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御、駆動信号の概要を説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る駆動装置の圧電素子に入力される駆動信号の波形図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御、駆動信号の概要を説明する図である。
【図１７】従来の駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１８】従来の駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１９】従来の駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、１０…アクチュエータ、８１…制御部（駆動信号制御手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動部材を駆動させる駆動装置及びその駆動装置を備える光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置及び光学装置として、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータ（圧電アクチュエータ）を有するものが知られている。例えば、特許文献１〜３には、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させるものが開示されている。
【０００３】
特許文献１記載の駆動装置は、撮像装置等の光学装置に採用されるものであり、複数のレンズに対しそれぞれ独立した駆動機構を有し、被駆動部材である各レンズの移動速度の比（フローティング比）が設定されている領域では設定されたフローティング比で各レンズの移動速度を制御し、フローティング比が設定されていない領域では各レンズの焦点距離に応じて各レンズの移動速度を制御するものである。特許文献２記載の駆動装置は、駆動開始、駆動停止及び駆動方向反転の際に、圧電素子への印加時間を制御することで被駆動部材の移動速度を制御するものである。特許文献３記載の駆動装置は、駆動波形を予めメモリに記憶しておき、被駆動部材の目標駆動方向及び目標駆動速度に応じて、記憶された駆動波形を選択し、駆動速度を制御するものである。
【特許文献１】特開平８−２１９４７号公報
【特許文献２】特開平９−１９１６７６号公報
【特許文献３】特開平１１−１５５２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３記載の駆動装置にあっては、被駆動部材をアクチュエータの駆動により高精度に移動させることが困難である。例えば、圧電アクチュエータが有する駆動特性によっては、目標移動量に対する実際の移動量の偏差が大きくなることがある。
【０００５】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、圧電アクチュエータの駆動特性を考慮して被駆動部材を精度良く移動させることができる駆動装置及び光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る駆動装置は、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、平均移動速度が同一となるように、分割されたそれぞれの範囲ごとに駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備えて構成される。
【０００７】
本発明に係る駆動装置によれば、被駆動部材の移動範囲を複数の範囲に分割し、分割した複数の範囲ごとに平均移動速度を求め、求めた平均移動速度が同一となるように、分割した範囲ごとに駆動信号を変更することができるため、被駆動部材の係合位置に依存した移動速度の違いを小さくし、被駆動部材３の移動速度が移動範囲内で同一とすることが可能となる。よって、被駆動部材の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る駆動装置は、圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により圧電素子を伸縮させ、圧電素子の伸縮動作に応じて駆動軸を往復運動させて、駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、分割されたそれぞれの範囲ごとに定められた目標移動速度と平均移動速度が同一となるように、分割されたそれぞれの範囲ごとに駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備えて構成される。
【０００９】
本発明に係る駆動装置によれば、被駆動部材の移動範囲を複数の範囲に分割し、分割した複数の範囲ごとに平均移動速度を求め、分割したそれぞれの範囲ごとに定めた目標移動速度と平均移動速度が同一となるように、分割した範囲ごとに駆動信号を変更することができるため、被駆動部材の係合位置に関わらず被駆動部材３の移動速度を目標速度に合わせることが可能となる。よって、被駆動部材の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【００１０】
ここで、駆動信号制御手段は、駆動信号としてパルス信号を用い、分割されたそれぞれの範囲内の単位時間あたりのパルス数を変更して駆動信号の波形を変更することが好適である。このように構成することで、駆動軸に摩擦係合した被駆動部材の移動速度を変化させることができる。
【００１１】
また、単位時間あたりのパルス数を変更する駆動装置において、駆動信号制御手段は、アクチュエータの駆動と休止とを繰り返させて被駆動部材を移動させることが好適である。このように構成することで、被駆動部材の移動位置や移動速度を細かく制御して滑らかに移動させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る光学装置は、上述した駆動装置を備えて構成される。この光学装置によれば、上述した駆動装置を備えていることから、光学部材を精度良く移動させることができる。
【００１３】
ここで、上述した駆動装置を備える光学装置において、駆動信号制御手段は、レンズのレンズ特性、及びレンズを保持する被駆動部材の摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更することが好適である。このように構成することで、摩擦係合位置に基づく移動速度の偏差だけでなく、レンズ特性に基づく目標位置の偏差を考慮して、レンズを移動させることができるので、画角の変化を滑らかにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧電アクチュエータの駆動特性を考慮して被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
本実施形態に係る駆動装置は、例えば屈曲光学系を有する撮像装置に好適に採用されるものである。図１は、本実施形態に係る駆動装置を適用した撮像装置（光学装置）の撮像光学系を示す概要図である。撮像装置は、例えば図１に示すように、固定レンズ１０５、プリズム１０４、移動レンズ９０、１０２、固定レンズ１０１及び撮像素子８２を備えている。そして、本実施形態に係る駆動装置が、移動レンズ９０、１０２を光軸Ｏに沿って移動させる機能を有している。以下では説明理解の容易性を考慮し、移動レンズ９０を移動させる駆動装置について詳細を説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る駆動装置の断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させる装置である。
【００１８】
圧電素子１は、駆動信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子１は、制御部（駆動信号制御手段）８１に接続され、その制御部８１により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子１には、二つの入力端子１１ａ、１１ｂが設置される。この入力端子１１ａ、１１ｂに印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。なお、電気機械変換素子としては駆動信号の入力により伸縮するものであれば、導電性高分子からなる材料や形状記憶合金等、圧電素子１以外のものを用いてもよい。
【００１９】
駆動軸２は、圧電素子１の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子１に取り付けられている。例えば、駆動軸２の一端が圧電素子１に当接され接着剤２１を用いて接着されている。この駆動軸２は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸２は、固定枠４から内側へ延びる仕切り部４ａ、仕切り部４ｃにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃは、被駆動部材３の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸２の支持部材としても機能している。固定枠４は、圧電素子１、駆動軸２及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
【００２０】
駆動軸２の材質は、軽く高剛性のものが適している。なお、駆動軸２の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
【００２１】
仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃには、駆動軸２を貫通させる貫通孔４ａがそれぞれ形成されている。仕切り部４ｂは、駆動軸２の圧電素子１取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸２の基端箇所を支持している。仕切り部４ｃは、駆動軸２の先端箇所を支持している。駆動軸２は、圧電素子１に取り付けられることにより、圧電素子１の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
【００２２】
なお、図２では、駆動軸２を仕切り部４ｂ、４ｃによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸２をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部４ｂの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｃにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部４ｃの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｂにより基端箇所のみで支持されることとなる。
【００２３】
また、図２では、駆動軸２を支持する仕切り部４ｂ、４ｃが固定枠４と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部４ｂ、４ｃは固定枠４と別体のものを固定枠４に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
【００２４】
被駆動部材３は、駆動軸２に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材３は、駆動軸２に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸２の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸２に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸２が移動することにより、慣性により被駆動部材３がその位置を維持し、その被駆動部材３に対し相対的に駆動軸２が移動する。
【００２５】
圧電素子１は、支持部材５により固定枠４に取り付けられている。支持部材５は、圧電素子１をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子１と固定枠４との間に配設されている。この場合、支持部材５により圧電素子１２をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材５は、圧電素子１を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
【００２６】
このように支持部材５によりアクチュエータ１０が圧電素子１の伸縮方向に対し側方側から支持されており、アクチュエータ１０の両端は圧電素子１の伸縮方向へ移動可能な自由端となっている。このため、アクチュエータ１０が駆動しても圧電素子１の伸縮による振動が固定枠４側へ伝達されにくい構造となっている。従って、アクチュエータ１０の駆動信号をアクチュエータ１０自体の共振周波数に関連づけて設定することが有効となっている。
【００２７】
支持部材５は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材５は、圧電素子１を挿通させる挿通孔５ａを形成して構成され、その挿通孔５ａに圧電素子１を挿通させた状態で固定枠４に組み付けられている。支持部材５の固定枠４への固着は、接着剤２２による接着により行われる。また、支持部材５と圧電素子１の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材５を弾性体によって構成することにより、圧電素子１をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。図２において、支持部材５が圧電素子１の両側に二つ図示されているが、この支持部材５、５は環状の支持部材５の断面をとることによって二つに図示されたものである。
【００２８】
なお、支持部材５の固定枠４への固着及び圧電素子１への固着は、固定枠４と圧電素子１の間に支持部材５を圧入し、支持部材５の押圧によって行ってもよい。例えば、支持部材５を弾性体により構成し、かつ、固定枠４と圧電素子１の間より大きく形成して、その間に圧入して設置する。これにより、支持部材５は、固定枠４及び圧電素子１に密着して配設される。この場合、圧電素子１は、支持部材５により伸縮方向に直交する方向の両側から押圧される。これによって、圧電素子１が支持される。
【００２９】
また、ここでは支持部材５をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材５をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠４と圧電素子１の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子１を固定枠４に対し支持してもよい。
【００３０】
被駆動部材３には、レンズ枠９１を介して移動レンズ９０が取り付けられている。移動レンズ９０は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ９０は、被駆動部材３と一体的に設けられ、被駆動部材３と共に移動するように設けられている。移動レンズ９０の光軸Ｏ上には、図示しない固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。この移動レンズ９０として、例えばズームレンズが用いられる。また、光軸Ｏ上には、撮像素子８２が配設されている。撮像素子８２は、撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段であり、例えばＣＣＤにより構成される。撮像素子８２は、制御部８１と接続されており、画像信号を制御部８１に出力する。
【００３１】
圧電素子１の端部には、錘部材６が取り付けられている。錘部材６は、圧電素子１の伸縮力を駆動軸２側へ伝達させるための部材であって、圧電素子１の駆動軸２が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。
【００３２】
この錘部材６は、アクチュエータ１０の一部を構成する部品である。錘部材６としては、駆動軸２より重いものが用いられる。
【００３３】
錘部材６の材質は、圧電素子１及び駆動軸２よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。なお、錘部材６と圧電素子１とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００３４】
また、錘部材６は、固定枠４に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材６は、圧電素子１の自由端に取り付けられ、固定枠４に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠４に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
【００３５】
駆動装置には、被駆動部材３の移動位置を検出する検出器８３が設けられている。検出器８３としては、例えば光学式の検出器が用いられ、ホトリフレクタ（ＰＲ）、フォトインタラプタなどが用いられる。本実施形態では、検出器８３としてリフレクタ（反射板）８３ａ及び検出部８３ｂを備えたものを用いている。リフレクタ８３ａは、被駆動部材３と連動するレンズ枠９１に取り付けられている。検出部８３ｂは、赤外光を発光する発光部及び赤外光を受光する受光部を備えている。
【００３６】
受光部に入射された光の受光量は、例えば図４に示す回路にてＡ／Ｄ変換され信号として検出される。そして、検出部８３ｂの発光部からリフレクタ８３ａ側へ検出光を出射し、リフレクタ８３ａ側で反射してくる反射光を検出部８３ｂの受光部で検出することにより被駆動部材３及び移動レンズ９０の移動位置を検出する。図５に、Ａ／Ｄ出力の一例を示す。図５は、Ａ／Ｄ出力のリフレクタ８３ａ位置依存性を示すグラフであって、横軸がリフレクタ８３ａの位置、縦軸がＡ／Ｄ出力である。図５に示すように、リフレクタ８３ａの位置に依存して傾斜を持ったＡ／Ｄ出力が得られる。また、検出器８３は、制御部８１に接続されており、検出器８３の出力信号は制御部８１に入力される。
【００３７】
制御部８１は、駆動装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入力信号回路、出力信号回路などにより構成される。ＥＥＰＲＯＭには、例えば調整時に測定によって得られたズーム位置に対するＡ／Ｄ出力値が記憶されている。また、例えばズーム領域（移動範囲）Ｚ１〜Ｚ１０に応じた平均速度も測定され記憶されている。また、制御部８１は、Ａ／Ｄ出力値のズーム位置依存性に基づいて、各ズーム領域Ｚ１〜Ｚ１０においてアクチュエータ１０の駆動制御を行う機能を有している。Ａ／Ｄ出力値のズーム位置依存性の一例を図６に示す。そして、制御部８１は、圧電素子１を作動させるための駆動回路を備えており、圧電素子１に対し駆動のための電気信号を出力する機能を有している。これらの機能の詳細については後述する。
【００３８】
図３は、図２のIII−IIIにおける被駆動部材３の摩擦係合部分の断面図である。図３に示すように、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２を押圧することにより、駆動軸２に取り付けられている。例えば、被駆動部材３には、駆動軸２を位置決めするためのＶ字状の溝３ａが形成される。その溝３ａには、断面Ｖ字状の摺動板３ｂが配置され、その摺動板３ｂを介して駆動軸２が被駆動部材３に押圧される。
【００３９】
また、板バネ７と被駆動部材３との間には、断面Ｖ字状の摺動板３ｃが配設され、板バネ７は、この摺動板３ｃを介して被駆動部材３を押圧する。このため、摺動板３ｂ、３ｃが互いに凹部側を向き合わせて配置され、駆動軸２を挟んで設けられている。Ｖ字状の溝３ａ内に駆動軸２を収容することにより、被駆動部材３を安定して駆動軸１４に取り付けることができる。
【００４０】
板バネ７としては、例えば、断面Ｌ字状の板バネ材が用いられる。板バネ７一辺を被駆動部材３に掛止させ、他の一辺を溝３ａの対向位置に配することにより、他の一辺により溝３ａに収容される駆動軸２を被駆動部材３との間に挟み込むことができる。
【００４１】
このように、被駆動部材３は、板バネ７により被駆動部材３を駆動軸２側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動軸２に対し摩擦係合される。すなわち、被駆動部材３は、駆動軸２に対し被駆動部材３が一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。
【００４２】
また、断面Ｖ字状の摺動板３ｂ、３ｃにより駆動軸２を挟み込むことにより、被駆動部材３が駆動軸２に複数箇所で線接触することになり、駆動軸２に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材３が駆動軸２に係合しているため、実質的に被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
【００４３】
次に、制御部８１の詳細について説明する。制御部８１は、圧電素子１を作動させる駆動回路を備えている。図７は、圧電素子１を作動させる駆動回路８５の回路図である。この駆動回路８５は、圧電素子１のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子１に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路８５は、制御部８１の制御信号生成部（図示なし）から制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子１の駆動用電気信号を出力する。駆動回路８５は、例えば入力段を論理回路Ｕ１〜Ｕ３により構成し、出力段に電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２を備えたものが用いられる。トランジスタＱ１、Ｑ２は、出力信号として、Ｈｉ出力（高電位出力）、Ｌｏ出力（低電位出力）及びＯＦＦ出力（オフ出力、オープン出力）を出力可能に構成されている。なお、図７に示す駆動回路は、圧電素子１を作動させるための回路の一例であり、これ以外の回路を用いて圧電素子１を作動させてもよい。
【００４４】
図８に駆動回路８５から出力される駆動信号の一例を示す。図８（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図２において右方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号であり、図８（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号である。
【００４５】
図８（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号において、Ａｏｕｔの信号が圧電素子１の一方の入力端子１１ａに入力され、Ｂｏｕｔの信号が圧電素子１の他方の入力端子１１ｂに入力される。このため、ＡｏｕｔとＢｏｕｔとの電位差が圧電素子１の入力電圧となる。
【００４６】
図８の駆動信号は矩形波であるが、実際に圧電素子１に入力される波形は、圧電素子１のキャパシタ成分により三角波状となる。このため、駆動信号のハイ、ローのデューティー比が５０％でなければ、矩形状の駆動信号の入力によって圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００４７】
これらの図８（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号は、パルス信号であり、アクチュエータ１０の駆動時における信号である。１パルスごとの信号が連続してアクチュエータ１０に入力されることにより、連続駆動が行われることとなる（駆動状態）。なお、アクチュエータ１０に入力される信号は、図８に示すものに限られるものではなく、パルス信号でなく鋸歯波状の信号や三角波状の信号などであってもよい。
【００４８】
一方、アクチュエータ１０の休止時における信号は、図示していないが、圧電素子１の二つの端子に入力される電位差がゼロとなる信号である。また、電位差がゼロとなる休止時の入力信号は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示す駆動時の入力信号における１パルスの周期時間以上の長い時間で電位差がゼロとなる信号とすることが好ましい。このような信号がアクチュエータ１０に入力されることにより、駆動が休止されることとなる（休止状態）。
【００４９】
また、制御部８１は、駆動回路８５を制御してアクチュエータ１０へ出力する駆動信号の波形を変更する機能を有している。例えば、制御部８１は、単位時間あたりのパルス数を変更することによって駆動信号の波形の変更を行う。例えば、パルスを間引いたりパルス間隔を変更したりすることにより単位時間あたりのパルス数を変更する。さらに、被駆動部材３を移動させる際に、単位時間あたりのパルス数を変更する場合には、１パルスごとの信号が連続する期間の後に、ＡｏｕｔとＢｏｕｔとの電位差がゼロ（又はＡｏｕｔとＢｏｕｔがオープン）となる期間を、１パルスの周期時間以上の長い時間設け、両期間が交互に繰り返されるように駆動信号の波形の変更を行う。すなわち、連続するパルス信号（駆動命令）と、電位差が０となる信号（休止命令）とが交互に繰り返し出力されるように駆動信号の波形を変更する。
【００５０】
そして、制御部８１は、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて駆動回路８５を制御する機能を有している。すなわち、アクチュエータ１０の駆動特性に応じて、駆動信号の波形を変更する機能を有している。
【００５１】
最初に、アクチュエータ１０の駆動特性について説明する。図９は、被駆動部材３の駆動軸２上の位置と移動速度との関係を示すグラフである。ここで、図９に示すグラフは、単位時間あたりのパルス数を所定値（固定値）とした駆動信号をアクチュエータ１０に入力した場合を示している。また、グラフの横軸は、被駆動部材３が駆動軸２（ここでは全長６．５ｍｍ）に摩擦係合している位置（摩擦係合位置）を示すものであり、被駆動部材３が圧電素子１側に最も近い位置に摩擦係合されている場合を０としている。そして、グラフの縦軸は、被駆動部材３の移動速度の大きさである。
【００５２】
図９に示すように、アクチュエータ１０は、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存する駆動特性を有している。例えば、被駆動部材３が圧電素子１側に最も近い領域、あるいは最も遠い領域に係合されている場合には移動速度が小さくなり、駆動軸２の中間領域に係合されている場合には移動速度が大きくなるという駆動特性を有している。さらに、アクチュエータの姿勢が変わった場合、駆動方向が水平方向（実線）、錘下方向（破線）、錘上方向（破線）によって被駆動部材３の移動速度が変化するという駆動特性を有している。すなわち、アクチュエータ１０は、駆動信号として単位時間あたりのパルス数が同一の連続的なパルスを入力しても、被駆動部材３の移動速度が移動範囲で一定とならず、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存して被駆動部材３の移動速度が変化する特性を有している。なお、この駆動特性は、例えば調整時等、予め取得され、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶されている。
【００５３】
次に、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて駆動回路８５を制御する機能について説明する。制御部８１は、例えば予め取得し記憶したアクチュエータ１０の駆動特性を参照し、被駆動部材３の摩擦係合位置に基づいて、アクチュエータ１０を制御する駆動信号の波形を変更する。具体的には、制御部８１は、被駆動部材３が駆動軸２上を移動する移動領域を複数の領域に分割し、分割した各領域間の平均移動速度に偏差が無いように、分割した領域ごとに駆動信号の波形を変更する。例えば、図９に示すように、移動領域Ｚを１０個の領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割し、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を変更し、移動領域Ｚの中で同一の移動速度（例えば後述する期待値）とする。なお、同一の移動速度とは、ほぼ同一の移動速度のことであって、例えば誤差がほぼ±１５％の範囲内となる移動速度のことである。
【００５４】
ここで、駆動特性に基づいて変更される駆動信号について詳細に説明する。説明理解の容易性を考慮して、圧電素子１側に最も近い点を被駆動部材３の出発点とし、圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる場合を説明する。すなわち、図９に示す領域Ｚ１から領域Ｚ１０へ移動させる場合である。制御部８１は、制御目標として、期待値（理想的な移動速度）を達成するように、駆動信号を変更する。
【００５５】
制御目標の一例を図１０に示す。図１０は、横軸が時間、縦軸が移動量であり、点線で示すグラフが制御目標Ｍである。制御部８１の制御目標Ｍは、被駆動部材３の移動速度をグラフの傾きｘ１（一定速度）としている。すなわち、時刻０〜時刻ｔ１の間は領域Ｚ１、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は領域Ｚ２、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間は領域Ｚ３、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間は領域Ｚ４、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間は領域Ｚ５、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間は領域Ｚ６、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間は領域Ｚ７、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の間は領域Ｚ８、時刻ｔ８〜時刻ｔ９の間は領域Ｚ９、時刻ｔ９〜時刻ｔ１０の間は領域Ｚ１０で、被駆動部材３を移動させるという目標である。
【００５６】
制御部８１は、目標速度ｘ１を達成すべく、単位時間あたりのパルス数が所定値である駆動信号を入力した際の駆動特性（図９）を参照し、被駆動部材３の摩擦係合位置に応じて単位時間あたりのパルス数を所定値から変更する。具体的には、領域Ｚ１〜Ｚ１０での所定のパルス数に対する平均移動速度をそれぞれ算出し、領域Ｚ１〜Ｚ１０の各平均移動速度が目標速度ｘ１と同一となるように、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を所定値から変更する。ここでは、目標速度ｘ１を例えば３ｍｍ／ｓとする。
【００５７】
単位時間あたりのパルス数を変更する方法は、例えば、パルス間隔を変更せずに駆動と休止を繰り返す方法、パルス間隔を変更する方法、パルス間隔を変更してさらに駆動と休止を繰り返す方法がある。最初に、パルス間隔を変更せずに駆動と休止を繰り返す方法から説明する。図１１（Ａ），（Ｂ）は、図１０の一部拡大図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）の駆動信号の一部を示すものである。
【００５８】
領域Ｚ１では平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであり、目標速度ｘ１も３ｍｍ／ｓであるので、略同一速度である。このため、時刻０〜時刻ｔ１において休止期間の無い連続した駆動信号を出力する。これにより、図１１（Ａ）に示すように、領域Ｚ１において制御目標Ｍに沿った実行値Ｓを得ることができる。一方、領域Ｚ４での平均移動速度は約５.０ｍｍ／ｓであり、目標速度ｘ１は３ｍｍ／ｓである。このため、図１１（Ｃ）に示す駆動信号のように、駆動期間と休止期間が連続した駆動信号を出力することで、単位時間あたりのパルス数を変更し、領域Ｚ４での平均移動速度を目標速度ｘ１と同一となるようにする。これにより、駆動命令、休止命令を繰り返しながら、領域Ｚ４での平均移動速度を３ｍｍ／ｓとすることができる。よって、図１１（Ｂ）に示す実行値Ｓのように、制御目標Ｍに沿って被駆動部材３を滑らかに駆動させることができる。
【００５９】
次に、パルス間隔を変更する方法、及びパルス間隔を変更してさらに駆動と休止を繰り返す方法を説明する。図１３は、駆動装置の動作を示すフローチャートである。図１３に示す制御処理は、例えば、所定の駆動範囲（領域）を駆動する際に実行される。
【００６０】
最初に、駆動範囲の平均移動速度読み出し処理から開始する（Ｓ１０）。例えば、ＥＥＰＲＯＭに記憶された駆動範囲の平均移動速度を読み出す。Ｓ１０の処理が終了すると、パルス数の演算処理へ移行する（Ｓ１２）。
【００６１】
Ｓ１２の処理は、駆動範囲内で目標速度ｘ１とするために、単位時間あたりのパルス数を演算する処理である。例えば、領域Ｚ１を移動する場合、目標速度ｘ１を３ｍｍ／ｓとすると、図９より平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであるので、領域Ｚ１（図６のＰＲ０〜ＰＲ１の範囲）ではパルス数を間引いて目標速度ｘ１に近づける。同様に、領域Ｚ２での平均移動速度は約４.２ｍｍ／ｓ、領域Ｚ３での平均移動速度は約５.５ｍｍ／ｓ、領域Ｚ４での平均移動速度は約５.０ｍｍ／ｓであるので、パルス数を間引いて目標速度ｘ１に近づける。このように、パルス各領域での平均移動速度を、パルスを間引くことにより統一する。例えば、Ｓ１０の処理で入力した平均移動速度と目標速度ｘ１との比を算出し、平均移動速度から算出される単位時間当たり（例えば１ｍｓ）のパルス数に、算出した比を積算する。この処理を領域Ｚ４の場合を例に具体的に説明する。１パルス５０ｋＨｚの場合、１パルスの時間は、０．０２ｍｓである。この場合、１ｍｓのパルス数は、１÷０．０２より５０パルスとなる（図１２の（Ａ））。速度を５.０ｍｍ／ｓから３.０ｍｍ／ｓへ制御すると３÷５×５０により３０パルスとなる。よって領域Ｚ４（ＰＲ３〜ＰＲ４の範囲）では、１ｍｓ期間に３０パルス駆動させる（図１２の（Ｂ））。仮にズーム移動範囲が１０ｍｍとすると、１０分割すれば１つの領域が１ｍｍに相当するので、領域Ｚ４（ＰＲ３〜ＰＲ４の範囲）では３００００パルス駆動することとなる。このように、パルスを間引くことによりパルス間隔を変更し、各領域の平均速度を統一する。これにより、制御目標の単位時間あたりのパルス数を算出できる。Ｓ１２の処理が終了すると、タイマリセット処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００６２】
Ｓ１４の処理は、単位時間を制御するためのタイマを初期化する処理である。例えば、１ｍｓのタイマ値を０とする。Ｓ１４の処理が終了すると、タイマスタート処理へ移行する（Ｓ１６）。Ｓ１６の処理は、初期化したタイマを開始する処理である。例えば、タイマ値が０からカウントを開始する。Ｓ１６の処理が終了すると、間引き駆動処理へ移行する（Ｓ１８）。
【００６３】
Ｓ１８の処理は、Ｓ１２の処理で演算したパルス数で駆動する処理である。例えば、１ｍｓのパルス数を減少させた駆動信号によりアクチュエータを駆動する。Ｓ１８の処理が終了すると、タイマ値判定処理へ移行する（Ｓ２０）。
【００６４】
Ｓ２０の処理は、単位時間が経過したか否かを判定する処理である。例えば、Ｓ１６の処理でセットしたタイマ値を確認し１ｍｓを経過しているか否かを判定する。Ｓ２０の処理において、単位時間を経過していないと判定した場合には、位置確認処理へ移行する（Ｓ２２）。
【００６５】
Ｓ２２の処理は、駆動させた被駆動部材のズーム位置を確認するために、ホトリフレクタのＡ／Ｄ出力値を入力する処理である。Ｓ２２の処理が終了すると、制御目標確認処理へ移行する（Ｓ２４）。
【００６６】
Ｓ２４の処理は、Ｓ２２の処理で入力したＡ／Ｄ出力値が目標ズーム位置に対応するＡ／Ｄ出力値を超えているか否かを判定する処理である。例えば、目標ズーム位置に対応するＡ／Ｄ出力値（図６）をＥＥＰＲＯＭから入力し、Ｓ２２の処理で入力したＡ／Ｄ出力値と比較する。Ｓ２４の処理において、目標Ａ／Ｄ値より大きいと判定した場合には、駆動休止処理へ移行する（Ｓ２６）。
【００６７】
Ｓ２６の処理は、駆動信号を停止する処理である。例えば、パルス間隔よりも大きな間隔で駆動信号を停止する。Ｓ２６の処理が終了すると、タイマ値判定処理へ移行する（Ｓ２８）。Ｓ２８の処理は、単位時間が経過したか否かを判定する処理である。Ｓ２８の処理において、単位時間を経過したと判定した場合には、駆動範囲確認処理へ移行する（Ｓ３０）。
【００６８】
Ｓ３０の処理は、駆動範囲の最後に到達したかを判定する処理である。例えば、Ｓ２２の処理で入力したＡ／Ｄ出力値に基づいて駆動範囲の最後に到達したか否かを判定する。Ｓ３０の処理において、駆動範囲の最後に到達したと判定した場合には、図１３に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ３０の処理において、駆動範囲の最後に到達していないと判定した場合には、タイマリセット処理に再度移行し（Ｓ１４）、間引き駆動等を実行する。
【００６９】
一方、Ｓ２０の処理において、単位時間を経過していると判定した場合には駆動範囲確認処理へ移行する（Ｓ３０）。また、Ｓ２４の処理において、目標Ａ／Ｄ値より大きくないと判定した場合には、間引き駆動処理へ再度移行する（Ｓ１８）。また、Ｓ２８の処理において、単位時間を経過していないと判定した場合には、制御目標確認処理へ再度移行する（Ｓ２４）。
【００７０】
以上の動作で図１３に示す制御処理を終了する。図１３に示す制御処理を実行することで、間引きした駆動信号を休止することなく用いて目標の期待値に近い制御を行うことができる。さらに、例えば図１４に示すように、駆動命令、休止命令を繰り返しながら、領域の平均移動速度を目標速度ｘ１にあわせることができる。また、従来の駆動装置であれば、例えば図１９に示すように、駆動の移動量が大きいため目標移動量に沿ってスムーズに移動させることは困難であるが、図１３に示す制御処理を行うことで、図１４に示すように、１回当たりの駆動量時間、駆動量が小さいので目標移動量に沿ってスムーズに移動させることができる。
【００７１】
制御部８１は、上述した単位時間あたりのパルス数を変更する方法を用い、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を変更することにより、図１０に示す実行値Ｓのように被駆動部材３の移動領域全体において、被駆動部材３の摩擦係合位置に関わらず移動速度を一定として移動させることができる。
【００７２】
また、制御部８１は、被駆動部材３に取り付けられた移動レンズ９０のレンズ特性に基づいて、駆動回路８５を制御する機能を有している。すなわち、移動レンズ９０のレンズ特性に応じて、駆動信号の波形を変更する機能を有している。
【００７３】
最初に、レンズ特性について説明する。以下では、移動レンズ９０の一例としてズームレンズを用いた場合を説明する。アクチュエータ１０によってズームレンズを光軸Ｏに沿って移動させると、その動きに連動して画角が変化する。ここで、レンズ特性があるズームレンズを用いた場合、ズームレンズの光軸Ｏ上の位置によっては、ズームレンズの移動量と画角の変化量とが連動しない場合がある。例えば、光軸Ｏ上のある領域では画角の変化が著しい場合等である。このようなレンズ特性がある場合には、駆動信号として単位時間あたりのパルス数が同一の連続的なパルスを入力しても、画角の変化量は一定とならない。すなわち、被駆動部材３の摩擦係合位置に依存して画角の変化量が増減してしまうため、ズーム倍率が摩擦係合位置に対して比例的とならない。
【００７４】
次に、移動レンズ９０のレンズ特性及びアクチュエータ１０の駆動特性に基づいて駆動回路８５を制御する機能について説明する。制御部８１は、上述したアクチュエータ１０の駆動特性を考慮しつつ、さらにレンズ特性を考慮した移動速度の制御を行う。例えば、上述したレンズ特性を予め取得して、被駆動部材３の摩擦係合位置に基づいて、アクチュエータ１０を制御する駆動信号の波形を変更する。制御部８１は、例えば、被駆動部材３が駆動軸２上を移動する移動領域を複数の領域に分割し、分割した各領域間の画角変化量に偏差が出ないように、分割した領域ごとに駆動信号の波形を変更する。例えば、移動領域Ｚを１０の領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割し、領域ごとに単位時間あたりのパルス数を変更し、移動領域Ｚの中で画角が同一の変化量となるように移動速度を変更する。なお、同一の変化量とは、ほぼ同一の変化量のことであって、例えば誤差がほぼ±１５％の範囲内となる変化量のことである。
【００７５】
ここで、レンズ特性に基づいて変更される駆動信号について詳細に説明する。説明理解の容易性を考慮して、圧電素子１側に最も近い点を被駆動部材３の出発点とし、圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる場合を説明する。すなわち、図９に示す領域Ｚ１から領域Ｚ１０へ移動させる場合である。制御部８１は、制御目標として、期待値（理想的な移動速度）を達成するように、駆動信号を変更する。ここで制御目標の一例を図１５に示す。図１５は、横軸が時間、縦軸が移動量であり、点線で示すグラフが制御目標Ｍである。すなわち、制御部８１の制御目標Ｍは、すなわち、時刻０〜時刻ｔ１までの間は領域Ｚ１、時刻ｔ１〜時刻ｔ２までの間は領域Ｚ２、時刻ｔ２〜時刻ｔ３までの間は領域Ｚ３、時刻ｔ３〜時刻ｔ４までの間は領域Ｚ４、時刻ｔ４〜時刻ｔ５までの間は領域Ｚ５、時刻ｔ５〜時刻ｔ６までの間は領域Ｚ６、時刻ｔ６〜時刻ｔ７までの間は領域Ｚ７、時刻ｔ７〜時刻ｔ８までの間は領域Ｚ８で、被駆動部材３を移動させるという目標である。
【００７６】
制御部８１は、アクチュエータ１０の駆動特性を考慮する場合と同様に、単位時間あたりのパルス数が所定値である駆動信号を入力した際の駆動特性（図９）を参照し、被駆動部材３の摩擦係合位置に応じて単位時間あたりのパルス数を所定値から変更する。ここで、説明理解の容易性を考慮してパルス間隔を変更せずに駆動と休止を繰り返すことで単位時間あたりのパルス数を変更する例を説明する。図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１５の一部拡大図であり、図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）の駆動信号の一部を示すものである。
【００７７】
領域Ｚ１での平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであり、領域Ｚ１での目標速度を３ｍｍ／ｓとすると、時刻０〜時刻ｔ１においてパルス数を所定値のまま変更せずに駆動信号を出力する。これにより、図１６（Ａ）に示すように、領域Ｚ１において制御目標Ｍに沿った実行値Ｓを得ることができる。一方、領域Ｚ４での平均移動速度は約５.０ｍｍ／ｓであり、領域Ｚ４での目標速度を５ｍｍ／ｓとすると、時刻ｔ３〜ｔ４においてパルス数を所定値のまま変更せずに駆動信号を出力する。これにより、図１６（Ｂ）に示すように、領域Ｚ４において制御目標Ｍに沿った実行値Ｓを得ることができる。そして、領域Ｚ１０での平均移動速度は約３.５ｍｍ／ｓであり、領域Ｚ１０での目標速度を１.５ｍｍ／ｓとすると、偏差が生じている。このため、図１６（Ｄ）に示す駆動信号のように、駆動期間と休止期間が連続した駆動信号を出力することで単位時間あたりのパルス数を変更し、領域Ｚ１０での平均移動速度を目標速度と同一となるようにする。これにより、駆動命令、休止命令を繰り返しながら、領域Ｚ１０での平均移動速度を１.５ｍｍ／ｓとすることができる。よって、図１６（Ｃ）に示す実行値Ｓのように、制御目標Ｍに沿って被駆動部材３を駆動させることができる。
【００７８】
このように、制御部８１は、レンズ特性に基づいて、領域ごとに目標速度を設定するとともに単位時間あたりのパルス数を変更することにより、図１５に示すように被駆動部材３の移動領域全体において、レンズ特性を考慮しながら移動速度を変更させることができるので、被駆動部材３の摩擦係合位置に関わらず画角変化量を一定とすることができる。
【００７９】
また、制御部８１は、レンズ特性を考慮しながら被駆動部材３の移動速度を変更させる場合、アクチュエータ１０の駆動特性に基づいて被駆動部材３の移動を制御する駆動信号を算出し、算出した駆動信号をレンズ特性に基づいた補正式を用いて変更する構成としてもよい。
【００８０】
例えば、制御部８１は、分割した領域ごとに、レンズ特性を考慮した駆動信号の補正式又は補正テーブルを複数備え、駆動する領域ごとに異なる補正式又は補正テーブルを用いて単位時間あたりの駆動パルス数を算出して行えばよい。また、逆転駆動の補正は、例えば制御部８１に逆転駆動の場合の補正式又は補正テーブルを設定し、逆転駆動する場合には異なる補正式又は補正テーブルを用いて単位時間あたりの駆動パルス数を算出して行えばよい。駆動パルス数の補正式としては、例えば次の式（１）で示されるように、駆動量の二次式である補正式が用いられる。
【００８１】
Ｙ＝ａ・Ｘ２＋ｂ・Ｘ＋ｃ …（１）
【００８２】
この式（１）において、Ｙが１ｍｓ期間内のパルス数、Ｘが駆動量[μｍ]、ａ、ｂ及びｃは定数である。補正式においては、各定数がレンズ特性により決定される。
【００８３】
このように、制御部８１は、レンズ特性に基づいた補正式を用いて、領域ごとに、あるいは駆動時間ごとに単位時間あたりのパルス数を変更することにより、図１６に示すように被駆動部材３の移動領域全体において、レンズ特性を考慮しながら移動速度を変更させることができるので、被駆動部材３の摩擦係合位置に関わらず画角変化量を一定とすることができる。
【００８４】
なお、駆動信号は、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。ＡｏｕｔとＢｏｕｔの二つの信号の周波数は、可聴周波数を超える周波数信号とされ、例えば、３０〜８０ｋＨｚの周波数信号とされ、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚとされる。このようは周波数の信号を用いることにより、圧電素子１の可聴領域における作動音を低減することができる。
【００８５】
次に、本実施形態に係る駆動装置の全体動作について説明する。
【００８６】
図２において、圧電素子１に駆動信号が入力され、その駆動信号の入力により圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返す。この伸長及び収縮に応じて駆動軸２が往復運動する。このとき、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることにより、駆動軸２が一定の方向へ移動する速度とその逆方向へ移動する速度が異なることとなる。これにより、被駆動部材３及び移動レンズ９０を所望の方向へ移動させることができる。さらに、駆動軸２の単位時間あたりの往復運動回数を制御することで、移動速度を制御することができる。
【００８７】
ここで、被駆動部材３の移動速度は、被駆動部材３の摩擦係合位置によって変化する。このため、従来の駆動装置のように、摩擦係合位置に関わらず移動速度が一定と仮定して移動量を制御すると、実行値Ｓと制御目標Ｍとの偏差が大きくなる。例えば、図１７に示すように、目標とする移動量を達成するために想定される駆動パルスを入力しても、実行値Ｓと制御目標Ｍとの偏差が大きくなる。さらに、被駆動部材３に取り付けられた移動レンズ９０のレンズ特性によっては、図１８に示すように、実行値Ｓと制御目標Ｍとの偏差が一層大きくなる。
【００８８】
これに対して、本実施形態の駆動装置は、被駆動部材３の摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更する。このため、被駆動部材３を一定速度で移動させることができる。さらに、レンズ特性に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更する。このため、被駆動部材３の移動速度を緩やかに変更することができる。
【００８９】
以上、本実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、被駆動部材３の移動範囲を領域Ｚ１〜Ｚ１０に分割し、分割した領域Ｚ１〜Ｚ１０ごとに平均移動速度を求め、求めた平均移動速度が同一となるように、領域Ｚ１〜Ｚ１０ごとに駆動信号を変更するため、被駆動部材の係合位置に依存した移動速度の違いを小さくし、被駆動部材３の移動速度が移動範囲内で同一とすることが可能となる。よって、被駆動部材３の駆動制御を正確に行ない、被駆動部材を精度良く移動させることができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、領域Ｚ１〜Ｚ１０の単位時間あたりのパルス数を変更して駆動信号の波形を変更することができるので、駆動軸２に摩擦係合した被駆動部材３の移動速度を変化させることができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る駆動装置及び光学装置によれば、単位時間あたりのパルス数を変更する場合には、制御部８１は、アクチュエータ１０の駆動と休止とを繰り返させることができるので、被駆動部材３の移動位置を細かく制御して滑らかに移動させることができる。
【００９２】
さらに、本実施形態に係る光学装置によれば、ズームレンズのレンズ特性、及びズームレンズを保持する被駆動部材の摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更するため、摩擦係合位置に基づく移動速度の偏差だけでなく、レンズ特性に基づく目標位置の偏差を考慮して、ズームレンズを移動させることができるので、画角の変化を滑らかにすることができる。
【００９３】
なお、上述した実施形態は本発明に係る駆動装置及び光学装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置及び光学装置は、これらの実施形態に係る駆動装置及び光学装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置及び光学装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９４】
例えば、上述した実施形態では、移動レンズ９０をズームレンズとして説明したが、オートフォーカス用のレンズ等であってもよい。また、移動レンズ９０以外の物（例えばステージやプローブ等）を駆動させる駆動装置等に適用してもよい。さらに、手振れ補正機構のように、光軸に直交する方向に駆動させるアクチュエータに採用してもよい。
【００９５】
また、上述した実施形態では、光学装置として撮像装置において好適に採用される例を説明したが、インクジェット式のプリントヘッドの駆動やインク噴射、又は点火装置等に用いられる圧電素子の制御に採用してもよい。
【００９６】
また、上述した実施形態では、支持部材５を介し固定枠４に圧電素子１を取り付けて、圧電素子１の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子１の端部を直接固定枠４に取り付けるものであってもよい。
【００９７】
また、上述した実施形態では、アクチュエータ１０は、圧電素子１から離間する方向に被駆動部材３を移動させる例を説明したが、圧電素子１へ接近する方向に被駆動部材３を移動させる場合でも被駆動部材３の移動を正確に制御することができる。また、上述した実施形態では、被駆動部材３が最も圧電素子１に近い位置から処理を開始する例を説明したが、被駆動部材３の開始位置はどこでもよい。
【００９８】
また、上述した実施形態では、被駆動部材３の移動領域を８つの領域に分割する例を説明したが、この領域の数は８以外であってもよく、より細かく領域を分けることで被駆動部材３の移動を正確に制御することができる。また、移動領域を等分して領域を生成してもよい。
【００９９】
また、上述した実施形態では、単位時間当たりのパルス数を変更することにより駆動信号の変更を行う例を説明したが、分割した領域ごとに駆動周波数又は駆動電圧を変更することにより、駆動信号を変更してもよい。また、分割した領域ごとに、単位時間当たりのパルス数、駆動周波数若しくは駆動電圧を組み合わせたものを制御して、駆動信号を変更してもよい。さらに、分割した領域ごとに、単位時間当たりのパルス数、駆動周波数若しくは駆動電圧又はこれらの組み合わせたものを予め制御パターンとして用意しておき、用意した速度パターンを用いて駆動制御を実行する構成としてもよい。
【０１００】
また、上述した実施形態では、アクチュエータ１０の駆動特性、被駆動部材３に取り付けられたレンズの光学特性を予め取得する例を説明したが、被駆動部材３の摩擦係合位置及び移動速度をセンサ等により取得し、被駆動部材３の移動中に計測してフィードバックし、パルス数を変更する構成や、被駆動部材３の摩擦係合位置及び画角変化量を、被駆動部材３の移動中に計測してフィードバックし、パルス数を変更する構成としてもよい。
【０１０１】
さらに、上述した実施形態では、撮像装置及び光学装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータ、高分子アクチュエータ、形状記憶合金などの他の駆動部品を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態に係る駆動装置を採用した撮像装置の撮像光学系の概要図である。
【図２】本発明の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図３】図２のIII−IIIにおける被駆動部材の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動装置におけるホトリフレクタのＡ／Ｄ変換回路図である。
【図５】本発明の実施形態に係る駆動装置におけるホトリフレクタの出力イメージである。
【図６】本発明の実施形態に係る駆動装置におけるホトリフレクタのＡ／Ｄ出力のズーム位置依存性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る駆動装置における駆動回路を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る駆動装置の圧電素子に入力される駆動信号の波形図である。
【図９】本発明の実施形態に係る駆動装置のアクチュエータの駆動特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御、駆動信号の概要を説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る駆動装置の圧電素子に入力される駆動信号の波形図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る駆動装置の移動速度制御、駆動信号の概要を説明する図である。
【図１７】従来の駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１８】従来の駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【図１９】従来の駆動装置の移動速度制御の概要を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、１０…アクチュエータ、８１…制御部（駆動信号制御手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により前記圧電素子を伸縮させ、前記圧電素子の伸縮動作に応じて前記駆動軸を往復運動させて、前記駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、
前記被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、前記平均移動速度が同一となるように、前記分割されたそれぞれの範囲ごとに前記駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備える駆動装置。
【請求項２】
圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により前記圧電素子を伸縮させ、前記圧電素子の伸縮動作に応じて前記駆動軸を往復運動させて、前記駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、
前記被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、前記分割されたそれぞれの範囲ごとに定められた目標移動速度と前記平均移動速度が同一となるように、前記分割されたそれぞれの範囲ごとに前記駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備える駆動装置。
【請求項３】
前記駆動信号制御手段は、前記駆動信号としてパルス信号を用い、前記分割されたそれぞれの範囲内の単位時間あたりのパルス数を変更して前記駆動信号の波形を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動信号制御手段は、前記アクチュエータの駆動と休止とを繰り返させて前記被駆動部材を移動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の駆動装置を備え、
前記駆動装置により光学部材を駆動させることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
前記光学部材はレンズであり、
前記駆動信号制御手段は、前記レンズのレンズ特性、及び前記レンズを保持する前記被駆動部材の前記摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更すること、
を特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項１】
圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により前記圧電素子を伸縮させ、前記圧電素子の伸縮動作に応じて前記駆動軸を往復運動させて、前記駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、
前記被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、前記平均移動速度が同一となるように、前記分割されたそれぞれの範囲ごとに前記駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備える駆動装置。
【請求項２】
圧電素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号により前記圧電素子を伸縮させ、前記圧電素子の伸縮動作に応じて前記駆動軸を往復運動させて、前記駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置であって、
前記被駆動部材が移動する移動範囲内を複数の範囲に分割し、分割されたそれぞれの範囲ごとに所定の駆動信号に対する平均移動速度を求め、前記分割されたそれぞれの範囲ごとに定められた目標移動速度と前記平均移動速度が同一となるように、前記分割されたそれぞれの範囲ごとに前記駆動信号の波形を変更する駆動信号制御手段を備える駆動装置。
【請求項３】
前記駆動信号制御手段は、前記駆動信号としてパルス信号を用い、前記分割されたそれぞれの範囲内の単位時間あたりのパルス数を変更して前記駆動信号の波形を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動信号制御手段は、前記アクチュエータの駆動と休止とを繰り返させて前記被駆動部材を移動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の駆動装置を備え、
前記駆動装置により光学部材を駆動させることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
前記光学部材はレンズであり、
前記駆動信号制御手段は、前記レンズのレンズ特性、及び前記レンズを保持する前記被駆動部材の前記摩擦係合位置に基づいて単位時間あたりのパルス数を変更すること、
を特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−５１０５９（Ｐ２０１０−５１０５９Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１０８４５（Ｐ２００８−２１０８４５）
【出願日】平成２０年８月１９日（２００８．８．１９）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１９日（２００８．８．１９）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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