特許 7551836 圧電超音波モータの駆動回路、光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】圧電超音波モータの駆動回路、光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/06 20060101AFI20240909BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

H02N2/06

G02B7/04 E

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023086069

(22)【出願日】2023-05-25

(65)【公開番号】P2023184456

(43)【公開日】2023-12-28

【審査請求日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】202210683601.1

(32)【優先日】2022-06-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】316006783

【氏名又は名称】新思考電機有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】北原 裕士

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３０５８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２８９３８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／１２５３５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０６０８７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ ２／０６

Ｇ０２Ｂ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの電極と共通電極とを有する圧電素子を有する圧電超音波モータの駆動回路であって、
電源と接地との間に並列接続された第１駆動部及び第２駆動部を有し、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記電源と前記接地との間に直列接続された２つのスイッチング素子と、直列接続されたインダクタ及びキャパシタと、をそれぞれ有し、
前記インダクタ及び前記キャパシタは、前段に前記インダクタが配置され後段に前記キャパシタが配置され、前記２つのスイッチング素子の間の接続点と前記接地との間に、後段に配置された方の前記スイッチング素子と並列に接続され、
前記圧電素子の一方の電極は、前記第１駆動部の前記インダクタと前記キャパシタとの間の接続点に接続され、前記圧電素子の他方の電極は、前記第２駆動部の前記インダクタと前記キャパシタとの間の接続点に接続され、前記共通電極は、接地に接続され、
前記一方の電極と前記共通電極との間の前記圧電素子を第１キャパシタとし、前記他方の電極と前記共通電極との間の前記圧電素子を第２キャパシタとし、
前記第１駆動部が前記一方の電極に印加する第１交流電圧と前記第２駆動部が前記他方の電極に印加する第２交流電圧との間には位相差があり、
前記第１駆動部の前記インダクタ及び前記キャパシタと、前記圧電素子の前記第１キャパシタとが、前記圧電超音波モータの駆動周期を共振周期とする第１共振回路を構成し、前記第２駆動部の前記インダクタ及び前記キャパシタと、前記圧電素子の前記第２キャパシタとが、前記圧電超音波モータの駆動周期を共振周期とする第２共振回路を構成し、前記第１共振回路及び前記第２共振回路が、共振することにより、前記第１交流電圧及び前記第２交流電圧を各々発生することを特徴とする駆動回路。

【請求項2】

前記位相差は９０度であることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項3】

前記圧電超音波モータはさらに柱状体と駆動軸とを有し、
前記柱状体は、対向する２つの底面部と前記２つの底面部間の領域を囲む複数の側面部とを有し、さらに前記２つの底面部間を貫く貫通孔を有し、
前記駆動軸は、前記柱状体の前記貫通孔に挿通され、
前記圧電素子は、裏側に形成された前記共通電極が前記柱状体の側面部に接触し、表側に形成された前記２つの電極が、前記貫通孔が貫く方向に沿って並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項4】

前記共通電極が接触している前記柱状体が接地に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動回路。

【請求項5】

請求項１に記載の駆動回路によって駆動される圧電超音波モータと、
光学部材を支持するキャリアと、を有し、
前記圧電超音波モータが前記キャリアを移動させることを特徴とする光学部材駆動装置。

【請求項6】

前記圧電超音波モータはさらに柱状体と駆動軸とを有し、
前記柱状体は、対向する２つの底面部と前記２つの底面部間の領域を囲む複数の側面部とを有し、さらに前記２つの底面部間を貫く貫通孔を有し、
前記駆動軸は、前記柱状体の前記貫通孔に挿通されるとともに前記キャリアと結合し、
前記圧電素子は、裏側に形成された前記共通電極が前記柱状体の側面部に接触し、表側に形成された前記２つの電極が、前記貫通孔が貫く方向に沿って並んで配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光学部材駆動装置。

【請求項7】

前記スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）であることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項8】

請求項１に記載の駆動回路と、請求項５に記載の光学部材駆動装置と、を備えたカメラ装置。

【請求項9】

請求項８に記載のカメラ装置を備えた電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電超音波モータの駆動回路、この駆動回路によって駆動される圧電超音波モータを利用した光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

最近のＩＴ産業の急速な発展に伴い、スマートフォン等に実装するための超小型カメラモジュールに関する需要が高まっている。カメラモジュールでは、レンズ体等の光学部材の駆動機構として、ボイスコイルモータや圧電超音波モータが使用され得る。

【0003】

特許文献１は、圧電超音波モータを利用したリニアモータシステムを開示している。特許文献１において、圧電超音波モータは、駆動軸が挿通された柱状体と、この柱状体の側面に配置された４個（２組）の圧電素子とを有している。この圧電超音波モータを駆動する駆動回路は、２個のフルブリッジ回路により構成されている。これらのフルブリッジ回路のうちの一方は、一方の組の２個の圧電素子を駆動し、他方は他方の組の２個の圧電素子を駆動する。また、その印加電圧は位相が９０度ずれている。

【0004】

特許文献１において、２組の圧電素子は、独立して設けられている。しかしながら、２組の圧電素子が一体に設けられている場合、位相差がある電圧を印加すると、一周期の中で電圧源と接地が短絡する時間が発生するため、そのままでは特許文献１の駆動回路は採用できない。また、ブリッジ回路を採用しない場合、高電圧の電源が必要となる。また、特許文献１において、駆動回路は２個のフルブリッジ回路を用いているので、高価である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表２０１２－５００６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、２組の圧電素子が一体に設けられている場合でも安価で比較的低電圧な電源で駆動できる圧電超音波モータの駆動回路、この駆動回路によって駆動される圧電超音波モータを利用した光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器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】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の好適な態様である圧電超音波モータの駆動回路は、２つの電極と共通電極とを有する圧電素子を有する圧電超音波モータの駆動回路であって、電源と接地との間に並列接続された第１駆動部及び第２駆動部を有し、前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記電源と前記接地との間に直列接続された２つのスイッチング素子と、直列接続されたインダクタ及びキャパシタと、をそれぞれ有し、前記インダクタ及び前記キャパシタは、前段に前記インダクタが配置され後段に前記キャパシタが配置され、前記２つのスイッチング素子の間の接続点と前記接地との間に、後段に配置された方の前記スイッチング素子と並列に接続され、前記圧電素子の一方の電極は、前記第１駆動部の前記インダクタと前記キャパシタとの間の接続点に接続され、前記圧電素子の他方の電極は、前記第２駆動部の前記インダクタと前記キャパシタとの間の接続点に接続され、前記共通電極は、接地に接続され、前記第１駆動部が前記一方の電極に印加する第１交流電圧と前記第２駆動部が前記他方の電極に印加する第２交流電圧との間には位相差があることを特徴とする。

【0008】

また、前記第１駆動部及び前記圧電超音波モータと、前記第２駆動部及び前記圧電超音波モータとは、前記圧電超音波モータの駆動周期を共振周期とする共振回路を構成し、共振することにより前記第１交流電圧及び前記第２交流電圧を各々発生してもよい。

【0009】

また、前記位相差は９０度であってもよい。

【0010】

また、前記圧電超音波モータはさらに柱状体と駆動軸とを有し、前記柱状体は、対向する２つの底面部と前記２つの底面部間の領域を囲む複数の側面部とを有し、さらに前記２つの底面部間を貫く貫通孔を有し、前記駆動軸は、前記柱状体の貫通孔に挿通され、前記圧電素子は、裏側に形成された前記共通電極が前記柱状体の側面部に接触し、表側に形成された前記２つの電極が、前記貫通孔が貫く方向に沿って並んで配置されていてもよい。

【0011】

また、前記共通電極が接触している前記柱状体が接地に接続されていてもよい。

【0012】

本発明の別の好適な態様である光学部材駆動装置は、上記駆動回路によって駆動される圧電超音波モータと、光学部材を支持するキャリアと、を有し、前記圧電超音波モータが前記キャリアを移動させることを特徴とする。

【0013】

また、前記圧電超音波モータはさらに柱状体と駆動軸とを有し、前記柱状体は、対向する２つの底面部と前記２つの底面部間の領域を囲む複数の側面部とを有し、さらに前記２つの底面部間を貫く貫通孔を有し、前記駆動軸は、前記柱状体の貫通孔に挿通されるとともに前記キャリアと結合し、前記圧電素子は、裏側に形成された前記共通電極が前記柱状体の側面部に接触し、表側に形成された前記２つの電極が、前記貫通孔が貫く方向に沿って並んで配置されていてもよい。

【0014】

また、前記スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）であってもよい。

【0015】

本発明の別の好適な態様であるカメラ装置は、上記駆動回路と、上記光学部材駆動装置と、を備えることを特徴とする。

【0016】

本発明の別の好適な態様である電子機器は、上記カメラ装置を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明による圧電超音波モータの駆動回路は、２つの電極と共通電極とを有する圧電素子を有する圧電超音波モータの駆動回路であって、電源と接地との間に並列接続された第１駆動部及び第２駆動部を有し、前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記電源と前記接地との間に直列接続された２つのスイッチング素子と、直列接続されたインダクタ及びキャパシタと、をそれぞれ有し、前記インダクタ及び前記キャパシタは、前段に前記インダクタが配置され後段に前記キャパシタが配置され、前記２つのスイッチング素子の間の接続点と前記接地との間に、後段に配置された方の前記スイッチング素子と並列に接続され、前記圧電素子の一方の電極は、前記第１駆動部の前記インダクタと前記キャパシタとの間の接続点に接続され、前記圧電素子の他方の電極は、前記第２駆動部の前記インダクタと前記キャパシタとの間の接続点に接続され、前記共通電極は、接地に接続され、前記第１駆動部が前記一方の電極に印加する第１交流電圧と前記第２駆動部が前記他方の電極に印加する第２交流電圧との間には位相差があることを特徴とする。よって、２組の圧電素子が一体に設けられていても一周期の中で電源と接地が短絡する時間が発生せず、且つ１個のブリッジ回路で共振させることができるので、本発明による圧電超音波モータの駆動回路は、２組の圧電素子が一体に設けられている場合でも安価で比較的低電圧な電源で駆動できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態である圧電超音波モータ１００の駆動回路２００を利用した光学部材駆動装置５を含むカメラ装置８が搭載されたスマートフォン９の正面図である。

【図2】光学部材駆動装置５の斜視図である。

【図3】ケース１０を取り除いた光学部材駆動装置５の斜視図である。

【図4】光学部材駆動装置５のキャリア２０及びベース３０の側面部図である。

【図5】光学部材駆動装置５の圧電超音波モータ１００の斜視図である。

【図6】図５の圧電超音波モータ１００からフェルト７５とＦＰＣ７２を除いた斜視図である。

【図7】圧電超音波モータ１００の駆動回路２００の回路図である。

【図8】駆動回路２００の動作例を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１に示すように、本発明の一実施形態の駆動回路２００によって駆動される圧電超音波モータ１００（以下、単にモータ１００と称することがある）を利用した光学部材駆動装置５を含むカメラ装置８は、スマートフォン９の筐体内に収容される。

【0020】

カメラ装置８は、レンズ体６と、画像センサ７と、レンズ体６を駆動する光学部材駆動装置５とを有する。画像センサ７は、レンズ体６を経由して入射する光を画像信号に変換して出力する。光学部材駆動装置５は、レンズ体６を、その光軸と平行な方向に沿って駆動する。

【0021】

以下、レンズ体６の光軸に平行なＺ軸と、相互に直交し、かつ、Ｚ軸と直交するＸ軸及びＹ軸とからなるＸＹＺ直交座標系を想定し、光学部材駆動装置５の構成を説明する。また、以下では、レンズ体６から見て被写体の側を＋Ｚ側と称し、その反対側（画像センサ７側）を－Ｚ側と呼ぶ場合がある。

【0022】

図２に示すように、光学部材駆動装置５は、直方体状のケース１０内に、レンズ体６を支持するための孔２０ａを有するキャリア２０を収容している。光学部材駆動装置５の中央を被写体からの光が通過する。

【0023】

図３に示すように、キャリア２０はベース３０上に配置される。ベース３０は、金属の板状部材でＸＹ方向に広がる底面部３１と、この底面部３１の＋Ｙ側の端部において＋Ｚ側に直角に折れ曲がった側面部３２とを有する。キャリア２０は、底面部３１の＋Ｚ側に配置される。キャリア２０は、レンズ体６を収容するための孔２０ａの周囲に形成された環状部２０ｂと、＋Ｙ側に側面部３２と対向するように設けられた略直方体形状の連結部２０ｃとを一体化した形状を有する。

【0024】

ベース３０の底面部３１における側面部３２の近くには、主案内軸６１及び副案内軸６２がＸ軸方向に並んでその基端部が固定され＋Ｚ側に向けて立設されている。主案内軸６１及び副案内軸６２は、キャリア２０の連結部２０ｃに形成された孔２１及び切り欠き部２２に各々収容され、キャリア２０をＺ軸方向に移動するように案内する。また、キャリア２０の＋Ｙ側の端面には切り欠き部２３が形成されており、この切り欠き部２３にはモータ１００が収容されている。後述するように、モータ１００の駆動軸７１は、その基端部７１ｂが底面部３１に固定され＋Ｚ側に向けて立設されている。光学部材駆動装置５は、モータ１００を駆動源として、キャリア２０をＺ軸方向に駆動する。

【0025】

ベース３０の側面部３２の－Ｙ側にはヨーク５１及びホールＩＣ５２が配置されている。キャリア２０における側面部３２との対向面には磁石５３が配置されている。ホールＩＣ５２は、磁石５３の磁界を検出することにより、キャリア２０のＺ軸方向の位置を検出する。ヨーク５１及び磁石５３は、相互に吸引し合い、キャリア２０が側面部３２側に引き寄せられる。これにより、キャリア２０の孔２１の内壁及び切り欠き部２２の内壁が主案内軸６１及び副案内軸６２に適度な圧力で押し当てられ、キャリア２０の姿勢及びＺ軸方向の駆動が安定したものになる。

【0026】

図４に示すように、キャリア２０に収容されたモータ１００は、Ｚ軸方向に延びた駆動軸７１を有している。駆動軸７１は、－Ｚ側にある基端部７１ｂが駆動軸本体部７１ａよりも小径になっており、この小径部分である基端部７１ｂが、底面部３１に形成された孔に挿入され、カシメや溶接のような方法で固定されている。主案内軸６１及び副案内軸６２も同様構造であり、同様方法で固定されている。また、モータ１００では、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）７２の引き出し部７２ａが駆動軸７１と平行な方向に引き出され、１８０度湾曲して側面部３２の－Ｙ側の面に配置されている。

【0027】

図５及び図６に示すように、モータ１００は、金属の柱状体７４を有する。本実施形態において、柱状体７４は、対向する２つの底面部７４ｅ及び７４ｆと、この２つの底面部７４ｅと底面部７４ｆとの間の領域を囲む側面部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄを有する四角柱である。また、柱状体７４は、２つの底面部７４ｅと底面部７４ｆとの間を貫く貫通孔７４ｇを有する。駆動軸７１は、柱状体７４の貫通孔７４ｇに挿通される。

【0028】

ＦＰＣ７２は、複数（図５の例では４つ）のシート状の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄを搭載している。ＦＰＣ７２は、複数の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄを柱状体７４の側面部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄに接触させて柱状体７４に圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの外側から巻かれている。

【0029】

圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄそれぞれの表面の＋Ｚ側に電極７３ｅが形成され、－Ｚ側に電極７３ｆが電極７３ｅから離隔して形成されている。電極７３ｅ、７３ｆはそれぞれＦＰＣ７２に電気的に接続される。圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄそれぞれの電極７３ｅは、ＦＰＣ７２に電気的に接続されることにより、相互に電気的に接続され、モータ１００の第１端子Ｔ１として機能する。同様に、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄそれぞれの電極７３ｆは、ＦＰＣ７２に電気的に接続されることにより、相互に電気的に接続され、モータ１００の第２端子Ｔ２として機能する。圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄそれぞれの表面とは反対側の裏面にも電極が形成され、柱状体７４に電気的に接続される。この裏面の電極は共通電極である。

【0030】

柱状体７４は、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの裏面に設けられた電極と電気接続し、モータ１００の共通端子Ｔ０として機能する。柱状体７４の底面部７４ｅはＦＰＣ７２に設けられた共通端子部７２ｂと電気接続し、接地ＧＮＤに接続される。駆動回路２００は、ＦＰＣ７２を介して、第１端子Ｔ１と共通端子Ｔ０との間に第１の交流電圧を印加し、かつ、第２端子Ｔ２と共通端子Ｔ０との間に第２の交流電圧を印加することにより、複数の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄに駆動電力を供給する。

【0031】

そのために、ＦＰＣ７２は、引き出し部７２ａから側面部７４ｃ、７４ｂ、７４ａ、７４ｄの順で柱状体７４に巻かれている。ＦＰＣ７２は、４つの側面部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄのうち、側面部７４ｃと側面部７４ｄとの間の角部を除いた各間の角部と対向する各位置に、Ｒ部７２Ｒを有する。Ｒ部７２ＲのＺ軸方向の幅はその隣接する部分の幅と同程度である。また、柱状体７４に巻かれたＦＰＣ７２の外面が、緩衝材であるフェルト７５により覆われている。フェルト７５により覆われたモータ１００が、キャリア２０の切り欠き部２３内における－Ｘ側、－Ｙ側、及び＋Ｘ側の内壁に固定されている。

【0032】

図７に示すように、モータ１００の共通端子Ｔ０は、ＦＰＣ７２を介して接地ＧＮＤに接続されている。また、駆動回路２００は、電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤとの間に並列接続された第１駆動部２１０及び第２駆動部２２０を有する。

【0033】

第１駆動部２１０は、電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤとの間に直列接続されたスイッチング素子であるＦＥＴ（Field Effect Transistor）２１１及び２１２を有する。ＦＥＴ２１１とＦＥＴ２１２との間の接続点Ｏｕｔ１と接地ＧＮＤとの間には、ＦＥＴ２１２とは並列にインダクタＬ１及びキャパシタＣ３が直列接続されている。インダクタＬ１とキャパシタＣ３との間の接続点はモータ１００の第１端子Ｔ１に接続されている。第１端子Ｔ１と接地ＧＮＤとの間にはキャパシタＣ１が接続されている。このキャパシタＣ１は、モータ１００の電極７３ｅと共通端子Ｔ０との間の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄである。キャパシタＣ１とキャパシタＣ３とは並列に接続されている。スイッチング素子には、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等がある。本実施形態において、スイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴを用い、これを単にＦＥＴと称する。

【0034】

同様に、第２駆動部２２０は、電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤとの間に直列接続されたＦＥＴ２２１及び２２２を有する。ＦＥＴ２２１とＦＥＴ２２２との間の接続点Ｏｕｔ２と接地ＧＮＤとの間には、ＦＥＴ２２２とは並列にインダクタＬ２及びキャパシタＣ４が直列接続されている。インダクタＬ２とキャパシタＣ４との間の接続点はモータ１００の第２端子Ｔ２に接続されている。第２端子Ｔ２と接地ＧＮＤとの間にはキャパシタＣ２が接続されている。このキャパシタＣ２は、モータ１００の電極７３ｆと共通端子Ｔ０との間の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄである。キャパシタＣ２とキャパシタＣ４とは並列に接続されている。

【0035】

モータ１００の駆動時、第１駆動部２１０には周期的な波形の駆動電圧が与えられる。例えば、この駆動電圧の１周期における前半の半周期はＦＥＴ２１１がＯＮ、ＦＥＴ２１２がＯＦＦとされ、後半の半周期はＦＥＴ２１１がＯＦＦ、ＦＥＴ２１２がＯＮとされる。また、第２駆動部２２０にも、第１駆動部２１０に与えられるものと同じ周期を有し、かつ、位相が９０度遅れた周期的な波形の駆動電圧が与えられる。例えば、この駆動電圧の１周期における前半の半周期はＦＥＴ２２１がＯＮ、ＦＥＴ２２２がＯＦＦとされ、後半の半周期はＦＥＴ２２１がＯＦＦ、ＦＥＴ２２２がＯＮとされる。第１駆動部２１０に与えられる駆動電圧及び第２駆動部２２０に与えられる駆動電圧の周期がモータ１００の駆動周期となる。

【0036】

図７において、第１駆動部２１０におけるインダクタＬ１、キャパシタＣ３及びキャパシタＣ１は、モータ１００の駆動周期を共振周期とする共振回路を構成している。この共振回路が共振することにより、第１端子Ｔ１と共通端子Ｔ０との間に第１交流電圧ＶＴ１が発生する。同様に、第２駆動部２２０におけるインダクタＬ２、キャパシタＣ４及びキャパシタＣ２は、モータ１００の駆動周期を共振周期とする共振回路を構成している。この共振回路が共振することにより、第２端子Ｔ２と共通端子Ｔ０との間に第２交流電圧ＶＴ２が発生する。

【0037】

図８は本実施形態の動作例を示す波形図である。図８には、ＦＥＴ２１１とＦＥＴ２１２との間の接続点Ｏｕｔ１の電圧ＶＯｕｔ１の波形と、ＦＥＴ２２１とＦＥＴ２２２との間の接続点Ｏｕｔ１の電圧ＶＯｕｔ２の波形と、第１端子Ｔ１の第１交流電圧ＶＴ１の波形と、第２端子Ｔ２の第２交流電圧ＶＴ２の波形と、が示されている。

【0038】

この動作例では、ＦＥＴ２１１とＦＥＴ２１２との間の接続点Ｏｕｔ１から振幅１３Ｖ程度且つ所定周期の矩形波形の電圧ＶＯｕｔ１が出力される。また、ＦＥＴ２２１とＦＥＴ２２２との間の接続点Ｏｕｔ２から振幅１２Ｖ程度且つ電圧ＶＯｕｔ１に対して位相が９０度遅れた同じ周期の矩形波形の電圧ＶＯｕｔ２が出力される。これにより共振回路が共振し、振幅１０６Ｖ程度且つ電圧ＶＯｕｔ１と同じ周期の正弦波形の第１交流電圧ＶＴ１が第１端子Ｔ１と接地ＧＮＤとの間に発生する。同様に、共振回路が共振し、振幅９２Ｖ程度且つ電圧ＶＯｕｔ２と同じ周期の正弦波形の第２交流電圧ＶＴ２が第２端子Ｔ２と接地ＧＮＤとの間に発生する。本実施形態では、このように共振を利用することで、図８に示すように、電圧ＶＯｕｔ１及び電圧ＶＯｕｔ２よりも振幅の大きな第１交流電圧ＶＴ１及び第２交流電圧ＶＴ２を第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２に発生させることができる。

【0039】

即ち、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの各電極７３ｅと、柱状体７４との間には第１交流電圧ＶＴ１が印加される。また、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの各電極７３ｆと柱状体７４との間には第２交流電圧ＶＴ２が印加される。このように、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの各電極７３ｅには、同じ周波数、同じ位相、同じ高さの第１交流電圧ＶＴ１が印加され、各電極７３ｆには、電極７３ｅに印加される電圧に対して同じ周波数、位相差９０度、同じ高さの第２交流電圧ＶＴ２が印加される。

【0040】

これにより、各電極７３ｅ及び７４ｆに対応する位置の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄがその板面方向に伸縮する。柱状体７４はそのような伸縮はしないので各電極７３ｅ及び７３ｆに対応した圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄと柱状体７４の貫通孔７４ｇに至るまでの部分は、全体としておわん型とその反転型を繰り返す変形をする。即ち、各電極７３ｅ及び７３ｆに対応する位置の貫通孔７４ｇの内壁面はそれぞれ全体としておわん型とその反転型を繰り返す変形をする。

【0041】

このように、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄと柱状体７４は振動体を構成する。電極７３ｅに印加される第１交流電圧ＶＴ１と電極７３ｆに印加される第２交流電圧ＶＴ２は９０度の位相差を有しているので、電極７３ｅに対応する位置の貫通孔７４ｇの内壁面の変形と電極７３ｆに対応する位置の貫通孔７４ｇの内壁面の変形も９０度の位相差を有している。これによって、貫通孔７４ｇの内壁面は貫通孔７４ｇの軸方向に沿って楕円運動し、柱状体７４は駆動軸７１に沿って＋Ｚ軸方向または－Ｚ軸方向に移動する。この柱状体７４の移動方向は、第１交流電圧ＶＴ１と第２交流電圧ＶＴ２の位相差を変えることにより制御可能である。

【0042】

本実施形態では、上述のように柱状体７４に対してキャリア２０が固定されている。従って、本実施形態によれば、ＦＰＣ７２から圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄに駆動電力を供給することにより、キャリア２０をＺ軸方向に移動させることができる。

【0043】

以上が、本実施形態の詳細である。本実施形態による駆動回路２００は、２つの電極７３ｅ及び７３ｆと共通電極とを有する圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄを有する圧電超音波モータ１００を駆動する。駆動回路２００は、電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤとの間に並列接続された第１駆動部２１０及び第２駆動部２２０を有する。第１駆動部２１０は、電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤとの間に直列接続された２つのスイッチング素子であるＦＥＴ２１１及び２１２と、直列接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ３と、をそれぞれ有する。第２駆動部２２０は、電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤとの間に直列接続された２つのスイッチング素子であるＦＥＴ２２１及び２２２と、直列接続されたインダクタＬ２及びキャパシタＣ４と、をそれぞれ有する。

【0044】

インダクタＬ１及びキャパシタＣ３は、前段にインダクタＬ１が配置され後段にキャパシタＣ３が配置され、２つのＦＥＴ２１１とＦＥＴ２１２との間の接続点Ｏｕｔ１と接地ＧＮＤとの間に、後段に配置された方のＦＥＴ２１２と並列に接続される。インダクタＬ２及びキャパシタＣ４は、前段にインダクタＬ２が配置され後段にキャパシタＣ４が配置され、２つのＦＥＴ２２１とＦＥＴ２２２との間の接続点Ｏｕｔ２と接地ＧＮＤとの間に、後段に配置された方のＦＥＴ２２２と並列に接続される。

【0045】

圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの一方の電極７３ｅは、第１駆動部２１０のインダクタＬ１とキャパシタＣ３との間の接続点に接続される。圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの他方の電極７３ｆは、第２駆動部２２０のインダクタＬ２とキャパシタＣ４との間の接続点に接続される。共通電極は、接地ＧＮＤに接続される。そして、第１駆動部２１０が一方の電極７３ｅに印加する第１交流電圧ＶＴ１と第２駆動部２２０が他方の電極７３ｆに印加する第２交流電圧ＶＴ２との間には位相差がある。

【0046】

これによって、電極７３ｅに対応する圧電素子と電極７３ｆに対応する圧電素子の２組の圧電素子が一体に設けられていても一周期の中で電源Ｖｃｃと接地ＧＮＤが短絡する時間が発生しない。また、１個のブリッジ回路で共振させることができる。そのため、本実施形態による圧電超音波モータ１００の駆動回路２００は、２組の圧電素子が一体に設けられている場合でも安価で比較的低電圧な電源で駆動できる。

【0047】

なお、本実施形態において、電圧ＶＯｕｔ１及び電圧ＶＯｕｔ２の波形を矩形波形としたが、正弦波形としてもよいし、他の波形でもよい。また、この矩形の幅は半周期である必要もない。

【0048】

また、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄは、それぞれ１つの圧電素子に２つの電極７３ｅ及び７３ｆを設けていたが、２つの圧電素子の一方に電極７３ｅを設け、他方に電極７３ｆを設けてもよい。その場合においても、裏面の電極は共通電極として、柱状体７４に電気接続し、柱状体７４を接地に接続する。また、２つの圧電素子の一方に電極７３ｅを設け、他方に電極７３ｆを設けた場合、電極７３ｅと電極７３ｆが交互に柱状体７４の周方向に並ぶように配置してもよい。その場合、駆動軸７１が柱状体７４に対して相対的に回転するように駆動することが可能である。

【符号の説明】

【0049】

５ 光学部材駆動装置
６ レンズ体
７ 画像センサ
８ カメラ装置
９ スマートフォン
１０ ケース
２０ キャリア
２０ａ，２１ 孔
２０ｂ 環状部
２０ｃ 連結部
２２，２３ 切り欠き部
３０ ベース
３１ 底面部
３２ 側面部
５１ ヨーク
５２ ホールＩＣ
５３ 磁石
６１ 主案内軸
６２ 副案内軸
７１ 駆動軸
７１ａ 駆動軸本体部
７１ｂ 基端部
７２ ＦＰＣ
７２ａ 引き出し部
７２ｂ 共通端子部
７２Ｒ Ｒ部
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ 圧電素子
７３ｅ，７３ｆ 電極
７４ 柱状体
７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ 側面部
７４ｅ，７４ｆ 底面部
７４ｇ 貫通孔
７５ フェルト
１００ 圧電超音波モータ（モータ）
Ｔ０ 共通端子
Ｔ１ 第１端子
Ｔ２ 第２端子
２００ 駆動回路
２１０ 第１駆動部
２２０ 第２駆動部
２１１，２１２，２２１，２２２ ＦＥＴ
Ｌ１，Ｌ２ インダクタ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ キャパシタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】