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1、10申请公布号CN104155831A43申请公布日20141119CN104155831A21申请号201410427442422申请日20120121201101634820110128JP201210019884620120121G03B17/02200601G02B27/0020060171申请人佳能株式会社地址日本东京72发明人住冈润74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人康建忠54发明名称振动部件驱动电路57摘要本发明公开了振动部件驱动电路。一种振动部件驱动电路在至少包含电气机械能量转换元件和弹性体的振动部件中通过向固定于所述弹性体上的所述电气机械能量转。
2、换元件施加交流电压而导致振动。振动部件驱动电路包含与电气机械能量转换元件串联连接的电感器和电容器。满足073FM1的满足程度增加，向正侧的相位改变增加。0080为了检查图14A中的交流电压VO的相位改变和交流电压VO的振幅改变之间的关系，图14B示出描述根据频率的交流电压VO的改变的仿真结果。仿真条件与图14A相同，并且，比较并绘制出对于在07312的范围中改变的FS/FM的和过去的例子的配置的仿真结果。图14B所示的相位的改变量和图14A所示的电压的改变量的趋势对应。换句话说，随着VO的相位的改变增加，VO的振幅的改变增加。0081图15示出根据FS/FM的改变的相位改变量与过去的例子的配置。
3、的比例的仿真结果。横轴表示作为FS与振动部件501的共振频率FM的比的FS/FM。纵轴表示相位改变量与过去的例子的配置的比并且被计算如下。首先，在40KHZ48KHZ的范围中计算在使用过去的例子的配置时的VO的相位改变量的绝对值，并且，检测最大值。这被称为“过去的配置的相位的最大改变量”。然后，基于图1A中的配置，通过使用FS/FM作为参数在40KHZ48KHZ的范围中计算VO的相位的改变量的绝对值，并且，检测最大值。这被称为“根据FS/FM的最大改变量”。相位改变量与过去的例子的配置的比可通过由如下计算它们之间的比所获取的纵轴被表达0082“根据FS/FM的最大改变量”/“过去的配置的相位的。
4、最大改变量”。0083根据实施例，如图15所示，相位改变量为过去的例子的配置的一半的条件被定义为阈值，并且，获取可获取FM附近的交流电压VO的平缓频率特性的范围。作为结果，可获取FS/FM的效果的范围为0084073FMFS12FM0085在峰值频率FE为61798KHZ14FM、压电元件101的电容器301A的固有电容CD为35NF的情况下计算出该范围。但是，即使当峰值频率FE和/或固有电容CD的值改变时，也可获取基本上等同的计算结果。也在压电元件101中的等效线圈301B的自感LM为01H、等效电容器301C的电容CM为130PF并且等效电阻301D的电阻RM的值为1K的情况下计算出该范围。
5、。0086基于该范围，与过去相比，交流电压VO的相位差的改变量可减小为一半或更小，说明书CN104155831A139/13页14使得VO的改变量可基本上减小到一半或更小。换句话说，即使在FS和FM之间不存在完全匹配，与以前相比，满足上述的FS和FM之间的关系也可提供FM附近的交流电压VO的更平缓的频率特性。0087如何确定电感器102和电容器103的值0088下面，将描述如何确定电感器102和电容器103的值。由于串联共振频率FS依赖于电感器102的电感L和电容器103的电容C的积，因此，许多组合可定义相同的FS。另一方面，交流电压VO的峰值频率FE可首先被确定以获取一个组合。0089可从电。
6、感器102的电感L、电容器103的电容C和压电元件101的固有电容CD计算VO的峰值频率FE。峰值频率FE可被表达式13表达00900091为了计算实际的峰值频率FE，压电元件101被等效地视为电容器，并且，使用考虑了机械振动部分的RLC串联电路的影响的CD。例如，当机械振动部分的RLC串联电路的影响与44PF的电容量改变对应时，对于计算可以使用下式0092CDCD44PF0093可通过从峰值频率FE的表达式确定FE的值来获取L和C的函数。图16示出根据峰值频率FE的电感器102的电感L与电容器103的电容C之间的关系。横轴表示C的值，并且，纵轴表示L的值。绘制在FE为14FM、15FM和2F。
7、M的情况下从表达式13获取的L和C的值。还示出L和C的积LC为LMCM时、即串联共振频率FS与FM匹配时的曲线。如上所述，LM表示等效线圈301D的自感，并且CM表示等效电容器301C的电容。0094参照图16，固定FE时的电感器和电容器的函数在一个点与LCLMCM的函数相交。该点表示在FS与FM匹配的情况下电感L和电容C的最佳值。例如，FE为14FM，L为417MH，并且，C为312NF。0095下面将描述FE的值。根据实施例，峰值频率FE的条件优选被设定以满足以下的关系0096FE2FD0097这里，振动部件501的驱动频率为FD。下面将描述原因。0098图13示出满足FE2FD时的交流电。
8、压VO的频率特性。2FD为驱动频率FD的二次谐波频率。交流电压VO的波形优选为具有尽可能小的二次谐波成分和/或三次谐波成分的SIN波形。由于实际装置中的交流电压VO的驱动波形被调整为具有1050的脉冲占空比，因此，可能特别地需要减小三次谐波成分。峰值频率FE可被设为小于2FD的值，以减小三次谐波成分的频率2FD的交流电压VO的振幅以低于驱动频率FD。例如，当驱动频率FD为46KHZ时，2FD为92KHZ。在这种情况下，当电感器102的电感L被设为4MH并且电容器103的电容C被设为325NF时，峰值频率FE为613KHZ，这可满足该条件。0099第二实施例0100以下将描述第二实施例。本实施例。
9、与第一实施例的不同在于，对于电压升压使用变压器。作为振动部件的除尘装置的配置以及振动模式与第一实施例相同，并且，以下将仅描述驱动电路。说明书CN104155831A1410/13页150101驱动电路的描述/变压器电压升压0102图17A示出根据第二实施例的除尘装置的驱动电路。在驱动电路的配置中，变压器401的二次线圈401B与压电元件101并联连接。电容器103与变压器401的变压器一次线圈401A串联连接。电容器103可以是诸如膜电容器的电容元件。弱化变压器401的耦合使得能够使用变压器一次线圈401A的泄漏电感和变压器二次线圈401B的泄漏电感作为电感器。0103图17A等效地将泄漏电感。
10、示为电感器102A变压器一次线圈401A的泄漏电感和102B变压器二次线圈401B的泄漏电感。两个泄漏电感和电容器103形成串联共振。虽然电容器103在图17A中与变压器一次线圈401A的下侧连接，但是，它可与上侧连接连接在电感器102A和变压器一次线圈401A之间。一次侧的泄漏电感102A、二次侧的泄漏电感102B和电容器103的串联共振频率被定义为FS，并且振动部件501的共振频率被定义FM，它们可由表达式21和22表达。010401050106这里，变压器一次线圈401A的泄漏电感102A为L1，变压器二次线圈401B的泄漏电感102B为L2，二次线圈401B与一次线圈401A的匝数比为。
11、N，并且，电容器103为C。0107如上所述，LM和CM是压电元件101的机械振动的等效电路常数。LM是等效线圈301B的自感，并且CM是等效电容器301C的电容。0108与第一实施例类似，在串联共振频率FS与振动部件501的共振频率FM之间不存在完全的匹配的情况下，通过将FS设为在以下的范围中接近FM的值，可在FM附近获取交流电压VO的平缓频率特性0109073FMFS12FM0110在使用变压器的配置中，FS的计算表达式中的关于LC的系数根据电感器102和电容器103与变压器的一次侧和二次侧中的哪一侧连接而不同。配置可大致分成以下的四种类型。01111LC与变压器的一次侧连接的配置0112。
12、2LC与变压器的二次侧连接的配置01133L和C分别与变压器的一次侧和变压器的二次侧连接的配置01144C和L分别与变压器的一次侧和变压器的二次侧连接的配置0115在1和2中，涉及LC的系数为1。另一方面，系数在3中为N2LC。这是由于，一次侧的L在被换算到二次侧时与变压器的匝数比N的平方对应。系数在4中为1/N2LC。这是由于，一次侧的C在被换算到二次侧时与匝数比N的平方的倒数对应。如何确定电感器102和电容器103的值与第一实施例相同。换句话说，通过首先确定交流电压VO的峰值频率FE，可以获取一个组合。0116峰值频率FE被设为满足以下的关系0117FE2FD0118这里，与第一实施例类似。
13、，振动部件501的驱动频率为FD。说明书CN104155831A1511/13页160119第二实施例的第一变型例子0120图17B示出第二实施例中的除尘装置的驱动电路的第一变型例子。在驱动电路的配置中，变压器401的二次线圈401B与压电元件101并联连接，并且，电感器102和电容器103与变压器一次线圈401A串联连接。在电感器102和电容器103与变压器一次线圈401A串联连接的情况下，可以实现除图17B所示的配置以外的其它配置。电感器102可与变压器401的一次侧连接，使得与电感器与二次侧连接的情况相比，可以使用具有小至1/N2的电感值的元件。在这种情况下，N是匝数比。电容器103可与。
14、变压器401的一次侧连接，使得与电容器与二次侧连接的情况相比，可以使用具有1/N的耐受电压的元件。串联共振频率FS可由表达式23表达01210122这与表达式11相同，这里，电感器102的电感为L并且电容器103的电容为C。0123FS可基本上与振动部件501的共振频率FM匹配。0124第二实施例的第二变型例子0125图17C示出第二实施例中的除尘装置的驱动电路的第二变型例子。在驱动电路的配置中，变压器401的二次线圈401B与压电元件101并联连接，并且，电容器103与变压器一次线圈401A串联连接，并且，电感器102与变压器二次线圈401B串联连接。电感器102可与变压器401的二次侧连接。
15、，使得与电感器与一次侧连接的情况相比，可以使用具有小至1/N的电流容许值的元件。在这种情况下，N是匝数比。串联共振频率FS可由表达式24表达01260127这里，电感器102的电感是L并且电容器103的电容是C。0128FS可基本上与振动部件501的共振频率FM匹配。0129第二实施例的第三变型例子0130图17D示出第二实施例中的除尘装置的驱动电路的第三变型例子。在驱动电路的配置中，变压器401的二次线圈401B与压电元件101并联连接，电感器102与变压器一次线圈401A串联连接，并且，电容器103与变压器二次线圈401B串联连接。电感器102可与变压器401的一次侧连接，使得与电感器与二。
16、次侧连接的情况相比，可以使用具有小至1/N2的电感的元件。电容器103可与变压器401的二次侧连接，使得与电容器与一次侧连接的情况相比，可以使用具有1/N2的电容的元件。这种情况下的串联共振频率FS可由表达式25表达01310132FS可基本上与振动部件501的共振频率FM匹配。0133第二实施例的第四变型例子0134图17E示出第二实施例中的除尘装置的驱动电路的第四变型例子。在驱动电路的配置中，变压器401的二次线圈401B与压电元件101并联连接，并且，电感器102和电容器103与变压器二次线圈401B串联连接。电感器102可与变压器401的二次侧连接，使得与说明书CN104155831A。
17、1612/13页17电感器与一次侧连接的情况相比，可以使用具有小至1/N的电流容许值的元件。电容器103可与变压器401的二次侧连接，使得与电容器与一次侧连接的情况相比，可以使用具有1/N2的电容的元件。这种情况下的串联共振频率FS可由表达式26表达01350136FS可与压电元件101的共振频率FM匹配。0137第三实施例0138以下将描述第三实施例。本实施例与第一实施例的不同在于在振动部件501中交替激励两个振动模式。振动部件501和驱动电路的配置与第一和第二实施例相同。控制设备中的指令单元中的频率信息和相位信息的设定与第一和第二实施例的不同，从而要被激励的振动可以是驻波振动。0139驻波。
18、振动和驱动方法0140图18A是示出要被施加到压电元件的交流电压的频率和在压电元件中出现的振动的振幅的示图。在这种情况下，FM是M次面外弯曲振动的共振频率，并且，FM1是M1次面外弯曲振动的共振频率。在图18A和图18B中，FM是将通过反相驱动激励的10次面外弯曲振动模式第一振动模式，并且，FM1是将通过同相驱动激励的11次面外弯曲振动模式第二振动模式。根据本实施例，两个振动模式的驻波被交替激励，以去除粘附于作为弹性体的光学部件的表面上的灰尘。0141尽管参照图7根据第一实施例进行描述，在本实施例中，同样，10次面外弯曲振动是第一振动模式波形A实线，并且，11次面外弯曲振动是第二振动模式波形B。
19、虚线。第一振动模式A和第二振动模式B是使振动部件501沿光学部件502的厚度方向弯曲变形的面外弯曲振动模式。第一振动模式A中的变形形状在左端和右端具有相反的相位相位差为180。另一方面，第二振动模式B中的变形形状在左端和右端之间同相相位差为0。换句话说，如果施加到压电元件101A和压电元件101B的交流电压之间的相位差被设为180，则仅在共振状态下激励第一振动模式A。另一方面，如果相位差被设为0，则第二振动模式B被激励。0142图18B示出为了交替激励不同阶次的两个驻波振动而向压电元件施加的交流电压的例子。控制设备可以是图4所示的设备。交流电压VO1是向压电元件101A施加的电压波形，并且，交。
20、流电压VO2是向压电元件101B施加的电压波形。纵轴表示电压振幅，并且，横轴表示时间。0143为了交替产生两个振动模式的振动，向压电元件101A和101B施加具有振动部件501的10次弯曲振动模式的固有频率附近的频率并具有180的相位差的交流电压反相驱动。该交流电压的施加在振动部件501中激励10次弯曲振动模式。在将10次弯曲振动模式激励预定的时间段之后，接下来向压电元件101A和101B施加具有振动部件501的11次弯曲振动模式的固有频率附近的频率并具有0的相位差的交流电压同相驱动。该交流电压的施加在振动部件501中激励11次弯曲振动模式。0144当第一振动模式要被激励但交流电压之间的相位差。
21、由于诸如驱动电路的元件变化的影响而在误差容限内偏离180时，如果第一振动模式振动在振动部件501中出现的振动中是支配性的，则相位差被视为180。类似地，当第二振动模式要被激励但交流电压说明书CN104155831A1713/13页18之间的相位差由于诸如驱动电路的元件变化的影响而在误差容限内偏离0时，如果第二振动模式振动在振动部件501中出现的振动中是支配性的，则相位差被视为0。0145重复该驱动反相驱动和同相驱动可交替激励10次和11次面外弯曲振动模式中的振动。如图18B所示，用于驱动的交流电压VO1和VO2可在固有频率附近从高频率侧逐渐扫掠到低频率侧。振动部件501中的固有频率附近的交流电。
22、压的频率即使对于小的施加的电压仍可提供大的振幅，从而提高效率。0146以这种方式，在振动部件501中产生第一振动模式中的振动可分离在第一振动模式中的振动的波腹位置处粘附于光学部件502上的灰尘。具体而言，当第一振动模式中的振动向灰尘施加大于等于粘附于光学部件502上的灰尘的粘附力的加速度时，灰尘与光学部件502分离。并且，在振动部件501中产生第二振动模式中的振动可分离在第一振动模式中的振动的节点附近粘附于光学部件502上的灰尘。不同阶次的驻波被激励，以通过导致两个驻波的节点在不同的位置处来防止在光学部件502中存在没有振幅的位置。0147交流电压可仅被施加到压电元件101A和101B中的一个。
23、，以在除尘装置的振动部件501中激励面外弯曲振动的一个驻波。与本实施例类似，当要在不同阶次的振动模式中产生的振动以时间间隔偏移时，要在弹性体中设置的压电元件的数量不限于上述的两个，而可以为一个。在这种情况下，要被施加到压电元件上的交流电压的频率可在不设定相位差的情况下被扫掠以驱动。0148虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这样的变更方式、等同的结构和功能。说明书CN104155831A181/16页19图1A图1B图1C说明书附图CN104155831A192/16页20图2A图2B说明书附图CN10。
24、4155831A203/16页21图3说明书附图CN104155831A214/16页22图4说明书附图CN104155831A225/16页23图5图6A说明书附图CN104155831A236/16页24图6B图7说明书附图CN104155831A247/16页25图8说明书附图CN104155831A258/16页26说明书附图CN104155831A269/16页27说明书附图CN104155831A2710/16页28说明书附图CN104155831A2811/16页29图12图13说明书附图CN104155831A2912/16页30图14A图14B说明书附图CN104155831A3013/16页31图15说明书附图CN104155831A3114/16页32图16图17A说明书附图CN104155831A3215/16页33图17B图17C图17D说明书附图CN104155831A3316/16页34图17E图18A图18B说明书附图CN104155831A34。