CN103676071A - 控制装置、致动器、图像模糊校正装置及可交换透镜 - Google Patents

控制装置、致动器、图像模糊校正装置及可交换透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN103676071A
CN103676071A CN201310404691.7A CN201310404691A CN103676071A CN 103676071 A CN103676071 A CN 103676071A CN 201310404691 A CN201310404691 A CN 201310404691A CN 103676071 A CN103676071 A CN 103676071A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
control device
gain
moving body
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310404691.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103676071B (zh
Inventor
住冈润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN103676071A publication Critical patent/CN103676071A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103676071B publication Critical patent/CN103676071B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/0075—Electrical details, e.g. drive or control circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0095—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing combined linear and rotary motion, e.g. multi-direction positioners
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
    • H04N23/681—Motion detection
    • H04N23/6812—Motion detection based on additional sensors, e.g. acceleration sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
    • H04N23/682—Vibration or motion blur correction
    • H04N23/685—Vibration or motion blur correction performed by mechanical compensation
    • H04N23/687—Vibration or motion blur correction performed by mechanical compensation by shifting the lens or sensor position
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2205/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
    • G03B2205/0007—Movement of one or more optical elements for control of motion blur
    • G03B2205/0015—Movement of one or more optical elements for control of motion blur by displacing one or more optical elements normal to the optical axis
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2205/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
    • G03B2205/0053—Driving means for the movement of one or more optical element
    • G03B2205/0061—Driving means for the movement of one or more optical element using piezoelectric actuators
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2205/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
    • G03B2205/0053—Driving means for the movement of one or more optical element
    • G03B2205/0069—Driving means for the movement of one or more optical element using electromagnetic actuators, e.g. voice coils
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2217/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B2217/005—Blur detection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)

Abstract

提供一种控制装置、致动器、图像模糊校正装置及可交换透镜，控制装置包括：控制器，在正常操作模式中基于预定增益分别输出关于至少两个方向的控制信号，并在学习操作模式中基于针对这两个方向设置的增益来分别输出控制信号；受控量计算单元，接收控制信号并针对至少两个马达分别输出关于驱动参数的信号，其中受控量计算单元包括：特性差异计算单元，基于控制信号计算至少两个马达之间的特性差异；以及增益补偿器，根据计算出的至少两个马达的特性差异校正关于至少两个马达的驱动参数的受控量，并输出信号。

Description

控制装置、致动器、图像模糊校正装置及可交换透镜
技术领域
本发明涉及控制装置、包括控制装置的致动器、图像模糊校正装置、可交换透镜、图像拾取设备以及自动平台。更具体地，本发明涉及这样的控制装置：通过学习来补偿多个马达的驱动力的个体差异并合成这些马达的驱动力，因此使得移动体可以在多个方向移动，本发明还涉及包括该控制装置的致动器、图像模糊校正装置、可交换透镜、图像拾取设备以及自动平台。
背景技术
常规地，在能够驱动多个方向的致动器（下文，称为多自由度驱动装置）当中，已经提出利用线性致动器实现XYθ驱动的装置（日本专利申请公开No.2009-225503）。
图20A为示出常规多自由度驱动装置的配置的图。该图示出作为多自由度驱动装置的基座的底板1，以及用于驱动移动体5的振动体2、3和4。该图还示出检测在X方向上的位置的位置传感器6。该图还示出检测在Y方向上的位置的位置传感器7和8。
图20B为该设备的侧视图。通过附接部件（未示出）将振动体2（未示出）、3和4（其中通过粘合来集成具有一个点凸起的振动部件（振动体3和4的顶部）与压电元件（阴影部分））附接到底板1。在位置传感器的顶表面上设置标尺6'、7'和8'。
例如，当标尺6'在X方向移动时，传感器6响应于移动量输出位置信号。
当标尺7'和8'在Y方向移动时，传感器7和8分别响应于移动量输出位置信号。该配置在对振动体2、3和4的驱动力进行矢量合成得到的方向移动该移动体。
然而，常规配置具有这样的问题：如果振动体2、3和4的驱动力具有个体差异，则控制系统是不稳定的，不能增加控制增益，并且位置偏差和响应性降低。
为解决该问题，现有的方法为，预先获得各个马达的特性并选择具有类似特性的马达。然而，即使这些马达具有相同的特性，在被实际附接在设备中的状态的变化（例如，加压）也导致问题。
日本专利申请公开No.2009-225503提出一种方法，其根据在设备状态中在操作的情况下的移动体的移动量或振动体的操控量来确定各个马达的特性，并设置驱动参数以便使这些特性相互匹配或优化这些特性，因此适应马达的变化。
发明内容
然而，常规技术具有以下问题。
即，在多个方向上的实际驱动控制导致其中在这些方向上的移动量或操控量被混合的状态。因此，难于准确提取特性差异。结果，失去各个马达（例如振动体）的受控量的平衡，并且控制系统变得不稳定，由此降低了位置偏差和响应性。
为了适应变化，把作为控制参数的频率、驱动电压和脉宽重复设置为使得特性相互匹配。该设置使得补偿方法变得复杂。
考虑到上述问题，本发明的目的为提供一种振动型驱动装置，其对多个振动体的驱动力进行矢量合成以允许在多个方向上进行驱动，其中该振动型驱动装置通过学习操作检测并补偿振动体的驱动力之间的个体差异，由此允许针对位置偏差和响应性改善可控性，并使得可以在多个方向上驱动移动体。本发明还具有提供包括振动型驱动装置的图像模糊校正装置的目的。
本发明的一个方面涉及一种控制装置，包括：控制器，在正常操作模式中基于预定增益输出关于第一方向的第一控制信号和关于与第一方向相交的第二方向的第二控制信号，并在学习操作模式中基于针对第一方向和第二方向设置的增益来分别输出第三控制信号和第四控制信号；受控量计算单元，接收第三控制信号和第四控制信号，并针对驱动移动体的至少第一马达和第二马达来分别输出关于驱动参数的第五控制信号和第六控制信号，其中受控量计算单元包括：特性差异计算单元，基于第三控制信号和第四控制信号计算至少第一马达和第二马达之间的特性差异；以及增益补偿器，根据计算出的至少第一马达和第二马达的特性差异来校正关于至少第一马达和第二马达的驱动参数的受控量，并输出第五控制信号和第六控制信号。
本发明另一方面涉及包括该控制装置的致动器、图像模糊校正装置、可交换透镜、图像拾取设备或者自动平台。
通过参考附图对示例实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1A为示出多自由度振动波驱动装置的配置示例的图。
图1B为示出多自由度振动波驱动装置的配置示例的图。
图2A为示出线性振动型驱动装置的驱动原理的图。
图2B为示出线性振动型驱动装置的驱动原理的图。
图2C为示出线性振动型驱动装置的驱动原理的图。
图2D为示出线性振动型驱动装置的驱动原理的图。
图3为示出多自由度振动波驱动装置的控制系统的图。
图4为示出PID补偿器的控制系统的图。
图5为示出受控量计算单元的配置的图。
图6A为示出多输入多输出矩阵计算单元的矩阵运算表达式的图。
图6B为示出多输入多输出矩阵计算单元的矩阵运算表达式的图。
图6C为示出多输入多输出矩阵计算单元的矩阵运算表达式的图。
图7A为示出在多自由度振动波驱动装置的X、Y和θ方向上的操作的图。
图7B为示出在多自由度振动波驱动装置的X、Y和θ方向上的操作的图。
图7C为示出在多自由度振动波驱动装置的X、Y和θ方向上的操作的图。
图7D为示出在多自由度振动波驱动装置的X、Y和θ方向上的操作的图。
图7E为示出在多自由度振动波驱动装置的X、Y和θ方向上的操作的图。
图8A为示出从位置传感器信号到X、Y和θ的坐标变换的表达式的图。
图8B为示出从位置传感器信号到X、Y和θ的坐标变换的表达式的图。
图9A为示出学习操作模式的流程图。
图9B为示出学习操作模式的流程图。
图10A为示出在学习步骤1中的PID补偿器的在前段(precedingstage)中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图10B为示出在学习步骤1中的PID补偿器的在前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图10C为示出在学习步骤1中的PID补偿器的在前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图11A为示出在学习步骤1中多自由度振动波驱动装置的操作的图。
图11B为示出在学习步骤1中多自由度振动波驱动装置的操作的图。
图12A为示出特性差异计算单元的配置的图。
图12B为示出特性差异计算单元的配置的图。
图13为示出在学习步骤1中在改变补偿增益G1的情况下的检测的旋转角θ的变化的图。
图14示出增益补偿器的配置。
图15A为示出在学习步骤2中的PID补偿器的前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图15B为示出在学习步骤2中的PID补偿器的前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图15C为示出在学习步骤2中的PID补偿器的前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图16A为示出在学习步骤2中多自由度振动波驱动装置的操作的图。
图16B为示出在学习步骤2中多自由度振动波驱动装置的操作的图。
图17A为示出在学习步骤3中的PID补偿器的前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图17B为示出在学习步骤3中的PID补偿器的前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图17C为示出在学习步骤3中的PID补偿器的前段中的X、Y和θ的增益设置、操作模式和检测信号的图。
图18A为示出在学习步骤3中多自由度振动波驱动装置的操作的图。
图18B为示出在学习步骤3中多自由度振动波驱动装置的操作的图。
图19A为示出在使用在学习步骤中计算的补偿增益来控制多自由度振动波驱动装置的情况下的模拟结果的图。
图19B为示出在使用在学习步骤中计算的补偿增益来控制多自由度振动波驱动装置的情况下的模拟结果的图。
图20A为示出多自由度驱动装置的配置的图。
图20B为示出多自由度驱动装置的配置的图。
图21A为示出使用取消机构(avoiding mechanism)来减少负荷的配置的示例的图。
图21B为示出利用取消机构来减少负荷的配置的示例的图。
图22为示出马达的示例的截面图。
图23A为示出多自由度驱动装置的配置的图。
图23B为示出多自由度驱动装置的配置的图。
图24为示出应用马达控制装置的示例的图。
图25为示出应用马达控制装置的示例的图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
（实施例1）
将在本发明的实施例中描述这样的示例：其采用振动多自由度驱动装置作为可以在多个方向驱动移动体的致动器（多自由度驱动装置）的示例。
作为本发明的实施例，下文将描述这样的配置示例：其中对作为光学设备的照相机的振动隔离机构（图像模糊校正装置）应用本发明的包括马达控制装置的多自由度驱动装置。在该实施例中，描述在照相机上安装的配置的示例。然而，所述配置不限于此。作为另一个示例，本发明可应用于平台中的控制装置。
该实施例的振动多自由度驱动装置包括多个通过施加交流电压来激发振动的振动体。
根据该配置，为了通过由摩擦力产生的驱动力驱动与振动体接触的移动体，对振动体的驱动力进行矢量合成，并且可以在多个方向上驱动移动体。
更具体地，如图1A和1B所示，将线性振动型驱动装置配置为使用多个线性振动马达来实现在XYθ方向（第一、第二和第三方向）上驱动移动体。
照相机的振动隔离机构使用二轴陀螺传感器来检测在作为平面中的两个正交坐标的X和Y坐标的X和Y方向上的波动量，并生成位置命令信号X和Y以校正波动量。
即，基于位置命令信号来控制多自由度驱动装置以移动作为移动体的透镜，因此允许照相机的振动隔离。
图1A为示出本发明的多自由度驱动装置的配置的图。
该图示出作为振动多自由度驱动装置的基座的底板101，以及用于驱动移动体102的振动马达103、104、105和106（各个振动体）。
这里，在应用于照相机的振动隔离机构的情况中，移动体102为透镜部分。
该图还示出检测X方向上的位置的位置传感器107、和检测Y方向上的位置的位置传感器108和109。
图1B为该设备的侧视图。
振动马达（各个振动体）103、104、105和106（其中具有两个凸起的振动部件和压电元件（未示出）通过粘合集成）经由附接部件被附接到底板101。
在位置传感器107、108和109的顶表面上设置标尺107'、108'和109'。
例如，在传感器107的情况下，在X方向（第一方向）上的标尺107'的移动允许传感器107根据移动量来输出位置信号。
在Y方向（第二方向）上的标尺108'和109'的移动允许相应的传感器108和109根据移动量来输出位置信号。该配置在对振动马达103、104、105和106的驱动力进行矢量合成得到的方向上移动该移动体。
图2A至图2D为示出在该实施例中采用的振动马达的驱动原理的图。
在图2A中，对粘合到弹性部件203的压电元件204施加交流电压导致如图2C和2D所示的两个振动模式。根据所述振动模式，与凸起202按压接触的移动体201在箭头方向上移动。
图2B为示出压电元件204的电极图案的图。例如，在振动马达103的压电元件204上形成在纵向上平分的电极区域。
在每个电极区域中的极化方向是相同的方向（＋）。在压电元件204的两个电极区域之间，对位于图2B右侧的电极区域施加交流电压（V1）。对位于左侧的电极区域施加交流电压（V2）。
如果电压V1和V2是具有A模式的谐振频率附近的频率和相同相位的交流电压，则整个压电元件204（两个电极区域）在特定时刻扩展并在另一个时刻收缩。结果，振动马达103生成如图2C所示的A模式振动。
如果电压V1和V2为具有B模式的谐振频率附近的频率和相位彼此相位差180°的交流电压，则在特定时刻，在压电元件204的右侧的电极区域收缩，并且在左侧的电极区域扩展。
在另一个时刻，该关系反转。结果，振动马达103生成如图2D所示的B模式振动。
因此，两个振动模式组合以在如图2A中的箭头的方向驱动移动体201。
可以通过改变输入到平分电极中的交流电压的相位差来改变生成A模式和B模式的比率。
在振动马达中，可通过改变生成比率来改变移动体的速率。
图3为示出本发明实施例的多自由度驱动装置的控制系统的图。
该控制系统至少包括振动马达、移动体、位置传感器和控制装置。这里，例如，该系统包括振动马达103至106、移动体102、位置传感器107至109、以及控制装置。控制装置包括控制器、脉冲生成器、驱动电路、位置检测器、以及坐标变换器。这里，例如，控制装置包括控制器、脉冲生成器304、驱动电路305、位置检测器307、以及XYθ坐标变换器308。控制器还包括偏差计算器、补偿器、以及受控量计算单元。这里，例如，XYθ偏差计算器301、PID补偿器302、以及受控量计算单元303。
在多自由度驱动装置的控制系统中，通过控制器（未示出）提供位置命令X、Y和θ，并将其输入到XYθ偏差计算器301中。
XYθ偏差计算器301计算位置命令X、Y和θ与通过XYθ坐标变换器308获取的检测位置X、Y和θ之差，并输出X、Y和θ偏差信号。将偏差信号输入到PID补偿器302中，并输出X、Y和θ控制信号。
这里，使用PID补偿器302（可通过把具有比例（P）、积分（I）和微分（D）功能的补偿器的输出相加配置而成）补偿控制物体的相位延迟和增益并构成稳定且高度精确的控制系统。PID补偿器具有用于控制器的反馈控制的特定控制周期。基于控制周期来执行时间比例运算、时间微分运算和时间积分运算。该补偿器可以为这样的运算部：补偿移动体的位置数据相对于位置命令的相位延迟或增益。该补偿器例如为H无限大补偿器和重复补偿器中的一种，其每个被配置为组合基于时间概念的运算。补偿器（还可以被看作为滤波器）实现基于时间构思的动作，即响应于频率来增大和减小输入信号的动作之一。本发明的补偿器不限于上述补偿器，而是可以施加上述效果的任何一种。
从PID补偿器302输出的控制信号被输入到受控量计算单元303中。X、Y和θ受控量被矩阵运算并变换，并作为相应的四个振动马达的受控量被输出。
在该实施例中，如下文详细描述，控制装置具有这样的配置：该配置在用于对位置命令进行反馈控制的控制系统的路径中包括被配置为PID补偿器302的控制器、和受控量计算单元303。该控制器被配置为：在正常操作模式中输出预定增益的控制信号（例如，关于作为第一方向的X方向的第一控制信号，和关于作为第二方向的Y方向的第二控制信号），以及在学习操作模式中输出基于在第一和第二方向的每个中设置的增益的控制信号（分别为第三控制信号和第四控制信号）。
受控量计算单元303被配置为从控制器接收控制信号（第三控制信号和第四控制信号），并通过运算来输出关于各个振动体的驱动参数的信号（第五控制信号和第六控制信号）。
从受控量计算单元303输出的受控量（其包括关于频率、相位差和脉宽的信息作为用于振动马达的控制参数）被校正并输入到脉冲生成器304中。
脉冲生成器304生成脉冲信号，该脉冲信号具有根据关于输入驱动参数的控制信号而变化的驱动频率。该生成器可以是数字分压器电路和VCO（压控振荡器）中的任一种。
可以生成这样的脉冲信号：其脉宽通过PWM（脉宽调制）控制根据控制参数而变化。
将从脉冲生成器304输出的脉冲信号输入到驱动电路305，并输出具有相位差90°的两个相位的交流电压。
驱动电路305以输入脉冲信号的定时对从电源306提供的DC电压执行切换操作。所述电路可以是以下电路中的任一种：利用将电压升到期望电压的变压器的升压电路和利用LC谐振的升压电路。
从驱动电路305输出的交流电压被施加到振动马达103、104、105和106（下文中，M1、M2、M3和M4）的压电元件，并且移动体102在其中对M1、M2、M3和M4的驱动力进行矢量合成得到的方向上移动。
通过位置传感器107、108和109检测移动体102的移动。位置检测器307执行运算处理以获取在各个传感器的位置的X1、Y1和Y2位置信息。
X1、Y1和Y2位置信息被输入到XYθ坐标变换器，并被坐标变换为X、Y和θ位置信息。因此，该设备受到反馈控制以接近位置命令X、Y和θ。
图4为示出PID补偿器302的配置的图。
在对应的X、Y和θ偏差信号中设置增益，并且PID补偿器执行运算并输出。
在学习操作模式中使用增益X401、增益Y402和增益θ403，所述增益可以导通和关闭在每个方向上的控制或者调节控制增益的比率。在PID补偿器X404、PID补偿器Y405和PID补偿器θ406中设置基于四个振动马达的转换特性而被优化的控制增益。
图5为示出受控量计算单元303的配置的图。
通过多输入多输出矩阵计算单元501根据检测的位置X、Y和θ对关于X、Y和θ控制量进行矩阵运算，并将其输出作为用于相应的四个振动马达的控制量。
增益补偿器503补偿四个振动马达之间的个体差异，并输出用于相应马达的控制量。正常操作模式中的控制流程因此已经进行了描述。
在学习操作模式中，通过特性差异计算单元502根据检测位置X、Y和θ来计算振动马达之间的个体差异，并且在完成学习操作之后计算的补偿增益被设置在增益补偿器503中。
基于补偿增益，调节作为振动马达M1、M2、M3和M4的受控量的频率、相位差和脉宽作为结果。
图6A至6C示出多输入多输出矩阵计算单元501的矩阵运算表达式。
图6A示出振动马达M1、M2、M3和M4的受控量。
由于将振动马达的驱动轴相对于XY轴倾斜45°，所以才设置系数COS（45°）。
第一项为受控量ΔX分量。第二项为受控量ΔY分量。第三项为受控量Δθ分量。受控量ΔX为其中反映X方向的传递特性的受控量。量ΔY为其中反映Y方向的传递特性的受控量。量Δθ为其中反映θ方向的传递特性的受控量。因此，在垂直布置的情况中，考虑在X和Y方向上的传递特性的差异作为受控量ΔX和ΔY之差，并且运算振动马达的受控量。这里，第一项和第二项的矢量的X和Y分量具有不同的符号，这是因为进行设置以使得在施加具有相同相位的驱动信号的情况下振动马达的全部驱动方向都在左旋转方向。
图6B示出用于运算受控量θ分量的旋转矩阵Rθ。旋转矩阵Rθ利用从图6C所示的中心点到每个振动马达的X坐标和Y坐标的距离d3来计算以中心点（在中心位置旋转居中）为基准的受控量Δθ的旋转量。
当移动体在X和Y方向移动时，相对于每个振动马达的相对中心坐标偏离。因此，考虑检测位置x和y作为偏移分量。
图7A至7E为示出在X、Y和θ方向上的多自由度驱动装置的操作的图。
根据该实施例的设备对四个振动马达M1、M2、M3和M4的驱动力进行矢量合成，并在期望方向驱动移动体。
特性操作模式被拾取并描述。
图7A示出在右下方向驱动的情况。在该情况中，在马达M1和M3处出现相同方向的驱动力。这里，期望其中在右下方向上在马达M2和M4的驱动中未出现负荷的状态。
该方法可以是激励马达M2和M4以产生仅具有垂直振动的驻波以由此减少负荷的方法、或者通过取消机构来减少负荷的方法。
图21A和21B示出利用取消机构来减少负荷的配置的示例。
图21A是采用滑动机构的配置的示例。振动马达可以通过在箭头方向上的滑动经由固定到底板的棒120释放负荷。
图21B示出采用取消机构的配置的示例。固定到底板的簧片121具有在箭头方向的弱刚性，并在缓冲方向变形，以允许振动马达释放负荷。
图7B示出在右上方向驱动的情况。在该情况中，在马达M2和M4处引起相同方向的驱动力。
图7C示出在X方向驱动的情况。如果马达M1和M3的合成矢量与马达M2和M4的合成矢量具有相同大小，则如图所示在X方向出现合成矢量。
同样，图7D示出在Y方向的驱动。图7E示出在逆时针方向驱动的情况。在该情况中，使得全部驱动力在相同的方向。
对照相机的振动隔离机构施加动作允许基于来自嵌入在照相机中的陀螺传感器（未示出）的指令信号进行振动隔离操作。
图8A和8B示出将位置传感器信号坐标变换为X、Y和θ坐标的表达式。
如图8B所示，通过三个位置传感器检测移动体102的位置。距离d1为从中心点到位置传感器。
对每个传感器位置处的位置信息（视为X1、Y1和Y2）进行运算处理。通过图8A所示的表达式将X1、Y1和Y2位置信息坐标变换为X、Y和θ位置信息。
坐标变换的构思利用X方向上的X1和旋转角、Y方向上的Y1和Y2之间的平均值、以及θ方向上的Y1和Y2之差来执行运算。
图9A和9B为示出该实施例中的学习操作模式的流程图。
图9A示出三个学习步骤和更新用于补偿个体差异的补偿增益的过程。
图9B示出每个学习步骤中的操作的内容。
首先，使用图9A进行描述。
当通过控制器（未示出）指示学习操作模式时，执行学习步骤1（S1）。
在学习步骤1中，检测在振动马达M1和M3之间的特性差异，并计算补偿增益G1。
通过增益补偿器更新作为参数的补偿增益G1（S2）。
然后，执行学习步骤2（S3）。
在学习步骤2中，检测具有与振动马达M1和M3的驱动轴正交的驱动轴的振动马达M2和M4之间的特性差异，并计算补偿增益G2。通过增益补偿器更新作为参数的补偿增益G2（S4）。这里，描述了其中振动马达M1和M2的驱动轴与振动马达M2和M4的驱动轴正交的情况。然而，本发明不限于此。例如，振动马达M1和M2的驱动轴可以与振动马达M2和M4的驱动轴相交。
最后，执行学习步骤3（S5）。在学习步骤3中，检测在合成驱动力（M1+M3）和（M2+M4）之间的特性差异，并计算补偿增益G3。通过增益补偿器更新作为参数的补偿增益G3（S6）。
学习操作模式因此结束，并且模式转变到正常操作模式。
然后，将参考图9B进行描述。
当开始学习步骤时，通过控制器（未示出）设置用于学习的操作模式（S7）。例如，设置具有任何频率的连续正弦波。
然后，设置在X、Y和θ方向上的各个PID补偿器的前段中布置的X增益、Y增益和θ增益。
作为增益，不同值是基于学习步骤1至3来设置的（S8）。
在设置之后，基于学习操作模式的指令，开始驱动（S9）。
在经过设定的时间之后，停止驱动（S10）。
这里，根据后述方法来计算在驱动期间检测的X、Y和θ值，由此计算用于补偿特性差异的补偿增益（S11）。因此学习步骤结束。
下文将详细描述根据学习步骤1、2和3的三个学习步骤中的每个。
首先，描述学习步骤1。
图10A至10C示出在学习步骤1中的X、Y和θPID补偿器的前段中的增益设置、操作模式和检测信号。
图10A示出在PID补偿器302的X增益401、Y增益402和θ增益403的设置值以及控制环。
XYθ偏差计算器301基于位置命令和检测位置来输出在各个方向上的偏差。
各个方向上的偏差被输入到PID补偿器302中并经过运算处理。这里，例如，将X增益401设置为1，将Y增益402设置为1，并将θ增益403设置为0。所述设置表示仅在具体θ方向的开路控制(opencontrol)。
即使将θ增益403设置为充分小于正常操作模式中的值的值，仍可以得到类似的有利效果。
块1001包括图3中的受控量计算单元303至位置检测器307。
图10B示出X、Y和θ位置命令。
X和Y表示具有180°相位差的正弦波形，θ为零。因此，所述指令用于允许振动体M1和M3生成驱动力，并用于在相对于XY轴倾斜-45°的方向上无旋转的往复动作。
用于学习步骤的位置命令不限于正弦波。取而代之，波形可以是周期性的矩形和三角波中的任何一种。
图11A和11B示出在学习步骤1中的多自由度振动波驱动装置的操作。
图11A示出其中振动体M1和M3的驱动力理想地相互匹配的情况。在该情况中，在相对于XY轴倾斜-45°的方向出现往复动作。即使θ方向受到开路控制，也未出现旋转力并且根据指令值来执行操作。
图11B示出其中振动体M1和M3的驱动力相互不同的情况。如图所示，在振动体M3具有较大驱动力的情况下，当移动体在作为轴的中心位置旋转的同时，出现往复动作。
更具体地，在左上方向的动作的情况中，物体在正方向旋转。在右下方向的动作的情况中，物体在负方向旋转。
即，M1和M3的驱动力之差表示出现由于θ方向上的开路控制导致的旋转力。
图10C示出通过XYθ坐标变换器308计算出的X、Y和θ检测值。如果马达M1和M3的驱动力彼此不同，则作为正弦波形的振幅的θ中出现差异。因此，对检测的旋转角θ的振幅的检测可以检测特性差异。
图12A和12B示出在该实施例中的特性差异计算单元的配置。
图5所示的特性差异计算单元502接收作为输入的X、Y和θ检测值，并在学习步骤1至3中计算补偿增益G1、G2和G3。
将描述在学习步骤1中计算补偿增益G1的情况。检测的旋转角θ被输入到坐标变换器1201中，并且将该输入乘以（d2·PI/180）。
这里，如图12B所示，距离d2为从四个振动体的中心到每个振动体。通过计算把检测的旋转角θ转换为具有半径d2的圆的切线方向的移动量。
同时，将检测位置X输入到坐标变换器1202，并将该输入乘以（1/COS(45°)）。该计算还将X方向上的移动量转换为具有半径d2的圆的切线方向的驱动力。
通过将θ加到经变换的X获得的值对应于振动体M3的移动量；经变换的X减去θ对应于振动体M1的移动量。即，计算其之间的比率可以计算用于补偿特性差异的补偿增益G1。
更具体地，RMS运算部1203和积分器1204在往复动作期间对移动量施加连续均方根处理。除法器1205计算振动体M1和M3的移动量的比率。
图13示出在学习步骤1中在改变补偿增益G1的情况中检测的旋转角θ的变化。
横轴表示时间。纵轴表示检测的旋转角θ。在图中，补偿增益G1用于调节振动体M1的受控量的大小。
这里，根据用于实验的振动体，振动体M1的驱动力是振动体M3的驱动力的1/2。这里，以补偿增益G1的1/2、相同大小以及2倍的变化，测量检测的旋转角θ的变化。
位置命令X和位置命令Y的施加具有±0.5mm的相反相位，并且执行在1Hz频率的正弦波形的往复动作。
如图所示，在补偿增益G1的1/2的情况中，检测的旋转角θ增大。相比之下，在补偿增益G1的2倍的情况中，检测的旋转角θ减小。即，在2倍补偿增益G1的情况中，可以补偿振动体M1和M3之间的特性差异。
图14示出增益补偿器的配置。
从图5中的多输入多输出运算部501输出的四个受控量被输入到增益补偿器503。
增益补偿器503补偿四个振动马达M1、M2、M3和M4之间的个体差异，并输出用于相应马达的控制量。在图中，补偿增益G1（1401）用于补偿振动体M1和M3之间的特性差异。补偿增益G2（1402）用于补偿振动体M2和M4之间的特性差异。在学习步骤1中计算增益G1。在学习步骤2中计算增益G2。
补偿增益G3（1403）用于补偿合成驱动力（M1+M3）和（M2+M4）之间的特性差异。在学习步骤3中计算增益G3。
在完成学习操作模式之后，在各个增益G1、G2和G3中设置补偿增益，以补偿个体差异。
下文描述学习步骤2。
图15A至15C示出在学习步骤2中的X、Y和θPID补偿器的前段中的增益设置、操作模式和检测信号。
图15A示出在PID补偿器302中的X增益401、Y增益402和θ增益403的设置值以及控制环。
XYθ偏差计算器301基于位置命令和检测位置来输出在各个方向上的偏差。各个方向上的偏差被输入到PID补偿器302中并经过运算处理。
这里，如同学习步骤1，将X增益401设为1，将Y增益402设为1，并将θ增益403设为0，由此执行仅θ方向上的开路控制。
同样在将θ增益403设置为充分小于正常操作模式中的值的值的情况中，可以取得类似的有利效果。
块1001包括图3中的受控量计算单元303至位置检测器307。
图15B示出与学习步骤1中的指令不同的X、Y和θ位置命令。X和Y表示具有0°相位差（即，相位相同）的正弦波形；θ为零。因此，所述指令用于允许振动体M2和M4生成驱动力，并用于在相对于XY轴倾斜+45°的方向上无旋转的往复动作。
图16A和16B示出在学习步骤2中的多自由度驱动装置的操作。
图16A示出其中振动体M2和M4的驱动力理想地相互匹配的情况。在该情况中，在相对于XY轴倾斜+45°的方向出现往复动作。即使θ方向受到开路控制，也未出现旋转力，并且根据指令值来执行运算。
图16B示出其中振动体M2和M4的驱动力相互不同的情况。如图所示，在振动体M2具有较大驱动力的情况中，在移动体在作为轴的中心位置旋转的同时，出现往复动作。
更具体地，在右上方向的动作的情况中，物体在正方向旋转。在左下方向的动作的情况中，物体在负方向旋转。即，M2和M4的驱动力之差表示出现由于θ方向上的开路控制导致的旋转力。
图15C示出通过XYθ坐标变换器308计算的X、Y和θ检测值。如果马达M2和M4的驱动力彼此不同，则在作为正弦波形的振幅的检测旋转角θ中出现差异。因此，对检测的旋转角θ的振幅的检测可以检测特性差异。
可根据类似于学习步骤1的方法，通过上述图12A和12B中的特性差异计算单元来计算补偿增益G2。
下文，描述学习步骤3。
图17A至17C示出在学习步骤3中的X、Y和θPID补偿器的前段中的增益设置、操作模式和检测信号。
图17A示出在PID补偿器302中的X增益401、Y增益402和θ增益403的设置值以及控制环。
XYθ偏差计算器301基于位置命令和检测位置来输出在各个方向上的偏差。
各个方向上的偏差被输入到PID补偿器302中并经过运算处理。这里，将X增益401设为1，将Y增益402设为0，并将θ增益403设为1，由此执行仅Y方向上的开路控制。
在将Y增益403设置为充分小于正常操作模式中的值的值的情况中，可以取得类似的有利效果。
1001包括图3中的受控量计算单元303至位置检测器307。图17B示出X、Y和θ位置命令。
位置命令X为正弦波形。位置命令Y和θ为零。因此，所述指令用于允许四个振动体生成驱动力，并用于X轴上的无旋转的往复动作。
图18A和18B示出在学习步骤3中的多自由度驱动装置的操作。
图18A示出其中振动体M1、M2、M3和M4的驱动力理想地相互匹配的情况。在该情况中，在X轴上出现往复动作，即使Y方向受到开路控制在Y方向也未出现位置偏差，并且物体根据指令值操作。
图18B示出其中合成驱动力（M1+M3）和（M2+M4）的驱动力相互不同的情况。如图所示，在其中合成驱动力（M1+M3）较大的情况中，在Y方向出现位置偏差的同时出现往复动作。
更具体地，在向右方向的动作的情况中，在负方向出现位置偏差。在向左方向的动作的情况中，在正方向出现位置偏差。即，合成驱动力之间的差异表示，由于Y方向上的开路控制，在Y方向上出现位置偏差。
图17C示出通过XYθ坐标变换器308计算的X、Y和θ检测值。如果合成驱动力相互不同，则在检测位置Y处出现作为正弦波形的振幅的差异。
检测的旋转角θ被旋转地控制。因此，该角在零附近收敛。因此，对检测位置Y的振幅的检测可以检测特性差异。
将使用上述特性差异计算单元（图12A和12B）描述在学习步骤3中计算补偿增益G3的方法。如图所示，通过将检测位置Y加到X获得的值对应于合成驱动力（M2+M4）的移动量；将检测位置X减去Y对应于合成驱动力（M1+M3）的移动量。
计算其之间的比值可以计算用于补偿特性差异的补偿增益G3。更具体地，RMS运算部1203和积分器1204在往复动作期间对移动量施加连续均方根处理。除法器1205计算移动量的比值。
图19A和19B示出在使用在学习步骤中计算的补偿增益来控制多自由度振动波驱动装置的情况中的模拟结果。横轴表示时间。纵轴表示偏差X、偏差Y和偏差θ。
这里，假设四个振动体具有个体差异，并且振动体M1、M2、M3和M4的驱动力的比率被设置为[0.5、1.0、2.0、0.5]。
图19A示出在无补偿的控制的情况中的结果。当执行学习步骤1至3时，补偿增益G1、G2和G3被计算为[3.912、0.5067、0.2546]。图19B示出其中在增益补偿器中设置所述值的控制的结果。如图所示，确认了本发明的补偿操作的施加改善了控制特性，并减少了位置偏差。
另外，在各个XYθ方向上的控制系统变得稳定。因此，可以增大控制增益。
另外，根据驱动方向来分离并检测个体差异。因此，可以精确提取特性差异。把个体差异计算为比率允许通过设置补偿增益而进行补偿，这是简单的方法。
本发明可应用于使用至少两个马达在多个方向驱动。例如，本发明可广泛应用于使用多个振动体在多个方向上驱动的配置的另一个示例。
例如，所述配置可以是以下配置的任何一种：如常规技术所述使用三个振动体在XYθ方向上驱动的配置，以及利用两个振动体在X和Y方向上驱动的配置。
仅使用一个学习步骤也可以取得本发明的有利效果。
在该实施例中，已经描述了考虑在X、Y和θ方向上的传递特性的差异的示例。然而，本发明不限于此。本发明还可以应用于仅在两个方向（即第一和第二方向）驱动移动体的情况。第一方向和第二方向仅需要彼此相交。所述方向不一定是正交的。
该实施例的控制装置实现了协作控制，其中考虑驱动力（其中合成了振动马达的驱动力）的传递特性的在X、Y和θ方向的差异。该控制可改进位置偏差和响应性中的可控性，并在多个方向驱动移动体。
（实施例2）
在实施例1中，使用采用振动马达作为马达的示例进行了描述。然而，本发明不限于此。可以采用其它马达。
在这个实施例中，将参考图22描述仅在驱动单元方面与实施例1中的配置不同的配置示例。在实施例1中，已经描述了采用振动马达的多自由度驱动装置的情况。振动马达具有这样的配置：其中对振动体中包括的电磁能变换器施加驱动信号激励振动体，以产生由于具有基本正交的节点线的两个模式（即第一和第二弯曲模式）引起的椭圆形动作，并由于在与振动体接触的部分的摩擦产生驱动力。
在该实施例中，代替振动马达，采用称为音圈马达的驱动单元。包括驱动线圈和永磁体的音圈马达使用通过永磁体产生的磁通量将电能转换为机械能。
图22为音圈马达的截面图。在图中的状态中，附接到固定部分75的驱动线圈26的中心位于永磁体33的中心线上。永磁体33的磁力生成由图22中的箭头表示的磁力线。因此，当电流流过驱动线圈26以生成图中从右至左的磁场时，生成向下移动可移动部件76的力。当电流反向流动时，生成向上移动可移动部件76的力。图中还示出背磁轭(back yoke)35和吸磁轭(suction yoke)27。背磁轭35和吸磁轭27被布置为使得长边彼此重叠并且短边彼此重叠。
图23A为示出采用音圈马达的多自由度驱动装置的配置的图。
在底板101与移动体102之间设置四个音圈马达1601、1602、1603和1604。如同实施例1那样布置所述音圈马达。该配置在对马达的驱动力进行矢量合成得到的方向移动所述移动体。
图23B为所述设备的侧视图。每个音圈马达的驱动线圈26被附接到底板101。永磁体33被附接到移动体102。通过钢珠1605支持移动体102。钢珠1605在底板101与移动体102之间平滑滚动，由此允许移动体102可以在垂直于光轴的平面中平移和旋转地移动。
类似于图3中的实施例1的系统的控制系统也可以应用于该实施例的多自由度驱动装置，由此实现驱动。在该实施例中，采用音圈马达作为驱动单元。因此，可以使用从受控量计算单元303输出的驱动参数作为脉宽。在实施例1中，振动马达的驱动参数是关于频率、相位差和脉宽的信息。由于该实施例的音圈马达的驱动力是由流过驱动线圈的电流控制的，因此PWM（脉宽调制）控制可以根据控制参数改变脉宽。因此，本发明的控制装置还可以应用于采用音圈马达作为驱动单元的多自由度驱动装置。
本发明不限于在该实施例中描述的配置。本发明可广泛应用于任何类型的使用多个音圈马达在多个方向进行的驱动。
例如，本发明可应用于如常规技术中所述的采用三个音圈马达用于在XYθ方向上进行驱动的配置，以及应用于采用两个音圈马达以在X和Y方向上进行驱动的配置。
在该实施例中，已经描述了考虑在X、Y和θ方向上的传递特性的差异的示例。然而，本发明不限于此。本发明还可以应用于仅在作为第一和第二方向的两个方向上驱动移动体的情况。第一方向和第二方向可以是彼此相交的任意方向。所述方向不一定是相互正交的。
该实施例的控制装置实现了协作控制，其中考虑X、Y和θ方向的驱动力（合成了振动马达的驱动力）的传递特性的差异。该控制可改善位置偏差和响应性的可控性，并在多个方向上驱动移动体。
如同实施例1那样，该实施例还包括：控制器，其在正常操作模式中以预定增益输出控制信号，并在学习操作模式中输出控制信号，在所述学习操作模式中调节增益以计算各个马达的特性差异；受控量计算单元303，其从控制器接收控制信号，并通过运算输出用于各个马达的驱动参数。所述控制器和运算部被布置在用于对位置命令进行反馈控制的控制系统的路径中。在类似于实施例1中的步骤的学习步骤中，计算各个马达的特性差异，由此允许校正受控量。
（实施例3）
将描述其中将本发明的马达控制装置应用于诸如照相机之类的图像拾取设备（光学设备）的示例。这里，参照图24描述其中在图像拾取设备的透镜筒中集成用于驱动透镜和自动聚焦的振动马达的示例。
图24为作为允许校正透镜来校正图像波动的图像拾取设备的照相机的截面图。图24中的照相机具有拍摄移动图像和静止图像的功能。图中示出透镜筒61和照相机主体62。图中还示出嵌入在透镜筒61中的校正光学装置68。该实施例的校正光学装置68包括：校正透镜31；可移动板（可移动部件）32，其保持校正透镜31。被设置在旋转环65和滑板41处的驱动装置42在垂直于校正光学装置的光轴40的平面中平移移动可移动板32。
尽管图24中未示出，然而透镜筒61具有除校正透镜31之外的光学系统、检测透镜筒61的波动的加速度传感器、以及检测可移动板32的二维移动的编码器。另外，还设置了：电源，其对驱动装置提供电能；以及控制器，其处理加速度传感器的信号和编码器的信号并操作电源。
在照相机主体62中设置图像拾取元件67。来自被摄体的光通过包括透镜筒61中的校正透镜31的光学系统，并进入照相机主体62中的图像拾取元件67。该配置允许校正光学装置68基于加速度传感器的信号来移动校正透镜31并校正图像的波动。
在该实施例中，已经描述了图像拾取设备的示例，该图像拾取设备包括用于通过用振动马达移动透镜来校正图像的波动的校正光学装置。然而，本发明的应用不限于此。例如，本发明还可以应用于以下图像拾取设备：其包括允许诸如振动马达之类的马达来移动图像拾取元件并校正图像的波动的校正光学装置。
图24示出其中将本发明的振动型驱动装置应用于图像拾取设备的示例。然而，应用不限于此。本发明还可以应用于对各种平台（如显微镜的平台）的驱动。例如，将参照图25描述将本发明应用于驱动显微镜的平台的示例。
图25为应用本发明的马达控制装置的显微镜的透视图。图25中的显微镜包括：图像拾取单元30，其被嵌入有图像拾取元件和光学系统；以及自动平台31，其包括在基座上设置的并且通过振动型驱动装置移动的平台32。在平台32上放置观测物体，并通过图像拾取单元30拍摄放大图像。在其中观测范围覆盖大面积的情况中，振动型驱动装置移动平台32以在图中的X方向和Y方向上移动观测物体，并拍摄各个图像。通过未示出的计算机组合所拍摄的图像，以允许拍摄具有宽观测范围的高分辨率图像。
在该实施例中，参照图24和25，描述了采用振动马达作为马达的示例。然而，该配置可应用于采用诸如音圈马达之类的其它类型的马达的情况。
在本发明另一方面，振动型驱动装置被配置为矢量合成多个振动体的驱动力，以允许在多个方向上进行驱动。在该配置中，振动型驱动装置可以被实现为能够根据学习操作来检测和补偿各个振动体的驱动力的个体差异，由此改善位置偏差和响应性的可控性，并在多个方向上移动移动体。另外，可以实现包括振动型驱动装置的图像模糊校正装置。
尽管参考示例实施例描述了本发明，但应理解本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围要被赋予最宽泛的解释，以便包括所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (23)

1.一种控制装置，包括:
控制器，被配置为在正常操作模式中基于预定增益输出关于第一方向的第一控制信号和关于与第一方向相交的第二方向的第二控制信号，并在学习操作模式中基于针对第一方向和第二方向设置的增益来分别输出第三控制信号和第四控制信号；以及
受控量计算单元，被配置为接收第三控制信号和第四控制信号，并针对至少第一马达和第二马达分别输出关于驱动参数的第五控制信号和第六控制信号，第一马达和第二马达被配置为驱动移动体，
其中所述受控量计算单元包括：
特性差异计算单元，被配置为基于第三控制信号和第四控制信号来计算至少第一马达和第二马达之间的特性差异；以及
增益补偿器，被配置为根据计算出的至少第一马达和第二马达的特性差异来校正关于至少第一马达和第二马达的驱动参数的受控量，并输出第五控制信号和第六控制信号。
2.根据权利要求1所述的控制装置，
其中至少这两个马达在第一方向上驱动移动体，以及
其中，特性差异计算单元被配置为基于以下检测值在学习操作模式中计算至少第一马达和第二马达之间的特性差异：该检测值基于用小于第二方向上的控制增益的第一方向上的控制增益或者小于正常操作模式中的控制增益的控制增益驱动第一马达和第二马达时的驱动力之差。
3.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，所述受控量计算单元被设置在对位置命令执行反馈控制的控制系统的路径中。
4.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，控制器是被配置为响应于位置命令来补偿移动体的位置数据的相位延迟或增益的运算部。
5.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，第一方向和第二方向分别是作为一个平面中的两个正交坐标的XY坐标的X方向和Y方向，并且移动体具有能够在第一方向和第二方向上进行驱动的构成。
6.根据权利要求5所述的控制装置，
其中，控制器包括能够调节在X和Y方向上的控制增益的PID补偿器，以及
受控量计算单元包括矩阵运算部，该矩阵运算部被配置为基于在X方向和Y方向上的受控量来输出至少第一马达和第二马达的受控量。
7.根据权利要求1所述的控制装置，还包括除了至少第一马达和第二马达之外的第三马达和第四马达。
8.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，移动体具有这样的配置：该配置能够在作为一个平面中的两个正交坐标的XY坐标的X方向和Y方向上、以及在作为以XY坐标的中心点为旋转中心的旋转方向的θ方向上进行驱动。
9.根据权利要求8所述的控制装置，
其中，控制器被配置为还在正常操作模式中基于预定增益输出关于θ方向的第七控制信号，并在学习操作模式中基于在θ方向设置的增益来输出第八控制信号，以及
受控量计算单元还被配置为接收第八控制信号，并使用该信号计算第一马达与第二马达之间的特性差异。
10.根据权利要求8所述的控制装置，
其中控制器包括能够调节在X、Y和θ方向上的控制增益的PID补偿器，以及
受控量计算单元包括基于在移动体的每个驱动方向上的受控量来输出至少第一马达和第二马达的受控量的矩阵运算部。
11.根据权利要求8所述的控制装置，
其中，受控量计算单元被配置为：将θ方向上的控制增益设置为小于X方向和Y方向上的控制增益，或者将控制增益设置为比在正常操作模式中更小，并且执行对第一马达和第二马达的驱动，
并且被配置为使用θ方向上的检测旋转角、以及X方向和Y方向上的检测值或指令值来计算至少第一马达和第二马达的特性差异。
12.根据权利要求8所述的控制装置，
其中，受控量计算单元被配置为：将X方向上的控制增益设置为小于Y方向和θ方向上的控制增益，或者将控制增益设置为比在正常操作模式中更小，并且执行对第一马达和第二马达的驱动，
并且被配置为使用X方向上的检测位置、以及Y方向上的检测值或指令值来计算至少第一马达和第二马达的特性差异。
13.根据权利要求8所述的控制装置，
其中，受控量计算单元被配置为：将Y方向上的控制增益设置为小于X方向和θ方向上的控制增益，或者将控制增益设置为比在正常操作模式中更小，并且执行对第一马达和第二马达的驱动，
并且被配置为使用Y方向上的检测位置、以及X方向上的检测值或指令值来计算至少第一马达和第二马达的特性差异。
14.根据权利要求1所述的控制装置，其中，受控量计算单元被配置为在学习操作模式中计算生成相同方向上的驱动力的至少第一马达和第二马达的特性差异。
15.根据权利要求1所述的控制装置，还包括第三马达和第四马达，
其中，至少第一马达和第二马达生成第三方向上的驱动力，
第三马达和第四马达生成在与第三方向相交的第四方向上的驱动力，以及
受控量计算单元被配置为在学习操作模式中检测至少第一马达和第二马达的合成驱动力与第三马达和第四马达的合成驱动力之间的特性差异。
16.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，至少第一马达和第二马达分别为振动体，
通过施加相应的交流电压来在各个振动体处激发振动，以及
通过由于与振动体的摩擦力所得的驱动力来驱动移动体。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的控制装置，其中，至少第一马达和第二马达分别为音圈马达。
18.一种致动器，包括：
根据权利要求1到17中任一项所述的控制装置；
至少第一马达和第二马达；
移动体；以及
检测移动体的位置的位置传感器。
19.一种图像模糊校正装置，包括：根据权利要求18所述的致动器；以及透镜，
其中，所述图像模糊校正装置移动致动器的移动体以移动透镜。
20.一种可交换透镜，包括：
透镜；以及
根据权利要求18所述的致动器，该致动器移动所述移动体以驱动保持所述透镜的透镜保持部件。
21.一种图像拾取设备，包括：
图像拾取元件；
透镜；以及
根据权利要求18所述的致动器，该致动器移动所述移动体以驱动保持所述透镜的透镜保持部件。
22.一种图像拾取设备，包括：
透镜；
图像拾取元件；以及
根据权利要求18所述的致动器，该致动器移动所述移动体以驱动所述图像拾取元件。
23.一种自动平台，包括
平台；以及
根据权利要求18所述的致动器，该致动器移动所述移动体以驱动所述平台。
CN201310404691.7A 2012-09-10 2013-09-09 控制装置、致动器、图像模糊校正装置、可交换透镜、图像拾取设备及自动平台 Active CN103676071B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-198652 2012-09-10
JP2012198652 2012-09-10
JP2013176549A JP6207303B2 (ja) 2012-09-10 2013-08-28 制御装置、制御装置を備えるアクチュエータ、画像振れ補正装置、交換用レンズ、撮像装置、及び自動ステージ
JP2013-176549 2013-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103676071A true CN103676071A (zh) 2014-03-26
CN103676071B CN103676071B (zh) 2016-03-23

Family

ID=50233048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310404691.7A Active CN103676071B (zh) 2012-09-10 2013-09-09 控制装置、致动器、图像模糊校正装置、可交换透镜、图像拾取设备及自动平台

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9715124B2 (zh)
JP (1) JP6207303B2 (zh)
CN (1) CN103676071B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106415392A (zh) * 2014-06-20 2017-02-15 高通股份有限公司 能够捕获全球面图像的无视差多相机系统
US10165183B2 (en) 2012-10-19 2018-12-25 Qualcomm Incorporated Multi-camera system using folded optics
CN110646913A (zh) * 2019-09-03 2020-01-03 炎坤微电机股份有限公司 音圈马达、潜望式透镜驱动装置及具有摄像头的电子设备
WO2022111588A1 (zh) * 2020-11-26 2022-06-02 华为技术有限公司 马达控制方法和电子设备

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6261279B2 (ja) * 2013-10-16 2018-01-17 キヤノン株式会社 振動型駆動装置の振動子、振動型駆動装置、交換レンズ、撮像装置、自動ステージ
CN105007420B (zh) * 2015-07-14 2018-09-04 广东欧珀移动通信有限公司 一种对焦方法及移动终端
JP2017022942A (ja) * 2015-07-14 2017-01-26 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータの制御装置とその制御方法、駆動装置、撮像装置、及び自動ステージ
JP2017073890A (ja) * 2015-10-07 2017-04-13 キヤノン株式会社 並進駆動装置、像ぶれ補正装置、レンズ鏡筒及び撮像装置
US10694014B2 (en) * 2017-09-22 2020-06-23 Apple Inc. Haptic locomotion using wide-band actuator
KR102516770B1 (ko) * 2017-11-01 2023-04-03 삼성전기주식회사 전압/주파수 변환 기법을 이용한 vcm의 위치 제어 장치
JP7191547B2 (ja) * 2018-05-11 2022-12-19 キヤノン株式会社 振動型駆動装置、電子機器及び振動型アクチュエータの制御方法
WO2020141901A1 (ko) * 2019-01-04 2020-07-09 엘지이노텍 주식회사 액추에이터 제어 장치 및 방법
US11336210B2 (en) * 2019-01-17 2022-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Vibration type actuator and manufacturing method of vibration type actuator
KR102204201B1 (ko) * 2019-03-27 2021-01-19 주식회사 동운아나텍 카메라 모듈의 주파수 응답특성 측정 시스템
CN110502111B (zh) * 2019-08-09 2021-02-26 瑞声科技(新加坡)有限公司 马达信号补偿方法、电子设备及存储介质
JP2022071832A (ja) * 2020-10-28 2022-05-16 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータの制御装置及びそれを有する振動型駆動装置、交換用レンズ、撮像装置、自動ステージ
KR20220072185A (ko) * 2020-11-25 2022-06-02 주식회사 엘엑스세미콘 광학적 이미지 안정화 장치의 블러 보상 회로
GB2607901B (en) 2021-06-14 2023-10-25 Cambridge Mechatronics Ltd Voice coil motor actuator assembly

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6332060B1 (en) * 1994-02-04 2001-12-18 Nikon Corporation Camera with vibration compensation device varying the compensating action in accordance with the focal length of a lens and the distance to the subject
US20080278106A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Fu David T Apparatus, system, and method for simulating outputs of a resolver to test motor-resolver systems
CN101630110A (zh) * 2008-07-17 2010-01-20 佳能株式会社 相位差检测装置、摄像设备和相位差检测方法
JP2010171616A (ja) * 2009-01-21 2010-08-05 Fujinon Corp 光学素子制御装置
US20120051194A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Ching-Lung Tsai Voice coil motor
CN102591105A (zh) * 2005-06-27 2012-07-18 松下电器产业株式会社 可互换镜头、照相机主体、照相机系统及其控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6430471A (en) * 1987-07-24 1989-02-01 Canon Kk Two-dimensional driving device
JP3790829B2 (ja) * 1995-04-21 2006-06-28 株式会社ニコン 超音波アクチュエータを用いる振れ防止装置
JP3347654B2 (ja) 1997-10-29 2002-11-20 キヤノン株式会社 駆動装置
JPH11258650A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Minolta Co Ltd 振れ補正装置
JP3832396B2 (ja) * 2002-07-17 2006-10-11 コニカミノルタフォトイメージング株式会社 駆動装置、位置制御装置およびカメラ
KR101082615B1 (ko) * 2006-08-23 2011-11-10 가부시키가이샤 리코 이미지 블러 보정 장치 및 이를 구비한 촬상 장치
JP5038664B2 (ja) * 2006-08-23 2012-10-03 株式会社リコー 像振れ補正装置及び撮像装置
JP2008236820A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 駆動装置
JP2008249892A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujinon Corp 撮像装置
JP5264225B2 (ja) * 2008-03-13 2013-08-14 キヤノン株式会社 多自由度駆動装置及びこれを備える撮像装置
JP5645489B2 (ja) * 2010-06-09 2014-12-24 キヤノン株式会社 複数の振動子を用いた振動型アクチュエータの制御装置並びに調整方法、振動型アクチュエータ、及びそれを用いたレンズユニット並びに光学機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6332060B1 (en) * 1994-02-04 2001-12-18 Nikon Corporation Camera with vibration compensation device varying the compensating action in accordance with the focal length of a lens and the distance to the subject
CN102591105A (zh) * 2005-06-27 2012-07-18 松下电器产业株式会社 可互换镜头、照相机主体、照相机系统及其控制方法
US20080278106A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Fu David T Apparatus, system, and method for simulating outputs of a resolver to test motor-resolver systems
CN101630110A (zh) * 2008-07-17 2010-01-20 佳能株式会社 相位差检测装置、摄像设备和相位差检测方法
JP2010171616A (ja) * 2009-01-21 2010-08-05 Fujinon Corp 光学素子制御装置
US20120051194A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Ching-Lung Tsai Voice coil motor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10165183B2 (en) 2012-10-19 2018-12-25 Qualcomm Incorporated Multi-camera system using folded optics
CN106415392A (zh) * 2014-06-20 2017-02-15 高通股份有限公司 能够捕获全球面图像的无视差多相机系统
CN106415392B (zh) * 2014-06-20 2019-06-14 高通股份有限公司 能够捕获全球面图像的无视差多相机系统
CN110646913A (zh) * 2019-09-03 2020-01-03 炎坤微电机股份有限公司 音圈马达、潜望式透镜驱动装置及具有摄像头的电子设备
CN110646913B (zh) * 2019-09-03 2023-02-14 炎坤微机电股份有限公司 音圈马达、潜望式透镜驱动装置及具有摄像头的电子设备
WO2022111588A1 (zh) * 2020-11-26 2022-06-02 华为技术有限公司 马达控制方法和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20140071545A1 (en) 2014-03-13
JP2014067016A (ja) 2014-04-17
CN103676071B (zh) 2016-03-23
JP6207303B2 (ja) 2017-10-04
US9715124B2 (en) 2017-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103676071B (zh) 控制装置、致动器、图像模糊校正装置、可交换透镜、图像拾取设备及自动平台
CN103676072B (zh) 控制装置、致动器、图像模糊校正装置、置换透镜、成像装置和自动台
US7916210B2 (en) Driving device and image stabilizing system
JP2017022943A (ja) 振動型アクチュエータの制御装置とその制御方法、駆動装置、撮像装置、及び自動ステージ
WO2014008012A1 (en) Voice coil motor (vcm) optical image stabilization (ois) actuator module
US20190129373A1 (en) Device and method of motion control
CN106303264A (zh) 基于镜头倾斜可控马达和快速对焦传感器的摄像模组及控制方法
CN107077161A (zh) 输入输出操作装置
JP6219968B2 (ja) 磁気アライメントシステム及び磁気アライメント方法
JP2009225503A (ja) 多自由度駆動装置
CN106915476B (zh) 一种分离式电磁力耦合卫星载荷指向操控方法
JP2014068523A5 (zh)
JP4408045B2 (ja) アクチュエータ
Katsura et al. Absolute stabilization of multimass resonant system by phase-lead compensator based on disturbance observer
JP4865354B2 (ja) 振動型アクチュエータ
CN115236850B (zh) 一种控制振镜实现2倍和4倍像素点提升的方法及投影仪
JP5627655B2 (ja) 多自由度駆動装置
JP4819935B2 (ja) アクチュエータ
Lee et al. Maximum-Tilt Control of Electromagnetic Micromirrors with Embedded Piezoresistive Sensor
JP2016152746A (ja) 振動型アクチュエータおよびその制御方法、光学機器
Rzasa Design and application of pan and tilt servo gimbals in pointing, acquisition, and tracking
JP2009259295A (ja) アクチュエータ
JP2015060946A (ja) 基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法
Minh et al. Accurate friction compensation for precision stage using synchronous piezoelectric device driver

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant