JP2004088896A

JP2004088896A - 振動型アクチュエータの制御装置および光学機器

Info

Publication number: JP2004088896A
Application number: JP2002245917A
Authority: JP
Inventors: Junichi Murakami; 村上　順一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】振動型モータに印加する駆動パルス信号のＰＷＭデューティの分解能が高くなると、振動型アクチュエータの駆動回路が大規模かつ高価なものとなる。
【解決手段】電気−機械エネルギ変換素子に駆動パルス信号を印加して振動体に振動を励起し、振動体とこの振動体に接触する接触体とを相対駆動する振動型アクチュエータの制御装置において、上記駆動パルス信号を生成するとともに、設定時間ごとに駆動パルス信号のデューティ比を変化させる信号生成手段２，７と、電源の電圧を検出する電圧検出手段３１とを設ける。そして、信号生成手段に、電圧検出手段による検出電圧に応じて上記設定時間を変更させる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズその他の光学素子を駆動するため等に用いられる振動型アクチュエータの制御装置およびこれを備えた光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動波モータ等と称される振動型アクチュエータは、環状に形成された振動弾性体（金属等）に電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子（電歪素子）を接合したものを振動子とし、圧電素子に互いに位相の異なる２相の周波電圧を印加することによって振動弾性体の表面に面外振動モードによる振動波（進行性振動波）を励起し、この振動子と振動弾性体の表面に加圧接触する接触体と相対的に移動させ、駆動力を得るものである。
【０００３】
このような振動型アクチュエータの制御方式として、圧電素子に印加する周波電圧の周波数を変化させて駆動速度を制御するものが知られている。これは、振動型アクチュエータの共振周波数で得られる駆動速度を最大速度とし、この周波数よりも高い周波数領域を用いて駆動制御を行う。ここで、駆動速度と周波電圧の周波数との関係は、温度等の環境条件に影響され、さらには振動型アクチュエータの個体差によるばらつきを生じることがある。
【０００４】
環境条件や個体差による影響に対する対策として、振動型アクチュエータを起動する際に、周波信号の周波数（以下、駆動周波数という）を高周波数側から低下させていき、アクチュエータの起動が確認された後は、所定のサンプリング周期で実際の速度と目標速度とを比較し、実際の速度が目標速度よりも速い場合は駆動周波数を高周波数側へ移行させ、実際の速度が目標速度よりも遅い場合は駆動周波数を低周波数側へ移行する制御方法（以下、周波数速度制御方法という）がある。
【０００５】
そしてこの周波数速度制御方法においては、起動後の周波数操作における周波数を上げ下げする量を、一律にする方法や、実際の速度と目標速度との比に応じて変化させる等の方法がある。
【０００６】
また、近年、振動型アクチュエータの駆動電圧の低電圧化が進み、電池電圧で駆動可能な振動型アクチュエータが実用化されている。このような振動型アクチュエータを駆動する場合、電池電圧の変動により振動型アクチュエータの駆動速度（回転数）と駆動周波数との関係（ｆ―Ｎ特性）が変化する。この様子を図８に示す。
【０００７】
図８に示すように、電源電圧（この例では３Ｖと６Ｖ）によって、同一駆動周波数での回転数が異なるとともに、周波数変化に対する回転数変化の比も異なる。
【０００８】
ところが、上述した周波数速度制御方法では、電源電圧の変動には対応できない。そこで、電源電圧の変動による振動型アクチュエータの特性変動の対策として、特開平７−３２２６５１号公報にて提案されているように、上述した周波数速度制御における周波数を上げ下げする量を、電源（電池）電圧に応じて変更する方法がある。
【０００９】
また、特開平１１−２１５８５５号公報にて提案されているように、電源電圧をマイクロコンピュータ内のＡＤコンバータ回路で検出し、その検出電圧値に応じて、振動型アクチュエータに印加する駆動パルスのＰＷＭデューティを設定することにより、入力電力を一定化させる方法がある。
【００１０】
また、振動型アクチュエータの特徴として、図８に示すように、共振周波数ｆｒの近辺では駆動周波数の変化に対する回転数の変化が大きいのに対し、駆動周波数が共振周波数ｆｒより大きくなる程、駆動周波数の変化に対する回転数の変化が小さくなることがある。このため、低速回転域では回転数を変化させるためには駆動周波数を大きく変化させなければならない。
【００１１】
これに対し、低速回転域の速度制御を駆動パルスのＰＷＭデューティを操作することで行う方法がある。例えば、駆動周波数を低下させていき、図８中にＦ０で示す回転数となったときに、駆動周波数をＦ０に固定し、その状態で駆動パルスのＰＷＭデューティを操作する。
【００１２】
すなわち、駆動パルスのＰＷＭデューティと回転数の関係は、ＰＷＭデューティが大きい程、回転数が速くなり、ＰＷＭデューティが小さい程、回転数は遅くなるというものであるため、所定のサンプリング周期で実際の速度と目標速度とを比較し、実際の速度が目標速度よりも速い場合はＰＷＭデューティを小さい方へ移行させ、実際の速度が目標速度よりも遅い場合はＰＷＭデューティを大きい方へ移行させる。
【００１３】
駆動電圧の低電圧化が図られた、電池電圧で駆動可能な振動型アクチュエータをこの方法で駆動する場合、電源電圧の変動に対応するために、特開平１１−２１５８５５号公報にて提案されているように、電源電圧に応じて駆動パルスのＰＷＭデューティを設定し、入力電力を一定化した上で、さらに低速回転域の速度制御を駆動パルスのＰＷＭデューティを操作することで行うことができる。但し、この場合、以下のような問題がある。
【００１４】
図９には、駆動周波数がＦ０のときの振動型アクチュエータの回転数とＰＷＭデューティとの関係を示している。この図において、電池電圧（Ｖｂａｔ）が６Ｖである場合の、図８に示した電池電圧が３Ｖの場合（ＰＷＭデューティはＤ２（５０％））の特性に合わせるためのＰＷＭデューティをＤ１とする。また、駆動周波数Ｆ０における回転数をＮ０とする。
【００１５】
図９から分かるように、電源電圧が６Ｖの場合と３Ｖの場合とでは、同一のＰＷＭデューティにおける回転数が異なるとともに、ＰＷＭデューティの変化に対する回転数の変化の比も異なる。
【００１６】
ここで、アクチュエータの起動時の加速制御について、図９と図１０とを併せ用いて考える。所定の時間（Ｔ１）毎にＰＷＭデューティをＤ０から所定量（デルタＤ）ずつ上げて回転数を上げていく場合、図１０（ａ）に示すように電源電圧が６Ｖと３Ｖとでは、目標回転数Ｎ０に達するまでの時間が異なる。したがって、アクチュエータの加速時間が電源電圧によって異なることになる。
【００１７】
また、起動後の速度制御においては、電源電圧が高い場合の特性に基づいてＰＷＭデューティの変更量（デルタＤ）を設定すると、電源電圧が低い場合に目標回転数に到達するまでの時間が長くなる。さらに、負荷変動等による速度変動への対応が鈍感になるため、負荷変動等による速度変動を低減することができなくなる。逆に、電源電圧が低い場合の特性に基づいてＰＷＭデューティの変更量（デルタＤ）を設定すると、電源電圧が高い場合に目標回転数に到達するまでの時間は短くなるが、負荷変動等による速度変動に対する対応が敏感となり、発振することになる。
【００１８】
これに対し、図９（ｂ）に示すようにＰＷＭデューティを上げる量を電源電圧に応じて変更する方法がある。例えば、電源電圧が６Ｖの場合のＰＷＭデューティの変更量をデルタＤ１、電源電圧が３Ｖの場合のＰＷＭデューティの変更量をデルタＤ２とすることにより、電源電圧の差に依存せず、目標回転数Ｎ０に達するまでの時間を同じにすることができる。また、起動後の制御では、目標回転数に到達するまでの時間が安定し、さらに負荷変動等による速度変動も抑制することができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９（ｂ）にて説明した制御方法でも以下の問題がある。すなわち、電源電圧が高い場合には、ＰＷＭデューティの操作レンジが狭い。このため、電源電圧が高い場合のＰＷＭデューティの変更量は極端に小さくなり、必要なＰＷＭデューティの分解能が高い分解能となってしまう。したがって、振動型アクチュエータの駆動回路が、大規模かつ高価なものとなってしまう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、電気−機械エネルギ変換素子に駆動パルス信号を印加して振動体に振動を励起し、振動体とこの振動体に接触する接触体とを相対駆動する振動型アクチュエータの制御装置又は上記振動型アクチュエータにより光学素子を駆動する光学機器において、上記駆動パルス信号を生成するとともに、設定時間ごとに駆動パルス信号のデューティ比を変化させる信号生成手段と、電源の電圧を検出する電圧検出手段とを設ける。そして、信号生成手段に、電圧検出手段による検出電圧に応じて上記設定時間を変更させる。
【００２１】
より具体的には、上記信号生成手段に、電圧検出手段による検出電圧にかかわらず振動型アクチュエータの所定駆動速度までの速度変化時間（例えば、加速時間）が略等しくなるように上記設定時間を変更させるようにする。
【００２２】
これにより、駆動パルス信号のデューティ比の分解能を高くすることなく、電源電圧の変動の影響を受けにくい振動型アクチュエータの速度制御を行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態であるレンズ装置（光学機器）内の振動型モータ制御装置を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、１は振動型モータ（ＵＳＭ）１６を制御する制御装置の全体の動作を司る制御回路（信号生成手段）であり、マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵという）２、発振回路（以下、ＶＣＯという）３、位相比較回路、コンパレータ回路５，６、ＵＳＭロジック回路７およびデータメモリ（以下、ＥＥＰＲＯＭという）８等により構成されている。
【００２５】
発振回路（ＶＣＯ）３は、ＣＰＵ２の出力ＶＣＯＯＮによりＯＮ／ＯＦＦし、出力ＶＣＯＤＡＣにより発振周波数を変える。発振周波数はＶＣＯＤＡＣ（８ｂｉｔ）により決まる内部設定電圧と抵抗９により決まる電流をコンデンサ１０に充放電することにより決まる。
【００２６】
この発振周波数は、振動型モータの駆動周波数（Ｆ）の４倍の周波数４Ｆである。
【００２７】
ＶＣＯＤＡＣ（８ｂｉｔ）と発振周波数の関係の一例を示すと、
ＶＣＯＤＡＣ＝００Ｈ　→　４Ｆ＝１６０ＫＨｚ
ＶＣＯＤＡＣ＝３２Ｈ　→　４Ｆ＝１５６ＫＨｚ
ＶＣＯＤＡＣ＝ＦＦＨ　→　４Ｆ＝１３９．６ＫＨｚ
となる。
【００２８】
また、抵抗９の抵抗値を変えることにより、回路のばらつきによる発振周波数のばらつきを修正することができる。
【００２９】
ＶＣＯ３の出力４Ｆは、ＵＳＭロジック回路７に入力される。ＵＳＭロジック回路７は、ＣＰＵ２の出力（ＵＳＭＯＮ）により駆動出力をモータドライバ１１に出力する。また、ＵＳＭロジック回路７は、ＶＣＯ３の出力（４Ｆ）とＣＰＵ２の出力（ＤＩＲ、ＰＷＭ）からＡ，Ｂ，−Ａ，−Ｂの４相の駆動パルス信号を生成し、モータドライバ１１に入力する。
【００３０】
生成される４相の駆動パルス信号はそれぞれ、互いに９０度位相がずれたものであり、信号ＤＩＲによってその位相関係が９０度と−９０度に変更されることにより、振動型モータ１６の回転方向が変更される。また、４相の駆動パルス信号の周波数は、４Ｆの１／４であるＦである。
【００３１】
ここで、図７には、本実施形態のレンズ装置１０１と、このレンズ装置１０１が着脱交換可能なカメラ１０５とからなるカメラシステムを示している。レンズ装置１０１内のＣＰＵ２とカメラ１０５内のＣＰＵ１０４とは、レンズ装置１０１側とカメラ１０５側のマウントに設けられた通信接点（図示せず）を介して各種情報の通信が可能に接続されている。また、カメラ１０５内には電池（電源）１７が設けられており、この電池１７からの電力は、カメラ１０５内の電気回路およびレンズ装置１０１内の電気回路に供給される。
【００３２】
カメラ１０５内には、レンズ装置１０１内の撮影光学系（レンズ１０２を含む）により形成された被写体像を光電変換するＣＣＤ等の撮像素子が設けられている。
【００３３】
図１に戻り、３１は電池１７の電圧を検出するためのＡＤコンバータ回路（電圧検出手段）である。ＣＰＵ２はその検出値に応じた上記駆動パルス信号のパルス幅を決定し、このパルス幅の情報を含んだ信号ＰＷＭをＵＳＭロジック回路７に出力する。ＵＳＭロジック回路７は、信号ＰＷＭにより表されるパルス幅を持った４相の駆動パルス信号を生成する。なお、上記パルス幅の決定方法については後述する。
【００３４】
図２には、ＶＣＯ３の出力と４相の駆動パルス信号（Ａ，Ｂ，−Ａ，−Ｂ）との関係を示している。駆動パルス信号において、実線はＰＷＭデューティ（デューティー比）を５０％とした場合であり、破線はＰＷＭデューティを２５％とした場合を示す。
【００３５】
モータドライバ１１は、入力された４相の駆動パルス信号を電力増幅し、コイル１２，１３およびコンデンサ１４，１５を介して振動型モータ１６に出力する。モータドライバ１１にも電池１７の電力が供給されている。
【００３６】
次に、位相比較回路４の動作を説明する。位相比較回路４は、コンパレータ回路５，６の出力が変化する期間をカウントするカウンタ回路と、そのカウント値とＣＰＵ２により変更される比較値とを比較する比較回路とから構成される。そして、コンパレータ回路５，６には、振動型モータ１６の駆動状況により変化する、振動型モータ１６に設けられた電気−機械エネルギ変換素子からなるセンサ（Ｓ相）からの出力信号と、駆動パルス信号であるＡ相の入力信号とが、抵抗１８〜２６とコンデンサ２７〜２９より構成される分圧回路兼バンドパスフィルタ回路を介して入力される。
【００３７】
位相比較回路４は、振動型モータ１６のセンサ（Ｓ相）からの出力信号とＡ相入力信号との時間差を検出し、その時間差が前述した比較値に達したときにＰＬＥ信号をＣＰＵ２に出力する。
【００３８】
３０は振動型モータ１６の回転状態（回転速度、回転角度）を検出するための回転状態検出器である。この回転状態検出器３０は、本実施形態では、振動型モータ１６の出力軸と一体回転する、放射状に複数のスリット部が形成されたパルス板と、このパルス板のスリット部および非スリット部による光の透過、遮断によりＨ（Ｈｉｇｈ）信号Ｌ（Ｌｏｗ）信号を交互に出力するフォトインタラプタとで構成されている。フォトインタラプタからの出力信号は、増幅されてデジタル信号に変換され、ＣＰＵ２に入力される。
【００３９】
ＣＰＵ２は、ＰＬＥ信号と回転状態検出器３０からの出力とによりＶＣＯＤＡＣ値を変え、振動型モータ１６を制御する。
【００４０】
振動型モータ１６は、その共振周波数より高い周波数領域において、駆動パルス信号の周波数（以下、駆動周波数という）が高いときは回転数が低く、駆動周波数が低いときは回転数が高くなるという駆動特性を持つ。なお、駆動周波数を共振周波数よりも下げると、回転数は急激に低下する。前述したように、ＣＰＵ２がＰＬＥ信号によりＶＣＯＤＡＣ値を変えるよう制御するのはこの回転数の急激な低下を防ぐためである。
【００４１】
図３から図５は、ＣＰＵ２で実行される振動型モータ１６の制御動作のプログラムを示すフローチャートである。図３はモータ駆動時の初期設定処理のフローチャートであり、図４は初期加速処理のフローチャートである。また、図５は起動加速後の速度制御処理および回転量制御処理のフローチャートである。
【００４２】
まず、図３に示す初期設定処理について説明する。振動型モータ１６を駆動する際にははじめにこの初期設定処理を行う。
【００４３】
＜ステップ１＞
ＣＰＵ２は、Ａ／Ｄコンバータ回路３１によりＡ／Ｄ変換された電池１７の電圧をＡＤ０に格納する。
【００４４】
＜ステップ２＞
ＣＰＵ２は、ステップ１で得たＡＤ０をもとに、予め記憶されたテーブルデータからＰＷＭデューティデータを読み込み、ＰＷＭ＿３Ｖに格納する。ＰＷＭ＿３Ｖは、現在の電池電圧で振動型モータ１６を駆動した場合、電池電圧が３Ｖの場合と同等のモータ入力電力とするためのＰＷＭデューティデータである。
【００４５】
＜ステップ３＞
ＣＰＵ２は、振動型モータ１６の起動時の周波数データＦＲＥＱ０をＶＣＯＤＡＣに、ＰＷＭデューティデータＰＷＭ０をＰＷＭに設定する。
【００４６】
＜ステップ４＞
ＣＰＵ２は、駆動方向を判別し、ＤＩＲを設定する。
【００４７】
＜ステップ５＞
ＣＰＵ２は、ステップ１で得たＡＤ０をもとに、テーブルデータから設定するタイマー値データを読み込み、ＴＩＭＥＲ０に格納する。ＴＩＭＥＲ０は、ＣＰＵ２に内蔵されたタイマー割り込みのインターバル時間であり、後に説明する初期加速処理、速度制御処理および回転量制御処理はこのタイマー割り込み処理内で設定したタイマー時間（設定時間）ごとに行われる。
【００４８】
また、ＣＰＵ２は、ステップ１で得たＡＤ０をもとに、テーブルデータからＰＷＭデューティ変化量を読み込み、ＤＥＬ＿ＰＷＭ０に格納する。ＤＥＬ＿ＰＷＭ０は、後に説明する初期加速処理、速度制御処理および回転量制御処理においてＰＷＭデューティ操作による加速および減速を行うときにＰＷＭデューティを上げ下げする量である。
【００４９】
但し、本実施形態では、電池１７の電圧（ＡＤ０）が３ＶのときのＤＥＬ＿ＰＷＭ０を最小値とし、これよりも電池電圧が高いときのＤＥＬ＿ＰＷＭ０を３ＶのときのＤＥＬ＿ＰＷＭ０と同じとした（つまり、ＰＷＭデューティの分解能を高くしない）上で、ＴＩＭＥＲ０を変更する（長くする）ことで対処する。
【００５０】
さらに、ＣＰＵ２は、ステップ１で得たＡＤ０をもとに、テーブルデータから周波数変化量を読み込み、ＤＥＬ＿ＦＲＥＱ０に格納する。ＤＥＬ＿ＦＲＥＱ０は、後に説明する初期加速処理、速度制御処理および回転量制御処理において周波数操作による加速および減速を行うときに周波数を上げ下げする量である。
【００５１】
＜ステップ６＞
ＣＰＵ２は、ＴＩＭＥＲ０をタイマー値として設定してタイマー割り込み機能を起動する。また、ＣＰＵ２に内蔵されたカウンタのカウンタ値（ＰＬＳ＿Ｃ）をクリアする。このカウンタにより、前述した回転状態検出器３０の出力をカウントすることによってモータ回転量を計測する。
【００５２】
また、ＣＰＵ２は、内蔵したパルス幅計測機能を起動する。このパルス幅計測により、回転状態検出器３０の出力信号のパルス幅、つまりは回転速度を計測する。
【００５３】
＜ステップ７＞
ＣＰＵ２は、起動確認フラグ（ＫＩＤＯ＿Ｆ）をクリアする。
【００５４】
＜ステップ８＞
ＣＰＵ２は、ＶＣＯＯＮおよびＵＳＭＯＮをＯＮとすることにより、ＶＣＯ３およびＵＳＭロジック回路７をオンし、モータドライバ１１へ４相の駆動パルス信号（Ａ，Ｂ，−Ａ，−Ｂ）を入力する。モータドライバ１１は４相の駆動パルス信号を、電力増幅した後、コイル１２，１３およびコンデンサ１４，１５を介して振動型モータ１６に供給する。これにより、振動型モータ１６が駆動を開始（起動）する。
【００５５】
次に、図４に示す初期加速処理について説明する。初期加速処理は、回転状態検出器３０の出力信号が３回切り換わるまで行う。回転状態検出器３０は、前述したようにパルス板とフォトインタラプタにより構成されているものであり、仮に振動型モータ１６が一定速で回転していたとしても、その出力信号（パルス信号）はＨの時間とＬの時間とが確実に同等とはならない。
【００５６】
従って、正確に回転状態検出器３０からの出力信号のパルス幅を検出するためには、Ｈの時間とＬの時間とを平均化する必要がある。このため、本実施形態では、初期加速処理を回転状態検出器３０の出力信号が３回切り換わるまで行うようにしている。回転状態検出器３０の出力信号が３回切り換わることにより、正確にパルス幅を検出することができるので、その後、速度制御に移行する。
【００５７】
＜ステップ１１＞
ＣＰＵ２は、現在のＰＷＭデューティ設定値ＰＷＭとＰＷＭ＿３Ｖとを比較し、ＰＷＭ＝ＰＷＭ＿３Ｖであるか否かを判別する。ＰＷＭ＝ＰＷＭ＿３Ｖでない場合はステップ１２に移行し、ＰＷＭ＝ＰＷＭ＿３Ｖであればステップ１５に移行する。
【００５８】
＜ステップ１２＞
ＣＰＵ２は、ＰＷＭデューティ設定値ＰＷＭにＤＥＬ＿ＰＷＭ０を加算し、新たなＰＷＭデューティ設定値に設定する。
【００５９】
＜ステップ１３＞
ＣＰＵ２は、ステップ１２での加算結果がＰＷＭ≧ＰＷＭ＿３Ｖである場合はステップ１４に移行し、ＰＷＭ＜ＰＷＭ＿３Ｖである場合はステップ１６に移行する。
【００６０】
＜ステップ１４＞
ＣＰＵ２は、ＰＷＭ＝ＰＷＭ＿３Ｖと設定する。また、タイマー割り込みのインターバル時間にＴＩＭＥＲＦを設定し、ステップ１６に移行する。ＴＩＭＥＲＦは周波数操作におけるインターバル時間であり、電池１７の電圧により変更することはしない。
【００６１】
＜ステップ１５＞
ＣＰＵ２は、現在の周波数設定値ＶＣＯＤＡＣにＤＥＬ＿ＦＲＥＱ０を加算し、新たな周波数設定値ＶＣＯＤＡＣを設定する。
【００６２】
＜ステップ１６＞
ＣＰＵ２は、回転状態検出器３０の出力信号変化のカウンタ値（ＰＬＳ＿Ｃ）がＰＬＳ＿Ｃ≧３であるか否かを判別する。ＰＬＳ＿Ｃ≧３であればステップ１７へ移行し、ＰＬＳ＿Ｃ＜３であれば本処理を終了する。
【００６３】
＜ステップ１７＞
ＣＰＵ２は、起動確認フラグ（ＫＩＤＯ＿Ｆ）をセットする。これにより次回のタイマー割り込み処理では、後述する速度制御処理および回転量制御処理を行うことになる。
【００６４】
次に、図５に示す起動加速後の速度制御処理および回転量制御処理について説明する。
【００６５】
＜ステップ２１＞
ＣＰＵ２は、回転状態検出器３０の出力信号変化のカウンタ値（ＰＬＳ＿Ｃ）と目標パルス数（ＰＬＳ＿Ｃ＿ＰＥＲ）とを比較する。ここで、ＰＬＳ＿Ｃ＿ＰＥＲは目標とする駆動位置に相当する値である。ＰＬＳ＿Ｃ≧ＰＬＳ＿Ｃ＿ＰＥＲであればステップ２５へ移行し、ＰＬＳ＿Ｃ＜ＰＬＳ＿Ｃ＿ＰＥＲであればステップ２２に移行する。
【００６６】
＜ステップ２２＞
ＣＰＵ２は、パルス幅計測タイマーの値（ＰＬＳ＿Ｗ）と目標パルス幅値（ＰＬＳ＿Ｗ＿ＰＥＲ）を比較する。ここで、ＰＬＳ＿Ｗは実際の駆動速度に対応する値であり、ＰＬＳ＿Ｗ＿ＰＥＲは目標とする駆動速度に相当した値である。ＰＬＳ＿Ｗ＞ＰＬＳ＿Ｗ＿ＰＥＲ（目標速度よりも遅い）であればステップ２３へ移行し、ＰＬＳ＿Ｗ≦ＰＬＳ＿Ｗ＿ＰＥＲ（目標速度よりも速い）であればステップ２４へ移行する。
【００６７】
＜ステップ２３＞
ＣＰＵ２は、加速処理を行う。加速処理の方法は、前述した初期加速処理でのＰＷＭデューティ設定値の操作および周波数設定値の操作と同等である。加速処理を行った後、本処理を終了する。
【００６８】
＜ステップ２４＞
ＣＰＵ２は、減速処理を行う。減速の方法は前述の初期加速処理でのＰＷＭデューティ設定値操作および周波数設定値操作とは逆に、ＰＷＭデューティ操作の場合はＤＥＬ＿ＰＷＭ０を減算し、周波数操作の場合はＤＥＬ＿ＦＲＥＱ０を減算する。減速処理を行った後、本処理を終了する。
【００６９】
＜ステップ２５＞
ステップ２１において、ＰＬＳ＿Ｃ≧ＰＬＳ＿Ｃ＿ＰＥＲとなり目標パルス数の駆動を終了したので、ＣＰＵ２は、ＶＣＯＯＮおよびＵＳＭＯＮをＯＦＦとすることにより駆動を停止する。また、タイマー割り込み機能、パルス幅計測機能を停止する。
【００７０】
以上説明した処理において、図３のステップ５では、電池１７の電圧の検出結果に応じて、ＴＩＭＥＲ０，ＤＥＬ＿ＰＷＭ０，ＤＥＬ＿ＦＲＥＱ０の値が設定される。これにより、電池電圧が６Ｖの時と３Ｖの時の加速パターンは図６ようになる。
【００７１】
電池電圧が６Ｖの場合、ステップ１２において、３Ｖの場合と同じＤＥＬ＿ＰＷＭ０をＰＷＭデューティ設定値ＰＷＭに加算するが、その加算を行うタイミングは電池電圧が３Ｖの場合と比べて２倍の長さを有する時間ＴＩＭＥＲ０ごとである。このため、ＰＷＭデューティ変化量（ＰＷＭデューティ分解能）を小さくすることなく、電池電圧が６Ｖの場合と３Ｖの場合とで目標回転数（目標速度）Ｎ０までの加速時間を略等しくすることができる。
【００７２】
したがって、ＰＷＭデューティの分解能を高分解能なものにすることなく電源電圧の変動に影響されない振動型モータの制御特性を得ることができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、レンズ交換型カメラカメラシステムの撮影レンズについて説明したが、本発明は、レンズ一体型のカメラにも適用することができる。また、本発明は、レンズ装置やカメラといった光学機器以外の各種装置に用いられる振動型アクチュエータの制御に適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動型アクチュエータに印加される駆動パルス信号のデューティ比を高分解能化することなく、電源電圧の変動に影響されない振動型アクチュエータの制御特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である撮影レンズの電気回路の構成を示すブロック図。
【図２】上記撮影レンズに搭載された振動型モータに印加される４相の駆動パルス信号を示す図。
【図３】上記振動型モータの初期設定処理を示すフローチャート。
【図４】上記振動型モータの初期加速処理を示すフローチャート。
【図５】上記振動型モータの速度制御処理および回転量制御処理を示すフローチャート。
【図６】上記振動型モータの加速パターン図。
【図７】上記撮影レンズとカメラとからなるカメラシステムの構成を示す図。
【図８】振動型モータの周波数−回転数特性図。
【図９】振動型モータのＰＷＭデューティ−回転数特性図。
【図１０】従来のＰＷＭデューティ変更による振動型モータの加速パターン図。
【符号の説明】
１　制御回路
２　マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
３　発振回路（ＶＣＯ）
４　位相比較回路
５，６　コンパレータ回路
７　振動型モータ（ＵＳＭ）ロジック回路
８　データメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
１１　モータドライバ
１６　振動型モータ
１７　電池
３０　回転状態検出器
３１　ＡＤコンバータ回路

Claims

電気−機械エネルギ変換素子に駆動パルス信号を印加して振動体に振動を励起し、前記振動体とこの振動体に接触する接触体とを相対駆動する振動型アクチュエータの制御装置であって、
前記駆動パルス信号を生成するとともに、設定時間ごとに前記駆動パルス信号のデューティ比を変化させる信号生成手段と、
電源の電圧を検出する電圧検出手段とを有し、
前記信号生成手段は、前記電圧検出手段による検出電圧に応じて前記設定時間を変更することを特徴とする振動型アクチュエータの制御装置。
前記信号生成手段は、前記電圧検出手段による検出電圧が高いほど前記設定時間を短くすることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
前記信号生成手段は、前記電圧検出手段による検出電圧にかかわらず前記振動型アクチュエータの所定駆動速度までの速度変化時間が略等しくなるように前記設定時間を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
電気−機械エネルギ変換素子に駆動パルス信号を印加して振動体に振動を励起し、前記振動体とこの振動体に接触する接触体とを相対駆動する振動型アクチュエータと、この振動型アクチュエータによって駆動される光学素子とを有する光学機器であって、
前記駆動パルス信号を生成するとともに、設定時間ごとに前記駆動パルス信号のデューティ比を変化させる信号生成手段と、
電源の電圧を検出する電圧検出手段とを有し、
前記信号生成手段は、前記電圧検出手段による検出電圧に応じて前記設定時間を変更することを特徴とする光学機器。
前記信号生成手段は、前記電圧検出手段による検出電圧が高いほど前記設定時間を短くすることを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
前記信号生成手段は、前記電圧検出手段による検出電圧にかかわらず前記振動型アクチュエータの所定駆動速度までの速度変化時間が略等しくなるように前記設定時間を変更することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学機器。