JP2005168244A - Control device for vibration-type drive unit, device using this control device, optical apparatus using this control device, and control method and control program for the vibration-type drive unit - Google Patents
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Description
本発明は振動波モータ(超音波モータも同じ)を使用する機器において、主に振動波モータの振動状態を検出するための信号相と超音波モータに交流電界を印加する印加相との位相差及び時間差を検知し、必要に応じてどちらか一方の検知方式に切り換えることで振動波モータの回転速度や、消費電力等を制御する振動波モータの制御方式に関するものである。 The present invention relates to a device using a vibration wave motor (the same applies to an ultrasonic motor) and a phase difference between a signal phase for mainly detecting a vibration state of the vibration wave motor and an application phase for applying an AC electric field to the ultrasonic motor. In addition, the present invention relates to a vibration wave motor control method for controlling the rotational speed, power consumption, and the like of the vibration wave motor by detecting the time difference and switching to one of the detection methods as necessary.
従来、振動波モータは振動体に印加する交流電界はある位相差を設けた2つの印加相(以下それぞれA相、B相とする)で回転動作を行なうように設定されている。A相とB相の位相差は±90度でありこの正負で回転方向が決定される。またその回転速度はモータに印加する電圧や、A相、B相の周波数を変化させることで所望の速度に制御させることが一般的となっている。 Conventionally, a vibration wave motor is set so that an alternating electric field applied to a vibrating body rotates in two application phases (hereinafter referred to as A phase and B phase, respectively) having a certain phase difference. The phase difference between the A phase and the B phase is ± 90 degrees, and the rotation direction is determined by this positive / negative. The rotation speed is generally controlled to a desired speed by changing the voltage applied to the motor and the frequency of the A phase and the B phase.
振動波モータは通常、メカニカルな回転体(或いは移動体)と結合され、回転体の回転速度を安定させるために速度フィードバック制御を行うのが一般的である。図3は周波数と振動波モータの回転数及び位相との関係を表している。この図より、振動波モータの回転数はモータに印加する周波数を変化させることで変更できることが分かる。同図よりモータに印加する周波数が高い場合は回転数が遅く、周波数を下げることで徐々に回転数が早くなり、あるポイントを通過すると再び遅くなる傾向にある。この回転数の切り換わりポイントを振動波モータの共振周波数と呼ぶ。 The vibration wave motor is usually coupled to a mechanical rotating body (or a moving body), and generally performs speed feedback control in order to stabilize the rotational speed of the rotating body. FIG. 3 shows the relationship between the frequency and the rotational speed and phase of the vibration wave motor. From this figure, it can be seen that the rotational speed of the vibration wave motor can be changed by changing the frequency applied to the motor. As shown in the figure, when the frequency applied to the motor is high, the rotational speed is slow, and by decreasing the frequency, the rotational speed gradually increases, and when passing through a certain point, it tends to be slow again. This rotation speed switching point is called the resonance frequency of the vibration wave motor.
図に示す通り、振動波モータの特徴としてこの共振周波数より高い領域の方が周波数に対する回転数の裾が長く、共振周波数よりも低い周波数では急激に回転数が落ちるため、先に述べた速度フィードバック制御を行う場合は、共振周波数よりも高い周波数帯を使用するのが一般的である。 As shown in the figure, the characteristic of the vibration wave motor is that the region where the frequency is higher than the resonance frequency has a longer rotation speed with respect to the frequency, and the frequency falls below the resonance frequency. When performing control, it is common to use a frequency band higher than the resonance frequency.
また、共振周波数を超えてしまった場合、制御上の周波数と回転数の関係が逆になってしまうため、共振周波数を超えない様な制御を行う必要が出てくる。更に共振近傍での制御は印加される周波数に対する回転速度の変化が大きく速度制御を行なうことは困難であることが図3より分かる。 In addition, when the resonance frequency is exceeded, the relationship between the control frequency and the rotational speed is reversed, and it is necessary to perform control so as not to exceed the resonance frequency. Further, it can be seen from FIG. 3 that the control near the resonance has a large change in the rotational speed with respect to the applied frequency and it is difficult to perform the speed control.
そこで振動体の一部に振動体の振動状態を検出するセンサー相(以下S相とする)を設け、そのS相とA相あるいはS相とB相の位相差を検出し振動体の共振状態を検知して制御を行なう方式が現在、実用化されている(例えば、特許文献1参照)。図3よりA相又はB相とS相との位相(又は時間差)の関係は共振周波数に近づくほど小さくなる傾向がある。 Therefore, a sensor phase (hereinafter referred to as S phase) for detecting the vibration state of the vibration body is provided in a part of the vibration body, and the phase difference between the S phase and the A phase or the S phase and the B phase is detected to detect the resonance state of the vibration body. Currently, a method for performing control by detecting the above has been put into practical use (see, for example, Patent Document 1). From FIG. 3, the phase (or time difference) relationship between the A phase or the B phase and the S phase tends to decrease as the resonance frequency is approached.
そこで、位相が小さくなったと判断するための境界を設定しているのがPLE2、PLE1であり、それぞれの境界を越えた時点で周波数の制御方法を変更する必要がある。 Therefore, PLE2 and PLE1 set boundaries for determining that the phase has become smaller, and it is necessary to change the frequency control method when the boundaries are exceeded.
この位相の検出方法としては電気的素子であるコンパレータを用いて正弦波を方形波に変換し、図2の様にB相の立ち上がりからS相の立ち上がりまでの時間を測定する方法がある。ここで測定した位相差(または時間値)をあらかじめ設定しておいたPLE1又はPLE2の値と比較し、その値以下あるいは範囲外の場合はA相、B相の周波数をそれ以上低い側に設定しない、更に、現在よりも高周波側に設定し直す様な操作を行い、モータの回転数を低くするなどの対策によって振動体が共振周波数を超えないように制御を行っているものがある。
従来の技術の図2、3の説明で、「振動波モータの印加相(A又はB相)とS相の位相差を検出する」と記述したが、実際には位相差ではなく時間差でも良い。これは図3の振動波モータの回転数と周波数の関係で周波数領域が29KHz〜31KHzと非常に狭い領域であるため、周波数変動に伴う位相の変動が少ない。つまり、B相に対するS相の時間差を位相差として近似させることが可能である。これを更に説明すると図2より、B相の周期をTとした場合、B相の周波数は1/Tとなる(当然S相の周波数も1/T)。 In the description of FIGS. 2 and 3 of the prior art, it is described that “the phase difference between the applied phase (A or B phase) and the S phase of the vibration wave motor is detected”, but in reality, a time difference may be used instead of a phase difference. . This is a very narrow frequency range of 29 KHz to 31 KHz due to the relationship between the rotation speed and frequency of the vibration wave motor of FIG. That is, the time difference between the S phase and the B phase can be approximated as a phase difference. To explain this further, from FIG. 2, when the period of the B phase is T, the frequency of the B phase is 1 / T (of course, the frequency of the S phase is also 1 / T).
また、位相はB相に対してT/4だけ遅れた信号とすると位相は360°/4であるため+90°となる。このときの演算式として、位相φ=t/T/360となる。実際に数値を当てはめると、A相又はB相の周波数fを29KHz〜31KHzとするとT=1/fより周期T=34.48μsec〜32.26μsecとなる。位相差を+90°とすると時間差t=8.62μsec〜8.07μsecとなる。その差は0.55μsecと極微小であるため時間差で位相検出を近似させてもなんら問題はなかった。 Further, if the phase is a signal delayed by T / 4 with respect to the B phase, the phase is + 90 ° because the phase is 360 ° / 4. As an arithmetic expression at this time, the phase φ = t / T / 360. When the numerical values are actually applied, if the frequency f of the A phase or the B phase is 29 KHz to 31 KHz, the cycle T = 34.48 μsec to 32.26 μsec from T = 1 / f. If the phase difference is + 90 °, the time difference is t = 8.62 μsec to 8.07 μsec. Since the difference is as extremely small as 0.55 μsec, there is no problem even if the phase detection is approximated by the time difference.
時間差検出方式を採用したのは、その方がコスト的に安価に検出できるからである。上述した本来の位相検出を電気的に行うには除算を行う必要があり、これでは回路構成が複雑となる。そこで、現実的にはマイクロコンピュータを使用した演算で検出するのが望ましいが、演算した場合は前述した式のようにマイクロコンピュータ(以下マイコンと記す)内に除算器が必要であり、高価なマイコンを使用しなければならない。 The reason why the time difference detection method is adopted is that it can be detected at low cost. In order to electrically perform the original phase detection described above, division is necessary, which complicates the circuit configuration. Therefore, in reality, it is desirable to detect by calculation using a microcomputer. However, if calculation is performed, a divider is required in the microcomputer (hereinafter referred to as microcomputer) as shown in the above formula, and an expensive microcomputer is used. Must be used.
また、除算器の無いマイコンを使用するとその処理に時間がかかり、結果的にはマイコンのパフォーマンスが落ち、振動波モータにおける安定した速度制御が得られないなどの不具合が発生した。 In addition, when a microcomputer without a divider is used, the processing takes time, and as a result, the performance of the microcomputer is lowered, and there is a problem that stable speed control cannot be obtained in the vibration wave motor.
また、今後あらゆる機器におけるコストダウン化、及び高速化が進む中で振動波モータの回転数アップも当然必要になる。その時には振動波モータをより共振周波数近傍で制御する必要も出て来る可能性があり、そのためには正確で細かな位相制御が必要であり、時間差での検出では精度が不十分と考えられる。また、安易なコストアップも当然避けなければならない。 In addition, as the cost reduction and speed increase in all devices in the future, it is naturally necessary to increase the rotation speed of the vibration wave motor. At that time, there is a possibility that the vibration wave motor needs to be controlled near the resonance frequency. For this purpose, accurate and fine phase control is necessary, and it is considered that the detection with a time difference is insufficient in accuracy. Naturally, an easy cost increase must be avoided.
上記課題を解決するために、本願発明における振動型駆動装置の制御装置の第1の構成は、周波信号が印加された電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される振動体と、該振動体に接触する接触体とを有し、振動体と接触体とを相対駆動する振動型駆動装置の制御装置であって、振動体の振動状態を検出する振動検出手段と、周波信号に対する振動検出手段からの出力信号の遅れ時間である時間差を検出する時間差検出手段と、周波信号と出力信号との位相差を検出する位相差検出手段と、時間差に基づいて振動型駆動装置の駆動を制御する第1の駆動制御と位相差に基づいて振動型駆動装置の駆動を制御する第2の駆動制御とを行う駆動制御手段と、第1および第2の駆動制御の切換制御を行う切換制御手段とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first configuration of the control device of the vibration type driving device according to the present invention includes a vibrating body in which vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which a frequency signal is applied, and the vibrating body. A vibration-type drive device control device for relatively driving the vibration body and the contact body, the vibration detection means for detecting the vibration state of the vibration body, and the vibration detection means for the frequency signal A time difference detecting means for detecting a time difference which is a delay time of the output signal from the output signal, a phase difference detecting means for detecting a phase difference between the frequency signal and the output signal, and a first control for controlling the driving of the vibration type driving device based on the time difference. Drive control means for performing drive control of 1 and second drive control for controlling the drive of the vibration type drive device based on the phase difference; and switching control means for performing switching control of the first and second drive controls. Features having To.
切換制御手段に、時間差に応じて切換え制御を行うようにさせるとよい。切換制御手段に、時間差が所定時間より小さいときは駆動制御手段に第1の駆動制御を行わせ、時間差が所定時間より大きいときは駆動制御手段に第2の駆動制御を行うようにさせるとよい。 The switching control means may be configured to perform switching control according to the time difference. The switching control means may be configured to cause the drive control means to perform the first drive control when the time difference is smaller than the predetermined time, and to cause the drive control means to perform the second drive control when the time difference is greater than the predetermined time. .
振動型駆動装置又は該振動型駆動装置により駆動される被駆動部材の駆動速度を検出する速度検出手段を設け、切換制御手段に、駆動速度に応じて切換え制御を行うようにさせるとよい。 It is preferable to provide speed detecting means for detecting the driving speed of the vibration type driving apparatus or a driven member driven by the vibration type driving apparatus, and to make the switching control means perform switching control according to the driving speed.
切換制御手段に、駆動速度が所定速度より小さいときは駆動制御手段に第1の駆動制御を行わせ、駆動速度が所定速度より大きいときは駆動制御手段に第2の駆動制御を行わせるようにさせるとよい。 The switching control means causes the drive control means to perform the first drive control when the drive speed is lower than the predetermined speed, and causes the drive control means to perform the second drive control when the drive speed is higher than the predetermined speed. It is good to let them.
切換制御手段に、振動型駆動装置の起動時には、駆動制御手段に第1の駆動制御を行わせるようにさせるとよい。 The switching control means may be configured to cause the drive control means to perform the first drive control when starting the vibration type driving device.
制御装置と、振動型駆動装置と、該振動型駆動装置により駆動される被駆動部材とを有する装置。 An apparatus having a control device, a vibration type driving device, and a driven member driven by the vibration type driving device.
制御装置と、振動型駆動装置と、該振動型駆動装置により駆動される光学部材とを有する光学機器。 An optical apparatus having a control device, a vibration type driving device, and an optical member driven by the vibration type driving device.
本願発明の振動型駆動装置の制御方法の第1の構成は、周波信号が印加された電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される振動体と、該振動体に接触する接触体とを有し、振動体と接触体とを相対駆動する振動型駆動装置の制御方法であって、振動体の振動状態を検出するステップと、周波信号に対する振動検出手段からの出力信号の遅れ時間である時間差を検出するステップと、周波信号と出力信号との位相差を検出するステップと、時間差に基づいて振動型駆動装置の駆動を制御する第1の駆動制御を行うステップと、位相差に基づいて振動型駆動装置の駆動を制御する第2の駆動制御を行うステップと、第1および第2の駆動制御の切換制御を行う切換ステップとを有することを特徴とする。 The first configuration of the control method of the vibration type driving device of the present invention includes a vibrating body in which vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which a frequency signal is applied, and a contact body in contact with the vibrating body. A method for controlling a vibration type driving device that relatively drives a vibrating body and a contact body, the step of detecting a vibration state of the vibrating body, and a time difference that is a delay time of an output signal from a vibration detecting means with respect to a frequency signal Detecting the phase difference between the frequency signal and the output signal, performing the first drive control for controlling the driving of the vibration type driving device based on the time difference, and vibrating based on the phase difference A step of performing a second drive control for controlling the drive of the mold drive device, and a switching step for performing a switching control of the first and second drive controls.
ここで、切換ステップにおいて、時間差に応じて切換え制御を行うようにさせるとよい。 Here, in the switching step, switching control may be performed according to the time difference.
また、切換ステップにおいて、時間差が所定時間より小さいときは第1の駆動制御を行わせ、時間差が所定時間より大きいときは第2の駆動制御を行うようにさせるとよい。振動型駆動装置又は該振動型駆動装置により駆動される被駆動部材の駆動速度を検出するステップを有し、切換ステップにおいて、駆動速度に応じて切換え制御を行うようにさせるとよい。 In the switching step, the first drive control may be performed when the time difference is smaller than the predetermined time, and the second drive control may be performed when the time difference is larger than the predetermined time. It is preferable to include a step of detecting a driving speed of the vibration type driving device or a driven member driven by the vibration type driving device, and in the switching step, switching control may be performed according to the driving speed.
切換ステップにおいて、駆動速度が所定速度より小さいときは第1の駆動制御を行わせ、駆動速度が所定速度より大きいときは第2の駆動制御を行うようにさせるとよい。 In the switching step, the first drive control may be performed when the drive speed is lower than the predetermined speed, and the second drive control may be performed when the drive speed is higher than the predetermined speed.
切換ステップにおいて、振動型駆動装置の起動時には、第1の駆動制御を行うようにさせるとよい。 In the switching step, the first drive control may be performed when the vibration type driving device is activated.
上記制御方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to execute the control method.
本願発明の振動型駆動装置の制御装置によれば、振動型駆動装置の駆動状態に応じて、第1および第2の駆動制御の切換制御を行うことができるため、簡単な構成で正確な位相制御をすることができる。
具体的には、例えば、時間差が所定時間より大きいときに第2の駆動制御を行わせることにより、第2の駆動制御に集中させることができるため、簡単な構成でありながら(位相差検出を行なうためのマイコンなどが不要となる)、正確な位相制御を行なうことができる。
According to the control device of the vibration type driving device of the present invention, since the switching control of the first and second drive control can be performed according to the driving state of the vibration type driving device, an accurate phase can be obtained with a simple configuration. You can control.
Specifically, for example, since the second drive control is performed when the time difference is larger than a predetermined time, it is possible to concentrate on the second drive control. This eliminates the need for a microcomputer or the like), and enables accurate phase control.
また、例えば、駆動速度が所定速度より大きいときに第2の駆動制御を行わせることにより、第2の駆動制御に集中させることができるため、簡単な構成でありながら、正確な位相制御を行うことができる。 In addition, for example, by performing the second drive control when the drive speed is higher than a predetermined speed, it is possible to concentrate on the second drive control, so that accurate phase control is performed with a simple configuration. be able to.
本願発明の振動型駆動装置の第1の制御方法によれば、振動型駆動装置の駆動状態に応じて、第1および第2の駆動制御の切換制御を行うことができるため、簡単な構成で正確な位相制御をすることができる。 According to the first control method of the vibration type drive device of the present invention, the switching control between the first and second drive controls can be performed according to the drive state of the vibration type drive device, so that the configuration is simple. Accurate phase control can be performed.
具体的には、例えば、時間差が所定時間より大きいときに第2の駆動制御を行わせることにより、第2の駆動制御に集中させることができるため、簡単な構成でありながら(位相差検出を行なうためのマイコンなどが不要となる)、正確な位相制御を行なうことができる。 Specifically, for example, since the second drive control is performed when the time difference is larger than a predetermined time, it is possible to concentrate on the second drive control. This eliminates the need for a microcomputer or the like), and enables accurate phase control.
また、例えば、駆動速度が所定速度より大きいときに第2の駆動制御を行わせることにより、第2の駆動制御に集中させることができるため、簡単な構成でありながら、正確な位相制御を行うことができる。 In addition, for example, by performing the second drive control when the drive speed is higher than a predetermined speed, it is possible to concentrate on the second drive control, so that accurate phase control is performed with a simple configuration. be able to.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例ではレンズ交換式オートフォーカス一眼レフカメラに本発明を応用した場合を例に各部の動作説明を行う。 In the present embodiment, the operation of each part will be described by taking as an example the case where the present invention is applied to an interchangeable lens autofocus single-lens reflex camera.
図1は交換式レンズ及びオートフォーカス一眼レフカメラのブロック図である。
同図より、1は交換レンズであり、2は光軸方向に進退可能なフォーカスレンズユニットであり、このフォーカスレンズユニット2はフォーカスレンズ4を保持している。
FIG. 1 is a block diagram of an interchangeable lens and an autofocus single-lens reflex camera.
As shown in FIG. 1,
3はフォーカスレンズユニット2のアクチュエータとしての振動波モータである。
5は振動波モータ3に印加する基準電圧を生成する昇圧回路(振動波モータの基準電源)であり、バッテリー電圧を5倍程度にまで昇圧する回路構成となっている(一般的にはDC/DCコンバータと言う)。
6は振動波モータ3を駆動するために電力増幅を行っているドライバ回路であるが、詳細は後述する。7は交換レンズ1全体の制御をつかさどるレンズマイコンである。レンズマイコン7にはカメラ本体10との通信を行うための通信コントローラ、タイマー機能、DAC機能、入出力ポート、ROM、RAM等の機能が搭載されている。
8は振動波モータ3の回転量と回転速度を検出する移動量検出器で、振動波モータ3の回転に同期して回転する円盤の円周上を同じピッチで切り欠き、フォトインタラプタ素子を使用して、LEDから投光された光が受光素子に到達するか、遮光されるかで信号の変化を検出する構成となっている。
A moving
フォーカスレンズユニット2の移動量は振動波モータ3の回転量とメカ的に比例する構成となっているため、前述したピッチ数をカウントすることでフォーカスレンズユニット2の移動量を検出することができる。
Since the movement amount of the
また、前述したピッチの時間間隔を計測し、振動波モータ3やフォーカスレンズユニット2の速度を検出している。9は振動波モータ3に印加する交流電圧と前述したS相との位相差を検出するための位相差検出器である。位相差検出器についても後述する。
Further, the time interval of the pitch described above is measured, and the speeds of the
10はカメラ本体であり、11は撮影光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出ユニットである。焦点検出ユニット11の検出結果に基づきフォーカスレンズユニット4は駆動され、合焦位置に移動する。
12はカメラ全体の制御をつかさどるカメラマイコンである。13はカメラの使用者がピント合わせ及びレリーズすることを指示するためのメカニカルなスイッチである。本実施例では本発明に関するピントを合わせるための操作方法のみ説明する。カメラ本体10には、その他様々な機能が備わっているが、本実施例とは無関係のため省略する。
A camera microcomputer 12 controls the entire camera. Reference numeral 13 denotes a mechanical switch for instructing the camera user to focus and release. In this embodiment, only an operation method for focusing on the present invention will be described. Although the
14はカメラ本体10と交換レンズ1とを通信可能にするための接点ユニットである。この接点ユニット14は、カメラ本体10に設けられた複数の金属突起部と、交換レンズ1に設けられた複数の電気切片とにより構成されており、各金属突起部が各電気切片に接触することによりカメラマイコン12とレンズマイコン7が導通するようになっている。なお、金属突起部と電気切片はメカ的に接触しているだけなのでカメラ本体10からレンズ1を取り外すことも可能である。
カメラマイコン12はAF開始スイッチSW13を検出し、使用者からオートフォーカス開始の指示があるまで待機し、その後指示があった場合は焦点検出ユニット11で検出された焦点調節データを取り込む。焦点検出ユニット11はフォーカスレンズユニット2に組み込まれたフォーカスレンズ4を通して被写体までの距離とフォーカスレンズユニット2の現在位置からピントのズレ量(デフォーカス量)を検出する。
The camera microcomputer 12 detects the AF start switch SW13, waits until an instruction to start autofocus is received from the user, and takes in the focus adjustment data detected by the focus detection unit 11 when there is an instruction thereafter. The focus detection unit 11 detects the amount of defocus (defocus amount) from the distance to the subject and the current position of the
カメラマイコン12は、検出されたピントのズレ量に応じてフォーカスレンズユニット2の駆動量を演算し、レンズマイコン7に接点ユニット14を通して通信する。
The camera microcomputer 12 calculates the drive amount of the
レンズマイコン7は昇圧回路5を起動し、ドライバ回路6に約30V程度の電圧を印加する。レンズマイコン7はドライバ回路6に電圧が印加されると内部のタイマー機能を使用して特定の周波数でA相及びB相の90度位相をずらした駆動波形を出力して、振動波モータ3を駆動しフォーカスレンズユニット2の移動を開始させる。
The
タイマー機能は周波数を変化させることが可能で、徐々に周波数を下げて振動波モータ3の回転数を上げて行く。レンズマイコン7は、移動量検出器8を監視し、カメラマイコン12から送信された移動量と比較することを常に行っている。比較の結果一致した場合は、所定の移動量だけフォーカスレンズユニット2が移動したと判断し、振動波モータ3の駆動を停止させる。
The timer function can change the frequency, and gradually decreases the frequency to increase the rotation speed of the
また、移動量検出器8の出力変化をレンズマイコン7内部のタイマー機能で時間を計測し、あらかじめレンズマイコン内部のメモリに設定してある目標速度(目標回転数)相当の時間値と比較して周波数変化による振動波モータ3の回転数制御(フォーカスレンズユニット2の移動速度制御と同じ)を行う。
The change in the output of the
また、レンズマイコン7は位相差検出器9で振動波モータ3の位相状態を常に検出し、あらかじめレンズマイコン7に保持された2つの位相データ(それぞれPLE2、PLE1とし、振動波モータの共振周波数に近い側をPLE1とする→図3参照)と比較して共振周波数より遠い場合(PLE2の位相)は、目標速度に達していない場合でも周波数スキャンを停止させる。
In addition, the
また、比較した結果、共振周波数にさらに近づいた場合(PLE1の位相)は、周波数を現在よりも高い側に設定し、振動波モータ駆動を共振周波数から遠ざけるように制御する。 As a result of the comparison, when the resonance frequency is further approached (the phase of PLE1), the frequency is set to a higher side than the present, and the vibration wave motor drive is controlled to be away from the resonance frequency.
ここで本発明の主旨であるPLE2とPLE1の使い方について説明する。
今まではA相又はB相とS相(以下B相とS相の関係を位相差とする)の時間差を位相差として近似していたが、振動波モータ3の高速化に伴い、正確な位相差を検出する必要がある。しかし、真の位相差を検出するにはレンズマイコン7で除算する必要があり、除算器が無いマイコンの場合、演算時間が増えてしまう。
Here, how to use PLE2 and PLE1 which are the gist of the present invention will be described.
Until now, the time difference between the A phase or the B phase and the S phase (hereinafter, the relationship between the B phase and the S phase is referred to as a phase difference) is approximated as a phase difference. It is necessary to detect the phase difference. However, in order to detect a true phase difference, it is necessary to divide by the
そこで振動波モータ3を高い周波数領域で駆動させている場合は共振周波数よりも比較的遠い位相であると判断し(図3参照)、この状態では正確な位相差は必要ないため、時間差による近似値を位相と考え、制御することが可能である。
Therefore, when the
つまり一般的なモータ制御における加速領域−定速領域−減速領域で当てはめると振動波モータの場合も加速領域または減速領域では時間差による位相検出が出来ることになる。 In other words, when applied in the acceleration region-constant speed region-deceleration region in general motor control, the phase detection based on the time difference can be performed in the acceleration region or the deceleration region even in the case of the vibration wave motor.
また、この領域は頻繁に周波数を変更しなければならないため、レンズマイコン7の制御上のパフォーマンスも必要な領域でもある。逆に定速領域では振動波モータも高速で回転しているため共振周波数に近く、正確な位相検出が必要である。
In addition, since this region must frequently change the frequency, it is also a region where the performance in terms of control of the
また、速度的には高速ではあるが、安定した速度領域であるのであまり周波数を変更する必要がなく、レンズマイコン7の制御上のパフォーマンスは落としても構わない。
Although the speed is high, it is a stable speed range, so it is not necessary to change the frequency so much, and the control performance of the
これにより、定速領域では真の位相差検出を行うことが可能となる。このときのPLE1,PLE2のデータは時間差検出なら時間値、位相差検出なら角度をそれぞれ持つことが必要である。また、時間差と位相差の切り換えには既に使用しているPLE2(共振周波数より遠い比較値)を用いれば新たな位相差比較データを加えなくて済むことになる。 Thereby, true phase difference detection can be performed in the constant speed region. The data of PLE1 and PLE2 at this time must have a time value for time difference detection and an angle for phase difference detection. In addition, if the PLE2 (comparison value far from the resonance frequency) already used is used for switching between the time difference and the phase difference, it is not necessary to add new phase difference comparison data.
図4は振動波モータを動作させるためのドライバ回路6、位相検出器9、昇圧回路5及びレンズマイコン7の電気回路を詳細に示した図である。この電気回路は周波数を変化させることで振動波モータの速度制御を行なうタイプとなっている。同図を用いて本回路の動作説明を行なう。
FIG. 4 is a diagram showing in detail the electric circuit of the
51は振動波モータ3の制御をつかさどるレンズマイコン7であるマイクロコンピュータ(以下マイコンと記す)である。このマイコン51の機能として、振動波モータへ印加する周波数を作り出すための周波数ジェネレータ機能と、振動波モータの位相検出を行なうためのタイマカウンタ機能(信号キャプチャ機能付き)を具備している。
Reference numeral 51 denotes a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) which is a
52は振動波モータ3に印加する電源回路である昇圧型DCDCコンバータユニットである。この回路はマイコン51によって動作/非動作をコントロールできる様に構成されている。53は電源(バッテリー)、54は電源53を安定的に供給するためのレギュレータであり、マイコン51に供給され、かつ位相検出の基準電源としても使用している。
A step-up
55は振動波モータ3のA相側のインバータ、56は振動波モータ3のB相側のインバータ、57は振動波モータ3のA相側の電源を供給するためのNPNトランジスタ、58は振動波モータ3のB相側の電源を供給するためのNPNトランジスタ、59は振動波モータのA相側のNPNトランジスタ、60は振動波モータ3のB相側のNPNトランジスタである。
55 is an inverter on the A phase side of the
A相側のインバータ55の入力とA相側NPNトランジスタ59のベースがそれぞれマイコン51のA相側周波数ジェネレータ出力端子に接続され、またインバータ55の出力がNPNトランジスタ57のベースに接続され、マイコン51の出力論理によって振動波モータのA相側に電力がシンク/ソースされる構成となっている。
The input of the A-phase side inverter 55 and the base of the A-phase
同様にB相側のインバータ56の入力とB相側NPNトランジスタ60のベースがそれぞれマイコン51のB相側周波数ジェネレータ出力端子に接続され、またインバータ56の出力がNPNトランジスタ58のベースに接続され、マイコン51の出力論理によって振動波モータのB相側に電力がシンク/ソースされる構成となっている。
Similarly, the input of the B-
61はA相側コイル、62はB相側コイル、63はA相側コンデンサ、64はB相側コンデンサである。 61 is an A phase side coil, 62 is a B phase side coil, 63 is an A phase side capacitor, and 64 is a B phase side capacitor.
A相側コイル61とA相側コンデンサ63を電源に対し直列接続することによって印加される周波数に応じた昇圧電圧が振動波モータのA相に印加される。 By connecting the A-phase side coil 61 and the A-phase side capacitor 63 in series with the power source, a boosted voltage corresponding to the applied frequency is applied to the A-phase of the vibration wave motor.
同様にB相側コイル62とB相側コンデンサ64を電源に対し直列接続することによって印加される周波数に応じた昇圧電圧が振動波モータ3のB相に印加される。
Similarly, a step-up voltage corresponding to the frequency applied by connecting the B-
65は振動波モータ3のA相側電極、66は振動波モータのB相側電極、67は振動波モータのS相電極、68は圧電素子、69はGND電極である。A相、B相に電圧を印加することで圧電素子68が歪曲し、A相に対するB相の位相を±90°変えることで回転部との接触面に楕円運動が発生して回転部が回転するのが振動波モータの原理である。
65 is an A phase side electrode of the
70はレギュレータ54の電圧を1/2にするための分圧回路であり、コンパレータのスレッショルド電圧を形成している。71と72はB相電圧のレベルシフト用の抵抗。73と75は振動波モータ3のS相用のハイパスフィルター、74と76は振動波モータ3のB相用のハイパスフィルターをそれぞれ形成している。
Reference numeral 70 denotes a voltage dividing circuit for halving the voltage of the
77は振動波モータ3のB相用のコンパレータであり、レギュレータ54の電圧にレベルシフトするためとB相の波形整形を行なっている。78は振動波モータ3のS相用のコンパレータであり、レギュレータ54の電圧にレベルシフトするためとS相の波形整形を行なっている。
Reference numeral 77 denotes a B-phase comparator of the
図2はコンパレータ77、78から出力される波形を図示したものである。振動波モータ3が共振点に近いところで駆動されているとS相とB相の位相差が少なくなるように構成されているのが一般的である。以下にその制御方式を図2と図4を用いて説明する。
FIG. 2 illustrates waveforms output from the
マイコン51は振動波モータ3を駆動する場合、DCDCコンバータユニット52を動作させ電源53の電圧を昇圧させる。通常はここで約5倍程度に昇圧する。
When the microcomputer 51 drives the
次に、マイコン51は内部の周波数ジェネレータ回路を起動させてA相、B相にそれぞれ±90°位相を変えた出力を発生させる。この出力によってトランジスタ57、58、59、60を制御している。例えば、マイコン51から出力されたA相の論理電圧がハイレベルの場合、インバータ55の出力論理はLoレベルとなり、トランジスタ57はOFFとなる。
Next, the microcomputer 51 activates an internal frequency generator circuit to generate an output in which the phase is changed by ± 90 ° between the A phase and the B phase. The
トランジスタ58はONし、振動波モータ3のA相に加える電圧は低くなる。逆にマイコン51から出力されたA相の論理電圧が0Vの場合、インバータ55の出力論理はHiレベルとなり、トランジスタ57はONされる。トランジスタ58はOFFし、振動波モータのA相に加える電圧が高くなる。
The
次に、これらの動作によってコイル61、62に交流電圧が供給されコンデンサ63、64によって更に振動波モータ3に印加する電圧を昇圧する。通常はここで約3倍〜4倍程度昇圧させてから振動波モータに印加する。
Next, an AC voltage is supplied to the
電圧が入力されると振動波モータはその特性によって、ある特定の周波数で起動を開始する。マイコン51は起動が開始されるまで内部のタイマカウンタで経過時間を計測し、あらかじめ設定された時間を経過するとコンパレータ77、78の出力を検出するため、タイマカウンタを位相検出用に設定し起動させる。
When a voltage is input, the vibration wave motor starts to start at a specific frequency due to its characteristics. The microcomputer 51 measures the elapsed time with an internal timer counter until the start is started, and detects and outputs the outputs of the
図5より、このタイマカウンタはコンパレータ57の出力の立ち上がり信号によってカウントを開始し、コンパレータ58の立ち上がり信号で現在のタイマカウンタ値を内部メモリに記憶するように構成されている。
From FIG. 5, the timer counter is configured to start counting by the rising signal of the output of the
また、S相の信号変化に対する周期データも同時に取り込み、位相検出を時間差から位相差に切り換えた場合に備えてマイコン51の内部メモリに記憶する。ここで位相差検出には本来なら除算器による演算が必要なため、高機能で処理速度の早いマイコンを選択しなければならない。 In addition, the period data for the S phase signal change is also taken in and stored in the internal memory of the microcomputer 51 in case the phase detection is switched from the time difference to the phase difference. Here, since phase difference detection originally requires an operation by a divider, a microcomputer having a high function and a high processing speed must be selected.
しかし、先に説明した通り、加速又は減速領域ならば共振周波数よりも遠いと考え、加速、減速制御に専念させるために時間差を位相差として近似させている。
マイコン51は内部メモリに記憶されたB相とS相の位相差データとあらかじめ設定されている値とを比較し、その値以下の場合は現在の駆動周波数を固定する(比較するデータは現在が時間差検出なら時間値、位相検出なら角度となる)。
However, as described above, the acceleration or deceleration region is considered far from the resonance frequency, and the time difference is approximated as a phase difference in order to concentrate on acceleration and deceleration control.
The microcomputer 51 compares the phase difference data of the B phase and S phase stored in the internal memory with a preset value, and if it is less than that value, the current drive frequency is fixed (the data to be compared is currently Time value is used for time difference detection, and angle is used for phase detection).
これらの位相検出制御によって振動波モータを共振点より離れさせることで共振点を超えることが禁止できる。 By moving the vibration wave motor away from the resonance point by these phase detection controls, it is possible to prohibit exceeding the resonance point.
図5はカメラマイコン12の内部処理をあらわしたフローチャート図である。同図をもとに更に説明を続ける。 FIG. 5 is a flowchart showing the internal processing of the camera microcomputer 12. Further explanation will be continued based on FIG.
(ステップ101、102)
カメラマイコン12はスイッチ類の状態を検出し、マイコン内部のメモリに検出結果を書き込む。カメラ本体10にはスイッチとしてレンズ装着スイッチ、レリーズスイッチ、モード切り換えスイッチ、ダイヤルスイッチ等の多くのスイッチが搭載されているが、本実施例ではオートフォーカス開始スイッチと不図示のレンズ装着スイッチが関係し、その他は無関係のため説明は省略する。
(Step 101, 102)
The camera microcomputer 12 detects the state of the switches and writes the detection result in a memory inside the microcomputer. The
オートフォーカス開始スイッチは押しボタンタイプの2段ストロークスイッチで、第1ストローク操作によりスイッチがONされたと認識する。不図示のレンズ装着スイッチは、カメラ本体10の前面に設けられた不図示のマウント部に交換レンズが装着されることにより、レンズマウントに押されてONする機構となっている。
The autofocus start switch is a push button type two-stage stroke switch, and recognizes that the switch is turned on by the first stroke operation. The lens mounting switch (not shown) is a mechanism that is turned on when the interchangeable lens is mounted on a mount portion (not shown) provided on the front surface of the
(ステップ103)
カメラマイコン12はステップ102で検出した不図示のレンズ装着スイッチの信号から交換レンズ1が装着されているかを判断する。交換レンズ1が装着されていない場合は、ステップ102に戻り、スイッチ類の検出を続ける。
(Step 103)
The camera microcomputer 12 determines whether the
(ステップ104)
交換レンズ1が装着されている場合は、レンズマイコン7が保持するレンズの情報を接点ユニット14を通してレンズマイコン7より通信で受信する。レンズの情報とは焦点検出ユニット11が撮影光学系の焦点調節状態を検出した結果、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズユニット2の移動量を演算するために必要な敏感度情報(本実施例ではフォーカスレンズユニット2の移動量に対するフィルム面でのピントの移動量の比率情報とする)である。レンズマイコン7にはその他に様々な情報を搭載しているが本実施例では説明を省略する。
(Step 104)
When the
(ステップ105)
ステップ102で検出したオートフォーカス開始スイッチ13の信号から使用者がオートフォーカスの開始を指示したか判断する。指示していない場合にはステップ102に戻る。
(Step 105)
It is determined from the signal of the autofocus start switch 13 detected in step 102 whether the user has instructed the start of autofocus. If not, the process returns to step 102.
(ステップ106)
ステップ105で使用者がオートフォーカスの開始を指示していると判断した場合は、焦点検出ユニット11から被写体の位置に対するフォーカスレンズの位置のピント面でのズレ量のデータを求める。本実施例では、オートフォーカスの時間を短縮するため、焦点検出ユニット11は常に焦点検出を繰り返し行っている(使用者がオートフォーカス開始を支持してから焦点検出を開始するのでは多少タイムラグが生じる)。
(Step 106)
If it is determined in step 105 that the user has instructed the start of autofocus, the focus detection unit 11 obtains data on the amount of deviation of the focus lens position relative to the subject position on the focus surface. In this embodiment, the focus detection unit 11 always repeats focus detection in order to shorten the autofocus time (if the user supports autofocus start and starts focus detection, a slight time lag occurs. ).
(ステップ107)
カメラマイコン12はステップ106で得た焦点検出データより、被写体までのピントが合っているかを判断する。ピントが合っている場合は使用者に合焦中である旨を不図示の警告装置によって伝達し、ステップ102に戻る。警告は、圧電ブザーを使用した音による警告や、LEDを発光した光によって行なうとよい。
(Step 107)
The camera microcomputer 12 determines from the focus detection data obtained in step 106 whether the subject is in focus. If the subject is in focus, a warning device (not shown) notifies the user that the user is in focus, and the process returns to step 102. The warning may be performed by a sound warning using a piezoelectric buzzer or light emitted from an LED.
(ステップ108)
被写体にピントが合っていない場合は、ステップ106で得た焦点検出データとステップ104で得た交換レンズ1の敏感度情報により、フォーカスレンズユニット2で被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズユニット2の移動量を演算する。
(Step 108)
If the subject is not in focus, the
(ステップ109)
ステップ108にて移動量が演算されると、カメラマイコン12からレンズマイコン7に接点ユニット8を介してレンズ駆動命令が送信される。
(Step 109)
When the movement amount is calculated in step 108, a lens driving command is transmitted from the camera microcomputer 12 to the
(ステップ110)
カメラマイコン12はレンズマイコン7に対してフォーカスレンズユニット2の移動方向及び移動量を接点ユニット8を介して送信する。
(Step 110)
The camera microcomputer 12 transmits the movement direction and movement amount of the
(ステップ111)
フォーカスレンズユニット2の移動状態を接点ユニット8を通して受信し、フォーカスレンズユニット2の移動が終了するまで待つ。フォーカスレンズユニット2の移動が完了したらステップ102に戻る。
(Step 111)
The movement state of the
図6は、レンズマイコン7のプログラムのフローチャート図である。同図をもとに交換レンズ1の動作説明を行う。
FIG. 6 is a flowchart of the program of the
(ステップ201、202)
レンズマイコン7は各種スイッチ類の状態を検出し、マイコン内部のメモリに検出結果を書き込む。スイッチには、オートフォーカス/マニュアルフォーカス切り換えスイッチ(不図示)、絶対距離検出スイッチ、ズームレンズの場合はズーム位置検出スイッチ(不図示)、その他等の多くのスイッチが搭載されているが、本実施例では説明を省略する。
(Steps 201 and 202)
The
(ステップ203)
現在、フォーカスレンズユニット2を駆動中の場合にはステップ207に進み、駆動中でない場合にはステップ204に進む。
(Step 203)
If the
(ステップ204)
フォーカスレンズユニット2の駆動命令をカメラマイコン12から受信したかを判断し、受信している場合にはステップ205に進み、受信していない場合にはステップ202に戻る。
(Step 204)
It is determined whether or not a drive command for the
(ステップ205)
駆動命令を受信後、駆動量が受信されるまでの間はフォーカスレンズユニット2を駆動せずに待機させる。そして、駆動量受信後にステップ206に進む。
(Step 205)
After the drive command is received, the
(ステップ206)
レンズマイコン7は振動波モータ3を駆動するため、カメラマイコン12から受信した駆動量に基づき駆動方向を決定し、ドライバ回路6にその駆動方向に沿った±90°だけ位相のずれた周波信号を供給する。振動波モータ3の駆動によってフォーカスレンズユニット2の移動が開始される。また、モータ起動と同時に時間差による近似位相検出を行う設定を施す(起動時は共振点よりも遠いことが分かっているため)。
(Step 206)
Since the
(ステップ207)
レンズマイコン7は、移動量検出器8からの出力変化の時間間隔をレンズマイコン7の内部タイマーで検出し、あらかじめ設定された移動速度でフォーカスレンズユニット2が移動しているかを検知して、フォーカスレンズユニット2の移動速度制御を行う。
(Step 207)
The
次に、レンズマイコン7は位相差検出器9からの信号を常に検知し、振動波モータ3の位相状態も同時にモニターしている。ステップ206で記述している様にモータの起動時は共振点よりも遠いことが分かっているため時間差を位相差として近似し、レンズマイコン7のパフォーマンスを他の制御に集中させている。
Next, the
PLE2の設定位相と現在の位相を比較し、現在の位相が大きい(PLE2を超えていない)と判断された場合は時間差による近似位相検出を行う設定を施し、ステップ208へ移行する。 The setting phase of PLE2 is compared with the current phase, and if it is determined that the current phase is large (not exceeding PLE2), a setting for performing approximate phase detection based on a time difference is performed, and the process proceeds to step 208.
ここで位相の検出方法を再設定している理由は、フォーカスレンズユニット2が所定移動量に近づいた場合の減速制御によって演算による位相検出から時間差による位相検出に切り換えることもこの時点で行っているためである。減速制御は振動波モータ3に印加する周波数を高い側にスキャンする必要があり、位相制御よりも減速(速度)制御にレンズマイコン7を専念させている。
Here, the reason for resetting the phase detection method is that the phase detection by calculation is switched from the phase detection by calculation to the phase detection by time difference by the deceleration control when the
(ステップ208)
ステップ205でカメラマイコン12から指示された移動量だけフォーカスレンズユニット2が移動したかを移動量検出器8から出力されたカウント数と比較する。移動量検出器8からのカウント数がカメラマイコン12から送信された移動量と一致しない場合はステップ202へ移行する。
(Step 208)
In step 205, whether the
(ステップ209)
移動量検出器8からのカウント数がカメラマイコン12から送信された移動量と一致した場合はフォーカスレンズユニット2の移動を停止させるため、振動波モータ3への周波数印加を停止し、ステップ202に戻る。
(Step 209)
When the count number from the
(ステップ210)
ステップ207でレンズマイコン7は位相差検出器9からの信号を常に検知し、振動波モータ3の位相状態をモニターしている。前述したPLE2の設定位相と現在の位相を比較し、現在の位相が小さい(PLE2を超えた)と判断された場合は、振動波モータ3が共振点に近接したと判断し、より精度良く位相検出を行わせるため演算(角度)による位相検出方法に切り換える。この時点ではモータは高速で回転しているが、速度安定域に達しているため、あまり周波数を変える必要がなく、レンズマイコン7を位相検出に専念させることが可能となる。
(Step 210)
In
実施例1では時間差と演算による位相検出の方式をPLE2の設定データと比較し、切り換えていたが、振動波モータの特性として周囲の環境変化(特に気温などによる温度変動)によって位相にも微妙な変動が発生することが知られている。また、位相検出を行っている電気回路も同様に個々のばらつきや環境変化による変動などを考慮すると、振動波モータの所定回転速度に達した場合、または速度と位相の併用によって位相検出方法を切り換える方が、より安全であると考えられる。そこで、本実施例は位相検出による切り換え以外の方法を採用している。
In the first embodiment, the phase detection method based on the time difference and the calculation is compared with the setting data of the
図1は交換式レンズ及びオートフォーカス一眼レフカメラのブロック図である。
同図における各機能の説明は実施例1と同じであるため説明は省略する。
カメラマイコン12はAF開始スイッチSW13を検出し、使用者からオートフォーカス開始の指示があるまで待機し、指示があった場合は焦点検出ユニット11からのデータを取り込む。
FIG. 1 is a block diagram of an interchangeable lens and an autofocus single-lens reflex camera.
Since the description of each function in the figure is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
The camera microcomputer 12 detects the AF start switch SW13, waits until an instruction to start autofocus is received from the user, and takes in data from the focus detection unit 11 when there is an instruction.
焦点検出ユニット11は、フォーカスレンズユニット2に組み込まれたフォーカスレンズ4を通して被写体までの距離とフォーカスレンズユニット2の現在位置からピントのズレ量を検出する。カメラマイコン12は検出されたピントのズレ量からピントを合わせるためのフォーカスレンズユニット2駆動量を演算し、レンズマイコン7に接点ユニット14を通して通信する。
The focus detection unit 11 detects the amount of focus shift from the distance to the subject and the current position of the
レンズマイコン7は昇圧回路5を起動し、ドライバ回路6に約30V程度の電圧を印加する。レンズマイコン7はドライバ回路6に電圧が印加されると内部のタイマー機能を使用して特定の周波数でA相及びB相の90度位相をずらした駆動波形を出力し、振動波モータ3を駆動してフォーカスレンズユニット2の移動を開始させる。タイマー機能は周波数を変化させることが可能で、徐々に周波数を下げて振動波モータの回転数を上げて行く。
The
レンズマイコン7は、移動量検出器8を監視し、カメラマイコン12から送信された移動量と比較することを常に行っている。比較の結果一致した場合は、所定の移動量だけフォーカスレンズユニット2が移動したと判断し、振動波モータ3の駆動を停止させる。
The
また、移動量検出器8の出力変化をレンズマイコン7内部のタイマー機能で時間を計測し、あらかじめレンズマイコン内部のメモリに設定してある目標速度(目標回転数)相当の時間値と比較して周波数変化による振動波モータ3の回転数制御(フォーカスレンズユニット2の移動速度制御と同じ)を行う。
The change in the output of the
また、レンズマイコン7は位相差検出器9で振動波モータ3の位相状態を常に検出し、あらかじめレンズマイコン7に保持された2つの位相データ(それぞれPLE2、PLE1とし、振動波モータ3の共振周波数に近い側をPLE1とする→図3参照)と比較して共振周波数より遠い場合(PLE2の位相)は、目標速度に達していない場合でも周波数スキャンを停止させる。
In addition, the
また、比較した結果、共振周波数にさらに近づいた場合(PLE1の位相)は、周波数を現在よりも高い側に設定し、振動波モータ駆動を共振周波数から遠ざける制御を行っている。 Further, as a result of comparison, when the resonance frequency is further approached (the phase of PLE1), the frequency is set to a higher side than the present, and the vibration wave motor drive is controlled away from the resonance frequency.
ここで本発明の主旨であるPLE2とPLE1の使い方について説明する。今まではA相又はB相とS相(以下B相とS相の関係を位相差とする)の時間差を位相差として近似していたが、振動波モータ3の高速化が進行に伴い、正確な位相差を検出する必要がある。しかし真の位相差を検出するにはレンズマイコン7で除算する必要があり、除算器が無いマイコンの場合、演算時間が増えてしまう。
Here, how to use PLE2 and PLE1 which are the gist of the present invention will be described. Until now, the time difference between the A phase or the B phase and the S phase (hereinafter referred to as the relationship between the B phase and the S phase) is approximated as a phase difference. However, as the speed of the
そこで振動波モータを高い周波数領域で駆動させている場合は共振周波数よりも比較的遠い位相であると判断し(図3参照)、この状態では正確な位相差は必要ないため、時間差による近似値を位相と考え、制御することが可能である。 Therefore, when the vibration wave motor is driven in a high frequency region, it is determined that the phase is relatively far from the resonance frequency (see FIG. 3), and an accurate phase difference is not necessary in this state. Can be considered as a phase and controlled.
つまり、一般的なモータ制御における加速領域−定速領域−減速領域で当てはめると振動波モータ3の場合も加速領域または減速領域では時間差による位相検出が出来ることになる。また、この領域では頻繁に周波数を変更しなければならないため、レンズマイコン7の制御上のパフォーマンスも必要な領域でもある。
In other words, when applied in the acceleration region-constant speed region-deceleration region in general motor control, even in the case of the
逆に、定速領域では振動波モータも高速で回転しているため共振周波数に近く、正確な位相検出が必要である。また速度的には高速ではあるが、安定した速度領域であるのであまり周波数を変更する必要がなく、レンズマイコン7の制御上のパフォーマンスは落としても構わない。
Conversely, in the constant speed region, the vibration wave motor also rotates at a high speed, so that it is close to the resonance frequency, and accurate phase detection is required. Although it is high in speed, it is not necessary to change the frequency so much because it is in a stable speed range, and the control performance of the
そこで、定速領域では真の位相差検出を行うことが可能となる。このときのPLE1,PLE2のデータは時間差検出なら時間値、位相差検出なら角度をそれぞれ持つことが必要である。また、時間差と位相差の切り換えには移動量検出器8の出力変化をレンズマイコン7内部のタイマー機能で時間を計測し、あらかじめレンズマイコン内部のメモリに設定してある位相検出切り換え時間(=速度=回転数)の時間データと比較して行う。これは、環境変化による各種変動要素を少しでも取り除ける様にしている。実施例1の位相検出方式と併用し、OR論理で切り換えを行うことで更に変動を少なくすることも可能である。
Therefore, true phase difference detection can be performed in the constant speed region. The data of PLE1 and PLE2 at this time must have a time value for time difference detection and an angle for phase difference detection. In order to switch between the time difference and the phase difference, the output change of the
図4は振動波モータを動作させるためのドライバ回路6と位相検出器9と昇圧回路5とレンズマイコン7の部分を詳しく説明するための電気回路の例である。
同図における機能及び動作も実施例1と同じであるため説明は省略する。
FIG. 4 shows an example of an electric circuit for explaining in detail the parts of the
Since the functions and operations in the figure are also the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
図5はカメラマイコン12の内部処理をあらわしたフローチャート図である。
同図の動作内容も実施例1と同じであるため説明を省略する。
FIG. 5 is a flowchart showing the internal processing of the camera microcomputer 12.
Since the operation contents of the figure are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
図7はレンズマイコン7のプログラムのフローチャート図である。同図をもとに交換レンズ1の動作説明を行う。
FIG. 7 is a flowchart of the program of the
(ステップ301、302)
レンズマイコン7は各種スイッチ類の状態を検出し、マイコン内部のメモリに検出結果を書き込む。スイッチには、オートフォーカス/マニュアルフォーカス切り換えスイッチ(不図示)、絶対距離検出スイッチ、ズームレンズの場合はズーム位置検出スイッチ(不図示)、その他等の多くのスイッチが搭載されているが、本発明とは無関係のため説明は省略する。
(Steps 301 and 302)
The
(ステップ303)
現在フォーカスレンズユニット駆動中の場合にはステップ307に進み、駆動中でない場合にはステップ304に進む。
(Step 303)
If the focus lens unit is currently being driven, the process proceeds to step 307, and if not, the process proceeds to step 304.
(ステップ304)
フォーカスレンズユニット2の駆動命令をカメラマイコン12から受信したかを判断し、受信している場合にはステップ305に進み、受信していない場合はステップ302に戻る。
(Step 304)
It is determined whether a drive command for the
(ステップ305)
駆動命令を受信後、駆動量が受信されるまでの間はフォーカスレンズユニット2を駆動せずに待機させる。そして、駆動量受信後にステップ306に進む。
(Step 305)
After the drive command is received, the
(ステップ306)
レンズマイコン7は振動波モータ3を駆動するため、カメラマイコン12から受信した駆動量に基づき駆動方向を決定し、ドライバ回路6にその駆動方向に沿った±90°位相のずれた周波信号を供給する。振動波モータ3の駆動によってフォーカスレンズユニット2の移動が開始される。またモータ起動と同時に時間差による近似位相検出を行う設定を施す(起動時は共振点よりも遠いことが分かっているため)。
(Step 306)
Since the
(ステップ307)
レンズマイコン7は移動量検出器8からの出力変化の時間間隔をレンズマイコン7の内部タイマーで検出し、あらかじめ設定された移動速度でフォーカスレンズユニット2が移動しているかを検知して、フォーカスレンズユニット2の移動速度制御を行う。
(Step 307)
The
次に、レンズマイコン7は位相差検出器9からの信号を常に検知し、振動波モータ3の位相状態も同時にモニターしている。ステップ306で記述している様にモータの起動時は共振点よりも遠いことが分かっているため時間差を位相差として近似し、レンズマイコン7のパフォーマンスを他の制御に集中させている。
Next, the
先に検知したフォーカスレンズユニット2の移動速度(振動波モータの回転速度も同じ)とあらかじめレンズマイコン7に保持している位相検出切り換え速度(時間でも良い)と比較し、現在の速度が遅いと判断された場合は時間差による近似位相検出を行う設定を施し、ステップ308に進む。
If the current speed is slow compared to the previously detected movement speed of the focus lens unit 2 (the rotation speed of the vibration wave motor is the same) and the phase detection switching speed (which may be time) held in the
ここで位相の検出方法を再設定している理由は、フォーカスレンズユニット2が所定移動量に近づいた場合の減速制御によって演算による位相検出から時間差による位相検出に切り換えることもこの時点で行っているためである。減速制御は振動波モータ3に印加する周波数を高い側にスキャンする必要があり、位相制御よりも減速(速度)制御にレンズマイコン7を専念させている。
Here, the reason for resetting the phase detection method is that the phase detection by calculation is switched from the phase detection by calculation to the phase detection by time difference by the deceleration control when the
ここで、速度に限らず、例えば振動波モータの移動量を移動量検出8で検出し、所定移動量に達した場合振動波モータの回転速度を決定する周波数値が所定周波数に達した場合、起動からの時間をタイマーで計測し、所定時間経過後にステップ308へ移行させる方法がある。
Here, not only the speed but also, for example, the movement amount of the vibration wave motor is detected by the
速度切り換えを含めて、これらは位相検出とは無関係なため、例えば起動時の位相検出処理を中止し、これらの検知方法で位相の検出方式を再開するなど切り換えることが可能となる。これはモータ起動時の位相検出処理を行わなくて良いため、レンズマイコン7のパフォーマンスを更に向上させることが可能である。
Since these are irrelevant to phase detection, including speed switching, it is possible to switch, for example, by stopping the phase detection process at startup and restarting the phase detection method with these detection methods. This eliminates the need to perform the phase detection process at the time of starting the motor, so that the performance of the
(ステップ308)
ステップ305でカメラマイコン12から指示された移動量だけフォーカスレンズユニット2が移動したかを移動量検出器8から出力されたカウント数と比較して判断する。移動量検出器8からのカウント数がカメラマイコン12から送信された移動量と一致しない場合はステップ302に戻り、一致する場合はステップ309に進む。
(Step 308)
In step 305, it is determined whether the
(ステップ309)
移動量検出器8からのカウント数がカメラマイコン12から送信された移動量と一致した場合は、フォーカスレンズユニット2の移動を停止させるため、振動波モータ3への周波数印加を停止し、ステップ302に戻る。
(Step 309)
When the count number from the
(ステップ310)
ステップ307でレンズマイコン7は位相差検出器9からの信号を常に検知し、振動波モータ3の位相状態をモニターしている。ステップ307で検知したフォーカスレンズユニット2の移動速度(振動波モータの回転速度も同じ)とあらかじめレンズマイコン7に保持している位相検出切り換え速度(時間でも良い)と比較し、現在の速度が早いと判断された場合は、振動波モータ3が共振点に近接したと判断し、より精度良く位相検出を行わせるため演算(角度)による位相検出方法に切り換える。
(Step 310)
In
この時点ではモータは高速で回転しているが、速度安定域に達しているため、あまり周波数を変える必要がなく、レンズマイコン7を位相検出に専念させることが可能となる。
At this time, the motor is rotating at high speed, but has reached the speed stable range, so it is not necessary to change the frequency so much, and the
以上説明したように、本実施例では振動波モータの振動体の一部に励振検出部(S相)を設けた励振検出制御において比較的安価な構成で共振周波数を超えない正確な位相制御を提供できる。 As described above, in this embodiment, accurate phase control that does not exceed the resonance frequency is performed with a relatively inexpensive configuration in excitation detection control in which an excitation detection unit (S phase) is provided in a part of the vibration body of the vibration wave motor. Can be provided.
1 交換レンズ
2 フォーカスレンズユニット
3 振動波モータ
4 フォーカスレンズ
5 昇圧回路
6 ドライバ回路
7 レンズマイコン
8 移動量検出器
9 位相差検出器
10 カメラ本体
11 焦点検出ユニット
12 カメラマイコン
13 オートフォーカス開始スイッチ
14 接点ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記振動体の振動状態を検出する振動検出手段と、
前記周波信号に対する前記振動検出手段からの出力信号の遅れ時間である時間差を検出する時間差検出手段と、
前記周波信号と前記出力信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記時間差に基づいて前記振動型駆動装置の駆動を制御する第1の駆動制御と前記位相差に基づいて前記振動型駆動装置の駆動を制御する第2の駆動制御とを行う駆動制御手段と、
前記第1および第2の駆動制御の切換制御を行う切換制御手段とを有することを特徴とする振動型駆動装置の制御装置。 A vibration type driving device having a vibrating body whose vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which a frequency signal is applied, and a contact body in contact with the vibrating body, and relatively driving the vibrating body and the contact body A control device of
Vibration detecting means for detecting a vibration state of the vibrating body;
A time difference detecting means for detecting a time difference which is a delay time of an output signal from the vibration detecting means with respect to the frequency signal;
Phase difference detection means for detecting a phase difference between the frequency signal and the output signal;
Drive control means for performing a first drive control for controlling the drive of the vibration type drive device based on the time difference and a second drive control for controlling the drive of the vibration type drive device based on the phase difference;
And a switching control means for performing switching control of the first and second driving controls.
前記切換制御手段は、前記駆動速度に応じて前記切換え制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置の制御装置。 Speed detecting means for detecting a driving speed of the vibration type driving device or a driven member driven by the vibration type driving device;
2. The control device for a vibration type driving device according to claim 1, wherein the switching control means performs the switching control according to the driving speed.
前記振動型駆動装置と、
該振動型駆動装置により駆動される被駆動部材とを有することを特徴とする振動型駆動装置を用いた装置。 A control device according to any one of claims 1 to 6;
The vibration type driving device;
An apparatus using a vibration type driving device, comprising: a driven member driven by the vibration type driving device.
前記振動型駆動装置と、
該振動型駆動装置により駆動される光学部材とを有することを特徴とする振動型駆動装置を用いた光学機器。 A control device according to any one of claims 1 to 6;
The vibration type driving device;
And an optical member driven by the vibration type driving device. An optical apparatus using the vibration type driving device.
前記振動体の振動状態を検出するステップと、
前記周波信号に対する前記振動検出手段からの出力信号の遅れ時間である時間差を検出するステップと、
前記周波信号と前記出力信号との位相差を検出するステップと、
前記時間差に基づいて前記振動型駆動装置の駆動を制御する第1の駆動制御を行うステップと、
前記位相差に基づいて前記振動型駆動装置の駆動を制御する第2の駆動制御を行うステップと、
前記第1および第2の駆動制御の切換制御を行う切換ステップとを有することを特徴とする振動型駆動装置の制御方法。 A vibration type driving device having a vibrating body whose vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which a frequency signal is applied, and a contact body in contact with the vibrating body, and relatively driving the vibrating body and the contact body Control method,
Detecting a vibration state of the vibrating body;
Detecting a time difference which is a delay time of an output signal from the vibration detecting means with respect to the frequency signal;
Detecting a phase difference between the frequency signal and the output signal;
Performing a first drive control for controlling the drive of the vibration type drive device based on the time difference;
Performing a second drive control for controlling the drive of the vibration type drive device based on the phase difference;
And a switching step for performing switching control between the first and second drive controls.
前記切換ステップにおいて、前記駆動速度に応じて前記切換え制御を行うことを特徴とする請求項9に記載の振動型駆動装置の制御方法。 Detecting a driving speed of the vibration type driving device or a driven member driven by the vibration type driving device;
The method for controlling a vibration type driving device according to claim 9, wherein the switching control is performed according to the driving speed in the switching step.
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2008172929A (en) * | 2007-01-11 | 2008-07-24 | Canon Inc | Vibratory actuator drive controller, vibratory actuator drive control method, and program |
JP2010011716A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Canon Inc | Vibrating motor controller and optical instrument using the same |
JP2010136545A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Sanyo Electric Co Ltd | High-voltage output driver and piezoelectric pump |
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2003
- 2003-12-04 JP JP2003406363A patent/JP2005168244A/en active Pending
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