JP2008079395A - Drive controller of vibration actuator, lens barrel and camera - Google Patents

Drive controller of vibration actuator, lens barrel and camera Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the drive controller of a vibration actuator performing stabilized speed control in low speed rotation region. <P>SOLUTION: The drive controller of a vibration actuator comprises drive signal control sections 1 and 3 performing switching control of on state for delivering a drive signal of some frequency to a vibration actuator 7 and off state for stopping output, sections 1 and 9 for detecting the driving speed of the vibration actuator, and sections 1 and 2 for altering the frequency of the drive signal at the time of subsequent on state based on the detection results from the speed detecting section at the time of previous on state. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波モータなどの振動アクチュエータの駆動制御装置、該駆動制御装置により駆動制御される振動アクチュエータを備えたレンズ鏡筒及びカメラに関する。   The present invention relates to a drive control device for a vibration actuator such as an ultrasonic motor, and a lens barrel and a camera including a vibration actuator that is driven and controlled by the drive control device.

一般に、カメラのレンズ鏡筒のオートフォーカス駆動機構などにおいて超音波モータが使用されている。この超音波モータは、圧電素子を配置したステータとこのステータに駆動されるロータを備え、圧電素子に供給する駆動信号の周波数を変えることによりロータの回転速度が変化し、駆動信号の周波数を下がるにしたがって回転速度が増加する一方、駆動信号の周波数を上げると回転速度が減少する。この周波数(f)と回転速度(N)との関係を表す特性をf−N特性という。超音波モータのf−N特性では、周波数の変化に対して回転速度が指数関数的に変化する(特許文献1参照)。   In general, an ultrasonic motor is used in an autofocus drive mechanism of a lens barrel of a camera. This ultrasonic motor includes a stator in which a piezoelectric element is arranged and a rotor driven by the stator. By changing the frequency of a drive signal supplied to the piezoelectric element, the rotational speed of the rotor is changed, and the frequency of the drive signal is lowered. While the rotational speed increases, the rotational speed decreases when the frequency of the drive signal is increased. A characteristic representing the relationship between the frequency (f) and the rotation speed (N) is referred to as fN characteristic. In the fN characteristic of the ultrasonic motor, the rotational speed changes exponentially with respect to the change in frequency (see Patent Document 1).

しかしながら、低速回転領域では、例えば、回転速度に対応する周波数の駆動信号を供給してもなかなか回転しなかったり、あるいは回転しすぎたりするなど不安定で、速度制御が困難であるという問題点があった。   However, in the low-speed rotation region, for example, even if a drive signal having a frequency corresponding to the rotation speed is supplied, it is difficult to rotate or to rotate too much, and the speed control is difficult. there were.

この低速回転領域での速度制御を安定させる手法が提案されている(特許文献2参照)。
特開2003−304691号公報 特開平7−170763号公報
A method for stabilizing speed control in this low-speed rotation region has been proposed (see Patent Document 2).
JP 2003-304691 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-170763

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低速回転領域で安定した速度制御が行える、振動アクチュエータの駆動制御装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a drive control device for a vibration actuator, a lens barrel, and a camera that can perform stable speed control in a low-speed rotation region.

上記目的を達成する本発明の請求項1に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置は、振動アクチュエータにある周波数の駆動信号を出力するオン状態と、該出力を停止するオフ状態とを切換える制御をする駆動信号制御部(例えば図1のMCU1,位相回路3参照)と、前記振動アクチュエータの駆動速度を検出する速度検出部(例えば図1の1,9参照)と、前記オン状態時の前記速度検出部の検出結果に基づいて後のオン状態時に前記駆動信号の周波数を変更する周波数変更部(例えば図1のMCU1,VCO2参照)とを具備することを特徴とする。   The vibration actuator drive control device according to claim 1 of the present invention that achieves the above object performs control to switch between an on state in which a drive signal of a certain frequency is output to the vibration actuator and an off state in which the output is stopped. Drive signal control unit (see, for example, MCU 1 and phase circuit 3 in FIG. 1), a speed detection unit (see, for example, 1 and 9 in FIG. 1) that detects the drive speed of the vibration actuator, and the speed detection in the on state And a frequency changing unit (for example, refer to MCU1 and VCO2 in FIG. 1) that changes the frequency of the drive signal in a later ON state based on the detection result of the unit.

前記振動アクチュエータとしては、例えば超音波モータがある。また、前記振動アクチュエータの駆動速度には回転速度が含まれる。   An example of the vibration actuator is an ultrasonic motor. The driving speed of the vibration actuator includes a rotation speed.

請求項2に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置は、前記駆動信号の周波数が、前記振動アクチュエータの安定動作領域内での駆動速度に対応する周波数であることを特徴とする。   The drive control apparatus for a vibration actuator according to claim 2 is characterized in that the frequency of the drive signal is a frequency corresponding to a drive speed in a stable operation region of the vibration actuator.

前記安定動作領域は、安定した速度制御が行える領域で、例えば図5に示す下限回転数を含めたそれよりも大きい回転数の領域である。   The stable operation region is a region where stable speed control can be performed, for example, a region having a rotational speed larger than that including the lower limit rotational speed shown in FIG.

請求項3に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置は、前記駆動信号制御部が、前記オン状態とするタイミングを所定の周期に同期させている(例えば図3又は図4参照)ことを特徴とする。   The drive control apparatus for a vibration actuator according to claim 3 is characterized in that the drive signal control unit synchronizes the timing of turning on with a predetermined period (see, for example, FIG. 3 or FIG. 4). .

請求項4に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置は、前記駆動信号制御部が、前記オフ状態とするタイミングを所定の周期に同期させている(例えば図4参照)ことを特徴とする。   The drive control apparatus for a vibration actuator according to a fourth aspect is characterized in that the drive signal control unit synchronizes the timing of turning off with a predetermined period (see, for example, FIG. 4).

請求項5に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置は、前記速度検出部が、前記振動アクチュエータの駆動量に応じてパルス信号を出力するパルス信号出力部(例えば図1のエンコーダ9参照)を備え、前記オン状態時に前記パルス信号出力部から出力されるパルス信号数から前記振動アクチュエータの駆動速度を検出することを特徴とする。   In the vibration actuator drive control device according to claim 5, the speed detection unit includes a pulse signal output unit (see, for example, the encoder 9 in FIG. 1) that outputs a pulse signal according to the driving amount of the vibration actuator. The driving speed of the vibration actuator is detected from the number of pulse signals output from the pulse signal output unit in the ON state.

請求項6に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置は、前記振動アクチュエータの駆動量に応じてパルス信号を出力するパルス信号出力部を備え、前記駆動信号制御部が、前記オン状態時に前記パルス信号出力部から出力されるパルス信号数が所定数になったら、前記オフ状態に切換える(例えば図3参照)ことを特徴とする。   The vibration actuator drive control device according to claim 6, further comprising a pulse signal output unit that outputs a pulse signal in accordance with a drive amount of the vibration actuator, wherein the drive signal control unit outputs the pulse signal in the on state. When the number of pulse signals output from the unit reaches a predetermined number, the state is switched to the off state (see, for example, FIG. 3).

請求項7に記載のレンズ鏡筒は、請求項1乃至6の何れか1項に記載の駆動制御装置と、前記駆動制御装置により駆動制御される振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータにより駆動されるレンズと、を備えたことを特徴とする。   A lens barrel according to a seventh aspect of the invention is a lens barrel according to any one of the first to sixth aspects, a vibration actuator that is driven and controlled by the drive control apparatus, and a lens that is driven by the vibration actuator. And.

請求項8に記載のカメラは、請求項1乃至6の何れか1項に記載の駆動制御装置と、前記駆動制御装置により駆動制御される振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータにより駆動されるレンズと、を備えたことを特徴とする。   The camera according to claim 8 is the drive control device according to any one of claims 1 to 6, a vibration actuator driven and controlled by the drive control device, a lens driven by the vibration actuator, It is provided with.

本発明の振動アクチュエータの駆動制御装置によれば、速度検出部の検出結果に基づいて後のオン状態時に駆動信号の周波数を変更するようにしてあるので、低速回転領域で安定した速度制御が行える。   According to the vibration actuator drive control device of the present invention, the frequency of the drive signal is changed in the subsequent ON state based on the detection result of the speed detector, so that stable speed control can be performed in the low speed rotation region. .

以下本発明の振動アクチュエータの駆動制御装置の実施形態について図1乃至図4を参照して説明する。   Embodiments of a vibration actuator drive control apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1は、本発明の振動アクチュエータの駆動制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図2は、図1の駆動制御装置を装備したカメラの構成図である。図2において、カメラ本体30には、レンズ鏡筒20が着脱可能に装着されている。レンズ鏡筒20は、撮影レンズ21、駆動制御装置10、超音波モータ7を備えており、駆動制御装置10によって超音波モータ7が駆動制御され、超音波モータが駆動することにより、撮影レンズ21が光軸方向に駆動され、焦点合わせが行われる。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a drive control apparatus for a vibration actuator of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a camera equipped with the drive control apparatus of FIG. In FIG. 2, a lens barrel 20 is detachably attached to the camera body 30. The lens barrel 20 includes a photographing lens 21, a drive control device 10, and an ultrasonic motor 7. The ultrasonic motor 7 is driven and controlled by the drive control device 10, and the ultrasonic motor is driven, whereby the photographing lens 21. Are driven in the direction of the optical axis, and focusing is performed.

駆動制御装置10は、図1に示すようにMCU1と、電圧制御発振器(VCO)2と、位相回路3と、振動体励振回路4,5と、高圧電源6と、エンコーダ9を備え、超音波モータ7を駆動制御する。   As shown in FIG. 1, the drive control apparatus 10 includes an MCU 1, a voltage controlled oscillator (VCO) 2, a phase circuit 3, vibrating body excitation circuits 4 and 5, a high voltage power supply 6, and an encoder 9. The motor 7 is driven and controlled.

MCU1は、DA(デジタル・アナログ)出力部を備え、不図示の入力データである指示回転速度と回転方向とにしたがって超音波モータ7の制御及びレンズ鏡筒20内のその他のアクチュエータの制御などを行う制御部である。MCU1は不図示の入力データに応じて目標とする回転速度を決定し、エンコーダ9からの出力により求めた超音波モータ7の現在の回転速度と決定された目標回転速度とから操作量を求め、この操作量に基づいてVCO2に対してDA出力を行う。DA出力値は例えば0V乃至4Vの範囲で、DA出力値により超音波モータ7の回転速度を変えることが出来る。DA出力値を上げると超音波モータの回転速度は高速になり、DA出力値を下げると超音波モータの回転速度は低速になる。また、MCU1は、位相回路3に対して超音波モータ7の回転方向を指示する方向信号と超音波モータ7の駆動を許可するための許可信号(図3、図4中のモータON信号)を出力する。   The MCU 1 includes a DA (digital / analog) output unit, and controls the ultrasonic motor 7 and other actuators in the lens barrel 20 in accordance with an indicated rotation speed and rotation direction which are input data (not shown). It is a control part to perform. The MCU 1 determines a target rotation speed in accordance with unillustrated input data, calculates an operation amount from the current rotation speed of the ultrasonic motor 7 determined by the output from the encoder 9 and the determined target rotation speed, Based on this manipulated variable, DA output is performed on the VCO 2. The DA output value is, for example, in the range of 0V to 4V, and the rotational speed of the ultrasonic motor 7 can be changed by the DA output value. Increasing the DA output value increases the rotational speed of the ultrasonic motor, and decreasing the DA output value decreases the rotational speed of the ultrasonic motor. Further, the MCU 1 sends a direction signal for instructing the rotation direction of the ultrasonic motor 7 to the phase circuit 3 and a permission signal for permitting the driving of the ultrasonic motor 7 (motor ON signal in FIGS. 3 and 4). Output.

VCO2は、超音波モータ7の駆動周波数の4倍の周波数を生成するもので、MCU1のDA出力値に応じて生成した周波数を変化させる。例えば、MCU1からのDA出力値が0Vのとき生成される周波数は高い周波数になり、DA出力値が上がるにしたがって周波数は下がる。DA出力値の範囲に対応した周波数の範囲は、超音波モータ7の周波数・回転速度特性により超音波モータ7の速度制御を行うのに十分な周波数範囲となるように設定される。   The VCO 2 generates a frequency four times the driving frequency of the ultrasonic motor 7 and changes the generated frequency according to the DA output value of the MCU 1. For example, the frequency generated when the DA output value from the MCU 1 is 0 V is a high frequency, and the frequency decreases as the DA output value increases. The frequency range corresponding to the range of the DA output value is set to be a frequency range sufficient for performing speed control of the ultrasonic motor 7 based on the frequency / rotational speed characteristics of the ultrasonic motor 7.

位相回路3は、VCO2で生成した周波数をもとに超音波モータ7の駆動周波数に等しい周波数を有する駆動信号Sa、Sbの2つの駆動信号を生成する。MCU1からの方向信号に応じて駆動信号Sbは駆動信号Saに対して位相が90°又は270°異なる。2つの駆動信号Sa、Sbはそれぞれ振動体励振回路4,5に入力される。なお、位相回路3はMCU1からの許可信号を受けない限り駆動信号Sa,Sbを出力しない。   The phase circuit 3 generates two drive signals Sa and Sb having a frequency equal to the drive frequency of the ultrasonic motor 7 based on the frequency generated by the VCO 2. The phase of the drive signal Sb differs from the drive signal Sa by 90 ° or 270 ° according to the direction signal from the MCU 1. The two drive signals Sa and Sb are input to the vibrator excitation circuits 4 and 5, respectively. The phase circuit 3 does not output the drive signals Sa and Sb unless receiving the permission signal from the MCU 1.

振動体励振回路4,5は位相回路3からの駆動信号Sa,Sbをそれぞれ超音波モータ7の駆動が可能な高圧周波電圧に増幅して超音波モータ7の入力電極7a、7bに印加する。   The vibrating body excitation circuits 4 and 5 amplify the drive signals Sa and Sb from the phase circuit 3 to high voltage voltages that can drive the ultrasonic motor 7 and apply them to the input electrodes 7 a and 7 b of the ultrasonic motor 7.

高圧電源6は、不図示のDCDCコンバータで、給電電圧を超音波モータ7の駆動が可能な高電圧に昇圧して振動体励振回路4,5へ給電する。   The high-voltage power supply 6 is a DCDC converter (not shown), boosts the power supply voltage to a high voltage that can drive the ultrasonic motor 7, and supplies power to the vibrator excitation circuits 4 and 5.

超音波モータ7は電気機械変換素子である圧電体を備え、圧電体の振動を駆動力として利用する振動アクチュエータで、圧電体へ高圧周波電圧を印加するための2つの入力電極7a,7bを有する。振動体励振回路4,5から位相が異なる2つの高圧周波電圧が入力電極7a,7bに印加されると、圧電体が励振されて不図示のロータを駆動する。   The ultrasonic motor 7 includes a piezoelectric body that is an electromechanical transducer, and is a vibration actuator that uses the vibration of the piezoelectric body as a driving force, and has two input electrodes 7a and 7b for applying a high-frequency voltage to the piezoelectric body. . When two high-frequency voltages having different phases are applied from the vibrating body excitation circuits 4 and 5 to the input electrodes 7a and 7b, the piezoelectric body is excited to drive a rotor (not shown).

エンコーダ9は、超音波モータ7の所定回転量ごとにパルス信号を出力する。MCU1は、エンコーダ9からのパルス信号を入力してカウントし、所定時間当たりの入力パルス信号数から、超音波モータ7の回転速度を算出する。すなわち、本実施形態においては、エンコーダ9とMCU1でのカウントにより、超音波モータ7の回転速度検出を行っている。   The encoder 9 outputs a pulse signal for each predetermined rotation amount of the ultrasonic motor 7. The MCU 1 receives and counts the pulse signal from the encoder 9 and calculates the rotational speed of the ultrasonic motor 7 from the number of input pulse signals per predetermined time. That is, in the present embodiment, the rotational speed of the ultrasonic motor 7 is detected by counting with the encoder 9 and the MCU 1.

図5は、駆動信号の周波数と超音波モータの回転数との関係(f−N特性)を示す図である。図5に示すように、低速回転領域(図5中に破線で示す、下限回転数よりも小さい回転数の領域)では、回転速度に対応する周波数の駆動信号を供給しても、所望の回転数にならず、不安定な制御状態となる場合がある。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship (fN characteristics) between the frequency of the drive signal and the rotation speed of the ultrasonic motor. As shown in FIG. 5, in a low-speed rotation region (region indicated by a broken line in FIG. 5 and a rotation speed smaller than the lower limit rotation speed), even if a drive signal having a frequency corresponding to the rotation speed is supplied, the desired rotation is achieved. In some cases, the control state becomes unstable.

上述したように構成された、本実施形態の駆動制御装置10では、超音波モータ7が安定して回転駆動する安定動作領域内での回転数(回転速度)に対応した周波数の駆動信号を使用し、この駆動信号のオン・オフ制御で速度制御を行い、駆動信号のオン制御時における超音波モータ7の回転速度を検出して次のオン制御時に駆動信号の周波数を変更することで、低速回転領域でも安定した速度制御を行うようにしている。駆動信号をオン(モータON)するタイミングは制御サイクル毎に、または制御サイクルで所定回毎にする。また、駆動信号をオフ(モータOFF)するタイミングには図3に示す場合と図4に示す場合とがある。   In the drive control device 10 of the present embodiment configured as described above, a drive signal having a frequency corresponding to the number of rotations (rotation speed) within the stable operation region in which the ultrasonic motor 7 is stably rotated is used. Then, the speed is controlled by the on / off control of the drive signal, the rotational speed of the ultrasonic motor 7 at the time of the on control of the drive signal is detected, and the frequency of the drive signal is changed at the next on control, thereby reducing the speed. Stable speed control is performed even in the rotation region. The timing for turning on the drive signal (motor ON) is set every control cycle or every predetermined number of times in the control cycle. Further, the timing for turning off the drive signal (motor OFF) includes the case shown in FIG. 3 and the case shown in FIG.

図3に示す場合では、制御サイクル毎に、MCU1からの許可信号(モータON信号)を受けて位相回路3から超音波モータ7に駆動信号Sa,Sbを供給しているモータON時において、エンコーダ9から出力されるエンコーダパルス数が所定数に達したタイミングで割り込み処理によりMCU1から位相回路3に対して停止信号(モータOFF信号)を出力し、超音波モータ7への駆動信号Sa,Sbの供給を停止する。すなわち、制御サイクル毎にモータON、モータOFFを行う。また、各制御サイクルのモータON時において、エンコーダ9から出力されるエンコーダパルス数が所定数に達するまでの時間から回転速度を検出し、この検出結果に基づいて次の制御サイクルのモータON時に駆動信号Sa,Sbの周波数を変更する。例えば回転速度を検出した結果、目標とする回転速度よりも遅い場合には次回に供給する駆動信号Sa,Sbの周波数を低くし、また速い場合には高くするように、周波数を変更して、目標とする回転速度に制御する。   In the case shown in FIG. 3, the encoder that receives the permission signal (motor ON signal) from the MCU 1 and supplies the drive signals Sa and Sb from the phase circuit 3 to the ultrasonic motor 7 is turned on every control cycle. When the number of encoder pulses output from 9 reaches a predetermined number, a stop signal (motor OFF signal) is output from the MCU 1 to the phase circuit 3 by interrupt processing, and the drive signals Sa and Sb to the ultrasonic motor 7 are output. Stop supplying. That is, the motor is turned on and off for each control cycle. Further, when the motor of each control cycle is ON, the rotational speed is detected from the time until the number of encoder pulses output from the encoder 9 reaches a predetermined number, and the motor is driven when the motor of the next control cycle is ON based on the detection result. The frequency of the signals Sa and Sb is changed. For example, as a result of detecting the rotation speed, if the frequency is slower than the target rotation speed, the frequency of the drive signals Sa and Sb to be supplied next time is lowered, and if it is faster, the frequency is changed so as to increase. Control to target rotation speed.

例えば、制御サイクルを3ms、超音波モータ7の安定動作領域中の下限回転数(図5の実線で示す領域中の下限部分)を5rpm、超音波モータ7の1回転当たりのエンコーダパルス数を12,000パルスとすると、5rpmで回転させたときの制御サイクル3ms間でのエンコーダパルス数は3パルスとなる。超音波モータ7を2.5rpmの低速回転で駆動するのに、この2.5rpmに対応する周波数の駆動信号を供給すると、不安定動作領域の周波数を使用することになるので、安定した速度制御が行えない。そこで、超音波モータ7の安定動作領域中の下限回転数である5rpmに対応する周波数の駆動信号Sa,Sbを使用し、この駆動信号Sa,Sbを断続的に供給し、制御サイクル毎に回転速度をチェックして周波数を変更することにより、安定した速度制御が行えて超音波モータ7を平均2.5rpmの低速回転で駆動すること可能となる。   For example, the control cycle is 3 ms, the lower limit rotation speed in the stable operation region of the ultrasonic motor 7 (the lower limit portion in the region indicated by the solid line in FIG. 5) is 5 rpm, and the encoder pulse number per rotation of the ultrasonic motor 7 is 12 With 1,000 pulses, the number of encoder pulses in a control cycle of 3 ms when rotating at 5 rpm is 3 pulses. When the ultrasonic motor 7 is driven at a low speed of 2.5 rpm, if a drive signal having a frequency corresponding to 2.5 rpm is supplied, the frequency in the unstable operation region is used, so that stable speed control is possible. Cannot be done. Therefore, the drive signals Sa and Sb having a frequency corresponding to the lower limit rotation speed of 5 rpm in the stable operation region of the ultrasonic motor 7 are used, and the drive signals Sa and Sb are intermittently supplied to rotate every control cycle. By checking the speed and changing the frequency, stable speed control can be performed and the ultrasonic motor 7 can be driven at a low-speed rotation of 2.5 rpm on average.

これを具体的に説明すると、3msの制御サイクル毎に5rpmに対応する周波数の駆動信号Sa,Sbを供給して超音波モータ7を駆動(モータON)する。そして、エンコーダ9からMCU1に1.5パルス分のエンコーダパルス信号が出力されたタイミングで割り込み処理によりMCU1から位相回路3に停止信号を出力し、駆動信号Sa,Sbの供給を停止して超音波モータ7を停止(モータOFF)させる。これにより、超音波モータ7は3ms間で1.5パルス分動いたことになり、超音波モータ7の回転数は下式に示すように目標とする2.5rpmとなる。   Specifically, driving signals Sa and Sb having a frequency corresponding to 5 rpm are supplied every 3 ms control cycle to drive the ultrasonic motor 7 (motor ON). Then, a stop signal is output from the MCU 1 to the phase circuit 3 by interrupt processing at the timing when the encoder pulse signal of 1.5 pulses is output from the encoder 9 to the MCU 1, and the supply of the drive signals Sa and Sb is stopped and the ultrasonic wave is output. The motor 7 is stopped (motor OFF). As a result, the ultrasonic motor 7 has moved by 1.5 pulses in 3 ms, and the rotational speed of the ultrasonic motor 7 becomes a target of 2.5 rpm as shown in the following equation.

(1.5パルス/3ms)×60秒×1000ms/12000パルス=2.5rpm   (1.5 pulses / 3 ms) x 60 seconds x 1000 ms / 12000 pulses = 2.5 rpm

図3の制御サイクルNo2で1.5パルス分超音波モータ7が動いた時間(モータON時間)を計測すると、モータON時間が目標値よりも長く、目標回転速度(5rpm)よりも遅くなっている。そこで、次の制御サイクルNo3で駆動信号Sa,Sbを供給する際、MCU1からVCO2に出力するDA出力値を上げて駆動信号Sa,Sbの駆動周波数を低くし超音波モータ7の回転速度を速く制御する。   When the time (motor ON time) in which the ultrasonic motor 7 is moved by 1.5 pulses in the control cycle No. 2 of FIG. 3 is measured, the motor ON time is longer than the target value and slower than the target rotation speed (5 rpm). Yes. Therefore, when the drive signals Sa and Sb are supplied in the next control cycle No3, the DA output value output from the MCU 1 to the VCO 2 is increased, the drive frequency of the drive signals Sa and Sb is lowered, and the rotational speed of the ultrasonic motor 7 is increased. Control.

制御サイクルNo4では、モータON時間が目標値通りなので、次の制御サイクルNo5で供給する駆動信号Sa,Sbの駆動周波数は変更しないでそのままとする。しかし、制御サイクルNo5で1.5パルス分超音波モータ7が動いた時間(モータON時間)を計測すると、モータON時間が更に長くなり、目標回転速度よりも更に遅くなっている。そこで、次の制御サイクルNo6で駆動信号Sa,Sbを供給する際、DA出力値を更に上げて駆動信号Sa,Sbの駆動周波数を更に低くし超音波モータ7の回転速度を更に速く制御する。   In the control cycle No4, since the motor ON time is as the target value, the drive frequencies of the drive signals Sa and Sb supplied in the next control cycle No5 are left unchanged. However, when the time (motor ON time) in which the ultrasonic motor 7 is moved by 1.5 pulses in the control cycle No. 5 is measured, the motor ON time is further increased and is further slower than the target rotation speed. Therefore, when the drive signals Sa and Sb are supplied in the next control cycle No6, the DA output value is further increased, the drive frequency of the drive signals Sa and Sb is further lowered, and the rotational speed of the ultrasonic motor 7 is further controlled.

制御サイクルNo7で1.5パルス分超音波モータ7が動いた時間(モータON時間)を計測したところ、今度はモータON時間が短く、目標回転速度よりも速くなっている。そこで、次の制御サイクルNo8で駆動信号Sa,Sbを供給する際には、DA出力値を下げて駆動信号Sa,Sbの駆動周波数を高くして超音波モータ7の回転速度を遅く制御する。   When the time (motor ON time) when the ultrasonic motor 7 is moved by 1.5 pulses in the control cycle No7 is measured, the motor ON time is short this time, which is faster than the target rotation speed. Therefore, when the drive signals Sa and Sb are supplied in the next control cycle No8, the DA output value is lowered to increase the drive frequency of the drive signals Sa and Sb, and the rotation speed of the ultrasonic motor 7 is controlled to be slow.

このように制御サイクル毎に超音波モータ7への駆動信号Sa,Sbの供給時間(モータON時間)を計測することによって、そのときの駆動周波数が何rpm相当の回転数なのかを検出することが可能である。そして検出した回転数から駆動周波数が妥当な値であるか否かを判定して、次の制御サイクルの際、駆動信号Sa、Sbの周波数を変更することで、たとえ低速回転領域であっても超音波モータ7の回転速度を安定制御することが可能となる。   In this way, by measuring the supply time (motor ON time) of the drive signals Sa and Sb to the ultrasonic motor 7 for each control cycle, it is possible to detect how many rpm the rotation frequency corresponds to the drive frequency at that time. Is possible. Then, it is determined whether or not the driving frequency is an appropriate value from the detected number of rotations, and the frequency of the driving signals Sa and Sb is changed in the next control cycle, so that even in the low speed rotation region. It becomes possible to stably control the rotational speed of the ultrasonic motor 7.

図4に示す場合では、図3に示す場合のように各制御サイクル内でモータON、モータOFFするのではなく、所定回の制御サイクル毎に駆動信号Sa,Sbを供給してモータONし、それ以外の制御サイクルでは駆動信号Sa,Sbの供給を停止するモータOFFにする。   In the case shown in FIG. 4, the motors are not turned on and off in each control cycle as in the case shown in FIG. 3, but the drive signals Sa and Sb are supplied every predetermined control cycle to turn on the motor. In other control cycles, the motor for stopping the supply of the drive signals Sa and Sb is turned off.

例えば、制御サイクルNo1でモータONし、次の3つの制御サイクル(制御サイクルNo2、No3、No4)でモータOFFとする。そして制御サイクルNo5で再びモータONし、次の3つの制御サイクル(制御サイクルNo6、No7、No8)でモータOFFする。図3に示す場合と同様に、モータON時(制御サイクルNo1)において、エンコーダ9から出力されるエンコーダパルス数から回転速度を検出し、この検出結果に基づいて次回(制御サイクルNo5)のモータON時に駆動信号Sa,Sbの周波数を変更する。例えば目標とする回転速度よりも遅い場合には次回に供給する駆動信号Sa,Sbの周波数を低くし、また速い場合には高くするように、周波数を変更して、平均して目標とする回転速度にする。   For example, the motor is turned on in control cycle No1, and the motor is turned off in the following three control cycles (control cycles No2, No3, and No4). Then, the motor is turned on again in the control cycle No5, and the motor is turned off in the next three control cycles (control cycles No6, No7, No8). Similar to the case shown in FIG. 3, when the motor is ON (control cycle No. 1), the rotational speed is detected from the number of encoder pulses output from the encoder 9, and the next motor ON (control cycle No. 5) is detected based on this detection result. Sometimes the frequency of the drive signals Sa, Sb is changed. For example, when the rotation speed is slower than the target rotation speed, the frequency of the drive signals Sa and Sb to be supplied next time is lowered, and when it is faster, the frequency is changed so as to average the target rotation. To speed.

図3に示す場合と同様の制御サイクル、超音波モータ7の下限回転数、超音波モータ7の1回転当たりのエンコーダパルス数とすると、12ms(4×3ms)間に3パルスとなり、回転速度は以下の式より1.25rpmとなる。   Assuming that the control cycle is the same as that shown in FIG. 3, the lower limit number of rotations of the ultrasonic motor 7 and the number of encoder pulses per rotation of the ultrasonic motor 7, 3 pulses are obtained in 12 ms (4 × 3 ms). It becomes 1.25 rpm from the following formula.

(3パルス/12ms)×60秒×1000ms/12000パルス=1.25rpm   (3 pulses / 12 ms) × 60 seconds × 1000 ms / 12000 pulses = 1.25 rpm

制御サイクルNo1のモータON時、本来3パルスなのに4パルスも動いてしまい、目標とする回転速度よりも若干速くなっている。そこで、次のモータON時である制御サイクルNo5では供給する駆動信号Sa,Sbの周波数を高く変更する。これにより制御サイクルNo5でのモータON時のパルス数は3パルスとなり、安定した速度制御で超音波モータ7を平均1.25rpmの低速回転で駆動すること可能となる。   When the motor of control cycle No. 1 is ON, 4 pulses are moved although it is originally 3 pulses, which is slightly faster than the target rotational speed. Therefore, in the control cycle No5 when the next motor is ON, the frequencies of the drive signals Sa and Sb to be supplied are changed to be high. As a result, the number of pulses when the motor is ON in the control cycle No. 5 becomes 3, and the ultrasonic motor 7 can be driven at a low-speed rotation of 1.25 rpm on average with stable speed control.

上述した実施形態の超音波モータ7とその駆動制御装置10をレンズ鏡筒20に装備したカメラ30(図2参照)では、オートフォーカス時において、目標位置近傍までは比較的高速でレンズ21を駆動し、目標位置近傍からは比較的低速で且つ安定した速度制御でレンズ21を駆動することが可能となる。   In the camera 30 (see FIG. 2) in which the ultrasonic motor 7 and the drive control device 10 of the embodiment described above are mounted on the lens barrel 20, the lens 21 is driven at a relatively high speed up to the vicinity of the target position during autofocus. In addition, the lens 21 can be driven from the vicinity of the target position with relatively low speed and stable speed control.

また、動いている被写体の動きに合わせてレンズ21を駆動する際にも、被写体のゆっくりした動きにあわせてレンズ21を低速で安定した速度制御により駆動することが可能となる。   Further, when the lens 21 is driven in accordance with the movement of the moving subject, the lens 21 can be driven by slow speed and stable speed control in accordance with the slow movement of the subject.

本発明の振動アクチュエータの駆動制御装置は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図3において、各制御サイクル内でモータON、OFFしているが、1つおきの制御サイクル内でモータON,OFFしてもよい。すなわち、制御サイクルNo1内でモータON,OFFし、制御サイクルNo2ではモータOFFの状態を維持し、制御サイクルNo1のモータON時に検出した回転速度に基づいて駆動信号Sa,Sbの周波数を変更して、制御サイクルNo3内でモータON,OFFするようにしてもよい。   The drive control device for the vibration actuator of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in FIG. 3, the motor is turned on and off in each control cycle, but the motor may be turned on and off in every other control cycle. That is, the motor is turned on and off in the control cycle No1, the motor is turned off in the control cycle No2, and the frequencies of the drive signals Sa and Sb are changed based on the rotation speed detected when the motor is turned on in the control cycle No1. The motor may be turned ON / OFF within the control cycle No3.

また、図4において、例えば1つおきの制御サイクルでモータON又はモータOFFとしてもよい。すなわち、制御サイクルNo1内でモータONにし、制御サイクルNo2でモータOFFにし、制御サイクルNo1でのモータON時に検出した回転速度に基づいて駆動信号Sa,Sbの周波数を変更して、制御サイクルNo3でモータONにするようにしてもよい。   In FIG. 4, for example, the motor may be turned on or off in every other control cycle. That is, the motor is turned on in the control cycle No1, the motor is turned off in the control cycle No2, the frequency of the drive signals Sa and Sb is changed based on the rotational speed detected when the motor is turned on in the control cycle No1, and the control cycle No3 The motor may be turned on.

また、本発明の振動アクチュエータの駆動制御装置をレンズ鏡筒20、カメラ30に適用した場合を示したが、これに限定されるものではない。   Moreover, although the case where the drive control apparatus of the vibration actuator of the present invention is applied to the lens barrel 20 and the camera 30 is shown, the present invention is not limited to this.

本発明の振動アクチュエータの駆動制御装置の一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram showing one embodiment of a drive control device of a vibration actuator of the present invention. 図1に示す駆動制御装置を装備したレンズ鏡筒及びこのレンズ鏡筒を装備したカメラの一部切欠した概略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view in which a lens barrel equipped with the drive control device shown in FIG. 1 and a camera equipped with the lens barrel are partially cut away. 図1の駆動制御装置の制御内容を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the control content of the drive control apparatus of FIG. 図1の駆動制御装置の別の制御内容を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another control content of the drive control apparatus of FIG. 超音波モータの回転数(rpm)と供給する駆動信号の周波数(kHz)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation speed (rpm) of an ultrasonic motor, and the frequency (kHz) of the drive signal supplied.

符号の説明Explanation of symbols

1 MCU
2 VCO
3 位相回路
4,5 振動体励振回路
6 高圧電源
7 超音波モータ(振動アクチュエータ)
9 エンコーダ(パルス信号出力部)
10 駆動制御装置
20 鏡筒
21 レンズ
30 カメラ
1 MCU
2 VCO
3 Phase circuits 4 and 5 Vibrating body excitation circuit 6 High voltage power supply 7 Ultrasonic motor (vibration actuator)
9 Encoder (pulse signal output part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Drive control apparatus 20 Lens barrel 21 Lens 30 Camera

Claims (8)

振動アクチュエータにある周波数の駆動信号を出力するオン状態と、該出力を停止するオフ状態とを切換える制御をする駆動信号制御部と、
前記振動アクチュエータの駆動速度を検出する速度検出部と、
前記オン状態時の前記速度検出部の検出結果に基づいて後のオン状態時に前記駆動信号の周波数を変更する周波数変更部と、
を具備することを特徴とする振動アクチュエータの駆動制御装置。
A drive signal control unit for controlling switching between an on state for outputting a drive signal of a frequency in the vibration actuator and an off state for stopping the output;
A speed detector for detecting a driving speed of the vibration actuator;
A frequency changing unit that changes the frequency of the drive signal in a later ON state based on the detection result of the speed detection unit in the ON state;
A drive control device for a vibration actuator, comprising:
請求項1に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記駆動信号の周波数は、前記振動アクチュエータの安定動作領域内での駆動速度に対応する周波数であることを特徴とする振動アクチュエータの駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the vibration actuator according to claim 1,
The drive control device for a vibration actuator, wherein the frequency of the drive signal is a frequency corresponding to a drive speed within a stable operation region of the vibration actuator.
請求項1又は2に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記駆動信号制御部は、前記オン状態とするタイミングを所定の周期に同期させていることを特徴とする振動アクチュエータの駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the vibration actuator according to claim 1 or 2,
The drive control device for a vibration actuator, wherein the drive signal control unit synchronizes the timing of turning on with a predetermined cycle.
請求項3に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記駆動信号制御部は、前記オフ状態とするタイミングを所定の周期に同期させていることを特徴とする振動アクチュエータの駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the vibration actuator according to claim 3,
The drive control device for a vibration actuator, wherein the drive signal control unit synchronizes the timing of turning off with a predetermined cycle.
請求項1から4のいずれか1項に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記速度検出部は、前記振動アクチュエータの駆動量に応じてパルス信号を出力するパルス信号出力部を備え、
前記オン状態時に前記パルス信号出力部から出力されるパルス信号数から前記振動アクチュエータの駆動速度を検出することを特徴とする振動アクチュエータの駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the vibration actuator of any one of Claim 1 to 4,
The speed detection unit includes a pulse signal output unit that outputs a pulse signal according to the driving amount of the vibration actuator,
A drive control device for a vibration actuator, wherein the drive speed of the vibration actuator is detected from the number of pulse signals output from the pulse signal output unit in the on state.
請求項1から3のいずれか1項に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記振動アクチュエータの駆動量に応じてパルス信号を出力するパルス信号出力部を備え、
前記駆動信号制御部は、前記オン状態時に前記パルス信号出力部から出力されるパルス信号数が所定数になったら、前記オフ状態に切換えることを特徴とする振動アクチュエータの駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the vibration actuator of any one of Claim 1 to 3,
A pulse signal output unit that outputs a pulse signal according to the drive amount of the vibration actuator,
The drive control device for a vibration actuator, wherein the drive signal control unit switches to the off state when the number of pulse signals output from the pulse signal output unit in the on state reaches a predetermined number.
請求項1から6のいずれか1項に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置と、
前記駆動制御装置により駆動制御される振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータにより駆動されるレンズと、
を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
The vibration actuator drive control device according to any one of claims 1 to 6,
A vibration actuator driven and controlled by the drive control device;
A lens driven by the vibration actuator;
A lens barrel characterized by comprising:
請求項1から6のいずれか1項に記載の振動アクチュエータの駆動制御装置と、
前記駆動制御装置により駆動制御される振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータにより駆動されるレンズと、
を備えたことを特徴とするカメラ。
The vibration actuator drive control device according to any one of claims 1 to 6,
A vibration actuator driven and controlled by the drive control device;
A lens driven by the vibration actuator;
A camera characterized by comprising
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