JP2010004680A - 振動型モータ制御装置及びそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動型モータを速度制御するにあたり、異音や振動を発生させないために、位相差、周波数、振幅を大きく変化させることのない振動型モータ制御装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 位相、周波数、振幅を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、前記駆動速度を検出する速度検出手段とを有し、前記速度制御手段は、前記振動型モータの目標駆動速度と前記速度検出手段により検出した速度に基づいて前記位相差、周波数、振幅の変更量を制限することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、振動型モータの動作を制御する振動型モータ制御装置及びそれを用いた光学機器に関する。例えば、本発明の光学機器とは、スチルカメラ、ビデオカメラ、等の撮影装置及びカメラ本体に着脱可能な交換レンズを意味する。

振動型モータとして、図９のように金属等の環状に形成された振動体３０１に電気―機械エネルギー変換素子である圧電体３０２（電歪素子）を接合した振動子（ステ−タ）と、振動子表面に加圧接触する接触体３０３（ロータ）で構成したものがある。

振動型モータは、圧電体へ位相の異なる２相の周波電圧を印加することにより、振動体の表面を励振させ面外振動モードによる振動波（進行性振動波）を形成し、これを駆動力として表面に加圧接触する接触体と振動子とを相対的に移動させるものである。

この振動型モータの速度を変更する方法の一つとして圧電体に印加する周波電圧の周波数を変化させる方法がある。

周波数と回転速度（駆動速度）の関係は図１０に示すように共振周波数（ｆｒ）を最速とし、周波数が共振周波数から離れる程速度は低下していく。これは、共振周波数に近づくほど振動体の表面の質点が描く楕円軌道の直径が増大するためである。

この周波数−回転速度特性は、共振周波数より高周波数側のほうが低周波数側に対し速度変化が緩やかで安定した特性となる性質があり、制御の容易さから共振周波数より高周波数側の周波数領域を用いて制御が行われている。

振動型モータに印加する周波電圧の周波数と駆動速度の関係は前述したとおりその特性が直線的ではない。また、振動型モータの別の制御方法として圧電体に印加する周波電圧の振幅を変化させる方法、位相差を変化させる方法があるが、周波数と駆動速度の関係と同様に、その特性は直線的でない。

このため、特許文献１のように、駆動速度の逆数と周波電圧の周波数との関係が一次比例関係になることに着目し、目標速度の逆数と検出速度の逆数の差に基づいて周波数変更量を決定する速度制御方法が提案されている。

また、特許文献２のように、駆動速度と周波数の関係に基づいて速度に対する速度ループの最適ゲインカーブを直線補間し、各速度に応じたゲインを求め、速度偏差にかけて周波数変更量を決定することにより最適な速度制御を行う方法が提案されている。

上記いずれの速度制御方法においても、制御装置は振動型モータの駆動対象である素子の、全体の駆動量に応じて振動型モータへの速度制御指令を複数回に分けて行い、素子を駆動させる。
特開平６−１９７５６５号公報 特開２０００−２１７３７５号公報

しかし、これらの速度制御方法では、共振周波数近傍での周波数操作や、目標速度の逆数と検出速度の逆数の差、あるいは両者の速度偏差が大きい場合に問題が生じる。このとき、１回の速度制御指令によって変化させられる駆動速度の変化量や、１回の速度制御指令によって変更される周波数変更量は大きくなる。振動型モータでは駆動速度や周波数を一定以上大きく変化させた場合、異音や振動が発生してしまうため、上記のような制御では異音、振動の生じる場合が出てくる。また、振幅、位相差によって制御を行う場合にも同様の問題が発生する。

上記問題に鑑み、本発明の目的は、異音や振動を発生させない振動型モータの速度制御方法を搭載した振動型モータ制御装置及びそれを用いた光学機器を提供することである。具体的には、１回の速度制御指令によって変化させられる駆動速度の変化量あるいは１回の速度制御指令によって変更される位相差、周波数、振幅の変更量に制限を設ける。

上記目的を達成するために本発明は、圧電体が設けられた振動体に対して、位相の異なる２相の駆動用周波信号を印加して振動体を励振させて駆動力を発生させる振動型モータと、前記位相の異なる２相の駆動用周波信号の位相差を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、前記駆動速度を検出する速度検出手段と、を有する振動型モータ制御装置において、前記位相差の変更量の制限量を決定する制限量決定手段を有し、前記速度制御手段は、前記振動型モータの目標駆動速度に基づいて決定される位相差と、前記速度検出手段により検出した駆動速度に対応する位相差との差分が前記制限量を超えた場合に、前記差分が前記制限量以下となるように前記駆動用周波信号の位相差を変化させることを特徴とする。

また、本発明は、圧電体が設けられた振動体に対して、位相の異なる２相の駆動用周波信号を印加して振動体を励振させて駆動力を発生させる振動型モータと、前記位相の異なる２相の駆動用周波信号の周波数を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、前記駆動速度を検出する速度検出手段と、を有する振動型モータ制御装置において、前記周波数の変更量の制限量を決定する制限量決定手段を有し、前記速度制御手段は、前記振動型モータの目標駆動速度に基づいて決定される周波数と、前記速度検出手段により検出した駆動速度に対応する周波数との差分が前記制限量を超えた場合に、前記差分が前記制限量以下となるように前記駆動用周波信号の周波数を変化させることを特徴とする。

また、本発明は、圧電体が設けられた振動体に対して、位相の異なる２相の駆動用周波信号を印加して振動体を励振させて駆動力を発生させる振動型モータと、前記位相の異なる２相の駆動用周波信号の振幅を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、前記駆動速度を検出する速度検出手段と、を有する振動型モータ制御装置において、前記振幅の変更量の制限量を決定する制限量決定手段を有し、
前記速度制御手段は、前記振動型モータの目標駆動速度に基づいて決定される振幅と、前記速度検出手段により検出した駆動速度に対応する振幅との差分が前記制限量を超えた場合に、前記差分が前記制限量以下となるように前記駆動用周波信号の振幅を変化させることを特徴とする。

本発明は、目標駆動速度と前記速度検出手段により検出した速度に基づいて算出される、振動型モータ速度制御のための駆動用周波信号の位相差、周波数、振幅の変更量に制限を設けることで、異音や振動を発生させない振動型モータ制御装置を実現する。

図８は、カメラとカメラに対し着脱可能なレンズを有する光学機器（撮影装置）としてのカメラシステムのブロック図である。

図８中、２０１はカメラ本体であり、２０２は交換レンズである。

カメラ本体２０１内には、電気回路部２０３があり、電気回路部２０３はための、ための、ための、ための、これらのカメラ内の制御を行う、レンズとのシリアル通信を行うための通信手段２０９を含む。

カメラ本体２０１内には電気回路部２０３、電源２１０が含まれており、電気回路部２０３には、測光部２０４、測距部２０５、シャッター２０６、給送チャージ系２０７、カメラ本体内ＣＰＵ２０８、通信手段２０９が含まれる。測光部２０４は交換レンズを通ってきた光の量を測定し、測距部２０５はフィルム面上から、被写体までの距離を測定する。シャッター２０６はフィルムを適当な時間露光する。給送チャージ系２０７はフィルムの巻き上げ、巻き戻しを行う。カメラ本体内ＣＰＵ２０８はカメラ内の制御を行い、通信手段２０９は、レンズとのシリアル通信を行う。

また、交換レンズ２０２内には、光学素子としてのフォーカシングレンズ２１１、光学素子としてのズーミングレンズ２１２や、絞り２１３、ズーム位置検出用ブラシ２１４、エンコーダ２１５、電気回路部２１７を含む。ズーム位置検出用ブラシ２１４はズーミングレンズ２１２の位置を検出し、エンコーダ２１５はフォーカシングレンズ２１１の位置を検出する。

電気回路部２１７内には、通信手段２１８、レンズ内ＣＰＵ２１９、レンズ駆動制御部２２０、振動型モータ２２１、絞りの駆動制御を行うための絞り制御部２２２、絞り駆動用モータ２２３が含まれる。通信手段２１８はカメラとの間でシリアル通信を行い、レンズ内ＣＰＵ２１９は交換レンズ内の制御を行う。レンズ駆動制御部２２０は振動型モータ２２１によって、フォーカシングレンズを駆動制御する。絞り制御部２２２は絞り駆動用モータ２２３によって絞りを駆動制御する。また、レンズ内ＣＰＵ２１９に振動型モータ制御アルゴリズムを内蔵している。

図１は本発明に利用できる振動型モータ制御システムである。

１は振動型モータの制御をつかさどるマイクロコンピュータ（以下、マイコンとする）、２は電源（バッテリー）、３はレギュレータでありこの出力電圧をマイコン１に供給すると同時に前述の位相検出の基準電源としても使用する。

４は振動型モータに印加する電源回路である昇圧型ＤＣＤＣコンバータである。ＤＣＤＣコンバータ４はマイコン１によって動作／非動作をコントロールできるように構成されている。

５は電圧制御発振器（ＶＣＯ）で、マイコン１から入力される周波数データ信号（ＦＤＡＴＡ）を基に電圧を生成しその電圧に応じた周波電圧を発生する。

本実施例においては、周波数データ信号（ＦＤＡＴＡ）を８ビットデータとし、ＦＤＡＴＡ＝ＨＦＦのとき周波数は最大となり、ＦＤＡＴＡ＝Ｈ００のとき周波数は最小となるものとする。

また、ＦＤＡＴＡ＝ＨＦＦのときの周波数は振動型モータの共振周波数に対し十分大きな周波数であるものとする。

６は分周・位相器で、ＶＣＯ５の周波電圧と方向信号（ＤＩＲ）に基づき位相の異なる２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）を出力する。この２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）の位相差は、ＤＩＲ＝Ｈのとき９０ｄｅｇとなり、ＤＩＲ＝Ｌのとき−９０ｄｅｇとなり、ＤＩＲの設定に応じて回転方向を操作可能とする。また、分周・位相器６はマイコン１から入力される出力許可信号（ＯＵＴ−ＥＮ）により２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）の出力が許可／禁止される。

上記の通り、本発明ではマイコン１は速度制御手段として機能しており、また後述するが振動型モータの駆動速度を制限する制限量決定手段として機能する。

７はＡ相側のインバータ、８はＢ相側のインバータである。

９はＡ相側の電源を供給するためのＮＰＮトランジスタ、１０はＢ相側の電源を供給するためのＮＰＮトランジスタ、１１はＡ相側のＮＰＮトランジスタ、１２はＢ相側のＮＰＮトランジスタである。分周・位相器６のＡ相信号がＡ相側のインバータ７とＡ相側のＮＰＮトランジスタ１１に入力され、インバータ７の出力がＮＰＮトランジスタ９のベースに接続され振動波モータのＡ相側に電力がシンク／ソースされる構成となっている。

同様に分周・位相器６のＢ相信号がＢ相側のインバータ８とＢ相側のＮＰＮトランジスタ１２に入力され、インバータ８の出力がＮＰＮトランジスタ１０のベースに接続され振動波モータのＢ相側に電力がシンク／ソースされる構成となっている。

１３は、Ａ相側コイル、１４はＢ相側コイル、１５はＡ相側コンデンサ、１６はＢ相側コンデンサである。Ａ相側コイル１３とＡ相側コンデンサ１５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。同様にＢ相側コイル１４とＢ相側コンデンサ１６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Ｂ相に印加される。

１７は振動型モータのＡ相側電極、１８は振動型モータのＢ相側電極、１９は圧電体、２０はＧＮＤ電極である。

２１は振動型モータの回転量と回転速度（駆動速度）を検出するエンコーダである。エンコーダ２１は、振動型モータの回転に同期して回転する放射方向に複数のスリットがあいているパルス回転板とフォトインタラプタで構成された公知の光学式エンコーダである。フォトインタラプタの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が変化する。

２２はエンコーダ２１の検出回路でありフォトインタラプタの微弱な出力信号を増幅し波形生成しパルス信号としてマイコン１に入力する。このパルス信号の変化をマイコン１内蔵のカウント機能によりカウントすることにより回転量を検出し、任意の単位時間あたりのパルス変化数を検出することにより速度を検出する。

次に振動型モータについて説明する。振動型モータはロータとステータから構成され、図２はステータの面上に配される圧電体（電歪素子）等の電気―機械エネルギー変換素子の配設状態を示す図である。図２中のＡ１及びＢ１はそれぞれ図示の位相及び分極関係にステータ上に配される第１と第２の電歪素子群である。

これらの電気―機械エネルギー変換素子としての各電歪素子はそれぞれ単独のものを振動体に附しても良いし、一体的に分極処理しても良い。

図２中に記載のＡ相側電極１７、Ｂ相側電極１８は、それぞれ第１の電歪素子群Ａ１、第２の電歪素子群Ｂ１に対する電極である。位相の異なる２つの周波電圧がそれぞれＡ相側電極１７とＢ相側電極１８に印加されることによりステータの表面に進行性の振動波が形成される。

次に本発明に係る振動型モータの制御例を示す。振動型モータ制御装置には、振動型モータ及びそれによって駆動される素子を搭載した装置全体の制御システムから、その駆動にあたっての目標駆動速度が指示される。例えば本願発明のように、交換レンズと、それを着脱可能なカメラ本体からなるカメラシステムにおいては、カメラ本体のカメラ内ＣＰＵ（２０８）から交換レンズ内の振動型モータ制御装置のレンズ内ＣＰＵ（２１９）に目標駆動速度の指令信号が送信される。

この目標駆動速度は、振動型モータによって駆動される素子の、駆動残量に応じて設定される。振動型モータ制御装置は、現在の駆動速度を検知しながら、それに応じて振動型モータへの速度制御信号を複数回にわたって送信し、振動型モータをその目標駆動速度に到達させ、その後維持させる。

本発明は、以上のような振動型モータの速度制御方法に関するものである。

前述したように振動型モータの速度を制御する方法としては圧電体に印加する周波電圧の位相差、周波数、振幅を変化させる方法がある。

本実施例では、周波電圧の位相差を変化させることで速度制御を行う。この位相差の変更量を決定する際に、目標駆動速度と駆動速度に基づいて算出した位相差変更量が、予め規定された制限量を超えた場合に、制限量により制限をかけることを特徴とする。

図３に位相差と駆動速度の関係を示す。駆動速度は、位相差を９０ｄｅｇもしくは−９０ｄｅｇとした場合に各移動方向（回転方向）での最速となり、位相差が±９０ｄｅｇから離れる程速度は低下していく。これは、移動方向の振動振幅と、移動方向と垂直方向の振動振幅との振幅比変化により楕円形状が変化するためである。

図３に記載した特性は周波数を共振周波数（ｆｒ）とした場合の特性であり、位相差が±９０から離れると不安定となり所定の位相差となると停止してしまう。この位相差−速度特性は、位相差９０ｄｅｇ近傍もしくは−９０ｄｅｇ近傍のほうが０ｄｅｇ近傍に対し速度変化が緩やかな特性となる。

次に、駆動開始から駆動終了までの制御アルゴリズムを、図４のフローチャートに示す振動型モータを正転させる方向に駆動する例で説明する。位相差データ信号（ＰＤＡＴＡ）を８ビットデータとし、ＰＤＡＴＡ＝Ｈ００のとき位相差が０ｄｅｇとなり、ＰＤＡＴＡ＝ＨＦＦのとき位相差が＋９０ｄｅｇとなるものとする。

振動型モータを駆動するにあたり、目標駆動速度（Ｔ−ＳＰＤ）と駆動量（ＦＯＰＣ）がマイコン内部もしくは外部から指示され、マイコン１はこの指示をトリガに振動型モータの制御を開始する。

目標駆動速度（Ｔ−ＳＰＤ）とは、振動型モータを所定の回転速度で制御するための情報であり、前述した任意の単位時間あたりのパルス変化数に対応した情報である。また、駆動量（ＦＯＰＣ）は、前述のパルス信号のカウント値に対応した情報である。

［ＳＴＥＰ１］
マイコン１はＤＣＤＣコンバータ４を動作させ振動型モータを駆動するに必要な電圧を生成する。
また、周波数データ（ＦＤＡＴＡ）は共振周波数ｆｒより高い任意の周波数とし、ＤＩＲ＝Ｈ、すなわち駆動信号位相差を＋９０ｄｅｇ方向とし、位相差データ（ＰＤＡＴＡ）は００Ｈ、すなわち０ｄｅｇとする。
また、現在のパルスカウント値を読み込みＦＰＣ０として保存した後に、出力許可信号（ＯＵＴ−ＥＮ）をＨとすることで２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）の出力を許可し振動型モータの駆動を開始する。また、所定周期で以降の処理を行うためにマイコン１内部のタイマーを設定する。

［ＳＴＥＰ２］
現在位置を示すパルスカウント値ＦＰＣを取得する。

［ＳＴＥＰ３］
［ＳＴＥＰ２］で取得したパルスカウント値ＦＰＣと前回取得したパルスカウント値ＦＰＣ＿Ｂ（初期値ＦＰＣ＿Ｂ＝ＦＰＣ０）の差をとり、現在の駆動速度値Ｒ−ＳＰＤを取得する。
また、現在の駆動速度値Ｒ−ＳＰＤ取得後、次回の速度値演算のためにＦＰＣ＿Ｂ＝ＦＰＣとする。

［ＳＴＥＰ４］
目標とする駆動スピードの設定処理を行う。
目標停止位置までの残り駆動量であるＦＯＰＣ−（ＦＰＣ−ＦＰＣ０）が減速パルス以下であるかを判定し、減速パルス以下であれば目標とする駆動速度を変更する為に新たにＴ−ＳＰＤを取得する。
ここで、減速パルスとは予め決められた減速を開始する駆動量であり、Ｔ−ＳＰＤは予め決められた駆動残量−目標駆動速度データテーブルから読み込み設定する。これにより、減速パルス以下の場合、徐々に減速して停止させるように目標駆動速度が更新される。

［ＳＴＥＰ５］
変更量設定のＳＴＥＰを以下に述べる。
１回の速度制御指令によって変更させる位相差変更量（ΔＰ）を式（１）から求める。
ΔＰ＝｜（Ｒ−ＳＰＤ）−（Ｔ−ＳＰＤ）｜×Ｋ （式１）
Ｋは所定のゲインである。ゲインＫは、振動型モータの位相差と速度の関係をもとに、目標駆動速度もしくは現在の駆動速度に応じて設定しても良い。またここでΔＰは、現在の駆動速度に対応する位相差と、目標駆動速度に対応する位相差の差分と同義である。

［ＳＴＥＰ６］
制限量決定のＳＴＥＰを以下に述べる。
１回の速度制御指令によって変更させる位相差変更量（ΔＰ）の制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）を決定する。制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）は、異音、振動を発生しない最大の位相差変更量であり、振動型モータの速度に応じて設定することが望ましい。従って、目標駆動速度もしくは現在の駆動速度の少なくとも一方に応じて設定する。
例えば、振動型モータの速度領域を４分割して、各領域に対応した制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）をテーブルデータとして保持しておき、現在の駆動速度がどの領域にあるかを判定して対応した制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）を取得する。

［ＳＴＥＰ７］
［ＳＴＥＰ５］で求めた位相差変更量（ΔＰ）を、［ＳＴＥＰ６］で設定した制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）と比較する。１回の速度制御指令によって変更させる位相差変更量（ΔＰ）が制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）より大きい場合は［ＳＴＥＰ８］に移行し、制限量以下の場合は［ＳＴＥＰ９］に移行する。

［ＳＴＥＰ８］
位相差変更量（ΔＰ）を制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）とする。

［ＳＴＥＰ９］
現在の駆動速度値（Ｒ−ＳＰＤ）と目標駆動速度値（Ｔ−ＳＰＤ）を比較し、現在の駆動速度が目標駆動速度に対し、速いか遅いかを判定する。現在の駆動速度値（Ｒ−ＳＰＤ）が目標駆動速度値（Ｔ−ＳＰＤ）より小さい（遅い）と判定した場合は［ＳＴＥＰ１０］に移行し、等しいか大きい（速い）と判定した場合は［ＳＴＥＰ１１］に移行する。

［ＳＴＥＰ１０］
現在の駆動速度が目標駆動速度に対し遅い場合、位相差データ（ＰＤＡＴＡ）に位相差変更量（ΔＰ）を加算し位相差データ（ＰＤＡＴＡ）を設定する。この結果、位相差は＋９０ｄｅｇ側へ操作され振動型モータを加速することになる。

［ＳＴＥＰ１１］
現在の駆動速度が目標駆動速度に対し速い場合、位相差データ（ＰＤＡＴＡ）から位相差変更量（ΔＰ）を減算し位相差データ（ＰＤＡＴＡ）を設定する。この結果、位相差は０ｄｅｇ側へ操作され振動型モータを減速することになる。

［ＳＴＥＰ１２］
残り駆動量であるＦＯＰＣ−（ＦＰＣ−ＦＰＣ０）が０であるかどうかを判断する。０であれば［ＳＴＥＰ１３］へ進み、まだ、残り駆動量がある場合には［ＳＴＥＰ２］へ戻る。

［ＳＴＥＰ１３］
目標位置まで到達したので出力許可信号（ＯＵＴ−ＥＮ）をＬとすることで２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）の出力を禁止し振動型モータの駆動を停止する。またＤＣＤＣコンバータ４を停止させる。

図５に前述のアルゴリズムによる速度偏差と位相差変更量（ΔＰ）の関係を示す。横軸は速度偏差であり、縦軸は位相差変更量（ΔＰ）である。この関係は、振動型モータの速度が遅い状態では実線となり、速度が速い場合では点線となる。これは、振動型モータは速度が遅い場合には位相差変化に対し速度が敏感に変化し、速度が速い場合には位相差変化に対し速度が鈍感に変化することに対応するものである。

このように目標駆動速度と速度検出手段により検出した駆動速度に基づいて位相差変更量を決定する際に変更量を制限量に制限することにより、異音や振動を発生させない振動型モータ制御装置を実現化することができる。

さらに、振動型モータの目標駆動速度や駆動速度に応じて制限量を変更することにより、より適切に異音や振動を発生させない振動型モータ制御装置を実現化することができる。また、本実施例における制限量は目標駆動速度や駆動速度に限らず、その他の条件によって規定されていても、実質それが異音、振動を発生させない制限量となっていれば差し支えない。

本実施例では、駆動周波電圧の周波数を変化させることで速度制御を行う。この周波数の変更量を決定する際に目標駆動速度と検出速度に基づいて算出した周波数変更量が予め規定された制限量を超えた場合に、制限量により周波数変更量に制限をかけることを特徴とする。

駆動開始から駆動終了までの制御アルゴリズムを、図６のフローチャートを用いて説明する。

［ＳＴＥＰ２１］
マイコン１は、ＤＣＤＣコンバータ４を動作させ振動型モータを駆動するに必要な電圧を生成する。
また、周波数データ（ＦＤＡＴＡ）をＨＦＦとし最大周波数とし、ＤＩＲをＨとし駆動信号位相差を９０ｄｅｇとする。また、現在のパルスカウント値を読み込みＦＰＣ０として保存した後に、出力許可信号（ＯＵＴ−ＥＮ）をＨとすることで２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）の出力を許可し振動型モータの駆動を開始する。
また、所定周期で以降の処理を行うためにマイコン１内部のタイマーを設定する。

［ＳＴＥＰ２２］
現在位置を示すパルスカウント値ＦＰＣを取得する。

［ＳＴＥＰ２３］
［ＳＴＥＰ２２］で取得したパルスカウント値ＦＰＣと前回取得したパルスカウント値ＦＰＣ＿Ｂ（初期値ＦＰＣ＿Ｂ＝ＦＰＣ０）の差をとり、現在の駆動速度値Ｒ−ＳＰＤを取得する。
また、現在の駆動速度値Ｒ−ＳＰＤ取得後、次回の速度値演算のためにＦＰＣ＿Ｂ＝ＦＰＣとする。

［ＳＴＥＰ２４］
目標とする駆動スピードの設定処理を行う。
目標停止位置までの残り駆動量であるＦＯＰＣ−（ＦＰＣ−ＦＰＣ０）が減速パルス以下であるかを判定し、減速パルス以下であれば目標とする駆動速度を変更する為に新たにＴ−ＳＰＤを取得する。
ここで、減速パルスとは予め決められた減速を開始する駆動量であり、Ｔ−ＳＰＤは予め決められた駆動残量−目標駆動速度データテーブルから読み込み設定する。これにより、減速パルス以下の場合、徐々に減速して停止させるように目標駆動速度が更新される。

［ＳＴＥＰ２５］
変更量設定のＳＴＥＰを以下に述べる。周波数変更量（ΔＦ）を式（２）から求める。
ΔＦ＝｜（Ｒ−ＳＰＤ）−（Ｔ−ＳＰＤ）｜×Ｋ （２）
Ｋは所定のゲインである。ゲインＫは、振動型モータの周波数と速度の関係をもとに、目標駆動速度もしくは現在の駆動速度に応じて設定しても良い。またここでΔＦは、現在の駆動速度に対応する周波数と、目標駆動速度に対応する周波数の差分と同義である。

［ＳＴＥＰ２６］
制限量設定のＳＴＥＰを以下に述べる。
１回の速度制御指令によって変更させる周波数変更量（ΔＦ）の制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）を設定する。制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）は、異音、振動を発生しない最大の周波数変更量以下の値であり、振動型モータの速度に応じて設定することが望ましい。従って、目標駆動速度もしくは現在の駆動速度に応じて設定する。例えば、振動型モータの速度領域を４分割して、各領域に対応した制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）をテーブルデータとして保持しておき、現在の駆動速度がどの領域にあるかを判定して対応した制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）を取得する。

［ＳＴＥＰ２７］
［ＳＴＥＰ２５］で求めた１回の速度制御指令によって変更させる周波数変更量（ΔＦ）を［ＳＴＥＰ２６］で設定した制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）と比較する。周波数変更量（ΔＦ）が制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）より大きい場合は［ＳＴＥＰ２８］に移行し、制限量以下の場合は［ＳＴＥＰ２９］に移行する。

［ＳＴＥＰ２８］
１回の速度制御指令によって変更させる周波数変更量（ΔＦ）を制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）とする。

［ＳＴＥＰ２９］
現在の駆動速度値（Ｒ−ＳＰＤ）と目標駆動速度値（Ｔ−ＳＰＤ）を比較し、現在の駆動速度が目標駆動速度に対し、速いか遅いかを判定する。
現在の駆動速度値（Ｒ−ＳＰＤ）が目標駆動速度値（Ｔ−ＳＰＤ）より小さい（遅い）と判定した場合は［ＳＴＥＰ３０］に移行し、等しいか大きい（速い）と判定した場合は［ＳＴＥＰ３１］に移行する。

［ＳＴＥＰ３０］
現在の駆動速度が目標駆動速度に対し遅い場合、周波数データ（ＦＤＡＴＡ）に周波数変更量（ΔＦ）を減算し周波数データ（ＦＤＡＴＡ）を設定する。この結果、周波数は低いほうへ操作され振動型モータを加速することになる。

［ＳＴＥＰ３１］
現在の駆動速度が目標駆動速度に対し等しいか速い場合、周波数データ（ＦＤＡＴＡ）から周波数変更量（ΔＦ）を加算し周波数データ（ＦＤＡＴＡ）を設定する。
この結果、周波数は高いほうへ操作され振動型モータを減速することになる。

［ＳＴＥＰ３２］
残り駆動量である（ＦＯＰＣ＋ＦＰＣ０）−ＦＰＣが０であるかどうかを判断する。０であれば［ＳＴＥＰ３３］へ進み、まだ、残り駆動量がある場合には［ＳＴＥＰ２２］へ戻る。

［ＳＴＥＰ３３］
目標位置まで到達したので出力許可信号（ＯＵＴ−ＥＮ）をＬとすることで２つの矩形波信号（Ａ相、Ｂ相）の出力を禁止し振動型モータの駆動を停止する。また、ＤＣＤＣコンバータ４を停止させる。

図７に前述のアルゴリズムによる速度偏差と周波数変更量（ΔＦ）の関係を示す。横軸は速度偏差であり、縦軸は周波数変更量（ΔＦ）である。この関係は、振動型モータの速度が遅い状態では実線となり、速度が速い場合では点線となる。これは、振動型モータは速度が速い場合には周波数変化に対し速度が敏感に変化し、速度が遅い場合には周波数変化に対し速度が鈍感に変化することに対応するものである。

このように目標駆動速度と速度検出手段により検出した駆動速度に基づいて周波数変更量を決定する際に変更量を制限量に制限することにより、異音や振動を発生させない振動型モータ制御装置を実現化することができる。

さらに、振動型モータの目標駆動速度や駆動速度に応じて制限量を変更することにより、より適切に異音や振動を発生させない振動型モータ制御装置を実現化することができる。また、本発明における制限量は目標駆動速度や駆動速度に限らず、その他の条件によって規定されていても、実質それが異音、振動を発生させない制限量となっていれば差し支えない。

実施例２では、振動型モータの速度制御を周波数制御により行う例を記載したが、前述したように振動型モータの速度制御として振幅制御により行うことも可能であり、本発明を適用することができる。振幅と速度の関係は図１１のようになる。振幅制御では、本実施例における１回の速度制御指令によって変化させられる周波数変更量（ΔＦ）は、１回の速度制御指令によって変化させられる振幅変更量（ΔＡ）と置き換える。さらに、制限量（ΔＦｌｉｍｉｔ）を、制限量（ΔＡｌｉｍｉｔ）と置き換えれば同様に制御を行うことができる。

以上、３つの実施例を示したが、それぞれの実施例で用いた位相差制御、周波数制御、振幅制御の中では、位相差制御がその性質上、他の２つに比べエネルギー効率良く速度制御を行うことができる。

上記３つの実施例では、振動型モータの速度情報を任意の単位時間あたりのパルス変化数に対応した情報とした例を記載した。しかし、振動型モータの速度情報をパルス信号のパルス幅に対応した情報とすることもできる。

また、上記３つの実施例では、１回の速度制御指令によって変更される位相差変更量、周波数変更量、振幅変更量を、制限量として異音、振動の生じない最大値と置き換えた。しかし、置き換えを行う制限量は、異音、振動の生じない最大値以下であれば任意の値でよく、その場合でも、本発明の効果が得られる。また、本発明では、１回の速度制御指令によって変更される位相差変更量、周波数変更量、振幅変更量を制限量としての異音、振動の生じない最大値以下に設定しても良い。例えば、例えば、１回の速度制御指令によって変更される位相差変更量（ΔＰ）を制限量（ΔＰｌｉｍｉｔ）より小さい値に置き換えても、異音、振動が生じない効果が得られる。

また、本実施例では振動型モータの例として円環タイプのものを記載したがリニアタイプのものとすることもできる。

本発明に係る振動型モータ制御システム 圧電体の配設状態 振動型モータの位相差−速度特性 本発明における振動型モータの位相差速度制御フローチャート 本発明における速度偏差と位相差変更量（ΔＰ）の関係 本発明における振動型モータの周波数速度制御フローチャート振動型モータ特性図 本発明における速度偏差と周波数変更量（ΔＦ）の関係 振動型モータ本体 本発明を適用したカメラシステム図 振動型モータの周波数−速度特性 振動型モータの振幅−速度特性

符号の説明

２１ エンコーダ
２２ 検出回路
２１９ レンズ内ＣＰＵ
３０１ 振動体
３０２ 圧電体
３０３ 接触体

Claims (7)

1. 圧電体が設けられた振動体に対して、位相の異なる２相の駆動用周波信号を印加して振動体を励振させて駆動力を発生させる振動型モータと、
   前記位相の異なる２相の駆動用周波信号の位相差を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、
   前記駆動速度を検出する速度検出手段と、を有する振動型モータ制御装置において、
   前記位相差の変更量の制限量を決定する制限量決定手段を有し、
   前記速度制御手段は、
   前記振動型モータの目標駆動速度に基づいて決定される位相差と、前記速度検出手段により検出した駆動速度に対応する位相差との差分が前記制限量を超えた場合に、前記差分が前記制限量以下となるように前記駆動用周波信号の位相差を変化させることを特徴とする振動型モータ制御装置。
2. 圧電体が設けられた振動体に対して、位相の異なる２相の駆動用周波信号を印加して振動体を励振させて駆動力を発生させる振動型モータと、
   前記位相の異なる２相の駆動用周波信号の周波数を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、
   前記駆動速度を検出する速度検出手段と、を有する振動型モータ制御装置において、
   前記周波数の変更量の制限量を決定する制限量決定手段を有し、
   前記速度制御手段は、
   前記振動型モータの目標駆動速度に基づいて決定される周波数と、前記速度検出手段により検出した駆動速度に対応する周波数との差分が前記制限量を超えた場合に、前記差分が前記制限量以下となるように前記駆動用周波信号の周波数を変化させることを特徴とする振動型モータ制御装置。
3. 圧電体が設けられた振動体に対して、位相の異なる２相の駆動用周波信号を印加して振動体を励振させて駆動力を発生させる振動型モータと、
   前記位相の異なる２相の駆動用周波信号の振幅を変化させて前記振動型モータの駆動速度を制御する速度制御手段と、
   前記駆動速度を検出する速度検出手段と、を有する振動型モータ制御装置において、
   前記振幅の変更量の制限量を決定する制限量決定手段を有し、
   前記速度制御手段は、
   前記振動型モータの目標駆動速度に基づいて決定される振幅と、前記速度検出手段により検出した駆動速度に対応する振幅との差分が前記制限量を超えた場合に、前記差分が前記制限量以下となるように前記駆動用周波信号の振幅を変化させることを特徴とする振動型モータ制御装置。
4. 前記制限量は、前記目標駆動速度及び前記速度検出手段により検出した駆動速度の少なくとも一方に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動型モータ制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の振動型モータ制御装置と前記振動型モータによって駆動される光学素子と、
   を有することを特徴とする光学機器。
6. 前記光学機器は、カメラ本体に着脱可能な交換レンズであることを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
7. 前記光学機器は、撮影装置であることを特徴とする請求項５に記載の光学機器。

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