JP2010011716A - Vibrating motor controller and optical instrument using the same - Google Patents
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Abstract
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。光学機器とは例えばスチルカメラ、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などである。 The present invention relates to a vibration type motor control device that controls the operation of a vibration type motor and an optical apparatus using the same. The optical apparatus is, for example, a photographing apparatus such as a still camera or a video camera, and an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera body.
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)を接合した振動子と、振動子表面に加圧接触する接触体303で構成したものがある。
As a vibration type motor, as shown in FIG. 9, a vibrator in which a piezoelectric body 302 (electrostrictive element), which is an electromechanical energy conversion element, is joined to a vibrator 301 formed in an annular shape such as metal, and a vibrator is applied to the vibrator surface. There is one constituted by a
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制御方法の一つとして、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。周波数と速度の関係は図9(a)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弾性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−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。また、共振周波数より高周波数側の周波数領域において周波数を高くしていくと速度が下がっていくが、所定の周波数(fm)で弾性体と接触体の接触圧に抑制されて駆動力を失い停止する。 A vibration motor applies two-phase frequency voltages with different phases to a piezoelectric body to excite the surface of the vibration body to form a vibration wave (progressive vibration wave) in an out-of-plane vibration mode. As described above, the contact body that is in pressure contact with the surface and the vibrator are relatively moved. One method for controlling the speed of the vibration type motor is to change the frequency of the frequency voltage applied to the piezoelectric body. As shown in FIG. 9A, the relationship between the frequency and the speed is such that the resonance frequency (fr) is the fastest, and the speed decreases as the frequency moves away from the resonance frequency. This is because the diameter of the elliptical orbit drawn by the mass point on the surface of the vibration elastic body increases as the resonance frequency is approached. This frequency-speed characteristic has a characteristic that the speed change is more gradual and stable on the high frequency side than the resonance frequency on the low frequency side, and the frequency range higher than the resonance frequency is used for ease of control. Is being controlled. In addition, the speed decreases as the frequency is increased in the frequency region higher than the resonance frequency, but is stopped by the contact pressure between the elastic body and the contact body at a predetermined frequency (fm), and the driving force is lost. To do.
また、振動型モータの別の速度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がある。振幅と速度の関係は図9(b)に示すように周波電圧の振幅を大きくすると速度が上昇し、小さくすると速度が下降する特性である。これは周波電圧の振幅を大きくすると、振動子の励振力が増加し、振動弾性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。また振動型モータは、周波数制御の場合と同様に、周波電圧の振幅を所定の振幅(Vm)まで下げると、弾性体と接触体の接触圧に抑制されて駆動力を失い停止する。 As another speed control method for the vibration type motor, there is a method for changing the amplitude of the frequency voltage applied to the piezoelectric body. As shown in FIG. 9B, the relationship between the amplitude and the speed is a characteristic that the speed increases when the amplitude of the frequency voltage is increased, and the speed decreases when the frequency voltage is decreased. This is because when the amplitude of the frequency voltage is increased, the excitation force of the vibrator increases and the diameter of the elliptical orbit drawn by the mass point on the surface of the vibration elastic body increases. Similarly to the case of frequency control, when the amplitude of the frequency voltage is lowered to a predetermined amplitude (Vm), the vibration type motor is restrained by the contact pressure between the elastic body and the contact body and loses the driving force and stops.
さらに、別の速度制御方法として圧電体に印加する周波電圧の位相差を変化させる方法がある。位相差と速度の関係は図9(c)に示すように位相差を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幅と、移動方向と垂直方向の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9(c)に実線で示した特性は、周波数を共振周波数(fr)とした場合の特性であり、破線で示した特性は、周波数を図9(a)に示した共振周波数より高く、fmより低い周波数(f0)とした場合の特性である。どちらの周波数においても、振動型モータの駆動は位相差が±90から離れると不安定となり、所定の位相差で停止してしまう。しかし、周波数を共振周波数より高い周波数(f0)とした場合の制御可能な最低速度は、周波数を共振周波数(fr)とした場合に対し低速となる。また、f0がある値以上では、制御可能な最低速度が、周波数もしくは振幅で制御可能な最低速度よりも低速となる。 Furthermore, as another speed control method, there is a method of changing the phase difference of the frequency voltage applied to the piezoelectric body. As shown in FIG. 9C, the relationship between the phase difference and the speed is the fastest in each moving direction (rotation direction) when the phase difference is 90 deg or -90 deg, and the speed decreases as the phase difference moves away from ± 90 deg. I will do it. This is because the elliptical shape changes due to the amplitude ratio change between the amplitude in the moving direction and the amplitude in the moving direction and the vertical direction. The characteristic indicated by the solid line in FIG. 9C is a characteristic when the frequency is the resonance frequency (fr), and the characteristic indicated by the broken line is higher than the resonance frequency shown in FIG. This is the characteristic when the frequency (f0) is lower than fm. At either frequency, the driving of the vibration type motor becomes unstable when the phase difference deviates from ± 90, and stops at a predetermined phase difference. However, the lowest controllable speed when the frequency is higher than the resonance frequency (f0) is lower than when the frequency is the resonance frequency (fr). When f0 is a certain value or more, the minimum controllable speed is lower than the minimum speed controllable by frequency or amplitude.
このような振動型モータの制御特性を踏まえ、高速域から低速域まで幅広く速度制御を行うこと等を目的として、周波数もしくは振幅による制御と位相差による制御を組み合わせた制御方法が提案されている。 Based on such control characteristics of the vibration type motor, a control method that combines control by frequency or amplitude and control by phase difference has been proposed for the purpose of performing speed control widely from a high speed range to a low speed range.
特許文献1では、位相差制御により、振動型モータの停止直前の回転速度を低速化することを目的とし、駆動位置と目標駆動位置との偏差が所定値より小さくなったら周波数制御から位相差制御に切換える方法が提案されている。
In
特許文献2では、高速域から低速域まで幅広く速度制御を行うことを目的とし、周波数制御により減速制御して、所定の周波数となったら位相差制御に切換える方法が提案されている。また特許文献2では、周波数制御により減速制御し所定の速度となったら位相差制御に切換える方法も提案されている。
前述のとおり位相差制御による制御可能速度の低速化を実現するためには、駆動用周波電圧の周波数を共振周波数より一定以上高い周波数とする必要がある。また振動型モータの特性は、温度等の環境条件および負荷条件により変化し、さらには個体差によりばらつきを生じるため、それらの特性変化、ばらつきを考慮して位相差制御に切換えることが重要である。 As described above, in order to reduce the controllable speed by the phase difference control, it is necessary to set the frequency of the driving frequency voltage to a frequency higher than the resonance frequency by a certain level. In addition, the characteristics of vibration-type motors vary depending on environmental conditions such as temperature and load conditions, and also vary due to individual differences. Therefore, it is important to switch to phase difference control in consideration of these characteristic changes and variations. .
特許文献1や特許文献2の切換方法は、駆動位置と目標駆動位置との偏差、周波数、あるいは速度に基づいて周波数制御から位相差制御に切換えるものであるが、これらの値は振動型モータの周囲の環境や負荷条件、個体差の影響を受けやすい。
The switching methods of
上記問題に鑑み、本発明は、振動型モータの特性、ばらつき等に影響されにくい速度制御方法を提案する。また、その速度制御方法を有する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を目的とする。 In view of the above problems, the present invention proposes a speed control method that is not easily affected by characteristics, variations, and the like of vibration type motors. It is another object of the present invention to provide a vibration type motor control apparatus having the speed control method and an optical apparatus using the vibration type motor control apparatus.
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前記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、前記振動体の振動状態を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段からの信号と前記駆動用周波信号との位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相の異なる2相の駆動用周波信号の周波数を変更する周波数変更手段と、前記位相の異なる2相の駆動用周波信号の位相差を変更する位相差変更手段とを有し、前記振動型モータの回転速度を制御する速度制御手段と、を備えた振動型モータ制御装置において、前記速度制御手段は、
前記位相差検出手段により検出される位相差が、第1の所定値に対して、前記振動型モータの共振周波数に対応した位相差側である場合は周波数変更手段によって前記回転速度を制御し、前記共振周波数に対応した位相差側でない場合は前記位相差変更手段によって前記回転速度を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention applies vibrations that generate a driving force by applying two-phase driving frequency signals having different phases to a vibrating body provided with a piezoelectric body to excite the vibrating body. Type motor, vibration detection means for detecting the vibration state of the vibrating body, phase difference detection means for detecting a phase difference between the signal from the vibration detection means and the driving frequency signal, and two phases having different phases A frequency changing means for changing the frequency of the driving frequency signal and a phase difference changing means for changing the phase difference between the two driving frequency signals having different phases, and controlling the rotational speed of the vibration type motor. A vibration type motor control device comprising: a speed control means that:
If the phase difference detected by the phase difference detecting means is on the phase difference side corresponding to the resonance frequency of the vibration type motor with respect to the first predetermined value, the rotational speed is controlled by the frequency changing means, When the phase difference is not on the side corresponding to the resonance frequency, the rotational speed is controlled by the phase difference changing means.
本発明は、振動型モータの速度制御において、圧電体に発生する振動型モータの振動状態を示す信号と駆動用周波信号との位相差を基に、駆動用周波信号の周波数と位相差のどちらかを変更して速度制御を行うものである。これにより振動型モータの特性、ばらつき等に影響されにくい速度制御を行うことができる。 According to the present invention, in the speed control of the vibration type motor, either the frequency or the phase difference of the driving frequency signal is determined based on the phase difference between the signal indicating the vibration state of the vibration type motor generated in the piezoelectric body and the driving frequency signal. The speed is controlled by changing the above. As a result, it is possible to perform speed control that is not easily affected by the characteristics and variations of the vibration type motor.
図11は、本発明に利用できる、カメラ本体とカメラ本体に対し着脱可能な交換レンズを有する光学機器(撮影装置)として挙げられるカメラシステムのブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram of a camera system that can be used in the present invention and can be cited as an optical apparatus (photographing device) having a camera body and an interchangeable lens that is detachable from the camera body.
図11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、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。
In FIG. 11, 201 is a camera body, and 202 is an interchangeable lens. The camera main body 201 includes an electric circuit unit 203 and a
また、交換レンズ202内には、フォーカシングレンズ211、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。ここでフォーカシングレンズ211、ズーミングレンズ212は光学素子である。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。
The interchangeable lens 202 includes a focusing
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はレンズ駆動用モータである振動型モータ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。本発明では、レンズ駆動用モータ221として振動型モータを使用し、またレンズ内CPU219に振動型モータの制御アルゴリズムを内蔵している。 The electrical circuit unit 217 includes a communication unit 218, an in-lens CPU 219, a lens drive control unit 220, a vibration type motor 221, an aperture control unit 222 for performing aperture drive control, and an aperture drive motor 223. The communication means 218 performs serial communication with the camera, and the in-lens CPU 219 performs control within the interchangeable lens. The lens drive control unit 220 drives and controls the focusing lens by a vibration type motor 221 that is a lens driving motor. The aperture control unit 222 controls the driving of the aperture by the aperture driving motor 223. In the present invention, a vibration type motor is used as the lens driving motor 221, and a control algorithm for the vibration type motor is built in the in-lens CPU 219.
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。図1の構成は図11のレンズ内CPU219、レンズ駆動制御部220、レンズ駆動用モータ221に対応する。 FIG. 1 shows a vibration type motor control system that can be used in the present invention. 1 corresponds to the in-lens CPU 219, the lens drive controller 220, and the lens drive motor 221 of FIG.
1は振動型モータの制御を司るマイクロコンピュータ(以下、マイコンと称する)、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後述の位相差検出手段の基準電源としても使用する。また、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、図1におけるレンズ内CPU219の一部として組み込まれている。しかし、マイコン1はレンズ内CPU219そのものとして、レンズ内の全ての制御を行うものであってもよい。
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。
Reference numeral 4 denotes a step-up DCDC converter which is a power supply circuit applied to the vibration type motor. The DCDC converter 4 is configured so that operation / non-operation can be controlled by the
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)を基に周波電圧を発生する。その周波電圧は分周・位相器6に出力され、その周波電圧を基に分周・位相器は振動型モータに周波電圧を印加する。すなわち、本発明では振動型モータに印加する位相の異なる2相の駆動用周波信号の周波数を変更する周波数変更手段として機能する。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=H00のとき周波数は最大となり、FDATA=HFFのとき周波数は最小となるものとする。またFDATA=H00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。
A voltage controlled oscillator (VCO) 5 generates a frequency voltage based on a frequency data signal (FDATA) input from the
分周・位相器6は、VCO5の周波電圧と所定のクロック信号とマイコン1から入力される位相差データ信号(PDATA)を基に、位相差データ信号に応じた位相差の、2相の矩形波信号(A相、B相)を振動型モータに出力する。すなわち、本発明では振動型モータに印加する位相の異なる2相の駆動用周波信号の位相差を変更する位相差変更手段として機能する。この2相の矩形波信号(A相、B相)の位相差のことを駆動位相差θkと称し、後述する振動状態を検知するための位相差と区別することとする。本実施例においては位相差データ信号(PDATA)を8ビットデータとし、PDATA=H00のとき駆動位相差は0deg(同位相)となり、PDATA=H80のとき駆動位相差は180deg(逆位相)となるものとする。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。
The frequency divider / phaser 6 is a two-phase rectangle having a phase difference corresponding to the phase difference data signal based on the frequency voltage of the VCO 5, a predetermined clock signal, and the phase difference data signal (PDATA) input from the
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型モータの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型モータのB相側に電力がシンク/ソースされる構成となっている。
7 is an A-phase side inverter, and 8 is a B-phase side inverter. Reference numeral 9 denotes an NPN transistor for supplying power on the A phase side, 10 denotes an NPN transistor for supplying power on the B phase side, 11 denotes an NPN transistor on the A phase side, and 12 denotes an NPN transistor on the B phase side. The A-phase signal of the frequency divider / phase shifter 6 is input to the A-phase side inverter 7 and the A-phase
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型モータの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型モータのB相に印加される。
13 is an A phase side coil, 14 is a B phase side coil, 15 is an A phase side capacitor, and 16 is a B phase side capacitor. A boosted voltage corresponding to the frequency applied by connecting the A-phase side coil 13 and the
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は振動型モータのS相側電極(振動検出手段)、20は圧電体、21はGND電極である。 Reference numeral 17 denotes an A phase side electrode of the vibration type motor, 18 denotes a B phase side electrode of the vibration type motor, 19 denotes an S phase side electrode (vibration detecting means) of the vibration type motor, 20 denotes a piezoelectric body, and 21 denotes a GND electrode.
22はレギュレータ3の出力電圧を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。
23と24はB相電圧のレベルシフト用の抵抗、25と26はB相電圧用のハイパスフィルター、27と28はS相電圧のレベルシフト用の抵抗、29と30はS相電圧用のハイパスフィルターをそれぞれ構成している。
31はB相用のコンパレータであり、レギュレータ3の電圧にレベルシフトすると同時にB相電圧の波形整形を行っている。32はS相用のコンパレータであり、レギュレータ3の電圧にレベルシフトすると同時にS相電圧の波形整形を行っている。
すなわち、本発明ではマイコン1、抵抗27、28、ハイパスフィルター29、30、及びコンパレータ32は、B相側電極18への駆動電圧とS相側電極19からの出力電圧との位相差(振動位相差θsとする)を検出する位相差検出手段を構成する。
In other words, in the present invention, the
図2は振動位相差θsの検出方法の概念図である。B相側電極18の電圧波形(B)、S相側電極19の電圧波形(S)、および各々の信号をコンパレータ31、32をとおしてディジタル信号(Cb、Cs)に変換した波形を示している。各コンパレータ出力信号(Cb、Cs)をマイコン1に入力し、CbがHになってからCsがHになるまでの期間をマイコン内蔵のタイマー機能を用いて計測し、振動位相差θsを取得する。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a method for detecting the vibration phase difference θs. A voltage waveform (B) of the B-
33は振動型モータの回転量と回転速度を検出するエンコーダである。エンコーダ33は、例えば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により構成した公知の光学式エンコーダである。光学式エンコーダは、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で信号が変化するものである。34はエンコーダ33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、パルス信号のパルス幅をマイコン1内蔵のタイマー機能により時間計測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図3を用いて説明する。不図示の振動型モータはロータとステータから構成され、図3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。 Next, the vibration type motor will be described with reference to FIG. A vibration type motor (not shown) is composed of a rotor and a stator, and FIG. 3 is a view showing an arrangement state of electro-mechanical energy conversion elements such as piezoelectric bodies (electrostrictive elements) arranged on the surface of the stator.
図3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。またS1は第1の電歪素子群B1に対して45deg位相がずれた位置に配されるセンサー用の電歪素子である。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。 A1 and B1 in FIG. 3 are first and second electrostrictive element groups arranged on the stator in the illustrated phase and polarization relationship, respectively. S1 is an electrostrictive element for a sensor arranged at a position where the phase of 45 deg is shifted from the first electrostrictive element group B1. Each of the electrostrictive elements as the electro-mechanical energy conversion elements may be a single element attached to the vibrating body or may be integrally polarized.
図1に記載のA相側電極17、B相側電極18、S相側電極19は、それぞれ第1の電歪素子群A1、第2の電歪素子群B1、及びセンサー用電歪素子S1に対する電極である。A相側電極17とB相側電極18に位相の異なる2相の周波電圧(駆動用周波信号)が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。
The A-phase side electrode 17, the B-
振動体に上記振動波が形成されると、この振動波の状態に応じてセンサー用電歪素子S1が周波電圧を出力しS相側電極19にてこれが検出される。尚、振動型モータは、B相側電極18への駆動電圧とS相側電極19からの出力電圧との振動位相差がある特性を有している。この振動位相差特性はB相側電極18にて周波信号が印加される電歪素子群B1とセンサー用電歪素子S1との位置関係にて決定される。本実施例の場合は、正転の時には振動位相差が45degずれた時に共振状態を示し、逆転の時には135degずれた時に共振状態を示す。また共振状態からずれるほど振動位相差は大きくなる。
When the vibration wave is formed on the vibrating body, the sensor electrostrictive element S1 outputs a frequency voltage according to the state of the vibration wave, and this is detected by the S-phase side electrode 19. The vibration type motor has a characteristic in which there is a vibration phase difference between the drive voltage to the B-
図4(a)はこの振動型モータの正転時の周波数−振動位相差特性と周波数−回転速度特性を示した図であり、横軸に駆動周波数f、縦軸1に振動位相差θsを、縦軸2に回転速度Nを示している。同図において周波数fは右方が高く、振動位相差θsは下方が小さく、回転速度Nは上方が高くなるものとしている。振動型モータは、共振状態となる共振周波数での駆動が最も高効率で高速駆動できる。しかし、図のように共振周波数からわずかに低周波数側に駆動信号周波数がずれると、振動型モータは急激に回転速度が下がったり、あるいは停止したりしてしまう。このような急激な回転速度の低下、停止を防ぐ為に、振動位相差θsに基づいて、駆動信号周波数fを共振周波数より低周波数側に振らさないように制御する制御方法が用いられる。すなわち、検出された振動位相差θsを、予め設定しておいた第2の基準の位相差(θsl:45°<θsl<θs0を満たす)と比較する。そこでθslより共振周波数に対応する位相差側(図ではθsl以下)である場合に、駆動信号周波数を共振周波数側でない高周波数側に変更させるなどの処理を行う。
FIG. 4A is a diagram showing frequency-vibration phase difference characteristics and frequency-rotational speed characteristics of the vibration motor during normal rotation. The horizontal axis represents the drive frequency f, and the
図4(a)に示した周波数−回転速度特性は、駆動位相差を90degとした場合の特性である。振動型モータは駆動周波数を高い方から低い方に走査していくことによりある周波数fm(起動周波数)で動き始め、さらに周波数を低い方に走査していくことにより回転数が上がる。しかし、この特性は温度等の環境条件および負荷条件により変化し、さらには個体差によりばらつきを生じる。振動位相差θsは、これらの条件によって生じる周波数−回転速度特性のばらつきに影響されにくく、ある値がおおよそ同一の周波数−回転速度特性曲線のある部分に対応している。本願発明はこの特性を利用して、上記のばらつきに影響されにくい速度制御の制御切換を行うものである。図4(b)は駆動位相差−回転速度特性であり、横軸に駆動位相差θk、縦軸に回転速度Nを示している。図4(b)に示した駆動位相差−回転速度特性は駆動周波数を図4(a)に示した共振周波数より十分高周波数側でかつfmよりも低い周波数(f0)とした場合の特性である。駆動位相差を90degとした時に回転速度は最大(N0)となり、駆動位相差を90degから小さくすると回転速度は低下し所定の駆動位相差で停止する。この停止時の回転速度Nθminは、図4(a)の周波数fmでの回転速度Nfminに対し低い回転速度となる。 The frequency-rotational speed characteristics shown in FIG. 4A are characteristics when the drive phase difference is 90 deg. The vibration type motor starts to move at a certain frequency fm (startup frequency) by scanning the drive frequency from higher to lower, and the rotational speed increases by scanning further at the lower frequency. However, this characteristic changes depending on environmental conditions such as temperature and load conditions, and further varies due to individual differences. The vibration phase difference θs is not easily affected by variations in the frequency-rotational speed characteristic caused by these conditions, and a certain value corresponds to a certain part of the frequency-rotational speed characteristic curve that is approximately the same. The present invention uses this characteristic to perform control switching of speed control that is not easily affected by the above-described variations. FIG. 4B shows drive phase difference-rotational speed characteristics, where the horizontal axis indicates the drive phase difference θk and the vertical axis indicates the rotational speed N. The drive phase difference-rotational speed characteristic shown in FIG. 4B is a characteristic when the drive frequency is set to a frequency sufficiently higher than the resonance frequency shown in FIG. 4A and lower than fm (f0). is there. When the drive phase difference is set to 90 deg, the rotation speed becomes maximum (N0). When the drive phase difference is reduced from 90 deg, the rotation speed is reduced and stops at a predetermined drive phase difference. The rotation speed Nθmin at the time of the stop is lower than the rotation speed Nfmin at the frequency fm in FIG.
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、まず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回転速度が指示される。 Next, a control example of the vibration type motor according to the present invention will be shown. The vibration type motor control device is first instructed by a target rotation speed for driving from a control system for the entire device on which the vibration type motor and elements driven by the vibration type motor are mounted.
例えば、交換レンズと、交換レンズ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CPUから交換レンズ内の振動型モータ制御装置のCPUに目標回転速度の指令信号が送信される。 For example, in a camera system including an interchangeable lens and a camera body to which the interchangeable lens can be attached and detached, a command signal for target rotation speed is transmitted from the CPU of the camera body to the CPU of the vibration type motor control device in the interchangeable lens.
振動型モータ制御装置は、回転速度をその目標回転速度に到達させ、その速度に維持する機能をもつ。本発明は、このような振動型モータの速度制御方法における、速度制御(周波数制御、位相差制御)の切換に関するものである。 The vibration type motor control device has a function of causing the rotational speed to reach the target rotational speed and maintaining the target rotational speed. The present invention relates to switching of speed control (frequency control, phase difference control) in such a speed control method of a vibration type motor.
本実施例では、振動型モータ駆動時に随時、振動型モータの振動状態を検知し、振動型モータに印加する駆動用周波信号との振動位相差θsを検出する。そして検出した位相差を基に、速度制御手段によって周波数か位相差のいずれかを変更して速度制御を実行することを特徴とする。以下に詳細を説明する。 In the present embodiment, the vibration state of the vibration type motor is detected at any time during driving of the vibration type motor, and the vibration phase difference θs from the driving frequency signal applied to the vibration type motor is detected. Based on the detected phase difference, speed control is performed by changing either the frequency or the phase difference by the speed control means. Details will be described below.
振動型モータを駆動するにあたり、まず目標回転速度(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る。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。目標回転速度(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、前述のパルス信号のパルス幅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。
In driving the vibration motor, first, a target rotational speed (T-SPD) and a driving amount (FOPC) are instructed from inside or outside the microcomputer. The
駆動開始から駆動終了までの制御を、図5から図7を用い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。 Control from the start of driving to the end of driving will be described using an example in which the vibration type motor is driven in the forward direction with reference to FIGS.
<図5>
[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)をH00で最大周波数とし、位相差データ(PDATA)をH00で駆動位相差θkを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。
<Figure 5>
[STEP1]
The
[STEP2]
エンコーダ33からパルス信号の入力があったかどうか判定する。この判定により、モータ駆動開始時のタイミングと、駆動中の速度制御指示のタイミングを検知する。パルス信号の入力があった場合には[STEP3]へ、入力がなければ[STEP13]へ進む。
[STEP2]
It is determined whether a pulse signal is input from the
[STEP3]
[STEP2]にてパルス信号の入力ありと判定されたので、現在位置を示すパルスカウント値が変化している。そこで、現在位置を示すパルスカウント値FPCを取得する。また駆動を開始してから最初のパルス信号入力である場合、振動型モータが起動したと判断し起動フラグを1とする。尚起動フラグは駆動開始処理において0にクリアされているものとする。
[STEP3]
Since it is determined in [STEP 2] that a pulse signal has been input, the pulse count value indicating the current position has changed. Therefore, a pulse count value FPC indicating the current position is acquired. In the case of the first pulse signal input after the start of driving, it is determined that the vibration type motor has started, and the start flag is set to 1. It is assumed that the activation flag is cleared to 0 in the drive start process.
[STEP4]
[STEP2]にてパルス信号の入力があったので、パルス幅の測定値(R−SPD)を読み込む。R−SPDは現在の回転速度を表す。
[STEP4]
Since the pulse signal is input in [STEP 2], the pulse width measurement value (R-SPD) is read. R-SPD represents the current rotational speed.
[STEP5]
パルス幅測定タイマーの値をリセットし、再びスタートさせて、次回のパルス信号入力時にパルス幅の測定値が得られるようにする。
[STEP5]
The value of the pulse width measurement timer is reset and restarted so that the pulse width measurement value can be obtained when the next pulse signal is input.
[STEP6]
目標回転速度の設定処理を行う。
[STEP6]
Set the target rotation speed.
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回転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は予め決められた残り駆動量−目標回転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回転速度が更新される。 It is determined whether FOPC- (FPC-FPC0), which is the remaining drive amount to the target stop position, is equal to or less than the deceleration pulse, and if it is equal to or less than the deceleration pulse, a new T-SPD is used to change the target rotational speed. get. Here, the deceleration pulse is a drive amount for starting a predetermined deceleration, and T-SPD is read from a predetermined remaining drive amount-target rotational speed data table and set. As a result, when the speed is less than or equal to the deceleration pulse, the target rotational speed is updated so as to gradually decelerate and stop.
[STEP7]
[STEP4]で取得した現在の回転速度を表すR−SPDと目標回転速度を表すT−SPDを比較し、R−SPDの方が大きければ[STEP9]へ、それ以外は[STEP8]へ進む。ここで、R−SPD及びT−SPDはパルス幅のデータなのでR−SPDの方が大きいということは現在の速度が目標回転速度よりも遅いということになる。
[STEP7]
The R-SPD representing the current rotational speed acquired in [STEP 4] is compared with the T-SPD representing the target rotational speed. If the R-SPD is larger, the process proceeds to [STEP 9], otherwise the process proceeds to [STEP 8]. Here, since R-SPD and T-SPD are data of pulse width, the fact that R-SPD is larger means that the current speed is slower than the target rotational speed.
[STEP8]
回転速度R−SPDと目標回転速度T−SPDを比較し、R−SPDの方が小さければ[STEP10]へ進み、それ以外は[STEP2]へ戻る。
[STEP8]
The rotational speed R-SPD is compared with the target rotational speed T-SPD. If the R-SPD is smaller, the process proceeds to [STEP 10], and otherwise, the process returns to [STEP 2].
[STEP9]
目標回転速度よりも遅いと判断されたので、振動型モータの速度を上げるために速度アップ処理を行う。この速度アップ処理が本実施例の特徴であり、後に図6を用い説明する。
[STEP9]
Since it is determined that it is slower than the target rotation speed, a speed-up process is performed to increase the speed of the vibration type motor. This speed-up process is a feature of the present embodiment and will be described later with reference to FIG.
[STEP10]
目標回転速度よりも速いと判断されたので、振動型モータの速度を下げるために速度ダウン処理を行う。この速度ダウン処理が本実施例の特徴であり、後に図7を用い説明する。
[STEP 10]
Since it is determined that the speed is higher than the target rotation speed, a speed reduction process is performed to reduce the speed of the vibration type motor. This speed reduction process is a feature of the present embodiment and will be described later with reference to FIG.
[STEP11]
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[STEP12]へ進み、まだ残り駆動量がある場合には[STEP2]へ戻る。
[STEP 11]
It is determined whether or not the remaining drive amount FOPC- (FPC-FPC0) is zero. If 0, proceed to [STEP 12], and if there is still a remaining drive amount, return to [STEP 2].
[STEP12]
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。
[STEP 12]
Since the target position has been reached, the output permission signal (OUT-EN) is set to L to prohibit the output of two rectangular wave signals (A phase and B phase), and the drive of the vibration type motor is stopped. Further, the DCDC converter 4 is stopped.
[STEP13]
[STEP2]にてパルス信号の入力無しと判定された場合の処理であり、既に振動型モータが起動しているか否かを判断する。起動フラグが0の場合は[STEP9]に進み速度アップ処理を行う。起動フラグが1の場合は[STEP14]に進む。
[STEP 13]
This is processing when it is determined in [STEP 2] that there is no input of a pulse signal, and it is determined whether or not the vibration type motor has already been activated. If the activation flag is 0, the process proceeds to [STEP 9] and the speed increase process is performed. If the activation flag is 1, the process proceeds to [STEP 14].
[STEP14]
パルス幅測定タイマーの現在の値であるR−TIMを読み込む。このR−TIMは前回のパルス入力から現在までの時間を表す。
[STEP14]
R-TIM, which is the current value of the pulse width measurement timer, is read. This R-TIM represents the time from the previous pulse input to the present time.
[STEP15]
R−TIMとUP−TIMを比較し、R−TIMがUP−TIMより小さければ本処理を終了し、UP−TIM以上であれば[STEP9]へ進み速度アップ処理をおこなう。これは、駆動中にもかかわらず速度が遅くなりすぎて停止してしまうのを防止する為の処理である。
[STEP 15]
R-TIM and UP-TIM are compared, and if R-TIM is smaller than UP-TIM, this process is terminated. This is a process for preventing the speed from becoming too slow despite stopping.
<図6>
[STEP21]
PDATA=H40(θk=90deg)であるか否かを判断する。PDATA=H40である場合は周波数制御を行っていると判断できることから[STEP22]へ進み、PDATA<H40の場合は位相差制御を行っていると判断できることから[STEP23]に進む。
<Fig. 6>
[STEP21]
It is determined whether or not PDATA = H40 (θk = 90 deg). If PDATA = H40, it can be determined that the frequency control is being performed, and thus the process proceeds to [STEP 22]. If PDATA <H40, it is determined that the phase difference control is being performed, and the process proceeds to [STEP 23].
[STEP22]
PDATA=PDATA+ΔPUPとし、[STEP11]に進む。
[STEP22]
Set PDATA = PDATA + ΔPUP, and proceed to [STEP 11].
[STEP1]においてPDATAは初期値H00とし、駆動位相差θkを0degとして駆動を開始している。従って正転方向に駆動し速度を高くするためにはPDATAを大きくし駆動位相差θkを90degに近づける必要がある。尚、ΔPUPは加速具合を決定する定数であり固定値でも良いが、速度偏差等に応じて変更しても良い。また本処理(PDATA=PDATA+ΔPUP)の結果、PDATA>H40となった場合はPDATA=H40と設定する。 In [STEP 1], PDATA is set to the initial value H00, and the driving phase difference θk is set to 0 deg to start driving. Therefore, in order to drive in the normal rotation direction and increase the speed, it is necessary to increase PDATA and bring the drive phase difference θk close to 90 deg. ΔPUP is a constant that determines the degree of acceleration and may be a fixed value, but may be changed according to a speed deviation or the like. If PDATA> H40 as a result of this processing (PDATA = PDATA + ΔPUP), PDATA = H40 is set.
[STEP23]
FDATA=FDATA+ΔFUPとし、[STEP11]に進む。
[STEP23]
Set FDATA = FDATA + ΔFUP and proceed to [STEP 11].
[STEP22]において駆動位相差θkを大きくし90deg(PDATA=H40)としたにもかかわらずさらに速度アップが必要な場合、速度を高くするためにはFDATAを大きくし周波数fを低下させ共振周波数に近づける必要がある。尚、ΔFUPは加速具合を決定する定数であり固定値でも良いが、速度偏差等に応じて変更しても良い。 In [STEP22], when the driving phase difference θk is increased to 90 deg (PDATA = H40), and further speed up is required, in order to increase the speed, FDATA is increased and the frequency f is decreased to the resonance frequency. It needs to be close. ΔFUP is a constant that determines the degree of acceleration, and may be a fixed value, but may be changed according to a speed deviation or the like.
<図7>
[STEP31]
PDATA=H40(θk=90deg)であるか否かを判断する。PDATA=H40である場合は、位相差制御で制御できる回転速度以上の速度制御、すなわち周波数制御を行っていると判断できることから[STEP32]へ進む。PDATA<H40の場合は位相差制御を行っていると判断できることから[STEP35]に進む。
<Fig. 7>
[STEP 31]
It is determined whether or not PDATA = H40 (θk = 90 deg). If PDATA = H40, it can be determined that speed control equal to or higher than the rotational speed that can be controlled by phase difference control, that is, frequency control is being performed, and the process proceeds to [STEP 32]. In the case of PDATA <H40, it can be determined that the phase difference control is being performed, and thus the process proceeds to [STEP 35].
[STEP32]
B相側電極18への駆動電圧とS相側電極19からの出力電圧の位相差である振動位相差の測定値(θs)を読み込む。
[STEP 32]
A measured value (θs) of a vibration phase difference that is a phase difference between the drive voltage to the B-
[STEP33]
速度制御の切換処理を行う。
[STEP33]
Speed control switching processing is performed.
θs<θs0であるか否かを判断する。ここでθs0は図4(a)に示すような、速度制御の切換の基準となる位相差の値(第1の基準の位相差)であり、対応する周波数の値f0はfm<f0<frを満たす。 It is determined whether θs <θs0. Here, θs0 is a phase difference value (phase difference of the first reference) as a reference for speed control switching as shown in FIG. 4A, and the corresponding frequency value f0 is fm <f0 <fr. Meet.
θs<θs0の場合、θsは共振周波数frに対応する位相差(本実施例では45°)側にある。すなわちθsに対応する駆動信号周波数fが、f0より低く共振周波数frにより近い値であることになる。よって周波数制御により速度ダウン処理を行うべきであると判断して[STEP34]に進む。 When θs <θs0, θs is on the phase difference (45 ° in this embodiment) side corresponding to the resonance frequency fr. That is, the drive signal frequency f corresponding to θs is a value lower than f0 and closer to the resonance frequency fr. Therefore, it is determined that the speed reduction process should be performed by frequency control, and the process proceeds to [STEP 34].
またθs≧θs0の場合は、θsが共振周波数frに対応する位相差側でない。すなわちθsに対応する駆動信号周波数fが、f0より高く共振周波数frにより遠い値であることになる。よって位相差制御に切換えて速度ダウン処理を行うべきであると判断し[STEP35]に進む。 When θs ≧ θs0, θs is not the phase difference side corresponding to the resonance frequency fr. That is, the drive signal frequency f corresponding to θs is higher than f0 and farther from the resonance frequency fr. Therefore, it is determined that the speed reduction process should be performed by switching to the phase difference control, and the process proceeds to [STEP 35].
[STEP34]
FDATA=FDATA−ΔFDNとし、[STEP11]に進む。
[STEP34]
Set FDATA = FDATA−ΔFDN, and proceed to [STEP 11].
周波数制御により速度を低くするためにはFDATAを小さくし駆動信号周波数fを高くし共振周波数から遠ざける必要がある。尚、ΔFDNは減速具合を決定する定数であり固定値でも良いが、速度偏差等に応じて変更しても良い。例えばΔFDNを速度偏差の値と比例関係で対応させて設定すると、現在の回転速度が目標回転速度に近くなると、緩やかに速度変化が行われる。このようにすることでΔFDNを固定値で設定した場合に比べて滑らかな振動型モータの制御が可能となる。 In order to decrease the speed by frequency control, it is necessary to decrease FDATA, increase the drive signal frequency f, and move away from the resonance frequency. Note that ΔFDN is a constant that determines the degree of deceleration, and may be a fixed value, but may be changed according to a speed deviation or the like. For example, when ΔFDN is set in a proportional relationship with the value of the speed deviation, when the current rotation speed approaches the target rotation speed, the speed change is performed gently. By doing this, it is possible to control the vibration type motor more smoothly than when ΔFDN is set to a fixed value.
[STEP35]
位相差制御に切換えて速度ダウン処理を行う。
[STEP 35]
Switch to phase difference control to perform speed down processing.
PDATA=PDATA−ΔPDNとし、[STEP11]に進む。 Set PDATA = PDATA−ΔPDN, and proceed to [STEP 11].
位相差制御により速度を低くするためにはPDATAを小さくし駆動位相差θkを0degに近づける必要がある。尚、ΔPDNは減速具合を決定する定数であり固定値でも良いが、速度偏差等に応じて変更しても良い。例えばΔPDNを速度偏差の値と比例関係で対応させ設定すると、現在の回転速度が目標回転速度に近くなると、緩やかに速度変化が行われる。このようにすることでΔFDNを固定値で設定した場合に比べて滑らかな振動型モータの制御が可能となる。 In order to reduce the speed by the phase difference control, it is necessary to reduce PDATA and bring the drive phase difference θk close to 0 deg. ΔPDN is a constant for determining the degree of deceleration and may be a fixed value, but may be changed according to a speed deviation or the like. For example, when ΔPDN is set in correspondence with the value of the speed deviation in a proportional relationship, when the current rotational speed is close to the target rotational speed, the speed is gradually changed. By doing this, it is possible to control the vibration type motor more smoothly than when ΔFDN is set to a fixed value.
次に図8を用い上記実施例の動作を説明する。説明する例は目標回転速度を図4に示す回転速度N0より大きい回転速度Npに相当した速度としたものである。 Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG. In the example described, the target rotational speed is set to a speed corresponding to the rotational speed Np larger than the rotational speed N0 shown in FIG.
図8の(a)〜(d)の横軸は時間を示す。(a)の縦軸は駆動位相差θkであり、上方向が大きい位相差を示す。(b)の縦軸は駆動信号周波数fであり、上方向が高い周波数を示す。(c)は振動位相差θsであり、上方向が大きい位相差を示す。(d)は回転速度Nであり、上方向が高い回転速度を示す。
The horizontal axis of (a)-(d) of
駆動信号周波数fを最大周波数、駆動位相差θkを0degとし駆動を開始し、まず駆動位相差θkを90degに近づけていくことで振動型モータを加速する。図8中Aのタイミングで駆動位相差θkは90degとなり、この後の加速は駆動信号周波数fを低くすることにより行う。図8中Bのタイミングで目標回転速度Npとなるため駆動信号周波数fの低下を停止し、その後負荷変動等による回転速度の変化が無い限り駆動信号周波数fの操作は行わない。図8中Cのタイミングは駆動残量が所定量となったタイミングであり、これ以後は目標回転速度を低下させていく。これに伴い駆動信号周波数fを高くすることにより減速していく。図8中Dのタイミングは振動位相差θsがθs0となったタイミングであり、この後の減速は駆動位相差θkを小さくすることにより行う。図8中Eのタイミングは駆動残量が0となったタイミングであり、振動型モータの駆動を停止する。
Driving is started by setting the driving signal frequency f to the maximum frequency and the driving phase difference θk to 0 deg. First, the vibration type motor is accelerated by making the driving phase
以上のように、駆動周波電圧とセンサー用電歪素子からの出力電圧の振動位相差を基に周波数、位相差いずれかを変更して速度制御を実行する。これにより環境条件や負荷条件、個体差に影響されにくい安定した速度制御を行うことができる。 As described above, the speed control is executed by changing either the frequency or the phase difference based on the vibration phase difference between the drive frequency voltage and the output voltage from the sensor electrostrictive element. This makes it possible to perform stable speed control that is less affected by environmental conditions, load conditions, and individual differences.
また従来、駆動用周波数は、例えば図4(a)の周波数fm以上の周波数になることのないよう、環境条件や負荷条件、個体差を考慮するとfmより低周波数側に所定の間隔を空けて制御切換えの基準値を設ける必要があった。しかし、本発明の基準値の安定した動作により、上記所定の間隔をより狭めることができ、より低速な制御可能速度を有する位相差制御を実現できる。 Conventionally, the driving frequency is set at a predetermined interval on the lower frequency side than fm in consideration of environmental conditions, load conditions, and individual differences so as not to exceed the frequency fm in FIG. It was necessary to provide a reference value for control switching. However, by the stable operation of the reference value of the present invention, the predetermined interval can be further narrowed, and phase difference control having a slower controllable speed can be realized.
本実施例では、振動位相差θsの代わりに、S相側電極19からの出力電圧の振幅(振動振幅Vs)を用いて振動型モータの振動状態を検知する。なお、振動振幅Vsは図1の回路において、位相差検出手段の代わりに、周知の振幅検出回路を振幅検出手段として用いることにより検出できる。 In the present embodiment, the vibration state of the vibration type motor is detected using the amplitude of the output voltage (vibration amplitude Vs) from the S-phase side electrode 19 instead of the vibration phase difference θs. The vibration amplitude Vs can be detected by using a known amplitude detection circuit as the amplitude detection means in the circuit of FIG. 1 instead of the phase difference detection means.
図10(a)は周波数−振動振幅特性と、周波数−回転速度特性を示した図であり、横軸に駆動周波数f、縦軸1に振動振幅Vsを、縦軸2に回転速度Nを示している。周波数−回転速度特性は、駆動位相差を90degとした場合の特性である。振動振幅Vsも振動位相差θsと同様に、環境や個体差などの条件によって生じる周波数−回転速度特性のばらつきに影響されにくく、ある値がおおよそ同一の周波数−回転速度特性曲線のある一部に対応している。
FIG. 10A is a diagram showing frequency-vibration amplitude characteristics and frequency-rotational speed characteristics. The horizontal axis represents the driving frequency f, the
すなわち、実施例1において振動位相差θsを振動振幅Vsに置き換え、同様の制御を行うことにより、実施例1と同様の効果が期待できる。具体的には、[STEP32]に相当するステップで振動振幅データ(Vs)を取得し、[STEP33]に相当するステップでVs>Vs0?の条件分岐を行う。ここでVs0は速度制御の切換えの基準となる振幅の値である(第1の基準の振幅)。振動位相差θsと条件分岐の不等号の向きが異なるのは、図10(a)に示す通り、振動振幅が振動位相差とは反対にVs0近傍で周波数に対して単調減少であることによる。 That is, by replacing the vibration phase difference θs with the vibration amplitude Vs in the first embodiment and performing similar control, the same effect as in the first embodiment can be expected. Specifically, vibration amplitude data (Vs) is acquired at a step corresponding to [STEP 32], and Vs> Vs0? At a step corresponding to [STEP 33]? Perform conditional branching. Here, Vs0 is an amplitude value serving as a reference for speed control switching (a first reference amplitude). The difference between the direction of the vibration phase difference θs and the condition branch inequality sign is that the vibration amplitude is monotonically decreasing with respect to the frequency in the vicinity of Vs0 as shown in FIG.
以上のように、駆動周波電圧とセンサー用電歪素子からの出力電圧の振動位相差を基に振幅、位相差いずれかを変更して速度制御を実行する。これにより環境条件や負荷条件、個体差に影響されにくい安定した速度制御を行うことができる。 As described above, speed control is executed by changing either the amplitude or the phase difference based on the vibration phase difference between the drive frequency voltage and the output voltage from the sensor electrostrictive element. This makes it possible to perform stable speed control that is less affected by environmental conditions, load conditions, and individual differences.
また、実施例1と同様により低速な制御可能速度を有する位相差制御を実現できる。 Further, phase difference control having a slower controllable speed can be realized as in the first embodiment.
また、上記2つの実施例では振動型モータの回転速度を制御する方法として周波数と位相差を切換える例を記載した。しかし、周波数制御の代りに前述した振幅制御(図9(b))を用いて、振幅と位相差を切換える速度制御方法にも、本願発明は適用することができる。この場合、VCO5は振幅変更手段として機能する。 In the above-described two embodiments, an example in which the frequency and the phase difference are switched is described as a method for controlling the rotational speed of the vibration type motor. However, the present invention can also be applied to a speed control method for switching the amplitude and the phase difference using the above-described amplitude control (FIG. 9B) instead of the frequency control. In this case, the VCO 5 functions as an amplitude changing unit.
1 マイコン
5 VCO
6 分周・位相器
31 B相信号用コンパレータ
32 S相信号用コンパレータ
33 エンコーダ
34 検出回路
1 Microcomputer 5 VCO
6 Divider / Phaser 31 B Phase Signal Comparator 32 S
Claims (6)
前記振動体の振動状態を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段からの信号と前記駆動用周波信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相の異なる2相の駆動用周波信号の周波数を変更する周波数変更手段と、
前記位相の異なる2相の駆動用周波信号の位相差を変更する位相差変更手段とを有し、
前記振動型モータの回転速度を制御する速度制御手段と、を備えた振動型モータ制御装置において、
前記速度制御手段は、
前記位相差検出手段により検出される位相差が、第1の基準の位相差に対して、前記振動型モータの共振周波数に対応した位相差側であると判断される場合は周波数変更手段によって前記回転速度を制御し、前記共振周波数に対応した位相差側でないと判断される場合は前記位相差変更手段によって前記回転速度を制御することを特徴とする振動型モータ制御装置。 A vibration type motor that generates a driving force by applying two-phase driving frequency signals having different phases to a vibrating body provided with a piezoelectric body to excite the vibrating body;
Vibration detecting means for detecting a vibration state of the vibrating body;
Phase difference detecting means for detecting a phase difference between the signal from the vibration detecting means and the driving frequency signal;
Frequency changing means for changing the frequency of the two-phase driving frequency signals having different phases;
Phase difference changing means for changing the phase difference between the two-phase driving frequency signals having different phases;
In a vibration type motor control device comprising: a speed control means for controlling the rotational speed of the vibration type motor;
The speed control means is
When it is determined that the phase difference detected by the phase difference detection means is on the phase difference side corresponding to the resonance frequency of the vibration type motor with respect to the first reference phase difference, the frequency change means A vibration type motor control device that controls a rotational speed and controls the rotational speed by the phase difference changing means when it is determined that the phase difference is not on the phase difference side corresponding to the resonance frequency.
前記振動体の振動状態を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段からの信号と前記駆動用周波信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相の異なる2相の駆動用周波信号の振幅を変更する振幅変更手段と、
前記位相の異なる2相の駆動用周波信号の位相差を変更する位相差変更手段とを有し、
前記振動型モータの回転速度を制御する速度制御手段と、を備えた振動型モータ制御装置において、
前記速度制御手段は、
前記位相差検出手段により検出される位相差が、第1の基準の位相差に対して、前記振動型モータの共振周波数に対応した位相差側であると判断される場合は振幅変更手段によって前記回転速度を制御し、前記共振周波数に対応した位相差側でないと判断される場合は前記位相差変更手段によって前記回転速度を制御することを特徴とする振動型モータ制御装置。 A vibration type motor that generates a driving force by applying two-phase driving frequency signals having different phases to a vibrating body provided with a piezoelectric body to excite the vibrating body;
Vibration detecting means for detecting a vibration state of the vibrating body;
Phase difference detecting means for detecting a phase difference between the signal from the vibration detecting means and the driving frequency signal;
Amplitude changing means for changing the amplitude of the two-phase driving frequency signals having different phases;
Phase difference changing means for changing the phase difference between the two-phase driving frequency signals having different phases;
In a vibration type motor control device comprising: a speed control means for controlling the rotational speed of the vibration type motor;
The speed control means is
When it is determined that the phase difference detected by the phase difference detection means is on the phase difference side corresponding to the resonance frequency of the vibration type motor with respect to the first reference phase difference, the amplitude change means A vibration type motor control device that controls a rotation speed and controls the rotation speed by the phase difference changing means when it is determined that the phase difference is not on the phase difference side corresponding to the resonance frequency.
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。 The vibration type motor control device according to any one of claims 1 to 3,
An optical element driven by the vibration type motor;
An optical apparatus comprising:
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