JP2016149856A - 振動型モータ制御装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御装置を複雑化することなく、通常動作中に共振周波数の変化を検知し、制御において使用する周波数を補正することで、環境変化による制御性の低下を抑制する振動型モータ制御装置を提供する。【解決手段】 位相差を有する２つの周波信号に基づいて、振動が励起される振動体を、該振動体に接触する接触体に対して相対移動させる振動型モータを制御する振動型モータ制御装置であって、前記２つの周波信号の周波数に対する前記振動体の速度特性を記憶する記憶手段と、前記２つの周波信号の周波数及び位相差のうちの少なくとも何れか一方を変化させて前記振動体の速度を制御する制御手段と、前記速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された速度と、前記記憶手段により記憶された速度特性と、の比較に基づいて、前記制御手段による制御の起点となる起動周波数を変更する変更手段と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、振動型モータの駆動速度を制御する振動型モータ制御装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置に関する。

振動型モータは、電気-機械エネルギー変換素子（圧電素子や電歪素子）が接合された金属弾性体等により形成された振動体と、該振動体に加圧接触する接触体とを有する。互いに位相差を有する複数の周波信号を圧電素子に印加すると、振動体に振動が励起され、該振動体に対して接触体が相対移動して駆動力が発生する。振動型モータは、印加する周波信号の位相差（以下、位相差）を大きくすることで速度が増加し、ある位相差で駆動方向が反転するという特性を有する。また、印加する周波信号の周波数（以下、周波数）を低くすることで速度が増加し、ある周波数で速度のピークを迎え、周波数をさらに低くすると急峻に速度が低下するという特性を有する。特に速度のピークを迎える周波数を共振周波数と呼ぶ。一般的な振動型モータの制御方法では、急峻に速度が低下する周波数領域での使用を避け、共振周波数から高周波側を使用する。しかしながら、振動型モータは環境変化（温度、湿度）の影響により共振周波数が変化するため、環境変化により速度特性の曲線が変化したことを使用者が知らずに振動型モータを使用して、不本意に共振周波数より低周波側を使用してしまう場合がある。また、共振周波数が変化することで、共振周波数より低周波側を使用していなくとも、制御装置が所望する速度特性を得られず、制御性が低下する場合がある。そのため、共振周波数の変化を検知し、それに対応する制御が必要であった。従来、環境変化などによる共振周波数の変化を検知し、対応する方法として様々な提案がなされている。特許文献１は、温度センサを使用して現在の温度を検知し、検知した温度によって補正値を周波数または周波信号の振幅に適用する方法が開示されている。また、特許文献２は、周波数を順次変更して、速度を計測することで共振周波数を探索する方法が開示されている。

特開２０１１―６７０３５号公報 特開昭５９―１７８９８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、新たに温度センサを備える必要があり、構成が複雑化する。更に、補正値を周波数または振幅に適用する方法では補正値が代表値であり、振動型モータの個体差には対応しきれない。また、特許文献２に開示されている技術は、温度センサを構成することなく周波数を順次変更する検知動作を使用することで、個体ごとに共振周波数を検知することが可能である。しかし、通常動作とは異なる検知動作による共振周波数の検知方法は、検知のタイミングを使用者に委ねており、異変に気づくのが遅くなる場合がある。つまり、性能が大きく劣化してから気付き、検知動作を行うことになる可能性がある。

そこで、本発明の目的は制御装置を複雑化することなく、通常動作中に共振周波数の変化を検知し、制御において使用する周波数を補正することで、環境変化による制御性の低下を抑制する振動型モータ制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の振動型モータ制御装置は、位相差を有する２つの周波信号に基づいて、振動が励起される振動体を、該振動体に接触する接触体に対して相対移動させる振動型モータを制御する振動型モータ制御装置であって、前記２つの周波信号の周波数に対する前記振動体の速度特性を記憶する記憶手段と、前記２つの周波信号の周波数及び位相差のうちの少なくとも何れか一方を変化させて前記振動体の速度を制御する制御手段と、前記速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された速度と、前記記憶手段により記憶された速度特性と、の比較に基づいて、前記制御手段による制御の起点となる起動周波数を変更する変更手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば制御装置を複雑化することなく、通常動作中に共振周波数の変化を検知し、制御において使用する周波数を補正することで、環境変化による制御性の低下を抑制することが可能となる。

本発明の振動型モータ制御装置の構成図 第１実施例の振動型モータ制御装置の、（ａ）基準速度特性（１点測定）、（ｂ）導出した駆動速度と速度特性での速度の比較、（ｃ）速度特性の変化、（ｄ）速度特性の変化と制御性 第１実施例の振動型モータ制御装置で測定される速度、（ａ）基準速度特性（３点測定）、（ｂ）速度特性が低周波数側に変化した場合（３点測定）、（ｃ）速度特性が高周波数側に変化した場合（３点測定）、（ｄ）速度特性が低周波数側に変化した場合（１点測定） 第２実施例の振動型モータ制御装置での、（ａ）基準速度特性、（ｂ）速度特性が低周波数側に変化した場合、（ｃ）速度特性が高周波数側に変化した場合 第３実施例の振動型モータ制御装置での、（ａ）基準速度特性、（ｂ）速度特性が低周波数側に変化した場合、（ｃ）速度特性が高周波数側に変化した場合 第４実施例のレンズ装置の構成図 STEP入力目標位置、（ａ）１点測定の場合、（ｂ）２点測定の場合 低速駆動目標位置 トラッキング動作目標位置、（ａ）直線型の場合、（ｂ）曲線型の場合

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例における振動型モータ制御装置の構成を図１に示す。本発明は、位相差を有する２つの周波信号に基づいて振動が励起される振動体に接触する接触体を該振動体に対して相対移動させる振動型モータの駆動速度を制御する振動型モータ制御装置に関する。以下の説明では、本発明を分かり易くするために本発明の主要な部位のみ図示し、本発明の特徴ではない部位は省略した。

制御装置１００は振動型モータ１０１の駆動制御を行い、例えばCPUやPCで構成される。

検出部（検出手段）１０２は例えばエンコーダであり、振動型モータ１０１の現在の情報（位置、速度）を後述するFol算出部１０４で演算するために必要な情報を検出する。

目標入力部１０３は振動型モータの駆動目標を入力し、例えばスイッチ、GUI（グラフィックユーザーインターフェイス）等の入力手段で構成されたり、演算によって駆動目標を算出したりしても良い。また、駆動目標は位置や速度とする。

Fol算出部（検出手段）１０４は検出部１０２からの出力に基づいて振動型モータ１０１の現在の情報を算出する。現在の情報は位置や速度とし、目標入力部１０３と同じ次元の情報とする。

制御量演算部１０５は例えばPID制御で構成され、駆動目標と振動型モータ１０１の現在の情報との差分（偏差）に基づいて制御量を算出する。PID制御は公知技術なため説明を省略する。

速度算出部１０６はFol算出部１０４の出力が振動型モータ１０１の位置情報の場合は、位置情報から速度を算出する。算出方法としては、例えば、今回の位置と少なくとも一つ前の位置の差分から算出してもよい。また、Fol算出部１０４の出力が振動型モータ１０１の速度の場合は、速度算出部１０６を構成しなくとも良い。

速度特性記憶部（記憶手段）１０７は振動型モータ１０１の周波数、位相差に対する速度特性を記憶する。速度特性は例えば、テーブル、又は、式であっても良い。

特性変化判定部（補正手段）１０８は後述する周波数、位相差決定部１１０にて決定された周波数、位相差の周波信号にて駆動した結果、導出される速度と速度特性記憶部１０７にて記憶されている速度特性を比較し、速度特性の変化を判定する。判定内容は共振周波数の変化方向と変化量である。判定方法の詳細は後述する。

起動周波数記憶部（記憶手段、補正手段）１０９は駆動制御の起点（始点）となる周波数（以下、起動周波数）を記憶し、特性変化判定部１０８の判定結果に基づいて起動周波数を変更（補正）する。一般的に起動周波数は使用する周波数範囲の中で最も高い周波数であり、振動型モータの駆動速度を速くするよう制御する場合は、起動周波数から周波数を下げる制御を行う。

周波数、位相差決定部１１０は制御量と起動周波数とに基づいて振動型モータ１０１に印加する周波信号の周波数と位相差を決定する。

周波信号生成部１１１は決定された周波数と位相差に基づいて振動型モータ１０１に印加する周波信号を生成する。

次に、特性変化判定部１０８の具体的な速度特性の変化の判定方法及び、起動周波数記憶部１０９に記憶している起動周波数の補正方法について説明する。

図２（ａ）は速度特性記憶部１０７に記憶している振動型モータ１０１の速度特性を示す。横軸に周波数、縦軸に速度、曲線はある位相差における周波数に対する速度を示す。本実施例では、位相差は常に一定であることを前提とする。周波数Ｆ２０は共振周波数である。ここで、共振周波数Ｆ２０より高周波な周波数Ｆ２１で速度Ｖ２１が得られるとする。図２（ｂ）はある環境下において、共振周波数Ｆ２０より高い周波数Ｆ２１にて駆動し、算出した駆動速度を示す。周波数Ｆ２１にて駆動した結果、得られた速度はＶ２２であった。速度特性記憶部１０７に記憶している速度特性によると周波数Ｆ２１では速度Ｖ２１が得られるはずだが、図２（ｂ）では速度Ｖ２２が得られた。つまり、実際の速度特性は変化していることがわかる。よって、環境条件が変化したと推測できる。次に、図２（ｃ）に速度特性の変化方向と変化量の算出方法を示す。実線の曲線は速度特性記憶部１０７に記憶されている速度特性、破線の曲線は図２（ｂ）の環境下において変化した速度特性を示す。周波数Ｆ２１にて駆動した結果、速度Ｖ２２が得られたので、速度特性記憶部１０７に記憶している実線の曲線から速度Ｖ２２が得られる周波数を探す。結果、周波数Ｆ２０つまり、共振周波数にて速度Ｖ２２が得られるとわかる。よって、周波数Ｆ２１は実線の曲線では周波数Ｆ２０に示す速度特性を得られるため、速度特性が高周波数側に変化したことがわかる。更に、変化量は周波数Ｆ２１と周波数Ｆ２０の差分となる。よって、図２（ｂ）の環境下では、速度特性は高周波数側に周波数Ｆ２１と周波数Ｆ２０の差だけ変化したことがわかった。以上から、図２（ｂ）の環境下では、振動型モータ１０１の速度特性は図２（ｃ）中の破線の曲線に変化したと推測する。よって、起動周波数記憶部１０９に記憶している起動周波数を周波数Ｆ２１と周波数Ｆ２０の差分だけ高周波側に補正する。図２（ｄ）に図２（ｃ）と同様な速度特性を示す。振動型モータ１０１の速度特性が速度特性記憶部１０７に記憶している実線の速度特性を示す場合には、周波数Ｆ２２を起動周波数とし、実線の矢印で示すように駆動速度の制御を行う。図２（ｂ）の環境下では、振動型モータ１０１は図２（ｃ）（ｄ）に示した破線の速度特性を示すため、起動周波数は周波数Ｆ２３とし、破線の矢印で示す制御を行う。よって、実線の矢印と破線の矢印は同等な速度特性を得られる起動周波数及び、同等な傾きを示すため、環境変化前後でも同等な制御性を得ることが可能となる。

以上、説明した方法により、環境変化による振動型モータ１０１の速度特性の変化方向と変化量を検知し、起動周波数を補正することで環境変化後も環境変化前と同等な制御性を得ることが可能となる。また、温度センサ等の新たな構成を追加しないため、構成を複雑化することなく実現可能である。

本実施例では、周波数Ｆ２１の１点のみについて速度を算出し、速度特性の変化方向と変化量を判定したが、複数の周波数について速度を算出し、速度特性の変化方向と変化量を判定する方がより好ましい。図３（ａ）は図２（ａ）と同様な速度特性を示す。周波数Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３に注目する。周波数Ｆ３１Fは共振周波数Ｆ３０に対して高周波数側の周波数であり、周波数Ｆ３２は共振周波数Ｆ３０に対して低周波数側の周波数である。速度特性において、周波数Ｆ３１と周波数Ｆ３２は同等な速度を得られる周波数である。周波数Ｆ３３は周波数Ｆ３１、Ｆ３２より高い周波数であり、速度特性においては周波数Ｆ３１、Ｆ３２での速度より遅い速度を得られる周波数である。

互いに異なる２種類の環境下において各３点の周波数にて駆動した結果の速度特性をそれぞれ図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す。図３（ｂ）の場合、周波数Ｆ３２にて駆動した速度が最も速く、次に周波数Ｆ３１、更に次に周波数Ｆ３３にて駆動した速度の順番となった。周波数Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３において実測された速度と速度特性との比較によって、図３（ｂ）の環境下における速度特性は図３（ａ）の基準となる速度特性に対して、速度特性の曲線全体が低周波数側に移動するように変化したことが分かる。次に、図３（ｃ）の場合、周波数Ｆ３１にて駆動した速度が最も速く、次に周波数Ｆ３３、更に次に周波数Ｆ３２にて駆動した速度の順番となった。よって、図３（ｃ）の環境下における速度特性は図３（ａ）の基準となる速度特性に対して、曲線全体が高周波数側に移動するように変化したことが分かる。速度特性の変化量は図２（ｃ）と同様にして周波数Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３の１点または、平均値を算出する。ここで、図３（ａ）にて周波数Ｆ３１と周波数Ｆ３２が同等な速度を得られる場合のように、共振周波数Ｆ３０の低周波数側と高周波数側で同等な速度を得られる場合があることに注目する。図３（ｄ）に図３（ｂ）と同じ環境下にて周波数Ｆ３１の１点について速度を算出した場合を示す。図中、共振周波数より高周波数側の周波数Ｆ３１と低周波数側の周波数Ｆ３１’において共に同様な速度が得られる。つまり、ある周波数によって得られた駆動速度は、その環境下における速度特性の曲線の共振周波数の低周波数側で得られた速度なのか高周波数側で得られた速度なのかを判定することはできない。よって、図３（ｂ）のように複数の周波数にて駆動速度を算出し、互いの駆動速度の関係を比較することで、図３（ｄ）に示すような実線または破線のどちらの速度特性に変化したか判定することが可能となる。つまり、複数の周波数に関して速度を算出することで、速度を導出した周波数が共振周波数より高周波数側であるのかまたは、低周波数側であるのかを判定することが可能となる。

また、保存されている基準となる速度特性より同等な速度を得ることができる共振周波数の高周波数側及び低周波数側の２つの周波数において導出された速度の関係の変化に注目することで、共振周波数の変化方向を判定することが可能である。図３（ａ）に示すように、周波数Ｆ３１と周波数Ｆ３２は共振周波数の高周波数側及び低周波数側の２つの周波数であり、基準となる速度特性によると同等な速度を得ることができる周波数である。図３（ｂ）では、周波数Ｆ３２における速度の方が周波数Ｆ３１における速度よりも速くなり、図３（c）では、周波数Ｆ３１における速度の方が周波数Ｆ３２における速度よりも速くなる。つまり、記憶している速度特性の共振周波数を挟んだ、同等の速度が得られる２つの周波数に注目し、この２つの周波数において実測された速度の大小関係に基づいて共振周波数の変化方向を判定することが可能である。

本実施例では、周波数Ｆ３１と周波数Ｆ３２は同じ速度を得られる周波数としたが、共振周波数に対して高周波数側と、低周波数側それぞれで、記憶された基準となる速度特性において同じ速度を得ることができる２つの周波数として扱うことができればこれに限らない。例えば、周波数Ｆ３２と周波数Ｆ３３を選択し、周波数Ｆ３３にて得られる速度に周波数Ｆ３２にて得られる速度との差分を加算することで、計算上は同じ速度として扱える。

本実施例では、速度特性は周波数と位相差に対する速度を示す特性としたが、周波数、位相差に対する加速度を示す特性としても本発明の効果を得ることができる。例えば、振動型モータ１０１が各周波数と各位相差に対してそれぞれ異なる加速度を示す場合、速度特性記憶部１０７は周波数と位相差に対する加速度を示す特性を記憶する。または、振動型モータ１０１が各周波数と各位相差に対して同じ加速度を示す場合、速度特性記憶部１０７は周波数と位相差に対する加速時間を示す特性を記憶する。

また、本実施例では、起動周波数のみを補正するとしたが、起動周波数に加えて、共振周波数を記憶する共振周波数記憶部（記憶手段）を更に構成し、共振周波数も補正することによっても同様の効果を得ることができる。一般的に共振周波数より低い周波数は使用しないため、共振周波数を記憶することで、共振周波数より低い周波数の使用を防止することが可能となる。つまり、共振周波数を低周波数側の制限値とする。また、補正方法は起動周波数と同じ量、方向を使用する。

これらは以降の実施例でも同様である。

第２実施例に係る振動型モータ制御装置について説明する。

第１実施例では、圧電素子に印加する周波信号の位相差を固定し、周波数を変化させて駆動する時（以下、周波数制御）に実測される速度に基づく、起動周波数の補正方法に関して説明した。本実施例では、圧電素子に印加する周波信号の周波数を固定し、位相差を変化させて駆動する時（以下、位相差制御）に実測される速度に基づく、起動周波数の補正方法に関して説明する。

本実施例において、速度特性記憶部１０７が記憶している速度特性を図４（ａ）に示す。横軸に周波数、縦軸に速度、曲線c４１、c４２はそれぞれ異なる位相差における速度特性（周波数に対する速度の特性）を示す。起動周波数である周波数Ｆ４０において、速度特性c４１では速度Ｖ４１、速度特性c４２では速度Ｖ４２が得られる。本実施例では、２つの位相差で駆動した場合の速度に注目する。尚、１つの位相差で駆動した場合は実施例１と同様にして速度特性の変化方向と変化量を算出するため、本実施例では、周波数を起動周波数で一定とする条件の下で２つの位相差にて駆動した場合について説明する。速度特性記憶部１０７が記憶している速度特性の前提となっている環境条件とは異なる２種類の環境下において２つの位相差にて駆動した場合の速度をそれぞれ図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）の場合、環境変化によりｃ４１とは異なる曲線ｃ４１ａでは速度Ｖ４１ａ、 環境変化によりｃ４２とは異なる曲線ｃ４２ａでは速度Ｖ４２ａが得られた。ここで、速度Ｖ４１と速度Ｖ４２の速度の差と速度Ｖ４１ａと速度Ｖ４２ａの速度の差を比較する。図４（ｂ）の場合における速度の差は図４（ａ）の場合に比べて小さくなっている。言い換えると位相差の変化に対する速度の変化が小さくなっている。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）からわかるように、共振周波数（最大速度を示す周波数）よりも高周波数側では、周波数が高くなるほど、つまり速度が低下するほど位相差の変化に対する速度の変化量が減少する傾向にある。よって、図４（ｂ）の場合、基準となる速度特性の曲線ｃ４１、ｃ４２は低周波数側に移動していると判定することができる。また、図４（ｃ）の場合、速度Ｖ４１ｂと速度Ｖ４２ｂの差は図４（ａ）の場合に比べて増加している。よって、図４（ｃ）の場合、基準となる速度特性の曲線ｃ４１、ｃ４２は高周波数側に移動していると判定することができる。更に、共振周波数より低周波数側では曲線ｃ４１と曲線ｃ４２が同じ周波数において、共振周波数より高周波数側に比較して位相差変化に対する速度差はかなり大きい。つまり、所定の値よりも速度差が大きくなった場合は、その速度差を得た周波数はその環境下における速度特性において共振周波数より低周波数側であると判定することが可能である。また、変化量は実施例１と同様にして導出することができる。

以上、説明した方法により実施例１で説明した周波数制御時と同様に位相差制御時も速度特性の変化方向と変化量を検知し、起動周波数を補正することで、環境変化前後でも同等の制御性を得ることが可能となる。

本実施例では、位相差制御した場合における起動周波数の補正、第１実施例では、周波数制御した場合における起動周波数の補正についてそれぞれ説明したが、位相差制御と周波数制御の両方を行う場合においても本発明の効果を得ることができる。例えば、振動型モータを低速で駆動する時は位相差制御を行い、高速で駆動する時は周波数制御を行う制御では、位相差制御を行っている時には第２実施例の補正方法を適用し、周波数制御を行っている時には第１実施例の補正方法を適用することにより、より好ましい効果を得ることが可能となる。

第３実施例に係る振動型モータ制御装置について説明する。

第３実施例では、第２実施例と同様に位相差制御時の速度特性の変化方向、変化量の検知、補正方法について説明する。第２実施例に対する本実施例の制御方法の最も特徴的な部分は、低位相差制御時の速度特性の特徴に注目した点にある。

本実施例において、速度特性記憶部１０７が記憶している速度特性を図５（ａ）に示す。横軸に周波数、縦軸に速度、曲線ｃ５１は位相差９°、曲線ｃ５２は位相差１０°、曲線ｃ５３は位相差１１°における速度特性（周波数に対する速度の特性）を示す。周波数は起動周波数である周波数Ｆ５０固定とし、３つの位相差にて駆動した場合の速度特性に注目する。尚、１つの位相差で駆動した場合は実施例１、２つの位相差では実施例２と同様にして速度特性の変化方向と変化量を算出するため、本実施例では、３つの位相差にて駆動した場合について説明する。図５（ａ）は周波数Ｆ５０において、位相差９°では速度が０であり、位相差１０°、１１°では、速度が０ではない。つまり、位相差９°では振動型モータ１０１は駆動しない。ここで、速度特性記憶部１０７に記憶された速度特性の前提となる環境条件とは異なる２種類の環境下において、位相差９°、１０°、１１°にて駆動した結果の速度特性をそれぞれ図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す。図５（ｂ）の環境下では、位相差９°、１０°、１１°すべて速度が０ではない。つまり、図５（ａ）では速度０だった位相差９°が図５（ｂ）の環境下では速度が０ではなくなった。これは、図５（ｂ）から分かるように速度特性が低周波数側に変化したためである。言い換えると、図５（ａ）で速度が０だった位相差９°が、図５（ｂ）の環境下では速度が０ではなくなったので、速度特性が低周波数側に変化したと判定できる。また、図５（ｃ）の環境下では、位相差９°、１０°において速度が０となった。つまり、図５（ａ）では速度が０ではなかった位相差１０°においても、図５（ｃ）の環境下では速度が０となった。これは、図５（ｃ）から分かるように速度特性が高周波数側に変化したためである。言い換えると、図５（ａ）で速度が０ではなかった位相差１０°が図５（ｃ）の環境下では速度が０となったので、速度特性が高周波数側に移動したと判定できる。変化量は、図５（ｂ）、５（ｃ）の環境下共に、駆動することが可能な位相差について実施例１と同様にして算出する。例えば図５（ｂ）の場合、位相差１１°に着目する。

以上、説明した方法により特に低位相差制御時は、駆動可能（速度が０ではない）な位相差と駆動不可能（速度が０）な位相差の境目の変化に注目することで速度特性の変化方向を検知することが可能となる。

第４実施例に係る振動型モータの制御方法について説明する。

本実施例では、レンズ装置のアクチュエータとして振動型モータを採用した場合について説明する。レンズ装置を動作させる環境も常に安定した環境とは限らない。つまり、レンズを駆動させるアクチュエータに振動型モータを採用した場合も、環境変化による速度特性の変化に対応する必要がある。本実施例では、レンズ装置を通常動作している最中に第１、第２及び第３実施例にて説明した起動周波数の補正方法を適用する動作について説明する。

本実施例におけるレンズ装置の構成を図６に示す。以下の説明では、本発明を分かり易くするために本発明の主要な部位のみ図示し、本発明の特徴ではない部位は省略した。また、本発明の主旨に関わらない部分や、公知技術に関しては説明を省略する。

レンズ装置６００はフォーカスレンズ（可動光学部材）６０９を有し、光軸方向に移動してレンズ装置６００の結像面の位置を変化させる。

ズームレンズ（可動光学部材）６０１は光軸方向に移動してレンズ装置６００の焦点距離を変化させる。ズームレンズ６０１は、ズームモータ６０２が接続されている。ズームモータ６０２はズームドライバ６０３によって駆動され、ズームレンズ６０１を光軸方向に移動させる。ズームモータ６０２とズームドライバ６０３でズーム駆動手段を構成する。ズームレンズ６０１の位置は、ズームレンズ位置検出部６０４によって検出される。

可動絞り（可動光学部材）６０５には、アイリスモータ６０６が接続されている。アイリスモータ６０６はアイリスドライバ６０７によって駆動され、可動絞り６０５を駆動する。アイリスモータ６０６とアイリスドライバ６０７でアイリス駆動手段を構成する。可動絞り６０５の位置（開度）は、アイリス位置検出部６０８によって検出される。

フォーカスレンズ（可動光学部材）６０９には、フォーカスモータ６１０が接続されている。本実施例では、フォーカスモータ６１０は振動型モータとする。フォーカスモータ６１０はフォーカスドライバ６１１によって駆動され、フォーカスレンズ６０９を光軸方向に移動させる。フォーカスモータ６１０とフォーカスドライバ６１１でフォーカスレンズ駆動手段を構成する。フォーカスレンズ６０９の位置は、フォーカスレンズ位置検出部６１２によって検出される。

分光プリズム６１３は、フォーカスレンズ６０９とズームレンズ６０１を透過した光を２つの光束に分光する。分光プリズム６１３を透過した一方の光束は不図示のリレーレンズを通って撮像素子６３９に入射する。また、分光プリズム６１３で反射された他方の光束は、位相差検出方式の焦点検出部６１４に入射する。焦点検出部６１４は位相差検出レンズと位相差検出センサで構成され、位相差検出レンズによって分光された２つの光束により形成された一対の像（２像）を位相差センサにて光電変換する。一対の像信号に基づいて位相差AF目標位置算出部６１９にて位相差AFによる目標位置を算出する。

レンズ制御部６１５は、例えばマイコンであり、フォーカスレンズ駆動手段、ズームレンズ駆動手段、アイリス駆動手段を制御する。

通信部６１６は、不図示のカメラとの通信を行い、映像AFに関する情報の通信を行う。映像AF開始の指示をカメラから受信すると駆動方向判定部６２０にて、映像AFを行うための駆動方向、つまりコントラスト値のピーク方向を判定する。判定が行えない場合は、駆動方向判定目標位置算出部６２１にて駆動方向を判定するための目標位置を算出する。一方、駆動方向が判定できた場合は、コントラスト値のピークを探すため、駆動距離算出部６２２にて駆動距離を算出する。駆動距離の算出方法は、コントラスト値が低い場合は、ピークが遠い距離にあるので、比較的長い距離とする。ピークサーチ目標位置算出部６２３では、駆動距離算出部６２２にて算出された駆動距離に基づいて目標位置を算出する。

電子リング６１７は、操作により電位が変化する２相のデジタルパルスを出力し、フォーカスレンズ６０９の目標位置の算出に使用する。電子リング目標位置算出部６２４では２相のデジタルパルス出力を位置次元の量に変換し、目標位置を算出する。

ショットボタン６１８は、例えば、ボタンやスイッチであり、目標位置取得部６２５に記憶した目標位置にフォーカスレンズ６０９を駆動するトリガを出力する。

ズームレンズ位置算出部６２６はズームレンズ位置検出部６０４にて検出した情報を演算にて位置情報に変換する。トラッキング目標位置算出部６２８は、ズームレンズ６０１の位置とトラッキングカーブ記憶部６２７に記憶しているトラッキングカーブとフォーカスレンズ６０９の位置に基づいて、トラッキング目標位置を算出する。レンズ装置６００はズームレンズ６０１よりフォーカスレンズ６０９が撮像素子側に位置するため、ズームレンズ６０１の駆動に追従するようにトラッキング動作を行う。

目標位置選定部６２９は、上記、説明した様々なフォーカスレンズ６０９の目標位置の中から１つを選定する。目標位置の更新が１つの場合は、更新された目標位置を採用する。一方、更新された目標位置が複数ある場合は、優先順位の高い目標位置を採用する。例えば、電子リング６１７の操作によって算出された目標位置とトラッキング目標位置が同時に更新された場合は、電子リング６１７の操作によって算出された目標位置を採用する。

差分算出部６３０は、目標位置選定部６２９にて選定された目標位置とフォーカスレンズ６０９の位置の差分を算出する。

制御量演算部６３１は、例えばPID制御で構成され、差分から制御量を算出する。

フォーカスレンズ位置算出部６３２は、フォーカスレンズ位置検出部６１２にて検出した情報を演算にて位置情報に変換する。

駆動速度算出部６３３はフォーカスレンズ６０９の位置情報に基づいて駆動速度を算出する。算出方法は、例えば今回の位置と少なくとも一つ前の位置の差分とする。

特性変化判定部６３４は、後述する位相差、周波数決定部６３７にて決定した位相差と周波数によって構成される周波信号でフォーカスモータ（振動型モータ）６１０を駆動した結果、算出される駆動速度と速度特性記憶部６３５にて記憶している速度特性から速度特性の変化を判定する。判定結果に基づいて起動周波数記憶部６３６にて記憶している起動周波数を補正する。詳細な補正方法は第１、第２及び第３実施例にて説明した。

位相差、周波数決定部６３７は、制御量演算部６３１にて算出された制御量と起動周波数から振動型モータ６１０に印加する周波信号の位相差と周波数を決定する。

周波信号生成部６３８は振動型モータ６１０に印加する周波信号を生成する。

以上、説明した構成について目標位置毎における補正方法を説明する。図７（ａ）、図７（ｂ）、図８、図９（ａ）及び図９（ｂ）にフォーカスレンズ６０９の目標位置と、フォーカスレンズ６０９の駆動軌跡を示す。

図７（ａ）、図７（ｂ）に１回の入力にてフォーカスレンズ６０９の現在位置から大きく乖離した目標位置が算出される場合（STEP入力）を示す。横軸は時間、縦軸は位置、実線は目標位置、破線はフォーカスレンズ６０９の位置を示す。レンズ装置６００において図７（ａ）のような目標位置が入力される可能性は、ショットボタン、大ボケからの位相差AF、コントラスト値が低い状態からの映像AFによる目標位置が算出された場合である。または、位置検出に相対値エンコーダを使用した場合の原点リセット動作も図７（ａ）の目標位置が算出される可能性がある。次に、図７（ａ）における起動周波数の補正方法にていて説明する。時刻Ｔ７０にて目標位置がＸ７０からＸ７１に更新される。更新された目標位置とフォーカスレンズ６０９の位置の差分に基づいて制御量が算出される。次に、フォーカスレンズ６０９は目標位置に向かって、駆動を始める。時刻Ｔ７０から時刻Ｔ７１までは、加速時間であり、時刻Ｔ７１から時刻Ｔ７２は一定速度であり、時刻Ｔ７２以降は減速時間である。つまり、時刻Ｔ７１から時刻Ｔ７２間は一定速度（実質オープン制御）なため、駆動速度の算出に十分な情報を得ることができる。よって、時刻Ｔ７１から時刻Ｔ７２間にて算出した駆動速度を使用して、第１、第２及び第３実施例の補正方法を使用する。つまり、レンズ装置６００の通常動作中に速度特性の変化を検知し、起動周波数を補正することが可能となる。別の方法として、図７（ｂ）は、目標位置に到達するまでに、２つの速度（２つの周波数または、２つの位相差）にて駆動した場合を示す。図７（ａ）と同様な図であり、加速時間を経た後、時刻Ｔ７１から時刻Ｔ７３間を速度Ｖ１が得られる周波数、位相差にて駆動し、時刻Ｔ７３から時刻Ｔ７２間を速度Ｖ２が得られる周波数、位相差にて駆動する。よって、一つの目標位置に到達するまでに２つの速度（周波数、位相差）にて駆動するため、速度特性上の２点を使用して変化方向、変化量を検知し、起動周波数を補正することが可能となる。以上、説明した方法により通常動作中の規定動作において振動型モータの速度を測定することで、速度特性の変化方向と変化量を検知し、速度特性の変化を判定することで、起動周波数を補正することが可能である。よって、レンズ装置６００の通常動作中に速度特性の変化を検知し、起動周波数を補正することで速度特性の変化前後でも同等な制御性を得ることが可能となる。

次に、図８に低速駆動時の目標位置が算出される場合を示す。横軸に時間、縦軸に位置、実線が目標位置、破線がフォーカスレンズ６０９の位置を示す。レンズ装置６００において図８のような目標位置が入力される可能性は、ピント合わせを行う時の電子リング６１７、コントラスト値が高い状態からの映像AFによる目標位置が算出された場合である。図８に示す低速駆動の場合、目標位置までの距離が短いため、低速駆動となるような位相差、周波数にてフォーカスレンズ６０９を駆動する。低速駆動のため、制御装置は細かな制御を行う。つまり、位相差、周波数を変更する回数が多いことが予想される。よって、速度特性上の測定点が増える。更に、第３実施例で説明した速度が０になる位相差と速度が０ではない位相差の境目を探しやすくなる。また、低速駆動時は、加速に要する時間が高速駆動時に比べ、短いため、位相差、周波数を変更する回数が多い細かな制御でも、速度の算出に十分な情報を得ることが可能である。以上、説明した方法により低速駆動時にも、速度特性の変化を判定し、起動周波数を補正することが可能である。よって、レンズ装置６００の通常動作中に速度特性の変化を検知し、起動周波数を補正することで速度特性の変化前後でも同等な制御性を得ることが可能となる。

次に、図９（ａ）にトラッキング動作時の目標位置が算出される場合を示す。横軸にズームレンズ位置、縦軸にフォーカスレンズ位置、実線はある被写体距離におけるズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置を示す。ズームレンズ位置Ｚ９０がWide側、ズームレンズ位置Ｚ９２がTele側を表す。図９（ａ）から分かるように、ズームレンズ位置がTele側の方がWide側よりズームレンズ位置の変化に対してフォーカスレンズ位置の変化が大きくなる。また、ズームレンズ６０１の駆動速度に応じてフォーカスレンズ６０９の駆動速度も変化する。図９（ａ）の場合、ズームレンズ位置Ｚ９１からズームレンズ位置Ｚ９２間は傾きが一定であることが分かる。よって、ズームレンズ位置Ｚ９１からズームレンズ位置Ｚ９２の間はフォーカスレンズ６０９の駆動速度が一定となる可能性が高いため、フォーカスレンズ６０９の駆動速度の算出に十分な情報を得ることが可能である。つまり、トラッキング動作のように事前に目標位置が予測できる場合は、速度が一定となる区間において振動型モータの駆動速度を算出することが可能である。次に、図９（ｂ）に図９（ａ）と同様なトラッキング動作時の目標位置を示す。図９（ｂ）の場合、２次関数のような曲線を描いており、図９（ａ）のように傾きが一定となる区間がない。この場合、ズームレンズ位置Ｚ９４からズームレンズ位置Ｚ９５の区間を直線近似して、傾きが一定となる区間を作る。よって、フォーカスレンズの駆動速度の算出に十分な情報を得ることが可能である。更に、ズームレンズ位置Ｚ９６からズームレンズ位置Ｚ９７間も直線近似することで２つの速度においてフォーカスレンズの駆動速度を算出することが可能となる。以上、説明した方法によりトラッキング動作時にも速度特性の変化を判定し、起動周波数を補正することが可能である。よって、レンズ装置６００の通常動作中に速度特性の変化を検知し、起動周波数を補正することで速度特性の変化前後でも同等な制御性を得ることが可能となる。

以上、目標位置の種類毎に説明した方法により、レンズ装置６００は通常動作中に振動型モータであるフォーカスモータ６１０の速度特性の変化を検知し、起動周波数を補正することで、速度特性変化の前後でも同等な制御性を得ることが可能となる。更に、温度センサ等の追加の構成や、通常動作とは異なる検知動作等の専用の動作を構成することなく、実現可能である。

本実施例で説明した目標位置は一例であり、駆動速度を算出できればこれに限らない。例えば、電子リング６１７の操作により一定時間一定速度で駆動する目標位置を算出した場合は、一定速度の区間で駆動速度を算出することが可能である。

本実施例では、一つの入力に対して複数の駆動速度の算出方法を説明したが、複数種類の目標位置を組み合わせて複数の駆動速度を算出しても良い。例えば、レンズ装置６００に駆動速度記憶部（記憶手段）を追加し、図７（ａ）の目標位置にて駆動速度を算出し、駆動速度記憶部に記憶する。次に、図９（ａ）の目標位置にて駆動速度を算出する。次に、図７（ａ）の目標位置にて算出した駆動速度と図９（ａ）の目標位置にて算出した駆動速度の２つを使用して速度特性の変化方向と変化量を判定する。また、駆動速度記憶部にて駆動速度を記憶する場合は振動型モータ（フォーカスモータ６１０）に印加した周波信号の位相差と周波数も合わせて記憶する。尚、レンズ装置６００の電源が切れるまたは、一定時間が経過した場合、環境が更に変化している可能性があるため駆動速度記憶部にて記憶している情報を削除することが好ましい。

また、上記の実施例に記載した振動型モータ制御装置を有するレンズ装置と、撮像素子とを含むことを特徴とする撮像装置を構成することによって、本発明の効果を奏することができる撮像装置を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００：振動型モータ制御装置
１０１：振動型モータ
１０２：検出部（検出手段）
１０４：Fol算出部（検出手段）
１０６：速度算出部（検出手段）
１０７、６３５：速度特性記憶部（記憶手段）
１０８、６３４：特性変化判定部（補正手段）
１０９、６３６：起動周波数記憶部（補正手段）

Claims (14)

1. 位相差を有する２つの周波信号に基づいて、振動が励起される振動体を、該振動体に接触する接触体に対して相対移動させる振動型モータを制御する振動型モータ制御装置であって、
   前記２つの周波信号の周波数に対する前記振動体の速度特性を記憶する記憶手段と、
   前記２つの周波信号の周波数及び位相差のうちの少なくとも何れか一方を変化させて前記振動体の速度を制御する制御手段と、
   前記速度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された速度と、前記記憶手段により記憶された速度特性と、の比較に基づいて、前記制御手段による制御の起点となる起動周波数を変更する変更手段と、
   を有することを特徴とする振動型モータ制御装置。
2. 前記補正手段は、前記比較に基づいて、前記速度特性の変化量及び変化方向を取得し、該変化量及び該変化方向に基づいて、前記起動周波数を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記補正手段による前記比較に供される前記駆動速度は、前記速度特性における最大速度を示す周波数より高い、少なくとも１つ以上の周波数における駆動速度である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型モータ制御装置。
4. 前記補正手段による前記比較に供される前記駆動速度は、前記速度特性における最大速度を示す周波数より低い、少なくとも１つ以上の周波数における駆動速度である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型モータ制御装置。
5. 前記補正手段による前記比較に供される前記駆動速度は、前記速度特性における最大速度を示す周波数より高い周波数及び低い周波数を含む複数の周波数における駆動速度である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型モータ制御装置。
6. 前記補正手段は、検出された前記駆動速度が前記速度特性にて示される周波数に対する速度より速い場合は、前記変化方向は高周波数側であると判定して前記起動周波数を補正する、ことを特徴とする請求項３に記載の振動型モータ制御装置。
7. 前記補正手段は、検出された前記駆動速度が前記速度特性にて示される周波数に対する速度より速い場合は、前記変化方向は低周波数側であると判定して前記起動周波数を補正する、ことを特徴とする請求項４に記載の振動型モータ制御装置。
8. 前記複数の周波数は、前記速度特性において互いに等しい駆動速度を示す第１の周波数と第２の周波数であって、前記速度特性において最大速度を示す周波数より低い第１の周波数と高い第２の周波数を含み、
   前記補正手段は、前記第１の周波数で検出された駆動速度の方が前記第２の周波数で検出された駆動速度より速い場合は、前記変化方向は低周波数側であると判定して前記起動周波数を補正する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の振動型モータ制御装置。
9. 前記記憶手段は、前記振動型モータの位相差及び周波数に対する速度特性を記憶し、
   前記駆動速度は、前記速度特性における最大速度を示す周波数より高い周波数における駆動速度であって、
   前記補正手段は、検出された前記駆動速度が前記速度特性にて示される該位相差に対する速度より速い場合は、前記変化方向は高周波数側であると判定して前記起動周波数を補正する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型モータ制御装置。
10. 前記記憶手段は、前記振動型モータの位相差及び周波数に対する速度特性を記憶し、
    前記駆動速度は、前記速度特性における最大速度を示す周波数より高い周波数における駆動速度であって、
    前記補正手段は、２つの位相差において検出された駆動速度の差が、前記速度特性にて示される前記２つの位相差に対する駆動速度の差より大きい場合は、前記変化方向は高周波数側であると判定して前記起動周波数を補正する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型モータ制御装置。
11. 前記補正手段は、前記速度特性において前記駆動速度が得られる周波数と、前記第１の導出手段が導出した前記駆動速度が得られた周波数との差分を前記変化量として前記速度特性を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型モータ制御装置。
12. 前記記憶手段は、前記起動周波数を記憶する、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の振動型モータ制御装置。
13. 可動光学部材と、該可動光学部材の駆動手段として請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の振動型モータ制御装置と、を有することを特徴とするレンズ装置。
14. 請求項１３に記載のレンズ装置と、撮像素子と、を含むことを特徴とする撮像装置。

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