JP2021092717A - 駆動制御装置、駆動制御システム、レンズ装置、駆動制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】振動型アクチュエータを低速駆動させる場合に、異音や不要な振動を抑制可能であると共に、電力の消費を低減可能な駆動制御装置、駆動制御システム、レンズ装置、駆動制御方法、およびプログラムを提供すること【解決手段】駆動制御装置は、互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータを制御する駆動制御装置であって、位相差を決定する第１の決定手段と、位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるようにアクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定する第２の決定手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動制御装置、駆動制御システム、レンズ装置、駆動制御方法、およびプログラムに関する。

振動型アクチュエータは、位相差を有する２相の周波数信号が印加されることにより楕円運動等の振動が励起される振動体を有し、該振動体をこれに接触する接触体に対して相対移動させる。振動型アクチュエータの駆動を制御する方法として、２相の周波数信号の周波数を変化させる周波数制御と２相の周波数信号の位相差を変化させる位相差制御がある。周波数制御および位相差制御はそれぞれ、振動型アクチュエータを高速駆動および低速駆動させる際に使用されることが多い。

特許文献１には、位相差変更時の異音を抑制するために、駆動開始時、駆動方向の反転時、および駆動停止時の位相差を変更する場合は振動波モータを通常時に駆動させる場合よりも駆動電圧を下げるレンズ鏡筒が開示されている。

特開２０１４−１５３４９７号公報

しかしながら、特許文献１のレンズ鏡筒では、楕円運動の進行方向の振幅と進行方向に垂直な方向の振幅との比が位相差に応じて変化する。そのため、位相差が小さくなるにつれて、進行方向に垂直な方向の振幅が相対的に増加し、不要な振動が発生する場合がある。周波数制御により進行方向に垂直な方向の振動を抑制可能であるが、電力の消費が増大してしまう可能性がある。

本発明は、振動型アクチュエータを低速駆動させる場合に、異音や不要な振動を抑制可能であると共に、電力の消費を低減可能な駆動制御装置、駆動制御システム、レンズ装置、駆動制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての駆動制御装置は、互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータを制御する駆動制御装置であって、位相差を決定する第１の決定手段と、位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるようにアクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定する第２の決定手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての駆動制御システムは、互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータと、位相差を決定する第１の決定手段と、位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるようにアクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定する第２の決定手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての駆動制御方法は、互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータを制御する駆動制御方法であって、位相差を決定するステップと、位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるようにアクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、振動型アクチュエータを低速駆動させる場合に、異音や不要な振動を抑制可能であると共に、電力の消費を低減可能な駆動制御装置、駆動制御システム、レンズ装置、駆動制御方法、およびプログラムを提供することができる。

実施例１の駆動制御システムのブロック図である。 実施例１の振動型アクチュエータの構成図である。 実施例１の振動型アクチュエータに対する駆動信号と速度の関係を示す図である。 実施例１の位相差とデューティ比の関係の一例を示す図である。 実施例１の位相差制御で振動型アクチュエータを駆動する方法を示すフローチャートである。 実施例２の駆動制御システムのブロック図である。 実施例２の撮像装置の一例であるレンズ交換式のデジタル一眼レフカメラのブロック図である。 実施例２の位相差とデューティ比の関係の一例を示す図である。 実施例２の位相差制御で振動型アクチュエータを駆動する方法を示すフローチャートである。 実施例３の駆動制御システムのブロック図である。 実施例３の速度、加速度、およびデューティ比の関係の一例を示す図である。 実施例３の位相差制御で振動型アクチュエータを駆動する方法を示すフローチャートである。 実施例４の駆動制御システムのブロック図である。 実施例４の位相差とデューティ比の関係の一例を示す図である。 実施例４の位相差制御で振動型アクチュエータを駆動する方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施例の駆動制御システム１０１のブロック図である。駆動制御システム１０１は、駆動制御装置１０２、検出部１１１、および振動型アクチュエータ１１２を有する。

図２は、本実施例の振動型アクチュエータ１１２の構成図である。振動型アクチュエータ１１２は、接触体２０１、および振動体２０５を有する。接触体２０１と振動体２０５は、加圧接触している。振動体２０５は、突起物２０２を備える金属弾性体等２０３、および金属弾性体等２０３に接合されている電気−機械エネルギー変換素子（圧電素子）２０４を有する。圧電素子２０４に互いに位相差を有し、それぞれが周期的に変化する２相の駆動信号を印加すると、楕円運動の振動が励起される。駆動信号は矩形波の信号であり、１周期あたりに占める矩形波のパルス幅の割合をデューティ比と呼ぶ。デューティ比が大きくなると、振動型アクチュエータ１１２に供給する電力の電圧振幅が大きくなり、デューティ比が小さくなると、振動型アクチュエータ１１２に供給する電力の電圧振幅が小さくなる。

振動型アクチュエータ１１２は、位相差制御により低速駆動し、周波数制御により高速駆動する。図３は、振動型アクチュエータ１１２に対する駆動信号と速度の関係を示す図である。横軸は周波数、縦軸は速度である。図３では、３つの位相差（９０°，６０°，３０°）を示している。位相差制御では、周波数（起動周波数）を固定し、位相差を変えることで振動型アクチュエータ１１２を駆動する。位相差は符号付きの値であり、符号は振動型アクチュエータ１１２の進行方向を示す。周波数制御では、位相差を固定し、起動周波数から周波数を変えることで振動型アクチュエータ１１２を駆動する。

本実施例では、速度ｖ３０１以下の低速領域において位相差が−９０°〜９０°で位相差制御が行われ、速度ｖ３０１以上の高速領域において位相差が９０°または−９０°に固定された周波数制御が行われる。なお、周波数制御において、位相差は他の値に設定されてもよい。振動型アクチュエータ１１２に供給する電力の電圧振幅は、パルス幅の割合（デューティ比）で調整される。なお、電圧振幅はパルス幅変調方式以外の方法で調整されてもよい。電圧振幅を調整する方法として、パルス幅変調方式の他には、リニア方式がある。以下の説明ではデューティ比を調整することで電圧振幅を調整する例について述べているが、デューティ比は単に電圧振幅と読み替えてもよい。

振動型アクチュエータ１１２は、図２のｘ方向へ移動する。

駆動制御装置１０２は、制御部１０３、信号生成部１０８、および駆動回路１０９を有する。検出部１１１は、振動型アクチュエータ１１２の位置を検出する位置センサを有する。位置センサは、明暗パターンを有する光学スケール、および発光部から発せられて光学スケールで反射した光を受光する光学センサから構成される光学エンコーダである。

制御部１０３は、ＣＰＵ等から構成され、周期的に各種処理を実行し、振動型アクチュエータ１１２に印加される２相の駆動信号（第１の信号および第２の信号）の周波数、位相差、およびデューティ比等を制御する。また、制御部１０３は、目標値入力部１０４、制御量演算部１０５、位相差周波数決定部（第１の決定手段）１０６、デューティ比決定部（第２の決定手段）１０７、および位置演算部１１０を有する。

目標値入力部１０４は、振動型アクチュエータ１１２の移動すべき目標位置を設定する。目標位置は、時間ごとに変化する指令値であり、振動型アクチュエータ１１２が最終的な停止位置に移動するまで周期的に算出される。

位置演算部１１０は、検出部１１１から出力されたアナログ信号からＡＤ変換器により変換されたデジタル信号により振動型アクチュエータ１１２の位置を示す位置情報を算出する。

制御量演算部１０５は、目標値入力部１０４より周期的に与えられる振動型アクチュエータ１１２の目標位置と位置演算部１１０から入力される現在の振動型アクチュエータ１１２の位置との差分に基づいてＰＩＤ制御を用いて制御量を算出する。Ｐは比例制御、Ｉは積分制御、Ｄは微分制御を表している。

位相差周波数決定部１０６は、制御量演算部１０５により算出された制御量から振動型アクチュエータ１１２の駆動を制御するための２相の駆動信号の周波数と位相差を決定する。

デューティ比決定部１０７は、位相差周波数決定部１０６により決定された位相差に応じたデューティ比を決定する。デューティ比を決定することで、振動型アクチュエータ１１２に供給する電力の電圧振幅が決定される。

信号生成部１０８は、制御部１０３により設定された周波数、位相差、およびデューティ比に基づいて２相の駆動信号を生成すると共に、駆動回路１０９に出力する。

駆動回路１０９は、信号生成部１０８から取得した２相の駆動信号が振動型アクチュエータ１１２を駆動するためには不十分であるため、電圧増幅および電力増幅を行い、振動型アクチュエータ１１２に印加する。

以下、図４を参照して、位相差に応じてデューティ比を決定する方法について説明する。図４は、位相差とデューティ比の関係の一例を示す図である。図４（ａ）において、横軸は制御量演算部１０５により算出される制御量、縦軸は位相差である。図４（ｂ）において、横軸は制御量演算部１０５により算出される制御量、縦軸はデューティ比である。

制御量が点線４０１で示される値（＝ゼロ）である場合、位相差はゼロである。このとき、デューティ比はｄ４１である。制御量がゼロから増加するにしたがって、位相差は増加する。位相差の増加に伴い、デューティ比を線形の関係で増加させる。デューティ比は、制御量が点線４０３で示される値でｄ４２になる。制御量が点線４０３で示される値より大きくなると、駆動制御装置１０２は振動型アクチュエータ１１２の駆動制御方法を位相差制御から周波数制御に移行する。周波数制御では、位相差は９０度で一定となり、それに伴い、デューティ比もｄ４２で一定となる。

また、制御量がゼロから減少するにしたがって、位相差は減少し、負の値となる。位相差の符号は進行方向を示しており、位相差が負の値であることは進行方向が逆方向になることを示している。位相差が負の値である場合、位相差の絶対値に応じてデューティ比が決定される。すなわち、位相差の減少に伴い、デューティ比を増加させる。デューティ比は、制御量が点線４０２で示される値でｄ４２になる。制御量が点線４０２で示される値より小さくなると、駆動制御装置１０２は振動型アクチュエータ１１２の駆動制御方法を位相差制御から周波数制御に移行する。周波数制御では、位相差は−９０度で一定となり、それに伴い、デューティ比もｄ４２で一定となる。

以上説明したように、本実施例では、位相差の絶対値が小さくなるにつれて、デューティ比が小さくなる。すなわち、位相差の絶対値が小さくなるにつれて、振動型アクチュエータ１１２に供給する電力の電圧振幅が小さくなる。

位相差の絶対値が小さくなるにつれて、振動型アクチュエータ１１２の楕円運動の進行方向（図２のｘ方向）に垂直な方向（図２のｙ方向）の振動成分が増加する。本実施例では、位相差の絶対値が小さくなるにしたがってデューティ比を小さく、すなわち電圧振幅を小さくすることで、楕円運動の進行方向に垂直な方向の振動成分を抑制することができる。進行方向に垂直な方向の振動成分を抑制することで、異音や不要な振動を抑制可能であると共に、電力の消費を低減することができる。

以下、図５を参照して、位相差制御で振動型アクチュエータ１１２を最終的な停止位置（最終目標位置）まで移動させる場合に、位相差およびデューティ比を決定し、駆動信号を出力するまでの流れについて説明する。図５は、本実施例の位相差制御で振動型アクチュエータ１１２を駆動する方法を示すフローチャートである。なお、位相差制御では、前述したように周波数（起動周波数）は固定されている。

ステップＳ５０１では、目標値入力部１０４は、振動型アクチュエータ１１２の移動すべき目標位置を設定する。

ステップＳ５０２では、制御部１０３は、振動型アクチュエータ１１２の移動すべき目標位置と検出部１１１で検出された位置情報から取得される振動型アクチュエータ１１２の位置との差分（偏差）を算出する。

ステップＳ５０３では、制御量演算部１０５は、ステップＳ５０２で算出された差分に基づいてＰＩＤ制御を用いて制御量を算出する。

ステップＳ５０４では、位相差周波数決定部１０６は、ステップＳ５０３で算出された制御量から位相差を決定する。

ステップＳ５０５では、デューティ比決定部１０７は、図４に示される関係を用いてステップＳ５０４で決定された位相差に応じてデューティ比を決定する。なお、本実施例では図４に示される関係を使用しているが、図４に示される関係とは異なる関係を使用してもよい。

ステップＳ５０６では、信号生成部１０８は、位相差、周波数、およびデューティ比に基づいて互いに位相差を有する２相の駆動信号を生成すると共に、駆動回路１０９に出力する。なお、制御部１０３は、位相差、周波数、およびデューティ比を設定値として記憶しておく。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、位相差に応じてデューティ比を制御することで、振動型アクチュエータ１１２を低速駆動させる場合に、異音や不要な振動を抑制可能であると共に、電力の消費を低減可能である。

図６は、本実施例の駆動制御システム１０１のブロック図である。本実施例の制御部１０３は、位相差デューティ比連動制御実行判断部６０１を有する。位相差デューティ比連動制御実行判断部６０１は、振動型アクチュエータ１１２を動作させている状況、又は振動型アクチュエータ１１２を動作させたい動作モード等によって、位相差に応じてデューティ比を決定するかどうかを判断する。本実施例の駆動制御システム１０１の他の構成は実施例１の駆動制御システム１０１の構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。

図７は、駆動制御システム１０１を有する撮像装置の一例であるレンズ交換式のデジタル一眼レフカメラのブロック図である。本実施例では、駆動制御システム１０１は、被後述するフォーカスレンズユニット（光学ユニット）７５３を駆動するために使用されている。デジタル一眼レフカメラは、デジタル一眼レフカメラ本体７０１、およびレンズ装置７５０を有する。デジタル一眼レフカメラ本体７０１は、機械的および電気的にレンズ装置７５０と接続されており、電源端子を介してレンズ装置７５０に電源の供給を行っている。

まず、デジタル一眼レフカメラ本体７０１の構成について説明する。

撮像部７０４は、シャッター７０３によって光量が調整された光学像を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成される撮像素子である。Ａ／Ｄ変換器７０５は、撮像部７０４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。画像処理部７０８は、Ａ／Ｄ変換器７０５からのデータ、又はメモリ制御部７０９からのデータに対して画素補間、リサイズ処理、又は色変換処理を行う。また、画像処理部７０８は、撮像した静止画データを用いて所定の演算処理を行う。カメラシステム制御部７０２は、画像処理部７０８から取得した演算結果を用いて露光制御や焦点検出制御を行う。これにより、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、およびＥＦ（フラッシュプリ発光）処理が行われる。また、画像処理部７０８は、撮像した静止画データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理を行う。

Ａ／Ｄ変換器７０５からの出力データは、画像処理部７０８およびメモリ制御部７０９、又はメモリ制御部７０９を介してメモリ７１０に書き込まれる。メモリ７１０は、Ａ／Ｄ変換器７０５からの静止画データや、表示部７０７に表示するための表示用の静止画データを格納している。また、メモリ７１０は、静止画表示用のメモリ（ビデオメモリ）を兼ねている。Ｄ／Ａ変換器７０６は、メモリ７１０に格納されている表示用の静止画データをアナログ信号に変換して表示部７０７に供給する。これにより、メモリ７１０に格納されている表示用の静止画データは、Ｄ／Ａ変換器７０６を介して表示部７０７に表示される。

表示部７０７は、ＬＣＤ等の表示器であり、Ｄ／Ａ変換器７０６からのアナログ信号に応じた表示を行う。Ａ／Ｄ変換器７０５によってＡ／Ｄ変換され、メモリ７１０に蓄積されたデジタル信号をＤ／Ａ変換器７０６においてアナログ変換し、表示部７０７に逐次転送して表示することで、スルー静止画表示（ライブビュー表示）を行うことができる。

不揮発性メモリ７１２は、電気的に消去・記録可能な記録媒体としてのメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等である。不揮発性メモリ７１２は、カメラシステム制御部７０２の動作用の定数やプログラム等を記憶している。

カメラシステム制御部７０２は、少なくとも１つのＣＰＵまたは回路を有し、デジタル一眼レフカメラ全体を制御する。また、カメラシステム制御部７０２は、不揮発性メモリ７１２に記録されたプログラムを実行する。システムメモリ７１１は、例えばＲＡＭである。システムメモリ７１１には、カメラシステム制御部７０２の動作用の定数、変数、および不揮発性メモリ７１２から読み出したプログラム等が展開される。また、カメラシステム制御部７０２は、画像処理部７０８、メモリ制御部７０９、およびメモリ７１０を制御することにより表示制御を行う。

操作部７１３、シャッターボタン７１５、およびモード切替スイッチ７１６は、カメラシステム制御部７０２に各種の動作指示を入力するための操作手段である。モード切替スイッチ７１６を操作することで、カメラシステム制御部７０２の動作モードを静止画撮影モード、動画撮影モード、および再生モード等のいずれかに切り替えることができる。静止画記録モードに含まれるモードとして、オート撮影モード、オートシーン判別モード、マニュアルモード、撮影シーン別の撮影設定となる各種シーンモード、プログラムＡＥモード、およびカスタムモード等がある。

第１シャッタースイッチ７２０は、シャッターボタン７１５の操作途中、いわゆる半押し（撮影準備指示）でＯＮとなり第１シャッタースイッチ信号ＳＷ１を発生する。第１シャッタースイッチ信号ＳＷ１が発生すると、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、およびＥＦ処理等の動作が開始される。

第２シャッタースイッチ７２１は、シャッターボタン７１５の操作完了、いわゆる全押し（撮影指示）でＯＮとなり、第２シャッタースイッチ信号ＳＷ２を発生する。第２シャッタースイッチ信号ＳＷ２が発生すると、カメラシステム制御部７０２は撮像部７０４からの信号読み出しから記録媒体７２４に静止画データを書き込むまでの一連の撮影処理の動作を開始する。

操作部７１３の各操作部材は、表示部７０７に表示される種々の機能アイコンを選択操作することにより、場面ごとに適宜機能が割り当てられ、各種機能ボタンとして作用する。

電源スイッチ７１７は、デジタル一眼レフカメラ本体７０１の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための操作手段である。電源制御部７１８は、電池検出回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、および通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成され、電池の装着の有無、電池の種類、および電池残量の検出を行う。また、電源制御部７１８は、検出結果、およびカメラシステム制御部７０２の指示に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間だけ記録媒体７２４を含む各部に供給する。電源部７１９は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池、ＮｉＣｄ電池、ＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、およびＡＣアダプター等からなる。

記録媒体Ｉ／Ｆ７２３は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体７２４とのインターフェースである。記録媒体７２４は、撮影された静止画を記録するためのメモリカード等の記録媒体であり、半導体メモリ、光ディスク、又は磁気ディスク等から構成される。

カメラ通信部７１４は、レンズ通信部７５９を介して、レンズ装置７５０にフォーカスレンズや絞りの駆動等の所望の動作命令を行ったり、必要な情報の送受信を行ったりする。

次に、レンズ装置７５０の構成について説明する。

レンズ装置７５０は、絞り７５２、フォーカスレンズユニット７５３、ズームレンズユニット７５４、および前玉レンズユニット７５５により構成される撮影光学系を有する。

レンズシステム制御部７５１は、ＣＰＵ等から構成されているコンピュータであり、絞り駆動部７５６、フォーカス駆動部７５７、焦点距離検出部７５８、レンズ通信部７５９、およびメモリ部７６０等のレンズ装置７５０全体の制御を行う。また、レンズシステム制御部７５１は、レンズ通信部７５９を介して、デジタル一眼レフカメラ本体７０１と情報の送受信を行う。

絞り駆動部７５６は、レンズシステム制御部７５１からの指示によって絞り７５２の開口径を制御し、光量調節動作を行う。

フォーカス駆動部７５７は、駆動制御システム１０１を有し、レンズシステム制御部７５１からの指示によってフォーカスレンズユニット７５３を光軸方向（ｘ方向）へ駆動し、焦点調整を行う。

操作スイッチ７６３は、ズーミング、フォーカシング、および絞りのマニュアル操作スイッチやオートマニュアル切り替えの設定スイッチを有する。

焦点距離検出部７５８は、可変抵抗等のズーム位置センサを用いてズームレンズユニット７５４の位置を検出することで撮影光学系の焦点距離を検出する。

メモリ部７６０は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成され、レンズ装置７５０の製品型番、シリアルナンバー、焦点距離情報、およびフォーカス敏感度情報等を記憶している。

温度検出部７６１は、レンズ装置７５０が使用されている環境を検出することができる。

姿勢検出部７６２は、重力方向（ｙ方向）に対するレンズ装置７５０の姿勢を検出する。姿勢検出部７６２として、加速度センサ等を用いることができる。姿勢検出部７６２で検出された姿勢に基づいて、レンズ装置７５０が水平状態であるか、垂直状態であるかを判断可能である。

例えば、シャッターボタン７１５が半押しされ、焦点検出動作が行われた場合、カメラシステム制御部７０２はフォーカスレンズユニット７５３に対する駆動命令をレンズシステム制御部７５１にカメラ通信部７１４およびレンズ通信部７５９を介して送信する。フォーカスレンズユニット７５３に対する駆動命令とは、被写体像の信号の位相差に対応するデフォーカス量から算出されるフォーカスレンズユニット７５３の合焦位置までの移動量と移動時の速度である。レンズシステム制御部７５１は、フォーカスレンズユニット７５３に対する駆動命令を受信すると、フォーカス駆動部７５７を介してフォーカスレンズユニット７５３を合焦位置まで移動させる。また、レンズシステム制御部７５１は、フォーカス駆動部７５７に、撮影モードの情報を送信する。

以下の説明では、モード切替スイッチ７１６を用いて静止画撮影モード、又は動画撮影モードを選択した場合のフォーカスレンズユニット７５３の駆動制御について説明する。モード切替スイッチ７１６により選択された撮影モードは、カメラ通信部７１４およびレンズ通信部７５９を介してレンズ装置７５０に送信される。静止画撮影モードでは、低速から高速までの広い速度領域が要求される。動画撮影モードでは、比較的低速であってもよいが、静穏性がより要求される。

以下、撮影モードに応じた位相差に対するデューティ比の制御について説明する。図８は、本実施例の位相差とデューティ比の関係の一例を示す図である。静止画撮影モードでの位相差とデューティ比の関係は実施例１で説明した図４に示される関係と同様であるため、詳細な説明は省略する。動画撮影モードでは位相差に応じてデューティ比を制御しないため、デューティ比は位相差に関係なく、ｄ８１で一定である。

図９は、本実施例の位相差制御で振動型アクチュエータ１１２を駆動する方法を示すフローチャートである。本実施例では、図５のシーケンスと異なる部分について説明する。

レンズシステム制御部７５１は、フォーカス駆動部７５７を介してフォーカスレンズユニット７５３を合焦位置まで移動させると共に、フォーカス駆動部７５７に撮影モードに関する情報を送信する。

ステップＳ９０１では、位相差デューティ比連動制御実行判断部６０１は、撮影モードに応じて、位相差に応じてデューティ比を決定するかどうかを判断する。静止画撮影モードに設定されている場合、位相差に応じてデューティ比を決定すると判断し、ステップＳ５０５に進む。動画撮影モードに設定されている場合、位相差に応じてデューティ比を決定しないと判断し、ステップＳ９０２に進む。

ステップＳ９０２では、デューティ比決定部１０７は、位相差に関係なくデューティ比を決定する。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、実施例１の効果に加え、動作モードに応じて位相差とデューティ比の関係を選択することで振動型アクチュエータ１１２を適切に駆動可能である。

なお、本実施例では、動画撮影モードに設定されている場合、位相差に関係なくデューティ比を決定しているが、位相差に応じてデューティ比を決定してもよい。ただし、この場合、デューティ比の最小値が静止画撮影モードに設定されている場合のデューティ比の最小値よりも小さくなるように設定する。

また、本実施例では撮影モードにより位相差に応じてデューティ比を決定するかどうかを判断したが、本発明はこれに限定されない。振動型アクチュエータ１１２に対する動作命令を用いて判断してもよい。例えば、振動型アクチュエータ１１２に与える最終目標位置までの移動量に関する命令値を用いて判断してもよい。具体的には、移動量に関する命令値が所定値より小さい場合、位相差に応じてデューティ比を決定せず、移動量に関する命令値が所定値より大きい場合、位相差に応じてデューティ比を決定すればよい。また、振動型アクチュエータ１１２の速度に関する命令値を用いて判断してもよい。振動型アクチュエータ１１２の速度に関する命令値が所定値より大きい場合、位相差に応じてデューティ比を決定せず、振動型アクチュエータ１１２の速度に関する命令値が所定値より小さい場合、位相差に応じてデューティ比を決定すればよい。

図１０は、本実施例の駆動制御システム１０１のブロック図である。フォーカスレンズユニット７５３を低速駆動させる場合に不要な振動を抑制しつつ、停止精度が求められる。しかしながら、摩擦力等により停止精度が低下してしまう場合がある。本実施例では、制御部１０３は、振動型アクチュエータ１１２を高精度に停止位置に停止させるために、振動型アクチュエータ１１２の動作状態を判断する減速状態判断部１００１を有する。制御部１０３は、減速状態判断部１００１の判断結果を用いて振動型アクチュエータ１１２を現状の速度から減速させる必要があるかどうかを判断する。本実施例の駆動制御システム１０１の他の構成は実施例１の駆動制御システム１０１の構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。また、本実施例の駆動制御システム１０１が搭載されているデジタル一眼レフカメラの構成は実施例２のデジタル一眼レフカメラの構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。

図１１は、本実施例の速度、加速度、およびデューティ比の関係の一例を示す図である。図１１において、横軸は時間である。振動型アクチュエータ１１２は、時間ｔ１で駆動を開始し、時間ｔ２で速度ｖ１１１に到達し、時間ｔ３で原則を開始し、時間ｔ４で最終目標位置に停止する。時間ｔ１からｔ２までの間、速度が速度ｖ１１１まで増加するように振動型アクチュエータ１１２の加速度はａ１１１に設定される。また、時間ｔ１からｔ２までの間、デューティ比はｄ４１からｄ４２に増加される。時間ｔ２からｔ３までの間、振動型アクチュエータ１１２の加速度はゼロに設定される。これにより、振動型アクチュエータ１１２は等速で駆動している状態となり、位相差も一定値となる。時間ｔ３からｔ４までの間、減速するように振動型アクチュエータ１１２の加速度は−ａ１１１に設定される。また、時間ｔ３からｔ４までの間、デューティ比は更新されることなく、ｄ４２に維持される。

図１２は、本実施例の位相差制御で振動型アクチュエータ１１２を駆動する方法を示すフローチャートである。本実施例では、図５のシーケンスと異なる部分について説明する。

ステップＳ１２０１では、減速状態判断部１００１は、振動型アクチュエータ１１２の動作状態を判断する。本実施例では、振動型アクチュエータ１１２の加速度が負である場合、振動型アクチュエータ１１２の動作状態は減速している状態（減速状態）であると判断される。また、振動型アクチュエータ１１２の加速度が負でない場合、振動型アクチュエータ１１２の動作状態は減速状態でないと判断される。

ステップＳ１２０２では、制御部１０３は、ステップＳ１２０１で判断された振動型アクチュエータ１１２の動作状態を用いて振動型アクチュエータ１１２を減速させる必要があるかどうかを判断する。振動型アクチュエータ１１２が減速状態であり、振動型アクチュエータ１１２を減速させる必要がある場合、ステップＳ５０５に進む。振動型アクチュエータ１１２が減速状態でなく、振動型アクチュエータ１１２を減速させる必要がない場合、ステップＳ１２０３に進む。

ステップ１２０３では、デューティ比決定部１０７は、位相差に関係なく現在保持している値をデューティ比として決定（維持）する。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、実施例１の効果に加え、振動型アクチュエータ１１２を高精度に停止させることが可能である。

図１３は、本実施例の駆動制御システム１０１のブロック図である。本実施例の制御部１０３は、位相差デューティ比連動制御関係判断部１３０１を有する。位相差デューティ比連動制御関係判断部１３０１は、デジタル一眼レフカメラの使用されている状態によって、複数の位相差とデューティ比の関係からその状態に適切な関係を選択する。本実施例では、位相差デューティ比連動制御関係判断部１３０１は、レンズ装置７５０の姿勢検出部７６２からの情報を用いて位相差とデューティ比との関係を選択する。本実施例の駆動制御システム１０１の他の構成は実施例１の駆動制御システム１０１の構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。また、本実施例の駆動制御システム１０１が搭載されているデジタル一眼レフカメラの構成は実施例２のデジタル一眼レフカメラの構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。

振動型アクチュエータ１１２の駆動方向（図２のｘ方向）は、フォーカスレンズユニット７５３の駆動方向である光軸方向（図７のｘ方向）と平行であり、重力方向（図７のｙ方向）に対して垂直である。振動型アクチュエータ１１２の駆動方向が重力方向に対して垂直であると、振動型アクチュエータ１１２は重力の影響を受けやすく、フォーカスレンズユニット７５３の駆動を停止させるのが困難な場合がある。そのため、本実施例では、レンズ装置７５０の使用時の姿勢に応じて、具体的には図７のｘ方向に対する角度θと閾値θｔとを比較することで、位相差とデューティ比の関係を変更する。

図１４は、本実施例の位相差とデューティ比の関係の一例を示す図である。角度θが閾値θｔより小さい場合、デューティ比は第１の関係に基づいて変化する。第１の関係は実施例１で説明した図４に示される関係と同様であるため、詳細な説明は省略する。角度θが閾値θｔより大きい場合、デューティ比は第２の関係に基づいて変化する。第２の関係では、制御量が点線４０１で示される値（＝ゼロ）においてデューティ比はｄ１４１であり、第１の関係におけるデューティ比の最小値であるｄ４１より大きい。制御量がゼロから増加するにしたがって、デューティ比を線形の関係で増加させる。デューティ比は、制御量が点線４０３で示される値でｄ４２になる。制御量が点線４０３で示される値より大きくなると、駆動制御装置１０２は振動型アクチュエータ１１２の駆動制御方法を位相差制御から周波数制御に移行する。周波数制御では、位相差は９０度で一定となり、それに伴い、デューティ比もｄ４２で一定となる。制御量がゼロから減少するにしたがって、位相差は減少し、負の値となる。位相差の符号は進行方向を示しており、位相差が負の値であることは進行方向が逆方向になることを示している。位相差が負の値である場合、位相差の絶対値に応じてデューティ比が決定される。すなわち、位相差の減少に伴い、デューティ比を増加させる。デューティ比は、制御量が点線４０２で示される値でｄ４２になる。制御量が点線４０２で示される値より小さくなると、駆動制御装置１０２は振動型アクチュエータ１１２の駆動制御方法を位相差制御から周波数制御に移行する。周波数制御では、位相差は−９０度で一定となり、それに伴い、デューティ比もｄ４２で一定となる。

図１５は、本実施例の位相差制御で振動型アクチュエータ１１２を駆動する方法を示すフローチャートである。本実施例では、図５のシーケンスと異なる部分について説明する。

レンズシステム制御部７５１は、フォーカス駆動部７５７を介してフォーカスレンズユニット７５３を合焦位置まで移動させると共に、フォーカス駆動部７５７にレンズ装置７５０の姿勢情報（角度θ）を送信する。

ステップＳ１５０１では、位相差デューティ比連動制御関係判断部１３０１）は、レンズシステム制御部７５１から取得したレンズ装置７５０の姿勢情報（角度θ）を用いて位相差に応じてデューティ比を制御するかどうかを判断する。角度θが閾値θｔより小さい場合、ステップＳ１５０２に進み、角度θが閾値θｔより大きい場合、ステップＳ１５０３に進む。なお、角度θが閾値θｔと等しい場合にどちらのステップに進むかは任意に設定可能である。

ステップＳ１５０２では、デューティ比決定部１０７は、図１４の第１の関係を用いてステップＳ５０４で決定された位相差に応じてデューティ比を決定する。

ステップＳ１５０３では、デューティ比決定部１０７は、図１４の第２の関係を用いてステップＳ５０４で決定された位相差に応じてデューティ比を決定する。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、実施例１の効果に加え、振動型アクチュエータ１１２を高精度に停止させることが可能である。

なお、本実施例では、姿勢情報（角度θ）が閾値θｔよりも大きい場合も位相差に応じてデューティ比を制御しているが、デューティ比を制御しない、すなわち位相差に関係なくデューティ比を決定してもよい。

また、本実施例では位相差デューティ比連動制御関係判断部１３０１は、デジタル一眼レフカメラの使用されている状態としてレンズ装置７５０の姿勢に応じて位相差とデューティ比の関係を選択したが、本発明はこれに限定されない。例えば、低温環境下では、被駆動部材にグリス等が使用されている場合に、粘性変化により振動型アクチュエータ１１２に作用する負荷が変化する可能性がある。そこで、デジタル一眼レフカメラの使用されている温度環境に応じて位相差とデューティ比の関係を選択してもよい。この場合、温度検出部７６１からの情報を用いて位相差とデューティ比との関係を選択すればよい。すなわち、温度検出部７６１からの温度環境を示す値が所定値よりも大きい場合には第１の関係を用い、温度検出部７６１からの温度環境を示す値が所定値よりも小さい場合には第２の関係を用いればよい。

また、温度の他にも、湿度を用いて位相差とデューティ比との関係を決定してもよい。例えば、高湿環境下では摩擦が変化し、停止精度が低下する可能性がある。このため、湿度検出部（不図示）からの湿度環境を示す値が所定値よりも小さい場合には第１の関係を用い、湿度検出部からの温度環境を示す値が所定値よりも大きい場合には第２の関係を用いればよい。

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。

１０２ 駆動制御装置
１０６ 位相差周波数決定部（第１の決定手段）
１０７ デューティ比決定部（第２の決定手段）
１１２ 振動型アクチュエータ（アクチュエータ）
２０１ 接触体
２０５ 振動体

Claims (19)

1. 互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と前記振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータを制御する駆動制御装置であって、
   前記位相差を決定する第１の決定手段と、
   前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるように前記アクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定する第２の決定手段とを有することを特徴とする駆動制御装置。
2. 前記第２の決定手段は、複数の位相差と電圧振幅との関係から選択された１つの関係を用いて前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記第２の決定手段は、撮像装置の撮影モードに応じて前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
4. 前記第２の決定手段は、前記撮影モードが静止画撮影モードである場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記撮影モードが動画撮影モードである場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように、かつ最小値が前記静止画撮影モードである場合の最小値よりも小さくなるように前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項３に記載の駆動制御装置。
5. 前記第２の決定手段は、前記撮影モードが静止画撮影モードである場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記撮影モードが動画撮影モードである場合、前記位相差に関係なく前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項３に記載の駆動制御装置。
6. 前記第２の決定手段は、前記アクチュエータに対する動作命令に応じて前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
7. 前記第２の決定手段は、前記アクチュエータの移動量に関する命令値が所定値より大きい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記命令値が前記所定値より小さい場合、前記位相差に関係なく前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項６に記載の駆動制御装置。
8. 前記第２の決定手段は、前記アクチュエータの速度に関する命令値が所定値より小さい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記命令値が前記所定値より大きい場合、前記位相差に関係なく前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項６に記載の駆動制御装置。
9. 前記第２の決定手段は、前記アクチュエータの加速度に関する命令値が所定値より大きい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記命令値が前記所定値より小さい場合、前記位相差に関係なく前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項６に記載の駆動制御装置。
10. 前記第２の決定手段は、使用時の姿勢に応じて前記電圧振幅を決定する請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
11. 前記第２の決定手段は、前記姿勢を示す値が所定値より小さい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記姿勢を示す値が前記所定値より大きい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように、かつ最小値が前記所定値より小さい場合の最小値よりも大きくなるように前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項１０に記載の駆動制御装置。
12. 前記第２の決定手段は、使用時の温度環境に応じて前記電圧振幅を決定する請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
13. 前記第２の決定手段は、前記温度環境を示す値が所定値より大きい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記温度環境を示す値が前記所定値より小さい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように、かつ最小値が前記所定値より小さい場合の最小値よりも大きくなるように前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項１２に記載の駆動制御装置。
14. 前記第２の決定手段は、使用時の湿度環境に応じて前記電圧振幅を決定する請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
15. 前記第２の決定手段は、前記湿度環境を示す値が所定値より小さい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように前記電圧振幅を決定し、前記湿度環境を示す値が前記所定値より大きい場合、前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって小さくなるように、かつ最小値が前記所定値より小さい場合の最小値よりも大きくなるように前記電圧振幅を決定することを特徴とする請求項１４に記載の駆動制御装置。
16. 互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と前記振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータと、
    前記位相差を決定する第１の決定手段と、
    前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるように前記アクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定する第２の決定手段とを有することを特徴とする駆動制御システム。
17. 請求項１６に記載の駆動制御システムと、
    前記駆動制御システムにより駆動する光学ユニットとを有することを特徴とするレンズ装置。
18. 互いに位相差を有する第１の信号および第２の信号を印加されることで振動が励起される振動体と前記振動体に接触する接触体とを相対移動させるアクチュエータを制御する駆動制御方法であって、
    前記位相差を決定するステップと、
    前記位相差の絶対値が小さくなるにしたがって、電圧振幅が小さくなるように前記アクチュエータに供給する電力の電圧振幅を決定するステップとを有することを特徴とする駆動制御方法。
19. コンピュータを、請求項１乃至１５の何れか一項に記載の駆動制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。
    

Images