JP2021197864A - Vibration type actuator driving device, driving method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動型アクチュエータの駆動装置およびその制御方法に係り、特に、カメラ用交換レンズやロボットハンドなどの機器の駆動に適して用いられる振動型アクチュエータの駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a vibration type actuator and a control method thereof, and more particularly to a drive device for a vibration type actuator used for driving a device such as an interchangeable lens for a camera or a robot hand.
電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧を印加することにより駆動力を得る振動型アクチュエータを用いて、フォーカスレンズを駆動するカメラ用交換レンズが提案されている。質量が大きなフォーカスレンズを移動させるには、大きな駆動力が必要となる。特許文献1には、大きな駆動力を得るため複数の振動子の駆動力を同一の被駆動部に伝達するように構成された振動型アクチュエータの駆動装置が開示されている。
An interchangeable lens for a camera that drives a focus lens by using a vibration type actuator that obtains a driving force by applying an AC voltage to an electric-mechanical energy conversion element has been proposed. A large driving force is required to move a focus lens having a large mass.
特許文献1に開示されている駆動装置では、移動子を所定の速度で移動させるため、複数の振動子に対して略同一の振動を励起する。例えば移動子を速度v1で駆動する場合、1つの振動子を用いた際に消費する電力をw1とすると、2つの振動子を用いた際に消費する電力は、電力w1の約2倍の電力2w1となる。このように、振動型アクチュエータは、移動速度すなわち駆動周波数に依存して電力を消費する。
In the drive device disclosed in
したがって、特許文献1に開示された振動型アクチュエータでは、被駆動部を所定の速度で駆動させる場合、被駆動部にかかる負荷に依存せずに常に複数の振動子に略同一の振動を励起して駆動するため、使用する振動子の個数分だけ消費電力が増加する。
Therefore, in the vibration type actuator disclosed in
そこで本発明は、機器の使用状況に応じて振動型アクチュエータを適切に制御することで、機器の消費電力を低減することが可能な振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法、およびプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a drive device, a drive method, and a program for a vibrating actuator that can reduce the power consumption of the device by appropriately controlling the vibrating actuator according to the usage status of the device. With the goal.
本発明の一側面としての振動型アクチュエータの駆動装置は、被駆動部を駆動する振動型アクチュエータの駆動装置であって、複数の振動子と、少なくとも1つの移動子と、前記複数の振動子を駆動する駆動回路と、前記被駆動部を移動させる際の負荷に基づいて、前記駆動回路を制御する制御手段とを有する。 The driving device for a vibrating actuator as one aspect of the present invention is a driving device for a vibrating actuator that drives a driven portion, and includes a plurality of vibrators, at least one mover, and the plurality of vibrators. It has a drive circuit to be driven and a control means for controlling the drive circuit based on a load when moving the driven unit.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。 Other objects and features of the present invention will be described in the following examples.
本発明によれば、機器の使用状況に応じて振動型アクチュエータを適切に制御することで、機器の消費電力を低減することが可能な振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法、およびプログラムを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a drive device, a drive method, and a program for a vibrating actuator capable of reducing the power consumption of the device by appropriately controlling the vibrating actuator according to the usage status of the device are provided. be able to.
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。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1および図2を参照して、本発明の実施例1における振動型アクチュエータの駆動装置およびそれを備えた交換レンズについて説明する。図1は、振動型アクチュエータを備えた交換レンズ(レンズ装置)1のブロック図である。図2は、フォーカスレンズ群移動機構および振動型アクチュエータの構成図である。 First, with reference to FIGS. 1 and 2, a driving device for a vibration type actuator according to the first embodiment of the present invention and an interchangeable lens provided with the driving device will be described. FIG. 1 is a block diagram of an interchangeable lens (lens device) 1 provided with a vibration type actuator. FIG. 2 is a configuration diagram of a focus lens group moving mechanism and a vibration type actuator.
交換レンズ1は、フォーカスレンズ群2、ガイド軸3、4、振動子5、6、移動子7、8、駆動回路9、10、電源部11、レンズマイコン12、位置センサ13、加速度センサ14、および温度センサ15を有する。フォーカスレンズ群(被駆動部)2は、焦点調節を行うための光学系21を有する。またフォーカスレンズ群2は、光学系21を保持するためのフォーカスレンズ保持筒22を有する。フォーカスレンズ保持筒22は、ガイド軸3、4に係合し直進案内されている。
The
移動子7、8は、フォーカスレンズ保持筒22に固定(連結)されている。なお本実施例において、移動子7、8はフォーカスレンズ保持筒22に直接固定されているが、これに限定されるものではない。例えば、移動子7、8とフォーカスレンズ保持筒22との間に部品を介して移動子7、8の移動に伴いフォーカスレンズ保持筒22が移動するように構成されていてもよい。ガイド軸3は、フォーカスレンズ保持筒22を直進案内する。ガイド軸4は、フォーカスレンズ保持筒22の光軸回りの回転(光軸Oを中心とした回転)を規制する。
The
振動子5は、圧電素子51と弾性体52とを備えて構成されている。同様に、振動子6は、圧電素子61と弾性体62とを備えて構成されている。移動子7は、不図示の加圧機構により振動子5と加圧接触している。同様に、移動子8は、不図示の加圧機構により振動子6と加圧接触している。
The
駆動回路9、10は、トランスやコイルなどを用いた昇圧回路を備えている。駆動回路9、10は、レンズマイコン12のパルス発生部16とパルス発生部17とから送られるパルス信号のタイミングでスイッチング動作を行い、電源部11から供給されるDC電圧(直流電圧)を所望の電圧に昇圧し、略正弦波の交流電圧を出力する。電源部11は、駆動回路9、10にDC電圧を供給する。
The
レンズマイコン12は、交換レンズ1内の構成要素を制御する。レンズマイコン12は、パルス発生部16、パルス発生部17、PID制御部18、記憶部19、および負荷演算部20を備えている。レンズマイコン12は、位置センサ13、加速度センサ14、および温度センサ15と電気的に接続されている。
The
位置センサ13は、フォーカスレンズ群2の位置を検出する。位置センサ13は、フォーカスレンズ群2に貼り付けられた反射式スケールの反射パターンを読み取る光学式エンコーダである。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、位置センサ13を磁気スケールと磁気センサで構成しても良い。位置センサ13は、フォーカスレンズ群2の位置に応じた電圧信号を出力する。レンズマイコン12は、位置センサ13が出力する電圧信号を取得し、位置信号に変換する。
The
加速度センサ14は、交換レンズ1にかかる加速度(静止している時の重力加速度)に応じた電圧信号を出力する。これにより、交換レンズ1が向いている方向、すなわち、フォーカスレンズ群2と地面とがなす角度を検出することができる。レンズマイコン12は、加速度センサ14が出力する電圧信号を取得し、交換レンズ1の光軸Oと地面とがなす角度に変換する。
The
温度センサ15は、交換レンズ1内の温度(すなわち、外気の温度)に応じた電圧信号を出力する。レンズマイコン12は、温度センサ15が出力する電圧信号を取得し、交換レンズ1内の温度に変換する。
The
パルス発生部16、17は、PID制御部18から送られる制御量(位相差、周波数)に基づいて、振動子5、6を振動させるための所定の位相差と周波数のパルス信号を生成し、そのパルス信号をそれぞれ駆動回路9、10に送る。
The
PID制御部18は、不図示のカメラや操作部などから指令された目標位置と位置センサ13で検出したフォーカスレンズ群2の現在位置とに基づいて、位置偏差を演算する。そしてPID制御部18は、その位置偏差に基づいて、振動子5、6を適切に振動させ、フォーカスレンズ群2を移動するための制御量(位相差や周波数)を演算し、制御量をパルス発生部16、17に送る。
The
記憶部19は、例えば、書き換え可能な不揮発性メモリである。記憶部19は、交換レンズ1内の構成要素を制御するための制御データを記憶している。記憶部19に記憶された制御データは、必要に応じて、レンズマイコン12により読み出される。負荷演算部20は、加速度センサ14や温度センサ15からフォーカスレンズ群2を移動する際にかかる負荷(フォーカスレンズ群2の移動に必要な力に相当)を推定する。なお、この詳細については後述する。
The
次に、図3を参照して、振動型アクチュエータの駆動原理について説明する。図3(a)は、振動子5と移動子7とを備えて構成される振動型アクチュエータの概略構成を示す斜視図である。図3(b)は、圧電素子51に形成された電極パターンと分極領域の説明図である。図3(c)は、振動子5に励起される第1の振動モードの説明図である。図3(d)は、振動子5に励起される第2の振動モードの説明図である。なお、振動子6と移動子8とを備えて構成される振動型アクチュエータも同様であるため、その説明は省略する。
Next, the driving principle of the vibration type actuator will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a perspective view showing a schematic configuration of a vibration type actuator including the
振動子5は、圧電素子51と弾性体52とを備えて構成される。圧電素子51と弾性体52は、接着固定されている。振動子5は不図示の固定手段に固定されており、移動子7は図3(a)中の矢印で示される移動方向に移動する。なお、移動子7を固定し、振動子5を移動するように構成してもよい。その場合、振動子5を被駆動部であるフォーカスレンズ群2に連結する構成とする。
The
弾性体52は、例えばステンレスの薄板状部材からなる。弾性体52の移動子7側の面には、突起部52aが一体的に形成されている。振動子5と移動子7は、突起部52aの上面において、不図示の加圧手段によって図3(c)中の矢印で示されるZ方向に加圧接触している。圧電素子51には、2つの突起部52aを結ぶX方向に2等分された電極領域511、512が形成されており、各電極領域における分極方向は、同一方向(+)となっている。圧電素子51の2つの電極領域511、512のうち、図3(b)中の右側の電極領域512には交流電圧VBが印加され、左側の電極領域511には交流電圧VAが印加される。
The
交流電圧VB、VAを、第1の振動モードの共振周波数付近の周波数で、且つ同位相とすると、振動子5に第1の振動モードの振動が発生する。第1の振動モードは、図3(c)に示されるように、突起部52aの突出方向であるZ方向に振動し、移動子7を移動子7の移動方向に移動するための駆動力を発生しない。第1の振動モードの振動を「突き上げ振動」と呼ぶ。
When the AC voltages VB and VA are set to a frequency near the resonance frequency of the first vibration mode and have the same phase, vibration in the first vibration mode is generated in the
交流電圧VB、VAを第2の振動モードの共振周波数付近の周波数で、且つ位相が180°ずれた交流電圧とすると、振動子5には第2の振動モードの振動が発生する。第2の振動モードは、図3(d)に示されるように、突起部52aはX方向に振動し、移動子7を移動子7の移動方向に移動するための駆動力を発生する。第2の振動モードの振動を「送り振動」と呼ぶ。
Assuming that the AC voltages VB and VA are frequencies near the resonance frequency of the second vibration mode and the phase is shifted by 180 °, the
第1の振動モードと第2の振動モードの各共振周波数に近い周波数の交流電圧を圧電素子51の電極に印加することにより、突き上げ振動と送り振動とが合成された振動を励起することができる。突き上げ振動と送り振動とが合成されることにより、突起部52aがZ−X面内で楕円運動を行い、この楕円運動によって、加圧接触された移動子7が摩擦力によってX方向に移動する。
By applying an AC voltage having a frequency close to each resonance frequency of the first vibration mode and the second vibration mode to the electrode of the
次に、図4および図5を参照して、交換レンズ1のフォーカスレンズ群2を移動させる動作(振動アクチュエータの動作)について説明する。図4は、フォーカスレンズ群2を移動させる動作を示すフローチャートである。図5は、フォーカスレンズ群2を移動させる際の負荷Lを演算するサブルーチンのフローチャートである。図4および図5の各ステップは、主に、レンズマイコン12の各部により実行される。
Next, the operation of moving the
まずステップS1において、レンズマイコン12は、カメラや操作部からの位置指令(駆動指令)があるか否かを判定する。位置指令(駆動指令)がない場合、ステップS1の判定を繰り返す。一方、位置指令(駆動指令)があった場合、ステップS2に進む。
First, in step S1, the
ステップS2において、レンズマイコン12は、フォーカスレンズ群2の現在位置を位置センサ13から取得する。続いてステップS3において、レンズマイコン12内のPID制御部18は、ステップS1にて指令された位置とステップS2で取得した現在位置とに基づいて、位置偏差を演算する。そしてPID制御部18は、その位置偏差に基づいて制御量(位相差、周波数)を演算する。
In step S2, the
続いてステップS4において、レンズマイコン12の負荷演算部20は、フォーカスレンズ群2を移動させる際にかかる負荷Lを演算するサブルーチンを開始する。ここで、図5を参照して、フォーカスレンズ群2を移動させる際にかかる負荷Lを演算するサブルーチンについて説明する。
Subsequently, in step S4, the
まずステップS41において、レンズマイコン12は、加速度センサ14から電圧信号を取得し、フォーカスレンズ群2の移動方向と地面とのなす角度Aを演算する。続いてステップS42において、レンズマイコン12は、温度センサ15から電圧信号を取得し、交換レンズ1がさらされている環境の温度(外気温度)Tを演算する。
First, in step S41, the
続いてステップS43において、レンズマイコン12内の負荷演算部20は、ステップS41にて得られた角度Aと、ステップS42にて得られた温度Tとに基づいて、フォーカスレンズ群2を移動する際の負荷Lを演算する。その後、元のプログラムに復帰する(図4のステップS5へ)。負荷Lは、フォーカスレンズ群2の移動方向と地面とのなす角度Aと、交換レンズ1がさらされている環境の温度Tとの関数で表すことができる。例えば、重力に逆らう方向に動かす場合、より大きな駆動力が必要である。また、低温時には、グリスなどの特性変化により大きな駆動力が必要となる。
Subsequently, in step S43, when the
したがって、負荷Lは、フォーカスレンズ群2の移動方向と地面とのなす角度Aと、交換レンズ1がさらされている環境の温度Tとの関数で表すことができる。関数は、製品を開発する過程で実験的にまたは理論的に導出される。なお、関数に代えて、ルックアップテーブルを用いても良い。なお本実施例では、2つのセンサから得られる情報に基づいて負荷Lを推定するが、負荷Lに影響を与える要因であればいくつ考慮してもよい。例えば、移動加速度から慣性力を演算し、負荷Lを推定してもよい。
Therefore, the load L can be expressed as a function of the angle A formed by the moving direction of the
図4のステップS5において、レンズマイコン12は、記憶部19に記憶された負荷閾値LTを読み出す。負荷閾値LTは、一対の振動子5と移動子7、または、一対の振動子6と移動子8の組み合わせで発生可能な駆動力以上に設定される。そしてレンズマイコン12は、ステップS4にて演算された負荷Lが負荷閾値LTよりも大きいか否かを判定する。
In step S5 of FIG. 4, the
負荷Lが負荷閾値LTよりも大きい場合、フォーカスレンズ群2を移動するには、2対の振動子5と移動子7および振動子6と移動子8において駆動力を発生させる必要があると判定され、ステップS6に進む。ステップS6において、レンズマイコン12は、ステップS3にて演算された制御量(位相差θdや周波数Fd)をパルス発生部16、17に送る。続いてステップS7において、パルス発生部16、17はそれぞれ、駆動回路9、10にパルス信号を送る。パルス発生部16とパルス発生部17から送られたパルス信号は駆動回路9と駆動回路10で昇圧され略正弦波の交流電圧を出力する。出力された交流電圧は振動子5の圧電素子51と振動子6の圧電素子61に印加され、振動子5、6が振動を開始する。
When the load L is larger than the load threshold LT, it is determined that it is necessary to generate a driving force in the pair of
一方、ステップS5にて負荷Lが負荷閾値LTよりも小さい場合、フォーカスレンズ群2を移動するには、1対の振動子5と移動子7のみにおいて駆動力を発生させれば良い判定され、ステップS8に進む。ステップS8において、レンズマイコン12は、ステップS3にて演算された制御量(位相差θdや周波数Fd)を一方のパルス発生部16に送り、位相差0°と所定の周波数Fsを他方のパルス発生部17に送る。なお、θd>0であり、Fd<Fsである。続いてステップS9において、パルス発生部16、17はそれぞれ、駆動回路9、10にパルス信号を送る。パルス発生部16、17から送られたパルス信号はそれぞれ、駆動回路9、10で昇圧されて略正弦波の交流電圧が出力される。出力された交流電圧は、振動子5の圧電素子51と振動子6の圧電素子61に印加され、振動子5、6がそれぞれ振動を開始する。
On the other hand, when the load L is smaller than the load threshold LT in step S5, it is determined that the driving force should be generated only by the pair of
負荷Lが負荷閾値LTよりも大きい場合、振動子5、6には、フォーカスレンズ群2を移動させるための略同一の突き上げ振動と送り振動とが合成された振動(すなわち、移動子7の移動方向に駆動力が発生する振動)が励起される。振動子5と移動子7が発生する駆動力と振動子6と移動子8が発生する駆動力との合力により、フォーカスレンズ群2は、光軸Oに沿った方向(光軸方向)に移動する。
When the load L is larger than the load threshold LT, the
一方、負荷Lが負荷閾値LTよりも小さい場合、振動子5には、フォーカスレンズ群2を移動させるための突き上げ振動と送り振動とが合成された振動(すなわち、移動子7の移動方向に駆動力が発生する振動)が励起される。振動子5と移動子7が発生する駆動力のみにより、フォーカスレンズ群2は光軸方向に移動する。これに対し、振動子6には、位相差0°の交流電圧が印加されるため、突き上げ振動(すなわち、駆動方向に駆動力が発生しない振動)が励起される。このように振動させることで、振動子6の弾性体62の突起部62aと被駆動部(移動子8)との間に働く摩擦力を略0にし、振動子5と移動子7が発生する駆動力の妨げとならないように構成される。
On the other hand, when the load L is smaller than the load threshold LT, the
次に、図6を参照して、本実施例の効果について説明する。図6は、振動型アクチュエータを用いた際の周波数と速度および電力との関係を示す図である。図6は、ある交換レンズにおいて、本実施例と同様の構成を有する1つの振動子に位相差90°で周波数を変えながら交流電圧を印加したときのフォーカスレンズ群の速度および電力(消費電力)を示す。図6において、横軸は周波数、縦軸は速度および電力をそれぞれ示す。 Next, the effect of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between frequency, speed, and electric power when a vibration type actuator is used. FIG. 6 shows the speed and power consumption (power consumption) of a focus lens group when an AC voltage is applied to an interchangeable lens having the same configuration as that of the present embodiment while changing the frequency with a phase difference of 90 °. Is shown. In FIG. 6, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents speed and power, respectively.
交換レンズ1が水平姿勢且つ常温環境下で撮影に使用される状況(負荷が軽い状況)で、従来のように振動子5と振動子6に位相差θ=90°、駆動周波数Fdの交流電圧を印加して駆動する場合、速度v1のときに消費する電力Wpは、Wp≒W1+W1になる。
In a situation where the
一方、本実施例のように、振動子5に位相差θ=90°、駆動周波数Fdの交流電圧を印加して駆動し、振動子6に位相差0°、駆動周波数Fs(>Fd)の交流電圧を印加して突き上げ振動のみを励起した場合、以下のようになる。振動子5と移動子7で消費される消費電力はW1、振動子6と移動子8で消費される消費電力は約W0となる(同一周波数であれば、位相差が90°と位相差0°の場合の電力差は実質的に無い)。このため、2対の振動子と移動子からなる振動型アクチュエータの合計の消費電力Wfは、Wf≒W1+W0となる。ここで、Fd<Fsであるから、W1>W0である。したがって、Wp>Wfとなり、省電力化が実現可能である。
On the other hand, as in this embodiment, the
以上のように、本実施例において、被駆動部を駆動する振動型アクチュエータの駆動装置(交換レンズ1)は、複数の振動子5、6と、複数の移動子7、8と、複数の振動子を駆動する駆動回路9、10と、制御手段(レンズマイコン12)とを有する。制御手段は、被駆動部を移動させる際の負荷Lに基づいて駆動回路を制御する。
As described above, in the present embodiment, the driving device (interchangeable lens 1) of the vibration type actuator that drives the driven portion includes a plurality of
好ましくは、複数の振動子は、移動子の移動方向の駆動力を発生可能に配置されている。より好ましくは、制御手段は、負荷に基づいて、複数の振動子のうち少なくとも1つの振動子に対して、駆動力を発生しない振動を励起するように駆動回路を制御する。 Preferably, the plurality of oscillators are arranged so as to be able to generate a driving force in the moving direction of the mover. More preferably, the control means controls the drive circuit to excite vibrations that do not generate a driving force for at least one of the plurality of oscillators based on the load.
好ましくは、複数の振動子は、第1の振動子(振動子5)および第2の振動子(振動子6)を含む。制御手段は、負荷が所定の負荷(負荷閾値LT)よりも大きい場合(L>LT)、第1の振動子および第2の振動子に対して、駆動力を発生する振動を励起するように駆動回路を制御する。一方、制御手段は、負荷が所定の負荷よりも小さい場合(L<LT)、第1の振動子に対して駆動力を発生する振動を励起し、第2の振動子に対して駆動力を発生しない振動を励起するように駆動回路を制御する。 Preferably, the plurality of oscillators include a first oscillator (oscillator 5) and a second oscillator (oscillator 6). When the load is larger than a predetermined load (load threshold LT) (L> LT), the control means so as to excite the vibration that generates the driving force for the first oscillator and the second oscillator. Control the drive circuit. On the other hand, when the load is smaller than a predetermined load (L <LT), the control means excites a vibration that generates a driving force with respect to the first vibrator, and applies the driving force to the second vibrator. The drive circuit is controlled to excite vibrations that do not occur.
好ましくは、制御手段は、負荷を推定する推定手段(負荷演算部20)を有する。より好ましくは、推定手段は、位置センサ13、加速度センサ14、または温度センサ15の少なくとも1つからの信号に基づいて、負荷を推定する。
Preferably, the control means has an estimation means (load calculation unit 20) for estimating the load. More preferably, the estimation means estimates the load based on signals from at least one of the
本実施例の交換レンズ1(振動型アクチュエータの駆動装置)によれば、使用条件に応じて負荷を推定し、複数の振動子を適切に制御することができる。このため、交換レンズ1の消費電力を低減することが可能となる。
According to the interchangeable lens 1 (driving device of the vibration type actuator) of the present embodiment, it is possible to estimate the load according to the usage conditions and appropriately control a plurality of oscillators. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the
次に、図7および図8を参照して、本発明の実施例2における駆動装置およびそれを備えた交換レンズについて説明する。図7は、振動型アクチュエータを備えた交換レンズ(レンズ装置)100のブロック図である。図8(a)は、フォーカスレンズ群移動機構および振動型アクチュエータの概略図である。図8(b)は、振動型アクチュエータの斜視図である。なお本実施例において、実施例1と共通する部分の説明は省略する。 Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the drive device and the interchangeable lens provided with the drive device according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram of an interchangeable lens (lens device) 100 provided with a vibration type actuator. FIG. 8A is a schematic view of the focus lens group moving mechanism and the vibration type actuator. FIG. 8B is a perspective view of the vibration type actuator. In this embodiment, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted.
案内筒30には、フォーカスレンズ保持筒22に固定されたカムフォロア60を光軸方向に直進案内するための直進ガイド溝70が3本形成されている。カム筒40は、案内筒30に対して回転可能、且つ、光軸方向への移動が規制された状態で支持されており、フォーカスレンズ保持筒22に固定されたカムフォロア60を光軸方向に移動させるためのカム溝40aが3本形成されている。カム筒40は、移動子7と連結しており、移動子7の回転に伴って光軸回りに回転する。
The
カムフォロア60は、フォーカスレンズ保持筒22と連結している。またカムフォロア60は、カム筒40のカム溝40aに係合している。カム筒40を回転させると、案内筒30に設けられた直進ガイド溝70とカム筒40に設けられたカム溝40aとの交点が移動する。この交点にフォーカスレンズ保持筒22に固定されたカムフォロア60が係合することで、フォーカスレンズ群2が光軸方向に移動する。
The
振動子50は、圧電素子と弾性体とを備えて構成される。振動子50は、不図示の加圧機構を用いて移動子7に加圧接触している。本実施例において、振動子50は全部で3つあるが、振動子50の個数はこれに限定されるものではない。振動子50は、駆動回路9に接続されている。3つの振動子5、6、50は、共通の移動子7に加圧接触している。振動子5、6、50と移動子7とが発生する駆動力は、移動子7を光軸回りに回転移動させるように作用する。
The
なお本実施例において、振動型アクチュエータの駆動原理およびフォーカスレンズ群2を移動させる動作は、実施例1と共通であるため、それらの説明を省略する。
In this embodiment, the driving principle of the vibration type actuator and the operation of moving the
負荷Lが負荷閾値LTよりも大きい場合、振動子5、50、6には、フォーカスレンズ群2を移動させるための略同一の突き上げ振動と送り振動とが合成された振動(移動子7の移動方向に駆動力が発生する振動)が励起される。振動子5と移動子7が発生する駆動力と、振動子50と移動子7が発生する駆動力と、振動子6と移動子7が発生する駆動力との合力により、フォーカスレンズ群2は光軸方向に移動する。
When the load L is larger than the load threshold LT, the
一方、負荷Lが負荷閾値LTよりも小さい場合、振動子5と振動子50には、フォーカスレンズ群2を移動させるための突き上げ振動と送り振動とが合成された振動(移動子7の移動方向に駆動力が発生する振動)が励起される。振動子5と移動子7が発生する駆動力と、振動子50と移動子7が発生する合力により、フォーカスレンズ群2は光軸方向に移動する。
On the other hand, when the load L is smaller than the load threshold LT, the
それに対して、振動子6には、位相差0°の交流電圧が印加されるため、突き上げ振動(移動子7の移動方向に駆動力が発生しない振動)が励起される。このように振動させることで、振動子6の弾性体62の突起部62aと被駆動部との間に働く摩擦力が略0にし、振動子5と移動子7、振動子50と移動子7とが発生する駆動力を妨げないように構成される。
On the other hand, since an AC voltage having a phase difference of 0 ° is applied to the
次に、図6を参照して、本実施例の効果について説明する。交換レンズ100が水平姿勢且つ常温環境下で使用される状況(負荷が軽い状態)で、従来のように振動子5、50、6に位相差θ=90°、駆動周波数Fdの交流電圧を印加して駆動する場合、速度v1のとき消費する電力Wpは、Wp≒W1+W1+W1になる。
Next, the effect of this embodiment will be described with reference to FIG. When the
一方、本実施例のように、振動子5と振動子50に位相差θ=90°、駆動周波数Fdの交流電圧を印加して駆動し、振動子6に位相差0°、駆動周波数Fs(>Fd)の交流電圧を印加して突き上げ振動のみを励起した場合、以下のようになる。振動子5と移動子7、振動子50と移動子7で消費される消費電力はW1+W1となる。振動子6と移動子7で消費される消費電力は約W0となる(同一周波数であれば、位相差が90°と位相差0°の場合の電力差は実質的に無い)。このため、振動型アクチュエータの合計の消費電力は、Wf≒W1+W1+W0となる。ここで、Fd<Fsであるから、W1>W0である。したがって、Wp>Wfとなり、省電力化が実現可能である。
On the other hand, as in this embodiment, the
以上のように、本実施例において、被駆動部を駆動する振動型アクチュエータの駆動装置は、複数の振動子5、50、6と、1つの移動子7と、複数の振動子を駆動する駆動回路9、10と、制御手段(レンズマイコン12)とを有する。制御手段は、被駆動部を移動させる際の負荷Lに基づいて駆動回路を制御する。本実施例の交換レンズ100(振動型アクチュエータの駆動装置)によれば、使用条件に応じて負荷を推定し、複数の振動子を適切に制御することができる。このため、交換レンズ100の消費電力を低減することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the drive device of the vibration type actuator that drives the driven portion is a drive that drives a plurality of
次に、本発明の実施例3について説明する。実施例2では一つの負荷閾値LTのみが設けられているが、本実施例では複数の負荷閾値LT1、LT2(LT1>LT2)が設けられている。 Next, Example 3 of the present invention will be described. In the second embodiment, only one load threshold value LT is provided, but in this embodiment, a plurality of load threshold values LT1 and LT2 (LT1> LT2) are provided.
図4のステップS5の結果、負荷Lが負荷閾値LT1よりも大きい場合(L>LT1)、ステップS6に進む。ステップS6において、レンズマイコン12は、ステップS3にて演算された制御量(位相差θdや周波数Fd)をパルス発生部16、17に送る。これにより、3つの振動子5、50、6を駆動される。
As a result of step S5 in FIG. 4, when the load L is larger than the load threshold value LT1 (L> LT1), the process proceeds to step S6. In step S6, the
一方、ステップS5の結果、負荷Lが負荷閾値LT1よりも小さく且つ負荷閾値LT2よりも大きい場合(LT1>L>LT2)、ステップS8に進む。ステップS8において、レンズマイコン12は、ステップS3にて演算された制御量(位相差θdや周波数Fd)をパルス発生部16に送る。またレンズマイコン12は、位相差0°と所定の周波数Fsをパルス発生部17に送る。これにより、2つの振動子5、50が駆動される。
On the other hand, as a result of step S5, when the load L is smaller than the load threshold value LT1 and larger than the load threshold value LT2 (LT1> L> LT2), the process proceeds to step S8. In step S8, the
また、ステップS5の結果、負荷Lが負荷閾値LT2よりも小さい場合(L<LT2)、ステップS8に進む。ステップS8において、レンズマイコン12は、ステップS3にて演算された制御量(位相差θdや周波数Fd)をパルス発生部17に送る。またレンズマイコン12は、位相差0°と所定の周波数Fsをパルス発生部16に送る。これにより、1つの振動子6のみが駆動される。
Further, as a result of step S5, when the load L is smaller than the load threshold value LT2 (L <LT2), the process proceeds to step S8. In step S8, the
以上のように、本実施例において、振動型アクチュエータの駆動装置における複数の振動子は、第1の振動子(振動子5)、第2の振動子(振動子50)、および第3の振動子(振動子6)を含む。制御手段は、負荷Lが第1の負荷(負荷閾値LT1)よりも大きい場合(L>LT1)、第1の振動子、第2の振動子、および第3の振動子に対して、駆動力を発生する振動を励起するように駆動回路を制御する。また制御手段は、負荷が第1の負荷よりも小さく、且つ第2の負荷(負荷閾値LT2)よりも大きい場合(LT1>L>LT2)、第1の振動子および第2の振動子に対して駆動力を発生する振動を励起し、第3の振動子に対して駆動力を発生しない振動を励起する。また制御手段は、負荷が第2の負荷よりも小さい場合(L<LT2)、第3の振動子に対して駆動力を発生する振動を励起し、第1の振動子および第2の振動子に対して駆動力を発生しない振動を励起する。本実施例の交換レンズ100(振動型アクチュエータの駆動装置)によれば、使用条件に応じて負荷を推定し、複数の振動子を適切に制御することができる。このため、交換レンズ100の消費電力を低減することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the plurality of vibrators in the drive device of the vibration type actuator are the first vibrator (vibration 5), the second vibrator (vibration 50), and the third vibration. Includes a child (oscillator 6). When the load L is larger than the first load (load threshold value LT1) (L> LT1), the control means has a driving force with respect to the first oscillator, the second oscillator, and the third oscillator. The drive circuit is controlled so as to excite the vibration that generates. Further, when the load is smaller than the first load and larger than the second load (load threshold value LT2) (LT1> L> LT2), the control means refers to the first oscillator and the second oscillator. It excites the vibration that generates the driving force, and excites the vibration that does not generate the driving force to the third oscillator. Further, when the load is smaller than the second load (L <LT2), the control means excites a vibration that generates a driving force with respect to the third oscillator, and the first oscillator and the second oscillator It excites vibrations that do not generate driving force. According to the interchangeable lens 100 (driving device of the vibration type actuator) of this embodiment, it is possible to estimate the load according to the usage conditions and appropriately control a plurality of oscillators. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
各実施例によれば、機器の使用状況に応じて振動型アクチュエータを適切に制御することで、機器の消費電力を低減することが可能な振動型アクチュエータの駆動装置、その駆動方法、およびプログラムを提供することができる。 According to each embodiment, the drive device, the drive method, and the program of the vibration type actuator capable of reducing the power consumption of the device by appropriately controlling the vibration type actuator according to the usage condition of the device. Can be provided.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these examples, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
例えば各実施例では、振動型アクチュエータの駆動装置を交換レンズのレンズ移動機構に用いた場合を説明したが、これに限定されるものではなく、振動型アクチュエータの駆動装置は、ロボットハンドの駆動装置などの他の装置にも適用可能である。 For example, in each embodiment, the case where the driving device of the vibrating actuator is used for the lens moving mechanism of the interchangeable lens has been described, but the present invention is not limited to this, and the driving device of the vibrating actuator is the driving device of the robot hand. It can also be applied to other devices such as.
5、6 振動子
7、8 移動子
9、10 駆動回路
12 レンズマイコン(制御手段)
5, 6
Claims (11)
複数の振動子と、
少なくとも1つの移動子と、
前記複数の振動子を駆動する駆動回路と、
前記被駆動部を移動させる際の負荷に基づいて、前記駆動回路を制御する制御手段と、を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動装置。 It is a drive device for a vibrating actuator that drives a driven unit.
With multiple oscillators,
With at least one mover,
The drive circuit that drives the plurality of oscillators and
A drive device for a vibration type actuator, comprising: a control means for controlling the drive circuit based on a load when the driven portion is moved.
前記制御手段は、
前記負荷が所定の負荷よりも大きい場合、前記第1の振動子および前記第2の振動子に対して、前記駆動力を発生する振動を励起するように前記駆動回路を制御し、
前記負荷が前記所定の負荷よりも小さい場合、前記第1の振動子に対して前記駆動力を発生する振動を励起し、前記第2の振動子に対して前記駆動力を発生しない振動を励起するように前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。 The plurality of oscillators include a first oscillator and a second oscillator, and the plurality of oscillators include a first oscillator and a second oscillator.
The control means is
When the load is larger than a predetermined load, the drive circuit is controlled so as to excite the vibration that generates the driving force for the first oscillator and the second oscillator.
When the load is smaller than the predetermined load, the vibration that generates the driving force is excited to the first vibrator, and the vibration that does not generate the driving force is excited to the second vibrator. The drive device for a vibration type actuator according to claim 2 or 3, wherein the drive circuit is controlled so as to be used.
前記制御手段は、
前記負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記第1の振動子、前記第2の振動子、および前記第3の振動子に対して、前記駆動力を発生する振動を励起するように前記駆動回路を制御し、
前記負荷が前記第1の負荷よりも小さく、且つ第2の負荷よりも大きい場合、前記第1の振動子および前記第2の振動子に対して前記駆動力を発生する振動を励起し、前記第3の振動子に対して前記駆動力を発生しない振動を励起するように前記駆動回路を制御し、
前記負荷が前記第2の負荷よりも小さい場合、前記第3の振動子に対して前記駆動力を発生する振動を励起し、前記第1の振動子および前記第2の振動子に対して前記駆動力を発生しない振動を励起するように前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。 The plurality of oscillators include a first oscillator, a second oscillator, and a third oscillator.
The control means is
When the load is larger than the first load, the first oscillator, the second oscillator, and the third oscillator are excited to vibrate to generate the driving force. Control the drive circuit,
When the load is smaller than the first load and larger than the second load, the vibration that generates the driving force is excited to the first vibrator and the second vibrator, and the vibration is excited. The drive circuit is controlled so as to excite the vibration that does not generate the driving force with respect to the third vibrator.
When the load is smaller than the second load, the vibration that generates the driving force is excited to the third vibrator, and the vibration is excited to the first vibrator and the second vibrator. The driving device for a vibration type actuator according to claim 2 or 3, wherein the driving circuit is controlled so as to excite vibration that does not generate a driving force.
前記被駆動部を移動させる際の負荷を推定するステップと、
前記負荷に基づいて前記駆動回路を制御するステップと、を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動方法。 It is a driving method of a vibration type actuator which includes a plurality of vibrators, at least one mover, and a drive circuit for driving the plurality of vibrators to drive a driven unit.
The step of estimating the load when moving the driven unit, and
A method for driving a vibration type actuator, which comprises a step of controlling the drive circuit based on the load.
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