JP2022114323A - Vibration actuator control device and lens device - Google Patents

Vibration actuator control device and lens device Download PDF

Info

Publication number
JP2022114323A
JP2022114323A JP2021010580A JP2021010580A JP2022114323A JP 2022114323 A JP2022114323 A JP 2022114323A JP 2021010580 A JP2021010580 A JP 2021010580A JP 2021010580 A JP2021010580 A JP 2021010580A JP 2022114323 A JP2022114323 A JP 2022114323A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase difference
external force
driving
vibration
type actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021010580A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
潤 山本
Jun Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2021010580A priority Critical patent/JP2022114323A/en
Publication of JP2022114323A publication Critical patent/JP2022114323A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

To suppress overshoot with respect to a target location.SOLUTION: In the forward direction with respect to the direction of an external force acquired, a control CPU 120 controls a vibration body 103 by adding a driving force on the opposite direction to a driving direction to a driving force based on a target location at least when starting driving of a mobile body to the target location. In other words, when the driving direction is in the forward direction with respect to the direction of the external force, the control CPU 120 adds an initial phase difference of a polarity opposite a polarity of a phase difference operation amount to the phase difference operation amount.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、振動型アクチュエータ制御装置およびレンズ装置に関する。 The present invention relates to a vibratory actuator control device and a lens device.

振動型アクチュエータは、一般に、互いに位相差を有する2相の周波駆動信号が圧電素子に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と、これに接触する接触体とを有する。振動体あるいは接触体のうち可移動なもの(以下、移動体という)が移動する。すなわち、振動体と接触体とが相対移動する。 A vibration-type actuator generally has a vibrating body that excites vibration such as an elliptical motion by applying two-phase frequency driving signals having a phase difference to a piezoelectric element, and a contact body that contacts the vibrating body. A movable one of vibrating bodies and contact bodies (hereinafter referred to as a moving body) moves. That is, the vibrating body and the contact body move relatively.

このような振動型アクチュエータの駆動を制御する方法として、2相の駆動信号の周波数を変化させる周波数制御と、該2相の駆動信号の位相差を変化させる位相差制御とがある。周波数制御は高速駆動を制御し易く、位相差制御は周波数制御に比べて低速駆動の制御性が高い。そのため、振動型アクチュエータを速度あるいは位置に基づいてフィードバック制御する場合、動き始めの加速時や停止に向けた減速時などの低速域においては位相差制御が一般に用いられる。 Methods of controlling the driving of such a vibration type actuator include frequency control for changing the frequency of two-phase drive signals and phase difference control for changing the phase difference between the two-phase drive signals. Frequency control is easy to control high-speed drive, and phase difference control is more controllable for low-speed drive than frequency control. Therefore, when feedback-controlling a vibration-type actuator based on speed or position, phase difference control is generally used in a low-speed region such as acceleration at the beginning of movement or deceleration toward stopping.

振動型アクチュエータは、前述したように振動体の楕円運動等の振動の励起で駆動する。振動の状態は、振動体と接触体との接面方向に働く振動(以下、突き上げ振動という)と、振動体と接触体の接面を滑らすように働く振動(以下、送り振動という)とに分けられる。位相差が0°から90°の間では位相差が大きいほど送り振動は大きくなり、送り振動の大きさに従い振動型アクチュエータの速度が大きくなる。 The vibration type actuator is driven by excitation of vibration such as elliptical motion of the vibrator, as described above. The state of vibration is divided into vibration acting in the contact surface direction between the vibrating body and contact body (hereinafter referred to as push-up vibration) and vibration acting to slide the contact surface between the vibrating body and contact body (hereinafter referred to as feed vibration). divided. When the phase difference is between 0° and 90°, the larger the phase difference, the larger the feed vibration, and the speed of the vibration type actuator increases according to the magnitude of the feed vibration.

このような振動型アクチュエータにおいては、駆動中の外力による影響を考慮することが重要である。振動型アクチュエータにおいて、駆動停止中のように振動を伴わない場合、移動体は高い保持力を示し、ある程度の外力を受けてもその位置に留まることが可能である。一方、駆動中のように振動を伴う場合、特に動き始めの加速時や停止に向けた減速時などの、位相差が小さく駆動方向への推進力である送り振動を多く伴わない状態においては、外力の影響を受けやすい。例えば、振動型アクチュエータの駆動方向に対し、外力が逆方向に加わっている場合、動き始めに外力に押されて駆動方向とは逆向きに位置ずれを起こしてしまうことがある。 In such vibration actuators, it is important to consider the influence of external forces during driving. In the vibration type actuator, when vibration is not accompanied, such as when driving is stopped, the moving body exhibits a high holding force, and can remain at that position even if it receives a certain amount of external force. On the other hand, when there is vibration such as during driving, especially when accelerating at the beginning of movement or decelerating toward stopping, in a state where the phase difference is small and there is not much feed vibration that is the driving force in the driving direction, susceptible to external forces. For example, when an external force is applied in a direction opposite to the driving direction of the vibration type actuator, the actuator may be pushed by the external force at the beginning of movement and cause positional deviation in the opposite direction to the driving direction.

特許文献1には、振動型アクチュエータの動き出しを向上させる目的で、移動体を停止状態から移動させる際に、2相の駆動信号の位相差に初期位相差を設定し、位相差制御は該初期位相差から変化させることが開示されている。外力が駆動方向に対し逆方向に作用する場合は、初期位相差を外力に打ち勝つ程度に大きく設定することで、動き始めの逆方向への位置ずれを抑制することが可能になると考えられる。 In Patent Document 1, for the purpose of improving the movement of a vibration type actuator, when moving a moving body from a stopped state, an initial phase difference is set to the phase difference between two-phase drive signals, and phase difference control is performed at the initial phase difference. Varying from the phase difference is disclosed. If the external force acts in the opposite direction to the driving direction, it is possible to suppress the positional deviation in the opposite direction at the start of movement by setting the initial phase difference large enough to overcome the external force.

特開2017-123708号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2017-123708

一方、外力が順方向に加わっている場合、停止に向けた減速時に駆動方向に過度に押されることで、目標停止位置を大きく通り越してしまう(オーバーシュートする)ことがある。しかしながら、特許文献1における、動き出しを向上させるための初期位相差は、駆動方向への推進力を大きくするものである。そのため、外力が駆動方向に対して順方向に作用している場合に、外力が駆動方向に対して逆方向に作用している場合と同様の初期位相差を設定すると、目標停止位置でのオーバーシュートをより大きくしてしまう可能性がある。フィードバック制御においては、オーバーシュートが大きいと移動体が目標位置に安定するのに要する時間(整定時間)が長くなる。 On the other hand, when an external force is applied in the forward direction, the target stop position may be greatly overshot (overshoot) due to excessive pushing in the drive direction during deceleration toward a stop. However, the initial phase difference for improving the start of movement in Patent Document 1 increases the driving force in the driving direction. Therefore, when the external force is acting in the forward direction with respect to the driving direction, setting the same initial phase difference as when the external force is acting in the opposite direction with respect to the driving direction will cause overshoot at the target stop position. It can make the shoot bigger. In feedback control, if the overshoot is large, the time required for the moving object to stabilize at the target position (settling time) becomes long.

本発明は、目標位置に対するオーバーシュートを抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress overshooting with respect to a target position.

上記目的を達成するために本発明は、互いに位相差を有する2相の駆動信号の印加によって振動が励起される振動体と、前記振動体と接触し前記振動体に対して相対的に移動する接触体と、を有する振動型アクチュエータの駆動を制御する振動型アクチュエータ制御装置であって、前記振動体および前記接触体のうち可動側となる移動体の可動方向に関して前記移動体に加わる外力を取得する取得手段と、前記移動体の目標位置を設定する設定手段と、前記振動体を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記目標位置への前記移動体の駆動方向が前記取得された外力の方向に対して順方向である場合において、少なくとも前記目標位置への前記移動体の駆動を開始する際に、前記目標位置に基づく駆動力に前記駆動方向とは逆方向の駆動力を加味して前記振動体を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a vibrating body whose vibration is excited by application of two-phase drive signals having a phase difference with each other, and a vibrating body that is in contact with the vibrating body and moves relative to the vibrating body. A vibration type actuator control device for controlling driving of a vibration type actuator having a contact body, wherein an external force applied to the moving body is obtained with respect to a moving direction of the moving body, which is the movable side of the vibrating body and the contact body. a setting means for setting a target position of the moving body; and a control means for controlling the vibrating body, wherein the control means sets the driving direction of the moving body to the target position as the driving in a direction opposite to the driving direction by the driving force based on the target position at least when starting to drive the moving body to the target position when the direction is forward with respect to the direction of the acquired external force It is characterized in that the vibrator is controlled in consideration of force.

本発明によれば、目標位置に対するオーバーシュートを抑制することができる。 According to the present invention, overshoot with respect to the target position can be suppressed.

レンズ装置の構成を示す模式図およびブロック図である。1A and 1B are a schematic diagram and a block diagram showing the configuration of a lens device; FIG. 2相(A相およびB相)の駆動信号の波形の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of waveforms of two-phase (A-phase and B-phase) drive signals; 振動型アクチュエータの駆動特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing drive characteristics of a vibration type actuator; 初期位相差を設定した場合の振動型アクチュエータの駆動特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing drive characteristics of a vibration actuator when an initial phase difference is set; 初期位相差の設定を行わなかった場合の振動型アクチュエータの駆動特性(比較例)を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing drive characteristics (comparative example) of a vibration type actuator when setting an initial phase difference is not performed; 初期位相差設定処理を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing initial phase difference setting processing; 他の外力検知処理を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing another external force detection process; 駆動装置の構成を示す模式図およびブロック図である。1A and 1B are a schematic diagram and a block diagram showing the configuration of a driving device; FIG. 駆動装置の構成を示す模式図およびブロック図である。1A and 1B are a schematic diagram and a block diagram showing the configuration of a driving device; FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る振動型アクチュエータ制御装置が適用されるレンズ装置の構成を示す模式図およびブロック図である。光学機器であるこのレンズ装置は、レンズ駆動部100とその制御を行う振動型アクチュエータ制御装置とを備える。制御CPU120、操作部131および駆動回路132により振動型アクチュエータ制御装置が構成される。レンズ駆動部100にはレンズ105が含まれる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram and a block diagram showing the configuration of a lens device to which a vibratory actuator control device according to a first embodiment of the present invention is applied. This lens device, which is an optical device, includes a lens drive section 100 and a vibration actuator control device for controlling the lens drive section 100 . The control CPU 120, the operation unit 131 and the drive circuit 132 constitute a vibration type actuator control device. Lens driver 100 includes lens 105 .

レンズ駆動部100において、固定鏡筒101は、レンズ105を含む光学系を収容する。接触体としての摩擦材102は固定鏡筒101の内面に固定されている。摩擦材102は、高い摩擦係数と摩擦耐久性を兼ね備えた材料で形成されている。振動体103は、電気-機械エネルギ変換素子である圧電素子と該圧電素子が固着された弾性体とを有し、振動型アクチュエータを構成する。振動体103は、バネ力や磁力等により摩擦材102に加圧状態で接触している。振動体103が有する圧電素子に、互いに位相差を有する2相の駆動信号(正弦波信号やパルス信号等の周波信号)を印加すると、振動体103の弾性体における摩擦材102との接触部に楕円運動としての振動が励起される。これにより、移動体としての振動体103が、摩擦材102に対して、つまり固定鏡筒101に対して移動する。 In the lens drive unit 100 , a fixed lens barrel 101 accommodates an optical system including a lens 105 . A friction member 102 as a contact member is fixed to the inner surface of the fixed lens barrel 101 . The friction material 102 is made of a material that has both a high friction coefficient and friction durability. The vibrating body 103 has a piezoelectric element that is an electro-mechanical energy conversion element and an elastic body to which the piezoelectric element is fixed, and constitutes a vibration type actuator. The vibrating body 103 is in contact with the friction material 102 under pressure due to spring force, magnetic force, or the like. When a two-phase drive signal (frequency signal such as a sine wave signal or a pulse signal) having a phase difference is applied to the piezoelectric element of the vibrating body 103, the contact portion of the elastic body of the vibrating body 103 with the friction material 102 becomes Vibration is excited as an elliptical motion. As a result, the vibrating body 103 as a moving body moves with respect to the friction material 102 , that is, with respect to the fixed lens barrel 101 .

なお、振動体および接触体のうち可動側となるものを移動体と称する。本実施の形態では、振動体103が移動体に該当する。しかし、接触体(摩擦材102)と振動体103とは相対的に移動する。従って、接触体が移動体となる構成であってもよい。例えば、振動体103が固定鏡筒101に固定され、摩擦材102が移動体として移動する構成であっても構わない。 Of the vibrating body and the contacting body, the one on the movable side is referred to as the moving body. In this embodiment, the vibrating body 103 corresponds to the moving body. However, the contact body (friction material 102) and vibrating body 103 move relatively. Therefore, the contact body may be a moving body. For example, the vibrating body 103 may be fixed to the fixed barrel 101 and the friction material 102 may move as a moving body.

ホルダ104は振動体103に固定され、フォーカスレンズや変倍レンズ等のレンズ105を保持している。スリーブ106はホルダ104と一体に形成される。固定鏡筒101内にガイドバー107が固定されている。スリーブ106は、ガイドバー107に対して、矢印で示す光軸方向(無限端~至近端)へ移動可能に係合している。振動体103が移動することで、ホルダ104に保持されたレンズ105が光軸方向に移動する。従って、移動体である振動体103の可動方向は光軸方向と平行である。ここで、図1に示すように、光軸方向のうちレンズ105が無限端側へ進む方向を第一の方向、至近端側へ進む方向を第二の方向と呼称する。 A holder 104 is fixed to the vibrating body 103 and holds a lens 105 such as a focus lens and a variable magnification lens. Sleeve 106 is integrally formed with holder 104 . A guide bar 107 is fixed inside the fixed lens barrel 101 . The sleeve 106 is engaged with the guide bar 107 so as to be movable in the direction of the optical axis indicated by the arrow (from the infinite end to the closest end). As the vibrating body 103 moves, the lens 105 held by the holder 104 moves in the optical axis direction. Therefore, the movable direction of the vibrating body 103, which is a moving body, is parallel to the optical axis direction. Here, as shown in FIG. 1, of the optical axis directions, the direction in which the lens 105 advances toward the infinite end is called the first direction, and the direction toward the closest end is called the second direction.

レンズ105の位置は、位置センサ108によって検出される。位置センサ108としては光学エンコーダまたは磁気エンコーダを用いることができる。この光学エンコーダは、例えばホルダ104に固定されて明暗パターンを有する光学スケールと、固定鏡筒101に固定されて発光部から発して光学スケールで反射した光を受光する光学センサとにより構成される。また、磁気エンコーダは、例えば、ホルダ104に固定されて磁気パターンを有する磁気スケールと、固定鏡筒101に固定されて磁気スケールからの磁気の変化を検出する磁気抵抗素子(MRセンサ)とにより構成される。 The position of lens 105 is detected by position sensor 108 . An optical encoder or a magnetic encoder can be used as the position sensor 108 . This optical encoder is composed of, for example, an optical scale fixed to a holder 104 and having a light-and-dark pattern, and an optical sensor fixed to a fixed lens barrel 101 for receiving light emitted from a light emitting part and reflected by the optical scale. The magnetic encoder is composed of, for example, a magnetic scale fixed to the holder 104 and having a magnetic pattern, and a magnetoresistive element (MR sensor) fixed to the fixed lens barrel 101 and detecting changes in magnetism from the magnetic scale. be done.

基準位置センサ109は、レンズ105が基準位置に位置することを検出する。基準位置センサ109としては、発光部と受光部とを有するフォトインタラプタを用いることができる。例えば、ホルダ104に遮光部を設け、該遮光部がフォトインタラプタの発光部と受光部との間に入り込むことで受光部の出力がHighからLowまたはLowからHighに変化する。 A reference position sensor 109 detects that the lens 105 is positioned at the reference position. As the reference position sensor 109, a photointerrupter having a light emitting portion and a light receiving portion can be used. For example, the holder 104 is provided with a light-shielding portion, and the light-shielding portion enters between the light-emitting portion and the light-receiving portion of the photointerrupter, thereby changing the output of the light-receiving portion from High to Low or from Low to High.

位置センサ108から出力されたアナログ検出信号は、制御CPU120に入力される。制御CPU120において、位置検出部122は、位置センサ108からのアナログ検出信号をデジタル検出信号に変換し、さらにデジタル検出信号をレンズ105の位置(つまりは移動体としての振動体103の位置)を示す位置データに変換する。以下の説明において、この位置データによって表される位置を「検出位置」という。速度演算部121は、一定周期で得られた検出位置の変化量を速度に換算する。なお、レンズ105の速度を直接検出する速度センサを設けてもよい。 An analog detection signal output from position sensor 108 is input to control CPU 120 . In the control CPU 120, the position detection unit 122 converts the analog detection signal from the position sensor 108 into a digital detection signal, and further indicates the position of the lens 105 (that is, the position of the vibrating body 103 as a moving body) with the digital detection signal. Convert to location data. In the following description, the position represented by this position data is called "detected position". The speed calculation unit 121 converts the amount of change in the detected position obtained at regular intervals into speed. A speed sensor that directly detects the speed of the lens 105 may be provided.

基準位置検出部123は、シュミットトリガ機能の付いたバッファ回路等により構成され、基準位置センサ109から出力された信号を検出し、基準位置を演算・記憶する。レンズ105の絶対位置を得る場合には、基準位置検出部123は、例えば基準位置センサ109のフォトインタラプタのHighからLowへの立下りエッジを検出し、そのときに得られる位置を基準位置として記憶する。その後、基準位置検出部123は、基準位置と位置検出部122で逐次得られる検出位置との差分を算出することで絶対位置を求めることができる。なお、位置センサ108がポテンショメータにより構成され、絶対位置を検出できるセンサである場合には、基準位置を検出するための基準位置センサ109や基準位置検出部123は省略可能である。 The reference position detector 123 is composed of a buffer circuit or the like with a Schmitt trigger function, detects the signal output from the reference position sensor 109, and calculates and stores the reference position. When obtaining the absolute position of the lens 105, the reference position detection unit 123 detects, for example, a falling edge from High to Low of the photointerrupter of the reference position sensor 109, and stores the position obtained at that time as the reference position. do. After that, the reference position detection unit 123 can obtain the absolute position by calculating the difference between the reference position and the detection positions sequentially obtained by the position detection unit 122 . If the position sensor 108 is composed of a potentiometer and is a sensor capable of detecting an absolute position, the reference position sensor 109 for detecting the reference position and the reference position detector 123 can be omitted.

設定手段としての目標位置生成部126は、レンズ105の目標位置を生成する。操作部131が操作されると、目標位置生成部126は該操作に応じた目標位置を生成する。目標位置生成部126が目標位置を微小時間ごとに変化させることは、速度指令を生成することに相当する。 A target position generator 126 as setting means generates a target position of the lens 105 . When the operation unit 131 is operated, the target position generation unit 126 generates a target position according to the operation. The change of the target position by the target position generator 126 every minute time corresponds to the generation of the speed command.

減算器127は、位置検出部122から出力されたレンズ105の検出位置(実位置)と目標位置生成部126により生成された目標位置との差分を演算して偏差信号を生成する。この偏差信号は、制御部128を介して、駆動信号を得るための制御信号に変換される。振動型アクチュエータにおける制御信号とは、2相の駆動信号の周波数や位相差の情報を含む信号である。2相の駆動信号の周波数や位相差を変更することで、振動型アクチュエータの推力や速度が制御される。 A subtractor 127 calculates a difference between the detected position (actual position) of the lens 105 output from the position detector 122 and the target position generated by the target position generator 126 to generate a deviation signal. This deviation signal is converted to a control signal for obtaining a drive signal via the control section 128 . A control signal in a vibration-type actuator is a signal including information on the frequency and phase difference of two-phase drive signals. By changing the frequency and phase difference of the two-phase drive signals, the thrust and speed of the vibration actuator are controlled.

制御部128は、比例-積分-微分の各ゲイン器を組み合わせて構成されるものであり、その構成は制御の形態に応じて任意に選択可能である。例えば、積分ゲイン器は、停止時に発生する偏差を小さくしたり、衝撃等の外乱が加わった際でも目標位置に追従できるようにしたりする働きを有する。微分ゲイン器は、位相遅れにより発生する振動型アクチュエータの発振現象を回避するために使用される。比例ゲイン器は、係数変換や振動型アクチュエータの応答性および安定性を微調整するために設けられている。 The control unit 128 is configured by combining proportional-integral-differential gain devices, and its configuration can be arbitrarily selected according to the control mode. For example, the integral gain device has the function of reducing the deviation that occurs at the time of stopping and enabling the target position to be tracked even when a disturbance such as an impact is applied. A differential gain device is used to avoid the oscillation phenomenon of the vibratory actuator caused by the phase lag. A proportional gain unit is provided for fine-tuning the coefficient conversion and the responsiveness and stability of the vibration type actuator.

制御部128は、位置検出部122から出力されたレンズ105の検出位置が目標位置生成部126により生成された目標位置に到達したか否かも判定する。検出位置が目標位置に到達したと判定した場合は、振動体103の振動を停止させたり、目標位置に留まるようにフィードバック制御を継続したりする。 The control unit 128 also determines whether or not the detected position of the lens 105 output from the position detection unit 122 has reached the target position generated by the target position generation unit 126 . When it is determined that the detected position has reached the target position, the vibration of the vibrating body 103 is stopped, or the feedback control is continued so as to stay at the target position.

初期位相差設定部124は、初期位相差を設定する。初期位相差設定部124は、制御部128での演算で求められた2相の駆動信号の周波数や位相差の情報を含む信号に位相差を加算する目的で使用される。この初期位相差の設定値は、外力検知部125で取得された情報に基づいて決定される。外力検知部125による外力の検知は、例えば、レンズ装置に取り付けられた外力センサ110の出力の取得により行われる。 The initial phase difference setting section 124 sets an initial phase difference. The initial phase difference setting unit 124 is used for the purpose of adding the phase difference to the signal containing information on the frequency and phase difference of the two-phase driving signals calculated by the control unit 128 . The initial phase difference setting value is determined based on the information acquired by the external force detection unit 125 . The detection of the external force by the external force detection unit 125 is performed, for example, by acquiring the output of the external force sensor 110 attached to the lens device.

ここで、本実施の形態において、レンズ駆動部100に作用する外力は重力であると規定する。レンズ駆動部100の光軸方向を水平に対して傾けると、重力の影響でレンズ105やホルダ104、スリーブ106の質量が自重負荷として振動型アクチュエータに作用する。自重負荷はレンズ駆動部100の傾き角度に応じて変化し、レンズ駆動部100の光軸方向を鉛直方向に向けた場合に自重負荷が最大となる。 Here, in the present embodiment, it is defined that the external force acting on the lens driving section 100 is gravity. When the optical axis direction of the lens driving unit 100 is tilted with respect to the horizontal, the mass of the lens 105, the holder 104, and the sleeve 106 acts on the vibration type actuator as a self-weight load under the influence of gravity. The self-weight load changes according to the tilt angle of the lens driving section 100, and the self-weight load becomes maximum when the optical axis direction of the lens driving section 100 is oriented in the vertical direction.

外力センサ110には、レンズ駆動部100の光軸方向の傾きを検出するもであれば、一般に使用される各種センサを適用可能である。このような物体の傾き・姿勢を検知するセンサとしては、重力加速度を検知する加速度センサ、地磁気を検知する方位センサ、回転の角度や角速度を検知するジャイロセンサなどが知られている。 As the external force sensor 110, various commonly used sensors can be applied as long as they detect the tilt of the lens drive unit 100 in the optical axis direction. Known sensors for detecting the inclination/posture of such an object include an acceleration sensor for detecting gravitational acceleration, a direction sensor for detecting geomagnetism, and a gyro sensor for detecting rotation angle and angular velocity.

レンズ駆動部100は、重力加速度以外の動的環境で使用されるケース(常に加減速しながら動いているような状態)があり、また、ジャイロセンサで生じやすい累積誤差をリセットする必要もある。これらのことから、外力センサ110としては、加速度センサとジャイロセンサとを組み合わせても構わない。センサの組み合わせは適宜選択可能であり、このような場合、外力センサ110は複数のセンサを包含するセンサであることを意味する。また、同様な情報を取得できる場合は、外力センサ110はレンズ装置に設置される必要はなく、レンズ装置が装着される撮像装置側に設置されるなど、構成は適宜選択可能である。 The lens driving unit 100 may be used in a dynamic environment other than gravitational acceleration (a state in which it is always moving while accelerating or decelerating), and it is also necessary to reset accumulated errors that tend to occur in the gyro sensor. For these reasons, the external force sensor 110 may be a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor. A combination of sensors can be selected as appropriate, and in such a case, the external force sensor 110 means a sensor including a plurality of sensors. Also, if similar information can be obtained, the external force sensor 110 does not have to be installed in the lens device, and the configuration can be appropriately selected, such as being installed in the imaging device side to which the lens device is attached.

外力検知部125は、傾き角度と、該傾き角度で生じる自重負荷との関係を、テーブルあるいは近似関数として予め内蔵しており、外力センサ110から得られる傾き角度に基づいて、振動型アクチュエータに加わる自重負荷を決定する。初期位相差設定部124は、外力(自重負荷)と、該外力に応じて必要となる初期位相差の関係を、テーブルあるいは近似関数として予め内蔵しており、外力検知部125から得られる外力(自重負荷)に基づいて、初期位相差を決定する。 The external force detection unit 125 incorporates in advance the relationship between the tilt angle and the self-weight load generated at the tilt angle as a table or an approximation function, and based on the tilt angle obtained from the external force sensor 110, Determine dead weight load. The initial phase difference setting unit 124 prestores the relationship between the external force (self-weight load) and the initial phase difference required according to the external force as a table or an approximation function, and the external force ( The initial phase difference is determined based on the dead weight load).

なお、初期位相差設定部124は、傾き角度から、外力演算を経ずに直接、初期位相差を演算してもよい。その場合、外力検知部125は傾き角度をそのまま初期位相差設定部124へ渡し、初期位相差設定部124は、内蔵している傾き角度と初期位相差との関係に基づいて初期位相差を決定する。なお、傾き角度(即ち外力(自重負荷))から初期位相差を決定する処理については後述する。 Note that the initial phase difference setting unit 124 may directly calculate the initial phase difference from the tilt angle without performing the external force calculation. In that case, the external force detection unit 125 passes the tilt angle as it is to the initial phase difference setting unit 124, and the initial phase difference setting unit 124 determines the initial phase difference based on the built-in relation between the tilt angle and the initial phase difference. do. The process of determining the initial phase difference from the tilt angle (that is, the external force (self-weight load)) will be described later.

加算器129は、制御部128が演算で求めた2相の駆動信号の周波数や位相差の情報を含む信号のうち、位相差に対して上記初期位相差を加算する。振動型アクチュエータは、位相差に関し、速度に対する閾値があり、0°から閾値までは位相差が大きいほど速度が大きくなるが、閾値を越えると逆に速度が低下していく。そのため、加算器129は、加算した位相差が上記閾値を越える場合には、位相差を上記閾値に設定し直すような処理してもよい。また、閾値(例えば120°)に対してマージンを取って、閾値以下の位相差(例えば90°)を越える場合は、加算器129は、上記位相差(90°)に設定し直すように処理してもよい。 The adder 129 adds the initial phase difference to the phase difference among the signals containing information on the frequency and phase difference of the two-phase drive signals calculated by the control unit 128 . Vibration-type actuators have a speed threshold for the phase difference. From 0° to the threshold, the speed increases as the phase difference increases, but when the threshold is exceeded, the speed decreases. Therefore, if the added phase difference exceeds the threshold, the adder 129 may reset the phase difference to the threshold. Also, if a margin is taken with respect to the threshold value (eg, 120°) and the phase difference (eg, 90°) below the threshold value is exceeded, the adder 129 performs processing to reset the phase difference to the above-described phase difference (90°). You may

駆動信号生成部130は、制御部128が演算で求めた制御信号および初期位相差設定部124が設定した初期位相差を用いて、2相の駆動信号をその周波数と位相差を制御しつつ生成して駆動回路132へ出力する。駆動回路132は、駆動信号生成部130からの駆動信号を増幅して振動体103(の圧電素子)に印加する。これにより、振動体103に振動が励起され、振動体103がレンズ105とともに移動する。 The drive signal generator 130 uses the control signal calculated by the controller 128 and the initial phase difference set by the initial phase difference setting unit 124 to generate two-phase drive signals while controlling their frequency and phase difference. and output to the drive circuit 132 . The drive circuit 132 amplifies the drive signal from the drive signal generator 130 and applies it to (the piezoelectric element of) the vibrator 103 . As a result, vibration is excited in the vibrating body 103 and the vibrating body 103 moves together with the lens 105 .

図2は、駆動信号生成部130が生成する2相(A相およびB相)の駆動信号の波形の例を示す図である。図中に示すように、2相の駆動信号の「位相差」は、これら駆動信号の位相のずれ量を意味する。なお、図2(a)に示すように、B相に対してA相が先行して、第一の方向へ駆動させる場合の位相差を「プラスの位相差」と定義し、図2(b)に示すように、A相に対してB相が先行して、第二の方向へ駆動させる場合の位相差を「マイナスの位相差」と定義する。 FIG. 2 is a diagram showing examples of waveforms of two-phase (A-phase and B-phase) drive signals generated by the drive signal generator 130 . As shown in the drawing, the "phase difference" between the two-phase drive signals means the amount of phase shift between these drive signals. In addition, as shown in FIG. 2(a), the phase difference in the case where the A phase precedes the B phase and is driven in the first direction is defined as a "positive phase difference". ), the phase difference when the B phase precedes the A phase and is driven in the second direction is defined as a “negative phase difference”.

図3は、レンズ装置を無限端側が上側となるよう鉛直方向に配置し、移動体を第一の方向(即ち上側)へ駆動した場合の、振動型アクチュエータの駆動特性を示す図である。図3に示す例においては、初期位相差の設定値がゼロであるか、あるいは初期位相差の加算を行っていない。 FIG. 3 is a diagram showing the drive characteristics of the vibration type actuator when the lens device is arranged vertically so that the infinite end side faces upward, and the moving body is driven in the first direction (that is, upward). In the example shown in FIG. 3, the set value of the initial phase difference is zero, or the initial phase difference is not added.

振動型アクチュエータはある一定速度で駆動するようフィードバック制御される。図3では、生成される目標位置と、実際の検出位置と、位相差との関係が示されている。フィードバック制御においては、制御部128は、移動体の現在位置(検出位置)と目標位置との偏差に基づいて、2相の駆動信号における位相差の操作量(以下、位相差操作量という)を決定する。位相差操作量は、移動体の位置を制御対象としたときの、上記偏差を解消するための位相差の量である。加算器129において、位相差操作量に対して初期位相差が加算されることで、駆動信号生成部130において、目標位置への移動体の駆動を開始する際の2相の駆動信号が生成される。 The vibration type actuator is feedback controlled to drive at a certain constant speed. FIG. 3 shows the relationship between the generated target position, the actual detected position, and the phase difference. In the feedback control, the control unit 128 adjusts the manipulated variable of the phase difference in the two-phase drive signals (hereinafter referred to as the phase difference manipulated variable) based on the deviation between the current position (detected position) of the moving body and the target position. decide. The phase difference operation amount is the amount of phase difference for canceling the deviation when the position of the moving body is the object of control. In the adder 129, the initial phase difference is added to the phase difference manipulated variable, so that the drive signal generation unit 130 generates a two-phase drive signal when starting to drive the moving body to the target position. be.

移動体の動き始めにおいて、目標位置と検出位置との偏差がゼロの状態から開始されるため、偏差を受けて演算される位相差の操作量(位相差操作量)もゼロ付近から開始される。動き始め直後から制御時間Aの間までは、位相差が小さく駆動方向への推進力である送り振動を多く伴わない状態のため、レンズの重量(自重負荷)を受けて駆動方向と反対側(下側)への位置ずれが生じている。 At the start of movement of the moving object, the deviation between the target position and the detected position starts from a state of zero, so the manipulated variable of the phase difference (phase difference manipulated variable) calculated based on the deviation also starts near zero. . From immediately after the start of movement to control time A, the phase difference is small and there is not much feed vibration, which is the driving force in the driving direction. downward).

位置ずれによって偏差が大きくなると位相差操作量も大きくなっていき、位相差が位相差uに到達すると第一の駆動方向(上側)へ移動体が動き出す。動き出しによる偏差の変化を受けて、制御時間B~Cでは、位相差は、位相差t~sの間となり、この位相差に対して振動型アクチュエータはほぼ一定位置に留まっている。また、制御時間C以後は、位相差tによる安定した駆動が継続される。 As the deviation increases due to the positional shift, the phase difference operation amount also increases, and when the phase difference reaches the phase difference u, the moving body starts moving in the first driving direction (upward). Due to the change in the deviation due to the start of movement, the phase difference is between the phase differences t and s during the control times B to C, and the vibration type actuator stays at a substantially constant position with respect to this phase difference. After the control time C, stable driving with the phase difference t is continued.

振動型アクチュエータは、負荷の存在する状況では、動き始めに最も大きな推進力を必要とするため位相差操作量を大きく取るが、一度動き始めると以後は必要とする推進力がやや低下し、必要とする位相差操作量が小さくなる。これは、いわゆる静止摩擦と動摩擦の関係に近いと考えられる。本実施の形態における振動型アクチュエータ装置において、相対的に摩擦を受ける主な箇所としては、摩擦材102と振動体103の組み合わせ、および、スリーブ106とガイドバー107の組み合わせがある。 Vibration-type actuators require a large amount of phase difference operation because they require the greatest propulsion force at the beginning of movement in the presence of a load. , the phase difference operation amount becomes small. This is considered to be close to the relationship between so-called static friction and dynamic friction. In the vibration-type actuator device according to the present embodiment, the main areas that receive relative friction are the combination of friction material 102 and vibrating body 103 and the combination of sleeve 106 and guide bar 107 .

振動型アクチュエータは自重負荷と静止摩擦力の合力よりも大きな推進力(位相差)を生成することで、求める駆動方向への動き出しが可能となる。なお、自重負荷が静止摩擦力よりも大きい場合は、図で示したような位置ずれが生じるが、自重負荷より静止摩擦力の方が大きい場合は位置ずれは生じない。位置ずれが生じない場合も、自重負荷と静止摩擦力の合力よりも大きな推進力(位相差)を生成することで振動型アクチュエータは駆動方向に動き出し、その後は動摩擦に移行するため、必要とする位相差操作量が小さくなる。 A vibration type actuator can start moving in a desired driving direction by generating a driving force (phase difference) greater than the resultant force of its own weight load and static friction force. When the self-weight load is greater than the static frictional force, positional deviation occurs as shown in the figure, but no positional deviation occurs when the static frictional force is greater than the self-weight load. Even if there is no misalignment, the vibration type actuator starts moving in the driving direction by generating a driving force (phase difference) greater than the combined force of the self-weight load and the static friction force, and then shifts to dynamic friction. Phase difference operation amount becomes small.

図4(a)、(b)は、本実施の形態において初期位相差を設定した場合の振動型アクチュエータの駆動特性を示す図である。図5(a)、(b)は、初期位相差の設定を行わなかった場合の振動型アクチュエータの駆動特性(比較例)を示す図である。図4、図5のいずれの例においても、レンズ装置を無限端側が鉛直上側となるよう配置している。図4(a)、図5(a)では、駆動方向を第一の方向(鉛直上側)としてフィードバック制御駆動した場合の位置と位相差との関係を示している。図4(b)、図5(b)では、駆動方向を第二の方向(鉛直下側)としてフィードバック制御駆動した場合の位置と位相差との関係を示している。 4(a) and 4(b) are diagrams showing drive characteristics of the vibration type actuator when the initial phase difference is set in this embodiment. FIGS. 5A and 5B are diagrams showing drive characteristics (comparative example) of the vibration type actuator when the initial phase difference is not set. In both examples of FIGS. 4 and 5, the lens device is arranged so that the infinite end side faces vertically upward. FIGS. 4(a) and 5(a) show the relationship between the position and the phase difference when feedback control driving is performed with the driving direction being the first direction (upper vertical direction). FIGS. 4(b) and 5(b) show the relationship between the position and the phase difference when feedback control driving is performed with the driving direction being the second direction (vertically downward).

自重負荷による位置ずれの影響は、駆動量が小さいほど相対的に顕著となる。図4、図5において、駆動量Δaは数μm程度の非常に小さい値に設定されている。なお、図4、5で、制御時間のグラフスケールおよび位相差のグラフスケールは全て共通であり、位置のグラフスケールは駆動量Δaの大きさで相対比較される。 The influence of the positional deviation due to the self-weight load becomes relatively more pronounced as the drive amount becomes smaller. In FIGS. 4 and 5, the drive amount Δa is set to a very small value of about several μm. In FIGS. 4 and 5, the control time graph scale and the phase difference graph scale are all common, and the position graph scale is relatively compared with the magnitude of the drive amount Δa.

図3で説明したように、鉛直上側への駆動で、自重負荷と静止摩擦力との合力に打ち勝つための位相差はuであり、自重負荷と動摩擦下で安定に駆動する位相差はtである。従って、少なくとも位相差をsとすれば、移動体は自重負荷に抗してその位置を保つ(平衡を保つ)ことができる。位置ずれしない位相差sを基準とし、平衡位置からさらに鉛直上側に動かすにはプラスの位相差を加え、鉛直下側へ動かすにはマイナスの位相差を加えればよい。そこで、本実施の形態では、初期位相差として位相差sを設定し、駆動方向に応じて制御部128が演算したプラスの位相差、マイナスの位相差に初期位相差を加算する。 As explained in FIG. 3, the phase difference for overcoming the resultant force of the self-weight load and the static friction force in the vertical upward drive is u, and the phase difference for stable driving under the self-weight load and dynamic friction is t. be. Therefore, if at least the phase difference is s, the moving body can maintain its position (balance) against the load of its own weight. Using the phase difference s that does not cause positional deviation as a reference, a positive phase difference may be added to move it further vertically upward from the equilibrium position, and a negative phase difference may be added to move it vertically downward. Therefore, in the present embodiment, the phase difference s is set as the initial phase difference, and the initial phase difference is added to the positive phase difference and the negative phase difference calculated by the control unit 128 according to the driving direction.

なお、位相差s,t,uの関係は温度環境や駆動速度で多少の変化を示すため、条件によっては前述のように設定した位相差は最適な値とならない。しかし、位置ずれを抑制する効果は十分に有する。 Since the relationship between the phase differences s, t, and u shows some changes depending on the temperature environment and driving speed, the phase difference set as described above may not be the optimum value depending on the conditions. However, it has a sufficient effect of suppressing positional deviation.

制御CPU120は、移動体を第一の方向(鉛直上側)へ動かす場合、プラスの位相差を与える。図3に示す結果に基づき、図4(a)では、初期位相差として位相差sが与えられている。図4(a)では、図5(a)で見られるような動き始めの大きな位置ずれが抑制される。そのため、駆動精度が向上し、整定時間が削減されている。 Control CPU 120 gives a positive phase difference when moving the moving body in the first direction (vertically upward). Based on the results shown in FIG. 3, the phase difference s is given as the initial phase difference in FIG. 4(a). In FIG. 4(a), a large positional deviation at the start of movement as seen in FIG. 5(a) is suppressed. Therefore, driving accuracy is improved and settling time is reduced.

次に、移動体を第二の方向(鉛直下側)へ動かす場合を考える。本来ならば第二の方向へ動かすようマイナスの位相差が与えられるべきである。ところが、マイナスの位相差を与える駆動条件では、図5(b)に示すように、動き始めに駆動量Δaを大きく超える鉛直下側への位置ずれ(オーバーシュート)が生じている。このような場合、図4(b)に示すように、初期位相差にはプラスの位相差を与えるとよい。 Next, consider the case of moving the moving body in the second direction (vertically downward). Originally, a negative phase difference should be given to move in the second direction. However, under the drive condition that gives a negative phase difference, as shown in FIG. 5B, a vertical downward positional shift (overshoot) that greatly exceeds the drive amount Δa occurs at the start of movement. In such a case, as shown in FIG. 4B, a positive phase difference should be given to the initial phase difference.

図4(b)では、初期位相差として位相差sを与えている。プラスの位相差が初期位相差として加算されることで、自重負荷と鉛直上側への推進力とが相殺される関係となり、位置ずれを抑制した安定した駆動が可能となる。その結果、図4(b)では、図5(b)で見られような、目標位置を大きく超えたオーバーシュートが抑制される。そのため、駆動精度が向上し、整定時間が削減される。 In FIG. 4B, the phase difference s is given as the initial phase difference. By adding the positive phase difference as the initial phase difference, the self-weight load and the vertical upward propulsive force are offset, thereby enabling stable driving with suppressed positional deviation. As a result, in FIG. 4(b), the overshoot greatly exceeding the target position as seen in FIG. 5(b) is suppressed. Therefore, driving accuracy is improved and settling time is reduced.

図6は、初期位相差設定処理を示すフローチャートである。制御手段としての制御CPU120における各機能ブロック(図1)の機能は、いずれも不図示のCPU、ROM、RAM、タイマ等の協働により実現される。図6に示す処理は、制御CPU120が有するROMに格納されたプログラムをRAMに展開して実行することにより実現される。この処理は、駆動命令を受けて開始される。この処理においては、重力により移動体に位置ずれが生じる系を想定している。 FIG. 6 is a flowchart showing initial phase difference setting processing. The functions of each functional block (FIG. 1) in the control CPU 120 as control means are realized by the cooperation of a CPU, ROM, RAM, timer, etc. (not shown). The processing shown in FIG. 6 is implemented by expanding a program stored in the ROM of the control CPU 120 into the RAM and executing the program. This process is started upon receiving a drive command. This processing assumes a system in which the moving body is displaced due to gravity.

まず、ステップS201にて、制御CPU120は、外力検知処理を実行する。すなわち、取得手段としての外力検知部125は、外力センサ110での傾き角度に関する出力を解析して傾き角度を演算する。外力検知部125は、さらに、演算した傾き角度から、移動体の可動方向に関して移動体に加わる外力を取得する。すなわち、外力検知部125は、自重負荷の大きさや方向を演算し、その結果を初期位相差設定部124へ渡す。なお、外力検知部125が自重負荷の演算まで行わず、傾き角度を初期位相差設定部124へ直接渡してもよい。 First, in step S201, control CPU 120 executes external force detection processing. That is, the external force detection unit 125 as an acquisition unit analyzes the output regarding the tilt angle from the external force sensor 110 and calculates the tilt angle. The external force detection unit 125 further acquires the external force applied to the moving body with respect to the movable direction of the moving body from the calculated tilt angle. That is, the external force detection unit 125 calculates the magnitude and direction of the self-weight load, and transfers the result to the initial phase difference setting unit 124 . It should be noted that the external force detection unit 125 may directly transfer the tilt angle to the initial phase difference setting unit 124 without calculating the self-weight load.

ステップS202では、制御CPU120は、駆動方向を判定する。これは、操作部131が指示する駆動方向を参照して行われる。つまり、操作部131の操作に応じて目標位置生成部126により設定された目標位置への移動体の駆動方向を判定する。ステップS203では、制御CPU120は、駆動方向と外力の方向(向き)とが逆方向であるか否かを判別する。言い換えると、制御CPU120は、目標位置への移動体の駆動方向が外力の方向に対して逆方向であるか否かを判別する。その判別の結果、制御CPU120は、駆動方向と外力の方向とが逆方向である場合は、ステップS204、S205を実行し、駆動方向と外力の方向とが順方向である場合は、ステップS206、S207を実行する。 In step S202, control CPU 120 determines the driving direction. This is performed with reference to the driving direction indicated by the operation unit 131 . That is, the driving direction of the moving body to the target position set by the target position generation unit 126 is determined according to the operation of the operation unit 131 . In step S203, control CPU 120 determines whether or not the driving direction and the direction (orientation) of the external force are opposite directions. In other words, the control CPU 120 determines whether or not the driving direction of the moving body to the target position is opposite to the direction of the external force. As a result of the determination, the control CPU 120 executes steps S204 and S205 if the driving direction and the direction of the external force are opposite directions, and if the driving direction and the direction of the external force are forward directions, steps S206, Execute S207.

ステップS204では、制御CPU120は、外力とは逆方向に駆動する場合に必要となる初期位相差を演算する。まず、初期位相差設定部124は、予め、傾き角度と、この傾き角度で位置ずれしない位相差との対応関係を取得し、記憶しておく。この対応関係は、図3で傾き角度が鉛直方向(即ち90度)のときに位置ずれしない位相差がsであると定められたのと同様に、傾き角度に応じてテーブルや関数として予め記憶されている。制御CPU120(初期位相差設定部124)は、上記対応関係を参照し、外力検知部125から受け取った傾き角度(外力)の情報から、初期位相差を決定する。 In step S204, control CPU 120 calculates an initial phase difference required when driving in the direction opposite to the external force. First, the initial phase difference setting unit 124 acquires and stores in advance the correspondence relationship between the tilt angle and the phase difference that does not shift at the tilt angle. This correspondence relationship is stored in advance as a table or function according to the tilt angle, in the same way that the phase difference that does not cause positional deviation when the tilt angle is in the vertical direction (that is, 90 degrees) is determined to be s in FIG. It is The control CPU 120 (initial phase difference setting unit 124 ) determines the initial phase difference from the tilt angle (external force) information received from the external force detection unit 125 with reference to the correspondence relationship.

ステップS205では、制御CPU120は、駆動方向に応じて初期位相差の極性を決定する。ここで、外力の向きが駆動方向とは逆方向であるので、動き始めの位置ずれを抑制する必要がある。まず、第一の方向へはプラス位相差によって移動体を駆動できる。従って、駆動方向が第一の方向である場合は、制御CPU120(初期位相差設定部124)は、外力に抗して駆動方向への移動を補助するために、初期位相差もプラスの位相差として決定する。従って、この場合の初期位相差は、位相差操作量の極性と同極性に設定される。 In step S205, control CPU 120 determines the polarity of the initial phase difference according to the driving direction. Here, since the direction of the external force is the direction opposite to the driving direction, it is necessary to suppress positional deviation at the start of movement. First, the movable body can be driven in the first direction with a positive phase difference. Therefore, when the driving direction is the first direction, the control CPU 120 (initial phase difference setting unit 124) sets the initial phase difference to a positive phase difference in order to assist the movement in the driving direction against the external force. Determined as Therefore, the initial phase difference in this case is set to have the same polarity as the phase difference manipulated variable.

一方、第二の方向へはマイナス位相差によって移動体を駆動できる。従って、駆動方向が第二の方向である場合は、制御CPU120(初期位相差設定部124)は、外力に抗して駆動方向への移動を補助するために、初期位相差もマイナスの位相差として決定する。従って、この場合の初期位相差も、位相差操作量の極性と同極性に設定される。 On the other hand, the movable body can be driven in the second direction with a negative phase difference. Therefore, when the driving direction is the second direction, the control CPU 120 (initial phase difference setting unit 124) sets the initial phase difference to a negative phase difference in order to assist the movement in the driving direction against the external force. Determined as Therefore, the initial phase difference in this case is also set to have the same polarity as the phase difference manipulated variable.

ステップS206では、制御CPU120は、外力に対して順方向に駆動する場合に必要となる初期位相差を演算する。制御CPU120(初期位相差設定部124)は、上記対応関係を参照し、外力検知部125から受け取った傾き角度(外力)の情報から、初期位相差を決定する。 In step S206, control CPU 120 calculates an initial phase difference required for forward driving against an external force. The control CPU 120 (initial phase difference setting unit 124 ) determines the initial phase difference from the tilt angle (external force) information received from the external force detection unit 125 with reference to the correspondence relationship.

ステップS207では、制御CPU120は、駆動方向に応じて初期位相差の極性を決定する。ここで、外力の向きと駆動方向とが順方向であるので、目標位置でのオーバーシュートを抑制する必要がある。まず、第一の方向へはプラス位相差によって移動体を駆動できる。従って、駆動方向が第一の方向である場合は、制御CPU120(初期位相差設定部124)は、外力によって駆動方向に押されるのに抗するため、初期位相差はマイナスの位相差として決定する。従って、この場合の初期位相差は、位相差操作量の極性とは逆極性に設定される。 In step S207, control CPU 120 determines the polarity of the initial phase difference according to the driving direction. Here, since the direction of the external force and the driving direction are forward, it is necessary to suppress overshoot at the target position. First, the movable body can be driven in the first direction with a positive phase difference. Therefore, when the driving direction is the first direction, the control CPU 120 (initial phase difference setting unit 124) determines the initial phase difference as a negative phase difference in order to resist being pushed in the driving direction by an external force. . Therefore, the initial phase difference in this case is set to have a polarity opposite to the polarity of the phase difference manipulated variable.

一方、第二の方向へはマイナス位相差によって移動体を駆動できる。従って、駆動方向が第二の方向である場合は、制御CPU120(初期位相差設定部124)は、外力によって駆動方向に押されるのに抗するため、初期位相差はプラスの位相差として決定する。従って、この場合の初期位相差も、位相差操作量の極性とは逆極性に設定される。ステップS205、S207の後、図6に示す処理は終了する。 On the other hand, the movable body can be driven in the second direction with a negative phase difference. Therefore, when the driving direction is the second direction, the control CPU 120 (initial phase difference setting unit 124) determines the initial phase difference as a positive phase difference in order to resist being pushed in the driving direction by an external force. . Therefore, the initial phase difference in this case is also set to have a polarity opposite to the polarity of the phase difference manipulated variable. After steps S205 and S207, the process shown in FIG. 6 ends.

本実施の形態によれば、駆動方向が外力の方向に対して順方向である場合において、制御CPU120は、位相差操作量に対して、位相差操作量の極性とは逆極性の初期位相差を加算する。すなわち、制御CPU120は、実質的に、少なくとも目標位置への移動体の駆動を開始する際に、目標位置に基づく駆動力に駆動方向とは逆方向の駆動力を加味して振動体103を制御する。これにより、外力に対して順方向に駆動する場合に、目標位置に対する移動体のオーバーシュートを抑制することができる。また、制御性を向上させ、整定時間の増加を回避することができる。 According to the present embodiment, when the driving direction is the forward direction with respect to the direction of the external force, control CPU 120 sets the phase difference manipulated variable to an initial phase difference having a polarity opposite to the polarity of the phase difference manipulated variable. Add That is, the control CPU 120 substantially controls the vibrating body 103 by adding a driving force based on the target position to a driving force in a direction opposite to the driving direction at least when starting to drive the moving body to the target position. do. As a result, when the moving body is driven in the forward direction against an external force, overshooting of the moving body with respect to the target position can be suppressed. In addition, it is possible to improve controllability and avoid an increase in settling time.

一方、駆動方向が外力の方向に対して逆方向である場合において、制御CPU120は、位相差操作量に対して、位相差操作量の極性と同極性の初期位相差を加算する。すなわち、制御CPU120は、実質的に、少なくとも目標位置への移動体の駆動を開始する際に、目標位置に基づく駆動力に駆動方向に対して順方向の駆動力を加味して振動体103を制御する。これにより、外力に対して逆方向に駆動する場合に、移動体が逆向きに位置ずれすることを抑制することができる。また、制御性を向上させ、整定時間の増加を回避することができる。 On the other hand, when the drive direction is opposite to the direction of the external force, control CPU 120 adds an initial phase difference having the same polarity as the phase difference manipulated variable to the phase difference manipulated variable. In other words, the control CPU 120 substantially, at least when starting to drive the moving body to the target position, drives the vibrating body 103 by adding the forward driving force to the driving direction to the driving force based on the target position. Control. As a result, it is possible to prevent the moving body from being displaced in the opposite direction when it is driven in the opposite direction to the external force. In addition, it is possible to improve controllability and avoid an increase in settling time.

特に、外力が重力である場合に、重力の影響による制御性の劣化を少なくしたレンズ装置を提供可能となる。 In particular, when the external force is gravity, it is possible to provide a lens device that reduces deterioration in controllability due to the influence of gravity.

また、初期位相差は、移動体が駆動状態にある動摩擦下において、移動体が外力に抗して位置の平衡を保つことのできるような位相差を基準に設定されるので、整定時間を短縮することができる。なお、位相差操作量に加算する初期位相差の値の大きさは、必ずしも上記基準に設定される必要はない。例えば、初期位相差が上記基準に満たないような値に設定されたとしても、初期位相差を加算しない制御に比べれば、制御性の向上に対して効果はある。 In addition, the initial phase difference is set based on a phase difference that allows the moving body to maintain its positional balance against external forces under dynamic friction in a driven state, thereby shortening the settling time. can do. It should be noted that the magnitude of the initial phase difference value to be added to the phase difference manipulated variable does not necessarily have to be set according to the above criteria. For example, even if the initial phase difference is set to a value that does not meet the above criteria, it is effective in improving controllability compared to control that does not add the initial phase difference.

なお、ステップS201の外力検知処理では、外力センサ110の出力に基づいて、外力の大きさおよび方向が取得された。しかしこれに限るものでなく、図7に示す変形例のように、直前の駆動特性を参照する方法などを用いることも可能である。 Note that in the external force detection process in step S201, the magnitude and direction of the external force are obtained based on the output of the external force sensor 110. FIG. However, it is not limited to this, and it is also possible to use, for example, a method of referring to the immediately preceding drive characteristic as in the modification shown in FIG.

図7は、他の外力検知処理を示すフローチャートである。この処理を適用する場合、この処理は図6のステップS102で実行される。この処理は、レンズ装置の傾きが略一定である場合を想定している。 FIG. 7 is a flowchart showing another external force detection process. If this process is applied, this process is performed in step S102 of FIG. This processing assumes that the tilt of the lens device is substantially constant.

ステップS301~S303では、制御CPU120は、直前(前回)の駆動命令時の駆動特性の情報を参照する。すなわち制御CPU120は、直前の駆動命令時の駆動特性の情報として、直前の駆動時における、駆動方向と、動き始めの位置ずれの大きさと、オーバーシュートの大きさとを取得する。ステップS304では、制御CPU120は、取得した情報に基づいて、今回の駆動命令に関する傾き角度(外力)を演算する。 In steps S301 to S303, the control CPU 120 refers to the drive characteristic information at the time of the previous (previous) drive command. That is, the control CPU 120 acquires the driving direction, the magnitude of the positional deviation at the start of movement, and the magnitude of the overshoot during the immediately preceding driving as information on the driving characteristics at the time of the immediately preceding driving command. In step S304, control CPU 120 calculates the tilt angle (external force) related to the current drive command based on the acquired information.

例えば、レンズ装置を傾けた状態で、振動型アクチュエータを上側に向けて移動させた場合には、動き始めの位置ずれが下側に向かって生じ、その位置ずれ量は傾き角度によって変わる。また、振動型アクチュエータを下側に向けて移動させた場合には、動き始めの逆方向への位置ずれは検知されないが、目標位置でのオーバーシュートが傾き角度に応じて検知される。従って、直前の駆動特性を参照し、駆動方向と、動き始めの位置ずれ量および目標位置でのオーバーシュート量との関係を参照すれば、傾き角度(外力)を演算することができる。 For example, when the vibration type actuator is moved upward with the lens apparatus tilted, positional deviation at the start of movement occurs downward, and the amount of positional deviation varies depending on the tilt angle. Also, when the vibration type actuator is moved downward, positional deviation in the direction opposite to the start of movement is not detected, but overshoot at the target position is detected according to the tilt angle. Therefore, the inclination angle (external force) can be calculated by referring to the immediately preceding driving characteristics and referring to the relationship between the driving direction, the amount of positional deviation at the start of movement, and the amount of overshoot at the target position.

図7に示す処理では、レンズ装置の傾きが略一定であれば比較的正確な検知が可能である。ただし、今回の駆動におけるレンズ装置の傾きが直前の駆動から大きく変化する場合は、演算した傾き角度と実際の傾き角度とがずれてしまう可能性がある。この問題を解消するために、例えば、外力検知用のテスト駆動を駆動命令に先立って行うことも考えられる。このテスト駆動では、例えば、ユーザへの妨げとならない制御的な隙間の時間を使って振動型アクチュエータを動作させる。テスト駆動の前後で振動型アクチュエータの位置を変えないよう、往復駆動により必ず元の位置に移動体を戻す。このテスト駆動での駆動特性を用いて外力検知を行い、初期位相差の設定を行う構成を採用してもよい。また、外力センサによる外力検知と直前の駆動特性を用いた外力検知とを併用してもよい。 In the processing shown in FIG. 7, relatively accurate detection is possible if the inclination of the lens device is substantially constant. However, if the tilt of the lens device in the current drive greatly changes from the previous drive, there is a possibility that the calculated tilt angle and the actual tilt angle will deviate. In order to solve this problem, for example, it is conceivable to perform test drive for external force detection prior to the drive command. In this test drive, for example, the vibratory actuator is operated with a controllable gap time that is non-intrusive to the user. Before and after the test drive, the moving body is always returned to the original position by the reciprocating drive so that the position of the vibration type actuator does not change. A configuration may be adopted in which an external force is detected using the drive characteristics in this test drive, and an initial phase difference is set. Moreover, the external force detection by the external force sensor and the external force detection using the immediately preceding drive characteristic may be used together.

(第2の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る振動型アクチュエータ制御装置が適用される駆動装置の構成を示す模式図およびブロック図である。本実施の形態における振動型アクチュエータ装置の基本的な構成は第1の実施の形態と同様であり、レンズ駆動部100を駆動部200に置き換えたものを想定している。
(Second embodiment)
8A and 8B are a schematic diagram and a block diagram showing the configuration of a driving device to which a vibration type actuator control device according to a second embodiment of the present invention is applied. The basic configuration of the vibration-type actuator device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and it is assumed that the lens driving section 100 is replaced with the driving section 200 .

本実施の形態では、重力以外の一定外力として、付勢部材としてのバネ203による付勢力が掛かる系を想定している。このような系としては、例えば、ピストンの往復運動で、伸縮方向にバネ付勢されたものを直動アクチュエータで精密に制御するような系が考えられる。あるいは、チャックユニットの把持動作で、把持方向にバネ付勢されたものを直動アクチュエータで駆動制御するような系や、減圧弁など一方向にバネ付勢されたシリンダ構造のものを直動アクチュエータで駆動制御するような系、などが考えられる。 In this embodiment, a system in which a biasing force is applied by a spring 203 as a biasing member is assumed as a constant external force other than gravity. As such a system, for example, a system in which the reciprocating motion of the piston is spring-biased in the expansion/contraction direction can be precisely controlled by a direct-acting actuator. Alternatively, a system in which the gripping operation of the chuck unit is spring-biased in the gripping direction is driven and controlled by a linear actuator, or a cylinder structure that is spring-biased in one direction, such as a pressure reducing valve, is used as a linear actuator. A system in which the drive is controlled by

図8では、バネ力を受ける例として、筐体201と被駆動部202との間にバネ203が連結された簡易的な構成を示している。被駆動部202はホルダ104に保持されている。振動型アクチュエータで被駆動部202を第一の方向および第二の方向に移動させるとバネ203が伸縮するため、バネ力が被駆動部202に外力として作用する。従って、被駆動部202を介して、移動体としての振動体103にバネ203からの付勢力が作用する。 FIG. 8 shows a simple configuration in which a spring 203 is connected between a housing 201 and a driven portion 202 as an example of receiving a spring force. The driven part 202 is held by the holder 104 . Since the spring 203 expands and contracts when the driven portion 202 is moved in the first direction and the second direction by the vibration type actuator, the spring force acts on the driven portion 202 as an external force. Therefore, the biasing force from the spring 203 acts on the vibrating body 103 as a moving body via the driven part 202 .

作用する外力はバネ203の弾性係数と伸縮量で決まる。従って、例えば、外力センサ110はバネ203の伸縮量を検出し、外力検知部125はバネ203の収縮量と予め内蔵しているバネの弾性係数とからバネ力を演算する。初期位相差設定部124は、バネ力と、該バネ力に抗する位相差との関係を予め、内蔵している。初期位相差設定部124は、外力検知部125から送られたバネ力に基づいて、必要となる初期位相差を設定する。重力と異なり、外力としてのバネ力は伸縮量に応じてその大きさが変化するが、動き始めに掛かるバネ力と、目標位置で掛かるバネ力と、これら各々のバネ力に抗することができる位相差との関係を予め取得しておけば良い。 The acting external force is determined by the elastic modulus and expansion/contraction amount of the spring 203 . Therefore, for example, the external force sensor 110 detects the amount of expansion and contraction of the spring 203, and the external force detection unit 125 calculates the spring force from the amount of contraction of the spring 203 and the elastic modulus of the pre-built spring. The initial phase difference setting unit 124 contains in advance the relationship between the spring force and the phase difference that resists the spring force. The initial phase difference setting section 124 sets the required initial phase difference based on the spring force sent from the external force detection section 125 . Unlike gravity, the magnitude of the spring force as an external force changes according to the amount of expansion and contraction, but the spring force applied at the start of movement and the spring force applied at the target position can be resisted. The relationship with the phase difference should be acquired in advance.

バネ力は伸縮量に対し一次関数で定義される。そのため、バネ力に応じて初期位相差を変化させるような使い方を採用可能である。例えば、動き始めに必要な値から、目標位置に到達するために必要な値まで、駆動位置に応じて初期位相差をリニアに変化させる使い方などが採用可能である。 Spring force is defined as a linear function with respect to the amount of expansion and contraction. Therefore, it is possible to adopt a method of changing the initial phase difference according to the spring force. For example, it is possible to adopt a method of linearly changing the initial phase difference according to the drive position, from the value required at the start of movement to the value required to reach the target position.

駆動方向が外力(バネ力)と逆方向ならば、動き始めの位置ずれを抑制する必要がある。そこで、外力に抗して駆動方向への移動を補助するため、駆動方向に必要な位相差の極性と同じ極性の初期位相差が設定される。一方、駆動方向が外力(バネ力)と順方向ならば、目標位置でのオーバーシュートを抑制する必要がある。そこで、外力によって駆動方向に付勢されるのに抗するよう、駆動方向に必要な位相差の極性とは逆の極性の初期位相差が設定される。 If the driving direction is opposite to the external force (spring force), it is necessary to suppress positional deviation at the start of movement. Therefore, in order to assist the movement in the driving direction against the external force, an initial phase difference having the same polarity as the polarity of the phase difference required in the driving direction is set. On the other hand, if the drive direction is in the same direction as the external force (spring force), it is necessary to suppress overshoot at the target position. Therefore, an initial phase difference having a polarity opposite to the polarity of the phase difference required in the driving direction is set so as to resist the urging in the driving direction by an external force.

本実施の形態によれば、外力に対して順方向に駆動する場合に、目標位置に対する移動体のオーバーシュートを抑制することに関し、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、外力に対して逆方向に駆動する場合に、移動体が逆向きに位置ずれすることを抑制することに関し、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、重力以外の一定の外力が作用する場合であっても、制御性を向上させ、整定時間の増加を回避することができる。 According to the present embodiment, when driving in the forward direction with respect to an external force, it is possible to achieve the same effect as the first embodiment in terms of suppressing overshoot of the moving body with respect to the target position. In addition, when driving in the opposite direction to the external force, the same effect as in the first embodiment can be obtained in terms of suppressing the displacement of the moving body in the opposite direction. In particular, even when a constant external force other than gravity acts, it is possible to improve controllability and avoid an increase in settling time.

なお、本実施の形態と第1の実施の形態とを組み合わせてもよい。すなわち、バネ力に加えて、姿勢差による自重負荷(重力)が加わる場合は、これら外力の合力に対して必要となる初期位相差を設定してもよい。 Note that the present embodiment and the first embodiment may be combined. That is, when a self-weight load (gravitational force) due to a difference in posture is applied in addition to the spring force, an initial phase difference required for the resultant force of these external forces may be set.

(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る振動型アクチュエータ制御装置が適用される駆動装置の構成を示す模式図およびブロック図である。本実施の形態における振動型アクチュエータ装置の基本的な構成は第1の実施の形態と同様であり、レンズ駆動部100を駆動部300に置き換えたものを想定している。
(Third Embodiment)
FIG. 9 is a schematic diagram and a block diagram showing the configuration of a driving device to which a vibration type actuator control device according to a third embodiment of the invention is applied. The basic configuration of the vibration type actuator device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and it is assumed that the lens driving section 100 is replaced with the driving section 300 .

本実施の形態では、規則的あるいは突発的な外力が掛かる系を想定している。このような系としては、直動アクチュエータで駆動される被駆動部302が外力によって押されたり、被駆動部302に物体が衝突したりするようなケースが想定される。 This embodiment assumes a system to which a regular or sudden external force is applied. As such a system, a case is assumed in which the driven part 302 driven by a linear actuator is pushed by an external force, or an object collides with the driven part 302 .

図9では、外力を受ける例として、被駆動部302に対して負荷体303が力を作用させる簡易的な構成を示している。被駆動部302はホルダ104に保持されている。負荷体303は、被駆動部302に直接、あるいは別部材を介して間接的に、外力を作用させる。振動型アクチュエータはその力に抗しながら被駆動部302を駆動する。負荷体303が作用させる力は一定でも不定でもよく、連続でも不連続でもよい。負荷体303の力が規則的であれば、作用する力に抗しつつ被駆動部302を駆動する状態が想定され、負荷体303の力が突発的であれば、物体が被駆動部302にぶつかった状態が想定される。 FIG. 9 shows a simple configuration in which the load body 303 applies force to the driven portion 302 as an example of receiving an external force. The driven part 302 is held by the holder 104 . The load body 303 applies an external force to the driven portion 302 directly or indirectly via another member. The vibration actuator drives the driven part 302 against the force. The force applied by the load body 303 may be constant or indefinite, and may be continuous or discontinuous. If the force of the load body 303 is regular, it is assumed that the driven part 302 is driven against the acting force. A crash is assumed.

外力は、例えば、移動体に設置された外力センサ110の出力(歪み量)から取得される。負荷体303から被駆動部302に作用する外力を直接検出する外力センサ110として、例えば、ひずみゲージ型や静電容量型などの起歪体の力覚センサを用いることができる。外力の方向が1軸のみであるならば、ひずみゲージを用いたロードセルのような既知の測定ユニットを使用しても構わない。外力検知部125が、ひずみゲージの出力を、系に適する形で校正することで外力検知が可能となる。 The external force is obtained, for example, from the output (amount of strain) of an external force sensor 110 installed on the mobile object. As the external force sensor 110 that directly detects the external force acting on the driven part 302 from the load body 303, for example, a strain gauge type or capacitance type force sensor can be used. If the direction of the external force is in only one axis, a known measurement unit such as a load cell using strain gauges may be used. The external force detection unit 125 can detect the external force by calibrating the output of the strain gauge in a form suitable for the system.

また、物体が衝突するときの外力も、ひずみゲージでの検出結果から推測可能である。あるいは、外力センサ110は加速度センサであり、衝突による被駆動部302の位置ずれ時の加速度を検出し、この加速度と被駆動部302の重量とから、衝突時の外力を推測することも可能である。あるいは、振動型アクチュエータの負荷トルク状態と加速度の状態とから外力を推定する外力推定オブザーバを採用してもよい。このように、外力センサ110および外力検知部125としては、各種の外力検出手法に応じてその構成を採択すればよい。 Also, the external force when the object collides can be estimated from the detection result of the strain gauge. Alternatively, the external force sensor 110 is an acceleration sensor, which detects the acceleration when the driven part 302 shifts due to the collision, and from this acceleration and the weight of the driven part 302, it is possible to estimate the external force at the time of the collision. be. Alternatively, an external force estimation observer that estimates an external force from the load torque state and the acceleration state of the vibration actuator may be employed. As described above, external force sensor 110 and external force detection unit 125 may be configured in accordance with various external force detection methods.

初期位相差設定部124は、外力と、外力の大きさに抗するための位相差との関係を予め内蔵する。初期位相差設定部124は、上記関係を参照し、動き始めであるか駆動途中であるかにかかわらず、外力検知部125から送られた外力の情報に基づいて初期位相差の設定、あるいは再設定を行う。 The initial phase difference setting unit 124 incorporates in advance the relationship between the external force and the phase difference for resisting the magnitude of the external force. The initial phase difference setting unit 124 refers to the above relationship, and sets or resets the initial phase difference based on the external force information sent from the external force detection unit 125, regardless of whether the movement has started or is in the middle of driving. Make settings.

例えば、駆動方向が外力と逆方向ならば、動き始めの位置ずれを抑制する必要がある。そこで、外力に抗して駆動方向への移動を補助するため、駆動方向に必要な位相差の極性と同じ極性の初期位相差が設定される。一方、駆動方向が外力と順方向ならば、目標位置でのオーバーシュートを抑制する必要がある。そこで、外力によって駆動方向に押されるのに抗するよう、駆動方向に必要な位相差の極性とは逆の極性の初期位相差が設定される。 For example, if the driving direction is the opposite direction to the external force, it is necessary to suppress positional deviation at the start of movement. Therefore, in order to assist the movement in the driving direction against the external force, an initial phase difference having the same polarity as the polarity of the phase difference required in the driving direction is set. On the other hand, if the drive direction is in the same direction as the external force, it is necessary to suppress overshoot at the target position. Therefore, an initial phase difference having a polarity opposite to the polarity of the phase difference required in the driving direction is set so as to resist being pushed in the driving direction by an external force.

本実施の形態によれば、外力に対して順方向に駆動する場合に、目標位置に対する移動体のオーバーシュートを抑制することに関し、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、外力に対して逆方向に駆動する場合に、移動体が逆向きに位置ずれすることを抑制することに関し、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、突発的な外力が作用する場合であっても、制御性を向上させ、整定時間の増加を回避することができる。 According to the present embodiment, when driving in the forward direction with respect to an external force, it is possible to achieve the same effect as the first embodiment in terms of suppressing overshoot of the moving body with respect to the target position. In addition, when driving in the opposite direction to the external force, the same effect as in the first embodiment can be obtained in terms of suppressing the displacement of the moving body in the opposite direction. In particular, even when a sudden external force acts, it is possible to improve controllability and avoid an increase in settling time.

なお、本実施の形態と、第1の実施の形態または第2の実施の形態のいずれかまたは双方とを組み合わせてもよい。例えば、突発的な外力に加えて、姿勢差による自重負荷(重力)またはバネ力が加わる場合は、これら外力の合力に対して必要となる初期位相差を設定してもよい。 Note that this embodiment may be combined with either or both of the first embodiment and the second embodiment. For example, when a self-weight load (gravitational force) or a spring force due to a difference in posture is applied in addition to a sudden external force, an initial phase difference required for the resultant force of these external forces may be set.

なお、上記各実施の形態では、撮影用のレンズ装置や駆動装置に本発明の振動型アクチュエータ制御装置を適用した例を説明した。しかし、移動体と一体的に移動する被駆動部材はレンズに限定されず、撮像装置の撮像素子やレンズと撮像素子とを含む撮像ユニットが被駆動部材であってもよい。つまり、振動型アクチュエータにより駆動される被駆動部材を有する駆動装置等、他の各種装置にも本発明を適用可能である。 In each of the above-described embodiments, an example in which the vibration type actuator control device of the present invention is applied to a lens device and a drive device for photographing has been described. However, the driven member that moves integrally with the moving body is not limited to the lens, and the driven member may be an imaging device of an imaging device or an imaging unit including a lens and an imaging device. In other words, the present invention can be applied to various other devices such as a driving device having a driven member driven by a vibration type actuator.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。 Although the present invention has been described in detail based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms without departing from the gist of the present invention can be applied to the present invention. included. Some of the above embodiments may be combined as appropriate.

102 摩擦材
103 振動体
120 制御CPU
125 外力検知部
126 目標位置生成部
102 Friction Material 103 Vibrating Body 120 Control CPU
125 external force detector 126 target position generator

Claims (11)

互いに位相差を有する2相の駆動信号の印加によって振動が励起される振動体と、前記振動体と接触し前記振動体に対して相対的に移動する接触体と、を有する振動型アクチュエータの駆動を制御する振動型アクチュエータ制御装置であって、
前記振動体および前記接触体のうち可動側となる移動体の可動方向に関して前記移動体に加わる外力を取得する取得手段と、
前記移動体の目標位置を設定する設定手段と、
前記振動体を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記目標位置への前記移動体の駆動方向が前記取得された外力の方向に対して順方向である場合において、少なくとも前記目標位置への前記移動体の駆動を開始する際に、前記目標位置に基づく駆動力に前記駆動方向とは逆方向の駆動力を加味して前記振動体を制御することを特徴とする振動型アクチュエータ制御装置。
Driving a vibration-type actuator having a vibrating body whose vibration is excited by application of two-phase drive signals having a phase difference with each other, and a contact body that contacts the vibrating body and moves relative to the vibrating body A vibration type actuator control device for controlling
Acquisition means for acquiring an external force applied to the moving body with respect to a moving direction of the moving body, which is the movable side of the vibrating body and the contact body;
setting means for setting a target position of the moving object;
and a control means for controlling the vibrating body,
When the driving direction of the moving body to the target position is forward with respect to the direction of the acquired external force, the control means controls at least when starting to drive the moving body to the target position. A vibration type actuator control device, wherein the vibrating body is controlled by adding a driving force in a direction opposite to the driving direction to a driving force based on the target position.
前記制御手段は、前記駆動方向が前記外力の方向に対して逆方向である場合において、少なくとも前記目標位置への前記移動体の駆動を開始する際に、前記目標位置に基づく駆動力に前記駆動方向に対して順方向の駆動力を加味して前記振動体を制御することを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 When the driving direction is opposite to the direction of the external force, the control means controls the driving force based on the target position at least when starting to drive the moving body to the target position. 2. The vibrating actuator control device according to claim 1, wherein the vibrator is controlled by adding a driving force in a forward direction to the direction. 前記制御手段は、前記移動体の現在位置と前記目標位置との偏差に基づいて、位相差操作量を決定すると共に、前記外力の大きさおよび方向に基づいて初期位相差を決定し、前記位相差操作量に対して前記初期位相差を加算することで、前記目標位置への前記移動体の駆動を開始する際の前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 The control means determines a phase difference manipulated variable based on the deviation between the current position of the moving body and the target position, determines an initial phase difference based on the magnitude and direction of the external force, and determines the position of the moving body. 3. The drive signal according to claim 1, wherein the drive signal for starting the drive of the moving body to the target position is generated by adding the initial phase difference to the phase difference manipulated variable. Vibration type actuator controller. 前記制御手段は、前記駆動方向が前記外力の方向に対して順方向である場合、前記位相差操作量に対して、前記位相差操作量の極性とは逆極性の前記初期位相差を加算することを特徴とする請求項3に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 The control means adds the initial phase difference having a polarity opposite to the polarity of the phase difference manipulated variable to the phase difference manipulated variable when the driving direction is forward with respect to the direction of the external force. 4. The vibration type actuator control device according to claim 3, wherein: 前記制御手段は、前記駆動方向が前記外力の方向に対して逆方向である場合、前記位相差操作量に対して、前記位相差操作量の極性と同極性の前記初期位相差を加算することを特徴とする請求項3または4に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 When the driving direction is opposite to the direction of the external force, the control means adds the initial phase difference having the same polarity as the phase difference manipulated variable to the phase difference manipulated variable. 5. The vibration type actuator control device according to claim 3 or 4, characterized by: 前記初期位相差は、前記移動体が駆動状態にある動摩擦下において、前記移動体が前記外力に抗して位置の平衡を保つことのできるような位相差を基準に設定されることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 The initial phase difference is set based on a phase difference that allows the moving body to maintain positional equilibrium against the external force under dynamic friction in which the moving body is in a driven state. The vibration type actuator control device according to any one of claims 3 to 5. 前記外力は重力を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 7. The vibration type actuator control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the external force includes gravity. 前記外力は、前記移動体を付勢する付勢部材による付勢力を含み、前記付勢力は、検知された前記付勢部材の伸縮量から取得されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 8. The apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein said external force includes an urging force of an urging member that urges said moving body, and said urging force is obtained from the detected amount of expansion and contraction of said urging member. The vibration type actuator control device according to any one of claims 1 to 3. 前記外力は、前記移動体に設置された外力センサの出力から取得されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。 8. The vibration type actuator control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the external force is acquired from an output of an external force sensor installed on the moving body. 互いに位相差を有する2相の駆動信号の印加によって振動が励起される振動体と、前記振動体と接触し前記振動体に対して相対的に移動する接触体と、を有する振動型アクチュエータと、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ制御装置と、を有し、
前記振動型アクチュエータは、前記振動体または前記接触体のいずれかに固定されたレンズを含むことを特徴とするレンズ装置。
a vibrating actuator having a vibrating body whose vibration is excited by application of two-phase drive signals having a phase difference with each other; and a contact body that contacts the vibrating body and moves relative to the vibrating body;
a vibration actuator control device according to any one of claims 1 to 9,
The lens device, wherein the vibration type actuator includes a lens fixed to either the vibrating body or the contact body.
互いに位相差を有する2相の駆動信号の印加によって振動が励起される振動体と、前記振動体と接触し前記振動体に対して相対的に移動する接触体と、を有する振動型アクチュエータと、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ制御装置と、
前記振動型アクチュエータにより駆動される被駆動部材と、を有することを特徴とする駆動装置。

a vibrating actuator having a vibrating body whose vibration is excited by application of two-phase drive signals having a phase difference with each other; and a contact body that contacts the vibrating body and moves relative to the vibrating body;
a vibration actuator control device according to any one of claims 1 to 9;
and a driven member that is driven by the vibration type actuator.

JP2021010580A 2021-01-26 2021-01-26 Vibration actuator control device and lens device Pending JP2022114323A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021010580A JP2022114323A (en) 2021-01-26 2021-01-26 Vibration actuator control device and lens device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021010580A JP2022114323A (en) 2021-01-26 2021-01-26 Vibration actuator control device and lens device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022114323A true JP2022114323A (en) 2022-08-05

Family

ID=82658527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021010580A Pending JP2022114323A (en) 2021-01-26 2021-01-26 Vibration actuator control device and lens device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022114323A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5770359B2 (en) Coordinate measuring machine
US6384976B1 (en) Image stabilizing apparatus
JP5891416B2 (en) Movement control device, movement control method, and movement control circuit
JPH11289780A (en) Driver using electromechanical converting element
JP2006113874A (en) Positioning device
JP6746314B2 (en) Control device, device having the same, and program
JPH11271831A (en) Interchangeable lens and shake correction camera
JP6478680B2 (en) Control device, lens device, and imaging device
JP2022114323A (en) Vibration actuator control device and lens device
JP5821581B2 (en) Endurance test equipment
US20140084751A1 (en) Driving apparatus
CN209919324U (en) Rigid-flexible coupling platform with cylinder type rigidity switching device and motion platform
JP5659621B2 (en) Vibration control device
JP2020137310A (en) Control method of vibration actuator, driving device, and optical instrument
JP5591000B2 (en) Drive device and control method thereof
JP4880763B2 (en) Motor control method and apparatus
JP6639794B2 (en) Slide cover
JP2003177442A (en) Lens driver and method of adjusting lens driver
JP6647562B2 (en) Actuator drive control method and actuator drive control device
JP4645257B2 (en) Inkjet recording device
JP4500287B2 (en) Autofocus system apparatus and method capable of compensating load force fluctuation
JP2023179019A (en) Control device for vibration type driving device, and apparatus including vibration type driving device
JP2019124265A (en) Active vibration isolator
JP5912338B2 (en) Force measuring device
JP2005114492A (en) Active control pulse thrust measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240122