JP5302654B2 - 撮像装置、交換レンズユニット、カメラボディー、超音波モータ駆動装置 - Google Patents

撮像装置、交換レンズユニット、カメラボディー、超音波モータ駆動装置 Download PDF

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Description

本発明は、デジタルスチルカメラなど、レンズが一体化された撮像装置に関する。また、本発明は、交換レンズユニットを着脱可能なカメラボディーに関する。また、本発明は、カメラボディーに着脱可能な交換レンズユニットに関する。また、本発明は、超音波モータを駆動制御する超音波モータ駆動装置に関する。
近年、デジタル一眼レフカメラが急速に普及している。このデジタル一眼レフカメラでは、光学ファインダーを用いて被写体を観察する場合、撮像光学系に入射した光が、光路上に配置された反射ミラーにより反射され、ファインダー光学系に導かれる。この結果、ペンタプリズム等を介して被写体像が正立像に変換され、光学ファインダーに導かれる。これにより、撮影者は、撮像光学系により形成された被写体像を光学ファインダーから観察できる。このように、通常は光路上に反射ミラーが配置されている。
一般的なデジタル一眼レフカメラにおいては、被写体像を撮像素子の撮像面において合焦させるために、フォーカスレンズ及びフォーカスモータが搭載されている。フォーカスモータは、ＤＣモータで構成されていることが多い。
しかし、ＤＣモータは、フォーカスレンズを高精度に移動させることが困難であり、また静音性に欠けている。そこで、特許文献１には、フォーカスレンズの移動精度及び静音性に優れた超音波モータを搭載する構成が開示されている。
超音波モータは、個体毎に周波数特性（超音波モータに入力する駆動周波数と、超音波モータの出力回転数（回転速度）との関係を表す特性）のバラツキがある。この周波数特性を把握するために、特許文献２及び３に開示されている構成では、カメラの工場出荷前に、カメラを規定の条件で動作させて個体毎の周波数特性を測定し、その周波数特性を交換レンズ内のメモリに書き込む作業が行われていた。そして、使用者がカメラを使用する際は、カメラの電源投入時にメモリに書き込まれた周波数特性を読み出し、その周波数特性に基づき超音波モータを駆動制御していた。
特開平１１−３５６０７１号公報 特開２００３−２１９６６８号公報 特開２００５−１２４２９６号公報
しかしながら、カメラの工場出荷時に周波数特性を測定したとしても、使用者においてカメラを長期に渡って使用すると、超音波モータに結合されているギヤやカムなどの機構部品や超音波モータ内の部材などが経時変化し、超音波モータの周波数特性が変動する。したがって、工場出荷時の周波数特性の設定のままでは、長期に渡って安定した駆動を維持することができない。
本発明の目的は、超音波モータの周波数特性が変動したとしても、長期に渡って安定した駆動を維持することができる撮像装置、交換レンズユニット、カメラボディー、および超音波モータ駆動装置を提供することである。
本発明の撮像装置は、レンズと、前記レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、前記補正制御部は、前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御することを特徴とする。
本発明の交換レンズユニットは、レンズと、前記レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、前記補正制御部は、前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御することを特徴とする。
本発明のカメラボディーは、レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を通信手段を介して前記超音波モータに印加するモータ駆動部とを備えた交換レンズユニットを着脱可能なカメラボディーであって、前記通信手段は、前記カメラボディーと前記交換レンズユニットとの間で情報の交信が可能な通信手段であり、前記カメラボディーは、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、前記補正制御部は、前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御することを特徴とする。
本発明の超音波モータ駆動装置は、超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、前記補正制御部は、前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御することを特徴とする。
本発明によれば、超音波モータおよびそれに結合した機構部品の経時変化が原因で、超音波モータの周波数特性が変動したとしても、長期に渡って安定した駆動を維持する。
本発明の撮像装置は、レンズと、前記レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含むことを特徴とする。
本発明の撮像装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
すなわち、本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、当該撮像装置の電源投入時に前記補正処理を実行する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記補正処理において、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定する際、特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加して、前記レンズを光軸方向に所定区間１往復させるよう前記モータ駆動部を制御する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記レンズを第１の方向に移動させつつ、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、その後、前記レンズを前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させつつ、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記第１の方向に移動時の測定結果及び前記第２の方向に移動時の測定結果を用いて前記補正周波数特性を算出する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記超音波モータは、周期的に駆動速度が変動し、前記補正制御部は、前記所定区間が、前記駆動速度変動の周期の整数倍分の時間だけ前記レンズを移動する距離になるよう、前記モータ駆動部を制御する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記超音波モータの環境温度を検出可能な温度検出部を、さらに備え、前記補正制御部は、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定した際の前記温度検出部の検出結果に応じて、前記補正周波数特性を調整する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記補正周波数特性を、前記印加電圧の周波数毎に調整する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記モータ駆動部は、前記補正周波数特性に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記モータ駆動部は、前記補正周波数特性及び前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記温度検出部は、前記超音波モータが前記レンズを駆動するタイミングで温度を検出する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記温度検出部は、前記超音波モータが前記レンズを駆動する回数をカウントし、所定回数に一回のタイミングで温度を検出する構成とすることができる。
本発明の撮像装置において、前記温度検出部は、所定時間ごとに温度を検出する構成とすることができる。
（実施の形態）
以下、本発明の撮像装置の実施の形態について説明する。なお、本文中における「前方」とは、カメラ本体の被写体側をいい、例えば、図１においては向かって左方向に相当する。また、「後方」とは、カメラ本体の被写体と反対側、すなわち、撮像光学系に対して撮像素子側をいい、図１においては向かって右方向に相当する。また、「上側」とは、撮影画像の長辺方向を水平とした場合における撮影画像の鉛直方向上方に相当する方向をいい、図１においては向かって上方向に相当する。通常、カメラ本体においてレリーズボタンが配置される側が上側に相当する。また、「下側」とは、上側に対して反対方向をいい、図１においては向かって下方向に相当する。また各部において、前方、後方、上側、下側の各面をそれぞれ前面、背面、上面、下面という。
〔１．カメラシステムの全体構成〕
図１は、カメラシステム１の全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、カメラシステム１は、交換レンズ式のデジタル一眼レフカメラに用いられるシステムである。また、カメラシステム１は、カメラ本体３と、カメラ本体３に着脱可能に装着された交換レンズ２とから構成されている。交換レンズ２は、カメラ本体３の前面に設けられたレンズマウント７０に装着されている。
〔１−１．カメラ本体の構成〕
カメラ本体３は、被写体を撮像する撮像部７１と、撮像部７１などの各部の動作を制御するボディーマイコン１２（本体制御部）と、撮影された画像や各種情報を表示可能な画像表示部７２と、画像データを格納可能な画像格納部７３と、被写体を観察するためのファインダー光学系１９と、不揮発性メモリ５３とを備えている。
撮像部７１は、入射光をファインダー光学系１９および焦点検出部５に導くクイックリターンミラー４と、光電変換を行うＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーなどの撮像センサー１１と、撮像センサー１１の露光時間を調節するシャッターユニット１０と、ボディーマイコン１２からの制御信号に基づいてシャッターユニット１０の駆動を制御するシャッター制御部１４と、撮像センサー１１の動作を制御する撮像センサー制御部１３と、フォーカスモード選択部３４とを備えている。
ボディーマイコン１２は、各種シーケンスをコントロールする。具体的には、ボディーマイコン１２には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）が搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、ボディーマイコン１２は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーマイコン１２は、交換レンズ２がカメラ本体３に装着されたことを検知する機能などを有している。図１に示すように、ボディーマイコン１２はカメラ本体３に備えられている各部と通信可能に構成されている。
画像表示部７２は、液晶モニタ１６と、液晶モニタ１６の動作を制御する画像表示制御部１５とを備えている。なお、本実施の形態では、画像を表示する表示素子として液晶モニタ１６を備えたが、表示素子は液晶モニタに限らず、有機ＥＬディスプレイなどの少なくとも画像を表示可能な素子で構成されていてもよい。
画像格納部７３は、例えばカード型記録媒体（不図示）に対して撮影画像の画像データを記録および再生することができる画像記録再生部１８と、画像記録再生部１８の動作を制御する画像記録制御部１７とを備えている。なお、本実施の形態では画像データを記録する媒体は、半導体メモリを備えたカード型記録媒体としたが、ディスク型やテープ型の記録媒体であってもよい。
クイックリターンミラー４は、メインミラー４ａとサブミラー４ｂとを備えている。メインミラー４ａは、入射光を反射および透過可能である。サブミラー４ｂは、メインミラー４ａの背面側に設けられ、メインミラー４ａからの透過光を反射可能である。クイックリターンミラー４は、クイックリターンミラー制御部（不図示）により光路Ｘ外に跳ね上げが可能である。入射光は、メインミラー４ａにより反射光束と透過光束との２つの光束に分割される。反射光束は、ファインダー光学系１９へ導かれる。一方、透過光束は、サブミラー４ｂで反射されて、後述する焦点検出部５によるオートフォーカス用の光束として利用される。通常の撮影時には、クイックリターンミラー制御部３２により、クイックリターンミラー４が光路Ｘ外に跳ね上げられるとともに、シャッターユニット１０が開かれて、撮像センサー１１の撮像面上に被写体像が結像される。また非撮影時には、図１に示すようにクイックリターンミラー４が光路Ｘ上に配置されるとともに、シャッターユニット１０は閉状態とされる。
ファインダー光学系１９は、ファインダースクリーン６、ペンタプリズム７、接眼レンズ８、およびファインダー接眼窓９を備えている。ファインダースクリーン６は、被写体像が結像される。ペンタプリズム７は、被写体像を正立像に変換する。接眼レンズ８は、被写体の正立像をファインダー接眼窓９に導く。ファインダー接眼窓９は、撮影者が被写体像を観察ことができる。
電源スイッチ５１は、使用者においてカメラシステム１の電源のオン／オフを操作することができる操作部である。また、電源スイッチ５１は、使用者によってオン操作されると、カメラ本体３および交換レンズ２の各部に電源を供給するよう電源回路（不図示）を制御する。
レリーズボタン５０は、使用者においてフォーカシング時およびレリーズ時に操作することができる操作部である。レリーズボタン５０は、半押し操作および全押し操作が可能なボタンである。レリーズボタン５０内には、レリーズボタン５０が半押し操作された際にオンになる第１のスイッチと、レリーズボタン５０が全押し操作された際にオンになる第２のスイッチとが配されている。ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０から送られる制御信号により、半押し状態および全押し状態を判断する。例えば、ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０の半押し状態を検出するとフォーカシング動作を行い、全押し状態を検出すると撮影動作を実行するよう制御する。
不揮発性メモリ５３は、カメラ本体３に関する各種情報（本体情報）を格納している。この本体情報には、カメラ本体３を特定するための型式に関する情報（本体特定情報）などが含まれている。本体特定情報は、例えば、カメラ本体３のメーカー名、製造年月日、型番、ボディーマイコン１２にインストールされているソフトのバージョン、およびファームアップに関する情報などを含む。なお、これらの情報は、不揮発性メモリ５３の代わりにボディーマイコン１２内のメモリ部に格納されていてもよい。
フォーカスモード選択部３４は、オートフォーカスモード（ＡＦモード）、マニュアルフォーカスモード（ＭＦモード）、およびオート・マニュアルフォーカスモード（ＡＦ＋ＭＦモード）の３種類のモードを選択するための操作ユニットである。フォーカスモード選択部３４は、外部から操作可能なようにカメラ本体３の筐体に設けられている。
〔１−２．交換レンズの構成〕
図１に示すように、交換レンズ２は、撮像光学系２１、レンズ鏡筒４５、フォーカス調節部４０、絞り調節部４１、レンズマイコン２０、不揮発性メモリ５２、温度センサー２９、およびボディーマウント８０を備えている。撮像光学系２１は、被写体の光学像を形成することができる。レンズ鏡筒４５は、撮像光学系２１を支持することができる。フォーカス調整部４０は、フォーカシングを行うことができる。絞り調節部４１は、絞りを調節することができる。レンズマイコン２０（レンズ制御部）は、交換レンズ２の動作を制御することができる。温度センサー２９は、環境温度を検出可能である。ボディーマウント８０は、レンズマウント７０に着脱可能である。
フォーカス調節部４０は、撮像光学系２１により形成される光学像の焦点を調節するためのユニットである。フォーカス調節部４０は、超音波モータ３５と、超音波モータ３５を駆動するためのモータ駆動回路３７と、位置センサー２５とを備えている。
レンズ鏡筒４５は、フォーカスレンズ群２４を保持する支持枠３３およびその他の枠を有している。支持枠３３は、超音波モータ３５によって回転駆動される。支持枠３３が他の枠に対して回転すると、支持枠３３に形成されたカム溝（図示せず）および他の枠に固定されたピンにより、支持枠３３が光軸Ｘに沿った方向へ移動する。
超音波モータ３５は、撮像光学系２１に含まれるフォーカスレンズ群２４を駆動するためのモータであり、支持枠３３を回転駆動することができる。超音波モータ３５は、電圧を供給すると振動する圧電素子が内蔵されている。圧電素子にはくし歯状に形成されたステータ（図示せず）が配され、圧電素子に電圧を供給すると圧電素子が振動し、この振動によりステータに楕円振動を生じさせる。これにより、ステータと摩擦接触したロータ（図示せず）が回転し、回転駆動力を得ることができる。ロータの回転駆動力は、ギヤおよび駆動リング（図示せず）を介して、支持枠３３に伝達される。また、超音波モータ３５の駆動は、モータ駆動回路３７を介して行われている。図２に示すように、例えば、モータ駆動回路３７は、昇圧トランス３７ａと、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）３７ｂと、制御ＩＣ（Integrated Circuit）３７ｃと、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７ｄとを備えている。また、超音波モータ３５は、環境温度により動作特性が変化するため、超音波モータ３５の環境温度を測定するために温度センサー２９が配されている。温度センサー２９は、モータ駆動回路３７に装着あるいは内蔵されている。通常、超音波モータ３５はモータ駆動回路３７の近くに配置されているため、温度センサー２９により超音波モータ３５の環境温度やモータ駆動回路３７の温度を測定することができる。
位置センサー２５は、可動範囲内におけるフォーカスレンズ群２４の光軸Ｘに沿った方向の位置を検出するためのセンサーであり、可変抵抗や磁気抵抗効果素子（ＭＲセンサー）が用いられている。位置センサー２５では、抵抗値の変化に対する出力電圧を利用して、フォーカスレンズ群２４の位置情報を取得できる。
絞り調節部４１は、絞りの開口量を調節する絞り部２６と、絞り部２６の動作を制御する絞り制御部２７とを備えている。
レンズマイコン２０は、交換レンズ２に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、様々な機能を実行することができる。また、レンズマウント７０及びボディーマウント８０にそれぞれ設けられた電気接片（図示せず）を介してボディーマイコン１２およびレンズマイコン２０は電気的に接続することができ、互いに情報の送受信が可能となっている。なお、ボディーマイコン１２およびレンズマイコン２０間の通信は、光通信や無線電波によるものでも良い。
不揮発性メモリ５２は、交換レンズ２に関する各種情報（レンズ情報）を格納している。このレンズ情報には、交換レンズ２を特定するための型式に関する情報（レンズ特定情報）などが含まれている。レンズ特定情報は、例えば、交換レンズ２のメーカー名、製造年月日、型番、レンズマイコン２０にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などを含む。また、レンズ特定情報には、フォーカス調節部４０がコントラスト検出方式に対応可能か否かに関する情報などが含まれている。また、不揮発性メモリ５２は、ボディーマイコン１２から送信された情報を格納可能である。なお、これらの情報は、不揮発性メモリ５２の代わりに、レンズマイコン２０内のメモリ部に格納されていてもよい。
〔２．超音波モータの駆動特性〕
超音波モータ３５の駆動速度の制御は、一般的に、駆動電圧の周波数、振幅、位相差を変えることによって行われる。図３は、定格電圧Ｖ１における超音波モータ３５の駆動周波数（入力）と速度特性（出力）の関係を示す周波数特性である。
超音波モータ３５に定格電圧Ｖ１が供給された場合、図３に示すように、共振周波数Ｆ０でロータの回転速度が最も速くなり、共振周波数Ｆ０よりも駆動周波数が高くなるほどロータの回転速度が低下する。また、共振周波数Ｆ０より低い周波数領域では、ロータに振動が伝達しきらずにロータがステータに対して滑りながら回転するため、回転速度が低くなり、異音が発生する。そのため、一般的に、駆動周波数による速度制御（周波数制御）を行う場合には、共振周波数Ｆ０より高い周波数領域を用いる。例えば、図３における駆動周波数Ｆ１〜Ｆ２の範囲で超音波モータ３５を駆動させる場合、ロータの回転速度はＲ１〜Ｒ２まで変化し、駆動周波数が高くなるにつれてロータの回転速度は低くなる。このように、超音波モータ３５は、入力する駆動周波数を変化させることにより、回転速度を制御（周波数制御）することができる。
〔３．超音波モータのキャリブレーション処理〕
超音波モータ３５は、長期に渡って使用すると、超音波モータ３５に結合しているギヤやカムなどの機構部品や、超音波モータ３５内部の部品の摩擦が経時変化するため周波数特性が変動し、初期の周波数特性を維持することができない。そこで、本実施の形態では、カメラシステム１の電源投入時に超音波モータ３５の駆動周波数の補正処理（キャリブレーション処理）を実行することで、周波数特性の変動を補正する。図１において、補正制御部１００は、超音波モータ３５の経時変化による周波数特性の変動を補正する手段である。
図４は、補正制御部１００およびその周辺の構成を示す。補正制御部１００は、基準周波数記憶部１０１、補正処理部１０２、駆動指令部１０３、補正周波数記憶部１０４、サーボ制御部１０５、および温度検出部１０６を備えている。
基準周波数記憶部１０１は、工場出荷時に調整した初期の駆動周波数を記憶するものであり、例えばＲＯＭなどの不揮発性メモリで構成されている。補正処理部１０２は、キャリブレーション処理で取得した駆動周波数情報や温度情報から駆動周波数の補正値を算出するものである。駆動指令部１０３は、サーボ制御部１０５にキャリブレーション処理で実行する超音波モータ３５の駆動条件を出力するものである。補正周波数記憶部１０４は、キャリブレーション処理で算出した駆動周波数の補正値を記憶するものであり、例えばＲＡＭなどの一時記憶装置で構成されている。サーボ制御部１０５は、駆動指令部１０３からの駆動条件に従って、超音波モータ３５が所定の動作を実行するように制御を行う。例えば、速度制御では、位置センサー２５からの速度情報を元に、超音波モータ３５が目標速度に達するように駆動周波数を調整する。温度検出部１０６は、温度センサー２９の検出情報から温度を算出する。例えば温度センサー２９にサーミスタなどの測温抵抗体を使用する場合、温度検出部１０６では温度センサー２９の抵抗値を検出し、温度情報に変換する。
図５は、本実施の形態における超音波モータ３５のキャリブレーション処理の流れを示す。まず、電源スイッチ５１（図１参照）が操作されてカメラシステム１の電源が投入されると、ボディーマイコン１２はカメラ本体３の各部を起動制御するとともに、レンズマイコン２０に対して交換レンズ２の各部を起動するよう制御する。レンズマイコン２０は、ボディーマイコン１２からの起動命令に基づき、各部を起動制御するとともに、補正制御部１００に対してキャリブレーション処理を開始するよう命令する。補正制御部１００は、レンズマイコン２０からの命令によりキャリブレーション処理を開始する。
次に、駆動指令部１０３は、設定されている駆動条件をサーボ制御部１０５に出力する。サーボ制御部１０５は、駆動指令部１０３から送られる駆動条件に基づき、モータ駆動回路３７に対して超音波モータ３５を駆動するよう命令する（Ｓ１）。
ここで、「駆動条件」には、超音波モータ３５の駆動方向、駆動速度、駆動量の情報が含まれている。
「駆動方向」とは、超音波モータ３５が負荷を駆動する際の、超音波モータ３５の変位方向を意味する。例えば、回転式の超音波モータの場合、「駆動方向」とは、超音波モータ３５の回転する方向を指している。本実施の形態では、キャリブレーション処理において、超音波モータ３５を第１の方向に回転させた後、第１の方向の反対方向である第２の方向に回転させて、フォーカスレンズ２４をその移動可能範囲において１往復移動させている。超音波モータ３５を回転させた時の負荷（本実施の形態ではフォーカスレンズ２４）の移動方向を、「移動パターン」と称する。超音波モータ３５の回転方向の切り替え回数を多くし、フォーカスレンズ２４の往復回数を多くすると、駆動周波数のデータを多く取得できるため、より高精度な平均値（後述）を算出できるが、キャリブレーション処理に要する時間が長くなってしまうため、１往復程度が好ましい。
「駆動速度」とは、超音波モータ３５が負荷を駆動する際の、超音波モータ３５の変位速度を意味する。例えば、回転式の超音波モータの場合、「駆動速度」とは、超音波モータ３５の回転速度を指している。また、回転式の超音波モータであっても、超音波モータの回転速度を駆動速度とせず、負荷の移動速度を駆動速度としてもよい。超音波モータ３５を動作させた時に負荷（本実施の形態ではフォーカスレンズ２４）が移動する速度を、「移動速度」と称する。本実施の形態では、キャリブレーション処理において、超音波モータ３５の最高回転速度と最低回転速度との略中央の回転速度（例えば２００ｒｐｍ）で超音波モータ３５を回転させ、フォーカスレンズ２４を最高移動速度と最低移動速度との略中央の移動速度で移動させている。以下の説明では、超音波モータ３５の最高回転速度と最低回転速度との略中間の回転速度を「中央回転速度」と称し、その時のフォーカスレンズ２４の移動速度を「中央移動速度」と称する。なお、本実施の形態において、超音波モータ３５の回転速度は、最高回転速度と最低回転速度との略中央の回転速度としたが、最高回転速度と最低回転速度との間の回転速度範囲内であれば所望の回転速度を採用することができる。
「駆動量」は、超音波モータ３５が負荷を駆動する際の、超音波モータ３５の変位量を意味する。例えば、回転式の超音波モータの場合、「駆動量」とは、超音波モータ３５の回転量を指している。また、回転式の超音波モータであっても、超音波モータの回転量を駆動量とせず、負荷の移動距離を駆動量としてもよい。また、超音波モータ３５を回転させた時に負荷（本実施の形態ではフォーカスレンズ２４）が移動する距離を、「移動距離」と称する。図６は、超音波モータに一定周波数の電圧をかけた時の回転速度の時間的変化の一例を示す。図６に示すように、超音波モータは、それに結合されている負荷の影響により回転速度が変動（回転ムラ）することが多い。本実施の形態では、キャリブレーション処理において、フォーカスレンズ２４の移動距離が図６の期間ｔ１に示すように超音波モータ３５の回転ムラの２周期分となるように、超音波モータ３５の回転量を制御している。なお、超音波モータ３５の回転量を多くしてフォーカスレンズ２４の移動距離を長くすることで、より高精度に回転ムラの影響を排除した平均値（後述）を取得することができるが、キャリブレーション処理に要する時間が長くなってしまうため、回転ムラの２周期分程度とすることが好ましい。
次に、超音波モータ３５は、モータ駆動回路３７からの命令に基づき回転動作を開始する。サーボ制御部１０５は、モータ駆動回路３７に対して、超音波モータ３５を中央回転速度で第１の方向へ回転ムラの２周期分回転するよう制御する。超音波モータ３５は、モータ駆動回路３７から印加される電圧に基づき回転動作し、フォーカスレンズ２４を中央移動速度で第１の方向（往路）へ回転ムラの２周期分移動させる（Ｓ２）。
次に、サーボ制御部１０５は、超音波モータ３５の駆動周波数を検出する。本実施の形態では、サーボ制御部１０５は、超音波モータ３５を中央回転速度で回転させるための速度制御（フィードバック制御）を行い、中央回転速度に到達した時の駆動周波数（超音波モータ３５への入力）を測定する。この時測定される駆動周波数を第１の駆動周波数とする（Ｓ３）。
次に、サーボ制御部１０５は、モータ駆動回路３７に対して、超音波モータ３５を中央回転速度で第２の方向へ回転ムラの２周期分回転するよう制御する。超音波モータ３５は、モータ駆動回路３７から印加される電圧に基づき前述のＳ２時とは逆方向に回転動作を開始し、フォーカスレンズ２４を中央移動速度で第２の方向（復路）へ回転ムラの２周期分移動させる（Ｓ４）。
次に、サーボ制御部１０５は、超音波モータ３５の駆動周波数を検出する。本実施の形態では、サーボ制御部１０５は、超音波モータ３５を中央回転速度で回転させるための速度制御を行い、中央回転速度に到達した時の駆動周波数を測定する。この時測定される駆動周波数を第２の駆動周波数とする（Ｓ５）。
次に、サーボ制御部１０５は、測定した第１の駆動周波数及び第２の駆動周波数の情報を補正処理部１０２に送る。補正処理部１０２は、第１の駆動周波数と第２の駆動周波数の平均値を算出する（Ｓ６）。この平均値算出処理は、カメラシステム１の姿勢に基づく駆動周波数への影響を無くすための処理である。すなわち、カメラシステム１が、レンズ光軸が水平状態にある姿勢の時は、フォーカスレンズ２４の往路移動時と復路移動時とで超音波モータ３５にかかる負荷はほぼ同等であるため、第１の駆動周波数と第２の駆動周波数とはほぼ同じ値になる。これに対して、カメラシステム１が、レンズ光軸が垂直状態にある姿勢の時（カメラシステム１の前面が天側または地側を向いている状態）や、レンズ光軸が水平状態に対して傾いている姿勢の時は、フォーカスレンズ２４の往路移動時と復路移動時とのそれぞれにおいて超音波モータ３５にかかる負荷は異なる。例えば、カメラシステム１の前面が天側を向いている場合は、フォーカスレンズ２４やそれに付随する機構部品の重量によって、フォーカスレンズ２４を前面側へ移動させる際に超音波モータ３５にかかる負荷が大きくなる。また、フォーカスレンズ２４を背面側へ移動させる際は、フォーカスレンズ２４やそれに付随する機構部品の重量によって、超音波モータ３５にかかる負荷が小さくなる。よって、第１の駆動周波数と第２の駆動周波数とは異なる値になる。本実施の形態では、このようなカメラシステム１の姿勢に基づく第１の駆動周波数と第２の駆動周波数との差を無くすために、第１の駆動周波数と第２の駆動周波数との平均値を算出している。
次に、補正処理部１０２は、処理Ｓ６において算出した平均値と、基準周波数記憶部１０１から読み出した基準周波数とで差分処理を行い、駆動周波数変動量を算出する（Ｓ７）。本実施の形態では、基準周波数記憶部１０１は、基準周波数のデータを読み出し可能なＲＯＭで構成されている。
次に、温度検出部１０６は、温度センサー２９において検出された温度情報を取得する。取得した温度情報は、補正処理部１０２に送られる（Ｓ８）。
次に、補正処理部１０２は、温度検出部１０６から送られる温度情報に基づき、温度変動量を算出する（Ｓ９）。
超音波モータ３５は、環境温度により動作特性が変化するため、超音波モータ３５の環境温度を測定するために温度センサー２９が配されている。
図７は、環境温度の変化による超音波モータ３５の周波数特性を示す。図７に示すように、環境温度が基準温度（例えば、常温）に比べて高くなると、超音波モータ３５の共振周波数Ｆ０が低周波数側にシフトし、これに伴い周波数特性の曲線も低周波数側にシフトする。また、環境温度が常温に比べて低くなると、高周波数側に共振周波数がシフトし、周波数特性の曲線も高周波数側にシフトする。したがって、超音波モータ３５を最高回転速度Ｒｍａｘと最低回転速度Ｒｍｉｎとの中央回転速度Ｒａで回転駆動するためには、環境温度が高い場合は駆動周波数Ｆ１１の電圧を印加し、環境温度が低い場合は駆動周波数Ｆ１１よりも高い駆動周波数Ｆ１３の電圧を印加する必要がある。
次に、補正処理部１０２は、処理Ｓ７で算出した駆動周波数変動量から、処理Ｓ９で算出した温度変動量を減算し、ライフ変動量を算出する（Ｓ１０）。すなわち、駆動周波数変動量は、温度変動量とライフ変動量とからなる。ライフ変動量とは、超音波モータ３５やフォーカスレンズ２４の駆動機構などにおける経時変化によって変動した駆動周波数の変動量である。
次に、補正処理部１０２は、処理Ｓ１０で算出したライフ変動量に基づき、周波数補正値を算出する（Ｓ１１）。周波数補正値は、超音波モータ３５に対する制御量に相当する。
図８は、ライフ変動量に基づく駆動周波数の補正前の特性（基準周波数特性）と補正後の特性（周波数補正値）を示す。図８に示すように、本実施の形態では、超音波モータ３５を２００ｒｐｍで回転させて駆動周波数の測定を行ってライフ変動量Ｆｖを算出し、算出したライフ変動量Ｆｖを他の回転速度領域（図８では、６０、１００、３００、４００ｒｐｍ）にも反映させる。すなわち、全ての回転速度領域で一律のライフ変動量Ｆｖで補正した周波数補正値を算出する。
次に、補正処理部１０２は、算出した周波数補正値を補正周波数記憶部１０４に書き込む（Ｓ１２）。本実施の形態では、補正周波数記憶部１０４は、周波数補正値のデータを書き込み及び読み出し可能なＲＡＭで構成されている。
以上により、超音波モータ３５のキャリブレーション処理が完了する。以上のキャリブレーション処理は、カメラシステム１の電源が投入されるタイミングで毎回実行される。
〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、超音波モータ３５を所定の条件で駆動させて周波数特性を測定し、基準の周波数特性に対する変動量を算出し、算出した変動量に基づき周波数特性を補正するキャリブレーション処理を行うことにより、超音波モータ３５における周波数特性の個体差を補正することができるので、超音波モータ３５やそれに結合したギヤやカムなどの機構部品などに経時変化が生じたとしても、超音波モータ３５における高精度な制御を維持することができる。
また、キャリブレーション処理時、フォーカスレンズ２４を所定区間１往復させるのみで変動量を検出することができるので、キャリブレーション処理を短時間で終了させることができ、カメラシステム１の起動時間を短縮することができる。
また、本実施の形態のキャリブレーション処理は、カメラシステム１の電源投入時に毎回実行するので、別途測定した駆動周波数の測定データをフラッシュＲＯＭなどの記憶手段へ記憶させておく必要がないため、記憶手段が不要となり、構成を簡素化できる。よって、コストダウンを図ることができたり、カメラシステム１を小型化したりすることができる。
また、キャリブレーション処理時、超音波モータ３５の環境温度に基づく温度変動量（図５における処理Ｓ８で算出）を駆動周波数変動量（図５における処理Ｓ７で算出）から減算してライフ変動量のみを算出（図５における処理Ｓ１０）し、そのライフ変動量に基づき補正値を算出して超音波モータ３５の駆動周波数を補正することにより、超音波モータ３５における高精度な制御を維持することができる。すなわち、上記のように超音波モータ３５の駆動周波数を補正することで、キャリブレーション処理時における環境温度の影響を受けないため、正確に駆動周波数の経時変化分を検出することができる。よって、正確にライフ変動量を算出することができ、超音波モータ３５における高精度な制御を維持することができる。なお、温度変動量に基づく駆動周波数の補正値を「温度補正値」と称し、ライフ変動量に基づく駆動周波数の補正値を「ライフ補正値」と称する。
ただし、実際のキャリブレーション処理における駆動周波数の補正値（補正周波数特性）は、温度補正値とライフ補正値との和である。
図９は、温度補正とライフ補正の処理の流れを示す。図９に示すように、電源スイッチ５１において、カメラシステム１の電源をオンにする命令が入力されると、まずライフ補正値に基づく補正処理を実行する（Ｓ２１）。これは超音波モータ３５及びそれに結合した機構部品の経時変化は、カメラシステム１の使用中に急に発生するものではなく、使用時間の経過に伴い次第に発生するからである。次に、電源スイッチ５１の操作を監視し（Ｓ２２）、カメラシステム１の電源をオフにする命令が入力されると、カメラシステム１の電源をオフにして処理を抜ける。一方、カメラシステム１の電源をオフにする命令が入力されず、撮影者により操作部（不図示）が操作されて各種駆動指令が入力されると（Ｓ２３）、温度補正値に基づく補正処理を実行する（Ｓ２４）。これは、超音波モータ３５の環境温度が、駆動条件やカメラシステム１の使用環境により急激に変化することがあるためである、次に、処理Ｓ２３において入力された駆動指令に基づき、駆動制御を実行する（Ｓ２５）。駆動制御が終了すれば、再び処理Ｓ２２に戻り、電源スイッチ５１の操作を監視する。
また、本実施の形態では、撮影者により操作部（不図示）が操作されて各種駆動指令が入力されると（Ｓ２３）、温度補正値に基づく補正処理を実行するとしたが、駆動指令が入力されたときに毎回実行する構成には限らない。例えば、駆動指令の入力回数をカウントして、駆動指令の回数の複数回（例えば５回）に一回の割合で補正処理を実行する構成とすることができる。また、例えば、駆動指令に関係なく、数分間に一回の割合で補正処理を実行する構成とすることができる。これにより、撮影者により操作部が操作されて各種駆動指令が入力されてから超音波モータがレンズの駆動制御を開始するまでの時間を、温度補正値に基づく補正処理にかかる時間分短縮できるので、操作レスポンスを向上させることができる。
また、キャリブレーション処理時、超音波モータ３５の回転速度を中央回転速度に設定したことにより、超音波モータ３５の環境温度が変動したとしても初期の周波数特性により設定された駆動周波数範囲内で必ず駆動することができ、安定した駆動周波数の検出を行うことができる。
また、キャリブレーション処理時、フォーカスレンズ２４の移動距離を超音波モータ３５の回転ムラの２周期分（図６の期間ｔ１）とし（図５における処理Ｓ１）、検出した変動量を平均化することにより、検出する超音波モータ３５の回転速度に駆動系（ギヤやカムなど）の負荷による回転ムラが生じていたとしても、正確に駆動周波数を検出しライフ補正値を算出することができ、超音波モータ３５における高精度な回転制御を維持することができる。
また、キャリブレーション処理時、検出した第１の駆動周波数と第２の駆動周波数とを平均化することにより（図５における処理Ｓ６）、カメラシステム１の姿勢によって第１の駆動周波数と第２の駆動周波数とに違いが生じたとしても、正確に駆動周波数を検出しライフ補正値を算出することができ、超音波モータ３５における高精度な回転制御を維持することができる。
また、キャリブレーション処理時、超音波モータ３５の目標の回転速度を設定（本実施の形態では２００ｒｐｍ）して速度制御を行い、目標の回転速度に到達した時の駆動周波数を測定（フィードバック制御）する構成としたことにより、直接、駆動周波数を測定できるので、正確なライフ補正値を算出することができ、超音波モータ３５における高精度な回転制御を維持することができる。
なお、本実施の形態では、補正制御部１００はレンズマイコン２０に対して独立した構成としたが、レンズマイコン２０内に備えることで、チップ数を減らすことができ、コストダウンや、交換レンズ２の小型化が可能になる。
また、本実施の形態では、キャリブレーション処理時、超音波モータ３５の目標の回転速度を設定（本実施の形態では２００ｒｐｍ）して速度制御を行い、超音波モータ３５が目標の回転速度に到達した時の駆動周波数を測定する制御（フィードバック制御）としたが、超音波モータ３５の駆動周波数を固定とし、その時の超音波モータ３５の回転速度を測定する制御（オープン制御）としてもよい。
また、本実施の形態では、図８に示すように、超音波モータ３５の全ての回転速度領域において一律のライフ変動量Ｆｖに基づき周波数補正値を算出したが、所定の回転速度における周波数補正値を算出後、その周波数補正値を基準に他の回転速度における周波数補正値を重み付けする制御としてもよい。ライフ変動量は、超音波モータ３５の回転速度が低速になるほど大きくなり、超音波モータ３５の回転速度が高速になるほど小さくなる傾向にあるため、ライフ変動量に基づき算出される周波数補正値を回転速度に応じて変化させることで、より正確な周波数補正値を得ることができる。具体的な重み付けの方法としては、例えば超音波モータ３５の所定の回転速度における周波数補正値を算出後、その周波数補正値に複数の回転速度領域に対応した係数を乗算し、低回転速度領域ほど周波数補正値が大きくなるようにし、高回転速度領域ほど周波数補正値が小さくなるようにする方法がある。
また、本実施の形態では、カメラシステム１の電源投入時に毎回キャリブレーション処理を実行する構成としているが、これは超音波モータ３５及びそれに結合した機構部品の経時変化はカメラシステム１の使用中に急に発生するものではなく、使用時間の経過に伴い次第に発生するからである。したがって、キャリブレーション処理は、カメラシステム１の電源投入時に毎回実行せずに、複数回に１回の割合で実行してもよい。このように構成することで、キャリブレーション処理を実行しない時はカメラシステム１の起動時間をさらに短縮することができる。これに対して、超音波モータ３５の環境温度に基づくキャリブレーション処理は、超音波モータ３５の駆動直前に毎回実行する。これは、超音波モータ３５の環境温度が駆動条件やカメラシステム１の使用環境により急激に変化することがあるためである。
また、本実施の形態では、交換レンズ２とカメラ本体３とが別体構成となっているカメラシステム１を一例として挙げたが、交換レンズとカメラ本体とが一体となったカメラであっても同様の効果が得られる。この場合、補正制御部１００は、カメラ本体に備えてもよいし、カメラ本体内のマイコン内に備えてもよい。
なお、本実施の形態におけるカメラシステム１（カメラ本体３に交換レンズ２を着脱可能なシステム）は、本発明における撮像システムの一例である。また、コンパクトタイプのデジタルカメラなどのようにレンズとカメラ本体とが一体となったカメラは、本発明における撮像装置の一例である。また、本実施の形態における交換レンズ２は、本発明における交換レンズユニットの一例である。
また、本実施の形態では、補正制御部１００を交換レンズ２に備える構成としたが、補正制御部１００または補正制御部１００の一部の構成をカメラ本体３に備える構成としても、本実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、デジタル一眼レフカメラを一例として挙げたが、コンパクトデジタルカメラなどの他のデジタルカメラであっても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、フォーカスレンズを駆動する超音波モータのキャリブレーション処理について説明したが、超音波モータで駆動する移動体はフォーカスレンズに限らず、他のレンズであっても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、第１の駆動周波数と第２の駆動周波数との平均値を算出し（図５における処理Ｓ６）、算出した平均値と基準周波数とで差分処理を行い駆動周波数変動量を算出する（図５における処理Ｓ７）構成としたが、第１の駆動周波数と基準周波数とで差分処理を行い、第２の駆動周波数と基準周波数とで差分処理を行い、差分処理で算出された２つの差分値の平均値を算出する構成であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
〔付記１〕
本発明の撮像装置は、レンズと、前記レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含むことを特徴とする。
このような構成とすることで、超音波モータやそれに結合したギヤやカムなどの機構部品などに経時変化が生じたとしても、超音波モータにおける高精度な制御を維持することができる。
〔付記２〕
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、当該撮像装置の電源投入時に前記補正処理を実行する構成とすることができる。このような構成とすることで、別途測定した駆動周波数の測定データをフラッシュＲＯＭなどの記憶手段へ記憶させておく必要がないため、記憶手段が不要となり、構成を簡素化できる。よって、コストダウンを図ることができたり、カメラシステム１を小型化したりすることができる。
〔付記３〕
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記補正処理において、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定する際、特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加して、前記レンズを光軸方向に所定区間１往復させるよう前記モータ駆動部を制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、補正制御部における補正処理を短時間で終了させることができ、撮像装置の起動時間を短縮することができる。
〔付記４〕
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記レンズを第１の方向に移動させつつ、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、その後、前記レンズを前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させつつ、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記第１の方向に移動時の測定結果及び前記第２の方向に移動時の測定結果を用いて前記補正周波数特性を算出する構成とすることができる。このような構成とすることで、撮像装置の姿勢が変動したとしても、正確に補正周波数特性を算出することができ、超音波モータにおける高精度な制御を維持することができる。
〔付記５〕
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、超音波モータの環境温度が変動したとしても必ず駆動することができ、安定した駆動周波数の検出を行うことができる。
〔付記６〕
本発明の撮像装置において、前記超音波モータは、周期的に駆動速度が変動し、前記補正制御部は、前記所定区間が、前記駆動速度変動の周期の整数倍分の時間だけ前記レンズを移動する距離になるよう、前記モータ駆動部を制御する構成とすることができる。
〔付記７〕
本発明の撮像装置において、前記超音波モータの環境温度を検出可能な温度検出部を、さらに備え、前記補正制御部は、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定した際の前記温度検出部の検出結果に応じて、前記補正周波数特性を調整する構成とすることができる。このような構成とすることで、キャリブレーション処理時における環境温度の影響を受けないため、正確に駆動周波数を検出しライフ変動量を算出することができ、超音波モータにおける高精度な制御を維持することができる。
〔付記８〕
本発明の撮像装置において、前記補正制御部は、前記補正周波数特性を、前記印加電圧の周波数毎に調整する構成とすることができる。このような構成とすることで、キャリブレーション処理時における環境温度の影響を受けないため、正確に駆動周波数を検出しライフ変動量を算出することができ、超音波モータ３５における高精度な制御を維持することができる。
〔付記９〕
本発明の撮像装置において、前記モータ駆動部は、前記補正周波数特性に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する構成とすることができる。
〔付記１０〕
本発明の撮像装置において、前記モータ駆動部は、前記補正周波数特性及び前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する構成とすることができる。
〔付記１１〕
本発明の撮像装置において、前記温度検出部は、前記超音波モータが前記レンズを駆動するタイミングで温度を検出する構成とすることができる。
〔付記１２〕
本発明の撮像装置において、前記温度検出部は、前記超音波モータが前記レンズを駆動する回数をカウントし、所定回数に一回のタイミングで温度を検出する構成とすることができる。
〔付記１３〕
本発明の撮像装置において、前記温度検出部は、所定時間ごとに温度を検出する構成とすることができる。
〔付記１４〕
本発明の交換レンズユニットは、レンズと、前記レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含むことを特徴とする。
このような構成とすることで、超音波モータやそれに結合したギヤやカムなどの機構部品などに経時変化が生じたとしても、超音波モータにおける高精度な制御を維持することができる。
〔付記１５〕
本発明のカメラボディーは、レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を通信手段を介して前記超音波モータに印加するモータ駆動部とを備えた交換レンズユニットを着脱可能なカメラボディーであって、前記通信手段は、前記カメラボディーと前記交換レンズユニットとの間で情報の交信が可能な通信手段であり、前記カメラボディーは、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含むことを特徴とする。
このような構成とすることで、超音波モータやそれに結合したギヤやカムなどの機構部品などに経時変化が生じたとしても、超音波モータにおける高精度な制御を維持することができる。
〔付記１６〕
本発明の超音波モータ駆動装置は、超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、前記補正処理は、前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含むことを特徴とする。
このような構成とすることで、超音波モータやそれに結合したギヤやカムなどの機構部品などに経時変化が生じたとしても、超音波モータにおける高精度な制御を維持することができる。
本発明は、デジタルスチルカメラなどの撮像装置、交換レンズユニット、カメラボディー、超音波モータ駆動装置に有用である。
実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図 モータ駆動回路の構成を示すブロック図 超音波モータの駆動周波数の特性を示す特性図 補正制御部およびその周辺の構成を示すブロック図 キャリブレーション処理の流れを示すフローチャート 超音波モータの回転速度の変化を示す特性図 環境温度変化時における超音波モータの駆動周波数の特性を示す特性図 補正後の超音波モータの周波数特性を示す特性図 温度補正とライフ補正の実行処理の流れを示すフローチャート
符号の説明
１ カメラシステム
２ 交換レンズ
３ カメラ本体
２０ レンズマイコン
３５ 超音波モータ
１００ 補正制御部
１０１ 基準周波数記憶部
１０２ 補正処理部
１０３ 駆動指令部
１０４ 補正周波数記憶部
１０５ サーボ制御部
１０６ 温度検出部

Claims (20)

  1. レンズと、
    前記レンズを移動させる超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御する、撮像装置。
  2. レンズと、
    前記レンズを移動させる超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    前記超音波モータの環境温度を検出可能な温度検出部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定した際の前記温度検出部の検出結果に応じて、前記補正周波数特性を前記印加電圧の周波数毎に調整する、撮像装置。
  3. レンズと、
    前記レンズを移動させる超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記モータ駆動部は、
    前記補正周波数特性に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する、撮像装置。
  4. 前記補正制御部は、
    当該撮像装置の電源投入時に前記補正処理を実行する、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
  5. 前記補正制御部は、
    前記補正処理において、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定する際、特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加して、前記レンズを光軸方向に所定区間１往復させるよう前記モータ駆動部を制御する、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
  6. 前記補正制御部は、前記レンズを第１の方向に移動させつつ、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、その後、前記レンズを前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させつつ、前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記第１の方向に移動時の測定結果及び前記第２の方向に移動時の測定結果を用いて前記補正周波数特性を算出する、請求項５記載の撮像装置。
  7. 前記超音波モータは、
    周期的に駆動速度が変動し、
    前記補正制御部は、
    前記所定区間が、前記駆動速度変動の周期の整数倍分の時間だけ前記レンズを移動する距離になるよう、前記モータ駆動部を制御する請求項５記載の撮像装置。
  8. 前記モータ駆動部は、
    前記補正周波数特性及び前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する、請求項２記載の撮像装置。
  9. 前記温度検出部は、
    前記超音波モータが前記レンズを駆動するタイミングで温度を検出する、請求項８記載の撮像装置。
  10. 前記温度検出部は、
    前記超音波モータが前記レンズを駆動する回数をカウントし、所定回数に一回のタイミングで温度を検出する、請求項８記載の撮像装置。
  11. 前記温度検出部は、
    所定時間ごとに温度を検出する、請求項８記載の撮像装置。
  12. レンズと、
    前記レンズを移動させる超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御する、交換レンズユニット。
  13. レンズと、
    前記レンズを移動させる超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    前記超音波モータの環境温度を検出可能な温度検出部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定した際の前記温度検出部の検出結果に応じて、前記補正周波数特性を前記印加電圧の周波数毎に調整する、交換レンズユニット。
  14. レンズと、
    前記レンズを移動させる超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記モータ駆動部は、
    前記補正周波数特性に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する、交換レンズユニット。
  15. レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を通信手段を介して前記超音波モータに印加するモータ駆動部とを備えた交換レンズユニットを着脱可能なカメラボディーであって、
    前記通信手段は、前記カメラボディーと前記交換レンズユニットとの間で情報の交信が可能な通信手段であり、
    前記カメラボディーは、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御する、カメラボディー。
  16. レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を通信手段を介して前記超音波モータに印加するモータ駆動部とを備えた交換レンズユニットを着脱可能なカメラボディであって、
    前記通信手段は、前記カメラボディーと前記交換レンズユニットとの間で情報の交信が可能な通信手段であり、
    前記カメラボディーは、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    前記超音波モータの環境温度を検出可能な温度検出部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定した際の前記温度検出部の検出結果に応じて、前記補正周波数特性を前記印加電圧の周波数毎に調整する、カメラボディー。
  17. レンズを移動させる超音波モータと、前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を通信手段を介して前記超音波モータに印加するモータ駆動部とを備えた交換レンズユニットを着脱可能なカメラボディであって、
    前記通信手段は、前記カメラボディーと前記交換レンズユニットとの間で情報の交信が可能な通信手段であり、
    前記カメラボディーは、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記モータ駆動部は、
    前記補正周波数特性に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する、カメラボディー。
  18. 超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記補正処理において前記超音波モータを動作させる際、動作可能な最高駆動速度と最低駆動速度との略中間値の駆動速度で前記超音波モータが動作するよう前記モータ駆動部を制御する、超音波モータ駆動装置。
  19. 超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    前記超音波モータの環境温度を検出可能な温度検出部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記補正制御部は、
    前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定した際の前記温度検出部の検出結果に応じて、前記補正周波数特性を前記印加電圧の周波数毎に調整する、超音波モータ駆動装置。
  20. 超音波モータと、
    前記超音波モータを駆動させるための電圧であって、周期的に変化する電圧を前記超音波モータに印加するモータ駆動部と、
    前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との関係を基準周波数特性として記憶する記憶部と、
    補正処理を実行可能な補正制御部とを備え、
    前記補正処理は、
    前記モータ駆動部が特定または不特定の電圧を前記超音波モータに印加し、その際の前記印加電圧の周波数と前記超音波モータの駆動速度との関係を測定し、前記測定した関係と前記基準周波数特性との相関に基づいて前記基準周波数特性を補正して、前記モータ駆動部が印加する電圧の周波数とその際の前記超音波モータの駆動速度との新たな関係を示す補正周波数特性を算出する処理を含み、
    前記モータ駆動部は、
    前記補正周波数特性に基づいて、前記超音波モータに印加する電圧を決定し、前記決定された電圧を前記超音波モータに印加する、超音波モータ駆動装置。
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