JP5321036B2 - Vibration actuator, lens barrel, and optical device - Google Patents

Vibration actuator, lens barrel, and optical device Download PDF

Info

Publication number
JP5321036B2
JP5321036B2 JP2008321173A JP2008321173A JP5321036B2 JP 5321036 B2 JP5321036 B2 JP 5321036B2 JP 2008321173 A JP2008321173 A JP 2008321173A JP 2008321173 A JP2008321173 A JP 2008321173A JP 5321036 B2 JP5321036 B2 JP 5321036B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
vibration
speed
vibration actuator
amplitude
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008321173A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010148206A (en
Inventor
文也 田口
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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 Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2008321173A priority Critical patent/JP5321036B2/en
Publication of JP2010148206A publication Critical patent/JP2010148206A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5321036B2 publication Critical patent/JP5321036B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、および光学装置に関する。   The present invention relates to a vibration actuator, a lens barrel, and an optical device.

たとえばカメラのオートフォーカス駆動機構においては、超音波モータが用いられることがある。超音波モータは、圧電素子が設けられた弾性体(ステータ)と、移動子(ロータ)とが重ねられて構成されており、圧電体に超音波域の周波数(駆動周波数)を有する高周波電圧を印加することによって弾性体を振動させ、進行性振動波を発生させる。その進行性振動波の影響により、バネによって加圧されているロータが回転駆動する。   For example, an ultrasonic motor may be used in an autofocus drive mechanism of a camera. The ultrasonic motor is configured such that an elastic body (stator) provided with a piezoelectric element and a moving element (rotor) are overlapped, and a high frequency voltage having a frequency (driving frequency) in an ultrasonic region is applied to the piezoelectric body. When applied, the elastic body is vibrated to generate a progressive vibration wave. Due to the influence of the progressive vibration wave, the rotor pressurized by the spring is rotationally driven.

超音波モータは、共振周波数よりも高い周波数領域で使用されるために、駆動周波数(f)を下げるにしたがい、共振周波数に近づき、回転速度が指数関数的に増加する。すなわち、超音波モータのロータの回転速度は、駆動周波数(f)が低いと高速回転し、駆動周波数(f)が高いと低速回転になるが、低速回転状態では、ロータの回転が止まりやすく、安定して低速回転を続けることが困難であるという問題点があった。   Since the ultrasonic motor is used in a frequency region higher than the resonance frequency, as the driving frequency (f) is lowered, the ultrasonic motor approaches the resonance frequency and the rotation speed increases exponentially. That is, the rotational speed of the rotor of the ultrasonic motor rotates at a high speed when the driving frequency (f) is low, and rotates at a low speed when the driving frequency (f) is high. There was a problem that it was difficult to continue the low-speed rotation stably.

なお、超音波モータのロータの回転速度の制御に関して、駆動周波数が低い場合に、低電圧から高電圧に駆動電圧を切り替える技術が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、従来の超音波モータでは、ロータが低速回転している場合にロータの安定した回転を実現させることが困難であった。
特開2002−305884号公報
Regarding the control of the rotational speed of the rotor of the ultrasonic motor, there has been proposed a technique for switching the drive voltage from a low voltage to a high voltage when the drive frequency is low (see Patent Document 1). However, in the conventional ultrasonic motor, it is difficult to realize stable rotation of the rotor when the rotor rotates at a low speed.
JP 2002-305484 A

本発明の目的は、低速から高速まで安定して動作することが可能な振動アクチュエータと、そのアクチュエータを有するレンズ鏡筒および光学装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a vibration actuator that can operate stably from a low speed to a high speed, and a lens barrel and an optical device having the actuator.

上記目的を達成するために、本発明に係る振動アクチュエータは、
電気機械変換素子(104)に交流電圧が印加されることにより、振動波が発生する振動部材(103)と、
前記振動波によって前記振動部材(103)に対して相対移動する相対移動部材(102)と、
前記電気機械変換素子(104)に前記交流電圧を印加する電圧印加手段(22,23,25)と、
前記振動部材(103)と前記相対移動部材(102)との相対移動速度に応じて交流電圧の振幅を変化させる制御手段(20)とを有する。
In order to achieve the above object, a vibration actuator according to the present invention includes:
A vibration member (103) that generates a vibration wave by applying an AC voltage to the electromechanical transducer (104);
A relative movement member (102) that moves relative to the vibration member (103) by the vibration wave;
Voltage applying means (22, 23, 25) for applying the AC voltage to the electromechanical transducer (104);
Control means (20) for changing the amplitude of the alternating voltage according to the relative moving speed between the vibrating member (103) and the relative moving member (102).

本発明の振動アクチュエータは、振動部材(103)と相対移動部材(102)との相対移動速度に応じて、交流電圧の振幅を変化させる制御手段(20)を有する。そのため、アクチュエータの低速回転時には、アクチュエータに高電圧を印加することが可能になり、低速回転時に安定してアクチュエータを動作させることが可能となる。また、アクチュエータの高速回転時には、低電圧を印加させても、慣性力により相対移動部材(102)は安定して動作することができ、しかも省エネルギーにも寄与する。   The vibration actuator of the present invention has control means (20) for changing the amplitude of the AC voltage in accordance with the relative movement speed between the vibration member (103) and the relative movement member (102). Therefore, a high voltage can be applied to the actuator when the actuator rotates at a low speed, and the actuator can be stably operated when the actuator rotates at a low speed. In addition, when the actuator rotates at high speed, the relative movement member (102) can operate stably due to the inertial force even when a low voltage is applied, and contributes to energy saving.

振動アクチュエータは、前記相対移動部材(102)の移動速度が所定の値(Ns)より小さい場合に、前記所定の値(Ns)より大きい場合の交流電圧の振幅に対して、前記交流電圧の振幅を増大させるようにしてもよい。ロータ(102)の回転速度が所定の値より小さい場合に、電圧を上げることにより、ロータ(102)の低速回転時に安定してアクチュエータを駆動することができる。   When the moving speed of the relative movement member (102) is smaller than a predetermined value (Ns), the vibration actuator has an amplitude of the alternating voltage with respect to an amplitude of the alternating voltage when the moving speed is larger than the predetermined value (Ns). May be increased. When the rotational speed of the rotor (102) is smaller than a predetermined value, the actuator can be driven stably when the rotor (102) rotates at a low speed by increasing the voltage.

振動アクチュエータは、前記交流電圧の振幅を、段階的に変化させるようにしてもよい。アクチュエータの駆動速度に応じ、交流電圧を段階的に変化させることにより、アクチュエータの駆動速度を滑らかに変化させることができる。   The vibration actuator may change the amplitude of the AC voltage stepwise. By changing the AC voltage stepwise according to the driving speed of the actuator, the driving speed of the actuator can be changed smoothly.

振動アクチュエータは、前記交流電圧の振幅を、連続的に変化させるようにしてもよい。アクチュエータの駆動速度に応じ、交流電圧を連続的に変化させることにより、アクチュエータの駆動速度をより滑らかに変化させることができる。   The vibration actuator may continuously change the amplitude of the AC voltage. By continuously changing the AC voltage according to the driving speed of the actuator, the driving speed of the actuator can be changed more smoothly.

振動アクチュエータは、前記相対移動部材(102)の移動速度を検出する検出手段(26)をさらに有し、前記検出手段が認識する前記相対移動部材(102)の移動速度に応じて制御をするようにしてもよい。これにより、アクチュエータの駆動速度がモニターされるので、制御回路20によりフィードバック制御されるようになり、アクチュエータの高精度な制御が可能になる。   The vibration actuator further includes detection means (26) for detecting the movement speed of the relative movement member (102), and performs control according to the movement speed of the relative movement member (102) recognized by the detection means. It may be. Thereby, since the driving speed of the actuator is monitored, feedback control is performed by the control circuit 20, and the actuator can be controlled with high accuracy.

振動アクチュエータは、前記相対移動部材(102)の移動速度が所定時間以上で所定値以下と判断された場合には、前記制御手段(20)が、前記電圧印加手段(22,23,25)から前記電気機械変換素子(102)に印加される前記交流電圧を遮断するようにしてもよい。故障等の何らかの原因によりアクチュエータが駆動されない場合に電圧を出力し続けていると、アクチュエータが過熱し、故障の原因になってしまう。そこで、交流電圧を遮断することでアクチュエータの故障を防止することができる。   In the vibration actuator, when it is determined that the moving speed of the relative moving member (102) is equal to or greater than a predetermined time and equal to or less than a predetermined value, the control means (20) You may make it interrupt | block the said alternating voltage applied to the said electromechanical conversion element (102). If the voltage is continuously output when the actuator is not driven for some reason such as a failure, the actuator will overheat, causing a failure. Therefore, failure of the actuator can be prevented by cutting off the AC voltage.

振動アクチュエータは、前記電圧印加手段(25)と前記電気機械変換素子(104)とによって共振回路(27)が形成されるようにしてもよい。電圧印加手段とは別に共振回路を準備する必要が無くなり、装置のコンパクト化に寄与する。   In the vibration actuator, a resonance circuit (27) may be formed by the voltage application means (25) and the electromechanical transducer (104). It is not necessary to prepare a resonance circuit separately from the voltage applying means, which contributes to the compactness of the device.

本発明に係るレンズ鏡筒は、上記のいずれかに記載の振動アクチュエータを有する。本発明に係る光学装置は、上記のいずれかに記載の振動アクチュエータを有する。   A lens barrel according to the present invention includes the vibration actuator according to any one of the above. An optical device according to the present invention includes any of the vibration actuators described above.

なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。   In the above description, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing the embodiments, but the present invention is not limited to this. The configuration of the embodiment described later may be improved as appropriate, or at least a part of the configuration may be replaced with another component. Further, the configuration requirements that are not particularly limited with respect to the arrangement are not limited to the arrangement disclosed in the embodiment, and can be arranged at a position where the function can be achieved.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るカメラの概略構成図、
図2は図1に示すAFモータの駆動回路図、
図3は図1に示すAFモータとして用いられる超音波モータの側面図、
図4は図2に示す駆動回路の制御の一例を示すフローチャート図、
図5は図2に示す駆動回路におけるタイミングチャート図、
図6は超音波モータにおける駆動周波数(f)と回転速度(N)との関係を示すグラフである。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a camera according to an embodiment of the present invention.
2 is a drive circuit diagram of the AF motor shown in FIG.
FIG. 3 is a side view of an ultrasonic motor used as the AF motor shown in FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of the drive circuit shown in FIG.
FIG. 5 is a timing chart in the drive circuit shown in FIG.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the drive frequency (f) and the rotational speed (N) in the ultrasonic motor.

まず、図1に基づき、本発明の一実施形態のカメラの全体構成について説明する。以下の説明では、レンズ鏡筒100とカメラボディ200とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明する。図1に示すように、カメラボディ200には、レンズ鏡筒100が着脱自在に装着される。   First, the overall configuration of a camera according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, a single-lens reflex camera in which the lens barrel 100 and the camera body 200 are detachable will be described. As shown in FIG. 1, a lens barrel 100 is detachably attached to the camera body 200.

図1に示すように、カメラボディ200は、その内部に着脱自在に内蔵される電池1を有する。この電池1の負極端子は、カメラボディ200の共通接地線7に接続されると共に、電気接点66に接続される。また、この電池1の負極端子は、電源回路2にも接続される。   As shown in FIG. 1, the camera body 200 includes a battery 1 that is detachably incorporated therein. The negative terminal of the battery 1 is connected to the common ground line 7 of the camera body 200 and to the electrical contact 66. The negative terminal of the battery 1 is also connected to the power circuit 2.

カメラボディ200とレンズ鏡筒100とが連結された状態で、カメラボディ200の共通接地線7は、レンズ鏡筒100の共通接地線8に接続され、導通が確保される。また、カメラボディ200とレンズ鏡筒100とが連結された状態では、電気接点61〜66を介して、レンズ鏡筒100内の電気回路と、カメラボディ200内の電気回路とが電気的に接続される。   In a state where the camera body 200 and the lens barrel 100 are connected, the common ground line 7 of the camera body 200 is connected to the common ground line 8 of the lens barrel 100, and conduction is ensured. When the camera body 200 and the lens barrel 100 are coupled, the electrical circuit in the lens barrel 100 and the electrical circuit in the camera body 200 are electrically connected via the electrical contacts 61 to 66. Is done.

電池1の正極端子は、ボディCPU3にて制御される給電スイッチ5に接続され、この給電スイッチ5がオンされると、電気接点61を介してレンズ鏡筒100の電源回路11、ブレ補正用モータ(VRモータ)15、絞り駆動回路16および電圧モニタ回路18に電圧を供給可能になっている。電池1の正極端子は、さらにカメラボディ200内の電源回路2に接続される。電源回路2はボディCPU3により制御される。   The positive terminal of the battery 1 is connected to a power supply switch 5 controlled by the body CPU 3, and when the power supply switch 5 is turned on, the power supply circuit 11 of the lens barrel 100 and the shake correction motor are connected via the electrical contacts 61. A voltage can be supplied to the (VR motor) 15, the aperture drive circuit 16 and the voltage monitor circuit 18. The positive terminal of the battery 1 is further connected to the power supply circuit 2 in the camera body 200. The power supply circuit 2 is controlled by the body CPU 3.

ボディCPU3のGND端子は、共通接地線7に接続してあり、CPU3のVDD端子は、それぞれのダイオードを介して、電池1の正極端子および電源回路2の出力端子に接続してある。このため、ボディCPU3は、電池投入時より起動することが可能になっている。カメラボディ200の外部スイッチ群4の操作は、ボディCPU3に入力され、所定のスイッチ入力を検出した場合、ボディCPU3は、電源回路2をon/off制御する。   The GND terminal of the body CPU 3 is connected to the common ground line 7, and the VDD terminal of the CPU 3 is connected to the positive terminal of the battery 1 and the output terminal of the power supply circuit 2 through respective diodes. For this reason, the body CPU 3 can be activated when the battery is inserted. The operation of the external switch group 4 of the camera body 200 is input to the body CPU 3, and when a predetermined switch input is detected, the body CPU 3 controls the power supply circuit 2 on / off.

たとえばカメラの動作として、通常、不図示のシャッターボタンを半押しした場合には、ボディCPU3は、電源回路2をon制御する。これにより電源回路2は電圧を出力し、電気接点62を介してレンズCPU9に対して給電し、レンズCPU9が動作可能となる。レンズCPU9には、共通接地線8との間で、各種スイッチ10が接続してあり、各種スイッチ10が操作されることにより、レンズCPU9の各種設定や制御を変更可能になっている。   For example, as an operation of the camera, normally, when a shutter button (not shown) is half-pressed, the body CPU 3 controls the power supply circuit 2 on. As a result, the power supply circuit 2 outputs a voltage and supplies power to the lens CPU 9 via the electrical contact 62, so that the lens CPU 9 can operate. Various switches 10 are connected to the lens CPU 9 with the common ground line 8, and various settings and controls of the lens CPU 9 can be changed by operating the various switches 10.

レンズCPU9が動作可能となると、電気接点63〜65を介して、レンズCPU9はボディCPU3と通信を行う。その結果、ボディCPU3は給電スイッチ5をon状態に切り替え、レンズCPU9は電源回路11を起動し、レンズ内に存在するAFモータ駆動回路12、ブレ補正回路13に給電を行い、各機能の動作を開始する。また、給電スイッチ5がon状態にあるので、レンズ内のAFモータ14、VRモータ15および絞りモータ17はいずれも動作可能状態である。   When the lens CPU 9 becomes operable, the lens CPU 9 communicates with the body CPU 3 via the electrical contacts 63 to 65. As a result, the body CPU 3 switches the power supply switch 5 to the on state, and the lens CPU 9 activates the power supply circuit 11 to supply power to the AF motor driving circuit 12 and the blur correction circuit 13 existing in the lens, thereby performing the operation of each function. Start. Further, since the power supply switch 5 is in the on state, the AF motor 14, the VR motor 15 and the aperture motor 17 in the lens are all operable.

レンズ鏡筒100の内部回路において、レンズ内のAFモータ14およびVRモータ15が動作状態時に、電源回路11の出力が何らかの理由でダウンすることがある。そのような場合には、電源回路11からのAFモータ駆動回路12およびブレ補正回路13への給電が停止し、AFモータ14およびVRモータ15の負荷は、電気接点61を介して供給される電池1の電源経路から自動的に切り離されるようになっている。   In the internal circuit of the lens barrel 100, when the AF motor 14 and the VR motor 15 in the lens are in operation, the output of the power supply circuit 11 may go down for some reason. In such a case, the power supply from the power supply circuit 11 to the AF motor driving circuit 12 and the blur correction circuit 13 is stopped, and the loads of the AF motor 14 and the VR motor 15 are supplied via the electrical contacts 61. It is automatically disconnected from one power supply path.

図1に示すAFモータ14は、図3に示す超音波モータ14aで構成されている。この超音波モータ14aでは、バネ101によりロータ102がステータ103に対して加圧接触され、ステータ103には、圧電素子104が接合してあり、圧電素子104は、基板106が接合してある。圧電素子104に対して電極引き出し線105を介して交流電圧が印加され、圧電素子104が励振することにより、ステータ103に進行性振動波が発生し、ロータ102が回転駆動するようになっている。   The AF motor 14 shown in FIG. 1 includes an ultrasonic motor 14a shown in FIG. In this ultrasonic motor 14 a, the rotor 102 is pressed against the stator 103 by the spring 101, the piezoelectric element 104 is bonded to the stator 103, and the substrate 106 is bonded to the piezoelectric element 104. When an AC voltage is applied to the piezoelectric element 104 via the electrode lead wire 105 and the piezoelectric element 104 is excited, a progressive vibration wave is generated in the stator 103 and the rotor 102 is driven to rotate. .

図3に示す圧電素子104を有する超音波モータ14aは、図2に示すように、電気回路ではキャパシタ成分Cで表すことができ、AFモータ駆動回路12内のトランス(変圧器)25の2次側インダクタンスL2と対になり、共振回路27を構成している。   As shown in FIG. 2, the ultrasonic motor 14a having the piezoelectric element 104 shown in FIG. 3 can be represented by a capacitor component C in the electric circuit, and the secondary of the transformer (transformer) 25 in the AF motor driving circuit 12. The resonance circuit 27 is configured by pairing with the side inductance L2.

AFモータ駆動回路12内では、トランス(変圧器)25の2次側インダクタンスL2と対を成す1次側インダクタンスL1が配置してあり、それとグランドラインとの間にはスイッチング素子24が接続され、そのスイッチング素子24の制御は、制御回路20の出力ポートOUTにて行われる。出力ポートOUTから出力される高周波パルス信号の周波数を変化させることで、超音波モータ14aの駆動周波数(f)を変化させることができる。   In the AF motor drive circuit 12, a primary side inductance L1 that is paired with a secondary side inductance L2 of a transformer (transformer) 25 is disposed, and a switching element 24 is connected between the primary side inductance L1 and the ground line. The switching element 24 is controlled at the output port OUT of the control circuit 20. The driving frequency (f) of the ultrasonic motor 14a can be changed by changing the frequency of the high-frequency pulse signal output from the output port OUT.

トランス25の1次側インダクタンスL1には、電源回路22,23からの電圧E1のみ、あるいは電圧E1+E2が印加されるようになっている。1次側インダクタンスL1への電圧E1のみ、あるいは電圧E1+E2の切替は、スイッチング素子21により行われ、その素子21は、制御回路20の制御ポートCTLからの出力信号により制御される。   Only the voltage E1 from the power supply circuits 22 and 23 or the voltage E1 + E2 is applied to the primary inductance L1 of the transformer 25. Switching of only the voltage E1 to the primary inductance L1 or the voltage E1 + E2 is performed by the switching element 21, and the element 21 is controlled by an output signal from the control port CTL of the control circuit 20.

また、図2に示すように、超音波モータ14aの回転状態は回転検出センサ26により検出され、制御回路20のモニタポートMONに入力され、常に回転状態を認識できるようになっている。図2に示す制御回路20は、図1に示すレンズCPU9に組み込まれていても良く、あるいは、別の制御回路であっても良い。図2に示す電源回路22および23は、図1に示す電源回路11に組み込まれてあっても良く、あるいは別の回路でも良い。   As shown in FIG. 2, the rotation state of the ultrasonic motor 14a is detected by the rotation detection sensor 26 and input to the monitor port MON of the control circuit 20, so that the rotation state can be always recognized. The control circuit 20 shown in FIG. 2 may be incorporated in the lens CPU 9 shown in FIG. 1 or may be another control circuit. The power supply circuits 22 and 23 shown in FIG. 2 may be incorporated in the power supply circuit 11 shown in FIG. 1 or may be other circuits.

次に、主として図4に基づき、たとえば図1に示すAFモータ14として用いられる図2および図3に示す超音波モータ14aの制御について説明する。   Next, the control of the ultrasonic motor 14a shown in FIGS. 2 and 3 used as the AF motor 14 shown in FIG. 1 will be described mainly based on FIG.

図4に示すステップS1にて、制御がスタートすると、図2に示す制御回路20の制御端子CTLからの出力信号に基づき、スイッチング素子21がONになり、図4に示すステップS2にて、トランス25の1次側インダクタンスL1には、電源回路22からの電圧E1のみが印加される。図5では、その状態を時刻t0からt1の間で示される。その状態では、図2に示す制御回路20の出力ポートOUTからは何ら駆動信号が出力されない。そのため、超音波モータ14aに振動進行波は発生せず、制御回路20のモニタポートMONでは、超音波モータ14aの回転検出が0である旨の信号が入力される。   When the control starts in step S1 shown in FIG. 4, the switching element 21 is turned on based on the output signal from the control terminal CTL of the control circuit 20 shown in FIG. 2, and in step S2 shown in FIG. Only the voltage E1 from the power supply circuit 22 is applied to the primary inductance L1 of 25. In FIG. 5, the state is shown between time t0 and t1. In this state, no drive signal is output from the output port OUT of the control circuit 20 shown in FIG. Therefore, no vibration traveling wave is generated in the ultrasonic motor 14a, and a signal indicating that the rotation detection of the ultrasonic motor 14a is 0 is input to the monitor port MON of the control circuit 20.

次に、ステップS2では、図1に示すボディCPU3への入力信号に基づき、レリーズボタンが半押し状態か否かを判断し、そうでない場合には、ステップS2およびステップS3を繰り返し、半押しの場合には、ステップS4の動作を行う。   Next, in step S2, it is determined whether or not the release button is half-pressed based on the input signal to the body CPU 3 shown in FIG. 1, and if not, step S2 and step S3 are repeated, In that case, the operation of step S4 is performed.

ステップS4では、図5に示す時刻t1に示すように、図2に示す制御ポートCTLからスイッチング素子21へ制御信号を送り、スイッチング素子21をオフ状態とさせる。その結果、一次側インダクタンスL1には、電源回路22および23からの加重電圧E1+E2が電圧V1として印加される。また、ステップS4では、図2に示す出力ポートOUTから、図5に示すように、比較的に高周波のパルス信号が図2に示すスイッチング素子24に印加される。そのため、図2に示す二次側インダクタンスL2および超音波モータ14aには、図5に示す時刻t1からt2の間の波形で示すように、比較的に高周波で高電圧の電圧V2が印加される。   In step S4, as shown at time t1 shown in FIG. 5, a control signal is sent from the control port CTL shown in FIG. 2 to the switching element 21, and the switching element 21 is turned off. As a result, the weighted voltage E1 + E2 from the power supply circuits 22 and 23 is applied as the voltage V1 to the primary inductance L1. In step S4, a relatively high frequency pulse signal is applied to the switching element 24 shown in FIG. 2 from the output port OUT shown in FIG. 2, as shown in FIG. Therefore, a relatively high frequency and high voltage V2 is applied to the secondary inductance L2 and the ultrasonic motor 14a shown in FIG. 2 as shown by the waveform between times t1 and t2 shown in FIG. .

次に、図4に示すステップS5では、図2に示す制御回路20は、回転検出センサ26にて検出された回転速度が所定時間以上0か否かを判断する。ステップS4にて、図5に示す時刻t1からt2の間におけるパルス状電圧V2が図2に示す超音波モータ14aに印加されれば、制御回路20のモニタポートMONで検出されるように、超音波モータ14aは、低速回転しているはずである。   Next, in step S5 shown in FIG. 4, the control circuit 20 shown in FIG. 2 determines whether or not the rotation speed detected by the rotation detection sensor 26 is 0 for a predetermined time or more. In step S4, if the pulse voltage V2 between the times t1 and t2 shown in FIG. 5 is applied to the ultrasonic motor 14a shown in FIG. The sonic motor 14a should be rotating at a low speed.

それにもかかわらず、図4に示すステップS5にて、制御回路20のモニタポートMONで検出される回転速度の検出が0である場合とは、何らかの故障が生じているか、あるいはオートフォーカス制御が終了している場合である。したがって、そのような場合には、図4に示すステップS7に行き、図2に示す制御回路20または図1に示すレンズCPU9から制御信号を電源回路11に出力し、AFモータ14である超音波モータ14aへの電圧の供給を遮断する。   Nevertheless, when the rotation speed detected at the monitor port MON of the control circuit 20 is 0 in step S5 shown in FIG. 4, some failure has occurred or the autofocus control has ended. This is the case. Therefore, in such a case, the process goes to step S7 shown in FIG. 4 to output a control signal from the control circuit 20 shown in FIG. 2 or the lens CPU 9 shown in FIG. The supply of voltage to the motor 14a is cut off.

また、図4に示すステップS5にて、制御回路20のモニタポートMONで検出される回転速度の検出が0で無い場合には、オートフォーカス制御が正常状態で続行中であると考えられる。そのような場合には、ステップS6に行き、図2に示す制御回路20は、超音波モータの回転速度が、図6に示す所定回転速度Nsよりも高いか否かを判断する。   In addition, in step S5 shown in FIG. 4, when the detection of the rotational speed detected by the monitor port MON of the control circuit 20 is not 0, it is considered that the autofocus control is continuing in the normal state. In such a case, the process goes to step S6, and the control circuit 20 shown in FIG. 2 determines whether or not the rotational speed of the ultrasonic motor is higher than the predetermined rotational speed Ns shown in FIG.

超音波モータの回転速度が、図6に示す所定回転速度Nsよりも低い場合には、ステップS4に戻り、ステップS4およびS5を繰り返す。制御回路20は、オートフォーカス動作を素早くするために、たとえば図5に示す時刻t2のタイミングで、図2に示す出力端子OUTからの駆動周波数を低くし、超音波モータ14aの回転速度を上げる。   When the rotational speed of the ultrasonic motor is lower than the predetermined rotational speed Ns shown in FIG. 6, the process returns to step S4, and steps S4 and S5 are repeated. In order to speed up the autofocus operation, the control circuit 20 lowers the drive frequency from the output terminal OUT shown in FIG. 2, for example, at the timing of time t2 shown in FIG. 5, and increases the rotation speed of the ultrasonic motor 14a.

その結果、図2に示す制御回路20は、モニタポートMONからの入力信号に基づき、超音波モータ14aの回転速度が、図6に示す所定回転速度Nsよりも高いことを検出する。所定回転速度Nsよりも高い回転速度が検知される場合とは、安定して回転し続けることができる回転速度であると判断することができる。そのような場合には、図4に示すステップS2に戻り、図5に示す時刻t2からt3で示すように、図2に示す制御回路20は、制御ポートCTLから制御信号を出力し、スイッチング素子21をオンにする。そのため、1次側インダクタンスL1には、電圧V1として、電圧E1のみが印加される。   As a result, the control circuit 20 shown in FIG. 2 detects that the rotational speed of the ultrasonic motor 14a is higher than the predetermined rotational speed Ns shown in FIG. 6 based on the input signal from the monitor port MON. When a rotational speed higher than the predetermined rotational speed Ns is detected, it can be determined that the rotational speed can continue to rotate stably. In such a case, the process returns to step S2 shown in FIG. 4, and the control circuit 20 shown in FIG. 2 outputs a control signal from the control port CTL as shown by the times t2 to t3 shown in FIG. Turn on 21. Therefore, only the voltage E1 is applied as the voltage V1 to the primary side inductance L1.

その結果、図2に示す超音波モータ14aには、図5に示す時刻t2からt3までの高速回転時の駆動波形の電圧V2が印加される。高速回転時の駆動波形の電圧V2の振幅は、低速回転時の駆動波形の電圧V2よりも短く、この実施形態では、約半分である。   As a result, a voltage V2 having a driving waveform during high-speed rotation from time t2 to time t3 shown in FIG. 5 is applied to the ultrasonic motor 14a shown in FIG. The amplitude of the drive waveform voltage V2 during high-speed rotation is shorter than the drive waveform voltage V2 during low-speed rotation, and is approximately half in this embodiment.

オートフォーカス制御を終了させるために、超音波モータ14aの回転速度を高速回転から低速回転に移行させるために、図2に示す制御回路20が、たとえば図5に示す時刻t3のタイミングで、図2に示す出力端子OUTからの駆動周波数を高くし、超音波モータ14aの回転速度を下げる。   In order to end the autofocus control, the control circuit 20 shown in FIG. 2 shifts the rotation speed of the ultrasonic motor 14a from the high-speed rotation to the low-speed rotation, for example, at a timing t3 shown in FIG. The drive frequency from the output terminal OUT shown in FIG. 6 is increased, and the rotational speed of the ultrasonic motor 14a is decreased.

その結果、図2に示す制御回路20は、モニタポートMONからの入力信号に基づき、図4に示すステップS6にて、超音波モータ14aの回転速度が、図6に示す所定回転速度Nsよりも低いことを検出する。そこで、図4に示すステップS4に戻り、図5に示す時刻t3からt4で示すように、図2に示す制御回路20は、制御ポートCTLから制御信号を出力し、スイッチング素子21をオフにする。そのため、1次側インダクタンスL1には、電圧V1として、電圧E1+E2が印加される。   As a result, based on the input signal from the monitor port MON, the control circuit 20 shown in FIG. 2 causes the rotational speed of the ultrasonic motor 14a to be higher than the predetermined rotational speed Ns shown in FIG. 6 in step S6 shown in FIG. Detect low. Therefore, the process returns to step S4 shown in FIG. 4, and the control circuit 20 shown in FIG. 2 outputs a control signal from the control port CTL and turns off the switching element 21 as shown from time t3 to t4 shown in FIG. . Therefore, the voltage E1 + E2 is applied as the voltage V1 to the primary side inductance L1.

その結果、図2に示す超音波モータ14aには、図5に示す時刻t3からt4までの低速回転時の駆動波形の電圧V2が印加される。そして、図2に示す制御回路20が、オートフォーカス動作の終了を検知すれば、出力ポートOUTからの駆動パルス信号の出力を停止させ、超音波モータ14aの駆動を停止させる。   As a result, a voltage V2 having a driving waveform during low-speed rotation from time t3 to time t4 shown in FIG. 5 is applied to the ultrasonic motor 14a shown in FIG. When the control circuit 20 shown in FIG. 2 detects the end of the autofocus operation, the output of the drive pulse signal from the output port OUT is stopped and the drive of the ultrasonic motor 14a is stopped.

本実施形態に係る超音波モータ14aを含む駆動回路12と、それを用いたレンズ鏡筒100を含むカメラによれば、超音波モータ14aの低速回転時には高電圧を印加して、駆動トルクを増大させ、低速回転時にも安定してモータ14aを駆動し続けることができる。また、超音波モータ14aの高速回転時には低電圧を印加させても、慣性力によりロータ102は安定して回転することができ、しかも省エネルギーにも寄与する。   According to the drive circuit 12 including the ultrasonic motor 14a according to the present embodiment and the camera including the lens barrel 100 using the same, a high voltage is applied to increase the drive torque when the ultrasonic motor 14a rotates at a low speed. Thus, the motor 14a can be continuously driven even during low-speed rotation. Further, even when a low voltage is applied during the high-speed rotation of the ultrasonic motor 14a, the rotor 102 can be stably rotated by the inertial force, and contributes to energy saving.

なお、図6において、所定回転速度Nsよりも低い回転領域では、不安定な低速回転領域であることが言える。不安定な低速回転領域とは、超音波モータ14aの特性の基づくものであり、図6に示すように、駆動周波数fを高い方から低い方に移動させた場合に回転速度が停止する駆動周波数f1と、その逆の駆動周波数f2が異なるヒステリシスが生じる領域である。   In FIG. 6, it can be said that the rotation region lower than the predetermined rotation speed Ns is an unstable low-speed rotation region. The unstable low-speed rotation region is based on the characteristics of the ultrasonic motor 14a. As shown in FIG. 6, the drive frequency at which the rotation speed stops when the drive frequency f is moved from higher to lower. This is a region where hysteresis occurs where f1 and the opposite drive frequency f2 are different.

このような低速回転領域では、従来では、安定して低速回転させることが困難であったが、本実施形態では、上述したように、高速回転時に比較して、電圧を上げることで、低速回転時にも安定してモータ14aを駆動し続けることができる。図6に示す所定回転速度Nsは、たとえばヒステリシスが生じる最大回転数Nmの1.2倍〜1.3倍以上の値である。   In such a low-speed rotation region, conventionally, it has been difficult to stably rotate at a low speed, but in the present embodiment, as described above, by increasing the voltage compared to the time of high-speed rotation, the low-speed rotation Even at times, the motor 14a can be driven stably. The predetermined rotational speed Ns shown in FIG. 6 is a value that is 1.2 to 1.3 times or more the maximum rotational speed Nm at which hysteresis occurs, for example.

なお、上述した実施形態では、図5に示すように、図2に示す制御回路20の出力ポートOUTから出力される駆動信号の周波数が、時刻t2またはt3にて、急激に変化しているが、それに限らず、多段階に変化させても良く、あるいはなだらかに徐々に変化させても良い。また、同様に、図2に示す超音波モータ14aに印加される電圧V2の振幅に関しても、時刻t2またはt3にて、急激に変化しているが、それに限らず、多段階に変化させても良く、あるいはなだらかに徐々に変化させても良い。   In the embodiment described above, as shown in FIG. 5, the frequency of the drive signal output from the output port OUT of the control circuit 20 shown in FIG. 2 changes rapidly at time t2 or t3. However, the present invention is not limited to this, and it may be changed in multiple steps, or may be gradually changed gradually. Similarly, the amplitude of the voltage V2 applied to the ultrasonic motor 14a shown in FIG. 2 also changes abruptly at the time t2 or t3. It may be good or gradually changed gradually.

さらに上述した実施形態では、図2に示す回転検出センサ26を用いて、超音波モータ14aの回転速度を検出し、その検出結果に基づき、超音波モータ14aに印加される電圧V2の振幅を変化させたが、それに限らない。たとえば、回転検出センサ26を具備させることなく、制御回路20の出力ポートOUTから出力される駆動周波数信号を、制御回路20自体がモニタリングし、その駆動周波数に対応して、超音波モータ14aに印加される電圧V2の振幅を変化させてもよい。その駆動周波数は、超音波モータ14aの回転速度と対応するからである。   Further, in the above-described embodiment, the rotation detection sensor 26 shown in FIG. 2 is used to detect the rotation speed of the ultrasonic motor 14a, and the amplitude of the voltage V2 applied to the ultrasonic motor 14a is changed based on the detection result. I did, but it is not limited to that. For example, without providing the rotation detection sensor 26, the drive frequency signal output from the output port OUT of the control circuit 20 is monitored by the control circuit 20 itself and applied to the ultrasonic motor 14a in accordance with the drive frequency. The amplitude of the voltage V2 may be changed. This is because the driving frequency corresponds to the rotational speed of the ultrasonic motor 14a.

さらにまた、上述した実施形態では、本発明の振動アクチュエータを、一眼レフカメラに組み込んだ例について説明したが、一眼レフカメラに限らず、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、携帯電話などの光学機器に組み込んでも良く、さらには、その他の装置に組み込んでも良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the vibration actuator of the present invention is incorporated in a single-lens reflex camera has been described. It may be incorporated, or may be incorporated into other devices.

図1は本発明の一実施形態に係るカメラの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a camera according to an embodiment of the present invention. 図2は図1に示すAFモータの駆動回路図である。FIG. 2 is a drive circuit diagram of the AF motor shown in FIG. 図3は図1に示すAFモータとして用いられる超音波モータの側面図である。FIG. 3 is a side view of an ultrasonic motor used as the AF motor shown in FIG. 図4は図2に示す駆動回路の制御の一例を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of the drive circuit shown in FIG. 図5は図2に示す駆動回路におけるタイミングチャート図ある。FIG. 5 is a timing chart in the drive circuit shown in FIG. 超音波モータにおける駆動周波数(f)と回転速度(N)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive frequency (f) and rotational speed (N) in an ultrasonic motor.

符号の説明Explanation of symbols

14…AFモータ
14a…超音波モータ
20…制御回路
21,24…スイッチング素子
22…電源回路
23…電源回路
25…トランス
26…回転検出センサ
27…共振回路
100…レンズ鏡筒
102…ロータ
103…ステータ
104…圧電素子
200…カメラボディ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... AF motor 14a ... Ultrasonic motor 20 ... Control circuit 21, 24 ... Switching element 22 ... Power supply circuit 23 ... Power supply circuit 25 ... Transformer 26 ... Rotation detection sensor 27 ... Resonance circuit 100 ... Lens barrel 102 ... Rotor 103 ... Stator 104 ... Piezoelectric element 200 ... Camera body

Claims (8)

電気機械変換素子に交流電圧が印加されることにより、振動波が発生する振動部材と、
前記振動波によって前記振動部材に対して相対移動する相対移動部材と、
前記電気機械変換素子に前記交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記振動部材と前記相対移動部材との相対移動速度に応じて交流電圧の振幅を変化させる制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記相対移動部材の移動速度が所定時間以上で所定値以下と判断された場合には、前記電圧印加手段から前記電気機械変換素子に印加される前記交流電圧を遮断することを特徴とする振動アクチュエータ。
A vibration member that generates a vibration wave by applying an AC voltage to the electromechanical transducer;
A relative movement member that moves relative to the vibration member by the vibration wave;
Voltage application means for applying the alternating voltage to the electromechanical transducer;
Have a control means for changing the amplitude of the AC voltage in accordance with the relative moving speed of the relative movement member and the vibration member,
The control means shuts off the AC voltage applied to the electromechanical transducer from the voltage application means when it is determined that the moving speed of the relative movement member is not less than a predetermined value for a predetermined time or more. A characteristic vibration actuator.
前記相対移動部材の移動速度が所定の値より小さい場合に、前記所定の値より大きい場合の交流電圧の振幅に対して、交流電圧の振幅を増大させることを特徴とする請求項1に記載の振動アクチュエータ。 The amplitude of the AC voltage is increased when the moving speed of the relative moving member is smaller than a predetermined value with respect to the amplitude of the AC voltage when the relative moving member is larger than the predetermined value. Vibration actuator. 前記交流電圧の振幅を、段階的に変化させることを特徴とする請求項1または2に記載の振動アクチュエータ。 The vibration actuator according to claim 1, wherein the amplitude of the AC voltage is changed stepwise. 前記交流電圧の振幅を、連続的に変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の振動アクチュエータ。 The vibration actuator according to claim 1, wherein the amplitude of the AC voltage is continuously changed. 前記相対移動部材の移動速度を検出する検出手段をさらに有し、前記検出手段が認識する前記相対移動部材の移動速度に応じて制御をすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の振動アクチュエータ。 5. The apparatus according to claim 1, further comprising a detecting unit that detects a moving speed of the relative moving member, wherein control is performed according to the moving speed of the relative moving member recognized by the detecting unit. The vibration actuator described. 前記電圧印加手段と前記電気機械変換素子とによって共振回路が形成されることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の振動アクチュエータ。 Vibration actuator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the resonant circuit is formed with the voltage applying means by said electromechanical transducer. 請求項1〜のいずれかに記載の振動アクチュエータを有するレンズ鏡筒。 A lens barrel having a vibration actuator according to any one of claims 1-6. 請求項に記載のレンズ鏡筒を有する光学装置。 An optical device having the lens barrel according to claim 7 .
JP2008321173A 2008-12-17 2008-12-17 Vibration actuator, lens barrel, and optical device Expired - Fee Related JP5321036B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008321173A JP5321036B2 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Vibration actuator, lens barrel, and optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008321173A JP5321036B2 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Vibration actuator, lens barrel, and optical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010148206A JP2010148206A (en) 2010-07-01
JP5321036B2 true JP5321036B2 (en) 2013-10-23

Family

ID=42568044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008321173A Expired - Fee Related JP5321036B2 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Vibration actuator, lens barrel, and optical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5321036B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125557A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 株式会社ニコン Communication apparatus, lens barrel, and image pickup apparatus
JP2014211622A (en) * 2013-03-27 2014-11-13 パナソニック株式会社 Projection type image display device
JP6455017B2 (en) * 2014-08-13 2019-01-23 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric driving device and driving method thereof, robot and driving method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06237584A (en) * 1992-12-16 1994-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Speed control method and speed controller for ultrasonic motor
JP3220932B2 (en) * 1996-03-12 2001-10-22 京セラ株式会社 Ultrasonic motor speed controller
JPH10248276A (en) * 1997-03-07 1998-09-14 Canon Inc Drive unit for vibratory actuator
JP4168459B2 (en) * 1997-06-19 2008-10-22 株式会社ニコン Driving device and driving method for vibration actuator
JP2002305884A (en) * 2001-03-30 2002-10-18 Canon Inc Control device for vibration wave motor and apparatus comprising vibration wave motor
JP2008259325A (en) * 2007-04-05 2008-10-23 Nikon Corp Vibratory actuator device, lens barrel, and camera

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010148206A (en) 2010-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10871700B2 (en) Drive apparatus, drive method, and optical device
JP5799596B2 (en) Piezoelectric actuator, robot hand, and robot
JP4314088B2 (en) Control device and control method for vibration actuator, device using vibration actuator as drive source
JP5884303B2 (en) Piezoelectric actuator, robot hand, and robot
CN102291038B (en) Method of controlling vibration motor and dirver used for vibration motor
JP2005102431A5 (en)
US20170214340A1 (en) Driving apparatus of vibration-type actuator method of controlling driving vibration-type actuator and image pickup apparatus
JP5321036B2 (en) Vibration actuator, lens barrel, and optical device
JP7191547B2 (en) Vibration-type drive device, electronic device, and control method for vibration-type actuator
JP4694681B2 (en) Ultrasonic motor and electronic device with ultrasonic motor
JP6021322B2 (en) Drive controller for vibration type motor
JP2006203993A (en) Controller and control method
JP2010279199A (en) Device for control of piezoelectric actuator
JP6484961B2 (en) Drive device, lens barrel
JP2007189823A (en) Method and apparatus of driving-control of piezoelectric actuator, and electronic equipment
JP5320803B2 (en) Vibration actuator driving device and optical apparatus
JP5874462B2 (en) Drive unit for vibration actuator, lens barrel
US20120286704A1 (en) Drive control apparatus and drive control method for vibration wave driving apparatus
JP2008253077A (en) Vibration actuator, lens barrel and camera
JP2008079395A (en) Drive controller of vibration actuator, lens barrel and camera
JP2010114986A (en) Vibrating actuator, lens barrel, and optical apparatus
JP2006187099A (en) Controller for vibration type actuator and apparatus equipped with same
JP5978646B2 (en) Vibration wave motor, lens barrel, camera, and vibration wave motor control method
JPH07264879A (en) Drive circuit for ultrasonic motor
JP2015023679A (en) Drive device, lens barrel, and camera

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120524

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130313

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130517

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130517

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130618

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130701

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5321036

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees