JP6314449B2 - 振動波モータの駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents
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Description
この音は、従来の静止画撮影では特に問題視されてこなかったが、動画撮影時にはこの突発音が異音として録画データに記録されてしまう危険性がある。
この突発音の主原因の1つとして考えられているのが駆動開始時や駆動停止時に行う急な通電であるが、それを回避するために通電状態を継続した場合、停止状態にも関わらずに別の異音が発生してしまう。
電子カメラ1は、静止画及び動画撮影が可能なカメラであって、撮像光学系であるレンズ鏡筒20と、撮像素子30と、AFE(Analog front end)回路60と、画像処理部70と、音声検出部80と、操作部材90と、CPU100と、バッファメモリ110と、記録インターフェース120と、メモリ130と、モニタ140とから構成され、外部機器のPC150との接続が可能となっている。
バッファメモリ110は、画像処理部70による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。
モニタ140は、液晶パネルによって構成され、CPU100からの指示に応じて、操作メニュー、静止画像及び動画などを表示する。
図2は、本発明の一実施形態のレンズ鏡筒20を説明する図である。図3は、本発明の一実施形態の振動波モータ10の振動子11を説明する図である。
レンズ鏡筒20は、レンズ鏡筒20の外周部を覆う外側固定筒31と、外側固定筒31よりも内周側に位置する内側固定筒32と、を備え、さらに外側固定筒31と内側固定筒32との間に振動波モータ10を備える。
振動子11について説明する。図3に示すように、振動子11は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子(以下、圧電体13と称する)と、圧電体13を接合した弾性体12とから構成されている。振動子11には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として8波の進行波が発生される。
図4は、振動波モータ10の駆動装置40Aを説明するブロック図である。駆動装置40Aは、基板40(図2参照)に設けられている。
駆動装置40Aは、図4に示すように、振動波モータ10に接続されており、振動波モータ10に設けられた位置検出部45から振動波モータ10の回転速度情報を受信するとともに、振動波モータ10の制御も行う。
駆動制御部41は、レンズ鏡筒20内又はカメラ1本体のCPU100からの駆動指令を基に振動波モータ10の駆動を制御する。駆動制御部41には、振動波モータ10の位置を検出する位置検出部45から、制御情報として振動波モータ10の回転情報が入力されるようになっている。
移相部43は、発振部42で発生した駆動信号を位相の異なる2つの駆動信号に分ける。
増幅部44は、移相部43によって分けられた2つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部44からの2つの駆動信号は、振動波モータ10に伝達され、この2つの駆動信号の印加により振動子11に進行波が発生し、移動子15が駆動される。
まず、駆動制御部41には、レンズ鏡筒20内又はカメラ1本体のCPU100からの目標位置が伝達される。発振部42から駆動信号が発生し、その信号は移相部43により90度位相の異なる2つの駆動信号に分割され、増幅部44により所望の電圧に増幅される。駆動制御部41は、振動波モータ10に2つの駆動信号を与える。
A相から発生する8次曲げ振動とB相から発生する8次曲げ振動とは位置的な位相が1/4波長ずれるようになっており、また、A相駆動信号とB相駆動信号とは90度位相がずれているため、2つの曲げ振動は合成され、8波の進行波となる。
位相差の値+90度又は−90度は、理想的な値であり、その中間値でも進行波の形状は乱れているが、進行波は生じている。進行波の波頭には楕円運動が生じている。従って、駆動面に加圧接触された移動子15は、この楕円運動によって摩擦的に駆動される。
図5(a)は、振動波モータ10の駆動信号の位相差に対する回転速度の関係の一例を示すグラフであり、図5(b)は、振動波モータ10の駆動周波数に対する回転速度の関係の一例を示すグラフである。
図5(a)に示すように、振動波モータ10の回転速度は、2つの駆動信号の位相差が+90度では正回転の最大速度、2つの駆動信号の位相差が−90度では逆回転の最大速度となり、その中間の位相差は、中間的な速度値を示す。位相差が0度では、弾性体12の振動は定在波となって移動子15を回転駆動しなくなる(すなわち振動波モータ10の回転速度が0になる)。
また、図5(b)に示すように、駆動周波数は、小さくすると回転速度が大きくなり、大きくすると回転速度は低下していき、0となる。これにより、例えば、2つの駆動信号の位相差を+90度に固定して、駆動周波数を変化させることで回転速度を変化させることができる。
図6は、駆動制御部41による交互回転制御時における振動波モータ10の駆動信号と振動波モータ10の駆動状態を説明する図である。それぞれ横軸を時間軸とし、図6(a)はレンズL3の位置、図6(b)は振動波モータ10に加える信号の周波数、図6(c)は振動波モータ10に加える信号の位相を示したものである。
そして、駆動装置40Aは、振動波モータ10が停止している周波数「A」から所定の駆動回転数に応じた周波数「C」に駆動周波数を移行する(t3)。それに伴い、AF用の第3レンズ群L3も移動を開始し、所定の位置に移動を始める。
そうすると、駆動装置40Aは、第3レンズ群L3を停止させるため、振動波モータ10の周波数を「C」から、レンズ位置が停止判定範囲の最小(もしくは最大)になる周波数「B」まで移行させる(t5)。
ただし、位相差の反転は、プラス90度からマイナス90度に限らず、90度以内の、例えばプラス60度からマイナス60度の範囲でもよい。この場合、振動波モータ10の移動が緩やかになるので、慣性力等によって振動波モータ10が停止判定の範囲外まで移動してしまうことを事前に防ぎやすい。
通電状態でカメラボディ側がレンズの停止判定を行う範囲で、位相差を所定範囲で段階的に変化させて停止判定が途切れない範囲でレンズを小刻みに動かす。これにより超音波モータが停止している際に発生する異音を発生させることのないモータ制御を実現される。
このため、動画撮影時において、突発音が異音として録画データに記録されることがない。
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態は、本発明を円環型の振動波モータ10に適用したものである。しかし、本発明は円環型に限るものではなく、軸出力型の振動波モータに適用しても良い。
(3)本実施形態は、本発明をAFレンズである第3レンズ群L3を移動駆動する振動波モータ10に適用したものであるが、移動操作する被駆動部材はAFレンズに限らず、ズーミングレンズ等他の構成要素を移動操作するものにも適用可能である。
Claims (5)
- 駆動信号の入力により振動する素子と、
前記素子の前記振動により駆動面が振動する振動体と、
前記駆動面の前記振動により移動する移動体と、
互いに位相が異なる2つの駆動信号を生成する移相部と、を備え、
前記移相部は、前記移動体の移動により駆動される被駆動体の位置が、停止位置に対して所定の距離の範囲において、前記所定の範囲外のときよりも前記駆動信号の周波数を大きくして、前記駆動信号の位相差を、プラスマイナスに交互に変化させる回転制御を行なうこと、
を特徴とする振動波モータの駆動装置。 - 請求項1に記載の振動波モータの駆動装置において、
前記移相部における、前記駆動信号の位相差の変更は、任意の範囲で段階的に行うこと、
を特徴とする振動モータの駆動装置。 - 請求項2に記載の振動波モータの駆動装置において、
前記任意の範囲は、プラスマイナス90度以下の範囲であること、
を特徴とする振動モータの駆動装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の前記駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される前記振動波モータとを備え、前記被駆動体は、撮影光学系であること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の前記駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される前記振動波モータとを備え、前記被駆動体は、撮影光学系であること、
を特徴とするカメラ。
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