JP6484961B2 - Drive device, lens barrel - Google Patents

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Description

本発明は、振動アクチュエータの駆動装置、レンズ鏡筒に関するものである。   The present invention relates to a drive device for a vibration actuator and a lens barrel.

従来、振動アクチュエータの駆動装置は、振動アクチュエータに入力する交番信号の周波数を変化させることによって振動アクチュエータの動作を制御している。
このような駆動装置の中には、変動する交番信号の周波数が、振動アクチュエータの振動子の共振周波数に近づいた場合に、その共振周波数側への変動を禁止する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかし、このような駆動装置は、振動アクチュエータの駆動周波数が、駆動装置の近傍に配置されたセンサ等の電子機器の固有周波数と共振し、そのセンサ等の適正な動作を妨げてしまう場合があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vibration actuator drive device controls the operation of a vibration actuator by changing the frequency of an alternating signal input to the vibration actuator.
In such a drive device, when the frequency of the alternating signal that fluctuates approaches the resonance frequency of the vibrator of the vibration actuator, a technique for prohibiting the fluctuation to the resonance frequency side has been proposed (for example, Patent Document 1).
However, in such a drive device, the drive frequency of the vibration actuator may resonate with the natural frequency of an electronic device such as a sensor disposed in the vicinity of the drive device, thereby preventing proper operation of the sensor or the like. It was.

特許第２５３７２６７号公報Japanese Patent No. 2537267

本発明の課題は、電子機器と振動アクチュエータとが共振してしまうのを抑制することができる駆動装置、レンズ鏡筒を提供することである。   The subject of this invention is providing the drive device and lens barrel which can suppress that an electronic device and a vibration actuator resonate.

本発明は、圧電体に交番信号を印加して、振動体を振動させて駆動力を発生する振動アクチュエータの駆動を制御する駆動装置であって、前記圧電体に印加する交番信号の周波数及び電圧を変化させる制御部を備え、前記制御部は、前記電圧を所定の電圧に保った状態で前記周波数を変化させて所定の周波数に達した場合に、前記周波数を第１の周波数に保った状態にし、前記電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧へ変化させ、前記電圧が前記第１の電圧よりも高い前記第２の電圧に達した場合に、前記周波数を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に変更する駆動装置に関する。The present invention relates to a driving device that controls driving of a vibration actuator that generates a driving force by applying an alternating signal to a piezoelectric body to vibrate the vibrating body, and the frequency and voltage of the alternating signal applied to the piezoelectric body. A control unit that changes the frequency, and the control unit maintains the frequency at the first frequency when the frequency reaches the predetermined frequency by changing the frequency while the voltage is maintained at the predetermined voltage. And changing the voltage from the first voltage to a second voltage higher than the first voltage, and when the voltage reaches the second voltage higher than the first voltage, the frequency To a second frequency lower than the first frequency.
また、本発明は、圧電体に交番信号を印加して、振動体を振動させて駆動力を発生する振動アクチュエータの駆動を制御する駆動装置であって、前記圧電体に印加する交番信号の周波数及び電圧を変化させる制御部を備え、前記制御部は、前記電圧を所定の電圧に保った状態で前記周波数を変化させて所定の周波数に達した場合に、前記周波数を第１の周波数に保った状態にし、前記電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも低い第２の電圧へ変化させ、前記電圧が前記第１の電圧よりも低い前記第２の電圧に達した場合に、前記周波数を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に変更する駆動装置に関する。The present invention also relates to a driving device that controls driving of a vibration actuator that generates a driving force by applying an alternating signal to a piezoelectric body to vibrate the vibrating body, and the frequency of the alternating signal applied to the piezoelectric body And a control unit that changes the voltage, and the control unit maintains the frequency at the first frequency when the frequency is changed to reach the predetermined frequency while the voltage is maintained at the predetermined voltage. And changing the voltage from the first voltage to a second voltage lower than the first voltage, and when the voltage reaches the second voltage lower than the first voltage, The present invention relates to a driving device that changes the frequency to a second frequency that is higher than the first frequency.
また、本発明は、圧電体に位相の異なる２相の交番信号を印加して、振動体を振動させて駆動力を発生する振動アクチュエータの駆動を制御する駆動装置であって、前記圧電体に印加する交番信号の周波数及び位相差を変化させる制御部を備え、前記制御部は、前記位相差を所定の位相差に保った状態で前記周波数を変化させて所定の周波数に達した場合に、前記周波数を第１の周波数に保った状態にし、前記位相差を第１の位相差から前記第１の位相差とは異なる第２の位相差へ変化させる駆動装置に関する。The present invention also provides a driving device that controls driving of a vibration actuator that applies a two-phase alternating signal having different phases to a piezoelectric body to vibrate the vibrating body to generate a driving force. A control unit that changes the frequency and phase difference of the alternating signal to be applied, and when the control unit changes the frequency while the phase difference is maintained at a predetermined phase difference, and reaches a predetermined frequency, The present invention relates to a drive device that maintains the frequency at a first frequency and changes the phase difference from a first phase difference to a second phase difference different from the first phase difference.
また、本発明は、上記いずれかの駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータによって駆動される光学部材と、を備えるレンズ鏡筒に関する。The present invention also relates to a lens barrel including any one of the above-described driving devices, a vibration actuator driven by the driving device, and an optical member driven by the vibration actuator.

本発明によれば、電子機器と振動アクチュエータとが共振してしまうのを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that an electronic device and a vibration actuator resonate.

第１実施形態のカメラの全体構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the whole structure of the camera of 1st Embodiment. 第１実施形態の超音波モータの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the ultrasonic motor of 1st Embodiment. 第１実施形態の超音波モータに接続される駆動装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the drive device connected to the ultrasonic motor of 1st Embodiment. 第１実施形態の超音波モータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the ultrasonic motor of 1st Embodiment. 第１実施形態の駆動装置による超音波モータの制御状態を説明する図である。It is a figure explaining the control state of the ultrasonic motor by the drive device of 1st Embodiment. 第１実施形態の駆動装置による超音波モータの制御状態の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the control state of the ultrasonic motor by the drive device of 1st Embodiment. 超音波モータの共振周波数付近での等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit in the resonance frequency vicinity of an ultrasonic motor. 第２実施形態の超音波モータの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the ultrasonic motor of 2nd Embodiment. 第２実施形態の駆動装置による超音波モータの制御状態を説明する図である。It is a figure explaining the control state of the ultrasonic motor by the drive device of 2nd Embodiment.

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態のカメラの全体構成を説明する概略図である。
図２は、第１実施形態の超音波モータの構成を説明する図である。
図３は、第１実施形態の超音波モータに接続される駆動装置の構成を説明する図である。
なお、図１において、カメラ１の前後方向（レンズ１１の光軸方向）をＺ方向とし、カメラ１を光軸方向から見て左右方向をＸ方向とし、鉛直方向をＹ方向とする。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings and the like.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the camera of the first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the ultrasonic motor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a drive device connected to the ultrasonic motor according to the first embodiment.
1, the front-rear direction of the camera 1 (the optical axis direction of the lens 11) is the Z direction, the left-right direction when the camera 1 is viewed from the optical axis direction is the X direction, and the vertical direction is the Y direction.

カメラ１は、図１に示すように、撮像素子３を有するカメラ筐体２と、レンズ鏡筒１０とを備え、被写体の静止画だけでなく動画も撮影することができるデジタルカメラである。
レンズ鏡筒１０は、カメラ筐体２と着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒１０は、レンズ１１（光学部材）、カム筒部１２、位置検出部１３、超音波モータ２０（振動アクチュエータ）、駆動装置３０等を備えている。なお、レンズ鏡筒１０は、カメラ筐体２と一体型としてもよい。 As shown in FIG. 1, the camera 1 is a digital camera that includes a camera housing 2 having an image sensor 3 and a lens barrel 10 and can capture not only a still image of a subject but also a moving image.
The lens barrel 10 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera housing 2. The lens barrel 10 includes a lens 11 (optical member), a cam barrel 12, a position detector 13, an ultrasonic motor 20 (vibration actuator), a driving device 30, and the like. The lens barrel 10 may be integrated with the camera housing 2.

レンズ１１は、カム筒部１２に保持されており、超音波モータ２０の駆動力によって、光軸方向（Ｚ方向）に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズである。
カム筒部１２は、超音波モータ２０の回転子２１（後述する）と接続されており、超音波モータ２０の回転運動を、光軸方向（Ｚ方向）への直動運動に変換し、レンズ１１を光軸方向（Ｚ方向）に移動可能にする。
位置検出部１３は、光軸方向（Ｚ方向）に移動するレンズ１１の位置を検出するエンコーダである。 The lens 11 is a focus lens that is held by the cam cylinder 12 and moves in the optical axis direction (Z direction) by the driving force of the ultrasonic motor 20 to adjust the focus.
The cam cylinder portion 12 is connected to a rotor 21 (described later) of the ultrasonic motor 20, converts the rotational motion of the ultrasonic motor 20 into a linear motion in the optical axis direction (Z direction), and a lens. 11 is movable in the optical axis direction (Z direction).
The position detection unit 13 is an encoder that detects the position of the lens 11 that moves in the optical axis direction (Z direction).

超音波モータ２０は、図２に示すように、円環状の回転式の進行波型超音波モータであり、円環状の回転子２１と、回転子２１と加圧接触する円環状の振動子２２（振動体）とから構成される。
振動子２２は、円環状の弾性体２３と、その弾性体２３に接合された円環状の圧電素子２４（圧電体）とから構成されている。
弾性体２３は、回転子２１と加圧接触する面に櫛歯が設けられた弾性部材である。 As shown in FIG. 2, the ultrasonic motor 20 is an annular rotary traveling wave ultrasonic motor, and has an annular rotor 21 and an annular vibrator 22 that is in pressure contact with the rotor 21. (Vibrating body).
The vibrator 22 includes an annular elastic body 23 and an annular piezoelectric element 24 (piezoelectric body) joined to the elastic body 23.
The elastic body 23 is an elastic member in which comb teeth are provided on the surface in pressure contact with the rotor 21.

圧電素子２４は、弾性体２３の回転子２１との接触面とは反対側の面に接合されており、２相からなる電極パターンＡ相、Ｂ相を有する。電極パターンＡ相、Ｂ相は、それぞれが円周方向に極性が交互に異なるように分極されている。
超音波モータ２０は、圧電素子２４の電極パターンＡ相、Ｂ相に、それぞれ位相の異なる２相の交番信号を印加して、振動子２２に進行性の振動波を発生させ、振動子２２に加圧接触された回転子２１がその振動波に励振されることで、円周方向（正転方向Ｇ、反転方向Ｈ）に回転する駆動力を発生する。 The piezoelectric element 24 is bonded to the surface of the elastic body 23 opposite to the contact surface with the rotor 21, and has an electrode pattern A phase and B phase composed of two phases. The electrode patterns A and B are polarized so that their polarities are alternately different in the circumferential direction.
The ultrasonic motor 20 applies two-phase alternating signals having different phases to the electrode patterns A phase and B phase of the piezoelectric element 24 to generate a progressive vibration wave in the vibrator 22. The rotor 21 brought into pressure contact is excited by the vibration wave to generate a driving force that rotates in the circumferential direction (forward rotation direction G, reverse rotation direction H).

駆動装置３０は、図３に示すように、超音波モータ２０の駆動、すなわち超音波モータ２０の回転速度や、駆動動作を制御する装置である。ここで、駆動動作とは、超音波モータ２０の回転子２１の正転方向Ｇの回転運動（図２参照）や、反転方向Ｈの回転運動（図２参照）、停止といった動作をいう。
駆動装置３０は、駆動回路部３１、電源回路部３２、位相回路部３３、記憶部３４、制御部３５等を備える。 As shown in FIG. 3, the driving device 30 is a device that controls the driving of the ultrasonic motor 20, that is, the rotational speed and driving operation of the ultrasonic motor 20. Here, the drive operation refers to operations such as rotational motion in the forward direction G (see FIG. 2), rotational motion in the reverse direction H (see FIG. 2), and stop of the rotor 21 of the ultrasonic motor 20.
The drive device 30 includes a drive circuit unit 31, a power supply circuit unit 32, a phase circuit unit 33, a storage unit 34, a control unit 35, and the like.

駆動回路部３１は、制御部３５から位相回路部３３を介して入力した駆動信号に基づいて、所定の駆動周波数ｆ、駆動電圧ｖ、位相の交番信号を超音波モータ２０の圧電素子２４のＡ相、Ｂ相の各電極に出力する回路である。
駆動回路部３１は、圧電素子２４の電極パターンのＡ相の電極に接続されるＡ相駆動回路部３１ａと、Ｂ相の電極に接続されるＢ相駆動回路部３１ｂとを備えている。各駆動回路部３１ａ、３１ｂは、超音波モータ２０の圧電素子２４の各電極に入力される交番信号の電流を検出し、その検出情報（電流モニタ情報）をそれぞれ制御部３５にフィードバックしている。
電源回路部３２は、各駆動回路部３１ａ、３１ｂから超音波モータ２０へ出力する交番信号の電力を供給する回路である。電源回路部３２は、制御部３５に接続されており、駆動回路部３１への出力電圧を変更することができる。
位相回路部３３は、制御部３５から出力される駆動信号の位相を変更する回路である。本実施形態の位相回路部３３は、超音波モータ２０を駆動制御する場合に、Ａ相駆動回路部３１ａ及びＢ相駆動回路部３１ｂに入力される各駆動信号の位相を９０度異なるように変更している。
記憶部３４は、駆動装置３０の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するための半導体メモリ素子等の記憶装置である。 Based on the drive signal input from the control unit 35 via the phase circuit unit 33, the drive circuit unit 31 outputs an alternating signal having a predetermined drive frequency f, drive voltage v, and phase to A of the piezoelectric element 24 of the ultrasonic motor 20. It is a circuit which outputs to each electrode of phase and B phase.
The drive circuit unit 31 includes an A-phase drive circuit unit 31a connected to the A-phase electrode of the electrode pattern of the piezoelectric element 24, and a B-phase drive circuit unit 31b connected to the B-phase electrode. Each drive circuit unit 31a, 31b detects the current of the alternating signal input to each electrode of the piezoelectric element 24 of the ultrasonic motor 20, and feeds back the detected information (current monitor information) to the control unit 35. .
The power supply circuit unit 32 is a circuit that supplies power of an alternating signal output from the drive circuit units 31 a and 31 b to the ultrasonic motor 20. The power supply circuit unit 32 is connected to the control unit 35 and can change the output voltage to the drive circuit unit 31.
The phase circuit unit 33 is a circuit that changes the phase of the drive signal output from the control unit 35. When the ultrasonic motor 20 is driven and controlled, the phase circuit unit 33 of the present embodiment changes the phase of each drive signal input to the A-phase drive circuit unit 31a and the B-phase drive circuit unit 31b to be 90 degrees different from each other. doing.
The storage unit 34 is a storage device such as a semiconductor memory element for storing a program, information, and the like necessary for the operation of the drive device 30.

制御部３５は、駆動装置３０の各部を統括制御する制御回路であり、例えばＣＰＵ等から構成される。制御部３５は、記憶部（不図示）に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、前述したハードウェアと協働し、本実施形態に係る各種機能を実現している。
制御部３５は、超音波モータ２０を駆動する駆動信号（パルス信号）を、位相回路部３３を経て駆動回路部３１に出力し、位置検出部１３の検出信号に基づいて超音波モータ２０を駆動制御する。
具体的には、制御部３５は、駆動信号の周波数を制御し、超音波モータ２０の駆動周波数ｆを変化させて、超音波モータ２０の回転速度Ｎを制御する。
また、制御部３５は、電源回路部３２を制御して駆動回路部に入力する出力電圧を変化させることができ、超音波モータ２０に印加される駆動電圧ｖを変化させ、超音波モータ２０の回転速度Ｎを制御することもできる。 The control unit 35 is a control circuit that performs overall control of each unit of the drive device 30, and includes, for example, a CPU. The control unit 35 appropriately reads and executes various programs stored in a storage unit (not shown), thereby realizing various functions according to the present embodiment in cooperation with the hardware described above.
The control unit 35 outputs a drive signal (pulse signal) for driving the ultrasonic motor 20 to the drive circuit unit 31 through the phase circuit unit 33 and drives the ultrasonic motor 20 based on the detection signal of the position detection unit 13. Control.
Specifically, the control unit 35 controls the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 by controlling the frequency of the drive signal and changing the drive frequency f of the ultrasonic motor 20.
In addition, the control unit 35 can control the power supply circuit unit 32 to change the output voltage input to the drive circuit unit, change the drive voltage v applied to the ultrasonic motor 20, and change the output voltage of the ultrasonic motor 20. The rotational speed N can also be controlled.

次に、超音波モータ２０の特性について説明する。
図４は、第１実施形態の超音波モータの特性を示す図である。図４（ａ）は、超音波モータ２０に印加される交番信号の駆動電圧をｖ＝ｖ０に保った状態における駆動周波数ｆと回転速度Ｎとの関係を示す図である。図４（ｂ）は、超音波モータ２０に印加される交番信号の駆動周波数をｆ＝ｆ１に保った状態における駆動電圧ｖと回転速度Ｎとの関係を示す図であり、図４（ｃ）は、超音波モータ２０に印加される交番信号の駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態における駆動電圧ｖと回転速度Ｎとの関係を示す図である。 Next, the characteristics of the ultrasonic motor 20 will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of the ultrasonic motor according to the first embodiment. FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the drive frequency f and the rotational speed N in a state where the drive voltage of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 20 is kept at v = v0. FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the drive voltage v and the rotational speed N in a state where the drive frequency of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 20 is kept at f = f1, and FIG. These are figures which show the relationship between the drive voltage v and the rotational speed N in the state which maintained the drive frequency of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 20 at f = f2.

図４（ａ）に示すように、駆動装置３０の制御部３５は、駆動電圧ｖをｖ０に保った状態で、駆動周波数ｆを変化させることで、超音波モータ２０の回転速度Ｎを変化させることができる。具体的には、制御部３５は、駆動周波数ｆをｆｒから上げると、超音波モータ２０の回転速度Ｎが下がり、また、駆動周波数ｆを高周波側から下げると、超音波モータ２０の回転速度Ｎが上がる特性を有する。
ここで、図４（ａ）中のｆｒは、超音波モータ２０の振動子２２の機械的な共振周波数である。なお、超音波モータ２０の制御では、図４（ａ）中のｆｒよりも右肩下がりの特性を利用する。 As shown in FIG. 4A, the control unit 35 of the drive device 30 changes the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 by changing the drive frequency f while keeping the drive voltage v at v0. be able to. Specifically, the control unit 35 decreases the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 when the drive frequency f is increased from fr, and decreases the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 when the drive frequency f is decreased from the high frequency side. Has the property of increasing.
Here, fr in FIG. 4A is a mechanical resonance frequency of the vibrator 22 of the ultrasonic motor 20. Note that the control of the ultrasonic motor 20 uses the characteristic of lowering the right shoulder than fr in FIG.

また、駆動装置３０の制御部３５は、駆動周波数ｆを、例えばｆ＝ｆ１に保った状態で、駆動電圧ｖを変化させることで、超音波モータ２０の回転速度Ｎを変化させることもできる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、制御部３５は、ｆ＝ｆ１に保った状態で、駆動電圧ｖをｖ０からｖ２（ｖ２＜ｖ０）に下げると、超音波モータ２０の駆動速度ＮがＮ１からＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）に下がる。また、図４（ｃ）に示すように、制御部３５は、ｆ＝ｆ２に保った状態で駆動電圧ｖをｖ０からｖ１（ｖ０＜ｖ１）に上げると、超音波モータ２０の駆動速度ＮがＮ２からＮ１（Ｎ２＜Ｎ１）に上がる特性を有する。   In addition, the control unit 35 of the drive device 30 can change the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 by changing the drive voltage v while maintaining the drive frequency f at, for example, f = f1. Specifically, as shown in FIG. 4B, the control unit 35 reduces the drive voltage v from v0 to v2 (v2 <v0) while maintaining f = f1. The driving speed N decreases from N1 to N2 (N2 <N1). Further, as shown in FIG. 4C, when the control unit 35 increases the drive voltage v from v0 to v1 (v0 <v1) while maintaining f = f2, the drive speed N of the ultrasonic motor 20 is increased. It has a characteristic of increasing from N2 to N1 (N2 <N1).

本実施形態の駆動装置３０は、駆動電圧ｖ＝ｖ０に保った状態で、駆動周波数ｆを変化させることによって、超音波モータ２０の回転速度Ｎを所望の速度に制御する、いわゆる周波数制御を主に行う。
カメラ１には、上述したように、撮像素子３や、レンズ鏡筒１０に設けられた不図示のブレ補正装置のジャイロセンサ等の電子機器が搭載されている。ここで、超音波モータ２０の駆動電圧はノイズ源になりやすいため、超音波モータ２０を周波数制御により所定の駆動周波数ｆで駆動した場合に、上述の電子機器の固有周波数ｆｎと共振し、電子機器の適正な作動を妨げてしまう場合がある。 The drive device 30 of the present embodiment mainly performs so-called frequency control that controls the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 to a desired speed by changing the drive frequency f while maintaining the drive voltage v = v0. To do.
As described above, the camera 1 is equipped with electronic devices such as the image sensor 3 and a gyro sensor (not shown) provided in the lens barrel 10. Here, since the drive voltage of the ultrasonic motor 20 tends to be a noise source, when the ultrasonic motor 20 is driven at a predetermined drive frequency f by frequency control, it resonates with the natural frequency fn of the electronic device described above, and the electronic It may interfere with the proper operation of the equipment.

そこで、本実施形態の駆動装置３０は、図４（ａ）に示すように、上述の電子機器の固有周波数ｆｎと駆動周波数ｆとの共振を避けるべく駆動周波数ｆの設定の禁止範囲Ｐを設ける。この禁止範囲Ｐは、電子機器の固有周波数ｆｎを挟むようにして下限周波数ｆ１から上限周波数ｆ２までの範囲で設定されている（ｆ１＜ｆｎ＜ｆ２）。
駆動周波数ｆをこの禁止範囲Ｐ外から下限周波数ｆ１又は上限周波数ｆ２へ変動させた場合、駆動装置３０の制御部３５は、駆動周波数ｆの変化を禁止し、その代わりに駆動電圧ｖを変化させて超音波モータ２０の回転速度Ｎを制御する、いわゆる電圧制御を行う。 Therefore, as shown in FIG. 4A, the drive device 30 of the present embodiment provides a prohibition range P for setting the drive frequency f so as to avoid resonance between the natural frequency fn and the drive frequency f of the electronic device described above. . This forbidden range P is set in a range from the lower limit frequency f1 to the upper limit frequency f2 so as to sandwich the natural frequency fn of the electronic device (f1 <fn <f2).
When the drive frequency f is changed from outside the prohibited range P to the lower limit frequency f1 or the upper limit frequency f2, the control unit 35 of the drive device 30 prohibits the change of the drive frequency f and changes the drive voltage v instead. Thus, so-called voltage control for controlling the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 is performed.

すなわち、駆動装置３０の制御部３５は、電子機器の固有周波数ｆｎと共振のおそれない周波数範囲においては、通常の周波数制御により超音波モータ２０を制御する。一方、電子機器の固有周波数ｆｎと共振のおそれのある周波数範囲、すなわち禁止範囲Ｐ内においては、電圧制御により超音波モータ２０を制御することとなる。
これにより、駆動装置３０は、超音波モータ２０を加減速している場合に、駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎと共振してしまうのを回避することができ、電子機器を適正に作動させることができる。 That is, the control unit 35 of the driving device 30 controls the ultrasonic motor 20 by normal frequency control in a frequency range where there is no possibility of resonance with the natural frequency fn of the electronic device. On the other hand, the ultrasonic motor 20 is controlled by voltage control within a frequency range that may resonate with the natural frequency fn of the electronic device, that is, within the prohibited range P.
As a result, when the ultrasonic motor 20 is accelerated or decelerated, the drive device 30 can avoid the drive frequency f from resonating with the natural frequency fn of the electronic device, and the electronic device operates properly. Can be made.

次に、超音波モータ２０の駆動制御時における周波数制御及び電圧制御の切り替わりの動作について説明する。
図５は、第１実施形態の駆動装置による超音波モータの制御状態を説明する図である。図５（ａ）は、超音波モータの目標速度及び駆動装置の目標電流と、時間との関係を示す図である。図５（ｂ）は、超音波モータの駆動周波数ｆと時間との関係を示す図であり、図５（ｃ）は、超音波モータの駆動電圧ｖと時間との関係を示す図である。
図６は、第１実施形態の駆動装置による超音波モータの制御状態の他の例を説明する図である。図６（ａ）は、超音波モータの目標速度及び駆動装置の目標電流と、時間との関係を示す図である。図６（ｂ）は、超音波モータの駆動周波数ｆと時間との関係を示す図であり、図６（ｃ）は、超音波モータの駆動電圧ｖと時間との関係を示す図である。 Next, the operation of switching between frequency control and voltage control during the drive control of the ultrasonic motor 20 will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining a control state of the ultrasonic motor by the driving apparatus of the first embodiment. FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the target speed of the ultrasonic motor, the target current of the driving device, and time. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the drive frequency f of the ultrasonic motor and time, and FIG. 5C is a diagram showing the relationship between the drive voltage v of the ultrasonic motor and time.
FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the control state of the ultrasonic motor by the driving apparatus of the first embodiment. FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the target speed of the ultrasonic motor, the target current of the driving device, and time. FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the driving frequency f of the ultrasonic motor and time, and FIG. 6C is a diagram showing the relationship between the driving voltage v of the ultrasonic motor and time.

図５に示すように、禁止範囲Ｐが共振周波数ｆｒ近傍に設定されている場合において、超音波モータ２０を加速するとき、制御部３５は、駆動周波数ｆを高周波側から徐々に小さくする周波数制御を行うが、駆動周波数ｆが上限周波数ｆ２に達した場合に、電圧制御に切り替える。すなわち、制御部３５は、駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態にして、駆動電圧ｖをｖ０から徐々に大きくし、超音波モータ２０を目標速度まで加速させる。
一方、電圧制御の状態から超音波モータ２０を減速するとき、制御部３５は、駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態で、駆動電圧ｖをｖ０まで徐々に小さくする。駆動電圧ｖがｖ０に達したら、制御部３５は、周波数制御に切り替え、駆動電圧をｖ＝ｖ０に保った状態にして、駆動周波数ｆをｆ２から徐々に大きくして、超音波モータ２０を目標速度まで減速させる。
これにより、駆動装置３０は、周波数制御により駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎに共振してしまうのを回避して、超音波モータ２０を加減速させることができる。 As shown in FIG. 5, when the prohibited range P is set near the resonance frequency fr, when the ultrasonic motor 20 is accelerated, the control unit 35 gradually decreases the drive frequency f from the high frequency side. However, when the drive frequency f reaches the upper limit frequency f2, switching to voltage control is performed. That is, the control unit 35 keeps the drive frequency at f = f2, gradually increases the drive voltage v from v0, and accelerates the ultrasonic motor 20 to the target speed.
On the other hand, when the ultrasonic motor 20 is decelerated from the voltage control state, the control unit 35 gradually decreases the drive voltage v to v0 while maintaining the drive frequency at f = f2. When the drive voltage v reaches v0, the control unit 35 switches to frequency control, keeps the drive voltage at v = v0, gradually increases the drive frequency f from f2, and sets the ultrasonic motor 20 to the target. Decelerate to speed.
Thereby, the drive device 30 can avoid the resonance of the drive frequency f with the natural frequency fn of the electronic device due to the frequency control, and can accelerate and decelerate the ultrasonic motor 20.

また、図６に示すように、禁止範囲Ｐが駆動周波数ｆの変動領域内を跨ぐようにして設定されている場合において、超音波モータ２０を加速するとき、制御部３５は、駆動周波数ｆを高周波側から徐々に小さくする周波数制御を行うが、駆動周波数ｆが上限周波数ｆ２に達した場合に、電圧制御に切り替える。すなわち、制御部３５は、駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態にして、駆動電圧ｖをｖ０からｖ１へ徐々に大きくして、超音波モータ２０を加速させる。
駆動電圧ｖがｖ１に達したら、制御部３５は、駆動電圧ｖをｖ１からｖ０に瞬時に変更するとともに、駆動周波数ｆを下限周波数ｆ１に瞬時に変更し、電圧制御から周波数制御に切り替える。そして、制御部３５は、駆動電圧をｖ＝ｖ０に保った状態で、駆動周波数ｆをｆ１から徐々に下げて、超音波モータ２０を目標速度まで加速させる。 In addition, as shown in FIG. 6, when the prohibited range P is set so as to straddle the fluctuation region of the drive frequency f, when the ultrasonic motor 20 is accelerated, the control unit 35 sets the drive frequency f to Frequency control is performed to gradually decrease from the high frequency side, but when the drive frequency f reaches the upper limit frequency f2, switching to voltage control is performed. In other words, the control unit 35 keeps the drive frequency at f = f2, gradually increases the drive voltage v from v0 to v1, and accelerates the ultrasonic motor 20.
When the drive voltage v reaches v1, the control unit 35 instantaneously changes the drive voltage v from v1 to v0, changes the drive frequency f to the lower limit frequency f1 instantaneously, and switches from voltage control to frequency control. Then, the control unit 35 gradually decreases the drive frequency f from f1 while keeping the drive voltage at v = v0, and accelerates the ultrasonic motor 20 to the target speed.

一方、超音波モータ２０を減速する場合、制御部３５は、駆動周波数ｆを低周波側から徐々に大きくする周波数制御を行うが、駆動周波数ｆが下限周波数ｆ１に達した場合に、電圧制御に切り替える。すなわち、制御部３５は、駆動周波数をｆ＝ｆ１に保った状態にして、駆動電圧ｖをｖ０からｖ２へ徐々に小さくして、超音波モータ２０を減速させる。
駆動電圧ｖがｖ２に達したら、制御部３５は、駆動電圧ｖをｖ２からｖ０に瞬時に変更するとともに、駆動周波数ｆを上限周波数ｆ２に瞬時に変更し、電圧制御から周波数制御に切り替える。そして、制御部３５は、駆動電圧をｖ＝ｖ０に保った状態で、駆動周波数ｆをｆ２から徐々に上げて、超音波モータ２０を目標速度まで減速させる。
これにより、駆動装置３０は、駆動周波数ｆの変動領域内を跨ぐようにして禁止範囲Ｐが存在する場合においても、周波数制御により駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎに共振してしまうのを回避して、超音波モータ２０を加減速させることができる。 On the other hand, when the ultrasonic motor 20 is decelerated, the control unit 35 performs frequency control that gradually increases the drive frequency f from the low frequency side. When the drive frequency f reaches the lower limit frequency f1, voltage control is performed. Switch. That is, the control unit 35 keeps the drive frequency at f = f1, gradually decreases the drive voltage v from v0 to v2, and decelerates the ultrasonic motor 20.
When the drive voltage v reaches v2, the control unit 35 instantaneously changes the drive voltage v from v2 to v0, changes the drive frequency f to the upper limit frequency f2 instantaneously, and switches from voltage control to frequency control. Then, the control unit 35 gradually increases the drive frequency f from f2 while keeping the drive voltage at v = v0, and decelerates the ultrasonic motor 20 to the target speed.
As a result, the drive device 30 prevents the drive frequency f from resonating with the natural frequency fn of the electronic device due to the frequency control even when the prohibited range P exists so as to straddle the fluctuation region of the drive frequency f. Avoiding this, the ultrasonic motor 20 can be accelerated or decelerated.

本実施形態の駆動装置３０は、上述の禁止範囲Ｐの下限周波数ｆ１及び上限周波数ｆ２の情報を記憶部３４に記憶しており、変動させる駆動周波数ｆがｆ１又はｆ２に達した場合に、制御部３５が、周波数制御と電圧制御とを切り替えている。
また、記憶部３４には、駆動周波数がｆ＝ｆ１に保った状態において超音波モータ２０の回転速度がＮ＝Ｎ２となる駆動電圧ｖ２の情報と、駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態において超音波モータ２０の回転速度がＮ＝Ｎ１となる駆動電圧ｖ１の情報とが予め記憶されている。
これにより、駆動装置３０は、電圧制御、周波数制御の切り替わり時において、超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。 The drive device 30 of the present embodiment stores information on the lower limit frequency f1 and the upper limit frequency f2 of the prohibited range P described above in the storage unit 34, and performs control when the drive frequency f to be changed reaches f1 or f2. The unit 35 switches between frequency control and voltage control.
Further, in the storage unit 34, information on the driving voltage v2 at which the rotational speed of the ultrasonic motor 20 is N = N2 in a state where the driving frequency is kept at f = f1, and in a state where the driving frequency is kept at f = f2. Information on the drive voltage v1 at which the rotational speed of the ultrasonic motor 20 is N = N1 is stored in advance.
Thereby, the drive device 30 can continuously change the rotation speed N of the ultrasonic motor 20 when the voltage control and the frequency control are switched.

ここで、駆動装置３０の制御部３５は、超音波モータ２０に入力される電流の目標値（以下、目標電流という）を設定し、その目標電流に基づいて駆動電圧ｖが設定されるようにしてもよい。   Here, the control unit 35 of the drive device 30 sets a target value (hereinafter referred to as a target current) of the current input to the ultrasonic motor 20 so that the drive voltage v is set based on the target current. May be.

図７は、超音波モータの共振周波数付近での等価回路を示す図である。
超音波モータ２０の目標電流Ｉ１は、図７に示すように、超音波モータの共振周波数付近での等価回路に基づいて求められる。ここで、図７中のＣｄは、圧電素子２４の容量であり、Ｃ１、Ｒ１、Ｌ１は、それぞれ、超音波モータ２０の機械的な振動成分として表現された容量、抵抗、インダクタンスである。また、Ｖｃｄは、圧電素子２４に印加される電圧、すなわち超音波モータ２０の駆動電圧を示し、Ｉｐｚｔは、超音波モータ２０へ入力される交番信号の電流を示し、Ｉｃｄは、容量Ｃｄに流れる電流を示す。Ｉ１は、容量Ｃ１に流れる電流を示し、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、目標速度に比例する目標電流となる。 FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit in the vicinity of the resonance frequency of the ultrasonic motor.
As shown in FIG. 7, the target current I1 of the ultrasonic motor 20 is obtained based on an equivalent circuit in the vicinity of the resonance frequency of the ultrasonic motor. Here, Cd in FIG. 7 is the capacitance of the piezoelectric element 24, and C1, R1, and L1 are capacitance, resistance, and inductance expressed as mechanical vibration components of the ultrasonic motor 20, respectively. Vcd represents the voltage applied to the piezoelectric element 24, that is, the driving voltage of the ultrasonic motor 20, Ipzt represents the current of the alternating signal input to the ultrasonic motor 20, and Icd flows to the capacitor Cd. Indicates current. I1 indicates a current flowing through the capacitor C1, and is a target current proportional to the target speed, as shown in FIGS. 5 (a) and 6 (a).

このような等価回路から、下記（１）式、（２）式が導かれる。
（１） Ｉ１＝Ｉｐｚｔ−Ｉｃｄ
（２） Ｉｃｄ＝ωＣｄ・Ｖｃｄ
ここで、ωは、超音波モータ２０の固有角振動数であり、駆動周波数ｆとの関係は、ω＝２πｆである。上記（１）、（２）式より、下記（３）式が導かれる。
（３） Ｉ１＝Ｉｐｚｔ−ωＣｄ・Ｖｃｄ
上記（３）式によって求められた目標電流Ｉ１は、上述したように、モータの目標速度に比例する。そのため、制御部３５は、電圧制御時において、駆動回路部３１から超音波モータ２０へ入力される電流Ｉｐｚｔ（電流モニタ情報）をフィードバックして、この電流Ｉｐｚｔに基づいて目標電流Ｉ１を求め、目標電流Ｉ１に応じて駆動電圧を制御して回転速度Ｎを制御することも可能である。これにより、駆動装置３０は、駆動電圧ｖを目標速度に比例させて変更することができ、また、環境温度等の変動によってモータ特性が変化した場合においても周波数制御、電圧制御の切り替え時における超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。 From such an equivalent circuit, the following equations (1) and (2) are derived.
(1) I1 = Ipzt-Icd
(2) Icd = ωCd · Vcd
Here, ω is the natural angular frequency of the ultrasonic motor 20, and the relationship with the drive frequency f is ω = 2πf. From the above formulas (1) and (2), the following formula (3) is derived.
(3) I1 = Ipzt−ωCd · Vcd
As described above, the target current I1 obtained by the above equation (3) is proportional to the target speed of the motor. Therefore, the control unit 35 feeds back the current Ipzt (current monitor information) input from the drive circuit unit 31 to the ultrasonic motor 20 during voltage control, obtains the target current I1 based on the current Ipzt, and sets the target It is also possible to control the rotational speed N by controlling the drive voltage in accordance with the current I1. As a result, the drive device 30 can change the drive voltage v in proportion to the target speed, and even when the motor characteristics change due to fluctuations in the environmental temperature, etc. The fluctuation of the rotational speed N of the sonic motor 20 can be made continuous.

以上説明したように、本実施形態の駆動装置３０及びレンズ鏡筒１０には以下のような効果がある。
（１）駆動装置３０は、制御部３５が、駆動電圧をｖ＝ｖ０に保った状態で駆動周波数ｆを高周波側から小さくして上限周波数ｆ２に達した場合に、駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態にし、駆動電圧ｖをｖ０からｖ１へ変化させ、また、駆動電圧をｖ＝ｖ０に保った状態で駆動周波数ｆを低周波側から大きくして下限周波数ｆ１に達した場合に、駆動周波数をｆ＝ｆ１に保った状態にし、駆動電圧ｖをｖ０からｖ２へ変化させる。
これにより、駆動装置３０は、周波数制御を基本としつつも、電子機器の固有周波数ｆｎの近傍の周波数範囲においては電圧制御によって、超音波モータ２０を加減速することができ、駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎと共振してしまうのを回避することができ、電子機器を適正に作動させることができる。
また、駆動装置３０は、電圧制御、周波数制御の切り替え時における超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。 As described above, the driving device 30 and the lens barrel 10 of the present embodiment have the following effects.
(1) The drive unit 30 sets the drive frequency to f = f2 when the control unit 35 reduces the drive frequency f from the high frequency side to reach the upper limit frequency f2 while maintaining the drive voltage at v = v0. When the drive voltage v is changed from v0 to v1, the drive frequency f is increased from the low frequency side and the lower limit frequency f1 is reached while the drive voltage is kept at v = v0. The frequency is kept at f = f1, and the drive voltage v is changed from v0 to v2.
As a result, the drive device 30 can accelerate and decelerate the ultrasonic motor 20 by voltage control in the frequency range near the natural frequency fn of the electronic device, while being based on frequency control, and the drive frequency f is electronic. Resonance with the natural frequency fn of the device can be avoided, and the electronic device can be appropriately operated.
Further, the driving device 30 can continuously change the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 when switching between voltage control and frequency control.

（２）駆動装置３０は、制御部３５が、駆動電圧ｖがｖ１に達した場合に、駆動周波数ｆを下限周波数ｆ１に変更し、また、駆動電圧ｖがｖ２に達した場合に、駆動周波数ｆを上限周波数ｆ２に変更する。これにより、駆動装置３０は、禁止範囲Ｐを跨いで駆動周波数ｆを変動させる場合においても、周波数制御及び電圧制御の切り替えを行うことができ、駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎと共振してしまうのを回避することができる。
（３）駆動装置３０は、制御部３５が、超音波モータ２０の圧電素子２４に印加される交番信号の電流を検出し、電流の検出情報に基づいて駆動電圧ｖを制御しているので、駆動電圧ｖを目標速度に比例させて変更することができ、また、環境温度等の変動によってモータ特性が変化した場合においても周波数制御、電圧制御の切り替え時における超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。 (2) The drive unit 30 changes the drive frequency f to the lower limit frequency f1 when the drive voltage v reaches v1, and the drive frequency when the drive voltage v reaches v2. f is changed to the upper limit frequency f2. As a result, the drive device 30 can switch between frequency control and voltage control even when the drive frequency f varies across the prohibited range P, and the drive frequency f resonates with the natural frequency fn of the electronic device. Can be avoided.
(3) In the driving device 30, the control unit 35 detects the current of the alternating signal applied to the piezoelectric element 24 of the ultrasonic motor 20, and controls the driving voltage v based on the current detection information. The drive voltage v can be changed in proportion to the target speed, and the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 at the time of switching between frequency control and voltage control even when the motor characteristics change due to fluctuations in the environmental temperature or the like. Variations can be made continuous.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、第２実施形態の超音波モータの特性を示す図である。図８（ａ）は、超音波モータ２０に印加される交番信号の駆動周波数をｆ＝ｆ１に保った状態における位相差ｐと超音波モータ２０の回転速度Ｎとの関係を示す図である。図８（ｂ）は、超音波モータ２０に印加される交番信号の駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態における位相差ｐと超音波モータ２０の回転速度Ｎとの関係を示す図である。
図９は、第２実施形態の駆動装置による超音波モータの制御状態を説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of the ultrasonic motor according to the second embodiment. FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the phase difference p and the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 in a state where the drive frequency of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 20 is kept at f = f1. FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the phase difference p and the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 in a state where the drive frequency of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 20 is kept at f = f2.
FIG. 9 is a diagram for explaining a control state of the ultrasonic motor by the driving apparatus of the second embodiment.
In the following description and drawings, parts having the same functions as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals or the same reference numerals at the end (last two digits), and repeated descriptions are omitted as appropriate. To do.

第２実施形態の駆動装置３０は、禁止範囲Ｐにおいて、超音波モータ２０の制御を周波数制御から位相差制御に切り替える点で、第１実施形態の駆動装置３０と相違する。
本実施形態の駆動装置３０の制御部３５は、駆動信号の周波数を制御し、超音波モータ２０の駆動周波数ｆを変化させて、超音波モータ２０の回転速度Ｎを制御する周波数制御を行う。また、制御部３５は、位相回路部３３を制御して駆動回路部３１から出力されるＡ相、Ｂ相の交番信号の位相差ｐを変化させることによって、超音波モータ２０の回転速度Ｎを制御する位相差制御も行うことができる。 The drive device 30 of the second embodiment is different from the drive device 30 of the first embodiment in that the control of the ultrasonic motor 20 is switched from frequency control to phase difference control in the prohibited range P.
The control unit 35 of the drive device 30 of the present embodiment controls the frequency of the drive signal, changes the drive frequency f of the ultrasonic motor 20, and performs frequency control for controlling the rotational speed N of the ultrasonic motor 20. Further, the control unit 35 controls the phase circuit unit 33 to change the phase difference p between the A-phase and B-phase alternating signals output from the drive circuit unit 31, thereby changing the rotational speed N of the ultrasonic motor 20. Controlling phase difference control can also be performed.

位相差制御においては、位相差が９０°の場合に超音波モータ２０の回転速度Ｎは最大となり、位相差を９０°より０°（あるいは１８０°）に近い値にするほど回転速度Ｎは小さくなる。
図８（ａ）は、第２実施形態における駆動装置３０における、超音波モータ２０に印加される交番信号の駆動周波数ｆを禁止領域Ｐの下限周波数ｆ１に保った状態におけるＡ相、Ｂ相の交番信号の位相差ｐと回転速度Ｎとの関係を示す図であり、図８（ｂ）は、駆動周波数ｆを禁止領域Ｐの上限周波数ｆ２に保った状態における位相差ｐと回転速度Ｎとの関係を示す図である。また、図９は、第２実施形態における駆動装置３０による超音波モータ２０の制御状態を示す図である。
図８（ａ）によれば、駆動周波数ｆがｆ１に保たれている状態では、位相差ｐをθ０（９０°）とした場合に回転速度ＮはＮ１となり、位相差ｐをθ０（９０°）より０°に近い値であるθ２、θ３とした場合（あるいは１８０°に近いθ２‘、θ３’とした場合）、回転数ＮはＮ１より小さいＮ２、Ｎ３となる。
また、図８（ｂ）によれば、駆動周波数ｆがｆ２に保たれている状態では、位相差ｐをθ０（９０°）とした場合に回転速度ＮはＮ２となり、位相差ｐをθ０（９０°）より０°に近い値であるθ１とした場合（あるいは１８０°に近いθ１‘とした場合）、回転数ＮはＮ２より小さいＮ３となる。以下、位相差ｐをθ１、θ２、θ３に変化させる場合について説明するが、θ１‘、θ２‘、θ３‘に変化させる場合でも同様である。 In the phase difference control, the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 becomes maximum when the phase difference is 90 °, and the rotational speed N decreases as the phase difference is made closer to 0 ° (or 180 °) than 90 °. Become.
FIG. 8A shows the A phase and B phase in the state where the drive frequency f of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 20 is kept at the lower limit frequency f1 of the prohibited region P in the drive device 30 in the second embodiment. FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the phase difference p of the alternating signal and the rotational speed N. FIG. 8B shows the phase difference p and the rotational speed N in a state where the drive frequency f is kept at the upper limit frequency f2 of the prohibited region P. It is a figure which shows the relationship. Moreover, FIG. 9 is a figure which shows the control state of the ultrasonic motor 20 by the drive device 30 in 2nd Embodiment.
According to FIG. 8A, in the state where the driving frequency f is kept at f1, when the phase difference p is θ0 (90 °), the rotational speed N is N1, and the phase difference p is θ0 (90 °). ), When θ2 and θ3 are close to 0 ° (or when θ2 ′ and θ3 ′ are close to 180 °), the rotational speed N is N2 and N3 smaller than N1.
Further, according to FIG. 8B, in the state where the drive frequency f is maintained at f2, when the phase difference p is θ0 (90 °), the rotational speed N is N2, and the phase difference p is θ0 ( 90 °), when θ1 is close to 0 ° (or when θ1 ′ is close to 180 °), the rotational speed N is N3 smaller than N2. Hereinafter, a case where the phase difference p is changed to θ1, θ2, and θ3 will be described, but the same applies to cases where the phase difference p is changed to θ1 ′, θ2 ′, and θ3 ′.

図９（ａ）は、超音波モータの目標速度及び駆動装置の目標電流と、時間との関係を示す図である。図９（ｂ）は、超音波モータの駆動周波数ｆと時間との関係を示す図である。図９（ｃ）は、超音波モータの位相差ｐと時間との関係を示す図である。
本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、駆動周波数ｆが上限周波数ｆ２以上の場合は位相差ｐがθ１（図８（ｂ）参照）となるように制御し、駆動周波数ｆが下限周波数ｆ１以下の場合は位相差ｐがθ２（図８（ａ）参照）となるように制御する。
図９（ｂ）に示すように、超音波モータ２０を加速するとき、制御部３５は、駆動周波数ｆを高周波側から徐々に下げていく周波数制御を行う。そして、駆動周波数ｆが上限周波数ｆ２に達すると、駆動周波数ｆをｆ２に保った状態で、図９（ｃ）に示すように、位相差ｐをθ１からθ０（９０°）に徐々に変化させる制御を行うことにより加速を継続する。駆動周波数ｆが上限周波数ｆ２に達したときの回転速度ＮはＮ３であり、以後位相差ｐを変化させてθ０（９０°）に達したときの回転速度はＮ２となる。位相差ｐがθ０（９０°）に達すると駆動周波数ｆを下限周波数ｆ１に切り替え、同時に位相差ｐをθ０からθ２に切り替える。この切り替え時の回転速度ＮはＮ２となり（図８（ａ）参照）、切り替え直前の駆動周波数ｆがｆ２で、位相差ｐがθ０であるときの回転速度Ｎ２（図８（ｂ）参照）と等しい。その後、位相差ｐをθ２に保った状態で、駆動周波数ｆを徐々に下げていき、超音波モータ２０を目標速度まで加速させる。
一方、超音波モータ２０を減速するとき、制御部３５は、駆動周波数ｆを低周波側から徐々に上げていく周波数制御を行う。そして、駆動周波数ｆが下限周波数ｆ１に達すると、駆動周波数ｆをｆ１に保った状態で、位相差ｐをθ２からθ３に徐々に変化させる制御を行うことにより減速を継続する。駆動周波数ｆが下限周波数ｆ１に達したときの回転速度ＮはＮ２であり、以後位相差ｐを変化させてθ３に達したときの回転速度ＮはＮ３となる。位相差ｐがθ３に達すると駆動周波数ｆを上限周波数ｆ２に切り替え、同時に位相差ｐをθ３からθ１に切り替える。この切り替え時の回転速度はＮ３となり（図８（ｂ）参照）、切り替え直前の駆動周波数ｆがｆ１で、位相差ｐがθ３であるときの回転速度Ｎ３（図８（ａ）参照）と等しい。その後、位相差ｐをθ３に保った状態で、駆動周波数ｆを徐々に上げていき、超音波モータ２０を目標速度まで減速させる。
以上のようにして、駆動装置３０は、駆動周波数ｆの変動領域内を跨ぐようにして禁止範囲Ｐが存在する場合においても、周波数制御により駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎに共振してしまうのを回避して、超音波モータ２０を加減速させることができる。また、位相差制御、周波数制御の切り替わり時において、超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。
なお、本実施形態においても、図９（ａ）に示されるように、第１の実施形態と同様に、電流Ｉ１は超音波モータ２０の目標速度に比例する目標電流Ｉ１となる。そのため、制御部３５は、位相差制御時において、駆動回路部３１から超音波モータ２０へ入力される電流Ｉｐｚｔ（電流モニタ情報）をフィードバックして、この電流Ｉｐｚｔに基づいて目標電流Ｉ１を求め、目標電流Ｉ１に応じて位相差を制御して回転速度Ｎを制御することも可能である。これにより、駆動装置３０は、位相差ｐを目標速度に応じて変更することができ、また、環境温度等の変動によってモータ特性が変化した場合においても周波数制御、位相差制御の切り替え時における超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。 FIG. 9A is a diagram illustrating the relationship between the target speed of the ultrasonic motor, the target current of the driving device, and time. FIG. 9B is a diagram showing the relationship between the drive frequency f of the ultrasonic motor and time. FIG. 9C is a diagram showing the relationship between the phase difference p of the ultrasonic motor and time.
In this embodiment, as shown in FIG. 9C, when the drive frequency f is equal to or higher than the upper limit frequency f2, the phase difference p is controlled to be θ1 (see FIG. 8B), and the drive frequency f is When the frequency is lower than the lower limit frequency f1, the phase difference p is controlled to be θ2 (see FIG. 8A).
As shown in FIG. 9B, when the ultrasonic motor 20 is accelerated, the control unit 35 performs frequency control in which the drive frequency f is gradually decreased from the high frequency side. When the drive frequency f reaches the upper limit frequency f2, the phase difference p is gradually changed from θ1 to θ0 (90 °) as shown in FIG. 9C while the drive frequency f is maintained at f2. Continue acceleration by performing control. The rotational speed N when the drive frequency f reaches the upper limit frequency f2 is N3, and the rotational speed when the phase difference p is changed to reach θ0 (90 °) is N2. When the phase difference p reaches θ0 (90 °), the drive frequency f is switched to the lower limit frequency f1, and at the same time, the phase difference p is switched from θ0 to θ2. The rotational speed N at the time of switching is N2 (see FIG. 8A), and the rotational speed N2 (see FIG. 8B) when the driving frequency f immediately before switching is f2 and the phase difference p is θ0. equal. Thereafter, with the phase difference p maintained at θ2, the drive frequency f is gradually decreased, and the ultrasonic motor 20 is accelerated to the target speed.
On the other hand, when the ultrasonic motor 20 is decelerated, the control unit 35 performs frequency control for gradually increasing the drive frequency f from the low frequency side. When the drive frequency f reaches the lower limit frequency f1, deceleration is continued by performing control to gradually change the phase difference p from θ2 to θ3 while maintaining the drive frequency f at f1. The rotational speed N when the driving frequency f reaches the lower limit frequency f1 is N2, and the rotational speed N when the phase difference p is changed and reaches θ3 is N3. When the phase difference p reaches θ3, the drive frequency f is switched to the upper limit frequency f2, and at the same time, the phase difference p is switched from θ3 to θ1. The rotational speed at the time of switching is N3 (see FIG. 8B), and is equal to the rotational speed N3 (see FIG. 8A) when the driving frequency f immediately before switching is f1 and the phase difference p is θ3. . Thereafter, with the phase difference p maintained at θ3, the drive frequency f is gradually increased, and the ultrasonic motor 20 is decelerated to the target speed.
As described above, the drive device 30 causes the drive frequency f to resonate with the natural frequency fn of the electronic device by the frequency control even when the prohibition range P exists so as to straddle the fluctuation region of the drive frequency f. Thus, the ultrasonic motor 20 can be accelerated and decelerated. In addition, when the phase difference control and the frequency control are switched, the fluctuation of the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 can be made continuous.
In this embodiment, as shown in FIG. 9A, the current I1 becomes a target current I1 that is proportional to the target speed of the ultrasonic motor 20, as in the first embodiment. Therefore, the control unit 35 feeds back the current Ipzt (current monitor information) input from the drive circuit unit 31 to the ultrasonic motor 20 during the phase difference control, and obtains the target current I1 based on the current Ipzt. It is also possible to control the rotational speed N by controlling the phase difference according to the target current I1. As a result, the drive device 30 can change the phase difference p according to the target speed, and even when the motor characteristics change due to fluctuations in the environmental temperature or the like, the drive device 30 can change the frequency control and the phase difference control. The fluctuation of the rotational speed N of the sonic motor 20 can be made continuous.

以上より、本実施形態の駆動装置は、周波数制御を基本としつつも、電子機器の固有周波数ｆｎの近傍の周波数範囲においては位相差制御によって、超音波モータ２０を加減速させることができ、駆動周波数ｆが電子機器の固有周波数ｆｎと共振してしまうのを回避し、電子機器を適正に作動させることができる。
また、駆動装置３０は、位相差制御、周波数制御の切り替え時における超音波モータ２０の回転速度Ｎの変動を連続的にすることができる。 As described above, the drive device according to the present embodiment is capable of accelerating / decelerating the ultrasonic motor 20 by phase difference control in the frequency range near the natural frequency fn of the electronic device while being based on frequency control. It is possible to avoid the frequency f from resonating with the natural frequency fn of the electronic device, and to appropriately operate the electronic device.
Further, the driving device 30 can continuously change the rotational speed N of the ultrasonic motor 20 when switching between phase difference control and frequency control.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made as in the modifications described later, and these are also included in the present invention. Within the technical scope. In addition, the effects described in the embodiments are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments. It should be noted that the above-described embodiment and modifications described later can be used in appropriate combination, but detailed description thereof is omitted.

（変形形態）
（１）各実施形態において、駆動装置３０の制御部３５は、一の電子機器の固有周波数ｆｎに対して禁止範囲Ｐを設定する例を示したが、これに限定されるものでなく、２以上の固有周波数（ｆｎ１、ｆｎ２・・・）に対して禁止範囲Ｐを複数設定するようにしてもよい。
（２）第１実施形態において、制御部３５は、電圧制御においてｖ１に到達した駆動電圧ｖをｖ０に戻した上で、周波数制御に切り替える例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、制御部３５は、電圧制御においてｖ１に到達した駆動電圧をｖ１に保った状態で、周波数制御に切り替えるようにしてもよい。この場合、制御部３５は、駆動電圧がｖ＝ｖ１に保った状態において超音波モータ２０の駆動速度ＮがＮ１となる駆動周波数、例えば、ｆ＝ｆ１‘により、周波数制御を開始する必要がある。 (Deformation)
(1) In each embodiment, although the control part 35 of the drive device 30 showed the example which sets the prohibition range P with respect to the natural frequency fn of one electronic device, it is not limited to this, 2 A plurality of forbidden ranges P may be set for the above natural frequencies (fn1, fn2,...).
(2) In the first embodiment, the example in which the control unit 35 switches to the frequency control after returning the drive voltage v that has reached v1 to v0 in the voltage control has been described, but is not limited thereto. For example, the control unit 35 may switch to the frequency control while keeping the drive voltage reaching v1 in the voltage control at v1. In this case, the control unit 35 needs to start frequency control at a driving frequency at which the driving speed N of the ultrasonic motor 20 is N1, for example, f = f1 ′, while the driving voltage is kept at v = v1. .

（３）各実施形態において、駆動装置３０は、予め、駆動周波数をｆ＝ｆ１に保った状態において超音波モータ２０の回転速度がＮ＝Ｎ２となる駆動電圧ｖ２の情報、駆動周波数をｆ＝ｆ２に保った状態において超音波モータ２０の回転速度がＮ＝Ｎ１となる駆動電圧ｖ１の情報が記憶部３４に保存される例を示したが、これに限定されるものでない。駆動装置は、禁止範囲Ｐの下限周波数ｆ１及び上限周波数ｆ２と、駆動回路部からフィードバックされる電流に基づいて、リアルタイムに電圧制御や、位相差制御を行うようにしてもよい。
（４）各実施形態において、駆動装置３０は、駆動回路部３１が交番信号の電流を検出する例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、駆動装置内に検出回路を設けて交番信号の電流を検出するようにしてもよい。
（５）第１実施形態では、加速時には駆動周波数ｆがｆ２に達したとき、駆動周波数をｆ２に保った状態で駆動電圧を変化させる制御に切り替え、減速時は駆動周波数ｆがｆ１に達したとき、駆動周波数をｆ１に保った状態で駆動電圧を変化させる制御に切り替えることとしたが、加速時も減速時も同じ駆動周波数を保った状態で電圧制御を行うことも可能である。
たとえば、加速時に駆動周波数ｆがｆ２に達したとき、駆動周波数をｆ２に保った状態で電圧制御により駆動電圧をｖ０からｖ１に変化させていき、その後駆動周波数をｆ１に切り替える。減速時は、駆動周波数ｆがｆ１に達したとき、駆動周波数をｆ２に、駆動電圧をｖ０からｖ１に切り替え、その後駆動周波数をｆ２に保った状態で電圧制御により駆動電圧をｖ１からｖ０まで変化させていき、駆動電圧がｖ０に達したら周波数制御に戻す。
第２実施形態においても同様に、加速時も減速時も同じ駆動周波数に達したとき位相差制御に切り替えることも可能である。
たとえば、加速時に駆動周波数ｆがｆ２に達したとき、駆動周波数をｆ２に保った状態で位相差制御により位相差θ１からθ０に変化させていき、その後駆動周波数をｆ１に切り替え、位相差をθ２に切り替える。減速時は、駆動周波数ｆがｆ１に達したとき、駆動周波数をｆ２に、位相差をθ０に切り替え、その後駆動周波数をｆ２に保った状態で位相差制御により位相差をθ０からθ１まで変化させていき、位相差がθ１に達したら周波数制御に戻す。 (3) In each embodiment, the driving device 30 preliminarily stores information on the driving voltage v2 at which the rotational speed of the ultrasonic motor 20 is N = N2 in a state where the driving frequency is kept at f = f1, and the driving frequency is f = Although the example in which the information of the drive voltage v1 at which the rotation speed of the ultrasonic motor 20 is N = N1 in the state where f2 is maintained is stored in the storage unit 34 is shown, the present invention is not limited to this. The drive device may perform voltage control or phase difference control in real time based on the lower limit frequency f1 and the upper limit frequency f2 of the prohibited range P and the current fed back from the drive circuit unit.
(4) In each embodiment, although the drive device 30 showed the example which the drive circuit part 31 detects the electric current of an alternating signal, it is not limited to this, For example, a detection circuit is provided in a drive device. Thus, the current of the alternating signal may be detected.
(5) In the first embodiment, when the driving frequency f reaches f2 during acceleration, the control is switched to control for changing the driving voltage while keeping the driving frequency at f2, and the driving frequency f reaches f1 during deceleration. At this time, the control is changed to control for changing the drive voltage while the drive frequency is kept at f1, but it is also possible to perform voltage control while keeping the same drive frequency during acceleration and deceleration.
For example, when the drive frequency f reaches f2 during acceleration, the drive voltage is changed from v0 to v1 by voltage control while keeping the drive frequency at f2, and then the drive frequency is switched to f1. During deceleration, when the drive frequency f reaches f1, the drive voltage is changed from v1 to v0 by voltage control while the drive frequency is switched from v0 to v1 and the drive frequency is maintained at f2 when the drive frequency is f2. When the drive voltage reaches v0, the frequency control is restored.
Similarly in the second embodiment, it is also possible to switch to phase difference control when the same drive frequency is reached during acceleration and deceleration.
For example, when the drive frequency f reaches f2 during acceleration, the phase difference is changed from the phase difference θ1 to θ0 with the drive frequency kept at f2, and then the drive frequency is switched to f1 to change the phase difference to θ2 Switch to. During deceleration, when the drive frequency f reaches f1, the drive frequency is switched to f2, the phase difference is switched to θ0, and then the phase difference is changed from θ0 to θ1 by phase difference control with the drive frequency maintained at f2. When the phase difference reaches θ1, return to frequency control.

１０：レンズ鏡筒、２０：超音波モータ、２２：振動子、２４：圧電素子、３０：駆動装置、３１：駆動回路部、３１ａ：Ａ相駆動回路部、３１ｂ：Ｂ相駆動回路部、３２：電源回路部、３３：位相回路部、３４：記憶部、３５：制御部 10: lens barrel, 20: ultrasonic motor, 22: vibrator, 24: piezoelectric element, 30: drive device, 31: drive circuit unit, 31a: A-phase drive circuit unit, 31b: B-phase drive circuit unit, 32 : Power supply circuit unit, 33: phase circuit unit, 34: storage unit, 35: control unit

Claims (10)

圧電体に交番信号を印加して、振動体を振動させて駆動力を発生する振動アクチュエータの駆動を制御する駆動装置であって、
前記圧電体に印加する交番信号の周波数及び電圧を変化させる制御部を備え、
前記制御部は、
前記電圧を所定の電圧に保った状態で前記周波数を変化させて所定の周波数に達した場合に、前記周波数を第１の周波数に保った状態にし、前記電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧へ変化させ、前記電圧が前記第１の電圧よりも高い前記第２の電圧に達した場合に、前記周波数を前記第１の周波数よりも低い第２の周波数に変更する駆動装置。 A driving apparatus by applying an alternating signal to the pressure collector, controls the driving of the vibration actuator of vibrating elements to vibrate to generate a driving force,
A controller that changes the frequency and voltage of the alternating signal applied to the piezoelectric body;
The controller is
When the frequency is changed to reach a predetermined frequency while the voltage is maintained at a predetermined voltage, the frequency is maintained at a first frequency, and the voltage is changed from the first voltage to the first voltage. changing to a second voltage higher than the voltage, when the voltage reaches a high second voltage than the first voltage, the frequency of the first second frequency lower than the frequency Drive device to change to . 圧電体に交番信号を印加して、振動体を振動させて駆動力を発生する振動アクチュエータの駆動を制御する駆動装置であって、A drive device that controls driving of a vibration actuator that applies an alternating signal to a piezoelectric body and vibrates the vibration body to generate a driving force,
前記圧電体に印加する交番信号の周波数及び電圧を変化させる制御部を備え、A controller that changes the frequency and voltage of the alternating signal applied to the piezoelectric body;
前記制御部は、The controller is
前記電圧を所定の電圧に保った状態で前記周波数を変化させて所定の周波数に達した場合に、前記周波数を第１の周波数に保った状態にし、前記電圧を第１の電圧から前記第１の電圧よりも低い第２の電圧へ変化させ、前記電圧が前記第１の電圧よりも低い前記第２の電圧に達した場合に、前記周波数を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に変更する駆動装置。When the frequency is changed to reach a predetermined frequency while the voltage is maintained at a predetermined voltage, the frequency is maintained at a first frequency, and the voltage is changed from the first voltage to the first voltage. When the voltage reaches the second voltage lower than the first voltage, the frequency is changed to a second frequency higher than the first frequency. Drive device to change to. 請求項１又は請求項２に記載の駆動装置において、
前記制御部は、前記周波数を前記第１の周波数と前記第２の周波数との間の周波数には変更しない駆動装置。 The drive device according to claim 1 or 2,
The control unit does not change the frequency to a frequency between the first frequency and the second frequency . 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記所定の電圧は、前記第１の電圧である駆動装置。 In the drive device according to any one of claims 1 to 3,
The predetermined voltage, the first voltage Der Ru drive braking system. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記圧電体に印加される交番信号の電流を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出情報に基づいて前記電圧を変更する駆動装置。 In the drive device according to any one of claims 1 to 4,
A detection unit for detecting a current of an alternating signal applied to the piezoelectric body;
Wherein the control unit, the detecting unit of the drive braking system to change the voltage on the basis of the detection information. 圧電体に位相の異なる２相の交番信号を印加して、振動体を振動させて駆動力を発生する振動アクチュエータの駆動を制御する駆動装置であって、
前記圧電体に印加する交番信号の周波数及び位相差を変化させる制御部を備え、
前記制御部は、
前記位相差を所定の位相差に保った状態で前記周波数を変化させて所定の周波数に達した場合に、前記周波数を第１の周波数に保った状態にし、前記位相差を第１の位相差から前記第１の位相差とは異なる第２の位相差へ変化させる駆動装置。 By applying an alternating signal the phase of two different phases in pressure collector, the vibration body with a drive device for controlling the driving of the vibration actuator for generating a driving force to vibrate,
A controller that changes the frequency and phase difference of the alternating signal applied to the piezoelectric body;
The controller is
When the frequency is changed to reach a predetermined frequency while the phase difference is maintained at the predetermined phase difference, the frequency is maintained at the first frequency, and the phase difference is set to the first phase difference. the first retardation from the braking system drive that is changed to a different second phase difference between. 請求項６に記載の駆動装置において、
前記制御部は、前記位相差が前記第２の位相差に達した場合に、前記周波数を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に変更する駆動装置。 The drive device according to claim 6, wherein
Wherein, when the phase difference reaches the second phase difference, the dynamic device drive to change to a different second frequency and the frequency of the first frequency. 請求項６又は請求項７に記載の駆動装置において、
前記圧電体に印加される交番信号の電流を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出情報に基づいて前記位相差を変更する駆動装置。 The drive device according to claim 6 or 7,
A detection unit for detecting a current of an alternating signal applied to the piezoelectric body;
Wherein the control unit, the detection unit of the detection drive braking system to change the phase difference on the basis of the information. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記所定の周波数は、前記第１の周波数である駆動装置。 In the drive device according to any one of claims 1 to 8,
The predetermined frequency, said first frequency Der Ru drive braking system. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の駆動装置と、
前記駆動装置によって駆動される振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータによって駆動される光学部材と、
を備えるレンズ鏡筒 The drive device according to any one of claims 1 to 9,
A vibration actuator driven by the driving device;
An optical member driven by the vibration actuator;
Lens barrel with
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