JPH02237482A - 振動波モータの駆動制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばカメラのＡＦ（オートフォーカス）用
として焦点調節用駆動装置に用いられる振動波モータの
駆動制御回路に関するものである。

［従来の技術］ 進行性振動波を利用だ振動波モータは最近実用化されつ
つあり、その原理み概要は下記のようである． 全周長がある長さλの整数倍であるような弾性材料製の
リング状の振動体の片面に、周方向に配列された二群の
複数個の圧電素子を固着したものをステータとする。こ
れらの圧電素子は各群内ではλ／２のピッチにて且つ交
互に逆の伸縮極性となるように配列されており、また両
詳間にはλ／４の奇数倍のずれがあるように配置されて
いる．圧電素子の両群には夫々電極膜が施されている．
いずれかの一群（以下Ａ相と称す）のみに交流電圧を印
加すれば、上記振動体は、該群の各圧電素子の中央点及
びそこからλ／２おきの点が腹の位置、また該腹の位置
間の中央点が節の位置であるような曲げ振動の定在波（
波長λ）が振動体の全周に亘って発生する。他の一群（
以下Ｂ相と称す）のみに交流電圧を印加すれば同様に定
在波が生ずるが、その腹及び節の位置はＡ相による定在
波に対してλ／４ずれたものとなる。両Ａ，Ｂ相に、周
波数が同じで且つ互いに９０゜の時間的位相差を有する
交流電圧を同時に印加すると、両者の定在波の合成の結
果、振動体には周方向に振動する曲げ振動の進行波（波
長Ｌ）が発生し、このとき、厚みを有する上記振動体の
多面状の各点は一種の楕円運動をする．よって、振動体
の各他面にロー夕として、例えばリング状の移動体を加
圧接触させておけば、該移動体は振動体から周方向の摩
擦力を受け回転駆動される．その回転方向は、両圧電素
子群に印加する交流電圧の位相差を正負に切換えること
により反転できる． 一方、このような振動波モータの駆動速度を制御する方
式としては、Ａ，Ｂ相に印加する駆動用交流信号の電圧
を変化させて制御する電圧制御方式と、交流信号の周波
数を変化させて制御する周波数制御方式とが提案されて
いる．このような、振動波モータの使用例としては、カ
メラのＡＦシステムにおける焦点調節用駆動装置のモー
タとして用いられ、例えばレンズ鏡筒内に設けられると
ともに、振動波モータ駆動用の制御回路もレンズ鏡筒内
に収容されることがある．そして、このような場合には
、レンズ鏡筒内におけるスペースの点から、制御回路の
小型化が要求されるため、制御回路が比較的小型化にな
り、低価格化できる周波数制御方式を用いるのが一般的
である． また今日では、制御回路にマイクロコンピュータを用い
て振動波モータの速度をフィードバックし、モータの正
確な速度制御やレンズ系の位置決め等を可能としている
。

そして、このような制御回路では、マイクロコンビ二一
夕の指示出力はデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）と
、電圧・周波数変換器（　ＶＦＣ）により、振動波モー
タのＡ相、Ｂ相に印加する交流信号の周波数に変換され
ている． ［発明が解決しようとする課題］ ところで、振動波モータのＡ相、Ｂ相に印加する駆動用
交流信号の周波数に対する振動波モータの回転特性は線
形ではなく、第５図に示すように、印加する駆動用交流
信号周波数が低い程特性の傾きが大きくなることから、
共振周波数近傍の高速回転域での制御が難しくなり、特
異点ｆｔで駆動が急に停止することがあった。

また、このような問題の発生を避けるために、印加する
交流信号の変化ステップを小さくして制御しやすくする
方法もあるが，周波数ステップを小さくために、高分解
能のデジタル・アナログ変換器を必要とするので、回路
全体の小型化が難しく、また高価となる難があった。

本発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、駆動
周波数帯の分解能を上げることなく、これまで難しかっ
た共振周波数近傍での制御が安全且つ正確に行なえる振
動波モータの駆動制御回路を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、振
動体に配列固定された交流付勢される複数の電気一機械
エネルギー変換素子の伸縮振動に励起されて該振動体に
生ずる進行性振動波により、該振動体と該振動体に加圧
接触した部材を相対運動させる振動波モータの駆動制御
回路であって、振動波モータの速度制御信号に応じて駆
動用交流信号の周波数を変化させて上記電気一機械エネ
ルギー変換素子に交流付勢するだめの変換手段を有し、
該変換手段は変換特性が駆動周波数が高い領域では駆動
周波数の変化率が大きく、駆動周波数が低い領域では駆
動周波数の変化率を小さくしたことを特徴とする振動波
モータの駆動制御回路にあるい ［作　用］ 上記の如《構成した振動波モータの駆動制御回路は、振
動波モータの電気一機械エネルギー変換素子に印加され
る周波数の速度制御信号に対する変換特性が、駆動周波
数が高い領域では駆動周波数の変化率が太き《、駆動周
波数が低い傾城では駆動周波数の変化率を小さ《したの
で、共振周波数近傍での制御が安全且つ正確に行なえる
． ［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る． 第１図は本発明による進度はモータの駆動制御回路の一
実施例を示すブロック図を示し、ＡＦカメラにおける焦
点調節用として使用する例を示しており、カメラ本体（
不図示）に装着されるレンズ鏡筒内に振動波モータが取
り付けられ、例えばヘリコイド螺子結合により回転螺進
する焦点調節用のレンズユニット７を振動波モータによ
り駆動するようにしている。

図中、１は回路全体の制御行なうマイクロコンピュータ
からなる制御部、２はｎ個の重み抵抗ｒ　＋　，　ｒ　
＊　，　　・・・ｒ，，と、対数型オペレーションアン
プｌｏｇＡＭＰとからなるデジタル・アナログ変換器（
　ＤＡＣ）、３はＤＡＣ　２の出力電圧を周波数に変換
する電圧・周波数変換器（ＶＦＣ）、４はＶＦＣ　３か
らの出力周波数を振動波モータ６のＡ相、Ｂ相の駆動の
ために２系統に分けると共に、一方の系統と他方の系統
と４における時間的位相差を９０゜とし、さらに制御部
１からの指示により位相差の正負を変えて振動波モータ
を正回転と逆回転とに切換える位相切換器、５ａは振動
波モータのＡ相へ印加する電力を増幅すると共に制御部
１によりオン．オフされるＡ相用電力増幅器、５ｂは振
動波モータのＢ相へ印加する電力を増幅すると共に、制
御部１によりオン，オフされるＢ相増幅器である。

６はレンズユニット７に取り付けられた振動波モータで
、上記したＡ相、Ｂ相が取り付けられているステータ６
Ｓと、レンズ駆動部材（不図示）に接続されるロータ６
ｒとを有し、ロータ６ｒの回転がロータ６ｒに接続され
るパルスエンコーダ８により検出されて制御部１に出力
される。

９は測距手段（不図示）からの測距情報に基づき焦点調
節用のレンズ駆動量を設定するレンズ駆動量設定器であ
る． このように構成された駆動制御回路は、レンズ駆動量設
定器９の指示により制御部１が振動波モータ６の駆動を
開始する．振動波モータ６を起動するときは、制御部１
は温度特性等による特異点ｆ．の変動を考慮し印加周波
数が特異点ｆｔの周波数よりもかなり高周波数となるよ
うにｎ個の重み抵抗へ選択的に通電を行ない、同時にＡ
相、Ｂ相用電力増幅器５ａ，　５ｂをオン状態にする．
これにより振動波モータ６が低速回転し，その回転情報
がパルスエンコーダ８を介して制御部１に伝えられる． 制御部１は、予め設定されたプログラムにしたがって、
レンズ駆動量設定器９で定められたレンズの所定移動量
に対する駆動残量に応じたモータ目標回転速度を算出し
、ロータ６ｒに接続されたパルスエンコーダ８からの信
号入力により算出される現状回転速度とを比較し、現状
回転速度が目標回転速度より低いときは加速するように
制御し、現状回転速度が目標回転速度より高いときには
減速するように制御する。

また制御部１は駆動残量が大きいときには、目標回転速
度も大きな値を採用し、振動波モータ６に印加する周波
数を低くして回転速度を高《するように制御する。

このような動作が行なわれる際のデジタル・アナログ変
換器２の特性は、第２図に示すように、制御部１の出力
に対して線形の重み抵抗出力が対数型オペレーションア
ンブ１ｏｇＡＭＰに出力され、また第３図に示すように
対数型オペレーションアンブｌｏｇＡＭＰが対数特性に
なっていることから、制御部ｌの出力に対する電圧・周
波数変換器３の出力特性は第４図のように、対数的な周
波数特性を示す。これは、デジタル・アナログ変換器２
の重み抵抗と対数型オペレーションアンプ出力により非
線形に変換されているからである。

これにより、第４図に示す非線形の電圧・周波数変換器
３の出力特性により、駆゛動用交流信号の周波数に対し
て非線形の回転数特性を有する振動波モータの特性が打
ち消され、第６図に示すような回転数特性が得られる． すなわち、第６図に示す特性は第５図に示す従来の特性
に比較して、共振周波数近傍の低周波数域の大きな傾き
がなくなり、高分可能のデジタル・アナログ変換器を必
要とせずに高速回転域のきめ細かい制御を行なうことが
できることとなった。また、高周波数側では傾きが太き
《なり、振動波モータの速い立ち上げが可能となった． したがって、本実施例によれば、デジタル・アナログ変
換器を対数型とするという簡単な回路構成でよいため，
駆動回路の大型化にならず、レンズ鏡筒内に容易に組み
込みできる．なお、上記した実施例は振動波モータをレ
ンズ駆動用としているが、本発明はこれに限定されるこ
とはなく、振動波モータを駆動用として用いるものに適
用されることはいうまでもない． また、上記の実施例では振動体を固定し、移動体が進行
性振動波により移動される例を示したが、例えば支持部
材（不図示）上に振動体（不図示）を加圧接触し、振動
体状に発生した進行性振動波により振動体を移動させる
ように構成したものであってもよい。

［発明の効果Ｊ 以上説明してきたように、本発明によれば、振動波モー
タの電気一機械エネルギー変換素子に印加する駆動用交
流信号の周波数を速度制御信号に応じ、低周波数側での
周波数変化率を小さ《し、高周波数側での周波数変化率
を大きくすることで、共振周波数近傍での細かな制御が
簡単にしかも正確に行なえ、また高速なモータの立ち上
げが可能になった．

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による振動波モータの駆動制御回路の一
実施例を示すブロック図、第２図は第１図に示すデジタ
ル・アナログ変換器の特性図、第３図は第１図に示す電
圧・周波数変換器の特性図、第４図は第１図に示す制（
財）部の出力と印加周波数との特性図，第５図は従来の
振動波モータの周波数と回転数との特性図、第６図は第
１図に示す制御部の出力と振動波モータの回転数との特
性図である。 第２図 １二制御部 ２；デジタル・アナログ変換器 ３：電圧・周波数変換器 ４：位相切換器 ５ａ，５ｂ　：電力増幅器 ６：振動波モータ　　６ｓ：ステータ ６ｒ：ロータ　　　　　７：レンズユニット８：パルス
エンコーダ ９：レンズ駆動量設定器。 第３図 オペアンプ出ノＪ　（Ｖ） 第４図 第５図 印加周波数（κ１１ｌ） 第６図 振動波モータの制御部出力／回転数特性制御部出力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　振動体に配列固定された交流付勢される複数の電気−
   機械エネルギー変換素子の伸縮振動に励起されて該振動
   体に生ずる進行性振動波により、該振動体と該振動体に
   加圧接触した部材を相対運動させる振動波モータの駆動
   制御回路であって、 振動波モータの速度制御信号に応じて駆動用交流信号の
   周波数を変化させて上記電気−機械エネルギー変換素子
   に交流付勢するための変換手段を有し、該変換手段は変
   換特性が駆動周波数が高い領域では駆動周波数の変化率
   が大きく、駆動周波数が低い領域では駆動周波数の変化
   率を小さくしたことを特徴とする振動波モータの駆動制
   御回路。