WO2013129609A1 - 駆動装置、駆動方法及び光学機器 - Google Patents

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driving
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隆利 芦沢
一泰 大根
慎二 西原
利和 森桶
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株式会社ニコン
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    • G03B2205/0053Driving means for the movement of one or more optical element
    • G03B2205/0084Driving means for the movement of one or more optical element using other types of actuators

Definitions

  • the present invention relates to a driving device, a driving method, and an optical apparatus.
  • Patent Document 1 A technique for suppressing the generation of abnormal noise with respect to driving of a vibration wave motor is known (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 abnormal noise when stopping the vibration wave motor is suppressed by gradually changing the phase difference between the A-phase drive signal and the B-phase drive signal from 90 deg to 0 deg.
  • Patent Document 2 An imaging device that performs processing such as autofocus by driving an optical system by a vibration wave motor is known (Patent Document 2).
  • the vibration actuator generates a progressive vibration wave (hereinafter abbreviated as traveling wave) on the driving surface of the elastic body by utilizing the expansion and contraction of the piezoelectric body, and causes the elliptical motion on the driving surface by the traveling wave.
  • the moving element that is in pressure contact with the wavefront of the elliptical motion is driven (for example, see Patent Document 3).
  • Such a vibration actuator has a feature of having a high torque even at a low rotation, and when mounted on the drive device, the gear of the drive device can be omitted. For this reason, silence can be achieved by eliminating gear noise, and positioning accuracy is also improved.
  • Some electronic cameras are equipped with this vibration actuator. Some electronic cameras can also shoot moving images in addition to still images (see Patent Document 4). When shooting a moving image, audio is usually captured.
  • the frequency of the input vibration signal is a frequency between the drive frequency used to drive the vibration actuator and the resonance frequency of the next higher vibration mode of the vibration mode (drive mode) including the drive frequency ( Starting from the starting frequency), the driving frequency is gradually lowered (for example, see Patent Document 5).
  • the drive device of the vibration actuator has controlled the operation of the vibration actuator by changing the phase difference and frequency of the alternating signal input to the vibration actuator (for example, Patent Document 6).
  • phase difference between the A-phase drive signal and the B-phase drive signal may be changed.
  • the method of gradually changing the phase difference impairs the response of the vibration wave motor.
  • AF autofocus
  • a sound at the start of the operation of the vibration actuator is captured along with the moving image.
  • the sound at the start of the operation of the vibration actuator is generated from the stator (vibrator) when the drive voltage is changed from 0 V to a predetermined voltage value stepwise when the vibration actuator is driven.
  • the startup frequency is limited to a frequency between the drive frequency and the resonance frequency of the next higher vibration mode of the drive mode, and thus cannot be set to a very high frequency. Therefore, at the time of activation, since it does not start from a sufficiently high frequency, the vibrator 20 suddenly starts to vibrate and sudden sound may occur.
  • a vibration actuator is often used in a moving image shooting camera. In this case, this sudden sound is recorded at the time of moving image shooting or the like. In particular, during moving image shooting, a wobbling operation is performed, and the power supply is frequently turned on and off, so that the occurrence of this abnormal noise becomes more obvious.
  • Patent Document 6 The drive device disclosed in Patent Document 6 has a problem in that power consumption increases because power is always supplied during control of the vibration actuator.
  • the vibration wave motor whose driving direction changes due to the phase difference between the first and second drive signals, and the first drive signal and the second drive signal are output to the vibration wave motor to generate the drive voltage.
  • the drive voltage change unit uses the first drive voltage when driving the vibration wave motor.
  • the optical voltage is changed to a second voltage that is larger than zero and smaller than the first voltage.
  • a signal generator that generates a pair of drive signals, an electromechanical transducer to which the drive signal generated by the signal generator is applied, and a drive force is generated by vibration of the electromechanical transducer
  • a vibrating body that pressurizes and contacts the vibrating body and is driven by the driving force
  • a control unit that sets a frequency and a phase difference of the driving signal.
  • the vibration actuator that drives the lens using the driving force generated on the driving surface by the excitation of the electromechanical conversion element
  • the drive control unit that supplies two driving signals to the vibration actuator
  • the moving image shooting mode are provided.
  • a shooting setting unit that can be selected, and the drive control unit maintains the voltage of the two driving signals constant when the shooting setting unit selects a moving image shooting mode.
  • An optical apparatus characterized in that the speed of the vibration actuator can be changed by changing the phase difference of the two drive signals and changing the frequency of the two drive signals in accordance with the switched phase difference. provide.
  • the vibration part having an electromechanical energy conversion element to which two drive signals capable of changing the phase difference are input, and the driving force generated in the vibration part by the vibration of the electromechanical energy conversion element
  • the two drive signals are transmitted at a starting frequency higher than a driving frequency used for driving in a state where the relative moving unit relatively moves with respect to the vibrating unit and the phase difference in which the relative moving unit is stopped.
  • the phase difference is calculated with respect to the vibration unit.
  • a drive device including a control unit that makes a phase difference that can be relatively moved.
  • the vibration part having an electromechanical energy conversion element to which two drive signals capable of changing the phase difference are input, and the driving force generated in the vibration part by the vibration of the electromechanical energy conversion element, A relative movement unit that moves relative to the vibration unit, and a state in which the phase difference between the relative movement units is maintained in a stopped state when the vibration actuator is activated
  • the two drive signals are input to the electromechanical energy conversion element at a start frequency higher than the drive frequency used for driving the vibration actuator, and the frequencies of the two drive signals are gradually decreased from the start frequency.
  • the phase difference is set to a phase difference that allows the relative movement unit to move relative to the vibration unit.
  • a driving device that controls driving of a vibration actuator that generates a driving force by applying a two-phase alternating signal having different phases to a piezoelectric body provided in the vibrating body to vibrate the vibrating body.
  • a frequency control unit that controls a driving speed of the vibration actuator by changing a frequency of an alternating signal of two phases applied to the piezoelectric body, a frequency storage unit that stores a predetermined frequency, and the vibration actuator includes: A stop determination unit that determines whether or not it is stopped, and the speed control unit applies the alternating signal applied to the piezoelectric body when the stop determination unit determines that the vibration actuator is stopped. Is changed to a predetermined frequency stored in the frequency storage unit.
  • a driving device that controls driving of a vibration actuator that generates a driving force by applying a two-phase alternating signal having different phases to a piezoelectric body provided in the vibrating body to vibrate the vibrating body.
  • a speed control unit that controls the driving speed of the vibration actuator by changing the frequency of the two-phase alternating signal applied to the piezoelectric body, and a stop determination that determines whether or not the vibration actuator is stopped.
  • the speed control unit causes the frequency of the alternating signal applied to the piezoelectric body to approach the electrical resonance frequency when the stop determination unit determines that the vibration actuator is stopped.
  • an electromechanical conversion element to which a drive signal is applied from a drive circuit, a vibrating body that generates a driving force by the electromechanical conversion element, a moving body that is driven by the driving force of the vibrating body, A first control is performed to control the drive signal to have a first frequency when driving the moving body, and a second control to control the drive signal to have a second frequency when the moving body is stopped.
  • the generation of abnormal noise can be suppressed.
  • the power consumption of the vibration actuator being controlled can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic view of a lens barrel according to a first embodiment of the present invention. It is the schematic of the vibration wave motor with which the lens barrel by 1st Embodiment of this invention is equipped. It is a control block diagram of the lens barrel according to the first embodiment of the present invention. It is a schematic electric circuit diagram which shows an example of a pressure
  • (A) is a graph which shows the relationship of the rotational speed with respect to the phase difference of the drive signal of a vibration wave motor
  • (b) is a graph which shows the relationship of the rotation speed with respect to the drive frequency of a vibration wave motor.
  • movement of the 1st operation example of the drive device of 4th Embodiment It is a flowchart explaining operation
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a lens barrel according to the first embodiment of the present invention.
  • the lens barrel 10 is a lens barrel for an imaging apparatus such as a digital camera.
  • the lens barrel 10 includes an outer fixed tube 101, a first inner fixed tube 102, and a second inner fixed tube 103.
  • the outer fixed cylinder 101 covers the outer periphery of the lens barrel 10.
  • the first inner fixed cylinder 102 and the second inner fixed cylinder 103 exist on the inner peripheral side with respect to the outer fixed cylinder 101, the first inner fixed cylinder 102 is located on the subject side, and the second inner fixed cylinder 103 is an image. Located on the side.
  • a vibration wave motor (vibration actuator) 12, a driving device 14, and a gear unit module 104 are provided between the outer fixed cylinder 101 and the first inner fixed cylinder 102, and are fixed to the first inner fixed cylinder 102. ing.
  • the gear unit module 104 has a reduction gear 105 that reduces and transmits the output of the vibration wave motor 12.
  • the first lens group L1 and the second lens group L2 are fixed to the first inner fixed cylinder 102 from the subject side.
  • the fourth lens unit L4 is fixed to the second inner fixed cylinder 103 from the subject side.
  • a third lens group L3 which is an AF lens for focusing held by the AF ring 107 is disposed. That is, the first lens group L1, the second lens group L2, the third lens group L3, and the fourth lens group L4 are sequentially arranged from the subject side to the image sensor side in the optical axis direction.
  • a cam ring 106 is rotatably provided between the AF ring 107 and the first inner fixed cylinder 102 with the optical axis direction as a central axis.
  • the cam ring 106 is rotated by the output of the vibration wave motor 12 transmitted by the reduction gear 105.
  • a key groove 106a is cut inside the cam ring 106 in a spiral shape with respect to the circumferential direction.
  • a fixing pin 107 a is provided on the outer peripheral side of the AF ring 107. The fixing pin 107 a is inserted into the key groove 106 a of the cam ring 106.
  • the driving device 14 is disposed in the holding portion 101 a that protrudes inward from the inner peripheral side of the outer fixed cylinder 101.
  • the driving device 14 is electrically connected to the vibration wave motor 12 and drives the vibration wave motor 12.
  • the output of the vibration wave motor 12 rotates the cam ring 106 via the reduction gear 105, whereby the fixed pin 107a is guided and moved to the key groove 106a, and moves the AF ring 107 in the optical axis direction.
  • the output of the vibration wave motor 12 can stop the AF ring 107 by stopping the cam ring 106. That is, the driving device 14 drives the vibration wave motor 12 to drive the AF ring 107 in the optical axis direction to move the third lens group L3, thereby forming a focused subject image on the image sensor. be able to.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the vibration wave motor 12.
  • the vibration wave motor 12 is a rotary shaft type (S type) vibration wave motor, and includes a vibrator 121, a moving element 124, a fixed member 125, a bearing 126, an output shaft 127, a pressure member 128, and a bearing receiving member 129.
  • a stopper 130, a rubber member 131, and a gear member 132 are provided.
  • the vibrator 121 includes an elastic body 122 and a piezoelectric body 123.
  • the elastic body 122 is formed of a metal material having a high resonance sharpness.
  • the shape of the elastic body 122 is an annular shape.
  • the elastic body 122 includes a comb tooth portion 122a and a base portion 122b.
  • a piezoelectric body 123 is bonded to one surface of the base portion 122b, and a comb tooth portion 122a is provided on the opposite surface.
  • the comb tooth portion 122a is in contact with the moving element 124 by pressing the tip end surface of the protrusion portion as a driving surface.
  • a resin film is formed on the drive surface of the elastic body 122 to ensure wear resistance when driven at high speed.
  • a material for the resin film for example, polyamideimide is the main component, and PTFE is added.
  • the resin film has a Young's modulus of about 4 to 8 GPa and a film thickness of 50 ⁇ m or less.
  • the piezoelectric body 123 is an electro-mechanical conversion element such as a piezoelectric element or an electrostrictive element that converts electric energy into mechanical energy.
  • the piezoelectric body 123 is divided into two groups (A phase and B phase) along the circumferential direction. In each phase, the polarization is alternately arranged every 1 ⁇ 2 wavelength, and the A phase and the B phase. Are arranged such that there is an interval of a quarter wavelength.
  • the phase difference between the drive signal output to the A phase of the piezoelectric body 123 and the drive signal output to the B phase is variable. When drive signals are applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric body 123, the piezoelectric body 123 is excited.
  • the deflection of the base portion 122b of the elastic body 122 due to the excitation of the piezoelectric body 123 is enlarged by the comb tooth portion 122a of the elastic body 122 and becomes a traveling wave on the driving surface at the tip of the comb tooth portion 122a.
  • the moving element 124 is made of a light metal such as aluminum.
  • the sliding surface of the mover 124 that is in pressure contact with the comb tooth portion 122a is anodized to improve wear resistance.
  • the output shaft 127 is coupled to rotate together with the moving element 124 via the rubber member 131.
  • the rubber member 131 has a function of coupling the moving element 124 and the output shaft 127 with adhesiveness due to rubber, and a function of absorbing vibration in order not to transmit vibration from the moving element 124 to the output shaft 127.
  • the pressure member 128 is disposed between the gear member 132 fixed to the output shaft 127 and the bearing receiving member 129.
  • the bearing receiving member 129 is inserted inside the bearing 126.
  • the bearing 126 is inserted inside the fixed member 125.
  • the gear member 132 is inserted so as to fit into a not-shown notch portion (D cut) of the output shaft 127.
  • the gear member 132 is fixed by the stopper 130 and rotates together with the output shaft 127.
  • a pressure adjusting washer (not shown) is disposed between the pressure member 128 and the bearing receiving member 129.
  • FIG. 3 is a control block diagram of the lens barrel according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows the camera body 20 together with the lens barrel 10.
  • the lens barrel 10 includes a vibration wave motor 12, a driving device 14, a lens side MCU (Micro Control Unit) 15, a detection unit 16, and a storage unit 17.
  • the driving device 14 includes a driving pulse generation unit 141 and a boosting unit 142, and drives the vibration wave motor 12 by applying a driving voltage to the vibration wave motor 12.
  • the lens side MCU 15 includes a frequency changing unit 151, a driving voltage setting unit 152, a duty ratio changing unit 153, and a phase difference changing unit 154, and controls the driving device 14.
  • the camera body 20 includes a body side MCU 21.
  • the drive pulse generation unit 141 generates a drive pulse for A phase and a drive pulse for B phase, and outputs the generated drive pulse to the boosting unit 142.
  • the drive pulse generator 141 changes the frequency, duty ratio (pulse width divided by pulse period), and phase difference of the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse under the control of the lens-side MCU 15. can do.
  • the boosting unit 142 has a circuit configuration as shown in FIG. 4, for example, and is based on the A-phase driving pulse and the B-phase driving pulse input from the driving pulse generating unit 141. A signal and a B phase drive signal are output. The step-up unit 142 outputs the A-phase drive signal and the B-phase drive signal to the vibration wave motor 12.
  • the vibration wave motor 12 is driven by an A phase drive signal and a B phase drive signal.
  • the driving voltage for driving the vibration wave motor 12 is substantially a value obtained by dividing the average amplitude of those driving signals, that is, the time integral value of the voltage in a predetermined period by the time.
  • the drive signal is a square wave that changes between zero and a predetermined maximum voltage V MAX as shown in FIG. 5
  • the product of the maximum voltage V MAX and the duty ratio of the drive signal becomes the average amplitude V AVE
  • this average amplitude V AVE corresponds to the drive voltage.
  • the maximum output voltage of the booster 142 corresponds to the maximum voltage V MAX of FIG. 5
  • the product of the duty ratio changed by the duty ratio changer 153 is the drive voltage.
  • the amplitude and / or duty ratio may be changed.
  • the drive voltage is changed by the duty ratio changing unit 153 changing the duty ratio.
  • the drive voltage When the vibration wave motor 12 is rotating, the drive voltage is set to V reg .
  • the driving voltage when the phase difference is changed to stop the vibration wave motor 12 and reverse the driving direction, the driving voltage is set to V 1 which is smaller than V reg and not zero.
  • V reg the amplitude of vibration generated in the vibrator 121 is large. Therefore, when the phase difference is changed while the drive voltage remains at V reg as in the prior art, abnormal noise is likely to occur. In the present invention. By setting the drive voltage to V 1 when changing the phase difference, the occurrence of abnormal noise is reduced.
  • the frequency change unit 151 of the lens side MCU 15 changes the setting of the drive pulse generation unit 141 regarding the frequency of the A-phase and B-phase drive pulses. With the change of the frequency of the drive pulse, the frequency of the drive signal output to the vibration wave motor 12 is changed, and the rotation speed of the vibration wave motor 12 changes.
  • the frequency-rotational speed characteristics of the vibration wave motor 12 are as shown in FIG.
  • the rotational speed of the vibration wave motor 12 becomes N 0 rpm (for example, 0 rpm) and stops.
  • N 0 rpm for example, 0 rpm
  • the vibration wave motor 12 is driven at the rotational speed N 1 rpm.
  • the vibration wave motor 12 is driven at a rotational speed N 2 rpm faster than the rotational speed N 1 .
  • the drive voltage setting unit 152 sets a drive voltage to be applied to the vibration wave motor 12.
  • the duty ratio changing unit 153 changes the setting of the drive pulse generating unit 141 related to the duty ratio of the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse so that the drive voltage set by the drive voltage setting unit 152 is applied.
  • the phase difference changing unit 154 changes the setting of the driving pulse generating unit 141 related to the phase difference between the A-phase driving pulse and the B-phase driving pulse output from the driving pulse generating unit 141.
  • the phase difference-rotational speed characteristics of the vibration wave motor 12 are as shown in FIG.
  • the rotational speed of the vibration wave motor 12 is the maximum speed of forward rotation (for example, clockwise) when the phase difference is +90 deg, and reverse rotation (for example, counterclockwise) when the phase difference is ⁇ 90 deg. (Clockwise) maximum speed.
  • the setting of the drive pulse generator 141 regarding the phase difference between the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse is set to +90 deg or ⁇ 90 deg.
  • the lens side MCU 15 communicates with the body side MCU 21.
  • the lens side MCU 15 transmits, for example, lens information to the body side MCU 21.
  • the body side MCU 21 transmits an instruction to drive the third lens unit L3 by the vibration wave motor 12 to the lens side MCU 15.
  • the drive instruction for the third lens unit L3 includes at least a target position for driving the third lens unit L3.
  • the detection unit 16 includes an optical encoder, a magnetic encoder, and the like, detects the position and speed of the third lens unit L3 driven by driving the vibration wave motor 12, and detects the detected value as an electrical signal (detection signal). Is output to the lens side MCU 15.
  • the storage unit 17 is a ROM or the like, and stores a control program executed by the lens side MCU 15 to control the lens barrel 10, lens information, and the like.
  • FIG. 8 is a flowchart regarding control of the driving device 14 performed by the lens side MCU 15. The process of FIG. 8 is started when the lens side MCU 15 receives a driving instruction for the third lens unit L3 from the body side MCU 21.
  • step S300 of FIG. 8 the lens side MCU 15 rotates and rotates the vibration wave motor 12 based on the driving instruction for the third lens unit L3 received from the body side MCU 21 and the detection signal detected by the detection unit 16. Determine the speed.
  • step S301 the lens side MCU 15 determines whether or not to change the phase difference between the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse. If it is necessary to reverse the rotation direction based on the rotation direction of the vibration wave motor 12 at the start of step S301 and the rotation direction of the vibration wave motor 12 determined in step S300, the lens side MCU 15 performs step S301. Make an affirmative decision. If the determination in step S301 is affirmative, the lens side MCU 15 proceeds to step S302. If the determination in step S301 is negative, the lens side MCU 15 proceeds to step S305.
  • step S302 the lens-side MCU15 changes the drive voltage to V 1.
  • the drive voltage setting unit 152 sets the drive voltage to V 1.
  • the duty ratio changing unit 153 changes the setting of the drive pulse generating unit 141 related to the duty ratio of the A-phase and B-phase drive pulses so that the average amplitude of the A-phase drive signal and the B-phase drive signal becomes V 1. To do.
  • step S303 the lens side MCU 15 changes the phase difference between the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse based on the rotation direction of the vibration wave motor 12 determined in step S300.
  • the phase difference changing unit 154 of the lens side MCU 15 changes the setting of the drive pulse generating unit 141 related to the phase difference to the phase difference corresponding to the rotation direction of the vibration wave motor 12 determined in step S300.
  • step S304 the lens side MCU 15 changes the drive voltage to V reg .
  • the following processing is performed using the drive voltage setting unit 152 and the duty ratio changing unit 153.
  • the drive voltage setting unit 152 sets the drive voltage to V reg .
  • the setting of the drive pulse generator 141 regarding the duty ratio of the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse is set to the duty cycle so that the average amplitude of the A-phase drive signal and the B-phase drive signal becomes V reg.
  • the ratio changing unit 153 changes.
  • the lens-side MCU 15 drives the vibration wave motor 12 by changing the frequencies of the A-phase and B-phase drive pulses.
  • the frequency changing unit 151 of the lens-side MCU 15 changes the setting of the drive pulse generating unit 141 related to the frequencies of the A-phase and B-phase drive pulses from f 0 to f 1 or f 2 .
  • step S306 the lens side MCU 15 determines whether or not the third lens unit L3 has been driven to the target position of the third lens unit L3 included in the drive instruction. For example, the lens-side MCU 15 detects the position of the third lens group L3 based on the detection signal of the detection unit 16, and compares the position with the target position of the third lens group L3 included in the drive instruction. If the determination in step S306 is negative, the lens side MCU 15 returns the process to step S305, and if the determination in step S306 is affirmative, the process proceeds to step S307.
  • step S307 the lens-side MCU 15 changes the frequencies of the A-phase and B-phase drive pulses and stops the vibration wave motor 12.
  • the frequency changing unit 151 of the lens side MCU15 changes the frequency of the drive pulses of the A-phase and B-phase f 0.
  • FIG. 9 is a timing chart relating to drive control of the vibration wave motor 12.
  • FIG. 9 is a timing chart of the position of the third lens unit L3, the rotational speed of the vibration wave motor 12, the set value of the frequency in the drive pulse generator 141, the set value of the phase difference in the drive pulse generator 141, and the drive voltage. They are shown side by side.
  • the lens side MCU 15 receives the driving instruction for the third lens unit L3 from the body side MCU 21 three times (for example, timings t1, t5, and t11).
  • the first drive instruction is a drive instruction for driving the third lens unit L3 to the position W be on the optical axis.
  • the second driving instruction is a driving instruction for driving the third lens unit L3 to the position Waf on the optical axis.
  • Drive instruction for the third time is a drive instruction for driving the third lens unit L3 to the position W 0 on the optical axis.
  • the lens-side MCU 15 When receiving the first driving instruction at timing t1, the lens-side MCU 15 does not need to change the phase difference (NO in step S301 in FIG. 8), and therefore changes the frequency setting value at timing t2 (step S301). S305). Rotational speed of the vibration wave motor 12 as the set value of the frequency is less than f 0 becomes gradually faster. The position of the third lens unit L3, and reaches the target position W BE timing t4 (step S306 YES), then the frequency of the set value f 0 becomes the vibration wave motor 12 is stopped (step S307).
  • the lens-side MCU 15 When receiving the second driving instruction at timing t5, the lens-side MCU 15 needs to change the phase difference (step S301: YES in FIG. 8), so the driving voltage is first changed from V reg to V 1 (step S302). ). Next, the lens-side MCU 15 changes the phase difference between the A-phase driving pulse and the B-phase driving pulse from +90 deg to ⁇ 90 deg at timing t6 (step S303). While changing the phase difference, the drive voltage is maintained at the V 1. The lens-side MCU 15 changes the drive voltage from V 1 to V reg at timing t7 after the phase difference change is completed (step S304). Thereafter, the lens side MCU 15 changes the set value of the frequency at timing t8 (step S305).
  • the frequency setting value is set lower than the timing t2.
  • the lens-side MCU 15 When receiving the third driving instruction at timing t11, the lens-side MCU 15 needs to change the phase difference (YES in step S301 in FIG. 8), so the driving voltage is first changed from V reg to V 1 (step S302). ). Next, the lens-side MCU 15 changes the phase difference between the A-phase driving pulse and the B-phase driving pulse from ⁇ 90 deg to +90 deg at timing t12 (step S303). While changing the phase difference, the drive voltage is maintained at the V 1. The lens-side MCU 15 changes the drive voltage from V 1 to V reg at timing t13 after the change of the phase difference is completed (step S304). Thereafter, the lens-side MCU 15 changes the set value of the frequency at timing t14 (step S305). The position of the third lens unit L3, and reaches the target position W 0 to the timing t16 (step S306 YES), then the frequency of the set value f 0 becomes the vibration wave motor 12 is stopped (step S307).
  • the lens side MCU 15 of the lens barrel 10 outputs a phase A drive signal and a phase B drive signal to the vibration wave motor 12 and controls the drive device 14 that applies a drive voltage to the vibration wave motor 12.
  • the lens-side MCU 15 includes a drive voltage setting unit 152 and a duty ratio changing unit 153, and changes the drive voltage applied to the vibration wave motor 12.
  • the lens-side MCU 15 includes a phase difference changing unit 154, and changes the phase difference between the A-phase drive signal and the B-phase drive signal by changing the phase difference between the A-phase and B-phase drive pulses.
  • the drive voltage setting unit 152 and the duty ratio changing unit 153 change the drive voltage to V reg when rotating the vibration wave motor 12 (step S304 in FIG. 8), and the phase difference changing unit 154 changes the phase difference.
  • the drive voltage is changed to V 1 which is larger than zero and smaller than V reg (step S302 in FIG. 8).
  • the lens barrel 10 can reduce abnormal noise when changing the phase difference without impairing the response of the vibration wave motor 12.
  • the range of possible values is limited by the resolution of PWM or the like.
  • the duty ratio of the drive pulse is assigned to a setting value of 0 to 255, and the setting value of the duty ratio cannot be set to a value between “0” and “1”.
  • the lower limit of the set value of V 1 is determined, for example, by the product of the duty ratio d 1 corresponding to the set value “1” and the maximum voltage V MAX of the drive signal.
  • V MAX The value of V MAX varies depending on the circuit configuration of the drive device of the vibration wave motor 12, the environmental temperature, and the like. For example, the value of V MAX increases as the environmental temperature decreases.
  • the duty ratio d 1 is such that the duty ratio d S is V 1 ⁇ V S when the value of V MAX is large, corresponding to the set value “1”. May be smaller.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the noise suppression effect by setting the phase difference change speed to a low value.
  • FIG. 10 is an example of a level table regarding the noise suppression level.
  • the noise suppression level is a value determined in advance in the lens barrel design stage, and is divided into three levels, Level 1, Level 2, and Level 3.
  • Level 1 no abnormal noise is generated when the phase difference is changed.
  • Level 2 abnormal noise when changing the phase difference is not noticeable and can be ignored.
  • the suppression level is level 3, abnormal noise is noticeable when the phase difference is changed.
  • An unusual sound stands out if the unusual sound is recorded without being mixed with other sounds in the recorded sound during moving image shooting.
  • the level of suppression of abnormal noise is lower as the ratio of V 1 to V reg is set smaller.
  • abnormal noise can be suppressed as the ratio of V 1 to V reg is set smaller.
  • the noise suppression level decreases as the phase difference change speed decreases.
  • the noise suppression level is level 2.
  • the set value of V 1 is determined so that the ratio of V 1 to V reg is 50% when the phase difference changing speed is 90 deg / msec.
  • the set value of V 1 is determined so that the noise suppression level becomes level 2 even if the ratio of V 1 to V reg is 75%. be able to.
  • the second embodiment according to the lens barrel of the present invention when the suppression level is the same, when the ratio of V 1 for V reg is large, the change rate of the phase difference than when the ratio of V 1 for V reg is small Set low.
  • FIG. 11 is a control block diagram of the lens barrel according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the control block diagram shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the set value related to the duty ratio of the drive pulse generator 141 is a predetermined value and constant.
  • the drive voltage applied to the vibration wave motor 12 is changed based on the power supply voltage of the booster 142 (FIG. 4).
  • the lens barrel 30 in FIG. 11 includes a lens side MCU 35 instead of the lens side MCU 15.
  • the lens barrel 30 further includes a temperature detection unit 38 that detects the environmental temperature.
  • the lens side MCU 35 includes a power supply voltage changing unit 35-3 and a phase difference changing unit 35-4 instead of the duty ratio changing unit 153 and the phase difference changing unit 154. Furthermore, the lens side MCU 35 is newly provided with a change speed setting unit 35-5.
  • the power supply voltage changing unit 35-3 changes the power supply voltage of the boosting unit 142.
  • the power supply voltage of the booster 142 is changed, the amplitudes of the A-phase drive signal and the B-phase drive signal change, and the drive voltage applied to the vibration wave motor 12 changes.
  • the change speed setting unit 35-5 sets the change speed of the phase difference based on the ratio of V 1 to V reg determined in the design stage and a preset value of the suppression level. For example, when V 1 is set to 75% of V reg and the suppression level is set to 2 in advance, the change speed setting unit 35-5 has the ratio of V 1 to V reg in the level table 50 Referring to the column of 75%, the phase difference changing speed is set to a changing speed at which the suppression level becomes 2 levels, for example, 30 deg / msec.
  • the level table 50 is stored in the storage unit 17 or the like.
  • the set value of the suppression level may be set by the user using an operation member (not shown), or the lens side MCU 35 or the body side MCU 21 automatically sets based on the operation mode of the imaging device including the lens barrel 30. It may be set automatically. For example, when shooting without sound recording such as still image shooting, the lens side MCU 35 or the body side MCU 21 sets the suppression level to 3 levels, and shooting with sound recording like movie shooting is performed. In this case, the lens side MCU 35 or the body side MCU 21 may set the suppression level to one level.
  • the phase difference changing unit 35-4 changes the setting of the drive pulse generating unit 141 regarding the phase difference between the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse output from the drive pulse generating unit 141. At that time, the phase difference is changed based on the change speed set by the change speed setting unit 35-5.
  • FIGS. 12 and 13 are flowcharts relating to the control of the driving device 14 performed by the lens side MCU 35.
  • the process of FIG. 12 is started when the lens side MCU 35 receives an instruction to drive the third lens unit L3 from the body side MCU 21.
  • FIGS. 12 and 13 the description of the same processes as those shown in FIG. 8 is omitted.
  • step S401 the lens-side MCU35 changes the drive voltage to V 1.
  • the drive voltage setting unit 152 of the lens side MCU35 sets the drive voltage to V 1.
  • the power supply voltage changing unit 35-3 changes the power supply voltage of the boosting unit 142.
  • step S402 the lens side MCU 35 sets the phase difference changing speed.
  • the change speed setting unit 35-5 sets the change speed of the phase difference based on the ratio of V 1 to V reg and a preset suppression level. It is also possible to be changed the speed setting unit 35-5 sets a change rate of the phase difference with reference to the level table 50 based on the ratio of V 1 for V reg.
  • step S403 the lens-side MCU 35 changes the phase difference between the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse based on the change speed set in step S402 and the rotation direction of the vibration wave motor 12 determined in step S300. .
  • step S404 the lens-side MCU 35 determines whether or not the phase difference between the A-phase drive pulse and the B-phase drive pulse has been changed to the target value.
  • the target value indicates a phase difference representing the rotation direction of the vibration wave motor 12 determined in step S300 of FIG. If the determination in step S404 is negative, the lens side MCU 35 returns the process to step S403, and if the determination in step S404 is positive, the process proceeds to step S304 in FIG. After changing the drive voltage to V reg in step S304 in FIG. 12, the lens side MCU 35 advances the process to step S305 in FIG.
  • the processing in FIG. 13 is the same as steps S305, S306, and S307 in FIG.
  • the lens side MCU 35 of the lens barrel 30 outputs a phase A drive signal and a phase B drive signal to the vibration wave motor 12 and controls the drive device 14 that applies a drive voltage to the vibration wave motor 12.
  • the lens side MCU 35 includes a drive voltage setting unit 152 and a power supply voltage change unit 35-3, and changes the drive voltage applied to the vibration wave motor 12.
  • the lens-side MCU 35 includes a phase difference changing unit 35-4, and changes the phase difference between the A-phase drive signal and the B-phase drive signal by changing the phase difference between the A-phase and B-phase drive pulses.
  • the drive voltage setting unit 152 and the power supply voltage changing unit 35-3 change the drive voltage to V reg (step S304 in FIG. 12), and the phase difference changing unit 154 changes the phase difference.
  • the drive voltage is changed to V 1 which is larger than zero and smaller than V reg (step S401 in FIG. 12). By doing so, the lens barrel 30 can reduce abnormal noise when changing the phase difference without impairing the response of the vibration wave motor.
  • the lens-side MCU35 by the change speed setting unit 35-5 to properly set the change rate of the phase difference, a sufficiently small value V 1 by the circuit configuration and environment temperature of the drive device for a vibration wave motor 12 Even when the setting cannot be made, it is possible to reduce abnormal noise when changing the phase difference.
  • the embodiment described above can be implemented with the following modifications.
  • the duty ratio changing unit 153 changes the setting value of the duty ratio in the drive pulse generating unit 141.
  • the lens-side MCU 15 may include a power supply voltage changing unit 35-3 instead of the duty ratio changing unit 153.
  • the power supply voltage changing unit 35-3 changes the power supply voltage of the boosting unit 142.
  • the lens side MCU 35 may include a duty ratio changing unit 153 instead of the power supply voltage changing unit 35-3.
  • the vibration wave motor driven by the driving device 14 controlled by the lens side MCUs 15 and 35 is not limited to the rotary shaft type as shown in FIG.
  • an annular vibration wave motor may be used.
  • the control by the lens side MCUs 15 and 35 can be performed in the same manner as in the above embodiment even if the vibration wave motor is an annular type.
  • the present invention can be applied to an electronic device other than a digital camera as long as the driving device is controlled by a control device such as an MCU and the vibration wave motor is driven by the driving device.
  • FIG. 14 is a schematic view of a lens barrel according to the third embodiment of the present invention.
  • a lens barrel 202 in FIG. 14 is a lens barrel for an imaging apparatus such as a digital camera.
  • the vibration wave motor 201 includes a vibrating body 261, a moving body 262, a buffer support member 263 made of a nonwoven fabric or the like, and a pressure contact means 264.
  • the vibration wave motor 201 provides a driving force for driving the lens group L in the optical axis direction to the lens barrel 202.
  • the vibrating body 261 includes an elastic body 261a and a piezoelectric body 261b.
  • the elastic body 261a is formed of a metal material having a high resonance sharpness.
  • the shape of the elastic body 261a is an annular shape as shown in FIG.
  • a piezoelectric body 261b is bonded to one circular surface of the elastic body 261a, and a comb tooth portion 221 having a groove is provided on the opposite surface.
  • the piezoelectric body 261b is an electromechanical conversion element that converts electrical energy into mechanical energy.
  • the piezoelectric body 261b is divided into two phases (A phase and B phase) along the circumferential direction. In each phase of the piezoelectric body 261b, the polarization is alternately arranged every 1 ⁇ 2 wavelength. Between the A phase and the B phase of the piezoelectric body 262b, a quarter wavelength interval is provided.
  • a drive signal is output from the drive circuit 280 to each phase of the piezoelectric body 261b.
  • the phase difference between the drive signal output to the A phase and the drive signal output to the B phase of the piezoelectric body 261b is variable.
  • the piezoelectric body 261b When a high frequency voltage is applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric body 261b, the piezoelectric body 261b is excited. The deflection of the base portion 222 of the elastic body 261a due to the excitation of the piezoelectric body 261b is enlarged by the comb tooth portion 221 of the elastic body 161a and becomes a traveling wave on the driving surface 223 at the tip of the comb tooth portion 221. In the present embodiment, it is assumed that the piezoelectric body 261b has an electrode pattern in which nine traveling waves (9th-order bending vibration waves) are likely to be generated.
  • the moving body 262 is made of a light metal such as aluminum.
  • the moving body 262 is in pressure contact with the drive surface 223 by the pressure applied by the pressure contact means 264 having a pressure plate and a pressure member.
  • An elliptical motion is generated at the wave front of the traveling wave generated in the drive unit 223.
  • the moving body 262 in pressure contact with the drive surface 223 is driven by friction due to this elliptical motion, and rotates.
  • the rotation direction of the moving body 262 changes depending on the phase difference between the A phase and B phase drive signals of the piezoelectric body 261b.
  • a vibration absorbing member 266 such as rubber that absorbs vibration in the optical axis direction of the moving body 262 is disposed.
  • the vibration absorbing member 266 is in pressure contact with the output transmission unit 255 by the pressure contact means 264.
  • the rotational movement of the moving body 262 is transmitted to the output transmission unit 255.
  • the output transmission unit 255 is restricted from moving in the optical axis direction and in the radial direction by a bearing 256 attached to the fixing member 251.
  • the output transmission unit 255 has a protrusion 255a.
  • the protrusion 255 a is fitted with the fork 254.
  • the rotational movement of the output transmission unit 255 is transmitted to the fork 254 via the protrusion 255a. Further, the rotational motion is transmitted to the cam ring 253.
  • a key groove 253a is cut spirally in the circumferential direction.
  • a fixing pin 252a of the AF ring 252 is inserted into the keyway 253a.
  • the traveling wave generated by the vibration wave motor 201 is transmitted to the AF ring 252 via the moving body 262, the output transmission unit 255, the fork 254, and the cam ring 253, and the lens group L is moved together with the AF ring 252.
  • the lens barrel 202 performs a wobbling operation or the like.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the phase difference between the A-phase and B-phase drive signals and the rotational speed of the moving body 262.
  • the rotational speed of the moving body 262 is the maximum speed for forward rotation (for example, clockwise) when the phase difference is + 90 °, and the maximum speed for reverse rotation (for example, counterclockwise) when the phase difference is ⁇ 90 °. Become.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the frequency of the drive signal and the rotational speed of the moving body 262.
  • the rotational speed of the moving body 262 becomes substantially zero when the frequency of the drive signal is within a predetermined range.
  • substantially zero refers to a state in which torque sufficient to rotate the moving body 262 in pressure contact with the vibration absorbing member 266 or the like is not generated.
  • the rotational speed of the moving body 262 is zero within the range of 28.5 kHz to 30.0 kHz.
  • the rotational drive direction of the moving body 262 when the rotational drive direction of the moving body 262 is switched, the voltage application to the vibration wave motor 201 is not stopped, but the frequency of the drive signal is changed to the holding frequency f0. As a result, it is possible to reduce abnormal noise that occurs when a voltage is applied again after the voltage application is stopped.
  • FIG. 18 is a block diagram relating to the driving apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the drive device 290 illustrated in FIG. 18 includes a vibration wave motor 201 and a drive circuit 280.
  • the drive circuit 280 includes a control unit 281, an oscillation unit 282, a phase shift unit 283, amplification units 284 a and 284 b, a detection unit 285, and a temperature measurement unit 286.
  • the oscillation unit 282 oscillates a signal having a frequency set by the control unit 281.
  • the phase shift unit 283 generates an A-phase signal and a B-phase signal based on the oscillation signal oscillated by the oscillation unit 282.
  • the phase difference between the A phase signal and the B phase signal is set by the control unit 281.
  • the amplifying unit 284a amplifies (boosts) the voltage amplitude of the A-phase signal generated by the phase shifting unit 283 to the voltage set by the control unit 281. As a result, an A-phase drive signal is generated.
  • the amplifying unit 284b amplifies (boosts) the voltage amplitude of the B-phase signal generated by the phase shifting unit 283 to the voltage set by the control unit 281. As a result, a B-phase drive signal is generated.
  • the vibrating body 261 is driven based on the A-phase drive signal amplified by the amplification unit 284a and the B-phase drive signal amplified by the amplification unit 284b.
  • the detection unit 285 includes an optical encoder, a magnetic encoder, and the like, detects the position and speed of the lens group L driven by driving the moving body 262, and uses the detected values as electrical signals (detection signals). Output to 281.
  • the control unit 281 acquires information regarding the position and speed of the lens group L based on the detection signal from the detection unit 285.
  • the temperature measuring unit 286 measures the temperature of the vibration wave motor 201.
  • the temperature of the vibration wave motor 201 rises due to heat generated by friction between the vibrating body 261 and the moving body 262. An increase in temperature of the vibration wave motor 201 adversely affects its driving ability.
  • the temperature measurement unit 286 outputs the measured temperature signal to the control unit 281. Based on the temperature signal, the control unit 281 estimates the influence of the temperature of the vibration wave motor 201 on the driving capability.
  • the control unit 281 acquires a drive instruction regarding the moving direction and moving amount of the lens group L from the CPU 203 of the lens barrel 202.
  • the control unit 281 sets the frequency set for the oscillation unit 282, the phase difference set for the phase shift unit 283, and the amplification so that the lens group L is positioned at a target position determined based on the drive instruction.
  • the voltage amplitude set for the units 284a and 284b is controlled.
  • the drive instruction acquired by the control unit 281 is not limited to the one related to the combination of the movement direction and the movement amount. For example, a movement speed or a movement sequence pattern (for example, the number of wobbling operations) may be included. Further, the drive instruction acquired by the control unit 281 may be a combination of a moving direction and a moving speed.
  • FIG. 19 is an example of a flowchart regarding drive control of the vibration wave motor 201.
  • 20A to 20C are examples of timing charts related to drive control of the vibration wave motor 201.
  • FIG. 20A is a timing chart regarding the phase difference between the A phase and B phase drive signals.
  • FIG. 20B is a timing chart regarding the oscillation frequency of the oscillation unit 282, that is, the frequency of the drive signal.
  • FIG. 20C is a timing chart relating to the rotation speed of the vibration wave motor 201.
  • step S100 the control unit 281 sets the holding frequency f0 for the oscillating unit 282 and controls the oscillating unit 282 to oscillate a signal having the holding frequency f0.
  • step S110 the control unit 281 sets a phase difference of + 90 ° or ⁇ 90 ° with respect to the phase shift unit 283, and the phase difference between the A phase signal and the B phase signal output from the phase shift unit 283 is set. (Timing T0 to T1, timing T3 to T4 in FIG. 20).
  • the frequency at which the oscillating unit 282 oscillates is the holding frequency f0
  • the rotational speed of the vibration wave motor 201 is substantially zero. Therefore, even if the control unit 281 changes the phase difference in step S110, the driving of the vibration wave motor 201 does not become unstable.
  • step S120 the control unit 281 measures the driving instruction, the position and speed of the lens group L calculated from the detection signal from the detection unit 285, and the temperature measurement unit 286.
  • the frequency set for the oscillating unit 282 is controlled based on the temperature of the vibration wave motor 201 and the individual difference of the vibration wave motor 201, and drive control is performed so that the lens group L is positioned at the target position. (Timing T1 to T2 in FIG. 20).
  • the rotational speed of the vibration wave motor 201 becomes greater than zero. Since the voltage application to the vibration wave motor 201 is not stopped when the vibration wave motor 201 is stopped, no abnormal noise is generated even when the vibration wave motor 201 starts driving.
  • step S130 the control unit 281 determines whether or not the lens group L has reached the target position. If negative determination is made in step S130, control unit 281 advances the process to step S120, and if positive determination is made in step S130, the control unit 281 advances the process to step S140.
  • step S140 the control unit 281 sets the holding frequency f0 for the oscillating unit 282 and controls the oscillating unit 282 to oscillate the signal having the holding frequency f0 (timing T2 to T3 in FIG. 20).
  • step S150 the control unit 281 determines whether or not the next drive instruction has been acquired. If the determination in step S150 is affirmative, the control unit 281 advances the process to step S110. If the determination in step S150 is negative, the control unit 281 advances the process to step S160.
  • step S160 the control unit 281 sets a phase difference of 0 ° with respect to the phase shift unit 283, and changes the phase difference between the A phase signal and the B phase signal output from the phase shift unit 283. Then, the process of FIG. Thereby, as shown in FIG. 16, the rotational speed of the vibration wave motor 201 is controlled to be zero even by the phase difference.
  • step S140 the effect obtained with respect to the vibration wave motor 201 varies depending on the value within the range of the holding frequency f0 set by the control unit 281 in the oscillation unit 282. The difference in effect will be described with reference to FIG.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the frequency-vibration deformation characteristics of the vibrating body 261.
  • the natural frequency f9 of the ninth-order bending vibration of the vibrating body 262 is exemplified at the position of 26 kHz
  • the natural frequency f10 of the tenth-order bending vibration is exemplified at the position of 32 kHz.
  • the natural frequency f9 of the ninth-order bending vibration is simply abbreviated as the natural frequency f9
  • the natural frequency f10 of the tenth-order bending vibration is simply abbreviated as the natural frequency f10.
  • the piezoelectric body 261b has an electrode pattern that easily excites nine traveling waves, and the vibration wave motor 201 is driven when nine traveling waves are used rather than ten traveling waves. Efficiency is good. Therefore, in FIG. 21, the magnitude of the vibration of the nine traveling waves is larger than the magnitude of the vibration of the ten traveling waves.
  • the traveling directions of the nine traveling waves and the ten traveling waves are opposite to each other.
  • the moving body 262 rotates in the forward direction when the frequency of the driving signal is 27 kHz
  • the moving body 262 rotates in the reverse direction when the frequency of the driving signal is 33 kHz. Rotate.
  • the frequency is between the natural frequency f9 and the natural frequency f10
  • the rotation of the moving body 262 by the nine traveling wave components and the rotation of the moving body 262 by the ten traveling wave components cancel each other.
  • the moving body 262 is not separated from the vibrating body 261 because the magnitude of the vibration of the vibrating body 261 is small. No abnormal noise is generated due to the collision.
  • the rotation of the moving body 262 due to the traveling wave component of nine peaks and the rotation of the moving body 262 due to the traveling wave component of ten peaks cancel each other, the certainty of stopping the rotation of the moving body 262 increases.
  • step S140 the rotation direction of the moving body 262 is the rotation direction at the time of the control in the immediately preceding step S120.
  • the opposite direction since the torque generated by the vibration wave motor 201 is small at this time, the fork 254, the cam ring 253, and the AF ring 252 do not rotate.
  • step S150 when there is a next drive instruction in step S150, if it is determined that the moving body 262 is rotated in the reverse direction in the next drive instruction, the play between the protrusion 255a and the fork 254, the key The play between the groove 253a and the fixing pin 252a is clogged. Thereby, the mechanical collision noise when the moving body 262 actually starts to rotate in the reverse direction can be suppressed.
  • step S140 the rotation direction of the moving body 262 is the same as the rotation direction in the previous control in step S120.
  • step S150 when there is a next drive instruction in step S150, if it is determined that the moving body 262 is rotated in the same direction in the next drive instruction, the play between the protrusion 255a and the fork 254, the key The play between the groove 253a and the fixing pin 252a is clogged. Thereby, the mechanical collision noise when the moving body 262 actually starts to rotate in the same direction can be suppressed.
  • the holding frequency f0 is closer to the natural frequency f9 than in the cases (1) and (2), the period of the timings T2 to T3 in FIG. 20 can be shortened compared to the cases (1) and (2). . Thereby, the processing time in the drive control of the moving body 262 is shortened, and the stopping accuracy of the moving body 262 is improved.
  • the holding frequency f0 when the next drive instruction is driven in the direction opposite to the previous drive instruction, the holding frequency f0 should be higher than the average value of the natural frequency f9 and the natural frequency f10. Good. Further, as described in (3) above, when the next drive instruction is driven in the same direction as the previous drive instruction, the holding frequency f0 is set lower than the average value of the natural frequency f9 and the natural frequency f10. Better.
  • FIG. 22 is a flowchart regarding the process of step S140 of FIG. In the process of FIG. 22, the holding frequency is appropriately set based on the next driving instruction executed after the driving instruction is executed.
  • step S141 the control unit 281 determines whether or not the next drive instruction has been acquired. If the determination in step S141 is affirmative, the control unit 281 advances the process to step S142. If the determination in step S141 is negative, the control unit 281 advances the process to step S143.
  • step S142 the control unit 281 determines whether or not the next drive instruction is an instruction to rotate the moving body 262 in the same direction as the drive instruction completed immediately before. If the determination in step S142 is affirmative, the control unit 281 proceeds to step S145. If the determination in step S142 is negative, the control unit 281 proceeds to step S144.
  • step S143 the control unit 281 sets the holding frequency f0 to an average value of the natural frequency f9 and the natural frequency f10. Thereby, the effect as described in the above (1) is obtained.
  • step S144 the control unit 281 sets the holding frequency f0 to a frequency that is higher than the average value of the natural frequency f9 and the natural frequency f10 and lower than the natural frequency f10. Thereby, the effect as described in the above (2) can be obtained.
  • step S145 the control unit 281 sets the holding frequency f0 to a frequency that is lower than the average value of the natural frequency f9 and the natural frequency f10 and higher than the natural frequency f9. Thereby, the effect as described in the above (3) is obtained.
  • step S146 the control unit 281 sets the holding frequency f0 set in steps S143 to S145 in the oscillation unit 282.
  • a driving device 290 that drives the lens group L in the lens barrel 202 includes a driving circuit 280 and a vibration wave motor 201.
  • the drive circuit 280 generates A-phase and B-phase drive signals.
  • the vibration wave motor 201 includes a vibrating body 261 and a moving body 262.
  • the vibrating body 261 includes a piezoelectric body 261b to which the A-phase and B-phase driving signals generated by the driving circuit 280 are applied, and a traveling wave is generated on the driving surface 223 of the elastic body 261a by the vibration of the piezoelectric body 261b. Then, a driving force for driving the movable body 262 brought into pressure contact is generated.
  • the drive circuit 280 includes a control unit 281 that sets the frequency and phase difference between the A-phase and B-phase drive signals, and maintains the frequency at which the oscillation unit 282 oscillates when the driving direction of the moving body 262 is changed. After setting to f0 (steps S100 and S140 in FIG. 19), the phase difference set in the phase shifter 283 is changed (step S110 in FIG. 19). In this manner, in the driving device 290, when the driving direction of the moving body 262 is switched, the driving of the moving body 262 is stopped by controlling the driving frequency, so that the generation of abnormal noise can be suppressed. .
  • phase difference is changed while the moving body 262 is being driven, the rotation of the moving body 262 becomes unstable, and there is a possibility that abnormal noise is generated due to the collision between the moving body 262 and the vibrating body 261.
  • phase difference between the A-phase and B-phase drive signals is controlled while the driving of the moving body 262 is stopped as in the present invention, such abnormal noise may occur. Absent.
  • the moving body 262 may be temporarily driven at a low speed.
  • the rotation unevenness of the moving body 262 increases during low speed driving, and the stopping accuracy is increased. There is a risk that it cannot be secured.
  • the phase difference between the A-phase and B-phase drive signals is controlled in a state where the driving of the moving body 262 is stopped as in the present invention, such an increase in rotation unevenness may occur. Therefore, there is no possibility that the stop accuracy cannot be secured.
  • the third embodiment described above can be modified as follows.
  • (Variation 4) In the above embodiment, assuming that the piezoelectric body 261b has an electrode pattern in which nine traveling waves are likely to be generated, nine traveling waves or ten traveling waves are formed on the driving surface 223 of the vibrating body 261. A traveling wave was generated. However, the traveling wave generated by the vibrating body 261 is not limited to nine traveling waves. In the present invention, the driving surface 223 may generate n-order bending vibration due to traveling waves of arbitrary n peaks. (Modification 5) In the above embodiment, while controlling the frequency set for the oscillation unit 282 and controlling the driving of the lens group L, the phase difference between the A phase and B phase driving signals is controlled. There wasn't.
  • the lens group L drive control is performed by controlling the frequency set for the oscillating unit 282 within a range in which abnormal noise due to the collision between the moving body 262 and the vibrating body 261 and the increase in rotation unevenness of the moving body 262 can be ignored.
  • the phase difference between the drive signals for the A phase and the B phase may be controlled even during the operation.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an electronic camera 301 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the electronic camera 301 is a camera that can shoot still images and moving images, and includes a lens barrel 320 that is an imaging optical system, an imaging element 330, an AFE (Analog front end) circuit 360, an image processing unit 370, The audio detection unit 380, the operation member 390, the CPU 400, the buffer memory 410, the recording interface 420, the memory 430, and the monitor 440 are configured, and can be connected to the PC 450 as an external device.
  • the lens barrel 320 includes a plurality of optical lens groups L, and forms a subject image on the light receiving surface of the image sensor 330.
  • the plurality of optical lens groups L are simplified and illustrated as a single lens.
  • a later-described AF third lens group L3 (shown in FIG. 24) is driven by a vibration wave motor 310.
  • the imaging element 330 is configured by a CMOS image sensor or the like in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged on the light receiving surface.
  • the image sensor 330 photoelectrically converts a subject image generated by the light beam that has passed through the lens barrel 320 to generate an analog image signal.
  • the analog image signal is input to the AFE circuit 360.
  • the AFE circuit 360 performs gain adjustment (signal amplification in accordance with ISO sensitivity) for the analog image signal. Specifically, the imaging sensitivity is changed within a predetermined range in accordance with a sensitivity setting instruction from the CPU 400.
  • the AFE circuit 360 further converts the image signal after the analog processing into digital data by a built-in A / D conversion circuit.
  • the digital data is input to the image processing unit 370.
  • the image processing unit 370 performs various types of image processing on the digital image data.
  • the buffer memory 410 temporarily records image data in the pre-process and post-process of image processing by the image processing unit 370.
  • the sound detection unit 380 includes a microphone and a signal amplification unit, and detects and captures sound from the subject direction mainly during moving image shooting, and transmits the data to the CPU 400.
  • the operation member 390 indicates a mode dial, a cross key, a determination button, and a release button, and sends an operation signal corresponding to each operation to the CPU 400. Settings for still image shooting and moving image shooting are set by the operation member 390.
  • the CPU 400 performs overall control of operations performed by the electronic camera 301 by executing a program stored in a ROM (not shown). For example, AF (autofocus) operation control, AE (automatic exposure) operation control, auto white balance control, and the like are performed.
  • the recording interface 420 has a connector (not shown).
  • a recording medium such as a memory card 421 is connected to the connector, and data is written to and read from the connected recording medium. .
  • the memory 430 records a series of image data subjected to image processing.
  • an image corresponding to a moving image is captured.
  • the monitor 440 includes a liquid crystal panel, and displays an operation menu, a still image, a moving image, and the like in accordance with an instruction from the CPU 400.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a lens barrel 320 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the vibrator 311 of the vibration wave motor 310 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the lens barrel 320 includes an outer fixed barrel 331 that covers the outer peripheral portion of the lens barrel 320 and an inner fixed barrel 332 that is located on the inner peripheral side of the outer fixed barrel 331, and is further fixed to the outer fixed barrel 331 and the inner fixed barrel 331.
  • a vibration wave motor 310 is provided between the cylinder 332 and the cylinder 332.
  • the first lens group L1, the second lens group L2, and the third lens group L3 and the fourth lens group L4 which are AF lenses held by the AF ring 334 are arranged from the subject side.
  • the first lens group L1, the second lens group L2, and the fourth lens group L4 are fixed to the inner fixed cylinder 332.
  • the third lens unit L3 is configured to be movable with respect to the inner fixed cylinder 332 when the AF ring 334 moves.
  • the vibration wave motor 310 includes a vibrator 311, a mover 315, a pressure member 318, and the like, and the vibrator 311 side is fixed and the mover 315 is rotationally driven.
  • the vibrator 311 will be described.
  • the vibrator 311 includes an electro-mechanical conversion element (hereinafter referred to as a piezoelectric body 313), which is exemplified by a piezoelectric element or an electrostrictive element that converts electrical energy into mechanical energy, and a piezoelectric body 313. And an elastic body 312 bonded to each other.
  • traveling waves are generated in the vibrator 311, nine traveling waves are generated as an example in this embodiment.
  • the elastic body 312 is made of a metal material having a high resonance sharpness, and has a ring shape.
  • the opposite surface of the elastic body 312 to which the piezoelectric body 313 is joined is a comb-tooth portion 312a with a groove cut, and the tip surface of the protruding portion (where there is no groove) serves as a driving surface to press the moving element 315. Touched.
  • the vibration wave motor 310 drives the third lens unit L3 by driving the moving element 315 using the driving force generated on the driving surface by the excitation of the piezoelectric body 313.
  • the reason for cutting the groove is to make the neutral surface of the traveling wave as close to the piezoelectric body 313 as possible, thereby amplifying the amplitude of the traveling wave on the driving surface.
  • the portion where the groove is not cut is referred to as a base portion 312b.
  • a piezoelectric body 313 is bonded to the surface of the base portion 312b opposite to the comb teeth portion 312a.
  • the drive surface of the elastic body 312 is subjected to a lubricious surface treatment.
  • the piezoelectric body 313 is divided into two phases (A phase and B phase) along the circumferential direction, and in each phase, elements with alternating polarization for each half wavelength are arranged. An interval of 1/4 wavelength is provided between the A phase and the B phase.
  • the piezoelectric body 313 is generally made of a material such as lead zirconate titanate commonly called PZT, but in recent years, it is a lead-free material such as potassium sodium niobate, potassium niobate, or sodium niobate due to environmental problems. , Barium titanate, bismuth sodium titanate, potassium bismuth titanate and the like.
  • a non-woven fabric 316, a pressure plate 317, and a pressure member 318 are disposed below the piezoelectric body 313.
  • the nonwoven fabric 316 is an example of felt, and is disposed under the piezoelectric body 313 so that the vibration of the vibrator 311 is not transmitted to the pressure plate 317 and the pressure member 318.
  • the pressure plate 317 is configured to receive pressure from the pressure member 318.
  • the pressurizing member 318 is constituted by a disc spring and is disposed under the pressurizing plate 317 to generate a pressurizing force.
  • the pressure member 318 is a disc spring, but it may be a coil spring or a wave spring instead of a disc spring.
  • the pressure member 318 is held by the pressing ring 319 being fixed to the fixing member 314.
  • the mover 315 is made of a light metal such as aluminum, and the surface 315a of the sliding surface is subjected to a surface treatment such as a sliding material for improving wear resistance (see FIG. 25).
  • a vibration absorbing member 323 made of rubber or the like is disposed on the moving element 315 in order to absorb vertical vibrations of the moving element 315, and an output transmission member 324 is disposed thereon. .
  • the output transmission member 324 regulates the pressurizing direction and the radial direction by a bearing 325 provided on the fixed member 314, and thereby the pressurizing direction and the radial direction of the moving element 315 are regulated. Yes.
  • the output transmission member 324 has a protrusion 324a from which a fork 335 connected to a cam ring 336 is fitted.
  • the cam ring 336 is rotated with the rotation of the output transmission member 324.
  • the key ring 337 is cut in the cam ring 336 obliquely with respect to the circumferential direction.
  • a fixing pin 338 is provided on the outer peripheral side of the AF ring 334. The fixing pin 338 is fitted in the key groove 337, and the AF ring 334 is driven in the straight direction of the optical axis by the cam ring 336 being rotationally driven, and can be stopped at a desired position.
  • a pressing ring 319 is attached to the fixing member 314 with screws. By attaching the holding ring 319 to the fixing member 314, the output transmission member 324, the moving element 315, the vibrator 311 and the pressure member 318 can be configured as one motor unit.
  • FIG. 26 is a block diagram illustrating a driving device 340A for the vibration wave motor 310.
  • the driving device 340A is provided on the substrate 340 (see FIG. 24). As shown in FIG. 26, the driving device 340A is connected to the vibration wave motor 310, receives the rotation speed of the vibration wave motor 310 from the rotation detection unit 346 provided in the vibration wave motor 310, and also receives the vibration wave motor. 310 is also controlled.
  • the driving device 340A includes a drive control unit 341, an oscillation unit 342, a phase shift unit 343, and an amplification unit 344. Further, the drive control unit 341 of the drive device 340A includes a rotation detection unit 346 attached to the vibration wave motor 310, a contrast detection unit 339, and a shooting setting unit 347 that can select a moving image shooting mode or a still image shooting mode. It is connected.
  • the drive control unit 341 controls the drive of the vibration wave motor 310 based on a drive command from the CPU 400 of the lens barrel 320 or the camera 301 main body.
  • the oscillating unit 342 generates a drive signal having a desired frequency according to a command from the drive control unit 341.
  • the drive signal has an asymmetric shape in the + direction and the ⁇ direction with reference to zero potential.
  • the phase shift unit 343 divides the drive signal generated by the oscillation unit 342 into two drive signals having different phases.
  • the amplifying unit 344 boosts the two drive signals divided by the phase shift unit 343 to respective desired voltages.
  • the two drive signals from the amplifying unit 344 are transmitted to the vibration wave motor 310, and traveling waves are generated in the vibrator 311 by the application of the two drive signals, and the moving element 315 is driven.
  • the rotation detection unit 346 includes an optical encoder, a magnetic encoder, and the like, detects the position and speed of the driven object driven by driving the moving element 315, and transmits the detected value as an electric signal to the drive control unit 341. .
  • the contrast detection unit 339 detects the contrast of the subject image. The contrast detection unit 339 determines, for example, whether the subject is within the current focal position range of the lens, in the + direction, in the ⁇ direction, or to what extent. The contrast detected by the contrast detection unit 339 is transmitted to the drive control unit 341 as an electrical signal.
  • the drive control unit 341 controls the drive of the vibration wave motor 310 based on a drive command from the CPU 400 of the lens barrel 320 or the camera 301 main body.
  • the drive control unit 341 receives the detection signal from the rotation detection unit 346, the drive control unit 341 obtains the position information and the speed information based on the value, and the frequency and phase shift of the oscillation unit 342 so as to be positioned at the target position.
  • the phase difference of the unit 343 and the voltage of the amplification unit 344 are controlled.
  • the drive control unit 341 is configured to transmit shooting information (such as a still image mode / moving image mode selected by the shooting setting unit 347) from a lens or a camera.
  • the drive control unit 341 finely controls the frequency and phase difference of the drive signal based on the photographing information from the lens and camera.
  • the shooting setting unit 347 selects the moving image shooting mode
  • the drive control unit 341 switches the phase difference between the two drive signals while maintaining the voltage of the two drive signals constant.
  • the speed of the vibration wave motor 310 can be changed by switching the frequencies of the two drive signals in accordance with the switched phase difference.
  • the drive control unit 341 switches the frequencies of the two drive signals based on the contrast detected by the contrast detection unit 339.
  • the information of the contrast detection unit 339 and the information of the imaging setting unit 347 are directly transmitted to the drive control unit 341.
  • the present invention is not limited to this.
  • the information of the contrast detection unit 339 and the information of the shooting setting unit 347 may be once transmitted to the CPU of the camera and then transmitted to the drive control unit 341 in the lens.
  • the target position from the CPU 400 of the lens barrel 320 or the camera 301 main body is transmitted to the drive control unit 341.
  • a drive signal is generated from the oscillation unit 342, and the signal is divided into two drive signals having a phase difference of 90 degrees by the phase shift unit 343, and is amplified to a desired voltage by the amplification unit 344.
  • the drive control unit 341 gives two drive signals to the vibration wave motor 310.
  • the two drive signals are applied to the piezoelectric body 313 of the vibration wave motor 310, the piezoelectric body 313 is excited, and the excitation causes the ninth-order bending vibration to occur in the elastic body 312.
  • the piezoelectric body 313 is divided into an A phase and a B phase, and two drive signals are applied to the A phase and the B phase, respectively.
  • the positional difference between the 9th order bending vibration generated from the A phase and the 9th order bending vibration generated from the B phase is 1 ⁇ 4 wavelength, and the A phase drive signal and the B phase drive signal are different from each other. Since the phase is shifted by 90 degrees, the two bending vibrations are combined into nine traveling waves.
  • phase difference value +90 degrees or ⁇ 90 degrees is an ideal value, and the traveling wave shape is disturbed even at an intermediate value, but a traveling wave is generated. Elliptic motion occurs at the front of the traveling wave. Accordingly, the moving element 315 brought into pressure contact with the driving surface is frictionally driven by this elliptical motion.
  • An optical encoder is disposed on the driven body driven by driving the moving element 315, and an electric pulse is generated therefrom and transmitted to the drive control unit 341.
  • the drive control unit 341 can obtain the current position and the current speed based on this signal, and controls the drive frequency of the oscillation unit 342 based on the position information, speed information, and target position information. .
  • the phase difference between the two drive signals (frequency voltage signals) in the phase shift unit 343 is set to a positive value, for example, +90 degrees, and the AF ring 334 is driven in the reverse direction.
  • the phase difference between the two drive signals (frequency voltage signals) in the phase shift unit 343 may be set to a negative value, for example, ⁇ 90 degrees.
  • the drive control unit 341 controls the drive frequency of the oscillation unit 342 in the case of the still image mode based on the information indicating whether the current shooting mode is the still image mode / moving image mode.
  • the drive frequency of the oscillation unit 342 and the phase difference of the phase shift unit 343 are controlled.
  • the position and speed are controlled by changing the phase difference.
  • the wobbling operation is an operation in which the AF lens is moved back and forth in small increments so that the focal position follows the subject.
  • FIG. 27A is a graph showing the relationship of the rotational speed with respect to the phase difference of the drive signal of the vibration wave motor
  • FIG. 27B is a graph showing the relationship of the rotation speed with respect to the drive frequency of the vibration wave motor.
  • the rotational speed is the maximum normal rotation speed when the phase difference between the two drive signals is +90 degrees
  • the maximum reverse rotation speed when the phase difference between the two drive signals is -90 degrees
  • the intermediate phase difference indicates an intermediate speed value.
  • FIG. 27B the rotational speed increases as the drive frequency decreases, and the rotational speed decreases as the frequency increases to zero. For example, when the phase difference between two drive signals is +90 degrees, the lower the drive frequency, the higher the rotational speed.
  • FIG. 28 is a timing chart for explaining the operation of the first operation example of the driving device 340A of the fourth embodiment.
  • the drive frequency is set to f0 (maximum frequency) and the drive voltage is set to V0 (minimum voltage).
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to +90 degrees and turns on the driving signal.
  • the driving device 340A increases the driving voltage.
  • the driving device 340A sets the driving voltage to V1.
  • the driving device 340A starts to draw the driving frequency from the maximum frequency f0.
  • the driving device 340A starts driving the vibration wave motor 310 while the driving frequency is being inserted and sets the driving frequency to the frequency f1.
  • a wobbling operation for moving the AF third lens unit L3 back and forth in small increments is performed.
  • the interval is 20 Hz.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to +90 degrees, rotates it in the normal rotation, and sets the speed to V.
  • the drive device 340A sets the phase difference between the two drive signals to 0 degree, and the contrast detection unit 339 detects the contrast at the Wbe position.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to ⁇ 90 degrees, sets the frequency to f2 smaller than f1, and performs reverse rotation driving at the frequency f2, and sets the speed to ⁇ 2V (V 2 Times).
  • the reason why the speed at the time of reversing the wobbling operation is double that of the normal rotation is that the moving amount of the lens position is twice.
  • the driving device 340A detects the contrast at the Waf position by setting the phase difference between the two driving signals to 0 degree. From t8 to t9, the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to +90 degrees, and performs normal rotation driving at the frequency f1, and sets the speed to V. From t9 to t10, the driving device 340A detects the contrast at the W0 position by setting the phase difference between the two driving signals to 0 degree.
  • the position of the subject is calculated based on the detection results of the contrast at the Wbe position, the Waf position, and the W0 position, and the driving frequency for one cycle of the next wobbling operation is determined. That is, the drive control unit 341 calculates the frequencies of the two drive signals in the next one cycle after the predetermined one cycle based on the contrast of the predetermined one cycle in the wobbling operation detected by the contrast detection unit 339.
  • the focal position of the third lens unit L3 is switched so as to follow the subject.
  • the parameters to be determined are the frequency fs between t10 and t11, the frequency fb between t12 and t13, and the frequency fs2 between t14 and t15.
  • the voltage value of the drive signal voltage is reduced at the moment when the drive signal is turned on, the sound pressure of the sound generated from the stator (vibrator) is made lower than the sensitivity of the microphone, and the drive voltage is turned on after the drive signal is turned on. Measures can be taken by returning to the normal voltage (rated voltage).
  • the phase difference between the two drive signals is set to +90 degrees, and the drive voltage is changed from V0 to V1.
  • the AF ring 34 is driven to rotate forward.
  • the drive voltage is changed from V1 to V0, and the phase difference between the two drive signals is set to -90 degrees.
  • the driving voltage is changed from V0 to V1, and the AF ring 34 is driven to rotate backward.
  • the drive voltage is changed from V1 to V0, and the phase difference between the two drive signals is set to +90 degrees. Since it repeats below, it will become a very complicated operation
  • the phase difference between the two drive signals is switched to three stages (90 degrees, 0 degrees, -90 degrees), and the frequency corresponding to the phase difference is set. Perform wobbling operation. Note that it is preferable that the phase difference between the two drive signals is gradually and continuously switched to prevent the generation of minute sounds. By doing in this way, it is not necessary to drive in a complicated manner as in the prior art, and it is possible to drive silently.
  • the drive signal is turned on after the voltage is set to the rated voltage V1, and the drive frequency insertion is started, as in the prior art. Also, the position and speed control is controlled by the driving frequency or the driving voltage because it is not necessary to perform a wobbling operation in the still image mode. Note that the sound when the drive signal is ON is slight and is detected as sound because the voice microphone is provided in the vicinity of the vibration wave motor, but is hardly audible to the operating person.
  • FIG. 29 is a flowchart for explaining the operation of the first operation example of the driving apparatus 340A of the fourth embodiment.
  • driving of the lens is started.
  • the driving device 340A determines whether the mode is the moving image mode or the still image mode. In the case of the moving image mode, the process proceeds to S502.
  • the driving device 340A proceeds to S601 for assembling the still image mode, and performs a driving operation during still image shooting without performing a wobbling operation.
  • the driving device 340A sets the voltage to V0 and sets the phase difference between the two driving signals to + 90 °.
  • the drive device 340A turns on the drive signal.
  • the driving device 340A increases the voltages of the two driving signals.
  • the driving device 340A sets the voltages of the two driving signals to V1.
  • drive device 340A starts frequency insertion and sets the frequency to fl. Thereby, the moving element 315 is driven, and the AF ring 334 is driven in the forward direction.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to 0 °. Thereby, the drive of the mover 15 is stopped.
  • the driving device 340A detects the Wbe position and the contrast.
  • drive device 340A sets the frequency to f2.
  • drive device 340A sets the phase difference between the two drive signals to ⁇ 90 °. As a result, the mover 315 is driven, and the AF ring 334 is driven in the reverse direction.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to 0 °. As a result, the driving of the mover 315 is stopped. In S512, the driving device 340A detects the Waf position and the contrast. In S513, driving device 340A sets the frequency to f1. In S514, drive device 340A sets the phase difference between the two drive signals to 90 °. Thereby, the moving element 15 is driven and the AF ring 334 is driven in the forward direction.
  • drive device 340A sets the phase difference between the two drive signals to 0 °. As a result, the driving of the mover 315 is stopped. In S516, the driving device 340A detects the W0 position and the contrast. In S517, the driving device 340A calculates the subject position from the Wbe position, the Waf position, the W0 position, and each contrast information.
  • the frequencies fs and fb are calculated.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to + 90 °.
  • the driving device 340A sets the frequency to fs. For example, in the result of detecting the contrast in one cycle of the wobbling operation between t17 and t22 in FIG. 28, when it is determined that the subject is in the + direction from the current lens position, one cycle of the next wobbling operation is , F3 (frequency smaller than f2). As a result, the moving element 315 is driven and the AF ring 334 is driven in the forward direction.
  • drive device 340A sets the phase of the two drive signals to 0 °. As a result, the driving of the moving element 315 is stopped. In S521, the driving device 340A detects the Wbe position and the contrast. In S522, drive device 340A sets the frequency to fb. For example, in the contrast detection result in one cycle of the wobbling operation between t17 and t22 in FIG. 28, the driving device 340A sets the driving frequency to f2.
  • the phase difference between the two drive signals is set to ⁇ 90 °.
  • drive device 340A sets the phase difference between the two drive signals to 0 °.
  • the driving of the mover 315 is stopped.
  • the driving device 340A detects the Waf position and the contrast.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to 90 °. As a result, the moving element 315 is driven and the AF ring 334 is driven in the forward direction.
  • drive device 340A sets the phase difference between the two drive signals to 0 °. As a result, the driving of the mover 315 is stopped.
  • drive device 340A detects the W0 position and contrast.
  • the driving device 340A calculates the subject position from the Wbe position, the Waf position, the W0 position, and the contrast information.
  • the driving device 340A determines whether or not the driving of the AF ring 334 is finished. If the driving of the AF ring 334 is not completed, the process returns to S518 and the next wobbling operation is performed.
  • the phase difference switching control is ended, the frequency is swept to f0 to the high frequency side, and the motion of the vibration wave motor is stopped. Then, the voltage is gradually decreased from V1 to V0, and then the drive signal is turned OFF.
  • the positions of the subjects are estimated by detecting three contrasts at the lens positions in S519 to S530, and the frequencies fs and fb are calculated in S518 according to the information.
  • the vibration wave motor 10 By switching the phase difference between the A phase and the B phase to three stages (90 degrees, 0 degrees, ⁇ 90 degrees) and setting three drive frequencies of frequencies fs, fb, and fs2, the vibration wave motor 10 Enables wobbling operation.
  • the configuration of the lens barrel, the vibration wave motor, and the driving device 340A is the same as that in the first operation example, and thus the description thereof is omitted.
  • the first operation example and the second operation example are different in operation in the driving device 340A.
  • the position of the subject moves in the + direction of the lens position and moves in one direction from the middle.
  • FIG. 30 is a timing chart for explaining the operation of the second operation example of the driving apparatus 340A according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the second operation example when the moving image mode is selected, the behavior when the position of the subject moves in the positive direction of the lens position and moves in one direction from the middle will be described in time series.
  • the drive frequency is set to f0 (maximum frequency) and the drive voltage is set to V0 (minimum voltage).
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to +90 degrees and turns on the driving signal.
  • the driving device 340A increases the driving dynamic voltages of the two driving signals.
  • the driving device 340A sets the driving voltages of the two driving signals to V1.
  • the driving device 340A starts to draw the driving frequency from the maximum frequency f0.
  • the driving device 340A starts driving the vibration wave motor 310 while the driving frequency is being inserted and sets the driving frequency to the frequency f1.
  • a wobbling operation for moving the AF lens back and forth in small increments is performed.
  • the interval is 20 Hz.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to +90 degrees, rotates it in the normal rotation, and sets the speed to V.
  • the driving device 340A detects the contrast at the Wbe position by setting the phase difference between the two driving signals to 0 degree.
  • the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to ⁇ 90 degrees and performs reverse rotation driving at the frequency f2 to set the speed to ⁇ 2V (twice V). Since the speed is increased, the frequency is set to f2 smaller than f1.
  • the speed at the time of reverse rotation of the wobbling operation is twice that of the normal rotation because the movement amount of the lens position is twice.
  • the driving device 340A detects the contrast at the Waf position by setting the phase difference between the two driving signals to 0 degree. From t8 to t9, the driving device 340A sets the phase difference between the two driving signals to +90 degrees, drives the rotation forward at the frequency f1, and sets the speed to V. From t9 to t10, the driving device 340A detects the contrast at the W0 position by setting the phase difference between the two driving signals to 0 degree.
  • the position of the subject is calculated from the detection results of the contrast at the Wbe position, the Waf position, and the W0 position, and the next wobbling operation is determined.
  • the parameters to be determined are the frequency fs between t10 and t11, the frequency fb between t12 and t13, and the frequency fs2 between t14 and t15.
  • the concept and the flowchart described in FIGS. 28 and 29 are the same. That is, in the wobbling operation at the time of moving image shooting, the subject position is estimated by detecting the contrast at three positions of the lens position, and the frequencies fs and fb are calculated according to the information. Then, by switching the phase difference between the A phase and the B phase in three stages (about 90 degrees, 0 degrees, -90 degrees) and setting the three driving frequencies of the frequencies fs, fb, and fs2, Even when the lens is moved in the + direction on the way, it can be handled even when the lens is moved in the-direction. When it is determined that the subject is greatly deviated from the current position, appropriate values are input to the frequencies fs and fb (by setting a frequency value smaller than f4 in FIGS. 28 and 30). ), It is possible to focus on the subject.
  • this embodiment has the following effects. (1)
  • the shooting setting unit 347 selects the moving image shooting mode, the phase difference between the two drive signals is switched while the voltages of the two drive signals are kept constant, and the frequencies of the two drive signals are switched.
  • the speed of the vibration wave motor 310 can be changed by switching according to the phase difference. Thereby, the operation sound of the vibration wave motor 310 at the time of moving image shooting can be reduced without performing complicated drive control.
  • the focus position of the third lens unit L3 for AF is made to follow the subject with the frequencies of the two drive signals in the next one cycle after the predetermined one cycle. So that it switches.
  • the vibration wave motor 310 can operate the third lens group L3 for AF following the movement of the subject, and reduces the operating noise when the vibration wave motor 310 is driven by the wobbling operation. be able to.
  • the configuration of the lens barrel and the driving device 340A is the same as that of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the operation of the drive device 340A during moving image shooting is the same as that in the fourth embodiment.
  • the fifth embodiment differs from the fourth embodiment mainly in the configuration of the vibration wave motor 50.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating a lens barrel 320A according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a vibration wave motor 350 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram for explaining the operating principle of the vibration wave motor 350 of the fifth embodiment.
  • the lens barrel 320A includes an outer fixed cylinder 331 that covers the outer periphery of the lens barrel 320A, and an inner first fixed cylinder 332A that is located closer to the subject on the inner peripheral side than the outer fixed cylinder 331.
  • An inner second fixed tube 332B positioned on the image side on the inner peripheral side of the outer fixed tube 331, and further includes a vibration wave motor 350 between the outer fixed tube 331 and the inner first fixed tube 332A.
  • the first lens group L1 and the second lens group L2 are fixed to the inner first fixed cylinder 332A from the subject side.
  • the fourth lens unit L4 is fixed to the inner second fixed cylinder 332B.
  • a third lens group L3 which is an AF lens held by the AF ring 334, is disposed.
  • the vibration wave motor 350 includes a vibrator 351, a mover 355, a pressure member 357, and the like, and is configured to move and drive the mover 355.
  • the vibrator 351 is configured to be supported in the longitudinal direction of the vibrator 351 by a support pin 358 provided on the fixing member 354 and to have a degree of freedom in the pressing direction.
  • the pressure member 357 is provided between the fixed member 354 and the vibrator 351 and presses the vibrator 351 against the moving element 355.
  • the fixing member 354 is attached to the inner first fixed cylinder 332A. By attaching the fixing member 354 to the inner first fixed cylinder 332A, the moving element 355, the vibrator 351, and the pressure member 357 can be configured as one motor unit.
  • the mover 355 is made of a light metal such as aluminum, and the surface of the sliding surface is provided with sliding plating for improving wear resistance.
  • the moving element 355 is fixed to the linear guide 361, the linear guide 361 is supported by the inner first fixed cylinder 332A, and the moving element 355 is movable in the linear direction with respect to the inner first fixed cylinder 332A.
  • a fork 362 connected to the AF ring 334 is fitted to the end 355A of the mover 355, and the AF ring 334 is driven straight by driving the mover 355.
  • the AF ring 334 has a structure that is movable along a straight rail 363 provided on the inner first fixed cylinder 332A and the inner second fixed cylinder 332B.
  • a guide portion 364 provided on the AF ring 334 is fitted to the linear rail 363, and when the moving element 355 is linearly driven, the linear rail 363 is driven in the straight direction in the optical axis direction and can stop at a desired position. ing.
  • the vibrator 351 includes a piezoelectric body 353, a metal elastic body 352, and a projection 352A for output extraction.
  • the design of the elastic body 352 is such that the resonance frequencies of the longitudinal primary vibration and the bending quaternary vibration match.
  • a voltage (drive signal) of this frequency is applied to the piezoelectric body 353 and the phases of both vibrations are shifted by 90 °, as shown in FIG. 33, the projection 352A combines the longitudinal vibration and bending vibration excited.
  • the protrusion 352A is in pressure contact with the movable element 355, a driving force is generated by friction.
  • Abrasion resistant material is used for the protrusion 352A, and wear due to friction is suppressed.
  • the piezoelectric body 353 is generally composed of a material such as lead zirconate titanate commonly called PZT, but in recent years, it is a lead-free material such as potassium sodium niobate, potassium niobate, or sodium niobate due to environmental problems. , Barium titanate, bismuth sodium titanate, potassium bismuth titanate and the like.
  • the vibration wave motor 350 is a linear vibration wave motor.
  • the vibration wave motor 350 of the fifth embodiment can also control the speed by controlling the frequency, voltage, and phase difference between the two drive signals, the same effect as the above-described fourth embodiment can be obtained. be able to.
  • the efficiency of the entire drive system can be improved.
  • FIG. 34 is a diagram for explaining a camera 502 including a lens barrel 501 including a vibration actuator 600 driven by the driving device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the lens barrel 501 can be attached to and detached from the main body of the camera 502.
  • the lens barrel 501 is not limited to this and may be detachable.
  • the camera 502 of this embodiment includes an imaging optical system (lens) 503 in a lens barrel 501.
  • an image sensor 504 In the main body of the camera 502, an image sensor 504, an AFE (Analog front end) circuit 505, an image processing unit 506, an audio detection unit 507, a buffer memory 508, a recording interface 509, a monitor 510, and an operation It is composed of a member 511, a memory 512, and a CPU 513, and can be connected to a PC 514 as an external device.
  • the imaging optical system 503 includes a plurality of optical lenses, and forms a subject image on the light receiving surface of the imaging element 504.
  • the optical lens system is simplified and indicated by reference numeral 503 as a single lens.
  • the optical lens for AF is driven by driving the vibration actuator 600.
  • the exposure time (shutter speed) for the image sensor 504 is determined according to the state of the operation member 511 or the image.
  • the imaging element 504 is configured by a CMOS image sensor or the like in which light receiving elements are two-dimensionally arranged on the light receiving surface.
  • the image sensor 504 generates an analog image signal by photoelectrically converting a subject image formed by a light beam that has passed through the imaging optical system 503.
  • the analog image signal is input to the AFE circuit 505.
  • the AFE circuit 505 performs gain adjustment (signal amplification according to ISO sensitivity) for the analog image signal. Specifically, the imaging sensitivity is changed within a predetermined range in accordance with a sensitivity setting instruction from the CPU 513.
  • the AFE circuit 505 further converts the image signal after analog processing into digital data by a built-in A / D conversion circuit. The digital data is input to the image processing unit 506.
  • the image processing unit 506 performs various types of image processing on the digital image data.
  • the memory 512 temporarily records image data in the pre-process and post-process of image processing by the image processing unit 506.
  • the sound detection unit 507 includes a microphone and a signal amplifying unit 605. The sound detection unit 507 mainly detects and captures sound from the subject direction during moving image shooting, and transmits the data to the CPU 513.
  • the recording interface 509 has a connector (not shown).
  • a recording medium 515 is connected to the connector, and data is written to and read from the recording medium 515 connected thereto.
  • the monitor 510 is composed of a liquid crystal panel, and displays an image, an operation menu, and the like according to an instruction from the CPU 513.
  • the operation member 511 indicates a mode dial, a cross key, an enter button, and a release button, and sends an operation signal corresponding to each operation to the CPU 513. Settings for still image shooting and moving image shooting are set by the operation member 511.
  • the CPU 513 comprehensively controls operations performed by the camera 502 by executing a program stored in a ROM (not shown). For example, AF (autofocus) operation control, AE (automatic exposure) operation control, auto white balance control, and the like are performed.
  • the memory 512 records a series of image data subjected to image processing. In the camera 502 having such a configuration, the present invention captures an image corresponding to a moving image.
  • FIG. 35 is a block diagram for explaining a vibration actuator 600 and a vibration wave actuator drive device 601 according to the sixth embodiment.
  • the drive device 601 includes an oscillation unit 602, a phase shift unit 604, an amplification unit 605, a detection unit 606, and a control unit 603 that controls them.
  • the oscillating unit 602 generates a drive signal having a desired frequency according to a command from the control unit 603.
  • the phase shift unit 604 divides the drive signal generated by the oscillating unit 602 into two drive signals having different desired phases according to a command from the control unit 603.
  • the amplifying unit 605 boosts the two drive signals divided by the phase shift unit 604 to desired voltages, respectively.
  • a drive signal from the amplifying unit 605 is transmitted to the vibration actuator 600, and by applying this drive signal, a traveling wave is generated in a vibrator 520 (to be described later) of the vibration actuator 600, and the moving element 528 is driven.
  • the rotation detection unit 606 is configured by an optical encoder, a magnetic encoder, and the like, detects the position and speed of a driven object driven by driving the moving element 528, and transmits the detected value to the control unit 603 as an electric signal. .
  • the control unit 603 controls the drive of the vibration actuator 600 and the operation of the vibration wave actuator based on a drive command from the CPU 513 in the lens barrel 501 or the camera body.
  • the control unit 603 receives the detection signal from the rotation detection unit 606, obtains position information and speed information based on the value, and controls the frequency and position of the oscillation unit 602 of the vibration actuator 600 so as to be positioned at the target position. Control the phase difference.
  • FIG. 36 is a diagram for explaining a lens barrel 501 including a vibration actuator 600 driven by the driving device according to the sixth embodiment of the present invention, in a state in which the ring-shaped vibration actuator 600 is incorporated in the lens barrel 501.
  • FIG. 36 is a diagram for explaining a lens barrel 501 including a vibration actuator 600 driven by the driving device according to the sixth embodiment of the present invention, in a state in which the ring-shaped vibration actuator 600 is incorporated in the lens barrel 501.
  • the vibrator 520 includes an electromechanical energy conversion element (hereinafter referred to as a piezoelectric body) 521 exemplifying a piezoelectric element or an electrostrictive element that converts electrical energy into mechanical energy, and an elastic body 522 joined with the piezoelectric body 521. It is composed of In the vibrator 520, nine traveling waves are generated as an example in the present embodiment.
  • the elastic body 522 is made of a metal material having a high resonance sharpness, and has a ring shape.
  • a groove is cut in the opposite surface of the elastic body 522 to which the piezoelectric body 521 is bonded, and the tip surface of the protruding portion (a portion where there is no groove) serves as a driving surface 522a and is brought into pressure contact with the moving element 28.
  • the reason for cutting the groove is to make the neutral surface of the traveling wave as close as possible to the piezoelectric body 521 side, thereby amplifying the amplitude of the traveling wave on the drive surface 522a.
  • the piezoelectric body 521 is divided into two phases (A phase and B phase) along the circumferential direction, and in each phase, elements in which polarization is alternated every 1/2 wavelength are arranged, An interval of 1/4 wavelength is provided between the A phase and the B phase.
  • a nonwoven fabric 523 Under the piezoelectric body 521, a nonwoven fabric 523, a pressure plate 524, and a pressure member 525 are disposed.
  • the nonwoven fabric 523 is, for example, felt and is disposed below the piezoelectric body 521 so that the vibration of the vibrator 520 is not transmitted to the pressure plate 524 and the pressure member 525.
  • the pressure plate 524 is configured to receive pressure from the pressure member 525.
  • the pressure member 525 is disposed under the pressure plate 524 and generates pressure.
  • the pressure member 525 is a disc spring, but it may be a coil spring or a wave spring instead of a disc spring.
  • the pressure member 525 is held by a pressing ring 526, and the pressing ring 526 is fixed to a fixing member 527.
  • the mover 528 is made of a light metal such as aluminum, and a sliding material for improving wear resistance is provided on the surface of the sliding surface.
  • a vibration absorbing member 529 such as rubber is disposed on the moving element 528 in order to absorb vertical vibrations of the moving element 528, and an output transmission member 530 is disposed thereon.
  • the output transmission member 530 is regulated in the pressurizing direction and the radial direction by a bearing 531 provided on the fixed member 527, and thereby the pressurizing direction and the radial direction of the moving element 528 are regulated.
  • the output transmission member 530 has a protrusion 532 from which a fork connected to the cam ring 533 is fitted, and the cam ring 533 is rotated with the rotation of the output transmission member 530.
  • a key groove 534 is cut obliquely in the cam ring 533, and a fixing pin 536 provided on the AF ring 535 is fitted in the key groove 534.
  • the cam ring 533 is driven to rotate, so that the AF ring 535 is driven in the straight direction in the optical axis direction and can be stopped at a desired position.
  • a pressing ring 526 is attached by a screw, and by attaching this, the output transmission member 530, the moving element 528, the vibrator 520, and the pressing member 525 can be configured as one motor unit.
  • the phase shifter 604 in FIG. 35 separates the drive signal generated by the oscillator 602 into A-phase and B-phase drive signals having different phases.
  • the A-phase and B-phase drive signals are applied to the respective electrodes of the piezoelectric body 521.
  • a wave generated on the drive surface 522a of the elastic body 522 due to vibration excited by the piezoelectric body 521 becomes a traveling wave and rotates the mover 528. .
  • FIG. 37 is a diagram showing the relationship between the phase difference between the A phase and the B phase and the rotational speed of the moving element 528.
  • the rotational speed of the moving element 528 is the fastest.
  • the phase difference is close to 0 (or 180 degrees)
  • the wave generated on the drive surface 522a becomes a standing wave, not a traveling wave, and the rotation of the mover 528 stops.
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between the frequency of the drive signal and the impedance of the vibration actuator 600.
  • the portion indicated by fs in the figure is the drive frequency used when driving the lens.
  • the vibration actuator 600 is driven, it is preferable to start the vibration actuator 600 from a low speed. Therefore, the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric body 521 starts from a frequency higher than the drive frequency (hereinafter referred to as a start frequency). Generally, the driving frequency is gradually lowered.
  • the phase difference between the drive signals applied to the piezoelectric body 521 between the A phase and the B phase is fixed at 90 degrees, for example.
  • the start-up frequency starts from a frequency f1 between the drive frequency fs and the resonance frequency f3 of the next higher vibration mode of the vibration mode (drive mode) including the drive frequency fs, and gradually The drive frequency is lowered to fs.
  • the reason why f1 is not used is higher than the resonance frequency f3 of the vibration mode next to the vibration mode because the impedance of the vibration actuator 600 is higher when the frequency of the drive signal exceeds the resonance frequency f3. This is because it becomes difficult to control the operation.
  • the A phase and the B phase having a phase difference of 90 degrees and the starting frequency f1 are applied to the piezoelectric body 521. Since the activation frequency f1 is smaller than f3, the activation frequency f1 cannot be set to a sufficiently high frequency, and the vibrator 520 of the vibration actuator 600 may suddenly start a large vibration and sudden sound may occur.
  • power application to the piezoelectric body 521 is started from the frequency f2 that exceeds the resonance frequency f3 of the next higher vibration mode after the drive vibration mode. Also in the present embodiment, the resonance frequency f3 must be exceeded when the frequency is lowered to the drive frequency fs. If the moving element 528 is driven when the resonance frequency f3 is exceeded, the operation of the vibration actuator 600 may become unstable as described above.
  • the phase difference between the A phase and the B phase is set to 0 or 180 degrees until the drive frequency fs is reached.
  • 0 degrees and 180 degrees are not strict values, and as long as the moving element 528 does not rotate, for example, up to about ⁇ 5 degrees is an allowable range.
  • the phase difference between the A phase and the B phase is set to about 90 degrees.
  • the moving element 528 starts to rotate, and the lens can be driven by the vibration actuator 600.
  • FIG. 39 is a diagram illustrating an example of lens driving by the vibration actuator 600 according to the sixth embodiment.
  • the phase difference is 0, so the lens remains stopped. Therefore, the lens does not suddenly start driving and sudden sound does not occur.
  • the frequency of the drive signal is decreased, and a phase difference is generated between the A phase and the B phase at t2 that exceeds the resonance frequency f3 and enters the drive frequency fs.
  • it is about 90 degrees.
  • times is efficient, it is not limited to this.
  • the phase difference is set to about 0 degree at time t3 when the lens 503 reaches a desired position. As a result, the lens 503 stops.
  • phase difference is generated between the A phase and the B phase.
  • the phase difference is set to minus 90 degrees.
  • this embodiment has the following effects.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes as described below are possible, and these are also within the scope of the present invention.
  • Module 6 In this embodiment, the lens barrel 501 can be attached to and detached from the main body of the camera 502. However, the present invention is not limited to this, and it may be detachable.
  • Module 7 Further, in the present embodiment, the vibration actuator 600 is described as an annular type in which a lens is mounted inside. However, the present invention is not limited to this, and it is different from the axis of the holding cylinder outside the lens holding cylinder. It may be a small one that rotates around the axis.
  • FIG. 40 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of a camera 701 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 41 is a diagram illustrating the configuration of an ultrasonic motor 720 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 42 is a diagram illustrating the configuration of the drive device 730 connected to the ultrasonic motor 720 of the seventh embodiment.
  • the front-rear direction of the camera 701 is the X direction
  • the left-right direction is the Y direction
  • the vertical direction is the Z direction.
  • the camera 701 is a digital camera that includes a camera housing 702 having an image sensor 703 and a lens barrel 710 and can capture not only a still image of a subject but also a moving image.
  • the lens barrel 710 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera housing 702.
  • the lens barrel 710 includes a lens 711 (optical member), a cam barrel 712, a position detector 713, an ultrasonic motor 720 (vibration actuator), a drive device 730 (vibration actuator drive device), and the like. Note that the lens barrel 710 may be integrated with the camera housing 702.
  • the lens 711 is a focus lens that is held by the cam cylinder 712 and moves in the optical axis direction (X direction) by the driving force of the ultrasonic motor 720 to adjust the focus.
  • the cam cylinder portion 712 is connected to a rotor 721 (described later) of the ultrasonic motor 720, and converts the rotational motion of the ultrasonic motor 720 into a linear motion in the optical axis direction (X direction).
  • 711 is movable in the optical axis direction (X direction).
  • the position detection unit 713 is an encoder that detects the position of the lens 711 that moves in the optical axis direction (X direction).
  • the ultrasonic motor 720 is an annular rotary traveling-wave ultrasonic motor, and has an annular rotor 721 and an annular vibrator 722 in pressure contact with the rotor 721. (Vibrating body).
  • the vibrator 722 includes an annular elastic body 723 and an annular piezoelectric element 724 (piezoelectric body) joined to the elastic body 723.
  • the elastic body 723 is an elastic member in which comb teeth are provided on the surface in pressure contact with the rotor 721.
  • the piezoelectric element 724 is bonded to a surface of the elastic body 723 opposite to the contact surface with the rotor 721, and has an electrode pattern A phase and a 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 720 applies a two-phase alternating signal having different phases to the electrode patterns A phase and B phase of the piezoelectric element 724 to generate a progressive vibration wave in the vibrator 722,
  • the rotor 721 brought into pressure contact is excited by the vibration wave, thereby generating a driving force that rotates in the circumferential direction (forward rotation direction G, reverse rotation direction H).
  • the drive device 730 is a device that controls the drive of the ultrasonic motor 720 as shown in FIG.
  • the drive device 730 includes a control unit 731, a drive circuit unit 732, a storage unit 733 (frequency storage unit), a speed detection unit 734, and the like.
  • the control unit 731 is a control circuit that performs overall control of each unit of the drive device 730, and includes, for example, a CPU.
  • the control unit 731 implements various functions according to the present invention in cooperation with the hardware described above by appropriately reading and executing various programs stored in the storage unit 733.
  • the control unit 731 is connected to the drive circuit unit 732, the storage unit 733, the speed detection unit 734, and the like.
  • the control unit 731 includes a speed control unit 731a, a stop determination unit 731b, and the like.
  • the speed control unit 731 a controls the driving operation of the ultrasonic motor 720 and the rotation speed n via the drive circuit unit 732.
  • the speed controller 731a changes the phase difference p of the alternating signal input to each electrode pattern A phase and B phase of the piezoelectric element 724 of the ultrasonic motor 720 and the driving frequency f to change the ultrasonic motor.
  • the driving operation of 720 and the rotation speed n are controlled.
  • the drive operation refers to operations such as rotational motion in the normal rotation direction G (see FIG. 41), rotational motion in the reverse direction H (see FIG. 41), and stop of the rotor 721 of the ultrasonic motor 720.
  • the drive circuit unit 732 is connected to the electrode of each electrode pattern A phase and B phase of the piezoelectric element 724, and based on the drive signal input from the speed control unit 731a, the predetermined phase difference p and the predetermined drive frequency f. This circuit generates an alternating signal set to.
  • the storage unit 733 is a storage device such as a semiconductor memory element for storing a program, information, and the like necessary for the operation of the driving device 730. Further, the storage unit 733 stores information on the drive frequency of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 720 at the time of stop as a stop frequency fx (described later).
  • the speed detection unit 734 receives information on the position W of the lens 711 detected from the position detection unit 713 and detects the rotation speed n of the rotor 721 based on the information on the position W.
  • the speed detection unit 734 outputs information on the detected rotation speed n to the control unit 731.
  • FIG. 43 is a diagram illustrating characteristics of the ultrasonic motor 720 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 43A is a diagram showing the relationship between the drive frequency f of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 720 and the rotational speed n.
  • FIG. 43B is a diagram showing the relationship between the phase difference p of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 720 and the rotational speed n.
  • the ultrasonic motor 720 can change the rotation speed n by changing the drive frequency f between fr and f0.
  • fr in FIG. 43A is a mechanical resonance frequency of the vibrator 722 of the ultrasonic motor 720.
  • f0 is a frequency at which the rotor 721 of the ultrasonic motor 720 in an unloaded state starts rotating from a stopped state.
  • the relationship between the drive frequency f, fr, and f0 is generally preferably fr ⁇ f ⁇ f0.
  • FIG. (A) The characteristic of lowering the right shoulder than fr in FIG.
  • f0 is a frequency at which the rotor 721 of the ultrasonic motor 720 in an unloaded state starts rotating from the stopped state
  • f ⁇ in FIG. 43 (a) is the lens 711 or the cam. This is the frequency at which the rotor 721 in a state where the cylindrical portion 712 and the like are connected starts rotating from the stopped state.
  • the relationship between f ⁇ and f0 is f0> f ⁇ .
  • the stop frequency fx stored in the storage unit 733 is the drive frequency of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 720 at the time of stop as described above, in order to reduce the power consumption, the above-described f0 to f ⁇ It is a frequency arbitrarily set between.
  • the ultrasonic motor 720 changes the driving operation by controlling the phase difference p of the alternating signal applied to each electrode pattern A phase and B phase of the piezoelectric element 724.
  • the operation stops.
  • the lens 711 moves to the subject side (X1 side) when the ultrasonic motor 720 rotates in the normal rotation direction G, and moves to the imaging element 703 side (X2 side) when rotated in the reverse direction H. )
  • FIG. 44 is a timing chart for explaining a drive pattern of the drive device 730 in the wobbling operation of the seventh embodiment.
  • the vertical axis indicates the driving voltage v, the driving frequency f, the phase difference p, the rotation speed n, and the position W of the lens 711 in order from the top, and the horizontal axis indicates time (t1 to t29). ).
  • the wobbling operation is one of focusing means that automatically adjusts the focus of the subject during video recording.
  • the driving device 730 drives the ultrasonic motor 720 based on a command signal input from a control unit (not shown) of the camera 1 to set the position of the lens 11 to the initial position Wi as shown in FIG.
  • a series of operations such as moving from Wbe to Wbe on the subject side (X1 side) and stopping, moving from Wbe to Waf on the image sensor 703 side (X2 side), and stopping by moving from Waf to W0 (t5) To t16) are repeated during moving image shooting.
  • the position W of the lens 711 also starts to move from Wi to the subject side (X1 side).
  • the speed control unit 731a changes the phase difference p of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 720 from +90 degrees to 0 degrees, so that the ultrasonic motor 720 is stopped.
  • the stop determination unit 731b of the control unit 731 determines whether or not the ultrasonic motor 720 has stopped based on the phase difference p of the alternating signal and the information on the rotational speed n output from the speed detection unit 734. To do.
  • the speed control unit 731a changes the driving frequency f of the ultrasonic motor 720 from fx to f2 in order to move the position W of the lens 711 from Wbe to Waf.
  • the speed control unit 731a gradually changes the phase difference p of the alternating signal applied to the piezoelectric element 724 from 0 degrees to -90 degrees. Thereby, the ultrasonic motor 720 rotates in the reverse direction (H direction), and the position W of the lens 711 moves from Wbe to Waf.
  • the speed controller 731a changes the phase difference p of the alternating signal applied to the piezoelectric element 724 from ⁇ 90 degrees to 0 degrees, and the ultrasonic motor 720 Stop.
  • the speed control unit 731a reads the information of the stop frequency fx in the storage unit 733, and changes the driving frequency f to increase from f2 to fx.
  • the speed controller 731a changes the driving frequency f of the ultrasonic motor 720 from fx to f1 in order to move the position W of the lens 711 from Waf to W0.
  • the speed control unit 731a gradually changes the phase difference p of the alternating signal applied to the ultrasonic motor 720 from 0 degree to +90 degrees.
  • the ultrasonic motor 720 rotates in the normal rotation direction (G direction), and the position W of the lens 711 moves from Waf to W0.
  • the speed controller 731a changes the phase difference p of the alternating signal applied to the piezoelectric element 724 from +90 degrees to 0 degrees, and stops the ultrasonic motor 720.
  • the speed control unit 731a reads the information of the stop frequency fx in the storage unit 733, and changes the driving frequency f to increase from f1 to fx.
  • FIG. 45 is a timing chart for explaining a drive pattern of the drive device in the wobbling operation of the comparative example.
  • the vertical axis indicates the ultrasonic motor drive voltage v, drive frequency f, phase difference p, rotational speed n, and lens position W in order from the top, and the horizontal axis indicates time. (T1 to t29) are shown.
  • the speed control unit changes the lens position W to Wbe by the following operation.
  • the drive frequency f is changed in a direction to decrease from f1 to f2.
  • FIG. 46 is a diagram comparing the power consumption of the ultrasonic motors of the seventh embodiment and the comparative example.
  • the vertical axis indicates the amount of power consumed by the control of the ultrasonic motor
  • the horizontal axis indicates the control time.
  • the drive device 730 of the present invention can be used when the ultrasonic motor 720 is stopped.
  • the conventional drive device changes its drive frequency f to f1 or f2 that is away from f0 in preparation for the next operation. Yes.
  • the power consumption when the ultrasonic motor 720 is stopped is less in the control of the drive device 730 of the present invention than in the control by the drive device of the comparative example.
  • the power consumption by the drive device 730 of the present invention and the drive device of the comparative example is respectively shown when the stop time of the ultrasonic motor during control is long (condition 1) and short (condition 2).
  • the drive device 730 of the present invention consumes less power than the drive device of the comparative example, and the power consumption is reduced by the ultrasonic motor 720 of the drive device 730 of the present invention. The effect could be confirmed.
  • the longer the control time is, the longer the stop time is, so the effect of reducing the power consumption of the present invention described above becomes more prominent.
  • the driving device 730 and the lens barrel 710 of the seventh embodiment have the following effects.
  • (1) When the ultrasonic motor 720 is stopped, the driving device 730 changes the driving frequency f of the alternating signal applied to the piezoelectric element 724 to fx in the direction of increasing so as to approach the electrical resonance frequency fc. Therefore, power consumption when the ultrasonic motor 720 is stopped during the control can be reduced.
  • the stop determination unit 731b determines whether the ultrasonic motor 720 has stopped based on the state of the phase difference p of the alternating signal applied to the piezoelectric element 24 and the rotational speed n of the rotor 721. Therefore, the speed control unit 731a can change the drive frequency f before the ultrasonic motor 720 is completely stopped to prevent the ultrasonic motor 720 from malfunctioning.
  • the speed detection unit 734 detects the rotational speed n of the rotor 721 of the ultrasonic motor 720 based on the position information of the lens 711, a sensor for detecting the rotational speed n is not provided in the rotor 721.
  • the existing position detector 713 provided in the lens barrel 710 can be used, and the weight reduction and cost reduction of the lens barrel 10 can be achieved.
  • the driving device 730 is used for driving the lens 711 of the lens barrel 710, it is possible to reduce the power consumption of the ultrasonic motor 720 that is continuously driven in a focusing operation such as a wobbling operation of the lens 711. it can.
  • the ultrasonic motor 720 is an annular rotary traveling-wave ultrasonic motor, but is not limited thereto. For example, it is possible to use a rod-shaped rotary ultrasonic motor.

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Abstract

振動波モータの応答性を損ねることなく、位相差変更時の異音を抑制する。レンズ鏡筒(10)のレンズ側MCU(15)は、振動波モータにA相駆動信号およびB相駆動信号を出力して振動波モータ(12)に駆動電圧を印加する駆動装置(14)を制御する。レンズ側MCU(15)は、例えば駆動電圧設定部(152)とデューティ比変更部(153)とを用いて、駆動電圧を変更する。また、レンズ側MCU(15)は、A相駆動信号およびB相駆動信号の位相差を変更する位相差変更部(154)を備える。レンズ側MCU(15)は、振動波モータ(12)を駆動させる場合は駆動電圧をVregに変更し、位相差変更部(154)が位相差を変更する場合は駆動電圧を零より大きくVregより小さいV1に変更する。

Description

駆動装置、駆動方法及び光学機器
 本発明は、駆動装置、駆動方法及び光学機器に関するものである。
(1)振動波モータの駆動に関して異音の発生を抑制する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、振動波モータを停止させるときの異音を、A相駆動信号とB相駆動信号との位相差を90degから0degまで徐々に変化させることで抑制している。
(2)振動波モータにより光学系を駆動させて、オートフォーカスなどの処理を行う撮像装置が知られている(特許文献2)。
(3)振動アクチュエータは、圧電体の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波(以下、進行波と略する)を発生させ、この進行波によって駆動面に楕円運動を生じさせ、楕円運動の波頭に加圧接触した移動子を駆動するものである(例えば、特許文献3参照)。この様な振動アクチュエータは、低回転でも高トルクを有するといった特徴があり、駆動装置に搭載した場合に、駆動装置のギアを省略することができる。このため、ギア騒音をなくすことで静寂化を達成することができ、また、位置決め精度も向上する。電子カメラにおいて、この振動アクチュエータを搭載しているものがある。また、電子カメラでは、静止画の撮影以外にも、動画の撮影も行うことが出来るものがある(特許文献4参照)。動画の撮影を行う場合、通常、音声の取り込みも行われる。
(4)従来、振動アクチュエータを駆動するために、圧電素子に対して、互いの位相が異なる2つの振動信号を印加している。入力される振動信号の周波数は、振動アクチュエータを駆動するために用いられる駆動周波数と、その駆動周波数を含む振動モード(駆動モード)の次の高次の振動モードの共振周波数との間の周波数(起動周波数)から開始して、徐々に駆動周波数に下げている(例えば、特許文献5参照)。
(5)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位相差及び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た(例えば、特許文献6)。
特開2002-199749号公報 特開2009-153286号公報 特公平1-17354号公報 特開平8-80073号公報 特開平3-22873号公報 特許第4765405号公報
(1)振動波モータの停止や駆動方向の反転を行う際、A相駆動信号とB相駆動信号の位相差を変化させることがある。特許文献1のように、位相差を徐々に変化させる方法では、振動波モータの応答性を損ねる。
(2)振動波モータによる光学系の駆動方向を切り替える際、異音が生じることが問題となっている。特許文献2の発明では、駆動方向を切り替える際に、振動波モータへの電圧印加を停止させて光学系の駆動を一旦停止させている。このとき、方向切り替え後の駆動のために振動波モータへ電圧印加を行う際に、駆動回路内部でのエネルギー上昇に伴って異音が発生する。これらの異音は、例えば撮像装置による動画撮影時などにおいて録音されてしまう。
(3)動画撮影時に、オートフォーカス(以下、AFと略す)でレンズが駆動されると、動画とともに振動アクチュエータの動作開始時の音が取り込まれる。この振動アクチュエータの動作開始時の音は、振動アクチュエータの駆動時に、駆動電圧を0Vから段階的に所定の電圧値に変化させる際に、ステータ(振動子)から発生されるものである。
(4)上記起動周波数は、駆動周波数と、その駆動モードの次の高次の振動モードの共振周波数との間の周波数と限定されるため、あまり高い周波数とすることができない。したがって、起動時において、十分に高い周波数から開始されないため、振動子20が急に振動を開始して突発音が発生する場合がある。
 近年、動画撮影用のカメラに振動アクチュエータが用いられる場合が多く、この場合、動画撮影時等にこの突発音が録音されてしまう。特に、動画撮影時は、ウォブリング動作が行われ、電源が頻繁にON-OFFされるために、この異音の発生がさらに顕在化する。
(5)特許文献6の駆動装置は、振動アクチュエータの制御中は常に電力が供給されている状態となるため、消費電力が高くなるという問題があった。
 本発明の課題は、異音の発生を抑制することができる駆動装置、駆動方法及び光学機器を提供することである。
本発明の他の課題は、制御中の振動アクチュエータの消費電力を低減することができる駆動装置及び光学機器を提供することである。
 第1の発明では、第1および第2の駆動信号の位相差により駆動方向が変化する振動波モータと、振動波モータに第1の駆動信号および第2の駆動信号を出力して駆動電圧を印加する駆動装置と、駆動電圧を変更する駆動電圧変更部と、位相差を変更する位相差変更部と、を備え、駆動電圧変更部は、振動波モータを駆動させる場合は駆動電圧を第1電圧に変更し、位相差変更部が位相差を変更する場合は駆動電圧を零より大きく第1電圧より小さい第2電圧に変更することを特徴とする光学機器を提供する。
 第2の発明では、一対の駆動信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された駆動信号が印加される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の振動により駆動力を発生する振動体と、前記振動体に加圧接触され、前記駆動力により駆動される移動体と、前記駆動信号の周波数及び位相差を設定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動体の駆動方向を変更するときに、前記周波数を前記移動体の駆動速度が実質的に零となる保持周波数に設定した後に前記位相差を変更すること、を特徴とする駆動装置を提供する。
 第3の発明では、電気機械変換素子の励振により駆動面に発生する駆動力を用いてレンズを駆動する振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータに2つの駆動信号を与える駆動制御部と、動画撮影モードを選択できる撮影設定部と、を備え、前記駆動制御部は、該撮影設定部が動画撮影モードを選択した場合に、前記2つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、前記2つの駆動信号の位相差を変更するとともに、前記2つの駆動信号の周波数を前記切り替えられた位相差に対応させて変更することで、前記振動アクチュエータの速度を変更可能であること、を特徴とする光学機器を提供する。
 第4の発明では、位相差を変更可能な2つの駆動信号が入力される電気機械エネルギー変換素子を有する振動部と、前記電気機械エネルギー変換素子の振動により前記振動部に生じた駆動力によって、前記振動部に対して相対移動する相対移動部と、前記相対移動部が停止状態となる位相差に保持した状態で、駆動に用いる駆動周波数よりも高い起動周波数で、前記2つの駆動信号を前記電気機械エネルギー変換素子に入力し、前記2つの駆動信号の周波数を、前記起動周波数から漸次減少させ前記駆動周波数になったときに、前記位相差を、前記相対移動部が前記振動部に対して相対移動可能な位相差にする制御部とを備えた駆動装置を提供する。
 第5の発明では、位相差を変更可能な2つの駆動信号が入力される電気機械エネルギー変換素子を有する振動部と、前記電気機械エネルギー変換素子の振動により前記振動部に生じた駆動力によって、前記振動部に対して相対移動する相対移動部と、を備える駆動方法であって、前記振動アクチュエータの起動時に、互いの位相差を前記相対移動部が停止状態を保つ位相差に保持した状態、かつ、前記振動アクチュエータの駆動に用いる駆動周波数よりも高い起動周波数で、前記2つの駆動信号を前記電気機械エネルギー変換素子に入力し、前記2つの駆動信号の周波数を、前記起動周波数から漸次減少させ前記駆動周波数になった際に、前記位相差を、前記相対移動部が前記振動部に対して相対移動可能な位相差にすること、を特徴とする駆動方法を提供する。
 第6の発明では、振動体に設けられた圧電体に位相の異なる2相の交番信号を印加して、前記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2相の交番信号の周波数を変化させて、前記振動アクチュエータの駆動速度を制御する速度制御部と、所定の周波数を記憶する周波数記憶部と、前記振動アクチュエータが停止しているか否かを判定する停止判定部とを備え、前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、前記周波数記憶部に記憶された所定の周波数に変化させること、を特徴とする駆動装置を提供する。
第7の発明では、振動体に設けられた圧電体に位相の異なる2相の交番信号を印加して、前記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2相の交番信号の周波数を変化させて、前記振動アクチュエータの駆動速度を制御する速度制御部と、前記振動アクチュエータが停止しているか否かを判定する停止判定部とを備え、前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、電気的共振周波数に近づくように変化させること、を特徴とする駆動装置を提供する。
 第8の発明では、駆動回路から駆動信号が印加される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子により駆動力を発生する振動体と、前記振動体の駆動力により駆動される移動体と、前記移動体を駆動させるとき前記駆動信号が第1周波数になるように制御する第1制御を行い、前記移動体が停止しているとき前記駆動信号が第2周波数になるように制御する第2制御を行う制御部とを含み、前記駆動回路は、前記駆動信号が第2周波数であるとき、前記駆動信号が第1周波数であるときよりも電力消費量が少ないこと、を特徴とする光学機器を提供する。
 本発明によれば、異音の発生を抑制することができる。
また、制御中の振動アクチュエータの消費電力を低減することができる。
本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒の概略図である。 本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒に備わる振動波モータの概略図である。 本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒の制御ブロック図である。 昇圧部の一例を示す概略電気回路図である。 駆動電圧とデューティ比の関係について説明するための図である。 振動波モータに印加される駆動信号の周波数と振動波モータの回転速度との関係を示す図である。 振動波モータに印加されるA相駆動信号とB相駆動信号の位相差と振動波モータの回転速度との関係を示す図である。 本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒の制御装置による駆動装置の制御に関するフローチャートである。 本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒の制御装置による駆動装置の制御の一例を示すタイミングチャートである。 A相駆動信号とB相駆動信号の位相差の変更速度と位相差変更時の異音の抑制レベルの関係を示すテーブルである。 本発明の第2実施形態によるレンズ鏡筒の制御ブロック図である。 本発明の第2実施形態によるレンズ鏡筒の制御装置による駆動装置の制御に関するフローチャートである。 本発明の第2実施形態によるレンズ鏡筒の制御装置による駆動装置の制御に関するフローチャートである。 本発明の第3実施形態によるレンズ鏡筒の概略図である。 振動波モータの振動体の概略図である。 振動波モータの位相差―回転速度特性を示す図である。 振動波モータの周波数―回転速度特性を示す図である。 本発明の第3実施形態による駆動装置のブロック図である。 本発明の第3実施形態による駆動装置による振動波モータの駆動制御に関するフローチャートである。 本発明の第3実施形態による駆動装置による振動波モータの駆動制御に関するタイミングチャート例である。 保持周波数について説明するための図である。 保持周波数の設定処理に関するフローチャートである。 本発明の第4実施形態の電子カメラを説明する図である。 本発明の第4実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。 本発明の第4実施形態の振動波モータの振動子を説明する図である。 振動波モータの駆動装置を説明するブロック図である。 (a)は、振動波モータの駆動信号の位相差に対する回転速度の関係を示すグラフであり、(b)は、振動波モータの駆動周波数に対する回転速度の関係を示すグラフである。 第4実施形態の駆動装置の第1動作例の動作を説明するタイミングチャートである。 第4実施形態の駆動装置の第1動作例の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第4実施形態の駆動装置の第2動作例の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の第5実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。 第5実施形態の振動波モータを説明する図である。 第5実施形態の振動波モータの動作原理を説明する図である。 第6実施形態の駆動装置で駆動される振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒を含むカメラを説明する図である。 第6実施形態の振動アクチュエータおよび振動波アクチュエータの駆動装置を説明するブロック図である。 第6実施形態の駆動装置で駆動される振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒を説明する図である。 A相とB相との間の位相差と、移動子の回転速度との関係を示す図である。 駆動信号の周波数と、振動アクチュエータのインピーダンスの関係を示す図である。 第6実施形態による振動アクチュエータによるレンズ駆動の例を示した図である。 第7実施形態のカメラ701の全体構成を説明する概略図である。 第7実施形態の超音波モータ720の構成を説明する図である。 第7実施形態の超音波モータ720に接続される駆動装置330の構成を説明する図である。 第7実施形態の超音波モータ720の特性を示す図である。 第7実施形態のウォブリング動作における駆動装置730の駆動パターンを説明するタイミングチャートである。 比較例のウォブリング動作における駆動装置の駆動パターンを説明するタイミングチャートである。 第7実施形態と比較例の超音波モータの電力消費量を比較する図である。
(第1実施形態)
 図1は、本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒の構成を示す概略図である。レンズ鏡筒10は、デジタルカメラなどの撮像装置用のレンズ鏡筒である。レンズ鏡筒10は、外側固定筒101と第1内側固定筒102と第2内側固定筒103とを備える。外側固定筒101は、レンズ鏡筒10の外周部を覆っている。第1内側固定筒102と第2内側固定筒103は外側固定筒101よりも内周側に存在しており、第1内側固定筒102が被写体側に位置し、第2内側固定筒103が像側に位置している。
 外側固定筒101と第1内側固定筒102との間には、振動波モータ(振動アクチュエータ)12と駆動装置14とギアユニットモジュール104とが設けられており、第1内側固定筒102に固定されている。ギアユニットモジュール104は、振動波モータ12の出力を減速して伝達する減速ギア105を有している。
 また、第1内側固定筒102には、被写体側から第1レンズ群L1、第2レンズ群L2が固定されている。第2内側固定筒103には、被写体側から第4レンズ群L4が固定されている。第2レンズ群L2と第4レンズ群L4との間には、AF環107に保持された合焦用のAFレンズである第3レンズ群L3が配置されている。すなわち、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、および第4レンズ群L4が光軸方向において、被写体側から撮像素子側に向かって順に配置されている。
 AF環107と第1内側固定筒102との間には、カム環106が光軸方向を中心軸として回転自在に設けられている。カム環106は、減速ギア105により伝達された振動波モータ12の出力により回転する。また、カム環106の内側には、周方向に対して螺旋状にキー溝106aが切られている。また、AF環107の外周側には固定ピン107aが設けられている。この固定ピン107aは、カム環106のキー溝106aに挿入されている。
 また、外側固定筒101の内周側から内側に張り出した保持部101aには、駆動装置14が配置されている。駆動装置14は、振動波モータ12に電気的に接続され、振動波モータ12を駆動させる。
 振動波モータ12の出力は、減速ギア105を介してカム環106を回転させることにより、固定ピン107aがキー溝106aに導かれて移動し、AF環107を光軸方向に移動させる。また、振動波モータ12の出力は、カム環106を停止させることにより、AF環107を停止させることができる。すなわち、駆動装置14は、振動波モータ12を駆動させることによりAF環107を光軸方向に駆動して第3レンズ群L3を移動させて、撮像素子上に合焦した被写体像を結像させることができる。
 図2は、振動波モータ12の構成を示す概略図である。振動波モータ12は、回転軸型(S型)の振動波モータであって、振動子121と移動子124と固定部材125とベアリング126と出力軸127と加圧部材128とベアリング受部材129とストッパ130とゴム部材131とギア部材132とを備えている。
 振動子121は、弾性体122と圧電体123とを有する。弾性体122は、共振先鋭度が大きな金属材料により形成される。弾性体122の形状は円環形状となっている。弾性体122は、櫛歯部122aとベース部122bとからなる。ベース部122bの一面には圧電体123が接合され、その面の反対の面には櫛歯部122aが設けられている。櫛歯部122aは、その突起部分の先端面が駆動面となり、移動子124に加圧接触する。弾性体122の駆動面には、高速駆動したときの耐摩耗性確保のため、樹脂膜が形成されている。その樹脂膜の材料は、例えばポリアミドイミドを主成分とし、PTFEが添加されている。その樹脂膜は、例えばヤング率が4~8GPa程度であり、その膜厚が50μm以下である。
 圧電体123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などの電気―機械変換素子である。圧電体123は、円周方向に沿って二つの組(A相,B相)に分かれており、各相においては1/2波長ごとに分極が交互に配置されると共にA相とB相との間には、1/4波長の間隔が空くように配置されている。圧電体123のA相へ出力される駆動信号とB相へ出力される駆動信号の位相差は可変である。圧電体123のA相とB相にそれぞれ駆動信号が印加されると、圧電体123が励起する。圧電体123の励起による弾性体122のベース部122bのたわみは、弾性体122の櫛歯部122aで拡大されて、櫛歯部122aの先端の駆動面で進行波となる。
 移動子124は、アルミニウムなどの軽金属により形成される。櫛歯部122aと加圧接触している移動子124の摺動面は、耐摩耗性向上のためアルマイト処理が施されている。
 出力軸127は、ゴム部材131を介して移動子124と共に回転するように結合されている。ゴム部材131は、ゴムによる粘着性で移動子124と出力軸127とを結合する機能と、移動子124から出力軸127に振動を伝達しないために振動を吸収する機能とを有する。
 加圧部材128は、出力軸127に固定されたギア部材132と、ベアリング受部材129の間に配置されている。ベアリング受部材129は、ベアリング126の内側に挿入される。ベアリング126は、固定部材125の内側に挿入されている。ギア部材132は、出力軸127の不図示の切欠き部(Dカット)に嵌るように挿入される。そして、ギア部材132は、ストッパ130により固定されており、出力軸127と共に回転する。なお、加圧部材128とベアリング受部材129との間には、不図示の加圧力調整ワッシャが配置される。
 図3は、本発明の第1実施形態によるレンズ鏡筒の制御ブロック図である。図3には、レンズ鏡筒10と共にカメラボディ20が図示されている。図3では、レンズ鏡筒10は、振動波モータ12と駆動装置14とレンズ側MCU(Micro Control Unit)15と検出部16と記憶部17とを備えている。
 駆動装置14は、駆動パルス生成部141と昇圧部142とを備え、振動波モータ12に駆動電圧を印加して振動波モータ12を駆動する。レンズ側MCU15は、周波数変更部151と駆動電圧設定部152とデューティ比変更部153と位相差変更部154とを備え、駆動装置14を制御する。カメラボディ20は、ボディ側MCU21を備える。
 駆動パルス生成部141は、A相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスとを生成して、昇圧部142へ出力する。駆動パルス生成部141は、レンズ側MCU15の制御のもとA相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスの周波数とデューティ比(パルス幅をパルス周期で除したもの)と位相差とを変更することができる。
 昇圧部142は、例えば図4に示すような回路構成を有しており、駆動パルス生成部141から入力されたA相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスとに基づいて、A相駆動信号とB相駆動信号とを出力する。昇圧部142は、A相駆動信号とB相駆動信号を振動波モータ12へ出力する。
 振動波モータ12は、A相駆動信号とB相駆動信号により駆動される。振動波モータ12を駆動する駆動電圧は、実質的にはそれらの駆動信号の平均振幅、つまり所定の期間の電圧の時間積分値を時間で除した値となる。駆動信号が図5に示すようなゼロと所定の最大電圧VMAXの間で変化する方形波の場合は、駆動信号の最大電圧VMAXとデューティ比の積が平均振幅VAVEとなり、この平均振幅VAVEが駆動電圧に相当する。図3の例では、昇圧部142の最大出力電圧が図5の最大電圧VMAXに相当し、デューティ比変更部153により変更されたデューティ比との積が駆動電圧となる。
 駆動電圧を変更するためには振幅もしくはデューティ比またはその両方を変更すればよい。第1実施形態では、駆動電圧は、デューティ比変更部153によりデューティ比を変更することにより変更される。
 振動波モータ12が回転しているとき、駆動電圧はVregに設定される。そして本発明では、振動波モータ12を停止、駆動方向の反転を行うために位相差を変更するとき、駆動電圧はVregよりも小さくかつ零でないVに設定される。駆動電圧がVregに設定された状態では振動子121に発生する振動の振幅が大きいため、従来のように駆動電圧がVregのままで位相差を変更した場合に異音が発生しやすい。本発明では。位相差変更時に駆動電圧をVに設定することにより、異音の発生を低減するのである。
 レンズ側MCU15の周波数変更部151は、A相およびB相の駆動パルスの周波数に関する駆動パルス生成部141の設定を変更する。駆動パルスの周波数の変更に伴い振動波モータ12へ出力される駆動信号の周波数が変更されて、振動波モータ12の回転速度が変化する。振動波モータ12の周波数―回転速度特性は、図6に示されるとおりである。
 駆動信号の周波数が図6に示す周波数fとなると、振動波モータ12の回転速度はNrpm(たとえば、0rpm)となり停止する。駆動信号の周波数が周波数fより小さい周波数fとなると、振動波モータ12は回転速度Nrpmで駆動される。同様に、駆動信号の周波数が周波数fより小さい周波数fとなると、振動波モータ12は回転速度Nより速い回転速度Nrpmで駆動される。
 駆動電圧設定部152は、振動波モータ12へ印加する駆動電圧を設定する。デューティ比変更部153は、駆動電圧設定部152が設定した駆動電圧が印加されるように、A相の駆動パルスとB相の駆動パルスのデューティ比に関する駆動パルス生成部141の設定を変更する。
 位相差変更部154は、駆動パルス生成部141が出力するA相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスとの間の位相差に関する駆動パルス生成部141の設定を変更する。振動波モータ12の位相差―回転速度特性は、図7に示されるとおりである。
 図7に示されるように、振動波モータ12の回転速度は、位相差が+90degのとき正回転(例えば、時計回り)の最大速度となり、位相差が-90degのときは逆回転(例えば、反時計回り)の最大速度となる。A相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスとの間の位相差に関する駆動パルス生成部141の設定は、+90degまたは-90degに設定される。
 レンズ側MCU15は、ボディ側MCU21と通信を行う。レンズ側MCU15は、例えばレンズ情報を、ボディ側MCU21へ送信する。一方、ボディ側MCU21は、振動波モータ12による第3レンズ群L3の駆動指示を、レンズ側MCU15へ送信する。第3レンズ群L3の駆動指示には、第3レンズ群L3を駆動させる目標位置が少なくとも含まれる。
 検出部16は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、振動波モータ12の駆動により駆動された第3レンズ群L3の位置や速度を検出し、それらの検出値を電気信号(検出信号)としてレンズ側MCU15へ出力する。
 記憶部17は、ROMなどであって、レンズ側MCU15がレンズ鏡筒10を制御するために実行する制御プログラムやレンズ情報などが記憶されている。
 図8は、レンズ側MCU15が行う駆動装置14の制御に関するフローチャートである。図8の処理は、レンズ側MCU15がボディ側MCU21から第3レンズ群L3の駆動指示を受信したときに開始される。
 図8のステップS300では、レンズ側MCU15は、ボディ側MCU21から受信した第3レンズ群L3の駆動指示と、検出部16が検出する検出信号とに基づいて、振動波モータ12の回転方向と回転速度とを決定する。
 ステップS301では、レンズ側MCU15は、A相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスの位相差を変更するか否かを判定する。レンズ側MCU15は、ステップS301開始時点での振動波モータ12の回転方向と、ステップS300で決定した振動波モータ12の回転方向とに基づいて、回転方向を反転させる必要がある場合はステップS301を肯定判定する。レンズ側MCU15は、ステップS301が肯定判定された場合は処理をステップS302に進め、ステップS301が否定判定された場合は処理をステップS305に進める。
 ステップS302では、レンズ側MCU15は、駆動電圧をVに変更する。例えば、駆動電圧設定部152とデューティ比変更部153とを用いて、次のような処理を行う。まず、駆動電圧設定部152が駆動電圧をVに設定する。次に、A相駆動信号とB相駆動信号の平均振幅がVになるように、デューティ比変更部153がA相およびB相の駆動パルスのデューティ比に関する駆動パルス生成部141の設定を変更する。
 ステップS303では、レンズ側MCU15は、ステップS300で決定した振動波モータ12の回転方向に基づいて、A相の駆動パルスとB相の駆動パルスの位相差を変更する。例えば、レンズ側MCU15の位相差変更部154が位相差に関する駆動パルス生成部141の設定をステップS300で決定した振動波モータ12の回転方向に対応した位相差に変更する。
 ステップS304では、レンズ側MCU15は、駆動電圧をVregに変更する。例えば、駆動電圧設定部152とデューティ比変更部153とを用いて、次のような処理を行う。まず、駆動電圧設定部152が駆動電圧をVregに設定する。次に、A相駆動信号とB相駆動信号の平均振幅がVregになるように、駆動電圧がA相の駆動パルスとB相の駆動パルスのデューティ比に関する駆動パルス生成部141の設定をデューティ比変更部153が変更する。
 ステップS305では、レンズ側MCU15は、A相およびB相の駆動パルスの周波数を変更して、振動波モータ12を駆動させる。例えば、レンズ側MCU15の周波数変更部151がA相およびB相の駆動パルスの周波数に関する駆動パルス生成部141の設定をfからfやfに変更する。
 ステップS306では、レンズ側MCU15は、駆動指示に含まれる第3レンズ群L3の目標位置まで第3レンズ群L3が駆動されたか否かを判定する。例えばレンズ側MCU15は、検出部16の検出信号に基づいて、第3レンズ群L3の位置を検出して、その位置を駆動指示に含まれる第3レンズ群L3の目標位置と比較する。レンズ側MCU15は、ステップS306が否定判定された場合は処理をステップS305に戻り、ステップS306が肯定判定された場合は処理をステップS307に進める。
 ステップS307では、レンズ側MCU15は、A相およびB相の駆動パルスの周波数を変更して、振動波モータ12を停止させる。例えば、レンズ側MCU15の周波数変更部151がA相およびB相の駆動パルスの周波数をfに変更する。
 図9は、振動波モータ12の駆動制御に関するタイミングチャートである。図9には、第3レンズ群L3の位置、振動波モータ12の回転速度、駆動パルス生成部141における周波数の設定値、駆動パルス生成部141における位相差の設定値、駆動電圧のタイミングチャートがそれぞれ並べて図示されている。
 図9では、レンズ側MCU15は、ボディ側MCU21から第3レンズ群L3の駆動指示を3回受信している(例えば、タイミングt1、t5、t11)。1回目の駆動指示は、第3レンズ群L3を光軸上の位置Wbeまで駆動させる駆動指示である。2回目の駆動指示は、第3レンズ群L3を光軸上の位置Wafまで駆動させる駆動指示である。3回目の駆動指示は、第3レンズ群L3を光軸上の位置Wまで駆動させる駆動指示である。
 レンズ側MCU15は、タイミングt1に1回目の駆動指示を受信すると、位相差を変更する必要はなかったため(図8のステップS301 NO)、タイミングt2にて周波数の設定値を変更している(ステップS305)。周波数の設定値がfよりも小さくなるにつれて振動波モータ12の回転速度は徐々に速くなる。第3レンズ群L3の位置は、タイミングt4に目標位置Wbeに到達して(ステップS306 YES)、その後周波数の設定値がfとなり振動波モータ12が停止する(ステップS307)。
 レンズ側MCU15は、タイミングt5に2回目の駆動指示を受信すると、位相差を変更する必要があるため(図8のステップS301 YES)、まず駆動電圧をVregからVに変更する(ステップS302)。次にレンズ側MCU15は、タイミングt6にA相の駆動パルスとB相の駆動パルスの位相差を+90degから-90degに変更している(ステップS303)。位相差を変更している間、駆動電圧はVのまま維持されている。レンズ側MCU15は、位相差の変更が完了した後のタイミングt7に、駆動電圧をVからVregに変更する(ステップS304)。その後、レンズ側MCU15は、タイミングt8にて周波数の設定値を変更している(ステップS305)。このとき、タイミングt2のときよりも第3レンズ群L3を駆動させる必要がある距離が長いため、周波数の設定値をタイミングt2よりも低く設定している。第3レンズ群L3の位置は、タイミングt10に目標位置Wafに到達して(ステップS306 YES)、その後周波数の設定値がfとなり振動波モータ12が停止する(ステップS307)。
 レンズ側MCU15は、タイミングt11に3回目の駆動指示を受信すると、位相差を変更する必要があるため(図8のステップS301 YES)、まず駆動電圧をVregからVに変更する(ステップS302)。次にレンズ側MCU15は、タイミングt12にA相の駆動パルスとB相の駆動パルスの位相差を-90degから+90degに変更している(ステップS303)。位相差を変更している間、駆動電圧はVのまま維持されている。レンズ側MCU15は、位相差の変更が完了した後のタイミングt13に、駆動電圧をVからVregに変更する(ステップS304)。その後、レンズ側MCU15は、タイミングt14にて周波数の設定値を変更している(ステップS305)。第3レンズ群L3の位置は、タイミングt16に目標位置Wに到達して(ステップS306 YES)、その後周波数の設定値がfとなり振動波モータ12が停止する(ステップS307)。
 タイミングt6およびt12のように位相差を変更する際の異音は、Vの値をVregの値に対して低く設定するほど抑制することができる。異音抑制の効果は、図9で説明した位相差変更だけに限定されず、例えば0degから+90degへの位相差変更、+90degから0degへの位相差変更、0degから-90degへの位相差変更、-90degから0degへの位相差変更などにおいても有効である。
 また、駆動電圧をVに下げることは、振動波モータ12の消費電力の低減にも寄与する。
 以上で説明した第1実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
 レンズ鏡筒10のレンズ側MCU15は、振動波モータ12にA相駆動信号とB相駆動信号を出力して、振動波モータ12に駆動電圧を印加する駆動装置14を制御する。レンズ側MCU15は、駆動電圧設定部152とデューティ比変更部153とを備え、振動波モータ12へ印加される駆動電圧を変更する。また、レンズ側MCU15は、位相差変更部154を備え、A相およびB相の駆動パルスの位相差を変更することによりA相駆動信号とB相駆動信号の位相差を変更する。駆動電圧設定部152とデューティ比変更部153は、振動波モータ12を回転駆動させる場合は駆動電圧をVregに変更し(図8のステップS304)、位相差変更部154が位相差を変更する場合は駆動電圧を零より大きくVregより小さいVに変更する(図8のステップS302)。
 このようにすることで、レンズ鏡筒10は、振動波モータ12の応答性を損ねることなく、位相差変更時の異音を低減することができる。
(第2実施形態)
 本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、位相差を変更する前に駆動電圧を下げるだけでなく、位相差の変更速度を低く設定する(遅くする)ことによって位相差変更時の異音の低減を図る。
 各相の駆動パルスのデューティ比は、その取り得る値の範囲がPWMの分解能などにより制限される。例えば、駆動パルスのデューティ比は、0~255の設定値に割り当てられており、デューティ比の設定値を「0」と「1」との間の値に設定することができない。Vの設定値の下限は、例えば設定値「1」に相当するデューティ比dと駆動信号の最大電圧VMAXの積により定められる。
 VMAXの値は、振動波モータ12の駆動装置の回路構成や環境温度などにより変化する。例えばVMAXの値は、環境温度が低くなるほど大きくなる。異音を無視できるレベルとなる駆動電圧をVとした場合、VMAXの値が大きいときV≦Vとなるようなデューティ比dが設定値「1」に相当するデューティ比dより小さい値となるおそれがある。
 第2実施形態では、上記のような設計上の課題を解決するために、位相差の変更速度を低く設定することによって、Vの設定値の下限が大きい場合にあっても、好適に異音の発生を抑制する。図10は、位相差の変更速度を低く設定することによる異音抑制効果を説明するための図である。
 図10は、異音の抑制レベルに関するレベルテーブルの一例である。図10に例示するレベルテーブル50には、Vregに対するVの割合が100%、75%、50%、25%である場合に、位相差の変更速度が90deg/msec、30deg/msec、5deg/msecのときの異音の抑制レベルがそれぞれ示されている。異音の抑制レベルは、レンズ鏡筒の設計段階に予め決定された値であって、レベル1、レベル2、レベル3の3段階に分けられている。抑制レベルがレベル1のとき、位相差変更時に異音が発生しない。抑制レベルがレベル2のとき、位相差変更時の異音は目立たず無視できる。抑制レベルがレベル3のとき、位相差変更時の異音が目立つ。異音が目立つとは、動画撮影中における録音音声内において、異音が他の音に紛れずに記録される状態を表す。
 図10を見て明らかなように、異音の抑制レベルは、Vregに対するVの割合が小さく定められるほどレベルが低くなっている。換言すると、Vregに対するVの割合が小さく定められるほど異音を抑制することができる。また、異音の抑制レベルは、位相差の変更速度が遅くなるほどレベルが低くなっている。
 例えば、位相差の変更速度が90deg/msecの場合にVregに対するVの割合が50%になるようにVの設定値を定めたとき、異音の抑制レベルはレベル2である。一方で位相差の変更速度を30deg/msecまで遅くした場合は、Vregに対するVの割合が75%であっても異音の抑制レベルがレベル2となるようにVの設定値を定めることができる。本発明の第2実施形態によるレンズ鏡筒は、抑制レベルが同一の場合、Vregに対するVの割合が大きいときは、Vregに対するVの割合が小さいときよりも位相差の変更速度が低く設定される。
 本発明の第2実施形態によるレンズ鏡筒は、図1と同様の構成を備える。図11は、本発明の第2実施形態によるレンズ鏡筒の制御ブロック図である。図11に示す制御ブロック図のうち図3に示す制御ブロック図と同一の構成については、図3と同一の符号を付してその説明を省略する。なお、以下の説明では駆動パルス生成部141のデューティ比に関する設定値は所定値で一定であるものとして説明する。振動波モータ12へ印加される駆動電圧は、昇圧部142の電源電圧(図4)に基づいて変化させる。
 図11のレンズ鏡筒30は、レンズ側MCU15の代わりにレンズ側MCU35を備える。また、レンズ鏡筒30は、環境温度を検出する温度検出部38をさらに備える。レンズ側MCU35は、デューティ比変更部153および位相差変更部154の代わりに電源電圧変更部35-3および位相差変更部35-4を備える。さらに、レンズ側MCU35は、変更速度設定部35-5を新たに備える。
 電源電圧変更部35-3は、昇圧部142の電源電圧を変更する。昇圧部142の電源電圧が変更されると、A相駆動信号とB相駆動信号の振幅が変化して、振動波モータ12へ印加される駆動電圧が変化する。
 変更速度設定部35-5は、設計段階に定められたVregに対するVの割合と、予め設定された抑制レベルの設定値とに基づいて、位相差の変更速度を設定する。例えば、VがVregの75%に設定されており、予め抑制レベルを2レベルに設定している場合、変更速度設定部35-5は、レベルテーブル50のうちVregに対するVの割合が75%の列を参照して、位相差の変更速度を、抑制レベルが2レベルとなるような変更速度、例えば30deg/msecに設定する。なお、レベルテーブル50は、記憶部17などに記憶されている。抑制レベルの設定値は、ユーザが不図示の操作部材を用いて設定することにしてもよいし、レンズ鏡筒30を備える撮像装置の動作モードに基づいて、レンズ側MCU35またはボディ側MCU21が自動的に設定することにしてもよい。例えば、静止画撮影のように音声の録音を伴わない撮影を行う場合にはレンズ側MCU35またはボディ側MCU21が抑制レベルを3レベルに設定し、動画撮影のように音声の録音を伴う撮影を行う場合にはレンズ側MCU35またはボディ側MCU21が抑制レベルを1レベルに設定することにしてもよい。
 位相差変更部35-4は、駆動パルス生成部141が出力するA相用の駆動パルスとB相用の駆動パルスとの間の位相差に関する駆動パルス生成部141の設定を変更する。その際、変更速度設定部35-5が設定した変更速度に基づいて、位相差を変更する。
 図12および図13は、レンズ側MCU35が行う駆動装置14の制御に関するフローチャートである。図12の処理は、レンズ側MCU35がボディ側MCU21から第3レンズ群L3の駆動指示を受信したときに開始される。図12および図13に示す処理のうち図8に示す処理と同様の処理についてはその説明を省略する。
 ステップS401では、レンズ側MCU35は、駆動電圧をVに変更する。例えば、レンズ側MCU35の駆動電圧設定部152が駆動電圧をVに設定する。次に、駆動電圧がVになるように、電源電圧変更部35-3が昇圧部142の電源電圧を変更する。
 ステップS402では、レンズ側MCU35は、位相差の変更速度を設定する。例えば、Vregに対するVの割合と、予め設定された抑制レベルとに基づいて、変更速度設定部35-5が位相差の変更速度を設定する。なお、変更速度設定部35-5がVregに対するVの割合に基づいてレベルテーブル50を参照して位相差の変更速度を設定することにしてもよい。
 ステップS403では、レンズ側MCU35は、A相の駆動パルスとB相の駆動パルスの位相差を、ステップS402で設定した変更速度とステップS300で決定した振動波モータ12の回転方向に基づいて変更する。
 ステップS404では、レンズ側MCU35は、A相の駆動パルスとB相の駆動パルスの位相差が目標値まで変更されたか否かを判定する。ここで、目標値とは図12のステップS300で決定した振動波モータ12の回転方向を表す位相差を指す。レンズ側MCU35は、ステップS404が否定判定された場合は処理をステップS403に戻り、ステップS404が肯定判定された場合は処理を図12のステップS304に進める。レンズ側MCU35は、図12のステップS304にて駆動電圧をVregに変更した後、処理を図13のステップS305に進める。図13の処理については、図8のステップS305、S306、S307と同様の処理であるため、その説明を省略する。
 以上で説明した第2実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
 レンズ鏡筒30のレンズ側MCU35は、振動波モータ12にA相駆動信号とB相駆動信号を出力して、振動波モータ12に駆動電圧を印加する駆動装置14を制御する。レンズ側MCU35は、駆動電圧設定部152と電源電圧変更部35-3とを備え、振動波モータ12へ印加される駆動電圧を変更する。レンズ側MCU35は、位相差変更部35-4を備え、A相およびB相の駆動パルスの位相差を変更することによりA相駆動信号とB相駆動信号の位相差を変更する。駆動電圧設定部152と電源電圧変更部35-3は、振動波モータ12を回転駆動させる場合は駆動電圧をVregに変更し(図12のステップS304)、位相差変更部154が位相差を変更する場合は駆動電圧を零より大きくVregより小さいVに変更する(図12のステップS401)。
 このようにすることで、レンズ鏡筒30は、振動波モータの応答性を損ねることなく、位相差変更時の異音を低減することができる。また、レンズ側MCU35は、変更速度設定部35-5が位相差の変更速度を適正に設定することにより、振動波モータ12の駆動装置の回路構成や環境温度によりVを十分に小さい値に設定できない場合であっても、位相差変更時の異音を低減することができる。
 以上で説明した実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
(変形例1)
 第1実施形態では、レンズ側MCU15は、デューティ比変更部153が駆動パルス生成部141におけるデューティ比の設定値を変更することにした。しかし、レンズ側MCU15がデューティ比変更部153の代わりに電源電圧変更部35-3を備えることにしてもよい。また、第2実施形態では、レンズ側MCU35は、電源電圧変更部35-3が昇圧部142の電源電圧を変更することにした。しかし、レンズ側MCU35が電源電圧変更部35-3の代わりにデューティ比変更部153を備えることにしてもよい。
(変形例2)
 レンズ側MCU15および35により制御される駆動装置14が駆動する振動波モータは、図2に示したような回転軸型のものだけに限定しない。例えば、円環型の振動波モータであってもよい。レンズ側MCU15および35による制御は、振動波モータが円環型であっても上記実施形態と同様に行うことができる。
(変形例3)
 本発明は、MCUなどの制御装置で駆動装置を制御して、その駆動装置で振動波モータを駆動する電子機器であればデジタルカメラ以外の電子機器にも適用することができる。
(第3実施形態)
 図14は、本発明の第3実施形態によるレンズ鏡筒の概略図である。図14のレンズ鏡筒202は、デジタルカメラなどの撮像装置用のレンズ鏡筒である。振動波モータ201は、振動体261と、移動体262と、不織布などによる緩衝支持部材263と、加圧接触手段264とを備える。振動波モータ201は、レンズ鏡筒202に対して、レンズ群Lを光軸方向に駆動させるための駆動力を提供する。
 振動体261は、弾性体261aと圧電体261bとを有する。弾性体261aは、共振先鋭度が大きな金属材料により形成される。弾性体261aの形状は、図15に示されるように円環形状となっている。弾性体261aの円形の一面には圧電体261bが接合されており、その反対面には溝が切られた櫛歯部221が設けられている。
 圧電体261bは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子である。圧電体261bは、円周方向に沿って二つの相(A相,B相)に分かれている。圧電体261bの各相においては1/2波長ごとに分極が交互に配置される。圧電体262bのA相とB相との間には、1/4波長の間隔が空くように配置されている。圧電体261bの各相には、駆動回路280から駆動信号が出力される。圧電体261bのA相へ出力される駆動信号とB相へ出力される駆動信号の位相差は可変である。圧電体261bのA相とB相にそれぞれ高周波電圧が印加されると、圧電体261bが励起する。圧電体261bの励起による弾性体261aのベース部222のたわみは、弾性体161aの櫛歯部221で拡大されて、櫛歯部221の先端の駆動面223で進行波となる。なお、本実施の形態では圧電体261bは9山の進行波(9次の屈曲振動波)が発生しやすい電極パターンになっているものとする。
 移動体262は、アルミニウムなどの軽金属により形成される。移動体262は、加圧板と加圧部材とを有する加圧接触手段264による加圧により、駆動面223に加圧接触している。駆動部223で発生している進行波の波頭には楕円運動が生じている。駆動面223に加圧接触された移動体262は、この楕円運動による摩擦により駆動されて、回転移動する。移動体262の回転方向は、圧電体261bのA相とB相の駆動信号の位相差により変化する。
 移動体262には、移動体262の光軸方向の振動を吸収するゴムなどの振動吸収部材266が配置されている。振動吸収部材266は、加圧接触手段264により出力伝達部255と加圧接触している。移動体262の回転移動は、出力伝達部255に伝達される。ただし、出力伝達部255は、固定部材251に取り付けられたベアリング256により、光軸方向の動きと径方向の動きとが規制されている。
 出力伝達部255は、突起部255aを有する。この突起部255aは、フォーク254と嵌合している。フォーク254には、突起部255aを介して出力伝達部255の回転運動が伝達される。さらに、その回転運動はカム環253に伝達する。カム環253の内側には周方向に対して螺旋状にキー溝253aが切られている。キー溝253aには、AF環252の固定ピン252aが挿入されている。カム環253が回転すると、固定ピン252aがキー溝253aに導かれて移動し、レンズ群Lを保持しているAF環252が光軸方向に移動する。
 上記のように、振動波モータ201が発生させた進行波が移動体262、出力伝達部255、フォーク254、カム環253を介してAF環252に伝達されて、AF環252とともにレンズ群Lが光軸方向に駆動される。この駆動を用いて、レンズ鏡筒202はウォブリング動作等を実行する。
 図16は、A相とB相の駆動信号の位相差と、移動体262の回転速度との関係を示す図である。移動体262の回転速度は、位相差が+90°のとき正回転(例えば、時計回り)の最大速度となり、位相差が-90°のときは逆回転(例えば、反時計回り)の最大速度となる。
 図17は、駆動信号の周波数と、移動体262の回転速度との関係を示す図である。移動体262の回転速度は、駆動信号の周波数が所定の範囲内にあるとき実質的に零となる。ここで、実質的に零とは、振動吸収部材266等と加圧接触した移動体262を回転させるだけのトルクが発生しない状態をいう。例えば、図17に示される範囲内では、28.5kHzから30.0kHzの範囲内は、移動体262の回転速度が零となる。また、28.5kHzより低周波または30.0kHzより高周波であっても、振動吸収部材266等と加圧接触した移動体262を回転させるだけのトルクが発生せず、カム環253等が回転せず、実質的に移動体262の回転速度が零となる周波数が存在する。このような移動体262の回転速度が実質的に零となる周波数のことを保持周波数f0と称する。
 本発明では、移動体262の回転駆動方向を切り替える際、振動波モータ201へ電圧印加を停止するのではなく、駆動信号の周波数を保持周波数f0に変更する。これにより、電圧印加停止後再び電圧を印加する際に発生する異音を低減することができる。
 図18は、本発明の第3実施形態による駆動装置に関するブロック図である。図18に例示された駆動装置290は、振動波モータ201と駆動回路280とを備える。駆動回路280は、制御部281と発振部282と、移相部283と、増幅部284aおよび284bと、検出部285と、温度測定部286とを備える。
 発振部282は、制御部281により設定された周波数の信号を発振する。移相部283は、発振部282が発振した発振信号に基づいて、A相の信号とB相の信号とを生成する。これらのA相の信号とB相の信号との位相差は、制御部281により設定される。
 増幅部284aは、移相部283が生成したA相の信号の電圧振幅を、制御部281により設定された電圧に増幅(昇圧)する。これによりA相の駆動信号が生成される。また、増幅部284bは、移相部283が生成したB相の信号の電圧振幅を、制御部281により設定された電圧に増幅(昇圧)する。これによりB相の駆動信号が生成される。
 振動体261は、増幅部284aで増幅されたA相の駆動信号と、増幅部284bで増幅されたB相の駆動信号とに基づいて駆動される。検出部285は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動体262の駆動により駆動されたレンズ群Lの位置や速度を検出し、それらの検出値を電気信号(検出信号)として制御部281へ出力する。制御部281は、検出部285からの検出信号に基づいて、レンズ群Lの位置や速度に関する情報を取得する。
 温度測定部286は、振動波モータ201の温度を測定する。振動波モータ201の温度は、振動体261と移動体262との摩擦により熱が生じることにより上昇する。振動波モータ201の温度上昇は、その駆動能力に悪影響を及ぼす。温度測定部286は、測定した温度信号を制御部281へ出力する。制御部281は、その温度信号に基づいて、振動波モータ201の温度が与える駆動能力への影響を推定する。
 制御部281は、レンズ鏡筒202のCPU203からレンズ群Lの移動方向と移動量に関する駆動指示を取得する。制御部281は、駆動指示に基づいて定められる目標位置にレンズ群Lが位置決めされるように、発振部282に対して設定する周波数と、移相部283に対して設定する位相差と、増幅部284aおよび284bに対して設定する電圧振幅とを制御する。なお、制御部281が取得する駆動指示は、移動方向と移動量の組み合わせに関するものだけに限定されない。例えば、移動速度や移動シーケンスのパターン(例えば、ウォブリング動作の回数)を含んでもよい。また、制御部281が取得する駆動指示は、移動方向と移動速度の組み合わせであってもよい。
 図19および図20(a)~(c)を用いて、本発明における振動波モータ201の駆動制御について説明する。図19は、振動波モータ201の駆動制御に関するフローチャートの一例である。図20(a)~(c)は、振動波モータ201の駆動制御に関するタイミングチャートの一例である。図20(a)は、A相とB相の駆動信号の位相差に関するタイミングチャートである。図20(b)は、発振部282の発振周波数、すなわち駆動信号の周波数に関するタイミングチャートである。図20(c)は、振動波モータ201の回転数に関するタイミングチャートである。
 図19の処理は、制御部281が駆動指示を取得したときに実行を開始する。ステップS100では、制御部281は、発振部282に対して保持周波数f0を設定して、発振部282から保持周波数f0の信号が発振されるように制御する。
 ステップS110では、制御部281は、移相部283に対して+90°または-90°の位相差を設定して、移相部283により出力されるA相の信号とB相の信号の位相差を変更する(図20のタイミングT0~T1、タイミングT3~T4)。発振部282が発振する周波数が保持周波数f0のときは、振動波モータ201の回転数は実質的に零である。したがって、ステップS110において制御部281が位相差を変更しても振動波モータ201の駆動が不安定になることがない。
 ステップS110における位相差の変更が終了後、ステップS120では、制御部281は、駆動指示と、検出部285からの検出信号により演算されるレンズ群Lの位置や速度と、温度測定部286により測定された振動波モータ201の温度と、振動波モータ201の個体差などに基づいて、発振部282に対して設定する周波数を制御して、レンズ群Lが目標位置に位置決めされるように駆動制御する(図20のタイミングT1~T2)。
 発振部282に対して設定する周波数が保持周波数f0より低周波となると、振動波モータ201の回転数が零より大きくなる。振動波モータ201を停止させるとき振動波モータ201への電圧印加を停止させていないため、振動波モータ201が駆動を開始しても異音は発生しない。
 ステップS130では、制御部281は、レンズ群Lが目標位置に到達したか否かを判定する。制御部281は、ステップS130が否定判定された場合は処理をステップS120に進め、ステップS130が肯定判定された場合は処理をステップS140に進める。
 ステップS140では、制御部281は、発振部282に対して保持周波数f0を設定して、発振部282から保持周波数f0の信号が発振されるように制御する(図20のタイミングT2~T3)。
 ステップS150では、制御部281は、次の駆動指示を取得しているか否かを判定する。制御部281は、ステップS150が肯定判定された場合は処理をステップS110に進め、ステップS150が否定判定された場合は処理をステップS160に進める。
 ステップS160では、制御部281は、移相部283に対して0°の位相差を設定して、移相部283により出力されるA相の信号とB相の信号の位相差を変更して、図19の処理を終了する。これにより、図16に示されるように位相差によっても振動波モータ201の回転速度が零となるように制御される。
 図17に示したように、保持周波数f0は、取り得る値に範囲を有する。ステップS140において、制御部281が発振部282に設定する保持周波数f0を、その範囲内のどの値にするかによって、振動波モータ201に対して得られる効果が変化する。その効果の違いを、図21を用いて説明する。
 図21は、振動体261の周波数―振動変形特性を例示した図である。図21には、振動体262の9次屈曲振動の固有周波数f9が26kHzの位置に例示されており、10次屈曲振動の固有周波数f10が32kHzの位置に例示されている。以降、9次屈曲振動の固有周波数f9を単に固有周波数f9と略記し、10次屈曲振動の固有周波数f10を単に固有周波数f10と略記する。
 駆動信号の周波数が9次屈曲振動の固有周波数f9近傍のとき、振動体261の駆動面223では9山の進行波が発生する。そして、駆動信号の周波数が10次屈曲振動の固有周波数f10近傍のとき、振動体261の駆動面223では10山の進行波が発生する。振動体261の振動の大きさのうち、9山の進行波成分は、周波数が固有周波数f9から離れるほど小さくなる。同様に振動体261の振動の大きさのうち、10山の進行波成分は、周波数が固有周波数f10から離れるほど小さくなる。
 前述したとおり、圧電体261bは9山の進行波を励起させやすい電極パターンとなっており、振動波モータ201は10山の進行波を用いるときより9山の進行波を用いるときの方が駆動効率がよい。そのため、図21では9山の進行波の振動の大きさが10山の進行波の振動の大きさよりも大きくなっている。
 2相の駆動信号の位相差が同一の場合、9山の進行波と10山の進行波の回転方向は、互いに反対方向となる。例えば、2相の駆動信号の位相差が+90°の場合に、駆動信号の周波数が27kHzのとき移動体262は正回転に回転し、駆動信号の周波数が33kHzのとき移動体262は逆回転に回転する。周波数が固有周波数f9と固有周波数f10との間にあるとき、9山の進行波成分による移動体262の回転と10山の進行波成分による移動体262の回転とは、互いに打ち消し合う。
(1)保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値の場合
 保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値の場合、例えば図21の例において保持周波数f0が29kHzの場合、振動体261の振動の大きさは小さくなる。これは、固有周波数f9と固有周波数f10との中間では、9山の進行波成分も10山の進行波成分も共に小さくなるためである。さらに、9山の進行波成分による移動体262の回転と10山の進行波成分による移動体262の回転とが打ち消し合う。
 したがって、保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値である場合、振動体261の振動の大きさが小さいため移動体262が振動体261から離間しないため、移動体262と振動体261との衝突による異音が発生しない。また、9山の進行波成分による移動体262の回転と10山の進行波成分による移動体262の回転とが打ち消し合うため、移動体262の回転停止の確実性が増す。
(2)保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値より高周波の場合
 保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値より高周波の場合、すなわち固有周波数f9より固有周波数f10に近い場合、振動体262で発生する進行波は、10山の進行波成分が支配的になる。図19のステップS120で9山の進行波成分に基づいて回転していた移動体262は、ステップS140で駆動周波数を保持周波数f0に変更したとき10山の進行波成分に基づいて制御される。すなわち、10山の進行波成分による回転は9山の進行波成分による回転とその回転方向が反対方向となるため、ステップS140において移動体262の回転方向は直前のステップS120の制御時の回転方向とは反対方向になる。ただし、このとき振動波モータ201により発生するトルクが小さいためフォーク254、カム環253、AF環252が回転することはない。
 したがって、ステップS150において次の駆動指示がある場合に、次の駆動指示において移動体262を逆方向に回転させることが確定しているときは、突起部255aとフォーク254の間のガタと、キー溝253aと固定ピン252aとの間のガタとが詰まる。これにより、実際に移動体262が逆方向に回転し始めたときの機械的な衝突音を抑制することができる。
(3)保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値より低周波の場合
 保持周波数f0が固有周波数f9と固有周波数f10の平均値より低周波の場合、すなわち固有周波数f10より固有周波数f9に近い場合、振動体262で発生する進行波は、9山の進行波成分が支配的になる。この場合、ステップS140において移動体262の回転方向は直前のステップS120の制御時の回転方向と同方向になる。したがって、ステップS150において次の駆動指示がある場合に、次の駆動指示において移動体262を同方向に回転させることが確定しているときは、突起部255aとフォーク254の間のガタと、キー溝253aと固定ピン252aとの間のガタとが詰まる。これにより、実際に移動体262が同方向に回転し始めたときの機械的な衝突音を抑制することができる。
 また、保持周波数f0が上記(1)や(2)のときより固有周波数f9に近いため、図20のタイミングT2~T3の期間を上記(1)や(2)のときより短縮することができる。これにより、移動体262の駆動制御における処理時間が短縮され、移動体262の停止精度が向上する。
 上記(2)で説明したように、次の駆動指示で直前の駆動指示とは反対方向に駆動するときは、保持周波数f0を固有周波数f9と固有周波数f10との平均値より高周波にした方がよい。また、上記(3)で説明したように、次の駆動指示で直前の駆動指示と同方向に駆動するときは、保持周波数f0を固有周波数f9と固有周波数f10との平均値より低周波にした方がよい。
 図22は、図19のステップS140の処理に関するフローチャートである。図22の処理では、駆動指示を実行した後に実行する次の駆動指示に基づいて、適切に保持周波数を設定する。
 ステップS141では、制御部281は、次の駆動指示を取得しているか否かを判定する。制御部281は、ステップS141が肯定判定された場合は処理をステップS142に進め、ステップS141が否定判定された場合は処理をステップS143に進める。
 ステップS142では、制御部281は、次の駆動指示が直前に完了した駆動指示と同一方向に移動体262を回転させる指示か否かを判定する。制御部281は、ステップS142が肯定判定された場合は処理をステップS145に進め、ステップS142が否定判定された場合は処理をステップS144に進める。
 ステップS143では、制御部281は、保持周波数f0を、固有周波数f9と固有周波数f10の平均値に設定する。これにより、上記(1)で説明したような効果が得られる。
 ステップS144では、制御部281は、保持周波数f0を、固有周波数f9と固有周波数f10の平均値より高周波であり、固有周波数f10より低周波の周波数に設定する。これにより、上記(2)で説明したような効果が得られる。
 ステップS145では、制御部281は、保持周波数f0を、固有周波数f9と固有周波数f10の平均値より低周波であり、固有周波数f9より高周波の周波数に設定する。これにより、上記(3)で説明したような効果が得られる。
 ステップS146では、制御部281は、ステップS143~S145で設定された保持周波数f0を、発振部282に設定する。
 以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
 レンズ鏡筒202においてレンズ群Lを駆動する駆動装置290は、駆動回路280と振動波モータ201とを備える。駆動回路280は、A相とB相の駆動信号を生成する。振動波モータ201は、振動体261と移動体262を備える。振動体261は、駆動回路280により生成されたA相とB相の駆動信号が印加される圧電体261bを備え、その圧電体261bの振動により弾性体261aの駆動面223に進行波を発生させ、加圧接触させた移動体262を駆動させるための駆動力を発生させる。駆動回路280は、A相とB相の駆動信号の周波数と位相差を設定する制御部281を有し、移動体262の駆動方向を変更するときに、発振部282が発振する周波数を保持周波数f0に設定した後(図19のステップS100およびS140)に、移相部283に設定する位相差を変更する(図19のステップS110)。
 このようにすることで、駆動装置290では、移動体262の駆動方向を切り替える際に、駆動周波数の制御によって移動体262の駆動を停止させているため、異音の発生を抑制することができる。
 移動体262が駆動している間に位相差を変更すると、移動体262の回転が不安定になり、移動体262と振動体261の衝突による異音が発生する虞がある。しかし、本発明のように、移動体262の駆動が停止している状態で、A相およびB相の駆動信号の位相差を制御するようにすれば、そのような異音が発生する虞がない。
 また、移動体262が駆動している間に位相差を変更すると、一時的に移動体262を低速駆動することがあるが、低速駆動時は移動体262の回転ムラが増大し、停止精度を確保できなくなるという虞がある。しかし、本発明のように、移動体262の駆動が停止している状態で、A相およびB相の駆動信号の位相差を制御するようにすれば、そのような回転ムラの増大が発生せず、停止精度を確保できなくなる虞がない。
 以上で説明した第3実施形態は、以下のように変形して実施できる。
(変形例4)上記の実施形態では、圧電体261bが9山の進行波が発生しやすい電極パターンになっているものとして、振動体261の駆動面223に9山の進行波または10山の進行波を発生するものとした。しかし、振動体261が発生させる進行波は、9山の進行波に限定しない。本発明は、駆動面223に任意のn山の進行波によるn次屈曲振動を発生させることにしてもよい。
(変形例5)上記の実施形態では、発振部282に対して設定する周波数を制御してレンズ群Lの駆動制御を行っている間、A相およびB相の駆動信号の位相差を制御しなかった。しかし、移動体262と振動体261の衝突による異音や、移動体262の回転ムラの増大を無視できる範囲内で、発振部282に対して設定する周波数を制御してレンズ群Lの駆動制御を行っている間にも、A相およびB相の駆動信号の位相差を制御してもよい。
(第4実施形態)
 以下、本発明にかかる電子カメラ1の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図23は、本発明の第4実施形態の電子カメラ301を説明する図である。
 電子カメラ301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320と、撮像素子330と、AFE(Analog front end)回路360と、画像処理部370と、音声検出部380と、操作部材390と、CPU400と、バッファメモリ410と、記録インターフェース420と、メモリ430と、モニタ440とから構成され、外部機器のPC450との接続が可能となっている。
 レンズ鏡筒320は、複数の光学レンズ群Lにより構成され、被写体像を撮像素子330の受光面に結像させる。図23では、複数の光学レンズ群Lを簡略化して、単レンズとして図示している。この光学レンズ群Lのうちの、後述するAF用の第3レンズ群L3(図24に図示)は、振動波モータ310により駆動される。
 撮像素子330は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたCMOSイメージセンサなどによって構成される。撮像素子330は、レンズ鏡筒320を通過した光束による被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成する。
 アナログ画像信号は、AFE回路360に入力される。AFE回路360は、アナログ画像信号に対するゲイン調整(ISO感度に応じた信号増幅)を行う。具体的には、CPU400からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。AFE回路360は、さらに、内蔵するA/D変換回路によってアナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部370に入力される。
 画像処理部370は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。
 バッファメモリ410は、画像処理部370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。
 音声検出部380は、マイクと信号増幅部とから構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをCPU400へ伝達する。
 操作部材390は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をCPU400へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材390により設定される。
 CPU400は、不図示のROMに格納されたプログラムを実行することによって電子カメラ301が行う動作を統括的に制御する。例えば、AF(オートフォーカス)動作制御、AE(自動露出)動作制御、オートホワイトバランス制御などを行う。
 記録インターフェース420は、不図示のコネクタを有し、該コネクタにメモリカード421等の記録媒体が接続され、接続された記録媒体に対して、データの書き込みや、記録媒体からのデータの読み込みを行う。
 メモリ430は、画像処理した一連の画像データを記録する。本実施形態の電子カメラ301においては、動画に対応した画像を取り込む。
 モニタ440は、液晶パネルによって構成され、CPU400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。
 次に、レンズ鏡筒320について説明する。
 図24は、本発明の第4実施形態のレンズ鏡筒320を説明する図である。図25は、本発明の第4実施形態の振動波モータ310の振動子311を説明する図である。
 レンズ鏡筒320は、レンズ鏡筒320の外周部を覆う外側固定筒331と、外側固定筒331よりも内周側に位置する内側固定筒332と、を備え、さらに外側固定筒331と内側固定筒332との間に振動波モータ310を備える。
 内側固定筒332には、被写体側から第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、AF環334に保持されたAFレンズである第3レンズ群L3、第4レンズ群L4が配置されている。第1レンズ群L1、第2レンズ群L2及び第4レンズ群L4は、内側固定筒332に固定されている。第3レンズ群L3は、AF環334が移動することにより内側固定筒332に対して移動可能に構成される。
 図24に示すように、振動波モータ310は、振動子311、移動子315、加圧部材318等を備え、振動子311側を固定とし、移動子315を回転駆動する形態となっている。
 振動子311について説明する。図25に示すように、振動子311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313と称する)と、圧電体313を接合した弾性体312とから構成されている。振動子311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9波の進行波が発生される。
 弾性体312は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状である。弾性体312における圧電体313が接合される反対面は、溝が切られた櫛歯部312aとなっており、突起部分(溝がない箇所)の先端面が駆動面となり移動子315に加圧接触される。振動波モータ310は、圧電体313の励振により駆動面に発生する駆動力を用いて移動子315を駆動することによって第3レンズ群L3を駆動する。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体313側に近づけ、これにより駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。溝の切っていない部分を本実施形態ではベース部312bと呼ぶ。
 ベース部312bの櫛歯部312aとは反対面に圧電体313が接合されている。弾性体312の駆動面には潤滑性の表面処理がなされている。圧電体313は、円周方向に沿って2つの相(A相、B相)に分かれており、各相においては、1/2波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、A相とB相との間には1/4波長分間隔が空くようにしてある。
 圧電体313は、一般的には通称PZTと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。
 図24に示すように、圧電体313の下には、不織布316、加圧板317、加圧部材318が配置されている。不織布316は、フェルトを例としたものであり、圧電体313の下に配置されていて、振動子311の振動を加圧板317や加圧部材318に伝えないようにしてある。
 加圧板317は、加圧部材318の加圧を受けるようにされている。加圧部材318は、皿バネにより構成され、加圧板317の下に配置されていて、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材318を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材318は、押さえ環319が固定部材314に固定されることで、保持される。
 移動子315は、アルミニウム等の軽金属からなり、摺動面の表面315aには耐摩耗性向上のための摺動材料等の表面処理がなされている(図25参照)。
 移動子315の上には、移動子315の縦方向の振動を吸収するために、ゴム等により形成された振動吸収部材323が配置され、その上には、出力伝達部材324が配置されている。
 出力伝達部材324は、固定部材314に設けられたベアリング325により、加圧方向と径方向とを規制し、これにより、移動子315の加圧方向と径方向とが規制されるようにされている。
 出力伝達部材324は、突起部324aがあり、そこからカム環336に接続されたフォーク335が嵌合している。カム環336は、出力伝達部材324の回転とともに回転される。
 カム環336には、周方向に対して斜めにキー溝337が切られている。また、AF環334の外周側には、固定ピン338が設けられている。固定ピン338は、キー溝337に嵌合していて、カム環336が回転駆動することにより、AF環334は光軸直進方向に駆動され、所望の位置に停止できるようになっている。
 固定部材314には、押さえ環319がネジにより取り付けられている。押さえ環319を固定部材314に取り付けることで、出力伝達部材324から移動子315、振動子311、加圧部材318までを一つのモータユニットとして構成できる。
 次に、駆動装置340Aについて説明する。
 図26は、振動波モータ310の駆動装置340Aを説明するブロック図である。駆動装置340Aは、基板340(図24参照)に設けられている。駆動装置340Aは、図26に示すように、振動波モータ310に接続されており、振動波モータ310に設けられた回転検出部346から振動波モータ310の回転数を受信するとともに、振動波モータ310の制御も行う。
 駆動装置340Aは、駆動制御部341と、発振部342と、移相部343と、増幅部344とを備える。また、駆動装置340Aの駆動制御部341には、振動波モータ310に取り付けられた回転検出部346、コントラスト検出部339、及び、動画撮影モードか静止画撮影モードかを選択できる撮影設定部347が接続されている。
 駆動制御部341は、レンズ鏡筒320内又はカメラ301本体のCPU400からの駆動指令を基に振動波モータ310の駆動を制御する。
 発振部342は、駆動制御部341の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。駆動信号は、電位ゼロを基準として、+方向及び-方向で非対称形状となっている。
 移相部343は、該発振部342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344は、移相部343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344からの2つの駆動信号は、振動波モータ310に伝達され、この2つの駆動信号の印加により振動子311に進行波が発生し、移動子315が駆動される。
 回転検出部346は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子315の駆動によって駆動された被駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として駆動制御部341に伝達する。
 コントラスト検出部339は、被写体像のコントラストを検出する。コントラスト検出部339は、例えば、被写体が現在のレンズの焦点位置の範囲内か、+方向にあるか、-方向にあるか、どの程度ずれているか、を判定する。コントラスト検出部339により検出されたコントラストは、電気信号として駆動制御部341に伝達される。
 駆動制御部341は、レンズ鏡筒320内またはカメラ301本体のCPU400からの駆動指令を基に、振動波モータ310の駆動を制御する。駆動制御部341は、回転検出部346からの検出信号を受信すると、その値を基に、位置情報と速度情報とを得て、目標位置に位置決めされるように発振部342の周波数、移相部343の位相差、及び増幅部344の電圧を制御する。
 また、駆動制御部341は、レンズやカメラより撮影情報(撮影設定部347により選択された、静止画モード/動画モード等)が伝達されるようになっている。駆動制御部341は、このレンズやカメラより撮影情報を基に、駆動信号の周波数や位相差をきめ細かに制御する。具体的には、駆動制御部341は、撮影設定部347が動画撮影モードを選択した場合に、2つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、2つの駆動信号の位相差を切り替えるとともに、2つの駆動信号の周波数を切り替えられた位相差に対応させて切り替えることで、振動波モータ310の速度を変更可能である。
 また、駆動制御部341は、コントラスト検出部339により検出されたコントラストに基づいて、2つの駆動信号の周波数を切り替える。
 本実施形態では説明を簡易にするため、コントラスト検出部339の情報及び撮影設定部347の情報が直接駆動制御部341に伝達される構成としているが、これに限定されない。例えば、コントラスト検出部339の情報や撮影設定部347の情報が一旦カメラのCPUに伝わり、その後、レンズ内の駆動制御部341へ伝わるように構成されていてもよい。
 次に、駆動装置340Aにおける振動波モータ310の駆動及び制御について説明する。
 まず、駆動制御部341には、レンズ鏡筒320内又はカメラ301本体のCPU400からの目標位置が伝達される。発振部342から駆動信号が発生し、その信号は移相部343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344により所望の電圧に増幅される。駆動制御部341は、振動波モータ310に2つの駆動信号を与える。
 2つの駆動信号は、振動波モータ310の圧電体313に印加され、圧電体313は励振され、その励振によって弾性体312には9次の曲げ振動が発生する。圧電体313はA相とB相とに分けられており、2つの駆動信号はそれぞれA相とB相に印加される。A相から発生する9次曲げ振動とB相から発生する9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、9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315は、この楕円運動によって摩擦的に駆動される。
 移動子315の駆動により駆動された被駆動体には、光学式エンコーダが配置されていて、そこから、電気パルスが発生し、駆動制御部341に伝達される。駆動制御部341は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度を得ることが可能となり、これらの位置情報、速度情報及び目標位置情報を基に、発振部342の駆動周波数を制御する。
 また、AF環334を正方向に駆動する場合には、移相部343での2つの駆動信号(周波電圧信号)の位相差を+値、例えば+90度にし、AF環334を逆方向に駆動する場合には、移相部343での2つの駆動信号(周波電圧信号)の位相差を-値、例えば-90度にすれば良い。
 一方、駆動制御部341は、現在の撮影モードが静止画モード/動画モードであるかの情報を基に、静止画モードの場合には、発振部342の駆動周波数を制御し、動画モードの場合には、発振部342の駆動周波数および移相部343の位相差を制御する。特に、小刻みにAF用の第3レンズ群L3を前後させるウォブリング動作においては、位相差を変更して、位置や速度を制御する。ウォブリング動作とは、AF用のレンズを小刻みに前後させて焦点位置を被写体に追従させる動作である。
 図27(a)は、振動波モータの駆動信号の位相差に対する回転速度の関係を示すグラフであり、図27(b)は、振動波モータの駆動周波数に対する回転速度の関係を示すグラフである。図27(a)に示すように、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。また、図27(b)に示すように、駆動周波数は、小さくしていくと回転速度が大きくなり、周波数を大きくすると回転速度は低下していき、0となる。
 例えば、2つの駆動信号の位相差を+90度とした時、駆動周波数が小さい方が、回転速度は高くなる。
(第1動作例)
 次に、本発明の第4実施形態の第1動作例について、動画モードが選択された場合の駆動装置340Aにおける振動波モータ310の駆動についてタイミングチャートに基づいて説明する。図28は、第4実施形態の駆動装置340Aの第1動作例の動作を説明するタイミングチャートである。
 本実施形態において動画モードが選択された場合、駆動周波数、駆動電圧、位相差、振動波モータ310の回転速度の関係を時系列に説明する。
 本実施形態では、動画モードが選択されていた場合には、駆動周波数はf0(最大周波数)、駆動電圧はV0(最小電圧)と設定される。
 t0において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定して、駆動信号をONにする。
 t1において、駆動装置340Aは、駆動電圧を増加させる。
 t2において、駆動装置340Aは、駆動電圧をV1に設定する。
 t3において、駆動装置340Aは、駆動周波数を最大周波数f0より挿引を開始する。
 t4の直後のt4’において、駆動装置340Aは、駆動周波数が挿引されている途中で、振動波モータ310を駆動開始し、駆動周波数を周波数f1に設定する。
 動画モードの場合には、小刻みにAF用の第3レンズ群L3を前後させるウォブリング動作を行う。本実施形態の場合には、20Hzの間隔としている。
 t4~t5において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定して、正回転で回転させて、速度をVとする。
 t5~t6において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0度に設定して、Wbe位置でのコントラストをコントラスト検出部339により検出する。
 t6~t7において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を-90度に設定して、周波数をf1より小さいf2として、周波数f2で逆回転駆動させ、速度を-2V(Vの2倍)とする。
 ウォブリング動作の逆転時の速度を正回転の2倍とするのは、レンズ位置の移動量が2倍であるためである。
 t7~t8において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0度に設定して、Waf位置でのコントラストを検出する。
 t8~t9において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定して、周波数f1で正回転駆動させて、速度をVとする。
 t9~t10において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0度に設定して、W0位置でのコントラストを検出する。
 以下繰り返しで、ウォブリング動作を行う。ウォブリング動作の1サイクル(例えば、t4とt10との間)は、20Hzの間隔(=約50msec)である。
 t9~t10間において、Wbe位置、Waf位置、およびW0位置のコントラストの検出結果により、被写体の位置を算出し、次のウォブリング動作の1サイクルの駆動周波数を決める。つまり、駆動制御部341は、コントラスト検出部339によって検出された、ウォブリング動作における所定の1サイクルのコントラストに基づいて、所定の1サイクルの次の1サイクルにおける2つの駆動信号の周波数を、AF用の第3レンズ群L3の焦点位置を被写体に追従させるように切り替える。
 決めるパラメータとしては、t10~t11間の周波数fs、t12~t13間の周波数fb、及び、t14~t15間の周波数fs2である。
 例えば、t4~t10間のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出の結果において、被写体はウォブリング振幅の間(+1~-1)にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の1サイクルにおいても、ウォブリング振幅を+1~-1として、周波数fs=f1、周波数fb=f2、周波数fs2=f1とする。
 なお、図28での被写体検出結果では、コントラストが良い方を大きい値で示すようにしてある(コントラストが良い=焦点が合っている=1としており、焦点が合っていない程、数値が小さくなるように示してある。)。
 また、別のケースとして、t17~t22間のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から+方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の1サイクルは、t22~t23での速度を3Vとして、ウォブリング振幅の3倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数fs=f3(f2よりさらに小さい周波数)、周波数fb=f2、周波数fs2=f1とする。
 さらに、別のケースとして、t40~t45のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から大きく+方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の1サイクルは、t40~t41での速度は4Vとして、ウォブリング振幅の3倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数fs=f4(f3よりさらに小さい周波数)、周波数fb=f2、周波数fs2=f1とする。
 ここで、レンズを駆動させようとすると、振動波モータに駆動信号を開始する時の駆動信号ON時の微小の音が、動画撮影時に音声を検出するマイクに取り込まれてしまうという問題点が生じる可能性がある。その原因は、振動波モータに加える駆動信号を0Vからある電圧にステップ的に変化させた瞬間、ステータ(振動子)から様々な周波数の音が発生し、その可聴音が音声に取り込まれるからである。その音の音圧は、電圧に大きさに依存しており、駆動信号の電圧が小さい揚合には、音圧が下がる傾向が見られる。
 この点については、駆動信号ONの瞬間は駆動信号電圧の電圧値を小さくしておき、ステータ(振動子)から発生する音の音圧をマイクの感度以下にし、駆動信号ON以降に、駆動電圧を正規の電圧(定格電圧)に戻すことで対策がとれる。
 しかし、動画撮影時には、AFレンズを前後させるウォブリング動作をする必要があり、正方向の駆動する時と逆方向に駆動する時との間に、一旦停止して、位相差を変えなくてはならない。この場合、ステータ(振動子)から発生する微小な音を防止するためには、従来の制御方法では、2つの駆動信号の位相差+90度に設定して、駆動電圧をV0からV1に変化させて、AF環34を正回転駆動させる。次に、駆動電圧をV1からV0に変化させて、2つの駆動信号の位相差を-90度に設定する。さらに、駆動電圧をV0からV1に変化させて、AF環34を逆回転駆動させる。次に、駆動電圧をV1からV0に変化させて、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定する。以下繰り返しを行うため、非常に煩雑な動作となってしまう。
 本実施形態では、電圧を一定に維持した状態で、2つの駆動信号の位相差を3段階に切り替え(90度、0度、-90度)、その位相差に応じた周波数を設定することでウォブリング動作を行うようにする。なお、2つの駆動信号の位相差の切り替えは、微小音発生防止に対して、徐々に位相差を連続的に切り替えることが好適である。
 このようにすることで、従来のように煩雑に駆動する必要もなく、静寂な駆動が可能となる。
 なお、静止画モードが選択されている場合には、従来のように、電圧を定格電圧V1に設定してから駆動信号をONにして、駆動周波数の挿引開始をする。また、位置や速度制御も、静止画モードの場合には、ウォブリング動作をする必要がないため、駆動周波数または駆動電圧による制御となる。
 なお、駆動信号ON時の音は、僅かであり、音声マイクが振動波モータの至近に設けられているため音として検知されてしまうが、操作している人にはほとんど聞こえない音である。
 以下、第4実施形態の駆動装置340Aの第1動作例の動作についてフローチャートに基づいて説明する。
 図29は、第4実施形態の駆動装置340Aの第1動作例の動作を説明するフローチャートである。
 まず、レンズの駆動を開始する。
 S501において、駆動装置340Aは、動画モードであるか静止画モードであるかを判定する。動画モードの場合にはS502へ進む。駆動装置340Aは、静止画モードの揚合にはS601へ進み、ウォブリング動作を行なわずに、静止画撮影時の駆動動作を行う。
 S502において、駆動装置340Aは、電圧をV0に設定するとともに、2つの駆動信号の位相差を+90°に設定する。
 S503において、駆動装置340Aは、駆動信号をONにする。
 S504において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の電圧を増加させる。
 S505において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の電圧をV1に設定する。
 S506において、駆動装置340Aは、周波数の挿引を開始して周波数をflに設定する。
 これにより、移動子315が駆動して、AF環334が正方向に駆動される。
 S507において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0°に設定する。これにより、移動子15の駆動が停止する。
 S508において、駆動装置340Aは、Wbe位置及びコントラストを検出する。
 S509において、駆動装置340Aは、周波数をf2に設定する。
 S510において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を-90°に設定する。
 これにより、移動子315が駆動して、AF環334が逆方向に駆動される。
 S511において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0°に設定する。これにより、移動子315の駆動が停止する。
 S512において、駆動装置340Aは、Waf位置及びコントラストを検出する。
 S513において、駆動装置340Aは、周波数をf1に設定する。
 S514において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を90°に設定する。
 これにより、移動子15が駆動してAF環334が正方向に駆動される。
 S515において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0°に設定する。これにより、移動子315の駆動が停止する。
 S516において、駆動装置340Aは、W0位置及びコントラストを検出する。
 S517において、駆動装置340Aは、Wbe位置,Waf位置,W0位置及び各コントラスト情報より、被写体位置を算出する。
 S518において、周波数fs、fbを算出する。
 S519において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90°に設定する。
 駆動装置340Aは、周波数をfsに設定する。例えば、図28におけるt17~t22間のウォブリング動作の1サイクルでのコントラストを検出した結果において、被写体は現在のレンズ位置から+方向にあるものと判定された時には、次のウォブリング動作の1サイクルは、f3(f2よりさらに小さい周波数)と設定する。これにより、移動子315が駆動してAF環334が正方向に駆動される。
 S520において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相を0°に設定する。これにより移動子315の駆動が停止する。
 S521において、駆動装置340Aは、Wbe位置及びコントラストを検出する。
 S522において、駆動装置340Aは、周波数をfbに設定する。例えば、図28におけるt17~t22間のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出結果において、駆動装置340Aは、駆動周波数をf2に設定する。
 S523において、2つの駆動信号の位相差を-90°に設定する。これにより、移動子315が駆動してAF環334が逆方向に駆動される。
 S524において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0°に設定する。これにより、移動子315の駆動が停止する。
 S525において、駆動装置340Aは、Waf位置及びコントラストを検出する。
 S526において、駆動装置340Aは、周波数をfs2(=fl)に設定する。
 S527において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を90°に設定する。これにより、移動子315が駆動してAF環334が正方向に駆動される。
 S528において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0°に設定する。これにより、移動子315の駆動が停止する。
 S529において、駆動装置340Aは、W0位置及びコントラストを検出する。
 S530において、駆動装置340Aは、Wbe位置,Waf位置,W0位置及び各コントラスト情報より、被写体位置を算出する。
 S531において、駆動装置340Aは、AF環334の駆動が終了か否か判定する。
 AF環334の駆動が終了でない場合には、S518へ戻り、次のウォブリング動作を行う。撮影終了指令があり、駆動終了時には、停止させる場合には、位相差の切り替え制御を終わらせ、周波数をf0へ高周波側に掃引して振動波モータの動きを停止する。そして、電圧をV1からV0へ徐々に減少させ、その後、駆動信号をOFFとする。
 本実施形態においては、S519~S530にてレンズ位置において3箇所のコントラストを検出して被写体位置を推定し、その情報に応じてS518にて周波数fs、fbの算出をする。A相とB相との位相差を3段階に切り替えること(90度、0度、-90度)と、周波数fs、fb、fs2の3つの駆動周波数を設定することにより、振動波モータ10のウォブリング動作を可能としている。
(第2動作例)
 次に、本発明の第4実施形態の第2動作例について説明する。第2動作例は第1動作例とレンズ鏡筒、振動波モータ及び駆動装置340Aの構成は同様であるためその説明は省略する。第1動作例と第2動作例とは、駆動装置340A内における動作が異なる。第2動作例は、被写体の位置がレンズ位置の+方向に動き、途中から一方向に動いた場合におけるものである。
 第2動作例の駆動装置340Aにおける振動波モータ310の駆動についてタイミングチャートに基づいて説明する。図30は、本発明の第4実施形態の駆動装置340Aの第2動作例の動作を説明するタイミングチャートである。
 第2動作例について、動画モードが選択された場合において、被写体の位置がレンズ位置の+方向に動き、途中から一方向に動いた場合の挙動について時系列に説明する。
 本実施形態では、動画モードが選択された場合には、駆動周波数はf0(最大周波数)、駆動電圧はV0(最小電圧)と設定される。
 t0において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定して、駆動信号をONにする。
 t1において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の駆動動電圧を増加させる。
 t2において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の駆動電圧をV1に設定する。
 t3において、駆動装置340Aは、駆動周波数を最大周波数f0より挿引を開始する。
 t4の直後のt4’において、駆動装置340Aは、駆動周波数が挿引されている途中で、振動波モータ310を駆動開始し、駆動周波数を周波数f1に設定する。
 動画モードの場合には、小刻みにAFレンズを前後させるウォブリング動作を行う。本実施形態の場合には、20Hzの間隔としている。
 t4~t5において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定して、正回転で回転させ、速度をVとする。
 t5~t6において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0度に設定して、Wbe位置でのコントラストを検出する。
 t6~t7において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を-90度に設定して、周波数f2で逆回転駆動して、速度を-2V(Vの2倍)とする。速度を大きくする分、周波数は、f1より小さいf2とした。
 ウォブリング動作の逆転時の速度が正回転の2倍なのは、レンズ位置の移動量が2倍であるためである。
 t7~t8において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0度に設定して、Waf位置でのコントラストを検出する。
 t8~t9において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を+90度に設定して、周波数f1で正回転駆動して、速度をVとする。
 t9~t10において、駆動装置340Aは、2つの駆動信号の位相差を0度に設定して、W0位置でのコントラストを検出する。
 以下繰り返しで、ウォブリング動作を行う。ウォブリング動作の1サイクル(例えば、t4とt10との間)は20Hzの間隔(=約50msec)である。
 t9~t10間において、Wbe位置、Waf位置、およびW0位置のコントラストの検出結果により、被写体の位置を算出し、次のウォブリング動作を決める。
 決めるパラメータとしては、t10~t11間の周波数fs、t12~t13間の周波数fb、t14~t15間の周波数fs2である。
 例えば、t4~t10間のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出の結果において、被写体はウォブリング振幅の間(+1~-1)にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の1サイクルにおいても、ウォブリング振幅は+1~-1として、周波数fs=f1、周波数fb=f2、周波数fs2=f1とする。
 なお、図30での被写体検出結果では、コントラストが良い方を大きい値で示すようにしてある(コントラストが良い=焦点が合っている=1としており、焦点が合っていない程数値が小さくなるように示してある)。
 また、被写体がレンズの+方向に移動した場合、例えば、t10~t16間のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から+方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の1サイクルは、t16~t17での速度を3Vとして、ウォブリング振幅の3倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数fs=f3(f2よりさらに小さい周波数)、周波数fb=f2、周波数fs2=f1とする。
 次に、被写体が+方向から-方向に移動した場合、t22~t27のウォブリング動作の1サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から大きく-方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の1サイクルは、t30~t31での速度を4Vとして、ウォブリング振幅の4倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数fs=f1、周波数fb=f4(f3よりさらに小さい周波数)、周波数fs2=flとする。
 基本的には、前述の第1動作例の通り、図28や図29で説明した考え方やフローチャートの説明と同様である。即ち、動画撮影時のウォブリング動作においては、レンズ位置の3箇所のコントラストを検出して被写体位置を推定し、その情報に応じて周波数fs、fbを算出する。そして、A相とB相との位相差を3段階に切り替えること(約90度、0度、-90度)と、周波数fs、fb、fs2の3つの駆動周波数の設定と、により、被写体が、途中にレンズの+方向に移動した場合にでも、-方向に移動した場合にでも対応できる。
 また、被写体が現在の位置から大きくずれていると判定された場合には、周波数fs、fbに適正な値を入れることで(図28や図30のf4よりもっと小さい周波数値に設定することで)、被写体に合焦させることが可能となる。
 以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
 (1)撮影設定部347が動画撮影モードを選択した場合に、2つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、2つの駆動信号の位相差を切り替えるとともに、2つの駆動信号の周波数を切り替えられた位相差に対応させて切り替えることで、振動波モータ310の速度を変更することができる。これにより、複雑な駆動制御をすることなく、動画撮影時における振動波モータ310の作動音を低減することができる。
 (2)ウォブリング動作における所定の1サイクルのコントラストに基づいて、所定の1サイクルの次の1サイクルにおける2つの駆動信号の周波数を、AF用の第3レンズ群L3の焦点位置を被写体に追従させるように切り替えるようにした。これにより、振動波モータ310は、被写体の動作に追従させてAF用の第3レンズ群L3を動作させることができ、かつ、振動波モータ310をウォブリング動作で駆動させる際の作動音を低減することができる。
(第5実施形態)
 次に、本発明の第5実施形態を説明する。第5実施形態は上述の実施形態とレンズ鏡筒及び駆動装置340Aの構成は同様であるため、その説明は省略する。また、動画撮影時における駆動装置340Aの動作についても第4実施形態と同様である。第5実施形態が第4実施形態と異なる点は、主に、振動波モータ50の構成である。
 次に、第5実施形態のレンズ鏡筒320Aの構成を説明する。
 図31は、本発明の第5実施形態のレンズ鏡筒320Aを説明する図である。図32は、第5実施形態の振動波モータ350を説明する図である。図33は、第5実施形態の振動波モータ350の動作原理を説明する図である。
 図31に示すように、レンズ鏡筒320Aは、レンズ鏡筒320Aの外周部を覆う外側固定筒331と、外側固定筒331よりも内周側における被写体側に位置する内側第1固定筒332Aと、外側固定筒331よりも内周側における像側に位置する内側第2固定筒332Bと、を備え、さらに外側固定筒331と内側第1固定筒332Aとの間に振動波モータ350を備える。
 内側第1固定筒332Aには、被写体側から第1レンズ群L1、第2レンズ群L2が固定されている。また、内側第2固定筒332Bには、第4レンズ群L4が固定されている。第2レンズ群L2と第4レンズ群L4との間には、AF環334に保持されたAFレンズである第3レンズ群L3が配置されている。
 図31に示すように、振動波モータ350は、振動子351、移動子355、加圧部材357等を備え、移動子355を移動して駆動する形態となっている。
 振動子351は、固定部材354に設けられた支持ピン358により振動子351の長手方向に支持され、加圧方向には自由度があるように構成されている。
 加圧部材357は、固定部材354と振動子351との間に設けられ、振動子351を移動子355に加圧接触する。
 固定部材354は、内側第1固定筒332Aに取り付けられる。固定部材354を内側第1固定筒332Aに取り付けることで、移動子355、振動子351、加圧部材357までを、一つのモータユニットとして構成できるようになる。
 移動子355は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面の表面には耐摩耗性向上のための摺動メッキが設けられている。また、移動子355は、リニアガイド361に固定され、リニアガイド361は内側第1固定筒332Aに支持され、移動子355は内側第1固定筒332Aに対して直線方向に移動可能となっている。
 移動子355の端部355Aには、AF環334に接続されたフォーク362が嵌合しており、移動子355の駆動によりAF環334が直進駆動される。
 AF環334は、内側第1固定筒332A及び内側第2固定筒332Bに設けられた直線レール363に沿って可動な構造となっている。直線レール363には、AF環334に設けられたガイド部364が嵌合し、移動子355の直進駆動に伴って、光軸方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できるようになっている。
 振動子351は、図32及び図33に示すように、圧電体353、金属製の弾性体352および出力取出用の突起部352Aから構成される。弾性体352の設計は、縦1次振動と曲げ4次振動との共振周波数が一致するようにする。圧電体353にこの周波数の電圧(駆動信号)を加え、かつ双方の振動の位相を90°ずらすと、図33に示すように、突起部352Aには励起された縦振動と曲げ振動との合成により楕円運動が生じる。突起部352Aは移動子355に加圧接触されているので、摩擦により駆動力が生じる。突起部352Aには耐摩耗性材が用いられており、摩擦による摩耗を抑えている。
 圧電体353は、一般的には通称PZTと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。
 第5実施形態においては、振動波モータ350は、リニア型の振動波モータである。しかし、第5実施形態の振動波モータ350においても、周波数、電圧、2つの駆動信号の位相差を制御して、速度制御することができるため、前述の第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
 また、第5実施形態においては、第4実施形態の円環型超音波モータを搭載した場合のように、回転運動から直進運動に変換する時に生じる損失がなくなるため、変換効率が向上する。そのため、駆動システム全体として効率を向上させることができる。
(第6実施形態)
 図34は、本発明の第6実施形態の駆動装置で駆動される振動アクチュエータ600を備えるレンズ鏡筒501を含むカメラ502を説明する図である。
 本実施形態においてレンズ鏡筒501はカメラ502の本体に対して着脱可能であるが、これに限定されず、着脱不能なものであっても良い。
 本実施形態のカメラ502は、レンズ鏡筒501内に撮像光学系(レンズ)503を備える。
 またカメラ502の本体内に、撮像素子504と、AFE(Analog front end)回路505と、画像処理部506と、音声検出部507と、バッファメモリ508と、記録インターフェイス509と、モニタ510と、操作部材511と、メモリ512と、CPU513とから構成され、外部機器のPC514との接続が可能となっている。
 撮像光学系503は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子504の受光面に結像させる。図34では光学レンズ系を簡略化して、単レンズとして符号503で示している。
 また、光学レンズ群の内、AF用の光学レンズは、振動アクチュエータ600の駆動により駆動される。
 操作部材511または画像の状況により撮像素子504への露光時間(シャッタースピード)が決定される。
 撮像素子504は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたCMOSイメージセンサなどによって構成される。撮像素子504は、撮像光学系503を通過した光束による被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号は、AFE回路505に入力される。
 AFE回路505は、アナログ画像信号に対するゲイン調整(ISO感度に応じて信号増幅)行う。具体的には、CPU513からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。AFE回路505は、さらに、内蔵するA/D変換回路によってアナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部506に入力される。
 画像処理部506は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。
 メモリ512は、画像処理部506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。
 音声検出部507は、マイクと信号増幅部605から構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをCPU513へ伝達する。
 記録インターフェイス509は、不図示のコネクタを有し、該コネクタに記録媒体515が接続され、接続された記録媒体515に対して、データの書き込みや、記録媒体からのデータの読み込みを行う。
 モニタ510は、液晶パネルによって構成され、CPU513からの指示に応じて画像や操作メニューなどを表示する。
 操作部材511は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をCPU513へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材511により設定される。
 CPU513は、不図示のROMに格納されたプログラムを実行することによってカメラ502が行う動作を統括的に制御する。例えば、AF(オートフォーカス)動作制御、AE(自動露出)動作制御、オートホワイトバランス制御などを行う。
 メモリ512は、画像処理した一連の画像データを記録する。
 この様な構成のカメラ502において、本発明は、動画に対応した画像を取り込む。
 図35は、第6実施形態の振動アクチュエータ600および振動波アクチュエータの駆動装置601を説明するブロック図である。駆動装置601は、発振部602、移相部604、増幅部605、検出部606及びそれらを制御する制御部603を備える。
 発振部602は、制御部603の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
 移相部604は、制御部603の指令により、該発振部602で発生した駆動信号を所望の位相の異なる2つの駆動信号に分ける。
 増幅部605は、移相部604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605からの駆動信号は、振動アクチュエータ600に伝達され、この駆動信号の印加により、振動アクチュエータ600の、後述する振動子520に進行波が発生し、移動子528が駆動される。
 回転検出部606は、光学式エンコーダや磁気エンコ-ダ等により構成され、移動子528の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部603に伝達する。
 制御部603は、レンズ鏡筒501内またはカメラ本体のCPU513からの駆動指令を基に振動アクチュエータ600の駆動および振動波アクチュエータの動作を制御する。制御部603は、回転検出部606からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように振動アクチュエータ600の発振部602の周波数や位相差等を制御する。
 図36は、本発明の第6実施形態の駆動装置で駆動される振動アクチュエータ600を備えるレンズ鏡筒501を説明する図であり、リング状の振動アクチュエータ600をレンズ鏡筒501に組み込んだ状態の図である。
 振動子520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エネルギー変換素子(以下、圧電体と称する)521と、圧電体521を接合した弾性体522とから構成されている。振動子520には、本実施形態において一例として9波の進行波が発生する。
 弾性体522は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状である。弾性体522の、圧電体521が接合される反対面には溝が切ってあり、突起部分(溝がない箇所)の先端面が駆動面522aとなり移動子28に加圧接触される。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体521側に近づけ、これにより駆動面522aの進行波の振幅を増幅させるためである。
 圧電体521は、円周方向に沿って2つの相(A相、B相)に分かれており、各相においては、1/2波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、A相とB相との間には1/4波長分間隔が空くようにしてある。
 圧電体521の下には、不織布523、加圧板524、加圧部材525が配置されている。
不織布523は、例えばフェルトで、圧電体521の下に配置されていて、振動子520の振動を加圧板524や加圧部材525に伝えないようにしてある。
 加圧板524は、加圧部材525の加圧を受けるようにされている。
 加圧部材525は、加圧板524の下に配置され、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材525を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。
 加圧部材525は、押さえ環526に保持され、押さえ環526は固定部材527に固定されている。
 移動子528は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面の表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
 移動子528の上には、移動子528の縦方向の振動を吸収するために、ゴムの様な振動吸収部材529が配置され、その上には出力伝達部材530が配置されている。
 出力伝達部材530は、固定部材527に設けられたベアリング531により、加圧方向と径方向とが規制され、これにより移動子528の加圧方向と径方向とが規制されている。
 出力伝達部材530は、突起部532があり、そこからカム環533に接続されたフォークが嵌合しており、出力伝達部材530の回転とともに、カム環533が回転される。
 カム環533には、キー溝534がカム環533に斜めに切られており、AF環535に設けられた固定ピン536が、キー溝534に嵌合している。
 そして、カム環533が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にAF環535が駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
 固定部材527は、押さえ環526がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部材530から移動子528、振動子520、加圧部材525までが一つのモータユニットとして構成可能となる。
 図35の移相部604は、発振部602より発生された駆動信号を、互いに位相が異なるA相とB相の駆動信号に分離する。このA相とB相の駆動信号は、圧電体521のそれぞれの電極に印加されるものである。
 A相とB相の駆動信号の間に位相差が存在する場合、圧電体521で励起された振動により弾性体522の駆動面522aで発生する波は、進行波となり、移動子528を回転させる。
 図37は、A相とB相との間の位相差と、移動子528の回転速度との関係を示す図である。
 図示するように、A相とB相との位相差が±90度のときは、移動子528の回転速度は最も速くなる。そして位相差が0(又は180度)の近くになると、駆動面522aで発生する波が、進行波でなく定在波となり、移動子528の回転は停止する。
 図38は、駆動信号の周波数と、振動アクチュエータ600のインピーダンスの関係を示す図である。図中fsで示す部分は、レンズを駆動する際に用いる駆動周波数である。
 振動アクチュエータ600の駆動時においては、振動アクチュエータ600を低速から開始するのが好ましいため、圧電体521に印加する駆動信号の周波数は、駆動周波数より高い周波数(以下、起動周波数という)から開始して、徐々に駆動周波数へ下げていくのが一般的である。
 この起動周波数について説明容易のため、まず、本実施形態に対する比較形態について説明する。比較形態では、振動アクチュエータ600を駆動する際に、圧電体521に印加するA相とB相との駆動信号の位相差を、例えば90度に固定されている。
 この場合、起動周波数は、駆動周波数fsと、その駆動周波数fsが含まれる振動モード(駆動モード)の次の高次の振動モードの共振周波数f3との間の周波数f1から開始して、徐々に駆動周波数fsまで下げていく。
 このように、f1を、振動モードの次の高次の振動モードの共振周波数f3よりも高い周波数は用いない理由は、駆動信号の周波数が共振周波数f3を越える際に、振動アクチュエータ600のインピーダンスが増加して動作の制御が困難となるからである。
 しかし、この比較形態の場合、電源がONになると同時に、位相差が90度で起動周波数f1のA相とB相とが圧電体521に印加される。起動周波数f1は、f3をより小さいので、十分に高い周波数とすることができず、振動アクチュエータ600の振動子520が急に大きな振動を開始して、突発音が発生する可能性がある。
 そこで、本実施形態では、駆動振動モードの次の高次の振動モードの共振周波数f3を超えた周波数f2から、圧電体521への電力印加を開始する。
 本実施形態においても、駆動周波数fsまで周波数を下げる際に共振周波数f3を超えなくてはならない。
 共振周波数f3を越える際に、移動子528が駆動していると、上述したように振動アクチュエータ600の動作が不安定になる可能性がある。
 そこで、本実施形態では、駆動周波数fsに到達するまではA相とB相との間の位相差を0または180度にする。ただし、0度、180度は厳密な値ではなく、移動子528が回転しない範囲であれば、例えば±5度程度までは許容範囲である。
 そして、振動周波数が駆動周波数fsに到達したら、A相とB相との位相差を約90度にする。位相差が90度になると、移動子528は回転を始め、振動アクチュエータ600によるレンズ駆動が可能となる。
 本実施形態によると、振動周波数が駆動周波数fsに到達するまでは、振動子520の駆動面522aには、進行波ではなく定在波が生じるので、移動子528に回転力は伝達されない。したがって、振動アクチュエータ600は停止しているので、動作に不具合を生じることがない。一方、振動子520の振動は、小さい振動から開始されるので、突発音の可能性が低い。
 図39は、第6実施形態による振動アクチュエータ600によるレンズ駆動の例を示した図である。
 まず、振動アクチュエータ600への電圧供給が開始された時点t1において、位相差は0であるため、レンズは停止したままである。したがって、レンズがいきなり駆動し始めて突発音が発生することがない。
 そして、駆動信号の周波数を減少させていき、共振周波数f3を越えて駆動周波数fsに入ったt2で、A相とB相との間に位相差を生じさせる。本実施形態では約90度である。なお、90度が効率が良いが、これに限定されるものではない。
 そして、レンズ503が所望の位置に到達した時点t3で位相差を約0度とする。これによりレンズ503は停止する。
 再度レンズ503の駆動の必要が生じた時点t4で、またA相とB相との間に位相差を生じさせる。この際、時刻t2からt3の間の移動と逆向きにレンズ503を駆動させる場合は位相差をマイナス90度にする。
 以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
(1)従来、振動アクチュエータ600の起動時には、電源電圧をゆっくり投入したり、駆動周波数よりも少し高い周波数で起動していた。しかし、それでも電源ON時の突発音はなくならなかった。動画撮影中などは、アクチュエータONするたびに突発音が発生していた。また、異音発生を抑えたくとも、従来は、起動時の周波数を次のモードの共振点前までしか広げていなかった。
 しかし、本発明では、起動時の周波数を次の駆動モードまで広げ、十分振動が小さい状態から起動させることにより、起動時の突発音の発生が低減される。
(2)電源ON時の駆動信号の位相差を0又は180度とすることで、振動子520が振動を開始しても、移動子528が動きだす事がなく、駆動信号の振動周波数が共振周波数を超える際の不具合も生じない。
 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。
(変形例6)本実施形態では、レンズ鏡筒501はカメラ502の本体に対して着脱可能であるが、これに限定されず、着脱不能であっても良い。
(変形例7)また、本実施形態で振動アクチュエータ600はレンズを内部に搭載する円環型を例に説明したが、これに限定されず、レンズ保持筒の外部において、保持筒の軸線と別の軸線周りに回転する小型なものであってもよい。
(第7実施形態)
 以下、図面等を参照して、本発明の第7実施形態について説明する。
 図40は、第7実施形態のカメラ701の全体構成を説明する概略図である。
 図41は、第7実施形態の超音波モータ720の構成を説明する図である。
 図42は、第7実施形態の超音波モータ720に接続される駆動装置730の構成を説明する図である。
 なお、図40において、カメラ701の前後方向をX方向とし、左右方向をY方向とし、鉛直方向をZ方向とする。
 カメラ701は、図40に示すように、撮像素子703を有するカメラ筐体702と、レンズ鏡筒710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710は、カメラ筐体702と着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒710は、レンズ711(光学部材)、カム筒部712、位置検出部713、超音波モータ720(振動アクチュエータ)、駆動装置730(振動アクチュエータの駆動装置)等を備えている。なお、レンズ鏡筒710は、カメラ筐体702と一体型としてもよい。
 レンズ711は、カム筒部712に保持されており、超音波モータ720の駆動力によって、光軸方向(X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712は、超音波モータ720の回転子721(後述する)と接続されており、超音波モータ720の回転運動を、光軸方向(X方向)への直動運動に変換し、レンズ711を光軸方向(X方向)に移動可能にする。
 位置検出部713は、光軸方向(X方向)に移動するレンズ711の位置を検出するエンコーダである。
 超音波モータ720は、図41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721と、回転子721と加圧接触する円環状の振動子722(振動体)とから構成される。
 振動子722は、円環状の弾性体723と、その弾性体723に接合された円環状の圧電素子724(圧電体)とから構成されている。
 弾性体723は、回転子721と加圧接触する面に櫛歯が設けられた弾性部材である。
 圧電素子724は、弾性体723の回転子721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720は、圧電素子724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722に進行性の振動波を発生させ、振動子722に加圧接触された回転子721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。
 駆動装置730は、図42に示すように、超音波モータ720の駆動を制御する装置である。駆動装置730は、制御部731、駆動回路部732、記憶部733(周波数記憶部)、速度検出部734等を備える。
 制御部731は、駆動装置730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731は、記憶部733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、本発明に係る各種機能を実現している。
 制御部731は、駆動回路部732、記憶部733、速度検出部734等に接続される。制御部731は、速度制御部731a、停止判定部731b等を備える。
 速度制御部731aは、駆動回路部732を介して超音波モータ720の駆動動作や、回転速度nを制御する。具体的には、速度制御部731aは、超音波モータ720の圧電素子724の各電極パターンA相、B相に入力される交番信号の位相差p及び駆動周波数fを変化させて、超音波モータ720の駆動動作や、回転速度nを制御する。ここで、駆動動作とは、超音波モータ720の回転子721の正転方向Gの回転運動(図41参照)や、反転方向Hの回転運動(図41参照)、停止といった動作をいう。
 停止判定部731bは、圧電素子724に印加する2相の交番信号の位相差pの状態と、速度検出部734によって検出される超音波モータ720の回転速度nの情報とに基づいて、超音波モータ720が停止したか否かを判定する。具体的には、停止判定部731bは、圧電素子724に印加される交番信号の位相差がp=0度であり、速度検出部734によって検出される回転速度がn=0であると確認したときに、超音波モータ720が停止したものと判定する。
 駆動回路部732は、圧電素子724の各電極パターンA相、B相の電極に接続されており、速度制御部731aから入力した駆動信号に基づいて、所定の位相差p及び所定の駆動周波数fに設定された交番信号を発生する回路である。
 記憶部733は、駆動装置730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。また、記憶部733は、停止時の超音波モータ720に印加する交番信号の駆動周波数の情報を停止周波数fx(後述する)として記憶している。
 速度検出部734は、位置検出部713から検出されるレンズ711の位置Wの情報を入力し、その位置Wの情報に基づいて回転子721の回転速度nを検出する。速度検出部734は、検出した回転速度nの情報を制御部731に出力する。
 次に、超音波モータ720の特性について説明する。
 図43は、第7実施形態の超音波モータ720の特性を示す図である。図43(a)は、超音波モータ720に印加される交番信号の駆動周波数fと回転速度nとの関係を示す図である。図43(b)は、超音波モータ720に印加される交番信号の位相差pと回転速度nとの関係を示す図である。
 図43(a)に示すように、超音波モータ720は、駆動周波数fを、frからf0の間を変化させることで、その回転速度nを変化させることができる。具体的には、超音波モータ720は、その駆動周波数fをf0から下げると、回転速度nが上がる特性を有する。例えば、駆動周波数f=f1の場合、回転速度はn=N1となり、f=f2の場合、n=N2となる(f1>f2、N2>N1)。
 ここで、図43(a)中のfrは、超音波モータ720の振動子722の機械的な共振周波数である。また、f0は、無負荷の状態の超音波モータ720の回転子721が停止状態から回転を始める周波数である。超音波モータ720の制御の安定性等を考慮して駆動周波数fと、frと、f0との関係は、一般にfr<f<f0であることが望ましく、超音波モータ720の制御では、図43(a)中のfrよりも右肩下がりの特性を利用する。
 また、f0は、駆動装置730の駆動回路部732に設けられたトランス(不図示)の2次側巻線のインダクタンスLと振動子722の圧電素子724の静電容量Cとに基づいて、以下の式で求められる電気的な共振周波数fcと一致させることが電力消費低減の面から望ましいため、第7実施形態ではf0=fcとする。
   fc=1/{2π√(LC)}
 上述したように、f0は、無負荷の状態の超音波モータ720の回転子721が停止状態から回転を始める周波数であるのに対して、図43(a)中のfαは、レンズ711やカム筒部712等が接続された状態の回転子721が停止状態から回転を始める周波数である。レンズ711等が接続された回転子721は、レンズ711等の重量や摺動部の摩擦抵抗等によって、駆動周波数f=f0で回転を開始することができず、駆動周波数f=fαにおいて回転を開始する。fαとf0との関係は、f0>fαとなる。
 記憶部733に記憶される停止周波数fxは、上述したように、停止時における超音波モータ720に印加する交番信号の駆動周波数であるので、その消費電力を低減させるために、上述のf0からfαの間で任意に設定される周波数である。第7実施形態では、停止周波数fxは、f0とfαとの中間の周波数、すなわちfx=(f0+fα)/2に設定されている。
 また、図43(b)に示すように、超音波モータ720は、圧電素子724の各電極パターンA相、B相に印加する交番信号の位相差pが制御されることで、駆動動作を変化させることができる。第7実施形態では、超音波モータ720は、各電極パターンA相、B相に印加する交番信号の位相差をp=+90度にすると正転方向G(図41参照)に回転し、位相差をp=-90度にすると反転方向H(図41参照)に回転する。また、位相差をp=0度にすると停止する。このとき、レンズ711は、図40に示すように、超音波モータ720が正転方向Gに回転すると、被写体側(X1側)に移動し、反転方向Hに回転すると撮像素子703側(X2側)に移動する。
 次に、超音波モータ720の駆動と、その駆動により移動するレンズ711の動作を、ウォブリング動作を例にして説明する。
 図44は、第7実施形態のウォブリング動作における駆動装置730の駆動パターンを説明するタイミングチャートである。図44は、縦軸が、上から順に超音波モータ720の駆動電圧v、駆動周波数f、位相差p、回転速度n、及び、レンズ711の位置Wを示し、横軸が時間(t1~t29)を示す。
 ここで、ウォブリング動作とは、動画撮影中に自動的に被写体のフォーカスをあわせる合焦手段の一つである。ウォブリング動作において、駆動装置730は、カメラ1の不図示の制御部から入力する指令信号に基づいて、超音波モータ720を駆動して、図44に示すように、レンズ11の位置を初期位置Wiから被写体側(X1側)のWbeへ移動させて停止させ、Wbeから撮像素子703側(X2側)のWafへ移動させて停止させ、WafからW0へ移動させて停止させるといった一連の動作(t5~t16)を動画撮影中に繰り返す。
 t4において、カメラ701の動画撮影が開始されると、駆動装置730の速度制御部731aは、駆動周波数がf=f0、位相差がp=+90度の交番信号を超音波モータ720の圧電素子724に印加する。このとき、レンズ711は、初期位置Wiに停止している。
 t5において、速度制御部731aは、ウォブリング動作の開始に伴い、レンズ711の位置WをWiからWbeに移動させるために、超音波モータ720の駆動周波数fをf0からf1へ下げる方向に変化させる。
 t6において、駆動周波数fをf0からf1に徐々に下げると、fαを過ぎたところで、超音波モータ720は、正転方向Gに回転を始め、回転速度がn=N1に達する。それとともに、レンズ711の位置WもWiから被写体側(X1側)に移動を開始する。そして、レンズ711の位置WがWbeに到達するのにあわせて、速度制御部731aは、超音波モータ720に印加する交番信号の位相差pを+90度から0度に変更して、超音波モータ720を停止させる。
 t7において、制御部731の停止判定部731bは、交番信号の位相差pと、速度検出部734から出力される回転速度nの情報に基づいて、超音波モータ720が停止したか否かを判定する。停止判定部731bが、超音波モータ720が停止したものと判定したら、速度制御部731aは、記憶部733で記憶された停止周波数fxの情報を読み出して、駆動周波数fをf1からfxへ上げる方向に変更する。
 t8において、速度制御部731aは、超音波モータ720を駆動周波数がf=fxの状態で停止させる。
 t9において、速度制御部731aは、レンズ711の位置WをWbeからWafに移動させるために、超音波モータ720の駆動周波数fをfxからf2へ下げる方向に変化させる。
 t10において、速度制御部731aは、圧電素子724に印加する交番信号の位相差pを0度から-90度に徐々に変更する。これにより、超音波モータ720は、反転方向(H方向)に回転し、レンズ711の位置Wは、WbeからWafへ移動する。
 そして、レンズ711の位置WがWafに到達するのにあわせて、速度制御部731aは、圧電素子724に印加する交番信号の位相差pを-90度から0度に変更し、超音波モータ720を停止させる。
 t11において、停止判定部731bが、交番信号の位相差pと、速度検出部734から出力される回転速度nとの情報に基づいて、超音波モータ720が停止したものと判定したら、速度制御部731aは、記憶部733の停止周波数fxの情報を読み出して、駆動周波数fをf2からfxへ上げる方向に変更する。
 t12において、速度制御部731aは、超音波モータ720を駆動周波数がf=fxの状態で停止させる。
 t13において、速度制御部731aは、レンズ711の位置WをWafからW0に移動させるために、超音波モータ720の駆動周波数fをfxからf1に変化させる。
 t14において、速度制御部731aは、超音波モータ720に印加する交番信号の位相差pを0度から+90度に徐々に変更する。これにより、超音波モータ720は、正転方向(G方向)に回転し、レンズ711の位置Wは、WafからW0へ移動する。
 そして、レンズ711の位置がW0に到達するのにあわせて、速度制御部731aは、圧電素子724に印加する交番信号の位相差pを+90度から0度に変更し、超音波モータ720を停止させる。
 t15において、停止判定部731bは、交番信号の位相差pと、速度検出部734から出力される回転速度nの情報とに基づいて、超音波モータ720が停止したものと判定したら、速度制御部731aは、記憶部733の停止周波数fxの情報を読み出して、駆動周波数fをf1からfxへ上げる方向に変更にする。
 t16において、速度制御部731aは、超音波モータ720を駆動周波数がf=fxの状態で停止させる。
 以上、t5~t16において、一連のウォブリング動作が完了となり、駆動装置730は、t17から再び同様の動作を繰り返し行う。
 次に、比較例のウォブリング動作における超音波モータの動作パターンについて説明する。なお、以下の説明及び図面において、上述した本発明の超音波モータ720の動作パターンと同様の動作については説明を省略し、相違する動作についてのみ説明する。
 図45は、比較例のウォブリング動作における駆動装置の駆動パターンを説明するタイミングチャートである。図45は、図44と同様に、縦軸が上から順に、超音波モータの駆動電圧v、駆動周波数f、位相差p、回転速度n、及び、レンズの位置Wを示し、横軸が時間(t1~t29)を示す。
 図45に示すように、比較例のウォブリング動作における駆動装置の駆動パターンは、レンズの位置WがWiからWbeに移動したら、t7において、速度制御部は、次の動作でレンズの位置WをWbeからWafに移動するために、駆動周波数fをf1からf2へ下げる方向に変更する。そして、速度制御部は、t10においてレンズの位置WをWbeからWafに移動させるまでの間、駆動周波数をf=f2に維持する。
 これに対して、本発明の駆動パターンは、上述したように、t8において、速度制御部731aは、駆動周波数をf=fxにして超音波モータ720を停止させており、その点で比較例の駆動パターンと相違している。また、t11~t13、t15~t17においても同様である。
 次に、第7実施形態と比較例の超音波モータの電力消費量の違いについて説明する。
 図46は、第7実施形態と比較例の超音波モータの電力消費量を比較する図である。図46は、縦軸が超音波モータの制御によって消費する電力量を示し、横軸が制御時間を示す。
 超音波モータ720は、駆動周波数fがf0(=fc)に近いほど、その消費電力が低くなる傾向があるところ、本発明の駆動装置730は、超音波モータ720が停止しているときに、その駆動周波数fをf0に近づくように上げる方向へf=fxに変更している。
 一方、従来の駆動装置は、上述したように、超音波モータが停止しているときに、次の動作に備えて、その駆動周波数fをf0から離れる方向であるf1やf2等に変更している。
 ここで、fx>11>f2であることから、超音波モータ720の停止時の消費電力は、比較例の駆動装置による制御よりも、本発明の駆動装置730の制御のほうが少なくなる。
 図46において、制御中における超音波モータの停止時間が長い場合(条件1)と、短い場合(条件2)とについて、それぞれ、本発明の駆動装置730と比較例の駆動装置とによる消費電力を比較した。
 図46に示すように、いずれの場合においても、本発明の駆動装置730が比較例の駆動装置よりも消費電力が低くなり、本発明の駆動装置730の超音波モータ720による消費電力の低減の効果が確認することができた。また、制御時間が長くなるほど、停止時間も長くなるので、上述の本発明の消費電力の低減の効果がより顕著になる。
 以上説明したように、第7実施形態の駆動装置730及びレンズ鏡筒710には以下のような効果がある。
(1)駆動装置730は、超音波モータ720が停止している場合に、圧電素子724に印加する交番信号の駆動周波数fを、電気的な共振周波数fcに近づくように上げる方向へfxに変化させるので、制御中における超音波モータ720の停止時の消費電力を低減することができる。
(2)停止判定部731bは、圧電素子24に印加される交番信号の位相差pの状態と、回転子721の回転速度nに基づいて、超音波モータ720が停止したか否かを判定しているので、速度制御部731aが、超音波モータ720が完全に停止する前に、駆動周波数fを変化させ、超音波モータ720が誤動作してしまうのを回避することができる。
(3)速度検出部734は、レンズ711の位置情報に基づいて超音波モータ720の回転子721の回転速度nを検出しているので、回転子721に回転速度nを検出するセンサを設けずに、レンズ鏡筒710に設けられた既存の位置検出部713を利用することができ、レンズ鏡筒10の軽量化や、コスト低減を図ることができる。
(4)駆動装置730をレンズ鏡筒710のレンズ711の駆動に用いているので、レンズ711のウォブリング動作等のフォーカス動作において、連続的に駆動する超音波モータ720の消費電力を低減することができる。
(変形例8)第7実施形態において、記憶部733に記憶される停止周波数fxは、f0とfαとの中間の周波数、すなわちfx=(f0+fα)/2に設定する例を示したが、これに限定されない。
 上述したように、fxは、f0からfαの間であれば任意に設定することができるため、例えば、停止周波数をfx=fαに設定することも可能である。こうすることで、超音波モータ720の停止時の消費電力を低減しつつ、かつ、超音波モータ720の停止状態から回転動作への応答時間を早くすることができる。
 また、停止周波数をfx=f0に設定すれば、f0=fcであることから、駆動装置730は、超音波モータ720の停止時の消費電力を最も効率よく低減させることができる。
(変形例9)第7実施形態において、位置検出部713の位置情報に基づいて、速度検出部734が回転子721の回転速度nを検出した例を示したが、これに限定されない。例えば、回転子721に回転速度nを検出するセンサを設け、回転子721の回転速度nを直接検出するようにしてもよい。
(変形例10)第7実施形態において、超音波モータ720は、円環状の回転式の進行波型超音波モータである例を示したが、これに限定されない。例えば、棒状の回転式の超音波モータを使用することも可能である。
(変形例11)第7実施形態において、トランスが設けられた駆動回路部732を使用する例を示したが、例えば、インダクタが設けられた駆動回路部を使用することも可能である。
(変形例12)第7実施形態において、レンズ鏡筒710の動画撮影時のウォブリング動作を例に説明したが、これに限定されない。他の動作、例えば、静止画撮影時のオートフォーカス動作に用いることも可能であり、本発明と同様の効果を得ることができる。
 以上で説明した実施の形態や変形例はあくまで例示に過ぎず、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。
10,30:レンズ鏡筒、12:振動波モータ、14:駆動装置、15,35:レンズ側MCU、17:記憶部、20:カメラボディ、21:ボディ側MCU、141:駆動パルス生成部、142:昇圧部、151:周波数変更部、152:駆動電圧設定部、153:デューティ比変更部、154,35-4:位相差変更部、35-3:電源電圧変更部、35-5:変更速度設定部、50:レベルテーブル、
201:振動波モータ、202:レンズ鏡筒、280:駆動回路、281:制御部、282:発振部、283:移相部、284a,284b:増幅部、290:駆動装置、261:振動体、262:移動体、f0:保持周波数、f9,f10:固有周波数、
301:カメラ、310:振動波モータ、313:圧電体、320:レンズ鏡筒、339:コントラスト検出部、341:駆動制御部、347:撮影設定部、350:振動波モータ、353:圧電体、L3:第3レンズ群、
501:レンズ鏡筒、502:カメラ、520:振動子、521:圧電体、522:弾性体、522a:駆動面、528:移動子、600:振動アクチュエータ、601:駆動装置、f1:起動周波数、f3:共振周波数、fs:駆動周波数
710:レンズ鏡筒、720:超音波モータ、722:振動子、724:圧電素子、730:駆動装置、731:制御部、731a:速度制御部、731b:停止判定部、732:駆動回路部、733:記憶部、734:速度検出部

Claims (29)

  1.  第1および第2の駆動信号の位相差により駆動方向が変化する振動アクチュエータと、
     前記振動アクチュエータに前記第1の駆動信号および前記第2の駆動信号を出力して駆動電圧を印加する駆動装置と、
     前記駆動電圧を変更する駆動電圧変更部と、
     前記位相差を変更する位相差変更部と、
     を備え、
     前記駆動電圧変更部は、前記振動アクチュエータを駆動させる場合は前記駆動電圧を第1電圧に変更し、前記位相差変更部が前記位相差を変更する場合は前記駆動電圧を零より大きく前記第1電圧より小さい第2電圧に変更すること、
    を特徴とする光学機器。
  2.  請求項1に記載の光学機器において、
     前記駆動電圧変更部は、前記位相差変更部が前記位相差を変更しているとき前記駆動電圧を前記第2電圧で維持し、前記位相差変更部による前記位相差の変更が完了したとき前記駆動電圧を前記第1電圧に変更すること、
    を特徴とする光学機器。
  3.  請求項1または2に記載の光学機器において、
     前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて、前記位相差変更部が前記位相差を変更する際の変更速度を設定する変更速度設定部をさらに備えること、
    を特徴とする光学機器。
  4.  請求項3に記載の光学機器において、
     前記変更速度設定部が設定する前記変更速度は、前記第1電圧に対する前記第2電圧の割合が前記所定値より小さいときより、前記第1電圧に対する前記第2電圧の割合が所定値より大きいときの方が低いこと、
    を特徴とする光学機器。
  5.  請求項1から4のいずれか一項に記載の光学機器において、
     前記第1および第2の駆動信号は、パルス信号であって、
     前記駆動電圧変更部は、前記第1および第2の駆動信号のデューティ比を変更することにより前記駆動電圧を変更すること、
    を特徴とする光学機器。
  6.  一対の駆動信号を生成する信号生成部と、
     前記信号生成部によって生成された駆動信号が印加される電気機械変換素子と、
     前記電気機械変換素子の振動により駆動力を発生する振動体と、
     前記振動体に加圧接触され、前記駆動力により駆動される移動体と、
     前記駆動信号の周波数及び位相差を設定する制御部と、
     を備え、
     前記制御部は、前記移動体の駆動方向を変更するときに、前記周波数を前記移動体の駆動速度が実質的に零となる保持周波数に設定した後に前記位相差を変更すること、
    を特徴とする駆動装置。
  7.  請求項6に記載の駆動装置において、
     前記制御部は、n次の振動の固有周波数fnとn+1次の振動の固有周波数fn+1との平均値を、前記保持周波数として設定すること、
    を特徴とする駆動装置。
  8.  請求項6または7に記載の駆動装置において、
     前記制御部は、前記保持周波数として、n次の振動の固有周波数fnとn+1次の振動の固有周波数fn+1との平均値より高周波かつ前記固有周波数fn+1より低周波の周波数、または前記平均値より低周波かつ前記固有周波数fnより高周波の周波数を、設定すること、
    を特徴とする駆動装置。
  9.  請求項8に記載の駆動装置において、
     前記制御部は、前記保持周波数として、前記移動体の次の駆動方向が直前の駆動方向と同一のときは前記平均値より低周波かつ前記固有周波数fnより高周波の周波数を、前記移動体の次の駆動方向が直前の駆動方向と反対のときは前記平均値より高周波かつ前記固有周波数fn+1より低周波の周波数を設定すること、
    を特徴とする駆動装置。
  10.  請求項6から9に記載の駆動装置を備える光学機器。
  11.  電気機械変換素子の励振により駆動面に発生する駆動力を用いてレンズを駆動する振動アクチュエータと、
     前記振動アクチュエータに2つの駆動信号を与える駆動制御部と、
     動画撮影モードを選択できる撮影設定部と、を備え、
     前記駆動制御部は、該撮影設定部が動画撮影モードを選択した場合に、前記2つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、前記2つの駆動信号の位相差を変更するとともに、前記2つの駆動信号の周波数を前記切り替えられた位相差に対応させて変更することで、前記振動アクチュエータの速度を変更可能であること、
    を特徴とする光学機器。
  12.  請求項11に記載の光学機器であって、
     前記駆動制御部は、前記2つの駆動信号の位相差を、90度と-90度と0度との間で連続的に変更可能であること、
    を特徴とする光学機器。
  13.  請求項11又は12に記載の光学機器であって、
     前記駆動制御部は、前記レンズを小刻みに前後させて焦点位置を被写体に追従させる動作であるウォブリング動作を行うこと、
    を特徴とする光学機器。
  14.  請求項13に記載の光学機器であって、
     被写体像のコントラストを検出するコントラスト検出部を備え、
     前記駆動制御部は、前記コントラスト検出部によって検出された、前記ウォブリング動作における所定の1サイクルの前記コントラストに基づいて、前記所定の1サイクルの次の1サイクルにおける前記2つの駆動信号の周波数を、前記レンズの焦点位置を被写体に追従させるように切り替えること、
    を特徴とする光学機器。
  15.  請求項11から14のいずれか1項に記載の光学機器であって、
     前記駆動制御部は、前記撮影設定部が静止画撮影モードを選択した場合に、前記2つの駆動信号の位相差を、90°と-90°との間で切り替え可能であること、
    を特徴とする光学機器。
  16.  位相差を変更可能な2つの駆動信号が入力される電気機械エネルギー変換素子を有する振動部と、
     前記電気機械エネルギー変換素子の振動により前記振動部に生じた駆動力によって、前記振動部に対して相対移動する相対移動部と、
     前記相対移動部が停止状態となる位相差に保持した状態で、駆動に用いる駆動周波数よりも高い起動周波数で、前記2つの駆動信号を前記電気機械エネルギー変換素子に入力し、前記2つの駆動信号の周波数を、前記起動周波数から漸次減少させ前記駆動周波数になったときに、前記位相差を、前記相対移動部が前記振動部に対して相対移動可能な位相差にする制御部と
    を備えた駆動装置。
  17.  請求項16に記載の駆動装置であって、
     前記起動周波数は、前記駆動周波数を含む振動モードの次の高次の振動モードの共振周波数以上の周波数であること、
    を特徴とする駆動装置。
  18.  請求項16に記載の駆動装置であって、
     前記相対移動部が停止状態を保持する位相差は、0度又は180度の±15度であること、
    を特徴とする駆動装置。
  19.  位相差を変更可能な2つの駆動信号が入力される電気機械エネルギー変換素子を有する振動部と、
     前記電気機械エネルギー変換素子の振動により前記振動部に生じた駆動力によって、前記振動部に対して相対移動する相対移動部と、
    を備える振動アクチュエータの駆動方法であって、
     前記振動アクチュエータの起動時に、
     互いの位相差を前記相対移動部が停止状態を保つ位相差に保持した状態、かつ、前記振動アクチュエータの駆動に用いる駆動周波数よりも高い起動周波数で、前記2つの駆動信号を前記電気機械エネルギー変換素子に入力し、
     前記2つの駆動信号の周波数を、前記起動周波数から漸次減少させ前記駆動周波数になった際に、前記位相差を、前記相対移動部が前記振動部に対して相対移動可能な位相差にすること、
    を特徴とする駆動方法。
  20.  請求項16から18の駆動装置を備える光学機器。
  21.  振動体に設けられた圧電体に位相の異なる2相の交番信号を印加して、前記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2相の交番信号の周波数を変化させて、前記振動アクチュエータの駆動速度を制御する速度制御部と、
     所定の周波数を記憶する周波数記憶部と、
     前記振動アクチュエータが停止しているか否かを判定する停止判定部とを備え、
     前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、前記周波数記憶部に記憶された所定の周波数に変化させること、
     を特徴とする駆動装置。
  22.  振動体に設けられた圧電体に位相の異なる2相の交番信号を印加して、前記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2相の交番信号の周波数を変化させて、前記振動アクチュエータの駆動速度を制御する速度制御部と、
     前記振動アクチュエータが停止しているか否かを判定する停止判定部とを備え、
     前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、電気的共振周波数に近づくように変化させること、
     を特徴とする駆動装置。
  23.  請求項22に記載の駆動装置において、
     前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、上げる方向に変化させること、
     を特徴とする駆動装置。
  24.  請求項22に記載の駆動装置において、
     前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、前記振動アクチュエータが停止状態から駆動を開始する周波数に変化させること、
     を特徴とする駆動装置。
  25.  請求項22に記載の駆動装置において、
     前記速度制御部は、前記停止判定部が前記振動アクチュエータが停止していると判定した場合に、前記圧電体に印加する前記交番信号の周波数を、前記電気的共振周波数に変化させること、
     を特徴とする駆動装置。
  26.  請求項22から請求項25までのいずれか1項に記載の駆動装置において、
     前記電気的共振周波数は、前記圧電体の静電容量と、前記圧電体に交番信号を印加する駆動回路のインダクタンスとの共振周波数であること、
     を特徴とする駆動装置。
  27.  請求項21から請求項26までのいずれか1項に記載の駆動装置において、
     前記振動アクチュエータの駆動速度を検出する速度検出部を備え、
     前記速度制御部は、前記圧電体に印加する2相の交番信号の位相差を変化させて、前記振動アクチュエータの駆動速度を制御し、
     前記停止判定部は、前記圧電体に印加する2相の交番信号の位相差の状態と、前記速度検出部によって検出される駆動速度の情報とに基づいて、前記振動アクチュエータが停止したか否かを判定すること、
     を特徴とする駆動装置。
  28.  請求項21から請求項27までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータの駆動装置と、
     前記振動アクチュエータの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、
     を備える光学機器。
  29.  駆動回路から駆動信号が印加される電気機械変換素子と、
     前記電気機械変換素子により駆動力を発生する振動体と、
     前記振動体の駆動力により駆動される移動体と、
     前記移動体を駆動させるとき前記駆動信号が第1周波数になるように制御する第1制御を行い、前記移動体が停止しているとき前記駆動信号が第2周波数になるように制御する第2制御を行う制御部とを含み、
     前記駆動回路は、前記駆動信号が第2周波数であるとき、前記駆動信号が第1周波数であるときよりも電力消費量が少ないこと、
    を特徴とする光学機器。
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