(57)【要約】【課題】回路規模を大きなものとすることなく、電源の電圧が変動した場合においても、アクチュエータの駆動を適切に制御することができるアクチュエータ駆動装置を提供すること。【解決手段】アクチュエータを駆動させるための電源からの電圧を検出する電圧検出手段と、前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、前記電源からの電圧及び前記駆動信号と、前記アクチュエータの駆動速度との関係を示す情報を記憶する記憶手段と、を備え、前記駆動信号出力手段は、前記電圧検出手段で検出された前記電源からの電圧に応じて、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて求めた駆動信号を出力することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを駆動させるための電源からの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、
前記電源からの電圧及び前記駆動信号と、前記アクチュエータの駆動速度との関係を示す情報を記憶する記憶手段と、を備え、
前記駆動信号出力手段は、前記電圧検出手段で検出された前記電源からの電圧に応じて、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて求めた駆動信号を出力することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたアクチュエータ駆動装置において、
前記記憶手段に記憶された前記情報は、前記電源からの電圧及び前記駆動信号の周波数に応じた前記アクチュエータの駆動速度を示す情報であることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたアクチュエータ駆動装置において、
前記記憶手段に記憶された前記情報は、前記電源からの電圧に応じて設定される、前記駆動信号の周波数と前記アクチュエータの駆動速度との関係を示す複数の情報からなることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載されたアクチュエータ駆動装置において、
前記アクチュエータの駆動速度を検出するための駆動速度検出手段をさらに備えることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載されたアクチュエータ駆動装置において、
前記駆動信号出力手段は、前記電圧検出手段により検出される前記電源からの電圧が変動した場合に、前記電源からの電圧に応じて、前記複数の情報を切り替えることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載されたアクチュエータ駆動装置において、
前記アクチュエータの停止を判断するアクチュエータ停止検出手段をさらに備え、
前記駆動信号出力手段は、前記アクチュエータ停止検出手段により前記アクチュエータが停止したと判断された場合に、前記電圧検出手段で検出された前記電源からの電圧と前記記憶手段に記憶された前記情報とに基づき、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を求めることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載されたアクチュエータ駆動装置と、
前記アクチュエータ駆動装置により駆動されるアクチュエータと、
前記アクチュエータにより駆動されるレンズと、
を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載されたアクチュエータ駆動装置と、
前記アクチュエータ駆動装置により駆動されるアクチュエータと、
前記アクチュエータにより駆動されるレンズと、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ駆動装置、レンズ鏡筒および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータは、例えば、カメラの交換レンズ等に備えられ、オートフォーカスレンズを駆動する駆動モータとして実用化されている。このような振動アクチュエータの駆動装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧または電源電圧の低下が検出された場合に、振動アクチュエータの駆動周波数を変更することにより、振動アクチュエータの停止を防ぐ技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８４１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、従来の振動アクチュエータ駆動装置においては、振動アクチュエータの回転数を電源電圧の変動によらず一定のものとするために、電源からの電力を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータを備えているため、回路規模が大きくなってしまい、機器の小型化および低コスト化の妨げとなっていた。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、回路規模を大きなものとすることなく、電源の電圧が変動した場合においても、アクチュエータの駆動を適切に制御することができるアクチュエータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]発明に係るアクチュエータ駆動装置は、アクチュエータ（３０）を駆動させるための電源（１２）からの電圧を検出する電圧検出手段（４２１）と、前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動信号出力手段（４２２）と、前記電源からの電圧及び前記駆動信号と、前記アクチュエータの駆動速度との関係を示す情報を記憶する記憶手段（４５）と、を備え、前記駆動信号出力手段は、前記電圧検出手段で検出された前記電源からの電圧に応じて、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて求めた駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００８】
[２]上記アクチュエータ駆動装置に係る発明において、前記記憶手段（４５）に記憶された前記情報は、前記電源（１２）からの電圧及び前記駆動信号の周波数に応じた前記アクチュエータ（３０）の駆動速度を示す情報であるように構成することができる。
【０００９】
[３] 上記アクチュエータ駆動装置に係る発明において、前記記憶手段（４５）に記憶された前記情報は、前記電源（１２）からの電圧に応じて設定される、前記駆動信号の周波数と前記アクチュエータ（３０）の駆動速度との関係を示す複数の情報からなるように構成することができる。
【００１０】
[４] 上記アクチュエータ駆動装置に係る発明において、前記アクチュエータ（３０）の駆動速度を検出するための駆動速度検出手段（４４）をさらに備えるように構成することができる。
【００１１】
[５] 上記アクチュエータ駆動装置に係る発明において、前記駆動信号出力手段（４２２）は、前記電圧検出手段（４２１）により検出される前記電源からの電圧が変動した場合に、前記電源からの電圧に応じて、前記複数の情報を切り替えるように構成することができる。
【００１２】
[６] 上記アクチュエータ駆動装置に係る発明において、前記アクチュエータ（３０）の停止を判断するアクチュエータ停止検出手段（４２３）をさらに備え、前記駆動信号出力手段（４２２）は、前記アクチュエータ停止検出手段により前記アクチュエータが停止したと判断された場合に、前記電圧検出手段（４２１）で検出された前記電源からの電圧と前記記憶手段（４５）に記憶された前記情報とに基づき、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を求めるように構成することができる。
【００１３】
[７] 発明に係るレンズ鏡筒は、上記いずれかのアクチュエータ駆動装置と、記アクチュエータ駆動装置により駆動されるアクチュエータ（３０）と、前記アクチュエータにより駆動されるレンズ（２１）と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
[８] 発明に係る撮像装置は、上記いずれかのアクチュエータ駆動装置と、前記アクチュエータ駆動装置により駆動されるアクチュエータ（３０）と、前記アクチュエータにより駆動されるレンズ（２１）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回路規模を大きなものとすることなく、電源の電圧が変動した場合においても、アクチュエータの駆動を適切に制御することができるアクチュエータ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本実施形態のカメラシステム１を示す要部構成図である。
【図２】図２は本実施形態の超音波モータ駆動装置の構成を示す図である。
【図３】図３はドライブ回路の回路構成を示す図である。
【図４】図４は制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図５はメモリに記憶される電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルの一例を示す図である。
【図６】図６は本実施形態の超音波モータ駆動装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は再駆動処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本実施形態のカメラシステム１を示す要部構成図であり、上記発明の撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。
【００１８】
本実施形態のカメラシステム１は、撮像素子１１を有するカメラボディ１０と、レンズ２１を有するレンズ鏡筒２０とを備えている。なお、カメラシステム１としては、例えば、一眼レフデジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話用のカメラ、銀塩フィルムを用いた一眼レフカメラなどが挙げられるが、特にこれらに限定されない。
【００１９】
レンズ鏡筒２０は、カメラボディ１０に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒２０は、交換レンズである例を示したがこれに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒としてもよい。レンズ鏡筒２０は、レンズ２１、カム筒２２、ギア２３，２４、超音波モータ３０、超音波モータ駆動装置４０等を備えている。超音波モータ３０は、カメラシステム１のフォーカス動作時にレンズ２１を駆動する駆動源として用いられており、超音波モータ３０から得られた駆動力は、ギア２３，２４を介してカム筒２２に伝えられる。レンズ２１は、カム筒２２に保持されており、超音波モータ３０の駆動力により、光軸方向へ移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。なお、レンズ２１の駆動位置は、エンコーダ（図示省略）により検出可能となっている。
【００２０】
本実施形態の超音波モータ３０は、回転型超音波モータであり、円環状の振動子と円環状の相対運動部材（回転子あるいは移動子とも言う）とからなる。円環状の振動子は、円環状の弾性体とこの弾性体に接合された円環状の圧電素子（電気機械エネルギー変換素子）とから構成され、円環状の圧電素子は周回方向に適宜電極が分極されている（例えば１２極程度）。そして、このように分極された圧電素子には、超音波モータ駆動装置４０から、位相が９０度ずれた２つの交流信号が、それらの反転信号と組み合わせて、分極された電極ごとに適宜交互に供給される。これにより圧電素子が振動し、弾性体に進行波の振動が発生し、弾性体に加圧接触された相対運動部材が、弾性体に発生した進行波の振動を受けて回転駆動される。
【００２１】
図２は本実施形態の超音波モータ駆動装置４０の構成を示す図である。図２に示すように、超音波モータ駆動装置４０は、ドライブ回路４１と、制御部４２と、ＭＲ処理センサ４３と、メモリ４５とを有している。
【００２２】
図２に示すように、超音波モータ駆動装置４０は、カメラボディ１０に備えられた切替スイッチ１４を介して、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２と電気的に接続されており、バッテリー１２からの直流電流が、ドライブ回路４１に供給されるようになっている。なお、切替スイッチ１４は、超音波モータ駆動装置４０と、バッテリー１２及び接続端子１３との接続を切り替えるためのスイッチであり、通常は、バッテリー１２側に接続されている。また、接続端子１３は、カメラボディ１０に備えられており、超音波モータ駆動装置４０と直流安定化電源等を接続するため等に用いられる。なお、接続端子１３は、レンズ鏡筒２０に備えられているようにしても良い。
【００２３】
ドライブ回路４１は、超音波モータ３０を構成する圧電素子３１ａ，３１ｂと電気的に接続されており、これら圧電素子３１ａ，３１ｂに、それぞれ位相が９０度ずれた２つの交流信号を供給できるようになっている。なお、圧電素子３１ａ，３１ｂは、超音波モータ３０において、キャパシタ成分を構成することとなる。また、図２中においては、図を簡略化するため、ドライブ回路４１から供給される、位相が９０度ずれた２つの交流信号は、２つの圧電素子３１ａ，３１ｂに供給されるものとして記載しているが、圧電素子３１ａは、一方の交流信号およびその反転信号が供給される分極された圧電素子すべてを意味するものとする。また、同様に、圧電素子３１ｂは、他方の交流信号およびその反転信号が供給される分極された圧電素子すべてを意味するものとする。
【００２４】
図３は本実施形態のドライブ回路４１の回路構成を示す図である。図３に示すように、ドライブ回路４１は、第１交流信号供給回路５０及び第２交流信号供給回路６０からなり、第１交流信号供給回路５０は、トランス５１、ＭＯＳＦＥＴ５２，５３、ダイオード５４，５５、及びインバータ５６から構成される。また、同様に、第２交流信号供給回路６０は、第１交流信号供給回路５０と同様に、トランス６１、ＭＯＳＦＥＴ６２，６３、ダイオード６４，６５、及びインバータ６６から構成される。そして、第１交流信号供給回路５０のトランス５１及び第２交流信号供給回路６０のトランス６１は、それぞれ、圧電素子３１ａ及び圧電素子３１ｂと共振回路を構成している。
【００２５】
また、図３に示すように、ドライブ回路４１を構成する第１交流信号供給回路５０及び第２交流信号供給回路６０には、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２から直流電流Ｉ１，Ｉ２が、制御部４２から所定の駆動周波数でパルス信号Ｐ１，Ｐ２が、それぞれ供給されるようになっている。
【００２６】
ＭＲセンサ処理回路４３は、ＭＲセンサ４４により測定された超音波モータ３０の回転速度を検出して、制御部４２に出力する。図２に示すように、ＭＲセンサ４４は、超音波モータ３０近傍に設けられ、配線により、ＭＲセンサ処理回路４３と電気的に接続されている。
【００２７】
制御部４２は、超音波モータ駆動装置４０を制御するためのメインＣＰＵである。図４に、本実施形態の制御部４２の構成を示すブロック図を示す。図４に示すように、制御部４２は、電圧検出部４２１、駆動信号出力部４２２及び回転速度検出部４２３を備える。
【００２８】
制御部４２の電圧検出部４２１は、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２の電圧を検出し、検出した電圧を駆動信号出力部４２２に送信する。
【００２９】
制御部４２の駆動信号出力部４２２は、パルス発生回路及びスイッチング制御回路を有しており、これによりドライブ回路４１に所定の駆動周波数でパルス信号Ｐ１，Ｐ２を供給する。本実施形態では、駆動信号出力部４２２は、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧、及びメモリ４５に記憶された電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブル（駆動周波数−回転速度テーブルについては、後述する。）に基づいて、ドライブ回路４１に供給するパルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数を決定する。
【００３０】
回転速度検出部４２３は、ＭＲセンサ処理回路４３からの信号を受信し、超音波モータ３０の回転速度を検出し、検出された超音波モータ３０の回転速度を、駆動信号出力部４２２に送信する。また、回転速度検出部４２３は、ＭＲセンサ処理回路４３からの信号を受信することにより、超音波モータ３０が停止しているか否かについての検出も同時に行う。そして、超音波モータ３０の停止が検出された場合には、超音波モータ停止信号を駆動信号出力部４２２に送信する。
【００３１】
メモリ４５は、電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを記憶している。駆動周波数−回転速度テーブルは、制御部４２の駆動信号出力部４２２から、ドライブ回路４１に供給されるパルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数ｆと、駆動周波数ｆに対する超音波モータ３０の回転速度Ｎとの関係を示すテーブルである。図５に、メモリ４５に記憶される複数の駆動周波数−回転速度テーブルの一例を示す。図５は、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２の電圧（Ｖ（１）、Ｖ（２）、Ｖ（３）およびＶ（４））に応じた、複数の駆動周波数−回転速度テーブルをグラフ化して示したものである。ここで、図５において、バッテリー１２の電圧Ｖ（１）〜Ｖ（４）は、Ｖ（１）＞Ｖ（２）＞Ｖ（３）＞Ｖ（４）の関係であり、また、Ｖ（１）は、バッテリー１２の最大電圧である。
【００３２】
図５に示すように、制御部４２の駆動信号出力部４２２から出力される駆動周波数が同じ場合でも、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２の電圧が異なる場合には、超音波モータ３０の回転速度も異なることとなる。そのため、本実施形態では、メモリ４５は、このような駆動周波数−回転速度テーブルを、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２の電圧ごとに、複数記憶している。
【００３３】
そして、制御部４２の駆動信号出力部４２２が、メモリ４５にアクセスすることにより、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧に基づき、メモリ４５に複数記憶されている電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルから、検出されたバッテリー１２の電圧に対応した駆動周波数−回転速度テーブルを選択する。駆動信号出力部４２２は、選択した駆動周波数−回転速度テーブルを参照して、超音波モータ３０を所望の回転速度で駆動させるために必要な駆動周波数を求め、求められた駆動周波数でパルス信号Ｐ１，Ｐ２を、ドライブ回路４１に供給することで、所望の回転速度で超音波モータ３０を駆動させる。
【００３４】
図５に示す例においては、たとえば、カメラボディ１０に備えられたバッテリー１２の電圧がＶ（１）である場合には、駆動周波数を変化させると、図５に示す複数の駆動周波数−回転速度テーブルのうち、Ｖ（１）で示した駆動周波数−回転速度テーブルに従って、超音波モータ３０の回転速度Ｎが変化していくこととなる。具体的には、超音波モータ３０は図５に示す周波数ｆｓから回転を始め、周波数が低くなるにつれて、Ｖ（１）で示した駆動周波数−回転速度テーブルに従って、超音波モータ３０の回転速度Ｎが大きくなっていき、共振周波数ｆｒで最高速度となる。しかしその一方で、共振周波数ｆｒを超えて、駆動周波数を低くしていくと、超音波モータ３０の回転速度は急激に低下する。したがって、通常、ドライブ回路４１に供給するパルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数は、超音波モータ３０が回転を始める周波数である周波数ｆｓから、共振周波数ｆｒよりも若干高く設定された周波数である周波数ｆｔの間において設定されることとなる。そのため、図５に示すように、バッテリー１２の電圧がＶ（１）である場合には、超音波モータ３０の最大回転速度は、Ｎ（１）ｍａｘに設定され、同様に、バッテリー１２の電圧が、それぞれ、Ｖ（２）、Ｖ（３）、およびＶ（４）である場合には、超音波モータ３０の最大回転速度は、それぞれ、Ｎ（２）ｍａｘ、Ｎ（３）ｍａｘ、及びＮ（４）ｍａｘに設定される。
【００３５】
また、図５からも明らかなように、超音波モータ３０の回転速度Ｎは、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数ｆ以外にも、バッテリー１２の電圧にも依存することとなる。すなわち、駆動周波数ｆが同じでも、バッテリー１２の電圧が異なれば、超音波モータ３０の回転速度Ｎは異なる値となる。そのため、本実施形態では、メモリ４５は、バッテリー１２の各電圧に対応した、駆動周波数−回転速度テーブルを複数記憶している。そして、図５に示す例において、たとえば、超音波モータ３０を回転速度Ｎ１で駆動させる際には、バッテリー１２の電圧がＶ（２）である場合には、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数はｆ１に設定され、一方で、バッテリー１２の電圧がＶ（３）である場合には、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数はｆ２に設定される。
【００３６】
なお、図５に示す電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルは、超音波モータ３０を構成する圧電素子ごとに異なる値を示すものとなる場合がある。具体的には、バッテリー１２の電圧および駆動周波数ｆを同じ値に設定した場合でも、回転速度Ｎが異なってくる場合がある。そのため、電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルは、次の方法に従い、カメラシステム１の製造時（組み立て完了後の初期設定時）に、製品ごとに、超音波モータ３０の駆動速度の測定を行い、その測定結果に基づいて作製されるような構成とすることが好ましい。
【００３７】
すなわち、まず、図２に示すカメラボディ１０に備えられた接続端子１３に直流安定化電源を接続し、切替スイッチ１４を接続端子１３側に切り替えることにより、直流安定化電源から超音波モータ駆動装置４０に電源が供給されるようにする。次いで、直流安定化電源の出力電圧を、バッテリー１２の最大の電圧であるＶ（１）に設定し、制御部４２の電圧検出部４２１により直流安定化電源の出力電圧を測定する。次いで、駆動信号出力部４２２により、駆動周波数をｆｓに設定し、周波数ｆｓにてパルス信号Ｐ１，Ｐ２をドライブ回路４１に供給して、超音波モータ３０の駆動を開始する。次いで、駆動信号出力部４２２により、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数を低周波側に掃引しながら、ＭＲセンサ処理回路４４により出力される超音波モータ３０の回転速度Ｎを回転速度検出部４２３により検出し、電圧Ｖ（１）における、駆動周波数−回転速度カーブを測定する。次いで、周波数ｆｔまで掃引が完了したら、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を停止し、測定された周波数ｆｓからｆｔまでの駆動周波数−回転速度カーブを、メモリ４５に記憶させる。
【００３８】
そして、直流安定化電源の出力電圧をＶ（２）〜Ｖ（４）にそれぞれ変更し、上記と同様の操作を電圧Ｖ（２）〜Ｖ（４）について行うことにより、図５に示すような電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを複数得ることができる。駆動周波数−回転速度テーブルを作製するための測定が終了した後に、切替スイッチ１４はバッテリー１２側に切り替えられる。
【００３９】
なお、図５には、Ｖ（１）〜Ｖ（４）の４個の電圧値に基づく駆動周波数−回転速度テーブルを示したが、メモリ４５に記憶させる駆動周波数−回転速度テーブルの数は特に限定されず、たとえば、５個以上の電圧値に基づくものとしても良い。また、駆動周波数−回転速度テーブルを構成する駆動周波数−回転速度データの間隔は特に限定されず、メモリ４５の容量や駆動周波数−回転速度テーブルの作製に要する測定時間等に応じて適宜設定すれば良い。
【００４０】
このような構成を有する超音波モータ駆動装置４０は、次のように動作し、これにより超音波モータ３０が駆動する。すなわち、まず、制御部４２の駆動信号出力部４２２に備えられたパルス発生回路及びスイッチング制御回路により、駆動周波数に基づいて、位相が９０度ずれた２つのパルス信号Ｐ１，Ｐ２が出力される。駆動周波数に基づいて、出力されたパルス信号Ｐ１，Ｐ２は、制御部４２の駆動信号出力部４２２から、ドライブ回路４１を構成する第１交流信号供給回路５０及び第２交流信号供給回路６０に、それぞれ供給され、ＭＯＳＦＥＴ５２，６２をオンオフする。ＭＯＳＦＥＴ５２，６２がオンオフ制御されることにより、トランス５１，６１の２次巻線側にパルス信号Ｐ１，Ｐ２と同じ周波数の昇圧された信号Ｃ１，Ｃ２が発生する。
【００４１】
２次巻線側に発生する昇圧された信号Ｃ１，Ｃ２は、超音波モータ３０の圧電素子３１ａ，３１ｂに供給され、圧電素子３１ａ，３１ｂはパルス信号と同じ周波数で振動する。なお、信号Ｃ１，Ｃ２は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２と同様に、位相が９０度ずれている。圧電素子３１ａは、前述したように、分極された複数の圧電素子の集合であり、信号Ｃ１、信号−Ｃ１が供給される圧電素子の集合である。同様に、圧電素子３１ｂも、分極された複数の圧電素子の集合であり、信号Ｃ２、信号−Ｃ２が供給される圧電素子の集合である。なお、信号−Ｃ１、信号−Ｃ２は、信号Ｃ１、信号Ｃ２に対して、グランドと各信号の配線を逆にして配線する信号である。そして、このようにして圧電素子３１ａ，３１ｂに信号Ｃ１，Ｃ２が供給されると、圧電素子３１ａ，３１ｂに接合された弾性体に進行波が発生し、弾性体に加圧接触された相対運動部材は、弾性体に発生した進行波の振動を受け、駆動周波数に対応した回転速度で回転駆動される。なお、このようにして超音波モータ３０が駆動されるとき、駆動周波数の周期において、トランス５１，６１の２次側巻線と圧電素子３１ａ，３１ｂとの直列回路上に設けられたＭＯＳＦＥＴ５３，６３を一定期間オフすることにより、トランス５１，６１と圧電素子３１ａ，３１ｂ間で発生する自由振動を抑制できるようになっている。
【００４２】
次いで、本実施形態の動作を説明する。
以下においては、カメラボディ１０に備えられた焦点検出装置（図示省略）により、焦点検出動作が行われ、その焦点検出結果に基づいて、カメラボディ１０から、図１に示すレンズ２１を駆動するための指令が、焦点調節を行うために必要となるレンズ２１の移動距離及び移動速度とともに、超音波モータ駆動装置４０に対して送信された場合を例示して、図６に示すフローチャートに従って、説明する。
【００４３】
まず、ステップＳ１では、カメラボディ１０から送信された焦点調節を行うために必要となるレンズ２１の移動距離及び移動速度に応じて、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、超音波モータ３０を回転駆動させるための目標回転速度を求める。そして、ドライブ回路４１に供給するパルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数が、超音波モータ３０を回転駆動させるための目標回転速度に応じて設定される。なお、ステップＳ１においては、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数は、駆動信号出力部４２２がメモリ４５にアクセスし、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧に応じた駆動周波数−回転速度テーブルを参照することによって、超音波モータ３０を回転させるための目標回転速度に応じて設定される。ここで、駆動周波数を決定する際に用いる、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧としては、カメラボディ１０からレンズ２１を駆動する指令を受信した後に、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧を用いても良いし、あるいは、超音波モータ３０を前回駆動させた際に、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧を用いても良い。
【００４４】
たとえば、図５に示す例において、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧がＶ（２）であり、カメラボディ１０から送信されたレンズ２１の移動距離及び移動速度を実行するために必要な超音波モータ３０の目標回転速度がＮ１である場合には、Ｖ（２）に対応する駆動周波数−回転速度テーブルに従って、駆動周波数がｆ１に設定される。
【００４５】
なお、駆動周波数−回転速度テーブルを選択する際において、たとえば、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧がＶ（２）とＶ（３）との間にある場合には、検出されたバッテリー１２の電圧の値に応じて、Ｖ（２）またはＶ（３）の駆動周波数−回転速度テーブルを適宜選択するような構成とすれば良い。具体的には、検出されたバッテリー１２の電圧がＶ（２）により近い場合に、Ｖ（２）の駆動周波数−回転速度テーブルを選択し、一方、検出されたバッテリー１２の電圧がＶ（３）により近い場合には、Ｖ（３）の駆動周波数−回転速度テーブルを選択するような構成としても良い。あるいは、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧がＶ（２）とＶ（３）との間にあり、かつ、バッテリー１２の電圧が低下傾向にある場合（すなわち、バッテリー１２の電圧がＶ（２）から、Ｖ（２）とＶ（３）との間の値に変化した場合）には、Ｖ（３）の駆動周波数−回転速度テーブルを選択し、一方、バッテリー１２の電圧が上昇傾向にある場合（すなわち、バッテリー１２の電圧がＶ（３）から、Ｖ（２）とＶ（３）との間の値に変化した場合）には、Ｖ（２）の駆動周波数−回転速度テーブルを選択するような構成としても良い。
【００４６】
ステップＳ２では、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、ステップＳ１において設定した駆動周波数ｆにてパルス信号Ｐ１，Ｐ２をドライブ回路４１に供給し、超音波モータ３０の回転駆動を開始させる。そして、超音波モータ３０が回転駆動することにより、レンズ２１の移動が開始する。
【００４７】
次いで、ステップＳ３では、制御部４２の電圧検出部４２１により、バッテリー１２の電圧を検出し、検出された電圧が制御部４２の駆動信号出力部４２２に送信される。
【００４８】
ステップＳ４では、制御部４２の駆動信号出力部４２２がメモリ４５にアクセスし、制御部４２の電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧に対応した駆動周波数−回転速度テーブルを参照し、バッテリー１２の電圧が変動したことにより、変動後のバッテリー１２の電圧に応じた駆動周波数−回転速度テーブルに変更する必要があるか否かを判断する。バッテリー１２の電圧が変動しており、変動後のバッテリー１２の電圧に応じた駆動周波数−回転速度テーブルに変更する必要があると判断された場合には、ステップＳ５に進む。一方、駆動周波数−回転速度テーブルを変更する必要がないと判断された場合には、ステップＳ６に進む。
【００４９】
ステップＳ５では、制御部４２の駆動信号出力部４２２が、回転速度Ｎに応じた駆動周波数ｆを求めるための駆動周波数−回転速度テーブルを、変動後のバッテリー１２の電圧に応じた駆動周波数−回転速度テーブルに変更する。たとえば、図５に示す例において、バッテリー１２の電圧がＶ（２）からＶ（３）に変動した場合には、バッテリー１２の電圧の変動に応じて、図５に示すＶ（３）に応じた駆動周波数−回転速度テーブルに変更する。そして、駆動周波数−回転速度テーブルの変更したことにより、駆動信号出力部４２２は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数をｆ１からｆ２に変更する。また、ステップＳ５においては、駆動周波数−回転速度テーブルを変更したことにともない、最大回転速度（すなわち、周波数ｆｔにおける回転速度）も、駆動周波数−回転速度テーブルの変更に応じて変更する。たとえば、図５に示す例においては、最大回転数をＮ（２）ｍａｘからＮ（３）ｍａｘに変更する。
【００５０】
ステップＳ６では、制御部４２の回転速度検出部４２３により、ＭＲセンサ処理回路４４からの信号を受信することにより、超音波モータ３０の実際の回転速度を検出し、検出した超音波モータ３０の実際の回転速度を駆動信号出力部４２２に送信する。また、ＭＲセンサ処理回路４４からの信号から超音波モータ３０の停止が検出された場合には、回転速度検出部４２３は、超音波モータ停止信号を駆動信号出力部４２２に送信する。
【００５１】
ステップＳ７では、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、回転速度検出部４２３によって超音波モータ３０の停止が検出され、超音波モータ停止信号を受信しているか否かを判定する。超音波モータ停止信号を受信している場合には、ステップＳ８に進み、再駆動処理が行われる。なお、再駆動処理については後述する。一方、超音波モータ停止信号を受信していない場合には、ステップＳ１０に進む。
【００５２】
ステップＳ１０では、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、制御部４２の回転速度検出部４２３により検出された超音波モータ３０の回転速度が、ステップＳ１で設定した目標回転速度となっているか否かの判定が行われる。すなわち、たとえば、図５に示す例においては、ＭＲセンサ４４により測定される超音波モータ３０の実際の回転速度が、目標回転速度Ｎ１となっているか否かの判定が行われる。ＭＲセンサ４４により測定された超音波モータ３０の実際の回転速度Ｎが、ステップＳ１で設定した目標回転速度となっている場合には、ステップＳ１４に進む。一方、目標回転速度となっていない場合には、ステップＳ１１に進む。
【００５３】
ステップＳ１１では、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、ＭＲセンサ４４により測定された超音波モータ３０の実際の回転速度と、ステップＳ１で設定された目標回転速度との比較が行われる。その結果、実際の回転速度が目標回転速度によりも速い場合には、ステップＳ１２に進む。一方、実際の回転速度が目標回転速度によりも遅い場合には、ステップＳ１３に進む。
【００５４】
ステップＳ１２では、制御部４２の駆動信号出力部４２２は、超音波モータ３０の実際の回転速度を、ステップＳ１で設定した目標回転速度とするために、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数ｆを上昇させ、これにより、超音波モータ３０の回転速度を遅くさせる。
【００５５】
一方、ステップＳ１３では、制御部４２の駆動信号出力部４２２は、超音波モータ３０の回転速度を、ステップＳ１で設定した目標回転速度とするために、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数を低下させ、これにより、超音波モータ３０の回転速度を速くさせる。
【００５６】
ステップＳ１４では、超音波モータ３０を回転駆動させた結果、レンズ２１が目標位置まで移動したか否かの検出が行われる。なお、レンズ２１の位置の検出は、図示省略のエンコーダによって行われる。レンズ２１が目標位置まで移動していない場合には、ステップＳ３に戻り、制御部４２の駆動信号出力部４２２は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２のドライブ回路４１への供給を引き続き行い、超音波モータ３０の回転駆動を継続する。一方、レンズ２１が目標位置まで移動している場合には、ステップＳ１５に進み、制御部４２の駆動信号出力部４２２は、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を停止し、超音波モータ３０の回転駆動を終了する。
【００５７】
次いで、ステップＳ８における再駆動処理について、説明する。図７は、再駆動処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ８における再駆動処理は、ステップＳ７において、超音波モータ３０の停止が検出された場合に、停止した超音波モータ３０を再度駆動させるための処理である。
【００５８】
ここで、超音波モータ３０が停止する場合としては、たとえば、カメラシステム１の負荷が急激に変動し、これにより、バッテリー１２の電圧が急激に低下した場合などが挙げられる。すなわち、この場合においては、上述のステップＳ１３において、制御部４２の駆動信号出力部４２２は、バッテリー１２の電圧の低下に伴い、超音波モータ３０の回転速度を維持するために、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数を低下させる。しかしその一方で、駆動周波数を低下させた際に、駆動信号出力部４２２により設定される駆動周波数が共振周波数ｆｒを超えて設定されることがあり、このような場合に、超音波モータ３０が停止してしまうことがある。そのため、本実施形態では、このような場合に、メモリ４５に記憶された複数の電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを用いて、図７に示すフローチャートに従って、再駆動処理が行われる。
【００５９】
まず、図７に示すステップＳ８１において、制御部４２の電圧検出部４２１により、バッテリー１２の電圧の検出が行われ、検出された電圧が駆動信号出力部４２２に送信される。
【００６０】
次いで、ステップＳ８２では、制御部４２の駆動信号出力部４２２がメモリ４５にアクセスすることにより、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧に基づき、メモリ４５に複数記憶されている電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルのうち、検出されたバッテリー１２の電圧に対応した駆動周波数−回転速度テーブルを選択する。
【００６１】
ステップＳ８３では、パルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数を、ステップＳ８２で選択したバッテリー１２の電圧に対応した駆動周波数−回転速度テーブルにおける駆動領域に設定する。すなわち、駆動周波数を、図５に示す周波数ｆｓからｆｔの間の任意の周波数に設定する。
【００６２】
ステップＳ８４では、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、ステップＳ８３において設定した駆動周波数にてパルス信号Ｐ１，Ｐ２をドライブ回路４１に供給し、超音波モータ３０を駆動させる。
【００６３】
ステップＳ８５では、回転速度検出部４２３により、ＭＲセンサ処理回路４４からの信号を受信することにより、超音波モータ３０の実際の回転速度Ｎを検出し、検出した超音波モータ３０の実際の回転速度を駆動信号出力部４２２に送信する。また、回転速度検出部４２３は、ＭＲセンサ処理回路４４からの信号から超音波モータ３０の停止が検出された場合には、超音波モータ停止信号を駆動信号出力部４２２に送信する。
【００６４】
ステップＳ８６では、制御部４２の駆動信号出力部４２２が、回転速度検出部４２３によって超音波モータ３０の停止が検出され、超音波モータ停止信号を受信しているか否かを判定する。超音波モータ停止信号を受信している場合には、ステップＳ８７に進む。一方、超音波モータ停止信号を受信していない場合には、再駆動処理を終了し、図６に示すステップＳ９に進む。
【００６５】
ステップＳ８７では、再駆動処理を行ったにも関わらず、超音波モータ３０が停止したままとなっているため、エラーフラグをセットして、再駆動処理を終了する。そして、再駆動処理終了後、図６に示すステップＳ９に進む。
【００６６】
そして、上記のように図７に示すフローチャートに従って、再駆動処理が行われた後には、図６に示すステップＳ９に進む。そして、ステップＳ９では、ステップＳ８において再駆動処理を行ったにも関わらず、超音波モータ３０が停止したままとなっており、そのため、エラーフラグがセットされているか否かを判定する。エラーフラグがセットされている場合には、超音波モータ３０または超音波モータ駆動装置４０に何らかの故障が発生している可能性があるため、ステップＳ１５に進み、制御部４２の駆動信号出力部４２２により、パルス信号Ｐ１，Ｐ２の停止処理が行われる。一方、エラーフラグがセットされていない場合には、ステップＳ１０に進み、通常動作を継続する。
【００６７】
本実施形態によれば、制御部４２の駆動信号出力部４２２が、超音波モータ３０を回転駆動させるために、ドライブ回路４１に供給するパルス信号Ｐ１，Ｐ２を発生させるための駆動周波数ｆを、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧、及びメモリ４５に備えられた電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを参照して、決定する。そのため、本実施形態によれば、バッテリー１２の電圧に応じた制御が可能となり、これにより、超音波モータ３０の駆動を適切に制御することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態によれば、バッテリー１２の電圧に応じた制御を行うことにより、バッテリー１２の電圧が変動した場合でも、超音波モータ３０の駆動を適切に制御できるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源からの電力を変換するための装置が不要となり、その結果として、回路規模を小さくすることができ、機器の小型化および低コスト化が可能となる。
【００６９】
しかも、本実施形態によれば、電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを、製品ごとに、超音波モータ３０の駆動速度の測定を行い、その測定結果に基づいて作製するような構成とすることで、各製品に組み込まれた超音波モータ３０の実際の測定データに基づいた制御が可能となり、超音波モータ３０の駆動を安定したものとすることができる。
【００７０】
加えて、本実施形態では、カメラシステム１の負荷の急激な変動にともない、バッテリー１２の電圧が急激に低下した場合などにより、超音波モータ３０が停止してしまった場合でも、メモリ４５に記憶された複数の電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを用いることにより、適切に再駆動処理を行うことができる。
【００７１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７２】
たとえば、上述の実施形態では、メモリ４５が電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルを複数記憶するような構成としたが、電圧ごとの駆動周波数−回転速度テーブルの代わりに、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧と、超音波モータ３０の回転速度と、駆動周波数との関係を示す回帰式を記憶するような構成としても良い。そして、この場合においては、制御部４２の駆動信号出力部４２２は、メモリ４５にアクセスし、電圧検出部４２１により検出されたバッテリー１２の電圧、及び目標とする超音波モータ３０の回転速度からメモリ４５に記憶された回帰式から、駆動周波数を求めるような公正とすることができる。
【００７３】
あるいは、上述の実施形態では、本発明に係るアクチュエータ駆動装置として、超音波モータ駆動装置４０を例示したが、超音波モータ３０以外の振動アクチュエータやＤＣモータを駆動させるための駆動装置とすることも、もちろん可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１…カメラシステム
１０…カメラボディ
２０…レンズ鏡筒
３０…超音波モータ
３１ａ，３１ｂ…圧電素子
４０…超音波モータ駆動装置
４１…ドライブ回路
４２…制御部
４２１…電圧検出部
４２２…駆動信号出力部
４２３…回転速度検出部
４３…ＭＲセンサ処理回路
４４…ＭＲセンサ
４５…メモリ
【図１】
2010172128.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010172128.tif 000008
【図７】
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