(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のモータの駆動力の個体差を学習動作により検出して補償し、位置偏差と応答性における制御性の向上を図り、移動体の多方向への駆動が可能な制御装置を提供する。【解決手段】通常動作モードで、所定のゲインに基づいて、第１方向に関する第１の制御信号と、第１の方向に交差する第２方向に関する第２の制御信号を出力し、学習動作モードで、第１と第２方向ごとに設定されたゲインに基づいて第３と第４の制御信号を出力する制御手段と、第３と第４の制御信号を受け取り、移動体を駆動する第１と第２の駆動パラメータに関する第５と第６の制御信号を出力する制御量演算部３０３とを有し、制御量演算部は、第３及び第４の制御信号に基づき、第１と第２のモータの間の特性差を算出する特性差演算部と、算出された特性差に応じてこれらモータの駆動パラメータに関する制御量を補正し、第５及び第６の制御信号を出力するゲイン補償部３０２とを備える。【選択図】図３
2014067016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常動作モードにおいて、所定のゲインに基づいて、第１の方向に関する第１の制御信号と、前記第１の方向に交差する第２の方向に関する第２の制御信号を出力し、
学習動作モードにおいて、前記第１の方向及び前記第２の方向ごとに設定されたゲインに基づいて第３の制御信号及び第４の制御信号をそれぞれ出力する制御手段(controller)と、
前記第３の制御信号と、前記第４の制御信号とを受け取り、移動体を駆動する少なくとも第１のモータ及び第２のモータそれぞれについて駆動パラメータに関する第５の制御信号及び第６の制御信号をそれぞれ出力する制御量演算部と、
を有し、
前記制御量演算部は、
前記第３の制御信号及び前記第４の制御信号に基づき、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータとの間の特性差を算出する特性差演算部と、
前記算出された前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータの特性差に応じて前記少なくとも第１のモータ及び前記第２のモータの駆動パラメータに関する制御量を補正し、前記第５の制御信号及び前記第６の制御信号を出力するゲイン補償部と、
を備えていることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのモータによって移動体を第１の方向に駆動し、
前記学習動作モードにおける前記特性差演算部での前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータとの間の特性差の算出は、
前記第１の方向と交差する第２の方向の制御ゲインよりも小さい前記第１の方向における制御ゲイン、または通常動作モードよりも小さい制御ゲインで前記第１のモータ及び前記第２のモータを駆動した時の駆動力の差を元にした検出値に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御量演算部は、位置指令に対してフィードバック制御する制御系の経路中に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記位置指令に対する前記移動体の位置データの、位相遅れ、またはゲインを補償する演算部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第１の方向及び前記第２の方向は、１平面内における２つの直行座標であるＸＹ座標のＸ方向及びＹ方向であり、前記移動体は、前記第１の方向及び前記第２の方向に駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記Ｘ及びＹ方向において制御ゲインが調整可能なＰＩＤ補償器によって構成され、
前記制御量演算部は、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の制御量に基づいて、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータの制御量を出力する行列演算部を備えることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータに加え、第３のモータ及び第４のモータを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記移動体を、
１平面内における２つの直行座標であるＸＹ座標のＸ方向及びＹ方向と、前記ＸＹ座標
の中心点を回転中心とする回転方向であるθ方向に駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、更に、前記通常動作モードにおいて、所定のゲインに基づいて前記θ方向に関する第７の制御信号を出力し、
前記学習動作モードにおいて、前記θ方向において設定されたゲインに基づいて第８の制御信号を出力するように構成され、
前記制御量演算部は、更に、前記第８の制御信号を受け取り、前記第１のモータ及び第２のモータとの間の特性差の算出に用いるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記Ｘ、Ｙ、θ方向において制御ゲインが調整可能なＰＩＤ補償器によって構成され、
前記制御量演算部は、前記移動体の各駆動方向の制御量に基づいて前記少なくとも第１のモータ及び前記第２のモータの制御量を出力する行列演算部を備えることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記制御量演算部は、前記θ方向における制御ゲインを、前記Ｘ方向及びＹ方向の制御ゲインよりも小さく設定し、または通常動作モードに対して制御ゲインを小さく設定して駆動し、
前記θ方向の検出回転角と、前記Ｘ方向及びＹ方向の指令値又は検出値を用いて、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータそれぞれの特性差を算出することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記制御量演算部は、前記Ｘ方向における制御ゲインを、前記Ｙ及びθ方向の制御ゲインよりも小さく設定し、または通常動作モードに対して制御ゲインを小さく設定して駆動し、
前記Ｘ方向の検出位置と、前記Ｙ方向の指令値又は検出値を用いて、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータそれぞれの特性差を算出することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記制御量演算部は、前記Ｙ方向における制御ゲインを、前記Ｘ及びθ方向の制御ゲインよりも小さく設定し、または通常動作モードに対して制御ゲインを小さく設定して駆動し、
前記Ｙ方向の検出位置と、前記Ｘ方向の指令値又は検出値を用いて、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータそれぞれの特性差を算出することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記制御量演算部は、前記学習動作モードにおいて、同一方向に駆動力を発生する前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータそれぞれの特性差を算出することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１５】
更に、第３のモータ及び第４のモータを有し、
前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータは第３の方向に駆動力を発生し、
前記第３のモータ及び前記第４のモータは、前記第３の方向と交差する第４の方向に駆動力を発生し、
前記制御量演算部は、前記学習動作モードにおいて、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータの合成駆動力と、前記第３のモータ及び前記第４のモータの合成駆動力との間の特性差を検出することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータは、それぞれ振動子であり、
前記それぞれの振動子には、それぞれ交番電圧の印加によって振動が励起され、
前記移動体は、前記複数の振動子との摩擦力による駆動力によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータは、それぞれボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の制御装置と、
前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータと、
前記移動体と、
前記移動体の位置を検出する位置センサと、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のアクチュエータと、レンズと、を備え、
前記アクチュエータの前記移動体を移動させることによりレンズを動かすことを特徴とする画像振れ補正装置。
【請求項２０】
レンズと、前記移動体を移動させることにより前記レンズを保持するレンズ保持部材を駆動する請求項１８項に記載のアクチュエータと、を備えたことを特徴とする交換用レンズ。
【請求項２１】
撮像素子と、レンズと、前記移動体を移動させることにより前記レンズを保持するレンズ保持部材を駆動する請求項１８に記載のアクチュエータと、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２２】
レンズと、撮像素子と、前記移動体を移動させることにより前記撮像素子を駆動する請求項１８に記載のアクチュエータと、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２３】
ステージと、前記移動体を移動させることにより前記ステージを駆動する請求項１８に記載のアクチュエータと、を備えたことを特徴とする自動ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、制御装置を備えるアクチュエータ、画像振れ補正装置、交換用レンズ、撮像装置、及び自動ステージに関する。
具体的には、複数のモータの有する駆動力の個体差を学習によって補償し、各モータの駆動力を合成することにより、移動体を多方向に駆動することが可能な制御装置、該制御動装置を備えるアクチュエータ、画像振れ補正装置、交換用レンズ、撮像装置、及び自動ステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、多方向駆動が可能なアクチュエータ（以下、これを多自由度駆動装置と記す。）としては、リニアアクチュエータを用いてＸＹθの駆動を実現する装置が提案されている（特許文献１）。
図２０（ａ）は従来の多自由度駆動装置の構成を示す図である。１は多自由度駆動装置のベースとなるベース板、２、３、４は移動体５を駆動させる振動子である。６はＸ方向位置を検出する位置センサ。７、８はＹ方向位置を検出する位置センサである。
図２０（ｂ）は同装置を側面から見た図である。振動体２(不図示)、３、４は１点突起を持つ振動部材（３、４の上部）と圧電素子(斜線部）を接着などで一体化し、不図示の取り付け部材を介してベース板１に取り付けられている。６’、７’、８’は位置センサの上面に設けられたスケール部である。
例えば、センサ６だと、スケール部６’がＸ方向に移動することで移動量に応じた位置信号がセンサ６から出力されるというものである。
センサ７はスケール部７’が、センサ８はスケール部８’がＹ方向に移動することで移動量に応じた位置信号を出力する。この構成にて、振動体２、３、４の駆動力をベクトル合成した方向に移動体を動かすものである。
【０００３】
しかしながら、従来の構成では振動体２、３、４の有する駆動力に個体差がある場合、制御系が不安定になり制御ゲインが上げられず、位置偏差と応答性が低下するという課題を有している。
その改善策として、あらかじめ個々のモータ特性を把握しておき特性の揃ったものを選択するという方法もあるが、同じ特性のモータであっても実際に装置に組み込まれたときの取り付け状態（例えば加圧）がばらつくと、やはり上記問題が発生してしまう。
【０００４】
特許文献１では、装置状態で動作させたときの移動体の移動量もしくは各振動子の操作量から個々のモータ特性を判別し、特性が揃うもしくは最適化されるように駆動パラメータを設定することで、モータのバラツキを吸収する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２５５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例のものにおいては、つぎのような課題を有している。
すなわち、実際には多方向の駆動制御を行うと各方向の移動量又は操作量が混在しており、精度良く特性差を抽出するのは難しい。この結果、各モータ（例えば振動子）への制御量のバランスが崩れて制御系が不安定になり、位置偏差と応答性が低下するという課題が
生じる。
また、バラツキを吸収するように制御パラメータとなる周波数、駆動電圧、パルス幅を繰返し設定し、特性を合わせ込む必要があり、補償方法が複雑となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、複数のモータの駆動力をベクトル合成して多方向への駆動を可能とした制御装置を構成するに当たり、
各モータの有する駆動力の個体差を学習動作によって検出して補償することによって、位置偏差と応答性における制御性の向上を図ることができ、移動体を多方向に駆動することが可能となる制御装置の提供を目的とする。
また、本発明は、上記制御装置を備えるアクチュエータ、画像振れ補正装置、交換用レンズ、撮像装置、及び自動ステージの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の制御装置は、
通常動作モードにおいて、所定のゲインに基づいて、第１の方向に関する第１の制御信号と、前記第１の方向に交差する第２の方向に関する第２の制御信号を出力し、
学習動作モードにおいて、前記第１の方向及び前記第２の方向ごとに設定されたゲインに基づいて第３の制御信号及び第４の制御信号をそれぞれ出力する制御手段と、
前記第３の制御信号と、前記第４の制御信号とを受け取り、移動体を駆動する少なくとも第１のモータ及び第２のモータそれぞれについて駆動パラメータに関する第５の制御信号及び第６の制御信号をそれぞれ出力する制御量演算部と、
を有し、
前記制御量演算部は、前記第３の制御信号及び前記第４の制御信号に基づき、前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータとの間の特性差を算出する特性差演算部と、
前記算出された前記少なくとも第１のモータ及び第２のモータの特性差に応じて前記少なくとも第１のモータ及び前記第２のモータの駆動パラメータに関する制御量を補正し、前記第５の制御信号及び前記第６の制御信号を出力するゲイン補償部と、
を備えていることを特徴とする。
また、本発明は、アクチュエータ、画像振れ補正装置、交換用レンズ、撮像装置、または自動ステージが、上記した本発明の制御装置を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数のモータの駆動力をベクトル合成して多方向への駆動を可能とした制御装置を構成するに当たり、
各モータの有する駆動力の個体差を学習動作によって検出して補償することによって、位置偏差と応答性における制御性の向上を図ることができ、移動体を多方向に駆動することが可能となる制御装置、アクチュエータ、画像振れ補正装置、交換用レンズ、撮像装置、及び自動ステージを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】多自由度振動波駆動装置の構成例について説明する図である。
【図２】リニア型振動波駆動装置の駆動原理を説明する図である。
【図３】多自由度振動波駆動装置の制御系について説明する図である。
【図４】ＰＩＤ補償器の制御系について説明する図である。
【図５】制御量演算部の構成を示す図である。
【図６】多入力多出力行列演算部の行列演算式を説明する図である。
【図７】多自由度振動波駆動装置のＸ、Ｙ、θ方向の動作を説明する図である。
【図８】位置センサ信号をＸ、Ｙ、θに座標変換する式について説明する図である。
【図９】学習動作モードを説明するフローチャートである。
【図１０】学習ステップ１におけるＸ、Ｙ、θのＰＩＤ補償器前段のゲイン設定、動作パターン、及び検出信号を示す図である。
【図１１】学習ステップ１における多自由度振動波駆動装置の動作を説明する図である。
【図１２】特性差演算部の構成を説明する図である。
【図１３】学習ステップ１における補償ゲインＧ１を変更した場合の検出回転角θの変化を示す図である。
【図１４】ゲイン補償部の構成を示すものである。
【図１５】学習ステップ２におけるＸ、Ｙ、θのＰＩＤ補償器前段のゲイン設定、動作パターン、及び検出信号を示す図である。
【図１６】学習ステップ２における多自由度振動波駆動装置の動作を示すものである。
【図１７】学習ステップ３におけるＸ、Ｙ、θのＰＩＤ補償器前段のゲイン設定、動作パターン、及び検出信号を示す図である。
【図１８】学習ステップ３における多自由度振動波駆動装置の動作を説明する図である。
【図１９】学習ステップで算出した補償ゲインを用いて多自由度振動波駆動装置を制御した場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】多自由度駆動装置の構成について説明する図である。
【図２１】かわし機構を用いて負荷を低減させる構成例について説明する図である。
【図２２】モータの一例について説明する断面図である。
【図２３】多自由度駆動装置の構成について説明する図である。
【図２４】モータ制御装置の適用例について説明する図である。
【図２５】モータ制御装置の適用例について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態における移動体を多方向に駆動することが可能なアクチュエータ(多自由度駆動装置)の例として、振動型の多自由度駆動装置を用いた例について説明する。
以下では、本発明の実施形態として、本発明のモータ制御装置を備える多自由度駆動装置を、光学機器であるカメラの防振機構（画像振れ補正装置）に適用した構成例を説明する。尚、本実施形態ではカメラに搭載した構成例について説明するが、これに限定されるものではない。これ以外にも、ステージにおける制御装置等への適用が可能である。
本実施形態の振動型の多自由度駆動装置は、交番電圧の印加によって振動が励起される複数の振動子を備える。
そして、複数の振動子に接触する移動体を摩擦力による駆動力によって駆動するに当たり、複数の振動子の駆動力をベクトル合成し、前記移動体を多方向へ駆動可能に構成されている。
具体的には、図１に示すように、複数のリニア型振動型モータを用いてＸＹθ方向（第１、第２、第３の方向）への移動体の駆動を実現するリニア型振動型駆動装置として構成されている。
カメラの防振機構では、２軸のジャイロセンサを用い、１平面内における２つの直行座標であるＸＹ座標のＸＹ方向の振れ量を検知し、それを補正するような位置指令信号ＸＹが生成される。
つまり、前記位置指令信号に基づいて多自由度駆動装置を制御する事で移動体であるレンズが動作し、カメラの防振を行う。
【００１２】
図１（ａ）は本発明の多自由度駆動装置の構成を示す図である。
１０１は振動型多自由度駆動装置のベースとなるベース板、１０３、１０４、１０５、１０６は移動体１０２を駆動させる振動型モータ（各振動子）である。
ここで、移動体１０２はカメラの防振機構に適用する場合はレンズ部分にあたる。
１０７はＸ方向位置を検出する位置センサであり、１０８、１０９はＹ方向位置を検出する位置センサである。
図１（ｂ）は同装置の側面図である。
振動型モータ（各振動子）１０３、１０４、１０５、１０６は２点突起を持つ振動部材と圧電素子(不図示）を接着などで一体化し、取り付け部材を介してベース板１０１に取り付けられている。
また、位置センサ１０７、１０８、１０９の上面にはスケール部１０７’、１０８’、１０９’が設けられている。
例えば、センサ１０７だと、スケール部１０７’がＸ方向（第１の方向）に移動することで移動量に応じた位置信号がセンサ１０７から出力されるというものである。
センサ１０８はスケール部１０８’が、センサ１０９はスケール部１０９’がＹ方向（第２の方向）に移動することで移動量に応じた位置信号を出力する。この構成にて、振動型モータ１０３、１０４、１０５、１０６の駆動力をベクトル合成した方向に移動体を動かすものである。
【００１３】
図２は本実施例で用いられる振動型モータの駆動原理を説明するための図である。
図２（ａ）において、弾性体２０３に接着された圧電素子２０４に交番電圧を印加することにより、図２（ｃ）、（ｄ）に示すような２つの振動モードが発生し、突起部２０２に加圧接触する移動体２０１が矢印方向に移動するというものである。
図２（ｂ）は圧電素子２０４の電極パターンを示す図であり、例えば振動型モータ１０３の圧電素子２０４には、長手方向で２等分された電極領域が形成されている。
また、各電極領域における分極方向は、同一方向（＋）となっている。圧電素子２０４の２つの電極領域のうち図２（ｂ）の右側に位置する電極領域には交番電圧（Ｖ１）が印加され、左側に位置する電極領域には交番電圧（Ｖ２）が印加される。
Ｖ１およびＶ２をＡモードの共振周波数付近の周波数で、かつ同位相の交番電圧とすると、圧電素子２０４の全体（２つの電極領域）がある瞬間には伸び、また別の瞬間には縮むことになる。この結果、振動型モータ１０３には図２（ｃ）に示すＡモードの振動が発生することになる。
また、Ｖ１およびＶ２をＢモードの共振周波数付近の周波数で、かつ位相が１８０°ずれた交番電圧とすると、ある瞬間には、圧電素子２０４の右側の電極領域が縮むとともに、左側の電極領域が伸びる。
また、別の瞬間には逆の関係となる。この結果、振動型モータ１０３には図２（ｄ）に示すＢモードの振動が発生することになる。
このように、２つの振動モードを合成することにより、移動体２０１が図２（ａ）の矢印方向に駆動される。
また、ＡモードとＢモードの発生比は、２等分された電極へ入力する交番電圧の位相差を変えることにより、変更可能である。
この振動型モータでは発生比を変えることにより移動体の速度を変更させることが可能となる。
【００１４】
図３は、本発明の実施形態における多自由度駆動装置の制御系について説明する図である。
制御系は、少なくとも振動型モータ、移動体、位置センサ、及び制御装置から構成され、ここでは、例えば、振動型モータ１０３乃至１０６、移動体１０２、位置センサ１０７乃至１０９、及び制御装置から構成される。制御装置は、制御部、パルス発生器、駆動回路、位置検出部、及び座標変換部を備え、ここでは、例えば、制御部、パルス発生器３０４、駆動回路３０５、位置検出部３０７、及びＸＹθ座標変換部３０８を備える。更に、制御部は、偏差算出部、補償器（補償部）、及び制御量演算部を備え、ここでは、例えばＸＹθ偏差算出部３０１、ＰＩＤ補償器３０２、及び制御量演算部３０３を備える。
多自由度駆動装置の制御系において、不図示のコントローラより位置指令Ｘ、Ｙ、θが与
えられ、ＸＹθ偏差算出部３０１に入力される。
ＸＹθ偏差算出部３０１では、位置指令Ｘ、Ｙ、θと、ＸＹθ座標変換部３０８で得られた検出位置Ｘ、Ｙ、θとの差分が演算されて、Ｘ、Ｙ、θの偏差信号が出力される。偏差信号はＰＩＤ補償器３０２に入力され、Ｘ、Ｙ、θそれぞれの制御信号が出力される。
ここで、ＰＩＤ補償器３０２とは比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分（Ｄ）の各機能を有する補償器の出力を加算したものであり、制御対象の位相遅れやゲインを補償して、安定且つ高精度な制御系を構築する為に用いられる。ＰＩＤ補償器は、コントローラがフィードバック制御を行う一定の制御周期を有しており、この制御周期に基づいて、時間比例演算、時間微分演算、時間積分演算が行われる。補償部は、位置指令に対する移動体の位置データの、位相遅れ、またはゲインを補償する演算部で構成することができる。補償器としては、例えば、Ｈ無限大補償器、繰返し補償器などがあるが、いずれも時間的な概念に基づく演算を組み合わせて行うよう構成されている。補償器は、いわゆるフィルタとも考えられ、時間的な概念に基づいた作用、すなわち周波数に応じて入力信号を増幅、あるいは減衰する作用が得られる。本発明の補償器は、上記補償器に限定されず、上記効果を得る事ができる補償器であればよい。
ＰＩＤ補償器３０２から出力された制御信号は、制御量演算部３０３に入力され、Ｘ、Ｙ、θの各制御量が行列演算されて変換され、４つの振動型モータそれぞれの制御量として出力される。
【００１５】
本実施形態では、制御装置は、後に詳しく説明するように、このようなＰＩＤ補償器３０２として構成された制御手段と、制御量演算部３０３とが、位置指令に対してフィードバック制御する制御系の経路中に配置された構成を備えている。制御手段は、所定のゲインによる通常動作モードの制御信号（例えば、第１の方向であるＸ方向に関する第１の制御信号と、第２の方向であるＹ方向に関する第２の制御信号）と、学習動作モードにおいて、前記第１の方向及び前記第２の方向ごとに設定されたゲインに基づいた制御信号（それぞれ、第３の制御信号及び第４の制御信号）を出力するように構成されている。
また、制御量演算部３０３は、前記制御手段から前記制御信号（前記第３の制御信号及び前記第４の制御信号）を受け取り、演算により前記各振動子の駆動パラメータに関する信号（第５の制御信号及び第６の制御信号）を出力するように構成されている。
【００１６】
そして、前記制御量演算部３０３から出力される制御量は、振動型モータの制御パラメータとなる周波数、位相差、パルス幅等の情報を有し、補正されてパルス発生器３０４に入力される。
パルス発生器３０４は、入力された駆動パラメータに関する制御信号に応じて駆動周波数が変化するパルス信号を発生させるものであり、デジタル分周回路やＶＣＯ（電圧制御発振器）などが用いられる。
また、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により、制御パラメータに応じてパルス幅が変化するパルス信号を発生させても良い。
【００１７】
パルス発生器３０４から出力されたパルス信号は駆動回路３０５に入力され、位相が９０°異なる２相の交番電圧が出力される。
駆動回路３０５は、電源３０６から供給されたＤＣ電圧を入力パルス信号のタイミングでスイッチング動作させ、所望の電圧に昇圧するトランスを用いた昇圧回路やＬＣ共振を利用した昇圧回路等が用いられる。
駆動回路３０５から出力された交番電圧は振動型モータ１０３、１０４、１０５、１０６（以下、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の圧電素子に印加され、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動力をベクトル合成した方向に移動体１０２は動作する。
移動体１０２の動作を位置センサ１０７、１０８、１０９によって検出し、位置検出部３０７で各センサ位置での位置情報をＸ１、Ｙ１、Ｙ２として演算処理する。
位置情報Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２はＸＹθ座標変換部に入力され、Ｘ、Ｙ、θの位置情報として
座標変換処理される。このように、位置指令Ｘ、Ｙ、θに近づくように本装置はフィードバック制御される。
【００１８】
図４は、ＰＩＤ補償器３０２の構成を説明する図である。
Ｘ、Ｙ、θの偏差信号にはそれぞれゲインが設けられ、ＰＩＤ補償器で演算されて出力される。
ゲインＸ４０１、ゲインＹ４０２、ゲインθ４０３は学習動作モードで使用されるもので、各方向の制御をＯＮ／ＯＦＦ、又は制御ゲインの比率を調整可能とすることができる。また、ＰＩＤ補償器Ｘ４０４、ＰＩＤ補償器Ｙ４０５、ＰＩＤ補償器θ４０６には、４つの振動型モータの伝達特性に基づいて最適化された制御ゲインが設定されている。
【００１９】
図５は、制御量演算部３０３の構成を説明する図である。
Ｘ、Ｙ、θの各制御量は、多入力多出力行列演算部５０１で検出位置Ｘ、Ｙ、及びθに応じて行列演算され、４つの振動型モータそれぞれの制御量として出力される。
そして、ゲイン補償部５０３で４つの振動型モータの個体差が補償され、各モータの制御量が出力される。これが通常動作モードにおける制御の流れである。
学習動作モードでは、検出位置Ｘ、Ｙ、θから特性差演算部５０２によって振動型モータの個体差が算出され、学習動作終了後に算出した補償ゲインをゲイン補償部５０３で設定する。
補償ゲインに基づいて、振動型モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の制御量である周波数、位相差、パルス幅が結果として調整されることになる。
【００２０】
図６は、多入力多出力行列演算部５０１の行列演算式を示すものである。
振動型モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の制御量は図６（ａ）で示される。
係数ＣＯＳ（４５ｄｅｇ）は各振動型モータの駆動軸がＸＹ軸に対して４５°の傾きを持って配置されている為である。
そして、第１項は制御量ΔＸ成分、第２項は制御量ΔＹ成分、第３項は制御量Δθ成分である。前記制御量ΔＸはＸ方向の伝達特性が反映された制御量、ΔＹはＹ方向の伝達特性が反映された制御量、Δθはθ方向の伝達特性が反映された制御量である。従って、縦置きした際は、ＸＹ方向の伝達特性の違いが制御量ΔＸとΔＹの違いとして考慮され、各振動型モータの制御量が演算される。ここで、第１項と第２項のベクトルがＸ、Ｙ成分で符号が異なるのは、同位相の駆動信号を印加した場合に振動型モータの駆動方向がすべて左回転方向になるよう設定されているからである。
図６（ｂ）は制御量θ成分を演算する回転行列Ｒθである。回転行列Ｒθは、図６（ｃ）に示す中心点から各振動型モータまでのＸ座標、Ｙ座標軸の距離ｄ３を用いて、中心点を基準に（中心点を回転中心として）、制御量Δθの回転量を演算する。
また、移動体がＸとＹ方向に移動すると各振動型モータに対する相対的な中心座標がずれるので、検出位置ｘとｙをオフセット成分として考慮する。
【００２１】
図７は、多自由度駆動装置のＸ、Ｙ、θ方向の動作を説明する図である。
本実施形態における装置は４つの振動型モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動力をベクトル合成して、所望の方向へ移動体を駆動する。
特徴的な動作パターンをピックアップして説明する。
図７（ａ）は、右斜め下方向に駆動する場合である。この場合は、Ｍ１とＭ３に同方向の駆動力を発生させる。ここで、Ｍ２とＭ４は右斜め下方向の駆動に負荷を生じない状態が望ましい。
この方法としては、Ｍ２とＭ４に定在波を励起させて上下方向のみの振動とし、負荷を低減するか、かわし機構によって負荷を低減する方法がある。
図２１は、かわし機構を用いて負荷を低減させる構成例を示すものである。
図２１（ａ）はスライド機構での構成例である。ベース板に固定されたバー１２０を介し
て、振動型モータは矢印方向にスライドする事で負荷を逃がす事ができる。
図２１（ｂ）はかわし機構での構成例である。ベース板に固定された板ばね１２１は矢印方向に剛性が低く、かわし方向に変形する事で、振動型モータは負荷を逃がすことができる。
図７（ｂ）は、右斜め上方向に駆動する場合であり、Ｍ２とＭ４に同方向の駆動力を発生させる。
図７（ｃ）はＸ方向に駆動する場合で、Ｍ１とＭ３の合成ベクトルと、Ｍ２とＭ４の合成ベクトルが同じ大きさであれば、図のようにＸ方向に合成ベクトルが生じる。
同様に、図７（ｄ）はＹ方向の駆動を示す。また、図７（ｅ）は左回転方向に駆動する場合で、すべて同じ方向に駆動力を発生すれば良い。
上記動作をカメラの防振機構に適用する事により、不図示のカメラに内蔵されたジャイロセンサからの指令信号に基づいて、防振動作を行うことができる。
【００２２】
図８は、位置センサ信号をＸ、Ｙ、θに座標変換する式を示すものである。
図８（ｂ）に示すように移動体１０２の位置は、３つの位置センサで検出される。中心点から位置センサまでの距離をｄ１とする。
各センサ位置での位置情報はＸ１、Ｙ１、Ｙ２として演算処理される。位置情報Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２は図８（ａ）に示される式によってＸ、Ｙ、θの位置情報として座標変換される。
座標変換の考え方は、Ｘ方向はＸ１と回転角、Ｙ方向はＹ１とＹ２の平均値、θ方向はＹ１とＹ２の差分を用いて演算する。
【００２３】
図９は、本実施形態における学習動作モードを説明するフローチャートである。
図９（ａ）は３つの学習ステップと個体差を補償する為の補償ゲインの更新の手順を表している。
図９（ｂ）は各学習ステップにおける動作内容を表している。
まず、図９（ａ）から説明する。
不図示のコントローラによって学習動作モードが指令されると、学習ステップ１が実行される（Ｓ１）。
学習ステップ１では振動型モータＭ１とＭ３との間の特性差が検出されて、補償ゲインＧ１が算出される。
パラメータとして、この補償ゲインＧ１を、ゲイン補償部にて更新する（Ｓ２）。
次に、学習ステップ２が実行される（Ｓ３）。
学習ステップ２では、上記振動型モータＭ１及びＭ３と駆動軸が直交する振動型モータＭ２とＭ４の間特性差が検出されて、補償ゲインＧ２が算出される。パラメータとして、この補償ゲインＧ２を前記ゲイン補償部にて更新する（Ｓ４）。なお、ここでは、上記振動型モータＭ１及びＭ２と上記振動型モータＭ２とＭ４の駆動軸が直交する場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば振動型モータＭ１及びＭ２の駆動軸が上記振動型モータＭ２及びＭ４の駆動軸と交差していればよい。
最後に、学習ステップ３が実行される（Ｓ５）。学習ステップ３では合成駆動力（Ｍ１＋Ｍ３）と（Ｍ２+Ｍ４）との特性差が検出されて、補償ゲインＧ３が算出される。パラメータとして、この補償ゲインＧ３を、前記ゲイン補償部にて更新する（Ｓ６）。
以上で学習動作モードが終了し、通常動作モードへ移行する。
【００２４】
次に、図９（ｂ）の説明をする。
学習ステップが開始されると、不図示のコントローラから学習用の動作パターンが設定される（Ｓ７）。例えば、任意の周波数の連続ＳＩＮ波が設定される。
次に、Ｘ、Ｙ、θ方向の各ＰＩＤ補償器の前段に配されたＸゲイン、Ｙゲイン、θゲインが各々設定される。
前記ゲインは学習ステップ１〜３に基づき、異なる値が設定される（Ｓ８）。
設定後、学習動作パターンの指令に基づいて駆動が開始される（Ｓ９）。
そして、設定された時間を経過すると、駆動が停止される（Ｓ１０）。
ここで、駆動中に検出されたＸ、Ｙ、θの値を後述する方法で演算することにより、特性差を補償する補償ゲインが算出される（Ｓ１１）。以上で学習ステップが終了する。
【００２５】
次に、学習ステップ１、２、３による３つの学習ステップのそれぞれについて、詳細に説明する。
まず、学習ステップ１から説明する。
図１０は、学習ステップ１におけるＸ、Ｙ、θのＰＩＤ補償器前段のゲイン設定、動作パターン、及び検出信号を示すものである。
図１０（ａ）は、ＰＩＤ補償器３０２内のＸゲイン４０１、Ｙゲイン４０２、θゲイン４０３の設定値と制御ループを示している。
ＸＹθ偏差算出部３０１では位置指令と検出位置から各方向の偏差が出力される。
各方向の偏差はＰＩＤ補償器３０２に入力され、演算処理される。ここで、例えば、Ｘゲイン４０１を１、Ｙゲイン４０２を１、θゲイン４０３を０と設定する。これは、特定のθ方向のみをオープン制御する事を意味する。
尚、θゲイン４０３を通常動作モード時より十分小さい値にしても同様の効果を得ることができる。
１００１は、図３の制御量演算部３０３から位置検出部３０７までを含むものである。
図１０（ｂ）はＸ、Ｙ、θの位置指令を示している。
ＸとＹは位相差が１８０°のＳＩＮ波形であり、θはゼロである。これによって、振動子Ｍ１とＭ３に駆動力が生じ、ＸＹ軸上の斜め−４５°方向に回転なしで往復動作する指令となる。
尚、学習ステップに用いる位置指令はＳＩＮ波に限定されず、矩形や三角波など周期的な波形であれば良い。
【００２６】
図１１は、学習ステップ１における多自由度振動波駆動装置の動作を説明する図である。図１１（ａ）は振動子Ｍ１とＭ３の駆動力が理想的に一致している場合である。この場合、ＸＹ軸上の斜め−４５°方向に往復動作するが、θ方向がオープン制御であっても回転力は生じず、指令値通りに動作する。
図１１（ｂ）は振動子Ｍ１とＭ３の駆動力が異なる場合である。図のようにＭ３の方が駆動力が大きい場合、移動体の中心位置を軸として回転しながら往復動作する。
具体的には、左斜め上方向の動作時はプラス側に回転し、右斜め下方向の動作時はマイナス側に回転する。
つまり、Ｍ１とＭ３の駆動力の差が、θ方向をオープン制御している事で回転力として現れる事を意味する。
図１０（ｃ）は、ＸＹθ座標変換部３１０で演算されたＸ、Ｙ、θの検出値を示すもので、Ｍ１とＭ３に駆動力の差がある場合、θにＳＩＮ波形の振幅として生じる。このように、検出回転角θの振幅を検出する事で特性差を検出する事が出来る。
【００２７】
図１２は、本実施形態における特性差演算部の構成を示すものである。
図５で示した特性差演算部５０２は、Ｘ、Ｙ、θの検出値を入力として学習ステップ１〜３の補償ゲインＧ１、Ｇ２、Ｇ３を演算することができる。
学習ステップ１の補償ゲインＧ１を算出する場合を説明する。検出回転角θは座標変換部１２０１に入力されて、（ｄ２・ＰＩ／１８０）が乗算される。
ここでｄ２は、図１２（ｂ）に示すように、４つの振動子の中心点から各振動子までの距離である。検出回転角θは、前記演算によってｄ２を半径とする円の接線方向の移動量に変換される。
一方で、検出位置Ｘは座標変換部１２０２に入力されて、（１／ＣＯＳ（４５°））が乗算される。これも、Ｘ方向の移動量をｄ２を半径とする円の接線方向の駆動力に変換する
ものである。
そして、前記変換後のＸにθを加算したものがＭ３の移動量に相当し、θを減算したものがＭ１の移動量に相当する。つまり、これらの比を演算することで特性差を補償する補償ゲインＧ１が算出される。
具体的には、前記移動量をＲＭＳ演算部１２０３と積分器１２０４によって往復動作中に連続的な二乗平均化処理を施し、除算器１２０５でＭ１とＭ３の移動量の比が算出される。
【００２８】
図１３は、学習ステップ１における補償ゲインＧ１を変更した場合の検出回転角θの変化を示すものである。
横軸は時間、縦軸は検出回転角θである。図中、補償ゲインＧ１は振動子Ｍ１の制御量の大きさを調整するゲインを示す。
ここで、Ｍ１の駆動力がＭ３に対して１／２の出力となるような振動子を実験で用いた。そこで、補償ゲインＧ１を１／２倍、等倍、２倍と振り、検出回転角θの変化を測定した。
また、位置指令Ｘと位置指令Ｙのストロークは±０．５ｍｍで逆位相とし、周波数１ＨｚのＳＩＮ波形の往復動作を行った。
図のように、補償ゲインＧ１が１／２倍の場合は検出回転角θは増大し、逆に補償ゲインＧ１が２倍の場合は検出回転角θは低減する。つまり、補償ゲインＧ１を２倍とすれば、Ｍ１とＭ３の特性差を補償する事ができる。
【００２９】
図１４は、ゲイン補償部の構成を説明する図である。
図５における多入力多出力演算部５０１から出力された４つの制御量は、ゲイン補償部５０３に入力される。
ゲイン補償部５０３では、４つの振動型モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の個体差が補償され、各モータの制御量が出力される。図中、Ｇ１（１４０１）はＭ１とＭ３の特性差を補償する補償ゲイン、Ｇ２（１４０２）はＭ２とＭ４の特性差を補償する補償ゲインである。Ｇ１は学習ステップ１、Ｇ２は学習ステップ２によって算出される。
また、Ｇ３（１４０３）は合成駆動力（Ｍ１＋Ｍ３）と（Ｍ２＋Ｍ４）の特性差を補償する補償ゲインである。Ｇ３は学習ステップ３によって算出される。
学習動作モードが終了後、前記Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３に各補償ゲインが設定され、個体差が補償される。
【００３０】
つぎに、学習ステップ２について説明する。
図１５は、学習ステップ２におけるＸ、Ｙ、θのＰＩＤ補償器前段のゲイン設定、動作パターン、及び検出信号を示す。
図１５（ａ）は、ＰＩＤ補償器３０２内のＸゲイン４０１、Ｙゲイン４０２、θゲイン４０３の設定値と制御ループを示している。
ＸＹθ偏差算出部３０１では位置指令と検出位置から各方向の偏差が出力される。各方向の偏差はＰＩＤ補償器３０２に入力され、演算処理される。
ここで、学習ステップ１と同様、Ｘゲイン４０１を１、Ｙゲイン４０２を１、θゲイン４０３を０と設定して、θ方向のみをオープン制御する。
尚、θゲイン４０３を通常動作モード時より十分小さい値にしても同様の効果を得ることができる。
１００１は、図３の制御量演算部３０３から位置検出部３０７までを含むものである。
図１５（ｂ）はＸ、Ｙ、θの位置指令を示し、これが学習ステップ１と異なる。ＸとＹは位相差が０°、つまり同位相のＳＩＮ波形であり、θはゼロである。これによって、振動子Ｍ２とＭ４に駆動力が生じ、ＸＹ軸上の斜め＋４５°方向に回転なしで往復動作する指令となる。
【００３１】
図１６は、学習ステップ２における多自由度駆動装置の動作について説明する図である。図１６（ａ）は振動子Ｍ２とＭ４の駆動力が理想的に一致している場合である。この場合、ＸＹ軸上の斜め＋４５°方向に往復動作するが、θ方向がオープン制御であっても回転力は生じず、指令値通りに動作する。
図１６（ｂ）は振動子Ｍ２とＭ４の駆動力が異なる場合である。図のようにＭ２の方が駆動力が大きい場合、移動体の中心位置を軸として回転しながら往復動作する。
具体的には、右斜め上方向の動作時はプラス側に回転し、左斜め下方向の動作時はマイナス側に回転する。つまり、Ｍ２とＭ４の駆動力の差が、θ方向をオープン制御している事で回転力として現れる事を意味する。
図１５（ｃ）は、ＸＹθ座標変換部３１０で演算されたＸ、Ｙ、θの検出値を示すもので、Ｍ２とＭ４に駆動力の差がある場合、検出回転角θにＳＩＮ波形の振幅として生じる。このように、検出回転角θの振幅を検出する事で特性差を検出する事が出来る。
尚、補償ゲインＧ２は、前述した図１２の特性差演算部で、学習ステップ１と同様の方法で算出する事ができる。
【００３２】
つぎに、学習ステップ３について説明する。
図１７は、学習ステップ３におけるＸ、Ｙ、θのＰＩＤ補償器前段のゲイン設定、動作パターン、及び検出信号を示す。
図１７（ａ）は、ＰＩＤ補償器３０２内のＸゲイン４０１、Ｙゲイン４０２、θゲイン４０３の設定値と制御ループを示している。
ＸＹθ偏差算出部３０１では位置指令と検出位置から各方向の偏差が出力される。
各方向の偏差はＰＩＤ補償器３０２に入力され、演算処理される。ここで、Ｘゲイン４０１を１、Ｙゲイン４０２を０、θゲイン４０３を１と設定して、Ｙ方向のみをオープン制御する。
尚、Ｙゲイン４０３を通常動作モード時より十分小さい値にしても同様の効果を得ることができる。
１００１は、図３の制御量演算部３０３から位置検出部３０７までを含むものである。図１７（ｂ）はＸ、Ｙ、θの位置指令を示す。
位置指令ＸはＳＩＮ波形であり、位置指令Ｙとθはゼロである。これによって、４つの振動子に駆動力が生じ、Ｘ軸上を回転なしで往復動作する指令となる。
【００３３】
図１８は、学習ステップ３における多自由度駆動装置の動作を説明する図である。
図１８（ａ）は振動子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動力が理想的に一致している場合である。この場合、Ｘ軸上を往復動作するが、Ｙ方向がオープン制御であってもＹ方向の位置ずれは生じず、指令値通りに動作する。
図１８（ｂ）は合成駆動力（Ｍ１＋Ｍ３）と（Ｍ２＋Ｍ４）の駆動力が異なる場合である。図のように合成駆動力（Ｍ１＋Ｍ３）の方が大きい場合、Ｙ方向に位置ずれを生じながら往復動作する。
具体的には、右方向の動作時はマイナス側に位置ずれを生じ、左方向の動作時はプラス側に位置ずれを生じる。つまり、合成駆動力の差が、Ｙ方向をオープン制御している事でＹ方向の位置ずれとして現れる事を意味する。
【００３４】
図１７（ｃ）は、ＸＹθ座標変換部３１０で演算されたＸ、Ｙ、θの検出値を示すもので、合成駆動力の差がある場合、検出位置ＹにＳＩＮ波形の振幅として生じる。
尚、検出回転角θは回転制御されているため、ゼロ付近に収束している。このように、検出位置Ｙの振幅を検出する事で特性差を検出する事が出来る。
学習ステップ３における補償ゲインＧ３の算出方法を、前述した特性差演算部（図１２）を用いて説明する。図のように、検出位置ＸにＹを加算したものが合成駆動力（Ｍ２＋Ｍ４）、Ｙを減算したものが合成駆動力（Ｍ１＋Ｍ３）の移動量に相当する。
これらの比を演算することで特性差を補償する補償ゲインＧ３が算出される。具体的には
、前記移動量をＲＭＳ演算部１２０３と積分器１２０４によって往復動作中に連続的な二乗平均化処理を施し、除算器１２０５で移動量の比が算出される。
【００３５】
図１９は、学習ステップで算出した補償ゲインを用いて多自由度振動波駆動装置を制御した場合のシミュレーション結果を示すものである。横軸は時間、縦軸は偏差Ｘ、偏差Ｙ、偏差θである。
ここで、４つの振動子に個体差があるものと仮定し、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動力の比を[０．５，１．０，２．０，０．５]と設定した。
図１９（ａ）は補償無しで制御した場合の結果である。前述した学習ステップ１〜３を実行すると、補償ゲインＧ１、Ｇ２、Ｇ３は[３．９１２，０．５０６７，０．２５４６]と算出された。これをゲイン補償部に設定し、制御した結果を  図１９（ｂ）に示す。図のように、本発明の補償動作を適用する事で制御特性が向上し、位置偏差が低減することが確認された。
また、ＸＹθの各方向の制御系が安定化するので、制御ゲインを上げることが可能となる。
さらに、個体差を駆動方向で切り分けて検出するので、精度良く特性差を抽出できる。そして、個体差を比によって算出するので、補償ゲインを設定するという簡易的な方法で補償することができる。
【００３６】
尚、本発明は、少なくとも２つのモータを用いた多方向の駆動であれば用いることができる。例えば、複数の振動子を用いた多方向の駆動であれば、その他の構成例においても本発明を広く適用することができる。
例えば、従来例で示した３個の振動子を用いたＸＹθ方向駆動を行う構成や、２個の振動子を用いたＸＹ方向駆動の構成などである。
また、上記学習ステップのうち、１つの学習ステップを用いても、本発明の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、Ｘ、Ｙ、θ方向の伝達特性の違いを考慮した例について説明しているが、本発明はこれに限定されない。第１の方向及び第２の方向の２方向のみに移動体を駆動する場合にも用いることができ、第１の方向と第２の方向は、交差していればよく、直交する場合に限らない。
本実施の形態の制御装置により、各振動型モータの駆動力を合成した駆動力の伝達特性の、Ｘ、Ｙ、θ方向での違いを考慮した協調制御によって、位置偏差と応答性における制御性の向上を図ることができ、移動体を多方向に駆動することが可能となる。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、モータとして振動型モータを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、他のモータを用いることもできる。
本実施の形態では、実施の形態１と駆動手段だけが異なる構成例について、図２２を用いて説明する。実施の形態１では、多自由度駆動装置として、モータに振動型モータを用いた振動型の多自由度駆動装置を用いた場合を説明した。振動型モータは、振動子に備えられた電気−機械エネルギー変換素子への駆動信号の印加により、節線が略直交する第一と第二の２つの曲げモードによる楕円運動が該振動子に励起され、該振動子との接触部に摩擦による駆動力が発生するように構成されている。
本実施の形態では、振動型モータの代わりに、駆動コイルと永久磁石とによって構成され、該永久磁石の発生する磁束を利用して電気エネルギーを機械エネルギーに変換する、いわゆるボイスコイルモータを駆動手段として用いた例を説明する。
【００３８】
図２２はボイスコイルモータの断面図である。図の状態では固定部７５に設けられた駆動コイル２６の中心が永久磁石３３の中心線上にある。永久磁石３３の磁力は図２２の矢印によって示すような磁力線を発生する。よって、駆動コイル２６に図中右から左へ磁界
を発生するように電流を流すと可動部７６を下方に移動させるような力が発生する。逆に電流を流すと可動部７６を上方に移動させるような力が発生する。３５はバックヨーク、２７は吸着用ヨークである。バックヨーク３５及び吸着用ヨーク２７は、各長辺、短辺が各々重なり合うように配置されている。
【００３９】
図２３（ａ）はボイスコイルモータを用いた多自由度駆動装置の構成を示す図である。ベース板１０１と移動体１０２の間に４つのボイスコイルモータ１６０１、１６０２、１６０３、１６０４が設けられている。各ボイスコイルモータは実施の形態１と同様に配置され、各モータの駆動力をベクトル合成した方向に移動体を動かすように構成されている。
図２３（ｂ）は同装置の側面図である。各ボイスコイルモータの駆動コイル２６はベース板１０１に取り付けられ、永久磁石３３は移動体１０２に取り付けられている。また、移動体１０２はスチールボール１６０５によって支持されている。スチールボール１６０５がベース板１０１と移動体１０２の間で滑らかに転がることで、移動体１０２は光軸と垂直な平面内で並進及び回転運動する。
【００４０】
本実施の形態の多自由度駆動装置においても、実施の形態１の図３と同様の制御系を適用して駆動することができる。本実施の形態では、ボイスコイルモータを駆動手段として用いるので、制御量演算部３０３が出力する駆動パラメータをパルス幅とすれば良い。実施の形態１では、各振動型モータの駆動パラメータは周波数、位相差、パルス幅情報であった。本実施の形態のボイスコイルモータの駆動力は駆動用コイルに流す電流によって制御されるので、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により、制御パラメータに応じてパルス幅を変化させる。このように、ボイスコイルモータを駆動手段とする多自由度駆動装置にも本発明の制御装置を適用する事ができる。
尚、本発明は、本実施の形態で説明した構成に限定されるものではなく、複数のボイスコイルモータを用いた多方向の駆動であれば、本発明を広く適用することができる。
例えば、従来例で示した３個のボイスコイルモータを用いたＸＹθ方向駆動を行う構成や、２個のボイスコイルモータを用いたＸＹ方向駆動を行う構成、等に適用することができる。
また、本実施の形態では、Ｘ、Ｙ、θ方向の伝達特性の違いを考慮した例について説明しているが、本発明はこれに限定されない。第１の方向及び第２の方向の２方向のみに移動体を駆動する場合にも用いることができ、第１の方向と第２の方向は、交差していればよく、直交する場合に限らない。
本実施の形態の制御装置により、各振動型モータの駆動力を合成した駆動力の伝達特性の、Ｘ、Ｙ、θ方向の間での違いを考慮した協調制御によって、位置偏差と応答性における制御性の向上を図ることができ、移動体を多方向に駆動することが可能となる。
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、所定のゲインによる通常動作モードの制御信号と、各モータの特性差を算出するためにゲイン調整された学習動作モードの制御信号を出力する制御手段と、前記制御手段からの前記制御信号が入力され、各モータの駆動パラメータを演算により出力する制御量演算部３０３と、が位置指令に対してフィードバック制御する制御系の経路中に配置された構成を備えている。そして、実施の形態１と同様の学習ステップにより、各モータの特性差を演算し、制御量を補正する事ができる。
【００４１】
（実施の形態３）
本発明のモータ制御装置を、カメラなどの撮像装置（光学機器）に適用した例について説明する。ここでは、撮像装置のレンズ鏡筒に、レンズを駆動しオートフォーカスする為の振動型モータを組み込んだ例を図２４を用いて説明する。
図２４は、補正レンズにより画像振れを補正する撮像装置としてのカメラの断面図である。そして、図２４のカメラは、動画及び静止画の撮影機能を有する。６１はレンズ鏡筒で、６２はカメラボディである。また、６８はレンズ鏡筒６１に内蔵された補正光学装置
である。本実施形態の補正光学装置６８は、補正レンズ３１と、補正レンズ３１を保持した移動板（可動部材）３２とを備え、回転リング６５とスライド板４１に各々設けられた駆動装置４２により移動板３２は補正光学装置の光軸４０に垂直な面内を並進移動する。
【００４２】
また、図２４には示していないが、レンズ鏡筒６１には、補正レンズ３１以外の光学系、レンズ鏡筒６１の振れを検出する加速度センサ、移動板３２の２次元の移動を検出するエンコーダが設けられる。さらに、駆動装置に電気エネルギーを供給する電源、加速度センサの信号とエンコーダの信号を処理して電源を操作する制御部が設けられる。
カメラボディ６２内には撮像素子６７がある。被写体からの光が、レンズ鏡筒６１内の補正レンズ３１を含む光学系を透過し、カメラボディ６２内の撮像素子６７に入射する。加速度センサの信号に基づき、補正光学装置６８により補正レンズ３１を移動させることで、画像の振れを補正することが可能に構成されている。
【００４３】
本実施形態では、振動型モータによりレンズを移動させて画像の振れを補正する補正光学装置を備えた撮像装置の例を説明したが、本発明の適用例はこれに限定されない。例えば、振動型モータ等のモータで撮像素子を移動させて画像の振れを補正する補正光学装置を備えた撮像装置にも適用することができる。
【００４４】
また、図２４では、本発明の振動型駆動装置を撮像装置に用いた例を示したが、応用例はこれに限定されず、顕微鏡等の各種ステージの駆動にも用いることができる。例えば、顕微鏡のステージの駆動に用いた例を図２５を用いて説明する。
【００４５】
図２５は、本発明の、モータ制御装置を適用した顕微鏡の斜視図である。図２５の顕微鏡は、撮像素子と光学系を内蔵する撮像部３０と、基台上に設けられ、振動型駆動装置により移動されるステージ３２を有する自動ステージ３１と、を有する。被観察物をステージ３２上に置いて、拡大画像を撮像部３０で撮影する。観察範囲が広範囲に有る場合には、振動型駆動装置で、ステージ３２を移動させることで被観察物を図中のＸ方向やＹ方向に移動させて、多数の撮影画像を取得する。不図示のコンピュータにて、撮影画像を結合し、観察範囲が広範囲で、かつ、高精細な１枚の画像を取得できる。
【００４６】
本実施形態では、図２４及び２５において、モータとして振動型モータを用いる例について説明したが、ボイスコイルモータ等、他のモータを用いた場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０１：ベース板
１０２：移動体
１０３：振動型モータ（Ｍ１）
１０４：振動型モータ（Ｍ２）
１０５：振動型モータ（Ｍ３）
１０６：振動型モータ（Ｍ４）
１０７：位置センサ（Ｘ１）
１０８：位置センサ（Ｙ１）
１０９：位置センサ（Ｙ２）
２０１：移動体
２０２：突起部
２０３：弾性体
２０４：圧電素子
【図１９】
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【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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