(57)【要約】【課題】振動アクチュエータを目標回転数にするための周波数を迅速に得ることが可能な振動アクチュエータの制御装置を提供すること【解決手段】振動アクチュエータの制御装置は、前記振動アクチュエータの環境温度と起動周波数の関係の情報を記憶するメモリ４ｂと、前記振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより前記振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得し、該取得された現在の起動周波数によって前記記憶手段に記憶された前記情報を更新する更新手段４ｃと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された周波数の信号を与えることによって振動アクチュエータの駆動を制御する制御装置であって、
前記振動アクチュエータの環境温度と、前記振動アクチュエータが駆動を開始するときの周波数である起動周波数の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、
前記振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより前記振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得し、該取得された現在の起動周波数によって前記記憶手段に記憶された前記情報を更新する更新手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記更新手段は、前記環境温度に対応する起動周波数を前記記憶手段から取得し、該環境温度に対応する起動周波数に基づいて、前記現在の起動周波数を取得するために前記振動アクチュエータに与えられる初期信号の周波数である初期周波数を設定す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】
前記更新手段は、前記環境温度に対応する前記起動周波数が前記記憶手段に記憶されていない場合に、前記記憶手段に記憶されている前記環境温度と前記起動周波数の関係を示す情報を用いて、前記環境温度に対応する前記起動周波数を補間によって求めることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記更新手段は、前記環境温度に対応する前記起動周波数が前記記憶手段に記憶されていない場合に、前記記憶手段に記憶されている前記環境温度に対応する代表値を、前記環境温度に対応する前記起動周波数として取得することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記更新手段は、前記環境温度に対応する起動周波数より所定量だけ高い周波数を前記初期周波数として設定することを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記更新手段は、前記環境温度に対応する前記起動周波数が前記記憶手段に記憶されていない場合に、前記振動アクチュエータに与えることが可能な周波数の最大値を前記初期周波数として設定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
前記振動アクチュエータの環境温度を検出する温度検出手段を更に有し、
前記更新手段は、前記温度検出手段から前記振動アクチュエータの前記環境温度を取得することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記振動アクチュエータの駆動を検出する駆動検出手段を更に有し、
前記更新手段は、前記駆動検出手段の検出結果に基づいて前記振動アクチュエータの起動周波数を取得することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
振動アクチュエータと、
設定された周波数の信号を与えることによって前記振動アクチュエータの駆動を制御する制御ユニットと、
を有する装置であって、
前記制御ユニットは、
前記振動アクチュエータの環境温度と、前記振動アクチュエータが駆動を開始するときの周波数である起動周波数の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、
前記振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより前記振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得し、該取得された現在の起動周波数によって前記記憶手段に記憶された前記情報を更新する更新手段と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１０】
設定された周波数の信号を与えることによって振動アクチュエータの駆動を制御する制御方法であって、
前記振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより前記振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得し、該取得された現在の起動周波数によって、記憶手段に記憶された前記振動アクチュエータの環境温度と、前記振動アクチュエータが駆動を開始するときの周波数である起動周波数の関係を示す情報を更新することを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
振動アクチュエータと、設定された周波数の信号を与えることによって前記振動アクチュエータの駆動を制御する制御ユニットと、を有する装置の制御方法であって、
前記振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより前記振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得し、該取得された現在の起動周波数によって、記憶手段に記憶された前記振動アクチュエータの環境温度と、前記振動アクチュエータが駆動を開始するときの周波数である起動周波数の関係を示す情報を更新することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータなどの振動アクチュエータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータの制御方法としては、振動体に印加する交流信号の周波数を変化させることは知られている。図３（ａ）は、印加周波数と振動アクチュエータの回転数との関係を示すＦ−Ｎ特性図であり、横軸は周波数、縦軸は回転数である。同図より、周波数を変化させることによって回転数を変更できることが分かる。振動アクチュエータは、周波数を高い側から低い側へ走査すると回転数が高くなり、ある周波数を通過すると再び回転数が低くなる特性を有し、この回転数が切り換わる周波数を振動アクチュエータの共振周波数と呼ぶ。制御に際しては、周波数を変更して現在の回転数が目標回転数（目標速度）になるようにする。
【０００３】
Ｆ−Ｎ特性図は、環境温度に応じて変動することが知られている。図３（ｂ）に、環境温度が４５℃、２５℃、−２０℃の場合のＦ−Ｎ特性図を示す。特許文献１は、このような温度特性を保持し、振動アクチュエータを駆動する際に環境温度を検出し、検出された環境温度に対応するＦ−Ｎ特性図を使用する方法を提案している。即ち、目標回転数に対応する周波数付近を走査することによって目標回転数を迅速に得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ｆ−Ｎ特性図は、個体差や経年劣化によって大きくばらつく。特許文献１は、これを考慮していないので、環境温度から得られたＦ−Ｎ特性図から目標回転数に対応する周波数と、実際に目標回転数を与える周波数とが離れている場合があり、必ずしも目標回転数を迅速に得ることができない。このため、振動アクチュエータをフォーカスレンズやズームレンズの駆動手段に適用した場合には迅速な焦点調節や変倍が取得できないおそれがある。
【０００６】
本発明は、振動アクチュエータを目標回転数にするための周波数を迅速に得ることが可能な振動アクチュエータの制御装置を提供することを例示的な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の制御装置は、設定された周波数の信号を与えることによって振動アクチュエータの駆動を制御する制御装置であって、前記振動アクチュエータの環境温度と、前記振動アクチュエータが駆動を開始するときの周波数である起動周波数の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、前記振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより前記振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得し、該取得された現在の起動周波数によって前記記憶手段に記憶された前記情報を更新する更新手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、個体差が考慮されるので、振動アクチュエータを目標回転数にするための周波数を迅速に得ることが可能な振動アクチュエータの制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のカメラシステムのブロック図とそのレンズマイコンのブロック図である。
【図２】図１に示すレンズマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態における振動アクチュエータの起動周波数を検出する方法を説明する図である。
【図４】振動アクチュエータのＦ−Ｎ特性図と、その温度変動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１（ａ）は、一眼レフデジタルカメラシステムのブロック図である。交換レンズとしてのレンズ装置１は、カメラ本体２０に取り外し可能に装着されている。なお、本実施形態はレンズ一体型のカメラにも適用可能である。
【００１１】
レンズ装置１は、被写体の光学像を形成し、フォーカスレンズ２を備える。フォーカスレンズ２は、一点鎖線で示す光軸方向に移動して焦点調節を行う。フォーカスレンズ２は、被駆動部材であるフォーカスユニット３に保持されている。なお、被駆動部材はズームレンズを保持するズームユニットであってもよい。
【００１２】
レンズ装置１は、レンズマイコン４、ドライバ回路５、昇圧回路６、振動モータ７、回転量検出ユニット（駆動検出手段）８、位置検出器１０、温度計１１を有する。
【００１３】
レンズマイコン（レンズマイクロコンピュータ、レンズ制御手段）４は、レンズ装置１の各部を制御する。特に、レンズマイコン４は、設定された周波数の信号を与えることによって振動モータ７の駆動を制御する。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、レンズマイコン４は、内部タイマ４ａ、内部メモリ４ｂを備えると共に、更新手段４ｃの機能（モジュール）を備える。レンズ一体型のカメラの場合は後述するカメラマイコン２２がこれらの機能を有してもよい。また、レンズマイコン４は、接点ユニット２５を介してカメラ本体２０と通信を行うためのシリアル通信コントローラ、Ａ／Ｄ変換器、入出力ポートを更に備える。
【００１５】
レンズマイコン４は、それ自体で振動モータ７の駆動を制御する制御装置（制御ユニット）として機能するが、環境温度を検出する温度計１１や振動モータ７の回転を検出する回転量検出ユニット８などを含めて制御装置（制御ユニット）が観念されてもよい。
【００１６】
レンズマイコン４の出力は、ドライバ回路５、昇圧回路６に接続され、ドライバ回路５の出力はフォーカスユニット３を駆動する振動モータ７に接続されている。ドライバ回路５は、振動モータ７を駆動するための電力増幅を行う。昇圧回路６は、振動モータ７の駆動電源であり、昇圧回路６の出力はドライバ回路５に供給される。昇圧回路６は、振動モータ７に印加する基準電圧を生成し、バッテリ電圧を５倍程度まで昇圧する回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。振動モータ７は、設定された周波数の信号を与えることによって駆動する振動アクチュエータの一例であり、本実施形態では超音波モータからなるが、駆動周波数は超音波に限定されない。
【００１７】
回転量検出ユニット８は、振動モータ７の回転量を検出し、回転量検出ユニット８の出力（回転に応じた信号）はレンズマイコン４に供給される。回転量検出ユニット８は、振動モータ７の回転に同期して回転する小さな円板とフォトインタラプタ素子で構成されている。円板は円周上を同じピッチで切欠され、フォトインタラプタ素子のＬＥＤから投光された光が受光素子に到達するか、遮光されるかで信号の変化を検出する。また、フォトインタラプタ素子からの信号の１パルスの時間間隔を計測し、振動モータ７やフォーカスユニット３の速度を検出している。
【００１８】
レンズマイコン４は、フォトインタラプタ素子からの信号の１回の変化を１パルスとして各制御定数を決定する。フォーカスユニット３の移動量は振動モータ７の回転量に比例するため、パルス数を計数することでフォーカスユニット３の移動量を検出することもできる。
【００１９】
絶対位置検出器１０は、フォーカスユニット３の絶対位置を検出する位置検出手段であり、絶対位置検出器１０の出力はレンズマイコン４に供給される。温度計１１は、レンズマイコン４に接続され、振動モータ７の環境温度を検出する温度検出手段である。
【００２０】
カメラ本体（撮像装置）２０は、撮像素子２１、カメラマイコン（カメラ制御手段）２２、レリーズボタン（ＳＷ）２３、焦点検出ユニット２４が設けられている。レンズマイコン４とカメラマイコン２２とは接点ユニット２５を介して接続され、通信することができる。
【００２１】
撮像素子２１は、撮影光学系が形成した光学像を光電変換し、フォーカスレンズ２の光軸上に配置されて、ＣＣＤやＣＭＯＳから構成される。カメラマイコン２２は、カメラ本体の各部を制御する。カメラマイコン２２には撮像素子２１、レリーズボタン２３、焦点検出ユニット２４が接続されている。
【００２２】
撮影者はレリーズボタン２３を半押し操作することよってオートフォーカス（自動焦点調節）ＡＦと測光を開始するＳＷ１信号を生成し、全押し操作することによって露光を指示するＳＷ２信号を生成する。焦点検出ユニット２４は、フォーカスユニット３の位置検出器１０の出力、または前述したフォトインタラプタからの出力値より、被写体距離に対するフォーカスユニット３の現在の位置と撮像素子２１でのピントずれ量を検出する。本実施形態の焦点検出ユニット２４は、一対の被写体像の位相差に基づいて焦点検出を行う位相差方式を採用している。
【００２３】
カメラマイコン２２は、ＳＷ１信号によるＡＦ開始指示があるまで待機し、指示があると焦点検出ユニット２４の検出結果を取り込む。カメラマイコン２２は、ピントずれ量から合焦を得るためのフォーカスユニット３の移動量を演算し、レンズマイコン４に接点ユニット２５を通して通信する。
【００２４】
接点ユニット２５は複数の金属接点を有し、レンズ装置１とカメラ本体２０は電気的な通信とカメラ本体２０からレンズ装置１へ電源供給を行う。
【００２５】
レンズマイコン４は昇圧回路６を起動し、ドライバ回路５に約３０Ｖ程度の電圧を印加する。レンズマイコン４はドライバ回路５に電圧が印加されると、内部タイマ４ａを使用して所定の周波数の駆動波形を出力し、振動モータ７を駆動してフォーカスユニット３の移動を開始させる。内部タイマ４ａで所定時間が経過する度にレンズマイコン４は徐々に周波数を下げて振動モータ７の回転数を上げる。レンズマイコン４は回転量検出ユニット８を監視し、カメラマイコン２２から送信された移動量と比較する。比較の結果、一致した場合は所定の移動量だけフォーカスユニット３が移動したと判断し、振動モータ７の駆動を停止する。
【００２６】
また、レンズマイコン４は、回転量検出ユニット８の出力変化時間を内部タイマ４ａにより計測し、内部メモリ４ｂに設定された目標速度（目標回転数）に相当の時間値と比較し、差がある場合は周波数を変化させる。この結果、振動モータ７の回転数を制御してフォーカスユニット３の移動速度制御を行う。
【００２７】
内部タイマ４ａは計時手段である。内部メモリ４ｂは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、表１に示す、振動アクチュエータの環境温度と起動周波数の関係を示す情報を記憶する記憶手段である。なお、関係の表現方式は限定されず、表、数式またはグラフを利用することができる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
更新手段４ｃは、取得した環境温度と、内部メモリ４ｂに記憶された情報から得られる初期周波数から振動アクチュエータが実際に起動する起動周波数を走査（または掃引）によって取得する。つまり、更新手段４ｃは、振動アクチュエータに与える信号の周波数を変化させることにより振動アクチュエータの現在の起動周波数を取得する。
【００３０】
図４は、起動周波数を走査によって取得する方法を説明する図である。ここでは、初回駆動時には起動周波数が不明であるため、設定可能な最大周波数（最大値）から周波数の走査を開始する例を示している。起動が確認されるまで徐々に周波数を低下する。そして、回転量検出ユニット８のフォトインタラプタの出力を監視し、回転が検出された時点の周波数を起動周波数情報として内部メモリ４ｂに記憶する。その際、表１に示すように、環境温度と関連付けて記憶する。
【００３１】
更新手段４ｃは、取得した環境温度に対応する起動周波数を内部メモリ４ｂから取得する。本実施形態では、更新手段４ｃは、温度計１１から振動モータ７の環境温度を取得する。
【００３２】
更新手段４ｃは、環境温度に対応する起動周波数を記憶手段から取得し、環境温度に対応する起動周波数に基づいて、現在の起動周波数を取得するために振動アクチュエータに与えられる初期信号の周波数である初期周波数を設定する。更新手段４ｃは、取得された起動周波数から所定周波数だけ高い周波数を初期周波数として設定する。このように、取得された起動周波数から初期周波数が得られる。所定周波数は限定されない。
【００３３】
このように、次回の駆動時には、まずその時点の環境温度を検出し、内部メモリ４ｂに記憶された起動周波数情報からその時点の環境温度に対応した周波数を検索し、その周波数より所定量だけ高周波の周波数から走査を開始する。これにより、短時間で振動アクチュエータを起動させることができる。
【００３４】
環境温度に対応する起動周波数情報が記憶されていない場合（その環境温度での駆動は今回が初めての場合）、記憶済みの前後の環境温度に対応する起動周波数から今回の起動周波数を補間によって求めてもよいし、最大周波数から走査を開始してもよい。あるいは、初期値データとして別途記憶された各温度における起動周波数の代表値（実測値ではなくシミュレーションや他の同一機器から求めた平均値）から走査を開始してもよい。
【００３５】
更新手段４ｃは、取得された起動周波数によって内部メモリ４ｂに記憶された情報を更新する。これにより、経年劣化の影響を表１に反映することができる。
【００３６】
図２は、本実施例のレンズマイコン４が実行する振動モータの制御方法を示すフローチャートであり、「Ｓ」はステップを表す。図２に示すフローチャートは、コンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化が可能である。図２に示す制御方法では、接点ユニット２５を通してカメラ本体２０から送られてくる通信を解析して必要な処理を行う。
【００３７】
まず、Ｓ１０１では、レンズマイコン４は、内部メモリ４ｂの初期化、昇圧回路６の起動、位置検出器１０の起動、カメラマイコン２２からの通信を受信する準備を行う（初期化処理）。Ｓ１０２では、レンズマイコン４は、カメラマイコン２２からの通信を解析し、フォーカス駆動命令に関するものかを判断する。フォーカス駆動命令以外の場合は（Ｓ１０２のＮＯ）、その他の処理を行い（Ｓ１１１）、Ｓ１０２に戻る。
【００３８】
一方、通信がフォーカス駆動命令の場合は（Ｓ１０２のＹＥＳ）、温度計１１からのアナログ信号を、レンズマイコン４に内蔵するＡ／Ｄ変換器でデジタル化し、現在の温度情報として内部メモリ４ｂに保存する（Ｓ１０３）。
【００３９】
次に、Ｓ１０４において、レンズマイコン４は、振動モータ７に印加する駆動信号の、走査を開始する初期周波数を設定する。具体的には内部メモリ４ｂに記憶された過去の起動周波数とその時の環境温度のデータから、今回の環境温度に対応した起動周波数データを検索して、その周波数より所定量だけ高周波の周波数から低周波側に走査を開始する。
【００４０】
次に、Ｓ１０５において、レンズマイコン４は、回転量検出ユニット８の出力から振動モータ７の速度を検出し、目標速度に対し現在の速度が速いか遅いかを判別する。レンズマイコン４は、回転量検出ユニット８の出力信号に基づいて、目標速度より遅いと判別された場合は、加速処理を行い（Ｓ１０６）、目標速度より速いと判別された場合は、減速処理を行う（Ｓ１０７）。
【００４１】
次に、Ｓ１０８において、レンズマイコン４は、振動モータ７が起動したか否かを確認する処理を行う。具体的には、回転量検出ユニット８の出力信号を監視し、今回の駆動において初めての信号が検出された場合は、その時の環境温度と振動モータに印加している駆動信号の周波数を起動周波数情報として内部メモリ４ｂに記憶する。即ち、駆動するたびに起動周波数を検出し、内部メモリ４ｂに環境温度と共に上書き記憶する。
【００４２】
次に、Ｓ１０９において、レンズマイコン４は、回転量検出ユニット８が出力するパルス数を計数し、フォーカスユニット３が目標位置まで駆動したかを判別する。目標位置に到達していない場合は（Ｓ１０９のＮＯ）、Ｓ１０５に戻り、速度制御と目標位置への到達確認を繰り返す。目標位置に到達した場合は（Ｓ１０９のＹＥＳ）、レンズマイコン４は、振動モータの停止処理を行う。
【００４３】
本実施形態によれば、振動アクチュエータの個体差が考慮されるので、振動アクチュエータを目標回転数にするための周波数を迅速に得ることが可能な振動アクチュエータの制御装置を提供することができる。これにより、迅速な焦点調節を行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、振動アクチュエータの駆動を制御する用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
４…レンズマイコン、４ｂ…内部メモリ（記憶手段）、４ｃ…更新手段
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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