(57)【要約】    【課題】  振動型アクチュエータを長期間使用せずに放置した後であっても、駆動周波数が崖落ち領域に達しないように制御し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供する。    【解決手段】  ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を起動した後、当該モータが回転開始するまでの所要時間をエンコーダ２４４、タイマ２３３を用いて計測し、この回転開始所要時間に基づいて当該超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の起動であるか否かを判定し、長期間不使用状態で放置した後の起動であると判定した場合には、最小の駆動周波数、目標速度等を適宜変更することにより、駆動周波数が崖落ち領域に達するのを防止する。【選択図】      図１
2007074788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御手段を有する振動型アクチュエータの駆動装置において、前記駆動制御手段は、
振動型アクチュエータの起動時の初期の駆動状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記振動型アクチュエータが長期間不使用状態にあったか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記判定手段により前記振動型アクチュエータが長期間不使用状態にあったと判定された場合に、前記振動型アクチュエータの以後の駆動条件を変更する変更手段を有することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記初期の駆動状態として、前記振動型アクチュエータを起動した後、運動を開始するまでの所要時間を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記初期の駆動状態として、前記振動型アクチュエータを起動した後、所定の運動量になるまでの所要時間を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記初期の駆動状態として、前記振動型アクチュエータを起動した後、所定の運動速度に達するまでの所要時間を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記初期の駆動状態として、前記振動型アクチュエータが回転を開始した時点から所定の運動速度に達するまでの所要時間を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項７】
前記変更手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、最小の駆動周波数を変更することを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
前記変更手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、目標の運動速度を変更することを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御工程を有する振動型アクチュエータの駆動方法において、前記駆動制御工程は、
振動型アクチュエータの起動時の初期の駆動状態を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて前記振動型アクチュエータが長期間不使用状態にあったか否かを判定する判定工程と、
を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動方法。
【請求項１０】
前記駆動制御工程は、前記判定工程により前記振動型アクチュエータが長期間不使用状態にあったと判定された場合に、前記振動型アクチュエータの以後の駆動条件を変更する変更工程を有することを特徴とする請求項９に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータの駆動装置、及び駆動方法に関し、特に、駆動信号の周波数を掃引する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気−機械エネルギ変換素子の機械的振動により生じた進行波を利用して回転力、又はリニアな推進力を得る振動型アクチュエータの１種として、超音波モータが実用化されている。この超音波モータは、低速で高トルクが得られ、ギヤ減速機構を必要とせずにダイレクトドライブが可能であり、応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能である、無通電時に保持トルクを有する等の特徴がある。このため、超音波モータは、カメラの自動合焦用、複写機の用紙搬送用や感光体ドラムの回転用、監視カメラの回動用等として使用されている。
【０００３】
図４は、超音波モータの駆動制御の概要を説明するための模式図である。超音波モータ３０は、振動体３１、ステータ３２、ロータ３３、回転シャフト３４、リブ３９を有している。振動体３１は、電気−機械エネルギ変換素子であり、圧電素子が用いられる。ステータ３２は、振動体３１にて発生した振動波（進行波）を増幅してロータ３３に伝達する部材である。このステータ３２の片面は振動体３１に接着され、他方の面は、ロータ３３の表面に取り付けられた非常に細いリブ３９を介してロータ３３に圧接されている。
【０００４】
このような構成の下で、振動体３１に特定の高周波電圧を与えると、振動体３１は共振して超音波振動を発生する。この超音波振動は、ステータ３２を撓ませながら連続的に一方向に進んでいく進行波となって、リブ３９を介してロータ３３に伝えられる。この際、進行波の頂点部分では、当該進行波と逆方向の軌跡を描く楕円運動が発生する。その結果、ロータ３３（リブ３９）は、進行波の進行方向とは逆の方向に回転することとなる。
【０００５】
図４において、制御回路２７は、超音波モータ３０の目標速度に応じた周波数の駆動信号として、Ａ相信号とＢ相信号を生成する。このＡ相信号とＢ相信号は、周波数が等しく、９０度の位相差を持った同一パルス波形の駆動信号である。これらＡ相信号、Ｂ相信号は、電圧増幅回路２８により電圧増幅され、コイル２９により正弦波に波形整形されて、超音波モータ３０の振動体３１に供給される。
【０００６】
制御回路２７は、下記の方法でＡ相信号、Ｂ相信号に係る駆動信号を生成する。図５は、超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の起動時、及び通常起動時における駆動周波数と回転速度の関係を示す図である。図５において、Ｘ軸は上記Ａ相信号、Ｂ相信号の駆動周波数、Ｙ軸は超音波モータの回転速度である。
【０００７】
通常時においては、図５中に実線２１０で示したように、駆動周波数の殆どの帯域において、高周波から低周波の方向にいくに従って回転速度が速くなっている。また、７２０°／秒の回転速度に対応する駆動周波数は、３５ＫＨｚ程度となっている。そこで、通常時には、７２０°／秒の回転速度を得る場合は、制御回路２７は、例えば初期の駆動周波数（以下、初期周波数という）を３９ＫＨｚとして、周波数３５ＫＨｚ付近まで駆動周波数を徐々にスイープ（掃引）していく。
【０００８】
しかし、超音波モータ３０を長期間（例えば、２４時間）放置した後に起動した場合、すなわち、長期間不使用状態で放置した後に起動した場合には、駆動周波数と回転速度の関係は、図５に示した破線２１１のようになってしまうことがある。すなわち、通常時には、駆動周波数３５ＫＨｚ程度で７２０°／秒の回転速度を得ることができるが、長期間放置した後は、駆動周波数３５ＫＨｚ程度では、１／６の１２０°／秒程度の回転速度しか得られなくなることがある。また、例として、長期間放置した後の最高回転速度は３６０°／秒程度であり、通常時の最高回転速度である１３２０°／秒程度に比べて、大幅に低減している。
【０００９】
従って、超音波モータ３０を長期間放置した後に、例えば７２０°／秒で回転する場合は、制御回路２７は、初期周波数から低周波方向に駆動周波数をスイープしていき、駆動周波数が３５ＫＨｚになっても所望の７２０°／秒の回転速度が得られないので、更に低周波方向に駆動周波数をスイープしていくことになる。
【００１０】
この場合、制御回路２７は、長期間放置した場合の最高回転速度（３６０°／秒）に達しても所望の７２０°／秒の回転速度が得られないので、さらに低周波方向に駆動周波数をスイープしていく。この際、駆動周波数は、所謂、「崖落ち」領域２１１ａを乗り越えて最小駆動周波数まで到達してしまい、超音波モータ３０は、回転停止してしまうことになる。なお、図５に示した符号「２１０ａ」は、通常時における崖落ち領域を示している。
【００１１】
また、超音波モータ３０を長期間放置した後は、超音波モータ３０が回転を開始する駆動周波数が通常時よりも低周波数になってしまう。すなわち、通常は、駆動周波数が３８ＫＨｚ程度となった時点から超音波モータ３０が回転し始めるが、長期間放置した後は、駆動周波数が３６ＫＨｚ程度となった時点から、回転し始める。このため、同じ初期周波数（３９ＫＨｚ）から駆動周波数をスイープし始めた場合、超音波モータ３０が回転し始めるまでの所要時間は、通常の起動時よりも長期間放置した後の起動時の方が長くなってしまう。
【００１２】
図６は、超音波モータ３０を長期間放置した後に、超音波モータ３０を１回転させて直ちに停止させる動作を繰り返した場合の、各回転時（起動時）における回転開始までの所要時間を示した図である。図６のＸ軸は、回転回数（起動回数）を示し、Ｙ軸は、各起動時における回転開始までの所要時間を示している。なお、初期周波数、駆動周波数のスイープ速度等の駆動条件は、各回転において同一とした。
【００１３】
図６に示した例では、超音波モータ３０を長期間放置した後の最初の回転（起動）では、回転開始所要時間は、５０ｍｓ程度となっている。また、上記の回転開始所要時間は、１０回目に１回転させた場合は３０ｍｓ程度、２０回目に１回転させた場合は２０ｍｓ程度となり、その後は、２０ｍｓ程度で安定している。すなわち、通常時の回転開始所要時間は、２０ｍｓ程度である。
【００１４】
図７は、超音波モータ３０を長期間放置した後に、駆動周波数を前述のようにスープしながら超音波モータ３０を起動し、その回転速度が１８０°／秒に達した時点で停止させる動作を繰り返した場合の、回転速度が１８０°／秒に達するまでの各回の所要時間を示した図である。図７のＸ軸は、回転回数（起動回数）を示し、Ｙ軸は、各回転時（起動時）における回転開始までの所要時間を示している。なお、初期周波数、駆動周波数のスイープ速度等の駆動条件は、各測定において同一とした。
【００１５】
図７に示した例では、超音波モータ３０を長期間放置した後の最初の起動時には、回転速度が１８０°／秒に達するまでの各回の所要時間は、３００ｍｓ程度となっている。また、上記の所要時間は、８回目の起動時には１５０ｍｓ程度となり、２０回目以降の起動時には１００ｍｓ程度で安定している。すなわち、通常の起動時は、超音波モータ３０の回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間は、１００ｍｓ程度である。
【００１６】
また、超音波モータ３０を長期間放置した後に起動すると、駆動周波数が前述の崖落ち領域２１１ａを乗り越え、更には、最小駆動周波数に到達して、超音波モータ３０が回転停止してしまう。この場合、超音波モータ３０が回転停止するだけでなく、ステータ３２の表面を傷つけ、寿命低下を招く虞がある。
【００１７】
このような不具合を解消するために、例えば、特公平０５−７０３９３号公報、特開平０８−３３３６２号公報、特開平１１−２６５２１３号公報等に係る技術が提案されている。
【特許文献１】特公平０５−７０３９３号公報
【特許文献２】特開平０８−３３３６２号公報
【特許文献３】特開平１１−２６５２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１（特公平０５−７０３９３）に係る技術は、Ｓ相信号により振動体の共振を検出し、この検出結果に基づいて駆動周波数が共振周波数よりも低周波数にならないようにして、駆動周波数が崖落ち領域に達しないように制御している。
【００１９】
しかしながら、特許文献１に係る手法では、特許文献３（特開平１１−２６５２１３号公報）にも記載されているように、超音波モータの構造及び制御が複雑になってしまう。
【００２０】
また、超音波モータを長期間放置した後は信号レベルが低下する場合があり、特許文献１に係る手法では、Ｓ相信号を安定的に検出することができず、結局、駆動周波数が崖落ち領域に達してしまう可能性もある。
【００２１】
特許文献２（特開平０８−３３３６２号公報）では、超音波モータの駆動制御を開始する際の初期周波数に対して、一定範囲内の周波数帯域で駆動周波数を調停する方法が開示されている。しかしながら、特許文献２では、超音波モータを長期間放置した後は、上記の初期周波数が低周波側に移動しており、一定範囲の周波数帯域を指定してしまうと、崖落ち領域を含む周波数帯域で駆動周波数が調停され、結局、駆動周波数が崖落ち領域に達してしまう可能性がある。
【００２２】
特許文献３では、超音波モータの最高駆動速度を設定し、その最高駆動速度に達した後は、駆動周波数を低周波方向にスイープしない方法が開示されている。しかしながら、超音波モータを長期間放置した後に起動した場合に、最高駆動速度がどの程度低下するのかが、不明である。すなわち、度々、超音波モータを長期間放置するような場合、それら各放置後の起動における最高駆動速度の低下の度合いが一定であるとは限らない。
【００２３】
このため、特許文献３に係る技術を具備しても、超音波モータを長期間放置した後の起動において、駆動周波数を低周波方向にスイープしていった場合に、いつまでも超音波モータの駆動速度が最高駆動速度に達せず、結局、駆動周波数が崖落ち領域に達してしまう可能性がある。
【００２４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、その目的は、振動型アクチュエータを長期間使用せずに放置した後であっても、駆動周波数が崖落ち領域に達しないように制御し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するため、本発明は、振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御手段を有する振動型アクチュエータの駆動装置において、前記駆動制御手段は、振動型アクチュエータの起動時の初期の駆動状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記振動型アクチュエータが長期間不使用状態にあったか否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、振動型アクチュエータの起動時の初期の駆動状態を検出し、その検出結果に基づいて振動型アクチュエータが長期間不使用状態にあったか否かを判定している。従って、振動型アクチュエータを長期間使用せずに放置した後であっても、駆動周波数が崖落ち領域に達しないように制御し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１〜第２の実施形態における振動型アクチュエータ（超音波モータ）の駆動制御部の概略構成を示すブロック図である。図１に示したモータ制御回路２３０では、フィードバック制御により、超音波モータ３０の駆動周波数を高周波側から低周波側の方向へスイープし、目標速度で超音波モータ３０を回転するように制御している。
【００２８】
なお、本実施の形態では、超音波モータ３０の構造は、図４に示したものと同様の構造であることを想定しているが、他の構造の超音波モータにも本実施の形態に係るモータ駆動制御を適用することが可能である（第２の実施の形態も同様）。また、本実施の形態における超音波モータ３０は、回転駆動用の振動型アクチュエータとして用いることを想定しているが、直進往復駆動用の振動型アクチュエータとしての超音波モータ等に本実施の形態に係るモータ駆動制御を適用することも可能である（第２の実施の形態も同様）。
【００２９】
図１において、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を搭載した装置を全体的に制御すると共に、超音波モータ３０を回転駆動する際には、目標速度（目標回転速度：目標運動速度）、駆動パルスの初期周波数（周期）や最小周波数などの情報（以下、パラメータと呼ぶ）を、モータ制御回路２３０に出力する。なお、最小周波数とは、駆動パルスの周波数の下限値（最も低い周波数）として設定される値である。
【００３０】
ＣＰＵ２３１は、タイマ２３３を内蔵している。このタイマ２３３は、後述するように、第１の実施の形態では、超音波モータ３０の回転速度が目標速度になるまで駆動周波数を高周波側から低周波側の方向へスイープしていく場合に、超音波モータ３０が実際に回転し始めるまでの所要時間を計測するために利用される。また、第２の実施の形態では、タイマ２３３は、上記の場合に、超音波モータ３０の回転速度が所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測するために利用される。
【００３１】
ＣＰＧ（Ｃｌｏｃｋ  Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２３２は、クロックパルスを発生してモータ制御回路２３０に供給する。モータ制御回路２３０の各部は、全体として調和の取れたモータ駆動制御を行なうために、クロックパルスに同期して各自の動作を行なう。
【００３２】
次に、モータ制御回路２３０の各部を説明する。パラメータ記憶部２３４は、ＣＰＵ２３１から受け取った上記のパラメータを記憶する。速度比較部２２０は、上記の目標速度と、後述の速度算出部２２７から出力される超音波モータ３０の実際の回転速度（以下、実速度という）を比較し、その差である速度偏差、すなわち（目標速度―実速度）の値を積分器２２１に出力する。実速度が目標速度よりも非常に小さい場合は、速度偏差はプラスの大きな値となり、駆動周波数が低周波方向に大きくスイープされる。また、実速度が目標速度よりも少しだけ小さい場合は、速度偏差はプラスの小さな値となり、駆動周波数が低周波方向に小さくスイープされる。また、実速度が目標速度よりも大きい場合は、速度偏差はマイナスの値となり、駆動周波数が高周波方向にスイープされる。
【００３３】
積分器２２１は、超音波モータ３０の回転速度を滑らかに加速、或いは減速するため、速度比較部２２０から入力された速度偏差を時間により積分する。積分器２２１が積分を行う時間間隔は、パラメータ記憶部２３４に記憶された積分ゲインにより指定される。この積分ゲインの値が大きい場合は、積分器２２１が積分する頻度が少なくなり、超音波モータ３０の回転速度の加減速が滑らかになる。一方、積分ゲインの値が小さい場合は、積分器２２１が積分する頻度が多くなり、超音波モータ３０の回転速度の加減速が急峻になる。
【００３４】
駆動周期設定部２２２は、初期周波数に係る周期に対して、積分器２２１により積分された速度偏差を加算し、その加算値を新規の駆動周期データとして駆動信号生成回路２２３に出力する。
【００３５】
なお、本実施の形態では、周期（周期＝１／周波数）を用いて駆動制御を行なっているが、周期の代わりに周波数を用いて駆動制御を行なうことも可能である。また、本実施の形態では、速度比較部２２０からの速度偏差を積分器２２１だけで加工しているが、Ｐ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）、Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）、Ｄ（Ｄｉｆｆｅｒｒｅｎｔｉａｌ）の３つの成分からなる公知のＰＩＤ制御のように、比例ゲインや、微分ゲインにより速度偏差を加工することも可能である（第２の実施の形態も同様）。
【００３６】
駆動信号生成回路２２３は、駆動周期設定部２２２から出力された駆動周期データ、ＣＰＵ２３１から供給されたパルス幅等に基づいて、超音波モータ３０を駆動するための駆動パルスを生成する。電圧増幅回路２８は、駆動信号生成回路２２３から出力された駆動パルスを電圧増幅する。コイル２９は、電圧増幅回路２８により電圧増幅された駆動パルスを正弦波に変換して、超音波モータ３０の振動体３１に供給する。
【００３７】
エンコーダ２２４は、超音波モータ３０の回転状態を検出するためのセンサであり、超音波モータ３０の回転速度に応じた周波数の検出パルス（以下、エンコーダ信号という）を出力する。このエンコーダ２２４から出力されたエンコーダ信号は、速度算出部２２７とＣＰＵ２３１に供給される。速度算出部２２７は、エンコーダ信号に基づいて、超音波モータ３０の実速度を算出して速度比較部２２０にフィードバックする。
【００３８】
モータ制御回路２３０は、このようなフィードバック制御を行なって、目標速度と実速度の速度差に応じた新たな駆動パルスを生成する処理を繰り返すことにより、超音波モータ３０の駆動周波数を目標速度に係る駆動周波数の方向へスイープしていく。
【００３９】
また、ＣＰＵ２３１は、エンコーダ信号の入力状況に基づいて超音波モータ３０の回転開始を監視すると共に、超音波モータ３０を起動した後に回転開始するまでの所要時間を、タイマ２３３により測定し、長期間放置後のモータ起動であるか否かを判断する（第１の実施の形態）。
【００４０】
また、ＣＰＵ２３１は、入力されたエンコーダ信号に基づいて超音波モータ３０が所定の回転速度に達したか否かを判別すると共に、超音波モータ３０を起動した後に所定の回転速度に達するまでの所要時間を、タイマ２３３により測定し、長期間放置後のモータ起動であるか否かを判断する（第２の実施の形態）。
【００４１】
換言すれば、ＣＰＵ２３１は、エンコーダ２２４、タイマ２３３を用いて超音波モータ３０の起動時の初期の駆動状態を検出している。そして、後述するように、ＣＰＵ２３１は、検出した初期の駆動状態に基づいて超音波モータ３０が長期間不使用状態にあったか否かを判定している。また、ＣＰＵ２３１は、長期間不使用状態にあった場合は、駆動周波数が崖落ち領域２１０（図５参照）に達するのを回避するために、超音波モータ３０の駆動条件を変更している。
【００４２】
次に、第１の実施の形態に係る超音波モータ３０の駆動制御例を図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、図２に示したフローチャートは、図示省略した監視カメラの撮影方向を変化させるためのアクチュエータとして超音波モータ３０を用いた場合の超音波モータ３０の駆動制御例を示すものである（第２の実施の形態も同様）。
【００４３】
ＣＰＵ２３１は、まず、監視カメラの目標位置（目標回転角）、目標速度（目標回転速度）、初期周波数を、後述の回転パラメータ決定部から取得する（ステップＳ１）。この目標位置、目標速度は、例えば、当該監視カメラにより不審者を追尾しながら撮像する場合、物音がした方向に素早く当該監視カメラの撮影方向を切替える場合などに対応するパラメータである。本実施の形態では、監視カメラの目標位置、目標速度は、図示省略した赤外線センサ、音センサ等を含むパラメータ決定部により決定している。
【００４４】
ただし、赤外線センサ、音センサ等からの検知信号に基づいて、ＣＰＵ２３１が主体的に監視カメラの目標位置、目標速度を決定することも可能である。なお、監視カメラは超音波モータ３０により回転駆動されているので、監視カメラの目標位置、目標速度は、超音波モータ３０の目標位置、目標速度でもある。
【００４５】
次に、ＣＰＵ２３１は、モータ制御回路２３０に対して、目標位置、目標速度、初期周波数、最小周波数を与えて超音波モータ３０の駆動制御を開始するように指令すると共に、タイマ２３３をスタートさせる（ステップＳ２）。モータ制御回路２３０は、上記の開始指令を受けると、与えられた目標位置、目標速度を目指して、フィードバック制御により、駆動パルスの周波数、すなわち駆動周波数を初期周波数から徐々に低周波方向にスイープしていく。
【００４６】
なお、ステップＳ２で与える最小周波数は、図５に示した通常時の最小周波数である。また、初期周波数、及び最小周波数は、ＣＰＵ２３１から与えることなく、モータ制御回路２３０側で固定の初期周波数や最小周波数を保持していてもよい。以上のなお書き部分の記載事項は、第２の実施の形態も同様である。
【００４７】
次に、ＣＰＵ２３１は、エンコーダ信号が発生したか否か、すなわち超音波モータ３０が回転し始めたか否かを判別し（ステップＳ３）、まだ回転し始めていなければ、ステップＳ３に戻り、超音波モータ３０が回転し始めるのを待つ。
【００４８】
一方、超音波モータ３０が回転し始めた場合は、ＣＰＵ２３１は、現時点でのタイマ値を変数ｔとして記憶する（ステップＳ４）。このタイマ値（変数ｔ）は、超音波モータ３０の起動開始時点、すなわち初期周波数をモータ制御回路２３０から超音波モータ３０の振動体３１に供給し始めた時点から、超音波モータ３０のロータ３３、回転シャフト３４、エンコーダ２２４が一体となって回転し始めるまでの所要時間を示している。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２３１は、変数ｔが４０ｍｓよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ５）。その結果、変数ｔが４０ｍｓよりも大きい場合は、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の１〜２回目の起動であると見做して（図６参照）、ステップＳ６に進む。
【００５０】
このステップＳ６では、ＣＰＵ２３１は、以後のスイープによる駆動周波数が図５に示した崖落ち領域２１１ａに入らないようにするため、駆動周波数の最小周波数を変更する。最小周波数はパラメータの１つであり、モータ制御回路２３０は、最小周波数以上の範囲で駆動周波数を低周波方向にスイープし、超音波モータ３０の回転位置が目標位置に達するように制御する。具体的には、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ６では、現在の駆動周波数、すなわち超音波モータ３０が実際に回転し始めた際の駆動周波数から１ＫＨｚ減じた周波数を最小周波数として設定し直す。このステップＳ６の処理を行なった後は、ＣＰＵ２３１は、後述するステップＳ８に進む。
【００５１】
なお、本実施の形態では、超音波モータ３０が実際に回転し始めた際の駆動周波数から減じる値を「１ＫＨｚ」としているが、これに限定されるものではない。すなわち、図５に示したように、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の１〜２回目の起動時において、超音波モータ３０が実際に回転し始める駆動周波数が３６ＫＨｚ程度であり、最高回転速度に対応する駆動周波数が３４．３ＫＨｚ程度である場合は、「１．４ＫＨｚ」程度を減じるようにしてもよい。
【００５２】
要するに、上記の減じる周波数の値は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の、１〜２回目の起動時の当該モータの特性を予め測定した測定結果と、この測定誤差、最小周波数を変更した後の最高回転速度等を考慮して、駆動周波数が崖落ち領域２１１ａに達するのを確実に防止し得る範囲で、可及的に最高回転速度が速くなるように決定すればよい。
【００５３】
ステップＳ５にて、変数ｔが４０ｍｓ以下であると判別した場合は、ＣＰＵ２３１は、さらに変数ｔが３０ｍｓよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ７）。その結果、変数ｔが３０ｍｓよりも大きい場合は、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の３〜１０回目の起動であると見做して（図６参照）、ステップＳ８に進む。
【００５４】
このステップＳ８では、ＣＰＵ２３１は、目標速度が２４０°／秒より遅いか否かを判別する。その結果、目標速度が２４０°／秒以上の場合は、ＣＰＵ２３１は、以後のスイープによる駆動周波数が図５に示した崖落ち領域２１１ａに入る可能性があるため、以後の駆動周波数が図５に示した崖落ち領域２１１ａに確実に入らないようにするため、目標速度を２４０°／秒に設定し直す（ステップＳ９）。
【００５５】
ＣＰＵ２３１は、ステップＳ７にて、変数ｔが３０ｍｓ以下であると判別した場合、又はステップＳ８にて目標速度が２４０°／秒より遅いと判別した場合、又はステップＳ９の目標速度変更処理が終了した場合は、ステップＳ１０に進む。
【００５６】
ステップＳ１０では、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０の回転（回動）位置が目標位置に達したか否かを判別する。その結果、回転位置が目標位置に達していなければ、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ１０に戻ることにより、回転位置が目標位置に達するのを待つ。一方、回転位置が目標位置に達した場合は、ＣＰＵ２３１は、モータ制御回路２３０に停止命令を出して（ステップＳ１１）、終了する。
【００５７】
なお、ステップＳ５，ステップＳ７、ステップＳ８の判別基準である「４０ｍｓ」、「３０ｍｓ」、「２４０°／秒」は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の起動時の当該モータの特性を予め測定した測定結果、その測定誤差等に応じて適切に変更し得ることは、言うまでもない。
【００５８】
このように、第１の実施の形態では、超音波モータ３０を起動した後、当該モータが回転開始するまでの所要時間を計測し、この回転開始所要時間に基づいて当該超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の駆動である旨を検出して、駆動周波数が崖落ち領域２１１ａに達するのを防止している。
【００５９】
なお、第１の実施の形態のように、超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の駆動である旨を、回転開始所要時間に基づいて検出するものに限られるものではない。例えば、エンコーダ信号（パルス信号）が所定の複数パルス数だけ発生したか否か、すなわち、所定の運動量（回転量）に達するまでの所要時間に基づいて検出することも可能である。
【００６０】
また、駆動周波数が崖落ち領域２１１ａに達するのを防止するための処理としては、目標速度や最小周波数の変更処理ではなく、積分器２２１の積分ゲイン、減速開始位置など、加減速制御に関する他のパラメータの変更処理を行なうようにしてもよい（第２の実施の形態も同様）。
【００６１】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る超音波モータ３０の駆動制御例を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００６２】
ＣＰＵ２３１は、まず、監視カメラの目標位置（目標回転角）、目標速度（目標回転速度）、初期周波数、最小周波数を、後述の回転パラメータ決定部から取得する（ステップＳ２１）。この目標位置、目標速度の取得の仕方は、第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
次に、ＣＰＵ２３１は、モータ制御回路２３０に対して、目標位置、目標速度、初期周波数、最小周波数を与えて超音波モータ３０の駆動制御を開始するように指令すると共に、タイマ２３３をスタートさせる（ステップＳ２２）。モータ制御回路２３０は、上記の開始指令を受けると、与えられた目標位置、目標速度を目指して、フィードバック制御により、駆動パルスの周波数、すなわち駆動周波数を初期周波数から徐々に低周波方向にスイープしていく。
【００６４】
次に、ＣＰＵ２３１は、目標速度が１８０°／秒より遅いか否かを判別し（ステップＳ２３）、目標速度が１８０°／秒より遅い場合は、駆動周波数が崖落ち領域２１１ａに達する可能性は全く無いものと見做して（図５参照）、ステップＳ３１に進み、通常通りに、超音波モータ３０の回転位置が目標位置に達するのを待つ。
【００６５】
一方、目標速度が１８０°／秒以上である場合は、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０の回転速度が１８０°／秒に達するのを待って（ステップＳ２４）、現時点でのタイマ値を変数ｔとして記憶する（ステップＳ２５）。このタイマ値（変数ｔ）は、超音波モータ３０の起動開始時点、すなわち初期周波数をモータ制御回路２３０から超音波モータ３０の振動体３１に供給し始めた時点から、超音波モータ３０の回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間を示している。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０の回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間（変数ｔ）が、２００ｍｓよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２６）。その結果、変数ｔが２００ｍｓよりも大きい場合は、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の１〜３回目の起動であると見做して（図７参照）、ステップＳ２７に進む。
【００６７】
このステップＳ２７では、ＣＰＵ２３１は、以後のスイープにより駆動周波数が図５に示した崖落ち領域２１１ａに入らないようにするため、駆動周波数の最小周波数を現在の駆動周波数に設定し直し、駆動周波数をこれ以上低周波方向にスイープしないようにする。このステップＳ２７の処理を行なった後は、ＣＰＵ２３１は、後述するステップＳ２９に進む。
【００６８】
ステップＳ２６にて、回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間（変数ｔ）が、２００ｍｓ以下であると判別した場合は、ＣＰＵ２３１は、さらに変数ｔが１５０ｍｓよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２８）。その結果、変数ｔが１５０ｍｓよりも大きい場合は、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の４〜８回目の起動であると見做して（図７参照）、ステップＳ２９に進む。
【００６９】
このステップＳ２９では、ＣＰＵ２３１は、目標速度が２４０°／秒より遅いか否かを判別する。その結果、目標速度が２４０°／秒以上の場合は、ＣＰＵ２３１は、以後のスイープによる駆動周波数が図５に示した崖落ち領域２１１ａに入る可能性があるため、その後の駆動周波数が崖落ち領域２１１ａに確実に入らないようにするため、目標速度を２４０°／秒に設定し直す（ステップＳ３０）。
【００７０】
ＣＰＵ２３１は、ステップＳ２８にて、回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間（変数ｔ）が１５０ｍｓ以下であると判別した場合、又はステップＳ２９にて目標速度が２４０°／秒より遅いと判別した場合、又はステップＳ３０の目標速度変更処理が終了した場合は、ステップＳ３１に進む。
【００７１】
ステップＳ３１では、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０の回転（回動）位置が目標位置に達したか否かを判別する。その結果、回転位置が目標位置に達していなければ、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ３１に戻ることにより、回転位置が目標位置に達するのを待つ。一方、回転位置が目標位置に達した場合は、ＣＰＵ２３１は、モータ制御回路２３０に停止命令を出して（ステップＳ３２）、終了する。
【００７２】
なお、ステップＳ２３（Ｓ２４）、ステップＳ２６、ステップＳ２８、ステップＳ２９の判別基準である「１８０°／秒」、「２００ｍｓ」、「１５０ｍｓ」、「２４０°／秒」は、超音波モータ３０を長期間使用せずに放置した後の起動時の、当該モータ特性を予め測定した測定結果、その測定誤差等に応じて適切に変更し得ることは、言うまでもない。
【００７３】
このように、第２の実施の形態では、超音波モータ３０を起動した後、回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間を計測し、この所要時間に基づいて当該超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の起動である旨を検出して、駆動周波数が崖落ち領域２１１ａに達するのを防止している。
【００７４】
なお、第２の実施の形態では、超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の起動である旨を、超音波モータ３０を起動した後、回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間に基づいて検出している。しかし、モータ回転開始をエンコーダ信号に基づいて検出し、そのモータ回転開始時点から回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間に基づいて、超音波モータ３０を長期間不使用状態で放置した後の起動である旨を検出することも可能である。
【００７５】
なお、本発明は、上記の第１〜２の実施の形態に限定されることなく、例えば、監視カメラの回動用だけでなく、カメラの自動合焦用、ロボット用等の他の用途に使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１〜第２の実施形態における振動型アクチュエータ（超音波モータ）の駆動制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記の第１の実施の形態におけるモータ駆動制御例を示すフローチャートである。
【図３】上記の第２の実施の形態におけるモータ駆動制御例を示すフローチャートである。
【図４】超音波モータの駆動制御の概要を説明するための模式図である。
【図５】超音波モータを長期間不使用状態で放置した後の起動時、通常起動時の駆動周波数と回転速度の関係を示す図である。
【図６】超音波モータを長期間不使用状態で放置した後の各回の起動時の回転開始所要時間例を示す図である。
【図７】超音波モータを長期間不使用状態で放置した後の各回の起動時において、回転速度が１８０°／秒に達するまでの所要時間例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
３０…超音波モータ
２１１ａ…崖落ち領域
２３０…モータ制御回路
２２３…駆動信号生成回路
２２４…エンコーダ
２３１…ＣＰＵ
２３３…タイマ
【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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