(57)【要約】【課題】駆動効率が高い位相差を用いて周波数制御を行うことで、省電力にて振動型アクチュエータを駆動する。【解決手段】振動型アクチュエータ制御装置は、第１の位相差を記憶した記憶手段１１８と、２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を第１の位相差に固定して該２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を変化させることで移動体の速度を制御する周波数制御を行う制御手段１１７，１１９とを有する。駆動周波数を所定の第１の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させたときの前記２相の駆動信号の単位電力当たりの前記移動体の速度を単位電力速度とするとき、第１の位相差を、駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい単位電力速度が得られる駆動位相差とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子に２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動を制御する振動型アクチュエータ制御装置であって、
第１の位相差を記憶した記憶手段と、
前記２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を前記第１の位相差に固定して該２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を変化させることで前記移動体の速度を制御する周波数制御を行う制御手段とを有し、
前記駆動周波数を所定の第１の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させたときの前記２相の駆動信号の単位電力当たりの前記移動体の速度を単位電力速度とするとき、
前記第１の位相差は、前記駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい前記単位電力速度が得られる前記駆動位相差であることを特徴とする振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項２】
前記２相の駆動信号の電力を検出する電力検出手段と、
前記移動体の速度を検出する速度検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記駆動位相差を所定の第２の位相差に固定して前記駆動周波数を変化させることで得られた前記速度に基づいて前記第１の周波数を設定し、
前記駆動周波数を前記第１の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させることで得られた前記速度および前記電力から、前記駆動位相差に応じた前記単位電力速度を求め、
前記駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい前記単位電力速度が得られる前記駆動位相差を前記第１の位相差として前記記憶手段に記憶させ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制御装置。
【請求項３】
前記第２の位相差は、９０度または２７０度であることを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項４】
前記第１の位相差は、複数の前記駆動位相差での複数の前記単位電力速度のうち最大速度または前記複数の単位電力速度から補間演算により求められた最大速度が得られる前記駆動位相差であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項５】
前記第１の周波数は、前記移動体の速度として最も使用頻度が高い速度が得られる前記駆動周波数であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項６】
電気−機械エネルギ変換素子に２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動を制御する振動型アクチュエータ制御装置であって、
前記２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を固定して該２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を変化させることで前記移動体の速度を制御する位相差制御と前記駆動位相差を固定して前記駆動周波数を変化させることで前記速度を制御する周波数制御とを切り換えて行う制御手段と、
前記制御手段が前記位相差制御と前記周波数制御を切り換えるときに用いる制御情報を記憶した記憶手段とを有し、
前記制御情報は、前記位相差制御および前記周波数制御のうち一方の制御から他方の制御に切り換えるときの前記他方の制御における前記速度の変化率を、前記一方の制御における前記速度の変化率の所定近傍範囲内に制御するための情報であることを特徴とする振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項７】
前記移動体の速度を検出する速度検出手段を有し、
前記制御手段は、
前記駆動位相差を所定の第２の位相差に固定して前記駆動周波数を変化させることで得られる前記駆動周波数と前記速度との関係を示す第１の特性を求め、
前記駆動周波数を所定の第２の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させることにより得られる前記駆動位相差と前記速度との関係を示す第２の特性を求め、
前記第１および第２の特性に基づいて前記制御情報を取得して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項８】
前記２相の駆動信号の電力を検出する電力検出手段と、
前記移動体の速度を検出する速度検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記駆動位相差を所定の第２の位相差に固定して前記駆動周波数を変化させることで得られた前記速度に基づいて所定の第１の周波数を設定し、
前記駆動周波数を前記第１の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させることで得られた前記速度および前記電力から、前記駆動位相差に応じた前記単位電力速度を求め、
前記駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい前記単位電力速度が得られる前記駆動位相差を第１の位相差として取得し、
前記駆動位相差を前記第１の位相差に固定して前記駆動周波数を変化させることで得られる前記駆動周波数と前記速度との関係を示す第１の特性を求め、
前記駆動周波数を所定の第２の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させることにより得られる前記駆動位相差と前記速度との関係を示す第２の特性を求め、
前記第１および第２の特性に基づいて前記制御情報を取得して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項９】
前記第１の位相差は、複数の前記駆動位相差での複数の前記単位電力速度のうち最大速度または前記複数の単位電力速度から補間演算により求められた最大速度が得られる前記駆動位相差であることを特徴とする請求項８に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項１０】
前記第１の周波数は、前記移動体の速度として最も使用頻度が高い速度が得られる前記駆動周波数であることを特徴とする請求項８または９に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項１１】
前記第２の位相差は、９０度または２７０度であることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項１２】
前記制御情報は、前記他方の制御における前記速度の変化率を前記一方の制御における前記速度の変化率に一致させるための情報であることを特徴とする請求項６から１１のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
【請求項１３】
電気−機械エネルギ変換素子に互いに位相差を有する２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータと、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置とを有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
電気−機械エネルギ変換素子に２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動の制御をコンピュータに行わせるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
記憶手段から第１の位相差を読み出させ、
前記２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を前記第１の位相差に固定して該２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を変化させることで前記移動体の速度を制御する周波数制御を行わせ、
前記駆動周波数を所定の第１の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させたときの前記２相の駆動信号の単位電力当たりの前記移動体の速度を単位電力速度とするとき、
前記第１の位相差は、前記駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい前記単位電力速度が得られる前記駆動位相差であることを特徴とする振動型アクチュエータ制御プログラム。
【請求項１５】
電気−機械エネルギ変換素子に２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動の制御をコンピュータに行わせるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を固定して該２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を変化させることで前記移動体の速度を制御する位相差制御と前記駆動位相差を固定して前記駆動周波数を変化させることで前記速度を制御する周波数制御とを切り換えて行わせ、
前記位相差制御と前記周波数制御を切り換えるときに、記憶手段から読み出した制御情報を用いて前記速度を制御させ、
前記制御情報は、前記位相差制御および前記周波数制御のうち一方の制御から他方の制御に切り換えるときの前記他方の制御における前記速度の変化率を、前記一方の制御における前記速度の変化率の所定近傍範囲内に制御するための情報であることを特徴とする振動型アクチュエータ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気−機械エネルギ変換素子（以下、圧電素子という）を用いた振動型アクチュエータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動型アクチュエータは、圧電素子に互いに位相差を有する２相の周波信号としての駆動信号が印加されることにより楕円運動等の振動が励起される振動体を有し、該振動体とこれに接触する接触体のうち移動体を移動させる（振動体と接触体を相対移動させる）。このような振動型アクチュエータの駆動（移動体の移動）を制御する方法として、２相の駆動信号の周波数を変化されせる周波数制御と該２相の駆動信号の位相差を変化させる位相差制御とがある。周波数制御は高速駆動を制御し易く、位相差制御は周波数制御に比べて低速駆動が可能である。
【０００３】
周波数制御により振動型アクチュエータの速度を制御する場合、振動型アクチュエータの共振周波数付近では消費電力が大きくなり、単位消費電力当りの速度（駆動効率）が低下する。特許文献１には、振動型アクチュエータに通電される電流を検出し、該電流のリミット値を超えない範囲で最大の出力特性が得られるように振動型アクチュエータに印加する駆動信号の周波数とパルス幅を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
振動型アクチュエータでは、駆動信号の位相差によっても駆動効率が異なる。このため、周波数制御を行う際には、省電力の観点から駆動効率が最も高い位相差を用いることが望ましい。また、振動型アクチュエータを周波数制御と位相差制御とを併用して駆動する場合には、これら制御間の切り換えを速度変動を抑えてスムーズに行えるようにすることも必要である。
【０００６】
本発明は、駆動効率が高い位相差を用いて周波数制御を行うことで、省電力にて振動型アクチュエータを駆動することができるようにした振動型アクチュエータ制御装置等を提供する。また、本発明は、位相差制御と周波数制御とを切り換える際に速度変動が少ないスムーズな切り換えが可能な振動型アクチュエータ制御装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての振動型アクチュエータ制御装置は、電気−機械エネルギ変換素子に２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動を制御する。該制御装置は、第１の位相差を記憶した記憶手段と、２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を第１の位相差に固定して該２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を変化させることで移動体の速度を制御する周波数制御を行う制御手段とを有する。そして、駆動周波数を所定の第１の周波数に固定して前記駆動位相差を変化させたときの前記２相の駆動信号の単位電力当たりの前記移動体の速度を単位電力速度とするとき、第１の位相差は、駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい単位電力速度が得られる駆動位相差であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の一側面としての振動型アクチュエータ制御装置は、２相の駆動信号の周波数である駆動周波数を固定して該２相の駆動信号の位相差である駆動位相差を変化させることで移動体の速度を制御する位相差制御と駆動位相差を固定して駆動周波数を変化させることで速度を制御する周波数制御とを切り換えて行う制御手段と、制御手段が位相差制御と周波数制御を切り換えるときに用いる制御情報を記憶した記憶手段とを有する。そして、制御情報は、位相差制御および周波数制御のうち一方の制御から他方の制御に切り換えるときの該他方の制御における速度の変化率を、該一方の制御における速度の変化率の所定近傍範囲内に制御するための情報であることを特徴とする。
【０００９】
なお、振動型アクチュエータと上記振動型アクチュエータ制御装置とを有する装置も、本発明の他の一側面を構成する。
また、コンピュータに上記振動型アクチュエータ制御装置としての動作を行わせるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動効率が高い位相差を用いて周波数制御を行うことで、省電力にて振動型アクチュエータを駆動することができる。また、振動型アクチュエータに対する位相差制御と周波数制御とを切り換える場合に、速度変動が少ないスムーズな切り換えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１である振動型アクチュエータを用いたレンズ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例１における単位電力当りの速度が最大となる位相差を求める処理のフローチャート。
【図３】実施例１における振動型アクチュエータの駆動周波数−速度特性を示す図。
【図４】実施例１における振動型アクチュエータの駆動位相差−速度−電力特性を示す図。
【図５】本発明の実施例２である振動型アクチュエータの周波数制御と位相差制御の切り換え時に用いる変換係数を求める処理を示すフローチャート。
【図６】実施例２における振動型アクチュエータの駆動周波数−速度特性を示す図。
【図７】実施例２における振動型アクチュエータの駆動位相差−速度特性を示す図。
【図８】実施例２における振動型アクチュエータの制御量−速度特性を示す図。
【図９】本発明の実施例３における周波数制御と位相差制御の切り換え時に用いる変換係数を求める処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１には、本発明の実施例１である装置（光学機器）としてのレンズ装置における被駆動部材としてのレンズを駆動するレンズ駆動部Ａとその制御を行う制御ブロックＢの構成を示している。
【００１４】
レンズ駆動部Ａにおいて、１０１は固定鏡筒であり、レンズ１０５を含む光学系を収容する。１０２は接触体としての摩擦材であり、固定鏡筒１０１の内面に固定されている。摩擦材１０２は、高摩擦係数と摩擦耐久性を兼ね備えた材料で形成されている。１０３は電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子と該圧電素子が固着された弾性体とにより構成される振動体であり、振動型アクチュエータを構成する。振動体１０３は、バネ力や磁力等により摩擦材１０２に加圧状態で接触している。
【００１５】
振動体１０３の圧電素子に互いに位相差を有する２相の駆動信号としてそれぞれ周期的に変化する電気信号（正弦波信号やパルス信号等の周波信号）を印加すると、振動体１０３の弾性体における摩擦材１０２との接触部に楕円運動としての振動が励起される。これにより、移動体としての振動体１０３が摩擦材１０２、つまりは固定鏡筒１０１に対して移動する（振動体１０３と摩擦材１０２とが相対移動する）。
【００１６】
なお、図１の構成に代えて、振動体１０３が固定鏡筒１０１に固定され、摩擦材１０２を移動体として移動させる構成を採用してもよい。
【００１７】
１０４は振動板１０３に固定されたレンズホルダであり、フォーカスレンズや変倍レンズ等のレンズ１０５を保持している。１０６はレンズホルダ１０４と一体に形成されたスリーブであり、固定鏡筒１０１内で固定されたガイドバー１０７に矢印で示す光軸方向への移動が可能に係合している。振動体１０３が移動することで、レンズホルダ１０４により保持されたレンズ１０５が光軸方向に移動する。
【００１８】
レンズ１０５の位置は、位置センサ１２５によって検出される。位置センサとしては、例えばレンズホルダ１０４に固定されて明暗パターンを有する光学スケールと、固定鏡筒１０１に固定されて発光部から発せられて光学スケールで反射した光を受光する光学センサとより構成される光学エンコーダを用いることができる。また、レンズホルダ１０４に固定されて磁気パターンを有する磁気スケールと、固定鏡筒１０１に固定されて磁気スケールからの磁気の変化を検出する磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）とにより構成される磁気エンコーダを用いることもできる。
【００１９】
位置センサ１２５から出力されたアナログ検出信号は、制御ブロックＢに設けられた制御ＣＰＵ１２０に入力される。制御ＣＰＵ１２０において、ＡＤ変換器１０９は、位置センサ１２５からのアナログ検出信号をデジタル検出信号に変換する。１１０は位置演算部であり、ＡＤ変換器１０９からのデジタル検出信号をレンズ１０５の位置（つまりは移動体としての振動体１０３の位置）を示す位置データに変換する。以下の説明において、この位置データによって表される位置を検出位置という。１１１は速度演算部（速度検出手段）であり、一定周期間隔で得られた検出位置の変化量を速度に換算する。なお、レンズ１０５の速度を直接検出する速度センサを設けてもよい。
【００２０】
１１７は制御部であり、振動型アクチュエータに印加する２相の駆動信号の周波数（以下、駆動周波数という）、位相差（以下、駆動位相差という）およびデューティ比（以下、駆動デューティ比という）等を設定、すなわち制御する。制御部１１７が実行する処理の詳細については後述する。制御部１１７は、駆動周波数を固定して駆動位相差を変化させることで振動型アクチュエータの速度（移動体である振動体１０３の移動速度）を制御する位相差制御を行う。また、駆動位相差を固定して駆動周波数を変化させることで振動型アクチュエータの速度を制御する周波数制御を行う。
【００２１】
１１９は駆動信号生成部であり、制御部１１７が設定した駆動周波数、駆動位相差および駆動デューティ比を有する２相の駆動信号を生成して駆動回路１１２に出力する。ただし、駆動信号生成部１１９から出力される２相の駆動信号は、振動型アクチュエータを駆動するには不十分な電力（電圧×電流）しか有していない。このため、駆動回路１１２は、駆動信号生成部１１９からの２相の駆動信号（ベース駆動信号）に対して電圧増幅および電流増幅を行い、増幅後の２相の駆動信号を振動型アクチュエータ（圧電素子）に印加する。
【００２２】
そして、振動型アクチュエータに印加される２相の駆動信号の電圧値および電流値はそれぞれ、電圧検出回路１１３と電流検出回路１１４により検出され、ＡＤＣ１１５，１１６によりアナログ信号からデジタル信号に変換されて制御部１１７に入力される。なお、電圧検出回路１１３と電流検出回路１１４により駆動回路１１２に供給される２相のベース駆動信号の電圧値および電流値を検出してもよい。電圧検出回路１１３と電流検出回路１１４により電力検出手段が構成される。
【００２３】
制御ＣＰＵ１２０、電圧検出回路１１３および電流検出回路１１４を含む制御ブロックＢが、振動型アクチュエータ制御装置に相当する。また、制御部１１７と駆動信号生成部１１９とにより制御手段が構成される。
【００２４】
次に、図２、図３および図４を用いて、駆動効率が高い周波数制御を行うための駆動位相差の設定方法について説明する。以下の説明において、振動体１０３の移動速度および移動方向を、振動型アクチュエータの速度および駆動方向という。
【００２５】
図２のフローチャートには、振動型アクチュエータにおける単位消費電力当り（以下、単に単位電力当たりという）の速度が最大となる、つまり駆動効率が最大となる駆動位相差ＰＨｍを求める処理を示している。振動型アクチュエータの消費電力は、電圧検出回路１１３と電流検出回路１１４により検出される２相の駆動信号の電圧値と電流値との積である。制御部１１７は、コンピュータプログラムである振動型アクチュエータ制御プログラムに従ってこの処理を実行する。図３には、駆動位相差を一定値である固定位相差に固定した状態での駆動周波数と速度との関係（駆動周波数−速度特性）を示す。図４には、駆動周波数を所定の一定値である測定周波数Ｆｍに固定した状態での駆動位相差と速度および電力との関係（駆動位相差−速度−電力特性）を示す。
【００２６】
図２のフローチャートにおいて、制御部１１７は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６にて駆動効率を測定するために用いる測定周波数（第１の周波数）Ｆｍを決定する。
【００２７】
まずステップＳ１０１では、制御部１１７は、駆動周波数の初期値である初期周波数と所定の固定位相差（第２の位相差）とを設定し、駆動信号生成部１１９にそれらを有する２相の駆動信号を生成させ、駆動回路１１２を通じて振動型アクチュエータに印加させる。初期周波数は、例えば図３中にＦａとして示すように、駆動周波数−速度特性を測定する駆動周波数変更範囲の一端の駆動周波数（例としてＦａは上限周波数を示す）である。また、固定位相差は、理論的に振動型アクチュエータの駆動効率が最大となる駆動位相差であり、９０度（ｄｅｇ）または２７０度である。なお、図３は、固定位相差が９０度の場合を示している。
【００２８】
次にステップＳ１０２では、制御部１１７は、ステップＳ１０１で設定した初期周波数および固定位相差を有する２相の駆動信号により駆動された振動型アクチュエータの速度を速度演算部１１１を通じて検出（測定）する。
【００２９】
そして、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５では、制御部１１７は、駆動周波数を離散的または連続的に変化させながら、駆動周波数ごとの（駆動周波数に応じた）速度を測定する。これにより、制御部１１７は、図３に示すような駆動周波数−速度特性を取得する。
【００３０】
制御部１１７は、ステップＳ１０５において駆動周波数が上述した駆動周波数変更範囲外となった、つまりは図３に示す駆動周波数変更範囲の他端の駆動周波数（下限周波数Ｆｂ）までの速度を測定し終えたと判定すると、ステップＳ１０６に進む。なお、上限周波数Ｆａから下限周波数Ｆｂの範囲は、振動型アクチェータの共振周波数Ｆ０を含むことが好ましい。
【００３１】
ステップＳ１０６では、制御部１１７は、測定周波数Ｆｍを決定する。このとき、例えば図３に示すように、レンズ装置で使用する定格速度をＶｍとし、該定格速度Ｖｍが得られる駆動周波数を測定周波数Ｆｍとして用いることが好ましい。これにより、レンズ装置において最も使用頻度が高い定格速度Ｖｍでの振動型アクチュエータの駆動効率を精度良く測定することが可能である。
【００３２】
次にステップＳ１０７では、制御部１１７は、決定した測定周波数Ｆｍと初期位相差を設定し、駆動信号生成部１１９にそれらを有する２相の駆動信号を生成させ、駆動回路１１２を通じて振動型アクチュエータに印加させる。初期位相差とは、例えば図４にＰＨａで示すように、駆動位相差−速度−電力特性を測定する駆動位相差変更範囲の一端の駆動位相差（例としてＰＨａは下限位相差を示す）である。
【００３３】
次にステップＳ１０８において、制御部１１７は、ステップＳ１０７で２相の駆動信号を印加することで得られた振動型アクチュエータの速度を速度演算部１１１を通じて検出（測定）する。また、該２相の駆動信号の電圧値および電流値をそれぞれ、電圧検出回路１１３と電流検出回路１１４を通じて検出（測定）する。
【００３４】
そして、ステップＳ１０９〜Ｓ１１１では、制御部１１７は、駆動位相差を離散的または連続的に変化させながら、駆動位相差ごとの（駆動位相差に応じた）速度と電圧値および電流値（つまりは電力値）とを測定する。これにより、制御部１１７は、図４に示すような駆動位相差−速度−電力特性を取得する。
【００３５】
制御部１１７は、ステップＳ１１１において駆動位相差が上述した駆動位相差変更範囲外となった、つまりは図４に示す駆動位相差変更範囲の他端の駆動位相差（上限位相差ＰＨｂ）までの速度および電力を測定し終えたと判定すると、ステップＳ１１２に進む。
【００３６】
ステップＳ１１２では、制御部１１７は、ステップＳ１０９〜Ｓ１１１にて駆動位相差ごとに得られた速度および電力から、駆動位相差ごとの単位電力当りの速度である単位電力速度を算出する。そして、制御部１１７は、単位電力速度としての最大速度が得られる駆動位相差（第１の位相差：以下、最大効率位相差という）ＰＨｍを求める。
【００３７】
なお、駆動効率は楕円振動中の振動体とこれに接触する接触体との楕円の接触面積とその際の摩擦力の関係に依存するため、駆動位相差が９０度または２７０度であるときの単位電力速度では最大の単位電力速度は得られず、９０度よりも大きい駆動位相差で最大の単位電力速度が得られる。
【００３８】
上述したように離散的な複数の駆動位相差にて複数の単位電力速度を測定した場合において該複数の駆動位相差のピッチが十分小さいときには、最大効率位相差ＰＨｍとして、実際に求められた単位電力速度のうち最大速度が得られる駆動位相差を求めればよい。複数の駆動位相差のピッチが大きい場合は、実際に求められた２以上の単位電力速度力を用いた補間演算により最大効率位相差ＰＨｍを求めることが望ましい。
【００３９】
最後に、ステップＳ１１３では、制御部１１７は求めた最大効率位相差ＰＨｍを図１に示した記憶部（記憶手段）１１８に記憶させる。
【００４０】
制御部１１７は、振動型アクチュエータを周波数制御で駆動する際には、最大効率位相差ＰＨｍを記憶部１１８から読み出して駆動位相差として設定し、この駆動位相差で駆動周波数を変化させる。これにより、高い駆動効率で振動型アクチュエータを駆動することができる。
【００４１】
なお、本実施例では、第１の位相差を最大効率位相差ＰＨｍとしたが、第１の位相差は、少なくとも駆動位相差が９０度または２７０度であるときよりも大きい単位電力速度が得られる駆動位相差であればよい。すなわち、第１の位相差は、最大効率位相差ＰＨｍに近ければ、必ずしも最大効率位相差ＰＨｍに一致していなくてもよい。
【実施例２】
【００４２】
次に、図５、図６および図７を用いて、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、振動型アクチュエータの速度を位相差制御と周波数制御との間での切り換えをスムーズにする、つまりは速度変化率の変動（速度変動）を少なくする制御を行うために、該切り換えを行う際に用いる変換係数を求める。なお、本実施例の構成は実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。
【００４３】
制御部１１７は、振動型アクチュエータ制御プログラムに従って図５のフローチャートに示す処理を実行する。ステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、実施例１（図２）のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と基本的に同じである。
【００４４】
ステップＳ２０１において、制御部１１７は、駆動周波数の初期値である初期周波数と所定の固定位相差（第２の位相差）とを設定し、駆動信号生成部１１９にそれらを有する２相の駆動信号を生成させ、駆動回路１１２を通じて振動型アクチュエータに印加させる。初期周波数は、例えば図６中にＦａとして示すように、駆動周波数−速度特性を測定する駆動周波数変更範囲の一端の駆動周波数（例としてＦａは上限周波数を示す）である。また、固定位相差は、理論的に振動型アクチュエータの駆動効率が最大となる駆動位相差であり、９０度（ｄｅｇ）または２７０度である。なお、図６は、固定位相差が９０度の場合を示している。
【００４５】
次にステップＳ２０２では、制御部１１７は、ステップＳ２０１で設定した初期周波数および固定位相差を有する２相の駆動信号により駆動された振動型アクチュエータの速度を速度演算部１１１を通じて検出（測定）する。
【００４６】
そして、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５では、制御部１１７は、駆動周波数を離散的または連続的に変化させながら、駆動周波数ごとの（駆動周波数に応じた）速度を測定する。これにより、制御部１１７は、図６に示すように駆動周波数と速度との関係を示す駆動周波数−速度特性（第１の特性）を取得する。
【００４７】
制御部１１７は、ステップＳ２０５において駆動周波数が上述した駆動周波数変更範囲外となった、つまりは図６に示す駆動周波数変更範囲の他端の駆動周波数（下限周波数Ｆｂ）までの速度を測定し終えたと判定すると、ステップＳ２０６に進む。なお、ここでも、上限周波数Ｆａから下限周波数Ｆｂの範囲は、振動型アクチェータの共振周波数Ｆ０を含むことが好ましい。
【００４８】
ステップＳ２０６では、制御部１１７は、起動周波数（第２の周波数）Ｆｓを決定する。起動周波数Ｆｓは、位相差制御によって振動型アクチュエータを起動する際に設定（固定）される駆動周波数であり、振動型アクチュエータの不感帯による遅れが少ない等、位相差制御による起動に適した駆動周波数が選択される。
【００４９】
本実施例では、振動型アクチュエータの速度がＶａ以下の場合は駆動周波数を起動周波数Ｆｓに固定して位相差制御を行う。また、振動型アクチュエータの速度ＶａからＶｂの間では、駆動位相差を固定して起動周波数Ｆｓより低い周波数範囲で駆動周波数を変化させることで速度の制御を行う。
【００５０】
ステップＳ２０７では、制御部１１７は、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５で取得した駆動周波数−速度特性に基づいて速度Ｖａと速度Ｖｂとの間の期間での駆動周波数の変化に対する速度の変化率である傾きαｆを求める。速度Ｖｂは、振動型アクチュエータの共振周波数Ｆ０よりも高い駆動周波数で得られる速度であって、振動型アクチュエータの温度による特性変化や経時変化が生じた場合でも共振周波数以下の駆動周波数に対応する速度にならないように設定される。また、速度Ｖａは、前述したように低速駆動を制御し易い位相差制御を行うことができる最大の速度であり、振動型アクチュエータの温度による特性変化や経時変化が生じた場合でも必要な低速側の速度精度が得られるように設定される。
【００５１】
次にステップＳ２０８では、制御部１１７は、初期位相差を設定し、駆動信号生成部１１９にステップＳ２０６で決定した起動周波数Ｆｓと初期位相差を有する２相の駆動信号を生成させ、駆動回路１１２を通じて振動型アクチュエータに印加させる。初期位相差は、図７にＰＨｓで示すように駆動位相差−速度特性を測定する駆動位相差変更範囲の一端の駆動位相差（例としてＰＨｓは上限位相差を示す）である。
【００５２】
次にステップＳ２０９では、制御部１１７は、ステップＳ２０６で２相の駆動信号を印加することで得られた振動型アクチュエータの速度を速度演算部１１１を通じて検出（測定）する。
【００５３】
そして、ステップＳ２１０〜Ｓ２１２では、制御部１１７は、駆動位相差を離散的または連続的に変化させながら、駆動位相差ごとの（駆動位相差に応じた）速度を測定する。これにより、制御部１１７は、図７に示すように駆動位相差と速度との関係を示す駆動位相差−速度特性（第２の特性）を取得する。
【００５４】
制御部１１７は、ステップＳ２１２において駆動位相差が上述した駆動位相差変更範囲外となった、つまりは図７に示す駆動位相差変更範囲の他端の駆動位相差（下限位相差ＰＨｂ）までの速度および電力を測定し終えたと判定すると、ステップＳ２１３に進む。
【００５５】
ステップＳ２１３では、制御部１１７は、ステップＳ２１０〜Ｓ２１２で取得した駆動位相差−速度特性に基づいて駆動位相差ＰＨｓと駆動位相差ＰＨｐとの期間での駆動位相差の変化に対する速度の変化率である傾きαｐｈを求める。
【００５６】
そして、ステップＳ２１４では、制御部１１７は、ステップＳ２０７で求めた傾きαｆとステップＳ２１３で求めた傾きαｐｈとを用いて、位相差制御と周波数制御との間での切り換えに際して用いる制御情報としての変換係数Ｋ（＝αｆ／αｐｈ）を求める。制御部１１７は、変換係数Ｋを記憶部１１８に記憶させる。
【００５７】
振動型アクチュエータを高速で駆動する場合には駆動周波数を変化させた方が制御性の面からも好ましい。一方、低速で駆動する場合には駆動位相差を変化させた方が速度調整が行い易い。このため、本実施例では、図６に示した速度Ｖａを境として低速側の位相差制御と高速側の周波数制御とを切り換える。図８には制御量（駆動位相差および駆動周波数）と速度との関係を示している。
【００５８】
位相差制御の領域では、駆動位相差の変化に対する速度変化率をステップＳ２０７にて求めた傾きαｐｈで表すことができる。一方、周波数制御の領域では、駆動周波数の変化に対する速度変化率をステップＳ２１３にて求めた傾きαｆで表すことができる。図８に示すように、傾きαｆが傾きαｐｈより大きいと、位相差制御と周波数制御のうち一方の制御から他方の制御に切り替わる際の速度変動が大きい。つまり、位相差制御と周波数制御の切り換えをスムーズに行うことができない。
【００５９】
このため本実施例では、制御部１１７は、記憶部１１８から読み出した変換係数Ｋを用いて、上記他方の制御での速度変化率（以下、第１の速度変化率という）を上記一方の制御での速度変化率（以下、第２の速度変化率という）の所定近傍範囲内に制御する。所定近傍範囲は、第１の速度変化率と一致する値を含むとともに上記スムーズさを損なわない程度で第１の速度変化率に近い範囲である。
【００６０】
図８には、位相差制御でも周波数制御でも傾きがαｐｈとなるように制御する場合を示している。この場合、制御部１１７は、周波数制御において、駆動位相差を９０度（または２７０度）に固定するとともに駆動周波数に変換係数Ｋを乗じた補正駆動周波数を設定する。なお、変換係数Ｋを用いて求めた補正駆動周波数を用いて周波数制御を行うのは、位相差制御と周波数制御との間の切り換え時点だけであってもよく、周波数制御を行っている間は本来の駆動周波数を設定するようにしてもよい。
【００６１】
このような制御を行うことで、位相差制御と周波数制御との切り換え時における速度変動を抑制することができる。
【００６２】
なお、制御部１１７は駆動位相差と駆動周波数を制御量という共通の単位で計算し、駆動信号生成部１１９において２相の駆動信号を生成するときに制御量を駆動位相差や駆動周波数に変換することもできる。これにより、制御部１１７の負荷を低減することが可能である。例えば、制御量を駆動位相差とすれば、制御量から駆動位相差への変換も必要がなくなる。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例２（図５）では、駆動位相差を理論的に振動型アクチュエータの最大効率が得られる駆動位相差（９０度または２７０度）としてで駆動して変換係数Ｋを求める場合について説明した。本実施例では、振動型アクチュエータの個体ばらつきを考慮し、個々の振動型アクチュエータにて最大効率が得られる駆動位相差で駆動して変換係数Ｋを求める場合について説明する。なお、本実施例の構成は、実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。
【００６４】
制御部１１７は、振動型アクチュエータ制御プログラムに従って図９のフローチャートに示す処理を実行する。
【００６５】
ステップＳ３０１において、制御部１１７は、初期周波数と実施例１において図２を用いて説明した方法で求められる最大効率位相差（第１の位相差）ＰＨｍとを設定する。そして、駆動信号生成部１１９にそれらを有する２相の駆動信号を生成させ、駆動回路１１２を通じて振動型アクチュエータに印加させる。初期周波数は、実施例２でも説明したように、駆動周波数−速度特性を測定する駆動周波数変更範囲の一端の駆動周波数である。
【００６６】
次にステップＳ３０２では、制御部１１７は、ステップＳ３０１で設定した初期周波数および位相差ＰＨｍを有する２相の駆動信号により駆動された振動型アクチュエータの速度を速度演算部１１１を通じて検出（測定）する。
【００６７】
そして、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５では、制御部１１７は、駆動周波数を離散的または連続的に変化させながら、駆動周波数ごとの（駆動周波数に応じた）速度を検出する。これにより、実施例１において図３に示したような駆動周波数−速度特性を取得する。
【００６８】
制御部１１７は、ステップＳ３０５において駆動周波数が上述した駆動周波数変更範囲外となった、つまりは駆動周波数変更範囲の他端の駆動周波数までの速度を測定し終えたと判定すると、ステップＳ３０６に進む。
【００６９】
ステップＳ３０６では、制御部１１７は、実施例２でも説明した起動周波数（第２の周波数）Ｆｓを決定する。そして、ステップＳ３０７にて、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５で取得した駆動周波数−速度特性に基づいて駆動周波数の変化に対する速度変化率である傾きαｆを求める。
【００７０】
以下のステップＳ３０７〜Ｓ３１３の処理は、実施例２のステップＳ２０７〜Ｓ２１３の処理と同じであり、最後に制御部１１７はステップＳ３１４にて変換係数Ｋを求める。
【００７１】
本実施例によれば、傾きαｆを求めるための処理（ステップＳ３０１〜Ｓ３０７）において最大効率位相差ＰＨｍを用いている。このため、最大効率位相差ＰＨｍを反映した変換係数Ｋを求めることができる。したがって、周波数制御において最大効率位相差ＰＨｍを用いた場合の位相差制御との切り換わり時点での速度変動を抑制することができる。つまり、振動型アクチュエータを良好な電力効率で周波数制御により高速駆動することができるとともに、位相差制御による低速駆動から周波数制御による高速駆動まで速度変動が少ないシームレスな速度制御を行うことができる。
【００７２】
なお、上記各実施例では、撮影用のレンズ装置に振動型アクチュエータ制御装置を搭載した場合について説明したが、被駆動部材を振動型アクチュエータにより駆動する他の各種装置にも各実施例で説明した振動型アクチュエータの制御を適用することができる。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００７３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０２  摩擦材
１０３  振動板
１１７  制御部
１１８  記憶部
１１９  駆動信号生成部
１２０  制御ＣＰＵ
【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】
2017131026.tif 000009
【図８】
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【図９】
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