(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の駆動信号に応じて超音波モータを駆動する駆動部と、駆動中の超音波モータに流れる駆動電流を検出して電流値データを出力する検出部と、該電流値データに基づいて周波数データを出力し該駆動信号の周波数を制御する制御部とからなる超音波モータ制御回路において、
前記制御部は、起動時該駆動部を制御して周波数を掃引しながら駆動信号を該超音波モータに印加する一方、掃引中該検出部から出力される該電流値データの、電流がピーク時に当たる周波数に応じて初期周波数データを設定し、これを該駆動部に出力して超音波モータに起動をかけることを特徴とする超音波モータ制御回路。
【請求項２】
前記制御部は、起動後逐次該電流値データに基づいて該周波数データを更新して駆動電流を定常状態に維持することを特徴とする請求項１記載の超音波モータ制御回路。
【請求項３】
前記駆動部は、該制御部から出力された周波数データに基づいて駆動信号の基となる基本波形を形成するダイレクト・デジタル・シンセサイザを含むことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータに駆動信号を印加してその動作を制御する超音波モータ制御回路に関する。より詳しくは、超音波モータの高速且つ確実な起動技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波モータ（ピエゾモータ）は、その振動子の重心固定の対称励振モードである定在波型モータと進行波型モータの２種類と、さらに振動子である円板又は円筒を例えば４分割し左右の振幅が逆になる非対称モードにより励振することで重心が中心の周りを回転移動し、円の外周がフラフープのように偏心する電歪公転子型モータとが知られている。こうした超音波モータ（以下ピエゾモータとも言う）は、ステータとなる圧電素子に高周波の交流電圧を印加して、約２０ｋＨｚ以上の超音波振動を発生させることにより、ステータに圧接されたロータを回転駆動させている。この種のピエゾモータは、構造が簡単で小型軽量化に適するとともに、低速回転時でも高いトルクが得られる上、駆動音も少なく静かであるという利点を有している。特に後者の電歪公転子型モータは、特開平１０−２７２４２０号公報に示されているように、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた３Ｄ公転トルク発生子として利用できるという特長を有している。又、この様な超音波モータに駆動信号を印加してその動作を制御する超音波モータ制御回路が、例えば特開平１１−１４６２５８号公報に開示されている。
【０００３】
図１１は、上述した超音波モータの動作特性を示すグラフである。横軸は圧電振動子からなるステータに印加する駆動信号の周波数ｆを表わし、縦軸はステータに流れる駆動電流ｉを表わしている。図から明らかな様に、駆動電流ｉはステータの共振周波数ｆｐで極大（ｉｍａｘ）となる。駆動信号の周波数ｆがｆｐ付近にある時、ステータに十分な駆動電流ｉが流れる。これに応じて、ステータに公転トルクが発生する。一般的に、電流ｉが大きい程公転トルクが大きくなる。駆動信号の周波数ｆがｆｐから外れ、電流ｉが減少すると公転トルクはほとんど発生しない。
【０００４】
従って、係る超音波モータを安定に回転させる為には、例えば図１１に示したグラフ上の動作点Ｄ（ｆｄ，ｉｄ）でステータを駆動することが好ましい。ｆｄを制御することによりｉｄがほぼ一定となる様に、超音波モータを駆動する。一方、ステータのｆ／ｉ特性は図示する様に温度など諸々の要因によりシフトする性質がある。例えばステータの温度は環境によって変化するばかりでなく、ステータが励振されることによる自身の発熱によっても変化する。圧電共振子は一般にＱ値が大きいので、動作点として使用できる周波数範囲は狭く、周波数ｆの変化に対する電流ｉの変化は大きい。電流ｉを制御する為には、周波数ｆを精密に調整する必要がある。又、温度によるｆ／ｉ特性のシフト量は、動作点Ｄとして使用できる周波数範囲に比較して大きいので、超音波モータを起動する際、最初に印加する駆動信号の周波数の決定にも工夫が必要である。グラフから明らかな様に、ｆ／ｉ特性シフトがあると、ステータの共振周波数はｆｐからｆｐ’に大きく変化する。これに応じ、最適な動作点はＤからＤ'にシフトする。このシフト量は、元の動作点Ｄに許容される変動範囲（ｆｄを中心とした狭い幅範囲）に比べ、大きくシフトしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ピエゾモータはある周波数を持つ駆動波形を与えることにより、ステータと呼ばれる共振子が共振して公転トルクを発生しロータと呼ばれる回転部分を動かし駆動を行なう。つまり、駆動用周波数を決定し、その周波数を持つ駆動波形を与えることによりモータが起動する。しかし、個々の超音波モータのｆ／ｉ特性に応じて、適切な起動周波数を決定することは困難である。起動周波数がｆ／ｉ特性から大きく外れていると、超音波モータが起動しない。そこで、従来起動に先立って、あらかじめ超音波モータのｆ／ｉ特性を測定し、適切な起動周波数を決定していた。しかしながら、定常状態でｆ／ｉ特性を測定することは多大の時間を要し、短時間で起動周波数を決定し且つ超音波モータに起動をかけることが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は速やかに起動周波数を決定して確実に超音波モータの起動を行なうことが可能な改良された超音波モータ制御回路を提供することを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、所定の周波数の駆動信号に応じて超音波モータを駆動する駆動部と、駆動中の超音波モータに流れる駆動電流を検出して電流値データを出力する検出部と、該電流値データに基づいて周波数データを出力し該駆動信号の周波数を制御する制御部とからなる超音波モータ制御回路において、前記制御部は、起動時該駆動部を制御して周波数を掃引しながら駆動信号を該超音波モータに印加する一方、掃引中該検出部から出力される該電流値データの、電流がピーク時に当たる周波数に応じて初期周波数データを設定し、これを該駆動部に出力して超音波モータに起動をかけることを特徴とする。好ましくは、前記制御部は、起動後逐次出力される該電流値データに基づいて該周波数データを更新して駆動電流を定常状態に維持する。又、前記駆動部は、該制御部から出力された周波数データに基づいて駆動信号の基となる基本波形を形成するダイレクト・デジタル・シンセサイザを含む。
【０００７】
本発明によれば、起動周波数を決定する為、あらかじめ定めた周波数帯域を高速走査し、電流値をモニタリングすることで概略のｆ／ｉ特性を把握し、これに基づいて適切な起動周波数を決定する。その際、モニタリングの対象となる駆動電流値が安定するまでの待ち時間を各測定点で確保すれば、正確なｆ／ｉ特性が得られる。この様にして測定したｆ／ｉ特性に基づいて起動周波数を決定し起動をかければよいが、定常状態のｆ／ｉ特性を測定する為には各測定点で電流値の安定化を待つ為に、時間がかかる。そこで、本発明では待ち時間なしに周波数を掃引して、仮のｆ／ｉ特性を求める。高速掃引で得られる仮のｆ／ｉ特性は、十分に待ち時間を設けた正しいｆ／ｉ特性に比べて、歪んだカーブとなっている。しかしながら、仮のｆ／ｉ特性と正しいｆ／ｉ特性の間には一定の関係（遅延関係）が認められる。そこで、この関係に基づき、仮のｆ／ｉ特性から求めたピークを検出し、これから予測演算を行なって起動用の駆動周波数を決定する。これにより、従来に比べ短時間で超音波モータの起動をかけることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る超音波モータ制御回路の実施形態を示す模式図である。（Ａ）に示す様に、本超音波モータ制御回路は、駆動部１１０−１４０と、検出部１５０／１６０と、制御部１７０とで構成されている。駆動部１１０−１４０は、所定の周波数ｆの駆動信号に応じて超音波モータ１００を駆動する。検出部１５０／１６０は、駆動中の超音波モータ１００に流れる駆動電流ｉを検出して電流値データを出力する。制御部１７０は、電流値データに基づいて周波数データを出力し、駆動信号の周波数ｆを制御する。特徴事項として、制御部１７０は、起動時駆動部１１０−１４０を制御して周波数ｆを掃引しながら駆動信号を超音波モータ１００に印加する一方、掃引中検出部１５０／１６０から出力される電流値データのピーク値に応じて起動用の初期周波数データを設定し、これを駆動部１１０−１４０に出力して超音波モータ１００に起動をかける。尚、起動をかけた後制御部１７０は、逐次検出される電流値データに基づいて周波数データを更新して、駆動電流を定常状態に維持する。好ましくは、駆動部１１０−１４０は制御部１７０から出力された周波数データに基づいて駆動信号の基となる基本波形を形成するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）を含む。
【０００９】
（Ｂ）を参照して、（Ａ）に示した超音波モータ制御回路の動作原理を説明する。（Ｂ）は超音波モータの駆動周波数／駆動電流特性（ｆ／ｉ特性）を表わしており、理解を容易にする為図１１に示したｆ／ｉ特性図と対応する部分には対応する参照符号を付してある。グラフ中、カーブＴは各測定点で十分な待ち時間を取ってサンプリングした安定なｆ／ｉ特性を表わす。一方、カーブＳは、周波数ｆを高速掃引しながら電流ｉを測定して得られた過渡的なｆ／ｉ特性を表わしている。例えば、所定の周波数帯域ｆ１〜ｆ２の範囲で、各サンプリングポイントに付き安定待ち時間を設けて周波数ｆを走査すれば、カーブＴの様な定常ｆ／ｉ特性が得られる。これに基づいて、例えば起動周波数をｆｄに設定すれば、安定した駆動電流ｉｄが得られ、超音波モータに速やかな起動をかけられる。しかしながら、ｆ１〜ｆ２までの全てのサンプリングポイントにおいて、所望の待ち時間を設けてｆ／ｉ特性の測定を行なうと時間的に長くなってしまう。そこで、本発明では、安定待ち時間を省き、ｆ１〜ｆ２の範囲で周波数を高速で掃引しながら過渡的なｆ／ｉ特性を示すカーブＳを求める。図から明らかな様に、カーブＳはカーブＴから遅延した波形となっている。即ち、カーブＴとカーブＳとの間には一定の関係が認められる。そこで、本発明ではカーブＳのピークに当たる周波数ｆ０を起動周波数に設定する。グラフから明らかな様に、ｆ０に対応する駆動電流ｉ０は、ｆｄに対応する駆動電流ｉｄよりも低いが、超音波モータに起動をかけるには十分である。起動をかけた後は、図１の（Ａ）に示したフィードバックループを介して、駆動周波数ｆを徐々にｆｄに移行させればよい。
【００１０】
図２は、図１に示した超音波モータ制御回路の起動時における制御フローチャートである。起動を開始する時、まずステップＳ１で所定の周波数帯域ｆ１〜ｆ２を高速で走査し、過渡的なｆ／ｉ特性を求める。尚、周波数帯域ｆ１〜ｆ２は、個々の超音波モータの特性に合わせてあらかじめ設定しておく。次にステップＳ２に進み、ステップＳ１で求めた過渡的なｆ／ｉ特性から、そのピーク値を初期周波数に決定する。尚、場合によってはピーク値から一定量だけ下方にシフトした値を初期周波数に設定してもよい。ステップＳ３では、ステップＳ２で設定した初期周波数で超音波モータに起動をかけ、駆動電流を測定する。ステップＳ４では測定した駆動電流に基づいて、制御出力を演算する。以上により起動ステップが終了する。この後、駆動電流測定と制御出力演算を繰り返し行なって、駆動電流が目標電流に近づく様に、周波数制御を行なう。
【００１１】
図３は、図１に示した超音波モータ制御回路の具体的な構成例を示す模式的な回路図である。図示する様に、本超音波モータ制御回路は、超音波モータ１００に駆動信号を印加してその動作を制御するものであり、ＤＤＳ１１０、発振器１２０、プリドライバ１３０、パワードライバ１４０、電流モニタ１５０、アナログ／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）１６０及びＣＰＵ１７０とで構成されている。ＤＤＳ１１０はクロック信号ｆｃに応じて動作し、数値で与えられる制御データｄｆに従って変化する周波数の基本波形ｆｄ０を出力する。尚、ＤＤＳの基本的な構成は、例えば特開２０００−１５１２８４号公報に開示されている。発振器１２０は、上述したＤＤＳ１１０にクロック信号ｆｃを供給する。プリドライバ１３０は、ＤＤＳ１１０から出力された基本波形ｆｄ０を処理して、複相の駆動信号ｆｄを生成する。パワードライバ１４０はプリドライバ１３０から出力された駆動信号ｆｄに応じて駆動電流ｉｄを超音波モータ１００に流し、これを駆動する。電流モニタ１５０は、超音波モータ１００に流れた駆動電流ｉｄを逐次検出し、その結果を検出電圧Ｖｉｄとして出力する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、検出された駆動電流の量を表わすＶｉｄを、デジタルの電流値データｄｉに変換する。ＣＰＵ１７０は、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力されたデジタルの電流値データｄｉに基づいて制御データｄｆを求め、逐次ＤＤＳ１１０に入力する。
【００１２】
ＣＰＵ１７０は所定のプログラムに基づいてフィードバック制御を行ない、電流値データｄｉに応じて周波数制御データｄｆをＤＤＳ１１０側に出力する。例えば、ＣＰＵ１７０は係るフィードバック制御により、超音波モータ１００に流れる駆動電流が一定の電流値Ｖｉｄとなる様に制御データｄｆを調整することができる。超音波モータ１００に流れる駆動電流ｉｄを一定にすることで、超音波モータ１００の出力トルク並びに回転数が一定となり、超音波モータ１００の定常動作における安定化が可能になる。
【００１３】
ＣＰＵ１７０は上述した定常動作の制御に加え、本発明に従って起動時の制御も行なう。即ち、ＣＰＵ１７０は超音波モータ１００の起動時、ＤＤＳ１１０に与える制御データｄｆの数値を演算して、超音波モータ１００に印加される駆動信号ｆｄの周波数を起動時から最適な動作点に入る様にする。これにより、超音波モータ１００を起動不能に陥らない様にしている。具体的には、図２に示した制御プログラムに従って、ＣＰＵ１７０は周波数を高速掃引しながら駆動信号を超音波モータ１００に印加する一方、掃引中電流モニタ１５０から出力される電流値データのピーク値に応じて初期周波数データを設定し、これをプリドライバ１３０に出力して超音波モータ１００に起動をかける。
【００１４】
図４は、図３に示した超音波モータ（ピエゾモータ）１００の具体的な構成例を示す模式的な斜視図である。図示する様に、ピエゾモータ１００は前述した特開平１０-２７２４２０号公報に示されている３Ｄ公転トルク共振子よりなる電歪公転子型モータであって、円筒型のステータ１と、その後端に圧接された環状のロータ２とで構成されている。円筒型ステータ１の外周面には、電極１１，１２，１３，１４が形成されている。図示しないが、円筒の内周面にも電極が形成されている。円筒の外周面に形成された電極は四分割されており、それぞれ位相の異なる交流駆動電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）が供給される。Ａ相電流とＢ相電流は位相が互いに９０度異なっている。又、Ａ相電流とＡＸ相電流は位相が１８０度異なっている。換言すると、Ａ相とＡＸ相は互いに反対極性である。同様に、Ｂ相とＢＸ相も反対極性となっている。
【００１５】
図５は、図４に示したステータの模式的な横断面図である。図示する様に、セラミックなどの圧電素子からなる円筒型ステータ１の内周面には、全面的に基準電位を与える電極１０が形成されている。円筒の外周面には四分割された駆動用の電極１１〜１４が形成されている。これら四分割された電極１１〜１４には、互いに位相が９０度ずつシフトした四相の交流駆動電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）が供給される。
【００１６】
図６を参照して、図４及び図５に示したピエゾモータの動作を説明する。尚、本発明は図４〜図６に示すピエゾモータ（超音波モータ）に限られるものではなく、他の様々な構成の超音波モータにも適用可能であることは言うまでもない。ピエゾモータでは動力源となる超音波振動が一定の共振周波数であるから、電流はほぼ一定値となる。共振器はＱが高く、振動振幅の立ち上がりは１サイクル以内と考えられ、非慣性機構と見なすことができる。負荷の慣性が影響する範囲でしか電流は変化しない。係る特徴を有するピエゾモータは様々な構成が開発されているが、特に電歪公転型が有力である。電歪公転型は、従来の様に振動をトルクに変えるのではなく、周面全面に亘って一様な公転トルクを直接励振することができる共振子を使っている。従来の超音波振動子は定在波型と進行波型の二種類あるが、共に重心固定の対称モードでしか励振できない。これに反して、円筒を左右の伸縮が逆になるモードで励振すると、重心が中心を離れて振動する。この非対称励振を行なうと、従来の対称励振では観測できなかった円筒の共振モードが得られる。そこで、ステータ円筒の電極を例えば四分割し、９０度ずつ位相の異なる回転電場で励振すると、図６に示す様に、重心が中心の周りを回転するモードの共振が見られる。この時円筒の外周は元の形を保ったまま、フラフープの様に偏心するので、振動子が公転回転を行なう。係る構成の電歪公転子型モータでは、直接回転モードが励振され、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた３Ｄ公転トルク発生子として利用できる。この公転トルクは、直接ロータの自転運動として取り出される。
【００１７】
図７は、図３に示したＤＤＳ１１０の具体的な構成例を示す模式的なブロック図である。ＤＤＳ１１０は加算器とラッチとで構成されている。加算器はＣＰＵから数値として与えられた１６ビット制御データｄｆを逐次加算し、その結果をラッチに送る。ラッチはクロック信号ｆｃに応じて動作し、ラッチした加算結果を加算器側にフィードバックする。ラッチは加算器による加算でオーバーフロー（桁上げ）が生じた時、ＭＳＢをｆｄ０として出力する。この様に、ＤＤＳ１１０はＣＰＵから与えられた周波数設定データｄｆ及び発振器からのクロック周波数ｆｃに応じて次の式で表わされる周波数ｆｄ０の基本波形を生成する。
ｆｄ０＝ｄｆ×ｆｃ／２Ｎ（Ｎ；データのビット数）
【００１８】
尚、通常のＤＤＳは、ラッチされた出力データを検索テーブルＬＵＴにより正弦波などの波形データに変換した後、デジタル／アナログ変換して出力波形とする。しかしながら、超音波モータは基本的に矩形波の駆動信号で駆動することができる。その為本例のＤＤＳでは矩形波出力でよいので、ラッチされたデータの最上位ビットＭＳＢをそのまま出力波形として用いることができる。従って、本ＤＤＳからはＬＵＴ及びデジタル／アナログコンバータは省略されている。
【００１９】
図８は、図３に示したプリドライバ１３０から出力される複相の駆動信号ｆｄを示す波形図である。前述した様に、プリドライバは、ＤＤＳから出力された基本波形ｆｄ０を基に、ステータを駆動する為の複相の駆動信号ｆｄ（Ａ），ｆｄ（Ｂ），ｆｄ（ＡＸ），ｆｄ（ＢＸ）を生成する。各駆動信号ｆｄの周波数は基本波形ｆｄ０に等しいか又はこれを分周した周波数となる。図示の例では、各駆動信号ｆｄは基本波形ｆｄ０を１／２に分周した波形となっている。図示する様に、Ａ相に対しＢ相は９０度シフトし、ＡＸ相は１８０度シフトし、ＢＸ相は２７０度シフトしている。この様に９０度ずつ位相の異なる交流駆動信号をステータに印加することで回転電場が形成され、これに応じてステータは直接回転モードを励振する。以上の様に、プリドライバは、９０度ずつ位相の異なる４種類の駆動波形を生成している。駆動波形の周波数ｆｄは基本周波数ｆｄ０の１／２である。これらの波形は、カウンタ、インバータなどのロジックＩＣにより、基本波形ｆｄ０から容易に作成することができる。
【００２０】
図９は、図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるパワードライバ１４０及び電流モニタ１５０の具体的な構成例を示した回路図である。図示する様に、超音波モータ１００に接続されたパワードライバは一対のＨブリッジ１４０Ａ，Ｈブリッジ１４０Ｂからなる。ここで、一対の駆動信号ｆｄ（Ａ），ｆｄ（ＡＸ）はＨブリッジ１４０Ａを介して超音波モータ１００の互いに対向する一対の電極に印加される。同様に、他の一対の駆動信号ｆｄ（Ｂ），ｆｄ（ＢＸ）も他のＨブリッジ１４０Ｂを介して互いに対向する他の一対のステータ電極に印加される。Ｈブリッジ１４０Ａ，１４０Ｂは、それぞれ入力信号に応答して、ステータ電極に十分な出力電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）を供給する為のパワーアンプとなっている。以上の様に、パワードライバは一対のＨブリッジにより構成されている。ブリッジを構成する素子としては、高速にスイッチングする必要からＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００２１】
一方、電流モニタ１５０は、差動アンプＯＰ、平滑コンデンサＣ、複数の抵抗器Ｒ１〜Ｒ３とで構成されている。電流モニタ１５０は基本的にローパスフィルタ構成となっており、抵抗器Ｒ１を介してＨブリッジ１４０Ａ及び１４０Ｂに流れる駆動電流に応じた電圧値Ｖｉｄを出力する。駆動電流の検出は、低い抵抗値（例えば１Ω）の抵抗器Ｒ１に生ずる電圧をコンデンサＣで平滑化し、アンプＯＰで増幅することにより行なう。前述した様に、この出力電圧ＶｉｄはＡ／Ｄコンバータ側に送られる。
【００２２】
最後に、図１０は、図４〜図６に示した超音波モータ（ピエゾモータ）の応用例を表わしており、ピエゾモータを動力源としたカメラ用レンズ駆動装置を示している。特に、カメラ用レンズ駆動装置の場合、撮影機会を逃さない為、ズーミングや焦点距離調節など、速やかなレンズ駆動が望まれる。その場合、本発明に係る超音波モータ制御回路は、高速起動が可能である為、図示のカメラ用レンズ駆動装置に好適である。尚、本発明に係るピエゾモータ制御回路の応用例はカメラ用レンズ駆動装置に限られるものではないことは言うまでもない。本カメラ用レンズ駆動装置は、基本的にステータ１及びロータ２を含むピエゾモータと、レンズ鏡筒３と、これらを連結する伝達部材とで構成されている。ステータ１は圧電素子からなり交流電圧の印加を受けて超音波振動を励振し公転トルクを発生する。ロータ２はステータ１に圧接されており、公転トルクにより自転運動を行なう。レンズ鏡筒３はカメラ用のレンズ（図示せず）を搭載し、且つレンズの光軸Ｚ方向に直線変位可能に組み込まれている。ステータ１、ロータ２及びレンズ鏡筒３は鏡筒枠６に組み込まれている。鏡筒枠６の光軸Ｚ方向後端は基台７で遮蔽されている。ピエゾモータのロータ２とレンズ鏡筒３を接続する伝達部材は、ロータ２の自転運動をレンズ鏡筒３の直線変位に変換して伝達する。
【００２３】
ステータ１は、光軸Ｚと平行な円筒軸を有する円筒型の圧電素子からなる。一方、レンズ鏡筒３は円筒型のステータ１の内側に配されており、光軸Ｚに沿って鏡筒枠６の前方端から進退可能になっている。この様に、円筒型ステータ１の内部にレンズ鏡筒３を配することで、カメラ用レンズ駆動装置の小型化が可能になる。
【００２４】
本実施形態では、ロータ２とレンズ鏡筒３を結ぶ伝達部材は、レンズ鏡筒３と一体になったヘリコイド筒４を含んでいる。但し、レンズ鏡筒３とヘリコイド筒４を必ずしも一体に形成する必要はなく、場合によってはヘリコイド筒４に後からレンズ鏡筒３を組み込む構成としてもよい。ヘリコイド筒４は、内部にレンズ鏡筒３を収納する様に基本的には円筒型となっており、その外周面にはネジ４１が切られている。又、ヘリコイド筒４の前方端には、ヘリコイド筒４自体の回転を防止する為にストッパ４２が取り付けられており、鏡筒枠６に係合している。この結果、ヘリコイド筒４は光軸Ｚ方向に沿った直線運動を行なう。上記伝達部材は更に、ロータ２と一体に形成され且つヘリコイド筒４に螺合したヘリコイドギヤ５を含む。本実施形態では環状金属からなるロータ２とポリカーボネートなどの樹脂からなるヘリコイドギヤ５は、例えばアウトサートにより一体的に成形されている。ロータ２の自転運動に伴ってヘリコイドギヤ５も回転する。ヘリコイドギヤ５はその内周面にネジ５１が切られている。ヘリコイド筒４の外周面に形成されたネジ４１とヘリコイドギヤ５の内周面に形成されたネジ５１は互いに噛み合っている。ロータ２の回転に伴ってヘリコイドギヤ５が回転すると、ヘリコイド筒４は光軸Ｚに沿って直線変位する。尚、ロータ２は円筒型ステータ１の後端に取り付けられている。基台７とロータ２との間には回転補助手段８が配されており、ロータ２をステータ１の後端に摺動的に圧接して、ステータ１の公転トルクをロータ２の自転運動として取り出す。回転補助手段８は、ロータ２に接触する凸曲面状の突起部８２Ｒが設けられた接触板８２と、接触板８２をロータ２側に与圧するバネ部材８３とで構成されている。
【００２５】
【発明の効果】
あらかじめ設定された周波数帯域において、電流測定のサンプリングポイントを数十箇所設定し、各ポイントについて十分な安定待ち時間を設定してｆ／ｉ特性を測定すると、数百ｍｓの時間がかかってしまう。これに対し、本発明では安定待ち時間なしで過渡的なｆ／ｉ特性を測定し、これに基づいて速やかに初期周波数を決定して超音波モータに起動をかける。この様にすると、２０〜３０ｍｓで超音波モータに起動がかかり、例えばカメラのレンズ駆動や鏡筒駆動など、起動までの時間が制限される製品についても、超音波モータを駆動源として使用することが可能になる。尚、起動後は、電流測定、目標周波数演算、駆動周波数出力のループを繰り返すことにより、駆動電流を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波モータ制御回路の実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示した超音波モータ制御回路の動作説明に供するフローチャートである。
【図３】図１に示した超音波モータ制御回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図４】超音波モータの模式的な斜視図である。
【図５】超音波モータの横断面図である。
【図６】超音波モータの動作説明図である。
【図７】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるＤＤＳの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図８】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるプリドライバの動作説明に供する波形図である。
【図９】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるパワードライバ及び電流モニタの具体的な構成例を示す回路図である。
【図１０】図３に示した超音波モータ制御回路の応用例を示す断面図である。
【図１１】超音波モータの動作特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１００・・・超音波モータ、１１０−１４０・・・駆動部、１５０／１６０・・・検出部、１７０・・・制御部
【図１】
0004958342.tif 000002
【図２】
0004958342.tif 000003
【図３】
0004958342.tif 000004
【図４】
0004958342.tif 000005
【図５】
0004958342.tif 000006
【図６】
0004958342.tif 000007
【図７】
0004958342.tif 000008
【図８】
0004958342.tif 000009
【図９】
0004958342.tif 000010
【図１０】
0004958342.tif 000011
【図１１】
0004958342.tif 000012