(57)【要約】【課題】超音波モータを利用した手ブレ補正機能を有する撮像装置の内部／外部に存在するノイズ源による手ブレ量検出精度への悪影響を抑制して所望の手ブレ補正機能を実現する超音波モータ駆動装置を提供すること。【解決手段】固定台3に支持された可動体5A,5Bを固定台3に対して相対移動させる超音波モータ10A,10Bを駆動する超音波モータ駆動装置に、前記固定体3と前記可動体5A,5Bとの相対位置関係を検出する位置センサ13と、前記固定体3及び前記可動体5A,5Bの角速度を検出する角速度センサ15と、前記位置センサ13及び前記角速度センサ15からの出力信号に基づいて、前記固定体3及び前記可動体5A,5Bが固定された状態にあるか否かを判定し、前記固定体3及び前記可動体5A,5Bが固定された状態にあると判定した場合、前記超音波モータ10A,10Bの駆動を停止する制御を行う処理回路部17と、を具備させる。【選択図】      図１
2009282399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体に支持された可動体を前記固定体に対して相対移動させる超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置であって、
前記固定体と前記可動体との相対位置関係を検出する位置変位センサと、
前記固定体及び前記可動体の角速度を検出する角速度センサと、
前記位置変位センサ及び前記角速度センサからの出力信号に基づいて、前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあるか否かを判定する固定状態判定部と、
前記固定状態判定部の出力信号に基づいて、前記超音波モータの駆動の停止及び再開に係る制御を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記固定状態判定部により、前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあると判定された場合、前記超音波モータの駆動を停止する制御を行うことを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項２】
前記固定状態判定部は、
前記位置変位センサからの出力信号の変化量が、予め設定された第１の範囲内であるか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により前記位置変位センサからの出力信号の変化量が前記第１の範囲内であると判定された場合に、前記角速度センサからの出力信号の変化量が、予め設定された第２の範囲内であるか否かを判定する第２判定部と、
前記第２判定部により前記角速度センサからの出力信号の変化量が前記第２の範囲内であると判定された場合に、前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあると判定する第３判定部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項３】
前記第３判定部により前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあると判定され後であって、前記第２判定部により前記角速度センサからの出力信号の変化量が前記第２の範囲内になったと判定された場合、
前記制御部は、前記超音波モータの駆動を停止する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項４】
前記第３判定部により前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあると判定され後であって、前記第２判定部により前記角速度センサからの出力信号の変化量が前記第２の範囲外になったと判定された場合、
前記制御部は、前記超音波モータの駆動を再開する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータ駆動装置に関し、特に超音波モータを用いた手振れ補正ユニット等に搭載される超音波モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、手ブレ量を検出し、該検出結果に基づいて手ブレ補正を行うカメラが知られている。一般に、このような手ブレ補正を行なうカメラでは、当該カメラをユーザが手によって把持している場合と、当該カメラを三脚や固定物上に載置している場合と、を区別することなく常に手ブレ量の検出を行って手ブレ補正の動作を行なう。
【０００３】
ところで、当該カメラを例えば三脚や固定物上に載置している場合には、当然ながら手ブレは生じない。従って、このような場合には、手ブレ補正の動作は不要である。
【０００４】
しかしながら、上述したように手ブレ補正を行なうカメラでは、手ブレ補正の動作が不要な場合であっても、手ブレ補正の動作を実行してしまう。つまり、手ブレ量の検出を行う手段からのノイズ信号によって手ブレ補正の動作が実行されてしまうことがある。
【０００５】
このような場合、手ブレ補正の動作が必要ない状態において手ブレ補正の動作が実行されてしまう為、この動作が逆にブレを生じさせてしまうという問題が生じる。さらには、手ブレ補正の動作を実行し続けることに起因する摺動板へのダメージによる駆動特性の劣化、及び無駄な消費電力の増大等の問題も生じる。
【０００６】
このような事情から、例えば特許文献１には、次のような技術が開示されている。すなわち、特許文献１には、カメラの運動方向を検出するセンサと、該センサの出力を積分する積分手段と、該積分手段の出力レベルからカメラの固定状態を判定するカメラ状態判定手段と、を具備するカメラが開示されている。
【０００７】
具体的には、特許文献１に開示されている技術では、一つの角速度センサによる検出結果に基づいて当該カメラの固定状態を判断し、該判断結果に基づいて補正レンズや撮像素子を駆動するアクチュエータへの駆動信号の供給を停止する。
【０００８】
この特許文献１に開示されたカメラによれば、手ブレ補正の動作が必要ない状態では、手ブレ補正の動作を行わないようにして、手ブレ量の検出手段からのノイズ信号等によるブレの発生が或る程度抑制される。
【特許文献１】特開平７-１４０５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に開示されている技術を用いる場合、手ブレ量の検出において、当該カメラの内部／外部に存在するノイズ源(例えば、ミラーアップ等の機構によるノイズ、ストロボのコンデンサチャージ時やＣＣＤの駆動時における突入電流等のノイズ)による影響を受ける可能性がある。
【００１０】
つまり、特許文献１に開示されている技術では、このようなノイズ源が手ブレ量の検出精度に悪影響を与える可能性がある為、所望の手ブレ補正機能を得られない可能性がある。
【００１１】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであり、超音波モータを利用した手ブレ補正機能を有する撮像装置の内部／外部に存在するノイズ源による手ブレ量検出精度への悪影響を抑制して所望の手ブレ補正機能を実現する超音波モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による超音波モータ駆動装置は、
固定体に支持された可動体を前記固定体に対して相対移動させる超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置であって、
前記固定体と前記可動体との相対位置関係を検出する位置変位センサと、
前記固定体及び前記可動体の角速度を検出する角速度センサと、
前記位置変位センサ及び前記角速度センサからの出力信号に基づいて、前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあるか否かを判定する固定状態判定部と、
前記固定状態判定部の出力信号に基づいて、前記超音波モータの駆動の停止及び再開に係る制御を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記固定状態判定部により、前記固定体及び前記可動体が固定された状態にあると判定された場合、前記超音波モータの駆動を停止する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波モータを利用した手ブレ補正機能を有する撮像装置の内部／外部に存在するノイズ源による手ブレ量検出精度への悪影響を抑制して所望の手ブレ補正機能を実現する超音波モータ駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波モータ駆動装置の一構成例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、超音波モータ１０Ａ，１０Ｂを駆動する為の超音波モータ駆動装置は、位置センサ１３と、角速度センサ１５と、処理回路部１７と、駆動制御部１９と、電力増幅部２１ａ，２１ｂと、を具備する。
【００１７】
ここで、前記超音波モータ１０Ａ，１０Ｂは、固定台３上において当該固定台３に対して相対移動可能に支持されている可動体５Ａ，５Ｂを駆動する為の超音波モータである。本一実施形態に係る超音波モータ駆動装置を、手ブレ補正機能を有する撮像装置の手ブレ補正機構に適用する場合、前記可動体５Ａ，５Ｂは例えば撮像素子が配置された基板に対応する。
【００１８】
なお、前記超音波モータ１０Ａ，１０Ｂは、従来より知られている縦１次振動モードと屈曲２次振動モードとを利用して被駆動体との接触位置に楕円振動を生じさせる直方体形状の振動子を有する超音波モータである。すなわち、前記超音波モータ１０Ａ，１０Ｂは、２相の交番信号を用いて、前記振動子に縦１次振動モードと屈曲２次振動モードとを励起して楕円振動を励起し、この２相の交番信号の位相差を変化させることにより各々の振動モードの位相差を制御し、楕円振動における楕円形状を変化させて駆動力を変化させる(速度を変化させる)超音波モータである。
【００１９】
前記位置センサ１３は、前記可動体５Ａ，５Ｂの２軸の相対位置を検出するセンサである。
【００２０】
前記角速度センサ１５は、前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂの角速度を検出するセンサである。
【００２１】
なお、前記位置センサ１３及び前記角速度センサ１５は、例えば前記固定台３近傍に配設されている。
【００２２】
前記処理回路部１７は、位置信号処理部１７ａと、角速度信号処理部１７ｂと、補正演算部１７ｃと、信号演算部１７ｄと、動作演算部１７ｅと、停止判定部１７ｆと、を有する。
【００２３】
前記位置信号処理部１７ａは、前記位置センサ１３の出力をオペアンプで増幅し、Ａ／Ｄ変換する。
【００２４】
前記角速度信号処理部１７ｂは、前記角速度センサ１５の出力をオペアンプで増幅し、Ａ／Ｄ変換する。
【００２５】
前記補正演算部１７ｃは、前記位置信号処理部１７ａの出力に所定の係数を掛けて現在位置に補正し、且つ前記角速度信号処理部１７ｂの出力に所定の係数を掛けて目標位置に補正し、(前記目標位置−前記現在位置)の値に所定のゲインを掛けた値を算出して駆動条件を決定する。
【００２６】
前記信号演算部１７ｄは、前記駆動条件下において、前記位置信号処理部１７ａ及び前記角速度信号処理部１７ｂの出力を所定サンプリング間隔で取得し、該取得した値の中で最大値及び最小値の逐次比較を行い、所定回数内の(最大値−最小値)を演算し、該演算結果を(位置については位置情報値として、角速度については姿勢情報値として)保持する。
【００２７】
前記動作演算部１７ｅは、前記信号演算部１７ｄによる演算結果の位置情報値と予め設定されている第１設定値とを比較して、
位置情報値＞第１設定値・・・（式１）
の関係であれば、前記可動体５Ａ，５Ｂが駆動していると判断し、
位置情報値≦第１設定値・・・（式２）
の関係であれば前記可動体５Ａ，５Ｂが停止していると判断する。
【００２８】
前記停止判定部１７ｆは、前記動作演算部１７ｅによる判定結果を参照して、
位置情報値＞第１設定値・・・（式１）
の関係であればカウント値（後述する手ブレ動作判定値ｂｄｏ）をクリアし、
位置情報値≦第１設定値・・・（式２）
の関係であればカウント値をアップする動作判定カウンタを有する。
【００２９】
さらに、前記停止判定部１７ｆは、前記動作判定カウンタのカウント値が所定値に達し、且つ
姿勢情報値＜第２設定値・・・（式３）
の関係になった場合のみ、駆動信号を停止する信号を出力する。
【００３０】
一方、
姿勢情報値≧第２設定値・・・（式４）
の関係であれば動作判定カウンタのカウント値をクリアする。
【００３１】
前記駆動制御部１９は、前記補正演算部１７ｃによって決定された駆動条件及び前記停止判定部１７ｆからの出力信号に基づき、前記超音波モータ１０ａ，１０ｂの駆動制御を行う。詳細には、前記駆動制御部１９は、前記補正演算部１７ｃによって決定された駆動条件及び前記停止判定部１７ｆからの出力信号に基づいて、駆動周波数、駆動位相、及びパルス幅を設定した駆動信号を前記電力増幅部２１ａ，２１ｂに出力する。
【００３２】
前記電力増幅部２１ａ，２１ｂは、前記駆動制御部１９による前記超音波モータ１０ａ，１０ｂの駆動制御信号を増幅して前記超音波モータ１０ａ，１０ｂに印加する。
【００３３】
図２は、本一実施形態に係る超音波モータ駆動装置における駆動制御のフローチャートを示す図である。なお、後述するステップＳ８乃至ステップＳ１０における処理が、本一実施形態に係る超音波モータ駆動装置の主な特徴の一つである。
【００３４】
まず、Ａ／Ｄ値に基づいて、現在位置、目標位置を求める（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、ステージ位置のＡ／Ｄ値のうち最大値及び最小値を求める（ステップＳ２）。なお、最大値／最小値の取得／保持サイクル数はａｄｉｎｔｒコマンドで設定する。
【００３６】
続いて、目標位置のＡ／Ｄ値のうち最大値及び最小値を求める（ステップＳ３）。なお、最大値／最小値の取得／保持サイクル数はｇｙｉｎｔｒコマンドで設定する。
【００３７】
現在位置をサーボ係数でサーボ位置補正する（ステップＳ４）。
【００３８】
目標位置を補正値（感度補正）でサーボ位置補正する（ステップＳ５）。
【００３９】
前記ステップＳ４にて算出したサーボ位置と、前記ステップＳ５にて算出したサーボ位置と、の差を算出し、駆動位相差変換を行う（ステップＳ６）。
【００４０】
さらに、前記ステップＳ４にて算出したサーボ位置と、前記ステップＳ５にて算出したサーボ位置と、の位相差が−９０°≦θ≦９０°になるように制限を掛ける（ステップＳ７）。
【００４１】
前記ステップＳ７における処理を終えた後、前記可動体５Ａ，５Ｂの動作判定（以降、ステージ動作判定と称する）の処理を行う（ステップＳ８）。すなわち、前記可動体５Ａ，５Ｂの移動量（最大値、最小値）に基づいて、前記可動体５Ａ，５Ｂの動作の有無の判定処理を行う。なお、このステップＳ８における処理は、図３に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００４２】
続いて、前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂの動作判定（以降、カメラ動作判定と称する）の処理を行う（ステップＳ９）。すなわち、前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂの目標位置の変化量の平均値に基づいて、前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂの動作の有無の判定を行う。なお、このステップＳ９における処理は、図４に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００４３】
前記ステップＳ９における処理を終えると、前記ステップＳ１へ戻る。
【００４４】
図３は、前記ステージ動作判定（前記ステップＳ８）の処理のフローチャートを示す図である。換言すれば、図３は、前記位置センサ１３によって検出された前記可動体５Ａ，５Ｂの２軸の相対位置に基づく、前記処理回路部１７による手ブレ動作の有無の判定処理のフローチャートを示す図である。
【００４５】
まず、前記信号演算部１７ｄが、前記位置センサ１３から出力され前記位置信号処理部１７ａによってＡ／Ｄ変換され且つ増幅された値を取得する（ステップＳ１１）。なお、このステップＳ１１においては、図３に示すようにｎ回分のデータを取る。
【００４６】
次に、前記信号演算部１７ｄは、前記ステップＳ１１において取得した値の中で最大値と最小値との逐次比較を行い、所定回数内において(最大値−最小値)＝αを算出する（ステップＳ１２）。ここで、αは上述した位置情報値である。
【００４７】
続いて、前記動作演算部１７ｅは、前記ステップＳ１２において算出されたαについて、
α＞ａｄｔｈ
であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、ａｄｔｈは所定の閾値であり、上述した第１設定値に相当する。
【００４８】
前記ステップＳ１３をＹＥＳに分岐する場合、前記停止判定部１７ｆは、前記可動体５Ａ，５Ｂが動いていると判定し（ステップＳ１４）、手ブレ動作判定値ｂｄｏの値をクリアする（ステップＳ１５）。その後、前記ステップＳ１１へ移行する。
【００４９】
ところで、前記ステップＳ１３をＮＯに分岐する場合、前記停止判定部１７ｆは、前記可動体５Ａ，５Ｂは動いていないと判定し（ステップＳ１６）、手ブレ動作判定値ｂｄｏの値をカウントアップする（ステップＳ１７）。
【００５０】
続いて、前記停止判定部１７ｆは、手ブレ動作判定値ｂｄｏの値が所定の閾値に達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。このステップＳ１８をＮＯに分岐する場合、前記ステップＳ１１へ移行する。一方、このステップＳ１８をＹＥＳに分岐する場合、図４に示すフローチャートへ移行する。
【００５１】
図４は、前記カメラ動作判定（前記ステップＳ９）の処理のフローチャートを示す図である。換言すれば、図４は、前記角速度センサ１５によって検出された前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂの振れ動作に基づく、前記処理回路部１７による手ブレ動作の有無の判定処理のフローチャートを示す図である。
【００５２】
まず、前記信号演算部１７ｄが、前記角速度センサ１５から出力され前記角速度信号処理部１７ｂによってＡ／Ｄ変換され且つ増幅された値を取得する（ステップＳ２１）。なお、このステップＳ２１においては、図４に示すようにｎ回分のデータを取る。
【００５３】
次に、前記信号演算部１７ｄは、前記ステップＳ２１において取得した値の中で最大値と最小値との逐次比較を行い、所定回数内において“(最大値−最小値)の平均値＝β”を算出する（ステップＳ２２）。ここで、βは上述した姿勢情報値である。
【００５４】
続いて、前記動作演算部１７ｅは、前記ステップＳ２２において算出されたβについて、
β＞ｇｙｔｈ
であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、ｇｙｔｈは所定の閾値であり、上述した第２設定値に相当する。
【００５５】
前記ステップＳ２３をＹＥＳに分岐する場合、前記停止判定部１７ｆは、前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂが動いていると判定し（ステップＳ２４）、手ブレ動作判定値ｂｄｏの値をクリアする（ステップＳ２５）。その後、図２へ示すフローチャートへ戻る。
【００５６】
ところで、前記ステップＳ２３をＮＯに分岐する場合、前記停止判定部１７ｆは、前記固定台３及び前記可動体５Ａ，５Ｂは動いていないと判定し（ステップＳ２６）、前記駆動制御部１９に、前記超音波モータ１０Ａ，１０Ｂの駆動信号を停止させる信号を出力する（ステップＳ２７）。そして、前記ステップＳ２１へ移行する。
【００５７】
以上説明したように、本一実施形態によれば、超音波モータを利用した手ブレ補正機能を有する撮像装置の内部／外部に存在するノイズ源による手ブレ量検出精度への悪影響を抑制して所望の手ブレ補正機能を実現する超音波モータ駆動装置を提供することができる。
【００５８】
具体的には、本一実施形態によれば、内外に存在するノイズ源からの悪影響を除くことができるため、２つのセンサすなわち前記位置センサ１３と前記角速度センサ１５の機能をそれぞれ有効に活用することができ、延いては、当該カメラが固定された状態（手ブレが生じない状態）をより高い精度で認識することが可能となる。従って、当該カメラが固定された状態（手ブレが生じない状態）においては手ブレ補正動作を実行しない等の所望の手ブレ補正機能を実現する超音波モータ駆動装置を提供することができる。
【００５９】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【００６０】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示す複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波モータ駆動装置の一構成例を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る超音波モータ駆動装置における駆動制御のフローチャートを示す図。
【図３】ステージ動作判定の処理のフローチャートを示す図。
【図４】カメラ動作判定の処理のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
【００６２】
３…固定台、  ５Ａ，５Ｂ…可動体、  １０Ａ，１０Ｂ…超音波モータ、  １３…位置センサ、  １５…角速度センサ、  １７…処理回路部、  １７ａ…位置信号処理部、  １７ｂ…角速度信号処理部、  １７ｃ…補正演算部、  １７ｄ…信号演算部、  １７ｅ…動作演算部、  １７ｆ…停止判定部、  １９…駆動制御部、  ２１ａ，２１ｂ…電力増幅部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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