JP2011118425A - Camera device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、これに連結した超音波モータと、超音波モータを正逆双方向に駆動してレンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路とで構成されるカメラ装置に関する。より詳しくは、超音波モータをバッテリチェックの疑似負荷に用いる技術に関する。 The present invention relates to a lens barrel mounted movably, an ultrasonic motor connected thereto, and a motor control circuit for driving the ultrasonic motor in both forward and reverse directions to move the lens barrel forward and backward along the optical axis. And a camera device. More specifically , the present invention relates to a technique for using an ultrasonic motor as a pseudo load for battery check.
近年カメラ装置に組み込まれるレンズ鏡筒のアクチュエータとして超音波モータが使われ始めている。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。 In recent years, ultrasonic motors have begun to be used as actuators for lens barrels incorporated in camera devices. An ultrasonic motor (piezomotor) is divided into two types, a standing wave motor and a traveling wave motor, which are symmetrical excitation modes with a fixed center of gravity of the vibrator, and a disc or cylinder that is a vibrator divided into, for example, four parts. There is known an electrostrictive rotator type motor in which the center of gravity rotates around the center when excited by an asymmetric mode in which the amplitude of the rotation is reversed, and the outer periphery of the circle is eccentric like a hula hoop. Such an ultrasonic motor (hereinafter also referred to as a piezo motor) applies a high-frequency AC voltage to a piezoelectric element serving as a stator to generate ultrasonic vibration of about 20 kHz or more, thereby rotating the rotor pressed against the stator. ing. This type of piezo motor has the advantages that it is simple in structure and suitable for reduction in size and weight, and that it can obtain high torque even during low-speed rotation, and is quiet with little drive noise. In particular, the latter electrostrictive revolving rotator type motor generates 3D revolving torque in which axial mode is coupled in addition to the diameter and circumferential direction of the cylindrical revolving rotator as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-272420. It has the feature that it can be used as a child. An ultrasonic motor control circuit for controlling the operation by applying a drive signal to such an ultrasonic motor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-146258.
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。
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。
FIG. 11 is a graph showing the operating characteristics of the ultrasonic motor described above. The horizontal axis represents the frequency f of the drive signal applied to the stator composed of the piezoelectric vibrator, and the vertical axis represents the drive current i flowing through the stator. As is apparent from the figure, the drive current i becomes maximum (imax) at the resonance frequency fp of the stator. When the frequency f of the drive signal is near fp, a sufficient drive current i flows through the stator. In response to this, revolution torque is generated in the stator. Generally, as the current i increases, the revolution torque increases. When the frequency f of the drive signal deviates from fp and the current i decreases, almost no revolution torque is generated.
Therefore, in order to rotate the ultrasonic motor stably, it is preferable to drive the stator at an operating point D (fd, id) on the graph shown in FIG. 11, for example. The ultrasonic motor is driven so that id is substantially constant by controlling fd. On the other hand, the f / i characteristic of the stator has a property of shifting due to various factors such as temperature as shown in the figure. For example, the temperature of the stator not only changes depending on the environment, but also changes due to its own heat generated by exciting the stator. Since the piezoelectric resonator generally has a large Q value, the frequency range that can be used as an operating point is narrow, and the change of the current i with respect to the change of the frequency f is large. In order to control the current i, it is necessary to precisely adjust the frequency f. Further, since the shift amount of the f / i characteristic due to temperature is larger than the frequency range that can be used as the operating point D, when the ultrasonic motor is started, the frequency of the drive signal to be applied first can be devised. is necessary. As is apparent from the graph, when there is an f / i characteristic shift, the resonance frequency of the stator changes greatly from fp to fp ′. Accordingly, the optimum operating point shifts from D to D ′. This shift amount is greatly shifted compared to the fluctuation range (narrow width range centered on fd) allowed for the original operating point D.
前述した従来のモータや前述したカメラ装置は、擬似負荷として固定抵抗を使用すると、固定抵抗をスイッチングする回路なども必要となり、回路が複雑になる。そこで、本発明はカメラ装置において超音波モータのｆ／ｉ特性を利用して、カメラ装置のバッテリチェックの為に超音波モータを疑似負荷に応用することを目的とする。 In the conventional motor and the camera device described above, when a fixed resistor is used as a pseudo load, a circuit for switching the fixed resistor is required, and the circuit becomes complicated. Therefore, an object of the present invention is to apply an ultrasonic motor to a pseudo load to check the battery of the camera device by using the f / i characteristic of the ultrasonic motor in the camera device.
上述した本発明の目的を達成する為に以下の手段を講じた。すなわち、本発明は、移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒に連結した超音波モータと、該超音波モータに駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し該レンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路と、該超音波モータや該モータ制御回路に給電する電池とを備えたカメラ装置において、前記モータ制御回路は、該超音波モータを疑似負荷にして該電池の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えており、該レンズ鏡筒が前進又は後退の極限位置にある状態で、該超音波モータに駆動信号を供給し、この時該電池から出力される電流を検出することを特徴とする。 In order to achieve the object of the present invention described above, the following measures were taken. That is, the present invention includes a moving capable onboard lens barrel, and an ultrasonic motor which is connected to the lens barrel, the lens is driven in normal and reverse directions by applying a drive signal to the ultrasonic motor In a camera apparatus including a motor control circuit that moves a lens barrel forward and backward along an optical axis, and a battery that supplies power to the ultrasonic motor and the motor control circuit, the motor control circuit applies a pseudo load to the ultrasonic motor. The battery check function for detecting the output current of the battery is provided, and the drive signal is supplied to the ultrasonic motor in a state where the lens barrel is in the forward or backward extreme position. An output current is detected.
本発明によれば、圧電共振子を用いた超音波モータをカメラ装置の疑似負荷として使用している。一般に、疑似負荷としては固定抵抗を使用しているが、その為には固定抵抗をスイッチングする回路なども必要となり、回路が複雑となる。そこで本発明では、超音波モータをレンズ鏡筒のアクチュエータに利用している点に着目し、超音波モータを逆回転しストッパに度当りさせた状態で通電し、疑似負荷として利用している。超音波モータは駆動信号の周波数によって電流を可変制御することが可能であり、スイッチング回路など他の回路を使用せずに疑似負荷として必要な電流を設定することができる。例えば、カメラ装置は一般に電池で給電を受ける為、バッテリチェックが必要となる。その為には、シャッタなどの駆動電圧を考慮した疑似負荷を用い電流を流した上でバッテリチェックを行なうことになる。その際、超音波モータを疑似負荷に使用すれば、所望の周波数を選択することによりバッテリチェックに必要な電流を流すことが可能となる。 According to the present invention uses an ultrasonic motor using the pressure conductive resonator as a pseudo load of the camera device. In general, a fixed resistor is used as the pseudo load. For this purpose, a circuit for switching the fixed resistor is also required, and the circuit becomes complicated. Therefore, in the present invention, paying attention to the fact that the ultrasonic motor is used for the actuator of the lens barrel, the ultrasonic motor is reversely rotated and energized in a state where the stopper is brought into contact with the stopper, and used as a pseudo load. The ultrasonic motor can variably control the current according to the frequency of the drive signal, and can set a necessary current as a pseudo load without using another circuit such as a switching circuit. For example, since a camera device is generally powered by a battery, a battery check is required. For this purpose, a battery check is performed after a current is supplied using a pseudo load in consideration of a driving voltage such as a shutter. At this time, if an ultrasonic motor is used as a pseudo load, it is possible to flow a current necessary for battery check by selecting a desired frequency.
以上説明した様に、本発明によれば、超音波モータをバッテリチェックの為の疑似負荷に用いることができ、従来疑似負荷として必要であった固定抵抗やこれをスイッチング制御する回路などが不要となり、カメラ装置の全体的なコストを抑えることが可能である。 As described above, according to the present invention, an ultrasonic motor can be used as a pseudo load for battery check, and a fixed resistor and a circuit for controlling the switching, which are conventionally required as a pseudo load, are not required. It is possible to reduce the overall cost of the camera device.
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は本発明に係るカメラ装置の実施形態を示す模式図である。図示する様に、本カメラ装置は、レンズ鏡筒３と、超音波モータ１００と、モータ制御回路とから構成されている。レンズ鏡筒３はカメラの前面に移動可能に搭載されており、被写体の撮影に用いられる。レンズ鏡筒３はズーミングもしくは自動焦点合わせの為、光軸方向に前進後退移動される。超音波モータ１００はレンズ鏡筒３に連結している。モータ制御回路は、超音波モータ１００を正逆双方向に駆動してレンズ鏡筒３を光軸に沿って前進後退させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a camera apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the camera apparatus is composed of a
ここでモータ制御回路は、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の駆動信号を出力して超音波モータ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、該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。係る構成において、制御部１７０は、起動に先立って駆動部１１０−１４０を制御して、超音波モータ１００を介しレンズ鏡筒３を後退方向限界位置に保持した状態で、周波数ｆを掃引しながら逆方向の駆動信号を超音波モータ１００に印加する。更に制御部１７０は、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。
Here, the motor control circuit includes a drive unit 110-140, a
この様に、本発明では起動前に予め掃引を行なってｆ／ｉ特性を測定し、これに基づいて起動周波数を決定している。これにより、常に安定に超音波モータ１００の起動を行なうことができる。ｆ／ｉ特性の測定を行なう際、超音波モータ１００を予め逆回転させてレンズ鏡筒３を後退方向極限位置に保持しておく。更に周波数の掃引中も逆方向の駆動電流を超音波モータ１００に印加し、レンズ鏡筒３自体は移動できない様にしておく。この状態でｆ／ｉ特性を測定し、起動周波数を決定している。従って、実際に起動をかけた段階では、レンズ鏡筒３は後退方向極限位置にあり、これを基準として前進方向の位置制御を行なうことが可能である。即ち、起動をかけた後レンズ鏡筒３の後退方向極限位置を起点とし、駆動時間又は駆動パルス数を制御することで、レンズ鏡筒３の前進方向における停止位置を正確に制御することが可能である。なお、好ましくは、本カメラ装置はヘリコイドギヤを介して超音波モータ１００をレンズ鏡筒３に連結する連結手段を含んでいる。この連結手段は、超音波モータ１００の回転運動をレンズ鏡筒３の直線運動に変換する。
As described above, in the present invention, the f / i characteristic is measured by performing sweeping before starting, and the starting frequency is determined based on this. Thereby, the
図２は、図１に示したカメラ装置の機械的な構成を示す模式的な縦断面図である。図示する様に、カメラ装置は、基本的に、ステータ１及びロータ２からなる超音波モータと、レンズ鏡筒３とで構成されている。これらの部品は、台座６を用いて組み立てられている。ステータ１は外部から駆動電圧の印加を受けて振動し、回転駆動力を発生する。ロータ２はステータ１に発生した回転駆動力を自己の回転運動に変換する。この為、ロータ２は板バネ８によりステータ１に圧接されている。板バネ８は基台７とロータ２との間に装着されている。基台７はネジで台座６の底部に固定されている。一方、レンズ鏡筒３はカメラ用のレンズ３３，３４を搭載し、且つレンズの光軸Ｚ方向に直線変位可能な様に台座６に取り付けられている。具体的には、レンズ鏡筒３にはストッパ３２が形成されており、台座６に植設されたガイドシャフト４に係合している。レンズ鏡筒３はストッパ３２により回転を規制されているとともに、ガイドシャフト４に沿って光軸Ｚ方向に直線変位する。尚、ガイドシャフト４に係合したストッパ３２には、レンズ鏡筒３のガタ寄せ用のバネ４１が装着されている。
2 is a schematic longitudinal sectional view showing a mechanical configuration of the camera apparatus shown in FIG. As shown in the drawing, the camera device basically includes an ultrasonic motor including a stator 1 and a
ここで、ロータ２は環形状を有し、その内周面にはヘリコイドギア２１が形成されている。又、レンズ鏡筒３の外周面にもヘリコイドギア３１が形成されている。ロータ２側のヘリコイドギア２１とレンズ鏡筒３側のヘリコイドギア３１は互いに係合している。ロータ２が回転すると、上述したヘリコイドギアの係合からなる連結手段によりレンズ鏡筒３も回転しようとするが、ストッパ３２で回転変位を規制されている為、ガイドシャフト４に沿って光軸Ｚ方向に直線変位することになる。この様なレンズ鏡筒３の光軸Ｚ方向に沿った直線変位は、カメラのズーミングや焦点合わせなどに用いられる。
Here, the
台座６の頂部にはストッパ６１が形成されている。レンズ鏡筒３は光軸Ｚに沿って後退していくと、レンズ鏡筒３のストッパ３２の先端が、台座６側のストッパ６１と度当りした極限位置で停止する。前述した様に、ステータ１とロータ２とからなる超音波モータに起動をかける時、まずレンズ鏡筒３を上述した後退方向極限位置にまで移動させる。この状態で、超音波モータに逆回転方向の駆動信号を印加しながら、周波数の掃引を行ない、ｆ／ｉ特性を測定する。超音波モータに逆回転の駆動信号を印加している為、レンズ鏡筒３は光軸Ｚに沿って後退方向に移動しようとするが、ストッパ６１に度当りしてそのまま保持された状態となる。
A stopper 61 is formed on the top of the base 6. When the
図３は、図１に示したカメラ装置に組み込まれる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、ダイレクトデジタルシンセサイザー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。
FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a specific configuration example of an ultrasonic motor control circuit incorporated in the camera apparatus shown in FIG. As shown in the figure, this ultrasonic motor control circuit applies a drive signal to the
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。
The
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、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。
In addition to the above-described steady operation control, the
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。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a specific configuration example of the ultrasonic motor (piezomotor) 100 shown in FIG. As shown in the figure, a
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。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the stator shown in FIG. As shown in the drawing, an
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。 The operation of the piezo motor shown in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. Needless to say, the present invention is not limited to the piezo motor (ultrasonic motor) shown in FIGS. 4 to 6 and can be applied to ultrasonic motors having various other configurations. In the piezo motor, since the ultrasonic vibration as a power source has a constant resonance frequency, the current has a substantially constant value. The resonator has a high Q, and the rise of the vibration amplitude is considered to be within one cycle, and can be regarded as a non-inertia mechanism. The current changes only within the range where the inertia of the load affects. Various configurations of piezo motors having such characteristics have been developed, but the electrostrictive revolution type is particularly effective. The electrostrictive revolution type uses a resonator that can directly excite a uniform revolution torque over the entire peripheral surface, instead of changing the vibration into torque as in the prior art. There are two types of conventional ultrasonic transducers, standing wave type and traveling wave type, but both can be excited only in a symmetric mode with a fixed center of gravity. On the other hand, when the cylinder is excited in a mode in which left and right expansion and contraction are reversed, the center of gravity vibrates away from the center. When this asymmetric excitation is performed, a cylindrical resonance mode that cannot be observed with the conventional symmetrical excitation can be obtained. Therefore, when the electrodes of the stator cylinder are divided into, for example, four parts and excited by rotating electric fields having different phases by 90 degrees, resonance in a mode in which the center of gravity rotates around the center can be seen as shown in FIG. At this time, the outer periphery of the cylinder is decentered like a hula hoop while maintaining the original shape, so that the vibrator rotates and revolves. The electrostrictive revolving rotator type motor having such a configuration can be used as a 3D revolving torque generator in which a direct rotation mode is excited and an axial mode is combined in addition to the diameter and circumferential direction of the cylindrical revolving element. This revolution torque is extracted directly as the rotation of the rotor.
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、最上位ビット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）
FIG. 7 is a schematic block diagram illustrating a specific configuration example of the
fd0 = df × fc / 2 N (N: number of bits of data)
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。 In the normal DDS, the latched output data is converted into waveform data such as a sine wave by the search table LUT, and then digital / analog is converted into an output waveform. However, the ultrasonic motor can be basically driven by a rectangular wave drive signal. For this reason, since the DDS of this example may output a rectangular wave, the most significant bit MSB of the latched data can be used as it is as an output waveform. Therefore, the LUT and the digital / analog converter are omitted from this DDS.
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。これによりロータは正方向に回転する。各駆動信号ｆｄの位相関係を逆にすれば、ロータは逆方向に回転する。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。 FIG. 8 is a waveform diagram showing the multiphase drive signal fd output from the pre-driver 130 shown in FIG. As described above, the pre-driver is based on the basic waveform fd0 output from the DDS, and the multi-phase drive signals fd (A), fd (B), fd (AX), fd (BX) for driving the stator. ) Is generated. The frequency of each drive signal fd is equal to the basic waveform fd0 or a frequency obtained by dividing the frequency. In the illustrated example, each drive signal fd has a waveform obtained by dividing the basic waveform fd0 by half. As shown in the figure, the B phase is shifted by 90 degrees relative to the A phase, the AX phase is shifted by 180 degrees, and the BX phase is shifted by 270 degrees. In this way, a rotating electric field is formed by applying AC driving signals having different phases by 90 degrees to the stator, and the stator directly excites the rotation mode in response to this. As a result, the rotor rotates in the positive direction. If the phase relationship of each drive signal fd is reversed, the rotor rotates in the opposite direction. As described above, the pre-driver generates four types of drive waveforms having different phases by 90 degrees. The frequency fd of the drive waveform is ½ of the basic frequency fd0. These waveforms can be easily created from the basic waveform fd0 by a logic IC such as a counter or an inverter.
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。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the
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。
On the other hand, the
図１０は、本発明に係るカメラ装置の他の実施形態を示す模式図である。（Ａ）に示す様に、本カメラ装置は、レンズ鏡筒３と、超音波モータ１００と、モータ制御回路と、電池２００とで構成されている。レンズ鏡筒３はカメラ装置の前面側に移動可能に搭載されている。超音波モータ１００は、レンズ鏡筒３に連結している。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正逆双方向に駆動し、レンズ鏡筒３を光軸に沿って前進後退させる。電池２００は、上述した超音波モータ１００やモータ制御回路に給電する。具体的には、電池２００は電源ラインＶＢＡＴと接地ラインＧＮＤとの間に接続されている。前述した超音波モータ１００やモータ制御回路も図示を省くがＶＢＡＴとＧＮＤとの間に接続されている。この様にして電池２００は電源ラインＶＢＡＴ及び接地ラインＧＮＤを介して超音波モータ１００やモータ制御回路を給電している。
FIG. 10 is a schematic diagram showing another embodiment of the camera device according to the present invention. As shown to (A), this camera apparatus is comprised by the lens-
ここでモータ制御回路は、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は所定の周波数の駆動信号を出力し超音波モータ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を制御する。
Here, the motor control circuit includes a drive unit 110-140, a
制御部１７０は更にバッテリチェック機能を備えており、超音波モータ１００を疑似負荷にして電池２００の出力電流を検出している。具体的には、電源ラインＶＢＡＴと接地ラインＧＮＤとの間にトランジスタＴｒを介して分圧抵抗Ｒが直列に接続されている。トランジスタＴｒのベースは制御部１７０に接続されている。又、分圧抵抗Ｒの中点は制御部１７０に接続されている。係る構成において、レンズ鏡筒３が前進又は後退の極限位置にある状態で、超音波モータ１００に駆動信号を供給し、この時電池２００から出力される電流を分圧抵抗Ｒで分圧して検出している。即ち、バッテリチェックを行なう時のみ制御部１７０はトランジスタＴｒをオンし、電源電圧を抵抗Ｒによって分圧して検出している。
The
現在、カメラ装置の疑似負荷としては固定抵抗を使用し、これに電流を流している。その為には固定抵抗をバッテリチェックの時のみスイッチングする回路などが必要となり、構成が複雑となったりコストが増加していた。そこで、本発明ではカメラ装置に組み込まれた超音波モータに着目し、これを逆回転させてストッパに度当りした状態に保持し、これを疑似負荷として利用し電流を流す様にしている。ここで、（Ｂ）は超音波モータの電流ｉと周波数ｆの関係を模式的に表わしている。グラフから明らかな様に、周波数ｆによって電流ｉを可変制御することが可能な為、追加の回路を使用することなく必要な負荷電流を流すことができ、これを疑似負荷として使用すればよい。その為、固定抵抗などが必要なくなりコストを抑えることが可能である。カメラ装置は前述した様に電池で給電する為、バッテリチェックが必要となる。従来、シャッタなどの駆動電圧を考慮した固定抵抗による疑似負荷を用い、所定の電流を流した上でバッテリチェックを行なっていた。これに対し、本発明では超音波モータを疑似負荷として使用し、所望の周波数を選択することで所望の負荷電流を流すことが可能である。疑似負荷専用の回路が不要となる為、コストを抑えることが可能である。又実装基板などの小型化も可能になる。 Currently, a fixed resistor is used as a pseudo load of the camera device, and a current is passed through it. For this purpose, a circuit that switches a fixed resistor only at the time of battery check is required, which complicates the configuration and increases the cost. Therefore, in the present invention, attention is paid to the ultrasonic motor incorporated in the camera device, and this is reversely rotated and held in a state where it hits the stopper, and this is used as a pseudo load so that a current flows. Here, (B) schematically represents the relationship between the current i and the frequency f of the ultrasonic motor. As apparent from the graph, since the current i can be variably controlled by the frequency f, a necessary load current can be passed without using an additional circuit, and this can be used as a pseudo load. This eliminates the need for a fixed resistor and can reduce the cost. Since the camera device is powered by a battery as described above, a battery check is required. Conventionally, a battery check is performed after a predetermined current is passed using a pseudo load using a fixed resistor in consideration of a driving voltage such as a shutter. On the other hand, in the present invention, it is possible to flow a desired load current by using an ultrasonic motor as a pseudo load and selecting a desired frequency. Since a circuit dedicated to the pseudo load is not required, the cost can be reduced. In addition, the mounting board can be downsized.
３・・・レンズ鏡筒
１００・・・超音波モータ
１１０−１４０・・・駆動部
１５０／１６０・・・検出部
１７０・・・制御部
3 ...
Claims (1)
前記モータ制御回路は、該超音波モータを疑似負荷にして該電池の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えており、該レンズ鏡筒が前進又は後退の極限位置にある状態で、該超音波モータに駆動信号を供給し、この時該電池から出力される電流を検出することを特徴とするカメラ装置。 A lens barrel mounted movably, an ultrasonic motor connected to the lens barrel, and a drive signal is applied to the ultrasonic motor to drive the lens barrel in both forward and reverse directions, along the optical axis. In a camera device comprising a motor control circuit that moves forward and backward, and a battery that feeds power to the ultrasonic motor and the motor control circuit,
The motor control circuit has a battery check function that detects the output current of the battery by using the ultrasonic motor as a pseudo load, and the ultrasonic control is performed in a state where the lens barrel is in a forward or backward extreme position. A camera device that supplies a drive signal to a motor and detects a current output from the battery at this time.
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