JP2022148009A

JP2022148009A - Control unit, driving device, lens device, control method, and program

Info

Publication number: JP2022148009A
Application number: JP2021049519A
Authority: JP
Inventors: 智規石川; Tomonori Ishikawa; 大輔白石; Daisuke Shiraishi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2022-10-06

Abstract

To provide a control unit that can prevent overshoot from a target position of a part to be driven to reduce the setting time to the target position.SOLUTION: A control unit (200) controls driving means (110) for driving a part to be driven (105), and has: calculation means (207) that calculates a control amount based on information on a target position of the part to be driven and information on the position of the part to be driven acquired from position detection means (120); addition means (207) that adds a predetermined addition amount to the control amount; and control means (203) that performs feedback control of the driving means based on the sum of the control amount and the predetermined addition amount. The predetermined addition amount includes at least a first addition amount and a second addition amount smaller than the first addition amount. At the start of the drive of the part to be driven, the control means performs first feedback control based on the sum of the control amount and the first addition amount, and subsequent to the first feedback control, performs second feedback control based on the sum of the control amount and the second addition amount.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、駆動装置における制御方法に関する。 The present invention relates to a control method in a drive system.

超音波モータ（振動波モータ）の制御量は、静止摩擦力を上回る力が発生するまで徐々に増加させるため、短時間で動き出すことができない。そのため、目標位置に整定するまでの時間が長くなる。特許文献１には、動き出しを改善するため、超音波モータが動き出す制御量を記憶し、記憶した制御量を駆動開始時に加算する方法が開示されている。 Since the control amount of the ultrasonic motor (vibration wave motor) is gradually increased until a force exceeding the static frictional force is generated, it cannot start moving in a short period of time. Therefore, it takes a long time to settle at the target position. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 discloses a method of storing a control amount for starting movement of an ultrasonic motor and adding the stored control amount at the start of driving, in order to improve the movement of the ultrasonic motor.

特許第５５９６３６９号公報Japanese Patent No. 5596369

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、目標位置からのオーバシュートが発生するため、整定するまでの時間は改善されない。また、オーバシュートが発生するため騒音の原因となる。これは超音波モータが動き出すと静止摩擦力から動摩擦力へ負荷が変化するため、動摩擦力で生じる負荷に対して制御量が大きくなりすぎることが原因である。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, an overshoot from the target position occurs, so the time until settling is not improved. In addition, overshoot occurs, which causes noise. This is because the load changes from static friction force to dynamic friction force when the ultrasonic motor starts to move, so the control amount becomes too large for the load generated by the dynamic friction force.

そこで本発明は、被駆動部の目標位置からのオーバシュートを抑制して、目標位置への整定時間を短くすることが可能な制御装置、駆動装置、レンズ装置、制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a control device, a drive device, a lens device, a control method, and a program capable of suppressing the overshoot from the target position of the driven part and shortening the settling time to the target position. for the purpose.

本発明の一側面としての制御装置は、被駆動部を駆動する駆動手段を制御する制御装置であって、前記被駆動部の目標位置情報と、位置検出手段から取得された前記被駆動部の位置情報とに基づいて制御量を算出する算出手段と、前記制御量に所定の加算量を加算する加算手段と、前記制御量と前記所定の加算量との和に基づいて前記駆動手段のフィードバック制御を行う制御手段とを有し、前記所定の加算量は、少なくとも、第一加算量と、前記第一加算量よりも小さい第二加算量とを含み、前記制御手段は、前記被駆動部の駆動開始の際に、前記制御量と前記第一加算量との和に基づいて第一フィードバック制御を行い、前記第一フィードバック制御の後に、前記制御量と前記第二加算量との和に基づいて第二フィードバック制御を行う。 A control device as one aspect of the present invention is a control device for controlling driving means for driving a driven part, and includes target position information of the driven part and position information of the driven part obtained from position detection means. calculation means for calculating a control amount based on the position information; addition means for adding a predetermined addition amount to the control amount; and feedback of the driving means based on the sum of the control amount and the predetermined addition amount. the predetermined addition amount includes at least a first addition amount and a second addition amount smaller than the first addition amount, and the control means controls the driven portion At the start of driving, first feedback control is performed based on the sum of the control amount and the first addition amount, and after the first feedback control, the sum of the control amount and the second addition amount is Second feedback control is performed based on

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the invention are described in the following embodiments.

本発明によれば、被駆動部の目標位置からのオーバシュートを抑制して、目標位置への整定時間を短くすることが可能な制御装置、駆動装置、レンズ装置、制御方法、およびプログラムを提供することができる。 The present invention provides a control device, a drive device, a lens device, a control method, and a program capable of suppressing overshoot from the target position of the driven part and shortening the settling time to the target position. can do.

本実施形態におけるレンズ装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a lens device in this embodiment; FIG. 比較例としての制御方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a control method as a comparative example; 比較例としての制御方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a control method as a comparative example; 本実施形態における制御方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a control method in this embodiment; 本実施形態における制御方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a control method in this embodiment; 本実施形態における制御方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a control method in this embodiment; 本実施形態における制御方法のフローチャートである。4 is a flow chart of a control method in this embodiment. 本実施形態における振動体の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a vibrating body in this embodiment;

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図１を参照して、本実施形態におけるレンズ装置１００について説明する。図１は、レンズ装置１００の概略図である。レンズ装置１００は、主に、レンズ（被駆動部）１０５を含む光学系（撮像光学系）、レンズ１０５を駆動する駆動手段１１０、および制御装置２００を備えて構成される。制御装置２００は、レンズ１０５を駆動する駆動手段１１０を制御する。駆動手段１１０と制御装置２００とにより駆動装置が構成される。 First, a lens device 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a lens device 100. As shown in FIG. The lens device 100 mainly includes an optical system (imaging optical system) including a lens (driven unit) 105 , driving means 110 for driving the lens 105 , and a control device 200 . The control device 200 controls driving means 110 that drives the lens 105 . A driving device is configured by the driving means 110 and the control device 200 .

鏡筒１０１は、レンズ１０５を含む光学系を収容する。レンズ１０５はレンズホルダ１０４に固定され、レンズホルダ１０４は振動体（振動波モータ）１０３に光軸回りに自由度を持って結合される。レンズホルダ１０４にはスリーブ１０６が設けられており、スリーブ１０６とガイドバー１０７とが係合することで、図１中の矢印で示される光軸方向にレンズ１０５を移動させることが可能である。ただし、振動波モータ以外のモータにも適用可能である。 A lens barrel 101 accommodates an optical system including a lens 105 . A lens 105 is fixed to a lens holder 104, and the lens holder 104 is coupled to a vibrating body (oscillating wave motor) 103 with a degree of freedom around the optical axis. A sleeve 106 is provided in the lens holder 104, and by engaging the sleeve 106 with a guide bar 107, the lens 105 can be moved in the optical axis direction indicated by the arrow in FIG. However, it is also applicable to motors other than vibration wave motors.

駆動手段１１０は、振動体１０３とスライダ１０２とを備えて構成される。スライダ１０２は、鏡筒１０１の内面に固定されている。振動体１０３は、スライダ１０２に対して、バネ力等により加圧状態で接触する。振動体１０３は、圧電素子と、圧電素子の片面に接合されて一体化される矩形の形状に形成された弾性体と、弾性体の他方の面に対して凸状に形成された２つの突起部８０１、８０２とを備えて構成される（図８）。 The driving means 110 comprises a vibrating body 103 and a slider 102 . The slider 102 is fixed to the inner surface of the lens barrel 101 . The vibrating body 103 contacts the slider 102 while being pressed by a spring force or the like. The vibrating body 103 includes a piezoelectric element, an elastic body formed in a rectangular shape integrally bonded to one side of the piezoelectric element, and two protrusions formed in a convex shape with respect to the other side of the elastic body. 801 and 802 (FIG. 8).

図８は、振動体１０３の２つの曲げ振動モードの説明図である。圧電素子にはフレキシブル基板が接続されており、圧電素子に特定の周波数の電圧を印加することで、図８（ａ）、（ｂ）に示される２つの曲げ振動モードを振動体１０３に励振させる。これらの２つの曲げ振動モードはいずれも、板状の振動体１０３の面外方向の曲げ振動モードである。一方の振動モードは、図８（ａ）に示されるように、振動体１０３の長手方向に２次の曲げ振動モード（モード１）である。他方の振動モードは、図８（ｂ）に示されるように、振動体１０３の短手方向に１次の曲げ振動モード（モード２）である。振動体１０３の形状は、２つの振動モードの共振周波数が一致するように、または近くなるように設計される。 8A and 8B are explanatory diagrams of two bending vibration modes of the vibrating body 103. FIG. A flexible substrate is connected to the piezoelectric element, and by applying a voltage of a specific frequency to the piezoelectric element, the vibrating body 103 is excited in two bending vibration modes shown in FIGS. . Both of these two bending vibration modes are bending vibration modes in the out-of-plane direction of the plate-like vibrating body 103 . One vibration mode is a secondary bending vibration mode (mode 1) in the longitudinal direction of the vibrating body 103, as shown in FIG. 8(a). The other vibration mode is the primary bending vibration mode (mode 2) in the lateral direction of the vibrating body 103, as shown in FIG. 8(b). The shape of the vibrating body 103 is designed so that the resonance frequencies of the two vibration modes match or are close to each other.

突起部８０１、８０２は、モード１の振動において振動の節となる位置の近傍に配置されている。モード１の振動によって、突起部８０１、８０２の先端面は振動の節を支点として振り子運動をするため、Ｘ方向に往復運動する。また突起部８０１、８０２は、モード２の振動において振動の腹となる位置の近傍に配置されており、モード２の振動によって、突起部８０１、８０２の先端面はＺ方向に往復運動する。これら２つの振動モード（モード１とモード２）の振動位相差が±π／２近傍となるように同時に励振し、重ね合わせることで、突起部８０１、８０２の先端面が、ＸＺ面内で楕円運動する。この楕円運動により、振動体１０３は、加圧接触されたスライダ１０２、すなわち鏡筒１０１に対して移動することができる。 The protrusions 801 and 802 are arranged in the vicinity of the vibration nodes in mode 1 vibration. Due to the vibration of mode 1, the tip surfaces of the protrusions 801 and 802 make a pendulum motion with the vibration node as a fulcrum, so they reciprocate in the X direction. The projections 801 and 802 are arranged near the antinodes of the vibration in mode 2, and the tip surfaces of the projections 801 and 802 reciprocate in the Z direction due to the vibration in mode 2. FIG. By simultaneously exciting these two vibration modes (mode 1 and mode 2) so that the vibration phase difference is near ±π/2 and superimposing them, the tip surfaces of the projections 801 and 802 become elliptical in the XZ plane. Exercise. This elliptical motion allows the vibrating body 103 to move relative to the slider 102 , that is, the lens barrel 101 , which is in press contact with the slider 102 .

位置検出手段１２０は、レンズ１０５の位置情報（実位置に関する情報）を検出し、その情報を制御装置２００へ送る。制御装置２００は、レンズ１０５の目標位置（目標位置情報）と位置検出手段１２０により検出された位置情報とに基づいて、駆動信号を生成する。まず、目標値生成部２０１がレンズ１０５の目標位置を出力する。ＦＦ制御器（フィードフォワード制御器）２０４は、目標値生成部２０１から出力された目標位置を受け取り、フィードフォワード信号を出力する。ＦＦ制御器２０４は、目標位置を微分して目標速度を算出し、目標速度にゲインを乗算することで、速度フィードフォワード信号を生成する。または、ＦＦ制御器２０４は、目標位置信号を二階微分して目標加速度を算出し、目標加速度にゲインを乗算することで、加速度フィードフォワード信号を生成してもよい。なお本実施形態において、フィードフォワード制御は必須ではなく、制御装置２００にＦＦ制御器２０４を設けなくてもよい。 The position detection means 120 detects position information (information on the actual position) of the lens 105 and sends the information to the control device 200 . The control device 200 generates a drive signal based on the target position (target position information) of the lens 105 and the position information detected by the position detection means 120 . First, the target value generator 201 outputs the target position of the lens 105 . An FF controller (feedforward controller) 204 receives the target position output from the target value generator 201 and outputs a feedforward signal. The FF controller 204 differentiates the target position to calculate the target speed, and multiplies the target speed by a gain to generate a speed feedforward signal. Alternatively, the FF controller 204 may calculate the target acceleration by second-order differentiation of the target position signal, and multiply the target acceleration by the gain to generate the acceleration feedforward signal. Note that in this embodiment, the feedforward control is not essential, and the FF controller 204 may not be provided in the control device 200 .

減算器２０２は、目標値生成部２０１から出力された目標位置と位置検出手段１２０から出力されたレンズ１０５の実位置との差である位置偏差を算出する。ＦＢ制御器（制御手段）２０３は、減算器２０２で算出された位置偏差を小さくするような制御量を出力する。ＦＢ制御器２０３は、ＰＩＤ制御器（ＰＩＤ補償器）などのフィードバック制御器であり、目標位置に基づいて駆動手段１１０をフィードバック制御する。ＰＩＤ制御器は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）の各機能を有する補償器の出力を加算するように構成されており、制御対象の位相遅れやゲインを補償して、安定した、且つ高精度な制御系を構築するために一般的に用いられる。 The subtractor 202 calculates a positional deviation, which is the difference between the target position output from the target value generator 201 and the actual position of the lens 105 output from the position detection means 120 . An FB controller (control means) 203 outputs a control amount that reduces the positional deviation calculated by the subtractor 202 . The FB controller 203 is a feedback controller such as a PID controller (PID compensator), and feedback-controls the driving means 110 based on the target position. The PID controller is configured to add the outputs of compensators with proportional (P), integral (I), and differential (D) functions, compensating for the phase delay and gain of the controlled object, It is commonly used to build a stable and highly accurate control system.

ＦＢ制御器２０３から算出された制御量は、加算器２０５で、ＦＦ制御器２０４から出力されたフィードフォワード信号と加算される。位相差算出部２０７と周波数算出部２０８はそれぞれ、駆動手段１１０を駆動するための交流信号の制御パラメータである位相差と周波数の各制御量を算出する。位相差算出部２０７は、位相差の制御量を出力する。周波数算出部２０８は、周波数の制御量を出力する。記憶手段２０６は、位相差算出部２０７で算出された所定の加算量（第一加算量および第二加算量）を記憶し、必要に応じて、位相差算出部２０７へ記憶した所定の加算量を出力する。位相差算出部２０７は、レンズ１０５の目標位置情報と、位置検出手段１２０から取得されたレンズ１０５の位置情報とに基づいて制御量を算出する算出手段として機能するとともに、制御量に所定の加算量を加算する加算手段として機能する。 The control amount calculated from the FB controller 203 is added to the feedforward signal output from the FF controller 204 by the adder 205 . A phase difference calculator 207 and a frequency calculator 208 respectively calculate control amounts of phase difference and frequency, which are control parameters of an AC signal for driving the drive unit 110 . The phase difference calculator 207 outputs the phase difference control amount. The frequency calculator 208 outputs a frequency control amount. The storage means 206 stores the predetermined amount of addition (the first amount of addition and the second amount of addition) calculated by the phase difference calculation unit 207, and if necessary, stores the predetermined amount of addition stored in the phase difference calculation unit 207. to output The phase difference calculator 207 functions as a calculator that calculates a control amount based on the target position information of the lens 105 and the position information of the lens 105 acquired from the position detector 120, and adds a predetermined amount to the control amount. It functions as an addition means for adding quantities.

駆動信号生成部２０９は、入力された位相差および周波数の各制御量に基づいて、２相の交流信号を生成し、昇圧回路２１０へ出力する。昇圧回路２１０は、入力された交流信号を所望の電圧値に昇圧して交流電圧（駆動信号）を生成し、生成した交流電圧を振動体１０３に印加する。これにより、振動体１０３とスライダ１０２とが相対移動する。 Drive signal generation unit 209 generates a two-phase AC signal based on the input phase difference and frequency control amounts, and outputs the generated two-phase AC signal to booster circuit 210 . The booster circuit 210 boosts the input AC signal to a desired voltage value to generate an AC voltage (driving signal), and applies the generated AC voltage to the vibrator 103 . As a result, the vibrating body 103 and the slider 102 move relative to each other.

制御装置２００は、制御量の絶対値が小さい領域において、位相差が変化（位相差制御）するように位相差および周波数を制御する。また制御装置２００は、制御量の絶対値が大きい領域において、周波数が変化（周波数制御）するように周波数および位相差を制御する。すなわち制御装置２００は、制御量に応じて位相差による制御と周波数による制御とを切り換えるように構成されている。具体的には、位相差制御では、周波数は所定の周波数に固定され、位相差が位相差の上限値から下限値で変化することで、駆動方向の反転、停止、低速領域での速度が制御される。一方、周波数制御では、位相差はπ／２に固定され、周波数が周波数の上限値から下限値で変化することで、高速領域での速度が制御される。 Control device 200 controls the phase difference and frequency such that the phase difference changes (phase difference control) in a region where the absolute value of the control amount is small. Further, the control device 200 controls the frequency and the phase difference so that the frequency changes (frequency control) in a region where the absolute value of the control amount is large. That is, the control device 200 is configured to switch between control based on the phase difference and control based on the frequency according to the control amount. Specifically, in phase difference control, the frequency is fixed at a predetermined frequency, and the phase difference changes from the upper limit value to the lower limit value of the phase difference to control the reversal of the drive direction, stop, and speed in the low speed region. be done. On the other hand, in frequency control, the phase difference is fixed at π/2, and the frequency changes from the upper limit to the lower limit of the frequency, thereby controlling the speed in the high speed region.

（比較例）
次に、図２を参照して、第１の比較例としてのフィードバック制御について説明する。図２（ａ）は、レンズの位置と時間との関係を示すグラフである。図２（ａ）において、縦軸はレンズの位置（ｍｍ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）をそれぞれ示す。また図２（ａ）において、実線はレンズの実位置、点線はレンズの目標位置をそれぞれ示す。図２（ｂ）は、振動体に印加する位相差と時間との関係を示すグラフである。図２（ｂ）において、縦軸は位相差（ｄｅｇ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）をそれぞれ示す。また図２（ｂ）において、実線は位相差、点線は加算位相差をそれぞれ示す。加算位相差とは、制御量に加算する加算量に相当する。なお図２（ａ）、（ｂ）では、比較例としてのフィードバック制御であるため、加算位相差は０である。 (Comparative example)
Next, feedback control as a first comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a graph showing the relationship between lens position and time. In FIG. 2A, the vertical axis indicates the lens position (mm) and the horizontal axis indicates time (msec). In FIG. 2A, the solid line indicates the actual position of the lens, and the dotted line indicates the target position of the lens. FIG. 2(b) is a graph showing the relationship between the phase difference applied to the vibrator and time. In FIG. 2B, the vertical axis indicates phase difference (deg) and the horizontal axis indicates time (msec). In FIG. 2B, the solid line indicates the phase difference, and the dotted line indicates the added phase difference. The added phase difference corresponds to an added amount to be added to the control amount. Note that in FIGS. 2A and 2B, the added phase difference is 0 because the control is feedback control as a comparative example.

図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、本比較例では、時間経過とともに位相差が徐々に増加していき、レンズが移動を開始するまでに時間Ｔを要する。これは、静止摩擦力を上回る力が発生するまでに時間Ｔを要することを意味している。移動を開始したレンズは目標位置へ近づき、距離Ｌだけ目標位置をオーバシュートする。その後、レンズは目標位置へ戻り、整定まで時間Ｔ’を要する（図２（ａ））。 As shown in FIGS. 2A and 2B, in this comparative example, the phase difference gradually increases over time, and it takes time T before the lens starts moving. This means that it takes time T to generate a force that exceeds the static frictional force. The lens that has started moving approaches the target position and overshoots the target position by a distance L. After that, the lens returns to the target position, and it takes time T' to settle (Fig. 2(a)).

次に、図３を参照して、第２の比較例としてのフィードバック制御について説明する図３（ａ）は、レンズの位置と時間との関係を示すグラフである。図３（ａ）において、縦軸はレンズの位置（ｍｍ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）をそれぞれ示す。また図３（ａ）において、実線はレンズの実位置、点線はレンズの目標位置をそれぞれ示す。図３（ｂ）は、振動体に印加する位相差と時間との関係を示すグラフである。図３（ｂ）において、縦軸は位相差（ｄｅｇ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）をそれぞれ示す。また図３（ｂ）において、実線は位相差、点線は加算位相差をそれぞれ示す。 Next, FIG. 3(a) for explaining feedback control as a second comparative example with reference to FIG. 3 is a graph showing the relationship between the position of the lens and time. In FIG. 3A, the vertical axis indicates the lens position (mm) and the horizontal axis indicates time (msec). In FIG. 3A, the solid line indicates the actual position of the lens, and the dotted line indicates the target position of the lens. FIG. 3(b) is a graph showing the relationship between the phase difference applied to the vibrator and time. In FIG. 3B, the vertical axis indicates phase difference (deg) and the horizontal axis indicates time (msec). In FIG. 3B, the solid line indicates the phase difference, and the dotted line indicates the added phase difference.

加算位相差は、レンズが移動を開始する位相差の０．７５倍である。位相差を見ると、制御開始時に加算した位相差が立ちあがる。その後、レンズの目標位置と、位置検出手段により検出されたレンズの実位置との偏差に基づいて、フィードバック制御がかかり位相差が変化する（図３（ｂ））。加算する位相差を少し小さくすることで、レンズが移動を開始する位相差に近い不感帯から制御を開始でき、効率よくレンズを移動させることができる。この制御方法の場合、図２に示される制御結果に比べて、短時間でレンズの移動が開始される（図３（ａ））。しかし、目標位置からのオーバシュート量は距離Ｌ２となり、図２（ａ）に示される距離Ｌよりも大きくなる。目標位置に対してオーバシュート量が大きいため、急減速、急加速を伴う反転移動が起こり、騒音の問題につながる。これは、静止摩擦力を上回る力を発生させるために加算した位相差が、移動を開始した後も加算し続けているため、振動体が発生する力が動摩擦力に比べて大きすぎることが原因である。先行技術を適用した場合、動き出しは改善するが、オーバシュートが大きいため、整定するまでに長い時間Ｔ２’を要する。 The added phase difference is 0.75 times the phase difference at which the lens starts moving. Looking at the phase difference, the phase difference added at the start of control rises. After that, feedback control is applied based on the deviation between the target position of the lens and the actual position of the lens detected by the position detecting means, and the phase difference changes (FIG. 3(b)). By slightly reducing the phase difference to be added, control can be started from a dead zone close to the phase difference at which the lens starts to move, and the lens can be moved efficiently. In this control method, the movement of the lens is started in a shorter time than the control result shown in FIG. 2 (FIG. 3(a)). However, the amount of overshoot from the target position is a distance L2, which is larger than the distance L shown in FIG. 2(a). Since the amount of overshoot with respect to the target position is large, reverse movement accompanied by sudden deceleration and sudden acceleration occurs, leading to noise problems. This is because the phase difference added to generate a force that exceeds the static friction force continues to be added even after the start of movement, so the force generated by the vibrating body is too large compared to the dynamic friction force. is. When the prior art is applied, the movement is improved, but the overshoot is large, so it takes a long time T2' to settle.

（実施例）
次に、図４乃至図６を参照して、本実施例におけるフィードバック制御について説明する。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）は、レンズの位置と時間との関係を示すグラフである。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）において、縦軸はレンズ１０５の位置（ｍｍ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）をそれぞれ示す。また図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）において、実線はレンズ１０５の実位置、点線はレンズ１０５の目標位置をそれぞれ示す。図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）は、振動体１０３に印加する位相差と時間との関係を示すグラフである。図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）において、縦軸は位相差（ｄｅｇ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）をそれぞれ示す。また図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）において、実線は位相差、点線は加算位相差をそれぞれ示す。 (Example)
Next, feedback control in this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. FIGS. 4(a), 5(a), and 6(a) are graphs showing the relationship between lens position and time. 4A, 5A, and 6A, the vertical axis indicates the position (mm) of the lens 105, and the horizontal axis indicates time (msec). 4(a), 5(a), and 6(a), the solid line indicates the actual position of the lens 105, and the dotted line indicates the target position of the lens 105, respectively. 4(b), 5(b), and 6(b) are graphs showing the relationship between the phase difference applied to the vibrating body 103 and time. In FIGS. 4(b), 5(b) and 6(b), the vertical axis indicates phase difference (deg) and the horizontal axis indicates time (msec). In FIGS. 4(b), 5(b), and 6(b), the solid line indicates the phase difference, and the dotted line indicates the added phase difference.

図４において、第一加算量はレンズ１０５が移動開始する位相差（制御量）の０．７５倍、第二加算量は第一加算量をさらに０．７５倍した量である。第一加算量はレンズ１０５が移動開始するまで制御量に加算する加算量であり、第二加算量はレンズ１０５が移動開始後に制御量に加算する加算量である。第二加算量を求めるために第一加算量に乗じた係数は、「レンズ１０５の移動開始時の制御量」と「第二加算量」との比率が、スリーブ１０６とガイドバー１０７の「静止摩擦力」と「動摩擦力」の比率と同等となるように設定される。スリーブ１０６とガイドバー１０７の静止摩擦力と動摩擦力は、事前の測定により求めることができる。位相差を見ると、制御開始時に第一加算量を加算しているため最初に位相差が立ち上がり（図４（ｂ）中のＡ１）、レンズ１０５の移動開始後に第一加算量から第二加算量へ切り替わることで位相差が減少する（図４（ｂ）中のＡ２）。このようにレンズ１０５の移動開始後に加算量を動摩擦力に対応する量（第二加算量）に切り替えることで、短い時間Ｔ３でレンズ１０５の移動を開始させつつ、目標位置からのオーバシュート量を図３よりも小さい距離Ｌ３とすることができる。整定するまでの時間もより短い時間Ｔ３’に改善される。 In FIG. 4, the first addition amount is 0.75 times the phase difference (control amount) at which the lens 105 starts moving, and the second addition amount is the first addition amount multiplied by 0.75. The first addition amount is an addition amount added to the control amount until the lens 105 starts moving, and the second addition amount is an addition amount added to the control amount after the lens 105 starts moving. The coefficient multiplied by the first addition amount to obtain the second addition amount is the ratio of the "control amount at the start of movement of the lens 105" to the "second addition amount" when the sleeve 106 and the guide bar 107 are "still It is set so as to be equal to the ratio of "frictional force" and "dynamic frictional force". The static frictional force and dynamic frictional force of the sleeve 106 and the guide bar 107 can be obtained by prior measurement. Looking at the phase difference, since the first addition amount is added at the start of control, the phase difference rises first (A1 in FIG. 4B), and after the start of movement of the lens 105, the first addition amount and the second addition amount The phase difference is reduced by switching to the amount (A2 in FIG. 4(b)). By switching the amount of addition to the amount corresponding to the dynamic frictional force (the second amount of addition) after the start of movement of the lens 105 in this manner, the amount of overshoot from the target position can be reduced while the movement of the lens 105 is started in a short time T3. The distance L3 can be smaller than in FIG. The settling time is also improved to a shorter time T3'.

図４は、第一加算量から第二加算量への切り替えタイミングを、レンズ１０５のスタート位置から１μｍだけ移動したときに行った場合の結果を示す。図５は、第一加算量から第二加算量への切り替えタイミングを、レンズ１０５のスタート位置から０．３５μｍだけ移動したときに行った場合の結果を示す。図６は、第二加算量を第一加算量の０．２５倍にした結果を示す。図５および図６のいずれの結果でも、図４の結果よりもレンズ１０５の目標位置への停止精度が向上していることがわかる。 FIG. 4 shows the results when the switching timing from the first amount of addition to the second amount of addition is performed when the lens 105 is moved by 1 μm from the start position. FIG. 5 shows the results when the switching timing from the first amount of addition to the second amount of addition is performed when the lens 105 is moved by 0.35 μm from the start position. FIG. 6 shows the result of setting the second addition amount to 0.25 times the first addition amount. 5 and 6, it can be seen that the stopping accuracy of the lens 105 to the target position is improved as compared with the result of FIG.

本実施例では、レンズ装置の工場出荷時に、第一加算量から第二加算量への切り替えタイミングや第二加算量の調整を行うことで、個体ごとに停止精度を向上させることができる。なお本実施例では、第一加算量から第二加算量への切り替えタイミングを移動距離により決定する例を説明したが、これに限定されるものではなく、レンズ１０５が移動開始してからの時間またはレンズ１０５の速度に基づいて切り替えタイミングを決定してもよい。 In this embodiment, by adjusting the timing of switching from the first addition amount to the second addition amount and adjusting the second addition amount when the lens device is shipped from the factory, it is possible to improve the stopping accuracy for each individual lens device. In the present embodiment, an example was described in which the timing of switching from the first addition amount to the second addition amount is determined by the movement distance, but the present invention is not limited to this, and the time from when the lens 105 starts moving has been described. Alternatively, the switching timing may be determined based on the speed of the lens 105 .

次に、図７を参照して、本実施例における駆動装置１００の制御方法について説明する。図７（ａ）は、加算量の算出方法を示すフローチャート（加算量算出フロー）である。図７（ｂ）は、加算量の切り替え方法を示すフローチャート（加算量切り替えフロー）である。 Next, with reference to FIG. 7, a control method of the drive device 100 in this embodiment will be described. FIG. 7A is a flowchart (addition amount calculation flow) showing a method for calculating an addition amount. FIG. 7B is a flowchart (addition amount switching flow) showing a method for switching the addition amount.

まず、図７（ａ）を参照して、加算量の算出方法について説明する。まずステップＳ１において、制御装置２００は、位置検出手段１２０により検出されたレンズ１０５の位置情報（実位置に関する情報）と、目標情報との差分を算出する。続いてステップＳ２、Ｓ３において、制御装置２００は、ＦＢ制御器２０３を用いて、必要な制御量を算出する。 First, with reference to FIG. 7A, a method for calculating the amount of addition will be described. First, in step S1, the control device 200 calculates the difference between the position information (information on the actual position) of the lens 105 detected by the position detection means 120 and the target information. Subsequently, in steps S2 and S3, the control device 200 uses the FB controller 203 to calculate the required control amount.

続いてステップＳ４において、制御装置２００は、位置検出手段１２０により検出されたレンズ１０５の位置情報に基づいて、レンズ１０５が移動を開始したか否かを判定する。レンズ１０５が移動を開始していない場合、ステップＳ１～Ｓ３を繰り返す。一方、レンズ１０５が移動を開始した場合、ステップＳ５に進む。 Subsequently, in step S<b>4 , the control device 200 determines whether or not the lens 105 has started to move based on the position information of the lens 105 detected by the position detection means 120 . If the lens 105 has not started moving, steps S1 to S3 are repeated. On the other hand, if the lens 105 has started to move, the process proceeds to step S5.

ステップＳ５において、制御装置２００は、そのときの制御量に係数（第一係数および第二係数）を乗算し、第一加算量および第二加算量をそれぞれ算出する。続いてステップＳ６において、記憶手段２０６は、算出した第一加算量および第二加算量を記憶する。 In step S5, the control device 200 multiplies the control amount at that time by coefficients (a first coefficient and a second coefficient) to calculate a first addition amount and a second addition amount, respectively. Subsequently, in step S6, the storage unit 206 stores the calculated first addition amount and second addition amount.

次に、図７（ｂ）を参照して、第一加算量と第二加算量とを切り替える方法について説明する。なお本実施例では、レンズ１０５が所定距離だけ移動した後に加算量を切り替える方法を例として説明するが、これに限定されるものではない。 Next, a method for switching between the first addition amount and the second addition amount will be described with reference to FIG. 7(b). In this embodiment, a method of switching the amount of addition after the lens 105 has moved by a predetermined distance will be described as an example, but the method is not limited to this.

まずステップＳ７において、制御装置２００は、位置検出手段１２０からの位置情報と目標情報との差分を算出する。続いてステップＳ８、Ｓ９において、制御装置２００は、ＦＢ制御器２０３を用いて、必要な制御量を算出する。 First, in step S7, the control device 200 calculates the difference between the position information from the position detection means 120 and the target information. Subsequently, in steps S8 and S9, the control device 200 uses the FB controller 203 to calculate the required control amount.

続いてステップＳ１０において、制御装置２００は、位置検出手段１２０からの位置情報に基づいて、レンズ１０５がスタート位置から所定距離だけ移動したか否かを判定する。レンズ１０５が所定距離だけ移動していない場合、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、制御装置２００は、ステップＳ９にて算出した制御量に第一加算量を加算する。一方、レンズ１０５が所定距離だけ移動した場合、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、制御装置２００は、ステップＳ９にて算出した制御量に第二加算量を加算する。 Subsequently, in step S<b>10 , the control device 200 determines whether or not the lens 105 has moved a predetermined distance from the start position based on the position information from the position detection means 120 . If the lens 105 has not moved the predetermined distance, the process proceeds to step S12. In step S12, the control device 200 adds the first addition amount to the control amount calculated in step S9. On the other hand, if the lens 105 has moved by the predetermined distance, the process proceeds to step S11. In step S11, the control device 200 adds the second addition amount to the control amount calculated in step S9.

以上のように、制御装置２００は、被駆動部（レンズ１０５）を駆動する駆動手段１１０を制御する制御装置であって、算出手段（位相差算出部２０７）、加算手段（位相差算出部２０７）、および制御手段（ＦＢ制御器２０３）を有する。算出手段は、被駆動部の目標位置情報と、位置検出手段１２０から取得された被駆動部の位置情報とに基づいて制御量を算出する。加算手段は、制御量に所定の加算量を加算する。制御手段は、制御量と所定の加算量との和に基づいて駆動手段のフィードバック制御を行う。所定の加算量は、少なくとも、第一加算量と、第一加算量よりも小さい第二加算量とを含む。制御手段は、被駆動部の駆動開始の際に、制御量と第一加算量との和に基づいて第一フィードバック制御を行い、第一フィードバック制御の後に、制御量と第二加算量との和に基づいて第二フィードバック制御を行う。 As described above, the control device 200 is a control device that controls the driving means 110 that drives the driven portion (lens 105), and includes calculation means (phase difference calculation section 207), addition means (phase difference calculation section 207 ), and control means (FB controller 203). The calculation means calculates the control amount based on the target position information of the driven part and the position information of the driven part acquired from the position detection means 120 . The addition means adds a predetermined addition amount to the control amount. The control means performs feedback control of the driving means based on the sum of the control amount and the predetermined addition amount. The predetermined amount of addition includes at least a first amount of addition and a second amount of addition smaller than the first amount of addition. The control means performs first feedback control based on the sum of the control amount and the first addition amount when starting to drive the driven part, and after the first feedback control, performs the control amount and the second addition amount. A second feedback control is performed based on the sum.

好ましくは、制御装置は、第一加算量および第二加算量を記憶する記憶手段２０６を有する。加算手段は、第一フィードバック制御を行う際に、記憶手段から取得された第一加算量を制御量に加算し、第二フィードバック制御を行う際に、記憶手段から取得された第二加算量を制御量に加算する。また好ましくは、制御手段は、位置検出手段から取得された被駆動部の位置情報を用いて、第一フィードバック制御から第二フィードバック制御へ切り替えるタイミングを決定する。また好ましくは、制御手段は、被駆動部の位置変化、所定の時間経過、または被駆動部の速度変化に基づいて、第一フィードバック制御から第二フィードバック制御へ切り替える。また好ましくは、制御装置は、制御量と所定の加算量との和に基づいて駆動手段を駆動するための駆動信号を生成する生成手段（駆動信号生成部２０９）を有する。また好ましくは、第一加算量は、被駆動部が移動を開始する制御量に第一係数を乗算して算出された量であり、第二加算量は、制御量に第二係数を乗算して算出された量である。また好ましくは、第二加算量は、被駆動部の動摩擦力に対応する量である。 Preferably, the control device has storage means 206 for storing the first addition quantity and the second addition quantity. The addition means adds the first addition amount acquired from the storage means to the control amount when performing the first feedback control, and adds the second addition amount acquired from the storage means when performing the second feedback control. Add to the control amount. Further preferably, the control means determines the timing of switching from the first feedback control to the second feedback control using the position information of the driven part acquired from the position detection means. Also preferably, the control means switches from the first feedback control to the second feedback control based on a change in the position of the driven part, the lapse of a predetermined time, or a change in speed of the driven part. Further, preferably, the control device has generating means (driving signal generating section 209) for generating a driving signal for driving the driving means based on the sum of the control amount and the predetermined addition amount. Further, preferably, the first addition amount is an amount calculated by multiplying the control amount for starting movement of the driven part by the first coefficient, and the second addition amount is calculated by multiplying the control amount by the second coefficient. This is the amount calculated by Also preferably, the second addition amount is an amount corresponding to the dynamic frictional force of the driven portion.

本実施例によれば、オーバシュートすることなく、レンズ１０５の動き出しを改善することが可能となる。また、第一加算量から第二加算量への切り替えタイミングや第二加算量の大きさをレンズ装置の個体ごとに調整することで、停止精度を向上させることができる。また、本実施例では、加算量として位相差を例に説明したが、これに限定されるものではなく、電圧等の他の制御量を用いることも可能である。 According to this embodiment, it is possible to improve the movement of the lens 105 without overshooting. Further, by adjusting the switching timing from the first addition amount to the second addition amount and the magnitude of the second addition amount for each individual lens device, the stopping accuracy can be improved. Also, in this embodiment, the phase difference is used as an addition amount, but the addition amount is not limited to this, and other control amounts such as voltage can be used.

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の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。 (Other examples)
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.

本実施例によれば、被駆動部の目標位置からのオーバシュートを抑制して、目標位置への整定時間を短くすることが可能な制御装置、駆動装置、レンズ装置、制御方法、およびプログラムを提供することができる。 According to this embodiment, a control device, a driving device, a lens device, a control method, and a program capable of suppressing the overshoot from the target position of the driven part and shortening the settling time to the target position are provided. can provide.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist.

例えば、本実施例において、所定の加算量は、第一加算量または第二加算量の２つの加算量から選択されるが、これに限定されるものではなく、更に第三加算量を含む３つの加算量から選択されるようにしてもよい。このとき、被駆動部の移動開始の際に所定の加算量として第一加算量を用い、続いて所定の加算量として第二加算量を用い、その後に所定の加算量として第三加算量（第二加算量よりも小さい加算量）を用いることができる。また、４つ以上の互いに異なる加算量を用いてもよい。 For example, in the present embodiment, the predetermined amount of addition is selected from two amounts of addition, the first amount of addition or the second amount of addition, but is not limited to this. It may be selected from one additional amount. At this time, when the driven portion starts to move, the first addition amount is used as the predetermined addition amount, then the second addition amount is used as the predetermined addition amount, and then the third addition amount ( Amount of addition smaller than the second amount of addition) can be used. Also, four or more mutually different amounts of addition may be used.

１０５レンズ（被駆動部）
１１０駆動手段
１２０位置検出手段
２００制御装置
２０３ＦＢ制御器（制御手段）
２０７位相差算出部（算出手段、加算手段） 105 lens (driven part)
110 drive means 120 position detection means 200 control device 203 FB controller (control means)
207 Phase difference calculation unit (calculation means, addition means)

Claims

被駆動部を駆動する駆動手段を制御する制御装置であって、
前記被駆動部の目標位置情報と、位置検出手段から取得された前記被駆動部の位置情報とに基づいて制御量を算出する算出手段と、
前記制御量に所定の加算量を加算する加算手段と、
前記制御量と前記所定の加算量との和に基づいて前記駆動手段のフィードバック制御を行う制御手段と、を有し、
前記所定の加算量は、少なくとも、第一加算量と、前記第一加算量よりも小さい第二加算量とを含み、
前記制御手段は、
前記被駆動部の駆動開始の際に、前記制御量と前記第一加算量との和に基づいて第一フィードバック制御を行い、
前記第一フィードバック制御の後に、前記制御量と前記第二加算量との和に基づいて第二フィードバック制御を行うことを特徴とする制御装置。 A control device for controlling driving means for driving a driven part,
calculation means for calculating a control amount based on target position information of the driven part and position information of the driven part obtained from position detection means;
addition means for adding a predetermined addition amount to the control amount;
a control means for performing feedback control of the driving means based on the sum of the control amount and the predetermined addition amount;
The predetermined amount of addition includes at least a first amount of addition and a second amount of addition smaller than the first amount of addition,
The control means is
performing a first feedback control based on the sum of the control amount and the first addition amount when starting to drive the driven part;
A control device, wherein after the first feedback control, the second feedback control is performed based on the sum of the control amount and the second addition amount.

前記第一加算量および前記第二加算量を記憶する記憶手段を更に有し、
前記加算手段は、
前記第一フィードバック制御を行う際に、前記記憶手段から取得された前記第一加算量を前記制御量に加算し、
前記第二フィードバック制御を行う際に、前記記憶手段から取得された前記第二加算量を前記制御量に加算することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。 further comprising storage means for storing the first amount of addition and the second amount of addition;
The adding means is
when performing the first feedback control, adding the first addition amount acquired from the storage means to the control amount;
2. The control device according to claim 1, wherein the second addition amount acquired from the storage means is added to the control amount when performing the second feedback control.

前記制御手段は、前記位置検出手段から取得された前記被駆動部の前記位置情報を用いて、前記第一フィードバック制御から前記第二フィードバック制御へ切り替えるタイミングを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。 2. The control means determines the timing of switching from the first feedback control to the second feedback control using the position information of the driven part acquired from the position detection means. 3. or the control device according to 2.

前記制御手段は、前記被駆動部の位置変化に基づいて、前記第一フィードバック制御から前記第二フィードバック制御へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。 4. The control device according to claim 1, wherein the control means switches from the first feedback control to the second feedback control based on a change in the position of the driven part.

前記制御手段は、所定の時間経過に基づいて、前記第一フィードバック制御から前記第二フィードバック制御へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。 4. The control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means switches from the first feedback control to the second feedback control based on the lapse of a predetermined time.

前記制御手段は、前記被駆動部の速度変化に基づいて、前記第一フィードバック制御から前記第二フィードバック制御へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。 4. The control device according to claim 1, wherein the control means switches from the first feedback control to the second feedback control based on a speed change of the driven part.

前記制御量と前記所定の加算量との和に基づいて前記駆動手段を駆動するための駆動信号を生成する生成手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。 7. The apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising generating means for generating a driving signal for driving said driving means based on the sum of said control amount and said predetermined addition amount. controller.

前記第一加算量は、前記被駆動部が移動を開始する前記制御量に第一係数を乗算して算出された量であり、
前記第二加算量は、前記制御量に第二係数を乗算して算出された量であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置。 The first addition amount is an amount calculated by multiplying the control amount at which the driven part starts moving by a first coefficient,
The control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the second addition amount is an amount calculated by multiplying the control amount by a second coefficient.

前記第二加算量は、前記被駆動部の動摩擦力に対応する量であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the second addition amount is an amount corresponding to dynamic frictional force of the driven portion.

被駆動部を駆動する駆動手段と、
前記被駆動部の位置情報を検出する位置検出手段と、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする駆動装置。 a driving means for driving the driven part;
position detection means for detecting position information of the driven part;
A driving device comprising a control device according to any one of claims 1 to 9.

前記駆動手段は、振動波モータを有することを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。 11. The driving device according to claim 10, wherein said driving means comprises a vibration wave motor.

被駆動部としてのレンズと、
前記レンズを駆動する駆動手段と、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とするレンズ装置。 a lens as a driven part;
driving means for driving the lens;
A lens apparatus, comprising: the control apparatus according to any one of claims 1 to 9.

被駆動部を駆動する駆動手段を制御する制御方法であって、
前記被駆動部の目標位置情報と、位置検出手段から取得された前記被駆動部の位置情報とに基づいて制御量を算出する算出ステップと、
前記制御量に所定の加算量を加算する加算ステップと、
前記制御量と前記所定の加算量との和に基づいて前記駆動手段のフィードバック制御を行う制御ステップと、を有し、
前記所定の加算量は、少なくとも、第一加算量と、前記第一加算量よりも小さい第二加算量とを含み、
前記制御ステップは、
前記被駆動部の駆動開始の際に、前記制御量と前記第一加算量との和に基づいて第一フィードバック制御を行うステップと、
前記第一フィードバック制御の後に、前記制御量と前記第二加算量との和に基づいて第二フィードバック制御を行うステップと、を有することを特徴とする制御方法。 A control method for controlling driving means for driving a driven part, comprising:
a calculation step of calculating a control amount based on target position information of the driven part and position information of the driven part acquired from position detection means;
an addition step of adding a predetermined addition amount to the control amount;
a control step of performing feedback control of the driving means based on the sum of the control amount and the predetermined addition amount;
The predetermined amount of addition includes at least a first amount of addition and a second amount of addition smaller than the first amount of addition,
The control step includes:
performing a first feedback control based on the sum of the control amount and the first addition amount when starting to drive the driven part;
and a step of performing second feedback control based on the sum of the control amount and the second addition amount after the first feedback control.

請求項１３に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to execute the control method according to claim 13 .