JP2023017245A - Control device of vibration type actuator and control method - Google Patents
Control device of vibration type actuator and control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023017245A JP2023017245A JP2021121365A JP2021121365A JP2023017245A JP 2023017245 A JP2023017245 A JP 2023017245A JP 2021121365 A JP2021121365 A JP 2021121365A JP 2021121365 A JP2021121365 A JP 2021121365A JP 2023017245 A JP2023017245 A JP 2023017245A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- addition amount
- amount
- type actuator
- vibration type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lens Barrels (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、振動型アクチュエータの制御に関する。 The present invention relates to control of vibration actuators.
振動型アクチュエータは、電気-機械エネルギ変換素子(圧電素子)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。このような振動型アクチュエータの駆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せる周波数制御と2相の駆動信号の位相差を変化させる位相差制御がある。 A vibration type actuator has a vibrating body that excites vibration such as an elliptical motion by applying a drive signal as a two-phase frequency signal having a phase difference to an electro-mechanical energy conversion element (piezoelectric element), A moving body is moved among the vibrating body and the contact body in contact with the vibrating body. As methods for controlling the driving of such a vibration type actuator, there are frequency control for changing the frequency of two-phase drive signals and phase difference control for changing the phase difference between two-phase drive signals.
ただし、振動型アクチュエータは、停止状態から周波数や位相差(以下、これらをまとめて制御量という)を変化させても駆動を開始しない不感帯があり、この不感帯が駆動開始の応答性を低下させる。特許文献1には、振動型アクチュエータの位相差制御において、予め振動型アクセサリを駆動して停止させたときの位相差を制御加算量として保持し、その後の駆動開始時の位相差である制御量に加算することで、不感帯の影響を低減して応答性を向上させる制御が開示されている。 However, the vibration type actuator has a dead zone in which it does not start driving even when the frequency or phase difference (hereinafter collectively referred to as the control amount) is changed from the stopped state, and this dead zone reduces the responsiveness of driving start. In patent document 1, in the phase difference control of the vibration type actuator, the phase difference when the vibration type accessory is driven and stopped in advance is held as a control addition amount, and the control amount which is the phase difference when the driving is started after that is held. is disclosed to reduce the influence of the dead zone and improve the responsiveness.
しかしながら、不感帯は、振動型アクチュエータの駆動開始時の状態(駆動回数、温度、姿勢等)に応じて振動体と接触体との静止摩擦力の変化等によって変化する。このため、予め保持した制御加算量を振動型アクチュエータの状態によらず用いても、応答性を向上させることができるとは限らない。 However, the dead band varies depending on the static frictional force between the vibrating body and the contact body depending on the state (number of times of driving, temperature, attitude, etc.) when the vibration type actuator starts to be driven. Therefore, even if the prestored control addition amount is used regardless of the state of the vibration type actuator, it is not always possible to improve the responsiveness.
本発明は、振動型アクチュエータの駆動開始ごとに高い応答性が得られるようにした駆動装置および制御方法等を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a driving device, a control method, and the like that enable high responsiveness to be obtained each time driving of a vibration type actuator is started.
本発明の一側面としての制御装置は、位相差を有する複数相の駆動信号が印加される電気-機械エネルギ変換素子により振動が励起される振動体と該振動体に接触する接触体とを相対移動させる振動型アクチュエータを制御する。該制御装置は、振動型アクチュエータの状態を取得する取得手段と、振動型アクチュエータの駆動を開始する際に、複数相の駆動信号に対する制御量を上記状態に応じて設定する設定手段とを有することを特徴とする。なお、該制御装置と、振動型アクチュエータにより駆動される被駆動部材とを有する装置も、本発明の他の一側面を構成する。 A control device as one aspect of the present invention is a vibrating body in which vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which a multi-phase drive signal having a phase difference is applied, and a contact body in contact with the vibrating body. Controls the vibration type actuator to move. The control device has acquisition means for acquiring a state of the vibration type actuator, and setting means for setting a control amount for the drive signal of the plurality of phases according to the state when starting to drive the vibration type actuator. characterized by A device having the control device and a driven member driven by a vibration type actuator also constitutes another aspect of the present invention.
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、位相差を有する複数相の駆動信号が印加される電気-機械エネルギ変換素子により振動が励起される振動体と該振動体に接触する接触体とを相対移動させる振動型アクチュエータに適用される。該制御方法は、振動型アクチュエータの状態を取得するステップと、振動型アクチュエータの駆動を開始する際に、複数相の駆動信号に対する制御量を上記状態に応じて設定するステップとを有することを特徴とする。なお、該制御方法に従う処理をコンピュータに実行させるプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a control method comprising: a vibrating body excited to vibrate by an electro-mechanical energy conversion element to which drive signals of a plurality of phases having a phase difference are applied; It is applied to vibration type actuators that move relative to the body. The control method comprises the steps of acquiring a state of the vibration type actuator, and setting a control amount for a multi-phase drive signal according to the state when starting to drive the vibration type actuator. and A program that causes a computer to execute processing according to the control method also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、振動型アクチュエータの駆動開始ごとに高い応答性を得ることができる。 According to the present invention, high responsiveness can be obtained each time the vibration type actuator is started to be driven.
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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、振動型アクチュエータ112と実施例1としての制御装置102と検出部111を含む振動型駆動装置101の構成を示している。
FIG. 1 shows the configuration of a vibration-
まず図2を用いて、振動型アクチュエータ112の構成について説明する。振動型アクチュエータ112は、振動体205と接触体201とを有する。振動体205は、突起部202を有する金属弾性体203に電気-機械エネルギ変換素子としての圧電素子204が接合されて構成されている。接触体201は、振動体205の突起部202にy方向にて加圧接触している。圧電素子204に互いに位相差を有する複数相(本実施例では2相)の周波信号である駆動信号が印加されると、圧電素子204に振動が励起されて突起部202の先端が楕円運動する。突起部202と接触体201との間には摩擦があるため、振動体205と接触体201とが相対移動する。具体的には、振動体205と接触体201のうち固定されていない移動体が固定された固定体に対して移動する。本実施例では、振動体205が移動体として、固定体としての接触体201に対してx方向に移動する。なお、駆動信号は3相以上であってもよい。
First, the configuration of the
本実施例における駆動信号は、矩形波のパルス信号である。制御装置102は、2相の駆動信号の位相差や周波数を変化させることで、移動体の速度を制御することができる。また、駆動信号の1周期あたりのパルス幅の割合であるデューティ比を変化させて駆動信号の電力量(例えば電圧)を変化させることによっても、移動体の速度を制御することができる。本実施例では、移動体の速度の制御を位相差制御と周波数制御により行う。
The drive signal in the present embodiment is a square-wave pulse signal. The
図3は、駆動信号の位相差および周波数と移動体の速度との関係を示している。この図では、横軸を周波数、縦軸を速度とし、3つの位相差(30°、60°、90°)での周波数に応じた速度の変化を示している。 FIG. 3 shows the relationship between the phase difference and frequency of the drive signal and the velocity of the moving object. In this figure, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents velocity, showing changes in velocity according to frequency at three phase differences (30°, 60°, and 90°).
位相差制御では、周波数を固定して位相差を変化させることで速度を制御する。位相差は符号付きで表され、符号は移動体の駆動方向を示す。一方、周波数制御では、位相差を固定して周波数を変化させることで速度を制御する。本実施例では、起動(速度0)から所定速度v301までの低速領域では位相差を-90°~90°の範囲で変化させる位相差制御を行い、所定速度v301以上の高速領域では周波数制御に移行する。本実施例では、周波数制御において位相差を90°または-90°に固定する。ただし、固定する位相差は90°や-90°でなくてもよい。駆動信号のデューティ比(つまりは電力量)は、適宜調整される。 In phase difference control, the speed is controlled by fixing the frequency and changing the phase difference. The phase difference is indicated with a sign, and the sign indicates the driving direction of the moving body. On the other hand, in frequency control, the speed is controlled by fixing the phase difference and changing the frequency. In this embodiment, phase difference control is performed to change the phase difference in the range of -90° to 90° in the low speed range from startup (speed 0) to the predetermined speed v301, and in the high speed range above the predetermined speed v301, frequency control is performed. Transition. In this embodiment, the phase difference is fixed at 90° or -90° in frequency control. However, the fixed phase difference does not have to be 90° or -90°. The duty ratio (that is, the amount of electric power) of the drive signal is adjusted as appropriate.
次に、検出部111について説明する。検出部111は、移動体の位置に応じた信号を出力する位置センサにより構成される。位置センサとしては、光学エンコーダや磁気エンコーダ等を用いることができる。本実施例では、明暗パターンを有する光学スケールと、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受光部を含む光学センサとにより構成される光学エンコーダが用いられる。
Next, the
次に、制御装置102について説明する。制御装置102は、制御部103、信号生成部108および駆動回路109を有する。制御部103は、CPUやMPUにより構成され、周期的に各種処理を実行して、振動型アクチュエータ112(圧電素子204)に印加される2相の駆動信号の周波数、位相差およびデューティ比を制御する。
Next, the
制御部103は、目標値入力部104、位置演算部110、制御量演算部105、制御量設定部106および制御加算量制御部107を有する。目標値入力部104は、移動体が移動する目標位置を与える。目標位置は、処理周期ごとに変化する指令値である。目標値入力部104は、移動体が移動を開始する前から最終的に停止するまで周期的に目標位置を算出する。
The
位置演算部110は、検出部111から出力されたアナログ信号をAD変換して得られたデジタル信号から移動体の位置を示す位置情報を算出する。制御量演算部105は、目標値入力部104より周期的に与えられる目標位置と位置演算部110から出力された現在の移動体の位置との差分に基づいて、PID(Proportional-Integral-Differential)制御を用いて制御量を算出する。制御量は、位相差制御における位相差および周波数制御による周波数である。また、デューティ比制御を行う場合はデューティ比である。また、以下の説明において、制御量演算部105により算出された制御量を第1の制御量という。第1の制御量は、後述する振動型アクチュエータ112の状態によらない制御量である。
The
制御量設定部106は、制御量演算部105により算出された第1の制御量と制御加算量制御部107が設定した制御加算量(これについては後述する)とから、2相の駆動信号に対して適用する制御量としての第2の制御量を設定する。
The control
制御加算量制御部107は、制御加算量設定部113と制御加算量算出部114を有する。制御加算量設定部113は、振動型アクチュエータ112の駆動開始時(起動時)に制御量設定部106において第1の制御量に対して加算される補正量としての制御加算量を設定する。制御加量算出部114は、制御加算量を振動型アクチュエータ112の状態に応じて算出(取得)する。
The control addition
制御量演算部105、制御加算量制御部107および制御量設定部106により設定手段が構成される。
The control
信号生成部108は、制御部103により設定された第2の制御量に応じた2相の駆動信号を生成し、これを駆動回路部109に出力する。駆動回路部109は、信号生成部108から出力された2相の駆動信号を増幅等して振動型アクチュエータ112に印加する。
The
図4は、振動型駆動装置101を搭載したレンズ装置450の構成を示している。レンズ装置450は、不図示のレンズ交換型カメラに装着される。
FIG. 4 shows the configuration of a
レンズ装置450は、第1レンズ455、ズームレンズとしての第2レンズ454、フォーカスレンズとしての第3レンズ(被駆動部材)453および絞りユニット452により構成される撮像光学系を有する。また、レンズ装置450は、レンズ制御部451、絞り駆動部456、フォーカス駆動部457、焦点距離検出部458、レンズ通信部459、メモリ部460、温度検出部461、姿勢検出部462および操作部463を有する。
The
レンズ制御部451は、CPU等から構成されたコンピュータであり、レンズ通信部459、メモリ部460、焦点距離検出部458、絞り駆動部456およびフォーカス駆動部457を含むレンズ装置450全体を制御する。レンズ制御部451は、レンズ通信部459を介してカメラとの通信を行う。
The
絞り駆動部456は、レンズ制御部451からの指示に応じて絞りユニット452の開口径を制御し、光量調節を行わせる。フォーカス駆動部457は、振動型駆動装置101により構成され、操作部463におけるユーザのマニュアルフォーカス操作やカメラからのフォーカス駆動命令を受信したレンズ制御部451からの指示に応じて第3レンズ453を光軸方向に駆動する。これにより焦点調節が行われる。図1に示した制御加算量制御部107は、フォーカス駆動部457により第3レンズ453が駆動された回数、つまりは振動型アクチュエータ112の駆動回数をカウントする。
The
また、操作部463においてユーザがマニュアルズーム操作を行うと、その操作力が不図示のズーム機構を介して第2レンズ454に伝達され、第2レンズ454が光軸方向に駆動される。これにより、ズーミングが行われる。
Also, when the user performs a manual zoom operation on the
焦点距離検出部458は、可変抵抗等のズーム位置センサを用いて、第2レンズ454の位置、つまりは撮像光学系の焦点距離を検出する。メモリ部460は、ROMやRAM等で構成されており、レンズ装置450の型番やシリアルナンバー等のID情報や、焦点距離やフォーカス敏感度等の光学情報を格納している。また、メモリ部460は、制御部103がカウントした駆動回数や後述する制御加算量を格納する。ID情報、光学情報、駆動回数および制御加算量は、レンズ制御部451によって読み出される。
A focal
温度検出部461は、レンズ装置450の温度(またはレンズ装置450が使用されている環境温度)を検出する。温度検出部461により検出された温度の情報は、レンズ制御部451によって読み出される。
The temperature detector 461 detects the temperature of the lens device 450 (or the environmental temperature in which the
姿勢検出部462は、加速度センサ等を用いて、重力方向に対するレンズ装置450の姿勢を検出する。レンズ制御部451は、姿勢検出部462で検出された姿勢の情報に基づいて、レンズ装置450が横(水平)姿勢にあるか縦姿勢にあるかを判断する。本実施例では、第3レンズ453の駆動方向(振動型アクチュエータ112の移動体の駆動方向)を光軸方向とするとき、横姿勢では光軸方向がX方向となり、重力方向がX方向に対して直交するY方向となる。一方、縦姿勢では、光軸方向と重力方向がともにY方向となる。光軸方向がX方向に対してなす角度をθとし、レンズ装置450の姿勢はこのθで表される。
The
なお、温度検出部461と姿勢検出部462は、図1において制御装置102内には図示されていないが、移動体の位置を検出する検出部111や振動型アクチュエータ112の駆動回数をカウントする制御加算量制御部107とともに取得手段に相当する。
Although the temperature detection unit 461 and the
次に、制御加算量について、図5を用いてさらに詳細に説明する。図5は、制御量としての位相差と移動体の速度との関係を示している。制御量演算部105は、目標位置への到達に必要な目標速度が得られるように第1の制御量としての位相差を算出する。
Next, the amount of control addition will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 5 shows the relationship between the phase difference as a controlled variable and the velocity of the moving body. A control
ここで、2相の駆動信号の位相差には、振動体と接触体との間の静止摩擦の影響によって移動体が移動しない範囲がある。この移動体が移動しない位相差の範囲のうち最大の位相差を制御加算量とする。第1の制御量にこの制御加算量を加算して第2の制御量を設定し、該第2の制御量に応じた2相の駆動信号を圧電素子に印加することで、駆動信号の印加からほとんど遅れることなく移動体を駆動することができる。 Here, the phase difference between the two-phase drive signals has a range in which the moving body does not move due to the static friction between the vibrating body and the contacting body. The maximum phase difference in the range of phase differences in which the moving body does not move is used as the control addition amount. By adding this control addition amount to the first control amount to set a second control amount and applying a two-phase drive signal corresponding to the second control amount to the piezoelectric element, the drive signal is applied. It is possible to drive a moving body with almost no delay from
ただし、適切な制御加算量は、振動型アクチュエータ112の状態(状況または条件ともいう)に応じて変化する。このため、本実施例では、振動型アクチュエータ112の状態、すなわち駆動回数、姿勢および温度等を検出し、該状態(以下、アクチュエータ状態という)に応じた制御加算量を取得する。制御加算量を取得するタイミングとしては、、移動体の駆動開始時と、移動体が最終的な目標位置(以下、最終目標位置という)に到達して停止する停止時である。本実施例では、移動体の駆動ごとに、制御加算量とアクチュエータ状態とを対応付けてメモリ部460に保存する。そして、移動体の新たな駆動ごとにメモリ部460に保存された制御加算量を読み出して第2の制御量を設定する。
However, an appropriate control addition amount changes according to the state (also referred to as situation or condition) of the
まず、移動体の駆動開始時に温度に応じた制御加算量を取得する場合について、図6のフローチャートを用いて説明する。図6のフローチャートは、移動体の駆動前から停止までの間に図1に示した制御部103がコンピュータプログラムに従って実行する制御処理(制御方法)を示している。ここでは、位相差制御によって移動体の速度制御を行う場合について説明する。周波数は固定され、デューティ比も一定であるとする。以下の説明において、Sはステップを意味する。
First, the case of acquiring the control addition amount according to the temperature at the start of driving of the moving body will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 6 shows control processing (control method) executed by the
まずS601では、制御部103は、レンズ制御部451から入力された最終目標位置に向けて移動体が制御周期毎に順次到達すべき目標位置を設定する。
First, in S<b>601 , the
次にS602では、制御部103は、最初の制御周期での目標位置と検出部111で検出された移動体の位置との差分(偏差)を算出する。
Next, in S<b>602 , the
次にS603では、制御部103(制御量演算部105)は、S602で算出された偏差に基づいてPID制御により第1の制御量(位相差)を算出する。 Next, in S603, the control unit 103 (control amount calculation unit 105) calculates a first control amount (phase difference) by PID control based on the deviation calculated in S602.
次にS604では、制御部103(制御加算量設定部113)は、駆動開始時に第1の制御量に加算する制御加算量を設定する。このステップでの処理の詳細は後述する。 Next, in S604, the control unit 103 (control addition amount setting unit 113) sets a control addition amount to be added to the first control amount at the start of driving. The details of the processing in this step will be described later.
次にS605では、制御部103(制御加算量算出部114)は、制御加算量を算出する。このステップでの処理の詳細についても後述する。 Next, in S605, the control unit 103 (control addition amount calculation unit 114) calculates the control addition amount. The details of the processing in this step will also be described later.
次にS606では、制御部103(制御量設定部106)は、S603において算出された第1の制御量にS604において設定された制御加算量を加算することで第2の制御量(位相差)を算出する。 Next, in S606, the control unit 103 (control amount setting unit 106) adds the control addition amount set in S604 to the first control amount calculated in S603 to obtain a second control amount (phase difference). Calculate
次にS607では、制御部103は、S606で設定された第2の制御量としての位相差と、固定した周波数およびデューティ比を信号生成部108に伝達し、信号生成部108にこれらに応じた2相の駆動信号を生成させる。これにより、移動体が最初の制御周期での目標位置に向かって移動する。このとき、制御部103は、信号生成部108に伝達した位相差、周波数およびデューティ比を既設定値として記憶する。
Next, in S607, the
次にS608では、制御部103は、移動体が最終目標位置に到達したか否かを判断し、まだ最終目標位置に到達していない場合はステップS601に戻り、移動体を次の制御周期の目標位置に移動させるためのS602~S607の処理を繰り返す。移動体が最終目標位置に到達した場合はS609に進む。
Next, in S608, the
S609では、制御部103は、移動体が最終目標位置に到達した後に所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間が経過していない場合は次の制御周期でこの判断を繰り返す。所定時間が経過していればS610に進む。
In S609, the
S610では、制御部103は、信号生成部108からの2相の駆動信号の出力を停止させる。そして本制御処理を終了する。
In S<b>610 , the
図7は、S604において制御加算量を設定する処理を示している。メモリ部460には、制御加算量算出部114により算出された制御加算量とその算出時の温度のデータが保存されている。
FIG. 7 shows the processing for setting the control addition amount in S604. The
S701において、制御加算量設定部113は、今回の移動体の駆動が制御加算量を算出する駆動か否かを判断する。駆動開始時に制御加算量を算出する際には、今回の駆動が制御加算量を算出する駆動であるとして、S704に進み、制御加算量である位相差を0°に設定して制御加算量を算出する処理(S605)に進む。S701からS704に進む場合は、例えば、まだメモリ部460に制御加算量のデータがない場合や、所定回数ごとに制御加算量を算出するように設定されている場合である。今回の駆動が制御加算量を算出する駆動でなければS702に進む。
In S<b>701 , the control addition amount setting unit 113 determines whether or not the current drive of the moving body is the drive for calculating the control addition amount. When calculating the amount of control addition at the start of driving, it is determined that the current driving is the driving for calculating the amount of control addition, and the process advances to S704 to set the phase difference, which is the amount of control addition, to 0° and calculate the amount of control addition. The process proceeds to the calculation process (S605). When proceeding from S701 to S704, for example, there is still no control addition amount data in the
S702では、制御加算量設定部113は、アクチュエータ状態として、温度検出部461によって検出された温度を取得する。 In S702, the control addition amount setting unit 113 acquires the temperature detected by the temperature detection unit 461 as the actuator state.
そしてS703では、制御加算量設定部113は、S702で取得した温度に対応する制御加算量をメモリ部460から取得して、使用する制御加算量として設定する。
In S703, the control addition amount setting unit 113 acquires the control addition amount corresponding to the temperature acquired in S702 from the
図8のフローチャートは、S605において制御加算量を算出する処理を示している。 The flowchart in FIG. 8 shows the process of calculating the control addition amount in S605.
S801において、制御加算量算出部114は、位置演算部110から得られた移動体の位置と駆動開始からの経過時間とにより移動体の速度を算出する。なお、速度の算出においては平均化処理を行うことが望ましい。また、制御加算量算出部114は、このときの制御量をメモリ部460に記憶する。
In S801, the control addition
S802では、制御加算量算出部114は、移動体の速度が0mm/secより大きいか否かを判断する。速度が0mm/secであれば(つまりは移動体が停止していれば)本処理を終了し、速度が0mm/secより大きければ(つまりは移動体の駆動が開始していれば)S803に進む。
In S802, the control addition
S803では、制御加算量算出部114は、移動体の駆動が開始された後、後述するS804の処理により算出された制御加算量が既に記憶されているか否かを判断する。制御加算量が既に記憶済みであれば本処理を終了し、記憶されていなければS804に進む。制御加算量は、移動体の駆動の開始ごとに算出される。
In S803, the control addition
S804では、制御加算量算出部114は、前述したように移動体が移動しない位相差の範囲のうち最大の位相差を制御加算量としてメモリ部460に記憶させる。
In S804, the control addition
次にS805では、制御加算量算出部114は、S804にて記憶した制御加算量を、そのときのアクチュエータ状態に対応付けてメモリ部460に記憶させる。具体的には、温度検出部461により検出された温度と制御加算量を対応付けてメモリ部460に記憶させる。
Next, in S805, the control addition
このように振動型アクチュエータ112の駆動開始時にアクチュエータ状態である温度に応じた制御加算量を取得することで、温度に応じて変化する不感帯に対して適切な制御加算量を設定することができる。
By acquiring the control addition amount according to the temperature, which is the actuator state, when the
次に、移動体の停止時に温度に応じた制御加算量を取得する場合について、図9のフローチャートを用いて説明する。図9のフローチャートも、移動体の駆動前から停止までの間に制御部103がコンピュータプログラムに従って実行する制御処理を示している。またここでも、位相差制御によって移動体の速度制御を行う場合について説明する。本処理は、図6に示した処理と比較して、S605の制御加算量を算出するタイミングが異なる。
Next, the case of acquiring the control addition amount according to the temperature when the moving object is stopped will be described with reference to the flowchart of FIG. 9 . The flowchart of FIG. 9 also shows control processing executed by the
制御部103は、図6で説明したS601からS603までの処理を行った後、S604で制御加算量を設定する。このS604の処理は、図6におけるS604の処理とは異なり、詳細は後述する。S604の処理の後、制御部103はS606に進み、S603で算出された第1の制御量にS604で設定された制御加算量を加算して第2の制御量(位相差)を算出する。
After performing the processing from S601 to S603 described with reference to FIG. 6, the
次に、制御部103は、図6で説明したS607およびS608の処理を行い、その後、S605で制御加算量を算出する。このステップでの処理の詳細は後述する。
Next, the
続いて制御部103は、図6で説明したS609およびS610の処理を行って本制御処理を終了する。
Subsequently, the
図10のフローチャートは、図9のS604において制御加算量を設定する処理を示している。メモリ部460には、制御加算量算出部114により算出された制御加算量とその算出時の温度のデータが保存されている。
The flowchart in FIG. 10 shows the processing for setting the control addition amount in S604 in FIG. The
S1001において、制御加算量設定部113は、アクチュエータ状態として、温度検出部461によって検出された温度を取得する。 In S1001, the control addition amount setting unit 113 acquires the temperature detected by the temperature detection unit 461 as the actuator state.
そしてS1002では、制御加算量設定部113は、S1001で取得した温度に対応する制御加算量をメモリ部460から取得して、使用する制御加算量として設定する。
In S1002, the control addition amount setting unit 113 acquires the control addition amount corresponding to the temperature acquired in S1001 from the
図11のフローチャートは、図9のS605において制御加算量を算出する処理を示している。S1101において、制御加算量算出部114は、位置演算部110から得られた移動体の位置と駆動開始からの経過時間とにより移動体の速度を算出する。なお、速度の算出においては平均化処理を行うことが望ましい。また、制御加算量算出部114は、このときの制御量をメモリ部460に記憶する。
The flowchart of FIG. 11 shows the process of calculating the control addition amount in S605 of FIG. In S1101, the control addition
S1102では、制御加算量算出部114は、移動体の停止時(速度が0mm/sec)おける位相差が0以外であるか否かを判断する。位相差が0のときはそのまま本処理を終了し、位相差が0以外である場合はS1103に進む。
In S1102, the control addition
S1103では、制御加算量算出部114は、移動体の停止時の位相差を記憶する。これにより不感帯における最大の位相差が制御加算量として記憶される。
In S1103, the control addition
次にS1104では、制御加算量算出部114は、アクチュエータ状態として、温度検出部461によって検出された温度を取得する。そして、取得した温度をS1103で記憶した制御加算量に対応付けてメモリ部460に記憶して本処理を終了する。
Next, in S1104, the control addition
このように振動型アクチュエータ112の停止時にアクチュエータ状態である温度に応じた制御加算量を取得することで、温度に応じて変化する不感帯に対して適切な制御加算量を設定することができる。
By acquiring the control addition amount according to the temperature that is the actuator state when the
なお、本実施例ではアクチュエータ状態の例としての温度に応じた制御加算量を設定する場合について説明した。しかし、アクチュエータ状態としての前述した振動型アクチュエータ112(レンズ装置450)の姿勢や振動型アクチュエータ112の駆動回数、さらには移動体の位置(振動体と接触体の相対位置)に応じた制御加算量を取得することにしてもよい。
In this embodiment, the case where the control addition amount is set according to the temperature as an example of the actuator state has been described. However, the amount of control addition according to the attitude of the vibration type actuator 112 (lens device 450) described above as the actuator state, the number of times the
また、本実施例では2相の駆動信号に対する制御量および制御加算量として位相差を用いる場合について説明したが、周波数やデューティ比を用いてもよい。 Also, in the present embodiment, the case where the phase difference is used as the control amount and the control addition amount for the two-phase drive signals has been described, but the frequency or the duty ratio may be used.
次に実施例2について説明する。実施例2では、制御加算量設定部113が制御加算量を算出するための演算式を有する。まず、演算式の導出方法について、振動型アクチュエータ112の駆動開始時において制御加算量を算出する場合を例として説明する。ここでは、実施例1で説明した図8のS805においてアクチュエータ状態として温度を取得するだけでなく姿勢も取得し、温度と姿勢が異なる場合の複数の制御加算量を算出し、これらから演算式を導出する。
Next, Example 2 will be described. In the second embodiment, the control addition amount setting unit 113 has an arithmetic expression for calculating the control addition amount. First, the method of deriving the arithmetic expression will be described by taking as an example the case of calculating the control addition amount at the start of driving the
図12は、2つの異なる姿勢θでの温度(横軸)と制御加算量(縦軸)との関係を示している。この関係を示す式が演算式となる。T1201は姿勢θが0以上45°未満のときの温度と制御加算量との関係を示し、T1202は姿勢θが45°以上90°以下のときの温度と制御加算量との関係を示している。 FIG. 12 shows the relationship between the temperature (horizontal axis) and the amount of control addition (vertical axis) at two different attitudes θ. A formula showing this relationship is an arithmetic formula. T1201 shows the relationship between the temperature and the amount of control addition when the attitude θ is 0 or more and less than 45°, and T1202 shows the relationship between the temperature and the amount of control addition when the attitude θ is 45° or more and 90° or less. .
図13のフローチャートは、移動体の駆動前から停止までの間に制御部103が実行する制御処理を示している。ここでも、位相差制御によって移動体の速度制御を行う場合について説明する。図13の制御処理では、実施例1における図6の制御処理中のS605(制御加算量の算出)が不要となっている。
The flowchart of FIG. 13 shows the control processing executed by the
制御部103は、図6で説明したS601からS603までの処理を行った後、S604で制御加算量を設定する。このS604の処理は、図6におけるS604の処理とは異なり、詳細は後述する。S604の処理の後、制御部103はS606に進み、S603で算出された第1の制御量にS604で設定された制御加算量を加算して第2の制御量(位相差)を算出する。
After performing the processing from S601 to S603 described with reference to FIG. 6, the
次に、制御部103は、図6で説明したS607からS610の処理を行って本制御処理を終了する。
Next, the
図14のフローチャートは、図13のS604において制御加算量を設定する処理を示している。 The flowchart in FIG. 14 shows the processing for setting the control addition amount in S604 in FIG.
S1401において、制御加算量設定部113は、アクチュエータ状態として、温度検出部461によって検出された温度と姿勢検出部462によって検出された姿勢を取得する。
In S1401, the control addition amount setting unit 113 acquires the temperature detected by the temperature detection unit 461 and the orientation detected by the
S1402では、制御加算量設定部113は、図12に示したT1201とT1202のうちS1401にて取得した姿勢に対応する関係(演算式)を選択する。 In S1402, the control addition amount setting unit 113 selects the relationship (computational expression) corresponding to the attitude acquired in S1401 from among T1201 and T1202 shown in FIG.
次にS1403では、制御加算量設定部113は、S1402で選択した演算式を用いて、S1401にて取得した温度に応じた制御加算量を算出し、図13のS606において第1の制御量に加算する制御加算量として設定する。そして本処理を終了する。 Next, in S1403, the control addition amount setting unit 113 uses the arithmetic expression selected in S1402 to calculate the control addition amount according to the temperature acquired in S1401, and in S606 of FIG. Set as the amount of control addition to be added. Then, this processing ends.
このように複数のアクチュエータ状態(姿勢と温度)に応じた制御加算量を算出するための演算式を予め制御加算量設定部113に備えておくことで、制御加算量設定部113に保持しておく制御加算量のデータ量を少なくすることができる。 In this way, the control addition amount setting unit 113 is provided with an arithmetic expression for calculating the control addition amount corresponding to a plurality of actuator states (posture and temperature) in advance. It is possible to reduce the data amount of the control addition amount to be stored.
なお、本実施例では複数のアクチュエータ状態に応じた制御加算量を算出するための演算式の導出を回帰直線によって行う場合について説明したが、他の方法で演算式を導出してもよい。具体的には、重回帰分析や機械学習等によって導出してもよい。 In this embodiment, the case where the calculation formula for calculating the control addition amount according to the states of the plurality of actuators is derived using the regression line has been described, but the calculation formula may be derived by other methods. Specifically, it may be derived by multiple regression analysis, machine learning, or the like.
また、演算式を用いた制御加算量の算出および設定を、振動型アクチュエータ112の停止時に行ってもよい。さらに制御量としても、位相差に限らず、周波数やデューティ比を用いてもよい。
Further, the calculation and setting of the control addition amount using the arithmetic expression may be performed when the
次に実施例3について説明する。本実施例では、ユーザがレンズ装置450を使用している間に制御加算量を算出するための演算式を導出する。
Next, Example 3 will be described. In this embodiment, an arithmetic expression for calculating the amount of control addition is derived while the user is using the
図15のフローチャートは、移動体の駆動前から停止までの間に制御部103が実行する制御処理を示している。ここでも、位相差制御によって移動体の速度制御を行う場合について説明する。
The flowchart of FIG. 15 shows control processing executed by the
制御部103は、図6で説明したS601からS603までの処理を行った後、S604で制御加算量を設定する。このS604の処理は、図6におけるS604の処理とは異なり、詳細は後述する。S604の処理の後、制御部103はS1501に進む。
After performing the processing from S601 to S603 described with reference to FIG. 6, the
S1501において、制御加算量算出部114は、制御加算量を算出するための演算式を導出する。ここでの処理の詳細は後述する。
In S1501, the control
S1501の処理の後、制御部103はS606に進み、S603で算出された第1の制御量にS604で設定された制御加算量を加算して第2の制御量(位相差)を算出する。
After the process of S1501, the
次に、制御部103は、図6で説明したS607からS610の処理を行って本制御処理を終了する。
Next, the
図16のフローチャートは、図15のS604において制御加算量を設定する処理を示している。 The flowchart in FIG. 16 shows the processing for setting the control addition amount in S604 in FIG.
S1601において、制御加算量設定部113は、制御加算量を算出するための演算式の導出がすでに完了しているか否かを判断する。導出が完了していればS1602に進み、完了していなければS1604に進む。 In S1601, the control addition amount setting unit 113 determines whether derivation of the arithmetic expression for calculating the control addition amount has already been completed. If the derivation has been completed, the process advances to S1602; otherwise, the process advances to S1604.
S1602では、制御加算量設定部113は、アクチュエータ状態として、温度検出部461によって検出された温度と姿勢検出部462によって検出された姿勢を取得する。
In S1602, the control addition amount setting unit 113 acquires the temperature detected by the temperature detection unit 461 and the orientation detected by the
次にS1603では、制御加算量設定部113は、導出されている演算式を用いてS1602で取得した温度と姿勢に応じた制御加算量を算出し、図15のS606において第1の制御量に加算する制御加算量として設定する。そして本処理を終了する。 Next, in S1603, the control addition amount setting unit 113 calculates the control addition amount according to the temperature and attitude acquired in S1602 using the derived arithmetic expression, and in S606 of FIG. Set as the amount of control addition to be added. Then, this processing ends.
S1604では、制御加算量設定部113は、演算式が導出されていないので、制御加算量を0°に設定する。そして本処理を終了する。 In S1604, the control addition amount setting unit 113 sets the control addition amount to 0° because the arithmetic expression has not been derived. Then, the processing ends.
図17のフローチャートは、図15のS1501において演算式を導出する算出する処理を示している。S1701において、制御加算量算出部114は、位置演算部110から得られた移動体の位置と駆動開始からの経過時間とにより移動体の速度を算出する。なお、速度の算出においては平均化処理を行うことが望ましい。また、制御加算量算出部114は、このときの制御量をメモリ部460に記憶する。
The flowchart of FIG. 17 shows the calculation process for deriving the arithmetic expression in S1501 of FIG. In S1701, the control addition
S1702では、制御加算量算出部114は、移動体の速度が0mm/secより大きいか否かを判断する。速度が0mm/secであれば(つまりは移動体が停止していれば)S1706に進み、速度が0mm/secより大きければ(つまりは移動体の駆動が開始していれば)S1703に進む。
In S1702, the control addition
S1703では、制御加算量算出部114は、移動体の駆動が開始された後、後述するS1704の処理により算出された制御加算量が既に記憶されているか否かを判断する。制御加算量が既に記憶済みであればS1706に進み、記憶されていなければS1704に進む。
In S1703, the control addition
S1704では、制御加算量算出部114は、移動体が移動しはじめる直前の位相差を制御加算量としてメモリ部460に記憶させる。
In S1704, the control addition
次にS1705では、制御加算量算出部114は、S1704にて制御加算量算出部114に記憶した制御加算量を、そのときのアクチュエータ状態に対応付けてメモリ部460に記憶する。具体的には、温度検出部461と姿勢検出部462により検出された温度と姿勢を制御加算量に対応付けてメモリ部460に記憶する。
Next, in S1705, the control addition
次にS1706では、制御加算量算出部114は、メモリ部460に記憶された制御加算量と温度および姿勢のデータ量が演算式の導出において十分か否か、言い換えれば振動型アクチュエータ112の駆動回数が所定回数に到達したか否かを確認する。駆動回数が所定回数に到達していなければ、そのまま本処理を終了する。駆動回数が所定回数に到達した場合はS1707に進む。
Next, in S1706, the control addition
S1707では、制御加算量算出部114は、メモリ部460に記憶された制御加算量と温度および姿勢のデータから演算式を導出する。具体的には、回帰直線、重回帰分析または機械学習等によって演算式を導出する。
In S<b>1707 , the control addition
このように、振動型アクチュエータ112を実際に複数回駆動して得られた制御加算量とアクチュエータ状態との対応付けデータから演算式を導出し、該演算式を用いてアクチュエータ状態に対応する制御加算量を取得する。これにより、振動型アクチュエータ(つまりはレンズ装置)の個体ごとに適切な制御加算量を設定することができる。
Thus, an arithmetic expression is derived from the correspondence data between the control addition amount and the actuator state obtained by actually driving the
なお、演算式を用いた制御加算量の算出および設定を、振動型アクチュエータ112の停止時に行ってもよい。さらに制御量としても、位相差に限らず、周波数やデューティ比を用いてもよい。
Note that calculation and setting of the control addition amount using the arithmetic expression may be performed when the
次に実施例4について説明する。本実施例では、振動型アクチュエータ112の前回の停止時に制御加算量を算出してメモリ部460にそのときの温度と制御加算量(第1の制御加算量)を対応付けて保持する。そして、今回の駆動開始時の温度に応じて、保持した制御加算量を補正することで今回の駆動開始に用いる制御加算量を取得する。
Next, Example 4 will be described. In this embodiment, the control addition amount is calculated when the
図18において、T1801は、温度(横軸)に応じた制御加算量の補正量である制御加算補正量(縦軸)を示している。実施例1で説明した停止時の制御加算量は所定の基準温度での値(基準制御加算量)であり、制御加算補正量は温度ごとの基準制御加算量に対する差分に相当する。なお、図18は、回帰直線で算出した制御加算補正量を示しているが、重回帰分析や機械学習等によって算出してもよい。 In FIG. 18, T1801 indicates a control addition correction amount (vertical axis) that is a correction amount of the control addition amount according to the temperature (horizontal axis). The control addition amount at the time of stopping described in the first embodiment is a value at a predetermined reference temperature (reference control addition amount), and the control addition correction amount corresponds to the difference from the reference control addition amount for each temperature. Although FIG. 18 shows the control addition correction amount calculated by the regression line, it may be calculated by multiple regression analysis, machine learning, or the like.
本実施例において制御部103が実行する制御処理は、図9と同じである。ただし、S604での制御加算量の設定は図19に示す処理により行う。
The control processing executed by the
図19のS1901において、制御加算量設定部113は、温度検出部461によって検出された現在温度を取得する。 In S1901 of FIG. 19 , the control addition amount setting section 113 acquires the current temperature detected by the temperature detection section 461 .
次にS1902では、制御加算量設定部113は、メモリ部460に前回停止時に保存された制御加算量(前回制御加算量)とこれに対応する温度(前回温度)を取得する。
Next, in S1902, the control addition amount setting unit 113 acquires the control addition amount (previous control addition amount) saved in the
次にS1903では、制御加算量設定部113は、S1901にて取得した現在温度がS1902にて取得した前回温度と異なる場合に、図18に示した制御加算補正量のうち現在温度に対応する制御加算補正量をテーブルデータまたは演算式を用いて取得する。そして、取得した制御加算補正量を用いて前回制御加算量を補正して得られた制御加算量を、今回の駆動開始時において第1の制御量に加算する制御加算量として設定する。そして本処理を終了する。 Next, in S1903, if the current temperature acquired in S1901 is different from the previous temperature acquired in S1902, the control addition amount setting unit 113 sets the control addition correction amount shown in FIG. 18 corresponding to the current temperature. The addition correction amount is acquired using table data or an arithmetic expression. Then, the control addition amount obtained by correcting the previous control addition amount using the acquired control addition correction amount is set as the control addition amount to be added to the first control amount at the start of driving this time. Then, the processing ends.
本実施例によれば、前回停止時にメモリ部460に保持された前回制御加算量を、今回駆動時のアクチュエータ状態に応じて補正して今回駆動時の制御加算量として用いることができる。
According to this embodiment, the previous control addition amount held in the
なお、移動体の前回の駆動開始時に取得された制御加算量を今回の駆動開始時に補正してもよいし、アクチュエータ状態として温度以外のものを用いてもよいし、制御量は位相差に限らず、周波数やデューティ比でもよい。また、前回は、今回の1つ前に限らず、今回より前であればよい。 It should be noted that the control addition amount obtained at the start of the previous drive of the moving body may be corrected at the start of the current drive. Instead, it may be the frequency or the duty ratio. Also, the previous time is not limited to one before the current time, and may be before the current time.
上記各実施例では、振動型アクチュエータによりレンズを駆動するレンズ装置について説明したが、本発明の実施例には、振動型アクチュエータによりレンズ以外の被駆動部材を駆動する各種装置が含まれる。
(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。
In each of the above embodiments, a lens device that drives a lens with a vibration actuator has been described, but the embodiments of the present invention include various devices that drive a driven member other than a lens with a vibration actuator.
(Other examples)
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device 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.
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。 Each embodiment described above is merely a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.
102 制御装置
105 制御量演算部
106 制御量設定部
107 制御加算量制御部
108 信号生成部
111 検出部
112 振動型アクチュエータ
201 接触体
203 圧電素子
205 振動体
461 温度検出部
462 姿勢検出部
102
Claims (11)
前記振動型アクチュエータの状態を取得する取得手段と、
前記振動型アクチュエータの駆動を開始する際に、前記複数相の駆動信号に対する制御量を前記状態に応じて設定する設定手段とを有することを特徴とする制御装置。 A control device for a vibration-type actuator for relatively moving a vibrating body in which vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which driving signals of a plurality of phases having a phase difference are applied and a contact body in contact with the vibrating body. ,
acquisition means for acquiring the state of the vibration type actuator;
and setting means for setting a control amount for the plurality of phase drive signals according to the state when starting to drive the vibration type actuator.
前記状態に基づいて前記制御加算量を算出するための演算式を、前記振動型アクチュエータを複数回駆動して得られた前記状態と前記制御加算量のデータを用いて取得することを特徴する請求項4に記載の制御装置。 The setting means
An arithmetic expression for calculating the control addition amount based on the state is acquired using data of the control addition amount and the state obtained by driving the vibration type actuator a plurality of times. Item 5. The control device according to item 4.
前記振動型アクチュエータと、
該振動型アクチュエータにより駆動される被駆動部材とを有することを特徴とする装置。 a control device according to any one of claims 1 to 7;
the vibration type actuator;
and a driven member driven by the vibration type actuator.
前記振動型アクチュエータの状態を取得するステップと、
前記振動型アクチュエータの駆動を開始する際に、前記複数相の駆動信号に対する制御量を前記状態に応じて設定する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 a vibration type actuator for relatively moving a vibrating body in which vibration is excited by an electro-mechanical energy conversion element to which a plurality of phase drive signals having a phase difference are applied and a contact body in contact with the vibrating body. ,
obtaining a state of the vibration type actuator;
and setting a control amount for the plurality of phase drive signals according to the state when starting to drive the vibration type actuator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021121365A JP2023017245A (en) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | Control device of vibration type actuator and control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021121365A JP2023017245A (en) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | Control device of vibration type actuator and control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023017245A true JP2023017245A (en) | 2023-02-07 |
Family
ID=85157663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021121365A Pending JP2023017245A (en) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | Control device of vibration type actuator and control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023017245A (en) |
-
2021
- 2021-07-26 JP JP2021121365A patent/JP2023017245A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7085484B2 (en) | Driving device, position controller provided with driving device, and camera provided with position controller | |
CN106357153B (en) | The driving element of vibration component, vibration-type actuator and imaging device using it | |
JP6207303B2 (en) | Control device, actuator provided with control device, image shake correction device, replacement lens, imaging device, and automatic stage | |
US10775583B2 (en) | Control apparatus for vibration-type actuator, method of controlling vibration-type actuator, driving apparatus, image pickup apparatus, and automatic stage | |
CN106357148B (en) | The control equipment and control method of oscillation actuator | |
JP6579893B2 (en) | Control device and control method for vibration actuator, drive device, imaging device, and automatic stage | |
JP6253312B2 (en) | Control device, actuator provided with control device, image shake correction device, replacement lens, imaging device, and automatic stage | |
JP2017022941A5 (en) | ||
JPWO2012114770A1 (en) | Movement control device, movement control method, and movement control circuit | |
JP2017022942A5 (en) | ||
JP6478680B2 (en) | Control device, lens device, and imaging device | |
JP2014153500A (en) | Image acquisition device and stage control method | |
US10511237B2 (en) | Method of driving a driving apparatus | |
JP6746314B2 (en) | Control device, device having the same, and program | |
JP6564425B2 (en) | Robot system | |
JP2023017245A (en) | Control device of vibration type actuator and control method | |
JP2016130779A (en) | Lens driving device and lens driving method | |
CN114362589A (en) | Vibration actuator control device, vibration drive device including the same, and electronic device | |
CN112014938A (en) | Lens apparatus, camera system, and computer-readable storage medium | |
JP5591000B2 (en) | Drive device and control method thereof | |
US6075945A (en) | Lens apparatus | |
JP6448406B2 (en) | Vibrating actuator, control method therefor, and optical instrument | |
JP2023179019A (en) | Control device for vibration type driving device, and apparatus including vibration type driving device | |
JP2020137310A (en) | Control method of vibration actuator, driving device, and optical instrument | |
US11646678B2 (en) | Control device for vibration-type actuator, vibration-type drive device including vibration-type actuator and control device, and electronic apparatus using machine learning |