JP4750864B2 - Vibration actuator control device and optical apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、振動型アクチュエータの制御装置に関し、さらには振動型アクチュエータを駆動源として使用したカメラ、観測機器およびレンズ装置等の光学機器に関するものである。 The present invention relates to a control device for a vibration type actuator, and further relates to an optical device such as a camera, an observation device, and a lens device using the vibration type actuator as a drive source.
カメラやレンズ装置において、振動型モータを駆動源としてレンズを駆動する駆動機構が採用される場合がある。この振動型モータは、金属製の弾性体に電気−機械エネルギ変換素子を貼り付けて振動体とし、電気−機械エネルギ変換素子に互いに位相が異なる複数相の周波信号を印加することにより、振動体に振動を励起し、振動体とこの振動体(弾性体)に加圧接触する接触体とを相対移動させて駆動力を得るものである。 In a camera or a lens apparatus, a drive mechanism that drives a lens using a vibration type motor as a drive source may be employed. This vibration type motor has a vibration body by attaching an electro-mechanical energy conversion element to a metal elastic body, and applying a plurality of phase signals having different phases to the electro-mechanical energy conversion element. Vibration is excited, and the vibrating body and the contact body in pressure contact with the vibrating body (elastic body) are moved relative to each other to obtain a driving force.
このような振動型モータによってレンズ駆動を行う場合、電気−機械エネルギ変換素子に入力する周波信号の周波数を変化させることによりレンズの駆動速度を制御する方式が実用化されている。この方式においては、周波信号の周波数は、個々のモータにより得られる駆動速度が異なる場合があるため、相対値として扱われる場合が多い。 When driving a lens with such a vibration type motor, a method of controlling the driving speed of the lens by changing the frequency of the frequency signal input to the electromechanical energy conversion element has been put into practical use. In this method, the frequency of the frequency signal is often handled as a relative value because the driving speed obtained by each motor may be different.
そこで、レンズを駆動するごとにそのレンズが動き始めたときの周波信号の周波数を記憶し、次回のモータ起動時にその記憶した周波数の周波信号を印加することにより、より素早い起動を行うことがある。 Therefore, every time the lens is driven, the frequency of the frequency signal when the lens starts to move is stored, and the frequency signal of the stored frequency is applied at the next motor start-up, so that the quicker start-up may be performed. .
例えば、特公平5−038553号公報には、振動型モータの可動体又は対象物の相対駆動の開始を検知した時における周波信号の周波数又はこの周波数に対して所定範囲内の周波数を記憶し、この値を次回の振動型モータの起動時における初期値として利用する技術が開示されている。 For example, in Japanese Patent Publication No. 5-038553, the frequency of the frequency signal at the start of relative driving of the movable body or object of the vibration type motor or a frequency within a predetermined range with respect to this frequency is stored. A technique of using this value as an initial value at the next startup of the vibration type motor is disclosed.
図8には、従来のレンズ装置におけるフォーカスレンズ駆動系の概略構成を示している。 FIG. 8 shows a schematic configuration of a focus lens driving system in a conventional lens device.
同図において、210はレンズ駆動系の動作を司るマイクロコンピュータ、201は振動型モータ203の回転数(駆動速度)を制御するための周波信号の周波数を生成するV−F変換器、202はV−F変換器201により設定された周波数を有する周波信号を生成し、振動型モータ203を駆動するドライブ回路、204は振動型モータ203の駆動量および速度を検知するためのエンコーダユニット、205は振動型モータ203の出力を減速してフォーカスレンズ部206に伝達する減速機、207はピント合わせ操作をオートフォーカスで行うかマニュアルフォーカスで行うかを選択するためのA/Mスイッチである。
In the figure, 210 is a microcomputer that controls the operation of the lens drive system, 201 is a VF converter that generates the frequency of a frequency signal for controlling the rotation speed (drive speed) of the
図6には、振動型モータ203に印加する周波信号(駆動信号)の周波数とモータ回転数との関係を示す。この図において、4が付された枠で囲まれた範囲が、レンズ部206を駆動するのに用いられる駆動信号の周波数領域である。
FIG. 6 shows the relationship between the frequency of the frequency signal (drive signal) applied to the
図7には、従来のレンズ駆動系における振動型モータ203の駆動信号の周波数と駆動速度との関係を示している。図7の上側の図は振動型モータ203の駆動速度の変化の様子を、下側の図は振動型モータ203に印加される周波信号の周波数の変化の様子を示している。
FIG. 7 shows the relationship between the drive signal frequency and drive speed of the
図7において、f1は前回の駆動時において振動型モータ203が起動したときの周波数を表す動き出し周波数、すなわちエンコーダ204の出力が開始された時点での周波数である。また、f2は今回の駆動時での起動周波数であり、前回の駆動時における動き出し周波数f1と同じ周波数又は動き出し周波数f1に対して所定周波数高く設定される。そして、今回の駆動時には、起動周波数f2から駆動信号の周波数を低下させ、モータ203を加速していく。
In FIG. 7, f <b> 1 is a motion start frequency representing a frequency when the
ところで、減速機205は通常、振動型モータ203の回転速度を減速させるために数段のギア列又はねじ等から構成されているため、前回駆動時に対して反転方向にモータを駆動する場合には、減速機205内のバックラッシ分、レンズ部206への動力伝達が遅くなる。バックラッシ量は、減速機205の構成にもよるが、エンコーダ204の出力パルスに換算して、多いものでは20〜30パルスに及ぶ。
By the way, the
このため反転駆動時は、正転(前回駆動時と同方向の)駆動時に対してバックラッシ分だけ多くモータ203を駆動する必要がある。したがって、図7に示すように、同じ駆動量であっても反転時は正転時に対して駆動時間が長くなってしまうという問題がある。
For this reason, at the time of reverse driving, it is necessary to drive the
そこで本発明は、振動型アクチュエータの駆動出力を減速機等の動力伝達機構を介して被駆動部材(レンズ等)に伝達する場合に、反転駆動時の駆動時間をより短縮することができるようにした振動型アクチュエータの制御装置および光学機器を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention can further reduce the drive time during the reverse drive when the drive output of the vibration type actuator is transmitted to the driven member (such as a lens) via a power transmission mechanism such as a speed reducer. It is an object of the present invention to provide a control device and an optical apparatus for a vibration type actuator.
上記の目的を達成するために、本発明では、電気−機械エネルギ変換素子への周波信号の印加によって振動体に励起された振動を用いて、前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを相対移動させることにより駆動力を発生する振動型アクチュエータと、バックラッシを有し、前記振動型アクチュエータの駆動力を被駆動部材に伝達する動力伝達機構と、を有する駆動装置であって、前記振動型アクチュエータは、前記振動型アクチュエータの共振周波数より高い周波数領域で前記周波信号の周波数が設定され、前記周波信号によって前記振動型アクチュエータが動き出したときの周波信号の周波数をf1、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と同じである場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の正転時起動周波数をf2、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と反対である場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の反転時起動周波数をf3とすると、
f1<f3<f2
が成り立つように前記各周波数が設定される周波数設定手段を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the vibration body and a contact body that contacts the vibration body using vibration excited by the vibration body by applying a frequency signal to the electromechanical energy conversion element, a vibratory actuator for generating a driving force by relative movement, has a backlash, the driving force of the vibration-type actuator comprising a drive having a power transmission mechanism for transmitting to the driven member, wherein the vibration In the type actuator, the frequency of the frequency signal is set in a frequency region higher than the resonance frequency of the vibration type actuator, the frequency of the frequency signal when the vibration type actuator starts to move by the frequency signal is f1, and the frequency of the vibration type actuator When the drive direction is the same as the previous drive direction, the current frequency signal is applied to the vibration type actuator. F2 is the starting frequency at the time of forward rotation, and f3 is the starting frequency at the time of reversal at the start of application of the current frequency signal to the vibration type actuator when the driving direction of the vibration type actuator is opposite to the previous driving direction. Then
f1 <f3 <f2
It is characterized by having a frequency setting means for setting each frequency so that
また、本発明では、光学素子と、電気−機械エネルギ変換素子への周波信号の印加によって振動体に励起された振動を用いて、前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを相対移動させることにより駆動力を発生する振動型アクチュエータと、バックラッシを有し、前記振動型アクチュエータの駆動力を前記光学素子に伝達する動力伝達機構と、を有する光学機器であって、前記振動型アクチュエータは、前記振動型アクチュエータの共振周波数より高い周波数領域で前記周波信号の周波数が設定され、前記周波信号によって前記振動型アクチュエータが動き出したときの周波信号の周波数をf1、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と同じである場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の正転時起動周波数をf2、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と反対である場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の反転時起動周波数をf3とすると、
f1<f3<f2
が成り立つように前記各周波数が設定される周波数設定手段を有することを特徴とする。
In the present invention, the vibration body and the contact body in contact with the vibration body are relatively moved by using the vibration excited by the vibration body by the application of the frequency signal to the electromechanical energy conversion element. An optical device having a vibration type actuator that generates a driving force by causing a vibration and a power transmission mechanism having a backlash and transmitting the driving force of the vibration type actuator to the optical element, wherein the vibration type actuator includes: The frequency of the frequency signal is set in a frequency region higher than the resonance frequency of the vibration type actuator, the frequency of the frequency signal when the vibration type actuator starts to move by the frequency signal is f1, and the driving direction of the vibration type actuator is When the frequency signal is applied to the vibration type actuator in the same direction as the previous driving direction, When the startup frequency f2, the driving direction of the vibration-type actuator and said inverted startup the frequency of the applied starting current frequency signals to the vibration type actuator f3 when it is opposite to the previous drive direction,
f1 <f3 <f2
It is characterized by having a frequency setting means for setting each frequency so that
本発明によれば、振動型アクチュエータの駆動出力をバックラッシが存在する動力伝達機構を介して被駆動部材(例えば、光学素子)に伝達する場合において、振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と反対であるとき(反転時)でも、被駆動部材の起動を早め、駆動時間を短縮することができ、かつ高速起動によるオーバーランの可能性も低い精度良い制御を実現することができる。 According to the present invention, when the drive output of the vibration type actuator is transmitted to a driven member (for example, an optical element) via a power transmission mechanism in which backlash exists, the drive direction of the vibration type actuator is the same as the previous drive direction. Even when it is the opposite (during reversal), the start of the driven member can be accelerated, the drive time can be shortened, and control with high accuracy with low possibility of overrun due to high speed start can be realized.
(第1実施形態)
図1には、本発明の第1実施形態であるカメラシステムの概略構成を示している。このカメラシステムは、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子103を備えたデジタルカメラ106と、このカメラ106に対して着脱交換可能なレンズ装置(光学機器)105とから構成されている。なお、撮像素子103に代えて感光フィルムに撮影を行うフィルムカメラを用いてカメラシステムを構成してもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a camera system according to the first embodiment of the present invention. This camera system includes a
同図において、101は振動型モータを駆動源とするフォーカスレンズ駆動ユニット、102は撮影光学系を構成するフォーカスレンズである。
In the figure, reference numeral 101 denotes a focus lens drive unit using a vibration type motor as a drive source, and
図2には、レンズ装置105内の概略構成を示している。同図において、10はレンズ駆動系の動作を司るマイクロコンピュータ(周波数設定手段)、1は振動型モータ3の回転数(駆動速度)を制御するため、振動型モータ3の電気−機械エネルギ変換素子に印加する周波信号(本実施形態では、位相が異なる2相のパルス信号。以下、駆動信号という)の周波数を設定するV−F変換器、2はV−F変換器1により設定された周波数を有する駆動信号を生成し、振動型モータ3を駆動するドライブ回路、4は振動型モータ3の駆動を検知するためのエンコーダユニット、5は振動型モータ3の出力を減速してフォーカスレンズ102に伝達する減速機、7はピント合わせ操作をオートフォーカスで行うかマニュアルフォーカスで行うかを選択するためのA/Mスイッチである。
FIG. 2 shows a schematic configuration in the
図3には、本実施形態における振動型モータ3を用いたフォーカスレンズ駆動機構における、振動型モータ3の駆動信号の周波数と振動型モータ3の駆動速度との関係を示している。 FIG. 3 shows the relationship between the frequency of the drive signal of the vibration type motor 3 and the drive speed of the vibration type motor 3 in the focus lens drive mechanism using the vibration type motor 3 in the present embodiment.
図3の上側の図は振動型モータ3の駆動速度の変化の様子を、下側の図は振動型モータ3に印加される駆動信号の周波数の変化の様子を示している。 The upper diagram in FIG. 3 shows how the drive speed of the vibration type motor 3 changes, and the lower diagram shows how the frequency of the drive signal applied to the vibration type motor 3 changes.
なお、振動型モータ3は、図6に示したように、回転数がピークとなる共振周波数よりも高い周波数領域(4で示す枠により囲まれた周波数領域)の駆動信号により駆動され、この領域において、振動型モータ3は、駆動信号の周波数が低いほど回転数が高くなる特性を有する。 As shown in FIG. 6, the vibration motor 3 is driven by a drive signal in a frequency region (frequency region surrounded by a frame indicated by 4) higher than the resonance frequency at which the rotation speed reaches a peak. The vibration type motor 3 has a characteristic that the rotational speed increases as the frequency of the drive signal decreases.
図3において、f1はレンズ装置105がカメラ106に装着された後、1回目の駆動時において振動型モータ3が動き出したときの周波数を表す動き出し周波数、すなわちエンコーダ4の出力が開始された時点での周波数である。
In FIG. 3, f <b> 1 is a movement start frequency representing a frequency when the vibration type motor 3 starts to move during the first driving after the
また、f2は今回の起動時において、振動型モータ3を前回の駆動時と同じ方向に駆動する場合(以下、正転時という)に振動型モータ3に印加する駆動信号の周波数(以下、正転時起動周波数という)であり、1回目の駆動時の動き出し周波数f1より第1の所定周波数だけ高い周波数に設定されている。 Further, f2 is the frequency of the drive signal applied to the vibration type motor 3 when the vibration type motor 3 is driven in the same direction as the previous drive (hereinafter referred to as forward rotation) at the time of the current start-up (hereinafter referred to as the positive direction). It is set to a frequency that is higher by a first predetermined frequency than the movement start frequency f1 during the first drive.
また、f3は今回の起動時において、振動型モータ3を前回の駆動時とは反対方向に駆動する場合(以下、反転時という)に振動型モータ3に印加する駆動信号の周波数(以下、反転時起動周波数という)であり、1回目の駆動時の動き出し周波数f1から第2の所定周波数だけ低い周波数に設定されている。 Further, f3 is a frequency of a drive signal applied to the vibration type motor 3 (hereinafter referred to as inversion) when the vibration type motor 3 is driven in the opposite direction to the previous driving time (hereinafter referred to as inversion) at the time of this start-up. And is set to a frequency lower by a second predetermined frequency than the movement start frequency f1 during the first drive.
このように、反転時起動周波数f3<動き出し周波数f1<正転時起動周波数f2と設定することで、反転時には、振動型モータ3は駆動信号の印加開始により直ちに動き出す。 In this manner, by setting the inversion start frequency f3 <starting frequency f1 <forward rotation start frequency f2, the vibration type motor 3 starts to move immediately upon the start of application of the drive signal during inversion.
一方、正転時には、振動型モータ3は駆動信号の印加開始後、周波数がf2からスイープされて動き出し周波数f1に達したときに動き出す。このように正転時起動周波数f2を動き出し周波数f1に対してある程度高く設定しているのは、正転の場合は、例えば1パルス駆動時にはそのまま1パルスで駆動を停止しなければならないので、起動周波数を動き出し周波数f1以下として始めから高速で起動してしまうとオーバーランする可能性があるからである。 On the other hand, at the time of forward rotation, the vibration type motor 3 starts to move when the frequency is swept from f2 after the start of application of the drive signal and reaches the frequency f1. The normal rotation start frequency f2 is set to be somewhat higher than the movement start frequency f1 in this way. In normal rotation, for example, when driving one pulse, the drive must be stopped with one pulse as it is. This is because there is a possibility of overrun if the frequency starts to move below the frequency f1 and starts at a high speed from the beginning.
これに対し、反転時はモータ駆動量にバックラッシ分が加算されるため、例えば1パルス駆動でも、それにバックラッシ分、例えば20パルスが加算され、合計21パルスのモータ駆動が必要となる。従って、起動周波数を低くして始めから高速で起動してもバックラッシ分の駆動をしている間に、公知の速度制御がかかり、オーバーランすることは無い。 On the other hand, since the backlash is added to the motor drive amount at the time of reversal, for example, even for one pulse drive, the backlash, for example, 20 pulses is added to it, and a total of 21 pulses of motor drive are required. Therefore, even if the start-up frequency is lowered and the start-up is started at a high speed, a known speed control is applied and no overrun occurs while the backlash is being driven.
このように、反転時において振動型モータ3の起動時からフォーカスレンズ102が実際に動き出すまでの時間を、正転起動時よりも短くすることができるので、減速機5内にバックラッシがあっても、レンズを目標位置(目標パルス)まで駆動するのに要する駆動時間を正転時並に短縮することができる。
In this way, the time from when the vibration type motor 3 is started to when the
図4は、本実施形態における主としてマイクロコンピュータ10が行う振動型モータ3の制御プログラムを表わすフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a control program for the vibration type motor 3 mainly executed by the
まず、ステップ[S401]において、レンズ装置105がカメラ106に装着されることにより本フローがスタートする。
First, in step [S401], the
ステップ[S402]において、マイクロコンピュータ10は、各ポートの設定、図不示のEEPROMの記憶内容の読み込みおよびRAMの初期化等の初期設定を行う。
In step [S402], the
次に、ステップ[S403]において、マイクロコンピュータ10は、カメラ106内の不図示のマイクロコンピュータと通信を行い、カメラ側のマイクロコンピュータからフォーカス駆動命令を受信したか否かを判別する。受信していない場合はそのまま待機し、受信した場合にはステップ[S404]に進む。
Next, in step [S403], the
ステップ[S404]では、マイクロコンピュータ10は、更にカメラ側のマイクロコンピュータからパルス駆動量(目標位置)および駆動方向を示すデータを受信し、マイクロコンピュータ10内のRAMにその受信データを転送する。
In step [S404], the
なお、駆動方向が前回の駆動時とは反対方向となる反転時には、カメラ106から受信したパルス駆動量に、減速機5のバックラッシ分のパルス数を加算したデータをRAMに転送する。このバックラッシ量は設計値をマイクロコンピュータ10内の図不示のROMに予め記憶しておいたり、工場出荷時にバックラッシ量を測定して図不示のEEPROMに記憶しておいたりする。
At the time of reversal in which the driving direction is opposite to the previous driving time, data obtained by adding the number of pulses corresponding to the backlash of the speed reducer 5 to the pulse driving amount received from the
ステップ[S405]では、マイクロコンピュータ10は、今回の振動型モータ3の駆動が1回目の駆動か否かを判別する。1回目の駆動であれば、ステップ[S408]に進み、2回目以降の駆動であれば、ステップ[S406]に進む。
In step [S405], the
ステップ[S406]では、マイクロコンピュータ10は、ステップ[S404]で受信した駆動方向が正転か反転かを判別し、正転の場合はステップ[S407]へ、反転の場合はステップ[S409]へ進む。
In step [S406], the
ここで、具体的な駆動信号の周波数設定方法を説明する。マイクロコンピュータ10内の図不示の周波数制御用RAMは8bitで構成されており、00hexからFFhexまでの256段階で周波数を設定することができる。00hexは最高周波数(低速側)であり、FFhexは最低周波数(高速側)である。モータ3の加速、減速を行う際はこの周波数制御用RAMの値を変えることにより行う。
Here, a specific method for setting the frequency of the drive signal will be described. A frequency control RAM (not shown) in the
そして、起動周波数を設定する場合は、以下のように行う。まずステップ[S407]では、マイクロコンピュータ10は、正転時の起動周波数を設定する。具体的には、後述するステップ[S413]で記憶した動き出し周波数(8bitデータ)から10hex(第1の所定周波数)減算し、周波数制御用RAMに設定する。
And when setting a starting frequency, it carries out as follows. First, in step [S407], the
また、ステップ[S409]では、マイクロコンピュータ10は、反転時の起動周波数を設定する。具体的には後述するステップ[S413]で記憶した動き出し周波数(8bitデータ)に08hex(第2の所定周波数)加算し、周波数制御用RAMに設定する。
In step [S409], the
また、ステップ[S408]では、1回目の駆動であり、まだ後述するステップ[S413]で動き出し周波数(8bitデータ)f1を記憶していないので、マイクロコンピュータ10は、起動周波数を、予め決められた最高周波数に設定して、周波数制御用RAMに設定する。
In step [S408], the driving is the first time, and since the motion start frequency (8-bit data) f1 is not yet stored in step [S413] described later, the
次に、ステップ[S410]では、振動型モータ3の駆動を開始する。具体的には、マイクロコンピュータ10は、ステップ[S407]〜ステップ[S409]で周波数制御用RAMに設定したデータをD/A変換器10aに送り、アナログ信号を生成する。D/A変換器10aからV−F変換器1に送られたアナログ信号は、V−F変換器1によって周波数に変換され、その周波数を示す信号をドライブ回路2に送る。ドライブ回路2はV−F変換器1からの信号に応じて、その周波数を有し、互いに位相が異なる2相の駆動信号を生成し、振動型モータ3の電気−機械エネルギ変換素子に入力する。
Next, in step [S410], driving of the vibration type motor 3 is started. Specifically, the
ここで、正転の場合は、駆動信号の周波数がf2から予め決められた低下率で低くされていき、f1に達したときに振動型モータ3が動き出す。そして、駆動信号の周波数が低くされていくに従って振動型モータ3が加速されていく。 Here, in the case of normal rotation, the frequency of the drive signal is decreased from f2 at a predetermined reduction rate, and when the frequency reaches f1, the vibration type motor 3 starts to move. Then, as the frequency of the drive signal is lowered, the vibration type motor 3 is accelerated.
一方、反転の場合は、駆動信号が印加されると直ちに振動型モータ3が動き出し、駆動信号の周波数がf3から予め決められた低下率で低くされていくに従って振動型モータ3が加速されていく。 On the other hand, in the case of inversion, the vibration type motor 3 starts moving immediately after the drive signal is applied, and the vibration type motor 3 is accelerated as the frequency of the drive signal is lowered from f3 at a predetermined rate of decrease. .
振動型モータ3の回転出力が減速機5に入力されることにより、トルクが上昇した出力が得られる。そして、減速機5の出力によってフォーカスレンズ102が駆動される。モータ3に取り付けられたエンコーダ4は、モータ3の出力が発生することによってパルス信号を出力する。このパルス信号はマイクロコンピュータ10に入力される。
When the rotational output of the vibration type motor 3 is input to the speed reducer 5, an output with an increased torque is obtained. Then, the
ステップ[S411]では、マイクロコンピュータ10は、エンコーダ4から1パルス目のパルスが入力されたか否かを判別する。まだ入力されないときはそのまま待機し、1パルス目が入力されると次のステップ[S412]へ進む。
In step [S411], the
ステップ[S412]では、マイクロコンピュータ10は、今回の振動型モータ3の駆動が1回目の駆動か否かを判別する。1回目の駆動であれば、ステップ[S413]に進み、2回目以降の駆動であれば、ステップ[S414]に進む。
In step [S412], the
ステップ[S413]では、マイクロコンピュータ10は、エンコーダ4から1パルス目のパルスが入力された時点での周波数制御用RAMのデータを動き出し周波数として記憶する。
In step [S413], the
また、マイクロコンピュータ10は、エンコーダ4から入力されたパルスを内部のカウンタ10bに取り込み、カウントを行う。
Further, the
また同時に、マイクロコンピュータ10の内部タイマ10cを作動させて、予め決められたアルゴリズムに従い、パルス間隔が目標パルス間隔に合っているか否か(つまりは振動型モータ3の駆動速度が目標速度パターンに沿っているか否か)を判断する。合っていない場合はD/A変換器10aにデータを送り、エンコーダ4から入力されるパルス間隔が目標パルス間隔になるように周波数を変化させる。
At the same time, the internal timer 10c of the
ステップ[S414]では、マイクロコンピュータ10はカウンタ10bのデータを常に監視し、カメラ106から送られてきた目標位置を表すパルス駆動量に達したか否かを判断する。そして、カメラ106から送られてきたパルス駆動量に達するまでは駆動残量に応じて適宜減速を行い、該パルス駆動量に達したときは直ちにD/A変換器10aにデータを送り、ステップ[S415]では振動型モータ3の駆動を停止する。
In step [S414], the
以上説明したように、本実施形態によれば、振動型モータ3の起動時の駆動方向が前回に対して反転である場合は、正転の場合に対して起動周波数を低く(動き出し周波数より低く)設定するため、振動型モータ3を素早く起動することで、減速機5内にバックラッシがあってもフォーカスレンズ102の目標位置への駆動時間を正転時と同等に短縮することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the driving direction at the start of the vibration type motor 3 is reversed with respect to the previous time, the starting frequency is lower than the forward rotation (lower than the movement start frequency). Therefore, by quickly starting the vibration type motor 3, the driving time of the
尚、本実施形態では、動き出し周波数f1をレンズ装置105がカメラ106に装着後、1回目の駆動時において振動型モータ3が動き出したときの周波数としているが、これに限ったものでなくてもよい。例えば、正転時の動き出し周波数をf1として記憶し、正転駆動を行う度に動き出し周波数f1を更新するようにしてもよい。
In the present embodiment, the movement start frequency f1 is the frequency at which the vibration type motor 3 starts to move during the first drive after the
また、本実施形態では、反転時起動周波数f3を動き出し周波数f1より低い周波数と設定しているが、これに限ったものでなくてもよい。例えば、
反転時起動周波数f3<正転時起動周波数f2
を満たす関係であれば、反転時起動周波数f3を動き出し周波数f1より高い周波数に設定してもよい。
In the present embodiment, the inversion start frequency f3 is set to be lower than the movement start frequency f1, but the present invention is not limited to this. For example,
Inversion start frequency f3 <Forward rotation start frequency f2
If the relationship satisfies the above, the inversion start frequency f3 may be set to a frequency higher than the movement start frequency f1.
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態であるレンズ装置の振動型モータの制御プログラムを表すフローチャートである。なお、本実施形態が適用されるレンズ装置およびカメラの構成は、第1実施形態のレンズ装置およびカメラと同じであり、本実施形態の説明においては、共通する構成要素には第1実施形態と同符号を付する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a flowchart showing a control program for the vibration type motor of the lens apparatus according to the second embodiment of the present invention. The configurations of the lens apparatus and the camera to which the present embodiment is applied are the same as those of the lens apparatus and the camera of the first embodiment. The same reference numerals are given.
まず、ステップ[S501]において、レンズ装置105がカメラ106に装着されることにより本フローがスタートする。
First, in step [S501], the
ステップ[S502]において、マイクロコンピュータ10は、各ポートの設定、図不示のEEPROMの記憶内容の読み込みおよびRAMの初期化等の初期設定を行う。
In step [S502], the
次に、ステップ[S503]において、マイクロコンピュータ10は、カメラ106内の不図示のマイクロコンピュータと通信を行い、カメラ側のマイクロコンピュータからフォーカス駆動命令を受信したか否かを判別する。受信していない場合はそのまま待機し、受信した場合にはステップ[S504]に進む。
Next, in step [S503], the
ステップ[S504]では、マイクロコンピュータ10は、更にカメラ側のマイクロコンピュータからパルス駆動量(目標位置)および駆動方向を示すデータを受信し、マイクロコンピュータ10内のRAMにその受信データを転送する。
In step [S504], the
なお、駆動方向が前回の駆動時とは反対方向となる反転時には、カメラ106から受信したパルス駆動量に、減速機5のバックラッシ分のパルス数を加算したデータをRAMに転送する。このバックラッシ量は設計値をマイクロコンピュータ10内の図不示のROMに予め記憶しておいたり、工場出荷時にバックラッシ量を測定して図不示のEEPROMに記憶しておいたりする。
At the time of reversal in which the driving direction is opposite to the previous driving time, data obtained by adding the number of pulses corresponding to the backlash of the speed reducer 5 to the pulse driving amount received from the
ステップ[S505]では、マイクロコンピュータ10は、今回の振動型モータ3の駆動が1回目の駆動か否かを判別する。1回目の駆動であれば、ステップ[S511]に進み、2回目以降の駆動であれば、ステップ[S506]に進む。
In step [S505], the
ステップ[S506]では、マイクロコンピュータ10は、ステップ[S504]で受信した駆動方向が正転か反転かを判別し、正転の場合はステップ[S507]へ、反転の場合はステップ[S508]へ進む。具体的な駆動信号の周波数設定方法は、第1実施形態と同じである。
In step [S506], the
ステップ[S507]では、マイクロコンピュータ10は、正転時起動周波数を設定する。具体的には、後述するステップ[S515]で記憶した動き出し周波数(8bitデータ)から10hex(第1の所定周波数)減算し、周波数制御用RAMに設定する。
In step [S507], the
ステップ[S508]では、マイクロコンピュータ10は、減速機5内のバックラッシ量を判別する。このバックラッシ量は、設計値をマイクロコンピュータ10内の図不示のROMに記憶しておいたり、工場出荷時にバックラッシ量を測定し、図不示のEEPROMに記憶しておいたりする。バックラッシ量が、エンコーダ4の出力に換算して10パルス未満の場合はステップ[S509]へ、10パルス以上の場合はステップ[S510]へ進む。
In step [S508], the
ステップ[S509]では、マイクロコンピュータ10は、反転時で、且つバックラッシ量が10パルス未満の場合の起動周波数(反転時起動周波数1)を設定する。具体的には、後述するステップ[S515]で記憶した動き出し周波数(8bitデータ)に04hex(第2の所定周波数)加算し、周波数制御用RAMに設定する。
In step [S509], the
ステップ[S510]では、マイクロコンピュータ10は、反転時で、且つバックラッシ量が10パルス以上の場合の起動周波数(反転時起動周波数2)を設定する。具体的には、後述するステップ[S515]で記憶した動き出し周波数(8bitデータ)から08hex(第2’の所定周波数)加算し、周波数制御用RAMに設定する。
In step [S510], the
これらステップ[S509]とステップ[S510]では、反転時において、バックラッシ量が大きいほど起動周波数を低くし、逆にバックラッシ量が小さければ起動周波数をあまり低くしないようにしている。これは、バックラッシ量が大きければそれだけ駆動量が多くなるので、駆動時間の短縮のために最初から速く駆動する必要があり、逆にバックラッシ量が小さい場合に最初から速く駆動すると、特に小駆動時にオーバーランする可能性があるためである。 In these steps [S509] and [S510], at the time of inversion, the activation frequency is lowered as the backlash amount increases, and conversely, if the backlash amount is small, the activation frequency is not lowered too much. This means that if the backlash amount is large, the drive amount increases accordingly, so it is necessary to drive fast from the beginning in order to shorten the drive time. Conversely, if the backlash amount is small, driving fast from the beginning, especially during small drive This is because there is a possibility of overrun.
なお、本実施形態では、10パルスをしきい値として起動周波数を変えているが、更に細かく場合分けしてもよい。 In the present embodiment, the starting frequency is changed using 10 pulses as a threshold value.
ステップ[S511]では、1回目の駆動であり、まだ後述するステップ[S515]で動き出し周波数(8bitデータ)f1を記憶していないので、マイクロコンピュータ10は、起動周波数を、予め決められた最高周波数に設定して、周波数制御用RAMに設定する。
In step [S511], it is the first drive, and since the motion start frequency (8-bit data) f1 is not yet stored in step [S515], which will be described later, the
次に、ステップ[S512]では、振動型モータ3の駆動を開始する。具体的には、マイクロコンピュータ10は、ステップ[S507],ステップ[S509]〜[S511]で周波数制御用RAMに設定したデータをD/A変換器10aに送り、アナログ信号を生成する。D/A変換器10aからV−F変換器1に送られたアナログ信号は、V−F変換器1によって周波数に変換され、その周波数を示す信号はドライブ回路2に送られる。ドライブ回路2はV−F変換器1からの信号に応じて、該周波数を有し、互いに位相が異なる2相又は4相の駆動信号を生成し、振動型モータ3の電気−機械エネルギ変換素子に入力する。これにより、振動型モータ3が起動する。
Next, in step [S512], driving of the vibration type motor 3 is started. Specifically, the
振動型モータ3に取り付けられたエンコーダ4は、振動型モータ3の出力が発生することによってパルス信号を出力する。このパルス信号はマイクロコンピュータ10に入力される。
The
振動型モータ3の回転出力が減速機5に入力されることにより、トルクが上昇した出力が得られる。そして、減速機5の出力によってフォーカスレンズ102が駆動される。
When the rotational output of the vibration type motor 3 is input to the speed reducer 5, an output with an increased torque is obtained. Then, the
ステップ[S513]では、マイクロコンピュータ10は、エンコーダ4から1パルス目のパルスが入力されたか否かを判別する。まだ入力されないときはそのまま待機し、1パルス目が入力されると次のステップ[S514]へ進む。
In step [S513], the
ステップ[S514]では、マイクロコンピュータ10は、今回の振動型モータ3の駆動が1回目の駆動か否かを判別する。1回目の駆動であれば、ステップ[S515]に進み、2回目以降の駆動であれば、ステップ[S516]に進む。
In step [S514], the
ステップ[S515]では、マイクロコンピュータ10は、エンコーダ4から1パルス目のパルスが入力された時点での周波数制御用RAMのデータを動き出し周波数として記憶する。
In step [S515], the
また、マイクロコンピュータ10は、エンコーダ4から入力されたパルスを内部のカウンタ10bに取り込み、カウントを行う。
Further, the
また同時に、マイクロコンピュータ10の内部タイマ10cを作動させて、予め決められたアルゴリズムに従い、パルス間隔が目標パルス間隔に合っているか否か(つまりは振動型モータ3の速度が目標速度パターンに沿っているか否か)を判断する。合っていない場合はD/A変換器10aにデータを送り、エンコーダ4から入力されるパルス間隔が目標パルス間隔になるように周波数を変化させる。
At the same time, the internal timer 10c of the
ステップ[S516]では、マイクロコンピュータ10はカウンタ10bのデータを常に監視し、カメラ106から送られてきた目標位置を表すパルス駆動量に達したか否かを判断する。そして、カメラ106から送られてきたパルス駆動量に達するまでは駆動残量に応じて適宜減速を行い、該パルス駆動量に達したときは直ちにD/A変換器10aにデータを送り、ステップ[S517]で振動型モータ3の駆動を停止する。
In step [S516], the
以上説明したように、本実施形態によれば、振動型モータ3の起動時の駆動方向が前回に対して反転である場合は、正転の場合に対して起動周波数を低く(動き出し周波数より低く)設定するため、振動型モータ3を素早く起動することで、減速機5内にバックラッシがあってもフォーカスレンズ102の目標位置への駆動時間を正転時と同等に短縮することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the driving direction at the start of the vibration type motor 3 is reversed with respect to the previous time, the starting frequency is lower than the forward rotation (lower than the movement start frequency). Therefore, by quickly starting the vibration type motor 3, the driving time of the
しかも、本実施形態では、バックラッシ量に応じて反転時の起動周波数を変えるようにしているので、小駆動時におけるオーバーランの発生を抑制することができる。 In addition, in this embodiment, since the starting frequency at the time of inversion is changed according to the backlash amount, the occurrence of overrun at the time of small driving can be suppressed.
なお、上記第1および第2実施形態では、カメラに対して着脱可能なレンズ装置について説明したが、本発明はレンズ一体型のカメラや観察機器といった他の光学機器にも適用することができる。また、光学機器に限らず、振動型アクチュエータを駆動源とする各種装置にも適用することができる。 In the first and second embodiments, the lens device that can be attached to and detached from the camera has been described. However, the present invention can also be applied to other optical devices such as a lens-integrated camera and an observation device. Further, the present invention can be applied not only to optical devices but also to various devices using a vibration type actuator as a drive source.
1 V−F変換器
2 ドライブ回路
3 振動型モータ
4 エンコーダ
5 減速器
7 A/Mスイッチ
10 マイクロコンピュータ
102 フォーカスレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
バックラッシを有し、前記振動型アクチュエータの駆動力を被駆動部材に伝達する動力伝達機構と、を有する駆動装置であって、
前記振動型アクチュエータは、前記振動型アクチュエータの共振周波数より高い周波数領域で前記周波信号の周波数が設定され、
前記周波信号によって前記振動型アクチュエータが動き出したときの周波信号の周波数をf1、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と同じである場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の正転時起動周波数をf2、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と反対である場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の反転時起動周波数をf3とすると、
f1<f3<f2
が成り立つように前記各周波数が設定される周波数設定手段を有することを特徴とする駆動装置。 A vibration type that generates a driving force by relatively moving the vibrating body and a contact body in contact with the vibrating body using vibration excited by the vibrating body by applying a frequency signal to the electromechanical energy conversion element. An actuator,
A power transmission mechanism having a backlash and transmitting a driving force of the vibration type actuator to a driven member,
In the vibration type actuator, the frequency of the frequency signal is set in a frequency region higher than the resonance frequency of the vibration type actuator,
Application of the current frequency signal to the vibration type actuator when the frequency of the vibration type actuator is moved by the frequency signal is f1, and the drive direction of the vibration type actuator is the same as the previous drive direction. The starting frequency at the time of normal rotation at the start is f2, and the starting frequency at the time of inversion at the start of application of the current frequency signal to the vibration type actuator when the driving direction of the vibration type actuator is opposite to the previous driving direction is f3. Then,
f1 <f3 <f2
A drive device comprising frequency setting means for setting each frequency so that
電気−機械エネルギ変換素子への周波信号の印加によって振動体に励起された振動を用いて、前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを相対移動させることにより駆動力を発生する振動型アクチュエータと、
バックラッシを有し、前記振動型アクチュエータの駆動力を前記光学素子に伝達する動力伝達機構と、を有する光学機器であって、
前記振動型アクチュエータは、前記振動型アクチュエータの共振周波数より高い周波数領域で前記周波信号の周波数が設定され、
前記周波信号によって前記振動型アクチュエータが動き出したときの周波信号の周波数をf1、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と同じである場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の正転時起動周波数をf2、前記振動型アクチュエータの駆動方向が前回の駆動方向と反対である場合の前記振動型アクチュエータへの今回の周波信号の印加開始時の反転時起動周波数をf3とすると、
f1<f3<f2
が成り立つように前記各周波数が設定される周波数設定手段を有することを特徴とする光学機器。 An optical element;
A vibration type that generates a driving force by relatively moving the vibrating body and a contact body in contact with the vibrating body using vibration excited by the vibrating body by applying a frequency signal to the electromechanical energy conversion element. An actuator,
A power transmission mechanism having a backlash and transmitting a driving force of the vibration type actuator to the optical element,
In the vibration type actuator, the frequency of the frequency signal is set in a frequency region higher than the resonance frequency of the vibration type actuator,
Application of the current frequency signal to the vibration type actuator when the frequency of the vibration type actuator is moved by the frequency signal is f1, and the drive direction of the vibration type actuator is the same as the previous drive direction. The starting frequency at the time of normal rotation at the start is f2, and the starting frequency at the time of inversion at the start of application of the current frequency signal to the vibration type actuator when the driving direction of the vibration type actuator is opposite to the previous driving direction is f3. Then,
f1 <f3 <f2
An optical apparatus comprising frequency setting means for setting each frequency so that
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