JP2000287467A

JP2000287467A - 圧電アクチュエータのサーボ制御装置

Info

Publication number: JP2000287467A
Application number: JP11092630A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mizumoto; 賢次水本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電アクチュエータをサーボ制御により駆動
した際の圧電素子の過渡応答に起因する騒音を低減す
る。【解決手段】サーボ制御装置１は目標位置の入力信号
と駆動部３からの被駆動部材４の現在位置の検出信号と
からサンプリング周波数ｆsの制御信号（偏差信号）が
生成される。この制御信号は０次ホールド内挿処理によ
る補間処理でサンプリング周波数ｆp（＞ｆs）の信号に
変換され、フィルタ回路２０４で高周波成分が除去され
た後、この信号を変調信号としてＰＷＭ信号が生成さ
れ、更にこのＰＷＭ信号に基づいて圧電素子３０１を駆
動するための駆動パルスが生成される。駆動パルスの高
周波成分を除去してレベル変動を緩やかにすることによ
り圧電素子３０１の過度応答を低減するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータ等の
圧電アクチュエータのサーボ制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、インパクト型圧電アクチュエータ
において、サンプリング制御によるサーボ制御装置が知
られている。

【０００３】図７は従来の圧電アクチュエータに適用さ
れる位置制御用のサーボ制御装置のブロック構成図であ
る。

【０００４】サーボ制御装置１００は制御部１０１と駆
動部１０２とから構成されている。制御部１０１は駆動
部１０２内の駆動源である圧電素子１０２ａを駆動する
ための駆動信号（駆動パルス）を生成するものである。
駆動部１０２は圧電素子１０２ａの逆圧電効果によって
発生した機械的変位を被駆動部材１０３に伝達して機械
的運動を起こさせるものである。

【０００５】制御部１０１は減算回路１０１ａ、ＰＩＤ
（proportional plus integral plus derivative）回路
１０１ｂ、０次ホールド内挿処理回路１０１ｃ、ＰＷＭ
（pulse width modulation）回路１０１ｄ及び駆動パル
ス生成回路１０１ｅから構成されている。

【０００６】減算回路１０１ａは被駆動部材１０３の位
置制御の目標値として入力される入力信号Ｓ_INと駆動部
１０２から帰還される被駆動部材１０３の現在位置の信
号Ｓ _FBとから目標位置と現在位置との偏差（位置ずれ
量）を算出する回路である。ＰＩＤ回路１０１ｂは減算
回路１０１ａから出力される偏差信号Ｓ_DEVに比例補
償、積分補償及び微分補償を行なう回路である。ＰＩＤ
回路１０１ｂからは、図８に示すように所定のサンプリ
ング周期（１／ｆs）で位置制御用の制御信号Ｓ_PIDが出
力される。なお、図８は作図上、制御信号Ｓ_PIDのレベ
ルを棒グラフで示しているが、実際の信号はＰＣＭ（pu
lse code modulation)化されたデジタルデータである。

【０００７】また、０次ホールド内挿処理回路１０１ｃ
は、図８に示すように制御信号Ｓ_PI _Dのサンプリング周
期（１／ｆs）内に同一レベルの複数個のパルスを内挿
し、当該サンプリング周期（１／ｆs）よりもサンプリ
ング周期（１／（Ｎ・ｆs）（Ｎは自然数）、図８では
Ｎ＝３）の短い制御信号Ｓ_HLDを生成する回路である。
ＰＷＭ回路１０１ｄは０次ホールド内挿処理回路１０１
ｃから出力される信号Ｓ_HL _Dを変調信号としてパルス幅
を変調した所定のＰＷＭ信号Ｓ_PWMを生成する回路であ
る。

【０００８】駆動パルス生成回路１０１ｅはＰＷＭ回路
１０１ｄから出力されるＰＷＭ信号Ｓ_PWMに基づいて、
図８に示すように圧電素子１０２ａを駆動するための駆
動パルスＳ_DRVを生成するものである。

【０００９】駆動部１０２は駆動力源である圧電素子１
０２ａ、圧電素子１０２ａの機械的変位を被駆動部材１
０３に伝達する伝達部１０２ｂ及び被駆動部材１０３の
位置を検出する位置検出回路１０２ｃから構成されてい
る。圧電素子１０２ａは制御部１０１から入力される駆
動パルスＳ_DRVによって伸縮を繰り返し、この伸縮運動
は伝達部１０２ｂを介して被駆動部材１０３に伝達さ
れ、これにより被駆動部材１０３が所定の運動（例えば
回転運動や直進運動）を行なう。被駆動部材１０３の運
動による変位位置は位置検出回路１０２ｃにより検出さ
れ、その検出信号Ｓ_FBは制御部１０１の減算回路１０１
ａに帰還される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ制御装置
においては、図８に示すように、圧電素子１０２ａに印
加される駆動パルスＳ_DRVのレベルは周期１／ｆsで階段
状に変化することになるので、例えば同図の信号Ｓ１及
び信号Ｓ２のようにＰＩＤ回路１０１ａから出力される
制御信号Ｓ_PIDのレベルが急激に変化すると、信号Ｓ２
の出力タイミングで圧電素子１０２ａに印加される駆動
パルスＳ_DRVのレベルが急激に増加し、これにより圧電
素子１０２ａが過度に応答して異音を発生するという問
題がある。

【００１１】特に急激なレベル変動が繰り返されると、
被駆動部材１０３が機械的に振動して騒音の発生原因と
なり、例えばカメラのオートフォーカス（ＡＦ）制御に
適用された場合はＡＦ制御時に耳障りな駆動音が発生
し、撮影者に不快感を与えることになる。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑みてなされもので
あり、駆動時の騒音の発生を低減することのできる圧電
アクチュエータのサーボ制御装置を提供するものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象の目
標値の入力信号と制御対象の現在値の検出信号とから所
定の周期で圧電アクチュエータの駆動を制御するための
制御信号を更新的に生成する制御信号生成手段と、上記
制御信号に時間的な信号補間処理を行って当該制御信号
の生成周期よりも短い周期を有する駆動信号を生成する
駆動信号生成手段と、上記駆動信号を用いて上記圧電ア
クチュエータの圧電素子を駆動する駆動手段とを備えた
圧電アクチュエータのサーボ制御装置において、上記駆
動信号の所定の高周波成分を除去するフィルタ手段を備
えたものである（請求項１）。

【００１４】上記構成によれば、外部入力される制御対
象の目標値の入力信号と圧電アクチュエータ側から帰還
される制御対象の現在値の検出信号とから所定の周期で
当該圧電アクチュエータの駆動を制御するための制御信
号が更新的に生成される。例えば被駆動部材の位置を制
御する場合、制御すべき目標位置の情報が外部入力され
るとともに、被駆動部材の現在位置の検出信号が入力端
に帰還され、所定の周期で目標位置と現在位置とのずれ
量が制御値として算出され、その算出結果が制御信号と
して生成される。

【００１５】更に、所定の周期で生成される制御信号に
基づき時間的な信号補間処理を行なってその生成周期よ
りも短い周期を有する駆動信号が生成される。例えば制
御信号がサンプリング周波数ｆsで生成されている場
合、制御信号が生成される１周期内にＮ個（Ｎ≧２）の
信号を補間することによりサンプリング周波数ｆp（＞
ｆs）の駆動信号が生成される。

【００１６】そして、生成された駆動信号はフィルタ手
段で所定の高周波成分が除去され、その駆動信号に基づ
いて駆動電圧が圧電素子に印加される。圧電素子は駆動
電圧の印加により機械的変位を発生し、これにより被駆
動部材が駆動される。

【００１７】サンプリング周期ｆpで生成される駆動信
号はフィルタ手段で高周波成分が除去されるので、サン
プリング周期ｆsで生成される制御信号の信号レベルが
急激に変化した場合にも駆動信号の信号レベルは緩やか
に変化し、圧電素子に印加される駆動電圧は急激に変化
することはない。従って、駆動電圧の急激な変化に基づ
く圧電素子の過度な応答は抑制され、過度応答に起因す
る騒音は発生しなくなる。

【００１８】なお、上記圧電アクチュエータのサーボ制
御装置において、上記制御信号の時間的な信号補間処理
は０次ホールド又は１次ホールドの内挿処理による補間
にするとよい（請求項２）。

【００１９】上記構成によれば、制御信号が生成される
１周期内に先の制御信号と同一のレベルを有するＮ個
（Ｎ≧２）の信号を補間することにより（０次ホールド
内挿処理）、若しくは補間すべき信号のレベルが前後の
制御信号のレベルを結ぶ直線上に位置するようにＮ個の
信号を補間することにより（１次ホールド内挿処理）、
サンプリング周波数ｆp（＝Ｎ・ｆs）の駆動信号が生成
される。

【００２０】また、上記圧電アクチュエータのサーボ制
御装置において、上記フィルタ手段は、伝達関数Ｈ(z)
が下式で表されるデジタルフィルタにするとよい（請求
項３）。

【００２１】

【数２】

【００２２】上記構成によれば、伝達関数Ｈ(z)の各遅
延要素ｚ^-iの係数が等しいので、フィルタリングの演算
処理の高速化が可能になる。

【００２３】また、本発明は、上記圧電アクチュエータ
のサーボ制御装置において、上記圧電アクチュエータを
超音波モータとしたものである（請求項４）。

【００２４】上記構成によれば、超音波モータは環状に
配列された複数の圧電素子を有するステータとこのステ
ータに対向位置された環状のロータとから構成され、ス
テータの各圧電素子には駆動電圧が緩やかに変化する駆
動信号が印加される。従って、制御信号の信号レベルが
急激に変化した場合にも圧電素子は緩やかに機械的変位
をし、圧電素子の過度応答に起因する騒音を発生するこ
となくロータを回転させることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る圧電アクチ
ュエータのサーボ制御装置のブロック構成図である。ま
た、図２は図１の各ブロック回路から出力される信号の
波形を示す図、図3はフィルタ回路のゲイン特性を示す
図である。

【００２６】図１に示すサーボ制御装置１はカメラの撮
影レンズのフォーカス制御装置に適用された圧電アクチ
ュエータの制御装置で、撮影レンズの移動位置をサーボ
制御する装置である。

【００２７】サーボ制御装置１は制御部２と駆動部３と
から構成されている。制御部２は駆動部３内の駆動源で
ある圧電素子３０１を駆動するための駆動信号（パルス
信号）を生成するものである。駆動部３は圧電素子３０
１の逆圧電効果によって発生した機械的変位を被駆動部
材４に伝達して機械的運動を起こさせるものである。

【００２８】制御部２は減算回路２０１、ＰＩＤ回路２
０２、０次ホールド内挿処理回路２０３、フィルタ回路
２０４、ＰＷＭ回路２０５及び駆動パルス生成回路２０
６から構成されている。

【００２９】減算回路２０１は外部入力される被駆動部
材４の制御目標位置の信号Ｓ_INと駆動部３内の位置検出
回路３０３で検出され、駆動部３からフィードバックさ
れる被駆動部材４の現在位置の信号Ｓ_FBとから目標位置
と現在位置との偏差（ずれ量）を算出する回路である。

【００３０】ＰＩＤ回路２０２は減算回路２０１から出
力される偏差信号Ｓ_DEVに比例補償、積分補償及び微分
補償を行なう回路である。なお、微分補償は比例補償の
過補償によるゲイン余裕の低下を改善し、フィードバッ
ク制御の安定性を向上させるためのものである。また、
積分補償はフィードバック制御のオフセット特性を改善
するためのものである。ＰＩＤ回路２０２からは、図２
に示すように、所定のサンプリング周期（１／ｆs）で
位置制御用の制御信号Ｓ_PIDが出力される。なお、図２
は作図上、制御信号Ｓ_PIDの信号レベルを棒グラフで示
しているが、実際の信号はＰＣＭ化されたデジタルデー
タである。

【００３１】０次ホールド内挿処理回路２０３は、図２
に示すように制御信号Ｓ_PIDのサンプリング周期（１／
ｆs）内に当該制御信号Ｓ_PIDと同一レベルのＮ個（Ｎは
自然数）の信号を内挿し（図２ではＮ＝３としてい
る）、当該サンプリング周期（１／ｆs）よりも周期の
短いサンプリング周期（１／ｆp）（ｆp＞ｆs）を有す
る制御信号Ｓ_HLDを生成する回路である。このサンプリ
ング周波数ｆpは圧電素子３０１の駆動周波数に相当す
るものであり、数十ｋＨｚの周波数に設定されている。
なお、パルスの挿入個数Ｎは、Ｎ＝ｆp／ｆsの整数に設
定されるが、１＜Ｎ＜ｆp／ｆsの整数でもよい。

【００３２】フィルタ回路２０４は０次ホールド内挿処
理回路２０３から出力される信号Ｓ _HLDの所定の高周波
成分を除去し、信号レベルが緩やかに変化するパルス列
からなる信号Ｓ_LPHを生成する回路である。

【００３３】ところで、フィルタ回路をフィードバック
のループの中に設ける場合、フィルタ特性がフィードバ
ックの安定度を著しく劣化させないように考慮する必要
がある。また、フィルタ回路をデジタルローパスフィル
タで構成する場合、高周波成分の減衰特性（要求される
騒音の減衰度に対応した減衰特性）とローパスフィルタ
の遮断特性との関係を明らかにし、ローパスフィルタの
遮断特性（ヌル点の周波数）及び位相遅れ（遅延時間ｔ
d）とフィルタ演算時間Ｔfとからフィードバックの安定
度を満足するようにフィルタ特性を設定する必要があ
る。

【００３４】そこで、本実施の形態に係る圧電アクチュ
エータのサーボ制御においては、（１）制御信号Ｓ_PID
が階段状に変化し、サンプリング周波数ｆsの高調波成
分（２ｆs，３ｆs，…ｎ・ｆs）が除去すべき高周波成分
として含まれる点、（２）フィルタ演算時間Ｔfを出来
るだけ短くして処理の高速化を図ることが好ましい点を
考慮し、下記(１)式の伝達関数Ｈ(z)を有する単純移動
平均処理を用いたＦＩＲ型（finite impulse response)
フィルタの一種のデジタルローパスフィルタでフィルタ
回路２０４を構成している。

【００３５】

【数３】

【００３６】上記（１）式の伝達関数Ｈ(z)は非再帰形
フィルタの伝達関数Ｈ(z)＝Σｈ_iＺ^- ⁱ（ｉ＝０〜ｎ）に
おいて、ｈ_i＝１／Ｎ、ｎ＝Ｎ−１としたもので、各遅
延要素Zの係数が全て１／Ｎで等しく、係数の掛け算が
不要となるので、フィルタ演算処理の高速化が可能にな
っている。また、上記（１）式より伝達関数Ｈ(z)のゲ
イン｜Ｈ(z)｜の特性は、図３に示ようにサンプリング
周波数ｆsの整数倍の周波数Ｎ・ｆs（Ｎ＝１，２，…
ｎ）でヌル応答となり、位相特性（すなわち、遅延時間
ｔd）はｔd＝Ｔp・（Ｎ−１）／２となる。

【００３７】なお、フィードバック制御の安定度は遅延
時間ｔdを見込んで、位相余裕とゲイン余裕とを確保す
るとよい。また、伝達関数Ｈ(z)の平均個数Ｎは要求さ
れる騒音の減衰度に応じて可能な限り少なくするとよ
い。そのようにすると、遅延時間ｔdが小さくできるの
で、フィードバック制御の安定度を向上させることがで
きる。

【００３８】上述のように制御信号Ｓ_PIDは階段状に変
化し（図２の信号Ｐ１と信号Ｐ２とを参照）、高周波成
分はサンプリング周波数ｆsの高調波成分（２ｆs，３ｆ
s，…ｎ・ｆs）として現れるから、上記（1）式の伝達関
数Ｈ(z)を有するローパスフィルタのヌル応答により高
調波成分が有効に除去され、フィルタ回路２０４から
は、図２に示すように、信号レベルが緩やかに変化した
信号Ｓ_LPFが出力される。

【００３９】図１に戻り、ＰＷＭ回路２０５はフィルタ
回路２０４から出力される信号Ｓ_LP _Fを変調信号として
パルス幅τを変調した所定のＰＷＭ信号Ｓ_PWM（振幅は
一定で、パルス幅τが信号Ｓ_LPFのレベルに比例するよ
うな信号）を生成する回路である。

【００４０】駆動パルス生成回路２０６はＰＷＭ回路２
０５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ_PW _Mに基づいて、図２
に示すように、圧電素子３０１を駆動するための駆動パ
ルスＳ_DRVを生成するものである。駆動パルスＳ_DRVは圧
電素子３０１に印加されて当該圧電素子３０１に機械的
変位を起こさせる信号で、ＰＷＭ信号Ｓ_PWMのパルス幅
τに比例した信号レベルを有している。駆動パルスＳ
_DRVは定電圧回路や定電流回路等をスイッチング制御す
ることにより生成される。

【００４１】駆動部３は駆動力源である圧電素子３０
１、この圧電素子３０１の機械的変位を被駆動部材４に
伝達する伝達部３０２及び被駆動部材４の位置を検出す
る位置検出回路３０３から構成されている。圧電素子３
０１は制御部２から入力される駆動パルスＳ_DRVによっ
て伸縮を繰り返し、この伸縮運動は伝達部３０２を介し
て被駆動部材４に伝達され、これにより被駆動部材４が
所定の運動（例えば回転運動や直進運動）を行なう。被
駆動部材４の運動による変位位置は位置検出回路３０３
により検出され、その検出信号Ｓ_FBは制御部２の減算回
路２０１にフィードバックされる。

【００４２】図４及び図５は駆動部３の一例を示すもの
で、図４は圧電アクチュエータを用いた撮影レンズのフ
ォーカス調整用の駆動部を示す要部断面図であり、図５
は図４のＢ−Ｂ断面図である。

【００４３】図４において、撮影レンズは３個のレンズ
６，７，８から構成され、第１レンズ６及び第３レンズ
８は外筒５の先端部と基端部との所定の位置にそれぞれ
固定され、フォーカス調整用の第２レンズ７が第１レン
ズ６と第３レンズ８との間に玉枠９を介して光軸Ｌ上を
移動可能に取り付けられている。

【００４４】外筒５の内空間の上部と下部にはそれぞれ
丸棒からなる案内棒５１と角棒からなる駆動棒５２とが
光軸Ｌと平行に設けられている。案内棒５１は外筒５内
に固定され、駆動棒５２は両端部が外筒５を貫通し、そ
の一方端が外筒５の基端部に配設された圧電素子１１の
先端面に固着され、他方端が軸方向（図４の矢印で示す
方向）に移動可能に外枠５の先端部で保持されている。

【００４５】圧電素子１１は所要の厚さを有する板状の
圧電体を複数枚、各圧電体間に薄膜の電極（図略）を挟
み込んで接着してなる積層型圧電体で構成されている。
圧電素子１１は外枠５の基端部に形成された収容空間に
収納され、基端面が外枠５に固定され、先端面には上述
のように駆動棒５２の一方端が固着されている。そし
て、圧電素子１１の各電極には隣接する電極間で互いに
正負の極性が逆になるように駆動電圧（サーボ制御装置
１の制御部２から出力される駆動パルスＳ_DRV）が印加
されるようになっている。

【００４６】玉枠９は、その下部に角形の断面形状を有
する貫通孔９３を有する支持部９２を有し、駆動棒５２
をこの貫通孔９３に貫通して当該駆動棒５２に摺動可能
に取り付けられている。また、支持部９２には貫通孔９
３に達する２個の切欠溝９４が形成され、各切欠溝９４
にＵ字状のバネ１０が嵌入されている。このバネ１０は
駆動棒５２と支持部９２とを圧接させ、両部材間に適切
な摩擦力を生じさせるものである。また、玉枠９は、そ
の上部に係合溝９１（図５参照）を有し、この係合溝９
１に案内棒５１が係合され、玉枠９の光軸Ｌに対する垂
直面内での回転が防止されるようになっている。

【００４７】更に、図５に示すように、玉枠９の支持部
９２にＭＲセンサ（強磁性体薄膜磁気抵抗素子式位置セ
ンサ）１２が取り付けられるとともに、外枠５の内部の
当該ＭＲセンサ１２に対向する位置に駆動棒５２と平行
に着磁ロッド１３が設けられいる。着磁ロッド１３は長
手方向に所定の間隔でＮ極とＳ極の磁極が交互に着磁さ
れている。外枠５が駆動棒５２上を摺動すると、これに
伴ってＭＲセンサ１２が着磁ロッド１３に沿って移動
し、これにより抵抗値が変化するので、その抵抗値を測
定することにより玉枠９の移動距離、すなわち現在位置
が検出される。

【００４８】そして、駆動棒５２及び玉枠９により伝達
部３０２が構成され、ＭＲセンサ１２及び着磁ロッド１
３で第２レンズ９の位置検出回路３０３が構成されてい
る。

【００４９】上記構成において、圧電素子１１は、分極
方向の駆動電圧（分極を強める極性の電圧）が印加され
ると伸長し、分極と逆方向の駆動電圧が印加されると縮
小する。従って、圧電素子１１に極性が反転する駆動電
圧を印加すると、これにより圧電素子１１が振動し、こ
れに伴い駆動棒５２も振動する。

【００５０】このとき、圧電素子１１の伸長時の加速度
を大きくし、縮小時の加速度を小さくするように、すな
わち、駆動棒５２を大きい加速度で外枠５の先端側に移
動（以下、この方向の移動を「往動」という。）させ、
小さい加速度で外枠５の基端側に移動（以下、この方向
の移動を「復動」という。）させるように、圧電素子１
１の正逆両方向の充電電流を制御すると、駆動棒５２が
大きい加速度で移動するときは第２レンズ７が取り付け
られた玉枠９の慣性力は当該玉枠９と駆動棒５２との間
の摩擦力より大きくなり、玉枠９は実質的に殆ど動か
ず、駆動棒５２が小さい加速度で移動するときは玉枠９
の慣性力は当該玉枠９と駆動棒５２との間の摩擦力より
小さくなり、玉枠９は駆動棒５２とともに移動するか
ら、実質的に玉枠９は復動のみを繰り返し、第２レンズ
７は外筒５の基端側に、すなわち、第３レンズ８に近接
するように移動する。

【００５１】一方、圧電素子１１の伸長時の加速度を小
さくし、縮小時の加速度を大きくするように圧電素子１
１の正逆両方向の充電電流を制御すると、実質的に玉枠
９は往動のみを繰り返し、第２レンズ７は外筒５の先端
側に、すなわち、第１レンズ６に近接するように移動す
る。

【００５２】また、圧電素子１１への印加電圧を高くす
ると、駆動パルスＳ_DRV１個当たりの当該圧電素子１１
の変位量が大きくなるので、第２レンズ７は高速で移動
し、印加電圧を低くすると、駆動パルスＳ_DRV１個当た
りの圧電素子１１の変位量が小さくなるので、第２レン
ズ７は低速で移動する。

【００５３】撮影レンズのフォーカス調整を行う場合、
第２レンズ７を現在位置から合焦位置に移動させるが、
例えば現在位置から合焦位置までの距離が長いときはサ
ーボ制御装置１の制御部２から信号レベルの高い駆動パ
ルスＳ_DRVが出力され、第２レンズ７が高速で合焦位置
側に移動される。この移動においては位置検出回路３０
３で第２レンズ７の現在位置が検出され、その検出結果
が制御部２に減算回路２０１にフィードバックされてサ
ンプリング周期１／ｆsで修正された制御信号Ｓ_DEVが出
力される。従って、駆動パルスＳ_DRVの信号レベルは基
本的にサンプリング周期１／ｆsで変動するものとなっ
ている。

【００５４】そして、例えば第２レンズ７が合焦位置に
近接したときは第２レンズ７を低速移動させて精度よく
合焦制御をするため、制御部２の減算回路２０１から急
激にレベルの低下した信号Ｓ_DEVを出力させると、信号
Ｓ_DEVの信号レベルに段差が生じることになるが、上述
のように０次ホールド内挿処理回路２０３の出力信号Ｓ
_HLDをローパスフィルタに通してその高周波成分を除去
し、図２に示すように、出力信号Ｓ_HLDの信号レベルの
包絡線Ｑを滑らかに変化させるようにしているので、圧
電素子１１に印加される駆動パルスＳ_DRVの信号レベル
の包絡線Ｑも滑らかに変化し、圧電素子１１の印加電圧
が急激に変化することはない。

【００５５】従って、圧電素子１１が印加電圧の急変に
過敏に応答して機械的振動を発生することはなく、サー
ボ制御に基づく騒音を発生することなく第２レンズ７を
適正速度で精度よく合焦位置に移動させることができ
る。

【００５６】なお、上記実施の形態では制御信号の時間
的な信号補間の処理方法として０次ホールド内挿処理を
用いているが、図６に示すように内挿される信号Ｐ３，
Ｐ４のレベルが先後の制御信号Ｐ１，Ｐ２のレベルを結
ぶ直線上に位置するように信号Ｐ３，Ｐ４を補間する、
いわゆる１次ホールド内挿処理を用いてもよい。

【００５７】また、上記実施の形態では制御信号Ｓ_PID
を時間的に補間した信号Ｓ_HLDをＰＷＭ信号に変換した
後、駆動パルスＳ_DRVを生成しているが、圧電素子３０
１の駆動が可能であれば、ＰＷＭ信号に変換することな
く、補間信号Ｓ_HLDから直接、駆動パルスＳ_DRVを生成す
るようにしてもよい。

【００５８】また、上記実施の形態ではインパクト形圧
電アクチュエータの位置制御について説明したが、制御
対象はこれに限定されるものではなく、例えば超音波モ
ータの回転制御（回転数，回転角、トルク等の特性制
御）についても適用することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電アクチュエータのサーボ制御装置において、制御信
号に時間的な信号補間処理を行って生成される当該制御
信号の生成周期よりも短い周期を有する圧電素子を駆動
するための駆動信号の高周波成分をフィルタ手段で除去
し、信号レベルの変動を滑らかにするようにしたので、
制御信号のレベルが急激に変動した場合にも駆動信号の
レベルは緩やかに変化し、圧電素子が過度に変位するこ
とがない。従って、圧電アクチュエータを駆動した際の
圧電素子の過度な変位に起因する騒音が低減される。

【００６０】また、制御信号の時間的な信号補間処理を
０次ホールドまたは１次ホールドの内挿処理で行うよう
にしたので、簡単に所望の周期を有する駆動信号を生成
することができる。また、単純移動平均処理を用いたＦ
ＩＲ型フィルタでフィルタ手段を構成したので、安定度
を低下させることなく好適なサーボ制御を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電アクチュエータのサーボ制御
装置のブロック構成図である。

【図２】図１における各回路ブロックの出力信号の波形
を示す図である。

【図３】ローパスフィルタの伝達関数のゲイン特性を示
す図である。

【図４】圧電アクチュエータを用いた撮影レンズのフォ
ーカス調整用の駆動機構を示す要部断面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】１次ホールド内挿処理方法を説明するための信
号波形を示す図である。

【図７】従来の圧電アクチュエータのサーボ制御装置の
ブロック構成図である。

【図８】図６における各回路ブロックの出力信号の波形
を示す図である。

【符号の説明】

１サーボ制御装置２制御部２０１減算回路２０２ＰＩＤ回路２０３０次ホールド内挿処理回路（駆動信号生成手
段）２０４ＰＷＭ回路２０５フィルタ回路（フィルタ手段）２０６駆動パルス生成回路３駆動部３０１圧電素子３０２伝達部３０３位置検出回路４被駆動部材５外枠６第１レンズ７第２レンズ８第３レンズ９玉枠１０バネ１１圧電素子１２ＭＲセンサ１３着磁ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象の目標値の入力信号と制御対象
の現在値の検出信号とから所定の周期で圧電アクチュエ
ータの駆動を制御するための制御信号を更新的に生成す
る制御信号生成手段と、上記制御信号に時間的な信号補
間処理を行って当該制御信号の生成周期よりも短い周期
を有する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、上記
駆動信号を用いて上記圧電アクチュエータの圧電素子を
駆動する駆動手段とを備えた圧電アクチュエータのサー
ボ制御装置において、上記駆動信号の所定の高周波成分
を除去するフィルタ手段を備えたことを特徴とする圧電
アクチュエータのサーボ制御装置。
【請求項２】請求項１記載の圧電アクチュエータのサ
ーボ制御装置において、上記制御信号の時間的な信号補
間は０次ホールド又は１次ホールドの内挿処理による補
間であることを特徴とする圧電アクチュエータのサーボ
制御装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の圧電アクチュエー
タのサーボ制御装置において、上記フィルタ手段は、伝
達関数Ｈ(z)が下式で表されるデジタルフィルタである
ことを特徴とする圧電アクチュエータのサーボ制御装
置。【数１】
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の圧電ア
クチュエータのサーボ制御装置において、上記圧電アク
チュエータは超音波モータであることを特徴とする圧電
アクチュエータのサーボ制御装置。