JP2009106152A - 振動型アクチュエータの制御装置および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動型アクチュエータを前回と逆方向に駆動する場合、減速機等の動力伝達機構のバックラッシによって被駆動部材の駆動時間が長くなる。
【解決手段】 振動型アクチュエータの駆動装置において、振動型アクチュエータの動き出し周波数ｆ１、正転時起動周波数ｆ２、及び反転時起動周波数ｆ３との間に
ｆ１＜ｆ３＜ｆ２
なる関係が成り立つように振動型アクチュエータの周波信号の周波数を設定することにより、駆動時間が短く、かつオーバーランする可能性の低い精度良い制御を実現する。
【選択図】 図４

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特公平５−０３８５５３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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すブロック図である。 上記カメラシステムを構成する交換型のレンズ装置の概略構成を示すブロック図である。 上記レンズ装置において振動型モータに印加する駆動信号の周波数と振動型モータの駆動速度との関係を示す図である。 上記振動型モータの制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態であるレンズ装置における振動型モータの制御を示すフローチャートである。 振動型モータの駆動信号の周波数と回転数との関係を示した図である。 従来の交換レンズにおいて振動型モータに印加する駆動信号の周波数と振動型モータの駆動速度との関係を示す図である。 従来の交換レンズの概略構成を示すブロック図である。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (2)

1. 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駆動装置。
2. 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光学機器。

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