JP2017123708A - 振動型アクチュエータ制御装置、これを備えた装置および振動型アクチュエータ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】振動型アクチュエータの位相差と速度との関係に個体差があっても、不感帯の影響による制御性の劣化を少なくする。【解決手段】振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子に互いに位相差を有する２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体１０３を有し、該振動体と該振動体に接触する接触体１０２のうち移動体を移動させる。振動型アクチュエータ制御装置１２７は、振動型アクチュエータに印加する２相の駆動信号を生成する駆動信号生成手段１２１と、０°および１８０°とは異なる初期位相差を記憶した記憶手段１２２とを有する。駆動信号生成手段は、移動体を停止状態から移動させる際に、２相の駆動信号の位相差を初期位相差から変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気−機械エネルギ変換素子（以下、圧電素子という）を用いた振動型アクチュエータの制御技術に関する。

振動型アクチュエータは、圧電素子に互いに位相差を有する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（振動体と接触体を相対移動させる）。このような振動型アクチュエータの駆動（移動体の移動）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れせる周波数制御と該２相の駆動信号の位相差を変化させる位相差制御とがある。周波数制御は高速駆動を制御し易く、位相差制御は周波数制御に比べて低速駆動が可能である。ただし、位相差制御における０°または１８０°の付近の位相差の領域では、駆動状態が不安定となって発生する駆動力が小さくなることで停止する、いわゆる不感帯となる。この不感帯の影響により振動型アクチュエータの制御性が劣化する。

特許文献１には、このような不感帯の影響を少なくするために、位相差制御で速度が不安定となる低速駆動において、位相差を変化させずに周波数を増減させる制御方法が開示されている。

特開２０１０−１６６７３６号公報

しかしながら、位相差制御における不感帯において周波数制御を行っても、周波数制御では位相差制御ほどの低速駆動が行えないため、所望の低速駆動を行うことは難しい。また、振動型アクチュエータの位相差と速度との関係（特性）には個体差が存在するため、それぞれの個体に応じた位相差制御を行う必要がある。

本発明は、振動型アクチュエータの位相差と速度との関係に個体差があっても、不感帯の影響による制御性の劣化を少なくすることができる振動型アクチュエータ制御装置および振動型アクチュエータ制御プログラムを提供する。

本発明の一側面としての振動型アクチュエータ制御装置は、振動型アクチュエータに印加する２相の駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、０°および１８０°とは異なる初期位相差を記憶した記憶手段とを有する。そして、駆動信号生成手段は、移動体を停止状態から移動させる際に、２相の駆動信号の位相差を初期位相差から変化させることを特徴とする。

なお、上記振動型アクチュエータ制御装置により制御される振動型アクチュエータにより駆動される被駆動部材を有する装置も、本発明の他の一側面を構成する。また、コンピュータに上記振動型アクチュエータ制御装置としての動作を行わせるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、振動型アクチュエータの位相差と速度との関係に個体差があっても、不感帯の影響による振動型アクチュエータ（特に移動体の移動開始）の制御性の劣化を少なくすることができる。

本発明の実施例１である振動型アクチュエータを用いたレンズ駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例１において振動型アクチュエータを駆動するための駆動信号を示す図。 実施例１における振動型アクチュエータの位相差−速度特性を示す図。 実施例１における振動型アクチュエータの速度および位相差と時間との関係を示す図。 実施例１における振動型アクチュエータの位相差Ｐｘを検出する処理を示すフローチャート。 本発明の実施例２における振動型アクチュエータの速度および位相差と時間との関係を示す図。 実施例２における振動型アクチュエータの位相差Ｐａを検出する処理を示すフローチャート。 実施例２における振動型アクチュエータの速度および位相差と時間との関係を示す図。 実施例２における振動型アクチュエータの位相差Ｐｂを検出する処理を示すフローチャート。 本発明の実施例３における振動型アクチュエータの位置および位相差と時間との関係を示す図。 実施例３における振動型アクチュエータの位置および位相差と時間との関係を示す別の図。 実施例３における不感帯を検出する処理を示すフローチャート。 実施例３における不感帯を検出する別の処理を示すフローチャート。 本発明の実施例４であるレンズ装置におけるウォブリング制御を示すフローチャート。

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。

図１には、本発明の実施例１である装置（光学機器）としてのレンズ装置における被駆動部材としてのレンズを駆動するレンズ駆動部Ａとその制御を行う制御ブロックＢの構成を示している。

レンズ駆動部Ａにおいて、１０１は固定鏡筒であり、レンズ１０５を含む光学系を収容する。１０２は接触体としての摩擦材であり、固定鏡筒１０１の内面に固定されている。摩擦材１０２は、高摩擦係数と摩擦耐久性を兼ね備えた材料で形成されている。１０３は電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子と該圧電素子が固着された弾性体とにより構成される振動体であり、振動型アクチュエータを構成する。振動体１０３は、バネ力や磁力等により摩擦材１０２に加圧状態で接触している。

振動体１０３の圧電素子に、互いに位相差を有する２相の駆動信号としてそれぞれ周期的に変化する電気信号（正弦波信号やパルス信号等の周波信号）を印加すると、振動体１０３の弾性体における摩擦材１０２との接触部に楕円運動としての振動が励振される。これにより、移動体としての振動体１０３が摩擦材１０２、つまりは固定鏡筒１０１に対して移動する（振動体１０３と摩擦材１０２とが相対移動する）。

なお、図１の構成に代えて、振動体１０３が固定鏡筒１０１に固定され、摩擦材１０２を移動体として移動させる構成を採用してもよい。

１０４は振動板１０３に固定されたレンズホルダであり、フォーカスレンズや変倍レンズ等のレンズ１０５を保持している。１０６はレンズホルダ１０４と一体に形成されたスリーブであり、固定鏡筒１０１内で固定されたガイドバー１０７に矢印で示す光軸方向への移動が可能に係合している。振動体１０３が移動することで、レンズホルダ１０４により保持されたレンズ１０５が光軸方向に移動する。

レンズ１０５の位置は、位置センサ１０９によって検出される。位置センサとしては、例えばレンズホルダ１０４に固定されて明暗パターンを有する光学スケールと、固定鏡筒１０１に固定されて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光学センサとより構成される光学エンコーダを用いることができる。また、レンズホルダ１０４に固定されて磁気パターンを有する磁気スケールと、固定鏡筒１０１に固定されて磁気スケールからの磁気の変化を検出する磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）とにより構成される磁気エンコーダを用いることもできる。

位置センサ１０９から出力されたアナログ検出信号は、制御ブロックＢに設けられた振動型アクチュエータ制御装置としての制御ＣＰＵ１２７に入力される。制御ＣＰＵ１２７において、ＡＤ変換器１１０は、位置センサ１０９からのアナログ検出信号をデジタル検出信号に変換する。１１３は位置演算部であり、ＡＤ変換器１１０からのデジタル検出信号をレンズ１０５の位置（つまりは移動体としての振動体１０３の位置）を示す位置データに変換する。以下の説明において、この位置データによって表される位置を検出位置という。１１２は速度演算部であり、一定周期間隔で得られた検出位置の変化量を速度に換算する。なお、レンズ１０５の速度を直接検出する速度センサを設けてもよい。

１０８はレンズ１０５が基準位置に位置することを検出するための基準位置センサである。基準位置センサとしては、発光部と受光部とを有するフォトインタラプタを用いることができる。例えば、レンズホルダ１０４に遮光部を設け、該遮光部がフォトインタラプタの発光部と受光部との間に入り込むことで受光部の出力がＨｉｇｈからＬｏｗまたはＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。１１１は基準位置検出回路であり、シュミットトリガ機能の付いたバッファ回路等により構成され、基準位置センサ１０８が出力した信号を検出する。１１４は基準位置を演算する基準位置演算部であり、１１５は基準位置を記憶する基準位置記憶部である。

レンズ１０５の絶対位置を得る場合には、例えばフォトインタラプタのＨｉｇｈからＬｏｗへの立下りエッジを検出し、そのときに基準位置検出回路１１１から得られる位置を基準位置として基準位置記憶部１１５に記憶する。その後、基準位置と位置演算部１１３で逐次得られる検出位置との差分を算出することで絶対位置を求めることができる。

なお、位置センサ１０９がポテンショメータにより構成され、絶対位置を検出できるセンサである場合には、これらの基準位置を検出するための基準位置センサ１０８や基準位置検出回路１１１は不要である。

１１６はレンズ１０５の目標位置を発生する目標位置生成部である。操作部１２３が操作されると、目標位置生成部１１６は該操作に応じた目標位置を生成する。目標位置生成部１１６が目標位置を微小時間ごとに変化させることは、速度指令を生成することに相当する。

１１７は減算器であり、位置演算部１１３から出力されたレンズ１０５の検出位置（実位置）と目標位置生成部１１６により生成された目標位置との差分を演算して偏差信号を生成する。偏差信号は、積分部１１８、位相補償演算部１１９およびゲイン部１２０を介して、駆動信号を得るための制御信号に変換される。振動型アクチュエータにおける制御信号とは、２相の駆動信号の周波数や位相差の情報を含む信号である。２相の駆動信号の周波数や位相差を変更することで、振動型アクチュエータの推力や速度が制御される。積分部１１８は、停止時に発生する偏差を小さくしたり、衝撃等の外乱が加わった際でも目標位置に追従できるようにしたりする働きを有する。位相補償演算部１１９は、位相遅れにより発生する振動型アクチュエータの発振現象を回避するために設けられている。また、ゲイン部１２０は、係数変換や振動型アクチュエータの応答性および安定性を微調整するために設けられている。

１２５は目標位置到達判定部であり、位置演算部１１３から出力されたレンズ１０５の検出位置が目標位置生成部１１６により生成された目標位置に到達したか否かを判定する。そして、検出位置が目標位置に到達したと判定した場合は、目標位置到達判定部１２５は、振動体１０３の振動を停止させたり、目標位置に留まるようにフィードバック制御を継続したりする。

１２２は位相差を記憶する位相差記憶部（記憶手段）であり、１２６はレンズ１０５（振動体１０３）の駆動方向を記憶する駆動方向記憶部である。位相差記憶部１２２で記憶する位相差を得る条件については後述する。１２１は駆動信号生成部であり、演算で求めた制御信号あるいは位相差記憶部１２２が記憶した位相差を用いて、２相の駆動信号をその周波数と位相差を制御しつつ生成して駆動回路１２４に出力する。

駆動回路１２４は、駆動信号生成部１２１からの駆動信号を増幅して振動体１０３（圧電素子）に印加する。これにより、振動体１０３に振動が励起され、振動体１０３がレンズ１０５とともに移動する。

図２には、駆動信号生成部１２１が生成する２相（Ａ相およびＢ相）の駆動信号の波形の例を示している。図中に示すように、２相の駆動信号の「位相差」は、これら駆動信号の位相のずれ量を意味する。図３には、この位相差と振動型アクチュエータの速度（本実施例では振動体１０３の移動速度）との関係を示す。ここでは０°を速度が０となる理想的な位相差として示している。なお、位相差が１８０°である場合も、０°である場合と同じである。

ここで、実際の振動型アクチュエータでは、先に説明したように、位相差が０°（および１８０°）でなくても速度が０となる不感帯が存在する。図３では、０°を挟んだＰａ（正値：第１の位相差）からＰｂ（負値：第２の位相差）までの位相差の範囲が不感帯である。さらに、振動型アクチュエータには、圧電素子の電極や振動体の形状等に製造誤差による個体差が存在する。このため、図３において、ＰａとＰｂの絶対値が互いに異なっており、ＰａとＰｂの中心値は０°からオフセットした（つまりは０°および１８０°とは異なる位相差）Ｐｘとなる。

次に、図４および図５を用いて、本実施例における振動型アクチュエータの駆動の制御について説明する。以下の説明において、振動体１０３の移動速度および移動方向を、振動型アクチュエータの速度および駆動方向という。

図４には、振動型アクチュエータの速度および位相差と時間との関係を示し、位相差を正から負（Ｐ１＞Ｐ２＞０°＞Ｐ３＞Ｐ４）になるように変化させた場合の速度（Ｖ１＞Ｖ２＞０＞Ｖ３＞Ｖ４）の変化を示している。以下の説明において、位相差を正値であるＰ１とＰ２に設定した際の振動型アクチュエータの駆動方向を順方向（第１の移動方向）とし、位相差を負値であるＰ３とＰ４に設定した際の順方向とは反対の駆動方向を逆方向（第２の移動方向）とする。時間Ｔｘは速度が０となる時間であり、そのときの位相差がＰｘである。

図５のフローチャートを用いて位相差Ｐｘを求めるための処理について説明する。この処理は、制御ＣＰＵ１２７がコンピュータプログラムである振動型アクチュエータ制御プログラムの一部に従って実行する。

まずステップＳ１０１にて、制御ＣＰＵ１２７は、フィードバック制御を停止してオープン駆動に切り換える。これにより、駆動信号生成部１２１は、偏差信号によらずに、２相の駆動信号を生成する。

次にステップＳ１０２では、制御ＣＰＵ１２７は、何番目の位相差を設定するかを決定するためのカウンタｎを１に初期化する。

次にステップＳ１０３では、制御ＣＰＵ１２７は、生成する２相の駆動信号の周波数（起動周波数）と位相差Ｐｎ（ｎは１〜４の整数）を入力する。Ｐ１からＰ４は図４に示すように正値から負値の範囲で設定され、該範囲には速度が０になる位相差Ｐｘを含むことが望ましい。

次にステップＳ１０４では、制御ＣＰＵ１２７は、振動型アクチュエータの速度Ｖｎを検出する。そして、ステップＳ１０５では、制御ＣＰＵ１２７は、カウンタｎが４に達したか否かを判定する。カウンタｎが４でない場合には位相差の変更と速度の検出を継続するためステップＳ１０６にて１カウントアップを行い、ステップＳ１０３に戻る。一方、カウンタｎが４である場合には、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０４で検出したＶ１〜Ｖ４を用いて速度が０になる位相差Ｐｘを算出（推定）する。具体的には、Ｖ１〜Ｖ４を結ぶ近似直線を求め、該近似直線と速度０を示す横軸との交点をＴｘとして求める。続いて、Ｐ１〜Ｐ４を結ぶ近似直線を求め、該近似直線から時間Ｔｘでの位相差Ｐｘを求める。

ここで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６を繰り返す時間間隔（例えば図４におけるＴ１とＴ２との間隔）について説明する。時間間隔が長過ぎると、図３に示した不感帯が発生してしまい、正確に位相差Ｐｘを得ることができない。したがって、時間間隔は振動型アクチュエータが不感帯により停止しない程度の短い間隔であるとともに、慣性力によって駆動方向が順方向から逆方向へと反転するように設定する必要がある。

なお、図５に示した処理を簡略化して位相差Ｐｘの算出に要する時間を短縮することも可能である。具体的には、図５におけるステップＳ１０３〜Ｓ１０６において位相差をＰ１とＰ２（Ｐ１＞０°＞Ｐ２）にのみ設定して得られた速度Ｖ１とＶ２（Ｖ１＞０＞Ｖ２）を結ぶ直線を求め、該直線と速度０を示す横軸との交点をＴｘとして求める。続いて、Ｐ１とＰ２を結ぶ直線を求め、該直線から時間Ｔｘでの位相差Ｐｘを求める。この場合もステップＳ１０３〜Ｓ１０６を繰り返す時間間隔は振動型アクチュエータが不感帯により停止しない程度の短い間隔であるとともに、慣性力によって駆動方向が順方向から逆方向へと反転するように設定する必要がある。

ステップＳ１０８では、制御ＣＰＵ１２７は、以上のようにして求めた位相差Ｐｘを中心位相差（初期位相差）として位相差記憶部１２２に記憶する。

このように本実施例では、２相の駆動信号の位相差を正側と負側のうち一方（本実施例では正側）において０まで減少させた後に他方（本実施例では負側）において増加させる。そして、この間に振動型アクチュエータの順方向への駆動が停止したときの位相差Ｐａと振動型アクチュエータの逆方向への駆動が開始したときの位相差Ｐｂとの中心の位相差Ｐｘを初期位相差として記憶する。なお、中心の位相差Ｐｘを求める際に位相差を負側において０まで減少させた後に正側において増加させてもよい。この場合、逆方向が第１の移動方向に、順方向が第２の移動方向に相当する。

初期位相差Ｐｘの記憶後、制御ＣＰＵ１２７は、上記制御プログラムに従って振動型アクチュエータを停止状態からフィードバック制御により駆動する。この際、周波数を起動周波数に固定して２相の駆動信号を生成する。そして、制御ＣＰＵ１２７（駆動信号生成部１２１）は、位相差記憶部１２２に記憶された中心位相差Ｐｘを２相の駆動信号の位相差の初期値（初期位相差）に設定し、その後、２相の駆動信号の位相差を中心位相差Ｐｘから変化（増加）させる位相差制御を行う。

ここで、中心位相差Ｐｘからの位相差の変化が開始されてから振動体１０３の移動が開始するまでの時間を駆動開始時間とする。そして、位相差を中心位相差Ｐｘから正方向および負方向にそれぞれ同じ変化率で変化させるものとする。このとき、中心位相差Ｐｘは、位相差を正方向に変化させる（振動体１０３を順方向に移動させる）場合の駆動開始時間と位相差を負方向に変化させる（振動体１０３を逆方向に移動させる）場合の駆動開始時間との時間差が最小（理想的には０）となる位相差である。

本実施例によれば、振動型アクチュエータの停止状態からの駆動開始に際しての不感帯の影響を駆動方向によらずに小さくすることができ、振動型アクチュエータの駆動開始の遅れや駆動方向による駆動開始時間の差を抑制することができる。すなわち、駆動開始時の制御性を向上させることができる。特に、振動型アクチュエータの位相差と速度との関係に個体差があっても、不感帯の影響による振動型アクチュエータの制御性の劣化を少なくすることができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。前述した実施例１では振動型アクチュエータの駆動方向を反転させて中心位相差を求め、該中心位相差を初期位相差として振動型アクチュエータの停止状態からの位相差制御を開始する場合について説明した。これに対して、実施例２では、駆動方向ごとに初期位相差を求めることで、駆動方向にかかわらず駆動開始時の不感帯の影響を改善する。

まず、振動型アクチュエータの駆動方向が順方向である場合における０°および１８０°とは異なる位相差であって速度が０となる位相差Ｐａを求める。図６には、この場合の速度および位相差と時間との関係を示している。図６では、正値としての位相差をＰｐ１からＰｐ５まで徐々に減少させて振動型アクチュエータの速度をＶｐ１からＶｐ５まで減速させている。速度Ｖｐ５＝０であり、このときの位相差Ｐｐ５を順方向での初期位相差（第１の初期位相差）Ｐａとして位相差記憶部１２２に記憶させる。

また、振動型アクチュエータの駆動方向が逆方向である場合における０°および１８０°とは異なる位相差であって速度が０となる位相差Ｐｂを求める。図８には、この場合の速度および位相差と時間との関係を示している。図８では、負値としての位相差をＰｍ１からＰｍ４まで徐々に減少させて振動型アクチュエータの速度をＶｍ１からＶｍ４（＝０）まで減速させている。速度Ｖｍ４＝０であり、このときの位相差Ｐｍ４を逆方向での初期位相差（第２の初期位相差）Ｐｂとして位相差記憶部１２２に記憶させる。

図７のフローチャートを用いて順方向での初期位相差Ｐａを求めるための処理について説明する。なお、本実施例も実施例１に示したレンズ装置と同様の構成を有するレンズ装置に適用される。このため、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。図７の処理は、制御ＣＰＵ１２７がコンピュータプログラムである振動型アクチュエータ制御プログラムの一部に従って実行する。このことは後述する逆方向での初期位相差を求めるための処理についても同じである。

まずステップＳ３０１にて、制御ＣＰＵ１２７は、フィードバック制御を停止してオープン駆動に切り換える。これにより、駆動信号生成部１２１は、偏差信号によらずに、２相の駆動信号を生成する。

次にステップＳ３０２では、制御ＣＰＵ１２７は、何番目の位相差を設定するかを決定するためのカウンタｎを１に初期化する。

次にステップＳ３０３では、制御ＣＰＵ１２７は、生成する２相の駆動信号の周波数（起動周波数）と位相差Ｐｐｎ（ｎは１以上の整数）を入力する。Ｐｐｎは図６に示すように正値の範囲で設定される。

次にステップＳ３０４では、制御ＣＰＵ１２７は、振動型アクチュエータの速度Ｖｐｎを検出する。そして、ステップＳ３０５では、制御ＣＰＵ１２７は、ステップＳ３０４で検出した速度Ｖｐｎが０になった、つまりは振動型アクチュエータが停止したか否かを判定する。速度が０でない場合には位相差の変更と速度の検出を継続するためステップＳ３０６にて１カウントアップを行い、ステップＳ３０３に戻る。一方、速度が０である場合には、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ３０７に進み、現在の位相差Ｐｐｎを順方向での初期位相差Ｐａとして位相差記憶部１２２に記憶させる。

ここで、隣り合う位相差であるＰｐｎとＰｐｎ＋１（例えば図６におけるＰｐ１とＰｐ２）の間隔について説明する。位相差の間隔は、速度が０となる位相差Ｐａの分解能に直接関係する。このため、位相差の間隔をできるだけ小さくして、位相差Ｐａの分解能を上げることが必要である。

図９のフローチャートを用いて逆方向での初期位相差Ｐｂを求めるための処理について説明する。まずステップＳ４０１にて、制御ＣＰＵ１２７は、フィードバック制御を停止してオープン駆動に切り換える。これにより、駆動信号生成部１２１は、偏差信号によらずに、２相の駆動信号を生成する。

次にステップＳ４０２では、制御ＣＰＵ１２７は、何番目の位相差を設定するかを決定するためのカウンタｎを１に初期化する。

次にステップＳ４０３では、制御ＣＰＵ１２７は、生成する２相の駆動信号の周波数（起動周波数）と位相差Ｐｍｎ（ｎは１以上の整数）を入力する。Ｐｍｎは図８に示すように負値の範囲で設定される。

次にステップＳ４０４では、制御ＣＰＵ１２７は、振動型アクチュエータの速度Ｖｍｎを検出する。そして、ステップＳ４０５では、制御ＣＰＵ１２７は、ステップＳ４０４で検出した速度Ｖｍｎが０になった、つまりは振動型アクチュエータが停止したか否かを判定する。速度が０でない場合には位相差の変更と速度の検出を継続するためステップＳ４０６にて１カウントアップを行い、ステップＳ４０３に戻る。一方、速度が０である場合には、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ４０７に進み、現在の位相差Ｐｍｎを逆方向での初期位相差Ｐｂとして位相差記憶部１２２に記憶させる。

隣り合う位相差であるＰｍｎとＰｍｎ＋１（例えば図６におけるＰｍ１とＰｍ２）の間隔についてもできるだけ小さくして、位相差Ｐｂの分解能を上げることが必要である。

このように本実施例では、振動型アクチュエータの順方向および逆方向への速度が減少するように位相差を変化させた場合に該速度が０になったときの位相差Ｐａ，Ｐｂをそれぞれ、順方向および逆方向での初期位相差として記憶する。

初期位相差Ｐａ，Ｐｂの記憶後、制御ＣＰＵ１２７は、上記制御プログラムに従って振動型アクチュエータを停止状態からフィードバック制御により駆動する。この際、周波数を起動周波数に固定して２相の駆動信号を生成する。そして、制御ＣＰＵ１２７（駆動信号生成部１２１）は、振動型アクチュエータを順方向に駆動する場合は位相差記憶部１２２に記憶された位相差Ｐａを、また逆方向に駆動する場合は位相差Ｐｂをそれぞれ、２相の駆動信号の位相差の初期値（初期位相差）に設定する。その後、２相の駆動信号の位相差を初期位相差ＰａまたはＰｂから変化（増加）させる位相差制御を行う。

本実施例によれば、振動型アクチュエータの停止状態からの駆動開始に際しての不感帯の影響を駆動方向によらずに小さくすることができ、振動型アクチュエータの駆動開始の遅れや駆動方向による駆動開始時間の差を抑制することができる。すなわち、駆動開始時の制御性を向上させることができる。特に、振動型アクチュエータの位相差と速度との関係に個体差があっても、不感帯の影響による振動型アクチュエータの制御性の劣化を少なくすることができる。また、停止状態から駆動開始までにおける振動体１０３と摩擦材１０２との間から駆動音（異音）の発生を低減することも可能である。

上述した実施例１および実施例２では、振動型アクチュエータのフィードバック制御を停止してオープン駆動に切り換えた上で初期位相差を求める。ただし、この場合は、レンズ装置の使用（つまりは撮影）を一時中断する必要がある。このため、実施例３では、通常の撮影を行いながら振動型アクチュエータの不感帯の影響を小さくすることができるようにする。

図１０には、振動型アクチュエータを順方向に駆動して減速しながら目標位置に到達するように該振動型アクチュエータの制御を行う場合の駆動位置（つまりは振動体１０３の検出位置）および位相差と時間との関係を示す。順方向において検出位置が目標位置に到達した時点における位相差を、順方向での初期位相差（第１の初期位相差）Ｐａｔとする。図１１には、振動型アクチュエータを逆方向に駆動して減速しながら目標位置に到達するように該振動型アクチュエータの制御を行う場合の駆動位置（振動体１０３の検出位置）および位相差と時間との関係を示す。逆方向において検出位置が目標位置に到達した時点における位相差を、逆方向での初期位相差（第２の初期位相差）Ｐｂｔとする。ＰａｔおよびＰｂｔは、０°および１８０°とは異なる位相差である。これらの図中の整定時間については後述する。

図１２のフローチャートを用いて、フィードバック制御を行いながら初期位相差Ｐａｔ，Ｐｂｔを求めるための処理について説明する。なお、本実施例も実施例１に示したレンズ装置と同様の構成を有するレンズ装置に適用される。このため、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。図１２の処理は、制御ＣＰＵ１２７がコンピュータプログラムである振動型アクチュエータ制御プログラムの一部に従って実行する。

ステップＳ５０１では、制御ＣＰＵ１２７は、振動型アクチュエータが駆動中か否かを判定する。駆動中である場合にはそのまま本処理を終了する。一方、駆動中である場合には、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ５０２に進み、振動型アクチュエータの駆動方向を判定する。駆動方向が順方向である場合は、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ５０３に進む。一方、駆動方向が順方向ではない（つまりは逆方向である）場合は、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０３とステップＳ５０５では、制御ＣＰＵ１２７は、検出位置が目標位置に到達したか否かを判定する。この際、単に検出位置が目標位置を最初に通過したことをもって目標位置への到達と判定してもよいが、本実施例では、検出位置が目標位置を通過したときから所定時間である整定時間が経過したことをもって目標位置への到達と判定する。

図１０および図１１には、検出位置が目標位置を通過したときからの整定時間における検出位置および位相差と時間との関係を示している。検出位置には、目標位置を最初に通過した後に振動型アクチュエータの慣性によってオーバーシュートが生ずる。このため、フィードバック制御において位相差の正負を反転させる等して、検出位置が再度、目標位置に向かい、最終的に目標位置に落ち着くようにする。このように検出位置が最初に目標位置を追加してから最終的に目標位置に落ち着くまでの時間が整定時間である。

制御ＣＰＵ１２７は、ステップＳ５０３において検出位置が目標位置に到達していないと判定するとこのステップを繰り返し、検出位置が目標位置に到達したと判定するとステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、制御ＣＰＵ１２７は、現在（検出位置が目標位置に到達した時点）の位相差を順方向での初期位相差Ｐａｔとして位相差記憶部１２２に記憶させる。

また、制御ＣＰＵ１２７は、ステップＳ５０５において検出位置が目標位置に到達していないと判定するとこのステップを繰り返し、検出位置が目標位置に到達したと判定するとステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０６では、制御ＣＰＵ１２７は、現在の位相差を逆方向での初期位相差Ｐｂｔとして位相差記憶部１２２に記憶させる。

初期位相差Ｐａｔ，Ｐｂｔの記憶後、制御ＣＰＵ１２７は、上記制御プログラムに従って振動型アクチュエータを停止状態からフィードバック制御により駆動する。この際、周波数を起動周波数に固定して２相の駆動信号を生成する。そして、制御ＣＰＵ１２７（駆動信号生成部１２１）は、振動型アクチュエータを順方向に駆動する際は位相差記憶部１２２に記憶された位相差Ｐａｔを、また逆方向に駆動する際は位相差Ｐｂｔをそれぞれ、２相の駆動信号の位相差の初期値（初期位相差）に設定する。その後、２相の駆動信号の位相差を初期位相差ＰａｔまたはＰｂｔから変化（増加）させる位相差制御を行う。

なお、図１２では振動型アクチュエータの駆動方向ごとに初期位相差を検出する処理について説明したが、図１３のフローチャートに示すように該処理を簡略化して、駆動方向を考慮することなく処理位相差を検出してもよい。

ステップＳ６０１にて、制御ＣＰＵ１２７は、振動型アクチュエータが駆動中であるか否かを判定する。駆動中である場合には本検出処理を終了する。駆動中である場合には、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ６０２に進み、振動型アクチュエータの駆動位置である検出位置が目標位置に到達したか否かを判定する。到達していなければこの処理を繰り返し、到達した場合はステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３では、制御ＣＰＵ１２７は、制御ＣＰＵ１２７は、現在（検出位置が目標位置に到達した時点）の位相差を逆方向での初期位相差Ｐｘｔとして位相差記憶部１２２に記憶させる。この後、制御ＣＰＵ１２７は、振動型アクチュエータを停止状態から駆動する際に、２相の駆動信号の周波数を起動周波数に固定するとともに、駆動方向にかかわらず２相の駆動信号の位相差を初期位相差Ｐｘｔから変化（増加）させる位相差制御を行う。

このような簡略化した処理は、振動型アクチュエータが同一の駆動方向への駆動を繰り返して行うような場合に適している。撮影装置のオートフォーカスにおけるフォーカスレンズの駆動がその例である。

本実施例によれば、フィードバック制御を停止させることなく振動型アクチュエータの停止状態からの駆動開始に際しての不感帯の影響を駆動方向によらずに小さくすることができる。このため、振動型アクチュエータの駆動開始の遅れや駆動方向による駆動開始時間の差を抑制することができる。すなわち、駆動開始時の制御性を向上させることができる。特に、振動型アクチュエータの位相差と速度との関係に個体差があっても、不感帯の影響による振動型アクチュエータの制御性の劣化を少なくすることができる。また、停止状態から駆動開始までにおける振動体１０３と摩擦材１０２との間から駆動音（異音）の発生を低減することも可能である。

なお、本実施例ではレンズ装置において振動型アクチュエータをフィードバック制御により駆動することによって初期位相差を求めるため、レンズ装置が起動した直後では初期位相差が求められていない。このため、起動直後の駆動では、不揮発性メモリに前回の電源ＯＦＦ前に求められた初期位相差を記憶しておき、その前回の初期位相差から振動型モータの駆動を開始してもよい。

また、本実施例と実施例１または２とを組み合せてもよい。具体的には起動直後にはオープン駆動により実施例１または２で説明した初期位相差ＰｘまたはＰａ，Ｐｂを求めてこれを記憶する。そして、その後のフィードバック制御により初期位相差Ｐａｔ，Ｐｂｔ（またはＰｘｔ）が得られたときにはこの初期位相差を用いて駆動を開始するように切り換える。これにより、振動型アクチュエータの個体ばらつきにかかわらず、その制御性を向上することが可能である。

図１４のフローチャートには、レンズ装置においてコントラスト検出方式のオートフォーカス（ＴＶ−ＡＦともいう）が行われる場合のレンズ（本実施例ではフォーカスレンズとする）１０５のウォブリング制御の処理を示している。ウォブリング制御は、撮像信号から得られるコントラスト評価値が高くなる方向（合焦方向）を探索するために、レンズ１０５を微小量ずつ順方向と逆方向に交互に駆動する（つまりはレンズ１０５の往復駆動を繰り返す）制御である。つまり、振動型アクチュエータの駆動方向の切り替えを繰り返す制御である。

本実施例では、実施例３で得られた初期位相差Ｐａｔ，Ｐｂｔを用いてウォブリング制御を行う場合について説明する。ただし、実施例１で得られたＰｘや実施例２で得られたＰａ，Ｐｂを用いてもよい。

ステップＳ７０１では、制御ＣＰＵ１２７は、順方向に対する初期位相差Ｐａｔを位相差記憶部１２２から読み出して２相の駆動信号の位相差として設定する。そして、ステップＳ７０２にてレンズ１０５がその停止位置から順方向に所定の微小量だけ移動するまで振動型アクチュエータを同方向に停止状態から駆動するように２相の駆動信号を生成する。この際、２相の駆動信号の周波数は起動周波数に固定し、初期位相差Ｐａｔからの位相差制御を行う。

次にステップＳ７０３では、制御ＣＰＵ１２７は、逆方向に対する初期位相差Ｐｂｔを位相差記憶部１２２から読み出して２相の駆動信号の位相差として設定する。そして、ステップＳ７０４にてレンズ１０５がその停止位置から逆方向に上記微小量だけ移動するまで振動型アクチュエータを同方向に停止状態から駆動するように２相の駆動信号を生成する。この際、２相の駆動信号の周波数は上記起動周波数に固定し、初期位相差Ｐｂｔからの位相差制御を行う。

次にステップ７０５では、制御ＣＰＵ１２７は、ステップＳ７０３およびステップＳ７０４でのレンズ１０５の微小往復駆動中に不図示のフォーカス制御部によってコントラスト評価値が増加する合焦方向が取得されたか否かを判定する。合焦方向が取得された場合は、制御ＣＰＵ１２７はステップＳ７０６に進み、レンズ１０５の位置を所定量だけ合焦方向に移動させるように振動型アクチュエータを停止状態から駆動する。このときも、振動型アクチュエータを順方向に駆動する場合は初期位相差Ｐａｔからの位相差制御を行い、順方向に駆動する場合は初期位相差Ｐｂｔからの位相差制御を行う。そして、ステップＳ７０１に戻り、再度、レンズ１０５の微小往復駆動を行う。合焦方向が取得されなかった場合は、本ステップからそのままステップＳ７０１に戻る。

こうして、フォーカス制御部が最終的に合焦方向やコントラスト評価値が最大となるレンズ１０５の位置である合焦位置を確定するまで本処理が繰り返される。

このようなウォブリング制御では、振動型アクチュエータによるレンズ１０５の駆動と停止をできるだけ短時間で繰り返すことが望ましい。このため、実施例３（または実施例１，２）で説明した０°または１８０°とは異なる初期位相差からの位相差制御を行うことで、駆動開始の遅れや駆動方向による駆動開始時間の差が抑制され、良好なウォブリング制御を行うことができる。

なお、上記各実施例では、撮影用のレンズ装置に振動型アクチュエータ制御装置を搭載した場合について説明したが、被駆動部材を振動型アクチュエータにより駆動する他の各種装置にも各実施例で説明した位相差制御を適用することができる。
（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。

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。

１０２ 摩擦材
１０３ 振動体
１２１ 駆動信号生成部
１２２ 位相差記憶部
１２７ 制御ＣＰＵ

Claims (9)

1. 電気−機械エネルギ変換素子に互いに位相差を有する２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動を制御する振動型アクチュエータ制御装置であって、
   前記２相の駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
   ０°および１８０°とは異なる初期位相差を記憶した記憶手段とを有し、
   前記駆動信号生成手段は、前記移動体を停止状態から移動させる際に、前記２相の駆動信号の位相差を前記初期位相差から変化させることを特徴とする制御装置。
2. 前記駆動信号生成手段は、前記移動体の位置を検出して得られる検出位置と目標位置との偏差に基づいて前記位相差を変化させるフィードバック制御を行い、
   前記初期位相差は、前記フィードバック制御により前記検出位置が前記目標位置に到達したとき又は前記検出位置が前記目標位置に到達してから所定時間が経過したときの前記位相差であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
3. 前記初期位相差は、第１の移動方向に移動する前記移動体の速度が減少するように前記位相差を変化させた場合において該速度が０になったときの前記位相差としての第１の初期位相差および前記第１の移動方向とは反対の第２の移動方向に移動する前記移動体の速度が減少するように前記位相差を変化させた場合に該速度が０になったときの前記位相差としての第２の初期位相差であり、
   前記駆動信号生成手段は、前記移動体を前記停止状態から前記第１の移動方向に移動させる際には前記位相差を前記第１の初期位相差から変化させ、前記移動体を前記停止状態から前記第２の移動方向に移動させる際には前記位相差を前記第２の初期位相差から変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
4. 前記初期位相差は、前記位相差を正側および負側のうち一方において減少させた後に他方において増加させた場合における第１の移動方向への前記移動体の移動が停止したときの第１の位相差と前記第１の移動方向とは反対の第２の移動方向への移動を開始したときの第２の位相差との中心の位相差であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
5. 前記初期位相差からの前記位相差の変化が開始してから前記移動体の移動が開始するまでの時間を駆動開始時間とし、前記位相差を前記初期位相差から正方向および負方向にそれぞれ同じ変化率で変化させる場合において、
   前記初期位相差は、前記位相差を前記正方向に変化させる場合の前記駆動開始時間と該位相差を前記負方向に変化させる場合の前記駆動開始時間との時間差が最小となる位相差であることを特徴とする請求項１又は４に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
6. 前記駆動信号生成手段は、前記位相差を前記初期位相差から変化させる際に、前記２相の駆動信号の周波数を固定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置。
7. 電気−機械エネルギ変換素子に互いに位相差を有する２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータと、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ制御装置とを有することを特徴とする装置。
8. 前記振動型アクチュエータ制御装置は、前記被駆動部材の往復駆動が繰り返されるように前記振動型アクチュエータの駆動方向の切り替えを繰り返すことを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 電気−機械エネルギ変換素子に互いに位相差を有する２相の駆動信号が印加されることにより振動が励起される振動体を有し、前記振動体と該振動体に接触する接触体のうち移動体を移動させる振動型アクチュエータの駆動の制御をコンピュータに行わせるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   ０°および１８０°とは異なる初期位相差を記憶手段に記憶させ、
   前記振動型アクチュエータを停止状態から駆動する際に、前記２相の駆動信号の位相差を前記初期位相差から変化させることを特徴とする振動型アクチュエータ制御プログラム。