JPH0614565A - 振動波モータの制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動波モータをオートフォーカス機構やズー
ムレンズ機構の駆動源として搭載しているレンズ鏡筒に
おいては、使用者が誤ってズームリングやフォーカスリ
ングを手で掴んだままで該モータを起動させようとする
と、ロータが固定された状態となるので起動不可能にな
る場合があった。このような場合、従来の制御回路で
は、該モータを起動させる際にステータに与える駆動信
号の周波数を高周波数から低周波数へ順々に変化させて
みて、それでもロータが起動しない時には制御回路のモ
ータ起動動作を終了していた。本発明は従来の起動制御
方法の欠点を除去した制御回路を提供する。 【構成】 本発明の制御回路では、該モータを起動させ
る際にステータに与える駆動信号の周波数を順々に変化
させ、更に該駆動信号の位相制御をも行うようにした。
このため、ロータに従来よりも大きなトルクが与えられ
るようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電歪素子、圧電素子等の
電気−機械エネルギー変換素子に周波電圧を印加するこ
とによって振動体表面に進行性振動波を発生させ、該振
動波にて移動体を駆動する振動波モータの制御回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】該形式のモータの速度を調定するに際し
て、上記周波電圧の周波数を変化させる方法が知られて
いる。

【０００３】該方法にてモータを所望の速度に設定する
場合には、所望の速度に対応する周波数を選んで上記電
気−機械エネルギー変換素子に印加すれば良いが、該方
法によるとモータは急激に回動を開始することとなる。
また、速度と周波数の対応関係は温度その他の環境条件
により影響を受けるので、環境条件により速度にばらつ
きを生じるという不都合が発生する。

【０００４】そこで、モータを滑らかに回動させ、なお
かつ多少の環境条件の変動に対しても安定した速度で駆
動させるために、モータを起動するに際して高周波数か
ら徐々に駆動周波数を低下させ、モータの起動が確認さ
れた後は、実際の回転速度と所望の回転速度を比較し、
実際の回転速度のほうが所望の回転速度よりも速い場合
は周波数を高周波数方向へ移行させ、実際の回転速度の
ほうが所望の回転速度よりも遅い場合は周波数を低周波
数方向へ移行させて、所望の速度が得られるように周波
数を制御すればよい。

【０００５】この際の起動時の高周波数としては、モー
タが実際に回転を開始する周波数に設定し、この設定周
波数から徐々に周波数を低下させればモータを所望速度
まで短時間かつ滑らかに駆動することができるものの、
上記モータの特性は一定ではなく温度等の環境変化に影
響され、起動開始時の周波数を固定すると温度等の変化
が起きた場合対応ができなくなり、起動開始までの時間
が長くなったり、あるいは急激な回転開始、さらに最悪
の場合には起動できないというような事態を生ずる恐れ
がある。

【０００６】上記問題を解決する方法として、例えば特
開昭…（ＦＩＬＥ６６２５１）では次のようなモータ起
動方法が提案されている。すなわち、前回起動したとき
の動き出し周波数を記憶しておき、次回動かすときは記
憶した周波数から低周波数へスキャンしていくという方
法である。この起動方法は過去に起動できたという実績
を利用して、その起動開始周波数を覚えておいて、次回
の起動時の周波数スキャンのやり方の参考にしようとい
うものである。また、振動波モータを一眼レフカメラ用
のズームレンズ鏡筒内にオートフォーカス用及びオート
ズーム用の駆動源として搭載している場合には、該鏡筒
の使用中にズームレンズがワイド端やテレ端に突き当た
ったり、フォーカスリング等を手で止められてしまった
りすることが起るが、このような場合には従来の起動方
法では起動不能状態のまま駆動回路の動作を終了してい
た。このような場合には起動開始周波数に関する情報は
参考にならないので、起動不能状態で終了した次回に起
動する場合には、設定できる範囲の最高周波数から周波
数スキャンを開始するという方法をとっている。

【０００７】以上の方法で高周波数から低周波数へスキ
ャンしたにも拘らずズームレンズがワイド端あるいはテ
レ端に突き当たったりフォーカスレンズを手で止められ
てしまったりしたなどの原因でモータを起動することが
できなかった場合には、そのまま起動不能状態で駆動回
路の動作を終了する、という従来の起動方法の問題点を
解決するため、設定できる範囲の最高周波数から低周波
数へもう一度スキャンをやり直すという起動方法が提案
され、この方法も既に実用化されている。

【０００８】モータを起動出来た後は、モータの回転速
度を所望の回転速度に近づけるための制御を行う必要が
あるが、その方法としては、速度制御と位相制御がよく
知られている。

【０００９】速度制御は、ある周期でモータの回転速度
を検出し、得られた回転速度と所望の回転速度とを比較
し、実際の回転速度が所望の回転速度よりも速い場合は
周波数を所定値だけ高くし、実際の回転速度が所望の回
転速度よりも遅い場合は周波数を所定値だけ低くすると
いうものである。モータの回転速度を検出する周期を変
えることにより、モータの応答速度に応じて制御を速く
したり遅くしたりすることができる。周波数を上下させ
る幅については、一律にする方法や、実際の回転速度と
所望の回転速度の比に応じて変化させる方法などがあ
る。

【００１０】位相制御は、振動波モータのステータ上に
配される電歪素子群に与える周波電圧と、センサー用電
歪素子から得られる周波電圧の位相差を検出し、得られ
た位相差の情報をもとに周波数を制御する方法である。
振動波モータの特性として、周波数を高いほうから徐々
に低下させ、モータが回転を始めて徐々に速度が上昇す
ると、位相も徐々に共振状態に近づいてゆく。そして、
位相が共振状態になると、モータの回転速度は最高速付
近に達する。共振状態からさらに周波数を低下させる
と、回転速度は急激に低下し、位相も共振状態からはず
れる。そのため、位相が共振状態からさらに周波数の低
い方向へ進まないように、位相を検出して共振状態に近
づきつつある場合は、周波数を高いほうへ戻すという制
御を行う必要がある。

【００１１】ところで、振動波モータの回転周波数及び
位相と周波数の関係はほぼ図９のようになっている。Ｆ
_btr はモータが回転を開始する周波数で、該周波数から
徐々に低下させることにより回転数が増加していく。位
相の方は、モータが起動してから最高速度に達するまで
は、周波数に対してほぼ単純に共振状態に近づいてゆく
関数となっている。位相制御は、例えば、実際の位相信
号を検出し、図９のθ₁ と比較し、位相がθ₁ を越えた
場合には周波数を高い方へ戻すなどの制御を行う。モー
タを起動させるために周波数をＦ_max からスキャンさせ
ていく場合、動き出し周波数Ｆ_btr に達するまでは、図
９に示すように位相は不安定であり、位相が共振方向に
戻る位相戻りと呼ばれる現象が生じる。そのため、モー
タが回転開始する以前に、上述した、位相がθ₁ を越え
た場合には周波数を高い方へ戻すという制御を行うと、
位相戻りのために加速を正常に行うことができないとい
う不都合が生じる。そこで、通常はモータが起動するま
では位相制御は行わない。また、レンズ鏡筒の使用中に
ズームレンズがワイド端やテレ端に突き当たったり、フ
ォーカスレンズの可動部分を手で止められてしまった場
合にも、位相は不安定な状態になっている。

【００１２】以上述べた速度制御ならびに位相制御を組
み合わせて振動波モータの制御を行うのが一般的であ
り、速度制御はモータの回転速度を安定的に高速回転さ
せるとともに滑らかに停止させ、位相制御はモータの急
激な停止を避けるという意味合いを持っている。モータ
の起動時は周波数を一定周期で低下させていき、起動し
た後は位相制御と速度制御を行い、停止時は速度制御の
み行う方法がよく用いられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、フォーカスレンズの可動部分が外部に出てい
る構成をとっているレンズで、モータ自体の性能により
起動トルクが小さい場合や、電源電圧の低下により起動
トルクが小さくなってしまった場合などの原因により、
モータの起動時にフォーカスレンズの可動部分を手で止
められてしまったときなどに、モータの起動トルクが小
さいために、モータを全く起動することができなかった
場合、そこで駆動回路の動作を終了してしまうか、また
は再スキャンを行った後に駆動回路の動作を終了してし
まうかのどちらかであるので、モータを起動させようと
するための回路動作をごく短時間行うだけですぐにやめ
てしまう。そのため、駆動回路がモータを起動しようと
していることすらユーザーが認識できず、駆動回路がモ
ータを何回起動させようとしてもカメラ等の使用者がフ
ォーカスレンズの可動部分から手を離そうとせず、従っ
て正確なオートフォーカス動作を行えないという不都合
が生じていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、高周波
数から低周波数へ徐々に周波数スキャンを行ったにも拘
らず、フォーカスレンズの可動部分を手で止められてし
まったりして、モータを起動することができなかった場
合には、設定できる範囲の最高周波数からもう一度周波
数スキャンを行うとともに、今度は所定時間だけ通常運
転時の位相制御も行って、周波数が共振周波数よりも低
くならない状態に保つようにして、モータを起動できな
い場合でもすぐに駆動回路の動作を終了せずに、周波数
を制御するようにしたものである。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示すものであ
り、振動波モータやそれを制御する制御回路等がレンズ
鏡筒に内蔵されている場合を例にとっている。

【００１６】同図において、１はマイコン。２はＤ／Ａ
コンバータで、マイコン１のディジタル出力信号（Ｄ／
Ａｏｕｔ）を出力電圧に変換する働きを持つ。３は電圧
制御発振器（ＶＣＯ）で、Ｄ／Ａコンバータ２の出力電
圧に応じた周波電圧を出力する。４は分周・移相器で、
ＶＣＯ３の周波電圧を分周してπ／２位相差の矩形波を
出力する。５，６は電力増幅器で、分周・移相器４の周
波電圧を振動波モータ９を駆動できる電圧と電流値に増
幅する。７，８はマッチングコイル、９は振動波モータ
で、９ａはロータ、９ｂはステータ。１０はパルス板
で、同図に示すように放射方向に複数のスリットが開い
ており、ギア１１とともに振動波モータ９の軸と同軸と
なっており、振動波モータ９のロータ９ａとともに回転
する。１２はギアで、レンズ鏡筒１３の外周ギア部と嵌
合する。１４はレンズ。１５はインターラプタで、パル
ス板１０の回転を検出する。１６はインターラプタ１５
の信号検出回路で、インターラプタ１５の微小信号を増
幅してディジタル信号に変換する。１７はｕｐ／ｄｏｗ
ｎカウンタで、パルス板１０の回転により生ずるパルス
信号をカウントする。１８はレンズデータ用メモリで、
レンズに固有な開放Ｆ値や焦点距離、フォーカスレンズ
を駆動する際の速度テーブルなどが格納されている。１
９，２０は位相コンパレータで、分圧抵抗２１，２２で
作られる基準電圧と比較することによって、Ａ相及びＳ
相の波形をマイコンに入力できるように整形する。

【００１７】次に、マイコン１の各端子の説明を行う。

【００１８】ＤＩＲ１はｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ１７の
カウント方向を指示する出力端子であり、説明の都合上
“Ｈ”でｕｐ、“Ｌ”でｄｏｗｎとする。ＰＵＬＳＥ
ＩＮはｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ１７のカウント値の入力
端子である。ＭＯＮは検出回路１６の出力の直接モニタ
入力端子である。ＲＥＳＥＴはｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ
１７のリセット出力端子で“Ｈ”でリセットする。ＣＮ
Ｔ ＥＮ／￣ＤＩＳはｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ１７のカ
ウント可能／禁止指示の出力端子であり、“Ｈ”で可
能、“Ｌ”で禁止とする。Ｄ／ＡｏｕｔではＤ／Ａコン
バータ２への出力端子である。ＤＩＲ２は振動波モータ
９の回転方向を切り換えるために振動波モータ９に加え
る周波電圧Ａ，Ｂの位相差を９０°、２７０°に変更す
るための指示を分周・移相器４に与えるための出力端子
である。ＵＳＭ ＥＮ／￣ＤＩＳは分周・移相器４の出
力をＯＮ／ＯＦＦするための端子であり、“Ｈ”でＯ
Ｎ、“Ｌ”でＯＦＦとする。ＡＩＮ、ＳＩＮはそれぞれ
Ａ相、Ｓ相の波形をコンパレータ１９，２０で整形した
波形の入力端子である。ＡＤＤＲＥＳＳはレンズデータ
用メモリ１８のアドレスを指定するための出力端子であ
り、どのデータを入力するのかを指定する。ＤＡＴＡ
ＩＮはＡＤＤＲＥＳＳ端子に出力して指定した、レンズ
データ用メモリ１８上のアドレスに格納されているデー
タの入力端子である。

【００１９】次に、振動波モータ９について図２を用い
て説明する。

【００２０】図２はステータ９ｂの裏面上に配される電
歪素子の配設状態を示す説明図である。図２中のＡ₁ 及
びＢ₁ は、それぞれ図示の位相及び分極関係に、ステー
タ９ｂ上に配される第１と第２の電歪素子群である。ま
た、Ｓ₁ は第１の電歪素子群Ｂ₁ に対して４５°位相が
ずれた位置に配されるセンサー用の電歪素子である。こ
れらの各電歪素子は、それぞれ単独のものを振動体に付
しても良いし、また、一体的に分極処理にて形成しても
良い。図１に戻り、Ａ，Ｂ，Ｓはそれぞれ、第１，第２
の電歪素子群及びセンサー用電歪素子Ｓ₁ に対する駆動
電極及びセンサー電極を示し、電極Ａに対して前記増幅
器５を介した周波電圧が印加されるとともに電極Ｂに前
記増幅器６を介した周波電圧が印加されることにて、ス
テータ９ｂの裏面に進行性の振動波が形成される。ま
た、振動体に上記振動波が形成されると、この振動波の
状態に応じてセンサー用電歪素子Ｓが出力（周波電圧）
を出力し、センサー電極Ｓ₁ にて、これが検出される。
なお、振動波モータは共振状態では、Ａ電極への駆動電
圧とセンサー電極からの出力電圧との位相関係が特定の
関係を示す特性を有しており、電極Ａにて周波信号が印
加される第１の電歪素子群Ａ₁ とセンサー用電歪素子Ｓ
との位置関係にて決定され、本実施例の場合は正転状態
では電極Ａ，Ｓとの信号波形の位相が１３５°ずれたと
きに共振状態を示し、また、逆転の時には４５°ずれた
ときに共振状態を示すものとし、共振からずれるほど上
記位相関係がずれるものとする。

【００２１】図３、図４、図５、図６、及び図７は、図
１のマイコン１に内蔵されるＲＯＭにプログラムされて
いるプログラムフローを示すプログラム図であり、マイ
コン１は該プログラムフローに従って制御動作を実行す
る。

【００２２】次に、図１に示した実施例の動作を説明す
る。振動波モータ駆動制御ルーチンに入ると、まずステ
ップ１が実行される。以下各ステップの動作を説明す
る。

【００２３】［ステップ１］ 再スキャン中であること
を示すフラグＳＳＦＬＡＧをリセットする。

【００２４】［ステップ２］ ｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ
１７の初期値をＰＵＬＳＥ ＩＮ端子より入力し、変数
ＦＰＣ_OLD に格納する。

【００２５】［ステップ３］ 変数ＦＭＡＸの値を変数
ＦＲＥＱに転送する。なお、ＦＭＡＸは前回駆動したと
きの駆動周波数をもとに決めた初期周波数であり、前回
正常に停止した場合は動き出したことが確認されたとき
の周波数（駆動不能状態で停止した場合はＯ）が格納さ
れている。またこれらの変数ＦＭＡＸ及びＦＲＥＱは実
際にＤ／Ａ_out 端子に出力する値がそのまま格納されて
おり、値が小さいほど駆動周波数は高くなる。

【００２６】［ステップ４］ ステップ３で設定された
ＦＲＥＱの値をＤ／Ａ_out 端子へ出力する。これにより
Ｄ／Ａコンバータ２はＤ／Ａ_out 端子より出力されたデ
ィジタル電圧値をアナログ電圧に変換してＶＣＯ３に出
力する。ＶＣＯ３はＤ／Ａコンバータ２が出力した電圧
を周波数に変換して分周・移相器４に出力する。

【００２７】［ステップ５］ 駆動回転方向を判別し、
正転の場合はステップ６へ進み、逆転の場合はステップ
７へ進む。

【００２８】［ステップ６］ 駆動回転方向が正転であ
るので、ＤＩＲ１端子に“Ｈ”を出力してｕｐ／ｄｏｗ
ｎカウンタ１７のカウント方向をアップ方向に設定す
る。また、ＤＩＲ２端子に“Ｈ”を出力して分周・移相
器４の出力する信号ＡとＢの位相差を９０°に設定し、
ステップ８に進む。

【００２９】［ステップ７］ 駆動回転方向が逆転であ
るので、ＤＩＲ１端子に“Ｌ”を出力してｕｐ／ｄｏｗ
ｎカウンタ１７のカウント方向をダウン方向に設定す
る。また、ＤＩＲ２端子に“Ｌ”を出力して分周・移相
器４の出力する信号ＡとＢの位相差を２７０°に設定
し、ステップ８に進む。

【００３０】［ステップ８］ ＣＮＴ ＥＮ／￣ＤＩＳ
端子に“Ｈ”を出力し、ｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ１７を
カウントイネーブル状態にする。

【００３１】［ステップ９］ ＵＳＭ ＥＮ／￣ＤＩＳ
端子に“Ｈ”を出力し、分周・移相器４の出力Ａ，Ｂを
イネーブル状態にする。これにより分周・移相器４はＶ
ＣＯ３が出力した電圧に応じた周波数と、ＤＩＲ２端子
から出力されたレベルに応じた位相差によってＡ，Ｂよ
り信号を出力する。出力された信号Ａ，Ｂは電力増幅器
５及び６によって増幅され、マッチングコイル７，８を
介して振動波モータ９に印加される。これにより、振動
波モータ９は回転を始めようとする。

【００３２】［ステップ１０］ 変数ＴＩＭＥＲ２に０
を格納する。なお、ＴＩＭＥＲ２は、再スキャン中に位
相制御を行う時間を計測するためのカウンタである。

【００３３】［ステップ１１］ 変数ＴＩＭＥＲ１に０
を格納する。なお、ＴＩＭＥＲ１は、モータの回転運動
が検出されないときに一定時間経過するたびに周波数を
下げていくときの一定時間を計測するためのカウンタで
ある。

【００３４】［ステップ１２］ ＦＲＥＱに定数ＡＣＣ
ＥＬ１を加えてＦＲＥＱに格納する。

【００３５】［ステップ１３］ ＦＲＥＱが、設定でき
る範囲内の最低周波数ＭＩＮＦＲＥＱよりも大なるとき
はステップ１４へ進み、そうでないときはステップ２０
へ進む。

【００３６】［ステップ１４］ ステップ１３で周波数
をＭＩＮＦＲＥＱまでスキャンしてもパルス入力が認め
られなかったので駆動不能状態であるものと判断し、次
回のスキャン開始周波数ＦＭＡＸに０を格納する。

【００３７】［ステップ１５］ 再スキャン中である場
合にはステップ１９に進み、そうでない場合にはステッ
プ１６に進む。

【００３８】［ステップ１６］ 変数ＦＭＡＸの値を変
数ＦＲＥＱに転送する。

【００３９】［ステップ１７］ ステップ１６で設定さ
れたＦＲＥＱの値をＤ／Ａ_out 端子に出力する。

【００４０】［ステップ１８］ 再スキャン中であるこ
とを示すフラグＳＳＦＬＡＧをセットし、ステップ８へ
進む。

【００４１】［ステップ１９］ 再スキャンしたにも拘
らずモータを起動することができなかったので、駆動終
了処理を行う。

【００４２】［ステップ２０］ Ｄ／Ａ_out 端子にＦＲ
ＥＱの値を出力する。

【００４３】［ステップ２１］ ｕｐ／ｄｏｗｎカウン
タ１７よりカウンタ値を入力し、変数ＦＰＣに格納す
る。

【００４４】［ステップ２２］ 変数ＦＰＣとＦＰＣ
_OLD を比較し、等しい場合はステップ２３へ進み、等し
くない場合はステップ２６へ進む。すなわち、検出回路
１６がパルス板１０の回転動作を検出してｕｐ／ｄｏｗ
ｎカウンタ１７がカウント動作を行った場合にはＦＰＣ
≠ＦＰＣ_OLD となるので、ステップ２６へ進む。また、
パルス板１０の回転動作が検出されない場合はＦＰＣ＝
ＦＰＣ_OLD となるのでステップ２３へ進む。

【００４５】［ステップ２３］ パルス板１０の回転動
作が検出されていないので、位相制御を行う。

【００４６】［ステップ２４］ 変数ＴＩＭＥＲ１をイ
ンクリメントする。

【００４７】［ステップ２５］ ＴＩＭＥＲ１が前記一
定時間ＴＩＭＥ＿ＬＭＴ１に等しいか否かを判断し、等
しい場合はステップ１１に進む。また、等しくない場合
はステップ２０へ進む。

【００４８】［ステップ２６］ ステップ２２でパルス
板１０の回転動作が検出されたので、そのときの周波数
ＦＲＥＱをＦＭＡＸに格納する。

【００４９】［ステップ２７］ モータの回転方向を判
別し、正転の場合はステップ２８に、逆転の場合はステ
ップ２９に進む。

【００５０】［ステップ２８］ ＡＩＮ端子とＳＩＮ端
子から入力したＡ相とＳ相の位相差が１３５°＋位相余
裕値ＲＯＯＭ２２よりも小なるか否かを判別し、小さい
場合はステップ３０へ進み、そうでない場合はステップ
３１へ進む。

【００５１】［ステップ２９］ ＡＩＮ端子とＳＩＮ端
子から入力したＡ相とＳ相の位相差が４５°＋位相余裕
値ＲＯＯＭ１２よりも小なるか否かを判別し、小さい場
合はステップ３０へ進み、そうでない場合はステップ３
１へ進む。

【００５２】［ステップ３０］ 位相が共振状態からさ
らに進みつつあるので、周波数を所定値ＡＣＣＥＬ５だ
け高い方へ戻す。

【００５３】［ステップ３１］ 位相信号は余裕がある
ので、速度制御を行う。

【００５４】［ステップ３２］ 変数ＦＲＰＣが０より
大きいか否かを調べる。すなわち、駆動残量がまだある
のか、目標の駆動量だけもう駆動し終わったのか、ある
いはオーバーランしたのかを判断し、駆動残量がまだあ
る場合はステップ２７へ進み、そうでない場合はステッ
プ３３へ進む。

【００５５】［ステップ３３］ ＦＲＰＣ≦０，すなわ
ち目標の駆動量だけもう駆動し終わったか、またはオー
バーランしたので、駆動処理を終了する。

【００５６】ステップ３４と３５は駆動終了のサブルー
チンである。

【００５７】［ステップ３４］ ＵＳＭ ＥＮ／￣ＤＩ
Ｓ端子に“Ｌ”を出力し、分周・移相器４の出力Ａ，Ｂ
をディスエーブル状態にする。これによりモータは駆動
を停止する。

【００５８】［ステップ３５］ ＵＳＭ ＥＮ／￣ＤＩ
Ｓ端子に“Ｌ”を出力し、ｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ１７
をカウントディスエーブル状態にする。

【００５９】ステップ３６からステップ３９は速度制御
のサブルーチンである。

【００６０】［ステップ３６］ モータの実際のスピー
ドと、駆動残量などの情報をもとにあらかじめＲＯＭに
記憶してある目標速度とを比較し、実際の速度が目標速
度よりも速い場合はステップ３７へ進み、遅い場合はス
テップ３８へ進む。

【００６１】［ステップ３７］ スピードが速いので、
ＦＲＥＱから定数ＡＣＣＥＬ３を引いた値をＦＲＥＱに
格納し、周波数を高いほうへスキャンさせた後、ステッ
プ３９へ進む。

【００６２】［ステップ３８］ スピードが遅いので、
ＦＲＥＱに定数ＡＣＣＥＬ２を加えた値をＦＲＥＱに格
納し、周波数を低いほうへスキャンさせた後、ステップ
３９へ進む。

【００６３】［ステップ３９］ ＦＲＥＱの値をＤ／Ａ
_out 端子に出力する。

【００６４】ステップ４０からステップ４６はモータが
起動するまでに行う位相制御のサブルーチンである。

【００６５】［ステップ４０］ 再スキャン中であるか
否かを判別し、再スキャン中の場合はステップ４１に進
み、そうでない場合はリターンする。

【００６６】［ステップ４１］ 変数ＴＩＭＥＲ２をイ
ンクリメントする。

【００６７】［ステップ４２］ ＴＩＭＥＲ２が前記所
定時間ＴＩＭＥ＿ＬＭＴ２に等しいか否かを判断し、等
しい場合はリターンする。また、等しくない場合はステ
ップ４３へ進む。

【００６８】［ステップ４３］ モータの回転方向を判
別し、正転の場合はステップ４４に、逆転の場合はステ
ップ４５に進む。

【００６９】［ステップ４４］ ＡＩＮ端子とＳＩＮ端
子から入力したＡ相とＳ相の位相差が１３５°＋位相余
裕値ＲＯＯＭ１１よりも小なるか否かを判別し、小さい
場合はステップ４６へ進み、そうでない場合はリターン
する。

【００７０】［ステップ４５］ ＡＩＮ端子とＳＩＮ端
子から入力したＡ相とＳ相の位相差が４５°＋位相余裕
値ＲＯＯＭ２１よりも小なるか否かを判別し、小さい場
合はステップ４６へ進み、そうでない場合はリターンす
る。

【００７１】［ステップ４６］ 位相が共振状態からさ
らに進みつつあるので、周波数を所定値ＡＣＣＥＬ４だ
け高い方へ戻す。

【００７２】上記の動作において、ステップ１〜１０は
起動に際しての初期設定を行っており、ｕｐ／ｄｏｗｎ
カウンタ１７の初期状態の確認、スキャン開始周波数の
出力、回転方向の判別及び設定、変数の初期化などを行
い、モータの起動を始める。

【００７３】ステップ１１〜２６では起動したかどうか
の確認ならびに周波数スキャンなどを行っている。周波
数スキャンは一定時間ＴＩＭＥ＿ＬＭＴ１が経過するた
びに周波数を下げていく。起動が確認されるまでは、一
定時間が経過しない間はステップ１１→１２→１３→２
０→２１→２２→２３→２４→２５→２０→…を繰り返
し、一定時間が経過したときはステップ２５からステッ
プ１１に戻って、ステップ１２で周波数を所定値ＡＣＣ
ＥＬ１だけ下げる。

【００７４】ステップ２２でモータの起動が確認されれ
ばステップ２６でそのときの周波数を記憶するが、モー
タの起動が確認されないままステップ１３で周波数が所
定値ＭＩＮＦＲＥＱを越えてしまった場合は、フォーカ
スレンズの可動部分を手で抑えられてしまったなどの駆
動不能状態であるものと判断し、ステップ１４〜１９の
周波数再スキャンの準備を行うルーチンへ処理を移す。

【００７５】ステップ１４〜１９ではスキャンへ処理を
移す。

【００７６】ステップ１４〜１９ではスキャン開始周波
数を設定できる範囲の最高周波数に設定する。駆動処理
開始後初めてこのルーチンへ来たときには、ＳＳＦＬＡ
Ｇはリセットされているので、最高周波数から再スキャ
ンを行うこととなる。過去に一度このルーチンへ来たと
きには、ＳＳＦＬＡＧはセットされているので、駆動処
理を終了するようになっており、１回の駆動処理でスキ
ャンを３回以上繰り返さないようになっている。

【００７７】ステップ２７〜３２ではモータの位相制御
ならびに速度制御を行っている。まず位相信号をチェッ
クし、位相が共振状態からさらに進みつつある場合には
周波数を所定値ＡＣＣＥＬ５だけ上げ、モータが急激に
停止してしまう事態だけは避けるようにする。位相制御
がかからない場合は速度制御を行う。すなわち、目標速
度に対して速い場合は周波数を所定値ＡＣＣＥＬ３だけ
上げ、遅い場合は所定値ＡＣＣＥＬ２だけ下げる。振動
波モータの特性上、最高速付近よりもさらに周波数を下
げると急激な速度低下をきたすので、最高速付近での周
波数の変化はあまり激しく行わないほうがよい。従って
所定値ＡＣＣＥＬ２やＡＣＣＥＬ３には小さな値を設定
する。

【００７８】ステップ４０〜４６はモータ起動前の位相
制御サブルーチンであるが、駆動処理開始直後の一度目
のスキャン時には位相制御を行わない。再スキャン中
は、変数ＴＩＭＥＲ２が前記所定時間ＴＩＭＥ＿ＬＭＴ
２に達するまでは位相制御を行い、それ以後は位相制御
は行わない。すなわち、再スキャン中の位相制御を行う
時間を制限するようになっている。

【００７９】［他の実施例］図８は本発明の第２の実施
例を示すものであり、振動波モータやそれを制御する制
御回路等がカメラボディに備えられている場合を例にと
っている。

【００８０】同図において、２３はスリップ機構、２４
はカメラ側伝達機構、２５はカメラ側連結部材、２６は
レンズ側連結部材、２７はレンズ側伝達機構である。ｔ
₁ 〜ｔ₄ はカメラとレンズが通信を行うための端子であ
り、ｔ₁ はアドレス出力端子、ｔ₂ はアドレス入力端
子、ｔ₃ はレンズデータ入力端子、ｔ₄ はレンズデータ
出力端子である。

【００８１】振動波モータ９の駆動力は、ギア１１、ス
リップ機構２３、カメラ側伝達機構２４、カメラ側連結
部材２５、レンズ側連結部材２６、レンズ側伝達機構２
７、ギア１２を介して合焦光学系に伝えられる。スリッ
プ機構２３は、例えば、合焦光学系が無限遠合焦位置ま
たは近距離合焦位置において停止させられたときなど、
伝達機構に大きな負荷が加えられたとき、その負荷が振
動波モータ９に及ばないようにするためのもので、出力
側にあるレベル以上の負荷がかかるとスリップするよう
になっている。

【００８２】カメラとレンズのデータのやりとりは、通
信端子ｔ₁ 〜ｔ₄ を用いて行われる。カメラが、入力す
べきレンズデータの格納されているレンズデータ用メモ
リ１８のアドレスをＡＤＤＲＥＳＳ端子に出力すると、
そのアドレス情報がアドレス出力端子ｔ₁ 、アドレス入
力端子ｔ₂ を介してレンズデータ用メモリ１８に伝達さ
れる。これを受けて、レンズデータ用メモリ１８は、指
定されたアドレスに格納されているレンズデータを出力
し、レンズデータ出力端子ｔ₄ 、レンズデータ入力端子
ｔ₃ を介して伝達され、ＤＡＴＡ ＩＮ端子より入力す
る。

【００８３】振動波モータの起動制御方法については、
第１の実施例と同様である。

【００８４】以上のように、高周波数から低周波数へス
キャンを行って、起動が確認されないままある低周波数
の値を越えてしまった場合には、モータの起動トルクが
小さくて、フォーカスレンズの可動部分をユーザーが手
で抑えてしまって、正常な起動を行うことができないも
のと判断し、そのことをユーザーに認識させるために、
周波数再スキャンを行っている。そしてそのときに位相
制御を行うようにしている。フォーカスレンズの可動部
分を手で抑えられてしまった場合には位相信号が不安定
な状態になっており、位相制御がかかって周波数を高く
する方向に制御される。他方では、モータの起動が確認
されるまでは加速を行うため、周波数を低くする方向に
制御される。このように、周波数を高くする成分と低く
する成分が混在するために、周波数はある一定範囲のと
ころで落ち着くようになる。そのため、モータにある一
定周波数を継続して与えることになるので、モータはし
ばらくの間動き続けようとする。その結果、フォーカス
レンズの起動トルクに粘りが出て、その勢いがレンズの
鏡筒に伝わり、ユーザーの手に衝撃が加えられるので、
ユーザーはレンズの鏡筒から手を離し、以後は正常なレ
ンズ駆動及びオートフォーカス動作を行うことが可能に
なる。

【００８５】フォーカスレンズが至近端あるいは無限端
に突き当たった場合にもモータは長時間動き続けようと
するが、再スキャン中の位相制御を行う時間を制限して
いるため、端に突き当たってから所定時間経過した後に
駆動処理を終了する。これにより、消費電力が増大する
ことならびにレンズ等が固定端に突き当たったままハン
グアップ状態に陥ることを防止している。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、モータを起動する
際に、高周波数から低周波数へ周波数をスキャンしてゆ
き、起動が確認された場合には位相制御ならびに速度サ
ーボ制御を行い、起動が確認されなかった場合には周波
数再スキャンを行うとともに位相制御を行うようにした
ので、フォーカスレンズの可動部分が外部に出ている構
成をとっているレンズにおいて、モータ自体の性能によ
り起動トルクが小さい場合や、電源電圧の低下により起
動トルクが小さくなってしまった場合に、ユーザーがフ
ォーカスレンズの可動部分を無意識のうちに手で押さえ
つけてしまって、モータを起動することができなくなっ
てしまったときは、もう一度最高周波数からスキャンを
行い、モータを起動させようとする。しかも、再スキャ
ン中には位相信号もチェックする。フォーカスレンズの
可動部分を手で押えつけられてしまったときには、位相
信号は不安定な状態になっている。この状態のときに位
相信号をチェックすると、位相が共振状態からさらに進
みつつあることが検出されるので、位相制御がかかり、
周波数を高くしようとする。他方では、モータを起動さ
せようとするために加速を行っているので、周波数を低
くしようとする。このように、周波数再スキャン時にモ
ータが起動するまでは、一方で周波数を高くしようと
し、他方で周波数を低くしようとするので、周波数はあ
る一定範囲のところに落ち着くようになり、モータが起
動するまでは一定の周波数を与え続けるようになる。従
って、従来方法では周波数再スキャンを行ったとしても
位相制御は行わないので、振動波モータが動ける周波数
範囲をはずれたところまでごく短時間でスキャンしてし
まって、モータを起動させようとする行為はほんの一瞬
のうちに終了してしまっていたのが、本発明ではモータ
を起動できるまで所定の周波数で制御しようとするよう
になったため、モータを起動させようとする行為を長時
間続けることになる。そのため、モータの駆動力が連続
して出力されるようになるので、レンズ鏡筒に触れてい
る手に、レンズを駆動しようとしていることが感じられ
るようになり、ユーザーはレンズ鏡筒に手が触れている
ことに気がつき、手を離そうとするとともに、レンズ鏡
筒に手を触れていると正常なレンズ駆動を行うことがで
きないということをユーザーに認識させることが可能に
なる。また、レンズ等が固定端に突き当たった場合や、
ユーザーが故意にレンズ鏡筒を手でつかんだときには、
制御回路はいつまでもモータを起動し続けようとする
が、位相制御を行う時間を制限しているため、電力消費
が増大することや、起動できないままハングアップ状態
に陥るという危険性を防止している。このように、モー
タの起動トルクが小さくてもユーザーにトルク感を感じ
させることが可能になるので、レンズの駆動ならびにオ
ートフォーカス動作を正常に行うことができるようにな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。

【図２】図１のステータ９ｂの裏面上に配される電歪素
子の配設状態を説明する説明図。

【図３】本発明の実施例を示すフローチャート。

【図４】本発明の実施例を示すフローチャート。

【図５】本発明の実施例を示すフローチャート。

【図６】本発明の実施例を示すフローチャート。

【図７】本発明の実施例を示すフローチャート。

【図８】本発明の第２の実施例を示すブロック図。

【図９】振動波モータの位相、回転数の周波数特性を表
す図。

【符号の説明】

１…マイコン ２…Ｄ／Ａコンバー
タ ３…ＶＣＯ ４…分周・移相器 ５，６…電力増幅器 ７，８…コイル ９…振動波モータ ９ａ…ロータ ９ｂ…ステータ １０…パルス板 １１，１２…ギア １３…レンズ鏡筒 １４…レンズ １５…インターラプ
タ １６…検出回路 １７…ｕｐ／ｄｏｗ
ｎカウンタ １８…レンズデータ用メモリ １９，２０…コンパ
レータ ２１，２２…分圧抵抗 ２３…スリップ機構 ２４…カメラ側伝達機構 ２５…カメラ側連結
部材 ２６…レンズ側連結部材 ２７…レンズ側伝達
機構 ｔ₁ …アドレス出力端子 ｔ₂ …アドレス入力
端子 ｔ₃ …レンズデータ入力端子 ｔ₄ …レンズデータ
出力端子 Ａ₁ ，Ｂ₁ ，Ｓ₁ …電歪素子群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動体に配される電気−機械エネルギー
   変換素子に周波信号を印加し、振動体に進行性振動波を
   形成し、該振動波にて移動体を駆動する振動波モータの
   制御回路において、前記モータの回転を検出する回転検
   出手段と、前記モータの回転速度を検出する速度検出手
   段と、前記モータの特性に応じた最適な速度を設定する
   速度設定手段と、モータの起動時に前記周波信号を所定
   の周波数から低周波数方向へ変化させ、前記回転検出手
   段により前記モータが回転していることが検出された後
   は前記速度設定手段により設定された速度と前記速度検
   出手段により検出された実際の速度とを比較し、該比較
   結果に基づいて周波数を変化させる周波数調定手段と、
   前記振動体に固定された振動検出用の機械−電気エネル
   ギー変換素子に発生する周波信号と前記駆動周波信号と
   の位相差を検知して該位相差がほぼモータの共振状態を
   表す特定の位相差となった時に出力を発生する検知回路
   と、該検知回路の出力に応答して前記周波数調定手段に
   よる周波数の低下方向への変化を禁止する禁止手段と、
   該禁止手段を任意時間だけ動作許可状態にする計時手段
   と、を有し、前記周波数調定手段によりモータを起動さ
   せようとしたにも拘らず前記回転検出手段により前記モ
   ータが回転していることが検出できない場合には再び前
   記周波信号を所定の周波数から低周波数方向へ変化させ
   るとともに前記計時手段により所定時間を計時し、駆動
   周波信号の周波数の共振周波数より低周波数への移行を
   所定時間禁止したことを特徴とする振動波モータの制御
   回路。