JPH09238486A - 超音波モ−タの制御装置 - Google Patents

超音波モ−タの制御装置

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JPH09238486A
JPH09238486A JP8067396A JP6739696A JPH09238486A JP H09238486 A JPH09238486 A JP H09238486A JP 8067396 A JP8067396 A JP 8067396A JP 6739696 A JP6739696 A JP 6739696A JP H09238486 A JPH09238486 A JP H09238486A
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伸也 田水
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誠司 芳川
Tadaaki Ishikawa
忠明 石川
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剛 奥谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の周波数の給電々圧で起動させる超音波
モ−タにおいて、起動しないときのみ周波数をスキャン
させるようにし、起動の応答性を損なうことなく確実に
起動させるようにした制御装置を提供すること。 【解決手段】 起動時にモ−タの起動の有無を検出し、
モ−タが起動すればパルス信号S1をモ−タ起動信号と
して出力し、起動しなければパルス信号S1が出力しな
いことをモ−タ非起動信号として出力するフォト・イン
タラプタ30と、このフォト・インタラプタ30のモ−
タ起動信号に応じて周波数を所定の周波数に定め、モ−
タ非起動信号に応じて周波数を高周波側から低周波側に
連続に変化させて超音波モ−タ23を起動させるCPU
21とドライバ−22とを備えた構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転速度を給電
々圧の周波数に応じて制御する超音波モ−タに関し、具
体的には、この種の超音波モ−タを確実に起動させるこ
とができる制御装置に係る。
【0002】
【従来の技術】超音波モ−タはAF(オ−トフォ−カ
ス)カメラの焦点調節装置などに備えられ既に広く知ら
れている。このような焦点調節装置は、カメラ本体に装
着されるレンズ鏡胴内に超音波モ−タを取付け、ヘリコ
イドねじによって回転螺進する焦点調節用のレンズユニ
ットを超音波モ−タによって回転駆動するようになって
いる。
【0003】一方、超音波モ−タは、給電々圧の周波数
を高くするほど減速し、その周波数を低くするほど加速
する。ただ、このモ−タは、周波数を下げすぎて共振点
を経過すると急激に回転速度が低下し、また、周波数を
高めて行くと回転速度が徐々に低下して回転停止に向か
うが、反共振点を経過すると増速する方向に向かう特性
をもっているため、共振点付近での周波数制御が難し
い。
【0004】また、この種の超音波モ−タは、任意の低
周波数で直接に起動させるようにすると、起動しない場
合がある。このため、起動時には周波数を高周波側から
低周波側にスキャンさせる起動手段が提案されている。
これは低周波に比べて高周波の方が起動し易いからであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように超音波
モ−タは起動しないことがあるため、確実に起動させる
には何等かの手段を講ずる必要があるが、従来例の如
く、起動させる毎に駆動周波数をスキャンさせたので
は、起動に時間がかかり、起動の応答性が悪くなる。
【0006】そこで、本発明では、起動しないときのみ
周波数をスキャンさせるようにし、起動の応答性を損な
うことなく、確実に起動させるようにした超音波モ−タ
の制御装置を提案することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】しかして、本発明は、給
電々圧の周波数にしたがって速度制御する超音波モ−タ
の制御装置に関する。
【0008】そして、この発明では、起動時にモ−タの
起動の有無を検出し、モ−タが起動すればモ−タ起動信
号を、起動しなければモ−タ非起動信号を各々出力する
検出手段を備えている。
【0009】さらに、上記検出手段のモ−タ起動信号に
応じて上記周波数を所定の周波数に定め、モ−タ非起動
信号に応じて上記周波数を高周波側から低周波側に連続
に変化させる周波数制御手段とを備えている。
【0010】このように構成した本発明は、超音波モ−
タに所定の周波数の給電々圧を印加したとき、モ−タが
起動すれば、検出手段がモ−タ起動信号を出力し、周波
数制御手段がそのモ−タ起動信号に応じて給電々圧の周
波数を所定の周波数に定める。これより、モ−タがこの
周波数にしたがう回転速度で回転する。
【0011】また、給電々圧を印加かしたとき、モ−タ
が起動しないときは、検出手段がモ−タ非起動信号を出
力し、周波数制御手段がそのモ−タ非起動信号に応じて
周波数を変化させる。
【0012】このとき、周波数は高周波側から低周波側
に連続に変化され、この周波数変化によってモ−タが起
動すれば、検出手段からのモ−タ起動信号に応じた周波
数制御手段が周波数を所定の周波数に定める。これよ
り、モ−タがその周波数にしたがう回転速度で回転す
る。
【0013】このような周波数の変化は、モ−タが起動
するまで高周波側から低周波側に向かって数回繰り返す
ように構成することができる。なお、数回繰り返しても
モ−タが起動しない場合は、モ−タや回路の故障として
超音波モ−タの給電を停止するようにしてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明をAFカメラの焦点
調節装置に実施した一実施形態について図面に沿って説
明する。図1はAFカメラの概略図を示す。図示するよ
うに、このカメラは、カメラ本体が外部本体11と内部
本体12とからなり、内部本体12が外部本体11の下
方部に固設されたガイド軸13に案内されて撮影レンズ
14の光軸15方向に進退するように外部本体11内に
設けられている。
【0015】また、この内部本体12には、ミラ−ボッ
クス16、クイックリタ−ンミラ−17によって撮影光
が導かれるファィンダ−ユニット18、全反射ミラ−1
9によって撮影光が導かれる測距ユニット20が備えら
れ、さらに、この内部本体12には、フイルムの巻き上
げ・巻き戻し機構、ガイドロ−ラ、圧板などからなるフ
イルム給送ユニット、フォ−カルプレ−ンシャッタなど
が備えてある。
【0016】外部本体11には、撮影レンズ14の装着
用マウント、電池室、後蓋、レリ−ズボタンやその他の
操作ボタン、次に説明するところの焦点調節ユニットな
どが備えてある。
【0017】焦点調節ユニットは、信号処理手段を形成
するCPU(マイクロプロセッサ)21、ドライバ−2
2、超音波モ−タ23を備える駆動機構、超音波モ−タ
23の実速度を検出するモニタ手段が主な構成部となっ
ている。
【0018】CPU21は、予め設定される超音波モ−
タ23の目標速度に応じたD/A信号を出力する。ドラ
イバ−22はそのD/A信号を入力し、目標速度にした
がって電圧−周波数変換(V/f変換)し、また、その
周波数の2系統の交流電圧Va、Vb(給電々圧)を9
0°の位相差をもたせて出力し、この交流電圧により超
音波モ−タ23を給電する。
【0019】超音波モ−タ23は、2系統の交流電圧V
a、Vbによって、例えば、A相とB相とが給電され、
給電々圧の周波数にしたがう回転速度で回転駆動する。
超音波モ−タ23の第1の出力ギヤ24は減速ギヤ25
を回転駆動し、この減速ギヤ25が内部本体12に設け
たラックギヤ26を移動駆動する。つまり、ラックギヤ
26が減速ギヤ25によって駆動されると、内部本体1
2がガイド軸13に案内されて光軸15方向に進出し、
また、後退する。
【0020】また、超音波モ−タ23には回転数をモニ
タするための第2の出力ギヤ27が設けてある。この出
力ギヤ27には連動ギヤ28が噛合しており、この連動
ギヤ28の回転駆動によって羽根車29が回転し、フォ
ト・インタラプタ30により超音波モ−タ23の回転数
(または回転速度)に応じたパルス信号S1がCPU2
1に送られる。
【0021】CPU21はフォト・インタラプタ30か
ら送られたパルス信号S1と測距ユニット20から送ら
れる被写体の測距信号S2とを信号処理し、その処理値
にしたがってフイルム面に合焦させるに必要な内部本体
12の移動量を決める。つまり、その信号処理よりドラ
イバ−22から交流電圧Va、Vbが出力されて超音波
モ−タ23の回転によって内部本体12を合焦位置に移
動させる。
【0022】また、このAFカメラは外部本体11内の
前側に第1の端位置検出スイッチ(例えば、無限遠端ス
イッチ)31と、その後側に第2の端位置検出スイッチ
(例えば、至近端スイッチ)32とを設け、内部本体1
2が第1の端位置検出スイッチ31に当接したとき、C
PU21がパルス信号S1のカウントをリセットし、内
部本体12の後退移動によってパルスを加算カウント
し、第2の端位置検出スイッチ32に内部本体12が当
接することによってパルスカウントを停止する。内部本
体12が上記と反対に移動するときは、CPU21が減
算カウントする。なお、カメラのメインスイッチがOF
Fされると、CPU21のパルスカウント値が不揮発性
メモリに記憶される。
【0023】図2はドライバ−22の具体的な回路例を
示したものである。図示するように、CPU21には要
求される超音波モ−タ23の回転速度(目標速度)を設
定し、この設定値にしたがう電圧信号をCPU21から
V/f変換・鋸波作成回路33にD/A信号として送
る。つまり、CPU21はD/A設定入力を変えること
でD/A信号発生部(例えば、レジスタ)より段階的に
レベルが変わるD/A信号(電圧信号)を出力するよう
になっている。
【0024】V/f変換・鋸波作成回路33は、入力し
た電圧信号を電圧−周波数変換し、周波数fnの鋸波信
号を作り、これを分配器34に入力する。分配器34は
4fnのクロックにより位相を90°ずつ遅延させなが
らfnの鋸波信号を矩形波に整形して4分配する。つま
り、φ1より90°の位相を遅らせてφ3より、φ3よ
り90°の位相を遅らせてφ2より、φ2より90°の
位相を遅らせてφ4より各々矩形波信号を出力する。
【0025】4分配された矩形波波信号はアンド回路3
5a〜35dに各々入力する。アンド回路35a〜35
dの第3の入力端子には超音波モ−タ23のON信号が
入力し、第2の入力端子には後述するPWM信号が入力
しており、各アンド回路35a〜35dがゲ−ト開の間
に出力するパルス周波数信号を増幅作用のトランジスタ
36a〜36dのベ−スに入力する。
【0026】トランジスタ36aと36bのコレクタは
昇圧トランス37aの一次コイルの両端に各々接続し、
また、トランジスタ36cと36dのコレクタは昇圧ト
ランス37bの一次コイルの両端に各々接続してある。
そして、昇圧トランス37a、37bの二次コイルの出
力端が超音波モ−タ23に接続してある。
【0027】なお、コンパレ−タ38はアンド回路35
a〜35dから出力されるパルス周波数信号のパルス幅
を変えるためのもので、CPU21の設定値にしたがっ
たD/A信号を入力するコンパレ−タ38よりPWM信
号がアンド回路35a〜35dに入力する。D/A信号
も設定入力にしたがって段階的に変化する。また、モニ
タ39は既に述べたところの羽根車29とフォト・イン
タラプタ30からなるモ−タ回転数の検出器である。
【0028】このように構成したドライバ−22は、昇
圧トランス37a、37bより出力する交流電圧Va、
Vbの周波数が、CPU21によって設定される目標速
度にしたがって決定され、超音波モ−タ23がその周波
数にしたがう回転速度で回転駆動することになる。すな
わち、CPU21によって目標速度の設定値(D/A設
定入力値)を変えれば、交流電圧Va、Vbの周波数が
その目標速度の設定値に応じて変わり、超音波モ−タ2
3の回転速度をその設定値にしたがって変えることがで
きる。
【0029】しかしながら、実際には超音波モ−タ23
を目標速度に正確に合わせて回転させることが難しい。
既に述べたように、超音波モ−タ23の個体差による特
性のばらつき、負荷条件、周囲温度などの影響を受ける
ために、設定した目標速度に対して超音波モ−タ23の
実際の回転速度にずれが生ずる。このことから、目標速
度に合せた実際の回転速度に制御することができない。
【0030】超音波モ−タ23の給電々圧(交流電圧V
a、Vb)の周波数を小幅に変えて速度制御することが
既に提案されているが、周波数を小幅制御しても実速度
のずれは補正することができない。
【0031】そこで、この発明では、モニタ手段によっ
て超音波モ−タ23の実速度を検出し、この実速度と設
定した目標速度との差を求め、さらに、この差と目標速
度との比を算出し、この算出結果にもとづいて給電々圧
の周波数の補正量を定める構成としてある。
【0032】言換えれば、実速度が目標速度に対してず
れているかぎり、そのときの実速度のずれ量にもとづい
て周波数の補正量が定まり、超音波モ−タ23が補正さ
れた周波数にしたがって目標速度で回転する。
【0033】超音波モ−タ23の実速度はCPU21が
フォト・インタラプタ30から入力するパルス信号S1
より検出し、目標速度はCPU21の設定値より定ま
る。そして、このCPU21が実速度信号と目標速度信
号との差信号を算出し、また、この差信号と目標速度と
の比を算出する。
【0034】具体的にはCPU21が {(目標速度−実速度)/目標速度}×100(%) の計算を行なうようになっている。
【0035】回転速度のずれ量をこのように算出したC
PU21は、目標速度とずれ量とから周波数の補正量を
定め、この補正量にしたがって設定値を変えてD/A信
号を出力する。換言すれば、算出したずれ量に所定の係
数を掛けて補正量を算出し、この補正量を既設定の目標
速度に加味させるようにD/A設定入力を加減し、この
加減にしたがったD/A信号を出力する。これによって
D/A信号レベルが増加し、また、減少する。このよう
に、目標速度に対する実速度のずれ量にもとづいて定め
られた周波数の補正量が設定され、この補正量にしたが
ったD/A信号がV/f変換・鋸波作成回路33に送ら
れる。
【0036】この結果、交流電圧Va、Vbの周波数が
実速度のずれ量にしたがって変化し、超音波モ−タ23
が周波数補正前の実速度から目標速度に向かって加速
し、また、減速する。
【0037】図3は超音波モ−タ23の回転速度と周波
数との関係を示した特性曲線である。この図面では、目
標速度をr1に設定したとき給電々圧の周波数がf1と
なり、このとき超音波モ−タ23がr2の実速度で回転
していることを示している。
【0038】この場合、CPU21は、(r1−r2)
=△r、(△r/r1)×100(%)として目標速度
r1と実速度r2とのずれ量を算出する。そして、この
ずれ量にもとづいて補正量が算出され、この補正量にし
たがってD/A設定入力が加減されてD/A信号が出力
する。この場合はD/A信号レベルがずれ量にしたがっ
てアツプされる。これより、給電々圧の周波数が△f分
補正される。このことから、目標速度r1に設定すれ
ば、超音波モ−タ23がこの目標速度r1(周波数f1
の回転)に合った実速度で回転する。
【0039】周波数の補正は、算出したずれ量によって
一度に行なってもよいが、そのずれ量が大きい場合に
は、補正量に制限を設け、最も大きい補正量にしたがっ
てD/A信号を出力させたとき、実速度にずれがあれ
ば、上記したように再度ずれ量を算出して周波数を補正
する。これにより、過剰補正や実速度のオ−バ−シュ−
トを防止することができる。
【0040】また、このカメラの焦点調節装置は、超音
波モ−タ23が交流電圧Va、Vbで給電されたとき、
モ−タ起動しなければ周波数を変化させてモ−タ起動を
試みる構成となっている。なお、この動作時はモニタ3
9が起動の有無を検出する検出手段として動作する。
【0041】つまり、交流電圧Va、Vbを印加したと
きに超音波モ−タ23が起動すれば、フォト・インタラ
プタ30より直ちにパルス信号S1がCPU21に入力
するから、CPU21がこのパルス信号S1をモ−タ始
動信号として判断する。
【0042】この場合、CPU21は上記したところに
したがって実速度のずれ量から補正量を算出し、この補
正量によって補正した周波数の交流電圧Va、Vbを超
音波モ−タ23に印加し、目標速度でモ−タ回転させ
る。
【0043】交流電圧Va、Vbを印加したときに超音
波モ−タ23が起動しないときは、フォト・インタラプ
タ30がパルス信号S1を発生しないから、CPU21
にはパルス信号S1が入力しない。これより、CPU2
1がパルス信号S1の非入力をモ−タ非起動信号と判断
する。
【0044】この場合、CPU21は予め定めたプログ
ラムにしたがってD/A信号を変化させて給電々圧V
a、Vbの周波数を変化させるように動作する。なお、
この場合、CPU21がD/A設定入力を増減するよう
に動作して周波数を変化させるが、昇圧トランス37
a、37bに与える電圧Vcとアンド回路35a〜35
dに入力するPWM信号は一定にしておく。この周波数
変化については、図4に一例をもって示したように、C
PU21が反共振周波数f2(高周波側)から共振周波
数f1(低周波側)に向かって連続に周波数を変化させ
るように動作する。なお、図4において実線fdは周波
数曲線、点線ωtは位相曲線を示す。
【0045】この周波数変化の間にモ−タが起動しなけ
れば、再度f2からf1に向かって繰返し変化させ、こ
のように周波数が変化している間に超音波モ−タ23が
起動すれば、その後、CPU21が上記したところの補
正量によって周波数を補正し目標速度でモ−タ回転させ
るように動作する。
【0046】例えば、図4において目標速度をrに設定
したとすれば、周波数f0にしたがってモ−タが回転す
る。この周波数f0は補正された交流電圧Va、Vbの
周波数である。
【0047】図5は上記のように動作するCPU21の
動作を示すフロ−チャ−トである。図示するように、C
PU21はフォト・インタラプタ30からのパルス信号
S1の入力があったか否かを判断し、パルス信号S1の
入力がなければ、超音波モ−タ23が起動していないこ
とからD/A信号を変化させて周波数のスキャン起動に
移る。(ステップ101、106)
【0048】一回のスキャン起動々作でモ−タ起動しな
いときはこのスキャン起動を数回繰返し、スキャン起動
の動作を数回繰り返してもモ−タ起動しないときは超音
波モ−タ23の起動々作を停止する。超音波モ−タ23
が起動し、パルス信号S1がCPU21に入力すると、
既に述べたようにこのCPU21が補正量によって周波
数を補正してモ−タを速度制御する。(ステップ10
1、102)
【0049】超音波モ−タ23が起動した後は、CPU
21がパルス信号S1をカウントし、測距信号S2との
信号処理によって内部本体12を合焦位置に移動させる
に必要なパルス数を算出し、残りパルスが“0”となっ
たとき超音波モ−タ23を停止させる。つまり、アンド
回路35a〜35dの第3の入力端子にOFF信号を入
力する。(ステップ103、105)
【0050】このような合焦位置制御は内部本体12が
端位置検出スイッチ31、32に当接しない範囲で行な
われ、内部本体12がこれら検出スイッチ31または3
2に当接すると、これらスイッチの動作信号の入力で超
音波モ−タ23を停止させる。(ステップ104、10
5)
【0051】図6は周波数を上記したように変化させて
モ−タ起動させたときのタイムチャ−トを示す。同図
(A)、(C)のように、ドライバ−22にA/D信号
を供給し、また、ON信号(アンド回路35a〜35d
のゲ−ト信号)を与えて超音波モ−タ23に交流電圧V
a、Vbが印加されたとき、このモ−タ23が起動しな
ければ、同図(B)に示すようにフォト・インタラプタ
30からはパルス信号S1が出力されないから、CPU
21がモ−タの非起動と判断し、同図(C)のように、
D/A信号を変化させる。
【0052】このD/A信号の変化によって周波数が図
4のf2からf1に向かって変化する。なお、周波数の
変化範囲は必ずしもf2〜f1とする必要はなく、この
f2〜f1内での所定範囲で変化させるようにしてもよ
い。
【0053】図6のタイムチャ−トは周波数を2回繰り
返して変化させたとき、モ−タが起動した場合を示して
いる。2回目の周波数の変化過程でモ−タが起動する
と、この時点からインタラプタ30のパルス信号S1が
CPU21に入力する。したがって、CPU21がモ−
タ起動を判断し、上記したように、設定された目標速度
に合った回転速度で超音波モ−タ23を駆動させる。
【0054】図7は周波数を変化させて起動させる場合
に、スキャンする毎に周波数の変化時間を長くした構成
例を示す図6同様のタイムチャ−トである。このタイム
チャ−トでは周波数を3回繰り返して変化させたときモ
−タ起動した場合を示しているが、周波数をスキャンす
るためのD/A信号は同図(C)に示したように、スキ
ャン毎に長くなるようにt1<t2<t3・・・・・・
・・となるように構成してある。このように構成するこ
とにより一層確実なモ−タ起動を行なうことができる。
【0055】上記した実施形態ではカメラの焦点調節装
置について説明したが、本発明はその他の機器の超音波
モ−タについても同様に実施することができる。この場
合、目標速度と実速度との差が問題とならない超音波モ
−タについてはその補正量の算出が不要となる。
【0056】
【発明の効果】上記した通り、本発明に係る制御装置
は、起動時にモ−タ起動しないときのみ周波数を変化さ
せてモ−タ起動させる構成としたことから、起動時の応
答性を損なうことなく確実にモ−タ起動させることがで
きる超音波モ−タの制御装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すAFカメラの概略図
である。
【図2】超音波モ−タのドライバ−の回路例を示す図で
ある。
【図3】超音波モ−タの速度制御を説明するための図で
ある。
【図4】超音波モ−タの起動を説明するための図であ
る。
【図5】超音波モ−タを制御するCPUの動作を示すフ
ロ−チャ−トである。
【図6】周波数をスキャンさせてモ−タ起動させた状態
を示すタイムチャ−トである。
【図7】周波数のスキャン構成を変えた図6同様のタイ
ムチャ−トである。
【符号の説明】
11 外部本体 12 内部本体 14 撮影レンズ 20 測距ユニット 21 CPU 22 ドライバ− 23 超音波モ−タ 25 減速ギヤ 26 ラックギヤ 30 フォト・インタラプタ 39 モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 13/32 (72)発明者 石川 忠明 東京都世田谷区玉川台二丁目14番9号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者 奥谷 剛 東京都世田谷区玉川台二丁目14番9号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給電々圧の周波数にしたがって速度制御
    する超音波モ−タの制御装置において、起動時にモ−タ
    起動の有無を検出し、モ−タが起動すればモ−タ起動信
    号を、起動しなければモ−タ非起動信号を各々出力する
    検出手段と、この検出手段のモ−タ起動信号に応じて上
    記周波数を所定の周波数に定め、モ−タ非起動信号に応
    じて上記周波数を高周波側から低周波側に連続して変化
    させる周波数制御手段とを備えたことを特徴とする超音
    波モ−タの制御装置。
JP06739696A 1996-02-29 1996-02-29 超音波モ−タの制御装置 Expired - Fee Related JP3220931B2 (ja)

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