JP2003033057A - Position detector for oscillatory actuator - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】振動型アクチュエータを用い
て位置制御を行なう制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for performing position control using a vibration type actuator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、特開平9−84365のように振
動振幅を検出してこの値を積分してその結果を位置とし
て制御している。また一般的なUSMの位置制御はロー
タリーエンコーダ等の位置センサを用いて位置を検出
し、駆動周波数や電圧を変化させて位置制御を行なって
いた。また特開平4−261378では振動振幅を検出
してこの値を積分し、積分値が所定値に達したら振動型
アクチュエータを停止していた。2. Description of the Related Art Conventionally, as in JP-A-9-84365, a vibration amplitude is detected, this value is integrated, and the result is controlled as a position. In general USM position control, a position sensor such as a rotary encoder is used to detect the position, and the drive frequency and voltage are changed to perform the position control. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-261378, the vibration amplitude is detected, this value is integrated, and when the integrated value reaches a predetermined value, the vibration type actuator is stopped.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】一般には位置制御を行
なうためには高価な位置センサを必要としていた。ま
た、振動を検出して積分する場合でも、モータの個体差
による振動検出感度のバラツキや温度変化による振動検
出感度の変動により位置を高精度に検出することが困難
であった。また、上記従来例では振動振幅が速度情報に
比例しているとしたが、実際には振幅が小さい場合には
モータが回転しない不感帯があるため、誤差が生じてし
まう問題があった。Generally, an expensive position sensor is required for position control. Further, even when the vibration is detected and integrated, it is difficult to detect the position with high accuracy due to variations in the vibration detection sensitivity due to individual differences of the motor and fluctuations in the vibration detection sensitivity due to temperature changes. Further, in the above-mentioned conventional example, the vibration amplitude is proportional to the speed information, but when the amplitude is actually small, there is a dead zone in which the motor does not rotate, which causes a problem that an error occurs.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
請求項1では振動体に設けられた電気―機械エネルギー
変換素子に周波信号を印加して駆動力を得て対象物との
相対的な移動を行なわせる振動型アクチュエータのため
の移動位置または移動量検知装置において、振動体の振
動振幅を検出する振動検出手段と、該検出された振動振
幅におうじた振幅情報から速度情報を求める速度情報変
換手段と、変換された速度情報を積分して位置または変
位量を検出する積分演算手段とを設けたものである。請
求項2では前記変換手段としては、前記振動振幅情報か
ら所定の値を差し引いた値から所定の比例定数を掛ける
ことで,速度情報を得るようにしたものである。請求項
3では、前記アクチュエータの駆動力により変位し、変
位量に応じた情報を形成する変位量情報形成手段と、該
形成手段からの情報により速度情報を求め、該求められ
た速度情報により前記比例定数の補正を行なうようにし
たものである。請求項4では前記アクチュエータの駆動
力により変位し、変位量に応じた情報を形成する変位量
情報形成手段を設け、該形成手段からの情報により前記
積分演算手段の出力を補正するようにしたものである。
請求項5では、前記変位量情報形成手段からの情報と前
記積分演算手段で検知された変位量に応じた情報との差
が所定値以上のとき演算手段の出力を前記形成手段から
の情報に変更するようにしたものである。請求項6で
は、前記アクチュエータの駆動力により変位し、変位量
に応じた情報を形成する変位量情報形成手段と、該形成
手段からの情報により速度情報を求め、該求められた速
度情報により前記速度情報変換手段の速度情報を補正す
るようにしたものである。請求項7では、振動型アクチ
ュエータの起動時又は反転時には所定の時間または所定
の駆動パルス数の間、あるいは所定の振動振幅に到達す
るまでの間、上記積分演算手段の積分を行なわないよう
にしたものである。請求項8では、振動型アクチュエー
タを反転する際には振動振幅が所定の振幅より小さくな
ってから駆動電圧を該振動型アクチュエータが反転する
ように切り替えるようにしたものである。請求項9で
は、振動体に設けられた電気―機械エネルギー変換素子
に周波信号を印加して駆動力を得て対象物との相対的な
移動を行なわせる振動型アクチュエータのための移動位
置または移動量制御装置において、振動体の振動振幅を
検出する振動検出手段と、該検出された振動振幅におう
じた振幅情報から速度情報を求める速度情報変換手段
と、変換された速度情報を積分して位置または変位量を
検出する積分演算手段と、該積分演算手段の積分結果を
所望の目標位置と比較する比較手段と、比較結果にもと
づいて振動型アクチュエータを制御する制御手段を設け
たものである。請求項10では、停止直前の振動振幅又
は上記変換手段から得られる速度情報に基づいて停止動
作時の移動量を算出し、この移動量分だけ目標位置の手
前から停止動作を開始するようにしたものである。請求
項11では、振動体とこれに接触する移動体からなる振
動型アクチュエータを用いてフォーカス制御を行なうレ
ンズを有する撮影装置において、振動型アクチュエータ
の振動を検出する振動検出手段と、該振動を速度情報に
変換する変換手段と、変換された速度情報を積分して位
置を検出する積分演算手段と積分結果を所望の目標位置
と比較する比較手段と、比較結果にもとづいて振動型ア
クチュエータを制御する制御手段と、フォーカス制御用
のレンズの位置を直接又は間接的に検出する位置検出手
段と、該レンズの位置と上記積分結果に応じて積分結果
を補正する補正手段を設けたものである。請求項12で
は、上記検出手段は被撮影対象の結像位置と記録部材又
は撮像部との位置ずれに相当する値を検出するようにし
たものである。振動振幅が所定の振動振幅に到達するま
では積分演算手段の積分動作を行わないことである。[Means for Solving the Problems] To achieve the above object,
In claim 1, a moving position or a moving amount for a vibration type actuator that applies a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element provided in a vibrating body to obtain a driving force and perform relative movement with an object. In the detection device, a vibration detection unit that detects the vibration amplitude of the vibrating body, a speed information conversion unit that obtains speed information from amplitude information based on the detected vibration amplitude, and a position or position that integrates the converted speed information. Integral calculation means for detecting the amount of displacement is provided. In the second aspect, the converting means obtains the speed information by multiplying a value obtained by subtracting a predetermined value from the vibration amplitude information by a predetermined proportional constant. According to a third aspect of the present invention, displacement amount information forming means for forming information corresponding to a displacement amount by being displaced by the driving force of the actuator, speed information is obtained from the information from the forming means, and the speed information is obtained by the obtained speed information. The proportional constant is corrected. According to a fourth aspect of the present invention, displacement amount information forming means for forming information according to the displacement amount by being displaced by the driving force of the actuator is provided, and the output of the integral calculating means is corrected by the information from the forming means. Is.
According to a fifth aspect of the present invention, when the difference between the information from the displacement amount information forming means and the information according to the displacement amount detected by the integral calculating means is a predetermined value or more, the output of the calculating means is converted into the information from the forming means. It was changed. According to a sixth aspect of the present invention, displacement amount information forming means for forming information according to a displacement amount by being displaced by the driving force of the actuator, speed information is obtained from information from the forming means, and the speed information is obtained according to the obtained speed information. The speed information of the speed information converting means is corrected. According to a seventh aspect of the present invention, at the time of starting or reversing the vibration type actuator, the integration of the integration calculating means is not performed for a predetermined time or a predetermined number of drive pulses, or until a predetermined vibration amplitude is reached. It is a thing. In the eighth aspect, when the vibration type actuator is reversed, the drive voltage is switched so that the vibration type actuator reverses after the vibration amplitude becomes smaller than the predetermined amplitude. The movement position or movement for a vibration type actuator for applying a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element provided on a vibrating body to obtain a driving force and to move relative to an object. In the quantity control device, a vibration detecting means for detecting the vibration amplitude of the vibrating body, a speed information converting means for obtaining speed information from amplitude information according to the detected vibration amplitude, and a position by integrating the converted speed information. Alternatively, an integral calculation means for detecting the displacement amount, a comparison means for comparing the integration result of the integration calculation means with a desired target position, and a control means for controlling the vibration type actuator based on the comparison result are provided. According to the tenth aspect, the movement amount at the time of the stop operation is calculated based on the vibration amplitude immediately before the stop or the speed information obtained from the conversion means, and the stop operation is started from the front of the target position by the movement amount. It is a thing. According to claim 11, in a photographing device having a lens for performing focus control using a vibrating actuator composed of a vibrating body and a moving body that comes in contact with the vibrating body, a vibration detecting means for detecting vibration of the vibrating actuator and a speed of the vibration. Conversion means for converting into information, integral calculation means for detecting the position by integrating the converted speed information, comparison means for comparing the integration result with a desired target position, and controlling the vibration type actuator based on the comparison result. The control means, the position detection means for directly or indirectly detecting the position of the focus control lens, and the correction means for correcting the integration result according to the position of the lens and the integration result are provided. According to a twelfth aspect of the present invention, the detecting means detects a value corresponding to a positional deviation between the image forming position of the object to be photographed and the recording member or the image pickup section. That is, the integral operation of the integral calculating means is not performed until the vibration amplitude reaches a predetermined vibration amplitude.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】(実施の形態例1)図1は第1の
実施の形態例を示すブロック図で、1及び2は振動型ア
クチュエータの駆動用に設けられた電気―機械エネルギ
ー変換素子(以下圧電素子と称する。)で、ここに交流
電圧を印加することで不図示の振動体に2つの定在性振
動を発生させ、該振動体に圧接される不図示の移動体と
該振動体とを相対的に移動させるように該振動型アクチ
ュエータは構成されている。圧電素子1及び圧電素子2
には互いに90°時間的位相のずれた交流電圧が印加さ
れ、90°位相のずれた振動を該振動体に発生させ、該
振動体上に進行性の振動波を発生させるように構成され
ている。3は該振動体の振動を検出するための圧電素子
で、該振動体上に圧電素子1によって発生する定在性振
動を検出するように該振動体に配置されている。4は上
記振動型アクチュエータを駆動するための交流信号を発
生する駆動パルス制御手段であり、駆動時には上記振動
体の振動振幅が第1の所定の振動振幅を超えるまでは、
所定の周期で、位相の90°ずれた2相のパルス信号を
出力する。5、6は上記2相のパルス信号をそれぞれ上
記振動型アクチュエータを駆動する電圧振幅に変換する
ためのハーフブリッジ回路で、圧電素子1、2にそれぞ
れ不図示の電源手段からの電圧に応じて数10Vの電圧
を印加している。7は上記振動体の振動を検出する圧電
素子3の出力電流を検出するための電流検出アンプで、
該振動体の質点の振動速度に比例する出力を検出してい
る。振動速度の振幅は振動振幅にも比例しているので、
これを振動振幅としても利用している。また電流検出ア
ンプ7の出力は所定のオフセット電圧を重畳するように
構成されている。8は振動速度信号をパルス信号に変換
するシュミットトリガ入力のインバータで、前記振動速
度信号をパルス信号に変換し位相情報を検出している。
9は振動速度信号の振幅を検出するためのAC−DC変
換手段で、前記振動体の振動振幅を検出している。10
はAC−DC変換手段9の出力信号である振動振幅信号
を速度情報に変換する速度変換手段、11は速度情報の
符号を切り替える符号切り替え手段、12は符号切り替
え手段11の出力する速度情報を積分する積分演算手
段、13は積分演算手段12の出力と、不図示の目標位
置とを比較する比較手段、14は比較手段13の比較結
果をPID演算して駆動パルス制御手段に出力するPI
D演算手段である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment, and 1 and 2 are electro-mechanical energy conversion elements provided for driving a vibration type actuator. (Hereinafter, referred to as a piezoelectric element.) By applying an AC voltage to the vibrating body, two standing vibrations are generated in the vibrating body, and the vibrating body and the vibrating body (not shown) are pressed against the vibrating body. The vibration type actuator is configured to move relative to the body. Piezoelectric element 1 and piezoelectric element 2
Are applied with alternating voltages 90 ° out of phase with each other to generate vibrations 90 ° out of phase in the vibrating body and to generate progressive vibration waves on the vibrating body. There is. Reference numeral 3 denotes a piezoelectric element for detecting the vibration of the vibrating body, which is arranged on the vibrating body so as to detect the standing vibration generated by the piezoelectric element 1 on the vibrating body. Reference numeral 4 is a drive pulse control means for generating an AC signal for driving the vibration type actuator. During driving, until the vibration amplitude of the vibrating body exceeds a first predetermined vibration amplitude,
Two-phase pulse signals whose phases are shifted by 90 ° are output in a predetermined cycle. Reference numerals 5 and 6 are half-bridge circuits for converting the two-phase pulse signals into voltage amplitudes for driving the above-mentioned vibration type actuators. A voltage of 10V is applied. Reference numeral 7 is a current detection amplifier for detecting the output current of the piezoelectric element 3 for detecting the vibration of the vibrating body.
The output proportional to the vibration speed of the mass point of the vibrating body is detected. Since the amplitude of the vibration velocity is also proportional to the vibration amplitude,
This is also used as the vibration amplitude. Further, the output of the current detection amplifier 7 is configured to superimpose a predetermined offset voltage. Reference numeral 8 denotes a Schmitt trigger input inverter for converting the vibration velocity signal into a pulse signal, which detects the phase information by converting the vibration velocity signal into a pulse signal.
Reference numeral 9 denotes an AC-DC converting means for detecting the amplitude of the vibration velocity signal, which detects the vibration amplitude of the vibrating body. 10
Is a speed conversion means for converting the vibration amplitude signal which is the output signal of the AC-DC conversion means 9 into speed information, 11 is a code switching means for switching the sign of the speed information, and 12 is the speed information output by the code switching means 11. Integral calculation means 13, 13 is a comparison means for comparing the output of the integration calculation means 12 with a target position (not shown), and 14 is a PI for calculating PID of the comparison result of the comparison means 13 and outputting it to the drive pulse control means.
D calculation means.
【0006】ここで、電流検出アンプ7の出力信号の特
性について簡単な説明を加えておく。圧電素子3で検出
される信号は、不図示の振動体上に励起される振動の
内、圧電素子1によって加振されて発生した定在性振動
の状態を表している。この定在性振動によって圧電素子
3の貼り付け面に歪が発生し、歪みの量に比例した電荷
が圧電素子3の電極上に発生する。この歪みの量は不図
示の振動体の振動振幅に対応しており、歪み量に比例し
た電荷が圧電素子3の等価容量に充電された結果、圧電
素子3の出力を電圧として取り出せば、圧電素子1の加
振によって励起された定在性振動の振動変位信号を取り
出すことが出来る。これに対し、本実施例では圧電素子
3から出力される電流を電流検出アンプ7で検出してい
る。このため圧電素子3の出力電圧は電流検出アンプ7
によって直流の所定の増幅率で電圧に変換され、上記定
在性振動に起因する歪みの変化に対応した信号が検出さ
れるようになっている。従って、圧電素子3の出力を電
圧で検出する場合に対し90°位相が進んだ信号が検出
されると共にその振幅は上記定在性振動の振幅にほぼ比
例する値となる。Here, a brief description will be added to the characteristics of the output signal of the current detection amplifier 7. The signal detected by the piezoelectric element 3 represents the state of standing vibration generated by being excited by the piezoelectric element 1 among vibrations excited on a vibrating body (not shown). Due to this standing vibration, strain is generated on the attachment surface of the piezoelectric element 3, and charges proportional to the amount of strain are generated on the electrodes of the piezoelectric element 3. The amount of this distortion corresponds to the vibration amplitude of the vibrating body (not shown). As a result of the charge proportional to the amount of distortion being charged in the equivalent capacitance of the piezoelectric element 3, if the output of the piezoelectric element 3 is taken out as a voltage, The vibration displacement signal of the standing vibration excited by the vibration of the element 1 can be taken out. On the other hand, in this embodiment, the current output from the piezoelectric element 3 is detected by the current detection amplifier 7. Therefore, the output voltage of the piezoelectric element 3 is the current detection amplifier 7
Is converted into a voltage with a predetermined amplification factor of direct current, and a signal corresponding to the change in strain due to the standing vibration is detected. Therefore, as compared with the case where the output of the piezoelectric element 3 is detected by a voltage, a signal with a 90 ° phase advance is detected and its amplitude becomes a value substantially proportional to the amplitude of the standing vibration.
【0007】図2及び図3に振動型アクチュエータの構
成を示す。図2において100は一つ以上の弾性部材で
構成された振動体、101は振動体100に不図示の加
圧手段で加圧接触されたロータ、102は振動体100
に接着され、ロータ101との間に挟まれている摩擦
材、103はロータ中心に接続された回転軸、104は
振動体100に接着された圧電体である。圧電体104
は図3に示す形状で表面が複数の電極に分割されてい
る。またこの電極は2つの駆動用電極グループ(104
−a,104−b)と一つのセンサ電極104−cと空
き電極104−dからなっており、以下それぞれ104
−aをA相、104−bをB相、104−cをS相と言
いこれが振動検出用圧電素子となる。空き電極104−
dは通常GNDに接続される。S相104−cはA相の
振動を検出するように配置されている。図2に示す振動
型アクチュエータは、このA相とB相に時間的位相差が
90度の交流電圧を印加することで振動体100に進行
性の振動波を発生させ、この振動の力を振動体100に
摩擦材102を介して加圧接触しているロータ101へ
摩擦力を介して伝達し、ロータ101を回転するように
構成されている。このように振動型アクチュエータは、
2つの交流電圧を印加することでロータ101と振動体
100が相対的に回転することになる。2 and 3 show the structure of the vibration type actuator. In FIG. 2, 100 is a vibrating body composed of one or more elastic members, 101 is a rotor that is brought into pressure contact with the vibrating body 100 by a pressurizing means (not shown), and 102 is the vibrating body 100.
Is a friction material that is bonded to the rotor 101 and is sandwiched between it and the rotor 101, 103 is a rotating shaft that is connected to the center of the rotor, and 104 is a piezoelectric body that is bonded to the vibrating body 100. Piezoelectric body 104
Has a shape shown in FIG. 3 and the surface is divided into a plurality of electrodes. In addition, this electrode has two driving electrode groups (104
-A, 104-b), one sensor electrode 104-c, and an empty electrode 104-d.
-A is referred to as A phase, 104-b is referred to as B phase, and 104-c is referred to as S phase. Empty electrode 104-
d is normally connected to GND. The S phase 104-c is arranged to detect the vibration of the A phase. The vibration type actuator shown in FIG. 2 generates a progressive vibration wave in the vibrating body 100 by applying an AC voltage having a temporal phase difference of 90 degrees to the A phase and the B phase, and vibrates the vibration force. The frictional force is transmitted to the rotor 101, which is in pressure contact with the body 100 through the friction material 102, to rotate the rotor 101. In this way, the vibration type actuator
By applying two AC voltages, the rotor 101 and the vibrating body 100 rotate relative to each other.
【0008】では、図1を用いて不図示の指令手段から
の目標位置に制御する動作について説明する。そこで、
短時間で目標位置に制御するには、高速に振動体の振動
振幅を増大させ目標位置まで短時間で移動することと、
目標位置近傍で振動を高速に減衰させ目標位置で振動を
停止させなければならない。そこでまず最短時間で振動
振幅を増大させる場合について説明する。振動振幅を最
短時間で大きくなるように加振するには加振力を振動変
位に対して90°進んだ位相で与えれば良い。そこで、
電流検出手段7の出力信号が圧電素子1で加振した際の
上記定在性振動の振動変位に対して90°位相の進んだ
信号であることを利用して、加振を行なう。駆動パルス
制御手段4ではこの信号の位相情報をインバータ8の出
力信号から検出し、この信号位相をPID演算手段14
の出力信号に応じて出力パルスのタイミングを変化させ
圧電素子1にハーフブリッジ回路5を介してパルス電圧
を供給している。ここで起動時の動作について説明す
る。PID演算手段14の出力は起動時の初期において
は振動振幅は0なのでAC−DC変換手段9の出力が0
である。従って速度変換手段10の出力は0であり、積
分演算手段12の出力も0となる。これを比較手段13
で目標位置と比較した結果が正の値となりPID演算手
段14の出力信号は大きくなって行く。ここで、駆動パ
ルス制御手段4では、PID演算手段14の出力から所
定時間T1に対応する値を引いた値に相当する時間だけ
インバータ8の出力信号の位相(A−A’)から遅れた
位相の信号を発生する。但し、T1を引いた結果が正の
場合はインバータ8の出力信号をそのまま出力する。従
って、目標位置と積分演算手段12の出力の差が大きい
場合にはT1に対応する値を引いた結果が正の値となり
インバータ8の出力信号の位相で加振が行なわれ、高速
に振動振幅が増大する。次に積分演算手段12の出力が
目標位置に近づいてくると、PID演算手段14の出力
信号は0に近づいて行き、上記所定時間T1を引いた結
果が負の値になりインバータ8の出力信号の位相に対し
てこの負の値の大きさに対応した時間だけ遅れた信号が
ハーフブリッジ回路5に出力される。そして、最終的に
最も高速に振動を停止させるための加振力の位相(振動
変位に対して90°遅らせた加振力)で加振され、振動
振幅が第2の所定の振動振幅以下に到達するまで加振が
行なわれ、振動振幅が第2の所定の振動振幅以下に到達
すると駆動電圧が固定され、振動が停止する。この動作
中も、振動振幅が第3の所定の振動振幅以下に到達する
までは積分演算手段12は速度変換手段10の出力する
速度情報を積分し続ける。なお、速度変換手段10はA
C−DC変換手段9の出力する信号レベルから所定レベ
ルを引き算し所定の係数を掛けること振動振幅情報を速
度情報に変換しており、演算結果が負の場合には出力を
0にするように構成されている。こうすることで振動振
幅が第3の所定の振動振幅より小さい場合には積分演算
手段12の出力は変化しないことになり、積分を行なわ
ないことと等価の動作を行うことになる。この様にして
減速していくが、減速が間に合わずに積分演算手段12
の出力が目標位置を超えて所定のずれ量を超えた場合に
は、パルス制御手段4はAC−DC変換手段9の出力で
ある振動振幅情報が第2の所定の振動振幅より小さくな
るのを待って信号PAと信号PBの位相差が90°から
−90°に切り替えると共に符号切り替え手段11へ符
号切り替え指令を出力する。すると次第に振動振幅が大
きくなって行き振動振幅が第3の所定の振動振幅より大
きくなると符号が逆転しているためこれを積分演算手段
12で積分することで一旦位置指令を越えた積分演算手
段12の出力が再度位置指令に近づいていき、最終的に
は振動型アクチュエータの移動体は、比較手段13の出
力が上記所定のずれ量より小さな値となる位置に停止す
るように制御される。ここで、一旦停止した場合に外乱
によって移動体の位置がずれた場合には、比較手段13
の出力が上記所定のずれ量以上の値に設定された第2の
ずれ量より大きい値になるまではく動パルス信号PA、
信号PBの変化は禁止され、比較手段13の出力が上記
第2のずれ量を超えると振動型アクチュエータは再度起
動される。また、一旦停止した場合には再度起動するま
での時間が所定の時間より短い場合には再起動を禁止す
るようにしても良い。また、起動時又は方向切替時の積
分演算手段12積分動作を起動開始から所定時間又は信
号PAのパルス数をカウントしてこれが所定のカウント
数に到達するまで停止し、起動時の不安定な振動の影響
を少なくするようにすれば積分演算手段12による位置
検出の精度を向上させることが出来る。また、本実施例
は振動振幅を高速に制御出来るので不安定な領域で制御
する時間が短くなり、積分演算手段12の位置検出精度
をさらに高める構成となっている。The operation of controlling the target position from the command means (not shown) will be described with reference to FIG. Therefore,
To control to the target position in a short time, increase the vibration amplitude of the vibrating body at high speed and move to the target position in a short time.
Vibration must be rapidly damped near the target position and stopped at the target position. Therefore, first, a case where the vibration amplitude is increased in the shortest time will be described. In order to vibrate the vibration amplitude so as to increase in the shortest time, the vibration force may be applied in a phase advanced by 90 ° with respect to the vibration displacement. Therefore,
The vibration is performed by utilizing the fact that the output signal of the current detecting means 7 is a signal which is 90 ° in phase with respect to the vibration displacement of the standing vibration when the piezoelectric element 1 vibrates. The drive pulse control means 4 detects the phase information of this signal from the output signal of the inverter 8, and the signal phase is detected by the PID calculation means 14
The pulse voltage is supplied to the piezoelectric element 1 via the half bridge circuit 5 by changing the timing of the output pulse in accordance with the output signal of. Here, the operation at startup will be described. Since the output of the PID calculating means 14 has a vibration amplitude of 0 at the initial stage of startup, the output of the AC-DC converting means 9 is 0.
Is. Therefore, the output of the speed conversion means 10 is 0, and the output of the integral calculation means 12 is also 0. This is the comparison means 13
Then, the result of comparison with the target position becomes a positive value, and the output signal of the PID calculation means 14 increases. Here, in the drive pulse control means 4, a phase delayed from the phase (AA) of the output signal of the inverter 8 by a time corresponding to a value obtained by subtracting a value corresponding to the predetermined time T1 from the output of the PID calculation means 14. Generate the signal. However, if the result of subtracting T1 is positive, the output signal of the inverter 8 is output as it is. Therefore, when the difference between the target position and the output of the integral calculating means 12 is large, the result obtained by subtracting the value corresponding to T1 becomes a positive value, the vibration is performed in the phase of the output signal of the inverter 8, and the vibration amplitude is high speed. Will increase. Next, when the output of the integration calculation means 12 approaches the target position, the output signal of the PID calculation means 14 approaches 0, and the result of subtracting the predetermined time T1 becomes a negative value, and the output signal of the inverter 8 becomes negative. A signal delayed by a time corresponding to the magnitude of the negative value with respect to the phase of is output to the half bridge circuit 5. Then, finally, it is excited at the phase of the exciting force for stopping the vibration at the highest speed (exciting force delayed by 90 ° with respect to the vibration displacement), and the vibration amplitude becomes equal to or less than the second predetermined vibration amplitude. Excitation is performed until the vibration amplitude is reached, and when the vibration amplitude reaches the second predetermined vibration amplitude or less, the drive voltage is fixed and the vibration is stopped. Even during this operation, the integration calculation means 12 continues to integrate the speed information output from the speed conversion means 10 until the vibration amplitude reaches the third predetermined vibration amplitude or less. The speed conversion means 10 is A
The vibration amplitude information is converted into velocity information by subtracting a predetermined level from the signal level output from the C-DC converting means 9 and multiplying it by a predetermined coefficient, and the output is set to 0 when the operation result is negative. It is configured. By doing so, when the vibration amplitude is smaller than the third predetermined vibration amplitude, the output of the integration calculation means 12 does not change, and the operation equivalent to not performing the integration is performed. Although the deceleration is performed in this manner, the deceleration is not in time and the integral calculation means 12
If the output exceeds the target position and exceeds the predetermined displacement amount, the pulse control means 4 controls that the vibration amplitude information, which is the output of the AC-DC conversion means 9, becomes smaller than the second predetermined vibration amplitude. After waiting, the phase difference between the signal PA and the signal PB is switched from 90 ° to −90 ° and a code switching command is output to the code switching means 11. Then, the vibration amplitude gradually increases, and when the vibration amplitude becomes larger than the third predetermined vibration amplitude, the sign is reversed. Therefore, the integral calculation means 12 integrates this, so that the integral calculation means 12 once exceeds the position command. Of the vibration type actuator again approaches the position command, and finally the moving body of the vibration type actuator is controlled so as to stop at a position where the output of the comparison means 13 becomes a value smaller than the predetermined deviation amount. Here, when the position of the moving body is displaced due to disturbance when it is once stopped, the comparison means 13
Until the output of is larger than the second deviation amount set to a value equal to or larger than the predetermined deviation amount,
The change in the signal PB is prohibited, and when the output of the comparison means 13 exceeds the second deviation amount, the vibration actuator is restarted. In addition, if the time until the system is restarted once it is stopped is shorter than a predetermined time, the restart may be prohibited. Further, the integral operation means 12 at the time of start-up or direction switching is stopped for a predetermined time or the number of pulses of the signal PA is counted from the start of start-up, and the operation is stopped until the predetermined count is reached, resulting in unstable vibration at start-up. If the influence of is reduced, the accuracy of position detection by the integral calculation means 12 can be improved. Further, in the present embodiment, since the vibration amplitude can be controlled at high speed, the control time in the unstable region is shortened, and the position detection accuracy of the integral calculation means 12 is further enhanced.
【0009】図4は各部の信号波形を示したタイミング
チャートである。不図示の振動体の圧電素子1によって
励起される定在性振動の振動振幅変位A0に対して信号
I0の電流検出アンプ7の出力は90°位相が進んだ信
号を反転したものとなっている。また電流検出アンプ7
の出力信号には直流オフセット分が重畳され、インバー
タ8で電流検出アンプ7の出力信号の交流信号の位相を
検出できるようになっている。信号P0はインバータ8
の出力信号で電流検出アンプ7の出力信号の位相を反転
したパルス信号となっている。信号PA、信号PBはパ
ルス制御手段4の出力信号で信号PBは信号PAに対し
てT1だけ遅れた信号になっており、T1はほぼ90°
の位相差に相当するように決められている。信号VAは
信号PAをハーフブリッジ5によって増幅した信号であ
る。起動初期には信号PAが信号P0とほぼ同期してい
るのがわかる。目標位置が設定されPID演算手段14
の出力から所定時間T1に相当する値を引いても負にな
らず信号P0に対する位相遅れが0°であるからであ
る。そのため、不図示の振動体の振動変位に対してほぼ
90°位相の進んだ加振が行なわれ、これによって、短
時間で振動振幅が増大し、最短時間で加速動作をするよ
うになっている。目標位置に近づいてくると、PID演
算手段14の出力から所定時間T1に相当する値を引い
た結果が負の値になり、信号PAの位相が信号P0に対
して遅れて行き、遅れ量の制限に到達し最終的に信号P
Aはほぼ信号P0を反転した波形となっている。また、
振動振幅が第2の所定の振幅より小さくなった際には、
信号PA及び信号PBの信号レベルは固定され、それ以
降加振しないようになっている。これは、振動振幅が小
さくなると、振動を減衰させるタイミングで加振して
も、減衰を通り越して逆に振動が増大してしまうことが
あるためである。このタイミングチャートでは加速し
て、減速し、そして停止するまでの駆動電圧のパルス数
は10パルス程度であり、数10KHz以上で通常加振
される振動型アクチュエータでは数100nSecオー
ダーの短い時間でのことである。これによる移動体の移
動量は非常にわずかであり、ロータリーエンコーダ等で
移動量を検出するには非常に高価なものが必要になる。
また、ロータリーエンコーダ等の検出部までの機械的剛
性の低下が影響して実際の移動体の位置検出に遅れが生
じたり、検出位置が振動してしまう等の問題があった。
そこで本方式では振動型アクチュエータの振動体の振動
振幅に対応する移動体の速度をあらかじめ求めておき、
駆動電圧1周期又は半周期ごとの振動振幅を検出してこ
れを速度に変換し、この速度情報を積分して位置とする
ことで、これらの影響を排除したものである。図5に振
動振幅に対する移動体の速度の特性を表す特製図を示
す。これは、所定の振動振幅S0(第3の所定の振動振
幅としても良い)までは振動型アクチュエータは停止し
ており、それ以上は直線的に速度が増加していることが
わかる。これにより、振動振幅からS0を差し引いてか
らこの直線の傾きに相当する値を掛けることで振動振幅
から速度を算出できることがわかる。FIG. 4 is a timing chart showing the signal waveform of each part. With respect to the vibration amplitude displacement A0 of standing vibration excited by the piezoelectric element 1 of the vibrating body (not shown), the output of the current detection amplifier 7 of the signal I0 is a signal obtained by inverting the signal advanced by 90 °. . In addition, the current detection amplifier 7
A DC offset component is superposed on the output signal of 1) so that the inverter 8 can detect the phase of the AC signal of the output signal of the current detection amplifier 7. The signal P0 is the inverter 8
Is a pulse signal in which the phase of the output signal of the current detection amplifier 7 is inverted. The signals PA and PB are output signals of the pulse control means 4, and the signal PB is a signal delayed by T1 with respect to the signal PA, and T1 is approximately 90 °.
Is determined to correspond to the phase difference of. The signal VA is a signal obtained by amplifying the signal PA by the half bridge 5. It can be seen that the signal PA is almost synchronized with the signal P0 in the initial stage of activation. The target position is set and the PID calculation means 14
This is because even if the value corresponding to the predetermined time T1 is subtracted from the output of, the phase delay with respect to the signal P0 is 0 °. Therefore, vibration is applied with a phase advanced by approximately 90 ° with respect to the vibration displacement of the vibrating body (not shown), which increases the vibration amplitude in a short time and accelerates the operation in the shortest time. . When the target position is approached, the result of subtracting the value corresponding to the predetermined time T1 from the output of the PID calculating means 14 becomes a negative value, and the phase of the signal PA lags behind the signal P0, and the delay amount The limit is reached and finally signal P
A has a waveform obtained by almost inverting the signal P0. Also,
When the vibration amplitude becomes smaller than the second predetermined amplitude,
The signal levels of the signal PA and the signal PB are fixed so that they are not excited thereafter. This is because when the vibration amplitude becomes small, even if vibration is applied at the timing of damping the vibration, the vibration may pass through the damping and conversely increase. In this timing chart, the number of pulses of the drive voltage until acceleration, deceleration, and stop is about 10 pulses, which is a short time of the order of several 100 nSec for a vibration type actuator that is normally excited at several 10 KHz or more. Is. Due to this, the moving amount of the moving body is very small, and a very expensive one is required to detect the moving amount with a rotary encoder or the like.
In addition, there is a problem that the detection of the actual position of the moving body is delayed due to a decrease in mechanical rigidity up to the detection unit such as a rotary encoder, and the detection position vibrates.
Therefore, in this method, the speed of the moving body corresponding to the vibration amplitude of the vibrating body of the vibration type actuator is obtained in advance,
These effects are eliminated by detecting the vibration amplitude for each one cycle or half cycle of the drive voltage, converting this to speed, and integrating this speed information to determine the position. FIG. 5 shows a special drawing showing the characteristics of the speed of the moving body with respect to the vibration amplitude. It can be seen that the vibration-type actuator is stopped up to the predetermined vibration amplitude S0 (may be the third predetermined vibration amplitude), and the speed increases linearly beyond that. From this, it is understood that the velocity can be calculated from the vibration amplitude by subtracting S0 from the vibration amplitude and then multiplying by the value corresponding to the slope of this straight line.
【0010】上記例ではPAの位相をインバータ8の信
号P0の位相に対して遅らせることで振動振幅の制御を
行なっていたが、図1のパルス制御手段の動作を変更
し、位相を進ませるようにしても同じ制御を行なうこと
が出来る。これは信号P0を反転して信号エッジを18
0°進め信号nP0とし、これを遅らせる形で制御する
ことで実現する。例えば30°進めるには信号P0を反
転して180°進んだ信号nP0に対して150°遅ら
せる形となる。図6にブロック図を示す。インバータ8
の変わりにバッファ15を用いており、図1の信号P0
を反転した信号nP0を出力している。図7がこの場合
の各部の波形を示すタイミングチャートである。この場
合、起動時のPID演算手段14の出力信号が正の状態
では所定時間T1に対応する値を加算した値に相当する
だけ信号nP0の位相を遅らせるように構成される。最
短時間で振動を増大する場合には、信号nP0の信号エ
ッジがリミットとなる。そのため、短時間で振動振幅が
増大し、目標の振動振幅に最短時間で到達するようにな
っている。目標振動振幅に近づいてくると信号PAの位
相が進んで行き、振動振幅が目標振動振幅に制御され
る。そして振動振幅を0にする際には、バッファ15の
信号nP0の位相に対する遅れが少なくなって行き、信
号PAは最終的に信号nP0と同位相の信号となり、最
短時間で振動が減衰する。また、上記したように、振動
振幅が第2の所定の振動振幅より小さくなった際には、
信号PA及び信号PBの信号レベルは固定され、それ以
降加振しないようになっている。また、図8は図6のブ
ロック図の制御回路を用いて、不図示の振動型アクチュ
エータで駆動される不図示の移動体の移動方向を切り替
える際の動作を示すタイミングチャートである。方向を
切り替える際には振動振幅をいったん0にする動作を行
い、振動振幅が第2の所定の振動振幅より小さくなって
から信号PBを反転し、再度振動振幅を目標振動振幅に
制御している。このように方向を切り替える際にも振動
振幅が第3の所定の振動振幅より小さくなると積分演算
手段12の積分動作が実質停止し、不安定な振動振幅の
領域による精度の低下を抑えている。In the above example, the oscillation amplitude is controlled by delaying the phase of PA with respect to the phase of the signal P0 of the inverter 8. However, the operation of the pulse control means in FIG. 1 is changed to advance the phase. However, the same control can be performed. This inverts the signal P0 and changes the signal edge to 18
This is realized by setting the 0 ° advance signal nP0 and controlling it in a delayed form. For example, in order to advance 30 °, the signal P0 is inverted and delayed by 150 ° with respect to the signal nP0 advanced 180 °. FIG. 6 shows a block diagram. Inverter 8
Buffer 15 is used instead of signal P0 of FIG.
The signal nP0 which is the inverted signal is output. FIG. 7 is a timing chart showing the waveform of each part in this case. In this case, when the output signal of the PID calculation means 14 at the time of start-up is positive, the phase of the signal nP0 is delayed by a value corresponding to the value obtained by adding the value corresponding to the predetermined time T1. When the vibration is increased in the shortest time, the signal edge of the signal nP0 becomes the limit. Therefore, the vibration amplitude increases in a short time and reaches the target vibration amplitude in the shortest time. When approaching the target vibration amplitude, the phase of the signal PA advances and the vibration amplitude is controlled to the target vibration amplitude. Then, when the vibration amplitude is set to 0, the delay with respect to the phase of the signal nP0 of the buffer 15 decreases, and the signal PA finally becomes a signal having the same phase as the signal nP0, and the vibration is attenuated in the shortest time. Further, as described above, when the vibration amplitude becomes smaller than the second predetermined vibration amplitude,
The signal levels of the signal PA and the signal PB are fixed so that they are not excited thereafter. FIG. 8 is a timing chart showing an operation when switching the moving direction of a moving body (not shown) driven by a vibration type actuator (not shown) by using the control circuit of the block diagram of FIG. When switching the direction, the operation of temporarily setting the vibration amplitude to 0 is performed, the signal PB is inverted after the vibration amplitude becomes smaller than the second predetermined vibration amplitude, and the vibration amplitude is controlled to the target vibration amplitude again. . Even when the direction is switched in this way, if the vibration amplitude becomes smaller than the third predetermined vibration amplitude, the integration operation of the integral calculating means 12 is substantially stopped, and the deterioration of accuracy due to the unstable vibration amplitude region is suppressed.
【0011】(実施の形態例2)図9に第2の実施例の
構成を示すブロック図を示す。22は圧電素子1、2で
加振される不図示の振動型アクチュエータの移動体の位
置を検出するためのロータリーエンコーダで、16は積
分演算手段12で検出した第1の位置情報とロータリー
エンコーダ22で検出した第2の位置情報を比較する比
較手段である。積分演算手段12は比較手段16の出力
が所定値以上であったら積分結果を補正するようになっ
ている。具体的には比較手段16の出力の絶対値が所定
の値より大きくなったら、積分演算手段12の積分結果
に更に比較手段16の出力を加算し、ロータリーエンコ
ーダ22の位置情報と同じになるようにしている。これ
は、実施例1で振動振幅と移動体の速度の関係は単純な
1次式で表されるとしたが、実際には高次の項が含まれ
ていたり、図5のS0や、振動振幅と速度の関係を示す
グラフの傾きの値のバラツキや、環境変化等により単純
に計算しただけでは徐々に真の位置からずれてしまう問
題があるからである。そこで、振動振幅を速度に変換し
て積分して位置を計算することで、最小の時間遅れで検
出出来るとともに位置分解能を高めこれを安価な分解能
の低いロータリーエンコーダの情報によって位置情報を
補正することで高分解能で安価な位置検出の手法を実現
したものである。(Second Embodiment) FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment. Reference numeral 22 denotes a rotary encoder for detecting the position of a moving body of a vibration type actuator (not shown) vibrated by the piezoelectric elements 1 and 2, and 16 denotes the first position information detected by the integral calculation means 12 and the rotary encoder 22. It is a comparison means for comparing the second position information detected in. The integral calculation means 12 is adapted to correct the integration result when the output of the comparison means 16 is a predetermined value or more. Specifically, when the absolute value of the output of the comparison means 16 becomes larger than a predetermined value, the output of the comparison means 16 is further added to the integration result of the integration calculation means 12 so that it becomes the same as the position information of the rotary encoder 22. I have to. Although the relation between the vibration amplitude and the velocity of the moving body is expressed by a simple linear expression in the first embodiment, in reality, higher-order terms are included, S0 in FIG. This is because there is a problem that the actual position is gradually deviated by a simple calculation due to variations in the value of the slope of the graph showing the relationship between the amplitude and the speed, environmental changes, and the like. Therefore, by converting the vibration amplitude to velocity and integrating it to calculate the position, it is possible to detect with a minimum time delay and enhance the position resolution, which is corrected by the information of the inexpensive low-resolution rotary encoder. A high-resolution, inexpensive position detection method has been realized.
【0012】(実施の形態例3)図10に第3の実施例
の構成を示すブロック図を示す。17は速度検出手段
で、ロータリーエンコーダ22の出力する第2の位置情
報から不図示の振動型アクチュエータの移動体の移動速
度を検出している。18は比較手段で速度変換手段10
で振動振幅から算出された第1の速度情報と速度検出手
段17で検出された第2の速度情報を比較している。速
度検出手段17はロータリーエンコーダ22の出力する
パルスの周期の逆数を求めることで速度を検出してお
り、比較手段18によって速度変換手段10で振動振幅
から算出された第1の速度情報と速度検出手段17で検
出された第2の速度情報を比較した結果が速度変換手段
10に入力されている。速度変換手段10は比較手段1
8からの入力から速度変換計算の誤差を検出し、図5の
S0や、振動振幅と速度の関係を示すグラフの傾きの値
を補正するようになっている。具体的には、AC−DC
変換手段9からの振動振幅情報と速度検出手段17の出
力との関係を順次記憶してゆき、定期的に記憶内容の回
帰分析を行い、切片と傾きを求め、新たな変換パラメー
タとするようになっている。また、いきなり変換パラメ
ータを計算結果にもとづいて変更するのではなく、変換
パラメータの履歴情報を用いて移動平均やその他のフィ
ルタ演算によって新たな変換パラメータを決定しても良
い。また本実施例では実施例2と同様にして積分演算手
段12の出力に対する補正も行なっており、位置と速度
がロータリーエンコーダ22の検出結果で補正されるた
め、より高精度で高分解能な位置制御が可能となる。(Embodiment 3) FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment. Reference numeral 17 denotes a speed detecting means, which detects the moving speed of the moving body of the vibration type actuator (not shown) from the second position information output from the rotary encoder 22. Reference numeral 18 is a comparison means and a speed conversion means 10
The first speed information calculated from the vibration amplitude is compared with the second speed information detected by the speed detecting means 17. The speed detecting means 17 detects the speed by obtaining the reciprocal of the period of the pulse output from the rotary encoder 22, and the speed detecting means 17 detects the speed and the first speed information calculated from the vibration amplitude by the speed converting means 10 by the comparing means 18. The result of comparing the second speed information detected by the means 17 is input to the speed converting means 10. The speed conversion means 10 is the comparison means 1
The error of the speed conversion calculation is detected from the input from 8, and the value of S0 in FIG. 5 and the inclination value of the graph showing the relationship between the vibration amplitude and the speed are corrected. Specifically, AC-DC
The relationship between the vibration amplitude information from the converting means 9 and the output of the speed detecting means 17 is sequentially stored, and the regression analysis of the stored contents is periodically performed to obtain the intercept and the slope, which are used as new conversion parameters. Has become. Further, instead of suddenly changing the conversion parameter based on the calculation result, a new conversion parameter may be determined by moving average or other filter calculation using history information of the conversion parameter. Further, in the present embodiment, the output of the integral calculating means 12 is also corrected in the same manner as in the second embodiment, and the position and speed are corrected by the detection result of the rotary encoder 22, so that the position control with higher accuracy and higher resolution is performed. Is possible.
【0013】(実施の形態例4)図11に第4の実施例
の構成を示すブロック図を示す。19はCPUで、不図
示の振動体の振動振幅情報をこの振動体の振動によって
移動する移動体の第1の速度情報に変換しこれを積分し
て移動体の第1の位置情報を求め、目標位置と移動体の
第1の位置情報を比較した結果にもとづいて圧電素子
1、2に印加する交流電圧の周波数及び信号PAと信号
PBの間の位相差を制御し、最終的に目標位置に上記移
動体の位置が到達するようにパルス制御手段4及び後述
するVCO21を制御している。そしてこれと同時にC
PU19はロータリーエンコーダ22からの上記移動体
の第2の速度情報及び第2の位置情報をもとにして、上
記第1の速度情報を上記振動体の振動振幅をもとにして
算出する際の変換係数を補正すると共に、第1の位置情
報を補正するように構成されている。20はD/A変換
手段で、VCO21の入力電圧をCPU19の出力デー
タにもとづいて設定している。21は公知のVCOでD
/A変換手段20の出力電圧に応じて圧電素子1、2に
印加する駆動電圧の周波数の整数倍の周波数のパルス信
号を発生する。簡単にその他の構成について説明する。
パルス制御手段4の出力する信号PA及び信号PBは9
0°の位相差を持つパルス信号で、ハーフブリッジ回路
5、6によって電圧振幅が変換され、インダクタ素子L
1、L2を介して圧電素子1、2に印加するようになっ
ている。圧電素子1、2はそれぞれダイオードD1、D
2、D3、D4によって電源電圧VDDとGND電圧に
接続され、印加される電圧はクリップされて台形状の波
形となる。電源電圧VDDはハーフブリッジ回路5、6
の電源電圧以上の電圧が設定されている。そして圧電素
子1、2によって不図示の振動体が加振され、進行性の
振動波が振動体上に形成され、この振動体に接する移動
体が移動するように構成されている。振動体の振動は振
動体に設けられた圧電素子3によって検出され、AC−
DC変換手段9で振動振幅A0を求めCPU19内のA
/D変換機能によってCPU19に取り込んでいる。ま
た、上記移動体はロータリーエンコーダ22によってそ
の移動位置を検出するように構成されている。次にCP
U19の動作を図12、図13、図14のフローチャー
トに基づいて説明する。図12は振動振幅情報を速度情
報に変換し更に第1の速度情報を積分して第1の位置情
報とし、これを目標位置と比較した結果にもとづいて振
動型アクチュエータの駆動周波数や信号PA、PB間の
位相差及びON/OFFの切替を行なう一連の動作を示
しており、図13、図14はロータリーエンコーダ22
によって検出された移動体の第2の速度情報及び第2の
位置情報によって第1の速度情報を算出するための変換
係数の補正と第1の位置情報の補正を行なう動作を示し
ている。また、図15は最終目標位置(PE)まで加減
速を行い逐次目標位置(PS)を切り替えてゆく様子を
示したもので、図16は振動型アクチュエータの駆動周
波数と移動速度の関係を表したものである。振動型アク
チュエータの駆動周波数は共振周波数(FR)より高い
周波数領域において制御され、共振周波数に近づくほど
移動速度が高速になっている。まず図12について説明
する。変数SGは回転方向を表す変数で初期状態は振動
型アクチュエータが停止状態なのでSG=0とし、P1
は第1の位置情報を表しており初期状態は0に設定され
ている。そして更に初期状態として最終目標位置がPE
に設定され、目標位置PSが0、駆動周波数Fが初期周
波数F0に設定される。次に、第1の時間ごとに発生す
るタイマー割り込みによる積分タイミングが発生する毎
に振動振幅A0の検出と振動振幅A0から第1の速度情
報V1の算出を行い、V1に回転方向を表す変数SG掛
けて符号を設定した後にP1に積算することで第1の位
置情報を算出している。振動振幅A0から第1の速度情
報に変換するには、振動振幅A0からオフセット定数S
0を差し引いた後で、傾き定数Kを掛けることで算出し
ている。尚、振動振幅A0がオフセット定数S0より小
さい場合には積分を行なわないようになっている。次
に、積分タイミングでない場合であるが、第2の時間ご
とに発生するタイマー割り込みによる制御タイミング毎
に以下の動作が繰り返される。まず目標位置PSは図1
5で示すように順次目標位置PSを更新される。目標位
置PSは最終目標位置PEに到達するまで制御タイミン
グ毎に更新される。次に、第1の速度情報から変換テー
ブルによって算出される停止時のオーバーラン量を考慮
した停止位置PDが計算される。尚、第1速度情報に変
えて振幅情報から停止位置を計算しても良い。オーバー
ラン量はほぼ第1の速度情報V1の2乗に比例してお
り、あらかじめ計算されるか、測定によって求められた
変換テーブルにより算出している。次に目標位置PSが
最終目標位置PEに到達していない場合の動作は、目標
位置PSと積分結果による第1の位置情報P1との比較
結果によって振動型アクチュエータの回転方向及び駆動
周波数の制御を行なうように構成されており、第1の位
置情報P1と最終目標位置PEとを比較し第1の位置情
報P1の方が大きいなら変数SGを−1として振動型ア
クチュエータの回転方向をCCWにして駆動電圧をON
にする。第1の位置情報P1の方が小さいなら変数SG
を1として振動型アクチュエータの回転方向をCWにし
て駆動電圧をONにする。次に目標位置PSと第1の位
置情報P1を比較して同じなら駆動周波数は変更しない
が、それ以外では駆動周波数FをΔFだけ変更する。変
更する方向は変数SGの値と目標位置PSと第1の位置
情報P1との比較結果によって決められる。例えば目標
位置PSより第1の位置情報P1が小さく且つ現在の回
転方向がCWで変数SG=1の場合は回転が遅れている
ことになるので駆動周波数をΔFだけ低くして共振周波
数に近づけ移動体の移動速度を加速し、目標位置PSに
第1の位置情報P1が近づくように動作する。次に目標
位置PSが最終目標位置PEと等しくなった場合を説明
する。まず第1の位置情報P1と停止位置PDを比較し
等しいならば変数SGを0にして駆動電圧をOFFにし
て駆動周波数Fに初期周波数F0を設定する。また第1
の位置情報P1が停止位置PDより大きいならSG=−
1として振動型アクチュエータの回転方向をCCWに設
定し、小さいならSG=1として回転方向をCWに設定
する。このようにして第1の位置情報P1が最終目標位
置PEに制御される。次に図13の説明をする。ロータ
リーエンコーダ22からのパルス信号をCPU19のタ
イマー機能によって、パルス周期の検出とパルス数のカ
ウントが行なわれ、第2の速度情報V2と第2の位置情
報P2が検出される。次に第2の速度情報V2と第2の
位置情報P2が検出される毎に第1の位置情報P1と第
2の位置情報P2の平均値を求めこの平均値を第1の位
置情報P1に代入して更新すると共に第1の速度情報V
1と第2の速度情報V2を加算したものを2倍の第1の
速度情報で割った値を傾き定数Kに掛けた値を傾き定数
Kに代入して更新するようになっている。また、ここで
は第1の速度情報V1と第2の速度情報V2又は第1の
位置情報P1と第2の位置情報P2を単純に加算した結
果をもとに第1の位置情報P1及び傾き定数Kを更新し
ているが第1と第2の速度及び位置情報のそれぞれに個
々に係数を掛けた後で加算するようにしても良い。図1
4は図13で示した補正方法と異なる他の補正方法の例
を示すもので、第2の速度情報V2が更新される毎に振
動振幅A0と第2の速度情報V2の関係をデータテーブ
ルに順次記憶し、補正タイミングになる毎に上記データ
テーブルを用いて振動振幅A0と第2の速度情報V2の
関係を最小2乗法で直線近似し、オフセット情報からオ
フセット定数S0を決定し、傾き情報から傾き定数Kを
決定するように構成されている。データテーブルは補正
終了と共に全て又は一部をリセットし再度振動振幅A0
及び第2の速度情報V2の関係をデータテーブルに記憶
し補正を繰り返すようになっている。ここで、上記AC
−DC変換手段9の例をいくつか説明しておく。圧電素
子3の出力する振動検出信号の振幅に対応する情報を検
出するにはいくつか方法があるが、例えばピークホール
ド回路で振動振幅の波高値を検出したり、整流して平滑
することで平均値を検出したり、実効値検出手段を用い
たりして直接的に振幅情報を検出する方法の他に例えば
振動波形をいくつかの所定のレベルとコンパレータで比
較してパルス波形に変換し、これらのパルス波形のパル
ス幅からパルス幅に対応する振幅を逆算する等の方法を
用いても良い。また、本実施例では振動型アクチュエー
タの位置制御を行ないながら積分演算手段12の出力
や、速度変換手段10の変換式や変換データテーブルに
つぃして補正を逐次行なっているが、一回の位置制御動
作を補正無しで行い、第1の位置情報と第2の位置情報
の比に応じて上記オフセット定数S0及び上記傾き定数
Kを補正しても良い。例えば第1の位置情報と第2の位
置情報の比を上記オフセット定数S0及び上記傾き定数
Kに掛けると共に、第1の位置情報を第2の位置情報に
代入することでも補正を行なうことが出来る。(Embodiment 4) FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment. Reference numeral 19 denotes a CPU, which converts vibration amplitude information of a vibrating body (not shown) into first velocity information of a moving body which is moved by the vibration of the vibrating body and integrates it to obtain first position information of the moving body. The frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric elements 1 and 2 and the phase difference between the signal PA and the signal PB are controlled based on the result of comparison between the target position and the first position information of the moving body, and finally the target position. The pulse control means 4 and the VCO 21 which will be described later are controlled so that the position of the moving body reaches. And at the same time C
When the PU 19 calculates the first speed information based on the vibration amplitude of the vibrating body based on the second speed information and the second position information of the moving body from the rotary encoder 22, It is configured to correct the conversion coefficient and the first position information. Reference numeral 20 is a D / A conversion means, which sets the input voltage of the VCO 21 based on the output data of the CPU 19. 21 is a known VCO D
A pulse signal having a frequency that is an integral multiple of the frequency of the drive voltage applied to the piezoelectric elements 1 and 2 is generated according to the output voltage of the / A conversion unit 20. Other configurations will be briefly described.
The signal PA and the signal PB output from the pulse control means 4 are 9
With the pulse signal having a phase difference of 0 °, the voltage amplitude is converted by the half bridge circuits 5 and 6, and the inductor element L
The voltage is applied to the piezoelectric elements 1 and 2 via 1 and L2. Piezoelectric elements 1 and 2 are diodes D1 and D, respectively.
2, D3 and D4 connect to the power supply voltage VDD and the GND voltage, and the applied voltage is clipped to form a trapezoidal waveform. The power supply voltage VDD is the half bridge circuits 5 and 6
A voltage higher than the power supply voltage of is set. A vibrating body (not shown) is vibrated by the piezoelectric elements 1 and 2, a progressive vibration wave is formed on the vibrating body, and a moving body in contact with this vibrating body moves. The vibration of the vibrating body is detected by the piezoelectric element 3 provided on the vibrating body, and AC-
The vibration amplitude A0 is calculated by the DC conversion means 9 and A in the CPU 19 is calculated.
It is taken into the CPU 19 by the / D conversion function. The moving body is configured to detect its moving position by the rotary encoder 22. Next CP
The operation of U19 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 12, 13 and 14. In FIG. 12, the vibration amplitude information is converted into speed information, and the first speed information is integrated to form first position information. Based on the result of comparison with the first position information, the driving frequency of the vibration type actuator or the signal PA, FIG. 13 and FIG. 14 show a series of operations for performing phase difference between PBs and switching between ON / OFF.
The operation | movement which correct | amends the conversion coefficient for calculating the 1st speed information by the 2nd speed information and the 2nd position information of the moving body detected by and the correction of the 1st position information is shown. Further, FIG. 15 shows a state of accelerating and decelerating to the final target position (PE) and sequentially switching the target position (PS), and FIG. 16 shows the relationship between the drive frequency and the moving speed of the vibration type actuator. It is a thing. The drive frequency of the vibration type actuator is controlled in a frequency range higher than the resonance frequency (FR), and the moving speed becomes higher as the frequency becomes closer to the resonance frequency. First, FIG. 12 will be described. The variable SG is a variable indicating the rotation direction, and in the initial state, the vibration type actuator is in a stopped state, so SG = 0 and P1 is set.
Represents the first position information, and the initial state is set to 0. Then, as the initial state, the final target position is PE
The target position PS is set to 0 and the drive frequency F is set to the initial frequency F0. Next, the vibration amplitude A0 is detected and the first speed information V1 is calculated from the vibration amplitude A0 every time the integration timing due to the timer interrupt generated every first time is generated, and V1 is a variable SG representing the rotation direction. The first position information is calculated by multiplying by P1 after setting by multiplying. To convert the vibration amplitude A0 into the first velocity information, the vibration amplitude A0 is converted to the offset constant S.
It is calculated by subtracting 0 and then multiplying by the slope constant K. Incidentally, when the vibration amplitude A0 is smaller than the offset constant S0, the integration is not performed. Next, although it is not the integration timing, the following operation is repeated at each control timing by the timer interrupt generated every second time. First, the target position PS is shown in FIG.
As shown by 5, the target position PS is sequentially updated. The target position PS is updated at each control timing until it reaches the final target position PE. Next, the stop position PD is calculated in consideration of the overrun amount at the time of stop calculated from the conversion table from the first speed information. The stop position may be calculated from the amplitude information instead of the first speed information. The overrun amount is approximately proportional to the square of the first speed information V1, and is calculated in advance or is calculated by the conversion table obtained by measurement. Next, the operation when the target position PS has not reached the final target position PE is to control the rotation direction and the drive frequency of the vibration-type actuator based on the comparison result of the target position PS and the first position information P1 based on the integration result. The first position information P1 is compared with the final target position PE, and if the first position information P1 is larger, the variable SG is set to -1 and the rotation direction of the vibration type actuator is set to CCW. Turn on drive voltage
To If the first position information P1 is smaller, the variable SG
Is set to 1 and the rotation direction of the vibration type actuator is set to CW, and the drive voltage is turned on. Next, the target position PS and the first position information P1 are compared, and if they are the same, the drive frequency is not changed, but otherwise, the drive frequency F is changed by ΔF. The changing direction is determined by the value of the variable SG, the comparison result of the target position PS and the first position information P1. For example, when the first position information P1 is smaller than the target position PS, the current rotation direction is CW, and the variable SG = 1, the rotation is delayed, so the drive frequency is lowered by ΔF to move closer to the resonance frequency. The moving speed of the body is accelerated so that the first position information P1 approaches the target position PS. Next, a case where the target position PS becomes equal to the final target position PE will be described. First, the first position information P1 and the stop position PD are compared, and if they are equal, the variable SG is set to 0, the drive voltage is turned off, and the drive frequency F is set to the initial frequency F0. Also the first
If the position information P1 of is larger than the stop position PD, SG =-
The rotation direction of the vibration type actuator is set to CCW as 1, and if it is smaller, SG = 1 and the rotation direction is set to CW. In this way, the first position information P1 is controlled to the final target position PE. Next, FIG. 13 will be described. The pulse function from the rotary encoder 22 is detected by the timer function of the CPU 19 to detect the pulse period and the number of pulses, and the second speed information V2 and the second position information P2 are detected. Next, every time the second speed information V2 and the second position information P2 are detected, the average value of the first position information P1 and the second position information P2 is calculated, and this average value is used as the first position information P1. Substituting and updating the first speed information V
A value obtained by adding a value obtained by adding 1 and the second speed information V2 to the value obtained by dividing the value by double the first speed information is multiplied by the slope constant K to be substituted into the slope constant K for updating. Further, here, the first position information P1 and the inclination constant are based on the result of simply adding the first speed information V1 and the second speed information V2 or the first position information P1 and the second position information P2. Although K is updated, each of the first and second velocity and position information may be multiplied by a coefficient and then added. Figure 1
4 shows an example of another correction method different from the correction method shown in FIG. 13, and a relationship between the vibration amplitude A0 and the second speed information V2 is stored in a data table every time the second speed information V2 is updated. The relations between the vibration amplitude A0 and the second velocity information V2 are linearly approximated by the least squares method using the data table described above each time the correction timing is reached, the offset constant S0 is determined from the offset information, and the inclination information is obtained. It is configured to determine the slope constant K. When the correction is completed, all or part of the data table is reset and the vibration amplitude A0 is again set.
The relationship between the second speed information V2 and the second speed information V2 is stored in the data table and the correction is repeated. Here, the AC
Some examples of the DC converter 9 will be described. There are several methods for detecting the information corresponding to the amplitude of the vibration detection signal output from the piezoelectric element 3. For example, a peak hold circuit detects the peak value of the vibration amplitude or rectifies and smoothes the average value. In addition to the method of detecting the value or directly detecting the amplitude information by using the effective value detecting means, for example, the vibration waveform is compared with some predetermined levels by a comparator and converted into a pulse waveform, and A method of inversely calculating the amplitude corresponding to the pulse width from the pulse width of the pulse waveform may be used. Further, in the present embodiment, while the position control of the vibration type actuator is performed, the output of the integral calculation means 12, the conversion formula of the speed conversion means 10 and the conversion data table are sequentially corrected, but once The position control operation may be performed without correction, and the offset constant S0 and the tilt constant K may be corrected according to the ratio of the first position information and the second position information. For example, the correction can be performed by multiplying the offset constant S0 and the inclination constant K by the ratio of the first position information and the second position information and substituting the first position information into the second position information. .
【0014】(実施の形態例5)図17において、51
は撮影レンズ、52はハーフミラーで構成されたクイッ
クリターンミラー、53はオートフォーカス検出部に光
を導くサブミラー、54はフィルム面、55はフォーカ
シングスクリーン、56はペンタプリズム、57は接眼
視線検出部にファインダ接眼部よりの光(赤外光)を導
くダイクロイックミラー、58はファインダ接眼レン
ズ、59はファインダを覗く使用者の眼である。60は
接眼視線検出のための照明光源であるところの一対の赤
外発光ダイオード、61は接眼視線検出のための結像レ
ンズであって、前記ファインダ接眼レンズ58とともに
接眼視線検出のための結像光学系を構成する。62は結
像レンズ61によって結像される結像面に略配置される
接眼視線検出のためのエリアセンサであって、観察光学
系接眼部であるファインダ接眼レンズ58近傍の略ファ
インダを覗く使用者の眼59の反射像を撮像する。63
は接眼視線検出回路で、赤外発光ダイオード60の点
灯,消灯やエリアセンサ62の駆動をマイクロコンピュ
ータ72の指示に従い制御し、エリアセンサ62の画像
信号にて得られる前記マイクロコンピュータ72に与え
る。64は複数の測距領域を決定する視野マスク、65
はフィールドレンズ、66は各測距領域毎に一対ずつ有
する二次結像レンズ、67は各測距領域毎に一対ずつラ
インセンサを有する測距用撮像センサである。68は測
距回路で、前記測距用撮像センサ67の駆動を前記マイ
クロコンピュータ72の指示に従い制御し、測距用撮像
センサ67にて得られる画像信号をマイクロコンピュー
タ72に与える。69はシャッタレリーズ釦、70は前
記シャッタレリーズ釦69の比較的浅い押し下げ量であ
る第1ストロークでオンするスイッチ(以下、スイッチ
SW1と記す)、71は前記シャッタレリーズ釦69の
比較的深い押し下げ量である第2ストロークでオンする
レリーズスイッチ(以下、スイッチSW2と記す)であ
る。つまり、前記シャッタレリーズ釦69を押し下げる
と先ずスイッチSW1がオンし、次にスイッチSW2が
オンする。(Embodiment 5) In FIG. 17, 51
Is a taking lens, 52 is a quick return mirror composed of a half mirror, 53 is a sub-mirror that guides light to the autofocus detection unit, 54 is a film surface, 55 is a focusing screen, 56 is a pentaprism, and 57 is an eyepiece line-of-sight detection unit. A dichroic mirror that guides light (infrared light) from the viewfinder eyepiece, 58 is a viewfinder eyepiece lens, and 59 is a user's eye looking into the viewfinder. Reference numeral 60 denotes a pair of infrared light emitting diodes which are illumination light sources for eyepiece line-of-sight detection, and 61 an imaging lens for eyepiece line-of-sight detection, together with the finder eyepiece lens 58, image formation for eyepiece line-of-sight detection. Configure an optical system. Reference numeral 62 denotes an area sensor for detecting an eyepiece line of sight, which is substantially arranged on an image forming surface formed by the image forming lens 61, and is used for looking through a substantial viewfinder near the viewfinder eyepiece lens 58 which is an eyepiece of the observation optical system. A reflection image of the human eye 59 is captured. 63
Is an eyepiece line-of-sight detection circuit, which controls the turning on and off of the infrared light emitting diode 60 and the driving of the area sensor 62 in accordance with an instruction from the microcomputer 72, and supplies the microcomputer 72 with an image signal of the area sensor 62. 64 is a field mask for determining a plurality of distance measurement areas, and 65
Is a field lens, 66 is a secondary imaging lens having a pair for each distance measuring area, and 67 is a distance measuring image sensor having a pair of line sensors for each distance measuring area. A distance measuring circuit 68 controls driving of the distance measuring image sensor 67 according to an instruction from the microcomputer 72, and gives an image signal obtained by the distance measuring image sensor 67 to the microcomputer 72. 69 is a shutter release button, 70 is a switch (hereinafter, referred to as switch SW1) which is turned on at the first stroke which is a relatively shallow pressing amount of the shutter release button 69, 71 is a relatively deep pressing amount of the shutter release button 69. Is a release switch (hereinafter, referred to as switch SW2) that is turned on in the second stroke. That is, when the shutter release button 69 is pressed down, the switch SW1 is turned on first, and then the switch SW2 is turned on.
【0015】前記マイクロコンピュータ72はカメラの
各種の制御を司るものであり、その一つとして、接眼視
線検出回路63を介して赤外発光ダイオード60,エリ
アセンサ62を駆動し、ファインダ接眼部近傍の画像を
得、使用者の目59、特に瞳孔,照明光源である赤外発
光ダイオード60の角膜前面での反射像であるプルキン
エ像等を認識し、その位置関係などから、ファインダ接
眼部に接近した目の有無を検出する接眼検出、或は使用
者の見ている方向を検出する視線検出を行う。その他、
測距回路68を介して測距用撮像センサ67を駆動し、
各測距視野毎に一対の再結像像を得、その相関より、各
測距視野毎に撮影レンズ51の焦点状態を得る。そし
て、先の視線検出情報と各測距視野毎の撮影レンズ51
の焦点状態に基づき、撮影レンズ51を振動型アクチュ
エータ制御回路73を介して振動型アクチュエータ74
を制御して移動させ合焦状態にする視線オートフォーカ
スを行う。尚、接眼検出については、例えば特開平3−
192338号にて、視線オートフォーカスについて
は、例えば特開平1−241511号にて周知であり、
本発明の要旨ではないので詳細な説明は割愛する。ま
た、カメラの制御としてはその他に、測光,露光制御,
シャッタレリーズ制御,フィルム給送などが必要である
が、これらも本発明の要旨ではないので無視して説明す
る。73は振動型アクチュエータ駆動回路であり、カメ
ラの制御を司るマイクロコンピュータ72よりの信号に
基づいて不図示の距離環を駆動し、撮影レンズ1の焦点
状況を変更する。74は不図示の距離環を駆動する振動
型アクチュエータであって、前記振動型アクチュエータ
駆動回路73は振動型アクチュエータ74の不図示の振
動体の振動振幅情報を第1の速度情報に変換し、この第
1の速度情報を積分することにより第1の位置情報を求
め、この第1の位置情報をモニタしながら、前記振動型
アクチュエータ74をして不図示の距離環を駆動し、撮
影レンズ51の焦点状態を変更する。ここで、上記撮影
レンズ51の焦点状態とは、フィルム面54と撮影レン
ズ51の焦点位置のずれ量であって、マイクロコンピュ
ータ72はこのずれ量に対応する不図示の距離環の移動
量を求め、振動型アクチュエータ駆動回路73に対して
この移動量の指令を与えている。また、マイクロコンピ
ュータ72は定期的に上記上記撮影レンズ51の焦点状
態をモニタし、不図示の距離環の残りの移動量を求め、
振動型アクチュエータ駆動回路73にこの残りの移動量
を通知している。振動型アクチュエータ駆動回路73で
はこの残りの移動量を第2の位置情報とし、残りの移動
量の変化から第2の速度情報を算出し、振動型アクチュ
エータ74の振動振幅情報から計算される第1の速度情
報の算出方法を定期的に補正し、第2の位置情報と第1
の位置情報によって第1の位置情報を定期的に補正しな
がら第1の位置情報にもとづいて振動型アクチュエータ
74に印加する交流駆動電圧の周波数や印加電圧振幅、
複数の駆動電圧間の位相差などを制御し、不図示の距離
環を焦点位置に高速に移動させている。また、ここでは
焦点状態から第2の位置情報を検出していたが、他の位
置センサであっても良いことは当然である。このような
構成とすることで、高分解能の高価な位置センサを用い
ることなく、レンズのフォーカス制御が出来る。ここ
で、マイクロコンピュータ72から振動型アクチュエー
タ駆動回路73への上記移動量の指令や第2の位置情報
の伝達はシリアル通信によって行なわれるため、位置制
御を第2の位置情報のフィードバックのみで行なうと、
通信時間と言う無駄時間が生じるため高速な制御が出来
ない。しかし、第1の位置情報を検出して位置制御を行
ないながら第1の位置情報の計算を第2の位置情報によ
って補正する方法によれば、高速で高分解能で且つ高精
度な位置制御が可能となる。また上記説明では第2の位
置情報と第1の位置情報の比較結果で第1の位置情報を
補正したが、振動型アクチュエータ74の振動振幅情報
から計算される第1の速度情報の算出方法を補正しても
良い。The microcomputer 72 is responsible for various controls of the camera. One of them is to drive the infrared light emitting diode 60 and the area sensor 62 via the eyepiece visual axis detection circuit 63, and the vicinity of the viewfinder eyepiece. Of the user's eye 59, in particular, the pupil, the Purkinje image which is a reflection image of the infrared light emitting diode 60 which is the illumination light source on the front surface of the cornea, and the like, and the positional relationship etc. Eyepiece detection that detects the presence or absence of an approaching eye, or line-of-sight detection that detects the direction in which the user is looking is performed. Other,
The image pickup sensor 67 for distance measurement is driven via the distance measurement circuit 68,
A pair of re-formed images are obtained for each distance measuring field, and the focus state of the photographing lens 51 is obtained for each distance measuring field from the correlation. Then, the line-of-sight detection information and the photographing lens 51 for each distance measuring field
Of the photographing lens 51 via the vibration type actuator control circuit 73 based on the focus state of
The line-of-sight autofocus is performed to control and move the subject to bring it into a focused state. Regarding eyepiece detection, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
With respect to the line-of-sight autofocus in Japanese Patent No. 192338, for example, it is known in Japanese Patent Laid-Open No. 1-241511.
The detailed description is omitted because it is not the gist of the present invention. In addition, as the control of the camera, photometry, exposure control,
Shutter release control, film feeding, etc. are necessary, but these are not the subject of the present invention and will be ignored. A vibration type actuator drive circuit 73 drives a distance ring (not shown) based on a signal from the microcomputer 72 that controls the camera to change the focus state of the taking lens 1. Reference numeral 74 denotes a vibration-type actuator that drives a distance ring (not shown), and the vibration-type actuator drive circuit 73 converts vibration amplitude information of a vibration body (not shown) of the vibration-type actuator 74 into first velocity information. The first position information is obtained by integrating the first speed information, and while monitoring the first position information, the vibrating actuator 74 is driven to drive a distance ring (not shown), Change the focus state. Here, the focus state of the photographing lens 51 is a shift amount between the focus positions of the film surface 54 and the photographing lens 51, and the microcomputer 72 obtains a movement amount of a distance ring (not shown) corresponding to this shift amount. , A command for this movement amount is given to the vibration type actuator drive circuit 73. Further, the microcomputer 72 regularly monitors the focus state of the photographing lens 51 to obtain the remaining movement amount of the distance ring (not shown),
The vibration type actuator drive circuit 73 is notified of the remaining movement amount. In the vibration type actuator drive circuit 73, the remaining movement amount is used as the second position information, the second velocity information is calculated from the change in the remaining movement amount, and the first is calculated from the vibration amplitude information of the vibration type actuator 74. The method of calculating the speed information of the
Of the AC drive voltage applied to the vibration type actuator 74 based on the first position information while periodically correcting the first position information with the position information of
By controlling the phase difference between a plurality of drive voltages, a distance ring (not shown) is moved to the focal position at high speed. Further, here, the second position information is detected from the focus state, but it goes without saying that another position sensor may be used. With such a configuration, focus control of the lens can be performed without using an expensive position sensor with high resolution. Here, since the command of the movement amount and the transmission of the second position information from the microcomputer 72 to the vibration type actuator drive circuit 73 are performed by serial communication, if the position control is performed only by feeding back the second position information. ,
High-speed control cannot be performed because dead time called communication time occurs. However, according to the method of detecting the first position information and performing the position control while correcting the calculation of the first position information by the second position information, the position control can be performed at high speed with high resolution and high accuracy. Becomes Further, in the above description, the first position information is corrected by the comparison result of the second position information and the first position information. However, a method of calculating the first velocity information calculated from the vibration amplitude information of the vibration type actuator 74 will be described. You may correct it.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動型アクチュエータの振動体の振動を速度情報に変換
し、これを積分することで高価な位置センサを用いなく
とも振動型アクチュエータの移動体の位置を検出可能と
なった。As described above, according to the present invention,
By converting the vibration of the vibrating body of the vibrating actuator into velocity information and integrating this, the position of the moving body of the vibrating actuator can be detected without using an expensive position sensor.
【図1】第1の実施例を示すブロックFIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment.
【図2】振動型アクチュエータの構成図FIG. 2 is a block diagram of a vibration type actuator.
【図3】振動型アクチュエータの圧電素子の電極構造を
示す図FIG. 3 is a diagram showing an electrode structure of a piezoelectric element of a vibration type actuator.
【図4】第1の実施の形態例の各部の波形を示すタイミ
ングチャートFIG. 4 is a timing chart showing waveforms of various parts of the first embodiment.
【図5】振動振幅と速度の関係を示す図FIG. 5 is a diagram showing a relationship between vibration amplitude and velocity
【図6】第1の実施の形態例の変形例を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the first embodiment.
【図7】図6実施の形態例の各部の波形を示すタイミン
グチャートFIG. 7 is a timing chart showing waveforms at various parts of the embodiment of FIG. 6;
【図8】図6の実施の形態例の各部の他の波形を示すタ
イミングチャートFIG. 8 is a timing chart showing another waveform of each part of the embodiment of FIG.
【図9】第2の実施の形態例を示すブロック図FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment example.
【図10】第3の実施の形態例を示すブロック図FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment example.
【図11】第4の実施の形態例を示すブロック図FIG. 11 is a block diagram showing a fourth embodiment example.
【図12】第4の実施の形態例を説明するフローチャー
トFIG. 12 is a flowchart illustrating a fourth exemplary embodiment.
【図13】図12とともに、第4の実施の形態例を説明
するフローチャートFIG. 13 is a flowchart for explaining a fourth embodiment together with FIG.
【図14】図12とともに第4の実施の形態例を説明す
るフローチャートFIG. 14 is a flowchart illustrating a fourth embodiment example with reference to FIG.
【図15】時間に応じた目標位置PSの変化を表す説明
図FIG. 15 is an explanatory diagram showing changes in the target position PS with time.
【図16】振動型アクチュエータの駆動周波数と速度の
関係を示す図FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the driving frequency and the speed of the vibration type actuator.
【図17】第5の実施の形態例を示すブロック図FIG. 17 is a block diagram showing a fifth embodiment example.
1、2、3 圧電素子 4 パルス制御手段 5、6 ハーフブリッジ回路 7 電流検出アンプ 8 インバータ 9 AC−DC変換手段 10 速度変換手段 11 符号切替手段 12 積分演算手段 13、16、18 比較手段 14 PID演算手段 15 バッファ 17 速度検出手段 19 CPU 20 D/A変換手段 21 VCO 22 ロータリーエンコーダ 51 撮影レンズ 52 クイックリターンミラー 53 サブミラー 54 フィルム面 55 フォーカシングスクリーン 56 ペンタプリズム 57 ダイクロイックミラー 58 ファインダ接眼レンズ 59 眼 60 赤外発光ダイオード 61 結像レンズ 62 エリアセンサ 63 接眼視線検出回路 64 視野マスク 65 フィールドレンズ 66 二次結像レンズ 67 測距用撮像センサ 68 測距回路 69 シャッタレリーズ釦 70 スイッチ 71 レリーズスイッチ 72 マイクロコンピュータ 73 振動型アクチュエータ駆動回路 74 振動型アクチュエータ 1, 2, 3 piezoelectric elements 4 pulse control means 5, 6 Half bridge circuit 7 Current detection amplifier 8 inverter 9 AC-DC conversion means 10 Speed conversion means 11 Code switching means 12 Integral calculation means 13, 16, 18 Comparison means 14 PID calculation means 15 buffers 17 Speed detection means 19 CPU 20 D / A conversion means 21 VCO 22 Rotary encoder 51 shooting lens 52 Quick Return Mirror 53 sub mirror 54 Film side 55 Focusing Screen 56 Penta prism 57 dichroic mirror 58 finder eyepiece 59 eyes 60 infrared light emitting diode 61 Imaging lens 62 area sensor 63 Eyepiece line-of-sight detection circuit 64 visual field mask 65 field lens 66 Secondary Imaging Lens 67 Image sensor for distance measurement 68 Distance measuring circuit 69 Shutter release button 70 switch 71 Release switch 72 Microcomputer 73 Vibration type actuator drive circuit 74 Vibration type actuator
フロントページの続き Fターム(参考) 5H303 AA06 AA27 CC01 DD06 DD14 FF04 GG11 GG20 JJ01 KK02 KK03 KK04 KK10 KK17 LL03 5H680 BB03 BB16 BC01 CC02 CC07 DD02 DD12 DD23 DD36 DD55 DD65 DD66 DD85 EE22 EE24 FF24 FF30 FF38 Continued front page F-term (reference) 5H303 AA06 AA27 CC01 DD06 DD14 FF04 GG11 GG20 JJ01 KK02 KK03 KK04 KK10 KK17 LL03 5H680 BB03 BB16 BC01 CC02 CC07 DD02 DD12 DD23 DD36 DD55 DD65 DD66 DD85 EE22 EE24 FF24 FF30 FF38
Claims (12)
ー変換素子に周波信号を印加して駆動力を得て対象物と
の相対的な移動を行なわせる振動型アクチュエータのた
めの移動位置または移動量検知装置において、振動体の
振動振幅を検出する振動検出手段と、該検出された振動
振幅におうじた振幅情報から速度情報を求める速度情報
変換手段と、変換された速度情報を積分して位置または
変位量を検出する積分演算手段とを有することを特徴と
する振動型アクチュエータの位置検知装置。1. A moving position or a movement for a vibrating actuator that applies a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element provided on a vibrating body to obtain a driving force to perform relative movement with an object. In the quantity detecting device, a vibration detecting means for detecting a vibration amplitude of a vibrating body, a speed information converting means for obtaining speed information from amplitude information according to the detected vibration amplitude, and a position by integrating the converted speed information. Alternatively, a position detecting device for a vibration-type actuator, characterized by having an integral calculating means for detecting a displacement amount.
所定の値を差し引いた値から所定の比例定数を掛けるこ
とで,速度情報を得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の位置検知装置。2. The vibration type actuator according to claim 1, wherein the conversion unit obtains velocity information by multiplying a value obtained by subtracting a predetermined value from the vibration amplitude information by a predetermined proportional constant. Position detection device.
し、変位量に応じた情報を形成する変位量情報形成手段
と、該形成手段からの情報により速度情報を求め、該求
められた速度情報により前記比例定数の補正を行なうこ
とを特徴とする請求項2に記載の振動型アクチュエータ
の位置検知装置。3. A displacement amount information forming unit that is displaced by the driving force of the actuator to form information according to the displacement amount, speed information is obtained from the information from the forming unit, and the speed information is obtained based on the obtained speed information. The position detecting device for a vibration-type actuator according to claim 2, wherein the proportional constant is corrected.
し、変位量に応じた情報を形成する変位量情報形成手段
が設けられ、該形成手段からの情報により前記積分演算
手段の出力を補正することを特徴とする請求項1または
2または3に記載の振動型アクチュエータの位置検知装
置。4. Displacement amount information forming means for forming information according to the amount of displacement, which is displaced by the driving force of the actuator, is provided, and the output of the integral computing means is corrected by the information from the forming means. The position detecting device for a vibration-type actuator according to claim 1, 2, or 3.
記積分演算手段で検知された変位量に応じた情報との差
が所定値以上のとき演算手段の出力を前記形成手段から
の情報に変更することを特徴とする請求項4に記載の振
動型アクチュエータの位置検知装置。5. When the difference between the information from the displacement amount information forming means and the information according to the displacement amount detected by the integral calculating means is a predetermined value or more, the output of the calculating means is converted into the information from the forming means. The position detecting device for a vibration type actuator according to claim 4, wherein the position detecting device is changed.
し、変位量に応じた情報を形成する変位量情報形成手段
と、該形成手段からの情報により速度情報を求め、該求
められた速度情報により前記速度情報変換手段の速度情
報を補正することを特徴とする請求項1に記載の振動型
アクチュエータの位置検知装置。6. A displacement amount information forming unit that is displaced by the driving force of the actuator to form information according to the displacement amount, speed information is obtained from the information from the forming unit, and the speed information is obtained based on the obtained speed information. The position detecting device for the vibration type actuator according to claim 1, wherein the speed information of the speed information converting means is corrected.
時には所定の時間または所定の駆動パルス数の間、ある
いは所定の振動振幅に到達するまでの間、上記積分演算
手段の積分を行なわないことを特徴とする請求項1また
は2または3または4または5または6に記載の振動型
アクチュエータの位置検知装置。7. The integral operation means does not perform integration at the time of starting or reversing the vibration type actuator for a predetermined time or a predetermined number of drive pulses or until a predetermined vibration amplitude is reached. The position detecting device for the vibration type actuator according to claim 1, 2 or 3 or 4 or 5 or 6.
振動振幅が所定の振幅より小さくなってから駆動電圧を
該振動型アクチュエータが反転するように切り替えるこ
とを特徴とする請求項1または2または3または4また
は5または6または7に記載の振動型アクチュエータの
位置検知装置。8. When reversing the vibration type actuator, the drive voltage is switched so as to be reversed by the vibration type actuator after the vibration amplitude becomes smaller than a predetermined amplitude. Alternatively, the position detecting device of the vibration type actuator according to 4 or 5 or 6 or 7.
ー変換素子に周波信号を印加して駆動力を得て対象物と
の相対的な移動を行なわせる振動型アクチュエータのた
めの移動位置または移動量制御装置において、振動体の
振動振幅を検出する振動検出手段と、該検出された振動
振幅におうじた振幅情報から速度情報を求める速度情報
変換手段と、変換された速度情報を積分して位置または
変位量を検出する積分演算手段と、該積分演算手段の積
分結果を所望の目標位置と比較する比較手段と、比較結
果にもとづいて振動型アクチュエータを制御する制御手
段からなることを特徴とする振動型アクチュエータの位
置制御装置。9. A moving position or a movement for a vibration type actuator that applies a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element provided on a vibrating body to obtain a driving force to perform relative movement with an object. In the quantity control device, a vibration detecting means for detecting the vibration amplitude of the vibrating body, a speed information converting means for obtaining speed information from amplitude information according to the detected vibration amplitude, and a position by integrating the converted speed information. Alternatively, it is characterized by comprising an integral calculation means for detecting a displacement amount, a comparison means for comparing the integration result of the integral calculation means with a desired target position, and a control means for controlling the vibration type actuator based on the comparison result. Position control device for vibration type actuator.
から得られる速度情報に基づいて停止動作時の移動量を
算出し、この移動量分だけ目標位置の手前から停止動作
を開始することを特徴とする請求項9に記載の振動型ア
クチュエータの位置制御装置。10. The moving amount at the time of the stop operation is calculated based on the vibration amplitude immediately before the stop or the speed information obtained from the converting means, and the stopping operation is started from before the target position by the moving amount. The position control device for a vibration-type actuator according to claim 9.
る振動型アクチュエータを用いてフォーカス制御を行な
うレンズを有する撮影装置において、振動型アクチュエ
ータの振動を検出する振動検出手段と、該振動を速度情
報に変換する変換手段と、変換された速度情報を積分し
て位置を検出する積分演算手段と積分結果を所望の目標
位置と比較する比較手段と、比較結果にもとづいて振動
型アクチュエータを制御する制御手段と、フォーカス制
御用のレンズの位置を直接又は間接的に検出する位置検
出手段と、該レンズの位置と上記積分結果に応じて積分
結果を補正する補正手段からなることを特徴とする撮影
装置。11. In a photographing apparatus having a lens for performing focus control using a vibrating actuator composed of a vibrating body and a moving body in contact with the vibrating body, a vibration detecting means for detecting the vibration of the vibrating type actuator and the speed of the vibration. Conversion means for converting into information, integral calculation means for detecting the position by integrating the converted speed information, comparison means for comparing the integration result with a desired target position, and controlling the vibration type actuator based on the comparison result. Imaging comprising control means, position detection means for directly or indirectly detecting the position of the lens for focus control, and correction means for correcting the integration result according to the position of the lens and the integration result apparatus.
と記録部材又は撮像部との位置ずれに相当する値を検出
することを特徴とする請求項11に記載の撮影装置。12. The photographing apparatus according to claim 11, wherein the detecting means detects a value corresponding to a positional shift between the image forming position of the object to be photographed and the recording member or the image pickup section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001212037A JP2003033057A (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Position detector for oscillatory actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001212037A JP2003033057A (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Position detector for oscillatory actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003033057A true JP2003033057A (en) | 2003-01-31 |
Family
ID=19047263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001212037A Withdrawn JP2003033057A (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Position detector for oscillatory actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003033057A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006271110A (en) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Taiheiyo Cement Corp | Control method of ultrasonic motor |
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JP2009153229A (en) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Piezoelectric actuator control circuit and vibration control circuit |
JP2012115102A (en) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Canon Inc | Controller of vibration type actuator |
-
2001
- 2001-07-12 JP JP2001212037A patent/JP2003033057A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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