JP5910165B2 - カメラ - Google Patents

Description

本発明は、振動アクチュエータを備えるカメラに関するものである。

振動アクチュエータは、圧電体の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波と略する）を発生させ、この進行波によって駆動面に楕円運動を生じさせ、楕円運動の波頭に加圧接触した移動子を駆動するものである（例えば、特許文献１参照）。この様な振動アクチュエータは、低回転でも高トルクを有するといった特徴があり、駆動装置に搭載した場合に、駆動装置のギアを省略することができる。このため、ギア騒音をなくすことで静寂化を達成することができ、また、位置決め精度も向上する。電子カメラにおいて、この振動アクチュエータを搭載しているものがある。また、電子カメラでは、静止画の撮影以外にも、動画の撮影も行うことが出来るものがある（特許文献２参照）。動画の撮影を行う場合、通常、音声の取り込みも行われる。

特公平１−１７３５４号公報 特開平８−８００７３号公報

しかし、動画撮影時に、オートフォーカス（以下、ＡＦと略す）でレンズが駆動されると、動画とともに振動アクチュエータの動作開始時の音が取り込まれる。この振動アクチュエータの動作開始時の音は、振動アクチュエータの駆動時に、駆動電圧を０Ｖから段階的に所定の電圧値に変化させる際に、ステータ（振動子）から発生されるものである。
本発明の課題は、動画撮影時における振動アクチュエータの作動音が低減されたカメラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、電気機械変換素子（１３，５３）の励振により駆動面に発生する駆動力を用いてレンズ（Ｌ３）を駆動する振動アクチュエータ（１０，５０）と、前記振動アクチュエータ（１０，５０）に２つの駆動信号を与える駆動制御部（４１）と、動画撮影モードを選択できる撮影設定部（４７）と、を備え、前記駆動制御部（４１）は、該撮影設定部（４７）が動画撮影モードを選択した場合に、前記２つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、前記２つの駆動信号の位相差を変更するとともに、前記２つの駆動信号の周波数を前記切り替えられた位相差に対応させて変更することで、前記振動アクチュエータ（１０，５０）の速度を変更可能であること、を特徴とするカメラ（１）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカメラ（１）であって、前記駆動制御部（４１）は、前記２つの駆動信号の位相差を、９０度と−９０度と０度との間で連続して変更可能であること、を特徴とするカメラ（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のカメラ（１）であって、前記駆動制御部（４１）は、前記レンズ（Ｌ３）を小刻みに前後させて焦点位置を被写体に追従させる動作であるウォブリング動作を行うこと、を特徴とするカメラ（１）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のカメラ（１）であって、被写体像のコントラストを検出するコントラスト検出部（３９）を備え、前記駆動制御部（４１）は、前記コントラスト検出部（３９）によって検出された、前記ウォブリング動作における所定の１サイクルの前記コントラストに基づいて、前記所定の１サイクルの次の１サイクルにおける前記２つの駆動信号の周波数を、前記レンズ（Ｌ３）の焦点位置を被写体に追従させるように切り替えること、を特徴とするカメラ（１）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のカメラ（１）であって、前記駆動制御部（４１）は、前記撮影設定部（４７）が静止画撮影モードを選択した場合に、前記２つの駆動信号の位相差を、９０°と−９０°との間で切り替え可能であること、を特徴とするカメラ（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、動画撮影時における振動アクチュエータの作動音が低減されたカメラを提供することができる。

本発明の第１実施形態の電子カメラを説明する図である。 本発明の第１実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。 本発明の第１実施形態の振動波モータの振動子を説明する図である。 振動波モータの駆動装置を説明するブロック図である。 （ａ）は、振動波モータの駆動信号の位相差に対する回転速度の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、振動波モータの駆動周波数に対する回転速度の関係を示すグラフである。 第１実施形態の駆動装置の第１動作例の動作を説明するタイミングチャートである。 第１実施形態の駆動装置の第１動作例の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態の駆動装置の第２動作例の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。 第２実施形態の振動波モータを説明する図である。 第２実施形態の振動波モータの動作原理を説明する図である。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる電子カメラ１の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の電子カメラ１を説明する図である。
電子カメラ１は、静止画及び動画撮影が可能なカメラであって、撮像光学系であるレンズ鏡筒２０と、撮像素子３０と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ）回路６０と、画像処理部７０と、音声検出部８０と、操作部材９０と、ＣＰＵ１００と、バッファメモリ１１０と、記録インターフェース１２０と、メモリ１３０と、モニタ１４０とから構成され、外部機器のＰＣ１５０との接続が可能となっている。

レンズ鏡筒２０は、複数の光学レンズ群Ｌにより構成され、被写体像を撮像素子３０の受光面に結像させる。図１では、複数の光学レンズ群Ｌを簡略化して、単レンズとして図示している。この光学レンズ群Ｌのうちの、後述するＡＦ用の第３レンズ群Ｌ３（図２に図示）は、振動波モータ１０により駆動される。

撮像素子３０は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子３０は、レンズ鏡筒２０を通過した光束による被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成する。

アナログ画像信号は、ＡＦＥ回路６０に入力される。ＡＦＥ回路６０は、アナログ画像信号に対するゲイン調整（ＩＳＯ感度に応じた信号増幅）を行う。具体的には、ＣＰＵ１００からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。ＡＦＥ回路６０は、さらに、内蔵するＡ／Ｄ変換回路によってアナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部７０に入力される。

画像処理部７０は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。
バッファメモリ１１０は、画像処理部７０による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。

音声検出部８０は、マイクと信号増幅部とから構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをＣＰＵ１００へ伝達する。

操作部材９０は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ１００へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材９０により設定される。

ＣＰＵ１００は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって電子カメラ１が行う動作を統括的に制御する。例えば、ＡＦ（オートフォーカス）動作制御、ＡＥ（自動露出）動作制御、オートホワイトバランス制御などを行う。

記録インターフェース１２０は、不図示のコネクタを有し、該コネクタにメモリカード１２１等の記録媒体が接続され、接続された記録媒体に対して、データの書き込みや、記録媒体からのデータの読み込みを行う。

メモリ１３０は、画像処理した一連の画像データを記録する。本実施形態の電子カメラ１においては、動画に対応した画像を取り込む。
モニタ１４０は、液晶パネルによって構成され、ＣＰＵ１００からの指示に応じて、操作メニュー、静止画像及び動画などを表示する。

次に、レンズ鏡筒２０について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態のレンズ鏡筒２０を説明する図である。図３は、本発明の第１実施形態の振動波モータ１０の振動子１１を説明する図である。
レンズ鏡筒２０は、レンズ鏡筒２０の外周部を覆う外側固定筒３１と、外側固定筒３１よりも内周側に位置する内側固定筒３２と、を備え、さらに外側固定筒３１と内側固定筒３２との間に振動波モータ１０を備える。

内側固定筒３２には、被写体側から第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、ＡＦ環３４に保持されたＡＦレンズである第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４が配置されている。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４は、内側固定筒３２に固定されている。第３レンズ群Ｌ３は、ＡＦ環３４が移動することにより内側固定筒３２に対して移動可能に構成される。

図２に示すように、振動波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、加圧部材１８等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１について説明する。図３に示すように、振動子１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子（以下、圧電体１３と称する）と、圧電体１３を接合した弾性体１２とから構成されている。振動子１１には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として９波の進行波が発生される。

弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状である。弾性体１２における圧電体１３が接合される反対面は、溝が切られた櫛歯部１２ａとなっており、突起部分（溝がない箇所）の先端面が駆動面となり移動子１５に加圧接触される。振動波モータ１０は、圧電体１３の励振により駆動面に発生する駆動力を用いて移動子１５を駆動することによって第３レンズ群Ｌ３を駆動する。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体１３側に近づけ、これにより駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。溝の切っていない部分を本実施形態ではベース部１２ｂと呼ぶ。

ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対面に圧電体１３が接合されている。弾性体１２の駆動面には潤滑性の表面処理がなされている。圧電体１３は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空くようにしてある。

圧電体１３は、一般的には通称ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。

図２に示すように、圧電体１３の下には、不織布１６、加圧板１７、加圧部材１８が配置されている。不織布１６は、フェルトを例としたものであり、圧電体１３の下に配置されていて、振動子１１の振動を加圧板１７や加圧部材１８に伝えないようにしてある。

加圧板１７は、加圧部材１８の加圧を受けるようにされている。加圧部材１８は、皿バネにより構成され、加圧板１７の下に配置されていて、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材１８を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材１８は、押さえ環１９が固定部材１４に固定されることで、保持される。

移動子１５は、アルミニウム等の軽金属からなり、摺動面の表面１５ａには耐摩耗性向上のための摺動材料等の表面処理がなされている（図３参照）。

移動子１５の上には、移動子１５の縦方向の振動を吸収するために、ゴム等により形成された振動吸収部材２３が配置され、その上には、出力伝達部材２４が配置されている。

出力伝達部材２４は、固定部材１４に設けられたベアリング２５により、加圧方向と径方向とを規制し、これにより、移動子１５の加圧方向と径方向とが規制されるようにされている。

出力伝達部材２４は、突起部２４ａがあり、そこからカム環３６に接続されたフォーク３５が嵌合している。カム環３６は、出力伝達部材２４の回転とともに回転される。

カム環３６には、周方向に対して斜めにキー溝３７が切られている。また、ＡＦ環３４の外周側には、固定ピン３８が設けられている。固定ピン３８は、キー溝３７に嵌合していて、カム環３６が回転駆動することにより、ＡＦ環３４は光軸直進方向に駆動され、所望の位置に停止できるようになっている。

固定部材１４には、押さえ環１９がネジにより取り付けられている。押さえ環１９を固定部材１４に取り付けることで、出力伝達部材２４から移動子１５、振動子１１、加圧部材１８までを一つのモータユニットとして構成できる。

次に、駆動装置４０Ａについて説明する。
図４は、振動波モータ１０の駆動装置４０Ａを説明するブロック図である。駆動装置４０Ａは、基板４０（図２参照）に設けられている。駆動装置４０Ａは、図４に示すように、振動波モータ１０に接続されており、振動波モータ１０に設けられた回転検出部４６から振動波モータ１０の回転数を受信するとともに、振動波モータ１０の制御も行う。

駆動装置４０Ａは、駆動制御部４１と、発振部４２と、移相部４３と、増幅部４４とを備える。また、駆動装置４０Ａの駆動制御部４１には、振動波モータ１０に取り付けられた回転検出部４６、コントラスト検出部３９、及び、動画撮影モードか静止画撮影モードかを選択できる撮影設定部４７が接続されている。

駆動制御部４１は、レンズ鏡筒２０内又はカメラ１本体のＣＰＵ１００からの駆動指令を基に振動波モータ１０の駆動を制御する。
発振部４２は、駆動制御部４１の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。駆動信号は、電位ゼロを基準として、＋方向及び−方向で非対称形状となっている。
移相部４３は、該発振部４２で発生した駆動信号を位相の異なる２つの駆動信号に分ける。
増幅部４４は、移相部４３によって分けられた２つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部４４からの２つの駆動信号は、振動波モータ１０に伝達され、この２つの駆動信号の印加により振動子１１に進行波が発生し、移動子１５が駆動される。

回転検出部４６は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子１５の駆動によって駆動された被駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として駆動制御部４１に伝達する。
コントラスト検出部３９は、被写体像のコントラストを検出する。コントラスト検出部３９は、例えば、被写体が現在のレンズの焦点位置の範囲内か、＋方向にあるか、−方向にあるか、どの程度ずれているか、を判定する。コントラスト検出部３９により検出されたコントラストは、電気信号として駆動制御部４１に伝達される。

駆動制御部４１は、レンズ鏡筒２０内またはカメラ１本体のＣＰＵ１００からの駆動指令を基に、振動波モータ１０の駆動を制御する。駆動制御部４１は、回転検出部４６からの検出信号を受信すると、その値を基に、位置情報と速度情報とを得て、目標位置に位置決めされるように発振部４２の周波数、移相部４３の位相差、及び増幅部４４の電圧を制御する。

また、駆動制御部４１は、レンズやカメラより撮影情報（撮影設定部４７により選択された、静止画モード／動画モード等）が伝達されるようになっている。駆動制御部４１は、このレンズやカメラより撮影情報を基に、駆動信号の周波数や位相差をきめ細かに制御する。具体的には、駆動制御部４１は、撮影設定部４７が動画撮影モードを選択した場合に、２つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、２つの駆動信号の位相差を切り替えるとともに、２つの駆動信号の周波数を切り替えられた位相差に対応させて切り替えることで、振動波モータ１０の速度を変更可能である。
また、駆動制御部４１は、コントラスト検出部３９により検出されたコントラストに基づいて、２つの駆動信号の周波数を切り替える。

本実施形態では説明を簡易にするため、コントラスト検出部３９の情報及び撮影設定部４７の情報が直接駆動制御部４１に伝達される構成としているが、これに限定されない。例えば、コントラスト検出部３９の情報や撮影設定部４７の情報が一旦カメラのＣＰＵに伝わり、その後、レンズ内の駆動制御部４１へ伝わるように構成されていてもよい。

次に、駆動装置４０Ａにおける振動波モータ１０の駆動及び制御について説明する。
まず、駆動制御部４１には、レンズ鏡筒２０内又はカメラ１本体のＣＰＵ１００からの目標位置が伝達される。発振部４２から駆動信号が発生し、その信号は移相部４３により９０度位相の異なる２つの駆動信号に分割され、増幅部４４により所望の電圧に増幅される。駆動制御部４１は、振動波モータ１０に２つの駆動信号を与える。

２つの駆動信号は、振動波モータ１０の圧電体１３に印加され、圧電体１３は励振され、その励振によって弾性体１２には９次の曲げ振動が発生する。圧電体１３はＡ相とＢ相とに分けられており、２つの駆動信号はそれぞれＡ相とＢ相に印加される。Ａ相から発生する９次曲げ振動とＢ相から発生する９次曲げ振動とは位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは９０度位相がずれているため、２つの曲げ振動は合成され、９波の進行波となる。位相差の値＋９０度又は−９０度は、理想的な値であり、その中間値でも進行波の形状は乱れているが、進行波は生じている。進行波の波頭には楕円運動が生じている。従って、駆動面に加圧接触された移動子１５は、この楕円運動によって摩擦的に駆動される。

移動子１５の駆動により駆動された被駆動体には、光学式エンコーダが配置されていて、そこから、電気パルスが発生し、駆動制御部４１に伝達される。駆動制御部４１は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度を得ることが可能となり、これらの位置情報、速度情報及び目標位置情報を基に、発振部４２の駆動周波数を制御する。

また、ＡＦ環３４を正方向に駆動する場合には、移相部４３での２つの駆動信号（周波電圧信号）の位相差を＋値、例えば＋９０度にし、ＡＦ環３４を逆方向に駆動する場合には、移相部４３での２つの駆動信号（周波電圧信号）の位相差を−値、例えば−９０度にすれば良い。

一方、駆動制御部４１は、現在の撮影モードが静止画モード／動画モードであるかの情報を基に、静止画モードの場合には、発振部４２の駆動周波数を制御し、動画モードの場合には、発振部４２の駆動周波数および移相部４３の位相差を制御する。特に、小刻みにＡＦ用の第３レンズ群Ｌ３を前後させるウォブリング動作においては、位相差を変更して、位置や速度を制御する。ウォブリング動作とは、ＡＦ用のレンズを小刻みに前後させて焦点位置を被写体に追従させる動作である。

図５（ａ）は、振動波モータの駆動信号の位相差に対する回転速度の関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は、振動波モータの駆動周波数に対する回転速度の関係を示すグラフである。図５（ａ）に示すように、回転速度は、２つの駆動信号の位相差が＋９０度では正回転の最大速度、２つの駆動信号の位相差が−９０度では逆回転の最大速度となり、その中間の位相差は、中間的な速度値を示す。また、図５（ｂ）に示すように、駆動周波数は、小さくしていくと回転速度が大きくなり、周波数を大きくすると回転速度は低下していき、０となる。
例えば、２つの駆動信号の位相差を＋９０度とした時、駆動周波数が小さい方が、回転速度は高くなる。

（第１動作例）
次に、本発明の第１実施形態の第１動作例について、動画モードが選択された場合の駆動装置４０Ａにおける振動波モータ１０の駆動についてタイミングチャートに基づいて説明する。図６は、第１実施形態の駆動装置４０Ａの第１動作例の動作を説明するタイミングチャートである。
本実施形態において動画モードが選択された場合、駆動周波数、駆動電圧、位相差、振動波モータ１０の回転速度の関係を時系列に説明する。
本実施形態では、動画モードが選択されていた場合には、駆動周波数はｆ０（最大周波数）、駆動電圧はＶ０（最小電圧）と設定される。
ｔ０において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定して、駆動信号をＯＮにする。
ｔ１において、駆動装置４０Ａは、駆動電圧を増加させる。
ｔ２において、駆動装置４０Ａは、駆動電圧をＶ１に設定する。
ｔ３において、駆動装置４０Ａは、駆動周波数を最大周波数ｆ０より挿引を開始する。
ｔ４の直後のｔ４’において、駆動装置４０Ａは、駆動周波数が挿引されている途中で、振動波モータ１０を駆動開始し、駆動周波数を周波数ｆ１に設定する。

動画モードの場合には、小刻みにＡＦ用の第３レンズ群Ｌ３を前後させるウォブリング動作を行う。本実施形態の場合には、２０Ｈｚの間隔としている。
ｔ４〜ｔ５において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定して、正回転で回転させて、速度をＶとする。
ｔ５〜ｔ６において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０度に設定して、Ｗｂｅ位置でのコントラストをコントラスト検出部３９により検出する。
ｔ６〜ｔ７において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を−９０度に設定して、周波数をｆ１より小さいｆ２として、周波数ｆ２で逆回転駆動させ、速度を−２Ｖ（Ｖの２倍）とする。
ウォブリング動作の逆転時の速度を正回転の２倍とするのは、レンズ位置の移動量が２倍であるためである。

ｔ７〜ｔ８において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０度に設定して、Ｗａｆ位置でのコントラストを検出する。
ｔ８〜ｔ９において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定して、周波数ｆ１で正回転駆動させて、速度をＶとする。
ｔ９〜ｔ１０において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０度に設定して、Ｗ０位置でのコントラストを検出する。

以下繰り返しで、ウォブリング動作を行う。ウォブリング動作の１サイクル（例えば、ｔ４とｔ１０との間）は、２０Ｈｚの間隔（＝約５０ｍｓｅｃ）である。
ｔ９〜ｔ１０間において、Ｗｂｅ位置、Ｗａｆ位置、およびＷ０位置のコントラストの検出結果により、被写体の位置を算出し、次のウォブリング動作の１サイクルの駆動周波数を決める。つまり、駆動制御部４１は、コントラスト検出部３９によって検出された、ウォブリング動作における所定の１サイクルのコントラストに基づいて、所定の１サイクルの次の１サイクルにおける２つの駆動信号の周波数を、ＡＦ用の第３レンズ群Ｌ３の焦点位置を被写体に追従させるように切り替える。

決めるパラメータとしては、ｔ１０〜ｔ１１間の周波数ｆｓ、ｔ１２〜ｔ１３間の周波数ｆｂ、及び、ｔ１４〜ｔ１５間の周波数ｆｓ２である。
例えば、ｔ４〜ｔ１０間のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出の結果において、被写体はウォブリング振幅の間（＋１〜−１）にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の１サイクルにおいても、ウォブリング振幅を＋１〜−１として、周波数ｆｓ＝ｆ１、周波数ｆｂ＝ｆ２、周波数ｆｓ２＝ｆ１とする。
なお、図６での被写体検出結果では、コントラストが良い方を大きい値で示すようにしてある（コントラストが良い＝焦点が合っている＝１としており、焦点が合っていない程、数値が小さくなるように示してある。）。

また、別のケースとして、ｔ１７〜ｔ２２間のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から＋方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の１サイクルは、ｔ２２〜ｔ２３での速度を３Ｖとして、ウォブリング振幅の３倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数ｆｓ＝ｆ３（ｆ２よりさらに小さい周波数）、周波数ｆｂ＝ｆ２、周波数ｆｓ２＝ｆ１とする。

さらに、別のケースとして、ｔ４０〜ｔ４５のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から大きく＋方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の１サイクルは、ｔ４０〜ｔ４１での速度は４Ｖとして、ウォブリング振幅の３倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数ｆｓ＝ｆ４（ｆ３よりさらに小さい周波数）、周波数ｆｂ＝ｆ２、周波数ｆｓ２＝ｆ１とする。

ここで、レンズを駆動させようとすると、振動波モータに駆動信号を開始する時の駆動信号ＯＮ時の微小の音が、動画撮影時に音声を検出するマイクに取り込まれてしまうという問題点が生じる可能性がある。その原因は、振動波モータに加える駆動信号を０Ｖからある電圧にステップ的に変化させた瞬間、ステータ（振動子）から様々な周波数の音が発生し、その可聴音が音声に取り込まれるからである。その音の音圧は、電圧に大きさに依存しており、駆動信号の電圧が小さい揚合には、音圧が下がる傾向が見られる。
この点については、駆動信号ＯＮの瞬間は駆動信号電圧の電圧値を小さくしておき、ステータ（振動子）から発生する音の音圧をマイクの感度以下にし、駆動信号ＯＮ以降に、駆動電圧を正規の電圧（定格電圧）に戻すことで対策がとれる。

しかし、動画撮影時には、ＡＦレンズを前後させるウォブリング動作をする必要があり、正方向の駆動する時と逆方向に駆動する時との間に、一旦停止して、位相差を変えなくてはならない。この場合、ステータ（振動子）から発生する微小な音を防止するためには、従来の制御方法では、２つの駆動信号の位相差＋９０度に設定して、駆動電圧をＶ０からＶ１に変化させて、ＡＦ環３４を正回転駆動させる。次に、駆動電圧をＶ１からＶ０に変化させて、２つの駆動信号の位相差を−９０度に設定する。さらに、駆動電圧をＶ０からＶ１に変化させて、ＡＦ環３４を逆回転駆動させる。次に、駆動電圧をＶ１からＶ０に変化させて、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定する。以下繰り返しを行うため、非常に煩雑な動作となってしまう。

本実施形態では、電圧を一定に維持した状態で、２つの駆動信号の位相差を３段階に切り替え（９０度、０度、−９０度）、その位相差に応じた周波数を設定することでウォブリング動作を行うようにする。なお、２つの駆動信号の位相差の切り替えは、微小音発生防止に対して、徐々に位相差を連続的に切り替えることが好適である。
このようにすることで、従来のように煩雑に駆動する必要もなく、静寂な駆動が可能となる。

なお、静止画モードが選択されている場合には、従来のように、電圧を定格電圧Ｖ１に設定してから駆動信号をＯＮにして、駆動周波数の挿引開始をする。また、位置や速度制御も、静止画モードの場合には、ウォブリング動作をする必要がないため、駆動周波数または駆動電圧による制御となる。
なお、駆動信号ＯＮ時の音は、僅かであり、音声マイクが振動波モータの至近に設けられているため音として検知されてしまうが、操作している人にはほとんど聞こえない音である。

以下、第１実施形態の駆動装置４０Ａの第１動作例の動作についてフローチャートに基づいて説明する。
図７は、第１実施形態の駆動装置４０Ａの第１動作例の動作を説明するフローチャートである。
まず、レンズの駆動を開始する。
Ｓ１０１において、駆動装置４０Ａは、動画モードであるか静止画モードであるかを判定する。動画モードの場合にはＳ１０２へ進む。駆動装置４０Ａは、静止画モードの揚合にはＳ２０１へ進み、ウォブリング動作を行なわずに、静止画撮影時の駆動動作を行う。
Ｓ１０２において、駆動装置４０Ａは、電圧をＶ０に設定するとともに、２つの駆動信号の位相差を＋９０°に設定する。
ＳＩ０３において、駆動装置４０Ａは、駆動信号をＯＮにする。
ＳＩ０４において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の電圧を増加させる。
Ｓｌ０５において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の電圧をＶ１に設定する。
Ｓ１０６において、駆動装置４０Ａは、周波数の挿引を開始して周波数をｆｌに設定する。
これにより、移動子１５が駆動して、ＡＦ環３４が正方向に駆動される。

Ｓ１０７において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０°に設定する。これにより、移動子１５の駆動が停止する。
Ｓ１０８において、駆動装置４０Ａは、Ｗｂｅ位置及びコントラストを検出する。
Ｓｌ０９において、駆動装置４０Ａは、周波数をｆ２に設定する。
Ｓ１１０において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を−９０°に設定する。
これにより、移動子１５が駆動して、ＡＦ環３４が逆方向に駆動される。

Ｓ１１１において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０°に設定する。これにより、移動子１５の駆動が停止する。
Ｓｌ１２において、駆動装置４０Ａは、Ｗａｆ位置及びコントラストを検出する。
Ｓｌ１３において、駆動装置４０Ａは、周波数をｆ１に設定する。
Ｓ１１４において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を９０°に設定する。
これにより、移動子１５が駆動してＡＦ環３４が正方向に駆動される。

Ｓ１１５において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０°に設定する。これにより、移動子１５の駆動が停止する。
Ｓ１１６において、駆動装置４０Ａは、Ｗ０位置及びコントラストを検出する。
Ｓｌ１７において、駆動装置４０Ａは、Ｗｂｅ位置，Ｗａｆ位置，Ｗ０位置及び各コントラスト情報より、被写体位置を算出する。

Ｓ１１８において、周波数ｆｓ、ｆｂを算出する。
Ｓ１１９において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０°に設定する。
駆動装置４０Ａは、周波数をｆｓに設定する。例えば、図６におけるｔ１７〜ｔ２２間のウォブリング動作の１サイクルでのコントラストを検出した結果において、被写体は現在のレンズ位置から＋方向にあるものと判定された時には、次のウォブリング動作の１サイクルは、ｆ３（ｆ２よりさらに小さい周波数）と設定する。これにより、移動子１５が駆動してＡＦ環３４が正方向に駆動される。

Ｓ１２０において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相を０°に設定する。これにより移動子１５の駆動が停止する。
Ｓ１２１において、駆動装置４０Ａは、Ｗｂｅ位置及びコントラストを検出する。
Ｓ１２２において、駆動装置４０Ａは、周波数をｆｂに設定する。例えば、図６におけるｔ１７〜ｔ２２間のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出結果において、駆動装置４０Ａは、駆動周波数をｆ２に設定する。

Ｓ１２３において、２つの駆動信号の位相差を−９０°に設定する。これにより、移動子１５が駆動してＡＦ環３４が逆方向に駆動される。
Ｓ１２４において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０°に設定する。これにより、移動子１５の駆動が停止する。
Ｓ１２５において、駆動装置４０Ａは、Ｗａｆ位置及びコントラストを検出する。
Ｓ１２６において、駆動装置４０Ａは、周波数をｆｓ２（＝ｆｌ）に設定する。
Ｓ１２７において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を９０°に設定する。これにより、移動子１５が駆動してＡＦ環３４が正方向に駆動される。

Ｓ１２８において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０°に設定する。これにより、移動子１５の駆動が停止する。
Ｓ１２９において、駆動装置４０Ａは、Ｗ０位置及びコントラストを検出する。
Ｓ１３０において、駆動装置４０Ａは、Ｗｂｅ位置，Ｗａｆ位置，Ｗ０位置及び各コントラスト情報より、被写体位置を算出する。
Ｓ１３１において、駆動装置４０Ａは、ＡＦ環３４の駆動が終了か否か判定する。
ＡＦ環３４の駆動が終了でない場合には、Ｓ１１８へ戻り、次のウォブリング動作を行う。撮影終了指令があり、駆動終了時には、停止させる場合には、位相差の切り替え制御を終わらせ、周波数をｆ０へ高周波側に掃引して振動波モータの動きを停止する。そして、電圧をＶ１からＶ０へ徐々に減少させ、その後、駆動信号をＯＦＦとする。

本実施形態においては、Ｓ１１９〜Ｓ１３０にてレンズ位置において３箇所のコントラストを検出して被写体位置を推定し、その情報に応じてＳ１１８にて周波数ｆｓ、ｆｂの算出をする。Ａ相とＢ相との位相差を３段階に切り替えること（９０度、０度、−９０度）と、周波数ｆｓ、ｆｂ、ｆｓ２の３つの駆動周波数を設定することにより、振動波モータ１０のウォブリング動作を可能としている。

（第２動作例）
次に、本発明の第１実施形態の第２動作例について説明する。第２動作例は第１動作例とレンズ鏡筒、振動波モータ及び駆動装置４０Ａの構成は同様であるためその説明は省略する。第１動作例と第２動作例とは、駆動装置４０Ａ内における動作が異なる。第２動作例は、被写体の位置がレンズ位置の＋方向に動き、途中から一方向に動いた場合におけるものである。

第２動作例の駆動装置４０Ａにおける振動波モータ１０の駆動についてタイミングチャートに基づいて説明する。図８は、本発明の第１実施形態の駆動装置４０Ａの第２動作例の動作を説明するタイミングチャートである。
第２動作例について、動画モードが選択された場合において、被写体の位置がレンズ位置の＋方向に動き、途中から一方向に動いた場合の挙動について時系列に説明する。

本実施形態では、動画モードが選択された場合には、駆動周波数はｆ０（最大周波数）、駆動電圧はＶ０（最小電圧）と設定される。
ｔ０において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定して、駆動信号をＯＮにする。
ｔ１において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の駆動動電圧を増加させる。
ｔ２において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の駆動電圧をＶ１に設定する。
ｔ３において、駆動装置４０Ａは、駆動周波数を最大周波数ｆ０より挿引を開始する。
ｔ４の直後のｔ４’において、駆動装置４０Ａは、駆動周波数が挿引されている途中で、振動波モータ１０を駆動開始し、駆動周波数を周波数ｆ１に設定する。

動画モードの場合には、小刻みにＡＦレンズを前後させるウォブリング動作を行う。本実施形態の場合には、２０Ｈｚの間隔としている。
ｔ４〜ｔ５において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定して、正回転で回転させ、速度をＶとする。
ｔ５〜ｔ６において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０度に設定して、Ｗｂｅ位置でのコントラストを検出する。
ｔ６〜ｔ７において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を−９０度に設定して、周波数ｆ２で逆回転駆動して、速度を−２Ｖ（Ｖの２倍）とする。速度を大きくする分、周波数は、ｆ１より小さいｆ２とした。
ウォブリング動作の逆転時の速度が正回転の２倍なのは、レンズ位置の移動量が２倍であるためである。

ｔ７〜ｔ８において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０度に設定して、Ｗａｆ位置でのコントラストを検出する。
ｔ８〜ｔ９において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を＋９０度に設定して、周波数ｆ１で正回転駆動して、速度をＶとする。
ｔ９〜ｔ１０において、駆動装置４０Ａは、２つの駆動信号の位相差を０度に設定して、Ｗ０位置でのコントラストを検出する。

以下繰り返しで、ウォブリング動作を行う。ウォブリング動作の１サイクル（例えば、ｔ４とｔ１０との間）は２０Ｈｚの間隔（＝約５０ｍｓｅｃ）である。
ｔ９〜ｔ１０間において、Ｗｂｅ位置、Ｗａｆ位置、およびＷ０位置のコントラストの検出結果により、被写体の位置を算出し、次のウォブリング動作を決める。
決めるパラメータとしては、ｔ１０〜ｔ１１間の周波数ｆｓ、ｔ１２〜ｔ１３間の周波数ｆｂ、ｔ１４〜ｔ１５間の周波数ｆｓ２である。

例えば、ｔ４〜ｔ１０間のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出の結果において、被写体はウォブリング振幅の間（＋１〜−１）にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の１サイクルにおいても、ウォブリング振幅は＋１〜−１として、周波数ｆｓ＝ｆ１、周波数ｆｂ＝ｆ２、周波数ｆｓ２＝ｆ１とする。
なお、図８での被写体検出結果では、コントラストが良い方を大きい値で示すようにしてある（コントラストが良い＝焦点が合っている＝１としており、焦点が合っていない程数値が小さくなるように示してある）。

また、被写体がレンズの＋方向に移動した場合、例えば、ｔ１０〜ｔ１６間のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から＋方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の１サイクルは、ｔ１６〜ｔ１７での速度を３Ｖとして、ウォブリング振幅の３倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数ｆｓ＝ｆ３（ｆ２よりさらに小さい周波数）、周波数ｆｂ＝ｆ２、周波数ｆｓ２＝ｆ１とする。

次に、被写体が＋方向から−方向に移動した場合、ｔ２２〜ｔ２７のウォブリング動作の１サイクルでのコントラスト検出の結果、被写体は現在のレンズ位置から大きく−方向にあるものと判定された場合、次のウォブリング動作の１サイクルは、ｔ３０〜ｔ３１での速度を４Ｖとして、ウォブリング振幅の４倍のレンズの移動を行う。その場合、周波数ｆｓ＝ｆ１、周波数ｆｂ＝ｆ４（ｆ３よりさらに小さい周波数）、周波数ｆｓ２＝ｆｌとする。

基本的には、前述の第１動作例の通り、図６や図７で説明した考え方やフローチャートの説明と同様である。即ち、動画撮影時のウォブリング動作においては、レンズ位置の３箇所のコントラストを検出して被写体位置を推定し、その情報に応じて周波数ｆｓ、ｆｂを算出する。そして、Ａ相とＢ相との位相差を３段階に切り替えること（約９０度、０度、−９０度）と、周波数ｆｓ、ｆｂ、ｆｓ２の３つの駆動周波数の設定と、により、被写体が、途中にレンズの＋方向に移動した場合にでも、−方向に移動した場合にでも対応できる。
また、被写体が現在の位置から大きくずれていると判定された場合には、周波数ｆｓ、ｆｂに適正な値を入れることで（図６や図８のｆ４よりもっと小さい周波数値に設定することで）、被写体に合焦させることが可能となる。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）撮影設定部４７が動画撮影モードを選択した場合に、２つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、２つの駆動信号の位相差を切り替えるとともに、２つの駆動信号の周波数を切り替えられた位相差に対応させて切り替えることで、振動波モータ１０の速度を変更することができる。これにより、複雑な駆動制御をすることなく、動画撮影時における振動波モータ１０の作動音を低減することができる。

（２）ウォブリング動作における所定の１サイクルのコントラストに基づいて、所定の１サイクルの次の１サイクルにおける２つの駆動信号の周波数を、ＡＦ用の第３レンズ群Ｌ３の焦点位置を被写体に追従させるように切り替えるようにした。これにより、振動波モータ１０は、被写体の動作に追従させてＡＦ用の第３レンズ群Ｌ３を動作させることができ、かつ、振動波モータ１０をウォブリング動作で駆動させる際の作動音を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は上述の実施形態とレンズ鏡筒及び駆動装置４０Ａの構成は同様であるため、その説明は省略する。また、動画撮影時における駆動装置４０Ａの動作についても第１実施形態と同様である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、主に、振動波モータ５０の構成である。

次に、第２実施形態のレンズ鏡筒２０Ａの構成を説明する。
図９は、本発明の第２実施形態のレンズ鏡筒２０Ａを説明する図である。図１０は、第２実施形態の振動波モータ５０を説明する図である。図１１は、第２実施形態の振動波モータ５０の動作原理を説明する図である。

図９に示すように、レンズ鏡筒２０Ａは、レンズ鏡筒２０Ａの外周部を覆う外側固定筒３１と、外側固定筒３１よりも内周側における被写体側に位置する内側第１固定筒３２Ａと、外側固定筒３１よりも内周側における像側に位置する内側第２固定筒３２Ｂと、を備え、さらに外側固定筒３１と内側第１固定筒３２Ａとの間に振動波モータ５０を備える。

内側第１固定筒３２Ａには、被写体側から第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２が固定されている。また、内側第２固定筒３２Ｂには、第４レンズ群Ｌ４が固定されている。第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４との間には、ＡＦ環３４に保持されたＡＦレンズである第３レンズ群Ｌ３が配置されている。

図９に示すように、振動波モータ５０は、振動子５１、移動子５５、加圧部材５７等を備え、移動子５５を移動して駆動する形態となっている。
振動子５１は、固定部材５４に設けられた支持ピン５８により振動子５１の長手方向に支持され、加圧方向には自由度があるように構成されている。
加圧部材５７は、固定部材５４と振動子５１との間に設けられ、振動子５１を移動子５５に加圧接触する。
固定部材５４は、内側第１固定筒３２Ａに取り付けられる。固定部材５４を内側第１固定筒３２Ａに取り付けることで、移動子５５、振動子５１、加圧部材５７までを、一つのモータユニットとして構成できるようになる。

移動子５５は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面の表面には耐摩耗性向上のための摺動メッキが設けられている。また、移動子５５は、リニアガイド６１に固定され、リニアガイド６１は内側第１固定筒３２Ａに支持され、移動子５５は内側第１固定筒３２Ａに対して直線方向に移動可能となっている。
移動子５５の端部５５Ａには、ＡＦ環３４に接続されたフォーク６２が嵌合しており、移動子５５の駆動によりＡＦ環３４が直進駆動される。

ＡＦ環３４は、内側第１固定筒３２Ａ及び内側第２固定筒３２Ｂに設けられた直線レール６３に沿って可動な構造となっている。直線レール６３には、ＡＦ環３４に設けられたガイド部６４が嵌合し、移動子５５の直進駆動に伴って、光軸方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できるようになっている。

振動子５１は、図１０及び図１１に示すように、圧電体５３、金属製の弾性体５２および出力取出用の突起部５２Ａから構成される。弾性体５２の設計は、縦１次振動と曲げ４次振動との共振周波数が一致するようにする。圧電体５３にこの周波数の電圧（駆動信号）を加え、かつ双方の振動の位相を９０°ずらすと、図１１に示すように、突起部５２Ａには励起された縦振動と曲げ振動との合成により楕円運動が生じる。突起部５２Ａは移動子５５に加圧接触されているので、摩擦により駆動力が生じる。突起部５２Ａには耐摩耗性材が用いられており、摩擦による摩耗を抑えている。

圧電体５３は、一般的には通称ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されているが、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるニオブ酸カリウムナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されることもある。

第２実施形態においては、振動波モータ５０は、リニア型の振動波モータである。しかし、第２実施形態の振動波モータ５０においても、周波数、電圧、２つの駆動信号の位相差を制御して、速度制御することができるため、前述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第２実施形態においては、第１実施形態の円環型超音波モータを搭載した場合のように、回転運動から直進運動に変換する時に生じる損失がなくなるため、変換効率が向上する。そのため、駆動システム全体として効率を向上させることができる。

１：カメラ、１０：振動波モータ、１３：圧電体、２０：レンズ鏡筒、３９：コントラスト検出部、４１：駆動制御部、４７：撮影設定部、５０：振動波モータ、５３：圧電体、Ｌ３：第３レンズ群

Claims (5)

1. 電気機械変換素子の励振により駆動面に発生する駆動力を用いてレンズを駆動する振動アクチュエータと、
   前記振動アクチュエータに２つの駆動信号を与える駆動制御部と、
   動画撮影モードを選択できる撮影設定部と、を備え、
   前記駆動制御部は、該撮影設定部が動画撮影モードを選択した場合に、前記２つの駆動信号の電圧を一定に維持した状態で、前記２つの駆動信号の位相差を変更するとともに、前記２つの駆動信号の周波数を前記切り替えられた位相差に対応させて変更することで、前記振動アクチュエータの速度を変更可能であること、を特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラであって、
   前記駆動制御部は、前記２つの駆動信号の位相差を、９０度と−９０度と０度との間で連続的に変更可能であること、を特徴とするカメラ。
3. 請求項１又は２に記載のカメラであって、
   前記駆動制御部は、前記レンズを小刻みに前後させて焦点位置を被写体に追従させる動作であるウォブリング動作を行うこと、を特徴とするカメラ。
4. 請求項３に記載のカメラであって、
   被写体像のコントラストを検出するコントラスト検出部を備え、
   前記駆動制御部は、前記コントラスト検出部によって検出された、前記ウォブリング動作における所定の１サイクルの前記コントラストに基づいて、前記所定の１サイクルの次の１サイクルにおける前記２つの駆動信号の周波数を、前記レンズの焦点位置を被写体に追従させるように切り替えること、を特徴とするカメラ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のカメラであって、
   前記駆動制御部は、前記撮影設定部が静止画撮影モードを選択した場合に、前記２つの駆動信号の位相差を、９０°と−９０°との間で切り替え可能であること、を特徴とするカメラ。

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