JP5978646B2 - Vibration wave motor, lens barrel, camera, and vibration wave motor control method - Google Patents
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Description
本発明は、振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a vibration wave motor, a lens barrel, a camera, and a method for controlling the vibration wave motor.
レンズ鏡筒においては、近年、光学部品の設計や加工の技術が向上し、高倍率ズームの実用化が可能である。この様な高倍率ズームレンズ鏡筒において、振動波モータが使用されることが多い。しかし、高倍率ズームレンズ鏡筒の場合、AFレンズのイナシャ(慣性)が大きく、AFレンズの起動の立ち上がりに時間を要する。
これに対して、立ち上がり時間の短縮のため、最大トルクが発生する駆動周波数で駆動させる方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, in lens barrels, the technology for designing and processing optical components has been improved, and high-power zoom can be put into practical use. In such a high magnification zoom lens barrel, a vibration wave motor is often used. However, in the case of a high-magnification zoom lens barrel, the inertia (inertia) of the AF lens is large, and it takes time to start up the AF lens.
On the other hand, in order to shorten the rise time, a method of driving at a driving frequency at which the maximum torque is generated is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、最大トルクが発生する駆動周波数は、使用最大回転数を発生させる周波数の近傍である。この駆動周波数で起動しても目標とする回転数が高いため、立ち上がり時間がかかる。 However, the drive frequency at which the maximum torque is generated is in the vicinity of the frequency at which the maximum use speed is generated. Even if it starts with this drive frequency, since the target rotation speed is high, it takes a rise time.
本発明では、このような課題点を解決し、イナーシャが大きい駆動体であっても、起動に時間を要さない振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention solves such problems and provides a vibration wave motor, a lens barrel, a camera, and a vibration wave motor control method that do not require time to start even if the drive body has a large inertia. With the goal.
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。 The present invention is, that solve the problems by following such a solution.
本発明の振動波モータは、駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータにおいて、前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第1周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第2周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータ起動時における前記駆動信号の開始周波数とした。
また、本発明の振動波モータの制御方法は、駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータの制御方法において、前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第1周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第2周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータの起動時における前記駆動信号の開始周波数とした。
The vibration wave motor of the present invention includes an electromechanical conversion element that generates vibration by a drive signal, a vibration body that contacts the electromechanical conversion element and generates a vibration wave due to the vibration, and a sliding that contacts the vibration body. A vibration wave motor having a surface and a relative motion member driven by the vibration wave, wherein the frequency of the drive signal is gradually lowered from a first frequency band in which the vibration wave motor does not rotate The frequency in the second frequency band in which the rate of increase in the maximum torque of the vibration wave motor that increases with the change is set as the start frequency of the drive signal when the vibration wave motor is started.
Further, the vibration wave motor control method of the present invention includes an electromechanical transducer that generates vibration by a drive signal, a vibrator that contacts the electromechanical transducer and generates a vibration wave by the vibration, and the vibrator And a relative motion member that is driven by the vibration wave, and a first frequency at which the vibration signal does not rotate. When the vibration wave motor is started up, the frequency in the second frequency band in which the rate of increase in the maximum torque of the vibration wave motor that rises as it gradually decreases is the drive signal when the vibration wave motor is started. The starting frequency of
なお、上記構成は、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えしてもよい。 In addition, the said structure may be improved suitably, and at least one part may be substituted for another structure.
本発明によれば、イナーシャが大きい駆動体であっても、起動に時間を要さない振動波モータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動波モータの制御方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a drive body with a large inertia, the control method of the vibration wave motor, lens barrel, camera, and vibration wave motor which do not require time for starting can be provided.
(第一実施形態)
以下、本発明にかかる振動波モータ10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、本発明の第一実施形態の振動波モータ10を説明する図である。本実施形態の振動波モータ10は、振動子11と移動子20とを備え、振動子11側を固定とし、移動子20を駆動する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of a
振動子11は、後述する様に電気エネルギ−を機械エネルギ−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、圧電体と称する)13と、圧電体13を接合した弾性体14とから構成されていて、振動子11には進行性振動波が発生する。
As will be described later, the
弾性体14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。圧電体13が接合される反対面には溝が切られ、突起部分(溝がない箇所)の先端面が駆動面16となり移動子20の摺動面25に加圧接触される。弾性体14における溝の切られていない部分側に圧電体13を接合する。
溝が切られていない部分はベース部18と称し、そのベース部18から内径側にフランジ22が延伸され、フランジ22の最内径部にて固定部材23により固定されている。
弾性体14には摺動部材として、駆動面16に金属メッキや潤滑塗装膜等の摺動材料30が施されている。
The
The portion where the groove is not cut is referred to as a
As a sliding member, the
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。
圧電体13表面には電極が配置され、それは円周方向に沿って2つの相(A相、B相)に分かれている。各相においては、1/2波長毎に交互に分極され、A相とB相との間には1/4波長分間隔が空く様に電極が配置されている。
The
Electrodes are arranged on the surface of the
移動子20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にアルマイト処理(化成処理)が成されている。
The
振動波モータ10は、さらに、移動子20の回転を出力する出力軸40や、移動子20を振動子11に対して加圧接触する加圧部材50等を備える。
出力軸40は、ゴム41部材と軸のDカットにはまるように挿入されたストッパー部材42を介して移動子20に結合され、出力軸40とストッパー部材42はEクリップ43等により固定されていて、移動子20と一体に回転する様にされている。
The
The
ストッパー部材42と移動子20との間のゴム41は、ゴム41による粘着性で移動子20とストッパー部材42と結合する機能があり、かつ移動子20からの振動を出力軸40へ伝えないための振動吸収との機能がある材料が好適である。
加圧部材50は、出力軸40のギア部51とベアリング52の間に設けられている。この様な構造とることで、移動子20が振動子11の駆動面16に加圧接触する。
The
The
図2は、第一実施形態の振動波モータ10、および振動波モータ10の制御装置80を説明するブロック図である。まず、振動波モータ10の駆動/制御について説明する。振動波モータ10は、発振部60、移相部62、増幅部64、回転検出部66、およびこれらを制御する制御部68を備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the
発振部60は、制御部68の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部62は、制御部68の指令により、該発振器で発生した駆動信号を所望の位相の異なる2つの駆動信号に分ける。
増幅部64は、移相部62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64からの駆動信号は、振動波モータ10に伝達され、この駆動信号の印加により振動子に進行波が発生し、移動子20が駆動される。
The oscillating
The
The
The drive signal from the amplifying
回転検出部66は、光学式エンコーダや磁気エンコ−ダ等により構成され、移動子20の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部68に伝達する。
制御部68は、レンズ鏡筒110内またはカメラ本体のCPU70からの駆動指令を基に振動波モータ10の駆動および振動波モータ10の動作を制御する。制御部68は、回転検出部66からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように振動波モータ10発振器の周波数や位相差等を制御する。
The
The
図3は、第一実施形態の振動波モータ10をレンズ鏡筒110に搭載した実施形態を示す。
振動波モータ10はギアユニットモジュール113に取り付けられ、ギアユニットモジュール113はレンズ鏡筒110の固定筒114に取り付けられる。振動波モータ10のギア部51は、ギアユニットモジュール113の減速ギア115を介して、カム環116に回転運動が伝達され、カム環116は回転駆動する。カム環116には、周方向に対して斜めにキー溝117が切られており、該キー溝117に固定ピン118が挿入されたAF環119は、カム環116が回転駆動することにより、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。
回路121は、レンズ鏡筒110の外側固定筒114aと内側固定筒114bとの間に設けられ、振動波モータ10の駆動、制御、回転数の検出、振動センサの検出等を行う。
FIG. 3 shows an embodiment in which the
The
The
本実施形態の構成によれば、振動波モータ10および振動波モータ10の制御装置80は以下の様にして動作する。
制御部68から駆動指令が発令され、振動波モータ10の発振部60から駆動信号が発させられる。その信号は位相部により90度位相の異なる2つの駆動信号に分割され、増幅部64により所望の電圧に増幅される。
According to the configuration of the present embodiment, the
A drive command is issued from the
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が振動させられる。その励振によって弾性体14には4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、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4次曲げ振動とB相から発生する4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いる。
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、4波の進行波となる。
The drive signal is applied to the
The
The positional phase of the quaternary bending vibration generated from the A phase and the quaternary bending vibration generated from the B phase are shifted by ¼ wavelength.
In addition, since the phase A drive signal and the phase B drive signal are 90 degrees out of phase, the two bending vibrations are combined into four traveling waves.
進行波の波頭には楕円運動が生じている。従って、駆動面16に加圧接触された移動子20は、この楕円運動によって摩擦的に駆動される。移動子20の駆動により駆動された駆動体には、光学式エンコ−ダが配置され、そこから、電気パルスが発生し、制御部68に伝達される。
制御部68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る。
カム環116は、固定筒114およびAF環119の間に配置され、振動波モータ10の回転駆動を受けて、固定筒114およびAF環119に対して回転しながら摺動駆動する。
Elliptic motion occurs at the front of the traveling wave. Therefore, the
The
The
ここで、特にレンズ鏡筒110が高倍率ズームのレンズ鏡筒の場合、AFレンズ群の重量が重くなる。この場合、それに応じてイナーシャ(慣性)も大きくなり、回転の立ち上がりに要する時間が長くなる。
図4は、AF駆動部のイナーシャや目標回転速度に対する立ち上がり時間を説明する図である。
図4(a)は振動波モータ10の目標回転数(目標速度)と、それに至る時間との関係を示したグラフである。図示するように、目標回転数が同じ場合で、AF駆動部のイナーシャが大きい場合と、小さい場合とで、立ち上がり時間を比較した場合、AF駆動部のイナーシャの大きい場合は、立ち上がり時間が大幅に増加している。
AFレンズ群の重量が増え、それに伴いイナーシャが増加した場合、立ち上がり時間が長くなり、制御指令と実際の動作とにタイムラグが生じ、制御時間が要したり、スキャンタイムが要したりすることとなる。
Here, especially when the
FIG. 4 is a diagram for explaining the rise time with respect to the inertia and the target rotation speed of the AF driving unit.
FIG. 4A is a graph showing the relationship between the target rotation speed (target speed) of the
When the weight of the AF lens group increases and the inertia increases accordingly, the rise time becomes longer, a time lag occurs between the control command and the actual operation, and a control time or a scan time is required. Become.
図4(b)は、AF駆動部のイナーシャが同じ場合において、目標回転数が高い場合(high)と低い場合(low)とにおける立ち上がり時間を比較したグラフである。
図示するように、AF駆動部のイナーシャが同じ場合、目標回転数が小さい(low)と、目標回転数に至る時間(立ち上がり時間)が短いが、目標回転数が高い(high)と、立ち上がり時間がかかることを示している。
FIG. 4B is a graph comparing rise times when the target rotational speed is high (high) and low (low) when the inertia of the AF driving unit is the same.
As shown in the figure, when the inertia of the AF drive unit is the same, when the target rotational speed is low (low), the time to reach the target rotational speed (rise time) is short, but when the target rotational speed is high (high), the rise time Shows that it takes.
図4(c)は、イナーシャが同じ場合において、振動波モータ10の最大トルクが大きい場合と小さい場合とにおける目標回転数までの到達時間を比べたグラフである。
図示するように、最大トルクが大きい振動波モータ10は、最大トルクが小さい振動波モータ10と比べて立ち上がり時間が大幅に小さくなっていることもわかる。
FIG. 4C is a graph comparing the arrival times up to the target rotational speed when the maximum torque of the
As shown in the figure, it can be seen that the
これらの立ち上がり時間の挙動を近似式で表したのが以下の式である。
(1)最大トルクを大きくし
(2)目標速度(無負加時の角速度ω0)を低めにすること、
が効果的である。
The following equation expresses the behavior of these rise times by an approximate expression.
(1) Increasing the maximum torque (2) Decreasing the target speed (angular speed ω0 with no negative load),
Is effective.
そこで、本発明はこのことを利用する。
図5は、振動波モータ10の特性を説明する図である。
図5(a)に示すように、AFレンズ等を駆動する場合、電源ON時は、駆動信号の駆動周波数を振動波モータに回転が生じない第1周波数帯域にある周波数fs0からスタートし、徐々に下げていく。駆動周波数f0で回転が開始し、最大使用回転数のflowまでが駆動帯域となる。frは共振周波数となるが、共振点は挙動が不安定のため、通常はここの周波数までは使用しない。
The present invention takes advantage of this.
FIG. 5 is a diagram for explaining the characteristics of the
As shown in FIG. 5A, when driving an AF lens or the like, when the power is turned on, the drive frequency of the drive signal starts from the frequency fs0 in the first frequency band in which the vibration wave motor does not rotate, and gradually. To lower. The rotation starts at the drive frequency f0, and the drive band is up to the flow of the maximum use rotation number. fr is the resonance frequency, but the resonance point is not used up to this frequency because its behavior is unstable.
一方、駆動周波数に対する最大トルクの特性を見ると、f0時より低周波数側にほぼ線形に大きくなり(線a)、fs1時(ポイントp)にほぼ最大トルクに近い値になる。それからflowに向かいやや大きくなる(線b)様な特性となっている。
図5(b)は、駆動周波数flow、fs2、fs1、f1時のトルク−回転速度を示した図であるが、振動波モータ10は、共振する振動子11の駆動力を摩擦駆動する原理から、振動子11の振幅が共振に近づき大きくなっても、最大トルクが大きくなるといった特性でなく、ある振幅(駆動周波数)で最大トルクは頭打ちになる様な特性となる。
On the other hand, looking at the characteristics of the maximum torque with respect to the drive frequency, it increases almost linearly on the low frequency side from the time of f0 (line a), and is close to the maximum torque at fs1 (point p). Then, the characteristic becomes slightly larger toward the flow (line b).
FIG. 5B is a diagram showing the torque-rotation speed at the drive frequencies flow, fs2, fs1, and f1, but the
この様な振動波モータ10で、立ち上がり時間が最も短縮される最適な周波数という観点で、先程の図4の検討と考慮してみると、最大トルクに近い値が得られ、回転速度がそれほど大きくない、fs1ということがわかる。
With such a
図6は、本実施形態の振動波モータ10の振動子11のインピーダンス特性を示した図である。図6(a)はfr(n)、fs1及びfr(n+1)fs1の関係を示す図、(b)は外径(1)12mmと(2)62(mm)の場合を有する振動波モータの場合の最適な駆動周波数fs1及び回転速度Rev0を示す表である。
FIG. 6 is a diagram showing impedance characteristics of the
駆動に使用している進行波の振動(曲げ振動)の振動モードの次数をn次としたとき(第一実施形態ではn=4)、その共振周波数をfr(n)とし、上の次数(n+1)の共振周波数をfr(n+1)とした場合、立ち上がり時間が最も短縮されるfs1の位置は、fr(n)とfr(n+1)との間の値で、fr(n)との差が、fr(n+1)とfr(n+1)との差の約25%〜40%、好ましくは34%〜36%、さらに好ましくは35%程度の位置となる。
すなわち、以下の式を満たす。
{fs1−fr(n)}÷{fr(n+1)−fr(n)}≒0.25〜0.40
好ましくは、
({fs1−fr(n)}÷{fr(n+1)−fr(n)}≒0.34〜0.36)
さらに好ましくは、
({fs1−fr(n)}÷{fr(n+1)−fr(n)}≒0.35)
When the order of the vibration mode of the traveling wave vibration (bending vibration) used for driving is n order (n = 4 in the first embodiment), the resonance frequency is fr (n), and the upper order ( When the resonance frequency of (n + 1) is fr (n + 1), the position of fs1 where the rise time is the shortest is a value between fr (n) and fr (n + 1), and the difference from fr (n) is , Fr (n + 1) and fr (n + 1) are about 25% to 40%, preferably 34% to 36%, more preferably about 35% of the difference.
That is, the following formula is satisfied.
{Fs1-fr (n)} / {fr (n + 1) -fr (n)} ≈0.25-0.40
Preferably,
({Fs1-fr (n)} / {fr (n + 1) -fr (n)} ≈0.34-0.36)
More preferably,
({Fs1-fr (n)} / {fr (n + 1) -fr (n)} ≈0.35)
また、駆動周波数fs1時の回転速度Rev0は、最大使用回転速度(安定に駆動する上限の回転速度)Rev1に対して、約1/2以下であり、好ましくは7〜35%程度、さらに好ましくは11〜15%である。
すなわち、以下の式を満たす。
Rev0/Rev1<0.5
好ましくは、
(Rev0/Rev1≒0.7〜0.35)
さらに好ましくは、
(Rev0/Rev1≒0.11〜0.15)
The rotational speed Rev0 at the drive frequency fs1 is about ½ or less, preferably about 7 to 35%, more preferably about the maximum operating rotational speed (upper rotational speed for stable driving) Rev1. 11-15%.
That is, the following formula is satisfied.
Rev0 / Rev1 <0.5
Preferably,
(Rev0 / Rev1≈0.7 to 0.35)
More preferably,
(Rev0 / Rev1≈0.11 to 0.15)
さらに、最大使用回転速度(安定に駆動する上限回転数)の駆動周波数flowは、ほぼ以下の範囲内となる。
0.02≦{flow−fr(n)}/(fr(n+1)−fr(n))≦0.0
Furthermore, the drive frequency flow at the maximum use rotation speed (the upper limit rotation speed for stable driving) is substantially within the following range.
0.02 ≦ {flow−fr (n)} / (fr (n + 1) −fr (n)) ≦ 0.0
次に第一実施形態の駆動方法を図7にて説明する。
制御部68からの駆動指令がない状態(t0)では、
駆動周波数:fs0
駆動電圧:電圧V0(=0V)
A相とB相との位相差:0度
となっている。
Next, the driving method of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In a state where there is no drive command from the control unit 68 (t0),
Drive frequency: fs0
Drive voltage: Voltage V0 (= 0V)
Phase difference between A phase and B phase: 0 degree.
制御部68から駆動指令が来くると(t1)
駆動周波数:fs1
駆動電圧:電圧V1
A相とB相との位相差:90度(反転駆動時は−90度)
と設定され、回転速度Rev0で駆動される。
When a drive command comes from the control unit 68 (t1)
Drive frequency: fs1
Drive voltage: Voltage V1
Phase difference between phase A and phase B: 90 degrees (-90 degrees during reverse drive)
And is driven at the rotational speed Rev0.
徐々に駆動周波数を下げ、t3時には周波数はflowとなり、回転速度はRev1と最大回転速度となる。
t1時に、立ち上がり時間が最も良好はfs1に駆動周波数が設定されるため、制御指令とのタイムラグが最小となり、そのため、最大回転数や目標回転数に達する時間が短縮され、制御時間やスキャン時間が短縮される。
The drive frequency is gradually lowered, the frequency becomes flow at t3, and the rotation speed becomes Rev1 and the maximum rotation speed.
At t1, since the drive frequency is set to fs1 with the best rise time, the time lag with the control command is minimized, so that the time to reach the maximum rotation speed and the target rotation speed is shortened, and the control time and scan time are reduced. Shortened.
図7では、駆動開始時に周波数をfs1設定(t1)し、周波数を徐々に低くしてflowにし最大回転数にする(t3)としたが、駆動開始時に周波数をfs1設定(t1)し、周波数を目標回転数の周波数に徐々に変更しても良い。 In FIG. 7, the frequency is set to fs1 at the start of driving (t1), and the frequency is gradually lowered to flow to the maximum rotation speed (t3). However, the frequency is set to fs1 at the start of driving (t1), and the frequency is set. May be gradually changed to the frequency of the target rotational speed.
図8に、比較形態の制御方法を示す。
制御部68から駆動指令が来たとき(t1)
駆動周波数:fs0
駆動電圧:電圧V1
A相とB相との位相差:90度
と設定され、徐々に駆動周波数をflowに変更するが、周波数f0まで回転は発生せず、制御指令の駆動周波数がflowになっても回転速度が追いつかず、大きなタイムラグが発生することがわかる。この場合には、大きなタイムラグのため、制御性が良くない。
FIG. 8 shows a control method of the comparative form.
When a drive command is received from the control unit 68 (t1)
Drive frequency: fs0
Drive voltage: Voltage V1
The phase difference between the A phase and the B phase is set to 90 degrees, and the drive frequency is gradually changed to flow. However, the rotation does not occur until the frequency f0, and the rotation speed is increased even if the drive frequency of the control command becomes flow. It can be seen that a large time lag occurs without catching up. In this case, controllability is not good due to a large time lag.
駆動周波数fs1の値の設定であるが、2つの方法がある。
(1)振動子状態でインピーダンスを測定し、fr(n)、fr(n+1)を検出し、
fs1−fr(n)=(fr(n+1)−fr(n))×0.35
とする方法。
(2)振動モータユニットで回転駆動させ、最大使用回転数の13%程度の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をfs1と設定する。
There are two methods for setting the value of the driving frequency fs1.
(1) Measure impedance in the vibrator state, detect fr (n), fr (n + 1),
fs1−fr (n) = (fr (n + 1) −fr (n)) × 0.35
And how to.
(2) Rotation is driven by the vibration motor unit, a drive frequency at which a rotation speed of about 13% of the maximum use rotation speed is generated is detected, and the value is set as fs1.
本発明者の実験によれば、
(1)fs1の値は、{fs1−fr(n)}/(fr(n+1)−fr(n))の範囲が、0.25〜0.40であれば、実用的には効果が得られることがわかった。このため、振動子状態でのインピーダンスで設定する場合には、fs1=(fr(n+1)−fr(n))×αとしたとき、αを0.25〜0.40で設定すれば良い。
(2)最大使用回転速度からのfs1の設定についても数Rev0/Rev1の範囲が0.07〜0.35の範囲であれば、実用的には効果が得られることがわかったため、最大使用回転数の7〜35%の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をfs1と設定しても良い。
According to the inventor's experiment,
(1) The value of fs1 is practically effective if the range of {fs1-fr (n)} / (fr (n + 1) -fr (n)) is 0.25 to 0.40. I found out that For this reason, when setting with the impedance in the vibrator state, when fs1 = (fr (n + 1) −fr (n)) × α, α may be set to 0.25 to 0.40.
(2) Regarding the setting of fs1 from the maximum usable rotational speed, it has been found that if the range of several Rev0 / Rev1 is in the range of 0.07 to 0.35, an effect can be obtained practically. The drive frequency at which the rotational speed of 7 to 35% of the number is generated may be detected, and the value may be set as fs1.
(第二実施形態)
図9は、本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒200を説明する図であり、リング状の振動波モータ210をレンズ鏡筒200に組み込んだ状態の図である。
(Second embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating the
振動子211は、電気エネルギ−を機械エネルギ−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213(以下、圧電体と称する)と、圧電体213を接合した弾性体214とから構成されている。振動子211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波の進行波として説明する。
The
弾性体214は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状となっており、圧電体213が接合される反対側の面には溝が切ってあり、突起部241分(溝がない箇所)の先端面が駆動面216となり移動子220の駆動面225に加圧接触される。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体213側に近づけ、これにより駆動面216の進行波の振幅を増幅させるためである。
The elastic body 214 is made of a metal material having a high resonance sharpness, has a circular shape, and has a groove on the opposite surface to which the piezoelectric body 213 is bonded. The tip surface of the portion where there is no groove becomes the driving surface 216 and is brought into pressure contact with the driving
圧電体213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。 The piezoelectric body 213 is divided into two phases (A phase and B phase) along the circumferential direction, and in each phase, elements in which polarization is alternated every 1/2 wavelength are arranged, An interval of 1/4 wavelength is provided between the A phase and the B phase.
圧電体213の下には、不織布252、加圧板254、加圧部材250が配置されている。
不織布252は、フェルトを例としたものであり、圧電体213の下に配置されていて、振動子211の振動を加圧板254や加圧部材250に伝えないようにしてある。
加圧板254は、加圧部材250の加圧を受けるようにされている。
加圧部材250は、加圧板254の下に配置されていて、加圧力を発生させるものである。
A
The
The
The
本実施形態では、加圧部材250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250は、押さえ環251により固定部材223に固定されることで、保持される。
In the present embodiment, the
移動子220は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面225の表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
移動子220における振動子211の反対側には、移動子220の縦方向の振動を吸収するために、ゴム243の様な振動吸収部材が配置され、さらに出力伝達部材242が配置されている。
The mover 220 is made of a light metal such as aluminum, and a sliding material for improving wear resistance is provided on the surface of the sliding
A vibration absorbing member such as rubber 243 is disposed on the side opposite to the
出力伝達部材242は、固定部材223に設けられたベアリング253により、加圧方向と径方向とを規制し、これにより移動子220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242は、突起部241があり、そこからカム環260に接続されたフォーク230がかん合しており、出力伝達部材242の回転とともに、カム環260が回転される。
The
The
カム環260には、キー溝261がカム環260に斜めに切られており、AF環262に設けられた固定ピン263が、キー溝261にかん合していて、カム環260が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にAF環262が駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
固定部材223は、押さえ環251がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部から移動子220、振動子211、バネ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。
A
In the fixing
第二実施形態においても、駆動周波数fs1の設定し、駆動開始と同時に周波数fs1にして、駆動させ、目標速度に制御するという方法をとれば、制御指令とのタイムラグが最小となり、そのため、最大回転数等の目標速度に達する時間が短縮され、制御時間が短縮される。
駆動周波数fs1の値の設定は、第一実施形態と同様に、
(1)振動子状態でのインピーダンスで設定する場合には、
fs1−fr(n)=(fr(n+1)−fr(n))×αとしたとき、αを0.25〜0.40、好ましくは0.34〜0.36、さらに好ましくは0.35で設定する。
(2)最大使用回転速度からのfs1の設定については、最大使用回転数の、約1/2以下であり、好ましくは7〜35%程度、さらに好ましくは11〜15%の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をfs1と設定する。
Also in the second embodiment, if the method of setting the drive frequency fs1, setting the drive frequency fs1 at the same time as the start of driving, driving to the target speed, and controlling to the target speed, the time lag with the control command is minimized, so the maximum rotation The time to reach the target speed such as the number is shortened, and the control time is shortened.
The setting of the value of the driving frequency fs1 is the same as in the first embodiment.
(1) When setting the impedance in the vibrator state,
When fs1−fr (n) = (fr (n + 1) −fr (n)) × α, α is 0.25 to 0.40, preferably 0.34 to 0.36, and more preferably 0.35. Set with.
(2) About fs1 setting from the maximum use rotation speed, it is about 1/2 or less of the maximum use rotation speed, preferably about 7 to 35%, more preferably 11 to 15%. The frequency is detected and its value is set to fs1.
(第三実施形態)
図10は、本発明の第三実施形態のレンズ鏡筒300を説明する図であり、振動波モータ310をレンズ鏡筒300に組み込んだ状態の図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating the
本実施形態では、振動波モータ310は、リニア型である。
振動子311は、支持部材333に設置された設けられた加圧バネ334により、移動子320に加圧され、加圧バネ334が振動子311中央部の溝335に嵌ることで、長手方向に支持されている。振動子311への加圧の方向は、レンズ鏡筒300の周方向の接線方向に一致させていて、加圧バネ334の配置によってレンズ鏡筒300の径方向への大型化を防止している。
In the present embodiment, the
The
振動子311の構成は、圧電体313と、端部に設置された摺動部材312とから成り、振動子311体には縦1次モード振動の定在波と、曲げ2次モード振動の定在波が発生され、摺動部材312が貼られたC点、D点に楕円運動が発生する。この摺動部材312の駆動面316に移動子320の摺動面325を加圧接触させると、移動子320は楕円運動により摩擦力を受け、駆動される。支持部材333は、固定筒314に取り付けられている。
The configuration of the
移動子320は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面325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320は、リニアガイド340に固定され、リニアガイド340は固定筒314に固定され、移動子320は固定筒314に対して直線方向に移動可能となっている。
The
移動子320には、突起部337が設けられ、そこからAF環362に接続されたフォーク330がかん合しており、AF環362は直進駆動される。
AF環362は、固定筒314に設けられた第1直線レール341および第2直線レール342に沿って可動な構造となっている。直線レール341,342には、AF環362に設けられたガイド部343,344がかん合し、移動子320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様にされている。
The moving
The
第三実施形態においても、駆動周波数fs1を設定し、駆動開始と同時に周波数fs1にして、駆動させ、目標速度に制御するという方法をとれば、制御指令とのタイムラグが最小となり、そのため、最大回転数等の目標速度に達する時間が短縮され、制御時間が短縮される。
駆動周波数fs1の値の設定は、第一や第二実施形態と同様に、
(1)fs1の値は、{fs1−fr(n)}/(fr(n+1)−fr(n))の範囲が、0.25〜0.40であれば、実用的には効果が得られることがわかった。このため、振動子状態でのインピーダンスで設定する場合には、fs1=(fr(n+1)−fr(n))×αとしたとき、αを0.25〜0.40で設定すれば良い。
(2)最大使用回転速度からのfs1の設定についても数Rev0/Rev1の範囲が0.07〜0.35の範囲であれば、実用的には効果が得られることがわかったため、最大使用回転数の7〜35%の回転数が生じる駆動周波数を検出し、その値をfs1と設定しても良い。
Also in the third embodiment, if the method of setting the drive frequency fs1, setting the drive frequency fs1 at the same time as the start of driving, driving to the target speed, and controlling to the target speed, the time lag with the control command is minimized, so the maximum rotation The time to reach the target speed such as the number is shortened, and the control time is shortened.
The setting of the value of the driving frequency fs1 is the same as in the first and second embodiments.
(1) The value of fs1 is practically effective if the range of {fs1-fr (n)} / (fr (n + 1) -fr (n)) is 0.25 to 0.40. I found out that For this reason, when setting with the impedance in the vibrator state, when fs1 = (fr (n + 1) −fr (n)) × α, α may be set to 0.25 to 0.40.
(2) Regarding the setting of fs1 from the maximum usable rotational speed, it has been found that if the range of several Rev0 / Rev1 is in the range of 0.07 to 0.35, an effect can be obtained practically. The drive frequency at which the rotational speed of 7 to 35% of the number is generated may be detected, and the value may be set as fs1.
(変形形態)
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
例えば、本実施形態では、進行性振動波を用いた振動波モータで、第一実施形態は波数4の進行性振動波モータ210、第二実施形態では、波数9の進行性振動波モータ210を開示したが、他の波数、例えば5、6、7、8、10以上でも、同様な構成と方法で、同様な効果が得られる。
(Deformation)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes as described below are possible, and these are also within the scope of the present invention.
For example, in this embodiment, a vibration wave motor using a progressive vibration wave is used. In the first embodiment, a progressive
10,210,310:振動波モータ、13,213,313:圧電体、14,214:弾性体、16,216,316:駆動面、20,220,320:移動子、25,225,325:摺動面 10, 210, 310: Vibration wave motor, 13, 213, 313: Piezoelectric body, 14, 214: Elastic body, 16, 216, 316: Driving surface, 20, 220, 320: Mover, 25, 225, 325: Sliding surface
Claims (10)
前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、
前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータにおいて、
前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第1周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第2周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータ起動時における前記駆動信号の開始周波数とすることを特徴とする振動波モータ。 An electromechanical transducer in which vibration is generated by a drive signal;
A vibrating body in contact with the electromechanical transducer and generating a vibration wave by the vibration;
In a vibration wave motor having a sliding surface that contacts the vibrating body, and a relative motion member driven by the vibration wave,
When the frequency of the drive signal is gradually lowered from the first frequency band in which the vibration wave motor does not rotate, the increase rate of the maximum torque of the vibration wave motor that rises accordingly is changed. A vibration wave motor characterized in that a frequency in a frequency band is set as a start frequency of the drive signal when the vibration wave motor is started.
前記開始周波数は、前記振動波モータにおける最大使用回転速度の半分以下の回転速度が得られる周波数であることを特徴とする振動波モータ。 The vibration wave motor according to claim 1,
The vibration frequency motor is characterized in that the start frequency is a frequency at which a rotation speed equal to or less than half of a maximum use rotation speed of the vibration wave motor is obtained.
前記振動波モータを駆動する振動モードの次数をn次、その振動モードの共振周波数をfr(n)とし、前記n次の振動モードの一つ上のn+1次の振動モードの共振周波数をfr(n+1)とした時、
前記第2周波数帯域は、
fr(n)+α×(fr(n+1)−fr(n)) 0.25≦α≦0.40
となる周波数帯域であることを特徴とする振動波モータ。 In the vibration wave motor according to claim 1 or 2,
The order of the vibration mode for driving the vibration wave motor is n-th order, the resonance frequency of the vibration mode is fr (n), and the resonance frequency of the n + 1-order vibration mode one above the n-th vibration mode is fr ( n + 1),
The second frequency band is
fr (n) + α × (fr (n + 1) −fr (n)) 0.25 ≦ α ≦ 0.40
A vibration wave motor having a frequency band of
前記振動波モータの最大使用回転数をRev1、前記開始周波数で達成される最大回転数をRev0とした時、
0.07≦Rev0/Rev1≦0.35
となることを特徴とする振動波モータ。 In the vibration wave motor according to any one of claims 1 to 3,
When the maximum operating rotational speed of the vibration wave motor is Rev1, and the maximum rotational speed achieved at the starting frequency is Rev0,
0.07 ≦ Rev0 / Rev1 ≦ 0.35
This is a vibration wave motor.
前記電気機械変換素子と接触し、前記振動により振動波を生じる振動体と、
前記振動体に接触する摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波モータの制御方法において、
前記駆動信号の周波数を該振動波モータに回転が生じない第1周波数帯域から徐々に下げていったときに、それに伴い上昇していく該振動波モータの最大トルクの上昇率が変化する第2周波数帯域にある周波数を、前記振動波モータの起動時における前記駆動信号の開始周波数とすることを特徴とする振動波モータの制御方法。 An electromechanical transducer in which vibration is generated by a drive signal;
A vibrating body in contact with the electromechanical transducer and generating a vibration wave by the vibration;
In a control method of a vibration wave motor having a sliding surface that contacts the vibration body and a relative motion member driven by the vibration wave,
When the frequency of the drive signal is gradually lowered from the first frequency band in which the vibration wave motor does not rotate, the increase rate of the maximum torque of the vibration wave motor that rises accordingly is changed. A method for controlling a vibration wave motor, wherein a frequency in a frequency band is set as a start frequency of the drive signal when the vibration wave motor is started.
前記開始周波数は、前記振動波モータにおける最大使用回転速度の半分以下の回転速度が得られる周波数であることを特徴とする振動波モータの制御方法。 In the control method of the vibration wave motor according to claim 7,
The method for controlling a vibration wave motor, wherein the start frequency is a frequency at which a rotation speed equal to or less than half of a maximum use rotation speed of the vibration wave motor is obtained.
前記振動波モータを駆動する振動モードの次数をn次、その振動モードの共振周波数をfr(n)とし、前記n次の振動モードの一つ上のn+1次の振動モードの共
振周波数をfr(n+1)とした時、
前記第2周波数帯域は、
fr(n)+α×(fr(n+1)−fr(n)) 0.25≦α≦0.40
となる周波数帯域であることを特徴とする振動波モータの制御方法。 In the control method of the vibration wave motor according to claim 7 or 8,
The order of the vibration mode for driving the vibration wave motor is n-th order, the resonance frequency of the vibration mode is fr (n), and the resonance frequency of the n + 1-order vibration mode one above the n-th vibration mode is fr ( n + 1),
The second frequency band is
fr (n) + α × (fr (n + 1) −fr (n)) 0.25 ≦ α ≦ 0.40
A control method for a vibration wave motor, characterized in that the frequency band is as follows.
前記振動波モータの最大使用回転数をRev1、前記開始周波数で達成される最大回転数をRev0とした時、
0.07≦Rev0/Rev1≦0.35
となることを特徴とする振動波モータの制御方法。 In the control method of the vibration wave motor according to any one of claims 8 to 9,
When the maximum operating rotational speed of the vibration wave motor is Rev1, and the maximum rotational speed achieved at the starting frequency is Rev0,
0.07 ≦ Rev0 / Rev1 ≦ 0.35
The control method of the vibration wave motor characterized by the above-mentioned.
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