撮影装置
【課題】低消費電力で振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制可能な撮影装置を提供する。
【解決手段】撮影装置は、振動を発生する振動子と振動子に接触する固定子とを備え、振動子に複数の周期駆動信号が印加されることにより駆動力を得る振動アクチュエータと、振動アクチュエータの駆動力により移動する移動部の相対位置を検出する位置検出センサと、移動部の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する基準位置検出センサと、基準位置の検出動作の際に印加される複数の周期駆動信号の駆動周波数を、撮影の際に印加される複数の周期駆動信号の第１周波数領域よりも低い第２周波数領域の範囲内に設定する駆動信号決定部とを有する。
【解決手段】撮影装置は、振動を発生する振動子と振動子に接触する固定子とを備え、振動子に複数の周期駆動信号が印加されることにより駆動力を得る振動アクチュエータと、振動アクチュエータの駆動力により移動する移動部の相対位置を検出する位置検出センサと、移動部の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する基準位置検出センサと、基準位置の検出動作の際に印加される複数の周期駆動信号の駆動周波数を、撮影の際に印加される複数の周期駆動信号の第１周波数領域よりも低い第２周波数領域の範囲内に設定する駆動信号決定部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータを用いてレンズを駆動する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、弾性体や高摩擦材に振動子を圧着し、複数の交流電圧を印加することにより振動子に楕円運動を励起して推力を得る振動アクチュエータを備えた撮影装置が知られている。振動アクチュエータは、小型で高トルクかつ高応答性という特徴を有する。しかし、振動子を摩擦材に圧着した状態で使用するため、使用環境や個体差により摩擦力が変化し、速度ムラや起動時の性能の劣化や固着等の問題がある。
【０００３】
特許文献１には、振動アクチュエータの動作状態を確認するため、移動しない振動（定在波）を発生させることや、所定量移動させる振動を発生させることで、振動体と摩擦材の固着を防止する方法が開示されている。また特許文献２には、固着状態を回避するため、駆動信号の周波数を高周波側から低周波側にスイープする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―１７８３６７号公報
【特許文献２】特開平１１―２０６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直進型の振動アクチュエータを備えた撮影装置の場合、固定子（摩擦材）の表面が剥き出しになるため、高湿度環境下での摩擦材の表面に結露や水分子が吸着する場合がある。このため、振動アクチュエータの起動時に摩擦力が低下し、起動性能が劣化するおそれがある また、バッテリーを搭載した撮影装置では消費電力を低減するため、過剰な動作を行うことは望ましくない。
【０００６】
そこで本発明は、低消費電力で振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制可能な撮影装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮影装置は、振動を発生する振動子と該振動子に接触する固定子とを備え、該振動子に複数の周期駆動信号が印加されることにより駆動力を得る振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータの前記駆動力により移動する移動部の相対位置を検出する位置検出センサと、前記移動部の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する基準位置検出センサと、前記基準位置の検出動作の際に印加される前記複数の周期駆動信号の駆動周波数を、撮影の際に印加される該複数の周期駆動信号の第１周波数領域よりも低い第２周波数領域の範囲内に設定する駆動信号決定部とを有する。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低消費電力で振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制可能な撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における撮影装置の要部断面図及び制御ブロック図である。
【図２】振動アクチュエータに印加される駆動信号の駆動周波数と振動アクチュエータの駆動速度との関係図である。
【図３】振動アクチュエータの駆動原理の概念図である。
【図４】実施例１において、基準位置の検出動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例１において、駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。
【図６】実施例２における撮影装置の要部断面図及び制御ブロック図である。
【図７】実施例２において、駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。
【図８】実施例２において、駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１２】
まず、本発明の実施例１における撮影装置について説明する。図１は、本実施例における撮影装置の要部断面図及び制御ブロック図を示す。撮影装置１００は、レンズの位置決め装置を設けたレンズ駆動装置を備えて構成される。図１において、１０１は固定鏡筒、１０２は摩擦材からなる固定子、１０３は圧電素子等を用いた振動子である。固定子１０２は、高摩擦係数と摩擦耐久性を兼ね備えた材料（摩擦材）で形成されている。固定子１０２と振動子１０３が加圧状態にて互いに接触することで、振動アクチュエータが構成される。このように、振動アクチュエータは、振動を発生する振動子１０３と振動子１０３に接触する固定子１０２とを備える。
【００１３】
駆動回路１２２により振動子１０３に対して複数の周期的な電気信号（複数の周期駆動信号）が印加されることで、振動子１０３に楕円運動が励振され、振動子１０３が駆動される。このように、振動アクチュエータは、振動子１０３に対して複数の周期駆動信号が印加されることで駆動力を得る。この駆動力により移動部であるレンズ群１０５は移動する。すなわち、振動アクチュエータは、固定子１０２と振動子１０３との間に発生する摩擦力を利用して推力（駆動力）を得ることができる。このため、摩擦を阻害するような水滴等の異物が摩擦面（固定子１０２の表面）に付着すると、スリップ現象が発生し、振動アクチュエータの起動性能が劣化してしまう。このような水滴等の異物を除去する方法については後述する。なお、固定子１０２と振動子１０３との配置関係を逆にしても、同様の振動アクチュエータを構成することが可能である。
【００１４】
１０４はレンズホルダであり、例えばフォーカスレンズや変倍レンズ等のレンズ群１０５を保持する。またレンズホルダ１０４は、振動子１０３に固定されている。１０６はレンズホルダ１０４と一体となって形成されたスリーブである。スリーブ１０６は、保持バー１０７と係合することで、図１中の矢印方向（左右方向）への直進駆動を可能としている。
【００１５】
位置検出センサ１０９は、振動アクチュエータの駆動力により移動するレンズ群１０５（移動部）の位置（基準位置に対する相対位置）を検出する。位置検出センサ１０９としては、例えばレンズホルダ１０４と一体に構成された移動部に取り付けられた光学式スケールに対して、固定鏡筒１０１側に配置された発光部と受光部により、光学式スケールに刻まれたパターンを光学的に検出する位置センサがある。また、所定ピッチで着磁された磁気パターンを磁気抵抗素子の変化を検出して位置検出を行うセンサや、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの繰り返しパターンを異なる位相で複数出力するパルスエンコーダ等がある。
【００１６】
１０８は基準位置検出センサである。基準位置検出センサ１０８は、レンズ群１０５の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する。基準位置検出センサ１０８としては、フォトインタラプタ等が挙げられる。レンズホルダ１０４等の光学レンズと一体となって移動する移動部材に遮光部を設け、固定鏡筒１０１等の固定部にフォトインタラプタのような基準位置検出センサ１０８を配置する。この構成によれば、移動部材の移動に応じて遮光部がフォトインタラプタの光路を遮ることで、センサ出力がＨｉｇｈからＬｏｗまたはＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。
【００１７】
位置検出センサ１０９から出力される検出信号は、複数の方形波や正弦波の繰り返し信号である。ＡＤ変換器１１０は、位置検出センサ１０９から出力される検出信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。１１１は位置演算部であり、位置検出センサ１０９からＡＤ変換器１１０を介して得られた信号（デジタル信号）をレンズ位置（レンズ群１０５の位置）と等価の位置データに変換する信号処理部である。１１４は基準位置検出回路である。基準位置検出回路１１４は、例えば、シュミットトリガ機能の付いたバッファ回路等を備え、基準位置検出センサ１０８の出力信号を検出するための回路である。１１５は基準位置を演算する基準位置演算部、１１６は基準位置を記憶するための基準位置記憶部である。これらの各部の詳細な動作については後述する。
【００１８】
１１３はレンズ群１０５を所望の位置に移動（駆動）するための目標位置を発生する目標位置発生部である。１１２は位置演算部１１１で算出した現在のレンズ位置（レンズ群１０５の現在位置）と目標位置発生部１１３で生成した目標位置（レンズ群１０５の目標位置）との差分を演算し、偏差信号を生成する減算器である。減算器１１２で生成された偏差信号は、位相補償演算部１１７及びゲイン部１１８を介して、駆動信号を得るための制御信号に変換される。
【００１９】
駆動信号決定部１２０は、偏差信号から変換されたた制御信号、及び、基準位置の検出動作中であるか否かを判定する基準位置検出動作判定部１１９の判定結果に基づいて、振動子１０３を駆動するための複数の駆動信号の周波数及び位相差を決定する。駆動信号発生回路１２１は、駆動信号決定部１２０で決定された周波数及び位相の複数の駆動信号を正弦波やパルス信号として生成し、駆動回路１２２へ送る。駆動信号発生回路１２１からの出力信号は振動子１０３を駆動するには不十分な電圧である。このため、駆動回路１２２で電圧増幅を行い、電圧増幅された複数の駆動信号を振動子１０３に供給し、振動アクチュエータを駆動する。
【００２０】
以上の一連の動作を繰り返すフィードバック制御を行うことで、レンズ群１０５を目標位置に駆動することが可能となる。このような駆動制御は、主に、制御ＣＰＵ１２８の内部で行われる。
【００２１】
次に、本実施例における基準位置の検出動作について詳述する。レンズ群１０５と一体に構成されたレンズホルダ１０４及びスリーブ１０６が、振動アクチュエータによって駆動されることにより基準位置検出センサ１０８を通過すると、基準位置検出センサ１０８の出力信号が変化する。そして、基準位置検出センサ１０８の出力が変化した時点での位置検出センサ１０９から得られるレンズ群１０５の位置（レンズ位置）を検出する。このレンズ位置を基準位置として設定することで、位置検出センサ１０９からの出力信号（位置データ）を絶対位置として検出することが可能となる
図４は、基準位置の検出動作を示すフローチャートである。本実施例では、基準位置検出センサ１０８として、その出力信号がＨｉｇｈ／ＬｏｗとなるフォトインタラプタやＯＮ／ＯＦＦスイッチを用いた場合について説明する。図４に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まず、ステップＳ３０１において、基準位置検出センサ１０８の出力信号（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ出力）を検出する。続いて、ステップＳ３０２において、基準位置検出センサ１０８の出力信号がＨｉｇｈであるか否かの判定を行う。出力信号がＨｉｇｈの場合にはステップＳ３０３に進み、出力信号がＬｏｗの場合にはステップＳ３０７に進む。
【００２２】
出力信号がＨｉｇｈの場合、ステップＳ３０３において、ＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出するために、正方向（本実施例ではＬｏｗ方向）に駆動を行う。そしてステップＳ３０４において、ＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出したか否かの判定を行う。切り換わりエッジが検出されない場合には、この判定を繰り返し行う。一方、切り換わりエッジを検出した場合には、ステップＳ３０５に進み、正方向への駆動を停止する。
【００２３】
続いて、ステップＳ３０６において、位置データを絶対位置化する。例えば、このときの位置演算部１１１による演算で得られた位置データを基準位置として基準位置記憶部１１６に記憶する。以降の位置決め制御において、基準位置記憶部１１６に記憶された基準位置と、逐次得られる位置データとの差分を位置演算部１１１にて算出することで、レンズ群１０５の絶対位置を求めることが可能となる。また、エッジを検出した際の位置データを所定の基準位置で置き換えることで、以後得られる位置データをそのまま絶対位置として用いることも可能である。
【００２４】
基準位置検出センサ１０８の出力がＬｏｗの場合、ステップＳ３０７において、ＬｏｗからＨｉｇｈへの切り換わりエッジを検出するため、逆方向（本実施例ではＨｉｇｈ方向）に駆動を行う。続いて、ステップＳ３０８において、ＬｏｗからＨｉｇｈへの切り換わりエッジを検出したか否かの判定を行う。切り換わりエッジを検出しない場合には、ステップＳ３０８を繰り返し行う。一方、切り換わりエッジを検出した場合には、ステップＳ３０９に進み、逆方向に微小駆動を行う。これは、次のステップＳ３０３にて、再度正方向に駆動し、ＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出するための動作である。このような動作により、基準位置を検出する際には、常にＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出することになるため、逆方向の駆動で生じうる反転ガタやＨｉｇｈとＬｏｗとの間の切り換わりエッジの不均等を回避することができる。
【００２５】
このように、本実施例では、撮影装置１００の起動時に基準位置検出センサ１０８の検出信号に基づいて振動子１０３の基準位置を検出し、の後、この基準位置及び位置検出センサ１０９の検出信号に基づいて振動子１０３の絶対位置を検出する。
【００２６】
ここで、図２及び図３を参照して、振動アクチュエータへ印加される駆動信号について説明する。図２は、振動アクチュエータ（振動子１０３）に印加される駆動信号の駆動周波数と振動アクチュエータの駆動速度との関係図である。図２において、Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３で示される３つの実線は、振動子１０３に印加される複数の周期駆動信号の駆動周波数ｆｒと振動アクチュエータの駆動速度の関係を示す。ここでは、複数の周期駆動信号の位相差Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３（０＜Ｐｈ３＜Ｐｈ２＜Ｐｈ１≦９０）がそれぞれ異なっている。例えば、Ｐｈ１で示される実線は、複数の周期駆動信号の位相差がＰｈ１（例えば９０°）である場合に得られた関係である。またＰｈ２で示される実線は、その位相差がＰｈ２（例えば９０°未満）である場合に得られた関係であり、Ｐｈ３で示される実線は、位相差Ｐｈ２より小さい位相差Ｐｈ３である場合に得られた関係である。このように、複数の周期駆動信号の位相差を変化させることで、振動アクチュエータの駆動速度を制御することが可能となる。すなわち、位相差を大きくする（９０°に近づける）ことで駆動速度を上げることができ、位相差を小さくする（０°に近づける）ことで駆動速度を下げることができる。
【００２７】
図２において、ｆｒ０は振動子１０３の共振周波数である。振動アクチュエータは、一般的に、共振周波数ｆｒ０よりも高い駆動周波数で制御される。このため、以下の説明においては、駆動周波数ｆｒは共振周波数ｆ０よりも高い周波数領域であるということを前提として説明する。同じ駆動速度にて振動アクチュエータを駆動しようとする場合、例えば、位相差Ｐｈ１で駆動周波数ｆｒ３に設定する第１の方法と、位相差Ｐｈ２で駆動周波数ｆｒ１に設定する第２の方法がある。図２に示されるように、第１の方法と第２の方法のいずれの場合でも、振動アクチュエータを同じ駆動速度で駆動することができる。
【００２８】
ただし、第１の方法では、振動子１０３の振動振幅を大きくした状態で、駆動速度を制御することが可能である。一方、第２の方法では、振動振幅は第１の方法に比べて小さくなるが、消費電力を第１の方法よりも少なくすることができる。図３を参照して、この原理を簡単に示す。図３は、振動アクチュエータの駆動原理の概念図である。２０１は振動子であり、点Ｐでの振動子２０１の動きが概念的に示されている。点Ｐの軌跡は、振動子２０１に印加される複数の周期駆動信号の位相差が９０°のときに円を描く。複数の周期駆動信号の位相差を変化させる（位相差を９０°より小さくする）と、点Ｐの軌跡は円から楕円へ変化する。すなわち、複数の周期駆動信号の位相差を変化させると、点Ｐの縦方向における変位量は変わらずに、横方向（進行方向）における変位量が変わる。
【００２９】
また、振動子２０１に印加される複数の周期駆動信号の駆動周波数を変化させる（共振周波数よりも大きな周波数領域において、駆動周波数を大きくする）と、点Ｐの円の軌跡は徐々に小さくなる。従って、複数の周期駆動信号の駆動周波数及び位相差を制御することにより、点Ｐの蹴り出し方向（進行方向と反対方向）の力を制御することができ、駆動速度を変化させることが可能となる。
【００３０】
本実施例では、撮影装置による撮影の際（通常動作の際）に用いられる駆動周波数ｆｒは、消費電力が比較的小さい周波数領域である第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内に設定される。一方、振動アクチュエータの動き出しを阻害する固定子（摩擦材）又は固定子と振動子との接触部に付着した水分やゴミは、共振周波数ｆｒ０に近い駆動信号を印加して振動子に大きな振動を与えることにより、蒸発させ、また、振るい落とすことができる。すなわち、固定子等に付着した水分やゴミ等の異物を効果的に除去するには、駆動周波数ｆｒを第１周波数領域よりも低い第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内に設定することが好ましい。しかしながら、共振周波数ｆｒ０に近い第２周波数領域の範囲内での駆動信号を印加すると、振動子の入力インピーダンスが小さくなるため、大きな電流が流れやすく消費電力が増大する。このため、定常的に（撮影等の通常動作の際に）このような駆動信号を振動子に印加することは好ましくない。
【００３１】
以下、図５を参照して、本実施例における位置決め動作について詳述する。図５は、本実施例における駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まずステップＳ４０１において、基準位置検出動作判定部１１９は、図４に示されるような振動子の基準位置の検出動作中であるか否かの検出を行う。基準位置検出動作判定部１１９は、基準位置の検出動作中であると判定した場合、ステップＳ４０２に進む。一方、基準位置の検出動作中ではないと判定した場合、撮影等の通常動作中であると判定し、ステップＳ４０３に進む。
【００３２】
基準位置の検出動作の際には、ステップＳ４０２において、駆動周波数ｆｒを、撮影等の通常動作の際に用いる第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）よりも低い第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内に設定される。このように駆動信号決定部１２０は、基準位置の検出動作の際には、撮影等の際に用いられる駆動周波数よりも低い駆動周波数を用いて、すなわちより高い駆動速度で振動アクチュエータを駆動する。一方、撮影等の通常動作の際には、ステップＳ４０３において、駆動周波数ｆｒを第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内に設定する。このように、撮影等の通常動作の際には、消費電力を小さくするため、比較的高い駆動周波数を用いて振動アクチュエータを駆動する。
【００３３】
次に、ステップＳ４０４において、フィードバック制御における制御量、すなわち図１のブロック図におけるゲイン部１１８の出力信号が算出され、駆動信号決定部１２０に入力される。続いてステップＳ４０５において、駆動信号決定部１２０は、ステップＳ４０４で算出された制御量（ゲイン部１１８の出力信号）及び基準位置検出動作判定部１１９の出力信号に基づいて、適切な駆動周波数を決定する。すなわち駆動信号決定部１２０は、ステップＳ４０２又はステップＳ４０３で設定された周波数領域（第１周波数領域又は第２周波数領域）の範囲内で、実際に振動アクチュエータに印加される駆動周波数を決定する。
【００３４】
なお、駆動信号決定部１２０は、駆動周波数だけでなく位相差についても決定するように構成されていることが好ましい。この場合、駆動信号決定部１２０は、基準位置の検出動作の際における複数の周期駆動信号の位相差を、撮影の際における複数の周期駆動信号の第１位相差とは異なる第２位相差に設定する。駆動速度を上げる必要がある場合には、第２位相差を大きくする（９０°に近づける）。一方、駆動速度を下げる必要がある場合には、第２位相差を小さくする（０°に近づける）。
【００３５】
また、振動アクチュエータの起動時には、付着した水分等の異物をより効果的に除去するため、第２位相差の複数の周期駆動信号を印加する前に、位相差が０°である定在波（第３位相差の複数の周期駆動信号）を印加することが好ましい。この場合、駆動信号決定部１２０は、基準位置の検出動作の際に、第２位相差に設定する前に第２位相差より小さい第３位相差に設定する。第３位相差は厳密に０°である必要はなく、少なくとも第２位相差よりも小さい値であればよい。
【００３６】
本実施例によれば、振動アクチュエータの起動性を阻害する固定子等に付着した水分やゴミ等の異物は、基準位置の検出動作の際に共振周波数に近い（比較的低い駆動周波数の）駆動信号を印加し、振動子に大きな振動を与えることで効果的に除去することができる。また、このような異物が固着している場合でも、大きな振動を与えることにより接触状態を通常の状態に改善することが可能である。さらに、撮影等の通常動作の際には、駆動周波数を基準位置動作中より高い駆動周波数に設定するため、消費電力を低減することができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、本発明の実施例２における撮影装置について説明する。図６は、本実施例における撮影装置２００の要部断面図及び制御ブロック図である。撮影装置２００は、温度センサ及び湿度センサを備え、これらのセンサの出力信号を用いた制御を行う点で、実施例１の撮影装置１００と異なる。それ以外の構成は実施例１と同様であるため、それらの説明については省略する。
【００３８】
図６において、１２３は温度センサ、１２４は湿度センサである。温度センサ１２３は、例えば、サーミスタや感温抵抗である。湿度センサ１２４は、例えば、高分子材料を用いたコンデンサやセラミック湿度センサである。温度センサ１２３及び湿度センサ１２４は、振動アクチュエータに近い位置に設置することが好ましい。
【００３９】
１２５、１２６は、それぞれ、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４が出力するアナログ電圧をデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器である。温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の出力は、温度及び湿度に比例しない場合がある。そのため、温度・湿度演算部１２７は、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の出力が実際の温度及び湿度に比例するように変換処理を行う。駆動信号決定部１２０は、実施例１の構成に加えて、温度・湿度演算部１２７の出力信号（温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の出力信号）に基づいて、駆動周波数ｆｒの制御を行う。なお、温度センサ１２３は温度変動によるレンズ位置の変化を補正するためにも利用できる。以上の処理は、制御ＣＰＵ１２８内で実行される。
【００４０】
図７は、本実施例における駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まずステップＳ５０１において、基準位置の検出動作中であるか否かの検出を行う。基準位置の検出動作中である場合にはステップＳ５０２に進み、基準位置の検出動作でない場合には撮影等の通常動作中であると判断してステップＳ５０５に進む。
【００４１】
基準位置の検出動作中である場合には、ステップＳ５０２において、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４を用いて撮影装置２００の内部の温度及び湿度を検出する。次に、ステップＳ５０３において、温度センサ１２３で検出した温度が所定の温度より大きいか、又は、湿度センサ１２４で検出した湿度が所定の湿度より大きいか否かを判定する。撮影装置２００の内部の湿度が高い場合、振動子又は固定子に水分子が吸着し易く、起動時に摩擦力が低下してスリップしやすい状態となる。また、温度が高い場合でも空気中の水分子の量が相対的に多くなる可能性があるため、湿度が高い場合と同様にスリップしやすい状態となり得る。このため、検出温度が所定の温度より大きいか、又は、検出湿度が所定の湿度より大きい場合には、ステップＳ５０４に進み、駆動周波数ｆｒを第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内に設定し、振動アクチュエータを駆動する。一方、検出温度が所定の温度以下、かつ、検出湿度が所定の湿度以下である場合には、撮影等の通常動作中と同様にステップＳ５０５に進み、駆動周波数ｆｒを第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内に設定し、振動アクチュエータを駆動する。
【００４２】
次に、ステップＳ５０６において、フィードバック制御における制御量、すなわち図６のブロック図におけるゲイン部１１８の出力信号が算出され、駆動信号決定部１２０に入力される。続いてステップＳ５０７において、駆動信号決定部１２０は、ステップＳ５０６で算出された制御量（ゲイン部１１８の出力信号）、基準位置検出動作判定部１１９の出力信号、及び、温度・湿度演算部１２７の出力信号に基づいて、適切な駆動周波数を決定する。すなわち駆動信号決定部１２０は、ステップＳ５０４又はステップＳ５０５で設定された周波数領域（第１周波数領域又は第２周波数領域）の範囲内で、実際に振動アクチュエータに印加される駆動周波数を決定する。なお、駆動信号決定部１２０は、駆動周波数だけでなく位相差についても決定するように構成されていることが好ましい。
【００４３】
なお本実施例では、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の両方を設けている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、湿度センサ１２４のみを設けていてもよい。このとき、駆動信号決定部１２０は、湿度センサ１２４により検出された湿度が第１湿度より大きい場合、基準位置の検出動作の際に印加される複数の周期駆動信号の周波数を第２周波数領域の範囲内に設定する。一方、駆動信号決定部１２０は、湿度が第１湿度以下である場合、駆動周波数を第１周波数領域の範囲内に設定する。
【００４４】
本実施例によれば、基準位置の検出動作の際に印加される駆動周波数を温度や湿度に応じて変更することで、振動子や固定子の表面に水滴や水分子が付着しているか否かを推測することができる。このため、不必要に駆動周波数を変更することがなくなり、消費電力の増大を抑制することが可能である。
【００４５】
図８は、本実施例において、駆動周波数及び位相差の別の決定方法を示すフローチャートである。図８に示される方法によれば、湿度センサを用いてさらに効果的に起動性能を確保しつつ、消費電力を低減することが可能となる。図８に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まずステップＳ６０１において、湿度センサ１２４を用いて撮影装置２００の内部の湿度を検出する。続いて、ステップＳ６０２において、検出湿度が閾値１（第１湿度）よりも大きいか否かを判定する。検出湿度が閾値１より大きい場合、ステップＳ６０３に進む。一方、検出湿度が閾値１以下の場合、振動子や固定子の表面に水滴や水分子の異物の付着は起動性能に影響しないとして、ステップＳ６０５に進む。
【００４６】
次に、ステップＳ６０３において、検出湿度が閾値２より大きいか否かを判定する。ここで、湿度の閾値２（第２湿度）は、閾値１よりも大きい値（閾値２＞閾値１）に設定される。検出湿度が閾値２よりも大きい場合（いわゆる高湿度環境下）では、起動性能は著しく低下していると判断し、ステップＳ６０６に進む。一方、閾値１≦検出湿度＜閾値２の場合には、ステップＳ６０４に進む。
【００４７】
ステップＳ６０４では、振動子に大きな振動を励起させるために、駆動周波数ｆｒを第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内で設定し、振動アクチュエータを駆動する。また、ステップＳ６０５では、駆動周波数ｆｒを撮影等の通常動作の際に利用する第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内で設定し、振動アクチュエータを駆動する。
【００４８】
また、ステップＳ６０６では、駆動周波数ｆｒ１にて移動を伴わない駆動信号である定在波を振動子に印加し、振動子と固定子の摩擦熱と振動により固定子の表面等に付着した水分を除去する。その際、磨耗粉などのゴミの除去も同時に行うことができる。その後、ステップ６０４にて駆動周波数を設定する。
【００４９】
次に、ステップＳ６０７において、前段のステップＳ６０４又はステップＳ６０５で設定した周波数領域（第１周波数領域、又は、第２周波数領域）の範囲内の駆動周波数ｆｒで基準位置の検出動作を実行する。続いて、ステップＳ６０８において、基準位置検出動作後は通常動作となるため、駆動周波数をｆｒ３〜ｆｒ４に戻す。但し、ステップ６０５にてすでに駆動周波数がｆｒ３〜ｆｒ４に設定されている場合にはそのままとする。
【００５０】
なお、閾値２よりも大きい湿度が検出された場合は、基準位置検出動作時に限らず、定在波を振動子に印加し、振動子と固定子の摩擦熱と振動により固定子の表面等に付着した水分を除去するようにしてもよい。
【００５１】
本実施例によれば、湿度に基づいて駆動周波数を選択できるため、消費電力を大幅に増大させることなく、水分やゴミによる振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１ 固定鏡筒
１０２ 固定子
１０３、２０１ 振動子
１０８ 基準位置検出センサ
１０９ 位置検出センサ
１２０ 駆動信号決定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータを用いてレンズを駆動する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、弾性体や高摩擦材に振動子を圧着し、複数の交流電圧を印加することにより振動子に楕円運動を励起して推力を得る振動アクチュエータを備えた撮影装置が知られている。振動アクチュエータは、小型で高トルクかつ高応答性という特徴を有する。しかし、振動子を摩擦材に圧着した状態で使用するため、使用環境や個体差により摩擦力が変化し、速度ムラや起動時の性能の劣化や固着等の問題がある。
【０００３】
特許文献１には、振動アクチュエータの動作状態を確認するため、移動しない振動（定在波）を発生させることや、所定量移動させる振動を発生させることで、振動体と摩擦材の固着を防止する方法が開示されている。また特許文献２には、固着状態を回避するため、駆動信号の周波数を高周波側から低周波側にスイープする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―１７８３６７号公報
【特許文献２】特開平１１―２０６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直進型の振動アクチュエータを備えた撮影装置の場合、固定子（摩擦材）の表面が剥き出しになるため、高湿度環境下での摩擦材の表面に結露や水分子が吸着する場合がある。このため、振動アクチュエータの起動時に摩擦力が低下し、起動性能が劣化するおそれがある また、バッテリーを搭載した撮影装置では消費電力を低減するため、過剰な動作を行うことは望ましくない。
【０００６】
そこで本発明は、低消費電力で振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制可能な撮影装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮影装置は、振動を発生する振動子と該振動子に接触する固定子とを備え、該振動子に複数の周期駆動信号が印加されることにより駆動力を得る振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータの前記駆動力により移動する移動部の相対位置を検出する位置検出センサと、前記移動部の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する基準位置検出センサと、前記基準位置の検出動作の際に印加される前記複数の周期駆動信号の駆動周波数を、撮影の際に印加される該複数の周期駆動信号の第１周波数領域よりも低い第２周波数領域の範囲内に設定する駆動信号決定部とを有する。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低消費電力で振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制可能な撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における撮影装置の要部断面図及び制御ブロック図である。
【図２】振動アクチュエータに印加される駆動信号の駆動周波数と振動アクチュエータの駆動速度との関係図である。
【図３】振動アクチュエータの駆動原理の概念図である。
【図４】実施例１において、基準位置の検出動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例１において、駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。
【図６】実施例２における撮影装置の要部断面図及び制御ブロック図である。
【図７】実施例２において、駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。
【図８】実施例２において、駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１２】
まず、本発明の実施例１における撮影装置について説明する。図１は、本実施例における撮影装置の要部断面図及び制御ブロック図を示す。撮影装置１００は、レンズの位置決め装置を設けたレンズ駆動装置を備えて構成される。図１において、１０１は固定鏡筒、１０２は摩擦材からなる固定子、１０３は圧電素子等を用いた振動子である。固定子１０２は、高摩擦係数と摩擦耐久性を兼ね備えた材料（摩擦材）で形成されている。固定子１０２と振動子１０３が加圧状態にて互いに接触することで、振動アクチュエータが構成される。このように、振動アクチュエータは、振動を発生する振動子１０３と振動子１０３に接触する固定子１０２とを備える。
【００１３】
駆動回路１２２により振動子１０３に対して複数の周期的な電気信号（複数の周期駆動信号）が印加されることで、振動子１０３に楕円運動が励振され、振動子１０３が駆動される。このように、振動アクチュエータは、振動子１０３に対して複数の周期駆動信号が印加されることで駆動力を得る。この駆動力により移動部であるレンズ群１０５は移動する。すなわち、振動アクチュエータは、固定子１０２と振動子１０３との間に発生する摩擦力を利用して推力（駆動力）を得ることができる。このため、摩擦を阻害するような水滴等の異物が摩擦面（固定子１０２の表面）に付着すると、スリップ現象が発生し、振動アクチュエータの起動性能が劣化してしまう。このような水滴等の異物を除去する方法については後述する。なお、固定子１０２と振動子１０３との配置関係を逆にしても、同様の振動アクチュエータを構成することが可能である。
【００１４】
１０４はレンズホルダであり、例えばフォーカスレンズや変倍レンズ等のレンズ群１０５を保持する。またレンズホルダ１０４は、振動子１０３に固定されている。１０６はレンズホルダ１０４と一体となって形成されたスリーブである。スリーブ１０６は、保持バー１０７と係合することで、図１中の矢印方向（左右方向）への直進駆動を可能としている。
【００１５】
位置検出センサ１０９は、振動アクチュエータの駆動力により移動するレンズ群１０５（移動部）の位置（基準位置に対する相対位置）を検出する。位置検出センサ１０９としては、例えばレンズホルダ１０４と一体に構成された移動部に取り付けられた光学式スケールに対して、固定鏡筒１０１側に配置された発光部と受光部により、光学式スケールに刻まれたパターンを光学的に検出する位置センサがある。また、所定ピッチで着磁された磁気パターンを磁気抵抗素子の変化を検出して位置検出を行うセンサや、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの繰り返しパターンを異なる位相で複数出力するパルスエンコーダ等がある。
【００１６】
１０８は基準位置検出センサである。基準位置検出センサ１０８は、レンズ群１０５の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する。基準位置検出センサ１０８としては、フォトインタラプタ等が挙げられる。レンズホルダ１０４等の光学レンズと一体となって移動する移動部材に遮光部を設け、固定鏡筒１０１等の固定部にフォトインタラプタのような基準位置検出センサ１０８を配置する。この構成によれば、移動部材の移動に応じて遮光部がフォトインタラプタの光路を遮ることで、センサ出力がＨｉｇｈからＬｏｗまたはＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。
【００１７】
位置検出センサ１０９から出力される検出信号は、複数の方形波や正弦波の繰り返し信号である。ＡＤ変換器１１０は、位置検出センサ１０９から出力される検出信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。１１１は位置演算部であり、位置検出センサ１０９からＡＤ変換器１１０を介して得られた信号（デジタル信号）をレンズ位置（レンズ群１０５の位置）と等価の位置データに変換する信号処理部である。１１４は基準位置検出回路である。基準位置検出回路１１４は、例えば、シュミットトリガ機能の付いたバッファ回路等を備え、基準位置検出センサ１０８の出力信号を検出するための回路である。１１５は基準位置を演算する基準位置演算部、１１６は基準位置を記憶するための基準位置記憶部である。これらの各部の詳細な動作については後述する。
【００１８】
１１３はレンズ群１０５を所望の位置に移動（駆動）するための目標位置を発生する目標位置発生部である。１１２は位置演算部１１１で算出した現在のレンズ位置（レンズ群１０５の現在位置）と目標位置発生部１１３で生成した目標位置（レンズ群１０５の目標位置）との差分を演算し、偏差信号を生成する減算器である。減算器１１２で生成された偏差信号は、位相補償演算部１１７及びゲイン部１１８を介して、駆動信号を得るための制御信号に変換される。
【００１９】
駆動信号決定部１２０は、偏差信号から変換されたた制御信号、及び、基準位置の検出動作中であるか否かを判定する基準位置検出動作判定部１１９の判定結果に基づいて、振動子１０３を駆動するための複数の駆動信号の周波数及び位相差を決定する。駆動信号発生回路１２１は、駆動信号決定部１２０で決定された周波数及び位相の複数の駆動信号を正弦波やパルス信号として生成し、駆動回路１２２へ送る。駆動信号発生回路１２１からの出力信号は振動子１０３を駆動するには不十分な電圧である。このため、駆動回路１２２で電圧増幅を行い、電圧増幅された複数の駆動信号を振動子１０３に供給し、振動アクチュエータを駆動する。
【００２０】
以上の一連の動作を繰り返すフィードバック制御を行うことで、レンズ群１０５を目標位置に駆動することが可能となる。このような駆動制御は、主に、制御ＣＰＵ１２８の内部で行われる。
【００２１】
次に、本実施例における基準位置の検出動作について詳述する。レンズ群１０５と一体に構成されたレンズホルダ１０４及びスリーブ１０６が、振動アクチュエータによって駆動されることにより基準位置検出センサ１０８を通過すると、基準位置検出センサ１０８の出力信号が変化する。そして、基準位置検出センサ１０８の出力が変化した時点での位置検出センサ１０９から得られるレンズ群１０５の位置（レンズ位置）を検出する。このレンズ位置を基準位置として設定することで、位置検出センサ１０９からの出力信号（位置データ）を絶対位置として検出することが可能となる
図４は、基準位置の検出動作を示すフローチャートである。本実施例では、基準位置検出センサ１０８として、その出力信号がＨｉｇｈ／ＬｏｗとなるフォトインタラプタやＯＮ／ＯＦＦスイッチを用いた場合について説明する。図４に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まず、ステップＳ３０１において、基準位置検出センサ１０８の出力信号（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ出力）を検出する。続いて、ステップＳ３０２において、基準位置検出センサ１０８の出力信号がＨｉｇｈであるか否かの判定を行う。出力信号がＨｉｇｈの場合にはステップＳ３０３に進み、出力信号がＬｏｗの場合にはステップＳ３０７に進む。
【００２２】
出力信号がＨｉｇｈの場合、ステップＳ３０３において、ＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出するために、正方向（本実施例ではＬｏｗ方向）に駆動を行う。そしてステップＳ３０４において、ＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出したか否かの判定を行う。切り換わりエッジが検出されない場合には、この判定を繰り返し行う。一方、切り換わりエッジを検出した場合には、ステップＳ３０５に進み、正方向への駆動を停止する。
【００２３】
続いて、ステップＳ３０６において、位置データを絶対位置化する。例えば、このときの位置演算部１１１による演算で得られた位置データを基準位置として基準位置記憶部１１６に記憶する。以降の位置決め制御において、基準位置記憶部１１６に記憶された基準位置と、逐次得られる位置データとの差分を位置演算部１１１にて算出することで、レンズ群１０５の絶対位置を求めることが可能となる。また、エッジを検出した際の位置データを所定の基準位置で置き換えることで、以後得られる位置データをそのまま絶対位置として用いることも可能である。
【００２４】
基準位置検出センサ１０８の出力がＬｏｗの場合、ステップＳ３０７において、ＬｏｗからＨｉｇｈへの切り換わりエッジを検出するため、逆方向（本実施例ではＨｉｇｈ方向）に駆動を行う。続いて、ステップＳ３０８において、ＬｏｗからＨｉｇｈへの切り換わりエッジを検出したか否かの判定を行う。切り換わりエッジを検出しない場合には、ステップＳ３０８を繰り返し行う。一方、切り換わりエッジを検出した場合には、ステップＳ３０９に進み、逆方向に微小駆動を行う。これは、次のステップＳ３０３にて、再度正方向に駆動し、ＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出するための動作である。このような動作により、基準位置を検出する際には、常にＨｉｇｈからＬｏｗへの切り換わりエッジを検出することになるため、逆方向の駆動で生じうる反転ガタやＨｉｇｈとＬｏｗとの間の切り換わりエッジの不均等を回避することができる。
【００２５】
このように、本実施例では、撮影装置１００の起動時に基準位置検出センサ１０８の検出信号に基づいて振動子１０３の基準位置を検出し、の後、この基準位置及び位置検出センサ１０９の検出信号に基づいて振動子１０３の絶対位置を検出する。
【００２６】
ここで、図２及び図３を参照して、振動アクチュエータへ印加される駆動信号について説明する。図２は、振動アクチュエータ（振動子１０３）に印加される駆動信号の駆動周波数と振動アクチュエータの駆動速度との関係図である。図２において、Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３で示される３つの実線は、振動子１０３に印加される複数の周期駆動信号の駆動周波数ｆｒと振動アクチュエータの駆動速度の関係を示す。ここでは、複数の周期駆動信号の位相差Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３（０＜Ｐｈ３＜Ｐｈ２＜Ｐｈ１≦９０）がそれぞれ異なっている。例えば、Ｐｈ１で示される実線は、複数の周期駆動信号の位相差がＰｈ１（例えば９０°）である場合に得られた関係である。またＰｈ２で示される実線は、その位相差がＰｈ２（例えば９０°未満）である場合に得られた関係であり、Ｐｈ３で示される実線は、位相差Ｐｈ２より小さい位相差Ｐｈ３である場合に得られた関係である。このように、複数の周期駆動信号の位相差を変化させることで、振動アクチュエータの駆動速度を制御することが可能となる。すなわち、位相差を大きくする（９０°に近づける）ことで駆動速度を上げることができ、位相差を小さくする（０°に近づける）ことで駆動速度を下げることができる。
【００２７】
図２において、ｆｒ０は振動子１０３の共振周波数である。振動アクチュエータは、一般的に、共振周波数ｆｒ０よりも高い駆動周波数で制御される。このため、以下の説明においては、駆動周波数ｆｒは共振周波数ｆ０よりも高い周波数領域であるということを前提として説明する。同じ駆動速度にて振動アクチュエータを駆動しようとする場合、例えば、位相差Ｐｈ１で駆動周波数ｆｒ３に設定する第１の方法と、位相差Ｐｈ２で駆動周波数ｆｒ１に設定する第２の方法がある。図２に示されるように、第１の方法と第２の方法のいずれの場合でも、振動アクチュエータを同じ駆動速度で駆動することができる。
【００２８】
ただし、第１の方法では、振動子１０３の振動振幅を大きくした状態で、駆動速度を制御することが可能である。一方、第２の方法では、振動振幅は第１の方法に比べて小さくなるが、消費電力を第１の方法よりも少なくすることができる。図３を参照して、この原理を簡単に示す。図３は、振動アクチュエータの駆動原理の概念図である。２０１は振動子であり、点Ｐでの振動子２０１の動きが概念的に示されている。点Ｐの軌跡は、振動子２０１に印加される複数の周期駆動信号の位相差が９０°のときに円を描く。複数の周期駆動信号の位相差を変化させる（位相差を９０°より小さくする）と、点Ｐの軌跡は円から楕円へ変化する。すなわち、複数の周期駆動信号の位相差を変化させると、点Ｐの縦方向における変位量は変わらずに、横方向（進行方向）における変位量が変わる。
【００２９】
また、振動子２０１に印加される複数の周期駆動信号の駆動周波数を変化させる（共振周波数よりも大きな周波数領域において、駆動周波数を大きくする）と、点Ｐの円の軌跡は徐々に小さくなる。従って、複数の周期駆動信号の駆動周波数及び位相差を制御することにより、点Ｐの蹴り出し方向（進行方向と反対方向）の力を制御することができ、駆動速度を変化させることが可能となる。
【００３０】
本実施例では、撮影装置による撮影の際（通常動作の際）に用いられる駆動周波数ｆｒは、消費電力が比較的小さい周波数領域である第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内に設定される。一方、振動アクチュエータの動き出しを阻害する固定子（摩擦材）又は固定子と振動子との接触部に付着した水分やゴミは、共振周波数ｆｒ０に近い駆動信号を印加して振動子に大きな振動を与えることにより、蒸発させ、また、振るい落とすことができる。すなわち、固定子等に付着した水分やゴミ等の異物を効果的に除去するには、駆動周波数ｆｒを第１周波数領域よりも低い第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内に設定することが好ましい。しかしながら、共振周波数ｆｒ０に近い第２周波数領域の範囲内での駆動信号を印加すると、振動子の入力インピーダンスが小さくなるため、大きな電流が流れやすく消費電力が増大する。このため、定常的に（撮影等の通常動作の際に）このような駆動信号を振動子に印加することは好ましくない。
【００３１】
以下、図５を参照して、本実施例における位置決め動作について詳述する。図５は、本実施例における駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まずステップＳ４０１において、基準位置検出動作判定部１１９は、図４に示されるような振動子の基準位置の検出動作中であるか否かの検出を行う。基準位置検出動作判定部１１９は、基準位置の検出動作中であると判定した場合、ステップＳ４０２に進む。一方、基準位置の検出動作中ではないと判定した場合、撮影等の通常動作中であると判定し、ステップＳ４０３に進む。
【００３２】
基準位置の検出動作の際には、ステップＳ４０２において、駆動周波数ｆｒを、撮影等の通常動作の際に用いる第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）よりも低い第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内に設定される。このように駆動信号決定部１２０は、基準位置の検出動作の際には、撮影等の際に用いられる駆動周波数よりも低い駆動周波数を用いて、すなわちより高い駆動速度で振動アクチュエータを駆動する。一方、撮影等の通常動作の際には、ステップＳ４０３において、駆動周波数ｆｒを第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内に設定する。このように、撮影等の通常動作の際には、消費電力を小さくするため、比較的高い駆動周波数を用いて振動アクチュエータを駆動する。
【００３３】
次に、ステップＳ４０４において、フィードバック制御における制御量、すなわち図１のブロック図におけるゲイン部１１８の出力信号が算出され、駆動信号決定部１２０に入力される。続いてステップＳ４０５において、駆動信号決定部１２０は、ステップＳ４０４で算出された制御量（ゲイン部１１８の出力信号）及び基準位置検出動作判定部１１９の出力信号に基づいて、適切な駆動周波数を決定する。すなわち駆動信号決定部１２０は、ステップＳ４０２又はステップＳ４０３で設定された周波数領域（第１周波数領域又は第２周波数領域）の範囲内で、実際に振動アクチュエータに印加される駆動周波数を決定する。
【００３４】
なお、駆動信号決定部１２０は、駆動周波数だけでなく位相差についても決定するように構成されていることが好ましい。この場合、駆動信号決定部１２０は、基準位置の検出動作の際における複数の周期駆動信号の位相差を、撮影の際における複数の周期駆動信号の第１位相差とは異なる第２位相差に設定する。駆動速度を上げる必要がある場合には、第２位相差を大きくする（９０°に近づける）。一方、駆動速度を下げる必要がある場合には、第２位相差を小さくする（０°に近づける）。
【００３５】
また、振動アクチュエータの起動時には、付着した水分等の異物をより効果的に除去するため、第２位相差の複数の周期駆動信号を印加する前に、位相差が０°である定在波（第３位相差の複数の周期駆動信号）を印加することが好ましい。この場合、駆動信号決定部１２０は、基準位置の検出動作の際に、第２位相差に設定する前に第２位相差より小さい第３位相差に設定する。第３位相差は厳密に０°である必要はなく、少なくとも第２位相差よりも小さい値であればよい。
【００３６】
本実施例によれば、振動アクチュエータの起動性を阻害する固定子等に付着した水分やゴミ等の異物は、基準位置の検出動作の際に共振周波数に近い（比較的低い駆動周波数の）駆動信号を印加し、振動子に大きな振動を与えることで効果的に除去することができる。また、このような異物が固着している場合でも、大きな振動を与えることにより接触状態を通常の状態に改善することが可能である。さらに、撮影等の通常動作の際には、駆動周波数を基準位置動作中より高い駆動周波数に設定するため、消費電力を低減することができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、本発明の実施例２における撮影装置について説明する。図６は、本実施例における撮影装置２００の要部断面図及び制御ブロック図である。撮影装置２００は、温度センサ及び湿度センサを備え、これらのセンサの出力信号を用いた制御を行う点で、実施例１の撮影装置１００と異なる。それ以外の構成は実施例１と同様であるため、それらの説明については省略する。
【００３８】
図６において、１２３は温度センサ、１２４は湿度センサである。温度センサ１２３は、例えば、サーミスタや感温抵抗である。湿度センサ１２４は、例えば、高分子材料を用いたコンデンサやセラミック湿度センサである。温度センサ１２３及び湿度センサ１２４は、振動アクチュエータに近い位置に設置することが好ましい。
【００３９】
１２５、１２６は、それぞれ、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４が出力するアナログ電圧をデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器である。温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の出力は、温度及び湿度に比例しない場合がある。そのため、温度・湿度演算部１２７は、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の出力が実際の温度及び湿度に比例するように変換処理を行う。駆動信号決定部１２０は、実施例１の構成に加えて、温度・湿度演算部１２７の出力信号（温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の出力信号）に基づいて、駆動周波数ｆｒの制御を行う。なお、温度センサ１２３は温度変動によるレンズ位置の変化を補正するためにも利用できる。以上の処理は、制御ＣＰＵ１２８内で実行される。
【００４０】
図７は、本実施例における駆動周波数及び位相差の決定方法を示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まずステップＳ５０１において、基準位置の検出動作中であるか否かの検出を行う。基準位置の検出動作中である場合にはステップＳ５０２に進み、基準位置の検出動作でない場合には撮影等の通常動作中であると判断してステップＳ５０５に進む。
【００４１】
基準位置の検出動作中である場合には、ステップＳ５０２において、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４を用いて撮影装置２００の内部の温度及び湿度を検出する。次に、ステップＳ５０３において、温度センサ１２３で検出した温度が所定の温度より大きいか、又は、湿度センサ１２４で検出した湿度が所定の湿度より大きいか否かを判定する。撮影装置２００の内部の湿度が高い場合、振動子又は固定子に水分子が吸着し易く、起動時に摩擦力が低下してスリップしやすい状態となる。また、温度が高い場合でも空気中の水分子の量が相対的に多くなる可能性があるため、湿度が高い場合と同様にスリップしやすい状態となり得る。このため、検出温度が所定の温度より大きいか、又は、検出湿度が所定の湿度より大きい場合には、ステップＳ５０４に進み、駆動周波数ｆｒを第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内に設定し、振動アクチュエータを駆動する。一方、検出温度が所定の温度以下、かつ、検出湿度が所定の湿度以下である場合には、撮影等の通常動作中と同様にステップＳ５０５に進み、駆動周波数ｆｒを第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内に設定し、振動アクチュエータを駆動する。
【００４２】
次に、ステップＳ５０６において、フィードバック制御における制御量、すなわち図６のブロック図におけるゲイン部１１８の出力信号が算出され、駆動信号決定部１２０に入力される。続いてステップＳ５０７において、駆動信号決定部１２０は、ステップＳ５０６で算出された制御量（ゲイン部１１８の出力信号）、基準位置検出動作判定部１１９の出力信号、及び、温度・湿度演算部１２７の出力信号に基づいて、適切な駆動周波数を決定する。すなわち駆動信号決定部１２０は、ステップＳ５０４又はステップＳ５０５で設定された周波数領域（第１周波数領域又は第２周波数領域）の範囲内で、実際に振動アクチュエータに印加される駆動周波数を決定する。なお、駆動信号決定部１２０は、駆動周波数だけでなく位相差についても決定するように構成されていることが好ましい。
【００４３】
なお本実施例では、温度センサ１２３及び湿度センサ１２４の両方を設けている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、湿度センサ１２４のみを設けていてもよい。このとき、駆動信号決定部１２０は、湿度センサ１２４により検出された湿度が第１湿度より大きい場合、基準位置の検出動作の際に印加される複数の周期駆動信号の周波数を第２周波数領域の範囲内に設定する。一方、駆動信号決定部１２０は、湿度が第１湿度以下である場合、駆動周波数を第１周波数領域の範囲内に設定する。
【００４４】
本実施例によれば、基準位置の検出動作の際に印加される駆動周波数を温度や湿度に応じて変更することで、振動子や固定子の表面に水滴や水分子が付着しているか否かを推測することができる。このため、不必要に駆動周波数を変更することがなくなり、消費電力の増大を抑制することが可能である。
【００４５】
図８は、本実施例において、駆動周波数及び位相差の別の決定方法を示すフローチャートである。図８に示される方法によれば、湿度センサを用いてさらに効果的に起動性能を確保しつつ、消費電力を低減することが可能となる。図８に示されるフローチャートは、制御ＣＰＵ１２８の指示に基づいて実行される。まずステップＳ６０１において、湿度センサ１２４を用いて撮影装置２００の内部の湿度を検出する。続いて、ステップＳ６０２において、検出湿度が閾値１（第１湿度）よりも大きいか否かを判定する。検出湿度が閾値１より大きい場合、ステップＳ６０３に進む。一方、検出湿度が閾値１以下の場合、振動子や固定子の表面に水滴や水分子の異物の付着は起動性能に影響しないとして、ステップＳ６０５に進む。
【００４６】
次に、ステップＳ６０３において、検出湿度が閾値２より大きいか否かを判定する。ここで、湿度の閾値２（第２湿度）は、閾値１よりも大きい値（閾値２＞閾値１）に設定される。検出湿度が閾値２よりも大きい場合（いわゆる高湿度環境下）では、起動性能は著しく低下していると判断し、ステップＳ６０６に進む。一方、閾値１≦検出湿度＜閾値２の場合には、ステップＳ６０４に進む。
【００４７】
ステップＳ６０４では、振動子に大きな振動を励起させるために、駆動周波数ｆｒを第２周波数領域（ｆｒ１≦ｆｒ≦ｆｒ２）の範囲内で設定し、振動アクチュエータを駆動する。また、ステップＳ６０５では、駆動周波数ｆｒを撮影等の通常動作の際に利用する第１周波数領域（ｆｒ３≦ｆｒ≦ｆｒ４）の範囲内で設定し、振動アクチュエータを駆動する。
【００４８】
また、ステップＳ６０６では、駆動周波数ｆｒ１にて移動を伴わない駆動信号である定在波を振動子に印加し、振動子と固定子の摩擦熱と振動により固定子の表面等に付着した水分を除去する。その際、磨耗粉などのゴミの除去も同時に行うことができる。その後、ステップ６０４にて駆動周波数を設定する。
【００４９】
次に、ステップＳ６０７において、前段のステップＳ６０４又はステップＳ６０５で設定した周波数領域（第１周波数領域、又は、第２周波数領域）の範囲内の駆動周波数ｆｒで基準位置の検出動作を実行する。続いて、ステップＳ６０８において、基準位置検出動作後は通常動作となるため、駆動周波数をｆｒ３〜ｆｒ４に戻す。但し、ステップ６０５にてすでに駆動周波数がｆｒ３〜ｆｒ４に設定されている場合にはそのままとする。
【００５０】
なお、閾値２よりも大きい湿度が検出された場合は、基準位置検出動作時に限らず、定在波を振動子に印加し、振動子と固定子の摩擦熱と振動により固定子の表面等に付着した水分を除去するようにしてもよい。
【００５１】
本実施例によれば、湿度に基づいて駆動周波数を選択できるため、消費電力を大幅に増大させることなく、水分やゴミによる振動アクチュエータの起動性能の劣化を抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１ 固定鏡筒
１０２ 固定子
１０３、２０１ 振動子
１０８ 基準位置検出センサ
１０９ 位置検出センサ
１２０ 駆動信号決定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を発生する振動子と該振動子に接触する固定子とを備え、該振動子に複数の周期駆動信号が印加されることにより駆動力を得る振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータの前記駆動力により移動する移動部の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記移動部の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する基準位置検出センサと、
前記基準位置の検出動作の際に印加される前記複数の周期駆動信号の駆動周波数を、撮影の際に印加される該複数の周期駆動信号の第１周波数領域よりも低い第２周波数領域の範囲内に設定する駆動信号決定部と、を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記駆動信号決定部は、前記基準位置の検出動作の際における前記複数の周期駆動信号の位相差を、前記撮影の際における該複数の周期駆動信号の第１位相差とは異なる第２位相差に設定することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記駆動信号決定部は、前記基準位置の検出動作の際に、前記第２位相差に設定する前に前記第２位相差より小さい第３位相差に設定することを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮影装置は、更に、湿度を検出する湿度センサを有し、
前記駆動信号決定部は、前記湿度センサにより検出された前記湿度が第１湿度より大きい場合、前記基準位置の検出動作の際に印加される前記複数の周期駆動信号の周波数を前記第２周波数領域の範囲内に設定し、該湿度が該第１湿度以下である場合、該周波数を前記第１周波数領域の範囲内に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記駆動信号決定部は、前記湿度センサにより検出された前記湿度が前記第１湿度より大きな第２湿度よりも大きい場合、前記移動部の移動を伴わない周期駆動信号を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮影装置。
【請求項１】
振動を発生する振動子と該振動子に接触する固定子とを備え、該振動子に複数の周期駆動信号が印加されることにより駆動力を得る振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータの前記駆動力により移動する移動部の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記移動部の絶対位置を求める際の基準となる基準位置を検出する基準位置検出センサと、
前記基準位置の検出動作の際に印加される前記複数の周期駆動信号の駆動周波数を、撮影の際に印加される該複数の周期駆動信号の第１周波数領域よりも低い第２周波数領域の範囲内に設定する駆動信号決定部と、を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記駆動信号決定部は、前記基準位置の検出動作の際における前記複数の周期駆動信号の位相差を、前記撮影の際における該複数の周期駆動信号の第１位相差とは異なる第２位相差に設定することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記駆動信号決定部は、前記基準位置の検出動作の際に、前記第２位相差に設定する前に前記第２位相差より小さい第３位相差に設定することを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮影装置は、更に、湿度を検出する湿度センサを有し、
前記駆動信号決定部は、前記湿度センサにより検出された前記湿度が第１湿度より大きい場合、前記基準位置の検出動作の際に印加される前記複数の周期駆動信号の周波数を前記第２周波数領域の範囲内に設定し、該湿度が該第１湿度以下である場合、該周波数を前記第１周波数領域の範囲内に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記駆動信号決定部は、前記湿度センサにより検出された前記湿度が前記第１湿度より大きな第２湿度よりも大きい場合、前記移動部の移動を伴わない周期駆動信号を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮影装置。
【図２】
【図３】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３８８４（Ｐ２０１２−２３８８４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６０５９９（Ｐ２０１０−１６０５９９）
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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