JP6971816B2 - Drive device, its control method, vibration wave motor device, and image pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動装置、その制御方法、振動波モータ装置、および撮像装置に関し、特に、監視カメラ又はネットワークカメラなどを搭載する雲台装置を駆動する駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, a control method thereof, a vibration wave motor device, and an image pickup device, and more particularly to a drive device for driving a pan head device on which a surveillance camera, a network camera, or the like is mounted.
一般に、振動波モータ(超音波モータともいう)は低速でかつ高トルクであるので、減速機を用いることなくダイレクト駆動を行う電子機器などで用いられることが多い。近年、電子機器の1つである撮像装置において光軸方向を自在に操る雲台装置の駆動源として振動波モータを用いることが提案されている。つまり、振動波モータの低速でかつ高トルクであるという特性を活かして、ダイレクト駆動によって雲台装置の回転動作を高機能化することを狙うものである。さらに、振動波モータには、無通電の際には摩擦保持力があるので、ブレーキなどの保持力発生機構を別に設ける必要がなく、コンパクトな構成を実現することができる。 In general, a vibration wave motor (also referred to as an ultrasonic motor) has a low speed and a high torque, and is therefore often used in electronic devices that directly drive without using a speed reducer. In recent years, it has been proposed to use a vibration wave motor as a drive source of a pan head device that freely controls the direction of the optical axis in an image pickup device, which is one of electronic devices. In other words, the aim is to enhance the rotational operation of the pan head device by direct drive by taking advantage of the characteristics of the vibration wave motor, which is low speed and high torque. Further, since the vibration wave motor has a friction holding force when it is not energized, it is not necessary to separately provide a holding force generating mechanism such as a brake, and a compact configuration can be realized.
また、上記のような振動波モータの特徴を活かして、振動波モータを他の回転機器に搭載することも提案されている。例えば、ドアミラーの開閉動作に振動波モータを用いたものがある(特許文献1参照)。特許文献1では、振動波モータが無通電の際の保持力で保持されている場合に、振動波モータの出力側から外乱が加えられたことを検知する検知部について記載されている。
It is also proposed to mount the vibration wave motor on other rotating equipment by taking advantage of the above-mentioned characteristics of the vibration wave motor. For example, there is one that uses a vibration wave motor to open and close the door mirror (see Patent Document 1).
具体的には、外乱によって振動波モータの摩擦接触面に滑りが生じた場合に、この滑りに伴って励起される振動体の自励振動を検知する検知部が備えられている。そして、検知部による検知結果が制御部に送られて、制御部は駆動装置に駆動信号の出力を要求して、摩擦面の損耗および不快音が生じないように素早く振動波モータを駆動する。 Specifically, when the frictional contact surface of the vibration wave motor slips due to disturbance, a detection unit for detecting the self-excited vibration of the vibrating body excited by the slip is provided. Then, the detection result by the detection unit is sent to the control unit, and the control unit requests the drive device to output a drive signal, and quickly drives the vibration wave motor so as not to cause wear of the friction surface and unpleasant noise.
なお、特許文献1には、滑り発生後の回復動作として、振動波モータの動作する方向が予め定められている。
In
ところで、監視カメラ又はネットワークカメラのように、使用環境および使用方法がユーザ毎に異なるカメラにおいては、外乱がいずれの軸に対してどのような回転方向に作用するか分からない。従って、予め定められた振動波モータの動作によって摩擦接触面の損傷を回避することは困難である。一方、損傷を回避するのみであれば定在波を加振して摩擦接触面の摩擦力を減じる機構が知られている。 By the way, in a camera such as a surveillance camera or a network camera whose usage environment and usage method are different for each user, it is unknown in which axis and in what rotation direction the disturbance acts. Therefore, it is difficult to avoid damage to the frictional contact surface by the operation of the predetermined vibration wave motor. On the other hand, a mechanism is known that vibrates a standing wave to reduce the frictional force on the frictional contact surface only to avoid damage.
ところが、当該摩擦力を減じる機構が用いられた場合、摩擦保持状態が解除された際に、雲台装置の被駆動体側に取り付けられたデバイス群が重力の影響を受けて急峻に姿勢変化してしまう。 However, when the mechanism for reducing the frictional force is used, when the friction holding state is released, the device group attached to the driven body side of the pan head device suddenly changes its attitude under the influence of gravity. It ends up.
従って、本発明の目的は、振動波モータを用いた際に、摩擦接触面の損傷を回避し、かつ摩擦保持状態が解除された際の姿勢変化を防止することのできる駆動装置、その制御方法、振動波モータ装置、および撮像装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a drive device capable of avoiding damage to the frictional contact surface when using a vibration wave motor and preventing a posture change when the friction holding state is released, and a control method thereof. , A vibration wave motor device, and an image pickup device.
上記の目的を達成するため、本発明による駆動装置は、電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体を有し、前記振動体と被駆動体とを相対移動させる振動波モータを駆動制御する駆動装置であって、前記電気−機械エネルギー変換素子は、前記振動体の振動に応じた検知信号を出力するセンサ電極を有し、前記駆動装置は、前記検知信号に基づいて前記振動体と前記被駆動体とを相対移動させる方向を判定する判定手段を有し、前記センサ電極は、駆動信号が入力される駆動電極として兼用されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the drive device according to the present invention has a vibrating body having an electric-mechanical energy conversion element, and is a drive device that drives and controls a vibration wave motor that relatively moves the vibrating body and the driven body. The electric-mechanical energy conversion element has a sensor electrode that outputs a detection signal corresponding to the vibration of the vibrating body, and the driving device has the vibrating body and the driven device based on the detection signal. have a determining means for determining a direction for relatively moving the body, the sensor electrodes, characterized in that it is also used as a driving electrode the drive signal is input.
本発明によれば、振動波モータを用いた際に、摩擦接触面の損傷を回避し、かつ摩擦保持状態が解除された際の姿勢変化を防止することができる。 According to the present invention, when the vibration wave motor is used, it is possible to avoid damage to the friction contact surface and prevent the posture change when the friction holding state is released.
以下に、本発明の実施の形態による駆動装置の一例について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、監視カメラ又はネットワークカメラなどを搭載する雲台装置を駆動する駆動装置について説明する。 Hereinafter, an example of the drive device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a drive device for driving a pan head device equipped with a surveillance camera, a network camera, or the like will be described.
[第1の実施形態]
図1(a)は、本発明の第1の実施形態による駆動装置で用いられる振動波モータの振動体を示す斜視図である。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a perspective view showing a vibrating body of a vibration wave motor used in a driving device according to the first embodiment of the present invention.
図示の振動体5は、円環形状に形成された金属製の弾性体1と電気−機械エネルギー変換素子の1つである圧電素子2とを有している。曲げ振動による周方向の変位を拡大するため、弾性体1の一面側には放射状の溝部4が形成されている。溝部4が形成された一面と対向する反対側の面には、圧電素子2が接着などで固着される。
The
図1(b)は、振動波モータの全体構成を示す断面図である。 FIG. 1B is a cross-sectional view showing the overall configuration of the vibration wave motor.
被駆動体10は、円筒状の接触体11と質量部12を有する。被駆動体10は、加圧ばね13によって振動体5の弾性体1に押圧されており、この加圧力により被駆動体10と振動体5とが加圧接触する。この被駆動体10と振動体5の接触面(以下、「摩擦接触面」と称する)で発生する摩擦力が駆動力となり被駆動体10は駆動され、被駆動体10の回転トルクは加圧ばね13およびディスク14を介してシャフト15に伝えられる。なお、振動体5には、振動体5を支持する薄板支持部16が設けられる。
The driven
図2は、図1に示す圧電素子の電極パターンおよび分極方向を説明するための図である。そして、図2(a)はパターン電極面を示す図であり、図2(b)は電極面の裏面に位置する共通電極面を示す図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining an electrode pattern and a polarization direction of the piezoelectric element shown in FIG. 2 (a) is a diagram showing a pattern electrode surface, and FIG. 2 (b) is a diagram showing a common electrode surface located on the back surface of the electrode surface.
図1および図2を参照して、図2(b)に示す共通電極面が弾性体1に固着され、共通電極3aが弾性体1と電気的に導通する。一方、図2(a)に示すパターン電極面にはパターン電極3が放射状に形成される。パターン電極3は駆動振動の1波長(λ)の長さの1/4の幅を有する電極28個で構成される。つまり、振動体5は1周に7つの山を有する7次の曲げ振動を駆動振動モードとして用いる。
With reference to FIGS. 1 and 2, the common electrode surface shown in FIG. 2B is fixed to the
この駆動振動モードでは、圧電素子2が厚み方向に縮むと厚み方向と直交する方向に伸びが生じる。一方、圧電素子2が厚み方向に伸びると厚み方向と直交する方向において縮みが生じる。1波長(λ)の長さにおいて、圧電素子2によって周方向に4分の1波長(λ/4)の伸びと4分の1波長(λ/4)の縮みとを半波長(λ/2)の位置的位相で同時に形成して定在波を形成する。
In this drive vibration mode, when the
図2(a)において、パターン電極3は、4分の1波長(λ/4)のピッチで全周に形成され、各パターン電極3における分極方向は、図2(a)において+方向で示すように全て同方向に形成される。よって、位置的位相が半波長(λ/2)分ずれた2つの電極に、位相が反転する交番電圧を印加することによって、当該交番電圧の周波数を有する定在波が生じる。この際、同位相の交番電圧が印加されるパターン電極3が、例えば、定在波Aを起こすための電極であればそれぞれA+相およびA−相と呼ぶ。
In FIG. 2A, the
一般的な進行波タイプの振動波モータでは、4分の1波長(λ/4)ずれた位置に山を有する2つの定在波を時間的に90度位相差で励振して進行波を生成する。この2つの定在波を定在波Aおよび定在波Bと呼ぶとすると、A+相およびA−相とB+相およびB−相の計4相で進行波が生成される。 In a general traveling wave type vibration wave motor, two standing waves having peaks at positions shifted by a quarter wavelength (λ / 4) are excited with a phase difference of 90 degrees in time to generate a traveling wave. do. If these two standing waves are called a standing wave A and a standing wave B, a traveling wave is generated in a total of four phases of A + phase, A-phase, B + phase, and B-phase.
図3は、本発明の第1の実施形態による駆動装置の一例を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a drive device according to the first embodiment of the present invention.
図示の駆動装置では、振動波モータの出力軸側に外乱が作用した際に、摩擦接触面(加圧接触面)に生じる滑りを瞬時に検知して、当該滑りを低減することによって摩擦接触面の損耗を低減する。 In the illustrated drive device, when a disturbance acts on the output shaft side of the vibration wave motor, the friction contact surface is instantly detected and the friction contact surface is reduced. Reduces wear.
駆動装置は、コントローラ31、駆動信号発生部32、滑り検知部33、および位相差判定部34を有している。コントローラ31は、振動波モータの駆動回転数、駆動量、および駆動方向などの駆動条件を駆動指令として出力して振動体5(つまり、振動波モータ)を駆動制御する。駆動信号発生部32は駆動指令に基づいて振動波モータの振動体5に印加する駆動信号を発生する。
The drive device includes a
センサ相は、外乱によって弾性体1に発生した振動に応じて圧電素子2に生じる機械的な歪みを圧電効果によって電気的な信号に変換して出力する。図示の例では、28個のパターン電極3のうち2つの電極をそれぞれセンサA相とセンサB相とする。一方、残りの26個のパターン電極3は、駆動信号4相をFPC基板(図示せず)を介して入力して駆動振動を起こすために用いられる。
The sensor phase converts the mechanical strain generated in the
滑り検知部33は、センサA相およびセンサB相の出力信号を受けて、当該出力信号をそれぞれ第1および第2の検知信号として位相差判定部34に送る。なお、滑り検知部33は、振動波モータが停止している際には、センサA相およびセンサB相の出力信号を常時モニター可能な状態で待機する。そして、外乱が作用して、摩擦接触面に僅かな滑りが生じた際の微小な振幅の出力信号を捉えて、滑り発生を検知する。滑りの発生に伴って、滑り検知部33はセンサA相およびセンサB相の出力信号をそれぞれ第1および第2の検知信号として位相差判定部34に送る。
The
位相差判定部34は、第1および第2の検知信号を比較して、第1および第2の検知信号の位相関係(つまり、位相差)を検出する。そして、位相差判定部34は、検出した位相差に基づいて外乱に起因する振動波モータの回転方向(つまり、滑り発生方向)を判定する。その後、位相差判定部34は滑り発生方向を示す評価結果(判定結果)をコントローラ31に送る。コントローラ31は滑り発生方向に基づいて振動波モータを滑り発生方向と同一の方向に駆動するための滑り駆動指令を駆動信号発生部32に送って振動波モータの滑りを低減させる。
The phase
このようにして、振動波モータの滑りを低減することにより、摩擦接触面の損耗を低減することができる。 In this way, by reducing the slippage of the vibration wave motor, it is possible to reduce the wear of the frictional contact surface.
ここで、図3に示す位相差判定部34で行われる滑り発生方向の判定手法について説明する。
Here, a method for determining the slip generation direction performed by the phase
図4は、振動波モータの出力軸をCW方向に強制回転させて滑り発生の際のセンサ相の出力信号の一例を説明するための図である。そして、図4(a)はセンサA相の出力信号を示す図であり、図4(b)はセンサB相の出力信号を示す図である。なお、ここでは、出力信号をオシロスコープで測定した。また、CW方向とは、図1に示す溝部4の形成面(溝形成面)からみて時計回りの方向をいう。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the output signal of the sensor phase when slip occurs by forcibly rotating the output shaft of the vibration wave motor in the CW direction. 4 (a) is a diagram showing the output signal of the sensor A phase, and FIG. 4 (b) is a diagram showing the output signal of the sensor B phase. Here, the output signal was measured with an oscilloscope. Further, the CW direction means a clockwise direction when viewed from the forming surface (groove forming surface) of the
図4において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧値を示す。滑り発生直後(0秒)から滑り終了(0.02秒)までの間でセンサA相(SA)およびセンサB相(SB)ともに出力信号が変化する。そして、センサA相およびセンサB相の出力信号は、ほぼ同様の波形であることが分かる。滑り始めにおいては、相対的に出力信号は小振幅であり、0.008秒付近から急激に振幅が増大して、約0.01秒後に滑りが収束している。 In FIG. 4, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage value. The output signal changes in both the sensor A phase (SA) and the sensor B phase (SB) from immediately after the occurrence of the slip (0 seconds) to the end of the slip (0.02 seconds). Then, it can be seen that the output signals of the sensor A phase and the sensor B phase have substantially the same waveforms. At the beginning of the slip, the output signal has a relatively small amplitude, the amplitude increases sharply from around 0.008 seconds, and the slip converges after about 0.01 seconds.
図5は、振動波モータの出力軸を強制回転させた際のセンサA相およびセンサB相の滑り発生直後の出力信号を説明するための図である。そして、図5(a)はCW方向の強制回転を加えた際の出力信号を示す図であり、図5(b)はCCW方向の強制回転を加えた際の出力信号を示す図である。なお、CCW方向とは、図1に示す溝形成面からみて反時計回りの方向をいう。 FIG. 5 is a diagram for explaining the output signals immediately after the occurrence of slippage of the sensor A phase and the sensor B phase when the output shaft of the vibration wave motor is forcibly rotated. 5 (a) is a diagram showing an output signal when forced rotation in the CW direction is applied, and FIG. 5 (b) is a diagram showing an output signal when forced rotation in the CCW direction is applied. The CCW direction is a counterclockwise direction when viewed from the groove forming surface shown in FIG.
CW方向の強制回転においては、センサA相(SA)における出力信号の位相はセンサB相(SB)における出力信号よりも遅れる。一方、CCW方向の強制回転においては、センサA相(SA)における出力信号の位相はセンサB相(SB)における出力信号よりも進む。つまり、滑り始めにおいてセンサA相およびセンサB相の出力信号の位相差を検出すれば、滑り発生直後における滑り発生方向(回転方向)を判定することができる。 In the forced rotation in the CW direction, the phase of the output signal in the sensor A phase (SA) lags behind the output signal in the sensor B phase (SB). On the other hand, in the forced rotation in the CCW direction, the phase of the output signal in the sensor A phase (SA) is ahead of the output signal in the sensor B phase (SB). That is, if the phase difference between the output signals of the sensor A phase and the sensor B phase is detected at the beginning of slipping, the slipping occurrence direction (rotational direction) can be determined immediately after slipping occurs.
ここで、被駆動体10の回転方向(つまり、相対移動方向)に応じてセンサA相およびセンサB相の出力信号に位相差が生じるメカニズムについて説明する。
Here, a mechanism in which a phase difference occurs in the output signals of the sensor A phase and the sensor B phase according to the rotation direction (that is, the relative movement direction) of the driven
いま、外部から振動波モータの出力軸であるシャフト15を強制回転させる力が作用して被駆動体10と振動体5の摩擦接触面に滑りが生じると、摩擦力を緩和すべく被駆動体10の強制回転方向と反対の向きに振動体5の周方向に進行波が発生する。この際、圧電素子に進行波の山および谷による歪が生じるので、圧電効果に応じてセンサA相およびセンサB相から正弦波状の出力信号が出力される。
Now, when a force for forcibly rotating the
前述のように、進行波が振動体5の周方向に伝搬するので、当該伝搬方向に空間的な距離を有する位置に配置したセンサ電極上を進行波の山が時間差をもって通過する。これによって、被駆動体10の回転方向に応じてセンサA相およびセンサB相の出力信号に位相差が生じる。
As described above, since the traveling wave propagates in the circumferential direction of the vibrating
図6は、被駆動体の回転方向に応じてセンサA相およびセンサB相の出力信号に位相差が生じるメカニズムを具体的に説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for specifically explaining a mechanism in which a phase difference occurs in the output signals of the sensor A phase and the sensor B phase according to the rotation direction of the driven body.
いま、破線矢印で示すCW方向に被駆動体10を強制回転した場合、振動体5に実線矢印で示すCCW方向の進行波が発生する。そして、振動体5を構成する圧電素子2にも同一の進行波が生じているので、パターン電極面においてセンサA相およびセンサB相を進行波の山が時間差をおいて通過する。
Now, when the driven
この結果、図5(a)で説明したように、センサA相における出力信号の位相がセンサB相における出力信号よりも遅れる。同様に、CCW方向の強制回転においては、進行波の伝搬方向が逆となるので、図5(b)で説明したように、センサA相における出力信号の位相がセンサB相における出力信号よりも進む。よって、進行波の山が通過するタイミングが時間的にずれる位置にセンサ電極を配置して、複数のセンサ相とすれば、位相差を検知することができる。 As a result, as described with reference to FIG. 5A, the phase of the output signal in the sensor A phase lags behind the output signal in the sensor B phase. Similarly, in the forced rotation in the CCW direction, the traveling wave propagates in the opposite direction. Therefore, as described in FIG. 5B, the phase of the output signal in the sensor A phase is larger than that in the output signal in the sensor B phase. move on. Therefore, if the sensor electrodes are arranged at positions where the timing at which the mountain of the traveling wave passes is shifted in time to form a plurality of sensor phases, the phase difference can be detected.
前述のように、被駆動体10の回転方向(相対移動方向)に近接する2つのパターン電極3をセンサ電極とすることが望ましいが、必ずしもセンサ電極が隣り合う必要はない。さらに、複数のセンサ電極は同一の形状であることが望ましい。つまり、進行波によって生じる機械的な歪みが同等であれば、センサ相から発生する2つの出力信号の振幅レベルが同等になるので、複数のセンサ電極は同一の形状であることが望ましい。比較対象である2つの出力信号の一方の振幅レベルが小さいと、位相差判定の際の判定精度が低下し、さらには、滑り開始を検知するタイミングが遅れる可能性がある。
As described above, it is desirable that the two
さらに、複数のセンサ電極の面積および配置については、滑り発生によって生じる進行波の振動モードも考慮して、振幅レベルが同等になるように設計することが望ましい。また、1つのセンサ相を複数の電極群で構成しても同様にして位相差を検知することができる。なお、この場合には、電極群の出力信号の位相を予測することは困難であるので、回転方向の相違によるセンサ相の出力信号の位相関係を予め実験的に把握して駆動装置を構成する必要がある。 Furthermore, it is desirable that the areas and arrangements of the plurality of sensor electrodes be designed so that the amplitude levels are the same, taking into consideration the vibration mode of the traveling wave generated by the occurrence of slippage. Further, even if one sensor phase is composed of a plurality of electrode groups, the phase difference can be detected in the same manner. In this case, it is difficult to predict the phase of the output signal of the electrode group. Therefore, the phase relationship of the output signal of the sensor phase due to the difference in the rotation direction is experimentally grasped in advance to configure the drive device. There is a need.
なお、駆動装置によって振動体5を駆動する際にも、同様にして、振動体5(つまり、振動波モータ)の回転方向を判定することができる。
When the vibrating
さらに、図示の駆動装置は、マニュアル駆動の際の電動アシストとして用いることができる。例えば、振動波モータのシャフト15側から摩擦接触面を滑らせる力を加えた際に、滑り検知部33によって微小な滑りを検知する。そして、マニュアルで振動波モータを回転させる方向を位相差判定部34によって判定し、マニュアル駆動をアシストするためコントローラ31が駆動指令を駆動信号発生部32に送る。
Further, the illustrated drive device can be used as an electric assist during manual drive. For example, when a force for sliding the frictional contact surface is applied from the
このように、本発明の第1の実施形態では、外乱などによって振動波モータの摩擦接触面に滑りが生じたとき、その滑りの回転方向を検知して、滑り方向と同一の方向に振動波モータを駆動させる。これによって、外乱などに起因する振動波モータの損傷を低減することができる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, when the friction contact surface of the vibration wave motor slips due to disturbance or the like, the rotation direction of the slip is detected and the vibration wave is in the same direction as the slip direction. Drive the motor. This makes it possible to reduce damage to the vibration wave motor due to disturbance or the like.
[第2の実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態による駆動装置の一例について説明する。
[Second Embodiment]
Subsequently, an example of the drive device according to the second embodiment of the present invention will be described.
図7は、本発明の第2の実施形態による駆動装置の一例を説明するための図である。なお、図7において、図3に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。 FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a drive device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same reference numbers are assigned to the same components as those shown in FIG.
図7に示す駆動装置においても、図3に示す駆動装置と同様に、外乱などが作用した際の摩擦接触面の損耗防止が行われる。図示の駆動装置においては、後述するように、センサ相として用いる電極が駆動相としても用いられる。 Similarly to the drive device shown in FIG. 3, the drive device shown in FIG. 7 also prevents the frictional contact surface from being worn when a disturbance or the like acts on it. In the illustrated drive device, the electrodes used as the sensor phase are also used as the drive phase, as will be described later.
図示のように、センサA相/駆動相およびセンサB相/駆動相と滑り検知部33との間には、切替器71が配置されている。切替器71は切替スイッチを備えており、後述するように、センサ相を駆動相に切り替える。
As shown in the figure, a
切替器71はコントローラ31および駆動信号発生部32に接続されている。コントローラ31から送られるスイッチ指令に基づいて、切替器71が切替スイッチを入力側に接続すると、駆動信号発生部32とセンサA相およびセンサB相とが結線される。この結果、駆動信号発生部32から駆動信号がセンサA相およびセンサB相に入力されて、センサA相およびセンサB相は駆動相となる。
The
一方、スイッチ指令に基づいて、切替器71が切替スイッチを出力側に接続すると、滑り検知部33とセンサA相およびセンサB相とが結線されて、図3で説明した駆動装置と同様の状態となる。
On the other hand, when the
このように、本発明の第2の実施形態では、振動の発生に寄与しないセンサ相(センサ電極)を選択的に駆動のための電極として用いることができる結果、振動波モータの性能を向上させることができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, the sensor phase (sensor electrode) that does not contribute to the generation of vibration can be selectively used as an electrode for driving, and as a result, the performance of the vibration wave motor is improved. be able to.
振動波モータが駆動されている際には、駆動のために用いられていないセンサ相によって駆動振動における進行波にムラが生じて、摩擦接触面の摩耗の一因となる。よって、上述のように、振動波モータを駆動する際には、切替器71によって圧電素子2の全面を駆動相として用いれば、進行波のムラを低減して、振動波モータの寿命を延ばすことができる。
When the vibration wave motor is driven, the sensor phase not used for driving causes unevenness in the traveling wave in the driving vibration, which contributes to the wear of the friction contact surface. Therefore, as described above, when driving the vibration wave motor, if the entire surface of the
なお、センサ相の出力信号を電流値で評価する場合には、センサ相の面積を広くすれば、機械的な歪みを効率的に電荷量に変換することができる。よって、図7に示す駆動装置を用いれば、外乱などを検知する際に、圧電素子2のパターン電極3の全てをセンサ相として用いることによって、外乱検知の感度を上げることができる。
When evaluating the output signal of the sensor phase by the current value, if the area of the sensor phase is widened, the mechanical strain can be efficiently converted into the amount of electric charge. Therefore, if the drive device shown in FIG. 7 is used, the sensitivity of disturbance detection can be increased by using all of the
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態による駆動装置の一例について説明する。
[Third Embodiment]
Next, an example of the drive device according to the third embodiment of the present invention will be described.
図8は、本発明の第3の実施形態による駆動装置の一例を説明するための図である。なお、図8において、図3に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。また、図8に示す駆動装置においても、図3に示す駆動装置と同様に、外乱などが作用した際の摩擦接触面の損耗防止が行われる。 FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a drive device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same reference numbers are assigned to the same components as those shown in FIG. Further, also in the drive device shown in FIG. 8, the frictional contact surface is prevented from being worn when a disturbance or the like acts, as in the drive device shown in FIG.
図示の駆動装置は、エンコーダ81および移動量検出部82を有しており、エンコーダ81は、振動波モータによって駆動される被駆動体10の回転による機械的変位量を変位信号として出力する変位センサである。滑り検知部33が外乱による滑りを検知すると、滑り検知部33はエンコーダ81に作動指令を送る。作動指令を受けると、エンコーダ81は変位信号を出力する。移動量検出部82は変位信号に基づいて被駆動体10の回転量(つまり、駆動量)を取得して、測定結果としてコントローラ31に送る。
The illustrated drive device includes an
振動波モータが停止した待機状態では、エンコーダ81は無通電であり、滑り検知部33から作動指令を受けると、エンコーダ81は動作する。なお、待機状態においても、エンコーダ81は動作するようにしてもよい。
In the standby state in which the vibration wave motor is stopped, the
コントローラ31は、位相差判定部34から受けた回転方向(評価結果)と移動量検出部82から受けた回転量(測定結果:検出結果)に基づいて、外乱作用前における振動波モータの初期位置を算出する。そして、コントローラ31は振動波モータを初期位置に戻すための駆動指令を駆動信号発生部32に送る。駆動信号発生部32は当該駆動指令に応じた駆動信号を振動体5(振動波モータ)に送って、振動波モータの回転位置を初期位置に戻す。
The
ところで、アブソリュートエンコーダを用いて、常時センシングを行って振動波モータの回転位置を検出していれば、同様にして、振動波モータを初期位置に戻すことができる。一方、図示の駆動装置では、インクリメンタルエンコーダを用いることができる結果、コストを低減することができる。加えて、エンコーダによる常時センシングを行わないので、振動波モータを停止した際の待機電力を低減することができる。 By the way, if the absolute encoder is used to constantly perform sensing to detect the rotational position of the vibration wave motor, the vibration wave motor can be returned to the initial position in the same manner. On the other hand, in the illustrated drive device, the cost can be reduced as a result of being able to use the incremental encoder. In addition, since the encoder does not always perform sensing, the standby power when the vibration wave motor is stopped can be reduced.
このように、本発明の第3の実施形態では、前述の第1の実施形態による効果に加えて、簡単な構成で振動波モータの回転位置を初期位置に戻すことができる。なお、本発明の第3の実施形態では、被駆動体10が移動しているためエンコーダ81で被駆動体10の変位を検出したが、被駆動体10ではなく振動体5が移動している場合には、エンコーダ81で被駆動体10の変位を検出し、上記と同様の駆動制御を実行すればよい。
As described above, in the third embodiment of the present invention, in addition to the effect of the first embodiment described above, the rotational position of the vibration wave motor can be returned to the initial position with a simple configuration. In the third embodiment of the present invention, since the driven
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態による撮像装置の一例について説明する。本実施形態では、前述の第1〜3のいずれかの実施形態の駆動装置と振動波モータとを有する振動波モータ装置を、撮像装置におけるパン駆動やチルト駆動のためのモータ装置として用いている。この撮像装置は、監視カメラ、ネットワークカメラ等に用いることができる。
[Fourth Embodiment]
Next, an example of the image pickup apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the vibration wave motor device having the drive device and the vibration wave motor according to any one of the above-described first to third embodiments is used as a motor device for pan drive and tilt drive in the image pickup device. .. This image pickup device can be used for a surveillance camera, a network camera, and the like.
図9は、本実施形態による撮像装置100全体の構成を概略的に示す図である。ドーム部品101はカバー102に一体的に取り付けられており、一体化されたドーム部品101及びカバー102は、ドームカバーを構成する。カバー102はケース103に取り付けられ、撮像装置100を覆っている。またケース103内部にはインナーケース104が取り付けられる。
FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the entire
図10は、撮像装置100の内部構成を概略的に示す図である。撮像装置100は、大きく分けてカメラユニット200、回転台ユニット300にて構成されている。
FIG. 10 is a diagram schematically showing the internal configuration of the
カメラユニット200は次のような構成である。レンズなどの光学系と、CCDやCMOSなどの撮像素子とを有するレンズユニット201は、チルト回転軸を有したレンズフレームユニット202に支持されている。レンズフレームユニット202には、レンズユニット201を覆うためのカメラカバー203が取り付けられる。またレンズフレームユニット202には、カメラユニット200をチルト方向に回転駆動するための、後述の振動波モータ装置302が固定される。
The
回転台ユニット300は次のような構成である。回転台301はカメラユニット200をチルト方向に回転可能に支持している。振動波モータ装置302は、ダイレクトにカメラユニット200をチルト方向に回転駆動させすることが可能である。なお、振動波モータ装置302は、前述の第1〜3のいずれかの実施形態の駆動装置と振動波モータとを有する。不図示の制御基板は回転台301に固定される。
The
また、回転台301には、パン方向に回転駆動するための振動波モータ装置303が取り付けられている。振動波モータ装置303はダイレクトに回転台301をパン方向に回転駆動させることが可能である。振動波モータ装置303にも、前述の第1〜3のいずれかの実施形態の駆動装置と振動波モータとを有する振動波モータ装置を用いることができる。振動波モータ装置303はパン軸受ユニットを備える不図示の固定板金に固定される。固定板金は図9のインナーケース104に設置される。
Further, a vibration
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments within the range not deviating from the gist of the present invention are also included in the present invention. ..
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を駆動装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを駆動装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。 For example, the function of the above embodiment may be used as a control method, and the drive device may be made to execute this control method. Further, a program having the functions of the above-described embodiment may be used as a control program, and the control program may be executed by a computer included in the drive device. The control program is recorded on, for example, a computer-readable recording medium.
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
1 弾性体
2 圧電素子
3 パターン電極
4 溝部
5 振動体(振動波モータ)
31 コントローラ
32 駆動信号発生部
33 滑り検知部
34 位相差判定部
71 切替器
1
31
Claims (11)
前記電気−機械エネルギー変換素子は、前記振動体の振動に応じた検知信号を出力するセンサ電極を有し、
前記駆動装置は、前記検知信号に基づいて前記振動体と前記被駆動体とを相対移動させる方向を判定する判定手段を有し、
前記センサ電極は、駆動信号が入力される駆動電極として兼用されることを特徴とする駆動装置。 A drive device having a vibrating body having an electric-mechanical energy conversion element and driving and controlling a vibrating wave motor that relatively moves the vibrating body and the driven body.
The electric-mechanical energy conversion element has a sensor electrode that outputs a detection signal corresponding to the vibration of the vibrating body.
The drive device may have a determining means for determining a direction for relatively moving the said driven member and said vibrating member on the basis of the detection signal,
The sensor electrode is a drive device that is also used as a drive electrode into which a drive signal is input .
前記駆動装置は、前記判定手段による判定結果に応じた前記駆動信号に基づいて前記振動波モータを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 The electric-mechanical energy conversion element has a drive electrode into which a drive signal is input.
The drive device according to claim 1, wherein the drive device includes a control means for controlling the vibration wave motor based on the drive signal according to the determination result by the determination means.
前記判定手段は、前記第1のセンサ電極が出力した検知信号と前記第2のセンサ電極が出力した検知信号との位相差に基づいて前記方向を判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動装置。 The sensor electrode has a first sensor electrode and a second sensor electrode.
The determination means 1 or 2 is characterized in that the determination means determines the direction based on the phase difference between the detection signal output by the first sensor electrode and the detection signal output by the second sensor electrode. The drive device described in.
前記制御手段は、前記判定手段による判定結果と前記移動量検出手段の検出結果とに応じた前記駆動信号に基づいて前記振動波モータを制御することを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。 It has a moving amount detecting means for detecting the moving amount of the vibrating body or the driven body.
The drive device according to claim 2, wherein the control means controls the vibration wave motor based on the drive signal according to the determination result by the determination means and the detection result of the movement amount detecting means. ..
前記振動波モータが停止している場合において前記振動体と前記被駆動体との間にすべりが生じた際に、前記変位センサを動作させるすべり検出ユニットを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の駆動装置。 A displacement sensor that detects the displacement of the vibrating body or the driven body, and
1. To claim 1, wherein the slip detecting unit operates the displacement sensor when a slip occurs between the vibrating body and the driven body when the vibration wave motor is stopped. 7. The drive device according to any one of 7.
前記電気−機械エネルギー変換素子が備えるセンサ電極から出力される、前記振動体の振動に応じた検知信号を検知するステップと、
前記検知信号に基づいて前記振動体と前記被駆動体とを相対移動させる方向を判定するステップと、
前記センサ電極を駆動信号が入力される駆動電極に切り替えるステップと、
前記センサ電極を前記振動体の駆動電極として用いるステップと、を有することを特徴とする制御方法。 It is a control method of a drive device having a vibrating body having an electric-mechanical energy conversion element and driving and controlling a vibrating wave motor that relatively moves the vibrating body and the driven body.
A step of detecting a detection signal corresponding to the vibration of the vibrating body , which is output from a sensor electrode included in the electric-mechanical energy conversion element.
And Luz step to determine the direction of relative movement between the driven body and the vibrating body on the basis of the detection signal,
The step of switching the sensor electrode to the drive electrode to which the drive signal is input, and
A control method comprising: a step of using the sensor electrode as a drive electrode of the vibrating body.
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