振动电机控制器、透镜装置及摄像装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种振动电机控制器、透镜装置及摄像装置。所述振动电机控制器被构造为使基于具有相位差的两个频率信号而激励起振动的振动体，相对于接触体相对移动，并且所述振动电机控制器包括：存储器，其被构造为存储所述振动体的针对所述两个频率信号的频率的速度特性；控制器，其被构造为通过改变所述两个频率信号的频率和/或相位差，来控制所述振动体的速度；检测器，其被构造为检测所述速度；以及改变单元，其被构造为基于由所述检测器检测出的所述速度与存储在所述存储器中的所述速度特性之间的比较，来获取所述速度特性的改变量及改变方向，并且基于所述改变量及所述改变方向，来改变作为由所述控制器执行的控制的起点的启动频率。
【专利说明】
振动电机控制器、透镜装置及摄像装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种被构造为控制振动电机的驱动速度的振动电机控制器、包括该振动电机控制器的透镜装置，以及包括该振动电机控制器的摄像装置。
【背景技术】
[0002]振动电机包括:振动体，其由与电气机械能量转换元件(压电元件或电致伸缩元件)接合的金属弹性体等形成；以及接触体，其与所述振动体压力接触。当彼此间具有相位差的多个频率信号被施加至压电元件时，在振动体中激励起振动，并且接触体相对于该振动体相对移动，从而生成驱动力。振动电机具有如下的特性，即通过增大施加的频率信号间的相位差(以下称为“相位差”)，速度增大，并且在给定的相位差下反转驱动方向。此外，振动电机具有如下的特性，即通过降低施加的信号的频率(以下称为“频率”)，速度增大，在给定的频率下达到峰值，并且通过进一步降低频率而急剧下降。特别是，速度达到峰值处的频率被称为“谐振频率”。在振动电机的一般的控制方法中，使用比谐振频率高的频率侧，而避免使用速度急剧下降的频域。然而，振动电机具有由于环境变化(温度或湿度)的影响而改变的谐振频率，因此，用户可能使用振动电机，而未注意到速度特性的曲线已由于环境变化而改变，并且可能违背自己的意愿而使用比谐振频率低的频率侧。此外，当谐振频率改变时，即使在未使用比谐振频率低的频率侧的情况下，控制器也可能无法获得所需的速度特性，从而降低了可控性。这需要如下的控制，即检测谐振频率的改变并应对该改变。迄今，已提出来了各种方法，来检测由环境变化等引起的谐振频率的改变，并应对该改变。在日本特开2011-67035号公报中，描述了如下的方法，即通过使用温度传感器来检测当前的温度，并基于检测到的温度，将校正值应用于频率或者频率信号的振幅。此外，在日本特开昭59-178984号公报中，描述了如下的方法，即在顺序地改变频率的同时，通过测量速度来搜索谐振频率。
[0003]然而，在日本特开2011-67035号公报中描述的技术需要将温度传感器新包括在其结构中，这使得结构复杂化。另外，利用将校正值应用于频率或振幅的方法，校正值是代表值，因此，不能应对振动电机的个体差异。此外，利用在日本特开昭59-178984号公报中描述的技术，可以通过使用用于顺序地改变频率的检测操作，来针对每一个体检测谐振频率，而无需在结构中包括温度传感器。然而，利用通过与正常操作不同的检测操作而执行的检测谐振频率的方法，由用户确认检测的定时，并且用户可能未及时注意到异常改变。亦即，用户可能在性能显著劣化之后才注意到异常改变，并执行检测操作。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种振动电机控制器，该振动电机控制器被构造为通过检测正常操作期间的谐振频率的改变，并校正要用于控制的频率，来抑制由环境变化引起的可控性的降低，而不会使控制器复杂化。
[0005]根据本发明的一个实施例，提供了一种振动电机控制器，其被构造为控制振动电机，该振动电机被构造为使基于具有相位差的两个频率信号而激励起振动的振动体，相对于与所述振动体接触的接触体相对移动，所述振动电机控制器包括:
[0006]存储器，其被配置存储针对所述两个频率信号的频率的、所述振动体的速度特性；
[0007]控制器，其被构造为通过改变所述两个频率信号的频率及相位差中的至少一者，来控制所述振动体的速度；
[0008]检测器，其被构造为检测所述速度；以及
[0009]改变单元，其被构造为基于由所述检测器检测出的所述速度与存储在所述存储器中的所述速度特性之间的比较，来获取所述速度特性的改变量及改变方向，并且基于所述改变量及所述改变方向，来改变作为由所述控制器执行的控制的起点的启动频率。
[0010]根据本发明的一个实施例，能够通过检测正常操作期间的谐振频率的改变，并校正要用于控制的频率，来抑制由环境变化引起的可控性的降低，而不会使控制器复杂化。
[0011]通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0012]图1是例示根据本发明的第一实施例的振动电机控制器的框图。
[0013]图2A是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的基准速度特性(I点测量)的图。
[0014]图2B是用于示出由根据第一实施例的振动电机控制器导出的驱动速度与在速度特性中获得的速度之间的比较的图。
[0015]图2C是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的速度特性的改变的图。
[0016]图2D是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的速度特性的改变及其可控性的图。
[0017]图3A是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的基准速度特性(3点测量)的图。
[0018]图3B是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的速度特性向低频率侧改变的情况(3点测量)的图。
[0019]图3C是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的速度特性向高频率侧改变的情况(3点测量)的图。
[0020]图3D是用于示出根据第一实施例的振动电机控制器的速度特性向低频率侧改变的情况(I点测量)的图。
[0021]图4A是用于示出根据本发明的第二实施例的振动电机控制器的基准速度特性的图。
[0022]图4B是用于示出根据第二实施例的振动电机控制器的速度特性向低频率侧改变的情况的图。
[0023]图4C是用于示出根据第二实施例的振动电机控制器的速度特性向高频率侧改变的情况的图。
[0024]图5A是用于示出根据本发明的第三实施例的振动电机控制器的基准速度特性的图。
[0025]图5B是用于示出根据第三实施例的振动电机控制器的速度特性向低频率侧改变的情况的图。
[0026]图5C是用于示出根据第三实施例的振动电机控制器的速度特性向高频率侧改变的情况的图。
[0027]图6是根据本发明的第四实施例的透镜装置的框图。
[0028]图7A是用于示出阶跃(STEP)输入目标位置(在I点测量的情况下)的图。
[0029]图7B是用于示出阶跃输入目标位置(在2点测量的情况下)的图。
[0030]图8是用于示出低速驱动目标位置的图。
[0031]图9A是用于示出跟踪操作目标位置(在直线型的情况下)的图。
[0032]图9B是用于示出跟踪操作目标位置(在曲线型的情况下)的图。
【具体实施方式】
[0033]在下文中，参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。
[0034][第一实施例]
[0035]下面，参照图1，来描述根据本发明的第一实施例的振动电机控制器的结构。本发明涉及一种振动电机控制器，该振动电机控制器被构造为控制振动电机的驱动速度，以使与振动体接触的接触体相对于所述振动体相对移动，在所述振动体中，基于具有相位差的两个频率信号而激励起振动。在以下描述中，为了便于对本发明的理解，仅参照图1来描述本发明的主要部件，并且省略了未包含在本发明的特征中的部件。
[0036]控制器100执行振动电机1I的驱动控制，并且由例如CPU或PC构成。
[0037]检测器102是例如编码器，并且针对关于振动电机101的当前信息(位置及速度)，来检测使后述的Fol计算器104执行算术运算所需的信息。
[0038]目标输入单元103输入振动电机的驱动目标。例如，目标输入单元103可以由诸如开关或图形用户界面(GUI)等的输入单元构成，或者可以通过算术运算来计算驱动目标。此外，驱动目标被设置为位置或速度。
[0039 ] Fo I计算器(检测器)104基于来自检测器102的输出，来计算关于振动电机1I的当前信息。所述当前信息包括位置及速度，并且是与由目标输入单元103应对的相同的维度上的信息。
[0040]控制量计算器105通过例如PID控制来实现，并且基于驱动目标与关于振动电机101的当前信息之差(偏差)，来计算控制量。PID控制是公知技术，因而，省略相应的描述。
[0041]当来自Fol计算器104的输出是关于振动电机101的位置信息时，速度计算器106根据位置信息来计算速度。作为其计算方法，例如，可以由当前位置与至少前一次的在先位置之差，来计算速度。此外，当从Fol计算器104的输出是振动电机101的速度时，可以省略速度计算器106。
[0042 ]速度特性存储器(存储器)107存储振动电机101的针对频率及相位差的速度特性。速度特性可以是例如表格或数学表达式。
[0043]特性改变判定器(改变单元)108把作为以如下的频率及相位差的频率信号来驱动振动电机101的结果而导出的速度，与存储在速度特性存储器107中的速度特性进行比较，由此确定速度特性的改变，所述频率及相位差是由后述的频率/相位差确定器110确定的。要确定的改变包括谐振频率的改变方向及改变量。稍后，将详细描述相应的确定方法。
[0044]启动频率存储器(存储器或改变单元)109存储充当驱动控制的起点的频率(以下称为“启动频率”)，并且基于来自特性改变判定器108的确定结果，来改变(校正)启动频率。一般而言，启动频率是要使用的频率之中的最高频率，并且当振动电机的驱动速度被控制为变快时，执行从启动频率起降低频率的控制。
[0045]频率/相位差确定器110基于控制量和启动频率，来确定要施加至振动电机101的频率信号的频率及相位差。
[0046]频率信号生成器111基于已确定的频率及相位差，来生成要施加至振动电机101的频率信号。
[0047]接下来，描述由特性改变判定器108执行的、速度特性的改变的具体确定方法，以及存储在启动频率存储器109中的启动频率的校正方法。
[0048]在图2A中，示出了存储在速度特性存储器107中的振动电机1I的速度特性。横轴表示频率，纵轴表示速度，并且曲线表示针对具有给定相位差的频率的速度。在本实施例中，假定相位差是固定不变的。频率F20是谐振频率。现在，假定在被设置为比谐振频率F20高的频率的频率F21下，获得速度V21。在图2B中，示出了在给定的环境下、在比谐振频率F20高的频率F21下执行驱动时计算的驱动速度。作为在频率F21下执行驱动的结果，获得速度V22。基于存储在速度特性存储器107中的速度特性，在频率F21下预期获得速度V21，但是，在图2B中获得速度V22。亦即，能够获知，实际的速度特性已改变。因此，能够推断，环境条件已改变。
[0049]接下来，在图2C中，示出了速度特性的改变方向和改变量的计算方法。实线的曲线表示存储在速度特性存储器107中的速度特性，而虚线的曲线表示在图2B中所示的环境下被改变的速度特性。作为在频率F21下执行驱动的结果，获得速度V22，因而，从存储在速度特性存储器107中的实线的曲线上，找到获得速度V22处的频率。结果，能够获知，在频率F20即谐振频率下，获得速度V22。因此，能够获知，速度特性已向高频率侧改变，因为在频率F21下，获得在实线的曲线中的频率F20处表示的速度特性。此外，改变量是频率F21与频率F20之差。因此，能够获知，在图2B中所示的环境下，速度特性已向高频率侧，改变了频率F21与频率F20之差。从上面的描述中能够推断，在图2B中所示的环境下，振动电机101的速度特性已向图2C中所示的虚线的曲线改变。因此，把存储在启动频率存储器109中的启动频率，向高频率侧校正频率F21与频率F20之差。在图2D中，示出了与图2C相同的速度特性。当振动电机1I的速度特性表现出存储在速度特性存储器107中的实线所示的速度特性时，将频率F22设置为启动频率，并且如实线的箭头所示来控制驱动速度。在图2B中所示的环境下，振动电机1I表现出图2C及图2D中的虚线所示的速度特性，因而，将启动频率设置为频率F23，并且如虚线的箭头所示来执行控制。因此，实线的箭头和虚线的箭头表示获得相同速度特性处的启动频率，以及相同的倾斜度，因而，即使在环境变化之前和之后，也能够获得相同的可控性。
[0050]利用上述的方法，通过检测由环境变化引起的振动电机101的速度特性的改变方向及改变量，并校正启动频率，即使在环境变化之前和之后，也能够获得相同的可控性。此夕卜，未添加诸如温度传感器等的新部件，因而，所述结构能够在不变得复杂化的情况下被实现。
[0051 ]在本实施例中，仅针对一个点即频率F21来计算速度，以确定速度特性的改变方向及改变量，但更优选的是针对多个频率来计算速度，以确定速度特性的改变方向及改变量。在图3A中，示出了与图2A相同的速度特性。着重关注频率F31、F32及F33。频率F31是比谐振频率F30高的频率侧的频率，并且，频率F32是比谐振频率F30低的频率侧的频率。在速度特性中，频率F31和频率F32是如下的频率，在这两个频率下，获得相同的速度。频率F33是比频率F31及F32高的频率，并且在速度特性中，是如下的频率，在该频率下，获得比在频率F31及F32下获得的速度慢的速度。
[0052]在图3B及图3C中，示出了作为执行如下驱动的结果而表现出的速度特性，所述驱动是在彼此不同的两种环境下、分别在3个点的频率下执行的。在图3B的情况下，驱动在频率F32下以最快的速度被执行，在频率F31下以第二最快的速度被执行，并且在频率F33下以第三最快的速度被执行。在频率F31、F32及F33下实际测量的速度与速度特性之间进行比较，能够获知，在图3B的环境下表现出的速度特性已改变，使得相对于图3A中所示的作为基准的速度特性，速度特性的整条曲线向较低频率侧移动。接下来，在图3C的情况下，驱动在频率F31下以最快的速度被执行，在频率F33下以第二最快的速度被执行，并且在频率F32下以第三最快的速度被执行。因此，能够获知，在图3C的环境下表现出的速度特性已改变，使得相对于图3A中所示的作为基准的速度特性，整条曲线向较高频率侧移动。以与图2C中相同的方式，在频率F31、F32及F33之间，针对一个点来计算速度特性的改变量，或者，计算平均值。在这种情况下，着重关注如下的事实，即如同在图3A中的频率F31和频率F32下获得相同速度的情况下一样，在低于和高于谐振频率F30的两频率侧，有时获得相同的速度。在图3D中，示出了如下的情况，即在与图3B中相同的环境下，针对一个点即频率F31，来计算速度。在图3D中，在比谐振频率高的频率侧的频率F31下，和在较低频率侧的频率F31 ’下，均获得相同的速度。亦即，不能进行如下的确定，即在给定频率下获得的驱动速度，是在该环境下的速度特性的曲线中的、比谐振频率低的频率侧获得的速度，还是在较高频率侧获得的速度。因此，如同在图3B中一样，在多个频率下计算驱动速度，并对驱动速度间的关系进行相互比较，由此，能够确定是否如图3D所示，已对由实线或虚线表示的速度特性进行了改变。亦即，通过计算针对多个频率的速度，能够进行如下的确定，即导出了所述速度处的频率，是在高于还是低于谐振频率的频率侧。
[0053]此外，可以着重关注针对如下两个频率而导出的速度间的关系的改变，由此确定谐振频率的改变方向，所述两个频率在高于和低于谐振频率的两频率侧，并且在这两个频率下，基于被存储作为基准的速度特性，能够获得相同的速度。如图3A所示，频率F31和频率F32是如下的两个频率，这两个频率在高于和低于谐振频率的两频率侧，并且在这两个频率下，基于充当基准的速度特性，能够获得相同的速度。在图3B中，在频率F32下获得的速度变为快于在频率F31下获得的速度，而在图3C中，在频率F31下获得的速度变为快于在频率F32下获得的速度。亦即，着重关注如下的两个频率，在这两个频率下，跨越存储的速度特性中的谐振频率，而获得相同的速度，并且，可以基于针对这两个频率而实际测量的速度间的大小关系，来确定谐振频率的改变方向。
[0054]在本实施例中，将频率F31和频率F32设置为如下的频率，在这两个频率下，获得相同的速度，但是，本发明并不限定于此，只要频率F31和频率F32能够被处置作为如下的两个频率即可，这两个频率在高于和低于谐振频率的两频率侧，并且在这两个频率下，基于被存储为基准的速度特性，能够获得相同的速度。例如，选择频率F32和频率F33，同时把在频率F33下获得的速度，加上在频率F32下获得的速度与在频率F33下获得的速度之差，从而在计算上能够被处置作为相同的速度。
[0055]在本实施例中，将速度特性设置为表示针对频率及相位差的速度的特性，但是，通过把速度特性，设置为表示针对频率及相位差的加速度的特性，也能够产生本发明的效果。例如，当振动电机1I针对各频率及各相位差、表现出不同的加速度时，速度特性存储器1 7存储表示针对频率及相位差的加速度的特性。此外，当振动电机101针对各频率及各相位差、表现出相同的加速度时，速度特性存储器107存储表示针对频率及相位差的加速时间段的特性。
[0056]此外，在本实施例中，仅校正启动频率，但是，通过进一步配设谐振频率存储器(存储器)，并校正谐振频率，也能够产生相同的效果，所述谐振频率存储器被构造为除了启动频率之外，还存储谐振频率。一般而言，不使用比谐振频率低的频率，因而，可以通过存储谐振频率，来防止使用比谐振频率低的频率。亦即，将谐振频率设置为低频率侧的限制值。此夕卜，对于校正方法，使用与启动频率相同的量及相同的方向。
[0057]这些同样适用于以下的实施例。
[0058][第二实施例]
[0059]下面，描述根据本发明的第二实施例的振动电机控制器。
[0060]第一实施例的描述是针对启动频率的如下校正方法，该校正方法是基于当执行如下驱动时实际测量的速度，在执行所述驱动的同时，在要施加至压电元件的频率信号的相位差被固定的情况下，来改变频率(以下称为“频率控制”)。本实施例的描述是针对启动频率的如下校正方法，该校正方法是基于当执行如下驱动时实际测量的速度，在执行所述驱动的同时，在要施加至压电元件的频率信号的频率被固定的情况下，来改变相位差(以下称为“相位差控制”)。
[0061]在本实施例中，在图4A中示出了存储在速度特性存储器107中的速度特性。横轴表示频率，纵轴表示速度，并且曲线C41及c42各自表示针对不同相位差的速度特性(针对频率的速度的特性)。在作为启动频率的频率F40下，在速度特性c41中获得速度V41，并且在速度特性c42中获得速度V42。在本实施例中，着重关注当利用两个相位差执行驱动时获得的速度。请注意，当利用一个相位差来执行驱动时，以与第一实施例中相同的方式，来计算速度特性的改变方向及改变量，因而，在本实施例的描述中，以如下的情况为例，即在频率被固定在启动频率的条件下，利用两个相位差来执行驱动。在图4B及图4C中，分别示出了当在两种环境下、利用两个相位差来执行驱动时获得的速度，所述的两种环境，不同于以存储在速度特性存储器107中的速度特性为前提的环境条件。在图4B的情况下，基于由于环境变化而与曲线c41不同的曲线c41a，获得速度V41a，并且基于由于环境变化而与曲线c42不同的曲线c42a，获得速度V42a。然后，把速度V41与速度V42之间的速度之差，与速度V41a与速度V42a之间的速度之差进行比较。在图4B的情况下，速度之差比在图4A的情况下小。换言之，针对相位差的改变的速度的改变较小。从图4A、图4B及图4C中能够获知，在比谐振频率(表示最大速度的频率)高的频率侧，随着频率的变高，即随着速度的变低，针对相位差的改变的速度的改变量倾向于减小。因此，在图4B的情况下，能够确定，表示充当基准的速度特性的曲线c41及c42已向低频率侧移动。另外，在图4C的情况下，速度V41b与速度V42b之差变为比在图4A的情况下大。因此，在图4C的情况下，能够确定，表示充当基准的速度特性的曲线c41及c42已向高频率侧移动。此外，在比谐振频率低的频率侧，与比谐振频率高的频率侧相比，在曲线c41及曲线c42中的相同频率下，针对相位差改变的速度差要大得多。亦即，当速度差变为大于预定值时，能够确定，在该环境下的速度特性中，获得了该速度差处的频率在比谐振频率低的频率侧。此外，可以通过与第一实施例中相同的方式来导出改变量。
[0062]利用上述的方法，在相位差控制时，以及如第一实施例中所述在频率控制时，检测速度特性的改变方向及改变量，并校正启动频率，由此，S卩使在环境变化之前和之后，也能够获得相同的可控性。
[0063]在本实施例中，描述了在相位差控制时执行的启动频率的校正，并且在第一实施例中，描述了在频率控制时执行的启动频率的校正。然而，通过执行相位差控制和频率控制两者，也能够产生本发明的效果。例如，如果进行控制，使得当振动电机以低速被驱动时，执行相位差控制，并且当振动电机以高速被驱动时，执行频率控制，则在这样的控制下，通过在执行相位差控制时采用第二实施例的校正方法，并且通过在执行频率控制时采用第一实施例的校正方法，能够产生更好的效果。
[0064][第三实施例]
[0065]下面，描述根据本发明的第三实施例的振动电机控制器。
[0066]第三实施例的描述是针对以与第二实施例中相同的方式进行的、在相位差控制时的速度特性的改变方向及改变量的检测，以及相应的校正方法。与第二实施例的控制方法的最具特征性的差异在于，在本实施例的控制方法中，着重关注在小的相位差控制时表现出的速度特性的特征。
[0067]在本实施例中，在图5A中示出了存储在速度特性存储器107中的速度特性。横轴表示频率，纵轴表示速度，并且，曲线C51、曲线c52及曲线c53分别表示以9°的相位差、10°的相位差和11°的相位差而表现出的速度特性(针对频率的速度的特性)。将频率固定在充当启动频率的频率F50，并且，着重关注当利用三个相差执行驱动时表现出的速度特性。请注意，当利用一个相位差执行驱动时以与第一实施例中相同的方式，并且当利用两个相位差执行驱动时以与第二实施例中相同的方式，来计算速度特性的改变方向及改变量，因而，在本实施例的描述中，以利用三个相位差来执行驱动的情况为例。在图5A中，在频率F50下，利用相位差9°，速度是0，而利用相位差10°及11°，速度不是O。亦即，利用相位差9°，振动电机101不被驱动。在图5B和图5C中，分别示出了在两种环境下、作为利用相位差9°、10°及11°执行驱动的结果而表现出的速度特性，所述的两种环境，不同于以存储在速度特性存储器107中的速度特性为前提的环境条件。在图5B的环境下，利用相位差9°、10°及11°，速度均不是O。亦即，利用相位差9°，在图5A中速度是0，而在图5B中所示的环境下，速度不是O。这是因为，从图5B中能够获知，速度特性已向低频率侧改变。换言之，利用相位差9°，速度在图5A中是O，而在图5B中所示的环境下不是0，据此，能够确定速度特性已向低频率侧改变。此外，在图5C中所示的环境下，利用相位差9°及10°，速度是O。亦即，同样利用使得在图5A中速度不是O的相位差10°，在图5C中所示的环境下，速度是O。这是因为，从图5C中能够获知，速度特性已向高频率侧改变。换言之，利用相位差10°，速度在图5A中不是O，而在图5C中所示的环境下是O，据此，能够确定速度特性已向高频率侧移动。以与第一实施例中相同的方式，针对在图5B和图5C中所示的环境下、均能够用以执行驱动的相位差，来计算改变量。例如，在图5B的情况下，着重关注相位差11°。
[0068]利用上述的方法，特别是在小的相位差控制时，可以通过着重关注如下两个相位差间的边界的改变，来检测速度特性的改变方向，所述两个相位差是能够用以执行驱动(速度不是O)的相位差和不能用以执行驱动(速度是O)的相位差。
[0069][第四实施例]
[0070]下面，描述根据本发明的第四实施例的振动电机的控制方法。
[0071]本实施例的描述是针对如下的情况，即将振动电机用于透镜装置的致动器。操作透镜装置的环境也并不总是稳定的环境。亦即，即使当将振动电机用于被构造为驱动透镜的致动器时，也需要处置由环境变化引起的速度特性的改变。本实施例的描述是针对如下的操作，该操作用于在透镜装置在正常操作的同时，应用在第一实施例、第二实施例及第三实施例中的各个中描述的启动频率的校正方法。
[0072]下面，参照图6，来描述根据本实施例的透镜装置的结构。在以下描述中，为了便于对本发明的理解，仅参照图6来描述本发明的主要部件，并且省略了未包含在本发明的特征中的部件。此外，省略了与本发明的主旨无关的部分和公知技术的描述。
[0073]透镜装置600包括聚焦透镜(可移动光学部件)609，并且该聚焦透镜609沿光轴方向移动，以改变透镜装置600的成像平面的位置。
[0074]变焦透镜(可移动光学部件)601沿光轴方向移动，以改变透镜装置600的焦点距离。变焦透镜601连接到变焦电机602。变焦电机602由变焦驱动器603来驱动，以使变焦透镜601沿光轴方向移动。变焦电机602和变焦驱动器603构成变焦驱动单元。由变焦透镜位置检测器604来检测变焦透镜601的位置。
[0075]可移动光阑(可移动光学部件)605连接到光圈电机606。光圈电机606由光圈驱动器607来驱动，以驱动可移动光阑605。光圈电机606和光圈驱动器607构成光圈驱动单兀。由光圈位置检测器608来检测可移动光阑605的位置(孔径)。
[0076]聚焦透镜(可移动光学部件)609连接到聚焦电机610。在本实施例中，使用振动电机作为聚焦电机610。聚焦电机610由聚焦驱动器611来驱动，以使聚焦透镜609沿光轴方向移动。聚焦电机610和聚焦驱动器611构成聚焦透镜驱动单元。由聚焦透镜位置检测器612来检测聚焦透镜609的位置。
[0077 ] 分光棱镜613把透射过聚焦透镜609和变焦透镜601的光，分离为两条光束。透射过分光棱镜613的光束中的一条穿过中继透镜(未不出)，而入射于摄像元件639。此外，被分光棱镜613反射的另一光束入射于相位差焦点检测器614。焦点检测器614由相位差检测透镜和相位差检测传感器构成，并且使用相位差传感器，来对一对图像进行光电转换，所述一对图像(两个图像)由被相位差检测透镜分离的两条光束形成。由相位差AF目标位置计算器619基于一对图像信号，来计算归因于相位差AF的目标位置。
[0078]透镜控制器615是例如微型计算机，并且控制聚焦透镜驱动单元、变焦透镜驱动单元和光圈驱动单元。
[0079]通信单元616执行与照相机(未示出)的通信，并且进行关于视频AF的信息的通信。当从照相机接收到开始视频AF的指令时，驱动方向判定器620确定用于执行视频AF的驱动方向，即对比度值的峰值方向。当不能确定驱动方向时，目标位置计算器621计算用于确定驱动方向的目标位置。另一方面，当确定了驱动方向时，驱动距离计算器622计算驱动距离，以便找到对比度值的峰值。利用驱动距离的计算方法，当对比度值是小的时，驱动距离被计算为相对较长的距离，因为峰值在远的距离处。峰值搜索目标位置计算器623基于由驱动距离计算器622计算出的驱动距离，来计算目标位置。
[0080]电子环617输出二相数字脉冲，该二相数字脉冲基于操作而使电位改变，并且，电子环617用于计算聚焦透镜609的目标位置。电子环目标位置计算器624将输出的二相数字脉冲转换为位置维度上的量，以计算目标位置。
[0081]拍摄按钮618是例如按钮或开关，并且输出触发，该触发用于把聚焦透镜609，驱动到存储在目标位置获取器625中的目标位置。
[0082]变焦透镜位置计算器626把由变焦透镜位置检测器604检测的信息，通过算术运算而转换为位置信息。跟踪目标位置计算器628基于变焦透镜601的位置、存储在跟踪曲线存储器627中的跟踪曲线以及聚焦透镜609的位置，来计算跟踪目标位置。透镜装置600执行跟踪操作，以便追随变焦透镜601的驱动，因为聚焦透镜609位于变焦透镜601的摄像元件侧。
[0083]目标位置选择器629从上述的聚焦透镜609的各种目标位置之中，选择一个目标位置。当存在一个已被更新的目标位置时，采用更新的目标位置。另一方面，当存在多个已被更新的目标位置时，采用具有高优先级的目标位置。例如，当基于电子环617的操作而计算的目标位置和跟踪目标位置被同时更新时，采用基于电子环617的操作而计算的目标位置。
[0084]差计算器630计算由目标位置选择器629选择的目标位置与聚焦透镜609的位置之差。
[0085]控制量计算器631通过例如PID控制来实现，并且由差来计算控制量。
[0086]聚焦透镜位置计算器632把由聚焦透镜位置检测器612检测的信息，通过算术运算而转换为位置信息。
[0087]驱动速度计算器633基于关于聚焦透镜609的位置信息，来计算驱动速度。对于相应的计算方法，例如，可以使用当前位置与至少前一次的在先位置之差。
[0088]特性改变判定器634由作为基于如下的频率信号来驱动聚焦电机(振动电机)610的结果而计算的驱动速度，和存储在速度特性存储器635中的速度特性，来确定速度特性的改变，所述频率信号由后述的频率/相位差确定器637确定的相位差及频率而构成。基于确定结果，来校正存储在启动频率存储器636中的启动频率。在第一实施例、第二实施例及第三实施例中，描述了详细的校正方法。
[0089]频率/相位差确定器637由控制量计算器631计算的控制量以及启动频率，来确定要施加至振动电机610的频率信号的相位差及频率。
[0090]频率信号生成器638生成要施加至振动电机610的频率信号。
[0091 ] 关于上述结构，描述了针对各目标位置的校正方法。在图7A、图7B、图8、图9A及图9B中，示出了聚焦透镜609的目标位置和聚焦透镜609的驱动轨迹。
[0092]在图7A及图7B中，示出了如下的情况，即利用一次输入，来计算显著偏离于当前位置的聚焦透镜609的目标位置(阶跃输入)。横轴表示时间，纵轴表示位置，实线表示目标位置，并且虚线表示聚焦透镜609的位置。在透镜装置600中，如果在诸如拍摄按钮的操作、在大的散焦状态下的相位差AF的操作或者在表现出低的恒定值的状态下的视频AF的操作等的情况下，来计算目标位置，则可能输入诸如图7A中所示的目标位置。此外，在使用相对值编码器来检测位置时执行的原点重置操作中，也可能计算出图7A中所示的目标位置。接下来，描述图7A中所示的启动频率的校正方法。在时刻T70，目标位置被从X70更新为X71。基于更新的目标位置与聚焦透镜609的位置之差，来计算控制量。随后，聚焦透镜609开始向目标位置进行驱动。从时刻T70直到时刻T71的时段是加速时间段，在从时刻T71直到时刻T72的时段中维持恒定速度，并且时刻T72之后的时段是减速时间段。亦即，在从时刻T71直到时刻T72的时段中，维持恒定速度(基本上是开路控制)，因而，能够获得足以用于计算驱动速度的信息。因此，使用在从时刻T71直到时刻T72的时段中计算的驱动速度，来运用第一、第二及第三实施例各自的校正方法。亦即，在透镜装置600的正常操作期间，能够检测速度特性的改变，并且能够校正启动频率。作为另一方法，在图7B中，示出了如下的情况，即利用两个速度(两个频率或两个相位差)来执行驱动，直至到达目标位置为止。以与图7A中及图7B中相同的方式，在经过加速时间段之后，在从时刻T71直到时刻T73的时段中，利用使得获得速度Vl的频率及相位差，来执行驱动，并且在从时刻T73直到时刻T72的时段中，利用使得获得速度V2的频率及相位差，来执行驱动。因此，利用两个速度(频率或相位差)来执行驱动，直至到达一个目标位置为止，从而能够通过使用速度特性中的两个点，来检测改变方向及改变量，并能够校正启动频率。利用上述的方法，在正常操作期间的默认操作中测量振动电机的速度，从而能够检测速度特性的改变方向及改变量，并通过确定速度特性的改变，来校正启动频率。因此，通过在透镜装置600的正常操作期间检测速度特性的改变，并通过校正启动频率，即使在速度特性的改变之前和之后，也能够获得相同的可控性。
[0093]接下来，在图8中，示出了计算在低速驱动时的目标位置的情况。横轴表示时间，纵轴表示位置，实线表示目标位置，并且虚线表示聚焦透镜609的位置。在透镜装置600中，如果在聚焦时通过电子环617，或者从表现出高的对比度值的状态下通过视频AF，来计算目标位置，则可能输入诸如图8中所示的目标位置。在图8中所示的低速驱动的情况下，到目标位置的距离是短的，因而，利用使得实现低速驱动的相位差及频率，来驱动聚焦透镜609。由于低速驱动，控制器执行精细的控制。亦即，能够预测，相位差及频率被频繁改变。因此，速度特性中的测量点的数量增加。此外，变得容易找到在第三实施例中所述的如下两个相位差间的边界，所述两个相位差是使得速度是O的相位差和使得速度不是O的相位差。此外，在低速驱动时，加速所需的时间段比在高速驱动时短，因而，即使在相位差及频率被频繁改变的精细控制中，也能够获得足以用于计算速度的信息。利用上述的方法，即使在低速驱动时，也能够确定速度特性的改变，并能够校正启动频率。因此，通过在透镜装置600的正常操作期间检测速度特性的改变，并通过校正启动频率，即使在速度特性的改变之前和之后，也能够获得相同的可控性。
[0094]接下来，在图9A中，示出了计算在跟踪操作时的目标位置的情况。横轴表示变焦透镜位置，纵轴表示聚焦透镜位置，并且实线表示在给定被摄体距离上的相对于变焦透镜位置的聚焦透镜位置。变焦透镜位置Z90表示广角端，并且变焦透镜位置Z92表示远摄端。从图9A中能够获知，随着变焦透镜位置向远摄端的靠近，与在广角端相比，在远摄端，聚焦透镜位置相对于变焦透镜位置的改变发生更大的改变。另外，聚焦透镜609的驱动速度依照变焦透镜601的驱动速度而改变。在图9A的情况下，能够获知，在变焦透镜位置Z91与变焦透镜位置Z92之间，倾斜度是恒定的。因此，在变焦透镜位置Z91与变焦透镜位置Z92之间，聚焦透镜609的驱动速度极有可能变为恒定的，因而，能够获得足以用于计算聚焦透镜609的驱动速度的信息。亦即，当如同在跟踪操作中一样、能够提前预测目标位置时，能够在速度恒定的区间中计算振动电机的驱动速度。接下来，在图9B中，以与图9A中相同的方式，示出了在跟踪操作时的目标位置。在图9B的情况下，绘制了诸如二次函数等的曲线，并且与在图9A中不同，不存在倾斜度恒定的区间。在这种情况下，变焦透镜位置Z94与变焦透镜位置Z95之间的区间经历线性近似，以创建倾斜度恒定的区间。因此，能够获得足以用于计算聚焦透镜的驱动速度的信息。此外，变焦透镜位置Z96与变焦透镜位置Z97之间的区间也经历线性近似，从而能够利用两个速度来计算聚焦透镜的驱动速度。利用上述的方法，即使在跟踪操作时，也能够确定速度特性的改变，并能够校正启动频率。因此，通过在透镜装置600的正常操作期间检测速度特性的改变，并通过校正启动频率，即使在速度特性的改变之前和之后，也能够获得相同的可控性。
[0095]根据上面针对每种类型的目标位置而描述的方法，透镜装置600在正常操作期间，检测作为振动电机的聚焦电机610的速度特性的改变，并且校正启动频率，由此即使在速度特性的改变之前和之后，也能够获得相同的可控性。此外，无需添加诸如温度传感器等的新部件，也无需提供诸如与正常操作不同的检测操作等的专用操作，即能够实现所述结构。
[0096]在本实施例中描述的目标位置仅仅是示例，并且本发明并不限定于此，只要能够计算驱动速度即可。例如，在基于电子环617的操作来计算以固定时间段和恒定速度执行驱动的目标位置的情况下，能够在速度恒定的区间中计算驱动速度。
[0097]在本实施例中，描述了针对一次输入的多个驱动速度的计算方法，但是，也可以组合多种目标位置来计算多个驱动速度。例如，将驱动速度存储器(存储器)添加至透镜装置600，并且针对图7A中所示的目标位置计算驱动速度，以将驱动速度存储到驱动速度存储器中。随后，针对图9A中所示的目标位置，来计算驱动速度。随后，使用两个驱动速度，即针对图7A中所示的目标位置而计算出的驱动速度，和针对图9A中的目标位置而计算出的驱动速度，来确定速度特性的改变方向及改变量。此外，当将驱动速度存储在驱动速度存储器中时，被施加至振动电机(聚焦电机610)的频率信号的相位差及频率被一起存储。请注意，当透镜装置600被断电时，或者当经过了预定时间段时，在环境中可能存在其他变化，因此，优选删除存储在驱动速度存储器中的信息。
[0098]此外，为了实现能够产生本发明的效果的摄像装置，可以形成如下的摄像装置，该摄像装置包括:包括在上述实施例中记载的振动电机控制器的透镜装置;以及摄像元件。
[0099]以上描述了本发明的示例性实施例，但是，本发明并不限定于这些实施例，并且可以在本发明的要旨的范围内进行各种修改及改变。
[0100][其他实施例]
[0101]另外，可以通过读出并执行记录在存储介质(也可更完整地称为“非临时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或更多程序)以执行上述实施例中的一个或更多的功能、并且/或者包括用于执行上述实施例中的一个或更多的功能的一个或更多电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机，来实现本发明的实施例，并且，可以利用通过由所述系统或装置的所述计算机例如读出并执行来自所述存储介质的所述计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或更多的功能、并且/或者控制所述一个或更多电路执行上述实施例中的一个或更多的功能的方法，来实现本发明的实施例。所述计算机可以包括一个或更多处理器(例如，中央处理单元(CPU)，微处理单元(MPU))，并且可以包括独立的计算机或独立的处理器的网络，以读出并执行所述计算机可执行指令。所述计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被提供给计算机。所述存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)?)、闪存设备以及存储卡等中的一者或更多。
[0102]本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，S卩，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
[0103]虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限定于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这类修改以及等同的结构和功能。
【主权项】
1.一种振动电机控制器，其被构造为控制振动电机，该振动电机被构造为使基于具有相位差的两个频率信号而激励起振动的振动体，相对于与所述振动体接触的接触体相对移动，所述振动电机控制器包括: 存储器，其被构造为存储所述振动体的针对所述两个频率信号的频率的速度特性； 控制器，其被构造为通过改变所述两个频率信号的频率及相位差中的至少一者，来控制所述振动体的速度； 检测器，其被构造为检测所述速度；以及 改变单元，其被构造为基于由所述检测器检测到的速度与存储在所述存储器中的速度特性之间的比较，来获取所述速度特性的改变量及改变方向，并且基于所述改变量及所述改变方向，来改变作为由所述控制器执行的控制的起点的启动频率。2.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中，针对由所述改变单元执行的所述比较而要提供的所述速度包括至少一个频率处的速度，所述至少一个频率高于表示所述速度特性中的最大速度的频率。3.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中，针对由所述改变单元执行的所述比较而要提供的所述速度包括至少一个频率处的速度，所述至少一个频率低于表示所述速度特性中的最大速度的频率。4.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中，针对用于由所述改变单元执行的所述比较而要提供的所述速度包括多个频率处的速度，所述多个频率包括比表示所述速度特性中的最大速度的频率高的频率和比表示所述速度特性中的最大速度的频率低的频率。5.根据权利要求2所述的振动电机控制器，其中，所述改变单元还被构造为，在所检测到的速度高于由所述速度特性表示的针对频率的速度的情况下，通过确定所述改变方向是朝向高频率侧，来改变所述启动频率。6.根据权利要求3所述的振动电机控制器，其中，所述改变单元还被构造为，在所检测到的速度高于由所述速度特性表示的针对频率的速度的情况下，通过确定所述改变方向是朝向低频率侧，来改变所述启动频率。7.根据权利要求4所述的振动电机控制器，其中: 所述多个频率还包括表示在所述速度特性上彼此相等的速度的第一频率和第二频率，与表示所述速度特性中的最大速度的频率相比，所述第一频率更低，所述第二频率更高;并且 所述改变单元还被构造为，在所述第一频率处检测到的速度快于在所述第二频率处检测到的速度的情况下，通过确定所述改变方向是朝向低频率侧，来改变所述启动频率。8.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中: 所述存储器还被构造为，存储所述振动电机的针对相位差及频率的速度特性； 所述速度包括高于表示所述速度特性中的最大速度的频率的频率处的速度;并且 所述改变单元还被构造为，在所检测到的速度高于由所述速度特性表示的针对所述相位差的速度的情况下，通过确定所述改变方向是朝向高频率侧，来改变所述启动频率。9.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中: 所述存储器还被构造为，存储所述振动电机的针对相位差及频率的速度特性； 所述速度包括高于表示所述速度特性中的最大速度的频率的频率处的速度;并且 所述改变单元还被构造为，在利用两个相位差而检测到的速度之差大于由所述速度特性表示的针对所述两个相位差的速度之差的情况下，通过确定所述改变方向是朝向高频率侧，来改变所述启动频率。10.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中，所述改变单元还被构造为，通过将在所述速度特性中获得所述速度处的频率与获得由所述检测器检测到的所述速度处的频率之差，作为所述改变量，来改变所述速度特性。11.根据权利要求1所述的振动电机控制器，其中，所述存储器还被构造为，存储所述启动频率。12.一种透镜装置，该透镜装置包括: 可移动光学部件；以及 权利要求1至11中任一项的振动电机控制器，其被构造作为所述可移动光学部件的驱动单元。13.一种摄像装置，该摄像装置包括: 权利要求12的透镜装置；以及 摄像元件。
【文档编号】H02N2/06GK105897045SQ201610084836
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月14日
【发明人】宫嶋俊辅
【申请人】佳能株式会社