カメラ装置
【課題】カメラ装置のバッテリチェックのために超音波モータを擬似負荷に応用する。
【解決手段】カメラ装置のモータ制御回路は、超音波モータ１００を擬似負荷にして電池２００の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えている。レンズ鏡筒３が前進又は後退の極限位置にある状態で、超音波モータ１００に駆動信号を供給し、この時電池２００から出力される電流を検出する。
【解決手段】カメラ装置のモータ制御回路は、超音波モータ１００を擬似負荷にして電池２００の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えている。レンズ鏡筒３が前進又は後退の極限位置にある状態で、超音波モータ１００に駆動信号を供給し、この時電池２００から出力される電流を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、これに連結した超音波モータと、超音波モータを正逆双方向に駆動してレンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路とで構成されるカメラ装置に関する。より詳しくは、超音波モータをバッテリチェックの疑似負荷に用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年カメラ装置に組み込まれるレンズ鏡筒のアクチュエータとして超音波モータが使われ始めている。超音波モータ（ピエゾモータ）は、その振動子の重心固定の対称励振モードである定在波型モータと進行波型モータの２種類と、さらに振動子である円板又は円筒を例えば４分割し左右の振幅が逆になる非対称モードにより励振することで重心が中心の周りを回転移動し、円の外周がフラフープのように偏心する電歪公転子型モータとが知られている。こうした超音波モータ（以下ピエゾモータとも言う）は、ステータとなる圧電素子に高周波の交流電圧を印加して、約２０ｋＨｚ以上の超音波振動を発生させることにより、ステータに圧接されたロータを回転駆動させている。この種のピエゾモータは、構造が簡単で小型軽量化に適するとともに、低速回転時でも高いトルクが得られる上、駆動音も少なく静かであるという利点を有している。特に後者の電歪公転子型モータは、特開平１０−２７２４２０号公報に示されているように、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた３Ｄ公転トルク発生子として利用できるという特長を有している。又、この様な超音波モータに駆動信号を印加してその動作を制御する超音波モータ制御回路が、例えば特開平１１−１４６２５８号公報に開示されている。
【０００３】
図１１は、上述した超音波モータの動作特性を示すグラフである。横軸は圧電振動子からなるステータに印加する駆動信号の周波数ｆを表わし、縦軸はステータに流れる駆動電流ｉを表わしている。図から明らかな様に、駆動電流ｉはステータの共振周波数ｆｐで極大（ｉｍａｘ）となる。駆動信号の周波数ｆがｆｐ付近にある時、ステータに十分な駆動電流ｉが流れる。これに応じて、ステータに公転トルクが発生する。一般的に、電流ｉが大きい程公転トルクが大きくなる。駆動信号の周波数ｆがｆｐから外れ、電流ｉが減少すると公転トルクはほとんど発生しない。
従って、係る超音波モータを安定に回転させる為には、例えば図１１に示したグラフ上の動作点Ｄ（ｆｄ，ｉｄ）でステータを駆動することが好ましい。ｆｄを制御することによりｉｄがほぼ一定となる様に、超音波モータを駆動する。一方、ステータのｆ／ｉ特性は図示する様に温度など諸々の要因によりシフトする性質がある。例えばステータの温度は環境によって変化するばかりでなく、ステータが励振されることによる自身の発熱によっても変化する。圧電共振子は一般にＱ値が大きいので、動作点として使用できる周波数範囲は狭く、周波数ｆの変化に対する電流ｉの変化は大きい。電流ｉを制御する為には、周波数ｆを精密に調整する必要がある。又、温度によるｆ／ｉ特性のシフト量は、動作点Ｄとして使用できる周波数範囲に比較して大きいので、超音波モータを起動する際、最初に印加する駆動信号の周波数の決定にも工夫が必要である。グラフから明らかな様に、ｆ／ｉ特性シフトがあると、ステータの共振周波数はｆｐからｆｐ’に大きく変化する。これに応じ、最適な動作点はＤからＤ'にシフトする。このシフト量は、元の動作点Ｄに許容される変動範囲（ｆｄを中心とした狭い幅範囲）に比べ、大きくシフトしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７２４２０号公報
【特許文献２】特開平１１−１４６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来のモータや前述したカメラ装置は、擬似負荷として固定抵抗を使用すると、固定抵抗をスイッチングする回路なども必要となり、回路が複雑になる。そこで、本発明はカメラ装置において超音波モータのｆ／ｉ特性を利用して、カメラ装置のバッテリチェックの為に超音波モータを疑似負荷に応用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した本発明の目的を達成する為に以下の手段を講じた。すなわち、本発明は、移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒に連結した超音波モータと、該超音波モータに駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し該レンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路と、該超音波モータや該モータ制御回路に給電する電池とを備えたカメラ装置において、前記モータ制御回路は、該超音波モータを疑似負荷にして該電池の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えており、該レンズ鏡筒が前進又は後退の極限位置にある状態で、該超音波モータに駆動信号を供給し、この時該電池から出力される電流を検出することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、圧電共振子を用いた超音波モータをカメラ装置の疑似負荷として使用している。一般に、疑似負荷としては固定抵抗を使用しているが、その為には固定抵抗をスイッチングする回路なども必要となり、回路が複雑となる。そこで本発明では、超音波モータをレンズ鏡筒のアクチュエータに利用している点に着目し、超音波モータを逆回転しストッパに度当りさせた状態で通電し、疑似負荷として利用している。超音波モータは駆動信号の周波数によって電流を可変制御することが可能であり、スイッチング回路など他の回路を使用せずに疑似負荷として必要な電流を設定することができる。例えば、カメラ装置は一般に電池で給電を受ける為、バッテリチェックが必要となる。その為には、シャッタなどの駆動電圧を考慮した疑似負荷を用い電流を流した上でバッテリチェックを行なうことになる。その際、超音波モータを疑似負荷に使用すれば、所望の周波数を選択することによりバッテリチェックに必要な電流を流すことが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明した様に、本発明によれば、超音波モータをバッテリチェックの為の疑似負荷に用いることができ、従来疑似負荷として必要であった固定抵抗やこれをスイッチング制御する回路などが不要となり、カメラ装置の全体的なコストを抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るカメラ装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示したカメラ装置の機械的な構成を示す断面図である。
【図３】図１に示したカメラ装置に含まれる超音波モータ制御回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図４】超音波モータの模式的な斜視図である。
【図５】超音波モータの横断面図である。
【図６】超音波モータの動作説明図である。
【図７】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるＤＤＳの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図８】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるプリドライバの動作説明に供する波形図である。
【図９】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるパワードライバ及び電流モニタの具体的な構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明にかかるカメラ装置の他の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】超音波モータの動作特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るカメラ装置の実施形態を示す模式図である。図示する様に、本カメラ装置は、レンズ鏡筒３と、超音波モータ１００と、モータ制御回路とから構成されている。レンズ鏡筒３はカメラの前面に移動可能に搭載されており、被写体の撮影に用いられる。レンズ鏡筒３はズーミングもしくは自動焦点合わせの為、光軸方向に前進後退移動される。超音波モータ１００はレンズ鏡筒３に連結している。モータ制御回路は、超音波モータ１００を正逆双方向に駆動してレンズ鏡筒３を光軸に沿って前進後退させる。
【００１１】
ここでモータ制御回路は、駆動部１１０−１４０と検出部１５０／１６０と制御部１７０とで構成されている。駆動部１１０−１４０は、所定の周波数ｆの駆動信号を出力して超音波モータ１００を駆動する。検出部１５０／１６０は、駆動中の超音波モータ１００に流れる駆動電流ｉを検出して電流値データを出力する。制御部１７０は、該電流値データに基づいて周波数データを出力し駆動信号の周波数ｆを制御する。係る構成において、制御部１７０は、起動に先立って駆動部１１０−１４０を制御して、超音波モータ１００を介しレンズ鏡筒３を後退方向限界位置に保持した状態で、周波数ｆを掃引しながら逆方向の駆動信号を超音波モータ１００に印加する。更に制御部１７０は、掃引中検出部１５０／１６０から出力される電流値データのピーク値に応じて初期周波数データを設定し、これを駆動部１１０−１４０に出力して超音波モータ１００に起動をかける。
【００１２】
この様に、本発明では起動前に予め掃引を行なってｆ／ｉ特性を測定し、これに基づいて起動周波数を決定している。これにより、常に安定に超音波モータ１００の起動を行なうことができる。ｆ／ｉ特性の測定を行なう際、超音波モータ１００を予め逆回転させてレンズ鏡筒３を後退方向極限位置に保持しておく。更に周波数の掃引中も逆方向の駆動電流を超音波モータ１００に印加し、レンズ鏡筒３自体は移動できない様にしておく。この状態でｆ／ｉ特性を測定し、起動周波数を決定している。従って、実際に起動をかけた段階では、レンズ鏡筒３は後退方向極限位置にあり、これを基準として前進方向の位置制御を行なうことが可能である。即ち、起動をかけた後レンズ鏡筒３の後退方向極限位置を起点とし、駆動時間又は駆動パルス数を制御することで、レンズ鏡筒３の前進方向における停止位置を正確に制御することが可能である。なお、好ましくは、本カメラ装置はヘリコイドギヤを介して超音波モータ１００をレンズ鏡筒３に連結する連結手段を含んでいる。この連結手段は、超音波モータ１００の回転運動をレンズ鏡筒３の直線運動に変換する。
【００１３】
図２は、図１に示したカメラ装置の機械的な構成を示す模式的な縦断面図である。図示する様に、カメラ装置は、基本的に、ステータ１及びロータ２からなる超音波モータと、レンズ鏡筒３とで構成されている。これらの部品は、台座６を用いて組み立てられている。ステータ１は外部から駆動電圧の印加を受けて振動し、回転駆動力を発生する。ロータ２はステータ１に発生した回転駆動力を自己の回転運動に変換する。この為、ロータ２は板バネ８によりステータ１に圧接されている。板バネ８は基台７とロータ２との間に装着されている。基台７はネジで台座６の底部に固定されている。一方、レンズ鏡筒３はカメラ用のレンズ３３，３４を搭載し、且つレンズの光軸Ｚ方向に直線変位可能な様に台座６に取り付けられている。具体的には、レンズ鏡筒３にはストッパ３２が形成されており、台座６に植設されたガイドシャフト４に係合している。レンズ鏡筒３はストッパ３２により回転を規制されているとともに、ガイドシャフト４に沿って光軸Ｚ方向に直線変位する。尚、ガイドシャフト４に係合したストッパ３２には、レンズ鏡筒３のガタ寄せ用のバネ４１が装着されている。
【００１４】
ここで、ロータ２は環形状を有し、その内周面にはヘリコイドギア２１が形成されている。又、レンズ鏡筒３の外周面にもヘリコイドギア３１が形成されている。ロータ２側のヘリコイドギア２１とレンズ鏡筒３側のヘリコイドギア３１は互いに係合している。ロータ２が回転すると、上述したヘリコイドギアの係合からなる連結手段によりレンズ鏡筒３も回転しようとするが、ストッパ３２で回転変位を規制されている為、ガイドシャフト４に沿って光軸Ｚ方向に直線変位することになる。この様なレンズ鏡筒３の光軸Ｚ方向に沿った直線変位は、カメラのズーミングや焦点合わせなどに用いられる。
【００１５】
台座６の頂部にはストッパ６１が形成されている。レンズ鏡筒３は光軸Ｚに沿って後退していくと、レンズ鏡筒３のストッパ３２の先端が、台座６側のストッパ６１と度当りした極限位置で停止する。前述した様に、ステータ１とロータ２とからなる超音波モータに起動をかける時、まずレンズ鏡筒３を上述した後退方向極限位置にまで移動させる。この状態で、超音波モータに逆回転方向の駆動信号を印加しながら、周波数の掃引を行ない、ｆ／ｉ特性を測定する。超音波モータに逆回転の駆動信号を印加している為、レンズ鏡筒３は光軸Ｚに沿って後退方向に移動しようとするが、ストッパ６１に度当りしてそのまま保持された状態となる。
【００１６】
図３は、図１に示したカメラ装置に組み込まれる超音波モータ制御回路の具体的な構成例を示す模式的な回路図である。図示する様に、本超音波モータ制御回路は、超音波モータ１００に駆動信号を印加してその動作を制御するものであり、ダイレクトデジタルシンセサイザーＤＤＳ１１０、発振器１２０、プリドライバ１３０、パワードライバ１４０、電流モニタ１５０、アナログ／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）１６０及びＣＰＵ１７０とで構成されている。ＤＤＳ１１０はクロック信号ｆｃに応じて動作し、数値で与えられる制御データｄｆに従って変化する周波数の基本波形ｆｄ０を出力する。尚、ＤＤＳの基本的な構成は、例えば特開２０００−１５１２８４号公報に開示されている。発振器１２０は、上述したＤＤＳ１１０にクロック信号ｆｃを供給する。プリドライバ１３０は、ＤＤＳ１１０から出力された基本波形ｆｄ０を処理して、複相の駆動信号ｆｄを生成する。パワードライバ１４０はプリドライバ１３０から出力された駆動信号ｆｄに応じて駆動電流ｉｄを超音波モータ１００に流し、これを駆動する。電流モニタ１５０は、超音波モータ１００に流れた駆動電流ｉｄを逐次検出し、その結果を検出電圧Ｖｉｄとして出力する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、検出された駆動電流の量を表わすＶｉｄを、デジタルの電流値データｄｉに変換する。ＣＰＵ１７０は、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力されたデジタルの電流値データｄｉに基づいて制御データｄｆを求め、逐次ＤＤＳ１１０に入力する。
【００１７】
ＣＰＵ１７０は所定のプログラムに基づいてフィードバック制御を行ない、電流値データｄｉに応じて周波数制御データｄｆをＤＤＳ１１０側に出力する。例えば、ＣＰＵ１７０は係るフィードバック制御により、超音波モータ１００に流れる駆動電流が一定の電流値Ｖｉｄとなる様に制御データｄｆを調整することができる。超音波モータ１００に流れる駆動電流ｉｄを一定にすることで、超音波モータ１００の出力トルク並びに回転数が一定となり、超音波モータ１００の定常動作における安定化が可能になる。
【００１８】
ＣＰＵ１７０は上述した定常動作の制御に加え、本発明に従って起動時の制御も行なう。即ち、ＣＰＵ１７０は超音波モータ１００の起動時、ＤＤＳ１１０に与える制御データｄｆの数値を演算して、超音波モータ１００に印加される駆動信号ｆｄの周波数を起動時から最適な動作点に入る様にする。これにより、超音波モータ１００を起動不能に陥らない様にしている。具体的には、ＣＰＵ１７０は周波数を高速掃引しながら駆動信号を超音波モータ１００に印加する一方、掃引中電流モニタ１５０から出力される電流値データのピーク値に応じて初期周波数データを設定し、これをプリドライバ１３０に出力して超音波モータ１００に起動をかける。
【００１９】
図４は、図３に示した超音波モータ（ピエゾモータ）１００の具体的な構成例を示す模式的な斜視図である。図示する様に、ピエゾモータ１００は前述した特開平１０-２７２４２０号公報に示されている３Ｄ公転トルク共振子よりなる電歪公転子型モータであって、円筒型のステータ１と、その後端に圧接された環状のロータ２とで構成されている。円筒型ステータ１の外周面には、電極１１，１２，１３，１４が形成されている。図示しないが、円筒の内周面にも電極が形成されている。円筒の外周面に形成された電極は四分割されており、それぞれ位相の異なる交流駆動電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）が供給される。Ａ相電流とＢ相電流は位相が互いに９０度異なっている。又、Ａ相電流とＡＸ相電流は位相が１８０度異なっている。換言すると、Ａ相とＡＸ相は互いに反対極性である。同様に、Ｂ相とＢＸ相も反対極性となっている。
【００２０】
図５は、図４に示したステータの模式的な横断面図である。図示する様に、セラミックなどの圧電素子からなる円筒型ステータ１の内周面には、全面的に基準電位を与える電極１０が形成されている。円筒の外周面には四分割された駆動用の電極１１〜１４が形成されている。これら四分割された電極１１〜１４には、互いに位相が９０度ずつシフトした四相の交流駆動電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）が供給される。
【００２１】
図６を参照して、図４及び図５に示したピエゾモータの動作を説明する。尚、本発明は図４〜図６に示すピエゾモータ（超音波モータ）に限られるものではなく、他の様々な構成の超音波モータにも適用可能であることは言うまでもない。ピエゾモータでは動力源となる超音波振動が一定の共振周波数であるから、電流はほぼ一定値となる。共振器はＱが高く、振動振幅の立ち上がりは１サイクル以内と考えられ、非慣性機構と見なすことができる。負荷の慣性が影響する範囲でしか電流は変化しない。係る特徴を有するピエゾモータは様々な構成が開発されているが、特に電歪公転型が有力である。電歪公転型は、従来の様に振動をトルクに変えるのではなく、周面全面に亘って一様な公転トルクを直接励振することができる共振子を使っている。従来の超音波振動子は定在波型と進行波型の二種類あるが、共に重心固定の対称モードでしか励振できない。これに反して、円筒を左右の伸縮が逆になるモードで励振すると、重心が中心を離れて振動する。この非対称励振を行なうと、従来の対称励振では観測できなかった円筒の共振モードが得られる。そこで、ステータ円筒の電極を例えば四分割し、９０度ずつ位相の異なる回転電場で励振すると、図６に示す様に、重心が中心の周りを回転するモードの共振が見られる。この時円筒の外周は元の形を保ったまま、フラフープの様に偏心するので、振動子が公転回転を行なう。係る構成の電歪公転子型モータでは、直接回転モードが励振され、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた３Ｄ公転トルク発生子として利用できる。この公転トルクは、直接ロータの自転運動として取り出される。
【００２２】
図７は、図３に示したＤＤＳ１１０の具体的な構成例を示す模式的なブロック図である。ＤＤＳ１１０は加算器とラッチとで構成されている。加算器はＣＰＵから数値として与えられた１６ビット制御データｄｆを逐次加算し、その結果をラッチに送る。ラッチはクロック信号ｆｃに応じて動作し、ラッチした加算結果を加算器側にフィードバックする。ラッチは加算器による加算でオーバーフロー（桁上げ）が生じた時、最上位ビットＭＳＢをｆｄ０として出力する。この様に、ＤＤＳ１１０はＣＰＵから与えられた周波数設定データｄｆ及び発振器からのクロック周波数ｆｃに応じて次の式で表わされる周波数ｆｄ０の基本波形を生成する。
ｆｄ０＝ｄｆ×ｆｃ／２Ｎ（Ｎ；データのビット数）
【００２３】
尚、通常のＤＤＳは、ラッチされた出力データを検索テーブルＬＵＴにより正弦波などの波形データに変換した後、デジタル／アナログ変換して出力波形とする。しかしながら、超音波モータは基本的に矩形波の駆動信号で駆動することができる。その為本例のＤＤＳでは矩形波出力でよいので、ラッチされたデータの最上位ビットＭＳＢをそのまま出力波形として用いることができる。従って、本ＤＤＳからはＬＵＴ及びデジタル／アナログコンバータは省略されている。
【００２４】
図８は、図３に示したプリドライバ１３０から出力される複相の駆動信号ｆｄを示す波形図である。前述した様に、プリドライバは、ＤＤＳから出力された基本波形ｆｄ０を基に、ステータを駆動する為の複相の駆動信号ｆｄ（Ａ），ｆｄ（Ｂ），ｆｄ（ＡＸ），ｆｄ（ＢＸ）を生成する。各駆動信号ｆｄの周波数は基本波形ｆｄ０に等しいか又はこれを分周した周波数となる。図示の例では、各駆動信号ｆｄは基本波形ｆｄ０を１／２に分周した波形となっている。図示する様に、Ａ相に対しＢ相は９０度シフトし、ＡＸ相は１８０度シフトし、ＢＸ相は２７０度シフトしている。この様に９０度ずつ位相の異なる交流駆動信号をステータに印加することで回転電場が形成され、これに応じてステータは直接回転モードを励振する。これによりロータは正方向に回転する。各駆動信号ｆｄの位相関係を逆にすれば、ロータは逆方向に回転する。以上の様に、プリドライバは、９０度ずつ位相の異なる４種類の駆動波形を生成している。駆動波形の周波数ｆｄは基本周波数ｆｄ０の１／２である。これらの波形は、カウンタ、インバータなどのロジックＩＣにより、基本波形ｆｄ０から容易に作成することができる。
【００２５】
図９は、図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるパワードライバ１４０及び電流モニタ１５０の具体的な構成例を示した回路図である。図示する様に、超音波モータ１００に接続されたパワードライバは一対のＨブリッジ１４０Ａ，Ｈブリッジ１４０Ｂからなる。ここで、一対の駆動信号ｆｄ（Ａ），ｆｄ（ＡＸ）はＨブリッジ１４０Ａを介して超音波モータ１００の互いに対向する一対の電極に印加される。同様に、他の一対の駆動信号ｆｄ（Ｂ），ｆｄ（ＢＸ）も他のＨブリッジ１４０Ｂを介して互いに対向する他の一対のステータ電極に印加される。Ｈブリッジ１４０Ａ，１４０Ｂは、それぞれ入力信号に応答して、ステータ電極に十分な出力電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）を供給する為のパワーアンプとなっている。以上の様に、パワードライバは一対のＨブリッジにより構成されている。ブリッジを構成する素子としては、高速にスイッチングする必要からＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００２６】
一方、電流モニタ１５０は、差動アンプＯＰ、平滑コンデンサＣ、複数の抵抗器Ｒ１〜Ｒ３とで構成されている。電流モニタ１５０は基本的にローパスフィルタ構成となっており、抵抗器Ｒ１を介してＨブリッジ１４０Ａ及び１４０Ｂに流れる駆動電流に応じた電圧値Ｖｉｄを出力する。駆動電流の検出は、低い抵抗値（例えば１Ω）の抵抗器Ｒ１に生ずる電圧をコンデンサＣで平滑化し、アンプＯＰで増幅することにより行なう。前述した様に、この出力電圧ＶｉｄはＡ／Ｄコンバータ側に送られる。
【実施例２】
【００２７】
図１０は、本発明に係るカメラ装置の他の実施形態を示す模式図である。（Ａ）に示す様に、本カメラ装置は、レンズ鏡筒３と、超音波モータ１００と、モータ制御回路と、電池２００とで構成されている。レンズ鏡筒３はカメラ装置の前面側に移動可能に搭載されている。超音波モータ１００は、レンズ鏡筒３に連結している。モータ制御回路は、超音波モータ１００に駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し、レンズ鏡筒３を光軸に沿って前進後退させる。電池２００は、上述した超音波モータ１００やモータ制御回路に給電する。具体的には、電池２００は電源ラインＶＢＡＴと接地ラインＧＮＤとの間に接続されている。前述した超音波モータ１００やモータ制御回路も図示を省くがＶＢＡＴとＧＮＤとの間に接続されている。この様にして電池２００は電源ラインＶＢＡＴ及び接地ラインＧＮＤを介して超音波モータ１００やモータ制御回路を給電している。
【００２８】
ここでモータ制御回路は、駆動部１１０−１４０と検出部１５０／１６０と制御部１７０とで構成されている。駆動部１１０−１４０は所定の周波数の駆動信号を出力し超音波モータ１００を駆動する。検出部１５０／１６０は、駆動中の超音波モータ１００に流れる駆動電流を検出して電流値データを出力する。制御部１７０は、電流値データに基づいて周波数データを出力し駆動信号の周波数を制御する。
【００２９】
制御部１７０は更にバッテリチェック機能を備えており、超音波モータ１００を疑似負荷にして電池２００の出力電流を検出している。具体的には、電源ラインＶＢＡＴと接地ラインＧＮＤとの間にトランジスタＴｒを介して分圧抵抗Ｒが直列に接続されている。トランジスタＴｒのベースは制御部１７０に接続されている。又、分圧抵抗Ｒの中点は制御部１７０に接続されている。係る構成において、レンズ鏡筒３が前進又は後退の極限位置にある状態で、超音波モータ１００に駆動信号を供給し、この時電池２００から出力される電流を分圧抵抗Ｒで分圧して検出している。即ち、バッテリチェックを行なう時のみ制御部１７０はトランジスタＴｒをオンし、電源電圧を抵抗Ｒによって分圧して検出している。
【００３０】
現在、カメラ装置の疑似負荷としては固定抵抗を使用し、これに電流を流している。その為には固定抵抗をバッテリチェックの時のみスイッチングする回路などが必要となり、構成が複雑となったりコストが増加していた。そこで、本発明ではカメラ装置に組み込まれた超音波モータに着目し、これを逆回転させてストッパに度当りした状態に保持し、これを疑似負荷として利用し電流を流す様にしている。ここで、（Ｂ）は超音波モータの電流ｉと周波数ｆの関係を模式的に表わしている。グラフから明らかな様に、周波数ｆによって電流ｉを可変制御することが可能な為、追加の回路を使用することなく必要な負荷電流を流すことができ、これを疑似負荷として使用すればよい。その為、固定抵抗などが必要なくなりコストを抑えることが可能である。カメラ装置は前述した様に電池で給電する為、バッテリチェックが必要となる。従来、シャッタなどの駆動電圧を考慮した固定抵抗による疑似負荷を用い、所定の電流を流した上でバッテリチェックを行なっていた。これに対し、本発明では超音波モータを疑似負荷として使用し、所望の周波数を選択することで所望の負荷電流を流すことが可能である。疑似負荷専用の回路が不要となる為、コストを抑えることが可能である。又実装基板などの小型化も可能になる。
【符号の説明】
【００３１】
３・・・レンズ鏡筒
１００・・・超音波モータ
１１０−１４０・・・駆動部
１５０／１６０・・・検出部
１７０・・・制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、これに連結した超音波モータと、超音波モータを正逆双方向に駆動してレンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路とで構成されるカメラ装置に関する。より詳しくは、超音波モータをバッテリチェックの疑似負荷に用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年カメラ装置に組み込まれるレンズ鏡筒のアクチュエータとして超音波モータが使われ始めている。超音波モータ（ピエゾモータ）は、その振動子の重心固定の対称励振モードである定在波型モータと進行波型モータの２種類と、さらに振動子である円板又は円筒を例えば４分割し左右の振幅が逆になる非対称モードにより励振することで重心が中心の周りを回転移動し、円の外周がフラフープのように偏心する電歪公転子型モータとが知られている。こうした超音波モータ（以下ピエゾモータとも言う）は、ステータとなる圧電素子に高周波の交流電圧を印加して、約２０ｋＨｚ以上の超音波振動を発生させることにより、ステータに圧接されたロータを回転駆動させている。この種のピエゾモータは、構造が簡単で小型軽量化に適するとともに、低速回転時でも高いトルクが得られる上、駆動音も少なく静かであるという利点を有している。特に後者の電歪公転子型モータは、特開平１０−２７２４２０号公報に示されているように、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた３Ｄ公転トルク発生子として利用できるという特長を有している。又、この様な超音波モータに駆動信号を印加してその動作を制御する超音波モータ制御回路が、例えば特開平１１−１４６２５８号公報に開示されている。
【０００３】
図１１は、上述した超音波モータの動作特性を示すグラフである。横軸は圧電振動子からなるステータに印加する駆動信号の周波数ｆを表わし、縦軸はステータに流れる駆動電流ｉを表わしている。図から明らかな様に、駆動電流ｉはステータの共振周波数ｆｐで極大（ｉｍａｘ）となる。駆動信号の周波数ｆがｆｐ付近にある時、ステータに十分な駆動電流ｉが流れる。これに応じて、ステータに公転トルクが発生する。一般的に、電流ｉが大きい程公転トルクが大きくなる。駆動信号の周波数ｆがｆｐから外れ、電流ｉが減少すると公転トルクはほとんど発生しない。
従って、係る超音波モータを安定に回転させる為には、例えば図１１に示したグラフ上の動作点Ｄ（ｆｄ，ｉｄ）でステータを駆動することが好ましい。ｆｄを制御することによりｉｄがほぼ一定となる様に、超音波モータを駆動する。一方、ステータのｆ／ｉ特性は図示する様に温度など諸々の要因によりシフトする性質がある。例えばステータの温度は環境によって変化するばかりでなく、ステータが励振されることによる自身の発熱によっても変化する。圧電共振子は一般にＱ値が大きいので、動作点として使用できる周波数範囲は狭く、周波数ｆの変化に対する電流ｉの変化は大きい。電流ｉを制御する為には、周波数ｆを精密に調整する必要がある。又、温度によるｆ／ｉ特性のシフト量は、動作点Ｄとして使用できる周波数範囲に比較して大きいので、超音波モータを起動する際、最初に印加する駆動信号の周波数の決定にも工夫が必要である。グラフから明らかな様に、ｆ／ｉ特性シフトがあると、ステータの共振周波数はｆｐからｆｐ’に大きく変化する。これに応じ、最適な動作点はＤからＤ'にシフトする。このシフト量は、元の動作点Ｄに許容される変動範囲（ｆｄを中心とした狭い幅範囲）に比べ、大きくシフトしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７２４２０号公報
【特許文献２】特開平１１−１４６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来のモータや前述したカメラ装置は、擬似負荷として固定抵抗を使用すると、固定抵抗をスイッチングする回路なども必要となり、回路が複雑になる。そこで、本発明はカメラ装置において超音波モータのｆ／ｉ特性を利用して、カメラ装置のバッテリチェックの為に超音波モータを疑似負荷に応用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した本発明の目的を達成する為に以下の手段を講じた。すなわち、本発明は、移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒に連結した超音波モータと、該超音波モータに駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し該レンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路と、該超音波モータや該モータ制御回路に給電する電池とを備えたカメラ装置において、前記モータ制御回路は、該超音波モータを疑似負荷にして該電池の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えており、該レンズ鏡筒が前進又は後退の極限位置にある状態で、該超音波モータに駆動信号を供給し、この時該電池から出力される電流を検出することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、圧電共振子を用いた超音波モータをカメラ装置の疑似負荷として使用している。一般に、疑似負荷としては固定抵抗を使用しているが、その為には固定抵抗をスイッチングする回路なども必要となり、回路が複雑となる。そこで本発明では、超音波モータをレンズ鏡筒のアクチュエータに利用している点に着目し、超音波モータを逆回転しストッパに度当りさせた状態で通電し、疑似負荷として利用している。超音波モータは駆動信号の周波数によって電流を可変制御することが可能であり、スイッチング回路など他の回路を使用せずに疑似負荷として必要な電流を設定することができる。例えば、カメラ装置は一般に電池で給電を受ける為、バッテリチェックが必要となる。その為には、シャッタなどの駆動電圧を考慮した疑似負荷を用い電流を流した上でバッテリチェックを行なうことになる。その際、超音波モータを疑似負荷に使用すれば、所望の周波数を選択することによりバッテリチェックに必要な電流を流すことが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明した様に、本発明によれば、超音波モータをバッテリチェックの為の疑似負荷に用いることができ、従来疑似負荷として必要であった固定抵抗やこれをスイッチング制御する回路などが不要となり、カメラ装置の全体的なコストを抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るカメラ装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示したカメラ装置の機械的な構成を示す断面図である。
【図３】図１に示したカメラ装置に含まれる超音波モータ制御回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図４】超音波モータの模式的な斜視図である。
【図５】超音波モータの横断面図である。
【図６】超音波モータの動作説明図である。
【図７】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるＤＤＳの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図８】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるプリドライバの動作説明に供する波形図である。
【図９】図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるパワードライバ及び電流モニタの具体的な構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明にかかるカメラ装置の他の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】超音波モータの動作特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るカメラ装置の実施形態を示す模式図である。図示する様に、本カメラ装置は、レンズ鏡筒３と、超音波モータ１００と、モータ制御回路とから構成されている。レンズ鏡筒３はカメラの前面に移動可能に搭載されており、被写体の撮影に用いられる。レンズ鏡筒３はズーミングもしくは自動焦点合わせの為、光軸方向に前進後退移動される。超音波モータ１００はレンズ鏡筒３に連結している。モータ制御回路は、超音波モータ１００を正逆双方向に駆動してレンズ鏡筒３を光軸に沿って前進後退させる。
【００１１】
ここでモータ制御回路は、駆動部１１０−１４０と検出部１５０／１６０と制御部１７０とで構成されている。駆動部１１０−１４０は、所定の周波数ｆの駆動信号を出力して超音波モータ１００を駆動する。検出部１５０／１６０は、駆動中の超音波モータ１００に流れる駆動電流ｉを検出して電流値データを出力する。制御部１７０は、該電流値データに基づいて周波数データを出力し駆動信号の周波数ｆを制御する。係る構成において、制御部１７０は、起動に先立って駆動部１１０−１４０を制御して、超音波モータ１００を介しレンズ鏡筒３を後退方向限界位置に保持した状態で、周波数ｆを掃引しながら逆方向の駆動信号を超音波モータ１００に印加する。更に制御部１７０は、掃引中検出部１５０／１６０から出力される電流値データのピーク値に応じて初期周波数データを設定し、これを駆動部１１０−１４０に出力して超音波モータ１００に起動をかける。
【００１２】
この様に、本発明では起動前に予め掃引を行なってｆ／ｉ特性を測定し、これに基づいて起動周波数を決定している。これにより、常に安定に超音波モータ１００の起動を行なうことができる。ｆ／ｉ特性の測定を行なう際、超音波モータ１００を予め逆回転させてレンズ鏡筒３を後退方向極限位置に保持しておく。更に周波数の掃引中も逆方向の駆動電流を超音波モータ１００に印加し、レンズ鏡筒３自体は移動できない様にしておく。この状態でｆ／ｉ特性を測定し、起動周波数を決定している。従って、実際に起動をかけた段階では、レンズ鏡筒３は後退方向極限位置にあり、これを基準として前進方向の位置制御を行なうことが可能である。即ち、起動をかけた後レンズ鏡筒３の後退方向極限位置を起点とし、駆動時間又は駆動パルス数を制御することで、レンズ鏡筒３の前進方向における停止位置を正確に制御することが可能である。なお、好ましくは、本カメラ装置はヘリコイドギヤを介して超音波モータ１００をレンズ鏡筒３に連結する連結手段を含んでいる。この連結手段は、超音波モータ１００の回転運動をレンズ鏡筒３の直線運動に変換する。
【００１３】
図２は、図１に示したカメラ装置の機械的な構成を示す模式的な縦断面図である。図示する様に、カメラ装置は、基本的に、ステータ１及びロータ２からなる超音波モータと、レンズ鏡筒３とで構成されている。これらの部品は、台座６を用いて組み立てられている。ステータ１は外部から駆動電圧の印加を受けて振動し、回転駆動力を発生する。ロータ２はステータ１に発生した回転駆動力を自己の回転運動に変換する。この為、ロータ２は板バネ８によりステータ１に圧接されている。板バネ８は基台７とロータ２との間に装着されている。基台７はネジで台座６の底部に固定されている。一方、レンズ鏡筒３はカメラ用のレンズ３３，３４を搭載し、且つレンズの光軸Ｚ方向に直線変位可能な様に台座６に取り付けられている。具体的には、レンズ鏡筒３にはストッパ３２が形成されており、台座６に植設されたガイドシャフト４に係合している。レンズ鏡筒３はストッパ３２により回転を規制されているとともに、ガイドシャフト４に沿って光軸Ｚ方向に直線変位する。尚、ガイドシャフト４に係合したストッパ３２には、レンズ鏡筒３のガタ寄せ用のバネ４１が装着されている。
【００１４】
ここで、ロータ２は環形状を有し、その内周面にはヘリコイドギア２１が形成されている。又、レンズ鏡筒３の外周面にもヘリコイドギア３１が形成されている。ロータ２側のヘリコイドギア２１とレンズ鏡筒３側のヘリコイドギア３１は互いに係合している。ロータ２が回転すると、上述したヘリコイドギアの係合からなる連結手段によりレンズ鏡筒３も回転しようとするが、ストッパ３２で回転変位を規制されている為、ガイドシャフト４に沿って光軸Ｚ方向に直線変位することになる。この様なレンズ鏡筒３の光軸Ｚ方向に沿った直線変位は、カメラのズーミングや焦点合わせなどに用いられる。
【００１５】
台座６の頂部にはストッパ６１が形成されている。レンズ鏡筒３は光軸Ｚに沿って後退していくと、レンズ鏡筒３のストッパ３２の先端が、台座６側のストッパ６１と度当りした極限位置で停止する。前述した様に、ステータ１とロータ２とからなる超音波モータに起動をかける時、まずレンズ鏡筒３を上述した後退方向極限位置にまで移動させる。この状態で、超音波モータに逆回転方向の駆動信号を印加しながら、周波数の掃引を行ない、ｆ／ｉ特性を測定する。超音波モータに逆回転の駆動信号を印加している為、レンズ鏡筒３は光軸Ｚに沿って後退方向に移動しようとするが、ストッパ６１に度当りしてそのまま保持された状態となる。
【００１６】
図３は、図１に示したカメラ装置に組み込まれる超音波モータ制御回路の具体的な構成例を示す模式的な回路図である。図示する様に、本超音波モータ制御回路は、超音波モータ１００に駆動信号を印加してその動作を制御するものであり、ダイレクトデジタルシンセサイザーＤＤＳ１１０、発振器１２０、プリドライバ１３０、パワードライバ１４０、電流モニタ１５０、アナログ／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）１６０及びＣＰＵ１７０とで構成されている。ＤＤＳ１１０はクロック信号ｆｃに応じて動作し、数値で与えられる制御データｄｆに従って変化する周波数の基本波形ｆｄ０を出力する。尚、ＤＤＳの基本的な構成は、例えば特開２０００−１５１２８４号公報に開示されている。発振器１２０は、上述したＤＤＳ１１０にクロック信号ｆｃを供給する。プリドライバ１３０は、ＤＤＳ１１０から出力された基本波形ｆｄ０を処理して、複相の駆動信号ｆｄを生成する。パワードライバ１４０はプリドライバ１３０から出力された駆動信号ｆｄに応じて駆動電流ｉｄを超音波モータ１００に流し、これを駆動する。電流モニタ１５０は、超音波モータ１００に流れた駆動電流ｉｄを逐次検出し、その結果を検出電圧Ｖｉｄとして出力する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、検出された駆動電流の量を表わすＶｉｄを、デジタルの電流値データｄｉに変換する。ＣＰＵ１７０は、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力されたデジタルの電流値データｄｉに基づいて制御データｄｆを求め、逐次ＤＤＳ１１０に入力する。
【００１７】
ＣＰＵ１７０は所定のプログラムに基づいてフィードバック制御を行ない、電流値データｄｉに応じて周波数制御データｄｆをＤＤＳ１１０側に出力する。例えば、ＣＰＵ１７０は係るフィードバック制御により、超音波モータ１００に流れる駆動電流が一定の電流値Ｖｉｄとなる様に制御データｄｆを調整することができる。超音波モータ１００に流れる駆動電流ｉｄを一定にすることで、超音波モータ１００の出力トルク並びに回転数が一定となり、超音波モータ１００の定常動作における安定化が可能になる。
【００１８】
ＣＰＵ１７０は上述した定常動作の制御に加え、本発明に従って起動時の制御も行なう。即ち、ＣＰＵ１７０は超音波モータ１００の起動時、ＤＤＳ１１０に与える制御データｄｆの数値を演算して、超音波モータ１００に印加される駆動信号ｆｄの周波数を起動時から最適な動作点に入る様にする。これにより、超音波モータ１００を起動不能に陥らない様にしている。具体的には、ＣＰＵ１７０は周波数を高速掃引しながら駆動信号を超音波モータ１００に印加する一方、掃引中電流モニタ１５０から出力される電流値データのピーク値に応じて初期周波数データを設定し、これをプリドライバ１３０に出力して超音波モータ１００に起動をかける。
【００１９】
図４は、図３に示した超音波モータ（ピエゾモータ）１００の具体的な構成例を示す模式的な斜視図である。図示する様に、ピエゾモータ１００は前述した特開平１０-２７２４２０号公報に示されている３Ｄ公転トルク共振子よりなる電歪公転子型モータであって、円筒型のステータ１と、その後端に圧接された環状のロータ２とで構成されている。円筒型ステータ１の外周面には、電極１１，１２，１３，１４が形成されている。図示しないが、円筒の内周面にも電極が形成されている。円筒の外周面に形成された電極は四分割されており、それぞれ位相の異なる交流駆動電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）が供給される。Ａ相電流とＢ相電流は位相が互いに９０度異なっている。又、Ａ相電流とＡＸ相電流は位相が１８０度異なっている。換言すると、Ａ相とＡＸ相は互いに反対極性である。同様に、Ｂ相とＢＸ相も反対極性となっている。
【００２０】
図５は、図４に示したステータの模式的な横断面図である。図示する様に、セラミックなどの圧電素子からなる円筒型ステータ１の内周面には、全面的に基準電位を与える電極１０が形成されている。円筒の外周面には四分割された駆動用の電極１１〜１４が形成されている。これら四分割された電極１１〜１４には、互いに位相が９０度ずつシフトした四相の交流駆動電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）が供給される。
【００２１】
図６を参照して、図４及び図５に示したピエゾモータの動作を説明する。尚、本発明は図４〜図６に示すピエゾモータ（超音波モータ）に限られるものではなく、他の様々な構成の超音波モータにも適用可能であることは言うまでもない。ピエゾモータでは動力源となる超音波振動が一定の共振周波数であるから、電流はほぼ一定値となる。共振器はＱが高く、振動振幅の立ち上がりは１サイクル以内と考えられ、非慣性機構と見なすことができる。負荷の慣性が影響する範囲でしか電流は変化しない。係る特徴を有するピエゾモータは様々な構成が開発されているが、特に電歪公転型が有力である。電歪公転型は、従来の様に振動をトルクに変えるのではなく、周面全面に亘って一様な公転トルクを直接励振することができる共振子を使っている。従来の超音波振動子は定在波型と進行波型の二種類あるが、共に重心固定の対称モードでしか励振できない。これに反して、円筒を左右の伸縮が逆になるモードで励振すると、重心が中心を離れて振動する。この非対称励振を行なうと、従来の対称励振では観測できなかった円筒の共振モードが得られる。そこで、ステータ円筒の電極を例えば四分割し、９０度ずつ位相の異なる回転電場で励振すると、図６に示す様に、重心が中心の周りを回転するモードの共振が見られる。この時円筒の外周は元の形を保ったまま、フラフープの様に偏心するので、振動子が公転回転を行なう。係る構成の電歪公転子型モータでは、直接回転モードが励振され、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた３Ｄ公転トルク発生子として利用できる。この公転トルクは、直接ロータの自転運動として取り出される。
【００２２】
図７は、図３に示したＤＤＳ１１０の具体的な構成例を示す模式的なブロック図である。ＤＤＳ１１０は加算器とラッチとで構成されている。加算器はＣＰＵから数値として与えられた１６ビット制御データｄｆを逐次加算し、その結果をラッチに送る。ラッチはクロック信号ｆｃに応じて動作し、ラッチした加算結果を加算器側にフィードバックする。ラッチは加算器による加算でオーバーフロー（桁上げ）が生じた時、最上位ビットＭＳＢをｆｄ０として出力する。この様に、ＤＤＳ１１０はＣＰＵから与えられた周波数設定データｄｆ及び発振器からのクロック周波数ｆｃに応じて次の式で表わされる周波数ｆｄ０の基本波形を生成する。
ｆｄ０＝ｄｆ×ｆｃ／２Ｎ（Ｎ；データのビット数）
【００２３】
尚、通常のＤＤＳは、ラッチされた出力データを検索テーブルＬＵＴにより正弦波などの波形データに変換した後、デジタル／アナログ変換して出力波形とする。しかしながら、超音波モータは基本的に矩形波の駆動信号で駆動することができる。その為本例のＤＤＳでは矩形波出力でよいので、ラッチされたデータの最上位ビットＭＳＢをそのまま出力波形として用いることができる。従って、本ＤＤＳからはＬＵＴ及びデジタル／アナログコンバータは省略されている。
【００２４】
図８は、図３に示したプリドライバ１３０から出力される複相の駆動信号ｆｄを示す波形図である。前述した様に、プリドライバは、ＤＤＳから出力された基本波形ｆｄ０を基に、ステータを駆動する為の複相の駆動信号ｆｄ（Ａ），ｆｄ（Ｂ），ｆｄ（ＡＸ），ｆｄ（ＢＸ）を生成する。各駆動信号ｆｄの周波数は基本波形ｆｄ０に等しいか又はこれを分周した周波数となる。図示の例では、各駆動信号ｆｄは基本波形ｆｄ０を１／２に分周した波形となっている。図示する様に、Ａ相に対しＢ相は９０度シフトし、ＡＸ相は１８０度シフトし、ＢＸ相は２７０度シフトしている。この様に９０度ずつ位相の異なる交流駆動信号をステータに印加することで回転電場が形成され、これに応じてステータは直接回転モードを励振する。これによりロータは正方向に回転する。各駆動信号ｆｄの位相関係を逆にすれば、ロータは逆方向に回転する。以上の様に、プリドライバは、９０度ずつ位相の異なる４種類の駆動波形を生成している。駆動波形の周波数ｆｄは基本周波数ｆｄ０の１／２である。これらの波形は、カウンタ、インバータなどのロジックＩＣにより、基本波形ｆｄ０から容易に作成することができる。
【００２５】
図９は、図３に示した超音波モータ制御回路に含まれるパワードライバ１４０及び電流モニタ１５０の具体的な構成例を示した回路図である。図示する様に、超音波モータ１００に接続されたパワードライバは一対のＨブリッジ１４０Ａ，Ｈブリッジ１４０Ｂからなる。ここで、一対の駆動信号ｆｄ（Ａ），ｆｄ（ＡＸ）はＨブリッジ１４０Ａを介して超音波モータ１００の互いに対向する一対の電極に印加される。同様に、他の一対の駆動信号ｆｄ（Ｂ），ｆｄ（ＢＸ）も他のＨブリッジ１４０Ｂを介して互いに対向する他の一対のステータ電極に印加される。Ｈブリッジ１４０Ａ，１４０Ｂは、それぞれ入力信号に応答して、ステータ電極に十分な出力電流Ｉ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（ＡＸ），Ｉ（ＢＸ）を供給する為のパワーアンプとなっている。以上の様に、パワードライバは一対のＨブリッジにより構成されている。ブリッジを構成する素子としては、高速にスイッチングする必要からＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００２６】
一方、電流モニタ１５０は、差動アンプＯＰ、平滑コンデンサＣ、複数の抵抗器Ｒ１〜Ｒ３とで構成されている。電流モニタ１５０は基本的にローパスフィルタ構成となっており、抵抗器Ｒ１を介してＨブリッジ１４０Ａ及び１４０Ｂに流れる駆動電流に応じた電圧値Ｖｉｄを出力する。駆動電流の検出は、低い抵抗値（例えば１Ω）の抵抗器Ｒ１に生ずる電圧をコンデンサＣで平滑化し、アンプＯＰで増幅することにより行なう。前述した様に、この出力電圧ＶｉｄはＡ／Ｄコンバータ側に送られる。
【実施例２】
【００２７】
図１０は、本発明に係るカメラ装置の他の実施形態を示す模式図である。（Ａ）に示す様に、本カメラ装置は、レンズ鏡筒３と、超音波モータ１００と、モータ制御回路と、電池２００とで構成されている。レンズ鏡筒３はカメラ装置の前面側に移動可能に搭載されている。超音波モータ１００は、レンズ鏡筒３に連結している。モータ制御回路は、超音波モータ１００に駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し、レンズ鏡筒３を光軸に沿って前進後退させる。電池２００は、上述した超音波モータ１００やモータ制御回路に給電する。具体的には、電池２００は電源ラインＶＢＡＴと接地ラインＧＮＤとの間に接続されている。前述した超音波モータ１００やモータ制御回路も図示を省くがＶＢＡＴとＧＮＤとの間に接続されている。この様にして電池２００は電源ラインＶＢＡＴ及び接地ラインＧＮＤを介して超音波モータ１００やモータ制御回路を給電している。
【００２８】
ここでモータ制御回路は、駆動部１１０−１４０と検出部１５０／１６０と制御部１７０とで構成されている。駆動部１１０−１４０は所定の周波数の駆動信号を出力し超音波モータ１００を駆動する。検出部１５０／１６０は、駆動中の超音波モータ１００に流れる駆動電流を検出して電流値データを出力する。制御部１７０は、電流値データに基づいて周波数データを出力し駆動信号の周波数を制御する。
【００２９】
制御部１７０は更にバッテリチェック機能を備えており、超音波モータ１００を疑似負荷にして電池２００の出力電流を検出している。具体的には、電源ラインＶＢＡＴと接地ラインＧＮＤとの間にトランジスタＴｒを介して分圧抵抗Ｒが直列に接続されている。トランジスタＴｒのベースは制御部１７０に接続されている。又、分圧抵抗Ｒの中点は制御部１７０に接続されている。係る構成において、レンズ鏡筒３が前進又は後退の極限位置にある状態で、超音波モータ１００に駆動信号を供給し、この時電池２００から出力される電流を分圧抵抗Ｒで分圧して検出している。即ち、バッテリチェックを行なう時のみ制御部１７０はトランジスタＴｒをオンし、電源電圧を抵抗Ｒによって分圧して検出している。
【００３０】
現在、カメラ装置の疑似負荷としては固定抵抗を使用し、これに電流を流している。その為には固定抵抗をバッテリチェックの時のみスイッチングする回路などが必要となり、構成が複雑となったりコストが増加していた。そこで、本発明ではカメラ装置に組み込まれた超音波モータに着目し、これを逆回転させてストッパに度当りした状態に保持し、これを疑似負荷として利用し電流を流す様にしている。ここで、（Ｂ）は超音波モータの電流ｉと周波数ｆの関係を模式的に表わしている。グラフから明らかな様に、周波数ｆによって電流ｉを可変制御することが可能な為、追加の回路を使用することなく必要な負荷電流を流すことができ、これを疑似負荷として使用すればよい。その為、固定抵抗などが必要なくなりコストを抑えることが可能である。カメラ装置は前述した様に電池で給電する為、バッテリチェックが必要となる。従来、シャッタなどの駆動電圧を考慮した固定抵抗による疑似負荷を用い、所定の電流を流した上でバッテリチェックを行なっていた。これに対し、本発明では超音波モータを疑似負荷として使用し、所望の周波数を選択することで所望の負荷電流を流すことが可能である。疑似負荷専用の回路が不要となる為、コストを抑えることが可能である。又実装基板などの小型化も可能になる。
【符号の説明】
【００３１】
３・・・レンズ鏡筒
１００・・・超音波モータ
１１０−１４０・・・駆動部
１５０／１６０・・・検出部
１７０・・・制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒に連結した超音波モータと、該超音波モータに駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し該レンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路と、該超音波モータや該モータ制御回路に給電する電池とを備えたカメラ装置において、
前記モータ制御回路は、該超音波モータを疑似負荷にして該電池の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えており、該レンズ鏡筒が前進又は後退の極限位置にある状態で、該超音波モータに駆動信号を供給し、この時該電池から出力される電流を検出することを特徴とするカメラ装置。
【請求項１】
移動可能に搭載されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒に連結した超音波モータと、該超音波モータに駆動信号を印加して正逆双方向に駆動し該レンズ鏡筒を光軸に沿って前進後退させるモータ制御回路と、該超音波モータや該モータ制御回路に給電する電池とを備えたカメラ装置において、
前記モータ制御回路は、該超音波モータを疑似負荷にして該電池の出力電流を検出するバッテリチェック機能を備えており、該レンズ鏡筒が前進又は後退の極限位置にある状態で、該超音波モータに駆動信号を供給し、この時該電池から出力される電流を検出することを特徴とするカメラ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１８４２５（Ｐ２０１１−１１８４２５Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７８７１（Ｐ２０１１−４７８７１）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【分割の表示】特願２００１−２０９８２２（Ｐ２００１−２０９８２２）の分割
【原出願日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１０）
【出願人】（０００００１２２５）日本電産コパル株式会社 (755)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【分割の表示】特願２００１−２０９８２２（Ｐ２００１−２０９８２２）の分割
【原出願日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１０）
【出願人】（０００００１２２５）日本電産コパル株式会社 (755)
【Ｆターム（参考）】
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