JP2009296681A - 駆動装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動波モータにより、被駆動体を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに被駆動体を安定して駆動することができる駆動装置を提供する。
【解決手段】振動波モータ４４の駆動力は、チルト回転ピニオンギア４３およびチルト回転ギア４２を介して、カメラヘッド５０が取り付けられているチルト回転軸（図示せず）に伝達され、上記チルト回転軸は回転される。チルト回転ギア４２およびチルト回転ピニオンギア４３の間には、遊びＣＬが設けられている。振動波モータ４４は、チルト回転ピニオンギア４３を上記遊びＣＬの範囲内で正転と逆転を交互に繰り返しながら回転させるための特定の動作をするように、制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動波モータを駆動源とする駆動装置およびその制御方法に関する。

近年、社会生活における安全性の確保、防犯などの観点から、監視カメラ装置が公共の場、オフイス、店舗、駐車場などに設置されている。さらには、一般家庭においても、監視カメラ装置の設置が普及しつつある。

上記監視カメラ装置は、一般的に、カメラヘッド（またはレンズ）をパンまたはチルト方向へ移動させることが可能な雲台を備える。雲台には、カメラヘッドが速い動きの被写体を追尾するために、カメラヘッドを移動させるための速度を短時間に目標速度まで加速しまたは減速するなどの加速特性が要求される。このような要求された加速特性を満たす雲台の駆動源としては、コストが比較的安価であること、制御が容易であることなどから、ＤＣモータ、パルスモータなどの電磁モータが広く用いられている。また、雲台を備える監視カメラ装置の多くは、ネットワークを介して遠隔操作可能に構成されている。

しかしながら、上述した電磁モータを上記雲台の駆動源として用いる場合、電磁モータは、雲台の停止時において、雲台をその停止位置に保持するための保持トルクを発生する必要があるので、雲台の停止時においても、電力を消費することになる。

そこで、上記電磁モータに代わる、上記雲台の停止時における省電力化を可能するための駆動源として、振動波モータ（いわゆる超音波モータ）がある。この振動波モータは、電気機械エネルギ変換素子が固着されている振動体に、進行性振動波を励起し、当該振動体に加圧接触する移動子を相対的に移動させるものである。

振動波モータは、小型のものであっても、発生するトルクが大きく、加速特性が良いという特徴がある。また、振動波モータは、移動子と振動体が摩擦状態にあるので、停止時に保持力（自己保持トルク）を発生し、電磁モータのように保持トルク発生のための電力を必要としない。

振動波モータを雲台の駆動源として採用する場合、良好な加速度特性を得ることができるとともに、良好な速度制御を行うことができる。また、停止時には摩擦による自己保持トルクで、雲台を所定位置に停止させた状態に保持する際の省電力化を図ることができる。

雲台を備える監視カメラ装置の使用形態としては、例えば対象物を高速で追尾しながら撮影するという形態、予め決められている１つの位置を集中して長時間撮影し続けるという形態（定点監視）がある。

ここで、上記定点監視を行う場合、長時間に渡り振動波モータが停止されている状態即ち雲台が所定位置に停止されている状態にある。この場合、振動体とこれに加圧接触する移動子の接触部分の摩擦状態が、周囲の環境に含まれる水分などの影響により低摩擦状態に変化し、自己保持トルクが減少することがある。このように長時間に渡り停止された後に、振動波モータを駆動すると、駆動開始からある程度の時間が経過するまでの期間中、振動体と移動子の接触部分が定常摩擦状態と異なる摩擦状態にある。その結果、駆動開始直後においては、速度制御プロファイルに正確に追従した速度制御または位置決め制御を行うことができず、制御精度が一時的に悪化することがある。

上記速度制御プロファイルとは、モータの駆動を制御するために設定された、目標回転速度と時間の関係を表すものである。ここで、例えば図１３に示すような速度制御プロファイルＰが設定されているとする。この速度制御プロファイルＰに従う場合、モータの回転速度は増速されて目標回転速度に達すると、モータの回転速度を目標回転速度に所定時間に保持し、所定時間経過後に減速を開始するように、モータの駆動が制御されることになる。実際のモータの回転速度が上記速度制御プロファイルＰに沿って制御される場合、当該モータの制御は、速度制御プロファイルに対して追従性が良い制御といえる。これに対し、上記速度制御プロファイルＰに対して、実際のモータの回転速度が点線で示すような軌跡Ｐ’を描く場合、当該モータ制御は、速度制御プロファイルに対して追従性が悪い制御といえる。

そこで、上述した停止時と駆動時における振動体と移動子の接触部分の摩擦状態の変化に対し、速度プロファイルに対する追従性を悪化させることなく安定して振動波モータの駆動を制御するための方法が提案されている。

例えば、振動波モータの電極に対して、駆動時には、位相がπ／２（ｒａｄ）異なる駆動信号を印加し、停止時には同位相の駆動信号を印加する方法が提案されている（特許文献１）。この方法の場合、停止時にあっても同相の駆動信号が印加されて振動波が生じ、振動波モータは、駆動時と同様の発熱状態となる。その結果、振動波モータの温度が一定化され、安定した駆動を行うことができる。

また、振動波モータを長期間放置するときに生じる振動体と移動子の固着を回避するために、振動波モータの継続停止時間を計時し、その継続停止時間に応じて一時的に振動波モータを動作させる方法がある。
特開平２−１１４８６９号公報（特許登録第２５０９３１０号公報） 特開平１０−１９１６６２号公報

振動波モータの停止時に電極に同相の駆動信号を印加する場合、振動体と移動子間の摩擦力による保持力は得られるが、被駆動体を停止状態に保持するための保持力を得ることができない場合がある。

例えば振動波モータが駆動源として用いられ、カメラヘッドをチルト方向へ動作させるためのチルト機構において、カメラヘッドを含むチルト機構の重心位置がチルト回転軸上にない場合がある。この場合、カメラヘッドを所望の位置に停止させた際に、当該チルト回転軸にモーメント力が作用する。ここで、上記チルト回転軸に作用するモーメント力が振動波モータの保持トルクにより大きくなると、カメラヘッドを上記所望の位置に停止させた状態に保持することができないことがある。

また、振動波モータの継続停止時間を計時し、その継続停止時間に応じて一時的に振動波モータを動作させる方法の場合、振動波モータの動作に伴いカメラヘッドが移動される。よって、定点監視の場合においては、予め決められている位置に対する監視即ち定点監視が一時的に中断されることになる。

本発明の目的は、振動波モータにより、被駆動体を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに被駆動体を安定して駆動することができる駆動装置およびその制御方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、振動波モータと、前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、前記振動波モータの出力を前記被駆動体に伝達するための少なくとも第１の伝達部材および第２の伝達部材を有し、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段と、前記振動波モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記振動波モータが前記第１の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、振動波モータと、前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、前記振動波モータから出力される駆動力が伝達される第１の伝達部材および前記第１の伝達部材に伝達された駆動力を前記被駆動体に伝達する第２の伝達部材を有し、前記第１の伝達部材との間に前記第２の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、前記振動波モータが前記第１の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置の制御方法を提供する。

本発明によれば、振動波モータにより、被駆動体を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに被駆動体を安定して駆動することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置がチルト機構として用いられている監視カメラ装置を前方から見た斜視図である。図２は図１の監視カメラ装置に用いられているチルト機構の主要部構成を示す斜視図である。図３は図２のチルト回転ギア４２およびチルト回転ピニオンギア４３の噛み合い状態を模式的に示す平面図である。

監視カメラ装置は、図１に示すように、カメラヘッド５０および当該カメラヘッド５０を搭載する雲台４０を備える。雲台４０は、カメラヘッド５０をパン方向へ回転させるためのパン機構、およびカメラヘッド５０をチルト方向へ回転させるためのチルト機構を有する。

上記パン機構は、テーブル４７、このテーブル４７をパン回転軸（図示せず；図中のＹ軸と同軸上に伸びる軸）の周りに回転させるための駆動力を発生するモータ４８、およびモータ４８の駆動力をテーブル４７に伝達するための伝達機構（図示せず）を有する。モータ４８としては、例えば振動波モータ、ＤＣモータなど、任意の種類を用いることができる。また、モータ４８の動作を制御するための制御部（図示せず）が設けられている。また、テーブル４７のパン回転軸周りの回転角（即ちカメラヘッド５０のパン角度）を検出するためのセンサ（図示せず）が設けられている。

上記チルト機構は、テーブル４７に設けられている一対の支持部４１を有し、支持部材４１のそれぞれは、チルト回転軸（図示せず；図中のＹ軸と直交するＸ軸と同軸上に伸びる軸）の対応する端部を回転可能に支持する。上記チルト回転軸には、カメラヘッド５０が固着されており、上記チルト回転軸をその軸線の周りに回転させるための駆動源として、振動波モータ４４が用いられている。

一方の支持部材４１側のチルト回転軸の端部には、図２に示すように、エンコーダスケール４５およびチルト回転ギア４２（第２のギア）が固着されている。エンコーダスケール４５には、複数のスリット（図示せず）が設けられている。エンコーダスケール４５の各スリットは、エンコーダセンサ４６により読み取られ、エンコーダ４６から出力される信号は、後述するように、チルト回転軸の回転角即ち（カメラヘッド５０のチルト角度）の検出に用いられる。

上記チルト回転ギア４２には、チルト回転ピニオンギア４３（第１のギア）が噛み合う。チルト回転ピニオンギア４３は、上記振動波モータ４４の出力軸（図示せず）に固着されている。振動波モータ４４が回転されると、チルト回転ピニオンギア４３が回転され、それに噛み合うチルト回転ギア４２が回転される。ここで、チルト回転ピニオンギア４３とチルト回転ギア４２のギア比は、所定の減速比になるように設定されている。チルト回転ギア４２とチルト回転ピニオンギア４３は、互いに共働して振動波モータ４４の駆動力をチルト回転軸に伝達するための第１の伝達部材および第２の伝達部材を有する伝達手段を構成する。そして、振動波モータ４４の駆動力は、チルト回転ピニオンギア４３およびチルト回転ギア４２を介して上記チルト回転軸に伝達され、上記チルト回転軸はその軸線の周りに回転される。これにより、カメラヘッド５０は、上記チルト回転軸の周りに、即ちチルト方向へ回転される。

ここで、チルト回転ギア４２およびチルト回転ピニオンギア４３の間には、図３に示すように、遊びＣＬが設けられている。この遊びＣＬの大きさは、チルト回転ギア４２に対して接触せずに、チルト回転ピニオンギア４３が正転と逆転を交互に繰り返し回転可能な大きさに設定されている。そして、振動波モータ４４がチルト回転ピニオンギア４３を上記遊びＣＬの範囲内で正転と逆転を交互に繰り返しながら回転させるための特定の動作をするように振動波モータ４４の制御が行われる。即ち、振動波モータ４４の出力軸が、上記遊びＣＬの範囲内に対応する回転角度範囲内で正転と逆転を交互に繰り返すように回転する(往復運動)。以下、この振動波モータ４４の特定の動作を、回復波処理と呼ぶこととし、この回復波処理の詳細については、後述する。

次に、振動波モータ４４の構成について図４および図５を参照しながら説明する。図４（ａ）は図１の雲台４０のチルト機構の駆動源として用いられている振動波モータ４４の主要部構成を示す縦断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の振動波モータ４４の振動体９２とスライダ部材９３との接触部を拡大して示す縦断面図である。図５は図４（ａ）の振動波モータ４４に印加される駆動信号の波形図を示す図である。

振動波モータ４４は、図４（ａ）に示すように、積層圧電素子（電気機械エネルギ変換素子）９１を有する。積層圧電素子９１は、２極に分極されている、薄い環状のセラミックの圧電素子の積層体からなり、Ａ相およびＢ相を有する。積層圧電素子９１には、円筒状の弾性体からなる振動体９２が固着されている。振動体９２には、円環状のスライダ部材９３が加圧接触されており、当該スライダ部材９３は、円筒状の移動子９４に一体に固着されている（図４（ｂ）参照）。移動子９４には、当該移動子９４の回転に連動して回転(運動)可能なように出力軸９５（出力部材）が連結されており、当該出力軸９５は、その軸線の周りに回転可能に支持されている。出力軸９５の一端には、上述したチルト回転ピニオンギア４３が固着（連結）されている。

ここで、圧電素子９１のＡ相、Ｂ相のそれぞれに対して駆動信号ＳＡ、駆動信号ＳＢが印加されるとする。駆動信号ＳＡ，ＳＢは、同じ周波数の信号からなり、また、位相差φを有する。

例えば図５（ａ）に示すような、位相差φが＋π／２（ｒａｄ）である駆動信号ＳＡ，ＳＢがそれぞれ圧電素子９１のＡ相、Ｂ相に印加されると、圧電素子９１により振動体９２に進行性振動波が励起される。そして、上記進行性振動波により、振動体９２とスライダ部材９３との接触部Ｃに摩擦力が生じ（図４（ｂ）参照）、この摩擦力により、スライダ部材９３は振動体９２に対して相対移動即ち相対的に回転される。即ち、移動子９４が回転される。移動子９４の回転により、出力軸９５はその軸線の周りに回転される。このように、位相差φが＋π／２（ｒａｄ）である駆動信号ＳＡ，ＳＢがそれぞれ圧電素子９１のＡ相、Ｂ相に印加される場合、出力軸９５は回転方向ＣＷ（正回転方向）に回転されるとする。

これに対し、図５（ｂ）に示すような、位相差φが−π／２（ｒａｄ）である駆動信号ＳＡ，ＳＢがそれぞれ圧電素子９１のＡ相、Ｂ相に印加される場合、同様に、出力軸９５は回転されるが、その回転方向は、回転方向ＣＷとは逆の回転方向ＣＣＷ（逆回転方向）となる。

また、図５（ｃ）に示すような、位相差φが０（ｒａｄ）即ち位相差がない駆動信号ＳＡ，ＳＢがそれぞれ圧電素子９１のＡ相、Ｂ相に印加される場合、振動体９２には、進行性振動波が励起されずに、定在波が発生する。この定在波が発生した状態においては、振動体９２とスライダ部材９３の間に摩擦力が発生せず、出力軸９５は回転しない。また、スライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃ（図４（ｂ））において、それぞれが互いに微小な間隔をおいて離間した状態になり、自己保持トルクの値が非常に小さくなる。

次に、振動波モータ４４に駆動信号ＳＡ，ＳＢを印加せずに振動波モータ４４を長時間停止した状態に放置した場合に、振動波モータ４４の自己保持トルクの値が非常に小さくなることについて説明する。

振動波モータ４４の通常回転時においては、スライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃは、回転による摩擦状態にあり、乾燥した状態にある。しかしながら、振動波モータ４４に駆動信号ＳＡ，ＳＢを印加せずに振動波モータ４４を長時間停止した状態に放置した場合、周囲の雰囲気中の水分子がスライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃ（図４（ｂ））に侵入し、スライダ部材９３と振動体９２が滑り易い状態になる。このため、長時間停止状態に放置された振動波モータ４４に対してその動作を開始させる場合、当初は、スライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃが低摩擦状態にある。そして、振動波モータ４４の動作開始からある程度の時間が経過すると、スライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃが低摩擦状態から定常摩擦状態に変化する。よって、振動波モータ４４の動作開始からある程度の時間が経過するまでの期間中は、発生するトルクが減少し、振動波モータ４４の回転速度を速度プロファイルに正確に追従させて制御することができない。

次に、本実施の形態における振動波モータ４４を制御するための制御部の構成について図６を参照しながら説明する。図６は図４の振動波モータ４４を制御するための制御部の構成を示すブロック図である。

振動波モータ４４を制御するための制御部１００は、図６に示すように、ＣＰＵ１を備える。ＣＰＵ１は、ホストコンピュータ２からの指示信号（例えば駆動開始、目標速度、停止などを示す指示信号）に基づいて、振動波モータ４４を動作、停止をさせるための駆動信号を出力する。また、ＣＰＵ１は、ホストコンピュータ２からの上記指示信号に基づいて、振動波モータ４４の回転方向を切り換えるための回転方向切換信号を位相変換部６に出力する。

ＣＰＵ１からの上記駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器（デジタルアナログ変換器）４によりアナログ信号に変換された後に、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator；可変周波数発振器）５に入力される。ＶＣＯ５は、Ｄ／Ａ変換器４から入力された駆動信号の電圧に応じた周波数の交流電圧を発生する。ＶＣＯ５で発生された交流電圧は、位相変換部６に入力される。

位相変換部６は、上記ＣＰＵ１からの回転方向切換信号に基づいて、ＶＣＯ５から入力された交流電圧を、振動波モータ４４の回転方向を規定する位相差φ（＋π／２または−π／２（ｒａｄ））を有する２つの交流電圧に変換し、それぞれの交流電圧を出力する。ここで、変換後の２つの交流電圧は、それぞれ同じ周波数および電圧を有する。

位相変換部６から出力された交流電圧の一方は、電力増幅器（以下、アンプという）７およびマッチングコイル９を経て、駆動信号ＳＡとして振動波モータ４４に出力される。そして、上記駆動信号ＳＡは、振動波モータ４４の積層圧電素子９１のＡ相に印加される。位相変換部６から出力された交流電圧の他方は、アンプ８およびマッチングコイル１０を経て、駆動信号ＳＢとして振動波モータ４４に出力され、当該駆動信号ＳＢは、積層圧電素子９１のＢ相に印加される。

ＣＰＵ１は、エンコーダセンサ４６からの出力信号を入力し、当該出力信号に基づいて、振動波モータ４４の回転速度および回転方向を検出する。そして、ＣＰＵ１は、検出した振動波モータ４４の回転速度および回転方向が目標回転速度および回転方向に一致するように、フィードバック制御を行う。

また、ＣＰＵ１は、タイマ回路３に含まれる継続停止タイマ３ａ，回復波処理タイマ３ｂ，駆動制御タイマ３ｃを個別に動作させ、それぞれのタイマ３ａ〜３ｃの計時時間に基づいて制御、動作時間などを制御する。ここで、継続停止タイマ３ａは、振動波モータ４４に駆動信号ＳＡ，ＳＢが印加されずに振動波モータ４４が継続して停止されている時間（継続停止時間）ｔ１を計時するタイマである。回復波処理タイマ３ｂは、後述する回復波処理の実行時間ｔ２を計時するタイマである。駆動制御タイマ３ｃは、駆動信号ＳＡ，ＳＢの印加時間を制御するための時間ｔ３を計時するタイマである。

本実施の形態においては、振動波モータ４４が停止されると、継続停止タイマ３ａによる継続停止時間ｔ１の計時が開始される。継続停止タイマ３ａにより計時された継続停止時間ｔ１が予め設定された閾値ｔａに達すると、回復波処理が開始される。この回復波処理が開始されると、回復波処理タイマ３ｂにより回復波処理の実行時間ｔ２の計時が開始される。回復波処理タイマ３ｂにより計時された回復波処理の実行時間ｔ２の計時が所定時間ｔｐに達すると、回復波処理は終了される。また、回復波処理の実行中においては、駆動制御タイマ３ｃが計時する時間ｔ３に基づいて駆動信号ＳＡ，ＳＢの印加時間が制御される。

次に、上記回復波処理について図７および図８を参照しながら説明する。図７は図６の制御部１００の回復波処理による振動波モータ４４の出力軸９５の回転方向の切り換え状態を示す図である。図８は制御部１００による回復波処理の実行タイミングを模式的に示す図である。

上記回復波処理は、上述したように、上記遊びＣＬ（図３参照）の範囲に対応する回転角度範囲内で出力軸９５が正転と逆転を交互に繰り返すように、振動波モータ４４を動作させるための制御処理であり、当該制御処理は、所定時間実行される。

上記回復波処理においては、図７に示すように、まず、駆動制御タイマ３ｃの計時時間ｔ３に基づいて、微小時間ｔｓ分出力軸９５が例えば正転方向ＣＷへ回転するように振動波モータ４４が制御される。即ち、微小時間ｔｓ分、Ａ相には、駆動信号ＳＡが印加され、Ｂ相には、駆動信号ＳＡとの位相差φが＋π／２（ｒａｄ）の駆動信号ＳＢが印加される（図５（ａ）参照）。ここで、上記時間ｔｓは、チルト回転ギア４２およびチルト回転ピニオンギア４３の間にある遊びＣＬ（図３）の範囲内の回転角度分、振動波モータ４４の出力軸９５を正転方向ＣＷまたは逆回転方向ＣＣＷへ回転させる際に必要な時間である。例えば時間ｔｓとしては、０．００３秒が設定される。

上記振動波モータ４４の正転後、振動波モータ４４の回転方向を切り換えるように、ＣＰＵ１から回転方向切換信号が位相変換部６に入力される。そして、微小時間ｔｓ分、駆動信号ＳＡおよび当該駆動信号ＳＡとの位相差φが−π／２（ｒａｄ）の駆動信号ＳＢが振動波モータ４４のＡ相，Ｂ相にそれぞれ印加される（図５（ｂ）参照）。これにより、振動波モータ４４の出力軸９５は、逆転方向ＣＣＷへ回転される。この逆転方向ＣＣＷへの回転は、上記時間ｔｓ分実行される。次いで、再び振動波モータ４４の回転方向が切り換えられる。

このように、回復波処理により、上記遊びＣＬの範囲に対応する回転角度範囲内で、振動波モータ４４（出力軸９５）の正転および逆転が交互に繰り返される。この回復波処理の開始と同時に、回復波処理タイマ３ｂが回復波処理の実行時間ｔ２を計時する動作を開始しており、回復波処理の実行時間ｔ２が所定時間ｔｐに達すると、回復波処理は、終了する。上記所定時間ｔｐは、スライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃにおける状態を定常摩擦状態（水分子の侵入による影響が排除された摩擦状態）にするのに必要な正転および逆転の繰り返し回数から決められる時間である。例えば、所定時間ｔｐは、３秒に決定される。

また、上記閾値ｔａは、振動波モータ４４が自己保持トルクの減少を起こさずに正常に動作を開始することができる継続停止時間の最大値である。そして、上記閾値ｔａの時間内であれば、停止された状態に放置された振動波モータ４４を、速度制御プロファイルを正確に追従しながら駆動することができることになる。本実施の形態においては、上記閾値ｔａとして、３分に設定されている。

このように、継続停止時間ｔ１が閾値ｔａに達すると、図８に示すように、上記回復波処理が開始され、当該回復波処理により、スライダ部材９３と振動体９２の接触部Ｃにおける状態が、定常的な摩擦状態にされる。よって、振動波モータ４４に駆動信号ＳＡ，ＳＢを印加せずに振動波モータ４４を停止状態に長時間放置した場合に、振動波モータ４４の自己保持トルクの低下を未然に防止することができる。その結果、例えばカメラヘッド５０の荷重が作用する位置がチルト回転軸上になくても、当該荷重により作用するモーメント力が自己保持トルクの範囲内であれば、振動波モータ４４の停止状態においてカメラヘッド５０が目標位置から移動することはない。即ち、振動波モータ４４に駆動信号ＳＡ，ＳＢを印加せずに振動波モータ４４を長時間停止状態に放置するような場合においても、カメラヘッド５０を目標位置に停止した状態に保持することができる。

また、回復波処理の終了後に、ホストコンピュータ２からの駆動指示信号がなく、再度、継続停止時間ｔ１が上記閾値ｔａに達すると、回復波処理が開始される。この際、前回の回復波処理における最後の回転方向が正転方向ＣＷであれば、今回の回復波処理の最初の回転方向は、逆転方向ＣＣＷとなるように制御される。

次に、制御部１００が回復波処理を実行する際の手順について図９を参照しながら説明する。図９は図６の制御部１００が回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。図９のフローチャートに示す手順は、ＣＰＵ１により実行されるものである。

制御部１００のＣＰＵ１がホストコンピュータ２からの停止指示信号に基づいて振動波モータ４４を停止状態にすると、図９に示すように、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａを動作させ、継続停止時間ｔ１の計時を開始させる（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ１は、ホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２）。

上記ステップＳ２において上記ホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信していない場合、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａにより計時された時間ｔ１が上記閾値ｔａに達したか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、時間ｔ１が上記閾値ｔａに達していない場合、ＣＰＵ１は、上記ステップＳ２に戻る。

上記ステップＳ３において時間ｔ１が上記閾値ｔａに達したと判定された場合、ＣＰＵ１は、上述した回復波処理を開始する（ステップＳ４）。このとき、ＣＰＵ１は、回復波処理タイマ３ｂによる回復波処理の実行時間ｔ２の計時を開始させる。そして、ＣＰＵ１は、回復波処理タイマ３ｂにより計時された回復波処理の実行時間ｔ２が所定時間ｔｐに達したか否かを判定する（ステップＳ５）。

上記ステップＳ５において回復波処理の実行時間ｔ２が所定時間ｔｐに達したと判定された場合、ＣＰＵ１は、回復波処理を終了する（ステップＳ６）。この回復波処理の終了に伴い回復波処理タイマ３ｂは、リセットされる。そして、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａをリセットし（ステップＳ７）、上記ステップＳ１に戻る。

これに対し、上記ステップＳ５において回復波処理の実行時間ｔ２が所定時間ｔｐに達していない判定された場合、ＣＰＵ１は、ホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ８）。上記駆動開始指示信号を受信していない場合、ＣＰＵ１は、上記ステップＳ５に戻る。

上記ステップＳ８においてホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信したと判定された場合、ＣＰＵ１は、回復波処理を中止し（ステップＳ９）、継続停止タイマ３ａをリセットする（ステップＳ１０）。そして、ＣＰＵ１は、上記受信した駆動開始信号に基づいて振動波モータ４４の動作を開始させる制御へ移行する（ステップＳ１１）。

上記ステップＳ２においてホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信したと判定された場合、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａをリセットする（ステップＳ１０）。そして、ＣＰＵ１は、上記受信した駆動開始信号に基づいて振動波モータ４４の動作を開始させる制御へ移行する（ステップＳ１１）。

このように、本実施の形態によれば、振動波モータ４４により、チルト回転軸（カメラヘッド５０）を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに、チルト回転軸（カメラヘッド５０）を安定して駆動することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図１０を参照しながら説明する。図１０は本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の構成を有するが、回復波処理の実行中には、ホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受け付けない点で、上記第１の実施の形態と異なる。以下の説明においては、上記第１の実施の形態の同じ部材、同じブロックには、同一の符号を用いる。

制御部１００のＣＰＵ１がホストコンピュータ２からの停止指示信号に基づいて振動波モータ４４を停止状態にすると、図１０に示すように、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａを動作させ、継続停止時間ｔ１の計時を開始させる（ステップＳ２１）。そして、ＣＰＵ１は、ホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２２）。

上記ステップＳ２２において上記ホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信していない場合、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａにより計時された時間ｔ１が上記閾値ｔａに達したか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、時間ｔ１が上記閾値ｔａに達していない場合、ＣＰＵ１は、上記ステップＳ２２に戻る。

上記ステップＳ２３において時間ｔ１が上記閾値ｔａに達したと判定された場合、ＣＰＵ１は、上述した回復波処理を開始する（ステップＳ２４）。このとき、ＣＰＵ１は、回復波処理タイマ３ｂによる回復波処理の実行時間ｔ２の計時を開始させる。そして、ＣＰＵ１は、回復波処理タイマ３ｂにより計時された回復波処理の実行時間ｔ２が所定時間ｔｐに達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。

上記ステップＳ２５において回復波処理の実行時間ｔ２が所定時間ｔｐに達したと判定された場合、ＣＰＵ１は、回復波処理を終了する（ステップＳ２６）。この回復波処理の終了に伴い回復波処理タイマ３ｂは、リセットされる。そして、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａをリセットし（ステップＳ２７）、上記ステップＳ２１に戻る。

上記ステップＳ２２においてホストコンピュータ２からの駆動開始指示信号を受信したと判定された場合、ＣＰＵ１は、継続停止タイマ３ａをリセットする（ステップＳ２８）。そして、ＣＰＵ１は、上記受信した駆動開始信号に基づいて振動波モータ４４の動作を開始させる制御へ移行する（ステップＳ２９）。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータの駆動装置による回復波処理の実施タイミングを示す図である。図１２は本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置の回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の構成を有するが、電源投入、リセット指示など、雲台４０の初期化動作が要求される初期化指示が入力されると、当該初期化動作の実行前に回復波処理を実行する点で異なる。以下の説明においては、上記第１の実施の形態の同じ部材、同じブロックには、同一の符号を用いる。

本実施の形態においては、上記初期化指示が入力されると、雲台４０のパン機構およびチルト機構において、初期位置に対する位置決めなどの初期化動作が行われる。例えばチルト機構においては、振動波モータ４４を動作させ、カメラヘッド５０を初期位置に停止させるための初期化動作が行われる。

ここで、チルト機構に関しては、図１１に示すように、初期化指示が入力されると、まず、回復波処理が実行される。そして、回復波処理の終了後に、初期化動作に対応する駆動信号ＳＡ，ＳＢが振動波モータ４４に出力される。

制御部１００のＣＰＵ１は、図１２に示すように、初期化指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ３１）。ここで、初期化指示が入力されると、ＣＰＵ１は、回復波処理を実行する（ステップＳ３２）。この回復波処理の実行時間は、上記第１および第２の実施の形態と異なり、１０秒である。次いで、ＣＰＵ１は、初期化動作に対応する駆動信号ＳＡ，ＳＢを振動波モータ４４に出力し、振動波モータ４４の動作を制御する（ステップＳ３３）。そして、ＣＰＵ１は、本処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、初期化指示が入力されると、回復波処理が実行された後に、振動波モータ４４を動作させ、カメラヘッド５０をチルト方向の初期位置に停止させるための初期化動作が行われる。これにより、初期化動作開始時において、振動波モータ４４の自己保持トルクが低下することを未然に防止することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置がチルト機構として用いられている監視カメラ装置を前方から見た斜視図である。 図１の監視カメラ装置に用いられているチルト機構の主要部構成を示す斜視図である。 図２のチルト回転ギア４２およびチルト回転ピニオンギア４３の噛み合い状態を模式的に示す平面図である。 （ａ）は図１の雲台４０のチルト機構の駆動源として用いられている振動波モータ４４の主要部構成を示す縦断面図である。（ｂ）は図４（ａ）の振動波モータ４４の振動体９２とスライダ部材９３との接触部を拡大して示す縦断面図である。 図４（ａ）の振動波モータ４４に印加される駆動信号の波形図を示す図である。 図４の振動波モータ４４を駆動するための制御部の構成を示すブロック図である。 図６の制御部１００の回復波処理による振動波モータ４４の出力軸９５の回転方向の切り換え状態を示す図である。 制御部１００による回復波処理の実行タイミングを模式的に示す図である。 図６の制御部１００が回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータの駆動装置による回復波処理の実施タイミングを示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置の回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。 速度制御プロファイルの一例を示す図である。

符号の説明

１ ＣＰＵ
３ａ 継続停止タイマ
６ 位相変換部
４０ 雲台
４２ チルト回転ギア
４３ チルト回転ピニオンギア
４４ 振動波モータ
４５ エンコーダスケール
４６ エンコーダセンサ
５０ カメラヘッド
９１ 積層圧電素子
９２ 振動体
９３ スライダ部材
９４ 移動子
９５ 出力軸
１００ 制御部

Claims (8)

1. 振動波モータと、
   前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、
   前記振動波モータの出力を前記被駆動体に伝達するための少なくとも第１の伝達部材および第２の伝達部材を有し、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段と、
   前記振動波モータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記振動波モータが前記第１の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置。
2. 前記振動波モータが継続して停止している継続停止時間を計時する計時手段を備え、
   前記制御手段は、前記計時手段により計時された継続停止時間が予め設定された所定時間に達すると、前記振動波モータが前記特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記振動波モータが前記特定の動作を予め設定された実行時間するように、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。
4. 前記制御手段は、前記振動波モータの前記特定の動作の開始から予め設定された実行時間が経過するまでに、前記振動波モータの駆動開始指示が入力されると、前記振動波モータの前記特定の動作を中止し、前記振動波モータが前記駆動開始指示に基づいた動作を開始するように、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。
5. 前記制御手段は、初期化指示が入力されると、前記振動波モータが前記初期化指示に基づいた動作を開始する前に、前記振動波モータが前記特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. 前記振動波モータは、振動体と、前記振動体に固着され、前記振動体に振動波を励起させる電気機械エネルギ変換素子と、前記振動体に接触され、前記振動体に励起された振動波により相対移動する移動子と、前記移動子の相対移動により運動する出力部材とを有し、
   前記出力部材は、前記第１の伝達部材と連結されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の駆動装置。
7. 前記第１の伝達部材は、前記出力部材に固着されている第１のギアからなり、
   前記第２の伝達部材は、前記第１のギアと噛み合わされ、前記第１のギアとの間に遊びが設けられている第２のギアからなり、
   前記制御手段は、前記特定の動作として、前記振動波モータが前記第１のギアを前記遊びの範囲内で正転、逆転を繰り返しながら回転させる動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. 振動波モータと、前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、前記振動波モータから出力される駆動力が伝達される第１の伝達部材および前記第１の伝達部材に伝達された駆動力を前記被駆動体に伝達する第２の伝達部材を有し、前記第１の伝達部材との間に前記第２の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
   前記振動波モータが前記第１の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置の制御方法。

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