控制裝置、致動(dòng)器、校正裝置、透鏡、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及控制裝置、致動(dòng)器、校正裝置、透鏡、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)。提供一種在考慮多個(gè)馬達(dá)的合成驅(qū)動(dòng)力在至少兩個(gè)相交方向之間的傳輸特性的差的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)體的多方向驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置。其控制裝置包括：偏差計(jì)算單元，被配置為基于位置命令和關(guān)于移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)之間的差來輸出分別關(guān)于第一方向和與第一方向交叉的第二方向的第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)；補(bǔ)償單元，其分別基于第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)來輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)；以及控制量計(jì)算單元，其基于第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)來至少輸出關(guān)于第一馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的第一信號(hào)和關(guān)于第二馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的第二信號(hào)。
【專利說明】fe制裝直、致動(dòng)器、校正裝直、透$見、成像裝直和自動(dòng)臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制裝置、包括控制裝置的致動(dòng)器、圖像模糊校正裝置、置換透鏡(replacement lens)、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)。特別是,本發(fā)明涉及能夠通過合成多個(gè)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來多方向地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體的控制裝置、包括控制裝置的致動(dòng)器、圖像模糊校正裝置、置換透鏡、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上提出的能夠?qū)崿F(xiàn)多方向驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器(在下文中被稱為多自由度驅(qū)動(dòng)裝置)包括使用線性致動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)XY Θ驅(qū)動(dòng)的裝置(日本專利申請公開N0.2009-225503)。
[0003]圖1OA示出傳統(tǒng)的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
[0004]基板I是多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的基體，并且，振動(dòng)器2、3和4驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體5。位置傳感器6檢測X方向位置，并且，位置傳感器7和8檢測Y方向位置。
[0005]圖1OB是該裝置的側(cè)視圖。
[0006]振動(dòng)器2(未圖示)、3和4均包括通過接合等成為一體的具有一個(gè)突起的振動(dòng)構(gòu)件(振動(dòng)器3、4的上部)和壓電元件(陰影區(qū)域)，并且經(jīng)由未圖示的附接構(gòu)件被附接到基板I。
[0007]標(biāo)尺部分6’、7’和8’被設(shè)置在位置傳感器之上的一面處。例如，隨著標(biāo)尺部分6’在X方向上移動(dòng)，傳感器6輸出對應(yīng)于移動(dòng)量的位置信號(hào)。
[0008]傳感器7和傳感器8分別輸出與標(biāo)尺部分V和標(biāo)尺部分8，在Y方向上的移動(dòng)量相對應(yīng)的位置信號(hào)。
[0009]該配置在作為振動(dòng)器2、3和4的驅(qū)動(dòng)力的矢量合成方向的方向上移動(dòng)移動(dòng)體。
[0010]日本專利申請公開N0.2009-225503提出了圖1OA和IOB中示出的振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)，并且提出了一種控制方法來校正各個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的變化?？刂葡到y(tǒng)包括被配置為針對多個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)獨(dú)立地執(zhí)行PID控制的控制器。也就是說，傳統(tǒng)控制器將XY Θ的位置命令值變換為每一個(gè)馬達(dá)移動(dòng)量，然后使獨(dú)立地設(shè)置的PID補(bǔ)償器執(zhí)行位置控制。
[0011]圖11示出傳統(tǒng)的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)。
[0012]下面描述使用圖1OA和IOB中示出的振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的情況。未圖示的控制器給出輸入到馬達(dá)坐標(biāo)變換單元1101的位置命令X、Y和Θ。
[0013]馬達(dá)坐標(biāo)變換單元1101涉及三個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)(三個(gè)振動(dòng)器)Ml、M2和M3，并且包括Ml坐標(biāo)變換單元、M2坐標(biāo)變換單元和M3坐標(biāo)變換單元。
[0014]該單元將位置命令X、Y和Θ變換為這些振動(dòng)型馬達(dá)所處的坐標(biāo)位置上的值，并且，這些值取決于產(chǎn)生馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力的矢量的角度和位置命令X、Y和Θ的方向。
[0015]這里，在考慮每一個(gè)馬達(dá)離移動(dòng)體的中心的相對位置的同時(shí)，必須執(zhí)行0方向上的變換。
[0016]例如，在接收位置命令XY Θ時(shí)，Ml坐標(biāo)變換單元的X方向指令值是振動(dòng)型馬達(dá)Ml的坐標(biāo)上的位置命令值，并且，當(dāng)Θ方向被忽視時(shí)，其Y方向分量是零。[0017]類似地，振動(dòng)型馬達(dá)M2和M3的X、Y和Θ方向上的指令值也取決于角度與驅(qū)動(dòng)矢量的關(guān)系來被分配。
[0018]同時(shí)，由XY Θ坐標(biāo)變換單元308獲得的檢測位置X、Y和Θ被輸入到馬達(dá)坐標(biāo)變換單元1101并被變換為馬達(dá)坐標(biāo)位置上的值。
[0019]然后，被變換為三個(gè)馬達(dá)坐標(biāo)位置的檢測位置和位置命令被輸入到用于計(jì)算差的偏差計(jì)算單元1102。這是每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的位置偏差。
[0020]接下來，三個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的位置偏差被輸入到PID補(bǔ)償器1103。PID補(bǔ)償器1103包括三個(gè)PID補(bǔ)償器，每一個(gè)PID補(bǔ)償器被設(shè)置用來控制對應(yīng)的振動(dòng)型馬達(dá)。
[0021]這里，當(dāng)三個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)具有相同的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，基本上對其設(shè)置相同的控制增益。
[0022]然后，從PID補(bǔ)償器1103輸出的振動(dòng)型馬達(dá)的控制信號(hào)包含信息，例如，成為驅(qū)動(dòng)參數(shù)的頻率、相位差和脈沖寬度，并且，控制信號(hào)被輸入到脈沖發(fā)生器304。
[0023]從脈沖發(fā)生器304輸出的脈沖信號(hào)被輸入到驅(qū)動(dòng)電路305,從該驅(qū)動(dòng)電路305輸出相位相差90ο的兩個(gè)相位的AC電壓。
[0024]從驅(qū)動(dòng)電路305輸出的AC電壓被施加到振動(dòng)型馬達(dá)2、3和4 (在下文中被稱為MU M2和M3)的壓電元件，使得移動(dòng)體5在Ml、M2和M3的驅(qū)動(dòng)力的矢量合成方向上操作。
[0025]移動(dòng)體5的操作由位置傳感器6、7和8檢測，并且，位置檢測單元307對作為X1、Yl和Y2的在每一個(gè)傳感器位置處的位置信息執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算。位置信息X1、Yl和Y2被輸入到XY Θ坐標(biāo)變換單元308,并且作為X、Y和Θ的位置信息經(jīng)過坐標(biāo)變換。
[0026]以這樣的方式，由PID補(bǔ)償器對各個(gè)馬達(dá)執(zhí)行反饋控制，以便接近位置命令X、Y和Θ O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]上述的傳統(tǒng)例子具有如下問題。
[0028]這種多自由度驅(qū)動(dòng)裝置在該裝置水平地放置于XY平面上的情況和在該裝置垂直地放置的情況之間在X、Y和Θ的驅(qū)動(dòng)方向(移動(dòng)方向)上顯示出不同的傳輸特性。但是，傳統(tǒng)例子的控制系統(tǒng)沒有考慮傳輸特性的這種差異，所以不能總是實(shí)現(xiàn)令人滿意的控制性倉泛。
[0029]例如，在Y方向上存在重力的影響。于是，為了用作包括在移動(dòng)體5的中心處設(shè)置的透鏡的照相機(jī)的振動(dòng)吸收機(jī)構(gòu)，當(dāng)在XY方向上驅(qū)動(dòng)透鏡時(shí)，在Y方向上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的振動(dòng)型馬達(dá)(振動(dòng)器)M2和M3將會(huì)受與透鏡的質(zhì)量相對應(yīng)的重力的影響。
[0030]與X方向上的傳輸特性中的增益和相位延遲相比，這樣會(huì)降低y方向上的傳輸特性中的增益和相位延遲。
[0031]隨著振動(dòng)吸收的頻率增加，即,加速度增加,這種趨勢變得更加突出。
[0032]結(jié)果，由于Y方向上的影響所導(dǎo)致的振動(dòng)型馬達(dá)(振動(dòng)器)當(dāng)中的控制量的不平衡，控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，從而使位置偏差和響應(yīng)度劣化。
[0033]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及構(gòu)成通過對多個(gè)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行矢量合成而使得能夠進(jìn)行多方向驅(qū)動(dòng)的的致動(dòng)器的馬達(dá)控制裝置。這種裝置在考慮合成驅(qū)動(dòng)力在至少兩個(gè)相交方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，從而能夠提高對位置偏差和響應(yīng)度的可控性。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及包括該控制裝置的致動(dòng)器、圖像模糊校正裝置、置換透鏡、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)。
[0034]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及控制裝置，該控制裝置包括:偏差計(jì)算單元，被配置為基于位置命令和關(guān)于移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)之間的差來輸出分別關(guān)于第一方向和與第一方向交叉的第二方向的第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)；補(bǔ)償單元，其分別基于第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)來輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)；以及控制量計(jì)算單元，其基于第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)至少輸出關(guān)于第一馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的第一信號(hào)和關(guān)于第二馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的第二信號(hào)。
[0035]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及包括控制裝置的致動(dòng)器、圖像模糊校正裝置、置換透鏡、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)。
[0036]根據(jù)下面參照附圖對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1A描述多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的示例性結(jié)構(gòu)。
[0038]圖1B描述多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的示例性結(jié)構(gòu)。
[0039]圖2A描述線性振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)原理。
[0040]圖2B描述線性振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)原理。
[0041]圖2C描述線性振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)原理。
[0042]圖2D描述線性振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)原理。
[0043]圖3描述多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)。
[0044]圖4描述PID補(bǔ)償器的控制系統(tǒng)。
[0045]圖5描述在控制量計(jì)算單元中包含的多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元。
[0046]圖6A描述多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元的矩陣計(jì)算表達(dá)式。
[0047]圖6B描述多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元的矩陣計(jì)算表達(dá)式。
[0048]圖6C描述多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元的矩陣計(jì)算表達(dá)式。
[0049]圖7A描述在X、Y和Θ方向上的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
[0050]圖7B描述在X、Y和Θ方向上的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
[0051]圖7C描述在X、Y和Θ方向上的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
[0052]圖7D描述在X、Y和Θ方向上的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
[0053]圖7Ε描述在X、Y和Θ方向上的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
[0054]圖8Α描述用于將位置傳感器信號(hào)的坐標(biāo)變換為X、Y和Θ的表達(dá)式。
[0055]圖SB描述用于將位置傳感器信號(hào)的坐標(biāo)變換為X、Y和Θ的表達(dá)式。
[0056]圖9描述當(dāng)在實(shí)際裝置中使用控制系統(tǒng)時(shí)的有益效果。
[0057]圖1OA示出多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
[0058]圖1OB示出多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
[0059]圖11示出多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)。
[0060]圖12Α描述使用避免機(jī)構(gòu)減少負(fù)荷的示例性結(jié)構(gòu)。
[0061]圖12Β描述使用避免機(jī)構(gòu)減少負(fù)荷的示例性結(jié)構(gòu)。
[0062]圖13是描述示例性馬達(dá)的截面圖。
[0063]圖14Α示出多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。[0064]圖14B示出多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
[0065]圖15描述馬達(dá)控制裝置的應(yīng)用例子。
[0066]圖16描述馬達(dá)控制裝置的應(yīng)用例子。
【具體實(shí)施方式】
[0067]現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0068](實(shí)施例1)
[0069]下面舉例說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的作為能夠多方向地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體的致動(dòng)器(多自由度驅(qū)動(dòng)裝置)的振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置。
[0070]下面描述作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性結(jié)構(gòu)，其中，包括本發(fā)明的馬達(dá)控制裝置的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置作為光學(xué)裝置被應(yīng)用于用于照相機(jī)的振動(dòng)吸收機(jī)構(gòu)(圖像模糊校正裝置)。雖然本實(shí)施例描述照相機(jī)中的安裝的示例性結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明并不限于此，并且可應(yīng)用于臺(tái)架等處的控制裝置。
[0071]本實(shí)施例的振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置包括被配置為使得通過施加AC電壓來激勵(lì)振動(dòng)的多個(gè)振動(dòng)器。
[0072]然后，與多個(gè)振動(dòng)器接觸的移動(dòng)體通過由于摩擦力而導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)力來被驅(qū)動(dòng)，其中，驅(qū)動(dòng)力包括多個(gè)振動(dòng)器的矢量合成驅(qū)動(dòng)力，并且可以多方向地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體。
[0073]具體地，如圖1A和IB所示，在XY Θ方向(第一方向、第二方向和第三方向)上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)的線性振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置被配置為使用多個(gè)線性振動(dòng)型馬達(dá)。
[0074]用于照相機(jī)的振動(dòng)吸收機(jī)構(gòu)包括兩軸陀螺傳感器，由此檢測在XY坐標(biāo)上的在XY方向上的振動(dòng)量并產(chǎn)生位置命令信號(hào)XY以校正振動(dòng)，XY坐標(biāo)是一個(gè)平面上的兩個(gè)笛卡爾坐標(biāo)。
[0075]也就是說，該機(jī)構(gòu)基于位置命令信號(hào)來控制多自由度驅(qū)動(dòng)裝置，以為了照相機(jī)的振動(dòng)吸收而移動(dòng)作為移動(dòng)體的透鏡。
[0076]圖1A示出本實(shí)施例的振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
[0077]基板101是振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的基體，并且，振動(dòng)型馬達(dá)(振動(dòng)器)103、104、105和106驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體102。
[0078]這里，對于作為用于照相機(jī)的振動(dòng)吸收機(jī)構(gòu)的使用，移動(dòng)體102對應(yīng)于透鏡部分。
[0079]位置傳感器107檢測X方向位置，并且，位置傳感器108和109檢測Y方向位置。
[0080]圖1B是該裝置的側(cè)視圖。
[0081]振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106均包括通過接合等成為一體的具有兩個(gè)突起的振動(dòng)構(gòu)件和壓電元件(未圖示)，并且，經(jīng)由附接構(gòu)件被附接到基板101。
[0082]標(biāo)尺部分107’、108’和109’被設(shè)置在位置傳感器107、108和109之上的一面處。
[0083]例如，隨著標(biāo)尺部分107’在X方向(第一方向)上移動(dòng)，傳感器107輸出對應(yīng)于移動(dòng)量的位置信號(hào)。隨著標(biāo)尺部分108’和標(biāo)尺部分109’在Y方向(第二方向)上移動(dòng)，傳感器108和109分別輸出對應(yīng)于移動(dòng)量的位置信號(hào)。
[0084]因此，移動(dòng)體在作為振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106的驅(qū)動(dòng)力的矢量合成方向的方向上移動(dòng)。
[0085]雖然描述了所有振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106的驅(qū)動(dòng)力生成軸與X方向(第一方向)和Y方向(第二方向)交叉的情況，但是本發(fā)明不限于此。振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106的驅(qū)動(dòng)力生成軸中的至少一個(gè)可平行于X方向和Y方向的至少之一。注意，在振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106中的至少一個(gè)的驅(qū)動(dòng)力生成軸與X方向和Y方向交叉的情況下，本發(fā)明的控制裝置實(shí)現(xiàn)振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106的合成驅(qū)動(dòng)力的傳輸特性的更精確的坐標(biāo)控制，由此能夠進(jìn)一步改善位置偏差和響應(yīng)度的可控性。
[0086]圖2A至2D描述本實(shí)施例的線性振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)原理。被施加到圖2A中的與彈性體203接合的壓電元件204的AC電壓產(chǎn)生如圖2C和2D所示的兩種振動(dòng)模式，由此在箭頭的方向上移動(dòng)與突起202加壓接觸的移動(dòng)體201。
[0087]圖2B示出壓電元件204的電極的模式。例如，振動(dòng)型馬達(dá)103的壓電元件204被形成有沿縱向方向分離成各半的電極區(qū)域。
[0088]這些電極區(qū)域具有相同的極化方向(+ )。
[0089]AC電壓(Vl)被施加到壓電元件204的兩個(gè)電極區(qū)域的圖2B的右邊的電極區(qū)域，AC電壓(V2)被施加到左邊的電極區(qū)域。
[0090]當(dāng)Vl和V2是相同相位的在A模式的共振頻率附近的頻率處的AC電壓時(shí)，壓電元件204 (兩個(gè)電極區(qū)域)整體上在某一時(shí)刻膨脹并且在另一時(shí)刻收縮。
[0091]結(jié)果，振動(dòng)型馬達(dá)103產(chǎn)生圖2C所示的A模式振動(dòng)。
[0092]當(dāng)Vl和V2是相位偏移180ο的在B模式的共振頻率附近的頻率處的AC電壓時(shí)，那么，在某一時(shí)刻，在壓電元件204的右邊的電極區(qū)域收縮，并且，在左邊的電極區(qū)域膨脹。
[0093]在另一時(shí)刻，該關(guān)系變成反向的。結(jié)果，振動(dòng)型馬達(dá)103產(chǎn)生圖2D所示的B模式振動(dòng)。
[0094]這樣，兩種振動(dòng)模式被合成，由此在圖2Α的箭頭的方向上驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體201。
[0095]通過改變輸入到分成各半的電極的AC電壓的相位差，可以改變A模式和B模式的發(fā)生比。
[0096]該振動(dòng)型馬達(dá)可以通過改變所述發(fā)生比來改變移動(dòng)體的速度。
[0097]圖3描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)。
[0098]控制系統(tǒng)至少包括振動(dòng)型馬達(dá)、移動(dòng)體、位置傳感器和控制裝置。本例子中的控制系統(tǒng)包括，例如，振動(dòng)型馬達(dá)103至106、移動(dòng)體102、位置傳感器107至109、以及控制裝置?？刂蒲b置包括控制器、脈沖發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、位置檢測單元和坐標(biāo)變換單元。本例子中的控制裝置包括，例如，控制器、脈沖發(fā)生器304、驅(qū)動(dòng)電路305、位置檢測單元307和XY Θ坐標(biāo)變換單元308。控制器還包括偏差計(jì)算單元、補(bǔ)償器(補(bǔ)償單元)和控制量計(jì)算單元。本例子中的控制裝置包括，例如，XY Θ偏差計(jì)算單元301、PID補(bǔ)償器302和控制量計(jì)算單元303。
[0099]在多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)中，未圖示的控制器給出輸入到XY Θ偏差計(jì)算單元301的位置命令X、Y和Θ。
[0100]計(jì)算該位置命令與在XY θ坐標(biāo)變換單元308處獲得的檢測位置Χ、Υ和0之間的差，由此輸出X、Y和Θ的偏差信號(hào)。
[0101]偏差信號(hào)被輸入到構(gòu)成控制裝置的PID補(bǔ)償器302，X、Y和Θ的控制信號(hào)從該控制裝置輸出。
[0102]這里，PID補(bǔ)償器302是指對來自具有比例(P)、積分(I)和微分(D)的功能的補(bǔ)償器的輸出的相加，并且被用來補(bǔ)償控制目標(biāo)的相位延遲和增益并構(gòu)成穩(wěn)定的精確的控制系統(tǒng)。PID補(bǔ)償器具有用于控制器執(zhí)行反饋控制的固定控制周期，并且，基于該控制周期來執(zhí)行時(shí)間比例計(jì)算、時(shí)間微分計(jì)算和時(shí)間積分計(jì)算。補(bǔ)償單元是相對于位置命令補(bǔ)償移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)的相位延遲或增益的計(jì)算單元。作為補(bǔ)償器，例如，可以使用H無限大補(bǔ)償器、重復(fù)補(bǔ)償器，所有這些補(bǔ)償器被配置為基于時(shí)間概念來組合計(jì)算。補(bǔ)償器可以被視為所謂的濾波器，從該濾波器可以獲得基于時(shí)間概念的動(dòng)作，即，根據(jù)頻率的對輸入信號(hào)的放大或衰減的動(dòng)作。本發(fā)明的補(bǔ)償器并不限于這些補(bǔ)償器，并且，可以使用任何補(bǔ)償器，只要可以獲得上述效果即可。
[0103]在本實(shí)施例中，如稍后描述的，該P(yáng)ID補(bǔ)償器302被配置為:能夠根據(jù)通過合成振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力而獲得的驅(qū)動(dòng)力的傳輸特性在X、Y和Θ方向之間的差異來調(diào)整在X、Y和Θ方向上的控制增益。然后，經(jīng)過控制增益的調(diào)整的控制信號(hào)從PID補(bǔ)償器302輸出，并且被輸入到控制量計(jì)算單元303。
[0104]該控制量計(jì)算單元303包括通過矩陣計(jì)算來變換X、Y和Θ的控制量的下述的多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元，并且輸出用于四個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的控制量。
[0105]此時(shí)，本實(shí)施例計(jì)算經(jīng)過控制增益的調(diào)整的控制信號(hào)和由每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生軸和移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)方向軸(Χ、y和Θ方向)之間的相對角確定的系數(shù)，并且計(jì)算每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。[0106]這樣，在對位置命令執(zhí)行反饋控制的控制系統(tǒng)的路徑中設(shè)置本實(shí)施例中的PID補(bǔ)償器302和控制量計(jì)算單元，所述PID補(bǔ)償器302輸出經(jīng)過在Χ、Υ和Θ方向上的控制增益的調(diào)整的控制信號(hào)，并且，所述控制量計(jì)算單元計(jì)算用于每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
[0107]由此，每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的控制參數(shù)可以被設(shè)置為在考慮Χ、Υ和Θ方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)針對增益進(jìn)行優(yōu)化，由此，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可以實(shí)現(xiàn)具有大的控制容限的精確的協(xié)調(diào)的控制。
[0108]由此計(jì)算得到的振動(dòng)型馬達(dá)(振動(dòng)器)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)包括關(guān)于頻率、相位差和脈沖寬度的信息，并且，關(guān)于用于振動(dòng)型馬達(dá)的這些驅(qū)動(dòng)參數(shù)的信號(hào)從控制量計(jì)算單元303輸出并然后被輸入到脈沖發(fā)生器304。
[0109]脈沖發(fā)生器304產(chǎn)生其驅(qū)動(dòng)頻率隨著輸入的控制信號(hào)而改變的脈沖信號(hào)，并且，數(shù)字分頻電路、VCO (電壓控制振蕩器)等可以被用于此。
[0110]可替換地，可以執(zhí)行PWM (脈沖寬度調(diào)制)控制，以產(chǎn)生其脈沖寬度隨著控制信號(hào)而改變的脈沖信號(hào)。
[0111]從脈沖發(fā)生器304輸出的脈沖信號(hào)被輸入到驅(qū)動(dòng)電路305，從該驅(qū)動(dòng)電路305輸出相位相差90ο的兩個(gè)相位的AC電壓。
[0112]驅(qū)動(dòng)電路305致使在輸入的脈沖信號(hào)的定時(shí)處對從電源306供應(yīng)的DC電壓進(jìn)行切換操作，使用變壓器來提升到期望的電壓的升壓器電路或者使用LC共振的升壓器電路可以被用于此。
[0113]從驅(qū)動(dòng)電路305輸出的AC電壓被施加到振動(dòng)型馬達(dá)103、104、105和106(在下文中被稱為Ml、M2、M3和M4)的壓電元件，使得移動(dòng)體102在Ml、M2、M3和M4的驅(qū)動(dòng)力的矢
量合成方向上操作。
[0114]移動(dòng)體102的相對位置由位置傳感器107、108和109檢測，并且，位置檢測單元307在作為X1、Yl和Y2的每一個(gè)傳感器位置處對位置信息執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算。
[0115]位置信息X1、Y1和Y2被輸入到XY Θ坐標(biāo)變換單元，并且作為X、Y和Θ的位置信息經(jīng)過坐標(biāo)變換。這樣，本裝置執(zhí)行反饋控制，以便接近位置命令X、Y和Θ。
[0116]圖4描述本實(shí)施例中的PID補(bǔ)償器302的控制系統(tǒng)。X、Y和Θ的偏差信號(hào)均被設(shè)置有增益，其由PID補(bǔ)償器計(jì)算以便輸出。
[0117]增益Χ401、增益Υ402和增益Θ 403使得能夠調(diào)整在這些方向上的控制增益比。 [0118]這樣使得能夠自由地控制用于多個(gè)振動(dòng)器的協(xié)調(diào)控制的XY Θ的每一個(gè)控制量，由此提高用于控制的設(shè)計(jì)自由度。
[0119]對于PID補(bǔ)償器Χ404、PID補(bǔ)償器Υ405和PID補(bǔ)償器Θ 406中的每一個(gè)，當(dāng)在每一個(gè)方向上獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)多個(gè)振動(dòng)器時(shí)，基于傳輸特性來設(shè)置優(yōu)化的控制增益，由此能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)振動(dòng)器的協(xié)調(diào)控制。
[0120]圖5描述在控制量計(jì)算單元303中包含的多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元501的結(jié)構(gòu)。
[0121]Χ、Υ和Θ的每一個(gè)控制量經(jīng)過了由多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元501根據(jù)檢測位置Χ、和Θ進(jìn)行的矩陣計(jì)算，并且被變換為用于四個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)中的每一個(gè)的控制量。
[0122]結(jié)果，根據(jù)控制量來調(diào)整作為振動(dòng)型馬達(dá)Μ1、Μ2、Μ3和Μ4的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的頻率、相位差和脈沖寬度。
[0123]圖6Α至6C描述多輸入多輸出矩陣計(jì)算單元501的矩陣計(jì)算表達(dá)式。
[0124]在圖6Α中描繪振動(dòng)型馬達(dá)Ml、M2、M3和Μ4的控制量。
[0125]因?yàn)槊恳粋€(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸相對于XY軸以45ο的斜率設(shè)置，所以設(shè)置系數(shù)COS (45 度)。
[0126]第一項(xiàng)是控制量Λ X分量，第二項(xiàng)是控制量Λ Y分量，并且，第三項(xiàng)是控制量Λ Θ分量?？刂屏喀斗从吃赬方向上的傳輸特性，控制量ΛΥ反映在Y方向上的傳輸特性，并且，控制量Λ Θ反映在Θ方向上的傳輸特性。因此，當(dāng)垂直地設(shè)置該裝置時(shí)，X和Y方向之間的傳輸特性的差可以被視為控制量ΛΧ和ΛΥ之間的差，由此，可以計(jì)算用于每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的控制量。
[0127]這里，第一項(xiàng)矢量和第二項(xiàng)矢量在其X和Y分量之間符號(hào)不同。這是因?yàn)?，?dāng)施加相同相位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)方向全部被設(shè)置在左旋轉(zhuǎn)方向上。
[0128]圖6Β示出計(jì)算控制量Θ分量的旋轉(zhuǎn)矩陣R Θ。旋轉(zhuǎn)矩陣R Θ使用圖6C所示的沿著X坐標(biāo)軸和Y坐標(biāo)軸從XY坐標(biāo)的中心點(diǎn)到每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的距離d3來計(jì)算關(guān)于中心點(diǎn)(將中心點(diǎn)設(shè)置為旋轉(zhuǎn)中心)的控制量Δ Θ的旋轉(zhuǎn)量。
[0129]當(dāng)移動(dòng)體在X和Y方向上移動(dòng)時(shí)，對關(guān)于振動(dòng)型馬達(dá)的相對中心坐標(biāo)進(jìn)行移位。然后，檢測位置X和I被視為偏移分量。
[0130]圖7A至7E描述在X、Y和Θ方向上的本實(shí)施例的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
[0131]該裝置執(zhí)行四個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)M1、M2、M3和M4的驅(qū)動(dòng)力的矢量合成，并且在期望的方向上驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體。
[0132]下面描述選擇的典型操作模式。
[0133]圖7A描述在對角地向右下的方向上的驅(qū)動(dòng)的情況。在這種情況中，在Ml和M3處產(chǎn)生相同方向上的驅(qū)動(dòng)力。[0134]這里，期望M2和M4不產(chǎn)生用于在對角地向右下的方向上的驅(qū)動(dòng)的任何負(fù)荷。為此，僅僅在用于在垂直方向上驅(qū)動(dòng)的M2和M4處激勵(lì)駐波以減少負(fù)荷，或者，可以通過避免機(jī)構(gòu)來減少負(fù)荷。
[0135]圖12A和12B示出使用避免機(jī)構(gòu)來減少負(fù)荷的示例性結(jié)構(gòu)。
[0136]圖12A示出使用滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的示例性結(jié)構(gòu)。振動(dòng)型馬達(dá)經(jīng)由被固定到基板的桿120在箭頭方向上滑動(dòng)，由此，可以釋放負(fù)荷。
[0137]圖12B示出使用避免機(jī)構(gòu)的示例性結(jié)構(gòu)。被固定到基板的板彈簧121在箭頭方向上具有低剛度，所以沿避免方向變形，從而，振動(dòng)型馬達(dá)可以釋放負(fù)荷。
[0138]圖7B描述在對角地向右上的方向上的驅(qū)動(dòng)的情況。在這種情況中，在M2和M4處產(chǎn)生相同方向上的驅(qū)動(dòng)力。
[0139]圖7C描述在X方向上的驅(qū)動(dòng)的情況。當(dāng)Ml和M3的合成矢量與M2和M4的合成矢量具有相同的大小時(shí)，在如該圖中示出的X方向上產(chǎn)生合成矢量。類似地，圖7D描述在Y方向上的驅(qū)動(dòng)的情況。
[0140]圖7E描述在左旋轉(zhuǎn)方向上的驅(qū)動(dòng)的情況。在這種情況中，所有的驅(qū)動(dòng)力都可以在同一方向上產(chǎn)生。
[0141]這種操作被應(yīng)用于用于照相機(jī)的振動(dòng)吸收機(jī)構(gòu)，由此，根據(jù)來自未圖示的照相機(jī)中內(nèi)置的陀螺傳感器的指令信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)振動(dòng)吸收操作。
[0142]圖8A和8B描述用于將位置傳感器信號(hào)的坐標(biāo)變換為X、Y和Θ的表達(dá)式。
[0143]如圖SB所示，移動(dòng)體102的位置由三個(gè)位置傳感器檢測。這里，從中心點(diǎn)到位置傳感器的距離是dl。
[0144]在每一個(gè)傳感器位置處的位置信息被計(jì)算為X1、Yl和Y2。位置信息X1、Yl和Y2作為X、Y和Θ的位置信息經(jīng)過由圖8Α中示出的表達(dá)式進(jìn)行的坐標(biāo)變換。坐標(biāo)變換是基于這樣的想法:使用Xl和旋轉(zhuǎn)角來計(jì)算X方向，使用Yl和Υ2的平均值來計(jì)算Y方向，并且，使用Yl和Υ2之間的差來計(jì)算Θ方向。
[0145]圖9描述當(dāng)在實(shí)際裝置中使用本實(shí)施例的控制系統(tǒng)時(shí)的有益效果。
[0146]位置命令X和位置命令Y具有相同相位的± Imm沖程(stroke),并且，以IHz至20Hz的SIN波形執(zhí)行往返運(yùn)動(dòng)。水平軸表示頻率，并且，垂直軸表示位置偏差比。
[0147]這里，位置偏差比被定義為位置偏差與SIN波形的振幅之比。也就是說，較小的位置偏差比意味著較高的位置追從能力。
[0148]該測量結(jié)果顯示使用同一裝置在本發(fā)明的控制方法和傳統(tǒng)的控制方法之間的比較。該裝置被垂直地設(shè)置，并且，在下述條件下執(zhí)行測量:在Y方向上施加對應(yīng)于移動(dòng)體的質(zhì)量的重力。也就是說，傳輸特性在X方向和Y方向之間不同，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有益效果。
[0149]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的方法分別在X和Y方向上測量多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)期間的傳輸特性，并且，基于在這些方向上的傳輸特性來優(yōu)化PID補(bǔ)償器的控制增益。于是，該方法降低了在Θ方向上的控制增益，由此，增加了在XY方向上的控制容限。這樣，本發(fā)明的方法具有高自由度設(shè)計(jì)以穩(wěn)定控制系統(tǒng)的特征。
[0150]如圖9所示，本發(fā)明的方法導(dǎo)致小的位置偏差比。這種效果隨著頻率而增加。
[0151]如上所述，本實(shí)施例的配置對多方向指令執(zhí)行多輸入多輸出矩陣計(jì)算。由此，可以在考慮XY Θ方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)優(yōu)化增益。[0152]這意味著比傳統(tǒng)的控制容限大的控制容限，并且能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高的增益的控制以及精確的聞響應(yīng)驅(qū)動(dòng)。
[0153]更具體地，可以在考慮多個(gè)方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)針對每一個(gè)方向設(shè)置最佳控制增益，由此，可以協(xié)調(diào)地控制多個(gè)振動(dòng)器，并且可以改善位置偏差和響應(yīng)度。
[0154]本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例中描述的配置，并且可應(yīng)用于使用至少兩個(gè)馬達(dá)的任何多方向驅(qū)動(dòng)。例如，本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于使用多個(gè)振動(dòng)器的任何多方向驅(qū)動(dòng)。
[0155]例如，本發(fā)明可應(yīng)用于傳統(tǒng)例子中示出的使用三個(gè)振動(dòng)器的XY Θ方向驅(qū)動(dòng)的配置和使用兩個(gè)振動(dòng)器的XY方向驅(qū)動(dòng)的配置。
[0156]本實(shí)施例描述考慮X、Y和Θ方向之間的傳輸特性的差異的例子，并且，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于僅僅在包括第一方向和第二方向的兩個(gè)方向上驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體的情況，其中，第一方向和第二方向可以彼此相交，但是可以不直角彼此相交。
[0157]本實(shí)施例的控制裝置在考慮通過合成振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力而獲得的驅(qū)動(dòng)力在X、Y和θ方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)執(zhí)行協(xié)調(diào)控制，從而能夠提高位置偏差的可控性和響應(yīng)度并能夠多方向地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體。
[0158](實(shí)施例2)
[0159]實(shí)施例1描述使用振動(dòng)型馬達(dá)作為馬達(dá)的例子，并且，本發(fā)明并不限于此，并且可以使用其他類型的馬達(dá)。
[0160]參照圖13，本實(shí)施例描述僅僅在驅(qū)動(dòng)部件方面不同于實(shí)施例1的示例性配置。實(shí)施例I描述使用包括作為馬達(dá)的振動(dòng)型馬達(dá)的振動(dòng)型多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的情況。這種振動(dòng)型馬達(dá)被配置為使得向在振動(dòng)器中設(shè)置的電一機(jī)械能量轉(zhuǎn)換元件施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)在該振動(dòng)器處的橢圓運(yùn)動(dòng)，該橢圓運(yùn)動(dòng)是由包括第一和第二彎曲模式的兩個(gè)彎曲模式產(chǎn)生的，這兩個(gè)彎曲模式的節(jié)點(diǎn)線彼此基本上正交地相交，并且，由于振動(dòng)器與接觸部分的摩擦而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。
[0161]本實(shí)施例描述了使用所謂的音圈馬達(dá)代替這種振動(dòng)型馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)部件的例子，其中，音圈馬達(dá)包括驅(qū)動(dòng)線圈和永久性磁鐵，并且使用由該永久性磁鐵產(chǎn)生的磁通量來將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。
[0162]圖13是音圈馬達(dá)的截面圖。在該圖的狀態(tài)中，在固定部分75處設(shè)置的驅(qū)動(dòng)線圈26的中心位于永久性磁鐵33的中心線上。永久性磁鐵33的磁力產(chǎn)生用圖13的箭頭指示的磁線。因此，當(dāng)電流從圖中的右邊向左邊流過驅(qū)動(dòng)線圈26時(shí)，產(chǎn)生向下移動(dòng)可移動(dòng)部分76的力。當(dāng)電流在相反的方向上流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生向上移動(dòng)可移動(dòng)部分76的力。音圈馬達(dá)包括后磁軛35和吸入磁軛(suction yoke)27。后磁軛35和吸入磁軛27被設(shè)置為使得其長邊和短邊相互重疊。
[0163]圖14A示出包括音圈馬達(dá)的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
[0164]四個(gè)音圈馬達(dá)1601、1602、1603和1604被設(shè)置在基板101和移動(dòng)體102之間。與
實(shí)施例1中的那些馬達(dá)類似地設(shè)置每一個(gè)音圈馬達(dá)，并且，該裝置被配置為在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力的矢量合成方向上移動(dòng)移動(dòng)體。
[0165]圖14B是該裝置的側(cè)視圖。每一個(gè)音圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)線圈26被附接到基板101，并且，永久性磁鐵33被附接到移動(dòng)體102。移動(dòng)體102由鋼珠1605支撐。在基板101和移動(dòng)體102之間平滑地滾動(dòng)的鋼珠1605使得移動(dòng)體102在與光軸正交的平面上執(zhí)行平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0166]本實(shí)施例的多自由度驅(qū)動(dòng)裝置也可以由與實(shí)施例1的圖3中的控制系統(tǒng)類似的控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)。由于本實(shí)施例使用音圈馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)部件，所以從控制量計(jì)算單元303輸出的驅(qū)動(dòng)參數(shù)可以是脈沖寬度。在實(shí)施例1中，用于每一個(gè)振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)包括關(guān)于頻率、相位差和脈沖寬度的信息。由于本實(shí)施例的音圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力由流過驅(qū)動(dòng)線圈的電流控制，所以通過PWM (脈沖寬度調(diào)制)控制，根據(jù)控制信號(hào)來改變脈沖寬度。這樣，本發(fā)明的控制裝置也可應(yīng)用于包括作為驅(qū)動(dòng)部件的音圈馬達(dá)的這種多自由度驅(qū)動(dòng)裝置。
[0167]本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例中描述的配置，并且可以廣泛地應(yīng)用于使用多個(gè)音圈馬達(dá)的任何多方向驅(qū)動(dòng)。
[0168]例如，本發(fā)明可應(yīng)用于傳統(tǒng)例子中示出的使用三個(gè)音圈馬達(dá)的XY Θ方向驅(qū)動(dòng)的配置和使用兩個(gè)音圈馬達(dá)的XY方向驅(qū)動(dòng)的配置。
[0169]本實(shí)施例描述考慮X、Y和Θ方向之間的傳輸特性的差異的例子，并且，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于僅僅在包括第一方向和第二方向的兩個(gè)方向上驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體的情況，其中，第一方向和第二方向可以彼此相交，但是可以不直角彼此相交。
[0170]本實(shí)施例的控制裝置在考慮通過合成振動(dòng)型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力而獲得的驅(qū)動(dòng)力在X、Y和θ方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)執(zhí)行協(xié)調(diào)控制，從而能夠提高位置偏差的可控性和響應(yīng)度并能夠多方向地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體。
[0171](實(shí)施例3)
[0172]下面描述本發(fā)明的馬達(dá)控制裝置被應(yīng)用于諸如照相機(jī)的成像裝置(光學(xué)設(shè)備)的例子。參照圖15，下面描述在成像裝置的透鏡鏡筒中組裝驅(qū)動(dòng)用于自動(dòng)聚焦的透鏡的振動(dòng)型馬達(dá)的例子。
[0173]圖15是作為通過校正透鏡校正圖像模糊的成像裝置的照相機(jī)的截面圖。圖15的照相機(jī)具有運(yùn)動(dòng)圖片和靜止圖片的成像功能。照相機(jī)包括透鏡鏡筒61和照相機(jī)體62。照相機(jī)還包括在透鏡鏡筒61中內(nèi)置的校正光學(xué)裝置68。本實(shí)施例的校正光學(xué)裝置68包括校正透鏡31和保持該校正透鏡31的移動(dòng)板(可移動(dòng)構(gòu)件)32，并且，移動(dòng)板32通過在旋轉(zhuǎn)環(huán)65處設(shè)置的驅(qū)動(dòng)裝置42和滑動(dòng)板41在與校正光學(xué)裝置的光軸40正交的平面中執(zhí)行平移運(yùn)動(dòng)。
[0174]雖然在圖15中沒有圖示，但是透鏡鏡筒61包括除了校正透鏡31以外的光學(xué)系統(tǒng)、檢測透鏡鏡筒61的抖動(dòng)的加速度傳感器和檢測移動(dòng)板32的二維運(yùn)動(dòng)的編碼器。透鏡鏡筒61還包括向驅(qū)動(dòng)裝置供應(yīng)電能的電源和通過處理加速度傳感器的信號(hào)和編碼器的信號(hào)來操作該電源的控制器。
[0175]在照相機(jī)體62中包括成像元件67。來自被攝體的光通過包括校正透鏡31的透鏡鏡筒61中的光學(xué)系統(tǒng),并且入射在照相機(jī)體62中的成像兀件67上。校正光學(xué)裝置68根據(jù)加速度傳感器的信號(hào)來移動(dòng)校正透鏡31，由此能夠?qū)崿F(xiàn)對圖像模糊的校正。
[0176]本實(shí)施例描述包括通過由振動(dòng)型馬達(dá)移動(dòng)透鏡來校正圖像模糊的校正光學(xué)裝置的成像裝置的例子，并且，本發(fā)明不限于此。例如，本實(shí)施例也可應(yīng)用于包括下述校正光學(xué)裝置的成像裝置，該校正光學(xué)裝置被配置為通過由諸如振動(dòng)型馬達(dá)的馬達(dá)移動(dòng)成像元件來校正圖像模糊。
[0177]圖15描述在成像裝置中使用本發(fā)明的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置的例子。應(yīng)用例子并不限于此，并且，可以使用本發(fā)明的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)用于顯微鏡等的各種臺(tái)架。圖16描述驅(qū)動(dòng)顯微鏡的臺(tái)架的應(yīng)用例子。
[0178]圖16是包括本發(fā)明的馬達(dá)控制裝置的顯微鏡的透視圖。圖16的顯微鏡包括成像單元30和自動(dòng)臺(tái)31，該成像單元30包括內(nèi)置在其中的成像元件和光學(xué)系統(tǒng)，自動(dòng)臺(tái)31被設(shè)置在基座上并且包括由振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置移動(dòng)的臺(tái)架32。觀察對象被放置在臺(tái)架32上，并且，用成像單元30觀察其放大圖像。當(dāng)觀察范圍寬時(shí)，振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置移動(dòng)臺(tái)架32，以在圖中的X方向和Y方向上移動(dòng)觀察對象，由此獲取大量的圖像。未圖示的計(jì)算機(jī)組合這些圖像，由此，可以獲得具有寬觀察范圍的一個(gè)高清晰圖像。
[0179]本實(shí)施例描述圖15和16中的使用振動(dòng)型馬達(dá)作為馬達(dá)的例子，并且，本實(shí)施例也可應(yīng)用于使用諸如音圈馬達(dá)的其它馬達(dá)的情況。
[0180]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，構(gòu)造能夠通過多個(gè)馬達(dá)的矢量合成驅(qū)動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)多方向驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)裝置。這種裝置在考慮多個(gè)馬達(dá)的合成驅(qū)動(dòng)力在第一方向和與第一方向交叉的第二方向之間的傳輸特性的差異的同時(shí)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，由此，可以提高位置偏差的可控性和響應(yīng)度。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)能夠多方向地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體的致動(dòng)器、圖像模糊校正裝置、置換透鏡、成像裝置和自動(dòng)臺(tái)。
[0181]雖然參考示例性實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)該被賦予最廣義的解釋，以涵蓋所有這樣的修改及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種控制裝置，包括: 偏差計(jì)算單元，所述偏差計(jì)算單元被配置為基于位置命令和關(guān)于移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)之間的差來輸出分別對于第一方向和與第一方向交叉的第二方向的第一偏差信號(hào)和第二偏差?目號(hào); 補(bǔ)償單元，所述補(bǔ)償單元分別基于第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)來輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)；以及 控制量計(jì)算單元，所述控制量計(jì)算單元基于第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)來至少輸出關(guān)于第一馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的第一信號(hào)和關(guān)于第二馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的第二信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述控制量計(jì)算單元被設(shè)置在對位置命令執(zhí)行反饋控制的控制系統(tǒng)的路徑中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述補(bǔ)償單元是相對于位置命令補(bǔ)償移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)的相位延遲或增益的計(jì)算單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，移動(dòng)體由通過合成至少所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力獲得的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，第一馬達(dá)和第二馬達(dá)中的至少一個(gè)具有沿與第一方向和第二方向交叉的方向的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生軸，并且，所述控制量計(jì)算單元基于使用第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)的計(jì)算結(jié)果來輸出第一信號(hào)和第二信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述補(bǔ)償單元被配置為:根據(jù)通過合成至少所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力獲得的驅(qū)動(dòng)力的傳輸特性在第一方向和第二方向之間的差來調(diào)整第一偏差信號(hào)和第二偏差信號(hào)的控制增益，由此輸出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中 第一方向和第二方向是作為一個(gè)平`面中的兩個(gè)笛卡兒坐標(biāo)的XY坐標(biāo)上的X方向和Y方向，并且 移動(dòng)體被配置為能夠在第一方向和第二方向上移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制裝置，其中 所述控制量計(jì)算單元被配置為: 計(jì)算經(jīng)過了第一方向和第二方向上的控制增益的調(diào)整的控制量、根據(jù)第一馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生軸相對于移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)方向軸的相對角確定的系數(shù)、以及根據(jù)第二馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生軸相對于移動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)方向軸的相對角確定的系數(shù)；并且 輸出各振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述控制量計(jì)算單元基于第一馬達(dá)相對于移動(dòng)體的相對位置和第二馬達(dá)相對于移動(dòng)體的相對位置來執(zhí)行計(jì)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述控制量計(jì)算單元使用旋轉(zhuǎn)矩陣來執(zhí)行計(jì)算。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中 所述偏差計(jì)算單元被配置為:還基于位置命令和關(guān)于移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)之間的差來輸出對于與第一方向和第二方向交叉的第三方向的第三偏差信號(hào)， 所述補(bǔ)償單元被配置為還基于第三偏差信號(hào)來輸出第三控制信號(hào)，并且 所述控制量計(jì)算單元被配置為基于第三控制信號(hào)來輸出關(guān)于用于至少所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)中的每一個(gè)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制裝置，其中 第一方向和第二方向是作為一個(gè)平面中的兩個(gè)笛卡兒坐標(biāo)的XY坐標(biāo)上的X方向和Y方向，并且，第三方向是繞XY坐標(biāo)的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的Θ方向，并且移動(dòng)體被配置為能夠在第一方向、第二方向和第三方向上移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，移動(dòng)體被第一馬達(dá)和第二馬達(dá)以及另外的第三馬達(dá)和第四馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中 控制的手段包括能夠調(diào)整第一方向和第二方向上的控制增益的PID補(bǔ)償器，并且所述控制裝置還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)從所述控制量計(jì)算單元輸出的第一信號(hào)和第二信號(hào)來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中 至少所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)均是振動(dòng)器， 在多個(gè)振動(dòng)器中的每一個(gè)處通過施加AC電壓來激勵(lì)振動(dòng)，并且 移動(dòng)體是由與所述多個(gè)振動(dòng)器的摩擦力導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任何一項(xiàng)所述的控制裝置，其中，至少所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)均是音圈馬達(dá)。
16.一種致動(dòng)器，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任何 一項(xiàng)所述的控制裝置； 多個(gè)馬達(dá)； 移動(dòng)體；以及 檢測移動(dòng)體的位置的位置傳感器。
17.一種圖像模糊校正裝置，包括透鏡和根據(jù)權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，其中 所述透鏡是通過移動(dòng)所述致動(dòng)器的移動(dòng)體來被移動(dòng)的。
18.一種置換透鏡，包括: 透鏡；以及 根據(jù)權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器通過驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體來驅(qū)動(dòng)保持所述透鏡的透鏡保持構(gòu)件。
19.一種成像裝置，包括: 成像元件； 透鏡；以及 根據(jù)權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器通過驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體來驅(qū)動(dòng)保持所述透鏡的透鏡保持構(gòu)件。
20.一種成像裝置，包括:透鏡；成像元件；以及根據(jù)權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器通過驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體來驅(qū)動(dòng)成像元件。
21.—種自動(dòng)臺(tái)，包括: 臺(tái)架；以及 根據(jù)權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器通過驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體來驅(qū)動(dòng)所述臺(tái)架。
【文檔編號(hào)】G03B13/34GK103676072SQ201310404731
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】住岡潤 申請人:佳能株式會(huì)社