(57)【要約】【課題】ステップモータの消費電力を低減するとともに、振れ補正性能の劣化が少ないステップモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ステップモータ駆動装置は、ステップモータ２、３と、ステップモータ２、３に与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有するＣＰＵ６とを備える。そして、ＣＰＵ６は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間第１の印加電圧を印加した後、第２の印加電圧に切り替える。【選択図】図１
2008107556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステップモータと、
前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、
前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替えることを特徴とするステップモータ駆動装置。
【請求項２】
移動可能に支持されたレンズと、
前記レンズを光軸と直交する方向に駆動するステップモータと、
前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、
前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項３】
レリーズスイッチと、
移動可能に支持されたレンズと、
前記レンズを光軸と直交する方向に駆動するステップモータと、
前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、
前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替え、かつ、前記レリーズスイッチの状態に応じて、前記所定周波数を切り替えることを特徴とするカメラ。
【請求項４】
動画撮影と静止画撮影を切り替える機能を有するスイッチと、
移動可能に支持されたレンズと、
前記レンズを光軸と直交する方向に駆動するステップモータと、
前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、
前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替え、かつ、前記スイッチの状態に応じて、前記所定周波数を切り替えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステップモータ駆動装置、レンズ駆動装置及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在製造されているカメラにおいて、手持ち撮影時に起こる手振れなどの振れを光学的に補正し、振れの無い撮影を行うために、以下のような手段がある。即ち、ジャイロなど振れ検出手段からの信号に応じて、振れ補正レンズを光軸と直交する方向に駆動し、結像面での像振れを抑える手段である。
【０００３】
像振れ防止技術に関する従来例１としては、図５に示す像振れ防止機構部２０が挙げられる（特許文献１）。
【０００４】
この構成によれば、振れ検出手段により検出される振れ情報に基づいて、例えば第１のモータの回転角を制御することにより、モータの出力が第１の変換手段を介して、振れ補正レンズが第１の方向に変位し、振れ補正がなされる。第２のモータによる振れ補正レンズの第２の方向への変位に関しても同様に行われる。
【０００５】
また、従来例２として、特許文献２に開示されたカメラのモータ時分割駆動装置を挙げる。このモータ時分割駆動装置は、２以上のモータを備えたカメラであって、各モータを時分割により交互に駆動するモータ駆動制御手段を備える。
【０００６】
この構成によれば、電力消費、特に最大消費電力が少ないカメラのモータ時分割駆動装置を提供することができる。
【０００７】
また、従来例３として、特許文献３に開示されたステップモータ駆動装置を挙げる。このステップモータ駆動装置は、予め記憶したデータにもとづいて複数のステップモータを制御するステップモータ駆動装置において、ステップモータが１相励磁方式であり、複数のステップモータを予め記憶したデータにもとづいて所定処理時間内で時分割駆動する。
【０００８】
この構成によれば、ステップモータを比較的低速駆動で使用する場合に駆動コイルに流れる励磁電流を重畳させることなく、複数個のステップモータを同時駆動する場合の消費電力を削減することができる。
【０００９】
上記従来例２と従来例３においては、例えば、ズームを行うズームレンズと焦点調節を行うフォーカスレンズなどのように、複数のステップモータが異なるレンズを駆動する場合について主に述べられている。しかしながら、複数のステップモータがひとつの振れ補正レンズを駆動する、従来例１に示した振れ防止装置においても同様に機能する。
【特許文献１】特開平５−２０３８９５号公報
【特許文献２】特開平１０−１９７７７９号公報
【特許文献３】特開平１０−３１３５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示す振れ防止装置では、振れ補正を行っている間は振れ補正レンズを常に駆動していなければならず、駆動手段が常に電力を消費し、カメラ全体の消費電力が増大してしまうという問題がある。
【００１１】
また、静止画撮影において、振れの無い撮影に必要な露光中の振れ補正以外に、一般に露光時間よりも長い時間を要するエイミング中の振れ補正にも同じ量の電力を消費し、１回の撮影に必要となる消費電力が増大してしまうという問題がある。
【００１２】
また、静止画と動画を切り替え可能なカメラにおいて、振れ補正が常時必要な動画撮影時において、静止画撮影時に比べて消費電力が増大してしまうという問題がある。
【００１３】
また、振れ補正を行っている間は振れ速度によらず消費電力は一定となる。即ち、振れ速度が速くステップモータが高速駆動を行う時も、振れ速度が遅くステップモータが低速駆動を行う時も、消費電力はほとんど変化せず、低速駆動時には不要な電力を消費するという問題がある。
【００１４】
これに対して、従来例２及び従来例３に示すモータ駆動装置を用いることで、消費電力を軽減することが可能である。しかしながら、これらの従来例で示された、モータを時分割駆動する駆動方式では、振れを検出してからモータを駆動するまでの間に時間的な遅れが発生するので、振れ補正性能が著しく劣化するという問題点がある。
【００１５】
本発明の目的は、ステップモータの消費電力を低減するとともに、振れ補正性能の劣化が少ないステップモータ駆動装置、レンズ駆動装置及びカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１記載のステップモータ駆動装置は、ステップモータと、前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載のレンズ駆動装置は、移動可能に支持されたレンズと、前記レンズを光軸と直交する方向に駆動するステップモータと、前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載のカメラは、レリーズスイッチと、移動可能に支持されたレンズと、前記レンズを光軸と直交する方向に駆動するステップモータと、前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替え、かつ、前記レリーズスイッチの状態に応じて、前記所定周波数を切り替えることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載のカメラは、動画撮影と静止画撮影を切り替える機能を有するスイッチと、移動可能に支持されたレンズと、前記レンズを光軸と直交する方向に駆動するステップモータと、前記ステップモータに与える印加電圧を第１の印加電圧と第２の印加電圧とに切り替える機能を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、駆動周波数が所定周波数以下の場合には、１パルス内を分割して、所定時間前記第１の印加電圧を印加した後、前記第２の印加電圧に切り替え、かつ、前記スイッチの状態に応じて、前記所定周波数を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のステップモータ駆動装置、レンズ駆動装置及びカメラは、上記の構成を採るため、ステップモータの消費電力を低減するとともに、振れ補正性能の劣化を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るカメラのブロック図である。
【００２３】
図１において、振れ補正レンズ１は、光軸と直交する方向に移動可能に固定されている。第１のステップモータ２は、振れ補正レンズ１を第１の方向に駆動可能に支持している。第２のステップモータ３は、振れ補正レンズ１を第２の方向に駆動可能に支持している。
【００２４】
第１のドライバ４は、後述するＣＰＵ６から出力される駆動パルスに従って第１のステップモータ２を駆動する。第２のドライバ５は、後述するＣＰＵ６から出力される駆動パルスに従って第２のステップモータ３を駆動する。
【００２５】
ＣＰＵ６は、後述する第１の振れ検出手段７と後述する第２の振れ検出手段８から出力される振れ信号に従って、第１のドライバ４と第２のドライバ５に駆動パルスを出力する。また、第１のドライバ４と第２のドライバ５に対し、第１のステップモータ２と第２のステップモータ３に印加する印加電圧を切り替えるように制御することが可能である。また、レリーズスイッチ９の状態に応じて印加電圧の切り替え方法を変化させることが可能である。
【００２６】
第１の振れ検出手段７は、第１の方向へのカメラの振れを振れ信号としてＣＰＵ６に出力する。第２の振れ検出手段８は、第２の方向へのカメラの振れを振れ信号としてＣＰＵ６に出力する。
【００２７】
カメラに振れが発生すると、第１の振れ検出手段７または第２の振れ検出手段８から出力された振れ信号に従って、ＣＰＵ６から第１のドライバ４または第２のドライバ５に駆動パルスが出力される。
【００２８】
第１のドライバ４または第２のドライバ５は、駆動パルスに従い、第１のステップモータ２または第２のステップモータ３の各相に印加する電圧を切り替え、各ステップモータを回転駆動させる。その結果、振れ補正レンズ１が光軸と直交する方向に変位し、カメラの振れを補正する。
【００２９】
図２は、図１におけるステップモータの駆動方式の説明図である。
【００３０】
以下、第１のステップモータ２または第２のステップモータ３のどちらか片方を駆動する場合について説明を行うが、両方を駆動する場合でも同様である。
【００３１】
図２において、（ａ）で示す駆動方式を駆動方式ａ、図中の（ｂ）で示す駆動方式を駆動方式ｂとする。横軸は時間、Ｖは、ステップモータ（第１のステップモータ２または第２のステップモータ３）に印加される印加電圧、Ｘは、レンズ位置である。
【００３２】
また、ＴＣＫは、ステップモータの駆動パルス間隔、Ｔ０は、レンズ変位のオーバーシュートが安定するまでの時間、Ｔ１は、駆動方式ｂにおいて第１の印加電圧を印加する時間である。ｔ１は、第１の駆動パルスが入力される時刻、ｔ２は、第２の駆動パルスが入力される時刻、ｖ１は第１の印加電圧、ｖ２は第２の印加電圧、ｘ１は第１のレンズ位置、ｘ２は第２のレンズ位置を示している。
【００３３】
ｔ１において、ドライバに駆動パルスが入力されると、ドライバがステップモータの各相の印加電圧を切り替え、ステップモータが回転し、レンズ位置が０からｘ１へと変位する。所定の駆動パルス間隔ＴＣＫの後、ｔ２においてドライバに駆動パルスが入力されると、ドライバがステップモータの各相の印加電圧を切り替え、ステップモータが回転し、レンズ位置がｘ１からｘ２へと変位する。
【００３４】
これを繰り返して振れ補正レンズ１は変位し、振れを補正する。駆動パルス間隔ＴＣＫの値は、振れの速度によって変化し、速度の大きい振れが検出された場合は短く、速度の小さい振れが検出された場合は長くなる。
【００３５】
次に、各駆動方式と、消費電力について述べる。
【００３６】
駆動方式ａは、通常のステップモータ駆動と同様の駆動方式で、印加電圧を常に第１の印加電圧Ｖ１としている。それに対し、駆動方式ｂは、駆動クロックＴＣＫがスタートしてから時間Ｔ１だけ第１の印加電圧Ｖ１を印加した後、Ｖ１より低い第２の印加電圧Ｖ２に切り替える駆動方式である。
【００３７】
駆動方式ａにおいて、モータ抵抗Ｒとした時の１パルスにおける消費電力量Ｊａは以下の式で表される。
Ｊａ＝ＴＣＫ×Ｖ１×Ｖ１／Ｒ
それに対し、１パルスにおける消費電力量Ｊｂは以下の式で表される。
Ｊｂ＝Ｔ１×Ｖ１×Ｖ１／Ｒ＋（ＴＣＫ−Ｔ１）×Ｖ２×Ｖ２／Ｒ
Ｖ２がＶ１の１／３、Ｔ１がＴＣＫの１／３である場合を考えると、ＪｂはＪａに対して約４１％となり、駆動方式ｂを用いることで消費電力量が大きく削減できることになる。
【００３８】
次に、駆動方式ｂにおけるＴ１の最適な値について述べる。
【００３９】
駆動パルスが入力された後のレンズ変位には、ステップモータのロータ慣性や振れ補正レンズ１の慣性などにより、オーバーシュートが発生する。Ｔ０は、駆動パルスが入力されてからレンズ変位がオーバーシュートを起こした後に一定の変位に安定するまでの時間を示している。
【００４０】
Ｔ１がＴ０より短く、オーバーシュートが安定する前に低い印加電圧に切り替えた場合、ステップモータの保持力が不十分となり、停止位置が安定せず、振れ補正性能が劣化する。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、Ｔ１＞Ｔ０となるように、所定のＴ１の値を設定する。これにより、振れ補正性能を劣化させること無く消費電力の削減が可能となる。
【００４２】
次に、ステップモータの駆動周波数と駆動方式について述べる。
【００４３】
ステップモータの駆動周波数ｆｍは、１／ＴＣＫで表される。振れの速度が大きくＴＣＫが短いとき、即ちステップモータの駆動周波数ｆｍが高い時は、Ｔ１＞ＴＣＫとなり、駆動方式ｂを用いた駆動が不可能である。
【００４４】
また、振れの速度が小さくＴＣＫが長い時、即ちステップモータの駆動周波数ｆｍが低い時は、Ｔ１＜ＴＣＫとなり、駆動方式ｂを用いた駆動が可能である。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、ある周波数ｆａを設定し、ｆｍ＜ｆａである場合は、駆動方式ｂを用いてステップモータを駆動し、ｆｍ＞ｆａである場合は、駆動方式ａを用いてステップモータを駆動するようにＣＰＵ６を設定する。
【００４６】
ここで、Ｔ１＝ＴＣＫとなるときのステップモータの駆動周波数をｆ１とすると、周波数ｆａは以下の式の範囲で自由に設定可能である。
０＜ｆａ＜ｆ１
これにより、振れの速度が小さくステップモータの駆動周波数ｆｍが低い時は、駆動方式ｂで駆動するため、消費電力の削減が可能となる。
【００４７】
次に、レリーズスイッチ９による駆動方式の変化について述べる。
【００４８】
静止画撮影時に振れ補正が必要な時間として、大きく分けてエイミング時間と露光時間がある。エイミング時間は、ファインダやモニタを覗きながらズーミングやフォーカシングを行う時間であり、露光時間は、レリーズスイッチが押されて実際に被写体が撮像面に結像する時間のことである。
【００４９】
通常の撮影では、エイミング時間は露光時間に比べて長く、エイミング時間の省電力が課題となる。また、露光時間においては、精度の高い振れ補正を行い、良好な画像を得ることが求められる。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、レリーズスイッチ９の状態によってエイミング時と露光時を判断し、上記周波数ｆａを切り替えられるようにＣＰＵ６を設定する。このとき、エイミング時にはｆａ＝ｆａ１、露光時にはｆａ＝ｆａ２とし、以下の関係を満たすように設定する。
０＜ｆａ２＜ｆａ１＜ｆ１
このとき、振れの周波数分布が一様であるとすると、エイミング時は露光時に比べて駆動方式ｂで駆動する時間が長いことになり、露光時に比べ消費電力を低減できる。また、ｆａ２＝０とすれば、露光時は常に駆動方式ａで駆動することになり、印加電圧が変化しないので停止精度が悪化する懸念が無く、振れ補正性能を劣化させることが無い。
【００５１】
これにより、エイミング時間の消費電力を低減しながらも、露光時間の振れ補正性能を劣化させることが無く、振れの無い良好な画像が得られる。
【００５２】
図３は、図１のカメラによって実行される振れ補正処理の手順を示すフローチャートである。
【００５３】
本処理は、図１におけるＣＰＵ６によって実行される。
【００５４】
図３において、まず、カメラの電源スイッチがＯＮされ、カメラの電源がＯＮされると、シャッタが開き（ステップＳ１）、レリーズスイッチ９と電源スイッチの監視状態となる（ステップＳ２、Ｓ１４）。
【００５５】
レリーズスイッチ９の状態がＳＷ１ＯＮとなると（ステップＳ２でＹＥＳ）、上記周波数ｆａの値をｆａ１に設定し（ステップＳ３）、振れ補正がＯＮになる（ステップＳ４）。この状態が上記のエイミング時の振れ補正の状態である。続いて、オートフォーカス（ステップＳ５）、露出設定（ステップＳ６）を行いながら、レリーズスイッチ９の監視状態となる（ステップＳ７）。
【００５６】
レリーズスイッチ９の状態がＳＷ２ＯＮとなると（ステップＳ７でＹＥＳ）、上記周波数ｆａの値をｆａ２に設定し（ステップＳ８）、露光時の振れ補正動作に入り、撮像素子のリセット（ステップＳ９）、シャッタの閉じ動作（ステップＳ１０）、画像の転送（ステップＳ１１）を行い、露光動作が完了する。
【００５７】
露光動作が完了すると、振れ補正がＯＦＦとなり（ステップＳ１２）、シャッタが開き（ステップＳ１３）、再度、レリーズスイッチ９と電源スイッチの監視状態となる（ステップＳ２、Ｓ１４）。この状態でカメラの電源スイッチがＯＦＦされると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、本処理を終了する。
【００５８】
次に、２つのステップモータ（第１のステップモータ２、第２のステップモータ３）を同時に駆動する場合の駆動方式について述べる。
【００５９】
図４は、図１における２つのステップモータを同時に駆動した場合の印加電圧の説明図である。
【００６０】
図４において、Ｍ１は、第１のステップモータ２の印加電圧、Ｍ２は、第２のステップモータ３の印加電圧、Ｍ１＋Ｍ２は、それらの合計印加電圧である。
【００６１】
ここでは、駆動方式ｂを用いて２つのステップモータを駆動しているので、前述したように、駆動方式ａを用いて駆動した場合に比べて消費電力量が削減できる。
【００６２】
さらに、本実施の形態では、２つのステップモータを同時に駆動する場合、第１のステップモータ２に印加電圧Ｖ１を印加している間、第２のステップモータ３に印加電圧Ｖ１を印加しないように、ＣＰＵ６から出力される駆動パルスを設定している。
【００６３】
同様に、第２のステップモータ３に印加電圧Ｖ１を印加している間、第１のステップモータ２に印加電圧Ｖ１を印加しないように、ＣＰＵ６から出力される駆動パルスを設定している。
【００６４】
この場合、モータ抵抗Ｒとした時の最大消費電力Ｗｂは以下の式で表される。
Ｗｂ＝Ｖ１×Ｖ１／Ｒ＋Ｖ２×Ｖ２／Ｒ
それに対し、２つのステップモータを駆動方式ａで駆動した場合の最大消費電力Ｗａは以下の式で表される。
Ｗａ＝２×Ｖ１×Ｖ１／Ｒ
Ｖ２がＶ１の１／３である場合を考えると、ＷｂはＷａに対して約５６％となり、最大消費電力が大きく削減できることになる。
【００６５】
さらに、この駆動方式で生じる駆動パルスの遅れは最大でもＴ１であるので、特許文献２及び特許文献３で示した、ステップモータを交互に駆動する駆動方式に比べ遅れを小さくすることができる。
【００６６】
即ち、２つのステップモータを駆動する場合に、振れ補正性能の劣化を抑えながら、消費電力量とともに最大消費電力を低減することができる。
【００６７】
次に、静止画撮影と動画撮影の切り替えスイッチを備えたカメラについて述べる。
【００６８】
静止画撮影と動画撮影を切り替え可能なカメラにおいて、一般に、１回の撮影に振れ補正を要する時間は動画撮影時の方が長く、動画撮影時の省電力が課題となる。
【００６９】
そこで、上記カメラにおいて、静止画撮影と動画撮影の切り替えスイッチの状態によって静止画撮影時と動画撮影時を判断し、上記周波数ｆａを切り替えられるようにＣＰＵを設定する。このとき、動画撮影時にはｆａ＝ｆａ１、静止画撮影時にはｆａ＝ｆａ２とし、以下の関係を満たすように設定する。
０＜ｆａ２＜ｆａ１＜ｆ１
このとき、振れの周波数分布が一様であるとすると、動画撮影時は静止画撮影時に比べて駆動方式ｂで駆動する時間が長いことになり、静止画撮影時に比べ消費電力を低減できる。
【００７０】
また、ｆａ２＝０とすれば、静止画撮影時は常に駆動方式ａで駆動することになり、印加電圧が変化しないので停止精度が悪化する懸念が無く、振れ補正性能を劣化させることが無い。
【００７１】
これにより、動画撮影時の消費電力を低減しながらも、静止画撮影時の振れ補正性能を劣化させることが無く、振れの無い良好な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態に係るカメラのブロック図である。
【図２】図１におけるステップモータの駆動方式の説明図である。
【図３】図１のカメラによって実行される振れ補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図１における２つのステップモータを同時に駆動した場合の印加電圧の説明図である。
【図５】従来例に係る振れ防止装置の正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  振れ補正レンズ
２  第１のステップモータ
３  第２のステップモータ
４  第１のドライバ
５  第２のドライバ
６  ＣＰＵ（制御手段）
７  第１の振れ検出手段
８  第２の振れ検出手段
９  レリーズスイッチ
【図１】
2008107556.tif 000003
【図２】
2008107556.tif 000004
【図３】
2008107556.tif 000005
【図４】
2008107556.tif 000006
【図５】
2008107556.tif 000007