(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータに対する励磁信号の位相を変化させることで前記ステッピングモータの駆動制御を行う制御部を有するモータ制御装置であって、
前記制御部は、前記ステッピングモータのマイクロステップ駆動において、前記ステッピングモータの目標駆動速度を遅くするときに、前記ステッピングモータのロータの回転位相よりも前記励磁信号の位相が遅くなるように制御し、前記ステッピングモータの減速が始まった後において前記ロータの回転位相よりも遅らせた前記励磁信号の位相が再び前記ロータの回転位相よりも進むように制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記目標速度を遅くするときの前記励磁信号の位相の変化量は、前記目標駆動速度と現在の駆動速度との差または負荷トルクの少なくとも一方に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ロータの回転位相と前記励磁信号の位相差が９０度未満となるように前記目標速度を遅くするときの前記励磁信号の位相の変化量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記目標駆動速度を速くするときに、前記ロータの回転位相に対する前記励磁信号の位相を進めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ステッピングモータの目標駆動速度を変更するときに、前記励磁信号の位相を変化させるとともに、前記励磁信号の周期を変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ロータの回転位置を検出する回転位置の検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記回転位置の検出部からの出力に基づいて、前記ロータの回転位相に対する前記励磁信号の位相の変化量を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
ステッピングモータと、該ステッピングモータによって駆動される被駆動部材と、前記ステッピングモータの駆動制御を行う請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
前記モータ制御装置は、前記光学機器の撮影モードに応じて前記ロータの回転位相に対する前記励磁信号の位相の変化量を異ならせることを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
【請求項９】
ステッピングモータと、該ステッピングモータによって駆動される被駆動部材と、前記ステッピングモータに対する励磁信号の位相を変化させることで前記ステッピングモータの駆動制御を行う制御部を有する光学機器であって、
前記制御部は、前記ステッピングモータのマイクロステップ駆動において、前記ステッピングモータの目標駆動速度を遅くするときに、前記ステッピングモータのロータの回転位相よりも前記励磁信号の位相が遅くなるように制御し、
前記制御部は、撮影モードが動画撮影モードである場合には、前記撮影モードが静止画を撮影する静止画撮影モードである場合と比較して、前記ステッピングモータの目標駆動速度を変更するときの前記ロータの回転位相に対する前記励磁信号の位相の変化量を小さくすることを特徴とする光学機器。
【請求項１０】
ステッピングモータに対する励磁信号の位相を変化させることで前記ステッピングモータの駆動制御を行うモータの制御方法であって、
前記ステッピングモータに対して、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるための励磁信号を印加するステップと、
前記ステッピングモータの目標駆動速度を遅くするときに、前記ステッピングモータのロータの回転位相よりも前記励磁信号の位相が遅くなるように前記励磁信号の位相を制御するステップと、
前記ステッピングモータの減速が始まった後において前記ロータの回転位相よりも遅らせた前記励磁信号の位相が再び前記ロータの回転位相よりも進むように制御するステップと、を有することを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項１１】
ステッピングモータの駆動制御を行うモータ制御装置のコンピュータに、前記ステッピングモータの制御を実行させるプログラムであって、
前記制御は、
前記ステッピングモータに対して、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるための励磁信号を印加するステップと、
前記ステッピングモータの目標駆動速度を遅くするときに、前記ステッピングモータのロータの回転位相よりも前記励磁信号の位相が遅くなるように前記励磁信号の位相を制御するステップと、
前記ステッピングモータの減速が始まった後において前記ロータの回転位相よりも遅らせた前記励磁信号の位相が再び前記ロータの回転位相よりも進むように制御するステップと、を有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの通電相を順次切り換えることにより、モータの回転速度を制御するモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータに含まれるステータに対して印加する励磁信号の通電相を切り換えることによりロータを回転させるモータとして、ブラシレスモータが知られている。モータの回転制御において、モータの回転速度を迅速に目標駆動速度に到達させるためには、加速や減速に要する時間をできる限り短くすることが求められる。
【０００３】
特許文献１は、モータの回転に伴いエンコーダから出力されるパルス信号のカウント値に基づいてモータの通電相を切り換えて、モータの駆動制御を行うモータ制御装置を開示している。減速中に、ロータの回転位相に対する通電相の位相進み量を補正することで、モータの制動力を調整している。減速中にモータの制動力を高めることで、モータの減速に要する時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のモータ制御装置は、モータの実際の回転速度が低下しているときに位相進み量を変化させることで、モータの回転速度を変化させている。しかしながら、モータの目標駆動速度を変更するときの位相進み量の補正に関しては考慮されていない。
【０００６】
モータの目標駆動速度を変更するときに位相進み量の補正を行わないと、モータに含まれるロータに対して制動力や推進力が付与されるまでに時間を要する。その結果、モータの回転速度を目標駆動速度に到達させるまでの時間が長くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、モータの回転速度を目標駆動速度に迅速に到達させることができるようにしたモータ制御装置、モータ制御方法及びモータ制御プログラムを提供することを目的とする。また、モータによって駆動される被駆動部材を素早く目標位置に到達させることができるようにした光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ステッピングモータに対する励磁信号の位相を変化させることで前記ステッピングモータの駆動制御を行う制御部を有するモータ制御装置であって、前記制御部は、前記ステッピングモータのマイクロステップ駆動において、前記モータの目標駆動速度を遅くするときに、前記ステッピングのロータの回転位相よりも前記励磁信号の位相が遅くなるように制御し、前記ステッピングモータの減速が始まった後において前記ロータの回転位相よりも遅らせた前記励磁信号の位相が再び前記ロータの回転位相よりも進むように制御することを特徴とする。
また、ステッピングモータと、該ステッピングモータによって駆動される被駆動部材と、前記ステッピングモータに対する励磁信号の位相を変化させることで前記ステッピングモータの駆動制御を行う制御部を有する光学機器であって、前記制御部は、前記ステッピングモータのマイクロステップ駆動において、前記ステッピングモータの目標駆動速度を遅くするときに、前記ステッピングモータのロータの回転位相よりも前記励磁信号の位相が遅くなるように制御し、前記制御部は、撮影モードが動画撮影モードである場合には、前記撮影モードが静止画を撮影する静止画撮影モードである場合と比較して、前記ステッピングモータの目標駆動速度を変更するときの前記ロータの回転位相に対する前記励磁信号の位相の変化量を小さくすることを特徴とする光学機器も本発明の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータを目標駆動速度に迅速に到達させることができるようにしたモータ制御装置、モータ制御方法及びモータ制御プログラムが得られる。さらに、モータによって駆動される被駆動部材を素早く目標位置に到達させることができるようにした光学機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の交換レンズを含むカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１におけるフォーカス駆動部とレンズＩＣの構成を示す図である。
【図３】励磁波形を示す図である。
【図４】モータの駆動パターンを示す図である。
【図５】加速時の励磁波形の変化を示す図である。
【図６】減速時の励磁波形の変化を示す図である。
【図７】ステータの通電相とロータの回転位相の関係を示す模式図である。
【図８】実施例１におけるモータの駆動制御フローを示すフローチャートである。
【図９】実施例２におけるフォーカス駆動部とレンズＩＣの構成を示す図である。
【図１０】減速時の励磁波形、駆動速度、位相差を示す図である。
【図１１】減速時の励磁波形、駆動速度、位相差を示す図である。
【図１２】実施例２におけるモータの駆動制御フローを示すフローチャートである。
【図１３】減速時の励磁波形、位相差を示す図である。
【図１４】実施例３におけるモータの駆動制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施例について、添付の図面を用いて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付記し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１である光学機器としての交換レンズ２００と、該交換レンズ２００が着脱可能な撮像装置としてのデジタル一眼レフカメラ１００の構成を示している。
【００１３】
交換レンズ２００は、被写体側から順に、第１レンズ１０１と、変倍レンズ１０２と、絞り羽根１０３と、防振レンズ１０４と、フォーカスレンズ１０５を含む撮影光学系を有する。変倍レンズ１０２は光軸方向に移動して変倍を行い、フォーカスレンズ１０５は光軸方向に移動して焦点調節を行う。絞り羽根１０３は、開口径を増減させることで撮影光学系を通過する光量を変化させる。防振レンズ１０４は光軸に直交する方向に移動することで像ぶれ補正を行う。
【００１４】
また交換レンズ２００には、変倍レンズ１０２を駆動するためのズーム駆動部１０９と、絞り羽根１０３を駆動するための絞り駆動部１０８が含まれる。さらに、交換レンズ２００には、防振レンズ１０４を駆動するためのシフト駆動部１０７と、フォーカスレンズ１０５を駆動するためのフォーカス駆動部１０６が含まれる。各駆動部は、駆動源となるモータ等のアクチュエータを含む。各駆動部は、交換レンズ２００の中に設けられたレンズコントローラとしてのレンズＩＣ１１０によって制御される。
【００１５】
図２は、フォーカス駆動部１０６の構成図を示している。フォーカス駆動部１０６はフォーカスレンズ１０５に対して駆動力を与えるステッピングモータ２０１、該ステッピングモータ２０１に駆動信号を印加するモータドライバ２０２を含む。レンズＩＣ１１０には、フォーカス駆動部１０６の制御を司るモータ制御部としてのフォーカス制御部２０３、モータの目標駆動速度を変更するときの通電相の位相変化量を算出する変化量算出部２０４が含まれる。さらに、モータの目標駆動速度や目標駆動量に応じた駆動パターンや、マイクロステップ駆動の各ステップ角に対応したＰＷＭ出力のデューティ比等のデータが格納されたＲＯＭ２０５もレンズＩＣ１１０に含まれる。ＰＷＭ出力は、ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ制御における出力信号を表す。
【００１６】
ステッピングモータを含むブラシレスモータでは、モータに含まれるロータの回転位相と、ステータに含まれる励磁コイルに印加される励磁信号の位相である通電相との位相差を制御することにより回転制御が行われる。励磁信号の位相変化に追従してロータが回転し、モータの負荷トルクが一定であれば、通電相に対するロータの回転位相の遅延量は、回転速度が高速になるほど大きくなる。また、通電相とロータの回転位相の位相差が９０度となるとき、理論的に最大のトルクが得られる。
【００１７】
一方、カメラ１００は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサにより構成される光電変換素子としての撮像素子１１１と、該撮像素子１１１の出力をサンプリングしてゲインを調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２と、撮像処理回路１１３とを有する。ＣＭＯＳセンサは、ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒセンサの略称であり、ＣＣＤセンサは、ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅセンサの略称である。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路は、ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇ／ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ回路の略称である。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路では、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサからの信号出力がないときの出力レベルと、信号出力があるときの出力レベルを取得し、その差分を出力信号とすることでノイズを大幅に抑えることができる。また、センサからの出力信号に対して入射光量が低い場合は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路により自動的にゲインの増幅を行い、常に一定の出力レベルを維持することができる。
【００１８】
撮像処理回路１１３は、カメラコントローラとしてのカメラＩＣ１１７からの指令に従って、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２からの出力信号に対して画像処理を行い、画像を生成する。生成された画像はモニタ１１４に表示され、記憶部１１５によって不図示の記録媒体に記憶される。
【００１９】
また、カメラはＡＦ処理回路１１６を有する。ＡＦ処理回路１１６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２からの全画素の出力信号のうち、焦点検出に用いられる画素の信号から高周波成分や輝度差成分を抽出してＡＦ評価値を生成する。カメラＩＣ１１７は、ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ１０５の位置を探索し、ＡＦ評価値が最大となる位置にフォーカスレンズ１０５を移動させるために、レンズＩＣ１１０に対してフォーカス駆動命令を発する。レンズＩＣ１１０は、該フォーカス駆動命令に従って、フォーカス駆動部１０６を介してステッピングモータ２０１に含まれる励磁コイルの通電相の制御を行う。これにより、ステッピングモータ２０１の回転速度が制御される。
【００２０】
コンピュータとしてのカメラＩＣ１１７及びレンズＩＣ１１０は、それぞれに内蔵されたコンピュータプログラムに従ってＡＦ制御のための動作を行う。本実施例では、ＡＦ方式として、コントラストＡＦを採用する。但し、コントラストＡＦに代えて位相差ＡＦを用いてもよいし、コントラストＡＦと位相差ＡＦを併用してもよい。
【００２１】
本実施例においてフォーカス制御部２０３は、ＲＯＭ２０５に記憶された駆動パターンに基づいて、ステッピングモータ２０１に印加する励磁波形を決定する。ステッピングモータ２０１の加速制御や減速制御は、ＲＯＭ２０５に記憶された駆動パターンの組み合わせにより行われる。
【００２２】
図３は、ステッピングモータ２０１に含まれる励磁コイルに印加される励磁信号の電圧波形を示す。本実施例では、入力電圧の振幅を一定としてパルス幅を変調するＰＷＭ制御により正弦波状の励磁波形が形成される。図３に示すように、正弦波の１周期を１０００ステップに分割し、各ステップでＰＷＭ比を設定することで、ステッピングモータ２０１のマイクロステップ駆動を実現させることができる。ここで、ロータ２極あたりの励磁ステップ数は１０００である。
【００２３】
図３の横軸はテーブル番号を示し、縦軸はＰＷＭ出力のデューティ比を示している。正弦波の波形の位相０ｄｅｇのポイントにはテーブル番号０が対応し、位相９０ｄｅｇのポイントにはテーブル番号２５０が対応する。フォーカス制御部２０３は、テーブル番号を用いて励磁電流の制御を行う。各テーブル番号に対応するＰＷＭ出力のデューティ比をＲＯＭ２０５から取得し、不図示のＰＷＭ変換部を介してモータドライバ２０２に励磁信号を出力する。
【００２４】
本実施例では正弦波信号を用いた駆動制御に関して説明するが、三角波等その他の波形の信号によってもマイクロステップ駆動を実現することができる。マイクロステップの分解能が高いほど、高精度な駆動制御を実現することができる。また、ステップ分割数は１０００でなくてもよい。
【００２５】
図４は、ステッピングモータ２０１の駆動パターンを示している。横軸は励磁ステップ数を示し、縦軸はステッピングモータ２０１の目標駆動速度を示す。図４に示した駆動パターンでは、７５０ｐｐｓ、１０００ｐｐｓ、１５００ｐｐｓの３つの速度領域に分けて加減速制御を行う。最高速度である１５００ｐｐｓにおける励磁ステップ数をｎステップとすると、目標駆動速度を変更するタイミングは、励磁ステップが１０００、２０００、ｎ＋２０００、ｎ＋３０００の時点となる。
【００２６】
本実施例において、モータの目標駆動速度を速くする場合、つまりモータを加速させるときには、励磁信号の周期を短くして、ロータの回転位相に対する通電相の位相を進める。また、モータの目標駆動速度を遅くする場合、つまりモータを減速させるときには、励磁信号の周期を長くして、ロータの回転位相に対する通電相の位相を遅らせる。励磁信号の周期や通電相の位相の制御に関しては後述する。ここで、モータの目標駆動速度を速くするときの励磁信号の制御を加速制御と記載し、モータの目標駆動速度を遅くするときの励磁信号の制御を減速制御と記載する。また、モータの目標駆動速度を一定とするときの励磁信号の制御を定速制御とする。
【００２７】
図５は、目標駆動速度を速くするときの励磁波形の変化を示している。横軸は時間を示し、縦軸は励磁コイルに印加する電流値を示している。図５（ａ）は、目標駆動速度を速くするときに通電相を変化させない場合の励磁波形の変化を示す。図５（ｂ）は、目標駆動速度を速くするときに通電相を変化させる場合の励磁波形の変化を示す。ここで、図３で説明したように、ロータ２極あたりの励磁ステップ数は１０００とする。なお、通電相の変化とは、マイクロステップ波形における隣のステップ角への遷移に伴う通電相の変化ではなく、現在のステップ角から意図的に数十ｄｅｇ程度だけ離れた位相のステップ角への遷移に伴う通電相の変化を意味している。また、駆動速度に応じてマイクロステップのステップ角の分解能を変化させる技術が知られているが、通電相の位相とロータの回転位相との位相差に着目し、ステップ角を変化させて発生トルクを制御する点で本発明とは異なる。
【００２８】
図５（ａ）に示す励磁波形は連続性が保持される。例えば、目標駆動速度を速くする時間Ｔにおける通電相が３５９．６４ｄｅｇ（＝３６０ｄｅｇ×テーブル番号９９９／１０００）である場合、目標駆動速度を速くした直後の通電相は０ｄｅｇとなる。
【００２９】
一方、図５（ｂ）に示す励磁波形は、目標駆動速度を速くする時間Ｔにおいて波形が不連続になる。例えば、時間Ｔにおいて通電相が３５９．６４ｄｅｇである場合、目標駆動速度を速くした直後の通電相は２８．８ｄｅｇとなる。この場合、時間Ｔにおいて通電相が２８．８ｄｅｇ進む。通電相の位相変化量は、モータの性能や負荷トルク、目標駆動速度と現在の駆動速度の差異等によって決定される。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、目標駆動速度を速くするときに励磁信号の周期を変化させたとしても、ロータの回転位相と通電相の位相差はそれほど変化しないため、加速制御移行直後から大きな加速トルクを発生させることができない。一方、図５（ｂ）に示すように、目標駆動速度を速くするときに、ロータの回転位相に対する通電相の位相進みを生じさせることで、加速制御移行直後から大きな加速トルクを発生させることができる。ここで、ロータの回転位相と通電相の位相差が９０度未満となるように、通電相の位相進み量を設定する必要がある。ロータの回転位相と通電相の位相差が９０度以上になるとモータの脱調を招くおそれがある。通電相の位相変化量に制限を設けることでモータが脱調することを防止することができる。
【００３１】
図６は、目標駆動速度を遅くするときの励磁波形の変化を示している。横軸は時間を示し、縦軸は励磁コイルに印加する電流値を示している。図６（ａ）は、目標駆動速度を遅くするときに通電相を変化させない場合の励磁波形の変化を示す。図６（ｂ）は、目標駆動速度を遅くするときに通電相を変化させる場合の励磁波形の変化を示す。ここで、図３で説明したように、ロータ２極あたりの励磁ステップ数は１０００とする。
【００３２】
図６（ａ）に示す励磁波形は連続性が保持される。例えば、目標駆動速度を遅くする時間Ｔにおける通電相が３５９．６４ｄｅｇ（＝３６０ｄｅｇ×テーブル番号９９９／１０００）である場合、目標駆動速度を遅くした直後の通電相は０ｄｅｇとなる。
【００３３】
一方、図６（ｂ）に示す励磁波形は、目標駆動速度を遅くする時間Ｔにおいて波形が不連続になる。例えば、時間Ｔにおいて通電相が３５９．６４ｄｅｇである場合、目標駆動速度を遅くした直後の通電相は３３１．２ｄｅｇとなる。この場合、時間Ｔにおいて通電相が２８．８ｄｅｇ遅れる。通電相の位相変位量は、モータの性能や負荷トルク、目標駆動速度と現在の駆動速度の差異等によって決定される。
【００３４】
加速制御における通電相の制御と減速制御における通電相の制御との差異点は、通電相を変化させる方向が異なることである。加速トルクは、ロータの回転位相に対するステータの通電相の位相進み量が９０ｄｅｇに近づくほど大きくなる。ゆえに、目標駆動速度を速くするときにステータの通電相の位相進み量を大きくすることにより、モータの回転速度を目標の回転速度に素早く到達させることができる。
【００３５】
一方、減速トルクは、ロータの回転位相に対するステータの通電相の位相遅れ量が９０ｄｅｇに近づくほど大きくなる。ゆえに、目標駆動速度を遅くするときにステータの通電相の位相遅れ量を大きくすることにより、モータの回転速度を目標の回転速度に素早く到達させることができる。
【００３６】
図７は、ステータの通電相とロータの回転位相の関係を模式的に表したものである。横軸は時間を示す。時間Ｔまでは定速制御が行われ、時間Ｔにおいて減速制御が実行される。上方向を回転方向として、５極のステータと２極のロータのみを平面に展開して記載している。
【００３７】
図７（ａ）は、時間Ｔにおいて通電相を変化させない場合の減速制御を示しており、図７（ｂ）は、時間Ｔにおいて通電相を変化させる場合の減速制御を示している。図７（ａ）、（ｂ）の下図は、モータに対する駆動命令（ｃｏｎｔｒｏｌ）に基づくモータの速度変化と、モータの実際の速度変化（ｆｏｌｌｏｗ）を対比させたものである。
【００３８】
図７（ａ）に示す減速制御では、目標駆動速度を遅くする時間Ｔにおいて、ロータの回転位相に対する通電相の位相進みが生じているため、減速トルクはほとんど発生しない。時間Ｔにおいて、減速駆動命令に基づいた通電相の制御が行われるが、実際には、モータに対して慣性力が生じるため、動摩擦係数が小さい場合には、しばらくの間、回転速度はほとんど変化しない。時間Ｔ＋ｔにおいて、ステータの通電相とロータの回転位相が等しくなり、これ以降モータに減速トルクが発生してモータの回転速度が低下する。
【００３９】
一方、図７（ｂ）に示す減速制御では、目標駆動速度を遅くする時間Ｔにおいて、ロータの回転位相に対する通電相の位相を遅らせることで減速トルクを発生させている。これにより、時間Ｔからモータの回転速度を低下させることができる。図７（ｂ）に示す減速制御を用いれば、モータの回転速度を目標駆動速度に素早く収束させることができる。
【００４０】
図８は、本実施例におけるモータの駆動制御フローを示すフローチャートである。この駆動制御は、コンピュータとしてのレンズＩＣ１１０が、コンピュータプログラムに従って実行するものである。
【００４１】
まず、ステップＳ１００１では、ステッピングモータ２０１が駆動中であるか否かを判定する。駆動中でなければステップＳ１００２に進み、駆動中であればステップＳ１０１１に進む。
【００４２】
ステッピングモータ２０１が駆動中でない場合は、ステップＳ１００２において、カメラＩＣ１１７からの駆動命令に基づいた駆動パターンを示す情報をＲＯＭ２０５から取得し、ステップＳ１００３に進む。ステップＳ１００３では、駆動開始時における励磁コイルの通電相を決定する。変化量算出部２０４は、現在の駆動速度（ここでは、０ｐｐｓ）と目標駆動速度に基づいてロータの回転位相に対する通電相の位相変化量を算出する。フォーカス制御部２０３は、変化量算出部２０４によって算出された通電相の位相変化量と、駆動停止時の通電相に基づいて、駆動開始時における励磁コイルの通電相を決定する。
【００４３】
ステップＳ１００４では、ステップＳ１００３で決定された通電相に対応するＰＷＭ出力のデューティ比をＲＯＭ２０５から取得する。ステップＳ１００５では、フォーカス制御部２０３から取得されたＰＷＭ出力のデューティ比を、不図示のＰＷＭ変換部を介してモータドライバ２０２へ出力する。
【００４４】
ステップＳ１００５により、ステッピングモータ２０１の駆動が開始される。ステップＳ１００６では、フォーカスレンズ１０５が目標駆動量だけ駆動し、停止位置に到達したか否かを判定する。停止位置に到達していない場合は、ステップＳ１００７に進み、停止位置に到達した場合は、ステップＳ１０１５に進む。
【００４５】
停止位置に到達していない場合は、ステップＳ１００７において、目標駆動速度を変更するタイミングであるか否かを判定する。ここで、ステッピングモータ２０１の励磁ステップ数と、ＲＯＭ２０５から取得された速度ごとに定められた励磁ステップ数を比較することで、上記判定が行われる。加速制御または減速制御を実行するタイミングである場合はステップＳ１００９に進み、加速制御または減速制御を実行するタイミングでない場合はステップＳ１００８に進む。
【００４６】
ステップＳ１００８では、現在の励磁波形のテーブル番号からインクリメントまたはデクリメントしたテーブル番号に基づいて、次回の励磁信号を生成するために用いられるＰＷＭ出力のデューティ比をＲＯＭ２０５から取得する。ここでは加速制御または減速制御を実行するタイミングではないため、通電相を変化させることなく、ステップＳ１００５に戻る。
【００４７】
ステップＳ１００９では、変化量算出部２０４によって通電相の位相変化量が算出される。続いて、ステップＳ１０１０では、ステップＳ１００９で算出された位相変化量に基づいて、次回の駆動信号を生成するためのＰＷＭ出力のデューティ比をＲＯＭ２０５から取得し、ステップＳ１００５に戻る。モータに対して図５や図６で示したような励磁信号を付与することで、モータの回転速度を目標駆動速度に素早く到達させることができる。
【００４８】
ステップＳ１０１１では、ステップＳ１００２の制御と同じように、駆動パターンを示す情報をＲＯＭ２０５から取得する。駆動パターンは、駆動状態を考慮してフォーカス制御部２０３で決定される。ここで、駆動状態は、モータの回転速度や加減速状態を示す。
【００４９】
ステップＳ１０１２では、ステップＳ１００７と同様に、目標駆動速度を変更するタイミングであるか否かを判定する。加速制御または減速制御を実行するタイミングであると判定された場合はステップＳ１０１３へ進み、変化量算出部２０４によって通電相の位相変化量が算出される。加速制御を実行するタイミングでなく、減速制御を実行するタイミングでもないと判定された場合はステップＳ１０１４へ進む。
【００５０】
ステップＳ１０１４では、ステップＳ１０１０と同様に、変化量算出部２０４によって算出された位相変化量に基づいて、次回の駆動信号を生成するためのＰＷＭ出力のデューティ比をＲＯＭ２０５から取得する。ステップＳ１０１２において、目標駆動速度を変更するタイミングでないと判定された場合は、位相変化量をゼロとして、ＰＷＭ出力のデューティ比をＲＯＭ２０５から取得する。その後、ステップＳ１００５において、不図示のＰＷＭ変換部を介してＰＷＭ出力のデューティ比をモータドライバ２０２へ出力する。
【００５１】
ステップＳ１０１５では、カメラＩＣ１１７からの駆動命令における停止位置に到達したときの通電相を記憶する。記憶された通電相に関する情報は、ステップＳ１００３において駆動開始時の通電相を決定するために用いられる。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０１６では、ステッピングモータ２０１のイナーシャやコギングによる位置ズレの発生を回避するために通電保持処理を行う。通電保持処理は、モータの駆動停止後に所定時間だけ励磁コイルへの励磁を継続する処理を意味する。
【００５３】
以上説明したように、実施例１のモータの駆動制御では、モータの目標駆動速度を変更するタイミングにおいて、ロータの回転位相に対するステータの通電相の位相を変化させている。これにより、モータの駆動速度を迅速に変化させることができ、モータの駆動速度を目標駆動速度に素早く到達させることができる。
【実施例２】
【００５４】
本実施例では、ロータの回転位置を検出する回転位置の検出部２０６を備える交換レンズ２００における回転制御に関して説明する。
【００５５】
図９は、本実施例におけるフォーカス駆動部１０６の構成図を示している。フォーカス駆動部１０６は、フォーカスレンズ１０５に対して駆動力を与えるブラシレスモータ２０１ａ、ブラシレスモータ２０１ａに駆動信号を印加するモータドライバ２０２を含む。さらに、ロータの回転位置を検出する回転位置の検出部２０６を有する。
【００５６】
回転位置の検出部２０６は、例えば、不図示のホールＩＣやエンコーダマグネットを有し、エンコーダマグネットの回転による磁束密度の変化を、ロータの回転を示す電気信号として、互いに位相が異なる２相の２値信号に変換して出力する。回転位置の検出部２０６としては、２値信号を出力するデジタルエンコーダに限らず、正弦波信号を出力するアナログエンコーダを用いることもできる。また、エンコーダとしては、磁気式のエンコーダに限らず、反射パターンまたは透過スリットが形成された回転板とフォトセンサを用いた光学式エンコーダを用いることもできる。
【００５７】
レンズＩＣ１１０には、フォーカス駆動部１０６の制御を司るフォーカス制御部２０３、モータの目標駆動速度を変更するタイミングにおける通電相の位相変化量を算出する変化量算出部２０４が含まれる。また、レンズＩＣ１１０は、ロータの回転速度を算出する速度算出部２０７を有する。さらに、モータの目標駆動速度や目標駆動量に応じた駆動パターンや、マイクロステップ駆動の各ステップ角に対応したＰＷＭ出力のデューティ比等のデータが格納されたＲＯＭ２０５もレンズＩＣ１１０に含まれる。
【００５８】
回転位置の検出部２０６から出力された信号に基づいて、速度算出部２０７においてロータの回転速度が算出され、回転速度に関する情報がフォーカス制御部２０３に出力される。また、回転位置の検出部２０６からロータの回転位置に関する情報がフォーカス制御部２０３に出力される。
【００５９】
変化量算出部２０４は、フォーカス制御部２０３から、ロータの回転位置や回転速度に関する情報を取得し、通電相の位相変化量を算出する。実施例１で説明したように、通電相の位相を変化させた後のロータの回転位相と通電相の位相差が９０ｄｅｇ未満となるように、位相変化量が算出される。
【００６０】
本実施例では、フォーカス制御部２０３は、回転位置の検出部２０６や速度算出部２０７からの出力を用いたフィードバック制御によりブラシレスモータ２０１ａの回転制御を実行する。フィードバック制御による回転制御を行うことで、オープンループ制御と比較してロータの回転位置を正確に認識することができる。
【００６１】
ステッピングモータのように、ロータの回転位置を検出する手段を用いないオープンループ制御により駆動制御を実行することができるモータでは、予め決められたタイミングで励磁状態の切り換えが行われる。オープンループ制御においては、ロータの回転位置の検出誤差を考慮して通電相の位相をそれほど大きく変化させない。一方、フィードバック制御ではロータの回転位置を正確に認識することができるため、オープンループ制御を用いた場合と比較して、目標駆動速度を変更するタイミングにおける通電相の位相変化量を大きくすることができる。これにより、脱調等によりモータが制御不能状態となることを回避しつつ、モータの駆動速度を目標駆動速度に素早く到達させることができる。
【００６２】
図１０は、（ａ）減速時の励磁波形の変化と、（ｂ）モータの回転速度の変化、（ｃ）ロータの回転位相と通電相の位相差の変化を示している。横軸は時間を示し、時間Ｔにおいて目標駆動速度が遅くなる。実施例１で説明したように、時間Ｔにおいて励磁波形は不連続となり、ロータの回転位相に対する通電相の位相が変化する。
【００６３】
図１０（ｂ）において、縦軸はモータの回転速度を示す。実線は、モータに対する駆動命令に基づくモータの速度変化（ｃｏｎｔｒｏｌ）を示し、破線は、速度算出部２０７によって算出されたモータの実際の速度変化（ｆｏｌｌｏｗ）を示す。
【００６４】
図１０（ｃ）において、縦軸は、ロータの回転位相と通電相の位相差を示す。ロータの回転位相に対して通電相の位相が進んでいる場合に位相差は正の値となる。時間Ｔにおいて減速制御が実行され、位相差を変化させる制御が行われる。位相差が−９０ｄｅｇのとき、最大の制動トルクが発生するが、本実施例では、モータが制御不能となることを防ぐため、位相差を−６０ｄｅｇ程度に設定している。ただし、位相差を必ずしも−６０ｄｅｇとする必要はなく、制動トルクが発生するように位相差を適切に変化させればよい。
【００６５】
また、通電相の位相変化量を大きくすると、駆動波形の不連続性等に起因してモータの駆動音が発生しやすくなるため、カメラ側で設定されている撮影モードに応じて位相変化量を異ならせることが好ましい。カメラの撮影モードが静止画撮影モードに設定されているときや、非撮影状態のときは、位相変化量を大きくして、撮影モードが動画撮影モードに設定されているときには、位相変化量を小さくする。撮影モードが動画撮影モードに設定されているときには、位相変化量をゼロにしてもよい。非撮影状態は、撮影動作を行っていない状態を示し、例えばレンズが初期化動作を行っている状態が挙げられる。これにより、静止画撮影モードではモータをできる限り早期に目標駆動速度に到達させることができる。さらに、動画撮影モードでは、モータの静音性を確保しつつ、モータを素早く目標駆動速度に到達させることができる。
【００６６】
図１１は、減速時に、ロータの回転位相と通電相との位相差を変化させる制御を複数回行う場合の励磁波形等を示している。図１０と同様に、図１１（ａ）は、減速時の励磁波形の変化を示し、図１１（ｂ）はモータの回転速度の変化を示し、図１１（ｃ）はロータの回転位相と通電相の位相差の変化を示している。
【００６７】
図１０で説明した制御との相違点は、ロータの回転位相と通電相の位相差がθを超えたときに通電相の位相を変化させる点である。θは、例えば、減速後の目標駆動速度で定速制御しているときにおけるロータの回転位相と通電相の位相差に基づいて設定される。ロータの回転位相と通電相との位相差を複数回変化させることで、回転速度を素早く低下させることができる。
【００６８】
図１１で説明した制御を用いると、励磁信号の不連続点が多くなり、モータの駆動音が発生しやすくなる。そこで、カメラの撮影モードが静止画撮影モードに設定されているときや非撮影状態のときに、図１１で説明した制御を行うことが好ましい。
【００６９】
一方、カメラの撮影モードが動画撮影モードに設定されているときは、図１０で説明したように、目標駆動速度を遅くするときのみ、通電相の位相を変化させる制御が好ましい。これによりモータの駆動音をできる限り抑制することができる。また、カメラが動画撮影モードに設定されているときには、通電相の位相を変化させる制御を実行しないようにしてもよい。これにより、動画撮影時のモータ駆動音をさらに効果的に抑制することができる。
【００７０】
図１２は、本実施例におけるモータの駆動制御フローを示すフローチャートである。この駆動制御は、コンピュータとしてのレンズＩＣ１１０が、コンピュータプログラムに従って実行するものである。基本的な制御フローは、図８で説明した実施例１における制御フローと同様である。ここでは、実施例１の制御フローとの差異のみを説明する。
【００７１】
ステップＳ２００１では、回転位置の検出部２０６によって検出されたロータの回転位置や、速度算出部２０７によって算出されたロータの回転速度に基づいて、駆動開始時における励磁コイルの通電相を算出する。ステップＳ２００２では、励磁波形の周期が決定される。励磁波形の周期は、速度算出部２０７によって算出されたロータの回転速度と目標駆動速度との速度偏差や、目標駆動位置とモータの残り駆動量との偏差等に基づいて決定される。
【００７２】
ステップＳ２００３では、目標駆動速度を変更するときのロータの回転速度の算出を行う。回転速度の算出は、速度算出部２０７によって行われる。さらに、ステップＳ２００４では、ロータの回転位置や回転速度を考慮して通電相の位相変化量が算出される。通電相の位相変化量は変化量算出部２０４によって算出される。
【００７３】
ステップＳ２００５では、ロータの回転速度の算出を行い、算出された回転速度に基づいてステップＳ２０１２における判定が行われる。
【００７４】
ステップＳ２００６では、ステップＳ２００４と同様に通電相の位相変化量が算出される。
【実施例３】
【００７５】
本実施例では、励磁信号として矩形波形状の信号を用いた場合の減速制御について説明する。
【００７６】
矩形波形状の励磁信号を用いた場合、励磁ステップを分割して、特定の励磁ステップにおいて通電相を変化させることはできない。そこで、矩形波形状の励磁信号を用いた駆動制御を行うときには、モータの目標駆動速度を遅くするときの励磁状態を所定時間継続させることで、減速トルクを発生させる。
【００７７】
所定時間は、ロータの回転位相に対する通電相の位相遅れが発生するまでの時間、またはそれよりも長い時間に設定される。通電相の位相遅れを生じさせることで、モータの回転速度を素早く低下させることができる。この所定時間は、ロータの回転速度等に基づいて算出される。なお、実施例２のように、ロータの回転位置を検出する回転位置の検出部を備える場合には、回転位置の検出部からの出力に基づいてロータの回転位相を取得し、ロータの回転位相と通電相の関係に基づいて所定時間を設定することができる。
【００７８】
図１３は、（ａ）減速時の励磁波形の変化と、（ｂ）モータの回転速度の変化を示している。本実施例では、２相励磁方式のモータを想定しており、図１３（ａ）は、Ａ相に対して印加する励磁信号の波形と、Ｂ相に対して印加する励磁信号の波形を示している。図１３（ａ）、（ｂ）において横軸は時間を示す。図１３（ｂ）において縦軸は、モータの回転速度を示す。
【００７９】
図１３（ａ）において、実線で表した矩形波は、時間Ｔから所定時間継続して励磁状態を保持した場合の励磁波形を示し、破線で表した矩形波は、励磁状態を保持しない場合の励磁波形を示す。時間Ｔにおいてモータの目標駆動速度が遅くなり、矩形波の繰り返し周期が長くなる。本実施例では、時間Ｔからτの間、励磁状態を保持しているため、時間Ｔ以降、実線で示した波形は破線で示した波形に対してτの遅れを有する。
【００８０】
図１３（ｂ）において、実線は、時間Ｔから所定時間継続して励磁状態を保持した場合のモータの回転速度の変化を示し、破線は、励磁状態を保持しない場合のモータの回転速度の変化を示す。時間Ｔからτの間、励磁状態を保持することで、励磁状態の保持を行わない場合と比較して、ロータの回転位相に対する通電相の位相遅れを早期に発生させることができる。これにより、モータに対して素早く減速トルクを与えることができ、モータの駆動速度を素早く低下させることができる。
【００８１】
図１４は、本実施例におけるモータの駆動制御フローを示すフローチャートである。この駆動制御は、コンピュータとしてのレンズＩＣ１１０が、コンピュータプログラムに従って実行するものである。基本的な制御フローは、図８で説明した実施例１における制御フローと同様である。ここでは、実施例１の制御フローとの差異のみを説明する。
【００８２】
ステップＳ３００１では、モータの駆動停止時の各相の励磁相に関する情報を取得し、ステップＳ３００２において、駆動停止時の励磁相の保持時間をＲＯＭ２０５から取得する。ＲＯＭ２０５には、モータの回転速度ごとにＡ相及びＢ相における励磁相の保持時間が記憶されており、フォーカス制御部２０３は、モータの回転速度に基づいて励磁相の保持時間を決定する。
【００８３】
ステップＳ１００７において、モータの目標駆動速度を遅くするタイミングではないと判定された場合、ステップＳ３００３に進み、ステップＳ３００３では、励磁位相が変化した後の励磁保持時間をＲＯＭ２０５から取得する。ステップＳ１００７において、モータの目標駆動速度を遅くするタイミングである判定された場合、ステップＳ３００４に進み、モータの目標駆動速度を遅くしたときの励磁状態を保持する時間τを決定する。時間τは、モータの目標駆動速度の変更前後のモータの目標駆動速度の偏差や、ロータの実際の回転速度等に基づいて決定される。さらに、ステップＳ３００５では、時間τを考慮して、モータの目標駆動速度を遅くしたときの励磁相の保持時間を決定する。
【００８４】
また、ステップＳ３００６では、ステップＳ３００４と同様に、モータの目標駆動速度を遅くしたときの励磁状態を保持する時間τを決定し、ステップＳ３００７に進む。ステップＳ３００７では、ステップＳ３００５と同様に、時間τを考慮して目標駆動速度を遅くしたときの励磁相の保持時間を決定する。
【００８５】
このように、モータの目標駆動速度を遅くするタイミングにおける励磁状態を所定時間継続させることで、ロータの回転位相に対する通電相の位相遅れを発生させることができ、モータの駆動速度を素早く低下させることができる。
【００８６】
以上説明した各実施例では、交換レンズに設けられたステッピングモータの駆動制御に関して説明したが、本発明は、光学機器としてのカメラ本体や、レンズ一体型のカメラに含まれる各種モータに対して適用することができる。
【００８７】
また、各実施例では、フォーカスレンズを駆動するためのステッピングモータの駆動制御に関して説明したが、本発明はフォーカスレンズに限らず、被駆動部材としての変倍レンズや絞り等の駆動にも適用することができる。
【００８８】
以上説明した各実施例は代表的な例に過ぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
２０１  ステッピングモータ
２０２  モータドライバ
２０３  フォーカス制御部
２０４  変化量算出部
２０５  ＲＯＭ
【図１】
0006664154.tif 000002
【図２】
0006664154.tif 000003
【図３】
0006664154.tif 000004
【図４】
0006664154.tif 000005
【図５】
0006664154.tif 000006
【図６】
0006664154.tif 000007
【図７】
0006664154.tif 000008
【図８】
0006664154.tif 000009
【図９】
0006664154.tif 000010
【図１０】
0006664154.tif 000011
【図１１】
0006664154.tif 000012
【図１２】
0006664154.tif 000013
【図１３】
0006664154.tif 000014
【図１４】
0006664154.tif 000015