(57)【要約】【課題】モータ２０をアナログ駆動電圧で往復駆動させるモータ駆動装置１０において、アナログ駆動電圧の開始電圧のズレや、外来ノイズによるオフセットが発生しても、被動作対象を精度良く往復動作させる。【解決手段】モータ駆動装置１０に、モータ２０の駆動位置を検出するエンコーダ５０とアップダウンカウンタ６１により構成される駆動位置検出部の位置情報に基づいて、モータ２０の目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向及びズレ量を判断し、該ズレ方向及びズレ量に応じてアナログ駆動電圧を自動的に補正する駆動電圧補正部６０を設ける。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される駆動電圧に応じて回転方向及び回転速度が変化するモータと、往復駆動用のアナログ駆動電圧を入力し、該アナログ駆動電圧に基づいて前記モータを所定の速度で往復駆動させるモータ速度制御部とを備えるモータ駆動装置であって、
該モータ駆動装置には、前記モータの駆動位置を検出する駆動位置検出部と、モータの往復駆動位置のズレを補正する駆動電圧補正部とが備えられ、
該駆動電圧補正部は、前記モータの目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向及びズレ量を、前記駆動位置検出部の位置情報に基づいて判断し、該ズレ方向及びズレ量に応じて前記アナログ駆動電圧を自動的に補正すべく構成されていることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記駆動位置検出部は、前記モータが所定角度回転する毎に検出パルスを発生させるエンコーダと、該エンコーダの検出パルスを、前記モータの回転方向に応じてアップダウンカウントするアップダウンカウンタとを備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１乃至２において、前記駆動電圧補正部は、前記駆動位置検出部の位置情報を所定の周期でサンプリングする位置情報サンプリング手段と、所定時間内にサンプリングした位置情報から最大位置及び最小位置を抽出する最大・最小位置抽出手段と、前記モータの目標中心位置に対する前記最大位置の偏差を演算する最大位置偏差演算手段と、前記モータの目標中心位置に対する前記最小位置の偏差を演算する最小位置偏差演算手段と、前記最大位置偏差と最小位置偏差との比較に基づいて、前記目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向を判断するズレ方向判断手段とを備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項３において、前記駆動電圧補正部は、前記最大位置偏差と最小位置偏差との差に基づいて、前記目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ量を判断するズレ量判断手段を更に備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４において、前記駆動電圧補正部は、前記ズレ方向及びズレ量に応じた補正電圧を出力する補正電圧出力手段を備え、前記モータ速度制御部は、前記補正電圧を前記アナログ駆動電圧に合成する補正電圧合成手段を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】
入力される駆動電圧に応じて回転方向及び回転速度が変化するモータと、往復駆動用のアナログ駆動電圧を入力し、該アナログ駆動電圧に基づいて前記モータを所定の速度で往復駆動させるモータ速度制御部と、前記モータの駆動位置を検出する駆動位置検出部とを備えるモータ駆動装置の駆動電圧補正方法であって、
前記モータの目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向及びズレ量を、前記駆動位置検出手段の位置情報に基づいて判断するズレ判断工程と、
前記ズレ方向及びズレ量に応じて前記アナログ駆動電圧を自動的に補正する駆動電圧補正工程と
を備えることを特徴とするモータ駆動装置の駆動電圧補正方法。
【請求項７】
請求項６において、前記ズレ判断工程は、前記駆動位置検出部の位置情報を所定の周期でサンプリングする位置情報サンプリング工程と、所定時間内にサンプリングした位置情報から最大位置及び最小位置を抽出する最大・最小位置抽出工程と、前記モータの目標中心位置に対する前記最大位置の偏差を演算する最大位置偏差演算工程と、前記モータの目標中心位置に対する前記最小位置の偏差を演算する最小位置偏差演算工程と、前記最大位置偏差と最小位置偏差との比較に基づいて、前記目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向を判断するズレ方向判断工程とを備えることを特徴とするモータ駆動装置の駆動電圧補正方法。
【請求項８】
請求項７において、前記ズレ判断工程は、前記最大位置偏差と最小位置偏差との差に基づいて、前記目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ量を判断するズレ量判断工程を更に備えることを特徴とするモータ駆動装置の駆動電圧補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数及び振幅が定められた往復駆動用のアナログ駆動電圧により、モータを所定の回転範囲で往復駆動させるモータ駆動装置及びその駆動電圧補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータを駆動源とし、その往復駆動に基づいて被動作対象を往復動作させるモータ駆動装置がある。この被動作対象は、例えば、被照射物をスキャン状に照射する光源や、被検体をスキャン状にセンシングするセンサであり、そのなかには、極めて精度の高い往復動作を要求するものがある。
【０００３】
上記のようにモータを往復駆動させる場合、図８に示すモータ２０’、タコジェネレータ３０’、モータ速度制御部４０’からなるモータ駆動装置において、通常、ｓｉｎ波形のモータ駆動電圧が用いられる。この場合、被動作対象の往復周波数はｓｉｎ波形の周波数に比例し、往復振幅角はｓｉｎ波形の振幅（波高）に比例する。従って、被動作対象を所定の中心位置を基準として精度良く往復動作させるには、ｓｉｎ波形の正波形と負波形とを一致させる必要があり、また、デジタル駆動電圧のギザギザ（ドット）を許容しない用途においては、アナログ駆動電圧を用いる必要がある。
【０００４】
しかしながら、上記ｓｉｎ波形のアナログ駆動電圧でモータを往復駆動させると、図９の（Ａ）に示すように、駆動電圧に比例した速度でモータが振幅し、このときモータの回転位置は、図９の（Ｂ）に示すように、モータの回転速度と９０゜位相をずらした関係になる。つまり、図１０の（Ａ）に示すように、アナログ駆動電圧が理想的なｓｉｎ波形である場合は、位置ズレなくモータが往復駆動することになるが、速度指令電圧の開始電圧が０Ｖでなかったり、ｓｉｎ波が外来ノイズや歪みの影響を受けたりする場合などには、図１０の（Ｂ）に示す如く、波形そのものが変位軸方向に（＋）または（−）のズレ（オフセット）を生じることとなり、その結果、▲１▼に示すｓｉｎ波の軌跡で振幅を繰り返しながら、▲２▼に示すモータの駆動中心位置（往復駆動範囲）も一定方向へオフセット量分ずれていって、大きな誤差を生じさせてしまうという問題がある。この場合、モータを一旦停止させてその位置ズレを補正することも考えられるが、デジタルによる位置制御と異なりアナログによる速度制御の場合、どの時点で速度指令によるオフセット電圧が加わるか不明であり、このようなモータ駆動制御に対しては対応することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、モータをアナログ電圧で往復駆動させるものでありながら、アナログ駆動電圧の開始電圧や、外来ノイズ、歪み等の影響を受けてオフセットが発生し、フレ角がズレた状態で駆動した場合であっても、モータを何ら停止することなく、そのズレ方向及びズレ量に応じてアナログ駆動電圧が自動的に補正されるようになり、その結果、モータにおける駆動中心位置（往復駆動範囲）のズレを防止し、スピード変化やフレ角変化の大きい速度指令などによるモータ制御を行い得て、被動作対象を精度良くフレ角制御して往復動作させることができるモータ駆動装置及びその駆動電圧補正方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のモータ駆動装置は、入力される駆動電圧に応じて回転方向及び回転速度が変化するモータと、往復駆動用のアナログ駆動電圧を入力し、該アナログ駆動電圧に基づいて前記モータを所定の速度で往復駆動させるモータ速度制御部とを備えるモータ駆動装置であって、該モータ駆動装置には、前記モータの駆動位置を検出する駆動位置検出部と、モータの往復駆動位置のズレを補正する駆動電圧補正部とが備えられ、該駆動電圧補正部は、前記モータの目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向及びズレ量を、前記駆動位置検出部の位置情報に基づいて判断し、該ズレ方向及びズレ量に応じて前記アナログ駆動電圧を自動的に補正すべく構成されていることを特徴とするモータ駆動装置。
また、上記課題を解決するために本発明におけるモータ駆動装置の駆動電圧補正方法は、入力される駆動電圧に応じて回転方向及び回転速度が変化するモータと、往復駆動用のアナログ駆動電圧を入力し、該アナログ駆動電圧に基づいて前記モータを所定の速度で往復駆動させるモータ速度制御部と、前記モータの駆動位置を検出する駆動位置検出部とを備えるモータ駆動装置の駆動電圧補正方法であって、前記モータの目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向及びズレ量を、前記駆動位置検出手段の位置情報に基づいて判断するズレ判断工程と、前記ズレ方向及びズレ量に応じて前記アナログ駆動電圧を自動的に補正する駆動電圧補正工程とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するモータ駆動装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、モータ駆動装置の構成を示すブロック図である。この図に示すように、モータ駆動装置１０は、モータ２０と、タコジェネレータ３０と、モータ速度制御部４０と、エンコーダ５０と、駆動電圧補正部６０とを備えて構成され、上記モータ２０の往復駆動により所定の被動作対象を往復揺動させる。ここで、モータ２０は、入力される駆動電圧に応じて回転方向及び回転速度が変化する直流モータであり、その回転速度がタコジェネレータ３０で検出され、モータ速度制御部４０にフィードバックされる。
【０００８】
モータ速度制御部４０は、周波数及び振幅が規定された往復駆動用のアナログ駆動電圧（速度指令電圧）を入力し、該アナログ駆動電圧に基づいてモータ２０を所定の角度範囲で往復駆動させると共に、タコジェネレータ３０からのフィードバック信号に応じて、モータ２０の駆動速度制御を行う。ここで、上記アナログ駆動電圧はｓｉｎ波であり、該ｓｉｎ波の周波数および振幅に基づいて、被動作対象の揺動周波数および揺動角が規定される。また、上記アナログ駆動電圧は、オペアンプ（補正電圧合成手段）４１を介してモータ速度制御部４０に入力される。このオペアンプ４１は、他方の入力端子が駆動電圧補正部６０に接続され、該駆動電圧補正部６０から出力される補正電圧を上記アナログ駆動電圧に合成する。エンコーダ５０は、フレ角センサーとして機能し、モータ２０が所定角度回転する毎にパルスを出力し、その波形は、モータ２０の回転方向（ＣＷ、ＣＣＷ）に応じて相違する。
【０００９】
図２は、駆動電圧補正部の構成を示すブロック図である。この図に示すように、駆動電圧補正部６０は、アップダウンカウンタ６１と、マイクロコンピュータ６２と、Ｄ／Ａコンバータ（補正電圧出力手段）６３とを備える。アップダウンカウンタ６１は、エンコーダ５０の検出パルスを入力し、それがモータ２０のＣＷ方向へ回転した検出パルスである場合は、モータ駆動位置カウンタをカウントアップし、ＣＣＷ方向へ回転した検出パルスである場合は、モータ駆動位置カウンタをカウントダウンする。これにより、モータ２０の駆動位置を検出するモータ駆動位置検出部５０及び６１が構成される。マイクロコンピュータ６２は、アップダウンカウンタ６１からモータ２０の位置情報を取得すると共に、この位置情報に基づいて、モータ２０の目標駆動中心位置（または目標駆動範囲であっても良い）に対する現駆動中心位置（または現駆動範囲であっても良い）のズレ方向及びズレ量を算出し、このズレ方向及びズレ量に応じた電圧補正信号を出力する。Ｄ／Ａコンバータ６３は、マイクロコンピュータ６２が出力した電圧補正信号をアナログ電圧信号に変換し、前述したオペアンプ４１に入力する。
【００１０】
次に、駆動電圧補正部６０におけるマイクロコンピュータ６２の処理手順を図３に基づいて説明する。図３に示すように、マイクロコンピュータ６２は、まず、アップダウンカウンタ６１の位置情報（カウンタ値）を所定の周期でサンプリングする（ステップ１：位置情報サンプリング工程）。次に、所定時間内にサンプリングした位置情報から最大位置及び最小位置を抽出する（ステップ２：最大・最小位置抽出工程）。続いて、モータ２０の目標中心位置に対する前記最大位置の偏差を演算（ステップ３：最大位置偏差演算工程）と共に、目標中心位置に対する前記最小位置の偏差を演算する（ステップ４：最小位置偏差演算工程）。次に、前記最大位置偏差と最小位置偏差との比較に基づいて、前記目標駆動範囲に対する現駆動範囲のズレ方向を判断（ステップ５：ズレ方向判断工程）すると共に、前記最大位置偏差と最小位置偏差との差に基づいて、前記目標駆動範囲に対する現駆動範囲のズレ量を判断する（ステップ６：ズレ量判断工程）。そして、前記ズレ量が所定の許容値を越える場合は（ステップ７）、そのズレ方向及びズレ量に応じた電圧補正信号を生成し、Ｄ／Ａコンバータ６３に出力する（ステップ８：駆動電圧補正工程）。これにより、モータ２０の往復駆動用アナログ駆動電圧に、ズレ量に相当する補正電圧を逆極性の電圧として合成し、モータ２０の位置ズレを自動的に補正することが可能になる。
【００１１】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、モータ速度制御部４０に往復駆動用のアナログ駆動電圧（ｓｉｎ波）を入力すると、モータ２０は、所定の駆動範囲を所定の駆動速度で往復駆動する。例えば、図４の（Ａ）に示すように、往復駆動の目標中心位置を９０゜、目標駆動範囲を８０゜〜１００゜とし、理想的なｓｉｎ波形を入力した場合には、図４の（Ｂ）に破線で示す如く、モータ２０は、８０゜〜１００゜の範囲で往復駆動するが、アナログ駆動電圧にオフセット電圧がかかると、図４の（Ｂ）に実線で示す如く、モータ２０の駆動範囲にズレが発生し、例えば、経時的に８２゜〜１０２゜、８３゜〜１０３゜、８４゜〜１０４゜と変化する。駆動電圧補正部６０のマイクロコンピュータ６２は、図５に示すように、アップダウンカウンタ６１の位置情報を所定の周期ｔでサンプリングすると共に、所定時間Ｔ内にサンプリングした位置情報の中から、最小位置及び最大位置を抽出し、図６に示す如く、モータ２０の目標中心位置（９０゜）に対する最大位置（１０２゜）の偏差Ａ（１２゜）、目標中心位置（９０゜）に対する最小位置（８２゜）の偏差Ｂ（８゜）、最大位置偏差Ａと最小位置偏差Ｂとの差Ｃ（４゜）、最小位置偏差Ｂと最大位置偏差Ａとの差Ｄ（−４゜）等を演算する。そして、差Ｃと差Ｄとの比較に基づいて、目標駆動範囲に対する現駆動範囲のズレ方向を判断（上記の例では差Ｃの方向）すると共に、差Ｃまたは差Ｄに基づいて、目標駆動範囲に対する現駆動範囲のズレ量を判断する（例えば、ズレ量＝差Ｃ×０．５＝２゜）。ここで、ズレ量が所定の許容値αを越える場合は、そのズレ方向及びズレ量に応じた電圧補正信号を出力し、これを、前記アナログ駆動電圧に合成する。これにより、モータ２０の現駆動範囲を、図７に示すように、目標駆動範囲に戻すことが可能になる。
【００１２】
このように本発明の実施形態は、モータ２０をアナログ駆動電圧（ｓｉｎ波）で往復駆動させるが、アナログ駆動電圧の開始電圧が０Ｖでなかったり、ｓｉｎ波が外来ノイズや歪みの影響を受けたりすることでオフセットが発生しても、モータを何ら停止することなく、そのズレ方向及びズレ量に応じてアナログ駆動電圧が自動的に補正されるようになり、その結果、モータ２０における駆動中心位置や駆動範囲のズレを防止し、スピード変化やフレ角変化の大きい速度指令などによるモータ制御を行い得て、被動作対象を精度良くフレ角制御して往復動作させることができる。
【００１３】
また、駆動電圧補正部６０は、モータ２０が所定角度回転する毎に検出パルスを発生させるエンコーダ５０と、該エンコーダ５０の検出パルスを、モータ２０の回転方向に応じてアップダウンカウントするアップダウンカウンタ６１とを用いてモータ２０の位置を判断するため、簡単な構成で精度の高い位置情報を取得することが可能になる。
【００１４】
また、駆動電圧補正部６０は、モータ２０の位置情報を所定の周期でサンプリングすると共に、所定時間内にサンプリングした位置情報から最大位置及び最小位置を抽出し、また、モータ２０の目標中心位置に対する最大位置の偏差を演算すると共に、モータ２０の目標中心位置に対する最小位置の偏差を演算し、そして、最大位置偏差と最小位置偏差との比較に基づいて、目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向を判断するので、簡単な演算処理で駆動中心位置または駆動範囲のズレ方向を精度良く判断することができる。
【００１５】
また、駆動電圧補正部６０は、最大位置偏差と最小位置偏差との差に基づいて、目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ量を判断するので、簡単な演算処理で駆動中心位置または駆動範囲のズレ量を精度良く判断することができる。
【００１６】
また、駆動電圧補正部６０がズレ方向及びズレ量に応じて出力した補正電圧は、モータ速度制御部４０のオペアンプ４１によってアナログ駆動電圧に合成されるので、簡単な回路構成でアナログ駆動電圧の自動補正を行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、モータ駆動装置１０が、モータ２０の目標駆動中心位置または目標駆動範囲に対する現駆動中心位置または現駆動範囲のズレ方向及びズレ量を、前記駆動位置検出部（５０及び６１）の位置情報に基づいて判断し、該ズレ方向及びズレ量に応じて前記アナログ駆動電圧を自動的に補正する駆動電圧補正部６０を備えて構成されていることにより、モータ２０をアナログ駆動電圧で往復駆動させるものでありながら、アナログ駆動電圧の開始電圧や、外来ノイズ歪み等の影響を受けてオフセットが発生し、フレ角がズレた状態で駆動した場合であっても、モータを何ら停止することなく、そのズレ方向及びズレ量に応じてアナログ駆動電圧が自動的に補正されるようになり、その結果、モータにおける駆動中心位置（往復駆動範囲）のズレを防止し、スピード変化やフレ角変化の大きい速度指令などによるモータ制御を行い得て、被動作対象を精度良く往復動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】駆動電圧補正部の構成を示すブロック図である。
【図３】駆動電圧補正部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は目標駆動中心位置及び目標駆動範囲を示す図、（Ｂ）は駆動中心位置または駆動範囲のズレを示す図である。
【図５】モータ位置情報のサンプリング処理を示す図である。
【図６】モータ位置情報のズレ方向及びズレ量を示す図である。
【図７】駆動電圧補正部の作用を示す図である。
【図８】従来例のモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図９】（Ａ）はモータの駆動速度を示すタイミングチャート、（Ｂ）はモータの位置を示すタイミングチャートである。
【図１０】（Ａ）は理想電圧によるモータの駆動位置を示す図、（Ｂ）はオフセット電圧がかかった駆動電圧によるモータの駆動位置を示す図である。
【符号の説明】
１０　モータ駆動装置
２０　モータ
３０　タコジェネレータ
４０　モータ速度制御部
４１　オペアンプ
５０　エンコーダ
６０　駆動電圧補正部
６１　アップダウンカウンタ
６２　マイクロコンピュータ
６３　Ｄ／Ａコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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