(57)【要約】【課題】ロータの磁力分布如何によらず安定した回転動作を奏しえるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定されている制御データをマイクロプロセッサ７２からステップ単位で出力し、係る制御データに基づいて駆動電流を生成し、これを多相ステッピングモータに対して供給することにより、ロータの磁力分布如何によらず常時一定速度でカメラ撮像部を旋回させる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多極着磁されたロータを回転させることによりカメラ撮像部を水平又は垂直方向へ旋回させる多相ステッピングモータに対して、駆動電流をステップ単位で供給するモータ駆動装置において、
上記ロータの磁力分布に基づいて上記多相ステッピングモータの各相につき予め設定された制御データを、上記ステップ単位で出力する制御手段と、
上記制御手段から出力された制御データに基づいて、上記駆動電流を生成するモータ駆動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２】
上記制御手段は、上記多相ステッピングモータの各相間で上記駆動電流のレベルを互いに異ならせるための制御データが予め設定されていること
を特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
カメラ撮像部を水平又は垂直方向に旋回させて被写体を撮像する撮像装置において、
多極着磁されたロータを、供給される駆動電流に応じて回転させることにより上記カメラ撮像部を旋回させる多相ステッピングモータと、
上記ロータの磁力分布に基づいて上記多相ステッピングモータの各相につき予め設定された制御データをステップ単位で出力する制御手段と、
上記制御手段から出力された制御データに基づいて上記駆動電流を生成し、これを上記多相ステッピングモータに対してステップ単位で供給するモータ駆動手段とを備えること
を特徴とする撮像装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記多相ステッピングモータの各相間で上記駆動電流のレベルを互いに異ならせるための制御データが予め設定されていること
を特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石が多極着磁されたロータを回転させることによりカメラ撮像部を水平又は垂直方向へ旋回させる多相ステッピングモータ、並びに  カメラ撮像部を水平又は垂直方向に旋回させて被写体を撮像する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より広く用いられている電子スチルカメラは、被写体を撮像することでレンズを通過した光を、ＣＣＤ等の固体撮像素子によりの画像信号に変換し、これを記録媒体に記録し、また記録した画像信号を再生することができる。また電子スチルカメラの多くは、撮像した静止画像を表示することができるモニタを備え、これまでに記録した静止画像のうち特定のものを選択して表示することができる。この電子スチルカメラにおいて、モニタに供給される画像信号は、一画面毎の被写体に対応するものである。このため、同時に表示される画像は狭い範囲のものとなり、広範囲の状況を同時に監視することができない。
【０００３】
このため、カメラ撮像部を水平方向又は垂直方向へ旋回させながら被写体を撮像することにより、複数の単位画像から構成されるパノラマ画像を取得して広範囲の状況を監視することができる監視カメラが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、上記カメラ撮像部を水平又は垂直方向へ旋回させるために、ＰＭ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ）形ステッピングモータが駆動源として用いられる。このＰＭ型ステッピングモータには１対のＡ相コイル、Ｂ相コイルが設けられる。このＡ相コイル、Ｂ相コイルには、互いに位相が９０°異なる駆動電流、即ち直交位相関係にある正弦波電流と余弦波電流がそれぞれ供給され、多極着磁されたロータをステップ回転させることにより、カメラ撮像部の回転角や回転速度を自在に制御することができる。
【０００５】
図７は、このカメラ撮像部を旋回させるＰＭ形ステッピングモータの駆動装置を示している。
【０００６】
この駆動装置８では、ＰＭ形ステッピングモータ８１におけるＡ相コイル、Ｂ相コイルに対してそれぞれ駆動電流を供給するモータドライバー８２と、ＰＭ形ステッピングモータの回転速度に応じてモータドライバー８２を制御するための制御データを出力するマイクロプロセッサ８３とを備えている。
【０００７】
このマイクロプロセッサ８３から出力される制御データとしては、各相コイルへ供給する駆動電流の電流値や方向等の情報が含まれる。当該制御データを受信したモータドライバー８２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動方式に基づいて各相コイルへ駆動電流を供給する。このＰＷＭ駆動方式では、ＰＭ形ステッピングモータ８１の各相コイルに供給すべき駆動電流に対応するパルス幅を有するＰＷＭ信号を形成することにより、モータドライバー８２自体の電流損失を大幅に低減させることが可能となる。
【０００８】
ちなみに、上述した従来の駆動装置８において、ＰＭ形ステッピングモータ８１のＡ相コイル、Ｂ相コイルに対してそれぞれ供給される正弦波電流と余弦波電流の電流値や振幅は、モータドライバー８２等の仕様に基づいて規格化されており、双方ともに等しいのが通常である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１０８１６３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記多極着磁されたロータを作製する場合には、鋳型内で磁性粉を溶体化させた後に冷却処理を施す焼結法や、磁性粉を混合して焼成し更にこれを粉砕してプレスで成形する粉末冶金的方法に基づいて作製されるが、各種方法に基づいて作製されたロータのＮ極、Ｓ極の磁力密度は、主としてその作製条件に支配される。即ち、ある一定の作製条件で大量に作製される各ロータは、ほぼ同様の磁力分布を示すことになる。このため作製条件によっては、磁力密度にムラが生じた永久磁石を有するロータが大量に生産されてくる場合もある。
【００１１】
このようなロータに対して、上述の如く、正弦波電流と余弦波電流との電流値や振幅を同レベルに設定すると、かかる磁力密度のムラによりトルクを一定とすることができないため、一定速度でＰＭ形ステッピングモータ８１を回転させることが不可能になる。
【００１２】
更に、このようなロータを備えるＰＭ形ステッピングモータをカメラ撮像部の駆動源として用いると、特に高倍率かつ低速でこれを旋回させて撮像する場合に、得られた画像に上述した回転速度のムラが顕著に現れ、商品の性能自体に支障をきたす。
【００１３】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、永久磁石が多極着磁されたロータを回転させることによりカメラ撮像部を水平又は垂直方向へ旋回させる多相ステッピングモータにつき、ロータの磁力分布如何によらず安定した回転動作を奏しえるモータ駆動装置を提供することを目的とし、またカメラ撮像部を水平又は垂直方向へ常時安定して旋回させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るモータ駆動装置は、上述の課題を解決するために、多極着磁されたロータを回転させることによりカメラ撮像部を水平又は垂直方向へ旋回させる多相ステッピングモータに対して、駆動電流をステップ単位で供給するモータ駆動装置において、ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定された制御データを、ステップ単位で出力する制御手段と、制御手段から出力された制御データに基づいて、駆動電流を生成するモータ駆動手段とを備える。
【００１５】
このモータ駆動装置は、ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定されている制御データを制御手段から出力し、係る制御データに基づいて駆動電流を生成し、これを多相ステッピングモータに対して供給する。
【００１６】
本発明に係る撮像装置は、カメラ撮像部を水平又は垂直方向に旋回させて被写体を撮像する撮像装置において、多極着磁されたロータを、供給される駆動電流に応じて回転させることによりカメラ撮像部を旋回させる多相ステッピングモータと、ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定された制御データをステップ単位で出力する制御手段と、制御手段から出力された制御データに基づいて駆動電流を生成し、これを多相ステッピングモータに対してステップ単位で供給するモータ駆動手段とを備える。
【００１７】
この撮像装置は、ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定されている制御データを制御手段から出力し、係る制御データに基づいて駆動電流を生成し、これを多相ステッピングモータに対して供給することにより、カメラ撮像部を旋回させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
本発明を適用した撮像装置１は、例えば図１，２に示すように、撮像レンズ１３及びこの撮像レンズ１３が形成する被写体像を撮像する撮像素子を有する鏡筒部１２と、この鏡筒部１２を垂直回転軸１０を介して支持する架台１１と、架台１１の下側に配設された底面部１５とを備えて構成される。
【００２０】
架台１１を構成する支持基板部１６は、鏡筒部１２の両側面に配設された側板２１を覆うように断面略コ字状に形成されており、上記垂直回転軸１０を支持するための図示しない貫通孔が穿設されている。またこの支持基板部１６の底面中央には、水平回転軸１７が配設され、この水平回転軸１７の回転に伴って架台１１及び鏡筒部１２を一体的に旋回させるように構成されている。
【００２１】
垂直回転軸１０の一端側にはチルトシャシー２２が固着され、他端側にはチルトプーリー２３が固着されている。このチルトプーリー２３の下方には、鏡筒部１２を垂直方向に旋回させるための駆動源となるチルトモータ９が取り付けられている。
【００２２】
チルトモータ９の出力軸７ａには、モータ出力軸歯車３２が固着されており、さらに当該モータ出力軸歯車３２には、チルト軸３４の一端に固着されたチルト軸用歯車３３が相互に噛み合うように係合されている。チルト軸３４の他端にはウォームギア３５が一体的に取り付けられ、当該ウォームギア３５は、チルトプーリー２３と係合することになる。
【００２３】
また底面部１５は、支持基板部の底面中央部に一端が取り付けられた水平回転軸１７と、この水平回転軸１７の他端に取り付けられたパンプーリ４２と、このパンプーリ４２に係合されてなるパン軸４４と、このパン軸４４を介してパンプーリ４２を回転させるパンモータ４を有している。
【００２４】
パンモータ４の出力軸７ｂにはモータ出力軸歯車４３が固着されており、さらに当該モータ出力軸歯車４３には、パン軸４４の一端に固着されたパン軸用歯車４５が相互に噛み合うように係合されている。パン軸４４の他端にはウォームギア４６が一体的に取り付けられ、当該ウォームギア４６は、水平回転軸１７の下端に取り付けられたパンプーリー４２と噛み合うように係合されている。ちなみに、上述したウォームギア３５、４６のギア比は、１００：１となるように構成されていてもよい。
【００２５】
以上のような構成により、チルトモータ９における出力軸７の回転駆動力が、モータ出力軸歯車３２、チルト軸用歯車３３、ウォームギア３５を介してチルトプーリー２３に伝達される。即ち、この回転駆動力の伝達により、鏡筒部１２を垂直方向に旋回させることができる。同様にパンモータ４における出力軸７の回転駆動力が、モータ出力軸歯車４３、パン軸用歯車４５、ウォームギア４６を介してパンプーリー４２に伝達される。即ち、この回転駆動力の伝達により、鏡筒部１２並びに架台１１を一体として水平方向に旋回させることができる。
【００２６】
これにより、撮像装置１は、接続された図示しない制御装置からの制御信号に基づいて、撮像部１３を水平方向、垂直方向へ旋回させることにより、所望の被写体に撮影方向を合わせ込むことが可能となる。また、この撮像装置１では、図示しない制御装置による制御に応じて、撮影画角を順次変更することにより、撮影倍率を拡大又は縮小して、同時に被写体を撮像することも可能となる。
【００２７】
次に、本発明に係る撮像装置１に適用されるパンモータ４並びにチルトモータ９の詳細につき説明をする。
【００２８】
パンモータ４、チルトモータ９には、例えば図３，４に示すようなＰＭ形ステッピングモータが適用される。ＰＭ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ）形ステッピングモータは、回転可能に支持される出力軸７と、この出力軸７に取り付けられるロータ５１と、９０°間隔で配設されたＡ相コイル５３並びにＢ相コイル５４を備えている。また、このロータ５１と面対向に極歯ヨーク６１が配置される。
【００２９】
ロータ５１は、その回転中心に対して周方向にＮ極とＳ極からなるマグネット５２が交互に形成されている。本実施の形態では、Ｎ極とＳ極からなるマグネット５２を１組として構成した場合に、１回転（３６０°）で４８組形成されている。ここで、１組のＮ極及びＳ極を構成するステップ数を、１フルステップと定義した場合に、係る１フルステップ分の回転角は、７．５°（＝３６０°／４８）で表すことが可能となる。
【００３０】
マグネット５２は、鋳型内で磁性粉を溶体化させた後に冷却処理を施す焼結法や、磁性粉を混合して焼成し更にこれを粉砕してプレスで成形する粉末冶金的方法に基づいて作製されるが、各種方法に基づいて作製されマグネットのＮ極、Ｓ極の磁力密度は、主としてその作製条件に支配される。このため、ロータ５１の磁力分布は、形成されるマグネット５２の磁力密度に依存するため、局所的に異なることになる。
【００３１】
極歯ヨーク６１は、例えば図４に示すように、それぞれ異なる極性に磁化されるとともに、回転中心に対して径方向に所定のピッチで凹凸状に回転中心を囲むように形成された磁極歯を有する。極歯ヨーク６１は、Ａ相コイル５３、Ｂ相コイル５４とともに図示しないケース内に収納されるが、通常、この極歯ヨーク６１の内周面とマグネット５２との間に所定のギャップが設けられている。従って、上記Ａ相コイル５３、Ｂ相コイル５４に供給する駆動電流を順番に切り換えることにより、発生する回転磁界によってロータ５１を回転させることができる。かかる場合には、通常このＡ相コイル、Ｂ相コイルに対して、互いに位相が９０°異なる駆動電流、即ち直交位相関係にある正弦波電流と余弦波電流をそれぞれ供給して、ロータ５１をステップ回転させることにより、鏡筒部１２を水平方向、垂直方向へ旋回させる。
【００３２】
図５（ａ）は、このＡ相コイル５３、Ｂ相コイル５４に対して駆動電流を供給することにより、鏡筒部１２を旋回させるモータ駆動部１００を示している。このモータ駆動部１００は、撮像装置１内部に構成されていてもよいし、モータ駆動部１００自体を一つの電子機器としたモータ駆動装置として構成されていてもよい。かかる場合には、撮像装置１に接続された図示しないケーブルを介して、各相コイル５３、５４へ駆動電流を供給する。
【００３３】
モータ駆動部１００は、パンモータ４，チルトモータ９におけるＡ相コイル５３、Ｂ相コイル５４に対してそれぞれ駆動電流を供給するモータドライバー７１と、Ａ相、Ｂ相につき予め設定された制御データを、ステップ単位で出力するマイクロプロセッサ７２と、マイクロプロセッサ７２から出力された制御データに基づいて、モータドライバー７１を制御するためのコントロールＩＣ７３とを備えている。
【００３４】
マイクロプロセッサ７２は、モータ駆動部１００全体を制御する中央演算ユニットであり、実行すべき制御プログラムや制御データを格納するＲＯＭ７５に接続される。このマイクロプロセッサ７２は、各相コイル５３、５４へ供給する駆動電流のＭＡＸ値をコントロールＩＣ７３へ送信する。マイクロプロセッサ７２は、各相コイル５３、５４へ供給する駆動電流の電流値を、例えば１２８段階に分類し、これを７ビットの制御データに変換してコントロールＩＣ７３へ送信する。またマイクロプロセッサ７２は、各相コイル５３、５４へ供給する駆動電流の方向を表す１ビットの制御データをコントロールＩＣ７３へ送信する。
【００３５】
ちなみにマイクロプロセッサ７２は、１フルステップを更に時間的、角度的に１６分割して構成したステップ単位で制御データを送信する。このため、マイクロプロセッサ７２は、１ステップにつき、Ａ相、Ｂ相の２相分の制御データを生成して、これを送信することになる。
【００３６】
また、マイクロプロセッサ７２は、上述した各制御データの送信を、疑似パルス幅（ＰＷＭ）変調方式に基づくＷＲパルスに基づいて実行する。マイクロプロセッサ７２は、自身で生成した制御データを、ＷＲパルスのＨｉからＬｏｗとなる時点で送信することができる。このため、１ステップにつき、Ａ相、Ｂ相の２相分の制御データを生成して送信する場合には、図５（ｂ）に示すように、ＨｉからＬｏｗとなるＷＲパルス信号を２個生成する必要がある。かかる場合において、時間ｔ１において、７ビットで構成されるＡ相の制御データを設定し、また次の時間ｔ２、ｔ３において７ビットで構成されるＢ相の制御データを設定すればよい。また、時間ｔ１〜ｔ３はユーザが自由に設定することができるため、時間ｔ２，ｔ３をいきおい短くすることで、各相につき設定される制御データの時間的なズレを解消することにより精度を向上させることも可能となる。ちなみに、このＷＲパルスに基づく制御データの送信については、ＰＷＭパルスを作成するときと同様に、Ｄｕｔｙ比を変えることにより実行してもよい。
【００３７】
コントロールＩＣ７３は、マイクロプロセッサ７２から供給される所定のデータビット数からなる制御データを受けて、モータドライバー７１に送信する信号を各相につき生成する。このコントロールＩＣ７３は、係る信号につきＡ相には正弦波のプラス成分のみを、Ｂ相には余弦波のプラス成分のみを割り当てるようにしてもよい。このとき、コントロールＩＣ７３は、同時に電流の方向を示す信号を各相につき生成するようにしてもよい。ちなみに、このコントロールＩＣとして、例えば新日本無線（株）製のＮＪＵ３９６１２を用いてもよい。
【００３８】
モータドライバー７１は、コントロールＩＣによる制御に基づいて、各相につき駆動電流を生成し、これを各相コイル５３，５４にそれぞれ供給することによりモータを駆動させる。このモータドライバー７１として、例えば新日本無線（株）製のＮＪＭ３７７７を用いてもよい。また、このモータドライバー７１とコントロールＩＣ７３とを一つのモータ駆動部として構成してもよい。
【００３９】
図６は、このモータドライバー７１によりＡ相コイルに供給される正弦波電流並びにＢ相コイルに供給される余弦波電流の例を示している。これら正弦波又は余弦波における１／４周期毎に割り当てられた各フルステップは、上述の如く更に１６個分のステップに分割される。このため、これら正弦波又は余弦波における１周期（７．５×４＝３０°）は、６４個分のステップで構成されることになる。これにより本発明では、ＰＭ形ステッピングモータに配された各相コイル５３，５４に供給される駆動電流の調整をきめ細かく実行することが可能となる。
【００４０】
またこの正弦波電流及び余弦波電流の振幅や電流値、電流の方向は、上述の如く制御データを受信したコントロールＩＣ７３により設定されるため、最終的にはマイクロプロセッサ７２により生成される制御データに支配されることになる。従って、マイクロプロセッサ７２により所望の制御データを生成することにより、上述した正弦波電流及び余弦波電流の振幅や電流値、電流の方向を自在に制御することができる。このモータ駆動部１００では、パンモータ４又はチルトモータ９の製造時において、かかる制御データの詳細を予め設定しておくことができる。またこのモータ駆動部１００では、かかる制御データの詳細を、マイクロプロセッサ７２に接続された設定部７６を介してユーザが自由に変更することもできる。
【００４１】
このパンモータ４又はチルトモータ９の製造時において、かかる制御データを、ロータ５１の磁力分布に基づいて予め設定してもよい。例えば、マグネット５２の作製条件により、上述の如くロータ５１の磁力分布が局所的に異なる結果、例えば図６に示すようにＢ相コイルに供給される余弦波電流の振幅を、Ａ相コイルに供給される正弦波電流の振幅の８５％としたときに、各モータ４，９の回転速度が一定となるときには、マイクロプロセッサ７２において、その旨の制御データを生成する。同一の作製条件で大量に生産されるパンモータ４，チルトモータ９は、ロータ５１の磁力分布も同様の傾向となるため、これらの各モータ４，９を用いる撮像装置１に対して、上記マイクロプロセッサ７２を備えるモータ駆動部１００を実装することにより、常時一定速度で鏡筒部１２を回転させることが可能となる。
【００４２】
特に上記鏡筒部１２を高倍率かつ低速でこれを旋回させて撮像する場合に、ロータ５１の磁力分布が局所的に異なると、得られる画像に回転速度のムラが顕著に現れてしまうが、かかる磁力分布に応じて、各相間で駆動電流の電流値や振幅等（いわゆる駆動電流のレベル）を互いに異ならせるための制御データを予め設定しておくことにより、常時安定した回転動作が実行されることになり、商品の性能自体を大幅に向上させることが可能となる。また、このような性能を有する撮像装置１を監視カメラ、会議用カメラ、屋内外一般カメラ等に適用することにより、これらに対して高い付加価値を与えることができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態では、パンモータ４，チルトモータ９として、あくまでＰＭ形２相ステッピングモータを適用する場合を例に取り説明したが、かかる場合に限定されるものではなく、例えば３相のステッピングモータにおいても、ロータの磁力分布に応じてマイクロプロセッサ７２の制御データを予め設定しておくことにより、鏡筒部１２の回転速度を一定にすることが可能となる。即ち、本発明では、２相、３相を含めたいかなるＰＭ形多相ステッピングモータに対しても適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明を適用したモータ駆動装置は、ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定されている制御データを制御手段から出力し、係る制御データに基づいて駆動電流を生成し、これを多相ステッピングモータに対して供給する。
【００４５】
これにより、このモータ駆動装置により駆動される多相ステッピングモータは、ロータの磁力分布如何によらず常時一定速度でカメラ撮像部を旋回させることができる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本発明を適用した撮像装置は、ロータの磁力分布に基づいて多相ステッピングモータの各相につき予め設定されている制御データを制御手段から出力し、係る制御データに基づいて駆動電流を生成し、これを多相ステッピングモータに対して供給することにより、カメラ撮像部を旋回させる。
【００４７】
これにより、多相ステッピングモータは、ロータの磁力分布如何によらず常時一定速度でカメラ撮像部を旋回させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した撮像装置の外観形状につき説明するための図である。
【図２】本発明を適用した撮像装置の機構につき説明するための図である。
【図３】パンモータ、チルトモータの構成図である。
【図４】パンモータ、チルトモータにおける他の構成図である。
【図５】鏡筒部を旋回させるモータ駆動部につき説明するための図である。
【図６】各相モータに供給される駆動電流の詳細につき説明するための図である。
【図７】従来におけるモータ駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
４    パンモータ、７  出力軸、９  チルトモータ、５１  ロータ、５３  Ａ相コイル、５４  Ｂ相コイル、７１  モータドライバー、７２  マイクロプロセッサ、７３  コントロールＩＣ、１００  モータ駆動部
【図１】
2004356860.tif 000003
【図２】
2004356860.tif 000004
【図３】
2004356860.tif 000005
【図４】
2004356860.tif 000006
【図５】
2004356860.tif 000007
【図６】
2004356860.tif 000008
【図７】
2004356860.tif 000009