(57)【要約】【課題】相励磁が変化する際の励磁電圧の制御を可能として、トルク損失がなく、振動や騒音の発生を抑制したステッピングモータの制御方法、ステッピングモータの制御装置、レンズの焦点位置制御方法及びレンズの焦点位置制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】ステッピングモータの励磁電圧の立ち上がり又は立ち下がり時に励磁電圧をデューティ比制御することにより、ステッピングモータのローターの過度の応答を抑制し、ステッピングモータの回転を滑らかに制御でき、回転駆動時の静音化が達成できる。【選択図】図９
2005333740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状の励磁電圧により駆動されるステッピングモータの制御方法において、
前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧をデューティ比制御方式で制御すること、
を特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のステッピングモータの制御方法において、
前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比制御方式で行い、
前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比制御方式で行うこと、
を特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステッピングモータの制御方法において、
前記デューティ比制御時のパルス周波数は自起動周波数より高いこと、
を特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のステッピングモータの制御方法において、
自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加すること、
を特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項５】
パルス状の励磁電圧により駆動されるステッピングモータの制御装置において、
前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比制御方式で行う制御手段を備えたこと、
を特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のステッピングモータの制御装置において、
前記制御手段は、前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比で制御を行い、前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比で制御を行うこと、
を特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のステッピングモータの制御装置において、
前記励磁電圧をデューティ比制御する時のパルス周波数は自起動周波数より高く設定する手段を備えたこと、
を特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載のステッピングモータの制御装置において、
自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加する手段を備えたこと、
を特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項９】
パルス状の励磁電圧により駆動されるステッピングモータを用いたレンズ焦点位置の制御方法において、
前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧をデューティ比制御方式で制御すること、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のレンズ焦点位置の制御方法において、
前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比制御方式で行い、
前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比制御方式で行うこと、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のレンズ焦点位置の制御方法において、
前記デューティ比制御時のパルス周波数は自起動周波数より高いこと、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御方法。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載のレンズ焦点位置の制御方法において、
自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加すること、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御方法。
【請求項１３】
パルス状の励磁電圧により駆動されるレンズ焦点位置の制御装置において、
前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比制御方式で行う制御手段を備えたこと、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレンズ焦点位置の制御装置において、
前記制御手段は、前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比で制御を行い、前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比で制御を行うこと、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載のレンズ焦点位置の制御装置において、
前記励磁電圧をデューティ比制御する時のパルス周波数は自起動周波数より高く設定する手段を備えたこと、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御装置。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のレンズ焦点位置の制御装置において、
自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加する手段を備えたこと、
を特徴とするレンズ焦点位置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの制御方法、ステッピングモータの制御装置、レンズの焦点位置制御方法及びレンズの焦点位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ズームレンズを備えたディジタルカメラ等の撮像装置では、変倍レンズは直流モーターで駆動し、フォーカスレンズはステッピングモータで駆動している。ディジタルカメラで録音機能を備えたものでは、焦点合わせ時のステッピングモータの振動や騒音を小さくするために、ステッピングモータの駆動を制御することが行われている。
【０００３】
このようなステッピングモータの駆動を制御する方法に関し、ステッピングモータ各相へサイン波形の励磁電圧を印加することにより、ローターの変移を滑らかにして多段ステップ制御を可能とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ステッピングモータを低速で駆動するときは励磁電圧を台形波形で印加し、高速で駆動するときは励磁電圧を矩形波形で印加することにより、静音化を実現する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特公昭５２−２４６４９号公報
【特許文献２】特公昭５３−２５０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたステッピングモータの駆動を制御する方法によれば、矩形波形で励磁電圧を印加する時と比較するとステッピングモータの出力トルクが減少するため、より大きなモーターを必要とし、装置の小型化を阻害することとなる。
また、上記特許文献２に開示されたステッピングモータの駆動を制御する方法によれば、低速域では静音化の効果があるものの、高速域では振動や騒音を防止しきれないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、パルス状の励磁電圧により駆動されるステッピングモータの制御方法において、前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧をデューティ比制御方式で制御することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステッピングモータの制御方法において、前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比制御方式で行い、前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比制御方式で行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のステッピングモータの制御方法において、前記デューティ比制御時のパルス周波数は自起動周波数より高いことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のステッピングモータの制御方法において、自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、パルス状の励磁電圧により駆動されるステッピングモータの制御装置において、前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比制御方式で行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のステッピングモータの制御装置において、前記制御手段は、前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比で制御を行い、前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比で制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載のステッピングモータの制御装置において、前記励磁電圧をデューティ比制御する時のパルス周波数は自起動周波数より高く設定する手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれか一項に記載のステッピングモータの制御装置において、自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加する手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、パルス状の励磁電圧により駆動されるステッピングモータを用いたレンズ焦点位置の制御方法において、前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧をデューティ比制御方式で制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のレンズ焦点位置の制御方法において、前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比制御方式で行い、前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御はデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比制御方式で行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載のレンズ焦点位置の制御方法において、前記デューティ比制御時のパルス周波数は自起動周波数より高いことを特徴とする。
【００１６】
請求項１２に記載の発明は、請求項９から１１のいすれか一項に記載のレンズ焦点位置の制御方法において、自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加することを特徴とする。
【００１７】
請求項１３に記載の発明は、パルス状の励磁電圧により駆動されるレンズ焦点位置の制御装置において、前記励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比制御方式で行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のレンズ焦点位置の制御装置において、前記制御手段は、前記励磁電圧の立ち上がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次大きくなるデューティ比で制御を行い、前記励磁電圧の立ち下がり時における当該励磁電圧の制御をデューティ比が経時的に漸次小さくなるデューティ比で制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載のレンズ焦点位置の制御装置において、前記励磁電圧をデューティ比制御する時のパルス周波数は自起動周波数より高く設定する手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１６に記載の発明は、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のレンズ焦点位置の制御装置において、自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加する手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１、２に記載の発明によれば、励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時において励磁電圧をデューティ比制御方式で制御するので、デューティ比を調整することにより励磁電圧の立ち上がり特性又は立ち下がり特性を滑らかにすることができる。したがって、励磁電圧の立ち上がり又は立ち下がりの急峻な変化の抑制が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、励磁電圧の変化に伴うステッピングモータの規定回転角度の回転が抑制される。したがって、ローターの過度の変移応答を防止して滑らかな回転が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、励磁電圧の印加時間は、デューティ比制御方式で制御する時間とステッピングモータの規定回転角度だけ回転するのに必要な時間である。したがって、励磁電圧が変化するときにトルク損失の発生を抑制することが可能となり、ステッピングモータを減衰することなく駆動制御することができる。
【００２４】
請求項５、６に記載の発明によれば、励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時において励磁電圧をデューティ比制御方式で制御するので、デューティ比を調整することにより励磁電圧の立ち上がり特性又は立ち下がり特性を滑らかにすることができる。したがって、励磁電圧の立ち上がり又は立ち下がりの急峻な変化の抑制が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生を抑制した装置を提供することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、励磁電圧の変化に伴うステッピングモータの規定回転角度の回転が抑制される。したがって、ローターの過度の変移応答を防止して滑らかな回転が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生を抑制する装置を提供することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、励磁電圧の印加時間は、デューティ比制御方式で制御する時間とステッピングモータの規定回転角度だけ回転するのに必要な時間である。したがって、励磁電圧が変化してもトルク損失の発生を抑制することが可能となり、ステッピングモータの制御装置を小型化することができる。
【００２７】
請求項９、１０に記載の発明によれば、励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時において励磁電圧をデューティ比制御方式で制御するので、デューティ比を調整することにより励磁電圧の立ち上がり特性又は立ち下がり特性を滑らかにすることができる。したがって、励磁電圧の立ち上がり又は立ち下がりの急峻な変化の抑制が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生が抑制されるレンズ焦点位置の制御ができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明によれば、励磁電圧の変化に伴うステッピングモータの規定回転角度の回転が抑制される。したがって、ローターの過度の変移応答を防止して滑らかな回転が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生が抑制されるレンズ焦点位置の制御ができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明によれば、励磁電圧の印加時間は、デューティ比制御方式で制御する時間とステッピングモータの規定回転角度だけ回転するのに必要な時間である。したがって、励磁電圧が変化するときにトルク損失の発生を抑制することが可能となり、ステッピングモータを減衰することなく駆動制御してレンズ焦点位置の制御ができる。
【００３０】
請求項１３、１４に記載の発明によれば、励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時において励磁電圧をデューティ比制御方式で制御するので、デューティ比を調整することにより励磁電圧の立ち上がり特性又は立ち下がり特性を滑らかにすることができる。したがって、励磁電圧の立ち上がり又は立ち下がりの急峻な変化の抑制が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生が抑制されるレンズ焦点位置の制御装置を提供することができる。
【００３１】
請求項１５に記載の発明によれば、励磁電圧の変化に伴うステッピングモータの規定回転角度の回転が抑制される。したがって、ローターの過度の変移応答を防止して滑らかな回転が可能となり、ステッピングモータに起因する振動や騒音の発生が抑制されるレンズ焦点位置の制御装置を提供することができる。
【００３２】
請求項１６に記載の発明によれば、励磁電圧の印加時間は、デューティ比制御方式で制御する時間とステッピングモータの規定回転角度だけ回転するのに必要な時間である。したがって、励磁電圧が変化してもトルク損失の発生を抑制することができ、ステッピングモータを大型化する必要がないため、レンズ焦点位置の制御装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、本発明に係るレンズ焦点位置の制御装置の構成を説明する。
図１に、本実施の形態におけるレンズ焦点位置の制御装置１の全体構成例を示す。
【００３４】
図１に示すように、レンズ焦点位置の制御装置１は、マイクロコンピュータ２と、マイクロコンピュータ２の出力制御部２４を介して入力された信号に基づきパルス状の励磁電圧を出力するモータドライブＩＣ３と、モータドライブＩＣ３より入力された励磁電圧により発生する磁場によって駆動されるステッピングモータ４と、ステッピングモータ４の回転により直線移動する焦点合わせ用レンズ５１と、焦点合わせ用レンズ５１を介して結像された被写体像を電気信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）等の撮像素子６と、この撮像素子６での結像状態の検出によってレンズ焦点位置を検出するレンズ焦点位置検出部７等を備えて構成される。
【００３５】
マイクロコンピュータ２は、演算ユニット２１１を備えたＣＰＵ２１、入力制御部２２、メモリ２３、出力制御部２４等を有して構成される。ＣＰＵ２１において、入力制御部２２より入力されたレンズ焦点位置のデータを基に、メモリ２３内に格納されたアプリケーションプログラムとの協働で励磁電圧の立ち上がり時又は立ち下がり時のデューティ比などが算出される。算出値に基づいたパルス状の励磁電圧は出力制御部２４より出力され、出力制御部２４の出力端子ａ、ｂ、ｃ、ｄと各々接続されているモータドライブＩＣ３の入力端子ｉｎ１、ｉｎ２、ｉｎ３、ｉｎ４に入力される。
【００３６】
モータドライブＩＣ３、ステッピングモータ４については、図２、図３を参照しながら後述する。
【００３７】
レンズ部５は、撮像素子６の受光面に面して設けられた焦点合わせ用レンズ５１を有している。焦点合わせ用レンズ５１は、レンズ支持体５２により光軸方向に直線移動可能に支持されている。レンズ支持体５２の上端部には、焦点合わせ用レンズ５１の光軸方向に配置されたスライドバー５３に嵌合するスライダー５４を有している。レンズ支持体５２の下端部には螺合部５５が設けられ、この螺合部５５がステッピングモータ４のローター出力軸４１に形成されたリードスクリュー部に螺合され、ステッピングモータ４の回転に伴って、焦点合わせ用レンズ５１が焦点合わせ用レンズ５１の光軸方向に直線移動して焦点が調整される。
【００３８】
レンズ焦点位置検出部７は、撮像素子６から入力された電気信号を基にコントラスト値を算出し、レンズ位置を検出する。コントラスト値がもっとも高くなる位置が焦点合わせ用レンズのレンズ焦点位置となる。算出されたコントラスト値は入力制御部２２に入力される。
【００３９】
図２に、モータドライブＩＣ３とステッピングモータ４の回路構成図を示す。図３はモータドライブＩＣ３の真理値表である。モータドライブＩＣ３の入力端子ｉｎ１、ｉｎ２、ｉｎ３、ｉｎ４に入力された入力信号の信号論理に対応してトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４はオン又はオフ状態となり、その状態に対応して制御部３１、制御部３２が動作し、動作による信号がインバータの各トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２、ＴＲ２１、ＴＲ２２、ＴＲ３１、ＴＲ３２、ＴＲ４１、ＴＲ４２のベースに与えられ、スイッチング制御される。その結果、図３の真理値表に示されるように、出力端子ｏｕｔ１、ｏｕｔ２、ｏｕｔ３、ｏｕｔ４より励磁電圧が出力される。
【００４０】
図４に、ステッピングモータ４を２層励磁で駆動する場合の励磁パターンと回転方向の波形図を示す。コイルＡ相、Ｂ相の端子Ａ＋、Ａ−、Ｂ＋、Ｂ−に、それぞれＨｉｇｈ（論理１）、Ｌｏｗ（論理０）、Ｌｏｗ（論理０）、Ｈｉｇｈ（論理１）が入力された状態をディジタル信号列として（１００１）で表し、これを励磁パターンＰ１とする。同様に、励磁パターンＰ２は（１０１０）、励磁パターンＰ３は（０１１０）、励磁パターンＰ４は（０１０１）の励磁状態とする。それぞれの励磁パターンは、メモリ２３内に記憶される。ステッピングモータ４が励磁パターンＰ１、励磁パターンＰ２、励磁パターンＰ３、励磁パターンＰ４、励磁パターンＰ１、・・・、の順で励磁状態が変化すると、ローターは正転方向に回転し、励磁パターンＰ１、励磁パターンＰ４、励磁パターンＰ３、励磁パターンＰ２、励磁パターンP１、・・・、の順で励磁状態が変化すると、ローターは逆転方向に回転する。
【００４１】
図４における励磁パターンＰ１から励磁パターンＰ２のように励磁パターンが１回変化するごとにステッピングモータ４のローターは規定回転角度分回転する。この規定回転角度分回転する時間間隔の逆数をステッピングモータ４の駆動周波数とする。また、励磁状態の変化１回を１パルスとし、駆動周波数を１秒あたりのパルス数で示したものをパルスレートとしてＰＰＳと表示する。
【００４２】
次に、本実施に係るレンズ焦点位置の制御方法を説明する。
図５、図６、図７にレンズ焦点位置の制御アルゴリズムの例を示す。
【００４３】
図５に示すように、焦点合わせ用レンズ５１のレンズ位置がレンズ焦点位置検出部７により検出され、その検出値が入力制御部２２に入力されると（ステップＳ１）、入力制御部２２は焦点合わせ用レンズ５１がレンズ焦点位置にあるかどうかをコントラスト値によって判断する（ステップＳ２）。焦点合わせ用レンズ５１がレンズ焦点位置にある場合は（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２８に進み、焦点合わせ用レンズ５１がレンズ焦点位置にあるのでステッピングモータ４の駆動を停止し、アルゴリズムは終了する。
焦点位置にない場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、ステップＳ３に進む。ステップＳ３において、焦点合わせ用レンズ５１を焦点位置に移動させるために必要なステッピングモータ４の回転方向を判断する。正回転が必要な場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進み、逆回転が必要な場合は（Ｓ３：Ｎｏ）、ステップＳ１６に進む。
【００４４】
ステップＳ４において、焦点合わせが開始され、マイクロコンピュータ２は励磁パターンＰ１、励磁パターンＰ２をメモリ２３から読み出し、出力端子への出力情報Ｏ１、Ｏ２に、Ｏ１＝Ｐ１、Ｏ２＝Ｐ２をそれぞれセットする。ステッピングモータ４は、Ｏ１が出力されたときは励磁パターンＰ１の励磁状態、Ｏ２が出力されたときは励磁パターンＰ２の励磁状態となる。
【００４５】
相励磁が変化するとき励磁電圧は立ち上がり時または立ち下がり時においてデューティ比制御される（ステップＳ５）。
【００４６】
励磁電圧のデューティ比制御について説明する前に、図８を用いて、ステッピングモータにおけるトルクとパルスレートの関係について説明する。ある使用負荷において完全に１対１に対応してローターの回転を起動することのできるパルスレートを自起動限界パルスレートとし、自起動限界パルスレート曲線の内側の領域を自起動領域とする。
また、ある使用負荷においてローターを起動させる使用パルスレートは自起動領域パルスレートの５０〜８０％に設定するのが一般的であるが、ステッピングモータの回転が開始された後は、パルスレートをスルー領域まで増加して高速パルスレートでのローターの駆動を行うことができる。
【００４７】
図８においてある使用負荷での自起動限界パルスレートをｘ（ＰＰＳ）とし、使用パルスレートを自起動限界パルスレートの５０％（０．５ｘ）とするモーターの使用条件を例に、本発明の相励磁を切り換える方法について説明する。
【００４８】
自起動限界パルスレートの１パルスあたりの時間（自起動限界パルス周期の時間）をＴｌとすると、Ｔｌ＝１／ｘとなり、使用パルスレートの１パルスあたりの時間をＴｕとすると、Ｔｕ＝１／０．５ｘとなる。
ステッピングモータを起動して使用負荷を満足させるトルクを発生するためには、最小Ｔｌ時間励磁を印加することが必要となり、使用パルスの励磁時間と比較すると（Ｔｕ−Ｔｌ）の余裕がある。本発明では、この時間を使用しデューティ比を用いて段階的に相励磁を切り換え、その後Ｔｌ時間励磁電圧を連続印加して、ステッピングモータの相励磁を切り換える。
【００４９】
次に、図７と図９を用いて励磁電圧のデューティ比制御について説明する。図９には励磁電圧をデューティ比制御するときの励磁パターンと励磁電圧の波形図を示す。なお、図５、図６に示すステップＳ５、ステップＳ８、ステップＳ１１、ステップＳ１４、ステップＳ１７、ステップＳ２０、ステップＳ２３、ステップＳ２６で示されるサブルーチンは、図７に示すアルゴリズムである。以下、デューティ比を１０％から１０％刻みで９回変化させるのを例にして、相励磁をデューティ比を用いて段階的に切り換える方法を説明する。このとき使用するパルスの１パルスあたりの時間Ｔは、Ｔ＝（Ｔｕ−Ｔｌ）／１０とする。この１パルスあたりの時間は、ステッピングモータの相励磁を切り換えることができるが、規定回転角度の回転を生じることはない。
【００５０】
ステップＳ５１にて、カウンターＣにｎ（ｎ＝Ｔ／１０）がセットされる。これに続いて遅延時間Ｄ１にはＤ１＝Ｃがセットされ（ステップＳ５２）、遅延時間Ｄ２にはＤ２＝（Ｔ−Ｃ）がセットされる（ステップＳ５３）。続いてマイクロコンピュータ２によってＯ２が出力され（ステップＳ５４）、遅延時間Ｄ１の間、Ｏ２の励磁パターンで励磁電圧が印加される（ステップＳ５５）。ステップＳ４にてＯ２には励磁パターンＰ２がセットされているので、励磁パターンＰ２が１パルスあたりの時間Ｔの１０％時間印加されることになる。
【００５１】
ステップＳ５６にて、マイクロコンピュータ２によってＯ１が出力され（ステップＳ５６）、遅延時間Ｄ２の間、Ｏ１の励磁パターンで励磁電圧が印加される（ステップＳ５７）。ステップＳ４にてＯ１には励磁パターンＰ１がセットされているので、励磁パターンＰ１が１パルスあたりの時間Ｔの９０％時間印加されたことになる。
【００５２】
ステップＳ５８にて、カウンターＣに（Ｃ＋ｎ）がセットされる。これにより、カウンターＣには１パルスあたりの時間Ｔの１０％増加する値がセットされたことになる。ステップＳ５９にてＣと（Ｔ−ｎ）の値を比較し、Ｃが大きい場合はステップＳ６０に進み、Ｃが小さい場合はステップＳ５２にリターンする。
【００５３】
ステップ５２にリターンすると、遅延時間Ｄ１には１パルスあたりの時間Ｔの２０％時間がセットされ（ステップＳ５２）、遅延時間Ｄ２には１パルスあたりの時間Ｔの８０％時間がセットされる（ステップＳ５３）。よって、ステップＳ５５にて変化する先の相励磁パターンである励磁パターンＰ２が１パルスあたりの時間Ｔの２０％時間印加され、ステップＳ５７にて変化する前の相励磁パターンである励磁パターンＰ１が１パルスあたりの時間Ｔの８０％時間印加される。
【００５４】
このようにステップ５２からステップ５９を繰り返すことで、変化する先の相励磁パターンの印加時間は１０％から９０％まで１０％刻みで増加し、変化前の相励磁パターンの印加時間は９０％から１０％まで１０％刻みで減少する。これは、図９（ａ）及び（ｂ）の励磁パターンＰ２の前半部分に相当する。励磁パターンがデューティ比制御されることにより、励磁電圧の立ち上がり特性又は立ち下がり特性は滑らかになる。
【００５５】
ステップＳ６０に進むとマイクロコンピュータ２によってＯ２が出力される。ステップＳ４にてＯ２には励磁パターンＰ２がセットされているので、ステップＳ６１においてＯ２にセットされた励磁パターンＰ２が遅延時間Ｔｌ時間印加される。これは自起動限界パルス周期の時間に相当し、相励磁の切り換えが終了した後、ステップＳ６（図５）に進む。これは、図９（ａ）及び（ｂ）における励磁パターンＰ２の後半部分に相当する。
【００５６】
ステップＳ６にて、焦点合わせ用レンズ５１が焦点位置にあるかどうかが判断される。焦点位置にないと判断された場合は、ステップＳ７に進み、焦点位置にあると判断された場合は、ステップＳ２８に進み、ステッピングモータ４の駆動が停止する。
【００５７】
ステップＳ７において、マイクロコンピュータ２は、励磁パターンＰ２、励磁パターンＰ３をメモリ２３から読み出し、出力端子への出力情報Ｏ１、Ｏ２に、Ｏ１＝Ｐ２、Ｏ２＝Ｐ３をそれぞれセットする。相励磁パターンが異なる以外は、ステップＳ７からステップＳ９は、ステップＳ４からステップＳ６と同様である。また、ステップＳ１０からステップＳ１２，ステップ１３からステップＳ１５も同様に、相励磁パターンが異なる以外は、ステップＳ７からステップＳ９に相当する。
【００５８】
また、逆回転が必要な場合のステップＳ１６からステップＳ２７も、出力端子への出力情報Ｏ１、Ｏ２にセットされる相励磁パターンが異なる以外は、ステップＳ４からステップＳ１５に相当する。
【００５９】
図１０に、ステッピングモータの相励磁を切り換え時における規定回転角度θの時間変化の特性図を示す。
【００６０】
相励磁を矩形波で切り換えた場合、ローターは実線Ｒに示すように、規定回転角度θに達した立ち上がり時間ｔ後オーバーシュートを生じ、固有の減衰振動を繰り返して停止する。立ち上がり時間ｔが短いほど、また、ステップ角度θが大きいほど、ローターの回転に伴う反力がステッピングモータに生じるため振動や騒音が発生する。特にステッピングモータを低速度で駆動する際には、ローターの回転と停止が繰り返される毎に発生する反力が大きくなり、振動や騒音の発生も大きなものになる。
【００６１】
しかし、本発明によると、励磁電圧は、相励磁は切り替わるがローターの規定回転角度が回転しない１パルスあたりの時間で、かつデューティ比を段階的に変化させるので、ステッピングモータの磁気エネルギーは立ち上がり時には段階的に蓄積され、また立ち下がり時には段階的に開放され、ローターの過度の応答を抑制することができ、破線Ｓで示す変移が実現できる。よって、ステッピングモータ４の回転を滑らかに制御でき、回転駆動時の静音化が達成できる。
【００６２】
また、自起動限界パルス周期の時間連続して励磁電圧を印加するので、使用負荷に対して十分なトルクを発生することができる。
【００６３】
また、本発明の制御を実施する際に特別な回路構成もしくはＩＣを必要としないので、装置の小型化、低価格化が実現できる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記実施の形態における記述内容は、本発明にかかるレンズ焦点位置の制御方法の一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、本発明では２相励磁の場合について説明を行ったが、１−２相励磁の場合でも同様な制御が可能である。この場合は、１パルスあたりの変移角が２相励磁の半分となるため、更なるステッピングモータの静音化が達成できる。
【００６５】
また、ステッピングモータの回転が開始された後は、デューティ比制御を１０％毎から２０％あるいは３０％等毎に間引くと共に、スルー領域内の高速回転での駆動に移行して自起動限界パルス周期の時間Ｔｌを短縮することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明を適用したレンズ焦点位置の制御装置の全体構成図である。
【図２】本発明を適用したモータドライブＩＣとステッピングモータ回路構成図である。
【図３】本発明を適用したモータドライブＩＣの真理値表である。
【図４】本発明を適用したステッピングモータの励磁パターンと回転方向を示す波形図である。
【図５】本発明を適用したレンズ焦点位置の制御アルゴリズムのフローチャートである。
【図６】本発明を適用したレンズ焦点位置の制御アルゴリズムのフローチャートである。
【図７】本発明を適用したレンズ焦点位置の制御アルゴリズムのフローチャートである。
【図８】本発明を適用したステッピングモータのトルクとパルスレートの関係を示す特性図である。
【図９】本発明を適用した相励磁が変化する際における励磁パターンと励磁電圧の波形図である。
【図１０】本発明を適用したステッピングモータの励磁状態が変化する際における規定回転角度θの時間変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６７】
１     レンズ焦点位置の制御装置１
２     マイクロコンピュータ２
２１   ＣＰＵ２１
２１１ 演算ユニット２１１
２２   入力制御部２２
２３   メモリ２３
２４   出力制御部２４
３     モータドライブＩＣ３
４     ステッピングモータ４
４１   ローター出力軸４１
５     レンズ部５
５１   焦点合わせ用レンズ５１
５２   レンズ支持体５２
５３   スライドバー５３
５４   スライダー５４
５５   螺合部５５
６     撮像素子６
７     レンズ焦点位置検出部７
【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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