(57)【要約】【課題】制御対象物の制御時の負荷変動を軽減すると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去することができ、高精度かつ安定な制御対象物の制御を行えるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ１１によって駆動される制御対象物１２の制御量の目標値を設定する制御量設定手段１３と、制御量設定手段の出力から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段１４と、モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段１５と、駆動制御量と前記パルス出力を加算して、制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段１６とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって駆動される制御対象物の制御量の目標値を設定する制御量設定手段と、
前記制御量設定手段の出力から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、
前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、
前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置。
【請求項２】
モータによって駆動される制御対象物の位置情報を検出する位置検出手段と、
前記位置情報の目標値を設定する位置設定手段と、
前記位置情報と前記目標値の差分から位置制御量を演算する位置制御量演算手段と、
前記制御対象物の速度情報を検出する速度検出手段と、
前記位置制御量と前記速度情報の差分から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、
前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、
前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置。
【請求項３】
前記加算手段は、前記パルス出力を減衰して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲で前記モータを微小振動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記位置制御量と前記速度情報の差分から算出される駆動制御量は、前記位置制御量の目標値に近づくにつれて減衰されることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記パルス出力の周波数は、可聴域よりも高い１５ＫＨｚ以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御対象物は、光量を調整する光量調整部材であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のモータ制御装置を有することを特徴とする光量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象物の作動を制御するモータ制御装置や光量調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ制御装置には、例えば本出願人が既に提案している次の３つのモータ制御装置がある。
【０００３】
例１として、位置制御量となる光量制御信号とモータの回転速度を検出したモータ速度信号との差分をとった駆動信号によりモータを駆動制御して、制御対象物である光量調整部材を連続的に滑らかに駆動して適正な位置に対応した光量に調整する装置が、特許文献１により開示されている。
【０００４】
例２として、位置制御量となる光学量制御信号とモータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス発生回路のパルス出力を加算して、モータを寸動駆動させて、速度を検出して負帰還することなく低速に駆動可能とし、制御対象物であるレンズや光量調整部材などの光学量調整部材を高速かつ高精度に位置決めする装置が、特許文献２により開示されている。
【０００５】
例３として、制御量設定手段である操作部のスイッチを押すと、モータである駆動源が制御対象物である光量可変部材を規制位置まで高速に駆動して所望の絞り開口を設定し、制御量である光量を適正に可変する装置が、特許文献３により開示されている。
【特許文献１】特開平４−２２３４５０号公報（図１，図５等、参照）
【特許文献２】特開平３−１８１９２１号公報（図１等、参照）
【特許文献３】特開平９−２１１５３１号公報（図１等、参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、負荷変動による制御エラーが起き易く、次のような課題を有していた。
【０００７】
１）制御の始動がいきなり停止状態から動作状態に移行しなければならず、このため、摩擦による負荷が静摩擦から動摩擦に変化し、また放置後では、グリスの固着／面同士の吸い付きが起こって大きな負荷変動が発生し、制御エラーとなっていた。特に、例３のようないきなりシャッター動作を要求される装置では、一発目のシャッターが切れないといった不具合が発生した。
【０００８】
２）例１のように連続的に滑らかな動作を要求される装置では、制御対象物である光量調整部材がゴミやバリに引掛り、僅かな負荷変動で位置制御量に相当する光量が変動して画像の明るさがちらつく不具合が発生した。
【０００９】
３）例２のような寸動駆動をさせて低速駆動を可能にした装置では、そのままでは目標の停止位置での寸動駆動時に光量などの制御量を変動させてしまい、また簡易的な低速駆動となるため、微細で滑らかな速度制御に難があり、騒音も大きくなる傾向がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータによって駆動される制御対象物の制御量の目標値を設定する制御量設定手段と、前記制御量設定手段の出力から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置とするものである。
【００１１】
上記構成においては、モータの時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算し、これを駆動信号としてモータに出力して該モータを駆動することで、該モータは、駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら、駆動制御量に従って制御対象物を作動させる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、モータによって駆動される制御対象物の位置情報を検出する位置検出手段と、前記位置情報の目標値を設定する位置設定手段と、前記位置情報と前記目標値の差分から位置制御量を演算する位置制御量演算手段と、前記制御対象物の速度情報を検出する速度検出手段と、前記位置制御量と速度情報の差分から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置とするものである。
【００１３】
上記構成においては、モータの時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算し、これを駆動信号としてモータに出力して該モータを駆動することで、該モータは、駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら、駆動制御量に従って制御対象物を作動させる。また、位置制御量と速度情報の差分から駆動制御量が算出されるので、制御対象物が目標値に近づくにつれて制御対象物の動きはゆっくり動作するようになり、制御対象物を滑らかに目標値へ駆動することができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、制御対象物の制御時の負荷変動を軽減すると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去することができ、高精度かつ安定な制御対象物の制御を行うことのできるモータ制御装置を提供できるものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、制御対象物の制御時の負荷変動を軽減すると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去することができ、高精度かつ安定で滑らかに制御対象物の制御を行うことのできるモータ制御装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に実施例１及び実施例２として説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例１に係わるモータ制御装置を具備した光量調整装置の構成を示すブロック図である。同図において、１は駆動信号に基づいて光量調整部材２を駆動するモータであり、後述するロータマグネット２１や駆動コイル２２等からなる。２はモータ１に駆動されて入射光量を調節する制御対象物である光量調整部材である。３は光量調整部材２の作動位置に対応するモータ１のロータマグネット２１の回転位置をリニアに検出する位置検出回路であり、後述のホール素子２３と差動アンプからなる。４は光量調整部材２で調整された光量を検出して光量情報を後述の位置設定回路５に出力する光量検出回路、５は光量情報からロータマグネット２１の回転位置の目標値を設定する位置設定回路、６は設定された目標値と位置情報を比較してその差分から位置制御量を演算する位置制御量演算回路、７はリニアな位置情報を微分して位置の単位時間当りの変化量から速度情報を検出する速度検出回路、８は位置制御量と速度情報を比較してその差分から駆動制御量を算出する減算回路であるところの駆動制御量演算回路、９はモータ１の時定数よりも短い周期でモータを微小振動させるためのパルスを発生するパルス出力発生回路である。１０はパルス出力と駆動制御量を加算してモータ１の駆動信号を出力する加算回路であり、前記駆動制御量演算回路８及び加算回路１０として図２に示されるように一つの加減算回路が用いられる。
【００１８】
図２は、図１に示した一部回路の詳細を示す回路図である。同図において、２１は後述の駆動コイル２２の通電電流に従って回転して伝達部材２４を介して光量調整部材２を作動させるロータマグネット、２２は後述の電力アンプ回路２５の出力に従って通電されてロータマグネット２１を駆動する駆動コイルであり、ロータマグネット２１と共にモータ１の構成要素の一部をなす。２３はロータマグネット２１の磁力をリニアに検出するホール素子であり、差動アンプと共に位置検出回路を構成する。２４はロータマグネット２１の回転駆動力を光量調整部材２に伝達する伝達部材、２５は加算回路１０からの駆動信号を電力増幅する電力アンプ回路、２６，２７は位置制御量とパルス出力との加算比を抵抗の逆比で設定する加算回路用の抵抗である。
【００１９】
上記構成において、モータ１の駆動コイル２２に駆動信号が入力されると、ロータマグネット２１が回転し、伝達部材２４を介して光量調整部材２が作動して入射光量が調整される。このように光量調整部材２で調整された光量は光量検出回路４により検出され、光量情報として位置設定回路５へ出力される。また、光量調整部材２の作動位置に対応するロータマグネット２１の回転位置が位置検出回路３により検出され、位置情報として位置設定回路５へ出力される。
【００２０】
前記光量情報が入力される位置設定回路５では、この光量情報から光量の目標値が設定され、これを実現する光量調整部材２の作動位置に対応するロータマグネット２１の回転位置の目標値が設定され、設定された回転位置の目標値と前記位置検出回路３からの位置情報との差分から位置制御量演算回路６にて位置制御量が算出される。ここで、位置制御量はロータマグネット２１の回転位置が目標値に到達すると０となり、このとき光量調整部材２の作動位置及び対応する光量は目標値に到達していることになる。
【００２１】
また、前記位置検出回路３からの位置情報は速度検出回路７にも入力されており、該速度検出回路７により光量調整部材２の移動速度に対応するロータマグネット２１の回転速度が検出されて速度情報として出力され、この速度情報と前記位置制御量演算回路６からの位置制御量との差分から駆動制御量演算回路８にて駆動制御量が算出される。ここで、前記位置制御量は速度設定信号に相当し、前記駆動制御量はロータマグネット２１の回転速度に応じて減衰されるため、位置制御量に比例した回転速度となり、滑らかに光量調整部材２を作動させることができる。つまり、前記位置制御量は目標値に近づくにつれて減衰されるために、速度設定信号としても低速設定となるのでゆっくり動作するように作用し、ハンチングのない高精度で滑らかな位置決め制御及び光量制御となる。
【００２２】
パルス出力発生回路９からはモータ１の時定数よりも短い周期で該モータ１を微小振動させるためのパルスが出力されており、加算回路１０は、モータ１を微小振動させるパルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させて、該モータ１を目標値に滑らかに駆動する前記駆動制御量に加算し、電力アンプ回路２５を介してモータ１の駆動コイル２２に駆動信号として出力する。ここで本実施例１では、駆動制御量演算回路８と加算回路１０は同じ加減算回路で構成されており、位置制御量とパルス出力との加算比を抵抗２６，２７の逆比で設定してパルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させる。
【００２３】
上記の駆動信号に基づいてモータ１は光量調整部材２を作動させるが、詳しくは、駆動信号に含まれたパルス出力に従ってロータマグネット２１、伝達部材２４及び光量調整部材２を微小振動させて停止状態及び動作状態の負荷変動を軽減し、駆動信号に含まれる駆動制御量に従って目標値となるように光量調整部材２を滑らかに駆動して停止する。
【００２４】
ここで、前記パルス出力が加算された駆動信号は、モータ１を微小振動させてモータ動作の負荷を軽減しているだけではなく、ロータマグネット２１の軸嵌合ガタや伝達部材２４と制御対象物である光量調整部材２との嵌合ガタを微小振動により除去するようにも作用する。また、前記パルス出力の周波数は可聴域以上の周波数であると微小振動の騒音が聞こえなくなるため、１５ＫＨｚ以上であることが望ましい。
【００２５】
以上の実施例１によれば、モータ１の時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算してこれ駆動信号とし、該駆動信号によりモータ１を駆動しているので、該モータ１は駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら、駆動制御量に従って光量調整部材２を作動させることになる。このようにモータ１が微小振動することで、制御時の負荷変動を軽減することができると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去でき、更に駆動制御量に影響を与えない範囲での微小振動であるので、高精度かつ安定な制御を損なうことなく、光量調整部材２を目標値へ駆動することができる。特に、停止状態から動作状態に移行するときの負荷変動をモータ１が微小振動することで軽減する効果があると共に、光量調整部材２を目標値へ滑らかに（目標値に近づくにつれて減衰される位置制御量に基づいた駆動制御量となるので、ゆっくり動作するようになるため）駆動することができる。
【００２６】
加算回路１０からは、パルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させたパルス出力に従って、モータ１の微小振動範囲が駆動制御量に影響を与えない範囲にまで減少される駆動信号が出力されるので、モータ１の微小振動範囲を制御量に影響を与えない範囲に適正に設定して、高精度な作動制御を行うことができる。
【００２７】
また、パルス出力によって微小振動させるモータ１及び制御対象物である光量調整部材２の振動音が１５ＫＨｚ以上の高音となるようにしているので、モータ１の微小振動による騒音を人の可聴域より高くでき、微小振動の騒音が聞こえて使用者に不快感を与えることもない。
【００２８】
また、制御対象物を、微細で滑らかな制御が要求される光量調整部材２としているので、駆動制御に最適な光量調整用のモータ制御装置を提供可能となる。
【実施例２】
【００２９】
図３は本発明の実施例２に係わるモータ制御装置を具備した光量調整装置の構成を示すブロック図である。同図において、１１は駆動信号に基づいて後述の光量調整部材１２を駆動するモータ、１２はモータ１１に駆動されて光量を調節する制御対象物である光量調整部材、１３はスイッチやつまみ等の操作により所定の光量の目標値を設定する光量設定装置、１４は光量設定装置１３からの目標値より駆動制御量を算出する駆動制御量演算回路、１５はモータ１１の時定数よりも短い周期で該モータ１１を微小振動させるためのパルスを発生するパルス出力発生回路、１６はパルス出力と駆動制御量を加算してモータ１１を駆動する駆動信号を出力する加算回路である。
【００３０】
上記構成において、スイッチ等の外部操作により所定の光量である目標値が光量設定装置１３にて設定されると、モータ１１を目標値に駆動するための駆動制御量が駆動制御量演算回路１４により算出される。パルス出力発生回路１５からはモータ１１の時定数よりも短い周期でモータ１１を微小振動させるためのパルスが出力されており、このパルス出力と前記駆動制御量が加算回路１６により加算され、駆動信号として出力される。つまり、加算回路１６は、モータ１１を微小振動させるパルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させ、これを所定の光量である目標値に駆動する駆動制御量に加算して駆動信号としてモータ１１に出力する。加算回路１６は、図２の抵抗２６，２７と同様の抵抗によりその抵抗値の逆比である加算比が設定されるもので、加算に際してパルス出力を例えば駆動制御量の５％以下望ましくは１％程度の範囲に減衰させる。
【００３１】
これにより、モータ１１は光量調整部材１２を作動させることになるが、この際、駆動信号に含まれたパルス出力に従って光量調整部材１２を微小振動させて停止状態の負荷変動を軽減し、駆動信号に含まれた駆動制御量に従って所定の光量となるように光量調整部材１２を目標位置まで駆動して停止させることになる。このように、パルス出力が加算された駆動信号はモータ１１の停止状態でも常時あるいは動作前には出力されて、該モータ１１を微小振動させ、モータ動作の負荷を軽減している。
【００３２】
なお、パルス出力の周波数は可聴域以上の周波数であると微小振動の騒音が聞こえなくなるため、上記実施例１と同様、１５ＫＨｚ以上であることが望ましい。
【００３３】
以上の実施例２によれば、モータ１１の時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算してこれを駆動信号とし、該駆動信号によりモータ１１を駆動しているので、該モータ１１は駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら駆動制御量に従って光量調整部材を作動させることになる。このようにモータ１１が微小振動することで、制御時の負荷変動を軽減することができると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去でき、更に駆動制御量に影響を与えない範囲での微小振動であるので、高精度かつ安定な制御を行うことができる。特に、停止状態から動作状態に移行するときの負荷変動をモータ１１が微小振動することで軽減する効果があると共に、動作中の負荷変動に強いモータ制御装置を提供可能となる。
【００３４】
詳しくは、加算回路１６からは、減衰されたパルス出力に従って、モータ１１の微小振動範囲が駆動制御量に影響を与えない範囲にまで減少されるような駆動信号が出力されるので、静止中及び動作中のモータ１１の微小振動範囲を駆動制御量に影響を与えない範囲に適正に設定して、高精度な制御を可能にすることができる。
【００３５】
また、上記実施例１と同様、パルス出力によって微小振動させるモータ１及び制御対象物である光量調整部材１２の振動音が１５ＫＨｚ以上の高音となるようにしているので、モータ１１の微小振動による騒音を人の可聴域より高くでき、微小振動の騒音が聞こえて使用者に不快感を与えることもない。更に、制御対象物を、微細で滑らかな制御が要求される光量調整部材１２としているので、駆動制御に最適な光量調整用のモータ制御装置を提供可能となる。
【００３６】
上記各実施例においては、制御対象物として、絞りやシャッタ等の光量調整部材を想定しているが、これに限定されるものではなく、その他の調整部材であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１に係わるモータ制御装置を具備した光量調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図1に示す一部回路の詳細を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例２に係わるモータ制御装置を具備した光量調整装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，１１    モータ
２，１２    制御対象物である光量調整部材
３          位置検出回路
４          光量検出回路
５          位置設定回路
６          位置制御量演算回路
７          速度検出回路
８，１４    駆動制御量演算回路
９，１５    パルス発生回路
１０，１６  加算回路
１３        光量設定装置
【図１】
2005204373.tif 000003
【図２】
2005204373.tif 000004
【図３】
2005204373.tif 000005