(57)【要約】【課題】簡単な構成で回転角度ムラを効果的に低減するステッピングモータ駆動装置を提供する。【解決手段】被駆動体を駆動するステッピングモータ１と、このステッピングモータをマイクロステップ駆動するモータドライバ２と、モータドライバ２を制御する制御部３と、ステッピングモータ１の２相励磁駆動における少なくとも１つのステップを基準ステップとして、この基準ステップ毎に予め定められたタイミングパルスの出力時間間隔のパターンを表わす出力時間間隔データを記憶する記憶部４とを備える。制御部３のタイミングパルス出力部は、記憶部４に記憶された出力時間間隔データに基づいて、タイミングパルスを基準ステップ単位で繰り返しモータドライバ２に出力する。【選択図】図１
2012050171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体を駆動するステッピングモータと、
このステッピングモータをマイクロステップ駆動する駆動部と、
上記駆動部を制御する制御部と、
上記ステッピングモータの２相励磁駆動における少なくとも１つのステップを基準ステップとして、この基準ステップ毎に予め定められたタイミングパルスの出力時間間隔のパターンを表わす出力時間間隔データを記憶する記憶部と
を備え、
上記制御部は、
上記記憶部に記憶された上記出力時間間隔データに基づいて、上記タイミングパルスを上記基準ステップ単位で繰り返し上記駆動部に出力するタイミングパルス出力部を有することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１のステッピングモータ駆動装置において、
上記記憶部は、
複数の上記タイミングパルスの出力時間間隔データを記憶し、
上記制御部は、
複数の上記出力時間間隔のデータのうち１つの出力時間間隔データを選択する選択部を有し、
上記タイミングパルス出力部は、
上記選択部により選択された上記出力時間間隔のパターンの上記出力時間間隔データに基づいて、上記タイミングパルスを上記基準ステップ単位で繰り返し上記駆動部に出力することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２のステッピングモータ駆動装置において、
上記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の基準位置を検出する基準位置検出部を備え、
上記選択部は、上記ステッピングモータの回転軸の回転角に対応する出力のムラと、複数の上記出力時間間隔のパターンで補正されるべき出力のムラとに基づいて、上記出力時間間隔データを選択することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のステッピングモータ駆動装置において、
上記記憶部に記憶された複数の上記出力時間間隔のパターンの上記出力時間間隔データのうちの１つは、上記時間間隔が等間隔であることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項２から４までのいずれか１つに記載のステッピングモータ駆動装置において、
上記被駆動体が撮像装置であり、
上記選択部は、上記ステッピングモータを等間隔のパルス時間間隔で駆動した時の上記撮像装置から得られる画像情報に基づいて、上記出力時間間隔のパターンの上記出力時間間隔データを選択することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１つに記載のステッピングモータ駆動装置を備えることを特徴とする電子機器。
【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駆動装置に関し、詳しくは、監視用カメラ等の駆動に用いられるステッピングモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視カメラにおいては、撮影方向を変更するためのパン動作用、チルト動作用の駆動源としてステッピングモータが良く用いられている。
【０００３】
上記ステッピングモータは２相励磁駆動が一般的であるが、角度分解能が細かくより撮像方向が滑らかに変えられるマイクロステップ駆動がよく用いられる。このマイクロステップ駆動は、ステッピングモータの２相励磁駆動の１ステップよりも細かいステップにより、入力電流を段階状に変化させて微小な送りを実現しており、２相励磁駆動よりも角度分解能が細かい。
【０００４】
ところで、上記ステッピングモータには、入力パルスに対して実際に駆動される回転軸角度が等間隔でない場合、つまり回転角度ムラが発生する場合がある。これは、ステッピングモータのマグネットの着磁強度やムラ、巻線コイルとマグネットとの位置精度、構成部品の精度等に起因している。
【０００５】
従来、ステッピングモータ駆動装置としては、ステッピングモータの回転角度ムラを防止するために、エンコーダにより検出されたパルス信号に基づいて速度制御を常時行うものがある（例えば、特開２０００−０２３４９２号公報（特許文献１））。しかしながら、このステッピングモータ駆動装置では、エンコーダ、センサ系回路、配線、リアルタイム処理回路等が必要となり、構成が複雑になると共に、部品点数が増加して、コストが高くなるという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０２３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成で回転角度ムラを効果的に低減するステッピングモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のステッピングモータ駆動装置は、
被駆動体を駆動するステッピングモータと、このステッピングモータをマイクロステップ駆動する駆動部と、上記駆動部を制御する制御部と、上記ステッピングモータの２相励磁駆動における少なくとも１つのステップを基準ステップとして、この基準ステップ毎に予め定められたタイミングパルスの出力時間間隔のパターンを表わす出力時間間隔データを記憶する記憶部とを備え、上記制御部は、上記記憶部に記憶された上記出力時間間隔データに基づいて、上記タイミングパルスを上記基準ステップ単位で繰り返し上記駆動部に出力するタイミングパルス出力部を有する。
【０００９】
上記構成によれば、ステッピングモータの２相励磁駆動における少なくとも１つのステップを基準ステップとして、この基準ステップ毎に予め定められたタイミングパルスの出力時間間隔のパターンを表わす出力時間間隔データを記憶部に記憶し、その記憶部に記憶された出力時間間隔データに基づいて、制御部のタイミングパルス出力部により基準ステップ単位で繰り返し上記駆動部に出力して制御する。したがって、エンコーダを用いた複雑な構成を必要とする速度制御を行うことなく、簡単な構成で回転角度ムラを効果的に低減することが可能である。
【００１０】
一実施形態のステッピングモータ駆動装置では、
上記記憶部は、複数の上記タイミングパルスの出力時間間隔データを記憶し、上記制御部は、複数の上記出力時間間隔のデータのうち１つの出力時間間隔データを選択する選択部を有し、上記タイミングパルス出力部は、上記選択部により選択された上記出力時間間隔のパターンの上記出力時間間隔データに基づいて、上記タイミングパルスを上記基準ステップ単位で繰り返し上記駆動部に出力する。
【００１１】
上記実施形態によれば、予め記憶部に記憶された複数の出力時間間隔のパターンのうちの１つを選択部により選択し、選択された出力時間間隔データに基づいて、制御部により基準ステップ単位で繰り返し上記駆動部に出力して制御するので、ステッピングモータの回転角度ムラを最も小さくする出力時間間隔データを選択して、最適な回転角度補正をすることができる。
【００１２】
一実施形態のステッピングモータ駆動装置では、
上記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の基準位置を検出する基準位置検出部を備え、上記選択部は、上記ステッピングモータの回転軸の回転角に対応する出力のムラと、複数の上記出力時間間隔のパターンで補正されるべき出力のムラとに基づいて、上記出力時間間隔データを選択する。
【００１３】
上記実施形態によれば、選択部は、上記ステッピングモータの上記基準位置から、ステッピングモータの回転軸の回転角に対応する出力のムラと、複数の出力パターンで補正されるべき出力のムラとに基づいて、出力時間間隔のパターンを選択するので、基準ステップからのずれを補正する出力時間間隔のパターンの出力時間間隔データを選択することが可能になる。
【００１４】
一実施形態のステッピングモータ駆動装置では、
上記記憶部に記憶された複数の上記出力時間間隔のパターンの上記出力時間間隔データのうちの１つは、上記時間間隔が等間隔である。
【００１５】
上記実施形態によれば、複数の出力時間間隔のパターンの出力時間間隔データのうちの、時間間隔が等間隔である出力時間間隔データを用いることによって、回転角度補正が必要ない場合についても同じ構成で対応できる。
【００１６】
また、一実施形態のステッピングモータ駆動装置では、
上記被駆動体が撮像装置であり、上記選択部は、上記ステッピングモータを等間隔のパルス時間間隔で駆動した時の上記撮像装置から得られる画像情報に基づいて、上記出力時間間隔のパターンの上記出力時間間隔データを選択する。
【００１７】
上記実施形態によれば、選択部が、ステッピングモータを等間隔のパルス時間間隔で駆動した時の撮像装置から得られる画像情報に基づいて、出力時間間隔のパターンの出力時間間隔データを選択することによって、より簡単に最適な回転角度補正をすることができる。
【００１８】
また、本発明の電子機器は、上記いずれか１つのステッピングモータ駆動装置を備える。
【００１９】
上記構成によれば、簡単な構成でステッピングモータの回転角度ムラを効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より明らかなように、この発明のステッピングモータ駆動装置および電子機器によれば、簡単な構成でステッピングモータの回転角度ムラを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態のステッピングモータ駆動装置を用いたパン・チルト監視カメラの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、回転角度ムラがない場合のステッピングモータを２相励磁駆動する場合の制御信号と回転軸の累積回転角度との関係を示す図である。
【図３】図３は、回転角度ムラがない場合のステッピングモータをマイクロステップ駆動する場合の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示す図である。
【図４】図４は、回転角度ムラがある場合のマイクロステップ駆動時の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態のステッピングモータ駆動装置の回転角度ムラを補正する出力時間間隔データを示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態のステッピングモータ駆動装置の回転角度ムラを補正する出力時間間隔データにより回転角度ムラを補正した場合を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態のステッピングモータ駆動装置を用いたパン・チルト監視カメラの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第２実施形態のステッピングモータ駆動装置の補正に係る角速度変化とタイミングパルスの周期変化の関係を示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態のステッピングモータ駆動装置の基準位置検出部の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態のステッピングモータ駆動装置の記憶部に予め記憶された出力時間間隔データと補正後角速度変化との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態のステッピングモータ駆動装置における補正処理用の撮影画像を示す図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態のステッピングモータ駆動装置における合成画像を示す図である。
【図１３】図１３は、基準ステップが２相励磁駆動時のステッピングモータの２ステップである場合の制御信号と回転軸の累積回転角度との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、回転角度ムラのない場合（基準ステップが２相励磁駆動時のステッピングモータの２ステップ）のマイクロステップ駆動時の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示す図である。
【図１５】図１５は、回転角度ムラがある場合（基準ステップが２相励磁駆動時のステッピングモータの２ステップ）のマイクステップ駆動時の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示す図である。
【図１６】図１６は、マイクロステップ駆動時の回転角度ムラを補正した場合（基準ステップが２相励磁駆動時のステッピングモータの２ステップ）の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態のステッピングモータ駆動装置を用いたパン・チルト監視カメラの構成を示すブロック図である。ここで、撮像ユニットの向きを左右に振ることを「パン」と呼び、上下に振ることは「チルト」と呼ぶ。撮像ユニットのパン駆動およびチルト駆動のどちらの場合でも、基本的には同じ構成で実現できる。
【００２４】
図１に示すように、このステッピングモータ駆動装置を用いたパン・チルト監視カメラは、ステッピングモータ１と駆動部の一例としてのモータドライバ２と制御部３と記憶部４とカメラ操作部５と被駆動体の一例としての撮像ユニット６と画像処理部７とモニタ部８とを備えている。上記ステッピングモータ１とモータドライバ２と制御部３と記憶部４とでステッピングモータ駆動装置を構成している。
【００２５】
上記モータドライバ２はステッピングモータ１を励磁駆動する。このとき、モータドライバ２は、２つの駆動出力パルス（Ａ相、Ｂ相）を順次ステッピングモータ１に出力して、ステッピングモータ１を回転させる。この第１実施形態において、ステッピングモータ１はバイポーラ型で２相（Ａ相、Ｂ相）の巻線を有する。
【００２６】
また、上記制御部３は、マイクロコンピュータおよび入出力回路などからなり、モータドライバ２にタイミングパルスを出力するタイミングパルス出力部を有する。上記制御部３は、Ａ相及びＢ相電流方向設定信号、Ａ相及びＢ相電流値設定信号及びタイミングパルスをモータドライバ２に制御信号として出力する。
【００２７】
上記記憶部４には、タイミングパルスの出力時間間隔データが１組記憶されている。このタイミングパルスの出力時間間隔データは、後述する回転角度補正のためのマイクロステップ制御用のタイミングパルスの出力時間間隔のパターンを表わしており、制御部３はこのタイミングパルスの出力時間間隔データに基づいてモータドライバ２を制御する。
【００２８】
第１実施形態にあっては、上記カメラ操作部５は、パン又はチルト方向の指示を表す信号を制御部３に出力する。また、撮像ユニット６は、回転軸１ａを介してステッピングモータ１により駆動されるカメラである。撮像ユニット６で撮影した画像は、画像処理部７で処理されてモニタ部８に表示される。
【００２９】
次に、図２、図３、図４を用いてステッピングモータ１のマイクロステップ制御の基本動作について説明する。
【００３０】
上記ステッピングモータ１を２相励磁駆動する場合の制御信号と回転軸１ａの累積回転角度との関係を図２に示す。図２(a)はＡ相電流、図２(b)はＢ相電流、図２(c)はタイミングパルス、図２(d)は回転軸１ａの累積回転角度を表している。例えば、図２における時間t１では、Ａ相電流の方向設定は「＋」、Ｂ相電流の方向設定は「−」、Ａ相電流値の設定は「＋Im」、Ｂ相電流値の設定は「−Im」であり、Ａ相及びＢ相電流方向設定信号、Ａ相及びＢ相電流値設定信号およびタイミングパルスを制御部３からモータドライバ２に出力することにより２相励磁駆動を行う。
【００３１】
また、図２において、Ｔは２相励磁駆動における１ステップであり、マイクロステップ制御を行う単位である基準ステップとする。時間０におけるＡ相電流＋Im、Ｂ相電流＋Im時の回転軸位置を基準として、時間t１におけるＡ相電流＋Im、Ｂ相電流−Im時のステッピングモータ１の回転軸１ａの回転角度はθsだけ回転する。基準ステップＴごとに回転角θs回転するので、t２、t３の累積回転角度はそれぞれ２×θs、３×θsとなる。
【００３２】
また、上記ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動する場合の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を図３に示す。図３(a)はＡ相電流、図３(b)はＢ相電流、図３(c)タイミングパルス、図３(d)は回転軸１ａの累積回転角度、図３(e)は回転軸１ａの角速度を表している。
【００３３】
この第１実施形態においては、θs／１６の角度分解能でマイクロステップ制御することとし、基準ステップＴを１６分割した時間をマイクロステップのパルス幅Ｔ0とする。
【００３４】
図３に示すように、マイクロステップ制御では、各相の電流値を正弦曲線状に変化させてステッピングモータ１を駆動する。このとき、ステッピングモータ１の回転軸１ａは、図３(c)のタイミングパルスの立ち上がりのタイミングでθs／１６回転するので、ステッピングモータ１の回転角度ムラの要因が全くない場合、２相励磁駆動と比べて累積回転角度のグラフは直線的になり、回転軸１ａの角速度Ｖmは概ね一定となる。
【００３５】
図２、図３に示した制御信号と累積回転角度との関係および角速度は、理想的な状態でステッピングモータが駆動する場合であり、実際上の多くは、タイミングパルスに対してθs／１６回転せず、回転角度にばらつきを生ずる。
【００３６】
このときのステッピングモータ１をマイクロステップ駆動する場合の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を図４に示す。図４(a)はＡ相電流、図４(b)はＢ相電流、図４(c)はタイミングパルス、図４(d)は回転軸１ａの累積回転角度、図４(e)は回転軸１ａの角速度を表している。
【００３７】
上記回転角度のばらつきが図４(e)に示す角速度変化ΔＶ、すなわち回転角度ムラとなる。
【００３８】
次に、本発明の第１実施形態のステッピングモータ駆動装置において、回転角度ムラを補正するタイミングパルスの出力時間間隔データについて図５を用いて説明する。
【００３９】
図５(a)の点線は回転角度ムラの無い場合であり、これを基準線とする。実線は回転角度ムラのある場合である。また、図５(b)は等間隔のタイミングパルスであるタイミングパルス２を表わす。マイクロステップのパルス幅Ｔ0である時間t08〜t09において、基準線では基準回転角θsの１／１６毎に角度が進み、θ0（＝θs／１６）とする。同様に回転角度ムラのある実線ではθ’角度が進むものとする。
【００４０】
まず、時間t08〜t09間における回転角度補正を考える。上記ステッピングモータ１の回転角度ムラをなくすには、角速度を補正して一定値にすればよいので、１つのタイミングパルスの立ち上がりである時間t08から次のタイミングパルスの立ち上がりまでの周期を補正すればよい。
【００４１】
ここで、
θ’＝θ0＋Δθ（Δθは実数）
とし、周期補正するための増減時間をΔＴ、t09の補正後の時間をt09’とする。時間t08からt09’までの時間Ｔ’は、
Ｔ’＝Ｔ＋ΔＴ（ΔＴは実数）
で与えられ、θ0に対するΔθの割合だけ周期Ｔを補正すると、ΔＴは、
ΔＴ＝Ｔ・（θ’／θ0）
となる。
【００４２】
これにより、補正後の角速度は、
Ｖ'＝θ’／Ｔ’＝（θ0＋Δθ）／（Ｔ＋ΔＴ）
となり、
ΔＴ＝Ｔ×（θ’／θ0）
から、
Ｖ'=θ0／Ｔ
となる。
【００４３】
上記基準線における時間t08〜t09間の角速度Ｖ0は、
Ｖ0＝θ0／Ｔ
で得られるので、Ｖ'は基準線の角速度Ｖ0と一致し、時間t08〜t09間において回転角度が補正されたことを示す。
【００４４】
上記時間t08〜t09間の補正を基準ステップＴ内の各タイミングパルスについて行ったものが回転角度ムラを補正したタイミングパルスの出力時間間隔のパターンとなる。これをタイミングパルス３として図５(c)に示す。この出力時間間隔のパターンをタイミングパルスの出力時間間隔データとして記憶部４に予め記憶しておく。そうして、ステッピングモータ１を駆動するときに、このタイミングパルスの出力時間間隔データに基づいて、タイミングパルス出力部３ａは、タイミングパルスを基準ステップ単位で繰り返しモータドライバ２に出力することにより、回転角度ムラを抑えた駆動が可能となる。
【００４５】
また、回転角度ムラを補正した出力時間間隔データを用いたときの角速度を図６に示す。図６(a)はＡ相電流、図６(b)はＢ相電流、図６(c)タイミングパルス、図６(d)は回転軸１ａの累積回転角度、図６(e)は回転軸１ａの角速度を表している。
【００４６】
前述のタイミングパルスの周期を角速度に対応させた回転角度補正を行うことで、累積回転角度が図４(d)に示す累積回転角度よりもリニアな特性が得られ、図６(e)に示すように、回転角度補正後の角速度変化ΔＶ’が低減されていることが分かる。
【００４７】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態のステッピングモータ駆動装置を用いたパン・チルト監視カメラの構成を示すブロック図である。第１実施形態と同様に、パン駆動及びチルト駆動、どちらの場合でも基本的には同じ構成で実現できる。
【００４８】
図７に示すように、第２実施形態は第１実施形態の構成に加えて、制御部３の選択部３ｂと基準位置検出部９を備える。また、記憶部４には、５つの出力時間間隔のパターンのタイミングパルスの出力時間間隔データ４ａ〜４ｅを記憶している。
【００４９】
上記選択部３ｂは、記憶部４内に予め記憶されているタイミングパルスの出力時間間隔データ４ａ〜４ｅのうちの１つを選択する。そして、選択部３ｂにより選択された出力時間間隔のパターンのタイミングパルスの出力時間間隔データに基づいて、タイミングパルス出力部３ａは、タイミングパルスを基準ステップ単位で繰り返しモータドライバ２に出力する。
【００５０】
上記基準位置検出部９は、ステッピングモータ１によって駆動される撮像ユニット６の基準位置を検出する。撮像ユニット６の基準位置は、撮像ユニット６の可動範囲内の任意の位置であり、第２実施形態においては、図９に示すように、可動範囲の一端を撮像ユニット６の基準位置とする。
【００５１】
上記基準位置検出部９の構成としては、例えば、センサとしてフォトインタラプタを用い、撮像ユニット６の一部にフォトインタラプタの光軸を遮光する遮光板を具備しておき、基準位置において遮光板が光軸を遮光する位置にフォトインタラプタを配設するものがある。なお、基準位置検出部９はこれに限らず、他のセンサを用いたものでもよい。
【００５２】
上記基準位置検出部９によって撮像ユニット６の基準位置を設定することで、上記基準位置と上記基準ステップの開始点との相対的な位置関係が把握される。即ち、基準ステップの開始点からずれた基準位置から撮像ユニット６を駆動するときでも、基準ステップからのずれと、ずれた位置におけるステッピングモータ１の回転軸１ａの回転角に対応する出力のムラとに基づいて、補正するタイミングパルスの出力時間間隔データを選択することが可能になる。
【００５３】
従って、例えば図８(a)に示すような角速度変化ΔＶが生じている場合、上記撮像ユニット６が基準位置にいなくても、上記基準位置と撮像ユニット６の位置から把握された上記基準位置と基準ステップの開始点との相対的な位置関係から、図８(b)に示す回転角度ムラ補正に必要なタイミングパルスの周期変化ΔＴ１が得られる。得られたタイミングパルスの周期変化ΔＴ１から導き出せるタイミングパルスの時間間隔データに基づいて回転角度ムラを補正することで、図８(c)に示すように回転角度ムラを低減できる。
【００５４】
ここでは、「出力のムラ」の一例として、角速度変化について説明したが、位置の変化等の他の要素に基づいて、補正するタイミングパルスの出力時間間隔データを選択してもよい。
【００５５】
ところで、上記撮像ユニット６の基準位置によって、必要となるタイミングパルスの出力時間間隔データは様々である。そのため、記憶部４に予め記憶されているタイミングパルスの出力時間間隔データ４ａ〜４ｅの中から最も適したもの（回転角度ムラを最も小さくするもの）を選択部３ｂにより選択する。この選択されたタイミングパルスの出力時間間隔データに基づいて、タイミングパルス出力部３ａは、出力時間間隔のパターンの表わす時間間隔でタイミングパルスを基準ステップ単位で繰り返しモータドライバ２に出力することにより回転角度ムラを補正する。
【００５６】
上記撮像ユニット６の基準位置と現在位置との位置関係に応じた回転角度補正では、撮像ユニット６の基準位置と現在位置との様々な位置関係に対応できる多くのタイミングパルスの出力時間間隔データが必要となる。
【００５７】
ここで、図１０に示すように、同じ波形で位相を毎にずらしたタイミングパルスの出力時間間隔データを示す図１０(b)、(d)、(f)、(h)と、タイミングパルスが等間隔のタイミングパルスの出力時間間隔データを示す図１０(j)だけを用いることで回転角度ムラを補正することが可能である。選択部３ｂは、図１０(a)に示す角速度変化ΔＶに対して、タイミングパルスの出力時間間隔データを示す図１０(b)、(d)、(f)、(h)、(j)の中で最も角速度変化ΔＶが小さくなるものを選択する。図１０の場合、補正後角速度変化ΔＶを示す図１０(c)、(e)、(g)、(i)、(k)の中で、図１０(b)により回転角度補正を行う場合が最も図１０(c)に示す角速度変化が小さいため、ここでは図１０(b)が選択される。後は、選択されたタイミングパルスの出力時間間隔データに基づく回転角度補正を、基準ステップＴ毎に繰り返すことで補正作業は完結する。補正するためのタイミングパルスの出力時間間隔データは、回転軸１ａまたは回転軸１ａに直結している撮像ユニット６の実際の動きを目視により判断して選択したり、機具等で測定することにより選択したりすることができる。
【００５８】
本実施形態の補正方法を用いれば、補正するためのタイミングパルスの出力時間間隔データは予め用意した種類に制限されるが、最適な出力時間間隔データを選ぶだけで補正作業が完結するため、非常に簡易に補正することが可能である。
【００５９】
上記の図１０に示すタイミングパルスの出力時間間隔データを用いたマイクロステップ制御の回転角度補正では、上記５種類のタイミングパルスの出力時間間隔データで回転角度ムラの補正ができるため、非常に簡単な構成で最適な回転角度補正をすることができる。
【００６０】
なお、タイミングパルスが等間隔の出力時間間隔データは、角速度変化がほとんど無い場合の回転角度補正のときに必要となるため、第２実施形態では図１０(j)を記憶している。
【００６１】
また、本実施形態においては、各基準ステップにおけるマイクロステップの位相がすべて同じ場合について説明したが、基準ステップごとにそれぞれマイクロステップの位相が異なっている場合でも本発明の技術的思想は適用できる。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態のステッピングモータ駆動装置を用いたパン・チルト監視カメラについて説明する。本発明の第３実施形態は、図７に示す第２実施形態とは、選択部３ｂ、撮像ユニット６および画像処理部７の構成のみが異なるので、同一構成の説明については図７を援用する。本発明の第３実施形態は、撮像ユニット６を用いて自動的に最適なタイミングパルスの出力時間間隔データを選択する。
【００６３】
まず、図７に示す撮像ユニット６をパン駆動させて回転角度補正用の画像を撮影する。この第３実施形態においては、図１１に示すように、マーカ１０を撮像ユニット６に対して一定距離で撮影する。撮影は１タイミングパルス毎に行い、マイクロステップ制御の基準ステップである１６タイミングパルス分行う。
【００６４】
次に、図１２に示すように、上記画像処理部７によって、撮影した１６枚の画像を１枚に合成し、この合成画像から１タイミングパルス毎のマーカ１０の移動量を求め、撮影距離、撮影画角等から実際に１タイミングパルス毎に変化した角度量を計算する。図１２(a)は累積回転角度、図１２(b)はタイミングパルス、図１２(c)は合成画像を表している。
【００６５】
図１２に示すように、画像処理部７により計算された角度量から基準ステップにおける累積回転角度が分かるので、得られた累積回転角度から選択部３ｂにより最適な出力時間間隔のパターンのタイミングパルスの時間間隔データを選択する。こうして、記憶部４に記憶された複数のタイミングパルスの出力時間間隔データの中から回転角度ムラを最も少なくできるタイミングパルスの出力時間間隔データを選択することによって、より簡単に最適な回転角度補正をすることができる。
【００６６】
このとき、上記選択部３ｂは、記憶部４に予め記憶してある複数の出力時間間隔のパターンのタイミングパルスの出力時間間隔データを用いて、上記合成画像から得られた１タイミングパルスの角度変化量から回転角度ムラのシミュレーションを行い、このシミュレーション結果に基づいて記憶部４に予め記憶してあるタイミングパルスの出力時間間隔データの出力時間間隔のパターンの中で最も補正効果の高い出力時間間隔のパターンのタイミングパルスの出力時間間隔データを選択するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記第１〜第３実施形態では、２相励磁駆動時のステッピングモータ１の１ステップをマイクロステップ制御の基準ステップとしているが、複数のステップを基準ステップにしてもよい。ステッピングモータ１の２相励磁駆動では、４ステップの駆動を行うと元の励磁状態にもどるので、４ステップを周期とする励磁が繰り返されて駆動する。このため、１ステップ、２ステップ、４ステップを周期とする回転角度ムラが発生しやすい。
【００６８】
例えば、図１３〜図１６には、２相励磁駆動時のステッピングモータ１の２ステップを基準ステップＴとした場合を示す。
【００６９】
図１３は、２相励磁駆動時のステッピングモータ１の２ステップを基準ステップＴとした場合の２相励磁駆動時の制御信号と累積回転角度との関係を示しており、図１３(a)はＡ相電流、図１３(b)はＢ相電流、図１３(c)はタイミングパルス、図１３(d)累積回転角度を表している。
【００７０】
また、図１４は、回転角度ムラのない場合のマイクロステップ駆動時の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示しており、図１４(a)はＡ相電流、図１４(b)はＢ相電流、図１４(c)はタイミングパルス、図１４(d)累積回転角度、図１４(e)は角速度を表している。
【００７１】
また、図１５は、回転角度ムラのない場合のマイクロステップ駆動時の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示しており、図１５(a)はＡ相電流、図１５(b)はＢ相電流、図１５(c)はタイミングパルス、図１５(d)累積回転角度、図１５(e)は角速度を表している。
【００７２】
そして、図１６は、マイクロステップ駆動時の回転角度ムラを補正した場合のマイクロステップ駆動時の制御信号と累積回転角度との関係および角速度を示しており、図１６(a)はＡ相電流、図１６(b)はＢ相電流、図１６(c)はタイミングパルス、図１６(d)累積回転角度、図１６(e)は角速度を表している。
【００７３】
図１６(e)に示すように、図１５(e)の角速度変化ΔＶと比べて補正後の角速度変化ΔＶ’が低減されていることがわかる。すなわち、２ステップを基準ステップとしても回転角度ムラの低減は十分に達成される。
【００７４】
上記第１〜第３実施形態では、ステッピングモータ駆動装置を備えたパン・チルト監視カメラについて説明したが、この発明ステッピングモータ駆動装置を備えた電子機器はパン・チルト監視カメラに限らず、他の電子機器、例えばプリンタや光ディスク装置等であってもよい。
【００７５】
以上、この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、ステッピングモータ駆動装置を備える電子機器であれば、本発明の技術的思想は適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１…ステッピングモータ
１ａ…回転軸
２…モータドライバ
３…制御部
３ａ…タイミングパルス出力部
３ｂ…選択部
４…記憶部
５…カメラ操作部
６…撮像ユニット
７…画像処理部
８…モニタ部
９…基準位置検出部
【図１】
2012050171.tif 000003
【図２】
2012050171.tif 000004
【図３】
2012050171.tif 000005
【図４】
2012050171.tif 000006
【図５】
2012050171.tif 000007
【図６】
2012050171.tif 000008
【図７】
2012050171.tif 000009
【図８】
2012050171.tif 000010
【図９】
2012050171.tif 000011
【図１０】
2012050171.tif 000012
【図１１】
2012050171.tif 000013
【図１２】
2012050171.tif 000014
【図１３】
2012050171.tif 000015
【図１４】
2012050171.tif 000016
【図１５】
2012050171.tif 000017
【図１６】
2012050171.tif 000018