(57)【要約】【課題】絞り羽根などを駆動するステッピングモータを高速に且つ安定して駆動する。【解決手段】羽根駆動装置は、露出用の開口部を開閉する絞り羽根を駆動するステッピングモータと、ステッピングモータに、ピークが第１の電圧ＶＤＤを有するパルス状駆動信号を供給し、続いて、ピークが第１の電圧ＶＤＤよりも低い第２の電圧ＶＣＣを有するパルス状駆動信号を供給することにより、ステッピングモータを駆動する制御回路１００を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出用の開口部を開閉する羽根部材を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータに、ピークが第１の電圧を有するパルス状駆動信号を供給し、続いて、ピークが前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を有するパルス状駆動信号を供給することにより、前記ステッピングモータを駆動する駆動手段と、
を備える、ことを特徴とする羽根駆動装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの始動から停止まで、パルスレートが一定のパルス状駆動信号を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の羽根駆動装置。
【請求項３】
前記羽根部材は、前記露出用の開口部の開度を制御する絞り羽根から構成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の羽根駆動装置。
【請求項４】
前記パルス状駆動信号は、矩形波駆動信号又は疑似正弦波状駆動信号から構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の羽根駆動装置。
【請求項５】
前記駆動手段はさらに、前記ステッピングモータへの印加を停止する前に、ピークが前記第２の電圧よりも高い第３の電圧を有するパルス状駆動信号を再度印加する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の羽根駆動装置。
【請求項６】
レンズと、前記羽根部材と、撮像素子と、請求項１乃至５の何れか１項に記載の羽根駆動装置と、を備える光学装置。
【請求項７】
ステッピングモータに、ピークが第１の電圧を有するパルス状駆動信号を供給し、続いて、ピークが前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を有するパルス状駆動信号を供給することにより、前記ステッピングモータを駆動する、
ステッピングモータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根駆動装置、光学装置、及びステッピングモータの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータの駆動方法として、静止状態から作動させる起動時にはパルスレートを抑え、動き出してから、パルスレートを高くする駆動方法が知られている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８８９８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２４９９６号公報
【特許文献３】特開平６−２６２８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパルスレートを調整する駆動方法を、カメラ等の絞り羽根やシャッタ羽根を駆動するステッピングモータに適用した場合、駆動速度が遅くなってしまうという問題がある。例えば、スチルカメラの露光時間は１／２０００秒程度が求められ、絞り羽根についても同程度の時間での制御が求められるが、パルスレートを徐々にアップする制御を行うと、駆動に時間がかかり、露光時間内に絞り羽根の駆動を完了することができない。
【０００５】
一方、始動時より高パルスレートで駆動した場合、脱調がおこってしまい、安定してステッピングモータを駆動することができない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、絞り羽根等の羽根部材を高速に且つ安定して駆動することを目的とする。
また、本発明は、ステッピングモータを高速に且つ安定して駆動することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の第一の観点に係る羽根駆動装置は、
露出用の開口部を開閉する羽根部材を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータに、ピークが第１の電圧を有するパルス状駆動信号を供給し、続いて、ピークが第１の電圧よりも低い第２の電圧を有するパルス状駆動信号を供給することにより、前記ステッピングモータを駆動する駆動手段と、
を備える。
このような構成とすることにより、始動時のトルクを大きくして、脱調がおこりにくし、スムーズな始動が可能となる。
【０００８】
前記駆動手段は、例えば、前記ステッピングモータの始動から停止まで、パルスレートが一定のパルス状駆動信号を印加する。
このことで始動トルクを大きくできるため、脱調対策のためのパルスレートの調整が不用又は軽微となる。
【０００９】
前記羽根部材は、例えば、前記露出用の開口部の開度を制御する絞り羽根から構成される。
本発明は、摩擦抵抗の大きく、短時間での高速動作が要求される絞り羽根等の羽根部材の駆動に用いて好適である。
【００１０】
前記パルス状駆動信号は、例えば、矩形波駆動信号又は疑似正弦波状駆動信号から構成される。
【００１１】
前記駆動手段はさらに、前記ステッピングモータへの印加を停止する前に、ピークが前記第２の電圧よりも高い第３の電圧を有するパルス状駆動信号を再度印加してもよい。
この駆動方法は、停止時にも大きなトルクが必要となる場合に有効である。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第二の観点に係る光学装置は、レンズと、羽根部材と、撮像素子と、上述の羽根駆動装置と、を備える。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の第三の観点に係るステッピングモータの駆動方法は、
ステッピングモータに、ピークが第１の電圧を有するパルス状駆動信号を供給し、続いて、ピークが第１の電圧よりも低い第２の電圧を有するパルス状駆動信号を供給することにより、前記ステッピングモータを駆動する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステッピングモータを高速に且つ安定して駆動することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る絞り装置を示す図であり、絞り口径が最大の状態（開放状態）を示している。
【図２】本発明の実施の形態１に係る絞り装置を示す図であり、絞り口径が最小の状態（最大絞り状態）を示している。
【図３】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の一部を拡大した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の絞り羽根を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る絞り装置のステッピングモータの概略図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の駆動回路のブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る絞り装置の開閉動作のフローチャートを示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）本発明の実施の形態１に係る絞り装置の駆動信号を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１に係る絞り装置の駆動信号を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１に係る絞り装置の駆動信号の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る絞り装置の駆動回路のブロック図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）本発明の実施の形態２に係る絞り装置の駆動信号を示す図である
【図１３】本発明の実施の形態３に係るシャッタユニットを示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る駆動レバーを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係るシャッタユニットを示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る光学機器の要部構成を示す図である。
【図１７】ステッピングモータを制御するマイクロステップ駆動信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明をカメラの絞り装置の駆動に用いた実施の形態１について説明する。
まず、駆動対象の絞り羽根を備える絞り装置の構成を、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、実施の形態１に係る駆動装置及び駆動方法の駆動対象である絞り装置１は、地板１０と、絞りの口径を調整する複数の絞り羽根２０（ここでは９枚）と、複数の絞り羽根２０を駆動するための駆動リング３０と、駆動リング３０の駆動源である後述のステッピングモータ２００と、ステッピングモータ２００の動力を駆動リング３０に伝達するギア列３００と、ステッピングモータ２００を制御する後述の制御回路１００を基本構成として備える。
【００１８】
地板１０は、中央部に露出用の開口部１０ａが形成された円盤状の支持部材であり、複数の絞り羽根２０を軸支するための第１と第２の支持ピン１１と１２が開口部１０ａの中心点を中心として、４０°回転対称に配置されている。
【００１９】
複数の絞り羽根２０は、協同して開口部１０ａの開口度を調整する部材である。各絞り羽根２０は、図４に示すように片翼状の形状を有し、キー孔２１と長孔２２を有する。各絞り羽根２０は、図１〜図３に示すように、キー孔２１に第１又は第２の支持ピン１１又は１２が挿入され、キー孔２１を中心に回動自在に軸支されている。これにより、絞り羽根２０は、図１に示すように開口部１０ａを全開した状態と、図２に示すように、開口部１０ａをほぼ全閉した状態まで、多段階に開度を調整することが可能となる。
【００２０】
複数枚の絞り羽根２０は相互に、あるいは、地板１０等と接触するため、接触面接が大きく、大きな静止摩擦を有し、その駆動には一定のトルクが必要となる。
【００２１】
駆動リング３０は、中央に開口部１０ａが形成されたリング状部材であり、地板１０の中央部に形成された窪み部に配置されており、その回転動作によって絞り羽根２０に絞り動作（あるいは絞りの解除動作）をさせるものである。駆動リング３０の外周縁の一部に、回転駆動力が伝達されるラック３３を有する。
【００２２】
駆動リング３０の上面には、第１と第２の駆動ピン３１、３２が開口部１０ａの中心点を中心として、４０°回転対称に垂設されている。第１と第２の駆動ピン３１、３２は、対応する絞り羽根２０の長孔２２に挿入されている。駆動リング３０の回転に伴って、第１と第２の駆動ピン３１，３２が長孔２２内を摺動する。これにより、各絞り羽根２０が、キー孔２１を中心に回転して、開口部１０ａの口径を調整する。例えば、複数の絞り羽根２０がそれぞれ図１に示すような位置にあるとき、駆動リング３０を時計回りに動かすと、複数の絞り羽根２０はそれぞれキー孔２１を中心軸として長孔２２に沿って回動し、それぞれの先端が絞り装置１の中央に近づく。
【００２３】
ステッピングモータ２００は、駆動リング３０を回転駆動する動力を発生するものであり、地板１０に配置されている。
【００２４】
ステッピングモータ２００は、図５に示すように、周方向に複数極に着磁されたロータ２１０と、ロータ２１０に対向して配置されるＡ相ヨーク２２０ａ、Ｂ相ヨーク２２０ｂと、Ａ相ヨーク２２０ａとＢ相ヨーク２２０ｂのそれぞれに巻回されたＡ相コイル２３０ａ、Ｂ相コイル２３０ｂと、から構成され、Ａ相とＢ相の２相の駆動信号により、ロータ２１０が順方向及び逆方向に回転する。
【００２５】
図１〜３に示すギア列３００は、ステッピングモータ２００の回転を駆動リング３０に伝達するものであり、ステッピングモータ２００の回転軸に装着されたピニオンギア３１０と二段ギア３２０とから構成される。二段ギア３２０は、地板１０に軸支され、ピニオンギア３１０に噛合する大ギア３２１と、大ギア３２１と同軸に配置され、ラック３３に噛合する小ギア３２２とから構成される。
【００２６】
制御回路１００は、ステッピングモータ２００を駆動する回路であり、絞りの開閉動作時に、まず、高電圧パルスを印加して大きなトルクを発生させて、静止摩擦に抗して絞り羽根２００を始動させ、続いて、通常電圧（高電圧よりも低い電圧）による通常のパルス駆動を行う。
【００２７】
具体的には、制御回路１００は地板１０に配置され、図６に示すように、コントローラ１１０と、記憶部１１１と、タイマ１２０と、絞り位置センサ１３０ａと、ロータ位置センサ１３０ｂと、駆動信号生成回路１４０と、Ａ相ドライバ１５０ａと、Ｂ相ドライバ１５０ｂと、スイッチ１６０と、を備える。
【００２８】
コントローラ１１０は、プロセッサ等から構成され、記憶部１１１に記憶されている制御プログラムを実行し、絞り羽根２０の開閉時に、駆動信号生成回路１４０を制御して、矩形波の駆動信号を生成し、さらに、スイッチ１６０を制御して、駆動波形の最初のパルス期間の１／２には、高電圧のＶＤＤのパルスを発生させ、その後は、ＶＤＤより低いＶＣＣのパルスを発生させる。なお、制御の詳細は後述する。
【００２９】
記憶部１１１は、コントローラ１１０の動作に使用する定数、制御プログラムなどを格納する。
【００３０】
タイマ１２０は、コントローラ１１０の制御に従って動作し、駆動パルスの周期Ｔの１／４の期間を計時する。
【００３１】
絞り位置センサ１３０ａは、ホール素子などから構成され、絞り羽根２０の現在の絞り位置を検出し、検出した位置を示す信号をコントローラ１１０に供給する。
ロータ位置センサ１３０ｂは、ホール素子などから構成され、ステッピングモータ２００のロータ２１０の位置を検出し、検出した位置を示す信号をコントローラ１１０に供給する。
【００３２】
駆動信号生成回路１４０は、コントローラ１１０の制御に従って、ステッピングモータ２００のＡ相用とＢ相用の矩形波の駆動信号を生成する。
【００３３】
Ａ相ドライバ１５０ａは、レベル変換回路から構成され、駆動信号生成回路１４０から供給されたＡ相用駆動信号を、スイッチ１６０を介して印加される駆動電圧系の信号にレベル変換し、ステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａに印加する。
Ｂ相ドライバ１５０ｂは、レベル変換回路から構成され、駆動信号生成回路１４０から供給されたＢ相用駆動信号を、スイッチ１６０を介して印加される駆動電圧系の信号にレベル変換し、ステッピングモータ２００のＢ相コイル２３０ｂに印加する。
【００３４】
スイッチ１６０は、半導体スイッチ等から構成され、電圧ＶＤＤとＶＣＣ（ＶＤＤ＞ＶＣＣ）の一方を選択して、Ａ相ドライバ１５０ａとＢ相ドライバ１５０ｂに動作電圧として供給する。なお、この実施の形態では、スイッチ１６０は、ステッピングモータ２００の起動後Ｔ／４の期間（Ｔは駆動信号の１周期）、電圧ＶＤＤを選択し、その後、電圧ＶＣＣを選択する。スイッチ１６０の切り替えは、コントローラ１１０の制御により行われる。
【００３５】
次に、上記構成を有する絞り装置１の開閉動作を、図７に示すフローチャートと、図８に示す波形図を参照しつつ説明する。
【００３６】
なお、以下の説明では、理解を容易にするため、複数の絞り羽根２０の絞り位置について、開口部１０ａを図１の開放状態から図２の最大絞り状態まで２１段階に区分けし、開放状態を１段目、最大絞り状態を２１段目とする。また、絞り位置センサ１３０ａは、複数の絞り羽根２０の絞り位置が現在何段目にあるかを逐一検出し、検出した段数をコントローラ１１０に通知する。
【００３７】
図示せぬ外部装置から、絞りの開度、ｆ値等を指示する指示信号が供給されると、コントローラ１１０は、図７に示す絞り制御処理を開始する。
まず、コントローラ１１０は、絞り位置センサ１３０ａの出力信号から絞り羽根２０がどの段数に位置しているかを特定し、さらに、ロータ位置センサ１３０ｂの出力信号からロータ２１０の停止位置（回転角）を特定する（ステップＳ１１）。
続いて、コントローラ１１０は、絞り羽根２０の現在の位置から指示信号が指示する開度に相当する段数まで、絞り羽根２０が移動すべき段数を特定する（ステップＳ１２）。
次に、コントローラ１１０は、ステッピングモータ２００の回転すべき方向を特定する（ステップＳ１３）。
【００３８】
次に、コントローラ１１０は、スイッチ１６０を制御し、相対的に高電圧な電圧ＶＤＤを選択させる（ステップＳ１４）。これにより、Ａ相ドライバ１５０ａとＢ相ドライバ１５０ｂには、電圧ＶＤＤが印加される。
【００３９】
次に、コントローラ１１０は、駆動信号生成回路１４０を起動し、ステッピングモータ２００がステップＳ１３で指定した回転方向に回転するように駆動信号の生成を開始させる（ステップＳ１５）。コントローラ１１０の指示に従って、駆動信号生成回路１４０は、例えば、図８（ａ）と（ｂ）に示すように、Ａ相用とＢ相用の矩形波状の駆動信号を一定のパルスレートで生成して出力する。
【００４０】
Ａ相ドライバ１５０ａは、駆動信号生成回路１４０から供給される図８（ａ）に示すＡ相用駆動信号を、電圧ＶＤＤをパルス高とする駆動電圧系の信号にレベル変換して、図８（ｃ）、（ｄ）に示すＡ相用駆動信号Ａを生成し、Ａ相用とその反転信号ＸＡを生成し、ステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａに印加する。
Ｂ相ドライバ１５０ｂは、駆動信号生成回路１４０から供給される図８（ｂ）に示すＢ相用駆動信号を、電圧ＶＤＤをパルス高とする駆動電圧系の信号にレベル変換して、図８（ｅ）、（ｆ）に示すＢ相用駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢを生成し、ステッピングモータ２００のＢ相コイル２３０ｂに印加する。ステッピングモータ２００は、高電圧の駆動信号（パルス信号）により、相対的に大きいトルクで、静止摩擦に抗して回転を開始する。
【００４１】
また、コントローラ１１０は、ステップＳ１５で、タイマ１２０にＴ／４の計時を開始させる（ステップＳ１５）。
【００４２】
この状態で、コントローラ１１０は、タイマ１２０からのＴ／４の計時の通知を待機する（ステップＳ１６）。
【００４３】
タイマ１２０は、起動からの時間を測定しており、Ｔ／４未満を計時した場合は判別を繰り返して待機する（ステップＳ１６；Ｎｏ）。起動からＴ／４以上を計時すると、コントローラ１１０に計時終了を通知する（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）。コントローラ１１０は、通知に応答して、スイッチ１６０を制御し、電圧ＶＣＣを選択させる（ステップＳ１７）。
スイッチ１６０の選択電圧の切り替えにより、以後、Ａ相ドライバ１５０ａは、駆動信号生成回路１４０から供給されるＡ相用駆動信号を、電圧ＶＣＣをパルス高とするＡ相用駆動信号Ａとその反転信号ＸＡを生成し、ステッピングモータ２００のＡ相コイル２３０ａに印加する。同様、Ｂ相ドライバ１５０ｂは、Ｂ相用駆動信号を、電圧ＶＣＣをパルス高とするＢ相用駆動信号Ｂとその反転信号ＸＢを生成し、Ｂ相コイル２３０ｂに印加する。ステッピングモータ２００は、すでに回転を開始しているため、摩擦抵抗は、静止摩擦よりも小さい動摩擦が支配的になっており、ステッピングモータ２００は、安定して回転を継続する。
【００４４】
コントローラ１１０は、絞り位置センサ１３０ａの出力信号を監視し、絞り羽根２０が、ステップＳ１１で特定した目的位置に達したか否かを判別し（ステップＳ１８）、絞り羽根２０が、ステップＳ１２で特定した目的位置に達していなければ、判別を繰り返して待機する（ステップＳ１８；ＮＯ）。絞り羽根２０が停止位置に移動した判別すると（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、コントローラ１１０は、Ａ相ドライバ１５０ａとＢ相ドライバ１５０ｂの出力を停止させる（ステップＳ１９）。
【００４５】
こうして、絞り羽根２０は、指示された目的位置に到達し、目的とする開度及びｆ値が得られる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態に係る絞り装置とその駆動方法によれば、駆動開始時の静止摩擦が大きく、大きな駆動トルクが必要な段階においては、ステッピングモータ２００に、ピークが第１の電圧ＶＤＤを有するパルス状駆動信号を供給する。始動から駆動信号の周期Ｔの１／４の期間が経過すると、以後は、ピークが第１の電圧ＶＤＤよりも低い第２の電圧ＶＣＣを有するパルス状駆動信号を供給し、相対的に小さな、ただし十分なトルクでステッピングモータ２００を、一定のパルスレートで駆動させる。これにより、起動時にパルスレートを小さくする等、絞りを開閉するために必要な時間を長期化させる制御を行う必要がない。
【００４７】
なお、電圧ＶＣＣは、起動当初より、電圧ＶＣＣをピークとする駆動信号を印加した場合には、エネルギー不足、脱調等の原因によりステッピングモータ２００を正常に起動することができない電圧に設定されてもよい。
【００４８】
上記実施の形態においては、駆動信号の周期Ｔの１／４の期間、高電圧ＶＤＤを選択して、高いパルスでステッピングモータ２００を始動する例を示したが、どの程度の期間、高電圧ＶＤＤでの駆動を行うかは、任意であり、負荷となる絞り羽根２０の特性に合わせて適宜選択すればよい。
例えば、ｉ）始動から予め定められた一定時間をタイマで計測し、一定時間を計測するまでＶＤＤで駆動する、ｉｉ）始動から予め定められたステップ数だけＶＤＤで駆動する、ｉｉｉ）ロータ２１０が予め定められた位置に到達するまでＶＤＤで駆動する、ｉｖ）絞り羽根２０が予め定められた位置に到達するまでＶＤＤで駆動する、のようにしてもよい。一例として、図９（ａ）〜（ｄ）に、ｉ）始動から予め定められた１周期Ｔをタイマで計測し、一周期を計測する、あるいは、ｉｉ)始動から１ステップだけＶＤＤで駆動する場合の駆動信号の波形の例を示す。
【００４９】
以上の説明では、始動時にのみ駆動波形を矩形波状としたが、停止時にも大きな制動トルクが必要となるため、例えば、図１０に示すように、停止時にも矩形波駆動信号を印加するようにすればよい。
この場合は、例えば、ｉ）停止予定タイミングから予め定められた一定時間前であることをタイマ等から求め、以後、停止までＶＤＤで駆動する、ｉｉ）始動からのステップ数を計測し、予め定められたステップ数だけ駆動したことを計測した後、ＶＤＤで駆動する、ｉｉｉ）ロータ２１０が予め定められた位置に到達した後、ＶＤＤで駆動する、ｉｖ）絞り羽根２０が予め定められた位置に到達した後、ＶＤＤで駆動する、ようにしてもよい。一例として、図１０（ａ）〜（ｄ）に、停止直前Ｔ／４の期間に、高電圧ＶＤＤで駆動する場合の駆動信号の波形の例を示す。なお、停止時に印加する矩形波駆動信号のピーク電圧は、ＶＤＤである必要はなく、ＶＣＣよりも高ければよい。
【００５０】
（実施の形態２）
上記実施の形態１においては、ドライバに印加する電圧をＶＤＤとＶＣＣＣで切り替える例を説明した。この発明は、これに限定されず、ステッピングモータ２００を始動時に高い電圧パルスで駆動し、その後、低電圧パルスで駆動できるならば、印加電圧の生成手法は任意である。
【００５１】
例えば、各ドライバ回路に電源電圧ＶＤＤを印加し、これを、始動時は、Ｒ１％の降圧率でチョッパ制御して駆動信号を生成し、その後、Ｒ２％（Ｒ２＜Ｒ１）の降圧率でチョッパ制御して駆動波形を生成するようにしてもよい。
【００５２】
このような構成の場合の、制御回路１００の一例を図１１に示す。
この構成例では、Ａ相ドライバ１５１ａとＢ相ドライバ１５１ｂとは、共通電圧ＶＤＤを降圧する降圧チョッパ回路から構成される。
コントローラ１１０は、ステッピングモータ２００の始動直後と停止直前の所定期間、降圧率Ｒ１をＡ相ドライバ１５１ａとＢ相ドライバ１５１ｂとに指示する。
【００５３】
Ａ相ドライバ１５１ａは、図１２（ａ）に示すＡ相用駆動信号がＨレベルの期間にデューティ比Ｒ１で電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｃ）に示すチョッパ電圧Ａを出力し、Ａ相用駆動信号がＬレベルの期間にデューティ比Ｒ１で、電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｄ）に示すチョッパ電圧ＸＡを出力する。Ｂ相ドライバ１５１ｂは、図１２（ｂ）に示すＢ相用駆動信号がＨレベルの期間にデューティ比Ｒ１で電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｅ）に示すチョッパ電圧Ｂを出力し、Ｂ相用駆動信号がＬレベルの期間にデューティ比Ｒ１で、電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｆ）に示すチョッパ電圧ＸＢを出力する。
【００５４】
その後、タイマ１２０が一定期間（図では、Ｔ／２）を計測すると、コントローラ１１０は、降圧率Ｒ２をＡ相ドライバ１５１ａとＢ相ドライバ１５１ｂとに指示する。Ｒ２＜Ｒ１である。
Ａ相ドライバ１５１ａは、図１２（ａ）に示すＡ相用駆動信号がＨレベルの期間にデューティ比Ｒ２で電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｃ）に示すチョッパ電圧Ａを出力し、Ａ相用駆動信号がＬレベルの期間にデューティ比Ｒ２で、電圧ＶＤＤをチョップして、図１１（ｄ）に示すチョッパ電圧ＸＡを出力する。Ｂ相ドライバ１５１ｂは、図１２（ｂ）に示すＢ相用駆動信号がＨレベルの期間にデューティ比Ｒ２で電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｅ）に示すチョッパ電圧Ｂを出力し、Ｂ相用駆動信号がＬレベルの期間にデューティ比Ｒ２で、電圧ＶＤＤをチョップして、図１２（ｆ）に示すチョッパ電圧ＸＢを出力する。
この駆動方法によれば、１つの電圧ＶＤＤから異なった駆動電圧を生成できる。
【００５５】
（実施の形態３）
本発明に係るステッピングモータの駆動装置と方法は絞り装置の駆動に限定されず、様々なものに適用することができ、例えば、カメラ用のシャッタユニットにも適用することができる。
以下、前述のステッピングモータの駆動方法で駆動するカメラ用のシャッタユニットについて、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
実施の形態３に係るシャッタユニット５００は、図１３に示すように、露光用開口部を有するベース５１１と、露光用開口部を開閉する４枚のシャッタ羽根５１３（５１３Ａ〜５１３Ｄ）と、ステッピングモータ５１４と、ステッピングモータ５１４により駆動される駆動ピン５１５と、駆動ピンからシャッタ羽根に動きを伝達する駆動レバー５１６と、を備える。
【００５７】
ベース５１１は、シャッタ羽根５１３（５１３Ａ〜５１３Ｄ）、ステッピングモータ５１４などが取り付けられる円盤状の支持部材であり、中央部に円形の露光用開口部５１２が形成されている。
【００５８】
シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは、協同して露光用開口部５１２を開閉するシート状部材であり、光非透過性のフィルム部材から構成されている。シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは、その根本部に孔５２３Ａ〜５２３Ｄを備える。ベース５１１に垂設された軸５２２Ａ〜５２２Ｄが孔５２３Ａ〜５２３Ｄを挿通し、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは、これらの軸５２２Ａ〜５２２Ｄを支点として揺動可能となっている。また、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄの根本部の近傍には、駆動レバー５１６に設けられた作動ピン５２５が貫通する貫通孔５２４Ａ〜５２４Ｄが設けられている。
【００５９】
また、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは相互に、あるいは、ベース５１１等と接触するため、接触面接が大きく、大きな静止摩擦を有し、その駆動には一定のトルクが必要となる。
【００６０】
ステッピングモータ５１４は図５に示すステッピングモータ２００と同様のモータであり、制御回路から入力される駆動信号によって回転駆動する。また、ステッピングモータ５１４は駆動アーム５３５を備え、シャッタ羽根５１３を駆動する駆動ピン５１５を駆動する。
駆動アーム５３５は、その根元部に、ステッピングモータ５１４の回転軸５３３に嵌合した中心孔を備え、ロータの回転により回転軸５３３を中心に揺動する。駆動アーム５３５の先端部には、駆動レバー５１６の長孔５１７に挿通された、駆動ピン５１５が固定されている。
ステッピングモータ５１４は、図１５に示すように、シャッタ羽根５１３を全閉したときに、その回転軸と駆動ピン５１５と軸５４２とが直線上に位置するように、ベース５１１上に設けられている。これにより、駆動ピン５１５は、シャッタ羽根５１３を閉じるとき、長孔５１７を一方向に摺動する。ステッピングモータ５１４は、制御回路からの駆動信号により、ロータが、所定の角度で往復回転するように、回転域が制限されている。
【００６１】
図１３に戻り、駆動レバー５１６は、駆動ピン５１５からシャッタ羽根５１３に動きを伝達する部材であり、中央部に孔５４１を有する。ベース５１１に垂設された軸５４２が孔５４１を挿通し、駆動レバー５１６は、軸５１５を支点として揺動可能となっている。駆動レバー５１６は、一端に作動ピン５２５を有する。作動ピン５２５は、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄの根本部の近傍に設けられた貫通孔５２４Ａ〜５２４Ｄに挿通している。駆動レバー５１６は、他端に長孔５１７を有する。長孔５１７には、駆動ピン５１５が貫通している。
【００６２】
長孔５１７は、図１４に示すように、駆動ピン５１５がシャッタ羽根５１３を閉じるときに、駆動ピン５１５が摺動する部分にカム形状の湾曲部５３６を有している。なお、長孔５１７の形状はこれに限らず、例えばストレートの長孔であってもよい。また、駆動ピン５１５がシャッタ羽根５１３を開くときに、駆動ピン５１５が摺動する部分に直線部５３７を有している。
【００６３】
次に、実施の形態３に係るシャッタユニット５００の開閉動作を説明する。シャッタユニット５００は、デジタルスチルカメラに備えられた場合、撮影の待機状態では、図１３に示すように、露光用開口部５１２を全開にしている。このため、カメラの固体撮像素子はレンズを透過した被写体像が結像しており、被写体像をモニターで観察可能となっている。
【００６４】
撮影に際してレリーズボタンが押されると、固体撮像素子にリセット信号を送り、蓄積されていた電荷が放電され、新たな電荷の蓄積を開始することによって撮影を開始する。その後、所定の露光時間が経過すると、制御回路からの駆動信号がステッピングモータ５１４に入力され、ロータが時計回りに回転し、回転軸を介して駆動アーム５３５を時計回りに駆動する。
【００６５】
ここで、シャッタ羽根５１３Ａ〜５１３Ｄは相互に、あるいは、ベース５１１等と接触するため、大きな静止摩擦を有するため、始動時には大きな駆動トルクを必要とする。そこで、大きな駆動トルクが必要な段階においては、ステッピングモータ５１４に矩形波駆動信号を供給し、大きな駆動トルクでステッピングモータ５１４を駆動する。そして、駆動がある程度進み、静止摩擦よりも動摩擦が支配的になると、ステッピングモータ５１４に振幅の小さい矩形波駆動信号を供給することで、なめらかにステッピングモータ５１４を駆動する。
【００６６】
ステッピングモータ５１４が時計回りに駆動されると、それに伴い駆動ピン５１５が時計回りに駆動され、長孔５１７の内周に力が伝達され、駆動レバー５１６が反時計回りに揺動する。駆動レバー５１６が反時計回りに揺動すると、駆動レバー５１６に設けられた作動ピン５２５からシャッタ羽根５１３に動力が伝達され、シャッタ羽根５１３が露光用開口部５１２を閉じる方向に駆動される。
【００６７】
その後、図１５に示すように、シャッタ羽根５１３がストッパー５５２に当接し、露光用開口部５１２を全閉する。撮像素子は、撮像情報を記憶装置に転送する。そして、その転送が終了すると、制御回路はステッピングモータ５１４に、全開から全閉時にステッピングモータ５１４のＡ相コイル２３０ａとＢ相コイル２３０ｂに印加した駆動信号を入れ替えたような駆動信号を入力する。このため、ロータ２１０は反時計方向へ回転してシャッタ羽根５１３に開き動作を行わせる。シャッタ羽根５１３は、露光用開口部５１２を全開にすると、シャッタ羽根５１３がストッパー５５１に当接し、その直後に停止する。そして、制御回路の出力を停止すると、図１３に示した全開に復帰する。
【００６８】
以上、実施の形態３に係るシャッタユニット５００の駆動方法によれば、その始動時、すなわち、静止摩擦が大きくて大きな駆動トルクを必要とする段階においては、パルスピークの大きいパルス状駆動信号を供給し、大きな駆動トルクでステッピングモータ５１４を駆動する。そして、静止摩擦よりも小さい動摩擦が支配的になると、ステッピングモータ５１４にピークの小さいパルス状駆動信号を供給し、ステッピングモータ５１４を一定のパルスレートで駆動する。これにより、駆動速度を大きく損なうことなく高速にシャッタユニット５００を駆動することができる。
【００６９】
なお、上記実施の形態に係る絞り装置とシャッタユニットは、種々の光学機器に搭載される。例えば、図１６は絞り装置１とシャッタユニット５００を搭載したデジタルスチルカメラなどの光学機器の要部構成を示す図で、ＣＣＤやＣＭＯＳなどである固体撮像素子１１００はレンズ１０００を透過した被写体像を電気信号に変換する。変換された電気信号はＡ／Ｄ変換回路によってデジタル信号に変換され、画像処理回路１２００に入力される。画像処理回路１２００は、入力信号にもとづいて画像データを作成し、ＤＲＡＭなどのメモリに記憶する。
【００７０】
以上のように構成された光学機器において、例えば撮影時には、実施の形態１及び２で説明したステッピングモータの駆動方法で絞り装置１及びシャッタユニット５００が駆動するため、動作速度が遅くなることなく撮影することができる。
【００７１】
以上説明した例では、ステッピングモータ５１４に印加する駆動信号（パルス信号）として、矩形波状のパルス信号を使用する例を示したが、図１７に例示するような、疑似的な正弦波状のパルス信号を各コイル２３０ａ、２３０ｂに印加してマイクロステップ駆動とすることも可能である。マイクロステップ駆動とする場合も、矩形波の場合と同様に、ピークが第１の電圧を有するパルス状駆動信号を供給し、続いて、ピークが第１の電圧よりも低い第２の電圧を有するパルス状駆動信号を供給することにより、ステッピングモータ５１４を駆動する。
【００７２】
なお、ステッピングモータの相数も２に限定されず、任意である。
【００７３】
本発明は、絞り羽根とシャッタ羽根の駆動に限定されず、他の種々の負荷を駆動する場合に応用可能である。
また、本発明の駆動装置及び駆動方法は、上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、羽根が静止摩擦の大きい所定の位置（範囲）にある場合のみ上述の矩形波駆動からマイクロステップ駆動への切り替えを行い、その他の場合には、当初よりマイクロステップ駆動を行うようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、矩形波駆動の駆動信号の振幅をマイクロステップ駆動の駆動信号の振幅よりも大きくしたが、等しく、あるいは小さくてもよい。
【００７４】
なお、記憶部１１１に記憶させ、コントローラ１１０を制御するプログラムを駆動装置とは別個に配布するようにしてもよい。
【００７５】
なお、パルス状駆動信号のピーク値を時間の経過に伴って連続的に変化させることも考えられるが、制御が煩雑となってしまう。このため、以上の説明のように、ピーク電圧を始動時１段階、停止時１段階程度で調整することが合理的である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の光学装置の絞り装置、シャッタ装置等の羽根部材の駆動に用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１                            絞り装置
１０                          地板
１０ａ                        開口部
１１                          第１の支持ピン
１２                          第２の支持ピン
２０                          絞り羽根
２１                          キー孔
２２                          長孔
３０                          駆動リング
３１                          第１の駆動ピン
３２                          第２の駆動ピン
３３                          ラック
１００                        制御回路
１１０                        コントローラ
１１１                        記憶部
１２０                        タイマ
１３０ａ                      絞り位置センサ
１３０ｂ                      ロータ位置センサ
１４０                        駆動信号生成回路
１５０ａ                      Ａ相ドライバ
１５０ｂ                      Ｂ相ドライバ
１５１ａ                      Ａ相ドライバ（降圧チョッパ回路）
１５１ｂ                      Ｂ相ドライバ（降圧チョッパ回路）
１６０                        スイッチ
２００、５１４                ステッピングモータ
２１０                        ロータ
２２０ａ                      Ａ相ヨーク
２２０ｂ                      Ｂ相ヨーク
２３０ａ                      Ａ相コイル
２３０ｂ                      Ｂ相コイル
３００                        ギア列
３１０                        ピニオンギア
３２０                        ２段ギア
３２１                        大ギア
３２２                        小ギア
５００                        シャッタユニット
５１１                        ベース
５１２                        露光用開口部
５１３Ａ〜５１３Ｄ            シャッタ羽根
５１５                        駆動ピン
５１６                        駆動レバー
５１７                        長孔
５２２Ａ〜５２２Ｄ、５４２    軸
５２３Ａ〜５２３Ｄ、５４１    孔
５２４Ａ〜５２４Ｄ            貫通孔
５２５                        作動ピン
５３３                        回転軸
５３５                        駆動アーム
５３６                        湾曲部
５３７                        直線部
１０００                      レンズ
１１００                      固体撮像素子
１２００                      画像処理回路
【図１】
2016177210.tif 000003
【図２】
2016177210.tif 000004
【図３】
2016177210.tif 000005
【図４】
2016177210.tif 000006
【図５】
2016177210.tif 000007
【図６】
2016177210.tif 000008
【図７】
2016177210.tif 000009
【図８】
2016177210.tif 000010
【図９】
2016177210.tif 000011
【図１０】
2016177210.tif 000012
【図１１】
2016177210.tif 000013
【図１２】
2016177210.tif 000014
【図１３】
2016177210.tif 000015
【図１４】
2016177210.tif 000016
【図１５】
2016177210.tif 000017
【図１６】
2016177210.tif 000018
【図１７】
2016177210.tif 000019