JP2001346398A - 光学機器におけるステッピングモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータの加速度に応じてステッピ
ングモータに供給する電流を制御することにより、適正
なトルクを発生させて動作音の低減を図る光学機器にお
けるステッピングモータ制御装置を提供する。 【解決手段】雲台１０のＣＰＵ４０は、ドライバー４２
にステッピングモータ４４の回転速度に応じたクロック
パルスを与えると共に、ステッピングモータ４４の回転
状態が定速、加減速、停止のいずれかによって定電流設
定回路４６に各状態の応じた電流値を指示する。定電流
設定回路４６は、ＣＰＵ４０から与えられた電流値によ
ってドライバー４２からステッピングモータ４４に供給
される電流を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学機器におけるス
テッピングモータ制御装置に係り、特に雲台のパン・チ
ルト駆動用に使用されるステッピングモータの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、雲台コントローラの操作によって
テレビカメラを搭載した雲台をパン・チルト動作させ、
テレビカメラの撮影方向を雲台コントローラで遠隔操作
できるようにしたシステムが知られている。雲台をパン
・チルト駆動するモータには一般的にサーボモータが使
用されるが、部品点数の削減、コスト低減等のためには
ステッピングモータを使用することが有利である。ステ
ッピングモータを使用して雲台をパン・チルト駆動する
ものは本出願人によって既に出願されている（特願２０
００−１２０２２）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
ピングモータを使用する場合、モータの回転は仕様で決
められた最小動作角の繰り返しで行われるため、モータ
に結合されるギア部などで共振が発生し、動作音が大き
くなるという不具合があった。このような不具合はモー
タのトルクが関係していると考えられ、モータが定速回
転しているときには加減速時に比べて数分の一程度のト
ルクしか必要としないのにもかかわらず、従来の制御で
は、モータの回転状態が定速か加減速かに関係なく、一
定電圧の駆動パルスをモータに与えていたことに原因が
あると考えられる。また、加減速時においても加減速の
程度に応じてモータのトルクが変化するため、加減速時
の動作音を低減するためには加減速の程度に応じたトル
クを発生させることが必要である。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、光学機器において使用されるステッピングモー
タの動作音の低減を図ることができる光学機器における
ステッピングモータ制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、光学機器において使用さ
れるステッピングモータの制御装置であって、所望の回
転速度及び回転方向に応じた駆動パルスを与えて前記ス
テッピングモータを制御する光学機器におけるステッピ
ングモータ制御装置において、前記ステッピングモータ
の回転状態を識別する回転状態識別手段と、前記回転状
態識別手段によって識別された回転状態に基づいて、前
記ステッピングモータに供給する電流を制御する電流制
御手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記電流制御手段は、前記ステ
ッピングモータの回転状態が定速のときには、前記ステ
ッピングモータに供給する電流を、少なくとも前記ステ
ッピングモータの回転状態が加速又は減速のときに供給
する電流よりも少なくすることを特徴としている。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の発明において、前記電流制御手段は、前記ステ
ッピングモータの回転状態が加速又は減速のときにおい
て、加速又は減速の度合いが増加するほど、前記ステッ
ピングモータに供給する電流を増加させることを特徴と
している。

【０００８】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
又は請求項３に記載の発明において、前記電流制御手段
は、前記ステッピングモータの回転状態が停止のときに
は、前記ステッピングモータに供給する電流を、前記ス
テッピングモータの回転状態が定速、加速及び減速のと
きに供給する電流よりも減少させることを特徴としてい
る。

【０００９】本発明によれば、ステッピングモータの回
転状態に基づいてステッピングモータに供給する電流を
制御するようにしたため、モータのトルクの制御を好適
に行って動作音の発生を防止することができる。また、
モータへの無駄な電流供給も削減できモータの発熱防止
や省エネを図ることができる。更に、モータが停止して
いる際には、モータに供給する電流を小電流とすること
でもモータの発熱防止や省エネを図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る光学機器におけるステッピングモータ制御装置の好
ましい実施の形態について詳説する。

【００１１】図１は、本発明が適用されるリモコン雲台
システムの雲台の一実施の形態を示した外観図である。
同図に示すリモコン雲台システムは、雲台１０と雲台コ
ントローラ１２とから構成される。同図に示すように雲
台１０は、図示しないテレビカメラ（以下、単にカメラ
という）を収納するハウジング１５と、ハウジング１５
と共にカメラをパンニング及びチルティングさせる雲台
本体１６とから構成される。ハウジング１５の前面には
透明の前面ガラス１７が設けられており、ハウジング１
５内に収納されたカメラはこの前面ガラス１７を介して
ハウジング１５外部の映像を撮影することができるよう
になっている。

【００１２】ハウジング１５は雲台本体１６から延設さ
れたチルト軸（図示せず）に片持ち支持されており、こ
のチルト軸が雲台本体１６に内蔵されたチルトモータに
よって回転駆動される。これにより、ハウジング１５内
のカメラがチルティングする。また、雲台本体１６は図
示しない据付台上に固定されたパン軸１８によって支持
されており、このパン軸１８を軸に雲台本体１６が内蔵
のパンモータによって回転駆動される。これにより、ハ
ウジング１５内のカメラがパンニングする。これらのパ
ン・チルト駆動用のパンモータやチルトモータには、ス
テッピングモータが使用されており、後述のようにステ
ッピングモータ特有の動作音の低減が図られている。

【００１３】上記雲台コントローラ１２は、雲台１０に
専用回線、公衆回線等の通信回線を介して接続され、雲
台コントローラ１２に設けられている各種操作部材の操
作に基づいて制御信号を雲台１０に送信し、雲台１０及
び雲台１０に搭載されたカメラの各種動作を制御する。

【００１４】雲台コントローラ１２には、図２の平面図
に示すように各種操作部材が設けられている。例えば、
操作桿（ジョイスティック）２０、フォーカスつまみ２
２、ズームつまみ２４が設けられており、ジョイスティ
ック２０を前後左右に操作すると、カメラをパン・チル
トさせることができ、フォーカスつまみ２２、ズームつ
まみ２４を回転操作すると、カメラのフォーカス調整、
ズーム調整を行うことができるようになっている。尚、
雲台コントローラ１２には、これらの操作部材２０〜２
４の他に雲台１０の各種機能（ショット機能等）を操作
するためのスイッチや、雲台１０に搭載されたカメラの
カメラ本体、レンズ装置の各種機能（ゲイン調整、エク
ステンダー倍率設定等）を操作するためのスイッチが配
設されているが、これらのスイッチについての説明は省
略する。

【００１５】図３は、上記リモコン雲台システムにおい
て、雲台１０のパンモータとして使用されるステッピン
グモータの制御に関連する部分の構成を示したブロック
図である。尚、チルトモータとして使用されるステッピ
ングモータの制御に関しても図３と同様に構成されるた
め、ここではその説明を省略する。

【００１６】雲台コントローラ１２において、上記ジョ
イスティック２０をパン方向に操作すると、同図に示す
ようにその操作量がポテンショメータ３０によって電圧
に変換され、その電圧がＡ／Ｄ変換器３２を介してＣＰ
Ｕ３４に与えられる。ＣＰＵ３４は、与えられた電圧に
基づいてジョイスティック２０の操作量に応じたパンニ
ング速度及びパンニング方向、即ち、ステッピングモー
タ４４の出力軸の回転速度及び回転方向を指令する制御
信号をＲＳ２３２Ｃドライバ３６に出力する。ＲＳ２３
２Ｃドライバ３６は、その制御信号を通信回線（シリア
ル回線）を介して雲台１０に送信する。

【００１７】雲台１０のＲＳ２３２Ｃレシーバ３８は、
雲台コントローラ１２から送信された制御信号を受信す
ると、その制御信号をＣＰＵ４０に与える。ＣＰＵ４０
は、与えられた制御信号が指示するステッピングモータ
４４の回転速度及び回転方向に基づいて、ステッピング
モータ４４のドライバー４２に回転速度に対応する周波
数のクロックパルスと、回転方向を指示する信号とを与
える。これによって、ステッピングモータ４４の各相に
回転速度に応じた周波数の駆動パルスが回転方向に応じ
た位相でドライバー４２からステッピングモータ４４に
与えられることになり、ステッピングモータ４４が目的
の回転速度及び回転方向に回転し、これに応じて雲台１
０がパンニングする。

【００１８】尚、雲台コントローラ１２には、複数のシ
ョットスイッチ♯１、♯２、…が設けられており、いず
れかのショットスイッチがオンされると、その旨を示す
制御信号が上述と同様に雲台コントローラ１２のＣＰＵ
３４から雲台１０のＣＰＵ４０に送信されるようになっ
ている。この場合、ＣＰＵ４０は、オンされたショット
スイッチに対応して予めユーザによって登録されたパン
・チルト位置（ショット位置）をそのメモリから読み出
し、現在のパン・チルト位置からそのショット位置まで
のステッピングモータ４４の速度制御の内容を決定す
る。そして、決定した制御内容に従って、上述と同様に
ドライバー４２にクロックパルスと回転方向を指令する
信号を与える。

【００１９】一方においてＣＰＵ４０は、上述のように
ジョイスティック２０又はショットスイッチ♯１、♯
２、…の操作に基づいて指示され又は決定したステッピ
ングモータ４４の回転速度（回転状態）が加速又は減速
の状態であるか、定速の状態であるか、又は、停止の状
態であるかを判断する。そして、上記ドライバー４２に
ステッピングモータ４４の回転速度及び回転方向に基づ
く信号を与えるのと同時に、それぞれの回転状態に応じ
た電流値を示す信号を定電流設定回路４６に出力する。
この電流値は、ドライバー４２からの駆動パルスによっ
てステッピングモータ４４に供給する電流の大きさ（ス
テッピングモータ４４の各相に供給する電流値の和）を
指示するもので、例えば、ステッピングモータ４４が加
速又は減速の状態では１Ａの電流値を指示し、定速の状
態では０．６Ａの電流値を指示し、停止の状態では０．
１Ａの電流値を指示する。尚、いずれの状態でもステッ
ピングモータ４４が脱調しない範囲の電流値に設定され
る。また、上記電流値は、ドライバー４２からの駆動パ
ルスによってステッピングモータ４４の各相に供給する
電流値を指示するものであってもよい。

【００２０】定電流設定回路４６は、上述のようにＣＰ
Ｕ４０から指示された電流値の電流がドライバー４２か
らステッピングモータ４４に供給されるように、電源か
らドライバー４２に供給する電流を制御する。

【００２１】図４は、上記ステッピングモータ４４の制
御においてステッピングモータ４４の回転状態と、ステ
ッピングモータ４４に供給される電流との関係を示した
図である。同図に示すようにステッピングモータ４４の
回転速度が期間ａ−ｂのように増加している場合（加速
時）、又は、期間ｃ−ｄのように減少している場合（減
速時）には、ステッピングモータ４４には１Ａの電流が
供給される。ステッピングモータ４４の回転速度が、期
間ｂ−ｃのように一定に保持されている場合（定速時）
には、ステッピングモータ４４には０．６Ａの電流が供
給される。ステッピングモータ４４の回転が時点ｄ以後
のように停止している場合（停止時）には、ステッピン
グモータ４４には０．１Ａの電流が供給される。

【００２２】このように、ステッピングモータ４４が定
速のときには、加減速時よりも少ない電流がステッピン
グモータ４４に供給されるため、回転状態に応じた適切
なトルクがステッピングモータ４４の出力軸で発生す
る。従って、トルク過剰等による大きな動作音の発生が
防止される。また、ステッピングモータ４４の回転が停
止している場合には、定速時よりも少ない電流がステッ
ピングモータ４４に供給されるため、モータの発熱防止
や省エネが図られる。

【００２３】尚、上述の説明において、ステッピングモ
ータ４４の回転状態が定速、加減速、停止のときにステ
ッピングモータ４４に供給する電流を、それぞれ１Ａ、
０．６Ａ、０．１Ａとしたが、電流値はこれに限らな
い。

【００２４】また、上記実施の形態では、ステッピング
モータ４４の回転状態が停止のときには定速のときより
も更に少ない電流をステッピングモータ４４に供給する
ようにしていたが、制御を簡易にするために停止のとき
に定速とみなして定速と同一の電流をステッピングモー
タ４４に供給するようにしてもよい。また、ステッピン
グモータ４４の回転状態が定速と加減速のときには同一
の電流をステッピングモータ４４に供給し、停止のとき
だけステッピングモータ４４に供給する電流を少なくし
ても省エネという意味で効果がある。

【００２５】また、上記実施の形態では、ステッピング
モータ４４の加減速時には一定の電流を供給するように
したが、ＣＰＵ４０において、ステッピングモータ４４
の回転状態を定速、加減速、停止の３段階で判断するの
ではなく、更に加減速の度合い（加速度）を判断し、加
減速の程度に応じてステッピングモータ４４に供給する
電流を制御することも可能である。図５は、この制御に
おけるステッピングモータ４４の回転状態とステッピン
グモータ４４に供給される電流との関係を示した図であ
る。同図に示すようにステッピングモータ４４の加速時
（期間ａ−ｄ）や減速時（期間ｅ−ｈ）において、加速
又は減速の程度に応じてステッピングモータ４４に供給
される電流が変化する。即ち、期間ａ−ｄにおいて加速
度（絶対値）は、期間ａ−ｂ、期間ｂ−ｃ、期間ｃ−ｄ
の順に大きくなっており、それぞれの期間における電流
値をＩ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ とすると、Ｉ₁ ＜Ｉ₂ ＜Ｉ₃ とな
るように制御される。期間ｅ−ｈにおいて加速度（絶対
値）は、期間ｇ−ｈ、期間ｆ−ｇ、期間ｅ−ｆの順に大
きくなっており、それぞれの期間における電流値を
Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ とすると、Ｉ₁ ＜Ｉ₂ ＜Ｉ₃ となるよ
うに制御される。これによって、ステッピングモータ４
４の加減速時においても加減速に応じた適切なトルクが
得られ、動作音の発生が防止される。

【００２６】また、上記実施の形態では、雲台１０に使
用されるステッピングモータの制御について説明した
が、本発明は雲台に限らず、レンズ装置等の光学機器に
使用されるステッピングモータの制御に適用することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学機
器におけるステッピングモータ制御装置によれば、ステ
ッピングモータの回転状態に基づいてステッピングモー
タに供給する電流を制御するようにしたため、モータの
トルクの制御を好適に行って動作音の発生を防止するこ
とができる。また、モータへの無駄な電流供給も削減で
きモータの発熱防止や省エネを図ることができる。更
に、モータが停止している際には、モータに供給する電
流を小電流とすることでもモータの発熱防止や省エネを
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明が適用されるリモコン雲台シス
テムの雲台の一実施の形態を示した外観図である。

【図２】図２は、雲台コントローラの一実施の形態を示
した平面図である。

【図３】図３は、雲台のパンモータとして使用されるス
テッピングモータの制御に関連する部分の構成を示した
ブロック図である。

【図４】図４は、ステッピングモータの回転状態とステ
ッピングモータに供給される電流との関係を示した図で
ある。

【図５】図５は、他の形態におけるステッピングモータ
の回転状態とステッピングモータに供給される電流との
関係を示した図である。

【符号の説明】

１０…雲台、１２…雲台コントローラ、３４、４０…Ｃ
ＰＵ、３６…ＲＳ２３２Ｃドライバ、３８…ＲＳ２３２
Ｃレシーバ、４２…ドライバー、４４…ステッピングモ
ータ、４６…定電流設定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０２Ｐ 8/00 ３０２Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学機器において使用されるステッピン
   グモータの制御装置であって、所望の回転速度及び回転
   方向に応じた駆動パルスを与えて前記ステッピングモー
   タを制御する光学機器におけるステッピングモータ制御
   装置において、 前記ステッピングモータの回転状態を識別する回転状態
   識別手段と、 前記回転状態識別手段によって識別された回転状態に基
   づいて、前記ステッピングモータに供給する電流を制御
   する電流制御手段と、を備えたことを特徴とする光学機
   器におけるステッピングモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記電流制御手段は、前記ステッピング
   モータの回転状態が定速のときには、前記ステッピング
   モータに供給する電流を、少なくとも前記ステッピング
   モータの回転状態が加速又は減速のときに供給する電流
   よりも少なくすることを特徴とする請求項１の光学機器
   におけるステッピングモータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記電流制御手段は、前記ステッピング
   モータの回転状態が加速又は減速のときにおいて、加速
   又は減速の度合いが増加するほど、前記ステッピングモ
   ータに供給する電流を増加させることを特徴とする請求
   項２の光学機器におけるステッピングモータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記電流制御手段は、前記ステッピング
   モータの回転状態が停止のときには、前記ステッピング
   モータに供給する電流を、前記ステッピングモータの回
   転状態が定速、加速及び減速のときに供給する電流より
   も減少させることを特徴とする請求項２又は請求項３の
   光学機器におけるステッピングモータ制御装置。