JP2002107791A - ステッピングモータ駆動装置およびこれを備えた装置、光量調節装置、光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータの基準位置出しを行うた
めに基準位置センサーが必要となる。 【解決手段】 ステッピングモータ１に対する通電制御
を行う制御手段６を有し、上記通電制御により、ストッ
パー４，５により機械的に制限された回転許容範囲内で
のステッピングモータの回転位置制御を行うステッピン
グモータ駆動装置において、上記制御手段に、ステッピ
ングモータを上記回転許容範囲内において任意設定され
た基準ステップ位置Ｇに回転させるための初期化通電制
御として、ステッピングモータを基準ステップ位置に停
止させるときと同じ通電状態を設定させた後（Ｉ）、ス
テッピングモータに基準ステップ位置を始点および終点
とする上記回転許容範囲の両端間での往復回転を行わせ
るときと同じ通電状態の変更制御（ＩＩ）を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タを使用した駆動装置に関するものであり、例えば、フ
ィルム使用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメ
ラその他の光学機器に備えられる光量調節装置の駆動に
適した駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８には、ビデオカメラなどに一般的に
用いられている撮像部の構成を示している。この撮像部
における撮像光学系は、被写体側から順に、フィールド
レンズ１０１、バリエータレンズ１０２、絞り装置（光
量調節装置）１１４、アフォーカルレンズ１０３および
ＣＣＤ撮像素子１１６が配置されて構成されている。

【０００３】バリエータレンズ１０２とフォーカスレン
ズ１０４はそれぞれ、鏡枠１０５，１０６に保持され、
これら鏡枠１０５，１０６は不図示のガイド軸によって
光軸方向にガイドされている。

【０００４】鏡枠１０５，１０６にはラック１０５ａ、
１０６ａが取り付けられており、ステッピングモータ１
０７，１０８の出力軸としてのスクリュウ軸１０７，１
０８が作動してスクリュウ軸１０７ａと１０８ａとの噛
み合い作用によってバリエータレンズ１０２およびフォ
ーカスレンズ１０４が光軸方向（矢印方向）に進退駆動
される。

【０００５】このようにステッピングモータ１０７，１
０８によりバリエータレンズ１０２およびフォーカスレ
ンズ１０４を目標位置に駆動する場合、まずバリエータ
レンズ１０およびフォーカスレンズ１０４を基準となる
位置（初期位置）にセットし、この初期位置から目標位
置まで移動させるために必要なパルス数の駆動信号をス
テッピングモータ１０７，１０８に入力する。

【０００６】このため、この撮影部には、バリエータレ
ンズ１０２およびフォーカスレンズ１０４が初期位置に
位置しているか否かを検出する初期位置センサとして、
発光素子と受光素子とが一体となったフォトインターラ
プタ１０９，１１０が設けられている。

【０００７】この撮影部の制御を司るマイクロプロセッ
サ１１１は、フォトインターラプタ１０９，１１０の発
光素子と受光素子の間に、鏡枠１０５，１０６に設けら
れた遮光部材１０５ｂ，１０６ｂが入り込んで受光素子
に発光素子からの光が入射しなくなったことをもって、
バリエータレンズ１０２およびフォーカスレンズ１０４
が初期位置に位置したことを検知する。

【０００８】なお、遮光部材１０５ｂは、バリエータレ
ンズ１０２の望遠側か広角側かのゾーン検出を可能とす
る形状に設定されている。また、遮光部材１０６ｂはフ
ォーカスレンズ１０４の遠距離物体に対してフォーカス
する位置か至近物体に対してフォーカスする位置かのゾ
ーン検出を可能する形状に設定されている。

【０００９】マイクロプロセッサ１１１の内部記憶装置
１１２には、バリエータレンズ１０２の初期位置に対す
る望遠側と広角側の位置が、ステッピングモータ１０７
の回転量に対応したステップ数として記憶されている。

【００１０】また、フォーカスレンズ１０４の初期位置
に対しても、物体距離とバリエータレンズ１０２の位置
とで決定される位置データがステッピングモータの回転
量に対応したステップ数として記憶されている。

【００１１】ステッピングモータ１０７，１０８はステ
ッピングモータ駆動回路１１９，１２０に入力されるマ
イクロプロセッサ１１１からの正逆信号により駆動され
る。つまり、撮像光学系の変倍動作およびこれに伴う合
焦動作は、ビデオカメラなどで一般的に用いられている
カムデータを利用した電子カム方式によりステッピング
モータ１０７，１０８を制御することによって行われ
る。

【００１２】一方、絞り装置１１４は、いわゆるガルバ
ノ方式のアクチュエータ１１３と、このアクチュエータ
１１３により開閉駆動される絞り羽根１１４と、絞り開
閉状態を検出する位置検出素子（ホール素子）１１５と
から構成されている。

【００１３】ＣＣＤ撮像素子１１６からの電気信号は、
Ａ／Ｄ変換回路１１７によってアナログ信号からデジタ
ル信号に変換され、信号処理回路１１８に入力される。
信号処理回路１１８は、入力された電気信号から映像信
号を生成して記録部に送る。マイクロプロセッサ１１１
は、入力された輝度信号成分が常に適正値になるように
アクチュエータ１１３をフィードバック制御するこの
際、位置検出素子１１５からの出力は、増幅され、さら
にＡ／Ｄ変換回路１２３によりアナログ信号からデジタ
ル信号に変換されて絞りの開閉位置を示す情報としてマ
イクロプロセッサ１１１に入力される。マイクロプロセ
ッサ１１１は、この絞り位置情報に基づいて輝度信号成
分が常に適正値になるように駆動回路１２１に開閉信号
を送り、アクチュエータ１１３を制御する。マイクロプ
ロセッサ１１１からは、絞り位置を所定の開閉位置に位
置決めするための開閉信号を駆動回路に送ることもでき
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記撮影部では、レン
ズ１０２，１０４の駆動制御については、ステッピング
モータを駆動源として使用し、直接マイクロプロセッサ
１１１によるスピード制御や位置制御を行うことができ
る。

【００１５】しかしながら、絞り装置１１４の駆動源に
はガルバノ方式のアクチュエータ１１３を用いているた
め。制御回路が複雑になるだけでなく、絞り位置情報を
得るための増幅器１２２やＡ／Ｄ変換回路１２３も必要
になり、部品点数の増加やコスト増を招くという問題が
ある。

【００１６】また、近年普及している高画素タイプのデ
ジタルスチルカメラでは、絞り装置に絞り調節機能とシ
ャッター機能とが必要となっており、上記絞り装置１１
４のようにガルバノ方式のアクチュエータを用いる場
合、シャッター応答性を確保するために、アクチュエー
タの大型化を招いたり、シャッター用に別のアクチュエ
ータを搭載する必要性が生じたりして、装置の小型化に
不向きである。

【００１７】なお、上記絞り装置では、ガルバノ方式の
アクチュエータを駆動源として用いているが、例えば特
開平４−２４８１２２号公報や特開平４−２１２８１７
号公報にて提案されているように、絞り装置の駆動源と
してステッピングモータを用いることもできる。

【００１８】しかしながら、単にステッピングモータを
用いたのでは、レンズの駆動制御と同様に、絞りの位置
が初期位置に位置しているか否かを検出する手段が必要
になる。このため、部品点数が増し、回路構成や制御が
複雑になってしまう。例えば、特開平４−２１２８１７
号公報にて提案の絞り装置では、絞りのホームポジショ
ン検出するホームポジション検出手段を設けている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、通電状態の変化に応じて複数のステ
ップ位置に回転するステッピングモータと、このステッ
ピングモータに対する通電制御を行う制御手段とを有
し、上記通電制御により、機械的に制限された回転許容
範囲内でのステッピングモータの回転位置制御を行うス
テッピングモータ駆動装置において、上記制御手段に、
ステッピングモータを上記回転許容範囲内において任意
設定された上記回転位置制御の基準となる基準ステップ
位置に回転させるための初期化通電制御として、ステッ
ピングモータを基準ステップ位置に停止させるときと同
じ通電状態を設定させた後、ステッピングモータに基準
ステップ位置を始点および終点とする上記回転許容範囲
の両端間での往復回転を行わせるときと同じ通電状態の
変更制御を行わせるようにしている。

【００２０】ここで、例えば、上記回転許容範囲内での
ステッピングモータのステップ位置数が、制御手段によ
りステッピングモータをステップ位置に位置させるため
に設定可能な通電状態の数よりも多く設定されており、
これら通電状態のそれぞれが設定された場合にステッピ
ングモータが複数のステップ位置に停止し得るものであ
る場合に、初期化制御前においてどのステップ位置に回
転しているか不明であるステッピングモータに対し、第
１の制御としてこのステッピングモータが基準ステップ
位置に停止するときと同じ通電状態を設定すると、ステ
ッピングモータは基準ステップ位置若しくはその通電状
態に対応した別のステップ位置に位置出しされることに
なる。

【００２１】そして、ステッピングモータが上記別のス
テップ位置に位置した状態において、第２の制御として
ステッピングモータに基準ステップ位置を始点および終
点とする上記回転許容範囲の両端間での往復回転を行わ
せるときと同じ通電状態の変更制御を行うと、ステッピ
ングモータは、この第２の制御での回転途中において上
記回転許容範囲の端部（機械的制限端）に到達するとと
もに、この通電状態変更制御を基準ステップ位置から行
ったとした場合にステッピングモータをその機械的制限
端に位置させる本来の通電状態の設定段階となるまでそ
の機械的制限端近傍で待機するかたちとなる（実際に
は、機械的制限端への突き当てを繰り返す）。こうし
て、機械的制限端において本来の通電状態変更制御の進
行とステッピングモータの回転位置との同期がとれたス
テッピングモータは、その後の通電状態変更制御の続行
により確実に基準ステップ位置に位置出しされる。

【００２２】また、上記第１の制御の通電状態設定によ
りステッピングモータが基準ステップ位置に位置した場
合は、当然、第２の制御の通電状態変更制御によって基
準ステップ位置に戻ることになる。

【００２３】このように、本発明では、ステッピングモ
ータの回転許容範囲内での基準ステップ位置出しをステ
ッピングモータに対する通電制御のみで行うことが可能
となるため、従来のようにステッピングモータが基準ス
テップ位置に位置しているか否かを検出する手段を不要
とすることが可能となる。

【００２４】しかも、本発明では、ステッピングモータ
の回転許容範囲の中で基準ステップ位置がどこに設定さ
れても、基準ステップ位置出しを行うことが可能であ
る。

【００２５】なお、このようなステッピングモータ駆動
装置は各種装置の駆動に使用することができるが、特に
光量調節装置の駆動に用いた場合には、例えば静止画撮
影と動画撮影に応じた光量調節範囲や光量調節段階数を
最適に設定することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施形態】（第１実施形態）図１には、本発明
の第１実施形態であるステッピングモータ駆動装置の構
成を示している。

【００２７】１はステッピングモータであり、モータ内
の不図示の励磁コイルにつながる端子１ａ〜１ｄと、モ
ータ出力軸２と、このモータ出力軸２と一体的に回転す
るレバー３とを有する。また、駆動装置本体には、レバ
ー３（つまりはモータ出力軸２）の回転許容範囲を制限
するための機械的制限端を構成するストッパー４，５が
設けられている。

【００２８】ステッピングモータ１は、外周面にＮ極と
Ｓ極とを交互に１０極着磁した円筒形状のロータマグネ
ットと、互いに電気角で９０度の位相差を持ってロータ
マグネットの外周面に対向するよう配置された２つのス
テータおよび各ステータに設けられた励磁コイルからな
る２個の電磁石とを有して構成される。このステッピン
グモータ１は、上記２つの励磁コイルに、互いに９０°
の位相差を持つ周波電流（正弦波形を有するものでもデ
ジタル波形を有するものでもよい）を通電することによ
って正逆回転する２相のステッピングモータである。励
磁コイルへの通電制御は制御回路（制御手段）６により
行われる。

【００２９】次に、上記構成のステッピングモータ駆動
装置の初期位置決定方法を、図１および図２を併せ用い
て説明する。

【００３０】まず図１において、Ａ〜Ｍはステッピング
モータ１を１−１相励磁駆動した場合の各ステップ位置
を示す。本実施形態のステッピングモータ１は、本来１
回転で２０箇所のステップ位置を持っているが、ストッ
パー４，５によって制限されたレバー３の回転許容範囲
内には、Ａ〜Ｍの１３箇所のステップ位置が設定されて
いる。

【００３１】なお、上記回転許容範囲を決定するストッ
パー４，５は、ステップ位置Ａ〜Ｍのうち両端のステッ
プ位置Ａ，Ｍに位置したレバー３に当接する位置に設け
られている。

【００３２】図２の上段には、ステッピングモータ１の
２つの励磁コイルへのＡ，Ｂ相周波電流の通電状態と各
ステップ位置との関係を示している。

【００３３】レバー３を各ステップ位置に位置させるた
めのＡ，Ｂ相周波電流の通電状態は、各相の最大電流値
を１とすると、ａ状態（Ａ相＝０，Ｂ相＝−１）と、ｂ
状態（Ａ相＝−１，Ｂ相＝０）と、ｃ状態（Ａ相＝０，
Ｂ相＝＋１）と、ｄ状態（Ａ相＝＋１，Ｂ相＝０）の４
パターンがあり、レバー３はａ状態が設定された場合は
ステップ位置Ａ，Ｅ，Ｉ，Ｍに、ｂ状態が設定された場
合はステップ位置Ｂ，Ｆ，Ｊに、ｃ状態が設定された場
合はステップ位置Ｃ，Ｇ，Ｋに、ｄ状態が設定された場
合はステップ位置Ｄ，Ｈ，Ｌに位置し得る。

【００３４】また、図２の下段には、ステップ位置Ｇを
基準ステップ位置とし、Ａ〜Ｍのうちいずれのステップ
位置に位置しているか不明であるステッピングモータ１
のレバー３をこの基準ステップ位置Ｇに初期化回転させ
る際の制御回路６による通電制御動作の内容およびレバ
ー３の位置変化を示している。

【００３５】レバー３を基準ステップ位置Ｇに初期化す
る場合は、制御回路６は、まず第１の制御Ｉとして、基
準ステップ位置Ｇに対応した励磁コイルへの通電状態
（ｃ状態）を設定する。これによりＡ〜Ｍのうちいずれ
かに位置していたレバー３は、Ｃ，Ｇ，Ｋのうちいずれ
かのステップ位置に位置出しされるが、Ｃ，Ｇ，Ｋのう
ちどのステップ位置に位置出しされるかは不確定であ
る。ここでは、仮にステップ位置Ｃに位置出しされたも
のとして説明を続ける。

【００３６】次に、制御回路６は、第２の制御ＩＩとし
て励磁コイルへの通電状態を以下の順序で変更させる。

【００３７】 励磁コイルへの通電状態を、レバー３
をＧ→Ｈ…Ｌ→Ｍまで回転させるときと同じように、ｃ
状態→ｄ状態→ａ状態→ｂ状態→ｃ状態→ｄ状態→ａ状
態と変更する。このとき、ステップ位置Ｃにあったレバ
ー３は、Ｃ→Ｄ…Ｌ→Ｉまで回転する。

【００３８】〜 続いて、励磁コイルへの通電状態
を、レバー３をＭ→…→Ａまで回転させるときと同じよ
うに、ｃ状態→ｂ状態→ａ状態→ｄ状態→ｃ状態…ｂ状
態→ａ状態と変更する。

【００３９】このとき、ステップ位置Ｉにあったレバー
３はステップ位置Ａに向かって回転するが、Ａに到達し
た時点でストッパー５に突き当たりそれ以上の回転が阻
止される（）。しかし、この時点ではまだ励磁コイル
への通電状態が、レバー３をＭから回転させたとした場
合のＥに到達した段階での通電状態にしかなっておら
ず、通電状態の変更はそのまま続行される。

【００４０】そしてレバー３がステップ位置Ａにて停止
している状態で、通電状態が、レバー３をＭから回転さ
せたとした場合のＥ→Ｄ→Ｃの回転に対応するａ状態→
ｄ状態→ｃ状態と変更されると、ｃ状態に変更された時
点でレバー３はステップ位置Ｃに向かって逆方向回転す
る（）。これは、ストッパー５がなければｃ状態の通
電によってステップ位置Ｘに回転するレバー３が、実際
にはストッパー５によってステップ位置Ｘへの回転が阻
止されているので、同じｃ状態の通電に対応するステッ
プ位置Ｃにしか回転できないからである。

【００４１】こうしてレバー３がステップ位置Ｃに戻っ
た後もさらに通電状態の変更が続行され、通電状態が、
レバー３をＭから回転させたとした場合のＣ→Ｂ→Ａの
回転に対応するｃ状態→ｂ状態→ａ状態と変更される
と、レバー３はステップ位置Ｃから再びＣ→Ｂ→Ａと回
転してストッパー５に突き当たる（）。この通電状態
変更段階で、レバー３の回転位置と、レバー３を基準ス
テップ位置Ｇから回転させたとした場合の本来の通電状
態変更制御の進行との同期がとれる（図中には、同期が
とれた状態のレバー位置を黒丸で示し、それ以前のレバ
ー位置をハッチング丸で示している）。

【００４２】 この後、通電状態を、ａ状態→ｂ状態
→…→ｄ状態→ａ状態と変更する、つまりレバー３を基
準ステップ位置Ｇを始点および終点とするステップ位置
Ａ，Ｍ間での往復回転を行わせるときと同じ通電状態の
変更制御の中での最後にステップ位置Ｍから基準ステッ
プ位置Ｇに戻す段階での通電状態変更を行うことによ
り、実際のレバー３もＡからＧに回転する。これによ
り、当初その位置が不明であったレバー３を基準ステッ
プ位置Ｇに位置出しすることができる。

【００４３】次に、図３を用いて、レバー３を基準ステ
ップ位置Ａに初期化する場合の動作について説明する。
なお、本図においても、通電状態変更制御との同期がと
れた状態でのレバー位置を黒丸で示し、それ以前のレバ
ー位置をハッチング丸で示している。

【００４４】制御回路６は、まず第１の制御として、基
準ステップ位置Ａに対応した励磁コイルへの通電状態
（ａ状態）を設定する。これによりＡ〜Ｍのうちいずれ
かに位置していたレバー３は、Ａ，Ｅ，Ｉ，Ｍのうちい
ずれかのステップ位置に位置出しされるが、これらのう
ちどのステップ位置に位置出しされるかは不確定であ
る。ここでは、仮にステップ位置Ｉに位置出しされたも
のとして説明を続ける。

【００４５】次に、制御回路６は、第２の制御として励
磁コイルへの通電状態を以下の順序で変更させる。

【００４６】〜 励磁コイルへの通電状態を、レバ
ー３をＡ→Ｂ…Ｌ→Ｍまで回転させるときと同じよう
に、ａ状態→ｂ状態→ｃ状態→ｄ状態→…→ｄ状態→ａ
状態と変更する。このとき、ステップ位置Ｉにあったレ
バー３はステップ位置Ａに向かって回転するが、Ｍに到
達した時点でストッパー４に突き当たりそれ以上の回転
が阻止される（）。しかし、この時点ではまだ励磁コ
イルの通電状態が、レバー３をＡから回転させたとした
場合のＥに到達した段階での通電状態にしかなっておら
ず、通電状態の変更はそのまま続行される。

【００４７】そしてレバー３がステップ位置Ｍにて停止
している状態で、通電状態が、レバー３をＡから回転さ
せたとした場合のＥ→Ｆ→Ｇの回転に対応するａ状態→
ｂ状態→ｃ状態と変更されると、ｃ状態に変更された時
点でレバー３はステップ位置Ｋに向かって逆方向回転す
る（）。これは、ストッパー４がなければｃ状態通電
によってステップ位置Ｙに回転するレバー３が、実際に
はストッパー４によってステップ位置Ｙへの回転が阻止
されているので、同じｃ状態に対応するステップ位置Ｋ
にしか回転できないからである。

【００４８】こうしてレバー３がステップ位置Ｋに戻っ
た後もさらに通電状態の変更が続行され、通電状態が、
レバー３をＭから回転させたとした場合のＧ→Ｈ→Ｉの
回転に対応するｃ状態→ｄ状態→ａ状態と変更される
と、レバー３はステップ位置Ｋから再びＫ→Ｌ→Ｍと回
転しストッパー４に突き当たる（）。

【００４９】そしてレバー３が再びステップ位置Ｍにて
停止した状態で、通電状態が、レバー３をＡから回転さ
せたとした場合のＩ→Ｊ→Ｋの回転に対応するａ状態→
ｂ状態→ｃ状態と変更されると、ｃ状態に変更された時
点でレバー３はステップ位置Ｋに向かって逆方向回転す
る（）。これは上記と同様の理由による。

【００５０】こうして再度レバー３がステップ位置Ｋに
戻った後もさらに通電状態の変更が続行され、通電状態
が、レバー３をＡから回転させたとした場合のＫ→Ｌ→
Ｍの回転に対応するｃ状態→ｄ状態→ａ状態と変更され
ると、レバー３はステップ位置Ｋから再びＫ→Ｌ→Ｍと
回転しストッパー４に突き当たる（）。この通電状態
変更段階で、レバー３の回転位置と、レバー３を基準ス
テップ位置Ａから回転させたとした場合の本来の通電状
態変更制御の進行との同期がとれる。

【００５１】 この後、通電状態を、ａ状態→ｄ状態
→ｃ状態→…→ｄ状態→ａ状態と変更する、つまりレバ
ー３を基準ステップ位置Ａを始点および終点とするステ
ップ位置Ａ，Ｍ間での往復回転を行わせるときと同じ通
電状態の変更制御の中での最後にステップ位置Ｍから基
準ステップ位置Ａに戻す段階での通電状態変更を行うこ
とにより、実際のレバー３もＭからＡに回転する。これ
により、当初その位置が不明であったレバー３を基準ス
テップ位置Ａに位置出しすることができる。

【００５２】なお、本実施形態では、図２および図３に
示した２つのステップ位置Ｇ，Ａを基準ステップ位置と
した場合について説明したが、他のステップ位置を基準
ステップ位置とする場合も同様に初期化通電制御を行え
ばよい。すなわち、基準ステップ位置はステップ位置Ａ
〜Ｍの中から任意に設定することができる。

【００５３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ステッピングモータ１に対する初期化通電制御とし
て、まずステッピングモータ１を基準ステップ位置に停
止させるときと同じ通電状態を設定し（Ｉ）、次に、ス
テッピングモータ１に基準ステップ位置を始点および終
点とする上記回転許容範囲の両端Ａ，Ｍ間での往復回転
を行わせるときと同じ通電状態変更制御（ＩＩ：〜
）を行うことにより、ステッピングモータ１の任意の
基準ステップ位置への位置出しを行うことができる。そ
して、この基準ステップ位置への位置出しは、制御回路
６によるステッピングモータ１に対する通電制御のみで
行うことが可能であるため、基準ステップ位置への位置
出しを検出するセンサー等の検出手段は不要である。

【００５４】なお、本実施形態において、両端のステッ
プ位置Ａ，Ｍにてレバー３をストッパー４，５に付勢し
た状態で位置決めする場合は、電気角で９０°程度、励
磁コイルへの通電位相を付勢したい方向に進めた状態と
すればよい。

【００５５】（第２実施形態）図４には、本発明に係る
ステッピングモータ駆動装置を駆動源として用いた光量
調節装置の構成を示している。この光量調節装置は、ビ
デオカメラ、デジタルスチルカメラおよびフィルム使用
カメラ等、各種光学機器に使用することができる。

【００５６】本実施形態のステッピングモータ駆動装置
は、上記第１実施形態のステッピングモータ駆動装置と
同様にして基準ステップ位置への初期化がなされるもの
である。また、本実施形態のステッピングモータ駆動装
置において第１実施形態と共通する構成要素には同符号
を付して説明に代える。

【００５７】図４において、１０はステッピングモータ
１の本体に溶接などで固着されたステッピングモータ地
板である。ステッピングモータ地板１０には、光量調節
装置のベースとなる固定地板１２と結合するためのビス
締め用の円弧状長穴１０ａ，１０ｂが形成されており、
固定地板１２との位置関係、すなわちレバー１３の回転
許容範囲を決めるストッパー４，５との位相関係を調整
できる構成となっている。レバー１３は、固定地板１２
に圧入などで固定された軸１８に回転可能に支持されて
いる。

【００５８】モータ出力軸２には、圧入などでピニオン
ギヤ１１が固着されており、このピニオンギヤ１１はレ
バーギヤ１３ａと噛み合っている。このため、ステッピ
ングモータ１の励磁コイルに対する通電制御によりピニ
オンギヤ１１を回転させることにより、レバー１３を軸
１８を回転中心としてストッパー４，５の間で往復作動
させることができる。

【００５９】１４，１５は絞り羽根（光量調節部材）で
あり、これら絞り羽根１４，１５に形成された長溝１４
ａ，１５ａには、レバー１３に設けれたレバーピン１３
ｂ，１３ｃが係合している。また、固定地板１２には、
絞り羽根１４，１５のスラスト方向（図中上下方向）の
作動をガイドするガイド１６が形成されている。

【００６０】これにより、レバー１３が回転すると、絞
り羽根１４，１５はガイド１６に沿って直進移動する。
なお、絞り羽根１４，１５は、光軸方向に関しては不図
示のガイドにより位置決めされている。

【００６１】このように構成された光量調節装置は、図
５に示すように、ステッピングモータ１の正逆回転によ
って絞り羽根１４，１５を移動させ、これら絞り羽根１
４，１５により形成される開口部の面積を変化させるこ
とにより、開口部を通過する光量を調節することができ
る。

【００６２】なお、本実施形態の光量調節装置では、ス
テッピングモータ１の回転許容範囲の両端が絞り羽根１
４，１５を全閉させるステップ位置と全開させるステッ
プ位置とに設定されているため、光量調節装置の使用中
にステッピングモータ１に脱調が生じた場合でも、第１
実施形態にて説明した第１の制御によって絞り羽根１
４，１５を全閉位置又は全開位置に設定し、その後、絞
り羽根１４，１５を全閉〜全開の間で往復動作させるこ
とによってステッピングモータ１の脱調が修復される。

【００６３】また、ステッピングモータ１を固定地板１
２に取り付ける際には、ステッピングモータ１に対し
て、図２に示すステップ位置Ａに対応する励磁コイルへ
の通電状態を設定する。次に、レバー１３をストッパー
５に付勢して固定する。この状態でステッピングモータ
１のピニオンギヤ１１とレバーギヤ１３ａとを噛み合わ
せてビス止めし、ステッピングモータ１を仮固定する。

【００６４】このとき、ストッパー５とレバー１３との
当接部に隙間などが生じている場合やストッパー４，５
とレバー１３との当接部の隙間が不均等になっている場
合は、円弧状長穴１０ａ，１０ｂの範囲で微調節をし
て、通電状態とストッパー４，５との位相関係を実用上
問題ない範囲（電気角で±４５°程度）に合わせておく
ことが必要である。

【００６５】図６には、上記光量調節装置を静止画およ
び動画撮影可能なカメラに搭載した状態を示している。
このカメラの撮像光学系は、物体（被写体）側から順
に、フィールドレンズ２０１、バリエータレンズ２０
２、光量調節装置としての絞り・シャッター装置２１
４、アフォーカルレンズ２０３およびＣＣＤ撮像素子２
１６が配置されて構成されている。

【００６６】バリエータレンズ２０２とフォーカスレン
ズ２０４はそれぞれ、鏡枠２０５、２０６に保持されて
おり、これら鏡枠２０５，２０６は不図示のガイド軸に
よって光軸方向にガイドされる。

【００６７】鏡枠２０５，２０６にはラック２０５ａ，
２０６ａが取り付けられており、これらラック２０５
ａ，２０６ａは、ステッピングモータ２０７，２０８の
出力軸としてのスクリュウ軸２０７，２０８に噛み合っ
ている。

【００６８】このため、ステッピングモータ２０７，２
０８が作動してスクリュウ軸２０７ａ，２０８ａが回転
すると、スクリュウ軸２０７ａ，２０８ａとラック２０
５ａ，２０６ａとの噛み合い作用によってバリエータレ
ンズ２０２およびフォーカスレンズ２０４が光軸方向
（矢印方向）に進退駆動される。

【００６９】このようにステッピングモータ２０７，２
０８によってバリエータレンズ２０２およびフォーカス
レンズ２０４を目標位置に駆動する場合、まずバリエー
タレンズ２１０およびフォーカスレンズ２０４を基準と
なる位置にセットし、この初期位置から目標位置まで移
動させるために必要なパルス数の駆動信号をステッピン
グモータ２０７，２０８に入力する。

【００７０】このため、このカメラには、バリエータレ
ンズ２０２およびフォーカスレンズ２０４が初期位置に
位置しているか否かを検出する初期位置センサとして、
発光素子と受光素子とが一体となったフォトインターラ
プタ２０９，２１０が設けられている。

【００７１】このカメラの制御を司るマイクロプロセッ
サ２１１は、フォトインターラプタ２０９，２１０の発
光素子と受光素子の間に鏡枠２０５，２０６に設けられ
た遮光部材２０５ｂ，２０６ｂが入り込んで、受光素子
に発光素子からの光が入射しなくなったことをもってバ
リエータレンズ２０２およびフォーカスレンズ２０４が
初期位置に位置したことを検知する。

【００７２】なお、遮光部材２０５ｂは、バリエータレ
ンズ２０２の望遠側か広角側かのゾーン検出を可能とす
る形状に設定されている。また、遮光部材２０６ｂはフ
ォーカスレンズ２０４の遠距離物体に対してフォーカス
する位置か至近物体に対してフォーカスする位置かのゾ
ーン検出を可能する形状に設定されている。

【００７３】マイクロプロセッサ２１１の内部記憶装置
２１２には、バリエータレンズ２０２の初期位置に対す
る望遠側と広角側の位置が、ステッピングモータ２０７
の回転量に対応したステップ数として記憶されている。
また、フォーカスレンズ２０４の初期位置に対しても、
物体距離とバリエータレンズ２０２の位置とで決定され
る位置データがステッピングモータの回転量に対応した
ステップ数として記憶されている。

【００７４】ステッピングモータ２０７，２０８はステ
ッピングモータ駆動回路２１９，２２０に入力されるマ
イクロプロセッサ２１１からの正逆信号により駆動され
る。

【００７５】つまり、撮像光学系の変倍動作およびこれ
に伴う合焦動作は、ビデオカメラなどで一般的に用いら
れているカムデータを利用した電子カム方式によりステ
ッピングモータ２０７，２０８を制御することによって
行われる。

【００７６】一方、絞り・シャッター装置２１４は、ス
テッピングモータ１と、このステッピングモータ１によ
り開閉駆動される絞り羽根１４，１５と、マイクロプロ
セッサ２１１からの制御信号に応じてステッピングモー
タ１の励磁コイルに通電入力するステッピングモータ駆
動回路２２５とから構成されている。なお、ステッピン
グモータ駆動回路２２５およびマイクロプロセッサ２１
１は、第１実施形態にて説明した制御回路６に相当する
ものである。

【００７７】ＣＣＤ撮像素子２１６からの電気信号はＡ
／Ｄ変換回路２１７によってアナログ信号からデジタル
信号に変換され、信号処理回路２１８に入力される。信
号処理回路２１８は入力された電気信号から映像信号を
生成し、この映像信号を記憶部に送るとともに、映像信
号のうちの輝度信号成分をマイクロプロセッサ２１１に
送る。マイクロプロセッサ２１１は入力された輝度信号
成分が常に適性値になるようにステッピングモータ駆動
回路２２５に制御信号を送り、ステッピングモータ１を
フィードバック制御する。

【００７８】ステッピングモータ駆動回路２２５は、マ
イクロプロセッサ２１１からの制御信号に応じてステッ
ピングモータ１に対する初期化通電制御のための通電入
力を行ったり、ステッピングモータ１を基準ステップ位
置から任意の目標ステップ位置に回転させるための通電
入力を行ったりする。

【００７９】なお、バリエータレンズ２０２およびフォ
ーカスレンズ２０４の駆動とともに絞り・シャッター装
置２１４の駆動もステッピングモータにて行うため、従
来の絞り装置に設けられていたガルバノ方式のアクチュ
エータに対する駆動回路や絞り位置検出のためのＡＭＰ
（増幅器），Ａ／Ｄ変換器などを設ける必要がなくな
り、カメラ全体としての制御を容易にすることができ
る。

【００８０】ズームスイッチ２２５は、広角側にズーミ
ング動作させるためのスイッチと、望遠側にズーミング
動作させるためのスイッチとからなり、これらスイッチ
からの信号はマイクロプロセッサ２１１に入力される。
マイクロプロセッサ２１１は、入力された信号に応じて
ステッピングモータ駆動回路２１９，２２０に制御信号
を送り、バリエータレンズ２０２をズーム駆動するとと
もに、このズーム駆動に応じた位置にフォーカシングレ
ンズ２０４を駆動する。

【００８１】モード切換えスイッチ２２６は、このカメ
ラを動画撮影を行う状態（動画モード）とするか静止画
撮影を行う状態（静止画モード）とするかを選択設定す
るためのスイッチである。

【００８２】シャッタースイッチ２２７は静止画モード
が選択された場合に、静止画撮影を実行させるためのス
イッチである。

【００８３】また、録画スイッチ２２８は、動画モード
が選択された場合に動画撮影の開始および終了を指示す
るためのスイッチである。

【００８４】絞り・シャッター装置２１４の動作につい
ては、図１〜５で詳細に説明してあるので説明を省略す
る。また、シャッター動作については、任意の絞り位置
から絞り閉じ方向へ急速に励磁コイルへの通電入力を与
えることで可能となる。

【００８５】図７には、マイクロプロセッサ２１１によ
り実行される上記絞り・シャッター装置２１４の制御プ
ログラムの内容を表したフローチャートを示している。

【００８６】カメラの電源が投入されると、ＳＴ１０１
にて、上述したモード切換えスイッチ２２６の状態を検
出し、静止画モードに設定されているか動画モードに設
定されているかを判定する。

【００８７】動画モードであれば、ＳＴ１０２に進み、
ステッピングモータ１の制御範囲、すなわち光量調節の
際の絞り羽根１４，１５の制御範囲を絞り開放〜絞り全
閉までに設定する。なお、このときのステッピングモー
タ１の制御範囲は、当然にストッパー４，５により決め
られたステッピングモータ１の回転許容範囲内に設定さ
れるものである。

【００８８】そして、ＳＴ１０３に進み、露出設定をオ
ートモードに設定する。このオートモードでは、ＣＣＤ
撮像素子２１６に受光させる撮影光量を所定の光量に保
つよう制御する。つまり、動画撮影中に時々刻々と変化
する被写体輝度に対して、撮影光量を所定の光量に保つ
よう制御する。

【００８９】一方、ＳＴ１０４にて静止画モードが設定
されているときは、ＳＴ１０５に進み、ステッピングモ
ータ１の制御範囲、すなわち光量調節の際の絞り羽根１
４，１５の制御範囲を絞り開放〜所定の小絞りまでに設
定する。

【００９０】そして、ＳＴ１０６にて露出設定をプログ
ラムモードに設定する。このプログラムモードでは、被
写体の明るさに応じて予めマイクロプロセッサ２１１に
記憶させた絞りとシャッター速度との組み合わせを最適
選択する。つまり、絞り羽根１４，１５を所定の絞り口
径の位置から絞り全閉位置へステッピングモータ１を高
速駆動して、絞り・シャッター装置２１４をインターレ
ース方式のＣＣＤ画像取り込み用のシャッターとして使
用する。

【００９１】次に、ＳＴ１０７にて、シャッタースイッ
チ２２７がＯＮか否かを判定し、ＯＮであれば静止画取
り込みを行い、ＯＦＦであればＳＴ１０１に戻る。

【００９２】なお、ステッピングモータ１の励磁コイル
への通電条件は、１−１相駆動，１−２相駆動，２−２
相駆動，正弦波駆動（Ａ相，Ｂ相の励磁コイルへの通電
量の比により所望の分割数を設定できる）と必要精度に
より選択して使用することができる。

【００９３】また、上記実施形態では、ステッピングモ
ータ駆動装置を光量調節装置や光学機器に用いた場合に
ついて説明したが、本発明のステッピングモータ駆動装
置は、光量調節装置や光学機器以外の各種装置に用いる
ことができる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したうに、本発明によれば、ス
テッピングモータの回転許容範囲内での基準ステップ位
置出しをステッピングモータに対する通電制御のみで行
うことができるため、従来のようにステッピングモータ
が基準ステップ位置に位置しているか否かを検出するセ
ンサー等の検出手段を不要とすることができる。

【００９５】しかも、本発明では、ステッピングモータ
の回転許容範囲の中で基準ステップ位置がどこに設定さ
れても、基準ステップ位置出しを行うことができる。

【００９６】なお、このようなステッピングモータ駆動
装置は各種装置の駆動に使用することができるが、特に
光量調節装置の駆動に用いた場合には、例えば静止画撮
影と動画撮影に応じた光量調節範囲や光量調節段数を最
適に設定することが可能となり、部品数の削減や低コス
ト化を図りながらも高精度に光量調節が可能な光量調整
装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるステッピングモー
タ駆動装置の構成図。

【図２】上記ステッピングモータ駆動装置の動作説明
図。

【図３】上記ステッピングモータ駆動装置の動作説明
図。

【図４】本発明の第２実施形態であるステッピングモー
タ駆動装置を備えた光量調節装置の構成図。

【図５】上記光量調節装置の動作説明図。

【図６】上記光量調節装置を光学機器（カメラ）に用い
た場合の構成図。

【図７】上記光学機器（カメラ）における光量調節装置
の制御フローチャート。

【図８】従来の光学機器（カメラ）の構成図。

【符号の説明】

１ ステッピングモータ ２ モータ出力軸 ３ レバー ４，５ ストッパー ６ 制御回路（２２５ ステッピングモータ駆動回路，
２１１マイクロプロセッサ） １０ ステッピングモータ地板 １０ａ，１０ｂ 長穴 １１ ピニオンギヤ １２ 固定地板 １３ レバー １４，１５ 絞り羽根 １４ａ，１５ａ 長溝 １６ ガイド

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電状態の変化に応じて複数のステップ
   位置に回転するステッピングモータと、このステッピン
   グモータに対する通電制御を行う制御手段とを有し、前
   記通電制御を行って、機械的に制限された回転許容範囲
   内での前記ステッピングモータの回転位置制御を行うス
   テッピングモータ駆動装置であって、 前記制御手段は、前記ステッピングモータを前記回転許
   容範囲内において任意設定された前記回転位置制御の基
   準となる基準ステップ位置に回転させるための初期化通
   電制御として、 前記ステッピングモータを前記基準ステップ位置に停止
   させるときと同じ通電状態を設定した後、前記ステッピ
   ングモータに前記基準ステップ位置を始点および終点と
   する前記回転許容範囲の両端間での往復回転を行わせる
   ときと同じ通電状態の変更制御を行うことを特徴とする
   ステッピングモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記回転許容範囲内における前記ステッ
   ピングモータのステップ位置数が、前記制御手段により
   前記ステッピングモータをステップ位置に位置させるた
   めに設定可能な通電状態の数よりも多く設定されてお
   り、 前記制御手段により前記通電状態のそれぞれが設定され
   たときに、前記ステッピングモータが前記回転許容範囲
   内における複数のステップ位置に停止し得ることを特徴
   とする請求項１に記載のステッピングモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記回転許容範囲の両端位置が、この回
   転許容範囲内での前記ステッピングモータのステップ位
   置のうち両端のステップ位置に合致するように設定され
   ていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
   載のステッピングモータ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段により設定可能な通電状態
   と、前記ステッピングモータの各ステップ位置との対応
   関係を調整するための調整機構を有することを特徴とす
   る請求項２又は３に記載のステッピングモータ駆動装
   置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記初期化制御を行っ
   た後、前記ステッピングモータを前記基準ステップ位置
   から前記回転許容範囲内に設定された目標ステップ位置
   に回転させるための通電状態の変更制御を行うことを特
   徴とする請求項１から４のいずれかに記載のステッピン
   グモータ駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載のステ
   ッピングモータ駆動装置と、前記ステッピングモータに
   より駆動される被駆動部材とを有することを特徴とする
   装置。
7. 【請求項７】 請求項１から５のいずれかに記載のステ
   ッピングモータ駆動装置と、前記ステッピングモータに
   より駆動されて光の通過量を可変設定する光量設定部材
   とを有することを特徴とする光量調節装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光量調節装置を備えた
   ことを特徴とする光学機器。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の光量調節装置を備える
   とともに、静止画撮影および動画撮影を可能とした光学
   機器において、 前記制御手段は、前記静止画撮影時における光通過量の
   可変範囲と前記動画撮影時における光通過量の可変範囲
   とを異ならせるように前記ステッピングモータに対する
   通電状態の可変設定制御を行うことを特徴とする光学機
   器。
10. 【請求項１０】 請求項７に記載の光量調節装置を備え
    るとともに、静止画撮影および動画撮影を可能とした光
    学機器において、 前記制御手段は、前記静止画撮影時における光通過量の
    設定可能段数と前記動画撮影時における光通過量の設定
    可能段数とを異ならせるように前記ステッピングモータ
    に対する通電状態の可変設定制御を行うことを特徴とす
    る光学機器。