JP2002218795A - ステッピングモータ原点設定装置及びステッピングモータ原点設定方法並びにステッピングモータ原点設定装置を有する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で高精度にステッピングモータの原点を
最大トルク発生点に設定することが可能なステッピング
モータ原点設定装置及びステッピングモータ原点設定方
法を提供する。 【解決手段】 ステッピングモータ１２の所定回転位置
を回転基準位置Ｑ（仮の原点）として回転基準位置セン
サ１６で検出し、検出された回転基準位置の近傍で最大
トルクを与える安定点Ｐ、すなわち励磁電流φＡの所定
波形位置を真の原点として設定するようにしている。

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
タの制御に関し、特にステッピングモータの原点設定装
置及びステッピングモータ原点設定方法並びにかかる装
置を有する光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータ（パルスモータ）
は、所望の回転角を得るため、その回転の始点となる原
点を正確に設定する必要がある。従来の第１の原点設定
方法では、例えば特開平１−２１４３００号公報や特開
平９−１３５５９５号公報に示されるように、機械的な
ストッパを配置して、これを回転部に押し当てて所定位
置にステッピングモータの回転軸を停止させるようにし
ている。また、従来の第２の原点設定方法では、例えば
特開平１−１９８５８９号公報に示されるように、位置
検出手段によりステッピングモータの原点を検出し、そ
のときの励磁状態を記憶し、位置検出により再度原点を
検出したときの励磁状態と記憶されている励磁状態が一
致したとき、ステッピングモータが原点に位置したこと
を検出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来技術の機械的なストッパを用いる方法では、回転軸
の回転位置をセンサなどで監視しているわけではないの
で、回転軸あるいは、これに取り付けられた回転部分が
ストッパの位置で確実に停止しないと、原点位置に誤差
を生じることとなる。また、ストッパ位置でステッピン
グモータに供給される駆動電流の波形がどのような状態
であるかはわからないので、駆動電流波形により定まる
駆動ステップ単位での原点管理を精密に行うことはでき
ない。さらに、ストッパを機械的に回転部分に押し当て
る構成では、回転軸などにストレスがかかりやすく、信
頼性が低下するおそれがある。また、ステッピングモー
タをエンドレス回転に適用する場合には、原点設定後に
ストッパを取り外さなければならなかった。

【０００４】また、第２の従来技術の励磁状態を検出し
て連続する励磁状態の一致をもって、原点とする方法で
は、位置検出手段によって検出された回転位置を原点と
するため、こうして設定された原点は、ステッピングモ
ータの最大トルクを得る位置である安定点に必ずしも一
致するものではない。

【０００５】したがって、本発明は上記各課題を解決
し、安価で高精度にステッピングモータの原点を最大ト
ルク発生点に設定することが可能なステッピングモータ
原点設定装置及びステッピングモータ原点設定方法を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明ではステッピングモータの所定回転基準位置
を仮の原点として回転基準位置センサで検出し、検出さ
れた回転基準位置の近傍で最大トルクを与える安定点、
すなわち励磁電流の所定波形位置を真の原点として設定
するようにしている。

【０００７】すなわち本発明によれば、ステッピングモ
ータの回転軸の所定の回転位置を回転基準位置として検
出する回転基準位置センサと、前記回転軸の回転量を検
出する回転量検出手段と、前記ステッピングモータの励
磁電流波形を監視して前記ステッピングモータの安定点
となる前記励磁電流の所定波形位置を検出する安定点検
出手段と、前記回転基準位置センサの出力信号及び前記
安定点検出手段の出力信号に応答し、前記ステッピング
モータを駆動して前記回転基準位置を検出した後、前記
安定点検出手段の出力信号を受けたとき、前記安定点を
原点として前記回転量検出手段をリセットする原点設定
手段とを、有するステッピングモータ原点設定装置が提
供される。この構成により、わずかな費用で高精度にス
テッピングモータの原点を最大トルク発生点に設定する
ことが可能なステッピングモータ原点設定装置を得るこ
とができる。

【０００８】また本発明によれば、ステッピングモータ
の回転軸の所定の回転位置を回転基準位置として検出す
る回転基準位置検出ステップと、前記回転軸の回転量を
検出する回転量検出ステップと、前記ステッピングモー
タの励磁電流波形を監視して前記ステッピングモータの
安定点となる前記励磁電流の所定波形位置を検出する安
定点検出ステップとを有し、前記ステッピングモータを
駆動して前記回転基準位置を検出した後、前記安定点を
検出したとき、前記安定点を原点として設定し、前記回
転量をリセットするステッピングモータ原点設定方法が
提供される。この構成により、わずかな費用で高精度に
ステッピングモータの原点を最大トルク発生点に設定す
ることが可能となる。

【０００９】また本発明によれば、複数のステッピング
モータの各々について、回転軸の所定の回転位置を回転
基準位置として検出する回転基準位置検出ステップと、
前記回転軸の回転量を検出する回転量検出ステップと、
前記ステッピングモータの励磁電流波形を監視し、前記
ステッピングモータの安定点となる前記励磁電流所定波
形位置を検出する安定点検出ステップとを有し、前記ス
テッピングモータを駆動して前記回転基準位置を検出し
た後、前記安定点を検出したとき、前記安定点を原点と
して設定し、前記回転量をリセットするステッピングモ
ータ原点設定方法であって、前記各ステップ並びに前記
原点の設定及び前記回転量のリセットを前記複数のステ
ッピングモータに対して処理タイミングをずらして実行
する複数ステッピングモータ原点設定方法が提供され
る。この構成によりわずかな費用で高精度にステッピン
グモータの原点を最大トルク発生点に設定することが可
能となるのみならず、処理タイミングをずらしたので、
消費電流やノイズの発生が抑制され、制御がしやすくな
る。

【００１０】また上記本発明において、前記原点の設定
に際し、前記ステッピングモータをいったん逆転させて
から、正回転させることは好ましい態様である。この構
成により、確実に回転基準位置を検出した後に、原点を
検出することが可能となる。また、前記逆転時は高速で
駆動し、前記正回転時は低速で駆動することは、本発明
の好ましい態様である。この構成により、短時間で原点
を設定することが可能となる。また、前記原点の設定に
際し、前記ステッピングモータをいったん正回転させ、
前記回転基準位置を検出し、かつ通過してから逆転さ
せ、再度前記回転基準位置を検出し、かつ通過したら正
回転させることは、本発明の好ましい態様である。この
構成により、確実に回転基準位置を検出した後に、原点
を検出することが可能となる。また、前記最初の正回転
時と前記逆転時は高速で駆動し、前記再度回転基準位置
を検出した後の前記正回転時は低速で駆動することは、
本発明の好ましい態様である。この構成により、短時間
で原点を設定することが可能となる。

【００１１】また、前記回転基準位置から前記安定点ま
での回転量を示す信号を記憶するステップと、前記記憶
された信号を基準信号と比較し、前記比較の結果、前記
記憶された信号が前記基準信号と所定の関係のとき、エ
ラー信号を発生する比較ステップとを有することは、本
発明の好ましい態様である。この構成により、環境の変
化や経時変化の影響、あるいは部品などの組立状態によ
る好ましくない状態を検出することが可能となる。ま
た、前記回転量を示す信号として、前記ステッピングモ
ータの駆動ステップ数を用いることは、本発明の好まし
い態様である。この構成により、回転量を示す信号を別
途生成する必要がない。また、前記回転量を示す信号と
して、前記ステッピングモータの回転と同期したエンコ
ーダの出力信号をカウントして用いることは、本発明の
好ましい態様である。この構成により、エンコーダの精
度に依存して高精度で検出することが可能となる。

【００１２】また、前記回転量が回転角度に対応し、前
記回転基準位置から前記安定点までの回転量を得るステ
ップと、前記回転量を得るステップを複数回実行するス
テップと、前記複数回実行して得られた前記回転量のば
らつきが所定範囲内か否かを判定するステップとを有す
ることは、本発明の好ましい態様である。この構成によ
り、測定のばらつきを考慮して判断することができる。
また、前記複数回実行して得られた複数の前記回転量が
あらかじめ得られている隣接する安定点間の距離（角
度）に相当するときは、ばらつきがないものと判断する
ことは、本発明の好ましい態様である。この構成によ
り、隣接する安定点間だけ離れた安定点が検出されたと
き、これをばらつきと認識しないようにすることができ
る。また、前記回転基準位置から前記安定点までの回転
量が、あらかじめ得られている場合に、前記安定点から
所定回転量の範囲内でのみ前記安定点検出ステップを実
行することは、本発明の好ましい態様である。この構成
により、短時間で高精度な検出を行うことが可能とな
る。

【００１３】また、前記安定点検出ステップで得られた
安定点と、前記回転基準位置からの回転量があらかじめ
得られている前記安定点との距離（角度）を示す信号を
出力するステップをさらに有することは、本発明の好ま
しい態様である。この構成により、原点の位置のばらつ
きを数値やグラフなどで確認し、環境の変化や経時変化
の影響、あるいは部品などの組立状態などを知ることが
可能となる。また、前記あらかじめ得られている回転量
が、前記ステッピングモータの駆動ステップ数で与えら
れていることは、本発明の好ましい態様である。この構
成により、回転量を示す信号を別途生成する必要がな
い。また、前記あらかじめ得られている回転量が、前記
ステッピングモータの回転軸に同期して動作するエンコ
ーダから得られるパルス数で与えられていることは、本
発明の好ましい態様である。この構成により、エンコー
ダの精度に依存して高精度で検出することが可能とな
る。また、前記所定回転量の範囲を、前記安定点と隣接
する前記安定点との間の回転量より少ない値に設定する
ことは、本発明の好ましい態様である。この構成によ
り、より短時間で原点を設定することが可能となる。

【００１４】さらに、本発明によれば上記ステッピング
モータの原点設定方法により原点が設定されるステッピ
ングモータを有する光学装置並びに上記ステッピングモ
ータ原点設定装置を有する光学装置が提供される。この
構成により、わずかな費用で高精度にステッピングモー
タの原点を最大トルク発生点に設定することが可能であ
り、よってカメラその他の光学装置における部品の駆動
を正確に行うことが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態について説明する。図１は本発明に係
るステッピングモータの原点設定方法を実現する本発明
のステッピングモータ原点設定装置１０の第１の実施の
形態のブロック図である。図１中、ステッピングモータ
１２は駆動回路１４から供給される多相駆動励磁電流に
より回転する構成となっている。また、回転量検出装置
１８は、駆動回路１４における正逆方向のパルス数をカ
ウントし、所定の基準位置からの回転量、すなわち回転
角度を示す信号を生成する。制御回路２０は、外部から
与えられる指定回転量信号と回転量検出装置１８からの
回転量信号を受けて制御信号を生成し、切換回路２４を
介して駆動回路１４に与える。切換回路２４には、ユー
ザの指令により切換信号が与えられ、その２つの入力信
号が択一的に選択される。駆動回路１４、回転量検出装
置１８、制御回路２０は、従来のステッピングモータの
ものと同様の構成のものでよい。駆動回路１４からは２
相の励磁電流φＡ、φＡの反転（図ではオーバーライン
で示す、以下同じ）、φＢ、φＢの反転がステッピング
モータ１２のステータコイルにそれぞれ供給されてい
る。

【００１６】回転基準位置センサ１６はステッピングモ
ータ１２の回転軸の所定の回転位置を検出するものであ
る。具体的には、磁気や光学センサなどを用いることが
できるが、図２に示した例は、磁気を用いた構成例であ
る。すなわち、図２に示すように、ステッピングモータ
１２の回転軸２６に取り付けられた板状部材２８の端部
には永久磁石３０が固定されていて、その回転軌跡の近
傍に磁気を検出するホール素子３２が固定されている。
ホール素子３２の出力信号はアンプ・比較回路３４を介
して２値信号として出力される。図２中、点線で示した
部分が回転基準位置センサ１６を構成している。したが
って、ステッピングモータ１２の回転軸２６が所定角度
位置を通過したときに回転基準位置センサ１６が出力信
号を生成する。なお、この出力信号は後述するように、
上記通過位置で２値信号のレベルが変化するものであ
る。回転基準位置センサ１６の出力信号は、回転原点設
定回路２２に入力される。また、励磁電流φＡ、φＢと
同一の波形信号（便宜上φＡ、φＢで示す）が回転原点
設定回路２２に入力されている。

【００１７】図１に示した実施の形態の動作を図３の各
種信号波形図と図４のフローチャートに沿って説明す
る。図３中、励磁電流φＡとφＢは、駆動回路１４から
ステッピングモータ１２に与えられる２相の駆動電流で
あり、回転基準位置センサ波形は、回転基準位置センサ
１６の出力信号の波形である。回転量値Ｒで示されるの
は、回転量検出装置１８の出力信号である回転量信号の
波形であり、ステッピングモータ１２の回転軸の所定位
置からの回転角度を示すものである。図４の安定点設定
処理１のフローチャートは、図１の回転原点設定回路２
２をＣＰＵ（中央演算処理装置）で構成した場合のＣＰ
Ｕの処理手順を示している。図４に沿って説明すると、
まずステップＳ１でステッピングモータ１２を所定方向
に１マイクロステップ回転させる。次いでステップＳ２
で回転基準位置センサ１６からの信号が入力されている
か否かが判断される（ハイ（Ｈ）レベルからロー（Ｌ）
レベルへ変化したか否かが判断される）。

【００１８】回転基準位置センサ１６からの入力がなけ
ればステップＳ１に戻り、入力があるとステップＳ３へ
行き、ステップＳ３では励磁電流φＡとφＢの所定波形
位置か否かを判断する。図３で、回転基準位置センサ波
形がＨレベルからＬレベルに変化する位置を回転基準位
置Ｑとする。また、励磁電流φＡとφＢの所定波形位置
を本明細書では、所定励磁位置という。所定励磁位置
は、ステッピングモータ１２が最大トルクを出す点であ
り、安定点Ｐという。なお、安定点Ｐは、図３の例で
は、励磁電流φＡのピーク位置に一致しているが、波形
のどの位置で最大トルクを得ることができるかは、個々
のステッピングモータ１２の特質によるので、必ずしも
図３に示した位置となるわけではない。

【００１９】ステップＳ３で所定励磁位置（安定点Ｐ）
でなければ、ステップＳ４でステッピングモータ１２を
所定方向に１マイクロステップ回転させ、ステップＳ３
へ戻る。ステップＳ３で所定励磁位置（安定点Ｐ）であ
れば、ステップＳ５で回転量検出装置１８の回転量値Ｒ
をリセットする。この回転量値Ｒのリセットは、図１に
示す回転原点設定回路２２から回転量検出装置１８に送
られるリセット信号によりなされる。これにより、回転
量検出装置１８にそれまで回転量値Ｒとして保持されて
いた信号は回転量値Ｒがゼロにリセットされる。すなわ
ち、ステップＳ３で検出された安定点が回転の真の原点
として設定されるのである。

【００２０】図５は、真の原点が設定された後、所定の
目標位置（回転角度）までステッピングモータ１２を回
転させるための制御処理を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１１で回転量信号で表される現在の回
転角度（回転量値Ｒ）が目標位置か否かを判断し、Ｎｏ
であれば、ステップＳ１２で目標位置が回転量値Ｒより
大きいか否かを判断する。目標位置が回転量値Ｒより大
きいときは、まだ目標に到達していないので、ステップ
Ｓ１３で正転方向に１マイクロステップ回転させ、次い
でステップＳ１４で回転量値Ｒを１つインクリメントす
る。一方、目標位置が回転量値Ｒより大きくないとき
は、すでに目標を過ぎているので、ステップＳ１５で逆
方向に１マイクロステップ回転させ、次いでステップＳ
１６で回転量値Ｒを１つデクリメントする。ステップＳ
１４又はステップＳ１６の終了後は、ステップＳ１１に
戻り同様の動作を行う。ステップＳ１１にて目標位置が
回転量値Ｒと一致すると、制御を終了し、ステッピング
モータ１２は停止する。

【００２１】次に図６の波形図と図７のフローチャート
を用いて上記実施の形態の第１変形例について説明す
る。図６、図７は、励磁電流波形及び回転基準位置セン
サの出力信号波形についてはそれぞれ図３、図４に対応
している。図６では、さらにモータ動作の時間経過に伴
う回転方向及び回転速度が模式的に示され、最初高速で
逆方向に移動し、次いで低速で正転方向に移動する様子
が示されている。この動作は原点設定を行う前におい
て、回転基準位置センサ１６が回転基準位置から正転方
向にずれている場合に相当する。図７のフローチャート
に沿って説明すると、まずステップＳ２１で回転基準位
置Ｑが検出済みか否かを判断する。これは、回転基準位
置センサ１６の出力信号がＬレベルか否かを判断するも
ので、Ｌレベルであれば、Ｈレベルになるまでステップ
Ｓ２２で数ステップずつステッピングモータ１２を高速
で逆転させる。回転基準位置センサ１６の出力信号が得
られない位置まで逆回転し、回転基準位置センサ１６の
出力信号がＨレベルになると、ステップＳ２３に進んで
正転方向に１マイクロステップのみ回転させる。

【００２２】次いでステップＳ２４で再度回転基準位置
センサの出力信号がＬレベルか否かを判断し、Ｌレベル
でないときは、ＨレベルになるまでステップＳ２３とス
テップＳ２４を繰り返し、１マイクロステップずつ正転
方向にステッピングモータ１２を低速で回転させる。ス
テップＳ２４でＬレベルであることが判断されると、次
にステップＳ２５で所定励磁位置か否か、すなわち安定
点Ｐか否かを判断し、Ｎｏであれば、ステップＳ２６で
正転方向にさらに１マイクロステップ回転させる。ステ
ップＳ２５で安定点であると判断されると、ステップＳ
２７で回転量値Ｒをリセットする。すなわち、ステップ
Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２７はそれぞれ図４のステップＳ
２、Ｓ３、Ｓ５に対応している。こうして原点が設定さ
れるのである。

【００２３】次に図８の波形図と図９のフローチャート
を用いて上記実施の形態の第２変形例について説明す
る。図８、図９はそれぞれ図５、図６に対応している。
図８では、モータ動作の時間経過に伴う回転方向及び回
転速度が模式的に示され、最初高速で正転方向に移動
し、次いで高速で逆方向に移動し、その後低速で正転方
向に移動する様子が示されている。この動作は、原点設
定を行う前において、回転基準位置センサ１６が回転基
準位置から逆転方向にずれている場合に相当する。図９
のフローチャートに沿って説明すると、まずステップＳ
３１で回転基準位置Ｑが検出済みか否かを判断する。こ
れは、回転基準位置センサ１６の出力信号がＨレベルか
否かを判断するもので、Ｈレベルであれば、Ｌレベルに
なるまでステップＳ３２で数ステップずつ高速で正転方
向にステッピングモータを回転させる。Ｌレベルになる
と、ステップＳ２１からステップＳ２７を実行する。こ
のステップＳ２１からステップＳ２７は図７のそれと全
く同一であるので、図７で説明したような高速逆方向回
転とその後の低速正転方向回転が行われる。こうして回
転基準位置センサ１６が正転、逆転のどちらの方向にず
れていても安定点Ｐに到達し原点が設定される。

【００２４】図１０は、本発明の原点設定装置１０の他
の実施の形態を示すブロック図である。図１０に示した
実施の形態は、図１の実施の形態とは次の点でのみ異な
る。すなわち、回転基準位置センサ１６と回転原点設定
回路２２のそれぞれの出力信号と励磁電流φＡに応答す
るステップ番号検出・記憶装置３６と、基準位置・原点
間角度算出回路３８と、算出された角度を記憶するメモ
リ４０と、メモリ４０に記憶された角度を基準角度信号
により示される基準角度と比較して、所定の関係のとき
エラー信号を発生する比較回路４２が設けられている。
ステップ番号検出・記憶回路３６は、図１１に示すよう
に励磁電流φＡの０πのときステップゼロ（０）で、π
／２のときステップ８となるような８ステップの番号を
メモリ上で管理していて、回転基準位置センサ１６の出
力信号が入力されたときと、回転原点設定回路２２の出
力信号が入力されたとき、そのときのステップ番号をメ
モリに記憶する。

【００２５】図１１に示した例では、回転基準位置セン
サ１６の出力信号は、２番目のステップ（ステップ１と
２の間）に入力されているので、ステップ２を記憶し、
次いで、回転原点設定回路２２の出力信号が、８番目の
ステップで入力されているので、ステップ８を記憶す
る。これらのステップ番号は、それぞれ読み出されて基
準位置・原点間角度算出回路３８に与えられ、その差が
計算され、基準位置と原点の間の角度が算出される。こ
の例の場合、８−２＝６となり、同角度は６ステップ分
となる。この角度がメモリ４０に記憶される。記憶され
た角度は読み出されて比較回路にて基準角度信号により
示される基準角度と比較される。基準角度は、例えば２
ステップ相当角度とされる。回転基準位置Ｑと原点の間
の角度が基準角度より小さいときは、エラー信号が出力
される。これは、あらかじめ回転基準位置Ｑと原点の間
の角度が６ステップ分程度になるよう回転基準位置Ｑを
設定しているにもかかわらず、後述するように環境変化
や経時変化などによって図２に示したホール素子３２の
劣化や永久磁石３０の減磁、あるいは部品の取り付け緩
みなどにより基準位置が正確に検出できなくなるような
場合を見いだすためである。

【００２６】図１２は、図１０に示した実施の形態にお
いて安定点Ｐを見いだして原点を設定するためのフロー
チャートである。図１２のフローチャートは、次の点で
のみ図４のフローチャートと異なる。すなわち、図４の
フローチャートのステップＳ２とステップＳ３の間に新
たにステップＳ３３が設けられている。ステップＳ３３
は、図１０のブロック図中、ステップ番号検出・記憶回
路３６と基準位置・原点間角度算出回路３８の動作に相
当する部分である。

【００２７】図１３は、本発明の原点設定装置１０の他
の実施の形態を示すブロック図である。図１３に示した
実施の形態は、図１０に示した実施の形態同様、基準位
置と原点の間の角度を基準角度と比較してエラー信号を
発生させるものである。すなわち、回転量検出装置１８
の出力信号である回転量信号を記憶するメモリ４０と、
メモリ４０に記憶された角度を基準角度信号により示さ
れる基準角度と比較して、所定の関係のときエラー信号
を発生する比較回路４２が設けられている。なお、メモ
リ４０での記憶のタイミングは回転原点設定回路２２か
らの記憶指令信号により決められる。また、回転量検出
装置１８をリセットするリセット信号は、回転原点設定
回路２２からのリセット信号と回転基準位置センサ１６
の出力信号に応答するＯＲ回路４４の出力信号となって
いる。メモリ４０に与えられる記憶指令信号は、回転原
点設定回路２２から出力されるリセット信号よりわずか
に早いタイミングとされる。これは、メモリ４０が回転
量値Ｒを記憶した後、回転量検出装置１８をリセットす
ることにより、検出した回転量値Ｒを確実に記憶するた
めである。

【００２８】図１４は、図１３に示した実施の形態の動
作を説明するための波形図であり、図１５は図１３の回
転原点設定回路２２をＣＰＵで構成した場合のＣＰＵの
動作を示すフローチャートである。図１４には、安定点
Ｐで回転量値Ｒが記憶され、その後、回転量値Ｒがゼロ
にリセットされて回転量値Ｒが原点（安定点Ｐ）から計
測される様子が示されている。図１５のフローチャート
は、図４のフローチャートに対して、ステップＳ３４、
Ｓ３５、Ｓ３６を加えたものである。ステップＳ３４で
は、回転基準位置を検出した段階で回転量値Ｒをゼロに
リセットして、増加方向に設定する。また、ステップＳ
３５では回転量値Ｒを記憶し、次いでステップＳ３６で
回転量値Ｒをゼロにリセットしている。

【００２９】図１２及び図１５の実施の形態では、前述
のように角度を算出したり、回転量値Ｒを得たりしてこ
れを所定の基準値と比較してエラー信号を得ているが、
角度や回転量値Ｒが異常な値であるか否かを正確に判断
するためには、複数の値を得て、そのばらつきの大きさ
を見ることが好ましい。図１１の場合を例にとると、回
転基準位置Ｑと安定点Ｐ（原点）の間の角度が６ステッ
プであるが、この値を得る動作、すなわち図１２のフロ
ーチャートの動作を複数回実行して複数の角度データを
得、そのばらつきが所定値、例えば＋ｘステップから−
ｘステップの間の範囲内か否かを判断することができ
る。ｘステップとしては、例えば４ステップを設定す
る。

【００３０】なお、図１６では安定点Ｐ₁と次の安定点
Ｐ₂がそれぞれ回転基準位置Ｑからのステップ数で与え
られているが、図示のように得られた角度データ同士の
ステップ差が隣接する安定点間角度（図１６の場合は８
ステップ）に相当するときは、誤差を０として取り扱
う。したがって、まず角度データのばらつきを検出する
前に、それらが隣接する安定点間角度に相当する開きを
有しているかどうかを見て、もし安定点間角度だけ差が
あるときは、大きい方のデータから安定点間角度（図１
６の場合は８ステップ）を差し引いて補正値を求めてお
く。次いで補正値に置き換えられたものを含む角度デー
タ間のばらつきを見いだすのである。上記ばらつきの検
出に用いたｘとしては、例えば、安定点間角度（図１６
の場合は８ステップ）の１／２を用いることができる。

【００３１】以上のようにして安定点Ｐが求められ、こ
れを原点として設定するわけであるが、ステッピングモ
ータ１２を工場で組み立て調整して出荷する際にこのよ
うな原点設定が行われる。こうして出荷されたステッピ
ングモータ１２がある程度の期間使用されると、前述の
ように経時変化によりホール素子３２や永久磁石３０な
どの部品に劣化や、取り付けゆるみ、位置ずれなどが見
られることがある。したがって、かかる環境変化や経時
変化の影響を除外して正確に安定点を検出するために
は、工場出荷時の安定点Ｐを中心として、所定の角度範
囲でのみ新たに安定点を検出するようにすることが好ま
しい。図１７はかかる手法を説明する波形図である。

【００３２】図１７においてＰ₀は工場出荷時の安定点
であり、図１０の実施の形態の場合、工場出荷時に基準
位置・原点間角度算出回路３８で検出されてメモリ４０
の所定アドレスに記憶されているものとする。したがっ
て、環境変化や経時変化などの影響を除外するために
は、ステッピングモータ１２の実際の使用の前に、まず
メモリ４０の所定アドレスから工場出荷時に測定して記
憶してある安定点Ｐ₀を読み出し、この安定点Ｐ₀を中心
として＋ｙステップから−ｙステップの範囲で新たに安
定点Ｐを求めるのである。もし安定点Ｐがこの範囲内に
ないときは、エラー信号を出力する。

【００３３】なお、工場出荷時の安定点Ｐ₀は回転基準
位置Ｑからのステップ数で与えることもできるし、ステ
ッピングモータ１２の回転軸２６にエンコーダの一部を
構成する回転板が取り付けられている場合は、エンコー
ダからのパルス数で与えることもできる。なお、上記ｙ
の値は、２ｙ＜隣接安定点間角度として定められる。ま
た、工場出荷時の安定点Ｐ₀の検出において、回転基準
位置Ｑから安定点Ｐ₀間での距離があまり近いと（角度
があまり少ないと）、経時変化などで安定点Ｐが回転基
準位置Ｑより手前に移動した場合などに検出不可能とな
ることがある。そこで、工場出荷時の安定点Ｐ₀は、回
転基準位置Ｑからある程度離れた位置になるよう、あら
かじめ回転基準位置Ｑを設定しておくことが好ましい。
この場合回転基準位置Ｑと、工場出荷時の安定点Ｐ₀と
の間隔は、安定点間角度の１／２以上とすることが好ま
しい。したがって、安定点間角度が８ステップで与えら
れる図１０の例であれば、この角度は４ステップ以上と
なる。

【００３４】このようにして使用時の直前に求められた
安定点Ｐと工場出荷時の安定点Ｐ₀とが得られるわけだ
が、両者の差すなわちＰ₀−Ｐを演算して出力すること
は、本発明の好ましい態様である。すなわち、この差が
あまり大きい場合は、経時変化による不良と判断するこ
とができるのである。

【００３５】上記各実施の形態やそれらの変形例あるい
は好ましい態様は、すべてステッピングモータが単一の
場合について説明している。しかし、１つの装置に複数
のステッピングモータを組み込む場合、例えばカメラの
フォーカスや絞り、フィルム巻き取りなどの制御を個々
のステッピングモータで行う場合は、１つの装置に複数
のステッピングモータが組み込まれている。かかる複数
のステッピングモータが存在する場合、原点設定のため
の処理のタイミングを同一とせず、ステッピングモータ
毎にずらすことは、要する動力（消費電流）やノイズの
発生の抑制の点から、また制御のしやすさの点などから
好ましい。

【００３６】また、図１、図１０、図１３では、回転量
検出装置１８として、駆動パルスのカウントにより回転
量を生成する例を示したが、ステッピングモータによっ
て回転する軸にエンコーダを設け、そのパルスをカウン
トすることなどによっても実現でき、回転量検出方法を
限定するものではない。

【００３７】以上本発明は、ステッピングモータの原点
設定方法及び装置として説明したが、本発明の方法及び
装置は、カメラなどの光学装置に適用した場合、正確な
原点設定の効果を発揮するものである。すなわち、カメ
ラの絞りやシャッタなどを駆動するステッピングモータ
の原点が正確に設定されることにより、これらの精密な
制御が可能となるのであり、経時変化や環境変化による
劣化を修正することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テッピングモータの所定回転基準位置を仮の原点として
回転基準位置センサで検出し、検出された回転基準位置
の近傍で最大トルクを与える安定点、すなわち励磁電流
の所定波形位置を真の原点として設定するようにしてい
るので、従来の原点設定における各課題を解決し、安価
で高精度にステッピングモータの原点を最大トルク発生
点に設定することが可能なステッピングモータ原点設定
装置及びステッピングモータ原点設定方法並びにかかる
原点設定装置を有する光学装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステッピングモータ原点設定方法
を実現するステッピングモータ原点設定装置の第１の実
施の形態のブロック図

【図２】本発明の装置中の回転基準位置センサの構成例
の模式図

【図３】図１の装置の動作を説明するための波形図

【図４】図１の装置による安定点設定処理の一例を示す
フローチャート

【図５】図１の装置により、安定点を設定した後の回転
制御処理の一例を示すフローチャート

【図６】図３に示した実施の形態の第１変形例における
動作を示す波形図

【図７】図６の第１変形例における処理手順を示すフロ
ーチャート

【図８】図３に示した実施の形態の第２変形例における
動作を示す波形図

【図９】図８の第２変形例における処理手順を示すフロ
ーチャート

【図１０】本発明の原点設定装置の他の実施の形態を示
すブロック図

【図１１】本発明において、励磁電流の変化サイクル中
のπ／２の相当の時間（回転角度）を８ステップに分割
して管理する手法を説明する波形図

【図１２】図１０の実施の形態において安定点を見いだ
して原点を設定するためのフローチャート

【図１３】本発明の原点設定装置の他の実施の形態を示
すブロック図

【図１４】図１３に示した他の実施の形態における動作
を示す波形図

【図１５】図１４の実施の形態における処理手順を示す
フローチャート

【図１６】図１０の実施の形態で角度データ同士のステ
ップ差が安定点間角度に相当するときの処理を説明する
波形図

【図１７】本発明において、工場出荷時の安定点が定め
られている場合、この安定点を中心として、所定の角度
範囲でのみ新たに安定点を検出する様子を示す波形図

【符号の説明】

１０ ステッピングモータ原点設定装置 １２ ステッピングモータ １４ 駆動回路 １６ 回転基準位置センサ １８ 回転量検出装置 ２０ 制御回路 ２２ 回転原点設定回路 ２４ 切換回路 ２６ 回転軸 ２８ 回転板 ３０ 永久磁石 ３２ ホール素子 ３４ アンプ・比較回路 ３６ ステップ番号検出・記憶回路 ３８ 基準位置・原点間角度算出回路 ４０ メモリ ４２ 比較回路 ４４ ＯＲ回路 Ｐ 安定点 Ｑ 回転基準位置

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータの回転軸の所定の回
   転位置を回転基準位置として検出する回転基準位置セン
   サと、 前記回転軸の回転量を検出する回転量検出手段と、 前記ステッピングモータの励磁電流波形を監視して前記
   ステッピングモータの安定点となる前記励磁電流の所定
   波形位置を検出する安定点検出手段と、 前記回転基準位置センサの出力信号及び前記安定点検出
   手段の出力信号に応答し、前記ステッピングモータを駆
   動して前記回転基準位置を検出した後、前記安定点検出
   手段の出力信号を受けたとき、前記安定点を原点として
   前記回転量検出手段をリセットする原点設定手段とを、 有するステッピングモータ原点設定装置。
2. 【請求項２】 ステッピングモータの回転軸の所定の回
   転位置を回転基準位置として検出する回転基準位置検出
   ステップと、 前記回転軸の回転量を検出する回転量検出ステップと、 前記ステッピングモータの励磁電流波形を監視して前記
   ステッピングモータの安定点となる前記励磁電流の所定
   波形位置を検出する安定点検出ステップとを有し、 前記ステッピングモータを駆動して前記回転基準位置を
   検出した後、前記安定点を検出したとき、前記安定点を
   原点として設定し、前記回転量をリセットするステッピ
   ングモータ原点設定方法。
3. 【請求項３】 前記原点の設定に際し、前記ステッピン
   グモータをいったん逆転させてから、正回転させるもの
   であることを特徴とする請求項２に記載のステッピング
   モータ原点設定方法。
4. 【請求項４】 前記逆転時は高速で駆動し、前記正回転
   時は低速で駆動することを特徴とする請求項３に記載の
   ステッピングモータ原点設定方法。
5. 【請求項５】 前記原点の設定に際し、前記ステッピン
   グモータをいったん正回転させ、前記回転基準位置を検
   出し、かつ通過してから逆転させ、再度前記回転基準位
   置を検出し、かつ通過したら正回転させるものであるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のステッピングモータ原
   点設定方法。
6. 【請求項６】 前記最初の正回転時と前記逆転時は高速
   で駆動し、前記再度回転基準位置を検出した後の前記正
   回転時は低速で駆動することを特徴とする請求項５に記
   載のステッピングモータ原点設定方法。
7. 【請求項７】 前記回転基準位置から前記安定点までの
   回転量を示す信号を記憶するステップと、前記記憶され
   た信号を基準信号と比較し、前記比較の結果、前記記憶
   された信号が前記基準信号と所定の関係のとき、エラー
   信号を発生する比較ステップとを有することを特徴とす
   る請求項２ないし６のいずれか１つに記載のステッピン
   グモータ原点設定方法。
8. 【請求項８】 前記回転量を示す信号として、前記ステ
   ッピングモータの駆動ステップ数を用いることを特徴と
   する請求項７に記載のステッピングモータ原点設定方
   法。
9. 【請求項９】 前記回転量を示す信号として、前記ステ
   ッピングモータの回転と同期したエンコーダの出力信号
   をカウントして用いることを特徴とする請求項７に記載
   のステッピングモータ原点設定方法。
10. 【請求項１０】 前記回転量が回転角度に対応し、前記
    回転基準位置から前記安定点までの回転量を得るステッ
    プと、 前記回転量を得るステップを複数回実行するステップ
    と、 前記複数回実行して得られた前記回転量のばらつきが所
    定範囲内か否かを判定するステップとを、 有することを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１
    つに記載のステッピングモータ原点設定方法。
11. 【請求項１１】 前記複数回実行して得られた複数の前
    記回転量があらかじめ得られている隣接する安定点間の
    回転量に相当するときは、ばらつきがないものと判断す
    ることを特徴とする請求項１０に記載のステッピングモ
    ータ原点設定方法。
12. 【請求項１２】 前記回転基準位置から前記安定点まで
    の回転量が、あらかじめ得られている場合に、前記安定
    点から所定回転量の範囲内でのみ前記安定点検出ステッ
    プを実行することを特徴とする請求項２ないし１１に記
    載のステッピングモータ原点設定方法。
13. 【請求項１３】 前記安定点検出ステップで得られた安
    定点と、前記回転基準位置からの回転量があらかじめ得
    られている前記安定点との距離を示す信号を出力するス
    テップをさらに有する請求項１２に記載のステッピング
    モータ原点設定方法。
14. 【請求項１４】 前記あらかじめ得られている回転量
    が、前記ステッピングモータの駆動ステップ数で与えら
    れていることを特徴とする請求項１２に記載のステッピ
    ングモータ原点設定方法。
15. 【請求項１５】 前記あらかじめ得られている回転量
    が、前記ステッピングモータの回転軸に同期して動作す
    るエンコーダから得られるパルス数で与えられているこ
    とを特徴とする請求項１２に記載のステッピングモータ
    原点設定方法。
16. 【請求項１６】 前記所定回転量の範囲を、前記安定点
    と隣接する前記安定点との間の回転量より少ない値に設
    定することを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれ
    か１つに記載のステッピングモータ原点設定方法。
17. 【請求項１７】 複数のステッピングモータの各々につ
    いて、回転軸の所定の回転位置を回転基準位置として検
    出する回転基準位置検出ステップと、 前記回転軸の回転量を検出する回転量検出ステップと、 前記ステッピングモータの励磁電流波形を監視して前記
    ステッピングモータの安定点となる前記励磁電流の所定
    波形位置を検出する安定点検出ステップとを有し、 前記ステッピングモータを駆動して前記回転基準位置を
    検出した後、前記安定点を検出したとき、前記安定点を
    原点として設定し、前記回転量をリセットするステッピ
    ングモータ原点設定方法であって、 前記各ステップ並びに前記原点の設定及び前記回転量の
    リセットを前記複数のステッピングモータに対して処理
    タイミングをずらして実行する複数ステッピングモータ
    原点設定方法。
18. 【請求項１８】 請求項２ないし１７のいずれか１つに
    記載のステッピングモータの原点設定方法により原点が
    設定されるステッピングモータを有する光学装置。
19. 【請求項１９】 請求項１に記載のステッピングモータ
    原点設定装置を有する光学装置。