JP2005204373A - Motor controller and light quantity regulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御対象物の作動を制御するモータ制御装置や光量調整装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device and a light amount adjustment device that control the operation of a controlled object.
従来のモータ制御装置には、例えば本出願人が既に提案している次の3つのモータ制御装置がある。 Conventional motor control devices include, for example, the following three motor control devices already proposed by the present applicant.
例1として、位置制御量となる光量制御信号とモータの回転速度を検出したモータ速度信号との差分をとった駆動信号によりモータを駆動制御して、制御対象物である光量調整部材を連続的に滑らかに駆動して適正な位置に対応した光量に調整する装置が、特許文献1により開示されている。 As an example 1, the motor is driven and controlled by a drive signal obtained by taking a difference between a light amount control signal serving as a position control amount and a motor speed signal obtained by detecting the rotation speed of the motor, and a light amount adjusting member as a control object is continuously controlled. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 discloses a device that smoothly drives the light source to adjust the light amount corresponding to an appropriate position.
例2として、位置制御量となる光学量制御信号とモータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス発生回路のパルス出力を加算して、モータを寸動駆動させて、速度を検出して負帰還することなく低速に駆動可能とし、制御対象物であるレンズや光量調整部材などの光学量調整部材を高速かつ高精度に位置決めする装置が、特許文献2により開示されている。 As an example 2, the optical quantity control signal that is the position control quantity and the pulse output of the pulse generation circuit that generates a pulse with a cycle shorter than the time constant of the motor are added, and the motor is jogged to detect the speed. Patent Document 2 discloses a device that can be driven at a low speed without negative feedback and positions an optical amount adjusting member such as a lens or a light amount adjusting member that is a control target at high speed and with high accuracy.
例3として、制御量設定手段である操作部のスイッチを押すと、モータである駆動源が制御対象物である光量可変部材を規制位置まで高速に駆動して所望の絞り開口を設定し、制御量である光量を適正に可変する装置が、特許文献3により開示されている。
しかしながら、上記従来例では、負荷変動による制御エラーが起き易く、次のような課題を有していた。 However, in the above conventional example, a control error due to load fluctuation is likely to occur and has the following problems.
1)制御の始動がいきなり停止状態から動作状態に移行しなければならず、このため、摩擦による負荷が静摩擦から動摩擦に変化し、また放置後では、グリスの固着/面同士の吸い付きが起こって大きな負荷変動が発生し、制御エラーとなっていた。特に、例3のようないきなりシャッター動作を要求される装置では、一発目のシャッターが切れないといった不具合が発生した。 1) The start of control must suddenly shift from the stopped state to the operating state. For this reason, the load due to friction changes from static friction to dynamic friction, and after standing, grease sticking / surface sticking occurs. A large load fluctuation occurred, resulting in a control error. In particular, a device such as Example 3 that requires a sudden shutter operation has a problem that the first shutter cannot be released.
2)例1のように連続的に滑らかな動作を要求される装置では、制御対象物である光量調整部材がゴミやバリに引掛り、僅かな負荷変動で位置制御量に相当する光量が変動して画像の明るさがちらつく不具合が発生した。 2) In an apparatus that requires a smooth operation continuously as in Example 1, the light amount adjustment member that is a control target is caught by dust or burrs, and the light amount corresponding to the position control amount fluctuates due to slight load fluctuations. As a result, a problem that the brightness of the image flickers occurred.
3)例2のような寸動駆動をさせて低速駆動を可能にした装置では、そのままでは目標の停止位置での寸動駆動時に光量などの制御量を変動させてしまい、また簡易的な低速駆動となるため、微細で滑らかな速度制御に難があり、騒音も大きくなる傾向がある。 3) In an apparatus that enables low speed driving by inching drive as in Example 2, the control amount such as the amount of light is varied at the time of inching driving at the target stop position as it is, and a simple low speed is also possible. Since it is driven, fine and smooth speed control is difficult, and noise tends to increase.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、モータによって駆動される制御対象物の制御量の目標値を設定する制御量設定手段と、前記制御量設定手段の出力から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置とするものである。
In order to solve the above problem, the invention according to
上記構成においては、モータの時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算し、これを駆動信号としてモータに出力して該モータを駆動することで、該モータは、駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら、駆動制御量に従って制御対象物を作動させる。 In the above configuration, a pulse output having a cycle shorter than the time constant of the motor is added to the drive control amount, and this is output to the motor as a drive signal to drive the motor, so that the motor becomes the drive control amount. The object to be controlled is operated in accordance with the drive control amount while minutely vibrating in accordance with the pulse output within a range that does not affect.
また、請求項2に記載の発明は、モータによって駆動される制御対象物の位置情報を検出する位置検出手段と、前記位置情報の目標値を設定する位置設定手段と、前記位置情報と前記目標値の差分から位置制御量を演算する位置制御量演算手段と、前記制御対象物の速度情報を検出する速度検出手段と、前記位置制御量と速度情報の差分から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided position detection means for detecting position information of a controlled object driven by a motor, position setting means for setting a target value of the position information, the position information, and the target Position control amount calculation means for calculating a position control amount from a difference in values; speed detection means for detecting speed information of the control object; and drive control for calculating a drive control amount from a difference between the position control amount and the speed information. An amount calculating means, a pulse output generating means for generating a pulse having a cycle shorter than the time constant of the motor, and adding the drive control amount and the pulse output do not affect the control amount of the control object. The motor control device includes an adding means for generating a drive signal for controlling the operation of the control object by minutely vibrating the motor within a range and outputting the drive signal to the motor.
上記構成においては、モータの時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算し、これを駆動信号としてモータに出力して該モータを駆動することで、該モータは、駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら、駆動制御量に従って制御対象物を作動させる。また、位置制御量と速度情報の差分から駆動制御量が算出されるので、制御対象物が目標値に近づくにつれて制御対象物の動きはゆっくり動作するようになり、制御対象物を滑らかに目標値へ駆動することができる。 In the above configuration, a pulse output having a cycle shorter than the time constant of the motor is added to the drive control amount, and this is output to the motor as a drive signal to drive the motor, so that the motor becomes the drive control amount. The object to be controlled is operated in accordance with the drive control amount while minutely vibrating in accordance with the pulse output within a range that does not affect. In addition, since the drive control amount is calculated from the difference between the position control amount and the speed information, the movement of the control object starts to move slowly as the control object approaches the target value, and the control object moves smoothly to the target value. Can be driven to.
請求項1に記載の発明によれば、制御対象物の制御時の負荷変動を軽減すると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去することができ、高精度かつ安定な制御対象物の制御を行うことのできるモータ制御装置を提供できるものである。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the load fluctuation at the time of control of the control object and to remove the fitting play generated on the mechanism, and to control the control object with high accuracy and stability. The motor control apparatus which can be performed can be provided.
また、請求項2に記載の発明によれば、制御対象物の制御時の負荷変動を軽減すると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去することができ、高精度かつ安定で滑らかに制御対象物の制御を行うことのできるモータ制御装置を提供できるものである。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to reduce the load fluctuation at the time of control of the controlled object, and to remove the fitting backlash generated on the mechanism, and to control the object with high accuracy, stability and smoothness. It is possible to provide a motor control device capable of controlling an object.
本発明を実施するための最良の形態を、以下に実施例1及び実施例2として説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described as Example 1 and Example 2 below.
図1は本発明の実施例1に係わるモータ制御装置を具備した光量調整装置の構成を示すブロック図である。同図において、1は駆動信号に基づいて光量調整部材2を駆動するモータであり、後述するロータマグネット21や駆動コイル22等からなる。2はモータ1に駆動されて入射光量を調節する制御対象物である光量調整部材である。3は光量調整部材2の作動位置に対応するモータ1のロータマグネット21の回転位置をリニアに検出する位置検出回路であり、後述のホール素子23と差動アンプからなる。4は光量調整部材2で調整された光量を検出して光量情報を後述の位置設定回路5に出力する光量検出回路、5は光量情報からロータマグネット21の回転位置の目標値を設定する位置設定回路、6は設定された目標値と位置情報を比較してその差分から位置制御量を演算する位置制御量演算回路、7はリニアな位置情報を微分して位置の単位時間当りの変化量から速度情報を検出する速度検出回路、8は位置制御量と速度情報を比較してその差分から駆動制御量を算出する減算回路であるところの駆動制御量演算回路、9はモータ1の時定数よりも短い周期でモータを微小振動させるためのパルスを発生するパルス出力発生回路である。10はパルス出力と駆動制御量を加算してモータ1の駆動信号を出力する加算回路であり、前記駆動制御量演算回路8及び加算回路10として図2に示されるように一つの加減算回路が用いられる。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a light amount adjusting apparatus including a motor control device according to a first embodiment of the present invention. In the figure,
図2は、図1に示した一部回路の詳細を示す回路図である。同図において、21は後述の駆動コイル22の通電電流に従って回転して伝達部材24を介して光量調整部材2を作動させるロータマグネット、22は後述の電力アンプ回路25の出力に従って通電されてロータマグネット21を駆動する駆動コイルであり、ロータマグネット21と共にモータ1の構成要素の一部をなす。23はロータマグネット21の磁力をリニアに検出するホール素子であり、差動アンプと共に位置検出回路を構成する。24はロータマグネット21の回転駆動力を光量調整部材2に伝達する伝達部材、25は加算回路10からの駆動信号を電力増幅する電力アンプ回路、26,27は位置制御量とパルス出力との加算比を抵抗の逆比で設定する加算回路用の抵抗である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the partial circuit shown in FIG. In the figure,
上記構成において、モータ1の駆動コイル22に駆動信号が入力されると、ロータマグネット21が回転し、伝達部材24を介して光量調整部材2が作動して入射光量が調整される。このように光量調整部材2で調整された光量は光量検出回路4により検出され、光量情報として位置設定回路5へ出力される。また、光量調整部材2の作動位置に対応するロータマグネット21の回転位置が位置検出回路3により検出され、位置情報として位置設定回路5へ出力される。
In the above configuration, when a drive signal is input to the
前記光量情報が入力される位置設定回路5では、この光量情報から光量の目標値が設定され、これを実現する光量調整部材2の作動位置に対応するロータマグネット21の回転位置の目標値が設定され、設定された回転位置の目標値と前記位置検出回路3からの位置情報との差分から位置制御量演算回路6にて位置制御量が算出される。ここで、位置制御量はロータマグネット21の回転位置が目標値に到達すると0となり、このとき光量調整部材2の作動位置及び対応する光量は目標値に到達していることになる。
In the
また、前記位置検出回路3からの位置情報は速度検出回路7にも入力されており、該速度検出回路7により光量調整部材2の移動速度に対応するロータマグネット21の回転速度が検出されて速度情報として出力され、この速度情報と前記位置制御量演算回路6からの位置制御量との差分から駆動制御量演算回路8にて駆動制御量が算出される。ここで、前記位置制御量は速度設定信号に相当し、前記駆動制御量はロータマグネット21の回転速度に応じて減衰されるため、位置制御量に比例した回転速度となり、滑らかに光量調整部材2を作動させることができる。つまり、前記位置制御量は目標値に近づくにつれて減衰されるために、速度設定信号としても低速設定となるのでゆっくり動作するように作用し、ハンチングのない高精度で滑らかな位置決め制御及び光量制御となる。
The position information from the position detection circuit 3 is also input to the speed detection circuit 7, and the speed detection circuit 7 detects the rotation speed of the
パルス出力発生回路9からはモータ1の時定数よりも短い周期で該モータ1を微小振動させるためのパルスが出力されており、加算回路10は、モータ1を微小振動させるパルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させて、該モータ1を目標値に滑らかに駆動する前記駆動制御量に加算し、電力アンプ回路25を介してモータ1の駆動コイル22に駆動信号として出力する。ここで本実施例1では、駆動制御量演算回路8と加算回路10は同じ加減算回路で構成されており、位置制御量とパルス出力との加算比を抵抗26,27の逆比で設定してパルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させる。
The pulse
上記の駆動信号に基づいてモータ1は光量調整部材2を作動させるが、詳しくは、駆動信号に含まれたパルス出力に従ってロータマグネット21、伝達部材24及び光量調整部材2を微小振動させて停止状態及び動作状態の負荷変動を軽減し、駆動信号に含まれる駆動制御量に従って目標値となるように光量調整部材2を滑らかに駆動して停止する。
The
ここで、前記パルス出力が加算された駆動信号は、モータ1を微小振動させてモータ動作の負荷を軽減しているだけではなく、ロータマグネット21の軸嵌合ガタや伝達部材24と制御対象物である光量調整部材2との嵌合ガタを微小振動により除去するようにも作用する。また、前記パルス出力の周波数は可聴域以上の周波数であると微小振動の騒音が聞こえなくなるため、15KHz以上であることが望ましい。
Here, the drive signal to which the pulse output is added not only reduces the motor operation load by minutely vibrating the
以上の実施例1によれば、モータ1の時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算してこれ駆動信号とし、該駆動信号によりモータ1を駆動しているので、該モータ1は駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら、駆動制御量に従って光量調整部材2を作動させることになる。このようにモータ1が微小振動することで、制御時の負荷変動を軽減することができると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去でき、更に駆動制御量に影響を与えない範囲での微小振動であるので、高精度かつ安定な制御を損なうことなく、光量調整部材2を目標値へ駆動することができる。特に、停止状態から動作状態に移行するときの負荷変動をモータ1が微小振動することで軽減する効果があると共に、光量調整部材2を目標値へ滑らかに(目標値に近づくにつれて減衰される位置制御量に基づいた駆動制御量となるので、ゆっくり動作するようになるため)駆動することができる。
According to the first embodiment described above, the pulse output having a cycle shorter than the time constant of the
加算回路10からは、パルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させたパルス出力に従って、モータ1の微小振動範囲が駆動制御量に影響を与えない範囲にまで減少される駆動信号が出力されるので、モータ1の微小振動範囲を制御量に影響を与えない範囲に適正に設定して、高精度な作動制御を行うことができる。
The
また、パルス出力によって微小振動させるモータ1及び制御対象物である光量調整部材2の振動音が15KHz以上の高音となるようにしているので、モータ1の微小振動による騒音を人の可聴域より高くでき、微小振動の騒音が聞こえて使用者に不快感を与えることもない。
Further, since the vibration sound of the
また、制御対象物を、微細で滑らかな制御が要求される光量調整部材2としているので、駆動制御に最適な光量調整用のモータ制御装置を提供可能となる。 In addition, since the control object is the light amount adjusting member 2 that requires fine and smooth control, it is possible to provide a motor control device for adjusting the light amount that is optimal for drive control.
図3は本発明の実施例2に係わるモータ制御装置を具備した光量調整装置の構成を示すブロック図である。同図において、11は駆動信号に基づいて後述の光量調整部材12を駆動するモータ、12はモータ11に駆動されて光量を調節する制御対象物である光量調整部材、13はスイッチやつまみ等の操作により所定の光量の目標値を設定する光量設定装置、14は光量設定装置13からの目標値より駆動制御量を算出する駆動制御量演算回路、15はモータ11の時定数よりも短い周期で該モータ11を微小振動させるためのパルスを発生するパルス出力発生回路、16はパルス出力と駆動制御量を加算してモータ11を駆動する駆動信号を出力する加算回路である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a light amount adjusting device including a motor control device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a motor that drives a light
上記構成において、スイッチ等の外部操作により所定の光量である目標値が光量設定装置13にて設定されると、モータ11を目標値に駆動するための駆動制御量が駆動制御量演算回路14により算出される。パルス出力発生回路15からはモータ11の時定数よりも短い周期でモータ11を微小振動させるためのパルスが出力されており、このパルス出力と前記駆動制御量が加算回路16により加算され、駆動信号として出力される。つまり、加算回路16は、モータ11を微小振動させるパルス出力を光量に影響を与えない範囲に減衰させ、これを所定の光量である目標値に駆動する駆動制御量に加算して駆動信号としてモータ11に出力する。加算回路16は、図2の抵抗26,27と同様の抵抗によりその抵抗値の逆比である加算比が設定されるもので、加算に際してパルス出力を例えば駆動制御量の5%以下望ましくは1%程度の範囲に減衰させる。
In the above configuration, when a target value that is a predetermined light amount is set by the light
これにより、モータ11は光量調整部材12を作動させることになるが、この際、駆動信号に含まれたパルス出力に従って光量調整部材12を微小振動させて停止状態の負荷変動を軽減し、駆動信号に含まれた駆動制御量に従って所定の光量となるように光量調整部材12を目標位置まで駆動して停止させることになる。このように、パルス出力が加算された駆動信号はモータ11の停止状態でも常時あるいは動作前には出力されて、該モータ11を微小振動させ、モータ動作の負荷を軽減している。
As a result, the
なお、パルス出力の周波数は可聴域以上の周波数であると微小振動の騒音が聞こえなくなるため、上記実施例1と同様、15KHz以上であることが望ましい。 Since the frequency of the pulse output is not higher than the audible range, minute vibration noise cannot be heard. Therefore, it is desirable that the frequency of the pulse output be 15 KHz or higher as in the first embodiment.
以上の実施例2によれば、モータ11の時定数よりも短い周期のパルス出力を駆動制御量に加算してこれを駆動信号とし、該駆動信号によりモータ11を駆動しているので、該モータ11は駆動制御量に影響を与えない範囲内でパルス出力に従って微小振動しながら駆動制御量に従って光量調整部材を作動させることになる。このようにモータ11が微小振動することで、制御時の負荷変動を軽減することができると共に、機構上発生する嵌合ガタを除去でき、更に駆動制御量に影響を与えない範囲での微小振動であるので、高精度かつ安定な制御を行うことができる。特に、停止状態から動作状態に移行するときの負荷変動をモータ11が微小振動することで軽減する効果があると共に、動作中の負荷変動に強いモータ制御装置を提供可能となる。
According to the second embodiment described above, the pulse output having a cycle shorter than the time constant of the
詳しくは、加算回路16からは、減衰されたパルス出力に従って、モータ11の微小振動範囲が駆動制御量に影響を与えない範囲にまで減少されるような駆動信号が出力されるので、静止中及び動作中のモータ11の微小振動範囲を駆動制御量に影響を与えない範囲に適正に設定して、高精度な制御を可能にすることができる。
Specifically, the
また、上記実施例1と同様、パルス出力によって微小振動させるモータ1及び制御対象物である光量調整部材12の振動音が15KHz以上の高音となるようにしているので、モータ11の微小振動による騒音を人の可聴域より高くでき、微小振動の騒音が聞こえて使用者に不快感を与えることもない。更に、制御対象物を、微細で滑らかな制御が要求される光量調整部材12としているので、駆動制御に最適な光量調整用のモータ制御装置を提供可能となる。
Further, similarly to the first embodiment, the vibration sound of the
上記各実施例においては、制御対象物として、絞りやシャッタ等の光量調整部材を想定しているが、これに限定されるものではなく、その他の調整部材であっても良い。 In each of the embodiments described above, a light amount adjustment member such as a diaphragm or a shutter is assumed as the control target, but the present invention is not limited to this, and other adjustment members may be used.
1,11 モータ
2,12 制御対象物である光量調整部材
3 位置検出回路
4 光量検出回路
5 位置設定回路
6 位置制御量演算回路
7 速度検出回路
8,14 駆動制御量演算回路
9,15 パルス発生回路
10,16 加算回路
13 光量設定装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記制御量設定手段の出力から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、
前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、
前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置。 Control amount setting means for setting a target value of the control amount of the control object driven by the motor;
Drive control amount calculating means for calculating a drive control amount from the output of the control amount setting means;
Pulse output generating means for generating pulses having a cycle shorter than the time constant of the motor;
Adding the drive control amount and the pulse output, generating a drive signal for controlling the operation of the control object by minutely vibrating the motor within a range that does not affect the control amount of the control object; A motor control device comprising: addition means for outputting the drive signal to the motor.
前記位置情報の目標値を設定する位置設定手段と、
前記位置情報と前記目標値の差分から位置制御量を演算する位置制御量演算手段と、
前記制御対象物の速度情報を検出する速度検出手段と、
前記位置制御量と前記速度情報の差分から駆動制御量を演算する駆動制御量演算手段と、
前記モータの時定数よりも短い周期のパルスを発生するパルス出力発生手段と、
前記駆動制御量と前記パルス出力を加算して、前記制御対象物の制御量に影響を与えない範囲内で前記モータを微小振動させて前記制御対象物の作動を制御する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータへ出力する加算手段と、を有するモータ制御装置。 Position detecting means for detecting position information of a controlled object driven by a motor;
Position setting means for setting a target value of the position information;
Position control amount calculating means for calculating a position control amount from the difference between the position information and the target value;
Speed detecting means for detecting speed information of the control object;
Drive control amount calculation means for calculating a drive control amount from the difference between the position control amount and the speed information;
Pulse output generating means for generating pulses having a cycle shorter than the time constant of the motor;
Adding the drive control amount and the pulse output, generating a drive signal for controlling the operation of the control object by minutely vibrating the motor within a range that does not affect the control amount of the control object; A motor control device comprising: addition means for outputting the drive signal to the motor.
A light quantity adjusting device comprising the motor control device according to claim 1.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5643812B2 (en) * | 2010-03-31 | 2014-12-17 | 西部電機株式会社 | Actuator |
-
2004
- 2004-01-14 JP JP2004006277A patent/JP2005204373A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP5643812B2 (en) * | 2010-03-31 | 2014-12-17 | 西部電機株式会社 | Actuator |
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