JP2006060925A - ステッピングモータのマイクロステップ駆動装置、電動雲台カメラおよびズームカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】二つのステッピングモータを同時に駆動するに際して、マイクロステップ駆動時の最大消費電流を低減すると共に、最大消費電流と最小消費電流の差を低減してＥＭＩノイズの発生を抑える。
【解決手段】二つのステッピングモータ１，２のステップレートが等しく、かつ、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が一致するように、それぞれが別個の機構部を動作させる二つのステッピングモータを同時にマイクロステップ駆動（１８，５，６）させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、二つのステッピングモータを同時駆動するステッピングモータのマイクロステップ駆動装置や、該マイクロステップ駆動装置を備える電動雲台カメラおよびズームカメラに関するものである。

従来、二つのステッピングモータを有する電子機器に関する提案は既になされている（特許文献１）。この種の電子機器において、同時にマイクロステップ駆動を行う場合、二つのステッピングモータはそれぞれ独立したマイクロステップ用クロック信号で駆動されていたため、駆動タイミングがばらばらで位相が一致していないことが常であった。

図６に、従来の電子機器に具備される、二つのステッピングモータを同時に駆動するマイクロステップ駆動装置の回路構成を示す。同図において、１は一方のステッピングモータ（ＳＴＭａとも記す）、２は他方のステッピングモータ（ＳＴＭｂとも記す）である。３はステッピングモータ１を駆動するマイクロステップ相信号、４はステッピングモータ２を駆動するマイクロステップ相信号、５はマイクロステップ相信号３を出力するマイクロステップモータドライバ、６はマイクロステップ相信号４を出力するマイクロステップモータドライバである。７はマイクロステップモータドライバ５の入力であるところのマイクロステップ用クロック信号、８はステッピングモータ１の相状態をプリセットするプリセット信号、９はマイクロステップ用クロック信号７の有効無効を決定するイネーブル信号、１０はステッピングモータ１の回転方向を決めるディレクション信号である。２５はマイクロステップモータドライバ６の入力であるところのマイクロステップ用クロック信号、１１はステッピングモータ２の相状態をプリセットするプリセット信号、１２はマイクロステップ用クロック信号２５の有効無効を決定するイネーブル信号、１３はステッピングモータ２の回転方向を決めるディレクション信号である。

１４は上記各信号７〜１３，２５をマイクロステップモータドライバ５および６に供給するマイコンである。このマイコン１４には、ＣＰＵ１８，ＲＯＭ１６，ＲＡＭ１７，Ｉ／Ｏポート１５が内蔵されている。また、マイコン１４には初期データを格納するＥＥＰＲＯＭ１９が接続されている。

２２は不図示の双方向リモコンへ赤外線を送信するＩｒ発光素子、２３は双方向リモコンから赤外線を受信するＩｒ受光素子である。２０は、Ｉｒ発光素子２２ヘ信号を送信し、Ｉｒ受光素子２３からの信号を受信するＩｒコントローラであり、マイコン１４と通信を行う。２１はマイコン１４とパソコン２４の通信の橋渡しを行うＬＡＮコントローラである。

上記構成において、電源が投入されると、マイコン１４内のＲＯＭ１６に納められているイニシャルプログラムが起動し、ＣＰＵ１８にてイニシャル処理が行われる。ＥＥＰＲＯＭ１９からはステッピングモータの動作に関わる初期データを読み取り、ＲＡＭ１７の所定のデータ領域４４〜５１への書き込みが行われる。

上記ＲＡＭ１７の所定のデータ領域４４〜５１に書き込まれるデータは、図７に示すように、ステッピングモータの加減速制御に関するデータである。すなわち、起動時のステップレートである、ＳＴＭａ起動ステップレート：γ、ＳＴＭｂ起動ステップレート：αがデータ領域４４，４８に、到達時のステップレートである、ＳＴＭａ到達ステップレート：β、ＳＴＭｂ到達ステップレート：κがデータ領域４５，４９に、加減速時に段階的に変化するステップレートピッチである、ＳＴＭａステップレート加減速ピッチ：ｐ、ＳＴＭｂステップレート加減速ピッチ：ｑがデータ領域４６，５０に、各加減速ステップレートの駆動時間である、ＳＴＭａ各加減速ステップレート駆動時間：ｔａ、ＳＴＭｂ各加減速ステップレート駆動時間：ｔｂが、データ領域４７，５１に、それぞれ書き込まれる。

不図示の双方向リモコンから送信されるＳＴＭ動作コマンドは、Ｉｒ受光素子２３にて受信され、Ｉｒコントローラ２０を介してマイコン１４にコマンドが取り込まれる。ＣＰＵ１８がこのコマンドを認識すると、該ＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１６内に納められているステッピングモータ１，２を動作させるための該当プログラムを起動し、ＲＡＭ１７に取り込まれた初期データに基づいてステッピングモータ１，２を駆動するためにマイクロステップモータドライバ５，６にマイクロステップ用クロック信号７，２５、プリセット信号８，１１、イネーブル信号９，１２、ディレクション信号１０，１３をそれぞれ出力する。

この時、ステッピングモータ１が動作中に、ステッピングモータ２が動作、つまり同時駆動することがあり得るが、クロック信号７とクロック信号２５は任意のタイミング、任意のステップレートで出力されるため、ステッピングモータ１とステッピングモータ２の励磁位相がばらばらであった。パソコン２４からのステッピングモータ動作コマンドがＬＡＮコントローラ２１を介してマイコン１４に取り込まれる場合も、同様である。
特開平９−１０３０９６号公報

上記従来例では、一方のステッピングモータにマイクロステップＭａｘ（最大）電流が流れるタイミングと他方のステッピングモータにマイクロステップＭａｘ電流が流れるタイミングが一致することがあるため、Ｍａｘ消費電流が大きくなるという欠点があった。

また、一方のステッピングモータにマイクロステップＭｉｎ（最小）電流が流れるタイミングと他方のステッピングモータにマイクロステップＭｉｎ電流が流れるタイミングが一致することもあるため、電流変化が大きく、ＥＭＩ（電磁妨害：electromagnetic interference）ノイズの発生が大きくなる傾向があった。この時のステッピングモータ１（ＳＴＭａ）とステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）に流れる電流の合成波形を、図８に示す。

一般的には、二つのステッピングモータのステップレートは一致していないが、二つのステッピングモータのＭａｘ電流値及びＭｉｎ電流値が重なる最悪状態を示すため、図８では、同一のステップレート、同一位相で示してある。２相マイクロステップ駆動のＡ相電流波形をＳＩＮΘ（ピーク電流を１に正規化）とすると、Ｂ相では位相が９０°ずれているため、ＳＩＮ（Θ＋９０）、Ａ相正規化電流とＢ相正規化電流の和は、以下ように表すことができる。

Θ＝０°〜９０°の時、Ｉ＝｜ＳＩＮΘ｜＋｜ＳＩＮ（Θ＋９０°）｜
Ｉ＝ＳＩＮΘ＋ＳＩＮ（Θ＋９０°）
＝ＳＩＮΘ＋ＣＯＳΘ
＝√（２）ＳＩＮ（Θ＋４５°） ← 三角関数合成公式
Ｍａｘ値は、ＳＩＮ（Θ＋４５°）＝１の時のＩ＝√（２）＝１．４１４であり、その時の位相角はΘ＝４５°である。Θ＝９０°以降も同様であり、９０°おきにこのポイントが表れる。よって、最大値となる位相角の一般式は、Θ＝４５°＋９０°×ｎ（ｎは整数）である。

二つのステッピングモータでこの電流が流れるタイミングが一致した時、最大電流となり、その値は２．８２８である。一方、Ａ相正規化電流とＢ相正規化電流の和のＭｉｎ値はΘ＝０°または９０°の時のＩ＝√２ＳＩＮ（４５°）＝√２ＳＩＮ（１３５°）＝１である。

Θ＝９０°以降も同様であり、９０°おきにこのポイントが表れる。よって、最小値となる位相角の一般式はΘ＝９０°×ｎ（ｎは整数）である。二つのステッピングモータでこの電流が流れるタイミングが一致した時、最小電流となり、その値は２である。

（発明の目的）
本発明の目的は、二つのステッピングモータを同時に駆動するに際して、マイクロステップ駆動時の最大消費電流を低減すると共に、最大消費電流と最小消費電流の差を低減してＥＭＩノイズの発生を抑えることのできるマイクロステップ駆動装置、電動雲台カメラおよびズームカメラを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために本発明は、それぞれが別個の機構部を動作させる二つのステッピングモータを同時にマイクロステップ駆動させるステッピングモータのマイクロステップ駆動装置において、前記二つのステッピングモータのステップレートが等しく、かつ、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が一致しているステッピングモータのマイクロステップ駆動装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステッピングモータのマイクロステップ駆動装置を備える雲台カメラであって、二つのステッピングモータのうちの一方が、パンニング用ステッピングモータであり、他方が、チルティング用ステッピングモータである電動雲台カメラとするものである。

同じく上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のステッピングモータのマイクロステップ駆動装置を備えるズームカメラであって、二つのステッピングモータのうちの一方が、ズーム用ステッピングモータであり、他方が、フォーカス用ステッピングモータであるズームカメラとするものである。

本発明によれば、二つのステッピングモータを同時に駆動するに際して、マイクロステップ駆動時の最大消費電流を低減すると共に、最大消費電流と最小消費電流の差を低減してＥＭＩノイズの発生を抑えることができるマイクロステップ駆動装置、電動雲台カメラまたはズームカメラを提供できるものである。

以下の実施例１ないし実施例３に示す通りである。

図１は、本発明の実施例１に係わる、二つのステッピングモータを同時駆動するマイクロステップ駆動装置の回路構成を示すブロック図である。図１において、図６の従来例とは、マイクロステップモータドライバ５および６に供給するマイクロステップ用クロック信号７を共通にする点を除いては同じであるため、ブロック図の説明は割愛する。

図２に、図１のマイクロステップ駆動装置における各信号波形を示す。この図２では、一周が１６マイクロステップの場合を示している。本実施例１では、加減速制御は行わないものとする。

先ず、マイクロステップモータドライバ５の信号波形について説明する。プリセット信号８が“Ｌ”（Ｌ＝アクティブ）の時のマイクロステップ用クロック信号７により、マイクロステップ相信号３のＡ相は電流０の相、Ｂ相は正のＭａｘ電流の相にプリセットされるが、イネーブル信号９が“Ｈ”（Ｌ＝アクティブ）の間は、両相とも流れる電流は０である。その後、イネーブル信号９が“Ｈ”の後の最初のクロックパルス１でプリセット相の電流が流れる。そして、プリセット信号８が“Ｈ”になり、次のクロックパルスで位相が進んで行く。

マイクロステップモータドライバ６においても同様に、プリセット信号１１、イネーブル信号１２によりクロックパルス２でプリセット相の電流が流れる。クロックパルス１とクロックパルス２は２パルスの差があるので、位相は４５°（＝３６０°／１６×２）ずれている。すなわち、マイクロステップモータドライバ５のマイクロステップ電流波形の位相４５°相（２相励磁安定相）と、マイクロステップモータドライバ６のマイクロステップ電流波形の位相０°相（１相励磁安定相）が、一致している。

以後、両ステッピングモータ（ＳＴＭａ，ＳＴＭｂ）とも同じマイクロステップ用クロック信号７で駆動されるので、４５°ずれた関係は保たれる。よって、マイクロステップモータドライバ５のマイクロステップ電流波形の位相９０°相（１相励磁安定相）と、マイクロステップモータドライバ６のマイクロステップ電流波形の位相４５°相（２相励磁安定相）も、一致している。

以後同様の関係が保たれる。これを一般式化すると、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と、他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が、一致していることになる。この理由については後述する。

次に、停止後のディレクション切り換えについて説明する。マイクロステップモータドライバ６の動作中（ステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）の動作中）にマイクロステップモータドライバ５の動作を停止（ステッピングモータ１（ＳＴＭａ）の動作停止）し、ディレクションを切り換える。停止は必ず安定相である９０°ｍの相（一相励磁安定相）か、−４５°＋９０°ｍの相（二相励磁安定相）で行う（ｍは整数）。この理由についても後述する。図２では、マイクロステップモータドライバ５は３６０°（０°）の相で停止している。

マイクロステップモータドライバ５が３６０°（０°）の相になった後、すぐにイネーブル信号９を“Ｈ”にし、次のクロックパルス３で動作を停止して両相の電流を０にする（またこの時、ステッピングモータの制動性を高めるため、保持電流を流しても良い）。イネーブル信号９が“Ｈ”の間にディレクション信号１０を切り換えた（“Ｈ”→“Ｌ”）後、イネーブル信号９を“Ｌ”にし、次のクロックパルス４で励磁を再開するのであるが、停止相から１ステップ戻るので、２２．５°戻ることになる。したがって、この相の位相は３３７．５°である。この励磁相を再開するタイミングは、連続動作中のステッピングモータ２のマイクロステップ相４の６７．５°の相に合わせる。ステッピングモータ１はその後入力されるクロックパルスにより逆方向にマイクロステップすることになる。

この後、ステッピングモータ１のマイクロステップ電流波形の位相３１５°相とステッピングモータ２のマイクロステップ電流波形の位相９０°相が一致する。さらに、ステッピングモータ１のマイクロステップ電流波形の位相２７０°相とステッピングモータ２のマイクロステップ電流波形の位相１３５°相が一致する。

以後、同様の関係が保たれる。これを一般化すると、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と、他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が、一致していることになる。図２では、マイクロステップ動作を簡単に説明するため、１周１６マイクロステップの例で示してあるが、実際は擬似正弦波駆動をするため、１周６４マイクロステップ程度が使用される。

次に、ステッピングモータに流れる電流の合成波形を、図３に示す。ここでは電流波形を正弦波として記してあるが、実際は擬似正弦波の離散的な波形である。

ステッピングモータ１（ＳＴＭａ）の２相マイクロステップ駆動のＡ相電流波形を｜ＳＩＮΘ｜（ピーク電流を１に正規化）とすると、Ｂ相では位相が９０°ずれているため、｜ＳＩＮ（Θ＋９０°）｜、Ａ相正規化電流とＢ相正規化電流の和のＭａｘ値は、上記したようにＩ＝１．４１４であり、その時の位相角はΘ＝４５°＋９０°×ｎ（ｎは整数）である。Ａ相正規化電流とＢ相正規化電流の和のＭｉｎ値はＩ＝１であり、その時の位相角はΘ＝９０°×ｎ（ｎは整数）である。

ステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）の電流駆動波形も、ステップレートが同じであるのでステッピングモータ１と同じである。なお、ステップレートとは、ステッピングモータを駆動する駆動周波数であり、通常、ＰＰＳ（pulse per second）が用いられる。パルスはステップに置き換えられ、１秒間に何ステップするかを表わす。

二つのステッピングモータの駆動電流の和のＭａｘ値を最小にするには、一方のステッピングモータのＭａｘ値のタイミングと他方のステッピングモータのＭｉｎ値のタイミングを合わせることである。したがって、ステッピングモータ１とステッピングモータ２の位相は４５°ずらせばよい。このタイミングは、図３に示すように、９０°おきに表れる。よって、両ステッピングモータの位相は、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（１相励磁安定相、ｎは整数）と他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（２相励磁安定相、ｍは整数）が一致していることになる（停止時も同様にこの関係は保たれる）。

したがって、ステッピングモータ２のＡ相電流波形は｜ＳＩＮ（Θ−４５°）｜、Ｂ相は｜ＳＩＮ（Θ＋４５°）｜となり、二つのステッピングモータの駆動電流の和の計算式は
Ｉ＝｜ＳＩＮΘ｜＋｜ＳＩＮ（Θ＋９０°）｜＋｜ＳＩＮ（Θ−４５°）｜
＋｜ＳＩＮ（Θ＋４５°）｜
０°≦Θ−４５°≦１８０°，０°≦Θ＋９０°≦１８０°、すなわち４５°≦Θ≦９０°とすると
Ｉ＝ＳＩＮΘ＋ＳＩＮ（Θ＋９０°）＋ＳＩＮ（Θ−４５°）＋ＳＩＮ（Θ＋４５°）
＝ＳＩＮΘ＋ＳＩＮΘＣＯＳ９０°＋ＣＯＳΘＳＩＮ９０°
＋ＳＩＮΘＣＯＳ（−４５°）＋ＣＯＳΘＳＩＮ（−４５°）
＋ＳＩＮΘＣＯＳ４５°＋ＣＯＳΘＳＩＮ４５°
＝（（２＋√（２））／√（２））ＳＩＮΘ＋ＣＯＳΘ
＝√（１＋（（２＋√（２））／√（２）^２））ＳＩＮ（Θ＋α）←三角関数合成公式
α＝ＳＩＮ^−１（１／√（１＋（（２＋√（２）／√（２）^２）） ∴ α＝２２．５°
となる。

Ｍａｘ値はＳＩＮ（Θ＋２２．５°）＝１、すなわちΘ＝６７．５°の時のＩ＝２．６１３である。また、Ｍｉｎ値は、Θ＝４５°または９０°の時のＩ＝２．４１４である。Θ＝４５°以前、Θ＝９０°以降も同様であり、４５°おきにこのポイントが表れる。よって、Ｍａｘ値の位相角の一般式は、Θ＝６７．５°＋４５°×ｎ（ｎは整数）、Ｍｉｎ値の位相角の一般式はΘ＝４５°×ｎ（ｎは整数）である。

よって、従来例と比較すると、従来例でのＭａｘ値である２．８２８より約１割Ｍａｘ電流が低い。また、従来例でのＭｉｎ値は２であるので、（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）の差は（２．６１３−２．４１４）／（２．８２８−２）＝０．２４に縮小されている。

なお、本実施例１では、図１で示すように、クロック信号７を同一信号線でマイクロステップモータドライバ５および６に共通に加えているが、従来例の図６に示すように、マイクロステップモータドライバ５にはクロック信号７を、マイクロステップモータドライバ６にはマイクロステップ用クロック信号２５を、それぞれ加えて、マイコン１４から両ラインに同一信号を出力してもよい。

本発明の実施例２は、上記実施例１と同様の構成において、加減速制御を行う場合を示すものである。回路構成は、図１と同じである。また、マイクロステップ同時駆動時における各信号波形も、図２と同じである。さらに、マイクロステップ同時駆動方式の駆動電流合成波形も、図３と同じである。

マイクロステップ用クロック信号７のパルス周期を変動させれば、本実施例２の加減速制御に対応する。電源が投入されると、マイコン１４内のＲＯＭ１６に納められているイニシャルプログラムが起動し、ＣＰＵ１８にてイニシャル処理が行われる。ＥＥＰＲＯＭ１９から送信されるステッピングモータの動作に関わる初期データは、ＲＡＭ１７の所定のデータ領域に書き込まれる。このデータは、図５に示すように、ステッピングモータの加減速制御に関するデータである。

すなわち、起動時のステップレートである、ＳＴＭａ起動ステップレート：γ、ＳＴＭｂ起動ステップレート：αがデータ領域４４，４８に、到達時のステップレートである、ＳＴＭａ，ＳＴＭｂ到達ステップレート：βがデータ領域５２に、停止時から起動可能な限界ステップレートである、ＳＴＭａ自起動ステップレート：ζ、ＳＴＭｂ自起動ステップレート：ε（γ＜ζ＜β、α＜ε＜β、γ＜α）がデータ領域５３，５６に、加減速時に段階的に変化するステップレートピッチである、ＳＴＭａ，ＳＴＭｂステップレート加減速ピッチ：ｐがデータ領域５４に、各加減速ステップレートの駆動時間である、ＳＴＭａ，ＳＴＭｂ各加減速ステップレート駆動時間：ｔａｂがデータ領域５５に、それぞれ書き込まれる。

そして、これらの設定値を用いて加減速制御が行われる。ここではステッピングモータ１（ＳＴＭａ）が動作中に、ステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）を起動、加減速制御、停止する場合の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。

先ず、ＣＰＵ１８は、動作距離に対応する総ステップパルス数：ＳＰａ、起動ステップレート：γ、到達ステップレート：β、ステップレート加減速ピッチ：ｐ、加減速ステップレート駆動時間：ｔａｂ、のパラメータを持ったＳＴＭａ動作コマンドと、動作距離に対応する総ステップパルス数：ＳＰｂ、起動ステップレート：α、到達ステップレート：β、ステップレート加減速ピッチ：ｐ、加減速ステップレート駆動時間：ｔａｂ、のパラメータを持ったＳＴＭｂ動作コマンドを入力する（ステップ＃２５，２６）。この入力されたパラメータにより、ＳＴＭｂ起動タイミング、ＳＴＭｂ減速タイミングを決定する。

上記ＳＴＭｂ起動タイミング及びＳＴＭｂ減速タイミングは、次のように計算される。

ＳＰａ＝｛ＳＰ［γ］＋ＳＰ［γ＋ｐ］＋ ……＋ＳＰ［α−ｐ］＋ＳＰ［α］＋ ……＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ＳＰ［β−ｐ］｝ ← 加速時
＋ＳＰ［β］ ← 一定速時
＋｛ＳＰ［β−ｐ］＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ …… ＋ＳＰ［α］＋ …… ＋ＳＰ［γ＋ｐ］＋ＳＰ［γ］｝ ← 減速時
ＳＰｂ＝｛ＳＰ［α］−２［α］＋ …… ＋ＳＰ［β−２ｐ］
＋ＳＰ［β−ｐ］｝← 加速時
＋ＳＰ［β］ ← 一定速時
＋｛ＳＰ［β−ｐ］＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ …… ＋ＳＰ［α］
＋２［α−ｐ］｝ ← 減速時
なお、ＳＰ［γ］は、ステップレートγでのステップパルス数である。２［α］はステップレートαのステップパルスが二つあるという意味である。他も同様である。また、α＝γ＋ｎ１×ｐ、β＝α＋ｎ２×ｐである（ｎ１，ｎ２は正の整数）。

ステッピングモータ２は、ステッピングモータ１が、ＳＰ［γ］＋ＳＰ［γ＋ｐ］＋ …… ＋ＳＰ［α−ｐ］＋２［α］（２［α］はＳＴＭａとＳＴＭｂの位相差４５°に相当する。一周１６マイクロステップの場合。図２参照）加速ステップ動作後、ステッピングモータ２の起動周波数であるαで動作を開始する。また、ステッピングモータ２は到達ステップレートβでのステップ数
ＳＰ［β］＝総ステップ数−（加速制御ステップ数＋減速制御ステップ数）
＝ＳＰｂ−｛ＳＰ［α］＋ …… ＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ＳＰ［β−ｐ］｝ ×２
の動作後、減速動作を開始する。このように、ステッピングモータ１，２が動作する前にステッピングモータ２の起動タイミング、ステッピングモータ２の減速タイミングを決定しておく（ステップ＃２７）。

動作準備後、ステッピングモータ１をステップレート（ＳＲａ）＝γで起動し（ステップ＃２８ａ）、加速制御を行う（ステップ＃２８ｂ）。以後、ステッピングモータ１のステップレートをＳＲａと記す。ステッピングモータ１（ＳＴＭａ）が起動からＳＰ［γ］＋ＳＰ［γ＋ｐ］＋ ……＋ＳＰ［α−ｐ］＋２［α］パルス動作終了したら（ステップ＃２９）、ステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）をステップレート（ＳＲｂ）＝αで起動し（ステップ＃３０）（この時、ＳＴＭａとＳＴＭｂの位相差Θａ−ｂ＝４５°となっている。図２参照）、ステップピングモータ1及び２を同時加速制御する（ステップ＃３１）。以後、ＳＴＭｂのステップレートをＳＲｂと記す。

ステッピングモータ１及び２が、ＳＰ［α］−２［α］＋ＳＰ［α＋ｐ］＋ …… ＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ＳＰ［β−ｐ］パルス動作終了したら（ステップ＃３２）、ステッピングモータ１及び２をＳＲａ，ＳＲｂ＝βで一定速駆動する（ステップ＃３３）。一定速駆動で、ＳＰｂ−｛ＳＰ［α］＋ …… ＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ＳＰ［β−ｐ］｝×２パルス動作終了したら（ステップ＃３４）、ステッピングモータ１及び２の同時減速制御を行う（ステップ＃３５）。減速制御で、ＳＰ［β−ｐ］＋ＳＰ［β−２ｐ］＋ …… ＋ＳＰ［α］＋２［α−ｐ］パルス動作終了したら（２［α−ｐ］はＳＴＭａとＳＴＭｂの位相差４５°に相当。一周１６マイクロステップの場合。）（ステップ＃３６）、ステッピングモータ２を停止する（ステップ＃３７）。次は、ステッピングモータ１のみの動作であるが、二つのケースが考えられる。

《ケース１（ステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）停止後のステッピングモータ1（ＳＴＭａ）の動作ステップパルス数が少ない場合）》
ＳＲａ＝α−ｐで一定速駆動を行い（ステップ＃３８）、続いて、ＳＲａ＝α−ｐ→γに減速制御し、目的位置で停止する（ステップ＃４２）。
《ケース２（ステッピングモータ２（ＳＴＭｂ）の停止後のステッピングモータ１（ＳＴＭａ）の動作ステップパルス数が多い場合）》
ＳＲａ＝α−ｐから加速制御した（ステップ＃３９）後、ＳＲａ＝βに達したら（ステップ＃４０）、βで一定速駆動を行い（ステップ＃４１）、続いてＳＲａ＝β→γに減速制御し、目的位置で停止する（ステップ＃４３）。

このように本実施例２では、ステッピングモータ２をステッピングモータ１の起動ステップレートより高いステップレートでステッピングモータ１の動作中に起動（ステッピングモータ１が加速し、ステッピングモータ２の起動ステップレートになったとき同期して起動する）、停止することにより、起動トルクに差のあるモータにも対応することができ、加減速制御を行っても実施例１に記したと同じ効果、すなわち、二つのステッピングモータの消費電流の和のＭａｘ値を最も小さくすることができる。また、二つのステッピングモータの消費電流の和の（Ｍａｘ値−Ｍｉｎ値）差を最も小さくできる。

なお、ここでは説明し易くするため、位相差Θａ−ｂ＝４５°で起動、停止する場合について説明したが、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が一致している位相で起動、停止するならどの場合も同様である。

上記の各実施例によれば、二つのステッピングモータによりそれぞれ別個の機構部を同時にマイクロステップ動作させるマイクロステップ駆動装置において、二つのステッピングモータのステップレートが等しく、かつ、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が一致するようなマイクロステップ駆動方式をとっている。よって、Ｍａｘ消費電流を低減することができる。また、Ｍａｘ消費電流とＭｉｎ消費電流の差を低減することもでき、ＥＭＩノイズの発生を抑えることも可能となる。

なお、上記各実施例におけるマイクロステップ駆動装置は、電動雲台カメラに好適である。つまり、電動雲台カメラには、パンニング用ステッピングモータとチルティング用ステッピングモータが備えられており、これらの二つのステッピングモータを上記のようにマイクロステップ駆動することにより、Ｍａｘ消費電流を低減し、且つ、Ｍａｘ消費電流とＭｉｎ消費電流の差を低減してＥＭＩノイズの発生を抑えることができるといった効果を有しつつ、パンニング、チルティングの同時駆動を行え、被写体を短時間で捉えることが可能となる。

また、上記各実施例におけるマイクロステップ駆動装置は、ズーム機能を備えたズームカメラにも好適である。つまり、ズームカメラには、ズーム用ステッピングモータとフォーカス用ステッピングモータが備えられており、これらの二つのステッピングモータを上記のようにマイクロステップ駆動することにより、Ｍａｘ消費電流を低減し、且つ、Ｍａｘ消費電流とＭｉｎ消費電流の差を低減してＥＭＩノイズの発生を抑えるといった効果を有しつつ、ズーム動作に追従しながらフォーカス動作を行うといった、各モータの同時駆動を実現でき、被写体にピントを合わせつつ、画角変更を行うことが可能となる。

本発明の実施例１に係わる二つのステッピングモータを同時に駆動するマイクロステップ駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 図１のマイクロステップ駆動装置における各信号波形を示す図である。 図１のマイクロステップ駆動装置における駆動電流の合成波形を示す図である。 本発明の実施例２における主要部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２においてマイコン内のＲＡＭへのデータの割り付け図である。 従来の二つのステッピングモータを同時に駆動するマイクロステップ駆動装置の回路構成を示すブロック図である。 従来例で使用するマイコン内のＲＡＭへのデータの割り付け図である。 図６のマイクロステップ駆動装置における駆動電流の合成波形を示す図である。

符号の説明

１ ステッピングモータ（ＳＴＭａ）
２ ステッピングモータ（ＳＴＭｂ）
１４ マイコン
１６ ＲＯＭ
１８ ＣＰＵ
１９ ＥＥＰＲＯＭ
２０ Ｉｒコントローラ
２１ ＬＡＮコントローラ
２２ Ｉｒ発光素子
２３ Ｉｒ受光素子
２４ パソコン

Claims (3)

1. それぞれが別個の機構部を動作させる二つのステッピングモータを同時にマイクロステップ駆動させるステッピングモータのマイクロステップ駆動装置において、
   前記二つのステッピングモータのステップレートが等しく、かつ、一方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相９０°ｎ相（ｎは整数）と他方のステッピングモータのマイクロステップ電流波形の位相−４５°＋９０°ｍ相（ｍは整数）が一致していることを特徴とするステッピングモータのマイクロステップ駆動装置。
2. 請求項１に記載のステッピングモータのマイクロステップ駆動装置を備える電動雲台カメラであって、
   二つのステッピングモータのうちの一方が、パンニング用ステッピングモータであり、他方が、チルティング用ステッピングモータであることを特徴とする電動雲台カメラ。
3. 請求項１に記載のステッピングモータのマイクロステップ駆動装置を備えるズームカメラであって、
   二つのステッピングモータのうちの一方が、ズーム用ステッピングモータであり、他方が、フォーカス用ステッピングモータであることを特徴とするズームカメラ。
   

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