JP2007025137A - レンズ制御装置、及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パルスモータを用いた鏡筒制御装置において、無駄な電力を消費することでカメラのパフォーマンスを低下させる恐れがあった。
【解決手段】 パルスモータ２００に供給する電流量を駆動開始前整定、駆動時、駆動開始後整定及び保持時でＰＷＭ発生器で発生させるＰＷＭ信号のデューティを最適に変更することで消費電力を抑える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パルスモータを駆動するパルスモータ制御装置及び該パルスモータ制御装置を用いたカメラのレンズ制御駆動技術に関するものである。

パルスモータは、入力パルスの回転角、周波数に応じたオープンループ制御が可能であり、位置検出用のエンコーダなどを用いずに容易に位置決め制御を行えるために、ＯＡ機器などの駆動装置として用いられている。レンズの焦点距離を変更するズーム機能や自動的にピントを合わせるオートフォーカス機能、撮像素子に露光される光量を調整する絞り機能を有するカメラやビデオカメラにおいても、レンズを駆動するモータとしてパルスモータが使用されている。パルスモータにてレンズ鏡筒制御装置を駆動する場合、停止後に駆動装置が振動することによりパルスモータが脱調することを抑えるために停止位相での電流を一定期間流し続ける必要がある（駆動停止後整定）。さらに、パルスモータを正弦波電流で駆動する場合、停止位相がモータの励磁相と異なる場合、ロータの停止位相がコギング力によってずれることがある。そのため、停止している位相の保持電流を流し続けることにより回転角を保持する場合がある。

特許文献１では、パルスモータを用いて制御する絞り駆動装置において、駆動停止後に絞りを保持するための電流を少なくすることにより、消費電流を削減する手法が提案されている。また、特許文献２では、パルスモータを用いて制御するレンズ制御装置において、駆動停止後に供給する電流を少なくすることにより、消費電流を削減する手法が提案されている。
特公平６−６７２７７号公報 特開平１１−６９８８７号公報

しかしながら、上記従来例では、駆動開始前には通常の駆動電流と同じ電流量で駆動させるため、必要以上に電力を消費することとなり、カメラ動作のパフォーマンスを低下させることとなる。

本発明は、上記課題において、レンズを駆動するパルスモータと、前記パルスモータに駆動電流を供給する電流供給手段と、前記パルスモータに供給する電流を制御する制御手段とを有し、駆動開始前、駆動時、駆動停止後、保持時の駆動状態によってパルスモータに供給する電流を変更する。

本発明によれば、モータ駆動の際及び停止の際の条件に応じて供給する駆動電流量を変更することで、消費電流を抑えることが可能である。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例であるカメラ１００のブロック図である。

０はカメラ１００に設けられたレンズ鏡筒であり、ズームレンズ１、フォーカスレンズ２、絞り及びシャッタ３により構成されている。ズームレンズ１、フォーカスレンズ２はそれぞれ、モータからの駆動力を受けることによって光軸方向に移動して、撮影光学系の焦点距離を変更したり、焦点調節を行ったりする。

４はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、８はＡ／Ｄ変換器であり撮像素子４のアナログ信号出力をデジタル信号に変換する。

５はタイミング発生器であり、メモリ制御９及びカメラシステム制御５の制御の下で、撮像素子４、Ｄ／Ａ変換６、Ａ／Ｄ変換８にクロック信号や制御信号を供給する。

画像表示７は、ＴＦＴ＿ＬＣＤ（薄膜トランジスタ駆動型液晶表示器）等により構成され、撮影によって得られた画像データや特定の情報（例えば、撮影情報）等を表示する。ここで、画像表示記憶１０に書き込まれた表示用の画像データ等は、メモリ制御９の制御の下で、Ｄ／Ａ変換器６を介して画像表示７に出力されて表示される。撮像素子４の出力信号から生成される画像データを、画像表示７に逐次表示させることにより、電子ファインダ機能を実現することが可能である。

メモリ制御９は、カメラシステム制御１５の制御の下に、タイミング発生器５、Ｄ／Ａ変換６、Ａ／Ｄ変換８、画像表示記憶１０、画像処理１１に対するデータの入出力制御を行う。

１１は画像処理部であり、Ａ／Ｄ変換８、あるいはメモリ制御９からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。これにより、画像データが生成される。

カメラシステム制御１５は、操作部２０より行われる操作に応じて露光制御１２、測距制御１３、ズーム制御１４を制御する。

カメラシステム制御１５は、画像処理１１での画像処理によって得られた輝度情報に基づいて露出値（絞り値およびシャッタ速度）を演算し、この演算結果に基づき露光制御１２を介して絞り及びシャッタ３の駆動を制御する。これによって、ＡＥ（自動露出）制御が行われる。

カメラシステム制御１５は、画像処理１１での画像処理によって得られた撮影光学系の焦点調節情報（コントラスト検出値）に基づき、測距制御１３を介してフォーカスレンズ２の駆動を制御する。これにより、ＡＦ（オートフォーカス）制御などが行われる。

カメラシステム制御１５は、操作部２０のうちズーミングを指示するための操作スイッチ（ズームレバーやズームボタン）の操作量および操作方向に基づき、ズーム駆動１４を介してズームレンズ１の駆動を制御する。

メモリ１６は、カメラシステム制御１５の作業領域や撮影した静止画像や動画像の一時的な格納領域として使用される揮発領域とカメラ駆動に必要な設計値などを記憶しておく不揮発領域とからなる。このメモリ１６の記憶容量は、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な容量となっており、複数枚の静止画像を連続して撮影する連続撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みを可能にしている。

電源１７は、電池検出回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成され、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量等の検出を行い、これらの検出結果およびカメラシステム制御１５からの命令に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電源を必要な期間だけ記録媒体を含む各部へ電圧や電流を供給する。

インターフェース(Ｉ／Ｆ)１８は、メモリーカードやハードディスク等の記録媒体とのインターフェースである。記録１９は、記録媒体に対して画像データ等を格納するための記録装置であり、Ｉ／Ｆ１８を介してカメラシステム制御１５とアクセスすることが可能である。

図２は、本発明の実施例であるパルスモータ制御装置のブロック図である。図２において、２００はパルスモータ、２０１、２０２はパルスモータのステータ及びロータ、２０３はモータドライバ回路、２０４は、パルスモータの制御などを行うマイコン、２０５は、マイコンの周辺装置であるＰＷＭ発生器である。パルスモータ２００は、鏡筒制御装置を駆動する駆動源となるモータである。ステータ２０１のＡ相及びＢ相には、巻き線が巻かれ、巻き線に電流を流して磁力を発生させることでロータ２０２が回転し、鏡筒駆動装置へ駆動力を供給する。ステータ２０１の巻き線には、パルスモータの駆動方式に応じて矩形波または、正弦波の電流を供給する。モータドライバ回路２０３は、パルスモータ２００に供給する電流信号を生成する。モータドライバ回路２０３の内部には、図３に示すブリッジ回路を各相ごとに有する。ブリッジ回路は、ＳＷ１及びＳＷ２をスイッチング制御することで巻き線に流す電流量と電流方向が決定される。例えば、ブリッジ回路のＳＷ１＝ＯＮ、ＳＷ２＝ＯＦＦとなった場合には、巻き線にはＯＵＴ＋→ＯＵＴ−の方向に電流が流れる。ＳＷ１＝ＯＦＦ、ＳＷ２＝ＯＮとなった場合には、巻き線にはＯＵＴ−→ＯＵＴ＋の方向に電流が流れる。このブリッジ回路のスイッチをＰＷＭによってＯＮ時間または、ＯＦＦ時間を制御することで出力される電流量を制御することが可能である。マイコン２０４は、周辺装置としてＰＷＭ発生器２０５とＰＷＭを生成するためなどに用いるタイマ２０６を有する。マイコン２０４では、カメラ１００において露光制御１２、測距制御１３、ズーム制御１４及びカメラ制御１５を実現するためにも用いられている。図４は、正弦波を出力する際のＡ相及びＢ相のＰＷＭ制御のデューティ比を示している。図４では、ＰＷＭ周期が正弦波１周期を２０分割した場合のデューティを示している。この周波数をあげることにより正弦波の変化をさらに滑らかに制御することも可能である。出力電流を制御する場合には、このデューティに対してゲインをかけることで出力電流を制御することができる。図５は、図４で出力するデューティに対して５０％のゲインをかけた場合のデューティである。カメラ１００は、正弦波の各位相におけるデューティのテーブルならびに駆動状態におけるゲインの値をメモリ１６に記憶しておき、モータの駆動速度とゲイン値に応じて連続的にＰＷＭのデューティを変更する。

図６及び図７は、本発明の実施例において、該パルスモータに供給する電流信号及びＰＷＭ制御信号の関係を示している。図６は、駆動開始前、駆動時、駆動停止後、保持時でゲインを変更しない場合のＡ相、Ｂ相の電流波形及び制御波形を、図７は、駆動開始前、駆動停止後、保持時にゲインをかけることでモータへの供給電流を抑えたときのＡ相、Ｂ相の電流波形及び制御波形を示している。図６において、ゲインを変更していないにも関わらず、駆動前整定時と駆動中で同じ位相であってもモータに流れている電流量が異なっていることが分かる。これは、モータが回転している場合には、ロータの回転によって逆起電力が発生し、コイルに流れる電流を抑制しているためである。図７は、駆動開始前整定時と駆動停止後整定時のゲインを通常駆動時に対して６０％、保持時には４０％とした場合を示している。整定時に設定可能なゲイン値は、整定時間の間、一定の電流を流すことで駆動装置のメカ的な振動を抑えることが可能な電流を流すゲインである必要がある。また、保持時に設定可能なゲイン値は、停止した位相が、モータの励磁相と異なる場合であっても一定の電流を流すことによって位置ずれが発生しないような電流を流すゲインである必要がある。

図８は、本発明の実施例におけるパルスモータ制御装置の制御フローである。

カメラシステム制御１５が、ユーザーの操作により露出制御を行うことを判断した場合には、露光制御１２に対して駆動命令を発する。それに応じて露光制御１２は、パルスモータ駆動装置においてモータの駆動動作を開始する（Ｓ００１）。次に現在の停止位相のＰＷＭ値に対してメモリ１６より取得した開始前整定ゲインをかけることで整定時のＰＷＭデューティを決定する（Ｓ００２）。マイコン２０４上で実現されてる露光制御１２は、決定したＰＷＭデューティをＰＷＭ発生器２０６で発生させることでパルスモータ２００に励磁を開始する（Ｓ００３）。Ｓ００４では、メモリ１６に記憶されている駆動開始前整定時間をタイマ２０６にて計時する。計時されている間は、Ｓ００３でモータに励磁された電流が流れ続けている。駆動開始前整定時間が経過した後、モータを回転させる前に駆動用のゲインにゲインを変更する（Ｓ００５）。そのゲインで露光制御１２は、所望の絞りが所望の位置となるまでパルスを発生させ、絞りを駆動する（Ｓ００６）。露光制御１２は、撮像素子４により取り込まれた画像の輝度が適正輝度となるように絞り及びシャッタ３の制御を行う。絞りによって露光量を変化させる場合には、輝度が適正輝度よりも高い場合には絞りを閉じる方向に、低い場合には絞りを開く方向に露出制御シーケンスに従って絞りを制御する。Ｓ００７では、露出制御シーケンスによって決められた絞りの停止位置に到達したか否かの判定を行う。絞りが停止位置まで駆動した後、駆動停止後の整定ゲインの設定を行う（Ｓ００８）。駆動停止後の整定時間も駆動開始前と同様にタイマ２０６によって計時する（Ｓ００９）。駆動停止後整定が終了した後に、メモリ１６に記憶している保持ゲインを設定し（Ｓ０１０）、絞りを保持状態とする（Ｓ０１１）。

測距制御１３及びズーム制御１４においても上記フローと同様の処理を行うことで所望の動作を実現でき、さらに消費電力を抑えることが可能である。

本発明の実施例であるカメラ１００のブロック図である。 本発明の実施例であるパルスモータ制御装置のブロック図である。 ブリッジ回路を示す図である。 ゲイン１００％の場合の正弦波位相とＰＷＭデューティとの関係を示す表である。 ゲイン５０％の場合の正弦波位相とＰＷＭデューティとの関係を示す表である。 ゲイン１００％の場合の駆動電流とＰＷＭ制御の関係を示す図である。 整定時ゲイン６０％、保持時４０％の場合の駆動電流とＰＷＭ制御の関係を示す図である。 本発明の実施例におけるパルスモータ制御装置の制御フローである。

符号の説明

０ レンズ鏡筒
１ ズームレンズ
２ フォーカスレンズ
３ 絞り及びシャッタ
４ 撮像素子
５ タイミング発生器
６ ＤÅ変換
７ 画像表示
８ ＡＤ変換
９ メモリ制御
１０ 画像表示記憶
１１ 画像処理
１２ 露光制御
１３ 測距制御
１４ ズーム制御演算器
１５ カメラシステム制御
１６ メモリ
１７ 電源
１８ インターフェース（Ｉ／Ｆ）
１９ 記録
２０ 操作部
１００ カメラ
２００ パルスモータ
２０１ ステータ
２０２ ロータ
２０３ モータドライバ回路
２０４ マイコン
２０５ ＰＷＭ発生器
２０６ タイマ

Claims (4)

1. レンズを駆動するパルスモータと、前記パルスモータに駆動電流を供給する電流供給手段と、前記パルスモータに供給する電流を制御する制御手段とを有し、
   駆動開始前、駆動時、駆動停止後、保持時にパルスモータに供給する電流を変更することを特徴とするレンズ制御装置。
2. 前記電流供給手段によって供給する電流を、駆動時よりも駆動開始前、駆動停止後及び保持時には、少なくすることを特徴とする請求項１記載のレンズ制御装置。
3. 前記パルスモータに電流を供給する時間を計測する計測手段を有し、前記パルスモータの駆動開始前及び駆動停止後に電流を供給する時間は、前記計測手段によって計測される一定の期間だけ電流を供給することを特徴とする請求項１記載のレンズ制御装置。
4. レンズを駆動するパルスモータと、前記パルスモータに駆動電流を供給する電流供給手段と、前記パルスモータに供給する電流を制御する制御手段とを有するレンズ制御装置の制御方法であって、
   駆動開始前、駆動時、駆動停止後、保持時にパルスモータに供給する電流を変更することを特徴とする制御方法。

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