JP2007094076A - Rotation detector of two-phase step motor, lens driving device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話器等のレンズ駆動等を行う駆動源に用いる2相ステップモータの回転を検出する回転検出装置及びこれを有するレンズ駆動装置、更にはこれを有する電子機器に関するものである。 The present invention relates to a rotation detection device for detecting the rotation of a two-phase step motor used as a driving source for driving a lens of a digital camera, a mobile phone with a camera, etc., a lens driving device having the rotation detecting device, and an electronic apparatus having the same It is about.
デジタルカメラ等のカメラ機構を有する電子機器において、オートフォーカスやズーム機能を行うためにレンズ駆動装置が内蔵されているが、このレンズ駆動装置を駆動させる駆動源として2相ステップモータが一般的に利用されている。
この種の2相ステップモータとしては、例えば、2極に磁化されたロータと、2相のコイルが巻回されたステータと、ステータの対向部分に設けられた切り欠き部とを有し、ロータがある角度にて磁気的に安定な状態を保てるように180度づつ(ステップ角180°)正逆回転可能なモータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
An electronic device having a camera mechanism such as a digital camera incorporates a lens driving device to perform an autofocus and zoom function. A two-phase step motor is generally used as a driving source for driving the lens driving device. Has been.
As this type of two-phase step motor, for example, it has a rotor magnetized in two poles, a stator around which a two-phase coil is wound, and a notch provided in an opposing portion of the stator. There is known a motor capable of rotating forward and backward by 180 degrees (
ところで、この種の2相ステップモータでは、低消費電力を実現するため、入力電力を最小限に留める必要がある。しかしながら、負荷変動や外乱等の要因によりロータが回転できないと、正確な位置送りを実現できない。そこで、正確な位置送りを実現するため、ロータの回転を検出する回転検出装置を別個に設けているものもある。
このような回転検出装置は、様々な方法でロータの回転検出を行っており、例えば、検出抵抗により電流を検出し、駆動パルス印加後、ロータの振動に伴う逆起電力の変化から回転を検出する方法(例えば、特許文献2参照)や、端子を開放して電圧を検出し、駆動パルス印加後、ロータの振動に伴う逆起電力の変化から回転を検出する方法(例えば、特許文献3参照)や、検出コイルにより、ロータの駆動とロータの回転検出とを同時に行う方法(例えば、特許文献4参照)等が知られている。
Such a rotation detection device detects the rotation of the rotor by various methods. For example, the current is detected by a detection resistor, and after the drive pulse is applied, the rotation is detected from the change in the counter electromotive force caused by the vibration of the rotor. (For example, see Patent Document 2), a method for detecting a voltage by opening a terminal and detecting a rotation from a change in counter electromotive force due to vibration of a rotor after applying a driving pulse (for example, see
しかしながら、従来の方法では以下の課題が残されている。
即ち、検出抵抗を用いて電流を検出する方法や、端子を開放して電圧を検出する方法では、1ステップ駆動(180°回転)する毎に回転検出時間が必要になるので、連続して駆動パルスを印加することが困難であった。そのため、ロータを高速に回転させることができなかった。
また、検出用コイルによりロータ駆動とロータの回転検出とを同時に行う方法では、検出用コイルを別個に設けなければならないので、そのための専用スペースが必要となり小型化の妨げになるものであった。
However, the following problems remain in the conventional method.
That is, in the method of detecting the current using the detection resistor or the method of detecting the voltage by opening the terminal, the rotation detection time is required every time one step driving (rotating 180 °), so the driving is continuously performed. It was difficult to apply a pulse. Therefore, the rotor could not be rotated at a high speed.
Further, in the method of simultaneously performing the rotor driving and the rotor rotation detection by the detection coil, the detection coil has to be provided separately, so that a dedicated space for that is required, which hinders downsizing.
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、ロータの回転を専用に検出する回転検出用コイルが不要で、小型化が図れると共に、高速回転を行うことができる2相ステップモータの回転検出装置及びこれを有するレンズ駆動装置、更にはこれを有する電子機器を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to eliminate the need for a rotation detection coil that exclusively detects the rotation of the rotor, which can be miniaturized and can perform high-speed rotation. To provide a rotation detecting device for a two-phase step motor, a lens driving device having the same, and an electronic device having the same.
ここで、従来の2相ステップモータ及び回転検出装置を、レンズ駆動装置に適用した例について説明する。
レンズ駆動装置は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話器等の電子機器内に内蔵されており、レンズを光軸方向に移動させて撮像素子との間隔を変えることで、フォーカスやズーム等を可能にさせているものである。このレンズ駆動装置は、例えば、光軸に平行な方向に配され、2相ステップモータにより回転駆動されるリードスクリューと、該リードスクリューに螺合され、リードスクリューの回転に伴って光軸方向に移動するナットと、レンズを固定すると共に一端側がナットに固定されたレンズ枠とを備えている。
Here, an example in which a conventional two-phase step motor and rotation detection device are applied to a lens driving device will be described.
The lens driving device is built in electronic devices such as digital cameras and camera-equipped mobile phones, and enables focusing and zooming by moving the lens in the optical axis direction and changing the distance from the image sensor. It is what is letting. This lens driving device is, for example, arranged in a direction parallel to the optical axis, and a lead screw that is rotationally driven by a two-phase step motor, and is screwed into the lead screw, and in the optical axis direction as the lead screw rotates. A moving nut and a lens frame for fixing the lens and having one end fixed to the nut are provided.
このように構成されたレンズ駆動装置によれば、2相ステップモータによりリードスクリューを任意の方向に回転させ、ナットをリードスクリューに沿って、即ち、光軸方向に沿って移動させることができる。その結果、レンズ枠を介してレンズを光軸方向に移動させることができ、焦点を変化させてフォーカスやズーム等を行うことができるようになっている。 According to the lens driving device configured as described above, the lead screw can be rotated in an arbitrary direction by the two-phase step motor, and the nut can be moved along the lead screw, that is, along the optical axis direction. As a result, the lens can be moved in the optical axis direction via the lens frame, and focus, zoom, and the like can be performed by changing the focal point.
ところで、レンズの移動を正確に制御してフォーカスやズーム等を高精度に行うには、予めレンズの位置を基準位置にセットしておく必要がある。つまり、レンズ駆動を行う前に、基準位置設定が必要とされている。この基準位置設定には、いくつかの方法が知られているが、例えば、図18(a)及び図18(b)に示すように、フォトインタラプタや電気接点等の位置検出センサにより、レンズ枠に取り付けられた検出部材を検出し、検出した位置を基準位置とする方法が知られている。
即ち、図18(a)に示すフォトインタラプタを利用した方法では、検出部材が接近して光を遮断した位置が基準位置となる。また、図18(b)に示す電気接点を利用した方法では、検出部材(導電性部材)が接触して導通がなされた位置が基準位置となる。
By the way, in order to accurately control the movement of the lens and perform focusing, zooming, and the like with high accuracy, it is necessary to set the position of the lens in advance as a reference position. That is, the reference position needs to be set before lens driving. Several methods are known for setting the reference position. For example, as shown in FIGS. 18A and 18B, a lens frame is detected by a position detection sensor such as a photo interrupter or an electrical contact. A method is known in which a detection member attached to the sensor is detected and the detected position is used as a reference position.
That is, in the method using the photo interrupter shown in FIG. 18A, the position where the detection member approaches and blocks light is the reference position. In the method using the electrical contact shown in FIG. 18B, the position where the detection member (conductive member) is brought into contact and conducted is the reference position.
ところが、この位置検出センサを利用した方法では、センサや検出部材のスペースが必要であり、小型化の妨げになるものであった。また、部品点数が増加するので、高コスト化する不都合があった。
そこで、このような位置検出センサを利用せずに、例えば、図18(c)に示すように、ステップモータのロータを予め決められた規定ステップ数(例えば、100ステップ;ナットが可動する最大移動量に相当する量)だけ回転させて、ナットを機械的に静止する位置まで移動させ、該位置を基準位置とする方法が知られている。
However, the method using the position detection sensor requires a space for the sensor and the detection member, which hinders downsizing. Further, since the number of parts increases, there is a disadvantage that the cost increases.
Therefore, without using such a position detection sensor, for example, as shown in FIG. 18 (c), the rotor of the step motor has a predetermined number of predetermined steps (for example, 100 steps; maximum movement in which the nut can move). There is known a method in which the nut is moved to a position where it is mechanically stopped by rotating it by an amount corresponding to the amount), and that position is used as a reference position.
しかしながらこの方法では、ナットが可動範囲の最端側に位置している場合には、規定ステップ数だけ回転させたときに、ナットが度当たり部に接触して機械的に静止した状態となるが、ナットが可動範囲の途中に位置している場合には、途中でナットが度当たり部に接触して静止した状態となってしまう。ところが、ナットの位置に関係なく強制的に予め決められたステップ数だけリードスクリューを回転させてしまうので、ナットが静止した後も駆動パルスが入力されて回転し続ける状態となってしまう。その結果、ナットがリードスクリューに噛んでしまったり、摩耗して動作不良を起こしたりする恐れがあった。また、ナットが静止してからは、無駄に回転させているだけであるので、消費電力の増加や検出時間の増加を招くものであった。 However, in this method, when the nut is positioned at the extreme end side of the movable range, when the nut is rotated by the specified number of steps, the nut comes into contact with the contact portion and becomes mechanically stationary. When the nut is positioned in the middle of the movable range, the nut comes into contact with the contact portion in the middle and becomes stationary. However, since the lead screw is forcibly rotated by a predetermined number of steps regardless of the position of the nut, a drive pulse is input and the motor continues to rotate even after the nut is stationary. As a result, the nut may be bitten by the lead screw, or may be worn out and cause malfunction. Further, since the nut is merely rotated unnecessarily after the nut is stationary, the power consumption is increased and the detection time is increased.
また、図18(d)に示すように、度当たり部の手間にリードスクリューより小径の軸部を設けたものも知られている。こうすることで、小径の軸部までナットが達すると、噛み合いが外れるため、ナットと度当たり部との直接的な接触を防止してナットの噛み込みや、摩耗による動作不良を防止することは可能であるが、やはりナットの位置に関係なく予め決められたステップ数だけリードスクリューを回転させるので、消費電力の増加や検出時間の増加を招いてしまうものであった。 Further, as shown in FIG. 18 (d), a shaft having a smaller diameter than that of the lead screw is also known. By doing this, when the nut reaches the small-diameter shaft part, the engagement is disengaged, so that direct contact between the nut and the contact part is prevented, and it is possible to prevent the nut from being caught or malfunctioning due to wear. Although it is possible, since the lead screw is rotated by a predetermined number of steps regardless of the position of the nut, power consumption and detection time are increased.
そこで、上記回転検出装置を用いて、ナットが度当たり部に接触した時に、モータが非回転となることを検出して基準点を設定することができれば、基準点検出時の消費電力や検出時間を減少させることができる。しかしながら、上述したように、従来提案されている回転検出装置では、ロータを高速に回転できなかったり、検出用コイルを別個に設ける必要があったりする等の種々の問題が生じていた。 Therefore, if the rotation detection device can be used to set the reference point by detecting that the motor is not rotating when the nut contacts the contact portion, the power consumption and detection time at the time of detecting the reference point Can be reduced. However, as described above, in the conventionally proposed rotation detection device, various problems such as the fact that the rotor cannot be rotated at a high speed and a detection coil needs to be provided separately have occurred.
そこで、本発明の別の目的としては、ロータの回転状態及び非回転状態を高精度に判別してレンズの基準位置設定等に応用することができる2相ステップモータの回転検出装置及びこれを有するレンズ駆動装置、更にはこれを有する電子機器を提供することである。 Therefore, as another object of the present invention, there is provided a rotation detection device for a two-phase step motor capable of discriminating the rotation state and non-rotation state of the rotor with high accuracy and applied to the reference position setting of the lens and the like A lens driving device, and further an electronic apparatus having the lens driving device.
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の2相ステップモータの回転検出装置は、2極に磁化されたロータと、2相のコイルがヨークに巻回されたステータとを有する2相ステップモータの回転検出装置であって、前記2相の各コイルに駆動パルスをそれぞれ印加するパルス印加手段と、前記2相のコイルの少なくともいずれか一方のコイルの両端子間に生じる誘起電圧を、該誘起電圧が最大となる前記ロータの回転角度範囲内で検出する検出手段と、検出した前記誘起電圧を予め設定された基準電圧と比較して、前記ロータが回転しているか否かを判断する判断手段とを備え、前記パルス印加手段は、前記ロータが前記回転角度範囲内に達したときに、前記誘起電圧が検出されるコイルに対して、一定の開放時間が空くように前記駆動パルスを印加し、前記検出手段は、前記一定の開放時間内で前記誘起電圧を検出することを特徴とするものである。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
The rotation detection device for a two-phase step motor of the present invention is a rotation detection device for a two-phase step motor having a rotor magnetized in two poles and a stator having a two-phase coil wound around a yoke, A pulse applying means for applying a driving pulse to each of the two-phase coils, and an induced voltage generated between both terminals of at least one of the two-phase coils, the rotation of the rotor that maximizes the induced voltage. Detection means for detecting within an angle range; and judgment means for judging whether the rotor is rotating by comparing the detected induced voltage with a preset reference voltage; and the pulse applying means When the rotor reaches the rotation angle range, the drive pulse is applied to the coil from which the induced voltage is detected so that a certain open time is available, and the detection means It is characterized in detecting the induced voltage within a certain open time.
この発明に係る2相ステップモータの回転検出装置においては、パルス印加手段により各コイルに所定の駆動パルスを印加することで、ステータにS極、N極の磁界を発生させる。これにより、S極、N極の2極に磁化されたロータは、ステータに発生した磁界の反発・吸引力を受けて回転する。その結果、ロータを、例えばステップ角180°で回転させることができる(なお、ステップ角90°で回転させることも可能)。
ここで、ロータが回転している場合には、各2相のコイルの端子間には、コイルに鎖交するロータ磁束の時間変化量に比例する誘起電圧が発生する。なお、ロータが非回転状態である場合には、磁束の変化が“0”となり誘起電圧が発生しない。また、この誘起電圧は、ロータの回転角度と回転速度とに応じて大きさが変化するものであり、正常回転時に最大値(ピーク)となる回転角度範囲が予め決まっている。
In the rotation detecting device for a two-phase step motor according to the present invention, a predetermined drive pulse is applied to each coil by the pulse applying means, thereby generating S and N pole magnetic fields in the stator. Thereby, the rotor magnetized to two poles of the S pole and the N pole rotates by receiving the repulsion / attraction force of the magnetic field generated in the stator. As a result, the rotor can be rotated at a step angle of 180 °, for example (it is also possible to rotate at a step angle of 90 °).
Here, when the rotor is rotating, an induced voltage is generated between the terminals of the two-phase coils, which is proportional to the amount of time variation of the rotor magnetic flux linked to the coils. When the rotor is in a non-rotating state, the change in magnetic flux is “0” and no induced voltage is generated. The induced voltage changes in magnitude according to the rotation angle and the rotation speed of the rotor, and a rotation angle range that has a maximum value (peak) during normal rotation is determined in advance.
そこで、検出手段は、誘起電圧が最大となる上記回転角度範囲にロータが達したときに、少なくともいずれか一方のロータに発生した誘起電圧を検出する。この際、パルス印加手段は、誘起電圧が検出されるコイルに対して、ロータが上記回転角度範囲内に達したときに、一定の開放時間が空くように駆動パルスを印加する。そして、検出手段は、この一定の開放時間内で誘起電圧を検出する。これにより、検出手段は、コイルに発生する最大の誘起電圧を確実に検出することができる。 Therefore, the detecting means detects the induced voltage generated in at least one of the rotors when the rotor reaches the rotation angle range in which the induced voltage is maximum. At this time, the pulse applying means applies a driving pulse to the coil in which the induced voltage is detected so that a certain open time is available when the rotor reaches the rotation angle range. And a detection means detects an induced voltage within this fixed open time. Thereby, the detection means can reliably detect the maximum induced voltage generated in the coil.
そして、判断手段が、検出された誘起電圧を予め設定された基準電圧と比較することで、ロータが回転しているか否かの判断を行う。即ち、基準電圧よりも誘起電圧の方が大きい場合にはロータが回転していると判断し、誘起電圧の方が小さい場合にはロータが停止していると判断する。このように、コイルに発生する誘起電圧を検出することで、ロータの回転状況を正確に把握することができる。よって、従来のようにロータの回転を検出する専用の回転検出用コイルを設ける必要がない。そのため、小型化を図ることができる。 Then, the determination means determines whether the rotor is rotating by comparing the detected induced voltage with a preset reference voltage. That is, if the induced voltage is larger than the reference voltage, it is determined that the rotor is rotating, and if the induced voltage is smaller, it is determined that the rotor is stopped. Thus, by detecting the induced voltage generated in the coil, it is possible to accurately grasp the rotation state of the rotor. Therefore, there is no need to provide a dedicated rotation detection coil for detecting the rotation of the rotor as in the prior art. Therefore, it is possible to reduce the size.
また、検出手段は、一定の開放時間内でのみ誘起電圧の検出を行うので、ロータの駆動を行ったまま、該駆動と同時に回転検出も合わせて行うことができる。また、一定の開放時間の間だけ駆動パルスの印加を停止するので、ロータの回転速度に与える影響を極力低減することができ、高速回転を可能にすることができる。
特に、検出手段は、少なくともいずれか一方のコイルに発生する誘起電圧を検出するので、一方のコイルについて検出を行っている場合には、他方のコイルには一定の開放時間がない状態で連続的に駆動パルスが印加される。従って、この場合にはさらにロータの回転速度に影響を与え難い。
なお、両方のコイルに発生する誘起電圧を検出しても構わない。この場合には、ロータの回転検出に加え、ロータの回転方向についても確認することができる。
In addition, since the detecting means detects the induced voltage only within a certain open time, it is possible to detect rotation simultaneously with the driving while driving the rotor. Further, since the application of the drive pulse is stopped only during a certain opening time, the influence on the rotational speed of the rotor can be reduced as much as possible, and high-speed rotation can be achieved.
In particular, since the detecting means detects an induced voltage generated in at least one of the coils, when the detection is performed for one coil, the other coil is continuously in a state without a certain open time. A drive pulse is applied to. Therefore, in this case, the rotational speed of the rotor is hardly affected.
The induced voltage generated in both coils may be detected. In this case, in addition to detecting the rotation of the rotor, the rotation direction of the rotor can also be confirmed.
このように本実施形態の2相ステップモータの回転検出装置によれば、ロータの回転を専用に検出するコイルが不要で小型化が図れると共に、ロータの回転速度を落とすことなく該ロータの回転検出を行うことができる。
また、検出した誘起電圧に基づいて、ロータが回転しているか否かを高精度に検出できるので、2相ステップモータを、例えば、レンズ駆動装置に適用した場合には、レンズの基準位置設定等を容易に行うことができる。
As described above, according to the rotation detection device for the two-phase step motor of the present embodiment, the coil for detecting the rotation of the rotor is not required and the size can be reduced, and the rotation detection of the rotor can be performed without reducing the rotation speed of the rotor. It can be performed.
Further, since it is possible to detect with high accuracy whether or not the rotor is rotating based on the detected induced voltage, when the two-phase step motor is applied to, for example, a lens driving device, the reference position setting of the lens, etc. Can be easily performed.
また、本発明の2相ステップモータの回転検出装置は、上記本発明の2相ステップモータの回転検出装置において、前記パルス印加手段が、前記ロータが前記回転角度範囲内に達したときに、一定時間間隔毎に前記開放時間を複数回繰り返した状態で前記駆動パルスを印加することを特徴とするものである。 In addition, the two-phase step motor rotation detection device of the present invention is the two-phase step motor rotation detection device of the present invention, wherein the pulse applying means is fixed when the rotor reaches the rotation angle range. The drive pulse is applied in a state where the opening time is repeated a plurality of times at each time interval.
この発明に係る2相ステップモータの回転検出装置においては、誘起電圧が最大となる回転角度範囲内にロータが達したときに、パルス印加手段が開放時間を一定時間間隔毎に複数繰り返した状態で駆動パルスを印加する。これにより、1回の開放時間で誘起電圧を検出するのではなく、誘起電圧が最大となる回転角度範囲内にロータが達している間の広い範囲で誘起電圧を検出することが可能となる。よって、誘起電圧の検出がより高精度になり、回転検出をより正確に行える。
また、1回の開放時間を短くすることができるので、ロータの回転速度の減少をさらに抑えることができ、トルク低下の防止に繋がる。
In the rotation detecting device for a two-phase step motor according to the present invention, when the rotor reaches the rotation angle range in which the induced voltage is maximum, the pulse applying means repeats the opening time a plurality of times at regular time intervals. Apply drive pulses. Accordingly, it is possible to detect the induced voltage in a wide range while the rotor reaches the rotation angle range in which the induced voltage becomes maximum, instead of detecting the induced voltage in one opening time. Therefore, the detection of the induced voltage becomes more accurate and the rotation can be detected more accurately.
Moreover, since the opening time of one time can be shortened, a decrease in the rotational speed of the rotor can be further suppressed, leading to prevention of torque reduction.
また、本発明の2相ステップモータの回転検出装置は、上記本発明の2相ステップモータの回転検出装置において、前記検出手段が、前記ロータが1ステップ回転する毎に、前記コイルの両端子にそれぞれ生じる端子電圧を検出すると共に、これら両端子電圧の差分から前記誘起電圧を算出する算出部を備えていることを特徴とするものである。 Further, the rotation detection device for a two-phase step motor of the present invention is the rotation detection device for a two-phase step motor of the present invention described above, wherein each time the detection device rotates the rotor one step, A terminal is provided for detecting each terminal voltage generated, and for calculating the induced voltage from the difference between the two terminal voltages.
この発明に係る2相ステップモータの回転検出装置においては、ロータが1ステップ回転する毎であって、誘起電圧が最大となる回転角度範囲内にロータが達したときに、算出部がまずコイルの両端子にそれぞれ生じる端子電圧(グランドに対する電圧)を検出する。そして、算出部はこれら検出した両端子電圧の差分から誘起電圧の算出を行う。このように、算出部を有しているので、コイルの両端子電圧から容易に誘起電圧を算出することができる。 In the rotation detection device for a two-phase step motor according to the present invention, when the rotor reaches a rotation angle range in which the induced voltage is maximum every time the rotor rotates by one step, the calculation unit first determines the coil Terminal voltages (voltages with respect to the ground) generated at both terminals are detected. And a calculation part calculates an induced voltage from the difference of these detected both terminal voltages. Thus, since it has a calculation part, an induced voltage can be easily calculated from the both terminal voltages of a coil.
また、本発明の2相ステップモータの回転検出装置は、上記本発明の2相ステップモータの回転検出装置において、前記パルス印加手段が、前記コイルの一方の端子に接続されたダイオードを有し、前記検出手段が、前記コイルの他方の端子とグランドとの間に接続された抵抗体を有し、前記ロータが2ステップ回転する毎に、前記ダイオードと前記抵抗体との間に発生する電圧に基づいて、前記誘起電圧を検出することを特徴とするものである。 Further, the rotation detection device for a two-phase step motor of the present invention is the rotation detection device for a two-phase step motor of the present invention, wherein the pulse applying means has a diode connected to one terminal of the coil, The detection means has a resistor connected between the other terminal of the coil and the ground, and the voltage generated between the diode and the resistor every time the rotor rotates two steps. Based on this, the induced voltage is detected.
この発明に係る2相ステップモータの回転検出装置においては、モータドライバ等のパルス印加手段が通常有するダイオードを利用して誘起電圧の検出を行える。そのため、誘起電圧を検出するための構成部品を最小限に抑えることができ、構成の簡略化を図ることができる。 In the rotation detecting device for a two-phase stepping motor according to the present invention, the induced voltage can be detected by using a diode normally included in pulse applying means such as a motor driver. Therefore, the components for detecting the induced voltage can be minimized, and the configuration can be simplified.
また、本発明のレンズ駆動装置は、上記本発明のいずれかの2相ステップモータの回転検出装置と、該回転検出装置によって回転が検出される2相ステップモータと、光軸に沿って移動可能に配されたレンズ体と、前記2相ステップモータの駆動に伴って前記レンズ体を前記光軸に沿って移動させ、撮像素子との距離を可変させる駆動手段とを備えていることを特徴とするものである。 The lens driving device of the present invention is movable along the optical axis, the rotation detecting device of any of the above two-phase step motors of the present invention, the two-phase step motor whose rotation is detected by the rotation detecting device, and And a driving means for moving the lens body along the optical axis in accordance with the driving of the two-phase step motor to vary the distance from the image sensor. To do.
この発明に係るレンズ駆動装置においては、2相ステップモータのロータを回転させると、駆動手段が作動してレンズ体を光軸に沿って移動させる。これにより、レンズ体と撮像素子との距離を任意の距離に可変させて調整することができる。その結果、焦点を変えることができ、フォーカスやズーム等を行うことができる。 In the lens driving device according to the present invention, when the rotor of the two-phase step motor is rotated, the driving means is operated to move the lens body along the optical axis. Accordingly, the distance between the lens body and the image sensor can be adjusted to be an arbitrary distance. As a result, the focus can be changed, and focus and zoom can be performed.
特に、ロータが回転しているか否かを高精度に検出できる回転検出装置を有しているので、レンズ体を予め決められた基準位置にセットする基準位置設定を容易且つ確実に行うことができる。例えば、レンズ体を度当たりに接触させて機械的に静止させる際、従来ではロータに螺合されたナットが度当たりに接触している状態であっても、予め決められた規定ステップ数だけ強制的にロータを回転させていたが、本発明ではロータが回転しているか否かを検出できるので、ロータの回転が停止した時点で、駆動パルスの印加を停止することができる。そのため、検出時間の短縮化や消費電力の低減化を図ることができる。また、ナットの摩耗等を防止でき、動作不良を極力なくすことができる。 In particular, since it has a rotation detection device that can detect with high accuracy whether or not the rotor is rotating, the reference position setting for setting the lens body at a predetermined reference position can be performed easily and reliably. . For example, when a lens body is brought into contact with each other and mechanically stopped, it is forcibly limited to a predetermined number of predetermined steps even if the nut screwed into the rotor is in contact with each other. In the present invention, it is possible to detect whether or not the rotor is rotating. Therefore, the application of the drive pulse can be stopped when the rotation of the rotor is stopped. Therefore, the detection time can be shortened and the power consumption can be reduced. Further, it is possible to prevent wear of the nut and the like, and to eliminate malfunction as much as possible.
また、本発明のレンズ駆動装置は、上記本発明のレンズ駆動装置において、前記レンズ体の移動端に設けられ、移動してきたレンズ体に接触して、該レンズ体の移動を停止させると共に前記ロータの回転を停止させる度当たり部を備え、前記判断手段が、前記ロータが非回転状態であると判断したときに、前記レンズ体が前記度当たり部に接触した位置をレンズ基準位置として設定することを特徴とするものである。 Further, the lens driving device of the present invention is the lens driving device of the present invention, wherein the lens driving device is provided at a moving end of the lens body and contacts the moving lens body to stop the movement of the lens body and the rotor. A contact portion for stopping the rotation of the lens body, and when the determination means determines that the rotor is in a non-rotating state, a position where the lens body contacts the contact portion is set as a lens reference position. It is characterized by.
この発明に係るレンズ駆動装置においては、レンズ体の移動端(移動ストロークの端部)に度当たり部を有しているので、ロータの回転によってレンズ体をストロークいっぱいまで移動させると、該レンズ体が度当たり部に機械的に接触して移動が停止する。また、度当たり部に接触することでレンズ体の移動が規制されるので、ロータの回転に負荷がかかり停止し始める。
ここで判断手段は、検出された誘起電圧に基づいてロータが非回転状態と判断すると共に、レンズ体が度当たり部に接触して停止したと判断する。そして、この接触位置をレンズ体のレンズ基準位置として設定を行う。このように、レンズ基準位置設定を正確に短時間で行うことができる。
In the lens driving device according to the present invention, since the moving end of the lens body (the end of the moving stroke) has a contact portion, when the lens body is moved to the full stroke by the rotation of the rotor, the lens body However, the movement stops due to mechanical contact with the contact portion. Further, since the movement of the lens body is regulated by contacting the contact portion, the rotation of the rotor is loaded and starts to stop.
Here, the determining means determines that the rotor is in a non-rotating state based on the detected induced voltage, and determines that the lens body has come into contact with the contact portion and stopped. Then, this contact position is set as the lens reference position of the lens body. Thus, the lens reference position can be set accurately in a short time.
また、本発明の電子機器は、上記本発明のレンズ駆動装置を備えていることを特徴とするものである。 An electronic apparatus according to the present invention includes the lens driving device according to the present invention.
この発明に係る電子機器においては、レンズの基準位置設定を、動作不良等が少なく短時間で消費電力を抑えた状態で行うレンズ駆動装置を備えているので、使い易く利便性に優れていると共に、品質及び信頼性の向上化を図ることができる。 The electronic apparatus according to the present invention includes a lens driving device that performs the setting of the reference position of the lens in a state where there is little malfunction and the power consumption is reduced in a short time, so that it is easy to use and excellent in convenience. , Quality and reliability can be improved.
本発明の2相ステップモータの回転検出装置によれば、ロータの回転を専用に検出するコイルが不要で小型化が図れると共に、ロータの回転速度を落とすことなく該ロータの回転検出を行うことができる。また、ロータの回転又は非回転を高精度に検出できるので、各種の装置に応用することができる。 According to the rotation detection device for a two-phase step motor of the present invention, it is possible to reduce the size and reduce the size of the rotor without reducing the rotation speed of the rotor. it can. Further, since rotation or non-rotation of the rotor can be detected with high accuracy, it can be applied to various devices.
また、本発明のレンズ駆動装置によれば、ロータが回転しているか否かを高精度に検出できる回転検出装置を有しているので、レンズの基準位置設定を、短時間で動作不良等が少なく消費電力を抑えた状態で正確に行うことができる。
また、本発明の電子機器によれば、フォーカスやズーム等を行う前に速やかに基準位置設定を行って、正確にフォーカス等の動作を行うことができる。よって、使い易く利便性に優れていると共に、低消費で動作不良等が生じ難いので品質及び信頼性の向上化を図ることができる。
In addition, according to the lens driving device of the present invention, since the rotation detection device that can detect with high accuracy whether or not the rotor is rotating is provided, the reference position setting of the lens can be performed in a short time. It can be performed accurately with little power consumption.
In addition, according to the electronic apparatus of the present invention, it is possible to set the reference position promptly before performing focusing, zooming, or the like, and perform operations such as focusing accurately. Therefore, it is easy to use and excellent in convenience, and it is difficult to cause malfunctions with low consumption, so that quality and reliability can be improved.
以下、本発明に係る2相ステップモータの回転検出装置、レンズ駆動装置及び電子機器の一実施形態を、図1から図14を参照して説明する。
本実施形態のカメラ付き携帯電話器(電子機器)1は、図1に示すように、図示しない筐体に内蔵されたレンズ駆動装置2を備えている。このレンズ駆動装置2は、2相ステップモータ3と、該2相ステップモータ3の回転を検出する回転検出装置4と、光軸L1に沿って移動可能に配されたレンズ体5と、2相ステップモータ3の駆動に伴ってレンズ体5を光軸L1に沿って移動させ、撮像素子6との距離を可変させる駆動手段7とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a rotation detection device for a two-phase step motor, a lens driving device, and an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a camera-equipped mobile phone (electronic device) 1 according to the present embodiment includes a
上記2相ステップモータ3は、図2に示すように、2極に磁化されたステップ角180°のロータ10と、2相のコイルA、Bがヨーク11、12に巻回されたステータ13とを有している。ステータ13には、コイルA、Bを巻回するためのスペースとなる長穴14、15が形成されており、該長穴14、15からステータ13の一側面に至る領域が上記ヨーク11、12となっている。そして、このヨーク11、12にコイルA、Bがそれぞれ巻回されている。
また、ステータ13には、ロータ10を挿通させるロータ挿通孔10a、後述するリードスクリュー35を挿通させる挿通孔10b、及び、ステータ13を固定するための固定ねじ20を挿通させる図示しない固定用挿通孔が形成されている。
As shown in FIG. 2, the two-
Further, the
更に、ステータ13には、ロータ10の停止位置を安定させるためのノッチ16が、ロータ10の軸線L2回りに180°の間隔を空けて2つ形成されている。なお、ステータ13の上部には、磁路を切断するための凹みが形成されている。そして、この凹みとロータ挿通孔10aとの間、2つの長穴14、15とロータ挿通孔10aとの間は、磁気的に切断された極間部17となっている。
このように構成された2相ステップモータ3は、後述するモータドライバ50により所定の駆動パルスが印加されることで生じる磁気作用によって、ロータ10が180°のステップ角で回転するようになっている。この回転原理については、後に詳細に説明する。
Furthermore, two
In the two-
なお、コイルAの一端側の端子をa1、他端側の端子をa2とし、コイルBの一端側の端子をb1、他端側の端子をb2とする。また、端子a1、a2に印加させる駆動パルスをA1、A2とし、端子b1、b2に印加される駆動パルスをB1、B2とする。 A terminal on one end side of the coil A is a1, a terminal on the other end side is a2, a terminal on one end side of the coil B is b1, and a terminal on the other end side is b2. Also, drive pulses applied to the terminals a1 and a2 are A1 and A2, and drive pulses applied to the terminals b1 and b2 are B1 and B2.
このように構成された2相ステップモータ3は、図1に示すように、ステータ13の底面が支持部材21上に載置された状態で支持されていると共に、ステータ13の上方に配されたカバー部22に上記固定ねじ20により固定されている。
支持部材21は、例えば、非磁性材料から形成されており、2相ステップモータ3を支持する他に、後述する各種の歯車を回転可能に支持する歯車支えとしても機能している。また、この支持部材21は、ベース部材23上に固定されている。該ベース部材23は、例えば、上面視長方形状に形成されており、回路基板24の上面に載置された状態で固定ねじ25により固定されている。この際、固定ねじ25は、回路基板24の裏面に絶縁状態で積層された硬い支持板26も共に固定している。
As shown in FIG. 1, the two-
The
回路基板24には、上記回転検出装置4及び撮像素子6(例えば、CCDやCMOS等の半導体デバイス)が実装されている。なお、撮像素子6は、ベース部材23に段状に形成された開口部23a内に収まるように実装されている。また、回路基板24は、一端側が略90°折れ曲がっており、2相ステップモータ3を固定している上記固定ねじ20に共締めされている。この際、固定ねじ20は、回路基板24とステータ13との間にコイルブロック27を挟んだ状態で、回路基板24を固定している。これにより、回路基板24とコイルA、Bとの間に渡る図示しないモーターリードの配線作業を容易にしている。
On the
上記カバー部22は、上述した2相ステップモータ3、支持部材21やベース部材23等の上部を覆うよう形成されており、これらを回路基板24との間の空間に内蔵している。また、カバー部22には、撮像素子6の上方に相当する位置に、レンズ体5の入射光となる採光孔22aが形成されている。
The cover portion 22 is formed so as to cover the upper portions of the two-
また、レンズ体5は、撮像素子6の上方に配されており、円筒状のレンズホルダ部30と、該レンズホルダ部30の内周面に固定された1つ又は複数のレンズRとで構成されている。なお、撮像素子6及び採光孔22aは、これらレンズRの光軸L1上に配されるように設置位置が調整されている。
また、レンズホルダ部30の外周には、光軸L1を間に挟んで互いに対向するように一対の摺動部31、32が設けられている。これら一対の摺動部31、32には、一対のガイド軸33、34が挿通可能な貫通孔や溝等のガイド孔31a、32aがそれぞれ形成されている。
The
A pair of sliding
この一対のガイド軸33、34は、例えば、丸棒であり、レンズ体5を間に挟む位置で光軸L1と平行に配されており、両端がそれぞれカバー部22及びベース部材23に固定されている。つまり、レンズ体5は、一対のガイド軸33、34間に架渡された状態で支持され、撮像素子6と採光孔22aとの間に位置するように配されている。また、一対のガイド軸33、34と一対のガイド孔31a、32aとの間は、摺動自在となっている。これにより、レンズ体5は、一対のガイド軸33、34に沿って光軸L1方向に移動可能とされている。
The pair of
また、一対の摺動部31、32のうち、一方の摺動部31は、レンズ体5から離間する方向に延びるように形成されており、その先端にリードスクリュー35のねじ部35aに螺合するナット36が圧入された状態で設けられている。
このリードスクリュー35は、一対のガイド軸33、34のうち、一方のガイド軸33に隣接する位置において光軸L1と平行になるように配されている。この際、リードスクリュー35は、2相ステップモータ3のステータ13に形成された挿通孔10b内を貫通した状態で配されている。また、リードスクリュー35の両端は、カバー部22及びベース部材23にそれぞれ回転可能に支持されている。これにより、リードスクリュー35は、光軸L1と平行な軸線L3回りに回転できるようになっている。
Further, of the pair of sliding
The
なお、一方の摺動部31の下面は当接部31b(ナット36の下面と面一)となっており、レンズ体5を撮像素子6に最も近づけるように移動させたときに、当接部31bとベース部材23の上面とが接触するようになっている。本実施形態では、このときの位置を、レンズRの基準位置とする。
つまり、ベース部材23は、レンズ体5の移動端に設けられ、移動してきたレンズ体5に接触して、該レンズ体5の移動を停止させると共にロータ10の回転を停止させる度当たり部として機能するようになっている。
Note that the bottom surface of one sliding
That is, the
また、リードスクリュー35のカバー部22側には、該リードスクリュー35に一体成型された被動歯車35bが形成されていると共に、挿通孔10bを越えたベース部材23側の外周面にねじ溝が形成されて上記ねじ部35aとなっている。そして、上述したように、このねじ部35aに一方の摺動部31に圧入されたナット36が螺合されている。この際、レンズ体5は、一対のガイド軸33、34によって支持されているので、リードスクリュー35を軸線L3回りに回転させたときに、ナット36はリードスクリュー35につられて回転することなく軸線L3方向に移動するようになっている。即ち、回転運動が直線運動に変換される。
A driven
また、リードスクリュー35の被動歯車35bは、減速歯車機構40を介して2相ステップモータ3のロータ10に固定された駆動歯車41に連結されており、ロータ10の回転に伴って軸線L2回りに回転するようになっている。
具体的に説明すると、まず、2相ステップモータ3のロータ10は、両端がカバー部22及び支持部材21にそれぞれ回転可能に支持されており、外周面に駆動歯車41が例えば一体的に成型されている。そして、この駆動歯車41に、カバー部22及び支持部材21にそれぞれ両端が回転可能に支持された第1の減速歯車42が噛合されている。また、この第1の減速歯車42には、小径の第2の減速歯車43が一体的に形成されている。そして、この第2の減速歯車43に上記被動歯車35bが噛合されている。これにより、ロータ10の回転力は、駆動歯車41、第1の減速歯車42、第2の減速歯車43及び被動歯車35bによって減速された後、リードスクリュー35に伝達されるようになっている。
The driven
More specifically, first, the
即ち、これら第1の減速歯車42及び第2の減速歯車43は、上記減速歯車機構40を構成している。また、駆動歯車41、減速歯車機構40、リードスクリュー35及びナット36は、ロータ10の回転に伴ってレンズ体5を移動させる上記駆動手段7を構成している。
That is, the
回転検出装置4は、図3に示すように、2相の各コイルA、Bに駆動パルスをそれぞれ印加するモータドライバ(パルス印加手段)50と、2相のコイルA、Bの少なくともいずれか一方のコイルの両端子a1、a2若しくはb1、b2間に生じる誘起電圧を、該誘起電圧が最大となるロータ10の回転角度範囲内で検出する検出手段51と、検出した誘起電圧を予め設定された基準電圧と比較して、ロータ10が回転しているか否かを判断するDSP(デジタル信号処理器)(判断手段)52とを備えている。このDSP52は、ロータ10が非回転状態であると判断したときに、レンズ体5が度当たり部であるベース部材23に接触した位置をレンズ基準位置として設定するようになっている。
また、モータドライバ50は、ロータ10が上述した回転角度範囲内に達したときに、誘起電圧が検出されるコイルA、Bに対して、一定の開放時間tOFFを空けた状態で駆動パルスを印加するようになっている。また、検出手段51は、この一定の開放時間tOFF内で誘起電圧を検出するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
In addition, when the
上記検出手段51は、ロータ10が1ステップ回転する毎に、コイルA、Bの両端子a1、a2若しくはb1、b2にそれぞれ生じる端子電圧を検出すると共に、これら両端子電圧の差分から誘起電圧を算出するA/D変換回路(算出部)53を備えている。
また、上記DSP52は、CPU54と、上述した基準電圧や各種プログラム、固定データ等が格納されているROM55及びRAM56とを有している。
なお、本実施形態では、DSP52内にA/D変換回路53が内蔵されている。また、これらCPU54、ROM55、RAM56及びA/D変換回路53は、バスを介して互いに電気的に接続されている。
The detecting means 51 detects the terminal voltage generated at both terminals a1, a2 or b1, b2 of the coils A, B each time the
The
In the present embodiment, an A /
このように構成された回転検出装置4によるロータ10の回転検出原理については、後に詳細に説明する。
まず先に、2相ステップモータ3の回転原理について、図4及び図5を参照しながら以下に説明する。始めに、ロータ10を時計方向(CW方向)に回転させる場合について説明する。なお、図4及び図5においては、各コイルA、Bに印加する駆動パルスの極性を図示している。
The principle of detecting the rotation of the
First, the rotation principle of the two-
まず、図4(a)に示すように、ロータ10の回転角が0°の状態において、各コイルA、Bに図示した極性の駆動パルスを印加する。この印加により、ステータ13には上部左側にN極、上部右側にS極となるような磁界が発生する。その結果、ロータ10のS極、N極がステータ13に発生した磁界のS極、N極から反発力・吸引力を受けて時計方向に回転する。
次いで、ロータ10が90°回転した時点で、図4(b)に示すように、コイルBに印加する駆動パルスの極性を反転させる。これにより、ステータ13には、ヨーク11、12の中間部がS極、ステータ13の上部左右側がN極となる磁界が発生する。その結果、さらにロータ10を時計方向に回転させて、図4(c)に示すように、ロータ10が180°回転する。
First, as shown in FIG. 4A, in the state where the rotation angle of the
Next, when the
そして、ロータ10が180°回転した時点で、図4(d)に示すように、コイルAに印加する駆動パルスを反転させる。なお、ロータ10が180°回転した時点で、コイルAに印加する駆動パルスの反転を行わない場合には、図4(c)に示すように、ノッチ16を中心に徐々に回転が収束して停止状態となる。一方、上述したように、駆動パルスを反転させた場合には、ステータ13には、図4(d)に示すように、上部左側がS極、上部右側がN極となるような磁界が発生する。その結果、ロータ10のS極、N極がそれぞれステータ13のS極、N極から反発力・吸引力を受けて、さらに時計方向に回転する。
When the
次いで、ロータ10が270°回転した時点で、図4(e)に示すように、コイルBに印加される駆動パルスを反転させる。これにより、ステータ13には、両ヨーク11、12の中間部がN極、ステータ13の上部左右側がS極となるような磁界が発生する。その結果、図4(f)に示すように、ロータ10はさらに回転して1回転する。このように、各コイルA、Bに印加する駆動パルスをロータ10の回転角に応じて適時変化させることで、ロータ10を時計方向に回転させることができる。
Next, when the
なお、ロータ10が360°回転(1回転)した時点で、コイルAに印加する駆動パルスを図4(a)に示す状態にすることで、さらに回転を継続させることができると共に、駆動パルスを変化させない場合には、図4(f)に示すように、180°回転させたときと同様にノッチ16を中心に徐々に回転が収束して停止状態となる。
When the
次に、ロータ10を反時計方向(CCW方向)に回転させる場合について、図5を参照しながら説明する。この場合には、上述した時計方向に回転させる場合に対して、印加するパルスの極性や順番が異なるだけで、基本的な原理は同じである。
即ち、図5(a)に示すように、ロータ10の回転角が0°の状態において、各コイルA、Bに図示した極性の駆動パルスを印加する。この印加により、ステータ13には上部左側にS極、上部右側にN極となるような磁界が発生する。その結果、ロータ10のS極、N極がステータ13に発生した磁界のS極、N極から反発力・吸引力を受けて反時計方向に回転する。
Next, the case where the
That is, as shown in FIG. 5A, in the state where the rotation angle of the
次いで、ロータ10が90°回転した時点で、図5(b)に示すように、コイルAに印加する駆動パルスの極性を反転させる。これにより、ステータ13には、ヨーク11、12の中間部がS極、ステータ13の上部左右側がN極となる磁界が発生する。その結果、さらにロータ10を反時計方向に回転させて、図5(c)に示すように、ロータ10が180°回転する。
Next, when the
そして、ロータ10が180°回転した時点で、図5(d)に示すように、コイルBに印加する駆動パルスを反転させる。これにより、ステータ13には、上部左側がN極、上部右側がS極となるような磁界が発生する。その結果、ロータ10のS極、N極がそれぞれステータ13のS極、N極から反発力・吸引力を受けて、さらに反時計方向に回転する。
なお、ロータ10が180°回転した時点で、コイルBに印加する駆動パルスの反転を行わない場合には、図5(c)に示すように、ノッチ16を中心に徐々に回転が収束して停止する。
Then, when the
If the drive pulse applied to the coil B is not reversed when the
次いで、ロータ10が270°回転した時点で、図5(e)に示すように、コイルAに印加される駆動パルスの極性を反転させる。これにより、ステータ13には、両ヨーク11、12の中間部がN極、ステータ13の上部左右側がS極となるような磁界が発生する。その結果、図5(f)に示すように、ロータ10はさらに回転して1回転する。このように、各コイルA、Bに印加する駆動パルスをロータ10の回転角に応じて適時変化させることで、ロータ10を反時計方向に回転させることができる。
なお、ロータ10が360°回転(1回転)した時点で、駆動パルスを図5(a)に示す状態にすることで、さらに回転を継続させることができると共に、コイルBに印加する駆動パルスの反転を行わない場合には、図5(f)に示すように、時計方向に回転させたときと同様にノッチ16を中心として徐々に停止状態になり始める。
Next, when the
When the
なお、90°ステップ駆動とする場合には、後述する駆動パルスP1、P3を継続して入力することで、ロータ回転角90°と270°とにおいて、ロータ10を静止させることが可能である。
In the case of 90 ° step driving, it is possible to keep the
次に、回転検出装置4によるロータ10の回転検出原理について説明する。
始めに、コイルA、Bに発生する誘起電圧について以下に説明する。この誘起電圧は、ロータ10の回転速度と、コイル鎖交磁束とで導き出されるものであるため、これらについて先に図6〜図9を参照して説明する。なお、図10に示すようにロータ10を反時計方向(CCW方向)に回転させた場合を例にして説明する。
Next, the principle of detecting the rotation of the
First, the induced voltage generated in the coils A and B will be described below. Since this induced voltage is derived by the rotational speed of the
ここで、ロータ10の回転角に対する各コイルA、Bの鎖交磁束(コイルA、Bを励磁していないときに、ロータ10から受ける磁束)を図6に示し、正常回転時の、回転角に対するロータ10の回転速度を図7に示し、各コイルA、Bの両端子a1、a2、b1、b2にそれぞれ印加する駆動パルス波形を図8に示す。この際、図10に示した矢印方向の磁束を正としている。
Here, the interlinkage magnetic flux of each of the coils A and B (the magnetic flux received from the
まず、図6に示すように、両コイルA、Bに発生する鎖交磁束は、位相が60°ずれていることが判る。また、鎖交磁束の変化量の大きい範囲、即ち、傾きが大きい範囲は、ロータ回転角が略90°〜210°の範囲内、270°〜10°の範囲内であることが判る。
次に、図7に示すように、ロータ10の回転速度は、0°を最初として、以降90°毎に大きくなることが判る。これは、図8及び図9に示すように、最もトルクが大きくなる回転角度(90°毎)にて駆動パルスを切り替えるため、パルス切替直後の回転速度が最も大きくなるためである。
First, as shown in FIG. 6, it can be seen that the flux linkages generated in both coils A and B are out of phase by 60 °. Further, it can be seen that the range in which the amount of change in the interlinkage magnetic flux is large, that is, the range in which the inclination is large, is within the range of the rotor rotation angle of approximately 90 ° to 210 ° and the range of 270 ° to 10 °.
Next, as shown in FIG. 7, it can be seen that the rotational speed of the
つまり、図8に示すように、ロータ回転角が0°〜90°の範囲をP1パルス、ロータ回転角が90°〜180°の範囲をP2パルス、ロータ回転角が180°〜270°の範囲をP3パルス、ロータ回転角が270°〜360°の範囲をP4パルスとすると、図9に示すように、ロータ10のトルク波形は、P1パルスとP3パルスとが同じ波形になり、P2パルスとP4パルスとが同じ波形になる。
そして、上述したように、各トルクが最も大きくなる位置(ロータ回転角が90°毎の位置)で駆動パルスを順次切り替えるので、パルス切替直後の回転速度が大きくなり、ロータ10の回転速度は、図7に示す波形となる。
That is, as shown in FIG. 8, the range where the rotor rotation angle is 0 ° to 90 ° is P1 pulse, the range where the rotor rotation angle is 90 ° to 180 ° is P2 pulse, and the range where the rotor rotation angle is 180 ° to 270 °. Is a P3 pulse, and a rotor rotation angle of 270 ° to 360 ° is a P4 pulse. As shown in FIG. 9, the torque waveform of the
As described above, since the drive pulses are sequentially switched at the position where each torque is the largest (position where the rotor rotation angle is every 90 °), the rotation speed immediately after the pulse switching is increased, and the rotation speed of the
次に、コイルAに発生する誘起電圧を、図11に示す。なお、図12に示した矢印方向の電圧を正としている。図11に示すように、誘起電圧は、ロータ回転角が略90°〜150°の付近で負のピークが発生し、ロータ回転角が270°〜330°の付近で正のピークが発生していることが判る。つまり、誘起電圧は、コイル鎖交磁束の傾きとロータ10の回転速度とを乗算した値であるので、コイル鎖交磁束の傾きが大きく、且つ、ロータ10の回転速度が速い上記範囲内が最も大きな誘起電圧が発生することになる。
ここで、ロータ10が回転していない場合には、回転速度が“0”であるので、誘起電圧は発生しない。つまり、この誘起電圧が発生したか否かでロータ10が回転しているか否かを判断することができる。
Next, the induced voltage generated in the coil A is shown in FIG. The voltage in the direction of the arrow shown in FIG. 12 is positive. As shown in FIG. 11, the induced voltage has a negative peak in the vicinity of the rotor rotation angle of approximately 90 ° to 150 °, and a positive peak in the vicinity of the rotor rotation angle of 270 ° to 330 °. I know that. That is, the induced voltage is a value obtained by multiplying the gradient of the coil linkage magnetic flux by the rotation speed of the
Here, when the
本実施形態の回転検出装置4は、このような原理に基づいて誘起電圧からロータ10が回転しているか否かの回転検出を行う。また、誘起電圧を高精度に検出するため、誘起電圧がピークとなる回転角度範囲内で検出を行う。即ち、誘起電圧が最大となるロータ10の回転角度範囲は、90°〜150°の付近と、270°〜330°の付近であるので、この範囲において検出を行う。
そして、モータドライバ50は、図13(a)に示すように、ロータ10がこの回転角度範囲内に達したときに、上述した一定の開放時間tOFFを空けた(開放した)状態で駆動パルスを印加するように調整されている。
なお、本実施形態では、コイルAにのみ開放時間tOFFを空けた駆動パルスを印加し、コイルBには開放時間tOFFがない連続的な駆動パルスを印加する場合を例にしている。
The
Then, as shown in FIG. 13A, the
In the present embodiment, by applying a driving pulse spaced only open time t OFF in coil A, and an example of the case of applying a continuous drive pulse is not open time t OFF the coil B.
次に、上述したように構成された2相ステップモータ3を作動させて、カメラ付き携帯電話器1のレンズ駆動装置2を動かし、例えば、図示しない被写体をズームした状態で撮像する場合について説明する。なお、本実施形態では、ロータ10を時計方向(CW方向)に回転させることで、レンズRが撮像素子6に接近し、反時計方向(CCW方向)に回転させることで、レンズRが撮像素子6から離間するように調整されているものとする。
Next, a case will be described in which the two-
まず、使用者が、カメラ付き携帯電話器1の図示しない電源を入れると、ズーム動作を正確に行うために、一旦レンズRの位置を基準位置にセットする基準位置設定動作が始まる。ここでは、電源を入れた際に、レンズRの位置が可動範囲の途中にある状態、即ち、一方の摺動部31の下面に位置する当接部31bが度当たり部であるベース部材23の上面に接触していない状態にある場合を例にして説明する。
First, when the user turns on the power supply (not shown) of the camera-equipped
この基準位置設定を行うために、モータドライバ50は、誘起電圧がピークとなる回転角度範囲内において、図13(a)に示すように、予め設定された一定の開放時間tOFFを空けた状態で、図4に示す駆動パルスを順に印加する。この駆動パルスの印加により、ロータ10が時計方向(CW方向)に回転する。ロータ10が回転すると、該ロータ10に一体的に成型されている駆動歯車41も同様に軸線L2回りに回転する。この回転力は、駆動歯車41、第1の減速歯車42、第2の減速歯車43及び被動歯車35bを介してリードスクリュー35に伝達する。これにより、リードスクリュー35は、所定の回転数に減速された状態で軸線L3回りに回転する。
In order to perform the reference position setting, the
リードスクリュー35の回転に伴って、該リードスクリュー35のねじ部35aに螺合しているナット36は、軸線L3方向に沿いながら撮像素子6に向かって移動する。これにより、一方の摺動部31に固定されているレンズ体5全体が、光軸L1に沿いながら撮像素子6に向かって徐々に移動する。その結果、一方の摺動部31の下面に設けられた当接部31bがベース部材23の上面に接近し始め、最後に両者が接触する。この接触によりレンズ体5の移動が規制され、ロータ10の回転が停止した状態となる。
As the
一方、回転検出装置4は、図14に示すように、基準位置設定により、ロータ10が回転し始めると、1ステップ回転する毎(ステップ1:S1)に誘起電圧の検出を行う(ステップ2:S2)。即ち、A/D変換回路53は、ロータ10が上述した回転角90°〜150°の付近、又は、270°〜330°の付近に達したときに、一定の開放時間tOFF内でコイルAの両端子a1、a2に発生した端子電圧(グランドに対する)を検出すると共に、検出した両端子電圧の差分から誘起電圧を算出してDSP52に出力する。
On the other hand, as shown in FIG. 14, the
DSP52のCPU54は、送られてきた誘起電圧に基づいて、ロータ10が回転しているか否かを判断する(ステップ3:S3)。即ち、誘起電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、基準電圧が誘起電圧よりも小さい場合(即ち、誘起電圧の方が大きい場合)には、ロータ10が回転していると判断して(ステップ4:S4)、引き続き駆動パルスを印加するようにモータドライブを制御する。
また、基準電圧が誘起電圧よりも大きい場合(即ち、誘起電圧の方が小さい場合)には、ロータ10が非回転状態になり始めていると判断して(ステップ5:S5)、駆動パルスの印加を停止するようにモータドライブを制御する。
The
If the reference voltage is higher than the induced voltage (that is, if the induced voltage is smaller), it is determined that the
その結果、当接部31bが度当たり部であるベース部材23の上面に接触した時点でロータ10及びリードスクリュー35の回転が停止し、レンズ体5の移動が停止する。そして、DSP52は、このときのレンズ体5の位置をレンズ基準位置として設定し、ROM55、RAM56に記憶させる。これにより過度の接触を防止した状態で、レンズRの位置を基準位置に確実にセットすることができる。このように、レンズRの位置に関係なく、予め決められたステップ数だけ強制的にロータ10を回転させる従来のものとは異なり、誘起電圧に基づいてロータ10の非回転を検出して駆動パルスの印加を停止するので、無駄な回転を行わせる必要がない。
従って、基準位置設定にかける時間を短縮することができると共に、消費電力の低減化を図ることができる。また、ナット36とリードスクリュー35のねじ部35aとの間の摩耗を防止でき、動作不良を極力なくすことができる。
As a result, the rotation of the
Therefore, it is possible to shorten the time taken for setting the reference position and reduce power consumption. Further, wear between the
このように、カメラ付き携帯電話器1の電源が入ると、回転検出装置4がレンズRの位置を基準位置にセットする基準位置設定動作を速やかに行う。そして、この設定が終了すると、一定の開放時間tOFFを空けることなく駆動パルスをコイルAに印加するようにモータドライバ50の設定が変更される。
次に、使用者がカメラ付き携帯電話器1の図示しない表示パネルで被写体を確認しながらズーム操作を行うと、モータドライバ50がコイルBに、図5に示す駆動パルスを印加してロータ10を反時計方向(CCW方向)に回転させる。
As described above, when the camera-equipped
Next, when the user performs a zoom operation while confirming the subject on the display panel (not shown) of the camera-equipped
このロータ10の回転に伴って、リードスクリュー35は、所定の回転数に減速された状態で軸線L3回りに回転し、ナット36が軸線L2方向に沿いながら撮像素子6から離間するように移動する。その結果、レンズRを撮像素子6から離間させて合焦を自由に行うことができ、被写体をズームした状態で撮像することができる。特に、レンズRの位置が正確に基準位置に設定されていると共に動作不良の可能性が少ないので、ズームを高精度に行うことができる。
As the
特に、本実施形態の回転検出装置4は、コイルAに発生する誘起電圧を検出することで、ロータ10の回転状況を確実に把握することができるので、ロータ10の回転を検出する専用の回転検出用コイルを設ける必要がない。そのため、小型化を図ることができる。
また、検出手段51は、一定の開放時間tOFF内でのみ誘起電圧の検出を行うので、ロータ10の駆動を行ったまま、該駆動と同時に回転検出も合わせて行うことができる。
また、一定の開放時間tOFFの間だけ、駆動パルスの印加を停止するので、ロータ10の回転速度に与える影響を極力低減することができ、高速回転を可能にすることができる。よって、短時間で基準位置設定を行うことができる。特に、本実施形態では、コイルBには一定の開放時間tOFFがない状態で駆動パルスを連続的に印加しているので、ロータ10の回転速度に影響を与え難い。
In particular, since the
Further, since the detecting
Further, since the application of the drive pulse is stopped only during the fixed opening time t OFF , the influence on the rotational speed of the
また、本実施形態のカメラ付き携帯電話器1によれば、レンズRの基準位置設定を、動作不良等が少なく、短時間で消費電力を抑えた状態で正確に行うことができるレンズ駆動装置2を備えているので、使い易く利便性に優れていると共に、品質及び信頼性の向上化を図ることができる。
In addition, according to the camera-equipped
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、1回の開放時間tOFF 内で誘起電圧を検出したが、例えば、図13(b)に示すように、モータドライバ50が一定時間間隔毎に開放時間tOFF を複数繰り返した状態で駆動パルスを印加しても構わない。こうすることで、誘起電圧が最大となる回転角度範囲内にロータ10が達している間の広い範囲で、誘起電圧を検出することが可能となる。よって、誘起電圧の検出がより高精度になり、回転検出をより正確に行える。また、1回の開放時間tOFF を短くすることができるので、ロータ10の回転速度の減少をさらに抑えることができ、トルク低下の防止に繋がる。
For example, in the above embodiment, the induced voltage is detected within one opening time t OFF , but for example, as shown in FIG. 13B, the
また、上記実施形態では、A/D変換回路53を利用して誘起電圧を検出したが、例えば、図15に示すように、減算回路(算出部)60を利用して誘起電圧を検出しても構わない。更に、検出された誘起電圧を、減算回路60とDSP52との間に設けられたコンパレータ(判断手段)61により、基準電圧と比較してロータ10が回転しているか否かを判断しても構わない。この場合においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
なお、コンパレータ61で判断された判断結果は、DSP52内に内蔵された入出力インターフェース(I/F)63に出力される。なお、これら演算回路60及びコンパレータを63、DSP52内に内蔵しても構わない。
In the above embodiment, the induced voltage is detected by using the A /
The determination result determined by the
また、上記実施形態では、1ステップ毎にA/D変換回路53が誘起電圧を検出したが、A/D変換回路53を利用せずに、モータドライバ50が通常有するダイオード65を利用して誘起電圧を検出しても構わない。
即ち、図16に示すように、モータドライバ50は、コイルAの一方の端子a1に接続されたダイオード65を内蔵している。また、検出手段51は、コイルAの他方の端子a2とグランドGとの間に接続された抵抗体66を有しており、ロータ10が2ステップ回転する毎に、ダイオード65と抵抗体66との間に流れる電圧に基づいて誘起電圧を検出する。
なお、コンパレータ61が判断手段としての役割を果たしており、検出された誘起電圧を基準電圧と比較することで、ロータ10が回転しているか否かを判断している。そして、判断した結果、その旨はDSP52内に配された入出力インターフェース(I/F)63に送られる。
In the above embodiment, the A /
That is, as shown in FIG. 16, the
Note that the
この場合の、一定の開放時間tOFF内における端子開放時の回路動作としては3つの場合が考えられる。即ち、図17(a)に示す(VA2−VA1)>(Vcc+VD)の場合と、図17(b)に示す−VD≦(VA2−VA1)≦VDの場合と、図17(c)に示す(VA2−VA1)<−VDの場合とに分けられる。
なお、(VA2−VA1)は誘起電圧を示し、Vccは電源電圧を示し、VDはダイオード65のON電圧を示している。
In this case, there are three possible circuit operations when the terminal is opened within a certain opening time t OFF . That is, the case of (V A2 −V A1 )> (Vcc + V D ) shown in FIG. 17A, the case of −V D ≦ (V A2 −V A1 ) ≦ V D shown in FIG. This is divided into the case of (V A2 −V A1 ) <− V D shown in FIG.
Here, (V A2 −V A1 ) indicates an induced voltage, Vcc indicates a power supply voltage, and V D indicates an ON voltage of the
まず、図17(a)に示す条件の場合には、抵抗体66からダイオード65に向けて電流が流れるので、コンパレータ61に発生する電圧Vdetは、Vdet=Vcc+VD−(VA2−VA1)となり、正の電圧が発生する。
また、図17(b)に示す条件の場合には、電流が流れず、コンパレータ61に発生する電圧Vdetは、“0V”となる。更に、図17(c)に示す条件の場合には、ダイオード65から抵抗体66に向けて電流が流れ、コンパレータ61に発生する電圧Vdetは、Vdet=GND−VD+(VA2−VA1)となり、負の電圧が発生する。
First, in the case of the condition shown in FIG. 17A, since a current flows from the
In the case of the condition shown in FIG. 17B, no current flows, and the voltage V det generated in the
そして、コンパレータ61が、電圧Vdetを基準電圧と比較することで、ロータ10が回転しているか否かを判断する。特に、上記実施形態のように、A/D変換回路53を利用しなくても、モータドライバ50が通常するダイオード65を利用して誘起電圧の検出を行えるので、部品点数を最小限に抑えることができる。よって、低コスト化及び小型化を図ることができる。なお、コンパレータ61を、モータドライバ50やDSP52内に内蔵しても構わない。
Then, the
また、基準位置設定を行う際に、コイルAに発生する誘起電圧を検出して、ロータ10の回転又は非回転を判断したが、コイルBに発生する誘起電圧を検出しても構わない。この場合には、レンズRが撮像素子6から最も離間する位置を基準位置とすれば良い。
更に、コイルA、Bの両方に発生する誘起電圧を同時に検出しても構わない。こうすることで、ロータ10の回転状況に加え、誘起電圧の位相差からロータ10の回転方向をも判断することができる。
Further, when setting the reference position, the induced voltage generated in the coil A is detected and the rotation or non-rotation of the
Further, the induced voltage generated in both coils A and B may be detected simultaneously. By doing so, in addition to the rotation state of the
また、上記実施形態では、電子機器としてレンズ駆動装置2を有するカメラ付き携帯電話器1を例にしたが、この場合に限られず、例えば、デジタルカメラ等でも構わない。
Moreover, in the said embodiment, although the
A、B コイル
L1 光軸
tOFF 一定の開放時間
1 カメラ付き携帯電話器(電子機器)
2 レンズ駆動装置
3 2相ステップモータ
4 回転検出装置
5 レンズ体
6 撮像素子
7 駆動手段
10 ロータ
11、12 ヨーク
13 ステータ
23 度当たり部(ベース部材)
50 モータドライバ(パルス印加手段)
51 検出手段
52 DSP(判断手段)
53 A/D変換回路(算出部)
60 演算回路(算出部)
61 コンパレータ(判断手段)
65 ダイオード
66 抵抗体
A, B Coil L1 Optical axis t OFF
DESCRIPTION OF
50 Motor driver (pulse application means)
51 Detection means 52 DSP (judgment means)
53 A / D conversion circuit (calculation unit)
60 arithmetic circuit (calculation unit)
61 Comparator (Judgment means)
65
Claims (7)
前記2相の各コイルに駆動パルスをそれぞれ印加するパルス印加手段と、
前記2相のコイルの少なくともいずれか一方のコイルの両端子間に生じる誘起電圧を、該誘起電圧が最大となる前記ロータの回転角度範囲内で検出する検出手段と、
検出した前記誘起電圧を予め設定された基準電圧と比較して、前記ロータが回転しているか否かを判断する判断手段とを備え、
前記パルス印加手段は、前記ロータが前記回転角度範囲内に達したときに、前記誘起電圧が検出されるコイルに対して、一定の開放時間が空くように前記駆動パルスを印加し、
前記検出手段は、前記一定の開放時間内で前記誘起電圧を検出することを特徴とする2相ステップモータの回転検出装置。 A rotation detection device for a two-phase step motor having a rotor magnetized in two poles and a stator having a two-phase coil wound around a yoke,
Pulse applying means for applying a driving pulse to each of the two-phase coils;
Detecting means for detecting an induced voltage generated between both terminals of at least one of the two-phase coils within a rotation angle range of the rotor at which the induced voltage is maximized;
Comparing the detected induced voltage with a preset reference voltage, and determining means for determining whether the rotor is rotating,
The pulse applying means applies the drive pulse so that a certain opening time is vacant with respect to the coil from which the induced voltage is detected when the rotor reaches the rotation angle range,
The two-phase stepping motor rotation detecting device, wherein the detecting means detects the induced voltage within the fixed opening time.
前記パルス印加手段は、前記ロータが前記回転角度範囲内に達したときに、一定時間間隔毎に前記開放時間を複数回繰り返した状態で前記駆動パルスを印加することを特徴とする2相ステップモータの回転検出装置。 The rotation detection device for a two-phase step motor according to claim 1,
The pulse applying means applies the driving pulse in a state where the opening time is repeated a plurality of times at regular time intervals when the rotor reaches the rotation angle range. Rotation detection device.
前記検出手段は、前記ロータが1ステップ回転する毎に、前記コイルの両端子にそれぞれ生じる端子電圧を検出すると共に、これら両端子電圧の差分から前記誘起電圧を算出する算出部を備えていることを特徴とする2相ステップモータの回転検出装置。 In the rotation detection device of the two-phase step motor according to claim 1 or 2,
The detection means includes a calculation unit that detects a terminal voltage generated at both terminals of the coil each time the rotor rotates by one step and calculates the induced voltage from a difference between the two terminal voltages. A rotation detection device for a two-phase step motor.
前記パルス印加手段は、前記コイルの一方の端子に接続されたダイオードを有し、
前記検出手段は、前記コイルの他方の端子とグランドとの間に接続された抵抗体を有し、前記ロータが2ステップ回転する毎に、前記ダイオードと前記抵抗体との間に発生する電圧に基づいて、前記誘起電圧を検出することを特徴とする2相ステップモータの回転検出装置。 In the rotation detection device of the two-phase step motor according to claim 1 or 2,
The pulse applying means has a diode connected to one terminal of the coil,
The detection means includes a resistor connected between the other terminal of the coil and the ground, and generates a voltage generated between the diode and the resistor every time the rotor rotates two steps. Based on this, the induced voltage is detected, and a rotation detecting device for a two-phase step motor.
該回転検出装置によって回転が検出される2相ステップモータと、
光軸に沿って移動可能に配されたレンズ体と、
前記2相ステップモータの駆動に伴って前記レンズ体を前記光軸に沿って移動させ、撮像素子との距離を可変させる駆動手段とを備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。 A rotation detection device for a two-phase step motor according to any one of claims 1 to 4,
A two-phase step motor whose rotation is detected by the rotation detector;
A lens body arranged to be movable along the optical axis;
A lens driving device comprising: a driving unit configured to move the lens body along the optical axis in accordance with the driving of the two-phase step motor, and to change a distance from the imaging device.
前記レンズ体の移動端に設けられ、移動してきたレンズ体に接触して、該レンズ体の移動を停止させると共に前記ロータの回転を停止させる度当たり部を備え、
前記判断手段は、前記ロータが非回転状態であると判断したときに、前記レンズ体が前記度当たり部に接触した位置をレンズ基準位置として設定することを特徴とするレンズ駆動装置。 The lens driving device according to claim 5,
Provided at the moving end of the lens body, provided with a contact portion that contacts the moving lens body and stops the movement of the lens body and stops the rotation of the rotor,
The determination means sets the position where the lens body is in contact with the contact portion as a lens reference position when determining that the rotor is in a non-rotating state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005284148A JP2007094076A (en) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | Rotation detector of two-phase step motor, lens driving device, and electronic apparatus |
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