JP2012090395A - ステッピングモータ回転制御方法、および撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滑らかな回転を実現し、併せて高精度な停止位置制御を実現するステッピングモータ回転制御方法、およびこのようなステッピングモータ回転制御方法で制御されるステッピングモータを備えることによって違和感の生じない撮影画像が得られる撮影装置を提供する。
【解決手段】第１ステップ角αで回転する第１励磁モード、あるいは、第１ステップ角αより大きい第２ステップ角βで回転する第２励磁モードが適用されるステッピングモータの回転を制御する。第２励磁モードに対応する停止位置（例えばθ０）から第２励磁モードでの次の停止位置（例えばθ４）へ回転させる場合、第１ステップ角αで移動させる移動期間Ｔｍｃと、次の停止位置（例えばθ４）で停止を維持する停止期間Ｔｓｃとを設けたクロック周期Ｔｄｃを有する制御クロックパルスＣＰｃで制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ回転制御方法、および、このステッピングモータ回転制御方法を適用した撮影装置に関する。

可動部を有する電子機器が多用されるようになり、回転位置を正確に制御するステッピングモータが多用されるようになってきた。ステッピングモータは、ステップ角を小さくすることによって角度分解能を向上させ、滑らかな回転が可能となる。

また、ステッピングモータを適用することで構成を簡素化できることから、ステッピングモータを適用した電子機器も多く提案されている。ステッピングモータを適用した電子機器の例として、撮影部を回転させて広い範囲を撮影する撮影装置がある。撮影装置では、できるだけ滑らかな撮影画像を得るためにステップ角を小さくして使用されることが多い。しかしながら、ステップ角を小さくすると、回転角度のばらつきが大きくなり、撮影画像に違和感が生じることがある。また、高精度な停止位置制御が困難となるという課題も残されている。

ステッピングモータ制御方法として、所望する停止位置近傍までは２相励磁駆動方法によってステッピングモータを駆動し、停止位置近辺においてはマイクロステップ駆動方法に切り換えることによって、高速に移動させると共に、精密な位置決めを可能にする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２２４９９８号公報

しかし、ステッピングモータを駆動するときに励磁モードを変更して角度分解能を向上させようとすると、角度分解能が向上する毎にステップ角に対する角度バラツキが大きくなり、正確な停止位置制御が難しくなるといった課題もある。

また、特許文献１に記載のモータ制御方法では、モータ停止時にモータ駆動時より角度分解能の小さい駆動モードとしているため、モータ駆動時の回転角度のバラツキがあり高精度な停止位置制御が困難である。また、モータ回転移動時の角度分解能が大きく、減速機構などを設けない場合、ステップ毎にバックラッシュが生じる虞があり、撮影装置に適用した場合、撮影画像のブレの原因となり、滑らかな撮影画像（連続画像）を得ることが難しい。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ステップ角の大きい励磁モードの停止位置への移動をステップ角の小さい励磁モードで実行し、ステップ角の大きい励磁モードの停止位置へ移動したときはステップ角の大きい励磁モードで停止させることによって、滑らかな回転を実現し、併せて高精度な停止位置制御を実現するステッピングモータ回転制御方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法を適用した撮影装置とすることにより、滑らかな回転と安定した高精度な停止位置制御が可能で違和感の生じない撮影画像が得られる撮影装置を提供することを他の目的とする。

本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、第１ステップ角で回転する第１励磁モード、あるいは、前記第１ステップ角より大きい第２ステップ角で回転する第２励磁モードが適用されるステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ回転制御方法であって、前記第２励磁モードに対応する停止位置から前記第２励磁モードでの次の停止位置へ回転させる場合、前記第１ステップ角で移動させる移動期間と、前記次の停止位置で停止を維持する停止期間とを設けたクロック周期を有する制御クロックパルスで制御することを特徴とする。

したがって、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、第２ステップ角に対応する停止位置の間での回転を第２ステップ角より小さい第１ステップ角で実行することから、第２ステップ角に相当する範囲で小さい回転角による滑らかな回転が得られる。また、第１ステップ角より大きい第２ステップ角（第２ステップ角の始点・終点）に対応する停止位置での停止を維持することから、停止の際の角度ばらつきを抑制して安定した停止位置が得られる高精度な停止位置制御を実現する。

また、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法では、前記第１ステップ角は、前記第２ステップ角の１／（２Ｎ）（Ｎ：１以上の整数）であることを特徴とする。

したがって、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、第１ステップ角の大きさを第２ステップ角の大きさの１／（２Ｎ）（Ｎ：１以上の整数）とすることから、第２励磁モードの停止位置の間での移動については、第２ステップ角に比較して微細な第１ステップ角で移動させ、第２励磁モードの停止位置へ移動したときは第２励磁モードに対応して停止させるという制御が極めて容易になる。

また、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法では、前記第２励磁モードで前記第２ステップ角を生じる第２励磁クロックパルスが有するクロック周期と前記制御クロックパルスが有する前記クロック周期とを等しくした状態で、前記制御クロックパルスの前記移動期間は、不均一な周期を有するパルス群で構成されることを特徴とする。

したがって、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、第１ステップ角のばらつきが存在するときに、ばらつきを補正するような不均一な周期を予め設定したパルス群を移動期間に対応させて供給するので、第１ステップ角の回転ばらつきを一定値に調整する。つまり、周波数の異なるパルス群（不均一な周期を有するパルス群）を供給して第２ステップ角に対応する範囲内での回転速度を定速化するので、全体の回転速度の定速化が図れる。

また、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法では、前記第２励磁クロックパルスが有する停止期間と、前記制御クロックパルスが有する前記停止期間とを同期させていることを特徴とする。

したがって、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、第２励磁モードでの第２ステップ角に対応した停止位置を確保するので、高精度な停止位置制御を実現する。

また、本発明に係る撮影装置は、撮影部と、前記撮影部を回転させるステッピングモータとを備えた撮影装置であって、前記ステッピングモータは、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法で制御されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る撮影装置は、撮影部を回転させるとき、第１励磁モード（小さいステップ角の第１ステップ角でステッピングモータを回転させる励磁モード）でステッピングモータを滑らかに回転させることから、撮影画像のブレを抑制した滑らかな連続画像を得ることができる。また、第２励磁モード（第１ステップ角より大きいステップ角の第２ステップ角に対応する停止位置で停止させる励磁モード）での停止位置で停止状態とすることで高精度な停止位置制御を確保することから、第２励磁モードでの停止位置を撮影部の停止位置に対応させて信頼性の高い安定した撮影画像を得ることができる。

本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、ステップ角の大きい第２ステップ角βで回転する第２励磁モードに対応する停止位置から第２励磁モードでの次の停止位置へ回転させる場合、第２ステップ角βに対して小さい第１ステップ角で移動させる移動期間と、第２励磁モードに対応する次の停止位置で停止を維持する停止期間とを設けたクロック周期を有する制御クロックパルスで制御する。

したがって、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法は、第２ステップ角に対応する停止位置の間での回転を第２ステップ角より小さい第１ステップ角で実行することから、第２ステップ角に相当する範囲で小さい回転角による滑らかな回転が得られる。また、第１ステップ角より大きい第２ステップ角（第２ステップ角の始点・終点）に対応する停止位置での停止を維持することから、停止の際の角度ばらつきを抑制して安定した停止位置が得られる高精度な停止位置制御を実現する。

本発明に係る撮影装置は、撮影部を回転させるステッピングモータを備え、ステッピングモータは、本発明に係るステッピングモータ回転制御方法で制御されている。

したがって、本発明に係る撮影装置は、撮影部を回転させるとき、第１励磁モード（小さいステップ角の第１ステップ角でステッピングモータを回転させる励磁モード）でステッピングモータを滑らかに回転させることから、撮影画像のブレを抑制した滑らかな連続画像を得ることができる。また、第２励磁モード（第１ステップ角より大きいステップ角の第２ステップ角に対応する停止位置で停止させる励磁モード）での停止位置で停止状態とすることで高精度な停止位置制御を確保することから、第２励磁モードでの停止位置を撮影部の停止位置に対応させて信頼性の高い安定した撮影画像を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るステッピングモータ回転制御方法の原理を説明するステップ角対相励磁の相関を示す座標図である。 本発明の実施の形態２に係るステッピングモータ回転制御方法でのクロックパルスの印加状態を示す波形図である。 本発明の実施の形態３に係る撮影装置でステッピングモータによる回転制御の対象となる部分の概略構成を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係る撮影装置を構成する基本的な機能ブロックを示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係るステッピングモータ回転制御方法（原理）について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るステッピングモータ回転制御方法の原理を説明するステップ角対相励磁の相関を示す座標図である。

相励磁（励磁モード）として２相励磁（フルステップ駆動）、１−２相励磁（ハーフステップ駆動）、Ｗ１−２相励磁、２Ｗ１−２相励磁、４Ｗ１−２相励磁の場合のステップ角を示す。ステッピングモータは、相励磁を変更することによってステップ角を変更することができる。また、Ｗ１−２相励磁、２Ｗ１−２相励磁、４Ｗ１−２相励磁は、フルステップ駆動、ハーフステップ駆動に対してステップ角を小さくすることから、マイクロステップ駆動（マイクロステップ励磁モード）とも呼ばれる。

例えば、２相励磁の場合のステップ角を９０度（つまり、θ０からθ１６への移動）とすれば、１−２相励磁でのステップ角は、９０度の半分の９０／２（＝４５）度となり、Ｗ１−２相励磁でのステップ角は、４５度の半分の４５／２（＝２２．５）度となり、２Ｗ１−２相励磁でのステップ角は、２２．５度の半分の２２．５／２（＝１１．２５）度となり、４Ｗ１−２相励磁のステップ角は、１１．２５度の半分の１１．２５／２（＝５．６２５）度となる。５．６２５度のステップ角（ステップ位置）に対応させて、θ０、θ１、・・・、θ１５、θ１６と表示し、θ０ないしθ１６でのステップ角を参照して説明する。

つまり、ステッピングモータでは、励磁モードを変更することによって、ステップ角を段階的に小さくすることができる。また、ステップ角による移動（回転）は、パルスが印加された都度発生する
したがって、２相励磁では、１個のパルスが印加されると、ステップ位置は、例えばθ０からθ１６へと回転する。１−２相励磁では、１個のパルスが印加されると、ステップ位置は、例えばθ０からθ８へと回転する。以下、パルスの印加に応じてステップ位置は、θ８→θ１６へと回転する。Ｗ１−２相励磁では、１個のパルスが印加されると、ステップ位置は、例えばθ０からθ４へと回転する。以下、パルスの印加に応じてステップ位置は、θ４→θ８→θ１２→θ１６へと回転する。２Ｗ１−２相励磁では、１個のパルスが印加されると、ステップ位置は、例えばθ０からθ２へと回転する。以下、パルスの印加に応じてステップ位置は、θ２→θ４→θ６→θ８→θ１０→θ１２→θ１４→θ１６へと回転する。４Ｗ１−２相励磁では、１個のパルスが印加されると、ステップ位置は、例えばθ０からθ１へと回転する。以下、パルスの印加に応じてステップ位置は、θ１→θ２→θ３→θ４→θ５→θ６→θ７→θ８→θ９→θ１０→θ１１→θ１２→θ１３→θ１４→θ１５→θ１６へと回転する。

なお、ステッピングモータの励磁モードでの停止位置は、ステップ角に対応して規定される。つまり、上述した各励磁モードに対応するステップ角（ステップ位置）に対応する位置が停止位置に相当する。

２相励磁では、１ステップ（１パルス）で例えばθ０からθ１６へ移動し、θ０、θ１６に対応する位置が停止位置となる。１−２相励磁では、１ステップで例えばθ０からθ８へ移動し、θ０、θ８に対応する位置が停止位置となる。Ｗ１−２相励磁では、１ステップで例えばθ０からθ４へ移動し、θ０、θ４に対応する位置が停止位置となる。２Ｗ１−２相励磁では、１ステップで例えばθ０からθ２へ移動し、θ０、θ２に対応する位置が停止位置となる。４Ｗ１−２相励磁では、１ステップで例えばθ０からθ１へ移動し、θ０、θ１に対応する位置が停止位置となる。

ステップ角を小さくするほど、角度分解能は向上し、円滑な移動が可能となる。しかし、ステップ角に対する回転角度のばらつきが大きくなり、ばらつきによる影響で回転ばらつきを生じる虞がある。また、ステップ角を大きくするほど、角度分解能は低下するが、停止位置での期間が長くなることから、安定した停止位置制御が可能となる。

本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法は、小さいステップ角で大きいステップ角の停止位置間を回転移動させ、大きいステップ角の停止位置に対応する位置で停止期間を設定することによって角度分解能を向上させた状態とし、併せて安定した停止位置制御を実現するものである。

本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法は、具体的には次のように実行される。

４Ｗ１−２相励磁でのステップ位置（θ０、θ１、θ３、・・・、θ１５、θ１６）のうちθ４、θ８、θ１２は、Ｗ１−２相励磁でのステップ位置に対応する。つまり、ステップ位置θ４、θ８、θ１２、θ１６は、Ｗ１−２相励磁のステップ位置に対応することから、４Ｗ１−２相励磁のステップ位置の中でもステップ角に対する回転角度バラツキの影響が小さい停止位置となる。

本実施の形態は、このようなステッピングモータの特性を利用したステッピングモータ回転制御方法であり、ステップ角による移動をさせるときは、小さいステップ角を実現でき円滑な回転となる第１励磁モード（例えば４Ｗ１−２相励磁）で駆動し、停止させるときは、大きいステップ角を実現でき安定した高精度な停止位置制御となる第２励磁モード（例えばＷ１−２相励磁）で駆動する。

第１励磁モード（例えば４Ｗ１−２相励磁）でのステップ角（第１ステップ角α）は、例えばθ１−θ０、θ２−θ１、θ３−θ２、・・・、θ１６−θ１５、・・・となる。また、第２励磁モード（例えばＷ１−２相励磁）でのステップ角（第２ステップ角β）は、例えばθ４−θ０、θ８−θ４、・・・、θ１６−θ１４、・・・となる。なお、ステップ角の大小関係は、駆動モード（第１励磁モード、第２ステップ角β）相互間での相対的な大小関係であれば良い。

例えば、停止位置をθ０からθ４へ移動する回転を実行する場合、第１励磁モード（例えば４Ｗ１−２相励磁）で移動することによってステップ位置をθ０→θ１→θ２→θ３→θ４と微小化することから、滑らかな回転を実現できる。他方、停止位置となるθ４では、停止期間をステップ角が大きく角度ばらつきの小さい第２励磁モード（例えばＷ１−２相励磁）で実行することから、安定した高精度な停止位置制御を実現できる。

θ４以降の回転についても同様にできる。つまり、停止位置をθ４からθ８へ移動する回転では、第１励磁モード（例えば４Ｗ１−２相励磁）で移動し、ステップ位置をθ４→θ５→θ６→θ７→θ８と微小化し、次の停止位置となるθ８では、停止期間をステップ角が大きく角度ばらつきの小さい第２励磁モード（例えばＷ１−２相励磁）で実行する。以下、ステップ位置θ８、θ１２、θ１６への移動についても同様に制御することで同様な作用が得られる。

本実施の形態による駆動方式を用いず、Ｗ１−２相励磁のみでステッピングモータを駆動する場合、ステップ位置（停止位置）は第２ステップ角βに対応するθ０→θ４→θ８→θ１２→θ１６となり、高精度の停止位置制御はできるが、ステップ位置が大きいステップ角である第２ステップ角βに応じたθ４→θ８→θ１２→θ１６と粗い位置制御となることから、滑らかな回転が得られない。

また逆に、４Ｗ１−２相励磁のみでステッピングモータを駆動する場合、ステップ位置（停止位置）は第１ステップ角αに対応するθ０、θ１、θ２、・・・、θ１５、θ１６となり、１ステップあたりのステップ角（第１ステップ角α）が小さく滑らかな駆動が可能となるが、ステップ角に対する回転角度（ステップ角度）のばらつきは大きくなる。４Ｗ１−２相励磁での停止位置は、θ０、θ１、θ２、・・・、θ１５、θ１６のすべての位置であるから、ステップ角度のばらつきの影響を受け、高精度な停止位置制御が困難となる。

本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法を例えば撮影装置１０（実施の形態３参照）に適用すれば、撮影部１５の回転を制御するとき（移動時）には第１励磁モードを適用して滑らかな連続画像を得ることができ、また、撮影部１５を停止させるときの制御には第２励磁モードを適用することで高精度な停止位置制御をすることができる。

＜実施の形態２＞
図２を参照して、本発明の実施の形態２に係るステッピングモータ回転制御方法について説明する。なお、基本的な構成は、実施の形態１と同様であるので適宜符合を援用して説明する。

図２は、本発明の実施の形態２に係るステッピングモータ回転制御方法でのクロックパルスの印加状態を示す波形図である。

第１励磁クロックパルスＣＰ１は、第１ステップ角αで回転させる第１励磁モード（４Ｗ１−２相励磁）でステッピングモータに供給されるパルス（波形）である。第１励磁クロックパルスＣＰ１は、移動期間Ｔｍ１、停止期間Ｔｓ１を有し、１個のパルスが供給されることによって、ステップ位置を（θ０）→θ１→θ２→・・・→θ１６→・・・と進行させる。つまり、Ｈ状態で電流が供給されて第１ステップ角αで回転、Ｌ状態で電流が遮断され停止状態を維持する。

第２励磁クロックパルスＣＰ２は、第２ステップ角βで回転させる第２励磁モード（Ｗ１−２相励磁）でステッピングモータに供給されるパルス（波形）である。第２励磁クロックパルスＣＰ２は、移動期間Ｔｍ２、停止期間Ｔｓ２を有し、１個のパルスが供給されることによって、ステップ位置を（θ０）→θ４→θ８→・・・→θ１６→・・・と進行させる。つまり、Ｈ状態で電流が供給されて第２ステップ角βで回転、Ｌ状態で電流が遮断され停止状態を維持する。

第１励磁モードは、例えば４Ｗ１−２相励磁であり、第２励磁モードは、例えばＷ１−２相励磁であることから、第１ステップ角αと第２ステップ角βとの関係は、実施の形態１で説明したとおりであり、第１ステップ角α＝θ１−θ０＝５．６２５（度）となり、第２ステップ角β＝θ４−θ０＝２２．５（度）となる。

なお、どちらの励磁モードであっても回転速度を一定とすることから、第１励磁モード（第１励磁クロックパルスＣＰ１）でのクロック周期Ｔｄ１と、第２励磁モード（第２励磁クロックパルスＣＰ２）でのクロック周期Ｔｄ２とは等しくしてある。

したがって、第２励磁クロックパルスＣＰ２は、移動期間Ｔｍ１より長い移動期間Ｔｍ２を有し、停止期間Ｔｓ１よりなぎ停止期間Ｔｓ２を有する。また、移動期間Ｔｍ２の長さは移動期間Ｔｍ１の長さの４倍、停止期間Ｔｓ２の長さは停止期間Ｔｓ１の長さの４倍である。つまり、クロック数は、第２励磁クロックパルスＣＰ２で１個のクロックパルスのとき、第１励磁クロックパルスＣＰ１では４個のクロックパルスが必要となる。

実施の形態１で説明したとおり、第１励磁クロックパルスＣＰ１では、第１ステップ角αを小さくして微細な角度での回転を実行することから、滑らかな回転が可能となる。しかし、回転角度のばらつきの影響が生じる。具体的には、例えば実施の形態３で示す撮影装置１０に適用したとき、例えばクロック周期Ｔｄ１の間での回転角度のばらつきによって回転速度が一定でなくなり、撮影される画像で違和感が生じる。

また、第２励磁クロックパルスＣＰ２では、第２ステップ角βを第１ステップ角αに対して４倍としていることから回転が粗くなる。しかし、第２励磁クロックパルスＣＰ２では、停止期間Ｔｓ２が長く停止位置が高精度に制御される。

制御クロックパルスＣＰｃは、本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法を実現する手段としてステッピングモータに供給されるパルス（波形）である。なお、ステップ角を第１ステップ角αとすることから、励磁モードは、第１励磁モード（４Ｗ１−２相励磁）である。

また、制御クロックパルスＣＰｃは、回転速度を予め設定された一定値とするためクロック周期Ｔｄ１およびクロック周期Ｔｄ２と等しいクロック周期Ｔｄｃとされる。クロック周期Ｔｄｃは、第１ステップ角αで回転する期間である移動期間Ｔｍｃと、第２ステップ角βで回転する第２励磁モードでの停止期間に対応する停止期間Ｔｓｃとで構成される。

制御クロックパルスＣＰｃは、第１励磁クロックパルスＣＰ１がクロック周期Ｔｄ１で４個のパルスをステッピングモータに供給するのに対し、クロック周期Ｔｄ１より短い移動期間Ｔｍｃで４個のパルス（パルス群）を供給する。ステッピングモータは、第１励磁モードで駆動されているから、４個のパルスでステップ位置をθ０からθ１→θ２→θ３→θ４と移動し、第２励磁モードでの停止位置に対応するθ４で停止する。

クロック周期Ｔｄ１で供給される各パルスの周期は、クロック周期Ｔｄ１／４であるのに対し、制御クロックパルスＣＰｃで供給されるパルス群（４個のパルス）での各パルスの周期は、均一な周期のパルスを想定したとき、移動期間Ｔｍｃ／４より短くなる。

したがって、ステッピングモータは、第２励磁モードでの停止位置であるステップ位置θ０から次の停止位置であるステップ位置θ４への移動に際し、短い周期を有するパルス群を含む制御クロックパルスＣＰｃ（移動期間Ｔｍｃで４個のパルス）で駆動することから、回転時のパルスの周期を短くしてモータ回転速度を速くすることとなる。

つまり、第１励磁モード（第１励磁クロックパルスＣＰ１（移動期間Ｔｍ１で４個のパルス））での回転速度より速い回転速度で回転することから、回転角度のバラツキの影響が確実に低減される。

例えば撮影装置１０（実施の形態３参照）に適用したとき、第１ステップ角αが小さいことによって生じる回転ばらつきを速い回転速度で相殺することになり、回転ばらつきによって生じる撮影画像の違和感を低減できる。

なお、本実施の形態では、制御クロックパルスＣＰｃの移動期間Ｔｍｃでの４個目のパルスの終端（立下り）を第２励磁クロックパルスＣＰ２の移動期間Ｔｍ２の終端（立下り）に一致させている。したがって、制御クロックパルスＣＰｃの停止期間Ｔｓｃは、第２励磁モード（第２励磁クロックパルスＣＰ２）の停止期間Ｔｓ２に対応する長さとなっているから第１励磁モードでの停止期間Ｔｓ１に比較して長い期間で停止する。

つまり、第２励磁クロックパルスＣＰ２が有する停止期間Ｔｓ２と、制御クロックパルスＣＰｃが有する停止期間Ｔｓｃとを同期させることが望ましい。この構成によって、ステッピングモータ回転制御方法は、第２励磁モードでの第２ステップ角βに対応した停止位置（例えばθ４）を確保するので、高精度な停止位置制御を実現する。

また、制御クロックパルスＣＰｃのクロック周期Ｔｄｃにおけるパルス群（本実施の形態では、４個のパルスで構成される）の形態は、種々の変形が可能である。

例えば、制御クロックパルスＣＰｃ（移動期間Ｔｍｃ）での４個のパルス（パルス群）は、均一な周期を持たない不均一なパルスであっても良い。つまり、本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法では、第２励磁モードで第２ステップ角βを生じる第２励磁クロックパルスＣＰ２が有するクロック周期Ｔｄ２（および、第１励磁モードで第１ステップ角αを生じる第１励磁クロックパルスＣＰ１が有するクロック周期Ｔｄ１）と制御クロックパルスＣＰｃが有するクロック周期Ｔｄｃとを等しくした状態で、制御クロックパルスＣＰｃの移動期間Ｔｍｃは、不均一な周期を有するパルス群（例えば、４個のパルス）で構成されることが望ましい。

つまり、ステッピングモータ回転制御方法は、第１ステップ角αのばらつきが存在するときに、ばらつきを補正するような不均一な周期を予め設定したパルス群を移動期間Ｔｍｃに対応させて供給することも可能であり、第１ステップ角αの回転ばらつきを一定値に調整することができる。つまり、周波数の異なるパルス群（不均一な周期を有するパルス群）を供給して第２ステップ角βに対応する範囲内での回転速度を定速化するので、全体の回転速度の定速化が図れる。

周期の不均一の形態として、例えば、パルス群（例えば４個のパルス）の終端が、移動期間Ｔｍ２に対してさらに短い周期となっていても良く、また、停止期間Ｔｓ２より短い停止期間Ｔｓｃとなるように構成されていても良い。

すなわち、クロック周期Ｔｄｃの周期内でパルス群は均一な周期とする必要がなく、回転速度を一定に保持できるように適宜の周波数で駆動する形態とすることが望ましい。第２励磁モードに対応する停止位置（例えばθ０）から第２励磁モードでの次の停止位置（例えばθ４）へ回転させる場合、第１励磁モードの回転で必要となるパルス数（パルス群）が確保できれば、パルス群の中での各パルスの周期の均一性（周波数の均一性）は問題ではない。

したがって、制御クロックパルスＣＰｃを供給するステッピングモータ駆動回路は、パルスを例えば４個カウントし、４個のパルスのカウントに応じて停止期間Ｔｓｃを設定するようにしても良い。

上述したとおり、本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法では、第１ステップ角αで回転する第１励磁モード、あるいは、第１ステップ角αより大きい第２ステップ角βで回転する第２励磁モードが適用されるステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ回転制御方法であって、第２励磁モードに対応する停止位置（例えばθ０）から第２励磁モードでの次の停止位置（例えばθ４）へ回転させる場合、第１ステップ角αで移動させる移動期間Ｔｍｃと、次の停止位置（例えばθ４）で停止を維持する停止期間Ｔｓｃとを設けたクロック周期Ｔｄｃを有する制御クロックパルスＣＰｃで制御する。

つまり、本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法は、第２ステップ角βに対応する停止位置（例えばθ０、θ４）の間での回転を第２ステップ角βより小さい第１ステップ角αで実行することから、第２ステップ角βに相当する範囲で小さい回転角による滑らかな回転が得られる。また、第１ステップ角αより大きい第２ステップ角β（第２ステップ角βの始点・終点）に対応する停止位置（例えばθ０、θ４）での停止を維持することから、停止の際の角度ばらつきを抑制して安定した停止位置（例えばθ４）が得られる高精度な停止位置制御を実現する。

本実施の形態における励磁モード（制御クロックパルスＣＰｃ）での移動期間Ｔｍｃ、停止期間Ｔｓｃは、一例であり、第１励磁モードでの第１ステップ角αは、第２励磁モードでの第２ステップ角βに対して１／（２Ｎ）（但し、Ｎ：１以上の整数）であれば、本実施の形態と同様の作用を生じる。つまり、第１ステップ角αが第２ステップ角βの少なくとも半分であれば良い。例えば、第１励磁モードを４Ｗ１−２相励磁とし、第２励磁モードを２Ｗ１−２相励磁とした場合は、Ｎ＝１となり、４Ｗ１−２相励磁に対応する第１ステップ角α＝５．６２５（度）の場合、２Ｗ１−２相励磁に対応する第２ステップ角β＝１１．２５（度）となる。

なお、本実施の形態は、第１ステップ角α＝５．６２５（度）であるのに対し、第２ステップ角β＝２２．５（度）であるから、Ｎ＝２の場合に該当する。つまり、クロック周期Ｔｄ２に等しいクロック周期Ｔｄ１で４個のパルスに対してクロック周期Ｔｄ２で１個のパルスが供給される。

したがって、本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法は、第１ステップ角の大きさを第２ステップ角の大きさの１／（２Ｎ）とすることから、第２励磁モードの停止位置の間（例えばθ０→θ４）での移動については、第２ステップ角βに比較して微細な第１ステップ角αで移動させ、第２励磁モードの停止位置（例えばθ４）へ移動したときは第２励磁モードに対応して停止させるという制御が極めて容易になる。

本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法は、特にステップ角が小さくなるマイクロステップ駆動（マイクロステップ励磁モード）に適用した場合に大きな作用効果を得ることができる。つまり、本実施の形態に係るステッピングモータ回転制御方法は、マイクロステップ駆動に伴う、角度分解能の向上による回転角度のばらつきの影響を抑制し、停止位置制御を高精度に実現する。

＜実施の形態３＞
図３および図４を参照して、本発明の実施の形態３に係る撮影装置について説明する。なお、本実施の形態に係る撮影装置は、実施の形態１、実施の形態２で説明したステッピングモータ回転制御方法で制御するステッピングモータを適用するので、適宜符合を援用して説明する。

図３は、本発明の実施の形態３に係る撮影装置でステッピングモータによる回転制御の対象となる部分の概略構成を示す概略構成図である。

本実施の形態に係る撮影装置１０は、具体的には、例えば旋回式の監視カメラとして適用される。旋回方向としては、例えば垂直方向（チルト方向）としての第１方向Ｖｒｏｔ、水平方向（パン方向）としての第２方向Ｈｒｏｔとすることができる。

撮影装置１０は、撮影機能をモジュール化したモジュール１４を備え、モジュール１４の正面には光学系１５ｐが配置されている。モジュール１４は、支持フレーム２１にチルト回転軸１１ｓを介して回転するように係止されている。チルト回転軸１１ｓは、第１ステッピングモータ１１によって回転を制御される。

したがって、モジュール１４は、第１方向Ｖｒｏｔでの回転が可能であり、例えば上下に１８０度回転する構造とされている。なお、第１ステッピングモータ１１による第１方向Ｖｒｏｔでの撮影のときは、支持フレーム２１を固定した状態で撮影される。

撮影装置１０は、支持フレーム２１に加えて撮影装置１０で固定された装置フレーム２０を備える。支持モジュール２１は、装置フレーム２０にパン回転軸１２ｓを介して回転するように係止されている。パン回転軸１２ｓは、第２ステッピングモータ１２によって回転を制御される。

したがって、支持フレーム２１を回転することによってモジュール１４を第２方向Ｈｒｏｔに回転させることが可能であり、支持フレーム２１（モジュール１４）は、例えば左右に１３０度回転する構造とされている。

図４は、本発明の実施の形態３に係る撮影装置を構成する基本的な機能ブロックを示す機能ブロック図である。

撮影装置１０は、モジュール１４、モジュール１４の主要部であり光学系１５ｐを内蔵する撮影部１５、第１ステッピングモータ１１および第２ステッピングモータ１２を制御するモータ制御部１３、撮影部１５の機能を制御するモジュール制御部１６、撮影部１５からの画像信号を処理する画像処理部１７、画像処理部１７の画像を例えばモニターとして表示する画像表示部１８を備える。

モジュール１４（撮影部１５、光学系１５ｐ）は、シャッタ、ズームレンズ、ＣＣＤ（撮像素子）、夜間撮影用のＩＲカットフィルタ移動機構などを含む構成となっている。また、モータ制御部１３は、モータ制御用マイコン（不図示）、モータドライバＩＣ（不図示）を含む構成となっている。

第１ステッピングモータ１１、第２ステッピングモータ１２は、モータ制御部１３に内蔵されたモータ制御用マイコンからモータドライバＩＣにモータ駆動用のクロックパルス（制御クロックパルスＣＰｃ）が入力されると、制御クロックパルスＣＰｃに応じた励磁モード（回転速度）で回転する。

モジュール１４（撮影部１５）の回転を制御する第１ステッピングモータ１１、第２ステッピングモータ１２の少なくとも一方は、実施の形態１、実施の形態２で説明したステッピングモータ回転制御方法によって制御されることが望ましい。第１ステッピングモータ１１、第２ステッピングモータ１２の回転制御に実施の形態１、実施の形態２に係るステッピングモータ回転制御方法を適用することによって、回転角度のばらつきによる影響を低減して撮影画像のブレを抑制した滑らかな連続画像を得ることができる。

モジュール１４（撮影部１５）を回転駆動したときに滑らかな連続画像を撮影することができ、また、高精度な停止位置制御を実現するため、ステッピングモータ（第１ステッピングモータ１１、第２ステッピングモータ１２）を回転させるとき、移動（回転）は所定のステップ角（第１ステップ角α）で回転する励磁モードで駆動し、駆動時の第１ステップ角αより大きいステップ角（第２ステップ角β）の励磁モードに対応する停止位置で停止させている。

したがって、モジュール１４（撮影部１５）を第１方向Ｖｒｏｔあるいは第２方向Ｈｒｏｔに回転させるとき、ステップ角が相対的に小さい第１ステップ角αで回転させことから、ステッピングモータの角度分解能を向上させて滑らかな連続画像を撮影することができる。また、第１ステップ角αを高速で実現することから、第１ステップ角αに対応するステップ角のばらつきによる違和感を抑制することができる。さらに、正確な停止位置の制御が可能となることから、回転速度の定速性を実現することができ、違和感の少ない撮影が可能となる。

ステッピングモータが第１方向Ｖｒｏｔの回転を制御する第１ステッピングモータ１１と第２方向Ｈｒｏｔの回転を制御する第２ステッピングモータ１２との２台設けられた撮影装置１０について説明したが、撮影装置１０の撮影範囲、撮影形態によっては、第１ステッピングモータ１１、第２ステッピングモータ１２のいずれか一方のみの配置とすることもできる。

すなわち、本実施の形態に係る撮影装置１０は、撮影部１５と、撮影部１５を回転させるステッピングモータ（第１ステッピングモータ１１、第２ステッピングモータ１２）とを備えた撮影装置であって、ステッピングモータは、実施の形態１、実施の形態２に記載のステッピングモータ回転制御方法で制御される。

したがって、撮影部１５を一定方向（第１方向Ｖｒｏｔ／第２方向Ｈｒｏｔ）で回転させるとき、第１励磁モード（小さいステップ角の第１ステップ角でステッピングモータを回転させる励磁モード）でステッピングモータを滑らかに回転させることから、撮影画像のブレを抑制した滑らかな連続画像を得ることができる。また、第２励磁モード（第１ステップ角より大きいステップ角の第２ステップ角に対応する停止位置で停止させる励磁モード）での停止位置で停止状態とすることで高精度な停止位置制御を確保することから、第２励磁モードでの停止位置を撮影部１５の停止位置に対応させて信頼性の高い安定した撮影画像を得ることができる。

１０ 撮影装置
１１ 第１ステッピングモータ（ステッピングモータ）
１１ｓ チルト回転軸
１２ 第２ステッピングモータ（ステッピングモータ）
１２ｓ パン回転軸
１３ モータ制御部
１４ モジュール
１５ 撮影部
１５ｐ 光学系
１６ モジュール制御部
１７ 画像処理部
１８ 画像表示部
２０ 装置フレーム
２１ 支持フレーム
ＣＰ１ 第１励磁クロックパルス
ＣＰ２ 第２励磁クロックパルス
ＣＰｃ 制御クロックパルス
Ｈｒｏｔ 第２方向
Ｔｍ１、Ｔｍ２ 移動期間
Ｔｍｃ 移動期間（パルス群）
Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓｃ 停止期間
Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄｃ クロック周期
Ｖｒｏｔ 第１方向
α 第１ステップ角
β 第２ステップ角

Claims (5)

1. 第１ステップ角で回転する第１励磁モード、あるいは、前記第１ステップ角より大きい第２ステップ角で回転する第２励磁モードが適用されるステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ回転制御方法であって、
   前記第２励磁モードに対応する停止位置から前記第２励磁モードでの次の停止位置へ回転させる場合、前記第１ステップ角で移動させる移動期間と、前記次の停止位置で停止を維持する停止期間とを設けたクロック周期を有する制御クロックパルスで制御すること
   を特徴とするステッピングモータ回転制御方法。
2. 請求項１に記載のステッピングモータ回転制御方法であって、
   前記第１ステップ角は、前記第２ステップ角の１／（２Ｎ）（Ｎ：１以上の整数）であること
   を特徴とするステッピングモータ回転制御方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のステッピングモータ回転制御方法であって、
   前記第２励磁モードで前記第２ステップ角を生じる第２励磁クロックパルスが有するクロック周期と前記制御クロックパルスが有する前記クロック周期とを等しくした状態で、前記制御クロックパルスの前記移動期間は、不均一な周期を有するパルス群で構成されること
   を特徴とするステッピングモータ回転制御方法。
4. 請求項３に記載のステッピングモータ回転制御方法であって、
   前記第２励磁クロックパルスが有する停止期間と、前記制御クロックパルスが有する前記停止期間とを同期させていること
   を特徴とするステッピングモータ回転制御方法。
5. 撮影部と、撮影部を回転させるステッピングモータとを備えた撮影装置であって、
   前記ステッピングモータは、請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載のステッピングモータ回転制御方法で制御されていること
   を特徴とする撮影装置。

Images