JP2013034337A - モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動装置に組み込んだ後でも、ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定するできるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動パルス制御部７０３がステッピングモータ１をオープンループ駆動することで、ステッピングモータ１がレンズ鏡筒ユニット８を駆動し、カムピン９０１がカム９０２のカム領域９０４をトレースする際に、信号時刻差算出部７０３ａの出力に基づいて、駆動パルス制御部７０３は磁気センサ６の位置ずれ量を特定する。そして、ステッピングモータ１をフィードバック駆動する際に、駆動パルス制御部７０３は磁気センサ６の位置ずれ量を補正する。
【選択図】図７

Description

本発明は、位置検出手段を備えたモータのモータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法に関する。

ステッピングモータは小型、高トルク、高寿命といった特徴を有し、開ループ制御により容易にデジタル的な位置決め動作が実現できる。このため、カメラや光ディスク装置などの情報家電、プリンタやプロジェクタ等のＯＡ機器などに広く用いられている。

しかし、モータへの負荷が多いときや高速回転を行おうとしたときに、モータが脱調してしまうという問題があった。

この問題を解決するためにステッピングモータにエンコーダを取り付け、ロータの位置にあわせて通電を切り替える、いわゆるブラシレスＤＣモータの動作を行わせることで脱調を防ぐ方法が従来から行なわれている。

このブラシレスＤＣモータの動作を行わせるとき、エンコーダの取り付け位置が物理的に設計値からずれるという問題がある。この設計値からのずれ量によって、同じ制御を行っても、スピード、トルクなどが異なってしまう。

例えば、特許文献１では、ブラシレスモータにおいてモータのロータを外部から別の動力をもって回転させ、ブラシレスモータのコイルに発生する起電力信号とエンコーダ出力信号との位相差によりエンコーダの物理的な位置ずれを検出する方法が提案されている。

特開２００５−１２９５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、ブラシレスモータを駆動目的の機器に組み込んだあとに調整することが不可能になってしまう。外部の動力に接続するためには、モータのロータ部を露出させることが必要になるからである。

そこで、本発明の目的は、モータを駆動装置に組み込んだ後でも、ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定することを可能にしたモータ駆動装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのモータ駆動装置は、ロータマグネットを備えたモータと、前記ロータマグネットの位置を検出するロータ位置検出部と、前記モータのコイルへの励磁信号を所定時間間隔で切り換えるオープンループ駆動と前記モータのコイルへの励磁信号を前記ロータ位置検出部の出力信号に基づいて切り換えるフィードバック駆動とを行う制御部と、前記モータのコイルに与える励磁信号の切り換わりタイミングと前記ロータ位置検出部の出力信号の切り換わりタイミングとの時間差を測定する時間差測定部と、前記モータにより駆動される被駆動部材と、を有し、前記被駆動部材には、カムおよび前記カムをトレースするカムフォロワによって駆動力が伝達され、前記カムには、カムリフトが略ゼロに設定される第１の領域および前記第１の領域よりも大きなカムリフトが設定される第２の領域が形成され、前記制御部が前記モータを前記オープンループ駆動することで、前記モータが前記被駆動部材を駆動し、前記カムフォロワが前記カムの前記第１の領域をトレースする際に、前記時間差測定部の出力に基づいて、前記制御部は前記ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定し、前記制御部が前記モータを前記フィードバック駆動する際に、前記制御部は前記位置ずれ量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、モータを駆動装置組み込んだ後でも、ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定することを可能にするモータ駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るステッピングモータの外観図である。 図１のステッピングモータを、磁気センサの感磁極を通る平面で破断した断面図である。 図１のステッピングモータの駆動回路を示すブロック図である。 本実施例における駆動用パルス発生ヨークとセンサとの位置関係を示す図である。 本実施例におけるセンサの取り付け位置のずれ量を示す図である。 本実施例におけるセンサ出力、駆動パルス出力のタイミング差を説明する図である。 磁気センサ６の位置バラツキのずれ量特定の処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例における駆動対象である撮像装置のレンズ鏡筒の外観を示す図である。 本実施例におけるレンズ鏡筒の構造を説明する図である。 モータに対する負荷トルクと、センサ出力駆動パルス出力との遅れ量を示す図である。 本実施例の２種類の駆動パルス変化タイミングに対応するＴＮカーブの関係を示す図である。 負荷量特定の処理の流れを示すフローチャートである。 レンズ鏡筒の負荷測定方法を示す図である。 本実施例のフィードバック駆動の概略説明図である。

以下に、本発明のモータ駆動装置を実施した形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明におけるステッピングモータの外観斜視図である。

なお、説明のために一部の部品を破断して示している。

図１において、ステッピングモータ１は、マグネット（ロータマグネット）２を有するロータ（出力軸）３、第１のコイル４ａ、第２のコイル４ｂ、第１のヨーク５ａ、第２のヨーク５ｂ、第１の磁気センサ（ロータ位置検出部）６を備える。

このうち、第１のコイル４ａ、第２のコイル４ｂ、第１のヨーク５ａ、第２のヨーク５ｂ、第１の磁気センサ６でステータを構成している。

マグネット２は、外周がｎ極に多極励磁された円筒上の永久磁石である。角度位置に対し、径方向の磁力の強さが正弦波状に変化するパターンを有する。なお、本実施の形態ではｎ＝８極に着磁されている。

ロータ３は、ステータに対して回転可能に支持され、マグネット２と一体に固定されている。

コイル４ａ及びコイル４ｂは、導線を多数巻きつけたものであり、ロータ回転中心軸を中心として、ボビンに巻き回されている。

ヨーク５ａ及びヨーク５ｂは、それぞれコイル４ａ、４ｂに励磁される磁極歯を複数有している。励磁される極を切り換えることで、ロータ３に与えるトルクを変化させることができる。

磁気センサ６は、ホール素子など、マグネット２の磁束を検出する非接触方式の磁気検出手段である。１つのセンサの中に、第１の感磁極６ａ及び第２の感磁極６ｂを備えている。第１及び第２の感磁極６ａ及び６ｂは、マグネット２の回転に伴う磁界変化を感知する。

磁気センサ６は、２つの出力端子を持ち、それぞれの感磁極を貫く磁束密度に応じて電圧を出力する。感磁極を通り磁束密度がＮ極ならば正の電圧出力を、Ｓ極であれば負の電圧を出力する。なお、本実施例では、磁気センサ６の出力は２値化された出力とし、Ｎ極の場合はＨｉｇｈ信号を、Ｓ極の場合はＬｏｗ信号を出力するものとし、これらの値を元にデジタル制御を行う。ただし、磁気センサ６がアナログ出力を行うセンサであって、磁力出力を正弦波状で行い、その信号を元にアナログ制御でモータを制御するようにしても良い。

図２は、図１のステッピングモータを、ロータ中心軸と垂直であり磁気センサの感磁極の通る平面で破断した断面図である。

なお、図の簡素化のためにマグネット２、ロータ３、磁気センサ６のみの位置関係を示している。磁気センサ内の感磁極６ａ、６ｂは一定の距離にセンサパッケージ内で離れた距離におり、モータ内に配置されたとき一定の角度αで離れた位置に存在することになる。

図３は、モータの内部と制御部の全体構成を示すブロック図である。ステッピングモータ１内にある磁気センサ６の第１及び第２の感磁極６ａ及び６ｂからは、直下にあるマグネットの状態によって、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗのセンサ矩形波が出力される。センサ矩形波は制御部７に入り、エンコーダ部７０１、周期カウント部７０２、駆動パルス制御部７０３にそれぞれ入る。駆動パルス制御部７０３は、所定時間間隔でコイルに与える励磁信号を切り換えるオープンループ駆動と、磁気センサ６の出力信号に基づいてコイルに与える励磁信号を切り換えるフィードバック駆動とを行うことができる。エンコーダ部７０１は、磁気センサ６ａ、６ｂの出力信号が入力されて、エンコーダ位置を駆動パルス制御部７０３に出力する。周期カウント部７０２は、磁気センサ６ａ、６ｂの出力が切り換わる周期をそれぞれカウントする。駆動パルス制御部７０３は、信号時刻差算出部７０３ａと補正部７０３ｂを有する。信号時刻差算出部７０３ａは、センサ矩形波、エンコーダ部７０１のエンコーダ位置、周期カウント部７０２の周期カウント値を用い、コイルに与える励磁信号の切り換わりタイミングと磁気センサ６の信号切り換わりタイミングとの時間差を算出する。すなわち、信号時刻差算出部７０３ａは、時間差測定部として機能する。そして、駆動パルス制御部７０３は、信号時刻差算出部７０３ａの算出値と記憶部７０５に記憶されている算出結果の設計値とにより、磁気センサ６の位置ずれ量を特定する。補正部７０３ｂは、特定した磁気センサ６の位置ずれ量を補正して、ブリッジ回路８に対して励磁信号を送る。ブリッジ回路８では、駆動パルス制御部７０３による励磁信号に従い、コイル４ａ、４ｂに対して励磁を行う。本実施例では、周期カウント部７０２から得られる周期時間を３６０°相当の電気位相とみなす。駆動パルス制御部７０３は、現状の周期時間に対して予め設定された位相差に相当する時間が経過すると、ブリッジ回路８に励磁信号を送ることでブラシレス回転動作を行う。低速な速度領域で使用する分には脱調危険性が無いので、駆動パルス制御部７０３は、磁気センサ６のセンサ出力を元にせず、駆動パルス制御部７０３からオープン制御でブリッジ回路８に駆動パルスを送って回転させる、ステッピング回転動作も行うことができる。

次に、図４〜図７を用いて、センサ２値化出力信号によって、どのようにステッピングモータ１を駆動させるかを説明する。

図４は、本実施例におけるステッピングモータ１内における磁気センサ６の第１及び第２の感磁極６ａ及び６ｂと第１及び第２のヨーク５ａ及び５ｂのそれぞれ一つの磁極歯の配置を示す図である。磁気センサ６の第１及び第２の感磁極６ａ及び６ｂは物理角で２２．５°離れた位置に配置される。第１の感磁極６ａから６７．５°離れた位置に第２のヨーク５ｂの磁極歯が存在し、第２のヨーク５ｂの磁極歯から２２．５°離れた位置に第１のヨーク５ａの磁極歯が存在する。２２．５°はセンサ出力の１波長を３６０°とした電気角に直すと９０°に相当する。第１及び第２のヨーク５ａ及び５ｂの磁極歯は物理角で９０°毎（電気角で３６０°毎）に４つずつ存在する。

図５は、本実施例におけるステッピングモータ１内における磁気センサ６の取り付け位置のずれ量について図解したものである。図５（ａ）における磁気センサ６の位置を設計値とする。図５中でＣＷと書かれた方向を本実施例でのモータ回転の正転方向とする。図５（ａ）の磁気センサ６の位置に対して、物理角で位置ずれ量βだけＣＷ方向にずれた位置に磁気センサ６が配置された状態を図５（ｂ）に示す。逆に、図５（ａ）の磁気センサ６の位置に対してＣＷ方向とは逆に物理角で位置ずれ量γだけずれた位置に磁気センサ６が配置された状態を図５（ｃ）に示す。

図６は、第１及び第２のヨーク５ａ及び５ｂにかける駆動パルスをそれぞれＡ相パルス、Ｂ相パルスとして表し、磁気センサの第１及び第２の感磁極６ａ及び６ｂそれぞれの出力電圧をセンサａ、センサｂと表して時間関係を示したものである。

ステッピングモータ１をオープンループで駆動、すなわちＡ相パルス信号をセンサａの出力を元にせず、Ｂ相パルス信号をセンサｂの出力を元にせずに回している場合を考える。この場合、その回転時の負荷に応じたロータの位置が反映されたタイミングでの出力が磁気センサ６より出力され、図６のセンサａ、センサｂとして検出される。センサａ及びｂの出力変化タイミングと、駆動パルスの出力変化タイミングの時間差ｔ１、ｔ２を算出することでモータの駆動状態の情報を得ることができる。

また、ステッピングモータ１を磁気センサ６の出力をもとにフィードバック駆動させる、すなわちブラシレス駆動動作をさせる場合を考える。この場合、周期カウント部７０２が、センサａ、センサｂの出力の切り換わりタイミングから図６中のＴ１、Ｔ２で表されるセンサ周期を算出する。そして予め設定された遅延位相角度に応じて、磁気センサ６の出力タイミングから一定の遅延時間経過をもって駆動パルス信号を変化させる。

具体例を図６で示す。センサａの出力の切り換わりタイミングからＡ相駆動パルスの切り換わり時刻を設定し、センサｂの出力の切り換わりタイミングからＢ相駆動パルスの切り換わり時刻を設定している。図６に示すように、センサａの出力の切り換わりタイミングのうち、２回目の立下りタイミングが検出される。このとき、１回目のセンサａの立下りタイミングからの時刻差を算出して周期Ｔ１を決定する。次に周期Ｔ１に対して、予め設定されている遅延位相角度に応じて時間差ｔ１を算出する。そしてセンサａの２回目の立下りタイミングからｔ１の時間が経過した時刻にＡ相駆動パルスが立ち下がるよう設定を行う。センサｂとＢ相駆動パルスに関しても同様の処理を行い、周期Ｔ２と、予め設定されている遅延位相角度に応じてｔ２の時間量を算出している。

図８、図９は、本実施例においてステッピングモータ１の駆動対象となる撮像装置のレンズ鏡筒ユニットの概要を示すものである。

図８は、本実施例における被駆動部材としてのレンズ鏡筒ユニット８の外観図である。図８（ａ）は、沈胴状態でありレンズ鏡筒ユニット８は収納された状態となっている。図８（ｂ）は、鏡筒が繰り出した状態である。本実施例におけるレンズ鏡筒ユニット８は３段構成となっており、図８（ｂ）に示す筒部材８０１、筒部材８０２、筒部材８０３の３段の筒で構成される。

図９は、レンズ鏡筒ユニット８の構造を説明する図である。図９（ａ）は、筒部材８０１の円筒面の展開図である。筒部材８０１の円筒面９０５には、カム９０２が形成されている。カム９０２には、筒部材８０３の円筒面に形成されるカムピン９０１が係合している。カムピン９０１はカム９０２をトレースするカムフォロワとして機能し、カムピン９０１がカム９０２をトレースすることで、駆動力が伝達される。図９（ｂ）は、筒部材８０２の円筒面９０７の展開図である。筒部材８０２の円筒面には、カム９０６が形成されている。カム９０６には、筒部材８０３の円筒面に形成されるカムピン９０１が係合している。図９（ｃ）は、筒部材８０１の円筒面９０５、筒部材８０２の円筒面９０７、筒部材８０３のカムピン９０１を重ねて描いたものである。

図９（ｃ）に図示する状態でステッピングモータ１を駆動させると、ステッピングモータ１によって筒部材８０２が回転駆動され、筒部材８０２の円筒面９０７が矢印９０８の方向に駆動される。筒部材８０２が矢印９０８の方向に駆動されると、カム９０６の縁がカムピン９０１に当接して、筒部材８０２は筒部材８０３と一体となって、矢印９０８の方向に駆動される。筒部材８０１はモータによって駆動されないので、筒部材８０１の円筒面９０５は筒部材８０２の円筒面９０７に対して、静止している。したがって、ステッピングモータ１が筒部材８０２を回転駆動すると、筒部材８０３のカムピン９０１が筒部材８０１のカム９０２をトレースする。

筒部材８０１のカム９０２には、光軸方向９１０のカムリフトが略ゼロに設定されるカム領域９０４の区間（第１の領域）と、光軸方向９１０のカムリフトがカム領域９０４の区間より大きく設定されるカム領域９０３の区間（第２の領域）とが形成されている。カム領域９０４の区間では、光軸方向９１０のカムリフトが略ゼロに設定されるので、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０４の区間をトレースするとき、筒部材８０３は光軸方向９１０に繰り出されない。

ここからさらに、筒部材８０２の円筒面９０７が矢印９０８の方向に駆動されると、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２をトレースして矢印９０９の方向に移動する。カム領域９０３の区間では、光軸方向９１０のカムリフトがカム領域９０４の区間より大きく設定されるので、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースするとき、筒部材８０３は光軸方向９１０に繰り出される。筒部材８０３のカムピン９０１がカム領域９０３の区間をトレースするとき、カム９０６はカムピン９０１の光軸方向９１０の移動をガイドする。

筒部材８０３のカムピン９０１がカム領域９０３の区間をトレースすることで、レンズ鏡筒ユニット８は図８（ａ）に図示する沈胴状態から図８（ｂ）に図示する繰り出した状態となる。

筒部材８０３のカムピン９０１がカム領域９０４の区間をトレースするときのステッピングモータ１の駆動負荷は、筒部材８０３のカムピン９０１がカム領域９０３の区間をトレースするときのステッピングモータ１の駆動負荷よりも小さくなる。
（カムピン９０１がカム領域９０４の区間をトレースするときに、センサ位置のずれ量の特定を行う）
以下、図７のフローチャートの処理の流れを参照して、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０４の区間をトレースするときに、磁気センサ６の位置のずれ量特定について説明する。

ステップＳ７０１より開始し、ステップＳ７０２の沈胴端検索にまず移行する。ステップＳ７０２ではステッピングモータ１で駆動される対象の駆動領域の一端を検出し、その端をスタート位置とする。本実施例で検出したい一端は図９に示す筒部材８０３のカムピン９０１が筒部材８０１のカム９０２の右端に位置する状態となる。

この位置を検出するための方法として、沈胴方向にステッピングモータ１を動作させ、センサ出力から停止を検知した場所を沈胴端とする方法やレンズ鏡筒内にフォトカプラなどの検出機構を持ち、沈胴端に達していることを検出できるようにする方法などがある。

ステップＳ７０２で沈胴端探索を行い、レンズ鏡筒が沈胴端となることを検出したら、ステッピングモータ１を停止しステップＳ７０３に移る。

ステップＳ７０３においては、駆動パルス制御部７０３が予め決められた調整用スピードのオープンループ制御でステッピングモータ１を駆動して、図９に示すように、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０４の区間をトレースする。筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０４の区間をトレースする間に、信号時刻差算出部７０３ａは、図６に示すセンサ出力の切り替わりタイミングから駆動パルスの切り替わりまでの時間差ｔ１、ｔ２を測定する。この測定はサンプル数が多い方が精度が高いため、信号時刻差算出部７０３ａは、時間差ｔ１、ｔ２のサンプルは可能な限りサンプルを採り、平均値を出すものとする。カム９０２のカム領域９０４の区間では、光軸方向９１０のカムリフトが略ゼロに設定されるので、ステッピングモータ１の駆動負荷が小さくなる。したがって、レンズ鏡筒ユニット８の負荷がステッピングモータ１に直接かからないので、レンズ鏡筒ユニット８の負荷個体差の影響を受けなくて済む。

ステップＳ７０４においては、駆動パルス制御部７０３が、時間差ｔ１、ｔ２にそれぞれ対応する設計値であるｔｍ１、ｔｍ２と、信号時刻差算出部７０３ａによって算出した時間差ｔ１、ｔ２とを比較する。すなわち、駆動パルス制御部７０３が、信号時刻差算出部７０３ａによって算出した時間差ｔ１、ｔ２が設計値ｔｍ１、ｔｍ２からどれだけずれているかを特定する。これによって、磁気センサ６の位置ずれ量を特定することができる。そして、ステップＳ７０４では、補正部７０３ｂにて、特定した磁気センサ６の位置ずれ量を補正する補正値を算出する。ステップＳ７０５にて、補正部７０３ｂで算出した補正値を記憶部７０５に記憶する。

駆動パルス制御部７０３は、記憶部７０５に記憶された補正値を用いて、ステッピングモータ１をフィードバック駆動する際の遅延位相差を補正する。すなわち、駆動パルス制御部７０３がステッピングモータ１をフィードバック駆動する際には、位置ずれ量を補正することになる。

ここで使用する設計値ｔｍ１、ｔｍ２は、メカ設計値から算出したものや、対象とするモータ組込み装置の多数のサンプルの平均値などから求め、記憶部７０５に記憶しているものである。

図５におけるＣＷ方向に回転させた場合が、図６のＡ相駆動パルス、Ｂ相駆動パルスをかけたときの動きに対応する。図５（ａ）の位置に磁気センサ６があるとき、図６におけるセンサａ、センサｂ、Ａ相駆動パルス、Ｂ相駆動パルスの位相関係を持ち、それぞれ周期がそれぞれＴ１、Ｔ２、センサから駆動パルスまでの遅延時間が設計値ｔｍ１、ｔｍ２であるものとする。

上記前提のもとで、図５（ｂ）の位置に磁気センサ６がある場合に、図６と同じ周期の駆動パルスをかける。するとこのとき、測定されるセンサから駆動パルスまでの遅延時間は短くなることになり、以下の関係式が成立する。

３６０×（ｔ１−ｔ１ｍ）／Ｔ１ ＝ ４β
３６０×（ｔ２−ｔ２ｍ）／Ｔ２ ＝ ４β
時間差ｔ１、ｔ２は測定によって得る。そしてＴ１、Ｔ２は制御部７がステッピングモータ１に与えている駆動パルスの周期と同等の値である。よって、上記の関係式によって磁気センサ６の物理的な位置ずれ量βが求まり、この位置ずれ量βを用いることで、ロータ３とヨーク５の位置関係を回転時に正確に検知することができる。

図５（ｃ）の位置に磁気センサ６がある場合も同様に以下の関係式が成立し、算出される磁気センサ６の物理的な位置ずれ量γ用いることで、ロータ３とヨーク５の位置関係を回転時に正確に検知することができる。

３６０×（ｔ１−ｔ１ｍ）／Ｔ１ ＝ −４γ
３６０×（ｔ２−ｔ２ｍ）／Ｔ２ ＝ −４γ
続くステップＳ７０５では、駆動パルス制御部７０３が、ステップＳ７０４で特定した磁気センサ６の位置ずれ量を補正する補正値を算出する。

以上の処理によって、位置エンコーダを備えたステッピングモータ内における位置エンコーダの取り付け位置のずれ量を、被駆動部を有する組み込み装置にステッピングモータを組み込んだ後でも特定することができる。

この取り付け位置のずれ量を用いることで、位置エンコーダを用いたフィードバック駆動をする場合の制御バラツキを押さえることができる。
（カムピン９０１がカム領域９０３の区間をトレースするときに負荷量特定を行う）
以下、図１２のフローチャートの処理の流れを参照して、カムピン９０１がカム領域９０３の区間をトレースする際の負荷量特定および最適な位相遅延角度の算出について説明する。

図１２のフローチャートによる処理はステップＳ１２０１より開始され、ステップＳ１２０２に続く。ステップＳ１２０２では、上述した磁気センサ６の位置ずれ量の特定を行う。説明の簡便化のため、ステップＳ１２０２での位置ずれ量が０となる、すなわち、設計値に磁気センサ６が位置するという結果が出たものとする。

次に、ステップＳ１２０３においては、駆動パルス制御部７０３が予め決められた調整用スピードのオープンループ制御でステッピングモータ１を駆動させて、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースする。そして、カムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースする際に、信号時刻差算出部７０３ａが、磁気センサ６のセンサ出力の切り換わりタイミングから駆動パルスの切り換わりタイミングまでの時間差の測定を行う。

筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースするときには、ステッピングモータ１に対して負荷がかかる。図１３は、ステップＳ１２０３において図５（ａ）に図示した磁気センサ６の位置ずれ量が０となるステッピングモータ１を負荷の軽いレンズ鏡筒ユニット８と、負荷の重いレンズ鏡筒ユニット８に組み込んだ例である。図１３（ａ）がステッピングモータ１を負荷の軽いレンズ鏡筒ユニット８に組み込んだ場合に相当する。図１３（ｂ）がステッピングモータ１を負荷の重いレンズ鏡筒ユニット８に組み込んだ場合に相当する。ステッピングモータ１を負荷が重いレンズ鏡筒ユニット８に組み込んだ場合、ロータ３に対して大きな負荷がかかるので、ロータ３の回転位置は負荷が軽いときに比べて、駆動パルスが切り換わってからセンサ出力が切り替わるまでの時間が長くなる。図１３の（ａ）、（ｂ）を比較すると、図１３（ｂ）の方が、図１３（ａ）よりも駆動パルスの切り換わりからセンサ出力の切り換わりタイミングが、時間的に遅れていることが見て取れる。

このロータが遅れている場合の図１３（ｂ）における、センサａからＡ相駆動パルスまでの遅延時間をｔ５、センサｂからＢ相駆動パルスまでの遅延時間をｔ６とする。図中の周期、Ｔ１、Ｔ２は制御部７から出しているＡ相、Ｂ相駆動パルスの周期に等しくなるので、この周期情報を用いることで遅延時間ｔ５、ｔ６は遅延位相と同じ扱いをすることができる。

図１３（ｂ）に比べてロータの遅れの少ない図１３（ａ）におけるセンサａからＡ相駆動パルスまでの遅延時間をｔ３、センサｂからＢ相駆動パルスまでの遅延時間をｔ４とする。このとき、
ｔ３＞ｔ５、 ｔ４＞ｔ６
の関係が成り立つ。

ステップＳ１２０３で信号時刻差算出部７０３ａがセンサ出力の切り換わりタイミングから駆動パルスの切り換わりタイミングまでの時間差を測定した後、ステップＳ１２０４に移り、駆動パルス制御部７０３がレンズ鏡筒の負荷量の特定を行う。

ステップＳ１２０４では、信号時刻差算出部７０３ａにて測定した時間差を記憶部７０５に記憶される補正値を用いて補正する。これによって、信号時刻差算出部７０３ａにて測定した時間差に含まれる磁気センサ６の位置ずれ量は補正される。そして、磁気センサ６の位置ずれ量を補正した信号時刻差算出部７０３ａの出力から得られるデータと、記憶部７０５制御部に記憶されている負荷量特定データとを比較して、レンズ鏡筒ユニット８の負荷量を特定する。

図１０は、予め記憶部７０５に記憶されている負荷量特定データである。これは、一定の速度でオープンループ駆動させたときのセンサ出力の切り換わりタイミングから駆動パルスの切り換わりタイミングまでの時間差を横軸に、ステッピングモータ１に掛かる負荷を縦軸にとったデータである。この負荷量特定データと磁気センサ６の位置ずれ量を補正した信号時刻差算出部７０３ａの出力から得られるデータを照らし合わせる。これによって、駆動パルス制御部７０３は、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースする際にステッピングモータ１にかかる負荷、すなわちレンズ鏡筒ユニット８の負荷量を特定できる。ここでは図１３（ｂ）で得られた時間差を１００１、図１３（ａ）で得られた時間差を１００２とする。負荷特性曲線１００５のデータによって、図１３（ｂ）の場合の負荷はＬ１、図１３（ａ）の場合の負荷はＬ２と同定される。

続くステップＳ１２０５においては、ステッピングモータ１をフィードバック駆動させるときの負荷に応じて適切なパルス遅延時間を計算するための遅延位相角度を算出し、記憶部７０５に記憶する。

ここで、フィードバック駆動時の動作の概略を図１４によって予め説明する。図１４における駆動では、Ａ相駆動パルス、Ｂ相駆動パルスはそれぞれ、センサａ、センサｂの出力切り換わり時刻、及び周期時間を元に変化する。図１４中のセンサａの２回目の立下りタイミングが検出される。このとき、１回目のセンサａの立下りタイミングからの時刻差を算出して周期Ｔ１を決定する。次に、周期Ｔ１に対して予め設定されている遅延位相角度θから、Ｔ１×（θ／３６０）という計算結果を遅延時間とする。そして、センサａの２回目の立ち下がりタイミングからこの遅延時間が経過したらＡ相駆動パルスが立ち下がるよう設定をする。センサｂとＢ相駆動パルスに関しても同様の処理を行い、周期Ｔ２と、予め設定されている遅延位相角度θに応じて、Ｂ相パルスの切り換わりまでの遅延時間量を算出している。

磁気センサ６の出力に基づいて励磁信号を切り換えて駆動を行うフィードバック駆動においては、この遅延位相角度θに応じて、ステッピングモータ１のトルク−回転数特性（ＴＮカーブ特性）が変化する。その概念図を図１１に示す。

図１１において同じステッピングモータ１を使用しても、フィードバック駆動を行うときに遅延位相角度θをθ１、θ２に換えることで異なるＴＮカーブ特性を持つ。本実施例では、この遅延位相角度θ１、θ２のどちらかの値を選択して、フィードバック駆動時に使用する構成とする。このとき、図に示す目標回転数を超えた回転数で回すことを考える。レンズ鏡筒ユニット８の負荷がＬ２であった場合、遅延位相角度θ１、θ２ともに目標回転数を超える特性をもつこととなる。よってこの場合、遅延位相角度θ１の方が遅延位相角度θ２に比べ特性がよいので、遅延位相角度θ１を設定することになる。一方、レンズ鏡筒ユニット８の負荷がＬ１であった場合、遅延位相角度θ１の場合、目標回転数に達することができない。この場合、遅延位相角度θ２であれば目標回転数を超えられることから、遅延位相角度θ２を設定することになる。すなわち図１３（ａ）の測定結果である場合は遅延位相角度θ１を設定し、図１３（ｂ）の測定結果である場合は遅延位相角度θ２を設定することに対応する。

ステップＳ１２０５において、算出された遅延位相角度を記憶部７０５に記憶し、ステッピングモータ１をフィードバック駆動する際の最適値として使用する。

駆動パルス制御部７０３がフィードバック制御でステッピングモータ１を駆動させることで、筒部材８０３のカムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースする際には、ステップＳ１２０５にて、記憶部７０５に記憶された遅延位相角度を用いる。これによって、駆動パルス制御部７０３がステッピングモータ１を前記フィードバック駆動することで、カムピン９０１がカム９０２のカム領域９０３の区間をトレースする際には、ステッピングモータ１に対する負荷量が補正されることになる。

最後に、ステップＳ１２０６において調整処理を終了する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

また、本実施例では、ステッピングモータ１の組込み駆動対象が撮像装置のレンズ鏡筒であったが、その他の組込み装置、例えば撮像装置の絞りユニットの駆動用に組み込まれる場合も同様のことができる。その場合、モータに対して負荷の軽い駆動領域は絞り羽根の重なりが少ない駆動領域、負荷の重い駆動領域は絞り羽根の重なりが多い駆動領域に対応する。

また本実施例では、図１２のフローチャートにおけるステップＳ１２０１において磁気センサ６が設計位置に位置するとした。しかし、ここで設計値以外の場所にずれていたとしても、ステップＳ１２０１において得られた位置ずれ量を本実施例の最終結果に付け加えることで最適な制御を行うことができる。

また本実施例では、図１１において目標速度以上の速度を出すように遅延位相角度θを設定したが、この駆動中に電圧値を変更することで目標速度に達するよう制御を行っても良い。

また本実施例においては、遅延位相角度を２つのうちからしか選択できないとしたが、３つ以上の遅延位相角度から選択する、または測定結果から適当な遅延位相角度を無段階で設定できるようにしてもよい。

１ ステッピングモータ
２ マグネット
３ ロータ
６ 磁気センサ
７ 制御部
７０１ エンコーダ部
７０２ 周期カウント部
７０３ 駆動パルス制御部
７０３ａ 信号時刻差算出部
７０３ｂ 補正部

Claims (5)

1. ロータマグネットを備えたモータと、
   前記ロータマグネットの位置を検出するロータ位置検出部と、
   前記モータのコイルへの励磁信号を所定時間間隔で切り換えるオープンループ駆動と前記モータのコイルへの励磁信号を前記ロータ位置検出部の出力信号に基づいて切り換えるフィードバック駆動とを行う制御部と、
   前記モータのコイルに与える励磁信号の切り換わりタイミングと前記ロータ位置検出部の出力信号の切り換わりタイミングとの時間差を測定する時間差測定部と、
   前記モータにより駆動される被駆動部材と、を有し、
   前記被駆動部材には、カムおよび前記カムをトレースするカムフォロワによって駆動力が伝達され、
   前記カムには、カムリフトが略ゼロに設定される第１の領域および前記第１の領域よりも大きなカムリフトが設定される第２の領域が形成され、
   前記制御部が前記モータを前記オープンループ駆動することで、前記モータが前記被駆動部材を駆動し、前記カムフォロワが前記カムの前記第１の領域をトレースする際に、前記時間差測定部の出力に基づいて、前記制御部は前記ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定し、
   前記制御部が前記モータを前記フィードバック駆動する際に、前記制御部は前記位置ずれ量を補正することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記ロータ位置検出部の位置ずれ量がゼロである場合における前記モータのコイルに与える励磁信号の切り換わりタイミングと前記ロータ位置検出部の出力信号の切り換わりタイミングとの時間差を記憶する記憶部を有し、
   前記記憶部に記憶される時間差と前記時間差測定部によって測定される時間差とを比較することで、前記制御部は前記ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記制御部が前記モータを前記オープンループ駆動することで、前記モータが前記被駆動部材を駆動し、前記カムフォロワが前記カムの前記第２の領域をトレースする際に、前記時間差測定部の出力に基づいて、前記モータに対する負荷量を特定し、
   前記制御部が前記モータを前記フィードバック駆動することで、前記モータが前記被駆動部材を駆動し、前記カムフォロワが前記カムの前記第２の領域をトレースする際に、前記制御部は、前記モータに対する負荷量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記被駆動部材は、撮像装置のレンズ鏡筒に含まれる筒部材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
5. ロータマグネットを備えたモータと、
   前記ロータマグネットの位置を検出するロータ位置検出部と、
   前記モータのコイルへの励磁信号を所定時間間隔で切り換えるオープンループ駆動と前記モータのコイルへの励磁信号を前記ロータ位置検出部の出力信号に基づいて切り換えるフィードバック駆動とを行う制御部と、
   前記モータのコイルに与える励磁信号の切り換わりタイミングと前記ロータ位置検出部の出力信号の切り換わりタイミングとの時間差を測定する時間差測定部と、
   前記モータにより駆動される被駆動部材と、を有し、
   前記被駆動部材には、カムおよび前記カムをトレースするカムフォロワによって駆動力が伝達され、
   前記カムには、カムリフトが略ゼロに設定される第１の領域および前記第１の領域よりも大きなカムリフトが設定される第２の領域が形成されているモータ駆動装置の制御方法であって、
   前記制御部が前記モータを前記オープンループ駆動することで、前記モータが前記被駆動部材を駆動し、前記カムフォロワが前記カムの前記第１の領域をトレースする際に、前記時間差測定部の出力に基づいて、前記制御部は前記ロータ位置検出部の位置ずれ量を特定し、
   前記制御部が前記モータを前記フィードバック駆動する際に、前記制御部は前記位置ずれ量を補正することを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。