JP2021016211A - モータ制御装置、モータ制御方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの停止位置を保持する位相保持中における消費電力を低減する。【解決手段】モータ制御装置は、モータに第一の励磁電流を供給して当該モータを回転させる第一の励磁手段と、モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持する第二の励磁手段と、モータの温度を取得する取得手段と、取得手段により取得されたモータの温度に基づいて、第二の励磁手段によりモータに供給する第二の励磁電流を決定する決定手段と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法および撮像装置に関する。

従来、機器の機械的構成要素を駆動するステッピングモータの制御方法として、特許文献１に記載の技術がある。この技術は、機器の外部温度に応じてステッピングモータの駆動方式（１−２相励磁方式／２相励磁方式）を切り替えることで、低温時のトルク不足によるメカ作動問題や、高温時の余剰トルクによるメカ騒音問題を解決する技術である。

特開２００４−１０４９０４号公報

近年、監視カメラとして、ネットワークに接続されて撮像画像の配信等を行うネットワークカメラが普及している。このようなネットワークカメラは、パン機構およびチルト駆動を有し、指示されたパン位置およびチルト位置を保持するために、パンモータおよびチルトモータが、励磁処理により所定の保持トルクを出力し続けている。
そのため、上記特許文献１に記載の技術のように、モータ駆動開始時の温度に応じてメカ駆動時の駆動方式を変更するだけでは、メカ駆動停止後の位相保持状態におけるモータの消費電力を低減することはできない。
そこで、本発明は、モータの回転位置を保持する位相保持状態における消費電力を低減することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るモータ制御装置の一態様は、モータに第一の励磁電流を供給して当該モータを回転させる第一の励磁手段と、前記モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持する第二の励磁手段と、前記モータの温度を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、前記第二の励磁手段により前記モータに供給する前記第二の励磁電流を決定する決定手段と、を備える。

本発明によれば、モータの回転位置を保持する位相保持状態における消費電力を低減することができる。

本実施形態におけるネットワークカメラシステムの概略構成図である。 ネットワークカメラ本体の構成図である。 ネットワークカメラのハードウェア構成例である。 第一の実施形態のモータ制御処理手順を示すフローチャートである。 ステッピングモータの説明図である。 モータ動作状態と励磁電流との関係を示す図である。 モータ温度と基準保持励磁電流との関係を示す図である。 モータ温度特性の一例を示す図である。 第一の実施形態における保持励磁電流の調整値の説明図である。 第二の実施形態のモータ制御処理手順を示すフローチャートである。 第二の実施形態における保持励磁電流の調整値の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態におけるネットワークカメラシステム１０００の構成を示すネットワーク接続図である。
ネットワークカメラシステム１０００は、ネットワークカメラ（以下、単に「カメラ」という。）１００と、ネットワーク機器２００と、クライアント装置３００と、を備える。
カメラ１００とネットワーク機器２００とは、ネットワークケーブルによって接続されている。ネットワークケーブルは、例えばＬＡＮケーブルである。また、ネットワーク機器２００とクライアント装置３００とは、ネットワーク４００によって接続されており、所定の通信プロトコルを利用して相互に通信を行うことができる。なお、ネットワーク４００は、ネットワーク機器２００とクライアント装置３００との間で通信可能な構成であれば、その通信規格、規模および構成は問わない。また、ネットワーク４００への物理的な接続形態は、有線であってもよいし、無線であってもよい。

カメラ１００は、クライアント装置３００から送信されるカメラ制御コマンドに従って被写体を撮像する撮像処理を行い、撮像画像を取得する撮像装置である。また、カメラ１００は、取得された撮像画像を、ネットワーク機器２００およびネットワーク４００を介してクライアント装置３００等へ配信する配信処理を行うことができる。本実施形態において、カメラ１００は、連続して撮像処理を行い、連続して撮像された撮像画像（映像）をストリーミング配信する配信処理を行うことができる。
また、カメラ１００は、撮像方向を変更可能なＰＴカメラ（Pan Tilt カメラ）である。カメラ１００は、パン機構およびチルト機構といった駆動機構を有し、撮像方向を左右方向や上下方向に変更することができる。なお、カメラ１００は、撮像方向および撮像画角を変更可能なＰＴＺカメラ（Pan Tilt Zoom カメラ）であってもよい。

クライアント装置３００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）といったユーザが操作可能な装置とすることができる。クライアント装置３００は、カメラ制御コマンドを入力したり、カメラ制御コマンドの実行結果やカメラ１００によって撮像された撮像画像などを表示したりするためのユーザインタフェース（ＵＩ）をユーザに提供することができる。

以下、カメラ１００の構成について具体的に説明する。
図１に示すように、カメラ１００は、レンズ１１０と、システム制御部１１１と、撮像素子１１２と、信号処理回路１１３と、撮像制御回路１１４と、メモリ転送回路１１５と、メモリ１２１と、ネットワークＩ／Ｆ１２２と、を備える。また、カメラ１００は、モータ制御部１３０と、電源制御回路１４０と、温度センサ制御部１５０と、を備える。

カメラ１００のカメラ機能は、レンズ１１０と、システム制御部１１１と、撮像素子１１２と、信号処理回路１１３と、撮像制御回路１１４と、メモリ転送回路１１５と、によって実現される。
レンズ１１０は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、防振レンズ、絞り羽根を含むレンズ群を備えるレンズ装置である。レンズ１１０は、ＣＰＵを搭載しており、カメラ１００の本体部から入力される指示によって、レンズ群の各ブロックを制御する。具体的には、ズームレンズの制御、フォーカスレンズの制御、防振レンズの制御、絞り羽根の制御を行う。レンズ１１０は、カメラ１００の本体に着脱可能とすることができる。なお、レンズ１１０は、カメラ１００の本体に一体的に構成されていてもよい。

撮像素子１１２は、レンズ１１０を通して結像した光を電荷に変換し撮像信号を生成する。
信号処理回路１１３は、撮像素子１１２により生成された撮像信号を入力してデジタル化し、撮像画像を生成する。
撮像制御回路１１４は、撮像画像の出力周期と同じ周期で撮像素子１１２を制御する。また、撮像素子１１２における蓄積時間が撮像画像の出力周期よりも長い場合は、撮像素子１１２から撮像信号を出力できない期間、信号処理回路１１３のフレームメモリの撮像画像を保持するように信号処理回路１１３を制御する。
メモリ転送回路１１５は、信号処理回路１１３によってデジタル化された撮像画像をメモリ１２１へ転送する。

カメラ１００のネットワーク通信機能は、システム制御部１１１と、メモリ１２１と、ネットワークＩ／Ｆ１２２と、によって実現される。
システム制御部１１１は、メモリ転送回路１１５によってメモリ１２１に転送された撮像画像を、ネットワークＩ／Ｆ１２２を通じてネットワーク機器２００に送信する。これにより、ネットワーク４００を介してクライアント装置３００に撮像装置が配信される。
また、ネットワークＩ／Ｆ１２２は、クライアント装置３００からネットワーク４００を介して送信されるカメラ制御コマンドを受信し、システム制御部１１１へ伝達する。この場合、システム制御部１１１は、カメラ制御コマンドに対するレスポンスを、ネットワークＩ／Ｆ１２２を通じて外部のネットワーク機器２００に送信することで、ネットワーク４００を介してクライアント装置３００へ送信する。

システム制御部１１１は、ネットワークＩ／Ｆ１２２を介して伝達されたカメラ制御コマンドを解析し、当該コマンドに従って処理を行う。例えば、信号処理回路１１３に対する画質の設定指示や、モータ制御部１３０に対するパン動作、チルト動作の動作指示を行う。この場合、信号処理回路１１３は、システム制御部１１１からの設定指示に基づいて画像処理を行う。また、モータ制御部１３０は、システム制御部１１１からの動作指示に基づいて、パン機構を実現するパン駆動部１３１と、チルト機構を実現するチルト駆動部１３２とを制御する。ここで、パン駆動部１３１とチルト駆動部１３２とは、それぞれモータと歯車とベルトとを含む。パン駆動部１３１およびチルト駆動部１３２の構成については後述する。

電源制御部１４０は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータであり、通電する制御モジュールを切り替えるスイッチ回路等を備える。電源制御部１４０は、ネットワーク機器２００もしくは外部電源５００から、ネットワークケーブルもしくは電源ケーブルを介して電力を受電し、カメラ１００の電源制御を行う。
つまり、ネットワーク機器２００は、カメラ１００からクライアント装置３００への撮像画像の配信を受けるのみではなく、ネットワークケーブルを介したカメラ１００への電力供給が可能である。ネットワーク機器２００は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠したＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））による給電が可能なハブである。なお、ネットワーク機器２００は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｔ規格に準拠したＰｏＥ＋（ＰｏＥ Ｐｌｕｓ）による給電が可能であってもよい。また、ネットワーク機器２００は、ＰｏＥ＋よりもさらに多くの電力が使用可能なＵＰｏＥ（Universal Power over Ethernet）規格の給電機能を備えてもよい。さらに、ネットワーク機器２００は、ハブ装置以外であってもよい。

外部電源５００は、商用電源や直流電源であり、電源ケーブルを介してカメラ１００へ給電することが可能である。
温度センサ制御部１５０は、温度センサ１５１とデータ通信処理を行うことが可能であり、温度センサ１５１により計測された温度情報を取得する。温度センサ１５１は、パン駆動部１３１およびチルト駆動部１３２がそれぞれ有するパンモータおよびチルトモータの温度を計測する。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、パン駆動部１３１およびチルト駆動部１３２の構成を説明する図である。ここで、図２（ａ）は、カメラ１００を上面から見た図、図２（ｂ）は、カメラ１００を側面から見た図、図２（ｃ）は、カメラ１００を正面から見たスケルトン図でありモータと歯車とを示すための簡易図である。
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、カメラ１００は、ボトムケース１６１と、ターンテーブル１６２と、カメラヘッド支柱１６３と、カメラヘッド１６４と、を備える。さらに、図２（ｃ）に示すように、カメラ１００は、パンモータ１７１と、チルトモータ１７２と、モータ歯車１７３、１７４と、ベルト１７５、１７６と、駆動メカ歯車１７７、１７８とを備える。

パン駆動部１３１は、ボトムケース１６１と、ターンテーブル１６２と、パンモータ１７１と、モータ歯車１７３と、ベルト１７５と、駆動メカ歯車１７７と、を備える。パンモータ１７１は、モータ歯車１７３を回転させ、ベルト１７５により駆動メカ歯車１７７へ動力を伝達して、ターンテーブル１６２を水平方向に回転させることができる。ターンテーブル１６２が水平方向に回転することで、カメラヘッド１６４は、左右方向に−１７５度から＋１７５度まで回転することができる。
チルト駆動部１３２は、ターンテーブル１６２の上に設けられたカメラヘッド支柱１６３と、カメラヘッド１６４と、チルトモータ１７２と、モータ歯車１７４と、ベルト１７６と、駆動メカ歯車１７８と、を備える。チルトモータ１７２は、モータ歯車１７４を回転させ、ベルト１７６により駆動メカ歯車１７８へ動力を伝達して、カメラヘッド１６４を垂直方向に回転させることができる。カメラヘッド１６４は、水平方向を０度として斜め下方向−４５°から真上方向９０度まで回転することができる。
このように、本実施形態のカメラ１００は、カメラヘッド１６４を水平方向および垂直方向に回転することで、撮像方向を左右方向および上下方向に変えて撮像することができる。

図３は、カメラ１００のハードウェア構成例である。
カメラ１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、撮像部１０４、２次記憶装置１０５および通信Ｉ／Ｆ１０６を備える。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、撮像部１０４、２次記憶装置１０５および通信Ｉ／Ｆ１０６は、内部バス１０７に接続されている。
ＣＰＵ１０１は、カメラ１００における動作を統括的に制御する。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が処理を実行するために必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリである。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ＣＰＵ１０１は、処理の実行に際してＲＯＭ１０２から必要なプログラム等をＲＡＭ１０３にロードし、当該プログラム等を実行することで各種の機能動作を実現する。

撮像部１０４は、図１に示すレンズ１１０や撮像素子１１２などを備えることができる。２次記憶装置１０５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やフラッシュメモリ、ＳＤカード等に代表される不揮発性の記憶装置であり、着脱可能な構成であってもよい。２次記憶装置１０５は、図１に示すメモリ１２１を備えることができる。通信Ｉ／Ｆ１０６は、図１に示すネットワークＩ／Ｆ１２２を備えることができる。

本実施形態のカメラ１００は、撮像動作中に、パン駆動部１３１のパンモータ１７１あるいはチルト駆動部１３２のチルトモータ１７２に励磁電流を供給することで各モータを回転させ、各駆動部１３１、１３２を駆動するＰＴ動作を行う。また、カメラ１００は、各モータの回転を停止させて各駆動部１３１、１３２を目標位置で停止させた後、各モータに保持励磁電流を供給することでモータの回転位置を保持する位相保持動作を行う。このとき、カメラ１００は、各モータの温度に基づいて保持励磁電流を決定する。
このように、本実施形態では、カメラ１００が、モータの駆動制御を行うモータ制御装置として動作する場合について説明する。

次に、本実施形態におけるカメラ１００の動作について説明する。
図４は、カメラ１００が実行するモータ制御処理の手順を示すフローチャートである。この図４の処理は、例えばカメラ１００が撮像動作を開始したタイミングで開始される。ただし、図４の処理の開始タイミングは、上記のタイミングに限らない。カメラ１００は、ＣＰＵ１０１が必要なプログラムを読み出して実行することにより、図４に示す各処理を実現することができる。以降、アルファベットＳはフローチャートにおけるステップを意味するものとする。

まずＳ１において、カメラ１００は、撮像動作を行いながら、モータ温度を所定の周期ごとに取得する。具体的には、温度センサ制御部１５０が温度センサ１５１とデータ通信処理を行い、温度センサ１５１が計測したパンモータ１７１およびチルトモータ１７２の温度データを所定の周期で取得する。システム制御部１１１は、温度センサ制御部１５０と所定の周期でデータ通信処理を行い、温度データを取得して一時的にＲＡＭなどに記憶する。
次にＳ２において、システム制御部１１１は、モータの温度上昇率ΔＴを算出する。温度上昇率は、例えば周期的に取得されるモータ温度のうち、最新のモータ温度とその一回前に取得されたモータ温度とから算出することができる。

Ｓ３では、システム制御部１１１は、パン駆動あるいはチルト駆動の動作要求（ＰＴ駆動要求）があるか否かを判定する。例えば、システム制御部１１１は、ネットワーク４００を介してクライアント装置３００から送信されるカメラ制御コマンドにＰＴ駆動要求が含まれるか否かを判定する。そして、システム制御部１１１は、ＰＴ駆動要求がないと判定した場合にはＳ１に戻り、ＰＴ駆動要求があると判定した場合にはＳ４に移行する。
Ｓ４では、モータ制御部１３０は、パン駆動部１３１あるいはチルト駆動部１３２を駆動開始する。つまり、システム制御部１１１は、モータ制御部１３０に対して駆動要求を送信し、モータ制御部１３０は、当該駆動要求を受けてパン駆動部１３１あるいはチルト駆動部１３２に搭載されたモータを駆動する。

ここで、モータの駆動方法について説明する。
カメラ１００は、パン機構とチルト機構の作動のために、パンモータ１７１とチルトモータ１７２とを備えている。ここで、パンモータ１７１およびチルトモータ１７２は、マイクロステップ駆動が可能なステッピングモータである。
ここで、マイクロステップ駆動とは、ステッピングモータの基本ステップ角度を、減速機構などの機械的要素なしに細かく分割できる機能である。１パルスを入力したときのステップ角度が細かくなるため、モータがスムーズに回転し、モータの振動を大幅に小さくすることが可能である。

図５に示すように、ステッピングモータは、例えば８分割のマイクロステップ停止分解能を持ち、１−２相励磁方式により駆動される。また、図６に示すように、ステッピングモータは、電源投入（電源ＯＮ）後、励磁電流ＩｍでＰＷＭ制御されることにより駆動開始し、加速状態から等速状態、さらには減速状態へと遷移し、目標のマイクロステップ位置で停止する。
また、ステッピングモータは、電流制御方式によりＡ相Ｂ相の電流量（励磁電流）を制御することで、指示されたマイクロステップ位置でモータ位相を保持することが可能である。位相保持中においては、保持励磁電流Ｉｓを継続して供給することにより、モータに所定の保持トルクを発生させモータの回転位置を保持することができる。本実施形態では、モータ温度に応じて保持励磁電流Ｉｓを決定する。ここで、保持励磁電流Ｉｓは、励磁電流Ｉｍよりも小さい値とする。
図４のＳ４におけるモータの駆動開始処理は、モータを励磁電流ＩｍでＰＷＭ制御することにより、モータを上記の加速状態から等速状態へと遷移させる処理である。

Ｓ５では、システム制御部１１１は、Ｓ１において取得された最新のモータ温度に基づいて、基準となる保持励磁電流（基準保持励磁電流）Ｉａを決定する。基準保持励磁電流Ｉａは、図７の実線に示すように、モータ温度が飽和温度に達するまでは、モータ温度に比例して小さくなる値である。なお、基準保持励磁電流Ｉａは、図７の破線で示す最小励磁電流Ｉｍｉｎに対して、所定量大きい電流値となるように設計する。ここで、最小励磁電流Ｉｍｉｎは、モータ位相を保持するための最小トルクとなる励磁電流である。
Ｓ６では、システム制御部１１１は、Ｓ２において算出された温度上昇率ΔＴの値に基づいて、モータの温度上昇率が高いか低いかを判定する。具体的には、システム制御部１１１は、温度上昇率ΔＴと所定値ＴＨ１とを比較する。そして、システム制御部１１１は、温度上昇率ΔＴが所定値ＴＨ１以下であると判定した場合は、モータの温度上昇率が低いと判断してＳ７に移行する。一方、システム制御部１１１は、温度上昇率ΔＴが所定値ＴＨ１よりも大きいと判定した場合は、モータの温度上昇率が高いと判断してＳ８に移行する。

ここで、モータの温度特性について述べる。
まずは、モータの温度上昇率について、図８を用いて説明する。モータ温度は、モータへの通電を継続すると、図８に示すように飽和温度に達するまで上昇を続ける。このとき、モータ温度の上昇率は、モータの設置環境温度やモータの形状（直径Φなど）により異なる。例えば図８に示すように、モータの直径Φが小さいほど、モータの温度上昇率は高い。
本実施形態において、パンモータ１７１とチルトモータ１７２とは、それぞれカメラ１００の異なる位置に搭載されているため、放熱特性の違いが大きく、温度上昇率は異なる。具体的には、パンモータ１７１とチルトモータ１７２においてモータ温度が飽和温度になるまでの時間には、１０分〜６０分程度の差が発生すると考えられる。

次に、モータ温度による励磁トルク特性の違いについて説明する。図５に示すように、ステッピングモータは、ステータ１８１と、ローター１８２と、コイル１８３と、を備える。モータ停止時の位相を保持するための励磁トルクである保持励磁トルクは、コイル１８３の磁力とステータ１８１の磁力とにより決まる。ここで、コイル１８３は、電流を流すことにより磁力を発生させ、流す電流量により磁力の大きさを制御することができる。また、ステータ１８１は、永久磁力をもち、高温になるほど磁力は増加する。
つまり、ステッピングモータは、モータ温度が高温であるほど、位相保持のための励磁電流を少なくしても同じ保持励磁トルクを実現できるという特性をもつ。

Ｓ７では、システム制御部１１１は、モータ温度が飽和温度に達したか、もしくは飽和温度直前かどうかを判定する。具体的には、システム制御部１１１は、温度上昇値ΔＴと所定値ＴＨ２とを比較する。そして、システム制御部１１１は、温度上昇率ΔＴが所定値ＴＨ２よりも大きいと判定した場合は、モータ温度は上昇中であり飽和温度に達していないか飽和温度直前ではないと判断してＳ９に移行する。一方、システム制御部１１１は、温度上昇率ΔＴが所定値ＴＨ２以下であると判定した場合は、モータ温度は飽和温度に達したか飽和温度直前であると判断し、Ｓ１０に移行する。

Ｓ８では、システム制御部１１１は、保持励磁電流の調整値ΔＩを決定し、Ｓ１１に移行する。調整値ΔＩは、温度上昇率ΔＴに基づいて決定される値であり、このＳ８では、温度上昇率ΔＴが高い場合の調整値ΔＩ＝Ｉｘとする。
Ｓ９では、システム制御部１１１は、保持励磁電流の調整値ΔＩを、温度上昇率ΔＴが低い場合の調整値ΔＩ＝Ｉｙとし、Ｓ１１に移行する。
Ｓ１０では、システム制御部１１１は、保持励磁電流の調整値ΔＩを、モータ温度が飽和温度である場合の調整値ΔＩ＝０とし、Ｓ１１に移行する。

Ｓ１１では、システム制御部１１１は、モータ温度に基づいて導出された基準保持励磁電流Ｉａを、温度上昇率ΔＴに基づいて導出された調整値ΔＩによって調整し、保持励磁電流Ｉｓを決定する。具体的には、システム制御部１１１は、基準保持励磁電流Ｉａから調整値ΔＩを減算することで、保持励磁電流Ｉｓを算出する。
ここで、保持励磁電流の調整値ΔＩについて説明する。Ｓ８において決定される調整値Ｉｘと、Ｓ９において決定される調整値Ｉｙとは、図９に示すようにＩｘ＞Ｉｙの関係を有する。つまり、モータ温度の温度上昇率ΔＴが所定値よりも大きい場合には、温度上昇率ΔＴが当該所定値以下である場合よりも基準保持励磁電流Ｉａを減少させるための調整値ΔＩを大きく導出することで保持励磁電流Ｉｓを小さくしてモータの位相保持を行う。これにより、モータ温度の過渡状態における省電効果をより向上することができる。なお、保持励磁電流Ｉｓは、上述した最小保持励磁電流Ｉｍｉｎに対して大きい値となるように調整値ΔＩを設定するものとする。

図９の二点鎖線ａ、ｂで示すように、モータ温度が飽和温度まで比例的に上昇する場合、モータ温度の温度上昇率ΔＴは点線ｃ、ｄで示すようになる。ここで、モータの直径Φが小さく、モータ温度が二点鎖線ａで示すように変化する場合、温度上昇中の温度上昇率ΔＴは点線ｃで示すように高くなる。このときの温度上昇率ΔＴが所定値よりも大きい場合、調整値ΔＩはＩｘに設定される。一方、モータの直径Φが大きく、モータ温度が二点鎖線ｂで示すように緩やかに変化する場合、温度上昇中の温度上昇率ΔＴは点線ｄで示すように低くなる。このときの温度上昇率ΔＴが所定値以下である場合、調整値ΔＩはＩｙに設定される。

Ｓ１２では、モータ制御部１３０は、パン駆動部１３１あるいはチルト駆動部１３２を停止する。つまり、システム制御部１１１は、モータ制御部１３０へ停止要求を送信し、モータ制御部１３０は、当該停止要求を受けてパン駆動部１３１あるいはチルト駆動部１３２に搭載されたモータの回転を停止する。このＳ１２におけるモータの駆動停止処理は、モータを励磁電流ＩｍでＰＷＭ制御することにより、モータを図６における等速状態から減速状態へと遷移させる処理である。

次にＳ１３では、モータ制御部１３０は、パン駆動部１３１あるいはチルト駆動部１３２のメカ位相を保持する処理を行う。具体的には、モータ制御部１３０は、パンモータあるいはチルトモータが指定されたマイクロステップ位置で位相保持するように、システム制御部１１１がＳ１１において決定した保持励磁電流ＩｓでパンモータあるいはチルトモータをＰＷＭ制御する。
ここで、モータの位相保持処理について説明する。位相保持処理では、モータへ保持励磁電流Ｉｓを出力し続けることにより、所定の保持トルクを発生させてモータ位相の保持を実現する。つまり、位相保持処理中は、保持励磁電流Ｉｓを変更しない。
位相保持処理中に保持励磁電流Ｉｓを変更すると、ステッピングモータの位相が不安定状態になる。そして、この影響を受けて、パンおよびチルトの位置が変化して撮像方向が変化してしまい、常時撮像を行っているネットワークカメラにおいては撮像画像の品質低下となるため、望ましくない。以上のような理由から、本実施形態におけるカメラ１００では、モータの作動停止後、位相保持中の保持励磁電流は切り替えずに一定とする。

以上説明したように、本実施形態におけるカメラ１００は、撮像方向を変更するためのモータ（パンモータ１７１、チルトモータ１７２）を備える。カメラ１００は、モータに励磁電流Ｉｍを供給して当該モータを回転させ、ＰＴ動作を実現する。また、カメラ１００は、ＰＴ動作が完了した後、モータに保持励磁電流Ｉｓを供給して当該モータの回転位置を保持する位相保持動作を行う。このとき、カメラ１００は、モータの温度を取得し、取得されたモータ温度に基づいて、保持励磁電流Ｉｓを決定する。
具体的には、カメラ１００は、モータ温度に基づいて、基準保持励磁電流Ｉａを導出し、モータの温度上昇率ΔＴに基づいて、基準保持励磁電流Ｉａの調整値ΔＩを導出する。そして、カメラ１００は、基準保持励磁電流Ｉａから調整値ΔＩを減算することで、基準保持励磁電流Ｉａを調整値ΔＩによって調整し、その結果を保持励磁電流Ｉｓとして決定する。

このように、カメラ１００は、モータの温度特性を考慮して適切な保持励磁電流Ｉｓを決定することが可能である。これにより、カメラ１００が備えるパン機構およびチルト機構の駆動停止後におけるパンモータ１７１およびチルトモータ１７２の位相保持中の消費電力を適切に低減することができる。また、モータの温度上昇率ΔＴに応じて保持励磁電流Ｉｓを調整することができるので、モータ温度の過渡状態においても、適切な消費電力でモータの位相保持を行うことができる。さらに、モータの形状や搭載位置、カメラ１００の設置環境に応じてモータの温度上昇率ΔＴが異なる場合であっても、それぞれ適切な消費電力でモータの位相保持を行うことができる。また、モータ温度に基づいて導出される基準保持励磁電流Ｉａを、温度上昇率ΔＴに基づいて導出される調整値ΔＩによって調整し、保持励磁電流Ｉｓを決定することができるので、モータごとに保持励磁電流Ｉｓを決定するためのテーブルを持つ必要がない。

また、保持励磁電流Ｉｓの決定に際し、カメラ１００は、モータ温度が高いほど、基準保持励磁電流Ｉａを小さく導出することができる。このように、高温になるほど位相保持のための励磁電流を小さくしても同じ保持トルクを実現できるという励磁トルク特性を考慮し、適切な基準保持励磁電流Ｉａを導出することができる。
さらに、カメラ１００は、モータの温度上昇率ΔＴが所定値よりも大きい場合、温度上昇率ΔＴが当該所定値以下である場合よりも基準保持励磁電流Ｉａを減少させるための調整値ΔＩを大きく導出することができる。したがって、モータ温度の過渡状態において適切に基準保持励磁電流Ｉａを調整し、適切な保持励磁電流Ｉｓを導出することができる。
また、カメラ１００は、保持励磁電流Ｉｓを、励磁電流Ｉｍよりも小さい値として決定することができる。したがって、適切にモータの位相保持状態における消費電力を低減させることができる。

さらに、カメラ１００は、被写体を連続して撮像しており、位相保持状態においては、保持励磁電流Ｉｓの切り替えは行わない。つまり、位相保持状態において、保持励磁電流Ｉｓを一定としてモータに供給することができる。これにより、モータの位相を保持すべき状態でモータの位相が不安定になることを防止し、パン、チルト位置が変化してしまうことを防止することができる。
したがって、撮像方向を適切に固定することができ、連続して撮像された撮像画像（映像）をストリーミング配信する場合、配信映像の品質確保が図れる。

また、カメラ１００は、ネットワークケーブルを介してネットワーク機器２００から電力を受電可能なネットワークカメラとすることができる。監視カメラなどに使用されるネットワークカメラにおいては、近年、撮像センササイズの大型化や画像処理エンジンの高性能化などに伴い、消費電力の増加が著しい。その中でも、ＰＴモータが消費する電力は特に大きい。本実施形態におけるカメラ１００は、ＰＴモータの位相保持状態における消費電力を適切に低減することができるネットワークカメラとすることができる。

ここで、ネットワーク機器２００は、ＰｏＥに対応した電源とすることができる。ＰｏＥにおいては、給電装置となるネットワーク機器２００が供給可能な電力は、最大で１５．４Ｗである。このように、カメラ１００がネットワーク機器２００から受電可能な電力にＰｏＥ規格に準じた上限がある場合であっても、カメラ１００を構成する主要なモジュールの消費電力の合計をＰｏＥ給電能力に収めることができる。例えば、ＰｏＥ＋においては、ＰｏＥよりも多くの電力を供給可能であるが、ＰｏＥ＋対応のハブが必要となりコストが嵩むが、本実施形態では、ネットワーク機器２００をＰｏＥに対応した電源とすることで、コストを削減することが可能である。

（第二の実施形態）
次に、本発明における第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、モータの温度上昇率に基づいて保持励磁電流の調整値ΔＩを決定する場合について説明した。この第二の実施形態では、さらに単位動作時間あたりのモータの温度上昇率を考慮して、保持励磁電流の調整値ΔＩを決定する場合について説明する。

本実施形態におけるネットワークカメラシステムの構成は、図１に示すネットワークシステム１０００と同様である。
ただし、本実施形態におけるカメラ１００は、図４に示すモータ制御処理に替えて、図１０に示すモータ制御処理を実行する点で第一の実施形態とは異なる。なお、この図１０において、図４と同一処理を行うステップには図４と同一ステップ番号を付し、以下、処理の異なる部分を中心に説明する。

Ｓ２１では、システム制御部１１１は、パンモータ１７１およびチルトモータ１７２の温度上昇率ΔＴの積分値ΔＴｉを算出する。具体的には、温度上昇率ΔＴと所定の動作時間ｔとを用いて、単位動作時間あたりの温度上昇率に相当する積分値ΔＴｉを算出する。ここで、動作時間ｔは任意の時間とし、本実施形態では６０秒としている。
次にＳ２２では、システム制御部１１１は、Ｓ２１において算出された単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉと、所定の基準調整値Ｉｂとに基づいて、保持励磁電流の調整値Ｉｉを算出する。調整値Ｉｉは、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉが高いほど大きい値となる。

次にＳ２３では、システム制御部１１１は、Ｓ２２において算出された調整値Ｉｉと、Ｓ９において用いられる調整値Ｉｙとを比較する。そして、システム制御部１１１は、Ｉｉ＜Ｉｙであると判定した場合は、Ｓ１１に移行し、Ｉｉ≧Ｉｙであると判定した場合は、Ｓ２４に移行する。
Ｓ２４では、システム制御部１１１は、Ｓ２２において算出された調整値Ｉｉを、調整値ΔＩとして決定し、Ｓ１１に移行する。このように、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉが高く、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉをもとに決定される調整値Ｉｉが、温度上昇率ΔＴをもとに決定される調整値Ｉｙ以上である場合、調整値Ｉｉを調整値ΔＩとして決定する。

ここで、モータの温度上昇の特徴について述べる。
カメラ１００では、起動直後において、パン駆動部１３１およびチルト駆動部１３２の初期化処理やレンズの初期化処理、光学フィルタの初期化処理など、通常の撮像動作時には行わない処理が行われる。このため、起動直後の消費電力は大きく、発熱量が多くなる。この影響により、起動直後のモータの温度上昇率は高くなる傾向となる。そして、ネカメラ１００は、起動後しばらくすると、撮像処理やネットワークへの配信処理などの安定動作状態となり温度もほぼ安定する。このため、モータへ伝導する熱量は安定し、モータ温度は飽和温度になる直前では非常に低い温度上昇率で温度上昇を続ける。

つまり、カメラ１００を起動した後、モータ温度は、図１１の二点差線で示すようなカーブで飽和温度まで上昇する。そのため、モータ温度上昇率の単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉは、点線で示すように起動直後は比較的大きく、時間経過とともに徐々に小さくなっていく。この場合、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉに基づいて決定される調整値Ｉｉは、実線で示すよう起動直後は比較的大きく、時間経過とともに徐々に小さく導出される。

このように、本実施形態におけるカメラ１００は、単位動作時間あたりのモータの温度上昇率ΔＴｉに基づいて、基準保持励磁電流Ｉａの調整値Ｉｉを導出する。そして、カメラ１００は、モータの温度上昇率ΔＴ基づいて導出された調整値Ｉｙと単位動作時間あたりの温度上昇率ΔＴｉに基づいて導出された調整値Ｉｉとのうち大きい方を調整値ΔＩとして基準保持励磁電流Ｉａを調整し、保持励磁電流Ｉｓとして決定する。
これにより、ネットワークカメラの起動直後の発熱要因の影響を考慮した保持励磁電流Ｉｓを決定することができる。したがって、ＰＴモータの位相保持状態における消費電力を適切に低減することができる。

このとき、カメラ１００は、単位動作時間あたりのモータの温度上昇率ΔＴｉが高いほど、基準保持励磁電流Ｉａを減少させるための調整値Ｉｉを大きく導出することができる。モータの温度上昇率に応じてリニアに保持励磁電流を決定できるため、より適切に省電力化を実現することができる。

以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、モータ温度の上昇率に応じて適切な保持励磁電流を設定することが可能となる。また、ネットワークカメラの起動時の温度上昇の影響に応じて適切な保持励磁電流を設定することが可能となる。さらに、モータの飽和温度直前の温度上昇率が小さい場合において適切な保持励磁電流を設定することが可能となる。これにより、モータ温度の過渡状態および安定状態に関わらず、モータの位相保持中の省電力化が可能となる。

（変形例）
上記各実施形態においては、モータ制御装置が制御対象とするモータが、ネットワークカメラ１００が備えるパンモータ１７１およびチルトモータ１７２である場合について説明したが、上記に限定されるものではない。制御対象のモータは、位相保持を行うことが可能なステッピングモータであればよく、例えば、フォーカスレンズやズームレンズ等のレンズを光軸方向に移動するレンズ駆動機構が備えるモータであってもよい。
また、上記各実施形態においては、ネットワークカメラ１００がモータ制御装置として動作する場合について説明したが、上記に限定されるものではない。モータ制御装置が制御対象とするモータは、ネットワークカメラ以外の機器に搭載されたモータであってもよく、ネットワークカメラ以外の機器がモータ制御装置として動作することもできる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００…ネットワークカメラ、１１０…レンズ、１１１…システム制御部、１３０…モータ制御部、１３１…パン駆動部、１３２…チルト駆動部、１５０…温度センサ制御部、１５１…温度センサ、１７１…パンモータ、１７２…チルトモータ、２００…ネットワーク機器、３００…クライアント装置、４００…ネットワーク、５００…外部電源、１０００…ネットワークカメラシステム

Claims (17)

1. モータに第一の励磁電流を供給して当該モータを回転させる第一の励磁手段と、
   前記モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持する第二の励磁手段と、
   前記モータの温度を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、前記第二の励磁手段により前記モータに供給する前記第二の励磁電流を決定する決定手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記決定手段は、
   前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、基準とする励磁電流を導出する第一の導出手段と、
   前記取得手段により取得された前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の調整値を導出する第二の導出手段と、を備え、
   前記第一の導出手段により導出された前記基準とする励磁電流を、前記第二の導出手段により導出された前記調整値によって調整し、前記第二の励磁電流として決定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第一の導出手段は、
   前記取得手段により取得された前記モータの温度が高いほど、前記基準とする励磁電流を小さく導出することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第二の導出手段は、
   前記取得手段により取得された前記モータの温度の上昇率が所定値よりも大きい場合、前記上昇率が前記所定値以下である場合よりも前記基準とする励磁電流を減少させるための前記調整値を大きく導出することを特徴とする請求項２または３に記載のモータ制御装置。
5. 前記決定手段は、
   単位動作時間あたりの前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第二の調整値を導出する第三の導出手段をさらに備え、
   前記第一の導出手段により導出された前記基準とする励磁電流を、前記第二の導出手段により導出された前記調整値と前記第三の導出手段により導出された前記第二の調整値とのうち大きい方の調整値によって調整し、前記第二の励磁電流として決定することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記第三の導出手段は、
   前記単位動作時間あたりの前記モータの温度の上昇率が高いほど、前記基準とする励磁電流を減少させるための前記第二の調整値を大きく導出することを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記決定手段は、
   前記第二の励磁電流を、前記第一の励磁手段により前記モータに供給する前記第一の励磁電流よりも小さい値に決定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記モータは、ステッピングモータであり、
   前記第一の励磁手段は、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 被写体を撮像する撮像手段と、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
   前記モータと、を備えることを特徴とする撮像装置。
10. 前記モータは、前記撮像手段の撮像方向を変更するためのパンモータおよびチルトモータの少なくとも一方であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記撮像手段は、被写体を連続して撮像し、
    前記第二の励磁手段は、前記第二の励磁電流を一定として前記モータに供給することを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像装置。
12. 前記撮像手段により連続して撮像された撮像画像をストリーミング配信する配信手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. ネットワークケーブルを介してネットワーク機器から電力を受電する受電手段をさらに備えることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記ネットワーク機器は、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））に対応していることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
15. モータに第一の励磁電流を供給して当該モータを回転させるステップと、
    前記モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持するステップと、
    前記モータの温度を取得するステップと、
    取得された前記モータの温度に基づいて、前記モータに供給する前記第二の励磁電流を決定するステップと、を含むことを特徴とするモータ制御方法。
16. コンピュータを、請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。
17. コンピュータを、請求項９から１４のいずれか１項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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