JP2021044961A - モータ駆動装置およびその制御方法、光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動装置にて減速制御をより短時間で円滑に行って、目標位置において正確にロータを停止させるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置は、設定された周波数の駆動信号によりモータコイルへの通電を切り替えるオープンループ（ＯＬ）駆動と、ロータ磁石の位置を検出するセンサの出力に応じてモータコイルへの通電を切り替えるフィードバック（ＦＢ）駆動とが可能である。ロータの減速停止制御ではＦＢ駆動により減速が行われ、その後、目標停止位置より手前の予め決められた位置への到達時点で、ＯＬ駆動に切り替える。【選択図】図８

Description

本発明は、モータの減速停止制御において、ロータの回転位相検出信号を用いたフィードバック駆動から、オープンループ駆動に切り替えた後、短時間かつ円滑にロータを目標停止位置で停止させる技術に関する。

モータの駆動制御方法には、起動に際して、決められた駆動周波数による同期運転を行った後、ロータ磁石の回転位相を検出するセンサの検出信号に基づいてフィードバック駆動を行う方法がある。停止の際には、フィードバック（以下、ＦＢとも記す）駆動での減速制御の後に、同期運転モードによるオープンループ（以下、ＯＬとも記す）駆動を行ってから、ロータを目標位置に停止させる制御が行われる。

特許文献１には、ＦＢ駆動からＯＬ駆動へ切り替える際に生じる振動を低減するモータ駆動制御が開示されている。第１駆動手段はモータをＯＬ駆動し、第２駆動手段はモータをＦＢ駆動する。制御手段は、ＦＢ駆動からＯＬ駆動に切り替える際、演算手段で算出された第２駆動手段による駆動の際の回転周波数および回転角加速度が、第１駆動手段による駆動の際の初期回転周波数および初期回転角加速度に近づくように制御する。

特開２０１１−９７７２０号公報

特許文献１に開示された従来技術では、ＯＬ駆動に移行する前のＦＢ制御において駆動速度が変動した場合、ＯＬ駆動へ移行するまでの時間が長くなる。その結果、減速開始時点から停止時点までの時間が長くかかる。また、ＯＬ駆動後にロータを停止させる際、ロータに接続された被駆動部材（例えば、レンズホルダ等の移動部材）のバウンドが発生すると、その後の待ち時間が必要となる。よって、次の制御シーケンスに移行するまでの時間がさらに長くなるという問題が発生する。
本発明の目的は、モータ駆動装置にて減速制御をより短時間で円滑に行って、目標位置において正確にロータを停止させることである。

本発明の実施形態のモータ駆動装置は、設定された周波数の駆動信号に同期してモータのオープンループ駆動を行う第１の制御と、前記モータのロータの位置を検出する検出手段から検出信号を取得して、前記モータのステータとロータとの位相関係を表す進角を決定して前記モータのフィードバック駆動を行う第２の制御とを切り替える制御を行う制御手段を有する。前記制御手段は、前記第２の制御にて前記進角を変更して前記ロータを減速させてから前記第１の制御へ切り替え、前記第２の制御による前記ロータの回転速度よりも小さい同期速度でさらに前記ロータを減速させてから停止させる制御を行う。

本発明によれば、モータ駆動装置にて減速制御をより短時間で円滑に行って、目標位置において正確にロータを停止させることができる。

実施形態の駆動装置の概略構成を表す分解斜視図である。 回転角度検出手段とロータ磁石とステータの構成を表す図である。 実施形態に係るシステム構成の概要を示すブロック図である。 ロータ磁石位相と駆動波形位相とが安定停止関係にある状態を表す図である。 ロータ磁石位相と駆動波形位相との関係（正転トルク発生時）を表す図である。 ロータ磁石位相と駆動波形位相との関係（逆転トルク発生時）を表す図である。 トルクと進角との関係を表す図である。 実施形態における減速停止制御を説明する図である。 ステッピングモータのトルク−駆動速度特性を示す図である。 ロータ磁石とステータとの位相関係を説明する概念図である。

本発明の実施形態のモータ駆動装置について説明する。本実施形態では撮像装置や交換レンズ等の光学機器への適用において、被駆動部材である光学部材を駆動する駆動装置の例を示す。

本実施形態の駆動装置１００の構成について、図１から図３を参照して説明する。図１は駆動装置１００の主要部を示す分解斜視図である。レンズホルダ１０１はフォーカスレンズ１０１ｃを保持する保持部材であり、複数のガイドバー１０２および１０３によって光軸方向にて摺動自在に支持されている。図１では、フォーカスレンズ１０１ｃの光軸方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸と、ｚ軸に直交するｘ軸およびｙ軸をそれぞれ示す。

対をなすガイドバー１０２および１０３は光軸方向に沿って配置されたガイド部材であり、不図示の鏡筒に組み込まれて撮像光学系の一部を構成する。被駆動部材であるレンズホルダ１０１は、ｚ軸方向の前後の２箇所に嵌合孔部１０１ａが形成されており、嵌合孔部１０１ａにガイドバー１０２が嵌合される。またレンズホルダ１０１は切欠き形状のＵ字状溝部１０１ｂを有し、ガイドバー１０３と係合される。この構成により、レンズホルダ１０１はガイドバー１０２および１０３に案内されて移動可能であり、ガイドバー１０３により、ガイドバー１０２を中心としたレンズホルダ１０１の回転が規制され、安定した光軸方向の移動が可能である。本実施形態では、フォーカスレンズ１０１ｃを保持するレンズホルダ１０１が光軸方向に移動することで、被写体の所望の位置に焦点を合わせる焦点調節動作が行われる。

ステッピングモータユニット１０４は、ステッピングモータ（以下、単にモータともいう）１０４ａと、外径部にねじが形成された送りねじ１０４ｂと、送りねじ１０４ｂのねじ先端部１０４ｄを支持する支持部が形成されたフランジ部１０４ｃを有する。モータ１０４ａの駆動方向は光軸方向と一致する。

ナット１０５は雌ねじ１０５ａが形成された連結部材であり、雌ねじ１０５ａは送りねじ１０４ｂと噛合する。ナット１０５は、フランジ部１０４ｃがモータ１０４ａに取り付けられる際、先に送りねじ１０４ｂに噛合された状態にされ、モータユニット１０４の一部として構成される。

モータユニット１０４は、送りねじ１０４ｂの端部に短い円筒状のＥＮＣ（エンコード）磁石１０４ｅを備える。ＥＮＣ磁石１０４ｅは円周上に発生する磁場として、回転角度に応じて正弦波状の磁場を発生するように着磁されている。モータユニット１０４にはＥＮＣ磁石１０４ｅの磁場を検出可能な位置にホール素子パッケージ１０４ｆが配置されている。本実施形態では、後述するホール素子１０４ｆａと１０４ｆｂ（図２参照）が使用される。ホール素子１０４ｆａと１０４ｆｂはそれぞれに配置された位置で、ＥＮＣ磁石１０４ｅの回転による磁場変化を検出して検出信号を出力する。ＥＮＣ磁石１０４ｅとホール素子パッケージ１０４ｆは、送りねじ１０４ｂの回転角度検出手段を構成し、回転角度情報を取得することができる。

付勢部材１０６は、ねじ１０７により、レンズホルダ１０１の取り付け部１０１ｘに固定される。付勢部材１０６には、ナット１０５を光軸方向に付勢する押圧部１０６ａと、ナット１０５を径方向（ｙ軸に平行な方向）に付勢する、径方向付勢ばね１０６ｂが一体で形成されている。レンズホルダ１０１にはナット１０５の取り付け部１０１ｆが形成されており、押圧部１０６ａによって、レンズホルダ１０１に対してナット１０５が付勢される。また送りねじ１０４ｂとナット１０５の雌ねじ１０５ａとの間に生じる嵌合ガタに関しては、径方向付勢ばね１０６ｂによってナット１０５を径方向に付勢することで嵌合ガタを抑制することができる。

駆動装置１００において、付勢部材１０６を用いて、ナット１０５とレンズホルダ１０１とを連結しつつ、送りねじ１０４ｂとナット１０５との嵌合ガタを抑えている。この構成によりレンズホルダ１０１を光軸に沿って移動させて正確な位置決めを行うことができる。

図２を参照してモータ１０４ａの構成を説明する。図２（Ａ）はＥＮＣ磁石１０４ｅとホール素子１０４ｆａと１０４ｆｂとの位置関係を示す模式図である。ＥＮＣ磁石１０４ｅは１０極の磁石である。Ｎ極とＳ極の領域がそれぞれ５極であり、３６度の領域にそれぞれ着磁されている。ホール素子１０４ｆａ，１０４ｆｂはＥＮＣ磁石１０４ｅの中心位置から見た場合、中心位置から等距離に配置されている。ホール素子１０４ｆａ，１０４ｆｂがＥＮＣ磁石１０４ｅの中心に対してなす物理的な角度は１８度である。ホール素子パッケージ１０４ｆにより検出される信号位相としては、９０度の位相差となる。なお、ロータとステータとの位置関係については、図２（Ｂ）を用いて後述する。

図３は駆動装置１００の電気回路を含めたシステム構成を示す図である。アンプ１０８はホール素子パッケージ１０４ｆ（１０４ｆａ，１０４ｆｂ）からの微弱な信号を取得して増幅し、ＡＤ変換回路１０９へ信号を伝送する。ＡＤ変換回路１０９は入力された電圧信号のＡＤ変換を行って、変換結果であるデジタル数値信号を位置ＥＮＣ回路１１０へ出力する。位置ＥＮＣ回路１１０は入力された２つの信号のオフセット、ゲインの調整を行う。位置ＥＮＣ回路１１０は調整後に２つの信号からＴＡＮ（正接）値を生成した後で逆ＴＡＮ演算を行い、積分することで回転角度情報を生成する。生成された回転角度情報は駆動波形生成回路１１１に送られる。駆動波形生成回路１１１はモータ１０４ａのＡ相用コイル１１９とＢ相用コイル１２０に印加する駆動波形を決定する。駆動波形生成回路１１１はＣＰＵ（中央演算処理装置）１１２の指令にしたがって予め設定された周波数で駆動用の位相の異なる正弦波信号を出力するＯＬ駆動と、位置ＥＮＣ回路１１０と連動させた駆動波形を出力するＦＢ駆動とを切り替える。駆動の切り替えはＣＰＵ１１２の指令により行われる。

本実施形態では、駆動波形生成回路１１１とモータドライバ１１３が、オープンループ駆動を行う第１の駆動手段に相当する。また、アンプ１０８、ＡＤ変換回路１０９、位置ＥＮＣ回路１１０、駆動波形生成回路１１１、モータドライバ１１３は、フィードバック駆動を行う第２の駆動手段に相当する。第１および第２の駆動手段はＣＰＵ１１２によって制御される。

駆動波形生成回路１１１により生成された駆動波形信号は、モータドライバ１１３に送られる。モータドライバ１１３は駆動波形信号からＡ相用コイル１１９とＢ相用コイル１２０に印加する正弦波形状の電圧を生成してモータ１０４ａへ出力する。モータ１０４ａのステータＡ＋１１４、ステータＡ−１１５はそれぞれＡ相用コイルの両端の発生する磁場を集中して放出する働きをする。ステータＢ＋１１６、ステータＢ−１１７はそれぞれＢ相用コイルの両端の発生する磁場を集中して放出する働きをする。図２（Ｂ）を参照して、具体例を説明する。

図２（Ｂ）は、ステータＡ＋１１４、ステータＡ−１１５、ステータＢ＋１１６、ステータＢ−１１７、ロータ磁石１１８の配置を示す。例えばＣＷ方向をモータ１０４ａの正転方向とする。ステータＡ＋１１４、ステータＡ−１１５、ステータＢ＋１１６、ステータＢ−１１７は互いの物理角が１８度の位置関係にあり、合計５組配置されている。ロータ磁石１１８はステータ群の中央に位置し、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ５極であって、合計１０極の磁極を持つ。駆動波形の正弦波が１波出力されるごとに、ロータは物理角で７２度分回転する。

ＣＰＵ１１２によってＦＢ駆動に切り替えられた場合、駆動波形生成回路１１１は、位置ＥＮＣ回路１１０から得られるロータ磁石１１８の回転角度情報に対して任意の位相差を与えたモータ１０４ａの駆動波形を生成する。任意の位相差については駆動条件に応じて予め設定され、ＣＰＵ１１２は駆動条件と照らし合わせて位相差を決定する。

次に図４から図６を参照して、駆動装置１００の動作について説明する。図４（Ａ）は、図２（Ｂ）に示されるステータ群を展開して横方向に並べて示す模式図である。図４（Ｂ）は、ステータ群のコイルに対して周方向にどのような電圧印加が行われているかを模式的に示す図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の電圧印加によってステータ群が発生させている周方向位置に対応した磁場の強さを示す図である。図４（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示されるロータ磁石１１８の着磁位相を示す図である。図４（Ｂ）から（Ｄ）の横軸はいずれもロータの回転位置を表す。図４に示す状態にて、ステータ群が発生させている磁場のＮＳ磁極位相と、ロータ磁石１１８のＮＳ磁極位相とは、ロータ磁石１１８が安定に停止する関係にある。

これに対し、図５はロータ磁石１１８に正転トルクが発生した状態を示す。図５（Ａ）から（Ｄ）は、図４（Ａ）から（Ｄ）にそれぞれ対応しており、図５（Ｃ）に示すように、ロータ磁石１１８の着磁位相に対して、図４（Ｃ）と比べて９０度位相が進んだ磁場が発生している。これによって、図５（Ｄ）に示されるロータ磁石１１８には右側に引っ張られる引力、つまり正転方向の回転トルクが発生する。

以下では、ステータ群の発生する磁場とロータ磁石１１８の磁場との位相関係を示す位相差を進角で表現する。図４に示す安定停止状態での位相関係のときの進角値を０度とし、図５に示す位相関係のときの進角値を＋９０度とする。図６は、ロータ磁石１１８に逆転トルク、つまり正転方向とは逆方向のトルクが発生した状態を示しており、この位相関係での進角値を−９０度とする。図６（Ａ）から（Ｄ）は、図４（Ａ）から（Ｄ）にそれぞれ対応しており、図６（Ｄ）に示されるロータ磁石１１８には左側への力が発生する。

ＣＰＵ１１２の指令によりＦＢ駆動に切り替えられた場合、ＣＰＵ１１２から任意の進角を設定することで回転トルクを発生させてステッピングモータ１０４ａを駆動することができる。後述するように正回転中に位相を０度、または、負値の進角に設定することで、より急激な減速力を発生させて短時間に減速を行うことができる。

図７は、進角と回転トルクとの関係を表したグラフである。横軸は進角（αと記す）を表し、縦軸は回転トルク（Ｔと記す）を表す。安定停止状態での位相関係を表す進角値である０度から、９０度に向かって回転トルクＴが正方向に増加し、ステータ群とロータ磁石１１８とが反発しあって停止する進角値である１８０度に向かって回転トルクＴが減少する。また進角値が１８０度を超えると、反転方向の回転トルク（負値のトルク）が発生する。

次に図８を参照して、ステッピングモータ１０４ａの駆動制御によるレンズホルダ１０１の減速停止方法について説明する。図８は横軸にレンズホルダ１０１の位置をとり、縦軸にステッピングモータ１０４ａの回転速度および進角等をとって、それらの時間変化を示すグラフである。

ステッピングモータ１０４ａは定常速度Ｖ１から減速して、目標停止位置ＴＰで停止に至る。横軸にて０からＮ３までの範囲は、第２の駆動手段によりフィードバック駆動が実行されるＦＢ駆動範囲である。またＮ３からＴＰまでの範囲は第１の駆動手段によりオープンループ駆動が実行されるＯＬ駆動範囲である。ステッピングモータ１０４ａのステータ群１１４，１１５，１１６，１１７とロータ磁石１１８の磁場との位相差である進角のプロファイルにて、ＦＢ駆動範囲での進角は適宜に変更される。図８の例では、θ１からθ２、さらにθ３に変化する。θ１＞θ３＞θ２の関係である。この例ではθ２＝０とするが、θ２＜０でもよい。

減速停止制御では、先ず、モータ１０４ａが定常速度Ｖ１で回転する。予め決められた第１の位置Ｎ１までの間、進角は正回転トルクを発生させるためのθ１である。つまり、進角θ１にしたがってステータ群のコイルに対する電圧印加が行われる。

レンズホルダ１０１が第１の位置Ｎ１に到達すると、進角がθ１からθ２に急激に変化し、モータ１０４ａは減速を開始する。θ２の値はゼロであり、ステータ群とロータ磁石１１８の磁場の位相関係は図４で示した状態となる。ロータ磁石１１８は回転トルクが発生しない状態が保たれた状態であり、モータ１０４ａによりレンズホルダ１０１は減速を続ける。このときのレンズホルダ１０１に対する減速力に関して、レンズホルダ１０１とガイドバー１０２との間の摺動負荷や、ナット１０５と送りねじ１０４ｂとの回転摺動負荷をはじめとする様々な負荷により制動力が発生し、速度が徐々に遅くなる。この状態が続くと、様々な負荷によりレンズホルダ１０１は自然に停止してしまうが、その位置はその時々の負荷条件（環境温度、湿度、姿勢等）により、さまざまな位置となる。つまり停止位置のばらつきが発生するため、レンズホルダ１０１を正確な位置にバウンドなく停止させることは難しい。例えばレンズホルダ１０１は通常の動作ではガタ寄せ力により片寄せされた状態を保つ。しかし、ＦＢ駆動から加速度がゼロとなるＯＬ駆動に移行すると、急激にレンズホルダ１０１はガタ寄せ力に抗して浮き上がった状態と次にガタ寄せ力により再び片寄せされた状態に戻る動きが高速で繰り返され、光軸方向のバウンドが発生する可能性がある。

そこで本実施形態では、減速を続けるレンズホルダ１０１が予め決められた第２の位置Ｎ２に到達すると、進角をθ２からθ３へ変更する制御が行われる。進角θ３は、レンズホルダ１０１が停止せずに低速で駆動される値に設定されている。よって、レンズホルダ１０１は目標停止位置ＴＰの手前で停止することなく、θ３に対応する定常速度へ収束するように、目標停止位置ＴＰに向けて減速駆動が継続される。

その後、レンズホルダ１０１が予め決められた第３の位置Ｎ３に到達すると、ＯＬ駆動へと移行し、所定の駆動速度（Ｖ_ＯＰと記す）に同期する駆動信号が発生される。第３の位置Ｎ３に対応する、モータ１０４ａの回転速度を図８中にＶ_ｍｇと表記する。Ｖ_ｍｇは同期速度Ｖ_ＯＰよりも大きい値となっており、自起動領域外、所謂プルアウト領域の速度である。

第３の位置Ｎ３からＯＬ駆動に切り替わってからも減速駆動は継続し、ＯＬ駆動範囲に対応するＮ３からＴＰまでの途中で、同期速度Ｖ_ＯＰから次の同期速度（Ｖ_ＯＰ２と記す）への切り替えが適宜に行われる。Ｖ_ＯＰ２については「Ｖ_ＯＰ＞Ｖ_ＯＰ２」の関係であり、所謂プルイン領域の速度である。

同期速度Ｖ_ＯＰ２への切り替え後にレンズホルダ１０１は、目標停止位置ＴＰで停止する。つまりレンズホルダ１０１の位置が目標停止位置ＴＰへ到達すると、ＯＬ駆動を中止して、保持通電または通電停止等の制御が行われる。

以上のように、ステッピングモータ１０４ａの駆動によるレンズホルダ１０１の減速停止制御が行われることにより、短時間にバウンドなくレンズホルダ１０１を目標停止位置ＴＰで停止させることが可能となる。なお、図８ではＯＬ駆動範囲にて同期速度を２段階で制御する例、つまりＶ_ＯＰからＶ_ＯＰ２へ切り替える例を説明したが、３段階以上の段階的な同期速度の切り替えが可能である。あるいは同期速度を連続的に制御し、漸減的に下げる制御を行ってもよい。

本実施形態では、減速停止制御においてレンズホルダ１０１が第３の位置Ｎ３に到達した場合、ＯＬ駆動に移行し、Ｖ_ＯＰに同期する駆動信号が発生される際、以下の条件を満たすＶ_ＯＰが設定される。つまり、前記の制御を無条件に行った場合、ステッピングモータの脱調を起こす可能性がある。よって、所定の条件を課すことで、脱調のない安定した制御を実現できる。図９を参照し、ＦＢ駆動からＯＬ駆動への移行において、Ｖ_ＯＰに同期する駆動信号が発生される時にモータが脱調を起こさないための条件について説明する。

図９は、ステッピングモータの特性を示すグラフであり、横軸は駆動速度を表し、縦軸はトルクを表す。図９に太線で示すグラフ線Ｇｏは、プルアウト領域でのトルクと駆動速度との関係を表している。プルアウト領域での速度からいきなりモータを停止させたり、または当該速度にモータをいきなり駆動させたりすると、モータの脱調が発生する。これに対して図９に破線で示すグラフ線Ｇｉは、プルイン領域でのトルクと駆動速度との関係を表している。つまり、プルイン領域での速度からいきなりモータを停止させたり、または当該速度にモータをいきなり駆動させたりしても、モータの脱調を起こすことはない。

図９に示すＴ１は、レンズホルダ１０１が第３の位置Ｎ３に到達したときの、モータの回転速度Ｖ_ｍｇにおける負荷トルクを表す。この状態から、いきなりモータを停止させると脱調を起こす事は上述の通りである。図９において負荷トルクＴ１に対応するプルイン速度（自起動回転速度）はＶ_Ｔ１である。また負荷トルクＴ１に対応するプルアウト速度はＶ_ｍｇである。プルイン速度Ｖ_Ｔ１からいきなりモータの駆動を停止してもモータは脱調しない。つまり速度差ＶＴ１の範囲内で駆動速度を変化させてもモータの脱調は起こらないことが分かる。

前述の減速停止制御にて、レンズホルダ１０１の位置が第３の位置Ｎ３に到達し、ＯＬ駆動へ移行する時には、同期速度Ｖ_ＯＰに対応する駆動信号が発生される際、ＶＯＰが下記条件式を満たすように設定される。
Ｖ_ｍｇ−Ｖ_ＯＰ≦Ｖ_Ｔ１
この条件式を満たすようにＶＯＰを設定することによって、モータの脱調を起こすことなく減速を続けることが可能となる。

次に図１０を参照して、速度差Ｖ_ｍｇ−Ｖ_ＯＰをもってＦＢ駆動からＯＬ駆動に移行した際のブレーキ作用について説明する。図１０は、停止制御におけるロータ磁石１１８とステータＡ（１１４，１１５）またはステータＢ（１１６，１１７）との位相関係を説明するための概念図である。図中、白抜きの円形記号１００１は、ロータ磁石（１１８）の１つの磁極を模式的に表し、また黒塗りの円形記号１００２は、ステータＡ（１１４，１１５）またはステータＢ（１１６，１１７）の対応する１つの極歯を模式的に表している。横軸にはレンズホルダ１０１の位置Ｎ３からＮ１０と、目標停止位置ＴＰを示す。（１）、（２）、（３）、（４）、（５）は、ＦＢ駆動からＯＬ駆動への移行時点を起点とする０、２、４、６，８ステップにそれぞれ対応するロータおよびステータの状態を示している。

ロータ磁石１１８の磁極が第３の位置Ｎ３に対応する角度に到達したときに（１）に示す状態となり、第１の駆動手段により、速度Ｖ_ＯＰに同期した駆動信号が発生する。（２）から（５）に示すように速度Ｖ_ＯＰを保ってロータ磁石１１８の磁極（１００１参照）を決められた位置に駆動させるように、すなわち同期するように駆動信号が発生する。

（１）の状態では、第１の駆動手段により駆動信号が発生し、同期速度Ｖ_ＯＰでのＯＬ駆動が開始される。この時のロータ磁石１１８の速度はＶ_ｍｇである。（２）の状態に示すように、次の駆動信号によって、位置Ｎ５へロータ磁石１１８を移動させる駆動信号が出された時には、ロータ磁石の磁極（１００１参照）は位置Ｎ８まで先行した状態となる。このような状態になると、極歯（１００２参照）の駆動位置であるＮ５と、ロータ磁石１１８の磁極（１００１参照）の位置Ｎ８との位置ずれにより、磁気吸引力が発生する。図１０には、磁気吸引力を点線の矢印で模式的に示しており、ロータ磁石１１８の磁極にはその回転速度を下げるブレーキ作用が働く。

次に（３）の状態では、ロータ磁石１１８の磁極（１００１参照）は位置Ｎ９まで進むが、磁気吸引力によって、ロータ磁石１１８の磁極とステータの極歯（１００２参照）との相対距離が短くなる。つまり徐々にロータ磁石１１８の磁極が、ステータの極歯の位置へと相対的に引き戻される状態となる。さらに（４）の状態では、ロータ磁石１１８の磁極は位置Ｎ１０まで進み、ロータ磁石１１８の磁極とステータの極歯との相対距離はさらに短くなる。最終的に（５）の状態、すなわち目標停止位置ＴＰに到達した状態では、ロータ磁石１１８の磁極とステータの極歯との相対位置の差はゼロとなって、モータの駆動が終了してロータが停止する。

本実施形態のモータ駆動装置は、減速停止に際してＦＢ駆動からＯＬ駆動に切り替える時に、敢えて切り替え時のロータ磁石の回転速度と、ＯＬ駆動による同期速度とが異なるように制御する。ＦＢ駆動とＯＬ駆動との速度差による位相ずれを磁気吸引力によるブレーキ力として作用させ、さらにそのブレーキ力を適宜に調整することができる。本実施形態の減速停止制御によれば、第１の駆動手段によるＯＬ駆動への移行前に、第２の駆動手段により速度や位置を合わせるための予備駆動を行う必要がなくなる。短時間で、かつバウンドもなく正確にレンズホルダ１０１を目標停止位置ＴＰで停止させることができる。さらに、ＯＬ駆動に移行する際のロータ磁石１１８の速度Ｖ_ｍｇがプルアウト領域の速度であっても、所定条件（Ｖ_ｍｇ−Ｖ_ＯＰ≦Ｖ_Ｔ１）を満たすＶ_ＯＰの設定により、モータの脱調を防止しつつ、より短時間で減速停止が可能となる。

１００ 駆動装置
１０１ レンズホルダ
１０４ａ モータ
１０４ｅ ＥＮＣ磁石
１０４ｆ ＨＡＬＬ素子パッケージ
１１０ 位置ＥＮＣ回路
１１１ 駆動波形生成回路
１１２ ＣＰＵ
１１４〜１１７ ステータ
１１８ ロータ磁石

Claims (9)

1. 設定された周波数の駆動信号に同期してモータのオープンループ駆動を行う第１の制御と、前記モータのロータの位置を検出する検出手段から検出信号を取得して、前記モータのステータとロータとの位相関係を表す進角を決定して前記モータのフィードバック駆動を行う第２の制御とを切り替える制御を行う制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記第２の制御にて前記進角を変更して前記ロータを減速させてから前記第１の制御へ切り替え、前記第２の制御による前記ロータの回転速度よりも小さい同期速度でさらに前記ロータを減速させてから停止させる制御を行う
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記制御手段は前記ロータが予め決められた位置に到達したときに前記第２の制御から前記第１の制御に切り替え、前記位置での前記ロータの回転速度よりも小さい前記同期速度で駆動制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記第２の制御による前記ロータの回転速度をＶ_ｍｇと表記し、前記第１の制御による同期速度をＶ_ＯＰと表記し、Ｖ_ｍｇにて前記モータが受ける負荷トルクをＴ１と表記し、Ｔ１における自起動回転速度をＶ_Ｔ１と表記するとき、前記制御手段は、
   Ｖ_ｍｇ−Ｖ_ＯＰ≦Ｖ_Ｔ１
   の関係を満たすＶ_ＯＰを決定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記Ｖ_ｍｇは自起動領域外の回転速度である
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記制御手段は前記第１の制御へ切り替えた後、前記ロータが目標停止位置にて停止する前に、前記同期速度を段階的に小さくし、または漸減的に変化させて駆動制御を行う
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
6. 前記制御手段は前記第２の制御にて、前記ロータが第１の位置に到達したときに第１の進角から第２の進角に変更し、さらに前記ロータが第２の位置に到達したときに第３の進角に変更して駆動制御を行い、
   前記第２の進角は前記第１の進角よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
7. 前記第３の進角は前記第１の進角よりも小さく、前記第２の進角は前記第３の進角よりも小さい
   ことを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備え、
   前記モータによって光学部材を移動させる
   ことを特徴とする光学機器。
9. モータ駆動装置にて実行される制御方法であって、
   設定された周波数の駆動信号に同期してモータのオープンループ駆動を行う第１の制御工程と、
   前記モータのロータの位置を検出する検出手段から検出信号を取得して、前記モータのステータとロータとの位相関係を表す進角を決定して前記モータのフィードバック駆動を行う第２の制御工程と、を有し、
   前記ロータを減速させて停止させる場合、前記第２の制御工程で前記進角を変更して前記ロータを減速させる制御が行われ、その後に前記第１の制御工程に切り替わり、前記第２の制御工程による前記ロータの回転速度よりも小さい同期速度でさらに前記ロータを減速させてから停止させる制御が行われる
   ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
   
   
   

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