JP2688579B2 - ステッピングモータ駆動の絞り羽根制御装置 - Google Patents

ステッピングモータ駆動の絞り羽根制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、カメラの絞り羽根制御装置に係わり、特に
ステッピングモータ駆動の絞り羽根制御装置に関する。
[従来の技術および解決すべき課題] 従来からステッピングモータによりカメラの絞り羽根
を駆動するにあたっては、ステッピングモータのステッ
プ角を単位とする回転角でしか絞り羽根の位置を制御で
きなかった。ステップ角はステータとロータの極数およ
び励磁方式により定まり、ステップ角が小さいと絞り羽
根の位置を所望の位置に制御できるが、その制御に必要
な時間が長くなるという難点がある。
[発明の目的] 本発明は叙上の課題を解決するためなされたもので、
その目的とするところは、単位サイクルの励磁電流でロ
ータの単位ステップ角または単位ステップ角の整数倍の
角度でロータを回転させるだけでなく単位サイクルの励
磁電流とは異なる励磁電流をステッピングモータの第
1、第2相コイルへ送出することにより単位ステップ以
下の微小角で絞り羽根を制御できるステッピングモータ
駆動の絞り羽根制御装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] かかる目的を達成するため、本発明によるステッピン
グモータの絞り羽根制御装置は、ロータ、ステータおよ
び前記ステータに対応する第1、第2相コイルを有する
ステッピングモータと、前記ステッピングモータのロー
タの回転により駆動される絞り羽根とを備えたステッピ
ングモータ駆動の絞り羽根制御装置において、クロック
パルス発生回路と、前記クロックパルス発生回路で発生
したクロックパルスに同期し前記ステータと前記ロータ
との動作停止位置に対応する第1のパルス幅で相互に位
相差がある第1、第2位相パルスを生成する第1、第2
位相パルス発生回路と、前記動作停止位置を除く位置に
対応する第2のパルス幅で第3、第4位相パルスを発生
する第3、第4位相パルス発生回路と、前記第1、第2
位相パルスと前記第3、第4位相パルスを切換えて出力
するパルス切換回路と、前記パルス切換回路で切換えら
れた前記第1、第2位相パルスおよび前記第3、第4位
相パルスの何れか1組が入力され前記第1、第2位相コ
イルへ第1、第2励磁電流を送出するドライブユニット
とを備えたものである。
[発明の実施例] 本発明によるステッピングモータ駆動の絞り羽根制御
装置の1実施例を第1図に従って説明する。
クロックパルス発生回路1は運転周波数300pps〜1000
ppsにパルス幅が可変するクロックパルスφを第1、
第2位相パルス発生回路2に送出する。第1、第2位相
パルス発生回路2は、パルスφが入力され、パルスφ
に同期し、かつ相互に1パルスφのパルス幅で位相
差がある第1位相パルスφと第2位相パルスφ(第
5図)を生成する。
また、第4位相パルス発生回路10は基本パルス発生器
10aによりパルスφに同期せず、かつパルスφとは
異なるパルス幅の第4位相パルスP1、P2、P3(第5図)
を発生する。
第1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路3は
端子T1から入力された第1位相パルスφを端子T4を介
してドライブユニット5の端子T6へ送出する。第1、第
2位相パルス/第4位相パルス切換回路3は端子T2から
入力される第2位相パルスφを切換スイッチ4の常閉
接点を経由して端子T5からドライブユニット5の端子T7
へ送出する。ドライブユニット5は端子T6から入力され
た第1位相パルスφを第1励磁電流方向切換回路6に
入力する。第1励磁電流切換回路6は第1位相パルスφ
が入力されたドライブユニット5の端子T8、T9から第
1位相コイル8へ第1励磁電流を出力する。第1励磁電
流の電流方向はパルスφに同期して切換えられる。
第4位相パルス選択回路11は第4位相パルス発生回路
10で発生した第4位相パルスP1、P2、P3が入力され位相
パルスP1、P2、P3のうちの1つを第1、第2位相パルス
/第4位相パルス切換回路3の端子T3に入力する。第
1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路3は端子
T3に入力された第4位相パルスP1、P2、P3のうちの1つ
を切換スイッチ4の常開接点に入力される。
第2励磁電流方向切換回路7は端子T7から入力される
第2位相パルスφまたは第1、第2位相パルス/第4
位相パルス切換回路3の切換スイッチ4で切換えられた
ときは第4位相パルスP1、P2、P3の何れか1つから第2
励磁電流を生成して、生成した第2励磁電流を端子
T10、T11を介して第2相コイル9へ送出する。
ステッピングモータM(後述する)のロータ12は第1
相コイル8、第2相コイル9に流れる第1、第2励磁電
流に応じて絞り羽根13a、13bの絞り値を決定する。
CPU21は運転周波数300pps〜1000ppsのパルスφを発
生するようクロック発生回路1を制御する。
また、CPU21は、1パルスφごとに第1位相パルス
φ、第2位相パルスφを生成するよう第1、第2位
相パルス発生回路2を制御する。
さらに、このCPU21は第1、第2位相パルス/第4位
相パルス切換回路3の切換スイッチ4の閉成/開成を制
御する。
また、このCPU21は、ドライブユニット5の第1励磁
電流方向切換回路6および第2励磁電流方向切換回路7
を制御し第1励磁電流および第2励磁電流の方向を定め
る。
第1励磁電流および第2励磁電流の方向は端子T8から
T9、T10からT11を(+)方向励磁、端子T9からT8、T11
からT10を(−)方向励磁とする。第1位相コイル8お
よび第2位相コイル9で励磁されるステータ8c、9cの励
磁8a、8b、9a、9bは第6図(A)に示すように、第1励
磁電流の方向が(−)方向励磁のときはステータ8aがN
極、第2励磁電流の方向が(+)方向励磁のときは磁極
9bがN極である。
なお、符号25はシャッタ釦、26は電源回路、22はRO
M、23はRAM、24はデータバスである。シャッタ釦25は2
ストロークスイッチで、第1ストロークで電源回路26の
オン、絞り値の計算、絞り羽根13a、13bの駆動等を行
う。第2ストロークではシャッタセクタの開成、閉成、
ストロボの発光、フイルム巻上げ等、第1ストローク以
降の動作シーケンスを実行する。
第2図を参照してドライブユニット5に設けた第1、
第2励磁電流方向切換回路6、7を説明する。第1、第
2励磁電流方向切換回路6、7はインバータ6a、7b、ト
ランジスタ6b〜6e、7b〜7eを有し、ドライブユニット5
から端子T8〜T11を介して第1、第2位相コイルへ
(+)方向励磁または(−)方向励磁に切換えた第1、
第2励磁電流を送出する。なお、電源+VCCは電源回路2
6がオンになった時点で電源回路26から供給される。
第3図を参照して絞り羽根13a、13bの絞り装置の構成
を説明する。ステッピングモータMのロータ12に連動す
るロータカナ35が設けてあり、このロータカナ35がアイ
ドラー車47と噛合い回転伝達が可能となっている。駆動
車45はその歯部45aがアイドラー車47と同軸のピニオン
車41dと噛合うことにより地板41に設けた回転軸41aを中
心に回転する。絞り羽根13a、13bは駆動車45に設けられ
たピン44aによりピン41bを中心として回動し絞り値を決
定する。また、駆動車45は度決部45bを有し、地板41に
設けたピン41cと関係して絞り羽根13a、13bの絞り値を
規制する。
次に、第4図を参照してステッピングモータMを説明
する。ステッピングモータMは、径方向に4極着磁され
た永久磁石から成るロータ12を有している。ロータ12の
周囲には、第1位相コイル8、第2位相コイル9が巻回
された同一形状の2つのステータ8c、9cの磁極8a、8b、
9a、9bが対向している。第1位相コイル8、第2位相コ
イル9の引出線はドライブユニット5の端子T8、T9、T
10、T11と結線されている。
詳述するに、これらのステータ8c、9cはU字形状をな
すように一対の脚部を有し、その脚部の各端部にはロー
タ12の外周と対抗する磁極8a、8b、9a、9bを有してお
り、各磁極8a、8b、9a、9bはロータ12の中心に対する角
度が90゜の位相関係になるよう形成されている。2つの
ステータ8c、9cが同一平面上でしかも上記ステータ8c、
9cの一方の磁極8b、9bを互に近接させ、上記近接させて
配置した磁極8b、9bの位相関係をロータ12の中心に対す
る角度が45゜となるよう配置されている。更に各ステー
タ8c、9cの磁極8a、8b、9a、9bに磁界を発生させる第1
位相コイル8、第2位相コイル9は、それぞれ各ステー
タ8c、9cの近接させて配置した磁極8b、9bと反対側、即
ち磁極8a、9a側の脚部に挿入されている。
[発明の作用] 上記構成のステッピングモータステッピングモータ駆
動の絞り羽根制御装置で、CPU21によりクロックパルス
発生回路1が制御され、そのクロックパルスφのパル
ス幅は例えば周波数1000ppsとなっている。第1、第2
位相パルス発生回路2は、CPU21の制御により、クロッ
クパルスφにそれぞれ同期し、クロックパルスφ
パルス幅に等しい第1のパルス幅を有し、かつ相互に1
パルスφの位相差がある第1位相パルスφ、第2位
相パルスφを生成する。
ステータ8c、9cとロータ12の動作停止に対応した位置
(t0〜t4時点)を除く位置(t5時点)では、第1のパル
ス幅とは異なる第2のパルス幅(第3位相パルスはL
(0)レベル)で第4位相パルスP1、P2、P3が生成さ
れ、パルスP1はデュティ50%のパルス、P2は(+)方向
励磁の第2のパルス幅が小さいパルス、P3は(−)方向
励磁の第2のパルス幅が小さいパルスとする。
第1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路3で
はCPU21の制御により切換スイッチ4は第1図に示すよ
うに常閉接点側にある。この状態で、第1、第2位相パ
ルス/第4位相パルス切換回路3は端子T1から入力され
た第1位相パルスφを端子T4を介してドライブユニッ
ト5の端子T6へ送出し、端子T2から入力される第2位相
パルスφを切換スイッチ4の常閉接点を経由して端子
T5からドライブユニット5の端子T7へ送出する。ドライ
ブユニット5は端子T6から入力された第1位相パルスφ
を第1励磁電流方向切換回路6に入力し、端子T7から
入力された第2位相パルスφを第2励磁電流方向切換
回路7に入力する。ドライブユニット5の第1励磁電流
方向切換回路6、第2励磁電流方向切換回路7は第1位
相パルスφが入力され端子T8、T9から第1位相コイル
8へ第1励磁電流を出力し、第2位相パルスφが入力
され端子T10、T11から第2位相コイル9へ第2励磁電流
を出力する。第5図(1)に示すように、第1励磁電
流、第2励磁電流の電流方向はt0時点で第1相コイル8
が(−)方向励磁、第2相コイル9が(+)方向励磁で
ある。
t1時点では第1相コイル8は(−)方向励磁のまま、
第2相コイル9が(−)方向励磁となり、ロータ12は第
6図(A)から(B)、(C)へと回転を始め、t2時点
では第1相コイル8が(+)方向励磁、第2相コイル9
が(−)方向励磁のままでロータ12は第6図(C)から
(D)、(E)へと回転し、ここで45゜の回転を終る
(#1、2相励磁、第5図)。次に、#2、2相励磁が
行なわれると、第1相コイル8の第1励磁電流と第2位
相コイル9の第2励磁電流の電流方向はt0時点と同じと
なる。
なお、ロータ12が回転するとロータカナ35(第3図)
が回転し、アイドラー車47が回動し、駆動車45の度決部
45bが所定位置まで移動し、この移動量に基づき絞り羽
根13a、13bが駆動される。
第4位相パルス発生回路10はCPU21の制御を受け基本
パルス発生器10aで発生したパルスでデュティ50%の第
4位相パルスP1を生成する。この第4位相パルスP1はCP
U21の制御により第4位相パルス選択回路11を介して第
1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路3の端子
T3へ入力される。第4位相パルス切換回路3はCPU21の
制御により切換スイッチ4は第1図に示すものとは逆に
常開接点側にあり、第4位相パルスP1は端子T5からドラ
イブユニット5の第2励磁電流方向切換回路7を経由し
て第2相コイル9へ印加される。第5図t4時点以降のt5
時点で、第4位相パルスP1が第2相コイル9へ印加され
ると、第7図(B)に示すようにステータ8cの磁極8bは
N極、ステータ9cの磁極9aはN極で、ロータ12は単位ス
テップ角θ(45゜)の半分(θ/2)だけ回転し、t5時点
では112.5゜回転する。第5図t2時点以降のt3時点で第
4位相パルスP1が第2相コイル9へ印加されると、第7
図(A)に示すようにステータ8cの磁極8bはS極、ステ
ータ9cの磁極9aはN極で、ロータ12は単位ステップ角θ
(45゜)の半分(θ/2)だけ回転する。この場合、第5
図#2、2相励磁はなされず、t5時点の動作がt3時点に
繰り上がり、t3時点では67.5゜回転する。
CPU21の制御により第4位相パルス発生回路10から
(+)方向の励磁電流のパルス幅が小さい第4位相パル
スP2が生成されたときは、この第4位相パルスP2はCPU2
1の制御により第4位相パルス選択回路11を介して第
1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路3の端子
T3、T5からドライブユニット5の第2励磁電流方向切換
回路7を経由して第2相コイル9へ印加される。この場
合、ステータ8cの磁極8bはN極、ステータ9cの磁極9aは
S極では(第5図t4時点以降)、第8図(B)に示すよ
うに(θ/2)+αの角度でロータ12が回転する。第5図
t2時点以降では第8図(A)に示すように(θ/2)+α
の角度でロータ12が回転し、t3時点では67.5゜+αの回
転をする。
CPU21の制御により第4位相パルス発生回路10から
(−)方向の励磁電流のパルス幅が小さい第4位相パル
スP3が生成されたときは、この第4位相パルスP3はCPU2
1の制御により第4位相パルス選択回路11を介して第
1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路3の端子
T3、T5からドライブユニット5の第2励磁電流方向切換
回路7を経由して第2相コイル9へ印加される。この場
合、ステータの磁極8bはN極、磁極9aはS極では(第5
図t4時点)、第9図(B)に示すように(θ/2)−αの
角度でロータ12が回転する。第5図t2時点では第9図
(A)に示すように(θ/2)−αの角度でロータ12が回
転し、t3時点では67.5゜−αの回転をする。
なお、上記実施例ではステータとロータの動作停止位
置に対応した位置(t0〜t4時点)を除く位置(t5時点)
で第3位相パルスを(−)方向励磁でL(0)レベルと
したが、第3位相パルスとして第4位相パルスのような
パルスを使用してもよく、また第3位相パルスと第4位
相パルスが適宜切変わるようにしてもよい。
さらに、上記実施例では2相励磁としたが、本発明の
ステッピングモータ駆動の絞り羽根制御装置は、1相励
磁としてもよい。
また、上記実施例ではコイルを有効に利用できるバイ
ポーラ駆動としたが、本発明のステッピングモータ駆動
の絞り羽根制御装置は、これに限定されずユニポーラ駆
動としてもよい。
[発明の効果] 以上の実施例からも明らかなように、本発明によるス
テッピングモータの絞り羽根制御装置は、ロータ、ステ
ータおよび前記ステータに対応する第1、第2相コイル
を有するステッピングモータと、前記ステッピングモー
タのロータの回転により駆動される絞り羽根とを備えた
ステッピングモータ駆動の絞り羽根制御装置において、
クロックパルス発生回路と、前記クロックパルス発生回
路で発生したクロックパルスに同期し前記ステータと前
記ロータとの動作停止位置に対応する第1のパルス幅で
相互に位相差がある第1、第2位相パルスを生成する第
1、第2位相パルス発生回路と、前記動作停止位置を除
く位置に対応する第2のパルス幅で第3、第4位相パル
スを発生する第3、第4位相パルス発生回路と、前記第
1、第2位相パルスと前記第3、第4位相パルスを切換
えて出力するパルス切換回路と、前記パルス切換回路で
切換えられた前記第1、第2位相パルスおよび前記第
3、第4位相パルスの何れか1組が入力され前記第1、
第2位相コイルへ第1、第2励磁電流を送出するドライ
ブユニットとを備えているので、位相パルスとは異なる
非位相パルスで複数の位相コイルを励磁するため、回転
速度の遅くなる1/2相励磁方式を用いず所望の端数角で
ロータを停止できるので高速で、かつ安定したトルクを
維持しながら大きな回転角を必要とする絞り羽根の絞り
値決定に使用すれば絞り羽根を確実に駆動できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例によるステッピングモータ駆
動の絞り羽根制御装置のブロック図、第2図は第1図の
ドライブユニットの回路図、第3図は第1図に示す絞り
装置の構成図、第4図は第1図に示すステッピングモー
タの構成図、第5図は第1図に示すステッピングモータ
に印加されるパルスのタイムチャート、第6図(A)、
(B)、(C)、(D)、(E)、第7図(A)、
(B)、第8図(A)、(B)、第9図(A)、(B)
は第1図に示すロータの回転を表す動作図である。 1……クロックパルス発生回路 2……第1、第2位相パルス発生回路 3……第1、第2位相パルス/第4位相パルス切換回路 5……ドライブユニット 8……第1相コイル 9……第2相コイル 8c、9c……ステータ 10……第4位相パルス発生回路 12……ロータ 13a、13b……絞り羽根 M……ステッピングモータ P1、P2、P3……第4位相パルス φ……クロックパルス φ……第1位相パルス φ……第2位相パルス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 宏 千葉県四街道市鹿渡934―13番地 株式 会社精工舎千葉事業所内 (72)発明者 斎藤 浩幸 千葉県四街道市鹿渡934―13番地 株式 会社精工舎千葉事業所内 (72)発明者 松下 勝彦 千葉県四街道市鹿渡934―13番地 株式 会社精工舎千葉事業所内 (72)発明者 谷川 美代司 千葉県四街道市鹿渡934―13番地 株式 会社精工舎千葉事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−50715(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロータ、ステータおよび前記ステータに対
    応する第1、第2相コイルを有するステッピングモータ
    と、前記ステッピングモータのロータの回転により駆動
    される絞り羽根とを備えたステッピングモータ駆動の絞
    り羽根制御装置において、クロックパルス発生回路と、
    前記クロックパルス発生回路で発生したクロックパルス
    に同期し前記ステータと前記ロータとの動作停止位置に
    対応する第1のパルス幅で相互に位相差がある第1、第
    2位相パルスを生成する第1、第2位相パルス発生回路
    と、前記動作停止位置を除く位置に対応する第2のパル
    ス幅で第3、第4位相パルスを発生する第3、第4位相
    パルス発生回路と、前記第1、第2位相パルスと前記第
    3、第4位相パルスを切換えて出力するパルス切換回路
    と、前記パルス切換回路で切換えられた前記第1、第2
    位相パルスおよび前記第3、第4位相パルスの何れか1
    組が入力され前記第1、第2位相コイルへ第1、第2励
    磁電流を送出するドライブユニットとを備えたことを特
    徴とするステッピングモータ駆動の絞り羽根制御装置。
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