JP2810690B2

JP2810690B2 - カメラにおけるモータ制御装置

Info

Publication number: JP2810690B2
Application number: JP1084444A
Authority: JP
Inventors: 東宮沢; 孝二溝渕; 隆鈴木
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JPH02262630A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、モータ制御装置に関するもので、特にカメ
ラにおけるフィルム巻上げやレンズシャッタカメラのシ
ャッタ駆動用のモータを制御するカメラにおけるモータ
制御装置に関する。

（従来の技術）従来、カメラのフィルム巻上げ装置は、フィルム駆動
装置用のモータを所定の駆動力で回転させ、検出器によ
りフィルムが１駒送られたことを検出した際、あるいは
フィルムの移動に伴って発生するパルスを計数してフィ
ルムが所定量送られたことを検出した際、上記モータに
ショートブレーキをかけ、これにより所定量のフィルム
巻上げを行うようになっている。

また、レンズシャッタカメラのシャッタ装置は、例え
ば特開昭63−23138号公報に開示されているように、シ
ャッタ駆動装置用のモータを所定の駆動力で回転させ、
シャッタの初期位置を検出する位置検出スイッチの状態
が変化した時からの時間を計測することによりシャッタ
の開口時間を決定するものが知られている。

このようなフィルム巻上げ装置やシャッタ装置におい
ては、フィルム駆動装置やシャッタ駆動装置（アクチュ
エータ）が、負荷の変化や電源電圧変動等の外乱によ
り、一定速度で駆動されないと次のような不具合を生じ
る。すなわち、フィルム巻上げ装置においては１駒の停
止位置がずれたり各駒毎の巻上げ時間がバラつく。ま
た、シャッタ装置においては、露光量が不正確になる。
かかる不具合を解消する方法として、いわゆるPI（PI
D））制御によりフィードバック制御を行いアクチュエ
ータの駆動速度を一定にするものが知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のようなPI（PID）制御をアナロ
グ回路で実現しようとすると、回路規模が大きくなると
ともに応答速度が遅くなり、コンパクト化、処理の高速
化等が望まれる今日のカメラには不向きである。一方、
デジタル回路で実現する場合は、PI（PID）制御に用い
る各偏差に対する制御値を記憶しておくか、何種類かの
演算式を記憶しておく必要があり、大容量のメモリを必
要とする。また、上記メモリに記憶された制御値や演算
式によっては、微少の偏差に対して大きなフィードバッ
クがかかったり、目標の制御状態になるまで時間がかか
るという問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小規模
な回路であるにも拘らず正確かつ高速なフィードバック
制御を可能にし、したがって外乱があってもモータによ
るアクチュエータ駆動速度を一定にできるカメラのモー
タ制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明のカメラにおけるモータ制御装置は、モータ
と、ディジタル制御信号に応答して、前記モータに供給
する駆動電圧を制御するモータ駆動手段と、前記モータ
の駆動力で駆動されるカメラ作動部材と、前記カメラ作
動部材の駆動速度および駆動加速度を検出する検出手段
と、前記検出手段の出力に基づいてファジィ推論を行
い、前記モータ駆動手段に対して前記カメラ作動部材の
駆動速度が一定となるようなディジタル制御信号を出力
するファジィ推論部とを具備したことを特徴とする。

（作用）この発明は、モータ駆動手段により駆動されるモータ
の駆動力を駆動力伝達手段によりアクチュエータに伝達
し、このアクチュエータの駆動速度および駆動加速度を
検出してファジィ推論部の入力となし、この入力に従っ
てファジィ推論部においてファジィ推論を行い、その推
論結果をモータ駆動手段に供給することにより上記モー
タを駆動するフィードバックループを形成し、これによ
り外乱等があっても上記モータを正確に一定速度で駆動
できるようにしたものである。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図はこの発明の構成を概略的に示すものである。
図において、モータ５は、例えばフィルム巻上げ装置や
シャッタ装置等の被駆動装置を駆動する駆動源である。
このモータ５の駆動力は駆動力伝達手段23により上記被
駆動装置に伝達され、被駆動装置を駆動するようになっ
ている。一方、上記モータ５は、モータ駆動手段21によ
り駆動されるようになっており、このモータ駆動手段21
は、ファジィ推論部25からの制御信号S3により制御され
るようになっている。さらに、上記駆動力伝達手段23の
動作は、例えば図示しないセンサにより監視されてお
り、このセンサからの信号S4は検出手段24に入力され、
速度信号S1および加速度信号S2の２種類の信号が生成さ
れてファジィ推論部25に供給されるようになっている。
このファジィ推論部25は、これら速度信号S1,加速度信
号S2に従って所定の推論を行い、その推論結果の信号S3
をモータ５の制御信号としてモータ駆動手段21に供給す
るようになっている。これによりフィードバックループ
を形成し、上記モータ５を一定速度で駆動するようにな
っている。

第２図は、この発明の一実施例としてのフィルム駆動
装置の構成を示すブロック図である。

ファジィ推論部25としてのファジィコントローラ１
は、デジタル方式のファジィコントローラであり、２種
類のデジタル化された速度信号S1,加速度信号S2に対し
てファジィ推論を行ない、結果をデジタル化された制御
信号S3として出力するものである。このファジィコント
ローラ25からの制御信号S3はモータ駆動手段21に供給さ
れるようになっている。

モータ駆動手段21は、D/A変換器３とモータ駆動回路
４とにより構成されている。D/A変換器３は、上記ファ
ジィコントローラ１が出力するデジタル化された制御信
号S3を入力し、アナログ信号に変換してモータ駆動回路
４を供給するものである。モータ駆動回路４は、上記D/
A変換器３の出力信号、又は後述するシステムコントロ
ーラ２からの制御信号を入力し、モータ５を駆動する駆
動信号を生成するものである。そして、この駆動信号に
より駆動されるモータ５が駆動力を発生し、フィルム駆
動装置６を駆動してフィルムの巻上げを行なうようにな
っている。

ホトインタラプタ（P.I.）７は、上記フィルム駆動装
置６により移動されるフィルムの移動状態を監視するセ
ンサであり、フィルムが単位量移動する毎にパルス信号
を発生するものである。このホトインタラプタ７が出力
するパルス信号S4は検出手段24及びシステムコントロー
ラ２に供給されるようになっている。

上記検出手段24は、速度検出回路８と加速度検出回路
９とにより構成されている。速度検出回路８は、例えば
基準クロックにより計数動作を行なうカウンタ（図示し
ない）に上記ホトインタラプタ７からのパルス信号S4を
入力し、このパルス信号S4のパルス間隔を計数した値を
速度信号S1として出力するものである。加速度検出回路
９は、上記速度検出回路８が出力する速度信号S1の単位
時間あたりの変化、つまり前回の計数値から今回の計数
値を引いた値を加速度信号S2として出力するものであ
る。これら二値化された速度信号S1及び加速度信号S2
は、それぞれファジィコントローラ１に供給されるよう
になっている。

ファジィコントローラ１は、上記速度検出回路８から
の速度信号S1及び加速度検出回路９からの加速度信号S2
を得て、後述するファジィ推論に基づき、制御信号S3を
出力するものである。この制御信号S3は、本実施例で用
いたファジィコントローラ１がデジタル方式であるの
で、モータの標準回転電圧値を中心値とし、ホトインタ
ラプタ７からのパルス間隔のカウント値が標準値よりも
小さい時、つまり回転数が高すぎる時はモータ駆動電圧
を低く、標準値よりも大きい時、つまり回転数が低すぎ
る時は、モータ駆動電圧を高くするようなデジタル値を
D/A変換器３に与えるように制御される。

システムコントローラ２は、カメラの制御装置全体の
シーケンスを制御するもので、マイクロコンピュータ又
はデジタルIC等により構成されるものである。このシス
テムコントローラ２は、制御信号S5をファジィコントロ
ーラ１に、制御信号S6をモータ駆動回路４に出力するよ
うになっている。そして、通常は制御信号S6をモータ駆
動回路４に供給することによりモータ５を制御している
が、フィルム巻上げのシーケンスになった際はファジィ
コントローラ１に供給している制御信号S5をアクティブ
にすることにより、巻上げモータ５の制御をファジィコ
ントローラ１に移すようになっている。

ここでファジィ推論の概要を説明する。ファジィ推論
とは、人間が日常の中で使用する曖昧な言葉で表現した
ファジィ・ルール（ファジィ推論規則）を用いた推論で
ある。ファジィ・ルールは、例えば「if A＝BIG and B
＝NORMAL then X＝SMALL」のように記述できる。上記フ
ァジィ・ルールにおいて、A,Bは入力変数、Ｘは出力変
数である。ルールが成立するための条件を書いた部分
「if A＝BIG and B＝NORMAL」を前件部、その結論部分
「Ｘ＝SMALL」を後件部という。ファジィ推論では各入
力変数を０〜１の値に変換して演算するがこの変数を定
義するのがメンバシップ関数（前件部メンバシップ関
数）である。メンバシップ関数はファジィ・ルールで扱
う命題（BIG、NORMAL、SMALL等）毎に定義されている。
メンバシップ関数を参照して入力変数が各命題を満足す
る度合いを計算する。前件部に命題が複数ある場合は、
そのうちの最小値を求める。これを最小値演算という。
次に、各ルール毎のメンバシップ値を合成する。これ
は、各ルールの後件部を比べその最大値をとり新しいメ
ンバシップ関数を作ることにより行われる。これを最大
値演算という。この合成されたメンバシップ関数の重心
値が推論結果（出力値）となり、これに基づいて、後段
の制御が行われる。

次に、モータ５を一定速度に保つためのファジィコン
トローラ１のルールの一例を次に示す。

＜ルール＞スピードが速く、加速度がゼロなら、電圧は中くらい
落す。

スピードが少し速く、加速度が正に少しなら、電圧は
少し落す。

スピードが少し速く、加速度が負に少しなら、電圧は
変化させない。

スピードが遅く、加速度がゼロなら、電圧は中くらい
増す。

スピードが少し遅く、加速度が負に少しなら、電圧は
少し増す。

スピードが少し遅く、加速度が正に少しなら、電圧は
変化させない。

スピードがちょうど良く、加速度がゼロなら、電圧は
変化させない。

上記ルールは、言葉で書いてあるが、ファジィコント
ローラ１は、デジタル値を扱うので数値で表わされる。
上記ルールのメンバーシップ関数の例を第４図に示
す。同図（ａ）及び（ｂ）は前件部で、同図（ｃ）は後
件部である。すなわち、入力された速度信号S1（０〜31
で表される）に対応する値を同図（ａ）に示す関数に従
って算出するとともに入力された加速度信号S2（０〜31
で表される）に対応する値を同図（ｂ）に示す関数に従
って算出してこれらの最小値を求め、この最小値に応じ
た電圧を同図（ｃ）に示す関数を用いて求めルールの
メンバーシップ値とする。同様にルールないしルール
についてメンバーシップ値を求めて最大値演算を行う
ことによりメンバーシップ値の合成を行い、新しいメン
バーシップ関数を作る。そして、この合成されたメンバ
ーシップ関数の重心値を推論結果として制御信号S3に出
力する。なお、上記例ではメンバーシップ値の高さを４
ビット（０〜15）、入力レンジを５ビット（０〜31）で
示したが、ビット数は何ビットでも良いことは言うまで
もない。

次に、上記構成においてフィルム駆動装置の動作につ
いて第３図のタイミングチャートを参照しつつ説明す
る。

通常の動作状態においては、カメラ全体はシステムコ
ントローラ２の制御の下に動作している。モータ５の制
御も制御信号S6によりシステムコントローラ２の制御下
にある。かかる状態において、フィルム巻上げのシーケ
ンスになると、システムコントローラ２は制御信号（フ
ァジィアクティブ信号）S5を出力する（第３図（ｃ）参
照）。これによりモータ５の制御はファジィコントロー
ラ１に移る。以下、ファジィコントローラ１はモータ５
の速度を一定に保つように制御する。

つまり、第３図（ａ）に示すように、モータ５の速度
が上昇し始めると、同図（ｂ）に示すように、フィルム
が単位量移動する毎に発生するホトインタラプタ７から
のパルス信号S4の周波数も徐々に上昇する。速度検出回
路８は、このパルス信号S4のパルス間隔を検出して速度
信号S1を生成する。さらにこの速度信号S1は加速度検出
回路９に供給され、上述したように、単位時間毎の速度
信号S1の変化を検出して加速度信号S2を生成する。

そして、これら速度信号S1及び加速度信号S2はファジ
ィコントローラ１に供給されファジィ推論の入力変数と
なる。ファジィコントローラ１は、上記速度信号S1及び
加速度信号S2によりファジィ推論を行い、モータ５の速
度を一定にするべく、デジタル化された制御信号S3を生
成し、D/A変換器３に出力する。D/A変換器３はデジタル
化された制御信号S3をアナログ値に変換してモータ駆動
回路４に出力する。そしてこのモータ駆動回路４からの
出力信号がモータ５に供給されてモータ速度を一定に保
つように制御する。つまり、モータ駆動回路４からの出
力電圧が標準回転電圧より小さい時は駆動電圧を高く、
大きい時は駆動電圧を低くするように制御する。

以上のようにフィードバック制御を行うことにより、
モータ速度、つまりフィルムの巻上げ速度を精度良く一
定に保つことができるものとなっている。

また、上記動作に平行してホトインタラプタ７からの
パルス信号S4はシステムコントローラ２に供給され、シ
ステムコントローラ２内の図示しないカウンタにより計
数される。そして、フィルムを１駒送った分に相当する
［ｎ］カウントを計数した際、ファジィアクティブ信号
S5が解除されるとともに（第３図（ｃ）参照）、モータ
ブレーキ信号が出力される（第３図（ｄ）参照）。これ
によりモータ速度が減少してやがてモータ５は停止する
（第３図（ａ）参照）。このように、一定速度で移動し
ているフィルムの所定位置、つまりフィルムが所定量送
られたことをカウンタにより検出した時点でブレーキを
かけるので、常に、正確に１駒送られた時点で停止する
ことができるものとなっている。

上記実施例では、モータ５にブレーキをかける位置の
制御は、システムコントローラ２で、ホトインタラプタ
７からのパルス信号S4のパルス数を計数して行うように
したが、駆動開始から所定時間後にファジィコントロー
ラ１が出力する制御信号S3をノンアクティブにすること
により、モータ５にブレーキをかけるように構成するこ
ともできる。この場合は、モータ５にブレーキをかける
位置の制御に関してはフィードバック制御系が不必要と
なり、構成が簡単になるとともに、制御が簡単になると
いう利点がある。

また、上記実施例ではファジィコントローラ１は、モ
ータ駆動信号の駆動電圧を制御するためのデジタル値を
出力したが、モータの駆動信号のデューティ比を制御す
るようなデジタル値を出力するように構成してもよい。

さらに、モータがステッピングモータや超音波モータ
の場合には、駆動周波数を制御するようなデジタル値を
出力するように構成すればよい。この場合、第７図に示
すように、第２図に示したD/A変換器３に変えて、演算
回路11を用いる。そして、演算回路11により演算された
所定周波数の駆動信号をモータ５に供給することによ
り、モータ５を一定速度で駆動し、上記実施例で説明し
たと同様に動作せしめることにより、上記実施例と同様
の効果を得ることができる。

次に、上記ファジィコントローラ１をシャッタ装置を
駆動するシャッタ駆動装置に適用した例を第５図に示
す。本実施例の構成は、第２図のフィルム駆動装置６を
シャッタ駆動装置10に置換えた点を除けば上記第２図に
示すフィルム駆動装置６の制御系とほぼ同様であるので
構成の説明は省略する。

このシャッタ駆動装置のシャッタ駆動のシーケンスを
第６図のタイミングチャートを参照して説明する。先
ず、システムコントローラ２からファジィコントローラ
１に対してファジィアクティブ信号S5（図示しない）が
出力される。これにより、ファジィコントローラ１は、
ホトインタラプタ７が出力するパルス信号S4に基づき速
度検出回路８及び加速度検出回路９でそれぞれ検出した
速度信号S1及び加速度信号S2を入力し、ファジィ推論を
行うことにより、モータ５を一定速度で回転させるフィ
ードバック制御を行なう（第６図（ｄ）参照）。次い
で、シャッタの初期位置を検出する図示しない位置検出
スイッチからの信号が立ち下ると（P1）、システムコン
トローラ２はホトインタラプタ７からのパルス数を計数
し、この計数値が予め設定されている開口開始までの所
定値（P2）になった際、シャッタの開口を開始する。そ
の後、シャッタが全開した状態（P3）を経て、露出演算
に基づいた期間（P4）が過ぎた時にシャッタを閉じる。
そして、シャッタが全て閉じた状態（P5）に至ると、上
述したと同様にモータ５にブレーキをかけ、シャッタ駆
動を終了する。

このように、P1〜P3区間においてはモータが正確に一
定速度で動いているものとの前提のもとに駆動時間の制
御を行ない、シャッタの開閉動作を制御している。

なお、第６図（ａ）の実線は、モータ５が一定速で動
作しているの場合、破線は速度ムラがある場合のシャッ
タ開口波形を示すものである。図から明らかなように、
モータ５が一定速で動いていないと露出がくるうもので
あるが、上述したように、ファジィコントローラ１の制
御の下に正確に一定速度でモータを駆動することを可能
にしたので、正確な露出制御を行うことができるものと
なっている。

このように、本発明によれば速度調整なしで、しかも
多少のトルクムラがあってもモータを一定回転に保つこ
とができる。また、負荷の変化や電源電圧変動等の外乱
に対して、変動が少なく、応答の早いカメラのモータ制
御回路によりモータを一定速度で回転できるので、この
制御回路をフィルム巻上げモータに使用すればフィルム
巻上げの停止位置を正確にでき、また、シャッタ駆動に
使用すればシャッタによる露光量をオープンループによ
っても正確に制御できるという効果がある。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、小規模な回
路であるにも拘らず、正確かつ高速なフィードバック制
御が可能となり、したがって外乱があってもモータによ
るアクチュエータ駆動速度を一定にできるカメラのモー
タ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明を示すもので第１図は概略の構成を示す
ブロック図、第２図は一実施例としてのフィルム駆動装
置の構成を示すブロック図、第３図はフィルム駆動装置
の動作を説明するためのタイミングチャート、第４図は
ファジィ推論の概要を説明するための説明図、第５図は
他の実施例としてのシャッタ駆動装置の構成を示すブロ
ック図、第６図はシャッタ駆動装置の動作を説明するた
めのタイミングチャート、第７図はさらに他の実施例と
してのフィルム駆動装置の構成を示すブロック図であ
る。１……ファジィコントローラ、２……システムコントロ
ーラ、３……D/A変換器、４……モータ駆動回路、５…
…モータ、６……フィルム駆動装置、７……ホトインタ
ラプタ、８……速度検出回路、９……加速度検出回路、
10……シャッタ駆動装置、11……演算回路、21……モー
タ駆動手段、23……駆動力伝達手段、24……検出回路、
25……ファジィ推論部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−123102（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−47802（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−251732（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−292035（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−62001（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 17/00 G05B 13/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータと、ディジタル制御信号に応答して、前記モータに供給する
駆動電圧を制御するモータ駆動手段と、前記モータの駆動力で駆動されるカメラ作動部材と、前記カメラ作動部材の駆動速度および駆動加速度を検出
する検出手段と、前記検出手段の出力に基づいてファジィ推論を行い、前
記モータ駆動手段に対して前記カメラ作動部材の駆動速
度が一定となるようなディジタル制御信号を出力するフ
ァジィ推論部とを具備したことを特徴とするカメラにおけるモータ制御
装置。