JP3182416B2

JP3182416B2 - 駆動制御装置

Info

Publication number: JP3182416B2
Application number: JP15237090A
Authority: JP
Inventors: 洋一郎奥村
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH0444104A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は駆動制御装置、詳しくはモータによって被駆
動体を駆動する駆動装置において、被駆動体を目標位置
で正確に停止させるようにした駆動制御装置に関する。

［従来の技術］モータによって被駆動体を駆動する駆動装置は、従来
からさまざまな分野の電子機器に広く使用されており、
例えばカメラにおいても合焦目標位置に撮影レンズを移
動させるよう制御する自動焦点調節装置等に多用されて
いる。この種自動焦点調節装置において、本出願人が先
に出願した特開昭63−153526号により提案した技術手段
では、撮影レンズの最適な減速カーブを記憶しておき、
駆動速度と減速カーブを比較し、このカーブにそってレ
ンズの減速（オン，オフ，ショートブレーキの組合わ
せ）を行う（以下、カーブ制御と呼称する）ようにして
いる。また、上記カーブ制御において、撮影レンズの移
動速度に応じてモータのオン時間を変え、これによって
迅速に撮影レンズを目標位置に停止させるようにした自
動焦点調節装置が特開平１−88412号として開示されて
いる。更に、PI（フォトインタラプタ）ユニットを２個
設け、目標位置より遠いときは１個のPI出力で、目標位
置の近傍になったら２個のPI出力で、それぞれ位置検出
することにより停止位置の精度を向上した駆動制御装置
が、本出願人より特願平２−40723号で提案されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ところで、このようなレンズ駆動制御装置において、
撮影レンズの駆動スピードを速くするための１つの方法
として、モータに印加する電圧を高める方法が考えられ
る。しかしながら、単に印加電圧を高めると、上記制御
においてオフまたはブレーキ動作に関しては問題ない
が、オン時の制御性に問題が生じる。つまり、電圧が高
い場合は低い場合に比べて加速度が大きいので、モータ
の駆動速度が速くなり過ぎ、上記減速カーブに沿った制
御が困難になる。

特に、目標停止位置の数パルス手前からの起動を行う
場合、モータに印加する電圧が高いと、第12A図に示し
たように、時刻t₁から時間幅t_aに亘って駆動電圧5V（直
線l₂₁）を印加してモータを起動した後、PI出力信号の
立ち上がり時点t₂でブレーキをかけたとしても、既にス
ピードが出すぎているので、目標位置P₁を通り越してし
まうことがありうる。このときは、更に逆方向にモータ
を駆動しなければならないので、結果的に目標位置付近
で撮影レンズがハンチングする等の不具合になる。これ
に対し、電圧が低ければ、第12B図に示すように、時刻t
₃から時間幅t_bに亘って駆動電圧2.5V（直線l₂₂）を印加
してモータを起動した後、PI出力信号の立上がり時点t₄
でブレーキをかければ、モータは比較的低速なので、目
標位置P₂を通り越すことなく停止させることができる。
なお、PI出力信号波形l₂₃よりl₂₄のほうが周期が長いか
ら低速回転している。従って、数パルスの駆動に関する
制御性は向上するが、モータに印加する電圧が低い分モ
ータ起動時の応答が遅くなり、回転しはじめるまでに時
間がかかってしまい、結果的に素早くフォーカシングが
できないことになる。

そこで、本発明の目的は、上記問題点を解消し、被駆
動体（撮影レンズ）を目標位置まで駆動する際の駆動時
間を短くし、且つ精度の高い制御を可能にする駆動制御
装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］本発明の駆動制御装置は、その概念を示す第１図にお
いて、被駆動体を目標位置まで駆動するためのモータ１
と、上記被駆動体の移動速度を検出する速度検出手段２
と、上記被駆動体を上記目標位置に停止させるために、
目標位置までの移動量に応じて設定された最適な減速カ
ーブを記憶する第１の記憶手段６と、上記被駆動体の移
動量を検出して、上記目標位置までの移動量を算出する
算出手段３と、上記算出手段で算出された目標位置まで
の移動量に基づいて、上記被駆動体の移動速度と上記減
速カーブとを比較しながら上記モータへの通電状態を制
御する制御手段４と、目標位置までの移動量に応じて設
定されたモータ駆動電圧データを記憶する第２の記憶手
段７と、上記算出手段で、算出された目標位置までの移
動量と上記第２の記憶手段に記憶された電圧データに基
づいて、上記モータに印加する実効電圧を低下させる電
圧制御手段５と、を具備することを特徴とするものであ
る。

［作用］この駆動制御装置では、目標位置までの移動量算出手
段３の出力と、その出力に応じた第２の記憶手段７から
のモータ駆動電圧データにより、例えば合焦位置のよう
な目標位置に対し、その所定パルス手前迄は、電圧制御
手段５でモータ１に印加する実効電圧を高くする。目標
位置の所定パルス手前から目標位置までの間は、電圧制
御と速度制御を行いながらモータ１を駆動する。即ち、
電圧制御に関しては、モータ１の駆動電圧データは第２
の記憶手段７に記憶されているので、目標位置までの移
動量算出手段３の出力とそれに対応した第２の記憶手段
７の出力である電圧信号により、電圧制御手段５でモー
タ１の駆動電圧を低くする。また、速度制御に関して
は、最適な減速カーブが第１の記憶手段６に記憶されて
いるので、速度検出手段２から出力された移動速度の信
号と、これに対応した減速カーブが記憶されている第１
の記憶手段６から出力される減速カーブの信号に基づき
速度制御が行われる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。な
お、以下の実施例では本発明による駆動制御装置をカメ
ラの自動焦点調節装置機構におけるレンズ駆動に適用し
た例で説明することとし、先ず第１実施例を第２〜６図
により以下に説明する。

第２図は、カメラの自動焦点調節装置の構成の概略を
示すものである。図において、カメラ本体10内のCPU13
に、三角測距により測距部14で測定した被写体12までの
距離情報が伝達されると、CPU13は距離情報から撮影レ
ンズ11の移動量を決定してモータ１をオンにし、撮影レ
ンズ11の移動を開始する。撮影レンズ11の移動速度と移
動量はフォトインタラプタ等からなるエンコーダ15によ
ってCPU13にフィードバックされる。

上記エンコーダ15は、第３図（Ａ）に示すように、モ
ータ１の駆動に伴って回転する回転部材のスリット17
と、このスリット17の通路を挾んで配置された２個のPI
18,19とから構成されている。そして、上記スリット17
の回転に応動して、第３図（Ｂ）に示すように、第１の
PI18および第２のPI19から互いに位相の異なるPI出力信
号20,21がそれぞれ出力されるようになっている。

第４図は、撮影レンズを合焦位置に駆動するモータ１
の駆動電圧制御回路の回路図で、CPU13からのディジタ
ルデータの電圧信号をD/Aコンバータ22によりD/A変換し
てトランジスタ23によりモータブリッジ回路24に印加さ
れる電圧を制御する。モータブリッジ回路24は、２個の
PNP型トランジスタTr1,Tr3と、２個のNPN型トランジス
タTr2,Tr4によって構成されている。なお、上記D/Aコン
バータ22は後述するデューティ制御においては不要にな
る。

モータ１の動作に関しては、下記第１表に示すよう
に、入力信号Q₁を“L"レベル,Q₄を“H"レベルにするこ
とにより、トランジスタTr1,Tr4をオンに、また入力信
号Q₂を“L"レベル,Q₃を“H"レベルにしてトランジスタT
r2,Tr3をオフにすることにより正転し、同様に入力信号
Q₁を“H"レベル,Q₄を“L"レベル，入力信号Q₂を“H"レ
ベル,Q₃を“L"レベルにすることにより逆転する。

ブレーキをかける場合は、入力信号Q₁〜Q₄を“H"レベ
ルにすることにより、トランジスタTr2,Tr4をオン、Tr
1,Tr3をオフとして、モータ１の両端を短絡させる。ま
た、オフさせるときは、入力信号Q₁,Q₃を“H"レベル
に、入力信号Q₂,Q₄を“L"レベルにそれぞれ設定するこ
とにより、トランジスタTr1〜Tr4をすべてオフとしてモ
ータ１に通電しない。

第５図は、速度制御を必要としない全速領域と減速カ
ーブデータに基づき減速制御を行う制御領域とにおける
PI出力信号と、モータ制御信号と、モータ駆動電圧との
タイミングチャートである。全速領域では速い駆動が必
要なためモータ駆動電圧を5Vにしている。一方、制御領
域では、モータ駆動電圧を3.75,2.5,1.25VとPI出力信号
の立下がりに連動し、目標位置迄の移動量に応じて下げ
ていく。これにより、制御領域をカーブ制御しながらレ
ンズ駆動している際、目標位置近傍でブレーキをかけす
ぎて減速し過ぎたため、モータ１をオンして加速した場
合でも、目標スピードを大きくオーバーしないようにす
ることができる。

次に、上記CPU13における撮影レンズ駆動の制御動作
を第６図に示すフローチャートを用いて説明する。

レリーズスイッチの操作等によりこのプログラムがス
タートすると、まず、CPU13は測距部14の測距の命令を
出力してAF測距を行なう。そして、測距部14から測距デ
ータを受け取ると、レンズ目標位置をエンコーダパルス
数に変換する（ステップS1）。そして、モータ駆動電圧
を5V（上記第５図の直線l₄参照）に設定した後（ステッ
プS2）、モータ１に通電する（ステップS3）。モータ駆
動後、撮影レンズ位置が目標位置から所定範囲内にある
制御範囲内か否かをチェックし（ステップS4）、撮影レ
ンズが制御範囲内に入るまでモータ１を電圧5Vで駆動し
続ける。そして、撮影レンズが制御範囲内に達すれば、
ステップS5へ進んでモータ駆動電圧を以下のように設定
する。即ち、撮影レンズが目標位置の２パルス手前なら
1.25V（上記第５図の直線l₁参照）に、３パルス手前な
ら2.5V（上記第５図の直線l₂参照）に、３パルス手前迄
は3.75V（上記第５図の直線l₃参照）に、それぞれ設定
する。このように、撮影レンズが目標位置から所定範囲
内にある制御範囲内に入ったとき、目標位置までの移動
量に応じてモータ駆動電圧を設定する点が本発明のポイ
ントで、この種設定データは前記第２の記憶手段（第１
図参照）から読出す。そして、撮影レンズが目標位置の
１パルス手前に達したか否かを判断し（ステップS6）、
未だ、目標位置の１パルス手前に達していなければ、撮
影レンズの移動速度と位置とを、前記第１の記憶手段６
（第１図参照）に格納されている減速カーブデータと比
較し、１パルス手前に達するまで減速カーブ制御を行
う。そして、１パルス手前に達したらモータ１にショー
トブレーキをかけて（ステップS8）この撮影レンズ駆動
の制御動作を終了する。

以上が第１実施例の説明である。この第１実施例で
は、撮影レンズの駆動範囲を、前記第５図に示したよう
に、全速領域と制御領域とに大別し、全速領域ではモー
タ１に印加する駆動電圧を5Vに、また制御領域では合焦
点等の目標位置までの移動量に応じて、3.75V,2.5V,1.2
5Vにそれぞれ設定していた。しかしながら、制御領域で
も、目標位置から遠い場合は、カーブ制御のモータオン
時の加速度が大きくても問題は少ないが、目標位置に近
くなればなる程、加速度を少なくできる駆動電圧にする
必要がある。

そこで、撮影レンズが制御範囲に入ったときのモータ
１に印加する駆動電圧を連続して変える例をこの第１実
施例の変形例として、第7A,7B図により以下に説明する
と、最適な減速カーブが第7A図に示すようなカーブの場
合、モータ１に印加する駆動電圧を、第7B図に示すよう
に、全速領域では直線l₅で示される高い一定電圧とし、
制御領域では直線l₆で示すように、目標位置までの移動
量に応じて連続して変化する電圧とする。これによっ
て、制御領域中のモータ駆動時間を短縮することが可能
になる。

第8,9A,9B図は、本発明の第２実施例を示す駆動制御
装置のタイミングチャートと特性線図である。この第２
実施例が上記第１実施例と大きく異なる点は、モータ１
に印加する実効電圧を変化させるのに、上記第１実施例
では例えば5V,3.75V,2.5V,1.25Vというように電圧値を
変えていたのに対し、この第２実施例では電圧値を例え
ば5V一定とし、印加時間を変えるようにしたことであ
る。

第８図において、目標位置の数パルス手前から起動す
る場合に、モータ１に印加する起動時の駆動電圧を、直
線l₇に示すように一時的に高く、例えば5Vにして、モー
タの立上がりを良くすると共に、目標位置迄の移動量に
応じて電圧を一時的に高くする時間t_Mとその電圧値とを
第２の記憶手段７（第１図参照）に記憶しておくもので
ある。そして、駆動電圧を一時的に高くする時間t_Mが経
過すれば、直線l₈に示すように、通常の駆動電圧、例え
ば2.5Vをモータ１に印加する。このことを第9A,9B図に
より重ねて説明する。

即ち、第9A図に示すようなカーブ制御を行う場合、全
速領域では第9B図の直線l₉に示すように上記第１実施例
と同じである。しかし、制御領域に入ると、第9B図の直
線l₁₀に示すように目標位置から離れているところから
の起動は、目標スピードが高いので、駆動電圧を一時的
に高くする時間t_Mを長くとることにより短時間で目標ス
ピードになるようにし、目標位置に近いところからの起
動では目標スピードが低くなるので、駆動電圧を一時的
に高くする時間t_Mを次第に短くして目標スピードをオー
バーしないような、なおかつ、モータの立上がり時間を
短くするような時間t_Mに設定する。

第10A,10B,11図は、本発明の第３実施例を示す駆動制
御装置の特性線図である。上記第1,2実施例では、モー
タ１に印加する実効電圧つまり駆動エネルギ電圧値ある
いは印加時間を変えることにより制御しているのに対
し、この第３実施例では、モータ１に印加する矩形波信
号のデューティ比を変え、これによって駆動トルクが変
ることにより制御している。このような矩形波信号は、
具体的にはモータ１のオン・オフ制御の繰り返し、ある
いはモータ駆動電源のオン・オフのスイッチングの繰り
返しにより実現できる。そして、第10A図に示すような
カーブ制御を行う場合、全速領域では第10B図の直線l₁₁
で示すように高いデューティ比で、従って高駆動トルク
でモータ駆動を行うが、制御領域に入ると直線l₁₂に示
すように目標位置までの移動量に対応して矩形波信号の
デューティ比を漸減するようにしている。

一般に、デューティ比は、第11図に示すように矩形波
信号の一周期Wbに対するオン時間Waの比率により表わされる。また、デューティ周波数はデューテ
ィ比の逆数でモータのトルクに係わる要素である。即
ち、デューティ周波数が高いとトルクが下がり、低いと
トルクが上がる関係がある。そこで、前記第１図に示す
第２の記憶手段７に、目標位置からの移動量に対応する
デューティ比，デューテ周波数の情報を格納するものと
する。

上述の各実施例で詳述したように、AFモータの駆動に
おいて、レリーズタイムラグを著減することができる。
そして、各実施例は、本発明をカメラの自動焦点調節機
構に適用した例で説明したが、フィルムの巻上げ等にも
適用できること勿論である。更に、カメラに限定される
ものでなく、モータによって被駆動体を駆動する駆動装
置の制御に広く適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、目標位置までの
移動量つまり残りパルス数に応じた電圧データ等の情報
を記憶手段に記憶させておいて、目標位置に近づくに従
い、この情報に基づいてモータに印加する実効電圧を低
下させるようにしたので、被駆動体を目標位置まで駆動
する際の駆動時間を短くし、且つ精度の高い制御を行う
ことができるという顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る駆動制御装置の概念図、第２図は、カメラの自動焦点調節装置の概略のブロック
構成図、第３図（Ａ）は、上記第２図におけるエンコーダの構成
を示す配置図で、第３図（Ｂ）は、第３図（Ａ）におけ
るフォトインタラプタから出力されるPI出力信号のタイ
ミングチャート、第４図は、撮影レンズを目標位置に移動させるモータの
駆動回路図、第５図は、この第１実施例におけるPI出力信号と、モー
タ制御信号と、モータ駆動電圧とのタイミングチャー
ト、、第６図は、上記第２図におけるCPUのレンズ駆動制御の
フローチャート、第7A図は、撮影レンズをカーブ制御する過程を移動量と
移動速度で表わした特性線図で、第7B図は、上記第7A図
に示すカーブ制御を実現するためにモータに印加する駆
動電圧の特性線図、第８図は、本発明の第２実施例を示す駆動制御装置のタ
イミングチャート、第9A図は、撮影レンズをカーブ制御する過程を移動量と
移動速度で表わした特性線図で、第9B図は、上記第9A図
に示すカーブ制御を実現するためにモータに印加する駆
動電圧を一時的に高電圧にする時間を示す特性線図、第10A図は、撮影レンズをカーブ制御する過程を移動量
と移動速度で表わした特性線図で、第10B図は、本発明
の第３実施例を示す駆動制御装置における上記第10A図
に示すカーブ制御を実現するためにモータに印加する駆
動電圧のデューティ比の特性線図、第11図は、上記第10B図に示すデューティ比を説明する
特性線図、第12A,12B図は、従来の駆動制御装置における目標位置
から数パルス手前から起動する場合のタイミングチャー
トである。１……モータ２……速度検出手段３……目標位置までの移動量算出手段４……制御手段５……電圧制御手段６……第１の記憶手段７……第２の記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 3/12 306 G05D 3/12 305 G02B 7/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被駆動体を目標位置まで駆動するためのモ
ータと、上記被駆動体の移動速度を検出する速度検出手段と、上記被駆動体を上記目標位置に停止させるために、目標
位置までの移動量に応じて設定された最適の減速カーブ
を記憶する第１の記憶手段と、上記被駆動体の移動量を検出して、上記目標位置までの
移動量を算出する算出手段と、上記算出手段で算出された目標位置までの移動量が所定
値以下の領域では、上記被駆動体の移動速度と上記減速
カーブとを比較しながら上記モータへの通電状態を通電
と非通電とで切り換えることによって、上記被駆動体を
上記目標位置に停止させる制御手段と、目標位置までの移動量に応じて設定されたモータ駆動電
圧データを記憶する第２の記憶手段と、上記目標位置までの移動量と上記第２の記憶手段に記憶
された電圧データに基づいて、上記モータに通電してい
る際の該モータに印加する実効電圧を低下させる電圧制
御手段と、上記モータを上記領域内から起動する場合は、上記第２
の記憶手段に記憶された電圧データに基づく実効電圧よ
りも高い電圧を、上記目標位置までの移動量に応じた所
定時間だけ印加する起動電圧制御手段と、を具備することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】上記第２の記憶手段には、目標位置までの
移動量に応じて設定されたデューティ比またはデューテ
ィ周波数を記憶しておき、上記電圧制御手段は、上記算
出手段で算出された目標位置までの移動量と上記記憶手
段に記憶されたデューティ比またはデューティ周波数に
基づいて、上記モータに印加する実効電圧を低下させる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】上記被駆動体は、カメラの撮影レンズであ
ることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。