JP3381561B2 - ステッピングモータの駆動装置及びこれを用いた監視カメラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の駆動装置及びこれを用いた監視カメラ装置に係り、特
にテレビカメラをパン方向とチルト方向に回転させて、
撮影方向を上下左右に変位させる回転機構に用いられる
ステッピングモータの駆動装置及びこれを用いた監視カ
メラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のステッピングモータの駆動
装置の一例のブロック図を示す。同図において、中央処
理装置（ＣＰＵ）により構成された制御回路１により発
生されたクロックパルスは、励磁波形発生回路３に供給
される。励磁波形発生回路３は例えばアドレスカウン
タ、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）及びＤ／Ａ変換
器等から構成されており、上記のクロックパルスをアド
レスカウンタによりカウントしてＲＯＭのアドレス端子
に供給し、ＲＯＭに予め記憶されているパターンのデー
タを発生させ、それをＤ／Ａ変換器を通すことにより、
アナログ信号である励磁波形を当該クロックパルスに同
期させて発生する。

【０００３】なお、この励磁波形発生回路３から出力さ
れる励磁波形は、駆動方式に応じて励磁切替回路２の出
力により切り替えられる。ここではフルステップ駆動方
式とする。励磁波形発生回路３の出力励磁波形は、ドラ
イブ回路４により駆動電流とされてコイル５ａ及び５ｂ
に所定のシーケンスで供給され、２相のステッピングモ
ータ６のロータを回転させる。

【０００４】この従来のステッピングモータの駆動装置
は、フルステップ駆動方式であり、図５（ｃ）に示すよ
うに、１番目のクロックによる励磁電流はコイル５ａに
所定方向（これを正方向というものとする）に供給され
ることにより、２相のステッピングモータ６のＡ相が励
磁され、２番目のクロックによる励磁電流はコイル５ｂ
に正方向に供給されてＢ相が励磁され、３番目のクロッ
クによる励磁電流はコイル５ａに逆方向に供給されて

【０００５】

【外１】 が励磁され、４番目のクロックによる励磁電流はコイル
５ｂに逆方向に供給されて

【０００６】

【外２】 が励磁され、以下、同様の動作が繰り返される。

【０００７】従って、このフルステップ駆動方式によれ
ば、クロック周波数を図５（ａ）に示すように低周波数
のときは低速で回転し、図５（ｂ）に示すように高周波
数のときには高速で回転することができる。しかし、こ
のフルステップ駆動方式では、低速時にはロータの振動
が発生する欠点がある。そこで、従来より、回転速度に
応じて励磁切替回路２により駆動方法を使い分けるのが
一般的である。

【０００８】すなわち、高速時は上記のフルステップ駆
動方式を用いるが、低速時は公知のマイクロステップ駆
動方式を用いる。このマイクロステップ駆動方式は、図
６（Ａ）に示すクロックを図４の制御回路１から発生
し、励磁波形発生回路３から階段状の励磁波形を発生
し、これをドライブ回路４を通してコイル５ａ、５ｂに
１／４周期ずらせて供給する。

【０００９】これにより、例えば８段階の階段波形をコ
イル５ａ、５ｂに励磁電流として１／４周期ずらせて供
給した場合は、図６（ｂ）に示すように、コイル５ａ、
５ｂに同時供給される励磁電流の比が漸次変化すること
により、Ａ相のみが励磁されてからＢ相のみが励磁され
るまで８パルスかかり、１クロックパルスあたりのステ
ップ角が、フルステップ駆動に比べて１／８倍と８倍の
分解能が得られる。

【００１０】かかるステッピングモータの駆動装置は、
例えば監視カメラの撮影方向を移動させる回転機構とし
て用いられる。監視カメラ装置は、例えば図７に示す如
き構成のものが知られている（特開平６−２６５９８１
号公報）。同図において、回転台１１内にはパン方向用
のステッピングモータとチルト方向用のステッピングモ
ータとが減速機構と共に設けられており、パン方向用の
ステッピングモータのシャフトが第１の減速機構（いず
れも図示せず）と軸１２を介して固定台１３に回転自在
に結合され、また、チルト方向用のステッピングモータ
のシャフトが第２の減速機構（いずれも図示せず）と軸
１４を介して監視用テレビカメラ（監視カメラ）１５に
回転自在に結合されている。

【００１１】上記のパン方向用のステッピングモータが
回転することにより、回転台１１はパン方向に回転し、
チルト方向のステッピングモータが回転することによ
り、監視カメラ１５が回転する。このようにして、位置
決め精度が優れているという特長のあるステッピングモ
ータを使用することにより、監視カメラ１５を監視対象
方向に高精度に位置決めして監視することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
のステッピングモータの駆動装置では、低速から高速ま
で駆動するには、速度に応じて駆動方法を使い分ける必
要があるため、制御回路１や励磁切替部２が複雑になっ
てしまう。

【００１３】他方、低速領域以外でもマイクロステップ
駆動方式を用いるのが理想的であるので、低速から高速
までマイクロステップ駆動方式を用いることが考えられ
るが、一般的に高速駆動ほどクロック周波数を上げる必
要があるため、制御回路１の性能上の理由でクロック出
力の周波数をあまり高くできないという問題がある。す
なわち、クロックパルスを発生する制御回路１は、ＣＰ
Ｕの１回の割り込み処理の都度、１クロックパルスを発
生するようにしているため、クロックパルス周波数を高
くするほど、割り込み周期を短くする必要があり、ＣＰ
Ｕの処理能力上、割り込み周期を短くするには一定の制
限があるからである。

【００１４】また、従来の監視カメラ装置では、ステッ
ピングモータ駆動装置の上記の問題に起因して、監視対
象を高速に捕捉するためには、ＣＰＵとして大幅な処理
能力のある高価なものを使用しなければならないという
問題がある。

【００１５】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
回路構成が簡単で、しかも低速時の振動を増大させるこ
とのないステッピングモータの駆動装置を提供すること
を目的とする。

【００１６】また、本発明の他の目的は、高速に高精度
で位置決めができ、また低速時は低騒音で監視ができる
監視カメラ装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のステッピングモータの駆動装置は、被駆動
体を回転駆動するステッピングモータと、外部から入力
された回転速度を判断する第１の処理と、この第１の処
理により得られた回転速度が速いほど多くの個数のクロ
ックパルスを発生する第２の処理と、この第２の処理の
後一定期間ウェイトする第３の処理とを１回の割り込み
期間中に行う演算装置により割り込み処理毎に、所望の
回転速度に応じた個数のクロックパルスを発生出力する
クロックパルス発生手段と、クロックパルス発生手段か
らのクロックパルスに基づき、ステッピングモータをマ
イクロステップ駆動方式で駆動する駆動手段とを有する
構成としたものである。

【００１８】この発明では、演算装置の１回の割り込み
処理で複数個のクロックパルスを発生するようにしたた
め、低速から高速までステッピングモータをマイクロス
テップ駆動方式で駆動でき、よって、駆動速度に応じて
駆動方式を切り替えるための手段を不要にできる。

【００１９】また、上記の目的を達成するため、本発明
の監視カメラ装置は、監視カメラを回転位置決めするス
テッピングモータを、上記のステッピングモータの駆動
装置により駆動するように構成したものである。

【００２０】この発明では、高速回転時及び低速回転時
のいずれの監視時においてもマイクロステップ駆動方式
により駆動されるステッピングモータにより監視カメラ
を回転できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になるステッピン
グモータの駆動装置の一実施の形態のブロック図を示
す。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。図１に示す実施の形態は、制御回
路８の構成に特徴があり、被駆動体を回転駆動するステ
ッピングモータ６を低速から高速までマイクロステップ
駆動方式で駆動する。

【００２２】制御回路８はＣＰＵにより構成されてお
り、図２に示すフローチャートに従いクロックパルスを
発生して励磁波形発生回路９へ出力する。励磁波形発生
回路９及びドライブ回路４は、マイクロステップ駆動方
式によりステッピングモータ６を駆動するような回路構
成に設定されている。

【００２３】次に、図１の実施の形態の動作について、
図２及び図３を併せ参照して説明する。制御回路８は、
ＣＰＵの割り込み処理において、まずステップモータ６
を低速駆動するのかどうかを外部入力信号に基づいて判
断し（ステップ１０１）、低速駆動と判断したときには
クロックを１回出力する（ステップ１０２）。その後一
定期間ウェイトした後（ステップ１０８）、再び最初の
ステップ１０１に戻り低速駆動か否かを判断する。

【００２４】従って、低速駆動時には、ステップ１０
１、１０２、１０８の処理が繰り返されることにより、
図３（ａ）に示すように割り込み処理毎にクロックパル
スが１つ出力されることとなる。この結果、図６と共に
説明したように、低速駆動時は従来の低速駆動時と同じ
方法でマイクロステップ駆動方式によるステッピングモ
ータ６の駆動が行われる。

【００２５】また、制御回路８はステップ１０１で低速
駆動でないと判断したときには、中速駆動であるかどう
かを判断する（ステップ１０３）。低速、中速及び高速
の区別はこのステッピングモータ６が用いられる機器に
よって様々に異なるので、一概には決められないが、例
えば監視カメラ装置に適用する場合には、一例として
「低速」は１秒間に２°程度、「中速」は１秒間に１０
０°程度、「高速」は１秒間に２４０°程度、それぞれ
監視カメラを回転させる速度である。

【００２６】制御回路８はステップ１０３で中速駆動と
判断したときにはクロックを２回出力する（ステップ１
０４）。その後一定期間ウェイトした後（ステップ１０
８）、再び最初のステップ１０１に戻り低速駆動か否か
を判断する。従って、中速駆動時には、ステップ１０
１、１０３、１０４、１０８の処理が繰り返されること
により、図３（ｂ）に示すように割り込み処理毎にクロ
ックパルスが２つずつ出力されることとなる。

【００２７】他方、制御回路８はステップ１０３におい
て中速でないと判断したときには、高速駆動であるかど
うか判断する（ステップ１０５）。高速駆動であると判
断したときは、制御回路８は１回の割り込み処理にてク
ロックを４回出力する（ステップ１０４）。その後一定
期間ウェイトした後（ステップ１０８）、再び最初のス
テップ１０１に戻り低速駆動か否かを判断する。

【００２８】従って、高速速駆動時には、ステップ１０
１、１０３、１０５、１０６、１０８の処理が繰り返さ
れることにより、図３（ｃ）に示すように割り込み処理
毎にクロックパルスが４つずつ出力されることとなる。
この高速駆動時及び上記の中速駆動時は、低速駆動時と
同様に、励磁波形発生回路９は、クロックパルスの発生
の都度、図３（ｄ）に示したようなステッピングモータ
６の励磁相が得られるような励磁波形を発生する。これ
により、中速駆動時及び高速駆動時共にマイクロステッ
プ駆動方式によりステッピングモータ６の駆動が行われ
る。なお、図３（ｄ）中、数字はクロックパルスの発生
の順番を示す。

【００２９】また、制御回路８は、ステップ１０５で高
速駆動でないと判断したときには、駆動指示がなされて
いないと判断してクロックの発生を停止し（ステップ１
０７）、一定期間ウェイトの後（ステップ１０８）、ス
テップ１０１に戻り、駆動指示入力を待つ。なお、ステ
ップ１０８の一定期間ウェイト処理は、最初のクロック
出力から次の割り込み処理により最初のクロックが出力
されるまでの期間待機する処理であり、図３（ａ）のク
ロック発生周期と、図３（ｂ）の例えば１番目のクロッ
クと３番目のクロックの間などの周期と、図３（ｃ）の
例えば１番目のクロックと５番目のクロックの間などの
周期はそれぞれ同一となる。

【００３０】この実施の形態によれば、中速駆動時及び
高速駆動時では、制御回路８を構成するＣＰＵの１回の
割り込み処理にて２つあるいは４つのクロックが連続的
に出力されるように設定されているので、１回の割り込
み処理にて１つのクロックを発生する従来装置に比べて
割り込み処理以外の処理期間に余裕があり、従来と同程
度の処理能力のＣＰＵを使用した場合でも従来に比べて
高平均周波数のクロックを発生することができ、よって
従来に比べてはるかに高速なマイクロステップ駆動方式
によるステッピングモータ６の駆動ができる。

【００３１】また、この実施の形態のステッピングモー
タの駆動装置を図７に示した監視カメラ装置内のステッ
ピングモータの駆動装置に適用した場合は、低速時はマ
イクロステップ駆動方式による低騒音の駆動により監視
カメラを回転できるので、夜間等の低騒音が要求される
環境下での監視ができ、また高速で監視対象を捕捉監視
することが要求される環境下での監視もステッピングモ
ータの高速駆動により可能であり、しかも低速から高速
までマイクロステップ駆動方式であるので、速度に応じ
て駆動方式を変えるような複雑な構成が不要であり、よ
って、従来に比し監視カメラ装置全体を安価な構成にす
ることができる。

【００３２】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えばステッピングモータ６は２相
モータとして説明したが、４相や５相でも同様にして可
能である。また、ステッピングモータの回転速度は低
速、中速及び高速の３種類に限定されるものではなく、
２種類、あるいは４種類以上でもよいことは勿論であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステッピ
ングモータの駆動装置によれば、低速から高速までステ
ッピングモータをマイクロステップ駆動方式で駆動でき
るようにすることで、駆動速度に応じて駆動方式を切り
替えるための手段を不要にできるため、従来に比べて簡
単な構成とすることができる。また、本発明によれば、
マイクロステップ駆動方式によるステッピングモータの
高速駆動時や中速駆動時では、ＣＰＵの１回の割り込み
処理で複数個のクロックパルスを発生するようにしたた
め、従来と同程度の処理能力のＣＰＵを用いた場合、従
来よりもステッピングモータを高速駆動することができ
る。

【００３４】また、本発明の監視カメラ装置によれば、
高速回転時及び低速回転時のいずれの監視時においても
マイクロステップ駆動方式により駆動されるステッピン
グモータにより監視カメラを回転できるので、高速に高
精度で位置決めができ、また監視カメラの低速回転から
高速回転まで低騒音で監視ができ、また従来に比べて速
度に応じて駆動方式を変えるような複雑な構成が不要で
あり、よって、従来に比し監視カメラ装置全体を安価な
構成にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるステッピングモータの駆動装置の
一実施の形態のブロック図である。

【図２】図１の要部の動作説明用フローチャートであ
る。

【図３】図１の要部のクロックパルス及び相励磁を説明
する図である。

【図４】従来のステッピングモータの駆動装置の一例の
ブロック図である。

【図５】フルステップ駆動方式によるクロックパルス及
び相励磁を説明する図である。

【図６】マイクロステップ駆動方式によるクロックパル
ス及び相励磁を説明する図である。

【図７】従来の監視カメラ装置の一例の構成図である。

【符号の説明】

４ ドライブ回路（駆動手段） ５ａ、５ｂ コイル ６ ステッピングモータ ８ 制御回路（クロックパルス発生手段） ９ 励磁波形発生回路（駆動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 郷田 秀章 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12 番地 日本ビクター株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−273896（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被駆動体を回転駆動するステッピングモ
   ータと、外部から入力された回転速度を判断する第１の処理と、
   前記第１の処理により得られた回転速度が速いほど多く
   の個数のクロックパルスを発生する第２の処理と、前記
   第２の処理の後一定期間ウェイトする第３の処理とを１
   回の割り込み期間中に行う 演算装置により割り込み処理
   毎に、所望の回転速度に応じた個数のクロックパルスを
   発生出力するクロックパルス発生手段と、 前記クロックパルス発生手段からのクロックパルスに基
   づき、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動
   方式で駆動する駆動手段とを有することを特徴とするス
   テッピングモータの駆動装置。
2. 【請求項２】 ステッピングモータの回転により監視カ
   メラが回転位置決めされる監視カメラ装置において、外部から入力された回転速度を判断する第１の処理と、
   前記第１の処理により得られた回転速度が速いほど多く
   の個数のクロックパルスを発生する第２の処理と、前記
   第２の処理の後一定期間ウェイトする第３の処理とを１
   回の割り込み期間中に行う 演算装置により割り込み処理
   毎に、所望の回転速度に応じた個数のクロックパルスを
   発生出力するクロックパルス発生手段と、 前記クロックパルス発生手段からのクロックパルスに基
   づき、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動
   方式で駆動する駆動手段とを具備することを特徴とする
   監視カメラ装置。