JP3744119B2 - ステッピングモータの制御装置およびレンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等のレンズのズームおよび／またはフォーカスのための駆動源としてステッピングモータを使用する際に、必ず必要なステッピングモータのイニシャライズ処理の容易化、高速化を図ることができるステッピングモータの制御装置およびレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来はオートフォーカスのプログラムの最初に電源投入時のレンズのイニシャライズ処理を行わなければならず、毎回プログラムとしてマイコン（マイクロコンピュータ）に記述していた。また、カメラのコントロールマイコンでは、基本的に垂直同期信号に同期して動作するのでイニシャライズ処理時間は、垂直同期周期×処理ステップ数分だけかかることになっていた。
【０００３】
図４に示すように、従来のシステムでは、レンズ部１１のイニシャライズ処理をカメラのコントロールマイコン１２で行っていた。レンズ部１１が有するセンサからレンズの位置を示すセンサ値が読み出され、読み出されたセンサ値は、マイコン１２内のＡ／Ｄ変換器１３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器１３では、供給されたセンサ値がディジタル値に変換された後、マイコン１２に取り込まれる。マイコン１２では、そのセンサ値に応じて移動ステップ数が決定され、その移動ステップ数は、レンズプリドライバ１４へ供給される。レンズプリドライバ１４では、供給された移動ステップ数が駆動パルスへ変換され、レンズドライバ１５へ供給される。レンズドライバ１５では、供給された駆動パルスが増幅される。増幅された駆動パルスは、レンズ部１１に供給されることによって、レンズ部１１をイニシャライズ位置へ移動するようにしていた。レンズ部１１は、レンズと、レンズの駆動源としてのステッピングモータと、レンズの位置を検知するセンサとからなる。
【０００４】
すなわち、センサ値をＡ／Ｄ変換器１３でディジタル値にしてからマイコン１２に取り込み、そのセンサ値を見ながらレンズプリドライバ１４およびレンズドライバ１５をコントロールすることによって、レンズ部１１をイニシャライズ位置へ移動するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コントロールマイコン１２では、通常垂直同期信号（ＶＤ）に同期して動作するようにプログラムを作成するので、上述したレンズのイニシャライズ処理は、ステップ数×垂直同期信号周期（１／６０秒）の時間を必要とし、時間のかかる問題があった。
【０００６】
さらに、レンズのイニシャライズ時には、レンズプリドライバ１４がレンズの動きをコントロールするので、コントロールマイコン１２は、レンズプリドライバ１４をコントロールする必要があった。
【０００７】
通常、レンズプリドライバ１４に対応するレンズの方式が決まっておりイニシャライズ処理の方法は、ほぼ同じとなる。なお、レンズをセンサ値の中央へ持ってくる際に、正確に位置を合わせないとならないため、レンズを目標値周辺で何度か往復させて確認を行わなければならないためプログラムとしては複雑となってしまう問題があった。さらに、実際のプログラムでは、最初、レンズの位置に応じて出力されるセンサ値がＶＤＤだった時や、最初からセンサ値が中間値であった時、またセンサ値の傾きが急で中間値を求めにくいときの対策などが入るため長いプログラムとなる問題があった。
【０００８】
従って、この発明の目的は、イニシャライズ処理を高速化でき、さらにマイコンのプログラムサイズを低減することができるステッピングモータの制御装置およびレンズ駆動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、カメラのレンズを移動させるための制御に使用されるステッピングモータの制御装置において、レンズの位置を検知し、レンズの位置をセンサ値として出力するレンズ部と、制御信号に応じて第１の移動ステップ数を出力する第１のステップ数出力手段と、電源投入時にカメラの１／６０秒の垂直同期信号に同期しない第２の移動ステップ数を設定し、出力する第２のステップ数出力手段と、第１および第２の移動ステップ数から、電源投入時には第２の移動ステップ数を選択する選択手段と、選択手段により選択された第１または第２の移動ステップ数に応じて駆動パルスを発生するジェネレータ手段とからなり、電源投入後イニシャライズ処理を終了した時に、選択手段により選択されたジェネレータ手段への出力を、第２の移動ステップ数から第１の移動ステップ数へ切り替えることを特徴とするステッピングモータの制御装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、カメラのレンズを移動させるための制御に使用されるレンズ駆動装置において、レンズを駆動するためのステッピングモータと、レンズの位置を検知し、レンズの位置をセンサ値として出力するセンサと、制御手段に応じて第１の移動ステップ数を出力する第１のステップ数出力手段と、電源投入時にカメラの１／６０秒の垂直同期信号に同期しない第２の移動ステップ数を設定し、出力する第２のステップ数出力手段と、第１および第２の移動ステップ数から、電源投入時には第２の移動ステップ数を選択する選択手段と、選択手段により選択された第１または第２の移動ステップ数に応じて駆動パルスを発生し、発生した駆動パルスをステッピングモータに出力するジェネレータ部とからなり、電源投入後イニシャライズ処理を終了した時に、選択手段により選択されたジェネレータ部への出力を、第２の移動ステップ数から第１の移動ステップ数へ切り替えることを特徴とするレンズ駆動装置である。
【００１１】
レンズプリドライバにマイコン機能を内蔵し、それにイニシャライズ処理のプログラムを内蔵することによって、イニシャライズ処理中は、カメラのコントロールマイコン側でもそれを意識する必要がなく、レンズ部とレンズプリドライバとで全く独立して動作することができる。その結果、従来は垂直同期信号に同期して実行されていたイニシャライズ処理が、垂直同期信号に非同期に実行することができるため、高速にイニシャライズ処理を実行することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。まず、この発明の説明を容易とするため、ステッピングモータのイニシャライズ処理の必要性を説明する。カメラのフォーカス、ズームレンズの駆動に使用されるステッピングモータは、２相または３相のクロックが入力されることによって、駆動される。１つのクロックで回転する角度が決まっているので、クロックを何クロック入力するかにより回転角度を正確に設定できる。
【００１３】
すなわち、現在の位置に対して入力されたクロック数分だけ回転するような機構となっているためレンズの絶対位置は、供給したクロック数により正確に決定される。よって、最初にレンズの絶対位置を検出してレンズの絶対位置の基準点を決定する必要がある。これがレンズのイニシャライズ処理であり、電源投入時毎回実行する必要がある。
【００１４】
レンズのイニシャライズ処理が実行された以降、その点に対して入力されたクロック数分だけレンズの絶対位置は、変化することとなる。レンズのイニシャライズ処理を行わないとカメラのコントロールマイコンは、レンズがどの位置にいるかわからないため、例えばレンズが可動範囲を超えたことを検出できない。通常可動範囲を検出するセンサは、取り付けていないため、レンズ性能の劣化や、最悪の場合ズーム、フォーカス機構を破壊することも起こり得る。
【００１５】
レンズのイニシャライズ処理の一例を図１および図２を用いて説明する。まず、図１Ａには、レンズの可動範囲とその位置データを示し、図１Ｂには、その可動範囲に対応するセンサ値、すなわちセンサから出力される電圧を示す。
【００１６】
ステッピングモータを使用するレンズは、通常センサを持っておりレンズのある一点の絶対位置を検出できるようになっている。例えば、センサとしてフォトインタラプタを持っておりレンズを一端（００ｈ）に移動させると、センサ値はＧＮＤ（接地電位）になっているが、レンズを反対側の他端（３００ｈ）に向けて移動させていくとある点でセンサ値は急激に上がりＶＤＤ（５Ｖ）になる。センサ値がＶＤＤ／２となった点を基準点とし、その位置の絶対位置（Ｘｈ）を予め記憶する。この絶対位置（Ｘｈ）は、個々のレンズによって異なる。電源投入時にレンズを、センサ値が１／２ＶＤＤとなる位置に移動させてレンズの位置データを予め記憶しておいた位置データ（Ｘｈ）に置き換えることでイニシャライズ処理が実行される。なお、レンズをセンサ値の中央へ移動させる際に正確に位置を合わせないとならないためレンズを目標値周辺で何度か往復させて確認を行うようになされる。
【００１７】
次に、図２を用いてイニシャライズ処理の一例を説明する。図２Ａに示すように、レンズを位置データが００ｈとなる位置から移動させる。そして、図２Ｂに示すように、レンズの位置がＰ１からＰ２の間、すなわち最初のセンサ値がＧＮＤであれば、センサ値が上昇するまでレンズを速いスピードで移動させる。例えば、センサ値がＧＮＤから上昇するまでレンズを１回の処理毎に数ステップずつ移動させる。そして、レンズの位置がＰ２からＰ３となり、センサ値が上昇するとき、センサ値が１／２ＶＤＤを超えるまで、レンズを１回の処理毎に１ステップずつ移動させる。そして、レンズの位置がＰ３となり、センサ値が１／２ＶＤＤを超えると、センサ値が１／２ＶＤＤになるまで、レンズを１回の処理毎に１ステップずつ戻して、センサ値が最も１／２ＶＤＤに近づいた位置（Ｐ４）でレンズを停止させる。ただし、実際のプログラムでは、最初、レンズの位置に応じて出力されるセンサ値がＶＤＤだった時や、最初からセンサ値が中間値であった時、またセンサ値の傾きが急で中間値を求めにくい時の対策などが入る。
【００１８】
次に、この発明が適用された実施の一形態を図３に示す。電源が投入されると、カメラのコントロールマイコン１からレンズプリドライバ２へイニシャライズ開始信号（ＩＮＩＴ）が供給される。そのレンズプリドライバ２は、ＣＰＵ部３と、スイッチ４と、ジェネレータ部５と、Ａ／Ｄ変換器６とから構成される。レンズプリドライバ２へ供給されたイニシャライズ開始信号は、内蔵されたＣＰＵ部３へ供給される。イニシャライズ開始信号が供給されると同時に、ジェネレータ部５は、ＣＰＵ部３によって制御されるようにスイッチ４を切り替える。ＣＰＵ部３は、例えばマイコンとＲＯＭ（Read Only Memory）とから構成され、そのＲＯＭにイニシャライズ処理のプログラムが記録されている。このＣＰＵ部３は、コントロールマイコン１にイニシャライズ処理中を示すＢＵＳＹ信号をセットする。
【００１９】
そして、レンズ部８から出力されるセンサ値は、Ａ／Ｄ変換器６によって、ディジタル化がなされイニシャライズ処理に使用される。レンズ部８は、レンズと、レンズの駆動源としてのステッピングモータと、レンズの位置を検知するセンサとから構成される。ディジタル化されたセンサ値は、Ａ／Ｄ変換器６からＣＰＵ部３へ供給される。ＣＰＵ部３では、そのセンサ値に応じて求められた移動ステップ数がスイッチ４を介してジェネレータ部５へ出力される。ジェネレータ部５では、移動ステップ数に基づいて駆動パルスが発生され、その駆動パルスはレンズドライバ７へ供給される。一例としてバイポーラＩＣから構成されるレンズドライバ７は、供給された駆動パルスをステッピングモータへ供給するために増幅する。増幅された駆動パルスは、レンズ部８へ供給される。レンズ部８では、上述した図１および図２に示すように、供給された駆動パルス（クロック数）に応じてステッピングモータを駆動することによってレンズを移動させ、そのレンズの位置に応じたセンサ値がレンズ部８からＡ／Ｄ変換器６に出力される。
【００２０】
このように、イニシャライズ処理中は、レンズプリドライバ２と、レンズドライバ７と、レンズ部８とからなるシステムが他のシステムとは全く独立に動作する。そして、イニシャライズ処理の終了時にＣＰＵ部３は、ＢＵＳＹ信号をリセットする。これによって、コントロールマイコン１にイニシャライズ処理の終了が知らされ、またジェネレータ部５の制御をＣＰＵ部３からコントロールマイコン１へ切り替えるようにスイッチ４を動作させ、イニシャライズ処理が終了する。
【００２１】
具体的には、レンズプリドライバ２の内部にスイッチ４を設け、そのスイッチ４を切り替えることによって、コントロールマイコン１からのデータに従ってジェネレータ部５が動作して駆動クロックを発生するか、ＣＰＵ部３のコントロールに従ってジェネレータ部５が動作して駆動クロックを発生するかが切り替えられる。このスイッチ４は、電源投入時にレンズ部８のイニシャライズ処理を行っている間、ＣＰＵ部３側へ切り替えられ、ＣＰＵ部３によってジェネレータ部５が制御される。また、イニシャライズ処理が終了すると、スイッチ４は、コントロールマイコン１側に切り替えられ、コントロールマイコン１によってジェネレータ部５が制御される。このコントロールマイコン１は、カメラのズームキー入力や、オートフォーカス処理の結果発生する信号などの制御信号に応じて移動ステップ数をスイッチ４を介してジェネレータ部５へ供給する。
【００２２】
また、上述したように、電源投入時にイニシャライズ処理が行われたときに、センサ値が１／２ＶＤＤとなる位置を絶対位置（Ｘｈ）、すなわち基準点とし、その位置をコントロールマイコン１に記憶する。図示しないが、任意の絶対位置（Ｘｈ）は、レンズ部８からコントロールマイコン１に供給され、また組立て時のレンズの調整により検出され、記憶される。そして、イニシャライズ処理が終了すると、制御信号に応じてコントロールマイコン１からフォーカスまたはズームを移動させる移動ステップ数が出力される。このとき、絶対位置（Ｘｈ）に対して、＋側または−側に移動したステップ数をコントロールマイコン１に記憶しておくことによって、００ｈから３００ｈの可動範囲を超えないようにコントロールマイコン１はレンズの移動を制御する。また、この例では、移動ステップ数と図１および図２に示したレンズの可動範囲は、１対１で対応するものとし、＋１の移動ステップ数が出力された場合、コントロールマイコン１には、＋１が記憶され、このときの位置は、（Ｘ＋１）ｈとなる。
【００２３】
なお、実際のレンズプリドライバは、ＣＭＯＳプロセスで製造されており、マイコンもＣＭＯＳプロセスで製造されている。従って、これらをレンズプリドライバ２として一体化することは技術的には、それほど困難なことではない。また、センサ値は、センタ付近で急激に変化するため、取り込み時のＡ／Ｄ変換の精度はあまり要求されず、Ａ／Ｄ変換器の精度がその程度であればＣＭＯＳプロセスで作成することは容易であるため、上述した実施の一形態のレンズプリドライバを実現することは技術的には困難ではない。
【００２４】
この実施の一形態では、レンズプリドライバからの駆動パルスをレンズドライバで増幅した後、レンズのステッピングモータへ駆動パルスを供給しているが、ジェネレータ部からの駆動パルスを増幅させる回路をレンズプリドライバ内に有することで、レンズプリドライバからレンズのステッピングモータへ駆動パルスを直接供給するようにしても良い。すなわち、レンズプリドライバとレンズドライバとを一体化としても良い。
【００２５】
【発明の効果】
従来、レンズのイニシャライズ処理は垂直同期信号に同期して処理される。通常１回の垂直同期信号に同期した処理によってレンズが移動できる量（ステップ数）が決まっている。例えば、１回の処理でレンズが移動できるステップ数は８なので、センサ値が上昇するまで１０回の処理が必要であり、さらにセンサ値が中央値となるまでに５回の処理が必要であった場合、合計１５×１／６０秒の時間がかかることとなる。最初レンズがどの位置にいるかにもよるが、現状ではレンズのイニシャライズ処理に約２〜３秒程度かかっていた。一方、この発明に依れば、イニシャライズ処理をレンズプリドライバ内蔵のＣＰＵ部によりカメラのコントロールマイコンから独立させることで、イニシャライズ処理が垂直同期信号に同期して実行させる必要がなくなり、イニシャライズ処理の高速化を実現することができる。例えば、垂直同期信号の半分の周期で内蔵ＣＰＵを動作させることによってイニシャライズに必要な時間は、単純に半分となる。これによりイニシャライズ処理に必要な時間が大幅に削減される。
【００２６】
また、ステッピングモータを使用する場合、常に実行しなければならないイニシャライズ処理は、同様のレンズであればどのようなシステムであってもほとんど同じイニシャライズプログラムである。それにもかかわらず毎回イニシャライズ処理のプログラムを作成しなければならずプログラム作成者にとってもルーチンワークのような存在である。これに対して、この発明に依れば、イニシャライズ処理をプログラムからなくすことでプログラム開発の効率が上昇する。また、レンズの制御の取り扱いに慣れていない設計者でもイニシャライズ動作を理解することなく容易にレンズを取り扱うことができる。
【００２７】
さらに、イニシャライズ処理の動作自体はレンズをセンサの中間値へ移動させるだけであるが、このレンズの位置がずれると、レンズ位置の基準がずれるためその位置合わせは非常にシビアなものとなる。従って、イニシャライズ処理も確実にセンサ中間値へ移動できるように作成するため大きなプログラムとなっている。一方、この発明に依れば、イニシャライズ処理のプログラムを削減することでプログラムＲＯＭを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るイニシャライズ処理の一例の説明に用いる略線図である。
【図２】この発明に係るイニシャライズ処理の具体的な説明に用いる略線図である。
【図３】この発明の制御装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図４】従来の制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１・・・コントロールマイコン、２・・・レンズプリドライバ、３・・・ＣＰＵ部、４・・・スイッチ、５・・・ジェネレータ部、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・レンズドライバ、８・・・レンズ

Claims (3)

1. カメラのレンズを移動させるための制御に使用されるステッピングモータの制御装置において、
   レンズの位置を検知し、上記レンズの位置をセンサ値として出力するレンズ部と、
   制御信号に応じて第１の移動ステップ数を出力する第１のステップ数出力手段と、
   電源投入時に上記カメラの１／６０秒の垂直同期信号に同期しない第２の移動ステップ数を設定し、出力する第２のステップ数出力手段と、
   上記第１および上記第２の移動ステップ数から、上記電源投入時には上記第２の移動ステップ数を選択する選択手段と、
   上記選択手段により選択された上記第１または第２の移動ステップ数に応じて駆動パルスを発生するジェネレータ手段とからなり、
   上記電源投入後イニシャライズ処理を終了した時に、上記選択手段により選択された上記ジェネレータ手段への出力を、上記第２の移動ステップ数から上記第１の移動ステップ数へ切り替えることを特徴とするステッピングモータの制御装置。
2. 請求項１において、
   上記第２の移動ステップ数が選択されている間、上記第２のステップ数出力手段から上記第１のステップ数出力手段へ信号を供給するようにしたことを特徴とするステッピングモータの制御装置。
3. カメラのレンズを移動させるための制御に使用されるレンズ駆動装置において、
   レンズを駆動するためのステッピングモータと、
   上記レンズの位置を検知し、上記レンズの位置をセンサ値として出力するセンサと、
   制御手段に応じて第１の移動ステップ数を出力する第１のステップ数出力手段と、
   電源投入時に上記カメラの１／６０秒の垂直同期信号に同期しない第２の移動ステップ数を設定し、出力する第２のステップ数出力手段と、
   上記第１および上記第２の移動ステップ数から、上記電源投入時には上記第２の移動ステップ数を選択する選択手段と、
   上記選択手段により選択された上記第１または第２の移動ステップ数に応じて駆動パルスを発生し、発生した上記駆動パルスを上記ステッピングモータに出力するジェネレータ部とからなり、
   上記電源投入後イニシャライズ処理を終了した時に、上記選択手段により選択された上記ジェネレータ部への出力を、上記第２の移動ステップ数から上記第１の移動ステップ数へ切り替えることを特徴とするレンズ駆動装置。

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