JP5828678B2 - モータ制御装置およびモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像光学装置に用いられる光量調節装置或いは焦点調節装置等に用いられるモータ制御装置に関するものである。

固体撮像素子を内蔵したビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラやフイルムを使用するカメラには、レンズの焦点深度の確認、フイルムや固体撮像素子に結像される被写体の光量を調節するために、開口径を制御する絞り装置（光量調節装置）が設けられている。撮影レンズの焦点を自動で調節する焦点調節装置も設けられている。また、映像を投影するための光学機器にも光量調節装置や焦点調節装置を有したものもある。これらの光量調節装置は、遮光部材として複数の絞り羽根を用い、ステッピングモータを駆動動力源として開口径を変化させるものが主流となっている。また、これらの焦点調節装置は、ステッピングモータを駆動動力源として、撮影レンズの一部を光軸方向に駆動することにより焦点を調節するものが主流となっている。

しかし、ステッピングモータは、高速駆動または負荷変動により脱調が起こる可能性があるため、駆動速度に制限を加えたり、トルクに安全率を見込む必要がある。そのため、本来の性能に対し、低効率で駆動することになってしまう。

近年、カメラの静止画撮影時におけるシャッタタイムラグの短縮化が望まれており、ステッピングモータを目的位置まで高速度で駆動することで、絞り駆動やレンズ駆動に要する時間を短縮することが重要課題となっている。ステッピングモータを用いて高速駆動を行おうとすると、ステップ幅の大きいモータを用いるか、伝達機構の減速比を低くする方法が考えられる。しかし、この場合は高分解能を得ることが困難となり、絞り口径精度や合焦精度が悪化する。また、ステッピングモータのサイズを大型化することなく高速化を行うには、モータに通電する電圧もしくは電流を高める方法もあるが、この場合は電源となる電池の消耗が激しくなるという欠点がある。

すなわち、ステッピングモータを駆動動力源とした光量調節装置や焦点調節装置等においては、高速駆動と停止位置精度向上との両立は難しい。

この欠点を解決したものとして、特許文献１のステッピングモータ制御装置が提案されている。

特許文献１では、ステッピングモータを駆動する駆動部に与える指令値を変化させてステッピングモータを制御する制御部が、第１の動作モードと第２の動作モードとの２つの動作モードを切り替え可能である。第１の動作モードにおいては、制御部がみずから発生するタイミングに基づいて駆動部に与える指令値を変化させてステッピングモータを制御する。また、第２の動作モードにおいては、ステッピングモータのロータの回転位置に応じた検知信号を生成する位置検出制御部の検知信号に応じたタイミングに基づいて駆動部に与える指令値を変化させてステッピングモータを制御する。ステッピングモータのスタート位置から目的位置までの移送量が所定値より小さいときは第１の動作モードのみでステッピングモータを駆動する。また、移送量が所定値以上のときは第２の動作モードと第１の動作モードとを切り替えてステッピングモータを駆動するものであり、高速移送と高精度位置決めの両立を実現することを目的としている。

また、第２の動作モードから第１の動作モードへの切り替え点を、ロータが電磁気的に安定して静止できる位置に実質的に一致させることにより、動作モードの切り替えにおける揺り戻しを低減している。

特許第４１６５９１５号

しかしながら、特許文献１に開示のステッピングモータ制御装置を用いて光量調節装置や焦点調節装置等を制御しているときに、第２の動作モードで駆動中に外部から振動を与えられた場合、問題が発生する。このとき、ロータの回転位置に応じた検知信号を生成する位置検出制御部がロータの予期せぬ振動により誤信号を発生することがある。これにより、本来回転を続けなければならないのに誤信号によりロータが停止してしまうという問題があった。この場合、光量調節装置や焦点調節装置等が所望の性能を得られない。

また、特許文献１に開示のステッピングモータ制御装置には、第２の動作モードで駆動中に何らかの障害が発生して目標位置まで到達できない場合の処理も特に記載されてはいない。

本発明は、高速駆動が可能で、目標位置への停止位置精度が良く、信頼性の高いモータ駆動装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としてのモータ制御装置は、モータの回転状態を検出するセンサからの出力が入力されることに応じて、前記モータのコイルへの通電状態を切り替える第１のドライバと、決められた時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電状態を切り替える第２のドライバと、前記第１のドライバによって前記モータを駆動する前記第１の駆動モードと前記第２のドライバによって前記モータを駆動する前記第２の駆動モードとを切り替えて駆動する駆動制御手段と、を備えたモータ制御装置であって、前記駆動制御手段は、前記第１の駆動モードで駆動しているときに、前記センサからの出力が所定時間内に入力されない場合は、前記第２の駆動モードに切り替え、前記モータを前記第２の駆動モードによる通常駆動よりも低速で駆動することを特徴とする。

本発明は、高速駆動が可能で、目標位置への停止位置精度が良く、信頼性が高いモータ駆動装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係る光量調節装置の分解斜視図である。 図１の光量調節装置におけるモータの構成を表す外観図である。 図２のモータにおけるヨークとロータとロータ位置検出センサの位相関係を示す軸方向断面図である。 図１の光量調節装置を備えた光学機器の構成を表すブロック図である。 図２のモータのフィードバック通電切換モードの動作を示す説明図である。 図２のモータのフィードバック通電切換モードのセンサ信号処理を示す図である。 図２のモータの動作を説明する図である。 図１の光量調節装置を備えた光学機器の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図７は本発明の実施例に係わる図である。図１はモータ駆動装置としての光量調節装置の分解斜視図である。図２は図１の光量調節装置におけるモータの構成を表す外観図である。図３は図２のモータにおけるヨークとロータとロータ位置検出センサの位相関係を示す軸方向断面図である。図４は図１の光量調節装置を備えた光学機器の構成を表すブロック図である。図５は図２のモータのフィードバック通電切換モードの動作を示す説明図である。図６は図２のモータのフィードバック通電切換モードのセンサ信号処理を示す図である。図７は図２のモータの動作を説明する図である。

図１において、１、２、３、４、５、６、７は光量調節部材としての遮光羽根である。これらの遮光羽根は、第１基部と第２基部からなる薄板状の羽根基部と第１軸部と第２軸とが一体で形成されている。これらは全て合成樹脂により一体成型される。第１基部１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａは、遮光性を有し開口量を規制する。また、第２基部１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂも同じく遮光性を有し開口量を規制する。第１軸部１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃは、第１基部の一方の面に円柱或いは円筒状に設けられている。第２軸部１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ（一部不図示）は、第１基部の他方の面に円柱或いは円筒状に設けられている。

８は遮光羽根１乃至７の開閉手段としての回転部材であり、回転部材８は中央に開口部８ａが形成されたリング状に形成され、穴部８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ（一部不図示）と、回転嵌合突起部８ｉと、ギア部８ｊが設けられている。また、回転部材８には遮光部８ｋを備える。

９は中央に開口部９ａが形成されたリング状のカム部材であり、カム部材９にはカム溝部９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈが設けられている。

１０は中央に開口部１０ａが形成されたリング状の押え部材であり、押え部材１０には穴部１０ｂと、モータ取り付け部１０ｃが設けられている。

１６０は被駆動部材である回転部材８を駆動するモータであり、モータ１６０の軸先端にはピニオンギア１１が固定されており、押え部材１０のモータ取り付け部１０ｃに取り付けられる。その際、ピニオンギア１１は押え部材１０のモータ取り付け部１０ｃを貫通して回転部材８のギア部８ｊと噛み合う。モータ１６０は、２つのコイルを備える２相のステッピングモータにロータ位置検出センサを配置したものであり、後述する２つのモードに切替可能である。まず第１に、モータ１６０の回転状態を検出するロータ位置検出センサの出力に応じてモータのコイルへの通電状態を切り換えるフィードバック通電切替モード（第１の駆動モード）である。フィードバック通電切替モードは、第１のドライバとしてのフィードバック通電切換ドライバ２８によってモータ１６０を駆動することで実現される。第２に通常のステッピングモータと同様の決められた時間間隔に従ってモータのコイルへの通電状態を切り換える非フィードバック通電切替モード（第２の駆動モード）である。非フィードバック通電切替モードは、第２のドライバとしての非フィードバック通電切換ドライバ２９によってモータ１６０を駆動することで実現される。

ここで、図２を用いてモータ１６０の構成について詳しく説明する。モータの構造は本出願人が特開平０９−３３１６６６号公報として提案したものと同じである。

モータ１６０は、マグネット１６１を有するロータ１６２、第１コイル１６３、第２コイル１６４、第１ヨーク１６５、第２ヨーク１６６、ロータ位置検出手段としての第１ロータ位置検出センサ１７１及び第２ロータ位置検出センサ１７２によって構成される。このうち、第１コイル１６３、第２コイル１６４、第１ヨーク１６５、第２ヨーク１６６、第１ロータ位置検出センサ１７１、第２ロータ位置検出センサ１７２でステータを構成している。

マグネット１６１は、外周が多極着磁された円筒形状の永久磁石である。角度位置に対し、径方向の磁力の強さが正弦波状に変化する着磁パターンを有する。

ロータ１６２は、ステータに対して回転可能に支持され、マグネット１６１と一体に固定されている。

第１ヨーク１６５は、第１コイル１６３に励磁される４つの磁極歯１６５ａ〜１６５ｄを有している。磁極歯１６５ａ〜１６５ｄは、マグネット１６１の外周面に所定の隙間を持って対向している。

第２ヨーク１６６は、第２コイル１６４に励磁される４つの磁極歯１６６ａ〜１６６ｄを有している。磁極歯１６６ａ〜１６６ｄは、マグネット１６１の外周面に所定の隙間を持って対向している。

第１ロータ位置検出センサ１７１、第２ロータ位置検出センサ１７２は、マグネット１６１の磁束を検出し、電気角で９０°ずつ位相のずれた信号を出力するホールセンサである。ここでマグネット１６１の極数をｎとすると、電気角３６０°は実際のロータ角度の７２０／ｎ°に相当する。

１２は初期位置センサであり、回転部材８に設けられる遮光部８ｋの初期位置センサ１２への挿入、退避状態を検知することで、回転部材８が予め設定される初期位置状態にあるかどうかを検知する。

押え部材１０は回転部材８と遮光羽根１〜７を間に挟んでカム部材９に固定され、回転部材８と遮光羽根１〜７の光軸方向の抜け止めの役割を果たす。その際、回転部材８の回転嵌合突起部８ｉは押え部材１０の開口部１０ａに嵌合して回転可能に支持される。また遮光羽根１〜７の第１軸部１ｃ〜７ｃは回転部材８の穴部８ｂ〜８ｈにそれぞれ回動可能に嵌合しており、第２軸部１ｄ〜７ｄはカム部材９のカム溝部９ｂ〜９ｈにそれぞれ摺動可能に嵌合している。

遮光羽根１〜７は光軸を中心に円周方向に均等配置されて、遮光性を有する第１基部１ａ〜７ａ及び第２基部１ｂ〜７ｂが重ね合わされることで絞り開口を制御可能となり、重ね合わせが大きいほど絞り開口量は小さくなる。

以上、遮光羽根１〜７、回転部材８、カム部材９、押え部材１０、モータ１６０、第１ロータ位置検出センサ１７１、第２ロータ位置検出センサ１７２、ピニオンギア１１、初期位置センサ１２により、モータ駆動装置としての光量調節装置が構成される。

図４は光量調節装置を備えた光学機器の構成を表すブロック図である。

図４において２０は光学機器である。

２１は撮影レンズであり、被写体からの光は撮影レンズ２１を通って撮像素子２４に入射する。２２は撮影レンズ２１中に組み込まれる絞り装置であり、モータ１６０によって駆動される。絞り装置２２は前述の遮光羽根１〜７、回転部材８、カム部材９、押え部材１０で構成される。

２３は光学機器２０全体の制御を司るマイクロコンピュータを含む制御回路（駆動制御手段）である。

２４は撮像素子であり、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子で構成されている。撮像素子２４において光電変換によって得られた出力信号は、制御回路２３で増幅され、デジタル映像信号として出力される。本実施例における光学機器では、この映像信号を用いて動画・静止画を形成する。

２５は測光回路であり、被写体からの光を検出して検出信号を制御回路２３に出力し、制御回路２３によって最適なシャッタ速度と絞り値が算出される。

２６はシャッタ駆動回路であり、上記で算出されたシャッタ速度に従ってシャッタ装置２７を駆動する。

２８は第１のドライバとしてのフィードバック通電切換ドライバ、２９は第２のドライバとしての非フィードバック通電切換ドライバ、３０は切替回路である。フィードバック通電切換ドライバ２８、非フィードバック通電切替ドライバ２９、切替回路３０によりモータ１６０の駆動回路が構成される。

フィードバック通電切換ドライバ２８は、算出された絞り値に従ってモータ１６０を駆動する。その際、第１ロータ位置検出センサ１７１及び第２ロータ位置検出センサ１７２の出力する検出信号に従ってコイル通電を切り換える。

非フィードバック通電切替ドライバ２９は、算出された絞り値に従ってモータ１６０を駆動する。その際、入力された駆動パルス間隔（駆動周波数）に従ってコイル通電を切り換える。この駆動方式は、通常の２相ステップモータの駆動方式と同等である。

切替回路３０は、モータ１６０を駆動する際に、フィードバック通電切換ドライバ２８と非フィードバック通電切替ドライバ２９のどちらで駆動するかを切り替える回路である。

２つの駆動ドライバと切替回路については後述する。

１６０はモータであり、モータ駆動回路の出力に従って回転し、絞り装置２２を駆動する。

１７１はホールセンサからなる第１ロータ位置検出センサ、１７２はホールセンサからなる第２ロータ位置検出センサであり、モータ１６０のロータ位置を検出して検出信号を出力する。

３１は２値化回路（通電切り替え命令出力手段）であり、第１ロータ位置検出センサ１７１及び第２ロータ位置検出センサ１７２の出力信号を２値化して出力する。
（非フィードバック通電切替モード）
モータ１６０は、非フィードバック通電切替ドライバ２９を用いて非フィードバック通電切替駆動を行うことができる。すなわち、非フィードバック通電切替ドライバ２９は、入力された駆動パルス間隔（駆動周波数）と回転方向に従って、第１コイル１６３と第２コイル１６４の通電を順次切り替えることで、ロータ１６２を所望の速度で回転させることが可能である。また、入力された駆動パルス数に従って、ロータ１６２を所望の角度だけ回転させることが可能である。

非フィードバック通電切替駆動は入力される駆動パルス間隔によって正確な速度制御が可能である。また、低速でも安定した駆動が可能である。さらに、マイクロステップ駆動によって１ステップの中を分割して位置決めすることができるため、分解能が高く、微小変位の制御性が高い。しかしながら、駆動パルス間隔を小さく（駆動周波数を大きく）すると、コイル通電の切り替えに対してロータが応答できなくなり、脱調をおこす可能性が高まる。このため、駆動パルス間隔に下限を加えるとともに、実際の負荷に対して所定の安全率を見込む必要があり、高速度での駆動が制限される。

非フィードバック通電切替駆動による駆動方式が決められた時間間隔に従ってモータのコイルへの通電状態を切り替える第２の駆動モードによる駆動方式である。
（フィードバック通電切換モード）
モータ１６０は、第１ロータ位置検出センサ１７１と第２ロータ位置検出センサ１７２の出力する信号により通電を切り替えるフィードバック通電切換モードによって回転することができる。

図３は第１ヨーク１６５、第２ヨーク１６６と、第１ロータ位置検出センサ１７１、第２ロータ位置検出センサ１７２と、ロータ１６２の位相関係を示す軸方向断面図、図５はフィードバック通電切換モードの動作を示す軸方向断面図である。図中で時計回りを正の方向とする。１６５ａ〜１６５ｄは第１ヨーク１６５の磁極歯、１６６ａ〜１６６ｄは第２ヨーク１６６の磁極歯である。

本実施例では、マグネットの極数は８極、着磁角Ｐは４５°である。また、第１ヨーク１６５を基準として、第２ヨーク１６６の位相Ｐ／２は−２２．５°、第１ロータ位置検出センサ１７１の位相β１は＋２２．５°、第２ロータ位置検出センサ１７２の位相β２は−４５°である。

以下の説明では、電気角を用いてフィードバック通電切替モードの動作を説明する。電気角とは、マグネット磁力の１周期を３６０°として表したものであり、マグネットの極数をＭ、実際の角度をθ_０とすると、電気角θは以下の式で表せる。

θ＝（θ_０×Ｍ／２）
第１ヨーク１６５と第２ヨーク１６６の位相差、第１ロータ位置検出センサ１７１と第２ロータ位置検出センサ１７２の位相差、第１ヨーク１６５と第１ロータ位置検出センサ１７１の位相差は全て電気角で９０°である。なお、図３において、第１ヨーク１６５の磁極歯１６５ａ〜１６５ｄの中心とマグネット１６１のＮ極中心が対向している。この状態をロータ１６２の初期状態とし、電気角０°とする。

図６（ａ）はロータの回転角度とモータトルクの関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸はモータトルクを示す。モータトルクは、ロータを時計回りに回転させるトルクを正とする。

第１コイル１６３に正方向の電流を流すと、第１ヨーク１６５がＮ極に磁化し、マグネット１６１の磁極との間に電磁気力が発生する。また、第２コイル１６４に正方向の電流を流すと、第２ヨーク１６６がＮ極に磁化し、マグネット１６１の磁極との間に電磁気力が発生する。２つの電磁気力を合成すると、ロータ１６２の回転にともなって概略正弦波状のトルクが得られる（トルク曲線Ａ＋Ｂ＋）。他の通電状態においても、同様に、概略正弦波状のトルクが得られる（トルク曲線Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）。また、第１ヨーク１６５は第２ヨーク１６６に対して電気角で９０°の位相をもって配置されるため、４つのトルクは互いに電気角で９０°の位相差を持っている。

図６（ｂ）はロータの回転角度と２つのロータ位置検出センサ出力の関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸はロータ位置検出センサの出力を示している。センサ信号Ａは第１ロータ位置検出センサ１７１の出力、センサ信号Ｂは第２ロータ位置検出センサ１７２の出力である。

マグネット１６１の径方向磁力の強さは、電気角に対しておおよそ正弦波状になるように着磁している。そのため、第１ロータ位置検出センサ１７１からは概略正弦波状の信号が得られる（センサ信号Ａ）。なお、本実施例では、第１ロータ位置検出センサ１７１は、マグネットのＮ極と対向するときに正の値を出力する。

また、第２ロータ位置検出センサ１７２は第１ロータ位置検出センサ１７１に対して電気角で９０°の位相をもって配置されるため、第２ロータ位置検出センサ１７２からは余弦波状の信号が得られる（センサ信号Ｂ）。なお、本実施例では、第２ロータ位置検出センサ１７２は、第１ロータ位置検出センサ１７１に対して極性を反転してあるため、マグネット１６１のＳ極と対向するときに正の値を出力する。

センサ信号Ａ、センサ信号Ｂに対して２値化を行った信号が、２値化信号Ａ、２値化信号Ｂである。フィードバック通電切換モードでは、２値化信号Ａをもとに第１コイル１６３の通電を切り換え、２値化信号Ｂをもとに第２コイル１６４の通電を切り換える。すなわち、２値化信号Ａが正の値を示すとき第１コイル１６３に正方向の電流を流し、負の値を示すとき第１コイル１６３に逆方向の電流を流す。また、２値化信号Ｂが正の値を示すとき第２コイル１６４に正方向の通電を流し、負の値を示すとき第２コイル１６４に逆方向の通電を流す。

以下、フィードバック通電切換モードの動作を説明する。

図５（ａ）はロータ１６２が電気角で１３５°回転した状態を示している。各センサの出力は図６（ｂ）中の（ａ）で示しているとおり、２値化信号Ａは正、２値化信号Ｂは負の値を示している。従って、第１コイル１６３には正方向の電流が流れて第１ヨーク１６５はＮ極に磁化し、第２コイル１６４には逆方向の電流が流れて第２ヨーク１６６はＳ極に磁化する。このとき、図６（ａ）のトルク曲線Ａ＋Ｂ−に対応する時計回りのトルクが発生し、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

図５（ｂ）はロータ１６２が電気角で１８０°回転した状態を示している。第１ロータ位置検出センサ１７１はマグネット１６１のＮ極とＳ極の境界に位置する。そのため、電気角１８０°を境に２値化信号Ａは正の値から負の値に切り換わり、第１コイル１６３の通電方向が正方向から逆方向へ切り換わる。この電気角は、トルク曲線Ａ＋Ｂ−とトルク曲線Ａ−Ｂ−との交点の電気角と一致する。

図５（ｂ’）はロータ１６２が電気角で１８０°回転し、第１コイル１６３の通電方向が切り換わった状態を示している。第１コイル１６３には逆方向の電流が流れて第１ヨーク１６５はＳ極に磁化し、第２コイル１６４には逆方向の電流が流れて第２ヨーク１６６はＳ極に磁化する。このとき、図６（ａ）のトルク曲線Ａ−Ｂ−に対応する時計回りのトルクが発生し、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

図５（ｃ）はロータ１６２が電気角で２２５°回転した状態を示している。各センサの出力は図６（ｂ）中の（ｃ）で示しているとおり、２値化信号Ａは負、２値化信号Ｂは負の値を示している。従って、第１コイル１６３には負方向の電流が流れて第１ヨーク１６５はＳ極に磁化し、第２コイル１６４には逆方向の電流が流れて第２ヨーク１６６はＳ極に磁化する。このとき、図６（ａ）のトルク曲線Ａ−Ｂ−に対応する時計回りのトルクが発生し、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

図５（ｄ）はロータ１６２が電気角で２７０°回転した状態を示している。第２ロータ位置検出センサ１７２はマグネット１６１のＮ極とＳ極の境界に位置する。そのため、電気角２７０°を境に２値化信号Ｂは負の値から正の値に切り換わり、第２コイル１６４の通電方向が逆方向から正方向へ切り換わる。この電気角は、トルク曲線Ａ−Ｂ−とトルク曲線Ａ−Ｂ＋との交点の電気角と一致する。

図５（ｄ’）はロータ１６２が電気角で２７０°回転し、第２コイル１６４の通電方向が切り換わった状態を示している。第２コイル１６４には正方向の電流が流れて第２ヨーク１６６はＮ極に磁化し、第１コイル１６３には逆方向の電流が流れて第１ヨーク１６５はＳ極に磁化する。このとき、図６（ａ）のトルク曲線Ａ−Ｂ＋に対応する時計回りのトルクが発生し、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

以上の動作を繰り返すことで、ロータを連続的に回転させることが可能となる。また、２値化信号Ａまたは２値化信号Ｂの正負を反転させれば、逆回転も可能である。

フィードバック通電切換モードでは、駆動パルス数と回転方向を入力することで、ロータを所望の角度だけ回転させることが可能である。また、コイルに流す電流を制御することで各ヨークの磁極歯とマグネット磁極との間の磁力を変化させ、ロータにはたらく回転力を制御し、ロータを所望の速度で回転させることが可能である。

フィードバック通電切換モードでは、ロータ位置検出センサの信号の位相を進めることでモータの特性を変化させることが可能である。フィードバック通電切換モードにおいて高速度で回転させると、通電切換の周期が短くなる。通電切換の周期が短いと、コイルのインダクタンスの影響により、通電切換の周期に比べて電流値の立ち上がりが遅くなり、トルクが低くなる。しかし、位置センサの信号の位相を進めることで、電流値の立ち上がりが遅くなるのを防ぎ、高速でのトルク低下を抑えることが可能である。

なお、本実施例では、マグネット１６１の磁束を磁気センサからなる２つのロータ位置検出センサによって検出し、通電タイミングを制御している。しかしながら、ロータ位置を検出する方式に制限を加えるわけではない。例えば、ロータの回転にともなって変位する検出用マグネットを配置して検出してもよいし、遮光板やパターン面を光学センサによって読み取ってもよい。また、ロータ位置検出センサがモータと一体に固定されていてもよいし、モータとは別部材に固定されていてもよい。

フィードバック通電切換モードによる駆動方式がロータ位置検出手段の出力に応じてモータのコイルへの通電状態を切り替える第１駆動モードによる駆動方式である。
（フィードバック通電切換モードと非フィードバック通電切換モードの特徴）
フィードバック通電切換モードでは、各トルク曲線の交点と一致する電気角において通電を切り換えているため、モータから得られるトルクを最大にすることができる（図６（ａ）トルク曲線Ｔ）。

非フィードバック通電切換モードでは、駆動周波数を高くすると、通電切換に対してロータの回転が追いつかず、脱調を起こすことがある。しかし、フィードバック通電切換モードでは、ロータの位置を検出しながら通電を切り換えるため、適切な制御を行えば脱調が起こることはない。そのため、非フィードバック通電切換モードのように駆動速度を制限したり、安全率を見込む必要がない。そのため、非フィードバック通電切換モードに対して高速・高効率で駆動することが可能である。

フィードバック通電切換モードでは、コイルに流す電流を制御することで速度制御を行うことができる。しかし、低速駆動時には電流値を低くしなければならず、トルクが低下する。そのため、低速駆動時の位置決め精度は低下する。

非フィードバック通電切換モードでは、モータ外部から与えられる駆動周波数に従って通電を切り換えるため、一定速度でロータを回転することができる。また、駆動周波数を制御することで、速度変動の少ない、正確な速度制御を行うことができる。しかし、フィードバック通電切換モードでは、ロータの位置を検出しながら通電を切り換えるため、負荷の変動によってロータの速度変動が発生する。

図７は本実施例の光量調節装置におけるモータ１６０の動作を説明する図であり、図の縦軸はモータ駆動時のロータ１６２の回転速度、図の横軸は駆動ステップを表す。図のように、モータ１６０は、起動（Ｐ１）から途中までは第２駆動モードである非フィードバック通電切換モードで起動している。その後、第１駆動モードであるフィードバック通電切換モードに切り替えて駆動し（Ｐ２）、駆動ステップ目標値の所定ステップ以下（Ｐ３）になると、第２駆動モードである非フィードバック通電切換モードに切り替えて減速駆動して目標位置（Ｐ４）に停止する。これにより、起動から所定のステップまでは脱調することなく高速・高効率で駆動することができ、減速時には正確な速度制御が可能となるため、ロータ１６２を正確な位置に停止できる。

次に本実施例の光量調節装置を備えた光学機器の動作を図８（ａ）〜（ｄ）のフローチャートにしたがって説明する。

図８（ａ）において、先ず、ステップ（以下、ステップの表記は省略する）Ｓ２０１でＳＷ１スイッチの待機状態となる。不図示のレリーズ釦の半押しにより、ＳＷ１スイッチがオンされたならＳ２０２へと進み、このＳ２０２で測光回路２５により被写体の測光を行う。次いで、Ｓ２０３において、Ｓ２０２の測光値に基づいてシャッタ速度と絞り値を算出する。

Ｓ２０４では、ＳＷ２スイッチの状態を判別し、不図示のレリーズ釦の全押しによるＳＷ２スイッチがオンされたならＳ２０５へと進み、モータ絞り込み駆動を行う。ここで、モータ絞り込み駆動の様子を図８（ｂ）に従って詳しく説明する。

先ず、Ｓ２０６で、回転部材８の初期位置状態を検知する初期位置センサ１２により、遮光羽根１乃至７の初期位置状態（開放位置状態）を検知する。初期位置状態が検知されたなら、Ｓ２０８へと進み、初期位置状態が検知されない場合は、Ｓ２０７へと進んでモータ１６０を絞り方向とは逆方向に回転させるモータ戻り駆動を行う。ここで、モータ戻り駆動は初期位置状態が検知されるまで行う。

Ｓ２０８では、モータ１６０を所定の通電位相でイニシャル通電した後、Ｓ２０９で、フィードバック通電切換ドライバ２８により第２駆動モードである非フィードバック通電切換モードでモータ１６０をあらかじめ決められたステップ数だけ駆動する。その後、Ｓ２１０で、切替回路３０によりモータ１６０の駆動モードを切り替え、モータ１６０はフィードバック通電切換ドライバ２８により第１駆動モードであるフィードバック通電切換モードでモータ１６０の駆動を継続する。

モータ１６０を図１の反時計方向に回転させることでピニオンギア１１が回転し、ピニオンギア１１は回転部材８のギア部８ｊに噛み合っているので回転部材８は図１の時計方向に回転する。回転部材８の穴部８ｂ〜８ｈには遮光羽根１〜７の第１軸部１ｃ〜７ｃが嵌合しているので、遮光羽根１〜７はそれぞれ第１軸部１ｃ〜７ｃが動かされることで、第２軸部１ｄ〜７ｄがカム部材９のカム溝部９ｂ〜９ｈに沿って移動する。これら７枚の遮光羽根１〜７が同様の回転動作をすることで、カム部材９の開口部９ａから絞り位置への挿入状態になる。

ここで、第１駆動モードの様子を図８（ｃ）に従って詳しく説明する。

先ず、Ｓ２１１及びＳ２１２で、モータ１６０のロータ位置を検出する第１ロータ位置検出センサ１７１及び第２ロータ位置検出センサ１７２の出力信号を２値化して出力する２値化回路３１による２値化信号の切り替わりを待つ。２値化信号の切り替わりが所定時間内に発生したら、Ｓ２１３へと進み、２値化信号の切り替わりに対応してモータ１６０の通電切り替え制御を行う。Ｓ２１４にてモータ１６０の駆動ステップが目標ステップ数の所定ステップ前になったか否かを判定する。そして、所定ステップ前に達するまで上記Ｓ２１１からＳ２１３の動作を継続し、所定ステップ前となれば、第１駆動モードを終了して、図８（ｂ）のＳ２１６へと進む。

Ｓ２１２で、所定時間が経過しても２値化信号の切り替わりが発生しない、すなわち通電切り替え命令が来ない時は、Ｓ２１５へと進んで、異常対応モードに入る。異常対応モードの詳細は後述する。

図８（ｂ）のＳ２１６では、切替回路３０により再びモータ１６０の駆動モードを切り替え、モータ１６０は非フィードバック通電切替ドライバ２９により第２駆動モードである非フィードバック通電切換モードで減速駆動する。その後、Ｓ２１７にて、目標位置（目標ステップ数）で停止する。この時、モータ１６０は最終位相で保持通電を行う。

Ｓ２１８では、シャッタ駆動回路２６によりＳ２０３で算出したシャッタ速度でシャッタ装置２７を駆動して撮像素子２４への露光を行う。

Ｓ２１９では、モータ１６０を絞り方向とは逆方向に駆動することで、モータ１６０の戻り駆動を絞り値対応ステップ数だけ行った後、Ｓ２２０で、モータ１６０の通電が切られて終了する。

次に、Ｓ２１５の異常対応モードの様子を図８（ｄ）に従って詳しく説明する。

先ず、Ｓ２２１で、切替回路３０により再びモータ１６０の駆動モードを切り替え、モータ１６０は非フィードバック通電切替ドライバ２９により第２駆動モードである非フィードバック通電切換モードでの駆動を行う。この時、駆動周波数は通常駆動よりも低速のテーブルを使用する。

Ｓ２２２では、２値化回路３１による２値化信号の切り替わりをチェックする。２値化信号の切り替わりが正常に行われていたなら、Ｓ２２３へと進んで、目標位置（目標ステップ数）に到達したか否かを判定する。目標位置に達するまで上記Ｓ２２１からＳ２２２の動作を継続し、目標位置（目標ステップ数）に到達したならＳ２２４へと進んで、モータ１６０を停止した後、図８（ａ）のＳ２１８へと進む。Ｓ２１８以降の処理は上述と同様となり、説明は省略する。

Ｓ２２２で２値化信号の切り替わりが正常に行われていない場合は、Ｓ２２５へと進み、モータ１６０を絞り方向とは逆方向に駆動することで、モータ１６０の戻り駆動を開始する。

Ｓ２２６では、再び２値化回路３１による２値化信号の切り替わりをチェックする。２値化信号の切り替わりが正常に行われていたなら、Ｓ２２７へと進む。そして、回転部材８の初期位置状態を検知する初期位置センサ１２により、遮光羽根１乃至７の初期位置状態（開放位置状態）にあるか否かを判定する。初期位置状態に戻るまで上記Ｓ２２５からＳ２２６の動作を継続し、初期位置状態に戻ったなら、図８（ａ）のＳ２２０へと進んでモータ１６０の通電が切られて終了する。

Ｓ２２６で２値化信号の切り替わりが正常に行われていない場合は、Ｓ２２８へと進み、エラー処理を行った後、図８（ａ）のＳ２２０へと進んでモータ１６０の通電が切られて終了する。

以上のように、本実施例の光量調節装置に用いられるモータ制御装置は、第１駆動モードと第２駆動モードとを切り替えながら駆動する。そして、安定した起動を行った後、所定のステップまでは脱調することなく高速・高効率で駆動することができ、減速時には正確な速度制御が可能となるため、正確な位置に停止できる。

また、第１駆動モードでの駆動時に、光量調節装置を備えた光学機器の振動等により発生する誤信号により目標位置手前でモータが停止してしまうことを未然に防ぐことが可能である。

さらに、何らかの障害物等により目標位置手前でモータが停止した時にもリカバリー可能となる。

また、モータの不具合発生時にはモータ電源が自動で切れることでモータの異常発熱等を防止でき、安全対策となる。

すなわち、本実施例の光量調節装置は、高速駆動が可能で、目標位置への停止位置精度が良く、信頼性が高いものとなる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。上記実施例では光量調節装置に使用されるモータ制御装置の例を説明したが、例えばＡＦ駆動装置やズーム駆動装置などの他のモータ駆動装置であっても本発明は成り立つものである。

１７１、１７２ ロータ位置検出センサ
２３ 制御回路
３０ 切替回路

Claims (4)

1. モータの回転状態を検出するセンサからの出力が入力されることに応じて、前記モータのコイルへの通電状態を切り替える第１のドライバと、
   決められた時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電状態を切り替える第２のドライバと、
   前記第１のドライバによって前記モータを駆動する前記第１の駆動モードと前記第２のドライバによって前記モータを駆動する前記第２の駆動モードとを切り替えて駆動する駆動制御手段と、を備えたモータ制御装置であって、
   前記駆動制御手段は、前記第１の駆動モードで駆動しているときに、前記センサからの出力が所定時間内に入力されない場合は、前記第２の駆動モードに切り替え、前記モータを前記第２の駆動モードによる通常駆動よりも低速で駆動することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記第２の駆動モードに切り替えた後、前記センサからの出力が所定時間内に入力されない場合は、前記第２の駆動モードで前記モータを予め設定される初期位置まで駆動することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記モータを前記初期位置に駆動し始めた後、前記センサからの出力が所定時間内に入力されない場合は、前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. コイルへの通電状態を切り替えることで駆動されるモータと、
   前記モータによって駆動される被駆動部材と、
   前記モータの回転状態を検出するセンサと、
   前記センサからの出力が入力されることに応じて、前記モータのコイルへの通電状態を切り替える第１のドライバと、
   決められた時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電状態を切り替える第２のドライバと、
   前記第１のドライバによって前記モータを駆動する前記第１の駆動モードと前記第２のドライバによって前記モータを駆動する前記第２の駆動モードとを切り替えて駆動する駆動制御手段と、を備えたモータ駆動装置であって、
   前記駆動制御手段は、前記第１の駆動モードで駆動しているときに、前記センサからの出力が所定時間内に入力されない場合は、前記第２の駆動モードに切り替え、前記モータを前記第２の駆動モードによる通常駆動よりも低速で駆動することを特徴とするモータ駆動装置。