JP6066568B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置に関する。

近年、高速駆動と高精度位置決めとの両立を図るために、ステッピングモータにロータの回転位置を検出するセンサが取り付けられたステッピングモータ制御装置が提案されている。

図１５は、特許文献１のように、駆動対象物を目標位置まで駆動する際のステッピングモータの動作を示すフローチャートである。起動時（Ｐ１）、オープンループ駆動モード（ＯＰ駆動モード）にて起動及び加速した後、フィードバック駆動モード（ＦＢ駆動モード）に切り替えて（Ｐ２）更なる加速駆動を行い、所定の速度に達した時点（Ｐ３）で一定速駆動を行う。そして、所定ステップ（Ｐ４）に達すると、フィードバック駆動モードで減速した後（Ｐ５）、再びオープンループ駆動に切り替えて減速駆動を行い、目標位置（Ｐ６）で停止する。したがって、ステッピングモータを起動時から一定速度に達するまで脱調することなく高速・高効率で駆動し、そして、減速時には正確な速度で駆動することが可能である。

特許第４１６５９１５号

しかしながら、特許文献１の駆動方式では、ボタンやレバーなどの操作部材が操作されている間だけ被駆動物を駆動する場合、すなわち駆動開始時に目標位置が特定できない場合には不向きである。操作部材の操作終了を検知したときはできるだけ早くモータの駆動を停止する必要があるが、特許文献１のように、オープンループ駆動での減速・停止を行った場合には急な減速によって脱調が起こる可能性があるからである。結果として、停止タイムラグが大きくなってしまい、撮影者が望む操作とはずれが生じてしまう。

本発明の目的は、高速駆動の減速が可能で、停止タイムラグが少ない駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮影光学系の駆動装置は、ロータマグネットと前記ロータマグネットの回転位置を検出する検出器とを備えたモータと、前記モータのコイルへの第１の信号を所定の時間間隔で切り替えるオープンループ駆動と前記モータのコイルへの第２の信号を前記検出器の出力信号に基づいて切り替えるフィードバック駆動とを行う制御部と、前記モータに駆動される被駆動部と、オン操作またはオフ操作を行うことができる操作スイッチと、を有し、前記制御部は、前記操作スイッチが前記オン操作されている間に、前記モータを前記オープンループ駆動と前記フィードバック駆動とを切り替えて駆動し、前記操作スイッチが前記オフ操作されると、前記モータを減速して停止するものであって、前記操作スイッチが前記オフ操作されたときに、前記モータが前記オープンループ駆動で駆動している場合には、前記オープンループ駆動のみを用いて前記モータを減速して停止し、前記操作スイッチが前記オフ操作されたときに、前記モータが前記フィードバック駆動で駆動している場合には、前記フィードバック駆動のみを用いて前記モータを減速して停止し、前記フィードバック駆動のみを用いて前記モータを減速して停止する場合、前記モータが所定の速度で駆動しているときは、前記モータへの駆動電圧の印加時間の比率を制御して減速をした後、進角を制御して減速して停止し、前記モータが前記所定の速度未満で駆動しているときは、進角の制御のみで減速して停止することを特徴とする。

本発明によれば、高速駆動の減速が可能で、停止タイムラグが少ない駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態の駆動装置を備えた撮像装置の構成を表すブロック図である。 本発明の実施形態の一例であるステッピングモータの外観図である。 実施例１のステッピングモータのヨークと位置センサとロータとの位相関係を示す軸方向断面図である。 実施例１のステッピングモータのロータの回転位置とモータトルクとの関係及びロータの回転位置と位置検出センサとの出力の関係を示す図である。 進角回路の構成を示す回路図である。 実施例１のステッピングモータのフィードバック駆動の動作を示す軸方向断面図である。 進角回路から出力される進角信号が所定の進角αを有する場合のロータの回転角度とモータトルクおよび各信号の出力との関係を示す図である。 進角を変えたときのトルクと回転数の関係を示す図である。 実施例１のステッピングモータの動作を示すフローチャートである。 実施例１のステッピングモータの動作説明図である。 実施例２の駆動装置の構成を表すブロック図である。 実施例２の駆動装置の動作を示すフローチャートである。 実施例３の駆動装置の構成を表すブロック図である。 実施例３の駆動装置の動作を示すフローチャートである。 従来のステッピングモータの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態の駆動装置を備えた撮像装置１の構成を表すブロック図である。

ズーム駆動鏡筒（レンズ鏡筒）３は、本実施形態の被駆動部に相当し、モータ１６０により駆動されることで撮像装置１の撮影倍率の変更を行う。撮影レンズ２は、被写体からの光を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４に結像させる。制御回路（制御部）５は、撮像装置１の全体制御を司るマイクロコンピュータを含む制御回路であり、撮像素子４において光電変換された信号をデジタル映像信号として出力するとともに後述するモータ１６０の駆動を制御する。

モータ１６０は、ズーム駆動鏡筒３を駆動するモータであり、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る。モータ１６０の駆動回路は、フィードバック通電切替ドライバ６、オープンループ通電切替ドライバ７、切替回路８により構成される。

フィードバック通電切替ドライバ６は、２値化回路９で後述する第１及び第２ロータ位置検出センサ１７１、１７２の出力する検出信号を２値化して出力された信号（第２の信号）に従ってコイル通電を切り替え、モータ１６０をフィードバック駆動する。

また、オープンループ通電切替ドライバ７は、入力されたコイルへの駆動信号（第１の信号）に従ってコイル通電を切り替え、モータ１６０をオープンループ駆動する。

切替回路８は、モータ１６０を駆動する際に、制御回路５からの出力によりフィードバック通電切替ドライバ６とオープンループ通電切替ドライバ７のどちらで駆動するかを切り替える。２つの駆動ドライバと切替回路については後述する。

メインスイッチ１０は、撮像装置１の電源起動を選択する。ＷＩＤＥスイッチ１１、ＴＥＬＥスイッチ１２は、撮影倍率を撮影者が任意に変更するための倍率変更操作部材である。ＷＩＤＥスイッチ１１は撮影倍率を広角側に変更し、ＴＥＬＥスイッチ１２は撮影倍率を望遠側に変更する。

図２は、本発明の実施形態の一例であるモータ１６０の外観図である。

モータ１６０は、マグネット１６１を有するロータ（ロータマグネット）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、第１及び第２のロータ位置検出センサ（検出器）１７１、１７２によって構成される。これらの部材のうち、第１及び第２コイル１６３、１６４、第１及び第２ヨーク１６５、１６６、第１及び第２ロータ位置検出センサ１７１、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り、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及び第２ロータ位置検出センサ１７１、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。
（オープンループ駆動）
次に、モータ１６０のオープンループ駆動モードであるオープンループ駆動について説明する。

制御回路５からの出力により切替回路８がオープンループ駆動を選択すると、制御回路５はオープンループ通電切替ドライバ７に駆動パルス数と回転方向を出力する。オープンループ通電切替ドライバ７は、入力された駆動パルス数と回転方向にしたがって、予め設定される時間間隔の駆動パルスにより第１及び第２コイル１６３、１６４の通電パターンを順次切り替える。オープンループ駆動では、オープンループ通電切替ドライバ７が出力する駆動パルスの時間間隔を変更することによって、ロータ１６２の回転速度を変更することが可能である。また、制御回路５から入力する駆動パルス数を変更することによって、ロータ１６２の回転量を制御することが可能である。

オープンループ駆動の際に、駆動パルスの時間間隔を短くしていくと、第１及び第２コイル１６３、１６４の通電パターンの切り替えに対してロータ１６２が応答できなくなり、脱調を起こす可能性がある。このため、オープンループ駆動における高速駆動は、第１及び第２コイル１６３、１６４の通電パターンの切り替えに対してロータ１６２が応答できる範囲内となる。
（フィードバック駆動）
次に、モータ１６０の第２の駆動モードであるフィードバック駆動について説明する。

制御回路５からの出力によりが切替回路８がフィードバック駆動を選択すると、制御回路５はフィードバック通電切替ドライバ６に駆動パルス数と回転方向を出力する。フィードバック通電切替ドライバ６は、入力された駆動パルス数と回転方向にしたがって、所定の時間間隔の駆動パルスにより第１及び第２コイル１６３、１６４の通電パターンを順次切り替える。フィードバック通電切替ドライバ６から出力される駆動パルスの時間間隔は、第１及び第２ロータ位置検出センサ１７１、１７２の出力によって変化する。また、フィードバック通電切替ドライバ６は、制御回路５から入力された駆動パルス数だけ駆動パルスを出力するので、ロータ１６２の回転量を制御することが可能である。フィードバック通電切替ドライバ６は進角回路を含んでおり、第１及び第２ロータ位置検出センサ１７１、１７２の出力から進角信号を生成する。フィードバック通電切替ドライバ６は進角量を制御することで、ロータ１６２のトルク−回転数特性を変化させることが可能となる。進角制御については後述する。

フィードバック駆動では、第１及び第２ロータ位置検出センサ１７１、１７２の出力により変化する時間間隔で第１及び第２コイル１６３、１６４の通電パターンを切り替える。ロータ１６２の位置に応じて、第１及び第２コイル１６３、１６４の通電パターンの切り替えを行うため、ロータ１６２の応答遅れによる脱調の発生を低減でき、オープンループ駆動よりも高速駆動が可能になる。
（位置センサ位相）
次に、モータ１６０におけるヨークと位置センサの位相関係について説明する。

図３はモータ１６０のヨークと位置センサとロータの位相関係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。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。本実施形態では、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を基準とすると、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、電気角を用いてモータ１６０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、ロータの極数を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 （式１−１）
第１ヨーク１６５と第２ヨーク１６６との位相差、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との位相差、第１ヨーク１６５と第１ロータ位置検出センサ１７１と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。この状態をロータの初期状態とし、電気角０°とする。

（ロータ位置とモータトルクの関係、ロータ位置とセンサ出力の関係）
ここで、モータ１６０におけるロータ位置とモータトルクとの関係、ロータ位置とセンサ出力との関係について説明する。

図４は、実施例１のモータ１６０のロータ１６２の回転位置とモータトルクとの関係及びロータ１６２の回転位置と位置検出センサとの出力の関係を示す図である。

図４（ａ）は、ロータ１６２の回転角度とモータトルクと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の回転に伴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４（ｂ）は、ロータ１６２の回転角度と各信号との出力との関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸は各信号の出力を示す。

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、本実施形態では、第１ロータ位置検出センサ１７１は、マグネット１６１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、本実施形態では、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。
（フィードバック駆動の進角演算と回路構成）
フィードバック通電切替ドライバ６に含まれる進角回路は、２値化回路９にて処理された第１及び第２ロータ位置検出センサ１７１、１７２の出力をもとに所定の演算を行う。そして、進角回路によって第１の進角信号と第２の進角信号を出力する。以下、進角信号の演算方法について述べる。

電気角θ、第１ロータ位置検出センサ１７１の出力をＨＥ１、第２ロータ位置検出センサ１７２の出力をＨＥ２とすると、各信号は次のように表される。

ＨＥ１＝ｓｉｎθ、ＨＥ２＝ｃｏｓθ （式２−１）
また、ＨＥ１を進角αだけ進めた第１の進角信号をＰＳ１、ＨＥ２を進角αだけ進めた第２の進角信号をＰＳ２とすると、ＨＥ１，ＨＥ２，αを用いて、次のように演算することが可能である。

ＰＳ１＝ｓｉｎ（θ＋α）＝ＨＥ１×ｃｏｓα＋ＨＥ２×ｓｉｎα （式３−１）
ＰＳ２＝ｃｏｓ（θ＋α）＝ＨＥ２×ｃｏｓα−ＨＥ１×ｓｉｎα （式３−２）
本実施例では、この演算式をもとに進角回路を構成する。

図５は、進角回路の構成を示す回路図である。本実施形態における進角回路を、図５に示すようなアナログ回路で構成することで上記の演算が実現可能である。まず、各位置センサ出力を所定の増幅率Ａだけ増幅した信号と、さらにそれらを反転させた信号を生成する。それらに適切な抵抗値Ｒ１、Ｒ２をかけて加算することによって進角信号を生成すると、第１の進角信号ＰＳ１、第２の進角信号ＰＳ２は次のように表される。

ＰＳ１＝Ａ×（Ｒ／Ｒ１）×ｓｉｎθ＋Ａ×（Ｒ／Ｒ２）ｃｏｓθ （式４−１）
ＰＳ２＝Ａ×（Ｒ／Ｒ１）×ｃｏｓθ−Ａ×（Ｒ／Ｒ２）ｓｉｎθ （式４−２）
回路中の可変抵抗Ｒ、Ｒ１、Ｒ２を次のように選ぶことで、任意の進角αだけ進めた進角信号を生成することができる。

Ｒ／Ｒ１＝ｃｏｓα，Ｒ／Ｒ２＝ｓｉｎα （式５−１）
さらに、第１の進角信号ＰＳ１、第２の進角信号ＰＳ２に対してコンパレータを用いて２値化した２値化信号を出力する。

以上に説明した進角信号の生成方法は、本発明を実現するための一例であり、この方法のみに限定されない。上記の演算を行うデジタル回路によって進角信号を生成してもよいし、高分解能のエンコーダを用いて通電を切り替えるパルス間隔を調整することで進角信号を生成してもよい。これら周知の方法を用いても上記進角信号の生成方法と同様の効果が得られる。
（フィードバック駆動の通電切り替え）
ここで、フィードバック駆動における通電切り替えについて説明する。まず、進角回路から出力される進角信号が有する進角がゼロの場合についてフィードバック駆動の動作を説明する。

図４（ｂ）において、センサ信号Ａ、Ｂは、前述したようにそれぞれ第１及び第２のロータ位置検出センサ１７１、１７２の出力である。２値化信号Ａ、Ｂは、センサ信号Ａ、Ｂに対し、コンパレータを用いて２値化を行った信号である。

フィードバック駆動では、２値化信号Ａをもとに第１コイル１６３の通電を切り替え、２値化信号Ｂをもとに第２コイル１６４の通電を切り替える。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に正方向の電流を流し、負の値を示すとき第２コイル１６４に逆方向の電流を流す。

図６は、本実施形態のモータ１６０のフィードバック駆動の動作を示す軸方向断面図である。

図６（ａ）は、ロータ１６２が電気角で１３５°回転した状態を示している。このとき、センサ信号Ａ、Ｂは図４（ｂ）の（Ａ）で示した値を示しており、２値化信号Ａ、Ｂはそれぞれ正、負の値を示している。したがって、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４（ａ）のトルク曲線Ａ＋Ｂ−に対応する時計回りのトルクが働き、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

図６（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替わり、第１コイル１６３の通電方向が正方向から逆方向へ切り替わる。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６（ｂ’）は、ロータ１６２が電気角で１８０°回転し、第１コイル１６３の通電方向が切り替わった状態を示している。第１及び第２コイル１６３、１６４には、ともに逆方向の電流が流れて第１及び第２ヨーク１６５、１６６はＳ極に磁化する。このとき、図４（ａ）のトルク曲線Ａ−Ｂ−に対応する時計回りのトルクが働き、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

図６（ｃ）は、ロータ１６２が電気角で２２５°回転した状態を示している。各進角信号は図４（ｂ）の（Ｃ）で示した値を示しており、２値化信号Ａ、Ｂはともに負の値を示している。したがって、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２０６はＳ極に磁化する。このとき、図４（ａ）のトルク曲線Ａ−Ｂ−に対応する時計回りのトルクが働き、ロータ１６２はθ方向の回転力を受けて回転する。

図６（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替わり、第２コイル１６４の通電方向が逆方向から正方向へ切り替わる。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６（ｄ’）は、ロータが電気角で２７０°回転し、第２コイル１６４の通電方向が切り替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には正方向の電流が流れて第２ヨーク１６６はＮ極に磁化する。このとき、図４（ａ）のトルク曲線Ａ−Ｂ＋に対応する時計回りのトルクが働き、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１６２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、Ｂの正負を反転させれば、逆回転も可能である。
（フィードバック駆動の進角制御）
次に、進角回路から出力される進角信号が所定の進角αを有する場合についてフィードバック駆動の動作を説明する。

図７は、進角回路から出力される進角信号が所定の進角αを有する場合のロータの回転角度とモータトルクおよび各信号の出力との関係を示す図である。

図７（ａ）は、図４（ａ）と同様に、ロータ１６２の回転角度とモータトルクと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。

図７（ｂ）は、ロータの回転角度と各信号の出力との関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸は各信号の出力を示す。図７（ｂ）において、センサ信号Ａ、Ｂに対して進角信号Ａ、Ｂがそれぞれ所定の進角αだけ進んでいる。また、進角信号をもとに生成された２値化信号Ａ、Ｂもそれぞれセンサ信号Ａ、Ｂに対して進角αだけ進んでいる。フィードバック駆動では、２値化信号Ａをもとに第１コイル１６３の通電を切り替え、２値化信号Ｂをもとに第２コイル１６４の通電を切り替えるため、コイルの通電切り替えタイミングは進角がゼロの時に比べて進角αだけ早いことになる。

図８は、進角を変えたときのトルクと回転数の関係を示す図である。横軸はモータのトルクを、縦軸はモータの回転数を示す。

グラフから、進角αによってトルクと回転数の関係が変化する性質がわかる。この性質を用いて、フィードバック駆動では駆動条件によって進角αを変える進角制御を行っている。一定の負荷条件下でＦＢ駆動を行う場合、進角αを制御することで駆動速度を制御することも可能である。

次に、本実施形態のモータ１６０の動作を図９のフローチャートにしたがって説明する。

図９において、まず、ステップ（以下、ステップの表記は省略する）Ｓ２０１でモータ１６０の電源起動を行うメインスイッチ１０の待機状態となり、メインスイッチ１０がＯＮされたならＳ２０２へと進む。

Ｓ２０２では、モータ１６０によりズーム駆動鏡筒３を撮像装置１の本体内部への収納位置（沈胴位置）から撮影可能位置（撮影スタンバイ位置）まで駆動させる。このとき、目標位置が決まっているので、モータ１６０は図１５で示した駆動方式で駆動させる。Ｓ２０３では、ズーム操作スイッチであるＷＩＤＥスイッチ１１あるいはＴＥＬＥスイッチ１２の待機状態となる。ＷＩＤＥスイッチ１１がＯＮされたならＳ２０６へと進み、ＴＥＬＥスイッチ１２がＯＮされたならＳ２０８へと進む。ズーム操作スイッチがＯＦＦの場合は、Ｓ２０４へと進む。

Ｓ２０４では、ズーム操作スイッチがＯＦＦの間にメインスイッチ１０の状態を判別し、メインスイッチ１０がＯＦＦされたならＳ２０５へと進む。Ｓ２０５では、モータ１６０によりズーム駆動鏡筒３を撮影可能位置から収納位置まで駆動させて終了させる。このとき、目標位置が決まっているので、モータ１６０は図１５で示した駆動方式で駆動させる。

Ｓ２０６ではモータ１６０がズーム駆動鏡筒３をＷＩＤＥ側へ駆動させ、Ｓ２０７においてＷＩＤＥスイッチ１１の状態を判別する。ＷＩＤＥスイッチ１１がＯＮの状態のときはモータ１６０の駆動を継続し、ＷＩＤＥスイッチ１１がＯＦＦの状態のときはＳ２１０へと進む。

Ｓ２０８ではモータ１６０がズーム駆動鏡筒３をＴＥＬＥ側へ駆動させ、Ｓ２０９においてＴＥＬＥスイッチ１２の状態を判別する。ＴＥＬＥスイッチ１２がＯＮの状態のときはモータ１６０の駆動を継続し、ＴＥＬＥスイッチ１２がＯＦＦの状態のときはＳ２１０へと進む。

Ｓ２１０は、ズーム操作スイッチが操作停止された状態であり、モータ１６０の現在の駆動モード（駆動状態）を判別する。判別方法としては、モータ１６０の駆動時からズーム操作スイッチの操作停止時までのモータ１６０に対する出力ステップ数が所定のステップ数以上であるかどうかで判断する。具体的には、出力ステップ数が所定のステップ数以上である場合、フィードバック駆動していると判断し、所定のステップ数未満である場合、オープンループ駆動していると判断する。そして、モータ１６０がフィードバック駆動モードのときはＳ２１１へと進み、オープンループ駆動モードのときはＳ２１２へと進む。

Ｓ２１１では、オープンループ駆動モードを用いずに進角の変更やコイルの通電量の変更といったフィードバック駆動のみでモータ１６０を減速した後（第１減速モード）、Ｓ２１３へと進む。

Ｓ２１２では、オープンループ駆動のみでモータ１６０を減速した後（第２減速モード）、Ｓ２１３へと進む。

Ｓ２１３では、モータ１６０の駆動を停止した後、再びＳ２０３へと戻りズーム操作スイッチの待機状態となる。

図１０は、本実施形態のモータ１６０の動作を説明する図である。

図１０（ａ）〜（ｄ）は、例えばＷＩＤＥスイッチ１１あるいはＴＥＬＥスイッチ１２といったズーム操作スイッチの操作に応じたズーム駆動鏡筒３の駆動により撮影可能範囲内で任意の撮影倍率に変更駆動する場合のモータ１６０の動作を示している。各図の縦軸はモータ１６０駆動時のロータ１６２の回転速度、横軸は駆動ステップを表す。図１０（ａ）〜（ｃ）のモータ１６０の停止動作は図９のＳ２１０→Ｓ２１１→Ｓ２１３に示す第１減速モードであり、図１０（ｄ）のモータ１６０の停止動作は図９のＳ２１０→Ｓ２１２→Ｓ２１３に示す第２減速モードである。

図１０（ａ）において、モータ１６０は、起動時（Ｘ１）、オープンループ駆動モードにて起動及び加速する。その後、フィードバック駆動モードに切り替えて（Ｘ２）進角を変更しながら更なる加速駆動を行う。所定の速度に達した時点（Ｘ３）で、進角を固定し一定速度（所定の速度）駆動を行う。この一定速度駆動中に倍率変更操作部材の操作が終了すると（Ｘ４）、モータ１６０への駆動電圧の印加時間の比率を制御するＤＵＴＹ制御により減速した後（Ｘ５）、所定ステップ数だけ進角を遅らせる進角制御でさらに減速駆動を行って停止する（Ｘ６）。したがって、ズーム操作スイッチの操作中は高速・高効率で駆動することができ、ズーム操作スイッチの操作が終了した時には素早く停止できる。

図１０（ｂ）において、モータ１６０は、起動時（Ｙ１）、オープンループ駆動モードにて起動及び加速する。その後、フィードバック駆動モードに切り替えて（Ｙ２）進角を変更しながら更なる加速駆動を行う。この加速駆動中に一定速度未満でズーム操作スイッチの操作が終了すると（Ｙ３）、ただちに進角加速を中止してモータ１６０への駆動電圧をＤＵＴＹ制御により下げることで減速する（Ｙ４）。そして、進角制御でさらに減速駆動を行って停止する（Ｙ５）。図１０（ｂ）では、ズーム操作スイッチの操作停止時のロータ１６２の回転速度は図１０（ａ）のＸ４のときのように一定速度にまで達していないので、急な減速による脱調の可能性が低い。そのため、図１０（ａ）のときに比べ、モータ１６０のＤＵＴＹ制御による減速時間を短くし、素早く進角制御による減速に移行することができる。

図１０（ｃ）において、モータ１６０は、起動時（Ｚ１）、オープンループ駆動モードにて起動及び加速する。その後、フィードバック駆動モードに切り替えて（Ｚ２）進角を変更しながら更なる加速駆動を行う。この加速駆動中にズーム操作スイッチの操作が終了すると（Ｚ３）、直ちに進角加速を中止して所定ステップ数だけ進角を遅らせることでさらに減速駆動を行って停止する（Ｚ４）。すなわち、停止時には図１０（ａ）、（ｂ）のときと同様に第１減速モードにて減速し停止する。しかし、図１０（ｃ）のズーム操作スイッチの操作停止時のロータ１６２の回転速度は、図１０（ｂ）のＹ３におけるロータ１６２の回転速度に比べ遅く、図１０（ｂ）のとき以上に急な減速による脱調の可能性が低い。そのため、図１０（ａ）、（ｂ）のようにＤｕｔｙ制御による減速をすることなく、進角の制御のみで減速することができる。

図１０（ｄ）において、モータ１６０は、起動（Ｗ１）からオープンループ駆動モードにて起動及び加速駆動を行う。その後、オープンループ駆動モードでの加速中にズーム操作スイッチの操作が終了すると（Ｗ２）、直ちに加速を中止してオープンループ駆動モードのまま減速駆動を行って目標位置（Ｗ３）に停止する。すなわち、停止時には第２減速モードにて減速し停止する。

以上のように、本実施形態の撮像装置１は、ズーム操作スイッチの操作に合わせて撮影可能範囲内で任意の撮影倍率に変更駆動する場合の停止タイムラグを少なくすることが可能となる。

図１１は、実施例２の駆動装置を備えた撮像装置２１の構成を表すブロック図である。実施例１と同一のものには同一符号を付して説明を省略する。

フォーカスレンズ２３は、本実施形態の被駆動部に相当し、不図示のレンズホルダーとともにモータ１６０によって光軸方向に駆動されることで撮像装置２１の焦点調節の変更を行う。

制御回路（制御部）２５は、撮像装置２１の全体制御を司るマイクロコンピュータを含む制御回路であり、撮像素子４において光電変換によって得られた出力信号を増幅しデジタル映像信号として出力するとともにモータ１６０の駆動を制御する。

測距回路２６は、不図示の測距装置（ＡＦセンサ）から出力された被写体からの検出信号をもとに算出されるデフォーカス量を制御回路２５に出力する。制御回路２５は、デフォーカス量とフォーカスレンズ２３の敏感度からフォーカスレンズ２３の駆動目標値を求める。さらに、フォーカスレンズ２３の駆動目標値に対応したモータ１６０の駆動量を求め、駆動目標信号（モータ駆動ステップ数）を出力する。

ＳＷ１スイッチ２７及びＳＷ２スイッチ２８は、不図示のレリーズボタンの半押しにより作動する。無限方向スイッチ２９及び至近方向スイッチ３０は、フォーカスレンズ２３の駆動によって焦点位置を撮影者が任意に変更するための焦点位置操作部材である。無限方向スイッチ２９はフォーカスレンズ２３の焦点位置を無限側に変更し、至近方向スイッチ３０はフォーカスレンズ２３の焦点位置を至近側に変更する。フォーカス切替スイッチ３１は、測距回路２６の出力に応じて焦点位置を自動で合わせるオートフォーカスと、撮影者が焦点位置操作部材を操作することで焦点位置を任意に変更可能なマニュアルフォーカスとを選択することができる。

次に、本実施形態のモータ１６０の動作を図１２のフローチャートにしたがって説明する。

図１２において、不図示のメインスイッチがＯＮすると、ステップ（以下、ステップの表記は省略する）Ｓ３０１でフォーカス切替スイッチ３１の状態を判別する。フォーカス切替スイッチ３１がオートフォーカスの場合はＳ３０２へと進み、マニュアルフォーカスの場合はＳ３０７へと進む。

Ｓ３０２では、ＳＷ１スイッチ２７の待機状態となり、ＳＷ１スイッチ２７がＯＮするＳ３０３へと進む。ここで、ＳＷ１スイッチ２７がＯＮされるまではＳ３０１からの動作を繰り返す。Ｓ３０３では、測距回路２６により被写体の距離を測定し、この測距値に対応するモータ１６０の駆動量を求める。Ｓ３０４では、Ｓ３０３で求めた駆動量だけモータ１６０を駆動させてフォーカスレンズ２３を駆動し被写体に合焦する。このとき、目標位置が決まっているので、モータ１６０は図１５で示した駆動方式で駆動される。Ｓ３０５では、ＳＷ２スイッチ２８の待機状態となり、ＳＷ２スイッチ２８がＯＮするとＳ３０６へと進む。Ｓ３０６では、不図示の絞りやシャッタを駆動して撮像素子４への露光動作を行って終了する。

Ｓ３０７では、ＳＷ１スイッチ２７の待機状態となり、ＳＷ１スイッチ２７がＯＮするとＳ３０５へと進み、ＳＷ１スイッチ２７がＯＦＦの場合はＳ３０８へと進む。

Ｓ３０８では、焦点位置操作部材である無限方向スイッチ２９あるいは至近方向スイッチ３０の待機状態となる。無限方向スイッチ２９がＯＮするとＳ３０９へと進み、至近方向スイッチ３０がＯＮするとＳ３１１へと進む。

Ｓ３０９ではモータ１６０がフォーカスレンズ２３を無限方向に駆動させ、Ｓ３１０では無限方向スイッチ２９の状態を判別する。無限方向スイッチ２９がＯＮの状態のときはモータ１６０の駆動を継続し、無限方向スイッチ２９がＯＦＦの状態のときはＳ３１３へと進む。

Ｓ３１１ではモータ１６０がフォーカスレンズ２３を至近方向に駆動させ、Ｓ３１２では至近方向スイッチ３０の状態を判別する。至近方向スイッチ３０がＯＮの状態のときはモータ１６０の駆動を継続し、至近方向スイッチ３０がＯＦＦの状態のときはＳ３１３へと進む。

Ｓ３１３では、焦点位置操作部材が操作停止された状態であり、モータ１６０の現在の駆動モードを判別する。判別方法としては、モータ１６０の駆動時から焦点位置操作部材の操作停止時までのモータ１６０に対する出力ステップ数が所定のステップ数以上であるかどうかで判断する。具体的には、出力ステップ数が所定のステップ数以上である場合、フィードバック駆動していると判断し、所定のステップ数未満である場合、オープンループ駆動していると判断する。そして、モータ１６０がフィードバック駆動モードのときはＳ３１４へと進み、オープンループ駆動モードのときはＳ３１５へと進む。

Ｓ３１４では、第１減速モードでモータ１６０を減速した後、Ｓ３１６へと進む。

Ｓ３１５では、第２減速モードでモータ１６０を減速した後、Ｓ３１６へと進む。

Ｓ３１６では、モータ１６０の駆動を停止した後、再びＳ３０１へと戻り上記動作を繰り返す。

図１０において示すモータ１６０の動作は、フォーカスレンズ２３の焦点位置を撮影者が任意に変更する場合、すなわちマニュアルフォーカスの場合に適用される。実施例１における倍率変更操作部材は、本実施例では焦点位置操作部材（無限方向スイッチ２９及び至近方向スイッチ３０）に相当する。図１０（ａ）〜（ｃ）のモータ１６０の停止動作は図１２のＳ３１３→Ｓ３１４→Ｓ３１６のときに適用され、図１０（ｄ）のモータ１６０の停止動作は図１２のＳ３１３→Ｓ３１５→Ｓ３１６のときに適用される。

以上のように、本実施例の撮像装置２１は、焦点位置操作部材の操作に合わせてフォーカスレンズ２３を駆動する場合は停止タイムラグを少なくすることが可能となる。

図１３は、実施例３の駆動装置を備えた撮像装置３２の構成を表すブロック図である。

撮像装置３２は、後述するパンニング機構３５及びチルト機構３６を備えているため、それぞれの機構を駆動させるためにモータ１６０ａ、１６０ｂを備えている。また、モータ１６０ａのロータ位置を検出する第１ロータ位置検出センサ１７１ａ及び第２ロータ位置検出センサ１７２ａ、モータ１６０ｂのロータ位置を検出する第１ロータ位置検出センサ１７１ｂ及び第２ロータ位置検出センサ１７２ａを備えている。

パンニング機構３５は、モータ１６０ａによって撮影レンズ３３の光軸方向を撮像素子４とともに左右方向に変更可能とする。すなわち、モータ１６０ａによってパンニング動作が可能となる。

チルト機構３６は、モータ１６０ｂによって撮影レンズ３３の光軸方向を撮像素子４とともに上下方向に変更可能とする。すなわち、モータ１６０ｂによってチルト動作が可能となる。

したがって、パンニング機構３５及びチルト機構３６によりパンチルト機構を構成し、本実施形態の被駆動部に相当する。

制御回路３７は、撮像装置３２の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であり、制御回路３７は、撮像素子４において光電変換によって得られた出力信号を増幅し、デジタル映像信号として出力する。

追尾回路３８は、撮影レンズ３３の画角内、すなわち撮像素子４の撮影画面内の主被写体の状態を検出し、撮影画面内に人がいるかどうかを判別する。人がいる場合は、撮影画面内の位置を求めて、撮影画面中央までの距離を算出し、算出結果からモータ１６０ａとモータ１６０ｂの駆動目標値を求め、駆動目標信号（モータ駆動ステップ数）を出力する。

追尾モード切替スイッチ３９は、追尾モードのＯＮ、ＯＦＦを任意に選択可能である。追尾モード切替スイッチ３９がＯＮの時は、追尾回路３８により自動的に撮影画面内の主被写体の状態を検出する。そして、撮影画面内に人がいる場合は常に撮影画面の中央に来るように、モータ１６０ａ、１６０ｂの駆動目標値を出力し、駆動目標値に応じてパンニング機構３５やチルト機構３６が駆動される。

左方向スイッチ４０、右方向スイッチ４１は撮影者が撮影レンズ３３の光軸方向を左右方向に任意に変更するためのパンニングスイッチである。左方向スイッチ４０は撮影レンズ３３の光軸方向を左方向に変更し、右方向スイッチ４１は撮影レンズ３３の光軸方向を右方向に変更する。左方向スイッチ４０又は右方向スイッチ４１を操作するとモータ１６０ａによってパンニング機構３５が駆動され、撮影レンズ３３のパンニング動作が行われる。

上方向スイッチ４２、下方向スイッチ４３は撮影者が撮影レンズ３３の光軸方向を上下方向に任意に変更するためのチルトスイッチである。上方向スイッチ４２は撮影レンズ３３の光軸方向を上方向に変更し、下方向スイッチ４３は撮影レンズ３３の光軸方向を下方向に変更する。上方向スイッチ４２又は下方向スイッチ４３を操作するとモータ１６０ｂによってチルト機構３６が駆動され、撮影レンズ３３のチルト動作が行われる。

次に、本実施形態のモータ１６０ａ、１６０ｂの動作を図１４のフローチャートにしたがって説明する。

図１４において、不図示のメインスイッチがＯＮすると撮像素子４で被写体の撮像を開始した後、まず、ステップ（以下、ステップの表記は省略する）Ｓ４０１で追尾モード切替スイッチ３９の状態を判別する。追尾モード切替スイッチ３９がＯＮの場合はＳ４０２へと進み、ＯＦＦの場合はＳ４０６へと進む。

Ｓ４０２では、追尾回路３８により撮影レンズ３３の画角内、すなわち撮像素子４の撮影画面内の主被写体の状態を検出して撮影画面内に人がいるかどうかを判別する。人がいる場合はＳ４０３へと進み、人がいない場合は再びＳ４０１へと戻って被写体の撮像を続ける。

Ｓ４０３では、追尾回路３８によりＳ４０２で検出された人の撮影画面中央までの距離を算出し、算出結果からモータ１６０ａとモータ１６０ｂの駆動目標値を求める。Ｓ４０４では、Ｓ４０３で求めた駆動量だけモータ１６０ａ及びモータ１６０ｂを駆動することで、撮影レンズ３３の光軸方向が変更され、撮影画面中央に人が配置される。このとき、目標位置が決まっているので、モータ１６０ａ、１６０ｂは図１５で示した駆動方式で駆動される。Ｓ４０５では、追尾回路３８により撮影画面内の人の位置を検出し、画面中央にいない場合はＳ４０３へと戻って上記動作を繰り返し、画面中央にいる場合はＳ４０１へと戻って被写体の撮像を続ける。

Ｓ４０６では、パンニングスイッチ（左方向スイッチ４０、右方向スイッチ４１）又はチルトスイッチ（上方向スイッチ４２、下方向スイッチ４３）の待機状態となる。パンニングスイッチがＯＮするとＳ４０７へと進み、チルトスイッチがＯＮするとＳ４０９へと進む。

Ｓ４０７では、Ｓ４０６でＯＮされたパンニングスイッチに応じてモータ１６０ａがパンニング機構３５を駆動して撮影レンズ３３の光軸方向を変更する。Ｓ４０８ではパンニングスイッチの状態を判別し、パンニングスイッチがＯＮの状態のときはモータ１６０ａの駆動を継続し、パンニングスイッチがＯＦＦの状態のときはＳ４１１へと進む。

Ｓ４０９では、Ｓ４０６でＯＮされたチルトスイッチに応じてモータ１６０ｂがチルト機構３６を駆動して撮影レンズ３３の光軸方向を変更する。Ｓ４１０ではチルトスイッチの状態を判別し、チルトスイッチがＯＮの状態のときはモータ１６０ｂの駆動を継続し、チルトスイッチがＯＦＦの状態のときはＳ４１１へと進む。

Ｓ４１１は、パンニングスイッチ又はチルトスイッチが操作停止された状態であり、モータ１６０ａ、１６０ｂの現在の駆動モードを判別する。判別方法としては、モータ１６０ａ、１６０ｂの駆動時からパンニングスイッチ又はチルトスイッチの操作停止時までのモータ１６０に対する出力ステップ数が所定のステップ数以上であるかどうかで判断する。具体的には、出力ステップ数が所定のステップ数以上である場合、フィードバック駆動していると判断し、所定のステップ数未満である場合、オープンループ駆動していると判断する。そして、モータ１６０ａ、１６０ｂがフィードバック駆動モードのときはＳ４１２へと進み、オープンループ駆動モードのときはＳ４１３へと進む。

Ｓ４１２では、第１減速モードでモータ１６０ａ又は１６０ｂを減速した後、Ｓ４１４へと進む。

Ｓ４１３では、第２減速モードでモータ１６０ａ又は１６０ｂを減速した後、Ｓ４１４へと進む。

Ｓ４１４では、モータ１６０ａ又は１６０ｂの駆動を停止し、その後、再びＳ４０１へと進み、上記動作を繰り返す。

図１０において示すモータ１６０の動作は、パンニングスイッチ又はチルトスイッチの操作に合わせて撮影レンズ３３の光軸方向を撮影者が任意に変更する場合のモータ１６０ａ又は１６０ｂの動作の場合に適用される。実施例１における倍率変更操作部材は、本実施例ではパンニングスイッチ又はチルトスイッチに相当する。図１０（ａ）〜（ｃ）のモータ１６０の停止動作は図１４のＳ４１１→Ｓ４１２→Ｓ４１４のときに適用され、図１０（ｄ）のモータ１６０の停止動作は図１４のＳ４１１→Ｓ４１３→Ｓ４１４のときに適用される。

以上のように、本実施例の撮像装置３２は、パンニングスイッチ又はチルトスイッチの操作に合わせて撮影レンズ３３の光軸方向を変更駆動する場合は停止タイムラグを少なくすることが可能となる。

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。

５、２５、３７ 制御回路
１６０ モータ
１７１ 第１ロータ位置検出センサ
１７２ 第２ロータ位置検出センサ

Claims (5)

1. ロータマグネットと前記ロータマグネットの回転位置を検出する検出器とを備えたモータと、
   前記モータのコイルへの第１の信号を所定の時間間隔で切り替えるオープンループ駆動と前記モータのコイルへの第２の信号を前記検出器の出力信号に基づいて切り替えるフィードバック駆動とを行う制御部と、
   前記モータに駆動される被駆動部と、
   オン操作またはオフ操作を行うことができる操作スイッチと、を有し、
   前記制御部は、前記操作スイッチが前記オン操作されている間に、前記モータを前記オープンループ駆動と前記フィードバック駆動とを切り替えて駆動し、前記操作スイッチが前記オフ操作されると、前記モータを減速して停止するものであって、
   前記操作スイッチが前記オフ操作されたときに、前記モータが前記オープンループ駆動で駆動している場合には、前記オープンループ駆動のみを用いて前記モータを減速して停止し、
   前記操作スイッチが前記オフ操作されたときに、前記モータが前記フィードバック駆動で駆動している場合には、前記フィードバック駆動のみを用いて前記モータを減速して停止し、
   前記フィードバック駆動のみを用いて前記モータを減速して停止する場合、
   前記モータが所定の速度で駆動しているときは、前記モータへの駆動電圧の印加時間の比率を制御して減速をした後、進角を制御して減速して停止し、
   前記モータが前記所定の速度未満で駆動しているときは、進角の制御のみで減速して停止することを特徴とする駆動装置。
2. 前記制御部は、前記モータの駆動状態を前記モータの駆動時から前記操作スイッチの操作停止時までの前記モータに対する出力ステップ数が所定のステップ数以上である場合、前記フィードバック駆動していると判断し、前記所定のステップ数未満である場合、前記オープンループ駆動していると判断することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記被駆動部は、レンズ鏡筒であり、前記操作スイッチが前記オン操作されることに応じて撮影倍率を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記被駆動部は、フォーカスレンズであり、前記操作スイッチの前記オン操作されることに応じて焦点位置を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
5. 前記被駆動部は、パンチルト機構であり、前記操作スイッチの前記オン操作されることに応じて光軸方向を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。