JP6089396B2 - モータの駆動装置、発光装置及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動装置、発光装置及び駆動方法に関するものである。

従来、ステッピングモータ等のモータの駆動装置として、モータを起動する増速時においては低回転から開始し、モータを停止する減速時においては高回転から低回転へ移行させる、いわゆる台形駆動でモータを駆動するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−３７００号公報

しかし、被写体を照明する発光装置のズームを行うモータの場合、カメラ側のレンズのズーム変化に連動してモータを任意且つ瞬時に駆動させることが必要である。このような任意且つ瞬時の速度変化に対応するには、上記従来技術のような台形駆動では、動作に支障をきたす可能性がある。

本発明の課題は、迅速な速度変化に対応可能なモータの駆動装置、発光装置及び駆動方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。

本発明の駆動装置は、移動可能な発光部と、前記発光部の位置を設定する設定部と、駆動開始後の所定時間内に所定の変化率で回転数を上昇した後、一定の回転数を維持し、駆動終了前の所定時間内に所定の変化率で回転数を減少する台形駆動、又は、回転数を一定の回転数で維持する定速駆動で駆動して、前記設定部により設定された位置に向けて前記発光部を移動させるモータと、前記設定部により設定された第１位置に向けて前記発光部を移動させている間に前記設定部により第２位置が設定されると、前記発光部の現在の位置と前記第２位置との距離が所定値未満である場合に前記モータを前記定速駆動で駆動する制御部とを備えた構成とした。
また、本発明の駆動方法は、移動可能な発光部と、前記発光部の位置を設定する設定部と、駆動開始後の所定時間内に所定の変化率で回転数を上昇した後、一定の回転数を維持し、駆動終了前の所定時間内に所定の変化率で回転数を減少する台形駆動、又は、回転数を一定の回転数で維持する定速駆動で駆動して、前記設定部により設定された位置に向けて前記発光部を移動させるモータと、を備えた駆動装置の駆動方法であって、前記設定部により設定された第１位置に向けて前記発光部を移動させている間に前記設定部により第２位置が設定されると、前記発光部の現在の位置と前記第２位置との距離が所定値未満である場合に前記モータを前記定速駆動で駆動する構成とした。

本発明によれば、迅速な速度変化に対応可能なモータの駆動装置、発光装置及び駆動方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を適用した照明装置の構成を概念的に示す側面図である。 制御部による移動機構の制御フローチャートである。 （ａ）は通常制御時における駆動モータへの入力パルスを示すシーケンス図，（ｂ）は駆動モータの回転数変移図である。 （ａ）は状況対応制御時における駆動モータの回転数変移図，（ｂ）は比較例としての（ａ）と同条件の通常制御時における駆動モータの回転数変移図である。 他の駆動条件の状況対応制御時における駆動モータの回転数変移図である。

以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した照明装置１０の構成を概念的に示す側面図である。図１に示すように、本実施形態における照明装置１０は、カメラ１に着脱可能に取り付けられている。
なお、以下の説明において、照明装置１０を光が照射される被写体側から（正面側から向かって）見た場合において右側方向をＸ軸プラス方向、照明装置１０の上側方向をＹ軸プラス方向、Ｘ軸およびＹ軸と直交する光を照射する方向をＺ軸プラス方向とする。また、Ｚ軸プラス側を前面側、Ｚ軸マイナス側を背面側と称する。

図１に示す照明装置１０は、カメラ１におけるカメラ本体１Ｂのアクセサリシュー１Ｓに装着されると、端子１３を介してカメラ本体１Ｂが備える制御装置１Ｃと接続され、当該制御装置１Ｃから入力されるレンズ鏡筒２の焦点距離情報に対応させて発光（照明光）の照射角を変更することができるように構成されて（いわゆるズーム機能を有して）いる。

図１において、照明装置１０が装着されるカメラ１は、カメラ本体１Ｂと、レンズ鏡筒２と、により構成されている。レンズ鏡筒２は、外周に設けられた操作環２Ａを回転操作することで複数のレンズ群２Ｌが所定の関係で光軸方向に移動して焦点距離が変化するいわゆるズームレンズであって、ズームセンサ２Ｓが検出したズーミング情報（操作環２Ａの回転操作量またはレンズ群２Ｌの移動量）を、レンズ制御部２Ｃを介してカメラ本体１Ｂの制御装置１Ｃに出力する。制御装置１Ｃは、レンズ鏡筒２から入力されたズーミング情報に基づいて焦点距離を算出し、照明装置１０に出力する。
照明装置１０は、このカメラ１（制御装置１Ｃ）から入力されるレンズ鏡筒２の焦点距離情報に基づいて、発光部２０の発光（照明光）の照射角を変更する。なお、レンズ鏡筒２は、カメラ本体１Ｂに対して着脱可能であっても一体化したものであってもいずれの構成であっても良い。

照明装置１０は、閃光を発生する発光部２０と、発光部２０を移動駆動する移動機構３０と、制御部４０と、発光部２０の発光駆動回路４１と、移動機構３０の移動駆動回路４２と、を備えている。発光部２０の前側には、フレネルレンズ１１が設けられている。また、照明装置１０は、下端部にカメラ本体１Ｂのアクセサリシュー１Ｓや三脚等に装着される脚部１２を備えている。脚部１２には、制御部４０に接続された端子１３が設けられており、カメラ１のアクセサリシュー１Ｓに装着されるとこの端子１３を介して制御部４０とカメラ１の制御装置１Ｃとが情報交換可能に接続されるようになっている。さらに、照明装置１０は、図示しないが、当該照明装置１０における各構成要素に電力を供給する電源を備えている。

発光部２０は、Ｘ軸と平行に配設されたキセノン管２１と、キセノン管２１の背面側に配設されたリフレクタ２２と、を備えている。発光部２０は、図示しないガイド部材によって案内されることで、前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。
移動機構３０は、発光部２０の下面に固定された線バネ３１と、駆動スクリュー３２と、駆動スクリュー３２を回転駆動する駆動モータ３３と、を備えている。

線バネ３１は、ビスによって発光部２０の下面に固定されており、その弾性復帰力で駆動スクリュー３２のネジの谷に係合し、駆動スクリュー３２の回転によるその係合部位の変位によって移動駆動される。つまり、線バネ３１は、駆動スクリュー３２に螺合したメネジと同じように機能する。

駆動スクリュー３２は、Ｚ軸と平行に配設されており、回転によって線バネ３１（すなわち発光部２０）を、Ｚ軸方向に移動駆動する。本実施形態では、駆動スクリュー３２は右ネジとして形成されており、駆動モータ３３側（背面側）から見て時計回りの回転によって発光部２０をＺ軸マイナス方向（背面側：図中右側）に移動駆動し、反時計回りの回転によって発光部２０をＺ軸プラス方向（前面側：図中左側）に移動駆動するようになっている。

駆動モータ３３は、本実施形態では２相のステッピングモータである。駆動モータ３３の回転軸は、駆動スクリュー３２に連結されている。駆動モータ３３は、後述する制御部４０によって制御される移動駆動回路４２から供給される電流によって駆動され、駆動スクリュー３２を回転駆動する。駆動モータ３３の駆動端子はＡ、−Ａ、Ｂ、−Ｂから構成されており、各々、Ａ相、Ｂ相であり、Ａ、−ＡおよびＢ、−Ｂは反転信号である。

そして、移動機構３０は、駆動モータ３３による駆動スクリュー３２の回転駆動によって、発光部２０を前後に移動駆動する。この発光部２０の移動によって、発光部２０とフレネルレンズ１１Ｆとの距離が変化し、その結果、フレネルレンズ１１Ｆを介して外部に照射される照明光の照射角が変化する。

制御部４０は、マイクロコンピュータ等によって構成され、当該照明装置１０を統括的に制御する。たとえば、制御部４０は、カメラ１からの発光指令に基づいて後述する発光駆動回路４１を介して発光部２０の発光動作を制御すると共に、後述する移動駆動回路４２を介して移動機構３０を駆動してカメラ１（レンズ鏡筒２）の焦点距離に応じた照明光の照射角の変更を制御する。

発光駆動回路４１は、発光部２０に発光用の電力を供給するコンデンサ、コンデンサへ充電エネルギーを供給するために電源電圧を昇圧する昇圧部、等を含み、制御部４０によって制御されて発光部２０を駆動する。

移動駆動回路４２は、制御部４０の指令に基づいて、駆動モータ３３をマイクロステップ駆動する正弦波の駆動電流を生成し、駆動モータ３３に供給する。また、移動駆動回路４２が生成する駆動電流は、制御部４０の指令に応じてその周期が可変となっている。

上記のように構成された照明装置１０は、端子１３を介してカメラ本体１Ｂが備える制御装置１Ｃから制御指令が入力されると、制御部４０は前述したようにその制御指令に基づいて発光駆動回路４１を介して発光部２０の発光動作を制御すると共に、移動駆動回路４２を介して移動機構３０を駆動してカメラ１（レンズ鏡筒２）の焦点距離（写角）に対応させて照明光の照射角を変更制御する。

ここで、制御部４０による照明光の照射角の変更は、前述したように、移動駆動回路４２を介した移動機構３０の駆動によって発光部２０を前後に移動させて行うが、その際、制御部４０は、レンズ鏡筒２へのズーミング操作が小刻みで頻繁な場合等（煩瑣操作時）には、通常時（通常制御）とは、異なる駆動制御（状況対応制御）を行う。通常時と煩瑣操作時の判別は、発光部２０の現在位置と目標位置との距離（駆動モータ３３のパルス数を指標とする）に基づいて行う。

つぎに、図２〜図５を参照して、この制御部４０による、レンズ鏡筒２におけるズーミング操作に応じた移動機構３０の駆動制御について説明する。
図２は、制御部４０による移動機構３０の制御フローチャートである。図３（ａ）は通常制御時における駆動モータ３３への入力パルスを示すシーケンス図、（ｂ）は駆動モータ３３の回転数変移図である。図４（ａ）は状況対応制御時における駆動モータ３３の回転数変移図，（ｂ）は比較例としての（ａ）と同条件の通常制御時における駆動モータ３３の回転数変移図である。図５は、異なる駆動条件の状況対応制御時における駆動モータ３３の回転数変移図である。

まず、図２に示すフローチャートに沿って、制御部４０によるレンズ鏡筒２のズーミング操作に対応した移動機構３０の駆動制御を説明する。なお、以下の説明および図２において、ステップを「Ｓ」とも略記する。

制御部４０は、電源が投入されてカメラ１からズーム操作情報が入力されると（Ｓ２０１）、発光部２０をズーム操作に応じた目標位置（レンズ鏡筒２の焦点距離と対応した照射角となる位置）まで移動させるために必要な、移動機構３０における駆動モータ３３の駆動パルス数：Ｐｘを演算する（Ｓ２０２）。
そして、その駆動パルス数：Ｐｘを、判定パルス数：Ｐｓと比較する（Ｓ２０３）。判定パルス数：Ｐｓは、煩瑣操作時を判別する発光部２０の現在位置と目標位置との距離の閾値を駆動モータ３３のパルス数で表したもので、たとえば８０パルスとする。

ステップ２０３において、目標位置までの駆動パルス数：Ｐｘが判定パルス数：Ｐｓより多い場合（Ｎｏ）には、駆動モータ３３を通常制御によって駆動する。
一方、ステップ２０３において、目標位置までの駆動パルス数：Ｐｘが判定パルス数：Ｐｓに満たない場合（Ｙｅｓ）には、駆動モータ３３を状況対応制御によって駆動する。

通常制御は、駆動開始時および駆動終了時において、図３（ａ）に示す（−Ａ、−Ｂは図示していない）ように、回転速度を徐々に変化させる台形駆動を行う。すなわち、駆動モータ３３の駆動開始は、まず、停止位置のパルスモードを出力する。つぎに、回転方向のモード（ＣＷ＝時計回り）のパルスを出力する。このとき、駆動周波数は、始め低周波数（３００ｐｐｓ）を出力し、その周波数を徐々に高くして行き、最終的に高周波数（１０００ｐｐｓ）の定速駆動に移行する。また、停止するときは、高周波数（１０００ｐｐｓ）から低周波数（３００ｐｐｓ）に移行する。逆回転（ＣＣＷ＝反時計回り）も同様である。

このような回転制御によって、駆動モータ３３の回転数は、図３（ｂ）に示すように、通電のみで回転していないときは０ｐｐｓ（停止）で、回転し始めると３００ｐｐｓから１０００ｐｐｓに上昇する。たとえば、４０ｍｓ（８０ｐｐｓ）で、３００ｐｐｓ〜１０００ｐｐｓに上昇する。
そして、１０００ｐｐｓで定速回転した後、停止する前に１０００ｐｐｓから３００ｐｐｓに回転数が下がり、停止で０ｐｐｓとなる。
なお、図中、便宜上、逆回転は反対方向に回転数を増やすように表示してある。

これに対し、状況対応制御は、構図決定時等、小刻みなズーミング操作によって目標位置が頻繁に変化するような場合において、回転速度を徐々に変化させる台形駆動を行わず、定速駆動を行う。ただし、その定速駆動は、通常制御における定速駆動（１０００ｐｐｓ）より低速の、たとえば、４００ｐｐｓとする。

すなわち、図４（ｂ）に従来の台形駆動をした場合を示すように、駆動途中（目標位置に向けて停止台形駆動中）にカメラ１からの目標位置変更指示が入ると、再度起動台形駆動に移行することとなり、回転数が変動する。更に目標位置変更指示が入ると、再々起動駆動に移行するために再び回転数が変動する。その結果、発光部２０および移動機構３０の振動や、音の発生を招く可能性がある。

一方、状況対応制御は、図４（ａ）に示すように、現在位置から目標位置までの位置関係により、現在位置から変更後の目標位置までの駆動パルス数：Ｐｘが、閾値である判定パルス数：Ｐｓに満たない場合（駆動パルス数：Ｐｘ＜判定パルス数：Ｐｓ）、定速駆動（４００ｐｐｓ）に移行して目標位置に駆動する。

すなわち、図４（ａ）に示す例では、起動時は駆動パルス数：Ｐｘが閾値である判定パルス数：Ｐｓより大きい（駆動パルス数：Ｐｘ＞判定パルス数：Ｐｓ）ため、通常制御の台形駆動を行う。その途中において目標位置変更が入ると（ズーム位置変更（１）、改めて目標位置までの駆動パルス数と判定パルス数：Ｐｓとを比較して、駆動パルス数：Ｐｘが判定パルス数：Ｐｓに満たないために定速駆動（４００ｐｐｓ）に移行して目標位置に駆動し、さらに、その途中でズーム位置変更（２）が入った場合、同様の判断を行い定速駆動となっている。ズーム位置変更（３）においても同様の判断となり、結果的に４００ｐｐｓの定速駆動となっている。このような、状況対応制御により、振動、騒音の少ない駆動を行うことができる。

なお、上記図４（ａ）の例では、起動時において、一度通常制御に入った後、状況対応制御に移行しているが、発光部２０の現在位置から目標位置までの距離と閾値との関係によっては、図５に示すように、通常制御に入ることなく状況対応制御の４００ｐｐｓの定速駆動となる。図５は、図４（ａ）と同様なズーム位置変更指令が入ったことを前提とした図であるが、状況対応制御を判別する発光部２０の現在位置から目標位置までの距離の閾値（判定パルス数：Ｐｓ）が図４（ａ）の場合に比較して大きく設定された例であり、最初の駆動時において目標位置が状況対応制御の範囲内にあり（駆動パルス数：Ｐｘ＞判定パルス数：Ｐｓ）、全域にわたって状況対応制御の定速駆動となっている。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
本実施形態における照明装置１０は、移動機構３０によって発光部２０を前後に移動させて照明光の照射角の変更を行う際において、構図決定時等、小刻みなズーミング操作によって目標位置が頻繁に変化するような場合には、状況対応制御によって移動機構３０における駆動モータ３３を定速駆動する。これにより、小刻みなズーミング操作によって目標位置が頻繁に変化するような場合であっても、加減速振動を抑え、騒音の発生を抑制できる。その結果、誤動作を少なくできると共に、移動機構３０や発光部２０に作用する負荷の減少によって耐久性を向上できる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、通常時における通常制御と、煩瑣時等における状況対応制御の判別閾値として８０パルスを例示したが、判別閾値はこれに限らず適宜設定可能である。

（２）上記実施形態は、本発明をキセノン管２１が発光する照明装置１０に適用した例である。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばＬＥＤが発光する照明装置等に用いても良い。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラ、２：レンズ鏡筒、２Ｌ：レンズ群、２１０：照明装置、２０：発光部、３０：移動機構、３３：駆動モータ３３、４０：制御部

Claims (6)

1. 移動可能な発光部と、
   前記発光部の位置を設定する設定部と、
   駆動開始後の所定時間内に所定の変化率で回転数を上昇した後、一定の回転数を維持し、駆動終了前の所定時間内に所定の変化率で回転数を減少する台形駆動、又は、回転数を一定の回転数で維持する定速駆動で駆動して、前記設定部により設定された位置に向けて前記発光部を移動させるモータと、
   前記設定部により設定された第１位置に向けて前記発光部を移動させている間に前記設定部により第２位置が設定されると、前記発光部の現在の位置と前記第２位置との距離が所定値未満である場合に前記モータを前記定速駆動で駆動する制御部とを備えた駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記定速駆動における一定の回転数は、前記台形駆動における一定の回転数よりも少ない駆動装置。
3. 請求項１または２に記載の駆動装置であって、
   前記モータは、前記第１位置と前記第２位置との距離が所定値以上であると前記台形駆動で駆動する駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置であって、
   前記モータは、駆動していないときであって、前記設定部により設定された第１位置までの距離が所定値未満であると前記定速駆動で駆動する駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置であって、
   前記設定部は、撮影用レンズの移動量に基づいて、前記発光部を移動させる位置を設定する駆動装置。
6. 移動可能な発光部と、
   前記発光部の位置を設定する設定部と、
   駆動開始後の所定時間内に所定の変化率で回転数を上昇した後、一定の回転数を維持し、駆動終了前の所定時間内に所定の変化率で回転数を減少する台形駆動、又は、回転数を一定の回転数で維持する定速駆動で駆動して、前記設定部により設定された位置に向けて前記発光部を移動させるモータと、を備えた駆動装置の駆動方法であって、
   前記設定部により設定された第１位置に向けて前記発光部を移動させている間に前記設定部により第２位置が設定されると、前記発光部の現在の位置と前記第２位置との距離が所定値未満である場合に前記モータを前記定速駆動で駆動する駆動方法。

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