JP6168841B2 - 駆動制御装置、撮像装置、駆動制御方法、プログラム、および、記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータをマイクロステップ駆動する駆動制御装置に関する。

従来から、撮像装置においてＴＶ−ＡＦ方式のオートフォーカス制御（ＡＦ制御）においてフォーカスレンズを駆動するため、ステッピングモータが広く用いられている。ＴＶ−ＡＦ方式のＡＦ制御では、フォーカスレンズのテレ側及びワイド側の両方向への微小移動の反復動作（ウォブリング動作）を繰り返すことにより、ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズの位置が検出される。また、ＴＶ−ＡＦ方式のＡＦ制御のためのステッピングモータの駆動方式として、マイクロステップ駆動方式が広く採用されている。マイクロステップ駆動方式は、正弦波形の励磁電流を用いることにより、ステッピングモータの１ステップ（最小回転角度）を更に細かくしたステップ（マイクロステップ）での駆動を実現する方式である。

しかしながら、マイクロステップ駆動方式において、マイクロステップの回転角度は励磁電流の位相（ステップ位相）に応じて変動する。これは、ステッピングモータの回転子である永久磁石の磁束分布の偏り（コギング）により磁気的吸引力が脈動するためである。コギングによる各ステップ位相での回転角度の変動は、ウォブリング動作時のフォーカスレンズの移動振幅の変動要因となる。

回転角度が小さいステップ位相を基準としてウォブリング幅（マイクロステップ数）を決定すると、回転角度が大きいステップ位相におけるウォブリング動作の際に、フォーカスレンズの移動量が被写界深度以上となる場合があり、合焦のフワつきの原因となる。一方、回転角度が大きいステップ位相を基準としてウォブリング幅を決定すると、回転角度が小さいステップ位相におけるウォブリング動作の際に、フォーカスレンズを微小移動させるための運動エネルギーが得られず、いわゆる脱調の可能性がある。

特許文献１には、ステッピングモータの回転角が大きい第一の位相に対して、回転角が小さい第二の位相を跨ぐ駆動をする際に回転角を小さくするように制御することで、ウォブリング動作の駆動量を略一定にする駆動制御方法が開示されている。

特開２０１１−１３５７００号公報

特許文献１の駆動制御方法では、回転角度をある程度大きく取れるような挙動のウォブリング動作では有効である。しかしながら、コギングが大きい領域だけで駆動するような極少量のウォブリング動作を行う際には、その影響を回避することができない。また、ウォブリング振幅を可変する際に適切な振幅に制御することができない。

そこで本発明は、ステッピングモータのマイクロステップの回転角度がステップ位相に応じて変動することに起因する影響を低減する駆動制御装置、撮像装置、駆動制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。

本発明の一側面としての駆動制御装置は、正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータと、前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出し、前記励磁電流のステップ位相に応じて、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域の前記ステップ位相が含まれる割合に応じて、前記第２の駆動量を算出する。

本発明の他の側面としての駆動制御装置は、正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータと、前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動速度を算出し、前記励磁電流のステップ位相に応じて、前記第１の駆動速度を第２の駆動速度に変更する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数を算出し、前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、前記第２の駆動速度を算出する。

本発明の他の側面としての撮像装置は、レンズと、前記駆動制御装置と、前記駆動制御装置を用いて前記レンズを移動させることによりオートフォーカスを行うフォーカス制御手段とを有する。

本発明の他の側面としての駆動制御方法は、正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御方法であって、前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出するステップと、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更するステップとを有し、前記第２の駆動量は、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域の前記ステップ位相が含まれる割合に応じて、算出される。

本発明の他の側面としての駆動制御方法は、正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御方法であって、前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動速度を算出するステップと、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度を第２の駆動速度に変更するステップとを有し、前記第２の駆動速度は、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、算出される。

本発明の他の側面としてのプログラムは、正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御を、コンピュータに実行させるように構成されたプログラムであって、前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出するステップと、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更するステップと、を前記コンピュータに実行させるように構成されており、前記第２の駆動量は、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域の前記ステップ位相が含まれる割合に応じて、算出される。

本発明の他の側面としてのプログラムは、正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御を、コンピュータに実行させるように構成されたプログラムであって、前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動速度を算出するステップと、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度を第２の駆動速度に変更するステップと、を前記コンピュータに実行させるように構成されており、前記第２の駆動速度は、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、算出される。

本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、ステッピングモータのマイクロステップの回転角度がステップ位相に応じて変動することに起因する影響を低減する駆動制御装置、撮像装置、駆動制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。

第１の実施形態における励磁波形生成処理のフローチャートである。 第１の実施形態における撮像装置のブロック図である。 第１の実施形態におけるフォーカシング駆動部の構成図である。 第１の実施形態におけるＴＶ−ＡＦの概念図である。 第１の実施形態におけるＴＶ−ＡＦを示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるステッピングモータの駆動制御を示す図である。 第１の実施形態におけるステッピングモータの駆動制御を示す図である。 第１の実施形態を適用しない場合におけるステッピングモータの駆動制御を示す図である。 第１の実施形態を適用しない場合におけるステッピングモータの駆動制御を示す図である。 第１の実施形態を適用した場合におけるステッピングモータの駆動制御を示す図である。 第１の実施形態を適用した場合におけるステッピングモータの駆動制御を示す図である。 第２の実施形態における励磁波形生成処理の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。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。

［第１の実施形態］
まず、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成について説明する。図２Ａは本実施形態における撮像装置１００のブロック図である。図２Ｂは、撮像装置１００のフォーカシング駆動部１１１の構成図である。

図２Ａにおいて、撮像装置１００の撮像光学系（レンズ）は、固定レンズ１０１、光軸ＯＡの方向（光軸方向）に移動してズームを行うズームレンズ１０２、および、絞り１０３を含む。また撮像光学系は、光軸ＯＡに対して垂直方向に移動して光軸ＯＡを偏向させることにより手ブレによる画像の動きを相殺するシフトレンズ１０４を含む。撮像装置１００は、手ブレ検出手段としての角速度センサ１１７を備える。また撮像光学系は、ズームに伴う焦点面の移動を補正する機能とフォーカシングの機能とを兼ね備えたフォーカスレンズ１０５（フォーカスコンペンセータレンズ）を含む。

本実施形態において、撮像光学系は撮像装置１００（撮像装置本体）に一体的に構成されているが、撮像光学系が撮像装置本体に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。この場合、後述するカメラマイコン１１８（制御手段）で生成された制御信号は、撮像光学系のレンズマイコンに通信され、レンズマイコンを介してフォーカスレンズ１０５の駆動を制御する。

撮像装置１００は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを備えて構成される撮像素子１０６（光電変換素子）、および、撮像素子１０６の出力をサンプリングしてゲイン調整を行うＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７を備えている。カメラ信号処理回路１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、像信号を生成する。モニタ装置１０９は、ＬＣＤなどにより構成され、カメラ信号処理回路１０８からの像信号を表示する。記録装置１１０は、カメラ信号処理回路１０８からの像信号を半導体メモリなどの記録媒体に記録する。

フォーカシング駆動部１１１、シフト駆動部１１２、ズーム駆動部１１３、および、絞り駆動部１１４は、カメラマイコン１１８の指令に基づいて、フォーカスレンズ１０５、シフトレンズ１０４、ズームレンズ１０２、および、絞り１０３をそれぞれ駆動する。カメラマイコン１１８は、各部を制御する制御手段である。図２Ｂに示されるように、フォーカシング駆動部１１１は、ステッピングモータ１１１−ａ、モータドライバ１１１−ｂ、および、スクリュー軸１１１−ｃ（送りネジ）を備えている。スクリュー軸１１１−ｃは、フォーカスレンズ１０５に設けられたラック１１１−ｄと噛み合う。ステッピングモータ１１１−ａの動力（駆動により発生するエネルギー）は、スクリュー軸１１１−ｃおよびこれと噛み合うラック１１１−ｄ（これらは併せて、伝達機構として機能する）を介して、フォーカスレンズ１０５を移動させる動力として伝達される。他の駆動部も、フォーカシング駆動部１１１と同様に構成される。

ＡＦゲート１１５は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの全画素の出力信号のうち焦点検出に用いられる領域の信号のみを通過させる。ＡＦ信号処理回路１１６は、ＡＦゲート１１５を通過した信号から高周波成分や輝度差成分（ＡＦゲート１１５を通過した信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）などを抽出し、ＡＦ評価値信号を生成する。ＡＦ評価値信号は、撮像素子１０６からの出力信号に基づいて生成される像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表す。この鮮鋭度は、撮像光学系の合焦状態に応じて変化する。このため、ＡＦ評価値信号は、撮像光学系の合焦状態を表す信号となる。カメラマイコン１１８は、ズームレンズ１０２、シフトレンズ１０４、および、フォーカスレンズ１０５の移動、および、絞り１０３の開閉を制御する。

続いて、カメラマイコン１１８およびフォーカシング駆動部１１１（フォーカス制御手段）により実行されるオートフォーカス制御を例として、本実施形態におけるステッピングモータの駆動制御方法について説明する。本実施形態では、フォーカスレンズ１０５を移動させながら実行されるオートフォーカス制御として、ＴＶ−ＡＦ方式によるフォーカス制御（ＴＶ−ＡＦ）が採用される。ＴＶ−ＡＦ方式では、フォーカスレンズ１０５をウォブリングさせながらＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズ１０５を移動させることにより、被写体に焦点を合わせることができる。

図３は、ＴＶ−ＡＦの概念図である。図３において、横軸は時刻を示し、撮像素子１０６の垂直同期信号を単位時間としている。また縦軸は、フォーカスレンズ１０５の位置（レンズ位置）を示す。Ｍｏｄｅ（＝０〜３）は、ＴＶ−ＡＦの実行時における処理のフェーズを示す。具体的には、次のとおりである。

Ｍｏｄｅ＝０の場合、前回のＭｏｄｅ＝２の際（このとき、ウォブリングにおいてフォーカスレンズ１０５は無限側に位置する）に撮像素子１０６に蓄積された電荷に基づくＡＦ評価値（無限側のＡＦ評価値）が取得される。Ｍｏｄｅ＝１の場合、ウォブリングにおいて、フォーカスレンズ１０５が至近側から無限側へ移動する。この際、ウォブリングの中心も無限側へ移動する場合もある。Ｍｏｄｅ＝２の場合、前回のＭｏｄｅ＝０の際（このとき、ウォブリングにおいてフォーカスレンズ１０５は至近側に位置する）に撮像素子１０６に蓄積された電荷に基づくＡＦ評価値（至近側のＡＦ評価値）が取得される。Ｍｏｄｅ＝３の場合、ウォブリングにおいて、フォーカスレンズ１０５が無限側から至近側へ移動する。この際、ウォブリングの中心も至近側へ移動する場合もある。

図３の例において、時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間（Ｍｏｄｅ＝２）に撮像素子１０６に蓄積された電荷は、時刻Ｔ２に読み出され、これにより無限側のＡＦ評価値ＥＶ２が取得される。また、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との間（Ｍｏｄｅ＝０）に撮像素子１０６に蓄積された電荷は、時刻Ｔ４に読み出され、これにより至近側のＡＦ評価値ＥＶ４が取得される。ＥＶ４＞ＥＶ２が成立するため、合焦位置は更に至近側である可能性がある。そこで、時刻Ｔ５と時刻Ｔ６との間（Ｍｏｄｅ＝３）において、フォーカスレンズ１０５は、通常のウォブリング動作として無限側から至近側へと移動すると共に、ウォブリングの中心を至近側へ移動させるため、更に至近側へ移動する。

次に、時刻Ｔ４と時刻Ｔ５との間（Ｍｏｄｅ＝２）に撮像素子１０６に蓄積された電荷は、時刻Ｔ６に読み出され、これにより無限側のＡＦ評価値ＥＶ６が取得される。ＥＶ６≦ＥＶ４が成立するため、合焦位置は更に無限側であるとは考えられない。そこで、時刻Ｔ７と時刻Ｔ８との間（Ｍｏｄｅ＝１）において、フォーカスレンズ１０５は、通常のウォブリング動作として至近側から無限側へと移動するが、ウォブリングの中心は移動しない。このような動作を繰り返すことにより、ＡＦ評価値がピークになるフォーカスレンズ１０５の位置が検出される。

図４は、本実施形態におけるＴＶ−ＡＦのフローチャートである。図４の各ステップは、カメラマイコン１１８がプログラム（ＡＦ制御プログラム）を実行することにより実現される。また、各Ｍｏｄｅ（図３参照）における処理は、垂直同期信号に同期して開始する。

まずステップＳ３０１において、カメラマイコン１１８は、現在のＭｏｄｅが０であるか否かを判定する。現在のＭｏｄｅが０である場合、ステップＳ３０２に進む。一方、現在のＭｏｄｅが０でない場合、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０２では、カメラマイコン１１８は、無限側のＡＦ評価値（無限側評価値）を取得する。このＡＦ評価値は、前回のＭｏｄｅ＝２の際（このとき、ウォブリングにおいてフォーカスレンズ１０５は無限側に位置する）に撮像素子１０６に蓄積された電荷に基づく値である。

続いてＳ３０３において、カメラマイコン１１８は、Ｍｏｄｅが３であるか否かを判定する。Ｍｏｄｅが３でない場合、ステップＳ３０４に進み、現在のＭｏｄｅの値に１を加える。一方、Ｍｏｄｅが３である場合、ステップＳ３０５に進み、Ｍｏｄｅを０に設定する。ステップＳ３０４またはＳ３０５の処理が終わった後、ステップＳ３０１へ戻る。このようにステップＳ３０４〜Ｓ３０５において、カメラマイコン１１８は、Ｍｏｄｅを０、１、２、３、０、１、２、…のように周期的に変化させる。

ステップＳ３０１にて現在のＭｏｄｅが０でない場合、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６において、カメラマイコン１１８は、現在のＭｏｄｅが１であるか否かを判定する。現在のＭｏｄｅが１である場合、ステップＳ３０７へ進む。一方、現在のＭｏｄｅが１でない場合、ステップＳ３１１へ進む。

ステップＳ３０７において、カメラマイコン１１８は、ステップＳ３０２にて取得された無限側評価値が、前回のＭｏｄｅ＝２の際（後述のステップＳ３１２）にて取得された至近側評価値（至近側のＡＦ評価値）よりも大きいか否かを判定する。無限側評価値が至近側評価値よりも大きい場合、ステップＳ３０８に進む。一方、無限側評価値が至近側評価値以下である場合、ステップＳ３０９に進む。なお、ステップＳ３０７の判定の際に至近側評価値が未取得である場合にも、ステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０８において、カメラマイコン１１８は、ウォブリング振幅と中心移動振幅との和を駆動振幅（第１の駆動量である第１の駆動パルス数）として設定する。すなわちカメラマイコン１１８は、フォーカスレンズ１０５の無限側への移動量を増加させることにより、ウォブリングの中心を無限側へ移動させる。ここで、「ウォブリング振幅」および「中心移動振幅」は、事前に設定された固定値であってもよい。一方、ステップＳ３０９では、カメラマイコン１１８は、ウォブリング振幅を駆動振幅（第１の駆動量）として設定する。駆動振幅は、駆動マイクロステップ数に対応する。続いてステップＳ３１０において、カメラマイコン１１８は、ウォブリングを行うための励磁波形を生成するように、フォーカシング駆動部１１１のモータドライバ１１１−ｂを制御する。カメラマイコン１１８が励磁波形を生成した後、ステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０６にて現在のＭｏｄｅが１でない場合、ステップＳ３１１に進み、カメラマイコン１１８は、現在のＭｏｄｅが２であるか否かを判定する。現在のＭｏｄｅが２である場合、ステップＳ３１２に進む。一方、現在のＭｏｄｅが２でない場合、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１２において、カメラマイコン１１８は、至近側のＡＦ評価値（至近側評価値）を取得する。このＡＦ評価値は、前回のＭｏｄｅ＝０の際（このとき、ウォブリングにおいてフォーカスレンズ１０５は至近側に位置する）に撮像素子１０６に蓄積された電荷に基づく値である。カメラマイコン１１８が至近側のＡＦ評価値を取得した後、ステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３１１にて現在のＭｏｄｅが２でない場合、ステップＳ３１３に進む。そしてステップＳ３１３において、カメラマイコン１１８は、ステップＳ３１２にて取得された至近側評価値が、前回のＭｏｄｅ＝０の際に（ステップＳ３０２にて）取得された無限側評価値よりも大きいか否かを判定する。至近側評価値が無限側評価値よりも大きい場合、ステップＳ３１４に進む。一方、至近側評価値が無限側評価値以下である場合、ステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１４において、カメラマイコン１１８は、ウォブリング振幅と中心移動振幅との和を駆動振幅（第１の駆動量である第１の駆動パルス数）として設定する。すなわちカメラマイコン１１８は、フォーカスレンズ１０５の至近側への移動量を増加させることにより、ウォブリングの中心を至近側へ移動させる。一方、ステップＳ３１５において、カメラマイコン１１８は、ウォブリング振幅を駆動振幅（第１の駆動量）として設定する。続いてステップＳ３１６において、カメラマイコン１１８は、ウォブリングを行うための励磁波形を生成するように、フォーカシング駆動部１１１のモータドライバ１１１−ｂを制御する。この詳細については、図１を参照して後述する。カメラマイコン１１８が励磁波形を生成した後、ステップＳ３０３に進む。

次に、図５Ａ乃至図５Ｄを参照して、図４のステップＳ３１０、Ｓ３１６にて実行される励磁波形生成処理について説明する。図５Ａ乃至図５Ｄは、ステッピングモータ１１１−ａの状態を示す図であり、ステッピングモータ１１１−ａの各マイクロステップの回転角度がステップ位相に応じて変動する様子を示している。

ステッピングモータ１１１−ａの励磁は、互いに異なる位相であるＡ相およびＢ相の２相で行われる。各相の励磁電流（励磁波形）は正弦波形であり、Ａ相とＢ相との位相差は、１周期を３６０度で表現した場合、９０度である。励磁電流の位相（ステップ位相）を微小変化させることにより、ステッピングモータ１１１−ａの１ステップを所定数に分割したマイクロステップ駆動（所定の分割数のマイクロステップ駆動）が可能となる。

図５Ａにおいて、横軸はステップ位相（励磁角）、縦軸は励磁電流をそれぞれ示している。図５Ａにおいて、１周期は３２ステップに分割されており、ステップ位相７から至近方向に３ステップ幅で駆動するケース、および、ステップ位相１７から至近方向に３ステップ幅で駆動するケースを示している。

図５Ｂは、各ケースにおけるウォブリング動作時のレンズ移動幅、すなわち、ステッピングモータ１１１−ａを各ステップ位相から３ステップの振幅でウォブリング動作したときの至近方向におけるフォーカスレンズ１０５の移動幅（レンズ移動量）を示している。図５Ｂにおいて、横軸はステップ位相（励磁角）を示し、縦軸はフォーカスレンズ１０５の移動幅（レンズ移動量）を、理想移動幅を１００％として［％］で示している。

図５Ｂにおいてフォーカスレンズ１０５の移動幅が１００％に達しないのは、伝達機構（スクリュー軸１１１−ｃおよびラック１１１−ｄ）で発生する運動量の損失、および、ステッピングモータ１１１−ａの回転角度の変動に起因する。図５Ａおよび図５Ｂから理解できるように、ステップ位相７から至近方向に３ステップ駆動したケースとステップ位相１７から至近方向に３ステップ駆動したケースでは、フォーカスレンズ１０５の移動幅（レンズ移動量）が大きく異なる。すなわち、ステップ位相７から至近方向に３ステップ駆動したケースではレンズ移動量は略４５〜８０％の範囲であるが、ステップ位相１７から至近方向に３ステップ駆動したケースではレンズ移動量は略２５〜４５％の範囲である。これは、前述のとおり、ステッピングモータ１１１−ａのコギングに起因する。この変動（すなわち回転角度の変動）は、励磁波形の１／４周期で発生することが知られている。

図５Ａに示されるように、ステップ位相０、８、１６、２４（０度、９０度、１８０度、２７０度においては、励磁される相が１相だけとなる。このため、回転子に作用する磁束分布の偏りが小さく、回転角度が大きくなる。一方、ステップ位相４、１２、２０、２８（４５度、１３５度、２２５度、３１５度）近傍では、２相とも強く励磁される。このため、回転子に作用する磁束分布の偏りが大きく、回転角度が小さくなる。

図５Ｂを詳細に分析すると、ステップ位相４、１２、２０、２８の近傍の位相領域（第２の位相領域）でのウォブリング動作では、レンズ移動量が小さい。一方、ステップ位相０、８、１６、２４の近傍の位相領域（第１の位相領域）でのウォブリング動作では、レンズ移動量が大きい。そこで、ウォブリング動作時のレンズ移動量が小さくなる第２の位相領域（所定の位相領域）を予め設定し、設定した第２の位相領域（所定の位相領域）をカメラマイコン１１８（記憶手段）に記憶する。第２の位相領域は、例えば、図５Ａにおいてフラグ（「×」の印）が示されているステップ位相（ステップ位相３〜５、１１〜１３、１９〜２１、２７〜２９）を含むように設定される。すなわち本実施形態では、ステップ位相４、１２、２０、２８を跨ぐ前後１ステップ位相を第２の位相領域として設定している。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ステッピングモータ１１１−ａ固有の特性に合わせて第２の位相領域を適宜設定（変更）することができる。

図５Ｃおよび図５Ｄは、レンズ位置制御を至近から無限方向に移動する際の励磁電流（励磁電流波形）およびウォブリング動作時のレンズ移動量をそれぞれ示している。図５Ｃおよび図５Ｄでは、ステップ位相１９から無限方向に３ステップ幅で駆動するケース、および、ステップ位相２０から無限方向に３ステップ幅で駆動するケースを示している。図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明した無限から至近方向への励磁動作と同様に、コギングによる回転角の変動（レンズ移動量の相違）が生じていることがわかる。すなわち、ステップ位相１０から無限方向に３ステップ駆動したケースではレンズ移動量は略６５〜８０％の範囲であるが、ステップ位相２０から無限方向に３ステップ駆動したケースではレンズ移動量は略４５〜８０％の範囲である。

次に、図１を参照して、本実施形態における励磁波形生成処理（図４のステップＳ３１０、Ｓ３１６）の詳細について説明する。図１は、励磁波形生成処理のフローチャートである。図１の各ステップは、カメラマイコン１１８の指令に基づいて実行される。

まず、ステップＳ５０１において、カメラマイコン１１８は、前ステップで設定した駆動振幅命令で（第１の駆動量で）駆動する駆動励磁相の位相範囲内に予め定めたフラグが含まれているか否かを比較する（駆動励磁相とフラグを比較する）。そしてステップＳ５０２において、駆動励磁相の位相範囲内にフラグが含まれているか否かを判定する。フラグが含まれていない（フラグがＬｏｗである）場合、カメラマイコン１１８は、そのまま前ステップで定められた駆動条件により、フォーカシング駆動部１１１（ステッピングモータ１１１−ａ）の駆動制御を行う。すなわちカメラマイコン１１８は、第１の駆動量（第１の駆動パルス数）でステッピングモータの駆動制御を行う。一方、駆動励磁相の位相範囲内にフラグが含まれている（フラグがＨｉである）場合、ステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３において、カメラマイコン１１８は、駆動励磁相の位相範囲内にフラグが立つ数をカウントし、カウント数を取得する。そしてステップＳ５０４において、カメラマイコン１１８は、駆動パルス数（第１の駆動量としての第１の駆動パルス数）からステップＳ５０３にて取得したカウント数を減算して第１の値を取得する。そしてカメラマイコン１１８は、第１の値を駆動パルス数（第１の駆動パルス数）に加算して得られた第２の値を、新駆動パルス数（第２の駆動量としての第２の駆動パルス数）として設定する。すなわち、カメラマイコン１１８は、「駆動パルス数＋（駆動パルス数−カウント数）＝新駆動パルス数」の計算を行う。そしてカメラマイコン１１８は、ステップＳ５０４にて得られた第２の駆動パルス数（新駆動パルス数）を用いて駆動制御を行う。

続いて、図１、図５、および、図６を参照して、更に具体的な駆動制御方法について説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、無限から至近方向に駆動する際の励磁電流波形、および、ウォブリング動作した際のレンズ移動幅（レンズ移動量）であり、本実施形態を適用しない場合について示している。また、図５Ｃおよび図５Ｄは、至近から無限方向に駆動する際の励磁電流波形、および、ウォブリング動作した際のレンズ移動幅（レンズ移動量）であり、本実施形態を適用しない場合について示している。

図５Ａに「×」印が付されている励磁位相（ステップ位相）は、前述のように、第２の位相領域としてカメラマイコン１１８に記憶された位相範囲に含まれる励磁位相であり、「フラグ」が立っている位相を示している。例えば、図４のステップＳ３０８にて、図５Ａのステップ７から至近方向に３ステップの駆動励磁が指定された場合、カメラマイコン１１８に記憶されたフラグと比較すると、図５Ａのステップ７からステップ１０までの間には、フラグ（「×」印）は立っていない。このためカメラマイコン１１８は、図１のステップＳ５０２にてフラグはＬｏｗである（Ｎｏ）と判定し、図４のステップＳ３０８にて指定されたステップ７からステップ１０までの３ステップの駆動励磁波形を生成する。

一方、図４のステップＳ３０８にて、図５Ａのステップ１７から至近方向に３ステップの駆動励磁が指定された場合、カメラマイコン１１８に記憶されたフラグと比較すると、ステップ１７とステップ２０の間（ステップ１９、２０）にフラグが立っている。このためカメラマイコン１１８は、図１のステップＳ５０２にてフラグはＨｉである（Ｙｅｓ）と判定し、図１のステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３において、カメラマイコン１１８は、指定駆動励磁範囲に立つフラグの数をカウントする。このとき、図５Ａのステップ１７からステップ２０の間には２つのフラグが立っているため、カウント数は２となる。そして、図１のステップＳ５０４において、「駆動パルス数３＋（駆動パルス数３−カウント数２）＝新駆動パルス数４」となり、カメラマイコン１１８は、新たな駆動励磁命令としてステップ１７からステップ２１までの４パルスを生成する。

図６Ａは、前述の補正動作（本実施形態の駆動制御方法）を用いた場合のウォブリング時において無限から至近方向に移動する際のレンズ移動幅（レンズ移動量）を示している。図５Ｂと比較して、図６Ａに示されるレンズ移動幅は、レンズ移動幅の励磁位相毎（ステップ位相毎）の移動幅のばらつきが大幅に改善していることがわかる。また、図５Ｄおよび図６Ｂは、ウォブリング動作時におおいてレンズ位置制御を至近から無限方向に移動する際のレンズ移動幅を示している。本実施形態を適用していない図５Ｄと比較して、本実施形態を適用した図６Ｂでは、レンズ移動幅の励磁位相毎（ステップ位相毎）の移動幅のばらつきが大幅に改善していることがわかる。

このように本実施形態では、カメラマイコン１１８（制御手段）は、マイクロステップ駆動を行うためにフォーカシング駆動部１１１（ステッピングモータ１１１−ａ）の第１の駆動量（第１の駆動パルス数）を算出する。そしてカメラマイコン１１８は、励磁電流のステップ位相（励磁位相）に応じて、第１の駆動量を第２の駆動量に変更する。好ましくは、カメラマイコン１１８は、第１の駆動量でマイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、第１の駆動量を第２の駆動量に変更する。更に好ましくは、カメラマイコン１１８は、第１の駆動量でマイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる割合に応じて、第２の駆動量を変更する。すなわちカメラマイコン１１８は、コギングに起因するステッピングモータ１１１−ａの回転角度の誤差を低減するように、第１の駆動量を前記第２の駆動量に変更する。

また好ましくは、所定の位相領域は、２相の励磁電流の両方が所定の値を超える位相領域（第２の位相領域）である。例えば本実施形態において、図５Ａおよび図５Ｃに示されるように、所定の位相領域は２相の励磁電流の両方が振幅の５０％を超える位相領域（励磁電流の絶対値が５０を超える位相領域）である。

また好ましくは、カメラマイコン１１８は、第１の駆動パルス数でマイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域（第２の位相領域）に含まれるステップ位相の数を算出する（ステップＳ５０３）。そしてカメラマイコン１１８は、第１の駆動パルス数に、第１の駆動パルス数から所定の位相領域に含まれるステップ位相の数を減算して得られた値を加算することにより、第２の駆動パルス数を算出する（ステップＳ５０４）。

以上のように、ステップＳ３０８、Ｓ３０９、Ｓ３１４、Ｓ３１５にて算出されたウォブリング用の駆動励磁指令値に対して、コギングに起因する回転角度の誤差を簡便に補正することが可能となる。また、ビデオカメラやデジタルカメラなどの撮像装置に広く搭載されているオートブランケット機能では、絞りの開口度の微小調整が連続的に行われる。そこで、本実施形態の駆動制御を用いることにより、細かい露出補正を効果的に行うことができる。また、被写体の画角サイズを一定に保つためのオートズーム機能では、ズームレンズを用いた微小なズーム調整が連続的に行われる。このため本実施形態の駆動制御を用いることにより、高精度なオートズームを実行することができる。

［第２の実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態における励磁波形生成処理について説明する。図７は、励磁波形生成処理のフローチャートである。図７の各ステップは、カメラマイコン１１８の指令に基づいて実行される。

本実施形態は、ウォブリング動作時のステッピングモータの回転速度（駆動速度）をステップ位相に応じて変更する点で、ウォブリング動作時のマイクロステップ数（駆動パルス数（駆動量））をステップ位相に応じて変更する第１の実施形態とは異なる。

まず、ステップＳ７０１において、カメラマイコン１１８は、図４のステップＳ３０８、Ｓ３０９、Ｓ３１４、Ｓ３１５において決定された駆動振幅（マイクロステップ数）で駆動する励磁位相範囲とカメラマイコン１１８に予め記憶されたフラグとを比較する。続いてステップＳ７０２でフラグが立っていないと判定した場合、そのまま励磁波形の生成を行う。一方、ステップＳ７０２でフラグが立っていると判定した場合、ステップＳ７０３に進み、ステップＳ７０１、Ｓ７０２にて得られたフラグ数をカウントする。

続いてステップＳ７０４において、カメラマイコン１１８は、所定の補正速度にステップＳ７０３にて得られたカウント数（フラグ数）を乗算し、その乗算値に駆動速度（第１の駆動速度）を加算して得られた値を新駆動速度（第２の駆動速度）として設定する。すなわちカメラマイコン１１８は、「駆動速度＋（補正速度×カウント数）＝新駆動速度」の計算を行う。ここで、補正速度の値は、目的に応じて適宜設定される。すなわちカメラマイコン１１８（制御手段）は、第１の駆動速度でマイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域（第２の位相領域）に含まれるステップ位相の数を算出する。そしてカメラマイコン１１８は、第１の駆動速度に、所定の補正速度に所定の位相領域に含まれるステップ位相の数を乗算して得られた値を加算することにより、第２の駆動速度を算出する。

本実施形態では、第２の駆動速度でステッピングモータの駆動制御を行うことにより、コギングで回転角度が小さくなる位相領域では早い速度で制御を行い慣性力により回転角度を補正することが可能となる。

［その他の実施形態］
また本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して撮像装置などの各種装置に供給し、各種装置のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。

各実施形態によれば、ステッピングモータのマイクロステップの回転角度がステップ位相に応じて変動することに起因する影響を低減する駆動制御装置、撮像装置、駆動制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。

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。

例えば、各実施形態の駆動制御装置は、２相の励磁電流を用いてマイクロステップ駆動を行うが、１−２相または３相以上の励磁電流を用いてマイクロステップ駆動を行うように構成してもよい。

１１１ フォーカシング駆動部
１１１−ａ ステッピングモータ
１１１−ｂ モータドライバ
１１８ カメラマイコン

Claims (20)

1. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータと、
   前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出し、前記励磁電流のステップ位相に応じて、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域の前記ステップ位相が含まれる割合に応じて、前記第２の駆動量を算出すること、を特徴とする駆動制御装置。
2. 前記励磁電流は、互いに位相が異なる２相の励磁電流であり、
   前記所定の位相領域は、前記２相の励磁電流の両方が所定の値を超える位相領域であることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記所定の位相領域は、前記２相の励磁電流の両方が振幅の５０％を超える位相領域であることを特徴とする請求項２に記載の駆動制御装置。
4. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータと、
   前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出し、前記励磁電流のステップ位相に応じて、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更する制御手段と、を有し、
   前記第１の駆動量および前記第２の駆動量は、それぞれ、前記ステッピングモータの第１の駆動パルス数および第２の駆動パルス数であって、
   前記制御手段は、前記第１の駆動パルス数で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動パルス数で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数を算出し、
   前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、前記第２の駆動パルス数を算出することを特徴とする駆動制御装置。
5. 前記制御手段は、
   前記第１の駆動パルス数に、前記第１の駆動パルス数から前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数を減算して得られた値を加算することにより、前記第２の駆動パルス数を算出することを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
6. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータと、
   前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動速度を算出し、前記励磁電流のステップ位相に応じて、前記第１の駆動速度を第２の駆動速度に変更する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数を算出し、
   前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、前記第２の駆動速度を算出することを特徴とする駆動制御装置。
7. 前記制御手段は、
   前記第１の駆動速度に、所定の補正速度に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数を乗算して得られた値を加算することにより、前記第２の駆動速度を算出することを特徴とする請求項６に記載の駆動制御装置。
8. 前記所定の位相領域を記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
9. 前記ステッピングモータの駆動により発生するエネルギーをレンズに伝達することにより該レンズを移動させる伝達機構を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
10. 前記制御手段は、コギングに起因する前記ステッピングモータの回転角度の誤差を低減するように、前記第１の駆動量を前記第２の駆動量に変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
11. レンズと、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
    前記駆動制御装置を用いて前記レンズを移動させることによりオートフォーカスを行うフォーカス制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
12. 前記フォーカス制御手段は、ＴＶ−ＡＦ方式におけるウォブリングを行うことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御方法であって、
    前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出するステップと、
    前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、
    前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更するステップと、を有し、
    前記第２の駆動量は、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域の前記ステップ位相が含まれる割合に応じて、算出されることを特徴とする駆動制御方法。
14. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御方法であって、
    前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出するステップと、
    前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、
    前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更するステップと、を有し、
    前記第１の駆動量および前記第２の駆動量は、それぞれ、前記ステッピングモータの第１の駆動パルス数および第２の駆動パルス数であって、
    前記第２の駆動パルス数は、前記第１の駆動パルス数で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動パルス数で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、算出されることを特徴とする駆動制御方法。
15. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御方法であって、
    前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動速度を算出するステップと、
    前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、
    前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度を第２の駆動速度に変更するステップと、を有し、
    前記第２の駆動速度は、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、算出されることを特徴とする駆動制御方法。
16. 前記励磁電流は、互いに位相が異なる２相の励磁電流であり、
    前記所定の位相領域は、前記２相の励磁電流の両方が所定の値を超える位相領域であることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の駆動制御方法。
17. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御を、コンピュータに実行させるように構成されたプログラムであって、
    前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出するステップと、
    前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、
    前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更するステップと、を前記コンピュータに実行させるように構成されており、
    前記第２の駆動量は、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域の前記ステップ位相が含まれる割合に応じて、算出されることを特徴とするプログラム。
18. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータを、コンピュータに実行させるように構成されたプログラムであって、
    前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動量を算出するステップと、
    前記第１の駆動量で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、
    前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動量を第２の駆動量に変更するステップと、を前記コンピュータに実行させるように構成されており、
    前記第１の駆動量および前記第２の駆動量は、それぞれ、前記ステッピングモータの第１の駆動パルス数および第２の駆動パルス数であって、
    前記第２の駆動パルス数は、前記第１の駆動パルス数で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動パルス数で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、算出されることを特徴とするプログラム。
19. 正弦波形の励磁電流を用いることにより所定の分割数のマイクロステップ駆動が可能なステッピングモータの駆動制御を、コンピュータに実行させるように構成されたプログラムであって、
    前記マイクロステップ駆動を行うために前記ステッピングモータの第１の駆動速度を算出するステップと、
    前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に所定の位相領域のステップ位相が含まれるか否かを判定するステップと、
    前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度を第２の駆動速度に変更するステップと、を前記コンピュータに実行させるように構成されており、
    前記第２の駆動速度は、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域のステップ位相が含まれる場合、前記第１の駆動速度で前記マイクロステップ駆動を行う際に前記所定の位相領域に含まれる前記ステップ位相の数に応じて、算出されることを特徴とするプログラム。
20. 請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。