JP7467036B2 - モータ駆動装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、開ループ制御でのロータの回転状態から回転方向を反転させて、再び開ループ制御での回転状態へ迅速かつ円滑に移行させる駆動制御が可能なモータ駆動装置を提供することである。
図1は本実施形態における駆動用の電気回路を含むシステムの構成図である。ステッピングモータ(以下、単にモータという)101は、ロータ軸102にENC(エンコード用)磁石103を備える。ENC磁石103は、回転軸を中心とする円周上に発生する磁場が回転位置に応じて正弦波状の磁場を発生するように着磁されている。またモータ101はリセット機構121を備える。リセット機構121は、ロータ軸102の回転に応じて、特定の1箇所において変化する信号を出力する構成となっている。この信号は、モータの回転位置の絶対値の基準を与えるための信号である。リセット機構121としては、具体的には、スクリュー軸でもあるロータ軸102の回転に応じて並進移動する移動体にスリットが形成されている。そのスリットがフォトインタラプタを遮光することで、その出力信号が変化する。
次に本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態では、モータ101と該モータに接続された機構部を含む駆動系において所定の回転速度の周辺において振動要因があり、より滑らかに反転動作を行いたい場合の処理について説明する。モータ101に接続された機構部の一例として、撮像装置への適用例において撮像光学系を構成する可動レンズ(フォーカスレンズ等)を移動させる駆動機構部がある。なお、本実施形態にて第1実施形態と同様の事項については説明を省略し、主に相違点を説明する。
S909でCPU111は、OPEN駆動の駆動速度と回転方向を設定する。ここではOPEN駆動において脱調が発生しない十分な余裕をもって回転可能な低速度の値が設定され、回転方向として時計回り(CW)方向が設定される。S910でCPU111はOPEN駆動開始命令を駆動波形生成回路110に出力する。OPEN駆動用のカウント部304によるOPEN駆動動作が開始され、駆動波形位相の進行によりロータ磁石120が回転を始める。
本実施形態では、第2の駆動モードで駆動し、反転時も第2の駆動モードのまま駆動する実施形態について説明をする。反転位置に到達する前から第2の駆動モードで駆動(つまりCLOSE駆動)する点で第1実施形態と異なるが、その他の点は第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本実施例は、位置ENC回路109の構成が第3実施形態と異なるが、その他の構成は第3実施形態と共通するため、共通部分については説明を省略する。
・CPU111が定常位相差設定部305を通じて設定した第1のオフセット値(STC_OFS値)
・CPU111が駆動用位相差設定部306を通じて設定した第2のオフセット値(PHS_OFS値)。
本実施形態では、反転時は第2の駆動モードを用いて反転動し、定常回転時には状況に応じて第1の駆動モード、第2の駆動モードを選択的に使用する実施形態について説明をする。なお、本実施形態にて第1実施形態~第4実施形態と同様の事項については説明を省略し、主に相違点を説明する。
図24の上部のグラフは横軸をレンズ位置、縦軸をAF評価値とする。AF評価値曲線2401は、撮像装置が撮影中にフォーカスレンズを動かしてAF評価値がどのように変化するかを示したものである。AF評価値曲線2401は、AFピーク値2402で評価値のピーク値をとり、この時のレンズ位置はレンズ位置2403とする。
レンズ位置2404にレンズがあるときに、オートフォーカス動作の指令が来ると、AF開始位置2405へと移動する。この時、移動中にAF評価値を取得しないので高速駆動が可能な第2の駆動モードで動作し、その移動を表すのが矢印2406である。AF開始位置2405に到達すると反転動作に入る。この反転動作を表すのが矢印2407であり、この時、第2の駆動モードのままで駆動用位相差(PHS_OFS)の操作を行うだけで反転動作を行う。反転後矢印2408で表す粗スキャン動作に入る。この動作では、第2の駆動モードのまま高速で移動しながら、白抜きの丸で表される位置でAF評価値を取得していく。この動作は、高速にレンズを動かしながらAF評価値の山がどこにあるのかを粗見する動作にあたる。この動作の中でレンズ位置2402の周辺にAF評価値の山があることを特定し、次に示す詳細スキャン動作に移っていく。
反転が完了すると、最終位置移動が行われる。この移動は再度第1の駆動モードによって実施され、レンズ位置2403に到達すると停止する。
第3、4実施形態では、t3タイミングにおいて駆動用位相差(PHS_OFS)を256から-256に一気に変化させた例について説明した。しかしながら、PHS_OFSを急峻に変化させると、トルク変化も急峻になり、モータおよびモータに接続されたメカ等の挙動が不安定になり、振動、騒音が発生する可能性がある。このような振動、騒音を抑制するために、検出回転位相と駆動波形との位相差であるPHS_OFSを256から-256に段階的に変化させて切り替えるなどの処理を行ってもよい。変更前の位相差から変更後の位相差への変更にかける時間(変化時間)の設定には、駆動用位相差の変化時間の設定部307を用いることができる。
102 ロータ軸
109 位置ENC回路
110 駆動波形生成回路
111 CPU
112 PWM発生器
113 モータドライバ
114,115 コイル
116~119 ステータ
Claims (9)
- ロータの回転駆動を行うモータ駆動装置であって、
前記ロータの回転位置を検出する検出手段の出力を取得して駆動波形を生成する生成手段と、
前記検出手段の出力を用いることなく前記生成手段が生成する駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第1の駆動モードと、前記検出手段の出力を用いて、設定される位相差から前記生成手段が生成する駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第2の駆動モードとを切り替える制御を行う制御手段と、を備え、
前記生成手段は、前記回転位置の位相と前記駆動波形の位相とが同期した状態で、前記回転位置と前記駆動波形との間に位相差を設定する設定手段と、前記検出手段の出力を取得して前記ロータの回転量に対応するカウント値を算出して前記駆動波形の位相を決定する決定手段と、を有し、
前記設定手段は、
前記第2の駆動モードに変更されたときの位相差として、前記第1の駆動モードにおける前記ロータの回転位置に対応する位相と前記駆動波形の位相との位相差を前記決定手段に対して設定する第1の設定手段と、
前記決定手段に対して駆動用の目標位相差を設定する第2の設定手段と、
前記第1の設定手段により設定される位相差から前記第2の設定手段により設定される前記目標位相差に変化するまでの変化時間を設定する第3の設定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ロータを前記第1の駆動モードで第1の回転方向に回転させる制御を行っている間に、前記ロータを第2の回転方向に反転させる指示が入力された場合、前記ロータを前記第1の回転方向に回転させながら前記第2の駆動モードに変更するとともに前記第2の回転方向のトルクを発生させる前記位相差を前記設定手段に設定させ、前記ロータの反転が終了した後に再び前記第1の駆動モードに変更する制御を行い、
前記第3の設定手段は、前記制御手段により前記ロータの回転を反転させる制御が行われる場合、前記ロータの反転前の回転速度もしくは前記ロータの回転を反転させる制御が開始される時に検出される回転速度に対応する前記変化時間、または前記ロータの反転前の回転速度と反転後の目標回転速度との差分に対応する前記変化時間を設定し、
前記制御手段は、前記目標位相差への変化に係る位相差漸増減の機能をオンに設定した場合、前記ロータを前記第1の回転方向から前記第2の回転方向に反転させる際、前記第3の設定手段により設定された前記変化時間をかけて前記目標位相差まで位相差を変化させる制御を行う
ことを特徴とするモータ駆動装置。 - ロータの回転駆動を行うモータ駆動装置であって、
前記ロータの回転位置を検出する検出手段の出力を取得して駆動波形を生成する生成手段と、
前記検出手段の出力を用いることなく前記生成手段が生成する駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第1の駆動モードと、前記検出手段の出力を用いて、設定される位相差から前記生成手段が生成する駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第2の駆動モードとを切り替える制御を行う制御手段と、を備え、
前記生成手段は、前記回転位置の位相と前記駆動波形の位相とが同期した状態で、前記回転位置と前記駆動波形との間に位相差を設定する設定手段と、前記検出手段の出力を取得して前記ロータの回転量に対応するカウント値を算出して前記駆動波形の位相を決定する決定手段と、を有し、
前記設定手段は、
前記第2の駆動モードに変更されたときの位相差として、前記第1の駆動モードにおける前記ロータの回転位置に対応する位相と前記駆動波形の位相との位相差を前記決定手段に対して設定する第1の設定手段と、
前記決定手段に対して駆動用の目標位相差を設定する第2の設定手段と、
前記第1の設定手段により設定される位相差から前記第2の設定手段により設定される前記目標位相差に変化するまでの変化時間を設定する第3の設定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ロータを前記第1の駆動モードで第1の回転方向に回転させる制御を行っている間に、前記ロータを第2の回転方向に反転させる指示が入力された場合、前記ロータを前記第1の回転方向に回転させながら前記第2の駆動モードに変更するとともに前記第2の回転方向のトルクを発生させる前記位相差を前記設定手段に設定させ、前記ロータの反転が終了した後に再び前記第1の駆動モードに変更する制御を行い、
前記第3の設定手段は、前記制御手段により前記ロータの回転を反転させる制御が開始される時に使用されている位相差に応じて前記変化時間を設定するか、または位相差の変化開始時に使用されている位相差に対応する前記変化時間を決定するためのプロファイル情報にしたがって前記変化時間を設定し、
前記制御手段は、前記目標位相差への変化に係る位相差漸増減の機能をオンに設定した場合、前記ロータを前記第1の回転方向から前記第2の回転方向に反転させる際、前記第3の設定手段により設定された前記変化時間をかけて前記目標位相差まで位相差を変化させる制御を行う
ことを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記制御手段は、前記ロータの回転を反転させる制御にて、前記検出手段によって検出される前記ロータの回転位置の変化から算出される速度の向きが反転し、かつ当該速度が予め設定された速度に到達したときに前記第1の駆動モードに変更する制御を行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。 - 前記第3の設定手段は、位相差変更前の回転速度に対応する前記変化時間を決定するためのプロファイル情報にしたがって前記変化時間を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 - 前記位相差と前記ロータの回転速度との関係を表すデータを記憶する記憶手段を備え、
前記第2の設定手段は、前記記憶手段に記憶された前記データを用いて前記目標位相差を設定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 - 前記制御手段は、前記第1の駆動モードにて前記ロータを定速で駆動する制御を行い、前記第2の駆動モードにて前記ロータを減速させ、前記ロータを反転させてから加速する制御を行い、前記第2の駆動モードから前記第1の駆動モードに変更して再び前記ロータを定速で駆動する制御を行う
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 - 前記制御手段は、
前記ロータを前記第1の駆動モードで前記第1の回転方向に回転させる制御を行ってから、前記ロータを前記第2の回転方向に反転させる際、前記第2の駆動モードに変更するとともに前記第2の回転方向のトルクを発生させる前記位相差を前記設定手段に設定させ、前記ロータを反転が終了した後に再び前記第1の駆動モードに変更する第1の制御と、
前記ロータを前記第2の駆動モードで前記第1の回転方向に回転させている状態で前記第2の回転方向へ回転トルクを発生させる位相差を前記設定手段に設定させ、前記ロータを前記第2の駆動モードのまま前記第2の回転方向へ回転させる第2の制御と、を実行する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。 - ロータの回転駆動を行うモータ駆動装置にて実行される制御方法であって、
前記ロータの回転位置を検出する検出手段の出力を取得して駆動波形を生成する生成工程と、
前記検出手段の出力を用いることなく前記生成工程で生成される駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第1の駆動モードと、前記検出手段の出力を用いて、設定される位相差から前記生成工程で生成される駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第2の駆動モードとを切り替える制御を制御手段が行う制御工程と、を有し、
前記生成工程では、前記回転位置の位相と前記駆動波形の位相とが同期した状態で、前記回転位置と前記駆動波形との間に位相差を設定手段が設定する処理と、前記検出手段の出力を取得して前記ロータの回転量に対応するカウント値を算出して前記駆動波形の位相を決定手段が決定する処理が行われ、
前記設定手段が行う処理は、
前記第2の駆動モードに変更されたときの位相差として、前記第1の駆動モードにおける前記ロータの回転位置に対応する位相と前記駆動波形の位相との位相差を前記決定手段に対して設定する第1の設定処理と、
前記決定手段に対して駆動用の目標位相差を設定する第2の設定処理と、
前記第1の設定処理により設定される位相差から前記第2の設定処理により設定される前記目標位相差に変化するまでの変化時間を設定する第3の設定処理と、を有し、
前記第3の設定処理では、
前記制御手段により前記ロータの回転を反転させる制御が行われる場合、前記ロータの反転前の回転速度もしくは前記ロータの回転を反転させる制御が開始される時に検出される回転速度に対応する前記変化時間、または前記ロータの反転前の回転速度と反転後の目標回転速度との差分に対応する前記変化時間が設定され、
前記制御工程では、
前記ロータを前記第1の駆動モードで第1の回転方向に回転させる制御が行われている間に前記ロータを第2の回転方向に反転させる指示が入力された場合、前記ロータを前記第1の回転方向に回転させながら前記第2の駆動モードに変更するとともに前記ロータの回転方向を前記第2の回転方向に反転させるトルクを発生させる前記位相差の設定により生成される駆動波形にしたがって前記ロータが駆動され、前記ロータの反転が終了した後に再び前記第1の駆動モードに変更する制御が行われ、
前記制御手段が、前記目標位相差への変化に係る位相差漸増減の機能をオンに設定した場合、前記ロータを前記第1の回転方向から前記第2の回転方向に反転させる際、前記第3の設定処理により設定された前記変化時間をかけて前記目標位相差まで位相差を変化させる制御が行われる
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。 - ロータの回転駆動を行うモータ駆動装置にて実行される制御方法であって、
前記ロータの回転位置を検出する検出手段の出力を取得して駆動波形を生成する生成工程と、
前記検出手段の出力を用いることなく前記生成工程で生成される駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第1の駆動モードと、前記検出手段の出力を用いて、設定される位相差から前記生成工程で生成される駆動波形にしたがって前記ロータを回転させる第2の駆動モードとを切り替える制御を制御手段が行う制御工程と、を有し、
前記生成工程では、前記回転位置の位相と前記駆動波形の位相とが同期した状態で、前記回転位置と前記駆動波形との間に位相差を設定手段が設定する処理と、前記検出手段の出力を取得して前記ロータの回転量に対応するカウント値を算出して前記駆動波形の位相を決定手段が決定する処理が行われ、
前記設定手段が行う処理は、
前記第2の駆動モードに変更されたときの位相差として、前記第1の駆動モードにおける前記ロータの回転位置に対応する位相と前記駆動波形の位相との位相差を前記決定手段に対して設定する第1の設定処理と、
前記決定手段に対して駆動用の目標位相差を設定する第2の設定処理と、
前記第1の設定処理により設定される位相差から前記第2の設定処理により設定される前記目標位相差に変化するまでの変化時間を設定する第3の設定処理と、を有し、
前記第3の設定処理では、
前記制御手段により前記ロータの回転を反転させる制御が開始される時に使用されている位相差に応じて前記変化時間が設定されるか、または位相差の変化開始時に使用されている位相差に対応する前記変化時間を決定するためのプロファイル情報にしたがって前記変化時間が設定され、
前記制御工程では、
前記ロータを前記第1の駆動モードで第1の回転方向に回転させる制御が行われている間に前記ロータを第2の回転方向に反転させる指示が入力された場合、前記ロータを前記第1の回転方向に回転させながら前記第2の駆動モードに変更するとともに前記ロータの回転方向を前記第2の回転方向に反転させるトルクを発生させる前記位相差の設定により生成される駆動波形にしたがって前記ロータが駆動され、前記ロータの反転が終了した後に再び前記第1の駆動モードに変更する制御が行われ、
前記制御手段が、前記目標位相差への変化に係る位相差漸増減の機能をオンに設定した場合、前記ロータを前記第1の回転方向から前記第2の回転方向に反転させる際、前記第3の設定処理により設定された前記変化時間をかけて前記目標位相差まで位相差を変化させる制御が行われる
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
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- 2019-06-24 JP JP2019116463A patent/JP7467036B2/ja active Active
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