JPH03242713A - 駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は駆動制御装置、詳しくはモータによって被駆動
体を駆動する駆動装置において、被駆動体を目標位置で
正確に停止させるようにした駆動制御装置に関する。

［従来の技術］ モータによって被駆動体を駆動する駆動装置は、従来か
らさまざまな分野の電子機器に広く使用されており、例
えばカメラにおいても合焦目標位置に撮影レンズを移動
させるよう制御する自動焦点調節装置等に多用されてい
る。この種自動焦点調節装置において、本出願人が先に
出願した特開昭６３−１５３５２６号により提案した技
術手段では、減速カーブと実際の撮影レンズの移動速度
とを比較してモータ制御を行ない、さらに撮影レンズが
合焦位置付近に至った時点ではモータのオンによる移動
のしすぎを防ぐためにモータのオン時間を一定時間に制
限する制限加速方性を採用している。

しかし、上記制限加速は撮影レンズの移動速度や負荷と
は無関係に一定時間行われるので、どうしても加速の過
不足が生してしまう。また、モータがオンしている間プ
ログラムは時間をカウントしているだけなので、上記移
動速度を検出している検出手段の信号を見ることができ
ず、そのため移動速度の検出を誤る虞れがあった。

そこで、特開平１−８８４１２号により提案した技術手
段では、撮影レンズの移動速度に応じてモータのオン時
間を変え、同時に確実な速度検出を行なえるようにして
いる。即ち、モータによる移動速度を速度検出手段によ
り検出し、この検出された移動速度と、撮影レンズを目
標位置で停止させるために最適な、記憶手段により記憶
された減速カーブとを比較し、レンズ制御手段により撮
影レンズを上記減速カーブに沿って合焦位置まで移動さ
せる。そして、撮影レンズの移動速度が記憶された減速
カーブよりも速い場合にはモータにブレーキをかけ、遅
い場合にはその程度によりモータをオンまたはオフする
ことにより減速カーブに沿った速度制御を行なう。そし
て、上記減速カーブ範囲内の目標付近において、モータ
がオンしているとぎ、連続的なモータのオンによる加速
のしすぎを防いでこの時点における移動速度に最適な加
速を得るために、上記速度検出手段の信号によってモー
タオン制限手段が動作して強制的にモータがオフ（また
はブレーキ）するようにしている。

ところで、上記特開昭６３−１５３５２６号。

特開平１−８８４１２号により提案された技術手段にお
ける撮影レンズの移動量検出にはフォトインクラブタ機
構が用いられている。即ち、撮影レンズの移動に伴って
回転する回転部材にスリットを等間隔に設け、このスリ
ットの通路を挾んで発光部と受光部とを対向配置させて
なるフォトインタラプタにより上記スリットをカウント
し、得られたフォトインタラプタ（以下、ＰＩと略記す
る）出力信号によりレンズ移動量を検出している。また
、撮影レンズの移動速度は、上記ＰＩ出力信号のパルス
間隔を計測することによって検出している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した撮影レンズの移動量を、Ｐ１機構に
より検出する精度を向上させるには、撮影レンズの単位
移動量に対するＰＩ出力信号を増大させる必要があり、
このためには、（１）回動するスリットのギヤー比を高
くする、あるいは、（２〉円板のスリットを細くしてス
リット数を増やす、等が考えられる。しかしながら、こ
のような技術手段では、（イ）ＰＩ信号の周波数が高く
なり、（ロ）波形整形回路の過渡応答特性が追従しきれ
ず、（ハ）スリットの加工技術の問題や、（ニ）ＣＰＵ
の処理速度に限界が生じてしまう。

このうち、スリットの加工技術に関しては、スリットの
幅はそのままにして、回転部材の径を大きくすれば解決
するが、すると今度は外径寸法が大きくなってしまうの
で、カメラの携帯性が悪くなってしまう。また、ＣＰＵ
の処理速度に関しては、ＣＰＵのクロック周波数を上げ
れば解決する。

しかしながら、モータ駆動時に電源電圧が下がることが
間々ある点を考えると、低電圧でも確実にＣＰＵがその
処理を実行するためにはクロック周波数を下げる必要が
あるので、演算速度を一概に上げるわけにはいかない等
の理由がある。

一方、Ｐ１機構による上述のような撮影レンズの移動量
検出では、目標位置から離れている高速時と目標位置付
近の低速時とではＰＩパルス幅が違い過ぎるという別の
問題点もある。即ち、高速時を重視すると低速時の検出
精度が低くなってしまうし、低速時を重視すると高速時
にクロック的に検出できなかったり、物理的な限界が生
じることになってしまう。

そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解消し、ＰＩ
＠構の回転部材の直径やスリット幅あるいはＰＩ出力信
号の周波数等を従来と全く同じにしたままで、目標位置
付近における被駆動体の駆動量を検出する精度を向上さ
せた駆動量制御装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の駆動制御装置は、モータによって被駆動体を駆
動する駆動装置の駆動制御装置において、上記被駆動体
の移動速度を検出する第１速度検出手段と、上記被駆動
体の移動速度を上記第１速度検出手段よりも高精度で検
出する第２速度検出手段と、上記被駆動体を目標位置で
停止させるために、上記第１速度検出手段の出力に対応
した減速カーブを記憶する第１記憶手段と、上記被駆動
体を目標位置で停止させるために、上記第２速度検出手
段の出力に対応した減速カーブを記憶する第２記憶手段
と、上記被駆動体の上記目標位置付近までは、上記第１
速度検出手段の出力に応答して第１記憶手段に記憶され
た減速カーブに基づいて速度制御を行い、上記目標位置
付近から上記第２速度検出手段の出力に応答して上記第
２記憶手段に記憶された減速カーブに基づいて速度制御
を行うように速度制御を切り換える速度制御切り換え手
段とを具備したことを特徴とするものであるｄ［作　用
］ この駆動制御装置では、位相差を有する信号を出力する
ためにスリットを挾むＰＩを２個配置する。そして、モ
ータを駆動し、全゛速駆動中のＰＩパルスのカウントを
開始する。

ところで、タイマを１個あるいは２個しか持たない一般
的なＣＰＵでは、２個のＰＩのパルス間隔を演算する処
理に時間がかかってしまう。

そこで、制御範囲に入ってＣＰＵの演算時間が十分に間
に合う迄の間は、１個のＰＩの信号により制御し、その
後は、２個のＰｌのパルス幅による制御に切換えること
により、目標位置に近づいた点での移動量検出精度を向
上させている。

［実　施　例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。なお
、以下の実施例では本発明による駆動制御装置をカメラ
の自動焦点調節装置機構におけるレンズ駆動に適用した
例で説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す駆動制御装置の概
略図で、例えば合焦位置のような目標位置の２〜３パル
ス手前に達するまでは、第１速度検出手段２の出力ポー
トＰ１から出力された移動速度の信号と、これに対応し
た減速カーブが記憶されている第１記憶手段６から出力
される減速カーブの信号とが切換え手段５で選択される
。一方、目標位置の２〜３パルス前に達すると、上記第
１速度検出手段２の出力ポートＰ。から出力されるレン
ズ移動量の信号により切換え手段５が切換えられ、上記
第１速度検出手段２より高精度で速度検出する第２速度
検出手段３から出力される移動速度の信号と、この第２
速度検出手段３の出力に対応した減速カーブが記憶され
ている第２記憶手段７から出力される減速カーブの信号
とが選択される。そして、上記向れの場合も切換え手段
５の出力は、モニタ制御手段４を介してモータ１に供給
されて上記各減速カーブに基づく速度制御が行われる。

第２図は、カメラの自動焦点調節装置の構成の概略を示
すものである。図において、カメラ本体１０内のＣＰＵ
１３に、三角測距により測距部１４で測定した被写体１
２までの距離情報が伝達されると、ＣＰＵ１３は距離情
報から撮影レンズ１１の移動量を決定してモータ１をオ
ンにし、撮影レンズ１１の移動を開始する。撮影レンズ
１１の移動速度と移動量はフォトインクラブタ等からな
るエンコーダ１５および１６によってＣＰＵ１３にフィ
ードバックされる。

上記エンコーダ１５．１６は、第３図（Ａ）に示すよう
に、モータ１の駆動に伴って回転する回転部材のスリッ
ト１７と、このスリット１７の通路を挾んで配置された
２個のＰ１１８．１９とから構成されている。そして、
上記スリット１７の回転に応動して、第３図（Ｂ）に示
すように、第１のＰ１１８および第２のＰ１１９から互
いに位相の異なるＰＩ出力信号２０．２１がそれぞれ出
力されるようになっている。

第４図は、記憶手段に記憶された減速カーブと、実際の
撮影レンズの移動速度とを比較し、撮影レンズを目標と
する合焦位置に移動させるモータ制御（以下、カーブ制
御と略記する）のタイミングチャートで、モータの移動
速度の速い初朗移動から目標停止位置に近づいた移動速
度の遅い最終移動までが示されている。このカーブ制御
そのものについては、前記特開昭６３−１５３５２６号
。

特開平１−８８４１２号等において詳しく述べられてい
るので、ここでの詳細な説明は割愛する。

制御範囲に入ってから目標位置の２パルス手前迄は第１
のＰＩ出力信号２０のみのパルス間隔によりカーブ制御
を行う。即ち、パルス間隔２２を計測し、その結果に基
づき区間２３のカーブ制御を実行する。

目標位置の３パルス手前から２個のＰ１１８゜１つを使
用して後述する制御を行うために予め次の計測を開始す
る。即ち、第１のＰＩ出力信号２０の立ち下がりから次
の立ち下がりまでのパルス間隔２４、同信号２０の立ち
上がりから次の立ち上がりまでのパルス間隔２８、第２
のＰＩ出力信号２１の立ち下がりから次の立ち下がりま
でのパルス間隔２６、同信号２１の立ち上がりから次の
立ち上がりまでのパルス間隔３０の４つのパルス間隔を
求める。

目標位置の２パルス手前から目標位置の１７４パルス手
前迄は上述した方法で求めたパルス間隔２４．２８，２
６．３０により第１のＰＩ出力信号２０の立ち下がりエ
ツジ４０を検出したら、上記パルス間隔２４から求めた
撮影レンズの移動速度より、このパルス間隔２４に続く
区間２５のレンズ移動速度をカーブ制御する。同様に、
第２のＰＩ出力信号２１の立ち下がりエツジ４１を検出
したら、パルス間隔２６により区間２７を制御するとい
った具合に順次カーブ制御を行う。これは、一定回転の
スリットに対してＰＩ出力信号の“Ｈ゛、　Ｌ″の比率
が必ずしもｌ：ｌにならないため、第１のＰＩ出力信号
と第２のＰＩ出力信号の信号の間を計測しても速度換算
できないからである。目標位置の１７４パルス手前から
はモータブレーキをかけて終了する。

次に、上記ＣＰＵ１３における撮影レンズ駆動の制御動
作を第５図に示すフローチャートを用いて説明する。

レリーズスイッチの操作等によりこのプログラムがスタ
ートすると、まず、ＣＰＵ１３は測距部１４に測距の命
令を出力してＡＦ測距を行なう。

そして、測距部１４から測距データを受は取ると、レン
ズ目標位置をエンコーダパルス数に変換する（ステップ
Ｓｌ）。ここで撮影レンズ１３が目標位置にあるかどう
かを確認しくステップＳ２）、目標位置の場合はすてに
合焦位置にあるとしてＡＦ動作を終了する。目標位置で
ない場合は、モータ１の駆動を開始する（ステップＳ３
）。モータ駆動後、撮影レンズ位置が目標位置から所定
範囲内に入ったかどうかをチエツクしくステップＳ４）
、範囲内に入っていない場合はモータ１の通電を続ける
。所定範囲内に撮影レンズが移動したら、目標位置の２
パルス手前（ステップＳ５）迄は第１のＰＩ出力信号２
０の立ち下がりエツジから次の立ち下がりエツジ迄のパ
ルス間隔２２により次のパルス間隔２３を規制しながら
所望のカーブ制御を行う（ステップＳ６）。目標位置の
２パルス手前から目標位置の１／４パルス手前（ステッ
プＳ７）迄の間は、第１のＰＩ出力信号２０と第２のＰ
Ｉ出力信号２１との両信号の立ち上がりエツジあるいは
立ち下がりエツジのパルス間隔（上記第４図におけるパ
ルス間隔２４．２６．２８゜３０）によりカーブ制御を
行う（ステップＳ８）。

目標位置の１／４パルス手前になったらブレーキをかけ
て（ステップ５９）終了する。

第６図は、上記１５図におけるステップＳ６゜Ｓ８中の
カーブ制御のサブルーチンのフローチャートである。先
ず、現在の撮影レンズ１１の移動速度を検出しくステッ
プ５１１）、このレンズ移動速度と現在の移動量に対応
する減速カーブ上の値とを比較する（ステップ５１２）
。ここで、撮影レンズ１１の移動速度はフォトインタラ
プタのパルス間隔を計測することによって検出する。移
動速度が減速カーブよりも速い場合にはブレーキをかけ
て減速する（ステップ５１４）。遅い場合には減速カー
ブの値からある値Ｘを引き、これより速いか遅いかの判
断をする（ステップ５１３）。

速いと判断された場合はモータをオーブン（オフ）にし
くステップ５１５）、慣性によって撮影レンズ１１を移
動させる。遅いと判断された場合は、モータに通電（ス
テップ５１６）Ｌ、加速する。

この後、上記第５図に示すメインフローにリターンする
。

第７図は撮影レンズ１１の減速の過程を移動量と移動速
度で表わした線図である。この第７図において、横軸が
撮影レンズ１１の移動量、縦軸が移動速度である。また
減速カーブは破線７ｏにより、減速カーブから値Ｘを引
いたカーブは破線７１によりそれぞれ示されている。図
中、右上がりの斜線を施された部分はモータ１をオンに
するオン領域で、このオン領域と破線７１を境に隣り合
う右下がりの斜線を施された部分はモータ１をオープン
（オフ）にするオープン領域である。このオーブン領域
に上記減速カーブ７０を境にして白地のブレーキ領域が
隣り合っている。

第８図は、本発明の第２実施例を示す駆動制御装置の概
略図である。上記第１実施例では、第１速度検出手段２
と第１記憶手段６によるカーブ制御から第２速度検出手
段３と第２記憶手段７によるカーブ制御に切換える切換
えポイントを、目標位置の２パルス手前、つまり上記第
７図における移動量をプロットした横軸上の点ｄ１とし
ていたが、この第２実施例では、上記切換ポイントをパ
ルス間隔が所定時間以上、つまり上記第７図における移
動速度をプロットした縦軸上の点ｗ１とした点が異なる
。前記第４図を使ってこれを説明すると、制御範囲に入
ってから第１のＰＩ出力信号２０のパルス間隔によりカ
ーブ制御を続けて行き、この第１のＰＩ出力信号２０の
立ち下がりエツジから次の立ち下がりエツジまでのパル
ス間隔が２２′のようにＣＰＵの制御演算時間より十分
に長くなったことを検出したら、パルス間隔の測定方法
を切り換えるようにしている。そこで、この第２実施例
では、上記第１実施例と同じ構成部材には同し符号を付
してその説明を省略する。

第８図において、切換え手段５に印加する切換え信号は
、上記第１実施例では第１速度検出手段２の出力ポート
Ｐ。から出力されるレンズ移動量の信号を用いていたが
、この第２実施例では出力ポートＰ１から出力される移
動速度の信号、つまりＰＩ出力信号のパルス間隔として
いる。通常、被駆動体が目標位置に近づく程、移動速度
が遅く、従って、ＰＩ出力信号のパルス間隔が大きくな
るから、このパルス間隔が所定値を超えると、駆動量検
出精度の高い第２速度検出手段３と第２記憶手段７によ
りカーブ制御しようとするものである。

次に、この第２実施例のレンズ駆動動作を第９図のフロ
ーチャートにより説明する。この第９図では、上記第１
実施例におけるフローを示す第５図のステップＳ５がス
テップＳ２１となっているのみで、ステップＳＳ１〜Ｓ
４およびＳ６〜Ｓ９は全く同じなので、同じステップ番
号を付してその説明を省略する。第９図のステップＳ２
１では、ＰＩ出力信号のパルス間隔が所定時間以上にな
ったか否かが判断され、これにより切換え手段５（第８
図参照）の切換ポイントの判定を行っている。

第１０図は、本発明の第３実施例を示す駆動制御装置の
ブロック構成図である。上記第１，２実施例では第１の
ＰＩ出力信号２０と第２のＰＩ出力信号２１の“Ｈ″と
“Ｌｏのずれのため、両信号の間の時間を測定しても速
度換算ができなかったが、この第３実施例では、第１０
図に示すように第２速度検出手段３に対して第３記憶手
段８の情報により両信号の間の時間にある演算を施し、
速度換算を行うことにより可能となる。そこで、第１１
図によりこれを説明する。なおこの第３実施例では、上
記第１実施例と同じ構成部材には同じ符号を付してその
説明を省略する。

第１のＰＩ出力信号１２０と第２のＰＩ出力信号１２１
は、前記第３図に示すように、同じ回転部材のスリット
１７を検出しているので、回転部材が一定の速度で回転
していれば、検出された出力信号の周波数は同じになる
。しかしながら、それぞれのＰＩユニットや整形回路の
特性の違い等から、それぞれの“Ｈ″、　“Ｌｏの時間
比率が同じになるとは限らない。

即ち、第１のＰＩ出力信号１２０が“Ｈ°レベルの区間
を、第２のＰＩ出力信号の立ち上がりエツジでａ；ｂに
、つまり時間で表せばＡ秒とＢ秒になるようにすれば、
第１のＰＩ出力信号１２０が“Ｌ”レベルの区間は、第
２のＰＩ出力信号１２１の立ち下がりエツジでＣ：ｄに
、つまり時間を表せばＣ秒とＤ秒に分割される。この場
合、前記第３図に示す第１のＰＩユニット１８と第２の
ＰＩユニット１９の配置位置を機械的に調整して、 ａ：ｂ−１・　１ としても、通常、第１のＰＩ出力信号１２０と第２のＰ
Ｉ出力信号１２１のパルス出力のデユーティ比が１＝１
ではないから ｃ：ｄキ１：１ となってしまう。従って、必ずしも ａ　：　ｃｍｌ　：　１ ａｄｄ−１：１ となるとは限らない。

そこで、この第３実施例では、回転部材の速度変化がな
いとすると、ａ：ｃ：ｄの比率は変わらない点に着目し
、この情報を製品完成時に、例えばＥ２ＦＲＯＭ等の第
３記憶手段８（第１０図参照）に記憶させておく。この
比率の情報により、実際に測定した時間を除すことによ
り、ａの区間を１とした速度を割り出すようにしている
。

第１２図は、この第３実施例におけるカーブ制御を使っ
た制御方法を説明するタイミングチャートで、モータの
駆動速度の速いところと、目標停止位置に近づいた遅い
ところとを説明している。

制御範囲に入ってから目標位置の２パルス手前迄は第１
のＰＩ出力信号２０のパルス間隔により、カーブ制御を
行っている。目標位置の２パルス手前から目標位置の１
／４パルス手前迄は、上記第１１図で説明した方法によ
り１２４のパルス間隔から速度を算出し１２５の区間の
制御を行う。同様に、１２６のパルス間隔から速度を算
出し、１２７の区間を制御するといった具合に順次カー
ブ制御を行う。目標位置の１／４パルス手前からはモー
タブレーキをかけて終了する。

以上述べた各実施例では、本発明に係る駆動制御装置を
カメラの自動焦点調節機構に適用した例で説明したが、
モータにより被駆動体を駆動する駆動装置に広く適用で
きることは勿論である。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、従来からあるＰＩ
出力信号の周波数、円板の径、ＣＰＵの処理速度等を増
大することなく、被駆動体の移動量の検出精度を向上で
き、目標位置付近の制御の精度が向上し、停止精度が向
上するという顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す駆動制御装置の概
略のブロック構成図、 第２図は、カメラの自動焦点調節装置の概略のブロック
構成図、 第３図（Ａ）は、上記第２図におけるエンコーダの構成
を示す配置図で、第３図（Ｂ）は、第３図（＾〉におけ
るフォトインタラプタから出力されるＰＩ出力信号のタ
イミングチャート、 第４図は、撮影レンズを目標位置に移動させるカーブ制
御のためのタイミングチャート、第５図は、上記第２図
におけるＣＰＵのレンズ駆動制御のフローチャート、 第６図は、上記第５図におけるステップＳ６゜Ｓ８中の
カーブ制御のサブルーチンの詳細を示すフローチャート
、 第７図は、撮影レンズをカーブ制御する過程を移動量と
移動速度で表わした特性線図、第８図は、本発明の第２
実施例を示す駆動制御装置の概略のブロック構成図、 第９図は、上記第８図におけるＣＰＵのレンズ駆動制御
のフローチャート、 第１０図は、本発明の第３実施例を示す駆動制御装置の
概略のブロック構成図、 第１１図は、ＰＩ出力信号のタイミングチャート、 第１２図は、上記第１０図におけるカーブ制御のタイミ
ングチャートである。 １・・・・・・・・・モータ ２・・・・・・・・・第１速度検出手段３・・・・・・
・・・第２速度検出手段５・・・・・・・・・切換え手
段（速度制御切換え手段）６・・・・・・・・・第１記
憶手段 ７・・・・・・・・・第２記憶手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータによって被駆動体を駆動する駆動装置の駆
   動制御装置において、 上記被駆動体の移動速度を検出する第１速度検出手段と
   、 上記被駆動体の移動速度を上記第１速度検出手段よりも
   高精度で検出する第２速度検出手段と、上記被駆動体を
   目標位置で停止させるために、上記第１速度検出手段の
   出力に対応した減速カーブを記憶する第１記憶手段と、 上記被駆動体を目標位置で停止させるために、上記第２
   速度検出手段の出力に対応した減速カーブを記憶する第
   ２記憶手段と、 上記被駆動体の上記目標位置付近までは、上記第１速度
   検出手段の出力に応答して第１記憶手段に記憶された減
   速カーブに基づいて速度制御を行い、上記目標位置付近
   から上記第２速度検出手段の出力に応答して上記第２記
   憶手段に記憶された減速カーブに基づいて速度制御を行
   うように速度制御を切り換える速度制御切り換え手段と
   、を具備したことを特徴とする駆動制御装置。