WO2019155734A1 - モータ制御装置、光学装置、撮像装置、モータ制御方法 - Google Patents

モータ制御装置、光学装置、撮像装置、モータ制御方法 Download PDF

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WO2019155734A1
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drive signal
voltage
stepping motor
deviation
control
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PCT/JP2018/043753
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田中 佐季
庸弘 近藤
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ソニー株式会社
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    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • GPHYSICS
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B9/00Exposure-making shutters; Diaphragms
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/14Arrangements for controlling speed or speed and torque
    • H02P8/16Reducing energy dissipated or supplied

Definitions

  • the present technology relates to a motor control device, an optical device, an imaging device, and a motor control method, and particularly to a technical field regarding control of a stepping motor.
  • Patent Document 1 discloses that voltage control is performed during driving of a stepping motor.
  • the driven body is driven by the stepping motor, and control for maintaining the stop position is also performed.
  • One example of such is an aperture mechanism (iris mechanism) disposed in an imaging device (or lens barrel). That is, the diaphragm mechanism has a configuration in which the opening diameter is changed by a stepping motor. In this case, it is important for the imaging operation to maintain the opening diameter after being displaced to a certain opening diameter by the stepping motor. For this reason, in order to maintain a specified aperture value even during stop control of the stepping motor, and to avoid a step-out during driving, a voltage that is somewhat high is applied.
  • the present technology aims to reduce power consumption while applying an appropriate voltage, particularly during stop control of a stepping motor.
  • a motor control device includes a deviation detection unit that detects a deviation between a current position by driving a stepping motor and a target position for driving the stepping motor, and a driving signal that outputs a driving signal for driving the stepping motor.
  • An output unit and a drive signal setting unit that sets a drive signal from the drive signal output unit according to a deviation value detected by the deviation detection unit during stop control of the driven body driven by the stepping motor With. That is, the drive signal is applied to the stepping motor so as to maintain the stop position even during the stop control. In this case, the drive signal is set according to the deviation between the target position and the actual stop position.
  • the motor control device may include a mode determination unit that determines at least whether the stop control is being performed or the displacement control for displacing the driven body based on target position information. It is done.
  • the mode determination unit may determine that the stop control is being performed when the target position is information that maintains the current position of the driven body at a predetermined position.
  • the mode determination unit may determine that the displacement control is being performed when the target position is information for driving the current position of the driven body to the predetermined position. That is, it is determined whether the displacement control is being performed or the stop control is being performed, and appropriate control according to the result is performed.
  • the drive signal is a PWM signal including a voltage value
  • the drive signal setting unit is configured to change the upper limit voltage to the lower limit voltage for maintaining the stop position during the stop control. It is conceivable to set the voltage of the drive signal within the voltage range. A voltage is applied to maintain the stop position during stop control of the driven body, and the voltage is set within the range from the upper limit to the lower limit for maintaining the stop position.
  • the drive signal setting unit compares the value of the deviation detected by the deviation detection unit with a threshold value during the stop control, and drives according to the comparison result. It is conceivable to perform processing for increasing or decreasing the voltage of the signal. The detected deviation is compared with a threshold value to determine whether the deviation is large or small. Then, the applied drive signal voltage is increased or decreased according to the magnitude of the deviation.
  • the drive signal setting unit increases or decreases the voltage of the drive signal according to the value of the deviation detected by the deviation detection unit for each predetermined period during the stop control. It is conceivable to perform the processing. The deviation is confirmed at a predetermined feedback cycle, and the degree of deviation is confirmed by comparison with a threshold value. Then, the applied drive signal voltage is increased or decreased according to the comparison result.
  • the drive signal setting unit may set the voltage of the drive signal in accordance with the stop phase position of the stepping motor.
  • the stop position of the stepping motor can be set at an angle (phase position) finer than the angle for one step.
  • voltage setting for maintaining the stopped state is performed according to the phase position.
  • the drive signal setting unit sets a coefficient corresponding to the stop phase position of the stepping motor, and sets a change amount of the voltage of the drive signal using the coefficient. Can be considered.
  • the stability of the stop state of the stepping motor differs depending on the stop phase position. Therefore, the amount of change in the drive signal voltage is variably set according to the stop phase position so as to reflect the stability.
  • the driven body is a movable portion of a diaphragm mechanism disposed in the imaging optical system.
  • the aperture diameter of the iris mechanism (iris) in the imaging optical system is changed by a stepping motor, voltage is applied to the stepping motor even during stop control, so that the aperture diameter is set to the target diameter (F value: focal number).
  • the deviation detection unit may be configured to detect the current position using a position sensor provided in the stepping motor or the driven body.
  • a position sensor is equipped as an MR (Magneto Resistance) encoder.
  • the drive signal setting unit causes the voltage of the drive signal to be an initial voltage corresponding to the target value of the drive amount at the drive start timing of the stepping motor. Can be considered.
  • the voltage of the drive signal is set according to the deviation between the target position based on the given target value and the current position.
  • the drive signal setting unit may set the voltage of the drive signal to a fixed voltage when the mode determination unit determines that displacement control is being performed. That is, the stepping motor is driven with a fixed voltage during displacement control.
  • the drive signal setting unit sets the voltage of the drive signal to a fixed voltage in the first mode when the mode determination unit determines that the displacement control is in progress.
  • the second mode it is conceivable to set the voltage of the drive signal in accordance with the value of the deviation detected by the deviation detector. That is, during the displacement control, the stepping motor is driven by a fixed voltage and variably set according to the mode.
  • the first mode and the second mode may be modes according to the imaging operation mode of the imaging device.
  • the imaging operation mode is an operation mode in which any of sound noise, power consumption, or imaging speed during imaging is different.
  • the first mode and the second mode are set according to an imaging operation mode such as operation imaging, still image imaging, and continuous shooting imaging.
  • the first mode may be a still image capturing mode
  • the second mode may be a moving image capturing mode.
  • the drive signal setting unit sets the voltage of the drive signal to the value of the deviation detected by the deviation detection unit. It is conceivable to set it accordingly. That is, the voltage of the stepping motor drive signal is variably set according to the deviation not only during stop control but also during displacement control.
  • the drive signal setting unit sets the voltage of the drive signal within the voltage range from the first upper limit voltage to the first lower limit voltage during the stop control.
  • the displacement control it is conceivable to set the voltage of the drive signal within the voltage range from the second upper limit voltage to the second lower limit voltage.
  • voltage control is performed within the range from the first upper limit voltage to the first lower limit voltage for maintaining the stop position, and during displacement control, a range in which appropriate motor drive can be performed while avoiding step-out.
  • the voltage control is performed within the range from the second upper limit voltage to the second lower limit voltage.
  • the drive signal setting unit compares the deviation value detected by the deviation detection unit with a first threshold value during the stop control, and obtains a comparison result.
  • the deviation value detected by the deviation detection unit is compared with the second threshold value during the displacement control, and the drive signal voltage is determined according to the comparison result. It is conceivable to perform processing for increasing or decreasing the voltage. That is, the threshold value for determining the degree of deviation is different between stop control and displacement control.
  • An optical device is an optical device configured as a lens barrel that can be attached to an imaging device, and includes the motor control device described above.
  • An imaging device includes the motor control device described above.
  • the motor control method detects a deviation between a current position by driving the stepping motor and a target position for driving the stepping motor during stop control of the stepping motor, and determines the detected deviation value. Accordingly, a drive signal for the stepping motor is set, and the drive signal for the stepping motor is output based on the setting. As a result, when voltage is applied during stop control of the stepping motor, the applied voltage is variably set to reduce power consumption.
  • drive control of a stepping motor that drives a diaphragm mechanism provided in the imaging apparatus will be mainly described as an example.
  • the “drive control” does not only indicate control for changing the aperture diameter of the aperture mechanism, but also includes control when the aperture diameter is maintained.
  • the terms “during displacement control” and “during stop control” are used. “During displacement control” refers to a period during which the stepping motor displaces the driven body. For example, this is a period in which the aperture diameter is changed by the diaphragm blades of the diaphragm mechanism. “During stop control” refers to a period in which the stepping motor stops (not moves) the displacement of the driven body.
  • this is a period during which the aperture of the aperture mechanism is maintained at a certain diameter.
  • the stop control is a period during which stop control is performed on the driven body. For example, while the stop control is being performed, the driven body may be displaced due to a disturbance or the like. Such a period is also included in the stop control.
  • FIG. 1 shows the configuration of the imaging device 1 and the lens barrel 2.
  • the imaging apparatus 1 is a so-called digital camera that can capture still images and moving images, and a configuration in which the lens barrel 2 is detachable from the imaging apparatus 1 will be described as an example.
  • the motor control device of the embodiment is provided in the lens barrel 2 will be described.
  • the imaging device 1 includes an imaging device (image sensor) 12, a camera signal processing unit 13, a recording unit 14, a display unit 15, an output unit 16, an operation unit 17, a power supply unit 18, a camera control unit 30, and a memory unit 31.
  • the lens barrel 2 includes a lens system 21, a driver unit 22, and a lens control unit 23.
  • the lens system 21 in the lens barrel 2 includes a lens such as a cover lens, a zoom lens, and a focus lens, and a diaphragm (iris) mechanism.
  • the lens system 21 guides light (incident light) from the subject and collects it on the image sensor 12 in the image pickup apparatus 1.
  • the image pickup device 12 is configured as, for example, a CCD (Charge Coupled Device) type, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type, or the like.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • CDS Correlated Double Sampling
  • AGC Automatic Gain Control
  • a / D Analog / Digital
  • the camera signal processing unit 13 is configured as an image processing processor such as a DSP (Digital Signal Processor).
  • the camera signal processing unit 13 performs various signal processes on the digital signal (captured image signal) from the image sensor 12. For example, the camera signal processing unit 13 performs preprocessing, synchronization processing, YC generation processing, resolution conversion processing, codec processing, and the like.
  • preprocessing a clamp process for clamping the R, G, and B black levels to a predetermined level and a correction process between the R, G, and B color channels are performed on the captured image signal from the image sensor 12.
  • demosaic processing is performed so that the image data for each pixel has all the R, G, and B color components.
  • a luminance (Y) signal and a color (C) signal are generated (separated) from R, G, and B image data.
  • the resolution conversion process the resolution conversion process is performed on the image data that has been subjected to various signal processes.
  • the codec processing for example, recording or communication encoding processing is performed on the resolution-converted image data.
  • the recording unit 14 includes, for example, a non-volatile memory, and stores image files (content files) such as still image data and moving image data, image file attribute information, thumbnail images, and the like.
  • the image file is stored in a format such as JPEG (Joint Photographic Experts Group), TIFF (Tagged Image File Format), or GIF (Graphics Interchange Format).
  • JPEG Joint Photographic Experts Group
  • TIFF Tagged Image File Format
  • GIF Graphics Interchange Format
  • the recording unit 14 may be a flash memory built in the imaging apparatus 1, or a memory card (for example, a portable flash memory) that can be attached to and detached from the imaging apparatus 1 and a card recording / reproducing that performs recording / reproducing access to the memory card.
  • the form by a part may be sufficient.
  • a form built in the imaging apparatus 1 it may be realized as an HDD (Hard Disk Drive) or the like.
  • the display unit 15 is a display unit that performs various displays for an imager.
  • a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electro-Luminescence) display formed on the housing of the imaging apparatus 101 is used. Formed. It may be formed using an LCD, an organic EL display, or the like in the form of a so-called viewfinder.
  • the display unit 15 causes various displays to be executed on the display screen based on instructions from the camera control unit 30. For example, the display unit 15 displays a reproduced moving image based on the image data reproduced from the recording medium in the recording unit 14.
  • the display unit 15 is supplied with image data of a captured image whose resolution has been converted for display by the camera signal processing unit 13.
  • the display unit 15 In response to an instruction from the camera control unit 30, the display unit 15 performs display based on the image data of the captured image, thereby displaying a so-called through image (subject monitoring image) being captured. Further, the display unit 15 causes various operation menus, icons, messages, etc., that is, display as a GUI (Graphical User Interface) to be executed on the screen based on an instruction from the camera control unit 30.
  • GUI Graphic User Interface
  • the output unit 16 performs data communication and network communication with an external device in a wired or wireless manner.
  • the captured image data (still image file or moving image file) is transmitted and output to an external display device, recording device, reproduction device, or the like.
  • the output unit 16 is a network communication unit, for example, it performs communication through various networks such as the Internet, a home network, and a LAN (Local Area Network), and transmits and receives various data to and from servers and terminals on the network. You may do it.
  • the operation unit 17 collectively indicates input devices for the user to perform various operation inputs.
  • the operation unit 17 detects a user operation and sends a signal corresponding to the input operation to the camera control unit 30.
  • the operation unit 17 is configured as various operators provided on the housing of the imaging apparatus 1, for example. As controls on the housing, a playback menu activation button, a determination button, a cross key, a cancel button, a zoom key, a slide key, a shutter button (release button), a focus ring, an aperture operator, and the like can be considered.
  • Various operations may be performed by touch panel operations using icons, menus, and the like displayed on the touch panel and the display unit 15. Alternatively, there is a form in which a user's tap operation or the like is detected by a touch pad or the like.
  • it may be configured as a receiving unit of an external operation device such as a separate remote controller.
  • the power supply unit 18 generates a power supply voltage Vcc necessary for each unit from, for example, a battery loaded therein and supplies it as an operating voltage. In a state where the lens barrel 2 is mounted on the imaging apparatus 1, the power supply voltage Vcc from the power supply unit 18 is also supplied to the circuit in the lens barrel 2.
  • the power supply unit 18 may be formed with a circuit for charging a battery and a circuit for generating a power supply voltage Vcc using a DC voltage converted and input by an AC adapter connected to a commercial AC power supply as a power supply. .
  • the camera control unit 30 is configured by a microcomputer (arithmetic processing unit) having a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory unit 31 stores information used by the camera control unit 30 for processing.
  • a ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • flash memory and the like are comprehensively shown.
  • the memory unit 31 may be a memory area built in a microcomputer chip as the camera control unit 30 or may be configured by a separate memory chip.
  • the camera control unit 30 controls the entire imaging apparatus 1 and the lens barrel 2 by executing a program stored in a ROM, a flash memory, or the like of the memory unit 31.
  • the camera control unit 30 controls the shutter speed of the image sensor 12, various signal processing instructions in the camera signal processing unit 13, an imaging operation or recording operation according to a user operation, a reproduction operation of a recorded image file, a lens mirror
  • the operation of each necessary unit is controlled with respect to the operation of the lens system 21 such as zoom, focus, and diaphragm adjustment in the cylinder 2 and the user interface operation.
  • the camera control unit 30 performs variable control of the F value according to the user operation, and instructs the F value as automatic control (auto iris).
  • the RAM in the memory unit 31 is used for temporary storage of data, programs and the like as a work area for various data processing of the CPU.
  • the ROM and flash memory (nonvolatile memory) in the memory unit 31 include an OS (Operating System) for the CPU to control each unit, content files such as image files, application programs for various operations, firmware It is used for storage of etc.
  • OS Operating System
  • the camera control unit 30 communicates with the lens control unit 23 to give various instructions.
  • the lens barrel 2 for example, a lens control unit 23 using a microcomputer is mounted, and various data communication with the camera control unit 30 is possible.
  • the camera control unit 30 instructs the lens control unit 23 to drive a zoom lens, a focus lens, a diaphragm mechanism, and the like.
  • the lens control unit 23 controls the driver unit 22 in accordance with these drive instructions, and causes the lens system 21 to execute.
  • wired communication is performed between the camera control unit 30 and the lens control unit 23.
  • the camera control unit 30 and the lens control unit 23 may be configured to perform wireless communication.
  • the driver unit 22 is provided with, for example, a motor driver for a zoom lens driving motor, a motor driver for a focus lens driving motor, a motor driver for a motor of an aperture mechanism, and the like. These motor drivers apply a drive current to the corresponding driver in accordance with an instruction from the lens control unit 23 to execute movement of the focus lens and zoom lens, opening / closing of the aperture blades of the aperture mechanism, and the like.
  • at least the aperture mechanism is driven by a stepping motor.
  • FIG. 2 shows a control system for the diaphragm mechanism.
  • a stepping motor 44 is attached to the aperture mechanism 45, and aperture blades (not shown) that change the opening diameter of the aperture mechanism 45 are opened and closed by the stepping motor 44.
  • the diaphragm mechanism 45 (stepping motor 44) is provided with an MR encoder 46 as a position sensor so that position information (corresponding to the aperture diameter) of the diaphragm blades that are driven and controlled can be detected.
  • the lens control unit 23 is provided with a CPU 41 and a DSP 42 for aperture drive control.
  • the camera control unit 30 of the imaging apparatus 1 notifies the target value FTG to the CPU 100 of the lens control unit 23. Specifically, the camera control unit 30 notifies the CPU 41 of the F value as the target value FTG.
  • the camera control unit 30 may notify the CPU 41 of the camera mode MD (or information on the operation mode) corresponding to the imaging operation mode of the imaging apparatus 1 in some cases.
  • the CPU 41 interprets the notified target value FTG (F value), calculates the drive target position of the stepping motor 44, and notifies the DSP 42 of it.
  • the CPU 41 calculates the drive target position at a cycle of 60 Hz and notifies the DSP 42 of it.
  • the DSP 42 generates and outputs, for example, a drive signal as a PWM (Pulse Width Modulation) signal to the motor driver 43 in accordance with an instruction from the CPU 41.
  • the PWM duty necessary for driving the stepping motor 44 is calculated by internal processing of the DSP 42.
  • the motor driver 43 sends an excitation current corresponding to the drive signal to the stepping motor 44. As a result, the stepping motor 44 is driven and the diaphragm mechanism 45 is controlled to a predetermined opening diameter.
  • FIG. 3 shows a processing example for driving control of the stepping motor 44 by the camera control unit 30 and the lens control unit 23.
  • FIG. 3 shows processing of the camera control unit 30, CPU 41, and DSP 42 and communication between them.
  • the camera control unit 30 sets a camera mode in step S10, and sets an F value as a target of the aperture mechanism 45 in step S11.
  • the camera mode is a mode indicating an imaging operation mode such as a moving image imaging mode, a still image imaging mode, or a continuous shooting mode. Further, the camera control unit 30 sets the target F value in accordance with, for example, a user operation or sets the auto iris adjustment processing.
  • step S ⁇ b> 12 the camera control unit 30 transmits a drive command to the CPU 41. That is, the camera control unit 30 transmits information on the target value FTG (F value) and the camera mode MD. Thereafter, the camera control unit 30 confirms the drive status received in step S13 until it is detected in step S14 that the drive status of the stepping motor 44 has been stopped.
  • step S21 When the CPU 41 receives a drive command from the camera control unit 30 in step S20, the CPU 41 proceeds to step S21 and selects a drive mode.
  • the drive mode is another mode of driving the diaphragm mechanism. In this embodiment, it is assumed that there are a voltage control mode and a fixed voltage mode.
  • step S21 the CPU 41 selects either the voltage control mode or the fixed voltage mode.
  • step S22 the CPU 41 obtains a drive target position from the instructed F value.
  • step S23 a drive command for the DSP 42 is issued. That is, the CPU 41 transmits information on the drive target position and information on the drive mode to the DSP 42 as drive commands.
  • step S30 the DSP 42 advances the processing to step S31 and calculates the drive amount based on the notified drive target position. For example, when the drive target position is transmitted at a 60 Hz cycle (16.6 msec interval) as described above, the DSP 42 calculates the drive amount necessary within one control cycle in order to drive to the drive target position. Become. In step S 32, the DSP 42 starts driving the stepping motor 44. That is, a drive signal is output to the motor driver 43, and the stepping motor 44 is actually driven.
  • the DSP 42 transmits the drive status to the CPU 41 in step S33.
  • the driving status is status information indicating that the diaphragm blades are actually being moved by the stepping motor 44 during displacement control.
  • the DSP 42 repeatedly transmits the drive status to the CPU 41 in step S33 until it is determined that the drive is stopped in step S34.
  • the DSP 42 finishes outputting the drive signal for driving to the drive target position and the stepping motor 44 stops driving, it transmits the drive status in step S35.
  • the drive status in this case is status information indicating that stop control is being performed.
  • step S24 when the drive status is received in step S24, the content is confirmed. That is, it is confirmed whether the status information indicates whether the displacement control is being performed or the stop control is being performed, and it is determined in step S25 whether the DSP 42 has entered the stop control state.
  • the CPU 41 proceeds to step S26 and transmits a drive status indicating that the stop control is being performed to the camera control unit 30.
  • the camera control unit 30 monitors the reception of the drive status indicating that the stop control is being performed in step S14, and confirms that the drive is stopped, and finishes one process.
  • the lens control unit 23 In the case where the lens control unit 23 is provided on the lens barrel 2 side as described above, when the camera control unit 30 notifies the target F value, the lens control unit 23 interprets it, and the actual control is performed. The drive control of the stepping motor 44 to the target position is performed.
  • FIGS. 1 and 2 Such a configuration and processing is an example.
  • the configuration example shown in FIGS. 1 and 2 is a configuration in which the lens barrel 2 and the imaging device 1 are separate, and the lens barrel 2 is attached to the imaging device 1.
  • the lens control unit 23 (CPU 41 and DSP 43) is disposed on the lens barrel 2 side.
  • the motor control device in the present disclosure corresponds to the lens control unit 23 (or DSP 42).
  • the motor control device in the present disclosure is attached to the lens barrel 2. Will be provided.
  • the lens control unit 23 is provided not on the lens barrel 2 side but on the imaging device 1 side as shown in FIG. 4B.
  • a microcomputer as the lens control unit 23 may be provided separately from the camera control unit 30, or the function as the lens control unit 23 may be executed by the microcomputer as the camera control unit 30. It is done.
  • the motor control device referred to in the present disclosure is provided in the imaging device 1.
  • the lens control unit 23 serving as a motor control device in the present disclosure is assumed to be the lens barrel 2, the imaging device 1, or another control device or information processing device.
  • the lens control unit 23 (DSP 42) of the present embodiment has a voltage control function of a drive signal for the stepping motor 44.
  • FIG. 5 shows a functional configuration of the DSP 42.
  • the configuration of the instruction acquisition unit 61, the deviation detection unit 62, the drive signal setting unit 63, the drive signal output unit 64, and the mode determination unit 65 shown in the figure is a block diagram of functions realized by software in the DSP 42 hardware. It is shown.
  • the instruction acquisition unit 61 has a function of receiving and interpreting a drive command from the CPU 41.
  • the deviation detection unit 62 performs a process of detecting a deviation from the target position for driving the stepping motor 44. In the case of the present embodiment, more specifically, the deviation detection unit 62 performs processing for detecting a deviation between the current position of the aperture mechanism 45 driven by the stepping motor 44 and the target position. For this purpose, the deviation detection unit 62 inputs the target position instructed from the CPU 41 and the current position by the MR encoder 46, and performs a process of detecting the difference.
  • the deviation detection unit 62 is not limited to the information from the MR encoder 46, but can obtain information equivalent to the current position of the driven body, for example, based on the count or phase of the drive signal pulses of the stepping motor 44.
  • the drive signal setting unit 63 performs a process of variably setting the voltage of the drive signal from the drive signal output unit 64 in accordance with the deviation value detected by the deviation detection unit 62 at least during stop control. Note that the voltage of the drive signal may be variably set even during displacement control.
  • the drive signal output unit 64 outputs a drive signal for the stepping motor 44 to the motor driver 43 during the displacement control for displacing the aperture mechanism 45 to the target position, and outputs a drive signal for maintaining the stop position during the stop control.
  • the mode determination unit 65 performs a process of determining whether the driving state of the aperture mechanism 45 by the stepping motor 44 is under stop control or displacement control. In particular, the mode determination unit 65 makes this determination by interpreting a drive command from the CPU 41. Specifically, the mode determination unit 65 determines at least whether the stop control or the displacement control is being performed based on the target position information in the drive command from the CPU 41. In addition to the above, the mode determination unit 65 may perform the process (the process of step S21) that is performed by the CPU 41 in FIG. That is, the mode determination unit 65 may determine the voltage control mode and the fixed voltage mode during the displacement control in addition to the determination during the stop control and the displacement control. For example, when the DSP 42 has the functions shown in FIG. 5 described above, processing described as first, second, third, and fourth embodiments described later is realized.
  • FIG. 6A schematically shows a cross-sectional structure of the stepping motor 44.
  • the stepping motor 44 includes a rotor 51 magnetized in the axial direction and a stator 52 disposed around the rotor 51.
  • the stator 52 has magnetic poles having small teeth, and each has a winding 53 with a predetermined direction (the winding 53 is shown in a simplified manner).
  • the stepping motor 44 of the present embodiment has, for example, two phases, and rotates by switching the suction force and the repulsive force of the two-phase rotor 51 and the stator 52.
  • FIG. 6B shows the attractive force by the stator 52 with respect to the rotor 51.
  • FIG. 7A shows the angle-torque characteristics of the stepping motor 44.
  • the angle-torque characteristic is the relationship between the angle and torque when the stepping motor 44 is excited with a rated current and torque is applied to the motor shaft from the outside to change the angle of the rotor 51.
  • the vertical axis represents torque
  • the horizontal axis represents the displacement angle (phase position).
  • T R is the pitch of the small teeth of the rotor 51.
  • FIG. 7B shows the positional relationship between the small teeth of the stator 52 and the rotor 51 at the points P1 to P8 shown in FIG. 7A.
  • the dotted arrow indicates the attractive force between the stator 52 and the rotor 51
  • the solid arrow indicates the movement of the rotor 51.
  • the stable point (P1) is a place where the small teeth of the stator 52 and the rotor 51 are stopped at a completely opposed position.
  • This point P1 is very stable.
  • the unstable point (P5) is a place where the small teeth of the stator 52 and the rotor 51 are shifted by 1/2 pitch. This point P5 is very unstable, and when an external force is applied, it easily moves to the left or right stable point (P1) in the figure.
  • the microstep driving is used to stop not only at a stable point but also at a fine phase position between points P1 and P1. ing. That is, the aperture diameter of the aperture mechanism 45 by the opening and closing blades can be adjusted more precisely.
  • the phase shifts and the aperture diameter cannot be maintained. Therefore, there is a situation that a relatively high voltage is continuously applied even during stop control in order to ensure torque retention. This leads to an increase in power consumption of the imaging device 1.
  • step-out that is, the input pulse as the drive signal
  • motor rotation when overloading or sudden speed changes. Therefore, there is a case where fixed modulation driving is always performed in order to avoid step-out regardless of the driving speed and mode, but this results in an increase in power consumption. This is particularly noticeable during moving images and low-speed driving in the still image mode. Further, in this case, the motor operation noise is worsened.
  • the DSP 42 (lens control unit 23) changes the supply voltage (degree of modulation) according to the deviation between the target position and the current position by the function shown in FIG.
  • An MR encoder 46 is used to detect the current position.
  • stop control power consumption is reduced by maintaining the stop position at a low voltage, and step-out is avoided by applying a high initial voltage in the event of an impact or rapid target value update.
  • the supply voltage Drive control is performed based on the idea of avoiding step-out by increasing.
  • the supply voltage is decreased to reduce the power consumption (standby power).
  • the initial supply voltage at the start of driving is determined every time driving is started. In particular, when a low voltage can be maintained during stop control and the target value changes all at once due to an impact or the like, step-out is avoided by applying a high initial voltage by starting movement.
  • FIG. 8 shows an image when the applied voltage is fixed and variable during each period during the displacement control and the stop control.
  • the horizontal axis is time
  • the vertical axis is position
  • the change of the target position PTg is indicated by a solid line.
  • the broken line indicates the conversion of the actual position Pp, and a deviation occurs between the target position and the actual position (deviations d1, d2, d3, d4, etc.).
  • the “position” is the position of the driven body driven by the stepping motor 44, but corresponds to the opening diameter when the driven body is a movable part (a diaphragm blade mechanism) of the diaphragm mechanism 45.
  • the “position” may be considered as a position as a motor rotation angle of the stepping motor 44.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the applied voltage, that is, the voltage of the drive signal that the DSP 42 gives to the motor driver 43.
  • a solid line Vs indicates a state in which a fixed voltage is applied from the displacement control to the stop control.
  • a broken line Vv indicates a state where the applied voltage is variably set according to the deviation of FIG. 8A.
  • FIG. 8 is merely one of the operation models, but power consumption increases by continuously applying a fixed voltage as indicated by a solid line Vs, for example. Therefore, in the present embodiment, the applied voltage is changed according to the deviations d3, d4, etc. during the stop control (broken line Vv). As a result, if the deviation is small, the power consumption is reduced. If the deviation is large, the voltage is increased to maintain the stopped state (opening diameter).
  • the applied voltage may be variably set even during displacement control. For example, the applied voltage is changed according to the deviations d1, d2, etc. (broken line Vv). For example, when the deviation is relatively large, such as the deviation d2, the voltage is increased to avoid step-out.
  • the applied voltage is lowered to reduce the power consumption.
  • voltage variable control may be performed in this way, or fixed voltage application may be performed. Further, the initial voltage at the beginning of movement may be increased.
  • FIG. 9 A processing example of the first embodiment realized by the DSP 42 having the function of FIG. 5 will be described with reference to FIG.
  • the CPU 41 transmits a drive command to the DSP 42 at a predetermined cycle even during stop control.
  • the CPU 41 transmits to the DSP 42 a drive command including information on the same target position (that is, the current position) or information indicating zero as a relative position, so that the DSP 42 does not perform displacement driving. Become.
  • step S101 the DSP 42 determines whether stop control is currently being performed and branches the process. Whether or not the stop control is being performed can be determined from, for example, information change of the target position instructed from the CPU 41. If the target position has not changed (or if the target position is given as a drive amount from the current position and the value is zero), the stop control is in progress, and in the case of displacement, the CPU 41 To change. Therefore, the DSP 42 can determine whether or not the stop control is currently being performed, for example, by differentiating the value of the target position received periodically.
  • step S120 the DSP 42 confirms whether or not the deviation between the current position and the target position is greater than or equal to a predetermined threshold thD1.
  • the DSP 42 constantly monitors the detection information of the MR encoder 46, and thereby grasps the current position, that is, the opening diameter of the diaphragm mechanism 45 converted into the displacement amount of the stepping motor 44.
  • the current target position is given from the CPU 41. Therefore, for example, the deviation values shown as deviations d3 and d4 in FIG. 8 can be calculated. Therefore, the DSP 42 compares the calculated deviation with the threshold thD1, and if it is equal to or greater than the threshold thD1, the process proceeds to step S121, and if less than the threshold thD1, the process proceeds to step S131.
  • the DSP 42 changes the voltage setting so that the applied voltage applied as the drive signal for the stepping motor 44 is increased by one step in step S121. However, the DSP 42 confirms in step S122 whether or not the increased voltage value exceeds a threshold thU1 that is a predetermined voltage upper limit. If not, the DSP 42 proceeds to step S124 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the changed voltage setting to the motor driver 43. If it is determined in step S122 that the increased voltage value exceeds the threshold thU1, the DSP 42 proceeds to step S123 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the voltage upper limit value to the motor driver 43. To.
  • the drive signal voltage is increased step by step for every predetermined period such as 16.6 msec.
  • the voltage increase is limited to the upper limit value indicated by the threshold thU1.
  • the one-step voltage setting is increased when the deviation is greater than or equal to the threshold thD1, but the voltage increase amount may be varied according to the deviation amount.
  • the process is such that the larger the deviation value (that is, the farther the current position is from the target position), the larger the voltage increase amount is.
  • step S120 If it is determined in step S120 that the deviation is less than the threshold thD1 and the deviation is relatively small, the DSP 42 changes the voltage setting so that the applied voltage applied as the drive signal for the stepping motor 44 in step S131 is decreased by one step. However, the DSP 42 confirms in step S132 whether or not the voltage value after down is less than a threshold value thL1 that is a predetermined voltage lower limit. If it is equal to or greater than the threshold thL1, the DSP 42 proceeds to step S134 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the changed voltage setting to the motor driver 43. If it is determined in step S132 that the voltage value after being lowered is less than the threshold thL1, the DSP 42 proceeds to step S133 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the voltage lower limit value to the motor driver 43. .
  • the drive signal voltage is lowered step by step for every predetermined period such as 16.6 msec.
  • the voltage drop is limited to the lower limit value indicated by the threshold thL1. Therefore, the minimum voltage application is performed during the stop control.
  • the one-step voltage setting is lowered when the deviation is less than the threshold thD1, but the voltage drop amount may be varied according to the deviation amount. That is, the process is such that the smaller the deviation value (that is, the closer the current position is to the target position), the larger the voltage drop amount per time.
  • step S101 If it is determined in step S101 that stop control is not being performed, that is, displacement control is being performed, the DSP 42 proceeds to step S102, and first branches the process depending on whether or not the current timing is the drive start timing. That is, it is a determination as to whether or not it is the timing when the CPU 41 has instructed a drive command that has been in the stop control so far and that first indicates a target position different from the current position.
  • step S103 the DSP 42 proceeds to step S103 and applies an initial voltage as a drive signal for the stepping motor 44.
  • the initial voltage is a drive signal voltage at the start of movement, and the DSP 42 calculates an initial voltage corresponding to the target value of the drive amount and gives a drive signal as a PWM signal based on the voltage to the motor driver 43. That is, in step S103, the DSP 42 calculates the voltage of the drive signal in accordance with the deviation between the given target position and the current position, and sets it as the voltage of the drive signal. Actually, by applying a higher voltage than during normal driving, it is possible to follow the instructions with good response when starting to move. Further, the DSP 42 updates the necessary minimum voltage during the displacement control.
  • step S104 the DSP 42 branches the process depending on whether or not it operates in the voltage control mode.
  • the camera control unit 30 notifies the lens control unit 23 of the camera mode. Therefore, the lens control unit 23 can select a drive mode according to the camera mode (step S21 in FIG. 3).
  • the CPU 41 selects the drive mode according to the camera mode, and the DSP 42 receives the selected drive mode in the drive command.
  • the DSP 42 may branch the process in step S104 depending on whether the received drive mode is the voltage control mode or the fixed voltage mode.
  • the voltage control mode is entered, for example, the following case can be considered.
  • the voltage control mode in the case of low-speed driving with low pps (pulse per second) at the time of moving image capturing, it is conceivable to set the voltage control mode.
  • driving at high pps at the time of still image capturing it is conceivable to set the voltage control mode.
  • the voltage control mode or the fixed voltage mode is selected as a mode according to the imaging operation mode of the imaging apparatus 1.
  • the imaging operation mode referred to here is an operation mode that differs in one or a plurality of points from the viewpoint of sound noise during imaging, the viewpoint of power consumption, and the viewpoint of imaging speed.
  • a voltage control mode may be used during moving image shooting, and a fixed voltage mode may be used during still image shooting.
  • the voltage control mode may be selected when the silent shooting mode is selected.
  • the voltage control mode is selected when the power save mode is selected.
  • the voltage control mode may be selected according to the low-speed imaging mode.
  • the mode when the high-speed shooting mode is set, the mode is switched to the fixed voltage mode. Furthermore, the judgment of the user from the viewpoint of sound noise during imaging, power consumption, or imaging speed may be reflected. That is, either the voltage control mode or the fixed voltage mode may be selected by a user input operation.
  • the process of determination of the voltage control mode and the fixed voltage mode for branching as described above in step S104 is described in the example performed by the CPU 41, it may be executed as a function of the mode determination unit 65 in the DSP 42, for example. Good. That is, the mode determination unit 65 may determine the voltage control mode and the fixed voltage mode during the displacement control in addition to the determination during the stop control and the displacement control.
  • the DSP 42 proceeds to step S105 and performs drive control by applying the fixed voltage. That is, the DSP 42 supplies a drive signal with a preset fixed voltage to the motor driver 43.
  • the DSP 42 confirms whether or not the deviation between the current position and the target position is greater than or equal to a predetermined threshold thD2 in step S106.
  • the threshold thD2 may be the same value as the threshold thD1 used during stop control, or may be a different value. For example, since it is assumed that the deviation value increases on average during the displacement control as compared to during the stop control, it is conceivable that it is preferable in terms of voltage variable control that thD1 ⁇ thD2.
  • the DSP 42 determines that the deviation obtained from the detection information of the MR encoder 46 and the target position given by the CPU 41 is equal to or greater than the threshold thD2 and the deviation is relatively large, the application given as a drive signal for the stepping motor 44 in step S107 Change the voltage setting to increase the voltage by one level.
  • the DSP 42 confirms in step S108 whether or not the voltage value increased in step S107 exceeds a threshold thU2 that is a predetermined voltage upper limit.
  • the threshold value thU2 may be the same as the threshold value thU1 during stop control, but is desirably set to an appropriate upper limit value during displacement control. For example, thU2> thU1.
  • step S110 If the increased voltage value does not exceed the upper limit value indicated by the threshold thU2, the DSP 42 proceeds to step S110 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the changed voltage setting to the motor driver 43. . If it is determined in step S108 that the increased voltage value has exceeded the threshold thU1, the DSP 42 proceeds to step S109 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the voltage upper limit value to the motor driver 43. .
  • the drive signal voltage is increased by one step every predetermined cycle.
  • the voltage increase is limited to the upper limit value indicated by the threshold thU2.
  • the one-step voltage setting is increased when the deviation is greater than or equal to the threshold thD2, but the voltage increase amount may be varied according to the deviation amount. That is, the larger the deviation value, the larger the amount of voltage increase per time.
  • step S106 If it is determined in step S106 that the deviation is less than the threshold thD2 and the deviation is relatively small, the DSP 42 changes the voltage setting so that the applied voltage to be applied as a drive signal for the stepping motor 44 in step S111 is decreased by one step. However, the DSP 42 confirms in step S112 whether or not the voltage value after down is less than a threshold value thL2 which is a predetermined voltage lower limit.
  • the threshold thL2 may be the same as the threshold thL1 during stop control, but is desirably set to an appropriate lower limit value during displacement control. For example, thL2> thL1.
  • step S114 If the voltage value after the down is greater than or equal to the threshold thL2, the DSP 42 proceeds to step S114 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the changed voltage setting to the motor driver 43. If it is determined in step S112 that the voltage value after down has become less than the threshold value thL2, the DSP 42 proceeds to step S113 and supplies a drive signal as a PWM signal corresponding to the voltage lower limit value to the motor driver 43. To do.
  • the drive signal voltage is lowered by one step every predetermined cycle.
  • the voltage drop is limited to the lower limit value indicated by the threshold thL2. Therefore, the voltage application required for the drive control is performed.
  • the one-step voltage setting is lowered when the deviation is less than the threshold thD2.
  • the voltage drop amount may be varied according to the deviation amount. That is, the process is such that the smaller the deviation value is, the larger the voltage drop amount is.
  • FIG. 9 Processing of Second Embodiment> The processing of the second embodiment is shown in FIG. This is an example in which the processing of step S140 to step S155 is added to the processing of FIG. 10, 11, and 12 showing the following second, third, and fourth embodiments, the processes that have already been described with reference to FIG. 9 are denoted by the same step numbers to avoid redundant description.
  • step S140 the DSP 42 determines whether or not the phase position as the current stop target position is in the vicinity of the unstable point.
  • FIG. 7A shows the phase position that becomes an unstable point as the point P5.
  • the vicinity of the unstable point is, for example, that the stop target position is within a predetermined range set around the phase position (T R / 2) of the point P5. What is necessary is just to judge whether there exists. If the phase position as the current stop target position is in the vicinity of the unstable point, the DSP 42 selects the coefficient K1 as the gain coefficient K in step S142.
  • the DSP 42 determines whether or not the phase position as the current stop target position is near the stable point in step S141. With the vicinity of the stable point, for example, it may be determined whether or not the target stop position is within a predetermined range set around the phase position (4T R / 4) of the point P1 in FIG. 7A. When the phase position as the current stop target position is in the vicinity of the stable point, the DSP 42 selects the coefficient K3 as the gain coefficient K in step S143.
  • the DSP 42 selects the coefficient K2 as the gain coefficient K in step S144.
  • step S145 the DSP 42 changes the voltage setting so that the applied voltage applied as the drive signal for the stepping motor 44 is increased by the voltage width reflecting the gain coefficient. For example, when the voltage increase width in one stage is “Vu”, the voltage is increased by the voltage (K ⁇ Vu).
  • the up width is large near the unstable point, and the up width is small near the stable point.
  • step S150 the DSP 42 determines whether or not the phase position as the current stop target position is in the vicinity of the unstable point. If the phase position as the current stop target position is near the unstable point, the DSP 42 selects the coefficient K4 as the gain coefficient K in step S152.
  • the DSP 42 determines in step S151 whether or not the phase position as the current stop target position is in the vicinity of the stable point. If the phase position as the current stop target position is near the stable point, the DSP 42 selects the coefficient K6 as the gain coefficient K in step S153. If the phase position as the current stop target position is neither near the unstable point nor near the stable point, the DSP 42 selects the coefficient K5 as the gain coefficient K in step S154.
  • step S155 the DSP 42 changes the voltage setting so that the applied voltage applied as the drive signal for the stepping motor 44 is reduced by a voltage width reflecting the gain coefficient.
  • the voltage down width of one step is “Vd”
  • the voltage is increased by the voltage (K ⁇ Vd).
  • K ⁇ Vd the voltage
  • the down width is large near the stable point, and the down width is small near the unstable point.
  • the process during the displacement control is the same as in FIG. 10.
  • the voltage increase width and the voltage decrease width are made different depending on the phase position of the stop target position. Specifically, in the case of the vicinity of the unstable point, the voltage is not lowered too much to maintain the stop position, but is increased to some extent, and in the vicinity of the stable point, the maintenance of the stop position is relatively easy.
  • the control is based on the idea of promoting the reduction of power consumption by reducing the voltage as much as possible.
  • the coefficients K1 ⁇ K6, K2 ⁇ K5, and K3 ⁇ K4 may be used. These may be set appropriately as the voltage increase / decrease width.
  • the coefficient K itself may be increased in steps S142 and S153, the coefficient K itself may be decreased in steps S143 and S152, and the initial value of the coefficient K may be maintained in steps S144 and S154. Even in this case, the voltage change width in steps S145 and S155 differs depending on the phase position.
  • a processing example in which the value of the coefficient K is changed only in the vicinity of the unstable point, or the value of the coefficient K is changed only in the vicinity of the stable point For example, if the process proceeds to step S144 if it is not in the vicinity of the unstable point in step S140, it becomes an example of processing in which the coefficient K at the time of voltage increase is increased only in the vicinity of the unstable point. Further, for example, if steps S153 and S154 are selected in step S151 without providing steps S150 and S152, a processing example in which the coefficient K at the time of voltage reduction is increased only in the vicinity of the stable point.
  • the threshold value for determining the phase position range such as the vicinity of the unstable point, the vicinity of the stable point, etc. is calculated and determined from the experimental results of the actual machine.
  • FIG. 11 shows a processing example of the DSP 42 as the third embodiment.
  • the stop mode is the same as the processing example of FIG. 9 and the drive mode is limited to the fixed voltage mode during the displacement control. That is, during displacement control, the DSP 42 always applies a drive signal with a fixed voltage in step S105. Even in such a processing example, the stop position can be maintained and the power consumption can be reduced during the stop control as in the example of FIG. While displacement control is in progress, the power consumption reduction effect cannot be obtained, but the processing is simplified and the control burden is reduced.
  • the cumulative period length during stop control is longer than the cumulative period length during displacement control, so that the power consumption reduction effect can be sufficiently obtained even in the processing of FIG.
  • the example which performs a process like this FIG. 11 during displacement control can also be considered.
  • FIG. 12 shows a processing example of the DSP 42 as the fourth embodiment.
  • the stop mode is the same as the processing example of FIG. 9 and the drive mode is limited to the fixed voltage mode during the displacement control.
  • the drive start timing is an example in which a relatively high initial voltage is applied.
  • the process proceeds from step S102 to step S103 and the initial voltage is applied, but thereafter, the drive signal is applied with the fixed voltage in step S105.
  • the stop position can be maintained and the power consumption can be reduced during the stop control as in the example of FIG.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 13 shows a state in which an operator (doctor) 11131 is performing an operation on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic operation system 11000.
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. And a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible lens barrel. Good.
  • An opening into which the objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. Irradiation is performed toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image sensor by the optical system. Observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: “Camera Control Unit”) 11201 as RAW data.
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various kinds of image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing), for example.
  • image processing for example, development processing (demosaic processing
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 includes a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • a user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls the drive of the energy treatment instrument 11112 for tissue ablation, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 passes gas into the body cavity via the pneumoperitoneum tube 11111.
  • the recorder 11207 is an apparatus capable of recording various types of information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information related to surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light when the surgical site is imaged to the endoscope 11100 can be configured by, for example, a white light source configured by an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out.
  • laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated on the observation target in a time-sharing manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing, thereby corresponding to each RGB. It is also possible to take the images that have been taken in time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the image sensor.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time. Synchronously with the timing of changing the intensity of the light, the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled to acquire an image in a time-sharing manner, and the image is synthesized, so that high dynamic without so-called blackout and overexposure A range image can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue, the surface of the mucous membrane is irradiated by irradiating light in a narrow band compared to irradiation light (ie, white light) during normal observation.
  • a so-called narrow-band light observation (Narrow Band Imaging) is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally administered to the body tissue and applied to the body tissue. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 14 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other by a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101. Observation light taken from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging device constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining them.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (dimensional) display. By performing the 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 can be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 is not necessarily provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the driving unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Thereby, the magnification and the focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information for designating the frame rate of the captured image, information for designating the exposure value at the time of imaging, and / or information for designating the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good.
  • a so-called AE (Auto-Exposure) function, AF (Auto-Focus) function, and AWB (Auto-White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on a control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various types of control related to imaging of the surgical site by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging of the surgical site. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a picked-up image showing the surgical part or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques.
  • the control unit 11413 detects surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like by detecting the shape and color of the edge of the object included in the captured image. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may display various types of surgery support information superimposed on the image of the surgical unit using the recognition result. Surgery support information is displayed in a superimposed manner and presented to the operator 11131, thereby reducing the burden on the operator 11131 and allowing the operator 11131 to proceed with surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 for connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.
  • communication is performed by wire using the transmission cable 11400.
  • communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the camera head 11102 among the configurations described above.
  • the camera head control unit 11405 includes the configuration of the lens control unit 23 described with reference to FIGS. 2, 5, and the like, and can control a stepping motor of a diaphragm mechanism in the lens unit 11401. As a result, step-out can be prevented and driving with low power consumption can be realized.
  • an endoscopic surgery system has been described as an example, the technology according to the present disclosure may be applied to, for example, a microscope surgery system and the like.
  • the lens control unit 23 outputs a deviation detection unit 62 that detects a deviation between a current position by driving the stepping motor 44 and a target position for driving the stepping motor 44, and a drive signal that drives the stepping motor 44.
  • Drive that sets the drive signal from the drive signal output unit 64 according to the value of the deviation detected by the deviation detection unit 46 during the stop control of the drive signal output unit 64 and the driven body driven by the stepping motor 44
  • a signal setting unit 63 is provided. More specifically, the lens control unit 23 functions as a motor driving device for the stepping motor 44.
  • the lens control unit 23 includes a deviation detection unit 62 that detects a deviation between the current position of the driven body (movable part of the diaphragm mechanism 45) driven by the stepping motor 44 and the target position.
  • the lens controller 23 (DSP 42) outputs a drive signal for the stepping motor 44 during displacement control for displacing the driven body to the target position, and maintains the stop position for the stepping motor 44 during stop control of the driven body.
  • the drive signal output part 64 which outputs the drive signal to be provided is provided.
  • the lens control unit 23 (DSP 42) includes a drive signal setting unit 63 that sets the voltage of the drive signal from the drive signal output unit 64 according to the deviation value detected by the deviation detection unit 62 during stop control. .
  • the applied voltage is variably set according to the deviation between the target position and the actual stop position.
  • the possibility of step-out of the stepping motor 44 can be detected.
  • the risk of step-out is high, it is possible to apply a high voltage, and when not, the voltage can be lowered.
  • the diaphragm mechanism 45 since the diaphragm mechanism 45 has a long stop period (a period in which a certain opening diameter is maintained), the power reduction effect is very large. Furthermore, in other words, even if the applied voltage is lowered, this is a time when there is no risk of step-out, so that stable motor operation can be continued without step-out thereafter. Conversely, when the deviation becomes large due to disturbance, impact, or the like, it is possible to maintain the appropriate stop position (maintain the specified opening diameter) by increasing the applied voltage.
  • the lens control unit 23 of the embodiment includes the mode determination unit 65 that determines at least whether the stop control or the displacement control is being performed based on the target position information. For example, when the target position is information that maintains the current position of the driven body at a predetermined position, the mode determination unit 65 determines that stop control is being performed. Further, when the target position is information for driving the current position of the driven body to a predetermined position, the mode determination unit 65 determines that the displacement control is being performed. Thereby, the driving state by the stepping motor 44 can be accurately determined, and the control according to the driving state can be accurately performed. In particular, by determining based on the information on the target position, it can be determined that the stop control is being correctly performed even when the driven body is displaced due to a disturbance or other factors during the stop control.
  • the DSP 42 sets the voltage of the drive signal within the voltage range from the upper limit voltage thU1 to the lower limit voltage thL1 for maintaining the stop position during the stop control.
  • a voltage is applied to maintain the stop position during the stop control of the diaphragm mechanism 45, and the variable voltage setting is performed by setting the upper limit to the lower limit for maintaining the stop position and within that range.
  • An appropriate stop position can be maintained by changing the voltage within the range from the upper limit voltage thU1 to the lower limit voltage thL1.
  • the DSP 42 compares the deviation value with the threshold thD1 during stop control, and performs a process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the comparison result. I did it. That is, the detected deviation is compared with a threshold value to determine whether the deviation is large or small. Then, the applied drive signal voltage is increased or decreased according to the magnitude of the deviation. Thereby, simple and appropriate stop state maintenance control corresponding to the degree of deviation is realized.
  • the DSP 42 describes an example in which during the stop control, the process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the deviation value detected every predetermined period is described. It was. Thereby, appropriate stop control is realized according to the situation of deviation for each predetermined feedback period.
  • the cycle is set appropriately, even when an impact is applied during the stop control, it is possible to respond with good responsiveness, and the stop position can be maintained by increasing the voltage. It is conceivable that the feedback cycle for performing the variable voltage control during the stop control is different from the feedback cycle for performing the variable voltage control during the displacement control (during opening diameter fluctuation).
  • the variation in deviation is considered to be less than during drive, so the feedback cycle during stop control is made longer than the feedback cycle during drive.
  • the processing load on the entire system during stop control can be reduced.
  • the CPU 41 transmits the target position to the DSP 42, and the DSP 42 performs the processing in any one of FIGS. 9, 10, 11, and 12 during the displacement control, 60 Hz (16.6 msec interval), and during the stop control. Is a 30 Hz period (33.3 msec interval).
  • the DSP 42 sets the voltage of the drive signal according to the stop phase position of the stepping motor 44.
  • the stepping motor 44 is micro-step driven and stopped at various phase positions as shown in FIG. 6A, the stability of the stopped state varies depending on the phase position. Therefore, by setting the voltage according to the phase position, it is possible to maintain the stopped state suitable for the phase position.
  • the DSP 42 sets a coefficient K corresponding to the stop phase position of the stepping motor 44, and sets the amount of change in the voltage of the drive signal using the coefficient K ( (See FIG. 10).
  • the stepping motor 44 is driven by microsteps and stopped at various phase positions as shown in FIG. 6A, when the state is close to an unstable point, the high stopping voltage is maintained as much as possible to improve the stop state. To be maintained.
  • the state is close to the stable point, the stopped state can be maintained even if the voltage is relatively low. Therefore, in such a case, the reduction of power consumption is emphasized so that the voltage is as low as possible.
  • the voltage lower limit value is reached early during the stop near the stable point, which is effective by reducing power consumption.
  • the driven body is the movable portion of the diaphragm mechanism that is disposed in the imaging optical system (lens system 21). That is, it is a movable part that changes the opening diameter.
  • the aperture diameter of the aperture mechanism 45 is changed by the stepping motor 44, the aperture diameter can be maintained at the target diameter (F value) by applying a voltage to the stepping motor 44 even during stop control.
  • the applied voltage during the stop control of the stepping motor 44 is variably set according to the deviation, so that the F value is appropriately maintained and the voltage is reduced as much as possible to reduce the power consumption. Reduction can be achieved.
  • the driving of the diaphragm mechanism since the period during which stop control is being performed becomes long, it is very effective to reduce power consumption during stop control.
  • the DSP 42 detects the current position by the stepping motor or the position sensor (MR encoder 46) provided on the driven body.
  • the DSP 42 can detect the current position easily and accurately. This makes it possible to accurately detect the deviation and to perform appropriate voltage control.
  • the position sensor is not limited to the MR encoder 46, and other sensors may be used. For example, it is possible to obtain current position information using an optical sensor and an encoder.
  • the DSP 42 describes an example in which the voltage of the drive signal is set to the initial voltage corresponding to the target value of the drive amount at the drive start timing of the stepping motor 44. (S102, S103). That is, the initial voltage is set as the processing of steps S102 ⁇ S103 in FIG. 9, FIG. 10 or FIG. This makes it possible to operate the stepping motor 44 with good responsiveness.
  • the DSP 42 described an example in which the voltage of the drive signal is set to a fixed voltage during the displacement control. That is, during the displacement control, the stepping motor 44 is driven with a fixed voltage. That is, as shown in FIG. 11, during the displacement control, a fixed voltage determined in advance in the process of step S105 is set as the drive signal voltage. In this case, during the displacement control, an operation for applying a high fixed voltage to avoid step-out is realized. In other words, the concept is to emphasize step-out avoidance during displacement control and to realize variable voltage control during stop control to reduce power consumption. Note that, as in the fourth embodiment (FIG.
  • the DSP 42 sets the voltage of the drive signal to a fixed voltage in the first mode (fixed voltage mode), and the second mode (voltage control mode).
  • the voltage of the drive signal is set according to the detected deviation value.
  • the stepping motor 44 is selectively used depending on the mode when it is driven at a fixed voltage and when it is variably set. Thereby, stepping motor driving suitable for the mode can be realized.
  • the first mode (fixed voltage mode) and the second mode (voltage control mode) are modes according to the imaging operation mode of the imaging apparatus 1.
  • the first mode and the second mode are set according to an imaging operation mode such as operation imaging, still image imaging, and continuous shooting imaging.
  • the imaging operation mode mentioned here is an operation mode in which at least one of sound noise, power consumption, and imaging speed during imaging is different.
  • a stepping motor drive suitable for the imaging operation can be realized.
  • the second mode (voltage control mode) can be realized by reducing the voltage applied to the stepping motor 44 if possible to reduce noise.
  • the voltage control mode and the fixed voltage mode can be appropriately selected from the viewpoint of power consumption and imaging speed.
  • the DSP 42 sets the voltage of the drive signal according to the detected deviation value during the displacement control. As shown in FIGS. 9 and 10, by performing variable voltage setting even during displacement control, it is possible to avoid step-out and reduce power consumption if possible (if there is no fear of step-out). .
  • the control may be performed in the fixed voltage mode is shown, but the drive control may be always performed in the voltage control mode during the displacement control. That is, it can be considered that the variable voltage control is always performed in conjunction with the stop control.
  • the DSP 42 sets the voltage of the drive signal within the voltage range from the first upper limit voltage thU1 to the first lower limit voltage thL1 during stop control, and during displacement control,
  • the example in which the voltage of the drive signal is set within the voltage range from the second upper limit voltage thU2 to the second lower limit voltage thL2 has been described.
  • voltage control is performed within the range from the first upper limit voltage (thU1) to the first lower limit voltage (thL1) for maintaining the stop position, and during displacement control, it is appropriate while avoiding step out
  • Voltage control is performed within the range from the second upper limit voltage (thU2) to the second lower limit voltage (thL2) as a range in which a simple motor drive can be performed.
  • voltage control is executed within an appropriate range during stop control and during displacement control.
  • the DSP 42 compares the detected deviation value with the first threshold thD1 during the stop control, and performs a process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the comparison result.
  • the detected deviation value is compared with the second threshold thD2, and the process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the comparison result is described. That is, as in the processing of the first and second embodiments (FIGS. 9 and 10), the degree of deviation is determined using the first threshold (thD1) during stop control, and the second during displacement control. The degree of deviation is determined using the threshold value (thD2).
  • the first threshold value (thD1) is a threshold value for determining whether the stop state is maintained and the possibility of step-out
  • the second threshold value (thD2) is a threshold value for determining whether stable motor driving can be maintained.
  • stable operation of the stepping motor 44 is realized by appropriately setting each value according to the purpose. Note that both can be considered as criteria in terms of determining the possibility of step-out, and considering only that point, the first threshold value (thD1) and the second threshold value (thD2) are set to the same value. It is also possible.
  • the technology of the present disclosure can be widely applied to a drive system that uses a stepping motor.
  • the technique of the present disclosure can be applied when a stepping motor is used for focus lens drive, zoom lens drive, and the like.
  • the lens barrel 2, the imaging device 1, and the endoscope surgery system described above can be applied as a drive control technique using the stepping motor 44. This is particularly useful when applying voltage during stop control of the stepping motor 44.
  • this technique can also take the following structures.
  • a deviation detector for detecting a deviation between a current position by driving the stepping motor and a target position for driving the stepping motor;
  • a drive signal output unit for outputting a drive signal for driving the stepping motor;
  • a drive signal setting unit configured to set a drive signal from the drive signal output unit in accordance with a deviation value detected by the deviation detection unit during stop control of the driven body driven by the stepping motor.
  • Motor control device (2) The motor control device according to (1), further including a mode determination unit that determines whether the stop control is being performed or the displacement control for displacing the driven body is being performed based on information on a target position.
  • the motor control device determines that the stop control is being performed when the target position is information that maintains the current position of the driven body at a predetermined position.
  • the mode control unit determines that the displacement is being controlled when the target position is information for driving the current position of the driven body to the predetermined position.
  • the motor control device according to (2) or (3).
  • the drive signal is a PWM signal including a voltage value
  • the drive signal setting unit includes: The motor control device according to any one of (1) to (4), wherein a voltage of a drive signal is set within a voltage range from an upper limit voltage to a lower limit voltage for maintaining the stop position during the stop control.
  • the drive signal setting unit includes: During the stop control, the deviation value detected by the deviation detection unit is compared with a threshold value, and the process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the comparison result is performed. Any one of (1) to (5) A motor control device according to claim 1. (7) The drive signal setting unit includes: The motor according to any one of (1) to (6), wherein during the stop control, a process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the value of the deviation detected by the deviation detection unit is performed at predetermined intervals. Control device. (8) The drive signal setting unit includes: The motor control device according to any one of (1) to (7), wherein a voltage of a drive signal is set according to a stop phase position of the stepping motor.
  • the drive signal setting unit includes: The motor control device according to (8), wherein a coefficient corresponding to a stop phase position of the stepping motor is set, and a change amount of the voltage of the drive signal is set using the coefficient.
  • the drive signal setting unit sets the voltage of the drive signal to an initial voltage corresponding to a target value of the drive amount at the drive start timing of the stepping motor. Motor control device.
  • the drive signal setting unit includes: The motor control device according to any one of (2) to (4), wherein when the mode determination unit determines that displacement control is being performed, the voltage of the drive signal is set to a fixed voltage.
  • the drive signal setting unit includes: When the mode determination unit determines that displacement control is in progress, In the case of the first mode, the drive signal voltage is set to a fixed voltage, The motor control device according to any one of (2) to (4), wherein in the second mode, the voltage of the drive signal is set according to a value of the deviation detected by the deviation detection unit.
  • the motor control device according to (14), wherein the first mode and the second mode are modes according to an imaging operation mode of the imaging device.
  • the motor control device is an operation mode in which any of sound noise, power consumption, or imaging speed during imaging is different.
  • the first mode is a still image capturing mode
  • the motor control device according to any one of (14) to (16), wherein the second mode is a moving image capturing mode.
  • the drive signal setting unit includes: The motor according to any one of (2) to (4), wherein when the mode determination unit determines that displacement control is being performed, the voltage of the drive signal is set according to the value of the deviation detected by the deviation detection unit. Control device.
  • the drive signal setting unit includes: During the stop control, the voltage of the drive signal is set within the voltage range from the first upper limit voltage to the first lower limit voltage, The motor control device according to (18), wherein the voltage of the drive signal is set within a voltage range from a second upper limit voltage to a second lower limit voltage during the displacement control.
  • the drive signal setting unit includes: During the stop control, the deviation value detected by the deviation detection unit is compared with the first threshold value, and the process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the comparison result is performed. During the displacement control, the deviation value detected by the deviation detection unit is compared with the second threshold value, and the process of increasing or decreasing the voltage of the drive signal according to the comparison result is performed (18) or (19 ) Motor control device.
  • An optical device configured as a lens barrel that can be attached to an imaging device, A deviation detector for detecting a deviation between a current position by driving the stepping motor and a target position for driving the stepping motor; A drive signal output unit for outputting a drive signal for driving the stepping motor; A drive signal setting unit configured to set a drive signal from the drive signal output unit in accordance with a deviation value detected by the deviation detection unit during stop control of the driven body driven by the stepping motor.
  • a deviation detector for detecting a deviation between a current position by driving the stepping motor and a target position for driving the stepping motor;
  • a drive signal output unit for outputting a drive signal for driving the stepping motor;
  • a drive signal setting unit configured to set a drive signal from the drive signal output unit in accordance with a deviation value detected by the deviation detection unit during stop control of the driven body driven by the stepping motor.
  • Imaging device During stepping motor stop control, Detecting a deviation between a current position by driving the stepping motor and a target position for driving the stepping motor; Set the stepping motor drive signal according to the detected deviation value, A motor control method for outputting a driving signal for the stepping motor based on the setting.

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Abstract

ステッピングモータ駆動において停止制御中に停止位置の安定を図りつつ電力消費を削減できるようにする。このためステッピングモータの駆動による現在位置とステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、偏差検出部で検出された偏差の値に応じて駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部を備えるようにする。これにより停止中に停止位置を維持しながら印加電圧を低下させる。

Description

モータ制御装置、光学装置、撮像装置、モータ制御方法
 本技術はモータ制御装置、光学装置、撮像装置、モータ制御方法に関し、特にステッピングモータの制御についての技術分野に関する。
 ステッピングモータの駆動制御に関して各種の技術が知られている。下記特許文献1にはステッピングモータの駆動中に電圧制御を行うことが開示されている。
特開2015-23703号公報
 ところでステッピングモータによって変位駆動される被駆動体としては、停止位置を適切に維持しておくことが必要なものもある。この場合、被駆動体がステッピングモータにより駆動されるとともに、停止位置維持のための制御も行われる。
 このようなものの一つの例として、撮像装置(又はレンズ鏡筒)に配置される絞り機構(アイリス機構)がある。即ち絞り機構として、開口径をステッピングモータにより変化させる構成がある。
 この場合、ステッピングモータにより或る開口径にまで変位させた後は、その開口径を維持しておくことが撮像動作にとって重要である。このため、ステッピングモータの停止制御中も、指定の絞り値を維持するために、また駆動時の脱調回避のために、ある程度高い電圧印加を行うようにしているものがある。
 ところがこのような停止制御中の高電圧印加が消費電力の増大につながっている。特に停止制御中は、累積的な期間長としては変位制御中よりも長いことが通常であり、停止制御中の電圧印加による電力消費の影響は大きい。
 そこで本技術は、特にステッピングモータの停止制御中に、適切な電圧印加を行いつつ消費電力削減を図ることを目的とする。
 本技術に係るモータ制御装置は、ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部とを備える。
 即ちステッピングモータに対して、停止制御中にも、その停止位置を維持するように駆動信号印加を行う。この場合に、目標位置と実際の停止位置との偏差に応じて、駆動信号を設定する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、目標位置の情報に基づいて、少なくとも、前記停止制御中か、前記被駆動体を変位させる変位制御中かを判断するモード判断部を備えることが考えられる。
 また、前記モード判断部は、目標位置が前記被駆動体の現在位置を所定位置に維持させる情報の場合、前記停止制御中と判断することが考えられる。
 また、前記モード判断部は、目標位置が前記被駆動体の現在位置を前記所定位置まで駆動させる情報の場合、前記変位制御中と判断することが考えられる。
 即ち、変位制御中か停止制御中かを判断し、その結果に応じた適切な制御が行われるようにする。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号は電圧値を含むPWM信号で、前記駆動信号設定部は、前記停止制御中に、停止位置を維持するための上限電圧から下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定することが考えられる。
 被駆動体の停止制御中にその停止位置を維持するための電圧印加を行うが、その電圧設定は、停止位置の維持のための上限から下限を設定し、その範囲内で行うようにする。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うことが考えられる。
 検出された偏差と閾値とを比較して、偏差が大きいか小さいかを判定する。そして偏差の大小に応じて印加している駆動信号電圧を増減する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記停止制御中に、所定周期毎に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うことが考えられる。
 所定のフィードバック周期で偏差を確認し、また閾値と比較して偏差の程度を確認する。そしてその比較結果に応じて印加している駆動信号電圧を増減する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記ステッピングモータの停止位相位置に応じた駆動信号の電圧設定を行うことが考えられる。
 いわゆるマイクロステップ駆動を行う場合、ステッピングモータの停止位置は1ステップ分の角度より細かい角度(位相位置)で設定できる。その場合に位相位置に応じて停止状態の維持のための電圧設定を行うようにする。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記ステッピングモータの停止位相位置に応じた係数を設定し、当該係数を用いて駆動信号の電圧の変化量を設定することが考えられる。
 停止位相位置によってステッピングモータの停止状態の安定性が異なる。そこで安定性を反映するように、停止位相位置に応じて駆動信号電圧の変化量を可変設定する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記被駆動体は撮像光学系に配置された絞り機構の可動部であることが考えられる。
 撮像光学系における絞り機構(アイリス)の開口径をステッピングモータにより変動させる場合に、そのステッピングモータに対して停止制御中にも電圧印加を行うことで、開口径を目標の径(F値:focal number)に維持できるようにする。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記偏差検出部は、前記ステッピングモータ又は前記被駆動体に設けられた位置センサにより前記現在位置を検出することが考えられる。
 例えばMR(Magneto Resistance)エンコーダなどとして位置センサを装備することを想定する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記ステッピングモータの駆動開始タイミングにおいて、駆動信号の電圧を、駆動量の目標値に応じた初期電圧となるようにすることが考えられる。
 動き出しのタイミングで、与えられた目標値による目標位置と、現在位置との偏差に応じた駆動信号の電圧を設定する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記モード判断部が変位制御中と判断した場合、駆動信号の電圧を固定電圧に設定することが考えられる。
 即ち変位制御中にはステッピングモータを固定電圧で駆動する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記モード判断部が変位制御中と判断した場合において、第1モードの場合は駆動信号の電圧を固定電圧に設定し、第2モードの場合は駆動信号の電圧を、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて設定することが考えられる。
 即ち変位制御中にはステッピングモータを固定電圧で駆動する場合と可変設定する場合とをモードに応じて使い分ける。
 また、上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記第1モード、前記第2モードは、撮像装置の撮像動作態様に応じたモードであることが考えられる。
 前記撮像動作態様は、撮像中の音ノイズ、消費電力、又は撮像速度のいずれかが異なる動作態様である。
 例えば動作撮像、静止画撮像、連写撮像などの撮像動作態様によって第1モード、第2モードが設定される。
 特には、前記第1モードは静止画撮像モード、前記第2モードは動画撮像モードであることが考えられる。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記モード判断部が変位制御中と判断した場合、駆動信号の電圧を、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて設定することが考えられる。
 即ち停止制御中だけでなく変位制御中にもステッピングモータの駆動信号の電圧を偏差に応じて可変設定する。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記停止制御中に、第1の上限電圧から第1の下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定するとともに、前記変位制御中に、第2の上限電圧から第2の下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定することが考えられる。
 即ち停止制御中は、停止位置を維持するための第1の上限電圧から第1の下限電圧の範囲内で電圧制御を行い、変位制御中は脱調を回避しつつ適切なモータ駆動が行える範囲としての第2の上限電圧から第2の下限電圧の範囲内で電圧制御を行う。
 上記した本技術に係るモータ制御装置においては、前記駆動信号設定部は、前記停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と第1の閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うとともに、前記変位制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と第2の閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うことが考えられる。
 即ち停止制御中と変位制御中で、偏差の程度を判定する閾値を異なる値とする。
 本技術に係る光学装置は、撮像装置に装着可能なレンズ鏡筒として構成される光学装置であって、上記のモータ制御装置を備える。
 また本技術に係る撮像装置は、上記のモータ制御装置を備える。
 また本技術に係るモータ制御方法は、ステッピングモータの停止制御中に、前記ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出し、検出された偏差の値に応じて前記ステッピングモータの駆動信号を設定し、該設定に基づいて前記ステッピングモータの駆動信号を出力する。
 これにより、ステッピングモータの停止制御中に電圧印加を行う場合に印加電圧を可変設定し、電力消費の削減を図る。
 本技術によればステッピングモータの停止制御中に駆動信号による電圧印加を行うが、駆動信号電圧を被駆動体の現在位置と目標位置との偏差に応じて設定制御することで、偏差の状況に応じて低電圧化が実現できる。これにより停止状態を安定化したまま電力消費を削減できる。
 なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の実施の形態の撮像装置及びレンズ鏡筒のブロック図である。 実施の形態のステッピングモータ制御系のブロック図である。 実施の形態のステッピングモータ駆動制御処理のフローチャートである。 実施の形態のレンズ制御部の配置例の説明図である。 実施の形態のモータ制御装置としてのDSPの機能構成のブロック図である。 ステッピングモータの構造の説明図である。 ステッピングモータの位相位置の説明図である。 実施の形態のステッピングモータの印加電圧制御の説明図である。 第1の実施の形態のモータ制御処理のフローチャートである。 第2の実施の形態のモータ制御処理のフローチャートである。 第3の実施の形態のモータ制御処理のフローチャートである。 第4の実施の形態のモータ制御処理のフローチャートである。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。
 以下、実施の形態を次の順序で説明する。
<1.撮像装置及びレンズ鏡筒の構成>
<2.ステッピングモータの駆動制御>
<3.第1の実施の形態の処理>
<4.第2の実施の形態の処理>
<5.第3の実施の形態の処理>
<6.第4の実施の形態の処理>
<7.内視鏡手術システムへの応用例>
<8.まとめ及び変形例>
 なお実施の形態では、主に、撮像装置に設けられる絞り機構を駆動するステッピングモータの駆動制御を例に挙げて説明する。この場合に「駆動制御」とは絞り機構の開口径を変化させるための制御のみを指すのではなく、開口径を維持しているときの制御も含むものとする。
 また説明上の区別のために「変位制御中」「停止制御中」という言葉を用いる。
 「変位制御中」とは、ステッピングモータが被駆動体を変位させている期間をいう。例えば絞り機構の絞り羽根により開口径を変化させている期間である。
 「停止制御中」とは、ステッピングモータが被駆動体の変位を停止させている(移動させていない)期間をいう。例えば絞り機構の絞り羽根による開口を或る径に維持させている期間である。なお、この停止制御中は、あくまでも被駆動体に対して停止制御をしている期間である。例えば停止制御をしていながら外乱等により被駆動体の変位が生じているようなこともあるが、このような期間も停止制御中に含まれる。
<1.撮像装置及びレンズ鏡筒の構成>
 図1は撮像装置1及びレンズ鏡筒2の構成を示している。撮像装置1は静止画や動画を撮像可能ないわゆるデジタルカメラであり、レンズ鏡筒2が撮像装置1に着脱可能とされている構成を例に挙げる。
 ここでは実施の形態のモータ制御装置はレンズ鏡筒2内に備えられる例で説明する。
 撮像装置1は、撮像素子(イメージセンサ)12、カメラ信号処理部13、記録部14、表示部15、出力部16、操作部17、電源部18、カメラ制御部30、メモリ部31を有する。
 またレンズ鏡筒2はレンズ系21、ドライバ部22、レンズ制御部23を有する。
 レンズ鏡筒2におけるレンズ系21は、カバーレンズ、ズームレンズ、フォーカスレンズ等のレンズや絞り(アイリス)機構を備える。このレンズ系21により、被写体からの光(入射光)が導かれ、撮像装置1における撮像素子12に集光される。
 撮像素子12は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)型、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型などとして構成される。
 この撮像素子12では、受光した光を光電変換して得た電気信号について、例えばCDS(Correlated Double Sampling)処理、AGC(Automatic Gain Control)処理などを実行し、さらにA/D(Analog/Digital)変換処理を行う。そしてデジタルデータとしての撮像信号を、後段のカメラ信号処理部13に出力する。
 カメラ信号処理部13は、例えばDSP(Digital Signal Processor)等により画像処理プロセッサとして構成される。このカメラ信号処理部13は、撮像素子12からのデジタル信号(撮像画像信号)に対して、各種の信号処理を施す。例えばカメラ信号処理部13は、前処理、同時化処理、YC生成処理、解像度変換処理、コーデック処理等を行う。
 前処理では、撮像素子12からの撮像画像信号に対して、R,G,Bの黒レベルを所定のレベルにクランプするクランプ処理や、R,G,Bの色チャンネル間の補正処理等を行う。
 同時化処理では、各画素についての画像データが、R,G,B全ての色成分を有するようにするデモザイク処理を施す。
 YC生成処理では、R,G,Bの画像データから、輝度(Y)信号および色(C)信号を生成(分離)する。
 解像度変換処理では、各種の信号処理が施された画像データに対して、解像度変換処理を実行する。
 コーデック処理では、解像度変換された画像データについて、例えば記録用や通信用の符号化処理を行う。
 記録部14は、例えば不揮発性メモリからなり、静止画データや動画データ等の画像ファイル(コンテンツファイル)や、画像ファイルの属性情報、サムネイル画像等を記憶する。
 画像ファイルは、例えばJPEG(Joint Photographic Experts Group)、TIFF(Tagged Image File Format)、GIF(Graphics Interchange Format)等の形式で記憶される。
 記録部14の実際の形態は多様に考えられる。例えば記録部14は、撮像装置1に内蔵されるフラッシュメモリでもよいし、撮像装置1に着脱できるメモリカード(例えば可搬型のフラッシュメモリ)と該メモリカードに対して記録再生アクセスを行うカード記録再生部による形態でもよい。また撮像装置1に内蔵されている形態としてHDD(Hard Disk Drive)などとして実現されることもある。
 表示部15は撮像者に対して各種表示を行う表示部であり、例えば撮像装置101の筐体上に形成されるLCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等のディスプレイデバイスを有して形成される。なお、いわゆるビューファインダーの形態で、LCDや有機ELディスプレイ等を用いて形成されてもよい。
 表示部15は、カメラ制御部30の指示に基づいて表示画面上に各種表示を実行させる。例えば表示部15は、記録部14において記録媒体から再生された画像データに基づいて再生動画を表示させる。また表示部15には、カメラ信号処理部13で表示用に解像度変換された撮像画像の画像データが供給されている。表示部15はカメラ制御部30の指示に応じて、当該撮像画像の画像データに基づいて表示を行うことで、撮像中のいわゆるスルー画(被写体のモニタリング画像)を表示させる。
 また表示部15はカメラ制御部30の指示に基づいて、各種操作メニュー、アイコン、メッセージ等、即ちGUI(Graphical User Interface)としての表示を画面上に実行させる。
 出力部16は、外部機器との間のデータ通信やネットワーク通信を有線又は無線で行う。
 例えば外部の表示装置、記録装置、再生装置等に対して撮像画像データ(静止画ファイルや動画ファイル)の送信出力を行う。
 また出力部16はネットワーク通信部であるとして、例えばインターネット、ホームネットワーク、LAN(Local Area Network)等の各種のネットワークによる通信を行い、ネットワーク上のサーバ、端末等との間で各種データ送受信を行うようにしてもよい。
 操作部17は、ユーザが各種操作入力を行うための入力デバイスを総括して示している。操作部17はユーザの操作を検知し、入力された操作に応じた信号をカメラ制御部30へ送る。
 この操作部17としては、例えば撮像装置1の筐体上に設けられた各種操作子として構成される。筐体上の操作子としては、再生メニュー起動ボタン、決定ボタン、十字キー、キャンセルボタン、ズームキー、スライドキー、シャッターボタン(レリーズボタン)、フォーカスリング、絞り操作子等が考えられる。
 またタッチパネルと表示部15に表示させるアイコンやメニュー等を用いたタッチパネル操作により、各種の操作が可能とされてもよい。
 或いはタッチパッド等によりユーザのタップ操作等を検出する形態もある。
 更に別体のリモートコントローラ等の外部操作機器の受信部として構成されることもある。
 電源部18は、例えば内部に装填したバッテリーから各部に必要な電源電圧Vccを生成し、動作電圧として供給する。
 撮像装置1にレンズ鏡筒2が装着された状態では、電源部18による電源電圧Vccがレンズ鏡筒2内の回路にも供給されるように構成されている。
 なお電源部18には、商用交流電源に接続したACアダプタにより変換されて入力される直流電圧を電源として、バッテリーへの充電を行う回路や電源電圧Vccを生成する回路が形成されていてもよい。
 カメラ制御部30はCPU(Central Processing Unit)を備えたマイクロコンピュータ(演算処理装置)により構成される。
 メモリ部31は、カメラ制御部30が処理に用いる情報等を記憶する。図示するメモリ部31としては、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリなど包括的に示している。
 メモリ部31はカメラ制御部30としてのマイクロコンピュータチップに内蔵されるメモリ領域であってもよいし、別体のメモリチップにより構成されてもよい。
 カメラ制御部30はメモリ部31のROMやフラッシュメモリ等に記憶されたプログラムを実行することで、この撮像装置1及びレンズ鏡筒2の全体を制御する。
 例えばカメラ制御部30は、撮像素子12のシャッタスピードの制御、カメラ信号処理部13における各種信号処理の指示、ユーザの操作に応じた撮像動作や記録動作、記録した画像ファイルの再生動作、レンズ鏡筒2におけるズーム、フォーカス、絞り調整等のレンズ系21の動作、ユーザインターフェース動作等について、必要各部の動作を制御する。
 絞り調整に関してカメラ制御部30は、ユーザ操作に応じたF値の可変制御や、自動制御(オートアイリス)としてのF値の指示を行う。
 メモリ部31におけるRAMは、CPUの各種データ処理の際の作業領域として、データやプログラム等の一時的な格納に用いられる。
 メモリ部31におけるROMやフラッシュメモリ(不揮発性メモリ)は、CPUが各部を制御するためのOS(Operating System)や、画像ファイル等のコンテンツファイルの他、各種動作のためのアプリケーションプログラムや、ファームウエア等の記憶に用いられる。
 撮像装置1にレンズ鏡筒2が装着された状態では、カメラ制御部30はレンズ制御部23に対して通信を行い、各種の指示を行う。
 レンズ鏡筒2においては、例えばマイクロコンピュータによるレンズ制御部23が搭載されており、カメラ制御部30との間で各種のデータ通信が可能とされる。本実施の形態の場合、カメラ制御部30は、レンズ制御部23に対してズームレンズ、フォーカスレンズ、絞り機構等の駆動指示を行う。レンズ制御部23はこれらの駆動指示に応じてドライバ部22を制御し、レンズ系21の動作を実行させる。
 なお撮像装置1にレンズ鏡筒2が装着された状態では、カメラ制御部30とレンズ制御部23の間で有線通信が実行されるように構成がされている。但し、カメラ制御部30とレンズ制御部23が無線通信を行うことができるように構成されてもよい。
 ドライバ部22には、例えばズームレンズ駆動モータに対するモータドライバ、フォーカスレンズ駆動モータに対するモータドライバ、絞り機構のモータに対するモータドライバ等が設けられている。
 これらのモータドライバはレンズ制御部23からの指示に応じて駆動電流を対応するドライバに印加し、フォーカスレンズやズームレンズの移動、絞り機構の絞り羽根の開閉等を実行させることになる。
 本実施の形態では、少なくとも絞り機構についてはステッピングモータにより駆動されるものとする。
<2.ステッピングモータの駆動制御>
 図2は絞り機構に対する制御系を示している。
 絞り機構45にはステッピングモータ44が取り付けられており、絞り機構45における開口径を可変する図示しない絞り羽根がステッピングモータ44により開閉駆動される。
 また絞り機構45(ステッピングモータ44)には位置センサとしてMRエンコーダ46が取り付けられており、駆動制御された絞り羽根の位置情報(開口径に相当)が検出できるようにされている。
 レンズ制御部23には絞り駆動制御のためにCPU41及びDSP42が設けられている。
 絞り機構45の制御に関しては、撮像装置1のカメラ制御部30がレンズ制御部23のCPU100に目標値FTGを通知する。具体的には目標値FTGとしてカメラ制御部30はCPU41にF値を通知する。
 なお、モード情報としてカメラ制御部30はCPU41に撮像装置1の撮像動作態様に応じたカメラモードMD(もしくはその動作態様の情報)を通知する場合もある。
 CPU41は、通知された目標値FTG(F値)を解釈して、ステッピングモータ44の駆動目標位置を算出し、DSP42に通知する。例えばCPU41は60Hz周期などで駆動目標位置を算出してDSP42に通知する。
 DSP42はCPU41からの指示に応じてモータドライバ43に例えばPWM(Pulse Width Modulation)信号としての駆動信号を生成し出力する。なおステッピングモータ44の駆動に必要なPWMデューティはDSP42の内部処理で算出している。
 モータドライバ43は駆動信号に応じた励磁電流をステッピングモータ44に流す。これによりステッピングモータ44が駆動され、絞り機構45が所定の開口径に制御される。
 このカメラ制御部30とレンズ制御部23によるステッピングモータ44の駆動制御のための処理例を図3に示している。図3ではカメラ制御部30、CPU41、DSP42の処理とそれらの間の通信について示している。
 カメラ制御部30はステップS10としてカメラモードを設定し、またステップS11で絞り機構45の目標としてのF値を設定する。
 カメラモードとは例えば動画撮像モード、静止画撮像モード、連写モードなど、撮像動作態様を示すモードである。
 またカメラ制御部30は、目標のF値については例えばユーザの操作に応じて設定したり、オートアイリス調整の処理で設定したりする。
 ステップS12でカメラ制御部30は駆動命令をCPU41に送信する。即ちカメラ制御部30は目標値FTG(F値)やカメラモードMDの情報を送信する。
 その後カメラ制御部30は、ステップS14でステッピングモータ44の駆動ステータスが停止状態となったことを検知するまで、ステップS13で受信した駆動ステータスを確認していくことになる。
 このようなカメラ制御部30に対しCPU41は、ステップS20でカメラ制御部30からの駆動命令を受信したらステップS21に進み、駆動モードを選択する。
 駆動モードとは、絞り機構の駆動態様の別であり、本実施の形態では電圧制御モードと固定電圧モードがあるとする。ステップS21でCPU41はこの電圧制御モードと固定電圧モードのいずれかを選択する。
 さらにステップS22でCPU41は、指示されたF値から駆動目標位置を求める。そしてステップS23でDSP42に対する駆動命令を発行する。即ちCPU41は駆動命令として駆動目標位置の情報と駆動モードの情報をDSP42に送信する。
 DSP42はステップS30でCPU41からの駆動命令を受信すると、処理をステップS31に進め、通知された駆動目標位置に基づいて駆動量を計算する。
 例えば上述のように60Hz周期(16.6msec間隔)で駆動目標位置が送信されてくる場合、DSP42は駆動目標位置までの駆動を行うために1制御周期内で必要な駆動量を計算することになる。
 ステップS32でDSP42はステッピングモータ44の駆動を開始させる。即ち駆動信号をモータドライバ43に出力し、実際にステッピングモータ44を駆動する。
 ステッピングモータ44を駆動させている変位制御中は、DSP42はステップS33で駆動ステータスをCPU41に送信する。ここでの駆動ステータスとは変位制御中、即ち実際にステッピングモータ44により絞り羽根を動かしていることを示すステータス情報とする。
 DSP42は、この駆動ステータスについてはステップS34で駆動停止と判断するまでステップS33でくり返しCPU41に送信する。
 そしてDSP42は駆動目標位置までの駆動を実行させる駆動信号出力を終え、ステッピングモータ44が駆動停止となったら、ステップS35で駆動ステータスを送信する。この場合の駆動ステータスは停止制御中であることを示すステータス情報とする。
 CPU41側では、ステップS24で駆動ステータスを受信したら、その内容を確認する。即ち変位制御中か停止制御中のいずれを示すステータス情報であるかを確認し、DSP42側が停止制御状態になったか否かをステップS25で判断する。
 DSP42からの駆動ステータスが停止制御中を示すものとなったら、CPU41はステップS26に進み、停止制御中を示す駆動ステータスをカメラ制御部30に送信する。
 上述のようにカメラ制御部30は、ステップS14で停止制御中を示す駆動ステータスの受信を監視しており、停止されたことを確認して一回の処理を終える。
 このようにレンズ鏡筒2側にレンズ制御部23が設けられる構成の場合、カメラ制御部30が目標のF値を通知することに応じて、レンズ制御部23側でそれを解釈し、実際の目標位置までのステッピングモータ44の駆動制御を行うことになる。
 なお、このような構成及び処理は一例である。
 例えば図1,図2で示した構成例は、レンズ鏡筒2と撮像装置1が別体で、撮像装置1にレンズ鏡筒2が装着される構成である。そしてこの場合において図4Aのように、レンズ制御部23(CPU41及びDSP43)がレンズ鏡筒2側に配置されている。
 本開示におけるモータ制御装置は、本実施の形態ではレンズ制御部23(もしくはDSP42)が相当することになるが、すると図4Aの構成の場合、本開示でいうモータ制御装置はレンズ鏡筒2に設けられることになる。
 一方で、図4Bのようにレンズ鏡筒2側ではなく撮像装置1側にレンズ制御部23が設けられることも考えられる。この場合、カメラ制御部30とは別体にレンズ制御部23としてのマイクロコンピュータが設けられる場合もあるし、レンズ制御部23としての機能をカメラ制御部30としてのマイクロコンピュータによって実行することも考えられる。このような構成の場合、本開示でいうモータ制御装置は撮像装置1に設けられることになる。
 さらにレンズ系21が内蔵される撮像装置1の場合、図4Cのように、ステッピングモータ44の駆動系の構成部位は全て撮像装置1内に設けられる。この場合当然に本開示でいうモータ制御装置は撮像装置1内に設けられることになる。
 このように本開示でいうモータ制御装置となるレンズ制御部23の配置例は多様に考えられる。換言すればモータ制御装置を有する機器は、レンズ鏡筒2であったり撮像装置1であったり、さらには他の制御機器、情報処理機器である場合も想定される。
 そしてこのような本実施の形態のレンズ制御部23(DSP42)としては、ステッピングモータ44に対する駆動信号の電圧制御機能を備えることになる。
 図5はDSP42が有する機能構成を示している。
 図示する指示取得部61、偏差検知部62、駆動信号設定部63、駆動信号出力部64、モード判断部65としての構成は、DSP42というハードウエア内においてソフトウエアにより実現される機能をブロック図として示したものである。
 指示取得部61は、CPU41からの駆動命令を受信し解釈する機能である。
 偏差検出部62は、ステッピングモータ44の駆動についての目標位置に対する偏差を検出する処理を行う。本実施の形態の場合、より具体的には、偏差検出部62は、ステッピングモータ44により駆動される絞り機構45の現在位置と目標位置との偏差を検出する処理を行う。このために偏差検出部62は、CPU41から指示された目標位置とMRエンコーダ46による現在位置を入力し、その差分を検出する処理を行うことになる。
 なお、偏差検出部62はMRエンコーダ46による情報に限らず、例えばステッピングモータ44の駆動信号パルスのカウントや位相などにより被駆動体の現在位置と等価の情報を得るようにすることもできる。
 駆動信号設定部63は、少なくとも停止制御中に、偏差検出部62で検出された偏差の値に応じて駆動信号出力部64からの駆動信号の電圧を可変設定する処理を行う。なお、変位制御中にも駆動信号の電圧を可変設定する場合もある。
 駆動信号出力部64は、絞り機構45を目標位置に変位させる変位制御中に、ステッピングモータ44の駆動信号をモータドライバ43に出力するとともに、停止制御中に、停止位置を維持する駆動信号をモータドライバ43に出力する処理を行う。
 モード判断部65は、ステッピングモータ44による絞り機構45の駆動状態が、停止制御中であるか変位制御中であるかを判断する処理を行う。特にはモード判断部65は、この判断をCPU41からの駆動命令を解釈して行う。具体的にはモード判断部65は、CPU41からの駆動命令における目標位置の情報に基づいて、少なくとも、停止制御中か変位制御中かを判断する。
 なお、モード判断部65は、以上に加え、先の図3ではCPU41が行うとした処理(ステップS21の処理)を行うものとしてもよい。即ちモード判断部65が、停止制御中と変位制御中の判断に加えて、変位制御中での電圧制御モードと固定電圧モードの判断を行うようにしてもよい。
 例えばDSP42が以上の図5の各機能を備えることで、後述する第1、第2、第3、第4の実施の形態として説明する処理が実現される。
 ここでステッピングモータ44により絞り機構45を駆動する場合の事情について説明する。まず図6,図7によりステッピングモータ44の構造と停止位相について簡単に述べる。
 図6Aはステッピングモータ44の断面構造を模式的に示している。
 ステッピングモータ44の構造は公知であるため詳述を避けるが、ステッピングモータ44は軸方向に磁化されたローター51と、ローター51の周囲に配置されるステーター52を有する。
 ステーター52には小歯を持つ磁極があり、それぞれに所定の方向性で巻線53が施されている(巻線53は簡略化して示している)。
 本実施の形態のステッピングモータ44は例えば2相とされ、2相のローター51とステーター52の吸引力と反発力を切り替えて回転させる。図6Bはローター51に対するステーター52による吸引力を示している。
 図7Aはステッピングモータ44の角度―トルク特性を示している。
 角度-トルク特性は、ステッピングモータ44を定格電流で励磁し、モーターシャフトに外部よりトルクを加えローター51に角度変化を与えたときの角度とトルクの関係である。縦軸はトルクで横軸は変位角度(位相位置)である。なお“TR”はローター51の小歯のピッチである。
 また図7Aに示したポイントP1からポイントP8の各ポイントでのステーター52とローター51の小歯の位置関係を図7Bに示している。
 図7Bにおいて点線矢印はステーター52とローター51の引き合う力を示し、実線矢印はローター51の動きを示している。
 安定点であるポイントP1で釣り合って停止しているとき、モーターシャフトに外力を加えると、安定点であるポイントP1に引き戻そうとする方向(ここではプラス方向)にトルクTQが発生し、外力と釣り合った角度で停止する(例えばポイントP2)。
 さらに外力をかけていくと発生トルクが最大(+TQH)になる角度がある(ポイントP3)。
 さらにそれを越える外力をかけると、ポイントP4、不安定点であるポイントP5を通り、外力と同方向にマイナスのトルクTQを発生する(ポイントP6、P7,P8)。ポイントP7でマイナスのトルクが最大(-TQH)となる。それを越えると次の安定点(ポイントP1)まで移動して停止する。
 ここで安定点(P1)とは、ステーター52とローター51の小歯が完全に相対した位置で停止している場所のこととなる。このポイントP1は非常に安定しており、外力を0にするとステッピングモータ44は必ずこの場所で停止する。
 一方、不安定点(P5)はステーター52とローター51の小歯が1/2ピッチずれた場所のことである。このポイントP5は非常に不安定な状態で、外力が加わると容易に図中の左右いずれかの安定点(P1)に移動してしまう。
 ところでステッピングモータ44に関してはマイクロステップ駆動を行う技術が知られているが、本実施の形態では、マイクロステップ駆動により、安定点だけでなく、ポイントP1-P1間で細かい位相位置で停止させるようにしている。即ち、絞り機構45の開閉羽根による開口径をより精細に調整可能としている。
 ところがこの場合、不安定点付近で停止すると、位相がずれて開口径を維持できないという問題がある。そこでトルク保持を確実にするため、停止制御中も比較的高い電圧を継続して印加しているという事情がある。これが撮像装置1の電力消費の増大につながってしまう。
 また公知の通り、ステッピングモータは過負荷や急な速度変化の際などに、いわゆる脱調、即ち駆動信号としての入力パルスとモータ回転との同期が失われることがある。
 そこで駆動速度・モードに寄らず、脱調回避のために常時固定変調駆動をさせることがあるが、それにより消費電力が上昇してしまう。特に動画時および静止画モードの低速駆動時に顕著である。更にこの場合、モータ動作ノイズ悪化ということも生ずる。
 これらの事情を考慮して本実施の形態では、図5に示した機能により、DSP42(レンズ制御部23)が目標位置と現在位置の偏差により供給電圧(変調度)を変化させるようにする。現在位置の検出のためにはMRエンコーダ46を用いるようにしている。
 そして停止制御中は低い電圧で停止位置を維持させることで消費電力を低減し、衝撃時や急激な目標値更新の場合は高い初期電圧を付与することで脱調を回避する。
 また消費電力低減という面ではステッピングモータ44の駆動信号として固定的に印加する電圧値を下げることだけでも実現は可能であるが、本実施の形態では、低電圧駆動による偏差増加時は、供給電圧を増加させることで脱調を回避するという考え方で駆動制御を行う。
 逆に、所定値よりも十分に偏差が小さい場合は供給電圧を減少させ、消費電力(待機電力)を低減させる。
 また、駆動開始時の初期供給電圧を駆動開始ごとに決定するようにする。
 特に停止制御中の低電圧保持を可能とし、衝撃などで目標値が一挙に変化する場合は、動きだしで高い初期電圧を付与することで脱調を回避するものとする。
 図8は変位制御中と停止制御中の各期間において印加電圧を固定する場合と可変する場合についてのイメージを示している。
 図8Aにおいて横軸は時間、縦軸は位置であり、実線で目標位置PTgの変化を示している。破線は実際の位置Ppの変換を示しており、目標位置と実際の位置の間には偏差が生じている(偏差d1、d2、d3、d4など)。
 なお、「位置」とはステッピングモータ44により駆動される被駆動体の位置であるが、被駆動体が絞り機構45の可動部(絞り羽根の機構)の場合、その開口径に相当する。又は「位置」とはステッピングモータ44のモータ回転角としての位置と考えてもよい。
 図8Bにおいて横軸は時間で、縦軸は印加電圧、即ちDSP42がモータドライバ43に与える駆動信号の電圧を示している。
 実線Vsは変位制御中から停止制御中にかけて固定電圧を印加している状態を示している。
 破線Vvは、図8Aの偏差に応じて印加電圧を可変設定している状態を示している。
 この図8はあくまで動作モデルの1つにすぎないが、例えば実線Vsのように固定の電圧を継続して印加することで消費電力が増大する。
 そこで本実施の形態では停止制御中において偏差d3、d4等に応じて印加電圧を変化させる(破線Vv)。これにより偏差が小さければ消費電力を削減するとともに、偏差が大きいときは電圧を上昇させて停止状態(開口径)を維持する。
 また本実施の形態では、変位制御中にも印加電圧を可変設定する場合もある。例えば偏差d1、d2等に応じて印加電圧を変化させる(破線Vv)。例えば偏差d2のように比較的偏差が大きい場合は脱調回避のために電圧を上げる。一方、偏差d1のように比較的偏差が小さい場合は印加電圧を下げ、電力消費を削減する。
 変位制御中に関しては、このように電圧可変制御を行う場合もあれば、固定電圧印加を行う場合もある。さらに動き始めの初期電圧を高くする場合もある。
 以下、具体的な処理例を説明していく。
<3.第1の実施の形態の処理>
 上述した図5の機能を有するDSP42によって実現される第1の実施の形態の処理例を図9で説明する。
 なお、以下第1、第2、第3、第4の実施の形態として説明する図9,図10,図11,図12の処理は、DSP42がCPU41から目標位置及び駆動モードを所定周期で指示される毎に実行する処理である。
 これらの各処理は、DSP42において例えばCPU41から所定周期(60Hz周期など)で駆動命令が供給される毎に行われる。
 なお、図3の処理は変位制御中の処理として説明したため言及しなかったが、停止制御中もCPU41は所定周期で駆動命令をDSP42に送信している。停止制御中は、CPU41はDSP42に同じ目標位置(即ち現在位置)の情報、又は相対位置としてのゼロを示す情報を含む駆動命令を送信することになるため、DSP42は変位駆動を行わない状態となる。
 まず第1の実施の形態として図9の処理を説明する。
 DSP42はステップS101で現在停止制御中であるか否かを判定して処理を分岐する。停止制御中であるか否かは、例えばCPU41から指示される目標位置の情報変化から判定できる。目標位置が変化していなければ(又は目標位置が現在位置からの駆動量として与えられる場合に、その値がゼロの情報であれば)停止制御中であり、変位させる場合は、CPU41は目標位置を変化させる。従ってDSP42は例えば周期的に受信する目標位置の値の微分により、現在停止制御中か否かを判定できる。
 停止制御中の場合、DSP42はステップS120以降の処理を行う。
 ステップS120でDSP42は現在位置と目標位置の偏差が所定閾値thD1以上であるか否かを確認する。
 DSP42は常時MRエンコーダ46の検出情報を監視しており、これにより現在位置、即ちステッピングモータ44の変位量に換算される絞り機構45の開口径を把握している。また、現在の目標位置はCPU41から与えられている。このため例えば図8において偏差d3,d4などとして示した偏差の値を算出できる。
 そこでDSP42は算出した偏差を閾値thD1と比較し、閾値thD1以上であればステップS121に進み、閾値thD1未満であればステップS131に進む。
 偏差が閾値thD1以上で、偏差が比較的大きいと判定された場合は、DSP42はステップS121でステッピングモータ44の駆動信号として与える印加電圧を1段階アップするように電圧設定を変更する。
 但しDSP42は、アップした後の電圧値が、所定の電圧上限とした閾値thU1を越えたか否かをステップS122で確認する。
 越えていなければ、DSP42はステップS124に進み、変更した電圧設定に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 ステップS122で、アップした後の電圧値が閾値thU1を越えていると判定した場合は、DSP42はステップS123に進み、電圧上限値に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 以上の処理により、停止制御中において偏差が閾値thD1以上の場合は、例えば16.6msecなどの所定周期毎に1段階づつ駆動信号電圧が上昇されていく。またその電圧上昇は閾値thU1で示される上限値を限度とすることになる。
 なお、ここでは偏差が閾値thD1以上の場合に1段階電圧設定を上げるものとしたが、偏差量に応じて、電圧上昇量を可変してもよい。即ち偏差の値が大きいほど(即ち現在位置が目標位置に遠いほど)、1回の電圧上昇量を大きくするような処理である。
 ステップS120で偏差が閾値thD1未満で、偏差が比較的小さいと判定された場合は、DSP42はステップS131でステッピングモータ44の駆動信号として与える印加電圧を1段階ダウンするように電圧設定を変更する。
 但しDSP42は、ダウンした後の電圧値が、所定の電圧下限とした閾値thL1未満となったか否かをステップS132で確認する。
 閾値thL1以上であれば、DSP42はステップS134に進み、変更した電圧設定に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 ステップS132でダウンした後の電圧値が閾値thL1未満となったと判定した場合は、DSP42はステップS133に進み、電圧下限値に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 以上の処理により、停止制御中において偏差が閾値thD1未満の場合は、例えば16.6msecなどの所定周期毎に1段階づつ駆動信号電圧が下げられていく。
 またその電圧下降は閾値thL1で示される下限値が限度となる。従って停止制御中に最低限必要とされる電圧印加は行われる。
 なお、ここでは偏差が閾値thD1未満の場合に1段階電圧設定を下げるものとしたが、偏差量に応じて、電圧下降量を可変してもよい。即ち偏差の値が小さいほど(即ち現在位置が目標位置に近いほど)、1回の電圧下降量を大きくするような処理である。
 ステップS101で停止制御中ではない、つまり変位制御中と判定された場合、DSP42はステップS102に進み、まず現在が駆動開始タイミングであるか否かで処理を分岐する。即ち、それまで停止制御中であって最初に現在位置とは異なる目標位置を示した駆動命令がCPU41から指示されたタイミングであるか否かの判断である。
 駆動開始タイミングであった場合、DSP42はステップS103に進み、ステッピングモータ44の駆動信号として初期電圧を与える。
 初期電圧とは、動き始めの駆動信号電圧であり、DSP42は駆動量の目標値に応じた初期電圧を算出し、その電圧によるPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に与えるようにする。即ちDSP42はステップS103で、与えられた目標位置と現在位置との偏差に応じて駆動信号の電圧を算出し、駆動信号の電圧とする。実際には通常の駆動中よりも高い電圧を与えることで、動き出しの際に応答よく指示に追従できるようにする。またDSP42は、変位制御中の必要最低電圧を更新する。
 変位制御中において駆動開始タイミングより後の時点では、DSP42の処理はステップS102からS104に進むことになる。
 ステップS104でDSP42は、電圧制御モードで動作するか否かで処理を分岐する。
 先に図3の処理で説明したようにカメラ制御部30からレンズ制御部23に対してはカメラモードが通知される。従ってレンズ制御部23はカメラモードに応じて駆動モードを選択できる(図3のステップS21)。
 例えばカメラモードに応じてCPU41が駆動モードを選択し、DSP42はその選択された駆動モードを駆動命令において受信する。DSP42はその受信した駆動モードが電圧制御モードか固定電圧モードかによりステップS104で処理を分岐すればよい。
 なお、電圧制御モードに入るケースとしては一例として次のような場合が考えられる。
 例えば動画撮像時で低pps(pulse per second)による低速駆動の場合は、電圧制御モードとすることが考えられる。
 また静止画撮像時で高ppsによる駆動の場合は、電圧制御モードとすることが考えられる。
 もちろんこれらは一例である。
 電圧制御モードとするか固定電圧モードとするかは、撮像装置1の撮像動作態様に応じたモードとして選択することが考えられる。ここでいう撮像動作態様は、撮像中の音ノイズの観点、消費電力の観点、又は撮像速度の観点のいずれかもしくは複数の点で異なる動作態様である。
 例えば駆動音ノイズを考慮するモード選択としては、一例として、動画撮像時は電圧制御モード、静止画撮像時は固定電圧モードなどとすることが考えられる。特に動画撮像時(撮像モードが動画撮像の場合)は、モータノイズを大きくせず、なるべく静かな状態を得るために電圧制御モードとすることは好適となる。
 同様の理由で、サイレント撮影モードが選択された場合に電圧制御モードが選択されるものとしてもよい。
 また、例えば消費電力を考慮するモード選択としては、パワーセーブモードが選択された場合に電圧制御モードが選択されることが考えられる。
 また、例えば撮像速度を考慮するモード選択としては、低速撮影モードに応じて電圧制御モードが選択されるものとしてもよい。この場合、高速撮影モードとされたら、固定電圧モードに切り替えるものとする。
 さらには撮像中の音ノイズの観点、消費電力の観点、又は撮像速度の観点でのユーザの判断を反映させてもよい。つまりユーザの入力操作により電圧制御モードと固定電圧モードのいずれかが選択されるものとしてもよい。
 なお、以上のようなステップS104の分岐のための電圧制御モードと固定電圧モードの判断の処理は、CPU41で行う例で述べているが、例えばDSP42においてモード判断部65の機能として実行してもよい。即ちモード判断部65が、停止制御中と変位制御中の判断に加えて、変位制御中での電圧制御モードと固定電圧モードの判断を行うようにしてもよい。
 駆動モードが電圧制御モードではなく、固定電圧モードの場合、DSP42はステップS105に進み、固定電圧印加による駆動制御を行う。即ちDSP42は予め設定された固定電圧による駆動信号をモータドライバ43に供給する。
 電圧制御モードの場合、DSP42はステップS106で、現在位置と目標位置の偏差が所定の閾値thD2以上であるか否かを確認する。なお閾値thD2は停止制御中に用いる閾値thD1と同一値でもよいが、異なる値としてもよい。
 例えば停止制御中に対して変位制御中は、偏差の値が平均的に大きくなることも想定されるため、thD1<thD2とすることが、電圧可変制御上、好適になることが考えられる。
 DSP42は、MRエンコーダ46の検出情報とCPU41から与えられた目標位置から求めた偏差が閾値thD2以上で、偏差が比較的大きいと判定した場合は、ステップS107でステッピングモータ44の駆動信号として与える印加電圧を1段階アップするように電圧設定を変更する。
 但し、DSP42はステップS107でアップした後の電圧値が、所定の電圧上限とした閾値thU2を越えたか否かをステップS108で確認する。
 なお閾値thU2は、停止制御中の閾値thU1と同じでもよいが、変位制御中としての適切な上限値に設定されることが望ましい。例えばthU2>thU1とする。
 アップした後の電圧値が閾値thU2で示される上限値を越えていなければ、DSP42はステップS110に進み、変更した電圧設定に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 ステップS108で、アップした後の電圧値が閾値thU1を越えたと判定した場合は、DSP42はステップS109に進み、電圧上限値に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 以上の処理により、変位制御中において偏差が閾値thD2以上の場合は、所定周期毎に1段階づつ駆動信号電圧が上昇されていく。またその電圧上昇は閾値thU2で示される上限値を限度とすることになる。
 なお、ここでは偏差が閾値thD2以上の場合に1段階電圧設定を上げるものとしたが、偏差量に応じて、電圧上昇量を可変してもよい。即ち偏差の値が大きいほど、1回の電圧上昇量を大きくするような処理である。
 ステップS106で偏差が閾値thD2未満で、偏差が比較的小さいと判定された場合は、DSP42はステップS111でステッピングモータ44の駆動信号として与える印加電圧を1段階ダウンするように電圧設定を変更する。
 但しDSP42は、ダウンした後の電圧値が、所定の電圧下限とした閾値thL2未満となったか否かをステップS112で確認する。
 なお閾値thL2は、停止制御中の閾値thL1と同じでもよいが、変位制御中としての適切な下限値に設定されることが望ましい。例えばthL2>thL1とする。
 ダウンした後の電圧値が閾値thL2以上であれば、DSP42はステップS114に進み、変更した電圧設定に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 ステップS112で、ダウンした後の電圧値が閾値thL2未満となったと判定した場合は、DSP42はステップS113に進み、電圧下限値に相当するPWM信号としての駆動信号をモータドライバ43に供給するようにする。
 以上の処理により、変位制御中において偏差が閾値thD2未満の場合は、所定周期毎に1段階づつ駆動信号電圧が下げられていく。
 またその電圧下降は閾値thL2で示される下限値が限度となる。従って駆動制御に最低限必要とされる電圧印加は行われる。
 なお、ここでは偏差が閾値thD2未満の場合に1段階電圧設定を下げるものとしたが、偏差量に応じて、電圧下降量を可変してもよい。即ち偏差の値が小さいほど、1回の電圧下降量を大きくするような処理である。
<4.第2の実施の形態の処理>
 第2の実施の形態の処理を図10に示す。これは図9の処理にステップS140からステップS155の処理を加えた例である。
 なお、以下の第2、第3、第4の実施の形態を示す図10,図11,図12において図9で既説明の処理については同一のステップ番号を付し、重複説明を避ける。
 図10の処理では、DSP42は停止制御中にステップS120で偏差が閾値thD1以上と判定した場合、ステップS140からステップS145の処理を行う。
 ステップS140でDSP42は、現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍であるか否かを判定する。図7AにはポイントP5として不安定点となる位相位置を示したが、不安定点近傍とは、例えば停止目標位置が、ポイントP5の位相位置(TR/2)を中心として設定した所定範囲内にあるか否かの判断を行うようにすればよい。
 現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍である場合は、DSP42はステップS142でゲイン係数Kとして係数K1を選択する。
 現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍ではない場合は、DSP42はステップS141で、現在の停止目標位置としての位相位置が安定点近傍であるか否かを判定する。安定点近傍とは、例えば停止目標位置が、図7AのポイントP1の位相位置(4TR/4)を中心として設定した所定範囲内にあるか否かの判断を行うようにすればよい。
 現在の停止目標位置としての位相位置が安定点近傍である場合は、DSP42はステップS143でゲイン係数Kとして係数K3を選択する。
 現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍でもなく、また安定点近傍でもない場合は、DSP42はステップS144でゲイン係数Kとして係数K2を選択する。
 そしてステップS145でDSP42は、ステッピングモータ44の駆動信号として与える印加電圧を、ゲイン係数を反映させた電圧幅だけアップするように電圧設定を変更する。
 例えば1段階の電圧のアップ幅を“Vu”とした場合、電圧(K・Vu)だけ上昇させる。
 ここで例えば、K1=1.1、K2=1、K3=0.9などとすると、不安定点近傍の場合はアップ幅が大きく、安定点近傍の場合はアップ幅が小さくなることになる。
 その後、ステップS122,S123,S124の処理が図9と同様に行われる。
 また図10の処理において、DSP42が停止制御中にステップS120で偏差が閾値thD1未満と判定した場合、ステップS150からステップS155の処理を行う。
 ステップS150でDSP42は、現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍であるか否かを判定する。現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍である場合は、DSP42はステップS152でゲイン係数Kとして係数K4を選択する。
 現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍ではない場合は、DSP42はステップS151で、現在の停止目標位置としての位相位置が安定点近傍であるか否かを判定する。現在の停止目標位置としての位相位置が安定点近傍である場合は、DSP42はステップS153でゲイン係数Kとして係数K6を選択する。
 現在の停止目標位置としての位相位置が不安定点近傍でもなく、また安定点近傍でもない場合は、DSP42はステップS154でゲイン係数Kとして係数K5を選択する。
 そしてステップS155でDSP42は、ステッピングモータ44の駆動信号として与える印加電圧を、ゲイン係数を反映させた電圧幅だけダウンするように電圧設定を変更する。
 例えば1段階の電圧のダウン幅を“Vd”とした場合、電圧(K・Vd)だけ上昇させる。
 ここで例えば、K6=1.1、K5=1、K4=0.9などとすると、安定点近傍の場合はダウン幅が大きく、不安定点近傍の場合はダウン幅が小さくなることになる。
 その後、ステップS132,S133,S134の処理が図9と同様に行われる。
 図10において変位制御中の処理は図9と同様としている。
 以上の図10の処理により、停止制御中では、停止目標位置の位相位置に応じて電圧の上げ幅、下げ幅が異なるようにしている。具体的には、不安定点近傍の場合、停止位置の維持のために電圧を下げすぎず、ある程度高めになるようにし、安定点近傍の場合は停止位置の維持は比較的容易なためのために電圧をなるべく下げて消費電力削減を促進するという考え方の制御となる。
 なお、上記例では係数K1=K6、K2=K5、K3=K4としたが、もちろんこれは一例である。係数K1≠K6、K2≠K5、K3≠K4でもよい。これらは電圧の上げ幅、下げ幅として適切に設定されればよい。
 またステップS142、S153では係数K自体をアップさせ、ステップS143,S152では係数K自体をダウンさせ、ステップS144,S154では係数Kの初期値を維持するような処理としてもよい。この場合でも、ステップS145,S155での電圧変化幅が位相位置に応じて異なるものとなる。
 さらに、不安定点近傍の場合のみ係数Kの値を変化させたり、安定点近傍の場合のみ係数Kの値を変化させるという処理例も考えられる。
 例えばステップS140で不安定点近傍でなければステップS144に進むようにすれば、不安定点近傍のみ電圧アップの際の係数Kを大きくするという処理例となる。
 また例えばステップS150、S152を設けずに、ステップS151でステップS153,S154を選択する処理とすれば、安定点近傍の場合のみ電圧ダウンの際の係数Kを大きくするという処理例となる。
 さらに安定点から不安定点までの位相位置を更に細分化して係数Kの値が細かく変化されるようにすることも考えられる。
 また不安定点近傍、安定点近傍等の位相位置範囲を判定するための閾値は、実機での実験結果より算出して決定することが望ましい。
<5.第3の実施の形態の処理>
 図11に第3の実施の形態としてのDSP42の処理例を示す。
 これは、停止制御中は図9の処理例と同様とし、変位制御中は駆動モードが固定電圧モードに限定されるようにした例である。
 即ち変位制御中は、DSP42は必ずステップS105で固定電圧による駆動信号印加を行うようにする。
 このような処理例でも、図9の例と同様に停止制御中における停止位置の維持と電力消費の削減を実現できる。変位制御中については消費電力削減効果が得られないが、処理は単純化され制御負担が軽減される。
 また長いスパンでみれば、変位制御中の累積期間長よりも停止制御中の累積期間長の方が長いため、この図11の処理でも電力消費削減効果は十分に得られる。
 なお、停止制御中に図10の処理を行う場合に、変位制御中はこの図11のように処理を行う例も考えられる。
<6.第4の実施の形態の処理>
 図12に第4の実施の形態としてのDSP42の処理例を示す。
 これは、停止制御中は図9の処理例と同様とし、変位制御中は駆動モードが固定電圧モードに限定されるようにした例である。但し、駆動開始タイミングのみは、比較的高い初期電圧を印加する例である。
 このためDSP42の処理としては、駆動開始タイミングのときはステップS102からS103に進み初期電圧を印加するが、それ以降はステップS105で固定電圧による駆動信号印加を行うようにする。
 このような処理例でも、図9の例と同様に停止制御中における停止位置の維持と電力消費の削減を実現できる。変位制御中については消費電力削減効果が得られないが、処理は単純化される。また動き出しの際の応答性も改善される。また全体的にみればこの図12の処理でも電力消費削減効果は十分に得られる。
 なお、停止制御中に図10の処理を行う場合に、変位制御中はこの図12のように処理を行う例も考えられる。
<7.内視鏡手術システムへの応用例>
 本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
 図13は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
 図13では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
 内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
 鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
 カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
 CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
 表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
 光源装置11203は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
 入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
 処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
 なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
 また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
 また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
 図14は、図13に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
 カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
 レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
 撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
 また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
 駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
 通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
 また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
 なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
 カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
 通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
 また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
 画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
 制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
 また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
 カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
 ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド11102に適用され得る。具体的には、図2、図5等で説明したレンズ制御部23の構成をカメラヘッド制御部11405が備え、レンズユニット11401内の絞り機構のステッピングモータを制御することができる。これにより脱調を防止し、かつ消費電力の少ない駆動を実現できる。
 なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
<8.まとめ及び変形例>
 以上、実施の形態について説明してきたが、実施の形態によれば次のような効果が得られる。
 実施の形態のレンズ制御部23はステッピングモータ44の駆動による現在位置とステッピングモータ44の駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部62と、ステッピングモータ44を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部64と、ステッピングモータ44により駆動される被駆動体の停止制御中に、偏差検出部46で検出された偏差の値に応じて駆動信号出力部64からの駆動信号を設定する駆動信号設定部63を備える。
 より具体的には、レンズ制御部23はステッピングモータ44に対するモータ駆動装置として機能する。そしてレンズ制御部23(DSP42)は、ステッピングモータ44により駆動される被駆動体(絞り機構45の可動部)の現在位置と目標位置との偏差を検出する偏差検出部62を備える。またレンズ制御部23(DSP42)は、被駆動体を目標位置に変位させる変位制御中にステッピングモータ44の駆動信号を出力するとともに、被駆動体の停止制御中にステッピングモータ44に停止位置を維持させる駆動信号を出力する駆動信号出力部64を備える。さらにレンズ制御部23(DSP42)は、停止制御中に、偏差検出部62で検出された偏差の値に応じて駆動信号出力部64からの駆動信号の電圧を設定する駆動信号設定部63を備える。
 即ちステッピングモータ44に対して、停止制御中にも、その停止位置を維持するように電圧印加を行う。この場合に、目標位置と実際の停止位置との偏差に応じて、印加電圧を可変設定する。
 偏差を検出することにより、ステッピングモータ44の脱調の可能性を検知することができる。これにより、例えば脱調の危険性が高い場合は高い電圧を印加し、そうでないときは電圧を下げるということが可能となる。すると、停止中に、指定の絞り値を維持するために常時高い電圧をかけるということを不要とすることができる。つまり偏差が小さく、脱調の危険性がないという場合は、停止維持のための印加電圧を低くすることができる。これにより、絞り機構45の停止中の電力消費を削減できる。特に絞り機構45は停止している期間(或る開口径を維持している期間)が長いため、その電力削減効果は非常に大きい。
 さらに、言い換えれば、印加電圧を低電圧化しても、それは脱調の危険がないときであるため、その後も脱調することなく安定したモータ動作を継続できる。
 逆に外乱、衝撃等により偏差が大きくなった場合は、印加電圧を上げることで、適切な停止位置への維持(指定の開口径の維持)が可能となる。
 また実施の形態のレンズ制御部23は、目標位置の情報に基づいて、少なくとも、停止制御中か、変位制御中かを判断するモード判断部65を備える例を述べた。
 例えばモード判断部65は、目標位置が被駆動体の現在位置を所定位置に維持させる情報の場合、停止制御中と判断する。またモード判断部65は、目標位置が被駆動体の現在位置を所定位置まで駆動させる情報の場合、変位制御中と判断する。
 これによりステッピングモータ44による駆動状態を的確に判定し、駆動状態に応じた制御を正確に行うことができる。
 特に目標位置の情報に基づいて判断することで、例えば停止制御中に外乱その他の要因によって被駆動体が変位してしまっている場合なども、正しく停止制御中であると判断できる。
 第1、第2、第3、第4の実施の形態では、DSP42は停止制御中に、停止位置を維持するための上限電圧thU1から下限電圧thL1の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定するようにした。
 即ち絞り機構45の停止制御中にその停止位置を維持するための電圧印加を行うが、その電圧可変設定は、停止位置の維持のための上限から下限を設定し、その範囲内で行うようにする。
 上限電圧thU1から下限電圧thL1の範囲内で電圧を変化させることで適切な停止位置維持が可能となる。特に電力消費削減のためにはなるべく電圧を低くしていきたいが、下限電圧を設定していることで、可変設定制御にかかわらず、少なくとも停止状態の維持としての適切な電圧印加が行われる状態を維持できる。
 第1、第2、第3、第4の実施の形態では、DSP42は停止制御中に、偏差の値と閾値thD1との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うようにした。
 即ち検出された偏差と閾値とを比較して、偏差が大きいか小さいかを判定する。そして偏差の大小に応じて印加している駆動信号電圧を増減する。
 これにより偏差の程度に対応した簡易且つ適切な停止状態維持制御が実現される。
 第1、第2、第3、第4の実施の形態では、DSP42は停止制御中に、所定周期毎に検出された偏差の値に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う例を述べた。
 これにより所定のフィードバック周期毎の偏差の状況に応じて適切な停止制御が実現される。また周期が適切に設定されていることで、停止制御中に衝撃が加わった場合などにも応答性よく対応し、電圧を上昇させることで停止位置の維持が可能になる。
 なお、停止制御中の電圧可変制御を行うフィードバック周期は、変位制御中(開口径変動中)の電圧可変制御を行うフィードバック周期と異なるようにすることが考えられる。停止制御中は偏差の変動が駆動中よりは少ないと考えられるため、停止制御中のフィードバック周期は駆動中のフィードバック周期より長くする。これにより停止制御中のシステム全体の処理負荷を軽減することができる。
 例えばCPU41がDSP42に目標位置を送信し、DSP42が図9、図10、図11、図12のいずれかの処理を行う周期を、変位制御中は60Hz周期(16.6msec間隔)、停止制御中は30Hz周期(33.3msec間隔)にするなどである。
 第2の実施の形態では、DSP42はステッピングモータ44の停止位相位置に応じた駆動信号の電圧設定を行うようにした。
 ステッピングモータ44をマイクロステップ駆動させて図6Aのように各種の位相位置で停止させる場合、位相位置に応じて停止状態の安定性が異なる。このため位相位置に応じて電圧設定を行うことで、位相位置に適した停止状態維持が実現できる。
 より具体的には第2の実施の形態では、DSP42はステッピングモータ44の停止位相位置に応じた係数Kを設定し、係数Kを用いて駆動信号の電圧の変化量を設定するようにした(図10参照)。
 ステッピングモータ44をマイクロステップ駆動させて図6Aのように各種の位相位置で停止させる場合、不安定点に近い状態である場合は、なるべく高い電圧を維持するようにすることで、停止状態が良好に維持されるようにする。
 一方で安定点に近い状態である場合は、比較的電圧が低くても停止状態が維持できる。そこでこのような場合は電力消費の削減を重視してできるだけ低い電圧となるようにする。図10のように所定周期毎に電圧を低下させる場合、安定点近傍での停止中は、早めに電圧下限値に到達することになり、消費電力削減により有効となる。
 第1、第2、第3、第4の実施の形態では、被駆動体は撮像光学系(レンズ系21)に配置された絞り機構の可動部であるとした。即ち開口径を変化させる可動部である。
 絞り機構45の開口径をステッピングモータ44により変化させる場合に、そのステッピングモータ44に対して停止制御中にも電圧印加を行うことで、開口径を目標の径(F値)に維持できるようにする。
 このような開口径維持のために、ステッピングモータ44の停止制御中の印加電圧を偏差に応じて可変設定することで、F値を適切に維持しつつ、可能な限り低電圧化して消費電力の削減を図ることができる。特に絞り機構の駆動に関しては、停止制御中となる期間が長くなるため、停止制御中に電力消費を削減できることは非常に有効である。
 第1、第2、第3、第4の実施の形態では、DSP42はステッピングモータ又は被駆動体に設けられた位置センサ(MRエンコーダ46)により現在位置を検出するものとした。
 位置センサを備えるステッピングモータ機構を対象とすることで、DSP42は現在位置を容易かつ的確に検出できる。これにより偏差を正確に検出し、適切な電圧制御が可能となる。
 もちろん位置センサとしてはMRエンコーダ46に限らず、他のセンサでもよい。例えば光学式センサとエンコーダを用いて現在位置情報を得るものも考えられる。
 第1、第2、第4の実施の形態では、DSP42は、ステッピングモータ44の駆動開始タイミングにおいて、駆動信号の電圧を、駆動量の目標値に応じた初期電圧となるようにする例を述べた(S102,S103)。
 即ち図9、図10又は図12のステップS102→S103の処理として初期電圧を設定する。これにより応答性のよいステッピングモータ44の動作が可能となる。
 第3の実施の形態では、DSP42は、変位制御中には、駆動信号の電圧を固定電圧に設定する例を述べた。即ち変位制御中にはステッピングモータ44を固定電圧で駆動する。
 即ち図11のように、変位制御中はステップS105の処理で予め決められた固定電圧が駆動信号電圧として設定されるようにする。この場合、変位制御中は脱調回避のために高い固定電圧を与える動作が実現される。換言すれば変位制御中は脱調回避に重きをおき、消費電力低減は停止制御中の電圧可変制御を実現するという考え方となる。
 なお第4の実施の形態(図12)のように駆動制御の開始タイミング(ステッピングモータ駆動パルスの一発目)のみ目標値に応じた初期電圧とし、その後は固定電圧という処理もある。この場合は動き出しの応答性の確保とともに変位制御中の脱調回避という効果が得られる。
 第1、第2の実施の形態では、DSP42は、変位制御中には、第1モード(固定電圧モード)の場合は駆動信号の電圧を固定電圧に設定し、第2モード(電圧制御モード)の場合は駆動信号の電圧を検出された偏差の値に応じて設定するようにした。
 即ち変位制御中にはステッピングモータ44を固定電圧で駆動する場合と可変設定する場合とをモードに応じて使い分ける。
 これによりモードに適したステッピングモータ駆動が実現できる。
 また第1モード(固定電圧モード)、第2モード(電圧制御モード)は、撮像装置1の撮像動作態様に応じたモードであるとした。例えば動作撮像、静止画撮像、連写撮像などの撮像動作態様によって第1モード、第2モードが設定される。
 例えばここでいう撮像動作態様は、撮像中の音ノイズ、消費電力、又は撮像速度の少なくともいずれかが異なる動作態様である。
 これにより撮像動作に適したステッピングモータ駆動が実現できる。例えば動画撮像中は比較的高い電圧を印加してステッピングモータ44のモータ動作ノイズが悪化することは望ましくない。そこで動画撮像中は第2モード(電圧制御モード)として、可能であればステッピングモータ44への印加電圧を低下させ、ノイズ低減を図ることなどが実現できる。消費電力や撮像速度の観点でも、電圧制御モードと固定電圧モードを適切に選択できる。
 第1、第2の実施の形態では、DSP42は変位制御中、駆動信号の電圧を、検出された偏差の値に応じて設定するようにした。
 図9、図10のように、変位制御中にも電圧可変設定を行うことで、脱調回避とともに、可能であれば(脱調の恐れがなければ)電力消費を削減していくことができる。
 なお第1、第2の実施の形態では、固定電圧モードで制御される場合もある例を示しているが、変位制御中には必ず電圧制御モードで駆動制御が行われるようにしてもよい。即ち停止制御中と合わせて常に電圧可変制御が行われるようにすることも考えられる。
 第1、第2の実施の形態では、DSP42は停止制御中に、第1の上限電圧thU1から第1の下限電圧thL1の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定するとともに、変位制御中に、第2の上限電圧thU2から第2の下限電圧thL2の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定する例を述べた。
 即ち停止制御中は、停止位置を維持するための第1の上限電圧(thU1)から第1の下限電圧(thL1)の範囲内で電圧制御を行い、変位制御中は脱調を回避しつつ適切なモータ駆動が行える範囲としての第2の上限電圧(thU2)から第2の下限電圧(thL2)の範囲内で電圧制御を行う。
 これにより停止制御中、変位制御中のそれぞれにおいて適切な範囲で電圧制御が実行される。
 第1、第2の実施の形態では、DSP42は停止制御中に、検出された偏差の値と第1の閾値thD1との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うとともに、変位制御中に、検出された偏差の値と第2の閾値thD2との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う例を述べた。
 即ち第1,第2の実施の形態の処理(図9、図10)のように、停止制御中は第1の閾値(thD1)を用いて偏差の程度を判定し、変位制御中は第2の閾値(thD2)を用いて偏差の程度を判定している。
 第1の閾値(thD1)は停止状態の維持と脱調の可能性を判断するための閾値であり、第2の閾値(thD2)は安定したモータ駆動を維持できているかを判断するための閾値となり、その目的に合わせてそれぞれ値を適切に設定することで、安定したステッピングモータ44の動作が実現される。
 なお、いずれも脱調可能性を判定するという観点での基準とも考えることができ、その点のみで考えれば、第1の閾値(thD1)と第2の閾値(thD2)は同一の値とすることも考えられる。
 本開示の技術は、ステッピングモータを使用する駆動系に広く適用できる。例えばレンズ鏡筒2(光学装置)や撮像装置1の場合、フォーカスレンズ駆動、ズームレンズ駆動などにステッピングモータを使う場合は、本開示の技術が適用できる。
 またレンズ鏡筒2や撮像装置1、さらには上述の内視鏡手術システム以外でも、ステッピングモータ44による駆動制御技術として適用可能である。特にステッピングモータ44の停止制御中に電圧印加を行う場合に有用である。
 なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
 なお本技術は以下のような構成も採ることができる。
 (1)
 ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、
 前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
 前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部と、を備えた
 モータ制御装置。
 (2)
 目標位置の情報に基づいて、少なくとも、前記停止制御中か、前記被駆動体を変位させる変位制御中かを判断するモード判断部を備える
 上記(1)に記載のモータ制御装置。
 (3)
 前記モード判断部は、目標位置が前記被駆動体の現在位置を所定位置に維持させる情報の場合、前記停止制御中と判断する
 上記(2)に記載のモータ制御装置。
 (4)
 前記モード判断部は、目標位置が前記被駆動体の現在位置を前記所定位置まで駆動させる情報の場合、前記変位制御中と判断する
 上記(2)又は(3)に記載のモータ制御装置。
 (5)
 前記駆動信号は電圧値を含むPWM信号で、
 前記駆動信号設定部は、
 前記停止制御中に、停止位置を維持するための上限電圧から下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定する
 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (6)
 前記駆動信号設定部は、
 前記停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う
 上記(1)乃至(5)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (7)
 前記駆動信号設定部は、
 前記停止制御中に、所定周期毎に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う
 上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (8)
 前記駆動信号設定部は、
 前記ステッピングモータの停止位相位置に応じた駆動信号の電圧設定を行う
 上記(1)乃至(7)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (9)
 前記駆動信号設定部は、
 前記ステッピングモータの停止位相位置に応じた係数を設定し、当該係数を用いて駆動信号の電圧の変化量を設定する
 上記(8)に記載のモータ制御装置。
 (10)
 前記被駆動体は撮像光学系に配置された絞り機構の可動部である
 上記(1)乃至(9)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (11)
 前記偏差検出部は、前記ステッピングモータ又は前記被駆動体に設けられた位置センサにより前記現在位置を検出する
 上記(1)乃至(10)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (12)
 前記駆動信号設定部は、前記ステッピングモータの駆動開始タイミングにおいて、駆動信号の電圧を、駆動量の目標値に応じた初期電圧となるようにする
 上記(1)乃至(11)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (13)
 前記駆動信号設定部は、
 前記モード判断部が変位制御中と判断した場合、駆動信号の電圧を固定電圧に設定する
 上記(2)乃至(4)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (14)
 前記駆動信号設定部は、
 前記モード判断部が変位制御中と判断した場合において、
 第1モードの場合は駆動信号の電圧を固定電圧に設定し、
 第2モードの場合は駆動信号の電圧を、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて設定する
 上記(2)乃至(4)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (15)
 前記第1モード、前記第2モードは、撮像装置の撮像動作態様に応じたモードである
 上記(14)に記載のモータ制御装置。
 (16)
 前記撮像動作態様は、撮像中の音ノイズ、消費電力、又は撮像速度のいずれかが異なる動作態様である
 上記(15)に記載のモータ制御装置。
 (17)
 前記第1モードは静止画撮像モード、
 前記第2モードは動画撮像モードである
 上記(14)乃至(16)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (18)
 前記駆動信号設定部は、
 前記モード判断部が変位制御中と判断した場合、駆動信号の電圧を、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて設定する
 上記(2)乃至(4)のいずれかに記載のモータ制御装置。
 (19)
 前記駆動信号設定部は、
 前記停止制御中に、第1の上限電圧から第1の下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定するとともに、
 前記変位制御中に、第2の上限電圧から第2の下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定する
 上記(18)に記載のモータ制御装置。
 (20)
 前記駆動信号設定部は、
 前記停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と第1の閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うとともに、
 前記変位制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と第2の閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う
 上記(18)又は(19)に記載のモータ制御装置。
 (21)
 撮像装置に装着可能なレンズ鏡筒として構成される光学装置であって、
 ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、
 前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
 前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部と、を備えた
 光学装置。
 (22)
 ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、
 前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
 前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部と、を備えた
 撮像装置。
 (23)
 ステッピングモータの停止制御中に、
 前記ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出し、
 検出された偏差の値に応じて前記ステッピングモータの駆動信号を設定し、
 該設定に基づいて前記ステッピングモータの駆動信号を出力する
 モータ制御方法。
 1…撮像装置、2…レンズ鏡筒、12…撮像素子、13…カメラ信号処理部、14…記録部、15…表示部、16…出力部、17…操作部、18…電源部、21…レンズ系、22…ドライバ部、23…レンズ制御部、30…カメラ制御部、31…メモリ部、41…CPU、42…DSP、43…モータドライバ、44…ステッピングモータ、45…絞り機構、46…MRエンコーダ、51…ローター、52…ステーター、53…巻線、61…指示取得部、62…偏差検出部、63…駆動信号設定部、64…駆動信号出力部、65…モード判断部

Claims (23)

  1.  ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、
     前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
     前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部と、を備えた
     モータ制御装置。
  2.  目標位置の情報に基づいて、少なくとも、前記停止制御中か、前記被駆動体を変位させる変位制御中かを判断するモード判断部を備える
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  3.  前記モード判断部は、目標位置が前記被駆動体の現在位置を所定位置に維持させる情報の場合、前記停止制御中と判断する
     請求項2に記載のモータ制御装置。
  4.  前記モード判断部は、目標位置が前記被駆動体の現在位置を前記所定位置まで駆動させる情報の場合、前記変位制御中と判断する
     請求項3に記載のモータ制御装置。
  5.  前記駆動信号は電圧値を含むPWM信号で、
     前記駆動信号設定部は、
     前記停止制御中に、停止位置を維持するための上限電圧から下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定する
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  6.  前記駆動信号設定部は、
     前記停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  7.  前記駆動信号設定部は、
     前記停止制御中に、所定周期毎に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  8.  前記駆動信号設定部は、
     前記ステッピングモータの停止位相位置に応じた駆動信号の電圧設定を行う
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  9.  前記駆動信号設定部は、
     前記ステッピングモータの停止位相位置に応じた係数を設定し、当該係数を用いて駆動信号の電圧の変化量を設定する
     請求項8に記載のモータ制御装置。
  10.  前記被駆動体は撮像光学系に配置された絞り機構の可動部である
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  11.  前記偏差検出部は、前記ステッピングモータ又は前記被駆動体に設けられた位置センサにより前記現在位置を検出する
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  12.  前記駆動信号設定部は、前記ステッピングモータの駆動開始タイミングにおいて、駆動信号の電圧を、駆動量の目標値に応じた初期電圧となるようにする
     請求項1に記載のモータ制御装置。
  13.  前記駆動信号設定部は、
     前記モード判断部が変位制御中と判断した場合、駆動信号の電圧を固定電圧に設定する
     請求項2に記載のモータ制御装置。
  14.  前記駆動信号設定部は、
     前記モード判断部が変位制御中と判断した場合において、
     第1モードの場合は駆動信号の電圧を固定電圧に設定し、
     第2モードの場合は駆動信号の電圧を、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて設定する
     請求項2に記載のモータ制御装置。
  15.  前記第1モード、前記第2モードは、撮像装置の撮像動作態様に応じたモードである
     請求項14に記載のモータ制御装置。
  16.  前記撮像動作態様は、撮像中の音ノイズ、消費電力、又は撮像速度のいずれかが異なる動作態様である
     請求項15に記載のモータ制御装置。
  17.  前記第1モードは静止画撮像モード、
     前記第2モードは動画撮像モードである
     請求項14に記載のモータ制御装置。
  18.  前記駆動信号設定部は、
     前記モード判断部が変位制御中と判断した場合、駆動信号の電圧を、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて設定する
     請求項2に記載のモータ制御装置。
  19.  前記駆動信号設定部は、
     前記停止制御中に、第1の上限電圧から第1の下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定するとともに、
     前記変位制御中に、第2の上限電圧から第2の下限電圧の電圧範囲内において駆動信号の電圧を設定する
     請求項18に記載のモータ制御装置。
  20.  前記駆動信号設定部は、
     前記停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と第1の閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行うとともに、
     前記変位制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値と第2の閾値との比較を行い、比較結果に応じて駆動信号の電圧を増減する処理を行う
     請求項18に記載のモータ制御装置。
  21.  撮像装置に装着可能なレンズ鏡筒として構成される光学装置であって、
     ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、
     前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
     前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部と、を備えた
     光学装置。
  22.  ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出する偏差検出部と、
     前記ステッピングモータを駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
     前記ステッピングモータにより駆動される被駆動体の停止制御中に、前記偏差検出部で検出された偏差の値に応じて前記駆動信号出力部からの駆動信号を設定する駆動信号設定部と、を備えた
     撮像装置。
  23.  ステッピングモータの停止制御中に、
     前記ステッピングモータの駆動による現在位置と前記ステッピングモータの駆動についての目標位置との偏差を検出し、
     検出された偏差の値に応じて前記ステッピングモータの駆動信号を設定し、
     該設定に基づいて前記ステッピングモータの駆動信号を出力する
     モータ制御方法。
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