技術 ステッピングモータの駆動装置および駆動方法

0001

本発明は、例えばカメラレンズ制御に用いられるステッピングモータに係り、特にマイクロステップ駆動がなされるステッピングモータの騒音を最小限に抑制したステッピングモータの駆動装置および駆動方法に関する。

0002

ステッピングモータは回転位置決め精度が優れているため、高い位置決め精度を要求される、例えばカメラのレンズ制御に用いられている。このステッピングモータは、固定子の各相コイルに流す励磁電流を順次切り換えて、固定子と回転子の間に発生する電磁力を切り換えることによって回転子が回転駆動するように構成されている。

0003

前記各相コイルに流す励磁電流の通電方式としては、各相を１相ずつ順に励磁する１相励磁方式、隣接する２相を同時に励磁し１回に１つの相の励磁を切り換える２−２相励磁方式、前記１相励磁方式と２−２相励磁方式を交互に繰り返す１−２相励磁方式等がある。

0004

またステッピングモータの駆動方法としては、例えば、ステッピングモータの構造から機械的に決まるステップ角を細かく分割して、ステッピングモータの回転子の回転を滑らかに駆動するマイクロステップ駆動が実施されている。

0005

従来のステッピングモータの駆動方法は、例えば前記１相励磁、２−２相励磁、１−２相励磁のいずれかの励磁方式を決定するとともに、マイクロステップ駆動の１電気的周期の分解能（１ステップ分割数）を固定的に決定し、フイードバックをかけないオープンループで定電圧駆動する方法があった。

0006

このように１ステップの分解能を固定にした場合、モータ駆動の（１電気的周期の）周波数×分解能の周波数が一般的な人の可聴域の０ＨZ〜２００００ＨZになると騒音になってしまう。

0007

このため例えば、マイクなどの録音手段を備えたカメラのレンズをステッピングモータを用いて制御する場合、モータ駆動時の耳障りな不要音も録音してしまうという問題が生じる。

0008

また、モータの１電気的周期内で可変に分割する場合でも、人の可聴域０ＨZ〜２００００ＨZ以上にするために、１電気的周期の分解能を非常に上げなければならないなど、ハード面での制約があった。

0009

また、高周波で駆動する時に駆動周波数に比例して分解能を上げた場合や、高周波で駆動する時に一意的に分解能を上げすぎた場合、制御部側、すなわちモータの送り量を指定するマイクロコンピュータの負担が増えるという問題があった。

0010

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、モータ駆動による騒音の発生を抑制するとともに、マイクロコンピュータによる制御処理の負担を軽減させることができるステッピングモータの駆動装置および駆動方法を提供することにある。

0011

本発明のステッピングモータの駆動装置は、マイクロステップ駆動がなされるステッピングモータの駆動装置において、ステッピングモータの駆動信号の周波数と、該信号の１周期内の分割数との積が、前記モータの駆動速度全域にわたって一定周波数となるように前記１周期内の分割数を制御する制御手段と、前記一定周波数信号の音レベルを減衰させるフィルタとを備えたことを特徴としている。

0012

また、前記ステッピングモータの制御対象機器は録音手段を備えた撮像装置であることを特徴としている。

0013

また本発明のステッピングモータの駆動方法は、マイクロステップ駆動がなされるステッピングモータの駆動方法において、ステッピングモータの駆動信号の周波数と、該信号の１周期内の分割数との積が、前記モータの駆動速度全域にわたって一定周波数となるように前記１周期内の分割数を制御し、前記一定周波数信号の音レベルをフィルタによって減衰させることをを特徴としている。

0014

以下、本発明の実施形態例を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を録音手段を備えた撮像装置に適用した一実施形態例を示している。図１において、１はカメラ装置であり、撮像時に被写体側に向けられる面にはカメラレンズ１０および録音装置１１が近設されている。カメラレンズ１０の移動量はステッピングモータ１２によって制御される。

0015

カメラ装置１内には、モータ制御装置１３およびモータ駆動装置１４が設けられている。モータ制御装置１３は、マイクロコンピュータのソフトウエアにより、モータ駆動の１電気的周期内の分割数を切り替える制御信号や、モータ速度制御信号をモータ駆動装置１４に送出する。

0016

モータ駆動装置１４は、ユニポーラ駆動方式又はバイポーラ駆動方式の駆動回路で構成され、モータ制御装置１３からの制御信号に応じて図２のようなＰＷＭ（パルス幅変調）波形の電流信号をステッピングモータ１２の各相コイルに供給する。尚図２の信号波形は、近似した正弦波の半周期分のみを図示している。

0017

前記モータ駆動装置１４は、具体的には分解能切り替え信号用の入力端子と速度制御信号用の入力端子を設けて構成している。

0018

またステッピングモータ１２付近の例えば録音装置１１には、図３の特性図のように特定周波数帯域の信号の音のレベルのみを減衰させるフィルタ、例えばバンドエリミネイションフィルタ（図示省略）が設けられている。

0019

上記のような構成により、ステッピングモータ１２をマイクロステップ駆動で、オープンループの定電圧駆動する。この際、ステッピングモータ１２の駆動信号の周波数と、該信号の１周期内の分割数との積が、前記モータ１２の駆動速度全域にわたって一定周波数となるように前記１周期内の分割数を制御する。

0020

これによってモータ駆動装置１４からステッピングモータ１２に供給される信号は、モータ駆動の時間に対する移動量が多い場合は、図２（ａ），（ｂ）に示すＰＷＭ波形の電流となる。またモータ駆動の時間に対する移動量が中程度の場合は、図２（ｃ），（ｄ）に示すＰＷＭ波形の電流が供給され、またモータ駆動の時間に対する移動量が少ない場合は、図２（ｅ），（ｆ）に示すＰＷＭ波形の電流が供給される。

0021

したがって、前記一定となる、モータ駆動周波数とその１周期内の分割数との積（の周波数）を、図３のバンドエリミネイションフィルタの音レベルの減衰量が一番多くなる特定周波数に設定しておくことにより、当該周波数の音レベルが減衰されて、ステッピングモータの駆動による不要な騒音は最小限に抑えられ、被写体側の外部の音を録音することができる。

0022

以上のように、カメラのレンズをステッピングモータを用いて制御する場合、フィードバックをかけない、オープンループの定電圧駆動で容易な制御ができ、モータの近くにマイクなどの録音機器があっても、耳障りな音を削減して録音できる。

0023

またモータ駆動の（１電気的周期）の周波数×１電気的周期内の分解能の周波数の特定周波数ｆAが来たとき、その場所をバンドエリミネイションフィルタにより、騒音を減少させているので、特定周波数が人の可聴域に来たときでも耳障りな音を削減して録音できるため、特定周波数を人の可聴域に関係なく設定できる。

0024

また、リアルタイム制御で高い回転数で駆動する場合も、ステッピングモータの（１電気的周期）の周波数×１電気的周期内の分解能を一定になるように制御することにより、制御信号が増え過ぎず、モータ制御装置１３のマイクロコンピュータの制御処理負担が減る。

0025

尚一定周波数信号の音レベルを減衰させるフィルタは、前記バンドエリミネイションフィルタに限らず同様の作用、効果を奏する他のフィルタを用いても良い。

0026

また前記モータ駆動装置１４は、ユニポーラ駆動方式又はバイポーラ駆動方式のどちらで構成されても良い。

0027

（１）以上のように請求項１、３に記載の本発明によれば、一定周波数となるように制御した周波数信号の音レベルを、すべての駆動速度において減衰することができ、ステッピングモータによる騒音が抑制される。

0028

リアルタイム制御で高い回転数で駆動する場合も、制御信号が増え過ぎることはなく、例えば制御用のマイクロコンピュータの制御処理負担が軽減される。
（２）また請求項２に記載の発明によれば、ステッピングモータの近くに、例えばマイクなどの録音手段が存在する場合、ステッピングモータの駆動による騒音を削減して、録音を行うことができる。

0029

またフィルタの特定（減衰）周波数は人の可聴域に関係なく設定することができる。

0030

図１本発明の一実施形態例を示す構成図。
図２本発明の一実施形態例を表し、ステッピングモータに供給される電流波形のタイムチャート。
図３本発明の一実施形態例を表し、フィルタの特性図。

0031

１…カメラ装置、１０…カメラレンズ、１１…録音装置、１２…ステッピングモータ、１３…モータ制御装置、１４…モータ駆動装置。