JP2014180194A - モータ制御装置および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】直流モータに対する駆動電圧を低下させた場合でも、電源部の動作を安定に保つことを可能とするモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、直流モータ(例えば、ズームモータ)と、直流モータおよび負荷部(例えば、フォーカスモータ)の各々に電力を供給する電源部と、直流モータおよび負荷への電力供給を制御する制御部と、を備える。制御部は、直流モータ(例えば、ズームモータ)への供給電力を減少させる制御を行う際に、直流モータへの供給電力を減少させるタイミング(T11)を含む所定期間(P1)において負荷部(例えば、フォーカスモータ)へ供給する電力を増加(電圧をV2からV3へ上昇)させる。
【選択図】図7
【解決手段】モータ制御装置は、直流モータ(例えば、ズームモータ)と、直流モータおよび負荷部(例えば、フォーカスモータ)の各々に電力を供給する電源部と、直流モータおよび負荷への電力供給を制御する制御部と、を備える。制御部は、直流モータ(例えば、ズームモータ)への供給電力を減少させる制御を行う際に、直流モータへの供給電力を減少させるタイミング(T11)を含む所定期間(P1)において負荷部(例えば、フォーカスモータ)へ供給する電力を増加(電圧をV2からV3へ上昇)させる。
【選択図】図7
Description
本開示は、DC(直流)モータにより被駆動部を駆動するモータ制御装置およびそれを用いた撮像装置に関する。
DCモータを制御することにより、DCモータに接続された被駆動部を駆動し、また、DCモータに接続されたエンコーダが発生するパルスを計数することで被駆動部の位置検出を行うモータ制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
例えば、そのようなモータ制御装置を備えたデジタルカメラは、DCモータによってズームレンズを光軸方向に移動させることで、被写体の画角調整を可能としている。また、DCモータに接続されたエンコーダから出力されるパルスを計数することでズームレンズの位置を検出し、ズーム倍率等の情報を得ている。
一般にDCモータは、駆動中に通電を遮断したり、駆動電圧を急激に低下させたりすると、逆起電力を発生する。このとき、発生した逆起電力が電源部に悪影響を与えることにより、機器全体の動作が不安定になる可能性がある。例えば、各部への電力供給を制御する電源部に対して逆起電力により電流が逆流すると、電源部の動作が不安定になる。それにより、電源部から各部への電力供給が不安定になり、その結果、機器全体の動作が不安定になる可能性がある。
本開示は、DCモータを使用したモータ制御において、駆動電圧を低下させた場合であっても機器全体の動作を安定に保つことを目的とする。
本開示のモータ制御装置は、直流モータと、直流モータおよび負荷部の各々に電力を供給する電源部と、直流モータおよび負荷部への電力供給を制御する制御部と、を備える。制御部は、直流モータへの供給電力を減少させる制御を行う際に、直流モータへの供給電力を減少させるタイミングを含む所定期間において負荷部へ供給する電力を増加させる。
本開示の撮像装置は、第1レンズおよび第2レンズと、第1レンズおよび第2レンズを通して入射する被写体像を撮像して画像データを出力する撮像部と、第1レンズを駆動する直流モータと、第2レンズを駆動するステッピングモータと、直流モータおよびステッピングモータの各々に電力を供給する電源部と、直流モータおよびステッピングモータへの電力供給を制御する制御部と、を備える。制御部は、直流モータへの供給電力を減少させる制御を行う際に、直流モータへの供給電力を減少させるタイミングを含む所定期間においてステッピングモータへの供給電力を増加させる。
本開示のモータ制御装置によれば、直流モータを使用したモータ制御において、直流モータに対する駆動電圧を低下させた場合でも、電源部の動作を安定に保つことができる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
〔実施の形態1〕
〔1.構成〕
以下、図を用いてデジタルカメラの構成を説明する。本実施の形態のデジタルカメラ(電子機器および撮像装置の一例)は、DC(直流)モータによって駆動されるズームレンズ(被駆動部の一例)を含む光学系を有し、ズームレバーの操作にて画角を広角端と望遠端との間で調節することが可能である。
〔1.構成〕
以下、図を用いてデジタルカメラの構成を説明する。本実施の形態のデジタルカメラ(電子機器および撮像装置の一例)は、DC(直流)モータによって駆動されるズームレンズ(被駆動部の一例)を含む光学系を有し、ズームレバーの操作にて画角を広角端と望遠端との間で調節することが可能である。
〔1−1.デジタルカメラの構成〕
図1は、デジタルカメラ100の正面図である。デジタルカメラ100は前面に光学系110を納める鏡筒およびフラッシュ160を備える。また、デジタルカメラ100は上面に静止画レリーズ釦201、ズームレバー202、および電源釦203などの操作釦を備える。
図1は、デジタルカメラ100の正面図である。デジタルカメラ100は前面に光学系110を納める鏡筒およびフラッシュ160を備える。また、デジタルカメラ100は上面に静止画レリーズ釦201、ズームレバー202、および電源釦203などの操作釦を備える。
図2は、デジタルカメラ100の背面図である。デジタルカメラ100は背面に液晶モニタ123と、中央釦204、十字釦205、動画レリーズ釦206、モード切替スイッチ207などの操作釦とを備える。
図3は、デジタルカメラ100の電気的構成図である。デジタルカメラ100は、光学系110を介して形成された被写体像をCCDイメージセンサ120で撮像する。CCDイメージセンサ120は撮像した被写体像に基づく画像データを生成する。撮像により生成された画像データは、AFE(Analog Front End)121および画像処理部122において各種処理が施される。生成された画像データはフラッシュメモリ142またはメモリカード140等の記録媒体に記録される。本実施形態では、一例としてメモリカード140に記録されるとして説明する。メモリカード140に記録された画像データは、使用者による操作部150の操作を受け付けて液晶モニタ123上に表示され得る。以下、図1から図3に示す各構成要素の詳細を説明する。
光学系110は、フォーカスレンズ111、ズームレンズ112、絞り113、シャッタ114等を含む。図示していないが、光学系110は、光学式手ぶれ補正(OIS:Optical Image Stabilizer)レンズを含んでいてもよい。なお、光学系110を構成する各種レンズは何枚から構成されるものでも、何群から構成されるものでもよい。
フォーカスレンズ111は被写体のフォーカス状態の調節に用いられる。ズームレンズ112は被写体の画角の調節に用いられる。絞り113は、CCDイメージセンサ120に入射する光量の調節に用いられる。シャッタ114は、CCDイメージセンサ120に入射する光の露出時間を調節する。フォーカスレンズ111は、フォーカスモータ111M(負荷部の一例)によって駆動される。ズームレンズ112は、ズームモータ112Mによって駆動される。絞り113は、絞りモータ113Mによって駆動される。シャッタ114は、シャッタモータ114Mによって駆動される。モータ111M〜114Mは、レンズ制御部105(制御部の一例)から通知された制御信号に従って駆動される。
ズームモータ112MにはDCモータが使用される。すなわち、ズームモータ112Mはモータ磁石(図示せず)とモータコイル(図示せず)とを備えており、レンズ制御部105の制御によりモータコイルに直流の電圧を印加することにより、回転軸を回転させる。ズームモータ112Mが回転するとロータリーエンコーダ(以下「エンコーダ」と称す)112Eによって回転に応じたパルスが発生する。エンコーダ112Eは、発光素子と、受光素子と、等間隔で設けられた複数のスリットが設けられたコードホイールとを含む一般的なロータリーエンコーダの構成を有する。コードホイールはズームモータ112Mの回転と連動して回転する。エンコーダ112Eは、発光素子から出力しコードホイールのスリットを通過した光を受光素子により検出し、パルス信号として出力する。エンコーダ112Eが発生したパルスはレンズ制御部105に入力され、レンズ制御部105によりパルス数が計測される。
レンズ制御部105は、コントローラ130からの指示にしたがいモータ111M〜114Mを駆動させることで、光学系110の動きを制御する。また、レンズ制御部105は、内部にカウンタ105aを備え、このカウンタ105aによりエンコーダ112Eが発生したパルス数を計測することにより、ズームレンズ112の位置を検出することができる。レンズ制御部105は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。すなわち、レンズ制御部105は、CPU、MPU、FPGA、DSP、ASIC等で構成できる。またコントローラ130などと共に1つの半導体チップで構成してもよい。
電源106は、コントローラ130からの指令に基づき、光学系110の各モータ111M、112M、113M、114Mを駆動させるのに必要な電力を供給する。なお、図示していないが、電源106は、デジタルカメラ100の他の構成要素に対しても電力を供給することが可能である。電源106はズームモータ112M及びレンズ制御部105とともに、デジタルカメラ100のモータ制御装置を構成する。電源106は例えば電源ICで構成される。
CCDイメージセンサ120(撮像部の一例)は、光学系110を通して形成された被写体像を撮像して画像データを生成する。CCDイメージセンサ120は、デジタルカメラ100が撮影モードにあるとき、一定時間ごとに新しいフレームの画像データを生成することができる。
AFE121では、CCDイメージセンサ120から読み出された画像データに対して相関二重サンプリングによる雑音抑圧、アナログゲインコントローラによるA/Dコンバータの入力レンジ幅への増幅、A/DコンバータによるA/D変換が施される。その後、AFE121は画像データを画像処理部122に出力する。
画像処理部122は、AFE121から出力された画像データに対して各種の処理を施す。各種処理としては、スミア補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、YC変換処理、電子ズーム処理、圧縮処理、伸張処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。画像処理部122は、各種処理を施した画像情報をバッファメモリ124に記憶する。画像処理部122は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。またコントローラ130などと共に1つの半導体チップで構成してもよい。
液晶モニタ123は、デジタルカメラ100の背面に備わる。液晶モニタ123は、画像処理部122にて処理された画像データに基づく画像を表示する。液晶モニタ123が表示する画像には、スルー画像や記録画像が含まれる。スルー画像は、CCDイメージセンサ120により一定時間ごとに生成される新しいフレームの画像データを連続して表示する画像である。通常は、デジタルカメラ100が撮影モードにあるときに、画像処理部122がCCDイメージセンサ120の生成した画像データからスルー画像を生成する。使用者は、液晶モニタ123に表示されるスルー画像を参照することにより、被写体の構図を確認しながら撮影できる。記録画像は、デジタルカメラ100が再生モードにあるときに、メモリカード140に記録された高画素の画像データを液晶モニタ123に表示するために低画素に縮小した画像である。メモリカード140に記録される高画素の画像データは、使用者によりレリーズ釦が操作された時に、CCDイメージセンサ120が生成した画像データに基づいて画像処理部122により生成され、メモリカード140に記録される。
コントローラ130は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、マイクロコンピュータなどで構成してもよい。また、画像処理部122などと共に1つの半導体チップで構成してもよい。コントローラ130は、制御プログラムを格納したROMをコントローラ130の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。すなわち、コントローラ130は、CPU、MPU、FPGA、DSP、ASIC等で構成できる。
バッファメモリ124は、画像処理部122やコントローラ130のワークメモリとして機能する記憶手段である。バッファメモリ124はDRAM(Dynamic Random Access Memory)などで実現できる。また、フラッシュメモリ142は、画像データおよびデジタルカメラ100の設定情報等を記録するための内部メモリとして機能する。
カードスロット141は、メモリカード140をデジタルカメラ100に装着するための接続手段である。カードスロット141は、メモリカード140と電気的及び機械的に接続可能である。また、カードスロット141は、メモリカード140を制御する機能を備えてもよい。
メモリカード140は、内部にフラッシュメモリ等の記憶素子を備えた外部メモリである。メモリカード140は、画像処理部122で処理される画像データなどのデータを記録可能である。
操作部150は、デジタルカメラ100の外装に備わっている操作釦や操作ダイヤルの総称であり、使用者による操作を受け付ける。例えば図1や図2に示した静止画レリーズ釦201や、動画レリーズ釦206、ズームレバー202、電源釦203、中央釦204、十字釦205、モード切替スイッチ207などがこれにあたる。操作部150は使用者による操作を受け付けると、コントローラ130に種々の動作指示信号を通知する。
静止画レリーズ釦201は、半押し状態と全押し状態の二段階押下式釦である。静止画レリーズ釦201が使用者により半押しされると、コントローラ130は、AF(Auto Focus)制御および/またはAE(Auto Exposure)制御を実行し撮影条件を決定する。続いて、静止画レリーズ釦201が、使用者により全押しされると、コントローラ130は、撮影処理を行う。コントローラ130は、全押しのタイミングに撮像された画像データを静止画としてメモリカード140等に記録する。以下、単に静止画レリーズ釦201を押下すると記載する場合は、全押しを示すものとする。
動画レリーズ釦206は、動画記録の開始/終了を指示するための押下式釦である。動画レリーズ釦206が使用者によって押下されると、コントローラ130は、動画の記録動作を開始する。すなわち、コントローラ130は、CCDイメージセンサ120が生成した画像データに基づいて画像処理部122により生成された画像データを動画として順次、メモリカード140等の記録媒体に記録する。再度、動画レリーズ釦206が押下されると、コントローラ130は、動画の記録動作を終了する。
ズームレバー202は、画角を広角端と望遠端との間で調節するための中央位置自己復帰式のレバーである。ズームレバー202は、使用者により操作されるとコントローラ130がこれを検出し、レンズ制御部105にズームレンズ112を駆動するための指示を通知する。すなわち、ズームレバー202が広角端側に操作されると、コントローラ130は、被写体をより広角で捉えられるようにズームレンズ112を駆動させるための指示を、レンズ制御部105に対して通知する。同様に、ズームレバー202が望遠端側に操作されると、コントローラ130はレンズ制御部105に被写体をより望遠で捉えられるようにズームレンズ112を駆動させるための指示を通知する。ズームレバー202の操作が終了すると、コントローラ130は、レンズ制御部105に対して、ズームレンズ112の駆動を停止させるための指示を通知する。
電源釦203は、デジタルカメラ100を構成する各部への電力供給をユーザが指示するための押下式釦である。電源オフ時に電源釦203が使用者により押下されると、コントローラ130はデジタルカメラ100を構成する各部に電源106からの電力を供給し、起動させる。また、電源オン時に電源釦203が使用者により押下されると、コントローラ130は、電源106からの各部への電力供給を停止させる。
中央釦204は押下式釦である。デジタルカメラ100が撮影モードあるいは再生モードにあるときに、中央釦204が使用者により押下されると、コントローラ130は液晶モニタ123にメニュー画面を表示する。メニュー画面は、撮影/再生のための各種条件を設定するための画面である。メニュー画面で設定された情報は、フラッシュメモリ142に記録される。各種条件の設定項目が選択されているときに押下されると、中央釦204は決定釦としても機能する。
十字釦205は、上下左右方向に設けられた押下式釦である。使用者は、十字釦205のいずれかの方向を押下することにより、液晶モニタ123に表示される各種条件項目を選択することができる。
モード切替スイッチ207は、上下方向に設けられた押下式釦である。使用者はモード切替スイッチ207のいずれかの方向を押下することにより、デジタルカメラ100の状態を、撮影モードまたは再生モードに切り替えることができる。
〔2.動作〕
〔2−1.デジタルカメラの撮影動作〕
デジタルカメラ100の撮影モード時の制御について説明する。デジタルカメラ100は、撮影した画像データを記録することができる。図4は、デジタルカメラ100の撮影モード時の撮影動作に関する制御を示すフローチャートである。デジタルカメラ100は、撮影モードにおいて動画および静止画の撮影を行うことができるが、以下では、説明の便宜上、静止画の撮影時の動作について説明する。
〔2−1.デジタルカメラの撮影動作〕
デジタルカメラ100の撮影モード時の制御について説明する。デジタルカメラ100は、撮影した画像データを記録することができる。図4は、デジタルカメラ100の撮影モード時の撮影動作に関する制御を示すフローチャートである。デジタルカメラ100は、撮影モードにおいて動画および静止画の撮影を行うことができるが、以下では、説明の便宜上、静止画の撮影時の動作について説明する。
使用者によるモード切替スイッチ207の操作によりデジタルカメラ100が撮影モードに移行すると、コントローラ130は、静止画記録に必要な初期化処理を行う(S401)。
コントローラ130は、モード切替スイッチ207の状態の確認(S404)、スルー画像の表示(S408)、ズームレバー操作の監視(S409)、および静止画レリーズ釦201の押下の監視(S410)を含む、使用者からの入力確認処理や表示処理を繰り返す。このとき、モード切替スイッチ207の状態が、撮影モードでなければ(ステップS404にてNO)、図4に示す撮影モードの処理を終了する。
撮影モードの場合、コントローラ130は、現在設定されている表示に関する設定値に基づきスルー画像の表示処理を行う(S408)。その後、コントローラ130はズームレバー202の操作の有無を監視する(S409)。ズームレバー202の操作を検知すると、コントローラ130は、ズームレバー操作に基づく指示をレンズ制御部105に送信する。レンズ制御部105はその指示に基づきズーム処理を実行する(S411)。このズーム処理の詳細については後述する。
その後、コントローラ130は静止画レリーズ釦201の押下を監視する(S410)。静止画レリーズ釦201の押下を検知すると(ステップS410においてYES)、コントローラ130は静止画撮影処理を行う(S412)。静止画レリーズ釦201の押下を検知しなかったとき(ステップS410においてNO)、コントローラ130は、ステップS404〜S411の処理を繰り返し実行する。また、静止画撮影処理(S412)が終了すると、コントローラ130は、ステップS404に戻り、上記の処理を繰り返し実行する。
〔2−1−1.ズーム処理〕
図4におけるズーム処理(S411)の詳細について説明する。図5は、図4におけるズーム処理(S411)の詳細を示すフローチャートである。
図4におけるズーム処理(S411)の詳細について説明する。図5は、図4におけるズーム処理(S411)の詳細を示すフローチャートである。
コントローラ130は、使用者によるズームレバー202の操作を検知すると、レンズ制御部105に、操作された方向(広角/望遠)にズームレンズ112を駆動させるように指示する。この指示を受けて、レンズ制御部105は、ズームモータ112Mに、ズーム操作された方向(広角/望遠)に対応した回転方向にモータを回転させるための通電を開始する(S501)。レンズ制御部105は、ズームモータ112Mの回転によって発生するエンコーダ112Eのパルス数をカウントしてズームレンズ112の位置を測定する(S502)。
ここでレンズ制御部105は、ズームモータ112Mの回転によってエンコーダ112Eのパルスが発生したかを判定する(S511)。レンズ制御部105がパルスの発生を検出できないときは、ズームモータ112M(すなわちズームレンズ112)が異常停止していると考えられる。よって、パルスの発生を検出できないときは、レンズ制御部105は、ズーム異常停止復帰処理(S512)を行う。このズーム異常停止復帰処理の詳細については後述する。
一方、パルスの発生が検出された場合、レンズ制御部105は、エンコーダパルスのカウント値に基づきズームレンズ112が広角端または望遠端に到達したか否かを判定する(S503)。ズームレンズ112が広角端または望遠端(以下「端点」という)に到達しているときは、レンズ制御部105はズーム停止処理を行う(S505)。ズームレンズ112が端点に到達したか否かは、例えば、広角端/望遠端の各々にズームレンズ112が位置するときのカウンタの値(基準値)をあらかじめ記憶しておき、カウンタ値がそれらの基準値と一致するか否かを判定することで判定できる。また、レンズ制御部105はズームレンズ112が端点に達したことをコントローラ130に通知する。
ズームレンズ112が端点に到達していなければ、コントローラ130はさらにズームレバー202の操作が終了しているか否かを判定する(S504)。ズームレバー202の操作が終了していれば、コントローラ130はレンズ制御部105にズーム停止処理を指示し、レンズ制御部105はズームモータ112Mにショートブレーキをかけて目標位置で停止させる(S505)。
一方、ズームレバー202の操作が終了していなければ、コントローラ130およびレンズ制御部105はステップS502からの一連の処理を繰り返し実行する。
〔2−1−2.ズーム異常停止復帰処理〕
次に、図5のフローにおけるズーム異常停止復帰処理(S512)の詳細について、図6のフローチャートを用いて説明する。図6は、ズーム異常停止復帰処理(S512)の詳細を示すフローチャートである。
次に、図5のフローにおけるズーム異常停止復帰処理(S512)の詳細について、図6のフローチャートを用いて説明する。図6は、ズーム異常停止復帰処理(S512)の詳細を示すフローチャートである。
レンズ制御部105がズームモータ112Mに通電しているにもかかわらずエンコーダ112Eがパルスを発生しない場合、ズームモータ112Mが低温環境下で駆動トルクが不足している等の要因により停止している可能性が考えられる。この場合、ズームモータ112Mに印加する電圧を上昇しズームモータ112Mの駆動トルクを上昇させることで、停止中のモータを回転させ始めることができる。
このため、レンズ制御部105は、ズームモータ112Mを異常停止した状態から復帰させるために、ズームモータ112Mに印加する電圧を上昇させる(すなわち、ズームモータ112Mへの供給電力を増加させる)(S601)。その後、レンズ制御部105は、エンコーダパルスのカウントを行い(S602)、パルスが発生したかを判定する(S603)。
パルスが発生していればズームモータ112Mの電圧を元の電圧に下げて(供給電力を元の電力に減少させ)(S604)、ズーム異常停止復帰処理を終了する。一方、パルスが発生しなければ、上記要因とは異なる要因により停止している可能性があるため、液晶モニタ123上でエラー表示を行い(S605)、本処理を終了する。
〔2−2.逆起電力対策〕
前述のようにズームモータ112MはDCモータで構成されている。このため、ステップS604においてレンズ制御部105がズームモータ112Mの駆動電圧を下げたときに、ズームモータ112Mは、DCモータの特性上、逆起電力を発生する。この逆起電力は電源106に流れ込む。電源106は、逆起電力が流れ込んだ場合、安全のために電力供給を停止する等の保護機能が動作する場合がある。この保護機能により電源106の動作が不安定になることで各部への電力供給が不安定になり、その結果、デジタルカメラ100全体の動作が不安定になる可能性がある。
前述のようにズームモータ112MはDCモータで構成されている。このため、ステップS604においてレンズ制御部105がズームモータ112Mの駆動電圧を下げたときに、ズームモータ112Mは、DCモータの特性上、逆起電力を発生する。この逆起電力は電源106に流れ込む。電源106は、逆起電力が流れ込んだ場合、安全のために電力供給を停止する等の保護機能が動作する場合がある。この保護機能により電源106の動作が不安定になることで各部への電力供給が不安定になり、その結果、デジタルカメラ100全体の動作が不安定になる可能性がある。
この逆起電力に起因する問題を解決するため、本実施形態では、ズームモータ112Mで逆起電力の発生が予測されるタイミングにおいて、電源106に、ズームモータ112M(DCモータ)から流れ込む逆起電力よりも大きい電力を供給するようにする。これにより、電力供給が不安定になることを防止している。
具体的には、本実施の形態のデジタルカメラ100では、ステップS604においてズームモータ112Mの電圧を下げる(供給電力を減少させる)ときに、同じ電源106から電力の供給を受けている他のモータに、本来は不要な電力を消費させる。これにより、電源106が不安定にならないようにする(以下、この制御を「逆起電力対策」と称する)。
以下、ズームモータ112Mとともに電源106からの電力供給を受ける他のモータとしてフォーカスモータ111Mを想定した場合の逆起電力対策について説明する。
〔2−2−1.トラッキング駆動時の逆起電力対策〕
図7では、ズーム処理中にトラッキング駆動しているフォーカスモータ111Mを用いた逆起電力対策について説明する。トラッキングとは、ズームレンズ112が移動したことにより、ずれたピントを調整(補償)するために、ズームレンズ112の移動と連動してフォーカスレンズ111の位置を調整することである。よって、トラッキング駆動では、ズームモータ112Mを駆動してズームレンズ112を移動したことでずれたピントを調整(補償)するために、ズームレンズ112の移動に連動してフォーカスモータ111Mを駆動する。なお、以下ではフォーカスモータ111MはA相、B相の2相のステッピングモータで、A相、B相にそれぞれ正弦波の電圧を印加するマイクロステップ駆動で制御しているものとする。マイクロステップ駆動のステッピングモータの電圧は印加している正弦波の振幅で定義され、モータの位置はA相、B相の正弦波の位相の組み合わせで定義される。図7(a)は、フォーカスモータ111MのA相に印加するモータ電圧の時間的変化を示した図である。図7(b)は、フォーカスモータ111MのB相に印加するモータ電圧の時間的変化を示した図である。図7(c)は、ズームモータ112Mに印加するモータ電圧の時間的変化を示した図である。
図7では、ズーム処理中にトラッキング駆動しているフォーカスモータ111Mを用いた逆起電力対策について説明する。トラッキングとは、ズームレンズ112が移動したことにより、ずれたピントを調整(補償)するために、ズームレンズ112の移動と連動してフォーカスレンズ111の位置を調整することである。よって、トラッキング駆動では、ズームモータ112Mを駆動してズームレンズ112を移動したことでずれたピントを調整(補償)するために、ズームレンズ112の移動に連動してフォーカスモータ111Mを駆動する。なお、以下ではフォーカスモータ111MはA相、B相の2相のステッピングモータで、A相、B相にそれぞれ正弦波の電圧を印加するマイクロステップ駆動で制御しているものとする。マイクロステップ駆動のステッピングモータの電圧は印加している正弦波の振幅で定義され、モータの位置はA相、B相の正弦波の位相の組み合わせで定義される。図7(a)は、フォーカスモータ111MのA相に印加するモータ電圧の時間的変化を示した図である。図7(b)は、フォーカスモータ111MのB相に印加するモータ電圧の時間的変化を示した図である。図7(c)は、ズームモータ112Mに印加するモータ電圧の時間的変化を示した図である。
図7において、最初、レンズ制御部105がズームモータ112Mを電圧V0で駆動しているときに、レンズ制御部105は、トラッキング駆動のため、フォーカスモータ111MのA相およびB相に、図7(a)、(b)に示すように正弦波の電圧V2を印加して、フォーカスモータ111Mを駆動しているものとする。ここで、図7(c)に示すように、時刻T10において、ズーム異常停止復帰処理が発生したとする。ズーム異常停止復帰処理が開始されると、レンズ制御部105は、ズームモータ112Mの電圧をV1に上昇させ(S601)、所定時間後の時刻T11でV0に低下させる(S604)。ズームモータ112Mの電圧がV1からV0に下がると逆起電力が発生する。そこで、ズームモータ112Mの電圧を低下させる時刻T11より前のタイミングである時刻T1において、レンズ制御部105は、フォーカスモータ111MのA相及びB相に印加する電圧を、それらの位相は変えずに振幅のみを所定のV3に上げる。なお、所定電圧V3の値は、電源106の仕様で定まる所定の電圧値(上限値)を越えない範囲の値に設定される。レンズ制御部105は、所定期間の間、フォーカスモータ111Mに印加する電圧の振幅を所定の値に増加させる。
フォーカスモータ111Mへの印加電圧を上昇させることで、電源106から供給される電流(すなわち電力)が増加する。この増加する電流(電力)の量が、逆起電力により電源106へ逆流する電流(電力)よりも大きくなるように、上昇させるべき電圧V3を設定する。これにより、電源106から供給される電流量が負になることを防止し、逆起電力によって電源106の動作が不安定になるのを防止している。このとき、フォーカスモータ111Mの消費電力は上がるが、印加しているモータ電圧(制御信号)の位相は逆起電力対策を行わない場合と同じなので、フォーカスモータ111Mの動作への影響は無い。
その後、ズームモータ112Mの電圧がV1からV0に下ったことで発生した逆起電力が十分に収束したと考えられるタイミングである時刻T2で、フォーカスモータ111Mの電圧をV2に下げる。
〔2−2−1.モータ停止時の逆起電力対策〕
図8を用いて、停止しているフォーカスモータ111Mを用いた逆起電力対策について説明する。なお、フォーカスモータ111Mは、図7の場合と同様に、A相、B相の2相のマイクロステップ駆動のステッピングモータとする。なお、以下の例では、ズームレンズ112の移動に伴うフォーカスレンズ111のトラッキング駆動は行わないものとする。
図8を用いて、停止しているフォーカスモータ111Mを用いた逆起電力対策について説明する。なお、フォーカスモータ111Mは、図7の場合と同様に、A相、B相の2相のマイクロステップ駆動のステッピングモータとする。なお、以下の例では、ズームレンズ112の移動に伴うフォーカスレンズ111のトラッキング駆動は行わないものとする。
図8(a)(b)に示すように、レンズ制御部105がフォーカスモータ111Mを駆動している状態から、時刻T3で、フォーカスモータ111Mへの通電を終了してフォーカスモータ111Mの駆動を停止する。次に、図8(c)に示すように、時刻T12で、レンズ制御部105が電圧V0でズームモータ112Mの駆動を開始する。前述のように、この例においてはズームレンズ112の移動に伴うフォーカスレンズ111のトラッキング駆動は行わないものとする。ここで時刻T13において、ズーム異常停止復帰処理が発生したとする。ズーム異常停止復帰処理に入ると、レンズ制御部105は、ズームモータ112Mの電圧をV1に上昇させ(S601)、時刻T14でV0に低下させる(S604)。
ズームモータ112Mの電圧がV1からV0に下がると逆起電力が発生するので、図8(a)(b)に示すように、時刻T14より前のタイミングである時刻T4において、レンズ制御部105はフォーカスモータ111MのA相およびB相に、時刻T3の時点と同じ位相で、所定電圧V3を印加し、逆起電力によって電源106が不安定になるのを防ぐ。このとき、フォーカスモータ111Mの消費電力は上がるが、印加している電圧の位相は時刻T3と同じなので、フォーカスモータ111Mは時刻T3で停止した位置から変化しない(すなわち、ステッピングモータのステップ位置は変化しない)。その後、ズームモータ112Mの電圧がV1からV0に下ったことで発生した逆起電力が十分に収束したと考えられるタイミングである時刻T5で、フォーカスモータ111Mへの通電を終了する。
以上のように、ズームモータ112Mへの印加電圧を低下させるタイミング(図7の例では時刻T11、図8の例では時刻T14)を含む所定の期間(図7の例では期間P1、図8の例では期間P2)において、ズームモータ112Mと同じ電源106から電力供給を受けるフォーカスモータ111Mへ印加する電圧を上昇させる。これにより、ズームモータ112Mへの印加電圧の低下に起因する逆起電力の電源106に対する影響を排除でき、電源106の安定した動作が可能となる。
〔3.まとめ〕
以上のように、本実施の形態のデジタルカメラ100におけるモータ制御装置は、ズームモータ112M(DCモータの一例)と、ズームモータ112Mおよびフォーカスモータ111M(負荷部の一例)の各々に電力を供給する電源106と、ズームモータ112Mおよびフォーカスモータ111Mへの電力供給を制御するレンズ制御部105と、を備える。レンズ制御部105は、ズームモータ112Mへの供給電力を減少させる制御を行う際に、ズームモータ112Mへの供給電力を減少させるタイミングを含む所定期間(図7の例では期間P1、図8の例では期間P2)においてフォーカスモータ111Mへ供給する電力を増加させる。
以上のように、本実施の形態のデジタルカメラ100におけるモータ制御装置は、ズームモータ112M(DCモータの一例)と、ズームモータ112Mおよびフォーカスモータ111M(負荷部の一例)の各々に電力を供給する電源106と、ズームモータ112Mおよびフォーカスモータ111Mへの電力供給を制御するレンズ制御部105と、を備える。レンズ制御部105は、ズームモータ112Mへの供給電力を減少させる制御を行う際に、ズームモータ112Mへの供給電力を減少させるタイミングを含む所定期間(図7の例では期間P1、図8の例では期間P2)においてフォーカスモータ111Mへ供給する電力を増加させる。
以上のように、レンズ制御部105は、ズームモータ112Mへの供給電力を減少させる前に、電源106から電力が供給されているフォーカスモータ111Mに本来は必要でない電力を消費させる。これにより、ズームモータ112Mへの印加電圧の低下で発生する逆起電力によって電源106の動作が不安定になるのを防止している。
この構成により、デジタルカメラ100はズームモータ112Mの駆動電圧を低下させた場合にも機器全体の動作を安定に保つことが出来る。
〔4.他の実施の形態〕
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。以下、他の実施の形態を例示する。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。以下、他の実施の形態を例示する。
上記実施の形態では、逆起電力対策における負荷部として、2相のステッピングモータを用いたフォーカスモータ111Mを例示した。負荷部としてのフォーカスモータ111Mは逆起電力を打ち消すだけの電力を消費すれば良いので、2相以外の構成のステッピングモータでもよい。また、負荷部はステッピングモータでなくとも良い。例えば、負荷部の他の例として、ズームモータ112Mと同じ電源106から電力が供給される絞りモータ113Mやシャッタモータ114Mを用いても良い。そして、逆起電力対策において、絞りモータ113Mやシャッタモータ114Mへの印加電圧を変更しても良い。
上記実施の形態では、逆起電力対策の構成をズーム異常停止復帰処理での実施例で説明したが、ズーム異常停止復帰処理以外にも本開示の思想は適用できる。すなわち、逆起電力の発生を引き起こす可能性のある、ズームモータ112Mの印加電圧を低下させる制御を行う際の電源制御として、本開示の思想を適用できる。
上記の実施形態では、光学系を内蔵したデジタルカメラの構成を説明したが、上記実施形態の思想はレンズ交換式のカメラに対しても適用できる。その場合、交換レンズ(すなわち、レンズ鏡筒)は、上記の実施形態で示したような光学系と、光学系を駆動するモータと、モータの回転数を計測するエンコーダおよび交換レンズ内の各部を制御するレンズ制御部とを備える。そして、レンズ制御部が上記の実施形態で説明したような制御を行えばよい。
上記実施の形態では、逆起電力を発生し得るモータとしてDCモータを例として説明したが、DCモータ以外のモータであっても、本開示の電源制御の思想を適用できる。例えば、ムービングマグネットモータのような逆起電力を発生し得るモータを駆動部として用いる際に、本開示の電源制御の思想を適用することができる。
上記実施の形態では、DCモータの駆動対象としてズームレンズを用いた例を説明したが、駆動対象が他の部材である場合でも、本開示の電源制御の思想を適用することができることは言うまでもない。
上記実施の形態では、モータ制御装置を備えた電子機器としてデジタルカメラを例に挙げて説明したが、DCモータを使って被駆動部を駆動する機器(電子機器、産業機械等)であれば、本開示の電源制御の思想を適用可能である。例えば、ロボットに使用されるDCモータの駆動制御に対しても、本開示の電源制御の思想を適用可能である。すなわち、DCモータを用いたモータ制御全般に対して、本開示の電源制御の思想を適用することができる。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示によれば、DCモータを使用したモータ制御装置において、駆動電圧を低下させた場合にも機器全体の動作を安定に保つことが出来る。よって、本開示の思想は、デジタルスチルカメラ、ムービーカメラ、携帯電話、スマートフォン、モバイルPC、ロボット等にも適用できる。
100 デジタルカメラ
105 レンズ制御部
105a カウンタ
106 電源
111 フォーカスレンズ
111M モータ
112 ズームレンズ
112E ロータリーエンコーダ
112M モータ
113 絞り
113M モータ
114 シャッタ
114M モータ
120 CCDイメージセンサ
121 AFE(Analog Front End)
122 画像処理部
123 液晶モニタ
124 バッファメモリ
130 コントローラ
140 メモリカード
141 カードスロット
142 フラッシュメモリ
150 操作部
160 フラッシュ
201 静止画レリーズ釦
202 ズームレバー
203 電源釦
204 中央釦
205 十字釦
206 動画レリーズ釦
207 モード切替スイッチ
105 レンズ制御部
105a カウンタ
106 電源
111 フォーカスレンズ
111M モータ
112 ズームレンズ
112E ロータリーエンコーダ
112M モータ
113 絞り
113M モータ
114 シャッタ
114M モータ
120 CCDイメージセンサ
121 AFE(Analog Front End)
122 画像処理部
123 液晶モニタ
124 バッファメモリ
130 コントローラ
140 メモリカード
141 カードスロット
142 フラッシュメモリ
150 操作部
160 フラッシュ
201 静止画レリーズ釦
202 ズームレバー
203 電源釦
204 中央釦
205 十字釦
206 動画レリーズ釦
207 モード切替スイッチ
Claims (5)
- 直流モータと、
前記直流モータおよび負荷部の各々に電力を供給する電源部と、前記直流モータおよび前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記直流モータへの供給電力を減少させる制御を行う際に、前記直流モータへの供給電力を減少させるタイミングを含む所定期間において前記負荷部へ供給する電力を増加させる、
モータ制御装置。 - 前記制御部は、前記所定期間において、前記電源部が供給する電圧が所定の電圧値を越えない範囲で前記負荷部への供給電力を増加させる、
請求項1記載のモータ制御装置。 - 前記負荷部はステッピングモータであり、
前記制御部は、前記所定期間において前記ステッピングモータが駆動されていないときは、前記ステッピングモータの位置が変化しないように前記電力を増加させて前記ステッピングモータに供給する、
請求項1記載のモータ制御装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のモータ制御装置を備えた電子機器。
- 第1レンズおよび第2レンズと、
前記第1レンズおよび前記第2レンズを通して入射する被写体像を撮像して画像データを出力する撮像部と、
前記第1レンズを駆動する直流モータと、
前記第2レンズを駆動するステッピングモータと、
前記直流モータおよび前記ステッピングモータの各々に電力を供給する電源部と、
前記直流モータおよび前記ステッピングモータへの電力供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記直流モータへの供給電力を減少させる制御を行う際に、前記直流モータへの供給電力を減少させるタイミングを含む所定期間において前記ステッピングモータへの供給電力を増加させる、
を備えた撮像装置。
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