JP6188349B2 - Control device, control method, program - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置、制御方法、プログラムに関する。詳しくは、撮像装置や交換レンズユニットに搭載されるレンズや絞り等の光学素子等を制御する制御装置、制御方法、および制御のためのプログラムに関する。 The present invention relates to a control device, a control method, and a program. Specifically, the present invention relates to a control device, a control method, and a control program for controlling an optical element such as a lens and an aperture mounted in an imaging device or an interchangeable lens unit.
上記のような制御装置において、製造誤差に起因したステッピングモータが持つ複数の相間の電気角誤差量が大きい場合には、回転むら(振動)が発生し、光学素子を移動させる際のモータ駆動音が増加する。
そこで、ステッピングモータが持つ複数の相間の電気角誤差量に応じて予め補正値として測定しておき、その補正値を用いて相の切り換えタイミングを変更して各相に流れる励磁電流の位相を補正することで、振動を低減する方法が知られている。
例えば、特許文献1には、移動速度と移動時間に応じて光学素子の基準移動量を記憶して、光学素子を移動させた際の実際の位置と基準移動量との差が小さくなるように補正値を求め、モータの駆動波形を制御して、モータ振動を軽減させる方法が記されている。
In the control device as described above, when the electrical angle error amount between a plurality of phases of the stepping motor due to the manufacturing error is large, rotation unevenness (vibration) occurs, and the motor drive sound when moving the optical element Will increase.
Therefore, it is measured in advance as a correction value according to the electrical angle error amount between multiple phases of the stepping motor, and the phase of excitation current flowing in each phase is corrected by changing the phase switching timing using the correction value. Thus, a method for reducing vibration is known.
For example, in
しかしながら、前記のような構成では、ステッピングモータごとに複数の相間での電気角誤差量を予め求めておく必要がある。電気角誤差量を求めるためには、ステータ極歯の配置寸法を精密スケールで計測したり、実際にモータを駆動して振動量を測定し、誤差量を推定したりする方法がある。しかしながら、いずれの方法を用いても、モータごとに測定や計算が必要となる課題があった。
さらに、特許文献1に記載の構成では、光学素子の所定時間内の実際の位置と基準移動量との差分を複数回求めて、その差分が最も小さくなるように補正量を決めている。そのため、瞬間的に大きくなる変動の影響を受けやすいという課題がある。
本発明は、電気角誤差量を求める煩雑な前工程を必要とすることなく、精度良く電気角誤差を検出することにより、光学素子を移動させる際のモータ駆動音を低減できるようにした制御装置、制御方法、プログラムを提供する。
However, in the configuration as described above, it is necessary to obtain in advance an electrical angle error amount between a plurality of phases for each stepping motor. In order to obtain the electrical angle error amount, there are methods of measuring the arrangement size of the stator pole teeth with a precision scale, or actually driving the motor to measure the vibration amount to estimate the error amount. However, whichever method is used, there is a problem that requires measurement and calculation for each motor.
Furthermore, in the configuration described in
The present invention provides a control device capable of reducing motor driving noise when moving an optical element by accurately detecting an electrical angle error without requiring a complicated pre-process for obtaining an electrical angle error amount. , Providing a control method and a program.
本発明の制御装置は、駆動対象を駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータを少なくとも2相の電流で駆動させる駆動手段と、前記駆動対象の実際の位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段の少なくとも2相の電流の位相を変更する位相変更手段と、前記位相変更手段を用いて前記駆動手段を制御する制御手段と、前記位置検出手段により検出された位置から前記駆動対象の駆動中における基準位置を算出する基準位置算出手段と、を含み、前記基準位置算出手段は、前記位置検出手段により検出される駆動中の前記駆動対象の少なくとも3つの実際の位置を1次近似することで基準位置を算出し、前記位相変更手段は、前記位置検出手段が検出した前記駆動対象の実際の位置と前記基準位置算出手段が算出した基準位置との差分の絶対値の総和または前記差分の累乗の総和が最も小さくなる電流の位相差を決定し、前記制御手段は、前記位相差の電流を用いて前記ステッピングモータを制御することを特徴とする。 The control device according to the present invention includes a stepping motor that drives a drive target, a drive unit that drives the stepping motor with at least two-phase current, a position detection unit that detects an actual position of the drive target, and the drive unit A phase changing means for changing the phase of at least two phases of current, a control means for controlling the driving means using the phase changing means, and during driving of the drive target from the position detected by the position detecting means includes a reference position calculating means for calculating a reference position, wherein the reference position calculation means, at least three reference the actual position by first-order approximation of the driven object being driven detected by said position detecting means position is calculated, and the phase changing means, the reference position of the reference position calculation means and the actual position of the driven object the position detecting means has detected is calculated Sum or the sum of the power of the difference between the absolute value of the difference between determines the phase difference between the smallest current, said control means includes a control means controls said stepping motor by using a current of the phase difference To do.
本発明によれば、モータに製造誤差がある場合でも、煩雑な前工程を必要とすることなく、個々のステッピングモータの特性に合わせた適切な制御を行うことができる。この結果、駆動対象を駆動する際に、ステッピングモータの駆動音を低減することができる。 According to the present invention, even when there is a manufacturing error in the motor, it is possible to perform appropriate control in accordance with the characteristics of each stepping motor without requiring a complicated pre-process. As a result, the driving sound of the stepping motor can be reduced when driving the drive target.
<第1の実施形態>
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例に過ぎない。本発明は、適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正や変更されるべきものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の第1の実施形態である制御装置が適用される撮像装置1の構成を示す。この撮像装置1は、ズームレンズ群を含むレンズシステムを搭載したビデオカメラであるものとする。なお、本発明は、ビデオカメラの制御装置に限らず、デジタルスチルカメラ等、各種の撮像装置、その他ステッピングモータを用いて制御対象を制御する制御装置にも適用できる。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the embodiments described below are merely examples as means for realizing the present invention. The present invention should be modified or changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to be applied and various conditions, and is not limited to the following embodiments.
FIG. 1 shows a configuration of an
101は、前玉レンズユニットであり、たとえばレンズ鏡筒部などに固定されている。102は、駆動対象のズームレンズである。駆動対象のズームレンズ102は、光軸方向に移動して変倍を行う。103は光量を調整する絞りである。104は、固定レンズユニットであり、レンズ鏡筒部などに固定されている。105は、駆動対象のフォーカスレンズである。駆動対象のフォーカスレンズ105は、焦点調節機能と、変倍による像面移動を補正するコンペセータ機能とを兼ね備える。フォーカスレンズ105は、ズームレンズ102の光軸後方に、光軸方向に移動可能に設けられる。これらのレンズユニットにより撮影光学系が構成される。この撮影光学系は、被写体側(図の左側)から順に、正、負、正、正の光学パワーを有する4つのレンズユニットで構成されたリアフォーカス光学系である。なお、図中には、各レンズユニットが1枚のレンズにより構成されているように記載されているが、実際には、1枚のレンズにより構成されていてもよいし、複数枚のレンズにより構成されていてもよい。
106は、撮像素子であり、たとえば、CCDやCMOSセンサにより構成される。撮影光学系を通ってきた被写体からの光束は、この撮像素子106上に結像する。そして、撮像素子106は、結像した被写体の光学像を、光電変換して撮像信号を出力する。107は、増幅器(AGC)であり、撮像素子106が出力した撮像信号を最適なレベルに増幅する。108は、カメラ信号処理回路である。カメラ信号処理回路108は、増幅器107から入力された撮像信号を標準テレビ信号に変換し、撮影映像として出力する。109は、記録手段であり、カメラ信号処理回路108が出力した撮影映像を記録する。なお、記録手段109には、FLASHメモリ、ハードディスク、DVD、テープメディアなどが用いられる。
118はシステムマイコンである。システムマイコン118は、ズームレンズ102およびフォーカスレンズ105を駆動制御するレンズ制御部116と、メモリ117とを含む。システムマイコン118は、たとえば、CPUとROMとRAMとを含む。ROMには、撮像装置の各部を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。そして、CPUがROMからコンピュータプログラムを読み出し、RAMに展開して実行する。これにより、システムマイコン118のレンズ制御部116とメモリ117の機能が実現し、フォーカス駆動回路113とズーム駆動回路110を介して、ズームレンズ102とフォーカスレンズ105を駆動制御する。フォーカス駆動回路113は、システムマイコン118の制御にしたがってフォーカスレンズ105を駆動する。ズーム駆動回路110は、システムマイコン118の制御にしたがってズームレンズ102を駆動する。
レンズ制御部116は、例えばズームスイッチ(図略)などの操作部材の操作されている方向に対応して、ズームレンズ102をテレまたはワイド方向に駆動するための信号を出力する。この信号は、ズーム駆動回路110を介してズーム駆動源111に駆動信号として与えられる。また、レンズ制御部116から与える駆動信号は、励磁位相間の位相を自在に変えることができる。なお、ズームレンズ102は、レンズ鏡筒部などに対して移動可能なレンズ保持枠(図略)に固定されている。レンズ保持枠にはラックが取り付けられている。
ズーム駆動源111は、ステッピングモータ130とリードスクリュー131を含んで構成されている。そして、このリードスクリュー131とズームレンズ102に取り付けられたラックとの噛み合い作用により、ズームレンズ102がレンズ保持枠とともに光軸方向に移動する。
また、レンズ制御部116は、メモリ117に格納されるカム軌跡データを用いて、フォーカスレンズ105をズームレンズ102と連動して動作させる。そして、レンズ制御部116は、フォーカス駆動回路113を介してフォーカス駆動源114に駆動信号を与える。なお、フォーカスレンズ105は、レンズ鏡筒部など対して移動可能なレンズ保持枠に固定されている。レンズ保持枠にはラックが取り付けられている。フォーカス駆動源114は、ステッピングモータ132とリードスクリュー133とを含んで構成されている。そして、リードスクリュー133とフォーカスレンズ105に取り付けられたラックとの噛み合い作用により、フォーカスレンズ105がレンズ保持枠とともに光軸方向に移動する。
なお、本実施形態において、ステッピングモータ130,132の駆動方式は特に限定されない。たとえば、マイクロステップ駆動方式、1−2相駆動方式および2−2相駆動方式等、いずれの駆動方式を用いてもよい。
The
The
Further, the
In the present embodiment, the driving method of the stepping
ズームレンズ102のレンズ保持枠には、ズームレンズ102の位置を検出するためのズームレンズ用位置スケール119が固定されている。同様に、フォーカスレンズ105のレンズ保持枠には、フォーカスレンズ105の位置を検出するためのフォーカスレンズ用位置スケール120が固定されている。また、レンズ鏡筒部(図略)において、ズームレンズ用位置スケール119と対向する箇所には、ズームレンズ位置センサ112が固定されている。同様に、フォーカスレンズ用位置スケール120と対向する箇所には、フォーカスレンズ位置センサ115が固定されている。
そして、ズームレンズ位置センサ112とズームレンズ用位置スケール119とにより、ズーム位置検出手段が構成される。また、フォーカスレンズ位置センサ115とフォーカスレンズ用位置スケール120とにより、フォーカス位置検出手段が構成される。
ズームレンズ用位置スケール119とフォーカスレンズ用位置スケール120には、光軸方向に変化する磁気パターンや光反射パターン等のスケールパターンが形成されている。ズームレンズ用位置スケール119は、ズームレンズ102とともにズームレンズ位置センサ112に対して光軸方向に移動する。そうすると、ズームレンズ位置センサ112は、スケールパターンに対応して強度が変化する磁気や反射光等を電気信号に変換して位置検出信号として出力する。同様に、フォーカスレンズ用位置スケール120が、フォーカスレンズ105とともにフォーカスレンズ位置センサ115に対して光軸方向に移動すると、フォーカスレンズ位置センサ115は位置検出信号を出力する。
ズームレンズ位置センサ112とフォーカスレンズ位置センサ115からの位置検出信号は、システムマイコン118に出力される。システムマイコン118は、これらの位置検出信号を、ズーム駆動源111とフォーカス駆動源114のステッピングモータ130,132の駆動の制御を通じて、ズームレンズ102とフォーカスレンズ105の位置制御に用いる。
A zoom
The zoom
The zoom
Position detection signals from the zoom
次に、ステッピングモータ130,132の電気角誤差(位相角)と振動について説明する。図2(a)は、2相励磁駆動方式の場合のA相とB相の誘導子の位置関係を模式的に示す図である。図2(b)は、A相とB相の誘導子に印加する電流波形の例を模式的に示す図である。
図2(a)に示すように、A−、B−、A+、B−の誘導子の機械的配置の位相差は90[deg]となっている。このような関係を保っている場合は、ステッピングモータ130,132の各相に、図2(b)のような励磁位相間の位相が90[deg]の2相の電流波形を印加する。そうすると、ステッピングモータ130,132の駆動時における振動が少なくなり、ステッピングモータ130,132の回転軸は滑らかに回転する。
図3(a)は、ステッピングモータ130,132の組み立て誤差により、A相とB相の誘導子の位置関係が90+α[deg]となっている場合の機械的配置を模式的に示す図である。図3(b)は、A相とB相の誘導子に印加する2相の電流波形の例を模式的に示す図である。
図3(a)に示すように、A−、B−の誘導子の機械的配置の位相差が90+α[deg]の場合について説明する。この場合、ステッピングモータ130,132の各相に対して図2(b)のような励磁位相間の差が90[deg]の電流波形を印加すると、トルク変動が大きくなり振動が大きくなる。そこでこの場合には、図3(a)のステッピングモータ130,132に、誘導子配置の位相ずれに合わせて、図3(b)に示すような励磁位相間の位相が90+α[deg]の波形の電流を印加すればよい。そうすると、ステッピングモータ130,132の回転が滑らかになり振動が抑制される。
Next, the electrical angle error (phase angle) and vibration of the stepping
As shown in FIG. 2A, the phase difference of the mechanical arrangement of the A-, B-, A +, and B- inductors is 90 [deg]. When such a relationship is maintained, a two-phase current waveform having an excitation phase of 90 [deg] as shown in FIG. 2B is applied to each phase of the stepping
FIG. 3A is a diagram schematically showing a mechanical arrangement when the positional relationship between the A-phase and B-phase inductors is 90 + α [deg] due to assembly errors of the stepping
As shown in FIG. 3A, a case where the phase difference of the mechanical arrangement of the A- and B- inductors is 90 + α [deg] will be described. In this case, when a current waveform having a difference of 90 [deg] between the excitation phases as shown in FIG. 2B is applied to each phase of the stepping
ズーム駆動回路110に与えられる駆動制御信号は、ズーム駆動源111のステッピングモータ130の複数の相(A相とB相)にそれぞれ与えられる励磁信号間の位相を決定する。このため、駆動制御信号を補正することは、励磁信号間の位相を補正することに相当する。本実施形態では、ズームレンズ位置センサ112から得られる位置検出信号を用いて、ステッピングモータ130の電気角誤差(位相差)検出する方法を示す。そして、本実施形態の方法で検出された位相差を用いて、ズーム駆動源111に与えられる駆動制御信号を補正する。これにより、ズーム駆動源111のステッピングモータ130において発生する振動を低減し、モータ駆動音の静音化を実現する。
The drive control signal given to the
続いて、本実施形態の撮像装置1内のシステムマイコン118が実行する電気角誤差の検出方法について説明する。本実施形態では、この検出方法を、ズーム駆動源111に適用するものとする。図4は、ズームレンズ位置センサ112から出力に基づき、ステッピングモータ130の振動の大きさを比較するための評価値を算出する処理を示すフローチャートである。
この処理を実行するためのコンピュータプログラムは、あらかじめシステムマイコン118のROMに格納されている。そして、システムマイコン118のCPUは、このコンピュータプログラムをROMから読出し、RAMに展開して実行する。これにより、この処理が実現する。
Next, an electrical angle error detection method executed by the
A computer program for executing this processing is stored in advance in the ROM of the
ステップS401にて、システムマイコン118のレンズ制御部116は、まず位相角βと駆動速度Vを取得する。ここでの位相角βと駆動速度Vの取得方法は図4のフローチャートに示すサブルーチンの引数として得られる。
ステップS402において、レンズ制御部116は、ステップS401で得た駆動速度Vを設定する。そしてステップS403に進む。
ステップS403では、レンズ制御部116は、ステップS401で得た位相角βを設定する。
ステップS404において、レンズ制御部116は、ステップS402とS403で設定した駆動速度Vと位相角βに基づいて駆動制御信号を生成し、ズーム駆動回路110に与える。これにより、レンズ制御部116は、ズーム駆動回路110を介してズームレンズ102の駆動を開始する。
ステップS405では、レンズ制御部116は、加速処理が終わってステッピングモータ130の駆動速度が一定速度になるまでウェイト状態となる。そして、駆動速度が安定したら(一定速度になったら)ステップS406に進む。
ステップS406〜S408では、レンズ制御部116は、ズームレンズ102が一定速度で駆動中に、ズームレンズ位置センサ112から出力されるズームレンズ102の位置を、一定の時間間隔で複数保存する。具体的には、次のとおりである。
ステップS406で、レンズ制御部116は、ズームレンズ102が一定速度で駆動中にズームレンズ位置センサ112から得られるズームレンズ102の実際の位置を、P[C](0<C<N−1。Nは3以上の自然数)に格納する。
ステップS407にて、レンズ制御部116は、次の位置を取得するためのカウンタCをインクリメントする。
ステップS408にて、レンズ制御部116は、取得したズームレンズ102の実際の位置を示す位置データの数CがN個に達したか否かを判定する。実際の位置を示す位置データの数CがN個に達した場合には、S409に進む。
ステップS406〜408で取得する位置データの数Cは、3以上であるものとする。また、レンズ制御部116は、ズームレンズ102の駆動中における実際の位置の取得を、一定の時間間隔で行う。
ステップS409では、レンズ制御部116は、ステップS406〜S408で取得した位置P[0]〜P[N−1]のズームレンズ102の実際の位置のデータを1次近似する(基準位置算出)。すなわち、1次近似として最小二乗法を用いて、次の(式1)に示す近似直線の係数aとbの算出を行う。
Y = aX + b (式1)
図5は、ズームレンズ102の位置のデータ502と近似直線501の一例を示すグラフである。なお、最小二乗法の詳細な説明は省略する。この近似直線501がズームレンズ102の駆動中の各時間における基準位置となる。
ステップS410にて、レンズ制御部116は、カウンタCをクリアする。そして、S411に進む。
In step S401, the
In step S402, the
In step S403, the
In step S404, the
In step S405, the
In steps S406 to S408, the
In step S406, the
In step S407, the
In step S408, the
It is assumed that the number C of position data acquired in steps S406 to S408 is 3 or more. In addition, the
In step S409, the
Y = aX + b (Formula 1)
FIG. 5 is a graph showing an example of the
In step S410, the
ステップS411では、レンズ制御部116は、ステップS409で求めた近似直線501上の点D[C]を、次の(式2)を用いて算出する。(式2)中の係数aとbは、ステップS409において算出されたものである。
D[C] = aP[C] + b (式2)
ステップS412にて、レンズ制御部116は、次の(式3)を用いて、近似直線上の点D[C](基準位置)とステップS406〜S408で取得した位置P[C](実際の位置)の差分の2乗(累乗)を算出する。
Vaf[C] = (D[C] − P[C] )2 (式3)
そして、算出した差分の2乗(累乗)を、RamであるVaf[C]に格納する。なお、ステップS412においては、レンズ制御部116は、次の(式3’)を用いて、近似直線上の点D[C](基準位置)とステップS406〜S408で取得した位置P[C](実際の位置)の差分の絶対値を算出してもよい。この場合には、算出した差分の絶対値をVaf[C]に格納することになる。
Vaf[C] = |D[C] − P[C]| (式3’)
In step S411, the
D [C] = aP [C] + b (Formula 2)
In step S412, the
Vaf [C] = (D [C] −P [C]) 2 (Formula 3)
Then, the square (power) of the calculated difference is stored in Ram, Vaf [C]. In step S412, the
Vaf [C] = | D [C] −P [C] | (
ステップS413にて、レンズ制御部116は、次の処理のためのカウンタCをインクリメントする。そしてステップS414に進む。
ステップS414にて、レンズ制御部116は、ステップS411〜S413の処理をN回繰り返したかを判定する。N回繰り返したと判定した場合にはステップS415に進み、そうでない場合にはステップS411に進む。
ステップS415にて、レンズ制御部116は、ステップS411〜S414で得られたN個のVaf[0]〜Vaf[N−1]の総和を算出し、算出した総和を評価値Valとする。そして、評価値Valを、図4のフローチャートに示すサブルーチンの呼びもとに返す。
以上のように図4のフローチャートに従い、振動を評価するための評価値Valを求める。
In step S413, the
In step S414, the
In step S415, the
As described above, the evaluation value Val for evaluating vibration is obtained according to the flowchart of FIG.
次に、図6のフローチャートと図7のグラフを用いて、本実施形態におけるステッピングモータ130の電気角誤差(位相差)αを算出する処理について説明する。図6は、ステッピングモータ130の電気角誤差(位相差)を算出する処理を示すフローチャートである。図7は、図5に示すフローチャートの処理により算出した評価値Valと電気角誤差(位相差)の関係を模式的に示すグラフである。ここで、本実施形態で使用するステッピングモータ130においては、A相とB相の位相差が90±ΔMax[deg]の範囲に収まるものとする。
Next, a process of calculating the electrical angle error (phase difference) α of the stepping
ステップS601にて、レンズ制御部116は、ステッピングモータ130の上限位相差90+ΔMax[deg]とした場合の評価値(Val[90+ΔMax])を算出する。この処理は、図4のフローチャートで示される処理を用いて行う。
ステップS602にて、レンズ制御部116は、ステッピングモータ130の下限位相差90−ΔMax[deg]のときの評価値(Val[90−ΔMax])を算出する。この処理は、図4のフローチャートで示される処理を用いて行う。
ステップS603にて、レンズ制御部116は、評価値であるVal[90+ΔMax]とVal[90−ΔMax]の大小比較を行う。そして、Val[90+ΔMax]<Val[90−ΔMax]である場合にはステップS604へ進み、そうでない場合はステップS611に進む。
In step S601, the
In step S <b> 602, the
In step S603, the
ステップS604に進んだ場合には、ステッピングモータ130のA相とB相の誘導子の位相差が90[deg]より大きいことを示している(図7参照)。そこで、レンズ制御部116は、補正方向+フラグをセットし、カウンタ変数dをクリアする。
ステップS605〜S609にて、レンズ制御部116は、評価値Valが最小となる位相角90+d[deg]を追い込んでいき、図7に示すような位相差αを特定する。具体的には、次のとおりである。
ステップS605にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数d(=0〜ΔMax)のときの評価値Val[90+d]を算出する。
ステップS606にて、レンズ制御部116は、算出した評価値Val[90+d]をRam変数dat[d]に格納する。
ステップS607において、レンズ制御部116は、カウンタ変数dをインクリメントする。そしてステップS608に進む。
ステップS608では、前回算出した評価値と、今回算出した評価値の大きさを比較する。そして、dat[d−1](前回の評価値)>dat[d](今回の評価値)である場合にはS610へ進み、そうでない場合はS609へ進む。
ステップS609にて、レンズ制御部116は、ΔMaxとカウンタ変数dの大きさを比較する。カウンタ変数dがΔMaxより大きいと判定された場合にはステップS618へ進む。
ステップS618では、レンズ制御部116は、位相角検出エラーが生じたと判定する。そしてこの処理を終了する。
When the process proceeds to step S604, it indicates that the phase difference between the A-phase and B-phase inductors of the stepping
In steps S605 to S609, the
In step S605, the
In step S606, the
In step S607, the
In step S608, the evaluation value calculated last time is compared with the magnitude of the evaluation value calculated this time. If dat [d−1] (previous evaluation value)> dat [d] (current evaluation value), the process proceeds to S610; otherwise, the process proceeds to S609.
In step S609, the
In step S618, the
一方、ステップS608の処理でdat[d−1](前回の評価値)>dat[d](今回の評価値)であると判定された場合には、その時の位相角90+dが最小値となり、最も振動成分が小さくなることを示している。そこで、この場合には、ステップS610に進む。
ステップS610に進んだ場合には、レンズ制御部116は、カウンタ変数dの大きさを電気角誤差αとしてメモリに格納する。そしてこの処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in step S608 that dat [d−1] (previous evaluation value)> dat [d] (current evaluation value), the
When the process proceeds to step S610, the
ステップS603にて、Val[90+ΔMax]<Val[90−ΔMax]でない場合には、ステッピングモータ130の位相差が90[deg]より小さいことを示す。そこでこの場合には、ステップS611に進む。
ステップS611では、レンズ制御部116は、補正方向−フラグをセットし、カウンタ変数dをクリアする。その後、ステップS612〜S616の処理で評価値が最小となる位相角90−d[deg]を追い込んでいき、電気角誤差αを特定する。
ステップS612では、レンズ制御部116は、カウンタ変数d(=0〜ΔMax)のときの評価値Val[90−d]を算出する。
ステップS613にて、レンズ制御部116は、算出した評価値Val[90−d]を、Ram変数dat[d]に格納する。
ステップS614において、レンズ制御部116は、カウンタ変数dをインクリメントする。そしてS615に進む。
ステップS615では、レンズ制御部116は、今回のステップS613において算出した評価値Val[90−d]と、前回のステップS613において算出した評価値Val[90−(d−1)]と大きさを比較する。そして、Val[90−(d−1)]>Val[90−d]である場合にはステップS616へ進み、そうでない場合はステップS617へ進む。
ステップS615にてVal[90−(d−1)]>dat[d]でないと判定された場合にはステップS616に進む。ステップS616にてΔMaxよりカウンタ変数dが大きいと判定された場合にはステップS618へ進み、位相角検出エラーとして処理を終了する。
一方、ステップS615にてVal[90−(d−1)]>dat[d]であると判定された場合には、その時の位相角90−d[deg]が最小値となり、最も振動成分が小さくなることを示している。そこでこの場合には、ステップS617へ進む。
ステップS617にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数dの値を電気角誤差αとして格納する。そしてこの処理を終了する。
If Val [90 + ΔMax] <Val [90−ΔMax] is not satisfied in step S603, it indicates that the phase difference of the stepping
In step S611, the
In step S612, the
In step S613, the
In step S614, the
In step S615, the
If it is determined in step S615 that Val [90- (d-1)]> dat [d] is not satisfied, the process proceeds to step S616. If it is determined in step S616 that the counter variable d is larger than ΔMax, the process proceeds to step S618, and the process ends as a phase angle detection error.
On the other hand, if it is determined in step S615 that Val [90- (d-1)]> dat [d], the phase angle 90-d [deg] at that time is the minimum value, and the vibration component is the most. It shows that it becomes smaller. Therefore, in this case, the process proceeds to step S617.
In step S617, the
図8(a)は、位相差90[deg]の場合のズームレンズ102の位置データの一例を示すグラフである。図8(b)は、位相差90+α[deg]の場合のズームレンズ102の位置データの一例を示すグラフである。図8(a)の実線801は、位相差が90[deg]の電流で駆動した時のズーム位置を示す。破線802は、理想的なズーム位置を示す。図8(b)の実線803は、位相差を90+α[deg]に変更した電流(位相変更した電流)で駆動した時のズーム位置を示す。破線802は、理想的なズーム位置を示す。
図8に示すように、レンズ制御部116は、2相の電流波形の位相差を、90[deg]から90°+α[deg]に決定する(位相変更)。そして、レンズ制御部116は、2相の電流波形を決定した位相差(90+α[deg])となるように位相変更し、位相変更した2相の電流をステッピングモータ130に印加する。このように、2相の電流の位相変更を行う構成によれば、ズーム位置データの振動が少なくなるため、ステッピングモータ130の振動が軽減できる。したがって、回転が滑らかになり振動が抑制される。
FIG. 8A is a graph showing an example of position data of the
As shown in FIG. 8, the
<第2の実施形態>
以下、添付図面を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態と第1の実施形態とは、システムマイコン118の処理が相違し、その他は共通の構成が適用できる。したがって、相違する構成を説明し、共通の構成については説明を省略する。
はじめに、図9のフローチャートと図10のグラフを用いて、ズームレンズ位置センサ112から出力に基づき、ステッピングモータ130の振動の大きさを比較するための平均速度Uaveを算出する処理について説明する。図9は、平均速度Uaveを算出する処理を示すフローチャートである。図10は平均速度を算出する処理を説明するためのグラフである。具体的には、図10(a)は時間とズーム位置との関係を示すグラフであり、図10(b)は、速度の絶対値の変動を模式的に示すグラフである。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the processing of the
First, a process of calculating an average speed Uave for comparing the magnitude of vibration of the stepping
ステップS901にて、レンズ制御部116は、位相角γと駆動速度Vを取得する。ここでの位相角γと駆動速度Vの取得方法は図4のフローチャートに示すサブルーチンの引数として得られる。
ステップS902において、レンズ制御部116は、ステップS901で得た駆動速度Vを設定する。そして、S903に進む。
ステップS903では、レンズ制御部116は、ステップS901で得た位相角γを設定する。
ステップS904において、レンズ制御部116は、ステップS902とS903で設定した駆動速度Vと位相角γに基づき、駆動制御信号をズーム駆動回路110に与えて、ズームレンズ102を駆動する。
ステップS905では、レンズ制御部116は、加速処理が終わりステッピングモータ130が一定速度になるまでウェイト状態となる。そして、駆動速度が安定したら(一定速度となったら)ステップS906に進む。
In step S901, the
In step S902, the
In step S903, the
In step S904, the
In step S905, the
ステップS906〜S910では、レンズ制御部116は、ズームレンズ位置センサ112からのズームレンズ102の位置Pと前回にサンプリングした位置Pbkの差分から、ステッピングモータ130の駆動速度を求める(駆動速度算出)。そして、ステップS906〜S910の処理を複数回にわたって繰り返すことにより、複数の駆動速度を求める。具体的には、次のとおりである。
ステップS906にて、レンズ制御部116は、現在の位置Pを取得する。その後S907に進む。
ステップS907にて、レンズ制御部116は、あらかじめ保存してある前回の処理ときの位置Pbkと、現在位置Pから、次の(式4)を用いて速度(単位時間当たりの移動量)の絶対値を算出する。そして、算出した速度の絶対値をU[C](0<C<N−1)に格納する(図10(a)参照)。
U[C]=|Pbk−P| (式4)
ステップS909にて、レンズ制御部116は、次の速度データU[C]を取得するためのカウンタ変数Cをインクリメントする。
ステップS910にて、レンズ制御部116は、取得したズームレンズ102の速度データVの数CがN個に達したか否かを判定する。速度データ数CがN個に達していない場合にはステップS906に戻り、達した場合にはステップS911に進む。
ステップS911にて、レンズ制御部116は、ズームレンズ102の駆動を停止させる。そして、処理をS912に進ませる。
ステップS912では、レンズ制御部116は、ステップS906〜S916の処理で得られたN個の駆動速度U[0]〜U[N−1]の平均値を算出し、算出した平均値を実速度平均Uaveとする(図10(b)参照)。そして、実速度平均Uaveを、図4のフローチャートに示すサブルーチンの呼びもとに返す。
In steps S906 to S910, the
In step S906, the
In step S907, the
U [C] = | Pbk−P | (Formula 4)
In step S909, the
In step S910, the
In step S911, the
In step S912, the
次に図11のフローチャートを用いて、本実施形態におけるステッピングモータ130の位相差αを算出する処理に関して説明する。なお、本実施形態で使用するステッピングモータ130は、90±ΔMax[deg]の範囲に位相差が収まるものとする。
Next, processing for calculating the phase difference α of the stepping
ステップS1101にて、レンズ制御部116は、ステッピングモータ130の上限位相差90+ΔMax[deg]のときの平均速度Uave[90+ΔMax]を、図10のフローチャートで示される処理を用いて算出する。
ステップS1102にて、レンズ制御部116は、ステッピングモータ130の上限位相差90―ΔMax[deg]のときの平均速度Uave[90−ΔMax]を、図10のフローチャートで示される処理を用いて算出する。
ステップS1103にて、レンズ制御部116は、Uave[90+ΔMax]とUave[90−ΔMax]の大小比較を行う。そして、Uave[90+ΔMax]<Uave[90−ΔMax]である場合にはステップS1104へ進み、そうでない場合はステップS1111に進む。
In step S1101, the
In step S1102, the
In step S1103, the
Uave[90+ΔMax]<Uave[90−ΔMax]である場合には、ステッピングモータ130の位相差が90[deg]より大きいことを示す。
そこで、ステップS1104では、レンズ制御部116は、補正方向+フラグをセットし、カウンタ変数dをクリアする。
When Uave [90 + ΔMax] <Uave [90−ΔMax], it indicates that the phase difference of the stepping
Therefore, in step S1104, the
ステップS1105〜S1109において、レンズ制御部116は、平均速度Uaveと駆動速度Vの差分が最小となる位相角90+d[deg]を追い込んでいき、電気角誤差αを特定する。具体的には、次のとおりである。
ステップS1105において、レンズ制御部116は、カウンタ変数d(=0〜ΔMax)のときの評価値Uave[90+d]を求める。
ステップS1106にて、レンズ制御部116は、次の(式5)を用いて、Uave[90+a]と、駆動速度の差分の絶対値を算出する。
Uave = |Uave[90+d]−V| (式5)
そして、算出した絶対値を、Ram変数dat[d]に格納する。
なお、(式5)の代わりに、次の(式5’)を用いてUave[90+d]と、駆動速度の差分の2乗(累乗)を算出してもよい。この場合には、算出した差分の2乗(累乗)をRam変数dat[d]に格納することになる。
Uave = (Uave[90+d]−V)2 (式5’)
ステップS1107において、レンズ制御部116は、カウンタ変数dをインクリメントする。そしてステップS1108に進む。
ステップS1108では、レンズ制御部116は、前回のステップS1106において格納したdat[d−1]と、今回のステップS1106において格納したdat[d]の大きさを比較する。dat[d−1]>dat[d]である場合にはS1110へ進む。そうでない場合はS1109へ進む。
ステップS1109にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数dがΔMaxより大きいか否かを判定する。大きいと判定された場合にはステップS1118へ進む。
ステップS1118では、レンズ制御部116は、位相角検出エラーであると判定する。そして処理を終了する。
ステップS1108の処理でdat[d]の方が小さいと判定された場合には、その時の位相角90+dが最小値となり、最も振動成分が小さくなることを示す。そこでこの場合には、ステップS1110へ進む。
ステップS1110にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数dの値を、電気角誤差αとして、メモリに格納する。そして処理を終了する。
In steps S <b> 1105 to S <b> 1109, the
In step S1105, the
In step S1106, the
Uave = | Uave [90 + d] −V | (Formula 5)
Then, the calculated absolute value is stored in the Ram variable dat [d].
Instead of (Expression 5), the following (Expression 5 ′) may be used to calculate Uave [90 + d] and the square (power) of the difference between the drive speeds. In this case, the square (power) of the calculated difference is stored in the Ram variable dat [d].
Uave = (Uave [90 + d] −V) 2 (Formula 5 ′)
In step S1107, the
In step S1108, the
In step S1109, the
In step S1118, the
If it is determined in step S1108 that dat [d] is smaller, the
In step S1110, the
ステップS1103にて、Uave[90+ΔMax]<Uave[90−ΔMax]ではないと判定された場合には、ステッピングモータ130の位相差が90[deg]より小さいことを示す。そこでこの場合には、ステップS1111に進む。
ステップS1111では、レンズ制御部116は、補正方向−フラグをセットし、カウンタ変数dをクリアする。
ステップS1112〜S1116では、レンズ制御部116は、平均速度Uaveと駆動速度Vの差分が最小となる位相角90−d[deg]を追い込んでいき、電気角誤差αを特定する。具体的には、次のとおりである。
ステップS1112にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数d(=0〜ΔMax)のときの評価値Uave[90−d]を求める。そしてステップS1113に進む。
ステップS1113にて、レンズ制御部116は、次の(式6)を用いて、Uave[90−d]と駆動速度Vの差分の絶対値を算出する。
Uave = |Uave[90−d]−V| (式6)
そして、算出結果をRam変数dat[d]に格納する。
ステップS1114において、レンズ制御部116は、カウンタ変数dをインクリメントする。そしてステップS1115に進む。
ステップS1115では、前回のステップS1106の結果であるdat[d−1]と、今回のS1106の結果であるdat[d]の大きさを比較する。dat[d−1]>dat[d]である場合にはステップS1117へ進み、そうでない場合はステップS1116へ進む。
If it is determined in step S1103 that Uave [90 + ΔMax] <Uave [90−ΔMax], it indicates that the phase difference of the stepping
In step S <b> 1111, the
In steps S1112 to S1116, the
In step S1112, the
In step S <b> 1113, the
Uave = | Uave [90-d] -V | (Formula 6)
Then, the calculation result is stored in the Ram variable dat [d].
In step S1114, the
In step S1115, the magnitude of dat [d−1], which is the result of the previous step S1106, is compared with the magnitude of dat [d], which is the result of the current S1106. If dat [d−1]> dat [d], the process proceeds to step S1117; otherwise, the process proceeds to step S1116.
ステップS1116にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数dがΔMaxより大きいか否かを判定する。大きいと判定された場合にはステップS1118へ進む。
ステップS1118にて、レンズ制御部116は、位相角検出エラーが生じたと判定する。そしてこの処理を終了する。
一方、ステップS1115の処理でdat[d]の方が小さいと判定された場合には、その時の位相角90−dが最小値となり、振動成分が最も小さくなることを示す。そこでこの場合には、ステップS1117へ進む。
ステップS1117にて、レンズ制御部116は、カウンタ変数dの値を、電気角誤差αとして、メモリに格納する。そして処理を終了する。
In step S1116, the
In step S1118,
On the other hand, if it is determined in step S1115 that dat [d] is smaller, the phase angle 90-d at that time is the minimum value, indicating that the vibration component is the smallest. Therefore, in this case, the process proceeds to step S1117.
In step S1117, the
図8(a)(b)に示すように、レンズ制御部116は、2相の電流の位相差を、90+α[deg]に決定する。そして、レンズ制御部116は、ズーム駆動回路110を介してステッピングモータ130に印加する2相の電流の位相差を、決定した位相差(励磁位相間の差が90+α[deg])に位相変更する。そうすると、ズーム位置データの振動が少なくなり、ステッピングモータ130の振動が軽減できる。したがって、回転が滑らかになり振動が抑制される。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
前記実施形態では、ズーム駆動源111のステッピングモータ130を制御する構成を説明したが、フォーカス駆動源114のステッピングモータ132の制御も同様である。
In the above embodiment, the configuration for controlling the stepping
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するコンピュータ読取り可能なプログラム(ソフトウェア)を、ネットワーク又は各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム及びプログラムを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。 The present invention is also realized by executing the following processing. That is, a computer-readable program (software) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various recording media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus. This is a process of reading and executing a program. In this case, the program and the recording medium storing the program constitute the present invention.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
たとえば、上述した実施形態においては、本発明を撮像装置の制御装置に適用した場合を例にして説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明は、少なくとも2相の電流で駆動するステッピングモータの制御装置であれば適用可能である。すなわち、本発明は、撮像装置のみならず、各種アクチュエータなどにも適用できる。
Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. A part of the above-described embodiments may be appropriately combined.
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the control device of the imaging apparatus has been described as an example, but the present invention is not limited to this example. The present invention is applicable to any stepping motor control device that is driven by at least two-phase currents. That is, the present invention can be applied not only to an imaging apparatus but also to various actuators.
本発明は、撮像装置や交換レンズユニットに搭載されるレンズや絞り等の光学素子等を制御する制御装置に適用できる。このほか、本発明は、ステッピングモータを有する各種アクチュエータなどに適用できる。 The present invention can be applied to a control device that controls an optical element such as a lens and an aperture mounted in an imaging device or an interchangeable lens unit. In addition, the present invention can be applied to various actuators having a stepping motor.
501:近似直線、502:ズームレンズ位置、801:位相差が90°の電流で駆動した時のズーム位置、802:理想的なズーム位置、803:適切な位相差の電流で駆動した時のズーム位置 501: Approximate straight line, 502: Zoom lens position, 801: Zoom position when driven with a current having a phase difference of 90 °, 802: Ideal zoom position, 803: Zoom when driven with a current having an appropriate phase difference position
Claims (4)
前記ステッピングモータを少なくとも2相の電流で駆動させる駆動手段と、
前記駆動対象の実際の位置を検出する位置検出手段と、
前記駆動手段の少なくとも2相の電流の位相を変更する位相変更手段と、
前記位相変更手段を用いて前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記位置検出手段により検出された位置から前記駆動対象の駆動中における基準位置を算出する基準位置算出手段と、
を含み、
前記基準位置算出手段は、前記位置検出手段により検出される駆動中の前記駆動対象の少なくとも3つの実際の位置を1次近似することで基準位置を算出し、
前記位相変更手段は、前記位置検出手段が検出した前記駆動対象の実際の位置と前記基準位置算出手段が算出した基準位置との差分の絶対値の総和または前記差分の累乗の総和が最も小さくなる電流の位相差を決定し、
前記制御手段は、前記位相差の電流を用いて前記ステッピングモータを制御することを特徴とする制御装置。 A stepping motor for driving the driven object;
Driving means for driving the stepping motor with at least two-phase current;
Position detecting means for detecting an actual position of the driving object;
Phase changing means for changing the phase of at least two phases of current of the driving means;
Control means for controlling the driving means using the phase changing means;
Reference position calculation means for calculating a reference position during driving of the drive target from the position detected by the position detection means ;
Including
The reference position calculating means calculates a reference position by first approximating at least three actual positions of the driving target being driven detected by the position detecting means;
The phase changing means has the smallest sum of absolute values of differences between the actual position of the drive target detected by the position detecting means and the reference position calculated by the reference position calculating means or the sum of the powers of the differences. Determine the phase difference of the current,
The control device controls the stepping motor using the current of the phase difference.
前記駆動対象の実際の位置を検出するステップと、
検出された前記駆動対象の実際の位置から前記駆動対象の駆動中における基準位置を、検出された駆動中の前記駆動対象の少なくとも3つの実際の位置を1次近似することで算出するステップと、
検出された前記駆動対象の実際の位置と算出した基準位置との差分の絶対値の総和または前記差分の累乗の総和が最も小さくなる電流の位相差を決定するステップと、
決定した位相差となるように2相の電流の位相を変更するステップと、
位相を変更した2相の電流を用いて前記ステッピングモータを駆動するステップと、
を有することを特徴とする制御方法。 A stepping motor control method for driving a drive object,
Detecting the actual position of the drive object;
Calculating a reference position during driving of the driving target from the detected actual position of the driving target by first approximating at least three actual positions of the detected driving target during driving ;
Determining a phase difference of a current that minimizes a sum of absolute values of differences between the detected actual position of the driving target and a calculated reference position or a sum of powers of the differences;
Changing the phase of the current of the two phases so that the determined phase difference is obtained;
Driving the stepping motor using a two-phase current having a changed phase;
A control method characterized by comprising:
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