JP4340080B2

JP4340080B2 - カメラ移動装置

Info

Publication number: JP4340080B2
Application number: JP2003038750A
Authority: JP
Inventors: 等玉山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP2004246294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転台の旋廻により監視するためのカメラを任意の方向に向けることができる監視カメラ装置に関するもので、特に回転台駆動モータのマイクロステップ駆動時の回転振動の低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、励磁位置や相の励磁バランスを変える技術、すなわち、マイクロステップそのものの技術として以下の技術がある。
【０００３】
励磁位置を変える技術として、従来のステッピングモータのミニステップ（マイクロステップと同意語）駆動装置においては、マイクロステップ駆動時の回転振動を低減するために、入力１パルス毎に所定数の付加パルス発生部を設け、該付加パルスにより入力パルス分の励磁信号を階段的に切換える（付加パルスによって階段状にモータ回転角度を切換える）構成にしている。（特許文献１参照）
【０００４】
理想トルクに近づけること、すなわち、相の励磁バランスを変える技術として、ステップ角度をそのままとしてトルク変動の小さな円滑駆動を行うことのできるステッピングモータの駆動装置を提供することを目的とした以下の手段が公知となっている。磁気結合された複数の相コイルを有し相コイルを順次に切替えて励磁駆動する複数のドライバと、電流制御基準信号と各相コイル電流相当信号とを比較して各ドライバに定電流制御信号を出力する複数のコンパレータと、各ドライバに加える相切替信号を発生する制御回路とを備えたステッピングモータの駆動装置において、前記各コンパレータへ入力する各電流制御基準信号のレベルをそれぞれに複数段階に切替可能に形成されたレベル切替手段を設けるとともに、磁気結合されていない一方相コイルから他方相コイルに励磁切替えを行う場合に一方相コイルの相コイル電流を段階的に減少させかつ他方相コイルの相コイル電流を段階的に同期して増大させつつ両相コイル電流の電流値比率を変化させるように該レベル切替手段に所定手順でレベル切替動作をさせるための比率切替信号を発生する比率切替信号発生手段を設けたことを特徴とする。（特許文献２参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２１８３９５号公報（第３−７頁、第３図）
【特許文献２】
特開平６−９８５９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のミニステップ駆動装置は以上のように構成されているので、監視カメラ装置の回転振動を低減するためには、付加パルス発生部を設ける必要があり、回路規模が増え、基板が大きくなるため機器が大きくなってしまい、小型な装置が得られないという問題があった。また付加パルスによって励磁信号を切換えるため、付加パルスタイミングが高速になってしまい、制御用マイコン等によりパルスタイミングの制約を受け十分な効果が得られないという問題もある。さらにマイクロステップの分解能自体を付加パルスによってさらに細分化しており、マイクロステップの分解能が決まっている既存の標準的なモータドライバを使用して、さらに回転時の振動を低減する必要がある場合には採用できないという問題もある。
【０００７】
本発明は、付加パルス発生部を設ける必要がないため小型な監視カメラ装置が得られるとともに、制御用マイコン等の制限を受けず、また既存の標準的なモータドライバを使用しても回転時の振動が小さい監視カメラ装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカメラ移動装置は、カメラの向きを移動するステッピングモータと、
パルス信号と上記ステッピングモータに流す電流値を制御する電流制御信号とを入力し、入力されたパルス信号と電流制御信号とを用いて上記ステッピングモータを駆動するモータドライバと、
上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成し、生成されたパルス信号と電流制御信号とを上記モータドライバに出力することで上記カメラの向きの移動を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による監視カメラ装置を示す構成図である。
図１において、監視カメラ装置１は監視映像を撮像するカメラ部２とカメラ部２を任意の方向に向ける回転台部３（カメラ移動装置の一例である）によって構成される。カメラ部２は命令信号４を入力するカメラ制御部５と映像を撮像するセンサ／レンズ部６で構成される。回転台部３は、カメラ制御部５から回転台動作命令１０を受け取り駆動用ドライバ８ａ、８ｂに駆動パルス１１ａ、１１ｂ（パルス信号の一例である）と電流制御信号１２ａ、１２ｂを出力する回転台制御部７（制御部の一例である）と駆動用ドライバ８ａ、８ｂ（モータドライバの一例である）によって駆動されるモータ９ａ、９ｂ（ステッピングモータの一例である）によって構成される。
ステッピングモータの一例であるモータ９ａ、９ｂは、カメラ（ここでは、センサ／レンズ部６）の向きを移動する。
モータドライバの一例である駆動用ドライバ８ａ、８ｂは、パルス信号と上記モータ９ａ、９ｂに流す電流値を制御する電流制御信号とを入力し、入力されたパルス信号と電流制御信号とを用いて上記モータ９ａ、９ｂを駆動する。
制御部の一例である回転台制御部７は、上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成し、生成されたパルス信号と電流制御信号とを上記駆動用ドライバ８ａ、８ｂに出力することで上記カメラの向きの移動を制御する。
【００１０】
また、図２は実施の形態１における駆動パルス１１ａ、１１ｂと電流制御信号１２ａ、１２ｂを具体的に示した図である。
図２において、線図１３ａ、１３ｂは、マイクロステップ駆動時の駆動パルス１１ａ或いは、駆動パルス１１ｂの信号内容を示す線図である。線図１４ａは、例えば、駆動パルス１１ａの信号内容状態が図２における線図１３ａの場合に、線図１３ａの状態（すなわち、例えば、ここでは駆動パルス１１ａ）に対応して階段状になっている電流制御信号１２ａ（例えば、駆動パルス１１ｂの場合は、電流制御信号１２ｂ）の信号内容状態を示す線図である。線図１５ａは、電流制御信号（ここでは、電流制御信号１２ａ、すなわち線図１４ａ）によって制御された場合のモータ電流波形を示す線図である。線図１６ａは、電流制御信号（ここでは、電流制御信号１２ａ、すなわち線図１４ａ）によって制御された場合のモータ挙動を示す線図である。線図１４ｂは、例えば、電流制御信号を階段状に制御しない場合の電流制御信号１２ａ（例えば、駆動パルス１１ｂの場合は、電流制御信号１２ｂ）の信号内容状態を示す線図である。線図１５ｂと線図１６ｂはそれぞれ電流制御信号（ここでは、電流制御信号１２ａ、すなわち線図１４ｂ）によって制御された場合のモータ電流波形とモータ挙動とを示している。
【００１１】
上記電流制御信号１２ａ、１２ｂは、所定の値を有している。所定の値は、ここでは、線図１４ａの各点の値が該当する。
上記制御部の一例である回転台制御部７は、上記所定の値が階段状に大きくなるように上記電流制御信号１２ａ、１２ｂを生成する。
そして、上記制御部の一例である回転台制御部７は、上記パルス信号の一例である駆動パルス１１ａと同期して上記電流制御信号１２ａが階段状に大きくなり始めるように上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成する。
言いかえれば、ステッピングモータで駆動される回転台と前記ステッピングモータを駆動するためのモータドライバと前記モータドライバへ入力する電流制御信号を制御する機構を備えた監視カメラ装置１において、監視カメラ装置１は、前記モータドライバのマイクロステップ駆動時に、マイクロステップ駆動パルス間内で前記電流制御信号を階段状に変化させる。すなわち、監視カメラ装置１は、ステッピングモータで駆動される回転台と前記ステッピングモータを駆動するためのモータドライバと前記モータドライバへ入力する電流制御信号を制御する手段を備え、前記モータドライバのマイクロステップ駆動時に、マイクロステップ駆動パルス間内で前記電流制御信号を階段状に変化させる手段を備えた。
【００１２】
次に動作全体についてさらに具体的に説明する。監視カメラ装置１は外部の制御機器より回転台動作命令４を受けてカメラ制御部５に入力し、カメラ制御部５は回転台制御部７に動作命令１０を出力する。動作命令１０を受けて回転台制御部７は駆動用ドライバ８ａ、８ｂを動作させるための駆動パルス１１ａ、１１ｂ、電流制御信号１２ａ、１２ｂ、回転方向制御信号（図示せず）、モード切換え信号（図示せず）を生成し、駆動用ドライバ８ａ、８ｂにそれぞれ出力する。それによりモータ９ａ、９ｂが駆動される。
【００１３】
次に図２において階段状に生成された電流制御信号１２ａ（線図１４ａ）のモータ回転振動の低減動作について説明する。図１の駆動用ドライバ８ａ、８ｂに図２のマイクロステップ駆動時の駆動パルス１１ａ（線図１３ａ）が入力され、それに対応して階段状に制御された電流制御信号１２ａ（線図１４ａ）が入力されると、マイクロステップ駆動時の駆動パルス１１ａ（線図１３ｂ）が入力され、階段状に制御されない電流制御信号１２ａ（線図１４ｂ）が入力された場合よりも駆動パルスによってモータ角度が切り替わる際の電流波形の立ち上りがモータ電流波形が線図１５ａのように緩やかになり、それによってモータの挙動が線図１６ａのようになり線図１６ｂと比べて振動が低減される。
【００１４】
以上のように、階段状に制御された電流制御信号により、励磁位置や相の励磁バランスを変える技術、すなわち、マイクロステップそのものを変更するのではなく、モータ起動時の突入電流を抑えて振動を低減させることができる。
【００１５】
また、上記制御部の一例である回転台制御部７は、上記カメラの向きを移動させるための移動速度に応じて、生成する上記電流制御信号１２ａ，１２ｂの所定の値について、階段状にするタイミングと上記所定の値のレベルとの内少なくとも１つを変更する。すなわち、回転台の各動作速度に応じて電流制御信号の階段形状のタイミング又はレベルを変更する。階段状にするタイミングを変更することについては、例えば、カメラの移動速度が遅い場合すなわち入力パルスタイミングが遅い場合には、より遅いタイミングで切り換えれば最終電流値に到達する時間を長くすることで、より振動が抑制され映像的に振動が見えにくくなる。所定の値のレベルを変更することについては、例えば、1回のタイミングで小さく電流値を変更するように制御信号を生成すれば最終電流値に到達する階段状に変化させるタイミング回数を増やすことで最終電流値に到達する時間を長くすることができ、上記内容と同様の効果が得られる。
さらに、上記制御部の一例である回転台制御部７は、上記カメラの向きを移動させるための移動速度に応じて、生成する上記電流制御信号１２ａ，１２ｂの所定の値を階段状に生成する場合と階段状に生成しない場合とを切り換える。言いかえれば、回転台の各動作速度に応じて電流制御信号の階段状制御の有無を切換える。階段状制御を無しにすることについては、例えば、カメラ移動速度がある速度以上に速い場合には、階段状制御を用いなくても映像的に振動が見えにくい状態になる。
【００１６】
ここで、従来例で示した特許文献１（特開平１−２１８３９５号の第３図）において、ミニステップ（マイクロステップ）駆動の入力パルスにより階段状の付加パルスを入力する事例があるが、これは付加パルスによりモータの分解能自体を細分化して振動を低減しているものであり、モータ各相の安定位置自体をさらに細かく変化させるいわゆるマイクロステップをさらに細分化したものである。例えば、従来例では階段状の付加パルスの第一ステップでのモータの静的角度はマイクロステップ入力パルスの第一ステップでの角度と異なる。本実施の形態では電流制御信号のみを階段状に変化させているため、モータ各相の安定位置は階段状の有無に関わらず同一となる。例えば、図２における階段状に生成された電流制御波形の第一ステップ１７ａでの静的モータ角度はステップ１７ｂと同一になる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の監視カメラ装置では、モータ駆動ドライバのマイクロステップ駆動時に、マイクロステップ駆動パルス間内で前記電流制御信号を階段状に変化させるように構成したので、簡単で安価な回路構成で且つ小型な監視カメラ装置が得られるとともに、制御用マイコン等の制限を受けず、また既存の標準的なモータドライバを使用しても回転時の振動が十分に小さい監視カメラ装置を得る効果がある。また連続して回転させた場合の振動を低減するだけではなく、整定時の振動も低減されるため回転停止時の振動が小さい監視カメラ装置を得られる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による監視カメラ装置を示す構成図である。
【図２】図２は実施の形態１における駆動パルス１１ａ、１１ｂと電流制御信号１２ａ、１２ｂを具体的に示した図である。
【符号の説明】
１監視カメラ装置、２カメラ部、３回転台部、４命令信号、５カメラ制御部、６センサ／レンズ部、７回転台制御部、８ａ，８ｂ駆動用ドライバ、９ａ，９ｂモータ、１０動作命令、１１ａ，１１ｂ駆動パルス、１２ａ，１２ｂ電流制御信号。

Claims

１パルスが入力されるとモータを１ステップずつ運転するステッピングモータであって、上記１ステップを複数のマイクロステップに分割したマイクロステップ駆動によりカメラの向きを移動するステッピングモータと、
マイクロステップ毎に、マイクロステップ駆動パルス信号を生成して出力するとともに、生成したマイクロステップ駆動パルス信号間内で初期値から既定値になるまで階段状に大きくなる電流制御信号であって、上記ステッピングモータに流す電流値を制御する電流制御信号を生成して出力する制御部と、
上記制御部が出力したマイクロステップ駆動パルス信号と上記電流制御信号とを順次入力し、マイクロステップ駆動パルス信号を入力する度に上記ステッピングモータに流す電流値が次第に大きくなるように、入力した階段状に大きくなる電流制御信号の値に応じて上記ステッピングモータに流す電流値を制御して、上記ステッピングモータを駆動するモータドライバと
を備えことを特徴とするカメラ移動装置。
上記制御部は、マイクロステップ駆動パルス信号間内で電流制御信号が上記初期値から上記既定値まで階段状に大きくなるように、マイクロステップ駆動パルス信号の生成時に上記電流制御信号を上記既定値から上記初期値に戻し、再び上記初期値から上記既定値になるまで階段状に大きくなる電流制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１記載のカメラ移動装置。
上記制御部は、上記カメラの向きを移動させるための移動速度に応じて、上記マイクロステップ駆動パルス信号間内で電流制御信号が階段状に大きくなるタイミングと、上記マイクロステップ駆動パルス信号間内で電流制御信号が階段状に大きくなる際の階段の数との内少なくとも１つを変更することを特徴とする請求項１または２記載のカメラ移動装置。