JPH0882732A

JPH0882732A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JPH0882732A
Application number: JP6220201A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Murakami; 浩太郎村上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】可動レンズ群の高精度な位置決めを簡単な構
成で安価に行うことを可能とする。【構成】光軸方向に移動する可動レンズ群１ａと、可
動レンズ群１ａの駆動源となるステッピングモータ５
と、ステッピングモータ５の駆動力を可動レンズ群１ａ
に伝達する伝達機構２，３，４，とを備え、可動レンズ
群１ａを駆動する操作信号を入力する入力回路１１と、
ステッピングモータ５をマイクロステップ駆動した場合
であって第１の位置から第２の位置に移動したときの誤
差に対する補正量を予め記憶しており、入力回路１１か
らの入力信号に基づいて、その補正量に応じた制御信号
を出力する制御回路１２と、制御回路１２からの出力に
基づいて、ステッピングモータ５をマイクロステップ駆
動する駆動回路１３とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、引き伸ばし機、望遠
鏡、顕微鏡等の可動レンズ群を移動するのに適したレン
ズ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のレンズ駆動装置は、可動
レンズ群を駆動して、所定の位置に位置決めするため
に、円筒状のカムが使用されており、その円筒状のカム
の回転角度を制御していた。また、可動レンズ群を高速
で移動することが要求される場合には、円筒状のカムの
代わりに、送りねじ等が使用されていた。

【０００３】一方、従来のレンズ駆動装置は、電動駆動
する場合に、エンコーダやポテンショメータ等の位置検
出器により検出したレンズの位置データを逐次取り込ん
で、目標位置との差を補正するフィードバック制御が行
われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のレンズ駆動装置は、フィードバック制御を行った場合
に、制御則によっては計算能力に限界があったり、安定
化に時間がかかったり、また、目標位置付近でハンチン
グを起こすなどの問題があった。

【０００５】一方、ステッピングモータのように、ステ
ップ送りをするモータによってオープン制御を行えば、
位置検出器を省くことも可能であるが、ステッピングモ
ータは、モータ軸に回転トルクが掛かることにより、本
来の目標位置（静止安定点）からの位置誤差が生ずる、
という問題があった。特に、ステッピングモータは、マ
イクロステップ駆動させた場合に、フルステップ駆動よ
りも分割数が細かくなることにより、細かい位置決めが
可能である。しかし、モータ軸に掛かる負荷トルクによ
る誤差は、最小ステップの数倍から、場合によっては十
数倍の大きさとなる、という問題点があった。この問題
を解決するために、ステッピングモータは、出力トルク
の大きなものに変更することも考えられるが、モータの
外形や質量が大きくなったり、消費電力が増加する等の
別の問題が発生する。

【０００６】一方、ステッピングモータは、停止時でも
保持トルクを生ずるために、制御面では取り扱いが容易
である。ただし、このステッピングモータは、停止時で
あっても、電流が流れているために、発熱するなどの問
題が起こるので、目標位置に停止した後に、電流を下げ
るカレントダウンを行う措置をとっていた。しかし、ス
テッピングモータは、電流を下げることにより、モータ
が出力する保持トルクが下がり、さらに誤差が生ずる原
因となっていた。

【０００７】本発明の目的は、可動レンズ群の高精度な
位置決めを簡単な構成で安価に行うことを可能とするレ
ンズ駆動装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の本発明は、光軸方向に移動する可動レン
ズ群と、前記可動レンズ群の駆動源となるステッピング
モータと、前記ステッピングモータの駆動力を前記可動
レンズ群に伝達する伝達機構とを備えたレンズ駆動装置
であって、前記可動レンズ群を駆動する操作信号を入力
する入力回路と、前記ステッピングモータをマイクロス
テップ駆動した場合であって第１の位置から第２の位置
に移動したときの誤差に対する補正量を予め記憶してお
り、前記入力回路からの入力信号に基づいて、その補正
量に応じた制御信号を出力する制御回路と、前記制御回
路からの出力に基づいて、前記ステッピングモータをマ
イクロステップ駆動する駆動回路とを設けたことを特徴
としている。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載のレン
ズ駆動装置において、前記制御回路は、前記第１の位置
が基準停止位置であり、前記第２の位置が目標停止位置
であることを特徴としている。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載のレンズ駆動装置において、前記制御回路は、前
記第１の位置から前記第２の位置までの１ステップごと
の補正量を記憶していることを特徴としている。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の
いずれか１項に記載のレンズ駆動装置において、前記制
御回路は、前記ステッピングモータに流す電流を下げる
カレントダウンを行った場合に、そのカレントダウンに
対応する補正量を記憶していることを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明によれば、可動レンズ群の駆動源とし
て、ステッピングモータを用い、第１の位置（例えば、
基準停止位置）から第２の位置（例えば、目標停止位
置）までに、ステッピングモータに掛かる負荷トルクに
よる誤差を予め把握することができるので、その誤差分
だけマイクロステップ駆動によって補正することが可能
である。

【００１３】

【実施例】以下、図面等を参照して、実施例について、
さらに詳しくに説明する。図１は、本発明によるモータ
駆動装置の実施例の構造を示す斜視図である。レンズ鏡
筒１は、可動レンズ群１ａを収容しており、２本のガイ
ド軸２、２に移動可能に挿入されている。ガイド軸２、
２は、光軸方向に平行になるように、後述する基板６に
取り付けられている。このレンズ鏡筒１には、リンク３
の一端が軸８によって回転自在に連結されており、リン
ク３の他端は、駆動用クランク４の一端に軸９によって
回転自在に連結されている。駆動用クランク４は、ステ
ッピングモータ５の出力軸５ａに設けられている。つま
り、駆動用クランク４、リンク３、ガイド軸２よって、
スライダクランク機構が構成されている。また、ステッ
ピングモータ５は、基板６にブラケット７によって取り
付けられている。

【００１４】図２は、本発明によるモータ駆動装置の実
施例を示すブロック図である。この実施例のモータ駆動
装置は、入力回路１１と、制御回路１２と、ドライバー
回路１３と、レンズ駆動機構１４等とから構成されてい
る。

【００１５】入力回路１１は、レンズ移動操作に基づい
て、入力信号Ｓ１を出力する回路であり、その出力は、
制御回路１２に接続されている。制御回路１２は、レン
ズ停止位置誤差を含む情報を記憶するメモリ１２ａと、
入力回路１１からの入力信号Ｓ１に対応する補正信号Ｓ
２をメモリ１２ａから出力する補正部１２ｂとから構成
され、その出力は、ドライバー回路１３に接続されてい
る。

【００１６】ドライバー回路１３は、ステッピングモー
タ５の通常駆動する１ステップを分割して、マイクロス
テップ化する分配回路１３ａと、その分配回路１３ａの
信号に基づいて、ステッピングモータ５に駆動信号を出
力する励磁回路１３ｂとから構成されている。

【００１７】レンズ駆動機構１４は、図１に示したよう
に、ステッピングモータ５と、伝達機構（２，３，４，
８，９）と、レンズ鏡筒１とにより構成されている。こ
のレンズ駆動機構１４は、レンズ鏡筒１の静止位置によ
り、ステッピングモータ５の出力軸５ａに掛かるトルク
が異なる機構である。

【００１８】次に、この実施例のレンズ駆動装置の動作
を、図３〜図１０を参照しながら説明する。このレンズ
駆動装置は、ステッピングモータ５をオープンループ制
御されている。ステッピングモータ５は、停止状態にお
いて、図３のトルク曲線Ｌを持っている。図３は、横軸
θｓがステッピングモータ５の入力位置と実際の回転位
置との差を示し、縦軸Ｔが保持トルクを示している。レ
ンズ鏡筒１は、図４において、基準停止位置Ａが設定さ
れている。この基準停止位置Ａでは、ステッピングモー
タ５の保持トルクは、図５の点ａであり、無負荷状態の
ステッピングモータ５の位置０からθａの誤差を生じて
停止していることになる。

【００１９】この基準停止位置Ａから目標停止位置Ｂ
（図６参照）へ移動する場合に、ステッピングモータ５
は、マイクロステップの最小ステップ角の倍数によって
回転駆動される。この実施例のモータ駆動機構において
は、目標停止位置Ｂのステッピングモータ５の出力軸５
ａに掛かるトルクは、図７の点ｂのところである。この
状態を図８に拡大して示すと、ステッピングモータ５の
出力軸５ａに掛かるトルクは、基準停止位置Ａと目標停
止位置Ｂとでは異なるので、そのトルク差ΔＴが本来ス
テッピングモータ５の出力軸５ａを回転させ、あるべき
位置からシフトして、レンズ鏡筒１の位置誤差として現
れる。この位置誤差は、次式のようにステッピングモー
タ５の補正ステップ数ｎに換算できる。（θａ−θｂ）／１ステップ角度＝ｎ（１）ｎが１以上であれば、ｎステップの補正を行うことが可
能である。ただし、ｎは整数とする。

【００２０】目標停止位置Ｂにおけるステッピングモー
タ５の出力軸５ａへの回転トルクは、予め測定して明ら
かにしておき、また、補正ステップ数ｎは、前述した式
（１）に基づいて演算して、明らかにしておく。そし
て、ステッピングモータ５の送り量は、この回転トルク
とステップ数ｎによって決定される。制御回路１２は、
この送り量をメモリ１２ａに保管しておき、補正部１２
ｂが入力回路１１からの入力信号Ｓ１に基づいて、その
データをメモリ１２ａから読み出して補正された送り量
を決定し、ドライバー回路１３に出力する。従って、本
実施例のレンズ駆動装置は、ステッピングモータ５の位
置決めを、フィードバック制御なしに、高精度で行うこ
とができる。

【００２１】また、本実施例のレンズ駆動装置は、目標
停止位置が複数ある場合であっても、その位置ごとに補
正ステップ数ｎを予め求めておき、メモリ１２ａに保管
しておくことにより、前述と同様にして、ステッピング
モータ５の位置決めを行うことができる。

【００２２】さらに、本実施例のレンズ駆動装置は、レ
ンズ鏡筒１を移動可能な範囲において、基準停止位置Ａ
から１ステップごとに送り、その位置を予め測定して、
そのデータをメモリ１２ａに保管するようにしてもよ
い。このときに、補正部１２ｂは、入力回路１１からの
入力信号Ｓ１に基づいて、目標停止位置が決まったとき
に、メモリ１２ａ内に保管したデータの中で、目標停止
位置に一番近いステップ数を求めて、そのステップ数を
ドライバー回路１３に送るようにすれば、高精度な位置
決めが可能となる。

【００２３】以上の説明は、基準停止位置Ａから目標停
止位置Ｂへの送り方を説明したが、図９に示すように、
ある位置（ステッピングモータ５における位置：θα）
から別のある位置（ステッピングモータ５における位
置：θβ）へ移動した場合であっても、次式によって補
正ステップ数ｎ’を求めることができる。［（θα−θａ）−（θβ−θａ）］／１ステップ角度＝ｎ’ （２）このようにすれば、補正ステップ数ｎ’がわかるので、
それぞれの位置からの移動が可能である。

【００２４】ここで、カレントダウンとは、停止時にス
テッピングモータ５に流す電流を下げることをいい、図
１０に示すように、トルク曲線がＬｕからＬｄになる状
態である。これにより、カレントダウンを行うことによ
って、θｕがθｄにΔθだけ移動する。このΔθがステ
ッピングモータ５のマイクロステップ時の１ステップ以
上である場合には、マイクロステップ駆動によって補正
を行うことが可能となる。カレントダウンを行う前に、
このΔθに見合うステップを余分に送り、その後に、カ
レントダウンを行うことによって、カレントダウンによ
る位置誤差Δθは起こらない。このΔθに見合うステッ
プ数とカレントダウンの電流値をメモリ部１２ａに保管
するすることによって、フィードバック制御なしに、高
精度な位置決めが可能となる。また、発熱、電力消費も
少なくなる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、可動レンズ群の駆動源として、ステッピングモー
タを用い、第１の位置から第２の位置までに、ステッピ
ングモータに掛かる負荷トルクによる誤差を予め把握す
ることができるので、その誤差分だけマイクロステップ
駆動によって補正することが可能である。また、ステッ
ピングモータを用いることによって、位置検出回路など
を用いることなしに、高精度で位置制御を行うことが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレンズ駆動装置の実施例を示す斜
視図である。

【図２】本実施例によるレンズ駆動装置の制御回路を示
すブロック図である。

【図３】本実施例によるレンズ駆動装置のステッピング
モータ停止時のトルク曲線を示す線図である。

【図４】本実施例によるレンズ駆動装置の基準停止位置
における側面図である。

【図５】図４の負荷トルクを示す線図である。

【図６】本実施例によるレンズ駆動装置の目標停止位置
における側面図である。

【図７】図６の負荷トルクを示す線図である。

【図８】図５及び図７の部分拡大図である。

【図９】本実施例によるレンズ駆動装置の任意位置から
のトルクを示す線図である。

【図１０】本実施例によるレンズ駆動装置のステッピン
グモータ停止時のカレントダウンによるトルク曲線を示
す線図である。

【符号の説明】

１レンズ鏡筒１ａ可動レンズ群２ガイド軸３リンク４駆動用クランク５ステッピングモータ５ａ出力軸６基板７ブラケット８、９軸１１入力回路１２制御回路１３ドライバー回路１４レンズ駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸方向に移動する可動レンズ群と、前記可動レンズ群の駆動源となるステッピングモータ
と、前記ステッピングモータの駆動力を前記可動レンズ群に
伝達する伝達機構とを備えたレンズ駆動装置であって、前記可動レンズ群を駆動する操作信号を入力する入力回
路と、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動した場
合であって第１の位置から第２の位置に移動したときの
誤差に対する補正量を予め記憶しており、前記入力回路
からの入力信号に基づいて、その補正量に応じた制御信
号を出力する制御回路と、前記制御回路からの出力に基づいて、前記ステッピング
モータをマイクロステップ駆動する駆動回路とを設けた
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】請求項１に記載のレンズ駆動装置におい
て、前記制御回路は、前記第１の位置が基準停止位置であ
り、前記第２の位置が目標停止位置であることを特徴と
するレンズ駆動装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆
動装置において、前記制御回路は、前記第１の位置から前記第２の位置ま
での１ステップごとの補正量を記憶していることを特徴
とするレンズ駆動装置。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
載のレンズ駆動装置において、前記制御回路は、前記ステッピングモータに流す電流を
下げるカレントダウンを行った場合に、そのカレントダ
ウンに対応する補正量を記憶していることを特徴とする
レンズ駆動装置。