驅動設備的制作方法

專利名稱：驅動設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動機驅動設備和電子設備。
背景技術：
步進電動機對于小型化而言是有優勢的。為了防止失步(st印out)，已知將用于 檢測轉子的旋轉位置的位置檢測器安裝至步進電動機并提供根據該步進電動機的輸出切 換線圈的通電狀態的反饋控制。參見日本特開平(JP) 10-150798號公報。
其它現有技術包括JP09-331666。 由于電動機驅動時線圈的發熱和環境溫度的上升，磁體的磁力隨著該電動機中的 電動機溫度的上升而降低(消磁)。當位置檢測器是用于檢測磁力的霍爾元件時，其輸出由 于消磁而降低。該輸出也由于位置檢測器的溫度上升和靈敏度下降而降低。位置檢測器的 低輸出受噪聲的影響，并且根據該反饋控制對電動機的驅動變得不穩定。在線圈較接近電 動機或位置檢測器的小型步進電動機中，該問題更顯著。

發明內容
本發明提供一種電動機驅動設備，該電動機驅動設備用于提供開環控制和反饋控 制，并在反饋控制中穩定且連續地驅動電動機。 根據本發明一個方面的驅動設備包括磁體轉子，其具有被磁化的多個磁極；定 子，其具有與所述磁體轉子的各磁極相對的磁極部；線圈，用于激勵所述磁極部；位置檢測 器，用于檢測所述磁體轉子的位置；第一驅動器，用于根據預先設置的時間間隔，切換所述 線圈的通電狀態；第二驅動器，用于根據所述位置檢測器的輸出，切換所述線圈的通電狀 態；以及控制器，用于在所述位置檢測器的輸出小于第一閾值時選擇所述第一驅動器，在所 述位置檢測器的輸出等于或大于所述第一閾值時選擇所述第二驅動器。 根據本發明另一方面的驅動設備包括磁體轉子，其具有被磁化的多個磁極；定 子，其具有與所述磁體轉子的各磁極相對的磁極部；線圈，用于激勵所述磁極部；位置檢測 器，用于檢測所述磁體轉子的位置；第一驅動器，用于根據預先設置的時間間隔，切換所述 線圈的通電狀態；第二驅動器，用于根據所述位置檢測器的輸出，切換所述線圈的通電狀 態；以及控制器，用于基于所述驅動設備周圍的溫度，選擇所述第一驅動器和所述第二驅動 器之一。 通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特征將變得明顯。


圖1是根據第一實施例的照相機的框圖； 圖2是圖1所示的電動機和位置檢測器的透視圖； 圖3是示出圖2所示的磁軛(yoke)、位置檢測器和轉子之間的相位關系的截面 圖4是示出圖2所示的轉子的旋轉角、電動機轉矩和來自位置檢測器的信號輸出 之間的關系的圖； 圖5是圖1所示的超前角(fast angle)電路的電路圖； 圖6是反饋驅動中的圖2所示的磁軛、位置檢測器和轉子的截面圖； 圖7是示出具有超前角a的轉子的旋轉角、電動機轉矩和各信號輸出之間的關系
的圖； 圖8是示出在改變超前角時轉矩和旋轉數之間的關系的圖；
圖9是示出圖2所示的磁體的磁通密度的溫度特性的圖；
圖10是示出霍爾元件的溫度特性的圖；
圖11是示出通常狀態中的位置檢測器的輸出的圖；
圖12是示出在輸出下降時位置檢測器的輸出的圖； 圖13是示出根據第一實施例的控制電路對調焦透鏡的驅動處理的流程圖；
圖14是示出根據第一實施例在位置檢測器的輸出由于溫度上升而下降時的控制 電路的動作的時序圖； 圖15是示出根據第二實施例的控制電路對調焦透鏡的驅動處理的流程圖；
圖16是示出根據第二實施例在位置檢測器的輸出由于溫度上升而下降時的控制 電路的動作的時序圖； 圖17是示出根據第三實施例的控制電路對調焦透鏡的驅動處理的流程圖；
圖18是示出根據第三實施例在位置檢測器的輸出由于溫度上升而下降時的控制 電路的動作的時序圖。
具體實施例方式
現在參考附圖，將給出對本發明的實施例的說明。
第一實施例 圖1是攝像設備或電子設備等的數字照相機100的框圖。根據該實施例的電子設 備可以是除數字照相機和攝像機等的電子單元(攝像設備)以外的光盤設備或打印機，并 且通常包括控制對象(從動構件)和用于使用電動機來驅動和定位該控制對象的電動機驅 動設備。另外，控制對象(從動構件)是不受限制的，可以是光學構件、用于調整透鏡開口 的光圈葉片、圖像穩定透鏡和除光學單元以外的用途中的驅動對象。
照相機100包括變焦系統、調焦單元以及控制系統。 變焦系統包括變焦透鏡110、電動機112、驅動器114、變焦開關116以及控制系統 中的控制電路150。變焦透鏡110提供變焦，由電動機112來驅動，并改變后述的攝像元件 130的攝像面上的圖像的放大倍率。電動機112是由驅動器114驅動的步進電動機，且用于 驅動變焦透鏡110。驅動器114是用于根據從控制電路150輸出的驅動信號驅動電動機112 的步進電動機驅動器。在用戶操作時變焦開關("SW")116輸出變焦指令信號。控制電路 150根據從變焦開關116輸出的變焦指令信號，將變焦透鏡驅動信號輸出至驅動器114，并 控制電動機112進行變焦。 調焦單元包括調焦透鏡(光學元件)120、圖像信號生成器、調焦狀態檢測器以及 電動機驅動器(電動機驅動設備)。
4
調焦透鏡120提供調焦，由電動機驅動器來驅動，并且改變信號生成器中的攝像 元件130的攝像面上的圖像的調焦狀態。另外，調焦透鏡120可以校正變焦透鏡110的變 焦中的攝像元件130的攝像面上的圖像的調焦狀態的變化。 圖像信號生成器檢測由變焦透鏡110和調焦透鏡120等的光學元件形成的圖像，
并輸出圖像信號。圖像信號生成器包括攝像元件130和信號處理電路132。攝像元件130
包括CCD或CMOS檢測器等的光電轉換元件，對經由變焦透鏡110和調焦透鏡120從外部進
入的光進行轉換并將其輸出。信號處理電路132處理從攝像元件130輸出的電信號，并將
其作為視頻信號而輸出。更具體地，信號處理電路132對從攝像元件130輸出的模擬信號
進行增益控制和伽瑪(gamma)處理，并輸出RGB圖像數據等的數字視頻信號。 調焦狀態檢測器根據從圖像信號生成器輸出的圖像信號，基于圖像的對比度值來
檢測調焦狀態，并且在該實施例中調焦狀態檢測器包括控制電路(控制器)150。 在調焦時，電動機驅動器用于移動調焦透鏡120。電動機驅動器包括電動機140、
位置檢測器142、第一驅動器144、第二驅動器146、控制系統的控制電路(控制器)150以及
存儲器152。 電動機140由第一驅動器144或第二驅動器146來驅動，并且電動機140驅動調 焦透鏡120。位置檢測器142檢測電動機140的轉子的(旋轉)位置，并輸出檢測信號。
圖2是示出電動機140和位置檢測器142的示例結構的透視圖。為了進行說明， 切割并示出部分組件。該電動機結構與JP09-331666中公開的電動機結構相同。
參考圖2，電動機140包括具有磁體201的轉子202、一對線圈203和204、一對磁 軛205和206以及一對位置檢測器207和208。位置檢測器207和208均對應于圖1所示 的位置檢測器142。 一對線圈203和204、一對磁軛205和206以及一對位置檢測器207和 208構成定子。 磁體201是外周磁化有多個極的圓柱狀永磁體。磁體201具有徑向磁力相對于角 位置以正弦曲線形狀變化的磁化形式。磁體201可以由具有高磁通密度的釹磁體制成。轉 子202由定子可轉動地支撐，并且與磁體201整體固定在一起。磁軛205具有由線圈203 激勵的多個極齒(pole teeth)。可以通過改變受激極來改變提供給轉子202的轉矩。磁 軛206具有由線圈204激勵的多個極齒。可以通過改變受激極來改變提供給轉子202的轉 矩。 —對位置檢測器207和208為各自用于檢測磁體201的磁通并輸出具有偏移了 90°電角度(electric angle)的相位的檢測信號的霍爾元件。其中，n為磁體201的極數， 360°電角度對應于實際轉子角度720/n。。檢測轉子202的旋轉位置的方法是不受限制 的。可以配置并檢測與轉子202的旋轉一起移位的檢測磁體，或者光學檢測器可以讀取遮 光板或圖案化表面。另外，位置檢測器142可以與電動機140集成在一起并固定至電動機 140上，或固定至與電動機140分離的構件上。 第一驅動器144根據開環控制驅動電動機140，其中開環控制根據從控制電路150 輸出的驅動信號，在電動機140中的線圈203的通電和線圈204的通電之間進行切換。下 文中，有時將該驅動稱為"0P驅動"。 第二驅動器146包括用于對位置檢測器142的檢測結果或信號生成具有任意相位 差(超前角)的超前角信號的超前角電路(超前角信號生成器)147。第二驅動器146根據反饋控制來驅動電動機140，其中反饋控制根據從控制電路150輸出的驅動信號和從超前 角電路147輸出的超前角信號，在線圈203的通電和線圈204的通電之間進行切換。下文 中，有時將該驅動稱為"FB驅動"。 控制電路150將調焦透鏡驅動信號輸出至第一驅動器144或第二驅動器146，選擇 這兩個驅動器其中之一，并控制電動機140進行調焦。在這種情況下，控制電路150根據位 置檢測器142選擇第一驅動器144和第二驅動器146的其中之一，從而在0P驅動和FB驅 動之間切換調焦透鏡120的驅動。此外，控制電路150將超前角設置信號提供給超前角電 路147，并設置超前角電路147的相位。控制電路150可以具有內置的計時器。存儲器152 存儲后述的控制電路150的動作所需的各種閾值。 本實施例將第一驅動器144和第二驅動器146作為獨立的單元單獨設置，以使得 驅動控制可以在OP驅動和FB驅動之間改變。然而，單個驅動器可以用作第一驅動器144 和第二驅動器146，從而在0P驅動和FB驅動之間改變。 控制系統的控制電路150處理從信號處理電路132輸出的數字視頻信號，并將存 儲數據輸出至存儲器152。存儲器152可以記錄從控制電路150輸出的存儲數據。存儲器 152的類型是不受限制的，可以使用存儲卡、照相機內置存儲器、磁帶和盤等的各種存儲器。
電動機140可以使用第一驅動器144來提供開環通電切換驅動(0P驅動)。該 OP驅動類似于通常的步進電動機的開環控制，并用于根據預先設置的時間間隔，改變電動 機140中的線圈203的通電和線圈204的通電。換句話說，第一驅動器144根據輸入的驅 動脈沖間隔(驅動頻率)和旋轉方向，來順序地改變線圈203的通電和線圈204的通電，從 而以預定速度旋轉轉子202(速度控制)。另外，第一驅動器144可以根據輸入的驅動脈沖 數將轉子202旋轉預定角度(位置控制)。OP驅動遵從預先設置的時間間隔(驅動脈沖間 隔)，并且不受位置檢測器142的輸出變化的影響。然而，根據該OP驅動，當驅動速度增加 時(當驅動脈沖間隔降低時)，轉子202無法響應于線圈203的通電和線圈204的通電之間 的切換，從而引起失步。因此，有必要為驅動脈沖間隔設置下限，但是該限制又抑制了高速 驅動。 電動機140使用第二驅動器146，并且可以提供反饋通電切換驅動(FB驅動)。該 FB驅動是根據位置檢測器142的輸出來切換線圈通電狀態的驅動。換句話說，第二驅動器 146根據輸入的驅動脈沖數、旋轉方向和基于從位置檢測器142輸出的檢測信號而生成的 超前角信號，來順序地切換線圈203的通電和線圈204的通電。由此，轉子202可以被旋轉 預定角度(位置控制)。另外，可以通過控制線圈203或204中的電流來將轉子202旋轉預 定轉矩(電流控制)。可以通過控制檢測信號和超前角信號之間的相位差(超前角)來改 變轉矩-旋轉數特性(超前角控制)。由于FB驅動根據轉子202的位置在線圈203的通電 和線圈204的通電之間進行切換，因此該FB驅動可以抑制失步，并實現高速驅動，但是當位 置檢測器142的輸出減小時，該FB驅動受噪聲的影響并且變得不穩定。
圖3是示出磁軛、位置檢測器和轉子之間的相位關系的軸向截面圖。在圖3中，順 時針方向為正方向。205a 205d表示磁軛205的極齒，并且206a 206d表示磁軛206的 極齒。在本實施例中，磁體具有磁化角P為45。的8個極。另外，當磁軛205用作基準時， 磁軛206的相位P/2為-22. 5° ，位置檢測器207的相位P 1為+22. 5° ，并且位置檢測器 208的相位P2為-45。。
6
以下說明通過使用電角度來討論FB驅動的動作。在磁體磁力的一個周期為360°
的前提下來表示電角度，并且電角度e按照如下等式來表示，其中M為轉子的極數，e。為
實際角度 等式1 e = e 。XM/2 磁軛205和206之間的相位差、位置檢測器207和208之間的相位差、磁軛205和 位置檢測器207之間的相位差均被設置為90。的電角度。在圖3中，磁軛205的極齒中心 與磁體的N極中心相對。假定該狀態為轉子202的初始狀態且電角度為0° 。
圖4的(1)是示出轉子202的旋轉角度和電動機轉矩之間的關系的圖，其中橫軸 表示電角度，縱軸表示電動機轉矩。假定順時針旋轉轉子202的電動機轉矩為正。當電流在 線圈203中正向流動時，磁軛205磁化有N極，并且在磁軛205和磁體201的磁極之間產生 電磁力。當電流在線圈204中正向流動時，磁軛206磁化有N極，并且利用磁軛206和磁體 201的磁極產生電磁力。當合成兩個電磁力時，在轉子202旋轉時，獲得了示意性正弦曲線 的轉矩T (轉矩曲線A+B+)。在其它通電狀態中，類似地獲得了示意性正弦曲線的轉矩T (轉 矩曲線A+B-、 A-B-、 A-B+)。另外，相對于磁軛206以90°電角度的相位配置磁軛205。因 而，四個轉矩具有與90。電角度相對應的相位差。 圖4的(2)是示出轉子202的旋轉角度和位置檢測器142的信號輸出之間的關系 的圖，其中橫軸表示電角度，縱軸表示位置檢測器142的信號輸出。磁體201相對于電角度 在徑向上具有示意性正弦曲線磁化形式。因此，從位置檢測器207獲得示意性正弦波信號 (檢測器信號A)。在本實施例中，位置檢測器207在朝向磁體201的N極時，輸出正值。另 外，位置檢測器208相對于位置檢測器207配置有90°電角度的相位，因此從位置檢測器 208獲得余弦波信號(檢測器信號B)。在本實施例中，位置檢測器208具有相對于位置檢 測器207的反向極性，因此位置檢測器208在朝向磁體201的S極時，輸出正值。
超前角電路147基于位置檢測器207的輸出和位置檢測器208的輸出進行運算， 并輸出具有由控制電路150設置的任意超前角的第一超前角信號和第二超前角信號。以下 將說明超前角信號的運算方法。 各信號可以由以下等式來表示，其中9為電角度，HE1是位置檢測器207的輸出，
并且HE2是位置檢測器208的輸出 等式2 HE1 = sin 9 等式3 HE2 = cos 9 前進了超前角a的第一超前角信號PS1和前進了超前角a的第二超前角信號 PS2可以用HE1、HE2和a來表示
等式4 PS1 = sin ( 9 + a ) = HE1 X cos a +HE2 X sin a
等式5 PS2 = cos ( 9 + a ) = HE2 X cos a -HE1 X sin a
在本實施例中，超前角電路147利用這些運算等式。
圖5是超前角電路147的電路圖。包括例如圖5所示的模擬電路的超前角電路147 可以實現上述運算。首先，生成由放大因子"A"放大的來自每個位置檢測器的信號和放大 后的信號的反轉信號(Asin e ，Acos e ，-Asin e ，-Acos e )。通過與電阻值Rl和R2相乘相 加來生成超前角信號。第一超前角信號PS1和第二超前角信號PS2按照如下等式來表示
等式6 PS1 = AX (R/Rl) X sin 9 +AX (R/R2) cos 9
等式7 PS2 = AX (R/Rl) Xcos 9 -AX (R/R2)sin 9 可以通過按照如下等式選擇電路中的可變電阻R、R1和R2來生成提前了任意角度
a的超前角信號 等式8 R/Rl = cos a 等式9 R/R2 = sina 通過使用比較器將第一超前角信號PS1和第二超前角信號PS2轉換成二值形式來 輸出二值信號。 超前角信號的上述生成方法僅為示例性的，并且本發明不限于本實施例。可以使 用已知的方法來獲得與上述超前角生成方法相類似的效果，例如，通過使用提供了上述運 算的數字電路來生成超前角信號，或通過使用高分辨率編碼器調整通電切換脈沖間隔來生 成超前角信號。 以下說明在從超前角電路147輸出的超前角信號的超前角為0時的FB驅動。在 圖4的(2)中，超前角信號A和B是通過對檢測器信號A和B進行上述運算以為它們提供 超前角而形成的信號。在圖4的(2)中，超前角為O，檢測器信號A與超前角信號A—致，并 且檢測器信號B與超前角信號B —致。二值信號A和B是通過使用比較器將超前角信號A 和B形成為二值信號的信號。 在FB驅動中，基于二值信號A改變線圈203的通電，并基于二值信號B改變線圈 204的通電。換句話說，當二值信號A具有正值時，正向電流在線圈203中流動，而當二值信 號A具有負值時，反向電流在線圈203中流動。另外，當二值信號B具有正值時，正向電流 在線圈204中流動，而當二值信號B具有負值時，反向電流在線圈204中流動。
圖6是示出FB驅動的動作的軸向上的截面圖。 圖6的(a)示出轉子202旋轉了 135°電角度的狀態。各超前角信號具有圖4的 (2)中的(a)所示的值，其中二值信號A為正值，而二值信號B為負值。因此，電流在線圈 203中正向流動，且磁軛205磁化有N極，并且電流在線圈204中反向流動，且磁軛206磁化 有S極。此時，與圖4的(1)所示的轉矩曲線A+B-相對應的順時針轉矩起作用，并且轉子 202響應于e方向上的旋轉力而旋轉。 圖6的(b)示出旋轉了 180°電角度的轉子202。位置檢測器207位于磁體201 中的N極和S極之間的邊界處。因此，在180°電角度的邊界處，二值信號A從正值切換為 負值，并且線圈203的通電方向從正向切換為反向。該電角度與轉矩曲線A+B-和轉矩曲線 A-B-之間的節點的電角度一致。
8
圖6的(b')示出轉子202旋轉了 180°電角度且切換線圈203的通電方向的狀 態。電流在線圈203中反向流動，并且磁軛205磁化有S極；電流在線圈204中反向流動， 并且磁軛206磁化有S極。此時，與圖4的(1)中的轉矩曲線A-B-相對應的順時針轉矩起 作用，并且轉子202響應于e方向上的旋轉力而旋轉。 圖6的(c)示出轉子202旋轉了 225°電角度的狀態。各超前角信號具有圖4的 (2)中的(c)所示的值，并且二值信號A和B均具有負值。因此，反向電流在線圈203中流 動，并且磁軛205磁化有S極；反向電流在線圈204中流動，并且磁軛206磁化有S極。此 時，與圖4的(1)所示的轉矩曲線A-B-相對應的順時針轉矩起作用，并且轉子202響應于 9方向上的旋轉力而旋轉。 圖6的(d)示出轉子202旋轉了 270°電角度的狀態。位置檢測器208位于磁體 201中的N極和S極之間的邊界處。因此，在270°電角度的邊界處，二值信號B從負值切 換為正值，并且線圈204的通電方向從反向切換為正向。該電角度與轉矩曲線A-B-和轉矩 曲線A-B+之間的節點的電角度一致。 圖6的(d')示出轉子202旋轉了 270°電角度且切換線圈204的通電方向的狀 態。電流在線圈204中正向流動，并且磁軛206磁化有N極；電流在線圈203中反向流動， 并且磁軛205磁化有S極。此時，與圖4的(1)所示的轉矩曲線A-B+相對應的順時針轉矩 起作用，并且轉子202響應于e方向上的旋轉力而旋轉。 通過重復上述操作，轉子202可以連續旋轉。 一旦二值信號A或B的符號反轉，則 可以實現反向旋轉。 現在將給出當從超前角電路147輸出的超前角信號具有超前角a時的FB驅動的 說明。圖7的(1)是示出在從超前角電路147輸出的超前角信號具有超前角a時轉子202 的旋轉角和電動機轉矩之間的關系的圖。圖7的(2)是示出轉子202的旋轉角和位置檢測 器142的信號輸出之間的關系的圖，其中橫軸表示電角度，縱軸表示各信號的輸出。在圖7 的(2)中，超前角A相對檢測器信號A前移了超前角a ，并且超前角B相對檢測器信號B前 移了超前角a 。另外，基于超前角信號生成的二值信號A和B也相對檢測器信號A和B前 移了超前角a。在FB驅動中，基于二值信號A切換線圈203的通電，并且基于二值信號B 切換線圈204的通電。因此，線圈203和204的通電切換定時與超前角為0的情況相比提 前了超前角a 。 圖8是示出在超前角改變時轉矩和旋轉數之間的關系的圖，其中橫軸表示電動機 轉矩，縱軸表示電動機的旋轉數。從該圖可以理解，轉矩和旋轉數之間的關系根據超前角a 變化。通過使用該特性，根據FB驅動中的驅動條件，進行改變超前角a的超前角控制。可 以在恒定負載條件下的FB驅動中通過控制超前角a來控制驅動速度。
當例如通過重復靜止圖片拍攝間歇地驅動變焦透鏡110和調焦透鏡120時，可以 在停止時刻停止電動機112和140中的線圈203和204的通電，或者可以減小電流。此時， 可以在停止時刻散發驅動期間從線圈203或204產生的熱，并且可以抑制電動機140的發 熱。 另一方面，例如在運動圖片拍攝中連續驅動變焦透鏡110和調焦透鏡120時，連續 對電動機112和140中的線圈203和204通電。因此，從線圈203或204產生的熱不大可能 散發掉，并且難以抑制電動機140的發熱。因此，在連續驅動時電動機周圍的溫度高于間歇驅動時電動機周圍的溫度。另外，由于環境溫度的變化、可移動部分的摩擦以及照相機100 中其它電子單元的發熱，因而電動機周圍的溫度也可能升高。 圖9是示出磁體201的磁通密度的溫度特性的圖。當電動機140周圍的溫度升高 時，由于磁體201的消磁，因而磁體201的磁通密度隨著溫度的上升而降低。由于本實施例 使用霍爾元件檢測磁體201的磁通密度，因此霍爾元件的輸出隨著溫度的上升而降低，并 且SN比劣化。 圖IO是示出本實施例中的霍爾元件的溫度特性的圖。當電動機140周圍的溫度升 高時，由于霍爾元件的溫度特性，因而隨著溫度的上升，霍爾元件的輸出降低且SN比降低。 本實施例使用霍爾元件作為位置檢測器142，但是即使當使用其它位置檢測器時，由于位置 檢測器142的溫度特性，位置檢測器的輸出也可能降低且SN比可能劣化。另外，可以想像， 除溫度升高以外，霍爾元件的SN比也可能由于引入的噪聲而降低。 現在將說明與位置檢測器142的輸出的降低相關聯的SN比的劣化對電動機140 的驅動的影響。當超前角為O時，檢測器信號與超前角信號一致。另外，以下說明僅使用單 個位置檢測器142的信號。 圖11是示出當轉子202以恒定速度旋轉并且位置檢測器142的輸出保持在通常 狀態時的位置檢測器142的輸出的圖。在圖11中，與位置檢測器142相對的磁體201的N 極或S極通過四次，并且示出了不到兩個周期的檢測器信號。作為與轉子202的旋轉相對 應的正弦波和相對檢測器信號的噪聲(噪聲寬度B)之間的合成信號(振幅A)，獲得檢測器 信號。在圖11所示的條件下，二值信號在切換磁極的情況下反轉三次，并與轉子202的旋 轉同步地輸出該二值信號。因此，在FB驅動中，在切換磁極的情況下切換通電，并且由于通 常與轉子202的旋轉同步地進行線圈203或204的通電，因此FB驅動能夠變得穩定。另一 方面，OP驅動由于不使用檢測器信號，因此能夠穩定。 圖12是示出當轉子202以恒定速度旋轉并且位置檢測器142的輸出降低時的位 置檢測器142的輸出的圖。在圖12中，與位置檢測器142相對的磁體201的N極或S極通 過四次，并且示出了不到兩個周期的檢測器信號。作為與轉子202的旋轉相對應的正弦波 和相對檢測器信號的噪聲之間的合成信號(振幅A)，獲得檢測器信號。圖12的檢測器信 號在與轉子202的旋轉相對應的正弦波的振幅上小于圖11的檢測器信號。因此，SN比降 低并且信號受到噪聲信號的影響。在圖12所示的條件下，二值信號在切換磁極周圍反轉多 次。因此，在FB驅動中，在切換磁極周圍多次切換通電，并且通常不能與轉子202的旋轉同 步地切換線圈的通電。結果，當檢測器輸出降低時，難以獲得穩定的FB驅動。另一方面，OP 驅動由于不使用檢測器信號，因此能夠穩定。 現在將給出通過控制電路150選擇第一驅動器144和第二驅動器146的其中之一 的說明。控制電路150根據位置檢測器142，選擇第一驅動器144和第二驅動器146的其中 之一 (或者OP驅動和FB驅動的其中之一 )，并驅動調焦透鏡120。 圖13是示出本實施例的控制電路150對調焦透鏡120的驅動處理的流程圖，并且 "S"表示st印(步驟)的縮寫。當驅動處理開始時，控制電路150檢測當前的對焦位置，并 計算調焦透鏡120的目標位置(SIOI)。此后，控制電路150根據計算出的調焦透鏡120的 目標位置生成要提供給第一驅動器144或第二驅動器146的調焦透鏡驅動信號(S102)。
接著，控制電路150基于位置檢測器142的輸出，檢測檢測器輸出的峰值Pk(S103)。這里所使用的"峰值Pk"是指來自位置檢測器207和208的兩個輸出信號的振 幅的峰值的較小或最小值。當控制電路150檢測到峰值Pk時，控制電路150將該峰值Pk 與預先設置的(第一 )閾值SH1進行比較(S104)。 當控制電路150判斷為峰值Pk小于閾值SH1時(S104為"是")，控制電路150將 驅動信號輸出至第一驅動器144，根據OP驅動來驅動調焦透鏡120 (S105)，并終止該處理。 另一方面，當控制電路150判斷為峰值Pk等于或大于閾值SH1時(S104為"否")，控制電 路150將驅動信號輸出至第二驅動器146，根據FB驅動來驅動調焦透鏡(S106)，并終止該 處理。換句話說，當判斷為峰值Pk小于閾值SHl(第一閾值)時，控制電路150選擇0P驅 動，并且當判斷為峰值Pk等于或大于閾值SHI時，控制電路150選擇FB驅動。
由于圖11和圖12中的檢測器信號的振幅A與由控制電路150檢測到的峰值Pk 相等，因此當檢測器輸出(或峰值Pk)降低時，難以進行穩定的FB驅動。當可以進行穩定 的FB驅動時，本實施例對檢測器信號的峰值設置閾值SH1，當峰值Pk變得小于閾值SHI且 二值信號變得與轉子的旋轉不同步時，切換為OP驅動，以維持電動機140的穩定驅動。
控制電路150可以在從獲得了位置檢測器142的輸出起經過預定時間段(或從峰 值改變起經過預定時間段)之后，進行S104的判斷。因此，即使當峰值Pk在閾值周圍波動 時，驅動控制也不會頻繁地切換，由此電動機的驅動能夠變得穩定。可以通過利用控制電路 150中的計時器測量預定時間段或通過使用移位寄存器等的延遲電路，來實現判斷的延遲。
圖14是示出在本實施例中當位置檢測器142的輸出由于溫度的上升而降低時的 控制電路150的動作的時序圖。當根據FB驅動連續驅動電動機140時，電動機140的溫度 升高，因此作為位置檢測器142的霍爾元件的輸出降低，且峰值Pk降低。當峰值Pk在tl 變得小于閾值SHI時，控制電路150將驅動方法切換為OP驅動。當電動機140的連續驅動 在t2完成且開始間歇驅動時，電動機140的熱被散發，且峰值Pk上升。當峰值Pk在t3變 得大于閾值SHI時，控制電路150將驅動方法切換為FB驅動。由于在FB驅動穩定時將閾 值SHI設置為檢測器信號的峰值，因而在位置檢測器142的輸出變得太低而無法進行穩定 的FB驅動時，能夠根據OP驅動穩定地驅動電動機140。 因此，當電動機140的溫度在FB驅動中上升且位置檢測器142的輸出降低時，本 實施例的照相機100將FB驅動切換為OP驅動，并使電動機140的驅動穩定化。
第二實施例 第二實施例利用與照相機IOO和電動機140相類似的結構，并且與第一實施例的
不同之處在于控制電路150對調焦透鏡120的驅動處理。圖15是示出本實施例的控制電
路150對調焦透鏡120的驅動處理的流程圖，并且圖15中與圖13所示的步驟相同的步驟
由相同的附圖標記來表示。步驟S101 S105的流程與圖13中所示的相同。 在圖13中，當判斷為峰值Pk在FB驅動中降低且變得小于閾值SHl時，控制電路
150將控制轉移至OP驅動。另一方面，在圖15中，當控制電路150判斷為峰值Pk在FB驅
動中降低且達到作為大于閾值SH1的值的(第二)閾值SH2時，控制電路150將電動機140
的驅動速度減低至等于或小于OP驅動時的失步速度的速度。這里，在此所使用的"失步速
度"是指在預定負載條件下進行OP驅動時沒有出現失步的最大速度。本實施例通過在保持
小于失步速度的驅動速度的情況下將FB驅動切換為OP驅動，來防止失步的發生。 更具體地，在圖15中，當控制電路150判斷為峰值Pk等于或大于閾值SHI (S104為
11"否")時，控制電路150將峰值Pk與大于閾值SHI的預先設置的閾值SH2進行比較(S207)。 當控制電路150判斷為峰值Pk小于(第二)閾值SH2(S207為"是")時，控制電路150進 行減速處理，使得調焦透鏡120的驅動速度能夠等于或小于驅動速度V2(S208)，其中驅動 速度V2等于或小于失步速度。減速處理可以通過控制線圈中流動的電流并通過控制速度 來利用電流控制，并且可以通過控制檢測器信號和超前角信號之間的相位差(超前角)、通 過改變轉矩_旋轉數特性以及通過控制速度來進行超前角控制。在S208之后，或者當控制 電路150判斷為峰值Pk等于或大于(第二)閾值SH2(S207為"否")時，控制電路150將 驅動信號輸出至第二驅動器146。控制電路150根據FB驅動來驅動調焦透鏡120(S106)， 并且終止驅動處理。因此，控制電路150在峰值Pk小于閾值SH1時選擇OP驅動，在峰值Pk 大于SH2時選擇FB驅動，并且在峰值處于SH1和SH2之間時選擇FB驅動而使得驅動速度 能夠等于或小于V2。 本實施例將FB驅動穩定時的檢測器信號的峰值設置為閾值SHl，并且當峰值Pk變 得小于閾值SH1且二值信號變得與轉子的旋轉不同步時，將FB驅動切換為OP驅動，以保持 電動機140的穩定驅動。 另外，本實施例將驅動速度V2設置為等于或小于0P驅動時的失步速度的值，并將 閾值SH2設置為大于閾值SH1的值。結果，當峰值Pk在FB驅動中降低時，峰值Pk在達到 閾值SH1之前達到閾值SH2，并且電動機140的驅動速度減小至等于或小于失步速度的值。 然后，峰值Pk進一步減小且變得小于閾值SH1，并且將FB驅動切換為OP驅動。此時，由于 驅動速度等于或小于失步速度，因此可以避免OP驅動時的失步。 控制電路150可以在從獲得了位置檢測器142的輸出起經過預定時間段(或從峰 值改變起經過預定時間段)之后，進行S207的判斷。因此，即使在峰值Pk在閾值周圍波動 時，也不會頻繁地切換驅動控制，因此電動機的驅動能夠變得穩定。可以通過利用控制電路 150中的計時器測量預定時間段或通過使用移位寄存器等的延遲電路，來實現判斷的延遲。
圖16是示出在本實施例中當位置檢測器142的輸出由于溫度的上升而降低時的 控制電路150的動作的時序圖。當根據FB驅動連續驅動電動機140時，電動機140的溫度 升高，因此作為位置檢測器142的霍爾元件的輸出降低，并且峰值Pk降低。當峰值Pk在tl 變得低于閾值SH2時，控制電路150控制第二驅動器146，并對電動機140進行減速，使得驅 動速度VI能夠變成驅動速度V2或更小。當位置檢測器142的峰值Pk降低并在t2變得小 于閾值SH1時，控制電路150將驅動方法切換為OP驅動。此時，由于將電動機140的驅動 速度設置為等于或小于OP驅動時的失步速度的驅動速度V2，因此可以抑制在切換為OP驅 動時失步的發生。 因此，當電動機140的溫度在FB驅動中上升且位置檢測器142的輸出降低時，本 實施例的照相機將FB驅動切換為OP驅動，并使電動機140的驅動穩定化。另外，本實施例 還使從FB驅動向OP驅動的切換穩定化。
第三實施例 第三實施例使用與照相機IOO和電動機140相類似的結構，并且與第一實施例的 不同之處在于控制電路150對調焦透鏡120的驅動處理。圖17是示出本實施例的控制電 路150對調焦透鏡120的驅動處理的流程圖，并且圖17中與圖13所示的步驟相同的步驟 由相同的附圖標記來表示。步驟SIOI S105的流程與圖13中所示的相同。
在圖13中，當判斷為峰值Pk在FB驅動中降低且變得小于閾值SHl時，控制電路 150將控制轉移至OP驅動。在OP驅動中，將轉子的旋轉或超前角設置為0或與轉子的響 應延遲相對應的相位差，但是在FB驅動中，將超前角a設置為任意值。對于高速FB驅動， 有必要將超前角a設置為大于OP驅動的超前角的值，但是在該狀態下，當將FB驅動切換 為OP驅動時，由于超前角的突然變化可能出現失步。因此，在圖17中，當控制電路150判 斷為峰值Pk在FB驅動中降低且達到作為大于閾值SHl的值的(第三)閾值SH3時，控制 電路150降低或調整位置檢測器142的信號和超前角信號之間的相位差(超前角)。在這 種情況下，超前角被減小(或調整)至O或等于與OP驅動時的轉子的響應延遲相對應的相 位差的值。本實施例通過在將超前角保持為0或等于與OP驅動時的轉子的響應延遲相對 應的相位差的值的情況下將FB驅動切換為OP驅動，來防止失步的發生。
更具體地，在圖17中，當控制電路150判斷為峰值Pk等于或大于閾值SHl(S104為 "否")時，控制電路150將峰值Pk與大于閾值SHI的預先設置的閾值SH3進行比較(S307)。 當控制電路150判斷為峰值Pk小于(第三)閾值SH3(S307為"是")時，控制電路150將 超前角設置為0或等于與在OP驅動中的轉子的響應延遲相對應的相位差的值(S308)。在 S308之后，或者當控制電路150判斷為峰值Pk等于或大于(第三)閾值SH3(S307為"否") 時，控制電路150將驅動信號輸出至第二驅動器146。控制電路150根據FB驅動來驅動調 焦透鏡120(S106)，并終止驅動處理。因此，控制電路150在峰值Pk小于閾值SH1時選擇 OP驅動，在峰值Pk大于SH3時選擇FB驅動，并且在峰值處于SH3和SHI之間時選擇FB驅 動而使得超前角可以為a2或更小。 本實施例將FB驅動穩定時的檢測器信號的峰值設置為閾值SHI，并且當峰值Pk變 得小于閾值SHI且二值信號變得與轉子的旋轉不同步時，將FB驅動切換為OP驅動，以保持 電動機140的穩定驅動。 另外，本實施例將超前角a 2設置為0或等于與OP驅動時的轉子的響應延遲相對 應的相位差的值，并將閾值SH3設置為大于SH1的值。結果，當峰值Pk在FB驅動中降低時， 峰值Pk在達到閾值SHI之前達到閾值SH3，并且可以將電動機140的超前角減小至0或等 于與OP驅動時的轉子的響應延遲相對應的相位差的值。然后，峰值Pk進一步減小且變得 小于閾值SH1，并將FB驅動切換為OP驅動。此時，由于將超前角設置為0或者等于或小于 相當于與OP驅動時的轉子的響應延遲相對應的相位差的值，因而超前角的變化很小，使得 可以避免在切換為OP驅動時的失步，并可以進行穩定的驅動。 控制電路150可以在從獲得了位置檢測器142的輸出起經過預定時間段(或從峰 值改變起經過預定時間段)之后，進行S307的判斷。因此，即使當峰值Pk在閾值周圍波動 時，也不會頻繁地切換驅動控制，因而可以保持電動機的穩定驅動。可以通過利用控制電路 150中的計時器測量預定時間段或通過使用移位寄存器等的延遲電路，來實現判斷的延遲。
圖18是示出在本實施例中當位置檢測器142的輸出由于溫度的上升而降低時的 控制電路150的動作的時序圖。假定根據FB驅動以大于超前角a2的超前角a 1來驅動 電動機140。當根據FB驅動在該狀態下連續驅動電動機140時，電動機140的溫度升高，因 此作為位置檢測器142的霍爾元件的輸出降低，并且峰值Pk降低。當峰值Pk在tl變得小 于閾值SH3時，控制電路150控制第二驅動器146，使得超前角可以是ci2或更小。當位置 檢測器142的峰值Pk進一步降低并且在t2變得小于閾值SH1時，控制電路150將驅動方
13法切換為OP驅動。此時，由于將超前角設置為等于或小于0或者相當于與OP驅動時的轉 子的響應延遲相對應的相位差的值，因此可以抑制在切換為OP驅動時失步的發生。
因此，當電動機140的溫度在FB驅動中上升且位置檢測器142的輸出降低時，本 實施例的照相機將FB驅動切換為OP驅動，并且本實施例能夠穩定地驅動電動機140。另 外，本實施例還使從FB驅動向OP驅動的切換穩定化。 盡管通過參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不局限于所公開 的典型實施例。所附權利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和 功能。
權利要求
一種驅動設備，包括磁體轉子，其具有被磁化的多個磁極；定子，其具有與所述磁體轉子的各磁極相對的磁極部；線圈，用于激勵所述磁極部；位置檢測器，用于檢測所述磁體轉子的位置；第一驅動器，用于根據預先設置的時間間隔，切換所述線圈的通電狀態；第二驅動器，用于根據所述位置檢測器的輸出，切換所述線圈的通電狀態；以及控制器，用于在所述位置檢測器的輸出小于第一閾值時選擇所述第一驅動器，在所述位置檢測器的輸出等于或大于所述第一閾值時選擇所述第二驅動器。
2. 根據權利要求1所述的驅動設備，其特征在于，在從所述控制器獲得了所述位置檢測器的輸出起經過預定時間段之后，所述控制器判斷所述位置檢測器的輸出是小于所述第一閾值還是等于或大于所述第一閾值。
3. 根據權利要求1所述的驅動設備，其特征在于，當所述位置檢測器的輸出處于所述第一閾值和大于所述第一閾值的第二閾值之間時，所述控制器對所述磁體轉子進行減速。
4. 根據權利要求3所述的驅動設備，其特征在于，在從所述控制器獲得了所述位置檢測器的輸出起經過預定時間段之后，所述控制器判斷所述位置檢測器的輸出是小于所述第二閾值還是等于或大于所述第二閾值。
5. 根據權利要求1所述的驅動設備，其特征在于，當所述位置檢測器的輸出處于所述第一閾值和大于所述第一閾值的第三閾值之間時，所述控制器將所述位置檢測器的信號和相對于所述位置檢測器的檢測結果具有超前角的超前角信號之間的相位差的值調整為O或與所述第一驅動器驅動時的所述磁體轉子的響應延遲相對應的值。
6. 根據權利要求5所述的驅動設備，其特征在于，在從所述控制器獲得了所述位置檢測器的輸出起經過預定時間段之后，所述控制器判斷所述位置檢測器的輸出是小于所述第三閾值還是等于或大于所述第三閾值。
7. —種驅動設備，包括磁體轉子，其具有被磁化的多個磁極；定子，其具有與所述磁體轉子的各磁極相對的磁極部；線圈，用于激勵所述磁極部；位置檢測器，用于檢測所述磁體轉子的位置；第一驅動器，用于根據預先設置的時間間隔，切換所述線圈的通電狀態；第二驅動器，用于根據所述位置檢測器的輸出，切換所述線圈的通電狀態；以及控制器，用于基于所述驅動設備周圍的溫度，選擇所述第一驅動器和所述第二驅動器之一。
8. 根據權利要求7所述的驅動設備，其特征在于，所述控制器在所述驅動設備周圍的溫度小于閾值時選擇所述第二驅動器，在所述驅動設備周圍的溫度等于或高于所述閾值時選擇所述第一驅動器。
全文摘要
一種驅動設備，包括磁體轉子，其具有被磁化的多個磁極；定子，其具有與磁體轉子的各磁極相對的磁極部；線圈，用于激勵磁極部；位置檢測器，用于檢測磁體轉子的位置；第一驅動器，用于根據預先設置的時間間隔，切換線圈的通電狀態；第二驅動器，用于根據位置檢測器的輸出，切換線圈的通電狀態；以及控制器，用于在位置檢測器的輸出小于第一閾值時選擇第一驅動器，在位置檢測器的輸出等于或大于第一閾值時選擇第二驅動器。
文檔編號H02P6/16GK101729010SQ20091020551
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月20日 優先權日2008年10月20日
發明者安田悠, 木矢村公介, 青島力 申請人:佳能株式會社