駆動方法、駆動機構及び撮像装置
【課題】 撮像装置の手振れ補正機構に好適な、ステッピングモータを駆動源としたサーボ制御方式の駆動機構を提供すること。
【解決手段】 駆動機構は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータ３と、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部４とを備える。前記駆動パルス発生制御部４には、所定のサンプリング周期Ｓ０〜Ｓ５が設定されている。この駆動パルス発生制御部４は、前記サンプリング周期Ｓ０〜Ｓ５毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う。
【解決手段】 駆動機構は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータ３と、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部４とを備える。前記駆動パルス発生制御部４には、所定のサンプリング周期Ｓ０〜Ｓ５が設定されている。この駆動パルス発生制御部４は、前記サンプリング周期Ｓ０〜Ｓ５毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータをサーボ制御方式で駆動させる駆動方法、ステッピングモータを有する駆動機構、及びそのような駆動機構を具備する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種駆動機構の駆動源として、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータが汎用されている。前記ステッピングモータは、入力した駆動パルスをカウントすることにより駆動状態が把握できることから、フィードバック制御等が不要で制御構成が簡易な所謂オープンループ制御で駆動できるという利点がある。このようなステッピングモータの駆動方法として、例えば特許文献１には、所望の回転速度に応じたクロックパルスをステッピングモータに与えて速度制御を行う駆動方法が開示されている。
【０００３】
一方、各種駆動機構の駆動制御方式として、制御目標値を設定し、この制御目標値の任意の変化に追従するように駆動制御を行うサーボ制御方式が汎用されている。そして特許文献２には、遠心濃縮機という用途において、前記ステッピングモータをサーボ制御（オープンループ制御）方式で駆動させることに関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−４１９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−９３８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年デジタルカメラ等においては、その撮像系（鏡胴や撮像素子など）を手振れ等に応じて揺動駆動させる手振れ補正機構が付加されるケースが増えている。このような手振れ補正機構における駆動機構としては、ムービングコイルや圧電素子等を用いたアクチュエータを、フィードバック制御を伴う所謂クローズドループのサーボ制御で駆動させる機構が一般に採用されている。すなわち、オープンループ制御が可能なステッピングモータを用いた手振れ補正機構は未だ提案されておらず、また特許文献２にはオープンループ制御方式が開示されているとはいえ、例えば前記手振れ補正機構のように時々刻々目標位置が変化するような機構に対して如何にして適用すれば好適な駆動制御が行えるのか未だ知られていないのが実情である。
【０００５】
従って本発明は、サーボ制御方式の駆動機構（方法）において、制御構成を簡易化できるオープンループ制御で駆動可能なステッピングモータを駆動源として選定し、これを例えば手振れ補正機構における駆動機構等として用いる場合に適正な制御を行うことができる駆動方法、駆動機構及びこれを用いた撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動方法は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータを、サーボ制御方式で駆動させる駆動方法であって、所定のサンプリング周期を設定すると共に、該サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、所定のサンプリング周期毎に駆動パルスの発生条件が設定されることから、駆動パルスの発生条件はサンプリング周期毎にリセットされ、新たにステッピングモータの駆動条件が設定可能となる。従って、サーボ制御を行うにあたり、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を判定しつつステッピングモータを駆動させることができるようになる。
【０００８】
上記駆動方法において、前記サンプリング周期で制御目標情報を取得し、取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うようにすることが望ましい（請求項２）。この場合、前記制御目標情報を、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報とすることができる（請求項３）。
【０００９】
図１は、このような駆動方法を概略的に示す模式的なブロック図である。ステッピングモータ３は、目標値に対して現在値（出力値）を追従させるサーボ制御方式で駆動され、且つ入力された駆動パルス数をカウントすることで駆動状態（現在値情報）が把握されるオープンループ制御で駆動されている。駆動パルス発生制御部４は、ステッピングモータ３を駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うものである。
【００１０】
このような構成において、任意に変位する目標値（例えば駆動対象物の位置情報）に対して所定のサンプリング周期ｔ１〜ｔ５が設定される。そして駆動パルス発生制御部４は、このサンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に制御目標情報を取得し、この制御目標情報に応じて、前記サンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に駆動パルス発生条件のリセットと新たな駆動パルス発生条件の設定を行う。つまり、サンプリング周期ｔ１において、それまでのサンプリング間隔Ｓ０において設定されていた駆動パルス発生条件を、目標位置に到達したか否かに拘わらずリセットすると共に、次のサンプリング間隔Ｓ１における新たな駆動パルス発生条件の設定を行うものである。以下、サンプリング周期ｔ２〜ｔ５についても、同様な動作が実行される。従って、ステッピングモータ３の駆動条件をサンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に目標値の変位に応じて適宜設定可能となり、目標値に現在値を追従させるサーボ制御を的確に実行できるようになる。
【００１１】
上記サンプリング周期ｔ１〜ｔ５は、所望の駆動速度や分解能及びステッピングモータの性能に応じて適宜設定される。また、サンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に設定される駆動パルス発生条件は、例えば各々のサンプリング間隔Ｓ１〜Ｓ５において発生させる駆動パルスの数やパルスレートなどである。なお、本発明においてはクローズドループ制御を除外するものではなく、この場合は別途位置検出センサ等を設け、この位置検出センサ等からサンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に制御目標情報と比較するための現在値情報を取得するようにすればよい。
【００１２】
本発明の駆動機構は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備える駆動機構であって、前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行うことを特徴とする（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、駆動パルス発生制御部により、設定されたサンプリング周期毎に駆動パルスの発生条件が、目標位置に到達したか否かに拘わらずリセットされると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件が設定され、新たにステッピングモータの駆動条件が設定されるようになる。従って、サーボ制御を行うにあたり、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を駆動パルス発生制御部にて設定しつつステッピングモータを駆動させることができるようになる。
【００１４】
上記構成において、ステッピングモータの制御目標情報を設定する制御情報設定部を備え、前記駆動パルス発生制御部は、前記制御情報設定部から前記サンプリング周期毎に制御目標情報を取得し、取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、駆動パルス発生制御部は、取得された制御目標情報とステッピングモータの現在値情報とを比較し、その比較値情報に基づいて最適な駆動パルス発生条件を定める演算を行えるようになる。
【００１５】
この場合、前記制御情報設定部により設定される制御目標情報が、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報であり、駆動パルス発生制御部は、前記駆動対象物の単位時間当たりの移動距離を制御する構成とすることができる（請求項６）。この構成によれば、駆動対象物の位置を目標位置に追従させるサーボ制御を、ステッピングモータを用いて的確に行えるようになる。
【００１６】
上記請求項４〜６のいずれかの駆動機構において、前記駆動パルスの発生間隔を所定間隔に設定可能とするウェイト時間設定部を備え、前記ウェイト時間設定部は、第１のサンプリング間隔内において最後に発せられる駆動パルスと、前記第１のサンプリング間隔に続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔を、所定のウェイト時間に設定する構成とすることが望ましい（請求項７）。
【００１７】
ステッピングモータに与える駆動パルスの周期が所定周期よりも短くなると、ロータが駆動パルスの周期に追い付かなくなり、ロータとステータと位置関係にずれが生じて正常に回転しなくなる脱調現象が生じる。本発明のように、所定のサンプリング周期毎に駆動パルスの発生条件を設定する構成とした場合、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔が短くなり、両者の間隔のみを捉えると、あたかも駆動パルスの周期が所定周期よりも短く設定された如き状態が惹起される場合があり得る。かかる状態が発生すると、脱調の危険性が生じることとなり、特にオープンループ制御を採用している場合は正常駆動状態へ復帰させることが困難となる。そこで、ウェイト時間設定部により所定のウェイト時間が設定される構成とすることで、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの間隔が異常に近接し得ないようにし、脱調の発生を抑止できるようにしたものである。
【００１８】
この構成において、前記ウェイト時間内に、前記駆動パルス発生制御部による駆動パルス発生条件を定める演算が行われるようにすることが望ましい（請求項８）。この構成によれば、前記ウェイト時間を活用して駆動パルス発生条件を定める演算が行われる構成であるので、演算時間がウェイト時間となることから実質的にサンプリング周期を短くすることができる。
【００１９】
上記請求項４〜８のいずれかの駆動機構において、前記サンプリング周期が一定周期とされており、前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数を演算で求めて出力する構成とすることができる（請求項９）。この構成によれば、ステッピングモータの駆動状態（駆動速度）を、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数に依存させて制御させることが可能となる。
【００２０】
上記請求項４〜８のいずれかの駆動機構において、前記サンプリング周期が一定周期とされていると共に、前記駆動パルスのパルスレートが一定とされており、前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルスの数の上限及び下限を設定することで、駆動速度及び駆動分解能を設定可能とされている構成とすることができる（請求項１０）。この構成によれば、駆動パルスの数の上限により駆動最高速度が定まり、駆動パルスの数の下限により駆動分解能が定まることとなる。従って、所望の最高速度及び位置決め分解能などに応じて駆動パルスの数の上限及び下限を設定しておけば、サンプリング周期毎に制御目標情報に応じて適宜な速度及び分解能でステッピングモータをサーボ制御できるようになる。
【００２１】
上記請求項４〜１０のいずれかの駆動機構において、該駆動機構により駆動される駆動対象物が一次遅れ系に近似され固有の折点周波数ｆ０を有している場合において、前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定される構成とすることが望ましい（請求項１１）。一般に、ステッピングモータは、駆動パルスのパルスレートを変更すれば、駆動速度も変化する。例えば駆動パルスレートを大きくすると、速度が上昇することになる。しかし、この構成のようにサンプリング周期を１／ｆ０以下の短周期に設定した場合、つまり駆動対象物の応答速度以下にサンプリング周期を設定した場合、パルスレートに依存することなく、サンプリング間隔内において発生させる駆動パルスの数に依存して速度が変化することとなる。従って、自ずと個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるようになり、サーボ制御が実行し易くなる。
【００２２】
本発明の撮像装置は、被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に各種の駆動を行う駆動機構とを具備する撮像装置であって、前記駆動機構として、請求項４〜１１のいずれかに記載の駆動機構が採用されていることを特徴とする（請求項１２）。この構成によれば、撮像動作の際に駆動されるズーム系、絞り機構、手振れ補正機構などが、上記サーボ制御方式の駆動機構により駆動されることとなる。
【００２３】
また本発明の他の撮像装置は、被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段とを具備する撮像装置であって、前記振れ補正手段は、サーボ制御されたステッピングモータを有する駆動機構を具備することを特徴とする（請求項１３）。
【００２４】
さらに本発明の撮像装置は、被写体の撮像動作を行う撮像手段と、所定の駆動機構を備え、前記撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段と、所定の振れ検出手段により検出される振れ量に基づいて、前記振れ補正手段による駆動目標位置を演算する制御目標位置演算部とを具備する撮像装置であって、前記振れ補正手段の駆動機構は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備え、前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、前記制御目標位置演算部から制御目標位置情報を取得し、取得された制御目標位置情報に応じて、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う構成とすることができる（請求項１４）。この構成によれば、制御目標位置演算部で求められる手振れ補正値等を目標値として、ステッピングモータを備えた駆動機構により、鏡胴や撮像素子などを追従揺動させるサーボ制御が実行される。
【００２５】
上記構成において、撮像装置本体を一次遅れ系に近似したときの固有の折点周波数をｆ０とするときに、前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定されていることが望ましい（請求項１５）。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１にかかる駆動方法によれば、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を判定しつつステッピングモータを駆動させることができる。すなわち、サンプリング周期毎にステッピングモータの駆動条件を変化させることができるので、駆動パルスで駆動されるステッピングモータを駆動源とした場合でも、適正なサーボ制御を実現することができるようになる。
【００２７】
請求項２にかかる駆動方法によれば、取得された制御目標情報に応じた駆動パルスの発生条件の設定がサンプリング周期毎に行われるので、目標値の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。
【００２８】
請求項３にかかる駆動方法によれば、駆動対象物の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。従って、例えば手振れ補正機能付きのデジタルカメラ等において、前記手振れ補正機能における駆動方式として当該駆動方法を採用した場合に、振れ量の変位（位置情報）に応じて的確に駆動させることができる。
【００２９】
請求項４にかかる駆動機構によれば、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を駆動パルス発生制御部にて設定しつつステッピングモータを駆動させることができる。すなわち、サンプリング周期毎にステッピングモータの駆動条件を変化させることができるので、駆動パルスで駆動されるステッピングモータを駆動源とした場合でも、適正なサーボ制御を実現することができるようになる。
【００３０】
請求項５にかかる駆動機構によれば、取得された制御目標情報に応じた駆動パルスの発生条件を定める演算が、駆動パルス発生制御部によりサンプリング周期毎に行われるので、目標値の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。
【００３１】
請求項６にかかる駆動機構によれば、駆動パルス発生制御部により単位時間当たりの移動距離が制御されるので、駆動対象物の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。従って、例えば手振れ補正機能付きのデジタルカメラ等において、前記手振れ補正機能における駆動機構として当該駆動機構を採用した場合に、振れ量の変位（位置情報）に応じて的確に鏡胴や撮像素子の移動距離を制御しつつ揺動させることができるようになる。
【００３２】
請求項７にかかる駆動機構によれば、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの間隔が異常に近接することに起因する脱調の発生を抑止できるので、安定的にステッピングモータをサーボ制御駆動することができ、特にオープンループ制御を採用した場合に、脱調により復帰不能となるような事態を回避できるようになる。
【００３３】
請求項８にかかる駆動機構によれば、ウェイト時間を活用して駆動パルス発生条件を定める演算が行われるのでサンプリング周期を短くすることができ、制御目標値情報を取得する頻度を上げることができ、目標値に対する追従性をより向上させることが可能となる。
【００３４】
請求項９にかかる駆動機構によれば、ステッピングモータを、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数に依存させて制御できるので、制御を簡素化でき、駆動パルス発生制御部における処理を高速化することができる。
【００３５】
請求項１０にかかる駆動機構によれば、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるので、制御を簡素化しつつ、細やかな追従制御や高速追従制御が自在に設定可能となり、一層追従性に優れたサーボ制御が実行できるようになる。
【００３６】
請求項１１にかかる駆動機構によれば、駆動対象物の応答速度以下にサンプリング周期を設定するので、自ずと個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるようになり、サーボ制御が実行し易くなる。
【００３７】
請求項１２にかかる撮像装置によれば、請求項４〜１１の駆動機構が具備する先の作用効果を享受できる撮像装置を提供できるようになる。
【００３８】
請求項１３にかかる撮像装置によれば、ステッピングモータが備える種々の利点、つまりオープンループ制御が可能であることから位置センサやフィードバック制御系が不要となり制御構成が簡素化できるという利点を生かし、振れ補正手段（撮像装置）の小型化、コストダウンを図ることができる。
【００３９】
請求項１４にかかる撮像装置によれば、制御目標位置演算部で求められる手振れ補正値等を目標値として、ステッピングモータを備えた駆動機構により、鏡胴や撮像素子などを追従揺動させるサーボ制御が的確に実行できるようになる。
【００４０】
請求項１５にかかる撮像装置によれば、撮像装置本体の応答速度以下にサンプリング周期毎を設定するので、自ずと個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるようになり、サーボ制御が実行し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる駆動機構（駆動方法）が適用される鏡胴内蔵型のデジタルカメラ（撮像装置）を例示して、具体的実施態様につき詳細に説明する。
（カメラ構造の説明）
図２は、本実施形態にかかるデジタルカメラ１の外観を示す図であって、図２（ａ）はその正面図、（ｂ）は背面図をそれぞれ示している。この鏡胴内蔵型のデジタルカメラ１は、カメラ本体ボディ１０の頂面にはレリーズ釦１０１等が、正面側には撮影窓部１０２や閃光部１０３等が、また背面側には各種の操作ボタン１０４や液晶モニタ（ＬＣＤ）等からなる表示部１０５、ファインダー１０６等がそれぞれ配置されている。
【００４２】
そして本体ボディ１０の内部には、前記撮影窓部１０２を通して対物レンズ２１から被写体像を取り入れ、本体ボディ１０の内部に配置されている固体撮像素子へ導くための撮影レンズ系を構成する屈曲型の鏡胴２が内蔵されている。この屈曲型の鏡胴２は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さが変動しない、つまり本体ボディ１０から外部に突出することのない鏡胴であって、その像面側に固体撮像素子が一体的に組み付けられている。さらに、本体ボディ１０の内部には、当該カメラ１に与えられる振れを検出する振れ検出手段としてのピッチ（Ｐ）振れ検出ジャイロ１１と、ヨー（Ｙａ）振れ検出ジャイロ１２とが内蔵されている。なお、カメラ１の水平方向（幅方向）をＸ軸方向と、カメラ１の垂直方向（高さ方向）をＹ軸方向として、Ｘ軸周りの回転方向をピッチ（Ｐ）方向とし、Ｙ軸周りの回転方向をヨー（Ｙａ）方向と定めるものとする。
【００４３】
この屈曲型の鏡胴２は、カメラ本体ボディ１０の内部に縦型に内蔵される（勿論、横型に内蔵される態様でも良い）筒型を呈しており、該鏡胴２を揺動駆動する駆動機構を備えた振れ補正手段が付設されている。そして、前記ピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２にて本体ボディ１０の振れ振動が検出された場合に、鏡胴２は前記振れ補正手段により、その振れを打ち消すようにピッチ方向及びヨー方向に揺動駆動される構成とされている。
【００４４】
図３は、このような鏡胴２の揺動駆動機構の一例を模式的に示した斜視図である。鏡胴２は、該鏡胴２を揺動可能に支持する支持点を備える支持手段にて保持される。図３に示す例では、鏡胴２を図中矢印Ａ１の第１の方向に回動（揺動）可能とさせる第１の回転軸２００ａ並びにその軸受け（図示省略）、及び鏡胴２を図中矢印Ａ２の第２の方向に回動可能とさせる第２の回転軸２００ｂ並びにその軸受けにて支持されている例を示している。この支持手段は、鏡胴２を少なくとも２軸方向に揺動させ得るものであれば良く、その支持形態や支持点の数については特に限定はない。従って、一個又は複数個のボール軸受け等を用いて鏡胴２を揺動自在に支持する方式、あるいはコイルバネ等の弾性部材で鏡胴２を多点的に支持する方式等、種々の支持形態を採ることが可能である。
【００４５】
鏡胴２のピッチ方向及びヨー方向への揺動駆動は、所定の駆動回路（ドライバ）で駆動されるステッピングモータからなるピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂによりそれぞれ行われる。これらピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂは、後記で詳述するようなサーボ制御方式で駆動される。
【００４６】
ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂから鏡胴２への駆動力伝達機構は適宜設定することができる。図３に示す例では、第１の回転軸２００ａに固定されたギア２０１ａと、ピッチ方向モータ３ａの回転軸に固定されたギア２０２ａとを歯合させることで、カメラ本体ボディ１０の内部において第１の回転軸２００ａの軸回りに鏡胴２が矢印Ａ１方向へ回動され、また第２の回転軸２００ｂに固定されたギア２０１ｂと、ヨー方向モータ３ｂの回転軸に固定されたギア２０２ｂとを歯合させることで、第２の回転軸２００ｂの軸回りに鏡胴２が矢印Ａ２方向へ回動される構成を示している。なお、ステッピングモータは入力した駆動パルスの積分値で位置把握が可能（オープンループ制御）であるが、あえてクローズドループ制御を行う場合は、鏡胴２のホームポジションを検知するための位置センサ等が付設される。
【００４７】
図４は、本実施形態におけるデジタルカメラ１の構成を、本発明にかかわる電気的構成の要部についてのみ概略的に示したブロック図である。このデジタルカメラ１の本体ボディ１０内には、レリーズ釦１０１、該カメラ１に与えられる手振れ等を検出する振れ検出手段としてのピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２、各種の回路基板ブロックからなる回路装置部１３、撮影レンズ系を構成する鏡胴２、及び該鏡胴２を振れ補正駆動する上述のステッピングモータからなるピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂが備えられている。また、前記回路装置部１３は、制御目標位置演算部１４、シーケンスコントロール回路１５、制御回路４（駆動パルス発生制御部）、積分回路５及び駆動回路６を備えて構成されている。
【００４８】
レリーズ釦１０１は、ユーザが撮影動作を行う際に押下する操作スイッチであり、このレリーズ釦１０１が半押し状態とされると撮影準備状態となる。かかる撮影準備状態では、被写体に自動的にピントを合わせるオートフォーカス（ＡＦ）、露出を自動的に決定するオートエクスポージャー（ＡＥ）及び手振れによる画像乱れを防止するための振れ補正機能が動作する。この振れ補正機能は、フレーミングを容易にするためにレリーズ釦１０１の押下中は連続して動作し続ける。また、レリーズ釦１０１がユーザによって全押し状態にされると、撮影が行われる。すなわち、ＡＥで決定された露出状態に従って、固体撮像素子が適正露出になるように露光制御が行われる。
【００４９】
ピッチ振れ検出ジャイロ１１は、カメラ１のピッチ方向（図２参照）の振れを検出するジャイロセンサであり、ヨー振れ検出ジャイロ１２は、カメラ１のヨー方向の振れを検出するジャイロセンサである。ここで用いられるジャイロセンサは、測定対象物（本実施形態ではカメラ本体ボディ１０）が振れによって回転した場合における振れの角速度を検出するものである。このようなジャイロセンサとしては、例えば圧電素子に電圧を印加して振動状態とし、該圧電素子に回転運動による角速度が加わったときに生じるコリオリ力に起因する歪みを、電気信号として取り出すことで角速度を検出するタイプのものを用いることができる。
【００５０】
制御目標位置演算部１４は、所定のサンプリング周期で取得する制御目標情報を設定する。すなわち、ピッチ振れ検出ジャイロ１１が検出したピッチ振れ角速度信号及びヨー振れ検出ジャイロ１２が検出したヨー振れ角速度信号を取得し、サーボ制御における制御目標値（この場合、駆動対象物である鏡胴２の位置情報）を設定する。この制御目標位置演算部１４は、振れ検出回路１４１、振れ量検出回路１４２及び係数変換回路１４３を備えている。
【００５１】
振れ検出回路１４１は、ピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２により検出された各角速度信号から、ノイズ及びドリフトを低減するためのフィルタ回路（ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ）及び各角速度信号を増幅するための増幅回路などの処理回路を備えて構成される。これら処理回路による処理後の各角速度信号は、振れ量検出回路１４２に入力される。
【００５２】
振れ量検出回路１４２は、検出された各角速度信号を所定の時間間隔で取り込み、カメラ１のＸ軸方向の振れ量をｄｅｔｘ、Ｙ軸方向の振れ量をｄｅｔｙとして係数変換回路１４３に出力する。また、係数変換回路１４３は、振れ量検出回路１４２から出力される各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）を、各方向の移動量（ｐｘ，ｐｙ）、つまりピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂにより、鏡胴２を移動させるべき移動量に変換する。係数変換回路１４３から出力された各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号は、制御回路４に入力される。
【００５３】
制御回路４（駆動パルス発生制御部）は、ステッピングモータからなるピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを駆動させるための駆動パルスの発生制御を行う。制御回路４は、後述する積分回路５からの位置情報、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂの動作特性等を考慮して、各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号を実際の駆動パルス信号（ｄｒｖｘ、ｄｒｖｙ）に変換する。すなわち制御回路４は、ピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２からの検知信号に基づいて上記制御目標位置演算部１４にて生成される制御目標値に追従する振れ補正制御（サーボ制御）を行うべく、鏡胴２を前記制御目標値に追従揺動させるために必要な駆動パルスの発生条件を演算する演算手段として機能する。この制御回路４の機能については、後記で詳述する。
【００５４】
積分回路５は、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂをオープンループ制御するために設けられるもので、後記駆動回路６により発生される駆動パルス数を積分し、ステッピングモータの現在位置情報、つまり鏡胴２の揺動位置情報を生成して制御回路４へ向けて出力するものである。なお、クローズドループ制御を採用する場合は、位置センサ及び該位置センサからのセンシング情報を位置情報に置換する変換回路が、この積分回路５に代替して組み込まれることとなる。
【００５５】
駆動回路６はパルス発生回路等を備え、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを実際に駆動する駆動パルスを生成する。この駆動パルスは、前記制御回路４から与えられる駆動パルス発生制御信号に基づいて生成される。
【００５６】
以上の振れ量検出回路１４２、係数変換回路１４３及び制御回路４の動作は、シーケンスコントロール回路１５によって制御される。すなわち、シーケンスコントロール回路１５は、レリーズ釦１０１が押下されると、振れ量検出回路１４２を制御することによって、前述した各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）に関するデータ信号を取り込ませる。次に、シーケンスコントロール回路１５は、係数変換回路１４３を制御することによって、各方向の振れ量を各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）に変換させる。そして、制御回路４を制御することにより、各方向の移動量に基づいて鏡胴２の補正移動量を所定のサンプリング周期毎に演算させる。このような動作が、鏡胴２の防振制御（手振れを補正）のために、レリーズ釦１０１が全押しされ露光が終了するまでの期間中、一定の時間間隔で繰り返し行われるものである。
【００５７】
上記ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを構成するステッピングモータとしては、ステータコアとロータコアを備える通常の小型ステッピングモータが適用可能であり、鏡胴２を直接的に防振駆動できるよう、前記ロータコアにスクリュー回転軸を直結し、該スクリュー回転軸上に移動片（ナット等）を取り付けた構成とすることが望ましい。なお、このような回転型のステッピングモータではなく、ロータがステータに対して直線的に移動するリニア型ステッピングモータを用いるようにしても良い。
【００５８】
（駆動パルス発生制御部の詳細説明）
図５は、上記制御回路４（駆動パルス発生制御部）の機能を説明するための機能ブロック図である（本発明にかかる駆動機構Ｇの一実施形態を示すブロック図でもある）。この制御回路４は、所定のサンプリング周期毎に、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを主な機能としている。前記制御回路４は、サンプリング周期設定部４１、ウェイト時間設定部４２、サンプリング部４３、比較部４４、駆動方向判別部４５及び出力パルス数算出部４６を備えている。
【００５９】
サンプリング周期設定部４１は、サーボ制御の制御目標値を前記制御目標位置演算部１４から取得するサンプリング周期の設定を受け付ける。このサンプリング周期は任意に設定して良く、例えば０．１ｍｓ〜２ｍｓ程度の範囲から適宜選択することができる。一般に、サンプリング周期を短く設定すると、短い周期で制御目標値を取得することから追従性は良くなるが、制御演算能力やステッピングモータの性能を考慮して適正なサンプリング周期を設定すればよい。
【００６０】
上記サンプリング周期の設定に当たって、駆動対象物が一次遅れ系に近似される場合、その固有の折点周波数ｆ０を考慮して設定を行うことができる。折点周波数ｆ０とは、振動等に対する応答特性が第１の関係から、前記第１の関係とは異なる第２の関係に変化する周波数である。例えば、対象物に所定の振動力Ｚｉｎを入力したときの当該対象物の振動変位（出力）をＺｏｕｔとすると、Ｚｉｎ＝Ｚｏｕｔの関係となる振動領域（第１の関係）から、Ｚｉｎ＞Ｚｏｕｔ若しくはＺｉｎ＜Ｚｏｕｔの関係となる振動領域（第２の関係）へ変移するポイントが折点周波数（振動数）ｆ０となる。本実施形態に当てはめれば、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂによる鏡胴２の駆動応答特性が変移するポイントが、折点周波数ｆ０となる。
【００６１】
図６は、駆動応答特性の一例を示すグラフ図である。この場合、折点周波数ｆ０よりも低い周波数ｆ１で駆動力を鏡胴２に与えた場合、所定の駆動力Ｚｉｎと、これによる鏡胴２の変位Ｚｏｕｔとの関係はＺｏｕｔ／Ｚｉｎ＝１となり、いわば入力した駆動力に１：１で対応して鏡胴２が揺動されることとなる（第１の関係）。ステッピングモータは、駆動パルスのパルスレートを変更することで速度制御することが可能であるが、この第１の関係領域では、Ｚｏｕｔ／Ｚｉｎ＝１の応答関係が得られることから、パルスレートに依拠した鏡胴２の駆動制御（速度制御）が行えることとなる。従って、前記第１の関係の特性を活用する場合は、前記サンプリング周期を、１／ｆ０以上の長周期に設定すれば良い。ただ、パルスレートに依拠した駆動制御を行うと、サンプリング周期毎にパルスレートを定める演算を実行させる必要が生じることから、駆動処理が複雑化する傾向がある。
【００６２】
一方、折点周波数ｆ０よりも高い周波数ｆ２で駆動力を鏡胴２に与えた場合、所定の駆動力Ｚｉｎと、これによる鏡胴２の変位Ｚｏｕｔとの関係はＺｏｕｔ／Ｚｉｎ＜１となり、いわば入力した駆動力に１：１で対応して鏡胴２が揺動されなくなる（第２の関係）。すなわち、与えられる駆動力に間に合わなくなり、忠実に追従して鏡胴２が揺動されなくなる。この場合、パルスレートに依拠した鏡胴２の駆動制御は行えなくなるが、逆にどのような駆動パルスを入力しても実際には追従できる所定量しか駆動されないことになるので、駆動パルスの数のみに依拠して鏡胴２の駆動制御（速度制御）が行えるようになる。従って、駆動処理を簡素化できるという利点がある。このような利点を有する前記第２の関係の特性を活用する場合は、前記サンプリング周期を、１／ｆ０以下の短周期に設定すれば良い。
【００６３】
ウェイト時間設定部４２は、駆動パルスの発生間隔についての設定を受け付けるもので、具体的には、第１のサンプリング間隔内において最後に発せられる駆動パルスと、前記第１のサンプリング間隔に続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔を、所定のウェイト時間に設定する。すなわちウェイト時間設定部４２は、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの間隔が異常に近接し得ないよう所定のウェイト時間を設定し、脱調の発生を抑止するものである。
【００６４】
サンプリング部４３は、サンプリング周期設定部４１に設定されたサンプリング周期毎に、制御目標位置演算部１４からサーボ制御のための目標位置情報を取得する。具体的には、前記係数変換回路１４３から出力される各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号をサンプリング周期毎に取り入れる。
【００６５】
比較部４４は、前述の積分回路５から出力される積分値信号であるステッピングモータ（ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂ）のロータの現在位置情報、つまり鏡胴２の揺動位置情報と、前記サンプリング部４３に取得された目標位置情報とを比較し、両者の位置偏差ｅを求める。この位置偏差ｅが可及的にゼロに近づくよう、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂにより鏡胴２が揺動駆動される。
【００６６】
駆動方向判別部４５は、比較部４４にて求められた位置偏差ｅがプラス方向の偏差であるか、マイナス方向の偏差であるかに基づいて、ステッピングモータの回転方向を判別する。また駆動方向判別部４５は、前記回転方向の判別結果に基づいて、ステータコイルへの通電順序を変更しロータを正転又は逆転させるための制御信号を発生する。
【００６７】
出力パルス数算出部４６は、比較部４４にて求められた位置偏差ｅに応じて、サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス発生条件（駆動パルスの数）を定める演算を行う。すなわち出力パルス数算出部４６は、サンプリング周期毎に新たにステッピングモータの駆動条件の設定を行うものであり、サーボ制御を行うにあたり、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動パルスをステッピングモータに与えて駆動させるものである。
【００６８】
上記駆動方向判別部４５により生成されるロータの正転又は逆転に関する制御信号、及び出力パルス数算出部４６により生成される駆動パルス数に関する制御信号は、駆動回路６へ出力される。駆動回路６はこのような制御信号を受けて、パルス発生回路により所定の駆動パルスを生成し、これをピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂに与えて駆動させるものである。
【００６９】
（駆動パルス発生制御部の動作の説明）
続いて、制御回路４（駆動パルス発生制御部）により発生される駆動パルスの具体例及び動作について説明する。
【００７０】
≪駆動パルス発生制御の第１実施形態≫
図７は、サンプリング間隔毎のウェイト時間を特段考慮せず、且つ駆動パルスのパルスレートにより速度制御を行うような場合の、駆動パルス発生状態を示すタイムチャートである。この場合、パルスレートにより速度制御を行うことから、前記サンプリング周期設定部４１には、鏡胴２の折点周波数ｆ０に鑑み、１／ｆ０以上の長周期となるようなサンプリング周期ｔ１１〜ｔ１４が設定されている。
【００７１】
図７に示すように、第１のサンプリング間隔Ｓ１０において第１のパルスレートとされた駆動パルスＰ１０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ１１が到来すると、前記駆動パルスＰ１０の発生条件がリセットされ、第１のサンプリング間隔Ｓ１０に続く第２のサンプリング間隔Ｓ１１において発生させる駆動パルスＰ１１の発生条件が、制御回路４により求められる。具体的には、サンプリング部４３により制御目標位置演算部１４からサーボ制御のための目標位置情報が取得され、比較部４４により位置偏差ｅが求められる。そして、前記位置偏差ｅがゼロに近づくように、駆動方向判別部４５及び出力パルス数算出部４６により、駆動パルスの発生条件が演算により求められる。この場合、出力パルス数算出部４６は、専ら前記位置偏差ｅの大きさに応じてパルスレートを変更する演算を行うことになる。
【００７２】
図示する通り、第２のサンプリング間隔Ｓ１１の駆動パルスＰ１１は、前記駆動パルスＰ１０に比べてパルスレートが小さく設定されており、この場合ステッピングモータは第１のサンプリング間隔Ｓ１０よりも低速で駆動されることとなる。以下同様にして、第２サンプリング周期ｔ１２で駆動パルスＰ１１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ１２において発生させる駆動パルスＰ１２の発生条件が求められ、これに続く第３サンプリング周期ｔ１３で駆動パルスＰ１２の発生条件がリセットされ、第４のサンプリング間隔Ｓ１３において発生させる駆動パルスＰ１３の発生条件が求められるものである。
【００７３】
このような駆動パルス発生制御を行えば、取得された制御目標情報に応じた駆動パルスの発生条件の設定がサンプリング周期毎に行われるので、目標値の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。ただ、懸念される点として、第１のサンプリング間隔Ｓ１０内において最後に発せられる駆動パルスＰ１０ｅと、これに続く第２のサンプリング間隔Ｓ１１内において最初に発せられる駆動パルスＰ１１ｆとの発生間隔Ｗ１１が、急激に狭くなってしまう状態が生じる場合があり、該発生間隔Ｗ１１が所定値以下となるとステッピングモータが脱調してしまうことがあり得る。これは第２のサンプリング間隔Ｓ１１内の最後発駆動パルスＰ１１ｅと第３のサンプリング間隔Ｓ１２内の最先発駆動パルスＰ１２ｆとの発生間隔Ｗ１２、及び第３のサンプリング間隔Ｓ１２内の最後発駆動パルスＰ１２ｅと第４のサンプリング間隔Ｓ１３内の最先発駆動パルスＰ１３ｆとの発生間隔Ｗ１３においても同様である。
【００７４】
この場合、オープンループ制御を行っているときは、脱調により制御不能に陥ってしまうことになる。一方、クローズドループ制御を行っていれば制御不能に陥ることはないが、サンプリング周期毎の動作が不安定になる危惧は残る。さらに、クローズドループ制御では位置検出センサ及びフィードバック制御系が必要になることから制御構成が複雑化すると共にコストアップが招来され、例えば小型デジタルカメラの手振れ補正機構として搭載するという用途に対しての適性度は低下する。
【００７５】
≪駆動パルス発生制御の第２実施形態≫
図８は、以上の点に鑑みて、サンプリング間隔毎にウェイト時間を設定するものとし、且つ駆動パルスのパルスレートにより速度制御を行うような場合の、駆動パルス発生状態を示すタイムチャートである。この場合も、１／ｆ０以上の長周期となるようなサンプリング周期ｔ２１〜ｔ２４が設定されると共に、制御回路４のウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定される。
【００７６】
図８に示すように、第１のサンプリング間隔Ｓ２０において第１のパルスレートとされた駆動パルスＰ２０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ２１が到来すると、前記駆動パルスＰ２０の発生条件がリセットされ、第１のサンプリング間隔Ｓ２０に続く第２のサンプリング間隔Ｓ２１において発生させる駆動パルスＰ２１の発生条件が、制御回路４により求められる。図例では、第２のサンプリング間隔Ｓ２１の駆動パルスＰ２１は、前記駆動パルスＰ２０に比べてパルスレートが小さく設定されており、この場合ステッピングモータは第１のサンプリング間隔Ｓ２０よりも低速で駆動されることとなる。このような制御は、先の第１実施形態と同様である。
【００７７】
しかし、この第２実施形態では、ウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定されていることから、第１のサンプリング間隔Ｓ２０内の最後発駆動パルスＰ２０ｅと第２のサンプリング間隔Ｓ２１内の最先発駆動パルスＰ２１ｆとの発生間隔Ｗ２１は所定値以下の狭い間隔となることはなく、従って脱調が未然に抑止されることとなる。
【００７８】
以下同様にして、第２サンプリング周期ｔ２２で駆動パルスＰ２１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ２２において発生させる駆動パルスＰ２２の発生条件が求められ、これに続く第３サンプリング周期ｔ２３で駆動パルスＰ２２の発生条件がリセットされ、第４のサンプリング間隔Ｓ２３において発生させる駆動パルスＰ２３の発生条件が求められるものである。同様に、第２のサンプリング間隔Ｓ２１内の最後発駆動パルスＰ２１ｅと第３のサンプリング間隔Ｓ２２内の最先発駆動パルスＰ２２ｆとの発生間隔Ｗ２２、及び第３のサンプリング間隔Ｓ２２内の最後発駆動パルスＰ２２ｅと第４のサンプリング間隔Ｓ２３内の最先発駆動パルスＰ２３ｆとの発生間隔Ｗ２３も、前記ウェイト時間の設定により所定値以下の狭い間隔となることはない。
【００７９】
図９は、図８のような駆動パルス発生制御を行う場合における制御回路４（出力パルス数算出部４６）の制御シーケンスを示すフローチャートである。制御目標値が取得され位置偏差ｅが求められると（ステップ＃１）、この位置偏差ｅがゼロに近づくように、駆動方向判別部４５及び出力パルス数算出部４６により、駆動方向と駆動パルスレートが演算により求められる（ステップ＃２）。
【００８０】
そしてステップ＃２で求められた駆動パルスレートが脱調しない値であるかが判定される（ステップ＃３）。この判定ステップを図８に基づき説明すると、例えば第１サンプリング周期ｔ２１において求められた駆動パルスレートの駆動パルスＰ２１を、当該第２のサンプリング間隔Ｓ２１においてフル出力した場合に、次の第３のサンプリング間隔Ｓ２２内における最先発駆動パルスＰ２２ｆとの発生間隔Ｗ２２が、脱調しない所定値を担保できるか（ウェイト時間設定部４２に設定されているウェイト時間以上であるか）が確認される。
【００８１】
この判定の結果、脱調が懸念される場合は（ステップ＃３でＮｏ）、所定のウェイト時間が担保されるよう、ウェイト時間を考慮した駆動パルス数が出力パルス数算出部４６により求められる（ステップ＃４）。このようにして算出された駆動パルスレート及び駆動パルス数が、第２のサンプリング間隔Ｓ２１において発生させる駆動パルスの発生条件として決定される（ステップ＃５）。もし脱調の恐れがない場合は（ステップ＃３でＹｅｓ）、ステップ＃２で求められた駆動パルスレート（及び駆動パルス数）が駆動パルスの発生条件として決定されることになる。
【００８２】
続いて、ステップ＃５で決定された駆動パルスの発生条件に関する制御信号が制御回路４から駆動回路６へ出力され（ステップ＃６）、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂが駆動される。また、出力された駆動パルス数が積分回路５における積分値に加算される処理が行われ（ステップ＃７）、１ルーチンが完了するものである。
【００８３】
≪駆動パルス発生制御の第３実施形態≫
図８に示した駆動パルス発生制御では、所定のウェイト時間が確保され、ステッピングモータの脱調の問題は解消できるという大きな利点があるが、サンプリング周期毎に算出した駆動パルスレートが脱調しないかの判定処理が必要となる（図９に示すフローチャートのステップ＃３）ことから、処理が煩雑になるという点は否めない。また、駆動パルスレートを変更して速度制御するよりも、駆動パルスレートを一定とし、単純に各サンプリング間隔において出力する駆動パルスの数のみに依拠して速度制御を行う方が、制御処理をより簡素化できると言える。
【００８４】
図１０は、以上の点に鑑みて、駆動パルスの数のみに依拠して速度制御を行うと共に、サンプリング間隔毎にウェイト時間も考慮した制御を行うような場合の、駆動パルス発生状態を示すタイムチャートである。この場合、個々のサンプリング間隔における駆動速度が駆動パルス数の多少に依存して決定されるよう、前述の通り１／ｆ０以下の短周期（例えば２ｍｓ以下程度）となるようなサンプリング周期ｔ３１〜ｔ３４がサンプリング周期設定部４１に設定されると共に、制御回路４のウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定される。
【００８５】
サンプリング間隔内に発生させる駆動パルスの数は、要求される最高速度と位置決め分解能により決定される。但し、駆動パルスレートは、極端に小さくすると脱調が生じるので、脱調しない所定のパルスレートが選定される。ここで、サンプリング周期が一定周期であって、且つ駆動パルスレートが一定であると、最高速度、駆動パルス数及びサンプリング間隔の関係は次の通りとなる。
最高速度＝（１パルス時の移動量×駆動パルス数）／サンプリング間隔
上記関係式から明らかな通り、最高速度はサンプリング間隔を短くすることで大きくすることができる。
【００８６】
これを図１１に基づき説明する。いま各サンプリング間隔あたり３個の駆動パルスを出力する場合を考えると、図１１（ａ）に示すように１つのサンプリング間隔Ｓｗにおいて３個の駆動パルスＰｗを出力する場合、前記サンプリング間隔Ｓｗを単位時間とすると、３ｐｐｓの駆動パルスが単位時間当たりに出力されることとなる。これに対し、図１１（ｂ）に示すように、前記サンプリング間隔Ｓｗの１／２の間隔であるサンプリング間隔Ｓｎを設定した場合、６ｐｐｓの駆動パルスが単位時間当たりに出力されるようになる。従って、脱調しない所定の駆動パルスレートを基調として、サンプリング間隔の長さを適宜選定することで、最高速度を調節することができる。
【００８７】
図１０に示すように、この駆動パルス発生制御では、各々のサンプリング間隔において発生させる駆動パルス数を一定（図例では３個）とした場合を示している。なお、図１０では、制御回路４による駆動パルス発生条件を定める演算が行われる演算タイミングｍ３０〜ｍ３３もタイムチャートに含めている。図１０において、第１のサンプリング間隔Ｓ３０において所望のパルスレートとされた駆動パルスＰ３０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ３１が到来すると、前記駆動パルスＰ３０の発生条件（この実施形態の場合、駆動パルス数は一定であるので専ら駆動方向）がリセットされ、次の第２のサンプリング間隔Ｓ３１において発生させる駆動パルスＰ３１の発生条件が、制御回路４（駆動方向を定める駆動方向判別部４５）により求められる。
【００８８】
ここで、各サンプリング間隔において発生させる駆動パルスの数は、速度を優先するならばなるべく多くの駆動パルスを発生させるようにし、位置決め分解能を優先するならば、駆動パルス数を少なく発生させるようにすればよい。図１０に示す例では、各サンプリング間隔において発生させる駆動パルスを３個に固定した例を示したが、例えば高速モードと低速モードとを設定可能とし、出力パルス数算出部４６が前記モードに基づいて、モードに応じた駆動パルス数を設定するようにしてもよい。
【００８９】
この実施形態においても、ウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定されている。従って、第１のサンプリング間隔Ｓ３０内の最後発駆動パルスＰ３０ｅと第２のサンプリング間隔Ｓ３１内の最先発駆動パルスＰ３１ｆとの発生間隔Ｗ３１は所定値以下の狭い間隔となることはない。換言すると、出力パルス数算出部４６は、駆動パルスレートが一定であることから、前記ウェイト時間を考慮した駆動パルス数を予め把握して設定できるので、ステッピングモータの脱調が生じることがない発生間隔Ｗ３１が担保されるようになる。なお、脱調が生じないパルスレートで、且つサンプリング間隔においてウェイト時間を除きフルに駆動パルスを発生させる設定とすれば、常時最高速度での駆動が行えるようになる。
【００９０】
以下同様にして、第２サンプリング周期ｔ３２で駆動パルスＰ３１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ３２において発生させる駆動パルスＰ３２の発生条件が求められ、これに続く第３サンプリング周期ｔ３３で駆動パルスＰ３２の発生条件がリセットされ、第４のサンプリング間隔Ｓ３３において発生させる駆動パルスＰ３３の発生条件が求められる。同様に、第２のサンプリング間隔Ｓ３１内の最後発駆動パルスＰ３１ｅと第３のサンプリング間隔Ｓ３２内の最先発駆動パルスＰ３２ｆとの発生間隔Ｗ３２、及び第３のサンプリング間隔Ｓ３２内の最後発駆動パルスＰ３２ｅと第４のサンプリング間隔Ｓ３３内の最先発駆動パルスＰ３３ｆとの発生間隔Ｗ３３も、前記ウェイト時間の設定により所定値以下の狭い間隔となることはない。
【００９１】
なお、前記ウェイト時間内Ｗ３１〜Ｗ３３の間に、前記制御回路４による駆動パルス発生条件を定める演算がなされるよう、演算タイミングｍ３１〜ｍ３３が設定されている。図１０に示す例では、各サンプリング間隔Ｓ３１〜Ｓ３３の冒頭部分に演算タイミングｍ３１〜ｍ３３を設定し、ウェイト時間内Ｗ３１〜Ｗ３３と演算タイミングｍ３１〜ｍ３３とがそれぞれオーバーラップするようにしている。このようなタイミング設定を行えば、脱調防止のために不可避的に必要となるウェイト時間Ｗ３１〜Ｗ３３を活用して駆動パルス発生条件を定める演算が行われるので、サンプリング周期を短くすることができる。つまり、駆動速度を上げることが可能となる。
【００９２】
図１２は、図１０のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。なお、図中に表示している位置決め分解能Δｘは、１パルス時の移動量×駆動パルス数にて決定される。いま、制御目標値が駆動速度のｍａｘ値に相当する変位をするような目標位置Ａ１が制御目標位置演算部１４から取得されている場合、各々のサンプリング周期ｔ３１〜ｔ３８における位置偏差ｅ１は常にプラス方向の偏差となることから、駆動方向判別部４５は常にプラス方向の判定を行い、ステッピングモータはプラス方向に一定の速度（最高速度）で駆動されることとなる（移動軌跡Ａ１）。
【００９３】
一方、制御目標値が駆動速度のｍａｘ値以下の変位をするような目標位置Ａ２が制御目標位置演算部１４から取得されている場合、各々のサンプリング周期ｔ３１〜ｔ４０において駆動方向判別部４５により駆動状態に応じて適宜駆動方向が変更されるようになる。例えばサンプリング周期ｔ３８に着目すると、この時点における位置偏差ｅ２はプラス方向の偏差であることから、この位置偏差ｅ２を埋めるべくプラス方向に分解能Δｘだけ駆動される。逆に、サンプリング周期ｔ４０に着目すると、この時点における位置偏差ｅ３はマイナス方向の偏差であることから、この位置偏差ｅ３を埋めるべくマイナス方向に分解能Δｘだけ駆動される。つまり、目標位置Ａ２へなるべく沿うように、駆動方向判別部４５が方向判定しながら分解能Δｘに応じた移動軌跡を描くこととなる（移動軌跡Ａ２）。
【００９４】
なお、移動量の分解能Δｘと位置偏差ｅとは、次式の関係が保たれていることが望ましい。
位置偏差ｅ＜２・Δｘ
すなわち、もし位置偏差ｅが２・Δｘより大きくなってしまうと、最高速度でも目標位置への追随ができなくなり、サーボ制御が困難となるからである。
【００９５】
この第３実施形態にかかる駆動パルス発生制御方法によれば、ステッピングモータを、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数で駆動速度を定めると共に、駆動方向判別部４５による方向判定結果に基づいて制御できるので、制御を簡素化でき、制御回路４（駆動パルス発生制御部）における処理を高速化することができる。
【００９６】
≪駆動パルス発生制御の第４実施形態≫
図１３は、上記第３実施形態にかかる駆動パルス発生制御方法の変形実施形態にかかる第４実施形態のタイムチャートである。この第４実施形態は、駆動速度と位置決め分解能とを、各サンプリング周期ｔ４１〜ｔ４４において制御目標位置に応じて設定できるようにした駆動パルス発生制御方法である。
【００９７】
この第４実施形態においても、個々のサンプリング間隔における駆動速度が駆動パルス数の多少に依存して決定されるよう、前述の通り１／ｆ０以下の短周期（例えば２ｍｓ以下程度）となるようなサンプリング周期ｔ４１〜ｔ４４がサンプリング周期設定部４１に設定されると共に、制御回路４のウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定される。
【００９８】
図１３において、第１のサンプリング間隔Ｓ４０において所望のパルスレートとされた駆動パルスＰ４０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ４１が到来すると、前記駆動パルスＰ４０の発生条件（この実施形態の場合、駆動パルス数は可変であるので駆動方向と駆動パルス数）がリセットされ、次の第２のサンプリング間隔Ｓ４１において発生させる駆動パルスＰ３１の発生条件が、制御回路４（駆動方向を定める駆動方向判別部４５、及び駆動パルス数を定める出力パルス数算出部４６）により求められる。
【００９９】
図示する通り、第２のサンプリング間隔Ｓ４１の駆動パルスＰ４１は、１個の駆動パルスであり、この場合ステッピングモータは第１のサンプリング間隔Ｓ１０よりも低速であるが高分解能で駆動されることとなる。続く第２サンプリング周期ｔ４２で駆動パルスＰ４１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ４２において発生させる駆動パルスＰ４２の発生条件が求められる。第３のサンプリング間隔Ｓ４２の駆動パルスＰ４２は、２個の駆動パルスであり、この場合ステッピングモータは中速で中程度の分解能で駆動されることとなる。以降、第３サンプリング周期ｔ４３以下において同様な処理が実行される。なお、各サンプリング間隔においてウェイト時間Ｗ４１〜Ｗ４３が設定されている点、及びこのウェイト時間Ｗ４１〜Ｗ４３と演算タイミングｍ４１〜ｍ４３とがそれぞれオーバーラップするようにしている点は、上記第３実施形態と同様である。
【０１００】
以上のような第４実施形態にかかる駆動パルス発生制御方法は、サンプリング周期を一定周期とし、且つ駆動パルスのパルスレートも一定とすることを前提として、個々のサンプリング間隔Ｓ４０〜Ｓ４３内において発生させる駆動パルスの数の上限及び下限を設定することで、駆動速度及び駆動分解能を設定可能とした制御であるということができる。つまり、所望の（或いは出力可能な）最高速度に応じて駆動パルス数の上限を、また所望の分解能に応じて駆動パルス数の下限を定めておくことで、駆動パルスの数の上限により駆動最高速度が定まり、駆動パルスの数の下限により駆動分解能が定まることとなる。従って、サンプリング周期毎に制御目標情報に応じて適宜な速度及び分解能でステッピングモータをサーボ制御できるようになる。
【０１０１】
図１４は、図１３のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。図示する通り、制御目標値がｓｉｎカーブで変位をするような目標位置Ｂが制御目標位置演算部１４から取得されている場合を考える。この場合、サンプリング周期ｔ４０〜ｔ４３までは目標位置Ｂとの位置偏差がプラス方向に大きいことから、駆動方向判別部４５は常にプラス方向の判定を行うと共に、出力パルス数算出部４６からは最高速度が出せるよう駆動パルス数を多く出力する制御信号が生成されることとなる（なお、図１３のサンプリング周期ｔ４０〜ｔ４３と図１４のサンプリング周期とは一致させてはいない）。
【０１０２】
これに続くサンプリング周期ｔ４４では、位置偏差は縮小されているので、出力パルス数算出部４６は中程度の速度で分解能を上げた駆動パルス数を出力させる制御信号が生成される。さらに、次のサンプリング周期ｔ４５では、位置偏差はさらに縮小されているので、出力パルス数算出部４６は低速度で高分解能の駆動パルス数を出力させる制御信号が生成される（駆動方向もマイナス方向に反転される）。このようにして、駆動速度と位置決め分解能とを、サンプリング周期毎に目標位置Ｂとの乖離度合いに応じて適宜調整しながらサーボ制御が行われる（移動軌跡Ｂ）ことから、より目標値に対する追従性の良いサーボ制御を実現させることができる。
【０１０３】
（変形実施形態）
以上、本発明にかかる駆動機構（駆動方法）をデジタルカメラ１の振れ補正機構に適用した場合について説明したが、本発明は撮像装置の他の駆動機構にも適用可能である。図１５は、動体追尾撮影を行う移動体カメラ（パン・チルトカメラ）７０の一例を概略的に示す図である。この移動体カメラ７０は、結像部７２を有する撮像装置７１、パン用アクチュエータ７３及びチルト用アクチュエータ７４、動体追尾センサ７５、パン方向振動検出器７６ａ及びチルト方向振動検出器７６ｂを備えて構成される。
【０１０４】
撮像装置７１は、撮像素子を内部に備える球体を呈し、前記パン用アクチュエータ７３及びチルト用アクチュエータ７４により回動自在に支持されている。結像部７２は、移動体の移動方向の光像を前記撮像素子の撮像面上に結像させるものである。パン用アクチュエータ７３は、撮像装置７１をパン方向（図１５の矢印Ｐａに示す方向）に駆動するものである。チルト用アクチュエータ７４は、撮像装置７１をチルト方向（図１５の矢印Ｔｉに示す方向）に駆動するものである。動体追尾センサ７５は、ターゲットとなる被写体の動きをセンシングし、その位置情報を求めるものである。また、パン方向振動検出器７６ａ及びチルト方向振動検出器７６ｂは、それぞれ移動体カメラ７０のパン方向の加速度及びチルト方向の加速度を検出するものである。
【０１０５】
図１６は、移動体カメラ７０のパン・チルト機構に関する主な電気的構成を示すブロック図である。図１６に示すように移動体カメラ７０は、図１５に示した構成の他、パン・チルト制御部７７を備える。また前記パン用アクチュエータ７３は、パン用モータドライバ７３１とパン用駆動モータ７３２とで構成され、チルト用アクチュエータ７４は、チルト用モータドライバ７４１とチルト用駆動モータ７４２とで構成されている。このような構成において、前記パン用駆動モータ７３２及びチルト用駆動モータ７４２として、ステッピングモータが用いられている。
【０１０６】
パン・チルト制御部７７は、制御目標位置演算部７７１及び駆動パルス発生制御部７７２を備えている。ここで、前記制御目標位置演算部７７１としては、図４及び図５において説明した制御目標位置演算部１４の構成を採用することができる。また前記駆動パルス発生制御部７７２については、同様に図４及び図５において説明した制御回路４を用いることができる。従って、これらの機能については説明を省略する。
【０１０７】
このような構成において、動体追尾撮影時に動体追尾センサ７５は、ターゲットとなる被写体の動きを位置情報として検出し、その検出信号をパン・チルト制御部７７の制御目標位置演算部７７１へ出力する。またパン方向振動検出器７６ａは、移動体カメラ７０のパン方向の加速度を検出し、チルト方向振動検出器７６ｂは、移動体カメラ７０のチルト方向の加速度を検出し、その検出加速度信号をそれぞれパン・チルト制御部７７の制御目標位置演算部７７１へ出力する。
【０１０８】
制御目標位置演算部７７１では、被写体の位置情報とパン方向及びチルト方向の加速度とに応じて、パン用駆動モータ７３２とチルト用駆動モータ７４２を構成するステッピングモータをサーボ制御するための制御目標値を設定する。すなわち、移動体カメラ７０の振動を補正しつつ被写体の動きを追尾するような制御目標値を設定する。
【０１０９】
駆動パルス発生制御部７７２は、前記制御目標値を所定のサンプリング周期でサンプリングし、先に図７、図８、図１０若しくは図１３にて例示したような駆動パルス発生制御を行う。そして駆動パルス発生制御部７７２で生成された制御信号は、パン用モータドライバ７３１及びチルト用モータドライバ７４１へ出力され、パン用モータドライバ７３１及びチルト用モータドライバ７４１により実際にパン用駆動モータ７３２とチルト用駆動モータ７４２を駆動する駆動パルスが生成される。
【０１１０】
このように駆動制御されるパン用駆動モータ７３２とチルト用駆動モータ７４２により、撮像装置１００は被写体を追尾するようにパン方向Ｐａ及びチルト方向Ｔｉに回転駆動される。この際、移動体カメラ７０に振動が与えられたとしても、パン方向振動検出器７６ａ及びチルト方向振動検出器７６ｂの検出信号に基づき、振れ補正が加えられた制御目標値が設定されているので、画像の振れが抑制された状態で撮像を行うことができる。
【０１１１】
以上、本発明にかかる駆動機構（駆動方法）を撮像装置の手振れ補正機構等に適用した実施形態につき例示したが、撮像装置の他の駆動系、例えばズーム系や絞り機構などにも適用可能である。しかし、手振れ補正機構に適用した場合、ステッピングモータが備える種々の利点、つまりオープンループ制御が可能であることから位置センサやフィードバック制御系が不要となり制御構成が簡素化できるという利点を生かし、デジタルカメラの小型化やコストダウンに対応できることから特に好ましい。なお、手振れ補正機構による揺動対象は、上述の実施形態のように鏡胴であっても、撮像素子であっても良い。また、駆動対象とされる鏡胴は屈曲型のものに限られず、沈胴型の鏡胴であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明にかかる駆動機構（駆動方法）は、撮像装置以外の各種電気機器、機械装置、光学機器等の各種サーボ制御駆動系にも適用できる。例えば各種のロボット装置、計測装置、弁操作装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明にかかる駆動方法を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの外観を示す図であって、図２（ａ）はその正面図、（ｂ）は背面図をそれぞれ示している。
【図３】鏡胴の揺動駆動機構の一例を模式的に示した斜視図である。
【図４】本実施形態におけるデジタルカメラの構成を、本発明にかかわる電気的構成の要部についてのみ概略的に示したブロック図である。
【図５】駆動パルス発生制御部の機能を説明するための機能ブロック図である（本発明にかかる駆動機構の一実施形態を示すブロック図でもある）。
【図６】駆動応答特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図８】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図９】図８に示す駆動パルス発生制御を行う場合における制御回路の制御シーケンスを示すフローチャートである。
【図１０】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１１】駆動パルス数と速度との関係について説明するための説明図である。
【図１２】図１０のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。
【図１３】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】図１３のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。
【図１５】本発明の実施形態にかかる動体追尾撮影を行う移動体カメラ（パン・チルトカメラ）の一例を概略的に示す図である。
【図１６】上記移動体カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ デジタルカメラ（撮像装置）
１１ ピッチ振れ検出ジャイロ（振れ検出手段）
１２ ヨー振れ検出ジャイロ（振れ検出手段）
１４ 制御目標位置演算部（制御情報設定部）
２ 鏡胴
３ ステッピングモータ
３ａ ピッチ方向モータ（ステッピングモータ）
３ｂ ヨー方向モータ（ステッピングモータ）
４ 制御回路（駆動パルス発生制御部）
４１ サンプリング周期設定部
４２ ウェイト時間設定部
４３ サンプリング部
４４ 比較部
４５ 駆動方向判別部
４６ 出力パルス数算出部
５ 積分回路
６ 駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータをサーボ制御方式で駆動させる駆動方法、ステッピングモータを有する駆動機構、及びそのような駆動機構を具備する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種駆動機構の駆動源として、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータが汎用されている。前記ステッピングモータは、入力した駆動パルスをカウントすることにより駆動状態が把握できることから、フィードバック制御等が不要で制御構成が簡易な所謂オープンループ制御で駆動できるという利点がある。このようなステッピングモータの駆動方法として、例えば特許文献１には、所望の回転速度に応じたクロックパルスをステッピングモータに与えて速度制御を行う駆動方法が開示されている。
【０００３】
一方、各種駆動機構の駆動制御方式として、制御目標値を設定し、この制御目標値の任意の変化に追従するように駆動制御を行うサーボ制御方式が汎用されている。そして特許文献２には、遠心濃縮機という用途において、前記ステッピングモータをサーボ制御（オープンループ制御）方式で駆動させることに関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−４１９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−９３８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年デジタルカメラ等においては、その撮像系（鏡胴や撮像素子など）を手振れ等に応じて揺動駆動させる手振れ補正機構が付加されるケースが増えている。このような手振れ補正機構における駆動機構としては、ムービングコイルや圧電素子等を用いたアクチュエータを、フィードバック制御を伴う所謂クローズドループのサーボ制御で駆動させる機構が一般に採用されている。すなわち、オープンループ制御が可能なステッピングモータを用いた手振れ補正機構は未だ提案されておらず、また特許文献２にはオープンループ制御方式が開示されているとはいえ、例えば前記手振れ補正機構のように時々刻々目標位置が変化するような機構に対して如何にして適用すれば好適な駆動制御が行えるのか未だ知られていないのが実情である。
【０００５】
従って本発明は、サーボ制御方式の駆動機構（方法）において、制御構成を簡易化できるオープンループ制御で駆動可能なステッピングモータを駆動源として選定し、これを例えば手振れ補正機構における駆動機構等として用いる場合に適正な制御を行うことができる駆動方法、駆動機構及びこれを用いた撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動方法は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータを、サーボ制御方式で駆動させる駆動方法であって、所定のサンプリング周期を設定すると共に、該サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、所定のサンプリング周期毎に駆動パルスの発生条件が設定されることから、駆動パルスの発生条件はサンプリング周期毎にリセットされ、新たにステッピングモータの駆動条件が設定可能となる。従って、サーボ制御を行うにあたり、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を判定しつつステッピングモータを駆動させることができるようになる。
【０００８】
上記駆動方法において、前記サンプリング周期で制御目標情報を取得し、取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うようにすることが望ましい（請求項２）。この場合、前記制御目標情報を、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報とすることができる（請求項３）。
【０００９】
図１は、このような駆動方法を概略的に示す模式的なブロック図である。ステッピングモータ３は、目標値に対して現在値（出力値）を追従させるサーボ制御方式で駆動され、且つ入力された駆動パルス数をカウントすることで駆動状態（現在値情報）が把握されるオープンループ制御で駆動されている。駆動パルス発生制御部４は、ステッピングモータ３を駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うものである。
【００１０】
このような構成において、任意に変位する目標値（例えば駆動対象物の位置情報）に対して所定のサンプリング周期ｔ１〜ｔ５が設定される。そして駆動パルス発生制御部４は、このサンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に制御目標情報を取得し、この制御目標情報に応じて、前記サンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に駆動パルス発生条件のリセットと新たな駆動パルス発生条件の設定を行う。つまり、サンプリング周期ｔ１において、それまでのサンプリング間隔Ｓ０において設定されていた駆動パルス発生条件を、目標位置に到達したか否かに拘わらずリセットすると共に、次のサンプリング間隔Ｓ１における新たな駆動パルス発生条件の設定を行うものである。以下、サンプリング周期ｔ２〜ｔ５についても、同様な動作が実行される。従って、ステッピングモータ３の駆動条件をサンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に目標値の変位に応じて適宜設定可能となり、目標値に現在値を追従させるサーボ制御を的確に実行できるようになる。
【００１１】
上記サンプリング周期ｔ１〜ｔ５は、所望の駆動速度や分解能及びステッピングモータの性能に応じて適宜設定される。また、サンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に設定される駆動パルス発生条件は、例えば各々のサンプリング間隔Ｓ１〜Ｓ５において発生させる駆動パルスの数やパルスレートなどである。なお、本発明においてはクローズドループ制御を除外するものではなく、この場合は別途位置検出センサ等を設け、この位置検出センサ等からサンプリング周期ｔ１〜ｔ５毎に制御目標情報と比較するための現在値情報を取得するようにすればよい。
【００１２】
本発明の駆動機構は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備える駆動機構であって、前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行うことを特徴とする（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、駆動パルス発生制御部により、設定されたサンプリング周期毎に駆動パルスの発生条件が、目標位置に到達したか否かに拘わらずリセットされると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件が設定され、新たにステッピングモータの駆動条件が設定されるようになる。従って、サーボ制御を行うにあたり、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を駆動パルス発生制御部にて設定しつつステッピングモータを駆動させることができるようになる。
【００１４】
上記構成において、ステッピングモータの制御目標情報を設定する制御情報設定部を備え、前記駆動パルス発生制御部は、前記制御情報設定部から前記サンプリング周期毎に制御目標情報を取得し、取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、駆動パルス発生制御部は、取得された制御目標情報とステッピングモータの現在値情報とを比較し、その比較値情報に基づいて最適な駆動パルス発生条件を定める演算を行えるようになる。
【００１５】
この場合、前記制御情報設定部により設定される制御目標情報が、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報であり、駆動パルス発生制御部は、前記駆動対象物の単位時間当たりの移動距離を制御する構成とすることができる（請求項６）。この構成によれば、駆動対象物の位置を目標位置に追従させるサーボ制御を、ステッピングモータを用いて的確に行えるようになる。
【００１６】
上記請求項４〜６のいずれかの駆動機構において、前記駆動パルスの発生間隔を所定間隔に設定可能とするウェイト時間設定部を備え、前記ウェイト時間設定部は、第１のサンプリング間隔内において最後に発せられる駆動パルスと、前記第１のサンプリング間隔に続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔を、所定のウェイト時間に設定する構成とすることが望ましい（請求項７）。
【００１７】
ステッピングモータに与える駆動パルスの周期が所定周期よりも短くなると、ロータが駆動パルスの周期に追い付かなくなり、ロータとステータと位置関係にずれが生じて正常に回転しなくなる脱調現象が生じる。本発明のように、所定のサンプリング周期毎に駆動パルスの発生条件を設定する構成とした場合、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔が短くなり、両者の間隔のみを捉えると、あたかも駆動パルスの周期が所定周期よりも短く設定された如き状態が惹起される場合があり得る。かかる状態が発生すると、脱調の危険性が生じることとなり、特にオープンループ制御を採用している場合は正常駆動状態へ復帰させることが困難となる。そこで、ウェイト時間設定部により所定のウェイト時間が設定される構成とすることで、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの間隔が異常に近接し得ないようにし、脱調の発生を抑止できるようにしたものである。
【００１８】
この構成において、前記ウェイト時間内に、前記駆動パルス発生制御部による駆動パルス発生条件を定める演算が行われるようにすることが望ましい（請求項８）。この構成によれば、前記ウェイト時間を活用して駆動パルス発生条件を定める演算が行われる構成であるので、演算時間がウェイト時間となることから実質的にサンプリング周期を短くすることができる。
【００１９】
上記請求項４〜８のいずれかの駆動機構において、前記サンプリング周期が一定周期とされており、前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数を演算で求めて出力する構成とすることができる（請求項９）。この構成によれば、ステッピングモータの駆動状態（駆動速度）を、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数に依存させて制御させることが可能となる。
【００２０】
上記請求項４〜８のいずれかの駆動機構において、前記サンプリング周期が一定周期とされていると共に、前記駆動パルスのパルスレートが一定とされており、前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルスの数の上限及び下限を設定することで、駆動速度及び駆動分解能を設定可能とされている構成とすることができる（請求項１０）。この構成によれば、駆動パルスの数の上限により駆動最高速度が定まり、駆動パルスの数の下限により駆動分解能が定まることとなる。従って、所望の最高速度及び位置決め分解能などに応じて駆動パルスの数の上限及び下限を設定しておけば、サンプリング周期毎に制御目標情報に応じて適宜な速度及び分解能でステッピングモータをサーボ制御できるようになる。
【００２１】
上記請求項４〜１０のいずれかの駆動機構において、該駆動機構により駆動される駆動対象物が一次遅れ系に近似され固有の折点周波数ｆ０を有している場合において、前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定される構成とすることが望ましい（請求項１１）。一般に、ステッピングモータは、駆動パルスのパルスレートを変更すれば、駆動速度も変化する。例えば駆動パルスレートを大きくすると、速度が上昇することになる。しかし、この構成のようにサンプリング周期を１／ｆ０以下の短周期に設定した場合、つまり駆動対象物の応答速度以下にサンプリング周期を設定した場合、パルスレートに依存することなく、サンプリング間隔内において発生させる駆動パルスの数に依存して速度が変化することとなる。従って、自ずと個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるようになり、サーボ制御が実行し易くなる。
【００２２】
本発明の撮像装置は、被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に各種の駆動を行う駆動機構とを具備する撮像装置であって、前記駆動機構として、請求項４〜１１のいずれかに記載の駆動機構が採用されていることを特徴とする（請求項１２）。この構成によれば、撮像動作の際に駆動されるズーム系、絞り機構、手振れ補正機構などが、上記サーボ制御方式の駆動機構により駆動されることとなる。
【００２３】
また本発明の他の撮像装置は、被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段とを具備する撮像装置であって、前記振れ補正手段は、サーボ制御されたステッピングモータを有する駆動機構を具備することを特徴とする（請求項１３）。
【００２４】
さらに本発明の撮像装置は、被写体の撮像動作を行う撮像手段と、所定の駆動機構を備え、前記撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段と、所定の振れ検出手段により検出される振れ量に基づいて、前記振れ補正手段による駆動目標位置を演算する制御目標位置演算部とを具備する撮像装置であって、前記振れ補正手段の駆動機構は、所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備え、前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、前記制御目標位置演算部から制御目標位置情報を取得し、取得された制御目標位置情報に応じて、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う構成とすることができる（請求項１４）。この構成によれば、制御目標位置演算部で求められる手振れ補正値等を目標値として、ステッピングモータを備えた駆動機構により、鏡胴や撮像素子などを追従揺動させるサーボ制御が実行される。
【００２５】
上記構成において、撮像装置本体を一次遅れ系に近似したときの固有の折点周波数をｆ０とするときに、前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定されていることが望ましい（請求項１５）。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１にかかる駆動方法によれば、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を判定しつつステッピングモータを駆動させることができる。すなわち、サンプリング周期毎にステッピングモータの駆動条件を変化させることができるので、駆動パルスで駆動されるステッピングモータを駆動源とした場合でも、適正なサーボ制御を実現することができるようになる。
【００２７】
請求項２にかかる駆動方法によれば、取得された制御目標情報に応じた駆動パルスの発生条件の設定がサンプリング周期毎に行われるので、目標値の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。
【００２８】
請求項３にかかる駆動方法によれば、駆動対象物の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。従って、例えば手振れ補正機能付きのデジタルカメラ等において、前記手振れ補正機能における駆動方式として当該駆動方法を採用した場合に、振れ量の変位（位置情報）に応じて的確に駆動させることができる。
【００２９】
請求項４にかかる駆動機構によれば、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動条件を駆動パルス発生制御部にて設定しつつステッピングモータを駆動させることができる。すなわち、サンプリング周期毎にステッピングモータの駆動条件を変化させることができるので、駆動パルスで駆動されるステッピングモータを駆動源とした場合でも、適正なサーボ制御を実現することができるようになる。
【００３０】
請求項５にかかる駆動機構によれば、取得された制御目標情報に応じた駆動パルスの発生条件を定める演算が、駆動パルス発生制御部によりサンプリング周期毎に行われるので、目標値の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。
【００３１】
請求項６にかかる駆動機構によれば、駆動パルス発生制御部により単位時間当たりの移動距離が制御されるので、駆動対象物の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。従って、例えば手振れ補正機能付きのデジタルカメラ等において、前記手振れ補正機能における駆動機構として当該駆動機構を採用した場合に、振れ量の変位（位置情報）に応じて的確に鏡胴や撮像素子の移動距離を制御しつつ揺動させることができるようになる。
【００３２】
請求項７にかかる駆動機構によれば、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの間隔が異常に近接することに起因する脱調の発生を抑止できるので、安定的にステッピングモータをサーボ制御駆動することができ、特にオープンループ制御を採用した場合に、脱調により復帰不能となるような事態を回避できるようになる。
【００３３】
請求項８にかかる駆動機構によれば、ウェイト時間を活用して駆動パルス発生条件を定める演算が行われるのでサンプリング周期を短くすることができ、制御目標値情報を取得する頻度を上げることができ、目標値に対する追従性をより向上させることが可能となる。
【００３４】
請求項９にかかる駆動機構によれば、ステッピングモータを、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数に依存させて制御できるので、制御を簡素化でき、駆動パルス発生制御部における処理を高速化することができる。
【００３５】
請求項１０にかかる駆動機構によれば、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるので、制御を簡素化しつつ、細やかな追従制御や高速追従制御が自在に設定可能となり、一層追従性に優れたサーボ制御が実行できるようになる。
【００３６】
請求項１１にかかる駆動機構によれば、駆動対象物の応答速度以下にサンプリング周期を設定するので、自ずと個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるようになり、サーボ制御が実行し易くなる。
【００３７】
請求項１２にかかる撮像装置によれば、請求項４〜１１の駆動機構が具備する先の作用効果を享受できる撮像装置を提供できるようになる。
【００３８】
請求項１３にかかる撮像装置によれば、ステッピングモータが備える種々の利点、つまりオープンループ制御が可能であることから位置センサやフィードバック制御系が不要となり制御構成が簡素化できるという利点を生かし、振れ補正手段（撮像装置）の小型化、コストダウンを図ることができる。
【００３９】
請求項１４にかかる撮像装置によれば、制御目標位置演算部で求められる手振れ補正値等を目標値として、ステッピングモータを備えた駆動機構により、鏡胴や撮像素子などを追従揺動させるサーボ制御が的確に実行できるようになる。
【００４０】
請求項１５にかかる撮像装置によれば、撮像装置本体の応答速度以下にサンプリング周期毎を設定するので、自ずと個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数のみに基づいて速度及び分解能を制御できるようになり、サーボ制御が実行し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる駆動機構（駆動方法）が適用される鏡胴内蔵型のデジタルカメラ（撮像装置）を例示して、具体的実施態様につき詳細に説明する。
（カメラ構造の説明）
図２は、本実施形態にかかるデジタルカメラ１の外観を示す図であって、図２（ａ）はその正面図、（ｂ）は背面図をそれぞれ示している。この鏡胴内蔵型のデジタルカメラ１は、カメラ本体ボディ１０の頂面にはレリーズ釦１０１等が、正面側には撮影窓部１０２や閃光部１０３等が、また背面側には各種の操作ボタン１０４や液晶モニタ（ＬＣＤ）等からなる表示部１０５、ファインダー１０６等がそれぞれ配置されている。
【００４２】
そして本体ボディ１０の内部には、前記撮影窓部１０２を通して対物レンズ２１から被写体像を取り入れ、本体ボディ１０の内部に配置されている固体撮像素子へ導くための撮影レンズ系を構成する屈曲型の鏡胴２が内蔵されている。この屈曲型の鏡胴２は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さが変動しない、つまり本体ボディ１０から外部に突出することのない鏡胴であって、その像面側に固体撮像素子が一体的に組み付けられている。さらに、本体ボディ１０の内部には、当該カメラ１に与えられる振れを検出する振れ検出手段としてのピッチ（Ｐ）振れ検出ジャイロ１１と、ヨー（Ｙａ）振れ検出ジャイロ１２とが内蔵されている。なお、カメラ１の水平方向（幅方向）をＸ軸方向と、カメラ１の垂直方向（高さ方向）をＹ軸方向として、Ｘ軸周りの回転方向をピッチ（Ｐ）方向とし、Ｙ軸周りの回転方向をヨー（Ｙａ）方向と定めるものとする。
【００４３】
この屈曲型の鏡胴２は、カメラ本体ボディ１０の内部に縦型に内蔵される（勿論、横型に内蔵される態様でも良い）筒型を呈しており、該鏡胴２を揺動駆動する駆動機構を備えた振れ補正手段が付設されている。そして、前記ピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２にて本体ボディ１０の振れ振動が検出された場合に、鏡胴２は前記振れ補正手段により、その振れを打ち消すようにピッチ方向及びヨー方向に揺動駆動される構成とされている。
【００４４】
図３は、このような鏡胴２の揺動駆動機構の一例を模式的に示した斜視図である。鏡胴２は、該鏡胴２を揺動可能に支持する支持点を備える支持手段にて保持される。図３に示す例では、鏡胴２を図中矢印Ａ１の第１の方向に回動（揺動）可能とさせる第１の回転軸２００ａ並びにその軸受け（図示省略）、及び鏡胴２を図中矢印Ａ２の第２の方向に回動可能とさせる第２の回転軸２００ｂ並びにその軸受けにて支持されている例を示している。この支持手段は、鏡胴２を少なくとも２軸方向に揺動させ得るものであれば良く、その支持形態や支持点の数については特に限定はない。従って、一個又は複数個のボール軸受け等を用いて鏡胴２を揺動自在に支持する方式、あるいはコイルバネ等の弾性部材で鏡胴２を多点的に支持する方式等、種々の支持形態を採ることが可能である。
【００４５】
鏡胴２のピッチ方向及びヨー方向への揺動駆動は、所定の駆動回路（ドライバ）で駆動されるステッピングモータからなるピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂによりそれぞれ行われる。これらピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂは、後記で詳述するようなサーボ制御方式で駆動される。
【００４６】
ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂから鏡胴２への駆動力伝達機構は適宜設定することができる。図３に示す例では、第１の回転軸２００ａに固定されたギア２０１ａと、ピッチ方向モータ３ａの回転軸に固定されたギア２０２ａとを歯合させることで、カメラ本体ボディ１０の内部において第１の回転軸２００ａの軸回りに鏡胴２が矢印Ａ１方向へ回動され、また第２の回転軸２００ｂに固定されたギア２０１ｂと、ヨー方向モータ３ｂの回転軸に固定されたギア２０２ｂとを歯合させることで、第２の回転軸２００ｂの軸回りに鏡胴２が矢印Ａ２方向へ回動される構成を示している。なお、ステッピングモータは入力した駆動パルスの積分値で位置把握が可能（オープンループ制御）であるが、あえてクローズドループ制御を行う場合は、鏡胴２のホームポジションを検知するための位置センサ等が付設される。
【００４７】
図４は、本実施形態におけるデジタルカメラ１の構成を、本発明にかかわる電気的構成の要部についてのみ概略的に示したブロック図である。このデジタルカメラ１の本体ボディ１０内には、レリーズ釦１０１、該カメラ１に与えられる手振れ等を検出する振れ検出手段としてのピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２、各種の回路基板ブロックからなる回路装置部１３、撮影レンズ系を構成する鏡胴２、及び該鏡胴２を振れ補正駆動する上述のステッピングモータからなるピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂが備えられている。また、前記回路装置部１３は、制御目標位置演算部１４、シーケンスコントロール回路１５、制御回路４（駆動パルス発生制御部）、積分回路５及び駆動回路６を備えて構成されている。
【００４８】
レリーズ釦１０１は、ユーザが撮影動作を行う際に押下する操作スイッチであり、このレリーズ釦１０１が半押し状態とされると撮影準備状態となる。かかる撮影準備状態では、被写体に自動的にピントを合わせるオートフォーカス（ＡＦ）、露出を自動的に決定するオートエクスポージャー（ＡＥ）及び手振れによる画像乱れを防止するための振れ補正機能が動作する。この振れ補正機能は、フレーミングを容易にするためにレリーズ釦１０１の押下中は連続して動作し続ける。また、レリーズ釦１０１がユーザによって全押し状態にされると、撮影が行われる。すなわち、ＡＥで決定された露出状態に従って、固体撮像素子が適正露出になるように露光制御が行われる。
【００４９】
ピッチ振れ検出ジャイロ１１は、カメラ１のピッチ方向（図２参照）の振れを検出するジャイロセンサであり、ヨー振れ検出ジャイロ１２は、カメラ１のヨー方向の振れを検出するジャイロセンサである。ここで用いられるジャイロセンサは、測定対象物（本実施形態ではカメラ本体ボディ１０）が振れによって回転した場合における振れの角速度を検出するものである。このようなジャイロセンサとしては、例えば圧電素子に電圧を印加して振動状態とし、該圧電素子に回転運動による角速度が加わったときに生じるコリオリ力に起因する歪みを、電気信号として取り出すことで角速度を検出するタイプのものを用いることができる。
【００５０】
制御目標位置演算部１４は、所定のサンプリング周期で取得する制御目標情報を設定する。すなわち、ピッチ振れ検出ジャイロ１１が検出したピッチ振れ角速度信号及びヨー振れ検出ジャイロ１２が検出したヨー振れ角速度信号を取得し、サーボ制御における制御目標値（この場合、駆動対象物である鏡胴２の位置情報）を設定する。この制御目標位置演算部１４は、振れ検出回路１４１、振れ量検出回路１４２及び係数変換回路１４３を備えている。
【００５１】
振れ検出回路１４１は、ピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２により検出された各角速度信号から、ノイズ及びドリフトを低減するためのフィルタ回路（ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ）及び各角速度信号を増幅するための増幅回路などの処理回路を備えて構成される。これら処理回路による処理後の各角速度信号は、振れ量検出回路１４２に入力される。
【００５２】
振れ量検出回路１４２は、検出された各角速度信号を所定の時間間隔で取り込み、カメラ１のＸ軸方向の振れ量をｄｅｔｘ、Ｙ軸方向の振れ量をｄｅｔｙとして係数変換回路１４３に出力する。また、係数変換回路１４３は、振れ量検出回路１４２から出力される各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）を、各方向の移動量（ｐｘ，ｐｙ）、つまりピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂにより、鏡胴２を移動させるべき移動量に変換する。係数変換回路１４３から出力された各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号は、制御回路４に入力される。
【００５３】
制御回路４（駆動パルス発生制御部）は、ステッピングモータからなるピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを駆動させるための駆動パルスの発生制御を行う。制御回路４は、後述する積分回路５からの位置情報、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂの動作特性等を考慮して、各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号を実際の駆動パルス信号（ｄｒｖｘ、ｄｒｖｙ）に変換する。すなわち制御回路４は、ピッチ振れ検出ジャイロ１１及びヨー振れ検出ジャイロ１２からの検知信号に基づいて上記制御目標位置演算部１４にて生成される制御目標値に追従する振れ補正制御（サーボ制御）を行うべく、鏡胴２を前記制御目標値に追従揺動させるために必要な駆動パルスの発生条件を演算する演算手段として機能する。この制御回路４の機能については、後記で詳述する。
【００５４】
積分回路５は、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂをオープンループ制御するために設けられるもので、後記駆動回路６により発生される駆動パルス数を積分し、ステッピングモータの現在位置情報、つまり鏡胴２の揺動位置情報を生成して制御回路４へ向けて出力するものである。なお、クローズドループ制御を採用する場合は、位置センサ及び該位置センサからのセンシング情報を位置情報に置換する変換回路が、この積分回路５に代替して組み込まれることとなる。
【００５５】
駆動回路６はパルス発生回路等を備え、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを実際に駆動する駆動パルスを生成する。この駆動パルスは、前記制御回路４から与えられる駆動パルス発生制御信号に基づいて生成される。
【００５６】
以上の振れ量検出回路１４２、係数変換回路１４３及び制御回路４の動作は、シーケンスコントロール回路１５によって制御される。すなわち、シーケンスコントロール回路１５は、レリーズ釦１０１が押下されると、振れ量検出回路１４２を制御することによって、前述した各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）に関するデータ信号を取り込ませる。次に、シーケンスコントロール回路１５は、係数変換回路１４３を制御することによって、各方向の振れ量を各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）に変換させる。そして、制御回路４を制御することにより、各方向の移動量に基づいて鏡胴２の補正移動量を所定のサンプリング周期毎に演算させる。このような動作が、鏡胴２の防振制御（手振れを補正）のために、レリーズ釦１０１が全押しされ露光が終了するまでの期間中、一定の時間間隔で繰り返し行われるものである。
【００５７】
上記ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを構成するステッピングモータとしては、ステータコアとロータコアを備える通常の小型ステッピングモータが適用可能であり、鏡胴２を直接的に防振駆動できるよう、前記ロータコアにスクリュー回転軸を直結し、該スクリュー回転軸上に移動片（ナット等）を取り付けた構成とすることが望ましい。なお、このような回転型のステッピングモータではなく、ロータがステータに対して直線的に移動するリニア型ステッピングモータを用いるようにしても良い。
【００５８】
（駆動パルス発生制御部の詳細説明）
図５は、上記制御回路４（駆動パルス発生制御部）の機能を説明するための機能ブロック図である（本発明にかかる駆動機構Ｇの一実施形態を示すブロック図でもある）。この制御回路４は、所定のサンプリング周期毎に、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを主な機能としている。前記制御回路４は、サンプリング周期設定部４１、ウェイト時間設定部４２、サンプリング部４３、比較部４４、駆動方向判別部４５及び出力パルス数算出部４６を備えている。
【００５９】
サンプリング周期設定部４１は、サーボ制御の制御目標値を前記制御目標位置演算部１４から取得するサンプリング周期の設定を受け付ける。このサンプリング周期は任意に設定して良く、例えば０．１ｍｓ〜２ｍｓ程度の範囲から適宜選択することができる。一般に、サンプリング周期を短く設定すると、短い周期で制御目標値を取得することから追従性は良くなるが、制御演算能力やステッピングモータの性能を考慮して適正なサンプリング周期を設定すればよい。
【００６０】
上記サンプリング周期の設定に当たって、駆動対象物が一次遅れ系に近似される場合、その固有の折点周波数ｆ０を考慮して設定を行うことができる。折点周波数ｆ０とは、振動等に対する応答特性が第１の関係から、前記第１の関係とは異なる第２の関係に変化する周波数である。例えば、対象物に所定の振動力Ｚｉｎを入力したときの当該対象物の振動変位（出力）をＺｏｕｔとすると、Ｚｉｎ＝Ｚｏｕｔの関係となる振動領域（第１の関係）から、Ｚｉｎ＞Ｚｏｕｔ若しくはＺｉｎ＜Ｚｏｕｔの関係となる振動領域（第２の関係）へ変移するポイントが折点周波数（振動数）ｆ０となる。本実施形態に当てはめれば、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂによる鏡胴２の駆動応答特性が変移するポイントが、折点周波数ｆ０となる。
【００６１】
図６は、駆動応答特性の一例を示すグラフ図である。この場合、折点周波数ｆ０よりも低い周波数ｆ１で駆動力を鏡胴２に与えた場合、所定の駆動力Ｚｉｎと、これによる鏡胴２の変位Ｚｏｕｔとの関係はＺｏｕｔ／Ｚｉｎ＝１となり、いわば入力した駆動力に１：１で対応して鏡胴２が揺動されることとなる（第１の関係）。ステッピングモータは、駆動パルスのパルスレートを変更することで速度制御することが可能であるが、この第１の関係領域では、Ｚｏｕｔ／Ｚｉｎ＝１の応答関係が得られることから、パルスレートに依拠した鏡胴２の駆動制御（速度制御）が行えることとなる。従って、前記第１の関係の特性を活用する場合は、前記サンプリング周期を、１／ｆ０以上の長周期に設定すれば良い。ただ、パルスレートに依拠した駆動制御を行うと、サンプリング周期毎にパルスレートを定める演算を実行させる必要が生じることから、駆動処理が複雑化する傾向がある。
【００６２】
一方、折点周波数ｆ０よりも高い周波数ｆ２で駆動力を鏡胴２に与えた場合、所定の駆動力Ｚｉｎと、これによる鏡胴２の変位Ｚｏｕｔとの関係はＺｏｕｔ／Ｚｉｎ＜１となり、いわば入力した駆動力に１：１で対応して鏡胴２が揺動されなくなる（第２の関係）。すなわち、与えられる駆動力に間に合わなくなり、忠実に追従して鏡胴２が揺動されなくなる。この場合、パルスレートに依拠した鏡胴２の駆動制御は行えなくなるが、逆にどのような駆動パルスを入力しても実際には追従できる所定量しか駆動されないことになるので、駆動パルスの数のみに依拠して鏡胴２の駆動制御（速度制御）が行えるようになる。従って、駆動処理を簡素化できるという利点がある。このような利点を有する前記第２の関係の特性を活用する場合は、前記サンプリング周期を、１／ｆ０以下の短周期に設定すれば良い。
【００６３】
ウェイト時間設定部４２は、駆動パルスの発生間隔についての設定を受け付けるもので、具体的には、第１のサンプリング間隔内において最後に発せられる駆動パルスと、前記第１のサンプリング間隔に続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔を、所定のウェイト時間に設定する。すなわちウェイト時間設定部４２は、第１のサンプリング間隔において最後に発せられる駆動パルスと、これに続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの間隔が異常に近接し得ないよう所定のウェイト時間を設定し、脱調の発生を抑止するものである。
【００６４】
サンプリング部４３は、サンプリング周期設定部４１に設定されたサンプリング周期毎に、制御目標位置演算部１４からサーボ制御のための目標位置情報を取得する。具体的には、前記係数変換回路１４３から出力される各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号をサンプリング周期毎に取り入れる。
【００６５】
比較部４４は、前述の積分回路５から出力される積分値信号であるステッピングモータ（ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂ）のロータの現在位置情報、つまり鏡胴２の揺動位置情報と、前記サンプリング部４３に取得された目標位置情報とを比較し、両者の位置偏差ｅを求める。この位置偏差ｅが可及的にゼロに近づくよう、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂにより鏡胴２が揺動駆動される。
【００６６】
駆動方向判別部４５は、比較部４４にて求められた位置偏差ｅがプラス方向の偏差であるか、マイナス方向の偏差であるかに基づいて、ステッピングモータの回転方向を判別する。また駆動方向判別部４５は、前記回転方向の判別結果に基づいて、ステータコイルへの通電順序を変更しロータを正転又は逆転させるための制御信号を発生する。
【００６７】
出力パルス数算出部４６は、比較部４４にて求められた位置偏差ｅに応じて、サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス発生条件（駆動パルスの数）を定める演算を行う。すなわち出力パルス数算出部４６は、サンプリング周期毎に新たにステッピングモータの駆動条件の設定を行うものであり、サーボ制御を行うにあたり、所定のサンプリング周期毎に最も適した駆動パルスをステッピングモータに与えて駆動させるものである。
【００６８】
上記駆動方向判別部４５により生成されるロータの正転又は逆転に関する制御信号、及び出力パルス数算出部４６により生成される駆動パルス数に関する制御信号は、駆動回路６へ出力される。駆動回路６はこのような制御信号を受けて、パルス発生回路により所定の駆動パルスを生成し、これをピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂに与えて駆動させるものである。
【００６９】
（駆動パルス発生制御部の動作の説明）
続いて、制御回路４（駆動パルス発生制御部）により発生される駆動パルスの具体例及び動作について説明する。
【００７０】
≪駆動パルス発生制御の第１実施形態≫
図７は、サンプリング間隔毎のウェイト時間を特段考慮せず、且つ駆動パルスのパルスレートにより速度制御を行うような場合の、駆動パルス発生状態を示すタイムチャートである。この場合、パルスレートにより速度制御を行うことから、前記サンプリング周期設定部４１には、鏡胴２の折点周波数ｆ０に鑑み、１／ｆ０以上の長周期となるようなサンプリング周期ｔ１１〜ｔ１４が設定されている。
【００７１】
図７に示すように、第１のサンプリング間隔Ｓ１０において第１のパルスレートとされた駆動パルスＰ１０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ１１が到来すると、前記駆動パルスＰ１０の発生条件がリセットされ、第１のサンプリング間隔Ｓ１０に続く第２のサンプリング間隔Ｓ１１において発生させる駆動パルスＰ１１の発生条件が、制御回路４により求められる。具体的には、サンプリング部４３により制御目標位置演算部１４からサーボ制御のための目標位置情報が取得され、比較部４４により位置偏差ｅが求められる。そして、前記位置偏差ｅがゼロに近づくように、駆動方向判別部４５及び出力パルス数算出部４６により、駆動パルスの発生条件が演算により求められる。この場合、出力パルス数算出部４６は、専ら前記位置偏差ｅの大きさに応じてパルスレートを変更する演算を行うことになる。
【００７２】
図示する通り、第２のサンプリング間隔Ｓ１１の駆動パルスＰ１１は、前記駆動パルスＰ１０に比べてパルスレートが小さく設定されており、この場合ステッピングモータは第１のサンプリング間隔Ｓ１０よりも低速で駆動されることとなる。以下同様にして、第２サンプリング周期ｔ１２で駆動パルスＰ１１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ１２において発生させる駆動パルスＰ１２の発生条件が求められ、これに続く第３サンプリング周期ｔ１３で駆動パルスＰ１２の発生条件がリセットされ、第４のサンプリング間隔Ｓ１３において発生させる駆動パルスＰ１３の発生条件が求められるものである。
【００７３】
このような駆動パルス発生制御を行えば、取得された制御目標情報に応じた駆動パルスの発生条件の設定がサンプリング周期毎に行われるので、目標値の任意の変化に的確に追従できるサーボ制御を実現することができる。ただ、懸念される点として、第１のサンプリング間隔Ｓ１０内において最後に発せられる駆動パルスＰ１０ｅと、これに続く第２のサンプリング間隔Ｓ１１内において最初に発せられる駆動パルスＰ１１ｆとの発生間隔Ｗ１１が、急激に狭くなってしまう状態が生じる場合があり、該発生間隔Ｗ１１が所定値以下となるとステッピングモータが脱調してしまうことがあり得る。これは第２のサンプリング間隔Ｓ１１内の最後発駆動パルスＰ１１ｅと第３のサンプリング間隔Ｓ１２内の最先発駆動パルスＰ１２ｆとの発生間隔Ｗ１２、及び第３のサンプリング間隔Ｓ１２内の最後発駆動パルスＰ１２ｅと第４のサンプリング間隔Ｓ１３内の最先発駆動パルスＰ１３ｆとの発生間隔Ｗ１３においても同様である。
【００７４】
この場合、オープンループ制御を行っているときは、脱調により制御不能に陥ってしまうことになる。一方、クローズドループ制御を行っていれば制御不能に陥ることはないが、サンプリング周期毎の動作が不安定になる危惧は残る。さらに、クローズドループ制御では位置検出センサ及びフィードバック制御系が必要になることから制御構成が複雑化すると共にコストアップが招来され、例えば小型デジタルカメラの手振れ補正機構として搭載するという用途に対しての適性度は低下する。
【００７５】
≪駆動パルス発生制御の第２実施形態≫
図８は、以上の点に鑑みて、サンプリング間隔毎にウェイト時間を設定するものとし、且つ駆動パルスのパルスレートにより速度制御を行うような場合の、駆動パルス発生状態を示すタイムチャートである。この場合も、１／ｆ０以上の長周期となるようなサンプリング周期ｔ２１〜ｔ２４が設定されると共に、制御回路４のウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定される。
【００７６】
図８に示すように、第１のサンプリング間隔Ｓ２０において第１のパルスレートとされた駆動パルスＰ２０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ２１が到来すると、前記駆動パルスＰ２０の発生条件がリセットされ、第１のサンプリング間隔Ｓ２０に続く第２のサンプリング間隔Ｓ２１において発生させる駆動パルスＰ２１の発生条件が、制御回路４により求められる。図例では、第２のサンプリング間隔Ｓ２１の駆動パルスＰ２１は、前記駆動パルスＰ２０に比べてパルスレートが小さく設定されており、この場合ステッピングモータは第１のサンプリング間隔Ｓ２０よりも低速で駆動されることとなる。このような制御は、先の第１実施形態と同様である。
【００７７】
しかし、この第２実施形態では、ウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定されていることから、第１のサンプリング間隔Ｓ２０内の最後発駆動パルスＰ２０ｅと第２のサンプリング間隔Ｓ２１内の最先発駆動パルスＰ２１ｆとの発生間隔Ｗ２１は所定値以下の狭い間隔となることはなく、従って脱調が未然に抑止されることとなる。
【００７８】
以下同様にして、第２サンプリング周期ｔ２２で駆動パルスＰ２１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ２２において発生させる駆動パルスＰ２２の発生条件が求められ、これに続く第３サンプリング周期ｔ２３で駆動パルスＰ２２の発生条件がリセットされ、第４のサンプリング間隔Ｓ２３において発生させる駆動パルスＰ２３の発生条件が求められるものである。同様に、第２のサンプリング間隔Ｓ２１内の最後発駆動パルスＰ２１ｅと第３のサンプリング間隔Ｓ２２内の最先発駆動パルスＰ２２ｆとの発生間隔Ｗ２２、及び第３のサンプリング間隔Ｓ２２内の最後発駆動パルスＰ２２ｅと第４のサンプリング間隔Ｓ２３内の最先発駆動パルスＰ２３ｆとの発生間隔Ｗ２３も、前記ウェイト時間の設定により所定値以下の狭い間隔となることはない。
【００７９】
図９は、図８のような駆動パルス発生制御を行う場合における制御回路４（出力パルス数算出部４６）の制御シーケンスを示すフローチャートである。制御目標値が取得され位置偏差ｅが求められると（ステップ＃１）、この位置偏差ｅがゼロに近づくように、駆動方向判別部４５及び出力パルス数算出部４６により、駆動方向と駆動パルスレートが演算により求められる（ステップ＃２）。
【００８０】
そしてステップ＃２で求められた駆動パルスレートが脱調しない値であるかが判定される（ステップ＃３）。この判定ステップを図８に基づき説明すると、例えば第１サンプリング周期ｔ２１において求められた駆動パルスレートの駆動パルスＰ２１を、当該第２のサンプリング間隔Ｓ２１においてフル出力した場合に、次の第３のサンプリング間隔Ｓ２２内における最先発駆動パルスＰ２２ｆとの発生間隔Ｗ２２が、脱調しない所定値を担保できるか（ウェイト時間設定部４２に設定されているウェイト時間以上であるか）が確認される。
【００８１】
この判定の結果、脱調が懸念される場合は（ステップ＃３でＮｏ）、所定のウェイト時間が担保されるよう、ウェイト時間を考慮した駆動パルス数が出力パルス数算出部４６により求められる（ステップ＃４）。このようにして算出された駆動パルスレート及び駆動パルス数が、第２のサンプリング間隔Ｓ２１において発生させる駆動パルスの発生条件として決定される（ステップ＃５）。もし脱調の恐れがない場合は（ステップ＃３でＹｅｓ）、ステップ＃２で求められた駆動パルスレート（及び駆動パルス数）が駆動パルスの発生条件として決定されることになる。
【００８２】
続いて、ステップ＃５で決定された駆動パルスの発生条件に関する制御信号が制御回路４から駆動回路６へ出力され（ステップ＃６）、ピッチ方向モータ３ａ及びヨー方向モータ３ｂが駆動される。また、出力された駆動パルス数が積分回路５における積分値に加算される処理が行われ（ステップ＃７）、１ルーチンが完了するものである。
【００８３】
≪駆動パルス発生制御の第３実施形態≫
図８に示した駆動パルス発生制御では、所定のウェイト時間が確保され、ステッピングモータの脱調の問題は解消できるという大きな利点があるが、サンプリング周期毎に算出した駆動パルスレートが脱調しないかの判定処理が必要となる（図９に示すフローチャートのステップ＃３）ことから、処理が煩雑になるという点は否めない。また、駆動パルスレートを変更して速度制御するよりも、駆動パルスレートを一定とし、単純に各サンプリング間隔において出力する駆動パルスの数のみに依拠して速度制御を行う方が、制御処理をより簡素化できると言える。
【００８４】
図１０は、以上の点に鑑みて、駆動パルスの数のみに依拠して速度制御を行うと共に、サンプリング間隔毎にウェイト時間も考慮した制御を行うような場合の、駆動パルス発生状態を示すタイムチャートである。この場合、個々のサンプリング間隔における駆動速度が駆動パルス数の多少に依存して決定されるよう、前述の通り１／ｆ０以下の短周期（例えば２ｍｓ以下程度）となるようなサンプリング周期ｔ３１〜ｔ３４がサンプリング周期設定部４１に設定されると共に、制御回路４のウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定される。
【００８５】
サンプリング間隔内に発生させる駆動パルスの数は、要求される最高速度と位置決め分解能により決定される。但し、駆動パルスレートは、極端に小さくすると脱調が生じるので、脱調しない所定のパルスレートが選定される。ここで、サンプリング周期が一定周期であって、且つ駆動パルスレートが一定であると、最高速度、駆動パルス数及びサンプリング間隔の関係は次の通りとなる。
最高速度＝（１パルス時の移動量×駆動パルス数）／サンプリング間隔
上記関係式から明らかな通り、最高速度はサンプリング間隔を短くすることで大きくすることができる。
【００８６】
これを図１１に基づき説明する。いま各サンプリング間隔あたり３個の駆動パルスを出力する場合を考えると、図１１（ａ）に示すように１つのサンプリング間隔Ｓｗにおいて３個の駆動パルスＰｗを出力する場合、前記サンプリング間隔Ｓｗを単位時間とすると、３ｐｐｓの駆動パルスが単位時間当たりに出力されることとなる。これに対し、図１１（ｂ）に示すように、前記サンプリング間隔Ｓｗの１／２の間隔であるサンプリング間隔Ｓｎを設定した場合、６ｐｐｓの駆動パルスが単位時間当たりに出力されるようになる。従って、脱調しない所定の駆動パルスレートを基調として、サンプリング間隔の長さを適宜選定することで、最高速度を調節することができる。
【００８７】
図１０に示すように、この駆動パルス発生制御では、各々のサンプリング間隔において発生させる駆動パルス数を一定（図例では３個）とした場合を示している。なお、図１０では、制御回路４による駆動パルス発生条件を定める演算が行われる演算タイミングｍ３０〜ｍ３３もタイムチャートに含めている。図１０において、第１のサンプリング間隔Ｓ３０において所望のパルスレートとされた駆動パルスＰ３０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ３１が到来すると、前記駆動パルスＰ３０の発生条件（この実施形態の場合、駆動パルス数は一定であるので専ら駆動方向）がリセットされ、次の第２のサンプリング間隔Ｓ３１において発生させる駆動パルスＰ３１の発生条件が、制御回路４（駆動方向を定める駆動方向判別部４５）により求められる。
【００８８】
ここで、各サンプリング間隔において発生させる駆動パルスの数は、速度を優先するならばなるべく多くの駆動パルスを発生させるようにし、位置決め分解能を優先するならば、駆動パルス数を少なく発生させるようにすればよい。図１０に示す例では、各サンプリング間隔において発生させる駆動パルスを３個に固定した例を示したが、例えば高速モードと低速モードとを設定可能とし、出力パルス数算出部４６が前記モードに基づいて、モードに応じた駆動パルス数を設定するようにしてもよい。
【００８９】
この実施形態においても、ウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定されている。従って、第１のサンプリング間隔Ｓ３０内の最後発駆動パルスＰ３０ｅと第２のサンプリング間隔Ｓ３１内の最先発駆動パルスＰ３１ｆとの発生間隔Ｗ３１は所定値以下の狭い間隔となることはない。換言すると、出力パルス数算出部４６は、駆動パルスレートが一定であることから、前記ウェイト時間を考慮した駆動パルス数を予め把握して設定できるので、ステッピングモータの脱調が生じることがない発生間隔Ｗ３１が担保されるようになる。なお、脱調が生じないパルスレートで、且つサンプリング間隔においてウェイト時間を除きフルに駆動パルスを発生させる設定とすれば、常時最高速度での駆動が行えるようになる。
【００９０】
以下同様にして、第２サンプリング周期ｔ３２で駆動パルスＰ３１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ３２において発生させる駆動パルスＰ３２の発生条件が求められ、これに続く第３サンプリング周期ｔ３３で駆動パルスＰ３２の発生条件がリセットされ、第４のサンプリング間隔Ｓ３３において発生させる駆動パルスＰ３３の発生条件が求められる。同様に、第２のサンプリング間隔Ｓ３１内の最後発駆動パルスＰ３１ｅと第３のサンプリング間隔Ｓ３２内の最先発駆動パルスＰ３２ｆとの発生間隔Ｗ３２、及び第３のサンプリング間隔Ｓ３２内の最後発駆動パルスＰ３２ｅと第４のサンプリング間隔Ｓ３３内の最先発駆動パルスＰ３３ｆとの発生間隔Ｗ３３も、前記ウェイト時間の設定により所定値以下の狭い間隔となることはない。
【００９１】
なお、前記ウェイト時間内Ｗ３１〜Ｗ３３の間に、前記制御回路４による駆動パルス発生条件を定める演算がなされるよう、演算タイミングｍ３１〜ｍ３３が設定されている。図１０に示す例では、各サンプリング間隔Ｓ３１〜Ｓ３３の冒頭部分に演算タイミングｍ３１〜ｍ３３を設定し、ウェイト時間内Ｗ３１〜Ｗ３３と演算タイミングｍ３１〜ｍ３３とがそれぞれオーバーラップするようにしている。このようなタイミング設定を行えば、脱調防止のために不可避的に必要となるウェイト時間Ｗ３１〜Ｗ３３を活用して駆動パルス発生条件を定める演算が行われるので、サンプリング周期を短くすることができる。つまり、駆動速度を上げることが可能となる。
【００９２】
図１２は、図１０のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。なお、図中に表示している位置決め分解能Δｘは、１パルス時の移動量×駆動パルス数にて決定される。いま、制御目標値が駆動速度のｍａｘ値に相当する変位をするような目標位置Ａ１が制御目標位置演算部１４から取得されている場合、各々のサンプリング周期ｔ３１〜ｔ３８における位置偏差ｅ１は常にプラス方向の偏差となることから、駆動方向判別部４５は常にプラス方向の判定を行い、ステッピングモータはプラス方向に一定の速度（最高速度）で駆動されることとなる（移動軌跡Ａ１）。
【００９３】
一方、制御目標値が駆動速度のｍａｘ値以下の変位をするような目標位置Ａ２が制御目標位置演算部１４から取得されている場合、各々のサンプリング周期ｔ３１〜ｔ４０において駆動方向判別部４５により駆動状態に応じて適宜駆動方向が変更されるようになる。例えばサンプリング周期ｔ３８に着目すると、この時点における位置偏差ｅ２はプラス方向の偏差であることから、この位置偏差ｅ２を埋めるべくプラス方向に分解能Δｘだけ駆動される。逆に、サンプリング周期ｔ４０に着目すると、この時点における位置偏差ｅ３はマイナス方向の偏差であることから、この位置偏差ｅ３を埋めるべくマイナス方向に分解能Δｘだけ駆動される。つまり、目標位置Ａ２へなるべく沿うように、駆動方向判別部４５が方向判定しながら分解能Δｘに応じた移動軌跡を描くこととなる（移動軌跡Ａ２）。
【００９４】
なお、移動量の分解能Δｘと位置偏差ｅとは、次式の関係が保たれていることが望ましい。
位置偏差ｅ＜２・Δｘ
すなわち、もし位置偏差ｅが２・Δｘより大きくなってしまうと、最高速度でも目標位置への追随ができなくなり、サーボ制御が困難となるからである。
【００９５】
この第３実施形態にかかる駆動パルス発生制御方法によれば、ステッピングモータを、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数で駆動速度を定めると共に、駆動方向判別部４５による方向判定結果に基づいて制御できるので、制御を簡素化でき、制御回路４（駆動パルス発生制御部）における処理を高速化することができる。
【００９６】
≪駆動パルス発生制御の第４実施形態≫
図１３は、上記第３実施形態にかかる駆動パルス発生制御方法の変形実施形態にかかる第４実施形態のタイムチャートである。この第４実施形態は、駆動速度と位置決め分解能とを、各サンプリング周期ｔ４１〜ｔ４４において制御目標位置に応じて設定できるようにした駆動パルス発生制御方法である。
【００９７】
この第４実施形態においても、個々のサンプリング間隔における駆動速度が駆動パルス数の多少に依存して決定されるよう、前述の通り１／ｆ０以下の短周期（例えば２ｍｓ以下程度）となるようなサンプリング周期ｔ４１〜ｔ４４がサンプリング周期設定部４１に設定されると共に、制御回路４のウェイト時間設定部４２に所定のウェイト時間が設定される。
【００９８】
図１３において、第１のサンプリング間隔Ｓ４０において所望のパルスレートとされた駆動パルスＰ４０が出力されている。そして第１サンプリング周期ｔ４１が到来すると、前記駆動パルスＰ４０の発生条件（この実施形態の場合、駆動パルス数は可変であるので駆動方向と駆動パルス数）がリセットされ、次の第２のサンプリング間隔Ｓ４１において発生させる駆動パルスＰ３１の発生条件が、制御回路４（駆動方向を定める駆動方向判別部４５、及び駆動パルス数を定める出力パルス数算出部４６）により求められる。
【００９９】
図示する通り、第２のサンプリング間隔Ｓ４１の駆動パルスＰ４１は、１個の駆動パルスであり、この場合ステッピングモータは第１のサンプリング間隔Ｓ１０よりも低速であるが高分解能で駆動されることとなる。続く第２サンプリング周期ｔ４２で駆動パルスＰ４１の発生条件がリセットされ、第３のサンプリング間隔Ｓ４２において発生させる駆動パルスＰ４２の発生条件が求められる。第３のサンプリング間隔Ｓ４２の駆動パルスＰ４２は、２個の駆動パルスであり、この場合ステッピングモータは中速で中程度の分解能で駆動されることとなる。以降、第３サンプリング周期ｔ４３以下において同様な処理が実行される。なお、各サンプリング間隔においてウェイト時間Ｗ４１〜Ｗ４３が設定されている点、及びこのウェイト時間Ｗ４１〜Ｗ４３と演算タイミングｍ４１〜ｍ４３とがそれぞれオーバーラップするようにしている点は、上記第３実施形態と同様である。
【０１００】
以上のような第４実施形態にかかる駆動パルス発生制御方法は、サンプリング周期を一定周期とし、且つ駆動パルスのパルスレートも一定とすることを前提として、個々のサンプリング間隔Ｓ４０〜Ｓ４３内において発生させる駆動パルスの数の上限及び下限を設定することで、駆動速度及び駆動分解能を設定可能とした制御であるということができる。つまり、所望の（或いは出力可能な）最高速度に応じて駆動パルス数の上限を、また所望の分解能に応じて駆動パルス数の下限を定めておくことで、駆動パルスの数の上限により駆動最高速度が定まり、駆動パルスの数の下限により駆動分解能が定まることとなる。従って、サンプリング周期毎に制御目標情報に応じて適宜な速度及び分解能でステッピングモータをサーボ制御できるようになる。
【０１０１】
図１４は、図１３のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。図示する通り、制御目標値がｓｉｎカーブで変位をするような目標位置Ｂが制御目標位置演算部１４から取得されている場合を考える。この場合、サンプリング周期ｔ４０〜ｔ４３までは目標位置Ｂとの位置偏差がプラス方向に大きいことから、駆動方向判別部４５は常にプラス方向の判定を行うと共に、出力パルス数算出部４６からは最高速度が出せるよう駆動パルス数を多く出力する制御信号が生成されることとなる（なお、図１３のサンプリング周期ｔ４０〜ｔ４３と図１４のサンプリング周期とは一致させてはいない）。
【０１０２】
これに続くサンプリング周期ｔ４４では、位置偏差は縮小されているので、出力パルス数算出部４６は中程度の速度で分解能を上げた駆動パルス数を出力させる制御信号が生成される。さらに、次のサンプリング周期ｔ４５では、位置偏差はさらに縮小されているので、出力パルス数算出部４６は低速度で高分解能の駆動パルス数を出力させる制御信号が生成される（駆動方向もマイナス方向に反転される）。このようにして、駆動速度と位置決め分解能とを、サンプリング周期毎に目標位置Ｂとの乖離度合いに応じて適宜調整しながらサーボ制御が行われる（移動軌跡Ｂ）ことから、より目標値に対する追従性の良いサーボ制御を実現させることができる。
【０１０３】
（変形実施形態）
以上、本発明にかかる駆動機構（駆動方法）をデジタルカメラ１の振れ補正機構に適用した場合について説明したが、本発明は撮像装置の他の駆動機構にも適用可能である。図１５は、動体追尾撮影を行う移動体カメラ（パン・チルトカメラ）７０の一例を概略的に示す図である。この移動体カメラ７０は、結像部７２を有する撮像装置７１、パン用アクチュエータ７３及びチルト用アクチュエータ７４、動体追尾センサ７５、パン方向振動検出器７６ａ及びチルト方向振動検出器７６ｂを備えて構成される。
【０１０４】
撮像装置７１は、撮像素子を内部に備える球体を呈し、前記パン用アクチュエータ７３及びチルト用アクチュエータ７４により回動自在に支持されている。結像部７２は、移動体の移動方向の光像を前記撮像素子の撮像面上に結像させるものである。パン用アクチュエータ７３は、撮像装置７１をパン方向（図１５の矢印Ｐａに示す方向）に駆動するものである。チルト用アクチュエータ７４は、撮像装置７１をチルト方向（図１５の矢印Ｔｉに示す方向）に駆動するものである。動体追尾センサ７５は、ターゲットとなる被写体の動きをセンシングし、その位置情報を求めるものである。また、パン方向振動検出器７６ａ及びチルト方向振動検出器７６ｂは、それぞれ移動体カメラ７０のパン方向の加速度及びチルト方向の加速度を検出するものである。
【０１０５】
図１６は、移動体カメラ７０のパン・チルト機構に関する主な電気的構成を示すブロック図である。図１６に示すように移動体カメラ７０は、図１５に示した構成の他、パン・チルト制御部７７を備える。また前記パン用アクチュエータ７３は、パン用モータドライバ７３１とパン用駆動モータ７３２とで構成され、チルト用アクチュエータ７４は、チルト用モータドライバ７４１とチルト用駆動モータ７４２とで構成されている。このような構成において、前記パン用駆動モータ７３２及びチルト用駆動モータ７４２として、ステッピングモータが用いられている。
【０１０６】
パン・チルト制御部７７は、制御目標位置演算部７７１及び駆動パルス発生制御部７７２を備えている。ここで、前記制御目標位置演算部７７１としては、図４及び図５において説明した制御目標位置演算部１４の構成を採用することができる。また前記駆動パルス発生制御部７７２については、同様に図４及び図５において説明した制御回路４を用いることができる。従って、これらの機能については説明を省略する。
【０１０７】
このような構成において、動体追尾撮影時に動体追尾センサ７５は、ターゲットとなる被写体の動きを位置情報として検出し、その検出信号をパン・チルト制御部７７の制御目標位置演算部７７１へ出力する。またパン方向振動検出器７６ａは、移動体カメラ７０のパン方向の加速度を検出し、チルト方向振動検出器７６ｂは、移動体カメラ７０のチルト方向の加速度を検出し、その検出加速度信号をそれぞれパン・チルト制御部７７の制御目標位置演算部７７１へ出力する。
【０１０８】
制御目標位置演算部７７１では、被写体の位置情報とパン方向及びチルト方向の加速度とに応じて、パン用駆動モータ７３２とチルト用駆動モータ７４２を構成するステッピングモータをサーボ制御するための制御目標値を設定する。すなわち、移動体カメラ７０の振動を補正しつつ被写体の動きを追尾するような制御目標値を設定する。
【０１０９】
駆動パルス発生制御部７７２は、前記制御目標値を所定のサンプリング周期でサンプリングし、先に図７、図８、図１０若しくは図１３にて例示したような駆動パルス発生制御を行う。そして駆動パルス発生制御部７７２で生成された制御信号は、パン用モータドライバ７３１及びチルト用モータドライバ７４１へ出力され、パン用モータドライバ７３１及びチルト用モータドライバ７４１により実際にパン用駆動モータ７３２とチルト用駆動モータ７４２を駆動する駆動パルスが生成される。
【０１１０】
このように駆動制御されるパン用駆動モータ７３２とチルト用駆動モータ７４２により、撮像装置１００は被写体を追尾するようにパン方向Ｐａ及びチルト方向Ｔｉに回転駆動される。この際、移動体カメラ７０に振動が与えられたとしても、パン方向振動検出器７６ａ及びチルト方向振動検出器７６ｂの検出信号に基づき、振れ補正が加えられた制御目標値が設定されているので、画像の振れが抑制された状態で撮像を行うことができる。
【０１１１】
以上、本発明にかかる駆動機構（駆動方法）を撮像装置の手振れ補正機構等に適用した実施形態につき例示したが、撮像装置の他の駆動系、例えばズーム系や絞り機構などにも適用可能である。しかし、手振れ補正機構に適用した場合、ステッピングモータが備える種々の利点、つまりオープンループ制御が可能であることから位置センサやフィードバック制御系が不要となり制御構成が簡素化できるという利点を生かし、デジタルカメラの小型化やコストダウンに対応できることから特に好ましい。なお、手振れ補正機構による揺動対象は、上述の実施形態のように鏡胴であっても、撮像素子であっても良い。また、駆動対象とされる鏡胴は屈曲型のものに限られず、沈胴型の鏡胴であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明にかかる駆動機構（駆動方法）は、撮像装置以外の各種電気機器、機械装置、光学機器等の各種サーボ制御駆動系にも適用できる。例えば各種のロボット装置、計測装置、弁操作装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明にかかる駆動方法を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの外観を示す図であって、図２（ａ）はその正面図、（ｂ）は背面図をそれぞれ示している。
【図３】鏡胴の揺動駆動機構の一例を模式的に示した斜視図である。
【図４】本実施形態におけるデジタルカメラの構成を、本発明にかかわる電気的構成の要部についてのみ概略的に示したブロック図である。
【図５】駆動パルス発生制御部の機能を説明するための機能ブロック図である（本発明にかかる駆動機構の一実施形態を示すブロック図でもある）。
【図６】駆動応答特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図８】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図９】図８に示す駆動パルス発生制御を行う場合における制御回路の制御シーケンスを示すフローチャートである。
【図１０】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１１】駆動パルス数と速度との関係について説明するための説明図である。
【図１２】図１０のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。
【図１３】駆動パルス発生制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】図１３のタイムチャートに示した駆動パルス発生制御方法における、制御目標位置と移動軌跡との関係を模式的に示すグラフ図である。
【図１５】本発明の実施形態にかかる動体追尾撮影を行う移動体カメラ（パン・チルトカメラ）の一例を概略的に示す図である。
【図１６】上記移動体カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ デジタルカメラ（撮像装置）
１１ ピッチ振れ検出ジャイロ（振れ検出手段）
１２ ヨー振れ検出ジャイロ（振れ検出手段）
１４ 制御目標位置演算部（制御情報設定部）
２ 鏡胴
３ ステッピングモータ
３ａ ピッチ方向モータ（ステッピングモータ）
３ｂ ヨー方向モータ（ステッピングモータ）
４ 制御回路（駆動パルス発生制御部）
４１ サンプリング周期設定部
４２ ウェイト時間設定部
４３ サンプリング部
４４ 比較部
４５ 駆動方向判別部
４６ 出力パルス数算出部
５ 積分回路
６ 駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータを、サーボ制御方式で駆動させる駆動方法であって、
所定のサンプリング周期を設定すると共に、該サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを特徴とする駆動方法。
【請求項２】
前記サンプリング周期で制御目標情報を取得し、
取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の駆動方法。
【請求項３】
前記制御目標情報が、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報であることを特徴とする請求項２記載の駆動方法。
【請求項４】
所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備える駆動機構であって、
前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、
前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行うことを特徴とする駆動機構。
【請求項５】
ステッピングモータの制御目標情報を設定する制御情報設定部を備え、
前記駆動パルス発生制御部は、前記制御情報設定部から前記サンプリング周期毎に制御目標情報を取得し、取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行うことを特徴とする請求項４記載の駆動機構。
【請求項６】
前記制御情報設定部により設定される制御目標情報が、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報であり、
駆動パルス発生制御部は、前記駆動対象物の単位時間当たりの移動距離を制御するものであることを特徴とする請求項５記載の駆動方法。
【請求項７】
前記駆動パルスの発生間隔を所定間隔に設定可能とするウェイト時間設定部を備え、
前記ウェイト時間設定部は、第１のサンプリング間隔内において最後に発せられる駆動パルスと、前記第１のサンプリング間隔に続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔を、所定のウェイト時間に設定するものであることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項８】
前記ウェイト時間内に、前記駆動パルス発生制御部による駆動パルス発生条件を定める演算が行われることを特徴とする請求項７記載の駆動機構。
【請求項９】
前記サンプリング周期が一定周期とされており、
前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数を演算で求めて出力するものであることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１０】
前記サンプリング周期が一定周期とされていると共に、前記駆動パルスのパルスレートが一定とされており、
前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルスの数の上限及び下限を設定することで、駆動速度及び駆動分解能を設定可能とされていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１１】
請求項４〜１０のいずれかに記載の駆動機構により駆動される駆動対象物が一次遅れ系に近似され固有の折点周波数ｆ０を有している場合において、
前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定されていることを特徴とする駆動機構。
【請求項１２】
被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に各種の駆動を行う駆動機構とを具備する撮像装置であって、
前記駆動機構として、請求項４〜１１のいずれかに記載の駆動機構が採用されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段とを具備する撮像装置であって、
前記振れ補正手段は、サーボ制御されたステッピングモータを有する駆動機構を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
被写体の撮像動作を行う撮像手段と、
所定の駆動機構を備え、前記撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段と、
所定の振れ検出手段により検出される振れ量に基づいて、前記振れ補正手段による駆動目標位置を演算する制御目標位置演算部とを具備する撮像装置であって、
前記振れ補正手段の駆動機構は、
所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備え、
前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、
前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、前記制御目標位置演算部から制御目標位置情報を取得し、取得された制御目標位置情報に応じて、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
撮像装置本体を一次遅れ系に近似したときの固有の折点周波数をｆ０とするときに、
前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定されていることを特徴とする請求項１４記載の撮像装置。
【請求項１】
所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータを、サーボ制御方式で駆動させる駆動方法であって、
所定のサンプリング周期を設定すると共に、該サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを特徴とする駆動方法。
【請求項２】
前記サンプリング周期で制御目標情報を取得し、
取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング周期毎に、前記ステッピングモータを駆動させる駆動パルスの発生条件の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の駆動方法。
【請求項３】
前記制御目標情報が、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報であることを特徴とする請求項２記載の駆動方法。
【請求項４】
所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備える駆動機構であって、
前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、
前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行うことを特徴とする駆動機構。
【請求項５】
ステッピングモータの制御目標情報を設定する制御情報設定部を備え、
前記駆動パルス発生制御部は、前記制御情報設定部から前記サンプリング周期毎に制御目標情報を取得し、取得された前記制御目標情報に応じて、前記サンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行うことを特徴とする請求項４記載の駆動機構。
【請求項６】
前記制御情報設定部により設定される制御目標情報が、前記ステッピングモータにより駆動される駆動対象物の位置情報であり、
駆動パルス発生制御部は、前記駆動対象物の単位時間当たりの移動距離を制御するものであることを特徴とする請求項５記載の駆動方法。
【請求項７】
前記駆動パルスの発生間隔を所定間隔に設定可能とするウェイト時間設定部を備え、
前記ウェイト時間設定部は、第１のサンプリング間隔内において最後に発せられる駆動パルスと、前記第１のサンプリング間隔に続く第２のサンプリング間隔内において最初に発せられる駆動パルスとの発生間隔を、所定のウェイト時間に設定するものであることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項８】
前記ウェイト時間内に、前記駆動パルス発生制御部による駆動パルス発生条件を定める演算が行われることを特徴とする請求項７記載の駆動機構。
【請求項９】
前記サンプリング周期が一定周期とされており、
前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルス数を演算で求めて出力するものであることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１０】
前記サンプリング周期が一定周期とされていると共に、前記駆動パルスのパルスレートが一定とされており、
前記駆動パルス発生制御部は、個々のサンプリング間隔内において発生させる駆動パルスの数の上限及び下限を設定することで、駆動速度及び駆動分解能を設定可能とされていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１１】
請求項４〜１０のいずれかに記載の駆動機構により駆動される駆動対象物が一次遅れ系に近似され固有の折点周波数ｆ０を有している場合において、
前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定されていることを特徴とする駆動機構。
【請求項１２】
被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に各種の駆動を行う駆動機構とを具備する撮像装置であって、
前記駆動機構として、請求項４〜１１のいずれかに記載の駆動機構が採用されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
被写体の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段とを具備する撮像装置であって、
前記振れ補正手段は、サーボ制御されたステッピングモータを有する駆動機構を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
被写体の撮像動作を行う撮像手段と、
所定の駆動機構を備え、前記撮像手段による撮像動作の際に機械的な振れ補正を行う振れ補正手段と、
所定の振れ検出手段により検出される振れ量に基づいて、前記振れ補正手段による駆動目標位置を演算する制御目標位置演算部とを具備する撮像装置であって、
前記振れ補正手段の駆動機構は、
所定の駆動パルスにより駆動されるステッピングモータと、前記駆動パルスの発生条件を制御する駆動パルス発生制御部とを備え、
前記駆動パルス発生制御部には、所定のサンプリング周期が設定されており、
前記駆動パルス発生制御部は、前記サンプリング周期毎に、それまでの駆動パルスの発生条件をリセットすると共に、前記制御目標位置演算部から制御目標位置情報を取得し、取得された制御目標位置情報に応じて、次のサンプリング周期までのサンプリング間隔内における駆動パルス発生条件を定める演算を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
撮像装置本体を一次遅れ系に近似したときの固有の折点周波数をｆ０とするときに、
前記サンプリング周期が、１／ｆ０以下の短周期に設定されていることを特徴とする請求項１４記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−１２９５９７（Ｐ２００６−１２９５９７Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１３６８３（Ｐ２００４−３１３６８３）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（３０３０５０１５９）コニカミノルタフォトイメージング株式会社 (1,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（３０３０５０１５９）コニカミノルタフォトイメージング株式会社 (1,066)
【Ｆターム（参考）】
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