專利名稱：便攜式攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在自動聚焦和變焦機構(gòu)中采用步進電動機的便攜式攝像機。
很多便攜式攝像機，特別是適于家用的小型攝像機包含使攝像機易于使用的內(nèi)置的自動聚焦和變焦機構(gòu)。自動聚焦和變焦機構(gòu)包括鏡頭驅(qū)動裝置，這些機構(gòu)通常由步進電動機驅(qū)動。
通常步進電動機主要是利用矩形波方式驅(qū)動的。然而，利用矩形波方式驅(qū)動的步進電動機在使用中會產(chǎn)生由振動和高次諧波引起的噪聲。因而，大多數(shù)裝入攝像機的步進電動機利用正弦波方式驅(qū)動。
根據(jù)預(yù)先存儲在ROM中的數(shù)據(jù)進行利用正弦波驅(qū)動，沒有實際上產(chǎn)生正弦波。ROM存儲的數(shù)據(jù)表示矩形波的占空比，對應(yīng)于按照適當(dāng)?shù)拈g隔通過采樣得到的正弦波。例如，占空比在0(弧度)角時確定為50％，在π/2為100％，在3π/2時為0％，依序類推。利用根據(jù)這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的矩形波驅(qū)動步進電動機。這時，利用一用于驅(qū)動步進電動機的橋式電路式利用電動機本身的線圈使矩形波平滑成為正弦波。
存儲在ROM中的數(shù)據(jù)對應(yīng)于正弦波。因此，ROM不需要存儲從0到2π整個周期的數(shù)據(jù)，而是可以例如存儲僅從0到π/2的1/4周期的數(shù)據(jù)。當(dāng)驅(qū)動步進電動機時，從0到π/2期間，直接使用從ROM讀出的數(shù)據(jù)，而在從π/2到π期間，按照與從0到π/2的順序相反的順序讀出存儲在ROM中的數(shù)據(jù)。從π到3π/2期間，按照正常的順序讀出存儲在ROM中的從0到π/2的數(shù)據(jù)，不過使符號相反。從3π/2到2π期間，按照相反的數(shù)據(jù)讀出從0到π/2的數(shù)據(jù)，并標(biāo)以相反的符號。采用這種方式，在必要的情況下，通過改變讀取數(shù)據(jù)的次序和/或改變符號，就可以僅由從0到π/2的數(shù)據(jù)產(chǎn)生從0到2π整個周期的數(shù)據(jù)。
當(dāng)利用正弦波方式驅(qū)動步進電動機時，通過改變正弦波的周期來改變電動機的驅(qū)動速度值，即高速驅(qū)動，低速驅(qū)動或其它方式。圖7表示用于不同驅(qū)動速度的具有不同周期的正弦波。如圖所示，高速驅(qū)動則周期短，低速驅(qū)動則周期長。不管速度如何，正弦波的幅值是恒定的。
圖8表示用于驅(qū)動步進電動機的常規(guī)電路配置。這里所用的步進電動機為PM(永磁)型二相激磁的雙極驅(qū)動的，通常用于驅(qū)動攝像機的鏡頭、軟盤驅(qū)動系統(tǒng)以及其它裝置。
MCU100向地址計數(shù)器101提供讀取的時鐘信號和UP/DOWN(上升/下降)信號。根據(jù)這些信號，由地址計數(shù)器101向ROM102提供用于從ROM102中讀出正弦波數(shù)據(jù)的地址數(shù)據(jù)。
讀取的時鐘信號決定了由ROM102讀出的正弦波的頻率。因此，讀取的時鐘信號的間隔短，則正弦波頻率高，高速驅(qū)動步進電動機。與之相似，假如讀取時鐘的間隔長，則低速驅(qū)動步進電動機。UP/DOWN信號使由ROM102讀出的正弦波數(shù)據(jù)的符號轉(zhuǎn)化，從正到負，或從負到正，使得可沿相反的方向驅(qū)動步進電動機。
ROM102還存儲與1/4周期即由0到π/2的正弦波對應(yīng)的矩形波的占空比相關(guān)的數(shù)據(jù)。因而，當(dāng)由ROM102讀出數(shù)據(jù)時，地址計數(shù)器101控制在預(yù)定的周期范圍內(nèi)用于讀出數(shù)據(jù)的次序，并且按照上面解釋的方式對該數(shù)據(jù)加上正號或負號，從而產(chǎn)生并輸出用于從0到2π的完整周期的數(shù)據(jù)。
將與對應(yīng)正弦波的矩形波占空比有關(guān)的數(shù)據(jù)提供到PWM發(fā)生電路103和104。這里驅(qū)動的是如上所述的二相激磁型步進電動機。因而，將相位差為π/2的各正弦波同時提供到電動機。通過改變由ROM102的讀取數(shù)據(jù)的方式可以實現(xiàn)產(chǎn)生不同相位的正弦波。
由PWM發(fā)生電路103輸出的矩形波經(jīng)過一用于驅(qū)動步進電動機107的H形橋式電路105提供到步進電動機107的線圈107a。由PWM發(fā)生電路104輸出的矩形波經(jīng)過一用于驅(qū)動步進電動機107的H形橋式電路106提供到步進電動機107的線圈107b。這些矩形波輸出利用H形橋式電路105和線圈107a，或者利用H形橋式電路106和線圈107b被平滑為正弦波(或余弦波)。因此，實現(xiàn)了利用正弦波驅(qū)動步進電動機107。
圖9是表示提供到以上述方法驅(qū)動的步進電動機107的正弦波的矢量圖。在該圖中，標(biāo)有相A和相B的箭頭對應(yīng)于兩個線圈107a和107b的各自激磁矢量。當(dāng)將正弦和余弦波提供到相A和相B時，它們的復(fù)合矢量畫出一如圖所示的具有指定直徑的一個圓。
在采用這種步進電動機的攝像機中，在自動聚焦的過程中，為了精確調(diào)節(jié)聚焦之類，步進電動機的驅(qū)動方向頻繁地改變。此外，在實行變焦功能的過程中，頻繁地由一個方向到另一個方向改變旋轉(zhuǎn)方向。另外，假如攝像機具有改變變焦速度的功能，變焦速度的改變引起電動機驅(qū)動速度的變化。
在各種不同的運行條件下，例如驅(qū)動方向的改變，高速驅(qū)動，電動機的起動或在低溫下運行都會有很大的負載加到步進電動機上，以及假如這些條件疊加，則使加到步進電動機上的負載將變得更大。此外，假如提供到步進電動機上的驅(qū)動電壓不是足夠大，那么電動機就不能得到所需的轉(zhuǎn)矩，會引起所謂的功率搖擺振蕩。
在采用這種類型的步進電動機的常規(guī)系統(tǒng)中，用于驅(qū)動步進電動機的驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)被調(diào)節(jié)到某一數(shù)值，在該數(shù)值下，即使當(dāng)一最大負載加到步進電動機上，加到在該系統(tǒng)中所用的其它部件中時，也能得到大到足以防止功率搖擺振蕩的轉(zhuǎn)矩。這樣在小的負載情況下也會提供相同的驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)。但用于在小負載情況下驅(qū)動電動機所需的轉(zhuǎn)矩可能要比在最大負載下為小。因而，常規(guī)的系統(tǒng)不能使驅(qū)動效率達到最佳。
假如將這種類型的步進電動機用在正常依靠經(jīng)常要充電的蓄電池的便攜式攝像機中，蓄電池的無效損耗是個大缺點。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種利用步進電動機的便攜式攝像機，其中估算每臺電動機的負載并且將與估算的負載對應(yīng)的適當(dāng)驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)提供到電動機，以便降低步進電動機的功率消耗以及減少蓄電池的消耗。
為了解決上述問題，作為一個利用用于驅(qū)動聚焦透鏡和變焦透鏡的二步進電動機的便攜式攝像機的本發(fā)明，包含用于向步進電動機產(chǎn)生驅(qū)動信號的驅(qū)動信號發(fā)生裝置；以及一裝置，響應(yīng)于驅(qū)動信號用于估算加到步進電動機的負載以及用于根據(jù)估算的負載控制驅(qū)動電壓或驅(qū)動電流。
為了解決上述問題，本發(fā)明還在于提供一種便攜式攝像機，其中每個步進電動機的類型為采用正弦波作為它的驅(qū)動信號(電壓或電流)以及其中關(guān)于具有不同幅值的正弦波的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，以便利用所選擇的其中一個正弦波的數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)。
為了解決上述問題，本發(fā)明還在于提供一種便攜式攝像機，其中每個步進電動機的類型為采用正弦波作為它的驅(qū)動信號(電壓或電流)，以及其中關(guān)于正弦波的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，以便利用幅值控制裝置通過控制關(guān)于正弦波的數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)。
利用上述結(jié)構(gòu)，由于用在自動聚焦機構(gòu)的步進電動機和用在變焦機構(gòu)的步進電動機按照隨加到電動機上的負載變化的適當(dāng)?shù)臈l件進行驅(qū)動，可以降低由于這些電動機形成的功率損耗。
通過結(jié)合附圖閱讀對本發(fā)明的如下詳細介紹，使本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點會變得更易于明了理解。


圖1是表示可采用本發(fā)明的攝像機配置的方塊圖；圖2是表示與用于高效驅(qū)動電動機的矩形波相對應(yīng)正弦波的實例的示意圖；圖3是表示在同一實例中用于步進電動機的控制電路的更詳細的配置的示意圖；圖4是表示用于確定高效驅(qū)動電動機的信號幅值的流程圖；圖5是表示為了高效驅(qū)動電動機向電動機施加正弦波矢量的示意圖；圖6是表示本發(fā)明的一種改進的示意圖；圖7是表示用于不同驅(qū)動速度的具有不同頻率的正弦波的示意圖；圖8是表示用于驅(qū)動步進電動機的常規(guī)電路配置的示意圖；圖9是表示利用常規(guī)方法的，加到步進電動機的正弦波矢量的示意圖。
下面參照附圖介紹本發(fā)明的一個實施例。本發(fā)明的基本點在于通過估算施加到電動機上的負載使提供到步進電動機上的驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)實現(xiàn)最佳化。
圖1表示可以適用本發(fā)明的攝像機的總的情況。標(biāo)號1指變焦透鏡，2指聚焦透鏡。變焦透鏡1利用一用作變焦電動機3的步進電動機驅(qū)動。聚焦透鏡2利用聚焦電動機4驅(qū)動。利用變焦電動機3將變焦透鏡1沿著光軸前后移動以改變圖像的尺寸大小。利用聚焦電動機4將聚焦透鏡2沿著光軸前后移動，以便將焦距調(diào)節(jié)到所希望的圖像上。利用復(fù)位傳感器20和21分別檢測變焦透鏡1和聚焦透鏡2的基準(zhǔn)位置，復(fù)位傳感器20和21的各自輸出分別提供到變焦透鏡控制電路12和聚焦透鏡控制電路13，這些電路下文將介紹。
在這一實例中，用作變焦電動機3和聚焦電動機4的步進電動機為PM型2相激磁雙極式驅(qū)動電機。
來自目標(biāo)的圖像經(jīng)過變焦透鏡1和聚焦透鏡2入射到用作接收元件的CCD5。CCD5的輸出信號提供到用于提取視頻信號和調(diào)節(jié)信號電平的S/H(采樣—保持)AGC(自動增益控制)電路6。S/H。AGC電路6的輸出信號在A/D(模/數(shù))變換器7中被變換為數(shù)字信號，然后提供到攝像信號處理器8上。對提供到攝像信號處理器8的視頻信號進行預(yù)定的信號處理，然后送到一裝在后一級的視頻信號處理器(未表示)。
攝像信號處理器8向自動聚焦檢測電路9提供用于自動聚焦的亮度信號(AFY信號)。自動聚焦檢測器9根據(jù)所提供的AFY信號，確定是否實現(xiàn)了聚焦。確定的結(jié)果作為一估算值提供到在MCU10中的自動聚焦控制電路11。
MCU10是一用于控制攝像機的整個系統(tǒng)的控制電路，除了包含自動聚焦控制電路11以外，包含變焦透鏡控制電路12和聚焦透鏡控制電路13。
自動聚焦控制電路11評估來自自動聚焦檢測電路9的輸出的數(shù)值，并將評估結(jié)果提供到聚焦透鏡控制電路13。聚焦透鏡控制電路13利用該由電路11提供的評估值在各種不同的量值中計算出利用聚焦電動機4應(yīng)當(dāng)將聚焦透鏡2移動多少距離來實現(xiàn)聚焦，并且響應(yīng)于所需的移動量和速度提供用于控制電動機的控制信號。將控制信號作為聚焦電動機控制信號提供到加法器14。
利用裝在攝像機上的按鍵或其它類似裝置向變焦透鏡控制電路12提供變焦指令，例如，指令物鏡是否應(yīng)當(dāng)進行變焦，或者指令應(yīng)當(dāng)按照什么速度驅(qū)動變焦透鏡。然后，輸出一響應(yīng)于變焦指令的電動機控制信號，以便根據(jù)變焦透鏡所需的移動量、所需的變焦速度或所需的變焦方向動作變焦電動機3。將控制信號提供到加法器14用作變焦電動機控制信號。
在加法器14中，聚焦電動機控制信號和變焦電動機控制信號在預(yù)定時間進行疊加，并提供到一串行傳輸口15。所提供的信號被送到一用于變焦電動機3的前置驅(qū)動器16和用于聚焦電動機4的前置驅(qū)動器17。在前置驅(qū)動器16和17中，提取在預(yù)定時間疊加在串行信號中的用于驅(qū)動相關(guān)電動機的信號。即在前置驅(qū)動器16中提取用于驅(qū)動變焦電動機3的變焦電動機控制信號，在前置驅(qū)動器17中提取用于驅(qū)動聚焦電動機4的聚焦電動機控制信號。
利用正弦波驅(qū)動變焦電動機3和聚焦電動機4。在前置驅(qū)動器16和17中產(chǎn)生其占空比對應(yīng)于正弦波的矩形波，上述正弦波用于驅(qū)動電動機3和4。這時，還向前置驅(qū)動器16和17提供與如上所述的驅(qū)動條件相對應(yīng)的電動機控制信號。然后，前置驅(qū)動器16和17使矩形波與控制信號相對應(yīng)，從而高效地驅(qū)動電動機3和4。
如上面解釋的，加到每個步進電動機上的負載隨驅(qū)動條件而變化。負載的相對大小的實例是低速驅(qū)動＜高速驅(qū)動在驅(qū)動過程中沿單一方向＜變化方向在驅(qū)動過程中沿單一方向＜起動電動機熱環(huán)境(下)＜冷環(huán)境(下)其中不等號表示兩種運行狀態(tài)的負載大小的相互關(guān)系。
圖2表示與用于高效驅(qū)動電動機的矩形波相對應(yīng)的正弦波。該圖以可比方式表示3用于驅(qū)動低速下的電動機的正弦波以及用于驅(qū)動高速下的電動機的正弦波。用于低速驅(qū)動的正弦波的幅值β比用于高速驅(qū)動的正弦波的幅值α要小，如用表達式α＞β所示。即當(dāng)按低速驅(qū)動電動機時，提供的驅(qū)動電壓(幅值)數(shù)值小于用于按高速驅(qū)動電動機提供的驅(qū)動電壓(幅值)數(shù)值。因此，通過提供與旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的適當(dāng)驅(qū)動電壓，可以提高電動機的驅(qū)動效率。假設(shè)能夠利用70％的高速驅(qū)動所需驅(qū)動電壓進行低速驅(qū)動，由于損耗與電壓的平方成正比，僅考慮線圈的d.c電阻，可實現(xiàn)功率損耗降低了51％。
按照這種方式，由前置驅(qū)動器16和17將與正弦波相對應(yīng)的矩形波提供到電動機驅(qū)動器18和19，而正弦波具有的幅值響應(yīng)隨運行條件變化的負載。電動機驅(qū)動器18和19其中包含用于驅(qū)動步進電動機的橋式電路。因此，電動機驅(qū)動器18驅(qū)動變焦電動機3，電動機驅(qū)動器19驅(qū)動聚焦電動機4。由于電動機驅(qū)動器18、19和電動機3、4的線圈回路使提供到電動機驅(qū)動器18和19的矩形波平滑為正弦波。
圖3表示用于控制用在這一實施例中的步進電動機的控制電路更詳細的配置。MCU30連接到地址計數(shù)器31。MCU30還連接到選擇器33。地址計數(shù)器31連接到所有的ROM32a，32b，32c，32d以及ROM32a，32b，32c和32d連接到選擇器33。選擇器33連接到兩個PWM發(fā)生電路34a和34b，PWM發(fā)生電路34a連接到H形格式電路35a，而H形橋式電路35a連接到電動機36的線圈36a。PWM發(fā)生電路34b連接到H形橋式電路35b，而H形橋式電路35b連接到電動機36的線圈36b。電動機36對應(yīng)于上面參照圖1解釋的變焦電動機3或聚焦電動機4。
在ROM32a到32d中存儲的是用于四分之一的正弦/余弦波的數(shù)據(jù)，即由0到π/2的四分之一周期的數(shù)據(jù)。存儲在ROM32a，32b，32c和32d的數(shù)據(jù)是幅值不同的正弦/余弦波。在這一實例中，ROM32a存儲幅值為100％的正弦/余弦波數(shù)據(jù)。ROM32b存儲幅值為存儲在ROM32a中的數(shù)據(jù)的90％的數(shù)據(jù)，ROM32c存儲的數(shù)據(jù)幅值為80％，ROM32d存儲的數(shù)據(jù)為幅值為70％的正弦/余弦波。在這種連接方式中，存儲的內(nèi)容不是幅值為60％、50％依次的百分值的正弦/余弦波數(shù)據(jù)。
響應(yīng)于來自地址計數(shù)器31的讀取地址，從ROM32a到32d讀出相關(guān)的數(shù)據(jù)。地址計數(shù)器31由UP/DOWN信號和來自MCU30的讀取時鐘信號控制。如上所述，這些ROM32a到32d存儲在四分之一周期范圍內(nèi)的正弦波相對應(yīng)的矩形波的占空比數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)由ROM32a到32d讀出數(shù)據(jù)時，地址計數(shù)器31在預(yù)定的周期范圍內(nèi)控制讀取數(shù)據(jù)的次序，并且加上正號或負號，以便產(chǎn)生和輸出一個完整周期，即0到2π的數(shù)據(jù)。將ROM32a到32d的輸出提供到由MCU30的AMP信號控制的選擇器33。
由外部提供到MCU30的信號表示用于驅(qū)動電動機36的驅(qū)動條件。這些信號包含使用者輸入的用于改變變焦速度的信號，由自動聚焦控制電路發(fā)出的用于調(diào)節(jié)焦距的信號，以及其它信號。這里的驅(qū)動條件例如包括驅(qū)動速度、方向反向、降低速度和由溫度傳感器(未表示)發(fā)出的關(guān)于電動機36和其環(huán)境的溫度的數(shù)據(jù)。在接收這些信號的過程中，MCU30向地址計數(shù)器31提供用于確定驅(qū)動速度的讀取時鐘信號和用于方向反向的UP/DOWN信號。被提供有時鐘讀取信號和UP/DOWN信號的地址計數(shù)器31讀出存儲在ROM32a到32d中的正弦/余弦波對應(yīng)的矩形波數(shù)據(jù)并將其送到選擇器33。
同時，MCU30確定用于高效驅(qū)動電動機36的信號幅度。圖4是用于進行這一操作的方法的流程圖。首先，在步驟S40，確定用于驅(qū)動電動機36的速度。假如電動機36要驅(qū)動變焦透鏡、攝像機的使用者例如對高、中和低變焦速度的其中之一進行選擇，并這一指令通過一外部按鍵或其它裝置輸入。
外部輸入被送到MCU30，MCU30對于用于驅(qū)動電動機36的正弦/余弦波確定對于指令的驅(qū)動速度最有效驅(qū)動所需的適當(dāng)幅值。假如要高速驅(qū)動變焦透鏡，過程進行到步驟S41，在此步驟幅值設(shè)定到9。假如要中速驅(qū)動變焦透鏡，過程進行到步驟S42，在該步驟幅值設(shè)定到8。假如要低速驅(qū)動變焦透鏡，過程進行到步驟S43，在該步驟幅值設(shè)定到7。在響應(yīng)于指令的驅(qū)動速度，在步驟S41，S42或S43對正弦/余弦波選擇適當(dāng)?shù)姆抵?，過程進行到步驟S44。
在步驟S44，由提供到MCU30的信號判定是否應(yīng)當(dāng)使方向反向。假如不反向，過程直接進行到步驟S46。假如方向要反向，由于加到電動機36的負載增加，過程進行到步驟S45，在該步驟通過向在步驟S41，S42或S43確定的幅值加1來確定新的幅值。然后過程進行到步驟46。
在步驟S46，由提供到MCU30上的信號判定是否應(yīng)當(dāng)降低驅(qū)動速度。假如不應(yīng)降低，過程直接進行到步驟S48。假如應(yīng)當(dāng)降低，由于加到電動機36上的負載降低，過程進行到步驟S47，在該步驟，通過由在步驟S44得到的幅值減1確定一個新的幅值。然后，該過程進行到步驟S48。
在步驟S48，由從溫度傳感器(未表示)向MCU30提供的信號判定電動機36或它的環(huán)境溫度是高于還是低于一預(yù)定值。假如溫度高于預(yù)定值，過程直接進行步驟S50。假如溫度低于預(yù)定值，由于加到電動機36上的負載增加，過程進行到步驟S49，在該步驟，通過向在步驟46得到的幅值加1確定新的幅值。然后，流程進行到步驟S50。
在步驟S50，確定哪一個正弦/余弦波應(yīng)用到代表在步驟S49得到的幅值。在這個實例中，假如該幅值等于或大于10，則過程進行到步驟S51，在該步驟選擇幅值為100％的正弦/余弦波。假如幅值等于9，則流程進行到步驟S52，在該步驟，選擇幅值為90％的正弦/余弦波。假如幅值等于或小于8，則過程進行到步驟S53，在該步驟選擇代表幅值為80％的正弦/余弦波的數(shù)值。按照這種方式，根據(jù)用于驅(qū)動電動機36的條件得到用于驅(qū)動電動機36的正弦/余弦波的適當(dāng)幅值。在這個實例中，如上所述，限定正弦/余弦波的幾種不同的數(shù)值預(yù)先存儲在ROM中。因此，這些數(shù)值是被量化的。
由MCU30將所選擇的關(guān)于正弦/余弦波的信息作為AMP信號提供到選擇器33。選擇器33響應(yīng)于所提供的AMP信號選擇出ROM32a到32d中的信號系列的其中一個，并提供所選擇的正弦/余弦波數(shù)據(jù)。
在關(guān)于從選擇器33所選擇并輸出的正弦/余弦波對應(yīng)的矩形波的數(shù)據(jù)中，例如關(guān)于正弦波的數(shù)據(jù)提供到PWM發(fā)生電路34a，關(guān)于余弦波的數(shù)據(jù)提供到PWM發(fā)生電路34b。
由PWM發(fā)生電路34a輸出的矩形波經(jīng)過用于驅(qū)動步進電動機36的H形橋式電路35a提供到步進電動機36的線圈36a。由PWM發(fā)生電路34b輸出的矩形波經(jīng)過H形橋式電路35b提供到步進電動機36的線圈36b上。在這一實例中，經(jīng)過H形橋式電路35a和線圈36a，或者H形橋式電路35b和線圈36b使矩形波被平滑為正弦波(或余弦波)。因此，利用正弦或余弦波驅(qū)動步進電動機36。
圖5是代表向以上述方式驅(qū)動的電動機36提供的正弦波的矢量的示意圖。在該圖中，標(biāo)有“A相”和“B相”的箭頭對應(yīng)于每個兩相激磁型的電動機的兩個線圈的激磁矢量。當(dāng)正弦波和余弦波提供到A相和B相時，如圖所示，它們的復(fù)合矢量在低速運行時畫出一小的矢量軌跡，在高速運行時畫出一大的矢量軌跡。
在圖4所示的流程中，已經(jīng)解釋了用作驅(qū)動電動機的條件的四個因素，即驅(qū)動速度、驅(qū)動方向、降低速度以及電動機及其環(huán)境的溫度。然而，本發(fā)明并不限于這一實例，而是可以采用更多的附加因素。在這種情況下，可以將一個或多個附加步驟增加在流程圖中的步驟S50之前。用于處理這些驅(qū)動條件的各種步驟可以按照任何所需的順序進行。
圖6表示上述實施例的一種改進方案。在圖3所示的實例中，由于關(guān)于具有不同幅值的正弦/余弦波的數(shù)據(jù)存儲在ROM32a到32d，使得由選擇器33以選擇的方式輸出該數(shù)據(jù)，因而這些波的幅值變化是不連續(xù)的。然而在這一改進方案中，ROM40僅存儲關(guān)于幅值為100％的正弦/余弦波的數(shù)據(jù)，ROM40的輸出提供到由來自MCU30的AMP信號控制的VCA(電壓控制的增益控制式放大器)41，這樣該輸出在電平方面受到控制。
從外部向MCU30提供的信號代表用于驅(qū)動電動機36的條件。根據(jù)所提供的信號，將用于指令驅(qū)動方向的UP/DOWN信號和用于確定驅(qū)動速度的讀取時鐘信號提供到地址計數(shù)器31。同時MCU30進行與參照圖4的流程圖解釋的相同程序處理。即按照用于驅(qū)動電動機36的條件，確定正弦/余弦波幅值的數(shù)值是增加還是減少。以這樣一種方式得到的確定正弦波/余弦波的幅值的數(shù)值作為一增益控制信號(AMP信號)提供到VCA41。即例如用于驅(qū)動電動機36的正弦/余弦波的幅值應(yīng)為最大幅值的75％。
利用地址計數(shù)器31由MCU30讀出關(guān)于具有與預(yù)先存儲在ROM40中的正弦/余弦波相對應(yīng)的占空比的矩形波的數(shù)據(jù)，該地址計數(shù)器31提供UP/DOWN信號和讀取時鐘信號。此處讀出數(shù)據(jù)被提供到VCA41。另外還向VCA41提供代表正弦/余弦波幅值的數(shù)值(AMP信號)。根據(jù)這一數(shù)值，對由ROM40提供的數(shù)據(jù)進行預(yù)定的算法運算，以便產(chǎn)生占空比對應(yīng)于幅值例如為75％的正弦/余弦波的矩形波數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)提供到PWM發(fā)生電路34a和34b。這時，在由ROM40提供的數(shù)據(jù)當(dāng)中，例如將正弦波數(shù)據(jù)提供到PWM發(fā)生電路34a，將余弦波數(shù)據(jù)提供到PWM發(fā)生電路34b。
由PWM發(fā)生電路34a輸出的矩形波經(jīng)過用于驅(qū)動步進電動機36的H形橋式電路35a提供到步進電機36的線圈36a。由PWM發(fā)生電路34b輸出的矩形波經(jīng)過H形橋式電路35b提供到步進電動機36的線圈36b。在這種情況下，經(jīng)過H形橋式電路35a和線圈36a或者H形橋式電路35b和線圈36b，使該矩形波被平滑為正弦波(或余弦波)。因此，利用正弦波或余弦波驅(qū)動步進電動機36。
在上面解釋的實例中，是利用恒定電壓驅(qū)動步進電動機的。然而，通過在H形橋式電路中裝設(shè)一個電阻以便檢測在電動機線圈中流過的電流，以及通過將檢測信號反饋到PWM發(fā)生電路，本發(fā)明也可以采用恒定的電流驅(qū)動。
雖然，對于利用程控步驟驅(qū)動方式驅(qū)動的步進電動機和驅(qū)動速度變化的實例已經(jīng)進行了上述介紹。然而，本發(fā)明并不限于這些實例。對于驅(qū)動波形，本發(fā)明通過利用一用于兩相激磁驅(qū)動方式和1-2相激磁驅(qū)動方式的矩形波和以類似方式通過改變幅值都可以實現(xiàn)本發(fā)明。
另外，對于步進電動機的負載狀態(tài)，可以對MCU進行設(shè)計，以判斷各種因素，并不限于高速驅(qū)動和低速驅(qū)動。
正如上面解釋的，根據(jù)本發(fā)明，可以向用于驅(qū)動攝像機的變焦透鏡的步進電動機提供響應(yīng)于加到步進電動機上的負載的適當(dāng)驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)。因此，可以降低電動機的功率消耗。因此，蓄電池可以長時間地提供電能，便攜式攝像機可以長時間使用。
另外，電動機的功率消耗實現(xiàn)最優(yōu)，電動機的發(fā)熱可被抑制。
此外，由于在低速驅(qū)動過程中以很低的能量驅(qū)動電動機，可以降低電動機的振動和噪聲。
上面已經(jīng)結(jié)合附圖對本發(fā)明的各特定優(yōu)選實施例進行了介紹，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于這些具體的實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在其范圍內(nèi)進行各種變化和改進，也不會脫離由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
權(quán)利要求
1.一種便攜式攝像機，采用用于驅(qū)動變焦透鏡和聚焦透鏡的步進電動機，該攝像機包含驅(qū)動信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生對于所述步進電動機的驅(qū)動信號；以及一裝置，用于響應(yīng)于所述驅(qū)動信號估算加到所述步進電動機上的負載和用于根據(jù)估算的負載控制驅(qū)動電壓或驅(qū)動電流。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式攝像機，其特征在于每一所述步進電動機為采用正弦波作為所述驅(qū)動信號(電壓或電流)類型的電動機，并且其中關(guān)于具有不同幅值的正弦波的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，以便利用關(guān)于所選擇的其中一個所述正弦波的數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式攝像機，其特征在于每個所述步進電動機為采用正弦波作為所述驅(qū)動信號(電壓或電流)類型的電動機，并且其中關(guān)于正弦波的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，以便利用幅值控制裝置通過控制關(guān)于正弦波的數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動電壓(或驅(qū)動電流)。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式攝像機，其特征在于所述的驅(qū)動信號發(fā)生裝置包括一地址計數(shù)器，該地址計數(shù)器被提供有來自MCU的讀取時鐘信號和UP/DOWN信號；一ROM，響應(yīng)于由所述地址計數(shù)器提供的地址數(shù)據(jù)，由該ROM讀出矩形波數(shù)據(jù)；以及一PWM發(fā)生電路，被提供有由所述ROM輸出的矩形波數(shù)據(jù)，由所述PWM發(fā)生電路輸出的矩形波經(jīng)過H形橋式電路提供到所述步進電動機。
5.如權(quán)利要求4所述的便攜式攝像機，其特征在于所述的用于控制驅(qū)動電壓或驅(qū)動電流的裝置通過利用所述MCU估算加到所述步進電動機上的負載和根據(jù)估算的負載控制所述的驅(qū)動電壓或驅(qū)動電流。
6.如權(quán)利要求1所述的便攜式攝像機，其特征在于估算加到所述步進電動機上的負載是根據(jù)關(guān)于驅(qū)動速度、方向變化、加速或減速以及環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)進行的。
全文摘要
由一電路向一加法器提供用于控制移動聚焦透鏡的電動機的信號。將外部輸入的變焦指令提供到一電路。由該電路向該加法器提供用于控制移動變焦透鏡的電動機的信號。加法器將這些信號疊加，并將其結(jié)果以串行傳輸方式提供到前置驅(qū)動器。前置驅(qū)動器讀出具有適當(dāng)幅值的正弦波數(shù)據(jù)，并且分別將它們提供到電動機驅(qū)動器，以便驅(qū)電動機。
文檔編號H04N5/232GK1138268SQ9610601
公開日1996年12月18日 申請日期1996年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月27日
發(fā)明者川口直樹, 大地慶和 申請人:索尼公司