[发明专利]便携式摄像机

说明书

本发明涉及一种在自动聚焦和变焦机构中采用步进电动机的便携式摄像机。

很多便携式摄像机，特别是适于家用的小型摄像机包含使摄像机易于使用的内置的自动聚焦和变焦机构。自动聚焦和变焦机构包括镜头驱动装置，这些机构通常由步进电动机驱动。

通常步进电动机主要是利用矩形波方式驱动的。然而，利用矩形波方式驱动的步进电动机在使用中会产生由振动和高次谐波引起的噪声。因而，大多数装入摄像机的步进电动机利用正弦波方式驱动。

根据预先存储在ROM中的数据实现正弦波驱动，而实际上不产生正弦波。ROM存储的数据表示矩形波的占空比，对应于按照适当的间隔通过采样得到的正弦波。例如，占空比在0(弧度)角时确定为50％，在π/2为100％，在3π/2时为0％，依序类推。利用根据这些数据产生的矩形波驱动步进电动机。这时，利用一用于驱动步进电动机的桥式电路式利用电动机本身的线圈使矩形波平滑成为正弦波。

存储在ROM中的数据对应于正弦波。因此，ROM不需要存储从0到2π整个周期的数据，而是可以例如存储仅从0到π/2的1/4周期的数据。当驱动步进电动机时，从0到π/2期间，直接使用从ROM读出的数据，而在从π/2到π期间，按照与从0到π/2的顺序相反的顺序读出存储在ROM中的数据。从π到3π/2期间，按照正常的顺序读出存储在ROM中的从0到π/2的数据，不过使符号相反。从3π/2到2π期间，按照相反的数据读出从0到π/2的数据，并标以相反的符号。采用这种方式，在必要的情况下，通过改变读取数据的次序和/或改变符号，就可以仅由从0到π/2的数据产生从0到2π整个周期的数据。

当利用正弦波方式驱动步进电动机时，通过改变正弦波的周期来改变电动机的驱动速度值，即高速驱动，低速驱动或其它方式。图7表示用于不同驱动速度的具有不同周期的正弦波。如图所示，高速驱动则周期短，低速驱动则周期长。不管速度如何，正弦波的幅值是恒定的。

图8表示用于驱动步进电动机的常规电路配置。这里所用的步进电动机为PM(永磁)型二相激磁的双极驱动的，通常用于驱动摄像机的镜头、软盘驱动系统以及其它装置。

MCU100向地址计数器101提供读取的时钟信号和UP/DOWN(上升/下降)信号。根据这些信号，由地址计数器101向ROM102提供用于从ROM102中读出正弦波数据的地址数据。

读取的时钟信号决定了由ROM102读出的正弦波的频率。因此，读取的时钟信号的间隔短，则正弦波频率高，高速驱动步进电动机。与之相似，假如读取时钟的间隔长，则低速驱动步进电动机。UP/DOWN信号使由ROM102读出的正弦波数据的符号转化，从正到负，或从负到正，使得可沿相反的方向驱动步进电动机。

ROM102还存储与1/4周期即由0到π/2的正弦波对应的矩形波的占空比相关的数据。因而，当由ROM102读出数据时，地址计数器101控制在预定的周期范围内用于读出数据的次序，并且按照上面解释的方式对该数据加上正号或负号，从而产生并输出用于从0到2π的完整周期的数据。

将与对应正弦波的矩形波占空比有关的数据提供到PWM发生电路103和104。这里驱动的是如上所述的二相激磁型步进电动机。因而，将相位差为π/2的各正弦波同时提供到电动机。通过改变由ROM102的读取数据的方式可以实现产生不同相位的正弦波。

由PWM发生电路103输出的矩形波经过一用于驱动步进电动机107的H形桥式电路105提供到步进电动机107的线圈107a。由PWM发生电路104输出的矩形波经过一用于驱动步进电动机107的H形桥式电路106提供到步进电动机107的线圈107b。这些矩形波输出利用H形桥式电路105和线圈107a，或者利用H形桥式电路106和线圈107b被平滑为正弦波(或余弦波)。因此，实现了利用正弦波驱动步进电动机107。

图9是表示提供到以上述方法驱动的步进电动机107的正弦波的矢量图。在该图中，标有相A和相B的箭头对应于两个线圈107a和107b的各自激磁矢量。当将正弦和余弦波提供到相A和相B时，它们的复合矢量画出一如图所示的具有指定直径的一个圆。

在采用这种步进电动机的摄像机中，在自动聚焦的过程中，为了精确调节聚焦之类，步进电动机的驱动方向频繁地改变。此外，在实行变焦功能的过程中，频繁地由一个方向到另一个方向改变旋转方向。另外，假如摄像机具有改变变焦速度的功能，变焦速度的改变引起电动机驱动速度的变化。