JPH1028392A - モータの位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータ部の中立位置を確実にかつ簡単に検出
することができるモータの位置検出装置を提供するこ
と。 【解決手段】 Ｎ極とＳ極を有する駆動用のマグネット
を備えるロータ部１８と、このロータ部１８を回転可能
に支持し、駆動用のコイルを備えるステータ部１７と、
ロータ部１８に配置されるロータ部１８の回転検出用の
多極着磁マグネット１００と、ロータ部１８とともに回
転する多極着磁マグネット１００の磁束を受けて一定の
振幅を有する周期性の回転検出用の信号ＷＸを出力し、
ロータ部１８が中立位置の時に、駆動用マグネットのＮ
極とＳ極間の磁束が多極着磁マグネット１００の磁束に
影響を与えて振幅が変化した回転検出用の信号ＷＸを出
力するセンサと、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの位置検出
に関し、特にモータのロータ部の中立位置を確実に行う
ことができるモータの位置検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】モータ、例えば偏平モータは一例として
ビデオカメラ装置のレンズ鏡筒を駆動するアクチュエー
タとして用いられている。この種のモータでは、ロータ
部の位置制御を行うために周期性のある出力波形を発生
させてその周期性のある出力波形を捕らえることで、モ
ータのロータ部の位置を測定して、モータのロータ部の
位置制御を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のモータでは、
周期性のある出力波形を発生するための周波数発生用の
マグネットがロータ部に固定されているが、このような
周波数発生用のマグネットで得られる周期性の一定の振
幅を有する出力波形は常に一定の振幅を有する一定の周
期の波形であるので、ロータ部のリセット位置、すなわ
ちロータ部の中立位置を検出するのには向いていない。
そこで本発明は上記課題を解消し、ロータ部の中立位置
を確実にかつ簡単に検出することができるモータの位置
検出装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、Ｎ極とＳ極を有する駆動用のマグネットを備え
るロータ部と、このロータ部を回転可能に支持し、駆動
用のコイルを備えるステータ部と、ロータ部に配置され
るロータ部の回転検出用の多極着磁マグネットと、ロー
タ部とともに回転する多極着磁マグネットの磁束を受け
て一定の振幅を有する周期性の回転検出用の信号を出力
し、ロータ部が中立位置の時に、駆動用マグネットのＮ
極とＳ極間の磁束が多極着磁マグネットの磁束に影響を
与えて振幅が変化した回転検出用の信号を出力するセン
サと、を備えるモータの位置検出装置により、達成され
る。

【０００５】ロータ部はＮ極とＳ極を有する駆動用のマ
グネットを備えている。ステータ部はロータ部を回転可
能に支持しかつ駆動用のコイルを備えている。多極着磁
マグネットがロータ部に配置されておりロータ部の回転
検出用に用いられる。センサは、ロータ部とともに回転
する多極着磁マグネットの磁束を受けて一定の振幅を有
する周期性のある回転検出用の信号を出力する。しかも
このセンサは次のように振幅が変化した回転検出用の信
号を出力することができる。つまり駆動用マグネットの
Ｎ極とＳ極の磁束が、多極着磁マグネットの磁束に影響
を与えて、振幅が変化した回転検出用の信号を出力す
る。このようにすることで、ロータ部の中立位置をこの
振幅が変化した回転検出用の信号で特定することができ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００７】図１と図２は、本発明のモータの位置検出
装置を備えるビデオカメラ装置の一例を示している。図
１では、ビデオカメラ装置１がコンピュータＣＰに接続
されている。このコンピュータＣＰは、ビデオカメラ１
に対して制御信号を与えることにより、ビデオカメラ装
置１のレンズ１０が所定の方向に向けられるようになっ
ている。この種のビデオカメラ装置１は、例えば会議を
行っている時に各参加者を選択的に写したりすることが
できる。あるいはこの種のビデオカメラ１は、セキリュ
ティ用の監視に用いることも勿論できる。

【０００８】本実施例の形態において、本発明をいわゆ
る片持ち支持構造のジンバル機構について説明するが、
本発明はこれに限らず、いわゆる両持ち支持構造のジン
バル機構にも適用することができる。

【０００９】図２のビデオカメラ装置１は前端部（撮影
方向を前方とする）に開口２ａを有する箱形の外筐２を
有しており、外筐２の開口２ａを覆う前面カバー３は透
明材料で形成されている。尚、前面カバー３は、図１に
おいて、所定の曲率をもった球面状とされているが、球
面に限らない。

【００１０】外筐２と前面カバー３とによって画成され
る空間４内では、外筐２の内底面に金属製のシャーシ５
が固定されており、該シャーシ５上の前側にレンズ鏡筒
６及びその支持機構７が配置されている。

【００１１】図２のレンズ鏡筒６は角型の筒状をしてお
り、撮影レンズ系、可動レンズ駆動部、撮像部等が設け
られている。レンズ鏡筒６の前端部には一体的にフラン
ジ８が形成されている。そして、フランジ８の中央部に
は円筒部９が前方に向けて設けられており、円筒部９内
に撮影レンズ系の一部を構成するレンズ１０が位置され
ている。レンズ鏡筒６の後端部には基板１１が固定され
ており、基板１１には固体撮像素子（ＣＣＤ）１２が取
り付けられて撮像部を構成している。

【００１２】図２のレンズ鏡筒６は支持機構７によって
支持されており、支持機構７は、図３の側面図と図５の
矢印Ｔで示すように、レンズ鏡筒６を鉛直面内において
傾けるためのチルティング機構１３と、図４の平面図の
矢印Ｐで示すようにレンズ鏡筒６を鉛直軸の回りに回動
させるためのパンニング機構１４とを備えている。

【００１３】図３のチルティング機構１３は、正面から
見てほぼ逆Ｌ字状をしレンズ鏡筒６における右側の側板
部の中央部を軸支する支持部材１５と、支持部材１５の
鉛直方向に延びる鉛直板１５ｖとレンズ鏡筒６との間に
介在されたモータ１６とから成っており、モータ１６に
よりその水平軸ＨＬの回りにレンズ鏡筒６が回動され
る。

【００１４】図６のモータ１６は支持部材１５の鉛直板
１５ｖの左側面に固着されたステータ部１７と、ステー
タ部１７に対向配置されレンズ鏡筒６の右側部に固着さ
れたロータ部１８等から成る。

【００１５】図６のステータ部１７は、支持部材１５の
鉛直板１５ｖの左側面に固着されたステータ基板１９
と、該ステータ基板１９及び鉛直板１５ｖを貫通するよ
うに固着された軸受部２０と、軸受部２０を囲むように
ステータ基板１９に配設された複数のステータコイル
（駆動用のコイル）２１，２１、・・・とから成る。

【００１６】図６のロータ部１８は、ステータ部１７の
ステータコイル２１，２１、・・・に対向して配置さ
れ、その周方向にＳ極とＮ極とが交互に多数着磁された
リング状のロータマグネット２２と、円板状でその外周
縁に背の低い周壁を有しロータマグネット２２を支持し
た偏平な鉄製のロータケース２３と、ロータケース２３
の中心に突設された支軸２４とから成る。

【００１７】図６のロータ部１８の支軸２４はステータ
部１７の軸受部２０にベアリング２５、軸受メタル２６
及びスリーブ２７を介して回転自在に支持され、これに
より、ロータ部１８はステータ部１７に対して回転自在
に支持されている。

【００１８】ロータケース２３の外周には回転角度検出
用のマグネット１００が設けられており、マグネット１
００の外周面には、周方向に細かいピッチでＳ極とＮ極
とが交互に着磁されている。

【００１９】レンズ鏡筒６は支持部材１５の鉛直板１５
ｖに対して回動自在に支持され、ステータコイル２１，
２１、・・・に駆動電流を供給することにより、ロータ
マグネット（駆動用のマグネット）２２に回転力が生
じ、ロータ部１８とともに、レンズ鏡筒６がチルティン
グ方向Ｔに回動できる。

【００２０】次に、図４のパンニング機構１４は、支持
部材１５と、支持部材１５の鉛直板１５ｖの下縁から左
方へ向けて水平に延びる水平板１５ｈと、シャーシ５と
の間に介在されたモータ３０とから成っており、モータ
３０によりその鉛直軸ＶＬの回りに支持部材１５とレン
ズ鏡筒６が回動される。

【００２１】図６のモータ３０は、モータ１６とその構
成において実質的に同じである。モータ３０はシャーシ
５に固定されたステータ部１７とステータ部１７に回転
自在に支持されると共に支持部材１５の水平板１５ｈの
下面に支持されたロータ部１８とから成る。

【００２２】図６のステータ部１７は、シャーシ５の上
面に固着されたステータ基板１９と、ステータ基板１９
及びシャーシ５を貫通するように固着された軸受部２０
と、該軸受部２０を囲むようにステータ基板１９に配設
された複数のステータコイル２１，２１、・・・とから
成る。

【００２３】図６のロータ部１８は、ステータ部１７の
ステータコイル２１，２１、・・・に対向して配置され
その周方向にＳ極とＮ極とが交互に多数着磁されたリン
グ状のロータマグネット２２と、円板状でその外周縁に
背の低い周壁を有しロータマグネット２２を支持した偏
平な鉄製のロータケース２３と、ロータケース２３の中
心に設けられた支軸２４とから成る。

【００２４】ロータケース２３はこれに固着されたロー
タマグネット２２がステータコイル２１，２１、・・・
に対向する向きで、そのロータ部１８の支軸２４がステ
ータ部１７の軸受部２０にはめこまれて、ステータ部１
７に回転自在に支持されている。

【００２５】これにより、レンズ鏡筒６及び支持部材１
５はシャーシ５に対して図４と図５のパンニング方向Ｐ
に回動自在に支持される。

【００２６】ロータケース２３の外周面には回転角度検
出用のマグネット１００が設けられており、マグネット
１００はその周方向に細かいピッチでＳ極とＮ極とが交
互に着磁されている。

【００２７】図６のモータ１６又はモータ３０のステー
タコイル２１，２１、・・・又は２１，２１、・・・に
駆動電流を供給すると、ロータ部１８が回動し、レンズ
鏡筒６をチルティング方向Ｔに又はパンニング方向Ｐに
それぞれ回動させ、レンズ鏡筒６が外筐２の空間４内に
おいて姿勢制御できる。

【００２８】モータ１６，３０はその構成がほとんど同
じであるので、部品の共通化を図ってコストの低減を図
ることができる。

【００２９】シャーシ５の後端部から立ち上がった基板
支持部３１には、回路基板３２が上下方向に沿う向きあ
って支持されており、回路基板３２と上記基板１１とは
フレキシブルプリント基板３３によって接続されてい
る。レンズ鏡筒６はチルティング機構１３やパンニング
機構１４によって姿勢が変化するため、これに応じて変
化するレンズ鏡筒６と回路基板３２との間の間隔に追従
するように両者間をフレキシブルプリント基板３３で接
続しており、フレキシブルプリント基板３３を介してＣ
ＣＤ１２からの情報を得たり、チルティング機構１３や
パンニング機構１４の駆動源への制御信号等が送られる
ようになっている。回路基板３２と外部回路との接続は
接続コード３４を介して行われる。

【００３０】図８は上述したビデオカメラ装置１に対し
て設けられているモータ１６（３０）をより詳しく示し
ている。このモータ１６（３０）は、偏平のブラシレス
モータであり、すでに述べたようにロータ部１８とステ
ータ部１７を備えている。ステータ部１７のステータ基
板１９の上には磁気抵抗素子センサ（ＭＲセンサとい
う）２００が配置されている。またロータ部１８の外周
部には一定の振幅を有する周期性のある回転検出用の信
号（図１１参照）Ｗを出力するための多極着磁マグネッ
ト１００が配置されている。この多極着磁マグネット１
００は、図８、図１２及び図９に示すように、駆動用の
マグネット２２のＮ極とＳ極の境界部２５０を中心とし
て左右に均等な長さになるように配置されている。この
多極着磁マグネット１００は、例えば２５０個のＮ極と
Ｓ極が交互に多極着磁されたものである。ロータ部１８
の駆動用マグネット２２は、例えばネジウム、サマリウ
ムコバルト等の希土類系磁石により作られているが、多
極着磁マグネット１００はプラスチックと希土類系磁石
又はフェライト磁石の混合によるプラスチックマグネッ
トにより作られている。

【００３１】駆動用マグネット２２の磁束に比べて多極
着磁マグネット１００はかなり小さいものである。図１
２は、駆動用マグネット２２、ロータ部１８の回転検出
のための周波数発生用の多極着磁マグネット１００及び
ＭＲセンサ２００の位置関係を示している。多極着磁マ
グネット１００は上述したように駆動用マグネット２２
の周囲の１／３程度の領域に配置されているが、特徴的
なのは、図１２においては多極着磁マグネット１００の
隣接するＳ極とＮ極の境界部３５０が駆動用マグネット
２２のＮ極とＳ極の境界部２５０に一致していることを
示していることである。そして境界部２５０，３５０
は、磁気抵抗素子センサ２００の感磁部２０１の中央位
置４５０に対応している。つまり境界部２５０、境界部
３５０、中央位置４５０は、ラインＬ上に沿っている。

【００３２】図９においてロータ部１８とともに多極着
磁マグネット１００のポイントＰ１からポイントＰ２に
かけてＲ方向に回転する場合に、ポイントＰ１がライン
Ｌを先に横切り最終的にはポイントＰ２が後で横切るこ
とになる。この場合には図１１に示すように一定の振幅
Ｄを有する周期性のある周波数発生信号Ｗが得られる。

【００３３】ところが、図１２と図９に示すように境界
部２５０、境界部３５０がＭＲセンサ２００の中央位置
４５０にピッタリと一致した時点、すなわちロータ部１
８の中立位置ＭＰの状態になると、図１１（Ａ）の状態
から図１１（Ｂ）に示すように変化部ＷＸが周波数発生
信号Ｗに生ずる。このように変化部ＷＸが生じるのは次
のような理由からである。つまり、図１２のように駆動
用マグネット２２のＮ極からＳ極には磁束Ｆが生じてい
るが、周波数発生用の多極着磁マグネット１００のＮ極
からＳ極に至る磁束Ｆ１が駆動用マグネット２２の磁束
Ｆの影響を受けてほぼ消されてしまうので、感磁部２０
１は多極着磁マグネット１００の磁束Ｆ１をほぼ感じる
ことができなくなるためである。このようにすること
で、ＭＲセンサ２００は変化部ＷＸを捕らえるだけで、
ロータ部１８の中立位置（図９と図１２に示す位置）を
確実にかつ簡単に検出することができる。

【００３４】このようにロータ部１８の中立位置（リセ
ット位置ともいう）を検出することにより、ロータ部１
８の位置制御をより有効に用いることができる。すなわ
ち、中立位置をセット状態での正面にすることにより、
すみやかに正面位置することが可能となる。また、中立
位置からの位置を座標変換することができるため、ポジ
ションメモリー動作や自動追尾動作に非常に有効とな
る。

【００３５】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れない。例えば、上述した実施の形態では周波数発生用
の多極着磁マグネット１００が、図９のようにロータ部
１８の周囲のごく一部、例えば角度でいえば１２０度程
度の範囲で接着剤で固定されている。しかしこれに限ら
ず、多極着磁マグネット１００はロータ部１８の全周に
おいて形成されていてもよい。これにより、図９の駆動
用マグネットはＮ極とＳ極が合計４つ設けられている４
極のマグネットであるので、図９のように中立位置ＭＰ
１，ＭＰ２，ＭＰ３，ＭＰ４の合計４つの地点で感磁部
２０１が検出することができる。

【００３６】また上述した実施の形態では、本発明のモ
ータの位置検出装置がビデオカメラ装置の鏡筒とレンズ
を移動するチルティング操作及びパンニング操作するた
めに用いられているがこれに限らず、他の分野における
装置の要素を回転するような操作にも勿論使用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロータ部の中立位置を確実にかつ簡単に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの位置検出装置を備えるビデオ
カメラ装置等を示す斜視図。

【図２】図１のビデオカメラ装置を示す断面を有する側
面図。

【図３】図２のビデオカメラ装置のチルティング操作を
示す図。

【図４】ビデオカメラ装置のパンニング操作を示す図。

【図５】ビデオカメラ装置の外観を示す斜視図。

【図６】ビデオカメラ装置のモータを示す図。

【図７】ビデオカメラ装置の別の角度から見た図。

【図８】モータの一例を示す斜視図。

【図９】モータを示す平面図。

【図１０】モータのロータを示す斜視図。

【図１１】モータにおいて発生する周波数発生信号及び
その変化部を示す図。

【図１２】駆動用マグネット、多極着磁マグネット、磁
気抵抗素子センサの位置関係を示し、特にロータ部の中
立位置の状態を示す図。

【符号の説明】

Ｗ・・・周波数発生信号（回転検出用の信号）、ＷＸ・
・・回転検出用の信号（周波数発生信号）の変化部、１
・・・ビデオカメラ、１３・・・チルティング機構、１
４・・・パンニング機構、１６，３０・・・モータ、１
７・・・ステータ部、１８・・・ロータ部、１００・・
・多極着磁マグネット（ロータ部の回転検出のための周
波数発生信号用のマグネット）、２００・・・磁気抵抗
素子センサ（ＭＲセンサ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ極とＳ極を有する駆動用のマグネット
   を備えるロータ部と、 このロータ部を回転可能に支持し、駆動用のコイルを備
   えるステータ部と、 ロータ部に配置されるロータ部の回転検出用の多極着磁
   マグネットと、 ロータ部とともに回転する多極着磁マグネットの磁束を
   受けて一定の振幅を有する周期性の回転検出用の信号を
   出力し、ロータ部が中立位置の時に、駆動用マグネット
   のＮ極とＳ極間の磁束が多極着磁マグネットの磁束に影
   響を与えて振幅が変化した回転検出用の信号を出力する
   センサと、を備えることを特徴とするモータの位置検出
   装置。
2. 【請求項２】 ビデオ装置の鏡筒のチルティング操作
   と、この鏡筒のパンニング操作に用いられる請求項１に
   記載のモータの位置検出装置。