专利名称：电机驱动设备、数字相机和电机控制方法
技术领域：
本发明涉及电机的通电(energization)，更具体地说是涉及一种控制数字相机的镜筒电机电源的电机驱动设备、一种数字相机和一种电机控制方法。
背景技术：
通常，在诸如数字相机这种相机中的镜筒被活动地安装在相机上以强调便携性。此外，有一种用于高速起动的方法。在该方法中，在每次电机起动时应用高压。通常，通过改变连接到电源的串联调节器的电压，在电机高速驱动时直接应用电源电压，而在电机以普通速度驱动期间降低电压以减少电机的电流。
作为传统技术，有一种″电机驱动设备″，其防止严重震动和同步断开(pulling-out of synchronism)、以及防止在电机将要开启时使用的加速控制期间发生的令人不安的振动噪声。例如，在公开申请号为2002-78385的日本专利申请中公开了上述这种技术。此外，有一种″电机驱动控制器″，其在电机起动之后的短时间内收敛(converges)振动控制并在收敛之后更精确地执行相位控制和振动控制。例如，在公开申请号为2003-189692的日本专利申请中公开了上述这种技术。
可是，在传统技术中，因为电源电压被串联调节器部分地耗费，所以功率不能充分地减少。
在公开申请号为2002-78385的日本专利申请公开的技术中，对于一种在每次起动时改变电源本身动作的方法，虽然输入滤波器电路是可变的，但是没有考虑由于反馈电阻改变引起的电压方面的改变。另外，在公开申请号为2003-189692的日本专利申请公开的技术中建议了一种通过使用正弦波控制来抑制振动的方法，可是没有考虑由于反馈电阻改变引起的电压改变。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述传统技术中的问题。
根据本发明一个方面的电机驱动设备包括电源电路，该电路经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压。电源电路在电机起动开始时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得电机在高速和低速中的任何一种速率上都可以起动。
根据本发明另一方面的电机驱动设备包括电源电路，该电路经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压。电源电路在电机起动终止时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得电机在高速和低速中的任何一种速率上都可以起动。
根据本发明另一方面的电机驱动设备包括电源电路，该电路经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压。电源电路在电机起动的开始和终止时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得电机在高速和低速中的任何一种速率上都可以起动。
根据本发明另一个方面的数字相机包括根据本发明上述方面的电机驱动设备。
根据本发明另一方面的电机控制方法包括经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压。所述控制包括在至少一次电机起动开始时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得电机在高速和低速中的任何一种速率上都可以起动。
当结合附图阅读时，本发明的其他目的、特征和优点将在下面本发明的详细描述中进行明确的阐述或从下面中本发明的详细说明中变得更清楚。
图1是根据本发明的一个实施例的数字相机的框图；图2是根据本发明的一个实施例的电机起动时的操作流程图；图3是根据本发明的一个实施例的电机终止时的操作流程图；图4是根据本发明的第一实施例的蓄电池端子电压测量单元的框图；以及图5是根据本发明的第二实施例的蓄电池端子电压测量单元的框图。
具体实施例方式
根据本发明的电机驱动设备、数字相机和电机控制方法的示范实施例在下面参考附图进行详细的解释。
图4是根据本发明的第一实施例的蓄电池端子电压测量单元的框图。如图4所示，蓄电池端子电压测量单元包括电源单元703、701和702、电源开关1-22、输入平滑电容器1-11、电压升压线圈1-12、整流二极管1-13、输出平滑电容器1-15、负载1-21(对应于图1中显示的204、207、205、209、206、208、210和211)、反馈电阻11-16、反馈电阻21-17、反馈电阻31-18、反馈电阻短路晶体管1-19和直流电路(DC)-DC转换器集成电路(IC)1-2。
DC-DC转换器IC 1-2包括IC电源1-3、输出驱动电路1 1-4、脉宽调制(PWM)比较器1-8、锯齿波产生电路1-7、误差放大器(AMP)1-9、内部电源1-10和短路/过压保护电路1-23。
当系统控制器4打开电源开关1-22的时候，电源被提供给DC-DC转换器IC 1-2的电源，从而起动IC电源1-3。因为输出仍然是0伏特(V)，所以DC-DC转换器IC开始操作。被反馈电阻1 1-16、反馈电阻2 1-17和反馈电阻3 1-18的电阻划分的电压被输入误差AMP 1-9，该输出和内部电源1-10的电压进行比较，当电压低的时候，就向PWM比较器1-8输入用于操作的控制信号。
通过PWM比较器1-8这个信号和锯齿波电平相互比较，输出脉冲输出。为驱动金属氧化物半导体(MOS)1-20，通过输出驱动电路1-4来输出脉冲输出。当输出电压超过某个范围的时候，短路/过压保护电路1-23就关掉DC-DC转换器IC。
通过MOS 1-20的交换#操作，存储在电压升压线圈1-12中的电荷被整流二极管1-13整流并提供给通过输出平滑电容器1-15平滑的负载1-21。当电压可与内部电源1-10的电压相比且超过它的时候，通过上述操作的反向操作关闭MOS 1-20。
图5是根据本发明的第二实施例的蓄电池端子电压测量单元的框图，其中增加了同步校正。根据第二实施例的蓄电池端子电压测量单元包括电源单元703、701和702、电源开关1-22、输入平滑电容器1-11、电压升压线圈1-12、整流二极管1-13、同步校正MOS 1-14、输出平滑电容器1-15、负载1-21(对应于图1中显示的204、207、205、209、206、208、210和211)、反馈电阻1 1-16、反馈电阻2 1-17、反馈电阻31-18、反馈电阻短路晶体管1-19和DC-DC转换器IC 1-2。
DC-DC转换器IC 1-2包括IC电源1-3、输出驱动电路11-4、反相电路1-5、输出驱动电路21-6、PWM比较器1-8、锯齿波产生电路1-7、误差AMP1-9、内部电源1-10和短路/过压保护电路1-23。
当系统控制器4打开电源开关1-22的时候，电源被提供给DC-DC转换器IC1-2的电源，从而起动IC电源1-3。因为输出仍然是0V，所以DC-DC转换器IC开始操作。被反馈电阻11-16、反馈电阻21-17和反馈电阻31-18的电阻分压的电压被输入到误差AMP 1-9，该输出和内部电源1-10的电压相比，当电压低的时候，向PWM比较器1-8输入用于操作的控制信号。
通过PWM比较器1-8这个信号和锯齿波电平相互比较，输出脉冲输出。为了驱动金属氧化物半导体(MOS)1-20和1-14，通过输出驱动电路1-4，反相电路1-5和输出驱动电路1-6输出脉冲输出。
通过MOS 1-20的交换#操作，存储在电压升压线圈1-12中的电荷被整流二极管1-13整流并提供给通过输出平滑电容器1-15平滑的负载1-21。当整流半导体执行整流操作时，MOS1-14开启，MOS 1-14是一个用于补充二极管Vf的同步整流的开关。金属氧化物半导体(MOS)1-14和1-20两者可以用晶体管代替。此外，晶体管可以用MOS代替。
图1是根据本发明的一个实施例的数字相机的框图。数字相机包括透镜系统2、聚焦透镜系统201、变焦透镜系统202、包括有光圈(diaphragm)等的机械装置203、聚焦电机204、变焦电机205、光圈电机206、聚焦电机驱动设备207、变焦电机驱动设备208、光圈电机驱动设备209(快门电机210和快门电机驱动设备211在这个实例中分别说明)、定时发生器(TG)301、电荷耦合器件(CCD)302、相关复式抽样(CDS)电路303、自动增益控制放大器(AGC放大器)304、模数(A/D)转换器305、图像预处理器(IPP)306、离散余弦变换(DCT)308、Huffman编码器/解码器309、存储卡控制器(MCC)310、只读存储器(RAM)307(内存储器)、卡接口311、个人电脑(PC)卡312(包括存储卡等等)、控制器(中央处理单元(CPU))4、闪存(电可擦可编程只读存储器(EEPROM))401、用于控制器402的模数转换器、用于控制器403的数模(D/A)转换器、系统总线线路404、液晶显示器(LCD)显示单元602、辅助灯603、辅助灯驱动电路604、LCD驱动电路601、闪光灯5、DC-DC转换器7、电池A 701、电池B 702、交流电(AC)适配器703、控制单元9、释放开关901、模式输入单元902、音频放大单元8、麦克风801、扬声器802、耳机803、振动电机驱动设备1001和振动电机1002。
透镜单元包括机械装置203，机械装置203包括透镜系统2、光圈、滤镜等等。机械装置203的机械快门曝光两个区域。虽然在图1中快门机械被作为一个独立的曝光单元进行说明，但是机械装置203也可以充当快门机械装置。例如，透镜系统2由变焦镜头形成，并由聚焦透镜系统201和变焦透镜系统202构造。
聚焦电机驱动设备207根据控制器4提供的控制信号驱动聚焦电机204以将聚焦透镜系统201移动到光轴方向。变焦电机驱动设备208根据控制器4提供的控制信号驱动变焦电机205以将变焦透镜系统202移动到光轴方向。例如，光圈电机驱动设备209根据控制器4提供的控制信号驱动机械装置203以设置光圈的一级光圈。
CCD 302经由透镜单元将输入图像转换成为电信号(模拟图像数据)。CDS电路303是一个为CCD类型的图像拾取装置减少噪音的电路。
此外，AGC放大器304校正已经在CDS电路303中经过相关复式抽样的信号的电平。该设置通过在AGC放大器304上经由AGC放大器304中内置的数-模转换器设置那些设置数据(控制电压)来完成。此外，模数转换器305经由AGC放大器304将从CCD输入的模拟图像数据转换成为数字图像数据。换句话说，来自CCD 302的输出信号以最适宜的采样频率，例如国家电视系统委员会(NTSC)信号的子载波频率的整倍数，经由CDS电路303、AGC放大器304，由模数转换器305转换成为数字信号，充当数字信号处理单元的图像预处理器(IPP)306、离散余弦变换(DCT)308和Huffman编码器/解码器309将从模数转换器305输入的数字图像数据分离为色差(Cb和Cr)和亮度(Y)，并且执行不同的处理和数据处理以校正和压缩/扩展图像。例如，DCT 308和Huffman编码器/解码器309执行正交变换/反向正交变换，该变换是与遵循联合图像专家组(JPEG)的图像压缩/扩展一步，他们还执行Huffman编码/解码，这也是遵循图像压缩/扩展与JPEG的图像压缩/扩展一步，等等。
IPP 306检测图像数据G的亮度数据(Y)，并且将与检测到的亮度数据(Y)相应的自动曝光(AE)估计值输出到控制器4。这个AE估计值表示该对象的亮度(明亮度)。此外，在预置的颜色温度范围内，IPP 306向控制器4分别输出与红(R)、绿(G)和蓝(B)图像数据的每个亮度数据(Y)相应的自动白平衡(AWB)估计值。这些AWB估计值表示对象的彩色成分。
此外，存储卡控制器(MCC)310存储了已经压缩处理的图像一次，并将它记录到PC卡312上或者经由卡接口311从PC卡312中读取它。
标号313表示用于外部通信的驱动器，并且用于与根据诸如通用串行总线(USB)和电气与电子工程师协会(IEEE)1394这种的标准通信协议的外部单元通信，并且连接到个人计算机(PC)001等以与它们交换数据。或者，使得用于外部通信的驱动器313能够经由可连接到相机的通信源/电源适配器连接到PC 001或者AC适配器703，从而允许电力和通信交换。
LCD显示单元602由传输类型LCD形成，并且显示图像数据、操作菜单等等。辅助灯603是照明LCD显示单元602的背光，由例如日光灯管或者白色发光二极管(LED)形成。辅助灯驱动电路604基于控制器4的控制通过将驱动功率输出到辅助灯603上来打开辅助灯603。
LCD驱动电路601是在LCD显示单元602上显示从IPP 306输入的图像数据的电路。控制单元9配备有用来供给摄影指令的释放开关901、模式输入单元902、电源开关、LCD开关、辅助灯开关、用其可实现外部执行功能选择和其它不同设置的按钮等等。关于在图1中的模式输入单元902上说明的符号，麦克风(在左边)、相机(在中间)和摄像机(在右方)的符号分别表示录音模式、静止图像录制和活动图像录制。
闪光灯电路5通过控制器4的控制产生闪光。例如，电池A 701和电池B 702是镍氢电池、锂电池、镍镉(NiCd)电池或者碱性电池。有时，AC适配器703的电源电压可以被供给，该供给电压在数字相机1内部经由DC-DC转换器7来提供。DC-DC转换器7具有内置的开关电路，该电路通过控制器4的控制能打开/关闭输出数字相机1内部的供给电压的各种电源。
控制器4由CPU、ROM、随机存取存储器(RAM)、模数转换器、数模转换器等组成。CPU根据来自控制单元9的指令或者遥控器(未示出)等的外部操作指令来控制数字相机1的整个设备，所述遥控器等根据存储在ROM上的控制程序使用RAM作为工作区。当在外部准备模数转换器和数模转换器的时候，把他们分别准备作为A/D 402和D/A 403。特别地，控制器4控制摄影动作、自动曝光(AE)动作、自动白平衡(AWB)调节动作、自动聚焦(AF)动作、显示等等。控制器4使用内置的模数转换器作为一个信息输入单元来接收模拟信息用于不同控制。通过与基准电压的比较，用内置的模数转换器来执行接收模拟信息。
另一方面，数模转换器用于模拟输出。例如，经由系统总线404来执行IPP 306和控制器4的控制、以及数据交换。此外，控制器4配备有一种在其中通过拍摄一个对象获得的图像数据被记录在PC卡312中的记录模式、一种在其中记录在PC卡312中的图像数据被重放以在LCD显示单元602上显示的重放模式、一种在其中拍摄的监视图像直接显示在LCD显示单元602上的监视模式等。至于在重放模式和监视模式中在LCD显示单元602上显示图像时的显示模式，提供一种固定模式和一种外部光自适应模式。通过控制单元9执行模式选择。
数字相机的各种参数和数据被记录在闪存401中。定时发生器(TG)301基于从IPP 306输入的水平和垂直同步信号产生多种定时信号。
音频放大单元8经由控制器4的A/D 402或者D/A 403放大麦克风801、扬声器802和耳机803的模拟信号。可以使用来自控制器4输出(未示出)的呼叫器来代替扬声器802作为音频输出单元。
振动电机1002是警告单元的一个单元。来自控制器4的控制信号允许振动电机驱动设备1001操作，并且驱动器1001驱动振动电机1002，从而给出振动警告。
图2是根据本发明的一个实施例的电机起动时的操作的流程图。控制器打开电源(步骤S1)以接通控制器开关(步骤S2)。然后，短路反馈电阻以将输出电压设置为高(步骤S3)。启动DC-DC转换器IC的操作(步骤S4)，从而开始电机操作(步骤S5)。当需要允许电机操作的电源电压的切换时(在步骤S6为″是″)，取消反馈电阻的短路，而电压被降低(步骤S7)。然后，停止电机操作(在步骤S8、步骤S9为″是″)。
图3是根据本发明的一个实施例的电机终止时操作的流程图。当电机驱动终止时(在步骤S11为″是″)，接通控制器开关(步骤S12)。然后，短路反馈电阻，设置输出电压为高(步骤S13)。允许DC-DC转换器IC操作(步骤S14)以启动电机操作(步骤S15)。当需要允许电机操作的电源电压的切换时(在步骤S16为″是″)，取消反馈电阻的短路以降低电压(步骤S17)，随后控制器停止电机操作(在步骤S18、步骤S19为″是″)。然后，关闭电源开关和DC-DC转换器(步骤S20)。这样，用和在图2中所示的起动时情况中相同的方法，在终止时同样打开/关闭反馈电阻的短路，从而控制电机驱动电压。
根据本发明的实施例，可以利用动态改变电源电路的反馈电阻，通过直接改变电源的输出电压以尽可能的防止功率损耗来解决传统的缺点。
因此，根据本实施例，通过在高速起动或者低速起动时的反馈电阻值来直接改变电源的输出电压，从而减少了功率损耗。
此外，根据本实施例，通过在终止时的反馈电阻上用与起动时相同的方法来直接改变电源的输出电压，从而减少了功率损耗。另外，在起动和终止两种时刻通过改变输出电压进一步减少功率损耗。
而且，根据本实施例，当改变电压直到关闭电源的时候，关闭电源，从而通过设置反馈电阻的阻值来防止所述断电的发生。
此外，根据本实施例，即使当电压由于超载降低时，也可以在短时间内降低电压。因此，没有功率损耗。
而且，根据本实施例，当一起使用同步整流的时候，可以通过将整流二极管的两端短路在短时间内执行电压的改变，这不仅能在上述时候应用，而且可以在没有应用负载的时候应用。因此，没有功率损耗。
此外，根据本实施例，对于由于透镜镜筒电机的大功率消耗而对电池具有巨大影响的透镜镜筒电机电源，经由反馈电阻来控制输出电压的电源电路的使用使得高速起动电机和减少功率损耗成为可能。
虽然本发明的实施例已经如上进行了说明，但是本发明不局限于上述实施例，在不脱离本发明范围内的各种修改是可以的。
根据本发明，减少功率损耗是可能的。
虽然为了完全和清楚地公开本发明，已经根据特定的实施例描述了本发明，但是附加的权利要求不会因此受到限制，而对于一个基本理解在这里阐述的基本主旨的本领域技术人员来说，其应该看作是包含所有可能发生的修改和选择的结构。
权利要求
1.一个包括经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压的电源电路的电机驱动设备，其中该电源电路在每次电机起动开始时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得在高速和低速中的任何一种速率上都能起动电机。
2.一个包括经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压的电源电路的电机驱动设备，其中电源电路在每次电机起动终止时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得在高速和低速中的任何一种速率上都能起动电机。
3.一个包括经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压的电源电路的电机驱动设备，其中电源电路在电机起动的开始和终止时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得在高速和低速中的任何一种速率上都能起动电机。
4.根据权利要求1到3中任何一个所述的电机驱动设备，其中所述电源电路包括过压保护电路和短路保护电路，并且所述电源电路以这样的方式改变所述电阻值，使得输出电压在一定范围之内，以便不会起动所述过压保护电路和所述短路保护电路中的任何一个电路。
5.根据权利要求1到4中任何一个所述的电机驱动设备，其中电源电路以这样的方式改变电阻值，使得在应用负载的时候降低输出电压。
6.根据权利要求1到5中任何一个所述的电机驱动设备，其中电源电路通过将后面阶段提供的电容器的电压放电这样的方式改变电阻值以降低输出电压。
7.根据权利要求1到3中任何一个所述的电机驱动设备，其中所述电机驱动设备用于图像输入单元的透镜镜筒的电机的电源。
8.一种包括根据权利要求1到7中任何一个所述的电机驱动设备的数字相机。
9.一种包括经由反馈可变电阻控制应用于电机的输出电压的电机控制方法，其中所述控制包括在机起动的至少一次开始时改变反馈可变电阻的电阻值，从而使得在高速和低速的任何一个速率上都能起动电机。
10.根据权利要求9所述的电机控制方法，其中所述控制包括以这样的方式改变电阻值使得输出电压在一定范围之内，以便不会起动电源电路中包括的过压保护电路(1-23)和短路保护电路(1-23)中的任何一个电路。
11.根据权利要求9或10所述的电机驱动设备，其中该控制包括以这样的方式改变电阻值使得在应用负载的时候降低输出电压。
12.根据权利要求9到11中任何一个所述的电机控制方法，其中所述控制包括通过将电源电路中后来阶段提供的电容器的电压放电这样的方式改变电阻值以降低输出电压。
13.根据权利要求9到12中任何一个所述的电机控制方法，其中所述电机控制方法用来控制用于图像输入单元的透镜镜筒的电机的电源。
全文摘要
本发明涉及一种电机驱动设备包括经由反馈电阻控制输出电压的电源电路。该电源电路通过在每次电机起动和终止的至少一个时刻改变反馈电阻的值来改变输出电压，从而能够在高速和低速中的任何一种速率上起动电机。
文档编号H04N5/225GK1758529SQ20051007166
公开日2006年4月12日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者青木一雅 申请人:株式会社理光