JP2001241972A - エンコーダ付駆動装置及びその調整方法 - Google Patents

エンコーダ付駆動装置及びその調整方法

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JP2001241972A JP2000050724A JP2000050724A JP2001241972A JP 2001241972 A JP2001241972 A JP 2001241972A JP 2000050724 A JP2000050724 A JP 2000050724A JP 2000050724 A JP2000050724 A JP 2000050724A JP 2001241972 A JP2001241972 A JP 2001241972A
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Teruyuki Tonmiya
輝行 頓宮
Yoshitaka Shimoyamada
好孝 下山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンコーダ付駆動装置に組み込まれたデジタ
ル入力方式の制御部は、エンコーダのアナログ電圧レベ
ルを検知できない為、レベルの自動調整が行なえず、解
決すべき課題となっている。 【解決手段】エンコーダ付駆動装置は、可動部材2を駆
動するモータ9と、モータ9の駆動量に応じてアナログ
波形の信号ANGを出力するエンコーダ7と、アナログ
波形信号ANGを所定のレベルの閾値により処理してデ
ジタルパルスの信号DGTを出力する処理回路5と、デ
ジタルパルスを計数してモータ9を制御するCPU6と
を備えている。処理回路5はエンコーダ7から入力され
たアナログ波形のレベルをシフト可能である。CPU6
は、処理回路5から入力されたデジタルパルスのデュー
ティ比に基づいて元のアナログ波形のレベルを検知し、
その結果に従って処理回路5を制御し、あらかじめ設定
した閾値のレベルに合わせてアナログ波形のレベルをシ
フト調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンコーダ付駆動装
置及びその調整方法に関する。より詳しくは、エンコー
ダから出力されるアナログ波形信号のレベル調整技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】エンコーダ付駆動装置は、基本的に、可
動部材を駆動するモータなどの駆動部と、モータの駆動
量に応じてアナログ波形の信号を出力する検出部(エン
コーダ)と、アナログ波形の信号を所定のレベルの閾値
により処理してデジタルパルスの信号を出力する処理回
路と、デジタルパルスを計数してモータを制御するCP
Uなどの制御部とから構成されている。係る構成を有す
るエンコーダ付駆動装置は、例えば特開平7−2300
31号公報、特開平8−122608号公報、特開平1
0−111303号公報などに開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】エンコーダ付駆動装置
の制御部をCPUやマイクロプロセッサで構成した場
合、入力端子としてアナログポートを備えておらずデジ
タルポートのみのことがある。この為、エンコーダとマ
イクロプロセッサとの間に処理回路を介在させ、アナロ
グ信号を一旦デジタル信号に変換して制御部に供給して
いる。
【0004】エンコーダとしてモータの駆動量を光学的
に検出可能なフォトインタラプタやフォトリフレクタを
用いた場合、出力されるアナログ波形のレベルは種々の
要因により変動する。誤検出を防ぐ為、アナログ波形の
レベルを調整する必要がある。アナログポートを備えた
制御部なら、エンコーダからのアナログ波形を直接入力
可能なので、その電圧レベルに応じてレベルの自動調整
を行なうことができる。しかし、デジタル入力しか受け
入れることのできない制御部構成を採用した場合には、
元のアナログ波形のレベルを検知することができないの
で、レベル調整を自動的に行なうことが不可能である。
基本的に、エンコーダ出力のレベルは電圧で捉えるもの
であり、アナログ入力方式の制御部を用いた場合しか自
動調整はできず、デジタル入力方式の制御部は電圧レベ
ルが検知できない為、自動調整は実現できず、解決すべ
き課題となっていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に
係るエンコーダ付駆動装置は、基本的な構成として、可
動部材を駆動する駆動部と、該駆動部の駆動量に応じて
アナログ波形の信号を出力する検出部と、該アナログ波
形の信号を所定のレベルの閾値により処理してデジタル
パルスの信号を出力する処理回路と、該デジタルパルス
を計数して該駆動部を制御する制御部とを備えている。
ここで、前記処理回路は該検出部から入力されたアナロ
グ波形のレベルをシフト可能である。特徴事項として、
前記制御部は、該処理回路から入力されたデジタルパル
スのデューティ比に基づいて元のアナログ波形のレベル
を検知し、その結果に従って該処理回路を制御しあらか
じめ設定した閾値のレベルに合わせて該アナログ波形の
レベルをシフト調整する。
【0006】実施態様では、エンコーダ付駆動装置はセ
ンサを備えており、該可動部材が起動してから所定の基
準位置を通過した時トリガ信号を該制御部に入力する。
この場合、制御部は該トリガ信号が入力される前に該処
理部を制御して該アナログ波形のレベル調整を行ない、
該トリガ信号の入力に応じて該デジタルパルスの計数を
開始する。応用例では、前記駆動部はカメラに組み込ま
れたレンズを含む可動部材を駆動する。この場合、前記
制御部は該駆動部を制御してレンズの繰出量を調節す
る。具体例では、前記検出部は、フォトインタラプタ又
はフォトリフレクタからなり、該駆動部の駆動量を光学
的に検出して周期的に変化するアナログ波形の信号を出
力する。
【0007】又、本発明は、可動部材を駆動する駆動手
順と、該可動部材の駆動量に応じてアナログ波形の信号
を出力する検出手順と、該アナログ波形の信号を所定の
レベルの閾値により処理してデジタルパルスの信号を出
力する処理手順と、該デジタルパルスを計数して該可動
部の駆動量を制御する制御手順とを行なうエンコーダ付
駆動装置の調整方法において、前記制御手順は、該処理
手順で得られたデジタルパルスのデューティ比に基づい
て元のアナログ波形のレベルを検知し、前記処理手順
は、該検知結果に従って元のアナログ波形のレベルをシ
フトし、予め設定した該閾値のレベルに合わせて調整す
る調整手順を含むことを特徴とする。好ましくは、該可
動部材が起動してから所定の基準位置を通過した時トリ
ガ信号を出力するトリガ信号発生手順を含んでおり、前
記調整手順は該トリガ信号が入力される前に該アナログ
波形のレベル調整を行ない、前記制御手順は、該トリガ
信号の入力に応じて該デジタルパルスの計数を開始す
る。
【0008】一般に、検出部(エンコーダ)は、モータ
などからなる駆動部の回転を検出して信号を出力するの
で、正弦波形の様に周期的に変化するアナログ波形とな
っている。又、エンコーダを構成する個々のデバイスの
特性変動などに起因してアナログ波形のレベルは変動す
る。処理回路はアナログ波形を所定の閾値で処理してハ
イレベル(H)とローレベル(L)が交互に現れるデジ
タルパルスに変換した上で、マイクロプロセッサなどの
制御部に供給する。あらかじめ設定した閾値に対してア
ナログ波形のレベルが変動すると、これに応じてデジタ
ルパルスのデューティ比(一周期内におけるハイレベル
とローレベルの時間の比)は大きく変化する。この点に
着目し、制御部は実際の制御に入る前の予備段階で、あ
らかじめデジタルパルスのデューティ比を測定する。デ
ューティ比により元のアナログ波形のレベルが把握でき
る。この把握された元のアナログ波形のレベルを閾値に
合わせてシフト調整することで、実際に制御を行なう時
点では安定したデジタルパルスを作り出すことが可能に
なる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は本発明に係るエンコー
ダ付駆動装置の実施の形態を示す模式的なブロック図で
ある。この実施形態はカメラに組み込まれたレンズの駆
動装置に適用したものである。図1において、レンズ1
は可動レンズ枠2により保持されており、レンズ1と可
動レンズ枠2は一体となり、入射する被写体光の光軸方
向に移動自在となっている。そして、固定枠3にはスト
ッパ3a,3bが取り付けられており、可動レンズ枠2
に設けられた突起部2tがストッパ3a,3bに当接し
て可動レンズ枠2の可動範囲が制限される。
【0010】固定枠3にはマイクロスイッチ4が取り付
けられている。マイクロスイッチ4は、レンズ枠2が起
動後あらかじめ設定された基準位置を通過した時、トリ
ガ信号TRGをCPU6に出力する。CPU6はモータ
9を駆動制御するモータドライバ8に接続されている。
モータドライバ8はCPU6からの指令を受けてモータ
9を駆動する。モータ9のシャフト9aにはスリット板
10が固着されている。モータ9が回転するとこのスリ
ット板10も一体に回転する。
【0011】このスリット板10の回転はフォトインタ
ラプタ7により検出される。具体的には、フォトインタ
ラプタ7は例えば発光ダイオードとフォトトランジスタ
からなり、両者の間にスリット板10が介在する。発光
ダイオードからの光がスリット板10により断続的に遮
断されてフォトトランジスタに到達する。フォトトラン
ジスタは受光量の変化に応じてアナログ波形信号ANG
を出力する。発光ダイオードやフォトトランジスタの動
作特性、スリット板10のパタン形状など種々の要因に
依存して、アナログ波形信号ANGの電圧レベルは変動
する。フォトインタラプタ7から出力されたアナログ波
形信号ANGは処理回路5により閾値処理されてデジタ
ルパルス信号DGTに変換される。このデジタルパルス
信号DGTはCPU6に出力される。即ち、スリット板
10が回転すると、フォトインタラプタ7の光束が間欠
的に遮光され、処理回路5を介して回転量に比例したデ
ジタルパルス信号DGTが発生するのである。
【0012】尚、モータ9のシャフト9aは機械的な伝
達機構を介してレンズ枠2と結合している。具体的に
は、シャフト9aの先端にピニオン11が取り付けられ
ており、これと係合したラック12がレンズ枠2に連結
している。ピニオン11とラック12の組み合わせによ
り、モータ9の回転運動はレンズ枠2の直線運動に変換
される。
【0013】本発明に係るエンコーダ付駆動装置は、基
本的な構成として、駆動部と、検出部と、処理回路と、
制御部とを備えている。図1に示す様に、駆動部は例え
ばモータ9とモータドライバ8とからなり、可動部材を
駆動する。本実施形態では、この可動部材はレンズ1を
組み込んだ筒状のレンズ枠2である。このレンズ枠2は
同じく筒状の固定枠3に挿入され、円筒軸方向に直線駆
動される。但し、本発明はこれに限られるものではな
く、様々な製品の様々な可動部材を駆動する場合に適用
可能である。検出部はモータ9のシャフト9aに取り付
けられたスリット板10とフォトインタラプタ7との組
み合わせからなり、モータ9の回転駆動量に応じてアナ
ログ波形の信号ANGを出力する。尚、検出部はフォト
インタラプタに限られるものではなくフォトリフレクタ
など様々な種類の光学式エンコーダを用いることができ
る。場合によっては、光学式のエンコーダに代えて機械
式もしくは磁気式のエンコーダを用いることもできる。
処理回路5はアナログ波形信号ANGを所定のレベルの
閾値Vthにより処理してデジタルパルス信号DGTを
出力する。この為に、処理回路5はコンパレータなどを
内蔵している。制御部はCPU6あるいはマイクロプロ
セッサからなり、デジタルパルスを計数してモータドラ
イバ8を制御する。特徴事項として、処理回路5はフォ
トインタラプタ7から入力されたアナログ波形信号AN
Gのレベルをシフト可能である。CPU6は処理回路5
から入力されたデジタルパルス信号DGTのデューティ
比に基づいて元のアナログ波形信号ANGのレベルを検
知する。更にCPU6はその検知結果に従って制御信号
CTLを処理回路5にフィードバックし、あらかじめ設
定された閾値Vthのレベルに合わせてアナログ波形信
号ANGのレベルをシフト調整する。これにより、デジ
タルポートしか備えていないCPU6であっても、エン
コーダから出力されるアナログ波形信号のレベルを自動
的に調整することが可能になる。
【0014】図1に示した実施形態は更にマイクロスイ
ッチ4からなるセンサを備えており、レンズ枠2が起動
してから所定の基準位置を通過した時トリガ信号TRG
をCPU6に入力する。CPU6はトリガ信号TRGが
入力される前に処理回路5を制御してアナログ波形信号
ANGのレベル調整を行なう。この後、CPU6はトリ
ガ信号TRGの入力に同期してデジタルパルス信号DG
Tの計数を開始する。即ち、本実施形態では、カメラに
組み込まれたレンズ1の制御は、その基準位置を検出す
るマイクロスイッチ4からのトリガ信号TRGと、基準
位置からの移動量を示すフォトインタラプタ7からのア
ナログ波形信号ANGに基づいて実行される。まず、レ
ンズ1が初期位置(例えば固定枠3に形成された一方の
ストッパ3bにレンズ枠2の突起2tが当接した位置)
から起動して、基準位置に到達するまでの準備期間に、
フォトインタラプタ7から出力されるアナログ波形信号
ANGのレベル調整を完了させる。初期位置から基準位
置までの間、モータ9は回転するのでフォトインタラプ
タ7はアナログ波形信号ANGを出力するが、CPU6
自体はレンズ1の繰出量の制御をまだ開始していない。
この準備期間を利用して、処理回路5から出力されたデ
ジタルパルス信号DGTのデューティ比を測定し、アナ
ログ波形信号ANGのレベルが所定の閾値Vthに適合
する様にレベル調整を行なう。これにより、処理回路5
の動作が安定し、誤差のないデジタルパルス信号DGT
をCPU6に供給することが可能になる。調整が完了し
た時点で、CPU6はトリガ信号TRGに応じ、デジタ
ルパルス信号DGTの計数を開始して、モータドライバ
8を介しモータ9の回転制御を行なう。これにより、レ
ンズ1は基準位置から所定の繰出量だけ駆動される。
尚、この繰出量はあらかじめ計測した被写体距離などの
パラメータに基づき決定される。なお、本実施例では、
レベル調整を初期位置から基準位置までの準備期間に一
回行なう場合について説明しているが、レベル調整を前
記準備期間中随時同様に複数回行なうことも出来る。さ
らには、前記準備期間後で基準位置から所定位置までの
デジタルパルス計数開始後の繰り出し期間中にも随時同
様に一回もしくは複数回レベル調整を行なう事も可能で
ある。
【0015】図2は変換前のアナログ波形信号ANGと
変換後のデジタルパルス信号DGTとの関係を示すグラ
フである。(A)はあらかじめ設定した閾値Vthに対
してアナログ波形信号ANGのレベルが適合した範囲に
ある場合を表わしている。図示する様に、ANGをVt
hでコンパレータにより処理すると、ハイレベルHとロ
ーレベルLが交互に現れるデジタルパルス信号DGTに
変換される。ANGは例えば周期的に変化する正弦波形
であり、DGTはANGに対応した周期Pを有してい
る。一周期PにHの期間とLの期間が一つずつ含まれ
る。ここでは、H:Lの時間比をデューティ比としてい
る。ANGのレベルがVthに適合している場合にはデ
ューティ比はほぼ1:1である。このデューティ比はD
GTを受け入れたCPU6により容易に検知可能であ
る。元のANGがVthに適合している場合には特にA
NGのレベルのシフト調整を行なう必要はない。
【0016】(B)はあらかじめ設定したVthに比べ
ANGのレベルが低い場合を表わしている。この時には
対応するDGTはHの期間が短くなりLの期間が長くな
る。従って、DGTのデューティ比は1よりも小さくな
る。CPU6はDGTのデューティ比が1よりも相当程
度下回った場合、処理回路5を制御してANGのレベル
を上方にシフト調整する。これにより、ANGのレベル
はVthに適合する様になる。
【0017】(C)は逆に、ANGのレベルがVthを
相当程度上回った場合を表わしている。この時には、D
GTのデューティ比は1より大きくなる。CPU6はD
GTのデューティ比が1を相当程度上回った場合、処理
回路5を制御して元のANGのレベルを下方にシフト調
整する。この結果、ANGのレベルはVthに適合する
様になる。
【0018】図3は、図1に示した処理回路5及びフォ
トインタラプタ7の具体的な構成を示す回路図である。
図示する様に、フォトインタラプタ7、処理回路5及び
CPU6は電源ラインVDDと接地ラインとの間に接続
されている。フォトインタラプタはスリット板(図示せ
ず)に対して光束を投光する発光ダイオードLEDと、
スリット板を通過した光束を受光するフォトトランジス
タPTとの組み合わせからなる。LEDのアノードはV
DDに接続され、カソードは負荷抵抗Rを介して接地さ
れている。フォトトランジスタPTのコレクタはVDD
に接続され、エミッタは処理回路5に接続されている。
処理回路5はコンパレータCMPを備えており、フォト
トランジスタPTから取り出されたアナログ波形信号A
NGを所定の閾値Vthで処理してデジタルパルス信号
DGTを出力する。CMPの正端子にはANGが入力さ
れ、負端子には基準電源Vrefにより閾値Vthの電
圧が供給される。又、CMPの正端子には3個のブリー
ダ抵抗R1,R2,R3が並列に接続されている。R1
は電界効果型のトランジスタT1を介して接地されてい
る。同じくR2はT2を介して接地され、R3はT3を
介して接地される。CPU6は処理回路5から供給され
るDGTのデューティ比を計測し、その結果に応じて制
御信号CTLを処理回路5側にフィードバックし、トラ
ンジスタT1,T2,T3のオンオフを制御する。
【0019】例えば、図2(A)に示した場合では、C
PU6は処理回路5側のT1及びT2をオンし、T3を
オフする。この結果、PTの負荷抵抗はR1とR2を合
成したものとなる。これが、標準状態である。一方、A
NGが図2(C)に示した状態にある場合、CPU6は
T1,T2及びT3を全てオン状態とする。これによ
り、PTの負荷抵抗はR1,R2及びR3を合成したも
のとなり、前述した標準状態に比べ抵抗値は小さくな
る。この結果、ANGのレベルは下方シフトされ、Vt
hに適合することになる。逆に図2(B)の場合、CP
U6はT1をオンする一方T2及びT3をオフにする。
この結果、PTのブリーダ抵抗はR1一本となり、標準
状態に比べ高くなる。これにより、ANGのレベルは上
方にシフト調整され、Vthと適合する様になる。尚、
以上の説明では、ANGのレベルを三段階で調整した
が、本発明はこれに限られるものではなく二段階もしく
は四段階以上に調整することも可能である。場合によっ
ては、段階的ではなく連続的に調整することも可能であ
る。また、本実施例ではANGレベルの調整をフォトト
ランジスタPTに接続されている抵抗R1〜R3を切り
換えて抵抗値を変えることで実現したが、発光ダイオー
ドLEDに接続している抵抗Rの抵抗値を変えることで
発光光量を変化させることによっても同様に実現可能で
ある。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デジタルパルスのデューティ比に基づいて元のアナログ
波形のレベルを検知し、その結果に応じ閾値のレベルに
合わせてアナログ波形のレベルを自動的にシフト調整可
能である。従って、デジタル入力ポートしか備えていな
いCPUもしくはマイクロプロセッサであっても、エン
コーダから出力されるアナログ波形のレベルを自動調整
可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンコーダ付駆動装置の実施形態
を示すブロック図である。
【図2】図1に示したエンコーダ付駆動装置の動作説明
に供する波形図である。
【図3】図1に示したエンコーダ付駆動装置の具体例を
示す回路図である。
【符号の説明】
1・・・レンズ、2・・・レンズ枠、3・・・固定枠、
4・・・マイクロスイッチ、5・・・処理回路、6・・
・CPU、7・・・フォトインタラプタ、8・・・モー
タドライバ、9・・・モータ、10・・・スリット板、
11・・・ピニオン、12・・・ラック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 7/28 G02B 7/11 N Fターム(参考) 2F069 AA02 AA83 DD26 GG07 HH07 HH15 MM31 NN00 2F077 AA11 AA20 CC02 NN02 NN30 PP19 QQ02 TT09 TT24 TT32 TT37 2F103 BA00 DA01 DA13 EA02 EA12 EA24 EB00 EB01 EB11 ED07 ED27 2H044 BE02 BE08 BE18 DB02 DC01 DD09 DE06 2H051 FA03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可動部材を駆動する駆動部と、該駆動部
    の駆動量に応じてアナログ波形の信号を出力する検出部
    と、該アナログ波形の信号を所定のレベルの閾値により
    処理してデジタルパルスの信号を出力する処理回路と、
    該デジタルパルスを計数して該駆動部を制御する制御部
    とを有するエンコーダ付駆動装置において、 前記処理回路は該検出部から入力されたアナログ波形の
    レベルをシフト可能であり、 前記制御部は該処理回路から入力されたデジタルパルス
    のデューティ比に基づいて元のアナログ波形のレベルを
    検知し、その結果に従って該処理回路を制御しあらかじ
    め設定した閾値のレベルに合わせて該アナログ波形のレ
    ベルをシフト調整することを特徴とするエンコーダ付駆
    動装置。
  2. 【請求項2】 該可動部材が起動してから所定の基準位
    置を通過した時トリガ信号を該制御部に入力するセンサ
    を備えており、 前記制御部は該トリガ信号が入力される前に該処理回路
    を制御して該アナログ波形のレベル調整を行ない、該ト
    リガ信号の入力に応じて該デジタルパルスの計数を開始
    することを特徴とする請求項1記載のエンコーダ付駆動
    装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動部はカメラに組み込まれたレン
    ズを含む可動部材を駆動し、前記制御部は該駆動部を制
    御してレンズの繰出量を調節することを特徴とする請求
    項1記載のエンコーダ付駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記検出部は、フォトインタラプタ又は
    フォトリフレクタからなり該駆動部の駆動量を光学的に
    検出してアナログ波形の信号を出力することを特徴とす
    る請求項1記載のエンコーダ付駆動装置。
  5. 【請求項5】 可動部材を駆動する駆動手順と、該可動
    部材の駆動量に応じてアナログ波形の信号を出力する検
    出手順と、該アナログ波形の信号を所定のレベルの閾値
    により処理してデジタルパルスの信号を出力する処理手
    順と、該デジタルパルスを計数して該可動部の駆動量を
    制御する制御手順とを行なうエンコーダ付駆動装置の調
    整方法において、 前記制御手順は、該処理手順で得られたデジタルパルス
    のデューティ比に基づいて元のアナログ波形のレベルを
    検知し、 前記処理手順は、該検知結果に従って元のアナログ波形
    のレベルをシフトし、予め設定した該閾値のレベルに合
    わせて調整する調整手順を含むことを特徴とするエンコ
    ーダ付駆動装置の調整方法。
  6. 【請求項6】 該可動部材が起動してから所定の基準位
    置を通過した時トリガ信号を出力するトリガ信号発生手
    順を含んでおり、 前記調整手順は該トリガ信号が入力される前に該アナロ
    グ波形のレベル調整を行ない、 前記制御手順は、該トリガ信号の入力に応じて該デジタ
    ルパルスの計数を開始することを特徴とする請求項5記
    載のエンコーダ付駆動装置の調整方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013511757A (ja) * 2009-11-23 2013-04-04 ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー.カーゲー 運動変数のフェールセーフモニタリングのための安全回路およびモニタリング方法

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