JP2006310925A - オフセット値算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置検出用のＭＲ素子から出力される正弦波信号のオフセット値をより正確に求めることができるオフセット値算出方法を提供する。
【解決手段】 位置検出の対象物を一定速度で移動させたとき、ＭＲ素子から出力される正弦波信号のレベルを示すデータＭＲＡ，ＭＲＢを、正弦波信号の周期に比べて非常に短い所定サンプリング周期Δｔで取得し、該取得したデータＭＲＡ(n)，ＭＲＢ(n)に基づいて正弦波信号の２階微分値に相当する微分パラメータＤＤＭＲＡ，ＤＤＭＲＢを算出し、該微分パラメータＤＤＭＲＡ，ＤＤＭＲＢを用いて、取得した複数のデータのそれぞれに対応してオフセット値データｔｍｐＡ，ｔｍｐＢを算出し、オフセット値データｔｍｐＡ，ｔｍｐＢを平均化することによりオフセット値Ｐ，Ｑを算出する．
【選択図】 図３

Description

本発明は、磁気抵抗素子（以下「ＭＲ素子」という）の出力信号のオフセット値を算出するためのオフセット値算出方法に関する。

ビデオカメラの光学系のレンズ位置を検出する位置検出器に用いられるＭＲ素子の出力信号は、直流成分に正弦波信号が重畳されたものであるため、レンズ位置の検出を行うためには、直流成分の大きさを示すオフセット値を求める必要がある。

特許文献１には、ＭＲ素子から出力される正弦波信号の１周期に対応する距離以上、位置検出の対象物を移動させて、ＭＲ素子から出力される正弦波信号の最大値と最小値を計測し、その最大値と最小値の平均値としてオフセット値を求める手法が示されている。

特許第３１７３５３１号公報

しかしながら、特許文献１に示された手法では、正弦波信号の１周期分以上のデータのうち、オフセット値の算出に使用されるのは、最大値と最小値のみであるため、オフセット値の算出精度が十分ではなかった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、ＭＲ素子から出力される正弦波信号のオフセット値をより正確に求めることができるオフセット値算出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ビデオカメラ光学系の位置検出系に適用され、磁気抵抗素子から出力される正弦波信号に基づいて、対象物の位置を求めるために前記正弦波信号のオフセット値を算出するためのオフセット値算出方法であって、前記対象物を前記正弦波信号の１周期以上移動させ、前記正弦波信号を所定サンプリング周期で取得し、該取得したサンプリングデータに基づいて前記正弦波信号の２階微分値に相当する微分パラメータを算出し、該微分パラメータを用いて、前記取得したサンプリングデータのそれぞれに対応したデータを算出して平均化することにより前記オフセット値を算出することを特徴とするオフセット値算出方法を提供する。
上記所定サンプリング周期は、例えば前記正弦波信号周期の１／１００程度に設定される。

請求項１に記載の発明によれば、所定サンプリング周期で取得したサンプリングデータに基づいて、正弦波信号の２階微分値に相当する微分パラメータが算出され、この微分パラメータを用いて、取得したサンプリングデータのそれぞれに対応したデータを算出して平均化することにより、オフセット値が算出されるので、オフセット値の算出精度を高め、より正確なオフセット値を得ることができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるオフセット値算出方法を適用した、ビデオカメラのレンズ駆動装置の構成を示すブロック図である。この装置は、レンズ１０を含む光学系１を備えており、光学系１は、レンズ１０を駆動するリニアモータ３と、レンズ１０の位置を検出するための２つのＭＲ素子を有する位置検出ユニット２とを備えている。位置検出ユニット２からは、２つのＭＲ素子の出力信号ＳＡ及びＳＢが出力され、それぞれ増幅器４，５により増幅されて、制御ユニット６に供給される。

制御ユニット６は、マルチプレクサ１１と、サンプルホールド回路１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４とを備えている。信号ＳＡ，ＳＢは、マルチプレクサ１１により選択されて、サンプルホールド回路１２に入力される。Ａ／Ｄ変換器１３は、サンプルホールド回路１２の出力信号のレベルをデジタル値（以下「ＭＲ素子出力値」という）ＭＲＡ及びＭＲＢに変換し、ＣＰＵ１４に入力する。ＣＰＵ１４は、ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢを用いて、光学系１のレンズ位置を検出しつつ、駆動回路７を介してリニアモータ３を駆動し、レンズ１０の位置制御を行う。ＣＰＵ１４は、さらにマルチプレクサ１１、サンプルホールド回路１２、及びＡ／Ｄ変換器１３の制御を行う。

図２は、レンズ１０を一定速度ｖで駆動したときに、２つのＭＲ素子から出力される信号ＳＡ，ＳＢの例を示す波形図である。ＭＲ素子は、信号ＳＡ，ＳＢが、位相が９０度ずれた正弦波となるように配置されている。信号ＳＡ，ＳＢは、直流オフセット電圧に正弦波信号が重畳された信号であり、これらの信号から位置を正確に検出するために、それぞれのオフセット電圧（以下「オフセット値」という）を正確に求める必要がある。

ここで、信号レベル、すなわちＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢが、それぞれ下記式（１），（２）で表せるものとする。
ＭＲＡ＝Ａ・ｓｉｎ（２πＸ／λ）＋Ｐ （１）
ＭＲＢ＝Ａ・ｓｉｎ（２πＸ／λ）＋Ｑ （２）
式（１），（２）において、Ａは一定値、λは図２の波形１周期に対応する距離（波長）、Ｘはレンズ１０に位置座標、Ｐ及びＱはオフセット値である。

ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢの時間についての２階微分値は、それぞれ下記式（３）、（４）で与えられる。

したがって、下記式（５）、（６）に示すように、２階微分値に定数｛λ／（２πｖ）｝²を乗算して、ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢに加算することにより、オフセット値Ｐ、Ｑを算出することができる。

そこで本実施形態では、ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢの２階微分値をそれぞれ下記式（７）、（８）で近似し、微分パラメータＤＤＭＲＡ，ＤＤＭＲＢを算出する。そして、微分パラメータＤＤＭＲＡ，ＤＤＭＲＢを下記式（９）、（１０）に適用し、オフセット値Ｐ、Ｑを算出するようにしている。

Ｐ＝ＭＲＡ(n)＋ＤＤＭＲＡ （９）
Ｑ＝ＭＲＢ(n)＋ＤＤＭＲＢ （１０）
ここで、Δｔはサンプリング周期、ｎはサンプリング周期Δｔで離散化したサンプリング時刻である。

図３は、ＣＰＵ１４においてオフセット値Ｐ、Ｑを算出する処理のフローチャートである。この処理は、サンプリング周期Δｔ（例えば４０マイクロ秒）毎に実行される。
ステップＳ１１では、カウンタｉ、積算値ｐ、ｑを「０」に設定する初期化を行う。積算値ｐ、ｑは、ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢをサンプリングする毎に、前記式（９）、（１０）により算出されるオフセット値を積算したものあり、本実施形態では、この積算値ｐ、ｑをデータ数で除算して平均化することにより、オフセット値Ｐ、Ｑが算出される。

ステップＳ１２ではリニアモータ３を、レンズ１０が正方向に一定速度ｖで移動するように駆動する。そして、カウンタｉを「１」だけインクリメントし（ステップＳ１３）、ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢをサンプリングする（ステップＳ１４）。次いで、図４に示す積算値算出処理を実行する（ステップＳ１５）。

図４のステップＳ３１では、前記式（９）により、当該サンプリング点におけるオフセット値データｔｍｐＡを算出し、ステップＳ３２ではオフセット値データｔｍｐＡを積算して積算値ｐを算出する。
ステップＳ３３では、前記式（１０）により、当該サンプリング点におけるオフセット値データｔｍｐＢを算出し、ステップＳ３４では、オフセット値データｔｍｐＢを積算して積算値ｑを算出する。

図３に戻り、カウンタｉの値が最大値ｉＭＡＸ以上であるか否かを判別し（ステップＳ１６）、この答が否定（ＮＯ）である間は前記ステップＳ１２に戻る。カウンタｉの値が最大値ｉＭＡＸに達すると、ステップＳ１７に進み、カウンタｉの値を「０」に初期化する。

ステップＳ１８ではリニアモータ３を、レンズ１０が逆方向に一定速度ｖで移動するように駆動する。そして、カウンタｉを「１」だけインクリメントし（ステップＳ１９）、ＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢをサンプリングする（ステップＳ２０）。次いで、図４に示す積算値算出処理を実行する（ステップＳ２１）。これにより、リニアモータ３を逆方向に駆動したときも、正方向に駆動したときと同様に、積算値ｐ、ｑが算出される。

ステップＳ２２では、カウンタｉの値が最大値ｉＭＡＸ以上であるか否かを判別し、この答が否定（ＮＯ）である間は前記ステップＳ１８に戻る。カウンタｉの値が最大値ｉＭＡＸに達すると、ステップＳ２３に進み、積算値ｐ、ｑをデータ数（２・ｉＭＡＸ）で除算することにより、オフセット値Ｐ、Ｑを算出する。
ＣＰＵ１４は、このようにして算出されるオフセット値Ｐ、Ｑを用いて、レンズ１０の位置検出を行う。

以上のように、本実施形態では、リニアモータ３を定速駆動したときに、ＭＲ素子から出力される正弦波信号の周期に比べて非常に短いサンプリング周期Δｔで取得したＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢに基づいて、正弦波信号の２階微分値に相当する微分パラメータＤＤＭＲＡ，ＤＤＭＲＢが算出され、この微分パラメータＤＤＭＲＡ，ＤＤＭＲＢを用いて、取得した複数のＭＲ素子出力値ＭＲＡ，ＭＲＢのそれぞれに対応してオフセット値データｔｍｐＡ，ｔｍｐＢが算出され、このオフセット値データｔｍｐＡ，ｔｍｐＢを平均化することによりオフセット値Ｐ、Ｑが算出されるので、オフセット値Ｐ、Ｑの算出精度を高め、より正確なオフセット値を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかるオフセット値算出方法を適用した、ビデオカメラのレンズ駆動装置の構成を示すブロック図である。 ＭＲ素子から出力される信号の波形図である。 オフセット値を算出する演算処理のフローチャートである。 図３の処理で実行される積算値算出処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 光学系
２ ＭＲ素子ユニット
３ リニアモータ
６ 制御ユニット
１０ レンズ
１４ ＣＰＵ

Claims (1)

1. ビデオカメラ光学系の位置検出系に適用され、磁気抵抗素子から出力される正弦波信号に基づいて、対象物の位置を求めるために前記正弦波信号のオフセット値を算出するためのオフセット値算出方法であって、
   前記対象物を前記正弦波信号の１周期以上移動させ、前記正弦波信号を所定サンプリング周期で取得し、
   該取得したサンプリングデータに基づいて前記正弦波信号の２階微分値に相当する微分パラメータを算出し、
   該微分パラメータを用いて、前記取得したサンプリングデータのそれぞれに対応したデータを算出して平均化することにより前記オフセット値を算出することを特徴とするオフセット値算出方法。

Images