JP2013036795A - 位置検出ユニット、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ、及びレンズユニットの製造方法、位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、位置検出ユニットであって、検出対象物(16)の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第1センサ(20)と、検出対象物の変位に対して互いに位相がずれた2つの正弦信号を出力する第2センサ(24)と、検出対象物の位置に対する単調信号を記憶する第1記憶部(26)と、各正弦信号の極大値及び極小値を記憶する第2記憶部(26)と、検出された単調信号及び記憶された単調信号データに基づいて、検出対象物が正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、検出された正弦信号及び記憶された極大極小データに基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部(28)と、を有することを特徴としている。
【選択図】図1
Description
このように構成された本発明によれば、2つの正弦信号に基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を精度良く計算することができる。
このように構成された本発明によれば、2つの正弦信号に基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を、簡単な数式で計算することができる。
まず、図1乃至図4を参照して、本発明の実施形態によるカメラを説明する。図1は本発明の実施形態によるカメラの概略断面図である。
図1に示すように、本発明の実施形態のカメラ1は、レンズユニット2と、カメラ本体4と、を有する。レンズユニット2は、レンズ鏡筒6と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ8と、ズーム調整用レンズ16と、ズーム調整用レンズ16を光軸方向に移動させるリニアアクチュエータ(図示せず)と、ズーム調整用レンズ16の位置を検出する位置検出ユニットと、を有する。
概ね円筒形のレンズ鏡筒6は外レンズ鏡筒6aと内レンズ鏡筒6bから構成され、外レンズ鏡筒6aにはズーム調整用レンズ16が取り付けられている。外レンズ鏡筒6aは、内レンズ鏡筒6bに対して、光軸A方向に直線移動可能に構成されている。また、内レンズ鏡筒6bには複数の撮像用レンズ8(1枚のみ図示)が配置されており、それらのうちの一部のフォーカス調整用レンズを光軸A方向に移動させることによりピント調整を可能としている。
図2は位置検出ユニットに備えられている位置検出用マグネット22及びMR素子24を模式的に示す図である。図3はポテンショメータ20及びMR素子24の出力信号を示す図である。図4は各センサの出力に基づいてズーム調整用レンズ16の絶対位置を検出する手順を示すフローチャートである。
まず、上述した工場出荷前の初期調整時において、図3に丸印で示された各点の値がメモリ26に記憶されている。即ち、ポテンショメータ20出力の各点の値は、単調信号データP0、P1...PNとして、MR素子24のA相出力の各点の値は、極大極小データA0、A1...AXとして、B相出力の各点の値は、極大極小データB0、B1...BX−1として記憶されている。ここでは、一例として、図3においてX印で表す点の位置を計算する場合について説明する。
ここで、
である。
ここで、
である。
即ち、VAN>−VBN、且つVAN>VBNの場合には、数式(3)により距離D1を計算する。
ここで、DPは1周期の距離であり、この距離DPは、位置検出用マグネット22の着磁ピッチにより設定される既知の値である。
(絶対位置)=距離D0+1周期の距離DP×周期数n+微動距離D1 (7)
上記のように、本実施形態の位置検出ユニットにおいては、ポテンショメータ20の出力値に基づいて検出すべき位置が正弦波状信号の何周期目に位置するかを特定している。従って、検出すべき位置におけるポテンショメータ20の出力POSが、MR素子24の出力信号の周期の境界に近接している場合には、POSに含まれる僅かな誤差により、POSが属する周期が誤検知される虞がある。このため、本実施形態の位置検出ユニットにおいては、次のような誤検出防止処理を行っている。
であり、MR素子24の出力信号から計算された微動距離D1が、
である場合には、POSの値は、POSが2周期目の初期に位置することを示し、このPOSの値から求められる周期数n=1となる。しかしながら、MR素子24から求められた微動距離D1の値は、検出すべき位置が1周期のうちの終期に位置することを示しているので、POSの値から求められた周期数n=1を誤検知と判断して、周期数nを0に訂正する。
であり、MR素子24の出力信号から計算された微動距離D1が、
である場合には、POSの値は、POSが1周期目の終期に位置することを示し、このPOSの値から求められる周期数n=0となる。しかしながら、MR素子24から求められた微動距離D1の値は、検出すべき位置が1周期のうちの初期に位置することを示しているので、POSの値から求められた周期数n=0を誤検知と判断して、周期数nを1に訂正する。
このような誤検知防止処理を行うことにより、ポテンショメータ20出力の誤差による周期数の誤検知を防止することができる。
まず、使用者が、カメラ1の電源スイッチ(図示せず)をオンにすると、カメラ1に内蔵されたマイクロプロセッサ28が図4に示すフローチャートを実行する。即ち、カメラ1に内蔵された位置検出ユニットが、ズーム調整用レンズ16の位置を検出する。まず、マイクロプロセッサ28は、ポテンショメータ20の出力信号と予めメモリ26に記憶されている単調信号データに基づいて、ズーム調整用レンズ16が、MR素子24から出力される正弦波状の正弦信号の何周期目に位置するかを特定する。さらに、マイクロプロセッサ28は、MR素子24から出力されるA相、B相信号、及び予めメモリ26に記憶されている極大極小データに基づいて、特定された周期内におけるズーム調整用レンズ16の微動位置D1を計算し、ズーム調整用レンズ16の絶対的な位置を求める。求められたズーム調整用レンズ16の位置は、カメラ1の制御に利用される。
まず、外レンズ鏡筒6a、内レンズ鏡筒6b、撮像用レンズ8、ズーム調整用レンズ16及び位置検出ユニットを準備し、レンズユニット2を組立てる。さらに、カメラ本体4を準備し、カメラ本体4と組立てたレンズユニット2と組み合わせて、カメラ1を組立てる。次に、撮像用レンズの1つであるズーム調整用レンズ16を外レンズ鏡筒6aと共に移動させ、単調信号データ及び極大極小データをメモリ26に記憶させる。
特に、上述した実施形態においては、本発明の位置検出ユニットをデジタルカメラに適用していたが、撮像用の交換レンズユニット、任意のフィルムカメラ、ビデオカメラ等に本発明を適用することができる。また、上述した実施形態においては、本発明の位置検出ユニットを、ズーム調整用レンズの絶対位置検出に適用していたが、フォーカスレンズの位置検出の他、任意の位置検出に本発明を適用することができる。さらに、上述した実施形態においては、正弦波状の信号を出力するセンサとして、MR素子を使用していたが、MR素子の他、GMR素子、AMR素子、及び光学式センサ等、任意のセンサを使用することができる。
2 レンズユニット
4 カメラ本体
6 レンズ鏡筒
6a 外レンズ鏡筒
6b 内レンズ鏡筒
8 撮像用レンズ
10 撮像素子
16 ズーム調整用レンズ(検出対象物)
20 ポテンショメータ(第1センサ)
20a スライダ
22 位置検出用マグネット(第2センサ)
24 MR素子(第2センサ)
26 メモリ(第1、第2記憶部)
28 マイクロプロセッサ(位置演算部)
Claims (8)
- 検出対象物の位置を検出する位置検出ユニットであって、
所定の検出範囲内における上記検出対象物の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第1センサと、
上記検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた2つの正弦信号を出力する第2センサと、
上記検出対象物の位置に対する上記単調信号の値である単調信号データを記憶するための第1記憶部と、
上記各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データを記憶するための第2記憶部と、
上記第1センサによって検出された単調信号及び上記第1記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、上記検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、上記第2センサによって検出された2つの正弦信号及び上記第2記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、上記特定された周期内における上記検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部と、
を有することを特徴とする位置検出ユニット。 - さらに、S極とN極が所定間隔で交互に着磁された位置検出用マグネットを有し、上記第2センサは、上記検出対象物の変位と共に上記位置検出用マグネットに対する位置が変化するように配置され、上記検出対象物の変位により正弦信号を出力する請求項1記載の位置検出ユニット。
- 上記2つの正弦信号は、互いにほぼ90゜位相がずれている請求項1又は2に記載の位置検出ユニット。
- 上記単調信号データは、上記第2センサから出力された一方の正弦信号と、他方の正弦信号の反転波形が交差する位置において取得され、上記第1記憶部に記憶される請求項3記載の位置検出ユニット。
- 撮像用のレンズユニットであって、
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の内部に、光軸方向に移動可能に配置された撮像用レンズと、
この撮像用レンズの光軸方向の位置を検出する請求項1乃至4の何れか1項に記載の位置検出ユニットと、
を有することを特徴とするレンズユニット。 - 撮像用のカメラであって、
カメラ本体と、
請求項5記載のレンズユニットと、
を有することを特徴とするカメラ。 - カメラの製造方法であって、
所定の可動範囲内における撮像用レンズの光軸方向の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第1センサと、
上記撮像用レンズの変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた2つの正弦信号を出力する第2センサと、
上記撮像用レンズの位置に対する上記単調信号の値である単調信号データを記憶するための第1記憶部と、
上記各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データを記憶するための第2記憶部と、
上記第1センサによって検出された単調信号及び上記第1記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、上記撮像用レンズが正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、上記第2センサによって検出された2つの正弦信号及び上記第2記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、上記特定された周期内における上記撮像用レンズの位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部と、
を有する位置検出ユニットを準備するステップと、
上記撮像用レンズを上記所定の可動範囲内で移動させると共に、上記第1記憶部に上記単調信号データを記憶させ、上記第2記憶部に上記極大極小データを記憶させるステップと、
上記位置検出ユニットにより検出された位置に基づいて、フランジバック調整又は画角調整を行うステップと、
を有することを特徴とするカメラの製造方法。 - 検出対象物の位置を検出する位置検出方法であって、
所定の検出範囲内における上記検出対象物の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を読み込むステップと、
上記検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた2つの正弦信号を読み込むステップと、
読み込まれた上記単調信号及び予め検出され、記憶されていた上記検出対象物の位置に対する上記単調信号の値である単調信号データに基づいて、上記検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定するステップと、
読み込まれた上記正弦信号及び予め検出され、記憶されていた上記各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データに基づいて、上記特定された周期内における上記検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求めるステップと、
を有することを特徴とする位置検出方法。
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