JP2020071067A - 位置検出装置、レンズ装置、位置検出方法、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1乃至図15を参照して、本発明の第一の実施形態における位置検出装置について説明する。図1は、本実施形態における位置検出装置100のブロック図である。ABS算出部(位置算出部)102は、ABSセンサ(信号検出部)104から出力される信号に基づいて、固定要素(固定部)に対する可動要素(可動部、対象物)の位置である絶対位置Pabsを算出する。なお、絶対位置Pabsの算出方法についての詳細については、後述する。
S1rB:a2×SINθ+s2 ・・・(2)
式(1)、(2)において、a1、s1はそれぞれ第一のa相変位信号S1rAの振幅とオフセット、a2、s2はそれぞれ第一のb相変位信号S1rBの振幅とオフセット、θは信号の位相である。第一のa相変位信号S1rAの最大値はs1+a1、最小値はs1−a1、信号振幅はa1、平均値はs1である。同様に、第一のb相変位信号S1rBの最大値はs2+a2、最小値はs2−a2、信号振幅はa2、平均値はs2である。a1、a2はそれぞれ、第一のa相変位信号S1rAの振幅補正値A1および第一のb相変位信号S1rBの振幅補正値A2として、データ保持部107に記憶される。また、s1、s2はそれぞれ、第一のa相変位信号S1rAのオフセット補正値S1および第一のb相変位信号S1rBのオフセット補正値S2として、データ保持部107に記憶される。
S1cB:{(a2×SINθ+s2)−s2}×a1 = a1×a2×SINθ ・・・(4)
その結果、第一のa相変位信号S1rAおよび第一のb相変位信号S1rBのオフセットs1、s2が除去され、振幅が同一となった第一のa相変位信号S1cAおよび第一のb相変位信号S1cBが得られる。以上のように、ステップS504で第一のa相変位信号S1rAおよび第一のb相変位信号S1rBを補正して、ステップS505に進む。
S2rB:b2×SIN(θ+α)+t2 ・・・(6)
式(5)、(6)において、b1、t1はそれぞれ第二のa相変位信号S2rAの振幅とオフセット、b2、t2はそれぞれ第二のb相変位信号S2rBの振幅とオフセット、θは信号の位相、αは位相のずれ量である。b1、b2はそれぞれ、第二のa相変位信号S2rAの振幅補正値B1および第二のb相変位信号S2rBの振幅補正値B2として、データ保持部107に記憶される。t1、t2はそれぞれ、第二のa相変位信号S2rAのオフセット補正値T1および第二のb相変位信号S2rBのオフセット補正値T2として、データ保持部107に記憶される。
S2cB´:{(b2×SIN(θ+α)+t2)−t2}×b1 = b1×b2×SIN(θ+α) ・・・(8)
その結果、第二のa相変位信号S2rAおよび第二のb相変位信号S2rBのオフセットt1、t2が除去され、振幅が同一となった第二のa相変位信号S2cA´および第二のb相変位信号S2cB´が得られる。
=b1×b2×2×SIN{(α−90)/2}×COS{θ+(α+90)/2} ・・・(9)
b1×b2×(SIN(θ+α)+COSθ)
=b1×b2×2×COS{(α−90)/2}×SIN{θ+(α+90)/2} ・・・(10)
以上より、式(9)、(10)の位相差は90°となる。ここで、式(9)、(10)の振幅は互いに異なるため、続いて振幅の補正を行い、振幅が同一となった第二のa相変位信号S2cAおよび第二のb相変位信号S2cBを算出する。
b1×b2×2×SIN{(α−90)/2}×COS{(α−90)/2}×COS{θ+(α+90)/2} ・・・(11)
S2cB:
b1×b2×2×SIN{(α−90)/2}×COS{(α−90)/2}×SIN{θ+(α+90)/2} ・・・(12)
その結果、第二のa相変位信号S2rAおよび第二のb相変位信号S2rBのオフセットが除去され、振幅が同一となり、さらに位相差が90°となった第二のa相変位信号S2cA及び第二のb相変位信号S2cBが得られる。以上のようにステップS507で第二のa相変位信号S2rAおよび第二のb相変位信号S2rBを補正すると、ステップS508に進む。
続いて、図8(b)に示される波形の誤差成分Eを四捨五入により除去すると、図8(c)に示される波形となる。図8(c)に示される波形の信号Vbは、以下の式(14)のように表わされる。
式(14)において、Round[ ]は、小数第1位を四捨五入する関数である。誤差成分Eは、以下の式(15)のように表わすことができる。
図8(c)に示される波形にInc1/N1maxの波形を加算することで、図8(d)に示されるように、誤差成分Eが除去された絶対位置を示す信号Vabsが生成される。
絶対位置を示す信号Vabsを用いて、絶対位置Pabsは以下の式(17)のように表わされる。
以上のように、ステップS605により、バーニア信号Pv1と、実行タイミングT1における第一の相対位置信号Inc1の信号レベルV1inc1より、実行タイミングT1での絶対位置Pabsを算出する。そしてステップS606に進み、本フローを終了する。これにより、絶対位置Pabsを算出することができる。
すなわち、信頼度Mgnは前述の式(14)で行う四捨五入関数Round[]において丸められる小数部分である。また信頼度Mgnは、誤差成分Eを用いて、以下の式(19)のように表される。
信頼度Mgnが0に近いほど誤差成分Eは少なく、信頼度が高くなっており、正しく絶対位置Pabsが算出されていると判定される。一方、誤差成分Eが増加した場合、図9(b)に示されるように、信頼度Mgnが低下する。信頼度Mgnが0.5を超えると、同期演算での四捨五入で隣の値に変換され、信頼度Mgnは−0.5付近となる。すなわち、0.5と−0.5をまたぐ現象が発生すると、同期演算に失敗し、絶対位置Pabsの誤検出が発生する。
次に、補正部106は、補正値調整部109が算出したオフセット補正値S1´を用いて、データ保持部107に記憶される、実行タイミングT1における第一のa相変位信号S1rAの信号レベルV1rAを補正する。加えて、補正部106は、オフセット補正値S2、T1、T2を用いて、データ保持部107に記憶される、他の変位信号の信号レベルを補正する。なお振幅補正には、それぞれA1、A2、B1、B2を用いる。続いて、ABS算出部102は絶対位置Pabs´を算出し、信頼度算出部108は信頼度Mgn´を算出する。これにより、オフセット補正値S1´であるときの信頼度Mgn´を取得することが可能になる。
前述の信頼度Mgn´判定によって、オフセット補正値S1よりも適切なオフセット補正値を判定することができる。以上により、本実施形態によれば、通常使用中でも絶対位置信号の信頼度を維持可能な、固定要素に対する可動要素の位置を検出する位置検出装置を提供することができる。
次に、図16を参照して、本発明の第二の実施形態について説明する。なお本実施形態において、第一の実施形態と同様の構成および方法の説明は省略する。
次に、図17および図18を参照して、本発明の第三の実施形態について説明する。なお本実施形態において、第一の実施形態と同様の構成および方法の説明は省略する。
次に、図19乃至図25を参照して、本発明における第四の実施形態について説明する。なお本実施形態において、第一の実施形態と同様の構成および方法の説明を省略する。
次に、図26を参照して、前述の各実施形態の位置検出装置100を備えた撮像装置について説明する。図26は、撮像装置200(一眼レフカメラ)の構成図である。図26において、交換レンズ(レンズ装置)30は、レンズ(光学素子)11を備えた撮像光学系1を有する。また交換レンズ30は、レンズ11の位置(対象物の位置)を検出する位置検出装置100を有する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
102 ABS算出部(位置算出部)
104 ABSセンサ(信号検出部)
106 補正部
108 信頼度算出部
109 補正値調整部
Claims (18)
- 対象物の位置に関する複数の周期信号を検出する信号検出部と、
補正値を用いて前記複数の周期信号を補正して複数の補正信号を生成する補正部と、
前記複数の補正信号に基づいて複数の変位信号を生成し、前記複数の変位信号に基づいて前記位置を算出する位置算出部と、
前記複数の変位信号に基づいて信頼度を算出する信頼度算出部と、
前記信頼度に基づいて前記補正値を調整する補正値調整部と、を有することを特徴とする位置検出装置。 - 前記対象物は可動部であり、
前記複数の周期信号は、固定部に対する前記可動部の位置を示すことを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記補正部は、前記補正値を用いて前記複数の周期信号のオフセットを補正することを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出装置。
- 前記補正部は、前記補正値を用いて前記複数の周期信号の振幅を補正することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記信頼度算出部は、第一の補正値に対応する第一の信頼度と第二の補正値に対応する第二の信頼度とを算出し、
前記補正値調整部は、前記第二の信頼度が前記第一の信頼度よりも高い場合、前記第一の補正値を前記第二の補正値に変更することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記補正値調整部は、前記第二の信頼度が前記第一の信頼度よりも低い場合、前記第一の補正値を前記第二の補正値に変更しないことを特徴とする請求項5に記載の位置検出装置。
- 前記補正値調整部は、前記第二の信頼度が前記第一の信頼度よりも低い場合、前記第一の補正値を前記第二の補正値とは異なる第三の補正値に変更することを特徴とする請求項5または6に記載の位置検出装置。
- 前記第二の補正値は、前記第一の補正値よりも大きく、
前記第三の補正値は、前記第一の補正値よりも小さいことを特徴とする請求項7に記載の位置検出装置。 - 前記第二の補正値は、前記第一の補正値よりも小さく、
前記第三の補正値は、前記第一の補正値よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の位置検出装置。 - 前記補正値調整部は、
前記第一の信頼度が所定の信頼度よりも高い場合、前記第一の補正値と前記第二の補正値との差および前記第一の補正値と前記第三の補正値との差をそれぞれ減少させ、
前記第一の信頼度が前記所定の信頼度よりも低い場合、前記第一の補正値と前記第二の補正値との差および前記第一の補正値と前記第三の補正値との差をそれぞれ増加させることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記信頼度算出部は、第一の補正値に対応する第一の信頼度と、前記第一の補正値と異なる複数の補正値のそれぞれに対応する複数の信頼度と、を算出し、
前記補正値調整部は、前記第一の補正値を、前記複数の補正値の中から選択された第二の補正値に変更することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記第二の補正値に対応する第二の信頼度は、前記第一の信頼度よりも高いことを特徴とする請求項11に記載の位置検出装置。
- 前記信頼度算出部は、第一の補正値に対応する第一の信頼度と第二の補正値に対応する第二の信頼度とを算出し、
前記補正値調整部は、前記第一の信頼度と前記第二の信頼度とに基づいて、前記第一の信頼度よりも高い第三の信頼度を有する第三の補正値を予測し、前記第一の補正値を前記第三の補正値に変更することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記補正値調整部は、
前記補正値が所定の閾値の範囲内である場合、前記補正値を調整し、
前記補正値が前記所定の閾値の範囲外である場合、前記補正値を調整しないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記補正部は、複数の補正値に基づいて前記複数の周期信号をそれぞれ補正し、
前記信頼度算出部は、複数の信頼度を算出し、
前記補正値調整部は、前記複数の信頼度に基づいて、前記複数の補正値の中から選択された少なくとも一つの補正値を調整することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 光学素子と、
前記光学素子の位置を検出する請求項1乃至15のいずれか1項に記載の位置検出装置と、を有することを特徴とするレンズ装置。 - 対象物の位置に関する複数の周期信号を検出するステップと、
補正値を用いて前記複数の周期信号を補正して複数の補正信号を生成するステップと、
前記複数の補正信号に基づいて複数の変位信号を生成し、前記複数の変位信号に基づいて前記位置を算出するステップと、
前記複数の変位信号に基づいて信頼度を算出するステップと、
前記信頼度に基づいて前記補正値を調整するステップと、を有することを特徴とする位置検出方法。 - 請求項17に記載の位置検出方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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