JP5440239B2 - Movement amount detection device, lens unit, and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、移動量検出装置、レンズユニット及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a movement amount detection device, a lens unit, and an imaging device.
レンズユニットが備えるカム環の回転量を検出する装置として、モータからカム環に駆動を伝達するギアと同軸に配された回転ディスクの回転量から、カム環の回転量を算出するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。当該装置では、ギアのバックラッシュ等のガタの影響により、エンコーダによるパルスの生成開始からカム環の回転開始までの間に時間差が生じる。これにより、回転体の回転量に誤差が生じる。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2006−258586号公報
As a device for detecting the amount of rotation of the cam ring included in the lens unit, a device that calculates the amount of rotation of the cam ring from the amount of rotation of a rotating disk arranged coaxially with a gear that transmits drive from the motor to the cam ring is known. (For example, refer to Patent Document 1). In this apparatus, there is a time difference between the start of pulse generation by the encoder and the start of rotation of the cam ring due to the influence of backlash such as gear backlash. Thereby, an error occurs in the rotation amount of the rotating body.
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-258586
上記事情に鑑み、移動体の移動量の検出精度を向上できる移動量検出装置を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a movement amount detection device that can improve the detection accuracy of the movement amount of a moving body.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、移動体(210)を移動させるアクチュエータ(114)が駆動されるのに伴いパルス信号を出力するパルス信号出力部(130)と、前記移動体の加速度を検出する加速度検出部(220)と、前記加速度検出部により、前記移動体が移動を開始したことを示す加速度が検出されてから、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号をカウントして前記移動体の移動量を算出する移動量算出部(112)と、を備える移動量検出装置(100)を提供する。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, a pulse signal output unit (130) that outputs a pulse signal as the actuator (114) that moves the moving body (210) is driven; The pulse detection unit (220) that detects the acceleration of the moving body, and the acceleration detection unit that detects the acceleration indicating that the moving body has started to move, are output from the pulse signal output unit. There is provided a movement amount detection device (100) comprising a movement amount calculation unit (112) that calculates a movement amount of the moving body by counting pulse signals.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、一実施形態に係る移動量検出装置100を備えるデジタルカメラの概略構成を示す図である。この図に示すように、当該デジタルカメラは、カメラ本体110とレンズユニット200とを備えている。カメラ本体110には、マイクロコンピュータユニット(以下、MCU112という)と、モータ114と、当該モータ114を駆動させるモータ駆動回路116と、モータ114の駆動力を伝達するギア列118とが備えられている。なお、MCU112、モータ114、モータ駆動回路116及びギア列118は、本実施形態では、カメラ本体110に配されているが、これらは、レンズユニット200に配されていてもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital camera including a movement
レンズユニット200は、撮影レンズ202と、撮影レンズ202を保持するレンズ枠204と、レンズ枠204を撮影レンズ202の光軸方向に移動させるカム環210と、カム環210に配された加速度センサ220とを備えている。カム環210は、カム溝212が形成されたカム部214と、カム部214を光軸方向へ相対移動可能かつ一体的に光軸周りに回転可能な駆動部216とを備えている。カム溝212には、レンズ枠204に突設されたカムフォロア218が挿入されており、カム部214が回転することにより、カムフォロア218がカム溝212から押されてレンズ枠204が光軸方向へ移動する。
The
また、駆動部216には、ラック222が周方向に沿って形成されている。このラック222には、ギア列118のギア119が噛み合っている。このため、モータ114の駆動力は、ギア列118を介してラック222に伝達され、駆動部216及びカム部214が光軸周りに回転される。
In addition, a
また、駆動部216には、加速度センサ220が配されている。加速度センサ220は、駆動部216が回転した場合に、駆動部216の加速度を検出して検出信号をMCU112へ出力する。
The
また、カメラ本体110は、相対型のエンコーダ130を備えている。エンコーダ130は、ギア列118に含まれる一のギアと同軸に配され当該ギアと共に回転する回転ディスク132と、光学センサ134とを備えている。回転ディスク132の外周部には、コード化された不透明なセクタと透明なセクタのパターンとが形成されている。また、光学センサ134は、回転ディスク132の外周部を介して互いに対向した発光部及び受光部とを備えている。回転ディスク132が回転すると、光学センサ134の発光部から受光部へ射出された光線が上記パターンの不透明なセクタにより遮られ、また、透明なセクタにより透過され、光学センサ134は、受光の有無に応じたパルス信号を出力する。
The
図2は、カム環210、モータ114及びエンコーダ130を示す斜視図である。この図に示すように、ギア列118は、モータ114のピニオンギア120と大歯車を噛み合わせる二段ギア122と、二段ギア122の小歯車と噛み合うギア124とを含んでいる。ギア124の回転軸には、回転ディスク132が固定されており、ギア124と回転ディスク132とは同軸の周りに一体的に回転する。
FIG. 2 is a perspective view showing the
ここで、エンコーダ130のスケールをギア124の回転軸に固定された回転ディスク132としたことにより、スケールをカム環210に直接、配する場合と比較して、スケールを小型化、簡素化できる。従って、移動量検出装置100のコストを低減できると共に、移動量検出装置100の構成を単純化できる。
Here, since the scale of the
また、加速度センサ220は、駆動部216の外周部に配されている。なお、加速度センサ220は、駆動部216の内周部に配してもよく、また、カム部214に配してもよい。加速度センサ20は、駆動部216の回転運動の接線方向の加速度を検知する。
The
図3は、加速度センサ220の回路構成を示すブロック図である。この図に示すように、加速度センサ220は、センサ出力V0、及びセンサ出力V0の基準値を指定するためのセンサ基準電圧Vrefをローパスフィルタ(以下、LPF224という)へ出力する。LPF224は、抵抗226、228、コンデンサ230、232、及びオペアンプ234を備えている。LPF224は、加速度センサ220に入力される高周波ノイズを除去してセンサ出力V0を安定化させる。
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the
加算アンプ部236は、抵抗238、240、242、オペアンプ244、及びコンデンサ246を備えている。加算アンプ部236は、LPF224により安定化されたセンサ出力V0にゲインをかけてMCU112のADコンバータ(以下、ADC248という)へ出力する。
The
MCU112には、DAコンバータ(以下、DAC250という)が設けられている。このDAC250は、加算アンプ部236に電圧を印加してセンサ基準電圧Vrefとなるように、センサ出力V0の初期調整を実施する。
The MCU 112 is provided with a DA converter (hereinafter referred to as DAC 250). The
図4は、加速度センサ220のセンサ出力V0の特性を示すグラフである。このグラフに示すように、加速度センサ220は、初期状態において、センサ基準電圧Vrefを出力する。カム環210が一方向(例えば、被写体側から見て時計回り方向)へ回転すると、加速度センサ220は、グラフ中に実線で示すように、センサ基準電圧Vrefに対して正の電圧を出力し、加速する。一定速度時はセンサ基準電圧Vrefを出力し、減速時に基準電圧Vrefに対して負の電圧を出力する。
FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the sensor output V 0 of the
一方、カム環210が他方向(例えば、被写体側から見て反時計回り方向)へ回転すると、加速度センサ220は、グラフ中に破線で示すように、センサ基準電圧Vrefに対して負の電圧を出力する。すなわち、カム環210が上記一方向へ回転した場合と逆の出力プロファイルとなる。センサ出力V0は、カム環210が回転すると、初期状態から増加又は減少して過渡状態を経た後、一定値のVrefとなる。また、カム環210の回転が停止する場合は、センサ出力V0は、過渡状態を経た後、減少又は増加してセンサ基準電圧Vrefとなる。
On the other hand, when the
ここで、カム環210が始動したこと、及び停止したことを検出するための閾値V1(≠0)、V−1(≠0)が予め設定されている。閾値V1は、センサ基準電圧VrefとVcwとの中間値に設定され、閾値V−1は、センサ基準電圧VrefとVccwとの中間値に設定されている。Vcw、Vccwは、本実施形態の移動量検出装置100において設定されている加速度の上限値、下限値に対応するセンサ出力値である。
Here, threshold values V 1 (≠ 0) and V −1 (≠ 0) for detecting that the
図5は、エンコーダ130が出力するパルス数Nとカム環210の回転量Mとの関係を示すグラフである。ピニオンギア120、ギア列118、及びラック222の噛み合わせにバックラッシュ等のガタがない場合は、このグラフに実線で示すように、パルスがエンコーダ130からカム環210の始動と同時に出力される。これに対して、実際には、ピニオンギア120、ギア列118、及びラック222の噛み合わせにバックラッシュ等のガタが存在するので、このグラフに鎖線で示すように、モータ114が始動してからカム環210が始動するまでの間に、N0のパルスが出力される。このため、パルス数N0分の誤差M0が、カム環210の回転量に加算される。即ち、カム環210の正確な回転量がMであるのに対して、カム環210の計測される回転量は、M+M0となる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number N of pulses output from the
また、カム環210の回転が停止するときは、モータ114の駆動が停止した後、カム環210が、ギアのガタの分、回転する。このため、ギアのガタの分の誤差が、カム環210の正確な回転量に対して不足する。
Further, when the rotation of the
図6は、移動量検出装置100におけるカム環210の回転量の検出方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示すように、本処理ルーチンでは、まず、ステップS100において、加速度センサ220が、センサ基準電圧Vrefを出力する。次に、ステップS102において、MCU112が、加速度センサ220のセンサ出力V0が、閾値V−1以下、または、V1以上になったか否かを判定する。判定が否定された場合には、ステップS102を繰り返して実行する一方、判定が肯定された場合には、ステップS104へ移行する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a method for detecting the amount of rotation of the
ステップS104では、MCU112が、エンコーダ130から出力されたパルスのカウントを開始して、ステップS106へ移行する。ステップS106では、MCU112が、加速度センサ220のセンサ出力V0が閾値V−1以上、または、V1以下になったか否かを判定する。この場合に、上記ステップS102で加速度センサ220のセンサ出力V0が閾値V1以上と判定されていた場合には、図4における実線のプロファイルで加速および減速される。よってその場合に、ステップS102の後にセンサ出力V0は閾値V1以下となる時点、V−1以下となる時点をこの順に経て、その後に、閾値V−1以上となる時点を経る。そこで、ステップ102で加速度センサ220のセンサ出力V0が閾値V1以上と判定されていた場合には、ステップS106においては、センサ出力V0が閾値V1以下となる時点、V−1以下となる時点を経た後に、閾値V−1以上になったか否かを判定する。
In step S104, the
一方、上記ステップS102で加速度センサ220のセンサ出力V0が閾値V−1以下と判定されていた場合には、図4における破線のプロファイルで加速および減速される。よってその場合に、ステップS102の後にセンサ出力V0は閾値V−1以上となる時点、V1以上となる時点をこの順に経て、その後に、閾値V1以下となる時点を経る。そこで、ステップ102で加速度センサ220のセンサ出力V0が閾値V−1以下と判定されていた場合には、ステップS106においては、センサ出力V0が閾値V−1以上となる時点、V1以上となる時点を経た後に、閾値V1以下になったか否かを判定する。
On the other hand, when the sensor output V 0 of the
これらの判定は例えば、センサ出力V0が閾値V1、V−1のいずれを何回またいだか、を加速度センサ220からの出力に基づいてMCU112がカウントしてメモリに記憶することにより実行される。判定が否定された場合には、ステップS106が繰り返して実行される一方、判定が肯定された場合には、ステップS108へ移行する。
These determinations are performed, for example, by the
ステップS108では、MCU112が、エンコーダ130から出力されたパルスのカウントを停止して、パルス数のカウント値から、カム環210の回転量を算出する。以上で本処理ルーチンを終了する。
In step S108, the
ここで、本実施形態では、カム環210が回転し始めたことを、カム環210に配された加速度センサ220により検出する。そして、MCU112は、加速度センサ220によりカム環210が回転し始めたことが検出されるまでは、モータ114の駆動に伴いエンコーダ130から出力されているパルスをカウントしない。そして、MCU112は、加速度センサ220によりカム環210が回転し始めたことが検出されてから、エンコーダ130から出力されているパルスのカウントを開始する。これにより、MCU112によるカム環210の回転量の算出結果から、ギアのガタに起因するパルス数N0分の誤差M0が除去される。従って、エンコーダ130の測定子としての回転ディスク132が、測定対象としてのカム環210から離れた位置に配されている構成において、モータ114とカム環210との間の駆動伝達機構におけるガタに起因するカム環210の回転量の測定誤差を抑制できる。
Here, in the present embodiment, the fact that the
また、本実施形態では、カム環210の回転が停止したことを、上記加速度センサ220により検出する。そして、MCU112は、加速度センサ220によりカム環210が停止したことが検出されるまでは、エンコーダ130から出力されているパルスのカウントを継続する。そして、MCU112は、加速度センサ220によりカム環210の回転が停止したことが検出されてから、エンコーダ130から出力されているパルスのカウントを停止する。これにより、MCU112によるカム環210が停止するまでに回転する量の算出結果から、ギアのガタ分の誤差が除去される。従って、エンコーダ130の測定子としての回転ディスク132が、測定対象としてのカム環210から離れた位置に配されている構成において、モータ114とカム環210との間の駆動伝達機構におけるガタに起因するカム環210が停止するまでに回転する量の測定誤差を抑制できる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、回転ディスク132をモータ114からカム環210へ駆動を伝達するギア列118に含まれるギア124の回転軸に固定した。また、当該ギア124とモータ114のピニオンギア120との間には、減速ギアとしての二段ギア122が配されている。これにより、回転ディスク132をモータ114の回転軸に固定する場合と比較して、回転ディスク132の回転速度を低速化でき、エンコーダ130の出力パルスの分解能を向上できる。
In this embodiment, the
なお、回転ディスク132をギア列118に含まれる一のギアと同軸に配することは必須ではなく、モータ114の回転軸と同軸に配してもよい。この場合には、モータ114と回転ディスク132との間にギアを介さないことから、回転ディスク132の回転量の測定精度を向上できる。
It is not essential that the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、上記実施の形態では、移動量検出装置100の測定対象を回転体としてのカム環としたが、測定対象を、レンズ枠204等の直線的に移動する移動体とすることも可能である。また、カム環210の回転が停止したことを示す閾値V1(−V1)は、カム環210の回転が開始したことを示す閾値と同一であることは必須ではなく、異なる値であってもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the measurement target of the movement
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
100 移動量検出装置、110 カメラ本体、112 MCU、114 モータ、116 モータ駆動回路、118 ギア列、119 ギア、120 ピニオンギア、122 二段ギア、124 ギア、130 エンコーダ、132 回転ディスク、134 光学センサ、200 レンズユニット、202 撮影レンズ、204 レンズ枠、210 カム環、212 カム溝、214 カム部、216 駆動部、218 カムフォロア、220 加速度センサ、222 ラック、224 LPF、226、228 抵抗、230、232 コンデンサ、234 オペアンプ、236 加算アンプ部、238、240、242 抵抗、244 オペアンプ、246 コンデンサ、248 ADC、250 DAC
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記移動体の加速度を検出する加速度検出部と、
前記加速度検出部により、前記移動体が移動を開始したことを示す加速度が検出されてから、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号をカウントして前記移動体の移動量を算出する移動量算出部と、
を備える移動量検出装置。 A pulse signal output unit that outputs a pulse signal as the actuator that moves the moving body is driven;
An acceleration detector for detecting the acceleration of the moving body;
The amount of movement for calculating the amount of movement of the moving body by counting the pulse signal output from the pulse signal output section after the acceleration detecting unit detects the acceleration indicating that the moving body has started moving. A calculation unit;
A moving amount detection device comprising:
前記パルス信号出力部は、前記測定子の移動量をパルス信号として出力する請求項1又は請求項2に記載の移動量検出装置。 It is arranged on the upstream side in the drive transmission direction with respect to the moving body, and includes a measuring element that is moved by the actuator,
The movement amount detection device according to claim 1, wherein the pulse signal output unit outputs a movement amount of the probe as a pulse signal.
撮影光学系と、
前記撮影光学系を光軸方向へ移動させる前記移動体としてのカム環と、
を備えるレンズユニット。 The movement amount detection device according to any one of claims 1 to 4,
Photographic optics,
A cam ring as the moving body for moving the photographing optical system in the optical axis direction;
A lens unit comprising:
前記移動体としての撮影光学系と、
を備えるレンズユニット。 The movement amount detection device according to any one of claims 1 to 4,
A photographing optical system as the moving body;
A lens unit comprising:
撮影光学系と、
前記撮影光学系を光軸方向へ移動させる前記移動体としてのカム環と、
前記撮影光学系により結像された像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。 The movement amount detection device according to any one of claims 1 to 4,
Photographic optics,
A cam ring as the moving body for moving the photographing optical system in the optical axis direction;
An imaging unit that captures an image formed by the imaging optical system;
An imaging apparatus comprising:
前記移動体としての撮影光学系と、
前記撮影光学系により結像された像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。 The movement amount detection device according to any one of claims 1 to 4,
A photographing optical system as the moving body;
An imaging unit that captures an image formed by the imaging optical system;
An imaging apparatus comprising:
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