JPH1137798A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH1137798A JPH1137798A JP20722897A JP20722897A JPH1137798A JP H1137798 A JPH1137798 A JP H1137798A JP 20722897 A JP20722897 A JP 20722897A JP 20722897 A JP20722897 A JP 20722897A JP H1137798 A JPH1137798 A JP H1137798A
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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Abstract
な衝撃が測定対象物に加わった場合でも正確な位置検出
を続行する。 【解決手段】 測定対象物であるレンズ11の位置変化
によってエンコーダ13の出力が検出回路15により検
出されてCPU17に信号Sa、Sbが入力される。また、
レンズ11の移動速度は速度検出器14で検出され、レ
ンズ位置制御の安定化のために検出回路16を介してド
ライバ18に帰還されてCPU17に信号Svが入力され
る。この速度検出信号Svを予め記憶しておいた検出可能
速度信号と比較して移動速度の大きさを判別し、速度検
出信号Svが検出可能速度信号より大きければ検出不可能
であると判断して、ドライバ18によりアクチュエータ
12を駆動して再びリセット動作を行う。このようにし
て衝撃がレンズ11に加わった場合にも正確な位置検出
を継続することができる。
Description
位相のずれた複数の繰り返し周期波形の信号を発生する
エンコーダを用いた位置検出装置に関するものである。
では、ズームやフォーカスのために、レンズは所定の速
度及び位置精度で動作させなければならない。最近、こ
のためのレンズ駆動制御装置としてリニアモータが用い
られるようになり、このリニアモータを制御するために
は、レンズの位置を検出する位置検出装置が必要とな
る。この位置検出装置としては、位置変化に対して位相
がずれた複数の繰り返し周期波形の信号を発生する光学
式エンコーダが知られており、特開平1−121723
号公報に提案されている。
発光素子1の下側に集光レンズ2が取り付けられ、集光
レンズ2の下方には図示しない例えばレンズ部である被
測定物に取り付けられた固定スケール3が配置され、固
定スケール3には平板部から成る光透過部と溝部から成
る光遮光部がピッチPの等間隔で周期的に設けられてい
る。固定スケール3の下側には可動スケール4が対向し
て配置されている。そして、可動スケール4の下方に
は、可動スケール4の各領域を透過した光束をそれぞれ
受光する受光素子5a、5bが配置されている。
動スケール4は平行平板状の透明材料から成り、発光素
子1からの光束の入射面上に、固定スケール3の格子ピ
ッチPと等しい間隔でV型溝部6と平面部7が設けられ
ている。このV型溝部6の2つの傾斜面6a、6bは、
平面部7に対してそれぞれ45度の角度とされている。
ール3の透過部を通過した光束は可動スケール4に入射
し、図10に示すように可動スケール4のV型溝部6及
び平面部7をそれぞれ屈折及び単に通過して、左右の受
光素子5a、5b面に入射する。
/2の幅とし、2つの傾斜面6a、6bの幅が等しくそ
れぞれP/4となるようにし、平面部7をピッチPの1
/2の幅になるように設定すれば、受光素子5a、5b
からの出力信号Sa、Sbは、図11に示すように可動スケ
ール4の位置変化に対して90度位相のずれた周期Pの
繰り返し信号となる。この出力信号はA/D変換器によ
りA/D変換され、所定周期でCPUに入力されて、後
述するアルゴリズムにより位置情報に変換される。
を示し、先ずステップ1で電源が投入されると、エンコ
ーダの基準位置を設定するリセット動作を行う。次に、
ステップ2でCPUに出力信号Sa、Sbを入力する。ステ
ップ3でそれぞれの中心電圧を基準にして出力信号Sa、
Sbを反転し、信号Sa’、Sb’を得る。ここで、各信号の
位相関係は図13(a) に示すように90度相互にずれた
ものとなる。
信号の大小関係により分けられるA〜Dの4つの領域の
内、現在どの領域に位置しているかを求め、ステップ5
で各領域中の直線性の良い信号を選択して信号Stとす
る。図13(b) は信号Stを示し、例えばP1に位置した場
合は領域はBでSt=Saである。
果と今回の領域判別結果とを比較することにより検出す
る。図11、図13のスケール位置で右方向を正の方向
とすると、ステップ6で領域遷移数をカウントし、更に
その下位に信号Stに対する信号の正規化した値Atを付け
加える。なお、ステップ6において、図13(b) 中の領
域Aや領域Cのように、信号Stが正方向への変化に伴い
減少する場合は、それぞれの中心値を基準に反転する必
要がある。例えば、図13(b) のように前回の位置がP1
であり、今回の位置がP2であったとすると、領域は1だ
け図中右方向に遷移しており、領域カウンタを1インク
リメントし、信号St=SaのA/D変換値を領域カウンタ
の下位に付け加える。最後に、ステップ7で今回の領域
判別結果を記憶する。
を、リセット動作終了後に所定のサンプリング周期1/
fs(fsはサンプリング周波数)で継続して行うことによ
り、リセット動作で設定した基準位置からの相対位置を
検出することができる。
検出可能な速度に制限がある。例えば、図13(b) に示
すように前回の位置が領域BのP1であり、今回の位置が
領域DのP3であったとすると、ステップ4により領域D
と判別はできるが、P3の位置する領域DであるかP4の位
置する領域Dであるかを区別することはできない。この
ために、格子ピッチPとサンプリング周波数fsにより検
出可能な速度Vaは、次式により制限されることになる。 Va=P・fs/4 …(1)
象物が位置検出装置の検出可能速度Vaを越えた場合に
は、位置検出の出力は不正確なものとなる。
可能速度Vaを大きくするには、格子ピッチP又はサンプ
リング周波数fsを大きくしなければならない。しかし、
格子ピッチPの拡大は信号Stの直線性の影響で検出精度
の低下を招き、更にサンプリング周波数fsはCPUの性
能に依存するので、その値を単純に大きくすることがで
きない。
し、位置検出のための検出可能速度を越えるような衝撃
が測定対象物に加わった場合でも、正確な位置検出を行
うことができる位置検出装置を提供することにある。
解消し、格子ピッチ又はサンプリング周波数を大きくす
ることなく、検出可能な速度を向上させ得る位置検出装
置を提供することにある。
の本発明に係る位置検出装置は、測定対象物の相対位置
変化に伴って位相がずれた少なくとも2つの略正弦波信
号を発生する多相信号発生手段と、測定対象物の基準位
置をリセットして設定するリセット動作手段と、前記多
相信号発生手段の出力を所定の周期で取り込んで演算処
理する演算処理手段とを備え、前記リセット動作を行っ
た後に前記多相信号発生手段の出力信号を演算処理する
ことにより前記測定対象物の位置を検出する位置検出装
置において、再度前記リセット動作を行うか否かを決定
するリセット動作決定手段を設け、該リセット動作決定
手段の結果に従ってリセット動作を行うことを特徴とす
る。
対象物の相対位置変化に伴って位相がずれた少なくとも
2つの略正弦波信号を発生する多相信号発生手段と、測
定対象物の移動速度に比例した速度信号を出力する速度
信号発生手段と、前記多相信号発生手段の出力信号及び
前記速度信号発生手段の出力信号をA/D変換するA/
D変換手段と、該A/D変換手段の出力を所定の周期で
取り込んで演算処理する演算処理手段とを備え、前記多
相信号発生手段の出力信号及び前記速度信号発生手段の
出力信号を演算処理することによって前記測定対象物の
位置を検出することを特徴とする。
例に基づいて詳細に説明する。図1は第1の実施例の構
成図を示し、測定対象物の移動速度検出手段を併設し
て、その検出結果により異常を検知してリセット動作を
行うようにしたものである。測定対象物であるレンズ1
1にはアクチュエータ12が接続され、レンズ11に
は、その位置を検出する例えばボイスコイルモータや超
音波モータ等のエンコーダ13と、レンズ11の速度を
検出する速度検出器14とが取り付けられている。エン
コーダ13及び速度検出器14の出力は、それぞれの検
出回路15及び16を介してCPU17に接続されてお
り、検出回路16とCPU17の出力は、それぞれドラ
イバ18を介してアクチュエータ12に接続されてい
る。
対して、位相のずれた複数の繰り返し周期波形の信号を
発生するものであり、発光素子や受光素子及び所定ピッ
チの三角溝を形成したスリットを用いた光学式のもの、
又は所定ピッチで多極着磁したマグネットとそれに対向
する磁気抵抗素子から成る磁気式のものを用いることが
できる。また、速度検出器14は例えばレンズ11にコ
イルを取り付け、図示しないレンズ鏡筒の固定部のコイ
ルに対向する位置にマグネットを取り付け、コイルの端
子間にその相対移動速度に比例した信号を発生するもの
が考えられる。
位置の検出設定には、フォトインタラプタ等を用いた光
学的手段やホール素子等を用いた磁気的手段を併設し、
その出力変化位置を基準位置とする方式、又は測定対象
物の可動範囲を機械的に制限して機械端を設け、その機
械端位置を基準位置とする方式等を使用する。
よって、エンコーダ13の出力は検出回路15により検
出され、図示しないA/D変換器を介してCPU17に
検出信号Sa、Sbが入力される。また、レンズ11の移動
速度は速度検出器14で検出され、検出回路16により
レンズ位置制御の安定化のためにドライバ18に帰還さ
れ、更にレンズ11の速度検出のために図示しないA/
D変換器を介してCPU17に信号Svが入力される。
レンズ11の速度が0の場合の速度検出信号はSv=Soと
なり、正の方向に速度が発生すると速度検出信号SvはSo
を基準にして増加し、負の方向に速度が発生すると速度
検出信号SvはSoを基準にして減少する。
度検出器14の速度検出信号Svを用いた位置検出アルゴ
リズムのフローチャート図を示す。先ず、ステップ11
で電源が投入されると、リセット動作を行ってレンズ1
1の初期位置を検出し、エンコーダ13の基準位置を設
定する。次に、ステップ12において、所定の周期1/
fs(fsはサンプリング周波数)でエンコーダ13の出力
信号Sa、Sb及び速度検出信号SvをCPU17に入力す
る。ステップ13で出力信号Sa、Sbによりレンズ11の
基準位置からの相対位置変化量を求める。
め記憶しておいた速度リファレンス信号Svr1、Svr2と比
較して、レンズ11の移動速度の大きさを判別する。Sv
r1<Sv<Svr2であればSw=0とし、そうでなければSw=
1とする。速度リファレンス信号Svr1、Svr2は、図2に
示すようにレンズ11がエンコーダ13の検出可能な速
度Vaで各方向に動作したときに発生する速度検出信号と
する。従って、ステップ14の結果、Sw=0であれば検
出可能な移動速度であり、Sw=1であれば正確に検出で
きない移動速度であることになる。
ップ16に移行し、Sw=1であればステップ11のリセ
ット動作に移行する。ステップ16では次回の位置検出
のために今回の位置検出結果を記憶し、ステップ12に
移行する。
速度Vaを越えるような衝撃がレンズ11に加わった場合
には、速度検出器14の出力でそれを検知し、再度リセ
ット動作を行うようにすることにより、その後も正確な
位置検出を続行することができる。
にリセット動作を行っているが、加速度計を併設して、
その出力信号と、レンズ11がエンコーダ13の検出可
能な速度Vaで各方向に動作したときに発生する出力信号
とを比較して、リセット動作を行う構成にしてもよい。
この加速度計には、撮像装置の手ぶれ補正装置に用いる
ジャイロなどの角加速度センサを兼用することができ
る。また、エンコーダ13は被測定物の位置変化でな
く、角度変化に対して位相のずれた繰り返し周期波形信
号を発するものでもよい。
ャート図を示し、エンコーダ13の位置検出をする際
に、移動速度検出手段の検出結果から移動方向を検出
し、その結果を用いるようにしたものである。装置の構
成は図1と同様であり、エンコーダ13の構成は従来例
の図8と同様であるので、説明は省略する。
/fsでエンコーダ出力信号Sa、Sb及び速度検出信号Svを
CPU17に入力する。ステップ22で出力信号Sa、Sb
をそれぞれの中心電圧を基準に反転して信号Sa’、Sb’
を得る。各信号の位相関係は従来例の図13(a) に示す
ように90度相互にずれたものとなる。次に、ステップ
23で図13(a) の各信号の大小により分離されるA〜
Dの4つの領域の内、現在どの領域に位置しているかの
領域判別結果Sr1 を求め、ステップ24で各領域中直線
性の良い信号を選択して信号Stとする。信号Stは従来例
の図13(b) と同様に、例えば位置P1に位置した場合に
は、領域はBでありSt=Saである。
予め記憶しておいた速度0のときの出力レベルである速
度リファレンスと比較し、測定対象物であるレンズ11
の移動方向を判別する。その結果が図13(b) のD方向
であればSd=1、そうでなければSd=0とする。なお、
速度検出信号SvをCPU17に取り込み方向判別をする
方式ではなく、比較器により速度検出信号Svと速度レフ
ァレンス信号Svr1、Svr2を比較し、その結果をCPU1
7に取り込むようにしてもよい。
Sr2 と今回の領域判別結果Sr1 及び方向判別結果Sdによ
り相対移動量Xを求める。最後に、ステップ27で今回
の領域判別結果Sr1 を記憶する。
7の動作を所定の位置リセット動作終了後に所定のサン
プリング周期1/fsで継続して行うことにより、リセッ
ト位置からの相対位置を検出することができる。
を求めるフローチャート図である。ここでは、現在位置
を図13(b) 中の今回の領域判別結果Sr1 =B(P1)とし
て、ステップ26を説明するが、Sr1 =A、C、Dにお
いても同様のアルゴリズムで検出可能である。先ず、ス
テップ31で今回の領域判別結果Sr1 を参照し、次にス
テップ32で前回の領域判別結果Sr2 を参照する。ステ
ップ32において、Sr2 =Bであれば領域カウント値Xh
はそのままでステップ38に進む。また、ステップ32
において、Sr2 =Aであればステップ33で領域カウン
ト値Xhを1インクリメントし、ステップ38に進む。
あればステップ34で領域カウント値Xhを1デクリメン
トし、ステップ38に進む。更にステップ32におい
て、Sr2 =Dであればステップ35で方向判別結果Sdを
参照して、ステップ35でSd=1であればステップ36
領域カウント値Xhを2インクリメントし、Sd=0であれ
ばステップ37で領域カウント値Xhを2デクリメント
し、ステップ38に進む。
Xhの下位に信号Stに対する信号の正規化した値Xkを付け
加え、図13(b) 中の領域Aや領域Cのように、信号St
が正方向への変化に伴って減少する場合は、それぞれの
中心値を基準に反転する必要がある。
ング周波数fsから検出可能な速度Vaは次式のようにな
る。 Va=2・P・fs/4 …(2)
波数fsを大きくすることなく、検出可能な速度を向上さ
せることができる。
ャート図を示し、移動速度検出手段の検出結果と、この
速度検出結果から求めた移動方向検出結果との両方を用
いるようにしたものである。本実施例の構成も第1の実
施例と同様なので説明は省略する。
1/fsでエンコーダ出力信号Sa、Sb及び速度検出信号Sv
をCPU17に入力する。ステップ42で出力信号Sa、
Sbをそれぞれの中心電圧を基準にして反転し、信号S
a’、Sb’を得る。次に、ステップ43で現在どの領域
に位置しているかの領域判別結果Sr1 を求め、ステップ
44で各領域中で直線性の良い信号を選択して信号Stと
する。
予め記憶しておいた速度0のときの出力レベルである速
度リファレンス信号Svr1とを比較し、測定対象物である
レンズ11の移動方向を判別する。その結果が、図13
(b) のD方向であればSd=1、そうでなければSd=0と
する。次に、速度検出信号Svと速度リファレンス信号Sv
r1の差の速度絶対値Sva を求め、予め記憶しておいた所
定のリファレンス信号Svr2と比較し、ステップ46で移
動速度の大きさを判別する。Sva >Svr2であればSw=
1、Sva <Svr2であればSw=0とする。ここで、所定の
リファレンス信号Svr2は測定対象物がサンプリング周期
1/fsで、スリットピッチPの1/2だけ移動するとき
に発生する速度絶対値Sva とする。
期1/fsで移動した領域数2よりも大きければSw=1、
小さければSw=0となる。次に、ステップ47で前回の
領域判別結果Sr2 、今回の領域判別結果Sr1 、方向判別
結果Sd、速度絶対値Sva により相対移動量Xを求める。
最後に、ステップ48で今回の領域判別結果Sr1 をスト
アする。
8までの動作を、所定の位置リセット動作終了後に、所
定のサンプリング周期1/fsで継続して行うことによ
り、リセット位置からの相対位置を検出することができ
る。
を求めるフローチャート図を示す。なお、現在位置を図
13(b) 中の今回の領域判別結果Sr1 =B(P1)としてス
テップ47を説明するが、Sr1 =A、C、Dにおいても
同様のアルゴリズムで検出可能である。
Sr1 を参照し、次にステップ52で前回の領域判別結果
Sr2 を参照する。ステップ52において、Sr2 =Bであ
ればステップ53でSwを参照し、Sw=0であれば領域カ
ウント値Xhはそのままでステップ66に進む。また、Sw
=1であればステップ54で更に方向判別信号Sdを参照
し、Sd=1であればステップ55で領域カウント値Xhを
4インクリメントし、Sd=0であればステップ56で領
域カウント値Xhを4デクリメントし、ステップ66に進
む。
ステップ57でSwを参照し、Sw=1であればステップ5
8で領域カウント値Xhを3デクリメントし、ステップ5
7でSw=0であればステップ59で領域カウント値Xhを
1インクリメントし、ステップ66に進む。
ステップ60でSwを参照し、Sw=1であればステップ6
1で領域カウント値Xhを3インクリメントし、ステップ
60でSw=0であればステップ62で領域カウント値Xh
を1デクリメントし、ステップ66に進む。
ステップ63で方向判別信号Sdを参照し、Sd=1であれ
ばステップ64で領域カウント値Xhを2インクリメント
し、ステップ63でSd=0であればステップ65で領域
カウント値Xhを2デクリメントし、ステップ66に進
む。
位に信号Stに対する信号の正規化した値Xkを付け加え、
図13(b) 中の領域Aや領域Cのように、信号Stが正方
向への変化に伴い減少する場合は、それぞれの中心値を
基準に反転する必要がある。
ング周波数fsで検出可能な速度Vaは次式となる。 Va=4・P・fs/4 …(3)
波数fsを大きくすることなく、検出可能な速度を向上さ
せることができる。
出装置は、リセット動作決定手段を設けてリセット動作
を行うか否かを決定することにより、検出可能速度を越
えるような衝撃が測定対象物に加わった場合にも、再度
リセット動作を行うようにすることができるので、その
後も正確な位置検出を継続することができる。
信号発生手段の出力信号と速度信号発生手段の出力信号
を演算処理して測定対象物の位置を検出することによ
り、格子ピッチ又はサンプリング周波数を大きくするこ
となく、検出可能な移動速度を向上させることができ
る。
ある。
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】 測定対象物の相対位置変化に伴って位相
がずれた少なくとも2つの略正弦波信号を発生する多相
信号発生手段と、測定対象物の基準位置をリセットして
設定するリセット動作手段と、前記多相信号発生手段の
出力を所定の周期で取り込んで演算処理する演算処理手
段とを備え、前記リセット動作を行った後に前記多相信
号発生手段の出力信号を演算処理することにより前記測
定対象物の位置を検出する位置検出装置において、再度
前記リセット動作を行うか否かを決定するリセット動作
決定手段を設け、該リセット動作決定手段の結果に従っ
てリセット動作を行うことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項2】 前記演算処理手段は前記少なくとも2つ
の略正弦波信号を結合し信号周期を複数の領域に分割し
て、測定対象物が位置する領域を求める請求項1に記載
の位置検出装置。 - 【請求項3】 前記リセット動作決定手段は併設した速
度信号発生手段の出力信号と予め記憶した所定の値とを
比較し、その結果を基に再度前記リセット動作を行うか
否かを決定する請求項1又は2記載の位置検出装置。 - 【請求項4】 前記リセット動作決定手段は併設した加
速度信号発生手段の出力信号と予め記憶した所定の値と
を比較し、その結果を基に再度前記リセット動作を行う
か否かを決定する請求項1又は2記載の位置検出装置。 - 【請求項5】 測定対象物の相対位置変化に伴って位相
がずれた少なくとも2つの略正弦波信号を発生する多相
信号発生手段と、測定対象物の移動速度に比例した速度
信号を出力する速度信号発生手段と、前記多相信号発生
手段の出力信号及び前記速度信号発生手段の出力信号を
A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段の
出力を所定の周期で取り込んで演算処理する演算処理手
段とを備え、前記多相信号発生手段の出力信号及び前記
速度信号発生手段の出力信号を演算処理することによっ
て前記測定対象物の位置を検出することを特徴とする位
置検出装置。 - 【請求項6】 前記演算処理手段は前記少なくとも2つ
の略正弦波信号を結合して信号周期を複数の領域に分割
し、前記速度信号から求めた移動方向を基に測定対象物
が位置する領域を求める請求項5に記載の位置検出装
置。 - 【請求項7】 前記演算処理手段は前記少なくとも2つ
の略正弦波信号を結合して信号周期を複数の領域に分割
し、前記速度信号から求めた移動方向及び速度絶対値を
基に測定対象物が位置する領域を求める請求項5に記載
の位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20722897A JP4174089B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | レンズの位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20722897A JP4174089B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | レンズの位置検出装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008177044A Division JP4464447B2 (ja) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | 位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1137798A true JPH1137798A (ja) | 1999-02-12 |
JP4174089B2 JP4174089B2 (ja) | 2008-10-29 |
Family
ID=16536369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20722897A Expired - Fee Related JP4174089B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | レンズの位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4174089B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104236494A (zh) * | 2013-06-07 | 2014-12-24 | 株式会社三丰 | 位置检测编码器 |
JP2015072265A (ja) * | 2013-09-03 | 2015-04-16 | キヤノン株式会社 | エンコーダ及びエンコーダの原点算出方法 |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP20722897A patent/JP4174089B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104236494A (zh) * | 2013-06-07 | 2014-12-24 | 株式会社三丰 | 位置检测编码器 |
JP2015072265A (ja) * | 2013-09-03 | 2015-04-16 | キヤノン株式会社 | エンコーダ及びエンコーダの原点算出方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP4174089B2 (ja) | 2008-10-29 |
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