KR20120021204A - 제어 장치, 제어 방법 및 제어 장치를 포함하는 안과 장치 - Google Patents

제어 장치, 제어 방법 및 제어 장치를 포함하는 안과 장치 Download PDF

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Abstract

조이스틱의 회전부의 회전 속도에 따른 속도로 헤드부를 이동시키는 안과 장치에서, 회전 속도가 빨라져도 헤드부의 이동량이 회전량에 대응할 수 있게 하기 위해서, 미리결정된 간격으로 조이스틱의 회전 속도를 검출하고, 금회의 회전 속도(미리결정된 시간 동안 엔코더의 카운트)가 이전의 회전 속도보다 느릴 경우, 이전의 회전 속도로부터 미리결정된 값을 감산하여 얻어진 속도와 금회의 회전 속도를 비교한다. 그 후, 큰 속도를 금회의 회전 속도로 설정하고, 금회의 회전 속도에 대응하는 속도로 헤드부를 이동시킨다.

Description

제어 장치, 제어 방법 및 제어 장치를 포함하는 안과 장치{CONTROL APPARATUS, CONTROL METHOD, AND OPHTHALMOLOGIC APPARATUS INCLUDING THE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 제어 대상을 제어하기 위한 조이스틱을 포함하는 제어 장치, 제어 방법 및 피검안의 촬영 및 측정을 위한 제어 대상으로서의 광학계의 상하 방향의 이동을 전동으로 수행하게 하는 제어 장치를 포함하는 안과 장치에 관한 것이다.
조이스틱을 사용하여 제어 대상을 제어하는 구성으로서, 예를 들면 광학계를 조이스틱에 의해 제어하는 것을 포함하는 안저 카메라를 들 수 있다. 종래의 안저카메라와 같은 안과 장치에서는 장치의 광학계와 피검안 사이의 위치 얼라인먼트에 조이스틱이 사용되고 있다. 이러한 장치에서, 전후 이동 및 좌우 이동을 수행하기 위해서는 조이스틱을 기울이고, 상하 방향의 이동을 수행하기 위해서는 조이스틱을 회전시킨다. 보다 구체적으로는, 벨트, 기어 등을 조합해서 광학계의 상하 방향의 이동 구동 기구의 이송 스크류(feed screw)를 회전시킴으로써 수동으로 광학계를 상하 방향의 이동시키는 장치와, 전동으로 광학계를 상하 방향의 이동시키는 장치가 알려져 있다. 전동으로 광학계를 상하 방향의 이동시키는 장치로서는, 조이스틱의 회전 속도에 비례하는 속도로 광학계가 이동되도록 모터를 제어하는 장치가 알려져 있다(일본 특허 공개 공보 평05-317250호 참조). 또한, 조이스틱의 회전 속도에 대해 비선형적인 속도로 광학계가 이동되도록 모터를 제어시키고, 조이스틱이 보다 빠르게 이동됨에 따라 고속으로 광학계가 이동될 수 있는 장치가 알려져 있다(일본 특허 제3237907호 참조).
그러나, 일본 특허 공개 공보 평05-317250호 및 일본 특허 제3237907호에 기재된 각각의 장치에서, 모터의 회전 속도에는 상한이 있으므로, 조이스틱의 회전 속도가 일정값 이상이 되면, 조이스틱이 빠르게 회전되어도 이동 속도가 상한에 도달해버린다. 따라서, 조이스틱이 빠르게 회전되면 반대로 이동량이 감소되는 문제가 발생한다. 또한, 더 높은 회전 속도의 상한을 갖는 모터를 채용해서 모터로 하여금 조이스틱의 회전 속도를 추종하도록 제어하는 방법도 있지만, 이 경우에, 고성능의 모터는 일반적으로 대형화되고 비싸진다. 또한, 모터를 구동하는데 고출력의 전원이 필요하게 되어, 장치가 비싸지고 대형화하는 문제가 발생한다.
본 발명은, 제어 대상을 제어하기 위한 조이스틱과, 조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전량을 반복하여 검출하는 검출 유닛과, 검출에 따라 회전량에 대응하는 제어값을 출력하는 제어 유닛을 포함하는 장치에 관한 것이며, 제어 유닛은, 제어값의 단위 시간당 감소량이 임계값을 초과하는 회전량의 감소가 일어난 경우에는, 단위 시간당 제어값의 감소량을 임계값을 초과하지 않는 값으로 제한한다.
또한, 제어 대상을 제어하기 위한 조이스틱을 포함하는 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 상기 제어 방법은, 조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전량을 반복하여 검출하는 단계와, 검출에 따라 회전량에 대응하는 제어값을 출력하는 단계와, 제어값의 단위 시간당 감소량이 임계값을 초과하는 회전량의 감소가 일어났는지 여부를 판정하는 단계와, 회전량의 감소가 일어나지 않았다고 판정되었을 경우에는, 출력되는 제어값의 총 합계를 검출된 회전량의 총 합계에 대응하는 제1 값이 되도록 제어값을 출력하는 단계와, 회전량의 감소가 일어났다고 판정되었을 경우에는, 단위 시간당 제어값의 감소량을 상기 임계값을 초과하지 않는 값으로 제한하여, 상기 제어값의 총 합계가 상기 제1 값보다도 큰 값이 되도록, 제어값을 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향을 미리결정된 샘플링 간격으로 검출하는 검출 수단과, 피검안의 촬영, 관찰 및 측정을 위해 광학계의 상하 방향의 이동을 전동으로 행하는 구동 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 금회의 샘플링 때의 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향에 각각 대응하는 속도 및 방향으로 구동 수단을 제어하는 제어 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향을 기억하는 기억 수단과, 기억 수단에 기억된 이전의 샘플링 때의 회전 방향과, 금회의 샘플링 때의 회전 방향이 동일하거나, 또는 회전 속도가 0인 경우에는, 기억 수단에 기억된 이전의 샘플링 때의 회전 속도로부터 미리결정된 값을 감산하여 얻어진 회전 속도를 산출하는 감산 수단을 포함하는 안과 장치에 관한 것이고, 제어 수단은, 감산하여 얻어진 회전 속도와 금회의 샘플링 때의 회전 속도를 비교하고, 더 큰 속도를 구동 수단을 제어하는데 사용되는 금회의 샘플링 때의 회전 속도로서 설정한다.
본 발명에 따르면, 미리결정된 간격으로 조이스틱의 회전부의 회전 속도를 검출하고, 금회의 회전 속도가 이전의 회전 속도보다 느릴 경우에, 이전의 회전 속도로부터 미리결정된 값을 감산하여 얻어진 속도와 금회의 회전 속도를 비교한다. 그 후, 더 높은 회전 속도를 금회의 회전 속도로서 설정하고, 금회의 회전 속도에 대응하는 속도로 헤드부를 이동시킨다. 이러한 구성은 조이스틱의 회전부의 회전량이 동일하면서 회전 속도가 높은 경우에, 반대로 헤드부의 이동량이 감소하는, 종래의 경우에 내재된 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 조작성을 향상시킬 수 있다. 또한, 저비용의 소형의 모터와, 낮은 출력 전원을 사용하는 경우에서도, 조이스틱의 회전량에 추종시킬 수 있기 위해서, 저비용의 소형의 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 조이스틱의 구성도.
도 2는 헤드부의 상하 방향의 이동 기구의 구성도.
도 3은 전기적 구성요소의 블록도.
도 4는 모터의 전압과 헤드 이동 속도 간의 관계도.
도 5는 로터리 엔코더의 카운트 값과 모터의 전압 간의 관계, 로터리 엔코더의 카운트 값과 헤드 이동 속도 간의 관계를 도시하는 그래프.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 흐름도를 도시하는 도 6a 및 도 6b로 이루어진 도면.
도 7은 종래의 조이스틱의 회전과 헤드부의 이동 속도 간의 관계도.
도 8은 제1 실시예에 따른 조이스틱의 회전과 헤드부 이동 속도 간의 관계도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조이스틱의 회전과 헤드부의 이동 속도 간의 관계도.
(제1 실시예)
본 발명을 도 1 내지 도 6에 도시된 예시적인 실시예에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조이스틱의 개략적인 구성도이다. 볼부(1)에는 축(2)이 고정되어 있다. 축(2)에는 조이스틱의 프레임(3)이 고정되어 있다.
프레임(3)에는 플레이트(4)가 고정되고, 플레이트(4)에는 로터리 엔코더(5) 및 지주(9)가 고정되어 있다. 조이스틱의 상부 커버(11)에는 스위치(12)가 고정되어 있고, 스위치(12)는 촬영, 측정 등을 시작하는데 사용된다. 상부 커버(11)는 플레이트(10)의 중간을 통과해서 지주(9)에 고정되어 있다. 회전 부재(8)는 프레임(3)과 상부 커버(11) 사이에서 자유롭게 회전하도록 끼워 맞춰진다. 회전 부재(8)의 내쪽에는 기어(7)가 형성되어 있다. 회전 부재(8)가 회전하면, 기어(7)와 로터리 엔코더(5)의 축에 고정되어 있는 기어(6)가 연동해서 회전하고, 그 결과 로터리 엔코더(5)의 축이 회전해서 회전 부재(8)의 회전량을 검출한다. 볼(1)은 스테이지 프레임(16)에 고정된 볼 하우징(14)에 수용되고 조이스틱을 기울이면 베이스 프레임(13) 상에서 굴러서, 스테이지부가 수평 방향으로 미세하게 이동가능하다. 크게 이동하는 경우에는, 조이스틱에 일정한 힘 이상이 인가되면, 볼(1)과 베이스 프레임(13)이 활주를 시작해서, 수평 방향으로 크게 이동가능하다. 핀(15)은 조이스틱 전체의 회전에 대해 정지부로서의 역할을 하고, 볼(1)에 제공된 슬릿 내에 삽입된다. 스위치(12)와 로터리 엔코더(5)로부터 연장되는 전선은 지주(9)와 축(2)을 통과하고, 또한 볼(1) 내의 구멍을 통과해서 전장부(electric equipment part)(도시되지 않음)에 접속된다.
도 2는 헤드부의 상하 방향의 이동 기구의 개략적인 구성도이다. 스테이지 프레임(16)에는 지주(17)가 고정되고, 지주(17) 내측에는 베어링(18)이 삽입 고정되어 있다. 베어링(18) 내측에는 상하 방향의 이동축(19)이 삽입되고, 상하 방향으로 이동가능하다. 상하 방향의 이동축(19)의 상부에는 헤드부(22)가 고정되어 있다. 헤드부(22)에는, 안과 장치로서 피검안의 촬영, 관찰 및 측정을 수행하는데 사용되는 각종 광학계가 갖추어져 있지만, 본 발명과는 직접적인 관련이 없기 때문에, 상세히 설명하지 않기로 한다. 상하 방향의 이동축(19)의 하부에는 암나사 모양으로 이루어진 너트(20)가 고정되어 있다. 이송 스크류(23)는 너트(20) 내측에 결합되고, 이송 스크류(23)의 하부에는 기어(24)가 고정된다. 스테이지 프레임(16)에 고정된 모터(26)는 DC 모터이고, 모터의 회전축에는 피니언 기어(27)가 고정되어 있다. 모터(26)가 회전되면, 피니언 기어(27)에 결합된 감속 기어(25)를 통과해서 회전이 기어(24)에 전달된다. 기어(24)가 회전하면, 이송 스크류(23)가 회전하고, 따라서 이송 스크류(23)에 결합된 너트(20)와 상하 방향의 이동축(19)이 이동한다. 따라서, 헤드부(22)가 상하 방향으로 이동가능하다.
지주(17)에 고정된 축(21)은 헤드부(22)의 회전을 방지하는데 사용되고, 헤드부(22)를 통과하고 있다.
도 3은 전기적 구성요소의 블록도이다. 로터리 엔코더(5)는 일반적인 2상 엔코더이고, 회전량에 비례한 위상 A 및 위상 B의 펄스 신호를 업/다운 카운터(28)에 송신한다.
업/다운 카운터(28)는 위상 A 및 위상 B의 펄스 신호의 엣지수 및 위상에 기초하여 정의 방향 또는 부의 방향으로 카운팅할 수 있다. 본 발명에서는, 조이스틱의 회전 부재(8)가 시계 방향으로 회전할 때, 업/다운 카운터(28)는 정의 방향으로 카운팅하고, 회전 부재(8)가 반시계 방향으로 회전할 때, 업/다운 카운터(28)는 부의 방향으로 카운팅한다. 따라서, 조이스틱의 회전 부재(8)의 회전량과 회전 방향이 검출가능하다. CPU(29)는 미리결정된 매 사이클(예를 들면, 20msec 마다)에서 업/다운 카운터(28)에 의해 카운팅된 값을 판독하고, 그 값을 내부 메모리에 기억하고, 클리어 신호(clear signal)를 업/다운 카운터(28)에 송신해서 카운터를 클리어한다. 로터리 엔코더(5), 업/다운 카운터(28) 및 CPU(29)에 의해 예시되는 구성요소는 미리결정된 매 사이클, 즉 미리결정된 샘플링 간격으로 회전 부재(8)의 회전 속도와 회전 방향을 검출하는 검출 수단으로서 기능한다. 또한, 이들 구성요소는 조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전량을 반복하여 검출하는 검출 유닛으로서 규정될 수도 있다. 이 경우에는, 반복의 패턴이 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있는 것이 바람직하다.
모터(26)를 구동하는 모터 드라이버(30)는 CPU(29)의 포트로부터 송신되는 회전 방향 신호와 온/오프 신호에 기초하여 모터의 정회전/역회전 및 온/오프를 제어한다. 온/오프 신호를 하이레벨로 설정하면, 모터(26)에 전력이 공급되고, 온/오프 신호를 로우레벨로 설정하면, 모터(26)의 전력이 턴오프된다.
회전 방향 신호를 하이레벨로 설정하면, 모터(26)는 정회전을 수행하고, 회전 방향 신호를 로우레벨로 설정하면, 모터는 역회전을 수행한다.
따라서, CPU(29)는 모터 드라이버(30)에 대해, 검출된 회전량 또는 다르게는 회전 방향과 회전 속도에 대응하는 제어값을 출력하는 제어 유닛을 구성하는 것이 고려될 수도 있다.
또한, 모터(26)의 회전 속도는 모터 드라이버(30)의 온/오프 신호에 PWM 신호를 공급함으로써 변경된다. 예를 들면, 모터의 구동 전압이 12V인 경우에, 모터에 인가되는 실효 전압은 실질적으로 12×(듀티 사이클)(V)로 표현되는 전압이다. 듀티 사이클은 온 시간/(온 시간+오프 시간)으로 표현되고, 온 시간과 오프 시간이 동일한 경우에, 모터에 인가 되는 실효 전압은 6V가 된다. 이하 실시예에서 설명된 바와 같이 모터(26)에 인가되는 전압을 변경하는 경우에는, 이러한 변경은 PWM 제어 하에서 실효 전압의 변경으로 간주된다.
도 4는 본 실시예에 따른 모터의 인가 전압과 헤드부(22)의 이동 속도 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 구동계의 마찰 등의 영향으로 인해, 일정값 이상의 전압을 인가하면, 모터(26)는 회전하기 시작하고, 이후에 모터(26)는 인가 전압에 실질적으로 비례하는 회전 속도로 회전해서, 헤드부(22)를 이동시킨다. 본 실시예에서는, 회전 개시 전압이 5V이고, 최대 인가 전압 12V에서 헤드부(22)의 이동 속도는 14mm/초가 되지만, 이들 숫자들은 사용되는 모터, 헤드부의 무게 등에 의해 변해서 장치에 따라 달라진다는 것은 말할 필요도 없다.
도 5는 로터리 엔코더(5)의 샘플링 시간당 카운트 값과, 헤드부(22)의 이동 속도 간의 대응, 로터리 엔코더(5)의 카운트 값과, 모터(26)의 인가 전압 간의 대응을 나타내는 그래프이다. 실선은 헤드부의 이동 속도를 나타내고, 검은색 점은 모터(26)의 인가 전압을 나타낸다. 단위 시간당 로터리 엔코더(5)의 카운트 값은 회전 부재(8)의 회전 속도에 비례하므로, 카운트 값이 헤드부(22)의 이동 속도와 비례 관계가 되도록 인가 전압을 제어한다. 예를 들면, 카운트 값이 5일 때, 헤드부(22)의 이동 속도가 5mm/초가 되도록, 도 4의 관계에 기초하여 모터(26)에 7.5V 전압을 인가한다.
카운트 값이 14일 때, 모터(26)의 인가 전압이 모터(26)의 상한 전압인 12V가 되고, 이 때의 헤드부의 이동 속도는 14mm/초가 된다. 카운트 값이 15 이상인 경우에는, 모터(26)에 12V의 상한 전압을 인가한다. 카운트 값이 15 이상인 경우에는, 모터(26)에 의해 헤드부의 이동 속도를 증가시킬 수 없어서, 이 카운트 값은 본 발명에 따라 상한 회전 속도에 대응한다.
상술된 바와 같이, 상술된 광학계로의 역할을 하는 헤드부(22)는 구동 수단으로의 역할을 하는 모터(26)에 의해 상하 방향으로 구동된다. 또한, CPU(29)는 모터(26)에 의해 헤드부(22)의 이동 속도를 제어하기 위한 제어 수단으로서 기능하고, 조이스틱의 회전 부재(8)로부터 얻어지는 회전 속도 및 회전 방향에 관한 정보를 모터(26)를 제어하기 위한 명령 신호로서 사용한다. 또한, 본 실시예에서는, 전동으로 대상물을 구동하는 구동 수단으로서 모터(26)를 예시하지만, 본 발명의 구동 수단은 전동으로 동작하고 동작량을 제어하도록 구성되는 한, 모터에 한정되지 않는다는 점에 유의한다.
상술된 구성을 갖는 안과 장치에서 조이스틱의 회전 부재(8)의 회전에 따른 헤드부(22)의 이동 제어 방법을 도 6a 및 도 6b의 흐름도를 참조하여 설명한다.
우선, 단계 1에서, 미리결정된 샘플링 시간 또는 간격이 경과한 것인지 여부가 판단된다.
미리결정된 샘플링 시간이 경과된 후에, 처리는 단계 2로 진행하고, 업/다운 카운터(28)의 카운트 값을 CPU(29)가 판독하고, 금회의 카운트 값(count_now)으로서 내부 메모리에 기억한다. 또한, 내부 메모리는, 본 발명에 따른 기억 수단에 대응한다는 점에 유의한다. CPU(29)는 조이스틱의 회전 부재(8)가 시계 방향으로 회전할 때 정의 값을 판독하고, 반시계 방향으로 회전할 때 부의 값을 판독하고, 회전 부재(8)가 정지하고 있을 때 0을 판독한다. 단위 시간당 회전 부재(8)의 회전량을 검출하고 있기 때문에, 카운트 값은 회전 부재(8)의 회전 속도에 대응한다.
단계 3에서 업/다운 카운터(28)를 클리어한다. 단계 4에서는 CPU(29)의 기억 수단에 기억된 이전의 카운트 값(count_pre)이 0보다 크면, 처리는 단계 6으로 진행하지만, 이전의 카운트 값(count_pre)이 0 이하라면, 처리는 단계 5로 진행한다. 단계 5에서, 이전의 카운트 값(count_pre)이 0보다 작으면, 처리는 단계 10으로 진행하지만, 이전의 카운트 값(count_pre)이 0이면, 처리는 단계 14로 진행한다.
단계 4 및 단계 5에서, 이전의 샘플링으로부터 금회의 샘플링까지의 시간에서 조이스틱의 회전 상태가 정회전, 역회전 및 정지 중 어느 것인지 판단된다. 여기서, 이전의 샘플링 및 금회의 샘플링에서 특정한 시간 간격을 설정해서 수행될 수도 있고, 따라서 본 발명에서는, 각각 제1 타이밍 및 제2 타이밍이 이전의 샘플링의 타이밍 및 금회의 샘플링의 타이밍으로서 각각 규정되는 것이 바람직하다.
단계 6에서, 금회의 카운트 값(count_now)이 0 이상일 때, 처리는 단계 7로 진행하지만, 그 이외의 경우에, 처리는 단계 14로 진행한다. 단계 7에서는, 이전의 카운트 값(count_pre)으로부터 미리결정된 값을 감산하고, 단계 8에서는, 감산 후에 이전의 카운트 값(count_pre)과 금회의 카운트 값(count_now)을 비교한다. 이전의 카운트 값(count_pre)이 큰 경우에, 처리는 단계 9로 진행하지만, 그 이외의 경우에, 처리는 단계 14로 진행한다. 감산 또는 이후에 수행될 감산의 조작은 본 발명에 따른 감산 수단으로서 규정되는 CPU(29)의 구성요소에 의해 수행된다는 점에 유의한다. 또한, 상술된 조작은 CPU(29)에 의해 얻어지는 제어값의 단위 시간당 감소량이 임계값을 초과하는, 회전량의 감소가 발생했는지 여부를 판정하는 것으로 간주된다. 이 경우에, CPU(29)는 상술된 판정 조작을 수행하는 판정 유닛으로서의 역할도 하는 것으로 간주된다.
단계 10에서, 금회의 카운트 값(count_now)이 0 이하일 때 처리는 단계 11로 진행하지만, 그 이외의 경우에, 처리는 단계 14로 진행한다. 단계 11에서는, 이전의 카운트 값(count_pre)에 미리결정된 값을 가산하고, 단계 12에서는, 가산한 후의 이전의 카운트 값(count_pre)과 금회의 카운트 값(count_now)을 비교한다. 이전의 카운트 값(count_pre)이 작은 경우에, 처리는 단계 13으로 진행하고, 그 이외의 경우에, 처리는 단계 14로 진행한다.
단계 9 및 단계 13에서, 이전의 카운트 값(count_pre)이 금회의 카운트 값 "count"로 사용되지만, 단계 14에서는 금회의 카운트 값(count_now)이 금회의 카운트 값 "count"로 사용된다.
단계 6 내지 단계 14에서는, 이전의 샘플링 때의 회전 부재(8)의 회전 방향과 금회의 샘플링 때의 회전 부재(8)의 회전 방향이 동일하거나, 회전 부재(8)가 정지하고 있는 경우에는, 이전의 카운트 값의 절대값으로부터 미리결정된 값을 감산한 값과, 금회의 카운트 값의 절대값을 비교하고, 더 큰 값을 금회의 모터(26)를 구동하기 위한 카운트 값 "count"로서 설정한다.
단계 15에서는, 카운트 값 "count"가 0인 경우에, 처리는 단계 16으로 진행하고, CPU(29)는 모터 드라이버(30)에 오프 신호를 송신해서 모터(26)를 정지시킨다. 그 이외의 경우에는, 처리는 단계 17로 진행하고, 카운트 값 "count"의 부호를 판정한다. 카운트 값 "count"가 정인 경우에는, 처리는 단계 18로 진행하고, 카운트 값 "count"가 부인 경우에는, 처리는 단계 20으로 진행한다.
구체적으로, 회전량의 감소가 발생하지 않았다고 판정되었을 경우에는, CPU(29)는 출력될 제어값의 총 합계를 검출된 회전량의 총 합계에 대응하는 제1 값으로서 설정한다. 반면에, 회전량의 감소가 발생했다고 판정되었을 경우에는, CPU(29)는 단위 시간당 제어값의 감소량을 임계값을 초과하지 않는 값으로 제한해서, 제어값의 총 합계가 제1 값보다 커지도록 설정된 제어값을 모터 드라이버(30)로 출력한다.
본 실시예에서는, 모터(26)의 인가 전압과 헤드부(22)의 이동 속도는 도 4의 관계를 갖고, 카운트 값과 인가 전압은 도 5의 관계를 갖는다. 카운트 값은 회전 부재(8)의 회전 속도에 비례하므로, 모터(26)의 인가 전압은 count×0.5+5(V)로 표현된다. 예를 들면, 카운트 값 "count"가 1인 경우에, 인가 전압은 5.5V가 되지만, 카운트 값 "count"가 14인 경우에, 인가 전압은 12V가 된다. 최대 인가 전압은 12V이므로 카운트 값 "count"가 14 이상인 경우에는, 12V의 전압을 인가한다.
단계 18 및 단계 20에서, 모터(26)의 실효 인가 전압이 상술된 전압이 되도록 PWM의 듀티 사이클을 설정한다. CPU(29)는 모터 드라이버(30)에 듀티 사이클에 따른 온/오프 신호를 송신하고, 단계 19 및 단계 21에서, CPU(29)는 각각 정회전 및 역회전을 나타내는 신호를 모터 드라이버(30)에 송신한다.
도 7의 그래프를 참조하여, 단순하게 회전 부재(8)의 회전 속도에 비례하는 속도로 헤드부(22)를 구동할 때 발생하는 문제점을 설명한다. 검은색 점은 각각의 샘플링 때 회전부의 속도에 따라 얻어지는 로터리 엔코더의 카운트 값의 플롯을 나타고, 실선은 헤드부(22)의 이동 속도를 나타낸다. 카운트 값과 이동 속도는 비례 관계를 갖는다. 그래프의 좌측은 최대 카운트 값이 최대 이동 속도가 되는 회전 조작이 회전 부재(8)에 수행되는 경우를 나타내고, 그래프의 우측은 좌측의 회전 조작과 비교해서, 속도가 2배이고 회전량이 동일한 경우를 나타낸다. 즉, 그래프의 우측은 회전 부재(8)가 상한 회전 속도 이상의 회전 속도에서 조작되었을 경우에 대응한다.
그래프의 좌측의 경우에, 헤드부(22)가 카운트 값에 비례하는 속도로 이동가능하고, 그래프의 우측에서 헤드부(22)가 점선으로 표시된 속도로 이동될 것으로 예상되는 영역에서 헤드부(22)의 이동 속도는 모터(26)의 인가 전압의 상한 때문에 최대 이동 속도로 정점에 이르게 된다. 세로축이 속도를 나타내고, 가로축이 시간을 나타내고, 실선부의 면적이 이동 거리에 대응하는 것을 나타낸다. 그래프의 우측에 의해 나타낸 바와 같이, 조이스틱의 회전부가 보다 빠르게 회전할수록, 이동 거리는 반대로 감소한다.
도 7의 회전 조작과 동일한 회전 조작이 회전 부재(8)에 수행된 경우에 수행된 본 실시예의 동작을 도 8의 그래프를 참조하여 설명한다. 검은색 점은 각각의 샘플링 때 회전부의 속도에 따라 얻어지는 로터리 엔코더(5)의 카운트 값을 나타내고, 흰 원은 이전의 샘플링 때의 카운트 값으로부터 미리결정된 값(본 실시예에서는, 2)을 감산한 값이 금회의 샘플링 때의 카운트 값보다 클 경우에 산출된 카운트 값을 나타낸다. 흰 원이 있는 경우에는, 흰 원에 비례하는 속도로 헤드부를 이동시킨다. 그 결과, 도 7의 경우와는 달리, 그래프의 좌측의 경우에서와 같이 조이스틱의 회전 부재(8)를 보다 빠르게 회전시킬수록, 이동 거리를 나타내는 실선부의 면적이 커진다.
즉, 조이스틱을 보다 빠르게 회전시킬수록, 동일한 회전량에서도 헤드부(22)를 보다 많이 움직일 수 있다. 또한, 미세 조정할 경우, 예를 들면 카운트 값이 1 또는 2인 경우에는, 회전을 정지하면 모터는 즉시 정지해서 헤드부(22)가 초과하여 이동하지 않는다. 조이스틱의 회전을 반전한 경우에는, 이전의 카운트 값 대신에 금회의 카운트 값에 따른 속도 및 방향을 달성하도록, 모터(26)에 전압을 인가하므로, 반응에 문제는 없다.
상술된 바와 같이, 헤드부(22)를 많이 움직이기 위해서 조이스틱의 회전 부재(8)를 보다 빠르게 회전시킬수록, 헤드부(22)의 이동량이 커지므로, 큰 이동의 경우의 조작성이 향상된다. 미세 이동을 위해 천천히 회전 부재(8)를 회전시킨 경우에는, 실질적으로 회전 속도에 비례하는 속도로 헤드부(22)가 이동하고, 회전이 반전될 때에도, 즉시 회전의 반전 동작이 수행된다. 따라서, 미세 이동의 조작성도 문제없다.
구체적으로, 로터리 엔코더(5) 및 업/다운 카운터(28)에 의해 연속으로 검출된 회전 부재(8)의 회전 속도에 대해서, 연속해서 검출된 회전 속도가 감소하고 회전 속도의 감소량이 미리결정된 임계값보다 큰 경우(극단적인 경우에는, 회전이 정지해버렸을 때)에는, 검출값에 대응한 제어값 대신에, 감소가 존재하는 경우에도 그 값이 임계값을 초과하지 않도록 제어값을 제한한다.
조이스틱의 회전 부재(8)의 회전 속도가 극히 빠르고 회전부가 정지되어 있어도, 모터(26)가 여전히 움직이고 있는 경우에는, 조작자는 불편함을 느낄 수도 있다. 따라서, 회전 부재(8)의 정지 상태가 미리결정된 샘플링의 횟수 이상에 대응하는 시간 동안 계속되고 이것이 검출 수단에 의해 검출된 경우에는, 이전의 카운트 값(count_pre)을 0으로 설정해서 모터(26)를 정지시킬 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는, 이전의 카운트 값(count_pre)으로부터 미리결정된 값을 감산한 값과 금회의 카운트 값(count_now)을 비교하고 있지만, 다르게는, 이전의 카운트 값에 비례하는 값을 일정한 값 대신 감산하는데 사용하는 경우에서와 같이, 샘플링 때에 검출된 회전 속도에 따라 미리결정된 값을 변경할 수도 있다.
(제2 실시예)
본 실시예의 구성은 제1 실시예의 구성과 동일하지만, 조이스틱의 회전 부재(8)를 고속으로 회전시키는 경우에 모터(26)의 제어 방법은 제1 실시예의 제어 방법에서 변경된다.
제1 실시예의 도 6a 및 도 6b와 유사하게 단순히 회전 부재(8)의 회전 속도에 비례하는 속도로 헤드부(22)를 구동할 때 발생하는 문제점을 해결하는 방법을 설명한다. 헤드의 상하 방향의 이동의 속도가 상한 속도에 도달한 경우에 얻어진 카운트량을 "max"(상술된 상한 회전 속도에 대응함, 본 실시예에서는, 14)로서 나타낸다.
도 9는 본 실시예의 제어를 도시한다. 검은색 점은 실제 카운트 값을 나타내고 흰 원은 산출된 카운트 값을 나타낸다. 그래프의 좌측은 카운트 값이 값 max를 초과하지 않는 경우를 나타낸다. 그래프의 우측의 경우에서와 같이 값 max를 초과하는 카운트 값이 검출되었을 경우에는, 카운트 값과 값 max의 차분을 CPU(29)의 감산 수단에 의해 산출하고, 차분은 CPU(29)의 기억 수단에 기억된다. 샘플링 동안 복수회 얻어진 차분은 CPU(29) 내에서 적산되어서 적산 속도로서 산출되어서 기억 수단에 기억된다. 금회의 카운트 값은 값 max로 설정된다.
따라서, 구동 수단의 제어는 금회의 샘플링 때 얻어진 회전 속도가 상한 회전 속도라는 점을 가정하여 실행된다. 또한, 도 9의 그래프의 우측에 나타낸 경우에서는, 값 max를 초과하는 카운트 값은 3회 입력되어 있으므로, 적산 속도인 적산 값은 d1+d2+d3로 나타낸 값으로서 산출되고, 기억 수단에 기억된다.
카운트 값이 값 max보다 아래인 경우에, 값 max와 금회의 카운트 값 간의 차분을 기억된 적산 값과 비교해서, 더 작은 값을 금회의 카운트 값에 가산한다. 이렇게 얻어진 값을 금회의 샘플링을 통해 얻어진 회전 속도로서 설정해서, 구동 수단의 제어를 실행한다. 또한, 이전의 비교를 통해 얻어진 더 작은 값은 감산 수단에 의해 기억된 적산 값으로부터 감산된다. 동일한 처리가 적산 값이 0이 될 때까지 반복된다. 이 처리를 통해, 모터(26)의 인가 전압을 판정하는 도 9의 카운트 값으로서, 흰 원이 나타난 경우에는 흰 원으로 표시된 카운트 값을 사용하고, 그 이외의 경우에는 검은색 점으로 표시된 카운트 값을 사용한다. 그 결과, 카운트 값에 비례하는 헤드부(22)의 이동 속도는 실선으로 표시된 바와 같다.
그래프의 좌측의 실선부의 면적과, 우측의 실선부의 면적이 동일하므로, 헤드부(22)의 이동 속도는, 조이스틱의 회전 부재(8)의 회전 속도에 관계없이 회전량에 비례하는 이동 속도에 대응한다. 따라서, 조작성을 향상시킬 수 있다.
제1 실시예의 경우와 유사하게, 회전 부재의 정지가 미리결정된 샘플링 횟수이상 만큼의 횟수로 검출 수단에 의해 검출된 경우에는, 이전의 샘플링 때에 사용된 적산 속도, 즉 이전의 샘플링 때까지 기억된 적산 속도를 0으로 설정하고, 상술된 처리를 실행할 수도 있다는 점에 유의한다. 또한, 적산 속도에 기초하여 판정되는 회전 방향이, 금회의 샘플링 때 얻어진 회전 방향과 다른 경우에는, 적산 속도를 0으로 설정해서 조작성을 향상시킬 수도 있다.
상술된 실시예에 따르면, 로터리 엔코더(5) 및 업/다운 카운터(28)에 의해 연속으로 검출된 회전 부재(8)의 회전 속도에 대해서, 회전 속도의 감소량이 미리결정된 임계값보다 큰 경우에, CPU(29)는 회전 속도의 감소에 따른 모터(26)의 회전 속도의 감소량이 검출된 회전 속도의 감소량보다 작아지도록 모터 드라이버(30)를 제어한다. 이러한 구성으로, 회전 속도를 크게 증가시킨 다음에 회전을 유지하지 않는 경우에도, 모터(26)의 회전의 감소량은 억제된다. 따라서, 회전 속도의 증가에 따라 헤드부(22)의 조정량을 증가시킬 수 있다. 또한, 회전 속도의 감소량이 충분하게 작아지도록 회전 부재(8)가 회전된 경우에, 회전 부재(8)의 회전 속도에 따라 모터(26)를 회전시킬 수 있어서, 헤드부(22)의 미세 조정이 가능하다.
상술된 실시예에서는, 조이스틱의 회전 다이얼을 회전시키는 제어에 본 발명을 적용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 조이스틱 자체를 회전시키는 전동 조이스틱에 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상술된 실시예는 안과 장치를 제어하기 위한 조이스틱에 본 발명을 적용한 예를 설명했지만, 제어 대상은 안과 장치에 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 예를 들면, 임의의 구동부를 포함하는 장치나, 표시부에 특정한 화상 물체를 표시하는 표시 제어부가 제어 대상이 될 수도 있다. 이러한 경우에는, 조이스틱의 제어부로부터 출력된 제어값에 따라 구동부가 구동되거나, 표시된 화상 물체의 위치 및 크기와 같은 표시 형식을 변경시킨다. 따라서, 상술된 실시예에서 설명된 회전량은 구동량으로서 다루어진다. 여기서, 조이스틱의 제어부는 로터리 엔코더 및 업/다운 카운터에 의해 검출된 회전 속도(단위 시간당 회전량) 및 회전 방향의 정보를 수신하고, 제어값을 출력하는 CPU에 의해 구성된다. CPU가 상술된 실시예의 제어와 동일한 제어를 수행하기 위한 프로그램을 순차적으로 ROM에 로딩해서, 이렇게 로딩된 프로그램을 실행하는 방식으로 본 발명의 처리가 구현될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상술된 제어를 통해 고성능의 모터를 사용하지 않더라도 회전 속도에 따라 조정량을 증가시킬 수 있고, 미세 조정도 가능해진다.
특히, 안과 장치에서는, 조이스틱 및 회전 부재를 포함하는 조작계가 종래 널리 사용되고 있다. 회전 부재에 본 발명을 적용함으로써, 종래의 장치와 조작성을 변경하지 않고서, 큰 조정량을 필요로 하는 조정에 포함된 조작의 수고를 삭감할 수 있고, 미세 조정도 수행될 수 있다. 따라서, 사용자는 안과 장치를 용이하게 조정할 수 있어서, 효율적인 눈의 진단을 가능하게 한다.
(그 밖의 실시예)
또한, 본 발명은 이하의 처리를 실행함으로써 또한 구현된다. 구체적으로, 본 처리에서, 상술된 실시예의 기능을 구현하는 소프트웨어(프로그램)를, 네트워크 또는 각종 기억 매체를 통해서 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU, MPU 등)가 프로그램을 판독하고 실행한다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 이하 청구범위의 범주는 이러한 변경물과 동등한 구조와 기능을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 제어 대상을 제어하기 위한 제어 장치이며,
    조이스틱과,
    상기 조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전량을 반복하여 검출하는 검출 유닛과,
    상기 검출에 따라 상기 회전량에 대응하는 제어값을 출력하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 제어값의 단위 시간당 감소량이 임계값을 초과하는 상기 회전량의 감소가 일어난 경우에는, 단위 시간당 제어값의 감소량을 상기 임계값을 초과하지 않는 값으로 제한하는, 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제어값의 단위 시간당 감소량이 임계값을 초과하는 상기 회전량의 감소가 일어났는지 여부를 판정하는 판정 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 회전량의 감소가 일어나지 않았다고 판정되었을 경우에는, 출력되는 제어값의 총 합계를 상기 검출된 회전량의 총 합계에 대응하는 제1 값으로서 설정하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 회전량의 감소가 일어났다고 판정되었을 경우에는, 단위 시간당 제어값의 감소량을 상기 임계값을 초과하지 않는 값으로 제한하여, 상기 제어값의 총 합계가 상기 제1 값보다도 큰 값이 되도록, 제어값을 출력하는, 제어 장치.
  3. 제어 대상을 제어하기 위한 조이스틱 장치이며,
    조작 스틱과,
    상기 조작 스틱에 제공된 회전 부재의 회전 방향 및 회전 속도를 반복하여 검출하는 검출 유닛과,
    상기 반복 검출된 회전 방향 및 회전 속도에 대응하는 제어값을 출력하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 제1 타이밍에서 검출된 회전 속도의, 상기 제1 타이밍보다 앞선 제2 타이밍에서 검출된 회전 속도에 대한 감소량이 임계값보다 큰 경우에는, 상기 제1 타이밍에서 검출된 회전 속도의 감소에 따라 상기 제어값의 단위 시간당 감소를 제한하는, 조이스틱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어값이 상기 제2 타이밍에서 검출되는 회전 속도에 대응하는 제어값으로부터 상기 제1 타이밍에서 검출되는 회전 속도에 대응하는 제어값에 도달할 때까지 필요한 시간은, 상기 회전 속도의 감소량이 임계값보다 큰 경우에는, 상기 회전 속도의 감소량이 임계값보다 작은 경우에 비해 더 긴, 조이스틱 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어값은, 상기 제어 대상을 구동하기 위한 구동부의 구동량을 포함하는, 조이스틱 장치.
  6. 안과 장치이며,
    제1항에 따른 장치와,
    상기 제어 대상인 광학 유닛을 포함하는, 안과 장치.
  7. 제어 대상을 제어하기 위한 조이스틱을 포함하는 장치의 제어 방법이며,
    상기 조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전량을 반복하여 검출하는 단계와,
    상기 검출에 따라 상기 회전량에 대응하는 제어값을 출력하는 단계와,
    제어값의 단위 시간당 감소량이 임계값을 초과하는 상기 회전량의 감소가 일어났는지 여부를 판정하는 단계와,
    상기 회전량의 감소가 일어나지 않았다고 판정되었을 경우에는, 출력되는 제어값의 총 합계를 상기 검출된 회전량의 총 합계에 대응하는 제1 값이 되도록 제어값을 출력하는 단계와,
    상기 회전량의 감소가 일어났다고 판정되었을 경우에는, 단위 시간당 제어값의 감소량을 상기 임계값을 초과하지 않는 값으로 제한하여, 상기 제어값의 총 합계가 상기 제1 값보다도 큰 값이 되도록, 제어값을 출력하는 단계를 포함하는, 제어 방법.
  8. 안과 장치이며,
    조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향을 미리결정된 샘플링 간격으로 검출하는 검출 수단과,
    피검안의 촬영, 관찰 및 측정을 위해 광학계의 상하 방향의 이동을 전동으로 행하는 구동 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 금회의 샘플링 때의 상기 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향에 각각 대응하는 속도 및 방향으로 상기 구동 수단을 제어하는 제어 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 회전 부재의 상기 회전 속도 및 상기 회전 방향을 기억하는 기억 수단과,
    상기 기억 수단에 기억된 이전의 샘플링 때의 상기 회전 방향과, 금회의 샘플링 때의 상기 회전 방향이 동일하거나, 또는 상기 회전 속도가 0인 경우에는, 상기 기억 수단에 기억된 이전의 샘플링 때의 상기 회전 속도로부터 미리결정된 값을 감산하여 얻어진 회전 속도를 산출하는 감산 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 감산하여 얻어진 상기 회전 속도와 금회의 샘플링 때의 회전 속도를 비교하고, 더 큰 속도를 상기 구동 수단을 제어하는데 사용되는 금회의 샘플링 때의 회전 속도로서 설정하는, 안과 장치.
  9. 안과 장치이며,
    조이스틱에 제공된 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향을 미리결정된 샘플링 간격으로 검출하는 검출 수단과,
    피검안의 촬영, 관찰 및 측정을 위해 광학계의 상하 방향의 이동을 전동으로 행하는 구동 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 금회의 샘플링 때의 상기 회전 부재의 회전 속도 및 회전 방향에 각각 대응하는 속도 및 방향으로 상기 구동 수단을 제어하는 제어 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 회전 부재의 상기 회전 속도 및 상기 회전 방향을 기억하고, 상기 구동 수단의 회전 속도의 상한에 대응하는 상한 회전 속도와, 검출된 상기 회전 부재의 회전 속도가 상기 상한 회전 속도를 초과하는 경우의 상기 회전 속도와 상기 상한 회전 속도 사이의 차분을 추가로 기억하는 기억 수단과,
    상기 회전 속도로부터 상기 상한 회전 속도를 감산해서 상기 차분을 산출하는 감산 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 회전 부재의 금회의 회전 속도가 상기 상한 회전 속도를 초과하는 경우에는, 상기 기억 수단에 기억된 상기 차분을 적산하여 적산 속도를 산출해서 상기 기억 수단에 상기 적산 속도를 기억시키고, 상기 상한 회전 속도를, 상기 구동 수단을 제어하는데 사용되는 금회의 회전 속도로서 설정하고,
    상기 제어 수단은, 상기 회전 속도가 상기 상한 회전 속도 미만인 경우에는, 상기 기억 수단에 기억된 상기 상한 회전 속도로부터 금회의 회전 속도를 감산한 금회의 차분과, 상기 적산 속도를 비교해서, 더 작은 회전 속도를 상기 적산 속도로부터 감산해서 새로운 적산 속도를 얻어서, 상기 기억 수단에 상기 새로운 적산 속도를 기억시키고, 금회의 상기 회전 속도에 상기 작은 회전 속도를 더한 속도를, 상기 구동 수단을 제어하는데 사용되는 금회의 회전 속도로서 설정하는, 안과 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 조이스틱에 제공된 상기 회전 부재의 정지가 미리결정된 샘플링 횟수 이상 상기 검출 수단에 의해 검출된 경우에는, 이전의 샘플링 때에 있어서의 상기 회전 부재의 회전 속도를 0으로 설정하는, 안과 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 이전의 샘플링 때의 상기 회전 속도로부터 감산하는 상기 미리결정된 값을 이전의 샘플링 때의 상기 회전 속도에 따라 변경하는, 안과 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 조이스틱에 제공된 상기 회전 부재의 정지가 미리결정된 샘플링 횟수 이상 상기 검출 수단에 의해 검출된 경우에는, 이전의 샘플링 때에 사용된 상기 적산 속도를 0으로 설정하는, 안과 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 적산 속도에 기초하여 판정된 회전 방향과 금회의 샘플링 때의 회전 방향이 다른 경우에는, 상기 적산 속도를 0으로 설정하는, 안과 장치.
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