WO2023286520A1 - 位置検出装置および撮像装置 - Google Patents

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WO2023286520A1
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motor
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cycle
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一樹 吉野
豊 南
祐介 永江
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • G03B17/561Support related camera accessories
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present disclosure relates to a position detection device and an imaging device provided with this position detection device.
  • Patent Document 1 discloses that the detection level of a sensor for detecting the tilt direction is measured while the camera is rotated in the pan direction, and the sensor is positioned in the pan direction where the effect of external light on the sensor is the least.
  • a technique for detecting the origin in the tilt direction at the rotational position is disclosed. According to this technique, the origin can be detected while the influence of external light on the sensor for tilt direction detection is reduced.
  • the position detection device it is necessary to re-determine the origin each time the power is turned on. In that case, the position of the origin changes every time the power is turned on, and the position of the camera cannot be accurately reproduced.
  • an object of the present disclosure is to provide a position detection device or the like that can accurately reproduce the position of the origin.
  • a position detection device includes a motor that rotates an object to be driven, a period sensor that detects a plurality of periods included in periodic changes generated by the rotation of the motor, and An origin sensor that detects an origin, and a control unit that controls rotation of the motor based on signals output from the period sensor and the origin sensor, respectively, when the origin sensor detects the origin. is smaller than the rotation range of the motor corresponding to each of the plurality of cycles detected by the cycle sensor.
  • An imaging device includes the position detection device described above and the driven object including the camera.
  • the position of the origin can be accurately reproduced.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a motor included in the position detection device according to the embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a repetitive detection error when an origin sensor detects an origin, and a rotation range of a motor corresponding to each of a plurality of cycles detected by a cycle sensor;
  • 1 is a block configuration diagram of a position detection device according to an embodiment;
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a waveform signal input to a control unit of the position detection device according to the embodiment, a count value calculated by the control unit, a motor rotation amount within a cycle, and a motor cumulative rotation amount;
  • 4 is a flow chart showing the operation of the position detection device when initializing the origin of the motor;
  • FIG. 5 is a diagram showing processing executed by the position detection device when initializing the origin of the motor; It is a figure which shows the origin set by initialization.
  • 4 is a flowchart showing the operation of the position detection device when resetting the origin of the motor;
  • FIG. 5 is a diagram showing processing executed by the position detection device when resetting the origin of the motor; It is a figure which shows the origin set by resetting.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the origin set by initial setting;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the origin set by resetting;
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated.
  • symbol is attached
  • FIG. 1 is a front view of an imaging device 5 equipped with a position detection device 1 according to an embodiment.
  • the imaging device 5 is, for example, a device that performs imaging by moving the camera 45 in pan and tilt directions. For example, when the imaging device 5 is installed on the ceiling, it is installed upside down as shown in FIG.
  • the imaging device 5 includes a driven object 40 and a position detection device 1 .
  • the driven object 40 includes a camera 45 , a first base 41 as a base, and a second base 42 provided on the first base 41 .
  • Camera 45 is, for example, a visible light camera, a near-infrared light camera, or a camera capable of detecting visible light and near-infrared light.
  • the first base 41 is fixed to a construction material such as a ceiling.
  • the second base 42 has a flat plate and two side plates erected vertically from the flat plate.
  • the position detection device 1 can rotate the driven object 40 including the camera 45 in the pan direction and the tilt direction. Further, the position detection device 1 can detect the position of the camera 45 in the pan direction and the tilt direction.
  • the position detection device 1 includes a plurality of motors 30a and 30b, a plurality of cycle sensors 10a and 10b, a plurality of origin sensors 20a and 20b, and a control section 50.
  • the plurality of motors 30a and 30b are stepping motors, for example, and their rotation angles are changed according to control commands output from the control unit 50.
  • the motor 30a is fixed to the flat plate of the second base 42, and the rotating shaft of the motor 30a is connected to the first base 41 via a vertically extending shaft member.
  • the motor 30b is fixed to one side plate of the second base 42, and the rotating shaft of the motor 30b is connected to the camera 45 via a horizontally extending shaft member.
  • the position detection device 1 employs a direct drive structure in which the driven object 40 or the camera 45 is directly rotated by the motors 30a and 30b.
  • the second base 42 and the camera 45 are rotated in the pan direction with the first base 41 as the base, and by rotating the motor 30b, the camera is rotated with the second base 42 as the base. 45 can be rotated in the tilt direction.
  • the movable range of the motor 30a is 360 degrees
  • the movable range of the motor 30b is 90 degrees.
  • both or one of the motors 30a and 30b may be referred to as the motor 30.
  • Both or one of the period sensors 10a and 10b may be referred to as the period sensor 10
  • both or one of the origin sensors 20a and 20b may be referred to as the origin sensor 20 in some cases.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the motor 30 and the period sensor 10 included in the position detection device 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the motor 30 and the period sensor 10 included in the position detection device 1.
  • the motor 30 has a motor body 31 and a sensor magnet 33 connected to the rotating shaft of the motor 30 .
  • the sensor magnet 33 has a plurality of magnetic poles 34 arranged along the rotation direction of the motor 30 .
  • the plurality of magnetic poles 34 are magnetized so that S poles and N poles are alternately arranged along the direction of rotation.
  • the number of magnetic poles 34 of the sensor magnet 33 is, for example, 432 poles.
  • the plurality of magnetic poles 34 rotate as the motor 30 rotates. A magnetic field change occurs in the motor body 31 and in the vicinity of the motor body 31 due to the rotational movement of the plurality of magnetic poles 34 .
  • the period sensor 10 is arranged near the sensor magnet 33 and detects a plurality of periods included in periodic changes generated by the rotation of the motor 30 .
  • the period sensor 10 is, for example, an MR (Magneto Resistance) sensor, and detects a plurality of periods by detecting changes in the magnetic field generated by rotational movement of the plurality of magnetic poles 34 .
  • the period included in the periodic change corresponds to the magnetization period of the plurality of magnetic poles 34 arranged along the rotation direction of the motor 30 on a one-to-one basis.
  • the period sensor 10a that detects rotation of the motor 30a in the pan direction is fixed to the flat plate of the second base 42, and the period sensor 10b that detects rotation of the motor 30b in the tilt direction is attached to the side plate of the second base 42. is fixed to Each period sensor 10a, 10b detects a plurality of periods in the movable range of each motor 30a, 30b.
  • the period sensor 10a detects 432 periods while the motor 30a rotates 360 degrees.
  • period sensor 10b detects 108 periods while motor 30b rotates 90 degrees.
  • Each period sensor 10a, 10b outputs a waveform signal s1 including a plurality of periods to the control section 50.
  • the origin sensor 20 detects the origin in the rotation direction of the motor 30 .
  • the origin sensor 20 is, for example, a transmissive photoelectric sensor, and is composed of a photointerrupter and a shielding member that shields the light emitted from and received by the photointerrupter.
  • the photo interrupter of the origin sensor 20 a that detects the origin of the pan direction of the motor 30 a is fixed to the flat plate of the second base 42 , and the shielding member is fixed to the first base 41 .
  • the photointerrupter of the origin sensor 20b for detecting the origin of the tilt direction of the motor 30b is fixed to the side plate of the second base 42, and the shielding member is fixed to the camera 45.
  • Each origin sensor 20a, 20b detects the origin once in the movable range of each motor 30a, 30b.
  • the origin sensor 20a detects the origin once while the driven object 40 including the camera 45 rotates 360 degrees.
  • the origin sensor 20b detects the origin once while the camera 45 rotates 90 degrees.
  • Each of the origin sensors 20a and 20b outputs an origin detection signal s2 indicating that the origin has been detected to the control section 50.
  • the position detection device 1 it is necessary to return to the origin each time the power is turned on to determine the origin, but when detecting the origin, repetitive detection errors occur.
  • the repetitive detection error is the variation in detection when the origin is repeatedly detected.
  • the repeated detection error when the origin sensor 20 detects the origin has the following configuration.
  • FIG. 3 is a diagram showing the repetitive detection error ⁇ when the origin sensor 20 detects the origin, and the rotational range ⁇ of the motor 30 corresponding to each of the multiple cycles detected by the cycle sensor 10.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing the frequency distribution of detected values when the origin sensor 20 detects the origin.
  • (b) of FIG. 3 is a diagram schematically showing a plurality of cycles detected by the cycle sensor 10. As shown in FIG.
  • Each of the repetitive detection error ⁇ and the rotational range ⁇ of the motor 30 is a value expressed in degrees.
  • the repetitive detection error ⁇ when the origin sensor 20 detects the origin is the rotation of the motor 30 corresponding to each of a plurality of cycles detected by the cycle sensor 10. It is smaller than the range ⁇ .
  • the rotation range ⁇ of the motor 30 corresponding to each period is designed to be larger than the repetitive detection error ⁇ when detecting the origin. This makes it possible to accurately reproduce the position of the origin.
  • FIG. 4 is a block configuration diagram of the position detection device 1.
  • FIG. In the figure, the object to be driven 40 and the magnetic poles 34 of the sensor magnet 33 are shown in a simplified manner.
  • the motor 30 that rotates in the pan direction will be described as an example, but the same applies to the motor 30 that rotates in the tilt direction.
  • the position detection device 1 includes a motor 30, a cycle sensor 10, an origin sensor 20, and a control section 50.
  • the motor 30, period sensor 10 and origin sensor 20 are as described above.
  • the control unit 50 includes AD conversion units 51 and 52, a rotation amount calculation unit 53, an origin acquisition unit 54, an origin setting unit 55, a rotation amount setting unit 56, a drive control unit 59, and a storage unit 60.
  • the control unit 50 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage unit 60 having a volatile memory and a nonvolatile memory, and programs stored in the storage unit 60 .
  • a functional block configuration of the control unit 50 is realized by executing the above program.
  • the AD converter 51 acquires the waveform signal s1 output from the period sensor 10, performs AD conversion, and outputs it to the rotation amount calculator 53. Based on the signal output from the AD conversion unit 51, the rotation amount calculation unit 53 calculates the count value c, the motor rotation amount r within the cycle, and the motor cumulative rotation amount rc.
  • FIG. 5 shows the waveform signal s1 input to the control unit 50 of the position detection device 1, the count value c calculated by the control unit 50, the rotation amount r within the period of the motor 30, and the cumulative rotation amount rc of the motor 30. It is a figure which shows.
  • the waveform signal s1, the count value c, the intra-cycle rotation amount r, and the cumulative rotation amount rc are expressed like analog data for easy understanding.
  • the horizontal axis of FIG. 5 is the rotation angle of the motor 30 when the motor 30 is rotated from one end to the other end within the movable range of the motor 30 .
  • the control unit 50 receives two-phase waveform signals s1 that are 90 degrees out of phase.
  • Each of the two-phase waveform signals s1 is a sinusoidal signal, and the amplitude on the vertical axis corresponds to the output voltage of the period sensor 10.
  • (b) of FIG. 5 is the count value c obtained by accumulating the cycles included in the one-phase waveform signal s1 out of the two-phase waveform signals s1. For example, when the waveform signal s1 has 432 cycles when the motor 30 is rotated by 360°, one cycle is about 0.83°. counted up.
  • (c) of FIG. 5 is a sawtooth waveform signal s1a that is calculated and generated based on the two-phase waveform signal s1.
  • the waveform signal s1a has the same period as the one-phase waveform signal s1 of the two-phase waveform signals s1, and its amplitude changes in proportion to the rotation angle of the motor 30.
  • the rotation amount calculation unit 53 shown in FIG. 4 acquires the rotation angle of the motor 30 within the cycle, that is, the in-cycle rotation amount r by reading the sawtooth waveform signal s1a. Further, the rotation amount calculation unit 53 acquires the cumulative rotation amount rc (see FIG. 5C) of the motor 30 by accumulating the in-cycle rotation amount r of each period. The rotation amount calculation unit 53 obtains the rotation angle information including the count value c, the in-cycle rotation amount r, and the cumulative rotation amount rc of the motor 30 through the origin acquisition unit 54, the origin setting unit 55, the rotation amount setting unit 56, and the memory. Output to unit 60 . These pieces of rotation angle information are used when setting the origin of the motor 30 and when setting the amount of rotation of the motor 30 .
  • the AD converter 52 shown in FIG. 4 acquires the origin detection signal s2 output from the origin sensor 20 and performs AD conversion.
  • the AD converter 52 outputs the AD-converted origin detection signal s ⁇ b>2 to the origin acquirer 54 .
  • the origin acquisition unit 54 acquires the position of the origin based on the origin detection signal s2 and the rotation angle information output from the rotation amount calculation unit 53. Specifically, the origin acquisition unit 54 acquires the count value c when the origin sensor 20 detects the origin and the rotation amount r within the cycle of the motor 30 from the rotation amount calculation unit 53, and specifies the position of the origin. Origin information including the position of the origin specified by the origin acquisition unit 54 is output to the origin setting unit 55 and the storage unit 60 .
  • the storage unit 60 stores the origin information output from the origin acquisition unit 54 and the like.
  • the origin information includes the aforementioned rotation angle information.
  • the origin setting unit 55 sets the origin based on the origin information output from the origin acquisition unit 54 when initializing the origin of the motor 30 . Further, when resetting the origin of the motor 30 , the origin setting unit 55 resets the origin based on the origin information output from the origin acquisition unit 54 and the origin information read from the storage unit 60 .
  • the origin setting information set by the origin setting section 55 is output to the rotation amount setting section 56 . Specific examples of these will be described later.
  • the rotation amount setting unit 56 determines the cumulative rotation amount rc of the motor 30 with reference to the origin. It sets and outputs to the drive control unit 59 .
  • the drive control section 59 controls rotation of the motor 30 based on the signal output from the rotation amount setting section 56 .
  • the control unit 50 obtains the in-cycle rotation amount r of the motor 30 in each of a plurality of cycles and the count value c, which is the integrated value of the plurality of cycles, based on the waveform signal s1, and also detects the origin.
  • the origin of the motor 30 is obtained based on the signal s2.
  • the control unit 50 can acquire the cumulative rotation amount rc, which is the cumulative value of the in-cycle rotation amount r of the motor 30 with reference to the origin, and can control the rotation of the motor 30 .
  • FIG. 6 A method of setting the origin of the position detection device 1 will be described with reference to FIGS. 6 to 11.
  • FIG. In this example, a scene of initial setting of the origin of the motor 30 and a scene of resetting will be described separately.
  • the motor 30 that rotates in the pan direction will be described here as an example, the same applies to the motor 30 that rotates in the tilt direction.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the position detection device 1 when initializing the origin of the motor 30.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram showing processing executed by the position detection device 1 when initializing the origin of the motor 30. As shown in FIG.
  • step S11 when the power of the position detection device 1 is turned on, information about the origin of the motor 30 is initialized (step S11).
  • control unit 50 rotates the motor 30 until the origin of the motor 30 is detected.
  • This rotation of the motor 30 causes the origin sensor 20 to detect the origin of the motor 30 (step S12).
  • the origin sensor 20 outputs an origin detection signal s2 to the origin acquisition section 54 .
  • the period sensor 10 outputs the waveform signal s1 to the rotation amount calculation section 53 .
  • the origin acquisition unit 54 acquires from the rotation amount calculation unit 53 the first count value c1 and the first in-period rotation amount r1 when the origin sensor 20 detects the origin. Specifically, the origin acquisition unit 54 obtains a first count value c1, which is an integrated value of a plurality of cycles when the origin detection signal s2 is acquired, and a cycle of the motor 30 corresponding to the first count value c1. A first intra-cycle rotation amount r ⁇ b>1 that is an intra-cycle rotation amount is acquired from the rotation amount calculation unit 53 . The origin acquisition unit 54 identifies the position of the origin based on the acquired first count value c1 and the first in-period rotation amount r1 (step S13).
  • FIG. 8 is a diagram showing the origin set in the initial settings.
  • the upper part of FIG. 8 shows a count value c indicating an integrated value of a plurality of cycles, and a first count value c1(n) which is an integrated value of a plurality of cycles when the origin detection signal s2 is acquired. ing. It is assumed that the actual count value is shown in parentheses of the count value c1.
  • the first intra-cycle rotation amount r1 which is the intra-cycle rotation amount of the motor 30 with the period corresponding to the first count value c1(n)
  • the position of the white circle coincides with the rising trigger of the origin detection signal s2 shown in the lower part of FIG.
  • the control unit 50 stores the first count value c1(n) and the first in-period rotation amount r1 acquired by the origin acquisition unit 54 in the storage unit 60 (step S14). Initial setting of the origin of the motor 30 is completed by these steps S11 to S13.
  • the control unit 50 of the position detection device 1 controls the rotation of the motor 30 based on the initially set origin.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the position detection device 1 when resetting the origin of the motor 30.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing processing executed by the position detection device 1 when resetting the origin of the motor.
  • step S21 when the position detection device 1 is powered on, the temporarily stored data is initialized (step S21). It should be noted that the first count value c1(n) and the first intra-cycle rotation amount r1 in the storage unit 60 are not erased and are continuously stored.
  • control unit 50 rotates the motor 30 until the origin of the motor 30 is detected.
  • This rotation of the motor 30 causes the origin sensor 20 to detect the origin of the motor 30 (step S22).
  • the origin sensor 20 outputs an origin detection signal s2 to the origin acquisition section 54 .
  • the period sensor 10 outputs the waveform signal s1 to the rotation amount calculation section 53 .
  • the origin acquisition unit 54 acquires from the rotation amount calculation unit 53 the second count value c2 and the second in-period rotation amount r2 when the origin sensor 20 detects the origin. Specifically, the origin acquisition unit 54 obtains a second count value c2, which is an integrated value of a plurality of cycles when the origin detection signal s2 is acquired, and a cycle of the motor 30 corresponding to the second count value c2. A second intra-cycle rotation amount r ⁇ b>2 that is an intra-cycle rotation amount is acquired from the rotation amount calculation unit 53 . The origin acquisition unit 54 identifies the position of the origin based on the acquired second count value c2 and second in-cycle rotation amount r2 (step S23). Origin information about the origin acquired by the origin acquisition unit 54 , that is, the second count value c ⁇ b>2 and the second in-cycle rotation amount r ⁇ b>2 are output to the origin setting unit 55 .
  • the origin setting unit 55 stores the first count value c1(n) and the first in-cycle rotation amount r1 stored in the storage unit 60, the second count value c2 calculated in step S23, and the second in-cycle rotation amount r1.
  • the origin is reset using the amount of rotation r2 (step S24).
  • FIG. 11 is a diagram showing the origin set by resetting.
  • a count value c2 indicating an integrated value of a plurality of cycles, and a second count value c2 (n -1) is shown. It is assumed that the actual count value is shown in parentheses of the count value c2.
  • the second in-cycle rotation amount r2 which is the in-cycle rotation amount of the motor 30 with the period corresponding to the second count value c2(n ⁇ 1), is indicated by black circles. is indicated. The position of the black circle coincides with the rising trigger of the origin detection signal s2 shown in the lower part of FIG. 11(a).
  • the second intra-period rotation amount r2 corresponding to the origin detection signal s2 is the first rotation amount within the period corresponding to the first count value c1(n). It is within ⁇ 0.5 cycles with the in-cycle rotation amount r1 as a reference.
  • This configuration is realized by designing the repetitive detection error ⁇ when detecting the origin to be smaller than the rotation range ⁇ of the motor 30 corresponding to each of the plurality of cycles detected by the cycle sensor 10. be done. This design makes it possible to accurately reproduce the position of the origin.
  • the control unit 50 when the second in-cycle rotation amount r2 is positioned in a cycle different from the cycle corresponding to the first count value c1(n), controls the first count value c1(n).
  • the origin is corrected by matching the count value c1(n) of the second count value c2(n ⁇ 1).
  • the count value is decremented by one to reach the first count value c1( n) to the count value c2(n-1).
  • the position of the origin is a value represented by the count value c2(n-1) and the second in-cycle rotation amount r2.
  • the control unit 50 when the second in-period rotation amount r2 is positioned in the same period as the period corresponding to the first count value c1(n), the control unit 50 The origin is set using the first count value c1(n) as is. That is, in this example, since the second in-cycle rotation amount r2 is at the same count value c2(n) as the first count value c1(n), the value of the first count value c1(n) is maintained.
  • the position of the origin is a value represented by the count value c1(n) and the second in-cycle rotation amount r2.
  • the origin reset as described above will be the origin when the power is turned on again.
  • the reset origin setting information is output to the rotation amount setting section 56 .
  • the rotation amount setting unit 56 determines the cumulative rotation amount rc of the motor 30 with reference to the origin. It sets and outputs to the drive control unit 59 .
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the origin set in the initial setting.
  • the upper part of FIG. 12 shows a count value c indicating an integrated value of a plurality of cycles, and a first count value c1(n) which is an integrated value of a plurality of cycles when the origin detection signal s2 is acquired.
  • the first in-cycle rotation amount r1 which is the in-cycle rotation amount of the motor 30 with the period corresponding to the first count value (n)
  • the position of the white circle coincides with the rising trigger of the origin detection signal s2 shown in the lower part of FIG.
  • the control unit 50 stores the first count value (n) and the first in-period rotation amount r1 acquired by the origin acquisition unit 54 in the storage unit 60 .
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the origin set by resetting.
  • a count value c2 indicating an integrated value of a plurality of cycles, and a second count value c2 (n+1 )It is shown.
  • the second intra-cycle rotation amount r2 which is the intra-cycle rotation amount of the motor 30 with the period corresponding to the second count value (n+1)
  • the position of the black circle coincides with the rising trigger of the origin detection signal s2 shown in the lower part of FIG. 13(a).
  • the second in-cycle rotation amount r2 corresponding to the origin detection signal s2 is the first rotation amount within the cycle corresponding to the first count value c1(n). It is within ⁇ 0.5 cycles with the in-cycle rotation amount r1 as a reference.
  • This configuration is realized by designing the repetitive detection error ⁇ when detecting the origin to be smaller than the rotation range ⁇ of the motor 30 corresponding to each of the plurality of cycles detected by the cycle sensor 10. be done. This design makes it possible to accurately reproduce the position of the origin.
  • the control unit 50 controls the first rotation amount r2 when the second in-period rotation amount r2 is positioned in a period different from the period corresponding to the first count value (n).
  • the origin is corrected by matching the count value c1(n) with the second count value c2(n+1).
  • the count value is incremented by one to reach the first count value c1(n). to the count value c2(n+1).
  • the position of the origin is a value represented by the count value c2(n+1) and the second in-cycle rotation amount r2.
  • the control unit 50 controls the second rotation amount r2 when the second intra-period rotation amount r2 is positioned in the same period as the period corresponding to the first count value (n).
  • the origin is set using the count value c2(n) of 2 as it is. That is, in this example, since the second in-cycle rotation amount r2 is at the same count value c2(n) as the first count value c1(n), the value of the first count value c1(n) is maintained.
  • the position of the origin is a value represented by the count value c1(n) and the second in-cycle rotation amount r2.
  • the origin reset as described above will be the origin when the power is turned on again.
  • the position detection device 1 includes the motor 30 that rotates the driven object 40 and the period sensor 10 that detects a plurality of periods included in periodic changes generated by the rotation of the motor 30. , an origin sensor 20 that detects the origin in the rotation direction of the motor 30 , and a control unit 50 that controls the rotation of the motor 30 based on signals output from the cycle sensor 10 and the origin sensor 20 .
  • a repetitive detection error ⁇ when the origin sensor 20 detects the origin is smaller than the rotation range ⁇ of the motor 30 corresponding to each of the plurality of cycles detected by the cycle sensor 10 .
  • the position of the origin detected when resetting the origin can be changed to the origin.
  • the position of the origin detected when the is initialized can be corrected in accordance with the position of the origin detected when the is initialized.
  • the position of the origin can be accurately reproduced in the position detection device 1 .
  • the motor 30 has a plurality of magnetic poles 34 arranged along the direction of rotation.
  • the plurality of magnetic poles 34 rotates as the motor 30 rotates.
  • a plurality of cycles may be detected by detecting changes in the generated magnetic field.
  • the period sensor 10 detects a plurality of periods due to changes in the magnetic field, so that the rotation range ⁇ of the motor 30 corresponding to the plurality of periods can be obtained with high accuracy.
  • the position of the origin can be acquired with high accuracy, and the position of the origin can be reproduced with high accuracy in the position detection device 1 .
  • the period may correspond one-to-one with the magnetization period of the plurality of magnetic poles 34 arranged along the direction of rotation.
  • the period detected by the period sensor 10 corresponds to the magnetization period of the plurality of magnetic poles 34 on a one-to-one basis, so that the rotation range ⁇ of the motor 30 corresponding to the plurality of periods can be obtained with high accuracy.
  • the position of the origin can be acquired with high accuracy, and the position of the origin can be reproduced with high accuracy in the position detection device 1 .
  • each of the repetitive detection error ⁇ and the rotation range ⁇ of the motor 30 may be a value represented by an angle in the rotation direction.
  • the period sensor 10 may detect the period a plurality of times within the movable range of the motor 30, and the origin sensor 20 may detect the origin once within the movable range of the motor 30.
  • the period sensor 10 detects more periods than the origin sensor 20
  • the position of the origin can be accurately obtained using the period sensor 10 and the origin sensor 20. can be reproduced with high accuracy.
  • the period sensor 10 outputs a waveform signal s1 having a plurality of periods to the control unit 50
  • the origin sensor 20 outputs an origin detection signal s2 indicating that the origin has been detected to the control unit 50
  • the control unit 50 obtains the in-cycle rotation amount r of the motor 30 in each of a plurality of cycles based on the waveform signal s1 and the count value c, which is the integrated value of the plurality of cycles, and the motor 30 based on the origin detection signal s2.
  • the rotation of the motor 30 may be controlled by obtaining the cumulative rotation amount rc, which is the cumulative value of the in-cycle rotation amount r of the motor 30 with reference to the origin.
  • the origin of the motor 30 can be obtained with high accuracy based on the waveform signal s1 and the origin detection signal s2. Further, by acquiring the cumulative rotation amount rc of the motor 30 with reference to the origin, it is possible to improve the accuracy of position control of the rotation of the motor 30 .
  • the period sensor 10 outputs a waveform signal s1 having a plurality of periods to the control unit 50
  • the origin sensor 20 outputs an origin detection signal s2 indicating that the origin has been detected to the control unit 50
  • the control unit 50 1)
  • a first count that is an integrated value of a plurality of periods when the origin detection signal s2 is obtained.
  • a value c1 and a first in-cycle rotation amount r1, which is an in-cycle rotation amount of the motor 30 in a period corresponding to the first count value c1, are calculated, and 2) when resetting the origin of the motor 30, , based on the waveform signal s1 output from the cycle sensor 10, a second count value c2 that is an integrated value of a plurality of cycles when the origin detection signal s2 is acquired, and a cycle corresponding to the second count value c2
  • a second intra-cycle rotation amount r2, which is an intra-cycle rotation amount of the motor 30, is calculated, and the first intra-cycle rotation amount r1, the second intra-cycle rotation amount r2, the first count value c1, and the second A count value c2 of 2 may be used to set the origin.
  • the origin is reset. It is possible to correct the position of the origin detected when setting the origin to match the position of the origin detected when the origin was initialized. As a result, the position of the origin can be accurately reproduced in the position detection device 1 .
  • the second intra-cycle rotation amount r2 may be within ⁇ 0.5 cycles with reference to the first intra-cycle rotation amount r1 of the cycle corresponding to the first count value c1.
  • the position of the origin detected when resetting the origin is Correction can be made in accordance with the position of the origin detected when the origin is initialized. As a result, the position of the origin can be accurately reproduced in the position detection device 1 .
  • the control unit 50 sets the first count value c1 to the second count value c2.
  • the origin may be set by matching.
  • the position detection device 1 further includes a storage unit 60 that stores the first count value c1 and the first in-period rotation amount r1.
  • the origin may be set using the count value c1 and the first intra-cycle rotation amount r1, and the second count value c2 and the second intra-cycle rotation amount r2.
  • the position of the origin detected when resetting the origin is stored in the storage unit 60. Correction can be made in accordance with the position of the origin. As a result, the position of the origin can be accurately reproduced in the position detection device 1 .
  • the imaging device 5 includes the position detection device 1 described above and a driven object 40 including a camera 45 .
  • the imaging device 5 having the position detection device 1 capable of accurately reproducing the position of the origin.
  • the period sensor 10 of the above embodiment is not limited to a magnetic sensor.
  • the periodic sensor may be any sensor that detects periodic changes, and may be an optical sensor.
  • the origin sensor 20 of the embodiment described above is not limited to a transmissive photoelectric sensor.
  • the origin sensor can detect the origin of the motor 30, and may be a reflective photoelectric sensor, a magnetic sensor, or a mechanical switch sensor.
  • the following origin setting method may be executed. That is, the method of setting the origin of the position detection device includes: the motor 30 that rotates the driven object 40; Origin setting of a position detection device 1 comprising an origin sensor 20 for detecting an origin in a direction, and a control section 50 for controlling rotation of a motor 30 based on signals output from each of the period sensor 10 and the origin sensor 20. 1) the period sensor 10 outputs a waveform signal s1 having a plurality of periods to the control unit 50; and 2) the origin sensor 20 controls the origin detection signal s2 indicating that the origin has been detected.
  • a second intra-cycle rotation amount r2 which is an intra-cycle rotation amount of the motor 30 with a period corresponding to c2, is calculated, and a first intra-cycle rotation amount r1, a second intra-cycle rotation amount r2, and a first intra-cycle rotation amount r2 are calculated. and setting an origin using the count value c1 and the second count value c2.
  • General or specific aspects of the present disclosure may be implemented in a system, apparatus, method, integrated circuit, computer program, or recording medium such as a computer-readable CD-ROM. It may also be implemented in any combination of systems, devices, methods, integrated circuits, computer programs and recording media.
  • the division of functional blocks in the block diagram is an example, and a plurality of functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into a plurality of functional blocks, and some functions can be moved to other functional blocks.
  • single hardware or software may process the functions of a plurality of functional blocks having similar functions in parallel or in a time-sharing manner.
  • each component for example, a processing unit such as a control unit
  • each component is implemented by dedicated hardware or by executing a software program suitable for each component. good too.
  • Each component may be implemented by a program execution unit such as a CPU (Central Processing Unit) or processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or semiconductor memory.
  • each component may be a circuit (or integrated circuit). These circuits may form one circuit as a whole, or may be separate circuits. These circuits may be general-purpose circuits or dedicated circuits.
  • the position detection device and the like of the present disclosure can be used for surveillance camera devices and the like.

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Abstract

位置検出装置は、駆動対象体を回転させるモータと、モータの回転によって発生する周期的変化に含まれる複数の周期を検出する周期センサと、モータの回転方向における原点を検出する原点センサと、周期センサおよび原点センサのそれぞれから出力された信号に基づいて、モータの回転を制御する制御部と、を備える。原点センサによって原点を検出する際の繰り返し検出誤差は、周期センサによって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータの回転範囲よりも小さい。

Description

位置検出装置および撮像装置
 本開示は、位置検出装置、および、この位置検出装置を備える撮像装置に関する。
 従来、カメラのチルト方向およびパン方向の位置を検出する位置検出装置が知られている。この種の位置検出装置の一例として、特許文献1には、カメラをパン方向に回転させながらチルト方向検出用のセンサの検出レベルを測定し、センサへの外光の影響が最も少ないパン方向の回転位置において、チルト方向の原点を検出する技術が開示されている。この技術によれば、チルト方向検出用のセンサに対する外光の影響を少なくした状態で、原点を検出することができる。
特開2010-219880号公報
 位置検出装置では、電源を入れるごとに原点を改めて決める必要があるが、例えば原点を検出する際の検出ばらつきがあると、原点の位置を精度よく再現できないという問題がある。その場合、電源を入れるごとに原点の位置が異なり、カメラの位置を精度よく再現できなくなる。
 そこで、本開示は、原点の位置を精度よく再現できる位置検出装置等を提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る位置検出装置は、駆動対象体を回転させるモータと、前記モータの回転によって発生する周期的変化に含まれる複数の周期を検出する周期センサと、前記モータの回転方向における原点を検出する原点センサと、前記周期センサおよび前記原点センサのそれぞれから出力された信号に基づいて、前記モータの回転を制御する制御部と、を備え、前記原点センサによって前記原点を検出する際の繰り返し検出誤差は、前記周期センサによって検出される前記複数の周期のそれぞれの周期に対応する前記モータの回転範囲よりも小さい。
 本開示の一態様に係る撮像装置は、上記の位置検出装置と、カメラを含む前記駆動対象体と、を備える。
 本開示の一態様に係る位置検出装置等によれば、原点の位置を精度よく再現できる。
実施の形態に係る位置検出装置を備える撮像装置を正面から見た図である。 実施の形態に係る位置検出装置に含まれるモータの模式図である。 原点センサによって原点を検出する際の繰り返し検出誤差、および、周期センサによって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータの回転範囲を示す図である。 実施の形態に係る位置検出装置のブロック構成図である。 実施の形態に係る位置検出装置の制御部に入力される波形信号、制御部にて演算されるカウント値、モータの周期内回転量、および、モータの累積回転量を示す図である。 モータの原点を初期設定する際の位置検出装置の動作を示すフローチャートである。 モータの原点を初期設定する際に位置検出装置にて実行される処理を示す図である。 初期設定にて設定される原点を示す図である。 モータの原点を再設定する際の位置検出装置の動作を示すフローチャートである。 モータの原点を再設定する際に位置検出装置にて実行される処理を示す図である。 再設定にて設定される原点を示す図である。 初期設定にて設定される原点の他の例を示す図である。 再設定にて設定される原点の他の例を示す図である。
 以下、実施の形態等について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施の形態等は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態等で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態等における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。また、各図において、同一の物体を図示している場合であっても、便宜上、縮尺を変更している場合がある。
 また、本明細書において、一致、等しい、平行などの要素間の関係性を示す用語、および、板状、矩形状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値、および、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。
 (実施の形態)
 [位置検出装置および撮像装置の構成]
 実施の形態に係る位置検出装置および撮像装置の構成について、図1~図5を参照しながら説明する。
 図1は、実施の形態に係る位置検出装置1を備える撮像装置5を正面から見た図である。
 撮像装置5は、例えば、カメラ45をパン(pan)方向およびチルト(tilt)方向に動かして撮像を行う装置である。撮像装置5は、例えば天井に設置される場合、図1に示す上下を逆にして設置される。
 撮像装置5は、駆動対象体40と、位置検出装置1とを備えている。
 駆動対象体40は、カメラ45と、土台となる第1基台41と、第1基台41上に設けられた第2基台42とを備えている。カメラ45は、例えば、可視光カメラ、近赤外光カメラ、あるいは、可視光および近赤外光を検出可能なカメラである。第1基台41は、天井などの造営材に固定される。第2基台42は、平板と、平板から垂直に立設した2つの側板とを有している。
 位置検出装置1は、カメラ45を含む駆動対象体40を、パン方向およびチルト方向に回転可能である。また、位置検出装置1は、カメラ45のパン方向およびチルト方向における位置を検出することができる。
 位置検出装置1は、複数のモータ30aおよび30bと、複数の周期センサ10aおよび10bと、複数の原点センサ20aおよび20bと、制御部50とを備えている。
 複数のモータ30a、30bは、例えば、ステッピングモータであり、制御部50から出力された制御指令によって回転角度が変更される。モータ30aは、第2基台42の平板に固定され、モータ30aの回転軸は、垂直方向に延びる軸部材を介して第1基台41に接続されている。モータ30bは、第2基台42の一方の側板に固定され、モータ30bの回転軸は、水平方向に延びる軸部材を介して、カメラ45に接続されている。この位置検出装置1では、駆動対象体40またはカメラ45をモータ30a、30bで直接回転させるダイレクトドライブ構造が採用されている。
 例えば、モータ30aを回転させることで、第1基台41をベースとして第2基台42およびカメラ45をパン方向に回転させ、モータ30bを回転させることで、第2基台42をベースとしてカメラ45をチルト方向に回転することができる。例えば、モータ30aの可動範囲は360°であり、モータ30bの可動範囲は、90°である。
 以下、モータ30a、30bの両方または一方を指してモータ30と呼ぶ場合がある。また、周期センサ10a、10bの両方または一方を指して周期センサ10と呼び、原点センサ20a、20bの両方または一方を指して原点センサ20と呼ぶ場合がある。
 図2は、位置検出装置1に含まれるモータ30および周期センサ10の模式図である。
 モータ30は、モータ本体31と、モータ30の回転軸に繋がっているセンサマグネット33とを有している。
 センサマグネット33は、モータ30の回転方向に沿って並ぶ複数の磁極34を有している。複数の磁極34は、回転方向に沿ってS極およびN極が交互に並ぶように着磁されている。センサマグネット33の磁極34の数は、例えば、432極である。複数の磁極34は、モータ30の回転に伴って回転移動する。複数の磁極34が回転移動することで、モータ本体31およびモータ本体31の近辺に磁界の変化が発生する。
 周期センサ10は、センサマグネット33の近辺に配置され、モータ30の回転によって発生する周期的変化に含まれる複数の周期を検出する。周期センサ10は、例えば、MR(Magneto Resistance)センサであり、複数の磁極34の回転移動により発生した磁界の変化を検出することで、複数の周期を検出する。上記の周期的変化に含まれる周期は、モータ30の回転方向に沿って並ぶ複数の磁極34の着磁周期と一対一で対応している。
 例えば、モータ30aのパン方向の回転を検出する周期センサ10aは、第2基台42の平板に固定され、モータ30bのチルト方向の回転を検出する周期センサ10bは、第2基台42の側板に固定されている。各周期センサ10a、10bは、各モータ30a、30bの可動範囲において複数の周期を検出する。例えば、周期センサ10aは、モータ30aが360°回転する間に432の周期を検出する。例えば、周期センサ10bは、モータ30bが90°回転する間に108の周期を検出する。各周期センサ10a、10bは、複数の周期を含む波形信号s1を制御部50へ出力する。
 原点センサ20は、モータ30の回転方向における原点を検出する。原点センサ20は、例えば透過型光電センサであり、フォトインタラプタと、フォトインタラプタの投受光を遮蔽する遮蔽部材とによって構成されている。例えば、モータ30aのパン方向の原点を検出する原点センサ20aのフォトインタラプタは、第2基台42の平板に固定され、遮蔽部材は第1基台41に固定されている。また、モータ30bのチルト方向の原点を検出する原点センサ20bのフォトインタラプタは、第2基台42の側板に固定され、遮蔽部材はカメラ45に固定されている。
 各原点センサ20a、20bは、各モータ30a、30bの可動範囲において原点を1回検出する。例えば、原点センサ20aは、カメラ45を含む駆動対象体40が360°回転する間に原点を1回検出する。例えば、原点センサ20bは、カメラ45が90°回転する間に原点を1回検出する。各原点センサ20a、20bは、原点を検出したことを示す原点検出信号s2を制御部50へ出力する。
 位置検出装置1では、電源を入れるごとに原点復帰を行って原点を決める必要があるが、原点を検出する際は、繰り返し検出誤差が発生する。繰り返し検出誤差は、原点を繰り返し検出する際の検出ばらつきである。本実施の形態では、原点センサ20によって原点を検出する際の繰り返し検出誤差が、以下に示す構成を有している。
 図3は、原点センサ20によって原点を検出する際の繰り返し検出誤差α、および、周期センサ10によって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータ30の回転範囲βを示す図である。図3の(a)は、原点センサ20で原点を検出したときの検出値の度数分布を模式的に示した図である。図3の(b)は、周期センサ10によって検出される複数の周期を模式的に示した図である。繰り返し検出誤差αおよびモータ30の回転範囲βのそれぞれは、角度で表される値である。
 図3に示すように、本実施の形態では、原点センサ20によって原点を検出する際の繰り返し検出誤差αが、周期センサ10によって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータ30の回転範囲βよりも小さくなっている。言い換えると、各周期に対応するモータ30の回転範囲βが、原点を検出する際の繰り返し検出誤差αよりも大きくなるように設計されている。これにより、原点の位置を精度よく再現することが可能となっている。
 図4は、位置検出装置1のブロック構成図である。同図では、駆動対象体40およびセンサマグネット33の磁極34が簡略化されて示されている。ここでは、パン方向に回転するモータ30を例に挙げて説明するが、チルト方向に回転するモータ30についても同様である。
 図4に示すように、位置検出装置1は、モータ30と、周期センサ10と、原点センサ20と、制御部50とを備えている。モータ30、周期センサ10および原点センサ20については、前述したとおりである。
 制御部50は、AD変換部51および52と、回転量演算部53と、原点取得部54と、原点設定部55と、回転量設定部56と、駆動制御部59と、記憶部60とを備えている。制御部50は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを有する記憶部60と、記憶部60に格納されたプログラムとによって構成されている。制御部50が有する機能的なブロック構成は、上記プログラムを実行することで実現される。
 AD変換部51は、周期センサ10から出力された波形信号s1を取得し、AD変換を行って、回転量演算部53へ出力する。回転量演算部53は、AD変換部51から出力された信号に基づいて、カウント値c、モータの周期内回転量rおよびモータの累積回転量rcを演算する。
 図5は、位置検出装置1の制御部50に入力される波形信号s1、制御部50にて演算されるカウント値c、モータ30の周期内回転量r、および、モータ30の累積回転量rcを示す図である。なお図5では、理解を容易にするため、波形信号s1、カウント値c、周期内回転量rおよび累積回転量rcをアナログデータのように表現している。
 図5の横軸は、モータ30の可動範囲において、モータ30を一端から他端まで回転させた場合のモータ30の回転角度である。
 制御部50には、図5の(a)に示すように、90°位相の異なる2相の波形信号s1が入力される。2相の波形信号s1のそれぞれは正弦波状の信号であり、縦軸の振幅は、周期センサ10の出力電圧に相当する。
 図5の(b)は、2相の波形信号s1のうちの1相の波形信号s1に含まれる周期を積算したカウント値cである。例えば、モータ30を360°回転させたときの波形信号s1が432周期ある場合、1周期は約0.83°となるので、カウント値cは、モータ30が約0.83°回転するごとにカウントアップされる。
 図5の(c)は、2相の波形信号s1に基づいて演算生成されるのこぎり波状の波形信号s1aである。この波形信号s1aは、2相の波形信号s1のうちの1相の波形信号s1と同じ周期を有し、モータ30の回転角度に比例して振幅が変化する。
 図4に示す回転量演算部53は、のこぎり波状の波形信号s1aを読み取ることで、周期内におけるモータ30の回転角度すなわち周期内回転量rを取得する。また、回転量演算部53は、各周期の周期内回転量rを累積することでモータ30の累積回転量rc(図5の(c)参照)を取得する。回転量演算部53は、上記のカウント値c、モータ30の周期内回転量rおよび累積回転量rcを含む回転角度情報を、原点取得部54,原点設定部55、回転量設定部56および記憶部60に出力する。これらの回転角度情報は、モータ30の原点を設定する際およびモータ30の回転量を設定する際に用いられる。
 図4に示すAD変換部52は、原点センサ20から出力された原点検出信号s2を取得し、AD変換を行う。AD変換部52は、AD変換後の原点検出信号s2を原点取得部54に出力する。
 原点取得部54は、原点検出信号s2、および、回転量演算部53から出力された回転角度情報に基づいて、原点の位置を取得する。具体的には、原点取得部54は、原点センサ20が原点を検出した時のカウント値cおよびモータ30の周期内回転量rを回転量演算部53から取得し、原点の位置を特定する。原点取得部54にて特定された原点の位置を含む原点情報は、原点設定部55および記憶部60に出力される。
 記憶部60には、原点取得部54から出力された原点情報等が保存される。原点情報には、前述した回転角度情報が含まれている。
 原点設定部55は、モータ30の原点を初期設定する際に、原点取得部54から出力された原点情報に基づいて原点を設定する。また、原点設定部55は、モータ30の原点を再設定する際に、原点取得部54から出力された原点情報および記憶部60から読み出した原点情報に基づいて原点を再設定する。原点設定部55によって設定された原点設定情報は、回転量設定部56へ出力される。これらについての具体例は後述する。
 回転量設定部56は、原点設定部55から出力された原点設定情報、および、回転量演算部53から出力された回転角度情報に基づいて、原点を基準としたモータ30の累積回転量rcを設定し、駆動制御部59へ出力する。駆動制御部59は、回転量設定部56から出力された信号に基づいてモータ30の回転を制御する。
 このように制御部50は、波形信号s1に基づいて複数の周期のそれぞれの周期内におけるモータ30の周期内回転量rおよび複数の周期の積算値であるカウント値cを求め、また、原点検出信号s2に基づいてモータ30の原点を求める。これにより制御部50は、原点を基準とするモータ30の周期内回転量rの累積値である累積回転量rcを取得し、モータ30の回転を制御することができる。
 [位置検出装置の原点設定方法]
 位置検出装置1の原点設定方法について、図6~図11を参照しながら説明する。この例ではモータ30の原点を初期設定する場面と、再設定する場面とに分けて説明する。なお、ここでは、パン方向に回転するモータ30を例に挙げて説明するが、チルト方向に回転するモータ30についても同様である。
 図6は、モータ30の原点を初期設定する際の位置検出装置1の動作を示すフローチャートである。図7は、モータ30の原点を初期設定する際に位置検出装置1にて実行される処理を示す図である。
 まず、位置検出装置1の電源がオンされることで、モータ30の原点に関する情報が初期化される(ステップS11)。
 次に、制御部50は、モータ30の原点が検出されるまで、モータ30を回転させる。このモータ30の回転により、原点センサ20がモータ30の原点を検出する(ステップS12)。原点センサ20は、原点検出信号s2を原点取得部54に出力する。また、周期センサ10は、波形信号s1を回転量演算部53に出力する。
 原点取得部54は、原点センサ20が原点を検出したときの第1のカウント値c1および第1の周期内回転量r1を回転量演算部53から取得する。具体的には、原点取得部54は、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第1のカウント値c1と、第1のカウント値c1に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第1の周期内回転量r1とを、回転量演算部53から取得する。原点取得部54は、取得した第1のカウント値c1および第1の周期内回転量r1に基づいて、原点の位置を特定する(ステップS13)。
 図8は、初期設定にて設定される原点を示す図である。
 図8の上段には、複数の周期の積算値を示すカウント値c、および、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第1のカウント値c1(n)が示されている。なお、カウント値c1のかっこ内には、実際のカウント値が表されているものとする。図8の中段の波形信号s1aには、第1のカウント値c1(n)に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第1の周期内回転量r1が、白丸で示されている。白丸の位置は、図8の下段に示す原点検出信号s2の立ち上がりトリガと一致している。
 制御部50は、原点取得部54で取得した第1のカウント値c1(n)および第1の周期内回転量r1を記憶部60に保存する(ステップS14)。これらのステップS11~S13により、モータ30の原点の初期設定が終了する。位置検出装置1の制御部50は、初期設定された原点に基づいて、モータ30を回転制御する。
 次に、モータ30の原点を再設定する場面での位置検出装置1の動作について説明する。モータ30の原点を再設定する場合は、ステップS14で保存した第1のカウント値c1(n)および第1の周期内回転量r1を利用して原点が再び設定される。
 図9は、モータ30の原点を再設定する際の位置検出装置1の動作を示すフローチャートである。図10は、モータの原点を再設定する際に位置検出装置1にて実行される処理を示す図である。
 まず、位置検出装置1の電源がオンされることで、一時的に記憶されていたデータが初期化される(ステップS21)。なお、記憶部60内の第1のカウント値c1(n)および第1の周期内回転量r1は、消去されずに引き続き保存される。
 次に、制御部50は、モータ30の原点が検出されるまで、モータ30を回転させる。このモータ30の回転により、原点センサ20がモータ30の原点を検出する(ステップS22)。原点センサ20は、原点検出信号s2を原点取得部54に出力する。また、周期センサ10は、波形信号s1を回転量演算部53に出力する。
 原点取得部54は、原点センサ20が原点を検出したときの第2のカウント値c2および第2の周期内回転量r2を回転量演算部53から取得する。具体的には、原点取得部54は、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第2のカウント値c2と、第2のカウント値c2に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第2の周期内回転量r2とを回転量演算部53から取得する。原点取得部54は、取得した第2のカウント値c2および第2の周期内回転量r2に基づいて、原点の位置を特定する(ステップS23)。原点取得部54で取得した原点に関する原点情報、すなわち第2のカウント値c2および第2の周期内回転量r2は、原点設定部55に出力される。
 原点設定部55は、記憶部60に保存された第1のカウント値c1(n)および第1の周期内回転量r1と、ステップS23で算出した第2のカウント値c2および第2の周期内回転量r2とを用いて、原点を再設定する(ステップS24)。
 図11は、再設定にて設定される原点を示す図である。
 図11の(a)の上段には、複数の周期の積算値を示すカウント値c2、および、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第2のカウント値c2(n-1)が示されている。なお、カウント値c2のかっこ内には、実際のカウント値が表されているものとする。図11の(a)の中段の波形信号s1aには、第2のカウント値c2(n-1)に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第2の周期内回転量r2が黒丸で示されている。黒丸の位置は、図11の(a)の下段に示す原点検出信号s2の立ち上がりトリガと一致している。
 また、図11の(a)に示すように、原点検出信号s2に対応する第2の周期内回転量r2は、第1のカウント値c1(n)に対応する周期の周期内における第1の周期内回転量r1を基準として、±0.5周期以内に入っている。この構成は、原点を検出する際の繰り返し検出誤差αが、周期センサ10によって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータ30の回転範囲βよりも小さくなるように設計することで実現される。この設計により、原点の位置を精度よく再現することが可能となる。
 図11の(a)および(b)を参照しながら、原点を設定する方法の具体例について説明する。
 制御部50は、図11の(a)に示すように、第2の周期内回転量r2が、第1のカウント値c1(n)に対応する周期と異なる周期に位置する場合に、第1のカウント値c1(n)を第2のカウント値c2(n-1)に一致させることで、原点を補正する。この例では、第2の周期内回転量r2が第1のカウント値c1(n)と異なるカウント値c2(n-1)にあるので、カウント値を一つ繰り下げ、第1のカウント値c1(n)をカウント値c2(n-1)に変更する。原点の位置は、カウント値c2(n-1)および第2の周期内回転量r2によって表現される値となる。
 また、制御部50は、図11の(b)に示すように、第2の周期内回転量r2が、第1のカウント値c1(n)に対応する周期と同じ周期に位置する場合に、第1のカウント値c1(n)をそのまま使って、原点を設定する。すなわちこの例では、第2の周期内回転量r2が第1のカウント値c1(n)と同じカウント値c2(n)にあるので、第1のカウント値c1(n)の値を維持する。原点の位置は、カウント値c1(n)および第2の周期内回転量r2によって表現される値となる。以上のように再設定された原点が、電源を入れ直したときの原点となる。
 再設定した原点設定情報は、回転量設定部56に出力される。回転量設定部56は、原点設定部55から出力された原点設定情報、および、回転量演算部53から出力された回転角度情報に基づいて、原点を基準としたモータ30の累積回転量rcを設定し、駆動制御部59へ出力する。
 [原点を設定する他の例]
 次に、原点を設定する他の例について説明する。
 図12は、初期設定にて設定される原点の他の例を示す図である。図12の上段には、複数の周期の積算値を示すカウント値c、および、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第1のカウント値c1(n)が示されている。図12の中段の波形信号s1aには、第1のカウント値(n)に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第1の周期内回転量r1が、白丸で示されている。白丸の位置は、図12の下段に示す原点検出信号s2の立ち上がりトリガと一致している。
 制御部50は、原点取得部54で取得した第1のカウント値(n)および第1の周期内回転量r1を記憶部60に保存する。
 図13は、再設定にて設定される原点の他の例を示す図である。
 図13の(a)の上段には、複数の周期の積算値を示すカウント値c2、および、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第2のカウント値c2(n+1)が示されている。図13の(a)の中段の波形信号s1aには、第2のカウント値(n+1)に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第2の周期内回転量r2が黒丸で示されている。黒丸の位置は、図13の(a)の下段に示す原点検出信号s2の立ち上がりトリガと一致している。
 また、図13の(a)に示すように、原点検出信号s2に対応する第2の周期内回転量r2は、第1のカウント値c1(n)に対応する周期の周期内における第1の周期内回転量r1を基準として、±0.5周期以内に入っている。この構成は、原点を検出する際の繰り返し検出誤差αが、周期センサ10によって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータ30の回転範囲βよりも小さくなるように設計することで実現される。この設計により、原点の位置を精度よく再現することが可能となる。
 図13の(a)および(b)を参照しながら、原点を設定する方法の具体例について説明する。
 制御部50は、図13の(a)に示すように、第2の周期内回転量r2が、第1のカウント値(n)に対応する周期と異なる周期に位置する場合に、第1のカウント値c1(n)を第2のカウント値c2(n+1)に一致させることで、原点を補正する。この例では、第2の周期内回転量r2が第1のカウント値c1(n)と異なるカウント値c2(n+1)にあるので、カウント値を一つ繰り上げ、第1のカウント値c1(n)をカウント値c2(n+1)に変更する。原点の位置は、カウント値c2(n+1)および第2の周期内回転量r2によって表現される値となる。
 また、制御部50は、図13の(b)に示すように、第2の周期内回転量r2が、第1のカウント値(n)に対応する周期と同じ周期に位置する場合に、第2のカウント値c2(n)をそのまま使って、原点を設定する。すなわちこの例では、第2の周期内回転量r2が第1のカウント値c1(n)と同じカウント値c2(n)にあるので、第1のカウント値c1(n)の値を維持する。原点の位置は、カウント値c1(n)および第2の周期内回転量r2によって表現される値となる。以上のように再設定された原点が、電源を入れ直したときの原点となる。
 (まとめ)
 以上のように、本実施の形態に係る位置検出装置1は、駆動対象体40を回転させるモータ30と、モータ30の回転によって発生する周期的変化に含まれる複数の周期を検出する周期センサ10と、モータ30の回転方向における原点を検出する原点センサ20と、周期センサ10および原点センサ20のそれぞれから出力された信号に基づいて、モータ30の回転を制御する制御部50と、を備える。原点センサ20によって原点を検出する際の繰り返し検出誤差αは、周期センサ10によって検出される複数の周期のそれぞれの周期に対応するモータ30の回転範囲βよりも小さい。
 このように、原点を検出する際の繰り返し検出誤差αを各周期に対応するモータ30の回転範囲βよりも小さくすることで、例えば、原点を再設定する際に検出した原点の位置を、原点を初期設定した際に検出した原点の位置に合わせて補正することが可能となる。これにより、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、モータ30は、回転方向に沿って並ぶ複数の磁極34を有し、複数の磁極34は、モータ30の回転に伴って回転移動し、周期センサ10は、複数の磁極34の回転移動により発生する磁界の変化を検出することで、複数の周期を検出してもよい。
 このように、周期センサ10が磁界の変化による複数の周期を検出することで、複数の周期に対応するモータ30の回転範囲βを精度よく取得できる。これにより、原点の位置を精度よく取得でき、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、周期は、回転方向に沿って並ぶ複数の磁極34の着磁周期と一対一で対応していてもよい。
 このように、周期センサ10で検出する周期が複数の磁極34の着磁周期と一対一で対応していることで、複数の周期に対応するモータ30の回転範囲βを精度よく取得できる。これにより、原点の位置を精度よく取得でき、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、繰り返し検出誤差αおよびモータ30の回転範囲βのそれぞれは、回転方向の角度で表される値であってもよい。
 これによれば、原点を再設定する際に検出した原点の角度位置を、原点を初期設定した際に検出した原点の角度位置に合わせて補正することが可能となる。これにより、位置検出装置1において、原点の角度位置を精度よく再現できる。
 また、周期センサ10は、モータ30の可動範囲において周期を複数回検出し、原点センサ20は、モータ30の可動範囲において原点を1回検出してもよい。
 このように、周期センサ10が原点センサ20よりも多くの周期を検出することで、周期センサ10および原点センサ20を用いて原点の位置を精度よく取得でき、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、周期センサ10は、複数の周期を有する波形信号s1を制御部50へ出力し、原点センサ20は、原点を検出したことを示す原点検出信号s2を制御部50へ出力し、制御部50は、波形信号s1に基づいて複数の周期のそれぞれの周期におけるモータ30の周期内回転量rおよび複数の周期の積算値であるカウント値cを求め、ならびに、原点検出信号s2に基づいてモータ30の原点を求めることで、原点を基準とするモータ30の周期内回転量rの累積値である累積回転量rcを取得し、モータ30の回転を制御してもよい。
 これによれば、波形信号s1および原点検出信号s2に基づいて、モータ30の原点を精度よく求めることができる。また、原点を基準とするモータ30の累積回転量rcを取得することで、モータ30の回転の位置制御の精度を高めることが可能となる。
 また、周期センサ10は、複数の周期を有する波形信号s1を制御部50へ出力し、原点センサ20は、原点を検出したことを示す原点検出信号s2を制御部50へ出力し、制御部50は、1)モータ30の原点を初期設定する際に、周期センサ10から出力された波形信号s1に基づいて、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第1のカウント値c1と、第1のカウント値c1に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第1の周期内回転量r1と、を算出し、2)モータ30の原点を再設定する際に、周期センサ10から出力された波形信号s1に基づいて、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第2のカウント値c2と、第2のカウント値c2に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第2の周期内回転量r2と、を算出し、第1の周期内回転量r1、第2の周期内回転量r2、第1のカウント値c1および第2のカウント値c2を用いて、原点を設定してもよい。
 このように、第1の周期内回転量r1、第2の周期内回転量r2、第1のカウント値c1および第2のカウント値c2を用いて、原点を設定することで、原点を再設定する際に検出した原点の位置を、原点を初期設定した際に検出した原点の位置に合わせて補正することが可能となる。これにより、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、第2の周期内回転量r2は、第1のカウント値c1に対応する周期の第1の周期内回転量r1を基準として、±0.5周期以内にあってもよい。
 このように、第2の周期内回転量r2が、第1の周期内回転量r1を基準として±0.5周期以内にあることで、原点を再設定する際に検出した原点の位置を、原点を初期設定した際に検出した原点の位置に合わせて補正することが可能となる。これにより、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、制御部50は、第2の周期内回転量r2が、第1のカウント値c1に対応する周期と異なる周期に位置する場合に、第1のカウント値c1を第2のカウント値c2に一致させることで、原点を設定してもよい。
 これによれば、原点を再設定する際に検出した原点の位置を、原点を初期設定した際に検出した原点の位置に合わせて補正することが可能となる。これにより、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、位置検出装置1は、さらに、第1のカウント値c1および第1の周期内回転量r1が保存される記憶部60を備え、制御部50は、記憶部60に保存された第1のカウント値c1および第1の周期内回転量r1と、第2のカウント値c2および第2の周期内回転量r2とを用いて、原点を設定してもよい。
 このように、第1のカウント値c1および第1の周期内回転量r1が記憶部60に保存されることで、原点を再設定する際に検出した原点の位置を、記憶部60に保存した原点の位置に合わせて補正することが可能となる。これにより、位置検出装置1において、原点の位置を精度よく再現できる。
 また、本実施の形態に係る撮像装置5は、上記の位置検出装置1と、カメラ45を含む駆動対象体40と、を備えている。
 これによれば、原点の位置を精度よく再現できる位置検出装置1を備えた撮像装置5を提供することができる。
 (その他の実施の形態)
 以上、実施の形態について説明したが、本開示は、このような実施の形態に限定されるものではない。
 上記の実施の形態の周期センサ10は、磁気センサに限られない。例えば、周期センサは、周期的な変化を検出するものであればよく、光学センサであってもよい。上記の実施の形態の原点センサ20は、透過型光電センサに限られない。例えば、原点センサは、モータ30の原点を検出可能であればよく、反射型光電センサ、磁気センサ、メカ式スイッチセンサであってもよい。
 また、上記の実施の形態の位置検出装置1では、以下に示す原点設定方法が実行されてもよい。すなわち、位置検出装置の原点設定方法は、駆動対象体40を回転させるモータ30と、モータ30の回転によって発生する周期的変化に含まれる複数の周期を検出する周期センサ10と、モータ30の回転方向における原点を検出する原点センサ20と、周期センサ10および原点センサ20のそれぞれから出力された信号に基づいて、モータ30の回転を制御する制御部50と、を備える位置検出装置1の原点設定方法であって、1)周期センサ10が、複数の周期を有する波形信号s1を制御部50へ出力するステップと、2)原点センサ20が、原点を検出したことを示す原点検出信号s2を制御部50へ出力ステップと、3)モータ30の原点を初期設定する際に、周期センサ10から出力された波形信号s1に基づいて、原点検出信号s2を取得した時の複数の周期の積算値である第1のカウント値c1と、第1のカウント値c1に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第1の周期内回転量r1と、を算出するステップと、4)モータ30の原点を再設定する際に、周期センサ10から出力された波形信号に基づいて、原点検出信号を取得した時の複数の周期の積算値である第2のカウント値c2と、第2のカウント値c2に対応する周期のモータ30の周期内回転量である第2の周期内回転量r2と、を算出し、第1の周期内回転量r1、第2の周期内回転量r2、第1のカウント値c1および第2のカウント値c2を用いて、原点を設定するステップと、を含んでいてもよい。
 本開示の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
 また、上記実施の形態等のフローチャートで説明された処理の順序は、一例である。複数の処理の順序は変更されてもよいし、複数の処理は並行して実行されてもよい。
 また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
 また、上記実施の形態等において、各構成要素(例えば、制御部などの処理部)は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。また、例えば、各構成要素は、回路(または集積回路)でもよい。これらの回路は、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
 その他、上記実施の形態等に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
 本開示の位置検出装置等は、監視用カメラ装置などに利用することができる。
 1  位置検出装置
 5  撮像装置
 10、10a、10b 周期センサ
 20、20a、20b 原点センサ
 30、30a、30b モータ
 31 モータ本体
 33 センサマグネット
 34 磁極
 40 駆動対象体
 41 第1基台
 42 第2基台
 45 カメラ
 50 制御部
 51 AD変換部
 52 AD変換部
 53 回転量演算部
 54 原点取得部
 55 原点設定部
 56 回転量設定部
 59 駆動制御部
 60 記憶部
 c、c1、c2 カウント値
 s1、s1a 波形信号
 s2 原点検出信号
 r、r1、r2 周期内回転量
 rc 累積回転量
 α  原点を検出する際の繰り返し検出誤差
 β  各周期に対応するモータの回転範囲

Claims (11)

  1.  駆動対象体を回転させるモータと、
     前記モータの回転によって発生する周期的変化に含まれる複数の周期を検出する周期センサと、
     前記モータの回転方向における原点を検出する原点センサと、
     前記周期センサおよび前記原点センサのそれぞれから出力された信号に基づいて、前記モータの回転を制御する制御部と、
     を備え、
     前記原点センサによって前記原点を検出する際の繰り返し検出誤差は、前記周期センサによって検出される前記複数の周期のそれぞれの周期に対応する前記モータの回転範囲よりも小さい
     位置検出装置。
  2.  前記モータは、前記回転方向に沿って並ぶ複数の磁極を有し、
     前記複数の磁極は、前記モータの回転に伴って回転移動し、
     前記周期センサは、前記複数の磁極の前記回転移動により発生する磁界の変化を検出することで、前記複数の周期を検出する
     請求項1に記載の位置検出装置。
  3.  前記周期は、前記回転方向に沿って並ぶ前記複数の磁極の着磁周期と一対一で対応している
     請求項2に記載の位置検出装置。
  4.  前記繰り返し検出誤差および前記モータの回転範囲のそれぞれは、前記回転方向の角度で表される値である
     請求項1~3のいずれか1項に記載の位置検出装置。
  5.  前記周期センサは、前記モータの可動範囲において前記周期を複数回検出し、
     前記原点センサは、前記モータの可動範囲において前記原点を1回検出する
     請求項1~4のいずれか1項に記載の位置検出装置。
  6.  前記周期センサは、前記複数の周期を有する波形信号を前記制御部へ出力し、
     前記原点センサは、前記原点を検出したことを示す原点検出信号を前記制御部へ出力し、
     前記制御部は、前記波形信号に基づいて前記複数の周期のそれぞれの周期における前記モータの周期内回転量および前記複数の周期の積算値であるカウント値を求め、ならびに、前記原点検出信号に基づいて前記モータの前記原点を求めることで、前記原点を基準とする前記モータの周期内回転量の累積値である累積回転量を取得し、前記モータの回転を制御する
     請求項1~5のいずれか1項に記載の位置検出装置。
  7.  前記周期センサは、前記複数の周期を有する波形信号を前記制御部へ出力し、
     前記原点センサは、前記原点を検出したことを示す原点検出信号を前記制御部へ出力し、
     前記制御部は、
     1)前記モータの原点を初期設定する際に、前記周期センサから出力された前記波形信号に基づいて、前記原点検出信号を取得した時の前記複数の周期の積算値である第1のカウント値と、前記第1のカウント値に対応する前記周期の前記モータの周期内回転量である第1の周期内回転量と、を算出し、
     2)前記モータの原点を再設定する際に、前記周期センサから出力された前記波形信号に基づいて、前記原点検出信号を取得した時の前記複数の周期の積算値である第2のカウント値と、前記第2のカウント値に対応する前記周期の前記モータの周期内回転量である第2の周期内回転量と、を算出し、前記第1の周期内回転量、前記第2の周期内回転量、前記第1のカウント値および前記第2のカウント値を用いて、前記原点を設定する
     請求項1~5のいずれか1項に記載の位置検出装置。
  8.  前記第2の周期内回転量は、前記第1のカウント値に対応する前記周期の前記第1の周期内回転量を基準として、±0.5周期以内にある
     請求項7に記載の位置検出装置。
  9.  前記制御部は、前記第2の周期内回転量が、前記第1のカウント値に対応する前記周期と異なる周期に位置する場合に、前記第1のカウント値を前記第2のカウント値に一致させることで、前記原点を設定する
     請求項8に記載の位置検出装置。
  10.  さらに、前記第1のカウント値および前記第1の周期内回転量が保存される記憶部を備え、
     前記制御部は、前記記憶部に保存された前記第1のカウント値および前記第1の周期内回転量と、前記第2のカウント値および前記第2の周期内回転量とを用いて、前記原点を設定する
     請求項7~9のいずれか1項に記載の位置検出装置。
  11.  請求項1~10のいずれか1項に記載の位置検出装置と、
     カメラを含む前記駆動対象体と、
     を備える撮像装置。
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