位置検出装置
【課題】 第１の検出手段の検出結果に基づいて得られた位置データが、基準位置を示すデータからずれてしまうことがある。
【解決手段】 対象物（１０２、１０３）の移動に応じて周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段（１０５）と、対象物の基準位置を検出する第２の検出手段（１００）と、検出信号に基づいて、対象物の位置に応じた位置データを求める演算手段と、第２の検出手段の検出時における位置データが基準位置を示すデータと略一致するように、第１および第２の検出手段のうち少なくとも一方の位置を調節する調節手段（１１０）とを有する。
【解決手段】 対象物（１０２、１０３）の移動に応じて周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段（１０５）と、対象物の基準位置を検出する第２の検出手段（１００）と、検出信号に基づいて、対象物の位置に応じた位置データを求める演算手段と、第２の検出手段の検出時における位置データが基準位置を示すデータと略一致するように、第１および第２の検出手段のうち少なくとも一方の位置を調節する調節手段（１１０）とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば光学レンズを光軸方向に移動させる際、リニアスケール等の位置検出器を用いて光学レンズの移動量を測定し、該光学レンズの位置を検出している。このような位置検出器は、光学レンズ等の対象物に固定されたスケール部（又はセンサ部）と、鏡筒等の固定部に固定されたセンサ部（又はスケール部）を有しており、これらの相対的な移動を検出することにより位置データを得ている。
【０００３】
この位置検出器においては、センサ部から出力され、周期的に変化する複数相の信号から一部を切り出し、切り出した信号に対して内挿演算を行うことで、位置データを得ている（例えば、特許文献１参照）。この位置検出方法は、比較的高精度に位置の検出を行うことができるため、光学機器におけるレンズ移動量の測定等に用いられている。
【０００４】
このような位置検出を行う場合、測定位置を絶対値化するために基準となる位置（以下、基準位置）を検出する必要がある。具体的には、光学レンズと一体となって移動する移動部材に遮光部を設け、鏡筒等の固定部にフォトインタラプタのようなリセット用のセンサを配置する。この構成では、移動部材の移動に応じて遮光部がフォトインタラプタの光路を遮ることで、センサ出力がＨｉｇｈからＬｏｗ又はＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。このため、センサ出力が変化した時点での位置検出を行い、検出された位置を基準位置としている。
【０００５】
ここで、移動部材をメカニカルストッパに当接させ、当接した位置を基準位置としているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５６５０４号公報（段落番号００２２〜００２５、図５、図６等）
【特許文献２】特開平６−１０２９３６号公報（段落番号００３１〜００３３、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対象物の絶対位置を求める場合には、基準位置を精度良く検出する必要がある。一般的には、リセット用のセンサの出力を監視し、センサ出力が変化した時点での位置データを、基準位置を示すデータとしている。
【０００７】
しかしながら、上記位置データは周期的に変化する複数相の信号に基づいて生成されるため、実際の基準位置を示すデータに対してずれてしまうことがある。この場合には、基準位置に基づいて決定される絶対位置にも誤差が生じてしまう。
【０００８】
ここで、特許文献２のように移動部材をメカニカルストッパに当接させた位置を基準位置としても、センサ部の出力に基づいて生成された位置データが、基準位置を示すデータに対してずれてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の位置検出装置は、対象物の移動に応じて周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段と、前記対象物の基準位置を検出する第２の検出手段と、前記検出信号に基づいて、前記対象物の位置に応じた位置データを求める演算手段と、前記第２の検出手段の検出時における前記位置データが前記基準位置を示すデータと略一致するように、前記第１および第２の検出手段のうち少なくとも一方の位置を調節する調節手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２の検出手段の検出時における位置データが基準位置を示すようになるため、基準位置の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１であるリニアアクチュエータを搭載したレンズ装置（光学機器）の断面図である。
【００１３】
固定鏡筒１０９に取り付けられたリセットセンサ（第２の検出手段）１００は、図５に示すように発光素子１００ａおよび受光素子１００ｂを有するフォトインタラプタで構成されている。レンズ（フォーカスレンズ）１０３を保持するレンズホルダ１０２には遮光部１０２ａが形成されており、この遮光部１０２ａはレンズホルダ１０２の移動に応じてリセットセンサ１００内（発光素子１００ａおよび受光素子１００ｂ間）を通過する。
【００１４】
ここで、１１０は、リセットセンサ１００をレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）に沿ってスライドさせるためのスライド機構（調節手段）である。このスライド機構の機能については後述する。
【００１５】
なお、図１では、１つのレンズ１０３が配置されたレンズ装置を示しているが、レンズ１０３に加えて他のレンズ（例えば、変倍用のレンズ）が配置されていてもよい。また、固定鏡筒１０９には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１１１が取り付けられており、レンズ装置内のレンズによって形成された被写体像（光学像）を光電変換する。
【００１６】
そして、遮光部１０２ａが発光素子１００ａから受光素子１００ｂに向かう光を遮ったり、発光素子１００ａの光を受光素子１００ｂに到達させたりすることで、リセットセンサ１００の出力に変化（ＨＩからＬＯＷ又はＬＯＷからＨＩへの変化）が生じる。
【００１７】
そして、リセットセンサ１００の出力が変化した時点での位置情報を検出する。この位置情報は基準位置を示す情報となり、絶対位置を求めるために利用される。
【００１８】
本実施例では、レンズホルダ１０２（レンズ１０３）の位置を検出するために光学式の位置センサを用いている。具体的には、図１に示すように、レンズホルダ１０２に固定された光学式スケール１０４と、発光素子および受光素子を有する位置センサ（第１の検出手段）１０５を用いて、レンズ１０３の位置を検出している。
【００１９】
位置センサ１０５は、光学式スケール１０４に対する位置の変化に応じて、正弦波Ａ相の信号（正弦波状に変化する信号）と、Ａ相に対して９０°位相の異なるＢ相の信号（余弦波状に変化する信号）を出力する。
【００２０】
レンズホルダ１０２は、光軸方向に延びるバー１０１に係合しており、光軸方向に移動可能となっている。レンズホルダ１０２の駆動は、ボイスコイルモータの駆動によって行われる。ここで、ボイスコイルモータは、図１に示すようにヨーク１０６、マグネット１０７およびコイル１０８を有しており、コイル１０８への通電によってレンズホルダ１０２を光軸方向に移動させることができる。
【００２１】
図６（Ａ）に、レンズの位置情報を取得するための位置センサ（光学式位置センサ）の構成を示す。
【００２２】
図６（Ａ）において、光学式スケール１０４の表面には、光を反射する第１の面（図中のハッチング領域）と光を透過又は乱反射する第２の面とが、所定のピッチで交互に形成されている。
【００２３】
位置センサ１０５は、発光部３０２および受光部３０３を有しており、光学式スケール１０４に対して所定の間隔をおいて向かい合うように配置されている。
【００２４】
発光部３０２から光学式スケール１０４の第１の面に投光された光は、第１の面で反射した後、受光部３０３で受光されて検出される。一方、発光部３０２から第２の面に投光された光は、第２の面で透過又は乱反射して、受光部３０３には到達しない。
【００２５】
このため、レンズホルダ１０２に固定された光学式スケール１０４がレンズホルダ１０２とともに光軸Ｌ方向に移動すると、位置センサ１０５は受光部３０３を介して周期的な光の強弱を検出することができ、この光をＡ相およびＢ相の電気信号（アナログ信号）に変換して出力する。
【００２６】
ここで、本実施例では、光学式スケール１０４をレンズホルダ１０２に設けるとともに、位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に設けているが、光学式スケール１０４を固定鏡筒１０９に設けるとともに、位置センサ１０５をレンズホルダ１０２に設けてもよい。
【００２７】
一方、レンズ１０３の位置情報を得るために用いられる位置センサを、図６（Ｂ）に示す構成とすることもできる。すなわち、レンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）において交互に逆磁性となるよう所定パターンに着磁された検出マグネット１０４ａをレンズホルダ１０２に設けるとともに、固定鏡筒１０９のうち検出マグネット１０４ａと対向する位置に磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）１０５ａを設けてもよい。
【００２８】
この構成でも、図６（Ａ）に示す構成と同様に、レンズホルダ１０２の光軸Ｌ方向への移動に応じてＭＲセンサ１０５ａからＡ相およびＢ相の電気信号（アナログ信号）が出力される。なお、検出マグネット１０４ａを固定鏡筒１０９に設けるとともに、ＭＲセンサ１０５ａをレンズホルダ１０２に設けることもできる。
【００２９】
次に、本実施例のレンズ装置において、基準位置を検出するためのリセット動作について図３のフローチャートを用いて説明する。リセット動作は、レンズ装置の電源投入直後や、位置検出エラーにより正常な位置検出ができないと判断した場合などに開始される。
【００３０】
［ステップＳ１０１］
リセットセンサ１００の出力が変化する点（エッジ）を検出するために、図２のＣＰＵ２００は、駆動回路２２０を介してボイスコイルモータ２２１のコイル１０８への通電を行うことによってレンズ１０３を光軸方向一方向に移動させる。例えば、レンズ１０３の移動領域のうち一方のメカ端に相当する位置の方向へレンズ１０３を移動させる。ここで、図２のＣＰＵ２００は、レンズ装置における動作を制御する。
【００３１】
［ステップＳ１０２］
ＣＰＵ２００はレンズ１０３を駆動している間、リセットセンサ１００の出力が変化したか否かの判別を行う。すなわち、レンズホルダ１０２に設けられた遮光部１０２ａがリセットセンサ（フォトインタラプタ）１００を遮光する位置を基準位置とするため、リセットセンサ１００の出力の立ち上がりエッジあるいは立ち下りエッジの検出を行う。ここで、リセットセンサ１００の出力エッジを検出するまで、本ステップの検出動作を繰り返し行い、出力エッジを検出したときにはステップＳ１０３に進む。
【００３２】
［ステップＳ１０３］
レンズ１０３を低速で反転駆動させる。すなわち、ステップＳ１０２でリセットセンサ１００の出力エッジが検出されるまでのレンズ１０３の移動方向とは反対方向であって、該移動速度よりも遅い速度でレンズ１０３を移動させる。
【００３３】
本実施例の処理では、１回目のレンズ駆動（ステップＳ１０１）で概ねの基準位置を特定し、２回目のレンズ駆動（本ステップ）ではゆっくりとした速度で出力エッジの検出を行う。これにより、基準位置の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
［ステップＳ１０４］
ステップＳ１０２と同様に、リセットセンサ１００の出力エッジの検出を行う。ここで、出力エッジが検出されるまでは、本ステップの検出動作を繰り返し行い、出力エッジが検出されたときにはステップＳ１０５に進む。
【００３５】
［ステップＳ１０５］
ＣＰＵ２００は、駆動回路２２０を介してモータ１０８への通電を遮断することにより、レンズ１０３の駆動を停止させる。
【００３６】
［ステップＳ１０６］
ＣＰＵ２００は、レンズ１０３が停止した時点での位置センサ１０５の出力結果に基づいて、レンズ１０３の位置データを生成する。ここで得られた位置データは、絶対位置を求めるために用いられる基準位置を示すデータとなる。
【００３７】
［ステップＳ１０７］
ステップＳ１０６で生成された位置データを、ＣＰＵ２００内に設けられたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどのメモリ２００ａに記憶する。なお、このメモリは、ＣＰＵ２００外に設けてもよい。
【００３８】
図４は、Ａ相およびＢ相の２つの正弦波信号に基づいてレンズの位置を検出するための原理を示している。Ａ相、Ｂ相それぞれの正弦波から直線近似できる範囲（λ／４の範囲）の成分を切り出し、切り出した成分をＡ相、Ｂ相交互に繋ぎ合わせる（内挿演算処理）。内挿演算によって得られた位置データは、レンズ１０３の移動量と比例するため、この位置データを読み取ることでレンズ１０３の位置を知ることができる。
【００３９】
ここで、図４に示すように、Ａ相及びＢ相の切り出し成分の一部は理想データ（実際のレンズ位置を示すデータ）と一致し、位置検出誤差（内挿演算によって得られた位置データと理想データとの差）はゼロになる。しかし、内挿演算によって生成された位置データのうち理想データと一致する部分以外は、理想データに対して誤差が生じ、λ／８毎に誤差の極大点が現れるようになる。また、Ａ相およびＢ相の切り出し成分の切り換わり部分は、Ａ相出力とＢ相出力の振幅差やオフセットの影響によりリニアに切り換わるとは限らない。
【００４０】
このため、図２のフローチャートで示したリセット動作時において、位置検出誤差が最も小さくなる位置、すなわち、内挿演算によって得られた位置データと理想データとが略一致する位置を基準位置として検出するようにすれば、レンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００４１】
本実施例では、以下に説明する方法によって、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置を基準位置として検出できるようにしている、すなわち、位置データおよび理想データが略一致する位置でリセットセンサ１００の出力エッジを検出できるようにしている。
【００４２】
第１の方法は、リセットセンサ１００の取り付け位置を調節する方法である。
【００４３】
具体的には、リセットセンサ１００をレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）にスライドさせるスライド機構１１０（図１参照）を固定鏡筒１０９に設ける。そして、リセットセンサ１００を固定鏡筒１０９に固定する際に、スライド機構１１０によってリセットセンサ１００をスライドさせながら、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置でリセットセンサ１００の出力が変化するように、リセットセンサ１００の位置を調節する。リセットセンサ１００の位置調節後、リセットセンサ１００を固定鏡筒１０９に固定する。これにより、基準位置の検出精度を向上させることができるとともに、レンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００４４】
一方、第２の方法は、位置センサ１０５の取り付け位置を調節する方法である。
【００４５】
具体的には、位置センサ１０５をレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）にスライドさせるスライド機構（スライド機構１１０に相当する機構）を固定鏡筒１０９に設ける。そして、位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に取り付ける際に、スライド機構によって位置センサ１０５をスライドさせながら、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置で予め固定されたリセットセンサ１００の出力が変化するように、位置センサ１０５の位置を調節する。位置センサ１０５の位置調節後、位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に固定する。
【００４６】
また、第３の方法は、リセットセンサ１００および位置センサ１０５の取り付け位置を調節する方法である。
【００４７】
具体的には、リセットセンサ１００および位置センサ１０５のそれぞれをレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）にスライドさせるスライド機構を固定鏡筒１０９に設ける。そして、リセットセンサ１００および位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に取り付ける際に、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置でリセットセンサ１００の出力が変化するように、リセットセンサ１００および位置センサ１０５の位置を調節する。この調節後、リセットセンサ１００および位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に固定する。
【００４８】
このようにリセットセンサ１００および位置センサ１０５のうち少なくとも一方の固定鏡筒１０９に対する取り付け位置を調節することで、基準位置の検出精度を向上させることができるとともに、レンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。上述した調節動作は、手動によって行ってもよいし、リセットセンサ１００又は／及び位置センサ１０５をスライド機構に沿って移動させる装置を用いて行ってもよい。
【実施例２】
【００４９】
実施例１では、位置センサおよびリセットセンサのうち少なくとも一方の固定鏡筒に対する取り付け位置を調節することで、機構的に基準位置の検出精度を向上させる方法について説明した。本発明の実施例２である位置検出装置は、演算処理により基準位置の検出精度を向上させるものである。以下、本実施例の位置検出装置について図を用いて説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同じ部材については、同一符号を用いて説明する。
【００５０】
図７は、位置センサのＡ相およびＢ相の出力と、リセットセンサの出力とを用いて、レンズの絶対位置を検出するためのブロック図を示している。
【００５１】
増幅器２０１、２０２は、Ａ相およびＢ相の各信号に対して増幅処理やフィルタリング処理を行う。増幅器２０１、２０２の出力信号は、ＡＤ変換器２０３、２０４でのＡＤ変換処理により量子化される。ＡＤ変換器２０３、２０４でＡＤ変換されたデジタル信号は、ゲイン・オフセット調整部２０５、２０６においてゲインおよびオフセットの調整が行われる。
【００５２】
そして、内挿演算部（第１の演算手段）２０９は、ゲイン・オフセット調整部２０５、２０６でゲイン／オフセット調整された波形を切り出し、これらを繋ぎ合わせることで位置データを生成する。
【００５３】
また、Ａ相およびＢ相の各信号の位相が位相検出部２０８で検出され、位置補正量演算部（第２の演算手段）２１０は、位相検出部２０８での検出結果に基づいて基準位置の補正量、すなわち、内挿演算によって生成される位置データと理想データとの差を演算する。この演算処理の詳細については後述する。
【００５４】
エッジ検出部２０７は、リセットセンサ（例えば、フォトインタラプタ）１００の立ち上がりエッジあるいは立下りエッジを検出し、検出したか否かの信号を位置検出部２１２に出力する。
【００５５】
位置検出部（補正手段）２１２は、エッジ検出部２０７でのエッジ検出をトリガにして、位置補正量演算部２１０での演算結果（基準位置の補正量）を用いて、内挿演算部２０９で得られた位置データに対して補正を行う。これにより、補正された位置データは、理想データと略一致するようになる。
【００５６】
位置検出部２１２で補正された位置データは、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどの基準位置記憶部２１１に記憶される。そして、基準位置記憶部２１１に記憶された位置データ（基準位置を示すデータ）と、内挿演算部２０９から出力される位置データ（レンズ１０３の移動位置を示すデータ）を用いて、レンズ１０３の絶対位置を求めることができる。
【００５７】
ここで、上述した基準位置の補正量は、図９のように正弦波の切り出し位相を−λ／４≦θ≦λ／４としたとき、次式（１）から求めることができる。
【００５８】
【数１】
なお、Ｅは基準位置の補正量、Ａは正弦波の振幅、θは位相、λは正弦波の波長とする。また、図７の点線よりも右側はＣＰＵ内部で処理できる部分である。
【００５９】
次に、図８のフローチャートを用いて、本実施例の位置検出装置におけるリセット動作について説明する。このリセット動作は実施例１の場合と同様に、位置検出装置が設けられたレンズ装置の電源投入直後や、位置検出エラーにより正常な位置検出ができないと判断された場合などに開始する。
【００６０】
［ステップＳ２０１］
ＣＰＵ２００は駆動回路２２０を介してモータ２２１を駆動させることによって、レンズ１０３を光軸Ｌ方向における一方向に移動させる。これにより、基準位置のサーチ、すなわち、リセットセンサ１００の出力エッジを検出する動作を行う。例えば、ボイスコイルモータのコイル１０８（図１参照）への通電を行うことで、レンズ１０３を、この移動領域のうち一方のメカ端に相当する位置の方向へ移動させる。
【００６１】
［ステップＳ２０２］
実施例１と同様に、リセットセンサ１００の出力が変化したか否かを判別する、すなわわち、基準位置を検出するトリガとしてのリセットセンサ１００の出力エッジの検出動作を行う。ここで、リセットセンサ１００の出力エッジを検出しない場合には、エッジ検出動作を繰り返し行い、検出された場合にはステップＳ２０３に進む。
【００６２】
［ステップＳ２０３］
基準位置の検出精度を向上させるために、レンズ１０３を低速で反転駆動させる。すなわち、ステップＳ２０２でリセットセンサ１００の出力エッジを検出するまでのレンズ１０３の移動方向とは反対方向であって、該移動速度よりも小さい移動速度でレンズ１０３を移動させる。
【００６３】
［ステップＳ２０４］
ステップＳ２０２と同様にリセットセンサ１００の出力が変化したか否かの判別を行う。ここで、リセットセンサ１００の出力エッジが検出されるまでは、エッジ検出動作を繰り返し行い、出力エッジを検出した場合にはステップＳ２０５に進む。
【００６４】
［ステップＳ２０５］
ＣＰＵ２００は駆動回路２２０を介してモータ２２１の駆動を停止させることにより、レンズ１０３の駆動を停止させる。
【００６５】
［ステップＳ２０６］
上述した基準位置の補正量を演算するために必要なＡ相またはＢ相の位相検出を行う。位相検出方法としては、例えば、波形振幅のピーク（極大、極小値）の位相を原点として、波長λの逓倍でサンプリングすることで、どの位相であるかを検出する方法がある。
【００６６】
［ステップＳ２０７］
基準位置を示す位置データを内挿演算結果から求める。ここで得られた基準位置を示す位置データは、誤差を含んだ（理想データに対するずれを持つ）位置データとなっている。
【００６７】
［ステップＳ２０８］
上述した式（１）を用いて基準位置の補正量を演算によって求める。
【００６８】
［ステップＳ２０９］
ステップＳ２０８で得られた基準位置の補正量を用いて、ステップＳ２０７で得られた位置データの補正を行う。
【００６９】
［ステップＳ２１０］
補正後の基準位置に関する位置データを、ＲＡＭやＥＥＰＲＰＯＭ等の基準位置記憶部２１１に記憶する。そして、絶対位置の検出を行う場合には、基準位置記憶部２１１で記憶した補正後の基準位置に関する位置データを用いる。
【００７０】
本実施例によれば、図４に示すように、内挿演算によって得られた位置データの理想データに対するずれを補正することで、基準位置の検出精度を向上させることができる。また、基準位置の検出精度を向上させることで、基準位置に基づいて求められるレンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００７１】
以上の動作は、内挿演算によって生成される位置データの理想データに対するずれを補正する処理である。
【００７２】
次に、補正された基準位置に関する位置データを用いて絶対位置を検出する動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
［ステップＳ３０１］
ＣＰＵ２００は、増幅器２０１、２０２で増幅されたＡ相およびＢ相の波形を、ＡＤ変換器２０３、２０４を介して取り込む。
【００７４】
［ステップＳ３０２］
ゲイン・オフセット調整部２０５、２０６において、ＡＤ変換器２０３、２０４の出力信号（Ａ相およびＢ相の波形）に対してゲイン及びオフセットを揃えるための調整を行う。但し、この調整処理は、ＡＤ変換器２０３、２０４で取り込む前のアナログ信号に対して行ってもよい。
【００７５】
［ステップＳ３０３］
位相検出部２０８により、ステップＳ３０２で調整されたＡ相およびＢ相の波形の位相を検出する。
【００７６】
［ステップＳ３０４］
内挿演算部２０９により、ステップＳ３０２で調整された波形のうち所定の部分、すなわち、λ／４の範囲内の成分を切り出し、切り出したＡ相およびＢ相の波形を繋ぎ合わせて位置データを生成する（内挿演算処理）。この位置データは、レンズ１０３の現在位置を示すデータであるが、理想データに対してずれている場合がある。
【００７７】
［ステップＳ３０５］
位置補正量演算部２１０により、ステップＳ３０３で検出した位相と、上記式（１）とを用いて、レンズ１０３の現在位置を示す位置データに対する補正量を算出する。ここで、内挿演算によって生成された位置データと理想データとが一致していれば補正量はゼロとなる。
【００７８】
［ステップＳ３０６］
位置検出部２１２により、ステップＳ３０５で算出した補正量を用いて、ステップＳ３０４で得られた位置データを補正する。これにより、補正された位置データと、理想データとが略一致するようになる。
【００７９】
［ステップＳ３０７］
ステップＳ３０６で得られた位置データ（補正された位置データ）と、基準位置記憶部２１１で記憶された基準位置を示す位置データ（理想データと略一致したデータ）とを用いて、レンズ１０３の絶対位置を算出する。この絶対位置は、レンズ１０３の現在位置を示す位置データと、基準位置を示す位置データとの差をとることによって求められる。
【００８０】
上述したように、基準位置を示す位置データおよびレンズ１０３の現在位置を示す位置データに対して補正処理を行うことで、これらの位置データから求められる絶対位置の検出精度を向上させることができる。すなわち、基準位置を示す位置データやレンズ１０３の現在位置を示す位置データは、理想データと略一致しているため、レンズ１０３の絶対位置を高精度で検出することができる。
【００８１】
上述した各実施例では説明を簡略化するためにＡ、Ｂ相の２つの周期波形を用いてレンズ１０３の位置検出を行う場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、２つ以上の周期波形を用いて位置検出を行うこともできる。
【００８２】
また、本実施例では、リセットセンサ（フォトインタラプタ）を用いて基準位置を検出する場合について説明したが、他の構成であってもよい。例えば、メカ端にレンズ１０３を突き当てた状態を基準位置とし、このとき得られる位置データに対して上述した補正処理（位置データと理想データとのずれを補正する処理）を行ってもよい。
【００８３】
さらに、上述した実施例では、フォーカスレンズ１０３の位置を検出する場合について説明したが、変倍動作のために光軸方向に移動するズームレンズの位置を検出するために、本発明の位置検出装置を用いることができる。また、上述した実施例では、位置検出装置をレンズ装置に搭載した場合について説明したが、例えば、工作機器等の位置決めを行う場合に本発明の位置検出装置を用いることができる。
【００８４】
上述した各実施例のレンズ装置は、スチルカメラやビデオカメラ等に用いられ、レンズ装置及び該レンズ装置が装着されるカメラを有するカメラシステムや、レンズ一体型のカメラ（撮影装置）に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施例１である位置検出装置を有するレンズ装置の断面図。
【図２】上記レンズ装置の一部の構成を示すブロック図。
【図３】上記実施例１の位置検出装置の動作を示すフローチャート。
【図４】位置検出の原理を示す図。
【図５】リセットセンサの回路構成を示す図。
【図６】光学式位置センサの構成を示す図（Ａ）および磁気抵抗素子を用いた位置センサの構成を示す図（Ｂ）。
【図７】本発明の実施例２である位置検出装置の構成を示すブロック図。
【図８】上記実施例２の位置検出装置における基準位置補正動作を示すフローチャート。
【図９】式１の原理を示す図。
【図１０】上記実施例２の位置検出装置における位置検出動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８６】
１００：リセットセンサ
１０５：位置センサ
１１０：スライド機構
１０２：レンズホルダ
１０３：レンズ
２００：ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば光学レンズを光軸方向に移動させる際、リニアスケール等の位置検出器を用いて光学レンズの移動量を測定し、該光学レンズの位置を検出している。このような位置検出器は、光学レンズ等の対象物に固定されたスケール部（又はセンサ部）と、鏡筒等の固定部に固定されたセンサ部（又はスケール部）を有しており、これらの相対的な移動を検出することにより位置データを得ている。
【０００３】
この位置検出器においては、センサ部から出力され、周期的に変化する複数相の信号から一部を切り出し、切り出した信号に対して内挿演算を行うことで、位置データを得ている（例えば、特許文献１参照）。この位置検出方法は、比較的高精度に位置の検出を行うことができるため、光学機器におけるレンズ移動量の測定等に用いられている。
【０００４】
このような位置検出を行う場合、測定位置を絶対値化するために基準となる位置（以下、基準位置）を検出する必要がある。具体的には、光学レンズと一体となって移動する移動部材に遮光部を設け、鏡筒等の固定部にフォトインタラプタのようなリセット用のセンサを配置する。この構成では、移動部材の移動に応じて遮光部がフォトインタラプタの光路を遮ることで、センサ出力がＨｉｇｈからＬｏｗ又はＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。このため、センサ出力が変化した時点での位置検出を行い、検出された位置を基準位置としている。
【０００５】
ここで、移動部材をメカニカルストッパに当接させ、当接した位置を基準位置としているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５６５０４号公報（段落番号００２２〜００２５、図５、図６等）
【特許文献２】特開平６−１０２９３６号公報（段落番号００３１〜００３３、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対象物の絶対位置を求める場合には、基準位置を精度良く検出する必要がある。一般的には、リセット用のセンサの出力を監視し、センサ出力が変化した時点での位置データを、基準位置を示すデータとしている。
【０００７】
しかしながら、上記位置データは周期的に変化する複数相の信号に基づいて生成されるため、実際の基準位置を示すデータに対してずれてしまうことがある。この場合には、基準位置に基づいて決定される絶対位置にも誤差が生じてしまう。
【０００８】
ここで、特許文献２のように移動部材をメカニカルストッパに当接させた位置を基準位置としても、センサ部の出力に基づいて生成された位置データが、基準位置を示すデータに対してずれてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の位置検出装置は、対象物の移動に応じて周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段と、前記対象物の基準位置を検出する第２の検出手段と、前記検出信号に基づいて、前記対象物の位置に応じた位置データを求める演算手段と、前記第２の検出手段の検出時における前記位置データが前記基準位置を示すデータと略一致するように、前記第１および第２の検出手段のうち少なくとも一方の位置を調節する調節手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２の検出手段の検出時における位置データが基準位置を示すようになるため、基準位置の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１であるリニアアクチュエータを搭載したレンズ装置（光学機器）の断面図である。
【００１３】
固定鏡筒１０９に取り付けられたリセットセンサ（第２の検出手段）１００は、図５に示すように発光素子１００ａおよび受光素子１００ｂを有するフォトインタラプタで構成されている。レンズ（フォーカスレンズ）１０３を保持するレンズホルダ１０２には遮光部１０２ａが形成されており、この遮光部１０２ａはレンズホルダ１０２の移動に応じてリセットセンサ１００内（発光素子１００ａおよび受光素子１００ｂ間）を通過する。
【００１４】
ここで、１１０は、リセットセンサ１００をレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）に沿ってスライドさせるためのスライド機構（調節手段）である。このスライド機構の機能については後述する。
【００１５】
なお、図１では、１つのレンズ１０３が配置されたレンズ装置を示しているが、レンズ１０３に加えて他のレンズ（例えば、変倍用のレンズ）が配置されていてもよい。また、固定鏡筒１０９には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１１１が取り付けられており、レンズ装置内のレンズによって形成された被写体像（光学像）を光電変換する。
【００１６】
そして、遮光部１０２ａが発光素子１００ａから受光素子１００ｂに向かう光を遮ったり、発光素子１００ａの光を受光素子１００ｂに到達させたりすることで、リセットセンサ１００の出力に変化（ＨＩからＬＯＷ又はＬＯＷからＨＩへの変化）が生じる。
【００１７】
そして、リセットセンサ１００の出力が変化した時点での位置情報を検出する。この位置情報は基準位置を示す情報となり、絶対位置を求めるために利用される。
【００１８】
本実施例では、レンズホルダ１０２（レンズ１０３）の位置を検出するために光学式の位置センサを用いている。具体的には、図１に示すように、レンズホルダ１０２に固定された光学式スケール１０４と、発光素子および受光素子を有する位置センサ（第１の検出手段）１０５を用いて、レンズ１０３の位置を検出している。
【００１９】
位置センサ１０５は、光学式スケール１０４に対する位置の変化に応じて、正弦波Ａ相の信号（正弦波状に変化する信号）と、Ａ相に対して９０°位相の異なるＢ相の信号（余弦波状に変化する信号）を出力する。
【００２０】
レンズホルダ１０２は、光軸方向に延びるバー１０１に係合しており、光軸方向に移動可能となっている。レンズホルダ１０２の駆動は、ボイスコイルモータの駆動によって行われる。ここで、ボイスコイルモータは、図１に示すようにヨーク１０６、マグネット１０７およびコイル１０８を有しており、コイル１０８への通電によってレンズホルダ１０２を光軸方向に移動させることができる。
【００２１】
図６（Ａ）に、レンズの位置情報を取得するための位置センサ（光学式位置センサ）の構成を示す。
【００２２】
図６（Ａ）において、光学式スケール１０４の表面には、光を反射する第１の面（図中のハッチング領域）と光を透過又は乱反射する第２の面とが、所定のピッチで交互に形成されている。
【００２３】
位置センサ１０５は、発光部３０２および受光部３０３を有しており、光学式スケール１０４に対して所定の間隔をおいて向かい合うように配置されている。
【００２４】
発光部３０２から光学式スケール１０４の第１の面に投光された光は、第１の面で反射した後、受光部３０３で受光されて検出される。一方、発光部３０２から第２の面に投光された光は、第２の面で透過又は乱反射して、受光部３０３には到達しない。
【００２５】
このため、レンズホルダ１０２に固定された光学式スケール１０４がレンズホルダ１０２とともに光軸Ｌ方向に移動すると、位置センサ１０５は受光部３０３を介して周期的な光の強弱を検出することができ、この光をＡ相およびＢ相の電気信号（アナログ信号）に変換して出力する。
【００２６】
ここで、本実施例では、光学式スケール１０４をレンズホルダ１０２に設けるとともに、位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に設けているが、光学式スケール１０４を固定鏡筒１０９に設けるとともに、位置センサ１０５をレンズホルダ１０２に設けてもよい。
【００２７】
一方、レンズ１０３の位置情報を得るために用いられる位置センサを、図６（Ｂ）に示す構成とすることもできる。すなわち、レンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）において交互に逆磁性となるよう所定パターンに着磁された検出マグネット１０４ａをレンズホルダ１０２に設けるとともに、固定鏡筒１０９のうち検出マグネット１０４ａと対向する位置に磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）１０５ａを設けてもよい。
【００２８】
この構成でも、図６（Ａ）に示す構成と同様に、レンズホルダ１０２の光軸Ｌ方向への移動に応じてＭＲセンサ１０５ａからＡ相およびＢ相の電気信号（アナログ信号）が出力される。なお、検出マグネット１０４ａを固定鏡筒１０９に設けるとともに、ＭＲセンサ１０５ａをレンズホルダ１０２に設けることもできる。
【００２９】
次に、本実施例のレンズ装置において、基準位置を検出するためのリセット動作について図３のフローチャートを用いて説明する。リセット動作は、レンズ装置の電源投入直後や、位置検出エラーにより正常な位置検出ができないと判断した場合などに開始される。
【００３０】
［ステップＳ１０１］
リセットセンサ１００の出力が変化する点（エッジ）を検出するために、図２のＣＰＵ２００は、駆動回路２２０を介してボイスコイルモータ２２１のコイル１０８への通電を行うことによってレンズ１０３を光軸方向一方向に移動させる。例えば、レンズ１０３の移動領域のうち一方のメカ端に相当する位置の方向へレンズ１０３を移動させる。ここで、図２のＣＰＵ２００は、レンズ装置における動作を制御する。
【００３１】
［ステップＳ１０２］
ＣＰＵ２００はレンズ１０３を駆動している間、リセットセンサ１００の出力が変化したか否かの判別を行う。すなわち、レンズホルダ１０２に設けられた遮光部１０２ａがリセットセンサ（フォトインタラプタ）１００を遮光する位置を基準位置とするため、リセットセンサ１００の出力の立ち上がりエッジあるいは立ち下りエッジの検出を行う。ここで、リセットセンサ１００の出力エッジを検出するまで、本ステップの検出動作を繰り返し行い、出力エッジを検出したときにはステップＳ１０３に進む。
【００３２】
［ステップＳ１０３］
レンズ１０３を低速で反転駆動させる。すなわち、ステップＳ１０２でリセットセンサ１００の出力エッジが検出されるまでのレンズ１０３の移動方向とは反対方向であって、該移動速度よりも遅い速度でレンズ１０３を移動させる。
【００３３】
本実施例の処理では、１回目のレンズ駆動（ステップＳ１０１）で概ねの基準位置を特定し、２回目のレンズ駆動（本ステップ）ではゆっくりとした速度で出力エッジの検出を行う。これにより、基準位置の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
［ステップＳ１０４］
ステップＳ１０２と同様に、リセットセンサ１００の出力エッジの検出を行う。ここで、出力エッジが検出されるまでは、本ステップの検出動作を繰り返し行い、出力エッジが検出されたときにはステップＳ１０５に進む。
【００３５】
［ステップＳ１０５］
ＣＰＵ２００は、駆動回路２２０を介してモータ１０８への通電を遮断することにより、レンズ１０３の駆動を停止させる。
【００３６】
［ステップＳ１０６］
ＣＰＵ２００は、レンズ１０３が停止した時点での位置センサ１０５の出力結果に基づいて、レンズ１０３の位置データを生成する。ここで得られた位置データは、絶対位置を求めるために用いられる基準位置を示すデータとなる。
【００３７】
［ステップＳ１０７］
ステップＳ１０６で生成された位置データを、ＣＰＵ２００内に設けられたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどのメモリ２００ａに記憶する。なお、このメモリは、ＣＰＵ２００外に設けてもよい。
【００３８】
図４は、Ａ相およびＢ相の２つの正弦波信号に基づいてレンズの位置を検出するための原理を示している。Ａ相、Ｂ相それぞれの正弦波から直線近似できる範囲（λ／４の範囲）の成分を切り出し、切り出した成分をＡ相、Ｂ相交互に繋ぎ合わせる（内挿演算処理）。内挿演算によって得られた位置データは、レンズ１０３の移動量と比例するため、この位置データを読み取ることでレンズ１０３の位置を知ることができる。
【００３９】
ここで、図４に示すように、Ａ相及びＢ相の切り出し成分の一部は理想データ（実際のレンズ位置を示すデータ）と一致し、位置検出誤差（内挿演算によって得られた位置データと理想データとの差）はゼロになる。しかし、内挿演算によって生成された位置データのうち理想データと一致する部分以外は、理想データに対して誤差が生じ、λ／８毎に誤差の極大点が現れるようになる。また、Ａ相およびＢ相の切り出し成分の切り換わり部分は、Ａ相出力とＢ相出力の振幅差やオフセットの影響によりリニアに切り換わるとは限らない。
【００４０】
このため、図２のフローチャートで示したリセット動作時において、位置検出誤差が最も小さくなる位置、すなわち、内挿演算によって得られた位置データと理想データとが略一致する位置を基準位置として検出するようにすれば、レンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００４１】
本実施例では、以下に説明する方法によって、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置を基準位置として検出できるようにしている、すなわち、位置データおよび理想データが略一致する位置でリセットセンサ１００の出力エッジを検出できるようにしている。
【００４２】
第１の方法は、リセットセンサ１００の取り付け位置を調節する方法である。
【００４３】
具体的には、リセットセンサ１００をレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）にスライドさせるスライド機構１１０（図１参照）を固定鏡筒１０９に設ける。そして、リセットセンサ１００を固定鏡筒１０９に固定する際に、スライド機構１１０によってリセットセンサ１００をスライドさせながら、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置でリセットセンサ１００の出力が変化するように、リセットセンサ１００の位置を調節する。リセットセンサ１００の位置調節後、リセットセンサ１００を固定鏡筒１０９に固定する。これにより、基準位置の検出精度を向上させることができるとともに、レンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００４４】
一方、第２の方法は、位置センサ１０５の取り付け位置を調節する方法である。
【００４５】
具体的には、位置センサ１０５をレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）にスライドさせるスライド機構（スライド機構１１０に相当する機構）を固定鏡筒１０９に設ける。そして、位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に取り付ける際に、スライド機構によって位置センサ１０５をスライドさせながら、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置で予め固定されたリセットセンサ１００の出力が変化するように、位置センサ１０５の位置を調節する。位置センサ１０５の位置調節後、位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に固定する。
【００４６】
また、第３の方法は、リセットセンサ１００および位置センサ１０５の取り付け位置を調節する方法である。
【００４７】
具体的には、リセットセンサ１００および位置センサ１０５のそれぞれをレンズ１０３の移動方向（光軸Ｌ方向）にスライドさせるスライド機構を固定鏡筒１０９に設ける。そして、リセットセンサ１００および位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に取り付ける際に、位置検出誤差が概ねゼロとなる位置でリセットセンサ１００の出力が変化するように、リセットセンサ１００および位置センサ１０５の位置を調節する。この調節後、リセットセンサ１００および位置センサ１０５を固定鏡筒１０９に固定する。
【００４８】
このようにリセットセンサ１００および位置センサ１０５のうち少なくとも一方の固定鏡筒１０９に対する取り付け位置を調節することで、基準位置の検出精度を向上させることができるとともに、レンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。上述した調節動作は、手動によって行ってもよいし、リセットセンサ１００又は／及び位置センサ１０５をスライド機構に沿って移動させる装置を用いて行ってもよい。
【実施例２】
【００４９】
実施例１では、位置センサおよびリセットセンサのうち少なくとも一方の固定鏡筒に対する取り付け位置を調節することで、機構的に基準位置の検出精度を向上させる方法について説明した。本発明の実施例２である位置検出装置は、演算処理により基準位置の検出精度を向上させるものである。以下、本実施例の位置検出装置について図を用いて説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同じ部材については、同一符号を用いて説明する。
【００５０】
図７は、位置センサのＡ相およびＢ相の出力と、リセットセンサの出力とを用いて、レンズの絶対位置を検出するためのブロック図を示している。
【００５１】
増幅器２０１、２０２は、Ａ相およびＢ相の各信号に対して増幅処理やフィルタリング処理を行う。増幅器２０１、２０２の出力信号は、ＡＤ変換器２０３、２０４でのＡＤ変換処理により量子化される。ＡＤ変換器２０３、２０４でＡＤ変換されたデジタル信号は、ゲイン・オフセット調整部２０５、２０６においてゲインおよびオフセットの調整が行われる。
【００５２】
そして、内挿演算部（第１の演算手段）２０９は、ゲイン・オフセット調整部２０５、２０６でゲイン／オフセット調整された波形を切り出し、これらを繋ぎ合わせることで位置データを生成する。
【００５３】
また、Ａ相およびＢ相の各信号の位相が位相検出部２０８で検出され、位置補正量演算部（第２の演算手段）２１０は、位相検出部２０８での検出結果に基づいて基準位置の補正量、すなわち、内挿演算によって生成される位置データと理想データとの差を演算する。この演算処理の詳細については後述する。
【００５４】
エッジ検出部２０７は、リセットセンサ（例えば、フォトインタラプタ）１００の立ち上がりエッジあるいは立下りエッジを検出し、検出したか否かの信号を位置検出部２１２に出力する。
【００５５】
位置検出部（補正手段）２１２は、エッジ検出部２０７でのエッジ検出をトリガにして、位置補正量演算部２１０での演算結果（基準位置の補正量）を用いて、内挿演算部２０９で得られた位置データに対して補正を行う。これにより、補正された位置データは、理想データと略一致するようになる。
【００５６】
位置検出部２１２で補正された位置データは、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどの基準位置記憶部２１１に記憶される。そして、基準位置記憶部２１１に記憶された位置データ（基準位置を示すデータ）と、内挿演算部２０９から出力される位置データ（レンズ１０３の移動位置を示すデータ）を用いて、レンズ１０３の絶対位置を求めることができる。
【００５７】
ここで、上述した基準位置の補正量は、図９のように正弦波の切り出し位相を−λ／４≦θ≦λ／４としたとき、次式（１）から求めることができる。
【００５８】
【数１】
なお、Ｅは基準位置の補正量、Ａは正弦波の振幅、θは位相、λは正弦波の波長とする。また、図７の点線よりも右側はＣＰＵ内部で処理できる部分である。
【００５９】
次に、図８のフローチャートを用いて、本実施例の位置検出装置におけるリセット動作について説明する。このリセット動作は実施例１の場合と同様に、位置検出装置が設けられたレンズ装置の電源投入直後や、位置検出エラーにより正常な位置検出ができないと判断された場合などに開始する。
【００６０】
［ステップＳ２０１］
ＣＰＵ２００は駆動回路２２０を介してモータ２２１を駆動させることによって、レンズ１０３を光軸Ｌ方向における一方向に移動させる。これにより、基準位置のサーチ、すなわち、リセットセンサ１００の出力エッジを検出する動作を行う。例えば、ボイスコイルモータのコイル１０８（図１参照）への通電を行うことで、レンズ１０３を、この移動領域のうち一方のメカ端に相当する位置の方向へ移動させる。
【００６１】
［ステップＳ２０２］
実施例１と同様に、リセットセンサ１００の出力が変化したか否かを判別する、すなわわち、基準位置を検出するトリガとしてのリセットセンサ１００の出力エッジの検出動作を行う。ここで、リセットセンサ１００の出力エッジを検出しない場合には、エッジ検出動作を繰り返し行い、検出された場合にはステップＳ２０３に進む。
【００６２】
［ステップＳ２０３］
基準位置の検出精度を向上させるために、レンズ１０３を低速で反転駆動させる。すなわち、ステップＳ２０２でリセットセンサ１００の出力エッジを検出するまでのレンズ１０３の移動方向とは反対方向であって、該移動速度よりも小さい移動速度でレンズ１０３を移動させる。
【００６３】
［ステップＳ２０４］
ステップＳ２０２と同様にリセットセンサ１００の出力が変化したか否かの判別を行う。ここで、リセットセンサ１００の出力エッジが検出されるまでは、エッジ検出動作を繰り返し行い、出力エッジを検出した場合にはステップＳ２０５に進む。
【００６４】
［ステップＳ２０５］
ＣＰＵ２００は駆動回路２２０を介してモータ２２１の駆動を停止させることにより、レンズ１０３の駆動を停止させる。
【００６５】
［ステップＳ２０６］
上述した基準位置の補正量を演算するために必要なＡ相またはＢ相の位相検出を行う。位相検出方法としては、例えば、波形振幅のピーク（極大、極小値）の位相を原点として、波長λの逓倍でサンプリングすることで、どの位相であるかを検出する方法がある。
【００６６】
［ステップＳ２０７］
基準位置を示す位置データを内挿演算結果から求める。ここで得られた基準位置を示す位置データは、誤差を含んだ（理想データに対するずれを持つ）位置データとなっている。
【００６７】
［ステップＳ２０８］
上述した式（１）を用いて基準位置の補正量を演算によって求める。
【００６８】
［ステップＳ２０９］
ステップＳ２０８で得られた基準位置の補正量を用いて、ステップＳ２０７で得られた位置データの補正を行う。
【００６９】
［ステップＳ２１０］
補正後の基準位置に関する位置データを、ＲＡＭやＥＥＰＲＰＯＭ等の基準位置記憶部２１１に記憶する。そして、絶対位置の検出を行う場合には、基準位置記憶部２１１で記憶した補正後の基準位置に関する位置データを用いる。
【００７０】
本実施例によれば、図４に示すように、内挿演算によって得られた位置データの理想データに対するずれを補正することで、基準位置の検出精度を向上させることができる。また、基準位置の検出精度を向上させることで、基準位置に基づいて求められるレンズ１０３の絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００７１】
以上の動作は、内挿演算によって生成される位置データの理想データに対するずれを補正する処理である。
【００７２】
次に、補正された基準位置に関する位置データを用いて絶対位置を検出する動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
［ステップＳ３０１］
ＣＰＵ２００は、増幅器２０１、２０２で増幅されたＡ相およびＢ相の波形を、ＡＤ変換器２０３、２０４を介して取り込む。
【００７４】
［ステップＳ３０２］
ゲイン・オフセット調整部２０５、２０６において、ＡＤ変換器２０３、２０４の出力信号（Ａ相およびＢ相の波形）に対してゲイン及びオフセットを揃えるための調整を行う。但し、この調整処理は、ＡＤ変換器２０３、２０４で取り込む前のアナログ信号に対して行ってもよい。
【００７５】
［ステップＳ３０３］
位相検出部２０８により、ステップＳ３０２で調整されたＡ相およびＢ相の波形の位相を検出する。
【００７６】
［ステップＳ３０４］
内挿演算部２０９により、ステップＳ３０２で調整された波形のうち所定の部分、すなわち、λ／４の範囲内の成分を切り出し、切り出したＡ相およびＢ相の波形を繋ぎ合わせて位置データを生成する（内挿演算処理）。この位置データは、レンズ１０３の現在位置を示すデータであるが、理想データに対してずれている場合がある。
【００７７】
［ステップＳ３０５］
位置補正量演算部２１０により、ステップＳ３０３で検出した位相と、上記式（１）とを用いて、レンズ１０３の現在位置を示す位置データに対する補正量を算出する。ここで、内挿演算によって生成された位置データと理想データとが一致していれば補正量はゼロとなる。
【００７８】
［ステップＳ３０６］
位置検出部２１２により、ステップＳ３０５で算出した補正量を用いて、ステップＳ３０４で得られた位置データを補正する。これにより、補正された位置データと、理想データとが略一致するようになる。
【００７９】
［ステップＳ３０７］
ステップＳ３０６で得られた位置データ（補正された位置データ）と、基準位置記憶部２１１で記憶された基準位置を示す位置データ（理想データと略一致したデータ）とを用いて、レンズ１０３の絶対位置を算出する。この絶対位置は、レンズ１０３の現在位置を示す位置データと、基準位置を示す位置データとの差をとることによって求められる。
【００８０】
上述したように、基準位置を示す位置データおよびレンズ１０３の現在位置を示す位置データに対して補正処理を行うことで、これらの位置データから求められる絶対位置の検出精度を向上させることができる。すなわち、基準位置を示す位置データやレンズ１０３の現在位置を示す位置データは、理想データと略一致しているため、レンズ１０３の絶対位置を高精度で検出することができる。
【００８１】
上述した各実施例では説明を簡略化するためにＡ、Ｂ相の２つの周期波形を用いてレンズ１０３の位置検出を行う場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、２つ以上の周期波形を用いて位置検出を行うこともできる。
【００８２】
また、本実施例では、リセットセンサ（フォトインタラプタ）を用いて基準位置を検出する場合について説明したが、他の構成であってもよい。例えば、メカ端にレンズ１０３を突き当てた状態を基準位置とし、このとき得られる位置データに対して上述した補正処理（位置データと理想データとのずれを補正する処理）を行ってもよい。
【００８３】
さらに、上述した実施例では、フォーカスレンズ１０３の位置を検出する場合について説明したが、変倍動作のために光軸方向に移動するズームレンズの位置を検出するために、本発明の位置検出装置を用いることができる。また、上述した実施例では、位置検出装置をレンズ装置に搭載した場合について説明したが、例えば、工作機器等の位置決めを行う場合に本発明の位置検出装置を用いることができる。
【００８４】
上述した各実施例のレンズ装置は、スチルカメラやビデオカメラ等に用いられ、レンズ装置及び該レンズ装置が装着されるカメラを有するカメラシステムや、レンズ一体型のカメラ（撮影装置）に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施例１である位置検出装置を有するレンズ装置の断面図。
【図２】上記レンズ装置の一部の構成を示すブロック図。
【図３】上記実施例１の位置検出装置の動作を示すフローチャート。
【図４】位置検出の原理を示す図。
【図５】リセットセンサの回路構成を示す図。
【図６】光学式位置センサの構成を示す図（Ａ）および磁気抵抗素子を用いた位置センサの構成を示す図（Ｂ）。
【図７】本発明の実施例２である位置検出装置の構成を示すブロック図。
【図８】上記実施例２の位置検出装置における基準位置補正動作を示すフローチャート。
【図９】式１の原理を示す図。
【図１０】上記実施例２の位置検出装置における位置検出動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８６】
１００：リセットセンサ
１０５：位置センサ
１１０：スライド機構
１０２：レンズホルダ
１０３：レンズ
２００：ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の移動に応じて複数の周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記対象物の基準位置を検出する第２の検出手段と、
前記検出信号に基づいて、前記対象物の位置に応じた位置データを求める演算手段と、
前記第２の検出手段の検出時における前記位置データが前記基準位置を示すデータと略一致するように、前記第１および第２の検出手段のうち少なくとも一方の位置を調節する調節手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
対象物の移動に応じて周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記対象物の基準位置を検出する第２の検出手段と、
前記検出信号に基づいて、前記対象物の位置に応じた位置データを求める第１の演算手段と、
前記第２の検出手段の検出時における前記位置データと前記基準位置を示すデータとの差を求める第２の演算手段と、
前記差に基づいて、前記第２の検出手段の検出時における前記位置データを補正する補正手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記第２の演算手段は、前記対象物が所定の位置にあるときの前記位置データと前記所定の位置を示すデータとの差を求め、
前記補正手段は、前記差に基づいて、前記所定の位置での前記位置データを補正することを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
移動可能な対象物と、
該対象物の位置を検出する、請求項１から３のいずれか１つに記載の位置検出装置とを有することを特徴とする機器。
【請求項５】
移動可能な光学素子と、
該光学素子の位置を検出する、請求項１から３のいずれか１つに記載の位置検出装置とを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズ装置を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
対象物の移動に応じて複数の周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記対象物の基準位置を検出する第２の検出手段と、
前記検出信号に基づいて、前記対象物の位置に応じた位置データを求める演算手段と、
前記第２の検出手段の検出時における前記位置データが前記基準位置を示すデータと略一致するように、前記第１および第２の検出手段のうち少なくとも一方の位置を調節する調節手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
対象物の移動に応じて周期的に変化する検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記対象物の基準位置を検出する第２の検出手段と、
前記検出信号に基づいて、前記対象物の位置に応じた位置データを求める第１の演算手段と、
前記第２の検出手段の検出時における前記位置データと前記基準位置を示すデータとの差を求める第２の演算手段と、
前記差に基づいて、前記第２の検出手段の検出時における前記位置データを補正する補正手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記第２の演算手段は、前記対象物が所定の位置にあるときの前記位置データと前記所定の位置を示すデータとの差を求め、
前記補正手段は、前記差に基づいて、前記所定の位置での前記位置データを補正することを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
移動可能な対象物と、
該対象物の位置を検出する、請求項１から３のいずれか１つに記載の位置検出装置とを有することを特徴とする機器。
【請求項５】
移動可能な光学素子と、
該光学素子の位置を検出する、請求項１から３のいずれか１つに記載の位置検出装置とを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズ装置を有することを特徴とする撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１０５６８（Ｐ２００６−１０５６８Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８９８１４（Ｐ２００４−１８９８１４）
【出願日】平成１６年６月２８日（２００４．６．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２８日（２００４．６．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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