光学機器
【課題】光学部材の駆動状態に応じて生成されるパルスを計測して位置検出を行う場合に、パルスの誤カウントを防止して位置検出精度を高める。
【解決手段】２相カウンタ３０２は、光学部材の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させるエンコーダからの該パルスを計数し、１相カウンタ３０４、３１８は各相のパルスを計数する。モード決定部３００は複数のパルスのいずれかを用いて検出される光学部材の駆動速度が閾値を超える場合、１相カウンタ３０４、３１８によって各相のパルスをカウントする第１のモードに変更し、また光学部材の駆動速度が閾値以下である場合、２相カウンタ３０２によって複数のパルスをカウントする第２のモードに変更する。第１のモードにて１相カウンタ３０４、３１８の出力から得られる位置検出信号および第２のモードにて２相カウンタ３０２の出力から得られる位置検出信号に基づいて光学部材が駆動制御される。
【解決手段】２相カウンタ３０２は、光学部材の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させるエンコーダからの該パルスを計数し、１相カウンタ３０４、３１８は各相のパルスを計数する。モード決定部３００は複数のパルスのいずれかを用いて検出される光学部材の駆動速度が閾値を超える場合、１相カウンタ３０４、３１８によって各相のパルスをカウントする第１のモードに変更し、また光学部材の駆動速度が閾値以下である場合、２相カウンタ３０２によって複数のパルスをカウントする第２のモードに変更する。第１のモードにて１相カウンタ３０４、３１８の出力から得られる位置検出信号および第２のモードにて２相カウンタ３０２の出力から得られる位置検出信号に基づいて光学部材が駆動制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材の駆動状態に応じて生成されるパルスの計数によって位置を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ズーム駆動装置では、モータの回転速度に比例した周波数の２相アナログ信号を出力するように構成した光検出部（フォトインタラプタ）やパルス板が使用され、２相アナログ信号の位相が９０度ずれるように配置される。２値化した、位相差が９０度の２相パルスをカウントすることで、ズームレンズの位置を検出できる。２相パルスのカウントにて両パルスのＨ出力とＬ出力の組み合せがどのように遷移するかを併せて監視することで、回転方向が検出できる。その反面、位相関係が正しくない場合、パルスの誤カウントが生じる。特に、フォトインタラプタ等の光半導体では個体差によるバラツキや、取り付け誤差に起因する出力のバラツキが問題となる。光検出部の出力とそれを２値化するコンパレータのスレッシュレベルとの関係に支障を来たした場合、所望の位相関係をもつ２相パルスが得られず、パルスを正しくカウントできなくなってしまう。
【０００３】
さらに、昨今のデジタルカメラの動向として、動画記録中に光学ズームを駆動するニーズが増しており、そのためにはズーム駆動モータを極力低速で駆動する必要がある。ズームモータにＤＣ（直流）モータを用いて低速で速度制御を行う場合、モータの１回転当たりのパルス数を上げることで制御性が向上する。しかし、１回転当たりのパルス数を増やすと、通常の速度や高速での駆動の場合にエンコーダパルスの周波数が非常に高くなる。これにより、２相パルスの位相関係に支障を来たすおそれが生じる。
特許文献１には、フォトインタラプタ等の出力である、２値化前のアナログ信号の振幅の実効値を元に、２値化のためのスレッシュレベルを決定することでパルスのデューティ比を一定に保つ方法が開示されている。２値化のためのスレッシュレベルをフォトインタラプタ等の出力に応じて変更し、またＬＥＤ電流を制御して２値化前のアナログ信号の信号レベルを調整することにより、パルスのデューティ比とともに位相差を均一に保つことができる。よってフォトインタラプタの出力のバラツキ等によりパルスの位相関係が狂うことで起こる誤カウントを防止できる。また特許文献２では、高速時に、２値化されたパルスの計数値により制御を行い、低速時や目標位置に近付いた場合、２値化前のアナログ信号をサンプリングし、位置検出精度を細かくする方法が開示されている。これにより位置検出精度や分解能は高まるが、高速駆動時にパルスの誤カウントが起こる可能性が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４５５５４号公報
【特許文献２】特開平６−１６８０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、２相パルスの位相関係を確保するためにカメラごとに振幅やスレッシュレベルの調整が必要である。そのため、カメラ動作中にこれらの調整を行うシーケンスや、処理時間が必要となり、起動時間が長引くことや工場での調整工程では作業時間が増加するという問題がある。また、ＬＥＤ電流を可変制御する仕組みを導入する場合、アナログ回路の追加等が必要であるため、コスト面で不利であった。
そこで、本発明の目的は、光学部材の駆動状態に応じて生成されるパルスを計測して位置検出を行う場合に、パルスの誤カウントを防止して位置検出精度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、光学部材の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段による位置検出信号を用いて前記光学部材の駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光学機器であって、前記駆動手段による前記光学部材の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させる信号発生手段と、前記複数のパルスをカウントする多相カウンタと、前記複数のパルスのいずれかをカウントする１相カウンタと、前記複数のパルスのいずれかを用いて検出される前記光学部材の駆動速度が閾値を超える場合、前記１相カウンタによって前記複数のパルスのいずれかをカウントする第１のモードに変更し、前記光学部材の駆動速度が閾値以下である場合、前記多相カウンタによって前記複数のパルスをカウントする第２のモードに変更するモード決定手段を備える。前記位置検出手段は、前記第１のモードにて前記１相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号および前記第２のモードにて前記多相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号を前記駆動制御手段に出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パルスの誤カウントを防止して位置検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図２乃至７と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、ズーム駆動装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】ズームレンズの駆動部を例示する模式図である。
【図３】位相の異なる２つのパルスと周期Ａ１乃至４を示す図である。
【図４】パルスエッジの時間間隔Ｂ１乃至４を示す（Ａ）図と、時間間隔Ｂ５乃至８を示す（Ｂ）図である。
【図５】図１の位置検出部の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の２相カウンタの動作を説明する図である。
【図７】ズーム駆動装置の動作例を説明するフローチャートである。
【図８】第２実施形態における位置検出部の構成例を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態における位置検出部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明の実施形態に係る光学機器は撮像装置であり、撮像光学系を構成する光学部材の位置を検出し、位置検出信号を用いて光学部材の駆動手段を制御する。光学部材として、以下ではズームレンズを駆動対象とし、該レンズの移動をモータの駆動によって制御する構成例を説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るズーム駆動装置の構成例を示す。
ズームレンズ１００は、図示しない撮像光学系を構成し、変倍動作に使用する。図１には便宜上、ズームレンズ１００を単レンズで示すが、複数のレンズ群からなる。駆動部１０２はズームレンズ１００を駆動するためのアクチュエータを備える。
２相エンコーダ１２０は、ズームレンズ１００の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させる信号発生手段である。本例ではフォトインタラプタ２０４、２０６が使用され、ズーム駆動用のモータ２０２の回転速度に比例した周波数で所定の振幅をもつアナログ信号が出力される。
【００１１】
図２は駆動部１０２の構成例を示し、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は側面図である。ズームレンズ１００を繰り出し方向や繰り込み方向に移動させるモータ２０２はＤＣモータを用いる。フォトインタラプタ２０４、２０６は位置および速度を検出するセンサである。センサの投光部と受光部の間に遮光板が配置されるようにモータ２０２の回転軸には、パルス板２０８が取り付けられている。パルス板２０８は、センサの投光部から受光部（フォトダイオード）への光を透過する領域２０８ａと、投光部から受光部への光を遮る領域２０８ｂが、回転軸の回りに交互に配置されている。モータ２０２が駆動されると、パルス板２０８の回転に伴って投光部からの光を受光部が受光する状態と、投光部からの光をパルス板２０８で遮る状態が繰り返される。それに応じてフォトインタラプタ２０４、２０６は、モータ２０２の回転速度に比例した周波数のアナログ信号を出力する。
【００１２】
図１の２値化部１０８は２相エンコーダ１２０の出力するアナログ信号をＨ信号およびＬ信号に２値化し、速度判定部１１０、位相差検出部１１２、位置検出部１１４にそれぞれ送る。フォトインタラプタ２０４のアナログ出力を２値化することにより、図３に示す第１のパルス（以下、第１の相のパルスという）が得られる。またフォトインタラプタ２０６のアナログ出力を２値化することにより、第２のパルス（以下、第２の相のパルスという）が得られる。速度判定部１１０は、これらのパルスについて各エッジの到来周期（Ａ１乃至Ａ４）を検出する。各周期は以下の通りである。
・第１の周期Ａ１：第１の相のパルスにて、その立下りエッジから次のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第２の周期Ａ２：第２の相のパルスにて、その立下りエッジから次のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第３の周期Ａ３：第１の相のパルスにて、その立上りエッジから次のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第４の周期Ａ４：第２の相のパルスにて、その立上りエッジから次のパルスの立上りエッジまでの時間。
速度判定部１１０は速度検出情報を駆動制御部１０４へ出力すると共に、モータ２０２の現在の駆動速度と、速度判定用の閾値との間で大小比較判定を行い、判定結果を位置検出部１１４へ出力する。
【００１３】
駆動制御部１０４は、システム制御部１０６からの信号に従って駆動部１０２に対して駆動信号を出力する。速度判定部１１０が出力する速度検出信号を用いたフィードバッグ制御により、ズームレンズ１００の駆動速度に係る演算処理が行われて、モータ２０２への駆動信号が生成される。本例では、目標速度と現在の速度との差分を取得し、比例（Ｐ）演算結果と積分（Ｉ）演算結果を加算して駆動信号を生成するＰＩ制御によりズームレンズ１００の速度制御が行われるものとする。
システム制御部１０６は駆動制御部１０４に対して、駆動速度等の駆動信号条件、および駆動開始や駆動終了の指令信号を送出する。
【００１４】
位相差検出部１１２は、図４に示すように、第１の相のパルスと第２の相のパルスとの間の位相差を検出して、位置検出部１１４に出力する。図４（Ａ）は第１の相のパルスが第２の相のパルスよりも進相である状態を示し、モータ２０２の回転方向はズームレンズ１００の繰り出し方向に対応する。また図４（Ｂ）は第２の相のパルスが第１の相のパルスよりも進相である状態を示し、モータ２０２の回転方向はズームレンズ１００の繰り込み方向に対応する。Ｂ１乃至８に示す時間間隔は下記の通りである。
・第１の時間間隔Ｂ１：第２の相のパルスの立上りエッジから第１の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第２の時間間隔Ｂ２：第１の相のパルスの立下りエッジから第２の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第３の時間間隔Ｂ３：第２の相のパルスの立下りエッジから第１の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第４の時間間隔Ｂ４：第１の相のパルスの立上りエッジから第２の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第５の時間間隔Ｂ５：第２の相のパルスの立上りエッジから第１の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第６の時間間隔Ｂ６：第１の相のパルスの立上りエッジから第２の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第７の時間間隔Ｂ７：第２の相のパルスの立下りエッジから第１の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第８の時間間隔Ｂ８：第１の相のパルスの立下りエッジから第２の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
【００１５】
位相差検出部１１２は上記時間間隔Ｂ１乃至８を計測する。そしてズームレンズ１００が繰り出し方向へ駆動されている場合、第１乃至４の時間間隔Ｂ１乃至４の全て、または、いずれかを所定の時間間隔（位相差判定用の閾値であり、以下、第１閾値という）と比較する。また、位相差検出部１１２は、ズームレンズ１００が繰り込み方向へ駆動されている場合、第５乃至８の時間間隔Ｂ５乃至８の全て、または、いずれかを所定の時間間隔（以下、第２閾値という）と比較する。そして、これらの閾値との大小関係を示す信号は、位置検出部１１４に出力される。
位置検出部１１４は、２値化部１０８の出力である第１の相のパルス、および第２の相のパルスをカウントすることにより、ズームレンズ１００の位置を検出してシステム制御部１０６へ出力する。
【００１６】
図５は位置検出部１１４の構成例を示し、多相カウンタ（本例では２相カウンタ）と１相カウンタを備える。
速度判定部１１０からの速度判定信号、位相差検出部１１２からの位相差判定信号、システム制御部１０６からの駆動制御信号は、モード決定部３００に入力される。モード決定部３００はこれらの信号に基づいて、１相カウントモードでパルスをカウントするか、または２相カウントモードでパルスをカウントするかを決定し、決定したモードの指示信号を出力する。またモード決定部３００は、２相カウントモードから１相カウントモードへの切替タイミングを示す第１の信号と、１相カウントモードから２相カウントモードへの切替タイミングを示す第２の信号を出力する。以下、第１の信号を第１のモード切替信号といい、第２の信号を第２のモード切替信号という。
【００１７】
第１のモード切替信号は、以下の条件（１）乃至（３）のいずれかに従って生成されて１相カウンタ３０４および３１８、第１の記憶部３０８に出力される。
（１）２相カウントモードでのカウントの際に、速度判定部１１０によって現在のズーム速度が第１の速度閾値を超えたと判定されること。
または、
（２）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り出し動作時に、第１乃至４の時間間隔Ｂ１乃至４のいずれかが第１閾値未満であると判定されること、もしくは、
（３）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り込み動作時に、第５乃至８の時間間隔Ｂ５乃至８のいずれかが第２閾値未満である判定されること。
一方、第２のモード切替信号は、以下の条件（４）および（５）もしくは（６）に従って生成されて２相カウンタ３０２および第２の記憶部３１２に出力される。
（４）速度判定部１１０によって、現在のズーム速度が第２の速度閾値未満であると判定されること。
および、
（５）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り出し動作時に、時間間隔Ｂ１乃至４の全てが第１閾値以上であると判断されること、もしくは、
（６）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り込み動作時に、時間間隔Ｂ５乃至８の全てが第２閾値以上であると判断されること。
【００１８】
２相カウンタ３０２は、カウントモードが２相カウントモードの場合、第１の相のパルスエッジと第２の相のパルスエッジが図４（Ａ）に示す順序で入力されると、図６（Ａ）に示すカウントアップ動作を行う。つまり２相カウンタ３０２は、パルスエッジが到来する毎に計数値を１だけ加算して出力する。一方、第１の相のパルスエッジと第２の相のパルスエッジが図４（Ｂ）に示す順序で入力された場合、図６（Ｂ）に示すカウントダウン動作が行われる。つまり、２相カウンタ３０２はパルスエッジが到来する毎に計数値を１だけ減算して出力する。２相カウンタ３０２の出力は第１の記憶部３０８と第２の加算部３１４に送られる。なお、２相カウンタ３０２は、第２のモード切替信号を受信した際、それまでの計数値をゼロに設定（クリア）する。
１相カウンタ３０４は、モード決定部３００からモードの指示信号を受けて第１の相のパルスをカウントして加算部３２０に出力する。また１相カウンタ３１８は、モード決定部３００からモードの指示信号を受けて第２の相のパルスをカウントして加算部３２０に出力する。加算部３２０は１相カウンタ３０４と３１８の各出力を加算し、加算結果を第１の加算部３１０に出力する。
【００１９】
第１の記憶部３０８は第１のモード切替信号を受けて２相カウンタ３０２の出力する計数値を記憶し、加算部３１０に出力する。つまり、第１の記憶部３０８は２相カウントモードでカウントを行っている際、モード決定部３００から第１のモード切替信号が通知された場合、そのときの２相カウンタ３０２の出力を保持する。加算部３１０は第１の記憶部３０８の計数値と加算部３２０の出力する計数値を加算し、加算結果を第２の記憶部３１２と出力切替部３１６に出力する。加算部３１０は、１相カウントモードにおいて、２相カウントモードから１相カウントモードへ切り替る直前での２相カウンタ３０２の計数値を引き継いで１相カウンタ３０４、３１８での計数値に加算する。これにより、加算部３１０の出力は１相カウントモードでの計数値となる。
第２の記憶部３０８は第２のモード切替信号を受けて加算部３１０の出力する計数値を記憶し、加算部３１４に出力する。つまり、第２の記憶部３１２は１相カウントモードでカウントを行っている際、モード決定部３００から第２のモード切替信号を受信した場合、そのときの加算部３１０の出力を保持する。加算部３１４は第２の記憶部３１２の計数値と２相カウンタ３０２の計数値を加算し、加算結果を出力切替部３１６に出力する。加算部３１４は２相カウントモードにおいて、１相カウントモードから２相カウントモードへ切り替る直前での１相カウンタ３０４、３１８の計数値を引き継いで２相カウンタ３０２での計数値に加算する。これにより、加算部３１４の出力は２相カウントモードでの計数値となる。出力切替部３１６はモード決定部３００が決定したモードを示す指示信号に従って、加算部３１０または３１４の出力を出力する。１相カウントモードの場合、加算部３１０の出力が位置検出部１１４の出力として選択され、また、２相カウントモードの場合、加算部３１４の出力が位置検出部１１４の出力として選択されるように出力信号の切替が行われる。
【００２０】
１相カウントモードから２相カウントモードへの切替時には２相カウンタ３０２の計数値がゼロに設定される。また、２相カウントモードから１相カウントモードへの切替時には１相カウンタ３０４および３１８の計数値がゼロに設定される。モードの切替時点から次の切替時点までの区間でのパルス計数値は加算部３１０、３１４で加算される。最終的にズームレンズ１００の位置検出信号となるパルス計数値が出力切替部３１６で選択される。
２相カウントモードにて、前記条件（１）乃至（３）のいずれかを満たす場合、即座に２相カウンタ３０２の計数値は第１の記憶部３０８に格納された後に、１相カウントモードへ切り替わる。その際、ズームレンズ１００の駆動速度が初めて第１の速度閾値を超えたと判定された直後に、位置検出部１１４が最初に検出するパルスエッジ、および、それ以降に検出するパルスエッジについては１相カウントモードでカウント動作が行われる。１相カウンタ３０４および３１８の計数値と第１の記憶部３０８に格納された計数値は加算されて位置検出信号が出力される。また、１相カウントモードにて、前記条件（４）および（５）もしくは（６）を満たす場合、即座に加算部３１０の出力する計数値が第２の記憶部３１２に格納された後に、２相カウントモードへ切り替わる。その際、時間間隔Ｂ１乃至８の全て、または、いずれかが初めて所定の閾値以上と判定された直後に、位置検出部１１４が最初に検出するパルスエッジ、および、それ以降に検出するパルスエッジにつては２相カウントモードでカウントされる。２相カウンタ３０２の計数値と第２の記憶部３１２に格納された計数値は加算されて位置検出信号が出力される。
【００２１】
次に図７を参照して、第１実施形態におけるズーム駆動装置の動作例について説明する。図７は主ルーチンの処理例を示すフローチャートであり、主としてシステム制御部１０６にて実行される。なお、本例では２相カウントモードから１相カウントモードへの切替処理と、その後の２相カウントモードへの切替処理を説明する。
システム制御部１０６は、駆動制御部１０４および位置検出部１１４に対して、ズームレンズ１００の駆動方向とその目標速度、目標位置等の駆動条件を設定する（Ｓ１０２）。次に、位置検出部１１４は、現在のカウントモードを２相カウントモードに設定する（Ｓ１０４）。システム制御部１０６がズームレンズ１００の駆動開始信号を出力すると（Ｓ１０６）、駆動制御部１０４を介してモータ２０２が駆動される。２相エンコーダ１２０が出力するパルスは、位置検出部１１４にて２相カウントモードでカウントされる。
位置検出部１１４は、位相差検出部１１２から位相差判定情報を取得する。図４で説明したパルスエッジの時間間隔Ｂ１乃至Ｂ８が所定の閾値（図にはαと記す）よりも小さいか否かが判定され（Ｓ１０８）、当該時間間隔が閾値未満の場合、Ｓ１１２へ進む。また当該時間間隔が閾値以上の場合、Ｓ１１０に進む。Ｓ１０８で用いる位相差情報は時間間隔Ｂ１乃至８であり、前記のようにズームレンズ１００が繰り出し方向に移動する場合、時間間隔Ｂ１乃至４のいずれかが閾値未満であるか否かについて判定される。またズームレンズ１００が繰り込み方向に移動する場合、時間間隔Ｂ５乃至８のいずれかが閾値未満であるか否かについて判定される。
【００２２】
Ｓ１１０で位置検出部１１４は速度判定部１１０からの速度判定情報を取得する。ズームレンズ１００の駆動速度が第１の速度閾値（図にはβと記す）を超えている場合、Ｓ１１２に進む。またズームレンズ１００の駆動速度が第１の速度閾値以下の場合、Ｓ１０８に戻る。
Ｓ１１２では、それまで２相カウンタ３０２がカウントした値を、第１の記憶部３０８が保持する。そして、１相カウンタ３０４はリセットされて、その計数値がゼロに設定され（Ｓ１１４）、カウントモードが１相カウントモードに変更される（Ｓ１１６）。次のＳ１１８では、ズームレンズ１００の駆動速度が第２の速度閾値（図にはγと記す。γ＜βである。）と比較される。当該駆動速度がγ未満になった場合、Ｓ１２０に進み、当該駆動速度がγ以上の場合にはＳ１１８の判定が繰り返されて待ち処理となる。
Ｓ１２０では、図４で説明したパルスエッジの時間間隔Ｂ１乃至Ｂ８が所定の閾値α以上であるか否かが判定される。つまり、前記のようにズームレンズ１００が繰り出し方向に移動する場合、時間間隔Ｂ１乃至４の全てが閾値以上であるか否かについて判定される。またズームレンズ１００が繰り込み方向に移動する場合、時間間隔Ｂ５乃至８の全てが閾値以上であるか否かについて判定される。これらの時間間隔がα以上の場合、Ｓ１２２に進み、α未満の場合にはＳ１２０の判定が繰り返されて待ち処理となる。
【００２３】
Ｓ１２２でモード決定部３００はカウントモードを２相カウントモードに変更し、Ｓ１２４に進み、ズームレンズ１００が停止する（Ｓ１２４）。１相カウントモードから２相カウントモードへの切替処理は、モータ２０２の停止直前にショートブレーキをかけた後で行われる。そしてリターン処理となり、再び、ズームレンズ１００の駆動開始信号の出力待ちの状態となる。
上記のように、モード決定部３００は、速度判定信号、位相差判定信号と、駆動制御信号に基いてカウントモードを決定する。速度判定信号はズームレンズ１００の駆動速度と速度判定用の閾値との比較結果を示し、位相差判定信号は前記時間間隔Ｂ１乃至Ｂ８と位相差判定用の閾値との比較結果を示す。ズームレンズ１００の駆動速度が閾値βよりも大きいことを判定条件の１つとして（図７のＳ１１０参照）、１相カウントモードへの変更が行われる。また当該駆動速度が閾値γよりも小さいことを判定条件の１つとして（図７のＳ１１８参照）、２相カウントモードへの変更が行われる。
【００２４】
位相差情報については、ズームレンズ１００の繰り出し動作時に、前記時間間隔Ｂ１乃至４のいずれかが閾値α未満であることを判定条件の１つとして、１相カウントモードへの変更が行われる。また繰り出し動作時にズームレンズ１００の駆動速度が閾値γ未満であって、かつ前記時間間隔Ｂ５乃至８の全てが閾値α以上であることを判定条件として、２相カウントモードへの変更が行われる。一方、ズームレンズ１００の繰り込み動作時には、前記時間間隔Ｂ５乃至８のいずれかが閾値α未満であることを判定条件の１つとして、１相カウントモードへの変更が行われる。また繰り込み動作時のズームレンズ１００の駆動速度が速度判定用の閾値未満であって、かつ、前記時間間隔Ｂ５乃至８の全てが位相差判定用の閾値以上であることを判定条件として、２相モードへの変更が行われる。
レンズを低速で駆動させるときの速度の制御性を向上させるために、モータの１回転当たりのパルス数を増加させた場合、高速駆動時に２相エンコーダの出力信号の周波数が高くなると、２相パルスの位相関係に狂いが生じるおそれがある。このような場合でも、本実施形態に係る上記モード切替処理によって、フォトインタラプタの個体差や機構部の組立のバラツキを考慮することなく、パルスの誤カウントを防止してレンズ位置を正確に検出することができる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略する。このことは後述する別の実施形態でも同様である。
図８は、位置検出部１１４の構成例を示すブロック図である。本例では１つの１相カウンタ３０４を備えており、入力切替部３０６を介して第１の相のパルスまたは第２の相のパルスが入力される。つまり、入力切替部３０６は、第１の相のパルスと第２の相のパルスの一方を選択して１相カウンタ３０４へ送る。２相カウントモードから１相カウントモードへの切替の際、ズームレンズ１００の駆動速度が第１の速度閾値を超えたと判定された後で、最初に検出するパルスエッジの相と異なる相のパルスが入力切替部３０６で選択される。該パルスを１相カウンタ３０４がカウントする。
【００２６】
１相カウンタ３０４は、１相カウントモードにて、システム制御部１０６が駆動制御部１０４に対して出力するズームレンズ１００の駆動方向を指示する信号が繰り出し方向を示す場合、入力されるパルスエッジが到来する毎に計数値に２を加算して出力する。すなわち、到来したパルスエッジの数の２倍の値が計数値として加算される。また、システム制御部１０６が駆動制御部１０４に対して出力するズームレンズ１００の駆動方向を指示する信号が繰り込み方向を示す場合、１相カウンタ３０４は、入力されるパルスエッジが到来する毎に計数値から２を減算して出力する。すなわち、到来したパルスエッジの数の２倍の値が計数値として減算される。さらに、１相カウンタ３０４は、第１のモード切替信号によってそれまでの計数値をゼロに設定（クリア）する。１相カウンタ３０４の出力は加算部３１０に送られ、第１の記憶部３０８の出力する計数値と加算される。
第２実施形態では、１相カウンタ３０４を１つ備えており、第１の相のパルスまたは第２の相のパルスが入力され、到来したパルスエッジの数の２倍の値が計数値として出力される。第２実施形態によれば、第１実施形態に比較して構成を簡素化できるので、コスト低減に寄与する。
【００２７】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
図９は位置検出部の構成例を示す。
第１の相のパルスと第２の相のパルスは入力切替部３２２に入力される（図にはトランスファ接点の記号で示す）。これらの入力信号については、２相カウンタ３０２と１相カウンタ３０４との間で排他的に切替制御が行われる。すなわち、入力切替部３２２はモード決定部３００から第１のモード切替信号を受信した場合、第１および第２の相のパルスを入力切替部３０６に送る。入力切替部３０６で選択された方のパルスは１相カウンタ３０４に入力され、そのカウント出力は加算部３１４に出力される。一方、入力切替部３２２はモード決定部３００から第２のモード切替信号を受信した場合、第１および第２の相のパルスを２相カウンタ３０２に送る。加算部３１４は、２相カウンタ３０２の出力と、１相カウンタ３０４の出力を単純に加算して出力することで、最終的にズームレンズ１００の位置検出信号としてのパルス計数値を出力する。但し、その場合、１相カウントモードから２相カウントモードへの切替を行うタイミング、および２相カウントモードから１相カウントモードへの切替を行うタイミングは、常に所定のパルスエッジの直後となるように規定する必要がある。
第３実施形態では、２相カウンタ３０２と１相カウンタ３０４への排他的な入力切替制御を行うことにより、構成を簡単化できるので部品点数の削減およびコスト低減に寄与する。
【符号の説明】
【００２８】
１００ ズームレンズ
１０２ 駆動部
１０４ 駆動制御部
１０６ システム制御部
１１０ 速度判定部
１１２ 位相差検出部
１１４ 位置検出部
２０２ モータ
２０４，２０６ フォトインタラプタ
２０８ パルス板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材の駆動状態に応じて生成されるパルスの計数によって位置を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ズーム駆動装置では、モータの回転速度に比例した周波数の２相アナログ信号を出力するように構成した光検出部（フォトインタラプタ）やパルス板が使用され、２相アナログ信号の位相が９０度ずれるように配置される。２値化した、位相差が９０度の２相パルスをカウントすることで、ズームレンズの位置を検出できる。２相パルスのカウントにて両パルスのＨ出力とＬ出力の組み合せがどのように遷移するかを併せて監視することで、回転方向が検出できる。その反面、位相関係が正しくない場合、パルスの誤カウントが生じる。特に、フォトインタラプタ等の光半導体では個体差によるバラツキや、取り付け誤差に起因する出力のバラツキが問題となる。光検出部の出力とそれを２値化するコンパレータのスレッシュレベルとの関係に支障を来たした場合、所望の位相関係をもつ２相パルスが得られず、パルスを正しくカウントできなくなってしまう。
【０００３】
さらに、昨今のデジタルカメラの動向として、動画記録中に光学ズームを駆動するニーズが増しており、そのためにはズーム駆動モータを極力低速で駆動する必要がある。ズームモータにＤＣ（直流）モータを用いて低速で速度制御を行う場合、モータの１回転当たりのパルス数を上げることで制御性が向上する。しかし、１回転当たりのパルス数を増やすと、通常の速度や高速での駆動の場合にエンコーダパルスの周波数が非常に高くなる。これにより、２相パルスの位相関係に支障を来たすおそれが生じる。
特許文献１には、フォトインタラプタ等の出力である、２値化前のアナログ信号の振幅の実効値を元に、２値化のためのスレッシュレベルを決定することでパルスのデューティ比を一定に保つ方法が開示されている。２値化のためのスレッシュレベルをフォトインタラプタ等の出力に応じて変更し、またＬＥＤ電流を制御して２値化前のアナログ信号の信号レベルを調整することにより、パルスのデューティ比とともに位相差を均一に保つことができる。よってフォトインタラプタの出力のバラツキ等によりパルスの位相関係が狂うことで起こる誤カウントを防止できる。また特許文献２では、高速時に、２値化されたパルスの計数値により制御を行い、低速時や目標位置に近付いた場合、２値化前のアナログ信号をサンプリングし、位置検出精度を細かくする方法が開示されている。これにより位置検出精度や分解能は高まるが、高速駆動時にパルスの誤カウントが起こる可能性が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４５５５４号公報
【特許文献２】特開平６−１６８０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、２相パルスの位相関係を確保するためにカメラごとに振幅やスレッシュレベルの調整が必要である。そのため、カメラ動作中にこれらの調整を行うシーケンスや、処理時間が必要となり、起動時間が長引くことや工場での調整工程では作業時間が増加するという問題がある。また、ＬＥＤ電流を可変制御する仕組みを導入する場合、アナログ回路の追加等が必要であるため、コスト面で不利であった。
そこで、本発明の目的は、光学部材の駆動状態に応じて生成されるパルスを計測して位置検出を行う場合に、パルスの誤カウントを防止して位置検出精度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、光学部材の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段による位置検出信号を用いて前記光学部材の駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光学機器であって、前記駆動手段による前記光学部材の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させる信号発生手段と、前記複数のパルスをカウントする多相カウンタと、前記複数のパルスのいずれかをカウントする１相カウンタと、前記複数のパルスのいずれかを用いて検出される前記光学部材の駆動速度が閾値を超える場合、前記１相カウンタによって前記複数のパルスのいずれかをカウントする第１のモードに変更し、前記光学部材の駆動速度が閾値以下である場合、前記多相カウンタによって前記複数のパルスをカウントする第２のモードに変更するモード決定手段を備える。前記位置検出手段は、前記第１のモードにて前記１相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号および前記第２のモードにて前記多相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号を前記駆動制御手段に出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パルスの誤カウントを防止して位置検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図２乃至７と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、ズーム駆動装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】ズームレンズの駆動部を例示する模式図である。
【図３】位相の異なる２つのパルスと周期Ａ１乃至４を示す図である。
【図４】パルスエッジの時間間隔Ｂ１乃至４を示す（Ａ）図と、時間間隔Ｂ５乃至８を示す（Ｂ）図である。
【図５】図１の位置検出部の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の２相カウンタの動作を説明する図である。
【図７】ズーム駆動装置の動作例を説明するフローチャートである。
【図８】第２実施形態における位置検出部の構成例を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態における位置検出部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明の実施形態に係る光学機器は撮像装置であり、撮像光学系を構成する光学部材の位置を検出し、位置検出信号を用いて光学部材の駆動手段を制御する。光学部材として、以下ではズームレンズを駆動対象とし、該レンズの移動をモータの駆動によって制御する構成例を説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るズーム駆動装置の構成例を示す。
ズームレンズ１００は、図示しない撮像光学系を構成し、変倍動作に使用する。図１には便宜上、ズームレンズ１００を単レンズで示すが、複数のレンズ群からなる。駆動部１０２はズームレンズ１００を駆動するためのアクチュエータを備える。
２相エンコーダ１２０は、ズームレンズ１００の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させる信号発生手段である。本例ではフォトインタラプタ２０４、２０６が使用され、ズーム駆動用のモータ２０２の回転速度に比例した周波数で所定の振幅をもつアナログ信号が出力される。
【００１１】
図２は駆動部１０２の構成例を示し、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は側面図である。ズームレンズ１００を繰り出し方向や繰り込み方向に移動させるモータ２０２はＤＣモータを用いる。フォトインタラプタ２０４、２０６は位置および速度を検出するセンサである。センサの投光部と受光部の間に遮光板が配置されるようにモータ２０２の回転軸には、パルス板２０８が取り付けられている。パルス板２０８は、センサの投光部から受光部（フォトダイオード）への光を透過する領域２０８ａと、投光部から受光部への光を遮る領域２０８ｂが、回転軸の回りに交互に配置されている。モータ２０２が駆動されると、パルス板２０８の回転に伴って投光部からの光を受光部が受光する状態と、投光部からの光をパルス板２０８で遮る状態が繰り返される。それに応じてフォトインタラプタ２０４、２０６は、モータ２０２の回転速度に比例した周波数のアナログ信号を出力する。
【００１２】
図１の２値化部１０８は２相エンコーダ１２０の出力するアナログ信号をＨ信号およびＬ信号に２値化し、速度判定部１１０、位相差検出部１１２、位置検出部１１４にそれぞれ送る。フォトインタラプタ２０４のアナログ出力を２値化することにより、図３に示す第１のパルス（以下、第１の相のパルスという）が得られる。またフォトインタラプタ２０６のアナログ出力を２値化することにより、第２のパルス（以下、第２の相のパルスという）が得られる。速度判定部１１０は、これらのパルスについて各エッジの到来周期（Ａ１乃至Ａ４）を検出する。各周期は以下の通りである。
・第１の周期Ａ１：第１の相のパルスにて、その立下りエッジから次のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第２の周期Ａ２：第２の相のパルスにて、その立下りエッジから次のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第３の周期Ａ３：第１の相のパルスにて、その立上りエッジから次のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第４の周期Ａ４：第２の相のパルスにて、その立上りエッジから次のパルスの立上りエッジまでの時間。
速度判定部１１０は速度検出情報を駆動制御部１０４へ出力すると共に、モータ２０２の現在の駆動速度と、速度判定用の閾値との間で大小比較判定を行い、判定結果を位置検出部１１４へ出力する。
【００１３】
駆動制御部１０４は、システム制御部１０６からの信号に従って駆動部１０２に対して駆動信号を出力する。速度判定部１１０が出力する速度検出信号を用いたフィードバッグ制御により、ズームレンズ１００の駆動速度に係る演算処理が行われて、モータ２０２への駆動信号が生成される。本例では、目標速度と現在の速度との差分を取得し、比例（Ｐ）演算結果と積分（Ｉ）演算結果を加算して駆動信号を生成するＰＩ制御によりズームレンズ１００の速度制御が行われるものとする。
システム制御部１０６は駆動制御部１０４に対して、駆動速度等の駆動信号条件、および駆動開始や駆動終了の指令信号を送出する。
【００１４】
位相差検出部１１２は、図４に示すように、第１の相のパルスと第２の相のパルスとの間の位相差を検出して、位置検出部１１４に出力する。図４（Ａ）は第１の相のパルスが第２の相のパルスよりも進相である状態を示し、モータ２０２の回転方向はズームレンズ１００の繰り出し方向に対応する。また図４（Ｂ）は第２の相のパルスが第１の相のパルスよりも進相である状態を示し、モータ２０２の回転方向はズームレンズ１００の繰り込み方向に対応する。Ｂ１乃至８に示す時間間隔は下記の通りである。
・第１の時間間隔Ｂ１：第２の相のパルスの立上りエッジから第１の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第２の時間間隔Ｂ２：第１の相のパルスの立下りエッジから第２の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第３の時間間隔Ｂ３：第２の相のパルスの立下りエッジから第１の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第４の時間間隔Ｂ４：第１の相のパルスの立上りエッジから第２の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第５の時間間隔Ｂ５：第２の相のパルスの立上りエッジから第１の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
・第６の時間間隔Ｂ６：第１の相のパルスの立上りエッジから第２の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第７の時間間隔Ｂ７：第２の相のパルスの立下りエッジから第１の相のパルスの立下りエッジまでの時間。
・第８の時間間隔Ｂ８：第１の相のパルスの立下りエッジから第２の相のパルスの立上りエッジまでの時間。
【００１５】
位相差検出部１１２は上記時間間隔Ｂ１乃至８を計測する。そしてズームレンズ１００が繰り出し方向へ駆動されている場合、第１乃至４の時間間隔Ｂ１乃至４の全て、または、いずれかを所定の時間間隔（位相差判定用の閾値であり、以下、第１閾値という）と比較する。また、位相差検出部１１２は、ズームレンズ１００が繰り込み方向へ駆動されている場合、第５乃至８の時間間隔Ｂ５乃至８の全て、または、いずれかを所定の時間間隔（以下、第２閾値という）と比較する。そして、これらの閾値との大小関係を示す信号は、位置検出部１１４に出力される。
位置検出部１１４は、２値化部１０８の出力である第１の相のパルス、および第２の相のパルスをカウントすることにより、ズームレンズ１００の位置を検出してシステム制御部１０６へ出力する。
【００１６】
図５は位置検出部１１４の構成例を示し、多相カウンタ（本例では２相カウンタ）と１相カウンタを備える。
速度判定部１１０からの速度判定信号、位相差検出部１１２からの位相差判定信号、システム制御部１０６からの駆動制御信号は、モード決定部３００に入力される。モード決定部３００はこれらの信号に基づいて、１相カウントモードでパルスをカウントするか、または２相カウントモードでパルスをカウントするかを決定し、決定したモードの指示信号を出力する。またモード決定部３００は、２相カウントモードから１相カウントモードへの切替タイミングを示す第１の信号と、１相カウントモードから２相カウントモードへの切替タイミングを示す第２の信号を出力する。以下、第１の信号を第１のモード切替信号といい、第２の信号を第２のモード切替信号という。
【００１７】
第１のモード切替信号は、以下の条件（１）乃至（３）のいずれかに従って生成されて１相カウンタ３０４および３１８、第１の記憶部３０８に出力される。
（１）２相カウントモードでのカウントの際に、速度判定部１１０によって現在のズーム速度が第１の速度閾値を超えたと判定されること。
または、
（２）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り出し動作時に、第１乃至４の時間間隔Ｂ１乃至４のいずれかが第１閾値未満であると判定されること、もしくは、
（３）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り込み動作時に、第５乃至８の時間間隔Ｂ５乃至８のいずれかが第２閾値未満である判定されること。
一方、第２のモード切替信号は、以下の条件（４）および（５）もしくは（６）に従って生成されて２相カウンタ３０２および第２の記憶部３１２に出力される。
（４）速度判定部１１０によって、現在のズーム速度が第２の速度閾値未満であると判定されること。
および、
（５）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り出し動作時に、時間間隔Ｂ１乃至４の全てが第１閾値以上であると判断されること、もしくは、
（６）位相差検出部１１２によって、ズームレンズ１００の繰り込み動作時に、時間間隔Ｂ５乃至８の全てが第２閾値以上であると判断されること。
【００１８】
２相カウンタ３０２は、カウントモードが２相カウントモードの場合、第１の相のパルスエッジと第２の相のパルスエッジが図４（Ａ）に示す順序で入力されると、図６（Ａ）に示すカウントアップ動作を行う。つまり２相カウンタ３０２は、パルスエッジが到来する毎に計数値を１だけ加算して出力する。一方、第１の相のパルスエッジと第２の相のパルスエッジが図４（Ｂ）に示す順序で入力された場合、図６（Ｂ）に示すカウントダウン動作が行われる。つまり、２相カウンタ３０２はパルスエッジが到来する毎に計数値を１だけ減算して出力する。２相カウンタ３０２の出力は第１の記憶部３０８と第２の加算部３１４に送られる。なお、２相カウンタ３０２は、第２のモード切替信号を受信した際、それまでの計数値をゼロに設定（クリア）する。
１相カウンタ３０４は、モード決定部３００からモードの指示信号を受けて第１の相のパルスをカウントして加算部３２０に出力する。また１相カウンタ３１８は、モード決定部３００からモードの指示信号を受けて第２の相のパルスをカウントして加算部３２０に出力する。加算部３２０は１相カウンタ３０４と３１８の各出力を加算し、加算結果を第１の加算部３１０に出力する。
【００１９】
第１の記憶部３０８は第１のモード切替信号を受けて２相カウンタ３０２の出力する計数値を記憶し、加算部３１０に出力する。つまり、第１の記憶部３０８は２相カウントモードでカウントを行っている際、モード決定部３００から第１のモード切替信号が通知された場合、そのときの２相カウンタ３０２の出力を保持する。加算部３１０は第１の記憶部３０８の計数値と加算部３２０の出力する計数値を加算し、加算結果を第２の記憶部３１２と出力切替部３１６に出力する。加算部３１０は、１相カウントモードにおいて、２相カウントモードから１相カウントモードへ切り替る直前での２相カウンタ３０２の計数値を引き継いで１相カウンタ３０４、３１８での計数値に加算する。これにより、加算部３１０の出力は１相カウントモードでの計数値となる。
第２の記憶部３０８は第２のモード切替信号を受けて加算部３１０の出力する計数値を記憶し、加算部３１４に出力する。つまり、第２の記憶部３１２は１相カウントモードでカウントを行っている際、モード決定部３００から第２のモード切替信号を受信した場合、そのときの加算部３１０の出力を保持する。加算部３１４は第２の記憶部３１２の計数値と２相カウンタ３０２の計数値を加算し、加算結果を出力切替部３１６に出力する。加算部３１４は２相カウントモードにおいて、１相カウントモードから２相カウントモードへ切り替る直前での１相カウンタ３０４、３１８の計数値を引き継いで２相カウンタ３０２での計数値に加算する。これにより、加算部３１４の出力は２相カウントモードでの計数値となる。出力切替部３１６はモード決定部３００が決定したモードを示す指示信号に従って、加算部３１０または３１４の出力を出力する。１相カウントモードの場合、加算部３１０の出力が位置検出部１１４の出力として選択され、また、２相カウントモードの場合、加算部３１４の出力が位置検出部１１４の出力として選択されるように出力信号の切替が行われる。
【００２０】
１相カウントモードから２相カウントモードへの切替時には２相カウンタ３０２の計数値がゼロに設定される。また、２相カウントモードから１相カウントモードへの切替時には１相カウンタ３０４および３１８の計数値がゼロに設定される。モードの切替時点から次の切替時点までの区間でのパルス計数値は加算部３１０、３１４で加算される。最終的にズームレンズ１００の位置検出信号となるパルス計数値が出力切替部３１６で選択される。
２相カウントモードにて、前記条件（１）乃至（３）のいずれかを満たす場合、即座に２相カウンタ３０２の計数値は第１の記憶部３０８に格納された後に、１相カウントモードへ切り替わる。その際、ズームレンズ１００の駆動速度が初めて第１の速度閾値を超えたと判定された直後に、位置検出部１１４が最初に検出するパルスエッジ、および、それ以降に検出するパルスエッジについては１相カウントモードでカウント動作が行われる。１相カウンタ３０４および３１８の計数値と第１の記憶部３０８に格納された計数値は加算されて位置検出信号が出力される。また、１相カウントモードにて、前記条件（４）および（５）もしくは（６）を満たす場合、即座に加算部３１０の出力する計数値が第２の記憶部３１２に格納された後に、２相カウントモードへ切り替わる。その際、時間間隔Ｂ１乃至８の全て、または、いずれかが初めて所定の閾値以上と判定された直後に、位置検出部１１４が最初に検出するパルスエッジ、および、それ以降に検出するパルスエッジにつては２相カウントモードでカウントされる。２相カウンタ３０２の計数値と第２の記憶部３１２に格納された計数値は加算されて位置検出信号が出力される。
【００２１】
次に図７を参照して、第１実施形態におけるズーム駆動装置の動作例について説明する。図７は主ルーチンの処理例を示すフローチャートであり、主としてシステム制御部１０６にて実行される。なお、本例では２相カウントモードから１相カウントモードへの切替処理と、その後の２相カウントモードへの切替処理を説明する。
システム制御部１０６は、駆動制御部１０４および位置検出部１１４に対して、ズームレンズ１００の駆動方向とその目標速度、目標位置等の駆動条件を設定する（Ｓ１０２）。次に、位置検出部１１４は、現在のカウントモードを２相カウントモードに設定する（Ｓ１０４）。システム制御部１０６がズームレンズ１００の駆動開始信号を出力すると（Ｓ１０６）、駆動制御部１０４を介してモータ２０２が駆動される。２相エンコーダ１２０が出力するパルスは、位置検出部１１４にて２相カウントモードでカウントされる。
位置検出部１１４は、位相差検出部１１２から位相差判定情報を取得する。図４で説明したパルスエッジの時間間隔Ｂ１乃至Ｂ８が所定の閾値（図にはαと記す）よりも小さいか否かが判定され（Ｓ１０８）、当該時間間隔が閾値未満の場合、Ｓ１１２へ進む。また当該時間間隔が閾値以上の場合、Ｓ１１０に進む。Ｓ１０８で用いる位相差情報は時間間隔Ｂ１乃至８であり、前記のようにズームレンズ１００が繰り出し方向に移動する場合、時間間隔Ｂ１乃至４のいずれかが閾値未満であるか否かについて判定される。またズームレンズ１００が繰り込み方向に移動する場合、時間間隔Ｂ５乃至８のいずれかが閾値未満であるか否かについて判定される。
【００２２】
Ｓ１１０で位置検出部１１４は速度判定部１１０からの速度判定情報を取得する。ズームレンズ１００の駆動速度が第１の速度閾値（図にはβと記す）を超えている場合、Ｓ１１２に進む。またズームレンズ１００の駆動速度が第１の速度閾値以下の場合、Ｓ１０８に戻る。
Ｓ１１２では、それまで２相カウンタ３０２がカウントした値を、第１の記憶部３０８が保持する。そして、１相カウンタ３０４はリセットされて、その計数値がゼロに設定され（Ｓ１１４）、カウントモードが１相カウントモードに変更される（Ｓ１１６）。次のＳ１１８では、ズームレンズ１００の駆動速度が第２の速度閾値（図にはγと記す。γ＜βである。）と比較される。当該駆動速度がγ未満になった場合、Ｓ１２０に進み、当該駆動速度がγ以上の場合にはＳ１１８の判定が繰り返されて待ち処理となる。
Ｓ１２０では、図４で説明したパルスエッジの時間間隔Ｂ１乃至Ｂ８が所定の閾値α以上であるか否かが判定される。つまり、前記のようにズームレンズ１００が繰り出し方向に移動する場合、時間間隔Ｂ１乃至４の全てが閾値以上であるか否かについて判定される。またズームレンズ１００が繰り込み方向に移動する場合、時間間隔Ｂ５乃至８の全てが閾値以上であるか否かについて判定される。これらの時間間隔がα以上の場合、Ｓ１２２に進み、α未満の場合にはＳ１２０の判定が繰り返されて待ち処理となる。
【００２３】
Ｓ１２２でモード決定部３００はカウントモードを２相カウントモードに変更し、Ｓ１２４に進み、ズームレンズ１００が停止する（Ｓ１２４）。１相カウントモードから２相カウントモードへの切替処理は、モータ２０２の停止直前にショートブレーキをかけた後で行われる。そしてリターン処理となり、再び、ズームレンズ１００の駆動開始信号の出力待ちの状態となる。
上記のように、モード決定部３００は、速度判定信号、位相差判定信号と、駆動制御信号に基いてカウントモードを決定する。速度判定信号はズームレンズ１００の駆動速度と速度判定用の閾値との比較結果を示し、位相差判定信号は前記時間間隔Ｂ１乃至Ｂ８と位相差判定用の閾値との比較結果を示す。ズームレンズ１００の駆動速度が閾値βよりも大きいことを判定条件の１つとして（図７のＳ１１０参照）、１相カウントモードへの変更が行われる。また当該駆動速度が閾値γよりも小さいことを判定条件の１つとして（図７のＳ１１８参照）、２相カウントモードへの変更が行われる。
【００２４】
位相差情報については、ズームレンズ１００の繰り出し動作時に、前記時間間隔Ｂ１乃至４のいずれかが閾値α未満であることを判定条件の１つとして、１相カウントモードへの変更が行われる。また繰り出し動作時にズームレンズ１００の駆動速度が閾値γ未満であって、かつ前記時間間隔Ｂ５乃至８の全てが閾値α以上であることを判定条件として、２相カウントモードへの変更が行われる。一方、ズームレンズ１００の繰り込み動作時には、前記時間間隔Ｂ５乃至８のいずれかが閾値α未満であることを判定条件の１つとして、１相カウントモードへの変更が行われる。また繰り込み動作時のズームレンズ１００の駆動速度が速度判定用の閾値未満であって、かつ、前記時間間隔Ｂ５乃至８の全てが位相差判定用の閾値以上であることを判定条件として、２相モードへの変更が行われる。
レンズを低速で駆動させるときの速度の制御性を向上させるために、モータの１回転当たりのパルス数を増加させた場合、高速駆動時に２相エンコーダの出力信号の周波数が高くなると、２相パルスの位相関係に狂いが生じるおそれがある。このような場合でも、本実施形態に係る上記モード切替処理によって、フォトインタラプタの個体差や機構部の組立のバラツキを考慮することなく、パルスの誤カウントを防止してレンズ位置を正確に検出することができる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略する。このことは後述する別の実施形態でも同様である。
図８は、位置検出部１１４の構成例を示すブロック図である。本例では１つの１相カウンタ３０４を備えており、入力切替部３０６を介して第１の相のパルスまたは第２の相のパルスが入力される。つまり、入力切替部３０６は、第１の相のパルスと第２の相のパルスの一方を選択して１相カウンタ３０４へ送る。２相カウントモードから１相カウントモードへの切替の際、ズームレンズ１００の駆動速度が第１の速度閾値を超えたと判定された後で、最初に検出するパルスエッジの相と異なる相のパルスが入力切替部３０６で選択される。該パルスを１相カウンタ３０４がカウントする。
【００２６】
１相カウンタ３０４は、１相カウントモードにて、システム制御部１０６が駆動制御部１０４に対して出力するズームレンズ１００の駆動方向を指示する信号が繰り出し方向を示す場合、入力されるパルスエッジが到来する毎に計数値に２を加算して出力する。すなわち、到来したパルスエッジの数の２倍の値が計数値として加算される。また、システム制御部１０６が駆動制御部１０４に対して出力するズームレンズ１００の駆動方向を指示する信号が繰り込み方向を示す場合、１相カウンタ３０４は、入力されるパルスエッジが到来する毎に計数値から２を減算して出力する。すなわち、到来したパルスエッジの数の２倍の値が計数値として減算される。さらに、１相カウンタ３０４は、第１のモード切替信号によってそれまでの計数値をゼロに設定（クリア）する。１相カウンタ３０４の出力は加算部３１０に送られ、第１の記憶部３０８の出力する計数値と加算される。
第２実施形態では、１相カウンタ３０４を１つ備えており、第１の相のパルスまたは第２の相のパルスが入力され、到来したパルスエッジの数の２倍の値が計数値として出力される。第２実施形態によれば、第１実施形態に比較して構成を簡素化できるので、コスト低減に寄与する。
【００２７】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
図９は位置検出部の構成例を示す。
第１の相のパルスと第２の相のパルスは入力切替部３２２に入力される（図にはトランスファ接点の記号で示す）。これらの入力信号については、２相カウンタ３０２と１相カウンタ３０４との間で排他的に切替制御が行われる。すなわち、入力切替部３２２はモード決定部３００から第１のモード切替信号を受信した場合、第１および第２の相のパルスを入力切替部３０６に送る。入力切替部３０６で選択された方のパルスは１相カウンタ３０４に入力され、そのカウント出力は加算部３１４に出力される。一方、入力切替部３２２はモード決定部３００から第２のモード切替信号を受信した場合、第１および第２の相のパルスを２相カウンタ３０２に送る。加算部３１４は、２相カウンタ３０２の出力と、１相カウンタ３０４の出力を単純に加算して出力することで、最終的にズームレンズ１００の位置検出信号としてのパルス計数値を出力する。但し、その場合、１相カウントモードから２相カウントモードへの切替を行うタイミング、および２相カウントモードから１相カウントモードへの切替を行うタイミングは、常に所定のパルスエッジの直後となるように規定する必要がある。
第３実施形態では、２相カウンタ３０２と１相カウンタ３０４への排他的な入力切替制御を行うことにより、構成を簡単化できるので部品点数の削減およびコスト低減に寄与する。
【符号の説明】
【００２８】
１００ ズームレンズ
１０２ 駆動部
１０４ 駆動制御部
１０６ システム制御部
１１０ 速度判定部
１１２ 位相差検出部
１１４ 位置検出部
２０２ モータ
２０４，２０６ フォトインタラプタ
２０８ パルス板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段による位置検出信号を用いて前記光学部材の駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光学機器であって、
前記駆動手段による前記光学部材の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させる信号発生手段と、
前記複数のパルスをカウントする多相カウンタと、
前記複数のパルスのいずれかをカウントする１相カウンタと、
前記複数のパルスのいずれかを用いて検出される前記光学部材の駆動速度が閾値を超える場合、前記１相カウンタによって前記複数のパルスのいずれかをカウントする第１のモードに変更し、前記光学部材の駆動速度が閾値以下である場合、前記多相カウンタによって前記複数のパルスをカウントする第２のモードに変更するモード決定手段を備え、
前記位置検出手段は、前記第１のモードにて前記１相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号および前記第２のモードにて前記多相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号を前記駆動制御手段に出力することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記多相カウンタは前記信号発生手段からの第１のパルスと第２のパルスをカウントする２相カウンタであり、
前記第１のパルスまたは前記第２のパルスの周期、あるいは前記第１のパルスおよび前記第２のパルスの周期を検出することで取得される前記光学部材の駆動速度を閾値と比較して判定結果を前記モード決定手段に出力する速度判定手段を備えており、
前記速度判定手段によって前記光学部材の駆動速度が前記閾値を超えると判定された場合、前記１相カウンタは前記第１のパルスまたは前記第２のパルスをカウントし、前記速度判定手段によって前記光学部材の駆動速度が前記閾値以下であると判定された場合、前記２相カウンタは前記第１のパルスおよび前記第２のパルスをカウントすることを特徴とする請求項１記載の光学機器。
【請求項３】
前記複数のパルスの間の位相差を検出する位相差検出手段をさらに備え、
前記位相差検出手段によって検出される位相差のいずれかが閾値未満である場合、前記モード決定手段は前記第２のモードから前記第１のモードに変更することを特徴とする請求項２記載の光学機器。
【請求項４】
前記複数のパルスの間の位相差を検出する位相差検出手段をさらに備え、
前記モード決定手段は、前記光学部材の駆動速度が速度判定用の閾値以下であって、かつ前記位相差検出手段によって検出される位相差の全てが位相差判定用の閾値以上である場合、前記第１のモードから前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項２記載の光学機器。
【請求項５】
前記光学部材は撮像光学系の変倍動作を行うレンズであり、
前記駆動手段は前記レンズを駆動するモータであって該レンズを繰り出し方向および繰り込み方向に移動させることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の光学機器。
【請求項６】
前記位相差検出手段は、
前記第２のパルスの立上りエッジから前記第１のパルスの立下りエッジまでの時間である第１の時間間隔と、
前記第１のパルスの立下りエッジから前記第２のパルスの立下りエッジまでの時間である第２の時間間隔と、
前記第２のパルスの立下りエッジから前記第１のパルスの立上りエッジまでの時間である第３の時間間隔と、
前記第１のパルスの立上りエッジから前記第２のパルスの立上りエッジまでの時間である第４の時間間隔を計測し、
前記第２のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り出し方向に移動する場合、前記モード決定手段は、前記第１乃至４の時間間隔のいずれかが閾値未満であると判定すると前記第１のモードに変更することを特徴とする請求項５記載の光学機器。
【請求項７】
前記位相差検出手段は、
前記第２のパルスの立上りエッジから前記第１のパルスの立上りエッジまでの時間である第５の時間間隔と、
前記第１のパルスの立上りエッジから前記第２のパルスの立下りエッジまでの時間である第６の時間間隔と、
前記第２のパルスの立下りエッジから前記第１のパルスの立下りエッジまでの時間である第７の時間間隔と、
前記第１のパルスの立下りエッジから前記第２のパルスの立上りエッジまでの時間である第８の時間間隔を計測し、
前記第２のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り込み方向に移動する場合、前記モード決定手段は、前記第５乃至８の時間間隔のいずれかが閾値未満であると判定すると前記第１のモードに変更することを特徴とする請求項５記載の光学機器。
【請求項８】
前記モード決定手段は、前記第１のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り出し方向に移動する場合、前記レンズの駆動速度が速度判定用の閾値未満であって、かつ前記第１乃至４の時間間隔の全てが位相差判定用の閾値以上であると判定すると前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項６記載の光学機器。
【請求項９】
前記モード決定手段は、前記第１のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り込み方向に移動する場合、前記レンズの駆動速度が速度判定用の閾値未満であって、かつ前記第５乃至８の時間間隔の全てが位相差判定用の閾値以上であると判定すると前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項７記載の光学機器。
【請求項１０】
前記モード決定手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに変更する第１のモード切替信号と、前記第１のモードから前記第２のモードに変更する第２のモード切替え信号を出力し、
前記第１のモード切替信号を受けて前記２相カウンタの出力する計数値を記憶する第１の記憶手段と、
前記１相カウンタの出力する計数値と前記第１の記憶手段に記憶された計数値を加算する第１の加算手段と、
前記第２のモード切替信号を受けて前記第１の加算手段の出力する計数値を記憶する第２の記憶手段と、
前記２相カウンタの出力する計数値と前記第２の記憶手段に記憶された計数値を加算する第２の加算手段と、
前記第１のモードでは前記第１の加算手段の出力する計数値を選択し、前記第２のモードでは前記第２の加算手段の出力する計数値を選択して出力する出力切替手段を備えることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項記載の光学機器。
【請求項１】
光学部材の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段による位置検出信号を用いて前記光学部材の駆動手段を制御する駆動制御手段を備えた光学機器であって、
前記駆動手段による前記光学部材の駆動状態に応じて、位相の異なる複数のパルスを発生させる信号発生手段と、
前記複数のパルスをカウントする多相カウンタと、
前記複数のパルスのいずれかをカウントする１相カウンタと、
前記複数のパルスのいずれかを用いて検出される前記光学部材の駆動速度が閾値を超える場合、前記１相カウンタによって前記複数のパルスのいずれかをカウントする第１のモードに変更し、前記光学部材の駆動速度が閾値以下である場合、前記多相カウンタによって前記複数のパルスをカウントする第２のモードに変更するモード決定手段を備え、
前記位置検出手段は、前記第１のモードにて前記１相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号および前記第２のモードにて前記多相カウンタの出力から得られる前記光学部材の位置検出信号を前記駆動制御手段に出力することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記多相カウンタは前記信号発生手段からの第１のパルスと第２のパルスをカウントする２相カウンタであり、
前記第１のパルスまたは前記第２のパルスの周期、あるいは前記第１のパルスおよび前記第２のパルスの周期を検出することで取得される前記光学部材の駆動速度を閾値と比較して判定結果を前記モード決定手段に出力する速度判定手段を備えており、
前記速度判定手段によって前記光学部材の駆動速度が前記閾値を超えると判定された場合、前記１相カウンタは前記第１のパルスまたは前記第２のパルスをカウントし、前記速度判定手段によって前記光学部材の駆動速度が前記閾値以下であると判定された場合、前記２相カウンタは前記第１のパルスおよび前記第２のパルスをカウントすることを特徴とする請求項１記載の光学機器。
【請求項３】
前記複数のパルスの間の位相差を検出する位相差検出手段をさらに備え、
前記位相差検出手段によって検出される位相差のいずれかが閾値未満である場合、前記モード決定手段は前記第２のモードから前記第１のモードに変更することを特徴とする請求項２記載の光学機器。
【請求項４】
前記複数のパルスの間の位相差を検出する位相差検出手段をさらに備え、
前記モード決定手段は、前記光学部材の駆動速度が速度判定用の閾値以下であって、かつ前記位相差検出手段によって検出される位相差の全てが位相差判定用の閾値以上である場合、前記第１のモードから前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項２記載の光学機器。
【請求項５】
前記光学部材は撮像光学系の変倍動作を行うレンズであり、
前記駆動手段は前記レンズを駆動するモータであって該レンズを繰り出し方向および繰り込み方向に移動させることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の光学機器。
【請求項６】
前記位相差検出手段は、
前記第２のパルスの立上りエッジから前記第１のパルスの立下りエッジまでの時間である第１の時間間隔と、
前記第１のパルスの立下りエッジから前記第２のパルスの立下りエッジまでの時間である第２の時間間隔と、
前記第２のパルスの立下りエッジから前記第１のパルスの立上りエッジまでの時間である第３の時間間隔と、
前記第１のパルスの立上りエッジから前記第２のパルスの立上りエッジまでの時間である第４の時間間隔を計測し、
前記第２のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り出し方向に移動する場合、前記モード決定手段は、前記第１乃至４の時間間隔のいずれかが閾値未満であると判定すると前記第１のモードに変更することを特徴とする請求項５記載の光学機器。
【請求項７】
前記位相差検出手段は、
前記第２のパルスの立上りエッジから前記第１のパルスの立上りエッジまでの時間である第５の時間間隔と、
前記第１のパルスの立上りエッジから前記第２のパルスの立下りエッジまでの時間である第６の時間間隔と、
前記第２のパルスの立下りエッジから前記第１のパルスの立下りエッジまでの時間である第７の時間間隔と、
前記第１のパルスの立下りエッジから前記第２のパルスの立上りエッジまでの時間である第８の時間間隔を計測し、
前記第２のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り込み方向に移動する場合、前記モード決定手段は、前記第５乃至８の時間間隔のいずれかが閾値未満であると判定すると前記第１のモードに変更することを特徴とする請求項５記載の光学機器。
【請求項８】
前記モード決定手段は、前記第１のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り出し方向に移動する場合、前記レンズの駆動速度が速度判定用の閾値未満であって、かつ前記第１乃至４の時間間隔の全てが位相差判定用の閾値以上であると判定すると前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項６記載の光学機器。
【請求項９】
前記モード決定手段は、前記第１のモードにて前記レンズが前記モータによって繰り込み方向に移動する場合、前記レンズの駆動速度が速度判定用の閾値未満であって、かつ前記第５乃至８の時間間隔の全てが位相差判定用の閾値以上であると判定すると前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項７記載の光学機器。
【請求項１０】
前記モード決定手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに変更する第１のモード切替信号と、前記第１のモードから前記第２のモードに変更する第２のモード切替え信号を出力し、
前記第１のモード切替信号を受けて前記２相カウンタの出力する計数値を記憶する第１の記憶手段と、
前記１相カウンタの出力する計数値と前記第１の記憶手段に記憶された計数値を加算する第１の加算手段と、
前記第２のモード切替信号を受けて前記第１の加算手段の出力する計数値を記憶する第２の記憶手段と、
前記２相カウンタの出力する計数値と前記第２の記憶手段に記憶された計数値を加算する第２の加算手段と、
前記第１のモードでは前記第１の加算手段の出力する計数値を選択し、前記第２のモードでは前記第２の加算手段の出力する計数値を選択して出力する出力切替手段を備えることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項記載の光学機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２５２１７６（Ｐ２０１２−２５２１７６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４９００（Ｐ２０１１−１２４９００）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【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２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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