DE69311039T2

DE69311039T2 - Verfahren zur Positionsermittlung

Info

Publication number: DE69311039T2
Application number: DE69311039T
Authority: DE
Inventors: Akihito Nakayama
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2013-09-09
Also published as: JP3173531B2; DE69311039D1; JPH06105206A; EP0588549A3; EP0588549A2; US5453684A; EP0588549B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Positionsfeststellungsverfahren
Es ist bekannt, daß bei einen Positionssensor zur Feststellung einer Position eines beweglichen Gegenstandes durch Abtastung einer sich wiederholenden periodischen Wellenform, welche durch den Sensor erzeugt wird, ein in einen A/D-Umsetzer einzugebendes Signal bezüglich des Verstärkungsfaktors und der Offset-Größe durch eine analoge Einstellungsschaltung eingestellt wird, welche außerhalb des Positionssensors vorgesehen ist, so daß sich das Signal, welche in den Umsetzer eingegeben wird, in einem idealen Zustand befindet.
Das oben beschriebene Verfahren erfordert jedoch eine von außen angeschlossene analoge Einstellungsschaltung, welche dann wieder eine Konstante der einzustellenden Schaltung für eine Anfangseinstellung der Schaltung erfordert. Anstatt die Einstellung mittels der von außen angeschlossenen analogen Einstellungsschaltung vorzunehmen, können Daten, wie z.B. Verstärkungsdaten und Offset-Werte in einer externen Speichereinrichtung gespeichert werden, um diese als feste Daten für die Einstellung zu verwenden. Jedoch erfordert dieses Verfahren eine Einstellvorrichtung zur Gewinnung der festen Daten. Darüber hinaus ist es, da beide der oben genannten Verfahren feste Verstärkungsfaktoren und Offset-Werte besitzen, für diese Verfahren unmöglich, eine Tenperaturänderung oder eine Sensor- Drift während eines gewöhnlichen Betriebs zu bewältigen. Die Temperaturänderung oder die Drift vermindern die Feststellungsgenauigkeit des Positionssensors.
Das US-Patent Nr. US-A-4 458 322 offenbart ein Positionsfeststellungsverfahren gemäß den vorliegenden Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die europäische Patentanmeldung Nr. EP-A-0 478 394 offenbart ein in großen und ganzen ähnliches Positionsfeststellungsverfahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Positionsfeststel lungsverfahren zur Feststellung einer Position eines beweglichen Gegenstandes durch Einfangen einer Vielzahl von wiederkehrender periodischen Wellenformen, welche von einem Positionssender kommen, und zur Durchführung einer Datenverarbeitung dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Bewegen des beweglichen Gegenstandes um mehr als eine Periode dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen;
Feststellen eines Maximalwertes und eines Minimalwertes von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen;
Ermitteln eines Verschiebungswertes und eines Verstärkungsfaktor von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage des festgestellten Maximalwertes;
Korrigieren der Verschiebungswerte und der Verstärkungsfaktoren dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen, so daß die Verschiebungswerte einander angepaßt sind und die Verstärkungsfaktoren einander angepaßt sind;
Korrigieren von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage der korrigierten Verschiebungswerte und Verstärkungsfaktoren; und
Feststellen der Position des beweglichen Gegenstandes auf der Grundlage der korrigierten wiederkehrenden periodischen Wellenformen;
dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn eine Geschwindigkeit des beweglichen Gegenstandes einen vorgegebenen Wert überschritten hat, die Feststellung des Maximalwertes und des Minimalwertes gestoppt wird und diese Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage eines Verschiebungswertes und eines Verstärkungsfaktor korrigiert werden, welche ermittelt wurden, bevor die Feststellung gestoppt worden ist.
Vorzugsweise wird eine Offset-Größe und ein Verstärkungsfaktor von jeder sich wiederholenden periodischen Wellenform für jede Periode aus der Wellenform hergeleitet, um den Offset-Wert und den Verstärkungsfaktor in Echtzeit zu korrigieren.
Vorzugsweise wird der Maximalwert und der Minimalwert zwischen sich überschneidenden Punkten der Wellenformen ermittelt.
Die Wellenformen können eine Sinuswelle und eine Cosinuswelle enthalten.
Die Wellenformen können dreiphasige Sinuswellen mit einer Phasendifferenz von 120 Grad zwischen diesen sein.
Vorzugsweise wird das Positionsfeststellungsverfahren bei einem Positionsfeststellungssystem eines optischen Systems einer Videokamera und/oder zur Fokussierung eines optischen Linsensystems angewendet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, welche weiter unten beschrieben wird, beseitigt die Notwendigkeit, eine äußere analoge Einstellungsschaltung sowie deren Einstellungsverfahren anzuwenden. Weiterhin kann, da keine äußere Speichereinrichtung erforderlich ist, eine Temperaturänderung und eine Drift der Ausgangssignale des Sensors korrigiert werden, um eine Positionsfeststellung von hoher Genauigkeit sicherzustellen. Die Position eines beweglichen Gegenstandes kann daher mit großer Genauigkeit festgestellt werden.
Die Erfindung wird nun weiterhin anhand eines erläuternden und nicht einschränkenden Beispiels im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Magnetoresistenz-Positionssensors (im Folgenden als MR-Sensor bezeichnet) ist, welcher bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zoomlinsensystem angewendet wird;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung ist, welche einen Fokussierungsblock eines Zoomlinsenmechanismus des Zoomlinsensystems von Fig. 1 darstellt, wobei der MR-Sensor in dem Fokussierungsblockblock installiert ist;
Fig. 3 eine Zeichnung ist, welche ein Muster. von magnetischen Widerstandselementen und eines linearen Anzugsmagneten für z. B. Sinus- und Cosinusausgangssignalmäster des MR-Sensors von Fig. 2 darstellt;
Fig. 4 ein Diagramm ist, welches ein Beispiel eines Ausgangssignals des MR-Sensors von Fig. 2 darstellt, welches unmittelbar nach den Verstärkern von Fig. 1 erhalten wird;
Fig. 5 ein Diagramm ist, welches ein Beispiel eines Ausgangssignals des MR-Sensors von Fig. 2 mit seinen korrigierten Verstärkungs- und Offset-Werten darstellt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, welches einen Ablauf der Einstellung des Verstärkungs- und Offset-Wertes beschreibt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm ist, welches einen Ablauf der Detektion eines Maximalwertes und eines Minimalwertes der korrigierten Daten beschreibt; und
Fig. 8 ein Flußdiagramm ist, welches einen Ablauf der Echtzeitkorrektur eines Verstärkungs- und eines Offset-Wertes der korrigierten Daten zeigt.
Die Erfindung wird genauer mittels einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile für mehrere Ansichten kennzeichnen, wobei Fig. 1 einen Aufbau eines MR-Sensors darstellt, welcher bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wie sie bei einem Zoonlinsensystem angewendet wird, während Fig. 2 den MR-Sensor darstellt, wie er bei einem optischen System einer Videokamera angewendet wird.
In Fig. 1 besitzt ein Linsentübus 10 einen zu beschreibenden Fokussierungseinstellungsblock. Ein MR-Sensor 100, welcher in dem Linsentübus 10 vorgesehen ist, ist mit zwei Verstärkern 12 und 14 verbunden. Die Verstärkungsfaktoren von jedem Verstärker betragen jeweils G. Die Verstärker 12 und 14 sind jeweils mit Abtast-Halte(S/H)-Schaltungen 16 und 18 verbunden. Im Idealfall erzeugt der MR-Sensor zwei sich wiederholende periodische Wellenformsignale Asinθ und Acosθ. In Wirklichkeit jedoch enthält das Ausgangssignal des MR-Sensors eine Unstimmigkeit zwischen den Wellenfomsignalen bezüglich des Offest-Wertes und des Verstärkungsfaktors. Daher erzeugt der MR-Sensor zwei sich wiederholende Wellenformsignale, von denen jedes den Offset-Wert und den Verstärkungsfaktor enthält; d. h. (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G. Die Signale (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G werden jeweils den Verstärkern 12 und 14 zugeführt, um jeweils den Abtast-Halte-Schaltungen 16 und 18 als Bsinθ + S und Ccosθ + T zugeführt zu werden.
Die Abtast-Halte-Schaltungen 16 und 18 sind über eine analoge Multiplexschaltung 20 mit einem A/D-Umsetzer 22 verbunden. Der A/D-Umsetzer 22 ist mit einer CPU 30 verbunden.
Die CPU 30 ist mit den Abtast-Halte-Schaltungen 16 und 18 und der analogen Multiplexschaltung 20 verbunden, um an jede von diesen ein Befehissignal auszugeben. Die CPU 30 ist außerdem mit einem Treiber 33 verbunden und weist den Treiber 33 an, einen Linearmotor 112 zum direkten Antrieb des Fokussierungseinstellungsblocks in dem Linsentübus 10 zu steuern.
Es wird Bezug auf Fig. 2 genommen, in welcher der MR-Sensor 100 in dem Fokussierungseinstellungsblock als eine Positionsfeststellungseinrichtung verwendet wird, welche vom Abtasttyp ist. Der Linsentübus 110 oder das Gehäuse dieses optischen Linsensystems enthält den Linearmotor 112, eine Linse 120, eine Bezugsachse 126, eine untere Führung 127, ein Lager 130, den MR-Sensor 100 und eine CCD 129.
Der MR-Sensor 100 ist gegenüber einem Magneten 200 angeordnet. Der MR-Sensor ist fest an einer Innenfläche des Gehäuses 110 befestigt. Der Magnet ist fest an dem Lager 130 befestigt. Der MR-Sensor 100 ist ausgelegt, um die oben beschriebenen zwei sich wiederholenden periodischen Wellenfomsignale (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G für jeden Anziehungsabstand λ des Magneten 200 zu erzeugen.
Der Linearmotor 112 ist der Linearmotor für den direkten Antrieb vom Schwingspulentyp. Der Linearmotor 112 besitzt einen Magneten 150, ein Joch 152 und eine Antriebsspule 154. Wenn dieser Linearmotor 112 in Betrieb ist, bewegen sich das Lager 130 und der Magnet 200 zusammen mit der Linse 120 in eine Richtung des Pfeils A.
Auf dem Lager 130 ist eine Dämpfungsspule 160 fest befestigt. Die Dämpfungsspule 160 und der Dämpfungsmagnet 162 bilden eine Bremseinrichtung für den Linearmotor.
Fig. 3 zeigt die Wirkungsprinzipien des MR-Sensors. Gegenüber dem Magneten 200 ist ein MR-Muster 210 angeordnet. Der Magnet 200 wird z.B. linear mit einer Periode λ von mehreren 100 µm angezogen. Das MR-Muster 210 besteht aus Mustern von magnetischen Widertsandselementen x und y, welche mit λ/2 beabstandet sind. Die magnetischen Widerstandselemente x und y des Musters sind in Reihe zwischen den Gleichstromanschlüssen Vcc und -Vcc angeordnet. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt, wenn sich der Magnet 200 zusammen mit einer Bewegung des Lagers 130 und der Linse 120, deren Position gemessen werden soll, bewegt, das MR-Muster eine sich wiederholende periodische Wellenform, welche sich in Form einer Sinuswelle um das Massepotential GND entsprechend der Bewegung des Magnets 200 verändert.
Wenn zwei der oben beschriebenen MR-Muster 210 mit einer Offset-Größe von λ/4 angeordnet sind, besitzen die Ausgangssignale (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G, welche durch Einschließen eines Offset-Wertes und eines Verstärkungsfaktors, welche in den Signalen Asinθ und Acosθ enthalten werden, die die Periode λ und die Amplitude A, wobei jeder Wert erzeugt wird, wenn sich das Lager 130 bewegt.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Ausgangssignals der Verstärker 12 und 14 mit dem Verstärkungsfaktor G von Fig. 1. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, besteht eine Diskrepanz zwischen den Ausgangssignalen bezüglich des Verstärkungsfaktors und des Offset- Wertes des MR-Sensors 100, so daß diese zwei sich wiederholenden periodischen Wellenformen wegen eines Genauigkeitsmangels nicht als eine Positionsinformation verwendet werden können. Entsprechend wird der Verstärkungsfaktor und der Offset-Wert, wie es beschrieben werden wird, korrigiert, und die sich wiederholenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage des korrigierten Verstärkungsfaktors und des korrigierten Offset-Wertes, welche in Fig. 5 gezeigt sind, werden zur Positionsabtastung verwendet.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für einen Ablauf der Einstellung des Verstärkungsfaktors und des Offset-Wertes durch Antreiben oder Rückstellen des Zoomlinsensystems.
Zuerst wird in den Schritten S6-1 und S6-2 ein Minimalwert eines dynamischen Datenbereichs in die Maximalwertregister SMAX und CMMK als ein Vorgabe-(Anfangs-)Wert eingegeben, und ein Maximalwert des dynamischen Datenbereichs wird in die Minimalwertregister SMIN und CMIN als ein Vorgabe-(Anfangs-)Wert eingegeben. Es sollte festgehalten werden, daß die Anfangswerte nicht speziell beschränkt sind; sie können alle Punkte auf den sich wiederholenden periodischen Wellenformen annehmen.
Dann gibt die CPU 30 ein negativ (-) gerichtetes konstantes Vorschübgeschwindigkeitsbefehlssignal an den Treiber 33 von Fig. 1, wie in dem Schritt 56-3 von Fig. 6 gezeigt ist. Das zu messende Objekt, d.h. der Träger 130 und die Linse 120, wird um mehr als eine Periode der sich wiederholenden periodischen Wellenform bewegt. Entsprechend, wie in Schritt S6-4 gezeigt ist, werden die Ausgangssignale (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G des MR-Sensors 100 jeweils den Verstärkern 12 und 14 und den Abtast-Halte-Schaltungen 16 und 18 und dann jeweils der analogen Multiplexschaltung 20 und dem A/D-Umsetzer 22 zugeführt, um jeweils in Signaldaten sin(n) und cos(n) umgesetzt zu werden.
Die CPU 30 detektiert einen Maximalwert und einen Minimalwert von jedem der oben beschriebenen sin(n)- und cos(n)-Signalen entsprechend einem in Fig. 7 gezeigten Ablauf. D.h. die CPU 30 bestimmt, ob SMAX größer als sin(n) ist; wenn gefunden wird, daß SMAX größer als der Wert von sin(n) ist, dann bestimmt die CPU, ob der Wert von sin(n) größer als SMIN ist. Wenn jedoch festgestellt worden ist, daß SMAX kleiner als der Wert von sin(n) ist, wird SMAX als mit dem Wert von sin(n) übereinstimmend betrachtet.
Wenn gefunden worden ist, daß sin(n) größer als SMIN ist, bestimmt die CPU, ob CMAX größer als der Wert von cos(n) ist. Wenn sich herausgestellt hat, daß der Wert sin(n) kleiner als SMIN ist, wird der Wert von sin(n) als mit SMIN übereinstimmend betrachtet.
Wenn gefunden wurde, daß CMAX größer als der Wert von cos(n) ist, bestimmt die CPU, ob der Wert von cos(n) größer als CMIN ist. Wenn sich jedoch herausgestellt hat, daß der Wert von cos(n) größer als CMAX ist, wird cos(n) als mit CMAX übereinstimmend betrachtet und die CPU bestimmt, ob der Wert cos(n) größer als CMIN ist.
Wenn gefunden wurde, daß cos(n) größer als CMIN ist, geht das Verfahren weiter zum Schritt S6-6 von Fig. 6. Wenn sich jedoch herausgestellt hat, daß cos(n) kleiner als CMIN ist, wird CMIN als dem Wert von cos (n) übereinstimmend betrachtet und das Verfahren geht weiter zum Schritt S6-6.
Auf diese Weise wiederholt die CPU 30 die Schritte S6-3 bis S6-6 für eine gewisse Zeitperiode oder mit einer bestimmten Anzahl, um Maximal- und Minimalwerte der periodischen Wellenformen sin(n) und cos(n) zu erhalten, welche bei einem negativ gerichteten Vorschub eingebracht werden.
Dann gibt, wie in den Schritten S6-7 bis S6-10 von Fig. 6 gezeigt ist, die CPU ein positives (+) gerichtetes konstantes Vorschübgeschwindigkeitsbefehlssignal an den Treiber 33, wie im Schritt S6-7 von Fig. 6 gezeigt ist, in derselben weise wie in den Schritten S6-3 bis S6-6. Der zu messende Gegenstand, d. h. das Lager 130 und die Linse 120, wird über mehr als eine Periode der sich wiederholenden periodischen Wellenform angetrieben.
So wie sich das Lager 130 bewegt, erzeugt der MR-Sensor 100 (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G. Wie im Schritt S6-8 gezeigt ist, werden die Ausgangssignale (Bsinθ + S)/G und (Ccosθ + T)/G des MR-Sensors jeweils den Verstärkern 12 und 14 und jeweils den Abtast-Halte-Schaltungen 16 und 18 und dann der analogen Multiplexschaltung 20 und dem A/D-Umsetzer 22 zugeführt, um jeweils in sin(n)- und cos(n)-Signale umgesetzt zu werden.
Die CPU wiederholt diese Schritte S6-7 bis S6-10 für eine gewisse Zeitperiode oder mit einer bestimmte Anzahl, um Maximalund Minimalwerte der periodischen Wellenformen sin(n) und cos(n) zu erhalten, welche bei einem positiv gerichteten Vorschub eingebracht werden.
Nun wird der Maximalwert (SMAX) des sinusförmigen Eingangssignals nach dem Ende des oben beschriebenen Ablaufs von Fig. 6 SINMAX sein, während der Maximalwert (CMAX) des cosinusförmigen Eingangssignals COSMAX sein wird. Der Minimalwert (SMIN) des sinusförmigen Eingangs wird SINMIN sein, während der Minimalwert (CMIN) des cosinusförmigen Eingangssignals COSMIN sein wird. Ein Verstärkungsfaktor und ein Offset-Wert von jedem sinusförmigen Eingangssignal und jedem cosinusförmigen Eingangssignal werden wie folgt aussehen.
Der Offset-Wert SOFF des sinusförmigen Eingangssignals ist durch die Gleichung (1) gegeben. Der Offset-Wert COFF des cosinusförmigen Eingangssignals ist durch die Gleichung (2) gegeben. Der Verstärkungsfaktor SGAIN des sinusförmigen Eingangssignals ist durch die Gleichung (3) gegeben. Der Verstärkungsfaktor CGAIN des cosinusförmigen Eingangssignals ist durch die Gleichung (4) gegeben. Der D-Bereich in den Gleichungen (3) und (4) kennzeichnet jeweils einen dynamischen Datenbereich. Es sollte festgestellt werden, daß bei dieser Ausführungsform die CPU 30 die Verstärkungsfaktoren der sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignale als Inkremente mit einer Amplitude von jeder sich wiederholenden periodischen Wellenform, welche sich in dem dynamischen Bereich befinden, herleitet; jedoch kann diese Amplitude so lange irgend ein beliebiger Wert sein, wie er für beide der sich wiederholenden periodischen Wellenformen gemeinsam ist.
SOFF = (SINMAX+SINMIN)/2 ... (1)
COFF = (COSMAX+COSMIN)/2 ... (2)
SGAIN = D-Datenbereich/ (SINMAX-SINMIN) ... (3)
CGAIN = D-Bereich/(COSMAX-COSMIN) ... (4)
Die CPU 30 berechnet die Verstärkungsfaktoren und die Offset- Werte aus den Gleichungen (1) bis (4) und korrigiert die erhaltenen Verstärkungsfaktoren und Offset-Werte der sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignale jeweils mittels der Gleichungen (5) und (6):
[sin(n) - SOFF] * SGAIN ... (5)
[cos(n) - COFF] * CGAIN ... (6)
Die Datenkorrektur wird mittels der Gleichungen (5) und (6) realisiert; d.h., die korrigierten sich wiederholenden periodischen Wellenformen werden als korrigierte Daten erhalten.
Es wird Bezug auf Fig. 5 genommen, in welcher die sich wiederholenden periodischen Wellenformen Asinθ und Acosθ korrigierte Daten des MR-Sensors sind. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, besitzen die Datensignale nach der Korrektur jeweils den korrigierten Offset-Wert und den korrigierten Verstärkungsfaktor, so daß sie ein sinusförmiges Signal und ein cosinusförmiges Signal bereitstellen, welche miteinander übereinstimmen und über den D-Bereich vollständig um die Daten 0 herum abgelenkt werden. Die Durchführung der Datenverarbeitung bei diesen sinusförmigen und cosinusförmigen Signalen realisiert ein Präzisionspositionsfeststellungssystem.
Es wird nun Bezug auf Fig. 8 genommen, welche den Ablauf einer Echtzeitkorrektur des Verstärkungsfaktors und des Offset- Wertes während eines Zoomvorgangs des Zoomlinsensystems zeigt.
Zuerst wird das Verfahren, welches durch die Schritte 58-1 und S8-2 von Fig. 8 gekennzeichnet ist, auf die gleiche Weise wie die Schritte S6-1 bis S6-5 von Fig. 6 durchgeführt. D.h., die CPU 30 korrigiert die eingegebenen sich wiederholenden penodischen Wellenformen auf der Grundlage der aktuellen Offset- Werte und Verstärkungsfaktoren unter Verwendung der Gleichungen (5) und (6), um die sin(n)- und cos(n)-Signale zu erhalten.
Dann führt die CPU 30 den Ablauf von Fig. 7 für die sin(n)- und den cos(n)-Signale durch, um die Maximalwertregister für die SMAX- und CMAX-Eingangssignale und die Minimalwertregister für die SMIN- und CMIN-Eingangssignale auf den neuesten Stand zu bringen.
In den Schritten S8-2 und S8-3 von Fig. 8 vergleicht die CPU 30 die sin(n)-Signale mit den cos(n)-Signalen. Wenn gefunden wurde, daß das sinusförmige Eingangssignal größer als das cosinusförmige Eingangssignal ist, wird die Variable D(n) auf 1 gesetzt; andernfalls wird sie auf 0 gesetzt (siehe Schritte S8-4 und S8-5). Ein Größenverhältnis der Variablen D(n) mit den sinusförmigen und cosinusförmigen Eingangssignalen ist derart, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
Im Schritt S8-6 vergleicht die CPU 30 die aktuelle Variable D(n) mit einem Wert D(n-1) einer Variablen D(n), welche bei einer vorhergehenden Abtastung erhalten wurde, um das Größenverhältnis zwischen den Eingangssignalen für jede Veränderung während der Abtastung zu überprüfen.
Wenn eine Veränderung in dem Größenverhältnis gefunden wird, führt die CPU 30 den Schritt S8-7 aus. In dem Schritt S8-7 bestimmt die CPU 30, ob eine Maximalgeschwindigkeit VELMAX des Gegenstandes während der Messung, bis sich D(n) geändert hat, höher als ein Bezugswert ist. Da die Geschwindigkeit des Gegenstandes während der Messung ansteigt, werden die eingegebe nen Wellenformen gröber abgetastet, was die Genauigkeit der gemessenen Daten verringert. Um zu verhindern, daß die Genauigkeit sinkt, führt die CPU 30 den Vergleich im Schritt S8-7 durch. Wenn gefunden wird, daß die Geschwindigkeit größer als der Bezugswert ist, führt die CPU 30 den Schritt S8-14 aus, welcher eine Routine zur Initialisierung der Maximalwertregister und der Minimalwertregister beinhaltet.
Auf diese Weise werden die Maximal- und Minimalwerte auf den neuesten Stand gebracht. Wenn die Geschwindigkeit den Bezugswert überschritten hat, stoppt die CPU 30 das Update der Maximal- und Minimalwerte in dem Korrekturablauf, um zu verhindem, daß die Datengenauigkeit aufgrund des groben Abtastens sinkt, um genauere Verstärkungsfaktoren und Offset-Werte wieder zugeben.
In den Schritten S8-8 und S8-9 erstellt die CPU 30 einen abso luten Wert der Positionsdifferenz zwischen dem Punkt POS(n-1), an welchem vorher eine Anderung der Größe stattgefunden hat, und einem Punkt POS(n), an welchem zu dieser Zeit (die aktuelle Position) eine Veränderung der Größe stattgefunden hat. Der absolute Wert wird als DIF ausgedrückt. In dem Schritt S8-10 vergleicht die CPU 30 den absoluten Wert DIF mit dem Bezugswert, um zu bestimmen, ob die Anderung durch Durchlaufen desselben Schnittpunkts oder eines folgenden Schnittpunktes nach einem Scheitelpunkt verursacht worden ist. Der Bezugswert befindet sich annähernd zwischen λ/2 und λ/4.
Falls die Veränderung stattgefunden hat, wenn derselbe Punkt durchlaufen wird, ist es nicht sicher, ob der Scheitelpunkt detektiert worden ist oder nicht, so daß das Verfahren zu dem Schritt S8-14, der Routine zur Initialisierung der Maximalwert- und Minimalwertregister, springt. Wenn gefunden wurde, daß der Wert DIF höher als der Bezugswert ist, zeigt dies an, daß die Scheitelpunkte (die Maximal- und Minimalwerte) der eingegebenen Wellenform detektiert worden sind, was das Verfahren veranlaßt, zum Schritt S8-11 zu gehen, um die Maximalund Minimalwerte auf den neuesten Stand zu bringen.
In dem Schritt S8-11 bestimmt die CPU 30 den D(n)-Wert. Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, werden, wenn sich der Wert von D(n) von 1 auf 0 geändert hat, der Maximalwert des sinusförmigen Eingangssignals und der Minimalwert des cosinusförmigen Eingangssignals während der Anderung detektiert, was zu einem Update der Werte von SINMAX und COSMIN führt (im Schritt S8- 12).
Wenn sich D(n) von 0 auf 1 geändert hat, werden der Minimalwert des sinusförmigen Eingangssignals und der Maximalwert des cosinusförmigen Eingangssignals detektiert, was zu einem Update Werte von SINMIN und COSMAX führt (im Schritt S8-13).
Im Schritt S8-14 werden die Maximalwert- und Minimalwertregister zur Detektion des nächsten Scheitelpunkts initialisiert. Der Maximalwert des dynamischen Datenbereichs wird in die Maximalwertregister SMAX und CMAX eingegeben, während der Mmimalwert des dynamischen Bereichs in die Minimalwertregister SMIN und CMIN eingegeben wird. Der Datenwert 0 wird in ein Register VELMAX für die maximale Geschwindigkeit eingegeben.
In den Schritten S8-15 bis S8-17 ermittelt die CPU 30 den Maximalwert des absoluten Werts der Geschwindigkeit bis sich der Wert D(n) ändert. Schließlich, wenn die CPU 30 bestimmt, daß im Schritt S8-18 D(n-1) gleich D(n) ist, wird diese Unterbrechungsroutine beendet.
Auf diese Weise wird bei dem oben beschriebenen Ablauf für jeden Kreuzungspunkt zwischen den korrigierten Eingangsdaten bei der Detektion der Maximal- und Minimalwerte der Daten ein Bereich bereitgestellt, und es werden die Maximal- und Mmimalwerte des Bereichs erhalten, um die Detektion der Scheitelpunkte der eingegebenen periodischen Wellenformen sehr leicht zu verwirklichen.
Bei Verwendung des oben beschriebenen Ablaufs kann ein charakteristischer Fehler der Offset-Spannung und des Verstärkungsfaktors in dem Sensor-Ausgangssignal, welcher durch eine Temperaturänderung oder dergl. verursacht worden ist, korrigiert werden, wodurch ein hochgenaues Positionsfeststellungssystem verwirklicht wird, was mit dem Stand der Technik unmöglich ist.
Die Anwendung des oben beschriebenen Positionsfeststellungsverfahren bei einem Positionsfeststellungssystem eines optischen Systems einer Videokamera schließt z.B. die Verwendung einer herkömmlichen Verstärkungsfaktor- und Offset-Einstellungsschaltung aus, reduziert die Größe, das Gewicht und den Preis des Systems, ebenso erhöht sie die Fokussierungsfähigkeit infolge einer vergrößerten Positionsgenauigkeit.
Es sollte festgestellt werden, daß bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Positionsfeststellungstätigkeit während der Zeit, in welcher das System eingerichtet oder zurückgestellt wird, durchgeführt werden kann.

Claims

1. Positionsfeststellungsverfahren zur Feststellung einer Position eines beweglichen Gegenstandes durch Einfangen einer Vielzahl von wiederkehrender periodischen Wellenformen, welche von einen Positionssender (100) kommen, und zur Durchführung einer Datenverarbeitung dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Bewegen des beweglichen Gegenstandes um mehr als eine Periode dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen;

Feststellen eines Maximalwertes und eines Minimalwertes von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen;

Ermitteln eines Verschiebungswertes und eines Verstärkungsfaktor von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage des festgestellten Maximalwer tes;

Korrigieren der Verschiebungswerte und der Verstärkungsfaktoren dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen, so daß die Verschiebungswerte einander angepaßt sind und die Verstärkungsfaktoren einander angepaßt sind;

Korrigieren von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage der korrigierten Verschiebungswerte und Verstärkungsfaktoren; und

Feststellen der Position des beweglichen Gegenstandes auf der Grundlage der korrigierten wiederkehrenden periodischen Wellenformen;

dadurch gekennzeichnet,

daß, wenn eine Geschwindigkeit des beweglichen Gegenstandes einen vorgegebenen Wert überschritten hat, die Feststellung des Maximalwertes und des Minimalwertes gestoppt wird und diese Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen auf der Grundlage eines Verschiebungswertes und eines Verstärkungsfaktor korrigiert werden, welche ermittelt wurden, bevor die Feststellung gestoppt worden ist.

2. Positionsfeststellungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Verschiebungswert und der Verstärkungsfaktor von jeder dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen aus diesen für jede Periode gewonnen werden, um den Verschiebungswert und den Verstärkungsfaktor in Echtzeit zu korrigieren.

3. Positionsfeststellungsverfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Maximalwert und der Minimalwert zwischen sich überschneidenden Punkten dieser Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen ermittelt werden.

4. Positionsfeststellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem diese Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen eine Sinuswelle und eine Cosinuswelle enthalten.

5. Positionsfeststellungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem diese Vielzahl von wiederkehrenden periodischen Wellenformen dreiphasige Sinuswellen mit einer Phasendifferenz von 120 Grad zwischen diesen sind.

6. Positionsfeststellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches bei einem Positionsfeststellungssystem eines optischen Systems einer Videokamera angewendet wird.