JP2005003559A

JP2005003559A - 位置検出装置、光学装置および位置検出方法

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Publication number: JP2005003559A
Application number: JP2003168384A
Authority: JP
Inventors: Yasusuke Morimoto; 庸介森本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】電源投入時又はシステムリセット時の直後において、迅速に対象物の制御を安定させる。
【解決手段】対象物１の移動に応じて少なくとも２相の周期的に変化する位置検出信号を出力する信号出力手段２ａと、各位置検出信号について、調整データを用いてゲインおよびオフセット調整を行う信号調整手段６ａと、ゲインおよびオフセット調整された位置検出信号に基づいて対象物の位置を求める演算手段７と、調整データを不揮発的に記憶可能な不揮発性記憶手段１３とを有する。不揮発性記憶手段は、該位置検出装置の過去の動作時にゲインおよびオフセット調整に用いた調整データを少なくとも今回の動作時まで保持し、信号調整手段は、今回の該位置検出装置の動作開始に際して、不揮発性記憶手段に記憶された調整データを用いてゲインおよびオフセット調整を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗（ＭＲ）素子や光学センサを用いた位置検出技術およびこれを光学系の合焦などに適用したレンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子という）を用いた位置検出装置では、複数相のＭＲ素子からの正弦波状の信号成分のうち直線性に優れた信号成分を持つ相を選択して、その信号成分を内挿する演算を行い位置を検出している。
【０００３】
ここで、ＭＲ素子からの複数相の出力は、図１２に示すように一般にその振幅、および振幅中心のレベルが異なっている。このままでは位置の検出に使用した場合に十分な精度が得られないため、図１３に示すように振幅および振幅中心がそろうようにゲインおよびオフセットが調整される。
【０００４】
ここで、ＭＲ素子の出力のゲインおよびオフセットは、個々の製品におけるセンサの組み付け誤差や回路の電気的特性の誤差、センサの温度による特性変化などにより変動する。レンズの位置検出精度を高く保つためには、これらに応じて適切にゲインおよびオフセットを調整する必要がある。
【０００５】
この調整を行う方法として、以下の手段が提案されている。すなわち、電源投入時又はシステムのリセット時に測定対象物であるレンズをＭＲセンサの正弦波出力の１周期分以上動かし、そのときＡ／Ｄコンバータから所定周期でサンプリングしたセンサ出力の最大値と最小値よりゲイン・オフセット調整データを求める。
【０００６】
そしてこの調整データを用いて、振幅および振幅中心がそろうようにＡ／Ｄコンバータから取り込まれたセンサ出力データを加工することでゲインおよびオフセットが調整される。
【０００７】
具体的には、ＭＲセンサ出力の最大値をＭＡＸ、最小値をＭＩＮとすると、調整データであるゲインＧＡＩＮ、オフセットＯＦＦＳＥＴは以下の式（１），（２）で計算される。ただし、ＲＡＮＧＥは調整後のセンサ出力データのダイナミックレンジである。
【０００８】
【数１】

【０００９】
【数２】

【００１０】
ここで得られたＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴより、ＭＲセンサ出力ＭＲに対して式（３）の補正式を適用することにより、ゲインおよびオフセットが調整された出力ＯＵＴＰＵＴが得られる。
【００１１】
【数３】

【００１２】
このようなＭＲセンサからの出力のゲインおよびオフセット調整については、特許文献１等にて提案されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−１０５２０６号公報（特許請求の範囲、図１等）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例での調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ）を得るためには、電源投入時またはシステムのリセット時にレンズをＭＲセンサの正弦波出力の１周期分以上動かす必要がある。
【００１５】
ここで、ＭＲセンサ出力の１周期内の最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを正確に得るためには、図１４に示すように、レンズを十分遅い速度で動かし、確実に最大値および最小値をサンプリングできるようにしなければならない。これは、レンズが高速で動いた場合には、図１５に示すように、サンプリングが上記１周期に対して粗くなり、１周期内の最大値および最小値をサンプリングすることができないためである。
【００１６】
一方、電源投入時又はシステムリセット時には、ＭＲセンサ出力の１周期内の最大値および最小値が不明であるので、適当な所定の初期データを用いて位置演算を行う。但し、この初期データは、前述した誤差を加味したものではないので、正確な位置演算はできない。
【００１７】
ここで、ＭＲ素子による位置検出を光学系のレンズ位置制御に用いた場合、レンズの制御はＭＲ素子による位置検出結果をフィードバックしたサーボ制御で実現される。ところが、前記の理由により、電源投入時又はシステムリセット時には位置演算が不正確であるので、レンズ制御が不安定となり、レンズが機械的可動部端まで一気に高速で移動してしまう現象が発生する。
【００１８】
このため、電源投入時又はシステムリセット時の直後はレンズの移動速度が速すぎて、サンプリングが粗くなり、正確なＭＲセンサ出力の最大値および最小値が得られない。
【００１９】
従来は、レンズを複数回往復運動させる制御を行い、レンズ制御を徐々に安定させることで移動速度を制御可能にし、調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ）を得ていた。しかしながら、この手法では、正確な調整データは得られるものの、レンズを複数回往復させるためにレンズリセット時間が余計にかかってしまう。
【００２０】
本発明は、電源投入時又はシステムリセット時の直後において、迅速に対象物の制御を安定させることができるようにした位置検出装置および位置検出方法を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の位置検出装置は、対象物の移動に応じて少なくとも２相の周期的又は正弦波状に変化する位置検出信号を出力する信号出力手段と、各位置検出信号について、調整データを用いてゲインおよびオフセット調整を行う信号調整手段と、ゲインおよびオフセット調整された前記位置検出信号に基づいて対象物の位置を求める演算手段と、調整データを不揮発的に記憶可能な不揮発性記憶手段とを有する。そして、不揮発性記憶手段は、該位置検出装置の過去の動作時にゲインおよびオフセット調整に用いた調整データを少なくとも今回の動作時まで保持し、信号調整手段は、今回の該位置検出装置の動作開始に際して、不揮発性記憶手段に記憶された調整データを用いて上記ゲインおよびオフセット調整を行う。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１には、本発明の実施形態１である位置検出装置を有するカメラ（光学装置）の構成を示している。なお、図１では、ＭＲセンサの出力をサイン波とコサイン波の２相としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３相以上の出力を持っていてもよい。また、これらＭＲセンサの出力のように正弦波状に変化するものに限らず、周期的に変化するものであればよい。
【００２３】
図１において、１００はカメラであり、１１０は該カメラ１００に設けられたレンズ鏡筒である。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒一体型のカメラについて説明するが、本発明は交換型のレンズ装置にも適用することができる。
【００２４】
１２０はレンズ鏡筒１１０内に設けられた撮影光学系であり、１は該撮影光学系１２０に含まれるフォーカスレンズ（光学素子）である。このフォーカスレンズ１はレンズ駆動モータ１０からの駆動力が不図示の駆動機構を介して伝達されることにより、光軸方向（図１の左右方向）に移動する。
【００２５】
また、２０はＣＣＤ７やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子であり、撮影光学系１２０により形成された被写体像を受け、これを光電変換する。撮像素子２０から出力された信号は、不図示の処理回路で様々処理が施されて映像信号となり、不図示の記録媒体（テープ、半導体メモリ、光ディスク等）に記録されたり、不図示の電子ビューファインダー（ＬＣＤ等）に表示されたりする。なお、本実施形態のカメラでは、撮像素子２０からの出力信号から得られた映像信号を記録媒体に記録するカメラモードと、既に記録媒体に記録された映像を電子ビューファインダー（ＬＣＤ等）に表示したり、出力したりする再生モードの設定が可能である。
【００２６】
２ａはフォーカスレンズ１と一体的に光軸方向に移動する検出マグネット（磁気部材）である。この検出マグネット２ｂには、光軸方向（位置検出装置における測定軸方向）にて交互に逆極性となるように所定パターンで着磁されている。
【００２７】
２ａはＭＲセンサ（磁気検出手段）であり、検出マグネット９０１に対して所定のギャップを介して対向配置されている。ＭＲセンサ２ａは、フォーカスレンズ１と連動した検出マグネット２ｂの移動に伴う磁界の変化に応じて、サイン波とコサイン波の２相の信号を出力する。
【００２８】
ＭＲセンサ２ａからの２相の出力（アナログ信号）はそれぞれ、アナログアンプ３ａ，３ｂにより増幅され、サンプルホールド回路４ａ，４ｂを経てＡ／Ｄコンバータ５によりデジタル信号に変換される。
【００２９】
デジタル変換されたＭＲセンサ出力は、ゲイン・オフセット調整部６にてゲインおよびオフセットが調整された後、位置演算部７に入力される。位置演算部７はこれらゲイン・オフセット調整後の２相の入力信号（位置検出信号）に基づいてフォーカスレンズ１の位置を示すレンズ位置データを演算する。
【００３０】
こうして得られたレンズ位置データは、レンズ制御部８に送られる。レンズ制御部８は、焦点検出ユニット１５によって位相差検出方式等によって検出された撮影光学系１１０の焦点状態に基づいて、撮影光学系１１０の合焦が得られるフォーカスレンズ１の位置を演算し、演算されたレンズ位置に上述したレンズ位置データが一致するようにフォーカスレンズ１を駆動するための制御信号を駆動回路９に出力する。そして、駆動回路９は、入力された制御信号に応じてレンズ駆動モータ１０を駆動する。これにより、フォーカスレンズ１の位置が合焦位置に向けてサーボ制御される。なお、フォーカスレンズ１の制御方式については、上述したものに限られるものではない。
【００３１】
１２は揮発性調整データ記憶部であり、ＤＲＡＭなどの揮発性メモリにより構成されている。この揮発性調整データ記憶部１２には、カメラの動作中（位置検出装置による位置検出動作中）に、ＭＲセンサ２ａの出力のゲインおよびオフセット調整を行うための調整データなどが揮発的に、すなわち電源オフにより消去されるように記憶保持される。
【００３２】
１３は不揮発性調整データ記憶部であり、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリにより構成されている。この不揮発性調整データ記憶部１３には、カメラの動作中（位置検出装置による位置検出動作中）か非動作中かにかかわらず、ＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整を行うための調整データの初期値（初期調整データ）が不揮発的に、すなわち電源オフによっても消去されないように保持される。
【００３３】
なお、揮発性調整データ記憶部１２および不揮発性調整データ記憶部１３に記憶される調整データは、式（３）に示したＧＡＩＮ，ＯＦＦＳＥＴの値でもよいし、式（１），（２）に示した最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮでもよい。
【００３４】
ゲイン・オフセット調整部６は、調整データを揮発性調整データ記憶部１２又は不揮発性調整データ記憶部１３から読み出し、これを上述した式（３）又は（１）〜（３）に適用してＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整を行う。
【００３５】
なお、図中に二点鎖線で囲んだ領域内に含まれる各構成要素は、カメラ１００の各種機能の制御を司るカメラＣＰＵ１０５内にハードウエア又はソフトウエアとして構成されている。但し、上記構成要素を、交換レンズ装置の各種機能の制御を司るレンズＣＰＵ（図示せず）内に設けてもよい。
【００３６】
本実施形態のカメラが工場で組み立てられた直後の状態では、不揮発性調整データ記憶部１３には、ゲイン・オフセット調整データとして、所定の初期値が記憶されている。但し、この初期値は、個々の製品におけるセンサの組み付け誤差や回路の電気的特性の誤差などを反映していない仮の初期値であることから、組み立て後に初めて電源投入された際には、以下に説明するようにフォーカスレンズ１を駆動して正確な（真の）初期調整データを得る。
【００３７】
すなわち、図２のフローチャートに示すように、電源が投入されると（ステップＳ１）、カメラＣＰＵ１０５は、不揮発性調整データ記憶部１３に記憶された仮の初期調整データ（ゲイン・オフセット調整データ）をゲイン・オフセット調整部６に読み出させ、これをゲイン・オフセット調整部６における調整データとしてセットさせる（ステップＳ２）。
【００３８】
次に、ステップＳ３では、カメラＣＰＵ１０５は、レンズ制御部８を介してフォーカスレンズ１を、電源オンにより自動的にセットされたワイド端位置からプラス方向（テレ端方向）に所定速度で駆動する。このときの駆動速度は正弦波周期の最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを確実にサンプリングできるように十分遅い速度に設定する。そして、ＭＲセンサ２ａからの出力（Ａ／Ｄコンバータ５からの出力）を所定周期でサンプリングし（ステップＳ４）、該出力の最大値と最小値を検出する（ステップＳ５）。
【００３９】
次に、ステップＳ６でフォーカスレンズ１がストローク端（ここで、テレ端）に到達したことが検出されると、カメラＣＰＵ１０５は、ステップ７に進み、ステップ５で検出したセンサ出力の最大値および最小値からゲイン・オフセット調整データ（ゲインＧＡＩＮ、オフセットＯＦＦＳＥＴ）を計算する（ステップＳ７）。
【００４０】
そして、カメラＣＰＵ１０５は、得られた調整データを真の初期調整データとして不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させる（ステップＳ８）。これにより、その製品個体に対応した正確な（真の）初期調整データが不揮発性調整データ記憶部１３に記憶されたことになる。なお、調整データとして最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを用いる場合は、ステップＳ７を排し、ステップＳ８でそのままこれらの値を揮発性調整データ記憶部１２に記憶させる。
【００４１】
なお、この初期調整データの不揮発性調整データ記憶部１３への記憶は、工場での組み立て直後の電源投入時の１回だけ行ってもよいし、その後、レンズシステムのリセット動作ごとに行い、初期調整データを更新記憶するようにしてもよい。ここにいうレンズシステムのリセットとは、カメラモードで電源投入された場合および再生モードからカメラモードに切り換えられたときのレンズ駆動に関連するシステムの初期化動作をいう。
【００４２】
次に、既に不揮発性調整データ記憶部１３に製品個体に対応した調整データが記憶保持された（すなわち、過去の動作時に得られた調整データが不揮発性調整データ記憶部１３に保持された）状態で、今回の動作時におけるＭＲセンサ２ａのゲイン・オフセット調整データ（ここでは、ＧＡＩＮ，ＯＦＦＳＥＴとする）を求めるゲイン・オフセット調整部６の処理について、図３に示すフローチャートに従って説明する。この処理は、電源投入時又はレンズシステムリセット時に実行される。なお、以下の処理は、ＭＲセンサ２ａからの複数相の出力それぞれについて行われる。
【００４３】
はじめに、ステップＳ１１において、カメラＣＰＵ１０５は、ゲイン・オフセット調整部６に、不揮発性調整データ記憶部１３から、これに記憶されている製品個体に対応した初期調整データを読み出させる。
【００４４】
次に、ステップＳ１２では、カメラＣＰＵ１０５は、読み出された初期調整データをゲイン・オフセット調整部６に調整データとしてセットさせ、ゲイン・オフセット調整に適用する。ここでは、ＥＥＰＲＯＭにＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴデータを読み込み、前述の式（３）の処理に適用する。なお、図２のステップＳ２
、および通常処理でも同様の処理を行っているが、ステップＳ２ではまだ個体別のデータが得られていないために仮に設定されたＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴデータを用いる。一方で、ステップＳ１２では前回調整時のＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴデータがＥＥＰＲＯＭに残っており、当該ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴデータを用いる。
【００４５】
次に、ステップＳ１３において、カメラＣＰＵ１０５は、レンズ制御部８に、駆動回路９に対してフォーカスレンズ１をプラス方向に所定速度で駆動する信号を出力させる。前述したように、このときの駆動速度は正弦波周期の最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを確実にサンプリングできるように十分遅い速度に設定する。
【００４６】
そして、ステップＳ１４〜Ｓ１５にて、カメラＣＰＵ１０５は、フォーカスレンズ１が移動している間にＭＲセンサ２ａの出力の最大値および最小値を検出する。さらにステップＳ１６では、フォーカスレンズ１がストローク端に達したかどうかを判定する。ここで、レンズがストローク端に達したかどうかは、光学センサなどで検出してもよいし、駆動開始から所定時間経過したかどうかで判定してもよい。ストローク端（テレ端）に達した場合には、ステップＳ１７に進む。
【００４７】
ステップＳ１７では、カメラＣＰＵ１０５は、フォーカスレンズ１がＭＲセンサ２ａの正弦波出力の１周期分以上動いたかどうかを判定する。動いた場合には、検出された最大値および最小値から、ステップＳ１８にてゲイン・オフセット調整データを演算し、演算結果を揮発性調整データ記憶部１２に記憶させる（調整データとして最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮを用いる場合は、そのままこれらの値を揮発性調整データ記憶部１２に記憶させる）。これ以後、ゲイン・オフセット調整部６は、ここで記憶された調整データを用いてゲイン・オフセット調整を行う。
【００４８】
一方、ステップＳ１７においてフォーカスレンズ１が１周期以上動いていない場合には、正弦波出力の最大値および最小値がまだ得られていないことになるため、ゲイン・オフセット調整データの演算は行わずにステップＳ１９に進む。
【００４９】
ステップＳ１９では、フォーカスレンズ１を基準位置（例えば、ワイド端）に戻すために、レンズ制御部８に駆動回路９に対してフォーカスレンズをマイナス方向に所定速度で駆動する信号を送らせる。そして、このときのフォーカスレンズ１が移動している間にも、ステップＳ２０〜Ｓ２１にて、ＭＲセンサ２ａの出力の最大値および最小値を検出する。そして、ステップＳ２２にてフォーカスレンズ１が基準位置であるストローク端（ワイド端）に達したかどうかを判定し、達していればステップＳ２３に進み、ステップＳ２１で検出された最大値および最小値からゲイン・オフセット調整データを演算し、演算結果を揮発性調整データ記憶部１２に記憶させる。以後は、ゲイン・オフセット調整部６はここで記憶された調整データを用いてゲイン・オフセット調整を行う。
【００５０】
フォーカスレンズ１が基準位置に達したかどうかは、光学センサなどで検出してもよいし、駆動開始から所定時間経過したかどうかで判定してもよい。以上でレンズリセット時のゲイン・オフセット処理が終了し、通常の制御モードに移行する。
【００５１】
以上の処理により、揮発性調整データ記憶部１２には、正確なゲイン・オフセット調整データが記憶され、ゲイン・オフセット調整部６によるＭＲセンサ２ａの出力のゲイン・オフセット調整が精度よく実行される。
【００５２】
なお、前述の説明においては、ゲイン・オフセット調整データの演算をフォーカスレンズ１がストローク端に達した時にのみ行っているが、別の実施形態として、フォーカスレンズ１を所定速度で駆動している間にＭＲセンサ２ａの出力が１周期以上変化するごとにゲイン・オフセット調整データの演算を行い、演算された調整データで、既に揮発性調整データ記憶部１２に記憶されている調整データを更新してもよい。このようにすれば、フォーカスレンズ１の移動中にも調整データが随時更新されるため、フォーカスレンズ１の制御をより早い段階で正確かつ安定したものとすることができる。
【００５３】
（実施形態２）
図４には、本発明の実施形態２である位置検出装置を備えたカメラの構成を示している。本実施形態は、温度センサ１４およびこれに関連した構成要素を備える点で実施形態１と異なる。実施形態１と共通する構成要素には実施形態１と同符号を付して説明に代える。
【００５４】
温度センサ１４は、ＭＲセンサ２ａおよび検出マグネット２ｂの近傍に設けられており、ＭＲセンサ２ａおよび検出マグネット２ｂの周辺の温度を検出する。温度センサ１４の出力（アナログ信号）は、アナログアンプ３ｃにより増幅され、サンプルホールド回路４ｃを経てＡ／Ｄコンバータ５に入力され、ここでデジタル変換され、ゲイン・オフセット調整部６に入力される。
【００５５】
なお、本実施形態のカメラ１００において、温度によるピントずれ補正、すなわち焦点検出ユニット１５からのデータに基づいて算出されたフォーカスレンズ１の合焦位置を温度に応じて補正し、温度変化により生ずる撮影光学系１２０やこれを保持する機構部材の変形等によるピント変動を抑制する機能を有する場合に、この温度センサ１４を該ピントずれ補正のための温度センサとして併用することもできる。これにより、温度センサ１４をピントずれ補正用の温度センサと別個に設ける場合に比べてコストを削減することができ、またカメラの小型化を図ることもできる。
【００５６】
本実施形態のカメラが工場で組み立てられた後、初めて電源投入された際にゲイン・オフセット調整に用いられる初期調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ又はＭＡＸ、ＭＩＮ）を得る処理は実施形態１と同じである。但し、本実施形態では、不揮発性調整データ記憶部１３に、この初期調整データに加え、ＭＲセンサ２ａの温度変化に対するゲイン・オフセットの変動率データを保持させておく。この変動率データについては後述する。また、不揮発性調整データ記憶部１３に、温度センサ１４により検出された温度データも記憶させておく。
【００５７】
なお、本実施形態においても、実施形態１と同様に、初期調整データの不揮発性調整データ記憶部１３への記憶は、工場での組み立て直後の１回だけ行ってもよいし、その後、レンズシステムのリセット動作で新たな調整データが得られるごとに更新記憶するようにしてもよい。
【００５８】
以下に、既に不揮発性調整データ記憶部１３に前述した初期調整データが記憶された状態で、ＭＲセンサ２ａのゲイン・オフセット調整データ（ここでは、ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴとする）を求める処理について、図５に示すフローチャートに従って説明する。この処理は、カメラモードでの電源投入時又はレンズシステムのリセット時に実行される。
【００５９】
カメラＣＰＵ１０５’は、まずステップＳ３１において、不揮発性調整データ記憶部１３から、これに記憶されている製品個体に対応した初期調整データ（真の初期調整データ）と、初期調整データの算出時に温度センサ１４によって検出された温度データおよびＭＲセンサ２ａの温度変化に対するゲイン・オフセットの変動率データを読み出させる。次に、ステップＳ３２では、カメラＣＰＵ１０５’は温度センサ１４により検出された、現在の温度データを読み出させる。
【００６０】
そして、ステップＳ３３において、カメラＣＰＵ１０５’は、ゲイン・オフセット調整部６に、不揮発性調整データ記憶部１３から読み出した初期調整データに対して温度補正処理（これについては後述する）を行わせる。次に、ステップＳ３４では、カメラＣＰＵ１０５’は、ゲイン・オフセット調整部６にこの温度補正された初期調整データを用いた、ステップＳ３５以下のゲイン・オフセット調整を行わせる。ステップＳ３５以下については、実施形態１（図３）で説明したステップＳ１３以下の処理と同様である。
【００６１】
次に、ステップＳ３３で行われる温度補正処理について説明する。但し、ゲイン調整データとオフセット調整データの温度補正処理の内容はほぼ共通であるので、ここでは、ゲイン調整データの温度補正処理について詳しく説明し，オフセット調整データの温度補正処理については、それに特有の事項についてのみ説明する。
【００６２】
まず、ＭＲセンサ２ａの出力の振幅（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が図６に示すように温度に対して直線的に変化すると近似した場合のゲイン初期調整データの温度補正処理について説明する。
【００６３】
予めゲイン変動率データとして、センサ特性の試験により、図６に示す基準温度Ｔ０におけるＭＲセンサ２ａの出力の振幅を基準とした、該振幅の温度変動率の傾きＫ_ＴＧ［１／℃］を求めておき、不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させておく。また、ゲインの初期調整データとしては、実施形態１と異なり、上記式（１）で得られるＧＡＩＮに代えて、以下の式（４）にて得られる基準温度Ｔ０でのゲインＧＡＩＮ_０を不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させておく。
ここで、Ｔ_ＩＮＩＴは、電源投入又はレンズシステムのリセットに際して行われる初期調整データの算出時に温度センサ１４により検出された温度データである。
【００６４】
【数４】

【００６５】
このゲイン変動率データを用いた、ステップＳ３３での温度補正処理は以下のように行われる。すなわち、ステップＳ３１で不揮発性調整データ記憶部１３から読み出した初期調整データＧＡＩＮ_０、振幅の温度変動率の傾きを示す変動率データＫ_ＴＧ、およびステップＳ３２で読み出した現在の温度センサ値Ｔを用いると、温度補正後の初期調整データＧＡＩＮは以下の式（５）により得られる。
【００６６】
【数５】

【００６７】
なお、オフセット調整データについては、式（４）の代わりに式（６）を、式（５）の代わりに式（７）を用いることで同様の温度補正処理を行う（すなわち、温度補正Ｖのオフセット調整データＯＦＦＳＥＴを求める）。ここで、Ｋ_{ＴＯＦＦＳ} ［１／℃］は、図７に示すように、基準温度Ｔ_０におけるＭＲセンサ２ａの出力の振幅中心を基準とした、該振幅中心の温度変動率の傾きであり、センサ特性試験により求めて不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させておく。
【００６８】
【数６】

【００６９】
【数７】

【００７０】
このようにして得られたＧＡＩＮおよびＯＦＦＳＥＴを初期調整データとして、ステップＳ３５以下に示す処理を行うことにより、不揮発性調整データ記憶部１３に記憶された初期調整データに対して温度補正が加えられ、より安定したフォーカスレンズ１のサーボ制御を行うことができる。
【００７１】
以上においては、ＭＲセンサ２ａの出力の振幅（ＭＡＸ−ＭＩＮ）が温度に対して直線的に変化すると近似した場合のゲイン調整方法について述べた。しかし、ＭＲセンサ２ａおよびアンプ回路３ａ〜３ｃなどの特性によっては、温度に対してＭＲセンサ２ａの出力振幅が曲線的に変化し、直線による近似では不十分な場合も想定される。そこで、このような場合におけるゲインの調整方法について以下に説明する。
【００７２】
まず、基準温度Ｔ０におけるＭＲセンサ２ａの出力の振幅を基準とした、該振幅の温度変動率をセンサ特性試験にて求め、図８に示すように、折れ線Ｌ_ＴＧ（１）〜Ｌ_ＴＧ（Ｎ）にて近似する。
【００７３】
このデータをもとに、ゲイン変動率データとして、該データの折れ点における温度Ｔ_Ｇ（ｋ）および数式８，９に示すＫ_ＴＧ（ｋ），Ｂ_ＴＧ（ｋ）のデータを、ｋ＝１〜Ｎについて、それぞれ不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させておく。ここで、Ｋ_ＴＧ（ｋ）［１／℃］は折れ線Ｌ_ＴＧ（ｋ）の傾きであり、Ｂ_ＴＧ（ｋ）はＬ_ＴＧ（ｋ）をＴ＝Ｔ_０まで延長したときの切片である。また、Ｗ_Ｔ（ｋ）は、ＭＲセンサ２ａの出力の振幅の温度変動率の折れ点における振幅変動率である。
【００７４】
【数８】

【００７５】
【数９】

【００７６】
初期調整データとしては、式（１）で得られるＧＡＩＮに代えて、式（１０）にて得られる基準温度Ｔ_０でのゲインＧＡＩＮ_０を不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させておく。ここで、Ｔ_ＩＮＩＴは初期調整データを得た際の温度センサ１４により検出された温度データである。また、Ｋ_ＴＧ（ｋ）はｋ＝１〜Ｎのうち、
Ｔ_Ｇ（ｋ）＜Ｔ_ＩＮＩＴ＜Ｔ_Ｇ（ｋ＋１）
となるような折れ点での傾きおよび切片のデータである。
【００７７】
【数１０】

【００７８】
この変動率データを用いた、ステップＳ３３での補正処理は以下のように行われる。すなわち、ステップＳ３１で不揮発性調整データ記憶部１３から読み出した初期調整データＧＡＩＮ_０、ステップＳ３２で読み出した現在の温度センサ値Ｔ、およびステップＳ３１で読み出した温度補正データにおいてｋ＝１〜Ｎのうち、
Ｔ_Ｇ（ｋ）＜Ｔ＜Ｔ_Ｇ（ｋ＋１）
となるようなＫ_ＴＧ（ｋ）、Ｂ_ＴＧ（ｋ）を用いると、温度補正後の初期調整データＧＡＩＮは式（１１）により得られる。
【００７９】
【数１１】

【００８０】
また、オフセットについては、基準温度Ｔ_０における振幅中心Ｍ_Ｔ（０）を基準とした振幅中心の温度変動率をセンサ特性試験にて求め、図９に示すように折れ線Ｌ_ＴＭ（１）〜Ｌ_ＴＭ（Ｎ）にて近似する。この変動率データをもとに、初期調整データとして、振幅中心の温度変動率の折れ点における温度Ｔ_Ｍ（ｋ）、式（１２），（１３）に示すＫ_{ＴＯＦＦＳ}（ｋ）、Ｂ_{ＴＯＦＦＳ}（ｋ）のデータを、ｋ＝１〜Ｎについてそれぞれ不揮発性調整データ記憶部１３に記憶させておく。ここで、Ｋ_{ＴＯＦＦＳ}（ｋ）［１／℃］は折れ線Ｌ_ＴＭ（ｋ）の傾きであり、Ｂ_{ＴＯＦＦＳ}（ｋ）はＬ_ＴＭ（ｋ）をＴ＝Ｔ_０まで延長したときの切片である。また、ＭＴ（ｋ）は振幅中心の温度変動率の折れ点における振幅変動率である。
【００８１】
【数１２】

【００８２】
【数１３】

【００８３】
そして、式（１０）の代わりに式（１４）を、式（１１）の代わりに式（１５）を用いることで、ゲインの場合と同様の温度補正を行う。
【００８４】
【数１４】

【００８５】
【数１５】

【００８６】
以上の処理により、温度変化によるＭＲセンサ出力の変動が曲線的に変化し、直線による近似では不十分な場合に対しても適切な、初期調整データの温度補正を行うことができる。
【００８７】
（実施形態３および４）
図１０および図１１にはそれぞれ、本発明の実施形態３および実施形態４である位置検出装置を備えたカメラの構成を示す。これらは前述した実施形態１，２に対して、フォーカスレンズ１の位置を検出するセンサとして、検出マグネット２ｂとＭＲセンサ２ａとに代えてそれぞれ、光学スケール２ｄと光学エンコーダ２ｃとを備えている。
【００８８】
光学エンコーダ２ｃは、発光部と受光部とを備え、発光部から照射した光を光学スケール２ｄで反射させ、受光部で検出した光量に応じた信号を出力する。光学スケール２ｄは、光軸に平行な方向に周期的に形状（向き）が変化する反射面を有する。
【００８９】
そして、この光学スケール２ｄの形状および光学エンコーダ２ｃからの受光信号の処理により、ＭＲセンサと同様の正弦波信号を発生させることができる。このため、実施形態１，２にて説明したのと同様の位置検出手法およびゲイン・オフセット調整手法を適用することができる。
【００９０】
具体的な処理については、前述した実施形態１，２と同じであるので、説明は省略する。
【００９１】
以上説明したように、ＭＲセンサや光学エンコーダといったセンサの出力のゲインおよびオフセットは、個々の製品におけるセンサの組み付け誤差や回路の電気的特性の誤差、センサの温度変化などにより変動するが、このうちセンサの組み付け誤差と回路の電気的特性の誤差は同一個体であればほとんど変動しない。したがって、過去の通電動作時の調整データを不揮発性調整データ記憶部に保持しておき、電源投入時またはシステムのリセット時の直後はこの保持されている調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ又はＭＡＸ、ＭＩＮ）を用いてゲインおよびオフセット調整を行うことにより、電源投入時又はシステムリセット開始直後から安定した対象物の位置検出および制御を行うことができる。このため、この間に対象物を十分遅い速度で駆動して確実にセンサ出力の最大値および最小値をサンプリングすることができる。これにより、対象物に余計な往復運動を行わせることなくゲインおよびオフセット調整データが得られる。言い換えれば、電源投入後又はシステムリセット開始後に安定的制御が行えるようになるまでに時間を短縮することができる。
【００９２】
さらに、センサ近傍の温度を検出し、該検出温度と不揮発性調整データ記憶部に保持された、温度変化に対するゲインおよびオフセットの変動率データとに基づいて、初期調整データの温度による変動を補正することにより、過去の通電動作時の調整データを不揮発性調整データ記憶部に保持した際の環境温度と異なる温度下で電源投入やシステムリセットが行われた場合でも、安定した対象物の制御を行うことができる。
【００９３】
なお、上記各実施形態では、カメラの撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの位置検出について説明したが、本発明は、フォーカスレンズ以外の可動光学素子（例えば、ズームレンズ）や、光学素子以外の可動対象物の位置検出を行う装置に適用することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源投入時やシステムのリセット時の直後においても対象物の位置検出および位置制御を安定的に行うことができる。言い換えれば、ゲインおよびオフセット調整データを得て対象物を安定的に制御できるようになるまでの時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１である位置検出装置を備えたカメラの構成を示す図である。
【図２】実施形態１のカメラにおけるＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット初期調整データを得るための動作を示すフローチャートである。
【図３】実施形態１のカメラにおけるＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整データを得るための動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２である位置検出装置を備えたカメラの構成を示す図である。
【図５】実施形態２のカメラにおけるＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整データを得るための動作を示すフローチャートである。
【図６】実施形態２において、ＭＲセンサ出力の振幅の温度に対する直線的な変動特性を示す図である。
【図７】実施形態２において、ＭＲセンサ出力の振幅中心の温度に対する直線的な変動特性を示す図である。
【図８】実施形態２において、ＭＲセンサ出力の振幅の温度に対する曲線的な変動特性を示す図である。
【図９】実施形態２において、ＭＲセンサ出力の振幅中心の温度に対する曲線的な変動特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態３である位置検出装置を備えたカメラの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態４である位置検出装置を備えたカメラの構成を示す図である。
【図１２】ＭＲセンサからの２相の出力信号の振幅および振幅中心のレベルが異なっている様子を示す図である。
【図１３】ＭＲセンサからの２相の出力信号の振幅および振幅中心が揃った様子を示す図である。
【図１４】ＭＲセンサ出力の最大値・最小値が正しくサンプリングされている様子を示す図である。
【図１５】ＭＲセンサ出力の最大値・最小値が正しくサンプリングされていない様子を示す図である。
【符号の説明】
１フォーカスレンズ
２ａ検出マグネット
２ｂＭＲセンサ
２ｃ光学スケール
２ｄ光学エンコーダ
３ａ、３ｂ、３ｃアンプ
４ａ、４ｂ、４ｃサンプルアンドホールド回路
５Ａ／Ｄコンバータ
６ゲイン・オフセット調整部
７位置演算部
８レンズ制御部
９駆動回路
１０レンズ駆動モータ
１１波数演算部
１２揮発性調整データ記憶部
１３不揮発性調整データ記憶部
１４温度センサ
２０撮像素子
１０５，１０５’ カメラＣＰＵ
１１０レンズ鏡筒
１２０撮影光学系

Claims

対象物の移動に応じて少なくとも２相の周期的又は正弦波状に変化する位置検出信号を出力する信号出力手段と、
前記各位置検出信号について、調整データを用いてゲインおよびオフセット調整を行う信号調整手段と、
前記ゲインおよびオフセット調整された前記位置検出信号に基づいて前記対象物の位置を求める演算手段と、
前記調整データを不揮発的に記憶可能な不揮発性記憶手段とを有し、
前記不揮発性記憶手段は、該位置検出装置の過去の動作時に前記ゲインおよびオフセット調整に用いた調整データを少なくとも今回の動作時まで保持し、
前記信号調整手段は、今回の該位置検出装置の動作開始に際して、前記不揮発性記憶手段に記憶された調整データを初期データとして用いて前記ゲインおよびオフセット調整を行うことを特徴とする位置検出装置。
前記信号調整手段は、今回の動作開始後は、前記調整データを新たに求めて揮発性記憶手段に記憶させるとともに、該新たに求めた調整データを用いて前記ゲインおよびオフセット調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
前記信号出力手段の周辺の温度を検出する温度検出手段を有し、前記不揮発性記憶手段は、温度変化に対する前記位置検出信号のゲインおよびオフセットの変動率データを記憶しており、
前記信号調整手段は、前記温度検出手段により検出された温度と前記不揮発性記憶手段に記憶された変動率データとに基づいて前記初期データを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
前記信号出力手段は、周期的に着磁されたマグネット部材と、前記対象物の移動に伴って前記マグネット部材と相対的に移動し、該移動による磁気変化に応じて少なくとも２相の周期的又は正弦波状に変化する位置検出信号を出力する磁気検出手段とにより構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の位置検出装置。
前記信号出力手段は、周期的に形状が変化する反射面を有した光学スケール部材と、前記対象物の移動に伴って前記光学スケール部材と相対的に移動し、投射した光のうち該移動によって変化する前記光学スケール部材での反射光の受光量に応じて少なくとも２相の周期的又は正弦波状に変化する位置検出信号を出力する光学検出手段とにより構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の位置検出装置。
光学系と、
該光学系のうち少なくとも１つの光学素子の位置を検出する、請求項１から５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光学装置。
前記光学系の温度変化に伴うピント変動を補正する制御を行う制御手段を有し、
前記温度検出手段は、その出力が前記ピント変動の補正制御にも用いられることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
対象物の移動に応じて信号出力手段から出力された、少なくとも２相の周期的又は正弦波状に変化する位置検出信号のゲインおよびオフセット調整を行い、該ゲインおよびオフセット調整後の位置検出信号に基づいて前記対象物の位置を求める位置検出方法であって、
前記ゲインおよびオフセット調整に用いた調整データを不揮発性記憶手段に記憶させる第１のステップと、
該第１のステップの後の位置検出動作の開始に際して、前記不揮発性記憶手段に記憶された調整データを初期データとして用いて前記ゲインおよびオフセット調整を行う第２のステップとを含むことを特徴とする位置検出方法。
前記不揮発性記憶手段に、温度変化に対する前記位置検出信号のゲインおよびオフセットの変動率データを不揮発的に記憶させるステップと、
前記信号出力手段の周辺の温度を検出するステップと、
前記検出された温度と前記記憶された変動率データとに基づいて前記初期データを補正するステップとを有することを特徴とする請求項８に記載の位置検出方法。