JP2015179051A - 位置検出装置及びそれを有するレンズ装置及び光学操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動速度に応じ絶対値又は相対値エンコーダを使用し高性能なCPUなしで消費電流の少ない低コストな光学システムを提供する。
【解決手段】 位置検出装置は、固定要素は、可動要素の異周期の複数パターン列を有するスケールを備え、可動要素の位置に応じスケールに基づく周期が異なる複数位相信号を検出するセンサーと、位相信号に基づく変位信号を生成し、変位信号を所定周期で切替えて出力する信号処理手段と、１以上の変位信号に基づき可動要素の移動速度を検出する速度検出手段と、複数の変位信号に基づき可動要素の位置を算出する絶対位置演算手段と、選択された変位信号に基づき所定の位置に対する変位量を算出する相対位置演算手段とを有し、可動要素が基準速度未満では絶対位置演算手段で位置を演算し、基準速度以上の場合は事前に取得した可動要素の絶対位置と相対位置演算手段による変位量に基づき可動要素の位置を演算する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、固定要素に対する移動要素の位置を検出する位置検出装置に関する。特に、複数の位相信号を時系列的に切り替えて出力するセンサーを使用する絶対値エンコーダ及び相対値エンコーダを併用する位置検出装置、及び、該位置検出装置を使用したレンズ装置、及び、光学操作装置に関するものである。

光学装置やそれらのアクセサリなどにおいて、撮影チャンスを逃さないため電源投入直後に使用可能とする機能に対する要求が高まってきている。また装置の可動要素の位置情報を取得するために相対値エンコーダを用いた光学装置では初期化が必要であるため、装置の電源投入直後には使用できなかったり、初期化のために電力を消費したりするため、絶対値エンコーダを使用することが増えてきている。しかし絶対値エンコーダは相対値エンコーダに比べ複雑な演算が必要であるので、演算遅れを少なくするため複数のセンサー出力を同時にＡ／Ｄ変換する技術が開示されている。また、データ取り込みエラーによる異常を検出する技術や絶対値エンコーダと相対値エンコーダの組み合わせにより省電力や取り込みエラー対策をしたりする技術が公開されている。

特許文献１では、デジタルノギスのスライダがほとんどの時間は停止しているために低速移動又は停止しているときはアブソリュート計数部を停止している。さらに、インクリメンタル計数部を動作状態にし、スライダが高速移動しているときはアブソリュート計数部を動作させるとともにインクリメンタル計数部を停止する技術が開示されている。

特許文献２では、電源投入時に絶対位置を求めて、それ以降は微細スケールのみでインクリメンタル計数を行なったり、絶対値と相対値を交互に求めて信頼性を向上させるたりする技術が開示されている。

特開平５−４５１５１号公報 特開２００５−３４５３７５号公報

絶対値エンコーダは相対値エンコーダに比べて複雑な演算が必要なため、レンズや操作部などが高速移動をした場合、処理が間に合わなくなるという問題点が発生する可能性がある。それに対応するためにサンプリング周波数を上げたり、エンコーダの位相出力を同時に処理するに複数の位相検出回路を搭載したり、また複雑な演算処理を高速に行うために高性能なCPUを搭載する必要がある。そのため、消費電流の増大及びコストアップになるという問題がある。また、絶対値エンコーダのエラー検出のための位相出力部や演算部を設けることによる電力増加やコストアップになるという問題点もある。また相対値エンコーダでの処理においても著しく速い速度で制御対象が移動した場合、サンプリング周期内に位相出力信号が２周期分以上存在したときにはカウントエラーが発生するためサンプリング周期を上げる必要がある。

一方、カメラに使用されるレンズでは、ズームレンズやフォーカスレンズは固定位置で撮影することは少なく撮影シーンに合わせて移動させることが多い。また光学系を高速で移動させる時には、検出する光学系の位置に精度は必要無いため、例えば、ズームレンズを高速移動させる必要がある時は、シーンの渡りに使い、映像として使うことは無い。フォーカスレンズを高速で移動させてピントを合わせる場合には、合焦位置近傍までフォーカスレンズを移動している間の映像はぼけているため映像としての重要性は低い。それに対して、合焦位置近傍では精度よくピントを合わせるためフォーカスレンズを低速で移動させることになる。
また、ズームデマンドやフォーカスデマンドなどの操作手段を操作する場合の操作手段の位置検出についても同様である。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、停止もしくは低速移動をしている際には絶対値による現在位置の算出を行い、高速移動をしている場合には相対値演算による現在位置の算出を行う。これにより、複数の位相検出回路を用いずにひとつの位相検出回路にてエンコーダの位相出力処理を行うことが可能になり、サンプリング周波数を上げる必要を回避し、かつ、高性能なＣＰＵを搭載する必要が無く、エラー検出部の必要が無いため、消費電力を抑えることができ、また安価に現在位置を検出することを可能とする位置検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の位置検出装置は、固定要素に対する可動要素の位置を検出する位置検出装置であって、前記固定要素は、前記可動要素の移動方向において互いに異なる周期で形成された複数のパターン列を有するスケールを備え、前記固定要素に対する前記可動要素の位置に応じ前記スケールに基づく複数の位相信号を検出するセンサーと、前記センサーで検出された複数の位相信号に基づく複数の変位信号を生成し、生成された複数の変位信号を所定の周期で切替えて順次出力する信号処理手段と、前記変位信号の少なくとも１つに基づき前記可動要素の移動速度を検出する速度検出手段と、前記複数の変位信号のうちの少なくとも２つの変位信号に基づき前記可動要素の位置を算出する絶対位置演算手段と、前記複数の変位信号のうち、選択された変位信号に基づき、所定の位置に対する変位量を算出する相対位置演算手段と、を有し、前記可動要素の移動速度が第１の基準速度未満の場合は前記絶対位置演算手段により演算された位置を前記可動要素の位置とし、前記第１の基準速度以上の場合は前記絶対位置演算手段により事前に取得した前記可動要素の位置と、該位置を基準とする前記相対位置演算手段により演算された変位量に基づき前記可動要素の位置を演算する、ことを特徴とする。

本発明によれば、絶対値エンコーダを搭載した光学装置において、移動速度に応じて絶対位置情報と相対位置情報を使い分けることにより、低コスト、省電力でありながら、誤検出を抑制できる高精度な位置検出装置を有するレンズ装置及び光学操作装置を構築することが可能となる。

構成ブロック図 ＡＢＳセンサーの断面図 スケール部の平面図 受光部の平面図 絶対位置算出用のフローチャート 第一及び第二の相対位置信号及びバーニア信号のグラフ 同期演算における波形の変化を示すグラフ 同期演算における誤差成分の説明図 信号取得時間における第一の相対位置信号及びバーニア信号の関係を示すグラフ レンズ駆動パターンに応じた絶対位置と相対位置演算の切り分けを表す図 レンズの速度に応じた絶対値と相対値演算のフローチャート 速度に応じた相対位置演算に使用するスケールの切り替えを表す図 速度に応じた相対位置演算に使用するスケールの切り替えを表すフローチャート 絶対位置用スケールを速度に応じて切り替えて絶対位置の算出を表す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

以下、本発明の位置検出装置の第１の実施例を説明する。
図１は、本発明の位置検出装置の実施例１の構成ブロック図である。図１において、ABS算出部102は、ABSセンサー104から出力される信号を元に、固定要素に対する可動要素の（所定の基準位置に対する）変位量である絶対位置Pabsを算出する演算部（絶対位置演算手段）である。スケール切替え部103は、ABSセンサー104から順次出力される２種類のトラックパターンにより発生する２種類の信号出力を切替えるスケール切替え部である。ABSセンサー104は、固定要素に対しての可動要素の絶対位置を算出するための信号を出力する絶対位置センサーである。ABSセンサー104の内部構成及び出力信号については後述する。AD変換部105は、ABSセンサー104から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部である。ABS信頼性判断部106は、ABS算出部が算出した絶対位置の信頼性を判断する信頼性判断部である。ABS信頼性判断基準データ保持部107は、絶対位置の信頼性を判断するデータを記憶し保持する不揮発メモリであり、例えばEEPROMである。ABS決定部101は、ABS算出部102が算出した絶対位置Pabsを、ABS信頼性判断部の判断結果を元に決定する絶対位置決定部である。ABS決定部101及びABS算出部102及びABS信頼性判断部106は例えば一つのCPU内に構成される。本実施例の位置検出装置は、ABS算出部102、スケール切換え部103、ABSセンサー104、AD変換部105、ABS決定部101、ABS信頼性判定部106、ABS信頼性判断基準データ保持部107、で構成されている。

次に本実施例の動作について説明する。
ABS決定部101は、ABS算出部102に対して、絶対位置Pabsの算出の要求を行う。ABS算出部102は、ABS決定部101からの絶対位置算出要求を受けると、スケール切替え部103に、２種類のトラックパターンの信号をABSセンサー104から順次出力するように指令を出す。スケール切替え部103は、ABSセンサー104に順次２種類のトラックパターンの信号出力指示を行う。ABSセンサー104は、スケール切替え部103の指示に従い、２種類のトラックパターンの信号を順次出力する。ABSセンサーから出力される２種類のトラックパターンの信号は、AD変換部105でデジタル信号に変換され、ABS算出部102に出力される。ABS算出部は、２種類のトラックパターンの信号を元に絶対位置Pabsを算出し、ABS決定部101に出力する。絶対位置算出方法については後述する。一方ABS算出部102は、絶対位置算出情報をABS信頼性判断部106に出力する。ABS信頼性判断部106は、絶対位置算出の情報及びABS信頼性判断基準データ保持部107が保持している信頼性判断基準データから、ABS算出部102が算出した絶対位置Pabsの信頼性判断を行い、その結果をABS決定部101に出力する。絶対位置算出情報及び絶対位置の信頼性判断については後述する。ABS決定部101は、ABS信頼性判断部106から出力された絶対位置Pabsの信頼性の判断結果を元に、ABS算出部102が算出した絶対位置Pabsを決定するか否かを判断し、決定する場合は、ABS算出部102が算出した絶対位置を決定する。決定しない場合は、ABS算出部102に対して、絶対位置Pabsの再算出の要求を行う。ABS算出部102は、ABS決定部101の要求に従い、絶対位置Pabsを再度算出する。以上を絶対位置決定まで実施する。

次にABSセンサー104の内部構成及び出力信号について説明する。
図２はABSセンサー104の断面図である。図２において、可動要素21は、紙面に垂直方向となるX軸方向に可動な可動部である。固定要素22は、可動要素21の絶対位置の基準となる要素である。光源201は発光部であり、例えばLEDである。スケール部202は全長でスリット数の異なる等間隔の2つのトラックパターン203a,203bを有するスケール部である。受光部204a,204bはそれぞれ、トラックパターン203a,203bにより反射した光源201から出射した光を受光するための受光部であり、例えばフォトダイオードアレイで構成される。信号処理回路（信号処理手段）205は、受光部204a,204bで受光した信号を処理し、スケール切替え部103の切替え信号に応じて、トラックパターン203a,203bの何れかの信号を出力する信号処理回路である。なお、本実施例においては、可動要素21にスケール部202を備え、固定要素22に光源201及び受光部204a、204bを備える構成を例示したが、これに限定されることはなく、固定要素及び可動要素の内の一方にスケール部202を、他方に光源201及び受光部204a、204bを備える構成とすればよい。後述する実施例においても同様である。

図３は、本実施形態におけるスケール部202の平面図である。図３では反射型のスリットパターン（反射パターン列）を一例として示している。スケール部202は、第一トラックパターン203aと第二トラックパターン203bの２つのトラックパターンを備えて構成されている。トラックパターン203a,203bの反射部（黒塗り部）に光源201からの光が当ると、受光部204a,204bにそれぞれ反射するような構成となっている。第一トラックパターン203aの反射部は固定要素に対する可動要素の移動方向においてP1間隔で等間隔に形成されている。また第二トラックパターン203bの反射部は前記移動方向においてP2間隔で等間隔に形成されている。本実施例では、P1は、スケールの全長Lmax（最大変位）に対して反射部が40個、つまり全長Lに対して（最大変位内に）40周期となるように構成されている。また、P2は、トラックパターンの全長Lmaxに対して反射部が39個、つまり全長Lに対して39周期となるように構成されている。

図４は、受光部204aの平面図である。ここで受光部204bも受光部204aと同様の構成となっている。受光部204aには水平方向に16個のフォトダイオード401〜416が等間隔に配置されている。フォトダイオード401,405,409,413は電気的に接続されており、この組をa相とする。また、フォトダイオード402,406,410,414の組をb相とする。以下同様にフォトダイオード403,407,411,415の組をc相、フォトダイオード404,408,412,416の組をd相とする。本実施例では、受光部204a内の4個のフォトダイオードの間隔（例えばフォトダイオード401から404の間隔）が第一トラックパターン203aの反射部の間隔P1の2倍であることを前提に説明する。ここで、光源201から第一トラックパターン203aの反射部の距離は、光源201から受光部204aの距離の２倍となるため、受光部204aで受光する反射光の幅は、反射部の２倍の幅となる。従って受光部204a内の4個のフォトダイオードの間隔は、第一トラックパターン203aのパターンの１周期分に相当する。

第一トラックパターン203aで反射された光源201からの光を、受光部204aで受光すると、a相、b相、c相、d相の各フォトダイオード群は、前記受光した光量に応じた光電流を出力する。ここで、スケール部202のX軸方向への移動と共に、a相、b相、c相、d相の各フォトダイオード群は、a相を基準にb相は90°、c相は180°、d相は270°の位相関係で変動する電流（位相信号）が出力される。信号処理回路205は出力電流を電流電圧変替器で電圧に変換する。次に信号処理回路205は、差動増幅器によりそれぞれa相とc相の差動成分、及びb相とd相の差動成分を求める。次に信号処理回路205は、a相とc相の差動成分、及びb相とd相の差動成分から、互いに90°位相のずれた第一トラックパターン203aのA相変位信号である第一のA相変位信号S1rA、B相変位信号である第一のB相変位信号S1rBを生成する。受光部204bも同様の方法で第二トラックパターン203bのA相変位信号である第二のA相変位信号S2rA、B相変位信号である第二のB相変位信号S2rBを生成する。

ここで、信号処理回路205は、スケール切替え部103からの切替え信号に応じて、第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rB又は第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBの何れかを出力する。

以上により、ABSセンサー104は、スケール切替え部103からの切替え信号に応じて、第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rB又は第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBの何れかをAD変換部105に出力する。

次に絶対位置算出方法について説明する。
絶対位置は、ABS算出部102で算出される。図５に絶対位置算出のフローを示す。

S501で処理を開始し、S502に進む。
S502では、第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rBの補正を行う。
ここで、第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rB、又は第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBは、お互いに信号オフセットや信号振幅が異なっている場合がある。このような信号をそのまま使用して絶対位置算出を行うと、算出した絶対位置Pabsの誤差要因となるため、信号の補正が必要となる。

本実施例では、先に説明した通り、受光部204a内の4個のフォトダイオードの間隔（例えばフォトダイオード401から404の間隔）が第一トラックパターン203aの反射部の間隔P1の2倍である。従って、第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rBはそれぞれ以下の式（１）、式（２）のように表される。
S1rA： a1×COSθ+s1 ・・・（１）
S1rB： a2×SINθ+s2 ・・・（２）

ここでa1,s1はそれぞれ第一のA相変位信号S1rAの振幅とオフセット、a2,s2はそれぞれ第一のB相変位信号S1rBの振幅とオフセット、θは信号の位相である。第一のA相変位信号S1rAの最大値は、s1+a1、最小値はs1-a1、信号振幅はa1、平均値はs1である。同様に、B相変位信号S1rBの最大値は、s2+a2、最小値はs2-a2、信号振幅はa2、平均値はs2である。これらの値を用いて、式（１）、式（２）で表される第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rBを補正すると、補正後の第一のA相変位信号S1cA及び第一のB相変位信号S1cBがそれぞれ以下の式（３）、式（４）のように表される。
S1cA： {(a1×COSθ+s1)-s1}×a2 = a1×a2×COSθ・・・（３）
S1cB： {(a2×SINθ+s2)-s2}×a1 = a1×a2×SINθ・・・（４）
この結果、第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rBのオフセットが除去され、信号振幅が同一となった第一のA相変位信号S1cA及び第一のB相変位信号S1cBが得られる。

以上により、S502で第一のA相変位信号S1rA及び第一のB相変位信号S1rBの補正を行うと、S503に進む。

S503では、補正後の第一のA相変位信号S1cA及び第一のB相変位信号S1cBを用いてアークタンジェント演算を行い、図６の(a´)に示すようなAtan1信号を算出する。ここで第一トラックパターン203aは、スケールの全長Lmaxに対して40周期となるパターンである。従って、Atan1信号は、スケール全長に対して80周期となる。次にAtan1から振幅Vmaxとなるスケール全長に対して40周期となる第一の相対位置信号Inc1を算出する。具体的には。Atan1の振幅がVmax/2になるように、Atan1信号にゲインをかけ、S1rBの位相が0°の時の信号レベルを0とし、位相が180°から360°の時にVmax/2を加算することで、第一の相対位置信号Inc1を算出する。従って、第一の相対位置信号Inc1は、図６の(a)に示すような、スケールの全長Lmaxに対して40周期ののこぎり波となる。

ここで図６の横軸はスケールの全長Lmaxに対しての位置を示し、縦軸はその時の信号レベルを示す。

S503で第一の相対位置信号Inc1を算出すると、S504に進む。
S504では、第二のA相変位信号S2rA及び第一のB相変位信号S2rBの補正を行う。

受光部204bは受光部204aと同じ構成となっているため、受光部204b 内の4個のフォトダイオードの間隔（例えばフォトダイオード401から404の間隔）が第一トラックパターン203aの反射部の間隔P1の2倍である。ここで第一トラックパターン203aの反射部の間隔P1と第二トラックパターン203bの反射部の間隔P2は異なる間隔である。従って、受光部204b 内の4個のフォトダイオードの間隔（例えばフォトダイオード401から404の間隔）が第二トラックパターン203bの反射部の間隔P2の2倍とはならない。このため、第二のA相変位信号S2rAと第二のB相変位信号S2rBは、90°からずれた位相関係となる。

従って、第二のA相変位信号S2rAと第二のB相変位信号S2rBは、それぞれ、以下の式（５）、式（６）のように表わされる。
S2rA： b1×COSθ+t1 ・・・（５）
S2rB： b2×SIN（θ+α）+t2 ・・・（６）

ここでb1,t1はそれぞれ第二のA相変位信号S2rAの振幅とオフセット、b2,t2はそれぞれ第二のB相変位信号S2rBの振幅とオフセット、θは信号の位相、αは位相のずれ量である。S502の処理と同様に第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBを補正すると補正後の第二のA相変位信号S2cA´及び第二のB相変位信号S2cB´がそれぞれ以下の式（７）、式（８）のように表される。
S2cA´： {(b1×COSθ+t1)-t1}×b2 = b1×b2×COSθ・・・（７）
S2cB´： {(b2×SIN(θ+α)+t2)-t2}×b1 = b1×b2×SIN(θ+α)・・・（８）
この結果、第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBのオフセットt1,t2が除去され、信号振幅が同一となった第二のA相変位信号S2cA´及び第二のB相変位信号S2cB´が得られる。

次に式（７）、式（８）を用いて、第二のA相変位信号S2cA´及び第二のB相変位信号S2cB´の位相差を90°とする処理について説明する。

式（７）、式（８）の差は及び和は、それぞれ以下の式（９）、式（１０）のように表される。
b1×b2×(SIN(θ+α)-COSθ)
= b1×b2×2×SIN{(α-90)/2}×COS{θ+(α+90)/2}・・・（９）
b1×b2×(SIN(θ+α)+COSθ)
= b1×b2×2×COS{(α-90)/2}×SIN{θ+(α+90)/2}・・・（１０）

以上により式（９）、式（１０）の位相差は90°となる。
ここで式（９）、式（１０）の振幅は異なっているため、振幅の補正を行い、信号振幅が同一となった第二のA相変位信号S2cA及び第一のB相変位信号S2cBを算出する。式（９）に式（１０）の振幅の一部であるCOS{(α-90)/2}を乗じ、式（１０）に式（９）の振幅の一部であるSIN{(α-90)/2}を乗ずると、以下の式（１１）、式（１２）が得られる。

第二のA相変位信号S2cA:
b1×b2×2×SIN{(α-90)/2}×COS{(α-90)/2}×COS{θ+(α+90)/2}・・・（１１）
第二のB相変位信号S2cB:
b1×b2×2×SIN{(α-90)/2}×COS{(α-90)/2}×SIN{θ+(α+90)/2}・・・（１２）
この結果、第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBのオフセットが除去され、信号振幅が同一となった第二のA相変位信号S2cA及び第二のB相変位信号S2cBが得られる。

以上により、S504で第二のA相変位信号S2rA及び第二のB相変位信号S2rBの補正を行うと、S505に進む。

S505では、補正後の第二のA相変位信号S2cA及び第二のB相変位信号S2cBを用いてS503と同様の演算を行い、第二の相対位置信号Inc2を算出する。ここで第二トラックパターン203bは、スケールの全長Lmaxに対して39周期となるパターンである。従って、第二の相対位置信号Inc2は、図６の(b)に示すような、スケールの全長LMaxに対して39周期ののこぎり波となる。ここで図６の横軸はスケールの全長Lmaxに対しての位置を示し、縦軸はその時の信号レベルを示す。

S505で第二の相対位置信号Inc2を算出し、S506に進む。
S506では、第一の相対位置信号Inc1と第二の相対位置信号Inc2の差分を計算し、差分が負の値の時にVmaxを加算する計算を行うことにより、図６の(c)に示すような、バーニア信号Pv1が得られる。ここで、第一の相対位置信号Inc1と第二の相対位置信号Inc2との全長Lmaxに対して周期の差は１であるため、バーニア信号Pv1は全長Lmaxに対して１周期ののこぎり波となる。
S506でバーニア信号Pv1を算出し、S507に進む。
S507では絶対位置Pabsを算出する。

ここでS1rA、S1rB、S2rA、S2rBには外乱等によりノイズ成分が存在するため、S1rA、S1rB、S2rA、S2rBから算出された相対位置信号Inc1と第二の相対位置信号Inc2にもノイズ成分が存在する。また第一の相対位置信号Inc1と第二の相対位置信号Inc2は、S1rA、S1rB、S2rA、S2rBの信号取得遅延と信号取得遅延時間における可動要素21の移動により、信号に位相ズレが発生する。このノイズ成分及び位相ズレ量による誤差成分Eを補正するため、バーニア信号Pv1と第一の相対位置信号Inc1との同期演算を行う。上記同期演算を行い、上位信号であるバーニア信号Pv1と下位信号を第一の相対位置信号Inc1を用いて合成した信号が絶対位置を示す信号レベルVabsとして算出される。VabsからPabsが算出される。VabsからPabsを算出する方法については後述する。

図７は上記同期演算により波形がどのように変化しているのかを示している。
図７において横軸はスケールの全長Lmaxに対しての位置を示し、縦軸はその時の信号レベルを示す。また、信号レベルの最大値をVmaxで示す。また、N1はスケール開始点から何周期目の領域であることを示し、全長Lmax内での周期の数（最大のN1）をN1maxと定義する。本実施例では、第一トラックパターン203aは、スケールの全長Lmaxに対して40周期となるため、N1maxは40であり、N1は1から40までの自然数となる。

図７の(a)はInc1、Pv1、Inc1/N1maxの波形を示している。Pv1の波形からPv1と傾きが同じとなるInc1/N1maxの差分を取ると、図７の(b)に示す誤差成分Eを持つ階段上の波形が生成される。図７の(b)に示す波形の信号レベルVb´は、以下の式（１３）のように表わされる。ここで階段上の波形の一段の信号レベルはVmax/N1maxとなる。
Vb´= Pv1-(Inc1/N1max） ・・・（１３）

次に図７の(b)に示す波形の誤差成分Eを四捨五入により除去すると、図７の(c)に示す波形となる。図７の(c)に示す波形の信号レベルVbは、以下の式（１４）のように表わされる。
Vb = Round[｛Pv1-(Inc1/ N1max)｝×(N1max/Vmax)]×(Vmax/N1max)・・・（１４）
ここでRound[]は、小数第１位を四捨五入する関数である。

また、誤差成分Eは、式（１５）で表わすことができる。
E = ｛Pv1-(Inc1/N1max)｝-Vb・・・（１５）

図７の(c)に示す波形にInc1/N1maxの波形を加算することで、図７の(d)に示す、誤差成分Eが除去された絶対位置を示す信号レベルVabsが生成される。

この同期演算は、以下の式（１６）に表わす演算により実施される。
Vabs = Vb + (Inc1/N1max)・・・（１６）

絶対位置の信号レベルVabsから、絶対位置Pabsは式（１７）で表わされる。
Pabs = Vabs×(Lmax/Vmax)・・・（１７）

S507で絶対位置Pabsを算出すると、S508に進み処理を終了する。
以上により絶対位置Pabsを算出することができる。

次に絶対位置算出情報及び絶対位置の信頼性判断について説明する。
図８は図７の(c)の波形を拡大した図である。ここで、Emaxは、式（１４）で除去できる誤差成分Eの最大値である。式（１４）より、誤差成分Eは四捨五入により除去されるため、Emaxは、Vmax/N1maxの半分となり、式（１８）のように表わされる。
Emax = Vmax/(N1max×2)・・・（１８）

Vbr1は絶対位置Pabs1において式（１３）を用いて算出した信号レベルである。またVb1及びVb1´は、絶対位置Pabs1において式（１４）を用いて算出した信号レベルである。ここで、式（１４）により、正しく誤差成分Eを除去した場合の信号レベルがVb1、誤差成分EがEmaxを超えて、正しい誤差成分Eを除去出来なかった場合がVb1´である。

式（１４）においてVb1が算出された場合、絶対位置は式（１６）によりPabs1の位置として算出される。一方、式（１４）においてVb1´が算出された場合、絶対位置は、式（１６）によりPabs1の位置よりLmax/N1maxずれたPabs1´の位置として算出される。

以上により、絶対位置の誤算出が発生する。絶対位置の誤算出が発生しない誤差成分Eは式（１８）より、式（１９）で表わされる。
E ＜ Emax = Vmax/(N1max×2)・・・（１９）

誤差成分Eとしては、S1rA、S1rB、S2rA、S2rBに含まれるノイズ成分による誤差成分Enと、信号取得遅延時間Tsの間の可動要素21の移動により発生する誤差成分Emとが考えられる。誤差成分E、外乱等のノイズ成分による誤差成分En、信号取得遅延時間Tsの間の可動要素21の移動により発生する誤差成分Emの関係は式（２０）で表わされる。
E = En + Em・・・（２０）

ここで、バーニア信号Pv1は、第一の相対位置信号Inc1と第二の相対位置信号Inc2との差分であるため、第一の相対位置信号Inc1のノイズ成分En1、第二の相対位置信号Inc2のノイズ成分En2とノイズ成分による誤差成分Enとの関係は、式（１３）より式（２１）で表わすことができる。
En = En1×N2max/N1max+En2・・・（２１）
En1及びEn2は、予め測定することにより算出され、固定値としてABS信頼性判断部基準データ部保持部107に保持される。従って、可変要因となる誤差成分Emは以下の式（２２）で表わすことができる。

ここで、誤差成分Emは、第一の相対位置信号Inc1を基準として、第二の相対位置信号Inc2がずれたことによる信号レベルの変化量が誤差成分Emと考えられる。

そこで、S1rA、S1rB及びS2rA、S2rBを取得するまでに経過した時間内に可動要素21が移動した移動量をΔPvと定義すると、誤差成分Emは式（２２）で表わされる。
Em = (N2max×Vmax×ΔPv)/Lmax・・・（２２）
なお、N2maxはスケールの全長Lmaxに対する第二トラックパターン203bの最大周期であり、本実施例では39である。

ここで、式（１９）、式（２０）、式（２１）、式（２２）より、E、Em、Enを消去すると、以下の式を得る。

ここで、絶対位置の誤算出の発生限界を示すΔPvの閾値ΔPvmaxを、

とおくと、閾値ΔPvmaxとΔPvとの関係は式（２４）で表わされる。
ΔPv ＜ ΔPvmax・・・（２４）

以上により、式（２３）の右辺は全て固定値であるため、S1rA、S1rB及びS2rA、S2rBを取得するまでの経過時間内（所定の周期内）に可動要素21が固定要素22に対して移動した移動量（相対的変位量）ΔPvに対し、絶対位置の誤算出が発生しない閾値ΔPvmaxは一意に決定される。

従って、絶対位置Pabsの信頼性を判断するための絶対位置算出情報としては、S1rA、S1rB、S2rA、S2rBの信号取得遅延と信号取得遅延時間における可動要素21の移動量ΔPvとなる。また、移動量ΔPvが式（２４）を満たす時、取得される絶対位置Pabsの信頼性が高いと判断し、ABS決定部101は絶対位置を決定する。移動量ΔPvの算出方法については、後述する。

ここで、式（２３）は、誤差成分Eを除去する式（１４）を一度行う場合においてのΔPvに対する閾値ΔPvmaxを示す。式（１４）の処理を、複数のバーニア信号を用いて、複数の式（１４）の処理を行い、絶対位置Pabsを算出する場合には、それぞれの式（１４）の演算において、ΔPvmaxを求める必要がある。それぞれのΔPvmaxの内、最小となるΔPvmaxを移動量ΔPvが超えない時に絶対位置Pabsの信頼性が高いと判断できる。

また、式 （２１）で算出されるノイズ成分による誤差成分Enについて、本実施例では、バーニア信号Pv1の算出を、第一の相対位置信号Inc1及び第二の相対位置信号Inc2の差から算出している。但し第一の相対位置信号Inc1及び第二の相対位置信号Inc2の周期を逓倍し、逓倍して得られた信号の差からバーニア信号Pv1を算出する場合は、逓倍率を考慮し、誤差成分Enを算出する必要がある。具体的には、其々En1及びEn2に、逓倍分の倍率を乗算した値からノイズ成分による誤差成分Enを算出する必要がある。

次に移動量ΔPvの算出方法について説明する。
図９は可動要素21が移動している時の、Inc1及びVabsの信号レベルの関係を示している。図９の横軸は時間であり、縦軸は信号レベルである。T1及びT3はS1rA、S1rBの信号を取得した時間であり、T2はS2rA、S2rBの信号を取得した時間である。ここでT1とT2及びT2とT3の時間間隔は信号取得遅延時間Tsであり、同じ時間間隔である。信号取得遅延時間Tsは、S1rA、S1rBとS2rA、S2rBの信号を切替えた後に、それぞれの信号が十分安定する時間が設定される。V1vabs、V2vabs、V3vabsはそれぞれ、T1、T2、T3の時のVabsの信号レベルである。またV1inc1、V2inc1、V3inc1はそれぞれ、T1、T2、T3の時のInc1の信号レベルである。ΔV12inc1はT1からT2におけるInc1の信号レベルの変化量であり、ΔV12vabsはT1からT2におけるVabsの信号レベルの変化量である。

ここで、絶対位置Pabsを算出する場合は、T1,T2においてS1rA、S1rB、S2rA、S2rBの信号を取得することにより算出可能である。しかし、S1rA、S1rB、S2rA、S2rBを取得する時間における可動要素21の移動量ΔPvを算出するために、T3のタイミングで再度S1rA、S1rBの信号を取得する。

可動要素21が等速で移動している場合を想定すると、T1、T2、T3は等間隔であるため、ΔV12inc1は式（２５）で表わすことができる。
ΔV12inc1 = (V3inc1-V1inc1)/2 ・・・（２５）
ここで、V1inc1及びV3inc1は、T1、T3それぞれのタイミングで取得したS1rA、S1rBから図５のS502及びS503の処理により算出することができる。

またスケールの全長Lmaxに対して、Vabsは1周期であり、Inc1はN1max周期が対応するため、ΔV12vabsは、式（２６）で表わすことができる。
ΔV12vabs = ΔV12inc1/N1max・・・（２６）

移動量ΔPvは、ΔV12vabsと式（２７）から算出することができる。
ΔPv = ΔV12vabs×(Lmax/Vmax)・・・（２７）

図１０を用いて、可動要素21がレンズである場合を説明する。台形で表わされるのがレンズの代表的な駆動パターンである。図１０の横軸はレンズの位置、縦軸はレンズの移動速度を示す。停止している状態から起動して加速し、指定速度で動きながら停止目標位置に近づくと減速しながら目標位置で停止する。

ズームレンズが高速で移動している場合は撮影する画角を急に変えたい場合、またフォーカスレンズが高速で移動しているときは、ピント位置を急いで変えたい場合である。つまり、レンズが高速で移動中は、精度のある映像を取得する必要度は小さいと考えられる。一方、目的とされる画角近傍や目標とする物体距離近傍では必要とされる映像を精度よく撮影したいため、操作者がゆっくりとズームレンズやフォーカスレンズを駆動して所望の状態（レンズ位置）に合わせることになる。ここでズーミングやフォーカシングでレンズが高速移動している場合は、上記理由から位置精度はいらない。

相対位置演算の場合、位置算出を誤るとレンズ位置に誤差が乗ってしまうことがあり、一度誤差が乗ってしまうとレンズ位置は誤った位置情報で制御し続けることになってしまう。しかし上記理由により高速でレンズが移動している場合には詳細映像が必要ないため（高精度でレンズ位置を特定する必要がないため）、相対位置演算による位置算出にて十分な位置制御が可能である。

本発明の位置検出装置においては、所定の周期でABSセンサー104から出力される信号（対応する検出パターン列）が切り替えられる。一つのパターン列を選択して、選択されたパターン列に基づく信号のパルスをカウントすることにより、各パターン列の周期（次元：長さ）が既知であるので、所定の基準位置からの変位量（相対位置）を演算することができる。所定の基準位置が事前に絶対位置演算手段で絶対位置が特定されていれば、該絶対位置に演算した変位量（相対位置）をオフセット（加算）することで固定要素に対する可動要素の位置を取得することができる。本発明においては、ABS算出部102は、絶対位置演算に加え、相対位置及び固定要素に対する可動要素の位置の演算（相対位置演算）も実行する相対位置演算手段としても使用される。

またレンズの起動時や停止時には絶対位置演算を行うため、一端、相対位置演算で測定誤差を含んでしまった場合でも、レンズが低速駆動になった時や停止した時に絶対位置演算が実行されるので正しい位置情報を得ることができる。そのため、レンズの高速駆動時には相対位置演算を行い、低速駆動時または停止時に絶対位置演算を行うことによっても、要求される画像品質を満足する詳細な映像表現が可能となる。

次に絶対位置演算と相対位置演算の切り替えタイミングについて説明する。上述したように絶対位置を算出するのには多くの演算が必要であるため時間がかかる。そのため、レンズが高速で移動していると式（２３）、式（２４）の関係から分かるように誤演算を起こす場合がある。すなわち、絶対位置演算を実行する場合は、順次取得した複数の信号に基づいてバーニア演算を実行するため、バーニア演算の実行に必要な複数の信号を同時に取得することはできない。従って、レンズが移動している間は、異なる位置で取得された複数の信号に基づいて絶対位置を演算することになるため、高速移動している場合には、誤演算を起こす可能性がある。

そこで、レンズが図１０に示す第１の基準速度1001以上の速度で高速移動をしている場合は演算時間が短い相対位置演算によりレンズ位置を算出する。またレンズが第１の基準速度1001未満の速度で移動をしている場合には、単位時間当たりのレンズの移動量が少ないため、演算時間がかかる絶対位置演算によりレンズ位置を算出する。

本発明の位置検出装置においては、固定要素に対する可動要素の変位量を検出するABS算出部102は速度検出手段としての役割も果たし、単位時間内での変位量から固定要素に対する可動要素の移動速度が演算される。

このようにレンズの移動速度によって演算方法を切り替えることで位置演算を行うＣＰＵで使用しているクロック周波数を上げる必要がなく、消費電流を下げることが可能であり、また高価な演算ユニットを使用しなくても十分な精度でレンズ制御が可能となる。

図１１を用いてフローによる説明を行う。
S1101で開始し、S1102に進む。S1102では第一の基準速度1001と現在のレンズ速度を比較する。レンズが第一の基準速度1001未満で移動している場合はレンズが低速で移動していると判断しS1105に進む。S1105ではレンズの絶対置演算を行い、S1106へ進む。S1106では、S1105での演算結果の信頼性を判断するとともにレンズの現在位置（絶対位置）を算出しS1107へ進む。S1107では、演算された絶対位置と相対位置演算用カウンタ値との対応を保存する。その後、S1108へ進み処理を終了する。

またS1102でレンズが第一の基準速度1001以上で移動している場合、レンズは高速で移動していると判断しS1103へ進む。S1103ではレンズの相対位置を演算し、S1104へ進む。S1104では、前回（事前に）演算された絶対位置と今回演算した相対位置とに基づいて、レンズの現在位置を演算する。S1104では、S1107で保存した絶対位置と相対位置演算用カウンタ値との対応、及び、今回の相対位置演算に基づき、レンズ位置（絶対位置）が算出される。S1104の後S1108へ進み処理を終了する。

本フローはレンズ制御用に定期的に呼び出されるため、この相対位置演算を基に算出された絶対位置は、次回もレンズ速度が高速であると判断された場合に、基準となる絶対位置として相対位置演算による相対位置とともに絶対位置を算出するのに用いられる。

このように高速でレンズが移動している場合には、演算処理が速い相対位置を用いた絶対位置を算出してレンズの現在位置を算出することができるため、ＣＰＵの処理能力を上げるためにクロック周波数を上げる必要が無く、消費電流を抑えることなる。また高価なＣＰＵも必要としないため、コストダウンにもなる。

以下、本発明の位置検出装置の第２の実施例を説明する。
上述したように絶対位置を求めるには粗スケールと密スケールが必要である。この粗スケールおよび密スケールを利用した相対位置演算について図１２を用いて説明を行う。

第１の基準速度1001および第１の基準速度1001より速い第２の基準速度1201を設定し、第１の基準速度未満の場合は上述したように絶対位置演算を行い、レンズの現在位置を算出する。第１の基準速度1001以上の場合、相対位置を算出する。ここでレンズの移動速度が第１の基準速度以上でかつ第２の基準速度1201未満の場合、密スケールによる相対位置演算を行いレンズの現在位置を算出する。またレンズの移動速度が第２の基準速度1201以上の場合、粗スケールによる相対位置演算を行い、レンズの現在位置を算出する。このとき粗スケールによる相対位置演算では、レンズ位置情報が粗くなってしまう。しかし上述したようにレンズが高速で移動している場合には、使用する映像に対する制御性に問題はなく、レンズの移動速度が速いほど、検出されるレンズの位置が粗いメッシュで検出されても、レンズの駆動に対する制御性や撮影される撮影画像に求められる画質において、問題はない。そのため、レンズの位置を検出するスケールを、制御性を考慮して密スケールとより高速の場合の粗スケールとの使い分けが可能となる。

第２の基準速度1201はレンズ制御に使用する制御サンプリング周期Tss（次元：（時間））のナイキスト周波数で規定される。レンズの移動速度と密スケールの周期（次元：（長さ））によって決まる、レンズ位置での密スケールの変化量の周波数（次元：（時間）^-1）が制御サンプリング周期Tss（次元：（時間））のナイキスト周波数1/(2Tss)以上になった場合、密スケールの再現性がなくなり相対位置演算による位置情報が破綻してしまうからである。すなわちレンズが高速で移動し、レンズ位置での密スケールの変化量の周波数が制御サンプリング周波数1/Tssのナイキスト周波数1/(2Tss)以上になるレンズ速度を第２の基準速度として規定すればよい。

図１３を用いて第１の基準速度1001と第２の基準速度1201を用いた絶対位置演算と相対位置演算のフローによる説明を行う。

S1301で開始し、S1302へ進む。S1302では、レンズの現在速度と基準速度を比較し、基準速度1001未満の場合、低速と判断しS1303へ進む。S1302で第１の基準速度1001以上かつ第２の基準速度1201未満の場合、中速と判断しS1306へ進む。S1302で第２の基準速度以上の場合、高速と判断しS1307へ進む。S1303では、絶対位置演算を行いS1304へ進む。S1304では、S1303での演算結果の信頼性を判断するとともに、レンズの現在位置（絶対位置）を演算し、S1305へ進む。S1305では、演算された絶対位置と相対位置演算用カウンタ値との対応を保存し、S1309に進み本フローを終了する。

またS1306では絶対位置算出用スケールのうち密スケールを用いて相対位置を演算し、S1308へ進む。S1307では絶対置算出用スケールのうち粗スケールを用いて相対位置を演算し、S1308へ進む。S1308では、前回（事前に）演算された絶対位置と今回演算した相対位置とに基づいて、レンズの現在位置を演算する。S1308では、S1305で保存した絶対位置と相対位置演算用カウンタ値、及び、今回の相対位置演算結果に基づき、レンズ位置（絶対位置）が算出される。S1308の後、S1309へ進み、本フローを終了する。

バーニア式の絶対値エンコーダを使用して、３つのスケール、すなわち粗スケール、中スケール、密スケールのうち２つのスケールを用いて絶対位置を算出する場合を説明する。粗スケールと中スケールからの信号による第１の絶対位置演算によって得られる第１の絶対位置、中スケールと密スケールからの信号による第２の絶対位置演算によって得られる第２の絶対位置を算出することができる。

図１４を用いて、レンズ速度による第１の絶対位置、第２の絶対位置および相対位置演算の関係を説明する。レンズ速度が第３の基準速度1401未満の場合、第１の絶対位置演算による分解能が高い絶対位置である第１の絶対位置を演算する。またレンズ速度が第３の基準速度1401以上かつ第３の基準速度1401より速い第４の基準速度1402未満の場合、第２の絶対位置演算による第２の絶対位置を演算する。ここで第１の絶対位置は分解能が第２の絶対位置より低いため、分解能が粗い演算による絶対位置が算出されることになるが、上述したようにレンズ速度が遅くない場合には分解能が低くても制御には影響が無い。そして第４の基準速1402度以上の場合、演算時間の短い相対位置演算によりレンズの位置を特定することになる。相対位置演算を行う場合は、上述したように前回（事前に）算出された絶対位置との組み合わせで今回のレンズ位置（絶対位置）を算出することは同じである。

また３種類のスケールを有するため、次のように相対位置演算を行うために使用するスケールを３種類のスケールそれぞれを使用する速度領域に分けて考えてもよい。または、２種類のスケールを使用するように速度領域を分けても良い。

例えば、３種類のスケールを使用して相対位置演算を実行するように速度領域を分ける場合を考えると、基準速度として、第４の基準速度1402より速い図示していない第５の基準速度、第５の基準速度より速い図示していない第６の基準速度、第６の基準速度より速い図示していない第７の基準速度を設ける。

第４の基準速度1402以上かつ第５の基準速度未満の場合、密スケールによる相対位置演算を行う。また第５の基準速度以上かつ第６の基準速度未満の場合は中スケールによる相対位置演算を行う。さらに第６の基準速度以上の場合は粗スケールによる相対位置演算を行う。

このように３つ以上のスケールを用いて複数の絶対位置、複数の相対位置を算出することができるため、レンズの速度に応じた絶対位置の分解能がより精度よく求めることができるため、レンズの制御性が向上する。

以上の説明において、レンズの移動速度が遅くなり相対位置演算から絶対位置演算に移行した場合、相対位置演算により演算されたレンズ位置は使用せずに新たに絶対位置を演算している。これは、相対位置演算により誤差が蓄積された場合でも新たに絶対位置を算出することで累積誤差が含まれていた場合でもその影響をキャンセルためである。従って、速度が遅い場合は常に相対位置演算で発生する可能性のある累積誤差の影響のない位置情報でレンズの駆動を高精度で制御することが可能となる。

ここで上記基準速度はヒステリシスを持つことで、すなわち、加速時と減速時に適用する基準速度を異ならせることで、レンズの速度が基準速度近辺である場合における制御性の悪化を防ぐことが可能である。

これまで、レンズの位置検出を例にとって本発明の位置検出装置の説明を行ったが、位置の検出対象は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、アイリスなどの可動光学要素の位置検出に対しても、本発明の位置検出装置を適応することが可能である。さらにレンズ装置の可動光学要素を駆動する光学操作装置としてのレンズアクセサリーである、ズームデマンド（ズーム操作手段）、フォーカスデマンド（フォーカス操作手段）、フランジバック調整（フランジバック調整操作手段）などの操作部材等の可動要素の位置検出への適応も可能である。また、レンズの速度検出には別途速度検出用の回路を設けることなく、絶対値エンコーダの粗スケールや密スケールを利用して例えばコンパレータに入力することで矩形波を作成しＣＰＵのカウンタに入力することで算出することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０２ ＡＢＳ演算部
１０３ スケール切り替え部
１０４ ＡＢＳセンサー
２１ 可動要素
２２ 固定要素

Claims (10)

1. 固定要素に対する可動要素の位置を検出する位置検出装置であって、
   前記固定要素は、前記可動要素の移動方向において互いに異なる周期で形成された複数のパターン列を有するスケールを備え、
   前記固定要素に対する前記可動要素の位置に応じ前記スケールに基づく複数の位相信号を検出するセンサーと、
   前記センサーで検出された複数の位相信号に基づく複数の変位信号を生成し、生成された複数の変位信号を所定の周期で切替えて順次出力する信号処理手段と、
   前記変位信号の少なくとも１つに基づき前記可動要素の移動速度を検出する速度検出手段と、
   前記複数の変位信号のうちの少なくとも２つの変位信号に基づき前記可動要素の位置を算出する絶対位置演算手段と、
   前記複数の変位信号のうち、選択された変位信号に基づき、所定の位置に対する変位量を算出する相対位置演算手段と、
   を有し、
   前記可動要素の移動速度が第１の基準速度未満の場合は前記絶対位置演算手段により演算された位置を前記可動要素の位置とし、前記第１の基準速度以上の場合は前記絶対位置演算手段により事前に取得した前記可動要素の位置と、該位置を基準とする前記相対位置演算手段により演算された変位量に基づき前記可動要素の位置を演算する、
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記可動要素の移動速度が第１の基準速度未満の場合は、前記絶対位置演算手段により演算された位置を前記可動要素の位置とし、
   前記可動要素の移動速度が前記第１の基準速度以上で該第１の基準速度より大きい第２の基準速度未満の場合は、前記絶対位置演算手段により事前に取得した前記可動要素の位置と、前記複数の変位信号のうちの第１の変位信号に基づいて前記相対位置演算手段により演算された該位置を基準とする変位量に基づいて前記可動要素の位置を演算し、
   前記可動要素の移動速度が前記第２の基準速度以上の場合は、前記絶対位置演算手段により事前に取得された前記可動要素の位置と、前記複数の変位信号のうちの前記第１の変位信号より周期が長い第２の変位信号に基づいて前記相対位置演算手段により演算された該位置を基準とする変位量とに基づいて前記可動要素の位置を演算する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記第１の基準速度は、前記信号処理手段が前記複数の変位信号を切替えて順次出力する周期と、前記複数のパターン列の周期と、に基づいて定義される、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。
4. 前記第１の基準速度は、前記信号処理手段が前記複数の変位信号を切替えて順次出力する周期と、前記移動方向における前記スケールの長さと、前記複数のパターン列それぞれの周期の数と、に基づいて定義される、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。
5. 前記第２の基準速度は、前記信号処理手段が前記複数の変位信号を切替えて順次出力する前記周期のナイキスト周波数と、前記信号処理手段が前記第２の変位信号の生成のために使用する位相信号に対応する前記パターン列の周期とに基づいて定義される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置検出装置。
6. 前記絶対位置演算手段は、
   前記可動要素の前記固定要素に対する移動速度が第３の基準速度未満の場合は、前記複数の変位信号のうちの第３の変位信号及び該第３の変位信号より周期が短い第４の変位信号に基づいて前記可動要素の位置を演算し、
   前記可動要素の前記固定要素に対する移動速度が前記第３の基準速度以上の場合は、前記複数の変位信号のうちの前記第４の変位信号及び該第４の変位信号より周期が短い第５の変位信号に基づいて前記可動要素の位置を演算する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
7. 前記可動要素は可動光学要素であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置検出装置。
8. 前記可動光学要素はズームレンズ、フォーカスレンズ、又は、アイリスであることを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置を備えるレンズ装置。
9. 前記可動要素は前記可動光学要素を駆動するための操作手段である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置検出装置を備える光学操作装置。
10. 前記操作手段はズーム操作手段、フォーカス操作手段、フランジバック調整操作手段であることを特徴とする請求項９に記載の光学操作装置。

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