(57)【要約】【課題】  オフセット、ゲイン変更前のオフセットゲイン値によって出された位置情報と、オフセットゲイン変更の位置情報は、内挿する信号のスケールを変えるため、変更時に位置信号の出力が変化してしまう。【解決手段】  周期波形信号の少なくともオフセットもしくはゲインのどちらかを変更する場合、変更前のオフセットもしくはゲインにより算出される前記位置検出信号値を記憶し変更後のオフセットもしくはゲインにより算出される位置検出信号値を算出しその差分を位置信号オフセットとして記憶し、前記位置信号オフセット値を新たなオフセット、ゲイン調整によってその結果として出力された位置検出信号値から加減し、位置信号を生成することを特徴とする位置検出装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２相の周期波形信号のゲイン調整およびオフセット調整を行う信号調整手段と、
前記ゲイン調整およびオフセット調整された少なくとも２相の周期波形信号に基づいて、周期波形信号の位相により副位置を求める副位置演算部と、
周期波形信号の選択し周期波形信号を選択し主位置を求める主位置演算部と、
副位置演算部と主位置演算部の出力を合成位置演算部にて合成することで位置検出信号値を出力する位置検出手段において、
前記周期波形信号の少なくともオフセットもしくはゲインのどちらかを変更する場合、
変更前のオフセットもしくはゲインにより算出される前記位置検出信号値を記憶し
変更後のオフセットもしくはゲインにより算出される位置検出信号値を算出し
その差分を位置信号オフセットとして記憶し、前記位置信号オフセット値を新たなオフセット、ゲイン調整によってその結果として出力された位置検出信号値から加減し、位置信号を生成することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
オフセット及びゲインを変更するタイミングは、
温度変化もしくは、位置信号があらかじめ決められた値だけ変化があった場合に行う事を特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
【請求項３】
オフセット及びゲインを変更するタイミングは、
１波長以上の変化が周期波形信号にあった場合に行う事を特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】
オフセットは、周期波形信号の最大値と最小値を元に、オフセットは最大値と最小値との該平均で算出されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
【請求項５】
ゲインは、周期波形信号の最大値と最小値を元に、ゲインはある所定値より所定値／（最大値−最小値）により算出されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
【請求項６】
位置検出手段をズーム操作量検出手段もしくは、フォーカス操作量検出手段に利用したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
【請求項７】
位置検出手段をレンズ位置検出手段に利用したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出などに使われるＭＲ（磁気抵抗）素子などを利用した位置検出装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＲ（磁気抵抗）素子などを用いた位置検出装置では、出力される該正弦波の波形より直線性に優れた信号成分を持つ相を選択し、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。このとき該正弦波のそれぞれの波形の大きさ（ゲイン調整）、基準位置をそろえること（オフセット調整）で、内挿時のつなぎ目の不連続性や、スケールのリニアリティーを改善することができる。
【０００３】
従来例ではオフセット、ゲイン調整の方法について書かれた特許文献１、特許文献２などがあるが、どちらの特許もオフセット、ゲイン調整後の不連続性、リニアリティーの改善は示されているが、オフセット、ゲイン変更時のズレにについては述べられていない。
【特許文献１】特開２００４−６１４５９号公報
【特許文献２】特開２００４−３７１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、このオフセット、ゲイン変更時のズレを改善することを目的としている。
【０００５】
オフセット、ゲイン変更前のオフセットゲイン値によって出された位置情報と、オフセットゲイン変更の位置情報は、内挿する信号のスケールを変えるため、変更時に位置信号の出力が変化してしまう。これを改善することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【０００７】
（１）少なくとも２相の周期波形信号のゲイン調整およびオフセット調整を行う信号調整手段と、
前記ゲイン調整およびオフセット調整された少なくとも２相の周期波形信号に基づいて、周期波形信号の位相により副位置を求める副位置演算部と、
周期波形信号の選択し周期波形信号を選択し主位置を求める主位置演算部と、
副位置演算部と主位置演算部の出力を合成位置演算部にて合成することで位置検出信号値を出力する位置検出手段において、
前記周期波形信号の少なくともオフセットもしくはゲインのどちらかを変更する場合、
変更前のオフセットもしくはゲインにより算出される前記位置検出信号値を記憶し
変更後のオフセットもしくはゲインにより算出される位置検出信号値を算出し
その差分を位置信号オフセットとして記憶し、前記位置信号オフセット値を新たなオフセット、ゲイン調整によってその結果として出力された位置検出信号値から加減し、位置信号を生成することを特徴とする位置検出装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＭＲセンサの内挿処理において、センサーからの出力が正しくオフセットゲイン調整されていない信号を内挿処理するとリニアな位置信号を出力できない場合。このとき、正弦波上のセンサー出力の最大最小値を計測し、それよりＯｆｆｓｅｔ、Ｇａｉｎ値を算出し補正を行い。しかしこのオフセットゲイン変更した時に、値がずれてしまい誤差を生じてしまう。これを補正するために、前回のオフセットゲイン値と変更後のオフセットゲイン値により算出された位置データの差分を取り、その値を次の更新時まで位置オフセットとすることで波形のオフセットゲイン調整時の更新時のつなぎ目の誤差をなくすことができ、フラツキのなく操作量を測ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、各図を参照しながら、本発明の実施例１について説明する。図１は一体型ビデオカメラにおける、ズーム操作リングに本発明を使用した実施例１のブロック図である。
【００１１】
この撮影システムの光学部分はいわゆるリアフォーカス式のレンズの構成である。光学系に入射した被写体からの光は、固定レンズ１０２、変倍を行うズームレンズ（バリエータレンズ）１０３、光量調節を行うアイリス１０４、固定されている第三レンズ１０５、フォーカシングを行うフォーカスレンズ（コンペンセータレンズ）１０６を通り、ＣＣＤ等の撮像素子１０７上で結像する。撮像素子１０７上で電子信号となった映像信号は、カメラ信号処理手段１０８に送られ、信号増幅などの信号を処理し、映像信号処理手段１０９によりデジタル映像信号を作り出し、色補正、ホワイトバランスなどの撮像処理を行い適切な映像へと変換され、テープへの映像の書き込みや不図の外部装置への映像出力などが行われる。この先の映像信号の使われ方は本発明とは直接関係ないので説明を省略する。
【００１２】
光学ズーム操作を行う場合について説明する。本実施例のようなリアフォーカス式レンズの構成では、ズームレンズ１０３の位置を変えただけでは、ピントがずれてしまう。これは図３のインナーフォーカスレンズのズームレンズ（バリエータレンズ）位置とフォーカスレンズ位置に応じた被写体距離の軌跡を示す図で示すように、ズームレンズ１０３の位置とフォーカスレンズ１０６の位置の関係が単純な関係ではなく、被写体距離によってズームレンズ１０３とフォーカスレンズ１０６の位置関係が複雑な軌道を取るために、前玉フォーカスレンズに使われていたようなカム環などのメカ構造でレンズ群を連動させることは難しい。そのため、マイコン１１２は、ズームレンズ位置検知手段１１３と、フォーカスレンズ位置検出手段１１４によってそれぞれのレンズ位置を検知して、ズーム操作操作をおこなった時に、図３に示すような各々のレンズ位置になるように、ズームレンズ１０３とフォーカスレンズ１０６をそれぞれズームレンズ駆動手段１１５とフォーカスレンズ駆動手段１１６に駆動命令をマイコン１１２が送ることによって、共に動かす必要がある。これを一般にカム環を用いずにレンズ位置をコンピュータによって制御していることからコンピュータズームと呼ばれている（コンピュータズームについては公知であるため詳細は省く。）。このようにしてコンピュータズームによって画角の変倍動作を行っている。
【００１３】
ズーム操作リング１１７が操作されてから、マイコン１１２までに、操作量と方向が計られる過程を詳しく説明する。
【００１４】
図４のズーム操作リングの断面図１はズーム操作リング１１７の断面図である。このズームリングは不図のカメラ本体に組みこまれており、光軸方向に平行して回転することができるようになっている。操作者が操作する操作部４０１を時計回りに回転させると、内側に配置されたギヤ部４０２も同方向に回転する。そして、そのギヤ４０２に内接しているギヤ４０３は反対方向に回転し、ギヤ４０２，４０３のギヤ比と操作した量に応じた量だけ、ギヤ４０３が回転することになる。そして、図５のズーム操作リングの断面図２は図４断面図と垂直な方向に見た図で、ギヤ４０３とギヤ５０３が同一のものである。ギヤ５０３が右方向に回転するとギヤの中心に結合された軸５０４も同一の方向に回転し、その回転が、一般的な回転型ＭＲセンサー５０５（図２の２０２と同じ）の入力動作として与えられる。回転型ＭＲセンサー５０５は公知であり詳しくは説明しないが、内部に、ＳＮに交互に着磁された磁石ドラムに軸５０４が刺さっており、軸５０４の回転に連動して回り、磁石ドラムから一定距離離れたところに、磁気抵抗が配置され、所定電圧を与えることで、複数相の出力が出ることになる。本実施例では２相の場合を示すが、３相や４相などの場合も本提案を利用することが出来る。
【００１５】
今回は、市販の回転型ＭＲセンサーを用いた例だが、直接ズーム操作リングの内側にＳＮが交互に着磁された磁石を配置して、一定距離離れたところに磁気抵抗を配置しても同様に、回転量に応じた出力を得ることができる。
【００１６】
このようにして回転量がＭＲセンサー２０１によって電気信号に置き換えられ、２相のＭＲセンサーからは、図８のＳ相、Ｃ相信号の図の様に回転量によって該正弦波で変化する、Ｓ相、Ｃ相の２相の電気信号出力として得られる。このときのＳ相、Ｃ相の相のズレは着磁ピッチと磁気抵抗の間隔によって決まるが、本実施例では、ちょうど９０°の位相差を持った波形が出力される間隔のものを用いるものとする（最初の波をＳｉｎ波とすると９０度ずれた波はＣｏｓ波に相当するので、それぞれＳ相、Ｃ相と呼ぶものとする。）。
【００１７】
このようにして得られたズーム操作の電気信号は図１の操作量検出手段１１８によって位置信号を作り出す処理を施される。
【００１８】
図１の操作量検出手段１１８の詳細なブロック図である図２と図６のフローチャット１を参照しながら処理について説明する。
【００１９】
まず、ＭＲセンサー２０１の出力信号は、アンプ２０２によって適度な大きさの電気信号に増幅され、サンプルホールド回路２０３、ＡＤＣ２０４を経て、あるサンプリング間隔をおいて、アナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、そのデジタル信号は、ゲインオフセット調整部２０５にて適切なゲイン、オフセットに調整される。
【００２０】
図９のゲインオフセット時の信号変化の図に示すように、ゲイン調整の方法としては、ＭＲ信号のある一定期間、もしくはある一定操作量内の値を読み取り、その期間での最大値の値、（ＭＡＸ）と、最小値の値、（Ｍｉｎ）を記憶しておき、所定の大きさ、（Ｒａｎｇｅ）にするために
2006053309.tif 000003
を計算することによって、信号に掛けるＧａｉｎを計算する。
【００２１】
このＧａｉｎを取り込まれたデジタル信号に掛けることによって適切なゲインに調整することができる。
【００２２】
また、オフセット調整も図９に示すように、
同じくＭＲ信号の１は長以上読み取り、その期間での最大値（ＭＡＸ）と、最小値（Ｍｉｎ）を記憶しておき、
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上記の計算をすることによってオフセット量が計算される。
【００２３】
これを取り込まれたデジタル信号に減算（加算）することによって適切なオフセットに調整することができる。
【００２４】
このようにして規格化された信号は位相ずれ・反転信号生成部２０６にて、４５°位相がずれた信号ＨＳ，ＨＣを生成する。
【００２５】
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これは三角関数の下式より、
Ａ，Ｂは先に規格化されているためＢ＝Ａ＝１となり、４５°位相がずれた波形を求めるためα＝４５°とおき、ＳｉｎｘはＳ相信号ＣｏｓｘはＣ相信号と同等なので、下記式に変更できる。
ＨＣ＝（Ｓ＋Ｃ）／√２
ＨＳ＝（Ｓ−Ｃ）／√２
これによって、操作量に応じたそれぞれの波形は図１０のＳ，Ｃ，ＨＳ，ＨＣ信号の図の様な、Ｓ、Ｃ、ＨＳ、ＨＣの４つの信号になる。
【００２６】
また、これらの反転波形も計算する。
【００２７】
これら８つの波形を操作量に応じたそれぞれの波形は図１１のＳ，Ｃ，ＨＳ，ＨＣ信号とそれらの反転信号の図のような８つの信号となる。
【００２８】
この信号を副位置演算部２０８に送られ、８つの位相の位置を、入力信号よりどこの位相にいるかを判断し（プラスマイナスで判断）、大まかな位置を算出する。
【００２９】
また、位相ずれ・反転信号生成部２０６の出力は、主位置演算部２０７に送られ、位相の位置により図１１の８つの直線のうち、位相判断により適切な信号が選ばれ、その値が主位置として算出される。そして、主位置演算部２０７で求められた操作量の主位置と、副位置演算部２０８によって算出された、位相位置を合成位置演算部２０９合成することによって、操作量に対応するトータルな合成位置が求まることになる。
【００３０】
また、その求まった位置出力と前回算出された位置出力を比べて、増加したのか減少したのかを見ることで操作リングの操作方向を演算することが出来る。
【００３１】
この操作量検出手段１１８の演算部は専用のＤＳＰを制作しても良いし、マイコン１１２の内部のプログラムによって計算で求めても良い。
【００３２】
ここで、今説明したものを図６の本発明の実施形態１のフローチャート１によって振り返る。
【００３３】
Ｓ６０１から始まり、まず、ＭＲセンサーからの出力信号、Ｓ，Ｃ相の２つの信号がデジタル信号にされて取り込まれ、取り込まれた信号は、Ｓ６０３で適切なゲイン、オフセット調整され規格化される。
【００３４】
つぎにＳ６０４で４５°進み、遅れ信号ＨＳ，ＨＣを算出し、また、Ｓ６０６でＳ、Ｃ，ＨＳ，ＨＣにより、反転信号を計算する。そして、Ｓ６０７で位相を判断し、その位相により、Ｓ６０７で大まかな副位置を計算する。次にＳ６０９にて適切な信号を選択し、主位置を求め、Ｓ６１０で、求まった主、副位置より、合成位置を求め、最終的に操作量として合成位置が求まることになる。これをＳ６１１でさらにある一定周期でＳ６０１に戻り、繰り返し求めることで、合成位置が更新されていくことになる。
【００３５】
このときのズーム操作部材が操作されたときの操作量を表す合成位置の変化を示したものが図１２の理想的な合成位置変化の図である。図１２では、８つの信号の位相により主位置演算部２０７でそれぞれの信号に切り換えられ、合成位置演算部でつなぎ合わせられることになるが、このときの内挿される信号を内挿信号Ａ、Ｂ、Ｃとおいたときに、誤差なく切り替えられている。これは理想的な場合の模式図である。
【００３６】
しかしながら、この一連の処理の中で、最初にオフセットゲインが正しく行われていない場合や、ずれてしまった場合、内挿信号ＡとＢの境目の様に誤差が生じる。また、途中から正しいオフセットゲイン調整を行った場合は、Ｓ６０３のＳ，Ｃに対するオフセットゲイン処理でオフセットゲイン値が変更されるので、その後に変更されるＳ，Ｃ、ＨＳ，ＨＣ、それらの反転信号も変更が生じ、最終的に図１３の従来の合成位置変化の図のように、オフセットゲイン調整が行われた時のみ（オフセットゲイン値に変更があった場合）合成位置自体もズレが生じてしまう。ただし、オフセットゲイン調整後の内挿信号ＢとＣのつなぎ目のズレは生じなくなる。
【００３７】
このオフセットゲインゲイン調整時のオフセットゲイン値変更時のズレを本特許では補正しようというものである。
【００３８】
その方法を図７の本発明の実施形態１のフローチャート２を参照しながら説明する。
【００３９】
まず図７のＳ７１６によって、前回にオフセットゲイン値を変更した時の主位置、ＯＧ変更時合成位置と前回の合成位置を減算して、それが規定値より大きいもしくは小さい時、つまりある一定以上同一方向にまわされた場合は、Ｓ７１７の処理に進み、変更ＦｌａｇをＴＲＵＥにして、Ｓ，Ｃのオフセットゲイン値を新たに更新するためのフラグを立てる。次に、Ｓ７０２に進む。Ｓ７０２〜Ｓ７１０は先に説明した図６のＳ６０１〜６１０までと同じなので説明を省略する。Ｓ７１０までの処理で合成位置が求まっており、次にＳ７１１でオフセットゲイン値の更新フラグである変更ＦｌａｇがＴｒｕｅかどうか見て、ＴＲＵＥの場合は、Ｓ、Ｃのオフセットゲイン値の計算と更新をし、変更ＦｌａｇをＦａｌｓｅに戻し、位置オフセット変更ＦｌａｇをＴｒｕｅにし、変更前合成位置として、現在の合成位置を記憶しておき、Ｓ７０３の処理に戻り、Ｓ７０３〜Ｓ７１０までの合成位置を得るまでの処理を新しいオフセットゲイン値で再び計算する。そして、Ｓ７１２に進み、Ｓ７１４で先に位置オフセット変更ＦｌａｇがＴＲＵＥになっているので、Ｓ７１５に進み、位置オフセットを計算する。位置オフセットは変更前合成位置から合成位置を減算することで求める。そして、位置オフセット変更ＦｌａｇをＦａｌｓｅに変更し。次の処理Ｓ７１３に進む。Ｓ７１３では、Ｓ７１５でもとまった位置オフセットと合成位置を足すことで、主位置を求める。そして、Ｓ７１８へ進み、次の取り込みタイミングで、Ｓ７０１から始まるリングの位置を求める一連の処理を始めることになる。
【００４０】
そして、次回からのリングの合成位置を求める処理は、次のオフセットゲイン値変更のタイミングまで、同じ位置オフセットを足されることで、連続したズレのない位置信号となる。
【００４１】
ここで、Ｓ，Ｃ信号の最大値最小値はオフセットゲイン変更された場合、リセットされ次のオフセットゲイン変更時までのＳ相、Ｃ相それぞれの最大値、最小値を随時更新し記憶しておく。
【００４２】
また、Ｓ７１６、Ｓ７１７のオフセットゲイン調整の変更Ｆｌａｇを有効にする条件は、オフセットゲインが温度によってずれるため、温度センサーをつけて、ある温度変化があった場合にしても良い。また最低、Ｓ，Ｃ相の１波長内の最大値、最小値が分かっていればオフセットゲイン調整ができるので、１波長分の主位置が変化した場合という判断条件にしても良い。
【００４３】
このようにして、合成位置にオフセット値を持たせることによって、図１４の本発明を適用した合成位置変化の図のように、内挿信号ＢとＣの間のオフセットゲイン調整時のズレをなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一体型ビデオカメラにおける、ズーム操作リングに本発明を使用した実施例１のブロック図
【図２】本発明の実施形態１の操作量検出手段のブロック図
【図３】インナーフォーカスレンズのズームレンズ（バリエータレンズ）位置とフォーカスレンズ位置に応じた被写体距離の軌跡を示す図
【図４】ズーム操作リングの断面図１
【図５】ズーム操作リングの断面図２
【図６】本発明の実施形態１のフローチャート１
【図７】本発明の実施形態１のフローチャート２
【図８】Ｓ相、Ｃ相信号の図
【図９】ゲインオフセット時の信号変化の図
【図１０】Ｓ，Ｃ，ＨＳ，ＨＣ信号の図
【図１１】Ｓ，Ｃ，ＨＳ，ＨＣ信号とそれらの反転信号の図
【図１２】理想的な合成位置変化の図
【図１３】従来の合成位置変化の図
【図１４】本発明を適用した合成位置変化の図
【符号の説明】
【００４５】
１０２  固定レンズ
１０３  ズームレンズ（バリエータレンズ）
１０４  アイリス
１０５  固定されている第三レンズ
１０６  フォーカスレンズ（コンペンセータレンズ）
１０７  撮像素子
１０８  カメラ信号処理手段
１０９  映像信号処理手段
１１２  マイコン
１１３  ズームレンズ位置検知手段
１１４  フォーカスレンズ位置検出手段
１１５  ズームレンズ駆動手段
１１６  フォーカスレンズ駆動手段
１１７  ズーム操作リング
１１８  操作量検出手段
２０１  ＭＲセンサー
２０２  アンプ
２０３  サンプルホールド回路
２０４  ＡＤＣ
２０５  ゲインオフセット調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006053309.tif 000013
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006053309.tif 000016
【図１２】
2006053309.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
2006053309.tif 000019