【手続補正書】
【提出日】平成29年2月27日(2017.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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と、
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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２に記載の位置検出装置。
【請求項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長い第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長い第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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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７に記載の位置検出装置を備える光学操作装置。
【請求項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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
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ため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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
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１／２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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
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及び第二のB相変位信号S2rBの補正を行う。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
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及び第二の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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
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を持つ階段状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。ここで階段状の波形の一段の信号レベルはVmax/N1maxとなる。
Vb´= Pv1-(Inc1/N1max）  ・・・（１３）
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
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、一旦、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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
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ではレンズの絶対位置演算を行い、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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
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では絶対位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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
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。密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、中スケールと粗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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
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２の絶対位置は分解能が第１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の基準速度1402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。