JPH0552592A - 物体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定物体の移動に応じて被制御物体の移動
を正確に制御することができる物体制御装置を提供す
る。 【構成】 検出装置２０３の検出信号Ａの立ち上がりか
ら立ち下がりまでの周期は、回転リング１０１の速度が
速くなるにつれて短くなる。マイクロコンピュータ１１
０は、この周期を算出して第４のレンズ群１０６を停止
させるまでの待機時間をこの周期より適切な時間だけ長
く設定し、この待機時間の間に検出信号Ａの立ち上がり
と立ち下がりを検出しない場合に第４のレンズ群１０６
を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物体の移動に応
じて被制御物体を駆動する物体制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物体の位置の変化や動きを検出
する場合、例えば光を物体に照射して反射光を光電変換
することにより、物体の位置変化や動きを検出すること
ができる。図６は、その測定方法を示し、図７は、その
検出信号を示す。図６に示すように、図示省略の被測定
物体には、反射板３０１ａ〜３０１ｄが所定のピッチＰ
で等間隔で取り付けられ、反射板３０１ａ〜３０１ｄ
は、被測定物体の移動方向（図示左右方向Ｌ、Ｒ）に同
一の長さを有する。検出装置３０２、３０３は、発光部
と受光部を有し、反射板３０１ａ〜３０１ｄに光を照射
して反射光の検出信号Ｂ、Ａを出力するように構成され
ている。ここで、検出装置３０２、３０３は、反射板３
０１ａ〜３０１ｄのピッチＰに対して所定の位相差で固
定されている。

【０００３】図７は、一例として反射板３０１ａ〜３０
１ｄの移動方向の長さがＰ／２であって、検出装置３０
２、３０３の距離が５Ｐ／４である場合の検出信号Ａ、
Ｂを示す。検出装置３０３が反射板３０１ｃの反射光を
検出してその検出信号Ａがハイレベルの場合、反射板３
０１ａ〜３０１ｄが左方向Ｌに移動して検出装置３０２
が反射板３０１ｂの反射光を検出しない状態から検出す
る状態に移行すると、その検出信号Ｂは、ローレベルか
らハイレベルに変化し、他方、反射板３０１ａ〜３０１
ｄが右方向Ｒに移動して検出装置３０２が反射板３０１
ｂの反射光を検出する状態から検出しない状態に移行す
ると、その検出信号Ｂは、ハイレベルからローレベルに
変化する。

【０００４】したがって、図７に示すように、反射板３
０１ａ〜３０１ｄが左右方向Ｌ、Ｒに移動した場合、検
出信号Ａを基準として他方の検出信号Ｂは、位相が異な
る信号ＢL、ＢRになるので、例えば検出信号Ａの立ち上
がり又は立ち下がち時において検出信号Ｂがハイレベル
か又はローレベルを検出することにより、反射板３０１
ａ〜３０１ｄが取り付けられた被測定物体の移動方向を
検出することができる。また、検出信号ＡまたはＢの例
えば立ち上がりから立ち下がりまでの周期を測定するこ
とにより被測定物体の移動速度を検出することができ
る。

【０００５】ここで、被測定物体の移動方向と速度を測
定することができるので、反射板３０１ａ〜３０１ｄを
他の被制御物体の命令発生装置として用い、この被制御
物体の移動方向と速度を制御することができる。例えば
インナフォーカス方式のレンズシステムにおいて、被測
定物体として変倍レンズを移動させる電子リングの位置
を検出し、被制御物体として焦点面の移動を補正するレ
ンズを移動させることができる。

【０００６】このように、被測定物体の移動により他の
物体の移動を制御する場合、次のような方法が知られて
いる。先ず、検出信号Ａの立ち上がりタイミングをトリ
ガとしてその時の検出信号Ｂのレベルを取り込み、ま
た、検出信号Ａの立ち下がりタイミングをトリガとして
その時の検出信号Ｂのレベルを取り込む。そして、図８
に示すようにこの検出信号Ａの立ち上がり時と立ち下が
り時の検出信号Ｂの各レベルにより被測定物体の移動方
向を判別する。

【０００７】次いで、検出信号Ａの立ち上がりから立ち
下がりまでの時間Ｔを測定し、例えば時間Ｔに略反比例
するように被制御物体の駆動速度を決定する。そして、
検出信号Ａのレベルが所定の時間変化しない場合には被
測定物体が停止したものとみなし、被制御物体を停止さ
せる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の物体制御装置では、検出信号Ａのレベルが所定の時
間変化しない場合にのみ被測定物体が停止したものとみ
なすので、次のような問題点がある。先ず、被測定物体
が比較的高速で移動して停止した場合、所定の時間は停
止したものとみなすことができないので、被制御物体が
対応位置を行き過ぎるという問題点がある。

【０００９】第２に、検出装置３０２、３０３の入出力
特性は、図９に示すように入力光量の変化に対して出力
信号Ａ、Ｂが有限の遅れを有する。したがって、図１０
に示すように、受光部の光量が速い周期で変化した場
合、出力信号Ａ、Ｂがこの変化に追従することができな
くなり、波高値が徐々に低下してその立ち上がり、立ち
下がり、レベル等を正確に判別することができなくな
る。この場合、制御回路が誤動作して被制御物体を正確
に制御することができなくなるので、このような制御回
路の誤動作を避けるためには、例えば被制御物体を停止
させたり、検出信号Ａ、Ｂを無視する等の処理を行わな
ければならないが、検出信号Ａが変化しないときの待機
時間を一定に設定した場合に処理が遅れる。

【００１０】また、上記第１、第２の問題点を解決する
ために、検出信号Ａが変化しないときの待機時間を短く
設定した場合には、被測定物体が比較的低速で移動する
と、被制御物体の駆動と停止を繰り返すことになり、被
制御物体の動きがぎくしゃくする。

【００１１】本発明は上記従来の問題点に鑑み、被測定
物体の移動に応じて被制御物体の移動を正確に制御する
ことができる物体制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被測定物体の移動に伴って出力の状態が周
期的に変化する複数の検出手段を有し、該複数の検出手
段のうち、所定の基準検出手段の出力信号の位相に対す
る他の検出手段の出力信号の位相が被測定物体の移動方
向によって規則性を有して切り換わる変位測定手段を備
えた物体制御装置において、前記基準検出手段の出力信
号の状態変化の周期を求める第１の手段と、前記第１の
手段によって求められた周期に関連した第１の時間を設
定する第２の手段と、前記基準検出手段の出力信号の状
態が変化した時点を起算点として第２の時間を計測する
第３の手段と、前記第２の手段によって設定された第２
の時間と前記第３の手段によって計測された第２の時間
とを比較する第４の手段と、前記第２の時間が前記第４
の時間と一致したときまたは上回ったとき前記被測定物
体の移動状態が変化したと判断する第５の手段とを有す
ることを特徴とする。

【００１３】前記第２の手段は前記第１の手段により求
められた周期が短いときは前記第１の時間を長く設定す
る

【００１４】

【作用】本発明は上記構成により、被測定物体の移動速
度が速くなるにつれて待機時間（第１の時間）が短く設
定され、この待機時間の間に基準検出手段の信号の変化
状態を検出しない場合に被測定物体の移動状態が変化し
たと判断し、例えば被制御物体が停止する。したがっ
て、被測定物体の移動速度が遅い場合に被制御物体を停
止させるまでの待機時間が長いので、被制御物体が駆動
と停止を繰り返すことなくスムーズに移動し、また、行
き過ぎ量が大きくならない。また、被測定物体の移動速
度が速い場合には被制御物体を停止させるまでの待機時
間が短いので、被制御物体の行き過ぎ量が大きくならな
い。更に、被測定物体の移動速度が図１０に示すような
超高速の場合に、この状態に至るまでに待機時間が十分
短かくなっているので、短時間でこの状態を検出し被制
御物体を停止することができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明に係る物体制御装置の一実施例を
適用したレンズシステムの概略構成を示す構成図、図２
は、図１の検出装置の検出信号の周期と第４のレンズ群
の駆動速度との関係を示すグラフ、図３は、図１の検出
装置の検出信号の周期と第４のレンズ群を停止させるま
での待機時間との関係を示すグラフ、図４は、図３の関
係を示す説明図、図５は、図１のレンズシステムの動作
を説明するためのフローチャートである。尚、図１にお
いて、図６に示す構成部材と同一のものには同一の参照
符号を付す。

【００１６】図１において、このレンズシステムは、例
えばビデオカメラ等に用いられるインナフォーカス方式
のレンズシステムであり、鏡筒１００内には、固定のレ
ンズ群１０２と、変倍を行うために光軸方向に移動可能
な第２のレンズ群１０３と、絞り１０４と、固定のレン
ズ群１０５と、焦点調節機能と第２のレンズ群１０３の
変倍による焦点面の移動を補正するいわゆるコンペ機能
を有する第４のレンズ群１０６を有し、第４のレンズ群
１０６は、アクチュエータ（モータＭ）１１２により光
軸方向に移動可能である。尚、これらの光学系１０２〜
１０６により結像された画像は、撮像面１０７において
例えばＣＣＤにより撮像される。

【００１７】鏡筒１００には、第２のレンズ群１０３を
駆動するための回転リング１０１が嵌合し、回転リング
１０１には、その円周方向に沿って図６に示すような複
数の反射板３０１が同一のピッチＰで取り付けられてい
る。また、検出装置３０２、３０３は図６に示す場合と
同様に、発光部と受光部を有し、反射板３０１に光を照
射して反射光の検出信号Ｂ、Ａを出力するように構成さ
れている。

【００１８】検出装置３０２、３０３にはそれぞれ、電
力増幅回路１０８、１０９から発光用電力が供給され、
電力増幅回路１０８、１０９は、マイクロコンピュータ
（μ−ｃｏｍ）１１０により制御される。検出装置３０
２、３０３の各検出信号Ｂ、Ａは、マイクロコンピュー
タ１１０に取り込まれ、マイクロコンピュータ１１０
は、モータ駆動回路１１１を制御することによりモータ
１１２を回転し、第４のレンズ群１０６を光軸方向に移
動させて焦点面の移動を自動的に調整する。尚、マイク
ロコンピュータ１１０には予め、検出信号Ｂ、Ａのレベ
ルを判定するための閾値が設定され、また、時間を計測
するためのタイマが設けられている。

【００１９】マイクロコンピュータ１１０にはまた、図
２に示すように、検出信号Ａの立ち上がりから立ち下が
りまでの周期Ｔselの周期が短くなるにつれて、すなわ
ち回転リング１０１の速度が速くなるにつれて第４のレ
ンズ群１０６の駆動速度Ｖが大きくなるようなテーブル
が予め設定されている。この場合、駆動速度Ｖが周期Ｔ
selに完全に反比例するように設定すると、周期Ｔselが
「０」に近づくにつれて駆動速度Ｖが発散し、また、周
期Ｔselが非常に大きい場合に駆動速度Ｖが「０」にな
らないである速さを有することになるので、周期Ｔsel
がある値に小さくなった時に駆動速度Ｖが所定の値に抑
制され、また、周期Ｔselがある値に大きくなった時に
駆動速度Ｖが「０」になるように設定されている。そし
て、周期Ｔselがこの２つの値の間の時には駆動速度Ｖ
が操作上違和感を与えずスムーズになるように設定され
ている。

【００２０】マイクロコンピュータ１１０には更に、図
３及び図４に示すように、検出信号Ａの立ち上がりから
立ち下がりまでの周期Ｔselより適切な時間だけ長い待
機時間Ｓjdg0が予め設定されている。待機時間Ｓjdg0
は、検出信号Ａの変化すなわち立ち上がりと立ち下がり
を検出しない場合に第４のレンズ群１０６を停止させる
までの時間であり、したがって、周期Ｔselが長くなる
につれて、すなわち回転リング１０１の速度が遅くなる
につれて長くなる。

【００２１】次に、図５を参照して上記実施例の動作、
特にマイクロコンピュータ１１０の動作を説明する。ス
テップ２０１においてこのプログラムの実行を開始し、
ステップ２０２において検出装置３０３の検出信号Ａが
立ち上がったか否かを判別する。検出信号Ａが立ち上が
った場合にはステップ２０３以下に分岐し、検出信号Ａ
が立ち上がった時における検出装置３０２の検出信号Ｂ
のレベル状態ＢUを記憶し、また、ステップ２０４にお
いて検出信号Ａが立ち上がった時におけるタイマ値ＴA
を記憶し、ステップ２０２に戻る。

【００２２】検出信号Ａが立ち上がらない場合にはステ
ップ２０５に進み、検出信号Ａが立ち下がったか否かを
判別する。検出信号Ａが立ち下がった場合にはステップ
２０９に分岐し、検出信号Ａが立ち下がった時における
検出装置３０２の検出信号Ｂのレベル状態ＢDを記憶
し、また、ステップ２１０において検出信号Ａが立ち下
がった時におけるタイマ値ＴDを記憶する。続くステッ
プ２１１では、検出信号Ａが立ち上がった時と立ち下が
った時における検出装置３０２の検出信号ＢのレベルＢ
U、ＢDを比較し、ＢU＝ＢDの場合には、検出信号Ａにチ
ャタリングが発生したものとみなして第４のレンズ群１
０６を停止させ（ステップ２０８）、ステップ２０２に
戻る。

【００２３】他方、ステップ２１１においてＢU≠ＢDの
場合には、先ず、ステップ２１２においてタイマ値Ｔ
A、ＴB間の差を演算して検出信号Ａの周期Ｔselを算出
し、次いで、ステップ３においてこの周期Ｔselにより
図２に示すような曲線に従って第４のレンズ群１０６の
駆動速度Ｖを決定する。そして、ステップ２１４では、
第４のレンズ群１０６を停止させるための待機時間Ｓjd
g0を図３に示す曲線に従って選択し、そして、ステップ
２１５においてこの待機時間Ｓjdg0をカウンタエリアＳ
jdgにセットし、また、この待機時間Ｓjdg0をリフレッ
シュする。

【００２４】次いで、ステップ２１６では、検出信号Ａ
が立ち上がった時の検出信号ＢのレベルＢUにより、回
転リング１０１の回転方向すなわち左方向（ステップ２
１７）か又は右回り方向（ステップ２１８）を判別し、
第４のレンズ群１０６をその判別方向に応じて至近方向
又は∞方向に移動させる。尚、この駆動速度Ｖは、ステ
ップ２１３において選択された速度である。

【００２５】他方、検出信号Ａがステップ２０２におい
て立ち上がらず、ステップ２０５において立ち下がらな
い場合には、次の３つの場合のいずれか１つとなる。
回転リング１０１が停止している。回転リング１０１
が超高速で回転している。回転リング１０１が回転中
であって検出信号Ａの立ち上がりから立ち下がりまでの
間である。そこで、ステップ２０６ではカウンタＳjdg
を１つデクリメントし、ステップ２０７でＳjdgが
「０」か否かを判別する。この結果Ｓjdgが「０」でな
い場合には上記３つの場合のどの状態かを判別すること
ができないので、ステップ２０７からステップ２０２に
戻ってこの処理を繰り返す。そして、カウンタＳjdgが
「０」になった場合には上記又はの場合であるの
で、ステップ２０７からステップ２０８に進み、第４の
レンズ群１０６を停止させる。

【００２６】上記実施例によれば、図４に示すように第
４のレンズ群１０６を停止させるまでの待機時間Ｓjdg0
が周期Ｔselより適切な時間だけ長く設定され、このよ
うに設定することにより、周期Ｔselがほぼ等しい状態
が継続している場合には、検出信号Ａの立ち上がりから
立ち下がりまでの間であるので第４のレンズ群１０６が
停止せず、第４のレンズ群１０６をスムーズに駆動する
ことができる。他方、カウンタＳjdgが「０」になった
場合には第４のレンズ群１０６が停止するので、第４の
レンズ群１０６の速い停止応答性を実現することができ
る。

【００２７】すなわち、回転リング１０１がゆっくり回
転している場合には待機時間Ｓjdg0が長いので、従来例
にように第４のレンズ群１０６の駆動と停止を繰り返す
というぎくしゃくを除去してスムーズに駆動することが
できる。尚、この場合には、第４のレンズ群１０６がゆ
っくり移動しているので、待機時間Ｓjdg0が長くても行
き過ぎ量が多くならない。他方、回転リング１０１が高
速で回転している場合には、待機時間Ｓjdg0が短いので
第４のレンズ群１０６の行き過ぎ量が多くならない。

【００２８】尚、回転リング１０１が超高速で回転して
図１０に示すように検出信号Ａになまりが発生した場合
を考慮すると、回転リング１０１は、停止状態から急に
高速状態に遷移するのではなく、短時間で回転速度が増
加するので待機時間Ｓjdg0が短く設定される。したがっ
て、超高速状態で検出信号Ａの立ち上がりと立ち下がり
を検出することができなくても短時間で第４のレンズ群
１０６を停止させることができる。ここで、回転リング
１０１が手動で回転する場合に回転むらが発生するが、
待機時間Ｓjdg0を周期Ｔselより数倍に予め設定するこ
とにより停止の応答性が過敏になることを防止すること
ができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被測定
物体の移動に伴って出力の状態が周期的に変化する複数
の検出手段を有し、該複数の検出手段のうち、所定の基
準検出手段の出力信号の位相に対する他の検出手段の出
力信号の位相が被測定物体の移動方向によって規則性を
有して切り換わる変位測定手段を備えた物体制御装置に
おいて、前記基準検出手段の出力信号の状態変化の周期
を求める第１の手段と、前記第１の手段によって求めら
れた周期に関連した第１の時間を設定する第２の手段
と、前記基準検出手段の出力信号の状態が変化した時点
を起算点として第２の時間を計測する第３の手段と、前
記第２の手段によって設定された第２の時間と前記第３
の手段によって計測された第２の時間とを比較する第４
の手段と、前記第２の時間が前記第４の時間と一致した
ときまたは上回ったとき前記被測定物体の移動状態が変
化したと判断する第５の手段とを有するので、被測定物
体の移動に応じて被制御物体の移動を正確に制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る物体制御装置の一実施例を適用し
たレンズシステムの概略構成を示すブロック図である。

【図２】図１の検出装置の検出信号の周期と第４のレン
ズ群の駆動速度の関係を示すグラフである。

【図３】図１の検出装置の検出信号の周期と第４のレン
ズ群を停止させるまでの待機時間の関係を示すグラフで
ある。

【図４】図３の関係を示す説明図である。

【図５】図１のレンズシステムの動作を説明するための
フローチャートである。

【図６】図１の検出装置を示す説明図である。

【図７】図６における検出信号を示すタイミングチャー
トである。

【図８】図７の検出信号による移動方向の判別動作を示
す説明図である。

【図９】図１の検出装置の入出力信号を示す波形図であ
る。

【図１０】図１の回転リングが速い場合の検出装置の入
出力信号を示す波形図である。

【符号の説明】

１０１ 回転リング １０６ 第４のレンズ群 １１０ マイクロコンピュータ ３０１ 反射板 ３０２，３０３ 検出装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物体の移動に伴って出力の状態が
   周期的に変化する複数の検出手段を有し、該複数の検出
   手段のうち、所定の基準検出手段の出力信号の位相に対
   する他の検出手段の出力信号の位相が被測定物体の移動
   方向によって規則性を有して切り換わる変位測定手段を
   備えた物体制御装置において、前記基準検出手段の出力
   信号の状態変化の周期を求める第１の手段と、前記第１
   の手段によって求められた周期に関連した第１の時間を
   設定する第２の手段と、前記基準検出手段の出力信号の
   状態が変化した時点を起算点として第２の時間を計測す
   る第３の手段と、前記第２の手段によって設定された第
   ２の時間と前記第３の手段によって計測された第２の時
   間とを比較する第４の手段と、前記第２の時間が前記第
   ４の時間と一致したときまたは上回ったとき前記被測定
   物体の移動状態が変化したと判断する第５の手段とを有
   することを特徴とする物体制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２の手段は前記第１の手段により
   求められた周期が短いときは前記第１の時間を長く設定
   することを特徴とする請求項１記載の物体制御装置。
3. 【請求項３】 前記第１の時間は、前記基準検出手段の
   出力信号の周期より長いことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の物体制御装置。