位置檢測(cè)設(shè)備、包括位置檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備和位置檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種位置檢測(cè)設(shè)備、包括位置檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備和位置檢測(cè)方法。該位置檢測(cè)設(shè)備包括連同具有周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺(101)一起使用的第一光學(xué)位置檢測(cè)器(103)。該第一光學(xué)位置檢測(cè)器在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件(102)的移動(dòng)而與光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下，接收來自周期圖案的光，以生成分別按與周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的第一檢測(cè)信號(hào)。第二非光學(xué)位置檢測(cè)器(108)生成伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)。計(jì)算器(106)通過使用第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)，通過使用第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)，并且進(jìn)行用于將第一位置信號(hào)和第二位置信號(hào)組合的計(jì)算以產(chǎn)生絕對(duì)位置信號(hào)。
【專利說明】
位置檢測(cè)設(shè)備、包括位置檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備和位置檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的位置檢測(cè)設(shè)備，并且特別涉及使用光學(xué)標(biāo)尺的光學(xué)位置檢測(cè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)位置檢測(cè)設(shè)備各自包括固定至可動(dòng)構(gòu)件和基部構(gòu)件其中之一的受光傳感器以及固定至可動(dòng)構(gòu)件和基部構(gòu)件中的另一個(gè)的光學(xué)標(biāo)尺。光學(xué)標(biāo)尺設(shè)置有反射或透過光的周期圖案。在可動(dòng)構(gòu)件移動(dòng)時(shí)利用受光傳感器檢測(cè)來自周期圖案的光，這提供了按與周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期改變的檢測(cè)信號(hào)。
[0003]這種光學(xué)位置檢測(cè)器(以下稱為“光學(xué)編碼器”)包括如下的光學(xué)位置檢測(cè)器，其中該光學(xué)位置檢測(cè)器具有設(shè)置有相位相互不同的兩個(gè)(一組)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺，并且利用受光傳感器檢測(cè)來自這兩個(gè)周期圖案的光以提供相位相互不同的兩個(gè)周期信號(hào)(一組兩相信號(hào))。使用這些兩相信號(hào)的計(jì)算提供了可動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于基部構(gòu)件的相對(duì)位置。
[0004]此外，如日本特開2013-234861所公開的，光學(xué)編碼器包括使用設(shè)置有多組周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺的另一光學(xué)編碼器，其中各組周期圖案包括具有長(zhǎng)周期和短周期的周期圖案；各組周期圖案的長(zhǎng)周期和短周期相互略微不同。該光學(xué)編碼器利用受光傳感器檢測(cè)來自多組周期圖案的光以生成多組兩相信號(hào)，并且對(duì)這多組兩相信號(hào)進(jìn)行計(jì)算以產(chǎn)生周期相互不同的多個(gè)位置信號(hào)(例如，具有長(zhǎng)周期的上位信號(hào)和具有短周期的下位信號(hào))。然后，將這多個(gè)位置信號(hào)組合使得能夠計(jì)算出可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置。
[0005]然而，上述的光學(xué)編碼器存在如下的問題:其上附著有污跡(包括劃痕)或灰塵的不干凈光學(xué)標(biāo)尺在檢測(cè)信號(hào)中產(chǎn)生噪聲，這樣導(dǎo)致不能進(jìn)行可動(dòng)構(gòu)件的正確位置檢測(cè)、即引起位置誤檢測(cè)。特別地，在日本特開2013-234861所公開的光學(xué)編碼器中，為了將上位信號(hào)和下位信號(hào)組合而對(duì)上位信號(hào)進(jìn)行的倍增處理還使噪聲放大。因而，不干凈光學(xué)標(biāo)尺對(duì)位置檢測(cè)產(chǎn)生極大影響。
[0006]此外，上述的光學(xué)編碼器存在如下的另一問題:由于溫度變化所引起的光學(xué)標(biāo)尺的伸縮使可動(dòng)構(gòu)件和光學(xué)標(biāo)尺之間的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生改變，這樣導(dǎo)致不能進(jìn)行可動(dòng)構(gòu)件的正確位置檢測(cè)、即引起位置誤檢測(cè)。特別地，日本特開2013-234861所公開的光學(xué)編碼器進(jìn)行為了將上位信號(hào)和下位信號(hào)組合而對(duì)上位信號(hào)所進(jìn)行的倍增處理，使得由于光學(xué)標(biāo)尺的伸縮所引起的上位信號(hào)的變動(dòng)對(duì)位置檢測(cè)產(chǎn)生極大影響。
[0007]此外，在調(diào)焦透鏡與變倍透鏡相比配置于更靠像面?zhèn)鹊奈恢玫暮蠼裹c(diǎn)型變焦鏡頭中，變倍透鏡的移動(dòng)引起像面移動(dòng)。因而，進(jìn)行使調(diào)焦透鏡隨著變倍透鏡的移動(dòng)而移動(dòng)以減少像面移動(dòng)的控制、即變焦跟蹤控制，以維持聚焦?fàn)顟B(tài)。日本特開平6-205259所公開的光學(xué)設(shè)備保持表示針對(duì)變倍透鏡的各個(gè)位置維持聚焦?fàn)顟B(tài)的調(diào)焦透鏡的位置的凸輪數(shù)據(jù)，并且通過使用該凸輪數(shù)據(jù)來進(jìn)行變焦跟蹤控制，以使調(diào)焦透鏡隨著變倍透鏡的移動(dòng)而移動(dòng)。
[0008]在進(jìn)行用于通過用戶對(duì)變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)操作來使變倍透鏡移動(dòng)的手動(dòng)變焦操作的情況下，也進(jìn)行該變焦跟蹤控制。手動(dòng)變焦操作使用如下的變倍機(jī)構(gòu)，其中該變倍機(jī)構(gòu)使變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至凸輪環(huán)以使該凸輪環(huán)繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且利用該凸輪環(huán)中所形成的凸輪使變倍透鏡在光軸方向上移動(dòng)。在變倍透鏡移動(dòng)的情況下，變焦跟蹤控制利用諸如編碼器等的位置檢測(cè)設(shè)備來檢測(cè)與變倍透鏡的位置相對(duì)應(yīng)的變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和位置，并且使調(diào)焦透鏡移動(dòng)至凸輪數(shù)據(jù)中的與所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和位置相對(duì)應(yīng)的位置。
[0009]這種變倍機(jī)構(gòu)具有變焦操作環(huán)和凸輪環(huán)彼此接合以使變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至凸輪環(huán)的接合部，并且該接合部存在間隙(backlash)。該間隙使凸輪環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)延遲，由此在該間隙減小(消除)之前，變倍透鏡沒有移動(dòng)。此外，直到間隙減小為止的凸輪環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)的該延遲是在變焦操作環(huán)在遠(yuǎn)攝方向和廣角方向這兩者上都轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下產(chǎn)生的，使得檢測(cè)到變焦操作環(huán)在遠(yuǎn)攝區(qū)域和廣角區(qū)域各自中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置作為相同轉(zhuǎn)動(dòng)位置。因此，需要針對(duì)變焦操作環(huán)的各轉(zhuǎn)動(dòng)方向即針對(duì)各變倍方向設(shè)置單獨(dú)的凸輪數(shù)據(jù)，并且根據(jù)通過使用位置檢測(cè)設(shè)備所檢測(cè)到的變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向來選擇變焦跟蹤控制所使用的凸輪數(shù)據(jù)。
[0010]然而，盡管通過用戶對(duì)變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)操作所進(jìn)行的手動(dòng)變焦即使在位置檢測(cè)設(shè)備沒有通電的非通電狀態(tài)(電源斷開狀態(tài))下也可以使變倍透鏡移動(dòng)，但不能檢測(cè)出變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。非通電狀態(tài)下的變焦操作環(huán)的未知轉(zhuǎn)動(dòng)方向使得在通電(電源接通)開始時(shí)不清楚間隙減小的方向(遠(yuǎn)攝方向或廣角方向)，這樣使得不清楚緊挨在電源接通之后應(yīng)選擇針對(duì)各個(gè)變倍方向所設(shè)置的凸輪數(shù)據(jù)中的哪個(gè)凸輪數(shù)據(jù)。另外，非通電狀態(tài)下的變焦操作環(huán)的未知轉(zhuǎn)動(dòng)方向使得不清楚是響應(yīng)于電源接通之后的變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)而根據(jù)針對(duì)變焦操作環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(即，變倍方向)所設(shè)置的凸輪數(shù)據(jù)來立即使調(diào)焦透鏡移動(dòng)、還是停止調(diào)焦透鏡的移動(dòng)直到間隙減小為止。這樣使得不能進(jìn)行良好的變焦跟蹤控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供能夠減輕其上附著有污跡或灰塵的不干凈光學(xué)標(biāo)尺的影響的位置檢測(cè)設(shè)備。本發(fā)明還提供能夠與由于溫度變化所引起的光學(xué)標(biāo)尺的伸縮無關(guān)地進(jìn)行正確的位置檢測(cè)的位置檢測(cè)設(shè)備。本發(fā)明還提供能夠在進(jìn)行手動(dòng)變焦的情況下緊挨在電源接通之后進(jìn)行良好的變焦跟蹤控制的調(diào)焦控制設(shè)備和包括該調(diào)焦控制設(shè)備的光學(xué)設(shè)備。
[0012]本發(fā)明提供以下作為其一個(gè)方面:一種位置檢測(cè)設(shè)備，包括:第一位置檢測(cè)器，其是與設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺一起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而與所述光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下，接收來自所述多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與所述多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào);第二位置檢測(cè)器，其是非光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于生成伴隨著所述可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)；以及計(jì)算器，用于通過使用所述多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)，通過使用所述第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與所述第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)，并且進(jìn)行用于將所述第一位置信號(hào)與所述第二位置信號(hào)組合的計(jì)算以產(chǎn)生用于表示所述可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。
[0013]本發(fā)明提供以下作為其另一方面:一種包括上述的位置檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備，其還包括:所述可動(dòng)構(gòu)件，其中利用所述位置檢測(cè)設(shè)備來檢測(cè)所述可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置。
[0014]本發(fā)明提供以下作為其又一方面:一種位置檢測(cè)方法，用于使用第一位置檢測(cè)器和第二位置檢測(cè)器，其中所述第一位置檢測(cè)器是與設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺一起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而與所述光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下接收來自所述多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與所述多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)，以及所述第二位置檢測(cè)器是非光學(xué)位置檢測(cè)器并且用于生成伴隨著所述可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)，所述位置檢測(cè)方法包括以下步驟:通過使用所述多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào);通過使用所述第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與所述第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)；以及進(jìn)行用于將所述第一位置信號(hào)與所述第二位置信號(hào)組合的計(jì)算，以產(chǎn)生用于表示所述可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。
[0015]通過以下的說明和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得明顯。
【附圖說明】
[0016]圖1是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例1的編碼器的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖2A、2B和2C示出實(shí)施例1中的用于檢測(cè)軌道圖案的方法。
[0018]圖3示出傳統(tǒng)的絕對(duì)位置計(jì)算處理的流程圖。
[0019]圖4示出游標(biāo)計(jì)算。
[0020]圖5示出傳統(tǒng)的絕對(duì)位置計(jì)算處理中的上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)。
[0021]圖6示出傳統(tǒng)的絕對(duì)位置計(jì)算處理中的上位信號(hào)和中位信號(hào)的組合處理。
[0022]圖7示出傳統(tǒng)的絕對(duì)位置計(jì)算處理中的與針對(duì)位置信號(hào)所進(jìn)行的組合處理有關(guān)的問題。
[0023]圖8示出實(shí)施例1的絕對(duì)位置計(jì)算處理中的上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)。
[0024]圖9示出實(shí)施例1中的針對(duì)電位計(jì)的歸一化處理。
[0025]圖10示出實(shí)施例1中的絕對(duì)位置計(jì)算處理的流程圖。
[0026]圖11示出實(shí)施例1中的電位計(jì)的電路。
[0027]圖12是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例2的編碼器的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0028]圖13示出實(shí)施例2中的由于溫度變化所引起的光學(xué)標(biāo)尺的伸縮。
[0029]圖14示出實(shí)施例2中的由于光學(xué)標(biāo)尺的伸縮所引起的檢測(cè)位置的變化。
[0030]圖15示出實(shí)施例2中的溫度校正處理的流程圖。
[0031]圖16示出實(shí)施例2中的、在相互不同的環(huán)境下來自電位計(jì)的位置信號(hào)和來自絕對(duì)位置計(jì)算器的絕對(duì)位置信號(hào)。
[0032]圖17是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例3的編碼器的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0033]圖18示出實(shí)施例3中的異物判斷處理和位置誤檢測(cè)避免處理的流程圖。
[0034]圖19示出實(shí)施例3中的電位計(jì)的輸出和受到異物影響的光學(xué)傳感器的輸出。
[0035]圖20示出實(shí)施例3中的電位計(jì)的輸出和光學(xué)傳感器的輸出。
[0036]圖21是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例4的編碼器的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0037]圖22示出實(shí)施例4中的異物判斷處理和位置誤檢測(cè)避免處理的流程圖。
[0038]圖23示出作為本發(fā)明的實(shí)施例5的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0039]圖24是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例6的鏡頭單元的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0040]圖25是示出實(shí)施例6中的鏡頭單元內(nèi)的變焦透鏡的位置檢測(cè)所用的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0041]圖26示出實(shí)施例6中的變焦絕對(duì)位置計(jì)算處理的流程圖。
[0042]圖27和28示出傳統(tǒng)的問題。
[0043]圖29示出實(shí)施例6中的、機(jī)構(gòu)間隙對(duì)編碼器和電位計(jì)所獲得的位置檢測(cè)結(jié)果的影響。
[0044]圖30示出實(shí)施例6中的用于檢測(cè)間隙減小方向的處理的流程圖。
[0045]圖31示出實(shí)施例6中的閾值設(shè)置處理。
【具體實(shí)施方式】
[0046]以下將參考附圖來說明本發(fā)明的典型實(shí)施例。
[0047]實(shí)施例1
[0048]圖1示出作為用作本發(fā)明的第一實(shí)施例(實(shí)施例1)的位置檢測(cè)設(shè)備的編碼器的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記101表示光學(xué)標(biāo)尺，其中該光學(xué)標(biāo)尺101固定至相對(duì)于基部構(gòu)件104可移動(dòng)的可動(dòng)構(gòu)件102。光學(xué)標(biāo)尺101設(shè)置有還在圖2A中示出的第一標(biāo)尺軌道101-1和第二標(biāo)尺軌道101-2。
[0049]附圖標(biāo)記103表示光學(xué)傳感器單元(以下簡(jiǎn)稱為“光學(xué)傳感器”)，其中該光學(xué)傳感器103固定至基部構(gòu)件104。光學(xué)傳感器103設(shè)置有包括LED作為光源的發(fā)光器103-1、第一受光器103-2和第二受光器103-3。第一受光器103-2和第二受光器103-3各自包括光學(xué)標(biāo)尺101可移動(dòng)的方向上、即光學(xué)標(biāo)尺101和光學(xué)傳感器103的相對(duì)移動(dòng)方向上所排列的多個(gè)受光元件；以下將該相對(duì)移動(dòng)方向稱為“位置檢測(cè)方向”。
[0050]在本實(shí)施例中，光學(xué)標(biāo)尺101固定至可動(dòng)構(gòu)件102，并且光學(xué)傳感器103固定至基部構(gòu)件104。然而，光學(xué)標(biāo)尺101可以固定至基部構(gòu)件104，并且光學(xué)傳感器103固定至可動(dòng)構(gòu)件
102。也就是說，僅需通過可動(dòng)構(gòu)件102相對(duì)于基部構(gòu)件104的移動(dòng)使得光學(xué)標(biāo)尺101和光學(xué)傳感器103相對(duì)于彼此能夠相對(duì)移動(dòng)。
[0051]光學(xué)傳感器103是以面向光學(xué)標(biāo)尺101的方式配置的。將作為從光學(xué)傳感器103中的發(fā)光器103-1發(fā)出的發(fā)散光束的光投射到光學(xué)標(biāo)尺101上的第一標(biāo)尺軌道101-1和第二標(biāo)尺軌道101-2。被第一標(biāo)尺軌道101-1中所設(shè)置的多個(gè)周期圖案(圖2A所示的兩個(gè)周期圖案201-1和201-2)反射的光向著第一受光器103-2行進(jìn)，以在該第一受光器103-2上形成第一標(biāo)尺軌道101-1中的周期圖案201-1和201-2的兩個(gè)光學(xué)圖像(以下還稱為“圖案圖像”)。
[0052]另一方面，被第二標(biāo)尺軌道101-2中所設(shè)置的多個(gè)周期圖案(圖2A所示的兩個(gè)周期圖案202-1和202-2)反射的光向著第二受光器103-3行進(jìn)，以在該第二受光器103-3上形成第二標(biāo)尺軌道101-2中的周期圖案202-1和202-2的兩個(gè)光學(xué)圖像(圖案圖像)。各周期圖案包括各自反射光的反射部和各自不反射光的非反射部;反射部和非反射部交替配置在位置檢測(cè)方向上。
[0053]第一受光器103-2對(duì)所接收到的兩個(gè)圖案圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(S卩，讀取周期圖案
201-1和201-2)以輸出與這兩個(gè)圖案圖像相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)。同樣，第二受光器103-3對(duì)所接收到的兩個(gè)圖案圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(即，讀取周期圖案202-1和202-2)以輸出與這兩個(gè)圖案圖像相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)。在光學(xué)標(biāo)尺101連同可動(dòng)構(gòu)件102—起相對(duì)于光學(xué)傳感器103移動(dòng)的情況下，各檢測(cè)信號(hào)變?yōu)榘磁c相應(yīng)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期改變的信號(hào)(以下稱為“周期信號(hào)”)。
[0054]從第一受光器103-2輸出的各個(gè)周期信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器105-1轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)字信號(hào)被輸入至絕對(duì)位置計(jì)算器106。從第二受光器103-3輸出的各個(gè)周期信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器105-2轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)字信號(hào)被輸入至絕對(duì)位置計(jì)算器106。
[0055]作為計(jì)算器的絕對(duì)位置計(jì)算器106通過使用從A/D轉(zhuǎn)換器105-1和105-2輸入的數(shù)字信號(hào)來計(jì)算可動(dòng)構(gòu)件102的絕對(duì)位置。
[0056]間距切換信號(hào)輸出器107將用于對(duì)第一受光器103-2和第二受光器103-3各自所設(shè)置的多個(gè)受光元件的受光間距(檢測(cè)間距)進(jìn)行切換的間距切換信號(hào)輸出至光學(xué)傳感器
103。光學(xué)傳感器103響應(yīng)于間距切換信號(hào)的輸入來使受光間距在與各自具有長(zhǎng)周期的周期圖案201-1和202-1的間距相對(duì)應(yīng)的第一受光間距和與各自具有短周期的周期圖案201-2和
202-2的間距相對(duì)應(yīng)的第二受光間距之間進(jìn)行切換。受光間距的切換使得第一受光器103-2和第二受光器103-3各自能夠讀取兩個(gè)周期圖案。
[0057]將更詳細(xì)地說明圖2A所示的第一標(biāo)尺軌道101-1和第二標(biāo)尺軌道101-2的周期圖案201-1、201-2、202-1和202-2。圖2A示出各標(biāo)尺軌道的簡(jiǎn)化周期圖案。實(shí)際上，各標(biāo)尺軌道在與光學(xué)標(biāo)尺101中的位置檢測(cè)方向垂直的方向(以下稱為“標(biāo)尺寬度方向”)上包括與圖2A所示的兩個(gè)周期圖案相比數(shù)量更多的周期圖案。
[0058]第一標(biāo)尺軌道101-1所設(shè)置的兩個(gè)周期圖案201-1和201-2分別具有彼此不同的周期Pl和P2。周期Pl長(zhǎng)于周期P2。在以下說明中，周期圖案201-1還被稱為“長(zhǎng)周期圖案”，并且周期圖案201-2還被稱為“短周期圖案”。在光學(xué)標(biāo)尺101中，實(shí)際上，長(zhǎng)周期圖案201-1和短周期圖案201-2在標(biāo)尺寬度方向上交替配置。
[0059]另一方面，第二標(biāo)尺軌道101-2所設(shè)置的兩個(gè)周期圖案202-1和202-2分別具有彼此不同的周期P1’和P2’。周期P1’長(zhǎng)于周期P2’。在以下說明中，周期圖案202-1還被稱為“長(zhǎng)周期圖案”，并且周期圖案202-2還被稱為“短周期圖案”。在光學(xué)標(biāo)尺101中，實(shí)際上，長(zhǎng)周期圖案202-1和短周期圖案202-2在標(biāo)尺寬度方向上交替配置。
[0060]長(zhǎng)周期圖案201-1的周期Pl和長(zhǎng)周期圖案202-1的周期Pl’彼此略微不同(Pl〈ΡΓ)。短周期圖案201-2的周期P2和短周期圖案202-2的周期P2 ’彼此略微不同(P2〈P2 ’)。[0061 ]圖2B示出從讀取長(zhǎng)周期圖案201-1和202-1或者短周期圖案201-2和202-2的光學(xué)傳感器103的第一受光器103-2和第二受光器103-3所輸出的兩個(gè)周期信號(hào)。縱軸表不來自各受光器的周期信號(hào)的值(10位的A/D轉(zhuǎn)換值)。橫軸表不光學(xué)標(biāo)尺101 (可動(dòng)構(gòu)件102)相對(duì)于光學(xué)傳感器103的位置。
[0062]第一受光器103-2和第二受光器103-3伴隨著可動(dòng)構(gòu)件102的移動(dòng)而輸出具有相互不同的相位的兩相周期信號(hào)(以下稱為“兩相信號(hào)”)203和204。這些兩相信號(hào)203和204與相位相互相差了90°的正弦波和余弦波相對(duì)應(yīng)。
[0063]圖2C示出將作為正弦波和余弦波的兩相信號(hào)203和204反正切轉(zhuǎn)換為在O?2π的范圍內(nèi)變化的信號(hào)205的結(jié)果?？v軸表示O?2π的角度(以弧度為單位)。橫軸表示光學(xué)標(biāo)尺101相對(duì)于光學(xué)傳感器103的位置。
[0064]本實(shí)施例的編碼器的上述結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)相同。接著，將說明在傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器中所進(jìn)行的絕對(duì)位置計(jì)算處理以及由此產(chǎn)生的問題。
[0065]圖3示出在傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器中絕對(duì)位置計(jì)算器106所進(jìn)行的絕對(duì)位置計(jì)算處理的流程圖。在以下說明中，作為示例，光學(xué)標(biāo)尺101在位置檢測(cè)方向上的長(zhǎng)度(標(biāo)尺長(zhǎng)度)是40mm，并且光學(xué)標(biāo)尺101上的周期圖案201-1、201-2、202-1和202-2的圖案數(shù)量(反射部的數(shù)量)分別是75、300、74和290。以下將與周期圖案201-1、201-2、202-1和202-2相對(duì)應(yīng)的周期信號(hào)分別稱為“ΡΓ、“P2”、“P1 ’”和“P2 ’” ο
[0066]在步驟S301中檢測(cè)到利用間距切換信號(hào)輸出器107選擇了與P2和P2’相對(duì)應(yīng)的受光間距的絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)入步驟S302。在步驟S302中，絕對(duì)位置計(jì)算器106檢測(cè)到由A/D轉(zhuǎn)換器105-1和105-2進(jìn)行采樣后的信號(hào)作為P2和P2 ’。
[0067]接著，在步驟S303中，絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)P2和P2’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理以產(chǎn)生信號(hào)Θ2和Θ2’。在將P2和P2’的正弦波和余弦波表示為以下的情況下:
[0068][P2]sin9和[P2]cos9;以及
[0069][Ρ2,]??ηθ 和[Ρ2,](^θ，
[0070]通過以下的表達(dá)式(I)和(2)來表示作為對(duì)Ρ2和Ρ2’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的信號(hào)Θ2和Θ2’。
[0071]02=ATAN2([P2]sin0,[P2]cos0) (I)
[0072]Θ27 =ATAN2([P27 ]sin0,[P2/ ]cos9) (2)
[0073]在該反正切轉(zhuǎn)換處理之后，在步驟S304中，絕對(duì)位置計(jì)算器106將與Pl和Pf相對(duì)應(yīng)的受光間距的選擇命令輸出至間距切換信號(hào)輸出器107。然后，絕對(duì)位置計(jì)算器106返回至步驟S301。
[0074]在步驟S301中檢測(cè)到利用間距切換信號(hào)輸出器107選擇了與Pl和Pf相對(duì)應(yīng)的受光間距的絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)入步驟S305。在步驟S305中，絕對(duì)位置計(jì)算器106檢測(cè)到由A/D轉(zhuǎn)換器105-1和105-2進(jìn)行采樣后的信號(hào)作為Pl和Pl ’。
[0075]接著，在步驟S306中，絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)Pl和P1’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理以產(chǎn)生信號(hào)Θ1和ΘΓ。在將Pl和Pl ’的正弦波和余弦波表示為以下的情況下:
[0076][Pl]sin0和[P1]COS0;以及
[0077][Pl，]sin0和[P1，]COS0，
[0078]通過以下的表達(dá)式(3)和(4)來表示作為對(duì)Pl和P1’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的信號(hào)Θ1和Θ1’。
[0079]01=ATAN2([Pl]sin0,[Pl]cos0) (3)
[0080]0r=ATAN2([Pr]sin9，[Pl，]cos0) (4)
[0081 ]在該反正切轉(zhuǎn)換處理之后，在步驟S307中，絕對(duì)位置計(jì)算器106將與P2和P2’相對(duì)應(yīng)的受光間距的選擇命令輸出至間距切換信號(hào)輸出器107。然后，絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)入步驟S308。
[0082]在步驟S308中，絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)信號(hào)Θ1和Θ1’進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算處理(以下簡(jiǎn)稱為“游標(biāo)計(jì)算”)以產(chǎn)生用于計(jì)算絕對(duì)位置的上位信號(hào)。此外，絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)信號(hào)Θ2和Θ2’進(jìn)行另一游標(biāo)計(jì)算以產(chǎn)生用于計(jì)算絕對(duì)位置的中位信號(hào)。之后，絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)入步驟S309。
[0083]圖4示出針對(duì)信號(hào)Θ1和Θ1'的游標(biāo)計(jì)算。附圖標(biāo)記401和402表示信號(hào)Θ1和Θ1'。通過以下的表達(dá)式(5)來計(jì)算作為通過對(duì)信號(hào)Θ1和Θ1'進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算所產(chǎn)生的上位信號(hào)的游標(biāo)信號(hào)Θ1-1'。
[0084]Θ1-17 =1^(91-017 ) (5)
[0085]圖4中的附圖標(biāo)記403表示游標(biāo)信號(hào)Θ1-1'。
[0086]同樣，通過以下的表達(dá)式(6)來計(jì)算作為通過對(duì)信號(hào)Θ2和Θ2’進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算所產(chǎn)生的中位信號(hào)的游標(biāo)信號(hào)Θ2-2'。
[0087]Θ2-27 =1^(92-927 ) (6)
[0088]在進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算所針對(duì)的兩個(gè)信號(hào)的折返點(diǎn)彼此一致的相位處、即在與同這兩個(gè)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的周期圖案的圖案數(shù)量之間的最小公倍數(shù)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)處，游標(biāo)信號(hào)在O?2π的范圍內(nèi)具有折返點(diǎn)。因而，在O?2π的范圍內(nèi)，游標(biāo)信號(hào)Θ1-1'具有I個(gè)折返點(diǎn)，并且游標(biāo)信號(hào)Θ2-27具有1個(gè)折返點(diǎn)。
[0089]游標(biāo)信號(hào)Θ1-1'的折返點(diǎn)是與Pl和Ρ1’相對(duì)應(yīng)的周期圖案201-1和202-1中的以下點(diǎn)。
[0090](Ρ1:Ρ1,) = (75,74)
[0091]游標(biāo)信號(hào)Θ2-2,的折返點(diǎn)是與Ρ2和Ρ2,相對(duì)應(yīng)的周期圖案202-1和202-2中的以下點(diǎn)。
[0092](P2:P2，)=(30,29),(60,58),(90,87),(120,116),(150,145),(180,174)，(210，203),(240,232),(270,261),(300,290)
[0093]絕對(duì)位置計(jì)算器106通過上述的步驟S301?S308的處理來計(jì)算用于計(jì)算絕對(duì)位置的四種信號(hào)、即上位信號(hào)Θ1-1'、中位信號(hào)Θ2-2'、作為下位信號(hào)的信號(hào)01和作為最下位信號(hào)的信號(hào)Θ2。中位信號(hào)Θ2-2'、下位信號(hào)Θ1和最下位信號(hào)Θ2與第一位置信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0094]圖5示出通過上述的絕對(duì)位置計(jì)算處理所計(jì)算出的絕對(duì)位置。在圖5中，(a)部分示出與在光學(xué)標(biāo)尺101上僅具有一個(gè)折返點(diǎn)(換句話說，僅包括一個(gè)折返部位作為信號(hào)成分)的游標(biāo)信號(hào)Θ1-1'相對(duì)應(yīng)的上位信號(hào)。(b)部分示出與游標(biāo)信號(hào)Θ2-2'相對(duì)應(yīng)的中位信號(hào)。該中位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上包括10個(gè)折返部位(折返信號(hào)成分)。上位信號(hào)的值表示當(dāng)前位置在中位信號(hào)的哪個(gè)編號(hào)的折返部位中。也就是說，上位信號(hào)使得能夠指定10個(gè)折返部位中的一個(gè)折返部位。
[0095]此外，在圖5中，(C)部分示出與在光學(xué)標(biāo)尺101上包括75個(gè)折返部位的信號(hào)Θ1相對(duì)應(yīng)的下位信號(hào)。中位信號(hào)的值表示當(dāng)前位置在下位信號(hào)中的哪個(gè)編號(hào)的折返部位中。(d)部分示出與信號(hào)Θ2相對(duì)應(yīng)的最下位信號(hào)。該最下位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上包括300個(gè)折返部位。下位信號(hào)的值表示當(dāng)前位置在最下位信號(hào)中的哪個(gè)編號(hào)的折返部位中。因此，將上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合到一起使得能夠獲取到絕對(duì)位置。
[0096]接著，將說明針對(duì)上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)所進(jìn)行的組合處理。首先，將參考圖6來說明針對(duì)上位信號(hào)和中位信號(hào)所進(jìn)行的組合處理。
[0097]在圖6中，(a)表示上位信號(hào)Θ1-1'，并且(b)表示中位信號(hào)Θ2-2'。為了將上位信號(hào)與中位信號(hào)組合，組合處理首先產(chǎn)生區(qū)信號(hào)。區(qū)信號(hào)是為了指定當(dāng)前位置在中位信號(hào)的哪個(gè)編號(hào)的折返部位中所產(chǎn)生的。如上所述，上位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有I個(gè)折返點(diǎn)并且中位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有10個(gè)折返點(diǎn)，由此該上位信號(hào)與作為整數(shù)的10的相乘提供了斜率與中位信號(hào)的斜率相同的信號(hào)。
[0098]通過將上位信號(hào)乘以10所獲得的信號(hào)與中位信號(hào)之間的差提供了(d)所示的區(qū)信號(hào)。然而，該區(qū)信號(hào)包括噪聲，因此對(duì)該區(qū)信號(hào)進(jìn)行離散化處理以去除噪聲。在圖6中，(e)表示離散化處理之后的區(qū)信號(hào)。
[0099]最后，如(f)所示，中位信號(hào)與離散化后的區(qū)信號(hào)的相加提供了組合信號(hào)，其中在該組合信號(hào)中，這兩個(gè)信號(hào)彼此組合。組合信號(hào)的分辨率與中位信號(hào)的分辨率相同并且其標(biāo)度范圍與上位信號(hào)的標(biāo)度范圍相同。
[0100]在步驟S309中，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過與使用圖6所述的組合處理相同的組合處理將最下位信號(hào)與下位信號(hào)組合。接著，在步驟S310中，絕對(duì)位置計(jì)算器106以相同方式將下位信號(hào)與中位信號(hào)組合。此外，在步驟S311中，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過使用圖6所述的方法將中位信號(hào)與上位信號(hào)組合。因而，完成了最下位信號(hào)、下位信號(hào)、中位信號(hào)和上位信號(hào)的組合，從而產(chǎn)生一個(gè)絕對(duì)位置信號(hào)。
[0101]接著，將通過使用數(shù)值表達(dá)式來說明步驟S309?S311中所進(jìn)行的組合處理。
[0102]步驟S309中的針對(duì)下位信號(hào)和最下位信號(hào)的組合處理
[0103]最下位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有300個(gè)折返點(diǎn)，并且下位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有75個(gè)折返點(diǎn)，由此下位信號(hào)與4( = 300/75)的相乘使得下位信號(hào)的斜率和最下位信號(hào)的斜率彼此一致。如以下的表達(dá)式(7)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106計(jì)算通過將下位信號(hào)Θ1乘以4所獲得的信號(hào)與最下位信號(hào)Θ2之間的差以獲取區(qū)信號(hào)Zone(01)。
[0104]Zone(91) = (01) Χ4-(Θ2) (7)
[0105]此外，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(8)來對(duì)區(qū)信號(hào)Ζοηθ(ΘΙ)進(jìn)行離散化處理，以從該區(qū)信號(hào)中去除噪聲。
[0106]ZoneN(01) = INT((Zone(01 )+180)/360) (8)
[0107]接著，如以下的表達(dá)式(9)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106將最下位信號(hào)Θ2與離散化后的區(qū)信號(hào)ZoneN(Ql)相加，以計(jì)算下位信號(hào)和最下位信號(hào)彼此組合的下位組合信號(hào)Abs-ΘΙ。
[0108]Abs-01=ZoneN(01)+02 (9)
[0109]步驟S310中的針對(duì)中位信號(hào)和下位信號(hào)的組合處理
[0110]下位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有75個(gè)折返點(diǎn)，并且中位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有10個(gè)折返點(diǎn)，由此中位信號(hào)與7.5(=75/10)的相乘使得中位信號(hào)的斜率和下位信號(hào)的斜率彼此一致。如以下的表達(dá)式(10)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106計(jì)算通過將中位信號(hào)Θ2-2'乘以7.5所獲得的信號(hào)與下位信號(hào)Θ1之間的差以獲取區(qū)信號(hào)Zone(Q2^z)t3
[0111]Zone(02-2/ ) = (02-27 ) Χ7.5-(Θ1) (10)
[0112]此外，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(11)來對(duì)區(qū)信號(hào)ZoneOsU進(jìn)行離散化處理，以從該區(qū)信號(hào)中去除噪聲。
[0113]ZoneN(02-2/ ) = INT((Zone(92-2/ )+180)/360) (11)
[0114]接著，如以下的表達(dá)式(12)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106將下位組合信號(hào)Abs-ΘΙ與離散化后的區(qū)信號(hào)ZoneN(Q2IZ)相加，以計(jì)算中位信號(hào)和下位信號(hào)彼此組合的中位組合信號(hào)Abs-(Θ2~2/ )ο
[0115]Abs-(02-2/ )=ZoneN(02-2/ ) + (abs-01) (12)
[0116]下位組合信號(hào)Abs-ΘΙ是通過將下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合所產(chǎn)生的，因此中位組合信號(hào)Abs-O2U與通過將中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合到一起所獲得的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0117]步驟S311中的針對(duì)上位信號(hào)和中位信號(hào)的組合處理
[0118]上位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有I個(gè)折返點(diǎn)，并且中位信號(hào)在光學(xué)標(biāo)尺101上具有10個(gè)折返點(diǎn)，由此上位信號(hào)與10( = 10/1)的相乘使得上位信號(hào)的斜率和中位信號(hào)的斜率彼此一致。如以下的表達(dá)式(13)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106計(jì)算通過將上位信號(hào)Θ1-1'乘以10所獲得的信號(hào)與中位信號(hào)Θ2-Θ2'之間的差以獲取區(qū)信號(hào)Ζοηθ(ΘΙ-Ι')。
[0119]ZoneCe1-17 ) = (91-17 ) Χ10-(Θ2-Θ2/ ) (13)
[0120]此外，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(14)來對(duì)區(qū)信號(hào)Zone(Ql-V)進(jìn)行離散化處理，以從該區(qū)信號(hào)中去除噪聲。
[0121]ZoneNCe1-17 ) = INT((Zone(91-l/ )+180)/360) (14)
[0122]接著，如以下的表達(dá)式(15)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106將中位組合信號(hào)Abs-(02_1')與離散化后的區(qū)信號(hào)ZoneN(01-l')相加，以計(jì)算上位信號(hào)和中位信號(hào)彼此組合的上位組合信號(hào)Abs-(01-1')。
[0123]Abs-Ce1-17 ) =ZoneNCe1-17 ) + (Abs-(02-2/ )) (15)
[0124]中位組合信號(hào)Abs-O2U是通過將中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合所產(chǎn)生的，因此上位組合信號(hào)Abs-(e1-1')與通過將所有的上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合到一起所獲得的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。因此，上位組合信號(hào)Abs-(e1-1')的分辨率與最下位信號(hào)的分辨率相同并且其標(biāo)度范圍與上位信號(hào)的標(biāo)度范圍相同。
[0125]上述的步驟S300?步驟S311的一系列處理產(chǎn)生作為表示絕對(duì)位置的信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)(上位組合信號(hào))Abs-(01-1')。
[0126]接著，將說明由于上述的傳統(tǒng)絕對(duì)位置計(jì)算處理而發(fā)生的問題。如上所述配置成的光學(xué)編碼器通過將周期(折返部位的數(shù)量)相互不同并且是通過利用光學(xué)傳感器103讀取光學(xué)標(biāo)尺101上的多個(gè)周期圖案所產(chǎn)生的上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)進(jìn)行組合，來獲取高度精確的絕對(duì)位置。然而，光學(xué)標(biāo)尺101上所存在的污跡(包括劃痕)和灰塵影響了絕對(duì)位置的精度。特別地，由此大大影響了區(qū)信號(hào)的分割數(shù)大的上位信號(hào)和中位信號(hào)的組合。以下說明包括該問題的原因。
[0127]圖7示出要彼此組合的上位信號(hào)和中位信號(hào)。針對(duì)這兩個(gè)信號(hào)所進(jìn)行的組合處理如上所述。在圖7中，(a)表示上位信號(hào)Θ1-1'，并且(b)表示中位信號(hào)Θ2-2'。如步驟S311所述，上位信號(hào)與10的相乘提供了斜率與中位信號(hào)的斜率一致的信號(hào)(利用(C)表示；以下稱為“10倍信號(hào)”)，并且針對(duì)該10倍信號(hào)和中位信號(hào)之間的差的計(jì)算提供了利用⑷表示的區(qū)信號(hào)。
[0128]然而，如果上位信號(hào)(利用(a)表示)包括由于光學(xué)標(biāo)尺101因附著有污跡(包括劃痕)或灰塵因而不干凈這一原因所引起的噪聲，則如10倍信號(hào)(C)所示，上位信號(hào)與10的相乘還使噪聲701放大。如步驟S309和S310所述，區(qū)信號(hào)Zone(Ql)是通過利用倍數(shù)4對(duì)下位信號(hào)和最下位信號(hào)進(jìn)行組合處理所產(chǎn)生的，并且區(qū)信號(hào)ZoneO2U是通過利用倍數(shù)7.5對(duì)中位信號(hào)和下位信號(hào)進(jìn)行組合處理所產(chǎn)生的。與這些倍數(shù)相比，針對(duì)上位信號(hào)和中位信號(hào)所進(jìn)行的組合處理使用更大的倍數(shù)10，使得噪聲被顯著放大。
[0129]根據(jù)包括放大后的噪聲701的10倍信號(hào)(C)來產(chǎn)生區(qū)信號(hào)(d)，這使得在區(qū)信號(hào)(d)中殘留噪聲702，并且通過對(duì)該區(qū)信號(hào)(d)進(jìn)行離散化處理生成了引起錯(cuò)誤的區(qū)判斷的信號(hào)成分703。該信號(hào)成分703使得無法計(jì)算出正確的絕對(duì)位置。
[0130]根據(jù)本發(fā)明人所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，光學(xué)標(biāo)尺101上所存在的大小為50μπι以上的污跡或灰塵使上位信號(hào)的噪聲水平增加為約±130°，這樣使得無法提供足夠的位置檢測(cè)精度。另一方面，關(guān)于中位信號(hào)和下位信號(hào)，光學(xué)標(biāo)尺101上所存在的大小為50μπι以上的這種污跡或灰塵使這兩者的噪聲水平增加為僅±90°以下，這樣不會(huì)顯著影響位置檢測(cè)精度。
[0131]將再次參考圖1來說明本實(shí)施例中的特征性結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記108表示電位計(jì)(可變電阻器)，其中該電位計(jì)是作為非光學(xué)位置檢測(cè)器的第二位置檢測(cè)器。電位計(jì)108固定至以與基部構(gòu)件104—體的方式形成的或者以一體方式連接至基部構(gòu)件104的基部構(gòu)件109。附圖標(biāo)記108-1表示作為電位計(jì)108的標(biāo)尺的電阻器，并且附圖標(biāo)記108-2表示以經(jīng)由接觸刷與電阻器108-1相接觸的狀態(tài)可滑動(dòng)的滑動(dòng)件。滑動(dòng)件108-2固定至以與可動(dòng)構(gòu)件102—體的方式形成的或者以一體方式連接至可動(dòng)構(gòu)件102的可動(dòng)構(gòu)件110，由此伴隨著可動(dòng)構(gòu)件110 (和可動(dòng)構(gòu)件102)的移動(dòng)而相對(duì)于電阻器108-1滑動(dòng)。
[0132]在本實(shí)施例中，盡管電阻器108-1固定至基部構(gòu)件109并且滑動(dòng)件108-2固定至可動(dòng)構(gòu)件110，但滑動(dòng)件108-2可以固定至基部構(gòu)件109并且電阻器108-1可以固定至可動(dòng)構(gòu)件HO。
[0133]圖11示出電位計(jì)108的電路。構(gòu)成電阻器108-1的電阻器1100的端子分別連接至電源(Vcc) 1101和接地端(GND)1102。固定至可動(dòng)構(gòu)件110的滑動(dòng)件108-2的接觸刷伴隨著可動(dòng)構(gòu)件110的移動(dòng)而以與電阻器1100相接觸的狀態(tài)相對(duì)于電阻器1100滑動(dòng)。
[0134]電位計(jì)108的電阻值根據(jù)滑動(dòng)件108-2與電阻器108-1(電阻器1100)的接觸位置、即根據(jù)可動(dòng)構(gòu)件110的位置而改變。電位計(jì)108輸出通過利用其電阻值對(duì)來自分壓端子1103的電源電壓Vcc進(jìn)行分壓所生成的電壓信號(hào)，由此該電壓信號(hào)表示可動(dòng)構(gòu)件110的位置。
[0135]如圖1所示，來自電位計(jì)108的電壓信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器111轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)字信號(hào)被輸入至絕對(duì)位置計(jì)算器106。在本實(shí)施例中，代替在上述的傳統(tǒng)光學(xué)編碼器中所獲得的上位信號(hào)Θ1-1'，絕對(duì)位置計(jì)算器106使用來自電位計(jì)108的信號(hào)(S卩，來自A/D轉(zhuǎn)換器111的信號(hào))作為上位信號(hào)以進(jìn)行絕對(duì)位置計(jì)算。
[0136]在本實(shí)施例中，盡管從電位計(jì)108獲得了上位信號(hào)，但還可以從電位計(jì)108獲得其它的位置信號(hào)(例如，中位信號(hào))。需要從電位計(jì)108獲得絕對(duì)位置計(jì)算所使用的位置信號(hào)中的受到附著有污跡或灰塵的不干凈的光學(xué)標(biāo)尺101影響的位置信號(hào)。
[0137]電位計(jì)一般具有約為64分割的分辨率，由此無法提供足夠高的精度。然而，電位計(jì)幾乎不受污跡和灰塵影響。另外，電位計(jì)通過電阻器分壓來輸出通過電壓轉(zhuǎn)換所獲得的信號(hào)，由此所得到的輸出信號(hào)不太可能受到由于溫度或濕度變化所引起的電阻值變化的影響。
[0138]將驗(yàn)證使用來自電位計(jì)108的輸出信號(hào)作為上位信號(hào)的有效性。如上所述，將上位信號(hào)與中位信號(hào)組合所需的精度是±180°。
[0139]中位信號(hào)在0°?360°的單位范圍內(nèi)具有10個(gè)折返點(diǎn)，使得可以利用累計(jì)角度3600° ( = 360° X 10)來表示標(biāo)尺全長(zhǎng)(S卩，可動(dòng)構(gòu)件102的總可移動(dòng)范圍)。電位計(jì)108可以按64分割以上的分辨率對(duì)該標(biāo)尺全長(zhǎng)進(jìn)行分割，使得一個(gè)區(qū)的角度約為56° ( ? 3600°/64)，從而可以實(shí)現(xiàn)等于或小于±180°的所需精度。換句話說，作為上位信號(hào)的來自電位計(jì)108的輸出信號(hào)具有能夠指定中位信號(hào)中的多個(gè)(10個(gè))折返部位其中之一的分辨率。
[0140]圖8示出作為來自電位計(jì)108的輸出信號(hào)的上位信號(hào)與通過使用來自光學(xué)編碼器103的輸出信號(hào)所產(chǎn)生的中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)之間的關(guān)系。在圖8中，(a)表示代替圖5中的(a)所示的上位信號(hào)Θ1-1'而使用的上位信號(hào)。在圖8中，(b)、(c)和(d)分別表示作為與圖5中的(b)、(c)和(d)所示的相同的信號(hào)的中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)。
[0141]上位信號(hào)是通過利用A/D轉(zhuǎn)換器111對(duì)來自電位計(jì)108的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換所獲得的，并且具有與10位的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的O?1024的輸出范圍。另一方面，通過使用來自光學(xué)編碼器103的輸出信號(hào)所產(chǎn)生的中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)是O?360°的角度范圍內(nèi)的角度信號(hào)，由此具有與上位信號(hào)的輸出范圍不同的輸出范圍。因此，需要用于使上位信號(hào)的輸出范圍的單位與中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)的輸出范圍的單位(O?360°)相匹配的輸出范圍歸一化。
[0142]此外，電位計(jì)108和光學(xué)傳感器103是相互獨(dú)立的位置檢測(cè)器，并且在電位計(jì)108的電阻器108-1和光學(xué)傳感器103的光學(xué)標(biāo)尺101之間具有相互不同的標(biāo)尺長(zhǎng)度。如上所述，上位信號(hào)和中位信號(hào)的組合需要上位信號(hào)和中位信號(hào)的斜率一致以產(chǎn)生區(qū)信號(hào)。這些斜率的一致需要用于使上位信號(hào)的標(biāo)度范圍與中位信號(hào)的標(biāo)度范圍相匹配的標(biāo)度范圍歸一化。
[0143]需要在絕對(duì)位置計(jì)算之前進(jìn)行針對(duì)從電位計(jì)108獲得的上位信號(hào)的輸出范圍歸一化和標(biāo)度范圍歸一化的處理。將參考圖9的流程圖來說明絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)從電位計(jì)108獲得的上位信號(hào)所進(jìn)行的輸出范圍歸一化處理和標(biāo)度范圍歸一化處理。絕對(duì)位置計(jì)算器106根據(jù)計(jì)算機(jī)程序來執(zhí)行這些處理。
[0144]在步驟S901中，絕對(duì)位置計(jì)算器106經(jīng)由間距切換信號(hào)輸出器107使第一受光器103-2和第二受光器103-3輸出信號(hào)P2和P2’。
[0145]接著，在步驟S902中，絕對(duì)位置計(jì)算器106使可動(dòng)構(gòu)件102移動(dòng)至其可動(dòng)端(a)。在安裝有本實(shí)施例的編碼器的設(shè)備中，通過利用致動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或者通過用戶進(jìn)行手動(dòng)操作，使可動(dòng)構(gòu)件102移動(dòng)。這同樣適用于以下的步驟S905。
[0146]接著，在步驟S903中檢測(cè)到可動(dòng)構(gòu)件102到達(dá)可動(dòng)端(a)的絕對(duì)位置計(jì)算器106在步驟S904中存儲(chǔ)來自可動(dòng)端(a)處的A/D轉(zhuǎn)換器111的數(shù)字轉(zhuǎn)換輸出AD(a)(即，來自電位計(jì)108的輸出)。
[0147]接著，絕對(duì)位置計(jì)算器106在步驟S905中使可動(dòng)構(gòu)件102到達(dá)與可動(dòng)端(a)相對(duì)的另一可動(dòng)端(b)，并且在步驟S906中在可動(dòng)構(gòu)件102的移動(dòng)期間對(duì)信號(hào)P2和P2’進(jìn)行采樣。然后，絕對(duì)位置計(jì)算器106在步驟S907中對(duì)信號(hào)P2和P2’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換。接著，在步驟S908中進(jìn)行用于獲得中位信號(hào)Θ2-2'的游標(biāo)計(jì)算的情況下，絕對(duì)位置計(jì)算器106在步驟S909中對(duì)從中位信號(hào)Θ2-2'獲得的累計(jì)角度進(jìn)行計(jì)數(shù)。絕對(duì)位置計(jì)算器106重復(fù)步驟S906?步驟S909的處理，直到在步驟S910中檢測(cè)到可動(dòng)構(gòu)件102到達(dá)可動(dòng)端(b)為止。
[0148]在步驟S910中檢測(cè)到可動(dòng)構(gòu)件102到達(dá)可動(dòng)端(b)的絕對(duì)位置計(jì)算器106在步驟S911中存儲(chǔ)來自可動(dòng)端(b)處的電位計(jì)108的輸出AD(b)。
[0149]接著，在步驟S912中，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過使用所存儲(chǔ)的來自電位計(jì)108的輸出AD(a)和AD(b)來計(jì)算電位計(jì)108的輸出范圍歸一化所使用的校正系數(shù)W。絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(16)來計(jì)算校正系數(shù)W。
[0150]ff=1024/(AD(b)-AD(a)) (16)
[0151]接著，在步驟S913中，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過使用從中位信號(hào)Θ2-2'獲得的累計(jì)角度來計(jì)算電位計(jì)108的標(biāo)度范圍歸一化所使用的校正系數(shù)H。絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(17)來計(jì)算校正系數(shù)H。
[0152]H=(累計(jì)角度)/360 (17)
[0153]因而，完成了電位值108的輸出范圍歸一化和標(biāo)度范圍歸一化。
[0154]接著，將參考圖10的流程圖來說明絕對(duì)位置計(jì)算器106使用來自電位計(jì)108的輸出信號(hào)作為上位信號(hào)所進(jìn)行的絕對(duì)位置計(jì)算處理。絕對(duì)位置計(jì)算器106根據(jù)計(jì)算機(jī)程序來執(zhí)行這些處理。
[0155]圖10中的步驟S301?步驟S306的處理與圖3中的步驟S301?步驟S306的處理相同。也就是說，絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)信號(hào)Ρ1、Ρ1\Ρ2和P2'進(jìn)行采樣，并且對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生信號(hào)Θ1、Θ1'、Θ2和Θ2,。
[0156]在步驟S306的處理之后，絕對(duì)位置計(jì)算器106在步驟S1008中經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器111對(duì)來自電位計(jì)108的信號(hào)AD(X)進(jìn)行采樣。然后，在步驟S1009中，絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)行采樣后的信號(hào)AD(X)的輸出范圍歸一化。絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(18)和(19)，使用在圖9的步驟S912所述的輸出范圍歸一化中分別獲得的來自電位計(jì)108的輸出AD(a)以及校正系數(shù)W來進(jìn)行輸出范圍歸一化。
[0157]AD(x)7 =AD(x)-AD(a) (18)
[0158]AD(x)〃=WXAD(xy (19)
[0159]AD (X )〃是電位計(jì)108的歸一化后的輸出范圍中的輸出。
[0160]接著，在步驟S1010中，絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)行電位計(jì)108的標(biāo)度范圍歸一化。絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(20)，使用在圖9的步驟S913所述的標(biāo)度范圍歸一化中所獲得的校正系數(shù)H來進(jìn)行標(biāo)度范圍歸一化。
[0161]Pot = HXAD(x)〃 (20)
[0162]Pot是電位計(jì)108的歸一化后的標(biāo)度范圍(和歸一化后的輸出范圍)中的輸出。
[0163]上述的步驟S1008?步驟S1010的處理根據(jù)來自電位計(jì)108的輸出產(chǎn)生歸一化后的上位信號(hào)Pot。
[0164]接著，在步驟SlOll中，絕對(duì)位置計(jì)算器106通過使用上述的表達(dá)式(6)來進(jìn)行用以產(chǎn)生中位信號(hào)的游標(biāo)計(jì)算。
[0165]接著，在步驟S1012?S1014中，絕對(duì)位置計(jì)算器106對(duì)上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)進(jìn)行組合處理。作為針對(duì)下位信號(hào)和最下位信號(hào)的組合處理的步驟S1012中的處理與圖9的步驟S309中的處理相同。作為針對(duì)中位信號(hào)和下位信號(hào)的組合處理的步驟S1013中的處理與圖9的步驟S310中的處理相同。
[0166]步驟S1014的處理是針對(duì)來自電位計(jì)108的歸一化后的上位信號(hào)和來自光學(xué)傳感器103的中位信號(hào)的組合處理；以下將說明該處理。
[0167]步驟S1014中的針對(duì)歸一化后的上位信號(hào)和中位信號(hào)的組合處理
[0168]歸一化后的上位信號(hào)Pot與通過將在光學(xué)標(biāo)尺101上具有I個(gè)折返點(diǎn)的信號(hào)乘以10所獲得的信號(hào)相對(duì)應(yīng)并且具有與下位信號(hào)的斜率相同的斜率。如以下的表達(dá)式(21)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106計(jì)算上位信號(hào)Pot和中位信號(hào)Θ2-Θ2'之間的差以獲得區(qū)信號(hào)Zone(Pot) ο
[0169]Zone(Pot) = (Pot)-(02-02/ ) (21)
[0170]絕對(duì)位置計(jì)算器106通過以下的表達(dá)式(22)進(jìn)一步對(duì)區(qū)信號(hào)進(jìn)行離散化處理以去除噪聲。
[0171]ZoneN(Pot)=INT((Zone(Pot)+180)/360) (22)[0172 ]接著，如以下的表達(dá)式(23)所示，絕對(duì)位置計(jì)算器106將步驟S1013中所產(chǎn)生的中位組合信號(hào)Abs-OSU與離散化后的區(qū)信號(hào)ZoneN(Pot)相加，以計(jì)算上位信號(hào)和中位信號(hào)彼此組合的上位組合信號(hào)Abs-(Pot)。
[0173]Abs-(Pot) =ZoneN(Pot) + (Abs-(02-2/ )) (23)
[0174]中位組合信號(hào)Abs-O2U是通過將中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合所產(chǎn)生的，因此上位組合信號(hào)Abs-(Pot)與通過將所有的上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)組合到一起所獲得的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。因此，上位組合信號(hào)Abs-(Pot)的分辨率與最下位信號(hào)的分辨率相同且其標(biāo)度范圍與上位信號(hào)的標(biāo)度范圍相同。上述的一系列處理產(chǎn)生了作為表示可動(dòng)構(gòu)件102(110)的絕對(duì)位置的信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)(上位組合信號(hào))Abs-(Pot)。
[0175]本實(shí)施例通過代替有可能受到污跡和灰塵影響的來自光學(xué)傳感器103的輸出而是使用幾乎不受污跡和灰塵影響的來自電位計(jì)108的輸出信號(hào)來產(chǎn)生上位信號(hào)，并且通過使用來自光學(xué)傳感器103的輸出信號(hào)來產(chǎn)生諸如中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)等的其它信號(hào)。因此，本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)不太可能受到污跡和灰塵影響的高度可靠的編碼器。
[0176]換句話說，本實(shí)施例通過共同使用從光學(xué)位置檢測(cè)器獲得的有可能提供高分辨率的第一位置信號(hào)和從非光學(xué)位置檢測(cè)器獲得的不太可能受到污跡和灰塵影響的第二位置信號(hào)來計(jì)算絕對(duì)位置。因此，本實(shí)施例可以抵抗污跡和灰塵而實(shí)現(xiàn)可靠性高的編碼器。
[0177]盡管本實(shí)施例說明了在絕對(duì)位置計(jì)算中使用上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)這四種信號(hào)的情況，但本發(fā)明的替代實(shí)施例也可以使用一種信號(hào)或五種以上的信號(hào)。這同樣適用于以下所述的其它實(shí)施例。
[0178]此外，本實(shí)施例說明了使用電位計(jì)作為第二位置檢測(cè)器的情況，但本發(fā)明的替代實(shí)施例也可以使用諸如磁位置檢測(cè)器和電容位置檢測(cè)器等的除光學(xué)位置檢測(cè)器以外的其它位置檢測(cè)器作為第二位置檢測(cè)器。這同樣適用于以下所述的其它實(shí)施例。
[0179]實(shí)施例2
[0180]接著，將說明作為用作本發(fā)明的第二實(shí)施例(實(shí)施例2)的位置檢測(cè)設(shè)備的編碼器。本實(shí)施例的編碼器除實(shí)施例1外，還包括:第一位置檢測(cè)器，(a)其是連同設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺一起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且(b)用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而與光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下，接收來自多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)；第二位置檢測(cè)器，其是非光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于生成伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)；以及計(jì)算器，用于進(jìn)行以下操作:(a)通過使用多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)，(b)通過使用第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)，以及(C)進(jìn)行用于將第一位置信號(hào)與第二位置信號(hào)組合的計(jì)算，以產(chǎn)生表示可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。本實(shí)施例的編碼器還包括校正器，其中該校正器用于計(jì)算依賴于第一位置信號(hào)和第二位置信號(hào)的比率的校正增益，并且通過使用該校正增益來校正絕對(duì)位置信號(hào)，以產(chǎn)生校正絕對(duì)位置信號(hào)。
[0181 ]圖12示出實(shí)施例2的編碼器的結(jié)構(gòu)。在圖12中，利用與實(shí)施例1中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來表示與(圖1所示的)實(shí)施例1所述的組件相同的組件。在本實(shí)施例的編碼器中，絕對(duì)位置計(jì)算器106還進(jìn)行實(shí)施例1中的圖9所示的歸一化處理和實(shí)施例1中的圖10所示的絕對(duì)位置計(jì)算處理。
[0182]溫度校正處理
[0183]本實(shí)施例首先說明由于伴隨著環(huán)境溫度變化的光學(xué)標(biāo)尺101的伸縮所引起的位置誤檢測(cè)，并且說明針對(duì)其的校正處理。
[0184]在實(shí)施例1中的圖11所示的電位計(jì)108中，電阻器1100的總電阻值隨著溫度變化而改變，但來自分壓端子1103的輸出(電壓)是與其分壓比相對(duì)應(yīng)的電壓，由此幾乎不會(huì)隨著溫度變化而改變。
[0185]圖13示出由于溫度變化所引起的光學(xué)標(biāo)尺101的伸縮。光學(xué)標(biāo)尺101在其固定端(第一位置)固定至可動(dòng)構(gòu)件102。光學(xué)標(biāo)尺101的與固定端相對(duì)的另一端(伸縮端)沒有固定至可動(dòng)構(gòu)件102以允許光學(xué)標(biāo)尺101的伸縮，并且被來自板簧等的偏置力壓到可動(dòng)構(gòu)件102上。
[0186]在圖13中，上部(a)、中部(b)和下部(C)分別示出低溫、常溫和高溫時(shí)光學(xué)標(biāo)尺101的從固定端到伸縮端的長(zhǎng)度(標(biāo)尺長(zhǎng)度)。上部(a)所示的低溫時(shí)的標(biāo)尺長(zhǎng)度短于中部(b)所示的常溫時(shí)的標(biāo)尺長(zhǎng)度，并且下部(C)所示的高溫時(shí)的標(biāo)尺長(zhǎng)度長(zhǎng)于常溫時(shí)的標(biāo)尺長(zhǎng)度。也就是說，與常溫時(shí)相比，伸縮端在低溫時(shí)位于離固定端更近的位置并且在高溫時(shí)位于離固定端更遠(yuǎn)的位置。如圖14所示，光學(xué)標(biāo)尺101的伸縮使得由絕對(duì)位置計(jì)算器106通過使用來自光學(xué)傳感器103的輸出信號(hào)所產(chǎn)生的絕對(duì)位置所表示的可動(dòng)構(gòu)件102的絕對(duì)位置發(fā)生改變。
[0187]盡管本實(shí)施例使光學(xué)標(biāo)尺101在其一端(固定端)固定至可動(dòng)構(gòu)件102，但光學(xué)標(biāo)尺101也可以在其位置檢測(cè)方向上的中間位置(第一位置)固定至可動(dòng)構(gòu)件102。
[0188]在圖14中，橫軸表示可動(dòng)構(gòu)件102的真實(shí)位置X，并且縱軸表示由絕對(duì)位置計(jì)算器106產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)所表示的絕對(duì)位置(以下稱為“計(jì)算絕對(duì)位置”)Y。曲線圖1301、1302和1303分別示出相對(duì)于圖13的上部(a)、中部(b)和下部(c)所示的低溫、常溫和高溫時(shí)的標(biāo)尺長(zhǎng)度的、真實(shí)位置X和計(jì)算絕對(duì)位置Y之間的關(guān)系。
[0189]相對(duì)于可動(dòng)構(gòu)件102的真實(shí)位置XO的計(jì)算絕對(duì)位置Y在低溫、常溫和高溫時(shí)分別是Y0,YO7 (ΥΟ,ΥΟΜ?Τ )。也就是說，盡管可動(dòng)構(gòu)件102的真實(shí)位置沒有改變，但低溫和高溫時(shí)的計(jì)算絕對(duì)位置Y相對(duì)于常溫時(shí)的計(jì)算絕對(duì)位置Y向相反側(cè)轉(zhuǎn)變。因而，環(huán)境溫度變化引起計(jì)算絕對(duì)位置的變化(誤差)、即上述的位置誤檢測(cè)。
[0190]以下將說明用于校正伴隨著環(huán)境溫度變化所引起的計(jì)算絕對(duì)位置的誤差的校正處理(溫度校正處理)。
[0191]在圖12中，附圖標(biāo)記150表示作為校正器的溫度校正器。溫度校正器150設(shè)置在絕對(duì)位置計(jì)算器106中，并且對(duì)絕對(duì)位置計(jì)算器106中所獲得的計(jì)算絕對(duì)位置(絕對(duì)位置信號(hào))進(jìn)行溫度校正處理。溫度校正器150可以是與絕對(duì)位置計(jì)算器106分開設(shè)置的。附圖標(biāo)記160表示作為溫度檢測(cè)器的溫度傳感器。溫度傳感器160檢測(cè)編碼器周圍的環(huán)境溫度以輸出與所檢測(cè)到的環(huán)境溫度相對(duì)應(yīng)的電氣信號(hào)。
[0192]將參考圖15的流程圖來說明溫度校正器150所進(jìn)行的溫度校正處理。溫度校正器150根據(jù)計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行該處理。以下說明了使用編碼器來檢測(cè)后面在實(shí)施例5中所述的攝像設(shè)備中的可動(dòng)透鏡的位置的情況。可動(dòng)構(gòu)件102(110)與可動(dòng)透鏡一體地或連動(dòng)地移動(dòng)。
[0193]在步驟S1401中，溫度校正器150獲取來自電位計(jì)108的位置信號(hào)(第二位置信號(hào))Pot的值Q1。位置信號(hào)Pot與上述的歸一化后的上位信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0194]接著，在步驟S1402中，溫度校正器150獲取絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的并且示出計(jì)算絕對(duì)位置的絕對(duì)位置信號(hào)Abs-(Pot)的值Q2。
[0195]接著，在步驟S1403中，溫度校正器150獲取來自溫度傳感器160的輸出(檢測(cè)溫度)Therm0
[0196]接著，在步驟S1404中，溫度校正器150判斷當(dāng)前處理是否是攝像設(shè)備的電源接通之后的初始(第一次)處理。如果當(dāng)前處理是初始處理，則溫度校正器150進(jìn)入步驟S1414，否則進(jìn)入步驟S1405。
[0197]在步驟S1414中，溫度校正器150計(jì)算作為校正增益的溫度校正增益α。將參考圖16來說明用于計(jì)算溫度校正增益α的方法。圖16示出在沿著橫軸(X軸)表示的特定溫度T時(shí)可動(dòng)構(gòu)件102 (I 1)的實(shí)際位置與沿著縱軸(Y軸)表示的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值QI和絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2之間的關(guān)系。
[0198]在圖16中，曲線圖1501示出值Ql與可動(dòng)構(gòu)件102的實(shí)際位置之間的關(guān)系。該關(guān)系是線性關(guān)系，并且?guī)缀醪灰蛉缟纤龅臏囟茸兓淖?，使得Ql=Y的關(guān)系大致建立了通過以下的表達(dá)式(24)所示的關(guān)系。
[0199]Y=X (24)
[0200]曲線圖1502示出值Q2與可動(dòng)構(gòu)件102的實(shí)際位置之間的關(guān)系。該關(guān)系是線性關(guān)系，但其斜率(比例常數(shù))因溫度變化而改變。在α表示溫度T時(shí)曲線圖(直線)1502的斜率的情況下，Q2 = Y的關(guān)系大致建立了通過以下的表達(dá)式(25)所示的關(guān)系。
[0201]Υ = αΧ (25)
[0202]將說明可動(dòng)構(gòu)件102的特定位置XO處的比例常數(shù)α。在可動(dòng)構(gòu)件102的位置XO處，根據(jù)表達(dá)式(24)和(25)，來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql和絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2分別是XO和αΧΟ。該關(guān)系在特定溫度時(shí)建立了通過以下的表達(dá)式(26)所不的Ql和Q2之間的關(guān)系。
[0203]Ql/Q2 = a (26)
[0204]也就是說，α與Ql相對(duì)于Q2的比率相對(duì)應(yīng)。
[0205]上述說明清楚地表明，絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2與α的相乘提供了來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Q1。如表達(dá)式(24)所示，來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql與可動(dòng)構(gòu)件102的實(shí)際位置相對(duì)應(yīng)，由此絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2與α的相乘使得能夠?qū)⒅礠2轉(zhuǎn)換成可動(dòng)構(gòu)件102的實(shí)際位置。
[0206]表達(dá)式(26)的右側(cè)不包括X項(xiàng)，因此即使在可動(dòng)構(gòu)件102位于任何位置的情況下，表達(dá)式(26)所示的關(guān)系也成立。也就是說，與可動(dòng)構(gòu)件102的位置無關(guān)地，絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2與α的相乘提供了溫度T時(shí)可動(dòng)構(gòu)件102的實(shí)際位置aX。該α是溫度校正增益。
[0207]在步驟S1414中通過表達(dá)式(26)計(jì)算出溫度校正增益α的溫度校正器150在步驟S1415中存儲(chǔ)值Qlbk作為在更新溫度校正增益α?xí)r來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql的備份值。
[0208]接著，在步驟S1416中，溫度校正器150存儲(chǔ)來自溫度傳感器160的輸出Therm作為備份值Thermbk。
[0209]接著，在步驟S1417中，溫度校正器150清除定時(shí)計(jì)數(shù)器Timer的值。
[0210]接著，在步驟S1404中判斷為當(dāng)前處理是第二次或后續(xù)處理的溫度校正器150在步驟S1405中，通過以下的表達(dá)式(27)來對(duì)步驟S1402中所獲取到的絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2進(jìn)行溫度校正。溫度校正器150由此獲得經(jīng)過了溫度校正的絕對(duì)位置信號(hào)(以下稱為“溫度校正后的絕對(duì)位置信號(hào)”)。
[0211]溫度校正后的絕對(duì)位置信號(hào)的值=aQ2 (27)
[0212]利用與步驟S1414所述的方法相同的方法來計(jì)算溫度校正增益α。
[0213]接著，在步驟S1406中，溫度校正器150通過以下的表達(dá)式(28)，計(jì)算作為步驟S1401中所獲得的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值QI和步驟S1405中所獲得的溫度校正后的絕對(duì)位置信號(hào)的值aQ2之間的差的絕對(duì)值的位置差Diff。
[0214]Diff= |Ql-aQ2 (28)
[0215]接著，在步驟S1407中，溫度校正器150對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器Timer進(jìn)行向上計(jì)數(shù)。在攝像設(shè)備的電源接通時(shí)定時(shí)計(jì)數(shù)器T imer的初始值為O。
[0216]接著，在步驟S1408?S1411中，溫度校正器150判斷是否更新溫度校正增益α。首先，在步驟S1408中，溫度校正器150判斷步驟S1406中所計(jì)算出的位置差Diff是否大于預(yù)定值d_TH。判斷為作為來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的Ql與溫度校正后的絕對(duì)位置信號(hào)的值aQ2之間的差的位置差Diff大于預(yù)定值d_TH，這表明作為校正結(jié)果的溫度校正后的絕對(duì)位置信號(hào)不適當(dāng)。在這種情況下，溫度校正器150返回至步驟S1414以重新計(jì)算溫度校正增益α。如果判斷為位置差DifT等于或小于預(yù)定值d_TH，則溫度校正器150進(jìn)入步驟S1409。
[02M] 在步驟S1409中，溫度校正器150判斷定時(shí)計(jì)數(shù)器Timer是否達(dá)到預(yù)定時(shí)間t_TH。如果定時(shí)計(jì)數(shù)器Timer達(dá)到了預(yù)定時(shí)間丨_?，則溫度校正器150進(jìn)入步驟S1414以重設(shè)溫度校正增益a，否則進(jìn)入步驟S1410。因而，溫度校正器150針對(duì)各預(yù)定時(shí)間乙?計(jì)算溫度校正增益α ο
[0218]在步驟S1410中，溫度校正器150檢查在更新溫度校正增益α?xí)r來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的(步驟S1415中所存儲(chǔ)的)備份值Qlbk和當(dāng)前獲得的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql之間的大小關(guān)系。該處理是為了確認(rèn)Ql和Qlbk中的哪個(gè)位于離光學(xué)標(biāo)尺101的固定端更遠(yuǎn)的位置。如果Ql與Qlbk相比位于離固定端更遠(yuǎn)的位置(Ql>Qlbk)，則溫度校正器150進(jìn)入步驟S1414。如果Ql與Qlbk相比位于離固定端更近的位置(QKQlbk)，則溫度校正器150進(jìn)入步驟S1411。
[0219]在步驟S1411中，溫度校正器150判斷步驟S1403中從溫度傳感器160獲取到的檢測(cè)溫度Therm與在先前處理中所存儲(chǔ)的檢測(cè)溫度的備份值Thermbk之間的差的絕對(duì)值是否大于預(yù)定溫度th_TH。如果該差的絕對(duì)值大于預(yù)定溫度th_TH，則溫度校正器150進(jìn)入步驟S1414，否則進(jìn)入步驟S1412。也就是說，在來自溫度傳感器160的檢測(cè)溫度的變化量大于預(yù)定量(th_TH)的情況下，溫度校正器150計(jì)算溫度校正增益a。
[0220]從S1408、S1409、S1410和S1411進(jìn)入步驟S1414的溫度校正器150在步驟S1414中通過表達(dá)式(26)，使用絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2來計(jì)算并更新溫度校正增益a。
[0221]接著，作為步驟S1412，如以下的表達(dá)式(29)所示，溫度校正器150通過使用溫度校正增益α來校正絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2，以計(jì)算可動(dòng)構(gòu)件102的絕對(duì)位置Zpos。
[0222]Zpos = aQ2(29)
[0223]因而，完成了溫度校正器150對(duì)絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)所進(jìn)行的溫度校正處理。
[0224]接著，在步驟S1413中，溫度校正器150將步驟S1412中所計(jì)算出的溫度校正后的可動(dòng)構(gòu)件102的位置Zpos輸出至攝像設(shè)備中所配備的照相機(jī)微計(jì)算機(jī)。該照相機(jī)微計(jì)算機(jī)通過使用位置Zpos來進(jìn)行各種透鏡控制處理。這些透鏡控制處理包括用于在可動(dòng)透鏡是變倍透鏡的情況下移動(dòng)調(diào)焦透鏡的變焦跟蹤處理和用于在可動(dòng)透鏡是調(diào)焦透鏡的情況下控制調(diào)焦透鏡的位置的自動(dòng)調(diào)焦處理等。
[0225]本實(shí)施例通過使用依賴于受光學(xué)標(biāo)尺的伸縮影響的第一位置信號(hào)與不受該影響的第二位置信號(hào)的比率的溫度校正增益來校正絕對(duì)位置信號(hào)。因此，本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)即使在光學(xué)標(biāo)尺由于溫度變化而伸縮的情況下也能夠進(jìn)行正確的位置檢測(cè)的位置檢測(cè)設(shè)備。
[0226]實(shí)施例3
[0227]接著，將說明作為用作本發(fā)明的第三實(shí)施例(實(shí)施例3)的位置檢測(cè)設(shè)備的編碼器。本實(shí)施例的編碼器除實(shí)施例1外，還包括:第一位置檢測(cè)器，(a)其是連同設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺一起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且(b)用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而與光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下，接收來自多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)；第二位置檢測(cè)器，其是非光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于生成伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)；以及計(jì)算器，用于進(jìn)行以下操作:(a)通過使用多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)，(b)通過使用第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)，以及(C)進(jìn)行用于將第一位置信號(hào)與第二位置信號(hào)組合的計(jì)算，以產(chǎn)生表示可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。本實(shí)施例的編碼器還包括選擇器，其中該選擇器用于在絕對(duì)位置信號(hào)和第二位置信號(hào)之間的差小于預(yù)定值的情況下，選擇絕對(duì)位置信號(hào)作為表示可動(dòng)構(gòu)件的位置的信號(hào)，并且在該差大于預(yù)定值的情況下，選擇第二位置信號(hào)作為表示可動(dòng)構(gòu)件的位置的信號(hào)。
[0228]圖17示出實(shí)施例3的編碼器的結(jié)構(gòu)。在圖17中，利用與實(shí)施例1中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來表示與(圖1所示的)實(shí)施例1所述的組件相同的組件。此外，在本實(shí)施例的編碼器中，絕對(duì)位置計(jì)算器106進(jìn)行實(shí)施例1中的圖9所示的歸一化處理和實(shí)施例1中的圖10所示的絕對(duì)位置計(jì)算處理。
[0229]光學(xué)標(biāo)尺上的異物判斷處理以及位置誤檢測(cè)避免處理
[0230]實(shí)施例1所述的結(jié)構(gòu)和處理使得能夠避免污跡和灰塵對(duì)上位信號(hào)的影響。然而，還需要避免光學(xué)標(biāo)尺101上的污跡和灰塵(以下統(tǒng)稱為“異物”)對(duì)根據(jù)來自光學(xué)傳感器103的輸出信號(hào)所產(chǎn)生的中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)(第一位置信號(hào))的這種影響。以下將說明用于判斷光學(xué)標(biāo)尺101上的異物的存在的結(jié)構(gòu)和處理(異物判斷處理)以及用于避免由于異物所引起的位置誤檢測(cè)的處理(位置誤檢測(cè)避免處理)。
[0231]在圖17中，附圖標(biāo)記120表示絕對(duì)位置計(jì)算器106中所設(shè)置的選擇器。選擇器120進(jìn)行異物判斷處理，并且根據(jù)異物判斷處理的結(jié)果來選擇是輸出絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)還是輸出作為來自電位計(jì)108(A/D轉(zhuǎn)換器111)的輸出信號(hào)的位置信號(hào)。選擇器120可以是與絕對(duì)位置計(jì)算器106分開設(shè)置的。在這種情況下，選擇器120必須進(jìn)行用于使來自電位計(jì)108的位置信號(hào)相對(duì)于光學(xué)傳感器103的輸出范圍和標(biāo)度范圍歸一化的處理。
[0232]將參考圖18的流程圖來說明選擇器120所進(jìn)行的異物判斷處理。選擇器120根據(jù)計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行該處理。以下說明了使用編碼器來檢測(cè)后面在實(shí)施例5中所述的攝像設(shè)備中的可動(dòng)透鏡的位置的情況。可動(dòng)構(gòu)件102 (110)與可動(dòng)透鏡一體地或連動(dòng)地移動(dòng)。
[0233]響應(yīng)于攝像設(shè)備的電源接通，選擇器120在步驟S1201中獲取來自電位計(jì)108的位置信號(hào)(第二位置信號(hào))Pot的值Q1。位置信號(hào)Pot與上述的歸一化后的上位信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0234]接著，在步驟S1202中，選擇器120獲取絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)Abs-(Pot)的值 Q2。
[0235]接著，在步驟S1203中，選擇器120通過以下的表達(dá)式(30)，來計(jì)算作為步驟S1201中所獲取到的位置信號(hào)的Ql與步驟S1202中所獲取到的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2之間的差的絕對(duì)值的位置差D iff。
[0236]Diff= |Q1-Q2| (30)
[0237]接著，在步驟S1204中，選擇器120判斷步驟S1203中所計(jì)算出的位置差Diff是否大于預(yù)定值(閾值)Diff_TH。
[0238]將參考圖19來說明在步驟S1203和S1204中所進(jìn)行的處理。圖19示出沿著橫軸表示的可動(dòng)構(gòu)件102(110)與沿著縱軸表示的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值(Q1 )1301和絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值(Q2)1302之間的關(guān)系。盡管來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的分辨率與絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的分辨率相比更粗略，但為了簡(jiǎn)便，在圖19中以具有相互相同的分辨率的方式示出這些位置信號(hào)。
[0239]在可動(dòng)構(gòu)件102移動(dòng)至特定位置X的情況下，如果由于光學(xué)標(biāo)尺101上的異物的影響因而絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值變?yōu)閅a、并且在可動(dòng)構(gòu)件102(110)位于位置X的情況下來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值是Yp，則通過以下的表達(dá)式(31)使用Ya和Yp來計(jì)算位置差Diff(X)。
[0240]Diff(X)= |Yp-Ya| (31)
[0241]如上所述，電位計(jì)108不太可能受到異物影響。如果在光學(xué)標(biāo)尺101上不存在異物，則位置差Diff等于或小于預(yù)定值Diff _ΤΗ。因此，位置差Diff大于預(yù)定值Diff_TH表明在光學(xué)標(biāo)尺101上存在異物，因此使得能夠判斷為絕對(duì)位置計(jì)算器106由于異物的影響而輸出錯(cuò)誤的位置Ya。
[0242]將參考圖20來說明用于設(shè)置預(yù)定值Diff_TH的方法。圖20示出沿著橫軸表示的可動(dòng)構(gòu)件102(110)的實(shí)際位置與沿著縱軸表示的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值(Ql)1402和絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)的值(Q2)1401之間的關(guān)系。分辨率與絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)(1401)的分辨率相比更粗略的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)(1402)是階梯狀信號(hào)。
[0243]通過以下的表達(dá)式(32)，基于電位計(jì)108的分辨率來設(shè)置預(yù)定值Diff_TH:
[0244]Diff_TH= |Yp(k+l)-Yp(k) |+β(32)
[0245]其中:p(k)和p(k+l)表示利用電位計(jì)108的分辨率可分辨的相互鄰接位置處的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Yp，并且β表示考慮到噪聲等的影響所給出的余量。余量β為O以上。
[0246]在步驟S1204中判斷為位置差Diff大于預(yù)定值Diff_TH、即在光學(xué)標(biāo)尺101上存在異物的選擇器120進(jìn)入步驟S1209。判斷為位置差Diff等于或小于預(yù)定值Diff _TH的選擇器120進(jìn)入步驟S1205。
[0247]在步驟S1205中，選擇器120將在步驟S1202中從絕對(duì)位置計(jì)算器106獲取到的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2設(shè)置到絕對(duì)位置Pos。此外，選擇器120從絕對(duì)位置計(jì)算器106獲取最下位信號(hào)Θ2，然后進(jìn)入步驟S1206。
[0248]在步驟S1206中，選擇器120根據(jù)最下位信號(hào)Θ2的變化及其方向(正或負(fù)方向)來使絕對(duì)位置Pos遞增或遞減，以更新要輸出的絕對(duì)位置Pos。
[0249]接著，在步驟S1207中，選擇器120將絕對(duì)位置Pos輸出至攝像設(shè)備中所配備的照相機(jī)微計(jì)算機(jī)。該照相機(jī)微計(jì)算機(jī)通過使用位置Pos來進(jìn)行各種透鏡控制處理。這些透鏡控制處理包括用于在可動(dòng)透鏡是變倍透鏡的情況下移動(dòng)調(diào)焦透鏡的變焦跟蹤處理和用于在可動(dòng)透鏡是調(diào)焦透鏡的情況下控制調(diào)焦透鏡的位置的自動(dòng)調(diào)焦處理等。
[0250]接著，在步驟S1208中，選擇器120判斷攝像設(shè)備的電源是否斷開。如果攝像設(shè)備的電源沒有斷開，則選擇器120重復(fù)步驟S1206和S1207的處理。如果攝像設(shè)備的電源斷開，則選擇器120結(jié)束該處理。
[0251]另一方面，作為位置誤檢測(cè)避免處理，由于位置差Diff大于預(yù)定值Diff_TH因此進(jìn)入了步驟S1209的選擇器120輸出步驟S1201中所獲取到的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql作為可動(dòng)構(gòu)件102的絕對(duì)位置Pos。
[0252]接著，在步驟S1210中，選擇器120將絕對(duì)位置Pos輸出至上述的照相機(jī)微計(jì)算機(jī)。該照相機(jī)微計(jì)算機(jī)如步驟S1207所述通過使用位置Pos來進(jìn)行各種透鏡控制處理。
[0253]然后，在步驟S1211中，選擇器120判斷攝像設(shè)備的電源是否斷開。如果攝像設(shè)備的電源沒有斷開，則選擇器120進(jìn)入步驟S1212。如果攝像設(shè)備的電源斷開，則選擇器120結(jié)束該處理。
[0254]在步驟S1212中，選擇器120判斷是否再次進(jìn)行異物判斷處理。在可動(dòng)透鏡或可動(dòng)構(gòu)件102(110)移動(dòng)、由此來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql改變了等于或大于預(yù)定變化量的變化量的情況下，再次進(jìn)行異物判斷處理。此外，在可動(dòng)透鏡停止之后來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql的變動(dòng)量變得等于或小于預(yù)定變動(dòng)量的情況下、即在位置信號(hào)可被視為穩(wěn)定的情況下，也再次進(jìn)行異物判斷處理。選擇器120在每次重復(fù)步驟S1212時(shí)獲取值Q1，并且根據(jù)先前獲取到的Ql和當(dāng)前獲取到的Ql之間的差來計(jì)算變化量或變動(dòng)量。此外，在來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql的變動(dòng)量變得等于或小于預(yù)定變動(dòng)量之后經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間的情況下，可以再次進(jìn)行異物判斷處理。
[0255]本實(shí)施例判斷為，在絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)和根據(jù)來自電位計(jì)108的輸出所獲得的位置信號(hào)之間的差大于預(yù)定值的情況下，在光學(xué)標(biāo)尺101上存在異物。在這種情況下，代替絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)，本實(shí)施例輸出(選擇)根據(jù)來自電位計(jì)108的輸出所獲得的位置信號(hào)。本實(shí)施例由此可以防止由于光學(xué)標(biāo)尺101上所存在的異物的影響而導(dǎo)致輸出錯(cuò)誤的絕對(duì)位置、即可以避免位置誤檢測(cè)。
[0256]換句話說，本實(shí)施例在由于污跡或灰塵的影響而導(dǎo)致絕對(duì)位置信號(hào)和第二位置信號(hào)之間的差大于預(yù)定值的情況下，代替絕對(duì)位置信號(hào)，而是選擇第二位置信號(hào)作為表示可動(dòng)構(gòu)件的位置的信號(hào)。因此，本實(shí)施例可以避免由于光學(xué)標(biāo)尺上的污跡或灰塵的影響所引起的針對(duì)可動(dòng)構(gòu)件的位置的誤檢測(cè)。
[0257]實(shí)施例4
[0258]接著，將說明作為用作本發(fā)明的第四實(shí)施例(實(shí)施例4)的位置檢測(cè)設(shè)備的編碼器。本實(shí)施例的編碼器除實(shí)施例1外，還包括:第一位置檢測(cè)器，(a)其是連同設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺一起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且(b)用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而與光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下，接收來自多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)；第二位置檢測(cè)器，其是非光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于生成伴隨著可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)；以及計(jì)算器，用于進(jìn)行以下操作:(a)通過使用多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)，(b)通過使用第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)，以及(C)進(jìn)行用于將第一位置信號(hào)與第二位置信號(hào)組合的計(jì)算，以產(chǎn)生表示可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。本實(shí)施例的編碼器還包括選擇器，其中該選擇器用于在第一位置信號(hào)中所包括的噪聲成分小于預(yù)定量的情況下，選擇絕對(duì)位置信號(hào)作為表示可動(dòng)構(gòu)件的位置的信號(hào)，并且在該噪聲成分大于預(yù)定量的情況下，選擇第二位置信號(hào)作為表示可動(dòng)構(gòu)件的位置的信號(hào)。
[0259]圖21示出實(shí)施例4的編碼器的結(jié)構(gòu)。在圖21中，利用與實(shí)施例1中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來表示與(圖1所示的)實(shí)施例1所述的組件相同的組件。在本實(shí)施例的編碼器中，絕對(duì)位置計(jì)算器106還進(jìn)行實(shí)施例1中的圖9所示的歸一化處理和實(shí)施例1中的圖10所示的絕對(duì)位置計(jì)算處理。
[0260]光學(xué)標(biāo)尺上的異物判斷處理以及位置誤檢測(cè)避免處理
[0261]實(shí)施例1所述的結(jié)構(gòu)和處理使得能夠避免污跡和灰塵對(duì)上位信號(hào)的影響。然而，還需要避免光學(xué)標(biāo)尺101上的污跡和灰塵(以下統(tǒng)稱為“異物”)對(duì)根據(jù)來自光學(xué)傳感器103的輸出信號(hào)所產(chǎn)生的中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)(第一信號(hào))的這種影響。以下說明了用于判斷光學(xué)標(biāo)尺101上的異物的存在的結(jié)構(gòu)和處理(異物判斷處理)以及用于避免由于異物所引起的位置誤檢測(cè)的處理(位置誤檢測(cè)避免處理)。
[0262]在圖21中，附圖標(biāo)記120A表示絕對(duì)位置計(jì)算器106中所設(shè)置的選擇器。選擇器120A進(jìn)行異物判斷處理，并且根據(jù)異物判斷處理的結(jié)果來選擇是輸出絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)還是輸出作為來自電位計(jì)108(A/D轉(zhuǎn)換器111)的輸出信號(hào)的位置信號(hào)。選擇器120A也可以是與絕對(duì)位置計(jì)算器106分開設(shè)置的。在這種情況下，選擇器120A必須進(jìn)行用于針對(duì)光學(xué)傳感器103的輸出范圍和標(biāo)度范圍使來自電位計(jì)108的位置信號(hào)歸一化的處理。
[0263]將參考圖22的流程圖來說明選擇器120A所進(jìn)行的異物判斷處理。選擇器120A根據(jù)計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行該處理。以下說明了使用編碼器來檢測(cè)后面在實(shí)施例5中所述的攝像設(shè)備中的可動(dòng)透鏡的位置的情況?？蓜?dòng)構(gòu)件102 (110)與可動(dòng)透鏡一體地或連動(dòng)地移動(dòng)。
[0264]如上所述，絕對(duì)位置計(jì)算器106為了對(duì)上位信號(hào)、中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)進(jìn)行組合處理而產(chǎn)生區(qū)信號(hào)(中間信號(hào))，并且在對(duì)區(qū)信號(hào)進(jìn)行離散化處理之后進(jìn)行組合處理。為了正確地進(jìn)行離散化處理，需要區(qū)信號(hào)的水平等于或低于±180°。光學(xué)標(biāo)尺101上所存在的異物使區(qū)信號(hào)的水平發(fā)生劣化(增大)。
[0265]因而，在本實(shí)施例中，選擇器120A通過檢測(cè)離散化處理之前的區(qū)信號(hào)的水平，來進(jìn)行與在光學(xué)標(biāo)尺101上是否存在異物有關(guān)的判斷(異物判斷處理)。
[0266]具體地，選擇器120A判斷圖10的步驟S1014中所計(jì)算出的Zone(Pot)、步驟S1013中所計(jì)算出的Zone( Θ2-2,)和步驟S1012中所計(jì)算出的Zone (ΘI)各自是否具有使得能夠正確地進(jìn)行離散化處理的水平。如上所述，使得能夠正確地進(jìn)行離散化處理的水平是±180°以下。然而，考慮到異物對(duì)光學(xué)標(biāo)尺101的影響約為±130°以下并且考慮到環(huán)境變化和噪聲影響的余量，本實(shí)施例將判斷所用的閾值范圍(預(yù)定范圍)設(shè)置為±100°以下。該閾值范圍是示例，并且可以根據(jù)異物的影響程度來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置閾值范圍。
[0267]區(qū)信號(hào)在閾值范圍內(nèi)，這表明用于產(chǎn)生區(qū)信號(hào)的中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)中所包括的噪聲成分各自不具有引起區(qū)信號(hào)超過閾值范圍的大小(即，比預(yù)定大小大的大小)。因而，與區(qū)信號(hào)是否在閾值范圍內(nèi)有關(guān)的判斷等同于與中位信號(hào)、下位信號(hào)和最下位信號(hào)各自中所包括的噪聲成分是小于(或等于)還是大于預(yù)定大小有關(guān)的判斷。
[0268]在圖22中，響應(yīng)于攝像設(shè)備的電源接通，選擇器120A在步驟S1200A中獲取來自電位計(jì)108的位置信號(hào)(第二位置信號(hào))Pot的值Q1。位置信號(hào)Pot與上述的歸一化后的上位信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0269]接著，在步驟S1201A中，選擇器120A獲取絕對(duì)位置計(jì)算器106所產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào) Abs-(Pot)的值 Q2。
[0270]接著，在步驟S1202A、S1203A和S1204A中，選擇器120A判斷區(qū)信號(hào)即Zone(Pot)、Zone(02-2/ )和Zone(Θ1)是否分別在± 100°的閾值范圍內(nèi)。如果所有的區(qū)信號(hào)都在± 100°的閾值范圍內(nèi)，則選擇器120A進(jìn)入步驟S1205A。
[0271]在步驟S1205A中，選擇器120A將步驟S1201A中從絕對(duì)位置計(jì)算器106獲取到的絕對(duì)位置信號(hào)的值Q2設(shè)置到絕對(duì)位置Pos。此外，選擇器120A從絕對(duì)位置計(jì)算器106獲取最下位信號(hào)Θ2，然后進(jìn)入步驟S1206A。
[0272]在步驟S1206A中，選擇器120A根據(jù)最下位信號(hào)Θ2的變化及其方向(正或負(fù)方向)使絕對(duì)位置Pos遞增或遞減，以更新要輸出的絕對(duì)位置Pos。
[0273]接著，在步驟S1207A中，選擇器120A將絕對(duì)位置Pos輸出至攝像設(shè)備所配備的照相機(jī)微計(jì)算機(jī)。該照相機(jī)微計(jì)算機(jī)通過使用位置Pos來進(jìn)行各種透鏡控制處理。這些透鏡控制處理包括用于在可動(dòng)透鏡是變倍透鏡的情況下移動(dòng)調(diào)焦透鏡的變焦跟蹤處理和用于在可動(dòng)透鏡是調(diào)焦透鏡的情況下控制調(diào)焦透鏡的位置的自動(dòng)調(diào)焦處理等。
[0274]接著，在步驟S1208A中，選擇器120A判斷攝像設(shè)備的電源是否斷開。如果攝像設(shè)備的電源沒有斷開，則選擇器120A重復(fù)步驟S1206A和S1207A的處理。如果攝像設(shè)備的電源斷開，則選擇器120A結(jié)束該處理。
[0275]另一方面，在步驟S1202A、S1203A或S1204A中判斷為Zone(Pot)301^(92-2')和Zone(Ql)中的任一個(gè)(或多個(gè))超過±100°的閾值范圍的選擇器120A進(jìn)入步驟S1209A。
[0276]在步驟S1209A中，作為位置誤檢測(cè)避免處理，選擇器120A輸出步驟S1200A中所獲取到的來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql作為可動(dòng)構(gòu)件102的絕對(duì)位置Pos。
[0277]接著，在步驟S1210A中，選擇器120A將絕對(duì)位置Pos輸出至上述的照相機(jī)微計(jì)算機(jī)。該照相機(jī)微計(jì)算機(jī)如步驟S1207A所述通過使用位置Pos來進(jìn)行各種透鏡控制處理。
[0278]然后，在步驟S1211A中，選擇器120A判斷攝像設(shè)備的電源是否斷開。如果攝像設(shè)備的電源沒有斷開，則選擇器120A進(jìn)入步驟S1212A。如果攝像設(shè)備的電源斷開，則選擇器120A結(jié)束該處理。
[0279]在步驟S1212A中，選擇器120A判斷是否再次進(jìn)行異物判斷處理。在可動(dòng)透鏡或可動(dòng)構(gòu)件102(110)移動(dòng)、由此來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql改變了等于或大于預(yù)定變化量的變化量的情況下，再次進(jìn)行異物判斷處理。此外，在可動(dòng)透鏡停止之后來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql的變動(dòng)量變得等于或小于預(yù)定變動(dòng)量的情況下、即在位置信號(hào)可被視為穩(wěn)定的情況下，也再次進(jìn)行異物判斷處理。選擇器120A在每次重復(fù)步驟S1212A時(shí)獲取值Ql，并且根據(jù)先前獲取到的Ql和當(dāng)前獲取到的Ql之間的差來計(jì)算變化量或變動(dòng)量。此外，在來自電位計(jì)108的位置信號(hào)的值Ql的變動(dòng)量變得等于或小于預(yù)定變動(dòng)量之后經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間的情況下，可以再次進(jìn)行異物判斷處理。
[0280]本實(shí)施例在由于光學(xué)標(biāo)尺上的污跡或灰塵的影響而使得第一位置信號(hào)的噪聲成分大于預(yù)定值的情況下，代替絕對(duì)位置信號(hào)，而是選擇第二位置信號(hào)作為表示可動(dòng)構(gòu)件的位置的信號(hào)。因此，本實(shí)施例可以避免由于光學(xué)標(biāo)尺上的污跡或灰塵的影響所引起的針對(duì)可動(dòng)構(gòu)件的位置的誤檢測(cè)。
[0281]實(shí)施例5
[0282]圖23示出諸如數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)或攝像機(jī)等的攝像設(shè)備(光學(xué)設(shè)備)作為配備有實(shí)施例I?4中的任一實(shí)施例所述的編碼器的設(shè)備的示例。該攝像設(shè)備使用編碼器來檢測(cè)鏡筒中的可動(dòng)透鏡的絕對(duì)位置。
[0283]在圖23中，附圖標(biāo)記301表示各實(shí)施例所述的光學(xué)標(biāo)尺101。附圖標(biāo)記302表示各實(shí)施例所述的電位計(jì)108的滑動(dòng)件108-2。附圖標(biāo)記303表示包括各實(shí)施例所述的光學(xué)傳感器103以及電位計(jì)108的電阻器108-1的塊。附圖標(biāo)記340表示包括Α/D轉(zhuǎn)換器105-1、105-2和111、間距切換信號(hào)輸出器107以及絕對(duì)位置計(jì)算器106的塊。這些組件構(gòu)成各實(shí)施例的編碼器。
[0284]光學(xué)標(biāo)尺301和滑動(dòng)件302固定至繞攝像光學(xué)系統(tǒng)351的光軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒形狀的凸輪環(huán)350的內(nèi)周面。凸輪環(huán)350由致動(dòng)器(未示出)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
[0285]鏡筒內(nèi)容納有攝像光學(xué)系統(tǒng)351。攝像光學(xué)系統(tǒng)351包括利用可轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪環(huán)350中所形成的凸輪在光軸方向上可移動(dòng)的可動(dòng)透鏡(諸如變倍透鏡或調(diào)焦透鏡)352。
[0286]附圖標(biāo)記355表示作為控制攝像設(shè)備的系統(tǒng)整體的照相機(jī)微計(jì)算機(jī)的CPU。附圖標(biāo)記356表示對(duì)攝像光學(xué)系統(tǒng)351所形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的圖像傳感器(攝像元件)。圖像傳感器356包括諸如CCD傳感器或CMOS傳感器等的光電轉(zhuǎn)換器。
[0287]在凸輪環(huán)350轉(zhuǎn)動(dòng)以使可動(dòng)透鏡352移動(dòng)的情況下，編碼器檢測(cè)凸輪環(huán)350的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置(即，可動(dòng)透鏡352在光軸方向上的絕對(duì)位置)，并且將與該絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置有關(guān)的信息輸出至CPU 355。
[0288]CPU 355基于與絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置有關(guān)的信息來驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以使凸輪環(huán)350轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使可動(dòng)透鏡352移動(dòng)至目標(biāo)位置。
[0289]各實(shí)施例所述的編碼器不僅可用在上述的攝像設(shè)備中，而且還可用在諸如用于檢測(cè)其打印頭或其薄片供給輥的位置的打印機(jī)(光學(xué)設(shè)備)、用于檢測(cè)其感光鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的復(fù)印機(jī)以及用于檢測(cè)其臂的位置的機(jī)器人等的各種設(shè)備中。在這些設(shè)備中，利用各實(shí)施例的編碼器檢測(cè)上述的可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置使得能夠進(jìn)行可動(dòng)構(gòu)件的高度精確的位置控制和使用所檢測(cè)到的絕對(duì)位置的良好處理等。
[0290]實(shí)施例6
[0291]接著，將說明包括作為本發(fā)明的第六實(shí)施例(實(shí)施例6)的調(diào)焦控制設(shè)備的鏡頭設(shè)備。本實(shí)施例中的調(diào)焦控制設(shè)備被配置為在經(jīng)由可動(dòng)構(gòu)件使變倍透鏡移動(dòng)的情況下，控制調(diào)焦元件的位置。該調(diào)焦控制設(shè)備包括:存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，其中該第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)各自是與調(diào)焦元件相對(duì)于變倍透鏡的位置有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且分別是針對(duì)第一變倍方向和第二變倍方向所設(shè)置的，其中該第一變倍方向和第二變倍方向與變倍透鏡的相互不同的移動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)；以及控制器，用于通過使用第一位置檢測(cè)器所檢測(cè)到的可動(dòng)構(gòu)件的第一檢測(cè)位置并且使用作為第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)其中之一的特定數(shù)據(jù)，來控制調(diào)焦元件的位置。該控制器被配置為在利用與第一位置檢測(cè)器不同的第二位置檢測(cè)器在第一變倍方向和第二變倍方向上所檢測(cè)到的第二檢測(cè)位置之間的差不同于利用第一位置檢測(cè)器在第一變倍方向和第二變倍方向上所檢測(cè)到的第一檢測(cè)位置之間的差的情況下，根據(jù)第一檢測(cè)位置和第二檢測(cè)位置之間的關(guān)系來選擇該特定數(shù)據(jù)。
[0292]圖24示出作為實(shí)施例6的鏡頭設(shè)備的鏡頭單元的結(jié)構(gòu)。該鏡頭單元用于諸如攝像設(shè)備(例如，攝像機(jī))和可更換鏡頭等的光學(xué)設(shè)備。附圖標(biāo)記802表示包括變倍透鏡802-1和調(diào)焦透鏡(調(diào)焦元件)802-2的攝像光學(xué)系統(tǒng)。
[0293]附圖標(biāo)記801表示繞攝像光學(xué)系統(tǒng)802的光軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪環(huán)。凸輪環(huán)801在其周壁上具有變倍用凸輪槽部801-1。變倍透鏡802-1由變焦透鏡保持構(gòu)件(未示出)保持。該變焦透鏡保持構(gòu)件設(shè)置有與變倍用凸輪槽部801-1接合的凸輪從動(dòng)件。因此，凸輪環(huán)801的轉(zhuǎn)動(dòng)通過變倍用凸輪槽部801-1的上升使變倍透鏡802-1連同凸輪從動(dòng)件一起在沿著光軸的方向(光軸方向)上移動(dòng)以進(jìn)行變倍(變焦)。
[0294]調(diào)焦透鏡802-2由調(diào)焦透鏡保持構(gòu)件(未示出)保持。該調(diào)焦透鏡保持構(gòu)件由引導(dǎo)桿(未示出)在光軸方向上可移動(dòng)地支撐。調(diào)焦透鏡802-2在光軸方向上的移動(dòng)進(jìn)行了變倍透鏡802-1的移動(dòng)所引起的像面變動(dòng)的校正以及調(diào)焦。
[0295]附圖標(biāo)記803表示作為通過用戶的轉(zhuǎn)動(dòng)操作繞光軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的操作構(gòu)件的手動(dòng)變焦操作環(huán)。附圖標(biāo)記804表示作為繞光軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的可動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)環(huán)。驅(qū)動(dòng)環(huán)804配置在手動(dòng)變焦操作環(huán)803的內(nèi)周面和作為基部構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)基座805的外周面之間。
[0296]驅(qū)動(dòng)環(huán)804設(shè)置有環(huán)連結(jié)楔804-1和凸輪連結(jié)楔804-2。作為接合部的環(huán)連結(jié)楔804-1與作為手動(dòng)變焦操作環(huán)803中所設(shè)置的另一接合部的環(huán)連結(jié)部803-1在驅(qū)動(dòng)環(huán)804和手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上接合。
[0297]作為又一接合部的凸輪連結(jié)楔804-2與作為凸輪環(huán)801中所設(shè)置的又一接合部的凸輪連結(jié)部801-2在驅(qū)動(dòng)環(huán)804和凸輪環(huán)801的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上接合。驅(qū)動(dòng)環(huán)804由驅(qū)動(dòng)基座805經(jīng)由引導(dǎo)輥(未示出)在光軸方向上的固定位置處可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐。
[0298]手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由環(huán)連結(jié)部803-1和與該環(huán)連結(jié)部803-1接合的環(huán)連結(jié)楔804-1傳遞至驅(qū)動(dòng)環(huán)804，由此使驅(qū)動(dòng)環(huán)804相對(duì)于驅(qū)動(dòng)基座805轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由凸輪連結(jié)楔804-2和與該凸輪連結(jié)楔804-2接合的凸輪連結(jié)部801_2傳遞至凸輪環(huán)801，由此使凸輪環(huán)804相對(duì)于驅(qū)動(dòng)基座805轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，如上所述，變倍透鏡802-1在光軸方向上移動(dòng)。
[0299]光學(xué)標(biāo)尺806以在驅(qū)動(dòng)環(huán)804的圓周方向上延伸的方式固定至驅(qū)動(dòng)環(huán)804的內(nèi)周面。另一方面，光學(xué)傳感器單元(作為光學(xué)位置檢測(cè)器的第一位置檢測(cè)器；以下簡(jiǎn)稱為“光學(xué)傳感器”)807以面向光學(xué)標(biāo)尺806的方式固定至驅(qū)動(dòng)基座805的外周面。在光學(xué)標(biāo)尺806伴隨著手動(dòng)變焦操作環(huán)803和驅(qū)動(dòng)環(huán)804的一體轉(zhuǎn)動(dòng)(移動(dòng))而相對(duì)于光學(xué)傳感器807轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，光學(xué)傳感器807接收來自光學(xué)標(biāo)尺806所設(shè)置的周期圖案的光。光學(xué)傳感器807由此輸出與驅(qū)動(dòng)環(huán)804和手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)位置相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)(第一檢測(cè)信號(hào))。光學(xué)傳感器807和光學(xué)標(biāo)尺806構(gòu)成編碼器。
[0300]此外，電位計(jì)(作為非光學(xué)位置檢測(cè)器的第二位置檢測(cè)器)808固定至驅(qū)動(dòng)基座805的外周面。電位計(jì)805是可變電阻器。另一方面，在驅(qū)動(dòng)環(huán)804的圓周壁上形成有電位計(jì)用凸輪槽部(凸輪部)804-3?；瑒?dòng)件(可動(dòng)部)808-2以與作為電位計(jì)808的標(biāo)尺的電阻器808-1相接觸的狀態(tài)在光軸方向上可滑動(dòng)并且具有凸輪從動(dòng)桿。該凸輪從動(dòng)桿與電位計(jì)用凸輪槽部804-3接合。驅(qū)動(dòng)環(huán)804連同手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)使得經(jīng)由凸輪從動(dòng)桿使滑動(dòng)件808-2相對(duì)于電阻器808-1滑動(dòng)，從而改變了電位計(jì)808的電阻值。電位計(jì)808由此輸出與驅(qū)動(dòng)環(huán)804和手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)位置相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)(第二檢測(cè)信號(hào))。
[0301]從光學(xué)傳感器807輸出的檢測(cè)信號(hào)和從電位計(jì)808輸出的檢測(cè)信號(hào)如以下所述用于檢測(cè)手動(dòng)變焦操作環(huán)803的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并且還用于檢測(cè)(判斷)驅(qū)動(dòng)環(huán)804和手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
[0302]盡管本實(shí)施例說明了光學(xué)傳感器807和電位計(jì)808檢測(cè)作為可動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和方向的情況，但也可以采用檢測(cè)作為另一可動(dòng)構(gòu)件的手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和方向的結(jié)構(gòu)。此外，盡管本實(shí)施例說明了向作為可動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)環(huán)804設(shè)置光學(xué)標(biāo)尺806并且向作為基部構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)基座805設(shè)置光學(xué)傳感器807的情況，但還可以采用向驅(qū)動(dòng)環(huán)804設(shè)置光學(xué)傳感器807并且向驅(qū)動(dòng)基座805設(shè)置光學(xué)標(biāo)尺806的結(jié)構(gòu)。也就是說，僅需光學(xué)標(biāo)尺806和光學(xué)傳感器807相對(duì)于彼此相對(duì)可轉(zhuǎn)動(dòng)(相對(duì)可移動(dòng))。此外，可以采用向驅(qū)動(dòng)環(huán)804設(shè)置電位計(jì)808并且向驅(qū)動(dòng)基座805設(shè)置電位計(jì)用凸輪槽部的結(jié)構(gòu)。
[0303]圖25示出作為本實(shí)施例的位置檢測(cè)設(shè)備的編碼器的結(jié)構(gòu)。如上所述，光學(xué)標(biāo)尺806固定至相對(duì)于驅(qū)動(dòng)基座805可轉(zhuǎn)動(dòng)(可移動(dòng))的驅(qū)動(dòng)環(huán)804。光學(xué)標(biāo)尺806設(shè)置有與實(shí)施例1中圖2A所示的第一標(biāo)尺軌道101-1和第二標(biāo)尺軌道101-2相同的第一標(biāo)尺軌道806-1和第二標(biāo)尺軌道806-2。
[0304]如上所述，光學(xué)傳感器807固定至驅(qū)動(dòng)基座805。光學(xué)傳感器807設(shè)置有包括LED作為光源的發(fā)光器807-1、第一受光器807-2和第二受光器807-3。第一受光器807-2和第二受光器807-3各自包括光學(xué)標(biāo)尺806可移動(dòng)的方向上、即光學(xué)標(biāo)尺806和光學(xué)傳感器807的相對(duì)移動(dòng)方向上排列的多個(gè)受光元件。以下將該相對(duì)移動(dòng)方向稱為“位置檢測(cè)方向”。
[0305]光學(xué)傳感器807是以面向光學(xué)標(biāo)尺806的方式配置的。將作為從光學(xué)傳感器807中的發(fā)光器807-1發(fā)出的發(fā)散光束的光投射至光學(xué)標(biāo)尺806上的第一標(biāo)尺軌道806-1和第二標(biāo)尺軌道806-2。被第一標(biāo)尺軌道806-1中所設(shè)置的多個(gè)周期圖案(圖2A所示的兩個(gè)周期圖案
201-1和201-2)反射的光向著第一受光器807-2行進(jìn)，以在該第一受光器807-2上形成第一標(biāo)尺軌道806-1中的周期圖案201-1和201-2的兩個(gè)光學(xué)圖像(以下還稱為“圖案圖像”)。
[0306]另一方面，被第二標(biāo)尺軌道806-2中所設(shè)置的多個(gè)周期圖案(圖2A所示的兩個(gè)周期圖案202-1和202-2)反射的光向著第二受光器807-3行進(jìn)，以在該第二受光器807-3上形成第二標(biāo)尺軌道806-2中的周期圖案202-1和202-2的兩個(gè)光學(xué)圖像(圖案圖像)。各周期圖案包括各自反射光的反射部和各自不反射光的非反射部;這些反射部和非反射部交替配置在位置檢測(cè)方向上。
[0307]第一受光器807-2對(duì)所接收到的兩個(gè)圖案圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(S卩，讀取周期圖案
201-1和201-2)以輸出與這兩個(gè)圖案圖像相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)。同樣，第二受光器807-3對(duì)所接收到的兩個(gè)圖案圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(即，讀取周期圖案202-1和202-2)以輸出與這兩個(gè)圖案圖像相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)。在光學(xué)標(biāo)尺806連同驅(qū)動(dòng)環(huán)804—起相對(duì)于光學(xué)傳感器807移動(dòng)的情況下，各檢測(cè)信號(hào)變?yōu)榘磁c相應(yīng)的周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期改變的信號(hào)(以下稱為“周期信號(hào)”)。
[0308]從第一受光器807-2輸出的各個(gè)周期信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器210-1轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)字信號(hào)被輸入至變焦位置計(jì)算器211。從第二受光器807-3輸出的各個(gè)周期信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器210-2轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)字信號(hào)被輸入至變焦位置計(jì)算器211。
[0309]作為計(jì)算器的變焦位置計(jì)算器211通過使用從A/D轉(zhuǎn)換器210-1和210-2輸入的檢測(cè)信號(hào)來計(jì)算驅(qū)動(dòng)環(huán)804(和手動(dòng)變焦操作環(huán)803)在其轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的絕對(duì)位置(第一檢測(cè)位置)。
[0310]間距切換信號(hào)輸出器212將用于對(duì)第一受光器807-2和第二受光器807-3各自所設(shè)置的多個(gè)受光元件的受光間距(檢測(cè)間距)進(jìn)行切換的間距切換信號(hào)輸出至光學(xué)傳感器807。光學(xué)傳感器807響應(yīng)于間距切換信號(hào)的輸入來使受光間距在與各自具有長(zhǎng)周期的周期圖案201-1和202-1的間距相對(duì)應(yīng)的第一受光間距和與各自具有短周期的周期圖案201-2和
202-2的間距相對(duì)應(yīng)的第二受光間距之間進(jìn)行切換。由此，與實(shí)施例1所述的編碼器相同，受光間距的切換使得第一受光器807-2和第二受光器807-3各自能夠讀取兩個(gè)周期圖案。通過讀取這些周期圖案所產(chǎn)生的信號(hào)與實(shí)施例1中使用圖2A?2C所述的信號(hào)相同。
[0311]圖26示出變焦位置計(jì)算器211所進(jìn)行的絕對(duì)位置計(jì)算處理的流程圖。在以下說明中，作為示例，光學(xué)標(biāo)尺806在位置檢測(cè)方向上的長(zhǎng)度(標(biāo)尺長(zhǎng)度)是40mm，并且光學(xué)標(biāo)尺806上的周期圖案201-1、201-2、202-1和202-2的圖案數(shù)量(反射部的數(shù)量)分別是75、300、74和290。以下將與周期圖案201-1、201-2、202-1和202-2相對(duì)應(yīng)的周期信號(hào)分別稱為“P1”、“Ρ2”、“ΡΓ1Ρ“Ρ2，”。
[0312]在步驟S401中檢測(cè)到利用間距切換信號(hào)輸出器212選擇了與P2和P2’相對(duì)應(yīng)的受光間距的變焦位置計(jì)算器211進(jìn)入步驟S402。在步驟S402中，變焦位置計(jì)算器211檢測(cè)到由A/D轉(zhuǎn)換器210-1和210-2進(jìn)行采樣后的信號(hào)作為P2和P2 ’。
[0313]接著，在步驟S403中，變焦位置計(jì)算器211對(duì)P2和P2’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理以產(chǎn)生信號(hào)Θ2和Θ2’。在將P2和P2’的正弦波和余弦波表示為以下的情況下:
[0314][P2]sin0和[P2]COS0;以及
[0315][Ρ2,]??ηθ 和[Ρ2,](^θ，
[0316]通過以下的表達(dá)式(41)和(42)來表示作為對(duì)Ρ2和Ρ2’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的信號(hào)Θ2和Θ2’。
[0317]02=ATAN2([P2]sin0,[P2]cos0) (41)
[0318]Θ27 =ATAN2([P27 ]sin0,[P2/ ]cos9) (42)
[0319]在該反正切轉(zhuǎn)換處理之后，在步驟S404中，變焦位置計(jì)算器211將與Pl和Pf相對(duì)應(yīng)的受光間距的選擇命令輸出至間距切換信號(hào)輸出器212。然后，變焦位置計(jì)算器211返回至步驟S401。
[0320]在步驟S401中檢測(cè)到利用間距切換信號(hào)輸出器212選擇了與Pl和Pf相對(duì)應(yīng)的受光間距的變焦位置計(jì)算器211進(jìn)入步驟S405。在步驟S405中，變焦位置計(jì)算器211檢測(cè)到由A/D轉(zhuǎn)換器210-1和210-2進(jìn)行采樣后的信號(hào)作為Pl和Pl ’。
[0321]接著，在步驟S406中，變焦位置計(jì)算器211對(duì)Pl和P1’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理以產(chǎn)生信號(hào)Θ1和ΘΓ。在將Pl和Pl ’的正弦波和余弦波表示為以下的情況下:
[0322][Pl]sin0和[P1]COS0;以及
[0323][Pl，]sin0和[P1，]COS0，
[0324]通過以下的表達(dá)式(43)和(44)來表示作為對(duì)Pl和P1’進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的信號(hào)Θ1和01 ’。
[0325]01=ATAN2([Pl]sin0,[Pl]cos0) (43)
[0326]0r=ATAN2([Pl，]sin9，[Pr]cos0) (44)
[0327]在該反正切轉(zhuǎn)換處理之后，在步驟S407中，變焦位置計(jì)算器211將與P2和P2’相對(duì)應(yīng)的受光間距的選擇命令輸出至間距切換信號(hào)輸出器212。然后，變焦位置計(jì)算器211進(jìn)入步驟S408。
[0328]在步驟S408中，變焦位置計(jì)算器211對(duì)信號(hào)Θ1和Θ1’進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算處理(以下簡(jiǎn)稱為“游標(biāo)計(jì)算”)以產(chǎn)生用于計(jì)算絕對(duì)位置的上位信號(hào)。此外，變焦位置計(jì)算器211對(duì)信號(hào)Θ2和Θ2’進(jìn)行另一游標(biāo)計(jì)算以產(chǎn)生用于計(jì)算絕對(duì)位置的中位信號(hào)。之后，變焦位置計(jì)算器211進(jìn)入步驟S409。
[0329]用于對(duì)信號(hào)Θ1和Θ1'以及信號(hào)Θ2和Θ2'進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算以產(chǎn)生作為上位信號(hào)的游標(biāo)信號(hào)Θ1-1'和作為中位信號(hào)的游標(biāo)信號(hào)Θ2-2'的方法與實(shí)施例1中使用圖4所述的方法相同。
[0330]變焦位置計(jì)算器211通過上述的步驟S401?S408的處理來計(jì)算用于計(jì)算絕對(duì)位置的四種信號(hào)、即上位信號(hào)Θ1-1'、中位信號(hào)Θ2-2'、作為下位信號(hào)的信號(hào)01和作為最下位信號(hào)的信號(hào)Θ2。中位信號(hào)Θ2-2'、下位信號(hào)Θ1和最下位信號(hào)Θ2與第一位置信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0331]本實(shí)施例還進(jìn)行實(shí)施例1中使用圖6所述的絕對(duì)位置計(jì)算處理。在步驟S409中，變焦位置計(jì)算器211通過與實(shí)施例1中使用圖6所述的組合處理相同的組合處理來將最下位信號(hào)與下位信號(hào)組合。接著，在步驟S410中，變焦位置計(jì)算器211以相同方式將下位信號(hào)與中位信號(hào)組合。此外，在步驟S411中，變焦位置計(jì)算器211利用實(shí)施例1中使用圖6所述的方法來將中位信號(hào)與上位信號(hào)組合。這些組合處理例如使用實(shí)施例1中的圖3的步驟S309?S311所述的數(shù)值表達(dá)式(7)?(15)。因而，完成了最下位信號(hào)、下位信號(hào)、中位信號(hào)和上位信號(hào)的組合，從而產(chǎn)生作為表示絕對(duì)位置的信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)Abs-(01-1')。
[0332]接著，將參考圖25來說明通過使用電位計(jì)808所進(jìn)行的手動(dòng)變焦操作環(huán)803(和驅(qū)動(dòng)環(huán)804)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的檢測(cè)。如使用圖24所述，電位計(jì)808包括作為電阻器的電阻器808-1和以與電阻器808-1相接觸的狀態(tài)可滑動(dòng)的滑動(dòng)件808-2 ο滑動(dòng)件808-2經(jīng)由接觸刷與電阻器808-1相接觸。
[0333]滑動(dòng)件808-2經(jīng)由凸輪從動(dòng)桿與驅(qū)動(dòng)環(huán)804的電位計(jì)用凸輪槽部804-3接合。滑動(dòng)件808-2由此伴隨著驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)而相對(duì)于電阻器808-1移動(dòng)。電位計(jì)808的電阻值根據(jù)驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變，并且從電位計(jì)808輸出具有與該電阻值相對(duì)應(yīng)的電壓值的檢測(cè)信號(hào)。從電位計(jì)808輸出的作為模擬信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器210-3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)字檢測(cè)信號(hào)(電位計(jì)信號(hào))被輸入至變焦位置計(jì)算器211。變焦位置計(jì)算器211通過使用所輸入的電位計(jì)信號(hào)來計(jì)算作為驅(qū)動(dòng)環(huán)804的第二檢測(cè)位置的電位計(jì)檢測(cè)位置。
[0334]通過以下的計(jì)算，使用通過利用來自編碼器的檢測(cè)信號(hào)所檢測(cè)到的手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)位置(實(shí)際是設(shè)置有光學(xué)標(biāo)尺806的驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)位置)來對(duì)電位計(jì)檢測(cè)位置進(jìn)行歸一化。以下將通過使用來自編碼器的檢測(cè)信號(hào)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)動(dòng)位置(第一檢測(cè)位置)稱為“編碼器檢測(cè)位置”。
[0335]在Enc(W)表示廣角端處的編碼器檢測(cè)位置Abs-Ol-l'hEndT)表示遠(yuǎn)攝端處的編碼器檢測(cè)位置Abs-Ol-f )、P0t(W)表示廣角端處的電位計(jì)檢測(cè)位置、Pot(T)表示遠(yuǎn)攝端處的電位計(jì)檢測(cè)位置、并且編碼器檢測(cè)位置Enc(T)和電位計(jì)檢測(cè)位置Pot(T)彼此一致的情況下，通過以下的表達(dá)式(45)來計(jì)算歸一化系數(shù)C。
[0336]C=[(Enc(T)-Enc(ff))/(Pot(T)-Pot(ff))] (45)
[0337]通過以下的表達(dá)式(46)，使用歸一化之前的電位計(jì)檢測(cè)位置Pot(x)來計(jì)算歸一化后的電位計(jì)檢測(cè)位置。
[0338]歸一化后的電位計(jì)檢測(cè)位置
[0339]=Enc(ff)+Pot(x) XC (46)
[0340]在圖25中，附圖標(biāo)記214表示作為使調(diào)焦透鏡802-2在光軸方向上移動(dòng)的致動(dòng)器的調(diào)焦馬達(dá)。附圖標(biāo)記215表示用于控制調(diào)焦馬達(dá)214的驅(qū)動(dòng)即調(diào)焦透鏡802-2的位置的變焦跟蹤控制器。
[0341]附圖標(biāo)記216表示存儲(chǔ)凸輪數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)介質(zhì))。該凸輪數(shù)據(jù)是針對(duì)各個(gè)被攝體距離所設(shè)置的，并且表示針對(duì)變倍透鏡802-1的各個(gè)位置(變焦位置)可以獲得相同被攝體距離的聚焦?fàn)顟B(tài)的、調(diào)焦透鏡808-2的位置(以下稱為“聚焦位置”)。
[0342]變焦跟蹤控制器215通過使用凸輪數(shù)據(jù)來進(jìn)行調(diào)焦透鏡位置控制以使調(diào)焦透鏡802-2移動(dòng)至聚焦位置，由此在通過手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)操作(以下稱為“變焦操作”)使變倍透鏡802-1移動(dòng)期間，可以維持聚焦?fàn)顟B(tài)。該調(diào)焦透鏡位置控制被稱為變焦跟蹤控制。變焦跟蹤控制器215和存儲(chǔ)器216構(gòu)成調(diào)焦控制設(shè)備。
[0343]如上所述，手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由環(huán)連結(jié)部803-1和與該環(huán)連結(jié)部803-1接合的環(huán)連結(jié)楔804-1傳遞至驅(qū)動(dòng)環(huán)804。此外，驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由凸輪連結(jié)楔804-2和與該凸輪連結(jié)楔804-2接合的凸輪連結(jié)部801-2傳遞至凸輪環(huán)801。然而，在環(huán)連結(jié)部803-1和環(huán)連結(jié)楔804-1之間具有轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的接合間隙(以下稱為“環(huán)連結(jié)間隙”)。因而，即使手動(dòng)變焦操作環(huán)803轉(zhuǎn)動(dòng)，在環(huán)連結(jié)間隙減小(消除)之前，設(shè)置有編碼器的光學(xué)標(biāo)尺806的驅(qū)動(dòng)環(huán)804也沒轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0344]圖27示出手動(dòng)變焦操作環(huán)803的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)位置(以下稱為“實(shí)際環(huán)位置”)和驅(qū)動(dòng)環(huán)804的編碼器檢測(cè)位置之間的關(guān)系；該編碼器檢測(cè)位置還是環(huán)連結(jié)間隙減小之后手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。在圖27中，虛線示出在手動(dòng)變焦操作環(huán)803和驅(qū)動(dòng)環(huán)804之間不存在環(huán)連結(jié)間隙的情況下的實(shí)際環(huán)位置和編碼器檢測(cè)位置之間的理想關(guān)系。
[0345]另一方面，在手動(dòng)變焦操作環(huán)803和驅(qū)動(dòng)環(huán)804之間存在環(huán)連結(jié)間隙的情況下，在從廣角(W)側(cè)向遠(yuǎn)攝(T)側(cè)的變焦(以下簡(jiǎn)稱為“變焦w—τ”)期間實(shí)際環(huán)位置和編碼器檢測(cè)位置之間的關(guān)系如具有①的線所示，并且在從遠(yuǎn)攝側(cè)向廣角側(cè)的變焦(以下簡(jiǎn)稱為“變焦T—W”)期間實(shí)際環(huán)位置和編碼器檢測(cè)位置之間的關(guān)系如具有②的線所示。變焦w—τ中的變焦方向與第一變倍方向相對(duì)應(yīng)，并且變焦τ—w中的變焦方向與第二變倍方向相對(duì)應(yīng)。
[0346]在A-A’所示的位置處，在變焦W—T期間，編碼器檢測(cè)位置相對(duì)于實(shí)際環(huán)位置向廣角側(cè)偏移，并且在變焦τ—w期間，編碼器檢測(cè)位置相對(duì)于實(shí)際環(huán)位置向遠(yuǎn)攝側(cè)偏移。這是因?yàn)?，即使進(jìn)行變焦操作，在環(huán)連結(jié)間隙減小之前，設(shè)置有光學(xué)標(biāo)尺806的驅(qū)動(dòng)環(huán)804也沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，由此編碼器檢測(cè)位置也不會(huì)改變，并且在環(huán)連結(jié)間隙減小之后，編碼器檢測(cè)位置開始改變。
[0347]此外，在驅(qū)動(dòng)環(huán)804的凸輪連結(jié)楔804-2和凸輪環(huán)801的凸輪連結(jié)部801-2之間存在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的接合間隙(以下稱為“凸輪環(huán)連結(jié)間隙”)。因而，即使驅(qū)動(dòng)環(huán)804轉(zhuǎn)動(dòng)，在凸輪環(huán)連結(jié)間隙減小之前，凸輪環(huán)801也沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，由此變倍透鏡802-1也沒有移動(dòng)。此外，在凸輪環(huán)801的變倍用凸輪槽部801-1與變倍透鏡802-1所設(shè)置的凸輪從動(dòng)件之間也具有接合間隙(以下稱為“凸輪連結(jié)間隙”)，這樣從凸輪環(huán)801的轉(zhuǎn)動(dòng)開始起直到凸輪連結(jié)間隙減小為止，使變倍透鏡802-1的移動(dòng)延遲。
[0348]作為這些間隙的結(jié)果，編碼器檢測(cè)位置相對(duì)于變倍透鏡802-1的實(shí)際位置(以下稱為“實(shí)際變焦透鏡位置”)發(fā)生偏移。編碼器檢測(cè)位置相對(duì)于實(shí)際變焦透鏡位置的偏移顯著影響了變焦跟蹤控制。
[0349]圖28示出變焦跟蹤控制所使用的并且是針對(duì)一個(gè)特定被攝體距離所設(shè)置的兩組凸輪數(shù)據(jù)。在圖28中，橫軸表示編碼器檢測(cè)位置。圖28中的編碼器檢測(cè)位置在這兩組凸輪數(shù)據(jù)上等同于實(shí)際變焦透鏡位置?？v軸表示調(diào)焦透鏡802-2的位置(以下各自被稱為“調(diào)焦透鏡位置”)。
[0350]理想地，針對(duì)一個(gè)被攝體距離設(shè)置一組凸輪數(shù)據(jù)，這使得能夠與手動(dòng)變焦操作環(huán)803的操作方向(以下稱為“變焦操作方向”)無關(guān)地使用該組凸輪數(shù)據(jù)來進(jìn)行變焦跟蹤控制。然而，即使通過變焦操作改變了編碼器檢測(cè)位置，在驅(qū)動(dòng)環(huán)804和凸輪環(huán)801之間的凸輪連結(jié)間隙減小之前，變倍透鏡802-1也沒有移動(dòng)。因此，編碼器檢測(cè)位置相對(duì)于實(shí)際變焦透鏡位置發(fā)生偏移。
[0351 ]此外，在任意變焦操作方向上、即在針對(duì)W—T和T—W這兩個(gè)變焦操作方向上均產(chǎn)生這種偏移，使得在與實(shí)際變焦透鏡位置相比更遠(yuǎn)的遠(yuǎn)攝側(cè)和廣角側(cè)上存在兩個(gè)編碼器檢測(cè)位置。因此，需要針對(duì)各個(gè)變焦操作方向設(shè)置單獨(dú)的兩組凸輪數(shù)據(jù)(即，作為第一凸輪數(shù)據(jù)的W—T凸輪數(shù)據(jù)和作為第二凸輪數(shù)據(jù)的T—W凸輪數(shù)據(jù))，并且根據(jù)變焦操作方向來選擇變焦跟蹤控制所使用的凸輪數(shù)據(jù)。
[0352]然而，在本實(shí)施例所述的手動(dòng)變焦操作環(huán)803的轉(zhuǎn)動(dòng)操作以機(jī)械方式使變倍透鏡802-1移動(dòng)的手動(dòng)變焦中，即使在光學(xué)傳感器807的非通電狀態(tài)、即光學(xué)設(shè)備的電源斷開狀態(tài)下，變倍透鏡802-1也通過該變焦操作而移動(dòng)。在這種非通電狀態(tài)下，編碼器無法檢測(cè)出變焦操作方向。因而，即使在光學(xué)設(shè)備的電源接通、由此光學(xué)傳感器807開始通電的情況下，在該時(shí)間點(diǎn)處間隙在哪個(gè)變焦操作方向(廣角側(cè)或遠(yuǎn)攝側(cè))上減小也是未知的。因此，并不清楚應(yīng)選擇W—T凸輪數(shù)據(jù)和T—W凸輪數(shù)據(jù)中的哪個(gè)凸輪數(shù)據(jù)。此外，即使選擇與變焦操作方向相對(duì)應(yīng)的凸輪數(shù)據(jù)，也不清楚是響應(yīng)于變焦操作而根據(jù)凸輪數(shù)據(jù)立即使調(diào)焦透鏡802-2移動(dòng)、還是停止調(diào)焦透鏡802-2的移動(dòng)直到間隙減小為止。也就是說，無法進(jìn)行良好的變焦跟蹤控制。
[0353]圖29示出編碼器檢測(cè)位置和電位計(jì)檢測(cè)位置與實(shí)際環(huán)位置之間的關(guān)系。編碼器檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置的關(guān)系受到手動(dòng)變焦操作環(huán)803和驅(qū)動(dòng)環(huán)804之間的環(huán)連結(jié)間隙影響，并且由作為與圖27所示的線相同的線的具有(I)的線和具有(2)的線來表示。
[0354]另一方面，電位計(jì)檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的關(guān)系除環(huán)連結(jié)間隙外，還受到驅(qū)動(dòng)環(huán)804的電位計(jì)用凸輪槽部804-3與滑動(dòng)件808-2(凸輪從動(dòng)桿)之間的接合間隙影響；以下將該接合間隙稱為“電位計(jì)驅(qū)動(dòng)間隙”。此外，電位計(jì)檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的關(guān)系受到電位計(jì)808內(nèi)的滑動(dòng)件808-2與電阻器808-1的接觸部分中所存在的接合間隙(以下稱為“電位計(jì)內(nèi)間隙”)影響。
[0355]如剛剛所述，包含影響電位計(jì)檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的關(guān)系的接合間隙的部位與包含影響編碼器檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的關(guān)系的接合間隙的部位相比更多。因而，在針對(duì)W—T和T—W這兩個(gè)變焦操作方向上，電位計(jì)檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的偏移大于編碼器檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的偏移。在圖29中，電位計(jì)檢測(cè)位置和實(shí)際環(huán)位置之間的關(guān)系在針對(duì)W—T和T—W的各個(gè)變焦操作方向上由具有(3)的線和具有(4)的線來表不O
[0356]在圖29所示的情況下，在A-A’所示的位置處，變焦W—T在廣角側(cè)產(chǎn)生電位計(jì)檢測(cè)位置相對(duì)于編碼器檢測(cè)位置的差，并且變焦T—W在遠(yuǎn)攝側(cè)產(chǎn)生電位計(jì)檢測(cè)位置相對(duì)于編碼器檢測(cè)位置的差。這是因?yàn)?，即使進(jìn)行變焦操作，在影響電位計(jì)808的接合間隙減小之前，編碼器檢測(cè)位置也開始變化，另一方面，電位計(jì)檢測(cè)位置沒有改變并且在這些接合間隙減小之后開始改變。
[0357]在隨著各檢測(cè)位置從廣角端更靠近遠(yuǎn)攝端、各檢測(cè)位置變得“更大”的情況下，電位計(jì)檢測(cè)位置和編碼器檢測(cè)位置具有以下的關(guān)系。
[0358]變焦W—T的情況:編碼器檢測(cè)位置
[0359]>電位計(jì)檢測(cè)位置
[0360]變焦T—W的情況:電位計(jì)檢測(cè)位置[0361 ] >編碼器檢測(cè)位置
[0362]該關(guān)系使得能夠在電源接通時(shí)判斷從先前的電源斷開起直到緊挨電源接通之前為止對(duì)手動(dòng)變焦操作環(huán)803進(jìn)行操作的變焦操作方向(即，變焦方向)。在之后對(duì)手動(dòng)變焦操作環(huán)803進(jìn)行操作的情況下，可以判斷是接合間隙已減小由此變倍透鏡802-1立即移動(dòng)、還是接合間隙沒有完全減小由此變倍透鏡802-1沒有移動(dòng)。也就是說，可以判斷間隙減小狀
??τ O
[0363]圖30示出用于判斷間隙減小狀態(tài)并且選擇凸輪數(shù)據(jù)的處理。作為計(jì)算機(jī)的變焦跟蹤控制器215根據(jù)計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行該處理。響應(yīng)于光學(xué)設(shè)備的電源接通，緊挨在該接通之后立即進(jìn)行該處理。變焦跟蹤控制器215響應(yīng)于當(dāng)前的電源接通而使變焦位置計(jì)算器211通過使用來自編碼器(光學(xué)傳感器807)的檢測(cè)信號(hào)來計(jì)算編碼器檢測(cè)位置，并且獲取所計(jì)算出的編碼器檢測(cè)位置作為當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置。
[0364]在步驟SllOl中，變焦跟蹤控制器215緊挨在當(dāng)前的電源接通之后判斷間隙減小狀態(tài)是否是未知的。如果間隙減小狀態(tài)不是未知的，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1103。如果間隙減小狀態(tài)是未知的，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟SI 102。
[0365]在步驟S1102中，變焦跟蹤控制器215判斷當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置與先前的電源斷開時(shí)所存儲(chǔ)的編碼器檢測(cè)位置(存儲(chǔ)檢測(cè)位置；以下稱為“備份位置”)是否一致。如果當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置與備份位置一致、即間隙減小狀態(tài)從先前的電源斷開時(shí)沒有改變，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1103。
[0366]在步驟S1103中，變焦跟蹤控制器215將在先前的電源斷開時(shí)在作為向備份位置的變焦操作方向所存儲(chǔ)的備份變焦方向(存儲(chǔ)變倍方向)上間隙減小的狀態(tài)設(shè)置為當(dāng)前間隙減小狀態(tài)。然后，變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1105。
[0367]另一方面，如果當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置與備份位置不一致，則變焦跟蹤控制器215將備份減小狀態(tài)視為從先前的電源斷開時(shí)發(fā)生了改變，以進(jìn)入步驟S1104。
[0368]在步驟S1104中，變焦跟蹤控制器215將“未知”設(shè)置為當(dāng)前間隙減小狀態(tài)，然后進(jìn)入步驟S1105。
[0369]在步驟S1105中，變焦跟蹤控制器215判斷當(dāng)前間隙減小狀態(tài)是否是“未知”。如果當(dāng)前間隙減小狀態(tài)是“未知”，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1106，否則進(jìn)入步驟S1120。
[0370]在步驟S1120中，變焦跟蹤控制器215判斷當(dāng)前間隙減小狀態(tài)是通過針對(duì)變焦T—W的變焦操作來減小間隙的W側(cè)間隙減小狀態(tài)還是通過針對(duì)變焦W—T的變焦操作來減小間隙的T側(cè)間隙減小狀態(tài)。如果當(dāng)前間隙減小狀態(tài)是W側(cè)間隙減小狀態(tài)(T—W)，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1109。如果當(dāng)前間隙減小狀態(tài)是T側(cè)間隙減小狀態(tài)(W—T)，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1113。
[0371]在步驟S1106中，變焦跟蹤控制器215使變焦位置計(jì)算器211通過使用來自電位計(jì)808的檢測(cè)信號(hào)來計(jì)算電位計(jì)檢測(cè)位置，并且獲取所計(jì)算出的電位計(jì)檢測(cè)位置作為當(dāng)前電位計(jì)檢測(cè)位置。然后，變焦跟蹤控制器215將該當(dāng)前電位計(jì)檢測(cè)位置與當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置進(jìn)行比較。
[0372]如果判斷為當(dāng)前電位計(jì)檢測(cè)位置與當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置相比更大(更靠遠(yuǎn)攝側(cè))，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1107以計(jì)算當(dāng)前電位計(jì)檢測(cè)位置相對(duì)于當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置的差(偏移量)。
[0373]接著，變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1108，以設(shè)置與圖29中利用具有(2)的線所示的編碼器檢測(cè)位置(2)和圖29中利用具有(4)的線所示的電位計(jì)檢測(cè)位置(4)之間的差相對(duì)應(yīng)的閾值(第二閾值)。然后，變焦跟蹤控制器215判斷偏移量是否等于或大于閾值。如果偏移量等于或大于閾值，則變焦跟蹤控制器215判斷為在先前的電源斷開之后并且在當(dāng)前的電源接通之前、通過針對(duì)變焦T—W的變焦操作獲得了 W側(cè)間隙減小狀態(tài)，并且在步驟SI 109中選擇T—W凸輪數(shù)據(jù)。
[0374]另一方面，如果在步驟S1108中偏移量小于閾值，則變焦跟蹤控制器215將間隙視為在遠(yuǎn)攝側(cè)和廣角側(cè)這兩側(cè)均未減小，并且在步驟S1110中判斷為間隙減小狀態(tài)是中間狀態(tài)。然后，變焦跟蹤控制器215通過使用T—W凸輪數(shù)據(jù)和W—T凸輪數(shù)據(jù)來計(jì)算(產(chǎn)生)中間凸輪數(shù)據(jù)(第三數(shù)據(jù))。
[0375]如果在步驟S1106中判斷為當(dāng)前電位計(jì)檢測(cè)位置與當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置相比更小(更靠廣角側(cè))，則變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟Sllll，以計(jì)算當(dāng)前編碼器檢測(cè)位置相對(duì)于當(dāng)前電位計(jì)檢測(cè)位置的差(偏移量)。
[0376]接著，變焦跟蹤控制器215進(jìn)入步驟S1112，以設(shè)置與圖29中利用具有(I)的線所示的編碼器檢測(cè)位置(I)和圖29中利用具有(3)的線所示的電位計(jì)檢測(cè)位置(3)之間的差相對(duì)應(yīng)的閾值(第一閾值)。然后，變焦跟蹤控制器215判斷偏移量是否等于或大于閾值。如果偏移量等于或大于閾值，則變焦跟蹤控制器215判斷為在先前的電源斷開之后并且在當(dāng)前的電源接通之前、通過針對(duì)變焦W—T的變焦操作獲得了 T側(cè)間隙減小狀態(tài)，并且在步驟S1113中選擇w—τ凸輪數(shù)據(jù)。
[0377]另一方面，如果在步驟S1112中偏移量小于閾值，則如上所述，變焦跟蹤控制器215在步驟SlllO中判斷為間隙減小狀態(tài)是中間狀態(tài)。然后，變焦跟蹤控制器215計(jì)算(產(chǎn)生)中間凸輪數(shù)據(jù)。
[0378]如此選擇了 T—W凸輪數(shù)據(jù)和W—T凸輪數(shù)據(jù)其中之一或者產(chǎn)生了中間凸輪數(shù)據(jù)的變焦跟蹤控制器215使用所選擇或所產(chǎn)生的凸輪數(shù)據(jù)來開始變焦跟蹤控制。
[0379]將參考圖31來說明在步驟S1108和S1112中設(shè)置閾值的方法。在圖31中，虛線以及具有(I)?(4)的線(以下分別稱為“線(I)?(4)”)與圖29所示的線相同。
[0380]在通過針對(duì)變焦W—T的變焦操作使得實(shí)際環(huán)位置到達(dá)位置A-A’的情況下，編碼器檢測(cè)位置和電位計(jì)檢測(cè)位置是從線(I)獲得的編碼器檢測(cè)位置B和從線(3)獲得的電位計(jì)檢測(cè)位置B’。本實(shí)施例計(jì)算編碼器檢測(cè)位置B和電位計(jì)檢測(cè)位置B’之間的差“a”并且在步驟SI 112中將該差a設(shè)置為第一閾值。
[0381 ]另一方面，在通過針對(duì)變焦T—W的變焦操作使得實(shí)際環(huán)位置到達(dá)位置A-A ’的情況下，編碼器檢測(cè)位置和電位計(jì)檢測(cè)位置是從線(2)獲得的編碼器檢測(cè)位置C和從線(4)獲得的電位計(jì)檢測(cè)位置C’。本實(shí)施例計(jì)算編碼器檢測(cè)位置C和電位計(jì)檢測(cè)位置C’之間的差“b”并且在步驟SI 108中將該差b設(shè)置為第二閾值。
[0382]可以采用如下的另一方法，其中該方法測(cè)量與線(I)和(2)相對(duì)應(yīng)的編碼器檢測(cè)位置的數(shù)據(jù)以及與線(3)和(4)相對(duì)應(yīng)的電位計(jì)檢測(cè)位置的數(shù)據(jù)，預(yù)先將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器，并且在每次進(jìn)行圖30的處理時(shí)計(jì)算第一閾值和第二閾值。另外，可以采用如下的又一方法，其中該方法測(cè)量上述的環(huán)連結(jié)間隙、電位計(jì)驅(qū)動(dòng)間隙和電位計(jì)內(nèi)間隙的量，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果來計(jì)算第一閾值和第二閾值。
[0383]如上所述，本實(shí)施例通過使用在電源接通時(shí)(或者緊挨電源接通之后)所獲取到的編碼器檢測(cè)位置和電位計(jì)檢測(cè)位置之間的關(guān)系來判斷通過在電源接通之前進(jìn)行的變焦操作所獲得的間隙減小狀態(tài)是T側(cè)還是W側(cè)間隙減小狀態(tài)(間隙完全減小狀態(tài))還是中間狀態(tài)。然后，本實(shí)施例根據(jù)該判斷結(jié)果來選擇或產(chǎn)生T—W凸輪數(shù)據(jù)、W—T凸輪數(shù)據(jù)和中間凸輪數(shù)據(jù)其中之一作為變焦跟蹤控制所使用的凸輪數(shù)據(jù)。
[0384]換句話說，本實(shí)施例使得能夠通過使用從兩個(gè)位置檢測(cè)器獲得的檢測(cè)位置之間的關(guān)系來確認(rèn)從可動(dòng)構(gòu)件到變倍透鏡的機(jī)械間隙在哪個(gè)變倍方向上減小，并且使得能夠根據(jù)該確認(rèn)結(jié)果來選擇變焦跟蹤控制所使用的數(shù)據(jù)。因此，本實(shí)施例使得即使檢測(cè)器無法檢測(cè)出在電源接通之前所進(jìn)行的變焦操作，也能夠緊挨在電源接通之后立即進(jìn)行良好的變焦跟蹤控制。
[0385]盡管本實(shí)施例說明了使作為調(diào)焦元件的調(diào)焦透鏡移動(dòng)以減少變倍變動(dòng)所引起的像面變動(dòng)，但本發(fā)明的替代實(shí)施例也可以使用圖像傳感器作為調(diào)焦元件并且使該圖像傳感器在光軸方向上移動(dòng)以減少變倍變動(dòng)所引起的像面變動(dòng)。
[0386]盡管本實(shí)施例說明了包括攝像光學(xué)系統(tǒng)802和變焦跟蹤控制器215的光學(xué)設(shè)備(諸如鏡頭一體型攝像設(shè)備和可更換鏡頭等)，但本發(fā)明的替代實(shí)施例也可以是不具有攝像光學(xué)系統(tǒng)802但包括變焦跟蹤控制器215的光學(xué)設(shè)備(諸如鏡頭可更換型攝像設(shè)備等)。光學(xué)設(shè)備僅需要調(diào)焦元件(諸如調(diào)焦透鏡或圖像傳感器等)。
[0387]盡管本實(shí)施例說明了通過使用從光學(xué)傳感器807獲得的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)并且從該第一位置信號(hào)獲取表示調(diào)焦透鏡802-2的位置控制所使用的驅(qū)動(dòng)環(huán)804的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的絕對(duì)位置信號(hào)的情況，但本發(fā)明的替代實(shí)施例也可以通過使用來自電位計(jì)808的檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與通過使用光學(xué)傳感器807所獲得的第一位置信號(hào)的分辨率不同或更低的第二位置信號(hào)，并且將該第一位置信號(hào)和該第二位置信號(hào)組合到一起以產(chǎn)生絕對(duì)位置信號(hào)。
[0388]其它實(shí)施例
[0389]還可以通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)(還可被更完整地稱為“非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(例如，一個(gè)或多個(gè)程序)以進(jìn)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能以及/或者包括用于進(jìn)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能的一個(gè)或多個(gè)電路(例如，專用集成電路(ASIC))的系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)和通過下面的方法來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各實(shí)施例，其中，該系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)通過例如從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以進(jìn)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能以及/或者控制該一個(gè)或多個(gè)電路以進(jìn)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能來進(jìn)行上述方法。該計(jì)算機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU))，并且可以包括單獨(dú)計(jì)算機(jī)或單獨(dú)計(jì)算機(jī)處理器的網(wǎng)絡(luò)，以讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。例如可以從網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)將這些計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令提供至計(jì)算機(jī)。該存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括例如硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、光盤(諸如致密盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)或藍(lán)光盤(BD)?等)、閃速存儲(chǔ)裝置和存儲(chǔ)卡等中的一個(gè)或多個(gè)。
[0390]盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，這些典型實(shí)施例不應(yīng)被視為限制性的。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種位置檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括: 第一位置檢測(cè)器(103)，其是與設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺(101)一起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件(102)的移動(dòng)而與所述光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下，接收來自所述多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與所述多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)； 第二位置檢測(cè)器(108)，其是非光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于生成伴隨著所述可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)；以及 計(jì)算器(106)，用于通過使用所述多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)，通過使用所述第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與所述第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)，并且進(jìn)行用于將所述第一位置信號(hào)與所述第二位置信號(hào)組合的計(jì)算以產(chǎn)生用于表示所述可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中，所述第二位置信號(hào)的分辨率低于所述第一位置信號(hào)的分辨率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中， 所述第一位置信號(hào)具有多個(gè)折返部位；以及 所述第二位置信號(hào)的分辨率是能夠指定所述多個(gè)折返部位其中之一的分辨率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中，所述第二位置檢測(cè)器是電阻值伴隨著所述可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的可變電阻器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中，所述計(jì)算器進(jìn)行用于使所述第二位置信號(hào)的輸出范圍和標(biāo)度范圍分別相對(duì)于所述第一位置信號(hào)的輸出范圍和標(biāo)度范圍歸一化的處理，然后進(jìn)行用于將所述第一位置信號(hào)與所述第二位置信號(hào)組合的計(jì)算。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中， 所述多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)是相位彼此相差了90°的兩相信號(hào)， 所述第一位置信號(hào)的輸出范圍是通過對(duì)所述兩相信號(hào)進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換所獲得的0°?360°的角度范圍，以及 所述計(jì)算器使所述第二位置信號(hào)的輸出范圍歸一化，以使得歸一化后的輸出范圍與所述第一位置信號(hào)的0°?360°的角度范圍相對(duì)應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中，所述計(jì)算器利用所述可動(dòng)構(gòu)件在所述可動(dòng)構(gòu)件的整個(gè)可動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)的情況下的所述第一位置信號(hào)中的累計(jì)角度，來使所述第二位置信號(hào)的標(biāo)度范圍歸一化。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)設(shè)備，其中， 所述第一位置信號(hào)包括:通過對(duì)按相互不同的周期Pl和Pf發(fā)生變化的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換所獲得的信號(hào)Θ1和Θ1';以及通過對(duì)按相互不同的周期P2和P2'發(fā)生變化的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行反正切轉(zhuǎn)換所獲得的信號(hào)Θ2和Θ2'，其中周期P2和P2’分別短于周期Pl和Pl'，以及所述計(jì)算器進(jìn)行以下操作: 對(duì)信號(hào)Θ2和Θ2'進(jìn)行游標(biāo)計(jì)算以產(chǎn)生中位信號(hào)； 根據(jù)信號(hào)Θ1產(chǎn)生下位信號(hào)； 根據(jù)信號(hào)Θ2產(chǎn)生最下位信號(hào)；以及 進(jìn)行用于將作為上位信號(hào)的所述第二位置信號(hào)與所述中位信號(hào)、所述下位信號(hào)和所述最下位信號(hào)組合的處理，以產(chǎn)生用于表示所述絕對(duì)位置的信號(hào)。9.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備，其還包括: 所述可動(dòng)構(gòu)件(102)，其中利用所述位置檢測(cè)設(shè)備來檢測(cè)所述可動(dòng)構(gòu)件(102)的絕對(duì)位置。10.—種位置檢測(cè)方法，用于使用第一位置檢測(cè)器(103)和第二位置檢測(cè)器(108)，其中所述第一位置檢測(cè)器(103)是與設(shè)置有周期相互不同的多個(gè)周期圖案的光學(xué)標(biāo)尺(101) —起使用的光學(xué)位置檢測(cè)器，并且用于在伴隨著可動(dòng)構(gòu)件(102)的移動(dòng)而與所述光學(xué)標(biāo)尺相對(duì)移動(dòng)的情況下接收來自所述多個(gè)周期圖案的光，以生成分別按與所述多個(gè)周期圖案的周期相對(duì)應(yīng)的周期發(fā)生變化的多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)，以及所述第二位置檢測(cè)器(108)是非光學(xué)位置檢測(cè)器并且用于生成伴隨著所述可動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)而發(fā)生變化的第二檢測(cè)信號(hào)，所述位置檢測(cè)方法包括以下步驟: 通過使用所述多個(gè)第一檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生第一位置信號(hào)； 通過使用所述第二檢測(cè)信號(hào)來產(chǎn)生分辨率與所述第一位置信號(hào)的分辨率不同的第二位置信號(hào)；以及 進(jìn)行用于將所述第一位置信號(hào)與所述第二位置信號(hào)組合的計(jì)算，以產(chǎn)生用于表示所述可動(dòng)構(gòu)件的絕對(duì)位置的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01D5/245GK105937917SQ201610122228
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】本田公文, 石川大介, 友定俊彥
【申請(qǐng)人】佳能株式會(huì)社