(57)【要約】【課題】簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することができる光学式位置検出器及び光学装置を提供する【解決手段】被検出光ｙ１を出射する発光部８３ｄと、発光部８３ｄに並設され、被検出光ｙ２を出射する発光部８３ｅと、発光部８３ｄ，８３ｅに対してその並設方向に沿って相対移動し、白領域、及び、被検出光ｙ１及び被検出光ｙ２に対して白領域とは異なる反射率を有する黒領域が交互に配置された光学パターンを含む反射板８３ａと、反射板８３ａで反射される被検出光ｙ１，ｙ２の光強度に基づいて出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２を出力する受光部８３ｃと、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の大きさに基づいて、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の何れか一方を選択して位置検出信号とし、選択した位置検出信号に基づいて反射板８３ａと連動する移動レンズ９０の位置情報を取得する制御部８１と、を備えて構成される。【選択図】図６
2010256081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１被検出光を出射する第１発光部と、
前記第１発光部に並設され、第２被検出光を出射する第２発光部と、
前記第１発光部及び前記第２発光部に対して前記第１発光部及び前記第２発光部の並設方向に沿って相対移動し、第１領域、及び、前記第１被検出光及び前記第２被検出光に対して前記第１領域とは異なる透過率又は反射率を有する第２領域が交互に配置された光学パターンを含む光学スケールと、
前記光学スケールを透過する前記第１被検出光の光強度又は前記光学スケールで反射される前記第１被検出光の光強度に基づいて第１出力信号を出力するとともに、前記光学スケールを透過する前記第２被検出光の光強度又は前記光学スケールで反射される前記第２被検出光の光強度に基づいて第２出力信号を出力する受光部と、
前記第１出力信号又は前記第２出力信号の大きさに基づいて、前記第１出力信号及び前記第２出力信号の何れか一方を選択して位置検出信号とする信号選択手段と、
前記位置検出信号に基づいて前記光学スケールと連動する移動部材の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
を備える光学式位置検出器。
【請求項２】
前記第１発光部と前記第２発光部との間隔、及び、前記並設方向における前記第１領域からなるパターン幅及び前記第２領域からなるパターン幅は、前記第１出力信号と前記第２出力信号との位相差が９０度となるように設定される請求項１に記載の光学式位置検出器。
【請求項３】
前記信号選択手段は、前記第１出力信号の大きさが第１所定値以上である場合かつ前記第１所定値より大きい第２所定値以下である場合には、前記第１出力信号を選択して前記位置検出信号とし、前記第１出力信号の大きさが第１所定値未満である場合又は第２所定値を超える場合には、前記第２出力信号を選択して前記位置検出信号とする請求項１又は２に記載の光学式位置検出装置。
【請求項４】
前記信号選択手段は、
前記第１出力信号に係る波形の両振幅の中心値と前記第１出力信号の大きさとの差分の絶対値を第１判定値とし、
前記第２出力信号に係る波形の両振幅の中心値と前記第２出力信号の大きさとの差分の絶対値を第２判定値とし、
前記第１判定値が前記第２判定値以下の場合には、前記第１出力信号を選択して前記位置検出信号とし、前記第１判定値の大きさが前記第２判定値を超える場合には、前記第２出力信号を選択して前記位置検出信号とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項５】
前記第１発光部及び前記第２発光部は、前記第１被検出光と前記第２被検出光とを交互に出射するように動作する請求項１〜４の何れか一項に記載の光学式位置検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の光学式位置検出器と、
前記移動部材と連動させるように設けられる光学部材と、
前記移動部材及び前記光学部材を駆動させる駆動源と、
を備える光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式の位置検出器及びその位置検出器を備える光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式位置検出器として、光学エンコーダパターン、発光素子及び受光素子を有するものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１記載の光学式位置検出器は、菱形等の複雑な形状を有する受光素子又は光学エンコーダパターンを用いて略正弦波の出力信号を取得し位置検出するものである。また、特許文献２記載の光学式位置検出器は、移動始点又は移動終点を示すインデックスパターン、及び、透過率あるいは反射率が異なる領域を交互に有する光学エンコーダパターンを含む光学スケールと、発光素子及び複数の受光素子とを備えている。そして、複数の受光素子から得られる出力信号を論理的に組み合わせて、移動範囲の始点、終点及び移動範囲内の位置を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４７６２２号公報
【特許文献２】特開２００７−６４９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の光学式位置検出器にあっては、略正弦波の出力信号を取得するためには、菱形等の複雑な形状を有する受光素子又は光学エンコーダパターンが必要となるので、製造工程が複雑化したり製造コストが増大したりするおそれがある。また、特許文献２記載の光学式位置検出器にあっては、位置検出に用いる出力信号が矩形波であるため、分解能を高めるためには光学エンコーダパターン及び受光部のそれぞれの幅を狭くする必要があるので、製造コストが増大するおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することができる光学式位置検出器及び光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る光学式位置検出器は、第１被検出光を出射する第１発光部と、第１発光部に並設され、第２被検出光を出射する第２発光部と、第１発光部及び第２発光部に対して第１発光部及び第２発光部の並設方向に沿って相対移動し、第１領域、及び、第１被検出光及び第２被検出光に対して第１領域とは異なる透過率又は反射率を有する第２領域が交互に配置された光学パターンを含む光学スケールと、光学スケールを透過する第１被検出光の光強度又は光学スケールで反射される第１被検出光の光強度に基づいて第１出力信号を出力するとともに、光学スケールを透過する第２被検出光の光強度又は光学スケールで反射される第２被検出光の光強度に基づいて第２出力信号を出力する受光部と、第１出力信号又は第２出力信号の大きさに基づいて、第１出力信号及び第２出力信号の何れか一方を選択して位置検出信号とする信号選択手段と、位置検出信号に基づいて光学スケールと連動する移動部材の位置情報を取得する位置情報取得手段とを備えて構成される。
【０００７】
本発明に係る光学式位置検出器では、第１発光部とそれに並設する第２発光部とを有するので、それぞれの発光部に対してその並設方向に相対移動する光学スケールへ、周期的光学パターンへの照射位置が異なるように被検出光をそれぞれ出射することができる。このため、受光部により例えば位相差のある２つの周期的な出力信号を得ることが可能となる。そして、信号選択手段により、出力信号の大きさ（信号値）に基づいて２つの出力信号のうち位置検出信号となる１つの出力信号を選択することができるので、移動部材の位置の変化（移動部材の移動）に対して信号値の変動が大きな出力信号を検出位置ごとに選択して当該検出位置を示す位置検出信号とすることが可能となる。このように、位相差のある２つの出力信号を用いることで、発光部、光学パターン及び受光部に対して微細な加工を施すことなく、移動部材の移動に対して信号値の変動が大きな位置検出信号を得ることができる。よって、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【０００８】
ここで、第１発光部と第２発光部との間隔、及び、並設方向における第１領域からなるパターン幅及び第２領域からなるパターン幅は、第１出力信号と第２出力信号との位相差が９０度となるように設定されることが好適である。
【０００９】
このように構成することで、位置検出領域内において、一方の出力信号のうち移動部材の移動に対して信号値の変動が小さくなる波形部分と、他方の出力信号のうち移動部材の移動に対して信号値の変動が大きくなる波形部分とを適切に重ね合わせることができる。このため、位置検出領域内のどの検出位置においても移動部材の移動に対して信号値の変動が大きい出力信号を得ることが可能となる。よって、精度の良い位置情報を取得することができる。
【００１０】
また、信号選択手段は、第１出力信号の大きさが第１所定値以上である場合かつ第１所定値より大きい第２所定値以下である場合には、第１出力信号を選択して位置検出信号とし、第１出力信号の大きさが第１所定値未満である場合又は第２所定値を超える場合には、第２出力信号を選択して位置検出信号とすることが好適である。
【００１１】
このように構成することで、例えば、出力信号の周期的な定振幅の波形がなだらかとなり始める信号値を第１所定値、第２所定値とし、出力信号の大きさと第１所定値及び第２所定値との大小関係を用いて、移動部材の移動に対して信号値の変動が大きい出力信号を選択して位置検出信号とすることができるので、精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【００１２】
また、信号選択手段は、第１出力信号に係る波形の両振幅の中心値と第１出力信号の大きさとの差分の絶対値を第１判定値とし、第２出力信号に係る波形の両振幅の中心値と第２出力信号の大きさとの差分の絶対値を第２判定値とし、第１判定値が第２判定値以下の場合には、第１出力信号を選択して位置検出信号とし、第１判定値の大きさが第２判定値を超える場合には、第２出力信号を選択して位置検出信号とすることが好適である。
【００１３】
このように構成することで、例えば、第１出力信号と第２出力信号との位相差が９０度でない場合であっても、精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【００１４】
また、第１発光部及び第２発光部は、第１被検出光と第２被検出光とを交互に出射するように動作することが好適である。このように構成することで、第１発光部及び第２発光部から出射された被検出光に関する光を１つの受光部により受光することが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明に係る光学装置は、上述した光学式位置検出器を備えて構成される。この光学装置によれば、上述した光学式位置検出器を備えていることから、光学部材の位置情報を簡易な構成で精度良く取得することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概要図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置を示す断面図である。
【図３】図２のIII−IIIにおける被駆動部材の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る撮像装置におけるアクチュエータ駆動回路図である。
【図５】図２の圧電素子に入力される駆動信号の波形図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器の模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器の構成及び出力電圧信号を説明する概要図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器のフォトリフレクタ駆動回路図である。
【図９】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器の駆動信号である。
【図１０】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器の出力電圧信号を説明する概要図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る撮像装置のＡ／Ｄ変換を説明するための概要図である。
【図１２】第１実施形態に係る光学式位置検出器の切り替え動作前後の電圧信号である。
【図１３】第１実施形態に係る光学式位置検出器の調整動作前後の電圧信号である。
【図１４】本発明の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】出力電圧信号の信号値の変位を説明する概要図である。
【図１６】第２実施形態に係る光学式位置検出器の切り替え動作前後の電圧信号である。
【図１７】第１実施形態に係る光学式位置検出器の切り替え動作前後の電圧信号である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
（第１実施形態）
本実施形態に係る撮像装置（光学装置）は、例えば屈曲光学系を有する撮像装置に好適に採用されるものである。最初に、本実施形態に係る撮像装置について概要を説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置の撮像光学系を示す概要図である。
【００２０】
図１に示す撮像装置は、光軸Ｏを屈曲させる屈曲光学系が適用されており、ズームレンズユニット部１６、撮像素子８２及び制御部（信号選択手段、位置情報取得手段）８１を備えている。ズームレンズユニット部１６は、撮像装置の撮像光学系を有しており、固定レンズ１０５、プリズム１０４、移動レンズ（移動部材、光学部材）９０、１０２及び固定レンズ１０１を備えている。また、制御部８１は、撮像装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ（CentralProcessing Unit）６２、ＩＳＰ（Image Signal Processing）６０、素子駆動回路６１、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable PROM）６４及びドライバ６５を備えている。
【００２１】
移動レンズ９０，１０２には、ズーム用のアクチュエータ（駆動源）１０、オートフォーカス（ＡＦ）用のアクチュエータ（駆動源）１５が駆動源としてそれぞれ接続されている。各アクチュエータ１０、１５が駆動することによって移動レンズ９０、１０２が光軸Ｏに沿って移動し、ズーム機能及びオートフォーカス機能が実現される。各アクチュエータ１０，１５は、ドライバ６５に接続されており、ドライバ６５及びＣＰＵ６２によって駆動制御が行われる。
【００２２】
撮像素子８２は、光軸Ｏ上に配設されており、ズームレンズユニット部１６の撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段である。撮像素子８２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device image sensor）により構成され、ＩＳＰ６０に接続されている。
【００２３】
ズームレンズユニット部１６へ入射された被写体１０６の像は、固定レンズ１０５、プリズム１０４を介して屈曲され、移動レンズ９０、移動レンズ１０２、固定レンズ１０１を介して撮像素子８２に到達し、ＩＳＰ６０及びＣＵＰ６２によって画像として処理される。
【００２４】
ここで、移動レンズ９０、１０２のレンズ位置は、ズームレンズユニット部１６に備わる位置検出素子（光学式位置検出器）８３，８４により検出される。すなわち、各位置検出素子８３，８４は、レンズ位置検出手段として機能する。位置検出素子８３，８４は、素子駆動回路６１に接続されており、素子駆動回路６１によって駆動制御される。各位置検出素子８３，８４が検出した光強度は、素子駆動回路６１を介して出力信号とされ、ＣＰＵ６２が有するＡ／Ｄ変換部６３によりＡ／Ｄ変換される。
【００２５】
ＣＰＵ６２及びドライバ６５は、Ａ／Ｄ変換された出力信号及びＥＥＰＲＯＭ６４に格納された情報等に基づいて、フィードバック的に各アクチュエータ１０、１５の駆動制御を行う。なお、ＥＥＰＲＯＭ６４には、例えば調整時の測定によって得られたズーム位置、ＡＦ位置に対する出力信号が記憶されている。このように、撮像装置のレンズ駆動手段は、位置検出手段と連携して動作可能に構成されている。
【００２６】
次に、上述した各構成の詳細について説明する。なお、以下では説明理解の容易性を考慮して、移動レンズ９０を例に詳細を説明する。
【００２７】
まず、撮像装置のレンズ駆動手段から詳細を説明する。図２は、移動レンズ９０の駆動装置の断面図である。図２に示す駆動装置は、圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材（移動部材）３を駆動軸２に沿って移動させる装置である。
【００２８】
圧電素子１は、駆動信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子１は、制御部８１に接続され、ドライバ６５により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子１には、二つの入力端子１１ａ，１１ｂが設置される。この入力端子１１ａ，１１ｂに印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。なお、電気機械変換素子としては駆動信号の入力により伸縮するものであれば、導電性高分子からなる材料や形状記憶合金等、圧電素子１以外のものを用いてもよい。
【００２９】
駆動軸２は、圧電素子１の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子１に取り付けられている。例えば、駆動軸２の一端が圧電素子１に当接され接着剤２１を用いて接着されている。この駆動軸２は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸２は、固定枠４から内側へ延びる仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃは、被駆動部材３の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸２の支持部材としても機能している。固定枠４は、圧電素子１、駆動軸２及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
【００３０】
駆動軸２の材質は、軽く高剛性のものが適している。なお、駆動軸２の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
【００３１】
仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃには、駆動軸２を貫通させる貫通孔４ａがそれぞれ形成されている。仕切り部４ｂは、駆動軸２の圧電素子１取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸２の基端箇所を支持している。仕切り部４ｃは、駆動軸２の先端箇所を支持している。駆動軸２は、圧電素子１に取り付けられることにより、圧電素子１の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
【００３２】
なお、図２では、駆動軸２を仕切り部４ｂ、４ｃによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸２をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部４ｂの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｃにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部４ｃの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｂにより基端箇所のみで支持されることとなる。
【００３３】
また、図２では、駆動軸２を支持する仕切り部４ｂ、４ｃが固定枠４と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部４ｂ、４ｃは固定枠４と別体のものを固定枠４に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
【００３４】
被駆動部材３は、駆動軸２に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材３は、駆動軸２に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸２の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸２に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸２が移動することにより、慣性により被駆動部材３がその位置を維持し、その被駆動部材３に対し相対的に駆動軸２が移動する。
【００３５】
圧電素子１は、支持部材５により固定枠４に取り付けられている。支持部材５は、圧電素子１をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子１と固定枠４との間に配設されている。この場合、支持部材５により圧電素子１をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材５は、圧電素子１を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
【００３６】
このように支持部材５によりアクチュエータ１０が圧電素子１の伸縮方向に対し側方側から支持されており、アクチュエータ１０の両端は圧電素子１の伸縮方向へ移動可能な自由端となっている。このため、アクチュエータ１０が駆動しても圧電素子１の伸縮による振動が固定枠４側へ伝達されにくい構造となっている。従って、アクチュエータ１０の駆動信号をアクチュエータ１０自体の共振周波数に関連づけて設定することが有効となっている。
【００３７】
支持部材５は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材５は、圧電素子１を挿通させる挿通孔５ａを形成して構成され、その挿通孔５ａに圧電素子１を挿通させた状態で固定枠４に組み付けられている。支持部材５の固定枠４への固着は、接着剤２２による接着により行われる。また、支持部材５と圧電素子１の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材５を弾性体によって構成することにより、圧電素子１をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。図２において、支持部材５が圧電素子１の両側に二つ図示されているが、この支持部材５、５は環状の支持部材５の断面をとることによって二つに図示されたものである。
【００３８】
なお、支持部材５の固定枠４への固着及び圧電素子１への固着は、固定枠４と圧電素子１の間に支持部材５を圧入し、支持部材５の押圧によって行ってもよい。例えば、支持部材５を弾性体により構成し、かつ、固定枠４と圧電素子１の間より大きく形成して、その間に圧入して設置する。これにより、支持部材５は、固定枠４及び圧電素子１に密着して配設される。この場合、圧電素子１は、支持部材５により伸縮方向に直交する方向の両側から押圧される。これによって、圧電素子１が支持される。
【００３９】
また、ここでは支持部材５をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材５をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠４と圧電素子１の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子１を固定枠４に対し支持してもよい。
【００４０】
被駆動部材３には、レンズ枠９１を介して移動レンズ９０が取り付けられている。移動レンズ９０は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ９０は、被駆動部材３と一体的に設けられ、被駆動部材３と共に移動するように設けられている。移動レンズ９０の光軸Ｏ上には、図１を用いて説明したように固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。この移動レンズ９０として、例えばズームレンズが用いられる。
【００４１】
圧電素子１の端部には、錘部材６が取り付けられている。錘部材６は、圧電素子１の伸縮力を駆動軸２側へ伝達させるための部材であって、圧電素子１の駆動軸２が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。
【００４２】
この錘部材６は、アクチュエータ１０の一部を構成する部品である。錘部材６としては、駆動軸２より重いものが用いられる。
【００４３】
錘部材６の材質は、圧電素子１及び駆動軸２よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。なお、錘部材６と圧電素子１とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００４４】
また、錘部材６は、固定枠４に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材６は、圧電素子１の自由端に取り付けられ、固定枠４に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠４に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
【００４５】
図３は、図２のIII−IIIにおける被駆動部材３の摩擦係合部分の断面図である。図３に示すように、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２を押圧することにより、駆動軸２に取り付けられている。例えば、被駆動部材３には、駆動軸２を位置決めするためのＶ字状の溝３ａが形成される。その溝３ａには、断面Ｖ字状の摺動板３ｂが配置され、その摺動板３ｂを介して駆動軸２が被駆動部材３に押圧される。
【００４６】
また、板バネ７と被駆動部材３との間には、断面Ｖ字状の摺動板３ｃが配設され、板バネ７は、この摺動板３ｃを介して被駆動部材３を押圧する。このため、摺動板３ｂ、３ｃが互いに凹部側を向き合わせて配置され、駆動軸２を挟んで設けられている。Ｖ字状の溝３ａ内に駆動軸２を収容することにより、被駆動部材３を安定して駆動軸１４に取り付けることができる。
【００４７】
板バネ７としては、例えば、断面Ｌ字状の板バネ材が用いられる。板バネ７一辺を被駆動部材３に掛止させ、他の一辺を溝３ａの対向位置に配することにより、他の一辺により溝３ａに収容される駆動軸２を被駆動部材３との間に挟み込むことができる。
【００４８】
このように、被駆動部材３は、板バネ７により被駆動部材３を駆動軸２側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動軸２に対し摩擦係合される。すなわち、被駆動部材３は、駆動軸２に対し被駆動部材３が一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。
【００４９】
また、断面Ｖ字状の摺動板３ｂ、３ｃにより駆動軸２を挟み込むことにより、被駆動部材３が駆動軸２に複数箇所で線接触することになり、駆動軸２に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材３が駆動軸２に係合しているため、実質的に被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
【００５０】
次に、上述したアクチュエータ１０の動作制御を行うドライバ６５の詳細について説明する。ドライバ６５は、圧電素子１を作動させる駆動回路を有している。図４は、圧電素子１を作動させる駆動回路８５の回路図である。この駆動回路８５は、圧電素子１のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子１に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路８５は、ＣＰＵ６２から制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子１の駆動用電気信号を出力する。駆動回路８５は、例えば入力段を論理回路Ｕ１〜Ｕ３により構成し、出力段に電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２を備えたものが用いられる。トランジスタＱ１，Ｑ２は、出力信号として、Ｈｉ出力（高電位出力）、Ｌｏ出力（低電位出力）及びＯＦＦ出力（オフ出力、オープン出力）を出力可能に構成されている。なお、図４に示す駆動回路は、圧電素子１を作動させるための回路の一例であり、これ以外の回路を用いて圧電素子１を作動させてもよい。
【００５１】
図５に駆動回路８５から出力される駆動信号の一例を示す。図５（ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図２において右方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号であり、図５（ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図２において左方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号である。
【００５２】
図５（ａ）、（ｂ）の駆動信号において、Ａｏｕｔの信号が圧電素子１の一方の入力端子１１ａに入力され、Ｂｏｕｔの信号が圧電素子１の他方の入力端子１１ｂに入力される。このため、ＡｏｕｔとＢｏｕｔとの電位差が圧電素子１の入力電圧となる。
【００５３】
図５の駆動信号は矩形波であるが、実際に圧電素子１に入力される波形は、圧電素子１のキャパシタ成分により三角波状となる。このため、駆動信号のハイ、ローのデューティー比が５０％でなければ、矩形状の駆動信号の入力によって圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００５４】
これらの図５（ａ）、（ｂ）の駆動信号は、パルス信号であり、アクチュエータ１０の駆動時における信号である。１パルスごとの信号が連続してアクチュエータ１０に入力されることにより、連続駆動が行われることとなる（駆動状態）。なお、アクチュエータ１０に入力される信号は、図５に示すものに限られるものではなく、パルス信号でなく鋸歯波状の信号や三角波状の信号などであってもよい。
【００５５】
一方、アクチュエータ１０の休止時における信号は、図示していないが、圧電素子１の二つの端子に入力される電位差がゼロとなる信号である。また、電位差がゼロとなる休止時の入力信号は、図５（ａ）、（ｂ）に示す駆動時の入力信号における１パルスの周期時間以上の長い時間で電位差がゼロとなる信号とすることが好ましい。このような信号がアクチュエータ１０に入力されることにより、駆動が休止されることとなる（休止状態）。
【００５６】
また、ドライバ６５は、駆動回路８５を制御してアクチュエータ１０へ出力する駆動信号の波形を変更する機能を有している。例えば、ドライバ６５は、単位時間あたりのパルス数を変更することによって駆動信号の波形の変更を行う。例えば、パルスを間引いたりパルス間隔を変更したりすることにより単位時間あたりのパルス数を変更する。さらに、被駆動部材３を移動させる際に、単位時間あたりのパルス数を変更する場合には、１パルスごとの信号が連続する期間の後に、ＡｏｕｔとＢｏｕｔとの電位差がゼロ（又はＡｏｕｔとＢｏｕｔがオープン）となる期間を、１パルスの周期時間以上の長い時間設け、両期間が交互に繰り返されるように駆動信号の波形の変更を行う。すなわち、連続するパルス信号（駆動命令）と、電位差が０となる信号（休止命令）とが交互に繰り返し出力されるように駆動信号の波形を変更する。
【００５７】
次に、撮像装置のレンズ位置検出手段を説明する。図２に示すように、撮像装置にはレンズ位置検出手段として光学式の位置検出素子８３が設けられている。位置検出素子８３は、反射板（光学スケール）８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂを備えている。反射板８３ａは、被駆動部材３と連動するレンズ枠９１に取り付けられており、フォトリフレクタ８３ｂに対して相対移動可能に構成されている。また、反射板８３ａは、移動レンズ９０の移動領域内においてフォトリフレクタ８３ｂと対向するように設けられている。
【００５８】
反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂの構成について、図６を用いて詳細に説明する。図６は、位置検出器の構成及びレンズ位置に対応した出力電圧信号を模式的に示す図である。図６では、説明理解の容易性を考慮して反射板８３ａを大きく強調している。また、図６において、移動レンズ９０は、駆動軸２の先端側における装置端Ｘ１近傍から圧電素子１側における装置端Ｘ２近傍までの領域Ｌ１〜Ｌ３を移動可能に構成されている。ワイド端は焦点距離を最も短く設定するレンズ位置であり、テレ端は焦点距離を最も長く設定するレンズ位置である。ワイド端からテレ端までの領域が、移動レンズ９０が適切な結像を行える撮影領域Ｌ２である。撮影領域Ｌ２以外の領域Ｌ１，Ｌ３は、移動レンズ９０が移動可能な領域であるが移動レンズ９０がズームレンズとしての機能を十分発揮することができない領域である。また、説明理解の容易性を考慮して、図６の左方向をワイド端方向、図６の右方向をテレ端方向とする。
【００５９】
図６に示すように、反射板８３ａのフォトリフレクタ８３ｂに対向する面には、移動レンズ９０の移動位置に対応した光学パターンが形成されている。この光学パターンは、フォトリフレクタ８３ｂからの出射光（被検出光）ｙ１，ｙ２に対する反射率が小さい領域（黒領域）と、フォトリフレクタ８３ｂからの出射光ｙ１，ｙ２に対する反射率が黒パターンよりも大きい領域（白領域）とからなり、移動レンズ９０の移動方向に沿って白領域と黒領域が交互に配置された白黒パターン（位置検出パターン）である。光学パターンの両端には、移動レンズ９０の移動領域の終端を示す原点検出領域Ｂ１，Ｂ２が形成されている。原点検出領域Ｂ１は、例えば黒領域の反射率よりも小さく、原点検出領域Ｂ２は、例えば白領域の反射率よりも大きく形成されている。なお、ここでは白領域及び黒領域の移動レンズ９０移動方向のパターン幅が同一として説明するが、必ずしも同一でなくてもよい。また、パターン周期は、要求される検出領域に応じて設定される。
【００６０】
フォトリフレクタ８３ｂは、図１に示すズームレンズユニット部１６側に反射板８３ａに対向して設けられており、反射板８３ａに対して相対的に固定されるように配置されている。また、フォトリフレクタ８３ｂは、図６に示すように、発光する発光素子（発光部８３ｄ，８３ｅ）、及び受光する受光素子（受光部８３ｃ）を備えている。
【００６１】
また、反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂは、移動レンズ９０が移動可能な領域Ｌ１〜Ｌ３内では、移動レンズ９０がどの位置に移動してもフォトリフレクタ８３ｂから出射される出射光ｙ１，ｙ２が反射板８３ａの光学パターンに照射されるように配置されている。また、反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂは、移動レンズ９０が撮影領域Ｌ２の境界であるワイド端（位置Ｗ）、テレ端（位置Ｔ７）に到達すると、出射光ｙ１，ｙ２のうち何れか一方の照射領域の中心と、反射板８３ａの白領域又は黒領域の中心とが一致するように配置されている。さらに、反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂは、移動レンズ９０が移動終点（装置端Ｘ１近傍）に到達すると、フォトリフレクタ８３ｂから出射される光ｙ１，ｙ２が、光学パターンの両端の白領域Ｂ１あるいは黒領域Ｂ２のみに照射されるように配置されている。
【００６２】
次に、フォトリフレクタ８３ｂの詳細な構成を説明する。図７（ａ）は、フォトリフレクタ８３ｂの詳細な構成を示す図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すフォトリフレクタ８３ｂに対向する光学パターンの一部拡大図である。図７（ａ）に示すように、発光部８３ｄ，８３ｅは間隔Ｈ３を空けて並設されている。この間隔Ｈ３の大きさについては後述する。そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、発光部８３ｄ，８３ｅは、白黒パターンの配列方向と同一方向となるように並設されている。すなわち、発光部８３ｄ，８３ｅの並設方向、白黒パターンの配列方向及び移動レンズ９０の移動方向は全て同一の方向とされる。
【００６３】
また、フォトリフレクタ８３ｂの発光部８３ｄ，８３ｅは、例えば、反射板８３ａでの移動レンズ９０移動方向における照射幅が白黒パターンの移動レンズ９０移動方向における白領域の幅Ｈ１（黒領域の幅Ｈ２）とほぼ同一となる出射光ｙ１，ｙ２を出射可能に構成されている。なお、発光部８３ｄ，８３ｅの出射口は、例えば図６に示すように円形に形成されており、出射口の径の大きさを変更することにより、照射幅が設定される。また、照射幅の大きさは、上記条件を満たす大きさであって、Ａ／Ｄ変換後に出力電圧信号の振幅が検出可能な範囲で設定される。この発光部８３ｄ，８３ｅが出射する出射光ｙ１，ｙ２として、例えば赤外光が用いられる。
【００６４】
また、受光部８３ｃは、反射板８３ａで反射される反射光の受光量（光強度）を検出する機能を有している。受光部の受光口は、例えば矩形に形成される。
【００６５】
次に、フォトリフレクタ８３ｂの動作回路について説明する。フォトリフレクタ８３ｂは、例えば図８に示すように、２つの発光部により発光された光の反射光を受光部で受光して、光強度を電圧信号（出力信号）として検出する。そして、ＣＰＵ６２が有するＡ／Ｄ変換部６３によりＡ／Ｄ変換される。また、フォトリフレクタ８３ｂは、図１に示す素子駆動回路６１に接続されており、素子駆動回路６１により発光部８３ｄ，８３ｅが反射板８３ａへ出射光ｙ１，ｙ２を所定のタイミングで出射可能に構成されている。
【００６６】
ここで、素子駆動回路６１が発光部８３ｄ，８３ｅ及び受光部８３ｃへ出力する駆動信号を説明する。図９（ａ）は発光部８３ｄの駆動信号、図９（ｂ）は発光部８３ｅの駆動信号、図９（ｃ）は受光部８３ｃの駆動信号である。発光部８３ｄ，８３ｅの駆動信号は、発光部８３ｄ，８３ｅが同時に出射光ｙ１，ｙ２を出射しないように駆動させるものである。例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、各駆動信号は、デューティー比が５０％であって、位相差が１８０度とされる。図９（ａ）、（ｂ）に示す駆動信号により、出射光ｙ１，ｙ２が交互に出射されるように発光部８３ｄ，８３ｅが制御される。また、図９（ｃ）に示す駆動信号により、受光部８３ｃは継続して駆動される。
【００６７】
次に、受光部８３ｃが出力する電圧信号について説明する。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示す反射板８３ａがフォトリフレクタ８３ｂに対して相対移動した場合の出力電圧信号を示すものである。図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、発光部８３ｄの出射光ｙ１に対して出力電圧信号Ｙ１が検出され、発光部８３ｅの出射光ｙ２に対して出力電圧信号Ｙ２が検出される。図７（ｃ）に示す出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の一部を拡大したものが図１０である。図１０に示すように、受光部８３ｃが出力する電圧信号Ｙ１，Ｙ２は、発光部８３ｄ，８３ｅにより交互に出力された出射光ｙ１，ｙ２に対応して、交互に出力される。
【００６８】
各出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、照射領域における白領域の占める割合に応じて変化する。例えば、照射領域における白領域の占める割合が大きくなるほど照射領域における出射光ｙ１，ｙ２に対する反射率が大きくなる。このため、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の各信号値は、照射領域における白領域の占める割合が大きくなるほど大きくなる。すなわち、反射板８３ａの白領域の中心が照射領域の中心に位置した時に、移動領域の装置端近傍を除く領域内において、照射領域における出射光に対する反射率が最も高くなり、撮影領域Ｌ２において出力電圧信号の信号値が最も大きくなる。反対に、反射板８３ａの黒領域の中心が照射領域の中心に位置した時に、移動領域の装置端近傍を除く領域内において、撮影領域Ｌ２において出力電圧信号の信号値が最も小さくなる。このため、周期的な白黒パターンを有する反射板８３ａがフォトリフレクタ８３ｂに対して相対的に移動すると、図６及び図７（ｃ）に示すように出力電圧信号は周期的に変化した信号となる。
【００６９】
また、図６及び図７（ｃ）に示すように、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２は、位相が異なる信号となる。この位相差は、発光部８３ｄと発光部８３ｅとの間隔Ｈ３、及び光学パターンの周期（パターン幅）により設定される。ここで、光学パターンの白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅Ｈ２が既に決定している場合には、出力電圧信号Ｙ１と出力電圧信号Ｙ２との位相差は間隔Ｈ３で調整される。例えば、図７（ｃ）に示すように位相差が９０度となるように発光部８３ｄ，８３ｅの間隔Ｈ３が調整される。例えば、発光部８３ｄ，８３ｅの間隔Ｈ３が、光学パターンの白領域の幅Ｈ１又は黒領域の幅Ｈ２の半分となるように調整される。なお、以下では、装置端近傍を除く移動領域に対応する出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２（周期的波形部分）において、移動によって増加し減少する信号値の変化点、及び、減少し増加する信号値の変化点を極値という。
【００７０】
次に、移動レンズ９０の位置と出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２との関係について説明する。図６に示すように、移動レンズ９０が移動可能な領域Ｌ１〜Ｌ３内において、移動レンズ９０がワイド端方向（図６左方向）あるいはテレ端方向（図６右方向）に移動すると、それに応じて反射板８３ａがフォトリフレクタ８３ｂに対して相対移動し、フォトリフレクタ８３ｂにより照射される反射板８３ａの領域が変化する。すなわち、照射領域（照射幅）に含まれる白領域及び黒領域の配分が、反射板８３ａの移動位置に応じて変化する。このため、フォトリフレクタ８３ｂは、移動レンズ９０の移動位置に応じて図６に示すように正弦波の電圧信号を出力する。
【００７１】
一方、移動レンズ９０が、装置端Ｘ１近傍に移動すると、図６に示すように、フォトリフレクタ８３ｂは、領域Ｌ４，Ｌ２，Ｌ５での正弦波の出力電圧信号の振幅における下限値Ｖ０ＭＩＮよりも小さな電圧Ｖ１、上限値Ｖ０ＭＡＸよりも大きな電圧Ｖ２を出力する。
【００７２】
次に、Ａ／Ｄ変換部６３が行う出力電圧信号のＡ／Ｄ変換について説明する。光強度は電圧信号として検出された後、ＣＰＵ６２が有するＡ／Ｄ変換部６３によりＡ／Ｄ変換される。出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のＡ／Ｄ変換は、例えば、図１０に示すように、交互に行われる。出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のＡ／Ｄ変換の処理内容は同様であるので、以下では説明理解の容易性を考慮して、出力電圧信号Ｙ１のＡ／Ｄ変換を説明する。図１１は、出力電圧信号Ｙ１のＡ／Ｄ変換を説明するための概要図である。Ａ／Ｄ変換部６３は、図１１に示すように、隣り合う極値間の長さＨ５を所定の個数で分割してサンプリングし、Ａ／Ｄ変換する。長さＨ５として例えば３００μｍ、分割個数として例えば６０分割が用いられる。
【００７３】
次に、撮像装置の信号選択手段について説明する。制御部８１は、Ａ／Ｄ変換部６３がＡ／Ｄ変換した出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の中から、移動レンズ９０の位置情報の取得に用いる出力電圧信号を選択する機能を有している。例えば、制御部８１は、所定の位置において得られた出力電圧信号Ｙ２の信号値が第１判定電圧以上の場合、かつ、第１判定電圧より大きい第２判定電圧以下の場合には、出力電圧信号Ｙ２を選択する機能を有している。他方、制御部８１は、所定の位置において得られた出力電圧信号Ｙ２の信号値が第１判定電圧未満の場合、又は、第２判定電圧を超える場合には、出力電圧信号Ｙ１を選択する機能を有している。ここで、第１、第２判定電圧としては、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値の変化量が小さくなる極値近傍の波形部分が位置検出信号に含まれないように、例えば、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の周期的な定振幅の波形がなだらかとなり始める信号値が用いられる。例えば、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の傾きの絶対値が所定値以下となる信号値を設定すればよい。この機能により、例えば、図１２（ａ）に示すように、９０度位相がずれた出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２を得た場合には、制御部８１は、所定の位置において得られた出力電圧信号Ｙ２の信号値が第１判定電圧Ｖ５以上の場合、かつ、第２判定電圧Ｖ６以下の場合であるか否かを判定し、条件式が肯定された場合には出力電圧信号Ｙ２を選択し、条件式が否定された場合には出力電圧信号Ｙ１を選択する（第１判定電圧Ｖ５＜第２判定電圧Ｖ６）。すなわち、一方の出力電圧信号の傾きの絶対値が小さくなる位置では、他方の出力電圧信号を選択することで、全ての検出領域で移動量に対する変化量が大きな出力電圧信号を用いて位置を特定することができる。図１２（ａ）に示す移動位置に依存した２つの出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２は、上記機能により、図１２（ｂ）に示すように、移動位置に応じて位置検出に用いられる出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２が切り替えられ、移動位置に依存しつつも不連続な１つの出力電圧信号とされる。そして、制御部８１は、この出力電圧信号を用いて移動レンズ９０の位置情報を取得する機能を有している。
【００７４】
次に、移動レンズ９０の位置を検出する動作について説明する。位置検出動作は、制御部８１により実行される。
【００７５】
最初に、移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍に到達させたことを検知する動作を、図６を用いて説明する。素子駆動回路６１は、移動レンズ９０の駆動とともに、図９に示す駆動信号を用いて、フォトリフレクタ８３ｂの発光部８３ｄ，８３ｅから出射光ｙ１，ｙ２をそれぞれ交互に出力させ、反射板８３ａからの反射光の強度を受光部８３ｃで出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２に変換する。出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のそれぞれの信号値が所定のしきい値Ｖ３より大きい場合には、移動レンズ９０の位置は装置端Ｘ１近傍であると検知する。このしきい値Ｖ３は、出力電圧信号Ｙ１の振幅における下限値Ｖ０ＭＩＮよりも小さく、電圧Ｖ１よりも大きい値が用いられる。
【００７６】
次に、移動レンズ９０をワイド端（位置Ｗ）に到達させたことを検知する動作を説明する。移動レンズ９０をワイド端に到達させると、反射板８３ａの白領域の中心が出射光ｙ１，ｙ２何れか一方の照射領域の中心に位置する。出力電圧信号Ｙ１と出力電圧信号Ｙ２との位相差が９０度であるので、ワイド端での出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値は、一方が極値となり他方が変曲点（中心電圧ＶＴ）となる。そして、制御部８１は、Ａ／Ｄ変換された出力電圧信号Ｙ２の信号値が第１判定電圧Ｖ５以上かつ第２判定電圧Ｖ６以下である場合には、位置情報を示す出力電圧信号として出力電圧信号Ｙ２を選択し、そうでない場合には位置情報を示す出力電圧信号として出力電圧信号Ｙ１を選択する。以下では、説明理解の容易性を考慮して、図１２（ａ）に示すように、９０度の位相差を有する出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２が得られるものとし、半振幅の略３／４の電圧値を中心電圧から減算した値を第１判定電圧Ｖ５、半振幅の略３／４の電圧値を中心電圧に加算した値を第２判定電圧Ｖ６とする。そして、ワイド端での出力電圧信号Ｙ１の信号値が極値、出力電圧信号Ｙ２の信号値が変曲点となる場合を説明する。この場合、ワイド端での出力電圧信号Ｙ２は、第１判定電圧Ｖ５以上及び第２判定電圧Ｖ６以下であるので、位置検出のための出力電圧信号として出力電圧信号Ｙ２が選択される。このため、ワイド端は、出力電圧信号Ｙ２の大きさではなく、原点を基準として数えた出力電圧信号Ｙ２の変曲点の数によって特定することができる。ここで、制御部８１のＥＥＰＲＯＭ６４には、移動レンズ９０移動位置に対する出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２が予め測定されて記録されている。すなわち、ＥＥＰＲＯＭ６４には、原点を基準位置とした周波数や波長数が出力電圧値と共に記録されている。基準位置（原点）としては、例えばワイド端側の装置端Ｘ１近傍に設けられた位置Ｐ１が用いられる。ＥＥＰＲＯＭ６４に記録された出力電圧信号を参照することにより、例えばワイド端での出力電圧信号Ｙ２がワイド端側の位置Ｐ１から数えて何個目の変曲点に相当するのか認識することができる。このため、位置Ｐ１を基準として位置Ｗを一意に特定することができる。例えば、ワイド端側へ移動レンズ９０を移動させて位置Ｐ１に到達した後に、テレ端側へ移動レンズ９０を移動させ、ＥＥＰＲＯＭ６４に記録された数の変曲点を検出した際に、移動レンズ９０の位置はワイド端であると検知する。なお、図６に示すように、テレ端（位置Ｔ７）での出力電圧信号の信号値、位置Ｔ１〜Ｔ６での出力電圧信号の信号値は、出力電圧信号Ｙ２の変曲点に相当するため、移動レンズ９０がワイド端に到達したことを検知する動作と同様の動作で位置検出することができる。なお、基準位置として、テレ端側の装置端Ｘ２近傍の位置Ｐ２を用いてもよい。
【００７７】
次に、上述した位置Ｗ、Ｔ１〜Ｔ７以外の位置検出動作を説明する。これらの位置は、装置端Ｘ１近傍の原点Ｐ１を基準位置とした出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の極値（又は変曲点）の数と、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値とに基づいて一意に特定する。制御部８１は、例えば、ワイド端側へ移動レンズ９０を移動させて装置端Ｘ１近傍に到達した後に、テレ端側へ移動レンズ９０を移動させて、極値（又は変曲点）の数及び出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値を測定する。ここで、制御部８１は、Ａ／Ｄ変換された出力電圧信号Ｙ２の信号値が第１判定電圧Ｖ５以上かつ第２判定電圧Ｖ６以下である場合には、位置情報を示す出力電圧信号として出力電圧信号Ｙ２を選択し、そうでない場合には位置情報を示す出力電圧信号として出力電圧信号Ｙ１を選択する。そして、ワイド端側の装置端Ｘ１近傍（原点Ｐ１）から測定地点までに存在した極値（又は変曲点）の数及び当該測定地点での選択した出力電圧信号の信号値と、ＥＥＰＲＯＭ６４に記録された移動レンズ９０移動位置に対する出力電圧信号とに基づいて、移動レンズ９０の移動位置を一意に特定し検出する。
【００７８】
上述したように、位置検出素子８３及び制御部８１は、移動レンズ９０が装置端Ｘ１近傍に位置することを出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値の大きさに基づいて検出し、移動レンズ９０がワイド端、テレ端等に位置することを、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち選択した１の出力電圧信号における装置端Ｘ１近傍（原点Ｐ１）から数えた極値（又は変曲点）の数に基づいて検出し、それ以外の位置については、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち選択した１の出力電圧信号における装置端Ｘ１近傍（原点Ｐ１）から数えた極値（又は変曲点）の数、及び、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち選択した１の出力電圧信号の信号値に基づいて検出する。このように、位置検出素子８３及び制御部８１により、移動レンズ９０の位置を検出することができる。
【００７９】
ところで、出力電圧信号の信号値に基づいて位置を検出する場合には、検出した出力電圧信号の信号値をＥＥＰＲＯＭ６４に記録された信号値と比較するため、温度変化や撮像装置の姿勢等に伴って出力電圧信号に変化が生じた場合には位置検出の精度が低下するおそれがある。そこで、本実施形態の位置検出素子８３を備える撮像装置は、位置検出素子８３の出力電圧信号の信号値を補正する機能を備えている。
【００８０】
例えば、制御部８１は、移動レンズ９０を撮影領域Ｌ２で移動させる前に、移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍へ移動させた後にワイド端に移動させる。そして、移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍からワイド端に移動させる際に、出力電圧信号の極値と極値との間（又は変曲点と変曲点との間）の実際の出力電圧信号ＹＲ１，ＹＲ２を、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２ごとにそれぞれ取得する。すなわち、移動領域Ｌ４における実際の出力電圧信号ＹＲ１，ＹＲ２を取得する。そして、例えば、ＥＥＰＲＯＭ６４に格納された出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２と実際に検出した出力電圧信号ＹＲ１，ＹＲ２とを比較して差分Δ１，Δ２を取得する。
【００８１】
そして、制御部８１は、算出した差分Δ１，Δ２を用いて、位置検出に用いる出力電圧信号の信号値を補正する。図１３（ａ）は、補正前の出力電圧信号である。制御部８１は、図１３（ａ）に示すように、出力電圧信号の所定点（図中の黒点）を調整点に設定する。そして、各調整点での出力電圧信号の信号値に差分Δ１，Δ２を加算する。例えば、Ａｎ（ｎ：整数）で示す調整点に対して差分Δ２を加算し、Ｂｎ（ｎ：整数）で示す調整点に対して差分Δ１を加算する。さらに、補正後の各調整点を結ぶように直線で近似する。このように調整して得られた出力電圧信号が図１３（ｂ）である。図１３（ｂ）に示す出力電圧信号を用いることで、温度変化等によって出力電圧信号の信号値が変化した場合であっても、温度変化等に伴う誤差を除去することができるので、ＥＥＰＲＯＭ６４に記録された信号値と対応させて撮影領域Ｌ２内の移動位置を特定することができる。
【００８２】
次に、位置検出結果を利用したアクチュエータ１０の駆動制御手段の動作について説明する。図１４は、本実施形態に係る位置検出器を備える撮像装置の動作を示すフローチャートである。図１４に示すフローチャートは、例えば撮像装置においてレンズ駆動を行うタイミングで繰り返し実行される。
【００８３】
図１４に示すように、撮像装置は、レンズ位置確認処理から開始する（Ｓ１０）。Ｓ１０では、位置検出素子８３及び制御部８１が移動レンズ９０の位置を検出する。制御部８１は、例えば、位置検出素子８３が出力した出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２に基づいて、何れか一方の出力電圧信号を選択して調整した後に、ＥＥＰＲＯＭ６４に記録された出力電圧信号と比較して移動レンズ９０の位置を検出する。Ｓ１０の処理が終了すると、目標位置確認処理へ移行する（Ｓ１２）。
【００８４】
Ｓ１２の処理では、例えば撮影者等から入力された情報等に基づいて、目標となるズーム量を入力する。Ｓ１２の処理が終了すると、差分算出処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００８５】
Ｓ１４の処理では、所定時刻における目標ズーム量（制御目標Ｍ）と、所定時刻における実際の移動量Ｓ１とを比較して差分を出力する。Ｓ１４の処理が終了すると、駆動制御へ移行する（Ｓ１６）。
【００８６】
Ｓ１６の処理では、Ｓ１４の処理で得られた差分に基づいてアクチュエータ１０に出力する駆動信号を制御する。ＣＰＵ６２は、Ｓ１４の処理で算出した差分に応じて、駆動信号を制御する。例えば、実際の移動量Ｓ１が目標ズーム量に比べて大きい場合には、移動速度を抑えるためにアクチュエータ１０の駆動と停止を繰り返す処理を行う。Ｓ１６の処理が終了すると、図１４に示す制御処理を終了する。
【００８７】
上述した図１４に示す制御処理を、所定のタイミングで繰り返し実行することで、移動レンズ９０の実際の移動量Ｓ１を、制御目標Ｍに近づくようにフィードバックさせることができる。すなわち、位置検出素子８３を用いてフィードバックしながら駆動制御することにより、制御目標Ｍに沿った移動量Ｓ１を得ることができる。また、位置検出素子８３を用いることにより、移動量に対する駆動時間を制御することができるので、一定速度でズーム駆動することが可能となる。
【００８８】
以上、第１実施形態に係る位置検出素子８３によれば、発光部８３ｄとそれに並設する発光部８３ｅとを有するので、それぞれの発光部８３ｄ，８３ｅに対してその並設方向に相対移動する反射板８３ａへ、周期的光学パターンへの照射位置が異なるように被検出光ｙ１，ｙ２をそれぞれ出射することができる。このため、受光部８３ｃにより例えば位相差のある２つの周期的な出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２を得ることが可能となる。そして、制御部８１により、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値に基づいて２つの出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち位置検出信号となる１つの出力電圧信号を選択することができるので、移動レンズ９０の移動に対して信号値の変動が大きな出力電圧信号を検出位置ごとに選択して当該検出位置を示す位置検出信号とすることが可能となる。例えば、図１５（ａ）に示すように、出力電圧値が正弦波であるとする。図１５（ｂ）は図１５（ａ）の変曲点付近の拡大図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）の極値付近の拡大図である。図１５（ｃ）に示すように、極値に近づくほど移動レンズ９０の移動量に対する信号値の変動量Ｑ２が小さくなる。このため、極値付近の信号値を用いて位置検出を行うと精度が低下するおそれがある。一方、図１５（ｂ）に示すように、変曲点付近における移動レンズ９０の移動量に対する信号値の変動量Ｑ１は、変動量Ｑ２に比べて大きいものとなる。このため、１の位置において位相差のある複数の出力電圧信号を検出し、移動レンズ９０の移動量に対する変動量が大きい出力電圧信号を選択することで、位置検出を精度良く行うことができる。また、位相差のある２つの出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２を用いることで、発光部、光学パターン及び受光部に対して微細な加工を施すことなく、移動レンズ９０の移動量に対して信号値の変動量が大きな位置検出信号を得ることができる。よって、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【００８９】
また、第１実施形態に係る位置検出素子８３によれば、発光部８３ｄと発光部８３ｅとの間隔Ｈ３、及び、並設方向における白領域からなるパターン幅Ｈ１及び黒領域からなるパターン幅Ｈ２は、出力電圧信号Ｙ１と出力電圧信号Ｙ２との位相差が９０度となるように設定されることができる。このため、撮影領域Ｌ２において、一方の出力電圧信号のうち移動レンズ９０の移動量に対する信号値の変動量が小さくなる波形部分と、他方の出力電圧信号のうち移動レンズ９０の移動量に対する信号値の変動量が大きくなる部分とを適切に重ね合わせることが可能となる。これにより、どの位置においても移動レンズ９０の移動量に対して出力信号の変動量が大きい出力信号を得ることができる。よって、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【００９０】
また、第１実施形態に係る位置検出素子８３によれば、制御部８１により、出力電圧信号Ｙ２の大きさが第１判定電圧Ｖ５以上である場合かつ第１判定電圧Ｖ５より大きな第２判定電圧Ｖ６以下である場合には、２つの出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち出力電圧信号Ｙ２を選択して位置検出信号とし、出力電圧信号Ｙ２の大きさが第１判定電圧Ｖ５未満である場合又は第２判定電圧Ｖ６を超える場合には、出力電圧信号Ｙ１を選択して位置検出信号とすることができる。このため、出力電圧信号の大きさと判定電圧Ｖ５，Ｖ６との大小関係を用いて、移動レンズ９０の移動量に対して信号値の変動量が大きくなる出力電圧信号を適切に選択して位置検出信号とすることができるので、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【００９１】
また、第１実施形態に係る位置検出素子８３によれば、発光部８３ｄ及び発光部８３ｅは、交互に被検出光ｙ１，ｙ２を出射するように動作することができるので、発光部８３ｄ及び発光部８３ｅから出射された被検出光ｙ１，ｙ２の反射光のそれぞれを１つの受光部８３ｃにより区別して受光することが可能となる。
【００９２】
さらに、第１実施形態に係る撮像装置は、位置検出素子８３を用いて、移動レンズ９０の位置情報を簡易な構成で精度良く取得することが可能となる。
【００９３】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る撮像装置及び位置検出素子は、第１実施形態に係る撮像装置及び位置検出素子８３とほぼ同様に構成され、制御部８１の出力電圧信号を選択する機能が相違する。この機能により、発光部８３ｄと発光部８３ｅとの間隔Ｈ３に誤差がある場合であっても、位置検出精度の低下を低減することが可能となる。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００９４】
制御部８１は、第１実施形態で説明した制御部８１とほぼ同様に構成され、第１実施形態で説明した制御部８１と比較して、１の位置で検出された複数の出力電圧信号の中から位置検出に用いる出力電圧信号を選択するための判定値を出力電圧信号ごとに算出し、算出した複数の判定値を用いて位置検出に用いる出力電圧信号を選択する機能を有する点が相違する。
【００９５】
最初に、制御部８１の有する判定値算出機能から説明する。制御部８１は、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の各中心電圧ＶＴと、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値との差分を算出する機能を有している。そして、制御部８１は、差分の絶対値を各中心電圧ＶＴにそれぞれ加算して判定値とする機能を有している。例えば、図１６（ａ）に示すように、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２を得たとする。この出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２は、同一の中心電圧ＶＴである。また、出力電圧信号Ｙ１と出力電圧信号Ｙ２との位相差は、発光部８３ｄ，８３ｅの配置のばらつきＬｅによって９０度からＬｅずれている。制御部８１は、図１６（ａ）に示す出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の中心電圧ＶＴと、当該出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２の信号値との差分を算出して中心電圧ＶＴに加算する。これにより、図１６（ｂ）に示すように、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち中心電圧ＶＴより小さい信号値のみを中心電圧ＶＴを中心として反転させた判定値Ｚ１，Ｚ２を得ることができる。
【００９６】
次に、制御部８１の有する信号選択機能を説明する。制御部８１は、算出した判定値Ｚ１、Ｚ２を用いて、複数の出力電圧信号の中から移動レンズ９０の位置情報を取得するために用いる出力電圧信号を選択する機能を有している。例えば、制御部８１は、所定の位置において得られた判定値Ｚ２が判定値Ｚ１以下の場合には、当該所定の位置での位置検出信号として出力電圧信号Ｙ２を選択する機能を有している。また、例えば、制御部８１は、所定の位置において得られた判定値Ｚ２が判定値Ｚ１より大きい場合には、当該所定の位置での位置検出信号として出力電圧信号Ｙ１を選択する機能を有している。図１６（ｂ）に示す判定値に基づいて判定することにより、移動位置に応じて位置検出に用いられる出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２が切り替えられ、図１６（ｃ）に示す出力電圧信号を得ることができる。その他の制御部８１の機能は第１実施形態と同様である。
【００９７】
ところで、第１実施形態で説明したように、出力電圧信号の信号値と判定電圧Ｖ５、Ｖ６との大小関係に基づいて、位置検出に用いる出力電圧信号を選択すると、図１７（ａ）に示す出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２から、移動位置に応じて位置検出に用いられる出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２が切り替えられ、図１７（ｂ）に示す出力電圧信号を得ることができる。しかし、図１７（ａ）に示すように発光部８３ｄ，８３ｅの配置のばらつきＬｅが存在すると、図１７（ｂ）に示す出力信号値には、判定電圧Ｖ５以上となる信号値、判定電圧Ｖ６未満となる信号値が含まれる。すなわち、移動レンズ９０の移動量に対する変化量の小さい出力電圧信号を用いて位置検出を実行することとなる。このため、位置検出精度が低下するおそれがある。
【００９８】
これに対して、第２実施形態に係る位置検出素子８３によれば、制御部８１は、出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２に係る波形の両振幅の中心電圧ＶＴと出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２との差分の絶対値を、中心電圧ＶＴに加算して判定値Ｚ１，Ｚ２とし、判定値Ｚ２が判定値Ｚ１値以下の場合には、出力電圧信号Ｙ２を選択して位置検出信号とし、判定値Ｚ２が判定値Ｚ１値より大きい場合には、出力電圧信号Ｙ１を選択して位置検出信号とすることができる。このように動作することで、例えば図１６（ｃ）に示す位置検出信号を取得することができる。図１６（ｃ）に示す位置検出信号は、図１７（ｂ）に示す位置検出に用いる出力電圧信号に比べて、移動量に対する変化量の小さい信号値を含んでいない。このため、第１実施形態に係る位置検出素子８３に比べて、移動レンズ９０の移動量に対して変動量が小さい出力電圧信号を位置検出信号としないようにすることができる。このため、例えば第１出力信号と第２出力信号との位相差が９０度でない場合であっても、簡易な構成で精度の良い位置情報を取得することが可能となる。
【００９９】
なお、上述した各実施形態は本発明に係る光学式位置検出装置及び光学装置の一例を示すものである。本発明に係る光学式位置検出装置及び光学装置は、これらの各実施形態に係る光学式位置検出装置及び光学装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る光学式位置検出装置及び光学装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【０１００】
例えば、上述した各実施形態では、ズーム用の移動レンズ９０の位置検出に適用する場合を説明したが、オートフォーカス用の移動レンズ１０２や、ズームレンズユニット部１６等の位置検出に適用してもよい。また、移動レンズ９０以外の物（例えばステージやプローブ等）を移動させる際の位置検出に適用してもよい。さらに、手振れ補正機構のように、光軸に直交する方向に駆動させる際の位置検出に適用してもよい。
【０１０１】
また、上述した各実施形態では、光学装置として撮像装置において好適に採用される例を説明したが、インクジェット式のプリントヘッドに採用してもよい。
【０１０２】
また、上述した各実施形態では、支持部材５を介し固定枠４に圧電素子１を取り付けて、圧電素子１の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子１の端部を直接固定枠４に取り付けるものであってもよい。
【０１０３】
また、上述した各実施形態では、位置検出素子８３として、反射板８３ａとフォトリフレクタ８３ｂとを用いる例を説明したが、スリット部材のように透過率の異なる光学パターン幅を有するスケールと、フォトリフレクタとを採用する場合であっても良い。
【０１０４】
また、上述した各実施形態では、Ａ／Ｄ変換部６３が出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２をＡ／Ｄ変換した後に制御部８１が位置検出に用いる出力電圧信号を選択する場合を説明したが、Ａ／Ｄ変換部６３が出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２をＡ／Ｄ変換する前に制御部８１が出力電圧信号Ｙ１，Ｙ２のうち位置検出に用いる出力電圧信号を選択してもよい。
【０１０５】
さらに、上述した各実施形態では、撮像装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータ、高分子アクチュエータ、形状記憶合金などの他の駆動部品を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、１０、１５…アクチュエータ（駆動源）、６２…ＣＰＵ（停止手段）、６５…ドライバ、８１…制御部、８３…位置検出素子（光学位置検出装置）、８３ａ…反射板（スケール部材）、８３ｂ…フォトリフレクタ、８３ｃ…受光部、８４ｄ，８４ｅ…発光部、９０…移動レンズ（移動部材）。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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