(57)【要約】【課題】簡易な構成で位置情報を適切に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１つの発光部と、発光部に対して所定方向に沿って相対移動する移動レンズ９０と連動し、被検出光ｙ１を反射させる光学パターンを有する１つの反射板８３ａと、反射板８３ａを透過し又は反射板８３ａで反射される被検出光ｙ１の光強度に基づいて出力電圧信号Ｙ１を出力する１つの受光部と、を備え、光学パターンは、移動レンズ９０の移動位置が原点である場合に反射される被検出光ｙ１の光強度を、移動レンズ９０の移動位置が原点以外である場合に反射される被検出光ｙ１の光強度とは異なるように構成することにより、１つの発光素子及び１つの受光素子で移動位置の検出及び原点位置を検出することができる。【選択図】図７
2010237047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出光を出射する発光部と、
前記発光部に対して所定方向に沿って相対移動する移動部材と連動し、前記被検出光を透過又は反射する光学パターンを有する光学スケールと、
前記光学スケールを透過する前記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被検出光の光強度に基づいて出力信号を出力する受光部と、
を備え、
前記光学パターンは、前記移動部材の移動位置が原点である場合に透過し又は反射される前記被検出光の光強度が、前記移動部材の移動位置が原点以外である場合に透過し又は反射される前記被検出光の光強度とは異なるように構成されること、
を特徴とする光学式位置検出器。
【請求項２】
前記光学パターンは、第１領域、及び前記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位置検出パターン、及び、前記所定方向において前記位置検出パターンのパターン幅より大きい幅を有する第１領域又は第２領域からなる原点検出領域を備え、
前記光学スケール及び前記発光部は、前記移動部材の移動位置が原点以外である場合には前記位置検出パターンに被検出光が照射され、前記移動部材の移動位置が原点である場合には前記原点検出領域に被検出光が照射されるように配置されており、
前記所定方向において、前記発光部が前記光学スケールへ出射する被検出光の照射幅は、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よりも大きく、かつ、前記第１領域からなるパターン幅と前記第２領域からなるパターン幅とを加算したパターン幅よりも小さいこと、
を特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出器。
【請求項３】
前記光学パターンは、第１領域、及び前記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位置検出パターン、及び、前記被検出光に対して前記第１領域及び前記第２領域よりも小さい透過率あるいは反射率を有する第３領域又は前記被検出光に対して前記第１領域及び前記第２領域よりも大きい透過率あるいは反射率を有する第４領域を備え、
前記光学スケール及び前記発光部は、前記移動部材の移動位置が原点以外である場合には前記位置検出パターンに被検出光が照射され、前記移動部材の移動位置が原点である場合には前記第３領域又は前記第４領域に被検出光が照射されるように配置されること、
を特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出器。
【請求項４】
前記光学パターンは、前記被検出光に対する透過率あるいは反射率がそれぞれ異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記被検出光に対する透過率あるいは反射率が前記光学パターンの一方の端から他方の端へ順に増加するように配置されており、
前記光学スケール及び前記発光部は、前記移動部材の移動位置が原点である場合には前記光学パターンの一方の端に前記被検出光が照射されるように配置されること、
を特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出器。
【請求項５】
前記出力信号の電位変化量に基づいて前記移動部材の移動位置を検出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光学式位置検出器。
【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、
光学部材と、
前記光学部材を移動させる駆動源と、
を備え、
前記光学部材と前記光学スケールとを連動させ、前記受光部の出力信号により前記光学部材の位置情報を取得すること、
を特徴とする光学装置。
【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、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Ａ／Ｂ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。又、特許文献２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６４９８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１４７６２２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、複数個の受光素子が必要となるため製造コストが増大するおそれがある。また、特許文献２記載の光学式位置検出器にあっては、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ため、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。
【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、被検出光を出射する発光部と、発光部に対して所定方向に沿って相対移動する移動部材と連動し、被検出光を透過又は反射する光学パターンを有する光学スケールと、光学スケールを透過する被検出光の光強度又は光学スケールで反射される被検出光の光強度に基づいて出力信号を出力する受光部と、を備え、光学パターンは、移動部材の移動位置が原点である場合に透過し又は反射される被検出光の光強度が、移動部材の移動位置が原点以外である場合に透過し又は反射される被検出光の光強度とは異なるように構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る光学式位置検出器では、光学パターンは、移動部材の移動位置が原点である場合に透過し又は反射される被検出光の光強度が、移動部材の移動位置が原点以外である場合に透過し又は反射される被検出光の光強度とは異なるように構成されている。このように構成することで、出力信号の大きさのみで移動位置及び原点（例えば、移動範囲の始点、終点）を検出することができる。このため、移動位置検出用の受光部の他に原点を検出するための受光部を別途設ける必要がないので、簡易な構成で移動位置及び原点位置の情報を取得することができる。
【０００８】
ここで、光学式位置検出器において、光学パターンは、第１領域、及び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位置検出パターン、及び、所定方向において位置検出パターンのパターン幅より大きい幅を有する第１領域又は第２領域からなる原点検出領域を備え、光学スケール及び発光部は、移動部材の移動位置が原点以外である場合には位置検出パターンに被検出光が照射され、移動部材の移動位置が原点である場合には原点検出領域に被検出光が照射されるように配置されており、所定方向において、発光部が光学スケールへ出射する被検出光の照射幅は、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よりも大きく、かつ、第１領域からなるパターン幅と第２領域からなるパターン幅とを加算したパターン幅よりも小さいことが好適である。
【０００９】
上述した光学式位置検出器では、原点検出領域を位置検出パターンのパターン幅よりも大きくすることにより、原点検出領域から取得する光強度を、位置検出パターンから取得する光強度よりも大きくすることができる。このため、出力信号の大きさのみで移動範囲の始点及び終点を検出することができる。よって、簡易な構成で原点位置の位置情報を取得することができる。また、発光部が出射する被検出光の幅を、光学スケールの第１領域の幅及び第２領域の幅よりも大きくし、かつ、第１領域と第２領域とを加算した幅よりも小さくしている。このように構成することで、２又は３つの領域に跨った位置に投光することができるので、光学スケールの全ての移動領域において受光部が受光する光強度の大きさを変化させることが可能となる。このように、照射領域を制御することにより移動位置に依存した連続する出力信号を得ることができるので、簡易な構成で移動領域内の位置を検出することが可能となる。
【００１０】
また、光学式位置検出器において、光学パターンは、第１領域、及び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位置検出パターン、及び、被検出光に対して第１領域及び第２領域よりも小さい透過率あるいは反射率を有する第３領域又は被検出光に対して第１領域及び第２領域よりも大きい透過率あるいは反射率を有する第４領域を備え、光学スケール及び発光部は、移動部材の移動位置が原点以外である場合には位置検出パターンに被検出光が照射され、移動部材の移動位置が原点である場合には第３領域又は第４領域に被検出光が照射されるように配置されることが好適である。
【００１１】
上述した光学式位置検出器では、光学パターンは、位置検出パターンに比べて被検出光に対する反射率あるいは透過率が小さい第３領域、又は、位置検出パターンに比べて被検出光に対する反射率あるいは透過率が大きい第４領域を備えて構成されている。このように構成することで、移動位置を検出する１つの発光素子及び１つの受光素子を用いて、出力信号の大きさのみで移動範囲の始点及び終点を判断することができる。よって、簡易な構成で原点位置の位置情報を取得することができる。
【００１２】
また、光学式位置検出器において、光学パターンは、被検出光に対する透過率あるいは反射率がそれぞれ異なる複数の領域を有し、複数の領域は、被検出光に対する透過率あるいは反射率が光学パターンの一方の端から他方の端へ順に増加するように配置されており、光学スケール及び発光部は、移動部材の移動位置が原点である場合には光学パターンの一方の端に被検出光が照射されるように配置されることが好適である。
【００１３】
上述した光学式位置検出器では、被検出光に対する透過率あるいは反射率がそれぞれ異なる複数の領域が、被検出光に対する透過率あるいは反射率が光学パターンの一方の端から他方の端へ順に増加するように配置されている。このように構成することで、受光部が受光する光強度の大きさを一方の端から他方の端へ順に増加させることができる。このため、移動位置を検出する１つの発光素子及び１つの受光素子を用いて、出力信号の大きさのみで移動範囲の始点及び終点を判断することができる。よって、簡易な構成で原点位置の位置情報を取得することができる。
【００１４】
さらに、光学式位置検出器において、出力信号の電位変化量に基づいて移動部材の移動位置を検出することが好適である。このように構成することで、複数の出力信号を組み合わせることなく、一つの発光素子及び受光素子を用いて、原点位置及び移動領域の位置を検出することが可能となる。
【００１５】
また、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、光学部材の原点位置及び移動位置を適切に取得し、かつ光学部材を適切に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成で位置情報を適切に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】第１実施形態に係る撮像装置の模式図である。
【図７】第１実施形態に係る光学式位置検出器の光学パターン、照射幅、及び出力電圧の関係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撮像装置のＡ／Ｄ変換を説明するための概要図である。
【図１０】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１１】本発明の実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための概要図である。
【図１２】第２実施形態に係る光学式位置検出器の光学パターン、照射幅、及び出力電圧の関係を説明する概要図である。
【図１３】第３実施形態に係る光学式位置検出器の光学パターン、照射幅、及び出力電圧の関係を説明する概要図である。
【図１４】比較例における光学式位置検出器の光学パターン、照射幅、及び出力電圧の関係を説明する概要図である。
【図１５】比較例における出力波形の振幅の減少を説明するための概要図である。
【図１６】従来の光学式位置検出器の光学パターン、照射幅、及び出力電圧の関係を説明する概要図である。
【図１７】従来の光学式位置検出器の光学パターン、照射幅、及び出力電圧の関係を説明する概要図である。
【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）
本実施形態に係る光学式位置検出器は、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、本実施形態に係る光学式位置検出器を備える撮像装置について概要を説明する。図１は、本実施形態に係る光学式位置検出器を備える撮像装置（光学装置）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）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（Central ProcessingUnit）６２、ＩＳＰ（ImageSignal 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１０、オートフォーカス（ＡＦ）用のアクチュエータ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の詳細を説明する。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器８３が設けられている。位置検出器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を用いてより詳細に説明する。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。また、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像領域Ｌ２である。撮像領域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。
【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ｙ１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、白領域あるいは黒領域が出射光ｙ１の移動レンズ９０移動方向における照射幅よりも大きな幅で形成されており、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となる。なお、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は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、発光する発光素子（発光部）及び受光する受光素子（受光部）を備えている。発光部は、例えば図７（ａ）に示す光ｙ１を反射板８３ａへ出射する機能を有している。図７（ａ）は、図６に示す移動領域Ｌ１〜Ｌ３のうち、装置端Ｘ１、Ｘ２近傍を除く領域内における、発光部が出力する光ｙ１の照射幅ＨＬと反射板８３ａのパターン幅との関係を説明するための概要図である。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（反射変化幅）をＨ１、黒領域の幅（反射非変化幅）をＨ２とすると、図７（ａ）に示すように、フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの移動レンズ９０移動方向における照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅Ｈ２よりも大きい出射光ｙ１を出射可能に構成されている。さらに、フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１と黒領域の幅Ｈ２との合計（Ｈ１＋Ｈ２）よりも小さい出射光ｙ１を出射可能に構成されている。また、移動レンズ９０移動方向における原点検出領域Ｂ１、Ｂ２の幅をそれぞれＨ３、Ｈ４とすると、図７（ａ）に示すように、フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの移動レンズ９０移動方向における照射幅ＨＬが原点検出領域Ｂ１、Ｂ２の幅Ｈ３、Ｈ４よりも小さい出射光ｙ１を出射可能に構成されている。なお、発光部の出射口は、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ＨＬが設定される。また、照射幅ＨＬ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。この発光部が出射する光ｙ１として、例えば赤外光が用いられる。また、受光部は、反射板８３ａにより反射された光を受光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。
【００６１】
また、図６に示すように、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から出射される光ｙ１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が撮像領域Ｌ２の境界であるワイド端、テレ端（位置Ｗ、位置Ｔ７）に到達すると、反射板８３ａの白領域又は黒領域の中心が照射領域の中心に位置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】
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により反射板８３ａへ光ｙ１を出射するとともに、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。図８は、図１に示す素子駆動回路６１の一例である。図８に示すように光強度は電圧信号（出力信号）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。
【００６３】
ここで、素子駆動回路６１により出力される電圧信号について説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）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）に示すように、出力電圧値Ｙ１は、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に対する反射率が大きくなるので、出力電圧値Ｙ１は大きくなる。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ｙ１に対する反射率が最も高くなり、出力電圧信号Ｙ１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、出力電圧値Ｙ１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、移動領域の装置端近傍を除く領域内において、出力電圧信号は周期的に変化した信号となる。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（周期的波形部分）において、移動によって増加し減少する出力電圧値の変化点、及び、減少し増加する出力電圧値の変化点を極値という。
【００６４】
また、上述したように、発光部から出射される出射光ｙ１は、反射板８３ａでの照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅Ｈ２よりも大きくされている。このため、出射光ｙ１は、白黒パターンにおいて白領域あるいは黒領域の何れか一方の領域のみに照射されることはなく、常に白領域及び黒領域の両方に照射される。このため、図７（ａ）に示すように、フォトリフレクタ８３ｂから出射される出射光ｙ１は、どの移動位置においても白領域及び黒領域の両方に照射されるので、素子駆動回路６１で検出する出力電圧値Ｙ１は、移動レンズ９０の位置が変化すると必ず変化することとなる。
【００６５】
また、出射光ｙ１は、反射板８３ａでの照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１と黒領域の幅Ｈ２との合計（Ｈ１＋Ｈ２）よりも小さいため、例えば白領域、黒領域、白領域、黒領域、あるいは、黒領域、白領域、黒領域、白領域等、４以上の領域に跨って照射されることはなく、常に白領域及び黒領域からなる２又は３つの領域に照射される。このため、出力電圧信号の極値としては、白領域又は黒領域の中心位置で得られる出力電圧値のみが該当することとなり、かつ、波形歪みや振幅が小さくなりすぎることがない。例えば、図１４に示す比較例のように、照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１と黒領域の幅Ｈ２との合計（Ｈ１＋Ｈ２）よりも大きい場合、出力電圧信号の振幅ＶＴが図７（ｂ）に示す出力電圧信号Ｙ１の振幅Ｖ０よりも小さくなる。以下では、図１５を用いて、照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１もしくは黒領域の幅Ｈ２に対して大きな場合に生じる出力電圧信号の振幅の減少について説明する。図１５は、比較例における出力電圧信号の振幅の減少を説明するための概要図である。図１５（ａ）は、白黒パターンのうち、出射光ｙ３により黒領域１０％、白領域８０％、黒領域１０％が照射域ＨＬとなる場合であり、図１５（ｂ）は、白黒パターンのうち、出射光ｙ３により白領域１０％、黒領域８０％、白領域１０％が照射域ＨＬとなる場合を示している。また、図１５（ｃ）は、白黒パターンのうち、出射光ｙ４により黒領域２０％、白領域６０％、黒領域２０％が照射域ＨＬとなる場合であり、図１５（ｄ）は、白黒パターンのうち、出射光ｙ４により白領域２０％、黒領域６０％、白領域２０％が照射域ＨＬとなる場合を示している。なお、説明理解の容易性を考慮して、図１５においては照射領域の形状を矩形としている。また、白領域の反射率を９０％とし、黒領域の反射率を９％として説明する。出力電圧値は、照射領域と反射率との積を各領域において算出して総和したものであるので、図１５（ａ）における出力電圧値は、０.０９×０.１＋０.９×０.８＋０.０９×０.１＝０.７３８となる。同様に、図１５（ｂ）における出力電圧値は、０.９×０.１＋０.０９×０.８＋０.９×０.１＝０.２５２となる。このため、照射領域が黒領域２０％、白領域８０％の場合には、出力電圧信号の振幅Ｖ０ＥＸ１は、０.７３８−０.２５２＝０.４８６となる。一方、同様の計算方法で、図１５（ｃ）における出力電圧値は、０.０９×０.２＋０.９×０.６＋０.０９×０.２＝０.５７６となる。同様に、図１５（ｄ）における出力電圧値は、０.９×０.２＋０.０９×０.６＋０.９×０.２＝０.４１４となる。このため、照射領域が黒領域４０％、白領域６０％の場合には、出力電圧信号の振幅Ｖ０ＥＸ２は、０.５７６−０.４１４＝０.１６２となる。上記計算によりＶ０ＥＸ１に比べ振幅Ｖ０ＥＸ２が小さいことから、照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１もしくは黒領域の幅Ｈ２のそれぞれよりも大きくなるほど振幅が減少することがわかる。また、照射領域が白領域２５％、黒領域５０％、白領域２５％の場合には、出力電圧値は、０.０９×０.２５＋０.９×０.５＋０.０９×０.２５＝０.４９５であり、照射領域が黒領域２５％、白領域５０％、黒領域２５％の場合には、出力電圧値は、０.９×０.２５＋０.０９×０.５＋０.９×０.２５＝０.４９５であるので、振幅の差が０となるため、Ｈ１＋Ｈ２よりも小さな発光にする必要がある。一方、照射領域が黒領域０％、白領域１００％、黒領域０％の場合には、出力電圧値は、０.０９となり、照射領域が白領域０％、黒領域１００％、白領域０％の場合には、出力電圧値は、０.０９となるので、振幅の差が最も大きくなる。
【００６６】
また、出力光ｙ１の照射幅ＨＬが、移動レンズ９０移動方向において原点検出領域Ｂ１、Ｂ２の幅Ｈ３、Ｈ４よりも小さい。このため、原点検出領域Ｂ１に出力光ｙ１が照射された場合に、素子駆動回路６１で検出する出力電圧値Ｖ１は、白黒パターンにより出力される出力電圧信号の最小電圧値Ｖ０ＭＩＮよりも小さくなる。反対に、原点検出領域Ｂ２に出力光ｙ１が照射された場合に、素子駆動回路６１で検出する出力電圧値Ｖ２は、白黒パターンにより出力される出力電圧信号の最大電圧値Ｖ０ＭＡＸよりも大きくなる。
【００６７】
次に、移動レンズ９０の位置と出力電圧値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ＨＬ）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。
【００６８】
一方、移動レンズ９０が、装置端Ｘ１近傍に移動すると、フォトリフレクタ８３ｂから出射される光が白領域Ｂ１あるいは黒領域Ｂ２のみに照射されるので、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。
【００６９】
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。図９は、出力電圧信号の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９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。
【００７０】
次に、出力電圧信号Ｙ１を用いて移動レンズ９０の位置を検出する動作について説明する。移動レンズ９０の位置検出は、ＣＰＵ６２及び素子駆動回路６１により実行される。
【００７１】
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の駆動とともにフォトリフレクタ８３ｂの発光部から出射光ｙ１を出力させ、反射板８３ａからの反射光の強度を受光部で出力電圧信号Ｙ１に変換する。そして、ＣＰＵ６２は、Ａ／Ｄ変換された出力電圧信号Ｙ１がしきい値Ｖ３よりも小さい場合には、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。
【００７２】
次に、移動レンズ９０をワイド端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（位置Ｗ）に到達させると、反射板８３ａの白領域の中心が照射領域の中心に位置するため、ワイド端での出力電圧値は出力電圧信号の極値となる。このため、ワイド端は、出力電圧値の大きさではなく、原点を基準とした極値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が予め測定されて記録されている。すなわち、ＥＥＰＲＯＭ６４には、所定地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、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。予め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値がワイド端側の位置Ｐ１から数えて何個目の極値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、記録された数の極値を検出した際に、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、位置Ｔ１〜Ｔ６での出力電圧信号は、出力電圧信号Ｙ１の極値に相当するため、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近傍に設けられた位置Ｐ２を用いてもよい。
【００７３】
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。これらの位置での出力電圧値は、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の極値の数と、出力電圧値とに基づいて一意に特定する。ＣＰＵ６２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、極値の数及び出力電圧値を測定する。そして、測定地点での位置検出をする場合、ワイド端側の装置端Ｘ１近傍（原点Ｐ１）から当該測定地点までに存在した極値の数及び当該測定地点での出力電圧値を取得し、予め測定された移動レンズ９０移動位置に対する出力電圧信号に基づいて、移動レンズ９０の移動位置を一意に特定し検出する。
【００７４】
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１０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。なお、説明理解の容易性を考慮して、図１１を参照して動作を説明する。図１１は、補正前後における移動量の駆動時間依存性を示す概要図である。
【００７５】
図１０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。図１０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（Ｓ４０）。Ｓ４０では、位置検出器８３及びＣＰＵ２が移動レンズ９０の位置を検出する。ＣＰＵ６２は、例えば、出力電圧値を入力し、予め測定された移動レンズ９０移動位置に対する出力電圧信号と比較して移動レンズ９０の移動位置を検出する。Ｓ４０の処理が終了すると、目標位置確認処理へ移行する（Ｓ４２）。
【００７６】
Ｓ４２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。Ｓ４２の処理が終了すると、差分算出処理へ移行する（Ｓ４４）。
【００７７】
Ｓ４４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。Ｓ４４の処理が終了すると、駆動制御へ移行する（Ｓ４６）。
【００７８】
Ｓ４６の処理では、Ｓ４４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、Ｓ４４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、図１１（ａ）に示すように、アクチュエータ１０の駆動と停止を繰り返す処理を行う。例えば、図５に示す駆動信号を変化させることによりアクチュエータ１０の駆動と停止を繰り返す。Ｓ４６の処理が終了すると、図１０に示す制御処理を終了する。
【００７９】
上述した図１０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。ところで、位置検出によるフィードバックを行わない場合、例えばアクチュエータ１０による移動レンズ９０の移動速度を予め記録しておき、所定時刻における目標位置に対して移動速度に基づいて制御する場合には、経時や温度の変化により移動速度が変化するので、制御目標Ｍを実現しようとしても図１１（ｂ）に示すような移動量Ｓ２となる場合がある。これに対して、本実施形態の位置検出器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、本実施形態の位置検出器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。
【００８０】
以上、第１実施形態に係る位置検出素子８３では、光学パターンが、移動レンズ９０の移動位置が原点Ｐ１である場合に反射される光ｙ１の光強度を、移動レンズ９０の移動位置が原点Ｐ１、Ｐ２以外である場合に反射される光ｙ１の光強度よりも絶対値が大きくするように構成されている。このように構成することで、位置検出用のフォトリフレクタ８３ｂの他に原点Ｐ１を検出するためのフォトリフレクタを別途設ける必要が無く、１つのフォトリフレクタ８３ｂを用いて、出力電圧の大きさのみで移動位置及び移動範囲の始点及び終点を判断することができる。よって、簡易な構成で移動位置及び原点位置の情報を取得することができる。
【００８１】
また、第１実施形態に係る位置検出素子８３では、移動レンズ９０移動方向において、原点検出領域Ｂ１、Ｂ２の幅を、位置検出用の白黒パターンのパターン幅Ｈ１、Ｈ２よりも大きくすることにより、原点検出領域Ｂ１、Ｂ２から取得する光強度を、位置検出用の白黒パターンから取得する光強度よりも大きくすることができる。このため、出力電圧信号Ｙ１の大きさのみで移動範囲の始点Ｘ１及び終点Ｘ２（原点Ｐ１、Ｐ２）を判断することができる。よって、簡易な構成で原点位置の位置情報を取得することができる。また、フォトリフレクタ８３ｂの発光部が出射する光ｙ１の幅ＨＬを、反射板８３ａの白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅よりも大きくし、かつ、白領域と黒領域とを加算した幅（Ｈ１＋Ｈ２）よりも小さくしている。このように構成することで、２又は３つの領域に跨った位置に投光することができるので、反射板８３ａの全ての移動領域においてフォトリフレクタ８３ｂの受光部が受光する光強度の大きさを変化させることが可能となる。このように、照射幅ＨＬを制御することにより移動位置に依存した出力信号を得ることができるので、簡易な構成で移動領域内の位置を検出することが可能となる。
【００８２】
さらに、第１実施形態に係る位置検出素子８３によれば、出力電圧信号Ｙ１の電位変化量に基づいて移動レンズ９０の移動位置を検出することができる。例えば、従来の位置検出ＩＣでは、図１６（ａ）に示すエンコーダパターン（反射板）に対して投光し、２つの受光部を用いて図１６（ｂ）に示す矩形波を入力しパルスカウントにより位置検出を行う。例えば、パルス間隔として４０μｍが用いられる。このため、位置検出の分解能を高めるためには、エンコーダパターン及び受光部の幅を狭くする必要がある。これに対して、第１実施形態に係る位置検出素子８３によれば、複数の出力電圧信号を組み合わせることなく、一つの発光素子及び受光素子を用いて、出力電圧信号の大きさのみで原点Ｐ１、Ｐ２及び移動領域内の位置を検出することができる。
【００８３】
また、第１実施形態に係る撮像装置によれば、移動レンズ９０の位置を適切に取得し、かつ移動レンズ９０を適切に移動させることができる。このため、ズーム動作の安定性を向上することができるとともに、移動レンズ９０の停止精度を向上させることができる。
【００８４】
（第２実施形態）
本実施形態に係る光学式位置検出器は、第１実施形態に係る光学式位置検出器８３とほぼ同様に構成され、反射板８３ａとフォトリフレクタ８３ｂの一部構成が相違する。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。
【００８５】
本実施形態に係る光学式位置検出器を備える撮像装置の構成は、第１実施形態に係る光学式位置検出器８３を備える撮像装置と同様である。また、本実施形態に係る光学式位置検出器は、第１実施形態に係る光学式位置検出器８３と同様に、反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂを有している。
【００８６】
図１２（ａ）は、第２実施形態に係る反射板８３ａの光学パターンを示す概要図である。図１２（ａ）に示すように、反射板８３ａの光学パターンは、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）と、光学パターンの両端に設けられた原点検出領域Ｂ１、Ｂ２とを有している。白黒パターンは、フォトリフレクタ８３ｂからの出射光ｙ１に対する反射率が小さい領域（黒領域Ｂｍ）、及びフォトリフレクタ８３ｂからの出射光ｙ１に対する反射率が黒領域Ｂｍも大きい領域（白領域Ｂｎ）が交互に配置されて構成される。また、原点検出領域Ｂ１、Ｂ２は、移動レンズ９０移動方向において、出射光ｙ１の照射幅ＨＬよりも大きな幅で形成されている。原点検出領域Ｂ１の出射光ｙ１に対する反射率は、白領域Ｂｎが有する反射率及び黒領域Ｂｍが有する反射率よりも小さく設定されている。一方、原点検出領域Ｂ２の出射光ｙ１に対する反射率は、白領域Ｂｎが有する反射率及び黒領域Ｂｍが有する反射率よりも大きく設定されている。例えば、黒領域Ｂｍの出射光ｙ１に対する反射率として３０％、白領域Ｂｎの出射光ｙ１に対する反射率として７０％、原点検出領域Ｂ２の出射光ｙ１に対する反射率として１０％、原点検出領域Ｂ２の出射光ｙ１に対する反射率として９０％が用いられる。
【００８７】
フォトリフレクタ８３ｂは、第１実施形態のフォトリフレクタ８３ｂとほぼ同様に構成される。フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの移動レンズ９０移動方向における照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅Ｈ２とほぼ同一の出射光ｙ１を出射可能に構成されている。さらに、フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの照射領域が矩形となる出射光ｙ１を出射可能に構成されている。
【００８８】
また、第１実施形態の反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂと同様に、移動レンズ９０が移動可能な領域内では、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から出射される光ｙ１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、移動レンズ９０が移動終点（装置端Ｘ１又は装置端Ｘ２）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が、光学パターンの原点検出領域Ｂ１又は原点検出領域Ｂ２のみに照射されるように配置されている。
【００８９】
次に、素子駆動回路６１により出力される電圧信号について説明する。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）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１２（ｂ）に示すように、出力電圧値Ｙ１は、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に対する反射率が大きくなるので、出力電圧値Ｙ１は大きくなる。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、照射領域における出射光ｙ１に対する反射率が最も高くなり、出力電圧信号Ｙ１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、出力電圧値Ｙ１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、出力電圧信号は周期的に変化した信号となる。
【００９０】
一方、移動レンズ９０が装置端Ｘ１近傍に移動すると、フォトリフレクタ８３ｂから出射される光ｙ１が白領域Ｂ２あるいは黒領域Ｂ１のみに照射されるので、フォトリフレクタ８３ｂは、領域Ｌ４、Ｌ２、Ｌ５での出力電圧信号の最大値Ｖ０ＭＡＸよりも大きな電圧ＶＬ、又は出力電圧信号の最小値Ｖ０ＭＩＮよりも小さな電圧ＶＳを出力する。
出力する。
【００９１】
次に、出力電圧信号Ｙ１を用いて移動レンズ９０の位置を検出する動作について説明する。移動レンズ９０の位置検出は、ＣＰＵ６２及び素子駆動回路６１により実行される。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の駆動とともにフォトリフレクタ８３ｂの発光部から出射光ｙ１を出力させ、反射板８３ａからの反射光の強度を受光部で出力電圧信号Ｙ１に変換する。そして、ＣＰＵ６２は、Ａ／Ｄ変換された出力電圧信号Ｙ１がしきい値Ｖ３よりも小さい場合には、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ＶＳよりも大きい値が用いられる。その他の位置に到達させたことを検出する動作については、第１実施形態と同様である。
【００９２】
上述したように、第２実施形態に係る位置検出素子８３では、反射板８３ａの白黒パターンに比べて光ｙ１に対する反射率が小さい原点検出領域Ｂ１、白黒パターンに比べて光ｙ１に対する反射率が大きい原点検出領域Ｂ２を備えて構成されている。このように構成することで、原点位置での出力信号値の大きさを移動領域Ｌ４、Ｌ２、Ｌ５での出力信号値に比べて大きくあるいは小さくすることができる。これによって、移動レンズ９０の移動位置を検出する１つの発光素子及び１つの受光素子を用いて、出力信号の大きさのみで移動レンズ９０の移動範囲の始点（装置端Ｘ１近傍）及び終点（装置端Ｘ２近傍）を判断することができる。よって、簡易な構成で原点位置の位置情報を取得することができる。また、白黒パターンにより得られた出力信号に基づいて、移動レンズ９０の移動位置を取得することができる。
【００９３】
さらに、第２実施形態に係る位置検出素子８３によれば、第１実施形態に係る位置検出素子８３と同様に、出力電圧信号Ｙ１の電位変化量に基づいて移動レンズ９０の移動位置を検出することができる。
【００９４】
また、第２実施形態に係る撮像装置によれば、第１実施形態に係る撮像装置と同様に、移動レンズ９０の位置を適切に取得し、かつ移動レンズ９０を適切に移動させることができる。このため、ズーム動作の安定性を向上することができるとともに、移動レンズ９０の停止精度を向上させることができる。
【００９５】
（第３実施形態）
本実施形態に係る光学式位置検出器は、第１実施形態に係る光学式位置検出器８３とほぼ同様に構成され、反射板８３ａとフォトリフレクタ８３ｂの一部構成が相違する。なお、第３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。
【００９６】
本実施形態に係る光学式位置検出器を備える撮像装置の構成は、第１実施形態に係る光学式位置検出器８３を備える撮像装置と同様である。また、本実施形態に係る光学式位置検出器は、第１実施形態に係る光学式位置検出器８３と同様に、反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂを有している。
【００９７】
図１３（ａ）は、第３実施形態に係る反射板８３ａの光学パターンを示す概要図である。図１３（ａ）に示すように、反射板８３ａの光学パターンは、被検出光ｙ１に対する反射率がそれぞれ異なる領域を複数有している。これらの領域は、移動レンズ９０の移動方向に沿って、各領域の反射率が順に増加又は減少するように並べられている。例えば、光学パターンの左端の領域Ｂ１から右端の領域Ｂ２に向かうに従い反射率が大きくなるように配置されている。光学パターンの両端の領域Ｂ１、Ｂ２は、移動レンズ９０移動方向において、出射光ｙ１の照射幅ＨＬよりも大きな幅で形成されている。
【００９８】
フォトリフレクタ８３ｂは、第１実施形態のフォトリフレクタ８３ｂとほぼ同様に構成される。フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの移動レンズ９０移動方向における照射幅ＨＬが白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅Ｈ２とほぼ同一の出射光ｙ１を出射可能に構成されている。さらに、フォトリフレクタ８３ｂの発光部は、反射板８３ａでの照射領域が矩形となる出射光ｙ１を出射可能に構成されている。
【００９９】
また、第１実施形態の反射板８３ａ及びフォトリフレクタ８３ｂと同様に、移動レンズ９０が移動可能な領域内では、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から出射される光ｙ１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、移動レンズ９０が移動終点（装置端Ｘ１近傍又は装置端Ｘ２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が、光学パターンの原点検出領域Ｂ１又は原点検出領域Ｂ２のみに照射されるように配置されている。
【０１００】
次に、素子駆動回路６１により出力される電圧信号について説明する。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）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１３（ｂ）に示すように、出力電圧値Ｙ１は、照射領域における出射光ｙ１に対する反射率に応じて変化する。すなわち、原点検出領域Ｂ１に近い領域ほど反射率が低く設定されているため、移動レンズ９０の移動位置が装置端Ｘ１に近くなるほど出力電圧値Ｙ１は小さくなり、反対に、移動レンズ９０の移動位置が装置端Ｘ１から離れるほど出力電圧値Ｙ１は大きくなる。
【０１０１】
次に、出力電圧信号Ｙ１を用いて移動レンズ９０の位置を検出する動作について説明する。移動レンズ９０の位置検出は、ＣＰＵ６２及び素子駆動回路６１により実行される。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の駆動とともにフォトリフレクタ８３ｂの発光部から出射光ｙ１を出力させ、反射板８３ａからの反射光の強度を受光部で出力電圧信号Ｙ１に変換する。そして、ＣＰＵ６２は、Ａ／Ｄ変換された出力電圧信号Ｙ１がしきい値Ｖ３よりも小さい場合には、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、電圧ＶＳよりも大きい値が用いられる。その他の位置に到達させたことを検出する動作については、第１実施形態と同様である。
【０１０２】
上述したように、第３実施形態に係る位置検出素子８３では、被検出光に対する透過率あるいは反射率がそれぞれ異なる複数の領域が、被検出光に対する透過率あるいは反射率が光学パターンの一方の端から他方の端へ順に増加するように配置している。このように構成することで、受光部が受光する光強度の大きさを一方の端から他方の端へ順に増加させることができる。このため、移動レンズ９０の移動位置を検出する１つの発光素子及び１つの受光素子を用いて、出力信号の大きさのみで移動レンズ９０の移動範囲の始点（装置端Ｘ１近傍）及び終点（装置端Ｘ２近傍）を判断することができる。よって、簡易な構成で原点位置の位置情報を取得することができる。
【０１０３】
また、第３実施形態に係る位置検出素子８３によれば、第１実施形態に係る位置検出素子８３と同様に、出力電圧信号Ｙ１の電位変化量に基づいて移動レンズ９０の移動位置を検出することができる。例えば、従来の位置検出素子では、図１７（ａ）に示す反射板に対して投光し、図１７（ｂ）に示すように、電圧値がＶＳからＶＬあるいはＶＬからＶＳに変化したことを検知して位置検出を行う。これに対して、第３実施形態に係る位置検出素子８３によれば、電圧値がＶＳからＶＬあるいはＶＬからＶＳに変化する過程において、出力電圧信号の大きさを用いて移動領域内の位置を検出することができる。このため、移動レンズ９０の移動位置を検出する１つの発光素子及び１つの受光素子を用いて、出力信号の大きさのみで移動レンズ９０の移動範囲の始点（装置端Ｘ１近傍）及び終点（装置端Ｘ２近傍）を判断するとともに、移動位置を取得することができる。
【０１０４】
また、第３実施形態に係る撮像装置によれば、第１実施形態に係る撮像装置と同様に、移動レンズ９０の位置を適切に取得し、かつ移動レンズ９０を適切に移動させることができる。このため、ズーム動作の安定性を向上することができるとともに、移動レンズ９０の停止精度を向上させることができる。
【０１０５】
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器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器及び光学装置は、これらの各実施形態に係る光学式位置検出器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器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。
【０１０６】
例えば、上述した実施形態では、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。
【０１０７】
また、上述した実施形態では、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の位置検出に採用してもよい。
【０１０８】
また、上述した実施形態では、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。
【０１０９】
また、上述した実施形態では、位置検出器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。
【０１１０】
また、上述した第１実施形態では、投光する光ｙ１の照射幅ＨＬを制御する例を説明したが、反射板８３ａのパターン間隔を制御することによって、発光部が出射する光ｙ１の照射幅ＨＬを、反射板８３ａの白領域の幅Ｈ１及び黒領域の幅Ｈ２よりも大きくし、かつ、白領域の幅Ｈ１と黒領域の幅Ｈ２とを加算した幅（Ｈ１＋Ｈ２）よりも小さくする場合であっても良い。
【０１１１】
さらに、上述した実施形態では、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】
【０１１２】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、１０…アクチュエータ、８１…制御部、８３ａ…反射板（スケール部材）、８３ｂ…フォトリフレクタ（発光部、受光部）、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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１２】
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【図１３】
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