(57)【要約】【課題】  光電変換素子と相対移動する部材の位置検出、移動量の検出を必要とする電子機器に適用する簡易な光検出器を提供する。  【解決手段】  発光部と受光部を有した光電変換素子と、上記光電変換素子に対し相対移動する被検出部材と、上記被検出部材上に設けられた凹面であって、回転楕円体曲面の一部からなり、上記光電変換素子と対向したとき上記発光部を該楕円球面の第１の焦点の位置近傍に、上記受光部を第２の焦点の位置近傍に配置される凹面と、を具備している。【選択図】図２
2013222032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出装置において、
発光部と受光部を有した光電変換素子と、
上記光電変換素子に対し相対移動する被検出部材と、
上記被検出部材上に設けられた凹面であって、回転楕円体曲面の一部からなり、上記光電変換素子と対向したとき上記発光部を該楕円球面の第１の焦点の位置近傍に、上記受光部を第２の焦点の位置近傍に配置される凹面と、
を具備していることを特徴とした光検出装置。
【請求項２】
対向したときには上記第１の焦点と上記第２の焦点とを結ぶ直線と、上記発光部と上記受光部とを結ぶ直線が重畳することを特徴とする上記請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
上記光電変換素子と上記被検出部材とが相対移動して上記光電変換素子と上記凹部とが非対向位置から接近しながら対向位置に位置するとき、上記凹面の上記第１の焦点と上記第２の焦点とを結ぶ直線と、上記光電変換素子の発光部と受光部とを結ぶ直線が平行状態から重畳することを特徴とする上記請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
上記光電変換素子と上記被検出部材とが相対移動して上記光電変換素子と上記凹部とが非対向位置から接近しながら対向位置に位置するとき、上記第１の焦点と上記第２の焦点とを結ぶ直線と上記発光部と上記受光部とを結ぶ直線がそれぞれは同一平面内に含まれながら、上記非対向位置では該同一平面内で異なる位置にあり、上記対向位置にあるときは該同一平面内で重畳することを特徴とする上記請求項１に記載の光検出装置。
【請求項５】
上記回転楕円体曲面が球面の曲面で近似されたことを特徴とする上記請求項１乃至４に記載の光検出装置。
【請求項６】
上記回転楕円体曲面が複数の球面の曲面で近似されたことを特徴とする上記請求項１乃至４に記載の光検出装置。
【請求項７】
上記光検出装置はカメラに用いられるレンズ鏡筒に具備されたことを特徴とした上記請求項１乃至６に記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は相対移動する移動物の移動状態（移動位置、移動量）を検知する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の相対移動を検知するために非接触式で光を利用したものがある。例えば、特開平５−１８１０５０には鏡筒である回転環（枠部材）に高い反射率の白若しくは銀のパターンを有したエンコーダ板（ズームエンコーダ１０）とフォトリフレクタとが設けられ、相対移動する移動物である回転環に光を射出して、回転位置を検出している。
【特許文献１】特開平５−１８１０５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したエンコーダ板は、高い反射率を有したパターン、低い反射率を有したパターン、及び中間の反射率有するパターンとを有する。このため、レンズ鏡筒の枠部材とは別の部材として設ける必要がある。そのため、回転環に位置決めしながら丁寧にエンコーダ板を貼らなければならず、手間をかけることとなり、これを怠ると正確な位置検出、移動量が得られ難いことになってしまう。またこれを回避するためには設備コスト、人的コストを掛けねば成らなかった。また、別部材を貼付せずに回転環外周にこれらパターンを設ける工夫をしようとすると部品に多くの工程を掛けねばならず不合理であった。
【０００４】
さらに、上述のコスト削減のため、エンコーダ板を廃止しようとすれば、反射物からの光量が不足してしまうことになる。従来からの上述エンコーダ板を使用したとしても図１０に示すようにフォトリフレクタ１００の図面上での見かけ上の発光点１００ａからの光は移動部材２００の表面である反射面２００ａを介して図面上での見かけ上の受光点１００ｂに反射される。このとき、発光点１００ａから発光された発光光束が受光点１００ｂに反射されるのは円錐状の光束角θの中の一部、例えば図中のξで示す光線（光束）、すなわち微小な光束角のみが受光点１００ｂに反射される。
【０００５】
実際には発光点１００ａも受光点１００ｂともに面積を有するので図１０で示す光束ξよりやや多い光束が受光点１００ｂに入射されるが、たとえ反射面１００ｃが鏡面化されていても受光点１００ｂに入射されるのは僅かである。従って、フォトリフレクタからの電気信号としての出力は僅かなものとなり、機器の小型化に伴う小さなフォトリフレクタの採用によるさらに小さな出力信号に対する信号処理は電気回路的に扱い辛いものとなってしまい、結果的に機器の小型化の妨げになってしまう虞があった。
【０００６】
本発明は、上記不都合を解消することを目的とし、簡易な構成により確実な信号出力を得るため、小型の光電変換素子の利用を促進し、もってこれを用いる機器の小型化に貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光検出装置は、発光部と受光部を有した光電変換素子と、上記光電変換素子に対し相対移動する被検出部材と、上記被検出部材上に設けられた凹面であって、回転楕円体曲面の一部からなり、上記光電変換素子と対向したとき上記発光部を該楕円球面の第１の焦点の位置近傍に、上記受光部を第２の焦点の位置近傍に配置される凹面と、を具備している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成により確実な信号出力を得ることができる光検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である光検出装置を用いたレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図２】図１における矢視ＡＡにおける反射面とフォトリフレクタの断面図を示す。
【図３】本発明の第１の実施の形態である光検出装置を用いたレンズ鏡筒の動作を制御するための概略の電気回路ブロック図である。
【図４】本発明を利用するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施例である光検出装置を用いたレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図６】図５における矢視ＢＢにおける反射面とフォトリフレクタの断面図を示す。
【図７】本発明の原理を説明するため反射面とフォトリフレクタの断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図９】本発明の具体例として具体的な寸法を示す反射面とフォトリフレクタの断面図を示す。
【図１０】従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
まず、本発明の原理を図７により説明する。
【００１１】
図７（ａ）において、不図示の固定部材に固定されたフォトリフレクタ２００と相対移動する移動部材３００とがあり、移動部材３００はフォトリフレクタ２００の長手方向（図中Ｘ方向）に移動するものとする。
【００１２】
フォトリフレクタ２００には発光部としての発光ダイオードと受光部としてのフォトダイオードがフォトリフレクタの長手方向に並んで組み込まれている。以降、説明のため発光部を発光点、受光部を受光点と呼ぶ。
【００１３】
フォトリフレクタの発光点２００ａからはフォトリフレクタ２００の外部に光を射出し、フォトリフレクタの受光点２００ｂは移動部材の表面３００ａから反射してきたその光を受光する。発光点２００ａと受光点２００ｂはともに見かけ上の点とする。実際にはフォトリフレクタの内部から光が発光されるとき、及び反射光がフォトリフレクタに入射するときには屈折しながら出入りするので図中に示す発光点２００ａと受光点２００ｂとは異なる位置にあるが簡単のために、フォトリフレクタ２００から射出される光（射出光）、フォトリフレクタ２００に入射される光（入射光）を以降も直線で説明する。
【００１４】
移動部材３００は表面３００ａの所定の位置に回転楕円体曲面の一部である凹部３００ｂが設けられている（以降に説明する回転楕円体曲面は長軸を中心として回転させた曲面であり、以下、回転楕円体曲面を楕円球面と称する）。該凹部の表面は、鏡面的に磨き上げられていて、その反射率は高く設定されている。例えば、移動部材は合成樹脂などで成型され、該凹部は金型の凸部で、これが転写された形であり、その金型の凸部が光学的精密荒さで磨き上げられている。また、成形部品として移動部材にはメッキなどの銀面処理等の表面処理が保どこされていてもよい。
【００１５】
また、凹部３００ｂ以外の表面３００ａではその表面が荒されている、すなわち光があたっても乱反射する状態としておくか、若しくは黒塗装などで粗面、すなわち非反射状態若しくは低反射状態にしておくことが望ましい。
【００１６】
楕円球面は幾何的に焦点を２つ有するが、ここではその一方を第１の焦点とし、他方を第２の焦点とする。そして、第１の焦点と第２の焦点との間隔距離はフォトリフレクタ２００の発光点と受光点との距離と等しく、かつ、２つの焦点それぞれは移動部材表面から互いに等距離に設定した楕円を設定する。すなわち、下記に述べるように楕円球面とフォトリフレクタが互いに対向位置にあるときに２つの焦点の一方は発光点２００ａに一致（重畳）し、２つの焦点の他方は受光点２００ｂに一致（重畳）する。
【００１７】
移動部材の凹部とフォトリフレクタとが図７（ａ）で示す通りに非対向位置にあるとする。非対向位置とは、発光点２００ａが以下の説明する楕円球面の第１の焦点と一致していない状態、かつ受光点が第２の焦点と一致していない状態を言うこととする。
【００１８】
図７（ａ）で示す状態、すなわち非対向位置において、射出光束（上記射出光の束）は表面３００ａで反射はするが、その反射光が受光点にほとんど入射されることはない。図中で示される光線αは、表面３００ａが鏡面と成っていれば正反射して受光点に入射されるものであるが、表面３００ａは荒らされているので、発光点からの射出光は極一部の光束が受光点に到達するのみである。実際は、発光点及び受光点は面積を有しているので上記光線αよりは多めの光束が受光点２００ｂに入射する。このとき楕円球面に射出された光はかなりの光束がフォトリフレクタ２００外に放出され、受光点２００ｂには到達しない。
【００１９】
移動部材が図７（ａ）で示す位置から図中Ｘで示す矢印方向に相対移動すると図７（ｂ）で示す位置に移動し、楕円球面の第１の焦点３００ｃはフォトリフレクタ２００の発光点２００ａと一致（重畳）し、及び第２の焦点３００ｄは受光点２００ｂと一致する。このとき、発光点２００ａから楕円球面３００ｂに入射した円錐光束（図中の光束角φ）は略全て受光点２００ｂに入射する。図７（ａ）の光線αと図７（ｂ）の光束角φの光束を比較すればフォトリフレクタの信号出力に大きな差が生じることは明らかである。つまり  図１０で説明した装置よりフォトリフレクタ２００の出力は各段に大きくなる。
【００２０】
従来のフォトリフレクタにおける受光素子への反射光は移動部材の表面上で僅かな点上（図１０の紙面奥行き）での反射をさせていたが、本発明では、これより遙かに大きい楕円球面の一部である三次元である立体面積での反射となっている。
【００２１】
本発明によれば、発光点である発光ダイオードに流せる電流が小さく、発光量が小さくなったとしても楕円球面で反射される光が大きな光束量であるのでフォトダイオードからは十分な出力を得有られることになり、電気回路での処理が楽になり設計の自由度が増すことにもなる。また従来よりも小型のフォトリフレクタを用いることができることになる。
【００２２】
さて、本発明を利用した光検出装置を用いた第１の実施例について図１、図２、図３を基に説明を行う。なお、図２は図１で示す直線ＡＡでの断面図である。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施例であるエンコーダ装置（光検出装置）を内蔵したカメラ（撮像装置）などに用いられるレンズ鏡筒１の分解斜視図である。なお、以下の説明において、物体側を前方とし、像側を後方とする。また、回転方向は、物体側から像側を見たときの回転方向で示す。
【００２４】
本実施形態のレンズ鏡筒１は、固定枠２と、カム環３と、第一群レンズ枠４と、第二群レンズ枠６と、カム環の回転位置を検出するためのエンコーダ手段と、ズーム駆動部とを有してなる。
【００２５】
上記固定枠２は、円環状の枠部材であって、光軸Ｏ方向に沿った直進溝２ｂと、後端部に設けられるフランジ部２ａとを有している。上記フランジ部２ａには、駆動ギヤ挿入用切り欠き部２ｃと、が形成されている。
【００２６】
上記カム環３は、円環状の枠部材であって、円環部に光軸Ｏに対して斜行するカム溝３ｂ，３ｃと、外周面３ａの後端部の所定回転範囲（ズーム回動範囲）のズームギヤ部３ｄと、が設けられている。このカム環３は、固定枠２の外周に光軸Ｏ方向に進退することなく、回転可能に嵌入する。
【００２７】
上記第一群レンズ枠４は、固定枠２の内周部に進退自在に嵌入される枠部材であって、第一群レンズ８を保持し、外周部にカムフォロア４ａが固着されている。
【００２８】
上記第二群レンズ枠６は、固定枠２の内周部に進退自在に嵌入される枠部材であって、第二群レンズ９を保持し、外周部にカムフォロア６ａが固着されている。
【００２９】
上記カムフォロア４ａは、固定枠２の直進溝２ｂおよびカム環３のカム溝３ｂに摺動自在に嵌入する。同様に上記カムフォロア６ａは、固定枠２の直進溝２ｂおよびカム環３のカム溝３ｃに摺動自在に嵌入する。
【００３０】
ズーム駆動部は、駆動モータ１１と、駆動モータ１１のピニオンを介して駆動される減速ギアとしての２段ギア１２と，減速ギアとしての２段ギア１３と，ギア１４および駆動ギア１５からなる減速ギアと、カム環３の後端近傍に設けられた被駆動ギアであるズームギヤ３ｄとからなる。
【００３１】
エンコーダ手段は、駆動モータ１１の回転量を検出するためのエンコード板１６と、エンコード板１６の回転量を検出するフォトインタラプタ（以下、ＰＩと記載する）１７と、カム環３の後端近傍の外周面上の所定位置に（カム環３の外周表面３ａ）に凹みを形成した設けられた楕円球面の一部である凹部３ｅと、不図示の固定部材に設けられたフォトリフレクタ１０とからなる。なお、フォトリフレクタ１０は光軸Ｏと直交する架空の平面においてカム環３の回転中心から所定の距離に有り、この距離はカム環３の回転中心から楕円球面の凹部３ｅまでの距離とは異なる。そしてフォトリフレクタ１０の発光面、受光面が凹部３ｅに対し対向可能なように設けられ、かつ、楕円球面の長軸は上記架空の平面上に配置されている。
【００３２】
フォトリフレクタ１０は発光点、受光点を有するがこの２点が並べられた直線（楕円球面の長軸）は光軸Ｏと直交する上記架空の平面上に存在する。さらに凹部３ｅとフォトリフレクタ１０が対向したときには、２つの焦点の一方である焦点３ｆは発光点１０ａに重なり、２つの焦点の他方である焦点３ｇは受光点１０ｂの他方に重なる。（図２参照）
【００３３】
なお、凹部３ｅの口元におけるエッジがなす輪郭形状は、当然、楕円となっている。
【００３４】
上記駆動ギヤ１５は、カム環３のズームギヤ３ｄに噛合している。したがって、ズーム駆動モータ１１によりカム環２がワイド端位置からテレ端位置に回転駆動される。カム環３が回転駆動され、凹部３ｅがフォトリフレクタ１０と対向する位置に到達すると上述の原理説明のように信号出力が大きく変化する。
【００３５】
図３はレンズ鏡筒１を用いたカメラの制御を行う概略の電気ブロック図であり、本発明に関するところ以外は省略してある。レンズ鏡筒１を用いたカメラを制御するためのＣＰＵを含むＡＳＩＣ５０には、ズームスイッチ５２の１つであるズームアップスイッチ５２ａと、ズームスイッチ５２の１つであるズームダウンスイッチ５２ｂと、カム環３の外周面３ａと凹部３ｅに光を射出（投光）し反射された反射光を受光するフォトリフレクタ１０と、エンコード板１６の回転量を検出するためのフォトインタラプタ１７（以下、ＰＩという。）と、駆動モータ１１と電気的に接続されたモータドライバ回路５１とが電気的に接続されている。
【００３６】
上述のように構成された本実施形態のレンズ鏡筒１の初期動作を図４を基に簡単に説明する。
【００３７】
図４は、カメラ本体に電源が入れられ、レンズ鏡筒１が初期状態にセットされる状態を説明するための概略のサブルーチンである。
【００３８】
カメラの制御手段であるＡＳＩＣ５０は、カメラ本体に電源が入ると、カメラを制御する本ルーチンであるフローからこのサブルーチンに入る。ステップＳ０１では、モータドライバ回路を介し駆動モータ１１によってカム環３をズーム駆動部を介しワイド方向（時計回り）に回転駆動する。そしてステップＳ０２でフォトリフレクタ１０が凹部３ｅと対向しているかどうかを検出する。この場合、電気的に閾値を設定しておき、フォトリフレクタ１０からの出力がその閾値を横切ったとき（通過したとき）、ステップＳ０３に移り、駆動モータ１１の駆動を停止する。このときのカム環３の位置を基準位置としてワイド位置としても良いし、若しくはこの基準位置を初期位置としてここからＰＩ１７（フォトインタラプタ）からのパルスをカウントし所定カウントでワイド位置としてもよい。その状態で第一群レンズ枠４および第二群レンズ枠６を、カムフォロア４ａ，６ａを介してそれぞれワイド端位置状態とする。
【００３９】
または、別方法として、フォトリフレクタ１０からの出力のピーク値を探り、そのピーク値が出力されたところでワイド位置としてもよいし、若しくはそのピーク値を出力した位置を基準位置（初期位置）として、この基準位置からＰＩ１７からのパルスをカウントし所定カウントでワイド位置としてもよい。ピーク値を探る場合はカム環を凹部近傍で時計方向及び反時計方向の最低一往復させることになる。
【００４０】
説明を元に戻して、フォトリフレクタ１０からの出力がその閾値以上の出力をしていないときは閾値以上の出力を出すまでステップＳ０２を繰り返す。ステップＳ０３の駆動モータ１１駆動の停止の後、ステップＳ０４で、ＰＩ１７からの出力パルスをカウントしてこれを記憶するＡＳＩＣ内のカウンタの数値のリセットさせておき、本ルーチンにリターンする。
【００４１】
続いて、レンズ鏡筒１をワイド状態から任意のズーム状態にセットするには、カメラ操作者のズームアップスイッチの操作に基づいて駆動モータ１１によってカム環３を更にテレ方向（時計回り）に回転駆動する。そのカム環３の回転により凹部３ｅがフォトインタラプタ１０に対し相対的に移動する。そうするとＰＩ１７からパルス信号が出力され、該出力信号がカメラ制御部に取り込まれ該パルス信号のパルス数をカウントする。もし、カメラ操作者がズームスイッチをＯＮさせたままとすると、カメラ制御部は、該パルス信号を所定の数をカウントしカム環３がテレ限界位置まで回転したと判断して駆動モータ１１を停止させる。その状態で第一群レンズ枠４および第二群レンズ枠６は、カムフォロア４ａ、６ａを介してそれぞれテレ端位置に繰り出された状態となる。また、レンズ鏡筒がテレ状態にあってワイド側へズームするには操作者がズームダウンスイッチを操作すればよい。
【００４２】
第１の実施例によれば、特に凹部３ｅとフォトリフレクタ１０との組合わせにより、受光部に入射される反射光が多くなるので、発光部の発光量を抑えることもでき、発光ダイオードに流す電流量を抑えることに繋がり省エネルギー化を図ることができる。さらに、フォトリフレクタ１０の小型化が図れ、レンズ鏡筒等の機器の小型化も図れる。
【００４３】
次に第２の実施例について図５、図６を基に説明をする。なお、図６は図５で示す直線ＢＢでの断面図である。第２の実施例は第１の実施例と略同じであり、異なるところは凹部とフォトリフレクタの配置方向が異なるのみであり、その他レンズ鏡筒の動作と構成、その機能に異なることはない。
【００４４】
この異なるところを説明すると、第２の実施例は、凹部３ｅ'を構成する楕円球面は幾何学的に２つの焦点を有するが、これら焦点の並べられた直線（楕円球面の長軸）は光軸Ｏと平行に存在する（図５参照）。そして楕円球面の一部球面が凹部３ｅ'としてカム環３の後端外周面上に設けられている。かつ、フォトリフレクタ１０'は発光点３ｈ、受光点３ｊを有するがこの２点が並べられた直線は光軸Ｏと平行に存在し、基準位置以外の状態では光軸Ｏと平行な焦点の並べられた上記直線（楕円球面の長軸）と異なる位置に存在し、かつ、フォトリフレクタ１０を、楕円球面である一部球面の凹部３ｅ'が設けられた円筒円周面とは異なる直径の円筒周面上に凹部３ｅ'と隙間を設けて配置している。
【００４５】
そして、この第２の実施例のカム環３が、フォトリフレクタ１０'と凹部３ｅ'との非対向状態から対向状態へと回転するとフォトリフレクタ１０'の発光点１０ａ'、受光点１０ｂ'及び楕円球面の二つの焦点３ｈ、３ｊは光軸と平行な一つの直線上に並ぶことになる（図６参照）。この第２の実施例においてもフォトリフレクタ１０'の発光点から射出された光束φ'が凹部３ｅ'で反射され略全て受光点に入射される。
【００４６】
第２の実施例によれば、フォトリフレクタ１０'と凹部３ｅ'との対向状態では第１の実施例によるフォトリフレクタ１０からの出力と出力の絶対値は同じであるが、非対向位置から対向位置へ至る信号出力変化が比較して急峻であることが上げられる。なぜならば、フォトリフレクタ１０'と凹部３ｅ'との対向状態寸前から対向状態に移行する過程が第１の実施例より寸法的に短く、その短い分だけ必要とする時間が短くなるからである。
これらは適宜使い分けることが出来る。
【００４７】
また第２の実施例でも受光部に入射される反射光が多くなるので、発光部の発光量を抑えることもでき、発光ダイオードに流す電流量を抑えることに繋がり省エネルギー化を図ることができる。さらに、フォトリフレクタ１０'の小型化が図れ、レンズ鏡筒等の機器の小型化も図ることができる。
【００４８】
第１の実施例と第２の実施例及び下記に述べる第３の実施例に共通するところはフォトリフレクタの発光部と受光部との並びが、フォトリフレクタと凹部とが対向したとき、楕円球面の２つの焦点の並び（長軸）と一致している点である。従って、上記焦点の２つが並んだ楕円球面の長軸の方向およびフォトリフレクタの長手方向の方向を光軸Oと平行にするか、非平行にするかは特に問題ではなく、これらと異なり、図８に示すように、別実施例である第３の実施例として、例えばレンズ鏡筒のレンズ光軸Ｏに対し楕円球面の一部である凹部３ｅ’’の長軸を表す直線Ｃ３がねじれの位置に配置されてもよい。すなわち光軸Ｏと平行なカム環３の母線Ｍ１と、該長軸の直線Ｃ３をこのカム環３の外周面に投影して出来る線との交線の成す角度をθとしておく。
【００４９】
また、フォトリフレクタ１０’’の長手方向の方向である発光部と受光部との並び方向を示す直線Ｃ１０も光軸Ｏに対しねじれており、フォトリフレクタと凹部３ｅ’’が非対向位置にあるときは２つの直線Ｃ３と直線Ｃ１０も相対的にねじれ状態にある。つまり、直線Ｃ１０をカム環３の外周面に投影して出来る線と光軸Ｏと平行なカム環３の母線Ｍ２と交線の成す角度もθとしておく。さらに言えば、直線Ｃ３と直線Ｃ１０は、例えば、はす歯ギアの歯筋に沿った線であると言ってよい。
【００５０】
そして、カム環３が図８中の矢印Ｕ方向に回転し、フォトリフレクタ１０’’と凹部３ｅ’’が対向したとき、フォトリフレクタ１０’’の長手方向の方向は該長軸Ｃ３と重畳する。
【００５１】
このねじれの配置も本発明が適用される製品等の状況、例えばスペース上で使い分ければよい。
【００５２】
また、本発明の全ての実施例では、フォトリフレクタ（光電変換素子）と凹部とが対向したとき、上記第１の焦点と上記第２の焦点とを結ぶ直線と、上記発光部と上記受光部とを結ぶ直線が重畳する。また本発明の趣旨から言えばフォトリフレクタからの出力が満足いく程度であれば必ずしもこの重畳が完全なものでなくともよい。
【００５３】
また、第１の実施例では、第１の焦点と第２の焦点とを結ぶ直線と、発光部と受光部とを結ぶ直線はフォトリフレクタと上記被検出部材とが相対移動してフォトリフレクタと上記凹部とが非対向位置から接近しながら対向位置に位置するとき、第１の焦点と第２の焦点とを結ぶ直線と発光部と受光部とを結ぶ直線それぞれは仮想の同一平面内に含まれながら、非対向位置ではこの同一平面内で異なる位置にあり、上記対向位置にあるときは同一平面内で重畳状態に移行すると言ってよい。
【００５４】
また、第２の実施例では、フォトリフレクタと被検出部材とが相対移動してフォトリフレクタと凹部とが非対向位置から接近しながら対向位置に位置するとき、凹面の上記第１の焦点と第２の焦点とを結ぶ直線と、フォトリフレクタの発光部と受光部とを結ぶ直線が平行状態から重畳状態に移行すると言ってよい。
【００５５】
また、第３の実施例では、フォトリフレクタと被検出部材とが相対移動してフォトリフレクタと凹部とが非対向位置から接近しながら対向位置に位置するとき、凹面の上記第１の焦点と第２の焦点とを結ぶ直線と、フォトリフレクタの発光部と受光部とを結ぶ直線がねじれの状態から重畳状態に移行すると言ってよい。
【００５６】
また、本発明によればフォトリフレクタと被検出部材とが対向位置にあるととき、第１の焦点は発光部に一致し、第２の焦点は受光部に一致させるとしたが、必ずしも厳密にこれを狙わなくとも僅かにずれていてもよい。それは、光検出装置として、フォトリフレクタと凹部が対向位置にあるときと非対向位置にあるときの信号の相対出力差が十分にあればよいからである。しかもフォトリフレクタの発光部、受光部そのもののチップも、実際には点では構成出来ず、少なくとも二次元の面、さらに厳密に言えば３次元の立方体で構成されているので点と点との一致とは言い難いからである。つまり、フォトリフレクタと被検出部材とが対向位置にあるとき第１の焦点は発光部近傍位置に、第２の焦点は受光部近傍位置にあってもよいということである。
【００５７】
ここで、上記第１の実施の形態において、具体的な楕円球を計算してその形状を創出してみる（図９参照）。例えばフォトリフレクタの寸法が２．１mm（長手方向であって発光部と受光部の並び方向の長さ：Ｌ）×１．８mm（幅：W）×０．８mm（厚み）であり、発光部中心と受光部中心との間隔を１．２mm、発光部からの光の射出外面、受光部の反射光を受ける受光外面からフォトリフレクタ内部のそれぞれのチップ面への深さを０．５mm、移動体の楕円反射面の凹部の最大深さを射出外面、受光外面から０．９mm、として説明する。（以下、単位はｍｍとする。）
【００５８】
楕円球の基本方程式は、
Ｘ・Ｘ／ａ・ａ＋Ｙ・Ｙ／ｂ・ｂ＋Ｚ・Ｚ／ｃ・ｃ＝１
であるが、ここで扱うのは回転楕円体Ｅであるので、
Ｘ・Ｘ／ａ・ａ＋Ｙ・Ｙ／ｂ・ｂ＋Ｚ・Ｚ／ｂ・ｂ＝１
となる。
ここで、考え方を単純化するためＸＹ断面の楕円で考える。つまり、
Ｘ・Ｘ／ａ・ａ＋Ｙ・Ｙ／ｂ・ｂ＝１
として扱う。
【００５９】
ここで、楕円の中心に直交座標Ｘ，Ｙの中心をおくと、
一方の焦点位置（図９中の１０ａ）は、
（√（ａ・ａ−ｂ・ｂ）,  ０）であり、
ここで、図９を参照して、ｂ（短軸寸法／２）＝１．３と仮定すると、
√（ａ・ａ−ｂ・ｂ）＝√（ａ・ａ−１．３×１．３）＝１．２／２＝０．６であるから、
上記よりａ（長軸寸法／２）＝１．５２３となる。
すなわち、回転楕円体Ｅ（図９中のＥ）としては、
Ｘ・Ｘ／１．５２３×１．５２３＋Ｙ・Ｙ／１．３×１．３＋Ｚ・Ｚ／１．３×１．３＝１
である。また、この回転楕円体Ｅは略、半径ｒ≒１．４ｍｍとする球体曲面（図９中のＰ）に近く、反射面にこの近似球体面を用いてもよい。
【００６０】
これから言えることは光の集光において回転楕円体Ｅを円球の曲面に置き換えられる可能性が十分にあるということである。また、図学を利用して、回転楕円体Ｅを複数の互いに異なる半径からなる円球で近似させてもよい。なぜなら、厳密な球面を要求するレンズ面と異なり、この発明の反射面は発光部から受光部に集光される光が従来のフォトリフレクタと平面とを用いた反射より多くの反射光束を得られるから多少の損失があっても十分な出力を得られるからである。
【００６１】
本発明は従来と比べると入射光束が格段に多くなるのでフォトリフレクタを構成する発光部、受光部そのもののチップもさらに小型化出来るのでフォトリフレクタそのものが小型化できる可能性もあり装置全体の小型化を図ることができる。
【００６２】
上述のように、本発明を利用することにより光検出器としてより小型化を図ることができる。また、一方で、不必要なエンコーダ板等の部品を省くこともできる。
【００６３】
尚、本発明の説明においてフォトリフレクタと相対移動する移動部材には円周状の曲面を用いたが、当然、平面上に回転楕円体の一部を用いてもよい。また、本発明の説明の相対移動する移動部材を固定し、フォトリフレクタを移動させてもよい。
【００６４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、レンズ鏡筒だけでなく各種の相対移動する部材の位置検出、移動量の検出を必要とする電子機器に広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・レンズ鏡筒
２ａ・・・固定枠
２ｂ・・・直進溝
２ｃ・・・駆動ギヤ挿入用切り欠き部
３・・・カム環
３ａ・・・外周面
３ｂ・・・カム溝
３ｃ・・・カム溝
３ｄ・・・ズームギヤ部
３ｅ、３ｅ' 、 ３ｅ' ' 、３００ｂ・・・反射楕円球面
４・・・第１群レンズ枠
４ａ・・・カムフォロア
６・・・第２群レンズ枠
６ａ・・・カムフォロア
８・・・第１群レンズ
９・・・第２群レンズ枠
１０、１０'・・・フォトリフレクタ（光電変換素子、光検出手段、光検知素子）
１０ａ、１０ａ'・・・発光点（発光素子、第１の焦点、発光ダイオード）
１０ｂ、１０ｂ'・・・受光点（受光素子、第２の焦点、フォトセンサ）
１１・・・駆動モータ
１２・・・２段ギヤ
１３・・・２段ギヤ
１４・・・ギヤ
１５・・・駆動ギヤ
１６・・・エンコード円板
１７・・・フォトインタラプタ
５０・・・ＡＳＩＣ
５１・・・モータドライバ
５２・・・ズームスイッチ
５２ａ・・・ズームアップスイッチ
５２ｂ・・・ズームダウンスイッチ
１００・・・フォトリフレクタ（光電変換素子）
１００ａ・・・発光点（発光素子、第１の焦点、発光ダイオード）
１００ｂ・・・受光点（受光素子、第２の焦点、フォトセンサ）
２００・・・移動体
２００ａ・・・移動体表面（反射面）
Ｅ・・・回転楕円体
Ｐ・・・近似球面体
【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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